專利名稱：唾液樣品采集系統的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及用于采集生物物質的試劑盒和系統，且更具體地涉及經配置供非專業人員使用的唾液采集、存儲以及運輸系統。
現有技術目前容器技術和制造工藝已達到先進水平，由此容器設計和功能為特定目而構 造。例如，由硬紙板制造的橙汁容器可在其中結合了專門針對橙汁的酸性性質設計的特征， 這些特征與為例如牛奶設計的相似硬紙板容器的屬性明顯不同。在每個例子中，涉及例如 保質期、紫外線暴露損傷、果肉含量等的細節影響具有特殊應用的高性能容器系統的設計。為非食物應用設計的容器也很先進，其具有許多結合的特征，設計所述特征以與 其設計用于的服務性質相配合。這一點對于設計用來收集生物材料的容器來說特別正確， 特別是在當在沒有專家幫助下使用(即在沒有專業人員在場的情況下由未經培訓的消費 者使用)這些容器時更加正確。此外，這些容器有時必須支持特殊的特征，例如長期存儲、 耐用性、安全操作、通過郵政遞送服務的運輸等等。在一些特殊情況下，希望提供適合通過郵政和私人遞送服務安全運輸生物物質的 容器。例如，可以考慮針對例如由聯邦快遞公司提供的那些私人遞送系統和服務的使用來 設置包裹。在這方面，必須提供包裹系統從而保護免受震蕩、溫度變化并耐久等——這些問 題與遞送服務公司使用的常規程序相關。進一步希望所設計的容器便于非專業人員輕松使 用而無需接受特殊培訓——并且沒有復雜的使用說明和步驟。在一些應用中，供者將在沒 有專家或醫學專業人員幫助下使用采集生物樣品的容器。在家用采集系統中，容器必須在 無需復雜說明的情況下高度功能化并且進一步地其必須沒有可能導致缺陷樣品采集的失 敗機制。因此，具有最少量步驟以及最少量部件而有效獲取樣品的容器對于系統成功具有 極大的益處。已經開發了若干用于處理粘性液體特別是唾液和血清的系統。見，例如， Haldopoulos，美國專利號 3,832，141 ；Ohringer，美國專利號 3, 846, 077 ；Breno，美國專利 號 4，209，488 ；Mar，美國專利號 4，644，807 ；Romer，美國專利號 4，895，808 ；以及 Seymore, 美國專利號5，268，148。然而，此前在本領域開發的裝置通常是由有技術的實驗室技術人員 使用的精密設備。在2008年6月17日的美國專利7，387，999中，D' Angelo教導了唾液樣品采集 系統。使用海綿部分擦拭唾液且之后通過擠壓或離心分離機從海綿中吸取唾液。在名禾爾為 “Apparatus for Sampling, Storing, Preserving and Testing aSpecimen”的公開內容中，賓夕法尼亞的發明人Alley給出了棉簽頭以及與其協作的容器 系統，該容器系統被設置成當棉簽插入其中時壓縮棉簽。部分樣品被運送到提供的多個分 離的腔室中以使樣品彼此分離。因為試劑盒是圍繞與在裝置內直接測試的多種目的功能而 設計的，所以復雜性是顯著的。在僅僅需要單個樣品的應用中，或者在測試完全在樣品采集 試劑盒以外完成的系統中，該系統不會提供益處。
在美國專利5，981，293中，公布了流體采集試劑盒和方法的完整說明。專利權受 讓人加利福尼亞的Biex Inc.使用與生物物質例如唾液等相關聯的流體采集、過濾以及存 儲設備。特別地，所述裝置具有第一管子以及與第一管子協同作用的第二同心管子，所述第 一管子具有封閉的第一端部和開口的第二端部。此外，所述系統配置帽子從而在外部管子 孔處形成液體密封。發明人Chess等人在1997年10月7日的美國專利5，674，456中給出了他們的發 明。具有針對用于醫學樣本的“可運輸容器”的特殊設計的容器采用了“科普林缸(Coplin jar)”設計。“與缸頂部鉸鏈結合的蓋子”調節“開放”和“關閉”位置。在這些系統中包括 了以“側向方式”接收容器的盤子。然而，該盤子不支持用于缸的雙重模式調節。明尼蘇達州發明人Lenmark Sr.以及Koentopp教導了特別適用于海運運輸的專 門試劑盒。容器提供了具有規定切口的泡沫元件從而在其中接收包含樣品的小瓶。盡管這 些切口并非設計用來支持任何雙重模式的海運物件，在特殊應用的運輸箱中，它們確實帶 有多個元件。加拿大安大略省的DNA Genotech Co.生產的一種試劑盒被DNA診斷工業的許多 專業人員相當廣泛地使用。然而，這些系統具有很多復雜性以及缺點，這些造成了失敗機制 進而形成不可靠的系統。Genotch系統的第一個重要缺點是其包含四個分離的部件，這些部 件必須通過一系列必須依照特定順序執行的復雜步驟反復結合和分離。雖然所述試劑盒包 括六種語言的詳細的使用說明小冊子以及一系列類似灰白相片的圖解，對于一些使用者來 說毫無差錯地執行所示步驟仍然是困難的。在一個重要例子中，通過螺紋組將接收器皿結合到漏斗元件上。提供漏斗由此使 用者能夠容易地將唾液吐到裝置中并且所接收到的唾液會被運送到該接收器皿的小孔中。 在器皿中接收了足量的唾液后，必須通過以與擰轉器皿的方向相反的旋轉方向繞軸線擰轉 漏斗，將漏斗與接收器皿分離。然而，這些必須僅在向接收器皿中引入特定的DNA保藏和穩 定流體后才進行。為了實現這一點，將另一螺紋組系統結合到漏斗的相對端部上。也就是 說，在漏斗的大端部，專門準備的流體容器被螺旋擰緊到漏斗頂部。當容器以這種方式被 應用時，膜被刺破并且釋放到漏斗中的流體穿過漏斗并最終進入接收器皿中從而與唾液混 合。然后，可最終將漏斗從接收器皿上分離。此后，具有與漏斗狹窄端部相同的螺紋組的終 止帽被螺旋擰緊到器皿孔端部從而形成密封，由此限制和容納其中收集的唾液和穩定性流 體。 漏斗和大帽/容器成為廢料。儲液器包含很可能引起一些人焦慮的剩余化學品。 雖然沒有必要將這些物品作為醫學廢物丟棄，這些剩余部件很可能至少具有醫學廢物的外 觀并因此引起擔憂和對特殊的且有時是昂貴的處理的需要。設計一種沒有需要作為醫學廢 物加以丟棄的剩余部件的系統是十分優選的。因為漏斗需要與接受器皿結合和分離，所以 其具有整合的手指把手，該把手易于與人指尖配合和在工效學上協作。然而，如果沒有將漏 斗螺旋擰到接收器皿上以及從接收器皿上擰下來的需要，那么也就沒有對這些手指把手的 需要；因此簡化了制造工藝并且節省了材料。另一個與所描述的采集系統相關的重要問題 涉及濺出。因為需要相當量的唾液來合適地填充接收器皿，通常這需要花費使用者一些時 間來提供所述量。在填充容器的過程中，當等待時間以使口中能形成額外的唾液時，人們希 望將容器放下。然而，由于另一個設計缺點，必須連續拿著該裝置并在不濺出其內含物的情況下很難將該裝置放下。因此如果容器能夠被擱置在其自身結構上以允許使用者有時間來 填充該裝置而無需一直拿著該裝置將是另一個重要改進。雖然本領域的系統和發明被設計用來實現具體的目標和目的，其中一些也確實是 顯著的，但是本領域的這些發明具有一些限制，這些限制阻止它們以目前可能的新方式使 用。本領域的發明不被使用并且不能被用來實現以下教導的發明的優點和目標。
發明內容
詹姆士 ·普朗特、大衛·貝克、凱瑟琳· J ·埃利奧特和埃德加·麥克比恩發明了 唾液樣品采集系統，該系統包括經特別構造以供非技術性使用者方便使用以及進一步為標 準運輸服務中的安全送送而構造的裝置。這些系統的主要功能是為直接面向消費者的使用 提供容易使用的唾液樣品采集試劑盒。與現有技術形成對比的是，在此首次教導和呈現的 系統無需特殊培訓或技術即可有效使用。用于唾液樣品采集、臨時存儲以及通過遞送服務運輸的裝置由兩個主要元件形 成——這兩個元件中的每一個具有整合在其中的多個特征。優選地通過模制工藝由塑料形 成，這兩個元件共同協作從而提供“結合”和“分離”的狀態。通過機械聯鎖(例如螺紋組 型結合)以最佳方式結合在一起的接收器皿和密封帽形成適于唾液樣品中的DNA長期和持 久保藏的液體密封容納腔。所提供的接收器皿包括整合的漏斗部分，該部分就吐唾液而言與人嘴實現工效學 上的配合，且當供者在向漏斗頂端的大孔中吐唾液時有效地接收來自供者的唾液。漏斗以 適于在其中容納所接收的液體的狹窄管狀部分通常為圓柱形的管狀部分結束。接收器皿還整合了外體部分，此外體部分形成了剛性直立裝置，系統可以在該裝 置上豎直擱在平面上。這個外體部分可以支持其他結構，例如觀察窗口和標記。接收器皿 還可以包括整合的刀元件。密封帽可在其上整合密封機構、可刺破的儲液器、抓握表面、標簽接收表面等。當帽元件被結合到接收器皿上時，在它們之間形成密封的動作還導致破壞了儲液 器的完整性由此使儲液器內容物被釋放到接收器皿中并且與其中已經存在的物質混合，而 同時在接收器皿和密封帽之間形成密封從而沒有液體能夠逃離容器。在一些方式中還包含這些系統的輔助元件。應用專門化的運輸容器為這些裝置的 運輸和遞送提供了兩種操作模式。即運輸容器支持接收器皿和密封帽的容器以“分離”狀 態保持彼此分離，并且還提供處于“結合”狀態的接收器皿和密封帽的容器。在以“分離”狀 態為特征的運輸模式中，裝置被運送至使用者/消費者。在以“結合”狀態為特征的運輸模 式中，系統被返回運輸到實驗室用于分析。因此，本發明還涵蓋了設計作為特定目的運輸容 器的協作運輸設施，所述容器被設計用來進一步支持特別針對消費者唾液樣品采集的任務 和目標。發明目的本發明的主要目的是提供唾液樣品采集系統。本發明的目的是提供唾液樣品采集系統，該系統可以由沒有特殊技能的未受過培 訓的使用者容易地操作。 另一個目的是提供自完備的唾液樣品采集系統，其在使用后不會留下副產品廢物。本發明的目的是提供唾液樣品采集系統，其與雙重模式的應用專門化的運輸容器協同作用。本發明的另一個目的是為改善可靠性提供減少了部件且提高了使用簡易性的系 統。參考優選實施方案的詳細說明以及附圖能夠更好理解本發明。在此提供的實施方 案是實現本發明的特定方式且不包含所有可能的方式。因此，存在沒有偏離所附權利要求 公開內容的精神和范圍的其他實施方案，但它們沒有作為具體實施例在此出現。應當理解 大量可選擇方式是可能的。附圖簡要說明參考下述說明、權利要求書以及附圖可以更好理解本發明的各項特征、方面和優 點。其中
圖1是一種唾液樣品采集系統的第一種方式的剖視圖；圖2和圖3示出了帽，該帽通過螺紋組結合到接收器皿上從而使得儲液器膜被刺 破進而將液體釋放到接收器皿中；以及圖4呈現了雙重模式運輸容器系統的一種方式。
具體實施例方式參考附圖1-4，尤其是其中的參考編號，人們將獲得對在此教導的系統設備扎實和 完整的理解。具體地，圖1示出了在對稱軸上處于空間相鄰關系的兩個主要元件的剖視圖。接 收器皿1是密封帽2的互補部分——如此設置它們使得它們在幾何學上互相配合并且包含 用于彼此緊密結合的裝置。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和細長圓柱形管狀部分5，該管狀部分5與第二圓柱形結構剛體6共軸，該剛體6包括位 于平面內形成“足”或者“基”的終端表面7 (例如環形物)。在接收器皿元件頂部的外側邊 緣，形成螺紋組系統8作為所述接收器皿元件和所述帽元件之間的結合裝置的一部分。該 結合可進一步包括設計好的基座表面9從而與密封帽所整合的環形凸緣10配合以形成液 體密封。雖然優選方式包括凸緣與帽整體模塑成型的方式，但其它方式包括壓力配合接受 空間將“0”形環保持在密封帽內部的方式。當相應設置的密封帽與接收器皿結合時，所述 密封帽與接收器皿在“0”形-環以及相對應且相互協作的基座處形成更耐久的液體密封。 在密封帽的內側圓柱表面上形成互補的且相互協作的螺紋組11。當在此所述的密封帽與 類似描述的接收器皿被放在一起并且以相反方向繞軸轉動時，在它們之間形成液體密封， 因為螺紋經設置使得環形凸緣被壓力配合到接收器皿的基座表面上。除了在帽元件和接收 器皿元件之間形成液體密封外，憑借該螺紋結合將這兩個元件放到一起的動作產生了另一 個重要功能。液體密封儲液器12在其中包括特殊的配方，該配方可用來穩定和保藏生物樣 品，例如唾液。儲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。當密 封帽被螺旋擰到接收器皿上時，其沿軸向朝接收器皿推進。提供了與接收器皿整合的仔細 定位的刀19以刺破膜并且使其中的液體憑借重力釋放。因此，使密封帽與接收器皿相聯系 保證了配方從儲液器中釋放并進一步保證了配方與收集容納的唾液混合由此保藏唾液。帽元件還包含帶刻痕的外表面14以及標簽接收表面15。帶刻痕的外表面通過實現與人手指 間的良好的工效學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 緊密結合到接收器皿上，所述阻力部分地由于薄片膜和刀以及進而與環形凸緣和其基座之 間的摩擦。采用標簽接收表面通過粘結劑接受標簽，由此這些容器能夠更容易地被標記識 別信息。將已用容器 的內容物與具體供者相關聯通常是方便的并且有時通過粘附在密封帽 上的標簽來完成，所述標簽不易從帽上分離并且在操作鏈中每個人都容易看見所述標簽。最后，接受器皿元件還整合了標志16以改善使用簡便性。在接收器皿的管狀圓柱 形部分上或者在該主體的其它外側表面上包含“填充線”標記。也可以提供其它標志從而 類似地幫助合適的使用。在一些優選方式中，可以在主體中提供槽從而實現觀察窗口 17，通過該窗口，使用 者可以更容易地觀察包含了被收集的樣品物質(唾液)的管狀部分。更準確地，可以觀察 作為填充線或者填充極限而在管狀部分上形成的脊18。在清楚地理解每一個所述系統整合了所述兩個主要元件后，對接收器皿元件或帽 元件中每一個的各種方式的更詳細說明如下。圖2和圖3進一步顯示了包括了密封帽21和接收器皿22之間的結合的這些系統 的重要方面。通過繞看公共軸的反向旋轉(指示符23)，密封帽被螺旋擰到接收器皿上并與 之結合。當旋轉密封帽時，螺紋組使得密封帽沿軸線朝接收器皿推進(如24所示)。當在 包括保藏液體的儲液器25向刀26推進并與之接觸時，薄膜27被刺破31從而釋放液體32， 由此液體32流入接收器皿從而與收集的唾液33混合。此外，密封帽被進一步推進由此在 密封帽環形凸緣34和接收器皿內側表面35之間形成液體密封，所述接受器皿內側表面35 形成協同作用的基座。所述兩個元件之間的壓力確保液體被安全地容納在接受器皿中進行 耐久長期的保藏。這些系統的一個重要方面涉及在收集步驟中該裝置的使用。當所需的唾液量很可 能多于在單次“吐唾液”動作中可以獲得的唾液量時，那么需要供者反復地向漏斗孔中吐唾 液。因為這個原因，希望該裝置能夠被放置在平直表面上從而在兩次吐唾液之間休息。為 了實現這一點，形成剛體的外部管，所述外部管具有“足”部分的底座從而確保當擱置在桌 子上時器皿是豎直的。雖然底座可以在其底部包括開口，至少一個基本位于平面內的環形 環提供這些裝置的擱置表面。一些方式可以在主體上包括向外展開的唇緣從而為提高穩定 性增加環面的表面積。為了吸引人的“清潔”感覺，剛體有時是透明的或者半透明的并且可以由模塑塑料 制造。此外，為了提供改善的抓握和操作，其外側表面可以被刻痕或者被磨損。因為一些模 塑塑料在成型之后相當光滑，有時希望這些裝置主體外側表面經濟地制備了適合人類手指 方便操作的“抓握”表面。儲液器優選地整合在帽元件內部腔部分內。在塑料成型步驟中，儲液器可以與帽 一體形成。所述儲液器優選是圓柱形的并且大約Icm深。可以通過自動化機械在儲液器中 填充保藏液體，并且之后可以將儲液器密封以包含和保護液體直到需要使用液體。在預期 的系統中，儲液器可以包含專門制備的粘結表面，通過例如粘結劑或塑料焊接可以將薄膜 或箔片粘附到所述粘結表面上。使用薄膜或者箔片來完成儲液器單元。這些支持功能涉及 液體在適當的時間從儲液器中的釋放。即，當帽元件與接收器皿元件結合時，希望所述液體自動地與唾液混合。因此，無需采取任何額外的步驟，例如測量、傾倒、計算等等，非技術性 使用人員僅僅通過將所述帽螺旋擰到所述接收器皿上即可保藏唾液樣品。在一個優選方式中，包含在儲液器中的保藏液體被染色劑著色。這產生了 一種機 制，通過該機制使用者能夠容易地確定箔片密封被恰當地破壞并且此前容納在儲液器中的 液體已從儲液器中釋放并且已經進一步與唾液樣品混合。在不使用染色劑的系統中，已觀 察到由于沒有被查明箔片刺破系統故障而導致的失敗隨后使樣品遭到損壞。這些唾液采集 系統的另一個重要部件包括特殊的雙重模式運輸容器。因為這些系統專門為消費者的直接 使用而構建，例如在消費者私人家里使用，所以提供適合雙向運輸的雙向運輸容器是有利 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，包括該泡沫核心元件 的運輸容器支持兩個獨立的運輸模式。當根據本發明的唾液樣品采集裝置被運輸到消費者 時，必須使密封帽和接受器皿保持分離從而防止流體儲液器的內容物被釋放。因此，在該第 一運輸模式中，提供第一切口腔43以容納在其中包含儲液器的帽44，同時提供第二個切口 腔45用來容納接收器皿46。一旦相應地插入，帽和接受器皿在空間上保持分離，因此維持 儲液器的完整性。在使用之后，一旦帽與接受器皿緊密結合并且液體從儲液器中釋放，那么 組合的帽和接收器皿48可以被插入另一個專門為該組合提供的切口腔47中，由此包含與 保藏液體混合的樣品的系統可以被運輸返回到實驗室。以這種方式，運輸箱被特別設置從 而配合僅在使用后釋放保藏液體的目的。此外，通過單個容器支持兩種運輸模式并且沒有 廢物材料遺留。 根據本發明的每個優選實施方案，提供了唾液采集保藏和運輸系統。應當理解在 此所述的每個實施方案包括裝置并且一個優選實施方案的裝置可能與另一個實施方案的 裝置稍微不同。因此，在一個實施例中的限制條件不應被轉嫁且含糊地推定為替換實施例 的一部分。現在人們將完全理解易于使用的唾液樣品采集系統和試劑盒是如何設置和構建 的。盡管已經以相當多的細節和簡明語言并且參考一些優選方式包括發明人預期的最佳方 式描述了本發明，但是其他方式是可能的。因此，本發明的精神和范圍不應受到本文提供的 對優選方式的說明的限制，而是受所附的權利要求限制。
權利要求
1.用于采集和運送包含DNA物質的人類唾液的裝置，其包括兩個主要元件接收器皿 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補性的機械聯鎖系統，當處 于結合狀態時在所述接受器皿和所述封閉帽之間形成液體密封。
2.根據權利要求1所述的采集和運送裝置，所述裝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.根據權利要求2所述的采集和運送裝置，所述密封帽元件整合了DNA保藏流體的儲 液器，由此當所述密封帽被結合到所述接收器皿上時，儲液器密封被破壞，導致DNA保藏流 體離開儲液器并且被所述接收器皿接收。
4.根據權利要求3所述的采集和運送裝置，所述密封帽整合了環形凸緣并且所述接收 器皿整合了協同作用的基座，由此所述機械聯鎖系統在所述凸緣和所述基座之間實現液體 密封。
5.根據權利要求3所述的采集和運送裝置，所述密封帽整合了“O”形環并且所述接收 器皿整合了協同作用的基座，由此所述機械聯鎖系統在所述凸緣和所述基座之間實現液體 密封。
6.根據權利要求3所述的采集和運送裝置，所述接收器皿元件整合了至少一把刀，所 述刀被設置成當推進所述機械聯鎖系統以在所述密封帽和所述接收器皿之間實現結合狀 態時刺破所述儲液器密封。
7.根據權利要求6所述的采集和運送裝置，所述儲液器密封是粘附到儲液器基座上的 薄膜或者箔片。
8.根據權利要求3所述的采集和運送裝置，所述DNA保藏流體被染色劑染色，由此非技 術性使用者能夠容易地從視覺上確認所述流體已從所述儲液器轉移到所述接收器皿。
9.根據權利要求2所述的采集和運送裝置，所述接收器皿元件整合了孔，所述孔在工 效學上適合接收人類供者所吐的唾液。
10.根據權利要求9所述的采集和運送裝置，所述孔大于約Icm2并且小于約20cm2。
11.根據權利要求2所述的采集和運送裝置，所述接收器皿進一步包含作為外部同心 圓柱體的剛體。
12.根據權利要求11所述的采集和運送裝置，所述器皿元件整合了底座部分，所述底 座部分設置成具有基本平的表面從而當所述接收器皿被放置在平表面上時保持所述接收 器皿豎直向上。
13.根據權利要求11所述的采集和運送裝置，所述接收器皿元件整合了設置為“填充 線”的標志以向非技術性使用者指示足量樣品體積。
14.根據權利要求11所述的采集和運送裝置，所述剛體在其中切出槽孔，所述槽孔可 用作觀察窗口，由此使用者可以觀察到內部圓柱形管狀部分。
15.根據權利要求14所述的采集和運送裝置，所述接收器皿進一步包括在所述圓柱形 管狀部分上形成的脊，所述脊和所述觀察窗口徑向對齊和軸向對齊，由此使用者通過所述 觀察窗口能夠容易地觀察脊。
16.DNA樣品試劑盒，包括兩個元件的采集和運送裝置以及雙重模式的運輸容器，所 述雙重模式運輸容器被設置成在第一模式中安全地在其中容納所述采集和運輸裝置，由此 在第一模式中所述兩個元件保持分離，并且在第二模式中所述兩個元件被保持在結合狀態。
17.根據權利要求16所述的DNA樣品試劑盒，包括運輸箱以及帶有多個切口的核心。
18.根據權利要求17所述的DNA樣品試劑盒，所述切口設計成支持兩種運輸模式在 第一運輸模式中，兩個切口分別在其中接收所述密封帽和所述接收器皿；并且在第二運輸 模式中，單個切口將組合的密封帽和接收器皿保持在結合狀態。
全文摘要
本發明涉及唾液樣品采集系統。為了非技術性使用者的輕松使用以及通過例如聯邦快遞等常規遞送服務的安全運輸和遞送而特別構建唾液樣品采集系統。通過兩個主要元件的緊密結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裝置、填充線窗口、漏斗系統、刀、螺紋組、以及容納管等。互補性的帽元件包括協同作用的螺紋組、標簽接收表面、抓握表面、密封裝置以及帶有可刺破的薄片膜的儲液器。所述兩個主要元件可以被容納在應用專門化的運輸容器中，所述運輸容器支持兩種運輸模式，因此所述系統以不同的運輸模式被安全運輸到供者使用者并且從供者使用者處安全運回。
文檔編號C12Q1/68GK102032998SQ200910178920
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者凱瑟琳·J·埃利奧特, 埃德加·麥克比恩, 大衛·貝克, 詹姆士·普朗特 申請人:帕斯維基因組學公司