唾液样品采集系统的制作方法

专利名称：唾液样品采集系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于采集生物物质的试剂盒和系统，且更具体地涉及经配置供非专业人员使用的唾液采集、存储以及运输系统。
现有技术目前容器技术和制造工艺已达到先进水平，由此容器设计和功能为特定目而构 造。例如，由硬纸板制造的橙汁容器可在其中结合了专门针对橙汁的酸性性质设计的特征， 这些特征与为例如牛奶设计的相似硬纸板容器的属性明显不同。在每个例子中，涉及例如 保质期、紫外线暴露损伤、果肉含量等的细节影响具有特殊应用的高性能容器系统的设计。为非食物应用设计的容器也很先进，其具有许多结合的特征，设计所述特征以与 其设计用于的服务性质相配合。这一点对于设计用来收集生物材料的容器来说特别正确， 特别是在当在没有专家帮助下使用(即在没有专业人员在场的情况下由未经培训的消费 者使用)这些容器时更加正确。此外，这些容器有时必须支持特殊的特征，例如长期存储、 耐用性、安全操作、通过邮政递送服务的运输等等。在一些特殊情况下，希望提供适合通过邮政和私人递送服务安全运输生物物质的 容器。例如，可以考虑针对例如由联邦快递公司提供的那些私人递送系统和服务的使用来 设置包裹。在这方面，必须提供包裹系统从而保护免受震荡、温度变化并耐久等——这些问 题与递送服务公司使用的常规程序相关。进一步希望所设计的容器便于非专业人员轻松使 用而无需接受特殊培训——并且没有复杂的使用说明和步骤。在一些应用中，供者将在没 有专家或医学专业人员帮助下使用采集生物样品的容器。在家用采集系统中，容器必须在 无需复杂说明的情况下高度功能化并且进一步地其必须没有可能导致缺陷样品采集的失 败机制。因此，具有最少量步骤以及最少量部件而有效获取样品的容器对于系统成功具有 极大的益处。已经开发了若干用于处理粘性液体特别是唾液和血清的系统。见，例如， Haldopoulos，美国专利号 3,832，141 ；Ohringer，美国专利号 3, 846, 077 ；Breno，美国专利 号 4，209，488 ；Mar，美国专利号 4，644，807 ；Romer，美国专利号 4，895，808 ；以及 Seymore, 美国专利号5，268，148。然而，此前在本领域开发的装置通常是由有技术的实验室技术人员 使用的精密设备。在2008年6月17日的美国专利7，387，999中，D' Angelo教导了唾液样品采集 系统。使用海绵部分擦拭唾液且之后通过挤压或离心分离机从海绵中吸取唾液。在名禾尔为 “Apparatus for Sampling, Storing, Preserving and Testing aSpecimen”的公开内容中，宾夕法尼亚的发明人Alley给出了棉签头以及与其协作的容器 系统，该容器系统被设置成当棉签插入其中时压缩棉签。部分样品被运送到提供的多个分 离的腔室中以使样品彼此分离。因为试剂盒是围绕与在装置内直接测试的多种目的功能而 设计的，所以复杂性是显著的。在仅仅需要单个样品的应用中，或者在测试完全在样品采集 试剂盒以外完成的系统中，该系统不会提供益处。
在美国专利5，981，293中，公布了流体采集试剂盒和方法的完整说明。专利权受 让人加利福尼亚的Biex Inc.使用与生物物质例如唾液等相关联的流体采集、过滤以及存 储设备。特别地，所述装置具有第一管子以及与第一管子协同作用的第二同心管子，所述第 一管子具有封闭的第一端部和开口的第二端部。此外，所述系统配置帽子从而在外部管子 孔处形成液体密封。发明人Chess等人在1997年10月7日的美国专利5，674，456中给出了他们的发 明。具有针对用于医学样本的“可运输容器”的特殊设计的容器采用了“科普林缸(Coplin jar)”设计。“与缸顶部铰链结合的盖子”调节“开放”和“关闭”位置。在这些系统中包括 了以“侧向方式”接收容器的盘子。然而，该盘子不支持用于缸的双重模式调节。明尼苏达州发明人Lenmark Sr.以及Koentopp教导了特别适用于海运运输的专 门试剂盒。容器提供了具有规定切口的泡沫元件从而在其中接收包含样品的小瓶。尽管这 些切口并非设计用来支持任何双重模式的海运物件，在特殊应用的运输箱中，它们确实带 有多个元件。加拿大安大略省的DNA Genotech Co.生产的一种试剂盒被DNA诊断工业的许多 专业人员相当广泛地使用。然而，这些系统具有很多复杂性以及缺点，这些造成了失败机制 进而形成不可靠的系统。Genotch系统的第一个重要缺点是其包含四个分离的部件，这些部 件必须通过一系列必须依照特定顺序执行的复杂步骤反复结合和分离。虽然所述试剂盒包 括六种语言的详细的使用说明小册子以及一系列类似灰白相片的图解，对于一些使用者来 说毫无差错地执行所示步骤仍然是困难的。在一个重要例子中，通过螺纹组将接收器皿结合到漏斗元件上。提供漏斗由此使 用者能够容易地将唾液吐到装置中并且所接收到的唾液会被运送到该接收器皿的小孔中。 在器皿中接收了足量的唾液后，必须通过以与拧转器皿的方向相反的旋转方向绕轴线拧转 漏斗，将漏斗与接收器皿分离。然而，这些必须仅在向接收器皿中引入特定的DNA保藏和稳 定流体后才进行。为了实现这一点，将另一螺纹组系统结合到漏斗的相对端部上。也就是 说，在漏斗的大端部，专门准备的流体容器被螺旋拧紧到漏斗顶部。当容器以这种方式被 应用时，膜被刺破并且释放到漏斗中的流体穿过漏斗并最终进入接收器皿中从而与唾液混 合。然后，可最终将漏斗从接收器皿上分离。此后，具有与漏斗狭窄端部相同的螺纹组的终 止帽被螺旋拧紧到器皿孔端部从而形成密封，由此限制和容纳其中收集的唾液和稳定性流 体。 漏斗和大帽/容器成为废料。储液器包含很可能引起一些人焦虑的剩余化学品。 虽然没有必要将这些物品作为医学废物丢弃，这些剩余部件很可能至少具有医学废物的外 观并因此引起担忧和对特殊的且有时是昂贵的处理的需要。设计一种没有需要作为医学废 物加以丢弃的剩余部件的系统是十分优选的。因为漏斗需要与接受器皿结合和分离，所以 其具有整合的手指把手，该把手易于与人指尖配合和在工效学上协作。然而，如果没有将漏 斗螺旋拧到接收器皿上以及从接收器皿上拧下来的需要，那么也就没有对这些手指把手的 需要；因此简化了制造工艺并且节省了材料。另一个与所描述的采集系统相关的重要问题 涉及溅出。因为需要相当量的唾液来合适地填充接收器皿，通常这需要花费使用者一些时 间来提供所述量。在填充容器的过程中，当等待时间以使口中能形成额外的唾液时，人们希 望将容器放下。然而，由于另一个设计缺点，必须连续拿着该装置并在不溅出其内含物的情况下很难将该装置放下。因此如果容器能够被搁置在其自身结构上以允许使用者有时间来 填充该装置而无需一直拿着该装置将是另一个重要改进。虽然本领域的系统和发明被设计用来实现具体的目标和目的，其中一些也确实是 显著的，但是本领域的这些发明具有一些限制，这些限制阻止它们以目前可能的新方式使 用。本领域的发明不被使用并且不能被用来实现以下教导的发明的优点和目标。

发明内容
詹姆士 ·普朗特、大卫·贝克、凯瑟琳· J ·埃利奥特和埃德加·麦克比恩发明了 唾液样品采集系统，该系统包括经特别构造以供非技术性使用者方便使用以及进一步为标 准运输服务中的安全送送而构造的装置。这些系统的主要功能是为直接面向消费者的使用 提供容易使用的唾液样品采集试剂盒。与现有技术形成对比的是，在此首次教导和呈现的 系统无需特殊培训或技术即可有效使用。用于唾液样品采集、临时存储以及通过递送服务运输的装置由两个主要元件形 成——这两个元件中的每一个具有整合在其中的多个特征。优选地通过模制工艺由塑料形 成，这两个元件共同协作从而提供“结合”和“分离”的状态。通过机械联锁(例如螺纹组 型结合)以最佳方式结合在一起的接收器皿和密封帽形成适于唾液样品中的DNA长期和持 久保藏的液体密封容纳腔。所提供的接收器皿包括整合的漏斗部分，该部分就吐唾液而言与人嘴实现工效学 上的配合，且当供者在向漏斗顶端的大孔中吐唾液时有效地接收来自供者的唾液。漏斗以 适于在其中容纳所接收的液体的狭窄管状部分通常为圆柱形的管状部分结束。接收器皿还整合了外体部分，此外体部分形成了刚性直立装置，系统可以在该装 置上竖直搁在平面上。这个外体部分可以支持其他结构，例如观察窗口和标记。接收器皿 还可以包括整合的刀元件。密封帽可在其上整合密封机构、可刺破的储液器、抓握表面、标签接收表面等。当帽元件被结合到接收器皿上时，在它们之间形成密封的动作还导致破坏了储液 器的完整性由此使储液器内容物被释放到接收器皿中并且与其中已经存在的物质混合，而 同时在接收器皿和密封帽之间形成密封从而没有液体能够逃离容器。在一些方式中还包含这些系统的辅助元件。应用专门化的运输容器为这些装置的 运输和递送提供了两种操作模式。即运输容器支持接收器皿和密封帽的容器以“分离”状 态保持彼此分离，并且还提供处于“结合”状态的接收器皿和密封帽的容器。在以“分离”状 态为特征的运输模式中，装置被运送至使用者/消费者。在以“结合”状态为特征的运输模 式中，系统被返回运输到实验室用于分析。因此，本发明还涵盖了设计作为特定目的运输容 器的协作运输设施，所述容器被设计用来进一步支持特别针对消费者唾液样品采集的任务 和目标。发明目的本发明的主要目的是提供唾液样品采集系统。本发明的目的是提供唾液样品采集系统，该系统可以由没有特殊技能的未受过培 训的使用者容易地操作。 另一个目的是提供自完备的唾液样品采集系统，其在使用后不会留下副产品废物。本发明的目的是提供唾液样品采集系统，其与双重模式的应用专门化的运输容器协同作用。本发明的另一个目的是为改善可靠性提供减少了部件且提高了使用简易性的系 统。参考优选实施方案的详细说明以及附图能够更好理解本发明。在此提供的实施方 案是实现本发明的特定方式且不包含所有可能的方式。因此，存在没有偏离所附权利要求 公开内容的精神和范围的其他实施方案，但它们没有作为具体实施例在此出现。应当理解 大量可选择方式是可能的。附图简要说明参考下述说明、权利要求书以及附图可以更好理解本发明的各项特征、方面和优 点。其中

图1是一种唾液样品采集系统的第一种方式的剖视图；图2和图3示出了帽，该帽通过螺纹组结合到接收器皿上从而使得储液器膜被刺 破进而将液体释放到接收器皿中；以及图4呈现了双重模式运输容器系统的一种方式。
具体实施例方式参考附图1-4，尤其是其中的参考编号，人们将获得对在此教导的系统设备扎实和 完整的理解。具体地，图1示出了在对称轴上处于空间相邻关系的两个主要元件的剖视图。接 收器皿1是密封帽2的互补部分——如此设置它们使得它们在几何学上互相配合并且包含 用于彼此紧密结合的装置。接收器皿元件包含整合的漏斗部分3，所述漏斗部分3具有入口 孔4和细长圆柱形管状部分5，该管状部分5与第二圆柱形结构刚体6共轴，该刚体6包括位 于平面内形成“足”或者“基”的终端表面7 (例如环形物)。在接收器皿元件顶部的外侧边 缘，形成螺纹组系统8作为所述接收器皿元件和所述帽元件之间的结合装置的一部分。该 结合可进一步包括设计好的基座表面9从而与密封帽所整合的环形凸缘10配合以形成液 体密封。虽然优选方式包括凸缘与帽整体模塑成型的方式，但其它方式包括压力配合接受 空间将“0”形环保持在密封帽内部的方式。当相应设置的密封帽与接收器皿结合时，所述 密封帽与接收器皿在“0”形-环以及相对应且相互协作的基座处形成更耐久的液体密封。 在密封帽的内侧圆柱表面上形成互补的且相互协作的螺纹组11。当在此所述的密封帽与 类似描述的接收器皿被放在一起并且以相反方向绕轴转动时，在它们之间形成液体密封， 因为螺纹经设置使得环形凸缘被压力配合到接收器皿的基座表面上。除了在帽元件和接收 器皿元件之间形成液体密封外，凭借该螺纹结合将这两个元件放到一起的动作产生了另一 个重要功能。液体密封储液器12在其中包括特殊的配方，该配方可用来稳定和保藏生物样 品，例如唾液。储液器部分地包含可被刺破的表面，或者包含例如薄片膜或者箔片13。当密 封帽被螺旋拧到接收器皿上时，其沿轴向朝接收器皿推进。提供了与接收器皿整合的仔细 定位的刀19以刺破膜并且使其中的液体凭借重力释放。因此，使密封帽与接收器皿相联系 保证了配方从储液器中释放并进一步保证了配方与收集容纳的唾液混合由此保藏唾液。帽元件还包含带刻痕的外表面14以及标签接收表面15。带刻痕的外表面通过实现与人手指 间的良好的工效学配合提高了使用的便利性，由此即使存在一些阻力，所述密封帽可以被 紧密结合到接收器皿上，所述阻力部分地由于薄片膜和刀以及进而与环形凸缘和其基座之 间的摩擦。采用标签接收表面通过粘结剂接受标签，由此这些容器能够更容易地被标记识 别信息。将已用容器 的内容物与具体供者相关联通常是方便的并且有时通过粘附在密封帽 上的标签来完成，所述标签不易从帽上分离并且在操作链中每个人都容易看见所述标签。最后，接受器皿元件还整合了标志16以改善使用简便性。在接收器皿的管状圆柱 形部分上或者在该主体的其它外侧表面上包含“填充线”标记。也可以提供其它标志从而 类似地帮助合适的使用。在一些优选方式中，可以在主体中提供槽从而实现观察窗口 17，通过该窗口，使用 者可以更容易地观察包含了被收集的样品物质(唾液)的管状部分。更准确地，可以观察 作为填充线或者填充极限而在管状部分上形成的脊18。在清楚地理解每一个所述系统整合了所述两个主要元件后，对接收器皿元件或帽 元件中每一个的各种方式的更详细说明如下。图2和图3进一步显示了包括了密封帽21和接收器皿22之间的结合的这些系统 的重要方面。通过绕看公共轴的反向旋转(指示符23)，密封帽被螺旋拧到接收器皿上并与 之结合。当旋转密封帽时，螺纹组使得密封帽沿轴线朝接收器皿推进(如24所示)。当在 包括保藏液体的储液器25向刀26推进并与之接触时，薄膜27被刺破31从而释放液体32， 由此液体32流入接收器皿从而与收集的唾液33混合。此外，密封帽被进一步推进由此在 密封帽环形凸缘34和接收器皿内侧表面35之间形成液体密封，所述接受器皿内侧表面35 形成协同作用的基座。所述两个元件之间的压力确保液体被安全地容纳在接受器皿中进行 耐久长期的保藏。这些系统的一个重要方面涉及在收集步骤中该装置的使用。当所需的唾液量很可 能多于在单次“吐唾液”动作中可以获得的唾液量时，那么需要供者反复地向漏斗孔中吐唾 液。因为这个原因，希望该装置能够被放置在平直表面上从而在两次吐唾液之间休息。为 了实现这一点，形成刚体的外部管，所述外部管具有“足”部分的底座从而确保当搁置在桌 子上时器皿是竖直的。虽然底座可以在其底部包括开口，至少一个基本位于平面内的环形 环提供这些装置的搁置表面。一些方式可以在主体上包括向外展开的唇缘从而为提高稳定 性增加环面的表面积。为了吸引人的“清洁”感觉，刚体有时是透明的或者半透明的并且可以由模塑塑料 制造。此外，为了提供改善的抓握和操作，其外侧表面可以被刻痕或者被磨损。因为一些模 塑塑料在成型之后相当光滑，有时希望这些装置主体外侧表面经济地制备了适合人类手指 方便操作的“抓握”表面。储液器优选地整合在帽元件内部腔部分内。在塑料成型步骤中，储液器可以与帽 一体形成。所述储液器优选是圆柱形的并且大约Icm深。可以通过自动化机械在储液器中 填充保藏液体，并且之后可以将储液器密封以包含和保护液体直到需要使用液体。在预期 的系统中，储液器可以包含专门制备的粘结表面，通过例如粘结剂或塑料焊接可以将薄膜 或箔片粘附到所述粘结表面上。使用薄膜或者箔片来完成储液器单元。这些支持功能涉及 液体在适当的时间从储液器中的释放。即，当帽元件与接收器皿元件结合时，希望所述液体自动地与唾液混合。因此，无需采取任何额外的步骤，例如测量、倾倒、计算等等，非技术性 使用人员仅仅通过将所述帽螺旋拧到所述接收器皿上即可保藏唾液样品。在一个优选方式中，包含在储液器中的保藏液体被染色剂着色。这产生了 一种机 制，通过该机制使用者能够容易地确定箔片密封被恰当地破坏并且此前容纳在储液器中的 液体已从储液器中释放并且已经进一步与唾液样品混合。在不使用染色剂的系统中，已观 察到由于没有被查明箔片刺破系统故障而导致的失败随后使样品遭到损坏。这些唾液采集 系统的另一个重要部件包括特殊的双重模式运输容器。因为这些系统专门为消费者的直接 使用而构建，例如在消费者私人家里使用，所以提供适合双向运输的双向运输容器是有利 的。箱41可以在其中插入泡沫核心元件42。借由在其中切出的腔，包括该泡沫核心元件 的运输容器支持两个独立的运输模式。当根据本发明的唾液样品采集装置被运输到消费者 时，必须使密封帽和接受器皿保持分离从而防止流体储液器的内容物被释放。因此，在该第 一运输模式中，提供第一切口腔43以容纳在其中包含储液器的帽44，同时提供第二个切口 腔45用来容纳接收器皿46。一旦相应地插入，帽和接受器皿在空间上保持分离，因此维持 储液器的完整性。在使用之后，一旦帽与接受器皿紧密结合并且液体从储液器中释放，那么 组合的帽和接收器皿48可以被插入另一个专门为该组合提供的切口腔47中，由此包含与 保藏液体混合的样品的系统可以被运输返回到实验室。以这种方式，运输箱被特别设置从 而配合仅在使用后释放保藏液体的目的。此外，通过单个容器支持两种运输模式并且没有 废物材料遗留。 根据本发明的每个优选实施方案，提供了唾液采集保藏和运输系统。应当理解在 此所述的每个实施方案包括装置并且一个优选实施方案的装置可能与另一个实施方案的 装置稍微不同。因此，在一个实施例中的限制条件不应被转嫁且含糊地推定为替换实施例 的一部分。现在人们将完全理解易于使用的唾液样品采集系统和试剂盒是如何设置和构建 的。尽管已经以相当多的细节和简明语言并且参考一些优选方式包括发明人预期的最佳方 式描述了本发明，但是其他方式是可能的。因此，本发明的精神和范围不应受到本文提供的 对优选方式的说明的限制，而是受所附的权利要求限制。
权利要求
1.用于采集和运送包含DNA物质的人类唾液的装置，其包括两个主要元件接收器皿 和密封帽，所述接收器皿元件和所述密封帽元件各自整合了互补性的机械联锁系统，当处 于结合状态时在所述接受器皿和所述封闭帽之间形成液体密封。
2.根据权利要求1所述的采集和运送装置，所述装置的特征直接整合了所述接收器皿 元件或所述密封帽元件。
3.根据权利要求2所述的采集和运送装置，所述密封帽元件整合了DNA保藏流体的储 液器，由此当所述密封帽被结合到所述接收器皿上时，储液器密封被破坏，导致DNA保藏流 体离开储液器并且被所述接收器皿接收。
4.根据权利要求3所述的采集和运送装置，所述密封帽整合了环形凸缘并且所述接收 器皿整合了协同作用的基座，由此所述机械联锁系统在所述凸缘和所述基座之间实现液体 密封。
5.根据权利要求3所述的采集和运送装置，所述密封帽整合了“O”形环并且所述接收 器皿整合了协同作用的基座，由此所述机械联锁系统在所述凸缘和所述基座之间实现液体 密封。
6.根据权利要求3所述的采集和运送装置，所述接收器皿元件整合了至少一把刀，所 述刀被设置成当推进所述机械联锁系统以在所述密封帽和所述接收器皿之间实现结合状 态时刺破所述储液器密封。
7.根据权利要求6所述的采集和运送装置，所述储液器密封是粘附到储液器基座上的 薄膜或者箔片。
8.根据权利要求3所述的采集和运送装置，所述DNA保藏流体被染色剂染色，由此非技 术性使用者能够容易地从视觉上确认所述流体已从所述储液器转移到所述接收器皿。
9.根据权利要求2所述的采集和运送装置，所述接收器皿元件整合了孔，所述孔在工 效学上适合接收人类供者所吐的唾液。
10.根据权利要求9所述的采集和运送装置，所述孔大于约Icm2并且小于约20cm2。
11.根据权利要求2所述的采集和运送装置，所述接收器皿进一步包含作为外部同心 圆柱体的刚体。
12.根据权利要求11所述的采集和运送装置，所述器皿元件整合了底座部分，所述底 座部分设置成具有基本平的表面从而当所述接收器皿被放置在平表面上时保持所述接收 器皿竖直向上。
13.根据权利要求11所述的采集和运送装置，所述接收器皿元件整合了设置为“填充 线”的标志以向非技术性使用者指示足量样品体积。
14.根据权利要求11所述的采集和运送装置，所述刚体在其中切出槽孔，所述槽孔可 用作观察窗口，由此使用者可以观察到内部圆柱形管状部分。
15.根据权利要求14所述的采集和运送装置，所述接收器皿进一步包括在所述圆柱形 管状部分上形成的脊，所述脊和所述观察窗口径向对齐和轴向对齐，由此使用者通过所述 观察窗口能够容易地观察脊。
16.DNA样品试剂盒，包括两个元件的采集和运送装置以及双重模式的运输容器，所 述双重模式运输容器被设置成在第一模式中安全地在其中容纳所述采集和运输装置，由此 在第一模式中所述两个元件保持分离，并且在第二模式中所述两个元件被保持在结合状态。
17.根据权利要求16所述的DNA样品试剂盒，包括运输箱以及带有多个切口的核心。
18.根据权利要求17所述的DNA样品试剂盒，所述切口设计成支持两种运输模式在 第一运输模式中，两个切口分别在其中接收所述密封帽和所述接收器皿；并且在第二运输 模式中，单个切口将组合的密封帽和接收器皿保持在结合状态。
全文摘要
本发明涉及唾液样品采集系统。为了非技术性使用者的轻松使用以及通过例如联邦快递等常规递送服务的安全运输和递送而特别构建唾液样品采集系统。通过两个主要元件的紧密结合形成密封腔接收器皿元件和密封帽元件。接收器皿整合有直立装置、填充线窗口、漏斗系统、刀、螺纹组、以及容纳管等。互补性的帽元件包括协同作用的螺纹组、标签接收表面、抓握表面、密封装置以及带有可刺破的薄片膜的储液器。所述两个主要元件可以被容纳在应用专门化的运输容器中，所述运输容器支持两种运输模式，因此所述系统以不同的运输模式被安全运输到供者使用者并且从供者使用者处安全运回。
文档编号C12Q1/68GK102032998SQ200910178920
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者凯瑟琳·J·埃利奥特, 埃德加·麦克比恩, 大卫·贝克, 詹姆士·普朗特 申请人:帕斯维基因组学公司