專利名稱：檢測分析物的設(shè)備和方法
檢測分析物的設(shè)備和方法 相關(guān)專利申請的交叉引用本申請要求對于2005年8月2日提交的美國臨時(shí)性專利申請 60/705,088的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)性專利申請以引用的方式并入本文。
背景技術(shù)：
諸如醫(yī)藥和食品服務(wù)業(yè)等眾多行業(yè)通常會要求對材料樣本進(jìn)行測 試，以確定是否存在某種生物菌或其它生物體。此類生物體的存在可 能表示有問題。例如，生物體的存在可能表示人體存在感染或者在食 物中或食物準(zhǔn)備表面上存在污染物。在現(xiàn)有對于材料樣本的測試方法中，可使用諸如藥簽等樣本采集 裝置來收集材料的樣本，該采集裝置在一軸的末端包含多孔介質(zhì)。具 體地講，可以使藥簽的多孔介質(zhì)與樣本源(諸如人的鼻子、耳朵、喉 嚨，或者食物準(zhǔn)備表面)接觸，樣本于是會附著到多孔介質(zhì)上。隨后， 可將樣本采集裝置轉(zhuǎn)移到不同位置，諸如實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室中將收集 到的樣本從樣本采集裝置轉(zhuǎn)移到載玻片或者其它外部實(shí)驗(yàn)室裝置上， 以便進(jìn)行化驗(yàn)來分析是否存在所關(guān)注的具體生物體。所關(guān)注的具體生 物體可稱為"分析物"。除了時(shí)間上的延誤之外，將樣本采集裝置從樣本源轉(zhuǎn)移到釆集地 以外的位置還可能會導(dǎo)致收集到的樣本受到污染或變干，這可能會降 低分析物檢測的可靠性。本發(fā)明解決了這些和/或其它問題，并具有此 前未被認(rèn)識到的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容一方面，本專利申請公開了處理生物材料的一種設(shè)備。所述設(shè)備包括中央殼體部分，其包括適于從生物材料樣本中分離分析物的捕 獲介質(zhì)；第一殼體部分，其被構(gòu)造成能接納具有第一流體貯存器的樣 本收集組件，并且所述設(shè)備包括從第一殼體部分至中央殼體部分的流 動(dòng)路徑；以及第二殼體部分，其包括測試裝置，并且所述設(shè)備包括中 央殼體部分與第二殼體部分之間的流動(dòng)路徑。所述設(shè)備還包括第三 殼體部分，其被構(gòu)造成能保留從第一流體貯存器中釋放的第一流體的 至少一部分，所述設(shè)備包括中央殼體部分和第三殼體部分之間的流動(dòng) 路徑；第四殼體部分，其包括第二流體貯存器，所述設(shè)備包括中央殼 體部分與第四殼體部分之間的流動(dòng)路徑；以及閥門裝置，其被構(gòu)造成 能調(diào)節(jié)第一、第二、第三、第四殼體部分與中央殼體部分之間的至少 一個(gè)流動(dòng)路徑。另一方面，公開了一種處理生物材料樣本的方法。所述方法包括 用第一流體將來自樣本收集裝置的生物材料樣本洗提到第一殼體部分 中，使第一流體沿第一流動(dòng)路徑從第一殼體部分流到中央殼體部分， 以在中央腔體中捕獲分析物，在第三殼體部分中收集來自中央腔體的 第一流體，啟動(dòng)閥門來關(guān)閉中央殼體部分至第三殼體部分的流動(dòng)路徑， 并打開中央腔體至第二殼體部分的流動(dòng)路徑，將第二流體從第四殼體 部分引入到中央殼體部分中以釋放捕獲介質(zhì)中的分析物，然后提供流 體流從中央殼體部分進(jìn)入到第二殼體部分中以用于檢測。以上概述并非旨在描述本發(fā)明所公開的每個(gè)實(shí)施例或本發(fā)明的每 項(xiàng)具體實(shí)施。以下的附圖和具體實(shí)施方式
更具體地說明示例性實(shí)施例。


將結(jié)合下列各圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明，各圖中類似的結(jié)構(gòu)部分采用 類似的數(shù)字表示。圖1為本發(fā)明的設(shè)備的示例性實(shí)施例的透視圖，其包括框架、閥 門以及圍繞閥門設(shè)置的多個(gè)殼體部分。圖2A示出了中央殼體部分(圖3中示出)和另一殼體部分之間的打開的流動(dòng)路徑(或通路)的實(shí)例。圖2B示出了圖2A中現(xiàn)已用閥肋關(guān)閉的流動(dòng)路徑。圖2C示出了圖2A中現(xiàn)已用閥肋部分地關(guān)閉的流動(dòng)路徑。 圖3為圖1所示設(shè)備的側(cè)視圖，其中閥門被移除以顯示圖1中 所示的中央殼體部分以及連接中央殼體部分和各個(gè)殼體部分的通路。 圖4A為圖1的設(shè)備的示意圖，其中閥門為樣本制備取向。 圖4B為圖1的設(shè)備的示意圖，其中閥門為測試取向。 圖5為本發(fā)明設(shè)備的透視圖，其中閥門為樣本制備取向。 圖6A、 6B和6C為圖5的本發(fā)明設(shè)備的垂直視圖。 圖6A為俯視圖，其中用虛線表示閥門內(nèi)部部分和其下方的框架。 圖6B為底部端視圖(從圖6A的裝置的底部)。 圖6C為側(cè)視圖(從圖6A的裝置的右側(cè))。盡管上述各圖提出了本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，但本發(fā)明還包 括其它的實(shí)施例。在所有情況下，本公開內(nèi)容僅僅示例性而非限制性 地描述本發(fā)明。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出大量其它修 改形式和實(shí)施例，這些修改形式和實(shí)施例均屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并 符合本發(fā)明的原理的精神。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是一個(gè)基本上自備式設(shè)備，用于進(jìn)行化驗(yàn)來檢測材料樣本 中的分析物，如金黃色葡萄球菌。設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例包括多個(gè)殼體部 分。殼體部分內(nèi)設(shè)置了必需的緩沖溶液、測試裝置、以及進(jìn)行化驗(yàn)所 需的其它部件。下文將對此作進(jìn)一步詳述。設(shè)備還包括閥門，所述閥 門可被啟動(dòng)以調(diào)節(jié)流體通過設(shè)備的流動(dòng)路徑。閥門不僅可用來打開所 選的流動(dòng)路徑(或"通道")，還可通過完全或部分地打開流動(dòng)路徑 來控制通過流動(dòng)路徑的流速。在示例性實(shí)施例中，中央殼體部分周圍 設(shè)置有四個(gè)殼體部分?？赏ㄟ^啟動(dòng)閥門來調(diào)節(jié)通過中央殼體的流動(dòng)路 徑，因此不同的殼體部分彼此流體連接。這樣，每個(gè)殼體部分與至少 一個(gè)另外的殼體部分可選擇性地流體連通。所述設(shè)備為基本上自備式，因?yàn)闅んw中包含幾乎所有用于檢測分 析物的化學(xué)物質(zhì)。這降低了設(shè)備操作員暴露于測試過程中所用的分析 物和/或液體的幾率，例如液體意外溢出或是其它情況。本發(fā)明的設(shè)備 組件是相對簡單的裝置，該裝置可在樣本源處或樣本源附近測試材料 樣本中是否存在分析物。本發(fā)明允許操作員從樣本源獲得材料樣本， 然后在樣本源處或樣本源附近檢測試樣本中是否存在分析物，而無需 將材料樣本轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)離樣本源的實(shí)驗(yàn)室。這有助于減少等待測試結(jié)果的時(shí)間。另外，設(shè)備組件可以是一次性的，這有助于在每次使用時(shí)提 供干凈的(如果不是無菌的)設(shè)備組件。當(dāng)然，本發(fā)明的設(shè)備也可用于實(shí)驗(yàn)室或其它遠(yuǎn)離樣本源的檢測點(diǎn)。 閥門可以與自動(dòng)機(jī)器耦合，在經(jīng)過預(yù)設(shè)的時(shí)間后自動(dòng)機(jī)器可啟動(dòng)閥門 而不需要操作員手動(dòng)啟動(dòng)設(shè)備閥門以調(diào)節(jié)通過中央殼體部分的流動(dòng)路 徑，自動(dòng)機(jī)器可以像煮蛋計(jì)時(shí)器或類似的彈簧支承裝置一樣簡單。選 擇使用自動(dòng)閥門致動(dòng)器可以一次進(jìn)行多個(gè)化驗(yàn)。參考示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，該實(shí)施例是用間接的化驗(yàn) 來檢測材料樣本中的分析物。對示例性實(shí)施例中使用的化驗(yàn)方法的總 體了解將有助于對本發(fā)明設(shè)備的描述。然而，下面對化驗(yàn)方法的描述 并不旨在以任何方式限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明的設(shè)備以及檢測材料 樣本中分析物的方法可適用于多種不同類型的直接或間接的化驗(yàn)。根據(jù)示例性實(shí)施例，材料樣本是用一種裝置獲取的。在進(jìn)行化驗(yàn) 之前，先備好材料樣本。在樣本制備階段，用第一緩沖溶液將材料樣 本從樣本收集裝置上洗提(或"釋放")出來，從而得到洗提的樣本。 然后，至少一些分析物可從洗提的樣本中分離出來。這一步用捕獲介 質(zhì)完成。材料樣本通常是不同種類材料的混合物?？赡苡斜匾蛛x和 在某種意義上濃縮分析物，因?yàn)橐恍┓治鑫镏挥性诹慷鄷r(shí)才能被檢測 出來。分離/濃縮可以提高準(zhǔn)確檢測的幾率。因此，為了幫助提高測試裝置檢測到生物體的可能性，要將生物 體(例如，分析物)從材料樣本的殘留物中分離出來。測試裝置可為 任何合適的裝置，例如比色傳感器。所關(guān)注的示例性分析物是金黃色葡萄球菌("S.aureus")。這是一 種病原體，其可引起廣譜感染，包括表面損傷，例如小面積的皮膚 膿腫和傷口感染；系統(tǒng)的和危及生命的病癥，例如心內(nèi)膜炎、肺炎和 敗血病；以及食物中毒和中毒性休克綜合征等中毒癥。 一些菌株(例 如，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，也稱MRSA)能夠耐受除少數(shù)幾種 抗生素以外的幾乎所有抗生素。用第二緩沖溶液將捕獲介質(zhì)捕獲的至少一些分析物釋放(或裂解) 出來。第二緩沖溶液中可含有裂解劑，如公開號為2005/0153370 Al， 名稱為"Method of Enhancing Signal Detection of Cell-Wall Components of Cells (增強(qiáng)細(xì)胞的細(xì)胞壁組分檢測信號的方法)"的美國專利申請 中所述。然后將釋放的分析物和第二緩沖溶液與適于與釋放的分析物反應(yīng) 的試劑相接觸。如果采用的是直接化驗(yàn)法，則可能不需要試劑。分析 物與試劑反應(yīng)后，并在足夠長的"反應(yīng)時(shí)間"之后，讓分析物和試劑 以及第二緩沖溶液接觸測試裝置。采用間接化驗(yàn)方法時(shí)，測試裝置檢 測適于與分析物反應(yīng)的試劑的存在，而不是檢測分析物本身。具體地 講，試劑與分析物反應(yīng)，然后所有殘留的試劑(即，沒有與分析物反 應(yīng)而形成另一種產(chǎn)物的試劑)與測試裝置彼此作用。其后，測試裝置 提供可表示試劑是否存在和/或含量的可見標(biāo)記。優(yōu)選的是，在與測試 裝置彼此作用之前，讓分析物和試劑反應(yīng)足夠長的時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，試劑與測試裝置的表面(如紅色)反應(yīng)。試劑 與測試裝置反應(yīng)時(shí)，測試裝置的顏色會發(fā)生改變。如果有大量試劑與測試裝置反應(yīng)，測試裝置的顏色會改變顏色，例如，從紅色變成藍(lán)色。 如果只有小量的試劑與測試裝置反應(yīng)，則測試裝置可能不會改變顏色 并保持為紅色。測試裝置也可被構(gòu)造成能提供試劑存在含量(通常表 示材料樣本中存在的分析物的量)的標(biāo)記。例如，測試裝置可改變顏色，其中顏色的強(qiáng)度和色調(diào)的改變?nèi)Q于存在的試劑的量。在替代實(shí) 施例中，測試裝置用另一種適當(dāng)?shù)姆绞綔y定試劑的量。試劑的含量表示分析物的含量，因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下，在與分析物 反應(yīng)后存在大量的試劑則表示材料樣本中沒有存在大量的分析物。同 理，在與分析物反應(yīng)后存在少量的試劑則表示材料樣本中存在大量的 分析物。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，圍繞中央殼體部分設(shè)置了第一、第 二、第三和第四殼體部分。為了清楚地描述，將四個(gè)殼體部分按順時(shí) 針方向進(jìn)行編號。示例性設(shè)備在圖1中示出。閥門被定位成可打開或 關(guān)閉通過中央殼體部分的不同流動(dòng)路徑。閥門包括兩種位置1)樣本 制備位置(例如，圖4A中所示的閥門14)，其中閥門被定位成將包 括材料樣本的第一殼體部分與保留"廢液"的第三殼體部分流體連接，以及2)測試位置(例如，圖4B中所示的閥門14)，其中閥門被定位成將包括緩沖溶液的第四殼體部分與包括測試裝置的第二殼體部分 流體連接，所述測試裝置適于檢測分析物并提供表示分析物是否存在的可見標(biāo)記。任何適當(dāng)數(shù)量的殼體部分可用于替代實(shí)施例中。殼體部分的數(shù)目 可取決于例如所使用的分析化學(xué)類型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對該示例 性發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)，以使本發(fā)明適用于不同類型的化驗(yàn)。圖1為本發(fā)明的設(shè)備10的示例性實(shí)施例的透視圖，其包括框架 12、回轉(zhuǎn)閥14 (具有柄部14A)、中央殼體部分15 (圖3中示出)、 第一殼體部分16 (具有延伸管16A)、第二殼體部分18、第三殼體部分20和第四殼體部分22?？蚣?2為剛性材料，例如紙板、塑料、 金屬箔、或上述材料的組合。在一些實(shí)施例中，框架12可包括保護(hù) 性涂層，以有助于框架12抗流體腐蝕，并可保護(hù)框架12不會因暴 露于流體(如水漬)而受到損壞。閥門14為包括密封選擇器的回轉(zhuǎn) 閥，以可選擇性地密封中央殼體部分15和每個(gè)殼體部分16、 18、 20 和22之間的通道17、 19、 21和23 (圖3中示出)。然而，在供 替代的實(shí)施例中，任何合適的閥門都可替換閥門14。第一、第二、第三和第四殼體部分16、 18、 20和22分別圍繞 中央殼體部分15設(shè)置，并與中央殼體部分選擇性地流體連通。具體 地講，可啟動(dòng)閥門14以選擇性地將殼體部分15、 16、 18、 20和22 中的兩個(gè)或更多個(gè)流體連接。閥門14能調(diào)節(jié)通過中央殼體部分15 的流動(dòng)路徑，使得操作員可以控制何時(shí)釋放包含在一個(gè)或多個(gè)殼體部 分15、 16和/或22中的不同流體(如緩沖劑)，這使得可以控制何 時(shí)進(jìn)行化驗(yàn)和控制反應(yīng)時(shí)間。這一點(diǎn)將在下面作更詳細(xì)地描述。在示例性實(shí)施例中，殼體部分15、 16、 18、 20和22由使用任 何合適的方法(如壓敏粘合劑)連接到框架12的一側(cè)的單片柔性膜 (如塑料薄膜)形成。這樣的構(gòu)造使得設(shè)備10具有相對小的外形(例 如，厚度低于2.5厘米)。優(yōu)選的是，薄膜與框架12相連以形成防 漏組件。殼體部分15、 16、 18、 20和22可通過任何合適的方法形 成，所述方法包括將一張柔性膜真空成形以形成多個(gè)泡罩狀的殼體部 分以及通過將柔性膜與框架12相連。對每個(gè)殼體部分的一般性描述之后是對各個(gè)殼體部分和設(shè)備10 的操作的詳細(xì)描述。中央殼體部分15包括捕獲介質(zhì)24 (圖3中以 虛線顯示)，其適于從材料樣本中捕獲分析物。第一殼體部分16被 構(gòu)造成接納樣本采集組件3，該組件優(yōu)選包括樣本采集裝置5，所述 采集裝置5包括多孔介質(zhì)6、中空軸7(具有第一末端7A和第二末 端7B)、以及與中空軸7選擇性地流體連通的第一流體貯存器8。第一流體貯存器8保留第一流體9。第二殼體部分18包括適于檢測 分析物是否存在的測試裝置。第三殼體部分20被構(gòu)造成在第一流體 從第一流體貯存器釋放出以后能夠保留至少基本量的第一流體。第四殼體部分22包括含有第二流體25的第二流體貯存器。閥門14可在樣本制備位置和測試位置之間被啟動(dòng)。例如，操作 員可抓住手柄14A (使用工具、手動(dòng)或其它方式)來轉(zhuǎn)動(dòng)閥門14。如 圖3所示，在沒有閥門14的情況下，每個(gè)殼體部分15、 16、 18、 20和22彼此流體連接。閥門14被構(gòu)造成選擇性地封閉特定殼體部 分16、 18、 20和22。換句話講，根據(jù)其相對于框架12的旋轉(zhuǎn)位置， 閥門14被構(gòu)造成選擇性地封閉每個(gè)殼體部分16、 18、 20和22分 別與中央殼體部分15之間的特定通道17、 19、 21和23。圖2A - 2C示出閥門14的示例性實(shí)施例和閥門14的密封選 擇器如何打開和關(guān)閉不同通道。圖2A是示例性打開的通道2的截 面，其代表通道17、 19、 21或23。通道2由框架12和撓性材料13 形成，撓性材料13構(gòu)成了各個(gè)殼體部分15、 16、 18、 20和22。圖 2A所示的截面表示沿圖1中的線A-A所截取的剖面。圖2B示出如何使用閥門14的閥肋4來關(guān)閉通道2。閥門14 可包括多個(gè)閥肋，每個(gè)閥肋對應(yīng)通道17、 19、 21和23中的一個(gè)。 可啟動(dòng)閥門14以旋轉(zhuǎn)閥肋4，使其移位和歸位(位于"歸位"位置 時(shí)，闊肋4被定位在框架12內(nèi)的由通道2所形成的凹口 2a內(nèi)) 以關(guān)閉和打開通道2。通過適當(dāng)?shù)钠毖b置例如彈簧使閥門14朝框 架12偏斜。閥肋4被構(gòu)造成在閥門14被啟動(dòng)以及閥肋4通過通 道2時(shí)適配在由通道2所形成的凹口內(nèi)。這樣一來，閥肋4用作閥 門14的制動(dòng)裝置。當(dāng)閥肋4適配在凹口 2a內(nèi)時(shí)，操作員便可獲得 可觸知和/或可聽見的反饋，即閥門14位于正確位置。該制動(dòng)裝置也 有助于防止諸如在傳輸、儲存或操作設(shè)備10期間閥門14意外移動(dòng)。 如從圖3中看出的那樣，當(dāng)閥肋4橫在通道2上時(shí)，撓性材料13自身向后折疊。優(yōu)選的是，當(dāng)閥肋4滑入凹口 2a內(nèi)時(shí)，形成每個(gè)殼體部分和設(shè)備10的通道的撓性材料13不收縮或不起皺。圖2C示出如何使用閥門14來控制通過通道2的流量通過 啟動(dòng)閥肋4部分地橫過通道2 (圖2A中示出)來形成部分地打開的 通道102。通道102的截面小于通道2的截面，使得通過通道102 的流體的量更少，而這樣可能增加正在移動(dòng)通過通道102的流體的壓 力。圖4A是設(shè)備10的示意圖，其中閥門14 (與手柄14A —起以 虛線顯示)為樣本制備取向。當(dāng)閥門14處于樣本制備位置時(shí)，如處 于流動(dòng)限制器位置119和123時(shí)一樣，閥門14分別封閉中央殼體 部分15與第二和第四殼體部分18、 22之間的流體流動(dòng)路徑19、 23。 這將形成通過中央殼體部分15的第一流動(dòng)路徑。具體地講，第一流 動(dòng)路徑從第一殼體部分16起，通過中央殼體部分15并延伸至第三 殼體部分20來形成。因此，當(dāng)閥門14處于樣本制備位置時(shí)，第一 殼體部分16、中央殼體部分15和第三殼體部分20之間彼此流體連 通。在另一替代實(shí)施例中，樣本制備位置由兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的閥門 14位置構(gòu)成。下面將描述該實(shí)施例。在示例性實(shí)施例中，使用圖2A-2C中描述的閥肋/凹口系統(tǒng)來關(guān)閉通道19和23。在替代實(shí)施例中， 使用其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)件來限制通道19和23中的流動(dòng)。圖4B是設(shè)備10的示意圖，其中閥門14 (與手柄14A —起以 虛線顯示)為其測試取向。如圖所示，閥門14已從樣本制備取向(圖 4A)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)至測試取向(圖4B)。在測試取向，如處于流 動(dòng)限制器位置117和121時(shí)一樣，閥門14分別封閉中央殼體部分 15與第一和第三殼體通道16和20之間的流動(dòng)路徑17和21，同 時(shí)分別打開中央殼體部分15與第二和第四殼體部分18和22之間 的通道19和23。這就形成了通過中央殼體部分15的第二流動(dòng)路 徑。具體地講，第二流動(dòng)路徑從第三殼體部分20起，通過中央殼體部分15并延伸至第二殼體部分IS來形成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn) 識到，利用閥門的本發(fā)明的此設(shè)備可具有任意適當(dāng)數(shù)目的流動(dòng)路徑。 此外，在替代實(shí)施例中，可使用任何適當(dāng)?shù)挠糜谛纬赏ㄟ^設(shè)備10的 多個(gè)流動(dòng)路徑機(jī)構(gòu)來替代閥門14。在一個(gè)替代實(shí)施例中，測試位置由兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的閥門14位置構(gòu)成。該實(shí)施例將在下文進(jìn)行描述。在示例性實(shí)施例中，使用圖2A-2C中所述的閥肋/凹口系統(tǒng)來關(guān) 閉通道17和21。在替代實(shí)施例中，使用其它限制通道17和21中 的流動(dòng)的適當(dāng)裝置。此外，在替代實(shí)施例中，閥門14并非一定要關(guān) 閉通道17，因?yàn)槿绻O(shè)備10的放置方式使重力方向與方向g重合， 則流體不可能沿通道17向上流動(dòng)。延伸管16A可以是一根獨(dú)立的管，其可密封連接到第一殼體部分 16中的開口 26上，或者也可以與殼體部分16整體成形。在一個(gè)實(shí) 施例中，延伸管16A由聚合物(例如聚乙烯)形成并且是透明的?，F(xiàn)在回到圖1，第一殼體部分16和延伸管16A被構(gòu)造成能容 納樣本采集組件3，樣本采集組件3包括樣本采集裝置5和第一流 體貝。存器8。具體地講，樣本采集組件3被接納在延伸管16A的開 口 26A中，并優(yōu)選地與開口 26A緊密適形接觸，以使得開口 26A基 本上被樣本采集組件3覆蓋。樣本采集裝置5可以是任何合適的裝 置，例如藥簽。合適的樣本采集裝置的實(shí)例描述于名稱為"SPECIMEN TEST UNIT (樣本測試單元)"的美國專利No.5,266,266和名稱為 "APPARATUS AND METHOD FOR COLLECTING A SAMPLE OF MATERIAL (采集材料樣本的設(shè)備和方法)"的美國專利申請序列號 60/705,140 (代理人檔案號61097US002)中，后一份專利申請與本專利申請同一天提交。在示例性實(shí)施例中，優(yōu)選的是，樣本采集裝置5包 括具有第一末端7A和與第一末端7A相對的第二末端7B的中空 軸7，和連接到中空軸7的第一末端7A上的多孔介質(zhì)6。樣本采集 裝置3的多孔介質(zhì)6被放置成與樣本源接觸，例如人的鼻子、耳朵、喉嚨，或食物準(zhǔn)備表面，樣本于是可附著在多孔介質(zhì)6上。通過將樣本采集裝置5引入到開口 26A中，來將樣本引入到設(shè)備10中。示例性的第一流體貯存器8保留第一流體9，所述流體可為緩沖 溶液。合適的第一流體貯存器的實(shí)例包括但不限于可變形擠壓球狀物、 注射器或可折疊的褶縐球狀物。貯存器8的結(jié)構(gòu)(或樣本釆集組件3 上的其它一些特征)大于開口 26A，從而防止將樣本采集組件3過度 插入延伸管16A和第一殼體部分16。延伸管16A的長度大于樣本 采集組件3的中空軸7的長度，從而防止多孔介質(zhì)6接觸第一殼體 部分16的內(nèi)端。事實(shí)上，當(dāng)樣本采集組件完全插入延伸管16A以接 觸開口 26A時(shí)，多孔介質(zhì)6與第一殼體部分16的內(nèi)端隔幵。因此， 在緩沖溶液從貯存器8釋放到延伸管16A和第一殼體部分16(比單 獨(dú)的第一殼體部分16更大)后，延伸管16A提供一個(gè)更大的緩沖溶 液貝亡存器，并且將多孔介質(zhì)6與可能聚積在第一殼體部分16和延伸 管16A內(nèi)的流體9隔開?？山Y(jié)合到化驗(yàn)中的緩沖溶液的類型取決于多個(gè)因素，包括設(shè)備10 被設(shè)計(jì)用來檢測的分析物。第一流體貯存器8連接到中空軸的第二末 端7B上。第一流體貯存器8被定位成與樣本采集裝置5的中空軸 7選擇性地流體連通。"選擇性地流體連通"是指存在閥門、壓桿(如 注射器中的)或其它可由操作員激活的構(gòu)件，所述構(gòu)件將設(shè)置在第一 流體貯存器8中的第一流體9引入到樣本采集裝置5的中空軸7 內(nèi)。將第一流體9釋放到樣本采集裝置5的中空軸7內(nèi)可洗提附著 在多孔介質(zhì)6上的樣本，從而得到洗提的樣本。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，當(dāng)閥門14處于樣本制備位置時(shí)， 從樣本采集裝置3的多孔介質(zhì)6洗提出樣本。在樣本制備位置，準(zhǔn) 備材料樣本以供檢測。如前文所述，在示例性化驗(yàn)的樣本制備階段， 從材料樣本中分離出分析物，并且在示例性實(shí)施例中，當(dāng)閥門14處 于樣本制備位置時(shí)完成對分析物的分離。具體地講，適于從材料樣本中分離分析物的捕獲介質(zhì)24 (圖3中以虛線顯示)設(shè)置在中央殼體 部分15內(nèi)。將樣本采集組件3引入到開口 26A內(nèi)，并且把第一流體9引 入到樣本采集裝置5的中空軸7內(nèi)后，洗提的樣本沿著由閥門14 在樣本制備方向所構(gòu)建的第一流動(dòng)路徑流動(dòng)。洗提的樣本從第一殼體 部分16移動(dòng)通過中央殼體部分15并移動(dòng)到第三殼體部分20。隨著 洗提的樣本流過中央殼體部分15，洗提的樣本移動(dòng)通過設(shè)置在中央殼 體部分15內(nèi)的捕獲介質(zhì)24 (圖3中以虛線顯示)。優(yōu)選將捕獲介 質(zhì)24定位和保留成使得流體通過采集介質(zhì)24，同時(shí)允許捕獲介質(zhì) 24從材料樣本中捕獲并分離分析物。合適的捕獲介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于珠子、多孔膜、泡沫、玻璃料、篩網(wǎng)、或它們的組合?？梢杂脤?分析物具有特異性的配體例如抗體來涂敷捕獲介質(zhì)。在其它實(shí)施例中，可使用其它用于分離分析物的構(gòu)件。在洗提的樣本移動(dòng)通過捕獲介質(zhì) 24后，化驗(yàn)不再需要的洗提的樣本的殘留(除去被捕獲的分析物)流 入到第三殼體部分20內(nèi)。因此，第三殼體部分20接收的是"廢物"。 在一些實(shí)施例中，在第三殼體部分20中設(shè)置了吸收材料用來保留足 量的廢液，以減少廢液回流到中央殼體部分15或另一個(gè)殼體部分 16、 18或22的可能性，以免污染化驗(yàn)。在替代實(shí)施例中，使用用于 保留廢液的其它構(gòu)件。從材料樣本中分離出分析物后，樣本制備階段即已完成。當(dāng)然， 在其它實(shí)施例中，化驗(yàn)可能要求附加的樣本制備步驟。在廢液已流入 第三殼體部分20后，可移除樣本采集組件3，并將閥門14從樣本 制備位置啟動(dòng)(例如旋轉(zhuǎn))為其測試位置啟動(dòng)。閥門14處于測試位置后,設(shè)置在第四殼體部分22的第二流體 25可被釋放并被引入到中央殼體部分15內(nèi)。示例性的第二流體25 是第二緩沖溶液。再次強(qiáng)調(diào)，可結(jié)合到化驗(yàn)中的緩沖溶液類型取決于 多個(gè)因素，其中包括設(shè)備10設(shè)計(jì)用于檢測的分析物。在此示例性實(shí)施例中，第四殼體部分22和中央殼體部分15之間的通道23內(nèi)設(shè) 置了一個(gè)易碎的密封(未示出)。閥門14被構(gòu)造成能夠?qū)νǖ?3增 壓以使此易碎的密封破裂。這使得第二流體25可選擇性地從第四殼 體部分22中釋放。第二流體25移動(dòng)通過設(shè)置在中央殼體部分15 內(nèi)的捕獲介質(zhì)24,并從捕獲介質(zhì)24釋放至少一些分析物。在接觸測試裝置30前，為使間接化驗(yàn)正常進(jìn)行，任何存在的分 析物將被放置成與一種用于與其反應(yīng)的試劑接觸。為了在設(shè)備10的 保存期間使試劑保持穩(wěn)定，試劑可能已脫水。保留在第三殼體部分22 中的第二流體25可被用來使試劑水合，并將其重新活化。在示例性 實(shí)施例中，脫水的試劑設(shè)置在通道23內(nèi)，并被保留在由形成殼體部 分15、 16、 18、 20和22的柔性材料形成的密封中。當(dāng)閥門14向 第四殼體部分22加壓時(shí)，包含試劑的密封會碎裂，類似于2003年 11月20日公布的美國專利申請公開No.2003/0214997中的對于施 加在流體貯存器的壓力如何使鄰近屏蔽破裂的描述。在替代實(shí)施例中，脫水的試劑可設(shè)置在設(shè)備內(nèi)的任何合適位置。 例如，脫水試劑可設(shè)置在第四殼體部分22內(nèi)，在此第二流體25和 脫水的試劑能夠被分開，直到操作員希望使試劑水合時(shí)才將它們混合。 作為選擇，試劑還可設(shè)置在中央殼體部分15、第二殼體部分18和中 央殼體15之間的通道19或是第二殼體部分18內(nèi)。在第二流體25從捕獲介質(zhì)24釋放出至少一些分析物后，第二 流體25和釋放出的分析物沿著由閥門14形成的第二流動(dòng)路徑流入 到第二殼體部分18內(nèi)。試劑和分析物反應(yīng)的位置取決于試劑被設(shè)置 的位置。然而，優(yōu)選的是在分析物接觸測試裝置之前先與試劑反應(yīng)， 因?yàn)槿缜八鲈陂g接化驗(yàn)中，與測試裝置彼此作用的是試劑。在本發(fā) 明中，分析物與試劑在中央殼體部分15內(nèi)反應(yīng)。為使試劑與分析物 充分反應(yīng)，可搖動(dòng)設(shè)備10。設(shè)置在第二殼體部分18中的裝置為第三流體貯存器28(在圖3 中以虛線顯示)，其被構(gòu)造成接納第二流體25和釋放出的分析物； 測試裝置30和將第三流體貯存器28連接到測試裝置30的通道 32。在示例性實(shí)施例中，通道32包含微流元件以控制從第三流體貯 存器28到測試裝置30的液流流動(dòng)。測試裝置30可要求流體以一 定的速率或以低于一定速率的速率流過，以使液流中的分析物或試劑 與測試裝置30彼此作用。在此示例性實(shí)施例中，采用間接化驗(yàn)，因 此是流體中的試劑與測試裝置30彼此作用。多個(gè)微流元件可有助于 調(diào)節(jié)通過測試裝置30的流體流。為促使流體流通過測試裝置30，可 在第二殼體部分18內(nèi)放置吸收材料34，此時(shí)測試裝置30放置在通 道32和吸收材料34之間。通過毛細(xì)管作用，吸收材料34可促使 流體流過測試裝置30。測試裝置30提供指示樣本采集裝置5收集的材料樣本中是否 存在分析物的可視標(biāo)記，并且在一些實(shí)施例中，測試結(jié)果可指示分析 物的量。在示例性實(shí)施例中，測試裝置30是一個(gè)比色傳感器，可含 有例如一種聚二甲基乙炔材料，如在名稱均為"COLORIMETRIC SENSORS CONSTRUCTED OF DIACETYLENE MATERIALS (由丁二 炔構(gòu)造的比色傳感器)"的美國專利申請公開2004/0132217 Al和美 國專利申請序列No.60/636，993中所描述的那樣。兩份申請均于2004 年12月17日提交。在示例性實(shí)施例中，測試裝置30的顏色對應(yīng)顏色編碼方案。測 試裝置30可提供或不提供顏色變化，這取決于材料樣本中是否存在 分析物。使用者可通過窗口 36 (圖3中示出)觀察該顏色變化。還 可將顏色變化分級，以指示分析物的含量。例如，分析物的量可通過 一個(gè)對應(yīng)"低含量"、"中等含量"或"高含量"的顏色梯度來指示。 在一些實(shí)施例中，設(shè)備10包括一個(gè)示出顏色編碼方案的標(biāo)簽，操作 員可將在窗口 36中的所得顏色與該標(biāo)簽進(jìn)行比較。在其它實(shí)施例中， 肉眼無法觀察到該顏色變化，因此使用機(jī)械或電子讀出器(如光度計(jì))來檢測顏色變化。替代實(shí)施例中可用到其它測試裝置。例如，設(shè)備10 可結(jié)合一個(gè)測試裝置，其測試結(jié)果標(biāo)記通過被分析的介質(zhì)的pH值變 化或其它一些特性變化來表征。在第二流體25和試劑與分析物反應(yīng)后的流體流入到第三流體貯 存器28內(nèi)之后，第二流體25和試劑與分析物反應(yīng)后的流體流入到 通道32及測試裝置30內(nèi)。在所有殘余試劑(即，未與分析物反應(yīng) 的試劑)與測試裝置30經(jīng)足夠時(shí)間反應(yīng)后，使用者可從窗口 36讀 取測試結(jié)果。反應(yīng)時(shí)間取決于多個(gè)因素，包括分析物和/或試劑的類型。 在示例性實(shí)施例中，可通過窗口 36觀察比色傳感器(即測試裝置 30)。操作員(或機(jī)器)可通過窗口 36讀取測試結(jié)果?；蛘撸翱?36 也可定位在設(shè)備10的任何位置。圖3是設(shè)備10的側(cè)視圖，其中已移除了閥門14。第一通道17 定位在第一殼體部分16和中央殼體部分15之間；第二通道19定 位在第二殼體部分18和中央殼體部分15之間；第三通道21定位 在第三殼體部分20和中央殼體部分15之間；第四通道23定位在 第四殼體部分22和中央殼體部分15之間。每個(gè)通道17、 19、 20和 21分別將其各自的殼體部分16、 18、 20和22與中央殼體部分15 流體連接。閥門14 (圖1所示)可用來選擇性地封閉通道17、 19、 20和21中的任何一個(gè)通道。在圖3中，框架12包含一個(gè)閥門安裝部件38 (例如一個(gè)開口 或安裝用球形突出物)，用于將閥門14安裝到框架12上。閥門14 包含一個(gè)部件，其形狀和大小都與部件38對應(yīng)，并且閥門14與球 形突出物38配合，以將閥門14連接到框架12上。如在圖6B和 6C中所看到的那樣，閥門14包含有或連接為繞軸45旋轉(zhuǎn)，該軸從 框架12的背面47伸出?？蚣?2的背面47還有一個(gè)加強(qiáng)墊圈 49。墊圈49延伸到閥門14密封部分背面的尺寸以外(例如，啟動(dòng) 閥肋4)，以進(jìn)一步加固鄰近限流器位置117、 119、 121和123的框架12部分，從而有助于形成均勻的密封力。墊圈49可由合適的 加強(qiáng)物制成，如紙板、塑料(例如，聚碳酸酯)或金屬。使用諸如Tinnerman型螺母之類的緊固件(未示出)將閥門14和軸45連接 到框架12上?？稍赥innerman型螺母(未示出)和墊圈49之間放 置一個(gè)波形墊圈(未示出)使得閥門14朝框架12的頂面51偏斜。 在閥門14朝框架12的頂面51偏斜時(shí)，可采用任何適當(dāng)?shù)姆绞綄?閥門14可旋轉(zhuǎn)地安裝到框架12上。如圖3所示，障礙物40和42也連接到框架12上并從框架 12上凸出。障礙物40和42有助于防止閥門14轉(zhuǎn)過預(yù)定點(diǎn)。具體 地講，如果閥門以特定方向旋轉(zhuǎn)，障礙物40和/或42與閥門14的 一部分嚙合，防止閥門14沿此方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。如果閥門14可以 360度轉(zhuǎn)動(dòng)，則操作員可能無意或意外打開和封閉通過中央殼體部分 15的不同的流動(dòng)路徑。如前面所提到的，在替代實(shí)施例中，閥門14可具有兩個(gè)或更多 個(gè)樣本制備位置。在一個(gè)實(shí)施例中，閥門14包括第一和第二樣本制 備位置。在第一樣本制備取向，閥門14分別封閉中央殼體部分15與 第二、第三和第四殼體部分18、 20和22之間的通道19、 21和23。 這樣將打開第一殼體部分16與中央殼體部分15之間的流動(dòng)路徑 17。第一樣本制備位置允許洗提的樣本停留在中央殼體部分15內(nèi)， 而不是直接流過中央殼體部分。然后，設(shè)備操作員可選擇在捕獲介質(zhì) 24從洗提的樣本充分捕集分析物，和/或讓分析物與試劑充分反應(yīng)后， 從中央殼體部分15釋放出洗提的樣本。在第二樣本制備位置，閥門 14分別封閉中央殼體部分15與第一、第二和第四殼體部分16、 18 和22之間的通道17、 19和23。這樣將打開第三殼體部分20與中 央殼體部分15之間的流動(dòng)路徑21,并且從中央殼體部分15中釋放 出洗提樣本(除去被捕集的分析物)。在另一個(gè)實(shí)施例中(該實(shí)施例可與具有兩個(gè)樣本制備位置的實(shí)施例結(jié)合)，閥門14包含第一和第二測試位置。在第一測試位置，閥門14分別封閉中央殼體部分15與第一、第二和第三殼體部分16、 18和20之間的通道17、 19和21。因此，通道23是中央殼體部 分15唯一被打開的通道。第一測試位置允許第二緩沖劑25 (保留在 第四殼體部分22中)停留在中央殼體部分15中。如果試劑被放置 在第四殼體部分22、第四通道23或中央殼體部分15中，操作員可 通過選擇第一測試位置來控制分析物和試劑的反應(yīng)時(shí)間。在第二測試 位置，閥門14分別封閉與第一、第三和第四殼體部分16、 20和22 之間的通道17、 21和23。此時(shí)，通道19是中央殼體部分15唯一 被打開的通道，可釋放出中央殼體部分15所包含的所有流體，與測 試裝置30接觸。操作員可選擇第二測試位置來控制何時(shí)讓分析物和 試劑接觸測試裝置30。當(dāng)然，在第一和第二測試位置時(shí)，閥門14都 不必關(guān)閉通道17，因?yàn)槿绻O(shè)備10的放置使得流體按重力方向流 動(dòng)，則流體不可能沿通道17向上流動(dòng)。還可以想到其它閥門14的位置。閥門14的位置由多個(gè)因素決 定，包括殼體部分的數(shù)量和用于檢測分析物的化驗(yàn)方式。本發(fā)明也可是模制或其它方法加工而成的裝置，所述裝置包括剛 性的殼體部分和其它流體控制組件。中央殼體和殼體部分之間的流動(dòng) 路徑可由現(xiàn)有的管路組件構(gòu)成，其結(jié)合替代的閥門構(gòu)造來控制流體流 動(dòng)。模制裝置的操作與圖1和2中所述的設(shè)備10類似。盡管本發(fā)明參考優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該 認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可進(jìn)行形式上和細(xì) 節(jié)上的修改。本文引用的專利公開說明書、專利文獻(xiàn)和出版物全文以引用方式 并入，如每個(gè)都單獨(dú)引入一樣。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提 下，對本發(fā)明的各種改進(jìn)和改變對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于以上提供的示例性實(shí)施例和實(shí)例，上述實(shí)例 和實(shí)施例僅以舉例的方式提出，而且本發(fā)明的范圍僅受以下所附的權(quán) 利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于處理生物材料樣本的設(shè)備，其中該設(shè)備包括中央殼體部分，包含適于從所述生物材料樣本中分離分析物的捕獲介質(zhì)；第一殼體部分，構(gòu)造成接納具有第一流體貯存器的樣本收集組件，并且所述設(shè)備包括從所述第一殼體部分至所述中央殼體部分的流動(dòng)路徑；第二殼體部分，包括測試裝置，并且所述設(shè)備包括所述中央殼體部分和所述第二殼體部分之間的流動(dòng)路徑；第三殼體部分，構(gòu)造成在第一流體從第一流體貯存器被釋放之后保留所述第一流體的至少一部分，并且所述設(shè)備包括所述中央殼體部分和第三殼體部分之間的流動(dòng)路徑；第四殼體部分，包括第二流體貯存器，并且所述設(shè)備包括所述第四殼體部分和所述中央殼體部分之間的流動(dòng)路徑；以及閥門組件，構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述第一、第二、第三和第四殼體部分與所述中央殼體部分之間的所述流動(dòng)路徑的至少一個(gè)中的流動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二殼體部分包括 流體貯存器；所述測試裝置；和連接所述流體貯存器和所述測試裝置的通道。
3. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述測試裝置為比色 傳感器。
4. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述比色傳感器包含 聚二甲基乙炔材料。
5. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述通道包括多個(gè)微流體通道。
6. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述閥門組件包括回 轉(zhuǎn)閥。
7. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述捕獲介質(zhì)選自由下列各物組成的組珠子、多孔膜、泡沫、玻璃料、篩網(wǎng)、以及它們 的組合。
8. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述捕獲介質(zhì)涂敷有 對所述分析物具有特異性的配體。
9. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第一流體貯存器為可變形的壓封蓋。
10. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第二流體貯存器包括出口，并且其中所述出口包括涂敷在所述出口的內(nèi)部的至少一 部分上的脫水的試劑。
11. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述閥門組件構(gòu)造 成調(diào)節(jié)所述第一、第二、第三和第四殼體部分與所述中央殼體部分之 間的多個(gè)所述流動(dòng)路徑中的流動(dòng)。
12. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，所述設(shè)備與包括藥簽的 所述樣本收集裝置結(jié)合。
13. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第三殼體部分 包括吸收材料。
14. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第一、第二、第三和第四殼體部分各包括連接到大體剛性的框架框架上的大致柔性 的壁。
15. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述中央殼體部分 還包括適合于與所述分析物反應(yīng)的試劑材料。
16. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第四殼體部分 包括布置在所述第二流體貯存器和所述中央殼體部分之間的出口，其 中所述出口包括脫水的試劑。
17. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述中央殼體部分 包括可變形的泡罩，并且其中所述閥門包括密封選擇器，該密封選擇 器構(gòu)造成密封各種構(gòu)造的所述泡罩，由此調(diào)節(jié)所述中央殼體部分的流 體的流動(dòng)路徑。
18. 根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述閥門組件包括多個(gè)位置，并且在第一位置中，所述閥門組件限制所述中央殼體部分與所述第二殼體部分之間的所述流動(dòng)路徑中的流動(dòng)；并且在第二位置 中，所述閥門組件限制所述中央殼體部分與所述第三殼體部分之間的 所述流動(dòng)路徑中的流動(dòng)。
19. 一種處理生物材料樣本的方法，所述方法包括 使用第一流體將生物材料樣本從樣本收集裝置洗提到第一殼體部分內(nèi)；將所述第一流體從所述第一殼體部分沿著第一流動(dòng)路徑引到中央殼體部分，以在中央腔體中捕集分析物；在第三殼體部分中從所述中央腔體收集所述第一流體； 啟動(dòng)閥門以關(guān)閉從所述中央殼體部分至所述第三殼體部分的流動(dòng)路徑并打開從所述中央腔體至第二殼體部分的流動(dòng)路徑；將第二流體從第四殼體部分引入所述中央殼體部分以從捕獲介質(zhì)釋放所述分析物，并提供從所述中央殼體部分至所述第二殼體部分中 的流體流動(dòng)以便測試。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括 使用所述樣本收集裝置獲得生物材料樣本。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法，其中手動(dòng)地或使用自 動(dòng)裝置啟動(dòng)所述閥門。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19、 20或21所述的方法，所述方法還包括 以下步驟在將所述第二流體引入所述中央殼體部分前，將所述第二流體與 試劑混合。
全文摘要
一種用于檢測材料樣本中分析物的設(shè)備組件，包括閥門、框架和多個(gè)殼體部分。啟動(dòng)所述閥門可調(diào)節(jié)通過所述殼體部分的流動(dòng)路徑和流速。
文檔編號B01L3/00GK101237935SQ200680029043
公開日2008年8月6日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者哲·M·盧, 布林達(dá)·B·拉克希米, 拉里·H·道奇, 杰弗里·D·史密斯, 馬爾科·G·博馬里托 申請人:3M創(chuàng)新有限公司