样品制备容器和方法
专利名称：样品制备容器和方法
样品制备容器和方法
背景技术：
在多种应用中，可能需要对食物源和非食物源进行有关微生物(如细菌、病毒、真 菌、孢子等)和/或其他所关注的被分析物(如毒素、变应原、激素等)的检测。例如，大众 所生产、购买和消费的食物可能含有或获得了微生物或其他被分析物，这些微生物或其他 被分析物可能会随所处环境的变化而大量繁衍或生长。这种生长会导致食物产品加速腐败 或病原生物体增殖，这会产生毒素或增加到感染性剂量。又如，可以对非食物源(如地下 水、尿液等)样品进行多种分析，以确定样品是否含有某些被分析物。例如，可以对地下水 进行微生物或化学毒素检测；并可对尿液进行多种诊断指标的检测，以便于进行诊断(如 糖尿病、怀孕等)。
发明内容
本发明涉及样品制备和分析系统及方法，具体来讲，涉及用于检测被分析物的样 品制备和分析系统及方法，该样品制备和分析系统包括样品制备系统和连接到该样品制备 系统的样品检测系统，以使得能通过沿样品制备系统和样品检测系统之间的流体通道移动 样品来进行检测。例如，可将样品从样品制备系统移动至样品检测系统，而不需要从样品制 备和分析系统上移出样品，或在样品制备系统和样品检测系统之间移动样品时也无不会将 样品暴露在环境中。本发明的一些实施例提供了用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系 统。该系统可包括样品制备系统和样品检测系统。样品制备系统可包括具有贮存器的可变 形的自支承式接收器。贮存器可适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物。样品检测系统可 连接至样品制备系统，并设置为与可变形的自支承式接收器的贮存器流体连通。该样品检 测系统可适于分析液体组合物样品中所关注的被分析物。该系统还可包括至少部分地由贮 存器和样品检测系统限定的流体通道。本发明的一些实施例提供了用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系 统。该系统可包括样品制备系统和样品检测系统。样品制备系统可包括具有第一贮存器的 独立式容器、可变形的自支承式接收器(尺寸被设计为可接纳在该独立式容器的第一贮存 器内并具有第二贮存器)和适于连接至独立式容器和可变形的自支承式接收器中至少一 者的封盖，其中独立式容器比可变形的自支承式接收器更具刚性，第二贮存器适于容纳包 含源和稀释剂的液体组合物。样品检测系统可连接至样品制备系统并设置为与可变形的自 支承式接收器的第二贮存器流体连通。该样品检测系统可适于分析液体组合物样品中所关 注的被分析物。该系统还可包括至少部分地由第二贮存器和样品检测系统限定的流体通 道。本发明的一些实施例提供了用于制备样品和分析样品中所关注被分析物的方法。 该方法可包括提供包含源和稀释剂的液体组合物、提供包括具有贮存器的可变形自支承式 接收器的样品制备系统，以及提供连接至样品制备系统并与贮存器流体连通的样品检测系 统。该方法还可包括提供至少部分地由贮存器和样品检测系统限定的流体通道，以及将液体组合物设置在贮存器内。该方法还可包括向可变形的自支承式接收器施加压力以将流体 通道内的液体组合物样品移动至样品检测系统，以及用样品检测系统分析样品中所关注的 被分析物。结合详细描述和附图考虑，本发明的其他特征和方面将显而易见。
图1为示意性流程图，示出了根据本发明的一个实施例的样品制备和分析方法。图2为根据本发明的一个实施例的样品制备系统的分解透视图，该样品制备系统 包括封盖。图3为图2中的封盖沿图2的线3-3截取的特写剖视图。图4为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的透视图。图5为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的封盖的仰视图。图6为图5中的封盖沿图5的线6-6截取的剖视图。图7为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的透视图。图8为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的透视图。图9为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的分解侧视图，该样品制备系 统包括过滤器、具有封盖和顶盖的封盖组件。图10为图9中的封盖组件和过滤器的透视图，其中过滤器处于压缩状态。图11为图9和图10中的封盖组件和过滤器的透视图，其中过滤器处于未压缩状态。图12为图9-11中的顶盖的顶部透视图。图13为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的封盖组件的侧视图。图14为根据本发明的一个实施例的样品制备和分析系统的透视图。图15为根据本发明的另一个实施例的样品制备和分析系统的透视图。图16A-16C为根据本发明的一个实施例的样品递送系统的剖视示意图。图17A-17C为根据本发明的另一个实施例的样品递送系统的剖视示意图。图18A-18C为根据本发明的另一个实施例的样品递送系统的剖视示意图。图19A-19B为根据本发明的另一个实施例的样品制备和分析系统的剖视示意图。
具体实施例方式在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明并不将其应用局限于以 下描述所提及的或附图所示出的具体构造和组件布置方式。本发明可具有其他实施例，并 且能够以多种方式实践或实施。此外，应当理解，本文所用措词和术语是为了描述的目的， 而不应视为限制性的。本文所用“包括”、“包含”、“含有”或“具有”及其变型形式意指涵盖 列在其后的项目及其等同形式以及额外项。除非另外规定或限制，否则术语“支承”和“连 接”及其变型形式以其广义使用，并且涵盖直接和间接支承与连接。应当理解，在不脱离本 发明范围的情况下，可采用其他实施例，并且可进行结构或逻辑上的改变。此外，诸如“前”、 “后”、“顶部”、“底部”之类的术语仅用于描述元件彼此的关系，而决不用来描述装置的具体 取向，也不用来指示或暗示装置的必要或需要的取向，或用来规定本文所述发明在使用过
9程中的操作、安装、显示或设置方式。本发明整体涉及样品制备和分析系统及方法，该系统及方法使得能将样品沿流体 通道从样品制备系统移动至样品检测系统，以制备和分析样品。在一些实施例中，该方法包 括在样品不暴露于环境中的情况下将样品从样品制备系统移动至样品检测系统。可对样品 进行分析，例如用以鉴别或量化所关注的被分析物。样品制备和分析系统通常包括制备样 品的样品制备系统和测试样品的样品检测系统，其中样品检测系统连接至样品制备系统并 与其流体连通。术语“无源，，通常用于表示需要对被分析物进行检测的食物或非食物。源可以为 固体、液体、半固体、凝胶状材料以及它们的组合。在一些实施例中，源可由用来(例如)从 所关注的表面收集源的基底提供。在一些实施例中，液体组合物可包括基底，基底可被进一 步分解(例如在搅拌或溶解过程中)，以提高源和所关注的任何被分析物的回收率。所关 注的表面可包括多种表面的至少一部分，包括(但不限于)壁(包括门)、地板、天花板、排 水管、制冷系统、管道(如风道)、通风孔、马桶座圈、手柄、门把手、扶手、床栏杆(如医院中 的床栏杆)、工作台面、桌面、餐具表面(如盘、器皿等)、工作表面、设备表面、衣服等以及它 们的组合。样品制备系统和方法中可使用源的全部或部分。当使用源的一部分时，有时可 称之为源的“样品”。然而，本文所用术语“样品”通常是指为进一步分析(例如检测被分析 物)而从样品制备系统提取的一定体积或质量的材料。术语“食物”通常用于表示固体、液体(例如，包括(但不限于)溶液、分散体、乳 状液、混悬液等以及它们的组合)和/或半固体可食用组合物。食物的例子包括(但不限 于)肉类、家禽、蛋、鱼、海鲜、蔬菜、水果、预加工食品(如汤、调味汁、糊)、谷物产品(如面 粉、谷类食物、面包)、罐装食物、奶、其他乳制品(如奶酪、酸奶、酸奶油)、脂肪、油类、甜点、 调味品、香料、干面食、饮料、水、动物饲料、其他合适的可食用材料以及它们的组合。术语“非食物”通常用于表示不在“食物”定义之内且通常认为不可食用的所关注 的源。非食物源的例子可包括(但不限于)临床样品、细胞溶解物、全血或血液的一部分 (如血清)、其他体液或分泌物(如唾液、汗液、皮脂、尿液)、粪便、细胞、组织、器官、活组织 检查、植物材料、木材、污垢、沉淀物、药物、化妆品、食品补充剂(如人参胶囊)、药剂、传染 体、其他合适的非食用材料以及它们的组合。术语“传染体”通常用于表示能够携带和/或传播传染性有机体的无生命物体或 基体。传染体可包括(但不限于)布、拖把头、毛巾、纱布、抹布、餐具、硬币、纸币、手机、衣 服(包括鞋子)、门把手、女性用品、尿布等以及它们的部分或组合。术语“被分析物”通常用于指待检测(例如通过实验室或现场检测)的物质。可对 源检测是否存在具体被分析物或用于确定具体被分析物的数量。这种被分析物可存在于无 源内(例如内部)或源之外(例如外表面上)。被分析物的例子可包括(但不限于)微生 物、寄生虫(其中一些也是微生物)、生物分子、化学品(如杀虫剂、抗生素)、金属离子(如 汞离子、重金属离子)、含金属离子的络合物(如含有金属离子和有机配体的络合物)以及 它们的组合。多种检测方法可用于鉴别和/或量化被分析物，包括(但不限于)微生物测定法、 生化测定法(如免疫测定法)或它们的组合。可采用的检测方法的具体例子包括(但不限 于)横流测定法、滴定、热分析、显微镜法(如光学显微镜、荧光显微镜、免疫荧光显微镜、扫
10描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM))、谱学方法(如质谱、核磁共振(NMR)谱、拉曼 光谱、红外(IR)光谱、X射线光谱、衰减全反射光谱、傅里叶变换光谱、伽马射线光谱等)、分 光光度法(如吸光度、荧光、发光等)、色谱法(如气相色谱法、液相色谱法、离子交换色谱 法、亲和色谱法等)、电化学分析、基因技术(如聚合酶链反应(PCR)、转录介导扩增(TMA)、 杂交保护测定法(HPA)、DNA或RNA分子识别测定法等)、三磷酸腺苷(ATP)检测测定法、免 疫测定法(如酶联免疫吸附测定法(ELISA))、细胞毒性测定法、病毒空斑测定法、细胞病变 效应评估技术、诸如可用培养基(如琼脂)和/或3M Petrifilm Plates (如使用3M Petrifilm Plate Reader (3M Company, St. Paul,MN)成像、量化和 / 或解释)之类装置进 行的培养技术、其他合适的被分析物检测方法或它们的组合。术语“微生物”通常用于指任何原核或真核微观生物体，包括(但不限于)一 种或多种细菌(如运动性细菌或植物性细菌、革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌)、病毒(如 诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺病毒、DNA病毒、RNA病毒、有包膜病毒、无包膜病毒、 人免疫缺陷病毒(HIV)、人乳头瘤病毒(HPV)等)、细菌孢子或内生孢子、藻类、真菌(如 酵母、丝状真菌、真菌孢子)、朊病毒、支原体和原生动物。在一些情况下，特别要关注的 微生物是病原性微生物，术语“病原体”用于指任何病原性微生物。病原体的例子可包 括(但不限于)肠杆菌禾斗(Enterobacteriaceae)成员、或微球菌禾斗(Micrococaceae)成 员、或葡萄球菌属(Staphylococcus)物种、链球菌属(Str印tococcus)物种、假单胞菌 属物种(Pseudomonas)、肠球菌属(Enterococcus)物种、沙门氏菌属(Salmonella)物 种、军团菌属(Legionella)物种、志贺氏菌属(Shigella)物种、耶尔森菌属(Yersinia) 物种、肠杆菌属(Enterobacter)物种、埃希杆菌属(Escherichia)物种、芽孢杆菌属 (Bacillus)物种、李斯特菌属(Listeria)物种、弯曲菌属(Campylobacter)物种、不动杆 菌属(Acinetobacter)物种、弧菌属(Vibrio)物种、梭菌属(Clostridium)物种以及棒 状菌属(Corynebacteria)物种。病原体的某些例子可包括(但不限于)大肠杆菌，其包 括肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagic E. coli)(如血清型0157:H7)、铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa) 、蜡状芽孢杆菌 (Bacillus cereus)、炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)、肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes)、肉毒梭状芽孢杆 菌(Clostridium botulinum)、产气荚膜梭状芽抱杆菌(Clostridium perfringens)、 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、空肠弯曲菌 (Campylobacter jejuni)、小肠结肠炎耳口尔森菌(Yersinia enterocolitica)、创伤弧菌 (Vibrio vulnificus)、艰难梭状芽孢杆菌(Clostridium difficile)、耐万古霉素肠球菌 (Enterococcus)以及坂崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii)。可能影响微生物生长的环 境因素可包括是否存在养分、PH值、含水量、氧化-还原电位、抗微生物化合物、温度、大气 气体组成和生物结构或屏障。术语“寄生虫”通常用于指生长在第二生物体(即宿主)内部(即内寄生虫) 或上面(即外寄生虫)且通常会损害第二生物体的生物体。寄生虫可包括(但不限于) 微生物和蠕虫(如蛔虫、线虫、钩虫、大型多细胞蠕虫、蛲虫、鞭虫等)。寄生虫的具体例 子可包括(但不限于)隐孢子虫属(Cryptosporidium)物种、贾第鞭毛虫属(Giardia) 物种、人芽囊原虫(Blastocystis hominis)、微小内蜓阿米巴(Endolimax nana)、小球隐？包子虫(Cryptosporidium parvum)、溶组织内阿米巴(Entamoeba histolytica)、 结肠内阿米巴(Entamoeba coli)、哈氏内阿米巴(Entamoeba hartmanni)、蓝氏贾第 鞭毛虫(Giardia lamblia)、迈氏唇鞭毛虫(Chilomastix mesnili)、卡晏环孢子虫 (Cyclospora cayetanensis)、蠕虫(Helminths)(大型多细胞蠕虫)、似蚓蛔线虫(Ascaris lumbricoides)(人体蛔虫)、粪类圆线虫(Strongyloides stercoralis)(线虫)、十二指肠 钩虫(Ancylostoma duodenale)(钩虫)、美洲板口线虫(Necator americanus)(钩虫)、螺 形住肠线虫(Enterobius vermicularis)(蛲虫)和毛首鞭形线虫(Trichuris trichiura) (鞭虫)。术语“生物分子”通常用于指出现在生物体内或由生物体形成的分子或其衍生物。 例如，生物分子可包括(但不限于)氨基酸、核酸、多肽、蛋白质、多核苷酸、类脂、磷脂、糖 类、多糖中的至少一者以及它们的组合。生物分子的具体例子可包括(但不限于)代谢物 (如葡萄球菌肠毒素)、变应原(如花生变应原、蛋变应原、花粉、尘螨、霉菌、毛屑或其内部 固有的蛋白质等)、激素、毒素(如芽孢杆菌属腹泻毒素、黄曲霉毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒 素等)、RNA(如mRNA、总RNA、tRNA等)、DNA(如质粒DNA、植物DNA等)、标记蛋白、抗体、抗 原、ATP以及它们的组合。术语“可溶物”和“不可溶物”通常用于指在某些条件下在给定介质内相对可溶解 或不可溶解的物质。具体地讲，在一组给定的条件下，“可溶物”是指参与溶解并且可溶解 于体系的溶剂(如稀释剂)中的物质。“不可溶物”是指在一组给定的条件下不参与溶解并 且不溶解于体系的溶剂中的物质。源可包括可溶物和不可溶物(如细胞碎屑)。不可溶物 有时称为颗粒或碎屑，并且可包括源材料本身的一部分(即来自源的内部部分或外部部分 (如外表面))或搅拌过程产生的其他源残余或碎屑。所关注的被分析物可存在于可溶物或 不可溶物中。术语“搅拌”及其衍生词通常用来描述使液体组合物产生运动的过程，例如用以 混合该液体组合物的内容物或通过与液体共混而液化固体源。可使用多种搅拌方法，包括 (但不限于)手动摇动、机械摇动(如线性摇动)、超声振动、涡动搅动、手动搅动、机械搅动 (如通过机械螺旋桨、磁搅拌子或另外的辅助搅拌装置(如滚珠)搅动)、手动振动、机械振 动、混合、捏合以及它们的组合。术语“过滤”通常用来描述按粒度、电荷和/或功能分离物质的过程。例如，过滤可 包括将可溶物和溶剂(如稀释剂)与不可溶物分离，或可包括将可溶物、溶剂和相对较小的 不可溶物与相对较大的不可溶物分离。可使用多种过滤方法，包括(但不限于)使液体组 合物透过过滤器；沉淀后进行抽吸或滗析；其他合适的过滤方法；以及它们的组合。“沉淀” 用来表示允许液体组合物中的不可溶物沉淀。沉淀可在重力或离心力作用下进行。接着可 通过将可溶物和溶剂从不可溶物中抽吸出、滗析可溶物和溶剂或它们的组合来将不可溶物 (或相对较大的不可溶物)与可溶物(或可溶物和相对较小的不可溶物)和溶剂分离。“过滤器”通常用来描述用于分离液体组合物中的可溶物(或可溶物和相对较小 的不可溶物)和溶剂与不可溶物(或相对较大的不可溶物)的装置。过滤器的例子可包括 (但不限于)织造网或非织造网(如丝网、布网、塑料网等)、织造或非织造聚合物网(例 如，具有以均勻或不均勻方式铺设的聚合物纤维，其可被压延)、表面过滤器、深度过滤器、 膜(如陶瓷膜(如可以商品名AN0P0RE购自Whatman Inc.，Florham Park, NJ的陶瓷氧化铝膜过滤器)、聚碳酸酯膜(例如，可以商品名NUCLE0P0RE购自Whatman，Inc.的径迹刻蚀 聚碳酸酯膜过滤器))、聚酯膜(例如，包含径迹刻蚀聚酯等)、筛、玻璃棉、玻璃料、滤纸、泡 沫等以及它们的组合。术语“滤液”通常用来描述已经从液体组合物中移除不可溶物(或至少相对较大 的不可溶物)之后剩下的液体。由于过滤包括广泛的方法，术语“滤液”也可用来表示使混 合物中的不可溶物(或相对较大的不可溶物)沉淀之后形成的上清液。图1示出了根据本发明的一个实施例的样品制备和分析方法10。如图1所示，样 品制备和分析方法10可以从获得源12开始。可以将稀释剂13与源12的全部或一部分混 合并进行搅拌，以形成具有溶解、分散、悬浮和/或乳化在稀释剂13内的源12的液体组合 物14。因此，液体组合物14通常为混合物，并且可以为溶液、乳状液、分散体、混悬液或它们 的组合。当与稀释剂13混合时，源12可包括可溶物和不可溶物15，使得源12的一些部分 可溶解于稀释剂13中，而源12的其他部分则悬浮、分散或乳化在稀释剂13中。接着过滤 液体组合物14，以形成包含所关注的被分析物(如有的话)的滤液16。所关注的被分析物 可存在于液体组合物14的可溶物或不可溶物中。如果所关注的被分析物存在于不可溶物 中，并且如果采用过滤器将所关注的被分析物从碎屑或不需要的材料中移出，则过滤器通 常适于让所关注的被分析物(可能包括其他粒度相似的不可溶物)作为滤液16通过过滤 器，同时限制相对较大的不可溶物17通过过滤器。因此，应当理解，滤液16也可以包括某 些不可溶物，并且为了简明起见并且仅以举例说明，图1所示不可溶物17已经从液体组合 物14中移除。接着可用滤液16的至少一部分形成样品18，并且可在不事先暴露于环境中 的情况下分析样品18，以获得结果19。例如，结果19可以包括发现存在或不存在所关注的 被分析物，和/或对所关注的被分析物进行定量。可将来自多种样品制备系统的样品18合 并到一起，以达到富集、浓缩、分析等中的一个或多个目的。在整个本发明中，液体组合物14、滤液16以及从中抽取的任何样品18中的一者或 多者可以被描述为包括所关注的被分析物。然而，在一些实施例中，液体组合物14可以不 包括所关注的被分析物，在分析样品时可导致阴性的检测结果。例如，如果用食物源制备样 品，并且接着对样品进行细菌检测，而食物源并不包含该细菌，则由该食物形成的液体组合 物14及其任何滤液16和样品18也不包含所关注的该细菌。因此，即使液体组合物14、滤 液16以及从其中抽取的任何样品18中的一者或多者被描述为包含所关注的被分析物，应 当理解，只有存在所关注的被分析物时才会出现这种情况。图1所示及以上所述的样品制备和分析方法10仅仅是以举例方式示出和描述的。 然而，本领域的普通技术人员应当理解，本发明的样品制备和分析方法不一定包括图1所 示和上文描述的每个步骤。例如，在本发明的一些实施例中，样品制备和分析方法不包括过 滤步骤，而是对液体组合物14的样品进行分析以得出结果19。稀释剂13通常为液体，并且在一些实施例中为无菌液体。在一些实施例中，稀释 剂13可以包括多种添加剂，包括(但不限于)表面活性剂或有助于分散、溶解、悬浮或乳化 所述源以进行后续被分析物检测的其他合适的添加剂；流变剂；抗微生物剂中和剂(例如， 中和防腐剂或其他抗微生物剂的试剂)；具有养分(例如，有助于所需微生物选择性生长的 养分)和/或生长抑制剂(例如，抑制不需要的微生物生长的抑制剂)的富集介质或培养
13基；PH缓冲剂；酶；指示分子(如PH值或氧化_还原指示分子)；孢子萌发剂冲和消毒剂 的试剂(如中和氯的硫代硫酸钠)；旨在促进细菌复苏的试剂(如丙酮酸钠)；或它们的组 合。在一些实施例中，稀释剂13包括无菌水(如无菌双蒸馏水(ddH20))；选择性地溶解、 分散、悬浮或乳化源的一种或多种有机溶剂；水性有机溶剂；或它们的组合。在一些实施例 中，稀释剂13为无菌缓冲液(如得自Edge Biological, Memphis TN的Butterfield氏缓 冲液)。在一些实施例中，稀释剂13是选择性或半选择性营养制剂，使得稀释剂13可用于 所需被分析物(如细菌)的选择性或半选择性地生长。在这些实施例中，可将稀释剂13与 源12 —起培养一段时间(例如在规定温度下)，以促进所需被分析物的这种生长。培养基的例子可以包括(但不限于)胰酶大豆肉汤(TSB)、缓冲蛋白胨水(BPW)、 通用预富集肉汤(UPB)、李斯特菌富集肉汤(LEB)、乳糖肉汤、博尔顿肉汤、或本领域的普通 技术人员已知的其他通用、非选择性或略带选择性的培养基。培养基可以包括支持一种以 上的所需微生物(如所关注的被分析物)生长的养分。生长抑制剂的例子可以包括(但不限于)胆酸盐、脱氧胆酸钠、亚硒酸钠、硫代硫 酸钠、硝酸钠、氯化锂、亚碲酸钾、连四硫酸纳、磺胺乙酰钠、扁桃酸、连四硫酸半胱氨酸亚硒 酸盐、磺胺二甲嘧啶、亮绿、孔雀石绿草酸盐、结晶紫、十四烷基硫酸钠、磺胺嘧啶、阿米卡 星、氨曲南、萘啶酮酸钠盐、吖啶黄、多粘菌素B、新生霉素、阿拉磷、有机和无机酸、噬菌体、 二氯硝基苯胺孟加拉红、氯四环素、一定浓度的氯化钠、蔗糖和其他溶质以及它们的组合。在一些实施例中，源12包括稀释剂13，使得液体组合物14包括源12和稀释剂13， 但稀释剂13不是单独添加的。例如，可以将包含大量水或其他液体的食物源混合，以形成 包含源12和稀释剂13的液体组合物14，而不需要单独添加稀释剂13。在一些实施例中， 源12可以基本上溶于稀释剂13中，使得液体组合物14包含极少量的不可溶物15，从而不 再需要过滤步骤。图14示出根据本发明的一个实施例的样品制备和分析系统1005。样品制备和分 析系统1005包括样品制备系统1000和连接到样品制备系统1000的样品检测系统1050，使 得样品检测系统1050与样品制备系统1000流体连通。样品制备系统1000从源1012制备 样品，样品检测系统1050被构造为分析样品。例如，样品检测系统1050可适于检测是否存 在所关注的被分析物和/或定量所关注的被分析物。在一些实施例中，可以通过检测样品 的特征来鉴别和/或量化所关注的被分析物，下文将对此进行详细描述。图2-13示出根据本发明的样品制备系统的多个实施例，图14-15示出根据本发 明的样品制备和分析系统的多个实施例(包括样品制备系统和样品检测系统的多个实施 例)，图16A-19B示出样品递送系统的多个实施例，利用该系统可以将样品从样品制备系统 移动至样品检测系统。图2示出根据本发明的一个实施例的样品制备系统100。如图2所示，样品制 备系统100包括容器102、内胆104、封盖106、卡圈108和顶盖109。在一些实施例中，样 品制备系统100的一个或多个部件是无菌的，或者可通过灭菌或消毒方法(例如蒸汽、、 辐射、环氧乙烷、过氧化氢、过乙酸、水醇溶液、漂白以及它们的组合)灭菌。具有与样品 制备系统100特征相似的特征的系统在下列文献中有所描述PCT公开No. WO 98/32539、 美国专利 No. 6，536，687 和美国专利 No. 6，588，681、PCT 公开 No. 2004/060574、PCT 公开 No. 2004/060575、美国公开 No. 2004/0164182、PCT 公开 No. 2004/094072、PCT 公开 No. WO2007/079143、PCT公开No. WO 2007/079188，每篇文献均以引用方式全文并入本文。本发明的一些实施例采用多个样品制备系统100，以允许并联用多个样品制备系 统100(或合并样品)，从而加快样品制备和提高生产率/输出。在这些实施例中，多个样品 制备系统100可以至少部分地整体形成，或者也可以单独形成。例如，在一些实施例中，可 以在一个相对较大的容器102 (例如，具有用于多个内胆104的多个贮存器)内使用多个内 胆 104。在一些实施例中，如图2所示，容器102是独立式和/或自支承式的，并且包括基 部127和侧壁129。术语“独立式”通常用来表示能够在不倒塌、不变形且不需要另一物体 固定的情况下独立摆放的物体。术语“自支承式”通常用来表示承受自重的情况下不会倒 塌或变形的物体。例如，袋子通常不是“自支承式”的，因为其在自重作用下无法保持形状， 而是会倒塌或变形。自支承式物体不一定是独立式的。容器102可由多种材料形成，包括(但不限于)聚合物材料、金属(如铝、不锈钢 等)、陶瓷、玻璃以及它们的组合。聚合物材料的例子可包括(但不限于)聚烯烃(如聚乙 烯、聚丙烯及其组合等)、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、 能够形成独立式和/或自支承容器的其他合适的聚合物材料或它们的组合。根据待分析源 的类型、数量和粒度，容器102可以为半透明(甚至透明)或不透明的，并且可以具有任何 尺寸。例如，在一些实施例中，容器102可以具有50mL、100mL、250mL或更大容量。在一些实施例中，如图2所示，样品制备系统100包括内胆104，其形状和尺寸被设 计为可以接纳在容器102内。内胆104可以为一次性的(如可供使用一次)，以允许在污染 风险不大且多次使用之间无需大范围清洗的情况下重复使用容器102。如图9所示和下文 详细描述的那样，在一些实施例中，样品制备系统包括无容器内胆。当使用无容器内胆时， 其作用不是“内胆”本身，并且通常可以称为接收器或容器。如图2所示，容器102限定了第一贮存器120，内胆104限定了第二贮存器122。 内胆104的形状和尺寸被设计为可以接纳到容器102的第一贮存器120内。在一些实施例 中，可以将源112和稀释剂113加入第一贮存器120。在一些实施例中，如图2所示，采用 了内胆104，并且将源112和稀释剂113置于第二贮存器122内，内胆104设置在第一贮存 器120内。无论添加至第一贮存器120还是第二贮存器122，都可以将源112和稀释剂113 混合(并搅拌)以形成液体组合物114。在一些实施例中，内胆104是独立式的，并且内胆 104或容器102可作为独立式接收器容纳液体组合物114。可以首先将源112添加到容器102或内胆104中，然后再添加稀释剂113，或者可 以先添加稀释剂113，再添加源112，或者也可以同时添加源112和稀释剂113。作为另外一 种选择，也可以先将源112和稀释剂113混合，再添加到样品制备系统100中。在首先将稀释剂113添加到容器102或内胆104中的一些实施例中，可将预测量 量的稀释剂113 (如无菌液态稀释剂)密封在具有可拆卸地连接的顶盖(例如，一次性的可 拆除阻隔膜，其通过下列方式中的一种或多种或下文所述的任何其他连接方式连接到容器 102或内胆104 粘合剂、热密封、超声焊接)的容器102或内胆104中，从而在添加源112 之前可以将顶盖移除。作为另外一种选择，在一些实施例中，可以将预测量量的干粉介质 (如用于所关注被分析物的营养介质和/或用于非关注被分析物的生长抑制剂)密封在具 有可拆卸地连接的顶盖的容器102或内胆104中，或者将所需介质涂布或吸收到容器102或内胆104的内表面。在这些实施例中，可以在添加源112之前或同时移除顶盖并添加溶 剂(如ddH20)以形成稀释剂113。作为另外一种选择，如果源112含有能够溶解介质的足 够多的液体，则可以将源112添加到干粉介质中以形成包含源112和稀释剂113的液体组 合物114(例如介质溶解于源112所提供的溶剂中)。在一些实施例中，可以将容器102和/或内胆104(如采用内胆104的话)隔开， 以分别包括一个以上的第一贮存器120和/或一个以上的第二贮存器122。可以采用多个 贮存器120/122，例如用于多级富集、平行或同时富集不同微生物或它们的组合。例如，内胆 104可以包括两个第二贮存器122(为简单起见，本实例中称为贮存器A和B)。可以将第一 富集介质设置在贮存器A中以对微生物进行初次富集，将第二富集介质设置在贮存器B内 以对相同微生物进行二次富集。可以对贮存器A和B进行设置，(例如)以便在设置介质 时，介质可以同时进入两个贮存器，而且可以将源112添加到一个贮存器中而不添加到另 一个贮存器中。在液体组合物114已经形成并且贮存器A内已经发生初次富集之后，可以 将液体组合物114或其一部分移至贮存器B，进行二次富集。液体组合物114可以通过多种 方式移动至贮存器B内，包括在样品制备系统100中进行搅拌、破坏贮存器A和B之间的易 碎隔膜，等等。在一些实施例中，一个容器102可以采用多个内胆104，使得一个容器102可以包 括一个或多个第一贮存器120，和/或容器102内可以设置一个或多个内胆104(每个包括 一个或多个第二贮存器122)。也可以采用其他构造，本领域的普通技术人员将会知道，可以 采用多种排列得到多个隔间。不论采取何种构造，多个贮存器或隔间都可以并列、垂直、同 心设置或以它们的组合方式设置。内胆104可由多种材料(包括多种聚合物材料)制成，包括(但不限于)聚烯烃， 聚烯烃包括(但不限于)聚丙烯(如低密度聚乙烯(LDPE))、聚乙烯和聚(甲基戊烯)、聚 酰胺(如NYLON )或它们的组合。在一些实施例中，内胆104通过模铸工艺(例如热成 形工艺)形成。内胆104可以为半透明(甚至透明)或不透明的。在一些实施例中，如图2所示，内胆104为独立式和/或自支承式的，任何一种形 式都使得能在将内胆104设置在容器102内之前将源112和稀释剂113装载到内胆104中， 而不会使内胆104倒塌或变形。此外，独立式和/或自支承内胆104有助于称重、添加源 112和/或稀释剂113、运输、处理和/或移除样品。在一些实施例中，内胆104为自支承式和/或独立式的，并且也是可变形的。术语 “可变形的”用来表示一种结构，该结构在压力(如正压或负压)或应力作用下可以改变其 初始形状或状态。在采用可变形内胆104的实施例中，可以向内胆104施加压力，以缩小其 初始(即未压缩)尺寸。该压力有助于从内胆104中移除液体组合物114(或其滤液)。在 这些实施例中，内胆104可充当可以容纳液体组合物114的可变形的自支承式接收器。在 一些实施例中，可变形的自支承式接收器也是独立式的。在一些实施例中，如图2所示，容器102包括形成于基部127内的孔124，使用者 可以从该孔中伸入内胆104，以向内胆104施加压力并使其变形。该压力可以直接通过手 施加，或者通过额外的装置施加，并且可以手动或自动进行。可以根据所需应用将孔124加 工成特定的形状和尺寸。在一些实施例中，容器102的基部127只不过是侧壁129的底部， 或者是侧壁129略微向内突出的部分，因此很容易从容器102的底部触及内胆104。换句话
16讲，在一些实施例中，容器102的孔124限定了容器102底部的主要部分(例如，容器102 的大部分横截面积)，而基部127只是容器102围绕孔124的一小部分。在不采用内胆104 的实施例中，容器102不需要包括孔124。在一些实施例中，内胆104包括相对刚性的基部126和相对较薄的可变形侧壁 128，使得当以平行于内胆104的纵向轴线的方向向基部126施加压力(例如经由容器102 内的孔124)时，内胆104发生纵向变形(例如，由于侧壁128而非基部126倒塌所导致)。 作为另外一种选择或除此之外，基部126可以比侧壁128更厚。仅仅是以举例的方式，在一 些实施例中，侧壁128的厚度为至少50 μ m;在一些实施例中，至少IOOym;在一些实施例 中，至少150 μ m;并且在一些实施例中，至少200 μ m。在一些实施例中，基部126的厚度为 至少225 μ m ；在一些实施例中为275 μ m ；在一些实施例中为至少300 μ m ；并且在一些实施 例中，至少350 μ m。内胆104还可以包括一个或多个导流板、褶皱、波纹、接缝、接头、角撑板、弱化部 分(如角向弱化部分)或它们的组合，可整合这些部分以帮助控制内胆104的变形能力，和 /或可以进一步缩小内胆104的内部空间。在一些实施例中，如下文详细描述和图9示出 的那样，内胆104包括风琴褶型构造。在一些实施例中，内胆104在其内表面(尤其是基部 126和侧壁128之间的内部接口处)不包括任何凹槽。在一些实施例中，内胆104故意变形，以中断内胆104的表面几何形状。这种中断 的表面几何形状有助于在搅拌过程中分解源112。例如，在一些实施例中，可以在内胆104 的侧壁128和容器102之间设置障碍(如相对刚性的材料)，从而在内胆104的侧壁128内 形成不同的表面几何形状。如图2所示，容器102可以包括标记130，以标示容器102内的内容物的液位(即容 积)。标记130可用来实现液体组合物114的所需重量比，例如，其中源112与稀释剂113的 重量比在从1 100到1 1的范围内。合适的标记的一个例子在美国专利No. 6，588，681 中有所描述。作为另外一种选择或除此之外，内胆104可以包括标记。为了使得能使用容 器102和/或内胆104上的标记130，容器102和/或内胆104可以为半透明甚至透明的， 以便透过容器102的侧壁129和/或内胆104的侧壁128可看到液体组合物114。侧壁128 和侧壁129也可以具有其他类型的标记，例如商标、品牌名称等。标记130也可以设置在薄 膜上，薄膜的尺寸被设计用于接纳到容器102或内胆104中，并且可由包括足够内应力的材 料制成，使得薄膜紧贴容器102或内胆104的内表面向外(即径向)压迫。在图2所示实施例中，封盖106可拆卸地连接至内胆104，并且利用卡圈108进一 步将封盖106固定到容器102上。例如，在图2中，容器102包括位于侧壁129外表面上端 的螺纹131，螺纹被加工成合适的尺寸和形状，可以将卡圈108(具有能够与容器102上的螺 纹131接合的内螺纹133)螺纹连接至容器102上端。作为使用卡圈108将封盖106固定 到容器102上的一种替代方式，可以采用包括夹具和/或下文所述任何其他连接方式在内 的其他连接装置。在一些实施例中，不采用内胆104，并且封盖106可直接连接到容器102。 在这些实施例中，不需要采用卡圈108。因此，封盖106可以与容器102或内胆104形成密 封(如真空密封)。在一些实施例中，封盖106和容器102(或封盖106和内胆104)整体成 型或永久性地连接在一起。在封盖106与内胆104之间、封盖106与容器102之间和/或卡圈108与容器102之间可以采用多种连接方式，以允许各自的部件可拆卸地彼此连接，这些连接方式包括 (但不限于)重力(例如，可以将一部件安放在另一部件或其配合部分顶部)、螺纹、压力配 合(有时也称为“摩擦配合”或“过盈配合”)、搭扣配合、磁力、粘接剂、热密封、其他合适的 可拆除连接装置以及它们的组合。在一些实施例中，添加源112和稀释剂113之后不必再 次打开样品制备系统100，使得容器102、内胆104、封盖106和卡圈108不必可拆卸地彼此 连接，而是可以永久性地或半永久性地彼此连接。这些永久性或半永久性连接方式可以包 括(但不限于)粘接剂、缝线、缝钉、螺钉、钉子、铆钉、平头钉、卷边、焊接(如声波(如超声 波)焊接)、任何热粘结技术(例如，向被连接的一个或两个部件施加热量和/或压力)、搭 扣配合、压力配合、热密封、其他合适的永久性或半永久性连接方式以及它们的组合。本领 域的普通技术人员将会知道，某些永久性或半永久性连接装置也可以适于被拆除，反之亦 然，并且仅仅是为了举例说明才按这种方式分类。如图2和3所示，封盖106还包括可连接到过滤器134的口 132、尺寸被设计为可 接纳到内胆104中的圆柱形部分136以及从圆柱形部分136向口 132延伸的大体为锥形 (如截头圆锥体)的部分138。在圆柱形部分136与锥形部分138的连接处，封盖106还包 括从圆柱形部分136和锥形部分138径向向外延伸的唇缘140。在一些实施例中，过滤器134直接连接至封盖106。在一些实施例中，如图2_3所 示，过滤器134可以由框架135支撑并通过框架135连接到封盖106。框架135可以形成过 滤器134的一部分，框架135可以为封盖106的一部分，或者框架135可以为同时连接到过 滤器134和封盖106的独立元件。框架135可以由多种材料形成，包括(但不限于)多种 聚合物、金属、陶瓷、玻璃以及它们的组合。在图2-3所示实施例中，过滤器134由金属网形 成，框架135由粘合到金属过滤器134的聚合物形成。框架135连接至封盖106，下文将对 此进行详细描述。对图2和3所示实施例的过滤器134和框架135的形状和尺寸进行设计以在封盖 106底端下方延伸，使得当组装样品制备系统100时，过滤器134和框架135伸入内胆104 的第二贮存器122 (或容器102的第一贮存器120)中。然而，过滤器134和框架135可以 具有多种形状和尺寸。在一些实施例中，例如，框架135可以包括刚性上部(例如，连接到 封盖106的部分)和刚性下部，过滤器134可以连接到二者之间，并且过滤器134可以是可 伸缩的。下文将结合图9对该实施例进行更详细描述。封盖106的圆柱形部分136包括多个周边向外突起的伸出部142，以允许圆柱形部 分136与内胆104的内表面搭扣配合或压力配合。在一些实施例中，内胆104内表面可以 包括向内突出的伸出部，该部分既可以代替向外突起的伸出部142使用，也可以作为向外 突起的伸出部142的补充(例如，以便与其形成匹配关系)。内胆104可以包括从内胆104的侧壁128径向向外伸出的唇缘144，唇缘144可以 与容器102的上表面146和封盖106的唇缘140形成邻接关系，使得当组装样品制备系统 100时，内胆104的唇缘144设置在封盖106的唇缘140和容器102的上表面146之间，并 形成密封(如气密性密封)。如图2所示，卡圈108包括向内突出的唇缘156，使得当卡圈 108连接到容器102时，卡圈108的唇缘156压迫封盖106的唇缘140，使其接触内胆104 的唇缘144，使唇缘144受压接触容器102的上表面146 (例如，以形成更完整的密封)。关 于组装样品制备系统100并在样品制备系统100的部件之间形成密封的上述方式仅仅是以
18举例方式进行了描述和展示。然而，本领域的普通技术人员将会理解，也可以采用多种其他 机制来组装样品制备系统100的部件并形成密封(例如不透液密封、气密性密封或它们的 组合)，使得样品制备系统100在正常工作条件下不会泄漏。虽然图2和3所示实施例的封盖106显示为具有大体上锥形或截头圆锥体形状， 但应当理解，封盖106可以具有多种其他形状，包括(但不限于)圆柱形、具有矩形或正方 形横截面的管状、或适合连接到样品制备系统100的其他部件的其他形状。相似地，容器 102、内胆104和卡圈108可以具有图2所示大体上圆柱形之外的多种其他形状。此外，封 盖106的尺寸被设计为适应样品制备系统100的其他部件。封盖106可以由多种材料形成，其中包括上文结合容器102所述的材料。取决于 应用，封盖106可以为半透明(甚至透明)或不透明的。卡圈108可以由多种材料形成，包括(但不限于)多种聚合物材料、金属材料以及 它们的组合。例如，卡圈108可以由模制塑性部件或机械加工金属(如铝)部件形成。在 一些实施例中，卡圈108由包含玻璃纤维加强聚丙烯的模制塑性部件形成。如图2所示，封盖106的口 132为大体圆柱形和管状，使得口 132限定封盖106内 表面153的部分152和封盖106内的开口 154。封盖106是中空的，并且在样品制备系统 100完成组装时与第二贮存器122流体连通。口 132不一定是圆柱形的，而是可以根据给定 应用采取任何必要的形状。在图2和3所示实施例中，过滤器134连接到口 132(即通过框 架135)，使得过滤器134与封盖开口 154以及第二贮存器122流体连通。在图2所示实施例中，顶盖109的形状和尺寸经设计为可接纳口 132的至少一部 分。因此，顶盖109可以连接到封盖106的口 132，以关闭封盖106内的开口 154并密封 (如气密地密封)样品制备系统100。顶盖109可使用任何上述连接手段连接至封盖106。 顶盖109可以与封盖106 (例如，图13所示顶部活动按扣盖，下文将详细描述)整体成型， 或者顶盖109可与封盖106 (例如，图9-12所示螺纹连接盖，下文将详细描述)分离。顶盖 109可以由多种材料形成，包括上文关于容器102或卡圈108所述的材料。在一些实施例中，封盖106包括将封盖106内部的至少一部分与环境隔绝的易碎 或可穿透的隔膜或可拆除的膜，因此可以刺破或穿透隔膜或移除膜，以进入封盖106内部。 在这些实施例中，不必采用顶盖109。如图3所示，封盖106的内表面153可包括多个其他部件(例如，额外的或替代的 过滤器，其概念在图5-6中示出，并在下文有所描述)可与之连接的内部环向边缘。根据期 望连接至边缘上的其他部件，内部环向边缘可以具有任何所需取向。在一些实施例中，内部 环向边缘取向为基本上垂直于封盖106的中心纵向轴线，使得该边缘基本上水平，如图3所
7J\ ο此外，封盖106可以包括多个其他部件(如过滤器)可与之连接的向内延伸的构 件。例如，如图3所示，过滤器134由框架135支撑，封盖106包括向内延伸的构件155，框 架135可以通过多种连接方式(包括(但不限于)上述任何连接方式)与之连接。向内延 伸的构件155可以与封盖106整体成型。过滤器134可以具有充分过滤液体组合物114的任何几何形状。在一些实施例中， 过滤器134为可变形和/或可伸缩的(即使得过滤器134可在其自重作用下折叠)。在一 些实施例中，过滤器134为刚性的，并可保持其形状(即在其自重作用下不会折叠)。样品制备系统100内所用过滤器134的尺寸和数量及其孔隙度可以变化，这取决于所需被分析 物和源112内的不可溶物。例如，在一些实施例中，液体组合物114包含食物，所需被分析物为细菌，不可溶 物则为食物颗粒或碎屑。在这些实施例中，例如，可选择过滤器134来保留和/或分离食物 颗粒，同时又允许所关注的细菌(如果有的话)通过过滤器134用于后续分析。又如，在一 些实施例中，液体组合物114包含裂解的细菌细胞培养基，所需被分析物为DNA、RNA、蛋白 质或代谢物中的一者或多者，不可溶物为细胞碎屑。在这些实施例中，例如，可选择或处理 (例如，用生物分子结合剂(如抗体)衍生化)过滤器134，以保留和/或分离细胞碎屑，同 时允许所需DNA、RNA、蛋白质和/或代谢物通过过滤器134用于后续分析。作为另外一种 选择，例如，可选择或处理过滤器134，以保留所需DNA、RNA、蛋白质和/或代谢物，同时允许 细胞碎屑通过过滤器134。过滤器134可具有多种孔径，其足以保留液体组合物114内的颗粒，同时允许液体 组合物114内的所需被分析物(如果有的话)通过过滤器134，用于抽取和/或取样。作 为另外一种选择，可设计过滤器134的尺寸、使其带电荷和/或功能化，以保留所需被分析 物，同时允许不需要的材料通过过滤器134。在这些实施例中，样品可以包括过滤器134的 至少一部分，并且可以被进一步处理(如富集、浓缩、分析等)。在一些实施例中，过滤器134具有至少2 μ m的平均孔径或目尺寸；在一些实施 例中，至少5μπι ；在一些实施例中，至少40 μ m;在一些实施例中，至少80 μ m ；在一些实施 例中，至少120μπι。在一些实施例中，过滤器134具有至多2000μπι的平均孔径或目尺 寸；在一些实施例中，至多1000 μ m ；在一些实施例中，至多500 μ m ；在一些实施例中，至多 200 μ m;在一些实施例中，至多50 μ m ；在一些实施例中，至多10 μ m ；在一些实施例中，至多 1 μ m(例如，当希望限制细菌通过过滤器134时)。在图2和3所示实施例中，过滤器134位于封盖106内，并且大致与封盖106的中 心纵向轴线共线。然而，在一些实施例中，过滤器134被设置在封盖106的“偏轴”位置。例 如，图2用虚线示出孔158，以表示过滤器134在封盖106中可能的“偏轴”位置。孔158所 处位置处可以设置与之相连的替代的或额外的口。过滤器134可以永久性或可拆卸地连接 到一个位置或这两个位置处。在一些实施例中，尤其是不采用内胆104的实施例中，作为另外一种选择或除此 之外地，过滤器134可经由容器102的侧壁129内的孔160或容器102的基部127内的孔 124(或在容器102的基部127的不同位置形成的孔)进入样品制备系统100内部(即容 器102的第一贮存器120)。在这些实施例中，过滤器134可以永久性地或可拆卸地连接至 容器102的侧壁129或基部127。替代的或额外的口可设置在孔160和124的位置处并与 之相连。在一些实施例中，样品制备系统100可包括一个以上的口，例如，封盖106内的口 132、封盖106内的孔158处的额外的口、容器102的侧壁129内的孔160处的额外的口、和 /或容器102的基部127内的孔124处的额外的口。可将顶盖109或类似封闭装置用于密 封位于样品制备系统100上任何位置的任何口。由于过滤器134可以处于不同位置，过滤器134可以被加工成不同形状和尺寸， 以适应其在样品制备系统100中所处的位置及其具体的应用。在过滤器134的任何可能 位置中，过滤器134可以设置为完全高于或完全低于液体组合物114的液位165，或者过滤器134可以设置为部分高于和部分低于液体组合物114的液位165，这取决于所需过滤的 类型以及希望过滤器134过滤液体组合物114的方式。例如，在图2所示实施例中，过滤器 134连接至口 132，并且根据液体组合物114的液位165的高度，通常会从口 132延伸到样 品制备系统100内部，使得过滤器134被设置为部分高于和部分低于液体组合物114的液 位 165。过滤器134与内胆104内部和液体组合物114流体连通，并且用来过滤液体组合 物114以形成滤液116。滤液116设置在过滤器134的空间内，并且可以从相邻口 132中抽 出和/或取样。在过滤器134位于多个位置的实施例中，可以从上述任何口或孔中对滤液 116进行取样。过滤器134可由多种材料形成，包括(但不限于)尼龙、氟化聚合物(如聚四氟乙 烯(PTFE))、纤维素(例如，醋酸纤维素和硝化纤维之类的改性纤维素)、玻璃纤维、纸张中 的一者或多者以及它们的组合。在一些实施例中，过滤器134可由织造网、非织造网、模制 结构、泡沫、织物、纤维网以及它们的组合形成。通过折叠过滤器134或使用其他类似技术 可以增大过滤器134的表面积。通过压延或毡化方法可以控制过滤器134的厚度。在一些实施例中(无论过滤器134处于哪个位置)，可以将过滤器134用作源112 的保持器或容器。该概念的例子在图4中示出，并在下文中有所描述。如上所述，内胆104可以为一次性的。此外，在一些实施例中，封盖106、顶盖109 和过滤器134中的一者或多者也可以是一次性的。例如，在一些实施例中，封盖106可以连 接到内胆104，并且顶盖109和过滤器134可以连接到封盖106。内胆104、封盖106、过滤 器134和顶盖109可以形成样品制备系统100的一次性部分，该部分可在不污染容器102 或卡圈108的情况下使用。可将一次性部分从容器102上移除并处置。然后，配上新的内 胆104、封盖106、过滤器134和顶盖109后，容器102和卡圈108即可重新使用。图4示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统200，其中类似的数字表示 类似的元件。样品制备系统200与上文图2-3所述实施例具有许多相同的元件和特征。因 此，与图2-3所示实施例中元件和特征相对应的元件和特征在200系列中具有相同的编号。 为了更完整地描述图4所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考 了上文结合图2-3进行的描述。样品制备系统200包括容器202和封盖206。样品制备系统200不包括内胆，封盖 206直接连接至容器202上。样品制备系统200还包括过滤器234，过滤器234非固定结合 至容器202的侧壁229内形成的孔260。与样品制备系统100的过滤器134不同，过滤器 234用作源212的保持器或容器。过滤器234可以永久性地连接到容器202上，并且可以将源212添加到过滤器234 中；或者过滤器234可以可拆卸地连接到容器202上，并且在将过滤器234连接到容器202 上之前或之后将源212添加到过滤器234中。在一些实施例中，过滤器234可以在容器202 的第一贮存器220内自由漂浮，使得过滤器234容纳有源212，而稀释剂213则能够流入和 流出过滤器234的内部，以与源212混合。源212被放入过滤器234内，过滤器234被设置为至少部分地位于容器202内的 稀释剂213的液位以下，并且与容器202的内部流体连通，使得源212可以与稀释剂213混 合，从而在过滤器234内形成液体组合物214。位于过滤器234内的液体组合物214包括位
21于稀释剂213内的所关注的被分析物(如有)以及来自源212的任何其他可溶物或不可溶 物。搅拌过程中，可以将源212和稀释剂213混合，以允许源212被溶解、分散、悬浮和/或 乳化在稀释剂213内。过滤器234的孔径可经过调整，以使得稀释剂213和稀释剂213内 的任何所关注的被分析物(如有)可以自由流入和流出过滤器234，使得所得滤液216位于 过滤器234以外和容器202的贮存器220以内，并且包括稀释剂213和任何存在的所关注 的被分析物。可从多个口或孔中的任何一个中对滤液216取样，这些口或孔包括封盖206内的 口 232、封盖206内的孔258、容器202的侧壁229内的另外的孔、和/或容器202的基部 227内的孔224。此外，过滤器234可以不通过孔260连接到样品制备系统200，而是通过多 个口或孔中的任何一个连接到样品制备系统200，这些口或孔包括封盖206内的口 232、封 盖206内的孔258和/或容器202的基部227内的孔224。在一些实施例中，如图4所示， 一个或多个这些口可以包括另外的过滤器234'，其作用与样品制备系统100的过滤器134 相同。在这些实施例中，滤液216可通过过滤器234'进一步过滤，所得滤液216'被设置 在过滤器234'内，并且可以从相邻口(即图4中的口 232)抽出和/或取样。样品制备系统200还可以包括内胆，在这种情况下稀释剂213和所得滤液216可 以设置在内胆中，前提条件是内胆和容器202之间在孔260处具有足够的密封度。图5-6示出了根据本发明的另一个实施例的样品制备系统300，其中类似的数字 表示类似的元件。样品制备系统300与上文结合图2-3所述实施例有许多相同的元件和特 征。因此，与图2-3所示实施例中元件和特征相对应的元件和特征在300系列中具有相同 的编号。为了更完整地描述图5-6所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代 形式)，参考了上文结合图2-3进行的描述。图5-6仅示出样品制备系统300的封盖306。可假定样品制备系统300的其他 部件包括上文描述和图2-4示出的样品制备系统的任何其他对应的部件，因此为了简单起 见，图5-6中未示出这些部件。封盖306基本上类似于上文所述和图2-3所示封盖106，不同的是封盖306所包 括的过滤器334基本上是平面的，并且连接到封盖306的内表面353。封盖306的内表面 353包括上内周围边缘370和下内周围边缘368。如图5所示，上内周围边缘370包括从外 周371向内周373延伸的面朝下的表面。相似地，下内周围边缘368包括从外周376向内 周378延伸的面朝下的表面。过滤器334的外周边连接到内表面353的上内周围边缘370。 此外，过滤器334接触定位壁372。定位壁372从封盖106的内表面353向下延伸，以固定 过滤器334的外周边。过滤器334可以通过上文结合封盖106所描述的相同连接方式连接到封盖306。过 滤器334可以永久性地或可拆卸地连接到封盖306。过滤器334和封盖306之间的连接程 度可以根据多个因素变化，这些因素包括(但不限于)过滤器334的材料、封盖306的材料、 连接区域的大小和纹理以及所用连接方式的类型。例如，如果过滤器334包括磨损边缘，则 可以使用较宽和/或有滚花的连接表面区域(例如，可以在上内周围边缘370上滚花)。这 种较宽或滚花的超声焊缝可以捕集过滤器334的磨损边缘。为了使磨损量最小，可以用能 够熔化过滤器334边缘的激光器切割过滤器334。由于所得激光切割的过滤器334将包括 最少量的磨损(如果有的话)，可以使用较窄的连接区域。在一些实施例中，连接区域完全在过滤器334的外周边周围延伸。在一些实施例中，连接区域可以具有最多5. Omm的平均 宽度(即，在相同平面内基本上垂直于过滤器334外周边的尺寸)，在一些实施例中，平均宽 度在1.0mm至3. Omm的范围内。作为另外一种选择，过滤器334可以通过(例如)模铸方 法与封盖306整体成型。过滤器334可以由与封盖306相同的材料或不同的材料形成。过滤器334可以为 柔性或半刚性的。在一些实施例中，过滤器334由尼龙非织造或织造物形成，而封盖306则 为聚合物(如聚丙烯)形成的模铸部件。在这些实施例中，尼龙过滤器334可通过超声焊 接技术连接至封盖306。在超声焊接过程中，上内周围边缘370的至少一部分可以熔融以机 械连接至过滤器334。由于尼龙具有比聚丙烯更高的熔融温度，尼龙过滤器334可以在超声 焊接过程中保持其结构完整性。在这些实施例中，上内周围边缘370的至少一部分可以进 入过滤器334的一部分，从而包封过滤器334的一部分。过滤器334可以具有随给定应用变化的尺寸和形状。过滤器334可以具有任何所 需形状，包括(但不限于)圆形、正方形、矩形、三角形、多边形、星形、其他合适的形状以及 它们的组合。在图5和6所示实施例中，过滤器334具有大体为圆形的形状。过滤器334的尺寸可取决于封盖306的尺寸而变化。在一些实施例中，过滤器334 具有在15mm至IOOmm范围内的最大尺寸(即长度、宽度或直径)，但过滤器334也可以具有 更小或更大的尺寸。例如，在一些实施例中，过滤器334可以具有圆形形状和56mm的直径。继续参照图5和6，定位壁372可以与封盖306整体成型。在一些实施例中，如图 5所示，封盖306具有两个或更多个定位壁372，其中(i)每个定位壁372都具有大于其厚 度的周长，(ii)每个定位壁372都沿过滤器334外周边设置，并且(iii)所述两个或更多 个定位壁372的总周长小于过滤器334外周边的总周长。如图5所示，封盖306包括四个彼此沿上内周围边缘370的外周371等距布置的定 位壁372。在一些实施例中，每个定位壁372都具有800 μ m至1200 μ m的厚度、沿外周371 延伸1. Omm至22. Omm的距离的长度(在该示例性实施例中即弧长)以及1. Omm至5. Omm 的高度。在一些实施例中，每个定位壁372都具有分段构造，从而不阻碍流体在定位壁372 周围流动(或最大程度减小其影响)。封盖306包括开口 354和向内延伸的构件355。向内延伸的构件355可用来连接 额外的过滤器(未示出)与封盖306，连接方式与图2和3所示过滤器134与封盖106之间 的连接方式相同。在这些实施例中，过滤器334位于额外的过滤器下方，并且额外的过滤器 可具有小于从封盖306顶部至过滤器334的距离的长度。在一些实施例中，如图5和6所示，过滤器334具有大于封盖306最小横截面积的 总表面积。在封盖306中，最小横截面积为封盖开口 354的横截面积。在一些实施例中，不 止一个过滤器以和过滤器334类似的方式连接到封盖306。例如，在一些实施例中，过滤器 334或额外的过滤器(未示出)可以连接到下内周围边缘368。也就是说，一个或多个过滤 器334可连接至封盖306并设置在沿封盖306的内表面353的任何位置处。在采用不止一 个过滤器334的实施例中，过滤器334可以彼此相似或彼此不同。也就是说，过滤器334可 以由相同或不同材料形成，并且过滤器334可以具有相同或依次递减的孔径。例如，第一过滤器334可以连接至上内周围边缘370，可具有56mm的直径和80 μ m 的元件孔径，并且可以至少部分地被一个或多个定位壁372包围，而第二过滤器334则可以连接至下内周围边缘368，并可具有96mm的直径和200 μ m的元件孔径，同时可以至少部分 地被封盖306的内表面353包围。上述任何过滤器134、234和334都可以在一个样品制备系统内彼此联合使用。例 如，如上所述，过滤器134可以与过滤器234和/或过滤器334联合使用，从而得到适合不 同应用，和/或用于从液体组合物中移除逐渐变小的颗粒的一系列过滤器。作为另外一种选择或除此之外，可以采用每类过滤器134、234或334中的不止一 个(并且在一些实施例中可以套叠放置)来移除液体组合物中逐渐变小的颗粒。例如，过 滤器的布置可以使得粗过滤器充当具有相对于后续过滤器更大的孔径的预过滤器，而后续 的过滤器则具有逐渐变小的孔径，以用于收集滤液。可以布置过滤器来以竖立形态使用样 品制备系统，和/或可布置过滤器以在倾斜或翻转时使用样品制备系统。图7示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统400，其中类似的数字表示 类似的元件。样品制备系统400与上文结合图2-3和5-6所述实施例有许多相同的元件和 特征。因此，与图2-3和5-6所示元件和特征相对应的元件和特征在400系列中具有相同 的编号。为了更完整地描述图7所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形 式)，参考了上文结合图2-3和5-6进行的描述。样品制备系统400包括具有第一贮存器420的容器402、具有第二贮存器422且 尺寸被设计为接纳到容器402的第一贮存器420中的内胆404、封盖406、卡圈408和活塞 437。封盖406类似于上文所述和图2-6所示封盖106、206与306，但还包括两个向上延伸 的伸出部439，其使得样品制备系统400能连接至其他装置或为顶盖(未示出)提供连接手 段。封盖406包括口 432，口 432包括多个脊441，其可提供将样品制备系统400连接到顶 盖或其他装置上的可供选择的或额外的连接手段。封盖406还包括过滤器434，该过滤器基 本上类似于图5-6所示和上文所述过滤器334。在一些实施例中，如图7所示，活塞437被构造为当活塞437沿第一方向D1向容器 402顶部移动时，会向内胆404外部施加正压力。如图7所示，当活塞437用来向内胆404 外部施加压力时，内胆404被压缩，第二贮存器422内的空间变小，液体组合物414 (包括源 412和稀释剂413)被强制推过过滤器434并形成收集在封盖406内的滤液416 (例如，当 样品制备系统400如图7所示翻转时)。随后可以将滤液416从口 432移出样品制备系统 400。在一些实施例中，活塞437被构造为可向内胆404内部施加负压。例如，在一些实 施例中，活塞437连接至内胆404，使得当活塞437在与第一方向D1相反的第二方向D2向容 器402底部移动时，内胆404膨胀，从而减小其内部(即第二贮存器422)的压力，并且在第 二贮存器422和样品制备系统400外部之间形成差压。该差压可以导致流体经(例如)口 432进入第二贮存器422。由于活塞437与内胆404外部协同产生差压，因此活塞437可以 在不接触液体组合物414的情况下使用，并且可以在没有污染危险的情况下重复使用。在一些实施例中，如图7所示，活塞437可以包括柄部443，柄部443的尺寸被设计 为接纳到容器402的基部427的孔424中。在一些实施例中，活塞437的柄部443可以被设 计成尺寸更接近于孔424的尺寸，和/或可以在柄部443和孔424之间设置密封装置(如 0形环)，以形成密封。在图7所示实施例中，柄部443具有比活塞437接触内胆404(例如 内胆404的基部426)的部分更小的直径。活塞437接触内胆404的部分尺寸被设计为可接纳到容器402的第一贮存器420内。然而，在一些实施例中，活塞437具有均一的横截面 或逐渐减小的横截面(例如，在第二方向D2),并且容器402内的孔424也具有相应的尺寸。 图7所示活塞437仅以举例的方式示出，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发 明精神和范围的情况下可以使用多种形状和尺寸的活塞。活塞437可以由多种材料形成，其中包括上文结合容器102所述的材料，并且活塞 437可以是实心或中空的。根据用途的不同，活塞437可以为半透明(甚至透明)或不透明 的。图8示出根据本发明另一个实施例的样品制备系统500，其中类似的数字表示类 似的元件。样品制备系统500与上文结合图2-3和图7所述实施例有许多相同的元件和特 征。因此，与图2-3和图7所示元件和特征相对应的元件和特征在500系列中具有相同的编 号。为了更完整地描述图8所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)， 参考了上文结合图2-3和图7进行的描述。如图8所示，样品制备系统500包括具有第一贮存器520的容器502、尺寸被设计 为可接纳到第一贮存器520中且具有第二贮存器522的内胆504以及封盖506。也可以采 用卡圈(未示出)进一步将样品制备系统500的部件固定到一起。第二贮存器522适于容 纳包含源512和稀释剂513的液体组合物514。样品制备系统500还包括连接到过滤器534 的活塞537。过滤器534适于过滤液体组合物514以形成包含所关注的被分析物(如有) 的滤液516。容器502包括基部527、侧壁529和限定在基部527内的孔524。内胆504包括侧 壁528和基部526，通过(例如)容器502的基部527的孔524可以进入内胆。封盖506 包括口 532，口 532限定了封盖506和样品制备系统500内的开口 554。活塞537包括柄部 543，柄部543的尺寸被设计为可接纳到口 532中，使得可以从样品制备系统500进入柄部 543，以使液体组合物514强制通过过滤器534。在一些实施例中，活塞537的柄部543可 以被设计成尺寸更接近于开口 554的尺寸，和/或可以在柄部543和开口 554之间设置密 封装置(如0形环)，以形成密封。封盖506还包括限定在封盖506的第二 口内的偏轴孔 558，该孔可以充当(例如)排气口，以允许释放样品制备系统500内的压力。在一些实施例中，如图8所示，过滤器534的尺寸可以被设计为贴合在内胆504的 第二贮存器522内。在这些实施例中，过滤器534可以利用内胆504的变形能力与内胆504 的侧壁528形成密封，并且在过滤器534外表面和内胆504的侧壁528内表面之间不一定 需要有额外的密封装置。内胆504的变形能力也允许有更大的容差，使得不需要将过滤器 534加工成很精确的尺寸，就可以与内胆504配合使用。作为另外一种选择，在一些实施例中，样品制备系统500不包括内胆504，并且过 滤器534可以被构造为与容器502配合使用。例如，过滤器534的尺寸可以被设计为使之 贴合在容器502的第一贮存器520内。在一些实施例中，样品制备系统500可以包括设置 在过滤器534和容器502的侧壁529之间的密封装置(如0形环)。在一些实施例中，容 器502的侧壁529是上下竖直的(即垂直于基部527)，以有利于使过滤器534和侧壁529 保持密封。在一些实施例中，过滤器534包括可变形的(如弹性的)外凸缘，以允许过滤器 534适应容器502的侧壁529的锥形。该凸缘也可以整合于采用内胆504的实施例中。当活塞537沿D1方向下压时，过滤器534穿越液体组合物514向下移动，使得相对较大的不可溶物(即粒度大于过滤器534的孔径的任何颗粒)保持在过滤器534以下， 而任何可溶物和相对较小的不可溶物(即粒度小于过滤器534的孔径的任何颗粒)则透过 过滤器，使得过滤器534上方的第二贮存器522内形成滤液516。活塞537可以在D1方向 被压到固定位置(例如，内胆504、过滤器534和/或活塞537可以包括一个或多个挡块，活 塞537的尺寸可以被设计为仅适应第二贮存器522内的某个深度，等等)，或者被压到某个 位置，使得液体组合物514内的任何剩余的不可溶物都至少部分地被过滤器534压缩。在一些实施例中，活塞537的柄部543可以为中空的，并且与第二贮存器522流体 连通。在这些实施例中，滤液516的至少一部分可接纳到活塞537的柄部543内部，并且可 以经柄部543移出样品制备系统500。在这些实施例中，活塞537可以包括尺寸被设计为 接纳柄部543的上端的顶盖。作为另外一种选择，活塞537可以为中空的，并且基部不被过 滤器534覆盖，使得液体组合物514的至少一部分可接纳到活塞537的柄部543内部。这 些实施例允许液体组合物514在第二贮存器522底部内占据较小的空间，并且允许过滤器 534在第二贮存器522内沿D1进一步向下移动。图9-12示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统600，其中类似的数字表 示类似的元件。样品制备系统600与上文结合图2-3所述实施例有许多相同的元件和特征。 因此，与图2-3所示元件和特征相对应的元件和特征在600系列中具有相同的编号。为了 更完整地描述图9-12所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考 了上文结合图2-3进行的描述。如图9所示，样品制备系统600包括接收器604、封盖606、顶盖609和过滤器组件 633。接收器604为可变形、自支承式和独立式的。接收器604包括基部626和侧壁628。侧 壁628包括风琴褶型构造，并且包括多个褶绉或折叠645，以允许侧壁628在每个褶绉645 处折叠，并有利于接收器604基本上沿其纵向轴线伸缩，特别是有利于接收器604基本上沿 其纵向轴线大致均勻地伸缩。仅以举例的方式，在图9所示实施例中，侧壁628包括(例 如)多个褶绉或折叠645。然而，应当理解，侧壁628可以包括允许侧壁628基本上沿其纵 向轴线大致均勻地伸缩的其他结构，例如侧壁628内的环状弱化部分，该部分相比侧壁628 的其余部分具有较小的刚性和/或厚度，以允许侧壁628在环状弱化部分处起皱。在不脱 离本发明精神和范围的情况下，也可以采用其他合适的结构。接收器604的基部626可以被加强(由比侧壁628更具刚性和/或更厚的材料制 成)，以有利于接收器604沿其纵向轴线伸缩。接收器604包括适于容纳包含源和稀释剂的 液体组合物的贮存器622。接收器604可以由多种材料形成，其中包括上文结合内胆104所述的材料。根据 不同的用途，接收器604可以为半透明(甚至透明)或不透明的。样品制备系统600的所 有部件都可以是一次性的(例如，供一次性使用)。封盖606包括可连接到过滤器组件633的口 632、尺寸被设计为可接纳到接收器 604内的圆柱形部分636以及从圆柱形部分636向口 632延伸的大体上锥形(如截头圆锥 体)的部分638。在圆柱形部分636和锥形部分638的接合处，封盖106还包括唇缘640， 该唇缘从圆柱形部分636和锥形部分638向外径向延伸。封盖606的口 632大体为圆柱形 和管状，使得口 632包括内表面652并限定在封盖606和样品制备系统600 (组装后)内的 开口 654。
封盖606的圆柱形部分636包括多个周边向外突起的伸出部642，以允许圆柱形部 分636搭扣配合或压力配合到接收器604的内表面。接收器604可以包括上表面644，上 表面可以与封盖606的唇缘640形成邻接关系，封盖606和接收器604可通过上述任何可 拆除或永久性连接方式连在一起，以形成密封(例如，不透液密封、气密性密封或它们的组 合)，使得样品制备系统600在正常工作过程中不会泄漏。例如，多个周边向外突起的伸出 部642可超声焊接到接收器604内表面。过滤器组件633包括框架635和过滤器634。框架635包括上部635a和下部635b， 过滤器634连接在两者之间。可设计框架635的上部635a的形状和尺寸，以连接至封盖 606的口 632并接纳到封盖606的口 632和接收器604的贮存器622内。框架635不一定 包括下部635b，但下部635b可以增加过滤器634的重量并有助于使过滤器634接触接收器 604的贮存器622内的液体组合物。上部635a包括尺寸被设计为可接纳到封盖606的口 632内的管状主体647、连接 到管状主体647上端且尺寸被设计为安放在封盖606的口 632顶部的唇缘649以及多个肋 651。肋651周向间隔地布置在管状主体647周围。图9所示实施例包括两个肋651，但也可 以根据需要采用更多或更少的肋。肋651被成形为可以通过搭扣配合连接到封盖606。特 别是，肋651各包括凸轮表面675，当框架的上部635a向口 632内移动时，该表面适于沿口 632的内表面652滑动。此外，每个肋651的凸轮表面675使得当管状主体647向口 632内 移动时，各肋651被迫径向向内移动，进一步允许各肋651扣合到(例如径向向外)口 632 底部下方(即封盖606内部)的位置处。接着可以用力向上拉动框架635的唇缘649，以将过滤器组件633从封盖606中移 除，所用拉力要足够大，可以将至少一个肋651向内移动足够远，以使其凸轮表面675接触 口 632的内表面652，并且使凸轮表面675继续沿内表面652向上滑动，直到肋651不再接 触口 632的内表面652为止。作为另外一种选择，可以通过以下方式将过滤器组件633从 封盖606上移除将至少一个肋651径向向内移动，同时施加向上的力以使各自肋651的凸 轮表面675接触口 632的内表面652 ；或者挤压肋651使其彼此靠拢(例如径向向内)并 向上移动框架635的上部635a，使其离开口 632。图9所示过滤器634是可伸缩的，并且可至少部分地在框架635的下部635b的重 量作用下向下悬挂在接收器604的贮存器622内。顶盖609的形状和尺寸被设计为可以接纳口 632的至少一部分。因此，顶盖609 可以连接到封盖606的口 632以关闭封盖606内的开口 654，并密封(如气密地密封)样品 制备系统600，使其与环境隔绝。顶盖609可以通过上述任何连接手段连接至封盖106。在 图9所示实施例中，封盖606的口 632包括多个螺纹674，这些螺纹适于配套地接合到顶盖 609内部的螺纹(未示出)上，使得可以将顶盖609螺纹连接到口 632上。然而，也可以采 用上述任何连接方式将顶盖609连接到封盖606上，以关闭封盖606内的开口 654。顶盖 609和封盖606可以一起形成封盖组件677，并且当样品制备系统600组装完毕并关闭时， 可以将过滤器组件633的唇缘649夹在顶盖609和封盖606的口 632上端之间。图10示出了封盖组件677和过滤器组件633，其中顶盖609连接到封盖606上，过 滤器组件633连接在二者之间。所示过滤器634处于压缩状态，使得过滤器组件633容纳 在封盖606内部。过滤器框架635的下部635b相对于可伸缩的过滤器634具有刚性，这有助于沿其纵向轴线方向伸缩过滤器634，使得通过向上压缩框架635的下部635b，可以将过 滤器634压缩到封盖606内部。可拆除的阻隔膜679可连接到封盖606的下表面681，以 使过滤器634在封盖606内部保持压缩状态。封盖组件677可经过灭菌处理，并将过滤器 634以压缩状态包装在其内，并且通过可拆除的阻隔膜679将过滤器组件633容纳在封盖 606内。用户可以随后在使用之前移除可拆除的阻隔膜679(例如，在无菌环境下)，以允许 过滤器634 (以及框架635的下部635b (如有))以未压缩状态悬挂在封盖组件677下方。 也可以在将封盖606连接到接收器604之前移除可拆除的阻隔膜679，以允许过滤器634落 入接收器604的贮存器622内。图11示出了移除可拆除的阻隔膜679之后处于未压缩状 态的过滤器634。可拆除的阻隔膜679可以通过上述任何连接手段连接至封盖606，并且可以由 多种材料形成，包括(但不限于)聚烯烃，包括(但不限于)聚丙烯(如低密度聚乙烯 (LDPE))、聚乙烯；聚(甲基戊烯)；聚酰胺(如NYLON )；压缩吹塑微纤维(cBMF)；氨基 甲酸酯；聚酯；聚碳酸酯；以及它们的组合。在一些实施例中，可拆除的阻隔膜679可包括 (例如)热密封的“可剥离”膜，例如3M SC0TCHPAK 隔离衬片(3M Company, St. Paul,MN) 0 可拆除的阻隔膜679可以为半透明(甚至透明)或不透明的。可拆除的阻隔膜679可以通 过多种方法形成，包括(但不限于)模铸工艺、挤出、吹膜成型工艺等以及它们的组合。在一些实施例中，如图12所示，顶盖609包括易碎的隔膜683，该隔膜可以被刺破， 以进入接收器604的贮存器622或过滤器634内的空间中。隔膜683可包括膜、无孔膜以及 它们的组合。此外，易碎隔膜683可由使隔膜683易碎(例如，被吸管尖刺破)的多种材料 形成，包括(但不限于)聚烯烃，包括(但不限于)聚丙烯(如低密度聚乙烯(LDPE))、聚乙 烯 ’聚(甲基戊烯)；聚酰胺(如NYLON )；压缩吹塑微纤维(cBMF)；氨基甲酸酯；聚酯； 聚碳酸酯；合成或天然弹性体；3M TEGADERM 膜敷料(3M Company, St. Paul, MN)；以及它 们的组合。在一些实施例中，隔膜683相反可以成形于封盖606内的开口 654上方。在这 些实施例中，顶盖609可以为实心，并可用于包覆封盖606 (例如，在隔膜683被刺破之后)， 或者顶盖609可以包括额外的隔膜。作为另外一种选择，在隔膜683成形于封盖606内的 开口 654上方的实施例中，可以不采用顶盖609。无论是否采用封盖606和/或顶盖609或 者样品制备系统600的另一部分，隔膜683都可以具有额外的功能，即具有透气性，以允许 贮存器622内部和环境之间的气体交换(例如，为了向所关注的有氧细菌提供氧气)。图13示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统700。图13仅示出样品制 备系统700的封盖组件777。可以假设，样品制备系统700的其他部件包括上文所述和图 2-12所示出的样品制备系统的任何其他对应部件，因此为了简单起见，图13没有示出这些 部件。封盖组件777包括封盖706和经铰链785连接到封盖706的顶盖709。在一些实 施例中，如图13所示，铰链785为活铰链，而顶盖709与封盖706整体成型。在一些实施例 中，铰链785与封盖706和顶盖709中的一者或两者单独成型。顶盖709为顶部活页盖，并 可通过按扣接合连接到封盖706上。在图13所示实施例中，顶盖709包括可按扣到封盖706 的脊789上的伸出部787。顶盖709可以包括其他密封装置(如0形环)，使得当顶盖709 关闭到封盖706上时，顶盖709与封盖706形成密封(例如，不透液密封、气密性密封等)。如上所述，图14示出包括样品制备系统1000和样品检测系统1050的样品制备和分析系统1005。如图14所示，样品制备系统1000类似于图7所示样品制备系统400，但包 括与上文所述和图2-3所示过滤器134相似的过滤器1034。样品制备系统1000与上文结 合图2-3和图7所述实施例有许多相同的元件和特征。因此，与图2-3和图7所示元件和 特征相对应的元件和特征在1000系列中具有相同的编号。为了更完整地描述图14所示实 施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考了上文结合图2-3和图7进行 的描述。样品制备和分析系统1005可以采用图2-13所示的上述样品制备系统100、200、 300、400、500、600、700中的任何一种。样品制备系统1000仅以举例的方式示出，并非旨在 进行限制。如图14所示，样品制备系统1000包括具有第一贮存器1020的容器1002、具有第 二贮存器1022且被设置在第一贮存器1020内的内胆1004以及封盖1006。液体组合物1014 被放在内胆1004的第二贮存器1022内。液体组合物1014包括源1012和稀释剂1013。第 二贮存器1022与过滤器1034流体连通，以允许过滤器1034将液体组合物1014过滤成滤 液 1016。样品检测系统1050通过与封盖1006的口 1032相连的样品递送系统1003连接到 样品制备系统1000。在采用口 1032的实施例中，样品递送系统1003或样品检测系统1050 的至少一部分的尺寸可以被设计为可接纳到口 1032内。然而在一些实施例中，样品递送系 统1003和样品检测系统1050可以连接到样品制备系统1000内的孔中，并且不需要连接到 口上。口 1032沿样品制备系统1000的中心纵向轴线设置，但样品制备系统1000、样品递送 系统1003和样品检测系统1050也可以采用其他布置方式。另一种布置方式在图15中示 出，并在下文描述。样品递送系统1003被设置成在样品制备系统1000和样品检测系统1050之间流 体连通，以控制样品从样品制备系统1000向样品检测系统1050的移动。特别地，样品递送 系统I003与样品制备系统1000和样品检测系统1050流体连通，使得样品递送系统1003 被设置在样品制备系统1000下游和样品检测系统1050上游(当流体从样品制备系统1000 向样品检测系统1050移动时)。也就是说，样品制备和分析系统1005包括由样品制备系统 1000、样品检测系统1050和样品递送系统1003限定的流体通道1092。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005不包括样品递送系统1003，并且样品 检测系统1050直接或间接连接到样品制备系统1000，使得样品可沿流体通道从样品制备 系统1000向样品检测系统1050移动，而不通过样品递送系统1003。在这些实施例中，流体 通道可以进一步由设置在样品制备系统1000和样品检测系统1050之间的额外的接头或管 限定。“基本上”由样品制备系统1000和样品检测系统1050限定的流体通道1092可包括 这种额外的接头。例如，在一些实施例中，多个样品制备系统1000可以连接并流体连通到 一个或多个相同的样品检测系统1050上，使得来自多个样品制备系统1000的样品在分析 之前合并到一起(例如，富集、浓缩等之前或之后)。不论是否采用样品递送系统1003，样品制备和分析系统1005都使得能由源制备 样品，并将样品沿流体通道1092输送到样品检测系统1050进行分析。通过在样品制备系 统I000与样品检测系统1050之间设置流体通道1092，在将样品从样品制备系统1000输送 到样品检测系统1050的过程中不需要将样品暴露于环境中。也就是说，样品制备和分析系 统1005可提供“封闭”系统，允许在不从样品制备和分析系统1005中移除样品的情况下制
29备和分析样品。例如，对于从采集过程到分析过程都需要保存在无菌环境中的样品来说，这 对简化分析是有利的。当要分析(例如)需要在无氧环境下生长和保存的厌氧细菌时，这 也是有利的。此外，这也有利于环境安全。例如，样品制备和分析系统1005可用来测试有 潜在危害性源，同时又能防止使用者接触有潜在危害性源或由该源制备的任何样品。在一些实施例中，短语“不暴露于环境中”及其衍生短语是指不从样品制备和分析 系统1005中移出样品(例如，为了防止溅出或污染)，使得样品从制备到分析都保留在流体 通道1092内，但并不一定表示样品制备和分析系统1005是不可进行气体交换的，或者其他 液体无法进入样品制备和分析系统1005。术语“封闭的”或“封闭系统”通常可包括四种不同情形(1)对流出的液体封闭， 但对气体(进入或流出)和进入的液体开放；(2)对液体(进入或流出)封闭，但对气体 (进入或流出)开放；(3)对液体封闭，但允许逸气，即允许气体流出；以及(4)对所有流体 (液体和气体)封闭。许多情况下可能需要逸气，这些情况包括(但不限于)当样品制备 和分析系统1005内的细菌产生气体时；当源1012和稀释剂1013之间发生产生气体的反 应时；当搅拌过程产生不断增加的气体时；当样品制备和分析系统1005内的大气环境改变 (例如，为厌氧细菌提供无氧环境)时；以及它们的组合。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005是封闭的，以阻止液体流出样品制备 和分析系统1005，但样品制备和分析系统1005的一个或多个部件可以允许气体交换(即气 体进出系统)或允许液体进入样品制备和分析系统1005。在一些实施例中，样品制备和分 析系统1005是封闭的，以阻止液体进入或流出样品制备和分析系统1005，但样品制备和分 析系统1005的一个或多个部件是透气的，以允许气体交换。在一些实施例中，样品制备和 分析系统1005阻止液体进入或流出样品制备和分析系统1005，并且还阻止气体进入样品 制备和分析系统1005，但允许气体流出样品制备和分析系统1005，以允许逸气。在一些实 施例中，样品制备和分析系统1005是完全封闭的，并且阻止所有流体进入或流出样品制备 和分析系统1005。样品制备和分析系统1005可以具有所需的“封闭”程度，这取决于被检 测的源1012、所用稀释剂1013、所关注的被分析物、所需分析类型等等。样品可以通过多种方式沿流体通道1092从样品制备系统1000向样品检测系统 1050移动。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005被倾斜或翻转，以使样品沿流体通 道1092向样品检测系统1050移动。在一些实施例中，样品检测系统1050或样品递送系 统1003可包括用于从样品制备系统1000抽吸样品的装置。例如，图14所示样品检测系统 1050可以被挤压和释放(例如用合适的阀门)，以降低样品检测系统1050内部相对于样品 制备系统1000的压力，从而产生会导致样品沿流体通道1092从样品制备系统1000向样品 检测系统1050移动的差压。在一些实施例中，通过增加样品制备系统1000内部相对于样品检测系统1050的 压力(即形成差压)，可以让样品沿流体通道1092移动。这可以通过(例如)向内胆1004 施加压力来实现。例如，可以向内胆1004外部施加正压(例如，通过经由容器1002的基部 1027内形成的孔1024进入内胆1004 (例如，内胆1004的基部1026))，第二贮存器1022内 的压力可以升高，从而导致样品沿流体通道1092进入样品检测系统1050。可以用手或使用 额外的装置(例如活塞)人工或自动向内胆1004外部施加压力。在一些实施例中，通过向内胆1004的第二贮存器1022施加负压，而不是向内胆1004外部施加正压，可以在样品制备系统1000和样品检测系统1050之间产生差压。例如， 在样品递送系统1003或样品检测系统1050可以从样品制备系统1000中抽吸样品的实施 例中，当样品从样品制备系统1000向外移动，第二贮存器1022内的压力降低时，内胆1004 可以伸缩。在这些实施例中，内胆1004的伸缩可以进一步促进样品沿流体通道1092向样 品检测系统1050移动。在一些实施例中，样品制备系统1000不包括容器1002，内胆1004充当可变形的自 支承式接收器1004，该接收器可以容纳液体组合物1014，并且可以变形，以使样品进入样 品检测系统1050进行分析。例如，在一些实施例中，样品制备和分析系统1005包括图9所 示样品制备系统600。在一些实施例中，样品检测系统1050或其一部分是一次性的，可以和样品制备系 统1000的任何一次性部分一起丢弃。例如，在图14所示实施例中，封盖1006和内胆1004 可以是一次性的，而容器1002则可以重复使用。样品检测系统1050在输出结果之后可以 随封盖1006和/或内胆1004 —起丢弃。在一些实施例中，样品检测系统1050的一部分可 以随样品制备系统1000的一次性部分一起丢弃，而样品检测系统1050的另一部分可以重 复使用。样品检测系统1050可以实施多种分析方法以鉴定和/或量化被分析物，这些方法 包括(但不限于)微生物检测分析法、生化检测分析法(如免疫检测分析法)或它们的组 合。如上所述，通过检测样品的特性可以鉴定和/或量化所关注的被分析物。这些特性可以 包括(但不限于)颜色变化、荧光、发光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、PH值、 物相变化以及它们的组合。样品检测系统1050可以适于检测一种或多种上述特性。样品检测系统1050可以包括必要的分析或测定装置，以实施多种分析方法。样品 检测系统1050可以包括(但不限于)横流装置、膜或条(例如，RAPIDCHECK 试剂条 (Strategic Diagnotics，Inc.，Newark, DE))、用于等温扩增(如 TMA)的化学物质(如丸 粒)、光学装置(如适合分光光度解调的比色皿)、DNA(如寡聚核苷酸)分子探针、RNA(如 寡聚核苷酸)分子探针、ATP检测装置、培养装置(例如，包括琼脂和/或3M Petrifilm 板)、荧光检测器、发光检测器、凝集装置、扩增装置(如PCR)以及它们的组合。此外，样品检测系统1050可以包括或适于检测多种指示剂或试剂，包括(但不限 于)荧光指示剂、显色指示剂、电化学试剂、凝集试剂、被分析物特异性结合物、扩增剂、酶、 催化剂、光致变色剂、介电组合物、被分析物特异性指示物、酶联抗体探针、DNA探针、RNA探 针、荧光珠和磷光珠。在一些实施例中，样品递送系统1003包括阀门1091，用来控制流体从样品制备系 统1000向样品检测系统1050的流动。例如，图14所示阀门1091为止回阀，其允许流体在 第一方向0工流动，但禁止流体在与第一方向相反的第二方向D2流动。特别地，在图14所示 实施例中，阀门1091为单向压力致动阀1091，该阀门连接到并至少部分地接纳到样品制备 系统1000的封盖1006的口 1032内。阀门1091连接到封盖1006内的开口 1054，并设置为 与过滤器1034内部(或在不采用过滤器1034时与第二贮存器1022)流体连通。当第二贮 存器1022与流体通道1092内沿D1方向的样品制备系统1000下游元件(如样品检测系统 1050)之间形成足够的差压时，阀门1091适于从样品制备系统1000中移除滤液1016 (或液 体组合物1014(当不采用过滤器1034时))。也就是说，通过向阀门1091上游侧施加正压或通过向阀门1091下游侧施加负压，可以致动阀门1091。当形成足够的差压时，阀门1091可以控制从样品制备系统1000中分配滤液1016 的方式。例如，根据所用阀门1091的类型，可以促使滤液1016以连续流方式、滴状或另一 种合适的流动模式进入样品检测系统1050。阀门1091还可以控制滤液1016的流动，使得 每次从样品制备系统1000中移除所需量的滤液1016 (如样品，可以包括滤液1016的全部 或一部分)，以实现进入样品检测系统1050的所需体积流速。图14所示单向压力致动阀1091为SUPRAVALVE 鸭嘴止回阀(Small Parts, Inc.， Miami Lakes，FL)，其作用方式为当上游压力高于最小阈值压力或下游压力低于最大阈值 压力时，该阀门使鸭嘴能打开。在达到阈值压力之前，鸭嘴的“活门”将保持关闭。样品递送系统1003(特别是阀门1091)可以由多种材料形成，包括(但不限于) 聚合物材料、弹性材料(如合成或天然材料)、金属(如铝、不锈钢等)、陶瓷、玻璃以及它们 的组合。聚合物材料的例子可以包括(但不限于)聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯以及它们的 组合等等)、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、其他合适的 聚合物材料或它们的组合。阀门1091可包括壳体和阀内件(如活动阀内件)，并且壳体和 阀内件可由相同或不同材料形成。例如，在一些实施例中，阀门1091的壳体由更具刚性的 材料形成，而阀内件则由弹性体材料形成。阀门1091可以具有任何合适的尺寸，这取决于 被分析源的类型、数量和粒度。单向压力致动阀1091仅以举例的方式示出和描述，但本领域的普通技术人员应 当理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下，样品递送系统1003内可以采用多种阀门。 例如，样品递送系统1003(或阀门1091)可以包括多种手动或自动阀门、电子压力传感器、 其他类型的止回阀(例如，球形止回阀、隔膜止回阀、旋启式止回阀、截止止回阀、升降式止 回阀，等等)或其他类型的阀门(例如，旋塞阀、蝶阀、计量阀、等容计量阀、定时阀、其他单 向阀、其他合适的阀门以及它们的组合)。此外，在一些实施例中，样品递送系统1003可包括能由另一物体或装置致动的阀 门。例如，样品递送系统803可包括具有可由另一物体或装置(例如样品检测系统1050) 移动至打开位置的活动部件(例如，单闸、双闸、阀盘、隔膜、球等)的阀门。在这些实施例 中，样品递送系统1003可包括额外的装置，或者该额外的装置可以是独立装置(如样品检 测系统1050)的一部分。此外，在一些实施例中，样品递送系统1003可以包括这样的阀门该阀门不包括 任何活动部件，只是包括限制开口，例如连接到样品制备系统1000的口 1032且横截面逐渐 减小的顶端。在这些实施例中，除非内胆1004的第二贮存器1022内形成足够的压力(例 如，通过向内胆1004施加压力)将滤液1016挤出限制开口，否则滤液1016 (或液体组合物 1014)将无法通过限制开口。当采用时，样品递送系统1003或其一部分可以随样品制备系统1000和/或样品 检测系统1050的任何一次性部分一起丢弃。例如，在图14所示实施例中，样品递送系统 1003和样品检测系统1050可以与样品制备系统1000的封盖1006和内胆1004 —起丢弃， 而容器1002则可以重复使用。在一些实施例中，样品递送系统1003的一部分是一次性的， 而样品递送系统1003的另一部分则是可重复使用的。在一些实施例中，样品检测系统1050和样品递送系统1003中的一者或两者可以
32可拆卸地连接到样品制备系统1000。例如，当样品检测系统1050需要运输到另一个位置 (例如，移动到自动读数器，其将读取样品检测系统1050获得的结果并将结果保存为数据) 时，可以在不带样品制备系统1000和样品递送系统1003中的一者或两者的情况下进行运输。图15示出根据本发明的另一个实施例的样品制备和分析系统1105，其中类似的 数字表示类似的元件。样品制备和分析系统1105与上文结合图14所述实施例有许多相同 的元件和特征。因此，与图14所示元件和特征相对应的元件和特征在1100系列中具有相 同的编号。为了更完整地描述图15所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替 代形式)，参考了上文结合图14进行的描述。样品制备和分析系统1105包括样品制备系统1100、样品检测系统1150和样品递 送系统1103，其中样品检测系统1150和样品递送系统1103连接到样品制备系统1100并与 之流体连通。样品制备系统1100包括设置在容器1102的第一贮存器1120内的内胆1104， 以及放在内胆1104的第二贮存器1122内的液体组合物1114。液体组合物1114包括源 1112和稀释剂1113。第二贮存器1122与过滤器1134流体连通，以允许液体组合物1114 被过滤器1134过滤，形成滤液1116。样品检测系统1150经样品递送系统1103连接到样品制备系统1100，样品递送系 统1103又通过偏轴孔1158连接到样品制备系统1100的封盖1106。样品递送系统1103包 括阀门1191，阀门1191被设置成与内胆1104的第二贮存器1122和过滤器1134流体连通。如图15所示，当向内胆1104外部施加正压(例如，通过经由容器1102的基部1127 内形成的孔1124进入内胆1104(例如，内胆1104的基部1126))，第二贮存器1122内的压 力超过阈值，样品递送系统1103内的阀门1191打开，使得滤液1116的样品1118(或在不采 用过滤器1134时，液体组合物1114)可以通过样品递送系统1103流出样品制备系统1100， 并进入样品检测系统1150。正压可以用手、使用额外的装置(例如活塞)人工或自动向内 胆1104外部施加。在一些实施例中，通过向内胆1104的第二贮存器1122施加负压(即通过向阀门 1191下游侧施加负压，例如，通过用样品检测系统1150从样品制备系统1100中抽吸样品 1118)，而不是向内胆1104外部施加正压，可以形成打开阀门1191所需的差压。在一些实 施例中，通过(例如)在样品检测系统1150出口侧连接真空源，可以向内胆1104的第二贮 存器1122施加负压(或真空)。在采用样品递送系统1103的实施例中，由真空源产生的差 压可以使阀门1191打开，从而使至少样品1118从第二贮存器1122向样品检测系统1150 移动。真空源可以包括(但不限于)减小压力的机械泵或手动泵(例如，注射器-活塞组 合)以及它们的组合。在一些实施例中，利用阀门1191上游液体的质量可以形成打开阀门1191所需差 压。例如，液体组合物1114或滤液1116可以产生足以打开阀门1191的压力(例如，当样 品制备系统1100或样品制备和分析系统1105被倾斜或翻转时产生的头部压力)。除了上文所述及图14-15所示阀门1091和1191之外或作为其替代方案，本发明 的样品递送系统中还可以采用多种阀门和/或体积计量装置从样品制备系统向样品检测 系统移动样品。图16A-19B示出本发明的样品递送系统的多个实施例，这些系统包括多种 类型的体积定量装置。图16A-19B示出本发明的样品递送系统的多个实施例的示意图；然而，本领域的普通技术人员将会理解，图14-15所示样品制备和分析系统1005与1105都可 以采用图16A-19B所示和下文所述样品递送系统的全部或任何特征。图16A-16C示出根据本发明的一个实施例的样品递送系统1203。样品递送系统 1203包括双阀门体积计量系统，并且包括入口 1202 (例如，连接到样品制备系统并与之流 体连通)、第一阀门1204、第二阀门1206(第一阀门1204与之保持间隔、串联并流体连通)、 出口 1208 (例如，与样品检测系统流体连通的出口)。一段导管1210将第一阀门1204和第 二阀门1206隔开，并限定了大致随第一阀门1204和第二阀门1206之间的距离D(即第一 阀门1204和第二阀门1206之间的导管1210的长度)和导管1210的横截面积A变化的体 积V。第一阀门1204和第二阀门1206均为90度回转阀，特别是球形阀。阀门1204和 1206均具有打开状态和关闭状态，并且包括分别可绕S轴和T轴旋转以在打开状态和关闭 状态之间移动的球1205和1207。球1205和1207分别包括通道1209和1211，从而当球 1205和1207旋转，使得通道1209和1211分别与阀门1204和1206的两端成一直线(即与 入口 1202和出口 1208成一直线)时，即会产生流动。阀门1204的球1205和阀门1206的 球1207分别可以围绕S轴和T轴旋转90度(即四分之一圈)，以将阀门1204和1206从打 开状态变为关闭状态，反之亦然。如图16A-16C所示，第一阀门1204和第二阀门1206均为全流道球形阀，并且分别 包括特大球1205和1207，使得通道1209和1211具有与入口 1202、导管1210及出口 1208 相等的横截面尺寸。这种构造可以最大限度减小摩擦损耗，并允许流体畅通无阻地通过阀 门1204和1206。然而，在不脱离本发明精神和范围的情况下，也可以采用其他类型的合适 阀门，包括其他类型的90度回转阀或其他类型的球形阀。此外，第一阀门1204和第二阀门 1206不一定是90度回转阀。也就是说，在一些实施例中，第一阀门1204和第二阀门1206 每次可以移动小于或大于90度，以使阀门1204和1206在打开状态和关闭状态之间切换。图16A-16C依次示出了使用样品递送系统1203从样品制备系统分配特定体积V 的滤液(或液体组合物)到样品检测系统的过程。图16A示出第一阀门1204处于打开状态(即球1205的通道1209与入口 1202及 导管1210成一直线)、第二阀门1206处于关闭状态(即通道1211被设置为与导管1210和 出口 1208不共线(如垂直))以允许体积V的滤液(即样品)经入口 1202进入导管1210 的情形。图16B示出第一阀门1204处于关闭状态(S卩，球1205围绕S轴顺时针或逆时针 旋转90度之后)、第二阀门1206仍处于关闭状态使得导管1210内保存了体积V的滤液的 情形。最后，图16C示出第一阀门1204处于关闭状态、第二阀门1206处于打开状态(艮口， 球1207围绕T轴顺时针或逆时针旋转90度之后)以允许所需体积V的滤液经出口 1208 流出样品递送系统1203时的情形。图17A-17C示出根据本发明的另一个实施例的样品递送系统1303。样品递送系 统1303包括双阀门体积计量系统，并且包括入口 1302 (例如，连接到样品制备系统并与之 流体连通的入口)、第一阀门1304、第二阀门1306(第一阀门1304与之保持间隔、串联并流 体连通)、出口 1308 (例如，与样品检测系统流体连通的出口)。一段导管1310将第一阀门 1304和第二阀门1306隔开，并限定了大致随第一阀门1304和第二阀门1306之间的距离 D (即第一阀门1304和第二阀门1306之间的导管1310的长度)和导管1310的横截面积A
34变化的体积V。样品递送系统1303包括平行设置且可以彼此相对滑动的第一侧面1312和第二侧 面1314。在图17A-17C所示实施例中，第二侧面1314显示为固定，第一侧面1312显示为可 以相对于第二侧面1314滑动(即在图17A-17C所示平面内上下滑动)。入口 1302和出口 1308设置在第一侧面1312内，分隔第一阀门1304和第二阀门1306的导管1310设置在第 二侧面1314内。阀门1304和1306均为闸阀，并且分别包括闸门1305和1307，闸门可以在 打开位置和关闭位置之间滑动，以将各自的阀门1304，1306在打开状态和关闭状态之间切 换。当第一侧面1312相对于第二侧面1314移动(或当第一侧面1312和第二侧面1314相 对彼此移动)时，闸门1305和1307 —起滑动。图17A-17C依次示出使用样品递送系统1303从样品制备系统分配特定体积V的 滤液(或液体组合物)到样品检测系统的过程。图17A示出第一阀门1304处于打开状态、第二阀门1306处于关闭状态以允许体 积V的滤液(即样品)经入口 1302进入导管1310的情形。具体来讲，滤液的样品经入口 1302进入样品递送系统1303的第一侧面1312，并经打开的第一阀门1304进入导管1310， 从而从第一侧面1312进入第二侧面1314。图17B示出第一阀门1304处于关闭状态、第二 阀门1306仍处于关闭状态(即，第一侧面1312已经相对于第二侧面1314向下滑动，使得 在闸门1307保持关闭位置的情况下闸门1305滑入关闭位置)使得导管1310内保存了体 积V的滤液的情形。最后，图17C示出第一阀门1304处于关闭状态、第二阀门1306处于打 开状态(即，第一侧面1312已经相对于第二侧面1314进一步向下滑动，使得在闸门1305 保持关闭位置的情况下闸门1307滑入打开位置)以允许所需体积V的滤液经出口 1308流 出样品递送系统1303时的情形。图18A-18C示出根据本发明一个实施例的样品递送系统1403。样品递送系统 1403包括单阀体积计量系统，并且包括入口 1402(例如，连接到样品制备系统并与之流体 连通)、阀门1404和出口 1408 (例如，与样品检测系统流体连通)。阀门1404为球形阀。阀门1404具有两种打开状态(阀门1404向入口 1402打开 的第一打开状态，以及阀门1404向出口 1408打开的第二打开状态)和关闭状态。阀门1404 包括球1405，球1405可以围绕X轴旋转，以在两种打开状态和关闭状态之间移动。球1405 包括通道1409，通道1409与球1405大体上为球形的内部1411流体连通，从而当球1405旋 转，使得通道1409与入口 1402或出口 1408成一直线时，流体流入球1405或流出球1405。 通道1409和球1405的内部1411 一起限定了可从入口 1402定量分配到出口 1408的体积 V。球1405可以绕X轴旋转90度(即四分之一圈)，以将阀门1404从第一打开状态变为关 闭状态(反之亦然)，或者从第一打开状态变为第二打开状态(反之亦然)。在图18A-18C 所示实施例中，阀门1404为90度回转阀，但应当理解，阀门1404可以被构造为移动小于或 大于90度，以将阀门1404在两种打开状态之间或打开状态和关闭状态之间切换。图18A-18C依次示出使用样品递送系统1403从样品制备系统分配特定体积V的 滤液(或液体组合物)到样品检测系统的过程。图18A示出阀门1404处于第一打开状态(S卩，球1405的通道1409与入口 1402 共线)以允许体积V的滤液(即样品)经入口 1402进入球1405的内部1411的情形。图 18B示出阀门1404处于关闭状态(即，球1405已经围绕X轴顺时针或逆时针旋转90度之
35后)，使得球1405内保存了体积V的滤液的情形。最后，图18C示出阀门1404处于第二打 开状态(即，球1405已经在相同方向围绕X轴旋转另一个90度之后)以允许所需体积V 的滤液经出口 1408流出样品递送系统1403的情形。图19A-19B示意性地示出根据本发明另一个实施例的样品制备和分析系统1605。 样品制备和分析系统1605包括样品制备系统1600和样品检测系统1650，样品检测系统 1650经样品递送系统1603连接到样品制备系统1600并与之流体连通。样品递送系统1603 包括双阀门体积计量系统，该系统连接到样品制备系统1600和样品检测系统1650，并与二 者流体连通。样品递送系统1603包括第一单向阀1604、导管1610和第二单向阀1606，第二单 向阀1606设置为与第一单向阀1604串联并流体连通。第一阀门1604被构造为允许流体 从样品制备系统1600进入导管1610，但阻止流体从导管1610进入样品制备系统1600。第 二阀门1606被构造为允许流体从导管1610进入样品检测系统1650，但阻止流体从样品检 测系统1650进入导管1610。导管1610限定了体积V的滤液，这部分滤液可以从样品制备 系统1600出发，在样品递送系统1603内停留，然后分配到样品检测系统1650。仅以举例的 方式，所示导管1610具有大体为平行六面体的形状，特别是，可以为直角棱柱。然而，本领 域的普通技术人员应当理解，可以采用多种合适的三维形状来定义第一阀门1604和第二 阀门1606之间的空间。第一阀门1604和第二阀门1606均可以包括多种阀门中任何一个，但图中仅以举 例方式示意性地示出为瓣式止回阀。阀门1604和1606均具有打开状态和关闭状态，并且 分别包括闸门1607和1609，这两个闸门在超过上游开启压力阈值时会分别围绕铰链1613 和1615枢转。作为另外一种选择，第一阀门1604和第二阀门1606可以在重力作用下致动， 而不是通过阈值开启压力致动。本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离本发明精神和 范围的情况下，第一阀门1604和第二阀门1606可以使用多种适合控制进出样品递送系统 1603的流量的阀门，这些阀门包括(但不限于)其他止回阀(例如，球形止回阀、鸭嘴止回 阀、隔膜止回阀、旋启式止回阀、截止止回阀、升降式止回阀，等等)、其他合适的阀门以及它 们的组合。此外，第一阀门1604和第二阀门1606未必要使用同类阀门，而是可以在样品递 送系统1603内采用不同类型的阀门组合。图19A-19B依次示出使用样品递送系统1603从样品制备系统1600分配特定体积 V的滤液(或液体组合物)到样品检测系统1650的过程。图19A示出第一阀门1604处于打开状态(即，由于阀门1604上游压力超过开启压 力阈值，闸门1607已经绕铰链1613枢转到打开位置)、第二阀门1606处于关闭状态(即， 由于导管1610内的压力未超过第二阀门1606的开启压力阈值，闸门1609仍保持关闭位 置)以允许体积V的滤液(即样品)进入导管1610时的情形。图19B示出样品制备和分析系统1605翻转后允许滤液样品进入导管1610之后的 情形。此时，第一阀门1604处于关闭状态(S卩，随着上游压力下降至开启压力阈值以下，闸 门1607已经绕铰链1613枢转回关闭位置)，第二阀门1606处于打开状态(S卩，由于导管 1610内的压力超过开启压力阈值，闸门1609已经绕铰链1615枢转到打开位置)，以允许所 需体积V的滤液流出样品递送系统1603并流入样品检测系统1650。如上所述，图16A-19B为根据本发明的样品递送系统的多个实施例的示意性视图。要使样品递送系统1203、1303、1403、1603正常工作，可能需要其他元件或修改形式。这 些元件或修改形式是本领域的普通技术人员可以理解的，包括(例如)在导管1210、1310、 1610 (或球1405的内部1411)中任何一个上或各样品递送系统的任何其他部分上添加放气 口、阀门或其他类似装置，以允许释放截留的空气(或其他气体)，从而允许液体进入。这些 放气口或阀门可以被构造成(或可以连接到另一个装置，该装置被构造成)允许气体流出， 同时又阻止液体流出(例如，空气锁或功能类似的另一种装置)。具有本文所述样品制备系统100、200、300、400、500、600、700、1000、1100 和 1600 中任何一个以及样品递送系统1003、1103、1203、1303、1403和1603中任何一个以及它们的 一部分和组合的样品制备和分析系统1005、1105和1605中的任何一个都可以一起使用，以 大致按照上文所述和图1所示样品制备和分析方法10制备、分析和任选地递送样品。本领 域的普通技术人员也将理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下，本文所述一种样品制 备系统中的多种部件可以与本文所述另一种样品制备系统中的其他部件联合使用。例如， 接收器604可以代替样品制备系统1000中的内胆1004使用。相似地，一种样品制备和分 析系统中的多种部件可以与另一种样品制备和分析系统中的其他部件联合使用，一种样品 递送系统中的多种部件可以与另一种样品递送系统中的其他部件联合使用，并且一种样品 检测系统中的多种部件可以与另一种样品检测系统中的其他部件联合使用。下面将结合图 14中的样品制备和分析系统1005详细描述一种示例性方法。将源1012和稀释剂1013添加到内胆1004的第二贮存器1022中并混合，以形成 液体组合物1014。在将内胆1004设置在容器1002之前或之后，将封盖1006连接到内胆 1004上。将卡圈(未示出)连接到容器1002，以进一步将样品制备系统1000的部件固定 到一起，并且可以用顶盖(未示出)关闭封盖开口 1054。对液体组合物1014进行搅拌，以混合源1012和稀释剂1013，并将源1012溶解、分 散、悬浮和/或乳化到稀释剂1013中。搅拌可以包括任何上述方法，例如，可以为线性的， 可以具有圆形轨迹、椭圆轨迹、随机轨迹以及它们的组合，或者可以具有其他方式，以确保 有效地混合源1012和稀释剂1013。样品制备系统1000可以在搅拌过程中用夹具或其他装 置进一步固定，以最大限度减少液体组合物1014的泼洒和/或损失。在一些实施例中，可以通过以下方式搅拌液体组合物1014 将样品制备和分析系 统 1005 连接到 Burell Model 75 手动摇筛机(Burrell Scientific, Pittsburgh, PA)，在 选定的时间内以10至2000rpm的频率搅拌样品制备和分析系统1005，在一些实施例中，频 率为200至500rpm。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005可以安装在距摇筛机臂 5cm至50cm的位置处，在一些实施例中，该距离在IOcm与20cm之间。在一些实施例中，样 品制备和分析系统1005可以划出5度至30度的弧线，在一些实施例中，该弧线在15度与 20度之间。可以将液体组合物1014搅拌至少10秒；在一些实施例中，至少15秒；在一些 实施例中，至少30秒；在一些实施例中，至少40秒；在一些实施例中，至少60秒。在一些实 施例中，可以将液体组合物1014搅拌至多15分钟；在一些实施例中，至多10分钟；在一些 实施例中，至多5分钟；在一些实施例中，至多3分钟。在一些实施例中，液体组合物1014可以在VX-2500多管旋涡振荡器(VWR Scientific Products,West Chester,PA)以 200 至 5000rpm 的搅拌频率搅拌所选时间，在 一些实施例中，搅拌频率为1000至3000rpm。搅拌轨迹可以为线性、圆形、椭圆、随机或它
37们的组合。在一些实施例中，轨迹在0. 25cm和5cm之间；在一些实施例中，在Icm和3cm之 间。通过将其设置在板、臂或其他装置上，并在搅拌前利用重力、夹具或通过其他方式 固定，可以同时搅拌多个样品制备和分析系统。例如，在一些实施例中，在单个搅拌装置或 多个搅拌装置上同时搅拌1份至约50份样品制备和分析系统；而在一些实施例中，则同时 搅拌约10份至约25份样品制备和分析系统。在一些实施例中，可通过添加具有轴和搅拌桨的机械搅拌器搅拌液体组合物 1014，该搅拌器可通过空闲的上述任何孔内插入。利用钢滚珠、磁性搅拌棒、浆和其他装置 可以辅助打碎和/或分散稀释剂1013内的源1012，以释放源1012内的任何所关注的被分 析物，从而进一步实现对液体组合物1014的搅拌。上述搅拌方法仅以举例方式给出，并非 意图进行限制。本领域的普通技术人员将会理解，也可以采用其他类似搅拌方法。利用过滤器1034可以过滤液体组合物1014，以形成位于过滤器1034内并包括稀 释剂1013和任何所关注的被分析物(如果有的话)的滤液1016，所关注的被分析物足够小 而可通过过滤器1034或溶解在稀释剂1013内。利用样品递送系统1003可以将全部或一部分滤液1016 (如样品)从过滤器1034 内部移除，以供样品检测系统1050进行分析。特别地，可以形成差压，以使得内胆1004变 形，使液体组合物1014被强制压过过滤器1034，使滤液1016被压入样品递送系统1003，并 且当压力超过样品递送系统1003的阀门1091的开启压力时可以打开阀门1091，以允许滤 液1016流出样品递送系统1003并进入样品检测系统1050。如上所述，通过向内胆1004外 部(例如，通过容器1002的基部1027内的孔1024向内胆1004的基部1026)施加正压或 通过向内胆1004内部施加(例如，经阀门1091)负压可以形成差压。阀门1091可以进一 步控制滤液1016从样品递送系统1003向样品检测系统1050的流动模式。在一些实施例中，第二贮存器1022内的液体组合物1014的液位1065足够高，使 得过滤器1034被设置为部分高于和部分低于液体组合物1014的液位1065。在一些实施 例中，液体组合物1014的液位1065低于过滤器1034的底部，使得过滤器1034被设置为完 全高于液体组合物1014的液位1065。在这些实施例中，样品制备和分析系统1005可以被 倾斜或翻转，以使液体组合物1014被过滤器1034过滤，或者通过向内胆1004施加压力可 以移动液体组合物1014的液位1065，以使液体组合物1014通过过滤器1034(即形成滤液 1016)，并继续沿流体通道1092流向样品递送系统1003，并最终流入样品检测系统1050进 行分析。例如，滤液1016可以继续保留在流体通道1092内，以接触横流装置的结合垫。有关使用样品制备和分析系统1005的上述描述仅以举例的方式进行，并非旨在 进行限制。基于上述有关样品制备和分析方法10的描述，以及上述样品制备和分析系统的 多个实施例，本领域的技术人员应当理解可利用本发明的样品制备和分析系统制备和分析 样品的多种方式。附图所示及上文所描述和举例说明的实施例仅以举例方式提供，并非旨在作为对 本发明概念和原理的限制。因此，本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离本发明精神和 范围的情况下，可以对元件及其构造和布置方式进行多种更改。下面的权利要求书规定了 本发明的多个特征和方面。
权利要求
一种用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系统，所述系统包括样品制备系统，包括可变形的自支承式接收器，所述接收器包括贮存器，所述贮存器适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物；所述源；连接至所述样品制备系统的样品检测系统，所述样品检测系统被设置为与所述可变形的自支承式接收器的所述贮存器流体连通，所述样品检测系统适于分析所述液体组合物的样品中的所述所关注的被分析物；和流体通道，所述流体通道至少部分地由所述贮存器和所述样品检测系统限定。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述所关注的被分析物包括微生物、寄生虫、生物 分子、化学物、金属离子、含金属离子的络合物以及它们的组合中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述源包含所述稀释剂。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述源包括食物源和非食物源中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述稀释剂包括表面活性剂、流变剂、抗微生物剂 中和剂、营养物质、生长抑制剂、PH缓冲剂、酶、指示分子、无菌水、有机溶剂以及它们的组合 中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述所关注的被分析物包括微生物，并且其中所 述稀释剂包括适于富集所述微生物的富集介质。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括设置在所述可变形的 自支承式接收器的内表面上的富集介质，所述富集介质适于培养至少所述所关注的被分析 物。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品包含所述液体组合物的至少一部分。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器为独立式的。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括独立式容器，所述可变 形的自支承式接收器的尺寸被设计为可接纳到所述独立式容器内，所述独立式容器比所述 可变形的自支承式接收器更具刚性。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述独立式容器包括基部和限定在所述基部内 的孔，并且其中所述可变形的自支承式接收器能够通过所述孔触及。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括过滤器，所述过滤器 在所述贮存器和所述样品检测系统之间流体连通，并且适于过滤所述液体组合物以形成滤 液，并且其中所述样品包括所述滤液的至少一部分。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述过滤器连接至活塞，并且其中所述过滤器 适于通过所述活塞来移动穿过所述液体组合物，以形成滤液。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括适于压缩所述可变形 的自支承式接收器的活塞。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，并且其 中所述侧壁具有风琴褶型构造。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括连接至所述可变形的 自支承式接收器的封盖，并且其中所述样品检测系统连接至所述封盖。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括纵向轴线和侧壁，并且其中所述侧壁适于基本上沿所述纵向轴线基本均勻地伸缩。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，并且其 中所述侧壁包括至少一个折叠，所述折叠适于让所述侧壁在所述至少一个折叠处伸缩。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，所述侧 壁适于伸缩，使得所述可变形的自支承式接收器具有第一状态和第二状态，在所述第一状 态下所述贮存器限定第一体积，在所述第二状态下所述贮存器限定第二体积，所述第二体 积小于所述第一体积。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置、用于等温RNA 扩增的化学物质、光学装置、RNA分子探针、DNA分子探针、培养装置、ATP检测装置、凝集装 置、扩增装置以及它们的组合中的至少一者。
22.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测所述样品的特征，并 且其中所述特征包括颜色变化、荧光、发光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、PH 值、物相变化以及它们的组合中的至少一者。
23.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测沙门氏菌属物种、不 动杆菌属物种、弧菌属种、单核细胞增多性李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、产气荚膜 梭状芽孢杆菌、空肠弯曲菌、铜绿假单胞菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、艰难梭状芽孢杆 菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌、诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺 病毒以及它们的组合中的至少一者。
24.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测葡萄球菌肠毒素、芽 孢杆菌属腹泻毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒素、黄曲霉毒素、花生变应原、蛋变应原以及它们 的组合中的至少一者。
25.根据权利要求1所述的系统，还包括样品递送系统，所述样品递送系统被设置为在 所述可变形的自支承式接收器的所述贮存器与所述样品检测系统之间流体连通，其中所述 流体通道进一步由所述样品递送系统限定。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述样品递送系统包括阀门，所述阀门适于控 制所述液体组合物在所述贮存器和所述样品检测系统之间的流动。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述阀门是压力致动的。
28.根据权利要求26所述的系统，其中所述阀门形成体积计量装置的至少一部分。
29.根据权利要求25所述的系统，其中所述样品递送系统包括体积计量装置。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括双阀门系统。
31.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括串联设置的多个阀门， 并且其中所述多个阀门每个均为球形阀或闸阀。
32.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括单个球形阀。
33.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括串联设置的两个单向 阀，以允许所需体积的所述样品通过第一单向阀进入具有所述所需体积的导管，然后从所 述导管通过第二单向阀。
34.一种用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系统，所述系统包括样品制备系统，包括独立式容器，所述独立式容器包括第一贮存器，可变形的自支承式接收器，所述接收器的尺寸被设计为可接纳到所述独立式容器的所 述第一贮存器内并且包括第二贮存器，所述独立式容器比所述可变形的自支承式接收器更 具刚性，所述第二贮存器适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物，和封盖，所述封盖适于连接至所述独立式容器和所述可变形的自支承式接收器中的至少一者；样品检测系统，所述样品检测系统连接至所述样品制备系统，所述样品检测系统被设 置为与所述可变形的自支承式接收器的所述第二贮存器流体连通，所述样品检测系统适于 分析所述液体组合物的样品中的所述所关注的被分析物；以及流体通道，所述流体通道至少部分地由所述第二贮存器和所述样品检测系统限定。
35.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品包含所述液体组合物的至少一部分。
36.根据权利要求34所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器为独立式的。
37.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统连接至所述样品制备系统的 所述封盖。
38.根据权利要求34所述的系统，其中所述独立式容器包括基部和限定在所述基部内 的孔，并且其中所述可变形的自支承式接收器能够通过所述孔触及。
39.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品制备系统还包括过滤器，所述过滤器 在所述第二贮存器和所述样品检测系统之间流体连通，并且适于过滤所述液体组合物以形 成滤液，并且其中所述样品包括所述滤液的至少一部分。
40.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品制备系统还包括活塞，所述活塞的至 少一部分的尺寸被设计为可接纳到所述第一贮存器内，以压缩所述可变形的自支承式接收ο
41.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品制备系统还包括顶盖，所述顶盖适于 连接至所述封盖，并且其中所述封盖和所述顶盖中的至少一者包括易碎隔膜。
42.根据权利要求34所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括纵向轴线和 侧壁，并且其中所述侧壁适于基本上沿所述纵向轴线伸缩。
43.根据权利要求34所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，并且 其中所述侧壁包括至少一个折叠，所述折叠适于让所述侧壁伸缩。
44.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置。
45.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置、用于等温RNA 扩增的化学物质、光学装置、RNA分子探针、DNA分子探针、培养装置、ATP检测装置、凝集装 置、扩增装置以及它们的组合中的至少一者。
46.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测所述样品的特性， 并且其中所述特性包括颜色变化、荧光、发光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、 PH值、物相变化以及它们的组合中的至少一者。
47.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测沙门氏菌属物种、 不动杆菌属物种、弧菌属物种、单核细胞增多性李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、产气 荚膜梭状芽孢杆菌、空肠弯曲菌、铜绿假单胞菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、艰难梭状芽 孢杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌、诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺病毒以及它们的组合中的至少一者。
48.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测葡萄球菌肠毒素、 芽孢杆菌属腹泻毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒素、黄曲霉毒素、花生变应原、蛋变应原以及它 们的组合中的至少一者。
49.根据权利要求34所述的系统，还包括样品递送系统，所述样品递送系统设置为在 所述第二贮存器和所述样品检测系统之间流体连通，其中所述流体通道进一步由所述样品 递送系统限定，并且其中所述样品递送系统适于控制所述样品从所述样品制备系统向所述 样品检测系统的移动。
50.根据权利要求49所述的系统，其中所述样品递送系统包括阀门，所述阀门适于控 制所述液体组合物在所述第二贮存器和所述样品检测系统之间的流动。
51.根据权利要求50所述的系统，其中所述阀门是压力致动的。
52.根据权利要求50所述的系统，其中所述阀门形成体积计量装置的至少一部分。
53.根据权利要求49所述的系统，其中所述样品递送系统包括体积计量装置。
54. 一种用于制备样品和分析所述样品中所关注的被分析物的方法，所述方法包括提供包含源和稀释剂的液体组合物；提供样品制备系统，所述样品制备系统包括具有贮存器的可变形的自支承式接收器；提供样品检测系统，所述样品检测系统连接至所述样品制备系统并与所述贮存器流体 连通；提供流体通道，所述流体通道至少部分地由所述贮存器和所述样品检测系统限定；将所述液体组合物置于所述贮存器中；向所述可变形的自支承式接收器施加压力，以使所述液体组合物的样品在所述流体通 道内向所述样品检测系统移动；以及用所述样品检测系统分析所述样品中的所述所关注的被分析物。
55.根据权利要求54所述的方法，其中所述所关注的被分析物包括微生物、寄生虫、生 物分子、化学物、金属离子、含金属离子的络合物以及它们的组合中的至少一者。
56.根据权利要求54所述的方法，其中所述源包含所述稀释剂。
57.根据权利要求54所述的方法，其中所述源包括食物源和非食物源中的至少一者。
58.根据权利要求54所述的方法，其中所述稀释剂包括表面活性剂、流变剂、抗微生物 剂中和剂、富集介质、PH缓冲剂、酶、指示分子、无菌水、有机溶剂以及它们的组合中的至少 “"者 ο
59.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品包含所述液体组合物中的至少一部分。
60.根据权利要求54所述的方法，还包括搅拌所述贮存器内的所述液体组合物。
61.根据权利要求54所述的方法，其中提供样品检测系统包括提供横流装置、用于等 温RNA扩增的化学物质、光学装置、RNA分子探针、DNA分子探针、培养装置、ATP检测装置、 凝集装置、扩增装置以及它们的组合中的至少一者。
62.根据权利要求54所述的方法，其中分析所述样品中的所述所关注的被分析物包 括使用所述样品检测系统检测所述样品的特征，并且其中所述特征包括颜色变化、荧光、发 光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、PH值、物相变化以及它们的组合中的至少一者。
63.根据权利要求54所述的方法，其中分析所述样品中的所述所关注的被分析物包括 使用所述样品检测系统检测沙门氏菌属物种、不动杆菌属物种、弧菌属物种、单核细胞增多 性李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、空肠弯曲菌、铜绿假单胞 菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、艰难梭状芽孢杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古 霉素肠球菌、诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺病毒以及它们的组合中的至少一者。
64.根据权利要求54所述的方法，其中分析所述样品中的所述所关注的被分析物包括 使用所述样品检测系统检测葡萄球菌肠毒素、芽孢杆菌属腹泻毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒 素、黄曲霉毒素、花生变应原、蛋变应原以及它们的组合中的至少一者。
65.根据权利要求54所述的方法，还包括提供样品递送系统，所述样品递送系统被设置为在所述贮存器和所述样品检测系统之 间流体连通，其中所述流体通道进一步由所述样品递送系统限定；以及用所述样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移动。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述样品递送系统包括阀门，并且其中用所述 样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移动包括用所述 阀门控制所述样品的所述移动。
67.根据权利要求66所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力会启 动所述阀门打开。
68.根据权利要求66所述的方法，其中所述阀门形成体积计量装置的至少一部分，并 且其中用所述样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移 动包括将所需体积分配至所述样品检测系统。
69.根据权利要求65所述的方法，其中所述样品递送系统包括体积计量装置，并且其 中用所述样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移动包 括将所需体积分配至所述样品检测系统。
70.根据权利要求54所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力以使 样品在所述流体通道内向所述样品检测系统移动包括在不将所述样品暴露于环境的情况 下，使所述样品在所述流体通道内向所述样品检测系统移动。
71.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品制备系统还包括与所述贮存器流体连 通的过滤器，并且还包括用所述过滤器过滤所述液体组合物以形成滤液，其中所述样品包 含所述滤液的至少一部分。
72.根据权利要求71所述的方法，其中所述过滤器连接至活塞，并且其中用所述过滤 器过滤所述液体组合物包括压缩所述活塞，使所述过滤器移动穿过所述液体组合物以形成 滤液。
73.根据权利要求54所述的方法，还包括过滤所述液体组合物以形成滤液，其中所述 样品包含所述滤液的至少一部分。
74.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品制备系统还包括比所述可变形的自支 承式接收器更具刚性的独立式容器，并且其中所述可变形的自支承式接收器的尺寸被设计 为可接纳到所述独立式容器内，并且还包括将所述可变形的自支承式接收器设置在所述独 立式容器内。
75.根据权利要求74所述的方法，其中所述独立式容器包括孔，穿过所述孔能够触及 所述可变形的自支承式接收器，并且其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力包括通 过所述孔向所述可变形的自支承式接收器的外部施加正压。
76.根据权利要求74所述的方法，其中所述可变形的自支承式接收器包括基部，其中 所述独立式容器包括具有限定在其中的孔的基部，并且其中向所述可变形的自支承式接收 器施加压力包括通过所述独立式容器的所述基部内的所述孔向所述可变形的自支承式接 收器的所述基部施加压力。
77.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品制备系统还包括封盖，其中所述样品 检测系统连接至所述封盖，并且还包括将所述封盖连接至所述可变形的自支承式接收器。
78.根据权利要求54所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力包括 向所述可变形的自支承式接收器的外部施加正压。
79.根据权利要求54所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力包括 向所述可变形的自支承式接收器的内部施加负压。
80.根据权利要求54所述的方法，其中将所述液体组合物置于所述可变形的自支承式 接收器的所述贮存器内包括如下步骤中的至少一个将包含所述稀释剂的所述源置于所述贮存器中，将所述源和所述稀释剂同时添加至所述贮存器，在将所述稀释剂添加至所述贮存器之前将所述源添加至所述贮存器，在将所述源添加至所述贮存器之前将所述稀释剂添加至所述贮存器，以及合并所述源和所述稀释剂以形成液体组合物，并且将所述液体组合物添加至所述贮存全文摘要
本发明公开了一种用于制备和分析样品的系统和方法。所述系统可包括样品制备系统和连接至所述样品制备系统的样品检测系统。所述样品制备系统可包括可变形的自支承式接收器，所述可变形的自支承式接收器具有贮存器，所述贮存器适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物。所述样品检测系统可以被设置为与所述贮存器流体连通，并且可以适于分析所述液体组合物的样品中的所关注的被分析物。所述系统还可包括至少部分地由所述贮存器和所述样品检测系统限定的流体通道。所述方法可以包括向所述可变形的自支承式接收器施加压力，以使所述液体组合物的样品在所述流体通道内向所述样品检测系统移动，并用所述样品检测系统分析所述样品中的所述所关注的被分析物。
文档编号G01N1/38GK101909758SQ200880124619
公开日2010年12月8日 申请日期2008年11月19日 优先权日2007年11月20日
发明者史蒂芬·C·P·约瑟夫, 塞拉嘉·常德拉帕蒂, 大卫·J·瓦拉斯克斯, 库尔特·J·霍尔沃森, 拉杰·拉贾戈帕尔, 辛西亚·D·祖克, 马修·D·赖尔 申请人:3M创新有限公司
样品制备容器和方法
背景技术：
在多种应用中，可能需要对食物源和非食物源进行有关微生物(如细菌、病毒、真 菌、孢子等)和/或其他所关注的被分析物(如毒素、变应原、激素等)的检测。例如，大众 所生产、购买和消费的食物可能含有或获得了微生物或其他被分析物，这些微生物或其他 被分析物可能会随所处环境的变化而大量繁衍或生长。这种生长会导致食物产品加速腐败 或病原生物体增殖，这会产生毒素或增加到感染性剂量。又如，可以对非食物源(如地下 水、尿液等)样品进行多种分析，以确定样品是否含有某些被分析物。例如，可以对地下水 进行微生物或化学毒素检测；并可对尿液进行多种诊断指标的检测，以便于进行诊断(如 糖尿病、怀孕等)。
发明内容
本发明涉及样品制备和分析系统及方法，具体来讲，涉及用于检测被分析物的样 品制备和分析系统及方法，该样品制备和分析系统包括样品制备系统和连接到该样品制备 系统的样品检测系统，以使得能通过沿样品制备系统和样品检测系统之间的流体通道移动 样品来进行检测。例如，可将样品从样品制备系统移动至样品检测系统，而不需要从样品制 备和分析系统上移出样品，或在样品制备系统和样品检测系统之间移动样品时也无不会将 样品暴露在环境中。本发明的一些实施例提供了用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系 统。该系统可包括样品制备系统和样品检测系统。样品制备系统可包括具有贮存器的可变 形的自支承式接收器。贮存器可适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物。样品检测系统可 连接至样品制备系统，并设置为与可变形的自支承式接收器的贮存器流体连通。该样品检 测系统可适于分析液体组合物样品中所关注的被分析物。该系统还可包括至少部分地由贮 存器和样品检测系统限定的流体通道。本发明的一些实施例提供了用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系 统。该系统可包括样品制备系统和样品检测系统。样品制备系统可包括具有第一贮存器的 独立式容器、可变形的自支承式接收器(尺寸被设计为可接纳在该独立式容器的第一贮存 器内并具有第二贮存器)和适于连接至独立式容器和可变形的自支承式接收器中至少一 者的封盖，其中独立式容器比可变形的自支承式接收器更具刚性，第二贮存器适于容纳包 含源和稀释剂的液体组合物。样品检测系统可连接至样品制备系统并设置为与可变形的自 支承式接收器的第二贮存器流体连通。该样品检测系统可适于分析液体组合物样品中所关 注的被分析物。该系统还可包括至少部分地由第二贮存器和样品检测系统限定的流体通 道。本发明的一些实施例提供了用于制备样品和分析样品中所关注被分析物的方法。 该方法可包括提供包含源和稀释剂的液体组合物、提供包括具有贮存器的可变形自支承式 接收器的样品制备系统，以及提供连接至样品制备系统并与贮存器流体连通的样品检测系 统。该方法还可包括提供至少部分地由贮存器和样品检测系统限定的流体通道，以及将液体组合物设置在贮存器内。该方法还可包括向可变形的自支承式接收器施加压力以将流体 通道内的液体组合物样品移动至样品检测系统，以及用样品检测系统分析样品中所关注的 被分析物。结合详细描述和附图考虑，本发明的其他特征和方面将显而易见。
图1为示意性流程图，示出了根据本发明的一个实施例的样品制备和分析方法。图2为根据本发明的一个实施例的样品制备系统的分解透视图，该样品制备系统 包括封盖。图3为图2中的封盖沿图2的线3-3截取的特写剖视图。图4为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的透视图。图5为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的封盖的仰视图。图6为图5中的封盖沿图5的线6-6截取的剖视图。图7为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的透视图。图8为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的透视图。图9为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的分解侧视图，该样品制备系 统包括过滤器、具有封盖和顶盖的封盖组件。图10为图9中的封盖组件和过滤器的透视图，其中过滤器处于压缩状态。图11为图9和图10中的封盖组件和过滤器的透视图，其中过滤器处于未压缩状态。图12为图9-11中的顶盖的顶部透视图。图13为根据本发明的另一个实施例的样品制备系统的封盖组件的侧视图。图14为根据本发明的一个实施例的样品制备和分析系统的透视图。图15为根据本发明的另一个实施例的样品制备和分析系统的透视图。图16A-16C为根据本发明的一个实施例的样品递送系统的剖视示意图。图17A-17C为根据本发明的另一个实施例的样品递送系统的剖视示意图。图18A-18C为根据本发明的另一个实施例的样品递送系统的剖视示意图。图19A-19B为根据本发明的另一个实施例的样品制备和分析系统的剖视示意图。
具体实施例方式在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明并不将其应用局限于以 下描述所提及的或附图所示出的具体构造和组件布置方式。本发明可具有其他实施例，并 且能够以多种方式实践或实施。此外，应当理解，本文所用措词和术语是为了描述的目的， 而不应视为限制性的。本文所用“包括”、“包含”、“含有”或“具有”及其变型形式意指涵盖 列在其后的项目及其等同形式以及额外项。除非另外规定或限制，否则术语“支承”和“连 接”及其变型形式以其广义使用，并且涵盖直接和间接支承与连接。应当理解，在不脱离本 发明范围的情况下，可采用其他实施例，并且可进行结构或逻辑上的改变。此外，诸如“前”、 “后”、“顶部”、“底部”之类的术语仅用于描述元件彼此的关系，而决不用来描述装置的具体 取向，也不用来指示或暗示装置的必要或需要的取向，或用来规定本文所述发明在使用过
9程中的操作、安装、显示或设置方式。本发明整体涉及样品制备和分析系统及方法，该系统及方法使得能将样品沿流体 通道从样品制备系统移动至样品检测系统，以制备和分析样品。在一些实施例中，该方法包 括在样品不暴露于环境中的情况下将样品从样品制备系统移动至样品检测系统。可对样品 进行分析，例如用以鉴别或量化所关注的被分析物。样品制备和分析系统通常包括制备样 品的样品制备系统和测试样品的样品检测系统，其中样品检测系统连接至样品制备系统并 与其流体连通。术语“无源，，通常用于表示需要对被分析物进行检测的食物或非食物。源可以为 固体、液体、半固体、凝胶状材料以及它们的组合。在一些实施例中，源可由用来(例如)从 所关注的表面收集源的基底提供。在一些实施例中，液体组合物可包括基底，基底可被进一 步分解(例如在搅拌或溶解过程中)，以提高源和所关注的任何被分析物的回收率。所关 注的表面可包括多种表面的至少一部分，包括(但不限于)壁(包括门)、地板、天花板、排 水管、制冷系统、管道(如风道)、通风孔、马桶座圈、手柄、门把手、扶手、床栏杆(如医院中 的床栏杆)、工作台面、桌面、餐具表面(如盘、器皿等)、工作表面、设备表面、衣服等以及它 们的组合。样品制备系统和方法中可使用源的全部或部分。当使用源的一部分时，有时可 称之为源的“样品”。然而，本文所用术语“样品”通常是指为进一步分析(例如检测被分析 物)而从样品制备系统提取的一定体积或质量的材料。术语“食物”通常用于表示固体、液体(例如，包括(但不限于)溶液、分散体、乳 状液、混悬液等以及它们的组合)和/或半固体可食用组合物。食物的例子包括(但不限 于)肉类、家禽、蛋、鱼、海鲜、蔬菜、水果、预加工食品(如汤、调味汁、糊)、谷物产品(如面 粉、谷类食物、面包)、罐装食物、奶、其他乳制品(如奶酪、酸奶、酸奶油)、脂肪、油类、甜点、 调味品、香料、干面食、饮料、水、动物饲料、其他合适的可食用材料以及它们的组合。术语“非食物”通常用于表示不在“食物”定义之内且通常认为不可食用的所关注 的源。非食物源的例子可包括(但不限于)临床样品、细胞溶解物、全血或血液的一部分 (如血清)、其他体液或分泌物(如唾液、汗液、皮脂、尿液)、粪便、细胞、组织、器官、活组织 检查、植物材料、木材、污垢、沉淀物、药物、化妆品、食品补充剂(如人参胶囊)、药剂、传染 体、其他合适的非食用材料以及它们的组合。术语“传染体”通常用于表示能够携带和/或传播传染性有机体的无生命物体或 基体。传染体可包括(但不限于)布、拖把头、毛巾、纱布、抹布、餐具、硬币、纸币、手机、衣 服(包括鞋子)、门把手、女性用品、尿布等以及它们的部分或组合。术语“被分析物”通常用于指待检测(例如通过实验室或现场检测)的物质。可对 源检测是否存在具体被分析物或用于确定具体被分析物的数量。这种被分析物可存在于无 源内(例如内部)或源之外(例如外表面上)。被分析物的例子可包括(但不限于)微生 物、寄生虫(其中一些也是微生物)、生物分子、化学品(如杀虫剂、抗生素)、金属离子(如 汞离子、重金属离子)、含金属离子的络合物(如含有金属离子和有机配体的络合物)以及 它们的组合。多种检测方法可用于鉴别和/或量化被分析物，包括(但不限于)微生物测定法、 生化测定法(如免疫测定法)或它们的组合。可采用的检测方法的具体例子包括(但不限 于)横流测定法、滴定、热分析、显微镜法(如光学显微镜、荧光显微镜、免疫荧光显微镜、扫
10描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM))、谱学方法(如质谱、核磁共振(NMR)谱、拉曼 光谱、红外(IR)光谱、X射线光谱、衰减全反射光谱、傅里叶变换光谱、伽马射线光谱等)、分 光光度法(如吸光度、荧光、发光等)、色谱法(如气相色谱法、液相色谱法、离子交换色谱 法、亲和色谱法等)、电化学分析、基因技术(如聚合酶链反应(PCR)、转录介导扩增(TMA)、 杂交保护测定法(HPA)、DNA或RNA分子识别测定法等)、三磷酸腺苷(ATP)检测测定法、免 疫测定法(如酶联免疫吸附测定法(ELISA))、细胞毒性测定法、病毒空斑测定法、细胞病变 效应评估技术、诸如可用培养基(如琼脂)和/或3M Petrifilm Plates (如使用3M Petrifilm Plate Reader (3M Company, St. Paul,MN)成像、量化和 / 或解释)之类装置进 行的培养技术、其他合适的被分析物检测方法或它们的组合。术语“微生物”通常用于指任何原核或真核微观生物体，包括(但不限于)一 种或多种细菌(如运动性细菌或植物性细菌、革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌)、病毒(如 诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺病毒、DNA病毒、RNA病毒、有包膜病毒、无包膜病毒、 人免疫缺陷病毒(HIV)、人乳头瘤病毒(HPV)等)、细菌孢子或内生孢子、藻类、真菌(如 酵母、丝状真菌、真菌孢子)、朊病毒、支原体和原生动物。在一些情况下，特别要关注的 微生物是病原性微生物，术语“病原体”用于指任何病原性微生物。病原体的例子可包 括(但不限于)肠杆菌禾斗(Enterobacteriaceae)成员、或微球菌禾斗(Micrococaceae)成 员、或葡萄球菌属(Staphylococcus)物种、链球菌属(Str印tococcus)物种、假单胞菌 属物种(Pseudomonas)、肠球菌属(Enterococcus)物种、沙门氏菌属(Salmonella)物 种、军团菌属(Legionella)物种、志贺氏菌属(Shigella)物种、耶尔森菌属(Yersinia) 物种、肠杆菌属(Enterobacter)物种、埃希杆菌属(Escherichia)物种、芽孢杆菌属 (Bacillus)物种、李斯特菌属(Listeria)物种、弯曲菌属(Campylobacter)物种、不动杆 菌属(Acinetobacter)物种、弧菌属(Vibrio)物种、梭菌属(Clostridium)物种以及棒 状菌属(Corynebacteria)物种。病原体的某些例子可包括(但不限于)大肠杆菌，其包 括肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagic E. coli)(如血清型0157:H7)、铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa) 、蜡状芽孢杆菌 (Bacillus cereus)、炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)、肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、单核细胞增多性李斯特菌(Listeria monocytogenes)、肉毒梭状芽孢杆 菌(Clostridium botulinum)、产气荚膜梭状芽抱杆菌(Clostridium perfringens)、 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、空肠弯曲菌 (Campylobacter jejuni)、小肠结肠炎耳口尔森菌(Yersinia enterocolitica)、创伤弧菌 (Vibrio vulnificus)、艰难梭状芽孢杆菌(Clostridium difficile)、耐万古霉素肠球菌 (Enterococcus)以及坂崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii)。可能影响微生物生长的环 境因素可包括是否存在养分、PH值、含水量、氧化-还原电位、抗微生物化合物、温度、大气 气体组成和生物结构或屏障。术语“寄生虫”通常用于指生长在第二生物体(即宿主)内部(即内寄生虫) 或上面(即外寄生虫)且通常会损害第二生物体的生物体。寄生虫可包括(但不限于) 微生物和蠕虫(如蛔虫、线虫、钩虫、大型多细胞蠕虫、蛲虫、鞭虫等)。寄生虫的具体例 子可包括(但不限于)隐孢子虫属(Cryptosporidium)物种、贾第鞭毛虫属(Giardia) 物种、人芽囊原虫(Blastocystis hominis)、微小内蜓阿米巴(Endolimax nana)、小球隐？包子虫(Cryptosporidium parvum)、溶组织内阿米巴(Entamoeba histolytica)、 结肠内阿米巴(Entamoeba coli)、哈氏内阿米巴(Entamoeba hartmanni)、蓝氏贾第 鞭毛虫(Giardia lamblia)、迈氏唇鞭毛虫(Chilomastix mesnili)、卡晏环孢子虫 (Cyclospora cayetanensis)、蠕虫(Helminths)(大型多细胞蠕虫)、似蚓蛔线虫(Ascaris lumbricoides)(人体蛔虫)、粪类圆线虫(Strongyloides stercoralis)(线虫)、十二指肠 钩虫(Ancylostoma duodenale)(钩虫)、美洲板口线虫(Necator americanus)(钩虫)、螺 形住肠线虫(Enterobius vermicularis)(蛲虫)和毛首鞭形线虫(Trichuris trichiura) (鞭虫)。术语“生物分子”通常用于指出现在生物体内或由生物体形成的分子或其衍生物。 例如，生物分子可包括(但不限于)氨基酸、核酸、多肽、蛋白质、多核苷酸、类脂、磷脂、糖 类、多糖中的至少一者以及它们的组合。生物分子的具体例子可包括(但不限于)代谢物 (如葡萄球菌肠毒素)、变应原(如花生变应原、蛋变应原、花粉、尘螨、霉菌、毛屑或其内部 固有的蛋白质等)、激素、毒素(如芽孢杆菌属腹泻毒素、黄曲霉毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒 素等)、RNA(如mRNA、总RNA、tRNA等)、DNA(如质粒DNA、植物DNA等)、标记蛋白、抗体、抗 原、ATP以及它们的组合。术语“可溶物”和“不可溶物”通常用于指在某些条件下在给定介质内相对可溶解 或不可溶解的物质。具体地讲，在一组给定的条件下，“可溶物”是指参与溶解并且可溶解 于体系的溶剂(如稀释剂)中的物质。“不可溶物”是指在一组给定的条件下不参与溶解并 且不溶解于体系的溶剂中的物质。源可包括可溶物和不可溶物(如细胞碎屑)。不可溶物 有时称为颗粒或碎屑，并且可包括源材料本身的一部分(即来自源的内部部分或外部部分 (如外表面))或搅拌过程产生的其他源残余或碎屑。所关注的被分析物可存在于可溶物或 不可溶物中。术语“搅拌”及其衍生词通常用来描述使液体组合物产生运动的过程，例如用以 混合该液体组合物的内容物或通过与液体共混而液化固体源。可使用多种搅拌方法，包括 (但不限于)手动摇动、机械摇动(如线性摇动)、超声振动、涡动搅动、手动搅动、机械搅动 (如通过机械螺旋桨、磁搅拌子或另外的辅助搅拌装置(如滚珠)搅动)、手动振动、机械振 动、混合、捏合以及它们的组合。术语“过滤”通常用来描述按粒度、电荷和/或功能分离物质的过程。例如，过滤可 包括将可溶物和溶剂(如稀释剂)与不可溶物分离，或可包括将可溶物、溶剂和相对较小的 不可溶物与相对较大的不可溶物分离。可使用多种过滤方法，包括(但不限于)使液体组 合物透过过滤器；沉淀后进行抽吸或滗析；其他合适的过滤方法；以及它们的组合。“沉淀” 用来表示允许液体组合物中的不可溶物沉淀。沉淀可在重力或离心力作用下进行。接着可 通过将可溶物和溶剂从不可溶物中抽吸出、滗析可溶物和溶剂或它们的组合来将不可溶物 (或相对较大的不可溶物)与可溶物(或可溶物和相对较小的不可溶物)和溶剂分离。“过滤器”通常用来描述用于分离液体组合物中的可溶物(或可溶物和相对较小 的不可溶物)和溶剂与不可溶物(或相对较大的不可溶物)的装置。过滤器的例子可包括 (但不限于)织造网或非织造网(如丝网、布网、塑料网等)、织造或非织造聚合物网(例 如，具有以均勻或不均勻方式铺设的聚合物纤维，其可被压延)、表面过滤器、深度过滤器、 膜(如陶瓷膜(如可以商品名AN0P0RE购自Whatman Inc.，Florham Park, NJ的陶瓷氧化铝膜过滤器)、聚碳酸酯膜(例如，可以商品名NUCLE0P0RE购自Whatman，Inc.的径迹刻蚀 聚碳酸酯膜过滤器))、聚酯膜(例如，包含径迹刻蚀聚酯等)、筛、玻璃棉、玻璃料、滤纸、泡 沫等以及它们的组合。术语“滤液”通常用来描述已经从液体组合物中移除不可溶物(或至少相对较大 的不可溶物)之后剩下的液体。由于过滤包括广泛的方法，术语“滤液”也可用来表示使混 合物中的不可溶物(或相对较大的不可溶物)沉淀之后形成的上清液。图1示出了根据本发明的一个实施例的样品制备和分析方法10。如图1所示，样 品制备和分析方法10可以从获得源12开始。可以将稀释剂13与源12的全部或一部分混 合并进行搅拌，以形成具有溶解、分散、悬浮和/或乳化在稀释剂13内的源12的液体组合 物14。因此，液体组合物14通常为混合物，并且可以为溶液、乳状液、分散体、混悬液或它们 的组合。当与稀释剂13混合时，源12可包括可溶物和不可溶物15，使得源12的一些部分 可溶解于稀释剂13中，而源12的其他部分则悬浮、分散或乳化在稀释剂13中。接着过滤 液体组合物14，以形成包含所关注的被分析物(如有的话)的滤液16。所关注的被分析物 可存在于液体组合物14的可溶物或不可溶物中。如果所关注的被分析物存在于不可溶物 中，并且如果采用过滤器将所关注的被分析物从碎屑或不需要的材料中移出，则过滤器通 常适于让所关注的被分析物(可能包括其他粒度相似的不可溶物)作为滤液16通过过滤 器，同时限制相对较大的不可溶物17通过过滤器。因此，应当理解，滤液16也可以包括某 些不可溶物，并且为了简明起见并且仅以举例说明，图1所示不可溶物17已经从液体组合 物14中移除。接着可用滤液16的至少一部分形成样品18，并且可在不事先暴露于环境中 的情况下分析样品18，以获得结果19。例如，结果19可以包括发现存在或不存在所关注的 被分析物，和/或对所关注的被分析物进行定量。可将来自多种样品制备系统的样品18合 并到一起，以达到富集、浓缩、分析等中的一个或多个目的。在整个本发明中，液体组合物14、滤液16以及从中抽取的任何样品18中的一者或 多者可以被描述为包括所关注的被分析物。然而，在一些实施例中，液体组合物14可以不 包括所关注的被分析物，在分析样品时可导致阴性的检测结果。例如，如果用食物源制备样 品，并且接着对样品进行细菌检测，而食物源并不包含该细菌，则由该食物形成的液体组合 物14及其任何滤液16和样品18也不包含所关注的该细菌。因此，即使液体组合物14、滤 液16以及从其中抽取的任何样品18中的一者或多者被描述为包含所关注的被分析物，应 当理解，只有存在所关注的被分析物时才会出现这种情况。图1所示及以上所述的样品制备和分析方法10仅仅是以举例方式示出和描述的。 然而，本领域的普通技术人员应当理解，本发明的样品制备和分析方法不一定包括图1所 示和上文描述的每个步骤。例如，在本发明的一些实施例中，样品制备和分析方法不包括过 滤步骤，而是对液体组合物14的样品进行分析以得出结果19。稀释剂13通常为液体，并且在一些实施例中为无菌液体。在一些实施例中，稀释 剂13可以包括多种添加剂，包括(但不限于)表面活性剂或有助于分散、溶解、悬浮或乳化 所述源以进行后续被分析物检测的其他合适的添加剂；流变剂；抗微生物剂中和剂(例如， 中和防腐剂或其他抗微生物剂的试剂)；具有养分(例如，有助于所需微生物选择性生长的 养分)和/或生长抑制剂(例如，抑制不需要的微生物生长的抑制剂)的富集介质或培养
13基；PH缓冲剂；酶；指示分子(如PH值或氧化_还原指示分子)；孢子萌发剂冲和消毒剂 的试剂(如中和氯的硫代硫酸钠)；旨在促进细菌复苏的试剂(如丙酮酸钠)；或它们的组 合。在一些实施例中，稀释剂13包括无菌水(如无菌双蒸馏水(ddH20))；选择性地溶解、 分散、悬浮或乳化源的一种或多种有机溶剂；水性有机溶剂；或它们的组合。在一些实施例 中，稀释剂13为无菌缓冲液(如得自Edge Biological, Memphis TN的Butterfield氏缓 冲液)。在一些实施例中，稀释剂13是选择性或半选择性营养制剂，使得稀释剂13可用于 所需被分析物(如细菌)的选择性或半选择性地生长。在这些实施例中，可将稀释剂13与 源12 —起培养一段时间(例如在规定温度下)，以促进所需被分析物的这种生长。培养基的例子可以包括(但不限于)胰酶大豆肉汤(TSB)、缓冲蛋白胨水(BPW)、 通用预富集肉汤(UPB)、李斯特菌富集肉汤(LEB)、乳糖肉汤、博尔顿肉汤、或本领域的普通 技术人员已知的其他通用、非选择性或略带选择性的培养基。培养基可以包括支持一种以 上的所需微生物(如所关注的被分析物)生长的养分。生长抑制剂的例子可以包括(但不限于)胆酸盐、脱氧胆酸钠、亚硒酸钠、硫代硫 酸钠、硝酸钠、氯化锂、亚碲酸钾、连四硫酸纳、磺胺乙酰钠、扁桃酸、连四硫酸半胱氨酸亚硒 酸盐、磺胺二甲嘧啶、亮绿、孔雀石绿草酸盐、结晶紫、十四烷基硫酸钠、磺胺嘧啶、阿米卡 星、氨曲南、萘啶酮酸钠盐、吖啶黄、多粘菌素B、新生霉素、阿拉磷、有机和无机酸、噬菌体、 二氯硝基苯胺孟加拉红、氯四环素、一定浓度的氯化钠、蔗糖和其他溶质以及它们的组合。在一些实施例中，源12包括稀释剂13，使得液体组合物14包括源12和稀释剂13， 但稀释剂13不是单独添加的。例如，可以将包含大量水或其他液体的食物源混合，以形成 包含源12和稀释剂13的液体组合物14，而不需要单独添加稀释剂13。在一些实施例中， 源12可以基本上溶于稀释剂13中，使得液体组合物14包含极少量的不可溶物15，从而不 再需要过滤步骤。图14示出根据本发明的一个实施例的样品制备和分析系统1005。样品制备和分 析系统1005包括样品制备系统1000和连接到样品制备系统1000的样品检测系统1050，使 得样品检测系统1050与样品制备系统1000流体连通。样品制备系统1000从源1012制备 样品，样品检测系统1050被构造为分析样品。例如，样品检测系统1050可适于检测是否存 在所关注的被分析物和/或定量所关注的被分析物。在一些实施例中，可以通过检测样品 的特征来鉴别和/或量化所关注的被分析物，下文将对此进行详细描述。图2-13示出根据本发明的样品制备系统的多个实施例，图14-15示出根据本发 明的样品制备和分析系统的多个实施例(包括样品制备系统和样品检测系统的多个实施 例)，图16A-19B示出样品递送系统的多个实施例，利用该系统可以将样品从样品制备系统 移动至样品检测系统。图2示出根据本发明的一个实施例的样品制备系统100。如图2所示，样品制 备系统100包括容器102、内胆104、封盖106、卡圈108和顶盖109。在一些实施例中，样 品制备系统100的一个或多个部件是无菌的，或者可通过灭菌或消毒方法(例如蒸汽、、 辐射、环氧乙烷、过氧化氢、过乙酸、水醇溶液、漂白以及它们的组合)灭菌。具有与样品 制备系统100特征相似的特征的系统在下列文献中有所描述PCT公开No. WO 98/32539、 美国专利 No. 6，536，687 和美国专利 No. 6，588，681、PCT 公开 No. 2004/060574、PCT 公开 No. 2004/060575、美国公开 No. 2004/0164182、PCT 公开 No. 2004/094072、PCT 公开 No. WO2007/079143、PCT公开No. WO 2007/079188，每篇文献均以引用方式全文并入本文。本发明的一些实施例采用多个样品制备系统100，以允许并联用多个样品制备系 统100(或合并样品)，从而加快样品制备和提高生产率/输出。在这些实施例中，多个样品 制备系统100可以至少部分地整体形成，或者也可以单独形成。例如，在一些实施例中，可 以在一个相对较大的容器102 (例如，具有用于多个内胆104的多个贮存器)内使用多个内 胆 104。在一些实施例中，如图2所示，容器102是独立式和/或自支承式的，并且包括基 部127和侧壁129。术语“独立式”通常用来表示能够在不倒塌、不变形且不需要另一物体 固定的情况下独立摆放的物体。术语“自支承式”通常用来表示承受自重的情况下不会倒 塌或变形的物体。例如，袋子通常不是“自支承式”的，因为其在自重作用下无法保持形状， 而是会倒塌或变形。自支承式物体不一定是独立式的。容器102可由多种材料形成，包括(但不限于)聚合物材料、金属(如铝、不锈钢 等)、陶瓷、玻璃以及它们的组合。聚合物材料的例子可包括(但不限于)聚烯烃(如聚乙 烯、聚丙烯及其组合等)、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、 能够形成独立式和/或自支承容器的其他合适的聚合物材料或它们的组合。根据待分析源 的类型、数量和粒度，容器102可以为半透明(甚至透明)或不透明的，并且可以具有任何 尺寸。例如，在一些实施例中，容器102可以具有50mL、100mL、250mL或更大容量。在一些实施例中，如图2所示，样品制备系统100包括内胆104，其形状和尺寸被设 计为可以接纳在容器102内。内胆104可以为一次性的(如可供使用一次)，以允许在污染 风险不大且多次使用之间无需大范围清洗的情况下重复使用容器102。如图9所示和下文 详细描述的那样，在一些实施例中，样品制备系统包括无容器内胆。当使用无容器内胆时， 其作用不是“内胆”本身，并且通常可以称为接收器或容器。如图2所示，容器102限定了第一贮存器120，内胆104限定了第二贮存器122。 内胆104的形状和尺寸被设计为可以接纳到容器102的第一贮存器120内。在一些实施例 中，可以将源112和稀释剂113加入第一贮存器120。在一些实施例中，如图2所示，采用 了内胆104，并且将源112和稀释剂113置于第二贮存器122内，内胆104设置在第一贮存 器120内。无论添加至第一贮存器120还是第二贮存器122，都可以将源112和稀释剂113 混合(并搅拌)以形成液体组合物114。在一些实施例中，内胆104是独立式的，并且内胆 104或容器102可作为独立式接收器容纳液体组合物114。可以首先将源112添加到容器102或内胆104中，然后再添加稀释剂113，或者可 以先添加稀释剂113，再添加源112，或者也可以同时添加源112和稀释剂113。作为另外一 种选择，也可以先将源112和稀释剂113混合，再添加到样品制备系统100中。在首先将稀释剂113添加到容器102或内胆104中的一些实施例中，可将预测量 量的稀释剂113 (如无菌液态稀释剂)密封在具有可拆卸地连接的顶盖(例如，一次性的可 拆除阻隔膜，其通过下列方式中的一种或多种或下文所述的任何其他连接方式连接到容器 102或内胆104 粘合剂、热密封、超声焊接)的容器102或内胆104中，从而在添加源112 之前可以将顶盖移除。作为另外一种选择，在一些实施例中，可以将预测量量的干粉介质 (如用于所关注被分析物的营养介质和/或用于非关注被分析物的生长抑制剂)密封在具 有可拆卸地连接的顶盖的容器102或内胆104中，或者将所需介质涂布或吸收到容器102或内胆104的内表面。在这些实施例中，可以在添加源112之前或同时移除顶盖并添加溶 剂(如ddH20)以形成稀释剂113。作为另外一种选择，如果源112含有能够溶解介质的足 够多的液体，则可以将源112添加到干粉介质中以形成包含源112和稀释剂113的液体组 合物114(例如介质溶解于源112所提供的溶剂中)。在一些实施例中，可以将容器102和/或内胆104(如采用内胆104的话)隔开， 以分别包括一个以上的第一贮存器120和/或一个以上的第二贮存器122。可以采用多个 贮存器120/122，例如用于多级富集、平行或同时富集不同微生物或它们的组合。例如，内胆 104可以包括两个第二贮存器122(为简单起见，本实例中称为贮存器A和B)。可以将第一 富集介质设置在贮存器A中以对微生物进行初次富集，将第二富集介质设置在贮存器B内 以对相同微生物进行二次富集。可以对贮存器A和B进行设置，(例如)以便在设置介质 时，介质可以同时进入两个贮存器，而且可以将源112添加到一个贮存器中而不添加到另 一个贮存器中。在液体组合物114已经形成并且贮存器A内已经发生初次富集之后，可以 将液体组合物114或其一部分移至贮存器B，进行二次富集。液体组合物114可以通过多种 方式移动至贮存器B内，包括在样品制备系统100中进行搅拌、破坏贮存器A和B之间的易 碎隔膜，等等。在一些实施例中，一个容器102可以采用多个内胆104，使得一个容器102可以包 括一个或多个第一贮存器120，和/或容器102内可以设置一个或多个内胆104(每个包括 一个或多个第二贮存器122)。也可以采用其他构造，本领域的普通技术人员将会知道，可以 采用多种排列得到多个隔间。不论采取何种构造，多个贮存器或隔间都可以并列、垂直、同 心设置或以它们的组合方式设置。内胆104可由多种材料(包括多种聚合物材料)制成，包括(但不限于)聚烯烃， 聚烯烃包括(但不限于)聚丙烯(如低密度聚乙烯(LDPE))、聚乙烯和聚(甲基戊烯)、聚 酰胺(如NYLON )或它们的组合。在一些实施例中，内胆104通过模铸工艺(例如热成 形工艺)形成。内胆104可以为半透明(甚至透明)或不透明的。在一些实施例中，如图2所示，内胆104为独立式和/或自支承式的，任何一种形 式都使得能在将内胆104设置在容器102内之前将源112和稀释剂113装载到内胆104中， 而不会使内胆104倒塌或变形。此外，独立式和/或自支承内胆104有助于称重、添加源 112和/或稀释剂113、运输、处理和/或移除样品。在一些实施例中，内胆104为自支承式和/或独立式的，并且也是可变形的。术语 “可变形的”用来表示一种结构，该结构在压力(如正压或负压)或应力作用下可以改变其 初始形状或状态。在采用可变形内胆104的实施例中，可以向内胆104施加压力，以缩小其 初始(即未压缩)尺寸。该压力有助于从内胆104中移除液体组合物114(或其滤液)。在 这些实施例中，内胆104可充当可以容纳液体组合物114的可变形的自支承式接收器。在 一些实施例中，可变形的自支承式接收器也是独立式的。在一些实施例中，如图2所示，容器102包括形成于基部127内的孔124，使用者 可以从该孔中伸入内胆104，以向内胆104施加压力并使其变形。该压力可以直接通过手 施加，或者通过额外的装置施加，并且可以手动或自动进行。可以根据所需应用将孔124加 工成特定的形状和尺寸。在一些实施例中，容器102的基部127只不过是侧壁129的底部， 或者是侧壁129略微向内突出的部分，因此很容易从容器102的底部触及内胆104。换句话
16讲，在一些实施例中，容器102的孔124限定了容器102底部的主要部分(例如，容器102 的大部分横截面积)，而基部127只是容器102围绕孔124的一小部分。在不采用内胆104 的实施例中，容器102不需要包括孔124。在一些实施例中，内胆104包括相对刚性的基部126和相对较薄的可变形侧壁 128，使得当以平行于内胆104的纵向轴线的方向向基部126施加压力(例如经由容器102 内的孔124)时，内胆104发生纵向变形(例如，由于侧壁128而非基部126倒塌所导致)。 作为另外一种选择或除此之外，基部126可以比侧壁128更厚。仅仅是以举例的方式，在一 些实施例中，侧壁128的厚度为至少50 μ m;在一些实施例中，至少IOOym;在一些实施例 中，至少150 μ m;并且在一些实施例中，至少200 μ m。在一些实施例中，基部126的厚度为 至少225 μ m ；在一些实施例中为275 μ m ；在一些实施例中为至少300 μ m ；并且在一些实施 例中，至少350 μ m。内胆104还可以包括一个或多个导流板、褶皱、波纹、接缝、接头、角撑板、弱化部 分(如角向弱化部分)或它们的组合，可整合这些部分以帮助控制内胆104的变形能力，和 /或可以进一步缩小内胆104的内部空间。在一些实施例中，如下文详细描述和图9示出 的那样，内胆104包括风琴褶型构造。在一些实施例中，内胆104在其内表面(尤其是基部 126和侧壁128之间的内部接口处)不包括任何凹槽。在一些实施例中，内胆104故意变形，以中断内胆104的表面几何形状。这种中断 的表面几何形状有助于在搅拌过程中分解源112。例如，在一些实施例中，可以在内胆104 的侧壁128和容器102之间设置障碍(如相对刚性的材料)，从而在内胆104的侧壁128内 形成不同的表面几何形状。如图2所示，容器102可以包括标记130，以标示容器102内的内容物的液位(即容 积)。标记130可用来实现液体组合物114的所需重量比，例如，其中源112与稀释剂113的 重量比在从1 100到1 1的范围内。合适的标记的一个例子在美国专利No. 6，588，681 中有所描述。作为另外一种选择或除此之外，内胆104可以包括标记。为了使得能使用容 器102和/或内胆104上的标记130，容器102和/或内胆104可以为半透明甚至透明的， 以便透过容器102的侧壁129和/或内胆104的侧壁128可看到液体组合物114。侧壁128 和侧壁129也可以具有其他类型的标记，例如商标、品牌名称等。标记130也可以设置在薄 膜上，薄膜的尺寸被设计用于接纳到容器102或内胆104中，并且可由包括足够内应力的材 料制成，使得薄膜紧贴容器102或内胆104的内表面向外(即径向)压迫。在图2所示实施例中，封盖106可拆卸地连接至内胆104，并且利用卡圈108进一 步将封盖106固定到容器102上。例如，在图2中，容器102包括位于侧壁129外表面上端 的螺纹131，螺纹被加工成合适的尺寸和形状，可以将卡圈108(具有能够与容器102上的螺 纹131接合的内螺纹133)螺纹连接至容器102上端。作为使用卡圈108将封盖106固定 到容器102上的一种替代方式，可以采用包括夹具和/或下文所述任何其他连接方式在内 的其他连接装置。在一些实施例中，不采用内胆104，并且封盖106可直接连接到容器102。 在这些实施例中，不需要采用卡圈108。因此，封盖106可以与容器102或内胆104形成密 封(如真空密封)。在一些实施例中，封盖106和容器102(或封盖106和内胆104)整体成 型或永久性地连接在一起。在封盖106与内胆104之间、封盖106与容器102之间和/或卡圈108与容器102之间可以采用多种连接方式，以允许各自的部件可拆卸地彼此连接，这些连接方式包括 (但不限于)重力(例如，可以将一部件安放在另一部件或其配合部分顶部)、螺纹、压力配 合(有时也称为“摩擦配合”或“过盈配合”)、搭扣配合、磁力、粘接剂、热密封、其他合适的 可拆除连接装置以及它们的组合。在一些实施例中，添加源112和稀释剂113之后不必再 次打开样品制备系统100，使得容器102、内胆104、封盖106和卡圈108不必可拆卸地彼此 连接，而是可以永久性地或半永久性地彼此连接。这些永久性或半永久性连接方式可以包 括(但不限于)粘接剂、缝线、缝钉、螺钉、钉子、铆钉、平头钉、卷边、焊接(如声波(如超声 波)焊接)、任何热粘结技术(例如，向被连接的一个或两个部件施加热量和/或压力)、搭 扣配合、压力配合、热密封、其他合适的永久性或半永久性连接方式以及它们的组合。本领 域的普通技术人员将会知道，某些永久性或半永久性连接装置也可以适于被拆除，反之亦 然，并且仅仅是为了举例说明才按这种方式分类。如图2和3所示，封盖106还包括可连接到过滤器134的口 132、尺寸被设计为可 接纳到内胆104中的圆柱形部分136以及从圆柱形部分136向口 132延伸的大体为锥形 (如截头圆锥体)的部分138。在圆柱形部分136与锥形部分138的连接处，封盖106还包 括从圆柱形部分136和锥形部分138径向向外延伸的唇缘140。在一些实施例中，过滤器134直接连接至封盖106。在一些实施例中，如图2_3所 示，过滤器134可以由框架135支撑并通过框架135连接到封盖106。框架135可以形成过 滤器134的一部分，框架135可以为封盖106的一部分，或者框架135可以为同时连接到过 滤器134和封盖106的独立元件。框架135可以由多种材料形成，包括(但不限于)多种 聚合物、金属、陶瓷、玻璃以及它们的组合。在图2-3所示实施例中，过滤器134由金属网形 成，框架135由粘合到金属过滤器134的聚合物形成。框架135连接至封盖106，下文将对 此进行详细描述。对图2和3所示实施例的过滤器134和框架135的形状和尺寸进行设计以在封盖 106底端下方延伸，使得当组装样品制备系统100时，过滤器134和框架135伸入内胆104 的第二贮存器122 (或容器102的第一贮存器120)中。然而，过滤器134和框架135可以 具有多种形状和尺寸。在一些实施例中，例如，框架135可以包括刚性上部(例如，连接到 封盖106的部分)和刚性下部，过滤器134可以连接到二者之间，并且过滤器134可以是可 伸缩的。下文将结合图9对该实施例进行更详细描述。封盖106的圆柱形部分136包括多个周边向外突起的伸出部142，以允许圆柱形部 分136与内胆104的内表面搭扣配合或压力配合。在一些实施例中，内胆104内表面可以 包括向内突出的伸出部，该部分既可以代替向外突起的伸出部142使用，也可以作为向外 突起的伸出部142的补充(例如，以便与其形成匹配关系)。内胆104可以包括从内胆104的侧壁128径向向外伸出的唇缘144，唇缘144可以 与容器102的上表面146和封盖106的唇缘140形成邻接关系，使得当组装样品制备系统 100时，内胆104的唇缘144设置在封盖106的唇缘140和容器102的上表面146之间，并 形成密封(如气密性密封)。如图2所示，卡圈108包括向内突出的唇缘156，使得当卡圈 108连接到容器102时，卡圈108的唇缘156压迫封盖106的唇缘140，使其接触内胆104 的唇缘144，使唇缘144受压接触容器102的上表面146 (例如，以形成更完整的密封)。关 于组装样品制备系统100并在样品制备系统100的部件之间形成密封的上述方式仅仅是以
18举例方式进行了描述和展示。然而，本领域的普通技术人员将会理解，也可以采用多种其他 机制来组装样品制备系统100的部件并形成密封(例如不透液密封、气密性密封或它们的 组合)，使得样品制备系统100在正常工作条件下不会泄漏。虽然图2和3所示实施例的封盖106显示为具有大体上锥形或截头圆锥体形状， 但应当理解，封盖106可以具有多种其他形状，包括(但不限于)圆柱形、具有矩形或正方 形横截面的管状、或适合连接到样品制备系统100的其他部件的其他形状。相似地，容器 102、内胆104和卡圈108可以具有图2所示大体上圆柱形之外的多种其他形状。此外，封 盖106的尺寸被设计为适应样品制备系统100的其他部件。封盖106可以由多种材料形成，其中包括上文结合容器102所述的材料。取决于 应用，封盖106可以为半透明(甚至透明)或不透明的。卡圈108可以由多种材料形成，包括(但不限于)多种聚合物材料、金属材料以及 它们的组合。例如，卡圈108可以由模制塑性部件或机械加工金属(如铝)部件形成。在 一些实施例中，卡圈108由包含玻璃纤维加强聚丙烯的模制塑性部件形成。如图2所示，封盖106的口 132为大体圆柱形和管状，使得口 132限定封盖106内 表面153的部分152和封盖106内的开口 154。封盖106是中空的，并且在样品制备系统 100完成组装时与第二贮存器122流体连通。口 132不一定是圆柱形的，而是可以根据给定 应用采取任何必要的形状。在图2和3所示实施例中，过滤器134连接到口 132(即通过框 架135)，使得过滤器134与封盖开口 154以及第二贮存器122流体连通。在图2所示实施例中，顶盖109的形状和尺寸经设计为可接纳口 132的至少一部 分。因此，顶盖109可以连接到封盖106的口 132，以关闭封盖106内的开口 154并密封 (如气密地密封)样品制备系统100。顶盖109可使用任何上述连接手段连接至封盖106。 顶盖109可以与封盖106 (例如，图13所示顶部活动按扣盖，下文将详细描述)整体成型， 或者顶盖109可与封盖106 (例如，图9-12所示螺纹连接盖，下文将详细描述)分离。顶盖 109可以由多种材料形成，包括上文关于容器102或卡圈108所述的材料。在一些实施例中，封盖106包括将封盖106内部的至少一部分与环境隔绝的易碎 或可穿透的隔膜或可拆除的膜，因此可以刺破或穿透隔膜或移除膜，以进入封盖106内部。 在这些实施例中，不必采用顶盖109。如图3所示，封盖106的内表面153可包括多个其他部件(例如，额外的或替代的 过滤器，其概念在图5-6中示出，并在下文有所描述)可与之连接的内部环向边缘。根据期 望连接至边缘上的其他部件，内部环向边缘可以具有任何所需取向。在一些实施例中，内部 环向边缘取向为基本上垂直于封盖106的中心纵向轴线，使得该边缘基本上水平，如图3所
7J\ ο此外，封盖106可以包括多个其他部件(如过滤器)可与之连接的向内延伸的构 件。例如，如图3所示，过滤器134由框架135支撑，封盖106包括向内延伸的构件155，框 架135可以通过多种连接方式(包括(但不限于)上述任何连接方式)与之连接。向内延 伸的构件155可以与封盖106整体成型。过滤器134可以具有充分过滤液体组合物114的任何几何形状。在一些实施例中， 过滤器134为可变形和/或可伸缩的(即使得过滤器134可在其自重作用下折叠)。在一 些实施例中，过滤器134为刚性的，并可保持其形状(即在其自重作用下不会折叠)。样品制备系统100内所用过滤器134的尺寸和数量及其孔隙度可以变化，这取决于所需被分析 物和源112内的不可溶物。例如，在一些实施例中，液体组合物114包含食物，所需被分析物为细菌，不可溶 物则为食物颗粒或碎屑。在这些实施例中，例如，可选择过滤器134来保留和/或分离食物 颗粒，同时又允许所关注的细菌(如果有的话)通过过滤器134用于后续分析。又如，在一 些实施例中，液体组合物114包含裂解的细菌细胞培养基，所需被分析物为DNA、RNA、蛋白 质或代谢物中的一者或多者，不可溶物为细胞碎屑。在这些实施例中，例如，可选择或处理 (例如，用生物分子结合剂(如抗体)衍生化)过滤器134，以保留和/或分离细胞碎屑，同 时允许所需DNA、RNA、蛋白质和/或代谢物通过过滤器134用于后续分析。作为另外一种 选择，例如，可选择或处理过滤器134，以保留所需DNA、RNA、蛋白质和/或代谢物，同时允许 细胞碎屑通过过滤器134。过滤器134可具有多种孔径，其足以保留液体组合物114内的颗粒，同时允许液体 组合物114内的所需被分析物(如果有的话)通过过滤器134，用于抽取和/或取样。作 为另外一种选择，可设计过滤器134的尺寸、使其带电荷和/或功能化，以保留所需被分析 物，同时允许不需要的材料通过过滤器134。在这些实施例中，样品可以包括过滤器134的 至少一部分，并且可以被进一步处理(如富集、浓缩、分析等)。在一些实施例中，过滤器134具有至少2 μ m的平均孔径或目尺寸；在一些实施 例中，至少5μπι ；在一些实施例中，至少40 μ m;在一些实施例中，至少80 μ m ；在一些实施 例中，至少120μπι。在一些实施例中，过滤器134具有至多2000μπι的平均孔径或目尺 寸；在一些实施例中，至多1000 μ m ；在一些实施例中，至多500 μ m ；在一些实施例中，至多 200 μ m;在一些实施例中，至多50 μ m ；在一些实施例中，至多10 μ m ；在一些实施例中，至多 1 μ m(例如，当希望限制细菌通过过滤器134时)。在图2和3所示实施例中，过滤器134位于封盖106内，并且大致与封盖106的中 心纵向轴线共线。然而，在一些实施例中，过滤器134被设置在封盖106的“偏轴”位置。例 如，图2用虚线示出孔158，以表示过滤器134在封盖106中可能的“偏轴”位置。孔158所 处位置处可以设置与之相连的替代的或额外的口。过滤器134可以永久性或可拆卸地连接 到一个位置或这两个位置处。在一些实施例中，尤其是不采用内胆104的实施例中，作为另外一种选择或除此 之外地，过滤器134可经由容器102的侧壁129内的孔160或容器102的基部127内的孔 124(或在容器102的基部127的不同位置形成的孔)进入样品制备系统100内部(即容 器102的第一贮存器120)。在这些实施例中，过滤器134可以永久性地或可拆卸地连接至 容器102的侧壁129或基部127。替代的或额外的口可设置在孔160和124的位置处并与 之相连。在一些实施例中，样品制备系统100可包括一个以上的口，例如，封盖106内的口 132、封盖106内的孔158处的额外的口、容器102的侧壁129内的孔160处的额外的口、和 /或容器102的基部127内的孔124处的额外的口。可将顶盖109或类似封闭装置用于密 封位于样品制备系统100上任何位置的任何口。由于过滤器134可以处于不同位置，过滤器134可以被加工成不同形状和尺寸， 以适应其在样品制备系统100中所处的位置及其具体的应用。在过滤器134的任何可能 位置中，过滤器134可以设置为完全高于或完全低于液体组合物114的液位165，或者过滤器134可以设置为部分高于和部分低于液体组合物114的液位165，这取决于所需过滤的 类型以及希望过滤器134过滤液体组合物114的方式。例如，在图2所示实施例中，过滤器 134连接至口 132，并且根据液体组合物114的液位165的高度，通常会从口 132延伸到样 品制备系统100内部，使得过滤器134被设置为部分高于和部分低于液体组合物114的液 位 165。过滤器134与内胆104内部和液体组合物114流体连通，并且用来过滤液体组合 物114以形成滤液116。滤液116设置在过滤器134的空间内，并且可以从相邻口 132中抽 出和/或取样。在过滤器134位于多个位置的实施例中，可以从上述任何口或孔中对滤液 116进行取样。过滤器134可由多种材料形成，包括(但不限于)尼龙、氟化聚合物(如聚四氟乙 烯(PTFE))、纤维素(例如，醋酸纤维素和硝化纤维之类的改性纤维素)、玻璃纤维、纸张中 的一者或多者以及它们的组合。在一些实施例中，过滤器134可由织造网、非织造网、模制 结构、泡沫、织物、纤维网以及它们的组合形成。通过折叠过滤器134或使用其他类似技术 可以增大过滤器134的表面积。通过压延或毡化方法可以控制过滤器134的厚度。在一些实施例中(无论过滤器134处于哪个位置)，可以将过滤器134用作源112 的保持器或容器。该概念的例子在图4中示出，并在下文中有所描述。如上所述，内胆104可以为一次性的。此外，在一些实施例中，封盖106、顶盖109 和过滤器134中的一者或多者也可以是一次性的。例如，在一些实施例中，封盖106可以连 接到内胆104，并且顶盖109和过滤器134可以连接到封盖106。内胆104、封盖106、过滤 器134和顶盖109可以形成样品制备系统100的一次性部分，该部分可在不污染容器102 或卡圈108的情况下使用。可将一次性部分从容器102上移除并处置。然后，配上新的内 胆104、封盖106、过滤器134和顶盖109后，容器102和卡圈108即可重新使用。图4示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统200，其中类似的数字表示 类似的元件。样品制备系统200与上文图2-3所述实施例具有许多相同的元件和特征。因 此，与图2-3所示实施例中元件和特征相对应的元件和特征在200系列中具有相同的编号。 为了更完整地描述图4所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考 了上文结合图2-3进行的描述。样品制备系统200包括容器202和封盖206。样品制备系统200不包括内胆，封盖 206直接连接至容器202上。样品制备系统200还包括过滤器234，过滤器234非固定结合 至容器202的侧壁229内形成的孔260。与样品制备系统100的过滤器134不同，过滤器 234用作源212的保持器或容器。过滤器234可以永久性地连接到容器202上，并且可以将源212添加到过滤器234 中；或者过滤器234可以可拆卸地连接到容器202上，并且在将过滤器234连接到容器202 上之前或之后将源212添加到过滤器234中。在一些实施例中，过滤器234可以在容器202 的第一贮存器220内自由漂浮，使得过滤器234容纳有源212，而稀释剂213则能够流入和 流出过滤器234的内部，以与源212混合。源212被放入过滤器234内，过滤器234被设置为至少部分地位于容器202内的 稀释剂213的液位以下，并且与容器202的内部流体连通，使得源212可以与稀释剂213混 合，从而在过滤器234内形成液体组合物214。位于过滤器234内的液体组合物214包括位
21于稀释剂213内的所关注的被分析物(如有)以及来自源212的任何其他可溶物或不可溶 物。搅拌过程中，可以将源212和稀释剂213混合，以允许源212被溶解、分散、悬浮和/或 乳化在稀释剂213内。过滤器234的孔径可经过调整，以使得稀释剂213和稀释剂213内 的任何所关注的被分析物(如有)可以自由流入和流出过滤器234，使得所得滤液216位于 过滤器234以外和容器202的贮存器220以内，并且包括稀释剂213和任何存在的所关注 的被分析物。可从多个口或孔中的任何一个中对滤液216取样，这些口或孔包括封盖206内的 口 232、封盖206内的孔258、容器202的侧壁229内的另外的孔、和/或容器202的基部 227内的孔224。此外，过滤器234可以不通过孔260连接到样品制备系统200，而是通过多 个口或孔中的任何一个连接到样品制备系统200，这些口或孔包括封盖206内的口 232、封 盖206内的孔258和/或容器202的基部227内的孔224。在一些实施例中，如图4所示， 一个或多个这些口可以包括另外的过滤器234'，其作用与样品制备系统100的过滤器134 相同。在这些实施例中，滤液216可通过过滤器234'进一步过滤，所得滤液216'被设置 在过滤器234'内，并且可以从相邻口(即图4中的口 232)抽出和/或取样。样品制备系统200还可以包括内胆，在这种情况下稀释剂213和所得滤液216可 以设置在内胆中，前提条件是内胆和容器202之间在孔260处具有足够的密封度。图5-6示出了根据本发明的另一个实施例的样品制备系统300，其中类似的数字 表示类似的元件。样品制备系统300与上文结合图2-3所述实施例有许多相同的元件和特 征。因此，与图2-3所示实施例中元件和特征相对应的元件和特征在300系列中具有相同 的编号。为了更完整地描述图5-6所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代 形式)，参考了上文结合图2-3进行的描述。图5-6仅示出样品制备系统300的封盖306。可假定样品制备系统300的其他 部件包括上文描述和图2-4示出的样品制备系统的任何其他对应的部件，因此为了简单起 见，图5-6中未示出这些部件。封盖306基本上类似于上文所述和图2-3所示封盖106，不同的是封盖306所包 括的过滤器334基本上是平面的，并且连接到封盖306的内表面353。封盖306的内表面 353包括上内周围边缘370和下内周围边缘368。如图5所示，上内周围边缘370包括从外 周371向内周373延伸的面朝下的表面。相似地，下内周围边缘368包括从外周376向内 周378延伸的面朝下的表面。过滤器334的外周边连接到内表面353的上内周围边缘370。 此外，过滤器334接触定位壁372。定位壁372从封盖106的内表面353向下延伸，以固定 过滤器334的外周边。过滤器334可以通过上文结合封盖106所描述的相同连接方式连接到封盖306。过 滤器334可以永久性地或可拆卸地连接到封盖306。过滤器334和封盖306之间的连接程 度可以根据多个因素变化，这些因素包括(但不限于)过滤器334的材料、封盖306的材料、 连接区域的大小和纹理以及所用连接方式的类型。例如，如果过滤器334包括磨损边缘，则 可以使用较宽和/或有滚花的连接表面区域(例如，可以在上内周围边缘370上滚花)。这 种较宽或滚花的超声焊缝可以捕集过滤器334的磨损边缘。为了使磨损量最小，可以用能 够熔化过滤器334边缘的激光器切割过滤器334。由于所得激光切割的过滤器334将包括 最少量的磨损(如果有的话)，可以使用较窄的连接区域。在一些实施例中，连接区域完全在过滤器334的外周边周围延伸。在一些实施例中，连接区域可以具有最多5. Omm的平均 宽度(即，在相同平面内基本上垂直于过滤器334外周边的尺寸)，在一些实施例中，平均宽 度在1.0mm至3. Omm的范围内。作为另外一种选择，过滤器334可以通过(例如)模铸方 法与封盖306整体成型。过滤器334可以由与封盖306相同的材料或不同的材料形成。过滤器334可以为 柔性或半刚性的。在一些实施例中，过滤器334由尼龙非织造或织造物形成，而封盖306则 为聚合物(如聚丙烯)形成的模铸部件。在这些实施例中，尼龙过滤器334可通过超声焊 接技术连接至封盖306。在超声焊接过程中，上内周围边缘370的至少一部分可以熔融以机 械连接至过滤器334。由于尼龙具有比聚丙烯更高的熔融温度，尼龙过滤器334可以在超声 焊接过程中保持其结构完整性。在这些实施例中，上内周围边缘370的至少一部分可以进 入过滤器334的一部分，从而包封过滤器334的一部分。过滤器334可以具有随给定应用变化的尺寸和形状。过滤器334可以具有任何所 需形状，包括(但不限于)圆形、正方形、矩形、三角形、多边形、星形、其他合适的形状以及 它们的组合。在图5和6所示实施例中，过滤器334具有大体为圆形的形状。过滤器334的尺寸可取决于封盖306的尺寸而变化。在一些实施例中，过滤器334 具有在15mm至IOOmm范围内的最大尺寸(即长度、宽度或直径)，但过滤器334也可以具有 更小或更大的尺寸。例如，在一些实施例中，过滤器334可以具有圆形形状和56mm的直径。继续参照图5和6，定位壁372可以与封盖306整体成型。在一些实施例中，如图 5所示，封盖306具有两个或更多个定位壁372，其中(i)每个定位壁372都具有大于其厚 度的周长，(ii)每个定位壁372都沿过滤器334外周边设置，并且(iii)所述两个或更多 个定位壁372的总周长小于过滤器334外周边的总周长。如图5所示，封盖306包括四个彼此沿上内周围边缘370的外周371等距布置的定 位壁372。在一些实施例中，每个定位壁372都具有800 μ m至1200 μ m的厚度、沿外周371 延伸1. Omm至22. Omm的距离的长度(在该示例性实施例中即弧长)以及1. Omm至5. Omm 的高度。在一些实施例中，每个定位壁372都具有分段构造，从而不阻碍流体在定位壁372 周围流动(或最大程度减小其影响)。封盖306包括开口 354和向内延伸的构件355。向内延伸的构件355可用来连接 额外的过滤器(未示出)与封盖306，连接方式与图2和3所示过滤器134与封盖106之间 的连接方式相同。在这些实施例中，过滤器334位于额外的过滤器下方，并且额外的过滤器 可具有小于从封盖306顶部至过滤器334的距离的长度。在一些实施例中，如图5和6所示，过滤器334具有大于封盖306最小横截面积的 总表面积。在封盖306中，最小横截面积为封盖开口 354的横截面积。在一些实施例中，不 止一个过滤器以和过滤器334类似的方式连接到封盖306。例如，在一些实施例中，过滤器 334或额外的过滤器(未示出)可以连接到下内周围边缘368。也就是说，一个或多个过滤 器334可连接至封盖306并设置在沿封盖306的内表面353的任何位置处。在采用不止一 个过滤器334的实施例中，过滤器334可以彼此相似或彼此不同。也就是说，过滤器334可 以由相同或不同材料形成，并且过滤器334可以具有相同或依次递减的孔径。例如，第一过滤器334可以连接至上内周围边缘370，可具有56mm的直径和80 μ m 的元件孔径，并且可以至少部分地被一个或多个定位壁372包围，而第二过滤器334则可以连接至下内周围边缘368，并可具有96mm的直径和200 μ m的元件孔径，同时可以至少部分 地被封盖306的内表面353包围。上述任何过滤器134、234和334都可以在一个样品制备系统内彼此联合使用。例 如，如上所述，过滤器134可以与过滤器234和/或过滤器334联合使用，从而得到适合不 同应用，和/或用于从液体组合物中移除逐渐变小的颗粒的一系列过滤器。作为另外一种选择或除此之外，可以采用每类过滤器134、234或334中的不止一 个(并且在一些实施例中可以套叠放置)来移除液体组合物中逐渐变小的颗粒。例如，过 滤器的布置可以使得粗过滤器充当具有相对于后续过滤器更大的孔径的预过滤器，而后续 的过滤器则具有逐渐变小的孔径，以用于收集滤液。可以布置过滤器来以竖立形态使用样 品制备系统，和/或可布置过滤器以在倾斜或翻转时使用样品制备系统。图7示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统400，其中类似的数字表示 类似的元件。样品制备系统400与上文结合图2-3和5-6所述实施例有许多相同的元件和 特征。因此，与图2-3和5-6所示元件和特征相对应的元件和特征在400系列中具有相同 的编号。为了更完整地描述图7所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形 式)，参考了上文结合图2-3和5-6进行的描述。样品制备系统400包括具有第一贮存器420的容器402、具有第二贮存器422且 尺寸被设计为接纳到容器402的第一贮存器420中的内胆404、封盖406、卡圈408和活塞 437。封盖406类似于上文所述和图2-6所示封盖106、206与306，但还包括两个向上延伸 的伸出部439，其使得样品制备系统400能连接至其他装置或为顶盖(未示出)提供连接手 段。封盖406包括口 432，口 432包括多个脊441，其可提供将样品制备系统400连接到顶 盖或其他装置上的可供选择的或额外的连接手段。封盖406还包括过滤器434，该过滤器基 本上类似于图5-6所示和上文所述过滤器334。在一些实施例中，如图7所示，活塞437被构造为当活塞437沿第一方向D1向容器 402顶部移动时，会向内胆404外部施加正压力。如图7所示，当活塞437用来向内胆404 外部施加压力时，内胆404被压缩，第二贮存器422内的空间变小，液体组合物414 (包括源 412和稀释剂413)被强制推过过滤器434并形成收集在封盖406内的滤液416 (例如，当 样品制备系统400如图7所示翻转时)。随后可以将滤液416从口 432移出样品制备系统 400。在一些实施例中，活塞437被构造为可向内胆404内部施加负压。例如，在一些实 施例中，活塞437连接至内胆404，使得当活塞437在与第一方向D1相反的第二方向D2向容 器402底部移动时，内胆404膨胀，从而减小其内部(即第二贮存器422)的压力，并且在第 二贮存器422和样品制备系统400外部之间形成差压。该差压可以导致流体经(例如)口 432进入第二贮存器422。由于活塞437与内胆404外部协同产生差压，因此活塞437可以 在不接触液体组合物414的情况下使用，并且可以在没有污染危险的情况下重复使用。在一些实施例中，如图7所示，活塞437可以包括柄部443，柄部443的尺寸被设计 为接纳到容器402的基部427的孔424中。在一些实施例中，活塞437的柄部443可以被设 计成尺寸更接近于孔424的尺寸，和/或可以在柄部443和孔424之间设置密封装置(如 0形环)，以形成密封。在图7所示实施例中，柄部443具有比活塞437接触内胆404(例如 内胆404的基部426)的部分更小的直径。活塞437接触内胆404的部分尺寸被设计为可接纳到容器402的第一贮存器420内。然而，在一些实施例中，活塞437具有均一的横截面 或逐渐减小的横截面(例如，在第二方向D2),并且容器402内的孔424也具有相应的尺寸。 图7所示活塞437仅以举例的方式示出，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发 明精神和范围的情况下可以使用多种形状和尺寸的活塞。活塞437可以由多种材料形成，其中包括上文结合容器102所述的材料，并且活塞 437可以是实心或中空的。根据用途的不同，活塞437可以为半透明(甚至透明)或不透明 的。图8示出根据本发明另一个实施例的样品制备系统500，其中类似的数字表示类 似的元件。样品制备系统500与上文结合图2-3和图7所述实施例有许多相同的元件和特 征。因此，与图2-3和图7所示元件和特征相对应的元件和特征在500系列中具有相同的编 号。为了更完整地描述图8所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)， 参考了上文结合图2-3和图7进行的描述。如图8所示，样品制备系统500包括具有第一贮存器520的容器502、尺寸被设计 为可接纳到第一贮存器520中且具有第二贮存器522的内胆504以及封盖506。也可以采 用卡圈(未示出)进一步将样品制备系统500的部件固定到一起。第二贮存器522适于容 纳包含源512和稀释剂513的液体组合物514。样品制备系统500还包括连接到过滤器534 的活塞537。过滤器534适于过滤液体组合物514以形成包含所关注的被分析物(如有) 的滤液516。容器502包括基部527、侧壁529和限定在基部527内的孔524。内胆504包括侧 壁528和基部526，通过(例如)容器502的基部527的孔524可以进入内胆。封盖506 包括口 532，口 532限定了封盖506和样品制备系统500内的开口 554。活塞537包括柄部 543，柄部543的尺寸被设计为可接纳到口 532中，使得可以从样品制备系统500进入柄部 543，以使液体组合物514强制通过过滤器534。在一些实施例中，活塞537的柄部543可 以被设计成尺寸更接近于开口 554的尺寸，和/或可以在柄部543和开口 554之间设置密 封装置(如0形环)，以形成密封。封盖506还包括限定在封盖506的第二 口内的偏轴孔 558，该孔可以充当(例如)排气口，以允许释放样品制备系统500内的压力。在一些实施例中，如图8所示，过滤器534的尺寸可以被设计为贴合在内胆504的 第二贮存器522内。在这些实施例中，过滤器534可以利用内胆504的变形能力与内胆504 的侧壁528形成密封，并且在过滤器534外表面和内胆504的侧壁528内表面之间不一定 需要有额外的密封装置。内胆504的变形能力也允许有更大的容差，使得不需要将过滤器 534加工成很精确的尺寸，就可以与内胆504配合使用。作为另外一种选择，在一些实施例中，样品制备系统500不包括内胆504，并且过 滤器534可以被构造为与容器502配合使用。例如，过滤器534的尺寸可以被设计为使之 贴合在容器502的第一贮存器520内。在一些实施例中，样品制备系统500可以包括设置 在过滤器534和容器502的侧壁529之间的密封装置(如0形环)。在一些实施例中，容 器502的侧壁529是上下竖直的(即垂直于基部527)，以有利于使过滤器534和侧壁529 保持密封。在一些实施例中，过滤器534包括可变形的(如弹性的)外凸缘，以允许过滤器 534适应容器502的侧壁529的锥形。该凸缘也可以整合于采用内胆504的实施例中。当活塞537沿D1方向下压时，过滤器534穿越液体组合物514向下移动，使得相对较大的不可溶物(即粒度大于过滤器534的孔径的任何颗粒)保持在过滤器534以下， 而任何可溶物和相对较小的不可溶物(即粒度小于过滤器534的孔径的任何颗粒)则透过 过滤器，使得过滤器534上方的第二贮存器522内形成滤液516。活塞537可以在D1方向 被压到固定位置(例如，内胆504、过滤器534和/或活塞537可以包括一个或多个挡块，活 塞537的尺寸可以被设计为仅适应第二贮存器522内的某个深度，等等)，或者被压到某个 位置，使得液体组合物514内的任何剩余的不可溶物都至少部分地被过滤器534压缩。在一些实施例中，活塞537的柄部543可以为中空的，并且与第二贮存器522流体 连通。在这些实施例中，滤液516的至少一部分可接纳到活塞537的柄部543内部，并且可 以经柄部543移出样品制备系统500。在这些实施例中，活塞537可以包括尺寸被设计为 接纳柄部543的上端的顶盖。作为另外一种选择，活塞537可以为中空的，并且基部不被过 滤器534覆盖，使得液体组合物514的至少一部分可接纳到活塞537的柄部543内部。这 些实施例允许液体组合物514在第二贮存器522底部内占据较小的空间，并且允许过滤器 534在第二贮存器522内沿D1进一步向下移动。图9-12示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统600，其中类似的数字表 示类似的元件。样品制备系统600与上文结合图2-3所述实施例有许多相同的元件和特征。 因此，与图2-3所示元件和特征相对应的元件和特征在600系列中具有相同的编号。为了 更完整地描述图9-12所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考 了上文结合图2-3进行的描述。如图9所示，样品制备系统600包括接收器604、封盖606、顶盖609和过滤器组件 633。接收器604为可变形、自支承式和独立式的。接收器604包括基部626和侧壁628。侧 壁628包括风琴褶型构造，并且包括多个褶绉或折叠645，以允许侧壁628在每个褶绉645 处折叠，并有利于接收器604基本上沿其纵向轴线伸缩，特别是有利于接收器604基本上沿 其纵向轴线大致均勻地伸缩。仅以举例的方式，在图9所示实施例中，侧壁628包括(例 如)多个褶绉或折叠645。然而，应当理解，侧壁628可以包括允许侧壁628基本上沿其纵 向轴线大致均勻地伸缩的其他结构，例如侧壁628内的环状弱化部分，该部分相比侧壁628 的其余部分具有较小的刚性和/或厚度，以允许侧壁628在环状弱化部分处起皱。在不脱 离本发明精神和范围的情况下，也可以采用其他合适的结构。接收器604的基部626可以被加强(由比侧壁628更具刚性和/或更厚的材料制 成)，以有利于接收器604沿其纵向轴线伸缩。接收器604包括适于容纳包含源和稀释剂的 液体组合物的贮存器622。接收器604可以由多种材料形成，其中包括上文结合内胆104所述的材料。根据 不同的用途，接收器604可以为半透明(甚至透明)或不透明的。样品制备系统600的所 有部件都可以是一次性的(例如，供一次性使用)。封盖606包括可连接到过滤器组件633的口 632、尺寸被设计为可接纳到接收器 604内的圆柱形部分636以及从圆柱形部分636向口 632延伸的大体上锥形(如截头圆锥 体)的部分638。在圆柱形部分636和锥形部分638的接合处，封盖106还包括唇缘640， 该唇缘从圆柱形部分636和锥形部分638向外径向延伸。封盖606的口 632大体为圆柱形 和管状，使得口 632包括内表面652并限定在封盖606和样品制备系统600 (组装后)内的 开口 654。
封盖606的圆柱形部分636包括多个周边向外突起的伸出部642，以允许圆柱形部 分636搭扣配合或压力配合到接收器604的内表面。接收器604可以包括上表面644，上 表面可以与封盖606的唇缘640形成邻接关系，封盖606和接收器604可通过上述任何可 拆除或永久性连接方式连在一起，以形成密封(例如，不透液密封、气密性密封或它们的组 合)，使得样品制备系统600在正常工作过程中不会泄漏。例如，多个周边向外突起的伸出 部642可超声焊接到接收器604内表面。过滤器组件633包括框架635和过滤器634。框架635包括上部635a和下部635b， 过滤器634连接在两者之间。可设计框架635的上部635a的形状和尺寸，以连接至封盖 606的口 632并接纳到封盖606的口 632和接收器604的贮存器622内。框架635不一定 包括下部635b，但下部635b可以增加过滤器634的重量并有助于使过滤器634接触接收器 604的贮存器622内的液体组合物。上部635a包括尺寸被设计为可接纳到封盖606的口 632内的管状主体647、连接 到管状主体647上端且尺寸被设计为安放在封盖606的口 632顶部的唇缘649以及多个肋 651。肋651周向间隔地布置在管状主体647周围。图9所示实施例包括两个肋651，但也可 以根据需要采用更多或更少的肋。肋651被成形为可以通过搭扣配合连接到封盖606。特 别是，肋651各包括凸轮表面675，当框架的上部635a向口 632内移动时，该表面适于沿口 632的内表面652滑动。此外，每个肋651的凸轮表面675使得当管状主体647向口 632内 移动时，各肋651被迫径向向内移动，进一步允许各肋651扣合到(例如径向向外)口 632 底部下方(即封盖606内部)的位置处。接着可以用力向上拉动框架635的唇缘649，以将过滤器组件633从封盖606中移 除，所用拉力要足够大，可以将至少一个肋651向内移动足够远，以使其凸轮表面675接触 口 632的内表面652，并且使凸轮表面675继续沿内表面652向上滑动，直到肋651不再接 触口 632的内表面652为止。作为另外一种选择，可以通过以下方式将过滤器组件633从 封盖606上移除将至少一个肋651径向向内移动，同时施加向上的力以使各自肋651的凸 轮表面675接触口 632的内表面652 ；或者挤压肋651使其彼此靠拢(例如径向向内)并 向上移动框架635的上部635a，使其离开口 632。图9所示过滤器634是可伸缩的，并且可至少部分地在框架635的下部635b的重 量作用下向下悬挂在接收器604的贮存器622内。顶盖609的形状和尺寸被设计为可以接纳口 632的至少一部分。因此，顶盖609 可以连接到封盖606的口 632以关闭封盖606内的开口 654，并密封(如气密地密封)样品 制备系统600，使其与环境隔绝。顶盖609可以通过上述任何连接手段连接至封盖106。在 图9所示实施例中，封盖606的口 632包括多个螺纹674，这些螺纹适于配套地接合到顶盖 609内部的螺纹(未示出)上，使得可以将顶盖609螺纹连接到口 632上。然而，也可以采 用上述任何连接方式将顶盖609连接到封盖606上，以关闭封盖606内的开口 654。顶盖 609和封盖606可以一起形成封盖组件677，并且当样品制备系统600组装完毕并关闭时， 可以将过滤器组件633的唇缘649夹在顶盖609和封盖606的口 632上端之间。图10示出了封盖组件677和过滤器组件633，其中顶盖609连接到封盖606上，过 滤器组件633连接在二者之间。所示过滤器634处于压缩状态，使得过滤器组件633容纳 在封盖606内部。过滤器框架635的下部635b相对于可伸缩的过滤器634具有刚性，这有助于沿其纵向轴线方向伸缩过滤器634，使得通过向上压缩框架635的下部635b，可以将过 滤器634压缩到封盖606内部。可拆除的阻隔膜679可连接到封盖606的下表面681，以 使过滤器634在封盖606内部保持压缩状态。封盖组件677可经过灭菌处理，并将过滤器 634以压缩状态包装在其内，并且通过可拆除的阻隔膜679将过滤器组件633容纳在封盖 606内。用户可以随后在使用之前移除可拆除的阻隔膜679(例如，在无菌环境下)，以允许 过滤器634 (以及框架635的下部635b (如有))以未压缩状态悬挂在封盖组件677下方。 也可以在将封盖606连接到接收器604之前移除可拆除的阻隔膜679，以允许过滤器634落 入接收器604的贮存器622内。图11示出了移除可拆除的阻隔膜679之后处于未压缩状 态的过滤器634。可拆除的阻隔膜679可以通过上述任何连接手段连接至封盖606，并且可以由 多种材料形成，包括(但不限于)聚烯烃，包括(但不限于)聚丙烯(如低密度聚乙烯 (LDPE))、聚乙烯；聚(甲基戊烯)；聚酰胺(如NYLON )；压缩吹塑微纤维(cBMF)；氨基 甲酸酯；聚酯；聚碳酸酯；以及它们的组合。在一些实施例中，可拆除的阻隔膜679可包括 (例如)热密封的“可剥离”膜，例如3M SC0TCHPAK 隔离衬片(3M Company, St. Paul,MN) 0 可拆除的阻隔膜679可以为半透明(甚至透明)或不透明的。可拆除的阻隔膜679可以通 过多种方法形成，包括(但不限于)模铸工艺、挤出、吹膜成型工艺等以及它们的组合。在一些实施例中，如图12所示，顶盖609包括易碎的隔膜683，该隔膜可以被刺破， 以进入接收器604的贮存器622或过滤器634内的空间中。隔膜683可包括膜、无孔膜以及 它们的组合。此外，易碎隔膜683可由使隔膜683易碎(例如，被吸管尖刺破)的多种材料 形成，包括(但不限于)聚烯烃，包括(但不限于)聚丙烯(如低密度聚乙烯(LDPE))、聚乙 烯 ’聚(甲基戊烯)；聚酰胺(如NYLON )；压缩吹塑微纤维(cBMF)；氨基甲酸酯；聚酯； 聚碳酸酯；合成或天然弹性体；3M TEGADERM 膜敷料(3M Company, St. Paul, MN)；以及它 们的组合。在一些实施例中，隔膜683相反可以成形于封盖606内的开口 654上方。在这 些实施例中，顶盖609可以为实心，并可用于包覆封盖606 (例如，在隔膜683被刺破之后)， 或者顶盖609可以包括额外的隔膜。作为另外一种选择，在隔膜683成形于封盖606内的 开口 654上方的实施例中，可以不采用顶盖609。无论是否采用封盖606和/或顶盖609或 者样品制备系统600的另一部分，隔膜683都可以具有额外的功能，即具有透气性，以允许 贮存器622内部和环境之间的气体交换(例如，为了向所关注的有氧细菌提供氧气)。图13示出根据本发明的另一个实施例的样品制备系统700。图13仅示出样品制 备系统700的封盖组件777。可以假设，样品制备系统700的其他部件包括上文所述和图 2-12所示出的样品制备系统的任何其他对应部件，因此为了简单起见，图13没有示出这些 部件。封盖组件777包括封盖706和经铰链785连接到封盖706的顶盖709。在一些实 施例中，如图13所示，铰链785为活铰链，而顶盖709与封盖706整体成型。在一些实施例 中，铰链785与封盖706和顶盖709中的一者或两者单独成型。顶盖709为顶部活页盖，并 可通过按扣接合连接到封盖706上。在图13所示实施例中，顶盖709包括可按扣到封盖706 的脊789上的伸出部787。顶盖709可以包括其他密封装置(如0形环)，使得当顶盖709 关闭到封盖706上时，顶盖709与封盖706形成密封(例如，不透液密封、气密性密封等)。如上所述，图14示出包括样品制备系统1000和样品检测系统1050的样品制备和分析系统1005。如图14所示，样品制备系统1000类似于图7所示样品制备系统400，但包 括与上文所述和图2-3所示过滤器134相似的过滤器1034。样品制备系统1000与上文结 合图2-3和图7所述实施例有许多相同的元件和特征。因此，与图2-3和图7所示元件和 特征相对应的元件和特征在1000系列中具有相同的编号。为了更完整地描述图14所示实 施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替代形式)，参考了上文结合图2-3和图7进行 的描述。样品制备和分析系统1005可以采用图2-13所示的上述样品制备系统100、200、 300、400、500、600、700中的任何一种。样品制备系统1000仅以举例的方式示出，并非旨在 进行限制。如图14所示，样品制备系统1000包括具有第一贮存器1020的容器1002、具有第 二贮存器1022且被设置在第一贮存器1020内的内胆1004以及封盖1006。液体组合物1014 被放在内胆1004的第二贮存器1022内。液体组合物1014包括源1012和稀释剂1013。第 二贮存器1022与过滤器1034流体连通，以允许过滤器1034将液体组合物1014过滤成滤 液 1016。样品检测系统1050通过与封盖1006的口 1032相连的样品递送系统1003连接到 样品制备系统1000。在采用口 1032的实施例中，样品递送系统1003或样品检测系统1050 的至少一部分的尺寸可以被设计为可接纳到口 1032内。然而在一些实施例中，样品递送系 统1003和样品检测系统1050可以连接到样品制备系统1000内的孔中，并且不需要连接到 口上。口 1032沿样品制备系统1000的中心纵向轴线设置，但样品制备系统1000、样品递送 系统1003和样品检测系统1050也可以采用其他布置方式。另一种布置方式在图15中示 出，并在下文描述。样品递送系统1003被设置成在样品制备系统1000和样品检测系统1050之间流 体连通，以控制样品从样品制备系统1000向样品检测系统1050的移动。特别地，样品递送 系统I003与样品制备系统1000和样品检测系统1050流体连通，使得样品递送系统1003 被设置在样品制备系统1000下游和样品检测系统1050上游(当流体从样品制备系统1000 向样品检测系统1050移动时)。也就是说，样品制备和分析系统1005包括由样品制备系统 1000、样品检测系统1050和样品递送系统1003限定的流体通道1092。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005不包括样品递送系统1003，并且样品 检测系统1050直接或间接连接到样品制备系统1000，使得样品可沿流体通道从样品制备 系统1000向样品检测系统1050移动，而不通过样品递送系统1003。在这些实施例中，流体 通道可以进一步由设置在样品制备系统1000和样品检测系统1050之间的额外的接头或管 限定。“基本上”由样品制备系统1000和样品检测系统1050限定的流体通道1092可包括 这种额外的接头。例如，在一些实施例中，多个样品制备系统1000可以连接并流体连通到 一个或多个相同的样品检测系统1050上，使得来自多个样品制备系统1000的样品在分析 之前合并到一起(例如，富集、浓缩等之前或之后)。不论是否采用样品递送系统1003，样品制备和分析系统1005都使得能由源制备 样品，并将样品沿流体通道1092输送到样品检测系统1050进行分析。通过在样品制备系 统I000与样品检测系统1050之间设置流体通道1092，在将样品从样品制备系统1000输送 到样品检测系统1050的过程中不需要将样品暴露于环境中。也就是说，样品制备和分析系 统1005可提供“封闭”系统，允许在不从样品制备和分析系统1005中移除样品的情况下制
29备和分析样品。例如，对于从采集过程到分析过程都需要保存在无菌环境中的样品来说，这 对简化分析是有利的。当要分析(例如)需要在无氧环境下生长和保存的厌氧细菌时，这 也是有利的。此外，这也有利于环境安全。例如，样品制备和分析系统1005可用来测试有 潜在危害性源，同时又能防止使用者接触有潜在危害性源或由该源制备的任何样品。在一些实施例中，短语“不暴露于环境中”及其衍生短语是指不从样品制备和分析 系统1005中移出样品(例如，为了防止溅出或污染)，使得样品从制备到分析都保留在流体 通道1092内，但并不一定表示样品制备和分析系统1005是不可进行气体交换的，或者其他 液体无法进入样品制备和分析系统1005。术语“封闭的”或“封闭系统”通常可包括四种不同情形(1)对流出的液体封闭， 但对气体(进入或流出)和进入的液体开放；(2)对液体(进入或流出)封闭，但对气体 (进入或流出)开放；(3)对液体封闭，但允许逸气，即允许气体流出；以及(4)对所有流体 (液体和气体)封闭。许多情况下可能需要逸气，这些情况包括(但不限于)当样品制备 和分析系统1005内的细菌产生气体时；当源1012和稀释剂1013之间发生产生气体的反 应时；当搅拌过程产生不断增加的气体时；当样品制备和分析系统1005内的大气环境改变 (例如，为厌氧细菌提供无氧环境)时；以及它们的组合。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005是封闭的，以阻止液体流出样品制备 和分析系统1005，但样品制备和分析系统1005的一个或多个部件可以允许气体交换(即气 体进出系统)或允许液体进入样品制备和分析系统1005。在一些实施例中，样品制备和分 析系统1005是封闭的，以阻止液体进入或流出样品制备和分析系统1005，但样品制备和分 析系统1005的一个或多个部件是透气的，以允许气体交换。在一些实施例中，样品制备和 分析系统1005阻止液体进入或流出样品制备和分析系统1005，并且还阻止气体进入样品 制备和分析系统1005，但允许气体流出样品制备和分析系统1005，以允许逸气。在一些实 施例中，样品制备和分析系统1005是完全封闭的，并且阻止所有流体进入或流出样品制备 和分析系统1005。样品制备和分析系统1005可以具有所需的“封闭”程度，这取决于被检 测的源1012、所用稀释剂1013、所关注的被分析物、所需分析类型等等。样品可以通过多种方式沿流体通道1092从样品制备系统1000向样品检测系统 1050移动。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005被倾斜或翻转，以使样品沿流体通 道1092向样品检测系统1050移动。在一些实施例中，样品检测系统1050或样品递送系 统1003可包括用于从样品制备系统1000抽吸样品的装置。例如，图14所示样品检测系统 1050可以被挤压和释放(例如用合适的阀门)，以降低样品检测系统1050内部相对于样品 制备系统1000的压力，从而产生会导致样品沿流体通道1092从样品制备系统1000向样品 检测系统1050移动的差压。在一些实施例中，通过增加样品制备系统1000内部相对于样品检测系统1050的 压力(即形成差压)，可以让样品沿流体通道1092移动。这可以通过(例如)向内胆1004 施加压力来实现。例如，可以向内胆1004外部施加正压(例如，通过经由容器1002的基部 1027内形成的孔1024进入内胆1004 (例如，内胆1004的基部1026))，第二贮存器1022内 的压力可以升高，从而导致样品沿流体通道1092进入样品检测系统1050。可以用手或使用 额外的装置(例如活塞)人工或自动向内胆1004外部施加压力。在一些实施例中，通过向内胆1004的第二贮存器1022施加负压，而不是向内胆1004外部施加正压，可以在样品制备系统1000和样品检测系统1050之间产生差压。例如， 在样品递送系统1003或样品检测系统1050可以从样品制备系统1000中抽吸样品的实施 例中，当样品从样品制备系统1000向外移动，第二贮存器1022内的压力降低时，内胆1004 可以伸缩。在这些实施例中，内胆1004的伸缩可以进一步促进样品沿流体通道1092向样 品检测系统1050移动。在一些实施例中，样品制备系统1000不包括容器1002，内胆1004充当可变形的自 支承式接收器1004，该接收器可以容纳液体组合物1014，并且可以变形，以使样品进入样 品检测系统1050进行分析。例如，在一些实施例中，样品制备和分析系统1005包括图9所 示样品制备系统600。在一些实施例中，样品检测系统1050或其一部分是一次性的，可以和样品制备系 统1000的任何一次性部分一起丢弃。例如，在图14所示实施例中，封盖1006和内胆1004 可以是一次性的，而容器1002则可以重复使用。样品检测系统1050在输出结果之后可以 随封盖1006和/或内胆1004 —起丢弃。在一些实施例中，样品检测系统1050的一部分可 以随样品制备系统1000的一次性部分一起丢弃，而样品检测系统1050的另一部分可以重 复使用。样品检测系统1050可以实施多种分析方法以鉴定和/或量化被分析物，这些方法 包括(但不限于)微生物检测分析法、生化检测分析法(如免疫检测分析法)或它们的组 合。如上所述，通过检测样品的特性可以鉴定和/或量化所关注的被分析物。这些特性可以 包括(但不限于)颜色变化、荧光、发光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、PH值、 物相变化以及它们的组合。样品检测系统1050可以适于检测一种或多种上述特性。样品检测系统1050可以包括必要的分析或测定装置，以实施多种分析方法。样品 检测系统1050可以包括(但不限于)横流装置、膜或条(例如，RAPIDCHECK 试剂条 (Strategic Diagnotics，Inc.，Newark, DE))、用于等温扩增(如 TMA)的化学物质(如丸 粒)、光学装置(如适合分光光度解调的比色皿)、DNA(如寡聚核苷酸)分子探针、RNA(如 寡聚核苷酸)分子探针、ATP检测装置、培养装置(例如，包括琼脂和/或3M Petrifilm 板)、荧光检测器、发光检测器、凝集装置、扩增装置(如PCR)以及它们的组合。此外，样品检测系统1050可以包括或适于检测多种指示剂或试剂，包括(但不限 于)荧光指示剂、显色指示剂、电化学试剂、凝集试剂、被分析物特异性结合物、扩增剂、酶、 催化剂、光致变色剂、介电组合物、被分析物特异性指示物、酶联抗体探针、DNA探针、RNA探 针、荧光珠和磷光珠。在一些实施例中，样品递送系统1003包括阀门1091，用来控制流体从样品制备系 统1000向样品检测系统1050的流动。例如，图14所示阀门1091为止回阀，其允许流体在 第一方向0工流动，但禁止流体在与第一方向相反的第二方向D2流动。特别地，在图14所示 实施例中，阀门1091为单向压力致动阀1091，该阀门连接到并至少部分地接纳到样品制备 系统1000的封盖1006的口 1032内。阀门1091连接到封盖1006内的开口 1054，并设置为 与过滤器1034内部(或在不采用过滤器1034时与第二贮存器1022)流体连通。当第二贮 存器1022与流体通道1092内沿D1方向的样品制备系统1000下游元件(如样品检测系统 1050)之间形成足够的差压时，阀门1091适于从样品制备系统1000中移除滤液1016 (或液 体组合物1014(当不采用过滤器1034时))。也就是说，通过向阀门1091上游侧施加正压或通过向阀门1091下游侧施加负压，可以致动阀门1091。当形成足够的差压时，阀门1091可以控制从样品制备系统1000中分配滤液1016 的方式。例如，根据所用阀门1091的类型，可以促使滤液1016以连续流方式、滴状或另一 种合适的流动模式进入样品检测系统1050。阀门1091还可以控制滤液1016的流动，使得 每次从样品制备系统1000中移除所需量的滤液1016 (如样品，可以包括滤液1016的全部 或一部分)，以实现进入样品检测系统1050的所需体积流速。图14所示单向压力致动阀1091为SUPRAVALVE 鸭嘴止回阀(Small Parts, Inc.， Miami Lakes，FL)，其作用方式为当上游压力高于最小阈值压力或下游压力低于最大阈值 压力时，该阀门使鸭嘴能打开。在达到阈值压力之前，鸭嘴的“活门”将保持关闭。样品递送系统1003(特别是阀门1091)可以由多种材料形成，包括(但不限于) 聚合物材料、弹性材料(如合成或天然材料)、金属(如铝、不锈钢等)、陶瓷、玻璃以及它们 的组合。聚合物材料的例子可以包括(但不限于)聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯以及它们的 组合等等)、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯、其他合适的 聚合物材料或它们的组合。阀门1091可包括壳体和阀内件(如活动阀内件)，并且壳体和 阀内件可由相同或不同材料形成。例如，在一些实施例中，阀门1091的壳体由更具刚性的 材料形成，而阀内件则由弹性体材料形成。阀门1091可以具有任何合适的尺寸，这取决于 被分析源的类型、数量和粒度。单向压力致动阀1091仅以举例的方式示出和描述，但本领域的普通技术人员应 当理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下，样品递送系统1003内可以采用多种阀门。 例如，样品递送系统1003(或阀门1091)可以包括多种手动或自动阀门、电子压力传感器、 其他类型的止回阀(例如，球形止回阀、隔膜止回阀、旋启式止回阀、截止止回阀、升降式止 回阀，等等)或其他类型的阀门(例如，旋塞阀、蝶阀、计量阀、等容计量阀、定时阀、其他单 向阀、其他合适的阀门以及它们的组合)。此外，在一些实施例中，样品递送系统1003可包括能由另一物体或装置致动的阀 门。例如，样品递送系统803可包括具有可由另一物体或装置(例如样品检测系统1050) 移动至打开位置的活动部件(例如，单闸、双闸、阀盘、隔膜、球等)的阀门。在这些实施例 中，样品递送系统1003可包括额外的装置，或者该额外的装置可以是独立装置(如样品检 测系统1050)的一部分。此外，在一些实施例中，样品递送系统1003可以包括这样的阀门该阀门不包括 任何活动部件，只是包括限制开口，例如连接到样品制备系统1000的口 1032且横截面逐渐 减小的顶端。在这些实施例中，除非内胆1004的第二贮存器1022内形成足够的压力(例 如，通过向内胆1004施加压力)将滤液1016挤出限制开口，否则滤液1016 (或液体组合物 1014)将无法通过限制开口。当采用时，样品递送系统1003或其一部分可以随样品制备系统1000和/或样品 检测系统1050的任何一次性部分一起丢弃。例如，在图14所示实施例中，样品递送系统 1003和样品检测系统1050可以与样品制备系统1000的封盖1006和内胆1004 —起丢弃， 而容器1002则可以重复使用。在一些实施例中，样品递送系统1003的一部分是一次性的， 而样品递送系统1003的另一部分则是可重复使用的。在一些实施例中，样品检测系统1050和样品递送系统1003中的一者或两者可以
32可拆卸地连接到样品制备系统1000。例如，当样品检测系统1050需要运输到另一个位置 (例如，移动到自动读数器，其将读取样品检测系统1050获得的结果并将结果保存为数据) 时，可以在不带样品制备系统1000和样品递送系统1003中的一者或两者的情况下进行运输。图15示出根据本发明的另一个实施例的样品制备和分析系统1105，其中类似的 数字表示类似的元件。样品制备和分析系统1105与上文结合图14所述实施例有许多相同 的元件和特征。因此，与图14所示元件和特征相对应的元件和特征在1100系列中具有相 同的编号。为了更完整地描述图15所示实施例的特征和元件(以及这些特征和元件的替 代形式)，参考了上文结合图14进行的描述。样品制备和分析系统1105包括样品制备系统1100、样品检测系统1150和样品递 送系统1103，其中样品检测系统1150和样品递送系统1103连接到样品制备系统1100并与 之流体连通。样品制备系统1100包括设置在容器1102的第一贮存器1120内的内胆1104， 以及放在内胆1104的第二贮存器1122内的液体组合物1114。液体组合物1114包括源 1112和稀释剂1113。第二贮存器1122与过滤器1134流体连通，以允许液体组合物1114 被过滤器1134过滤，形成滤液1116。样品检测系统1150经样品递送系统1103连接到样品制备系统1100，样品递送系 统1103又通过偏轴孔1158连接到样品制备系统1100的封盖1106。样品递送系统1103包 括阀门1191，阀门1191被设置成与内胆1104的第二贮存器1122和过滤器1134流体连通。如图15所示，当向内胆1104外部施加正压(例如，通过经由容器1102的基部1127 内形成的孔1124进入内胆1104(例如，内胆1104的基部1126))，第二贮存器1122内的压 力超过阈值，样品递送系统1103内的阀门1191打开，使得滤液1116的样品1118(或在不采 用过滤器1134时，液体组合物1114)可以通过样品递送系统1103流出样品制备系统1100， 并进入样品检测系统1150。正压可以用手、使用额外的装置(例如活塞)人工或自动向内 胆1104外部施加。在一些实施例中，通过向内胆1104的第二贮存器1122施加负压(即通过向阀门 1191下游侧施加负压，例如，通过用样品检测系统1150从样品制备系统1100中抽吸样品 1118)，而不是向内胆1104外部施加正压，可以形成打开阀门1191所需的差压。在一些实 施例中，通过(例如)在样品检测系统1150出口侧连接真空源，可以向内胆1104的第二贮 存器1122施加负压(或真空)。在采用样品递送系统1103的实施例中，由真空源产生的差 压可以使阀门1191打开，从而使至少样品1118从第二贮存器1122向样品检测系统1150 移动。真空源可以包括(但不限于)减小压力的机械泵或手动泵(例如，注射器-活塞组 合)以及它们的组合。在一些实施例中，利用阀门1191上游液体的质量可以形成打开阀门1191所需差 压。例如，液体组合物1114或滤液1116可以产生足以打开阀门1191的压力(例如，当样 品制备系统1100或样品制备和分析系统1105被倾斜或翻转时产生的头部压力)。除了上文所述及图14-15所示阀门1091和1191之外或作为其替代方案，本发明 的样品递送系统中还可以采用多种阀门和/或体积计量装置从样品制备系统向样品检测 系统移动样品。图16A-19B示出本发明的样品递送系统的多个实施例，这些系统包括多种 类型的体积定量装置。图16A-19B示出本发明的样品递送系统的多个实施例的示意图；然而，本领域的普通技术人员将会理解，图14-15所示样品制备和分析系统1005与1105都可 以采用图16A-19B所示和下文所述样品递送系统的全部或任何特征。图16A-16C示出根据本发明的一个实施例的样品递送系统1203。样品递送系统 1203包括双阀门体积计量系统，并且包括入口 1202 (例如，连接到样品制备系统并与之流 体连通)、第一阀门1204、第二阀门1206(第一阀门1204与之保持间隔、串联并流体连通)、 出口 1208 (例如，与样品检测系统流体连通的出口)。一段导管1210将第一阀门1204和第 二阀门1206隔开，并限定了大致随第一阀门1204和第二阀门1206之间的距离D(即第一 阀门1204和第二阀门1206之间的导管1210的长度)和导管1210的横截面积A变化的体 积V。第一阀门1204和第二阀门1206均为90度回转阀，特别是球形阀。阀门1204和 1206均具有打开状态和关闭状态，并且包括分别可绕S轴和T轴旋转以在打开状态和关闭 状态之间移动的球1205和1207。球1205和1207分别包括通道1209和1211，从而当球 1205和1207旋转，使得通道1209和1211分别与阀门1204和1206的两端成一直线(即与 入口 1202和出口 1208成一直线)时，即会产生流动。阀门1204的球1205和阀门1206的 球1207分别可以围绕S轴和T轴旋转90度(即四分之一圈)，以将阀门1204和1206从打 开状态变为关闭状态，反之亦然。如图16A-16C所示，第一阀门1204和第二阀门1206均为全流道球形阀，并且分别 包括特大球1205和1207，使得通道1209和1211具有与入口 1202、导管1210及出口 1208 相等的横截面尺寸。这种构造可以最大限度减小摩擦损耗，并允许流体畅通无阻地通过阀 门1204和1206。然而，在不脱离本发明精神和范围的情况下，也可以采用其他类型的合适 阀门，包括其他类型的90度回转阀或其他类型的球形阀。此外，第一阀门1204和第二阀门 1206不一定是90度回转阀。也就是说，在一些实施例中，第一阀门1204和第二阀门1206 每次可以移动小于或大于90度，以使阀门1204和1206在打开状态和关闭状态之间切换。图16A-16C依次示出了使用样品递送系统1203从样品制备系统分配特定体积V 的滤液(或液体组合物)到样品检测系统的过程。图16A示出第一阀门1204处于打开状态(即球1205的通道1209与入口 1202及 导管1210成一直线)、第二阀门1206处于关闭状态(即通道1211被设置为与导管1210和 出口 1208不共线(如垂直))以允许体积V的滤液(即样品)经入口 1202进入导管1210 的情形。图16B示出第一阀门1204处于关闭状态(S卩，球1205围绕S轴顺时针或逆时针 旋转90度之后)、第二阀门1206仍处于关闭状态使得导管1210内保存了体积V的滤液的 情形。最后，图16C示出第一阀门1204处于关闭状态、第二阀门1206处于打开状态(艮口， 球1207围绕T轴顺时针或逆时针旋转90度之后)以允许所需体积V的滤液经出口 1208 流出样品递送系统1203时的情形。图17A-17C示出根据本发明的另一个实施例的样品递送系统1303。样品递送系 统1303包括双阀门体积计量系统，并且包括入口 1302 (例如，连接到样品制备系统并与之 流体连通的入口)、第一阀门1304、第二阀门1306(第一阀门1304与之保持间隔、串联并流 体连通)、出口 1308 (例如，与样品检测系统流体连通的出口)。一段导管1310将第一阀门 1304和第二阀门1306隔开，并限定了大致随第一阀门1304和第二阀门1306之间的距离 D (即第一阀门1304和第二阀门1306之间的导管1310的长度)和导管1310的横截面积A
34变化的体积V。样品递送系统1303包括平行设置且可以彼此相对滑动的第一侧面1312和第二侧 面1314。在图17A-17C所示实施例中，第二侧面1314显示为固定，第一侧面1312显示为可 以相对于第二侧面1314滑动(即在图17A-17C所示平面内上下滑动)。入口 1302和出口 1308设置在第一侧面1312内，分隔第一阀门1304和第二阀门1306的导管1310设置在第 二侧面1314内。阀门1304和1306均为闸阀，并且分别包括闸门1305和1307，闸门可以在 打开位置和关闭位置之间滑动，以将各自的阀门1304，1306在打开状态和关闭状态之间切 换。当第一侧面1312相对于第二侧面1314移动(或当第一侧面1312和第二侧面1314相 对彼此移动)时，闸门1305和1307 —起滑动。图17A-17C依次示出使用样品递送系统1303从样品制备系统分配特定体积V的 滤液(或液体组合物)到样品检测系统的过程。图17A示出第一阀门1304处于打开状态、第二阀门1306处于关闭状态以允许体 积V的滤液(即样品)经入口 1302进入导管1310的情形。具体来讲，滤液的样品经入口 1302进入样品递送系统1303的第一侧面1312，并经打开的第一阀门1304进入导管1310， 从而从第一侧面1312进入第二侧面1314。图17B示出第一阀门1304处于关闭状态、第二 阀门1306仍处于关闭状态(即，第一侧面1312已经相对于第二侧面1314向下滑动，使得 在闸门1307保持关闭位置的情况下闸门1305滑入关闭位置)使得导管1310内保存了体 积V的滤液的情形。最后，图17C示出第一阀门1304处于关闭状态、第二阀门1306处于打 开状态(即，第一侧面1312已经相对于第二侧面1314进一步向下滑动，使得在闸门1305 保持关闭位置的情况下闸门1307滑入打开位置)以允许所需体积V的滤液经出口 1308流 出样品递送系统1303时的情形。图18A-18C示出根据本发明一个实施例的样品递送系统1403。样品递送系统 1403包括单阀体积计量系统，并且包括入口 1402(例如，连接到样品制备系统并与之流体 连通)、阀门1404和出口 1408 (例如，与样品检测系统流体连通)。阀门1404为球形阀。阀门1404具有两种打开状态(阀门1404向入口 1402打开 的第一打开状态，以及阀门1404向出口 1408打开的第二打开状态)和关闭状态。阀门1404 包括球1405，球1405可以围绕X轴旋转，以在两种打开状态和关闭状态之间移动。球1405 包括通道1409，通道1409与球1405大体上为球形的内部1411流体连通，从而当球1405旋 转，使得通道1409与入口 1402或出口 1408成一直线时，流体流入球1405或流出球1405。 通道1409和球1405的内部1411 一起限定了可从入口 1402定量分配到出口 1408的体积 V。球1405可以绕X轴旋转90度(即四分之一圈)，以将阀门1404从第一打开状态变为关 闭状态(反之亦然)，或者从第一打开状态变为第二打开状态(反之亦然)。在图18A-18C 所示实施例中，阀门1404为90度回转阀，但应当理解，阀门1404可以被构造为移动小于或 大于90度，以将阀门1404在两种打开状态之间或打开状态和关闭状态之间切换。图18A-18C依次示出使用样品递送系统1403从样品制备系统分配特定体积V的 滤液(或液体组合物)到样品检测系统的过程。图18A示出阀门1404处于第一打开状态(S卩，球1405的通道1409与入口 1402 共线)以允许体积V的滤液(即样品)经入口 1402进入球1405的内部1411的情形。图 18B示出阀门1404处于关闭状态(即，球1405已经围绕X轴顺时针或逆时针旋转90度之
35后)，使得球1405内保存了体积V的滤液的情形。最后，图18C示出阀门1404处于第二打 开状态(即，球1405已经在相同方向围绕X轴旋转另一个90度之后)以允许所需体积V 的滤液经出口 1408流出样品递送系统1403的情形。图19A-19B示意性地示出根据本发明另一个实施例的样品制备和分析系统1605。 样品制备和分析系统1605包括样品制备系统1600和样品检测系统1650，样品检测系统 1650经样品递送系统1603连接到样品制备系统1600并与之流体连通。样品递送系统1603 包括双阀门体积计量系统，该系统连接到样品制备系统1600和样品检测系统1650，并与二 者流体连通。样品递送系统1603包括第一单向阀1604、导管1610和第二单向阀1606，第二单 向阀1606设置为与第一单向阀1604串联并流体连通。第一阀门1604被构造为允许流体 从样品制备系统1600进入导管1610，但阻止流体从导管1610进入样品制备系统1600。第 二阀门1606被构造为允许流体从导管1610进入样品检测系统1650，但阻止流体从样品检 测系统1650进入导管1610。导管1610限定了体积V的滤液，这部分滤液可以从样品制备 系统1600出发，在样品递送系统1603内停留，然后分配到样品检测系统1650。仅以举例的 方式，所示导管1610具有大体为平行六面体的形状，特别是，可以为直角棱柱。然而，本领 域的普通技术人员应当理解，可以采用多种合适的三维形状来定义第一阀门1604和第二 阀门1606之间的空间。第一阀门1604和第二阀门1606均可以包括多种阀门中任何一个，但图中仅以举 例方式示意性地示出为瓣式止回阀。阀门1604和1606均具有打开状态和关闭状态，并且 分别包括闸门1607和1609，这两个闸门在超过上游开启压力阈值时会分别围绕铰链1613 和1615枢转。作为另外一种选择，第一阀门1604和第二阀门1606可以在重力作用下致动， 而不是通过阈值开启压力致动。本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离本发明精神和 范围的情况下，第一阀门1604和第二阀门1606可以使用多种适合控制进出样品递送系统 1603的流量的阀门，这些阀门包括(但不限于)其他止回阀(例如，球形止回阀、鸭嘴止回 阀、隔膜止回阀、旋启式止回阀、截止止回阀、升降式止回阀，等等)、其他合适的阀门以及它 们的组合。此外，第一阀门1604和第二阀门1606未必要使用同类阀门，而是可以在样品递 送系统1603内采用不同类型的阀门组合。图19A-19B依次示出使用样品递送系统1603从样品制备系统1600分配特定体积 V的滤液(或液体组合物)到样品检测系统1650的过程。图19A示出第一阀门1604处于打开状态(即，由于阀门1604上游压力超过开启压 力阈值，闸门1607已经绕铰链1613枢转到打开位置)、第二阀门1606处于关闭状态(即， 由于导管1610内的压力未超过第二阀门1606的开启压力阈值，闸门1609仍保持关闭位 置)以允许体积V的滤液(即样品)进入导管1610时的情形。图19B示出样品制备和分析系统1605翻转后允许滤液样品进入导管1610之后的 情形。此时，第一阀门1604处于关闭状态(S卩，随着上游压力下降至开启压力阈值以下，闸 门1607已经绕铰链1613枢转回关闭位置)，第二阀门1606处于打开状态(S卩，由于导管 1610内的压力超过开启压力阈值，闸门1609已经绕铰链1615枢转到打开位置)，以允许所 需体积V的滤液流出样品递送系统1603并流入样品检测系统1650。如上所述，图16A-19B为根据本发明的样品递送系统的多个实施例的示意性视图。要使样品递送系统1203、1303、1403、1603正常工作，可能需要其他元件或修改形式。这 些元件或修改形式是本领域的普通技术人员可以理解的，包括(例如)在导管1210、1310、 1610 (或球1405的内部1411)中任何一个上或各样品递送系统的任何其他部分上添加放气 口、阀门或其他类似装置，以允许释放截留的空气(或其他气体)，从而允许液体进入。这些 放气口或阀门可以被构造成(或可以连接到另一个装置，该装置被构造成)允许气体流出， 同时又阻止液体流出(例如，空气锁或功能类似的另一种装置)。具有本文所述样品制备系统100、200、300、400、500、600、700、1000、1100 和 1600 中任何一个以及样品递送系统1003、1103、1203、1303、1403和1603中任何一个以及它们的 一部分和组合的样品制备和分析系统1005、1105和1605中的任何一个都可以一起使用，以 大致按照上文所述和图1所示样品制备和分析方法10制备、分析和任选地递送样品。本领 域的普通技术人员也将理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下，本文所述一种样品制 备系统中的多种部件可以与本文所述另一种样品制备系统中的其他部件联合使用。例如， 接收器604可以代替样品制备系统1000中的内胆1004使用。相似地，一种样品制备和分 析系统中的多种部件可以与另一种样品制备和分析系统中的其他部件联合使用，一种样品 递送系统中的多种部件可以与另一种样品递送系统中的其他部件联合使用，并且一种样品 检测系统中的多种部件可以与另一种样品检测系统中的其他部件联合使用。下面将结合图 14中的样品制备和分析系统1005详细描述一种示例性方法。将源1012和稀释剂1013添加到内胆1004的第二贮存器1022中并混合，以形成 液体组合物1014。在将内胆1004设置在容器1002之前或之后，将封盖1006连接到内胆 1004上。将卡圈(未示出)连接到容器1002，以进一步将样品制备系统1000的部件固定 到一起，并且可以用顶盖(未示出)关闭封盖开口 1054。对液体组合物1014进行搅拌，以混合源1012和稀释剂1013，并将源1012溶解、分 散、悬浮和/或乳化到稀释剂1013中。搅拌可以包括任何上述方法，例如，可以为线性的， 可以具有圆形轨迹、椭圆轨迹、随机轨迹以及它们的组合，或者可以具有其他方式，以确保 有效地混合源1012和稀释剂1013。样品制备系统1000可以在搅拌过程中用夹具或其他装 置进一步固定，以最大限度减少液体组合物1014的泼洒和/或损失。在一些实施例中，可以通过以下方式搅拌液体组合物1014 将样品制备和分析系 统 1005 连接到 Burell Model 75 手动摇筛机(Burrell Scientific, Pittsburgh, PA)，在 选定的时间内以10至2000rpm的频率搅拌样品制备和分析系统1005，在一些实施例中，频 率为200至500rpm。在一些实施例中，样品制备和分析系统1005可以安装在距摇筛机臂 5cm至50cm的位置处，在一些实施例中，该距离在IOcm与20cm之间。在一些实施例中，样 品制备和分析系统1005可以划出5度至30度的弧线，在一些实施例中，该弧线在15度与 20度之间。可以将液体组合物1014搅拌至少10秒；在一些实施例中，至少15秒；在一些 实施例中，至少30秒；在一些实施例中，至少40秒；在一些实施例中，至少60秒。在一些实 施例中，可以将液体组合物1014搅拌至多15分钟；在一些实施例中，至多10分钟；在一些 实施例中，至多5分钟；在一些实施例中，至多3分钟。在一些实施例中，液体组合物1014可以在VX-2500多管旋涡振荡器(VWR Scientific Products,West Chester,PA)以 200 至 5000rpm 的搅拌频率搅拌所选时间，在 一些实施例中，搅拌频率为1000至3000rpm。搅拌轨迹可以为线性、圆形、椭圆、随机或它
37们的组合。在一些实施例中，轨迹在0. 25cm和5cm之间；在一些实施例中，在Icm和3cm之 间。通过将其设置在板、臂或其他装置上，并在搅拌前利用重力、夹具或通过其他方式 固定，可以同时搅拌多个样品制备和分析系统。例如，在一些实施例中，在单个搅拌装置或 多个搅拌装置上同时搅拌1份至约50份样品制备和分析系统；而在一些实施例中，则同时 搅拌约10份至约25份样品制备和分析系统。在一些实施例中，可通过添加具有轴和搅拌桨的机械搅拌器搅拌液体组合物 1014，该搅拌器可通过空闲的上述任何孔内插入。利用钢滚珠、磁性搅拌棒、浆和其他装置 可以辅助打碎和/或分散稀释剂1013内的源1012，以释放源1012内的任何所关注的被分 析物，从而进一步实现对液体组合物1014的搅拌。上述搅拌方法仅以举例方式给出，并非 意图进行限制。本领域的普通技术人员将会理解，也可以采用其他类似搅拌方法。利用过滤器1034可以过滤液体组合物1014，以形成位于过滤器1034内并包括稀 释剂1013和任何所关注的被分析物(如果有的话)的滤液1016，所关注的被分析物足够小 而可通过过滤器1034或溶解在稀释剂1013内。利用样品递送系统1003可以将全部或一部分滤液1016 (如样品)从过滤器1034 内部移除，以供样品检测系统1050进行分析。特别地，可以形成差压，以使得内胆1004变 形，使液体组合物1014被强制压过过滤器1034，使滤液1016被压入样品递送系统1003，并 且当压力超过样品递送系统1003的阀门1091的开启压力时可以打开阀门1091，以允许滤 液1016流出样品递送系统1003并进入样品检测系统1050。如上所述，通过向内胆1004外 部(例如，通过容器1002的基部1027内的孔1024向内胆1004的基部1026)施加正压或 通过向内胆1004内部施加(例如，经阀门1091)负压可以形成差压。阀门1091可以进一 步控制滤液1016从样品递送系统1003向样品检测系统1050的流动模式。在一些实施例中，第二贮存器1022内的液体组合物1014的液位1065足够高，使 得过滤器1034被设置为部分高于和部分低于液体组合物1014的液位1065。在一些实施 例中，液体组合物1014的液位1065低于过滤器1034的底部，使得过滤器1034被设置为完 全高于液体组合物1014的液位1065。在这些实施例中，样品制备和分析系统1005可以被 倾斜或翻转，以使液体组合物1014被过滤器1034过滤，或者通过向内胆1004施加压力可 以移动液体组合物1014的液位1065，以使液体组合物1014通过过滤器1034(即形成滤液 1016)，并继续沿流体通道1092流向样品递送系统1003，并最终流入样品检测系统1050进 行分析。例如，滤液1016可以继续保留在流体通道1092内，以接触横流装置的结合垫。有关使用样品制备和分析系统1005的上述描述仅以举例的方式进行，并非旨在 进行限制。基于上述有关样品制备和分析方法10的描述，以及上述样品制备和分析系统的 多个实施例，本领域的技术人员应当理解可利用本发明的样品制备和分析系统制备和分析 样品的多种方式。附图所示及上文所描述和举例说明的实施例仅以举例方式提供，并非旨在作为对 本发明概念和原理的限制。因此，本领域的普通技术人员将会理解，在不脱离本发明精神和 范围的情况下，可以对元件及其构造和布置方式进行多种更改。下面的权利要求书规定了 本发明的多个特征和方面。
权利要求
一种用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系统，所述系统包括样品制备系统，包括可变形的自支承式接收器，所述接收器包括贮存器，所述贮存器适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物；所述源；连接至所述样品制备系统的样品检测系统，所述样品检测系统被设置为与所述可变形的自支承式接收器的所述贮存器流体连通，所述样品检测系统适于分析所述液体组合物的样品中的所述所关注的被分析物；和流体通道，所述流体通道至少部分地由所述贮存器和所述样品检测系统限定。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述所关注的被分析物包括微生物、寄生虫、生物 分子、化学物、金属离子、含金属离子的络合物以及它们的组合中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述源包含所述稀释剂。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述源包括食物源和非食物源中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述稀释剂包括表面活性剂、流变剂、抗微生物剂 中和剂、营养物质、生长抑制剂、PH缓冲剂、酶、指示分子、无菌水、有机溶剂以及它们的组合 中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述所关注的被分析物包括微生物，并且其中所 述稀释剂包括适于富集所述微生物的富集介质。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括设置在所述可变形的 自支承式接收器的内表面上的富集介质，所述富集介质适于培养至少所述所关注的被分析 物。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品包含所述液体组合物的至少一部分。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器为独立式的。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括独立式容器，所述可变 形的自支承式接收器的尺寸被设计为可接纳到所述独立式容器内，所述独立式容器比所述 可变形的自支承式接收器更具刚性。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述独立式容器包括基部和限定在所述基部内 的孔，并且其中所述可变形的自支承式接收器能够通过所述孔触及。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括过滤器，所述过滤器 在所述贮存器和所述样品检测系统之间流体连通，并且适于过滤所述液体组合物以形成滤 液，并且其中所述样品包括所述滤液的至少一部分。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述过滤器连接至活塞，并且其中所述过滤器 适于通过所述活塞来移动穿过所述液体组合物，以形成滤液。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括适于压缩所述可变形 的自支承式接收器的活塞。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，并且其 中所述侧壁具有风琴褶型构造。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品制备系统还包括连接至所述可变形的 自支承式接收器的封盖，并且其中所述样品检测系统连接至所述封盖。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括纵向轴线和侧壁，并且其中所述侧壁适于基本上沿所述纵向轴线基本均勻地伸缩。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，并且其 中所述侧壁包括至少一个折叠，所述折叠适于让所述侧壁在所述至少一个折叠处伸缩。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，所述侧 壁适于伸缩，使得所述可变形的自支承式接收器具有第一状态和第二状态，在所述第一状 态下所述贮存器限定第一体积，在所述第二状态下所述贮存器限定第二体积，所述第二体 积小于所述第一体积。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置、用于等温RNA 扩增的化学物质、光学装置、RNA分子探针、DNA分子探针、培养装置、ATP检测装置、凝集装 置、扩增装置以及它们的组合中的至少一者。
22.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测所述样品的特征，并 且其中所述特征包括颜色变化、荧光、发光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、PH 值、物相变化以及它们的组合中的至少一者。
23.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测沙门氏菌属物种、不 动杆菌属物种、弧菌属种、单核细胞增多性李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、产气荚膜 梭状芽孢杆菌、空肠弯曲菌、铜绿假单胞菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、艰难梭状芽孢杆 菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌、诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺 病毒以及它们的组合中的至少一者。
24.根据权利要求1所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测葡萄球菌肠毒素、芽 孢杆菌属腹泻毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒素、黄曲霉毒素、花生变应原、蛋变应原以及它们 的组合中的至少一者。
25.根据权利要求1所述的系统，还包括样品递送系统，所述样品递送系统被设置为在 所述可变形的自支承式接收器的所述贮存器与所述样品检测系统之间流体连通，其中所述 流体通道进一步由所述样品递送系统限定。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述样品递送系统包括阀门，所述阀门适于控 制所述液体组合物在所述贮存器和所述样品检测系统之间的流动。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述阀门是压力致动的。
28.根据权利要求26所述的系统，其中所述阀门形成体积计量装置的至少一部分。
29.根据权利要求25所述的系统，其中所述样品递送系统包括体积计量装置。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括双阀门系统。
31.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括串联设置的多个阀门， 并且其中所述多个阀门每个均为球形阀或闸阀。
32.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括单个球形阀。
33.根据权利要求29所述的系统，其中所述体积计量装置包括串联设置的两个单向 阀，以允许所需体积的所述样品通过第一单向阀进入具有所述所需体积的导管，然后从所 述导管通过第二单向阀。
34.一种用于制备样品和分析样品中所关注的被分析物的系统，所述系统包括样品制备系统，包括独立式容器，所述独立式容器包括第一贮存器，可变形的自支承式接收器，所述接收器的尺寸被设计为可接纳到所述独立式容器的所 述第一贮存器内并且包括第二贮存器，所述独立式容器比所述可变形的自支承式接收器更 具刚性，所述第二贮存器适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物，和封盖，所述封盖适于连接至所述独立式容器和所述可变形的自支承式接收器中的至少一者；样品检测系统，所述样品检测系统连接至所述样品制备系统，所述样品检测系统被设 置为与所述可变形的自支承式接收器的所述第二贮存器流体连通，所述样品检测系统适于 分析所述液体组合物的样品中的所述所关注的被分析物；以及流体通道，所述流体通道至少部分地由所述第二贮存器和所述样品检测系统限定。
35.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品包含所述液体组合物的至少一部分。
36.根据权利要求34所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器为独立式的。
37.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统连接至所述样品制备系统的 所述封盖。
38.根据权利要求34所述的系统，其中所述独立式容器包括基部和限定在所述基部内 的孔，并且其中所述可变形的自支承式接收器能够通过所述孔触及。
39.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品制备系统还包括过滤器，所述过滤器 在所述第二贮存器和所述样品检测系统之间流体连通，并且适于过滤所述液体组合物以形 成滤液，并且其中所述样品包括所述滤液的至少一部分。
40.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品制备系统还包括活塞，所述活塞的至 少一部分的尺寸被设计为可接纳到所述第一贮存器内，以压缩所述可变形的自支承式接收ο
41.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品制备系统还包括顶盖，所述顶盖适于 连接至所述封盖，并且其中所述封盖和所述顶盖中的至少一者包括易碎隔膜。
42.根据权利要求34所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括纵向轴线和 侧壁，并且其中所述侧壁适于基本上沿所述纵向轴线伸缩。
43.根据权利要求34所述的系统，其中所述可变形的自支承式接收器包括侧壁，并且 其中所述侧壁包括至少一个折叠，所述折叠适于让所述侧壁伸缩。
44.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置。
45.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统包括横流装置、用于等温RNA 扩增的化学物质、光学装置、RNA分子探针、DNA分子探针、培养装置、ATP检测装置、凝集装 置、扩增装置以及它们的组合中的至少一者。
46.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测所述样品的特性， 并且其中所述特性包括颜色变化、荧光、发光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、 PH值、物相变化以及它们的组合中的至少一者。
47.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测沙门氏菌属物种、 不动杆菌属物种、弧菌属物种、单核细胞增多性李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、产气 荚膜梭状芽孢杆菌、空肠弯曲菌、铜绿假单胞菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、艰难梭状芽 孢杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球菌、诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺病毒以及它们的组合中的至少一者。
48.根据权利要求34所述的系统，其中所述样品检测系统适于检测葡萄球菌肠毒素、 芽孢杆菌属腹泻毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒素、黄曲霉毒素、花生变应原、蛋变应原以及它 们的组合中的至少一者。
49.根据权利要求34所述的系统，还包括样品递送系统，所述样品递送系统设置为在 所述第二贮存器和所述样品检测系统之间流体连通，其中所述流体通道进一步由所述样品 递送系统限定，并且其中所述样品递送系统适于控制所述样品从所述样品制备系统向所述 样品检测系统的移动。
50.根据权利要求49所述的系统，其中所述样品递送系统包括阀门，所述阀门适于控 制所述液体组合物在所述第二贮存器和所述样品检测系统之间的流动。
51.根据权利要求50所述的系统，其中所述阀门是压力致动的。
52.根据权利要求50所述的系统，其中所述阀门形成体积计量装置的至少一部分。
53.根据权利要求49所述的系统，其中所述样品递送系统包括体积计量装置。
54. 一种用于制备样品和分析所述样品中所关注的被分析物的方法，所述方法包括提供包含源和稀释剂的液体组合物；提供样品制备系统，所述样品制备系统包括具有贮存器的可变形的自支承式接收器；提供样品检测系统，所述样品检测系统连接至所述样品制备系统并与所述贮存器流体 连通；提供流体通道，所述流体通道至少部分地由所述贮存器和所述样品检测系统限定；将所述液体组合物置于所述贮存器中；向所述可变形的自支承式接收器施加压力，以使所述液体组合物的样品在所述流体通 道内向所述样品检测系统移动；以及用所述样品检测系统分析所述样品中的所述所关注的被分析物。
55.根据权利要求54所述的方法，其中所述所关注的被分析物包括微生物、寄生虫、生 物分子、化学物、金属离子、含金属离子的络合物以及它们的组合中的至少一者。
56.根据权利要求54所述的方法，其中所述源包含所述稀释剂。
57.根据权利要求54所述的方法，其中所述源包括食物源和非食物源中的至少一者。
58.根据权利要求54所述的方法，其中所述稀释剂包括表面活性剂、流变剂、抗微生物 剂中和剂、富集介质、PH缓冲剂、酶、指示分子、无菌水、有机溶剂以及它们的组合中的至少 “"者 ο
59.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品包含所述液体组合物中的至少一部分。
60.根据权利要求54所述的方法，还包括搅拌所述贮存器内的所述液体组合物。
61.根据权利要求54所述的方法，其中提供样品检测系统包括提供横流装置、用于等 温RNA扩增的化学物质、光学装置、RNA分子探针、DNA分子探针、培养装置、ATP检测装置、 凝集装置、扩增装置以及它们的组合中的至少一者。
62.根据权利要求54所述的方法，其中分析所述样品中的所述所关注的被分析物包 括使用所述样品检测系统检测所述样品的特征，并且其中所述特征包括颜色变化、荧光、发 光、浊度、电导率、电压变化、光吸收率、透光率、PH值、物相变化以及它们的组合中的至少一者。
63.根据权利要求54所述的方法，其中分析所述样品中的所述所关注的被分析物包括 使用所述样品检测系统检测沙门氏菌属物种、不动杆菌属物种、弧菌属物种、单核细胞增多 性李斯特菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、空肠弯曲菌、铜绿假单胞 菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、艰难梭状芽孢杆菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古 霉素肠球菌、诺罗病毒、诺瓦克病毒、轮状病毒、腺病毒以及它们的组合中的至少一者。
64.根据权利要求54所述的方法，其中分析所述样品中的所述所关注的被分析物包括 使用所述样品检测系统检测葡萄球菌肠毒素、芽孢杆菌属腹泻毒素、艰难梭状芽孢杆菌毒 素、黄曲霉毒素、花生变应原、蛋变应原以及它们的组合中的至少一者。
65.根据权利要求54所述的方法，还包括提供样品递送系统，所述样品递送系统被设置为在所述贮存器和所述样品检测系统之 间流体连通，其中所述流体通道进一步由所述样品递送系统限定；以及用所述样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移动。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述样品递送系统包括阀门，并且其中用所述 样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移动包括用所述 阀门控制所述样品的所述移动。
67.根据权利要求66所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力会启 动所述阀门打开。
68.根据权利要求66所述的方法，其中所述阀门形成体积计量装置的至少一部分，并 且其中用所述样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移 动包括将所需体积分配至所述样品检测系统。
69.根据权利要求65所述的方法，其中所述样品递送系统包括体积计量装置，并且其 中用所述样品递送系统控制所述样品从所述样品制备系统向所述样品检测系统的移动包 括将所需体积分配至所述样品检测系统。
70.根据权利要求54所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力以使 样品在所述流体通道内向所述样品检测系统移动包括在不将所述样品暴露于环境的情况 下，使所述样品在所述流体通道内向所述样品检测系统移动。
71.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品制备系统还包括与所述贮存器流体连 通的过滤器，并且还包括用所述过滤器过滤所述液体组合物以形成滤液，其中所述样品包 含所述滤液的至少一部分。
72.根据权利要求71所述的方法，其中所述过滤器连接至活塞，并且其中用所述过滤 器过滤所述液体组合物包括压缩所述活塞，使所述过滤器移动穿过所述液体组合物以形成 滤液。
73.根据权利要求54所述的方法，还包括过滤所述液体组合物以形成滤液，其中所述 样品包含所述滤液的至少一部分。
74.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品制备系统还包括比所述可变形的自支 承式接收器更具刚性的独立式容器，并且其中所述可变形的自支承式接收器的尺寸被设计 为可接纳到所述独立式容器内，并且还包括将所述可变形的自支承式接收器设置在所述独 立式容器内。
75.根据权利要求74所述的方法，其中所述独立式容器包括孔，穿过所述孔能够触及 所述可变形的自支承式接收器，并且其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力包括通 过所述孔向所述可变形的自支承式接收器的外部施加正压。
76.根据权利要求74所述的方法，其中所述可变形的自支承式接收器包括基部，其中 所述独立式容器包括具有限定在其中的孔的基部，并且其中向所述可变形的自支承式接收 器施加压力包括通过所述独立式容器的所述基部内的所述孔向所述可变形的自支承式接 收器的所述基部施加压力。
77.根据权利要求54所述的方法，其中所述样品制备系统还包括封盖，其中所述样品 检测系统连接至所述封盖，并且还包括将所述封盖连接至所述可变形的自支承式接收器。
78.根据权利要求54所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力包括 向所述可变形的自支承式接收器的外部施加正压。
79.根据权利要求54所述的方法，其中向所述可变形的自支承式接收器施加压力包括 向所述可变形的自支承式接收器的内部施加负压。
80.根据权利要求54所述的方法，其中将所述液体组合物置于所述可变形的自支承式 接收器的所述贮存器内包括如下步骤中的至少一个将包含所述稀释剂的所述源置于所述贮存器中，将所述源和所述稀释剂同时添加至所述贮存器，在将所述稀释剂添加至所述贮存器之前将所述源添加至所述贮存器，在将所述源添加至所述贮存器之前将所述稀释剂添加至所述贮存器，以及合并所述源和所述稀释剂以形成液体组合物，并且将所述液体组合物添加至所述贮存全文摘要
本发明公开了一种用于制备和分析样品的系统和方法。所述系统可包括样品制备系统和连接至所述样品制备系统的样品检测系统。所述样品制备系统可包括可变形的自支承式接收器，所述可变形的自支承式接收器具有贮存器，所述贮存器适于容纳包含源和稀释剂的液体组合物。所述样品检测系统可以被设置为与所述贮存器流体连通，并且可以适于分析所述液体组合物的样品中的所关注的被分析物。所述系统还可包括至少部分地由所述贮存器和所述样品检测系统限定的流体通道。所述方法可以包括向所述可变形的自支承式接收器施加压力，以使所述液体组合物的样品在所述流体通道内向所述样品检测系统移动，并用所述样品检测系统分析所述样品中的所述所关注的被分析物。
文档编号G01N1/38GK101909758SQ200880124619
公开日2010年12月8日 申请日期2008年11月19日 优先权日2007年11月20日
发明者史蒂芬·C·P·约瑟夫, 塞拉嘉·常德拉帕蒂, 大卫·J·瓦拉斯克斯, 库尔特·J·霍尔沃森, 拉杰·拉贾戈帕尔, 辛西亚·D·祖克, 马修·D·赖尔 申请人:3M创新有限公司
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