T的水平剖面。
[0043] 图22示出根据本主题公开的示例性实施例的具有平面过滤器的CPT的竖直剖面。
[0044] 图23A和23B示出根据本主题公开的示例性实施例的具有中空纤维过滤器的CPT 的视图。
[0045] 图24示出根据本主题公开的示例性实施例的具有中空纤维过滤器的CPT的竖直 剖面。
[0046] 图25示出根据本主题公开的示例性实施例的具有中空纤维过滤器的CPT的水平 剖面。
[0047] 图26示出根据本主题公开的示例性实施例的具有两个过滤器的CPT的等轴视图。
[0048] 图27示出根据本主题公开的示例性实施例的具有两个过滤器的CPT的分解视图。
[0049] 图28示出根据本主题公开的示例性实施例的具有两个过滤器的CPT的剖视图。
【具体实施方式】
[0050] 本主题公开是具有被封装在一次性浓缩移液器末端中的样品流体管线和过滤器 的高效率的基于过滤的浓缩系统。一次性浓缩移液器末端附接到浓缩器单元仪器所凭借的 所有导管被组合到在浓缩移液器末端的上端上的单个连接点中。浓缩移液器末端（CPT)利 用包括浓缩器单元和液体样品的系统工作。为了操作该系统，将新的干净的浓缩移液器末 端附接到浓缩器单元，并且将浓缩移液器末端的下开口浸蘸到被包含在适当的样品容器中 的液体样品中，并且浓缩器单元被激活。新的干净的浓缩移液器末端的使用确保没有样品 到样品的遗留物（carryover)。样品然后被抽吸到CPT中，在CPT中样品与过滤器接触。在 大于过滤器孔隙尺寸的粒子和分子被捕获和保留的同时液体穿过过滤器。当全部样品已穿 过过滤器，移除流体并且留下捕获的材料时，将末端的下开口放入适当的样品容器中并且 使用洗脱流体或泡沫以洗脱捕获的材料并且将其以减小的体积分送。
[0051] 在分送浓缩的样品之前，也能够通过将小体积的流体推入到纤维腔中、将其通过 过滤器壁抽出或在将其抽出之前将其留在纤维腔中一段时间来执行洗涤步骤、标记步骤、 细胞溶解或其它操作。
[0052] 被分送之后，浓缩的样品在分析之前可通过免疫磁性分离、电泳或双电泳分离技 术或其它微流体浓缩技术被进一步浓缩。在许多情况下这些技术是有用的，但是对于较大 的体积通常是不可能的或者在执行大的体积时是过分昂贵或缓慢的。通过用CPT快速执行 初始的浓缩，样品体积被减少到利用这些技术更容易处理的体积。
[0053] -旦被分送，进一步能够将附加的样品制备技术应用到浓缩的样品。可被应用的 附加的样品制备技术包括细胞溶解、洗涤步骤、抑制剂或干扰物移除技术和标记步骤的各 种各样的方法。在常规地执行这些技术之前的样品体积的减少在减少执行这些技术的成本 的同时提高了速度和效率。
[0054] 可利用许多常用的传统分析或微生物分析方法或包括快速微生物技术的快速分 析技术执行浓缩样品的分析。特别关注的分析技术举几个例子包括如下常规方法：平皿接 种和列举、最大可能数、免疫分析方法、聚合酶链反应（PCR)、电化学的、微阵列、流式细胞 术、生物传感器、芯片上实验室和基于快速生长的检测技术。
[0055] 从包括果汁、蔬菜汁、碳酸饮料、酒精饮料的许多饮料和从用固体食物生产的匀浆 或液体样品可浓缩包括病原体和腐败生物体的微生物。通过在分析之前将大的样品体积浓 缩在ImL到IOL范围内或更多，能够快速检测在以前仅在一部分样品的漫长培养之后可检 测的水平的微生物。
[0056] 进一步能够测试由通常为了生物恐怖安全监控而采取的对湿拭子、衬垫或过滤器 材料片上的表面的手动擦拭所产生的样品。样品典型地被提取到一定体积的液体中，导致 2到20mL体积的初始样品。像这些的样品可被迅速浓缩到在4到400 μ L范围内的小得多 的体积中，使得试剂可被更容易地检测。
[0057] 在另外其它方面，样品可被浓缩用于搜寻生物恐怖试剂或为了公共健康和安全的 水采样，特别是样品可能含有被认为对人、动物或植物的健康是威胁、导致社会混乱和经济 危害的目标试剂的情况。也可通过本文公开的器材评估农业产品和畜牧环境。
[0058] 也可得益于本主题公开的环境研究包括用于环境研究领域所执行的许多类型的 采样和分析，例如在通过对在具有低于2. 5微米的空气动力学直径的吸入微粒物（ΡΜ2. 5) 中的各种材料研究或高空气溶胶研究来评估健康效应中，其中低数量的粒子被收集并且必 须被浓缩以用于研究。这些器材可有益于无尘室，其中收集气溶胶浓度非常低的气溶胶粒 子用于目的在于源控制的监控。
[0059] 通过允许检测从大的表面、衣服物品、气体样品、液体或其它法医型样品收集的 DNA，法医科学也可得益于本主题公开。通过将大的样品体积浓缩成更接近地匹配分析体积 的体积，能够进一步扩展接触DNA和低模板DNA技术。
[0060] 这些类型的采样和分析被有利地执行用于国土安全、企业安全和军事力量保护的 领域。使用的附加的领域包括医学研究和诊断。例如，在确定导尿管或其它医学装置是否 被细菌污染中样品浓缩是有用的。这些装置通常在医院环境中变得被污染。然而，经常难 以确定哪个装置导致感染。来自这些装置的洗涤流体的浓缩允许感染生物体的快速检测。 在体液或粘液中的非常低的浓度的实验性药物是分析的目标的癌症研究中和在体液中非 常低的数量的特定抗原是分析的目标的过敏诊断中，样品浓缩是有用的。通过确定已知由 具有低于2. 5微米的空气动力学直径的吸入微粒物（PM2. 5)中的各种各样的材料导致的健 康效应，健康效应研究也可得益。可在体液中低浓度的DNA、毒素或毒液是分析的目标的法 医学的领域中看到益处。使用的其它方面可包括针对病原体的表面提取和空气监控的手术 室研究以及生物气溶胶微粒物浓度由美国食品和药物管理局规定的药品制造。
[0061] 对于下列描述，能够假定图上大部分对应标记的结构（例如，132和232等）拥有 相同的特性并且从属于相同的结构和功能。如果在对应地标记的元件之间有未指出的差 异，并且该差异对于具体实施例导致元件的不对应的结构或功能，那么为具体实施例给出 的该冲突的描述将支配。
[0062] 在下列图中，将示出并描述可被用于将生物粒子浓缩到减小的液体体积中的一次 性浓缩移液管末端的多个构造。
[0063] 图IA和IB示出根据本主题公开的示例性实施例的浓缩移液器末端（CPT) 100。图 IA示出CPT100包括开口 105、中空纤维过滤器101、渗透物净化部107和渗透物抽取部109。 包括开口 105、中空纤维过滤器101、渗透物净化部107和渗透物抽取部109的CPT100被放 置在样品之间，从而消除系统内交叉污染的可能。因为利用单个仪器来抽吸、浓缩和分送样 品，所以改进了实验室中的工作流程并且显著降低了所需的操作员技能水平。通过与在自 动化移液工作站中使用的平台类似的平台，系统的自动化将向自动化离心机系统提供具有 显著改进的操作和较高效率的低成本的替代物。诸如本主题发明的多末端浓缩系统可将这 些自动化系统的速度推高一个数量级。
[0064] CPT100是可通过塑料模制技术构造的一次性末端。例如，CPT可在尺寸上与 Eppendorf印T. I. P IOmL末端类似。CPT100包括连接部113和开口 105。连接部113允许 CPT100与浓缩单元连接用于操作CPT100。在连接部113内，包含三个端口。图IB示出所 述三个端口，所述三个端口包括：连接到渗透物净化部107的第一端口 115 ;连接到纤维过 滤器101的第二端口 117 ;和连接到渗透物抽取部109的第三端口 119。当与浓缩器单元连 接时，第二端口 117与起源在浓缩器单元中的洗脱流体管线流体连接。第一端口 115与包 含在浓缩器单元内的阀流体连接。第三端口 119与包含在浓缩器单元内的栗流体连接。开 口 105允许CPT100将样品抽吸到纤维过滤器101中。开口 105提供小的尖端，该小的尖端 具有进入到纤维过滤器101的腔中的单个开口。CPT100也包括灌封物103以固定纤维过滤 器101、渗透物净化部107和渗透物抽取部109。
[0065] 在该构造中，纤维过滤器101是允许空气穿过的单个中空纤维过滤器101 (例如， 微过滤器），并且使用灌封物103将纤维过滤器101在两端上固定到CPT100中，使得纤维 过滤器101的腔形成开口 105。例如，纤维过滤器101可以是具有0. 5mm内径的Spectrum Laboratories 公司的 IOkD 聚讽中空纤维诸如在 Spectrum Laboratories X1AB-300-04N模 块中的使用的那些。利用灌封材料103在CPT100的连接部113附近将纤维过滤器101的 连接部113连同渗透物净化部107的管段和渗透物抽取部109的管段全部密封。在一个方 面中，纤维过滤器101是包含在CPT100内的一个或更多个中空纤维过滤器，CPT100由不可 渗透材料构造。纤维过滤器101或过滤器和CPT100形成在CPT100的不可渗透壁和纤维过 滤器101的中空纤维壁之间的渗透物室。
[0066] 诸如纤维过滤器101的中空纤维过滤器和其它膜式过滤器主要分成三组，这些 是：微过滤、超过滤和纳米过滤。这些组中的每一个对于从样品移除的不同类型的试剂都 是有用的。纳米过滤过滤器在此不具有显著的重要性并且将不被讨论。微过滤指的是具有 0. 1微米或更大的孔隙尺寸的那些过滤器。超过滤指的是：具有小于0. 1微米的孔隙尺寸的 那些过滤器；和孔隙尺寸通常由分子量截留规定的那些过滤器。膜式过滤器通常也分成被 规定为亲水性的膜式过滤器和被规定为疏水性的膜式过滤器。通常，小于约0. 65微米的疏 水性孔隙尺寸将不允许水性样品穿过，除非使用湿的试剂或溶剂。亲水性过滤器将使水容 易地穿过，但是较小的孔隙尺寸一旦变湿将直到过滤器再次变干才容易允许空气通过。通 常难于将湿的亲水性的超过滤器充分干燥以允许水性样品穿过，并且此外，干燥超过滤器 能够损坏过滤器而导致较大的孔隙尺寸。
[0067] 出于应用具体原因，使用由不同材料制成的中空纤维过滤器。这样的纤维通常由 混合纤维素酯（ME)、聚醚砜（PES)、聚砜（PS)、聚丙烯（PP)、聚丙烯腈（PAN)、亲水性聚偏二 氟乙烯（PVDF)和其它材料诸如不锈钢和陶瓷制成。每种类型的过滤器具有各种各样的优 点和缺点。一些设计准则是孔隙尺寸、生物相容性、平滑度、积垢可能性和物理强度。
[0068] 渗透物净化部107是通过第一端口 115将形成在CPT100和纤维过滤器101外部 之间的渗透物室与浓缩单元内的渗透物阀连接的管。渗透物净化部107提供端口用于允许 空气流入渗透物室中。允许空气进入渗透物室中是必需的，使得在处理期间在渗透物室中 收集的液体能够被从渗透物抽出，并且使得渗透物室中的负压力能够被迅速返回到大气压 力。在替代实施例中，渗透物净化部不与渗透物阀流体连通而反而是小的敞开的端口。以 该方式，通过该端口的泄漏足够小以允许渗透物栗抽取足够的真空从而允许样品被处理， 但是所述通过该端口的泄漏又足够大使得在样品被处理之后剩余的流体能够由于空气向 内的泄漏而被从渗透物抽出。在洗脱期间渗透物栗也足够大以克服渗透物净化部的泄漏并 且增加渗透物中的压力。
[0069] 渗透物抽取部109提供用于将样品抽取通过纤维过滤器101并且从被形成在浓缩 末端102和纤维过滤器101外部之间的渗透物室移除渗透物的手段。当渗透物流过纤维过 滤器101之后使用渗透物抽取部109将其移除。渗透物抽取部109从在浓缩末端100内的 基部附近延伸通过第三端口 119到浓缩单元内的栗中。从该位置移除渗透物，直到所有的 渗透物被移除为止。
[0070] 用于渗透物净化部107的第一端口 115、用于纤维过滤器101的第二端口 117和 用于渗透物抽取部109的第三端口 119每个均被包含在CPT100的顶端上的连接器113内。 为了操作，CPT100被附接到浓缩器单元使得第一端口 115、第二端口 117和第三端口 119如 上所述与浓缩器单元连接。使用被包含在浓缩器单元内且通过第三端口 119