样品制备装置和方法

样品制备装置和方法
【专利摘要】一种用于样品处理的装置，其可包括：至少一个具有出口的室，所述室配置成接收用于处理的样品；过滤器，所述至少一个室中的至少一些样品部分流经所述过滤器；和阻挡元件，其置于第一状态以使样品包含在所述至少一个室中。在充分的条件下，所述阻挡元件可变成第二状态以允许所述室中包含的至少一些样品部分沿着朝向所述出口的流动方向流动并通过所述过滤器。
【专利说明】
样品制备装置和方法
[00011 本申请是国际申请日为2010年10月1日、国家申请号为201080054716.X(国际申请 号PCT/US2010/051165)、发明名称为"样品制备装置和方法"的申请的分案申请。
[0002] 本申请要求2009年10月2日提交的美国临时专利申请No. 61/248,300的优先权， 其通过引用全文并入本文。
技术领域
[0003] 本教导（teaching)涉及用于样品制备的装置和方法，所述装置和方法可用于多种 生物学、化学和/或细胞生物学应用。
[0004] 介绍 本文使用的段落标题仅用于组织的目的而不应解释成以任何方式限制所述主题。
[0005] 多种生物学、化学和/或细胞生物学试验应用需要样品制备，比如，例如，从含有目 标分子的细胞及其它实体中提取并收集目标分子，和/或其它样品处理反应。作为非限制性 实例，目标分子可包括但不限于，例如，核酸、蛋白质、肽、多糖和/或其它生物聚合物。例如， 仅列举几项，在食品安全(例如病原体检测）、环境、制药和法庭应用中，可分析样品以检测 存在和/或类型，和/或另外分析样品中的目标分子。在这些应用中，目标分子首先必须从含 有目标分子的任何实体中提取并从样品内容物的剩余物中离析出来，所述样品包括，例如， 固体样品材料，比如食物、植物、土壤、组织、骨头、角质纤维和/或衣服，和细胞碎片和/或其 它杂质、蛋白质等。在一些常规技术下，提取和收集目标分子和/或其它样品处理反应涉及 人工操作步骤，所述人工操作步骤可能昂贵和/或费时。
[0006] 制备样品用于试验和分析目标分子的示例性步骤可包括:破裂，比如，例如通过使 含有目标分子的细胞和/或其它实体溶解以从中提取目标分子;使任何提取的目标分子溶 解在例如溶解介质中；和从样品的其它部分(比如不溶解部分）中分离并除去目标分子(包 括提取的目标分子和存在于额外细胞材料中的那些）。
[0007] 用于这种样品制备的常规技术可能相对费时且涉及相对劳动力密集的人工干预， 以使样品及其它物质(例如试剂和/或溶解介质）（若有的话)在多个容器之间移动（比如通 过移液），所述容器比如，例如，用于进行溶解反应的容器、用于离心的容器和用于收集目标 分子的容器。使用许多样品转移和/或人工干预步骤的常规技术也可增加交叉污染、损失样 品和/或目标分子、处理错误和/或不期望的操作者到操作者变化性的风险。此外，一些常规 技术本身并不良好地适于可移动样品制备，其可容易地用于例如收集待制备和/或处理的 样品用于分析和/或使用的区域。
[0008] 因此，可期望提供允许从样品中相对快速地提取和收集目标分子的样品制备技 术。也可期望提供用于从样品中提取和收集目标分子的技术，所述技术产出一定量收集的 目标分子适于对其进行检测或其它进一步分析。例如，在从样品中收集核酸的情况下，可期 望收集足够用于检测核酸(通过，例如聚合酶链反应(PCR))的量的核酸。也可期望提供减少 部件数和样品转移步骤的样品制备技术。另外，可期望提供可移动的样品制备技术，例如允 许在收集样品的区域进行样品制备和/或进一步分析制备的样品的技术。
[0009] 更一般地，可期望提供包括目标分子提取和收集的样品制备技术，所述技术在处 理中获得较大的效率和均匀性并减少交叉污染、处理错误和损失样品的风险。
[0010] 概述 本教导的示例性实施方案可解决一个或多个上述问题。其它特征和/或优势可从以下 描述中变得显而易见。
[0011] 在示例性实施方案中，用于样品处理的装置可包括:至少一个具有出口的室，所述 室配置成接收用于处理的样品；过滤器，所述至少一个室中的至少一些样品部分（sample portion)流经所述过滤器;和阻挡元件，其置于第一状态以使样品包含在所述至少一个室 中。在充分的条件下，所述阻挡元件可变成第二状态以允许所述室中包含的至少一些样品 部分沿着朝向所述出口的流动方向流动并通过所述过滤器。
[0012]在另一示例性实施方案中，本教导设想(contemplate)用于样品处理的装置，其包 括至少一个具有出口的室，所述至少一个室配置成接收用于处理的样品；相对于所述至少 一个室放置的第一状态的阻挡元件，其中在第一状态下所述阻挡元件防止置于所述室中的 样品沿着朝向所述出口的流动方向流经该阻挡元件，且其中，在充分的条件下在所述至少 一个室内，所述阻挡元件可变成第二状态，以允许置于所述室中的至少一些样品部分，沿着 朝向所述出口的流动方向，流过第一状态的阻挡元件的位置。所述装置也可包括过滤器，当 所述阻挡元件在第二状态时，所述至少一个室中的至少一些样品部分流经该过滤器。
[0013]在另一示例性实施方案中，本教导设想用于制备样品的方法，其可包括使样品置 于多个流体串联连接的室的第一室中，其中连续的室通过各个第一状态的阻挡元件彼此分 离，并使样品在第一室中进行处理试验。所述方法还可包括，在预定的时间期间之后，通过 使各个阻挡元件变成第二状态而使至少一些样品部分从第一室流动至第二连续室，所述阻 挡元件使第一室与第二连续室分离，其中所述第一状态的阻挡元件防止流过所述阻挡元件 的位置且其中所述第二状态的阻挡元件允许从第一室流到第二连续室。
[0014]在又一示例性实施方案中，本教导设想用于样品处理的装置，其可包括:至少一个 具有出口的室，所述至少一个室配置成接收用于处理的样品；和相对于所述室放置的第一 状态的阻挡膜，其中在第一状态下所述阻挡膜使样品包含在所述室中。在充分的条件下在 所述至少一个室内，所述阻挡膜可变成第二状态以允许所述室中的样品部分沿着朝向所述 出口的流动方向流动。
[0015] 另外的目的和优势可在以下的描述中部分阐述，且部分将由描述显而易见，或可 通过实施本教导而认识到。那些目的和优势可借助于所附权利要求中特别指出的元素和组 合而实现和获得。
[0016] 应理解，上述一般描述及以下详细描述都仅仅是示例性和解释性的，并不限制本 教导或权利要求。
[0017] 附图简述 附图并入本说明书并构成本说明书的一部分，所述【附图说明】本教导的多个示例性实施 方案并与描述一起用来解释某些原理。在附图中： 图1A-1D是示例性样品制备工作流程的示意图； 图2是根据本文教导的样品制备装置的示例性实施方案的侧视图； 图3是根据本文教导的具有阻挡元件的过滤器的示例性实施方案的剖视图； 图4A-4D是根据本文教导的示例性样品制备工作流程的示意图； 图5是根据本文教导的阻挡元件的示例性实施方案的平面图； 图6是根据本文教导的样品制备装置的另一示例性实施方案的侧视，透视图； 图7是根据本文教导的样品制备装置的另一示例性实施方案的侧视图； 图8是根据本文教导的结合注射器的样品制备装置的示例性实施方案的侧视图； 图9是根据本文教导的具有密封机构的过滤器和/或阻挡元件的示例性实施方案的平 面图； 图10A和10B是根据本文教导的样品制备装置的另一示例性实施方案的侧视图； 图11A和11B是根据本文教导的样品制备装置的另一示例性实施方案的侧视图； 图12是根据本文教导的样品制备装置的另一示例性实施方案的侧视图； 图13和14显示了根据本文教导的样品制备装置和使用该装置的工作流程的另一示例 性实施方案的示意侧视图； 图15A-15C显示了根据本文教导的样品制备装置和工作流程的示例性实施方案的平面 图和侧视图；和 图16显示了具有集成样品收集结构的样品制备装置的示例性实施方案的侧视图。
[0018] 多个示例性实施方案的描述 现将详细参考多个示例性实施方案，其中一些在附图中说明。可能时，在全部图中将使 用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。
[0019] 为了有助于本教导的理解，提供以下定义。应理解，一般而言，未另外定义的术语 应赋予其一般意义或在本领域中普遍接受的意义。
[0020] 本文使用的"样品"可指包含目标分子和/或含有目标分子的实体的任何物质或材 料。样品可包括真核或/和原核细胞，包括，例如，病原体细胞、细胞中包含的物质、其它病原 体(包括病毒性微粒和/或病毒性微粒中包含的物质）。样品也可包含含有目标分子的细胞 外物质，比如唾液、血液、尿液、精液、食物、角质材料、钙化组织、土壤、植物(例如，植物材 料）等。样品也可用来指任何上述物质沉积于之上的材料，比如，例如，织物、纸张、纺织品 等。本文使用的样品也可指与其它物质混合的任何前述材料，所述其它物质比如，例如，缓 冲剂、试剂及可与所述材料反应或可加入以支持与所述材料将来反应的其它物质。
[0021] 本文使用的术语"目标分子"指的是在样品中所感兴趣的分子，人们希望将其从样 品的其它部分中离析出来以收集，以便进行各种试验和/或分析的任何种类。目标分子可包 括但不限于，例如，核酸、蛋白质、肽、多糖和/或其它小的生物聚合物分子。
[0022]术语"核酸"可与"多核苷酸"或"低聚核苷酸"互换使用且可包括核苷酸单体的单 链或双链聚合物，包括通过核苷酸间磷酸二酯键连接或核苷酸间类似物和关联的反离子 (例如，H+、NH4+、三烷基铵、Mg2+、Na+等）连接的2 ' -脱氧核糖核苷酸(DNA)和核糖核苷酸 (RNA)。多核苷酸可完全由脱氧核糖核苷酸、完全由核糖核苷酸或它们的嵌合混合物组成。 多核苷酸可包含核碱基和糖类似物。多核苷酸尺寸范围一般在几个单体单元(例如，5-40 个，当它们在本领域中常称作低聚核苷酸时）至数千个单体核苷酸单元。除非另外表示，否 则每当表示多核苷酸序列时，可以理解核苷从左至右为5'到3'的顺序，且除非另作说明，否 则"A"表示脱氧腺苷，"C"表示脱氧胞苷，"G"表示脱氧鸟苷，且"T"表示胸苷。标记的多核苷 酸可包修饰位于5 '末端、3 '末端、核碱基、核苷酸间连接、糖、氨基、硫化物、羟基或羧基。例 如，参见美国专利No. 6,316,610 B2,其于2001年11月13日授权且题为"LABELLED OLIGONUCLEOTIDES SYNTHESIZED ON SOLID SUPP0RTS(在固体支持体上合成的标记的低聚 核苷酸)"，其通过引用并入本文。类似地，可在认为适当的指定部位作其它修饰。
[0023]本文使用的"过滤器"、"过滤"及它们的变体可指任何材料或技术，通过所述材料 或技术可基于预定的特征将材料分离。举例来说，过滤器可包含一种结构，所述结构配置成 使小于某一（阈值)尺寸的材料从过滤器的一侧传到另一侧而阻止等于或大于该阈值尺寸 的其它材料经过。因此本文的过滤器或过滤材料可使液体、气体和固体经过，但是可配置成 以便基于尺寸排除多种材料经过。"功能化树脂"、"树脂"及它们的变体也可视为过滤器。本 文使用的"功能化树脂"可指多种材料或介质，当样品与功能化树脂或功能化介质接触时， 所述材料或介质能够与样品或样品的部分相互作用，以与样品反应和/或处理样品。功能化 树脂可包括各种材料和/或介质且本文中不应解释为局限于特定的材料或介质。可用于功 能化树脂的示例性材料和/或介质包括凝胶、离散的固体支持体(例如，珠子)及各种聚合 物。功能化树脂可经化学处理和/或酶处理以与接触到所述树脂的样品部分反应，以例如通 过亲合力结合和/或交换将样品俘获至所述树脂，或者与样品反应。功能化树脂也可包括基 于分子尺寸实现样品部分分离(当那些部分穿过所述树脂时）的材料。
[0024]本文使用的术语"病原体"可指各种病原体细胞或病毒性微粒的任何种类，其中病 原体细胞可包括但不限于，例如，霉菌、细菌、原生动物、真菌、寄生生物、病原性蛋白质（例 如，肮病毒）。
[0025] 本文使用的"含有目标分子的实体"及其变体可指真核或原核细胞和/或微生物， 包括含有目标分子的病原体(如以上所定义）、其它类型的细胞、生物组织和/或任何其它单 元或样品部分。
[0026] 术语"破裂"及其变体，当在使含有目标分子的实体破裂的背景下在本文使用时， 可包括用于实现从含有目标分子的实体中提取目标分子的任何处理。这些处理可包括，例 如，割裂或者破坏细胞(包括病原体细胞)的外边界(例如，细胞膜和/或细胞壁），和/或病毒 性微粒的外边界(例如，病毒包膜和/或衣壳）以释放其中包含的目标分子。其它处理包括提 取可能沉积于样品材料之上或在样品材料之内的目标分子，比如，例如，织物、纺织品或纸 张上的血液。并且，应注意到本文提及"破裂的样品"指的是含有已进行破裂的实体的样品 和/或已从样品材料中直接提取目标分子的样品;类似地，提及"破裂的实体"可指已进行破 裂的细胞、病原体和/或其它实体。
[0027] 虽然所描述的许多示例性实施方案利用化学溶解或酶溶解以实现破裂，但是，应 该理解，本领域技术人员已知的各种破裂技术中的任何种类可用来代替或结合所述化学溶 解或酶溶解。合适的破裂技术的实例包括但不限于热技术、电技术和/或机械技术。机械技 术可包括，例如，通过各种机理中的任何种类搅拌其中的样品和实体，所述机理例如，珠、振 荡、超声和/或使样品穿过结构，所述结构可引起剪切含有目标分子的实体以破裂那些实体 的外边界。在多个示例性实施方案中，破裂不应该显著地使目标分子分裂。在多个示例性实 施方案中，设想溶解试剂可根据期望预沉积于引入样品的容器中，或可加入样品（期望从其 中释放核酸)中。
[0028] 本文使用的，当提及"试剂"时，应该理解，试剂未必局限于单一活性组分。而是， "试剂"可指包含多个活性组分或单一活性组分的组合物。并且，在整个说明书中的一些情 况下，"试剂"可用来指包括缓冲溶液的物质，和/或加入样品以制备样品或者与样品反应或 支持与样品反应的其它物质。
[0029] 出于本说明书和所附权利要求的目的，除非另外指出，否则本说明书和权利要求 中使用的表达量、百分比或比例及其它数值的所有数字，应理解成在所有情况下通过术语 "约"修饰。因此，除非相反地指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数字参数为 近似值，其可根据寻求得到的期望性质而变化。最低限度，且并非企图使等价学说的应用限 制在权利要求的范围内，各个数字参数应至少根据以下解释:报道的有效数的数字，并应用 普通的舍入技术。
[0030] 应注意到，本说明书和所附权利要求中所使用的单数形式"一"和"该"及任何词的 任何单数使用包括复数个指示物，除非清楚且不含糊地局限于一个指示物。因而，例如，提 及"样品"可包括两个或更多个不同的样品。本文使用的术语"包括"及其语法变体旨在为非 限制性，以使列表中叙述的项不排除其它类似项，所述类似项可被取代或加入所列项。
[0031] 用于制备样品用于目标分子试验和分析(包括但不局限于，例如，食物安全(包括 动物、乳品、果品和/或蔬菜护理）、环境、法庭和/或药物应用）的示例性工作流程示意性描 绘于图1。为了简化详细描述和附图，一些图（即，图1和4)描绘了表示为单一单元的样品S， 所述样品S分裂以从中释放目标分子(例如，类似于单个细胞释放目标分子）。但是，应理解， 所述样品可含有可破裂以释放目标分子的多个细胞和/或其它实体。除了或代替包含含有 目标分子的实体的样品，样品本身可直接含有目标分子，比如，例如，收集于织物、纺织品或 纸张上的血液或其它人或动物分泌物，且样品可被处理以从样品中提取目标分子。因而，本 文的多种描绘只是示意性的且旨在表示包含目标分子的样品（不论以实体或其它形式），所 述样品被处理以从中提取目标分子。在图1A中，所感兴趣的包含目标分子的样品S与溶解介 质和/或其它试剂一起(集体标记为M)可被引入通过管101限定的室，在所显示的实施方案 中所述管101在一端关闭且在另一端可通过盖子关闭。所述溶解介质可包括化学和/或酶溶 解剂。样品S和溶解介质和/或其它试剂Μ可在管101中保持充分的时间量，以允许使含有目 标分子的任何实体破裂和/或实现从样品S中提取目标分子。在这个时间期间，可通过本领 域技术人员已知的各种机理中的任何种类来加热和/或搅动管101，比如通过振荡、旋转、搅 拌和/或混合，以有助于溶解介质和样品的混合和/或样品（例如，包括样品内的实体）的破 裂。
[0032] 经过充分的时间以允许破裂和提取目标分子Τ到介质Μ中之后，管101的内容物，其 包括提取的目标分子Τ、来自破裂的实体的碎片(例如，细胞膜和/或衣壳碎片)和/或不溶于 溶解介质的其它样品部分(通常通过参考标记D指定）、溶解和/或试剂介质Μ和存在于所述 管的任何其它物质，被转移至图1Β中的管201(其在一个示例性实施方案中可为旋转管，也 称为旋转柱）。在一个实施方案中，管201可具有由Appl i ed Biosys terns of Life Technologies Corp.以商标LySep?销售的旋转管的构造。在示例性实施方案中，通过移液 来转移管101的内容物，所述移液一般人工(例如由实验室专业人员)完成，但是也可通过自 动化流体处理系统完成。
[0033] 本文使用的词语"管"是指通常空心并可使材料经过和/或包含材料的结构。本文 的管可包括两端开口的结构或具有至少一个关闭端或可关闭端的结构。虽然图中的多个示 例性实施方案描绘了具有通常圆柱形构造的管，但是，这些构造是非限制性且仅是示例性 的，且根据本文教导的管可具有各种横截面形状，比如，例如，椭圆形、正方形、矩形或其它 多边形等。
[0034]管201在相对端具有两个开口，所述开口配置成允许往返于管201的内容物的进入 和外出。过滤器202紧邻出口 205放置以便限定过滤器202上面的体积，所述过滤器202配置 成接收来自管101的破裂的样品。过滤器202可为细孔材料，其允许小于阈值尺寸的材料经 过，比如，例如，可放入管201中的目标分子T和溶解介质和/或其它液体物质M，比如，试剂。 所述多孔材料排除具有至少阈值尺寸的材料(通常由D指定)经过。被排除穿过过滤器的这 种材料的实例可包括但不限于，存在于原始样品中的食品、组织、角质纤维、衣服、土壤、骨 和/或任何其它固体物质，以及破裂处理之后残留的细胞膜、细胞壁和/或其它碎片。
[0035]在示例性实施方案中，过滤器202可为实质上圆盘形的，以便装在管201内，例如， 通过与管201的内壁表面压配(press-fit)啮合。可选择过滤器202的尺寸和形状以便消除 过滤器202外侧表面和管201内壁表面之间的任何空隙。在一个示例性实施方案中，密封机 构（在图9中的过滤器202和密封机构的平面图中标记为2002)，比如，例如，蜡、聚合物或塑 料膜、〇-环或金属箱，可围绕过滤器202的周长在过滤器202和管201内壁之间放置，以协助 防止管201的内容物在侧向上围绕过滤器202的侧部渗漏。如图9所示，密封机构2002可具有 实质上环形形状且可接合过滤器202(例如，通过粘合剂、激光焊接、超声焊接或其它接合技 术），过滤器202和密封机构2002-起装进管201。在示例性实施方案中，过滤器202可为玻璃 料，例如，由熔融粒状聚合材料（比如，Porex ? )制成。其它合适的熔融粒状聚合材料可包 括，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)(比如特氟隆） 或它们的组合。在多个示例性实施方案中，过滤器的标称孔径范围可在约0.2微米至约500 微米;但是，可选择孔径以便获得期望的对材料的尺寸排除。在示例性实施方案中，过滤器 可包含玻璃料材料，在玻璃料中具有期望尺寸的孔，以便允许小于阈值尺寸的材料经过并 防止大于或等于该阈值尺寸的材料经过。在其它示例性实施方案中，所述玻璃料可为印蚀 (track-etched)膜或烧结材料(例如，材料的热压接合以形成基质）。
[0036]如图1B所示，一旦破裂的样品已被转移至管201，盖204(其可包括通气孔（未显 示））可定位为关闭管201且管201可配合收集管301放置，如图1C所示。如图1C中所描绘的， 管201的内容物可受力以协助(例如，与重力一起)移动过滤器202上面的至少一些内容物， 以沿着总的朝向出口 205和收集管301的方向移动（流动）。例如，在示例性实施方案中，管 201和收集管301可一起被离心，例如，使用本领域普通技术人员熟悉的微离心机或其它离 心仪器。在离心期间，管201中从样品S中提取的目标分子T、来自样品S的可溶物质和任何溶 解介质、试剂和/或其它液体基介质Μ穿过过滤器202进入收集管301。具有较大尺寸的材料 D，比如，例如，不溶于溶解介质的相对大的样品材料、细胞碎片等由于作用于较大(例如，较 重)材料的惯性力，可与管201的较小和/或液体内容物分离，且可被排除穿过过滤器202的 小孔(和/或形成的孔），从而残留于管201中。因此，离心完成之后，提取的目标分子Τ与溶解 介质和/或其它试剂Μ(若存在)一起，将与样品材料的其它部分分离并包含于收集管301中， 如图1D中所描绘的。可收集一定量的目标分子Τ，所述量足以进行进一步的处理和/或期望 的试验和分析，比如，例如，PCR。在示例性实施方案中，收集管301也可包括盖或其它覆盖物 (未显示）以允许输送收集管301及其从管201接收的内容物用于进一步处理，并降低损失 和/或污染收集管301中的内容物的风险。
[0037] 虽然上述实施例描述为利用离心，但是可使用其它机理代替或结合离心以协助吸 引目标分子T和液体基介质Μ通过过滤器202。举例来说，其它机理可包括但不限于，施加压 力，例如，通过正压力机理或真空产生的压力，以迫使内容物通过过滤器202。关于施加正压 力，在示例性实施方案中，可引入注射器，例如通过覆盖管201的隔片（未显示）（例如，在覆 盖物204中）或者置于管201中（例如，在该管的侧壁中，例如，如图11所示），以在过滤器202 上面产生正压力。或者，参考图8,在示例性实施方案中，收集管301可用注射筒801代替且注 射器可通过管201的开口 205通过隔片和/或滑扣（luer lock)引入，以产生真空力以从管 201中吸引目标分子T和介质M。
[0038] 图1的示例性工作流程的潜在缺点包括样品在不同容器之间转移的次数和方式， 使该工作流程相对劳动力密集且费时。例如，样品必须首先被转移至管101，然后至管201， 且最后至收集管301。如上所述，从管101转移至管201-般通过移液(其可包括人工移液)实 现。除了相对费时以外，每次转移样品存在交叉污染、处理错误、暴露于病原体、暴露于危险 废物及损失样品的风险。
[0039] 通过减少工作流程中使用的组件数和感兴趣的样品在不同容器或装置之间被人 工转移的次数，本文阐述的本教导的多个示例性实施方案提供样品制备和/或处理工作流 程及系统，其稳健、有效且降低交叉污染、处理错误、病原体或其它危险材料暴露和/或样品 损失的风险。此外，本教导的示例性实施方案可减少实验室废物，例如，通过产生更有效的 转移过程和简单、稳健的方法以收集废物，所述废物可包括危险废物。在多个示例性实施方 案中，许多处理(例如，反应、破裂、过滤、结合、标记、离子交换、尺寸分离等)在相同的装置 中进行（例如，包括在装置组件的集成流体连接系统中）而非在非流体集成的单独组件中。 这可以消除人工步骤，包括在破裂处理之后在非流体连接装置之间转移样品的需求。另外， 在多个示例性实施方案中，样品以及与样品混合的任何物质（例如，溶解介质和/或其它试 剂)可保持在样品制备装置中充分的时间期间，以获得期望的反应，例如，破裂和提取目标 分子，然后发生过滤或其它分离过程;用这种方式，多个示例性实施方案允许过滤(分离)处 理在期望的时间选择性且自动地发生，不论过滤器在其中发生破裂的样品制备装置中的原 位位置。此外，多个示例性实施方案提供从发生样品处理(例如，破裂、洗涤、脱盐、结合、交 换、尺寸分离和/或其它反应）的室中转移液体、可溶物质和提取的目标分子或其它感兴趣 的内容物，以受控和自动的方式并在选定的时间，不需要人工干预，通过过滤器并进入下游 收集室（例如，在收集管或其它容器中）或另外的处理室。根据本文教导的样品制备装置和 方法也可提供高收集率的目标分子，例如，可收集样品中大于约90%的目标分子初始量。
[0040] 应该理解，本文使用的术语"样品制备"可包括使样品准备好用于期望的终端分析 或使用的各种处理和反应，且本文的教导不旨在局限于溶解和从样品中收集目标分子的应 用。可使用本文的多个示例性实施方案的其它应用包括但不限于药物的放射性标记、样品 用共价连接于树脂/固相材料的酶（比如，例如，脱氧核糖核酸酶或蛋白酶K酶）的酶处理、 和/或抗体的亲合标记和抗体结合以检测或耗尽抗体样品，或用连接于树脂/固相材料的抗 体检测样品中的抗原。多个示例性实施方案提供样品制备装置，使用和制造所述装置相对 简单和便宜而且在使用之后可丢弃。或者，装置和方法可配置成用恰当的清洁技术重新使 用。
[0041] 此外，多个示例性实施方案设想可移动的装置和方法以允许，例如，样品制备和/ 或处理工作流程在比如，例如，收集人样品、土壤、动物/植物样品等时的区域中的样品收集 点进行，且期望在收集样品的时候以无菌的方式制备和/或处理收集的样品。
[0042]现在参考图2,图2说明了根据本文教导的样品制备装置的示例性实施方案。在图2 中，样品制备装置包含限定室2207并在相对端具有开口的管2201，所述开口分别配置用于 将内容物引入管2201并使内容物流出管2201。在图2的示例性实施方案中，管2201在其一端 限定相对大的开口 2203,所述开口 2203配置为用于将内容物引入管2201的入口，且在另一 相对端限定相对小的开口 2205,所述开口 2205配置为出口，通过该出口内容物可流出管 2201。在示例性实施方案中，可提供盖2204以便以实质上防漏的方式关闭开口 2203,类似于 图1中所示。若需要，在盖2204顶部可提供小的通气孔（未显示）。盖2204可通过柔性系绳 2206连接于管2201或可与管2201分离(未显示)且配置成啮合并关闭开口 2203。盖2204可用 对于本领域技术人员显而易见的许多方法与管2201啮合，以便以实质上防漏的方式关闭开 □ 2203。
[0043]置于管2201中的是过滤器3302,它具有连接于过滤器3302的表面的阻挡元件 3304。在图2的示例性实施方案中，过滤器3302和阻挡元件3304安置于管2201中，阻挡元件 3304面对相对小的开口 2205。在多个示例性实施方案中，过滤器3302和阻挡元件3304可具 有整体圆盘形状且配置为适合于管2201内，以便保留在管2201中（例如，通过压配啮合），即 使在管2201的室2207内的压力增大时。可选择过滤器3302和阻挡元件3304的尺寸和形状以 便消除过滤器3302和阻挡元件3304的外侧表面与管2201的内壁表面之间的任何空隙，以便 防止放入管2201中的内容物从管2201的内壁表面与过滤器3302和阻挡元件3304的外侧表 面之间经过。如上所述，在示例性实施方案中，密封机构（比如，上述参考图9的密封机构 2002)，可围绕并接合过滤器3302和/或阻挡元件3304的外周长在过滤器3302和/或阻挡元 件3304与管2201的内壁之间提供，以实质上防止围绕过滤器3302和/或阻挡元件3304的边 缘的物质渗漏，和/或产生真空密封或流体密封。
[0044]在多个示例性实施方案中，管2201可由塑性材料制成，比如，例如，聚合物包括但 不限于聚乙烯和/或聚丙烯。在一个实施方案中，管2201通过注塑形成。管2201可配置成容 纳从约0.01毫升(mL)至约10 mL(或例如至约50 mL)的体积范围，例如，从约0.05 mL至约 3.0 mL。但是，本领域普通技术人员会理解，指定的体积范围仅是示例性的且本文教导可使 用大范围的体积，这取决于例如装置容纳用于处理的样品的形式和特定的样品处理应用。 根据本文公开的装置和方法可制备的样品的体积范围在约50微升(yL)至约50 mL(用于较 小规模应用），至100升或更多（用于较大规模，例如，工业应用）。在多个示例性实施方案中， 依赖于较大的容器结构（比如，例如，柔性袋等），通过容器限定的这些样品室的体积范围可 在1升至100升或更多，其可适于例如工业应用。此外，可使用且视为在本文教导的范围内的 其它样品制备装置形式包括但不限于，孔板(例如，96-、384_及其它或更大的形式，比如具 有一排14个位置的阵列的形式）、毛细管、柔性袋等，其中一些的示例性实施方案将在以下 更详细地显示与描述。
[0045]图3显示了分离的过滤元件3302与阻挡元件3304的横截面图。如上参考图1所述， 过滤器3302可由细孔材料制成，所述细孔材料允许提取的目标分子和液体内容物(例如，试 剂和/或溶解介质)经过旋转管2201，但是排除与液体内容物不溶的较大的和/或其它样品 材料部分经过。被排除穿过所述过滤器的这种材料的实例可包括但不限于，存在于原始样 品中的食品、组织、衣服、土壤、角质纤维、骨和/或任何其它固体物质，以及来自破裂的细胞 和/或其它实体的碎片。在示例性实施方案中，过滤器3302可为玻璃料，例如，由熔融粒状聚 合材料（比如Porex ? )制成。其它合适的恪融粒状聚合材料可包括，例如，聚乙稀、聚丙稀、 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚四氟乙烯(PTFE)(比如特氟隆）或它们的组合。在多个示 例性实施方案中，过滤器的标称孔径范围可在约5微米至约1.0毫米，例如约5微米至约0.5 毫米。
[0046]在多个示例性实施方案中，本文公开的过滤器(包括过滤器3302)的厚度范围可在 约1/254英寸至约1/4英寸，例如，厚度tf可为约1/16英寸。在多个示例性实施方案中，可选 择过滤元件的厚度以便允许一定量的目标分子从中经过，以便为了进行期望的试验和/或 分析的目的而收集足够的量。在多个示例性实施方案中，本文公开的过滤器(包括过滤器 3302)的孔径范围可在约5.0微米至约1.0毫米。但是，孔隙度可根据期望选择以获得期望的 多种尺寸排除性质和/或所选实体的破裂。
[0047]出于以下将进一步详细解释的理由，在多个示例性实施方案中，过滤器3302可呈 现疏水性特征。例如，过滤器3302可由疏水性材料制成。所述熔融粒状聚合材料(包括具有 以上指出的孔径的那些)是疏水性的。或者或除使用疏水性材料之外，过滤器3302可用疏水 性物质处理(例如，涂覆），所述疏水性物质比如，例如，剥离硅烷(Repe 1-Si lane)(例如，二 氯二甲基硅烷）。
[0048] 此外，在多个示例性实施方案中，过滤器3302可配置成当实体穿过过滤器3302时， 弓丨起实体(例如，病原体、组织、细胞等)破裂。例如，可选择过滤器3302的孔隙度(例如，包括 孔的尺寸与形状）以便当样品穿过过滤器3302时对穿过过滤器3302的实体实现破裂效果， 以进一步释放目标分子。在示例性实施方案中，和发生在过滤器3302上面的管2201的室 2207内的破裂处理相比，过滤器3302可配置成破裂不同类型的实体。例如，不同尺寸或种类 的实体可在过滤器3302上面的管2201内破裂，例如，通过化学和/或酶溶解，而其它实体可 在穿过过滤器3302期间破裂。在多个示例性实施方案中，过滤器3302也可经处理以便变得 功能化，例如允许在从过滤器穿过期间选择性结合(或否)分子或其它实体到过滤器。这种 功能化的非限制性实例包括羟基、羧基、氨基和硅醇功能化。
[0049]虽然在图3和图中所示的多个示例性实施方案中仅描绘了单个层过滤器3302,但 是过滤器可包含多个层，且所述层可具有不同构造和/或性质。例如，不同的层可具有不同 的孔隙度(例如，以排除不同尺寸的材料和/或以剪切(破裂)不同类型和/或尺寸的实体）、 厚度和/或根据期望以不同的方式处理和/或功能化。本领域普通技术人员将理解如何根据 期望的具体应用来选择不同类型的过滤层以实现各种功能。例如，如下面将参考另外的示 例性实施方案(比如图10和11)描述的，过滤器可包括层状结构(例如，多层结构），所述层状 结构包括一个或多个尺寸-排除过滤器结构（例如，玻璃料结构)和一个或多个功能化树脂 结构，所述尺寸-排除结构配置成防止相对大的材料(比如，例如细胞碎片和/或较大的不溶 样品材料)经过，而所述树脂配置为分子筛（即，以允许基于分子的尺寸分离分子）、交换和/ 或其它俘获结构，如下面将更详细地描述。在多个示例性实施方案中，所述功能化树脂结构 可为离子交换树脂和/或亲合力-结合树脂，所述树脂结构俘获感兴趣的分子或其它实体 (当它们从中经过时）。所述过滤器，无论玻璃料还是树脂结构或其它材料，也可用多种反应 物和/或催化剂处理，所述反应物和/或催化剂可引起和/或支持与穿过过滤器的材料的期 望的反应。在一些示例性实施方案中，功能化树脂可不排除材料经过或分离材料，但可以只 将催化剂、结合部分或其它反应物并入从中经过的材料。在多个示例性实施方案中，功能化 树脂结构可将抗体并入树脂。
[0050] 各种材料可用来形成所述功能化树脂结构且本领域普通技术人员将理解如何基 于期望的应用选择材料。合适的示例性材料包括但不限于，包含以下的材料:聚丙烯酰胺、 聚葡聚糖(例如，其可用于分子排除hSephacryl?、Sepha r〇SeTM、SephadeXTM、阳离子和阴 离子交换树脂材料，比如，例如，与纤维素 、Sephacryl TM、Sephadex TM或Sepahrose TM类连接 的Q( + )(季铵）、DEAE( + )(二乙基氨基乙基）、CM(-)(羧甲基)或SP(-)(磺丙基)部分。
[0051] 在示例性实施方案中，阻挡元件3304可为从第一状态可变成阻挡元件第二状态的 结构，在第一状态中阻挡元件3304为实质上不透性以防止管2201中的样品及其它内容物经 过阻挡元件3304,在第二状态中，第二状态的阻挡元件3304允许管2201的至少部分经处理 的内容物朝向出口 2205经过阻挡元件3304的初始位置。
[0052]在示例性实施方案中，阻挡元件3304可包括薄膜或膜，所述薄膜或膜由例如，聚合 物比如聚乙烯（例如高密度聚乙烯）或其它聚合物、金属箱或其它可变形或可屈服材料制 成。阻挡元件3304可具有在约0.1密耳(0.001英寸）至约10密耳范围的厚度t b，例如，厚度tb 可为约0.5密耳。在受到充分的压力下，阻挡元件3304可配置为破裂或者屈服以产生至少一 个通道，由此穿过过滤器3302的液体及其它物质可朝着出口 2205流动。举例来说，阻挡元件 3304可配置成在使旋转管2201离心期间屈服(例如，破裂），所述离心在约100 G-16000 G范 围（例如，约1000 G)的离心加速度下。
[0053]另外或或者，阻挡元件3304可配置为在施加压力下屈服，所述压力在管2201中，例 如，通过热力、气力、水力和/或其它机理产生，所述机理配置为增加过滤器3302上面的管 2201的室2207中的压力。在多个示例性实施方案中，阻挡元件可配置为在约0.05 bar至约 100 bar(例如约1 bar至约20 bar)的压力范围下屈服。举例来说，注射器可用来在过滤器 3302上面在管2201中产生正压，所述正压足以使阻挡元件3304屈服，或在过滤器3302下面 在管2201中产生负压(真空），所述负压足以使阻挡元件3304屈服。在另一实施方案中，对过 滤器3302上面的管2201中的物质的电、磁或热作用可用来增加其中的压力，至足以引起阻 挡元件3304屈服的水平。在又一示例性实施方案中，可将颗粒物或其它物质置于过滤器 3302上面的管2201中，当与液体介质接触时，所述颗粒物或其它物质形成气体，所述气体使 管2201中的压力增加，至足以使阻挡元件3304破裂的水平;在这种情况下，管2201可通过覆 盖物2204以实质上密封的方式关闭。
[0054]虽然上述示例性实施方案利用增加压力或其它力以使阻挡元件从第一状态(其中 阻挡元件不透性)变成第二状态(其中阻挡元件允许至少一些材料朝着出口 2205流动），也 设想其它阻挡元件构造。举例来说，根据本文教导的阻挡元件可由在暴露于阈温（即，暴露 于充分的热量)下熔化和/或退化的材料制成，所述材料比如，例如，橡胶、蜡、软塑料、水凝 胶或其它相变材料。在另一示例性实施方案中，根据本文教导的阻挡元件可由在一定条件 下可溶解的材料制成。例如，所述材料可为可溶性以便在与置于管2201中的内容物接触预 定的时间期间之后溶解;在一个实施方案中所述预定的时间期间为足以允许管2201中的样 品发生期望的反应(例如，溶解）的时间期间。为了控制阻挡元件的溶解性而可修改的另一 条件包括但不限于，例如，温度。在又一示例性实施方案中，根据本文教导的阻挡元件可通 过渗透(例如，阻挡元件可包含渗透膜)实现材料的经过，例如，通过改变样品和/或阻挡层 的pH以使样品或其部分穿过阻挡层，pH同时发生改变。为了通过阻挡元件实现渗透，在示例 性实施方案中，阻挡元件可维持水合。图12的示例性实施方案(如下所述)是可能特别适合 于使用这种渗透性阻挡元件的实施方案的实例。
[0055]本领域普通技术人员将理解，可采用各种作用(包括机械、电、化学和/或它们的组 合）以使本文的示例性阻挡元件的状态从一种状态，其中它们防止它们所关联的管中的样 品和/或其它内容物经过(例如，以便允许在通过阻挡元件保持在室中的样品上发生期望的 反应和/或处理），变成一种状态，其中所述阻挡元件允许经反应和/或处理的样品和/或其 它内容物经过，以收集经过的样品部分，用于另外的处理和/或分析。
[0056]现在参考图4,图4示意性地描绘了使用管2201以从感兴趣的样品中分离并收集目 标分子的示例性工作流程。在图4A中，感兴趣的包含目标分子的样品S，与溶解介质和/或其 它试剂Μ-起被引入管2201并在过滤器3302上面的管2201的室2207中保持于其中。样品S和 溶解介质和/或其它试剂Μ可保持在管2201中充分的时间量，以允许含有目标分子Τ的样品S 破裂以实现目标分子Τ的提取，如图4Β中所描绘的。在这个时间期间，可加热和/或搅动管 2201，通过本领域技术人员已知的各种机理中的任何种类，比如通过振荡、旋转、搅拌和/或 混合，以有助于溶解介质和样品的混合和/或样品的破裂以提取目标分子，包括，例如，从含 有目标分子的实体中提取目标分子。在示例性实施方案中，可将珠(未显示)加入管2201且 可搅动管2201以实现实体的破裂，这在例如细胞和/或其它实体较难以破裂的情况下（比如 例如在李斯特菌属或细胞壁的情况下）可以是期望的。在图4Β所示的状态下，连接于过滤器 3302的阻挡元件3304防止过滤器3302上面的管2201的内容物流经过滤器3302经过阻挡元 件3304并通过出口开口 2205。这使破裂处理能够在管2201中进行，未使管2201的内容物流 经过滤器3302经过阻挡元件3304并离开开口 2205。另外，如上所述，在多个示例性实施方案 中，过滤器3302可为疏水性，从而当正在发生破裂处理时最小化或防止管2201的内容物通 入过滤器3302的孔。
[0057]经过充分的时间以允许破裂和释放目标分子之后，在图4Β中，管2201与其中的内 容物可结合收集管4001放置，所述内容物包括提取的目标分子Τ、来自破裂的实体的碎片 和/或较大尺寸的其它材料，比如，不溶于溶解介质的样品材料(通常在D处指出）、溶解介质 和/或试剂Μ及存在于管2201的任何其它物质。在替代性示例性实施方案中，在启动工作流 程时收集管4001和管2201可为组装的状态。例如，两个组件可人工组装或在第一次使用时 可为预先组装的状态，比如例如，以实质上防漏的方式模塑在一起或者配合在一起。
[0058] 参考图4C，阻挡元件3304可从图4Β中的状态，其中阻挡元件3304防止过滤器3302 上面的材料经过阻挡元件3304朝着出口 2205经过，变成图4C中所说明的状态，其中阻挡元 件3304允许管2201中的至少一些内容物（即能穿过过滤器3302的那些内容物)从中朝着出 口 2205经过。
[0059]在至少一个非限制性示例性实施方案中，管2201和收集管4001可与使开口2203关 闭的盖2204-起被离心，例如，使用本领域普通技术人员熟悉的微离心机或其它离心仪器。 在离心期间，施加于阻挡元件3304上的力引起阻挡元件3304破裂，如图4C中所描绘的。然后 在管2201中的目标分子Τ、来自样品的可溶物质和任何溶解介质、试剂和/或其它液体基物 质Μ可穿过过滤器3302并流经阻挡元件3304且离开出口开口2205进入收集管4001。在过滤 器3302为疏水性的实施方案中，与离心联系的力克服与排斥液体物质联系的力（由于过滤 器3302的疏水性），以引起目标分子、液体物质和小于阈值尺寸的材料穿过过滤器3302。由 于作用于较大(例如，较重)材料的惯性力，具有较大尺寸的材料，比如，例如，不溶于溶解介 质的样品材料(包括但不局限于，例如，存在于原始样品中的食品、组织、角质纤维、衣服、土 壤、骨和/或任何其它固体物质）、来自在破裂处理期间破裂的实体的碎片等(在图4C中总的 标记为D)可与管2201的较小和/或液体内容物分离，且可被排除穿过过滤器3302的小孔，从 而残留在管2201中。因此，离心完成之后，目标分子T与溶解介质和/或其它试剂(若存在)一 起，将与其它较大的样品材料部分分离并包含在收集管4001中，例如，其量足以进行期望的 试验和分析，比如，例如PCR。
[0060] 虽然离心代表用于根据本文的教导改变阻挡元件的状态的一种示例性技术(如上 所述），但是可采用各种其它机理以改变阻挡元件以允许物质从中经过。其它技术包括但不 限于，例如，通过各种上述的机理在管2201内产生正或负压以引起阻挡元件3304屈服（例 如，破裂）、使用化学或热施加以使阻挡元件退化(例如，溶解或熔化）、或使用渗透使一些材 料穿过阻挡元件。
[0061] 根据多个示例性实施方案（如上所述），可选择阻挡元件3304的材料和厚度，以及 通过阻挡元件3304与过滤器3302连接而施加于阻挡元件3304的任何张力，以便在阻挡元件 3304上施加充分的、预选的压力时实现阻挡元件3304的破裂。在替代性示例性实施方案中， 为了实现阻挡元件的破裂，阻挡元件可为包括离散区域（比其它区域更薄）的塑料膜材料， 以便在阻挡元件上施加充分的压力时在至少一个或多个这些区域引起阻挡元件的断裂和 破裂。作为非限制性实例，图5描绘了包括离散较薄区域5305的阻挡元件5304的示例性实施 方案的平面图。所述较薄区域5305可形成为盲孔，例如，通过蚀刻、激光烧蚀、压纹、划痕或 其它类似的技术，例如使用掩模以形成区域5305。本领域普通技术人员熟悉各种这些技术。 本领域普通技术人员也将理解，图5中描绘的盲孔5305仅为示例性，且可使用其它形状和构 造的材料较薄区域，包括但不局限于，划线。
[0062] 在又一示例性实施方案中，阻挡元件可为不透液体的材料，所述材料在面对过滤 器的表面的至少部分上具有粘合剂。所述粘合剂可用来使阻挡元件连接于过滤器且具有充 分的强度以维持阻挡元件与过滤器的连接，使得所述管的内容物直到期望时才移动经过阻 挡元件。当期望时，阻挡元件可受充分的压力，例如，通过使所述管离心和/或增加所述管内 的压力引起。在达到充分的水平时，施加于阻挡元件上的力可克服粘合剂的力，引起所述阻 挡元件从过滤器移除并允许所述管的内容物穿过过滤器并经过所述阻挡元件的初始位置。
[0063] 在多个示例性实施方案中，根据本文教导的阻挡元件可被染色和/或具有图案或 其它特征，以便增强过滤器上的阻挡元件的可见性，从而帮助确保过滤器和阻挡元件在样 品制备室中期望的取向（例如，阻挡元件面对本文描绘的示例性实施方案的样品制备装置 的出口，不过这种取向仅为示例性）。
[0064] 在多个示例性实施方案中，过滤器和阻挡元件结构可通过在过滤材料层(例如，玻 璃料材料层)上放置一张塑料膜(即，制成所述阻挡元件的塑料膜材料)形成。通过将这张塑 料膜平滑地且紧紧地拉向所述过滤材料层，该张和层可被冲压在一起，例如，使用冲模冲压 (例如，圆型冲模冲压）。所述共同冲压处理可引起所述塑料膜实质上恰好与过滤器对齐(具 有最小或没有边缘)并靠着过滤材料紧密地且平滑地伸展，将所述塑料膜压力-粘合至过滤 器，以便形成实质上如以上示例性实施方案所显示和描述的过滤器和阻挡元件组件。
[0065] 作为上述形成的替换，阻挡元件可作为过滤材料上的外层而形成。例如，玻璃料材 料层可通过以下处理:使层的一个表面进行受控热处理，所述热处理使玻璃料材料熔化以 与表面材料熔融在一起以形成实质上连续的无孔的表面。如上处理之后，冲模冲压可用来 从所述玻璃料材料的皮层上切下若干过滤器/阻挡元件。在另一示例性技术中，可通过以下 在所述玻璃料材料层表面上形成外层:覆盖一张塑料薄膜，如上所述，并靠着这张玻璃料材 料进一步压缩这张聚合物薄膜，与加热一起，以在塑料膜和玻璃料层之间形成至少暂时性 的接合。如上，然后可使用冲模冲压来冲压出若干过滤器/阻挡元件元素。
[0066] 如上所述，样品制备装置的多个示例性实施方案可结合本文的教导使用，且注入 收集管的单一处理管构造(描绘于图2和4)仅为非限制性和示例性。在多个其它示例性实施 方案中，样品制备装置可包含一系列的多于一个的处理管，各个管至少起初通过阻挡元件 在流动连通上彼此分离。在其它示例性实施方案中，单一处理管可包括一系列隔开的处理 室，所述处理室至少起初通过阻挡元件彼此分离。这些构造的一些非限制性示例性实施方 案描绘于以下描述的图10-12中。
[0067] 参考图10A和10B，所述【附图说明】了包含三个管1001、1003和1005的样品制备装置 1000的示例性实施方案。如图10A所描绘的，管1001、1003和1005配置成以嵌套的排列组装 在一起。所述组装可在使用的时候发生或所述管可预先组装。在示例性实施方案中，组装的 排列的管应该密封，以便防止管的内容物在嵌套的管之间的渗漏。在多个示例性实施方案 中，密封环和/或挡板可并入组装的排列中，这在例如如果结合组合件使用真空以使阻挡元 件屈服时可以是期望的。在示例性实施方案中，管1005为具有关闭端的收集管，所述关闭端 配置为从剩余的管移除用于进一步分析、处理和/或处置。可提供有多于一个收集管，例如 一个从样品制备中收集不需要的反应物和材料且一个收集期望的样品产物用于进一步处 理和/或分析。另外，虽然未说明，可提供盖子以在使收集管1005与装置1000的剩余部分分 离时覆盖收集管1005。为了多个组件的清晰性和可见性的目的，图10B描绘了样品制备装置 1000的未组装状态的管。
[0068]在图10的示例性实施方案中，样品制备装置1000包括管1001，用于处理的样品可 通过入口 1013引入所述管1001，且内容物可通过出口 1015离开管1001。所述管1001可具有 类似于以上参考图2所述的管2201的构造，因而类似的部件和特征不必在此描述。样品S与 在液体基介质Μ中的期望的试剂一起，可置于阻挡元件1304(位于紧邻出口 1015)上面的室 1007中。虽然图10A和10B说明了分离中的阻挡元件1304,但是本领域普通技术人员将理解， 根据样品制备装置1000的特定应用，阻挡元件1304可与过滤器或其它支持结构结合，如关 于本文其它示例性实施方案所描述的。
[0069]根据本文的教导，阻挡元件1304可在第一状态和第二状态之间改变，以分别防止 和允许室1007的液体基介质Μ和/或其它内容物朝着出口 1015流动通过。如上，在示例性实 施方案中，在足以允许样品S的期望的反应在室1007中发生的一段时间之后，阻挡元件1304 可从第一状态变成第二状态。可采用本文描述的用于改变阻挡元件1304的任何机理。
[0070]使管1003与管1001嵌套以接收通过出口 1015离开管1001的内容物。在图10的示例 性实施方案中，管1003包括:包括玻璃料或其他尺寸排除过滤层1302的多层结构;功能化树 脂层1312,其可配置为进行以下更详细描述的多种功能;和阻挡元件1314,其可具有如同阻 挡元件1304的构造。基于本文的教导，本领域普通技术人员将理解，任何结构1304、1302、 1312和/或1314,单独或组合，可与如同参考图9描述的密封机构关联，以防止所述结构和管 1001和1003的内壁之间的物质渗漏。
[0071] 在多个示例性实施方案中，根据特定的样品制备应用，层1302可为过滤器，其基于 尺寸排除或允许材料经过;换言之，层1302可允许小于阈值尺寸的材料经过并防止大于或 等于该阈值尺寸的材料经过。过滤器1302可为玻璃料或其它多孔材料，如上参考过滤器202 和3302所述。
[0072] 所述功能化树脂1312可由多种材料制成并执行多种功能。仅举例来说，树脂1312 可配置为分子筛或其他尺寸排除或分离机构，其配置为基于尺寸排除材料或使材料分离。 通过完全防止一些材料经过，或者通过允许以不同速率穿过所述材料(例如，类似于电泳凝 胶，在这种情况下，如果需要可跨过树脂施加电场），树脂1312可配置为使小于过滤器1302 尺寸的材料分离。除了或代替进行尺寸排除或分离功能，所述树脂可包含用于与穿过树脂 的材料反应的多种成分。例如，树脂1312可包含使从中经过的材料能够离子交换和/或亲合 力结合的成分，例如，以将这些材料俘获于所述树脂中。用于亲合力俘获的功能化树脂的实 例包括但不限于，惰性、弱结合、低生物活性树脂，比如珠状聚葡聚糖、聚丙烯酰胺或纤维 素，亲合力配位体(比如抗体、抗体片段、生物素、抗生物素蛋白、蛋白质A/G、已知的配位体、 适配体、基质、基质类似物、激动剂、拮抗剂)可呈现与管1 〇〇 1中的一种或多种反应物/产物 的可逆的高特异性结合，所述反应物/产物通过穿过过滤层1032被部分纯化。在多个示例性 实施方案中，树脂1312在引入来自管1001的内容物之前保持和液体水合，且阻挡元件1314 用于将水合液体密封在管1003中。
[0073] 正如阻挡元件1304,在来自管1001的内容物已引入管1003之后至少一段时间，阻 挡元件1314具有防止管1003内的内容物经过的第一状态。所述时间期间可足以允许引入管 1003的样品部分发生期望的处理，例如，以容许在树脂1312中发生尺寸分离和/或俘获反应 (例如，亲合力结合反应或离子交换反应）。此后，阻挡元件1314可通过本文描述的多种机理 中的任何种类变成第二状态，所述第二状态容许穿过尺寸排除过滤器1302和树脂1312的样 品内容物朝着出口 1035流动。穿过出口 1035的管1003的内容物可流入收集管1005。
[0074]在示例性实施方案中，收集管1005可收集来自样品S的处理的废物，而树脂1312俘 获和保留期望进一步处理和/或分析的反应物或样品S的部分。在这种情况下，含有废物的 收集管1005可从管1003移除，且管1005和其中包含的废物酌情丢弃(可提供盖子(未显示） 以密封管1005和其中的废物用于处置）。在除去收集的废物之后，可放置另外的收集管与管 1003嵌套啮合且可将物质引入样品制备装置1001，例如通过入口 1013或者直接进入管1003 (通过除去与管1001啮合的管1003或通过置于管1003侧壁的端口或其它入口，如参考图11 进一步描述的）。所引入的物质可从树脂1312中洗提俘获于树脂1312的期望的反应物和/或 处理的样品，并进入另外的收集管，其可用于另外的分析和/或进一步处理。
[0075]在一个示例性应用中，样品制备装置1000可用来进行反应、脱盐及收集处理，其 中，样品S的反应发生在管1001中，所述反应之后阻挡元件1304变成(例如，使用本文描述的 任何技术)一种状态，该状态容许管中反应的样品及其它内容物流经阻挡元件1304的初始 位置，通过出口 1015并进入管1003。在管1003中，管1001内的反应产物在穿过过滤层1302和 树脂1312时可被过滤并进一步处理。至于后者，例如，功能化树脂1312可在从其中经过的样 品部分上进行一种或多种另外的处理和/或加工。如上，在充分的时间期间之后（其中已容 许管1003中发生期望的反应(例如，处理）），阻挡元件1314可变成第二状态以允许穿过过滤 器1302和树脂1312的内容物通入收集管1005,在那里经处理的样品可准备好用于进一步处 理和/或分析。
[0076] 在多个示例性实施方案中，可期望具有许多不同的功能化树脂(像树脂1312)，所 述树脂配置成执行不同的功能。例如，置于树脂1312下游的另外的树脂在样品制备过程中 可作用于进一步纯化、分离和/或俘获感兴趣的材料。图11A和11B描绘了样品制备装置1100 的示例性实施方案，其包括图10的示例性实施方案的管1001、1003和1005，具有插入管1003 和收集管1005之间的另外的管1007。图11A显示了嵌套、组装排列的管，且图11B显示了分离 的管。所述管1007可具有类似于管1003的构造且包括多层结构，所述多层结构包含，例如， 尺寸-排除过滤元件1322(例如，玻璃料）、功能化树脂1332及阻挡元件1324。在图11的示例 性实施方案中，树脂1312和1332可配置(例如，功能化)成执行不同功能。作为非限制性实 例，树脂1312可配置用于通过尺寸分离材料(其可包括树脂内的尺寸排除或尺寸分离)和/ 或作为俘获树脂(例如，依赖于交换或亲合力结合机理）以从处理的样品中俘获感兴趣的材 料。如图11A和11B所描绘，若树脂1332用作俘获树脂，可在管1007的侧壁上提供输入端 1072,以当期望时允许引入洗提物质以从树脂1332中洗提俘获的材料。在示例性实施方案 中输入端1072可为隔片，该隔片允许密封地引入注射器等;但是，也可使用其它输入机构且 特定类型的输入端不是关键的，虽然可期望提供当不用来将物质引入管1007时可密封的输 入机构。如以上参考图10所述，样品制备装置1100可包括多于一个的收集管1005,使得一个 可用于从装置1100中进行的样品制备中收集废物材料，且一个可用于收集经处理或制备的 样品，所述样品期望进一步分析和/或使用。
[0077] 在样品制备装置1100中的过滤元件(包括功能化树脂）和阻挡元件可具有与以上 参考图10所述的那些实质上相同的构造和功能。本领域普通技术人员将理解，当根据本文 多个示例性实施方案的样品制备装置具有多重过滤器和阻挡元件时，过滤器和阻挡元件无 须具有相同的构造。更确切地说，例如，所述过滤器可以不同方式实现不同尺寸材料的过滤 和/或功能化，且所述阻挡元件可配置为在不同条件下屈服(例如，变成第二状态）。
[0078] 现参考图12,图12说明了样品制备装置1200的另一示例性实施方案，所述装置 1200包括一系列嵌套的管。图12显示了未组装排列的样品制备装置1200,但是，可以理解， 所述管可组装成嵌套的排列，类似于图10A和11A中所示的那些。图12的示例性实施方案包 括初始样品接收管1201，所述管1201可像上述管201、2201和1001-样配置，且包括阻挡元 件1204,其在示例性实施方案中可单独或与支持性过滤元件或其它结构（比如玻璃料）结 合，像参考图2和4所述的过滤器/阻挡元件组合一样。样品制备装置1201也可包括一个或多 个收集管1205,例如以接收制备的样品用于进一步处理、使用和/或分析，或接收来自样品 制备过程的废品。
[0079]样品制备装置1200也包括另外的处理管1209,所述管1209以嵌套的排列插入管 1201和1205之间。在管1209内，第一状态的多个阻挡元件1214、1224、1234和1244可串联放 置，以便用管1209限定一系列包含试剂(則、1?2、1?、1?4)的腔或室，所述试剂通过各个阻挡元 件1214、1224、1234和1244彼此分离。在多个示例性实施方案中，试剂R1、R2、R3和R4的一种 或多种可彼此不同且支持不同的反应。
[0080] 因此，在使用中，样品制备装置1200可利用管1201以支持初始反应，如本文参考其 它示例性实施方案已描述的，且管1209可用于通过以下与各个试剂R1-R4以连续方式进行 一系列反应:控制何时各个阻挡元件1214、1224、1234和1244变成第二状态，其中使样品能 够经过各个相应阻挡元件的初始位置。本领域普通技术人员将理解，可使用任何数目的阻 挡元件和试剂(例如，管1209内隔离腔的数目），且所说明的4个试剂和阻挡元件仅为示例 性。根据特定的应用和期望的样品处理，阻挡元件可与过滤元件(包括功能化树脂)组合以 实现各种处理反应，如本文所述。在已发生一系列反应且最后的阻挡元件1244已变成第二 状态（以容许来自管1209的内容物朝着出口 1235流动)之后，管1209的内容物可被收集在收 集管1205中。
[0081] 由于含试剂腔的排列，图12的示例性实施方案可适合在试剂为液体形式的情况下 使用渗透性阻挡元件。
[0082] 在一个示例性实施方案中，样品制备装置1200可用于进行酶联免疫吸附试验 (ELISA)。为了进行这种试验，例如，可将感兴趣的样品S引入管1201，其中可发生溶解或其 它破裂反应以从样品S中释放目标分子。在示例性实施方案中，所述溶解反应可包括在液体 基介质Μ中使用溶解试剂的化学溶解反应。一旦所述溶解已发生，可改变阻挡元件1204以允 许内容物从管1201通入管1209。过滤器可置于管1201中以排除大于或等于阈值尺寸的碎片 和/或其它材料经过。穿过出口 1215并进入管1209的来自管1201的内容物可容纳在阻挡元 件1214上面的含有试剂R1的腔中，所述腔可包括使样品实现脱盐的一种或多种试剂。在所 述脱盐反应已经过充分的时间之后，可改变阻挡元件1214以允许来自脱盐反应的内容物经 过至阻挡元件1224上面所限定的腔，其中可容纳ELISA试剂。在这一点可进行抗原-抗体结 合反应，此后可改变阻挡元件1224以使所得的反应物产物经过至阻挡元件1234上面的腔， 其中可发生与试剂R3的反应，所述试剂R3可包括用于除去未并入的荧光试剂的试剂。该反 应之后，可将洗提物收集于管1205中（在这种应用中，可不需要试剂R4和阻挡元件1244)。 [0083]当然本领域普通技术人员将理解，参考图2、4和10-12所显示和描述的嵌套的管实 施方案和工作流程为示例性与非限制性，在不脱离本教导的范围的情况下，根据期望的特 定应用，可对所述构造作多种修改。因此，预想可使用许多嵌套的管，所述管具有不同排列 和数量的阻挡元件、过滤器和/或其中放置的树脂。此外，本领域普通技术人员将认识到，所 述管可包括多个输入端口和输出端口，所述端口允许连接到多种器具和流体处理装置，例 如，以能够在所述系统内以不同位置和/或次数引入和/或除去试剂和/或其它物质，或能够 在整个系统内在不同位置修改压力。
[0084]图6和7描绘了其它非限制性、示例性样品制备装置，所述装置利用根据本教导且 如上所述的过滤器/阻挡元件元素。在图6中，显示了样品制备装置6000的部分，侧面透视 图，所述装置6000包含多个单独的样品制备室6207,由管6201的阵列形成，管6201具有置于 其中的过滤器6302(附带阻挡元件6304)，例如，紧邻管6201的出口开口6205。样品制备装置 6000可具有类似于常规孔板的阵列形式，包括96-、384_等排列的样品制备室，但是其它形 式也在本文教导的范围之内，包括具有一排14个管6201或更多的阵列。在这种实施方案中， 本领域普通技术人员将理解，图6中仅描绘了所述阵列的单排管6201。图6中描绘的多重样 品制备装置形式可以和本文描述的任何样品制备嵌套管构造一起使用，且具有过滤器6302 和阻挡元件6304的管6201的特定结构仅作为描绘所述排列的非限制性实例。
[0085] 在本文教导范围内的多个示例性实施方案设想使用除以上所显示和描述的那些 以外的容器结构。例如，图7描绘了包含柔性袋7201(例如，柔性塑料袋)的样品制备装置。所 述柔性袋7201限定室7207,该室配置为容纳样品S和溶解介质和/或其它试剂M。可在袋7201 的一端提供限定出口开口 7205的出口端口 7203，且所述端口可配置成容纳过滤器7302和其 中的阻挡元件7304。图7的示例性实施方案的过滤器和阻挡元件可具有如同以上参考本教 导的其它示例性实施方案所述的那些构造，且也可以使用功能化树脂结构，尽管出于简单 的目的未具体描绘于图7中。将图6和7的示例性实施方案用于样品制备可实质上与以上参 考图2的管所述的相同。例如，可允许发生破裂，随后选择性过滤破裂的样品。所述选择性过 滤可通过在阻挡元件上施加充分的压力而发生，所述压力改变阻挡元件的状态以允许样品 制备室中的内容物穿过过滤器从第一侧到第二相对侧。在图7的示例性实施方案中，足以改 变阻挡元件的状态的压力可包括以上阐述的多种方法(例如，包括通过离心或其它产生压 力的技术），且另外，例如，通过在袋7201的外表面部分施力以压缩袋7201并增加由袋7201 限定的室7207中的压力。也可采用本文描述的用于改变阻挡元件的状态的其它机理。
[0086] 在多个示例性实施方案中，多重柔性袋或室可串联连接在一起，以进行使不同处 理和/或反应能够以顺次方式发生的工作流程，例如，类似于以上所述参考嵌套管构造所描 述的那些。图13示意性地描绘了样品制备装置1400的示例性实施方案，所述装置1400包括 限定不同室的多重柔性可变形容器1401、1403、1405，所述室流体串联连接且通过阻挡元件 1304和1314(至少在使用之前的初始状态)在流动连通上彼此分离。图14A-14D描绘了使用 样品制备装置1400的示例性实施方案。
[0087] 样品制备装置1400可包括输入端口或其它入口 1413,所述入口 1413配置成接收样 品S用于引入柔性容器1401用于制备和处理。所述多个容器140U1403和1405可通过连接通 道1425和1435而彼此流体互连，且整体输出端口或其它出口 1415可提供为与最下游容器 1405连通。也可提供收集组件(例如，图14D中所示的收集管1405)以接收来自装置1400的废 物和/或处理的样品。如上所述，阻挡元件1404、1414可置于各个连接通道1425、1435中，以 离析连续容器1401、1403、1405中的内容物，直到期望使内容物从一个容器移动至另一个容 器的时候。
[0088] 在一个示例性实施方案（描绘于图14)中，可将外力（在图14B-14D中表示为大箭 头)施加于容器1401、1403、1405以使这些容器变形，从而使容器的室内的压力增加至足以 改变阻挡元件1404、1414的量。因而，在图14A中，样品S可通过输入端口 1413引入容器1401。 可允许样品S与存在于容器1401中的试剂和/或其它介质反应期望的时间量，然后，可将外 力施加于容器1401，如图14B中用大箭头描绘的。所述力可足以使容器1401的外壁部分变形 并塌陷，引起容器1401的内室中的压力增加，从而使阻挡元件1404变成(例如，破裂或者屈 月艮)允许容器1401中的内容物经过以流入容器1402(如用图14B的虚线箭头描绘的）的状态。 在容器1403中，可发生另外的反应，且在期望的时间期间之后，可将外力施加于容器1403， 如用图14C中的大箭头描绘的。所述力可足以使容器1403塌陷并使容器1403中的压力增加 至足以使阻挡元件1414变成允许容器1403中的内容物经过以流入容器1405的水平。从1405 中，所述内容物可被引导通过出口 1415(再次通过施加外力以使容器1405变形并塌陷），并 进入收集容器1405,如图14D所示。一旦容器塌陷，可通过在容器上维持施加压力而控制样 品制备装置中内容物的回流。另外，虽然因为重力协助流动，图14中描绘的取向可有助于流 过该装置，但是设想装置1400也可水平取向。
[0089] 正如以上所述的其它实施方案，图13和14的样品制备装置中可采用不同组合的阻 挡元件和过滤器(包括功能化树脂），例如，以过滤较大尺寸材料(使其不能从容器通往容 器)和/或实现多种俘获、尺寸分离和/或其它期望的反应。为简单起见，图13和14中仅描绘 了阻挡元件以展示多个室之间的流体连通。也将理解，图13和14中说明的容器数目仅为非 限制性和示例性，在不脱离本文教导的范围的情况下可使用任何数目的容器。
[0090] 依赖于可变形，柔性容器的样品制备装置的另一示例性实施方案描绘于图15A-15C。图15A-15C的装置可包含卡片(例如，缩微卡)型形式，所述形式包括刚性或半刚性的实 质上平面的支座1590，在所述支座上面安装了可变形，柔性层1550，所述层1550与所述平面 支座1590-起限定柔性，可变形容器1501、1503内的室。样品制备装置1500可包括入口 1513,所述入口可按照显示装有阀门，或具有各种构造以允许将样品和/或其它物质引入容 器1501，同时在样品制备期间防止从中渗漏。出口 1515可与容器1503流动连通以根据期望 使物质流出装置1500。所述层1550可由多种柔性，可变形材料形成，所述材料包括但不局限 于多种塑料和聚合材料。适用于层1550的示例性材料包括但不限于，例如，聚丙烯、聚乙烯 和多种共聚物。
[0091] 喷雾器1520可置于容器1501和1503之间，通过所述喷雾器，两个容器1501和1503 之间可发生流动连通。栗送单元1560置于每个容器1501和1503的内部，本领域普通技术人 员熟悉所述栗送单元且其功能将由随后的描述变得显而易见。阻挡元件1504可置于容器 1503和出口 1515之间。
[0092] 现将参考图15B和15C中装置的侧视图描述使用样品制备装置1500的示例性实施 方案。可将样品引入容器1501，例如，通过入口 1513。容器1501也可含有可期望用于特定应 用的多种试剂和/或其它物质，这些试剂和/或其它物质可预先置于容器1501中或通过入口 1513引入。如图15B所示，通过在层1550上施加交替外力Fa和Fb，容器1501中的样品可在容器 1501和1503之间来回转移一次或多次，所述层1550形成实质上和栗送单元1560的位置相应 的容器1501和1503。通过交替施加力Fa和Fb，样品可通过喷雾器1520在两个容器1501和1503 之间移动。使样品通过喷雾器1520可引起样品中包含的实体破裂，所述破裂的方式和以上 参考本文其它示例性实施方案所述相似。通过对栗送单元1560施力，可控制容器1501和 1503中的压力，以保持低于将改变(例如，破裂)阻挡元件1504的压力。
[0093] 一旦已发生了期望水平的破裂，可实质上同时跨过形成容器1501和1503的所有层 1550施加外力，如图15C例如通过力Fc、Fd、Fe和Ff所示。施加这些力可增加容器1501和1503 内的压力，以引起改变阻挡元件1504以便允许室1501和1503的内容物通往出口 1515并离开 装置1500。
[0094]本领域普通技术人员将理解，虽然在图15的示例性实施方案中仅描绘了两个容 器，但是多于两个容器可彼此串联流体连接，并放置阻挡元件以至少起初使容器室在流动 连通上分离。另外，基于本文的教导，本领域普通技术人员将理解可如何修改图15的实施方 案以实现多种处理步骤，比如过滤、尺寸分离、结合反应、交换反应、溶解和/或各种其它反 应和/或处理步骤，根据期望用于特定样品制备和/或处理应用。
[0095]以上所显示和描述的多个示例性实施方案设想通过以下引入样品：使收集的样品 沉积到初步处理室中和/或通过可连接到限定所述室的容器的注射器或其它类似的流体处 理装置。在至少一个示例性实施方案中，根据本文教导的样品制备装置也可配置用于通过 以下收集样品：例如，集成本领域已知的任何数目的多种样品收集组件，比如拭子、织物及 其它纺织品。图16示意性地描绘了样品制备装置1600的一个示例性实施方案，所述装置 1600具有集成于管2201的盖2204中的样品收集拭子1650，期望将样品引入其中用于根据本 文教导的样品制备和处理。除了样品收集拭子1650之外，装置1600具有与图2的管2201相同 的结构且因而标记没有改变。但是应该理解，本文样品制备装置的其它示例性实施方案可 包括集成的收集结构，比如拭子1650,例如。虽然在本文描述的多个示例性实施方案中，破 裂通过化学或酶溶解发生，但是本领域技术人员将理解，可使用各种其它技术(包括，机械 技术和热技术)以引起样品破裂，且这些技术可结合或代替化学和/或酶溶解而使用。
[0096]虽然在本文显示的示例性实施方案中，过滤器和阻挡元件被描绘成位于样品制备 室之内（紧邻所述室的出口），普通技术人员应了解，在不脱离本文教导范围的情况下，过滤 器和阻挡元件可置于样品制备装置的多种位置。样品制备装置内的过滤器和阻挡元件的位 置可取决于，例如，可期望容纳在所述装置中的内容物的体积。并且，如关于多个实施方案 描述的，阻挡元件、过滤元件和/或树脂可彼此分离且无须彼此接合或者接触。因而，在多个 示例性实施方案中，阻挡元件可通过如图9中所描绘的密封机构2002单独支持，而不需要玻 璃料或其它结构的支持。
[0097]虽然在多个示例性实施方案中，过滤器和阻挡元件显示为放置成使得阻挡元件面 对样品室的出口，但是设想，在本教导范围内，可颠倒过滤器和阻挡元件的取向，以使过滤 器面对样品制备室的出口，且阻挡元件在从样品室朝着出口的流动方向上置于过滤器的上 游。在又一示例性实施方案中，阻挡元件可位于过滤器(包括功能化树脂)的两侧上。
[0098] 在多个示例性实施方案中，根据本公开的样品制备装置可为可丢弃的且配置用于 单次使用应用。或者，其它示例性实施方案设想可通过以下重新使用的样品制备装置:例 如，用新组件替换用过的过滤器、树脂和/或阻挡元件并使样品制备室(例如，管和/或其它 容器)灭菌。并且，设想多个示例性实施方案可为可移动的，使得样品收集和制备可在收集 的相同位置或点进行，例如，不需要复杂设备，比如例如离心机等。
[0099] 多个示例性实施方案设想使用置于样品制备装置的多个容器(例如，室）中的试剂 和/或其它反应性物质。设想这些物质可由个体使用所述装置引入或可预先沉积(例如，以 冻干的形式)于所述装置中。
[0100] 对本文描述的管、袋及其它容器结构的修改也预想和设想在本文教导的范围内。 限定串联连接的室的容器或结构可具有多种构造，且附图中描绘的容器结构的示例性实施 方案不应该解释成限制性的。
[0101]受益于本公开的本领域普通技术人员会理解，本文的教导提供了用于样品制备的 多种示例性装置和方法，所述样品制备用于可用于多种生物、化学和细胞生物学应用的试 验和分析。虽然以上所述的多种工作流程阐述了本文描述的样品制备装置和技术的示例性 用途和应用，但是本领域普通技术人员会理解可以使用本文的装置和技术的许多其它应 用。例如，本文的装置和技术可应用于各种独立的，单次使用的反应至纯化的样品产物装 置。这些装置可用于例如进行共价化学和酶催化加成;取代或消去反应;或非共价结合处理 参与者的组合，所述反应可发生于最上游反应室（通过可变阻挡元件与下游室分离）中，所 述阻挡元件由以下制成:例如，聚合物膜、箱、可相变的物质(例如，固体到液体)或可变形材 料（即，橡胶、蜡、软塑料、水凝胶等）。在下游室中，可发生的反应可包括但不限于配位体化 学耦合至蛋白质、DNA、RNA、脂质、碳水化合物、工程化反应性基团（即，生物学上并入的外来 氨基酸和核酸、辅因子)或非生物聚合物，所述化学耦合通过与以下物质反应(但不限于）： 伯胺、羧化物、巯基、羟基、羰基、炔、环氧化物、酯、叠氮化物，和形成稳定的金属螯合物(配 价键合/配位)等。来自样品制备和/或处理的反应物可被安全地处理并处置，且通过控制制 造过程使装置保持产物无菌。
[0102] 此外，根据本文示例性实施方案的样品制备装置和技术可用于产生需要预处理的 暂时的，不稳定的药物。非限制性实施例包括放射性核素加成反应，包括卤化物家族中多种 同位素(包括碘、铼和锝( 123, 125, 131碘(I)、186, 188铼(此）、99"锝）以及具有潜在放射性药物用 途的其它放射性金属同位素（比如铜 67铜(Cu)、211破(At))与蛋白质（例如，抗体、抗体片段、 受体结合蛋白和肽、反应性配位体等）的直接或间接耦合。在根据本文教导的样品制备装置 中可发生的其它反应可包括以下物质的共价耦合:染料、荧光团、淬灭剂、荧光或光活性纳 米颗粒、光活性杂环、特异性靶向肽、蛋白质或核酸、酶和酶片段、核酸、肽或蛋白质基适配 体、溶解性改性剂(例如，聚乙二醇(PEG)、聚环氧乙烷(ΡΕ0)、碳水化合物）、防热剂/防冷剂 (例如，糖，包括甘露糖、海藻糖等）；脂质的共价親合比如牛儿基化(gerynylation)、香 叶酰香叶酰化和异戊烯化）；未甲基化DNA的亚硫酸氢盐转化；用32P的DNA终端标记;DNA的 限制性消化;和涉及用于标记的点击化学的反应。
[0103] 本教导也涉及利用以上所述的组件(包括试剂)和方法的试剂盒。在一些实施方案 中，试剂盒可包含一个或多个容器(其中具有或向其加入一种或多种具体的试剂)和收集容 器。试剂盒也可任选包含用于进行期望的样品制备和/或处理应用的使用说明书。试剂盒也 可包含其它任选的试剂盒组件，比如，例如，多种酶、缓冲剂、洗涤剂、对照剂等。可提供规程 和/或手册以教育用户且限制使用中的错误。所述试剂盒中的多种试剂的量也可根据许多 因素(比如处理的最佳灵敏度)变化。提供用于人工应用的测试试剂盒或用于与自动化检测 器或分析器一起使用的测试试剂盒在这些教导的范围之内。
[0104] 考虑到本文公开，其它修改和替代实施方案将对本领域技术人员显而易见。例如， 所述系统和方法可包括另外的组件或步骤，为了操作的清晰，图表中省略了所述组件或步 骤。因此，本描述应解释成仅说明性的且用于教导本领域技术人员实施本教导的一般方式 的目的。应理解，本文显示和描述的多个实施方案应理解为示例性。元素和材料及那些元素 和材料的排列可被本文说明和描述的那些代替，部件和处理可颠倒，且本教导的某些特征 可独立地使用，本领域技术人员受益于本文描述之后，所有这些都将显而易见。在不脱离本 教导和以下权利要求的精神和范围的情况下，可改变本文描述的元素。
[0105] 本领域技术人员会认识到，可修改本文描述的多个示例性实施方案以进行各种试 验，且虽然公开了一些具体的试验实施例（所述系统和方法可能良好地适合所述实施例）， 但是这些实施例仅为非限制性和示例性。
[0106] 本领域普通技术人员会理解，关于本文阐述的特定示例性实施方案所描述的特 征、组件、步骤和/或材料，可与本文阐述的一个或多个其它示例性实施方案和相应作出的 修改一起使用。应理解，本文阐述的特定实施例和实施方案为非限制性，且在不脱离本教导 的范围的情况下可对结构、尺度、材料和方法作出修改。
[0107] 考虑到本文公开的本教导的说明书和实践，其它实施方案将对本领域技术人员显 而易见。旨在说明书和实施例仅被视为示例性，范围为权利要求(包括其等价的全部范围） 指定的宽度。
【主权项】
1. 一种用于样品处理的装置，所述装置包含： 至少一个具有出口的室，所述室配置成接收用于处理的样品； 过滤器，在所述至少一个室中的至少一些样品部分流经所述过滤器;和 阻挡元件，其置于第一状态以使样品包含在所述至少一个室中， 其中，在充分的条件下，所述阻挡元件可变成第二状态以允许所述室中包含的至少一 些样品部分沿着朝向所述出口的流动方向流动并通过所述过滤器。2. 权利要求1的装置，其中所述过滤器配置成允许小于阈值尺寸的样品部分经过并阻 止具有至少所述阈值尺寸的样品部分经过。3. 权利要求1的装置，其中所述过滤器配置成允许引入所述至少一个室内的样品中所 含的目标分子经过。4. 权利要求1的装置，其中所述过滤器配置成阻止不溶于溶解介质的至少一些样品部 分经过。5. 权利要求1的装置，其中所述过滤器包含玻璃料和功能化树脂至少之一。6. 权利要求1的装置，其中至少在第一状态下，所述阻挡元件连接于所述过滤器。7. 权利要求1的装置，其中所述阻挡元件在受到充分的力时可变成第二状态。8. 权利要求1的装置，其中所述阻挡元件包含膜。9. 权利要求1的装置，其中所述过滤器和所述阻挡元件在所述至少一个室中置于所述 至少一个室的入口和出口之间。10. 权利要求1的装置，其中所述至少一个室至少部分通过可变形结构限定。11. 权利要求1的装置，其中所述至少一个室通过管限定。12. 权利要求1的装置，其中所述至少一个室包含排成阵列的多个室。13. 权利要求1的装置，其还包含至少一个另外的室，所述至少一个另外的室与所述至 少一个室流体串联连接且通过第一状态的阻挡元件与所述至少一个室在流动连通上分离。14. 权利要求13的装置，其还包含置于所述至少一个另外的室中的另外的过滤器和另 外的阻挡元件至少之一。15. 权利要求13的装置，其中所述至少一个另外的室包含收集室。16. 权利要求13的装置，其中所述至少一个室和所述至少一个另外的室配置用于彼此 嵌套啮合。17. -种用于制备样品的方法，所述方法包含： 将样品放置于多个流体串联连接的室中的第一室，其中连续的室通过各个第一状态的 阻挡元件彼此分离； 使样品在第一室中进行处理试验;和 在预定的时间期间之后，通过使各个阻挡元件变成第二状态而使至少一些样品部分从 第一室流动至第二连续室，所述阻挡元件使第一室与第二连续室分离， 其中所述第一状态的阻挡元件防止流过所述阻挡元件的位置且其中所述第二状态的 阻挡元件允许从第一室流到第二连续室。18. 权利要求17的方法，其中所述流动包含使样品部分流经过滤器，所述过滤器使至少 具有阈值尺寸的材料保留在第一室中并使小于该阈值尺寸的材料传到第二连续室。19. 权利要求18的方法，其中所述使样品部分流经过滤器允许目标分子通过该过滤器。20. 权利要求17的方法，其中改变所述阻挡元件包含对该阻挡元件施力。21. 权利要求17的方法，其中使所述样品进行处理试验包含使样品进行破裂以从样品 中提取目标分子。22. 权利要求21的方法，其中使样品进行破裂包含使样品进行溶解。23. 权利要求21的方法，其中所述目标分子选自核酸、肽、蛋白质和生物聚合物。24. 权利要求17的方法，其还包含使所述样品在第二室中进行第二处理试验;和 在预定的时间期间之后，通过使各个阻挡元件从第一状态变成第二状态而使样品部分 从第二室流动至第三连续室，所述阻挡元件使第二室与第三室分离。25. -种用于样品处理的装置，所述装置包含： 至少一个具有出口的室，所述至少一个室配置成接收用于处理的样品；和 相对于所述室放置的第一状态的阻挡膜，其中在第一状态下所述阻挡膜使样品包含在 所述室中， 其中，在充分的条件下在所述至少一个室中，所述阻挡膜可变成第二状态以允许所述 室中的样品部分沿着朝向所述出口的流动方向流动。
【文档编号】G01N1/40GK105973686SQ201610235072
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2010年10月1日
【发明人】M.G.布雷夫诺夫, J.C.那斯, J.斯特雷
【申请人】生命科技公司