专利名称：集合血样的pcr试验方法
本申请是申请号为08/683,784、申请日为1996年7月16日的申请的部分继续申请，第08/683,784号申请是申请日为1995年4月10日的第08/419,620号申请的分案申请，在此特意作为参考引入其内容。
总的来说，本发明涉及准备和分析取自捐献血浆的试样以便唯一地鉴别出受病毒感染的捐献血浆的方法和系统。确切地说，本发明涉及一种用于形成独立的、分别密封的且装有与捐献物所含相同的血浆的试样的相连容器的装置和方法。本发明也涉及一种用于从容器形成最初的筛选试验库并根据一种在最少的试验循环中鉴别出各感染捐献物的算法检查试验库是否存在病毒的装置和方法。
血液、血浆和生物流体捐献程序在药品和血制品的制造中是非常重要的第一步，这些药品和血制品可提高生活质量并且在各种外创伤情况下被用来挽救生命。这样的产品被用来治疗免疫系统紊乱、治疗血友病，并且在外科手术中被用于保持并储蓄血量和其它治疗协议中。血液、血浆和生物流体的治疗性使用要求这些物质的捐献者尽可能没有受过病毒感染。通常，对来自每份血液、血浆或其它捐献液体的血清试样进行各种抗体试验，这些抗体是由特殊病毒如丙肝病毒(HCV)和两种人类免疫缺陷病毒(HIV-1和HIV-2)引起的。另外，可以对血清试样进行针对特定病毒如乙肝病毒(HBV)的抗原试验以及进行由这样的病毒引起的抗体的试验。如果试样血清因存在特殊抗体或抗原而呈阳性，则此捐献物不会被继续使用。
但是，某种病毒如乙肝病毒的抗原试验被认为与传染性有关，而抗体试验则不是。人们很早就已经知道了，血浆捐献者可能实际上已经感染了病毒，而与该病毒有关的抗体的血清学试验呈阴性。例如，在捐献者可能被病毒感染和在捐献者系统内出现由该病毒引起的抗体之间有一段时间。从血液中第一次出现病毒到存在由病毒引起的可检测抗体的时间段被定义为“观察期”(window period)。在病毒是HIV的情况下，平均观察期约为22天，而对HCV来说，平均观察期被估算约为98天。因此，如果在观察期内进行试验，即在病毒感染和产生抗体之间的时间段内进行试验，则旨在检出抗体的试验可能给受感染的捐献者一个错误的显示。另外，即使传统的HBV试验包括针对抗体和抗原的试验，通过更敏感的方式进行的试验已经证实了在试样中存在HBV病毒，而这在HBV抗原试验中呈阴性。
为了进一步确保其没有受到初期病毒感染，一种已经经过现有的抗体和抗原试验的捐献物检验方法涉及通过聚合酶链反应(PCR)方法检验捐献物。PCR是一种通过放大病毒基因组验出是否在生物材料中存在与有关病毒相关的特殊的DNA或RNA序列的很敏感的方法。由于PCR试验的目的是检测是否存在病毒本身的基本组成，所以几乎可以在感染后马上发现捐献者体中存在病毒。因此，理论上不存在试验可能错误指示出没有感染的观察期。在美国专利No.5,176,995中对PCR试验的方法和实际应用作了适当描述，特意在此作为参考地引入这篇美国专利文献。
但是，PCR试验很昂贵，并且由于整个捐献者人群中包括比较少的PCR呈阳性的捐献人，所以各捐献物的单独检验是得不偿失的或是经济不合理的。于是，需要一种用于检验大量血液或血浆捐献物以便排除其中病毒感染超过预定水平的单位的经济有效的方法。
一种检验大量捐献血浆的方法是集中许多份个人的捐献血浆。接着，对血浆库进行PCR试验，根据PCR试验的结果，构成血浆库的各捐献物或被留下或被舍弃。尽管减少了PCR试验的数目和与之有关的花费，但此方法还是导致了明显浪费了大量无病毒的捐献物。由于仅仅一份其病毒感染程度超过预定水平的捐献物就会致使一个试样库显现PCR阳性，所以构成试样库的其余捐献物可能分别显现PCR阴性。这种结果极可能出现在于整个捐献者中有少量PCR阳性捐献人的情况下。在传统的集合方法中，根据PCR阳性结果，舍弃所有构成试样库的捐献物，这其中包括那些PCR分别呈阴性的捐献物。
另外，捐献血浆在被收集后通常立即被冷冻起来。当各份捐献血浆试样需要混合时，必须解冻各份捐献物，还必须从捐献物中取出等分的血液或血浆，接着必须重新冷冻储藏捐献物。许多次冷冻—解冻循环可能不利地影响所关心的RNA或DNA以及血浆所含蛋白质的恢复，由此不利地影响PCR试验的统一性。另外，每次抽出各捐献血浆的一等分试样以构成样库时，捐献物会受到周围环境和等分量抽取装置的污染。另外，如果捐献物含病毒，则它可能感染其它捐献物。为了避免将病毒性污染物引入其它无病毒的捐献物中，必须在每次使用后对取样装置进行消毒，或者该装置只能被用来从每份个人捐献物中抽取一等分试样并使用一个新取样装置来从随后的个人捐献物中抽取一等分试样。这样的方法都牵涉明显高昂的成本并且相当耗费时间。
因此，需要一种用于从各捐献物中获得许多血液或血浆试样从而可以在不污染其它试样的情况下集合特定的试样的方法和系统。从方法和系统能够在不污染医用试验室的试验员或试验室环境的情况下快速有效地形成这样的试样库也是理想的。
另外理想的是，系统和方法能保证有效经济地检验捐献血液或血浆以便在最少的试验循环中区别出仅一份PCR呈阳性的捐献物。
因此，在本发明的实践中提供了一种经济有效地制备和检验许多捐献血液或捐献血浆的试样以便唯一地鉴别出感染病毒的捐献物的方法以及实施该方法的系统和装置。
本发明的方法导致了血制品和血浆制品基本上是更安全的，这是因为人们可以方便地直接检测所供应的血液或血浆中的病毒感染。可以马上进行灵敏度高的非常经济的试验并鉴别出受感染的捐献物，而不用考虑感染的观察期。
在本发明实践的一个实施例中，此方法包括在一收集容器中提供捐献血浆或血液的步骤。使一柔软的收集管段与容器相连且朝容器内部开启。管段中填充有来自收集容器的血浆或血液，一部分收集管段的两端被封住。使收集管段的密封部分脱离容器，并在密封的收集管段部分脱离之前或之后，沿密封端之间的收集管段长度间隔地形成许多间隔开的密封部。在位于相邻密封部之间的间隔中的管段部分构成容器，其中在各容器中装有血浆试样或血样，而且密封部之间的间隔在每个这样的容器中为计划中的试验提供了一个足够大的容积。
在本发明的一个更具体的实施例中，各捐献血浆被收集在一个血浆收集瓶中，它具有一个通过一空心软管段与之相连的试验容器。在充入捐献人的血浆后，使血浆瓶倾斜以便将血浆转移到试验容器和软管段中，由此填充管段。沿管段长度以彼此隔开的间隔密封它，在位于密封部之间的间隔中的管段部分构成了小袋，每个小袋中装有一份捐献血浆试样。然后使已被转化成一系列小袋的管段脱离血浆收集瓶并被冷冻起来，直到其被用于试验为止。
在本发明的另一个方面中，空心管段包括一系列相连的Y形部，它们包括一个在Y形的一支腿上的注入部，一个不包括一个注入部的特殊Y形部的各支腿与系列中下一个Y形部的底部通过一塑料软管段相连。沿着分开Y形部的各塑料软管段的长度形成了间隔开的热封部。
在本发明的又一个方面中，一种沿充有捐献血浆或血液的管段的长度形成许多热封部的装置包括第一、第二对置的密封压板。每个密封压板沿其长度凹凸相间地设有许多间隔开的突起部和凹陷部。第一压板上的突起部和凹陷部对准第二压板上的对应突起部和凹陷部。对置的密封压板被合拢到一个充有捐献血浆或血液的塑料管段上，从而在被压在突起部之间的管段的那些部位上形成热封部并由对置的凹陷部形成了空腔。热封部在其间限定出许多独立的连续小袋，由各对合拢的凹陷部形成的各空腔被设计用于容纳一个小袋。
尤其是，沿着充有捐献血浆或血液的管段的长度形成许多热封部的装置被设计用来作为售后改进型结构被安装在一台可在市场上买到的热封装置上。
在本发明的另一个实施例中，收集和制备试验用血浆试样的系统包括一个血浆收集容器和一个与容器相连的空心塑料管，它们分别由塑料构成且包括一个注入塑料中的编码记号。编码记号沿管段主轴设置且编码间隔地重复，从而管段可沿其长度配有许多间隔开的密封部，由此在密封部之间限定出小袋。记号的编码间隔对应于小袋的间距，从而各小袋将含有至少一整套编码。
为了开始本发明的试验方法，使第一小袋脱离一组对应于许多独立的捐献血浆的管段中的每个管段。抽出各第一小袋的部分捐献血浆并在容器中将其制成试样库。
在本发明的一个示范性实施例中，对第一样库进行病毒试验。当第一样库的病毒试验结果呈阳性时，使下一个或第二个相继的小袋脱离构成第一样库的各管段。第二小袋被分成两个大约相等的小组，检验其中一个小组样库的血浆以确定是否存在特殊病毒。当受检小组样库的病毒试验结果呈阴性时，再使下一个小袋脱离构成未受检验小组的对应管段。使小袋被分成两个大约相等的下代小组且使小组小袋中的血浆合并成样库。使其中一个下代小组的样库接受病毒试验。
当受检小组样库的病毒试验结果呈阳性时，使一个小袋脱离构成受检小组的对应管段。重复上述过程，并将各呈阳性的样库再细分成更小的小组，每个小组包括部分先前的呈阳性的小组的试样，直到对应于单个捐献血浆的最后小袋受到鉴别为止。
在本发明的另一个实施例中，一个用于在单个PCR试验循环内检验许多捐献血浆以便唯一地鉴别出病毒试验结果呈阳性的捐献物的附加方法包括限定出一个n维坐标网的步骤，所述坐标网在坐标网的各n维交叉点处限定了内网元。将来自许多捐献血浆中的每一份的试样标在一个对应的坐标网元上，各试样由一个矩阵符号Xrcs限定，其中矩阵元符号的脚标限定了坐标网的维标。从每个捐献血浆的每个试样中取出等份血浆并形成子样库。每个子样库包括一等分量其中固定了一个维标的所有捐献血浆的试样。立即在单个PCR试验循环内检验所有子样库，并根据采用子行列式方法的整理归纳判定试验结果呈阳性的各子样库的维标，由此清楚地鉴别出由各呈阳性的子样库的维标表示的唯一矩阵元并因此清楚地鉴别出唯一呈阳性的试样。
当结合以下附图考虑本发明时，本发明的这些和其它优点、特征和方案将变得更能让人理解，其中
图1是由本发明实际所用的管段连接的试样容器和血浆捐献瓶的一个例子的半示意透视图；图2是连接在血浆捐献瓶和试样容器之间的且根据本发明被分成小袋的管段的半示意透视图；图2a是连接在试样容器和血浆捐献瓶之间的且根据本发明包括一系列连在一起的Y形部的管段的半示意透视图；图3a是图2所示管段局部的放大俯视图，它示出了分开小袋的密封部的其它细节；图3b是管段密封部的半示意横截面视图；图4是根据本发明而提供的将管密封成独立的小袋的装置的半示意透视图；图4a是根据本发明设置的且用于安装在市场上可买到的热密封装置上的热封机构的上、下压板的半示意透视图；图5是根据本发明设置的取样板和盖的半示意透视图；图6是装在根据本发明设置的取样板试样凹槽中的血浆袋的半示意局部横截面视图；图7是一个根据本发明设置的且用于挤压试样袋并将其中的液体试样容器压入试样库中的装置的半示意透视图；图8是图7所示装置的挤压筒的半示意横截面视图；图9a是挤压装有试样的小包的筛选板的半示意局部横截面视图9b是筛选板的半示意俯视图，它示出了用于收集来自压碎的试样容器的试样液的径向同心液槽；图10是图7所示装置的压碎活塞的半示意局部横截面视图；图11是表示用于从捐献物库中确定PCR呈阳性捐献者的本发明试验方法的流程图；图12是表示从512份捐献物库中区别出一份PCR呈阳性的捐献物的本发明试验程序的流程图；图13是表示从捐献物库中确定PCR呈阳性的捐献人的按照本发明的第二试验方法的流程图；以及图14是本发明的三维坐标网的视图，它示出了符号r、c、s的定义。
本发明涉及用于检验捐献血液或血浆以便查出那些病毒感染程度超过预定水平的特殊捐献物的系统、方法和装置。接着处理掉这种受污染的捐献物，由此防止它们混入药品原材料液流中或被输入病人体中。根据本发明的通用作法所采取的病毒检验试验可以是任何直接检验病毒而不是检验由病毒引发的抗体的试验。这样的试验包括聚合酶链反应(PCR)试验和其它即使在集合来自许多捐献物的试样之后也足以敏锐地直接检出病毒的试验。
在本发明的一个实施例中，提供了许多份独立的捐献血液或血浆。从每份捐献中将血样或血浆试样抽入一个对应的空心软管段中。沿管段的长度间隔地设置了许多间隔开的密封部，从而在位于密封部之间的间隔中的管段部分构成了各装有血样或血浆试样的小袋。如以下将具体描述的那样，根据本发明提供了一种在将试样制成试样库之后检验小袋的血浆试样的独一无二的方法，从而有效且高效地检出并隔离那些已受病毒污染的捐献血液或血浆。
参见图1，它示出了一个根据本发明而提供的用于实现抽样过程的系统的示范性实施例。此系统包括一个标准的捐献血浆容器20，它是由不起反应的材料如聚氯乙烯(PVC)制成的。捐献物容器20包括一个具有两个空心的弯管接头23、24的盖22，所述弯管接头分别固定在盖的顶面上。弯管接头通过开设于盖22上的孔与捐献物瓶的内部连通。由生物中性材料如PVC塑料构成的空心填充软管26的一端与弯管接头23相连，其另一端例如与插入捐献者体中以便获得捐献血液或血浆的针头相连。在所示实施例中，为收集来自捐献人的血样以便进行血清学试验，还设有一个试验容器28。试验容器28通常成试管形状且也是由生物无活性材料构成的。试验容器28包括一个整体的盖件30，穿透盖地开设了孔以便于与试验容器的内部连通。
一个由生物无活性塑性材料构成的空心软管段32被连接在试验容器28的盖件30和捐献血浆容器盖的空心弯管接头24之间。管段32以流经管段的液体将通过开设于盖件30上的孔流入试验容器28的方式与盖件30相连。管段32可被摩擦装入该孔中或通过超声波焊接或通过其它本领域技术人员熟知的方式与孔同轴相连。
也可以在盖件30上开设第二孔，一根逸气管34以与管段32相似的方式与盖件相连。逸气管34一般不长过一、两英寸，并通常终止于一插入的、摩擦配合的除菌过滤器36。
在一个实施例中，从捐献者体内抽出血液或血浆并将它们收集在捐献血浆容器20中，以便随后贮存直到需要时为止。在捐献血浆的情况下，通常从捐献者体中抽出血液并使血液经过一个连续式离心机，使红血细胞在离心机中因离心力而脱离血浆液载体并返回捐献者体中。于是收集到血浆。
在从捐献者身上收集到捐献血浆且充填捐献血浆容器20之后，使捐献血浆容器倾斜以使液面升高到与管段32相连的弯管接头24的上方。血浆进入管段、流经管段并充填试验容器28。在填充过程中，截留在试验容器28中的空气经逸气管34排出，由此允许充满试验容器。除菌过滤器36过滤掉回流气中的任何细菌，于是防止了试样受周围环境的污染。在充填完试验容器以后，使捐献血浆填充管段32。
现在参见图2，在捐献的血浆试样被抽入管段32后，管段在靠近管段与捐献血浆容器的连接部位的地方被热焊接头38或通过其它适当的密封方式如超声波焊密封住。还在靠近管段与试验容器28的连接部位的地方给管段设置了另一个热封部40。由此形成了一根两端封闭的且含有大量捐献血浆的细长空心管。
通过经密封部38、40的中心切掉管段的方式使管段32的填充部分脱离捐献血浆容器和试验容器。接着，取走独立的捐献血浆容器以便冷冻和储藏，而分离的试验容器被送到血清学试验的试验室。通常，对捐献血浆进行各种抗体试验，这些抗体是由象丙型肝炎病毒(HCV)或HIV-1和HIV-2这样的特殊病毒引起的。
还沿着管段的长度间隔地设置附加的密封部42，从而按顺序地限定出独立相连的小袋，每一袋适当地包括一个空心的管段部分44。各管段部分44含有形成特定样库所需的特殊量的血液或血浆。例如，对于用于PCR试验的小袋来说，可能大约密封0.02ml-0.05ml来自主捐献体的血液或血浆。
按照提供了5～15个独立相连的小袋的方式密封管段。限定出小袋的密封可以在已经从捐献血浆容器和血清学试验容器中取出管段之后或优选地在管段仍然与捐献血浆容器相连时进行，从而避免了静液压力累积。可以通过任何已知方式进行密封如热压密封(热封)、超声波焊等，只要压缩和密封区的长度足以允许相连的小袋能够象在图3a、3b中具体描述的那样通过在任一侧切透密封部的中心且没有破坏小袋整体性地彼此分开就行了。在图2a中示出了适于被再分成含血样或含血浆试样的等分部分的管段的第二实施例，图2a是连接在捐献血浆瓶20和试验容器28之间的且根据本发明被分成含等分试样的部分的收集管段实施例的半示意透视图。
收集管段50被连接在试验容器28的盖件30和捐献血浆容器盖的空心弯管接头24之间。管段50适当地包括许多Y形部51，它们被空心医用塑料软管段52串连在一起。Y形部51的类型通常适于与静脉注射组件相连且包括一个带一流道的圆柱形主体部53，它在流道的一端有一个出口54并在另一端有一个入口部55。沿Y形部的主体部53设置了一个分支口56，它具有一条与通过主体部53的流道相通的流道。
一个Y形部通过溶剂与下一个Y形部相连，该溶剂将空心的医用塑料软管段52连接到一个Y形部底部上的出口54与一串中的下一个Y形部的分支口56之间。一个初始的空心输入管57通过溶剂与一串中的第一Y形部的分支口相连。该最初输入管57又与捐献血浆容器盖的弯管接头24相连。可以通过将最初输入管57摩擦装配到弯管接头24上并用超声波焊接连接或通过其它本领域技术人员熟知的方式使该管与接头同轴相连来实现连接。另外，最初输入管57的末端可以是一个标准的路厄型接头58，它将允许串连的Y形部可拆卸地与捐献容器相连，而此捐献容器在弯管接头24的端部配有一个匹配的路厄型接头。
与此相似的，终端Y形部配有一个空心的终端出口软管59，它在其出口通过溶剂与最终的Y形部相连。此管也可以在其末端与一个标准的路厄型接头相连。
与结合第一实施例所描述的方式相似地，在从捐献人体中抽出捐献血浆并充填捐献容器20后，使捐献容器倾斜以便将液面升高到与输入管段57相连的弯管接头24以上。血浆进入管段并流经串连的Y形部，经其分支口56流入各Y形部并从前一个Y形部的出口54流入下一个Y形部。轻轻倒出血浆，直到充满试验容器28时为止。在充满试验容器之后，再轻轻倒出捐献物，直到也充满包括管段50在内的串连的Y形部为止。
在捐献人的血浆试样被抽入管段50后，最终输出管段59在沿其长度靠近最终输出管段与试验容器28的连接部位的适当处被一个热封部或焊接头40a或通过其它适当的密封方式如超声波焊接封住。
通过从试验容器上经密封部40a的中心地切下最终输出管段59而从试验容器上取下充满的管段50。或者，如果管段50的末端是路厄型接头，则通过拆开路厄型接头而从试验容器28上取下管段50。在沿其长度靠近初始管段的与捐献容器20的连接部位的地方，给最初输入管段57设置一个第二热封部38a。通过经密封部38a的中心地切下最初输入管段57，或者在设有路厄型接头58的情况下通过拆开所述接头而从捐献血浆容器上取走管段50的填充部分。于是形成了一个两端封闭的且包括许多个彼此按顺序相连的Y形部的细长空心铰接管。每个相连的Y形部含有等分量的捐献血液或血浆。
如以下将具体描述的那样，连接前一个Y形部出口和下一个Y形部分支口的管段也配有热封部42a，从而顺序地形成了独立且相连的试样等分部分，其中每一个等分部分适当地具有一个单独的Y形部。各Y形部含有用于形成特定代样库所需的特殊量的血液或血浆。可以在管段50已脱离捐献血浆容器之后或在管段仍与其相连的时候进行密封以隔断各Y形部。密封以隔断Y形部的操作优选地在管段仍与捐献血浆容器相连的时候进行，从而由在密封过程中压平部分管而造成的体积缩小不会造成试样内部的静液压力的累积。当管段50仍与捐献血浆容器相连时，由因热封而造成的管体积缩小产生的多余液体可以被压回捐献容器中。因此，安全地缓解了可能在抽出试样的过程中造成危险的喷溅的过高静液压力。
可以通过任何已知方法进行密封如热压密封(热封)、超声波焊接等，只要压缩和密封区的长度足以允许相连的Y形部通过在密封部任一侧切透密封部的中心而不破坏管段整体性地彼此分开就行了。
参见图3a、3b，在一个优选实施例中，在小袋(图2的42)和/或Y形部(图2a的51)之间的密封部包括一个平垫区46，它包括一个用于切断或撕裂密封部以便分离相连的小袋的中心窄部47。经过中心部地进行切割，从而确保了各分开的小袋在分开后在任一端的受压接片部48处仍然保持密封。密封垫的长度可大可小，这取决于所选择的分离方法。可以用解剖刀、切断刀或简单的一对剪刀进行分离。
参见图4，它示出了一个用于形成具有特定的所需尺寸的小袋的密封装置60的示范实施例，它包括简单地分开小袋并确定小袋沿管段的序列号的装置。密封装置60适当地包括对置的第一压板61和第二压板62，它们分别包括许多个间隔地布置在压板的对置面上的突起的密封头部63。优选地如此形成密封装置60，即突起的密封头部63可以沿各自的压板移动，从而相邻突起的密封头部之间的距离是可变的。可以沿压板布置突起的密封头部63，从而前后密封头部之间的距离可以逐渐减小，以致沿管段的长度渐密地进行密封。于是，可以通过沿相应的压板将对置的密封头对移动到理想位置上的方式形成尺寸渐小的试样袋和体积渐小的袋中物。
为了沿装满血样或血浆试样的塑料管段的长度方向形成许多热封部，将管段放入密封装置60中，并相应地位于上密封压板61和下密封压板62之间。使对置的压板彼此靠近，于是挤压并密封管段。如图4所示，许多沿着各压板的长度方向间隔开的伸长或突起的密封头部63与凹陷部64交替地布置。当对置压板移动到一起而在充有血液或血浆试样的塑料管段的那些在突起的密封头部63之间受压的部位上形成热封部时，由对置的凹陷部分64形成空腔。。设置空腔以便容纳那些不应受压但要被制成小袋的管段部分。由每对封闭的凹陷部限定的各空腔被设计成容纳一个小袋。
设有一个加热器65以便加热压板的每个密封头部，从而在密封装置关闭时使对置的突起部在管段上形成热封部。加热器65可以是任何已知类型的加热装置如辐射加热装置、感应加热器或电阻式加热器等。使加热器65优选地直接与各突起的密封头部63相连以便加热突起部，而不会不适当地加热凹陷部。如果需要，可以设置绝热件以抑制突起部和凹陷部之间的热传递。在一个示范的实施例中，冷却装置66如冷却翅片或散热器翅片、运动气流或冷却指也可被连接到密封装置60上。使冷却装置66直接与各凹陷部64相连，从而使在对置的凹陷部移动到一起时限定出的空腔保持低温。因此，由在密封过程中成型于空腔内的小袋所装的血样或血浆试样不会受到热封部的高温的损害。
大约穿过密封部中心的狭窄区(图3b的47)由一个细长的凸脊结构67形成，所述凸脊成型于密封压板的伸长的密封头部64的中心处。当管段在上、下密封头部之间受到挤压时，凸脊67在密封部分的上、下表面上压出了一个凹印。凹印减薄了构成密封部中心的塑性材料，由此使得它易于分离。
在本发明的一个实施例中，凸脊67可以是锯齿形的，从而形成了布置在与管段主轴垂直的方向上的孔眼。这些孔眼允许各相连的小袋彼此脱离而没有因用锋利物体切割而带来的不小心切到含试样区所产生的破坏小袋整体性的危险。孔眼优选地是在密封过程中通过为密封头配置细齿而形成的。或者，孔眼可以是随后马上使用独立的穿孔夹具或模具形成的。
还设有装置68以便启闭密封装置60，从而压合密封压板并由此沿管段的长度形成密封部。这样的装置在本领域中是众所周知的且它可以适当地包括一个可启闭的手动工具如固定在一支架上的且使支架如移向铰链的杠杆柄。其它合适的布局可包括垂直导向件、弹簧或液压操作的活塞式压力机，或其它常见的机械的、电动的或液压的压力机。
参见图4a，其中以半示意图示出了密封装置70的一个特殊实施例，它可用来以均匀的间隔形成热压密封部，从而形成了具有特定尺寸的小袋或者用于将相连的Y形部隔断成独立的容纳试样的等分部分。密封装置70适当地包括上、下压板71、72，它们分别适于分别沿市场上可买到的脉冲密封机如ALINE M系列的脉冲密封机的密封带和压杆安装，上述密封机由加利福尼亚州Santa Fe Springs的ALINE公司生产和销售。图4a所示的特殊实施例是一个两件式热密封头，它适于作为售后改进结构安装在ALINE MC-15型脉冲热密封机上并允许MC-15生产预填充的袋装血浆以便根据本发明的系统和方法作进一步处理。
热密封头70的底板72由适当的刚性耐热材料如层压的Kevlar产品构成，这些产品是由杜邦公司生产和销售的。在所示实施例中，底板72优选地约为15英寸长以便装配在MC-15型脉冲热密封机的安装面上。底板72包括一个纵槽73，它位于中心且沿底板72的整个长度延伸。纵槽73的宽度约为0.2英寸以便沿槽的长度嵌套地容纳标准的其外径通常约为0.1875(3/16)英寸的医用管。
许多横槽74间隔地沿底板72的长度设置，它们布置在垂直于中央槽73的方向上。横槽74的宽度约为0.5英寸且其中心相距1.125(1-1/8)英寸。因此，各横槽彼此通过由中央纵槽73中心分开的剩余板段材料隔开，其宽度约为0.625(5/8)英寸。
纵槽73和横槽74分别仅部分穿透底板72的材料，由此形成了一个基本平坦的基底75，它构成了纵槽和横槽的底面。当装置被用于形成热封部时，将长0.1875(3/16)英寸的标准医用管沿纵槽73嵌装到位并使其压在底板的基底75上，它的作用在热密封过程中就象是一个支承面。
加热件76如镍-铬电阻丝弯曲地逐槽设置且它沿构成底板的各横槽纵向布置在槽的近乎中心处。在加热件76横跨横槽74的中心的部位，用一条例如特弗隆带的条带覆盖丝线地使Ni-Cr金属丝不接触对热敏感的塑料管。因此，在密封过程中装在成型于密封装置内的小袋中的血样或血浆试样不会受到热封部的高温的损害。
顶板71的长度约为15英寸且通过MC-15型热密封机的压杆悬挂在底板72上方。顶板71是由耐热塑料如Lexan或加工过的Kevlar构成的并包括一组等间隔的且通常是矩形的齿77，这些齿从其底面凸出并伸向底板。齿长约0.5英寸且中心间隔1.125英寸。因此，可以看到各齿77的尺寸使得其可嵌入由底板72的横槽74限定的凹腔中。顶板71的各齿77悬置于底板72的横槽74与纵槽73的相应交汇处上方。于是，各齿77被设计成当通过MC-15型装置的移动操作合拢热密封压板时嵌入由此限定出的凹腔中。
在软管段被放入纵槽73之后，通过降低MC-15型热密封机的盖板来推动顶板71以使其与底板72接触。当降低盖板时，顶板71的齿77进入由底板72的横槽74限定的凹腔中并接触在各横槽74与中央纵槽73的交汇处露在基底75上的那部分管段。给镍铬电阻丝通电，这使得管段的塑料变软。与此同时，顶板71被压到底板上，由此对被加热件76软化的塑性材料施加压力。
在密封后，至少在一端给管段打上独特的识别记号，该记号对应于原始的捐献血浆。这可以例如通过将标签粘接到管段上或通过直接在管材上压印上条形码记号来实现。在热密封机70上适当地开设预制的凹口78以便容纳并调节预印的条形码鉴别标签。这样的标签是由适当的可热封材料制成的且它被热密封到管段的第一密封部位上以用于识别。接着，包括装试样的小袋在内的管段被冷冻收藏起来。
参见图2，能够清楚地识别出所有不同的系统部分是很重要的，这些部分包括个人的捐献血浆。因此，独特的识别标志如编码线、编码点、条形码或其它用独特识别措施编码的结构可被放入血浆收集系统的实体结构中。例如在一个实施例中，将编码线37模塑入捐献容器20中，沿瓶盖22的边缘注塑上编码线39，沿试验容器28的侧面注塑上编码线41，以及间隔地将编码线43注塑到管段中。独特的管段识别标志沿管段的长度分布且重复该编码以便在保持如此制备的各管段的标志统一性的同时分开管段。另外，捐献系统的各部分是用相同编码标识的，因此，对于系统的所有部分来说，捐献物身份保持不变。
参见图3a、3b、4，还可以理想地使沿一段的各独立小袋由字母符号或数字符号作标志，所述字母或数字符号等于沿原始管段的直线长度的小袋位置。这样的编码例如可通过冲压模被压印在位于相邻小袋之间的密封垫的压缩部上。这样冲压模可以包括一个如图4、4a所示的密封装置的一整体部件，从而在单个有效步骤中完成各种尺寸的小袋的密封、成型，为便于分离而形成减薄或穿孔区以及形成识别数字。或者，字母符号或数字符号可能包括穿孔模或穿孔夹具的部分。冲压模是众所周知的，它包括使字母符号或数字符号前进到下一序列符号的装置，从而在一管段中连续的小袋是通过相应的顺序字母串(a，b，c…)或数字符号(1，2，3…)分别识别的。
因此，如果正由几个捐献物的小袋构成第一试验库，则可以通过确认所有要从各管段集合的小袋具有一样的位置号如数字1来进行质量控制检查。与此相似的，当由相同捐献物的试样形成第二试验库时，可以通过确认所有要从各管段集合的小袋如具有压印在小袋受压部分的某点上的数字2来进行质量控制检查。
为了实现有效的捐献物的PCR试验，使来自试验容器28中的每个个人捐献物的血清学试验试样接受各种已知的代表特殊病毒的抗原和/或抗体试验。如果试样根据一个或多个已知抗体或抗原试验而呈阳性，则个人捐献物和其对应的管段被阻止作进一步的试验并可被适当地处理掉。
对应于其它的血清学试验呈阴性的捐献物的管段被分成识别组，每组包括预定数量的捐献物。如以下将描述的那样，每组捐献物的数目是由特定的高敏感性试验如PCR试验的敏感性、在血浆试样中的有关病毒RNA或DNA的预期密集度、出现在整个捐献人群中的PCR阳性试样的预期几率决定的。例如，在一群重复地采用血浆提取法抽血的捐献者中，为了检验包含有关RNA的丙肝病毒，集合100份～700份个人捐献物的试样是合适的。对于病毒感染出现更频繁的人群来说，小规模地集合50份～100份个人捐献物可能是合适的。
以下参见图5、6来描述根据本发明准备PCR试验库的方法的一个实施例。设置了一块通常与用于滴定板时相同的但根据本发明设计的取样板80。取样板80具有通常为半圆柱形的取样凹槽81，它们按大致成矩形的阵列水平布置在板上。一块适用于实施本发明方法的取样板具有64个这样的取样凹槽，它们被布置成8×8(行/列)的矩形方阵。还设有一其外尺寸与取样板80大致相同的盖板82。盖板82适于紧密配合地覆盖取样板80的表面。在盖板82上以与取样板80的取样凹槽相同的阵列形式开设了孔眼83。当盖板82被放到取样板80的表面上时，孔眼83从上面垂直对准取样凹槽81，由此允许通过通孔连通取样凹槽。孔眼的直径明显小于试样小袋的表面积和对应的取样凹槽。但是，孔眼的直径大到足以允许针头或其它插管状物体穿过孔眼并进入下方的取样凹槽。
如图6所示，使终端的小袋84(第一代，1号)脱离已被认定为属于要作试验的特殊PCR组的各管段。各终端小袋84经过冲洗，但未被打开，并且被放在取样板80的一个对应取样凹槽81中。盖板82被固定到取样板80的顶部上并盖住它，然后小袋在适当温度下被解冻。
从各小袋中取出约等于0.02ml～0.5ml的等量血浆并集合在一个试验容器中。使针头85或其它插管状装置穿过盖板上的孔眼而进入正下方的取样板的取样凹槽，由此刺穿小袋侧壁的管材并获取到其中的血浆试样。在一个示范实施例中，使针头与一个连续产生真空或抽吸以抽出所有装在小袋中的血液或血浆并尽可能减少任何液体泄漏到周围的槽中的装置相连。针头可以置留在一个允许针头穿过孔眼和小袋顶壁的装置中，但是该装置可限制针头向下进一步运动，从而防止了针头在小袋压在取样凹槽上时接触或穿透小袋的底壁。当在抽样后拔出插管时，如图6所示，孔眼周围的盖板材料86防止了偶然地和插管一起抽出小袋。
尽管已经就通过将插管分别插入每个取样凹槽而人工抽样来描述PCR试验库的制备方法，但是还可以自动地进行上述方法。可以允许按照与盖板孔眼的布局相同的方式布置的插管列被下压到取样板上地固定包含装在各取样凹槽中的小袋的取样板，由此允许所有的试样小袋被穿透并同时抽取试样。或者，可以使单根插管或插管固定装置自动化或经过编程地连续穿透各小袋并从中抽取液体。为了防止携带感染，采用干净的插管来抽取各库的试样。
另外，取样板、取样凹槽、盖板、孔眼和插管(尽管是结合从一试样袋中抽取样液来进行描述的)的组合也同样可被用于从图2的有Y形部的试样容器中抽取样液，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。图5、图6的取样凹槽的结构是由盛装液体的容器的形状决定的，而且只需要作小小修改就可以将其设计用于Y形部。例如，取样凹槽可以包括一个垂直定向的细长圆柱体，其中插入每个Y形部。可以在沿各取样凹槽的上周边的某个适当位置开设一个凹口，它用作一个其中可定位Y形部的分支口的锁闭机构。这也将起到定向各Y形部并提供附加的定位安全性的作用。与结合图5、图6所述方式相似地，可以通过将插管插入各Y形部的入口并与试样形成流体连通而从各Y形中抽取液体。当从入口中拔出插管时，各孔眼周围的盖板材料起到了止动件的作用并防止了Y形部被从取样凹槽中抽出。
这种结构也适用于自动化地实现本发明，这对本领域普通技术人员来说也是显而易见的。可以按照与盖板孔眼的布局相同的方式布置一系列插管，由此允许Y形部的所有入口被刺透并同时从中抽取样液。或者，可以使单根插管或插管固定装置自动化或对其进行编程，从而连续刺透每个入口并从各Y形部中抽液。
以下将结合图7、8、9a、9b、10来描述适用于制备本发明的PCR试验库的方法和装置的另一个实施例。参见图7，包括从许多血浆试样中压出的液体的捐献血浆库是在一台电动液压机90中由许多捐献血浆试样袋构成的。液压机90适当地包括一个其中放有试样袋的挤压筒91、挤压试样袋的液压操作的活塞92。通过适当的压缩气体如压缩空气或压缩氮气将袋中的试样压出挤压筒91并收集在向血池这样的集合容器中。
首先，使一代的小袋(如1#袋)脱离已被认为是属于一个待试验的特殊PCR组的各管段。使各代的小袋经过冲洗，但未被打开，并被放在压力机90的挤压筒91中。在二级生物安全罩和气流通道的环境中进行挤压筒的装载工作，从而确保了丧失结构整体性的小袋不会不小心地污染周围环境。按照以下具体所述的方式，挤压活塞92被以这样一种方式紧紧地安置在挤压筒91的开口喉部91a中，即确保了装填挤压筒91且筒91和活塞92的组合体完全封住了试样袋。挤压活塞92与挤压筒91的接合方式被设计成可确保筒91外的环境不会受到可能存在于试样袋所装试样中的任何有害病毒的污染。
其次，将挤压筒91安装在一个筒座93上，该筒座使挤压筒位于液压机90的正确位置上并进一步允许与液压缸95可操作地连接的液压杆94对准挤压活塞92并与之配合。按照以下要更加具体地描述的方式，挤压活塞92可拆卸地与液压杆94相连，从而可以通过液压缸95的操作升降活塞92。
在筒91和活塞92已经在筒座93上被正确地调准且通过杆94与液压缸95相连之后，操作控制阀96以使液压缸对杆94和活塞92施加作用力，活塞又挤压在挤压筒91内的试样袋。液压缸95与一台4马力的240V交流电动机97联合工作，所述电动机操作一液压往复泵98，所述泵和流体容器99一起泵送液压流体，由此操作液压缸95。大约4000lbs的力集中作用于液压杆94上，该液压杆产生由活塞92施加到试样袋上的约800～900psi的压力。
在试样袋已被压破之后，其中所含的捐献样液被如由压缩气缸100供给的压缩气体压出挤压筒91，所述压缩气缸通过一压力调节机构101与一个安装在挤压活塞92中的急泄安全阀102相连。为了允许急泄安全阀102正确工作，活塞92首先略微抬离其完全伸长的挤压位置。压缩空气经压力调节机构101流入挤压筒91，直到达到急泄安全阀的临界压力为止。阀102接着开启，由此允许压缩气体加压筒的内腔，这迫使血浆合并体经设置在筒底的收集口103流出挤压筒91。于是，当压缩空气迫使流体排出筒外时，血浆合并体被收集到集合容器中，所述容器通过挤出管线与收集口103相连。在经过漂白阱后，压缩空气被排入二级生物安全罩。
参见图8，它示出了根据本发明原理建成的挤压筒91的局剖横截面视图。挤压筒91适当地包括一个大致成圆形的且具有上、下表面的底板105和一个向上伸离上表面的周向凸边106，其带有切入内表面中的螺纹。两端开口的圆柱形筒壁107在其底端的外表面上制有螺纹。插孔或插座108被切入筒壁107底端的内表面中，从而限定出一个平行于底板105的上表面且具有一个对置表面的环形凸缘109。当筒壁107被拧入底板105中时，安置在底板105的表面上的筛选板110与筒壁107的环形凸缘109接合并被压在环形凸缘109和底板的上表面之间。
参见图9a、9b，筛选板110是一个大致成圆形的盘状板，试样袋在受到挤压活塞92的挤压时被压在该圆形盘状板上。如图9b所示，筛选板110包括具有径向槽111和同心环槽112的液槽，它们的宽度都大约为1/32英寸且它们是开设在筛选板的顶面上的。在径向槽的终端为一个轴向布置的排流口或贮液槽113的地方，以向筛选板110中心倾斜的角度切削径向槽111，所述排流口113通过穿透底板105的一个1/4英寸排液管114(最好参见图8)排液。
参见图8，在筒壁107和筛选板110之间通过压配合一个O形圈115形成了密封，所述O形圈设置在一个在底板105上切出的密封道中。密封道116位于底板中，从而O形圈115位于筛选板110和筒壁107的垂直交点的下方。在底板105上切出一个台阶117并在筛选板中切出一条匹配槽118，从而有利的凹坑能够精确地将筛选板定位到底板上以便正确地对准O形圈，由此筒壁107将准确地与筛选板接合并且它们的结合部将正确地与O形圈115接合。
参见图10，其中以局剖横截面视图示出了根据本发明原理设置的挤压活塞92。挤压活塞92包括一个大致成圆柱形的活塞头120，它具有一个轴向延伸的且设置在中心的凸出的杯状部分121，杯状部分121具有大致成圆柱形的壁和一个开口端，由此限定出一个用于容纳大致成圆柱形的液压缸杆94的凹座123。
环绕圆柱形杯状部分121的圆周地设置了一个环形凸缘122，它环绕杯状部分的开口。凸缘122的外表面被弄斜，从而该斜面的直径沿指向活塞头120的主体的方向增大。当液压杆94进入凹座123时，一对由弹簧加载的固定夹124越过环形凸缘122的斜面地前进，直到它们卡入适当的位置并夹住环形凸缘的底侧为止。
为了适应与凹座123的配合，各固定夹124包括一个沿活塞头的环形固定环122的斜面安放的斜齿125，由此展开了由弹簧加载的固定夹124的爪。当液压杆94继续前进时，固定夹124的斜齿125最终经过环形固定环122的斜面。固定夹的弹簧加载迫使斜齿与杯形部分侧壁的外表面接触。固定夹124的齿于是与环形固定环122的底面接合，由此夹住挤压活塞92并形成了致使活塞双向移动的机构。
另外，弹簧加载的固定夹124可以通过简单地将固定斜齿125对面的夹子端挤压在一起而轻易地脱离环形固定环122，这对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，可以理解的是，活塞头120、轴向安装的圆柱形杯状部分121、环形固定环122和固定夹124组合在一起形成了使液压杆94快速而容易地脱离挤压活塞92的机构。这个快速松脱特征允许活塞92和筒91的组合件轻松地脱离液压机110的筒座93，以便进行清洗、消毒、再填充附加试样袋等。
如图10所示，挤压活塞92还包括几个O形圈126，它们设置在环绕活塞头120的周边设置的密封道178中。设置O形圈126是为了在活塞头120的外周面和挤压筒91的筒壁107的内周面之间形成紧密的压力密封。许多个O形密封圈提供了一种安全保护措施，从而确保了潜在的感染样液被盛装在筒91的范围内。尽管在图10所示实施例中画出了三个O形圈126，但是显然可以根据本发明设置更多或更少的O形密封圈。所需要作的只是在挤压活塞92和挤压筒91之间形成密封结构以确保将潜在的感染液体装在筒内。
参见图8，挤压筒侧壁包括0.020英寸的倾斜台阶130，它是通过机加工成型于侧壁的内表面上的。因此，从顶面开始的第一个约1.0英寸的筒侧壁107被加工成其内径(ID)约比向下伸向筛选板110和底板105的其余筒侧壁部分107的内径大0.040英寸。台阶和其它侧壁部分的界面被弄斜，从而提供了一个比较光滑的且从略微大的上内径向略微小的下内径倾斜的过渡部。
设置筒侧壁107上的台阶，从而可以使筒的内径表面与O形圈(图10的126)之间略微接触地用手将挤压活塞92装入挤压筒91的开口喉部中。一旦手动装配上的活塞和筒的组合体被安放在筒座(图7的93)上，则液压杆94马上前进以便与活塞的凹座123配合并伸出，直到固定夹124卡接活塞头的环形固定环122的底面为止。继续使液压杆94前进，从而将活塞进一步推入筒中，由此将O形圈推过筒壁内径上的台阶130。当被推过台阶时，O形圈完全压在筒侧壁107的内表面和活塞密封道127之间，由此形成了紧密的密封结构。
在工作中，挤压活塞92产生约800psi～900psi的压力(局部作用于液压杆上的4000lbs力)，此压力是足以压破筒中试样袋的压力。血样或血浆试样的液体流经开设于筛选板上的液槽并流入中心排流口，它在这里被收集起来且允许它流出抽取口而流入集合容器。在挤压操作后，操作液压缸95以便在压破的试样袋体的上方将挤压活塞92提高一小段距离(约1/2英寸～1英寸)，由此在筒内形成了一个空腔。迫使压缩气体如压缩空气经活塞92中的急泄安全阀102流入空腔。给空腔加压致使其余的血样或血浆试样液经出口103被压出筒外而进入集合容器。
一旦完成了挤压和集合操作后，则与出口103相连的挤出管线被夹死以防止额外的样液流出筒外。将挤出管线放入一个漂白容器中，并使液压缸95进一步在筒内提升活塞，由此产生从容器中将漂白剂虹吸到筒内的吸力。挤压和漂白剂虹吸步骤优选地多作两次，以确保任何血样或血浆试样逆流被完全压出挤压筒91外，并确保漂白剂有足够的机会填充挤压腔的内部空间，由此减少了可能在其中发现的显著的病毒感染。
接着，操作快速松脱夹并使活塞/筒组合体脱离液压机90并在例如高压釜中对其进行消毒。活塞和筒可以随后通过被浸入10％的漂白溶液中15分钟而得到化学清洗，然后在经压煮处理之前经过依次用水、1％的SDS(12烷基硫酸钠)表面活性剂和水漂洗的漂洗循环。如果高压蒸汽消毒的时间不足，则化学清洗的步骤可以用70％的ETOH和消毒水溶液来完成。如果需要这种附加的化学清洗，则使其在通过HEPA过滤器排出废物的二级生物安全罩内进行。当处于上述安全罩内时，挤压筒装有下一组要压破的试样袋，用手将挤压活塞92装入挤压筒91的开口部中并迫使其向下，直到活塞的O形圈接触成型于筒侧壁上的倾斜台阶时为止。现在，重新装载的筒/活塞组合体能够被安放到液压机90的筒座93上。操作液压缸95以使液压杆94降低到活塞92上，从而快速松脱夹夹住活塞上的环形固定环。现在，反复进行挤压、压出、漂白清洗过程。
根据以上描述，电动液压机90允许耗时最少地从许多试样袋中获得血样或血浆试样，这对本领域普通技术人员来说是显而易见的。能够被这样的机器压破的试样袋的数目主要受设备规模、能够由挤压活塞对装在筒内的试样袋体所产生的压力的限制。由所示实施例的液压机产生的800psi～900psi压力足以完全压破最多达64份图2所示类型的试样袋。因此，由512份试样构成的大型样库可以经过本发明液压机的8个工作循环来形成。与512份试样袋被一个试样收集插管逐个访问并获取试样的方法相比，这将明显缩短样库形成时间。
另外，本领域中的普通技术人员显然了解，由至少512份试样构成的单个大型样库可以由一台液压机制成，此液压机大得足以在筒内容纳更多的试样袋。液压部的尺寸也将增大以便提供更大的挤压功率来克服更多试样袋带来的更大的阻力。如上所述，样库尺寸将只受所需液压机的大小的限制。
参见图11，其中示出了本发明的PCR试验方法的流程图，它允许用最少次数的单独试验识别出唯一的PCR呈阳性的捐献物。
此过程开始于框200，其中限定了适当的初级样库尺寸，它又决定了各因素如有关病毒在总捐献人群中的出现几率、在样库稀释后可能出现的病毒DNA或RNA的最终密集度等。
尽管PCR试验很敏感且能够在受感染的试样中检验出单个病毒，但是病毒必须存在于PCR试样中以提供呈阳性的结果。例如，如果具有比较低的病毒密集度的受感染捐献物的试样与大量未受感染试样混合在一起，则病毒在所形成的合并体中的密集度可能如此之低，以致统计可能显示在一份来自PCR试验库的试样中没有病毒。这样的样库的确可能将病毒感染体错误检验为呈阴性。
例如，如果由密集度为每毫升试样有500个病毒的被病毒感染的捐献血浆制备0.02ml试样，则0.02ml的试样将平均有10个病毒。如果这0.02ml受感染的试样与大约500份来自未受感染捐献物的0.02ml试样混合，则形成的10ml试样库将包括密集度为每毫升有1个病毒的病毒。因此，如果从样库中抽取1ml试样进行PCR试验，则统计可能明显表示出PCR试样不含病毒。
这样低的病毒污染物的密集度程度对血浆制品几乎没有威胁，这是因为知道有几种方法能够使在这种低密集度的捐献物中的病毒失去活性。这样的病毒失活方法包括使用溶剂/洗涤剂或加热到60℃以上并停留一段适当的时间等。这些方法通常被认为是能够将病毒密集度减少一些对数单位。例如，溶剂/洗涤剂方法能够将丙肝病毒的病毒密集度至少减少107/ml或7个对数单位，于是，血浆制品如凝血因子VIII、凝血因子IX或凝血酶原复合体可以由经常是在PCR试验已呈阴性之后例如通过溶剂/洗涤剂方法进行处理的捐献血浆制备。
对于按惯例直接输给容器的血制品来说，在这样的捐献物经PCR试验显示阴性之后，还存在低密集度的病毒感染的小危险。
在结合图11所示的实施例中，测定了上述因素如有关病毒在捐献人群中的出现几率和在稀释后可能出现的病毒密集度。设计了一个大小适当的第一级PCR试验库，它极大地降低了以低密集度存在的病毒不会被查出的统计可能性。在框201处，按照上述方式，通过将经过识别的管段的终端小袋中的内含物混合而制成样库。在框202处，对第一级PCR样库进行PCR试验。
框203表示本发明方法的决定点，它取决于在框202中进行的PCR试验的结果。在试验结果呈阴性的情况下，所有对应于构成第一级PCR样库的试样的捐献物被认为未受病毒感染并交付到进一步加工中以制成药品。于是，该方法以接受PCR试验呈阴性的结果结束。
当PCR试验反映出阳性显示时，这显示出在至少一个构成最初的PCR第一级样库的捐献物中有病毒感染。在框204处，从管段上取下一个与第一次被取掉的小袋相邻的下一个试样袋，所述管段对应于构成最初的PCR第一级样库的捐献物。这些附加的试样袋被分成大致相同的两个小组，为了清楚起见，在此定义为A组和B组。
接着，用一个单独的干净插管分别集合这些小组以便按照与上述相同的方式形成各小组样库，只对其中一个小组样库进行PCR试验，如框205所示。哪一小组样库受到检验对本发明的目的来说是不重要的。在框205中，小组A被指定为待检小组，而小组B同样可以被简单地指定为待检小组，而这不会扰乱本发明的方法。
在框206处，根据小组样库A的PCR试验结果作决定。如果小组样库A根据PCR病毒显示而被检验为阴性，则不对构成小组A的捐献物试样进行进一步的试验。而是如框207所示，依次从构成小组B的管段中取下下一个试样袋，它们接着又被分成大约相等的小组A’、B’。此步骤中的各小组约有等于构成前一小组的试样数目一半的试样。按照与上述相同的方式将小组试样袋中的内含物分别再次混合。如果小组A的PCR试验呈阳性，这表示至少其中一份捐献物受到了病毒感染，其它未检验的小组(图11的例子中的小组B)现在在框108处接受PCR试验以确认它不是PCR阳性。小组A现在将被进一步细分成两个大致相等的小组(A’，B’)的组，如框209所示。
在框210处，只对在先前步骤207或209中限定的一个小组样库A’或B’进行PCR试验。现在重复该方法并返回框206，其中对在框210处进行的PCR试验的结果作决定。如果PCR试验结果证明所检验的小组呈阴性，则将未检验的小组再次细分成两个大致相等的小组，每个小组包括约等于上级小组一半的试样。如果受检小组的PCR试验显示阳性，则受检的小组将被进一步细分成两个大致相等的小组，每一组具有约等于上级小组一半的试样。在这种情况下，未经检验的小组将再次经受PCR试验以便确认它也不是PCR阳性。
试验方法在框206和框210之间反复进行，直到认定试验结束为止。试验结束被定义为当细分小组导致形成两个小组，而其中每一组只有一个对应于单个捐献物的试样袋。其中一个试样在框210处接受PCR试验，如果试验结果为阴性，则另一份试样被确定为属于受病毒感染的捐献血浆。如果受检的试样的试验结果为阳性，则另一份试样接着也接受PCR试验以便确认它不是PCR阳性。
当完成所有试验时，本发明的方法在框211处结束。从图11的流程图中应该清楚看到，当最初的试验样库为阳性时，本发明的试验方法只需要在每个试验级中进行两次PCR试验，其中第一次试验是针对两个小组中的一个进行的，而随后一次试验是为了确认对应的开始未检验的样库真的呈阴性。当最初检验的样库呈阴性时，此试验方法只需要在每个试验级中作一次PCR试验。
以下将结合如图12所示的特殊的PCR试验样库规模来描述本发明的试样检验方法和系统的实施。在图12中，在步骤212中将512份个人捐献物的终端小袋制成一个最初的PCR试验样库。为便于描述，假设512份试样中只有一份是取自一个受有关病毒感染的捐献者。图12所示的具有10段单独且相连的小袋的管段代表了最初与受感染的捐献血浆容器相连并从中取样的管段。
使最初的512份一组的样库接受PCR试验，由于存在受感染的试样，所以病毒显示呈阳性。在步骤213中，由取自构成先前呈阳性样库的管段的下一个后继的小袋构成了两个216份一组的捐献物样库(256A和256B)。现在，对样库256B进行PCR试验，如图12所示，病毒试验结果显示为阴性，因此这表示样库256A含有一份来自受感染的捐献物的试样。
在步骤214中，由构成样库256A的管段的下一个相继的小袋制成了两个128份一组的捐献物样库。因此，根据本发明，样库256被细分而没有接受PCR试验。在步骤203中，使样库128A接受PCR试验，由于它的病毒试验结果显示为阴性，所以现在知道了样库128B含有一个来自受感染捐献物的试样袋。接着，通过从那些其先前的小袋构成了样库128B的管段中取下下一个相继的小袋而将样库128B细分成两个64份一组的捐献物样库(64A和64B)。
随后，使样库64B接受PCR试验，在图12的例子中，它的病毒试验结果显示为阳性。在这种情况下，对样库64A进行PCR试验以证明它是真的呈阴性且除了样库64B中的那些试样外没有额外的受感染试样。在步骤216中，通过从构成前一个样库64B的管段上取下下一个相继的小袋而将样库64B进一步细分成两个32份一组的捐献物样库32A和32B。使样库32B接受PCR试验，如图所示，其病毒试验结果呈阴性，因此，将样库32A再细分成两个16份一组的捐献物样库16A和16B。16份一组的样库也是通过从构成前一呈阳性的样库32A的管段上取下的下一个连续试样袋而制成的。
在步骤217中，样库16B接受PCR试验，其病毒试验结果显示为阳性。因此，对样库16A进行PCR试验以确认它是阴性的且所有受感染的试样都在样库16B中。
在步骤218中，通过从构成先前呈阳性的样库16B的管段上取下下一个相继的试样袋而将样库16B细分成两个8份一组的捐献物样库8A和8B。接着，样库8B接受PCR试验，并如图所示，它的病毒试验结果显示为阴性，这表示样库8A含有一份来自受感染捐献物的试样。样库8A接着在步骤219中被进一步细分成两个4份一组的捐献物样库4A和4B。对样库4B进行PCR试验，它的试验结果呈阴性，于是表明样库4A含有一份来自受感染捐献物的试样。此后，在步骤220中按照与上述相同的方式将样库4A细分成两个样库2A和2B。在进行PCR试验时，样库2A的病毒试验结果呈阴性，这表示构成样库2B的两份试样中的一份来自一个对应的受感染捐献物的管段。
在步骤221中，通过从构成样库2B的管段上取下最后的试样袋而对个人捐献物进行试验。对最终的各个捐献物进行PCR试验，以便确认呈阳性的特殊捐献物，接着，从冷藏库中取出这份捐献物并适当地处理掉。保留其余的511份无病毒的捐献物以便被继续制成药品。
在上述例子中，通过只进行13次单独的PCR试验就从512份一组的捐献物中唯一地鉴别出单个受感染的捐献物，这其中包括对原始的512份一组的捐献物样库进行初级的PCR试验。本发明的方法允许省略对特殊小组样库的PCR试验，只要对应的受检小组样库的病毒试验结果呈阴性就行了。由于如此地跳过了某些PCR试验，所以本发明的方法减少了为识别出一个特定的呈阳性捐献物所必须进行的PCR试验的次数，而没有牺牲PCR试验方法的鉴别力。在本发明的方法中，将不需要试验所有捐献物地鉴别出所有阳性捐献物。
根据图12的示范实施例，显然可以对其中任何一个下级小组进行PCR试验，而且呈阳性试样的随机位置是可以变化的。因此，如果来自呈阳性捐献物的试样存在于每个最初受检的子样库中，则将需要进行18次试验以便唯一地鉴别出呈阳性的捐献物(最初的一次试验结果呈阳性，且进行一次附加试验以确保对应的样库是阴性的)。
同理，如果每个最初受检的子样库呈阴性，则只需要10次试验就能鉴别出呈阳性的捐献物。实际上，子样库的阳性和阴性试验结果是机会均等的，因此，将平均需要14次试验以便从最初的512份一组的捐献物样库中鉴别出独一份呈阳性的捐献物。
因此，根据以上描述显然可以知道，包括形成具有独立且相连的、分别装有一份捐献血浆的试样的小袋的管段的本发明方法和系统在提供许多PCR试验样库方面是有利的。与同时将每个捐献物的单份试样制成一系列初级和子样库的传统样库制备方式不同，本发明允许刚好在试验之前形成试验样库。这种“临时”样库成型方法允许只将需要的各试样袋制成试验样库。由于样库是在不同时刻制成的且每一次都是由密封的试样袋构成的，所以受污染的可能性被消除了。另外，试样袋可保持冷冻状态，直到需要形成一个试验样库时才被取出。避免了可能不利地影响有关DNA或RNA的恢复的多次冷冻-解冻循环，因此确保了PCR试验的统一性。
尽管上述方法对于以最少次数的比较昂贵的PCR试验鉴别出一份病毒试验呈阳性的捐献物是有效的，但是也可以根据本发明的实践作法提供其它鉴别各呈阳性捐献物的方法。尤其是，有这样一种方法，它具有能够在两到三个试验循环内鉴别出单个呈阳性的捐献物的性能，因此明显缩短了时间并减少了用于筛选大量捐献物的管理开销。
例如，在上述方法中，一旦特殊的子样库被鉴定为含有呈阳性的捐献物，技术人员就必须鉴别那些其试样构成了该特殊子样库的捐献物。接着，必须重回到那些捐献物上，并且必须从各个对应的管段上获得另一个试样袋。随后，必须形成两个下代子样库并重复PCR试验。使这种包括获取、子样库成型和PCR试验的过程针对越来越小一代的子样库重复进行，直到此方法唯一地鉴别出受病毒感染的捐献物为止。
但是，在每次PCR试验循环中(获取、子样库成型和PCR试验)耗费了大量时间。以512份一组的第一代样库为例，显然至少需要10个试验循环才能唯一地鉴别出一个受病毒感染的捐献物。尽管上述方法是非常经济实惠的，但是在时间很重要的情况下，上述方法可能对一个作PCR试验的试验室来说是一个挑战。
现在，结合图13、14来描述以最少次PCR试验循环唯一地鉴别出病毒试验呈阳性的捐献血液或捐献血浆的方法。
参见图13，它示出了根据本发明的以最少次数的PCR分析循环高效地检出在样库中PCR试验呈阳性的单份捐献物的PCR试验方法的流程图。如在上述PCR试验方法中的情况那样，图13的方法假定PCR试验足够敏感可检验出在规模适当的样库中存在呈阳性的试样。为了便于描述，选择初级组来代表512份捐献血液或捐献血浆。本领域普通技术人员将理解的是，初级组的规模可以更大或更小，这取决于所测定的特殊基因组标记、所采用的PCR试验方法的敏感程度、在等分试样中基因组标记浓度的期望值和等分试样的大小。
此方法在限定出一个N维试样矩阵或网格的框301中开始。矩阵的大小可以是随意的且它包括从2～N的任意维数，但优选地是有规则的三维方阵。
这样的矩阵的一个例子在图14中示出，它是方阵的示意图，它的特征是有三维标号行、列和层(r，c，s)。在图14的示范矩阵中，有三行、三列和三层，由此构成了33或27个矩阵元。在示范实施例中，一行被定义为包括由一个穿过规则方阵而取的假想垂直剖面而获得的所有矩阵元。在图14的实施例中，例如包括矩阵第三行的矩阵元在其行面上被标以r3。
与此相似的，列包括由一个沿垂直于行的方向的方向穿过矩阵的第二假想垂直剖面而获得的所有矩阵元。在图14的示范实施例中，例如包括第1列的矩阵元在其列面上被标为c1。一层被定义为包括由一个穿过图14的示范矩阵的水平剖面而获得的所有矩阵元。与行、列的定义相似，构成第一层的矩阵元在其层面上被标为s1。
因而可以看到，在图14的矩阵中，27个矩阵元中的每一个只属于三行、三列、三层中的一个。从数学角度出发，这可以由关系式Xrcs表示，其中X表示一个矩阵元，rcs是维标，各维标可以是1～3中的一个值。特定的矩阵元X113可以被定义为在第一行、第一列与第三层交汇处的矩阵元。
根据以上所述，尽管图14的示范矩阵是3×3×3的矩阵，但显然矩阵元组成和矩阵定义的原则也适用于行列层数更多的矩阵。尤其是，八行、八列、八层的矩阵仍然可以从数学上由Xrcs表示，其中r、c和s的取值可以是1～8中的一个值。因此，三维的8×8×8矩阵能够适应用于512个矩阵元的标记。
参见图13的方法流程图，在定义出N维试样矩阵后，根据每个矩阵元将特殊的捐献血或捐献血浆编图。在示范的三维8×8×8矩阵中，使一份来自512份捐献物中每一个的试样与一个矩阵元联系起来并用一个对应的独有的Xrcs标记标示。
接着，从每份试样中取一个等分量并形成许多下级子样库。各子样库包括所有维标数定为1的试样(Xrcs)的等分部分。换句话说，根据上述示范矩阵，所有r＝1(不管列数和层数是多少)的试样(Xrcs)被合并成一个子样库；r＝2，r＝3…r＝N时与此相似。同样，不管行数和层数是多少，c＝1，c＝2，…c＝N时的情况与此相似；不管行数和列数是多少，s＝1，s＝2，…s＝N时的情况与此相似。各子样库于是代表各行、各列、各层或其它维标，从而如果已限定了N维矩阵，则将存在N倍个(试样总数)1/n的子样库。对于所示范的包括512份试样的三维8×8×8矩阵来说，将存在24个下级子样库(8行样库，8列样库，8层样库)。根据本发明，子样库的形成可以被视为类似于通过子行列式方法减少行列式的数学方法。与此相似的，各试样将被理解成在N个子样库中被代表了，1代表矩阵的每维。
除形成子样库外，各试样的一等分量或各子样库的一等分量被合并成单个母样库，它包含了一份来自构成该捐献格(space)的所有512份捐献物的试样。在形成所有样库后，可以重新冷冻收藏其余的试样和子样库及母样库，直到需要如进行PCR试验时为止。
当需要进行PCR试验时，先对代表构成矩阵的各试样的一等分量的母样库进行PCR试验。如果母样库的试验结果呈阴性，则至少根据PCR试验的敏感度水平判定不存在病毒试验呈阳性的由形成矩阵的试样代表的捐献物。其试样构成矩阵的捐献血或捐献血浆可以交付继续使用。但是，如果母样库的PCR试验对一个特殊的基因组标记呈阳性，则在步骤300中进入第二个PCR试验循环，其中检验各子样库。
按照与上述方式相似的方式，如此选择母样库规模，即在母样库(512份试样)中出现至少一份呈阳性试样的统计几率很低，优选地小于1％～2％。这可以通过根据98％～99％的可信度估算有关病毒在整个捐献人群中的出现几率来实现。例如，如果根据98％的可信度确定1000个捐献人中只有一个人感染了有关病毒，则在计算的下1000个捐献人中可能发现至少一个受感染捐献者的几率为2％。这保证了算法一般能够在PCR试验循环中在规模适当的样库中鉴别出单个反应体。根据本发明，假定在矩阵中存在单个呈阳性的试样，则其中3个子样库将含有一等分的呈阳性捐献物，每维之中有一份。在示范实施例中(512份试样的矩阵)，存在8个子行样库、8个子列样库和8个子层样库。如果母样库试验结果呈阳性，那么在如步骤307所示的第二个PCR试验循环中，1行、1列、1层的样库的试验呈阳性。如在步骤309中所示的那样，行、列、层矩阵元标号的交点清楚地标出反应性捐献物。
作为一个例子，如果反应性试样被编为矩阵元X113，则第一行子样库的PCR试验结果将呈阳性，而第二行和随后行的子样库将呈阴性。另外，第一列子样库的试验结果将呈阳性，而第二列和后续列的样库的试验结果将呈阴性。与此相似的，第一、第二层子样库将呈阴性，而第三层样库将呈阳性，而后续层的子样库将呈阴性。三个呈阳性的子样库(第一行、第一列、第三层)只有一个公共的矩阵元X113。所以，由于其被编为矩阵元X113的试样代表，阳性捐献物被唯一地鉴别出来。
如果在矩阵中有一个以上的反应性捐献物，则仍然可以通过本发明的方法以不越过1个的附加PCR试验循环清楚地鉴别出反应性捐献物。如果观察到多于一个的单维标子样库的试验结果呈阳性，而只有代表其余每个维标的单个子样库的试验结果呈阳性，则可以通过数学估算试验结果而无需第三次PCR试验循环地清楚鉴别出多于一个的呈阳性捐献物。
例如，如果第一行子样库(其它的没有)试验结果呈阳性，第一列子样库(其它的没有)试验结果呈阳性，第一层子样库和第三层子样库的试验结果呈阳性，则只有两个构成矩阵的呈阳性的捐献物，它们能够被清楚地标示为X111和X113。无需进行进一步的试验来获得这样的结果。
另一方面，如果观察到许多子样库的试验结果呈阳性且其身份如在步骤310所示的那样表现出沿两维标号变化，则显然存在z2个矩阵元，被潜在地编为呈阳性捐献物地标出所述矩阵元，其中z是构成网阵的呈阳性捐献物的实际数目。
例如，如果第一行子样库(其它的没有)的试验结果呈阳性，第一列和第三列子样库的试验结果呈阳性，第一层和第三层子样库的试验结果呈阳性，这暗示出潜在的呈阳性应试矩阵元为X111、X113、X131、X133。由于只在两个维标(列和层)上出现了应试矩阵元的倍数，所以可以看到实际上只有两个构成矩阵的呈阳性捐献物。在这种情况下，所有四个捐献物可以被随机鉴定为呈阳性的并被除去，或者分别从四份应试矩阵元中抽取一等分试样并在步骤311的第三次PCR试验循环中单独接受PCR试验，以便唯一地鉴定出这四个当中的哪两个构成了真正的呈阳性捐献物。
与此相似的，从数学角度出发，如果在矩阵中有多于两个的呈阳性捐献物，则显然其身份将在多于两维的范围内变化，最多将存在zn个被鉴定的潜在呈阳性应试矩阵元，其中z是呈阳性捐献物的实际数目，n是变化的维数。在这种情况下，从矩阵的所有嫌疑矩阵元中抽取等分试样并直接鉴定。
因此，可以看到，本发明的方法允许在针对初级呈阳性的母样库的单个PCR试验循环中清楚地识别出对某个基因组标记有反应的捐献物，对于包含单个反应性捐献物或许多反应性捐献物的矩阵，可以在两个PCR试验循环中试验出呈阳性的捐献物，其中这些捐献物只沿单个维标变化，对于任何其它情况而言，可以在三个PCR试验循环中试验出呈阳性的捐献物。
因此，本发明的实际作法导致了输血和由此制备的血制品或血浆制品由于其尽可能不受病毒感染所以基本上是安全的。有利的是，可轻松地进行经济实惠且敏感度高的试验以便直接查出是否有病毒。因此，避免了通常与在感染观察期内的抗体试验有关的病毒感染的错误显示。另外，本发明允许经济地使用敏感度高的试验，这些试验能够检测出在试样中是否存在单种病毒，因此有助于确保输血不受初期病毒的感染。
那些熟悉本领域的人员将认识到，上述例子和对本发明各优选实施例的描述仅仅是为了从整体上说明本发明，本发明各要素的数目、大小和形状以及所实施的试验类型可以在本发明的范围和精神内变化。例如，单独且相连的小袋的长度和其容积可以沿管段的长度逐渐增大，这对本领域普通技术人员来说是显而易见的。由于连续的试验子样库是由越来越少的试样构成的，所以构成样库的血浆量必须减少。应该理解的是，为了在各连续的子样库中保持足够的血浆量，连续的试样袋可以有更大的容积以便提供所需的最终样库量。为了提供大小从大约1ml到大约10ml的样库，显然连续的试样袋的体积将从大约0.02ml逐渐增大到0.5ml。在一个示范实施例中，小袋体积在用于最大样库的第一袋中为0.02ml，而在最后的试样袋中为0.2ml。
显然，本发明的系统不局限于示范的血浆收集容器和与其相关联的管段。可以为血袋或其它生物液容器配备相同装置，且可以使任何适当的管段在收集液体之前或完成液体的收集之后与其相连。只需要注意的是，生物液的试样数量应该被转移到一个接着根据本发明被制成小袋的管段中。
因此，本发明不局限于上述的特定实施例，而是由后续的权利要求书的范围来限定本发明。
权利要求
1.一种在单个PCR试验循环中检验许多捐献血浆以便唯一地鉴定出具有阳性病毒显示的捐献物的方法，此方法包括以下步骤提供许多捐献血浆，其中将各捐献物的一部分装在一个管段中，所述管段沿其长度被间隔的密封部分开，在密封部之间的管段部分形成连续的容器，其中在各容器中装有一份该捐献物的血浆试样；定义出一个n维坐标网，其中n是一个整数，坐标网还具有许多内单元，每个单元由坐标网的n维交叉点限定；给一份来自许多捐献血浆中的特殊血浆的试样标以该坐标网各单元中对应一个的标记，各试样由一个矩阵符号Xrcs限定，其中矩阵符号的脚标限定了坐标网的维标；从每份捐献血浆的各试样中取出等分试样，选取各试样的等分数由构成坐标网的维标数限定；由各试样的等分量形成子样库，其中各子样库包括其中一个维标被固定的所有试样的一等分试样；在单个PCR试验循环中检验所有子样库以确定是否显示有病毒；根据行列式简化计算在单个PCR试验循环内试验呈阳性的各子样库的维标，由此清楚地鉴别出由各呈阳性子样库的维标限定的唯一单元，于是清楚地鉴别出唯一的呈阳性的试样。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，n维坐标网是至少三维的坐标网。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，坐标网是三维坐标网，各试样由一个标为Xrcs的矩阵元符号表征，维标r、c、s表示该坐标网的行、列和层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，从一个捐献物的各血浆试样中提取三等分。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，子样库形成步骤还包括由具有一个r标号的各试样的等分量形成子样库，所述r标号由一个独有的整数表示；由具有一个c标号的各试样的等分量形成子样库，所述c标号由一个独有的整数表示；由具有一个s标号的各试样的等分量形成子样库，所述s标号由一个独有的整数表示；以及对各r、c、s子样库进行PCR试验以便获得病毒显示。
6.如权利要求5所述的方法，它还包括以下步骤确定病毒试验结果呈阳性的各r子样库的整数标号；确定病毒试验结果呈阳性的各c子样库的整数标号；以及确定病毒试验结果呈阳性的各s子样库的整数标号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当整数标号转换成维标r、c、s以便根据编图标记Xrcs识别试样时，病毒试验结果呈阳性的r、c、s子样库的整数标号唯一地限定出呈阳性的试样。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，如果多于一个标号将多于一个子样库标示为病毒试验呈阳性的子样库，则使所有应检试样接受单独的检验。
全文摘要
提供了一种系统、方法和装置,它们可用于检验捐献血液或血浆以便查出那些受病毒感染超过预定程度的特殊捐献物。描述了一种方法和装置,它们将与捐献液容器相连的空心软管段制成了独立且分别密封、相连的试样容器。沿管段的长度间隔地密封它,密封部之间的管段部分构成了容器,在各容器中装有一部分血浆试样。容器中的内含物被制成样库,通过象PCR这样的敏感度高的试验对样库依次进行针对病毒感染的试验。根据这样一种算法来检验样库,即根据一个N维矩阵或坐标网的各单元给来自各捐献物的试样编制标号。各矩阵元由一个矩阵符号X
文档编号B01L3/00GK1246158SQ98802160
公开日2000年3月1日 申请日期1998年1月6日 优先权日1997年1月6日
发明者洛兰·B·佩达达, 查尔斯·M·赫尔德布兰特, 安德鲁·J·康德拉 申请人:阿尔法治疗公司