样品采集和转移器件的制作方法

发明领域

本发明涉及生物样品的采集和转移，更具体地说涉及经配置以采集、转移和贮存生物样品至基质用于分析的器件。

发明背景

用于生物样品流体(例如血液)的采集和转移的器件和相关方法已广泛用于各种应用，例如分析物检测、感测、法医和诊断应用、基因组测序等。在一些应用中，需要定量测量，例如测量血液中药物代谢物的浓度、样品中病毒的滴度、样品中mRNA的水平等。为了得到这些应用的准确结果，保持生物样品流体中存在的生物分子的结构和功能完整性是首要要求。用于保持样品完整性的一种方法是将样品保存在稳定化基质或膜上。还需要测量样品体积以得到不同定量分析的准确结果。

最广泛采用的采集血样的方法是通过静脉穿刺，这需要用于抽取血样的无菌设备、采集管和经过训练的抽血师。一种替代方法是皮肤穿刺，例如使用刺血针手指穿刺。在穿刺后，需要合适的器件和方法用于采集血样和/或将血样转移到贮存基质或膜上。对于这些器件，必须确保采集正确的血量，将血样全部转移到基质上，将血样转移到基质上的正确位置上，并且将血样均匀地施加在基质上。可通过使用毛细管用于采集接着将样品转移至基质上，实现将样品施用在基质上。然而，如果毛细管和膜之间存在间隙，则可能出现转移不完全。此外，如果毛细管相对于基质的位置不正确或样品离开毛细管的流速适当受控，则不可以均匀地施加样品。因此，要求技术人员仔细地处理器件以及采集和转移血样。

十分需要允许普通技术人员快速采集确切的一致量的样品并将其转移到基质的正确位置上并均匀分布的器件和方法。所述器件和方法可通过将精确量的样品施加到所需的基质位置上，进一步促进自动化样品分析。

发明概述

在一个实施方案中，用于样品采集和转移的集成器件包含配置在第一层和第二层之间的毛细管道，其中第一层含有包含用于接收样品流体至毛细管道的流体入口的亲水层，其中毛细管道包括内表面和外表面；和允许样品流体流出毛细管道的出口。器件另含有包含流动路径的第三层，其中第三层是粘附层，并配置在相对于出口的测定位置处的毛细管的外表面，使得出口与第三层的流动路径接触用于使样品流体从集成器件转移出来。

在另一个实施方案中，该系统包含基质和集成器件。集成器件包含配置在第一层和第二层之间的毛细管道，其中第一层含有包含用于接收样品流体至毛细管道的流体入口的亲水层，且其中毛细管道包括内表面和外表面；和与毛细管道连通的出口；第三层包含流动路径，其中第三层用压敏胶垫圈制造，并配置在相对于出口的测定位置处的毛细管外表面上，使得出口与第三层的流动路径接触用于使样品流体从集成器件转移出来。集成器件与基质操作性连接使得基质与第三层接触用于使样品流体从集成器件转移至基质。

在又一个实施方案中，提供用于样品采集和转移的方法。所述方法包括提供集成器件，其中器件包含配置在第一层和第二层之间的毛细管道，其中第一层含有包含用于接受样品流体至毛细管道的流体入口的亲水层，其中毛细管道包括内表面和外表面；和允许流体从器件中流出的出口；第三层包含流动路径，其中第三层用压敏胶垫圈制造，并配置在相对于出口的测定位置处的毛细管的外表面，使得出口与第三层的流动路径接触用于使样品流体从集成器件转移出来；使集成器件与包含吸收材料的基质接触；将流体样品施加到集成器件的毛细管入口，其中流体样品从毛细管的入口转移到出口；流体通过第三层的流动路径从集成器件转移至基质；其中样品采集和转移至少在5秒钟内实现。

附图

当参照附图阅读下面的详细说明时，可更好地理解本说明书的这些和其它要素和方面，其中相同的字符表示附图中相同的部件，其中：

图1A是用于样品采集和转移的集成器件的范例实施方案的剖视图的图示，其中采集和转移在器件的毛细管道的对侧进行。

图1B是用于样品采集和转移的集成器件的另一范例实施方案的剖视图的图示，其中在集成器件在器件的毛细管道的同侧进行采集和转移。

图2是包括用于样品采集和转移的集成器件、基质框架中的基质和基质盖的系统的范例实施方案的剖视图的图示，其中集成器件包含毛细管道和配置在毛细管外表面上的用于转移品至基质的单层。

图3A是包含用于转移样品至基质的单层的集成器件的实例的顶视图的图示。

图3B是包括集成器件、基质、基质框架、可挠铰合部和封闭基质的基质盖的系统的实例的顶视图的图示，其中集成器件包含毛细管道和配置在毛细管外表面上的用于转移样品至基质的单层。

图4A和4B分别是配置在基质上的毛细管道的实例的顶视图和底视图的图像。

图5A是在样品采集和转移之前与基质框架连接的集成器件的图像，其中集成器件包含毛细管道和用于转移样品至基质的单层。

图5B是在样品(血液)采集和转移至基质后基质和框架的图像，其中集成器件包含用于转移样品至基质的单层。

图6是使用包含毛细管道和用于转移样品至基质的单层的集成器件的实例方法的流程图。

发明详述

本说明书的实施方案涉及采集生物样品并将生物样品从器件转移到基质或另一器件或系统的部件的方法和器件。在一些实施方案中，器件，本文亦称为用于样品采集和转移的“集成器件”，经配置使得它有利于样品的安全采集并有效转移至基质，同时在从集成器件转移样品至基质时防止用户与样品或基质的任何不需要的接触。

用于样品采集和转移的集成器件的一个或多个实施方案包括两个构件，毛细管道和压敏粘附层。压敏粘附层在下文称为“第三层”。当样品体积较少(例如小于50µL)时，第三层有助于从器件转移流体样品至基质。集成器件可包括多层结构，该结构包括毛细管层和压敏粘附层。器件可经配置以存放毛细管和用于样品采集和转移至基质的单个第三层。

在集成器件的实施方案中，第一构件是毛细管道，其配置在第一层和第二层之间，其中第一层包含用于接收样品流体进入毛细管道的流体入口。毛细管道另可包含与入口相邻的亲水层。毛细管道可包含内表面和外表面；以及允许样品流体从通道流出的出口。毛细管道可经配置以提供通过出口的第三层和样品接收入口之间的流体连通。

这些实施方案的集成器件另可含有包含图案化粘附材料和流动路径的第三层。第三层可与毛细管连接。如所述，第三层可配置在相对于出口的测定位置处的毛细管的外表面，使得毛细管与第三层接触，而出口与第三层的流动路径接触用于从集成器件转移出样品流体。

如所述，毛细管道配置在第一层和第二层之间，其中通道可定义为在配置在毛细管的第一层和第二层之间的中间层中形成的空腔。在一些实施方案中，毛细管的第一层和第二层包含亲水聚合物膜。在一些实施方案中，第一层可以是包含亲水处理、涂层或膜的塑料层。在一些实施方案中，所述第一层包含水接触角小于60度的亲水膜。

第二层可与具有亲水处理、涂层或膜的第一层相同。在一些实施方案中，第二层包含塑料材料，其中层的表面性质基于第一层的亲水性对于流体传送是传导性的。当产生通道时，中间层可以是聚合物层。

如所述，毛细管道可包含空腔，其中空腔限定于在第一层和第二层之间配置的中间层中。在一些实施方案中，预切割层作为第一层和第二层之间的中间层配置，且三层被层压在一起。在一些其它的实施方案中，在空腔或通道形成之前，第一层、第二层和中间层可层压在一起形成多层单片结构。在单片毛细管结构中，可通过使中间层图案化形成毛细管道或空腔。可通过钻刻中间层，形成所需形状和尺寸(长、宽、高)的空腔，其被定义为毛细管道。空腔的最大体积可定义为通道容量。

可通过以下工艺但不限于以下工艺形成毛细管的通道(或空腔)、入口和出口：激光切割、旋转切割、冲击挤压、注射模塑、冲击冲压或其组合。在一个实施方案中，毛细管道或空腔可通过激光切割中间层形成。在集成器件的另一个实施方案中，毛细管道通过注射模塑产生。在集成器件的另一个实施方案中，毛细管道通过冲击冲压形成。可在第一层或在第二层上激光钻刻入口孔和出口孔。

在一些其它的实施方案中，毛细管道包括两层，第一层和第二层，其中通过部分去除各层的材料，在第一层或第二层中产生通道空腔。在集成器件的另一个实施方案中，毛细管道包括两层，第一层和第二层，其中通过部分去除第一层和第二层两者的材料，产生通道空腔。

毛细管可用低成本和非易碎材料制造。毛细管道可由选自聚合物、金属、玻璃或其组合的材料制造。毛细管道可由多种聚合物膜(例如常用于制造层压器件的膜)制造。在一个或多个实施方案中，毛细管包含多个塑料层，其被层压在一起并形成通道。层压毛细管与玻璃毛细管或任何其它硬毛细管相比是有利的，因为与玻璃或刚性聚合物材料相比，层压毛细管降低了破碎的机会。此外，层压毛细管制造成本不贵，并易于与基质一体化。

如所述，毛细管可具有层压多层结构，其包括亲水聚合物膜的第一层、中间聚合物层和亲水聚合物膜的第二层。毛细管的第一和第二亲水聚合物层可由亲水聚酯膜(例如来自3M^TM的亲水聚酯膜9660)制造。亲水聚酯膜是稳定的和非可渗漏的。第一亲水聚合物层和第二亲水聚合物层两者的厚度相同或相似。在一些实施方案中，第一和第二疏水聚合物层厚约0.01-0.5 mm。在一个示例性实施方案中，第一和第二亲水层厚约0.173 mm。

中间层可包含具有高防湿性的聚碳酸酯树脂，例如Lexan^TM层压膜。中间层可比第一和/或第二亲水聚合物层厚。在一些实施方案中，中间层厚为0.02-1.0 mm。在一个示例性实施方案中，中间层厚为0.25 mm。

可使用粘膜使各层(例如第一层、中间层和第二层)彼此连接。在一些实施方案中，使用双面粘膜使各层整合形成毛细管道。例如，在各层之间使用0.125 mm厚的AR 8939双面粘膜(来自Adhesive Research)用于各层粘合形成毛细管道。例如，可通过激光切割中间层和粘合层产生流体毛细管道。

毛细管道可包含内表面和外表面。毛细管内部可包含4个壁；例如上壁、下壁和2个侧壁。毛细管道的亲水层可允许产生利用亲水侧壁的毛细管力。

集成器件的毛细管道使通过入口的可重复样品采集且样品通过出口的样品转移至基质成为可能。如所述，集成器件可包括在毛细管第一层上用于接收样品流体的流体入口。入口可与毛细管道连通，其中毛细管的流体入口可提供流体入口和流体出口之间的流体接触。入口另可具有与位于毛细管之外的单个第三层的流体连通。

在一些实施方案中，器件另包含与入口相邻的亲水垫以利于利用亲水力接收样品流体至毛细管。亲水垫在本文亦可称为“加样垫(loading pad)”。在这些实施方案中，亲水垫的区域延伸到毛细管入口之外以利于样品采集。当样品体积较大，例如在10-100µl的范围内时，“加样垫”更有用。与其中入口不含加样垫的情况相比，使用加样垫可更快和更方便地加载样品。通过使用加样垫，可避免将毛细管入口保持于血滴来源用于样品吸入的要求；洒出血样的风险或血液从来源到毛细管入口的不完全转移的风险。

此外，如所述，集成器件可包括允许流体从器件中流出的流体出口。可使流体出口位于毛细管道上用于产生使从入口接收的流体样品流出的路径。在一个实例中，当基质与集成器件直接或间接连接时，流体出口得以与基质连通。出口可通过单个第三层的流动路径与基质连通。

在一些实施方案中，毛细管道的第一层可包含流体入口和流体出口。在一些其它的实施方案中，毛细管道的第二层包含流体出口，其中第一层包含流体入口。可通过毛细管道的第一层或第二层中对应于单个第三层的流动路径的开口提供流体出口，其中第三层与基质进一步对齐。如所述，在一些实施方案中，第三层配置在相对于出口的测定位置处的毛细管外表面上，使得出口与第三层的流动路径接触。在这些实施方案中，测定位置经配置使毛细管的出口与第三层的流动路径对齐。流体出口可向第三层的流动路径开放，所述流动路径另使出口与基质连接。流体入口和出口可允许器件与内部连接的基质或外部放置的基质或器件连接用于样品贮存、提取或其组合。

在一些实施方案中，毛细管道包括含有具有第一直径的加样垫的入口、具有某一宽度(毛细管宽度)的毛细管和具有第二直径的出口，其中第一直径大于毛细管宽度且毛细管宽度大于第二直径。在这些实施方案中，由于毛细管宽度大于出口的直径(第二直径)，因此出口完全被毛细管道环绕。由于出口直径小于毛细管道宽度，因此它允许流体样品流向出口周围，并从各个方向进入出口。这个特征提高流体流出毛细管的流速，这进一步防止了流体流动期间出口或流动路径的堵塞。

可选择毛细管尺寸(例如毛细管道的长、高或宽)以允许采集预先确定的样品体积，并且在样品流体的组分发生任何结构或功能改变之前进行有效的流体样品转移。可使流体(例如血液)的采集和转移时间最优化，使得集成器件在血液凝固开始之前转移血样。例如，在从手指穿刺接收血样后1-2分钟内，未处理血样通过集成器件的毛细管转移。用于样品采集和转移的时间取决于待转移的样品的体积。

如所述，具有第一直径的加样垫位于毛细管入口附近，毛细管道具有毛细管宽度，而出口具有第二直径。在一些实施方案中，加样垫的第一直径的范围介于3和50 mm之间，而毛细管道出口的第二直径的范围介于0.4和10 mm之间。在这些实施方案中，通道宽度的范围为0.5-20mm，通道高度的范围为0.05mm-2mm。在一个实施方案中，加样垫具有约6mm的直径，出口具有2.25mm的直径。在这个实施方案中，通道宽度为约4.25mm，通道高度为约0.5mm。基于实际考虑，毛细管可以是直的或弧形的结构。在一些实施方案中，毛细管可以是盘旋形通道。在一个实施方案中，毛细管道具有5 mm-200 mm的长度范围。在一些实施方案中，出口通过流动路径与贮存基质连接，其中集成器件确保了在均匀加样的同时流体样品有效转移至界线清晰的基质区域。集成器件还确保了防止流体沿第三层的表面而非通过流动路径的芯吸作用。在一些实施方案中，毛细管道可含有介于10和100微升之间的用于采集和转移的样品容积。

毛细管道可经配置以提供集成器件和基质之间的流体连通。集成器件中的流体样品可从集成器件的入口流向出口。此外，流体可通过毛细管的出口并进入第三层的流动路径。毛细管道和第三层的流动路径可包括有利于流体通过第三层流动至基质的目标区域(例如在加样区或样品施加区的中心)的特征。在样品转移期间，可限制毛细管的移动，这确保了所加样品均匀地分布，而不弥散于基质的表面。

在集成器件的一些实施方案中，第二构件为第三层。在一些实施方案中，第三层包含图案化粘附材料。通道或流动路径可位于第三层之中（located through the third layer）。

在集成器件的一些实施方案中，第三层配置在毛细管的外表面上。第三层可配置在相对于毛细管的出口的测定位置处，使得毛细管与第三层接触，且出口在第三层的流动路径处开放。在这些实施方案中，样品流体从毛细管道吸出，进入第三层流动路径，并流出集成器件。

如所述，第三层在毛细管的出口周围形成，在形成第三层的流动路径的中心保持通道。在实施方案中，其中出口形状为圆形，所述层可以是环状结构，其在环的中心具有缝隙(孔)。在中心的缝隙可与毛细管的出口对齐以产生流体样品转移至基质或其它器件的通道。转移层的环与出口对齐以形成流动路径。

第三层可包含压敏材料。在一些实施方案中，压敏材料包含垫圈。垫圈可用压敏胶材料制造。在一些实施方案中，第三层是具有切割边缘的单个图案化垫圈，其是充分亲水的以吸入样品。在这些实施方案中，样品被吸至图案化垫圈转移层，这导致样品通过垫圈的流动路径从器件中流出。在一些实施方案中，第三压敏层包含图案化粘膜。

压敏胶材料可包括但不限于丙烯酸塑料、丁基橡胶、乙烯-乙酸乙烯(EVA)、天然橡胶、腈、硅酮橡胶、苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯(SEP)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、乙烯醚及其组合。

本文所用术语“样品施加区”是指基质上的区域，其中流体样品从集成器件配置或施加在基质上。在将样品施加在样品施加区处的基质上后，垫圈(第三层)有助于分配流体样品。垫圈的较大表面积可防止堵塞，允许液体样品被基质快速吸收。

从流动路径流出的流体样品可转移到基质中。举例来说，流体可被引向基质用于样品贮存。基质与集成器件连接的位置决定基质(例如FTA卡)上的位置，样品从器件中转移到所述基质中。

在一个或多个实施方案中，集成器件与基质连接，其中所述集成器件经配置以转移样品流体至基质。集成器件可与基质直接连接或与支持基质的基质框架连接。在一些实施方案中，集成器件与基质框架和基质盖进一步连接。基质框架和基质盖可包括有利于流体有效转移至基质的目标区域(例如基质中心)的特征。

在一些实施方案中，集成器件与样品贮存基质包装在一起，其中集成器件与样品贮存基质预先连接。在一些其它的实施方案中，集成器件和基质分别包装，其中用户可装配基质和集成器件用于样品采集和转移。

所用术语“基质”可指可吸收流体样品(例如血液)的任何吸收材料。在一个或多个实施方案中，基质包括纤维素、硝化纤维素、基于改良的多孔硝化纤维素或纤维素的基质、聚乙二醇修饰的硝化纤维素、醋酸纤维素膜、硝化纤维素混合酯膜、玻璃纤维、聚醚砜膜、尼龙膜、聚烯烃膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚丙烯膜、聚偏二氟乙烯膜、聚乙烯膜、聚苯乙烯膜、聚氨酯膜、聚苯醚膜、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物膜、玻璃纤维膜、石英纤维膜或其组合。

在一些实施方案中，基质包含注入其中的一种或多种干燥试剂。干燥试剂可包含蛋白质稳定剂、核酸稳定剂、细胞裂解试剂或其组合。在一个实施方案中，基质配置在基质框架上。样品基质的非限制性实例可包括多孔样品基质、Whatman FTA™卡、纤维素卡或其组合。

在一些实施方案中，基质可包括至少一种稳定剂，其保护至少一种生物样品分析物用于运送或贮存。用于贮存介质的合适试剂的非限制性实例可包括弱碱、螯合剂的一种或多种和任选尿酸或尿酸盐或只是加入离液序列高的盐(单独或与表面活性剂组合)。在一个实施方案中，样品基质可具有布置在样品基质的转移区周围的可视勾画线，使得如果样品贮存和提取器件从组件或系统中取出时，操作人无需参照组件或系统便可知道材料存放在何处。

集成器件可为一次性的或可重复使用的。在某些实施方案中，用于样品采集和转移的集成器件是单独使用的一次性器件，其经配置以采集样品，转移样品流体至基质，并有利于通过所需的基质区域加载流体样品。

集成器件可应用于组件或系统中，所述组件或系统经配置以受控方式进行一种或多种生物样品的采集、转移、贮存和分析的一项或多项。举例来说，用于样品采集和转移的集成器件可用于采集生物源的分析物例如核酸、蛋白质及其各自的片段。

在一些实施方案中，该系统包含基质和集成器件；其中集成器件与基质操作性连接，使得基质与第三层接触用于使样品流体从集成器件转移至基质。集成器件可经配置，使得器件可容易地从基质上取出。系统可进一步包含具有经配置以接纳基质的基质区的基质框架。基质可以使得便于从系统中取出基质的方式与基质框架连接，该基质框架被设计成具有条形码使得能够进行机器处理。系统可进一步与外部器件连接，其中外部器件包括流体器件、分析仪器或两者。

在系统的一些实施方案中，集成器件可与样品贮存和提取器件操作性结合，样品贮存和提取器件通过连接仪器与用于样品洗脱和处理的流体器件进一步连接。在一个实施方案中，样品采集器件可经配置一次接收至少一种样品。在一些实施方案中，单独使用的一次性用于样品采集和转移的集成器件的一个或多个部件可配置成一次性使用以降低或防止经由所采集样品的感染的扩散或污染。用于样品采集和转移的集成器件可经配置用于可靠且可重复地采集、转移和贮存生物样品。

在生物样品采集和转移后，样品贮存器件可经配置以贮存所接收的样品以进一步处理和分析。在一个实施方案中，样品采集和转移器件可经配置以利于液体通过毛细管道流动并转移到所需的基质区域。在某些实施方案中，整合了样品贮存单元的样品采集和转移器件可与另一外部器件进一步连接用于样品洗脱和处理。在非限制性实例中，外部器件可包括流体器件、分析系统。

术语“样品”和“生物样品”在本文的整个说明书中可互换使用。生物样品可以是血液或任何分泌的液体。生物样品的非限制性实例可包括唾液、血液、血清、脑脊液、精液、粪便、血浆、尿液、细胞悬液或细胞和病毒悬液。在非限制性实例中，生物样品可包括植物或真菌样品。

在一些实施方案中，样品可作为干样品采集，所述干样品可水化以形成液体样品，并以样品采集和转移至基质的准确体积施加在集成器件上用于进一步分析。在一个实例中，集成器件可用于采集干的或液体生物样品用于以下目的：例如但不限于口腔细胞样品、法医样品(即所述同一样品的再水化的血液、精液、唾液和液体样品)、鼻样品、细菌或寄生物样品、来自动物的用于兽医诊断或其它应用的生物样品。应注意的是在采集时，生物样品可存在或不存在于样品起源于其中的生物机体中。举例来说，生物样品可包括溅在犯罪现场地板上的血样。

图1A和1B说明用于样品采集和转移的集成器件10的实例的设计分解图的两个备选实施方案。样品采集和转移器件10包括毛细管18，其包含第一层20、中间层22和第二层24。在图1A的器件的实施方案中，第一层另包含入口12，第二层24包含入口周围的亲水加样垫15和出口14，其中毛细管道为16。在备选的实施方案中，如图1B所示，第一层20包含与入口相邻以助于吸收流体样品的加样垫15，第二层24包含入口12和出口14。器件10另包含中间层22和第三层26，其中流动路径32通过第三层26使毛细管出口14与基质36连接。在某些实施方案中，具有第三层26的集成器件可配置在基质36上。器件10的至少一部分可配置在基质36上。在一个或多个实施方案中，毛细管18和第三层26包含可通过一个或多个间插粘合层层压的多层结构。在一些实施方案中，基质与器件10操作性连接。在这些实施方案中，基质可在样品采集和转移期间连接，并且在操作完成时从器件上拆下。在一个实例中，毛细管道为流体通道16。毛细管道可以是微流体通道。流体通道16有利于流体源(未显示)和基质36之间的流体连通。流体源可以是样品采集和转移器件10外部的。

在阐明的实施方案中，流体通道16可从入口穿过到达出口，其中出口通过第三层26与基质36进一步连接。空气隙可存在于第三层26和基质36的施加区的连接处。由毛细管道16和第三层26产生的毛细管力和亲水力可经配置在第三层26和基质36的施加区42的连接处周围对样品提供均匀压力。均匀压力可能使流体能够克服由空气隙产生的阻碍，并向基质36移动。在操作中，可通过轻拍器件将外力施加于器件10以完成样品转移。施加于器件10上的力可引起流体样品迎着器件的空气隙或内摩擦推进，并确保到达基质36。应注意毛细管18的大小和形状可随基于器件的指定应用或用途的施加区所需的大小和形状而变化。

用于样品采集和转移的集成器件10的各层可用塑料制造。在一些实施方案中，样品采集和转移器件10的构件的一些或全部可能在性质上是一次性的。举例来说，样品采集和转移器件10的毛细管18可能在性质上是一次性的。在一些实施方案中，包含毛细管18和第三层26的器件可采用加成制造法制造。有利的是，加成制造技术可以使器件能够采取各关键构件(例如毛细管)的单个结构的形式而不是多层构件。在一个实例中，样品采集和转移器件10可采用低成本和高通量方法(例如但不限于注射模塑)制造。

在某些实施方案中，样品采集和转移器件10可与样品提取器件(未显示)操作性连接。样品采集和转移器件10 (图1)可经配置以利于由受过训练或未受训练的用户恒定不变地将样品施加于上样品基质36。在一个实施方案中，在转移生物样品后，可丢弃样品采集器件的至少一部分。基质36的虚线表示基质36可与器件10操作性连接且不与器件10预先连接的事实。

图2表示系统配置40，其中采集和转移器件10可与基质36 (实线)连接，其中基质与器件预先连接并形成系统。然而，在图2的阐明性实施方案中，样品基质36在基质框架内以助于处理、运送和样品洗脱。

图3A显示集成器件10的分解图，图3B显示系统40。图3B进一步说明包含用于样品采集和转移的集成器件10的系统的实例的透视图，其中集成器件10与基质36 (未显示)连接。整个基质36位于基质框架41上。基质框架41包含器件夹43、可挠铰合部45和保护盖38。可挠铰合部45经配置使得基质盖38是可折叠的，并在需要时可覆盖基质36。基质框架41使用户能够握住基质，为系统提供刚性，并有助于防止基质污染。在一些实施方案中，系统可进一步包含基质盖或保护盖38 (如图3B所示)。在操作中，在样品采集器件10中，基质盖38将样品基质36露出用于采集样品，且基质盖38折叠以保护基质。在用户从基质框架41取出集成器件时，基质盖38重新放回到样品基质36之上以实施保护。基质框架41可包含粘性垫35 (如图2所示)以使基质粘附在框架38上，并支持支柱37以对基质提供足够的支持以适当地定位于基质框架上。

在一个实施方案中，当样品采集和转移器件10与分析单元操作性连接时，基质盖38 (如图3B所示)可用于盖住配置在基质36的样品施加区42上的样品。举例来说，当样品采集和转移器件10的一部分与外部器件(未显示)操作性连接时，基质盖38可在分析期间用于覆盖样品。在另一个实施方案中，在分析后，在需要时，折叠式基质盖38可移动以露出样品。应注意外部器件可以是样品采集和转移器件外部的任何器件或仪器。外部器件的非限制性实例可包括流体器件(例如微流体器件)、贮存和提取器件、分析仪、经配置与样品采集和转移器件10的一部分紧密配合的器件或其组合。在一个具体实例中，外部器件可以是微流体器件。

图4A和4B分别说明集成器件的顶视图和底视图。器件包含入口12、毛细管道16和出口14，器件从入口侧观看(图4A)，也从出口侧观看(图4B)。图5A说明在样品采集和样品转移之前与基质框架连接的集成器件。在图5B中，将50µL样品加载到包含毛细管道18和仅垫圈层26的器件40上。图5B说明在样品采集和转移后的基质和框架，其显示了基质上的血斑。

用于样品采集和转移的方法的实施方案包括提供集成器件，并使集成器件与包含吸收材料的基质接触。在这些实施方案中，所述方法进一步包括将流体样品施加到集成器件的毛细管入口处，其中流体样品从毛细管的入口转移到出口。流体样品可通过第三层的流动路径从集成器件进一步转移至基质；其中样品采集和转移在至少5秒钟内完成。

如所述，通过使用集成器件，样品采集和转移在至少5秒钟内完成，这是指器件的最小运行时间为5秒钟。待转移的样品的体积还决定了样品采集和转移所需要的时间。在一些实施方案中，器件的最小运行时间为10秒钟。术语“运行时间”在本文是指从样品流体采集开始并以流体样品完全转移至基质或其它器件结束器件所花的时间。完成样品采集和转移所需的运行时间的上限可以是一段时间，其中样品流体保留其物理和化学结构和功能。例如，当样品流体是血样时，运行时间的上限根据血样凝固所需时间确定。通常，血液凝固时间的预期范围为4-10分钟。凝固的血可堵塞通道和基质，并可导致用于分析物检测或下游分析的错误数据。血样可能在样品采集和转移期间凝固。集成器件有利于流体样品快速采集和转移，这确保了在器件运行时间(采集和转移)内不发生凝血。在一些实施方案中，样品采集和转移在5秒钟内完成。在一些其它的实施方案中，样品采集和转移在10秒钟和120秒钟(2分钟)之间的时间内完成。

如所述，样品采集和转移在至少10秒钟内完成。在一些其它的实施方案中，所述样品采集和转移在10秒钟和120秒钟之间的时间内完成。在一些实施方案中，当毛细管道的长、宽和高分别为约5cm、4mm和0.2mm时，毛细管道可吸取40 µl的样品。在这些实施方案中，样品转移的时间为约10秒钟。

所述方法进一步包括将集成器件从流体源拆下，其中毛细管充满流体样品。在其它实施方案中，所述方法进一步包括在流体样品完全转移后将集成器件从基质上拆下。所述方法进一步包括分析基质，其中基质包含从器件中转移的样品流体。例如，所采集和转移至基质的血液的量被均匀地分散在基质上，其中针对各种应用多次测试来自基质的样品。

在一个实例中，用户可将其被刺扎的手指按压在位于集成器件入口处的加样垫上，其中由于第一层和亲水加样垫施加的亲水力和毛细管力两者所致，血样可通过入口流入毛细管中。当血流到达出口时，由于第三层流动路径的最外的点和吸收性材料(例如基质)的连接处的空气隙的存在所致，流动可能短暂停止，并可采集预定体积的血液。在第三层和基质连接处形成的空气隙大得足以防止样品从集成器件通过毛细管力转移至基质。集成器件的毛细管可以用允许用户查看由毛细管吸入血液容量和血流移动的材料制造。当血流到达毛细管的末端使得毛细管充满血样时，用户可从器件入口移开血样来源(例如手指)，并轻拍器件以生产克服由空气隙产生的阻力的压力。通过轻拍器件入口产生的压力确保基质(例如FTA纸)吸收全部计量的血液容量。空气隙可用功能膜和材料代替，例如以滤出某些血液组分。毛细管出口的直径和形状影响转移样品所需要的时间和血斑在基质上的形状。为了缓和特殊需要，在垫圈上通道的形状、大小和设计可改变。当血液完全转移到基质上时，用户可取出集成器件以从基质上拆下毛细管。

图6说明用于采集样品、转移样品至样品基质、贮存分析用样品和分析样品的实例方法的流程图50。在方框52里，该方法可通过提供集成器件开始。提供集成器件的步骤可包括将集成器件配置在样品基质或样品贮存和提取器件的基质夹上。此外，在其中集成器件和样品贮存和提取器件不形成整体结构的实施方案中，可在采集样品后使集成器件与基质连接。样品贮存和提取器件与集成器件连接的步骤可包括使样品贮存和提取器件与样品采集器件操作性连接。

在方框54里，可提供基质的至少一部分和集成器件之间的物理接触。再提及图1A、1B和2，在一些实施方案中，当用于样品采集和转移的集成器件10与基质连接或与基质操作性连接时，基质盖38可经配置以折叠起来，因此将样品基质36暴露于流体样品中。

可将流体样品施加到集成器件上用于从来源采集样品。在一些实施方案中，集成器件和样品贮存基质可形成完整单片结构。而在另一个实施方案中，集成器件和样品贮存基质可彼此可拆卸地连接。

在方框56里，样品的至少一部分可从毛细管的入口运送至毛细管出口。在流体样品(例如血液)从手指穿刺转移至毛细管入口后，流体进一步流向毛细管出口。可通过将确定量的压力施加在集成器件的毛细管上来促进样品从样品源向样品基质的转移。如所述，毛细管的轻拍或轻微摇动可用于克服集成器件和基质的连接处的空气隙。在一个实例中，施加到集成器件上的压力可使流体能够向基质移动，并完全转移到样品基质上。

在方框58中，流体从毛细管的出口转移至第三层。因为第三层在性质上是特别亲水的，所以与标准管道或通道相比，作用于流体的亲水力以较少时间穿过流动路径。此外，第三层为垫圈。垫圈有助于快速转移血样并均匀分布。第三层的存在显著影响样品的转移速率和均匀分布。在方框59中，所述方法进一步包括在流体样品完全转移至基质后，将集成器件从基质上拆下。

在方框60中，流体样品从包含第三层的器件转移至基质。第三层在样品基质上的定位可使得样品转移至基质上的提取区，且集成器件出口和基质因此对齐。

任选样品贮存、提取和分析器件可与集成器件连接或从集成器件中去连接。在方框62里，具有转移的样品流体的样品基质的至少一部分可被盖上用于贮存和进一步分析。在一个实例中，基质可用基质盖盖上用于贮存。转移的样品可通过冷藏或在室温下保存。具体地说，基质框架可在基质框架或基质从集成器件中去连接之前或之后立即关闭。

任选在方框62里，可允许样品干燥达确定的一段时间。此外，样品贮存器件可被送往所需位置或保存在实验室中用于样品分析。干的样品可保存在冰箱中或保存在室温下，接着将样品干燥用于进一步分析。

在方框62中，可进行处理和分析配置在样品基质上的样品的步骤。可提取样品并分析。分析步骤可包括鉴定样品的一种或多种组分。此外，分析步骤可包括定量测定所采集样品流体中一种或多种物质的量。在其中样品包含血液或其它不同类型的生物材料的方法中，分析步骤可包括鉴定样品的一种或多种组分。

本公开内容的方法和系统可利用各种分析系统例如但不限于免疫测定法(例如鉴定组分的存在与否)、带UV检测的液相色谱法(例如表征和定量组分)、qPCR、RT-PCR、DNA微阵列、等温核酸扩增和液相色谱-质谱法(例如鉴定和/或定量组分)，分析样品和从样品中提取的材料用于许多不同的目的。

在一些实施方案中，对于记录保存和可追溯性，本器件还可包括识别标记(例如常规条形码)。在一个实例中，识别标记可配置在集成器件和基质上用于样品贮存。

用于样品采集和转移的集成器件是用户友好的，并且对于可能需要样品采集、样品转移、样品贮存、通过样品基质洗脱和器件集成的一项或多项的护理点解决方案(point of care solutions)是易于使用的。集成器件的单独使用和一次性性质降低了样品污染的可能性，这进一步使用户感染降到最低。

实施例

实施例1：开发集成器件原型

使用多个塑料层开发了用于样品流体采集和转移的集成器件。器件的多个层被层压在一起以提供器件的集成结构。不易碎特征、制造便宜和容易与基质一体化的能力是选择层压毛细管用于器件原型的的原因。制造具有层压的多层结构的集成器件，其包括0.173 mm厚的来自3M^TM的9960亲水聚酯膜的第一层、0.25mm厚的来自SABIC的Lexan 561膜的中间层和0.173mm厚的来自3M^TM的9960亲水聚酯膜的第二层。在用于层压毛细管的各层之间使用0.125mm厚的AR 8939双面粘膜。流体通道通过激光切割中间层和相邻的粘合层产生。将切割的中间层与第一层层压在一起。分别在第一层和第二层中激光切割出入口孔和出口孔。

毛细管通过垫圈组件与基质连接，所述垫圈组件用50 µm厚的来自3M^TM的200 MP PSA的压敏胶(PSA)图案化层制造(参见图1、层26供参考)。

在设计毛细管的过程中，测试了几种不同的通道高度、通道宽度、出口直径、加样垫的直径和通道形状。用新鲜动物血液(未添加抗凝血剂)测试使通道高度最优化以避免毛细管中的凝血。127 µm的通道高度导致毛细管中常常凝血，而508 µm的通道高度能够避免通道中的凝血。

用人血的实验显示，出口直径尺寸小于通道宽度的通道提高血液转移至基质的速度。用于该实验的优化通道的入口直径为6 mm，出口直径为2.25 mm，通道宽度为4.25 mm，而通道高度为0.508 mm。通道的内体积估计为约50 µl。整个器件大小为53x28.5 mm。据推测，这是因为血液可从整个周边进入出口。在具有这些特征的情况下，采集和存入35µL血液花费小于45秒钟。图像分析表明，血斑最终尺寸的CV < 5%。使用毛细管产生的血斑的实例见图5B。

实施例2：使用集成器件原型施加样品至基质并分析

将一滴血移液至一片石蜡上以模拟刺扎的手指。使用用抗凝血剂柠檬酸盐-磷酸盐-右旋糖(CPD)处理的商业化人血样品和新鲜的大鼠血样测试毛细管原型。血滴接触毛细管入口的加样垫，并被吸入毛细管道中。当血液到达毛细管道的末端时，用户从血样移出毛细管。将毛细管中的血样转移到基质上。在从毛细管完全转移后(当毛细管清空时)，将集成器件原型从基质中取出。基质上血液的转移见图5B。允许转移的血斑干燥，并进一步分析。

实施例3：样品流体(血液)采集和转移至位于基质框架上的基质上

图4A和4B所示的毛细管经设计以与基质框架相容。毛细管通过激光切割中间层制造，并使设计适于基于冲压的制造方法，所述方法降低成本，并消除与阻碍毛细管流动的激光切割余渣有关的问题。

图5A显示在样品采集和转移至基质之前与基质框架连接的集成器件。图5B显示与基质框架集成的基质，其中使用只有一个第三层的器件使血样转移至基质。设计用于50µL血样的器件。基质上的血斑形成在图5B中示出。

虽然本文只说明和描述了本发明的某些要素，但是本领域技术人员会想到许多修改和变化。因此，要了解，随附权利要求书欲包括落入本发明范围内的所有这类修改和变化。