[发明专利]具有一次性流体路径的液体到液体生物粒子浓缩器

说明书

公开了具有一次性流体路径的液体到液体生物粒子浓缩器。一种装置包括：被包围在外壳内的亲水性过滤器，外壳包括用于抽吸底端处的流体样品的开口和顶端处的洗脱端口；使用洗脱流体，多个粒子被从过滤器的滞留物表面洗脱并通过开口以减小的流体体积被分送；邻近顶端定位的渗透物端口，与过滤器的渗透物室流体连通；浓缩单元中的邻近渗透物室的一个或更多个阀：在对真空源打开且对大气关闭时，允许流体被从开口抽取进入滞留物室中、穿过过滤器、然后进入渗透物室；在对真空源关闭且对大气打开时，允许渗透物室中的压力等于大气压力；在对真空源关闭且对大气关闭时，允许渗透物侧是密封室从而将穿过过滤器的洗脱流体的量保持到最小值。

本申请是申请日为2014年2月26日、发明名称为“具有一次性流体路径的液体到液体生物粒子浓缩器”且申请号为201480017854.9的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

主题公开总体涉及样品制备的领域。更具体地，主题公开涉及一种粒子的自动化浓缩的方法和装置用于增强随后分析方法的灵敏度。

背景技术

检测和定量液体中的稀释材料的困难是众所周知的。随着分析物浓度降低，现有的系统全部开始失灵，最终导致在非常低的浓度下检测不到分析物。这对国家安全构成了重大问题，例如2001年的邮政炭疽袭击和随后的反恐战争已经揭示了在生物威胁的取样和检测方面的不足之处。与环境科学一样，现有的检测极限类似地影响医学领域。

对溶液中的粒子进行定量的现有分析系统的检测极限不会使它们不适合用于对落在这些极限以下的分析物或粒子进行研究。而是，需要在分析前对粒子进行浓缩的方法。

通常使用离心分离进行液体中的粒子浓缩。根据混合物中出现的单个成分的密度差异，将离心力用于混合物的分离。这种力分离混合物，在管的底部形成相对致密的材料的小球。然后可以将被称为上清液或上层液体的剩余溶液在不扰动小球的情况下小心地从管中倒出或使用巴斯德移液器取出。离心分离的速率由对样品施加的加速度规定，且通常以每分钟转数(RPM)或重力进行测量。离心分离中的粒子沉降速度是粒子尺寸和形状、离心加速度、存在的固体的体积分数、粒子与液体之间的密度差和液体粘度的函数。

离心分离技术所具有的问题限制它的适用性。微米尺寸范围的粒子的沉降速度非常低，因此这些粒子的离心浓缩需要几分钟至几小时。实际的时间根据样品的体积、所用的设备和操作员的技术而变化。离心分离的性质和用以进行离心分离的装置的性质需要熟练的操作员，由此使得难以自动化和集成到其它系统中。

离心分离技术是冗长的，因为其通常由多个步骤组成，所述多个步骤各自需要来自操作员的高度专注。在大多数微生物学实验室中，每天通过离心分离处理大量的样品是很常见的。由于该冗长的性质而导致人为错误的可能性是高的；且如前所述，这些技术的自动化是困难和昂贵的。

已经探索了其它的浓缩技术且其主要落在三个技术类别内-微流体/电泳类、过滤类和捕获类。这些技术各自具有优缺点。

传统的平面过滤方法用于从液体中将粒子捕获在通常由滤网或多孔衬底支撑的平面过滤器上。存在许多不同的过滤方法，但目的都在于实现两种以上物质的分离。这通过要被去除的物质或物体与过滤器之间的某种形式的相互作用而实现。通过过滤器的物质必须是流体，即液体或气体。最简单的过滤方法为使固体和流体的溶液通过多孔的界面，使得固体被捕获而液体通过。该原理依赖于在流体中含有的粒子之间的尺寸差异，所述粒子组成所述固体。在实验室中，如果经常做的话，这使用具有用作多孔隔板的滤纸的布氏漏斗来完成。

物理阻挡过滤方法的一个缺点在于，被从流体中滤出的物质将会随时间阻塞穿过过滤器的通道。流过过滤器的阻力随着时间变得越来越大，就好像例如吸尘器袋。因此，已经开发了方法以防止这种现象发生。这些方法大多数涉及更换过滤器；然而，如果需要将过滤器用于连续过程，则这种更换的需要是很成问题的。可能会使用刮擦和原位清洁机制，但这些是不必要地复杂和昂贵的。