Устройство для сбора, транспортировки и хранения биомолекул из биологического образца
Группа изобретений относится к области сбора и хранения биологического материала. Устройство для приема образца содержит сосуд; приемник, сообщающийся с сосудом для приема образца; и колпачок. При этом колпачок содержит толкатель для вхождения в контакт с образцом при нахождении образца в приемнике, причем приемник содержит измельчительный элемент для измельчения образца, когда колпачок контактирует с приемником для выталкивания измельченного образца вовнутрь сосуда, и при этом толкатель содержит первый конец, соединенный с внутренней частью колпачка, и второй конец для контакта с образцом. Также раскрывается приемник для использования в устройстве, способ обеспечения сохранности биомолекулы, система для обеспечения сохранности биомолекулы, а также комплект для обеспечения сохранности биомолекулы. Группа изобретений обеспечивает быстрое и полное измельчение и последующее приведение к однородному виду образца. 5 н. и 43 з.п. ф-лы, 2 пр., 11 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящая заявка относится к области сбора и хранения биологического материала. В частности, настоящая заявка относится к устройству для сбора, транспортировки и хранения биомолекул из биологического образца, такого как фекалии.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Известны различные средства и устройства, которые были разработаны для сбора, транспортировки и хранения биологических образцов. Многие такие образцы представляют собой пробы фекалий, взятые у людей или других видов млекопитающих. Фекалии представляют собой полезный, неинвазивный тип образцов, который может быть использован для нескольких биологических исследований, таких как скрининг на паразитов и анализ кала на скрытую кровь (FOBT), и оба этих исследования используются для диагностирования острой патологии желудочно- кишечного тракта. Однако растет количество научных свидетельств, указывающих на то, что исследование нуклеиновых кислот микробного сообщества желудочно-кишечного тракта человека может обеспечить проникновение в суть как возникновения, так и прогрессирования ряда заболеваний и нарушений у человека. Этот ряд простирается от ожирения и других метаболических расстройств (Korecka и Arulampalam, 2012 г.) до неврологических заболеваний (Culligan и др. 2013 г) и рака прямой кишки (CRC, Cole и др. 2003 г.; Osborne и др., 2012 г.).
[0003] Человеческие дети рождаются практически без кишечной микрофлоры, несмотря на присутствие различных микроорганизмов в амниотической жидкости (DiGiulio и др., 2008 г.). Первые образцы фекалий, взятые у младенцев после их рождения, характеризуются низкой плотностью микроорганизмов (Palmer и др., 2007 г.). Микробы, присутствующие в кишечнике младенца, имеют нестабильный состав в течение первых одного – трех лет жизни, после чего разнообразие их видов начинает напоминать наблюдаемое в желудочно-кишечном тракте взрослого человека (Kostic и др., 2013 г.; Palmer и др., 2007 г.), просвет кишечника которого населен триллионами микроорганизмов различных видов (микрофлоры). На протяжении прошлого века и, в частности, в течение двух последних десятилетий, становилось все более очевидным, что внутрикишечные микробы человека необходимы большого количества различных процессов, важных для обеспечения здоровья человека (Evans и др., 2013 г.; Korecka и Arulampalam, 2012 г.). Например, одним из главных полезных для человека эффектов кишечной микрофлоры является образование короткоцепочечных жирных кислот, являющихся важным источником энергии (Evans и др., 2013г.). Таким образом, приобретение кишечных микробов является важной частью нормального развития (Kostic и др., 2013). Для идентифицикации видов микробов, присутствующих в желудочно-кишечном тракте и их конкретных ролей, многие исследования сосредоточены на метагеномном анализе (оценке совокупного генетического материала (ДНК и РНК)) пула присутствующей микрофлоры. Метагеном микрофлоры обычно называют микробиомом.
[0004] Первым шагом метагеномного анализа является взятие образца, который представляет всю микробную систему и который позволяет выделить совокупные метагеномные ДНК/РНК. Способы и устройства, используемые для сбора и последующей транспортировки образцов фекалий, должны поэтому обеспечивать получение стабильных образцов, пригодных для измерений, сохранение разнообразия профиля организмов, представленных микробиомом, и минимизацию риска заражения для пользователя.
[0005] В современном стандарте практики донор использует пробирку малого диаметра или аналогичный сосуд для забора целого образца фекалий, и этот же сосуд используют для хранения и транспортировки. С целью сохранить образец и, соответственно, микрофлору и микробиом, весь образец, помещенный внутрь данного контейнера, на время хранения и транспортировки на центральный объект упаковывают вовнутрь коробки увеличенного размера и содержат в состоянии заморозки сухим льдом (- 78°C) перед выделением нуклеиновых кислот. Хотя забор образца не вызывает затруднений у донора, содержание этих образцов в замороженном состоянии после момента забора является по понятным причинам неудобным и потенциально не приемлемым по затратам для исследователя. Кроме того, с точки зрения исследователя для получения вторичного образца надлежащего размера на основе этих заборов требуется размораживание и потенциально неприятный или вызывающий отвращение шаг перемещения. Таким образом, устройство и/или способ забора, которое (который) устраняет необходимость в хранении замороженного образца и позволяет осуществлять количественное взятие проб и упрощенную пересылку по почте при сохранении простоты использования для донора явилось бы существенным усовершенствованием в данной области техники.
[0006] Важно заметить, что методы повышенной эффективности, такие как взятие проб с помощью щеточки/тампона или перенос в контейнер уменьшенного размера, могут не только быть не подходящими для сбора образцов надлежащего качества для использования в метагеномном анализе микрофлоры, но и создавать также дополнительные нежелательные сложности и для донора, и для исследователя. Вследствие несомненно интимного характера процедуры выделения фекального материала забор таких проб осуществляется обычно донором, который с большой долей вероятности не знаком со спецификой правильного забора образца. Кроме того, неприятные свойства фекалий (в частности, запах и возможность передачи возбудителей инфекции) часто приводят к нежеланию или неспособности работать с образцом. Даже в контексте раннего диагностирования потенциально смертельных заболеваний, таких как рак прямой кишки, участие в донорстве фекалий может быть очень низким, особенно при необходимости выполнения сложных шагов (Cole и др., 2003 г.; Osborne и др., 2012 г.).
[0007] Описано несколько предназначенных для устранения некоторых из этих сложностей устройств для сбора и транспортировки фекалий. Многие их них конкретно предназначены для облегчения скрининга на паразитов или для анализа кала на скрытую кровь (FOBT), и их отличительные признаки обычно заранее исключают их использование в метагеномном анализе фекальной микрофлоры. Например, при скрининге на паразитов целью является сокращение фекального материала (и в итоге его устранение) для сохранения и рассмотрения тех или иных яйцеклеток, личинок или паразитов взрослых людей (обычно кишечных червей), которые могут присутствовать. В формулировках FOBT стандартный тест, используемый в скрининге на рак прямой кишки (CRC), гваяковый тест на окрашивание (например, Hemoccult®), выполняется на мазке кала, нанесенном на бумажную подкладку, после его высушивания в воздухе. Нижняя часть желудочно- кишечного тракта людей населена в основном бактероидами и фирмикутами; семейства микроорганизмов состоят главным образом из облигатных бактерий анаэробных видов (Korecka и Arulampalam, 2012 г.), для которых продолжительное воздействие кислородом является токсичным. Таким образом, образцы фекалий, собранные данным способом, не могут обеспечить точное представление о микробиоме.
[0008] Несколько систем сбора/транспортировки фекалий, не имеющих указанных выше недостатков, содержат основную пробирку и палочкообразное собирающее приспособление или ложку (которые могут быть объединены или не объединены с колпачком) и жидкость, содержащуюся в основной пробирке. Одно такое собирающее приспособление, описанное в патенте США № 8556826, имеет в своей основе устройство для сбора фекалий с помощью тонко выполненных щеточных или палочкообразных приспособлений. Для получения образца устройство для сбора образцов фекалий вставляют вовнутрь образца фекалий, обеспечивая присоединение фекального материала к тонко выполненным отводам собирающего приспособления. Далее приспособление устройство вставляют вовнутрь основной части пробирки (бутылочной части), содержащей растворяющую жидкость. Пользователь закрывает верхнюю крышку на бутылочной части и перед доступом к смеси фекалий и растворителя встряхивает бутылочную часть для перемешивания образца с растворяющей жидкостью. Хотя данное изобретение позволяет собирать уменьшенные образцы фекалий, его использование по назначению состоит в микроскопическом наблюдении за растворенным образцом фекалий или исследовании посредством индикаторной бумаги. Изобретение не позволяет выполнять сбор количественно однородной массы фекального материала – функцию, которая позволила бы более надежно сравнивать между собой данные.
[0009] Кроме того, образцы фекалий могут сильно различаться между собой как у одной, так и у разных особей в диапазоне от жестких гранулообразных кусков (тип 1) до размягченной полутвердой массы (тип 4) или до полностью жидкой массы (тип 7) (по так называемой “бристольской шкале” – см. Heaton и др., 1992 г., Lewis и Heaton, 1997 г.). Щеточные/палочкообразные отводы могут ограничивать способность к сбору гранулообразных кусков повышенной жесткости, и опора исключительно на турбулентность текучей среды при перемешивании может привести к неэффективному разрушению и в итоге к получению неоднородных образцов. Кроме того, роль жидкости в данном случае состоит только в растворении образца и не в обеспечении сохранности биомолекул, таких как ДНК и РНК. Это является существенным ограничением вследствие того, что подходы к сбору образцов могут сильно влиять на микробиому, и время наблюдений за доступными для измерений метагеномными различиями может быть сокращено до 20 минут (Couch et и др., 2013 г.). При исследовании микробиома очень важно получить точный "моментальный снимок" микрофлоры на момент сбора.
[0010] Устройство второго типа для сбора образца фекалий, описанное в патенте США № 8623665, представляет собой систему, содержащую контейнер, собирающее приспособление (с дополнительным защелкивающимся фильтром) и колпачок. Пользователь вначале осуществляет забор образца фекалий с помощью собирающего приспособления (которое может иметь форму ложки, тампона, вилки и др.), присоединяет фильтр (если используется) и, наконец, перед посылкой на испытательную станцию, где добавляется технологическая жидкость, вставляет образец и собирающее приспособление вовнутрь контейнера и закрывает контейнер колпачком. При транспортировке образца фекалий на обрабатывающую станцию перед добавлением технологической жидкости может быть нарушена целостность образца, как описано выше. Кроме того, в отношении образцов типа 1 существует также опасность удаления из них всей влаги перед выполнением обработки, что может затруднить измельчение образца с помощью технологической жидкости - операцию, которая необходима для обеспечения доступности для анализа всего образца (и соответствующей метагеномы).
[0011] Кроме того, в данном примере невозможен повторяющийся забор образца в определенном количестве и отсутствуют средства для обеспечения сохранности. Дополнительной сложностью является транспортировка образца в контейнере, закрытом защелкивающейся крышкой. При такой крышке возможно отсутствие проблем с гранулообразными образцами повышенной твердости (тип 1), но имеет место существенный риск утечек в отношении образцов типов 5-7. Следствием этого является загрязнение наружной части контейнера для образцов и возможное распространение инфекции.
[0012] В свете предыдущих примеров становится ясным, что необходимы устройство и способ, позволяющие осуществлять повторяющийся сбор определенного количества биологического образца с целью осуществления анализов биомолекул.
[0013] Данная дополнительная информация приведена с целью ознакомления с информацией, которая по мнению заявителя может иметь отношение к настоящему изобретению. Не подразумевается обязательное признание и не требуется трактовка любой приведенной выше информации в качестве известного уровня техники, противопоставляемого настоящему изобретению.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0014] Задачей настоящего изобретения является получение усовершенствованного устройства для приема, хранения и обеспечения сохранности, в частности, для сбора нуклеиновых кислот из образцов – например, фекалий. Указанная задача решена путем создания устройства и способа, позволяющие осуществлять повторяющийся сбор определенного количества биологического образца с целью осуществления анализов биомолекул. Кроме того, настоящее изобретение облегчает быстрое и полное измельчение и последующее приведение к однородному виду (гомогенизацию) образца с помощью устройств обеспечения сохранности при одновременном обеспечении защищенных от утечек транспортировки и хранения. Кроме того, прием образца может быть выполнен способом, который удобен и прост для донора в части интимного осуществления без риска загрязнения. Наконец, способ и устройство являются источником получения высококачественного устойчивого образца, легко транспортируемого экономичным способом.
[0015] В соответствии с аспектом настоящего изобретения предложено устройство для приема образцов, содержащее сосуд, приемник, сообщающийся с сосудом для приема образца, и колпачок, содержащий толкатель для вхождения в контакт с образцом в приемнике, причем приемник содержит измельчительный элемент для измельчения образца, когда толкатель контактирует с образцом в приемнике и выталкивает измельченный образец вовнутрь сосуда.
[0016] Приемник может представлять собой объемный измельчитель, который удерживает в себе определенный объем или массу образца, например, биологический образец. Биологическим образцом может являться любой подходящий биологический образец, но, в частности, может являться образец фекалий, полученный от животного – например, от млекопитающего, включая человека. В некоторых вариантах реализации приемник может удерживать от 200 мг до 2 г, или приблизительно 400 мг образца, в частности, при использовании фекалий.
[0017] В некоторых вариантах реализации толкатель содержит первый конец, подсоединенный к внутренней части колпачка, и второй конец для контакта с образцом и, например, внутренней стенкой приемника. Толкатель может быть вогнутым и содержит буртик и нижнюю концевую поверхность. Толкатель выталкивает образец через измельчительный элемент приемника и вовнутрь сосуда.
[0018] В некоторых вариантах реализации сосуд дополнительно содержит смесительные средства, такие как один или более шариков (включая, например, один или более шариков шарикоподшипника), которые могут быть использованы для гомогенизации образца. Сосуд может дополнительно содержать состав для обеспечения сохранности биомолекулы. Примеры составов, которые могут быть использованы, описаны в поданной подателем данной заявки 7 марта 2014 года заявке на патент США с серийным номером 61949692, содержание которой полностью включено в данный материал посредством ссылки. В некоторых вариантах реализации биомолекула представляет собой нуклеиновую кислоту.
[0019] В настоящей заявке предложен также приемник, предназначенный для использования в устройстве для приема образца, для приема биологического образца, содержащий первый открытый конец для приема пробы, второй конец для контакта с сосудом и измельчительный элемент для измельчения образца после размещения образца в измельчительном элементе. Измельчительный элемент может содержать одно или более сквозных отверстий для проводки образца вовнутрь сосуда и измельчительные выступы для измельчения образца в процессе прохождения образца через измельчитель. В некоторых вариантах реализации измельчительный элемент может иметь любую форму, подходящую для измельчения образца, но может, к примеру, включать в себя круглые, крестообразные или выполненные в форме клеверного листа отверстия.
[0020] Приемник может содержать резьбу для сцепления с кулачком и/или для соединения с сосудом. Обычно сосуд и/или колпачок содержат сцепляемые между собой резьбы, позволяющие присоединять и прикреплять приемник к сосуду и/или колпачку. В некоторых вариантах реализации приемник имеет выпуклую форму. Это облегчает вхождение в контакт с некоторыми колпачками, содержащими вогнутые толкатели, как описано в данном документе.
[0021] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ обеспечения сохранности биомолекулы в биологическом образце, причем способ включает в себя: a) получение образца; b) получение устройства для приема образца, описанного здесь; c) снятие колпачка с приемника, присоединенного к сосуду; d) помещение образца в приемник; e) надевание колпачка поверх приемника; f) скрепление колпачка с приемником, обеспечивая тем самым контакт толкателя с приемником и контакт образца с измельчительными средствами для выталкивания образца вовнутрь сосуда; и g) перемешивание вытолкнутого образца с составом составом для обеспечения сохранности биомолекулы в сосуде для обеспечения сохранности биомолекулы внутри образца. Этап перемешивания может дополнительно включать в себя гомогенизацию вытолкнутого образца с помощью перемешивающих средств, таких как металлические шарики шарикоподшипника.
[0022] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система для обеспечения сохранности биомолекулы из образца, причем система содержит: сосуд, приемник для приема образца в состоянии сообщения с сосудом, колпачок, содержащий толкатель для контакта с образцом в приемнике, причем приемник содержит измельчительный элемент для измельчения образца, когда толкатель контактирует с образцом в приемнике для выталкивания образца вовнутрь сосуда, смесительные средства (например, шарики шарикоподшипника) для дополнительной гомогенизации образца после выталкивания из приемника вовнутрь сосуда и состав в сосуде для обеспечения сохранности биомолекулы в измельченном вытолкнутом образце.
[0023] В соответствии с другим аспектом настоящей заявки предложен комплект для обеспечения сохранности биомолекулы в биологическом образце, содержащий описанное здесь устройство для приема образца и инструкции для использования при обеспечении сохранности биомолекулы из биологического образца. В конкретных вариантах реализации образцом является проба фекалий и биомолекулой является нуклеиновая кислота.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
[0024] Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других его аспектов и дополнительных отличительных признаков приведено в качестве справочного документа последующее описание, которое следует использовать в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:
[0025] На фиг.1 изображен пример пробирки по настоящему изобретению.
[0026] На фиг.2 представлен вид сбоку пробирки, изображенной на фиг.1.
[0027] На фиг.3 изображена показанная на фиг.1 пробирка, содержащая шарик шарикоподшипника.
[0028] На фиг.4 изображено основание пробирки, показанной на фиг.1. [0029] На фиг.5 изображен колпачок по настоящему изобретению. На
фиг.5a изображен вид сбоку одного варианта реализации. На фиг.5b изображен вид сверху под углом варианта реализации, показанного на фиг.5а. На фиг.5с изображен вид сверху другого варианта реализации. На фиг.5d изображен вид снизу варианта реализации, показанного на фиг.5а и 5b. На фиг.5е показано поперечное сечение варианта реализации, изображенного на фиг.5а.
[0030] На фиг.6 показано поперечное сечение толкателя колпачка, изображенного на фиг.5.
[0031] На фиг.7 а-с показано поперечное сечение устройства в сборе, соответствующего настоящему изобретению, с увеличенным изображением соединения между колпачком и объемным измельчителем.
[0032] На фиг.8 изображен объемный измельчитель по настоящему изобретению. На фиг.8a изображен вид сверху и на фиг.8b изображен вид снизу. На фиг.8с изображен вид сверху другого варианта реализации объемного измельчителя.
[0033] На фиг.9a-d изображены примеры измельчительных элементов, соответствующих настоящему изобретению, в различных проекциях.
[0034] На фиг.10 изображено устройство в сборе, соответствующее настоящему изобретению, в различных проекциях. На фиг.10 представлено изображение в разобранном виде; на фиг.10b и 10c представлены вид снизу и вид сверху (соответственно).
[0035] На фиг.11 показан пример шприца для использования с устройством по настоящему изобретению.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0036] В настоящей заявке предложено устройство для приема образца, выполненное с возможностью облегчения удобного сбора, хранения и транспортировки биологических образцов, например фекалий. Преимуществом устройства является, в частности, предоставление пользователю возможности сбора требуемого количества образца и консервации и хранения биомолекул, содержащихся в образце. Дополнительно устройство может быть использовано с составом для консервации и стабилизации содержащихся в образце биомолекул, таких как нуклеиновые кислоты.
[0037] Если не указано иное, все используемые здесь технические и научные термины имеют такой же смысл, в каком они в целом понимаются специалистом со средним уровнем знаний в области, к которой относится данное изобретение.
[0038] Определяемые артиклями формы единственного числа, использованные в описании и формуле данного изобретения, включают в себя ссылки на множественное число, если контекстом не диктуется в явном виде иное.
[0039] Термин “содержит” понимают в контексте данного документа в том смысле, что последующий перечень не является исчерпывающим и может либо не может включать в себя любые другие дополнительные подходящие элементы, например, один или более отличительных признаков, компонентов и/или ингредиентов сообразно обстоятельствам.
[0040] В контексте данного документа “биомолекула” включает в себя биологические молекулы и может включать в себя такие молекулы, как, например, нуклеиновые кислоты или белки.
[0041] В контексте данного документа “биологическим образцом” является любой образец, который предположительно содержит представляющее интерес вещество, в частности, нуклеиновую кислоту и дополнительно белок или другие представляющие интерес биомолекулы. Термин “образец” может охватывать собой раствор (например, водный раствор), клетку, ткань, биопсическую пробу, порошок либо популяцию одного или более этих материалов. Образцом может являться биологический образец, такой как слюна, мокрота, буккальный мазок, сыворотка крови, плазма, кровь, лейкоцитарная пленка, мазки или выделения из зева, из носа/из зева и носа либо из носовой пазухи, мазки или соскобы из горла, моча, слизистые выделения, фекалии/кал/экскременты, мазки из прямой кишки, мазки из участка поражения, химус, рвотные массы, желудочные соки, соки поджелудочной железы, жидкие или твердые вещества желудочно-кишечного тракта, семенная жидкость/сперма, мазки и выделения из уретры, спинномозговая жидкость, продукты лактации или менструальные выделения, яичный желток, амниотическая жидкость, водянистая влага, жидкость стекловидного тела глаза, выделения или мазки шейки матки, вагинальная жидкость/выделения/мазки или соскобы, образцы и аспираты костного мозга, плевральная жидкость и плевральный выпот, пот, гной, слезы, лимфа, смыв или аспират из бронхов или легкого, выпот из брюшной полости, клеточные культуры и суспензии клеток, состав, содержащий бактерии, состав, содержащий вирус, грибы, соединительная ткань, эпителий, мазки и смывы эпителия, слизистая оболочка, мышечная ткань, плацентарная ткань, ткань органа, экссудаты, ткань органа, нервная ткань, волосы, кожа или ногти, причем образцы указанных выше материалов могут быть получены от позвоночного животного, в том числе, млекопитающего. Млекопитающим может являться, например, человек, низший примат, рогатый скот (например, корова, коза или овца), а также собака, кот, лошадь и др. Образец может включать в себя также почву, жидкие отходы или сточные воды для забора содержащихся в них микроорганизмов.
[0042] В варианте реализации биологическим образцом является образец фекалий, а субъектом является млекопитающее. В другом варианте реализации биологическим образцом является образец фекалий, а субъектом является человек.
[0043] В контексте данного документа “образцом фекалий” именуют продукт выделения из пищеварительного тракта животного, выводимый через анальное отверстие, или выводное отверстие для экскрементов, во время испражнения. В случае человеческих фекалий фекальный материал может быть представлен одним их семи типов кала по бристольской шкале.
[0044] В контексте данного документа нуклеиновой кислотой может являться ДНК или РНК, включая матричную РНК или вирусную РНК. В варианте реализации нуклеиновой кислотой является ДНК, которая может иметь человеческое, вирусное или микробиологическое происхождение. В другом варианте реализации нуклеиновой кислотой является РНК, которая может иметь человеческое, вирусное, грибковое или бактериальное происхождение.
[0045] В контексте данного документа “составом обеспечения сохранности нуклеиновой кислоты” или “составом обеспечения сохранности биомолекулы” именуют любой состав, подходящий для консервации и стабилизации биомолекулы, такой как нуклеиновая кислота, в образце, например, в образце фекалий. Примеры составов, которые могут быть использованы, описаны в поданной подателем данной заявки 7 марта 2014 года заявке на патент США с серийным номером 61949692, содержание которой полностью включено в данный материал посредством ссылки.
[0046] В отношении нуклеиновой кислоты под “стабильным” состоянием понимают то, что по меньшей мере примерно 50% начального количества нуклеиновой кислоты с высоким молекулярным весом, содержащейся в образце, по-прежнему присутствует по окончании хранения образца при комнатной температуре (то есть, 15ºC … 25ºC) в течение определенного периода времени.
[0047] Представленное здесь устройство содержит собирающий сосуд или пробирку, приемник и колпачок. Дополнительно устройство может содержать также смесительные средства, такие как один или боле шариков (например, металлические шарики шарикоподшипника). Приемник именуется здесь объемным измельчителем, поскольку он выполнен с возможностью удержания определенного количества образца для его измельчения. В настоящем изобретении дополнительно предложена система сбора образцов, содержащая устройство в сочетании с дополнительными компонентами. Например, система может содержать инструмент для транспортировки биологического образца к объемному измельчителю устройства. В дополнение к этому система может содержать шприц, заменяющий собой толкатель и выполненный с возможностью присоединения к приемнику. Его можно использовать вместо или в дополнение к колпачку для добавления образца в приемник и в итоге в собирающий сосуд или пробирку. Далее описываются составные элементы устройства и системы сбора образцов со ссылкой на фигуры.
[0048] Сосуд
[0049] Образец собирают в сосуд или пробирку, пример которой показан на фиг.1 в виде пробирки 10. Хотя допускается использование любой подходящей пробирки, такой, как пробирки для сбора проб, общепринятые в существующей технике, желательно использовать для сбора образцов, в частности, образцов фекалий, пробирку с определенными свойствами, отсутствующими у других пробирок и описываемыми далее.
[0050] На фиг.2 показан пример соответствующей данному изобретению пробирки 10, которая в целом имеет цилиндрическую форму. Пробирка имеет открытый конец 12 для приема образца и закрытый конец 14, где осуществляется сбор образца. Открытый конец 12 в идеальном варианте содержит резьбу для вхождения в зацепление с колпачком и/или объемным измельчителем, как описано в данном документе. Пробирка 10 может иметь любую ширину, длину или толщину, обусловливаемую конкретными потребностями, и изготавливается из инертного прочного материала, такого как полиэтилен, полипропилен или подходящий пластик. Пробирка 10 в идеальном варианте имеет устойчивое положение и содержит стенку 20, определяющую собой резервуар 16 для приема образца. Резервуар
16 выполнен с возможностью удержания вещества, такого как жидкость, твердое, полутвердое вещество, шлам, суспензия, порошок, коллоид, гель, газ, смеси этих или подобных веществ. Резервуар должен иметь объем полости, достаточный для удержания образца в сочетании с любым требуемым составом для смешивания с образцом и, как указано ниже, содержать смесительные средства, такие как один или более шариков шарикоподшипника, которые могут быть использованы для облегчения перемешивания образца с составом и для разбиения образца или его гомогенизации в виде отдельных компонентов.
[0051] В некоторых вариантах реализации наружная поверхность буртика открытого конца может быть снабжена канавками или бородками, что наиболее ясно видно на фиг.2. Зубья 13 канавки особенно полезны для схватывания пластика объемного измельчителя изнутри при закрытии объемного измельчителя на пробирке. Данное дополнительное схватывание способствует тому, что соединение между объемным измельчителем и пробиркой является более надежным, чем соединение между колпачком и объемным измельчителем. Это в свою очередь облегчает откручивание или отсоединение колпачка от объемного измельчителя по сравнению с отсоединением измельчителя от пробирки. Это очень желательно, поскольку на практике донор снимает и надевает колпачок, и обычно ему не требуется снятие объемного измельчителя. И колпачок, и объемный измельчитель снимают в лаборатории для получения доступа к образцу.
[0052] Как показано на фиг.3, внутренняя часть 15 закрытого конца 14 имеет в оптимальном варианте округленную форму. Это служит ряду целей. Во-первых, округленная форма означает отсутствие углов, на которых образец может предположительно осесть/застрять и стать не доступным для любого состава в пробирке и в итоге конечному пользователю для анализа. Во-вторых, закругленное дно является взаимодополняющим по форме для смесительных средств, таких как один или более шариков шарикоподшипника (если используются), благодаря чему указанные шарики легко контактируют с образцом и измельчают его в максимально возможной степени. В-третьих, округленная форму более подходит для центрифугирования, поскольку она сопротивляется центробежным силам лучше, нежели плоское дно пробирки.
[0053] Наружная поверхность 20 пробирки должна быть в идеальном случае прозрачной или полупрозрачной, чтобы обеспечивать просмотр образца после его сбора. Наружная поверхность 20 может не иметь меток или других маркировок и должна быть удобной в обращении с ней пользователем. Однако она может быть декорирована (по желанию) и/или содержать захват или возвышенный участок для облегчения обращения с ней либо иметь градуированную маркировку для обозначения объема.
[0054] Как указано выше, по мере необходимости могут быть использованы смесительные средства, такие как один или более шариков шарикоподшипников. На фиг.3 максимально ясно показан шарик 24, которым может являться любой металлический шарик, такой как шарик типового шарикоподшипника, известный в данной области техники. Однако функцию шарика может выполнять любой твердый предмет с выступами или без выступов от него, облегчающих разложение образца. Шарик обычно изготовлен из состава инертных металлов, подходящего для гомогенизации виду образца в любом составе, имеющемся в пробирке, таком как раствор для обеспечения сохранности нуклеиновой кислоты. Примеры составов, которые могут быть использованы, описаны в поданной подателем данной заявки 7 марта 2014 года заявке на патент США с серийным номером 61949692, содержание которой полностью включено в данный материал посредством ссылки. Размер шарика шарикоподшипника выбирают так, чтобы вставить его в пробирку, поместить его в (закругленное) закрытое дно (15) пробирки и оставить достаточное пространство между указанным шариком и внутренними боковыми стенками пробирки. Это позволяет указанному шарику свободно перемещаться внутри пробирки и эффективно гомогенизировать образец при встряхивании пробирки пользователем. В идеальном варианте пробирка может содержать по меньшей мере один металлический шарик большого диаметра (5,6-11,1 мм, типовое значение 7,9 мм), меньшего по сравнению с внутренним диаметром пробирки (например, 12,9 мм), плотностью 7,6 – 15,63 г/см3. В идеальном случае для средств гомогенизации выбирают материал максимально возможной плотности (например, карбид вольфрама (15,63 г/см3) или нержавеющую сталь (7,6-8,0 г/см3)). Обычно выбирают средства гомогенизации с наружным диаметром, слегка меньшим внутреннего диаметра пробирки или контейнера (например, если средством гомогенизации является смесительный шарик, то диаметр смесительного шарика должен быть примерно на 4-6 мм, обычно приблизительно на 4-5 мм, или примерно на 5 мм меньше внутреннего диаметра смесительной пробирки). При этом с каждой стороны шарика остаются примерно 2-3 мм между шариком и внутренней боковой стенкой пробирки. Следует выбирать пробирку, имеющую свободное пространство над образцом и стабилизирующим раствором, позволяющее средствам гомогенизации набирать силу при встряхивании пробирки рукой.
[0055] Если средства гомогенизации/шарик слишком малы по отношению к пробирке, образец проходит вокруг средств гомогенизации/шарика без растворения в стабилизирующем растворе. Наоборот, если средства гомогенизации/шарик слишком велики по сравнению с пробиркой (например, имеют диаметр более 11,1 мм при внутреннем диаметре пробирки 12,9 мм), образец не измельчается, или не “разламывается” между средством гомогенизации/шариком, средство гомогенизации/шарик не набирает достаточную силу, и образец застревает на одном или на обоих концах пробирки. В идеальном случае, когда зазор между средством гомогенизации (например, шариком наружным диаметром 7,9 мм из карбида вольфрама или нержавеющей стали) и внутренними вертикальными стенками пробирки (например, пробирки объемом 10 мл, имеющей внутренний диаметр 12,9 мм, как указано выше) равен лишь примерно 5 мм (по 2,5 мм с каждой стороны шарика), средства гомогенизации эффективно действуют в качестве гомогенизатора, быстро разбивающего или измельчающего образцы (такие, как твердые или полутвердые образцы фекалий – например, 400 мг образца типа 1-6 по бристольской шкале), собранные в состав (например, 2 мл) для получения однородного жидкого образца, который можно легко отмеривать пипеткой либо обращаться с ним и обрабатывать его в лаборатории. Эти средства гомогенизации обеспечивают быстрое и полное измельчение собранного биологического образца и тем самым быстрое попадание его под воздействие стабилизирующего состава. Важно отметить: было обнаружено, что критичным для обеспечения полного измельчения образца за приемлемое время (20 – 30 секунд) просто путем сильного встряхивания пробирки рукой является не только диаметр средства гомогенизации в сравнении с диаметром пробирки/контейнера, но и его плотность. Вследствие зачастую липкой, тягучей природы фекалий (например, кала типа 4) полная гомогенизация данного образца часто оказывается затруднительной в пробирках с плоским или конусообразным дном при использовании сферических средств гомогенизации. Следовательно, для сферических средств гомогенизации идеально подходит пробирка с закругленным дном.
[0056] Удивительно, что для полной гомогенизации человеческих фекалий повышенной твердости (например, 400 мг кала типа 1-2 по бристольской шкале) в стабилизирующем составе (например, 2 мл) в течение приемлемого промежутка времени (не более 3 минут) требуются как измельчительные средства, так и средства гомогенизации. При отсутствии объемного измельчителя одних средств гомогенизации не достаточно для быстрого измельчения указанных твердых фекалий в составе для образования однородной смеси.
[0057] В некоторых вариантах реализации наружное основание 22 пробирки снабжено усиленным антиротационным средством. Оно состоит в первую очередь из армированной “юбки”, изготовленной из чрезвычайно прочного материала, такого как пластик, используемый в остальной части пробирки, или любого другого подходящего материала. На фиг.4 показан пример юбки в визуальной проекции снизу пробирки. Юбка может содержать дополнительные пластиковые элементы (например, ребра 23а-с), усиливающие конструкцию юбки и снижающие вероятность разрушения пробирки под воздействием силы g при центрифугировании и для упрочнения основания пробирки для предотвращения разрыва при сильном встряхивании, в частности, при использовании такого смесительного средства, как металлический шарик шарикоподшипника. Юбка может также иметь форму многоугольника (например, треугольника, квадрата, шестиугольника и т.п.) для поддержания основания в устойчивом положении во время обработки по окончании сбора, а также для предотвращения прокручивания пробирки во время надевания и снятия колпачка. Шестиугольная форма может служить, например, в качестве “замка с ключом” в комплекте с типовыми устройствами удержания пробирки в ручных и роботизированных системах, претендующих на использование для обработки образца в пробирке.
[0058] Колпачок
[0059] На фиг.5a-c изображены примеры колпачка 26, которым может являться любая подходящая крышка, взаимодополняющая по форме объемный измельчитель либо приемник и открытый конец пробирки. Однако в идеальном варианте особо предпочтительным является показанный пример колпачка. Колпачок 26 может иметь форму цилиндра, и его изготавливают из прочного материала, такого как полиэтилен, полипропилен или подходящий пластик. Колпачок 26 содержит верхний конец 28 и открытый конец 32, присоединяемый к объемному измельчителю. В некоторых вариантах реализации колпачок может быть напрямую присоединен к пробирке, если отсутствует объемный измельчитель. Цилиндрическая стенка колпачка между открытым концом и верхним концом может иметь любую толщину, но должна быть прочной, чтобы выдерживать соответствующий захват пользователем при присоединении колпачка к объемному измельчителю или пробирке. Колпачок может обычно представлять собой полый цилиндр или иметь внутри твердую часть. Верхний конец 28 колпачка может быть открытым или закрытым сообразно обстоятельствам и может быть маркирован любой требуемой меткой.
[0060] Размеры самого колпачка могут быть такими, которые позволяют вставлять в него указательный палец и большой палец типового пользователя. Например, колпачок может быть относительно массивным для возможности размещения в нем полной ширины большого пальца взрослого пользователя. Это особенно полезно для сокращения неблагоприятных случаев вывинчивания объемного измельчителя вместе с колпачком, когда необходимо снять только колпачок. Наружная поверхность 30 колпачка может быть ребристой для облегчения захвата колпачка снаружи. В альтернативном варианте исполнения и, как показано на фиг.5c, колпачок может иметь форму многоугольника (например, шестиугольника) для облегчения захвата.
[0061] Открытый конец 32 колпачка оптимальным образом показан на фиг.5d. Открытый конец 32 содержит буртик 34 и толкатель 36, проходящий от позиции во внутренней части колпачка к открытому концу 32. В некоторых вариантах реализации нижний конец толкателя 36 покрывает расстояние от внутренней части колпачка, но не выходит за пределы буртика 34 открытого конца 32. В некоторых вариантах реализации нижний конец толкателя имеет по большей части вогнутую форму. В рассматриваемом здесь варианте реализации нижний конец содержит буртик 48 толкателя и нижнюю концевую поверхность 50 для взаимодействия и вхождения в контакт с объемным измельчителем. Когда колпачок контактирует с объемным измельчителем, как подробнее описано ниже, вогнутая форма нижнего конца обеспечивает возможность соединения взаимодополняющих по форме нижней концевой поверхности 50/буртика 48 толкателя и объемного измельчителя.
[0062] На фиг.5e изображено поперечное сечение колпачка. Внутренняя часть 40 колпачка образует платформу, от которой отходит толкатель 36. Толкатель 36 имеет верхний конец 38, который отходит от внутренней части 40 колпачка, и нижний конец, который, как описано выше, содержит буртик 48 толкателя и нижнюю концевую поверхность 50. На фиг.6 изображен нижний конец толкателя в увеличенном виде. Внутренняя поверхность 46 может содержать резьбу для сцепления с взаимодействующей резьбой на объемном измельчителе и/или пробирке при надевании колпачка поверх измельчителя или пробирки. Данный резьбовой участок обычно проходит от буртика открытого конца вверх к внутренней поверхности 40 колпачка и упирается в неё. Внутренняя поверхность 46 образует уплотнительную поверхность, когда колпачок контактирует либо с объемным измельчителем, либо с объемным измельчителем и пробиркой. Пространство между боковой частью толкателя и внутренней поверхностью 46 открытого конца 32 колпачка обеспечивает проходной канал для буртика объемного измельчителя (или пробирки) для вхождения в контакт с внутренней поверхностью 46.
[0063] На фиг.7a и 7b изображен колпачок, контактирующий с объемным измельчителем в соответствии с настоящим изобретением. В состоянии контакта массивный уплотнитель 151 манжетного типа образует герметичное соединение с внутренней стенкой пробирки для снижения вероятности утечки во время транспортировки образца и стабилизирующего состава в собирающее устройство. В варианте реализации, показанном на фиг.7c и описанном выше, возможно наличие зубьев 13 на верхнем (открытом) конце пробирки, которые служат для схватывания объемного измельчителя изнутри при контакте с ним. Зубья 13 запрессованы вовнутрь массивного уплотнителя 151 манжетного типа. Это дополнительно способствует сокращению утечки, поскольку создает плотную посадку между объемным измельчителем и пробиркой.
[0064] Объемный измельчитель
[0065] Объемный измельчитель представляет собой съемный приемник для сбора определенного количества образца. Объемный измельчитель может быть снят с открытого конца пробирки и обычно используется для сбора части образца перед вводом образца в пробирку. Например, объемный измельчитель может принять 200 мг … 2 г образца, например 400 мг фекалий, подходящих для анализа; однако для размещения других количеств образца может потребоваться измельчитель увеличенных или уменьшенных габаритов. Измельчитель обычно является полым и имеет, например, форму цилиндра или многоугольника (например, шестиугольника) – такую, что она дополняет собой форму пробирки и колпачка.
[0066] В варианте реализации, показанном на фиг.8a и 8b, объемный измельчитель 51 содержит две основные секции: концевой элемент 50 приема образца и базовый концевой элемент 52. Концевой элемент 50 приема образца содержит цилиндрическую стенку 54, имеющую буртик 59. Цилиндрическая стенка 54 проходит от базового концевого элемента 52 к буртику 59 и определяет собой резервуар на конце приема образца. Наружная поверхность 53 цилиндрической стенки 54 предпочтительно содержит резьбу для вхождения в зацепление с резьбами на внутренней поверхности колпачка, когда колпачок контактирует с объемным измельчителем.
[0067] Фиг.8c иллюстрирует альтернативный вариант исполнения объемного измельчителя, имеющего шестиугольный базовый концевой элемент 155.
[0068] Базовый концевой элемент 52 объемного измельчителя содержит боковую стенку 55, определяющую собой открытый конец, диаметр которого слегка превышает ширину концевой стенки 54 приема образца. Верхняя часть базового концевого элемента 52 образует клин 61, от которого отходит цилиндрическая стенка концевого элемента приема пробы. В состоянии контакта с колпачком стенка колпачка, помещенного над измельчителем, выравнивается заподлицо со стенкой базового концевого элемента. Кроме того, открытый конец основания устанавливается над пробиркой, закрывая тем самым открытый конец пробирки. Для облегчения данного процесса внутреннюю поверхность 57 основания также снабжают резьбой для вхождения в зацепление с резьбой на пробирке. Внутренняя поверхность основания объемного измельчителя может содержать массивный уплотнитель 151 манжетного типа для герметичного присоединения к ней внутренней стенки пробирки. Преимущества от этого проявляются, в частности, при отправке образца и стабилизации состава для обеспечения герметичного соединения пробирки с колпачком.
[0069] Стенка основания 55 может содержать индикатор (например, плоскую поверхность среди канавок на стенке) для выравнивания с аналогичным индикатором на колпачке; когда происходит выравнивание, дополняющие друг друга индикаторы указывают на правильное закрытие колпачка. Стенка может быть в случае необходимости изготовлена из прозрачного или полупрозрачного материала для облегчения просмотра образца и наблюдения за правильностью загрузки в объемный измельчитель.
[0070] Как показано на фиг.8a, 8c и более конкретно на фиг.9a-d, объемный измельчитель содержит измельчительный элемент 56. Измельчительный элемент обычно расположен внутри конца для приема образца; например, он может служить основанием резервуара на конце для приема образца. Однако считается, что измельчительный элемент может быть расположен в любом подходящем месте внутри объемного измельчителя в зависимости от требуемого объема и типа собираемого образца. Измельчительный элемент может быть изготовлен из любого материала, подходящего для облегчения измельчения образца при воздействии на него. В варианте реализации, иллюстрируемом фиг.9a, измельчительный элемент имеет форму клеверного листа, но он может иметь другие формы, такие как, например, крестообразная, Y-образная форма, форма треугольника, квадрата или прямоугольника. В данном варианте реализации четырьмя “рукавами” 58a-d измельчительного элемента являются отверстия, определяемые расположенными между ними выступами 60a-d. Выступы 60a-d в идеальном случае изготовлены из прочного материала и могут содержать режущие кромки для облегчения измельчения образца по мере его прохождения через измельчительный элемент. После помещения в конец для приема образца объемного измельчителя образец сообщается с расположенной ниже него пробиркой через отверстия в измельчительном элементе. Другие формы исполнения измельчительного элемента показаны на фиг.9b-d, включая “символ радиации” (фиг.9b), “пропеллер” (фиг.9c) и “гребенку” (рис.9d). Отверстия служат для направления, или передачи по каналу измельченного образца в пробирке и для сохранения разнесения между кусками образца.
[0071] Измельчительный элемент в идеальном варианте является округлым и выпуклым. Это позволяет измельчительному элементу взаимодействовать с вогнутым профилем толкателя 36 путем посадки в него. При нахождении образца в резервуаре объемного измельчителя идеальным вариантом является первоочередной контакт колпачка с образцом, наиболее приближенным к стенке. Это понуждает фекальный материал к перемещению в направлении центра измельчительного элемента и сквозь него. Этим предотвращается сценарий, в котором, если бы толкатель был выпуклым и содержал “купол”, купол толкателя вначале вступил бы в контакт с образцом и принудил образец к перемещению к стенке объемного измельчителя и от резервуара. Когда толкатель контактирует вначале со стенкой объемного измельчителя, это позволяет соскабливать образец со стенки и понуждает образец к перемещению вовнутрь измельчительного элемента (и в итоге в расположенную под ним пробирку). Кроме того, конструкция толкателя 36 и резервуара объемного измельчителя образуют уплотнение по мере перемещения образца через измельчительный элемент и вовнутрь пробирки. Толкатель приводится в действие снаружи, и при соскабливании стенки создается относительно чистое уплотнение. Кроме того, создается уплотнение на основании и на боковых стенках толкателя в объемном измельчителе. Наконец, когда толкатель контактирует с основанием измельчительного элемента, форма толкателя деформирует измельчительный элемент для подачи максимального количества образца вовнутрь пробирки. Когда пользователь воздействует на колпачок и толкатель оказывает направленное вниз силовое воздействие на измельчительный элемент, выступы измельчительного элемента 60a-d изгибаются вовнутрь и вниз. Это позволяет выступам перемещаться ближе друг к другу путем вхождения в пространства (то есть, “рукава” 58a-d, разделяющие выступы). По мере перемещения выступов рукава 58a-d сужаются, понуждая образец к прохождению через всё более узкие отверстия. Например, если образцом является кал, образец становится меньше в результате воздействия толкателя, сближения между собой выступов и сужения рукавов. Это облегчает более мелкое раздробление образца и способствует гомогенизации образца в стабилизирующем составе и обеспечению сохранности состава внутри пробирки.
[0072] Аналогично округлому основанию пробирки, изогнутая поверхность 153 (в оптимальном виде показана на фиг.7a) на нижней стороне измельчительного элемента объемного измельчителя предотвращает посредством шарика шарикоподшипника (если используется) застревание образца в потенциальных угловых “ловушках” и обеспечивает эффективное перемешивание с любым составом в пробирке.
[0073] На фиг.10a-c представлено полностью смонтированное устройство, содержащее колпачок, объемный измельчитель и пробирку, в различных визуальных проекциях.
[0074] ПРИМЕРЫ
[0075] ПРИМЕР 1: Использование предложенного здесь устройства для сбора и хранения образца
[0076] В примере использования пробирка содержит шарик шарикоподшипника и состав для обеспечения сохранности нуклеиновых кислот в образце. К открытому конца пробирки для приема образца присоединен (например, привинчен) объемный измельчителя, и крепление затянуто пальцами для образования уплотнения. Образец (например, образец кала) помещают вовнутрь конца для приема образца объемного измельчителя. Пользователь может вводить образец с помощью пробника, палочки, ложки, тампона, шпателя, лопатки или другого приспособления. Возможно также добавление образца с помощью аппликатора, например, шприца, как описано в примере 2 ниже.
[0077] Образец помещают поверх измельчительного элемента, выравнивают по верхнему буртику стенки конца для приема образца объемного измельчителя. Добавляют количество образца, достаточное для обеспечения максимального покрытия измельчительного элемента и для заполнения резервуара внутри конца для приема образца.
[0078] Далее помещают колпачок поверх объемного измельчителя и, если имеется резьба, поворачивают колпачок на объемном измельчителе для обеспечения плотной посадки. При выполнении данной операции колпачок давит вниз на образец в конце для приема образца объемного измельчителя. Силовое воздействие колпачка приводит к разрыву образца по мере того, как он прессуется при прохождении через измельчительный элемент, для получения кусков образца, которые могут быть более легко рассеяны в любом составе, имеющемся в пробирке. Вогнутый профиль внутренней поверхности колпачка препятствует застреванию образца внутри углов на стыке между толкателем и объемным измельчителем. Для герметичного соединения внутренней стенки пробирки с объемным измельчителем может быть использован массивный уплотнитель манжетного типа, как описано в данном документе.
[0079] Далее пользователь сильно встряхивает рукой пробирку, колпачок которой надежно закреплен над объемным измельчителем и пробиркой. Это позволяет шарику шарикоподшипника (если имеется) входить в контакт с образцом для его дальнейшего измельчения и способствовать полному рассеиванию образца в жидком химическом составе внутри пробирки. Пользователь может осуществлять встряхивание в течение любого требуемого промежутка времени (обычно около 30 секунд), пока не покажется, что образец надлежащим образом перемешан с химическим раствором. Несмотря на то, что в химическом растворе растворяются не все частицы образца, встряхивание способствует тому, что по меньшей мере значительная часть образца диссоциирует внутри раствора.
[0080] ПРИМЕР 2: Использование предложенного устройства с аппликатором
[0081] Возможно также использование аппликатора (такого, какой показан на фиг.11). Аппликатор может быть использован с целью выделения части образца увеличенного размера для добавления в пробирку. В некоторых вариантах реализации аппликатор представляет собой модифицированный шприц, содержащий поршень 70 и трубку 72 шприца. На одном конце поршня 70 имеется плунжер 76 шприца для облегчения выпуска искомого образца. Во время использования нижний конец 74 трубки шприца помещают вовнутрь увеличенного количества образца и набирают из него искомую долю образца путем перемещения вверх поршня 70 на первом конце 78.
[0082] В одном примере получают образец фекалий. Во-первых, плунжер отводят назад на определенное расстояние (обозначаемое зазубриной/ограничителем в трубке шприца) с целью создания пустого объема пространства на вершине шприца; шприц вводят в увеличенное количество образца для забора искомого образца, заполняющего пустое пространство, созданное в последнем по счету шаге. В идеальном случае нижний конец 74 трубки шприца имеет требуемый и подходящий объем, согласующийся с объемом объемного измельчителя.
[0083] Далее нижний конец 74 трубки шприца помещают над объемным измельчителем. В некоторых вариантах реализации нижний конец трубки шприца является резьбовым и совместимым с резьбами объемного измельчителя. Далее пользователь нажимным усилием перемещает вниз поршень 70 на первом конце 78 для выталкивания образца из трубки 70 шприца. При нажатии поршня образец выталкивается из шприца и проходит через измельчительный элемент объемного измельчителя вовнутрь пробирки. По существу, шприц может действовать в качестве толкателя, как описано выше. Особо предпочтительной явилась бы схожая с толкателем вогнутая форма плунжера 76 шприца, дополняющая по форме выпуклый профиль измельчительного элемента.
[0084] В отношении жидких образцов (например, крови, мочи, слюны, суспензий клеток), включая кал типа 7, при отводе назад плунжера модифицированного шприца осуществляется забор известного объема жидкого образца, который далее может быть вытолкнут вовнутрь пробирки через объемный измельчитель. Следовательно, выбор соответствующего аппликатора позволяет осуществлять объемный сбор образцов в широком диапазоне типов – от жидких (кала типа 7) до полностью твердых (кала типа 1).
[0085] Далее образец может быть обработан в соответствии со стандартными протоколами для изолирования, амплификации и хранения нуклеиновых кислот и образца.
[0086] Все публикации, патенты и патентные заявки, упомянутые в данном описании изобретения, характеризуют уровень квалификации специалистов в области, к которой относится данное изобретение, и включены в данный документ посредством ссылки до такой же степени, как в том случае, если бы для каждой из индивидуальных публикаций, патентов и патентных заявок было конкретно и по отдельности указано на включение в документ посредством ссылки.
[0087] Исходя из приведенного здесь описания изобретения, становится очевидным, что данное изобретение может быть изменено многими способами. Такие изменения нельзя считать отклонением от сути и объема изобретения, поскольку специалисту в данной области должно быть ясно, что для всех таких изменений подразумевается включение в объем правовой охраны, определяемый прилагаемой формулой изобретения. Определяемый формулой изобретения объем правовой охраны нельзя ограничивать приведенными в примерах предпочтительными вариантами реализации, и ему следует придавать максимально широкую интерпретацию, совместимую с описанием в целом.
Цитируемые источники
Cole SR, Young GP, Esterman A, Cadd B, Morcom J (2003) A randomised trial of the impact of new faecal haemoglobin test technologies on population participation in screening for colorectal cancer. Journal of Medical Screening 10:117–122.
Couch RD, Navarro K, Sikaroodi M, Gillevet P, Forsyth CB, Mutlu E, Engen PA, Keshavarzian A (2013) The approach to sample acquisition and its impact on the derived human fecal microbiome and VOC metabolome. PloS One 8(11):e81163.
Culligan EP, Sleator RD, Marchesi JR, Hill C (2013).. Metagenomics and novel gene discovery: Promise and potential for novel therapeutics. Virulence 5(3):399-412.
DiGiulio DB, Romero R, Amogan HP, Kusanovic JP, Bik EM, Gotsch F, Kim CJ, Erez O, Edvin S, Relman DA (2008) Microbial prevalence, diversity and abundance in amniotic fluid during preterm labor: a molecular and culture-based investigation. PloS One 3(8):e3056.
Evans JM, Morris LS, Marchesi JR (2013) The gut microbiome: the role of a virtual organ in the endocrinology of the host. The Journal of Endocrinology 218(3):R37–47.
Heaton KW, Radvan J, Cripps H, Mountford RA, Braddon FEM, Huges AO (1992) Defecation frequency and timing, and stool form in the general population: a prospective study. Gut 33(6):818–24.
Korecka A, Arulampalam V (2012) The gut microbiome: scourge, sentinel or spectator? Journal of Oral Microbiology 4: 1–14.
Kostic AD, Howitt MR, Garrett WS (2013) Exploring host – microbiota interactions in animal models and humans. Genes and Development 27: 701–718.
Lewis SJ, Heaton KW (1997) Stool form scale as a useful guide to intestinal transit time. Scandinavian Journal of Gastroenterology 32: 920–924.
Osborne JM, Wilson C, Moore V, Gregory T, Flight I, Young GP (2012) Sample preference for colorectal cancer screening tests : Blood or stool ? Open Journal of Preventive Medicine 2(3): 326–331.
Palmer C, Bik EM, DiGiulio DB, Relman DA, Brown PO (2007) Development of the human infant intestinal microbiota. PLoS Biology 5(7): e177.
1. Устройство для приема образца, содержащее:
сосуд;
приемник, сообщающийся с сосудом для приема образца; и
колпачок, содержащий толкатель для вхождения в контакт с образцом при нахождении образца в приемнике, причем приемник содержит измельчительный элемент для измельчения образца, когда колпачок контактирует с приемником для выталкивания измельченного образца вовнутрь сосуда, и при этом толкатель содержит первый конец, соединенный с внутренней частью колпачка, и второй конец для контакта с образцом.
2. Устройство по п.1, в котором приемником является объемный измельчитель.
3. Устройство по п.2, в котором объемный измельчитель содержит первый открытый конец для приема образца, второй конец для контакта с сосудом и измельчительный элемент.
4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором образцом является биологический образец.
5. Устройство по п.4, в котором биологическим образцом является слюна, мокрота, буккальный мазок, сыворотка крови, плазма, кровь, лейкоцитарная пленка, мазки или выделения из зева, из носа/из зева и носа либо из носовой пазухи, мазки или соскобы из горла, моча, слизистые выделения, фекалии/кал/экскременты, мазки из прямой кишки, мазки из участка поражения, химус, рвотные массы, желудочные соки, соки поджелудочной железы, жидкие или твердые вещества желудочно- кишечного тракта, семенная жидкость/сперма, мазки и выделения из уретры, спинномозговая жидкость, продукты лактации или менструальные выделения, яичный желток, амниотическая жидкость, водянистая влага, жидкость стекловидного тела глаза, выделения или мазки шейки матки, вагинальная жидкость/выделения/мазки или соскобы, образцы и аспираты костного мозга, плевральная жидкость и плевральный выпот, пот, гной, слезы, лимфа, смыв или аспират из бронхов или легкого, выпот из брюшной полости, клеточные культуры и суспензии клеток, состав, содержащий бактерии, состав, содержащий вирус, грибы, соединительная ткань, эпителий, мазки и смывы эпителия, слизистая оболочка, мышечная ткань, плацентарная ткань, биоптаты, экссудаты, ткань органа, нервная ткань, волосы, кожа, ногти, почва, жидкие отходы или сточные воды.
6. Устройство по п.5, в котором образец взят у животного.
7. Устройство по п.6, в котором животным является млекопитающее.
8. Устройство по п.7, в котором млекопитающим является человек.
9. Устройство по любому из пп.5-8, в котором образцом является образец фекалий.
10. Устройство по п.9, в котором приемник имеет емкость от 200 мг до 2 г образца.
11. Устройство по п.10, в котором приемник имеет емкость примерно 400 мг образца.
12. Устройство по любому из пп.1-11, в котором толкатель выталкивает образец через измельчительный элемент приемника.
13. Устройство по п.1, в котором толкатель является вогнутым.
14. Устройство по п.13, в котором второй конец содержит буртик и нижнюю концевую поверхность.
15. Устройство по любому из пп.1-14, в котором сосуд дополнительно содержит смесительные средства.
16. Устройство по п.15, в котором смесительные средства представляют собой один или более шариков.
17. Устройство по п.16, в котором один или более шариков представляют собой шарики шарикоподшипника.
18. Устройство по любому из пп.1-17, в котором сосуд дополнительно содержит состав для обеспечения сохранности биомолекулы в биологическом образце.
19. Устройство по п.18, в котором биомолекулой является нуклеиновая кислота.
20. Приемник для использования в устройстве для приема образца по любому из пп.1-19 для приема биологического образца, содержащий:
первый открытый конец для приема образца;
второй конец для контакта с сосудом и
измельчительный элемент для измельчения образца, когда образец помещен в элемент.
21. Приемник по п.20, в котором измельчительный элемент содержит одно или более сквозных отверстий для проводки образца вовнутрь сосуда и один или более выступов вовнутрь отверстий для измельчения образца по мере прохождения образца через измельчительный элемент.
22. Приемник по п.21, в котором измельчительный элемент имеет форму креста или клеверного листа.
23. Приемник по любому из пп.20-22, в котором по меньшей мере один из первого и второго концов содержит резьбу для сцепления с соответствующей резьбой для герметичного присоединения приемника к сосуду или колпачку.
24. Приемник по любому из пп.20-22, в котором измельчительный элемент является выпуклым.
25. Способ обеспечения сохранности биомолекулы в биологическом образце, причем способ включает в себя:
a) получение образца; b) получение устройства по п.18; c) снятие колпачка с приемника, присоединенного к сосуду; d) помещение образца в приемник; e) надевание колпачка поверх приемника; f) скрепление колпачка с приемником, обеспечивая тем самым контакт толкателя с приемником и контакт образца с измельчительными средствами для выталкивания образца вовнутрь сосуда; и g) перемешивание вытолкнутого образца с указанным составом для обеспечения сохранности биомолекулы в сосуде для обеспечения сохранности биомолекулы внутри образца.
26. Способ по п.25, в котором шаг смешивания дополнительно включает в себя гомогенизацию вытолкнутого образца с помощью смесительных средств.
27. Способ по п.26, в котором смесительные средства представляют собой один или более шариков шарикоподшипника.
28. Система для обеспечения сохранности биомолекулы из образца, причем система содержит:
сосуд;
приемник для приема образца в состоянии сообщения с сосудом; колпачок, содержащий толкатель для контакта с образцом при нахождении образца в приемнике, причем приемник содержит измельчительный элемент для измельчения образца, когда колпачок контактирует с образцом в приемнике для выталкивания измельченного образца вовнутрь сосуда, и при этом толкатель содержит первый конец, соединенный с внутренней частью колпачка, и второй конец для контакта с образцом;
смесительные средства для гомогенизации измельченного образца после его выталкивания из приемника вовнутрь сосуда и
состав в сосуде для обеспечения сохранности биомолекулы в вытолкнутом образце.
29. Система по п.28, в которой приемником является объемный измельчитель.
30. Система по любому из пп.28, 29, в которой образцом является биологический образец.
31. Система по п.30, в которой биологическим образцом является слюна, мокрота, буккальный мазок, сыворотка крови, плазма, кровь, лейкоцитарная пленка, мазки или выделения из зева, из носа/из зева и носа либо из носовой пазухи, мазки или соскобы из горла, моча, слизистые выделения, фекалии/кал/экскременты, мазки из прямой кишки, мазки из участка поражения, химус, рвотные массы, желудочные соки, соки поджелудочной железы, жидкие или твердые вещества желудочно-кишечного тракта, семенная жидкость/сперма, мазки и выделения из уретры спинномозговая жидкость, продукты лактации или менструальные выделения, яичный желток, амниотическая жидкость, водянистая влага (глаза), жидкость стекловидного тела глаза, выделения или мазки шейки матки, вагинальная жидкость/выделения/мазки или соскобы, образцы и аспираты костного мозга, плевральная жидкость и плевральный выпот, пот, гной, слезы, лимфа, смыв или аспират из бронхов или легкого, выпот из брюшной полости, клеточные культуры и суспензии клеток, состав, содержащий бактерии, состав, содержащий вирус, грибы, соединительная ткань, эпителий, мазки и смывы эпителия, слизистая оболочка, мышечная ткань, плацентарная ткань, биоптаты, экссудаты, ткань органа, нервная ткань, волосы, кожа, ногти, почва, жидкие отходы или сточные воды.
32. Система по п.31, в которой образец взят у животного.
33. Система по п.32, в которой животным является млекопитающее.
34. Система по п.33, в которой млекопитающим является человек.
35. Система по любому из пп.28-34, в которой смесительные средства представляют собой один или более шариков.
36. Система по п.35, в которой один или более шариков представляют собой шарики шарикоподшипника.
37. Система по любому из пп.31-36, в которой образцом является образец фекалий.
38. Система по любому из пп.28-37, в которой приемник имеет емкость от 200 мг до 2 г образца.
39. Система по п.38, в которой приемник имеет емкость примерно 400 мг образца.
40. Система по любому из пп.28-39, в которой приемник содержит первый открытый конец для приема образца, второй конец для контакта с сосудом и измельчительный элемент для измельчения образца, когда образец помещен в элемент.
41. Система по любому из пп.28-40, в которой толкатель выталкивает образец через измельчительный элемент приемника.
42. Система по п.28, в которой толкатель является вогнутым.
43. Система по п.42, в которой второй конец содержит буртик и нижнюю концевую поверхность.
44. Устройство по любому из пп.28-43, в котором биомолекулой является нуклеиновая кислота.
45. Система по любому из пп.28-44, в которой колпачок представляет собой шприц, содержащий плунжер шприца, присоединенный к поршню в трубке шприца.
46. Комплект для обеспечения сохранности биомолекулы в биологическом образце, содержащий:
устройство по п.18 и инструкции по использованию при обеспечении сохранности биомолекулы из биологического образца.
47. Комплект по п.46, в котором биологическим образцом является образец фекалий.
48. Комплект по п.46 или 47, в котором биомолекулой является нуклеиновая кислота.
