用于過濾液體樣本的設備、系統和方法

專利名稱：用于過濾液體樣本的設備、系統和方法
技術領域：
本發明涉及根據所附的獨立權利要求前序部分的、過濾液體樣本的設備、系統和方法。本發明還涉及本發明系統被用于過濾洗提血的用途。
背景技術：
多井過濾是在化學和生物化學領域中用于同時過濾在樣本板的樣本井中含有的懸浮物的常用技術。通常，先對井中懸浮物進行處理，比如用溶劑淋洗或用試劑將其中一種材料沉淀，然后多種懸浮物被同時過濾，以分離出想要的材料。常規的多井過濾組件通常包括具有用于接納液體樣本的多個井的過濾板或分離板、和具有用于收集濾出物的多個井的收集板。過濾板和收集板層疊布置，從而一個收集井對準一個過濾井。常規的多井過濾板如微量滴定板具有布置成2 3矩形矩陣的96個或 384個井，用于同時執行多種化驗。每個井通常含有分離介質如濾膜，用于從導入至分離板中的流體分離出成分并允許流體中的液體部分被過濾到收集板中。根據應用場合，負壓或正壓通常被用在多井過濾組件中以迫使液體通過分離介質。一般，過濾組件包括殼體，其具有用于產生壓差的機構。美國專利文獻US6338802公開一種用于處理多流體樣本的微濾裝置。該設備包括具有多個縱列的第一板和通過空腔與第一板隔開的第二板，每個縱列具有位于一端的過濾元件和位于過濾元件之下的排流管，第二板具有與多個縱列對齊的多個收集井，用于接納來自排流管的樣本流體。第二板還包括多個鄰近收集井的延伸穿過第二板的通風孔。該裝置還包括位于第一板和第二板之間的空腔中的透氣材料，其中透氣材料有效地允許自第二板下方抽取的真空通過通風孔到達第二板上方的壓域并到達多個縱列，從而將流體從縱列抽吸到收集井中并阻止懸浮粒越過第二板的頂部，從而防止井間交叉污染。美國專利文獻US5141719描述一種用于對多份樣本執行過濾的板組件。該組件包括具有多個孔的頂板、具有足夠尺寸以橫跨所述多個孔的多孔材料的單層、具有多個管的剛性的單件式導料板、和具有多個與所述多個孔和多個管對齊的井的底板。該組件還包括用于通經頂板、導料板和底板抽成真空以將液體從孔經管被抽吸入井中的機構。已知的多井過濾設備的一個缺點在于，當在過濾過程中使用負壓或正壓時，單個有缺陷的樣本井會擾亂所有其它井的過濾，這是因為缺陷井造成壓力泄漏。已知設備還被證明不可靠，有些樣本在過濾過程中僅被部分過濾。問題還會出現在過濾過程結束之時以及之后液滴從過濾井滴入收集井。此外，已知設備的自動化很困難且復雜，造價昂貴。

發明內容
本發明的主要目的是減少甚至消除現有技術中的上述技術問題。本發明的目的是提供有效精確地過濾液體樣本的設備、系統和方法。本發明的目的還在于提供過濾在樣本板的樣本井中的液體樣本的設備、系統和方法，從而樣本板的有缺陷的井不會干擾其它井的過濾過程。
本發明的目的還在于提供過濾在樣本板的樣本井中的液體樣本的設備、 系統和方法，從而在過濾結束之時和之后的滴液問題可得以避免。本發明的目的還在于提供同時過濾在樣本井中的多份液體樣本的系統。本發明的目的還在于提供獨立過濾樣本井中的多份液體樣本的系統。為實現上述目的，本發明的設備、系統和方法的特征如所附獨立權利要求的特征部分所示。本發明的優選實施例在從屬權利要求中予以描述。在本文中的本發明實施例不應理解為對所附權利要求書的適用范圍的限定。本文中的動詞“包括”是開放式定義，不排除其它未列舉特征的存在。在獨立權利要求中的特征可相互自由組合，除非另有明確說明。根據本發明的典型設備包括注射器，該設備用于通過使液體經過位于樣本井底部的過濾元件移出到樣本井之外來過濾樣本井中的液體。根據本發明的典型設備還包括密封件，密封件如此布置在注射器噴嘴的周圍，即，注射器可被調節至以基本氣密的方式與樣本井的上部相連接。本發明的設備可用于過濾多種液體例如生物流體。通過使用可控的正壓，液體被迫經過過濾元件。如此產生正壓，在保持注射器與基本氣密與樣本井上部基本氣密連接的同時，配送空氣到樣本井。該樣本井可以是具有多個井的樣本板的獨立井或單個井。過濾元件是指分離介質，其適用于在正傳送液體通過分離介質時將一種或多種成分從液體樣本中分離出。過濾元件可以由諸如多孔塑料、金屬絲網、紙或玻纖等材料制成，其位于樣本井底部，能夠覆蓋樣本井底部例如10% -30%、20% -50%、40% -70%、 60% -90%、甚至100%的表面積。注射器是指用于轉移量定體積的液體和/或氣體的現有技術已知的常規實驗室儀器。通常，注射器包括保持量定體積的液體和/或氣體的筒體、以可動方式布置在筒體中的活塞以及抽取和分配液體和/或氣體的噴嘴。密封件通常由諸如硅橡膠等彈性材料制成，其提供注射器和樣本井上部之間的氣密連接，而無須使用大的壓緊力。一般，密封件如此圍繞噴嘴布置，即，當注射器以基本氣密的方式與樣本井上部連接時，注射器不與樣本井相接觸。當樣本井中的液體樣本能通過使用分配空氣到樣本井中的注射器而遷移經過過濾元件時，注射器和樣本井上部之間的連接“基本氣密”。換句話說，該連接不必完全氣密封，只要連接處的孔不妨礙過濾即可。本發明設備的優點在于，在底部有過濾器的液體井中的液體樣本能夠很容易被過
濾ο根據本發明的實施例，密封件沿噴嘴的外表面可動地布置。提供沿著噴嘴可移動的密封件的優點在于，注射器末端與樣本井底部之間的間隔可變。通過沿噴嘴移動密封件， 注射器末端例如布置并保持在液位上方一定的距離。在一些情況下，注射器末端能夠布置在液位下方，借此在分配空氣到樣本井中時，液體樣本被有效地混合。根據本發明的優選實施例，密封件可從噴嘴拆下。可拆卸的密封件的優點在于密封件能進行更換。通過換上不同類型的密封件，該設備可用于多種樣本井。因此，可拆卸的密封件使得本發明的設備為多用途裝置。根據本發明的實施例，密封件是空心筒。對于96井的樣本板來說，該筒的內徑例如可以為l_5mm，優選為2-3mm。該筒的外徑例如可以為8_9mm。該筒的長度例如可以為 0. 1-lOmm，優選為 l-5mm。根據本發明的優選實施例，接觸樣本井上部的密封件的端部帶斜面。該密封件可以如此帶有斜面，即，斜面端與樣本井上部的形狀匹配。斜面端的一個優點在于可以較小的力實現氣密連接。根據本發明的典型的液體樣本過濾系統包括具有保持液體樣本的多個樣本井的樣本板，至少一個樣本井在其底部具有過濾元件。典型的系統還包括注射器陣列和用于控制注射器操作的控制器單元。在根據本發明的典型系統中，至少一個所述注射器包括密封件，該密封件如此布置在注射器噴嘴的周圍，即，注射器可調整至以基本氣密的方式與樣本板的樣本井上部連接。樣本板例如可以是具有例如6、24、96、384或1536個樣本井的常規微量板或微量滴定板，其以2 3的矩形矩陣形式布置。微量板的每個井通常具有大致在幾微升至數百微升之間的容積，例如在1-5000微升的范圍。樣本板的樣本井能夠成行列布置，或者成直線布置。優選的是，該系統的每個注射器包括圍繞噴嘴布置的密封件。優選的是，樣本板的所有樣本井包括過濾元件。本發明的系統的優點在于，樣本井板中的有缺陷的井不會妨礙其它井中的過濾過程。此外，對于根據本發明的系統，一個或多個樣本井可以同時過濾。根據本發明的實施例，控制單元布置成獨立控制注射器的操作。控制器單元例如能夠布置成通過移動連接到活塞的桿來移動活塞。根據本發明的、用于過濾樣本井(樣本井底部具有過濾元件)中液體樣本的典型方法包括將空氣抽入注射器、調整注射器至與樣本井上部的基本氣密連接；將空氣從注射器分配到樣本井中，借此，液體樣本的一部分通過過濾元件遷移離開樣本井。被抽入注射器且隨后被分配到樣本井中的空氣量例如取決于樣本井容量。對于常規的96井的樣本板，所用的空氣量可以為例如0. 5-2毫升或1-3毫升。根據本發明的實施例，該方法包括引導液體樣本的經過濾部分進入另一樣本井。 優選的是，保持液體樣本的樣本板和經過濾的液體樣本被引導至其中的樣本板以層疊布置，從而這些板的井彼此對齊。根據本發明的實施例，該方法包括將空氣從樣本井吸入注射器中，液體借此因負壓而被經過過濾元件被抽吸入樣本井中。在過濾之后在仍保持注射器與樣本井上部基本氣密連接的同時抽吸空氣的優點在于可以避免滴液的問題。本發明還涉及本發明系統被用于過濾洗提血的用途。洗提血通常通過具有含鈣蛋白質溶液的洗提血而制得。在洗提過程中，血清成分被洗提成洗出物。此外，至少一些血紅細胞分裂，從而血液成分如血紅蛋白和細胞壁部分進 入洗出液。通常，洗提液還包括紙纖維。對于本發明系統用于過濾洗提血的用途，可以避免由于血斑浮于液面導致的測量問題。 此外，對于該系統的用途，洗提血所含有的紙纖維可被除去。


尤其是在所附的權利要求書中描述了被認為是本發明特點的新穎特征。然而，發明自身(關于其結構及其操作方法)連同其附加的目的及其優點將在結合附圖閱讀以下對具體實施方式
的描述時從中了解到，其中 圖1A-1D示出使用根據本發明實施例的設備過濾液體樣本的過程；圖2示出根據本發明的實施例的系統；和圖3示出根據本發明另一實施例的系統。
具體實施例方式圖1A-1D示出了用根據本發明的實施例的設備過濾液體樣本的過程。用于過濾液體樣本的設備包括注射器100。注射器100包括用于保持量定體積的空氣的筒體110、以可動方式布置在筒體110中的活塞120、與活塞120相連的桿、和噴嘴 140，空氣通過該噴嘴可被抽吸和分配。該設備還包括圍繞注射器100的噴嘴140布置的密封件200。由彈性材料制成的密封件200布置成可沿噴嘴的外表面活動，從而當注射器100以基本氣密方式與第一樣本井310的上部相連接時，注射器100的末端和第一樣本井310的底部之間的距離可變。保持在第一樣本井310中的液體樣本被處理從而析出所要的樣本成分。第一樣本井310包括位于樣本井310底部處的過濾元件320。過濾元件320用于在使液體遷移經過過濾元件320時從液體中分離出析出成分。第二樣本井410布置在第一樣本井310的下方， 以收集濾出物例如液體。圖IA所示的是過濾過程的第一步，其中通過移動桿130將空氣吸入筒體110。在此步驟中，注射器100不與第一樣本井310接觸。接下來，如圖IB所示，注射器100被調整至以基本氣密方式與第一樣本井310的上部相連接。然后，如圖IC所示，空氣從注射器100被分配到第一樣本井310中。所分配的空氣產生正壓，其迫使液體經過過濾元件320。遷移經過過濾元件320的液體部分被導入第二樣本井410中。在想要的液體樣本量被過濾之后，在仍保持注射器100以基本氣密方式與第一樣本井310相連的情況下，通過將空氣吸入注射器100中產生負壓。從而，懸吊于過濾元件 320處的液滴被抽吸入第一樣本井310中。在如圖ID所示的過程的最后一步中，注射器100被移走而不與第一樣本井310接觸。圖2示出了根據本發明的實施例的用于過濾多份液體樣本的系統。該系統包括第一樣本板300，其具有多個用于在過濾之前保持多份液體樣本的第一樣本井310。每個所述第一樣本井310在底部具有過濾元件320。該系統還包括注射器100陣列。每個注射器100包括圍繞注射器100的噴嘴140 布置的密封件200。注射器100被調節至以基本氣密封的方式與第一樣本板300的第一樣本井310的上部相連。該系統還包括用于控制桿130的移動的控制器單元500。與活塞120相連的桿130 在豎向上同時運動或獨立運動。在第一樣本板300下面的是具有多個第二樣本井410的第二樣本板400。第一樣本板300和第二樣本板400層疊布置，從而第一樣本井310與第二樣本井410對齊。
根據本發明的系統的另一例子如圖3所示。圖3示出第一致動器510，其用于移動注射器100的桿130以將空氣吸入筒體110和將空氣排出筒體110。第二致動器520用于在豎向上相對于第一樣本板300和第二樣本板400移動注射器100。樣本板300、400布置成可以在水平方向上移動，以將每一個井310/410均置于注射器100之下。 附圖所示出的僅為本發明的多個有利的實施例。本領域技術人員將明白，本發明將不僅僅局限于上述例子，本發明還可以在之后所示出的權利要求書的范圍內進行變化。 本發明的一些可能的實施例將在從屬權利要求中加以描述，但是它們不將視作對本發明本身的保護范圍的限制。
權利要求
1.一種設備，其用于通過使液體經過位于樣本井的底部的過濾元件(320)遷移出樣本井來過濾樣本井(310)中的液體樣本，該設備包括注射器(100)，其特征在于，該設備包括密封件(200)，該密封件如此圍繞該注射器的噴嘴(140)布置，該注射器可調節至以基本氣密方式與該樣本井的上部相連接。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征是，該密封件(20)布置成可沿該噴嘴(140)的外表面運動。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其特征是，該密封件(200)可從該噴嘴(140)上被拆卸下。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其特征是，該密封件(200)是空心筒體。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的設備，其特征是，該密封件(200)的與該樣本井 (310)的上部接觸的端部帶斜面。
6.一種用于過濾液體樣本的系統，該系統包括_樣本板(300)，包括用于保持液體樣本的多個樣本井(310)，至少一個所述樣本井在底部具有過濾元件(320)；-注射器(100)陣列；和-控制注射器操作的控制單元(500)其特征在于，至少一個所述注射器包括密封件(200)，該密封件如此圍繞該注射器 (140)的噴嘴布置，該注射器可調節至以基本氣密方式與該樣本板的樣本井的上部連接。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述控制單元(500)布置成單獨控制該注射器(100)的操作。
8.一種用于過濾在樣本井(310)中的液體樣本的方法，該樣本井的底部具有過濾元件 (320)，其特征在于，該方法包括-將空氣吸入注射器(100)；-將該注射器調節至以基本氣密方式與該樣本井的上部相連接；和-從該注射器中分配空氣到該樣本井，部分液體樣本借此經過該過濾元件移出樣本井。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法包括將液體樣本的經過濾部分引導入另一樣本井(410)。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，該方法包括將空氣從樣本井(310) 吸入注射器(100)，液體此時因負壓被抽吸經過過濾元件(320)而被吸入所述樣本井。
11.將根據權利要求6所述的系統用于過濾洗提血的用途。
全文摘要
本發明提供一種設備和一種系統，其用于使液體經過位于樣本井(310)的底部的過濾元件(320)遷移出樣本井(310)來過濾樣本井(310)中的樣本液體。該設備和系統包括注射器(100)和密封件(200)，該密封件如此圍繞注射器(100)的噴嘴(140)布置，注射器(100)可調節至以基本氣密方式與樣本井(310)的上部相連接。本發明還涉及過濾液體樣本的方法和將該系統用于過濾洗提血的用途。
文檔編號B01L3/02GK102170970SQ200980134405
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月1日 優先權日2008年9月2日
發明者J·科皮, K·萊赫蒂寧 申請人:沃拉克有限公司