本申請涉及生物材料收集及存儲的領(lǐng)域。更特定來說，本申請涉及用于收集、運(yùn)輸及存儲來自生物樣品(例如糞便)的生物分子的裝置。

背景技術(shù)：

已開發(fā)各種構(gòu)件及裝置來收集、運(yùn)輸及分析生物樣品。許多此類樣品為從人體或其它哺乳類動物獲得的糞便樣品。糞便是可用于若干生物檢查的有用非侵入性樣品類型，所述生物檢查例如都用于診斷急性胃腸(GI)病變的寄生蟲篩查及糞便潛血試驗(yàn)(FOBT)。然而，越來越多的科學(xué)跡象表明對人體胃腸道的微生物群落內(nèi)的核酸的檢查可提供對若干人體疾病及病癥的起始及發(fā)展兩者的洞察。這些疾病及病癥的范圍從肥胖及其它代謝病癥(科雷斯卡及阿魯蘭帕拉姆2012)到神經(jīng)病變(卡利根等人2013)及結(jié)腸直腸癌(CRC，科爾等人2003；奧斯伯恩等人2012)。

盡管羊水中存在各種微生物，但人類嬰兒出生時實(shí)際上沒有腸道微生物群(迪吉里奧等人2008)。嬰兒在出生后產(chǎn)生的首次糞便樣品的微生物數(shù)量很低(帕爾默等人2007)。存在于嬰兒消化道中的微生物在第一年到三年的壽命期間不穩(wěn)定，在此時間之后當(dāng)腸道內(nèi)腔填充有數(shù)萬億微生物群時，物種多樣性開始類似成人胃腸道(科斯蒂奇等人2013；帕爾默等人2007)。在過去的一個世紀(jì)里，且特定來說在過去二十年里，越來越顯而易見的是人體健康必需的廣泛多種流程要求人體胃腸內(nèi)的微生物(伊凡氏等人2013；科雷斯卡及阿魯蘭帕拉姆2012)。舉例來說，消化道微生物群對人體的主要貢獻(xiàn)中的一者為產(chǎn)生短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸為能量的重要來源(伊凡氏等人2013)。因此，獲取消化道微生物是正常發(fā)育的必需部分(科斯蒂奇等人2013)。為了闡明存在于胃腸道中的微生物物種的身份及特定作用兩者，許多研究已聚焦于所存在微生物群池的宏基因組分析(整個遺傳物質(zhì)(DNA及RNA)的評估)。微生物群的宏基因組通常被稱為微生物群落。

宏基因組分析的第一步驟為獲取表示微生物的整個環(huán)境且允許隔離整個宏基因組DNA/RNA的樣品。用于收集及稍后運(yùn)輸糞便樣品的方法及裝置因此應(yīng)提供一致可測量樣品、保持由微生物群落表示的生物的不同型態(tài)，及最小化用戶污染風(fēng)險。

在當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐中，由供體使用較小槽或類似容器以收集整個糞便樣品；此同一容器用于存儲及運(yùn)輸。為了保持樣品并擴(kuò)展微生物群及微生物群落，在隔離核酸之前的存儲及到中心設(shè)施的運(yùn)輸期間，此容器內(nèi)的整個樣品被封裝到較大箱子中并在干冰(-78℃)上保持凍結(jié)。雖然從供體的角度樣品收集是簡單明了的，但可理解的是從收集時刻維持這些樣品凍結(jié)是不便的且對于研究人員來說可能成本過高。另外，從研究人員的角度，從這些收集物獲得二次一致大小樣品要求解凍及可能骯臟或令人厭惡的傳送步驟。因此，不必要凍結(jié)存儲且允許定量取樣及簡化郵政運(yùn)輸同時維持供體的易用性的收集裝置及/或方法將為所述領(lǐng)域中的顯著改進(jìn)。

重要的是，應(yīng)注意到例如用毛刷/拭子收集或傳送到較小容器的較成本有效方法可不僅不適于收集具有用于微生物群的宏基因組分析的合適質(zhì)量的樣品，還可能給供體及研究人員兩者添加不合需要的復(fù)雜性。歸因于糞便物質(zhì)產(chǎn)生的必須專用本質(zhì)，此類樣品的收集通常由很可能不熟悉適當(dāng)樣本收集細(xì)節(jié)的供體執(zhí)行。此外，糞便的不合意方面(特定來說臭味及傳播感染性生物的可能性)常常導(dǎo)致不情愿或沒辦法處置樣品。即使在例如CRC的潛在致命疾病的早期診斷上下文中，糞便供給的參與可相當(dāng)?shù)停绕湓谌绻髲?fù)雜步驟的情況下(科爾等人2003；奧斯伯恩等人2012)。

為了克服這些困難中的一些，已描述用于收集及運(yùn)輸糞便的若干裝置及方法。許多這些裝置及方法具體來說意圖促進(jìn)寄生蟲篩查或FOBT，其特征通常排除糞便微生物群的宏基因組分析的使用。舉例來說，在寄生蟲篩查中，目標(biāo)為濾去糞便物質(zhì)(并最后丟棄糞便物質(zhì))以便保留及檢查可存在的任何蟲卵、幼蟲或成蟲(通常為腸道蠕蟲)。就FOBT來說，用于CRC篩查的常用試驗(yàn)——愈創(chuàng)木脂染料試驗(yàn)(例如，依賴于涂覆到紙板且允許在空氣中干燥的糞便刮片。人體的下部胃腸主要填充有擬桿菌及厚壁菌門——主要由持續(xù)暴露于氧氣有毒的專性厭氧物種組成的微生物族(科雷斯卡及阿魯蘭帕拉姆2012)。因此，通過此方法收集的糞便樣品無法提供微生物群落的準(zhǔn)確表示。

并不具有前述缺點(diǎn)的若干糞便收集/運(yùn)輸系統(tǒng)涉及主導(dǎo)管及棒狀收集器或勺子(其可整合或可不整合到蓋子中)及主導(dǎo)管中所含有的液體。描述于US8,556,826中的一個此收集裝置依賴于具有精細(xì)毛刷或棒狀特征的糞便樣本收集器。為了獲得樣品，將糞便樣本收集器插入到糞便樣品中，從而準(zhǔn)許糞便物質(zhì)粘附到收集器的精細(xì)特征。接著將收集器插入到含有稀釋劑液體的主導(dǎo)管部分(瓶主體)中。用戶將頂蓋密封到瓶主體上，并在接取糞便稀釋劑混合物之前搖晃瓶主體以混合樣品與稀釋劑液體。雖然本發(fā)明允許收集較小糞便樣品，但既定用途為經(jīng)稀釋糞便樣品的顯微鏡觀察或試紙檢查。本發(fā)明并不允許收集分量上均一的糞便樣品大小——將允許更可靠數(shù)據(jù)比較的特征。

另外，個人及個人之間的糞便樣品可高度可變，范圍從堅(jiān)硬粒狀小滴(類型1)到軟半固體(類型4)或到完全流體(類型7)(所謂的“布里斯托分類法”，希頓等人1992；路易斯及希頓1997)。毛刷/棒狀特征可限制收集較硬較多粒狀樣品的能力，且僅依賴于流體湍流以實(shí)現(xiàn)混合可帶來低效解體及最后非均勻樣品。此外，液體在此狀況下的作用僅為稀釋樣品，而不保持例如DNA及RNA的生物分子。歸因于樣品收集方法可對微生物群落具有較大影響，及可在少到20分鐘中觀察到可測量宏基因組差異的事實(shí)，此為顯著限制(庫奇等人2013)。在微生物群落研究中至關(guān)重要的是在收集時獲得所存在微生物群的準(zhǔn)確“快照”。

描述于US 8,623,665中的第二類型的糞便樣品收集器教示包括容器、收集器(具有任選卡扣式過濾器)及蓋子的系統(tǒng)。用戶首先用收集器(其可塑形為如勺子、拭子、叉子等)收集糞便樣品，附接過濾器(如果使用)及最后將樣品及收集器插入到容器中，并在發(fā)送到添加處理流體的試驗(yàn)設(shè)施之前用蓋子封閉容器。如上文所描述，通過在引入處理流體之前將糞便樣品運(yùn)輸?shù)教幚碓O(shè)施，樣品的完整性可受損。另外，關(guān)于類型1樣品，在處理之前容器中還存在干化風(fēng)險，其可使確保整個樣品(及相關(guān)聯(lián)宏基因組)可用于分析必需的步驟——用處理流體解體樣品困難。

而且在此實(shí)例中，不可能可重現(xiàn)地收集定義量的樣品，而且也不存在保持構(gòu)件。額外復(fù)雜狀況為用卡扣式封閉件緊固的容器中的樣品的運(yùn)輸。對于較硬較多粒狀(類型1)樣品，此封閉件可并無問題；然而對于類型5到7樣品存在相當(dāng)大的泄漏風(fēng)險。后果為污染收集容器外部及可能傳播感染。

鑒于先前實(shí)例，明顯需要將允許可重現(xiàn)的收集定義量的生物樣品以便進(jìn)行生物分子分析的裝置及方法。本發(fā)明解決這些問題，且還促進(jìn)用保持構(gòu)件快速且完整地解體及后續(xù)均勻化樣品，同時提供防漏運(yùn)輸及存儲。另外，根據(jù)本發(fā)明，樣品的收集可以便利且易于供體私下執(zhí)行的方式進(jìn)行而無污染風(fēng)險。最后，所述方法及裝置輸送易于以成本有效方式運(yùn)輸?shù)母哔|(zhì)量穩(wěn)定樣品。

提供此背景信息是為了揭示申請人認(rèn)為可能與本發(fā)明相關(guān)的信息。未必打算承認(rèn)，或不應(yīng)理解為前述信息中的任一者構(gòu)成針對本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目標(biāo)為提供經(jīng)改良生物分子收集、存儲及保持裝置，尤其用于從例如糞便的樣品收集核酸。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種樣品收納裝置，其包括小瓶、與所述小瓶連通以用于收納所述樣品的托座，及包括推桿的蓋子，所述推桿用于與所述托座中的所述樣品嚙合，其中所述托座包括用于在所述推桿與所述托座中的所述樣品嚙合時解體所述樣品的解體部件并將所述經(jīng)解體樣品排出到所述小瓶中。

所述托座可為體積解體器，其中固持有特定體積或質(zhì)量的樣品，例如生物樣品。所述生物樣品可為任何合適生物樣品，但特定來說可為從例如哺乳動物的動物(包含人類)得到的糞便樣品。在某些實(shí)施例中，尤其在使用糞便時，所述托座可固持約200mg到2g之間或約400mg的樣品。

在某些實(shí)施例中，所述推桿包括連接到所述蓋子的內(nèi)部的第一端，及用于嚙合所述樣品及(例如)所述托座的內(nèi)壁的第二端。所述推桿可是凹面的并包括唇緣及下端表面。所述推桿將所述樣品排出通過所述托座的所述解體部件并排出到所述小瓶中。

在某些實(shí)施例中，所述小瓶進(jìn)一步包括可用于均勻化所述樣品的混合構(gòu)件，例如一或多個滾珠(包含(例如)一或多個滾珠軸承)。所述小瓶可進(jìn)一步包括用于保持所述生物分子的組成物?？墒褂玫氖痉缎越M成物描述于申請人2014年3月7日申請的美國專利申請第61/949,692號中，所述申請的全部內(nèi)容據(jù)此通過引用的方式并入。在某些實(shí)施例中，所述生物分子為核酸。

本申請還提供一種用于收納生物樣品的托座，其包括用于收納所述樣品的第一開放端、用于與小瓶嚙合的第二端，及用于在所述樣品放置于所述解體部件上時解體所述樣品的解體部件。所述解體部件可包括所述樣品通過其穿過到所述小瓶中的一或多個開口，及用于在所述樣品穿過所述解體器時解體所述樣品的解體突出部。在某些實(shí)施例中，所述解體部件可呈適于解體所述樣品的任何形狀，但可包含(例如)圓形、十字形或苜蓿葉形開口。

所述托座可包括用于嚙合蓋子及/或用于嚙合所述小瓶的螺紋。通常，所述小瓶及/或所述蓋子具有準(zhǔn)許所述托座附接并緊固到所述小瓶及/或蓋子的互補(bǔ)螺紋。在某些實(shí)施例中，所述托座是凸面的。此促進(jìn)與如本文中所描述的包括凹面推桿的某些蓋子的嚙合。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種保持生物樣品中的生物分子的方法，所述方法包括：a)獲得樣品；b)獲得如本文中所描述的裝置；c)從附接到所述小瓶的所述托座移除所述蓋子；d)將所述樣品放置于所述托座中；e)將所述蓋子放置于所述托座上方；f)緊固所述蓋子與所述托座，借此嚙合所述推桿與所述托座并嚙合所述樣品與所述解體構(gòu)件以將所述樣品排出到所述小瓶中；及g)混合所述排出樣品與所述小瓶中用于保持所述樣品內(nèi)的所述生物分子的組成物。所述混合步驟可進(jìn)一步包括用例如金屬滾珠軸承的混合構(gòu)件均勻化所述排出樣品。

根據(jù)本申請的另一方面，提供一種用于保持來自樣品的生物分子的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：小瓶；與所述小瓶連通以用于收納所述樣品的托座；包括推桿的蓋子，所述推桿用于與所述托座中的所述樣品嚙合，其中所述托座包括用于在所述推桿與所述托座中的所述樣品嚙合時解體所述樣品的解體部件以用于將所述樣品排出到所述小瓶中；例如滾珠軸承的混合構(gòu)件，其用于在從所述托座排出到所述小瓶中后進(jìn)一步均勻化所述樣品；及所述小瓶中用于保持所述經(jīng)解體排出樣品中的所述生物分子的組成物。

根據(jù)本申請的另一方面，提供一種套組，其包括如本文中所描述的裝置及保持來自生物樣品的生物分子的使用說明書。在特定實(shí)施例中，所述樣品為糞便樣品且所述生物分子為核酸。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它方面及進(jìn)一步特征，參考與附圖結(jié)合使用的以下說明，在附圖中：

圖1展示根據(jù)本發(fā)明的示范性導(dǎo)管。

圖2展示圖1的導(dǎo)管的側(cè)視圖。

圖3展示含有滾珠軸承的圖1的導(dǎo)管。

圖4展示圖1的導(dǎo)管的基座。

圖5展示根據(jù)本發(fā)明的蓋子。圖5a展示一個實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5b展示圖5a中的實(shí)施例的成角度俯視圖；圖5c展示不同實(shí)施例的俯視圖；圖5d展示圖5a及b中的實(shí)施例的仰視圖；圖5e展示圖5a中的實(shí)施例的橫截面。

圖6展示圖5的蓋子的推桿的橫截面。

圖7a到c展示本發(fā)明的經(jīng)組裝裝置的橫截面，其中特寫蓋子與體積解體器之間的連接。

圖8展示根據(jù)本發(fā)明的體積解體器。圖8a展示俯視圖且圖8b展示仰視圖。圖8c展示體積解體器的不同實(shí)施例的俯視圖。

圖9a到d展示本發(fā)明的示范性解體部件的各種視圖。

圖10展示本發(fā)明的經(jīng)組裝裝置的一個實(shí)施例的各種視圖。圖10a展示分解視圖；圖10b及c分別展示仰視圖及俯視圖。

圖11展示與本發(fā)明的裝置一起使用的示范性注射器。

具體實(shí)施方式

本申請?zhí)峁┙?jīng)設(shè)計(jì)以促進(jìn)便利收集、存儲及運(yùn)輸例如糞便的生物樣品的樣品收納裝置。所述裝置是尤其有利的，這是因?yàn)槠錅?zhǔn)許用戶收集所要量的樣品并保持及存儲其中含有的生物分子。任選地，所述裝置可與用于保持及穩(wěn)定其中的生物分子(例如核酸)的組成物一起使用。

除非另外定義，否則本文中所使用的所有技術(shù)及科學(xué)術(shù)語都具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的相同含義。

如本說明書及權(quán)利要求書中所使用，除非上下文另外明確規(guī)定，否則單數(shù)形式“一(a/an)”及“所述”包含多個參考物。

如本文所使用，術(shù)語“包括”將理解為意指接著的清單為非窮盡性的且可按需要包含或可不包含任何其它額外合適項(xiàng)目，例如一或多個其它特征、組分及/或成分。

如本文中所使用，“生物分子”包含生物分子且可包含例如核酸或蛋白質(zhì)的分子。

如本文中所使用，“生物樣品”為潛在含有所關(guān)注物質(zhì)(特定來說核酸)及任選地所關(guān)注蛋白質(zhì)或其它生物分子的任何樣本。術(shù)語“樣品”可涵蓋溶液(例如水溶液)、細(xì)胞、組織、活檢體、粉末或所述樣品中的一或多者的群體。樣品可為生物樣品，例如唾液、痰液、腮拭子樣品、血清、血漿、血液、白血球?qū)?、咽部、?鼻咽部或竇拭子或分泌物、咽喉拭子或刮片、尿液、黏液、糞便/大便/排泄物、直腸拭子、病變拭子、食糜、嘔吐物、胃液、胰液、胃腸(GI)道液或固體、精液/精子、尿道拭子及分泌物、大腦脊髓液、泌乳或行經(jīng)產(chǎn)物、卵黃、羊水、水狀液、玻璃狀液、宮頸分泌物或拭子、陰道液/分泌物/拭子或刮片、骨髓樣品及抽出物、胸膜液及積液、汗水、膿液、淚液、淋巴、支氣管或肺灌洗或抽出物、腹膜積液、細(xì)胞培養(yǎng)物及細(xì)胞懸浮液、細(xì)菌、病毒、真菌、結(jié)締組織、上皮、上皮拭子及刮片、黏膜、肌肉組織、胎盤組織、活檢體、滲出物、器官組織、神經(jīng)組織、毛發(fā)、皮膚或指甲，其中前文的樣品可從例如脊椎動物(包含哺乳動物)獲得。哺乳動物可為(例如)人類、非人類靈長類、牲畜(例如母牛、山羊或綿羊)以及狗、貓、馬等。樣品還可包含塵土、排出物或廢水以收集其中的微生物。

在一個實(shí)施例中，生物樣品為糞便樣品且個體為哺乳動物。在另一實(shí)施例中，生物樣品為糞便樣品且個體為人類。

如本文中所使用，“糞便樣品”是指排便期間通過肛門或泄殖腔排出的來自動物的消化道的廢產(chǎn)物。在人類糞便的狀況下，糞便物質(zhì)可由布里斯托大便分類法中的七種類型的大便中的任一者表示。

如本文中所使用，核酸可為DNA或RNA，包含mRNA或病毒RNA。在一個實(shí)施例中，核酸為DNA，其可來源于人體、病毒或微生物。在另一實(shí)施例中，核酸為RNA，其可來源于人體、病毒、真菌或細(xì)菌。

如本文中所使用，“核酸保持組成物”或“生物分子保持組成物”是指用于保持及穩(wěn)定例如糞便樣品的樣品中的生物分子(例如核酸)的任何合適組成物?？墒褂玫氖痉缎越M成物描述于申請人2014年3月7日申請的美國專利申請第61/949,692號中，所述申請的全部內(nèi)容據(jù)此通過引用的方式并入。

當(dāng)參考核酸時，“穩(wěn)定”意指樣品含有的高分子量核酸的至少約50％的初始量在將樣品存儲在室溫(即，15℃到25℃)下特定時間段之后仍存在。

如本文中呈現(xiàn)的裝置包括收集小瓶或?qū)Ч?、托座及蓋子。任選地，裝置還可包括混合構(gòu)件，例如一或多個滾珠(例如，金屬滾珠軸承)。托座在本文中被稱作體積解體器，這是由于其能夠固持特定量的樣品以用于解體樣品。本發(fā)明進(jìn)一步提供包括所述裝置加上額外組件的樣品收集系統(tǒng)。舉例來說，系統(tǒng)可包括用于將生物樣品傳送到裝置的體積解體器的工具。另外，系統(tǒng)可包括替代推桿且可附接到托座的注射器。此可代替或外加蓋子使用以用于將樣品添加到托座及最后收集小瓶或?qū)Ч?。下文參考諸圖描述樣品收集裝置及系統(tǒng)的組件部分。

小瓶

樣品收集于小瓶或?qū)Ч苤?，其?shí)例在圖1中展示為導(dǎo)管10。雖然可使用任何合適小瓶，例如所屬領(lǐng)域中已知的常用樣品收集導(dǎo)管，但期望的是具有其它導(dǎo)管中未發(fā)現(xiàn)且下文所描述的某些屬性的用于收集樣品(特定來說糞便樣品)的導(dǎo)管。

參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的示范性導(dǎo)管10大體上為圓柱形形狀。導(dǎo)管具有用于收納樣品的開放端12及其中收集樣品的封閉端14。開放端12理想地帶螺紋以嚙合如本文中所描述的蓋子及/或體積解體器。導(dǎo)管10可按需要保證具有任何所要寬度、長度或厚度，并由例如聚乙烯、聚丙烯或相關(guān)塑料的惰性耐用材料制成。導(dǎo)管10理想地為自立式，且包含定義用于收納樣品的儲集器16的壁20。儲集器16適于固持例如液體、固體、半固體、漿料、懸浮液、粉末、膠體、凝膠、氣體、其混合物或其類似者的物質(zhì)。儲集器應(yīng)具有充分空隙體積以固持樣品，加上用于與樣品混合的任何所要組成物，及如下文所提到的例如一或多個滾珠軸承的混合構(gòu)件，其可用于促進(jìn)樣品與組成物的混合且用于將樣品分解或均勻化成分離組分。

在某些實(shí)施例中，開放端的唇緣的外部表面可如圖2中所最佳展示般帶凹槽或帶刺。凹槽的齒狀物13特定來說用于在將體積解體器封閉于導(dǎo)管上時咬合到體積解體器的塑料。此額外抓緊有助于使體積解體器與導(dǎo)管之間的連接相比蓋子與體積解體器之間的連接較安全。此又表面相比從導(dǎo)管移除解體器的情況，從體積解體器解除扭轉(zhuǎn)或移除蓋子較容易。此是高度合乎需要的，這是由于在應(yīng)用中，供體移除并施加蓋子且通常并不需要移除體積解體器。蓋子及體積解體器兩者在實(shí)驗(yàn)室處經(jīng)移除以接取樣品。

如圖3中所展示，封閉端14的內(nèi)部15合意地為經(jīng)磨圓形狀。此服務(wù)數(shù)個目的。第一，經(jīng)磨圓形狀消除樣品可潛在地經(jīng)截留/壓緊且不可接取到導(dǎo)管中的任何組成物及最后終端用戶以用于分析的拐角。第二，經(jīng)磨圓底部與例如一或多個滾珠軸承的混合構(gòu)件(如果使用)互補(bǔ)以準(zhǔn)許滾珠軸承自由地嚙合并解體盡可能多的樣品。第三，經(jīng)磨圓形狀較適于離心分離，這是由于其相比平坦底部導(dǎo)管在抗離心力方面較好。

導(dǎo)管的外部表面20應(yīng)理想地為透明或半透明的以在收集時準(zhǔn)許檢視樣品。外部表面20可沒有任何標(biāo)志或其它標(biāo)記，且應(yīng)適于由用戶舒適地處置。然而，如果需要，其可經(jīng)裝飾及/或具有抓緊或突起紋理以促進(jìn)處置或具有分級式標(biāo)記以指示體積。

如上文所提到且如果需要，可使用例如一或多個滾珠軸承的混合構(gòu)件。圖3中最佳展示，滾珠軸承24可為任何金屬滾珠，例如所屬領(lǐng)域中已知的典型滾珠軸承。然而，滾珠軸承可為具有或不具有從其突出的突出部以促進(jìn)樣品的解離的任何固體物件。滾珠通常為適于均勻化導(dǎo)管中存在的呈任何組成物的樣品(例如核酸保持溶液)的惰性金屬組成物?？墒褂玫氖痉缎越M成物描述于申請人2014年3月7日申請的美國專利申請第61/949,692號中，所述申請的全部內(nèi)容據(jù)此通過引用的方式并入。滾珠軸承經(jīng)大小設(shè)定以配合于導(dǎo)管中、沉降于導(dǎo)管的(經(jīng)磨圓)封閉端底部15中，且在滾珠軸承與導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)壁之間具有充分空間。此允許滾珠軸承在導(dǎo)管內(nèi)自由地移動并在由用戶搖晃期間有效地均勻化樣品。理想地，導(dǎo)管可包含經(jīng)大小設(shè)定為小于導(dǎo)管的內(nèi)徑(例如，12.9mm)的至少一個較大(5.6到11.1mm，通常7.9mm)致密型(7.6到15.63g/cm³)金屬滾珠。理想地，可能用于均勻化構(gòu)件的最致密材料選定為例如碳化鎢(15.63g/cm³)或不銹鋼(7.6到8.0g/cm³)。通常，均勻化構(gòu)件選定為具有略微小于導(dǎo)管或容器的內(nèi)徑的外徑(例如，當(dāng)均勻化構(gòu)件為混合滾珠時，混合滾珠將具有小于混合導(dǎo)管的內(nèi)徑的約4到6mm，通常約4到5mm，或約5mm的直徑)。此在滾珠與導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)壁之間在滾珠的任一側(cè)留有約2到3mm。導(dǎo)管應(yīng)選定為在樣品及穩(wěn)定溶液上方具有“頂部空間”以允許均勻化構(gòu)件在手動搖晃期間獲得動力。

在均勻化構(gòu)件/滾珠相對于導(dǎo)管過小時，樣品在均勻化構(gòu)件/滾珠周圍穿過而不分散于穩(wěn)定溶液中。相反地，在均勻化構(gòu)件/滾珠相對于導(dǎo)管(例如，12.9mm內(nèi)徑)過大(例如，>11.1mm)時，樣品并不分散或“壓碎”于均勻化構(gòu)件/滾珠與導(dǎo)管的壁之間，均勻化構(gòu)件/滾珠并未獲得充分動力，且樣品壓緊于導(dǎo)管的一或兩端處。理想地，當(dāng)均勻化構(gòu)件(例如，7.9mm碳化鎢或不銹鋼滾珠)的外徑正好離導(dǎo)管(例如，上文的具有12.9mm內(nèi)徑的10mL導(dǎo)管)的內(nèi)垂直壁約5mm(滾珠的任一側(cè)2.5mm)時，均勻化構(gòu)件有效地充當(dāng)均勻器，從而將收集到組成物(例如，2mL)中的例如固體及半固體糞便樣品(例如，400mg；布里斯托分類法類型1到6)的樣品快速分解或解體，以形成可在實(shí)驗(yàn)室中容易地吹吸或操縱及處理的均勻液體樣品。此均勻化構(gòu)件確?？焖偾彝耆亟怏w所收集生物樣品(即使固體糞便)，且在如此操作時使生物樣品快速暴露于穩(wěn)定組成物。重要的是，已發(fā)現(xiàn)相比于導(dǎo)管/容器，均勻化構(gòu)件的密度(不僅其直徑)對于在簡單地劇烈手動搖晃導(dǎo)管情況下以及時方式(20到30秒)實(shí)現(xiàn)樣品的完全解體是至關(guān)重要的。歸因于糞便(例如，類型4)的常常黏稠有延展性本質(zhì)，當(dāng)利用球形均勻化構(gòu)件時，此樣品的完全均勻化常常在平坦底部或圓錐形底部導(dǎo)管中難以實(shí)現(xiàn)。因此，圓形底部導(dǎo)管用于球形均勻化構(gòu)件最理想。

出人意料地，對于在合理的時間段(3分鐘)內(nèi)完全均勻化穩(wěn)定組成物(例如，2mL)中的較硬類型人類糞便(例如，400mg；布里斯托分類法類型1到2)，要求解體構(gòu)件及均勻化構(gòu)件兩者。在不存在體積解體器的情況下，僅均勻化構(gòu)件并不能夠快速地分解組成物中的此類堅(jiān)硬糞便以形成均勻混合物。

在某些實(shí)施例中，導(dǎo)管的外部基座22具有加固抗旋轉(zhuǎn)特征。此主要由具有額外耐用材料的加固“裙套”組成，例如用于導(dǎo)管的剩余部分的塑料或任何其它合適材料。圖4說明當(dāng)從導(dǎo)管的底部檢視時的示范性裙套。裙套可包括例如肋片23a到c的額外塑料，以加固裙套并在離心分離期間減少導(dǎo)管在g力下壓扁的可能性，并加強(qiáng)導(dǎo)管的基座以防止在劇烈搖晃期間破裂，尤其在使用例如金屬滾珠軸承的混合構(gòu)件時。裙套還可為多邊形形狀，例如三角形、正方形、六邊形或其類似者，以在收集后處理期間維持基座的堅(jiān)固定位并防止導(dǎo)管在罩蓋及去罩蓋期間自旋。舉例來說，六邊形形狀可充當(dāng)具有用于將用于處理導(dǎo)管中的樣品的人工及/或機(jī)器人系統(tǒng)中的典型導(dǎo)管固持裝置的鎖鑰。

蓋子

如圖5a到c中所示范，蓋子26可為補(bǔ)充體積解體器或托座及導(dǎo)管的開放端的任何合適覆蓋物。然而，理想地，如所展示的示范性蓋子尤其有利。蓋子26可為圓柱形且由例如聚乙烯、聚丙烯或相關(guān)塑料的耐用材料制成。蓋子26包括頂端28及連接到體積解體器的開放端32。在一些實(shí)施例中，如果并不使用體積解體器，則蓋子可與導(dǎo)管直接連接。蓋子的開放端與頂端之間的圓柱形壁可具有任何所要厚度，但應(yīng)牢固以確保由用戶適當(dāng)抓緊以用于將蓋子附接到體積解體器或?qū)Ч?。蓋子可為大體上空心圓柱體或其中具有實(shí)心部分。蓋子的頂端28可按需要打開或封閉，且可標(biāo)記有任何所要標(biāo)志。

蓋子自身可經(jīng)尺寸設(shè)定以容納典型用戶的食指及拇指的大小。舉例來說，蓋子可相對較高以容納成人拇指的寬度。當(dāng)僅希望移除蓋子時，此尤其有助于減少發(fā)生擰下體積解體器連同蓋子的任何情況。蓋子的外部表面30可為肋狀以促進(jìn)抓緊于蓋子上。替代性地且如圖5c中的實(shí)施例中所展示，蓋子可為多邊形形狀(例如，六邊形)以促進(jìn)抓緊。

圖5d中最佳展示蓋子的開放端32。開放端32包括唇緣34及從蓋子的內(nèi)部內(nèi)的位置朝向開放端32延伸的推桿36。在某些實(shí)施例中，推桿36的下端從蓋子的內(nèi)部延伸一距離但并不延伸超出開放端32的唇緣34。在某些實(shí)施例中，推桿的下端大體上為凹面形狀。在此實(shí)施例中，下端具有用于與體積解體器協(xié)作及嚙合的推桿唇緣48及下端表面50。當(dāng)嚙合蓋子與體積解體器時，如下文進(jìn)一步詳細(xì)描述，下端的凹面本質(zhì)準(zhǔn)許下端表面50/推桿唇緣48與解體部件之間的互補(bǔ)關(guān)系。

圖5e展示蓋子的橫截面。蓋子的內(nèi)部40形成推桿36從其延伸的平臺。推桿36具有從蓋子的內(nèi)部40延伸的上端38及如上文所描述的下端(包含推桿唇緣48及下端表面50)。圖6提供推桿的下端的特寫視圖。內(nèi)部表面46可包括螺紋以用于在將蓋子放置于體積解體器及/或?qū)Ч苤械娜我徽叩捻敳可蠒r，與體積解體器及/或?qū)Ч苌系幕パa(bǔ)螺紋嚙合。此帶螺紋區(qū)通常從開放端的唇緣朝向蓋子的內(nèi)部40向上延伸并與內(nèi)部40對接。當(dāng)蓋子與體積解體器及/或?qū)Ч苤械娜我徽邍Ш蠒r，內(nèi)部表面46提供密封表面。推桿的一側(cè)與蓋子的開放端32的內(nèi)部表面46之間的空間提供用于將體積解體器(或?qū)Ч?的唇緣與內(nèi)部表面46嚙合的通路。

圖7a及b展示根據(jù)本發(fā)明的與體積解體器及導(dǎo)管嚙合的蓋子。當(dāng)經(jīng)嚙合時，高壓力密封件151形成與導(dǎo)管的內(nèi)壁的緊密密封，以在樣品及穩(wěn)定組成物運(yùn)輸于收集裝置中時減少泄漏的可能性。在圖7c中所展示的實(shí)施例中及如上文所描述，導(dǎo)管的頂端(開放端)處可存在用以在與體積解體器嚙合時“咬合”到體積解體器的齒狀物13。齒狀物13壓入高壓力密封件151中。此也有助于減少泄漏，這是由于其在體積解體器與導(dǎo)管之間產(chǎn)生緊密配合。

體積解體器

體積解體器為用于收納一定量的樣品的可移除托座。體積解體器可從導(dǎo)管的開放端移除，且通常用于在將樣品引入到導(dǎo)管之前收集樣品的一部分。舉例來說，體積解體器可收納大約200mg到2g的樣品，例如適于分析的(例如)400mg的糞便；然而，可希望較大或較小大小的解體器以容納不同量的樣品。解體器通常大體上為(例如)空心及圓柱形或多邊形(例如六邊形)形狀，使得其補(bǔ)充導(dǎo)管及蓋子的形狀。

在圖8a及b中所展示的一個實(shí)施例中，體積解體器51包括兩個主區(qū)段：樣品收納端50及基座端52。樣品收納端50包括具有唇緣59的圓柱形壁54。圓柱形壁54從基座端52延伸到唇緣59，且定義樣品收納端中的儲集器。圓柱形壁54的外部表面53合意地帶螺紋，以在蓋子與體積解體器嚙合時與蓋子的內(nèi)部表面上的螺紋嚙合。

圖8c展示具有六邊形基座端155的體積解體器的替代性實(shí)施例。

體積解體器的基座端52具有定義比樣品收納端壁54的直徑略微寬的開放端的圓柱形壁55?；?2的頂部形成樣品收納端的圓柱形壁從其延伸的凸緣61。當(dāng)與蓋子嚙合時，蓋子的壁在放置于解體器上方時與基座端的壁齊平對準(zhǔn)。另外，基座的開放端配合于導(dǎo)管上方，因此封閉導(dǎo)管的開放端。為促進(jìn)此，基座的內(nèi)部表面57也帶螺紋以嚙合導(dǎo)管上的螺紋。體積解體器的基座的內(nèi)部可包括高壓力密封件151以確保密封到其上的導(dǎo)管的內(nèi)壁。此對于運(yùn)送樣品及穩(wěn)定組成物尤其有利于確保導(dǎo)管與蓋子的緊密密封。

基座55的壁可具有用以與蓋子上的類似指示符對準(zhǔn)的指示符，例如壁中的凹槽當(dāng)中的平坦表面；一旦對準(zhǔn)，互補(bǔ)標(biāo)志指示蓋子的適當(dāng)封閉。如果需要，壁還可由透明或半透明材料制成以促進(jìn)檢視樣品及其是否已適當(dāng)?shù)匮b載于體積解體器中。

如圖8a、8c中且更特定來說圖9a到d中所展示，體積解體器包括解體部件56。解體部件大體上定位在樣品收納端內(nèi)；例如其可充當(dāng)樣品收納端的儲集器的基座。然而，預(yù)期解體部件可取決于待收集樣品的所要體積及類型定位在體積解體器內(nèi)的任何合適位置處。解體部件可為任何合適材料以在施加時促進(jìn)樣品解體。在圖9a中所展示的一個實(shí)施例中，解體部件為苜蓿葉形，但舉例來說可為其它形狀，例如十字形、“Y”形、三角形、正方形或矩形。在此實(shí)施例中，解體部件的四個“臂”58a到d為由其間的突出部60a到d定義的開口。突出部60a到d理想地為耐用材料，且其上可包含切割邊緣以在樣品穿過解體部件時促進(jìn)解體樣品。當(dāng)放置于體積解體器的樣品收納端中時，樣品經(jīng)由解體部件中的開口與其底下的導(dǎo)管連通。圖9b到d中展示解體部件的其它實(shí)施例，包含“輻射符號”(圖9b)、“螺旋槳”(圖9c)及“十字”(圖9d)。開口用以將經(jīng)解體樣品指引或引導(dǎo)到導(dǎo)管中并使樣品片段保持分離。

解體部件理想地經(jīng)磨圓及為凸面。此準(zhǔn)許解體部件通過配合推桿36的凹面尺寸而協(xié)作。在樣品在體積解體器的儲集器中的情況下，蓋子首先接觸最接近壁的樣品是理想的。此迫使糞便物質(zhì)朝向解體部件的中心并穿過解體部件。此防止如果推桿為凸面且包括“拱頂”，則推桿的拱頂將首先接觸樣品并迫使樣品朝向體積解體器的壁向外并離開儲集器的情境。在推桿首先接觸體積解體器的壁的情況下，其準(zhǔn)許刮除壁上的樣品并迫使樣品到解體部件中(及最終其底下的導(dǎo)管中)。而且，推桿36的結(jié)構(gòu)及體積解體器的儲集器在樣品被迫通過解體部件并到導(dǎo)管中時產(chǎn)生密封。推桿從外向內(nèi)迫使且刮除壁產(chǎn)生相對更干凈的密封。另外，在體積解體器上在推桿的基座及側(cè)壁上產(chǎn)生密封。最后，當(dāng)推桿嚙合解體部件的底部時，推桿的形狀使解體部件變形以將最大量的樣品提供到導(dǎo)管中。當(dāng)由用戶嚙合蓋子且推桿對解體部件施加向下力時，解體部件的突出部60a到d向內(nèi)且向下?lián)锨?。此?zhǔn)許突出部通過進(jìn)入空間一起移動為更接近(即，“臂”58a到d分離突出部)。隨著突出部移動，臂58a到d變得較小，從而迫使樣品通過越來越窄的開口。舉例來說，如果樣品為糞便，則樣品通過推桿的動作、突出部的侵占及臂的變窄變得較小。此促進(jìn)樣品的較徹底解體且促進(jìn)樣品在導(dǎo)管內(nèi)的穩(wěn)定及保持組成物中的均勻化。

類似于導(dǎo)管的圓形底部，體積解體器的解體部件的下側(cè)上的彎曲表面153(圖7a中最佳展示)防止由滾珠軸承(如果使用)將樣品壓緊于潛在拐角中，且準(zhǔn)許樣品與導(dǎo)管中的任何組成物有效地混合。

圖10a到c展示包括蓋子、體積解體器及導(dǎo)管的經(jīng)完全組裝裝置的各種視圖。

實(shí)例

實(shí)例1：使用本發(fā)明裝置以用于收集及存儲樣品

在示范性使用中，導(dǎo)管包括滾珠軸承及用于保持樣品中的核酸的組成物。體積解體器附接(例如，旋擰)到導(dǎo)管的開放端以用于收納樣品且經(jīng)手指擰緊以確保形成密封。將例如糞便樣品的樣品放置于體積解體器的樣品收納端內(nèi)。用戶可用探針、棒子、勺子、拭子、壓舌板、鏟子或任何其它器具施加樣品。還可使用例如注射器的施料器添加樣品，如下文實(shí)例2中所描述。

將樣品放置于解體部件的頂部上，從而與體積解體器的樣品收納端的壁的上部唇緣水平。添加充分樣品以最大化解體部件的覆蓋范圍并“裝滿”樣品收納端內(nèi)的儲集器。

接著，將蓋子放置于體積解體器上方，且在提供螺紋情況下將蓋子旋轉(zhuǎn)到體積解體器上以確保緊密配合。通過此動作，蓋子向下按壓體積解體器的樣品收納端中的樣品。蓋子的力在樣品被按壓通過解體部件時解體樣品以形成較容易懸浮于導(dǎo)管中存在的任何組成物中的樣品片段。蓋子的內(nèi)部表面的凹面定向防止將樣品壓緊于推桿與體積解體器之間的接面的拐角內(nèi)。高壓力密封件可用于密封導(dǎo)管的內(nèi)壁與體積解體器，如本文中所描述。

用戶接著在蓋子牢固地緊固于體積解體器及導(dǎo)管上方情況下劇烈地手動搖晃導(dǎo)管。此允許滾珠軸承(如果存在)與樣品嚙合以進(jìn)一步解體樣品，且促進(jìn)樣品完全懸浮于導(dǎo)管內(nèi)的液體化學(xué)物質(zhì)中。用戶可搖晃任何所要時間量，通常約30秒，直至樣品似乎與化學(xué)物質(zhì)溶液合適地混合為止。雖然并非樣品的所有粒子將溶解于化學(xué)物質(zhì)溶液中，但搖晃促進(jìn)樣品的至少相當(dāng)大部分變得解離于溶液內(nèi)。

實(shí)例2：用施料器使用本發(fā)明裝置

還可使用例如圖11中所展示的施料器。施料器可用于提取用于添加到導(dǎo)管的較大樣品的一部分。在某些實(shí)施例中，施料器為包括活塞70及注射器導(dǎo)管72的經(jīng)修改注射器。在活塞70的一端處為用以促進(jìn)核心樣品的排出的注射器柱塞76。在使用中，將注射器導(dǎo)管的底端74放置于較大量的樣品內(nèi)，且通過在活塞70的第一端78上向上拉動從其提取核心樣品部分。

在一個實(shí)例中，獲得糞便的樣品。首先將柱塞拉動回到定義距離(由注射器的針筒中的低凹/約束件指示)以在注射器的尖端中產(chǎn)生體積自由空間；將注射器推按到較大量的樣品以收集裝滿最后步驟中產(chǎn)生的自由空間的核心樣品。理想地，注射器導(dǎo)管的底端74具有配合體積解體器的體積的合適及所要體積。

接著將注射器導(dǎo)管的底端74放置于體積解體器上方。在某些實(shí)施例中，注射器導(dǎo)管的底端帶螺紋并補(bǔ)充體積解體器的螺紋。用戶接著在第一端78處對活塞70向下按壓以從注射器導(dǎo)管70排出樣品。壓下活塞將使樣品推按出注射器并通過體積解體器的解體部件到導(dǎo)管中。實(shí)際上，注射器可充當(dāng)如上文所描述的推桿。如果注射器柱塞76為類似凹面以補(bǔ)充解體部件的凸面結(jié)構(gòu)，則將是尤其有利的。

對于包含類型7糞便的液體樣品(例如，血液、尿液、唾液、細(xì)胞懸浮液)，將經(jīng)修改注射器的柱塞拉動回將向上抽取可經(jīng)由體積解體器排出到導(dǎo)管的已知體積的液體樣品。因此，選擇適當(dāng)施料器能實(shí)現(xiàn)對范圍介于液體(類型7糞便)到堅(jiān)硬固體(類型1糞便)的大量樣品類型的體積收集。

接著可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議處理樣品以從樣品隔離、放大并存儲核酸。

本說明書中提到的所有公開案、專利及專利申請指示本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員的技術(shù)水平且以引用的方式并入本文中，其程度如同每一個別公開案、專利或?qū)＠暾垖ｉT且個別地以引用的方式并入。

已如此描述了本發(fā)明，將顯而易見的是其可以多種方式變化。此類變化不應(yīng)視為脫離本發(fā)明的精神及范圍，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是所有此類修改既定包含在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。權(quán)利要求書的范圍不應(yīng)限于實(shí)例中的優(yōu)選實(shí)施例，而應(yīng)給予與實(shí)施方式整體一致的最廣解釋。

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