Устройство для захвата биологических частиц - RU2748045C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области анализа биологических препаратов для медицинской диагностики. В частности, оно относится к устройству для захвата биологических частиц, в частности клеток, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой среде, в частности в биологической пробе.

Изобретение также относится к способу захвата таких биологических частиц и к аппарату, позволяющему осуществлять данный способ.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Устройство для захвата биологических частиц раскрыто в WO 2010/012941. Это устройство имеет трубку, закрытую фильтрующей мембраной. Внутри трубки размещен впитывающий блок. Когда трубка погружается в жидкую среду, впитывание воды впитывающим блоком позволяет управлять потоком, входящим в трубку через фильтрующую мембрану. Затем биологические частицы удерживаются на фильтрующей мембране.

После этого фильтрующую мембрану кладут на предметное стекло, и через фильтрующую мембрану создается выходной поток для переноса пробы клеток, первоначально удерживаемой на внешней поверхности фильтрующей мембраны, на указанное предметное стекло. Слой клеток, перенесенный на предметное стекло, предпочтительно позволяет провести надежный цитологический анализ.

В частности, цитологический анализ позволяет обнаруживать модификации, являющиеся началом потенциально опасных для жизни заболеваний или связанные с ними, в частности, позволяет обнаруживать предраковые или раковые состояния, такие как рак молочной железы, мочевыводящих путей, матки и т.д.

Управление потоком, входящим через фильтрующую мембрану, позволяет удерживать достаточное количество клеток для получения пробы клеток, статистически репрезентативной для популяции клеток в жидкой среде. Оно также предотвращает получение слишком большого количества клеток на фильтрующей мембране, что могло бы привести к пробе клеток, в которой клетки образуют кластеры и/или массы, то есть к пробе, последующий цитологический анализ которой не будет оптимальным. В частности, когда клетки образуют кластеры и/или массы, существует значительный риск, что представляющие интерес клетки будут недоступны для цитологического анализа.

Существует постоянная необходимость в дальнейшем улучшении надежности захвата клеток.

Задача изобретения заключается в удовлетворении этой необходимости.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению данная задача решается с помощью устройства для захвата биологических частиц во взвешенном состоянии в жидкой среде, причем устройство имеет:

- контейнер, открытый через нижнее отверстие, предпочтительно трубку с осью X, открытую, предпочтительно вдоль оси X, на верхнем и нижнем концах, через нижнее, соответственно, и верхнее отверстия;

- фильтрующую мембрану, закрепленную на контейнере так, чтобы закрывать нижнее отверстие; и

внутри контейнера:

- буфер, изготовленный из пористого пенопласта и имеющий плоскую поверхность, опирающуюся на фильтрующую мембрану;

- впитывающий блок, опирающийся на буфер, способный впитывать указанную жидкую среду, когда он находится в контакте с указанной жидкой средой, предпочтительно выполненный с возможностью набухания под действием контакта с указанной жидкой средой и предпочтительно гидрофильный; и

- упругий элемент, выполненный с возможностью препятствовать расширению и/или перемещению впитывающего блока от нижнего отверстия контейнера, в частности по направлению к верхнему концу контейнера, в частности, когда контейнер представляет собой указанную трубку.

В рамках изобретения неожиданно было обнаружено, что размещение такого буфера между впитывающим блоком и фильтрующей мембраной заметно улучшает однородность слоя биологических частиц, удерживаемых на фильтрующей мембране. Перенос данных биологических частиц на подложку для анализа, например, на предметное стекло, предпочтительно дает более однородную пробу, что приводит к более надежному анализу.

Без ограничения теорией, в рамках изобретения данный результат объясняется способностью пенопласта буфера к деформации для компенсации деформации впитывающего блока. Таким образом, данная деформация существенно не изменяет распределение давления, которое оказывается на поверхность буфера, нажимающего на фильтрующую мембрану, и которое остается равномерным по всей области, в которой буфер нажимает на фильтрующую мембрану.

Захватное устройство согласно изобретению предпочтительно имеет один или более из следующих опциональных признаков:

- толщина буфера, измеренная вдоль оси X, больше 1 мм и меньше 4 мм;

- материал буфера предпочтительно представляет собой полиуретан;

- буфер имеет нижнюю поверхность, имеющую форму, комплементарную к верхней поверхности фильтрующей мембраны;

- буфер находится в контакте с более чем 80% верхней поверхности фильтрующей мембраны;

- устройство предпочтительно имеет ограничительный упор, препятствующий перемещению упругого элемента от нижнего отверстия контейнера, в частности, когда контейнер представляет собой указанную трубку, по направлению к верхнему отверстию трубки;

- упругий элемент представляет собой блок из упругого пенопласта;

- блок пенопласта имеет такую форму, что в положении, в котором он размещен внутри контейнера, он сжат боковой стенкой контейнера;

- средний размер пор фильтрующей мембраны больше одного микрона и/или меньше 25 микрон, и/или впитывающий блок изготовлен из гидрофильного материала;

- контейнер представляет собой трубку с осью X, открытую на нижнем и верхнем концах через нижнее и, соответственно, верхнее отверстия;

- разность между наибольшими поперечными размерами верхнего отверстия трубки с одной стороны и буфера с другой стороны больше 0,2 мм и меньше 4 мм.

Изобретение также относится к способу захвата биологических частиц во взвешенном состоянии в жидкой среде посредством захватного устройства согласно изобретению, причем указанный способ имеет следующие этапы, на которых:

i) погружают фильтрующую мембрану контейнера в жидкую среду, при этом верхний конец указанного контейнера предпочтительно удерживают над поверхностью жидкой среды;

ii) удерживают контейнер в положении (по меньшей мере в частично погруженном положении, полученном в конце этапа i)), в неподвижном положении или, предпочтительно, с колебаниями вокруг оси X, когда контейнер представляет собой указанную трубку, чтобы привести биологические частицы в однородное взвешенное состояние в жидкости, в течение времени, достаточного для удержания, на фильтрующей мембране, частиц, содержащихся в потоке жидкой среды, входящем в контейнер и создаваемом при впитывании указанной жидкой среды впитывающим блоком;

iii) извлекают контейнер из жидкой среды и, опционально, кладут фильтрующую мембрану на подложку для анализа.

Изобретение также относится к аппарату для анализа, имеющему:

- подставку для флаконов;

- опору для контейнеров захватных устройств согласно изобретению;

- предпочтительно держатель пальцев;

- предпочтительно подставку для подложек для анализа;

- механизм, выполненный с возможностью:

- введения пальцев держателя пальцев, когда аппарат для анализа имеет держатель пальцев, внутрь контейнеров захватных устройств согласно изобретению, каждый из которых расположен на опоре для контейнеров, чтобы образовывать подставку для контейнеров,

- введения фильтрующих мембран контейнеров, расположенных на опоре для контейнеров, внутрь соответствующих флаконов, расположенных на подставке для флаконов, и извлечения указанных контейнеров из указанных соответствующих флаконов, и

- предпочтительно наложения фильтрующих мембран контейнеров на соответствующие подложки для анализа, предпочтительно расположенные на подставке для подложек для анализа.

Аппарат для анализа согласно изобретению предпочтительно имеет один или более из следующих опциональных признаков:

- когда аппарат для анализа имеет держатель пальцев, сквозь каждый палец предпочтительно проходит внутренний канал, причем указанный внутренний канал открыт через нижнее и верхнее отверстия, сообщающиеся по текучей среде соответственно с внутренним объемом соответствующего контейнера, после образования подставки для контейнеров, и с внутренним объемом сильфона;

- аппарат для анализа имеет исполнительный орган, выполненный так, чтобы избирательно нажимать на указанный сильфон для увеличения давления внутри указанного контейнера;

- после образования подставки для контейнеров каждый палец имеет нижний конец, находящийся в контакте с упругим элементом указанного захватного устройства.

Изобретение также относится к способу приготовления пробы, предназначенной для биологического анализа, в частности цитологического анализа, причем указанный способ имеет следующие этапы, на которых:

а) обеспечивают наличие по меньшей мере одного флакона, содержащего жидкую среду, содержащую биологические частицы, и предпочтительно размещают указанный флакон в подставке для флаконов;

b) предпочтительно, независимо от этапа а), размещают захватное устройство согласно изобретению на опоре для контейнеров;

c) после этапа b), когда аппарат для анализа имеет по меньшей мере один палец, вводят указанный палец, предпочтительно палец держателя пальцев, через верхнее отверстие контейнера захватного устройства, причем палец предпочтительно выполнен так, что в положении, в котором палец максимально введен в контейнер, расположенный в контейнере буфер находится в контакте с фильтрующей мембраной, закрепленной на указанном контейнере;

d) вводят фильтрующую мембрану контейнера внутрь указанного флакона и удерживают контейнер в положении в течение времени, достаточного для впитывания впитывающим блоком указанной жидкой среды, входящей во внутреннюю часть контейнера через фильтрующую мембрану;

е) извлекают контейнер из флакона;

f) улавливают биологические частицы, удерживаемые на фильтрующей мембране, предпочтительно путем наложения фильтрующей мембраны на подложку для анализа после периода ожидания, составляющего более 5 секунд, затем предпочтительно увеличения давления внутри контейнера так, чтобы создать поток жидкой среды, выходящей из контейнера через фильтрующую мембрану.

Способ приготовления может быть осуществлен в частности с использованием аппарата для анализа согласно изобретению.

Определения

В общем случае, когда захватное устройство имеет "контейнер", прилагательные "верхний" и "нижний" не являются ограничительными. В случае, когда контейнер представляет собой трубку с осью X, они определяются в зависимости от положения устройства, в котором ось X трубки по существу вертикальна (как на фиг. 1). Если не указано иное, "осевой" относится к оси Х трубки.

Если не указано иное, "поперечный" означает ориентацию, перпендикулярную оси X трубки.

Термин "биологическая частица" означает частицу, которая нерастворима в водной жидкой среде, и которая может содержаться в биологическом материале, взятом из тела живого многоклеточного организма, животного или растения, в частности многоклеточного живого организма животного, в частности млекопитающего, в том числе людей. Примеры биологических частиц включают в себя микрофрагменты тканей, микроорганизмы, живые клетки, мертвые клетки, тела безъядерных клеток, такие как эритроциты и кровяные пластинки (тромбоциты), фрагменты, клеточный дебрис и возможные кристаллы, и легкие твердые инородные тела. Нерастворимые белковые вещества, такие как пектин, или белковые вещества, полученные из фибронектина, например, белковые вещества, полученные из фибронектина плода, которые представляют клинический параметр, указывающий на риск преждевременных родов, являются другими примерами биологических частиц.

"Способность к набуханию" впитывающего блока представляет собой отношение между объемом данного блока после максимального набухания путем впитывания жидкой среды и его начальным сухим объемом.

Если не указано иное, глаголы "иметь", "содержать" или "включать в себя" должны толковаться в широком и неограничивающем смысле.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие признаки и преимущества изобретения будут ясны после изучения приведенного ниже подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:

- на фиг. 1 показан пример захватного устройства согласно изобретению в плоскости среднего продольного разреза;

- на фиг. 2, 3 показаны детали с фиг. 1;

- фиг. 4 (4a-4i) схематически показаны различные этапы способа приготовления согласно изобретению в варианте осуществления с использованием аппарата для анализа согласно изобретению;

- на фиг. 5, 6 показаны второй и третий частные варианты осуществления захватного устройства согласно изобретению; и

на фиг. 7 схематически показан аппарат согласно изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показано захватное устройство 10, имеющее контейнер в виде трубки 12 с осью X, фильтрующую мембрану 14, буфер 16, впитывающий блок 18 и упругий элемент 20.

Трубка

Трубка 12 имеет цилиндрическую часть 22, предпочтительно круглого поперечного сечения, оканчивающуюся на верхнем конце трубки 12 фланцем 24, предпочтительно кольцевым.

В предпочтительном варианте осуществления фланец 24 прерывается, с образованием таким образом выступов.

Длина трубки предпочтительно больше 5 см и/или меньше 10 см. Наибольший поперечный размер цилиндрической части 22 предпочтительно больше 1 см и/или меньше 4 см.

Толщина боковой стенки, образующей цилиндрическую часть 22, предпочтительно больше 1 мм и/или меньше 5 мм, предпочтительно меньше 3 мм.

Трубка 12 открыта, на своем верхнем и нижнем концах, через верхнее и нижнее отверстия, обозначенные как 26s и, соответственно, 26i.

Трубка предпочтительно изготовлена из пластика, например, поливинилхлорида, полистирола или полиэтилена.

Трубка 12 может иметь один или более признаков трубки, обозначенной как "101", как описано в WO 2010/012941.

Трубка может относиться к типу, обычно используемому в автоматизированных системах для обработки биологических проб для цитологического анализа.

Фильтрующая мембрана

Фильтрующая мембрана 14 закреплена на краю 28 трубки 12 с образованием нижнего отверстия 26i так, чтобы полностью закрывать указанное нижнее отверстие. Предпочтительно, фильтрующая мембрана присоединена путем склеивания, приварена лазером или приварена сваркой к указанному краю.

Могут быть использованы все фильтрующие мембраны для фильтрации клеток, известные в области цитологии, в частности фильтрующие мембраны, изготовленные из полиэфира или поликарбоната, например, фильтрующие мембраны, продаваемые компанией MILLIPORE (Биллерика, Массачусетс, США) или компанией WHATAM GE HEALTHCARE (Версаль, Франция).

Также может быть использована фильтрующая мембрана, производимая компанией IT4IP (Бельгия).

Средний размер пор фильтрующей мембраны адаптирован к предполагаемому использованию. Предпочтительно, средний размер пор фильтрующей мембраны больше одного микрона, больше 3 мкм или больше 5 мкм и/или меньше 200 мкм, меньше 150 мкм, меньше 100 мкм, меньше 50 мкм или меньше 25 мкм.

В одном варианте осуществления он больше 1,5 микрон и/или меньше 2,5 микрон, предпочтительно приблизительно 2 микрона. В частности, фильтрующая мембрана может представлять собой мембрану, обозначенную как 7060-2511 и продаваемой компанией WHATAM GE HEALTHCARE. Предпочтительно все биологические частицы, представляющие интерес для цитологического анализа, могут быть отобраны посредством такой фильтрующей мембраны независимо от природы или происхождения ткани жидкой среды.

В другом варианте осуществления фильтрующая мембрана имеет средний размер пор больше 3 мкм, предпочтительно больше 5 мкм и/или меньше 10 мкм, предпочтительно меньше 8 мкм, предпочтительно меньше 7 мкм. Фильтрующая мембрана может, в частности, представлять собой фильтрующую мембрану, обозначенную как TMTT-02500 и продаваемую компанией MILLIPORE, или обозначенную как TTT-B02500 и продаваемую компанией MILLIPORE, или фильтрующую мембрану Cyclopore® PC, такую как мембраны 5 мкм, обозначенные как 7060-2513 или 7060-4713, мембраны 8 мкм, обозначенные 7060-2514 или 7060-4714, или мембраны 10 мкм, обозначенные как 7060-2515 или 7060-4715. Такие мембраны могут быть, в частности, использованы для удержания только клеток больших размеров, например, эпителиальных клеток, полученных из цервико-вагинальных проб или мазка.

Буфер

Буфер 16, также называемый "переходным буфером", предпочтительно изготовлен пенопласта, проницаемого для жидкой среды. Таким образом, жидкая среда, входящая в трубку через фильтрующую мембрану, может быстро достичь впитывающего блока.

Буфер 16 обладает открытой пористостью, облегчающей прохождение жидкой среды через него.

Предпочтительно буфер выполнен так, что его объем остается по существу постоянным, когда он находится в контакте с водой, и, в более общем случае, с жидкостью, прошедшей через фильтрующую мембрану.

Предпочтительно буфер 16 имеет нижнюю поверхность 16i с формой, по существу комплементарной к верхней поверхности 14s фильтрующей мембраны 14. Предпочтительно поверхности 16i, 14s являются по существу плоскими, предпочтительно по существу поперечными.

Предпочтительно буфер 16 находится в контакте с более 80%, предпочтительно более 90%, предпочтительно более 95%, предпочтительно по существу 100% верхней поверхности 14s фильтрующей мембраны 14 (открытой для внутренней части трубки 12).

Предпочтительно буфер 16 имеет цилиндрическую форму относительно оси X. Предпочтительно боковая поверхность буфера 16 является по существу комплементарной к внутренней поверхности 121 трубки 12.

Предпочтительно буфер имеет размеры, подобранные так, что он может свободно перемещаться в трубке. Это облегчает сборку устройства.

Предпочтительно, в течение сборки буфер, введенный через верхнее отверстие трубки 12, может, таким образом, скользить под действием силы тяжести вдоль трубки, пока он не упрется в фильтрующую мембрану.

Предпочтительно разность между наибольшими поперечными размерами верхнего отверстия трубки с одной стороны и буфера с другой стороны больше 0,2 мм, больше 0,5 мм, предпочтительно больше 0,8 мм и/или меньше 4 мм, предпочтительно меньше 3 мм, предпочтительно меньше 2,5 мм.

Толщина буфера, измеренная вдоль оси X, предпочтительно является постоянной, при этом она предпочтительно больше 1 мм, предпочтительно больше 1,5 мм и/или предпочтительно меньше 4 мм, предпочтительно меньше 3 мм, предпочтительно меньше 2,5 мм. Наилучшие результаты были получены с толщиной 2 мм.

Впитывающий блок

Впитывающий блок 18 может иметь один или более признаков блока впитывающего материала, раскрытого в WO 2010/012941.

Впитывающий блок 18 предпочтительно имеет цилиндрическую форму относительно оси X, предпочтительно с круглым поперечным сечением, предпочтительно по существу комплементарную к внутренней поверхности 121 трубки 12. Предпочтительно, он обладает размерами, выполненными так, что он может перемещаться по существу свободно внутри трубки. Это облегчает сборку устройства.

Таким образом, предпочтительно во время сборки впитывающий блок, введенный через верхнее отверстие трубки 12, может скользить под действием силы тяжести вдоль трубки, пока он не упрется в буфер 16.

Предпочтительно разность между наибольшими поперечными размерами верхнего отверстия трубки, с одной стороны, и впитывающего блока, с другой стороны, больше 0,2 мм, больше 0,5 мм, предпочтительно больше 0,8 мм и/или меньше 4 мм, предпочтительно меньше 3 мм, предпочтительно меньше 2,5 мм.

Толщина впитывающего блока, измеренная в направлении оси X, предпочтительно больше 5 мм, больше 8 мм, больше 9 мм и/или меньше 30 мм, меньше 20 мм, предпочтительно меньше 15 мм, предпочтительно меньше 12 мм.

Предпочтительно впитывающий блок 18 имеет нижнюю поверхность 18i, имеющую форму, по существу комплементарную к верхней поверхности 16s буфера 16. Предпочтительно поверхности 16s, 18i являются по существу плоскими, предпочтительно по существу поперечными.

Впитывающий блок 18 имеет материал, набухающий при контакте с жидкой средой, или предпочтительно состоит из него.

Предпочтительно, впитывающая прокладка состоит из гидрофильного материала, набухающего при контакте с водной жидкой средой, в частности с водой. Предпочтительно этот материал содержит вискозу, предпочтительно прессованную вискозу, предпочтительно состоит из нее. В предпочтительном варианте осуществления впитывающий блок 18 состоит из стопы вискозных листов, предпочтительно нетканых вискозных листов, причем стопа указанных листов была прессована. Вискоза обладает тем преимуществом, что она хорошо впитывает воду, однако она также обладает хорошей способностью к набуханию под действием данного впитывания.

Предпочтительно, впитывающий блок имеет способность к набуханию больше 2, предпочтительно больше 3, предпочтительно больше 4. Такая способность к набуханию может быть получена, в частности, с вискозой.

Впитывающий блок 18 также может содержать суперабсорбент или даже состоять из суперабсорбента, который хорошо известен специалисту в данной области техники, например, гидрогель. В частности, суперабсорбент может представлять собой полимер, такой как поперечно сшитый полиакрилат натрия, который может быть получен с помощью реакции полимеризации акриловой кислоты, смешанной с гидроксидом натрия, в присутствии инициатора полимеризации, сополимер полиакриламида, сополимер этилена и малеинового ангидрида, сшитую карбоксиметилцеллюлозу, сополимер поливинилового спирта или сшитый полиэтиленоксид.

В одном варианте осуществления способность к набуханию больше 10, больше 15, предпочтительно больше 20 или даже больше 30. Такая способность к набуханию возможна, в частности, с помощью поперечно сшитого полиакрилата натрия, способность к набуханию которого может достигать 60.

Упругий элемент

Упругий элемент 20, или "упругий буфер", обладает функцией

- препятствовать, без блокировки, расширению впитывающего блока и его перемещению по направлению к верхнему отверстию трубки, что ограничивает деформацию фильтрующей мембраны, и

- поддерживать постоянный контакт между впитывающим блоком и буфером, а также между буфером и фильтрующей мембраной.

Упругость упругого элемента предпочтительно достаточна для компенсации удлинения впитывающего блока вдоль оси X, которая составляет более 5%, предпочтительно более 10% или даже более 15%.

В предпочтительном варианте осуществления упругий элемент 20 имеет блок 30 пенопласта, расположенный на верхней поверхности 18s впитывающего блока 18.

Данный блок пенопласта может иметь форму прямоугольного параллелепипеда, например, куба, наибольший размер которого может быть больше 1 см, больше 1,5 см, больше 2 см и/или меньше 4 см или меньше 3 см.

Упругость блока пенопласта предпочтительно такова, что она позволяет уменьшить его объем более чем в 2 раза, предпочтительно более чем в 4 раза, предпочтительно более чем в 6 раз, предпочтительно более чем в 8 раз, предпочтительно более чем в 10 раз, предпочтительно более чем в 15 раз, предпочтительно более чем в 20 раз путем ручного сжатия, например, между указательным и большим пальцами.

Упругость и объем блока пенопласта предпочтительно определяются таким образом, что деформация блока пенопласта может упруго компенсировать увеличение объема впитывающего блока во время его набухания.

Пенопласт блока 30 пенопласта может быть основан на полиолах и изоцианатах. Он может быть изготовлен из полиуретана. В частности, он может быть изготовлен из RICHLUX HIGH RESILIENCE HR50065, RG50030 или RG50036, продаваемых компанией CARPENTER BELGIUM NV (Бельгия).

Для гарантии того, что упругий элемент, в частности пенопласт, может оказывать упругое действие, его перемещение по направлению к верхнему отверстию трубки должно быть затруднено или даже заблокировано. Как будет представлено более подробно ниже, данное препятствие упругого элемента в частности может быть результатом нажатия пальца, вставленного внутрь трубки через ее верхнее отверстие, или нажатия упругого элемента на ограничительный упор трубки.

Блок пенопласта предпочтительно проходит внутри трубки на высоту, измеренную вдоль оси X, которая меньше 4 см, предпочтительно меньше 3 см, предпочтительно меньше 2,5 см.

В одном варианте осуществления блок пенопласта имеет такую форму, что он трется о внутреннюю поверхность 121 боковой стенки трубки. В одном варианте осуществления наибольший размер поперечного сечения блока пенопласта, измеренный, когда блок пенопласта находится снаружи трубки, немного больше внутреннего диаметра трубки, например, больше указанного диаметра на 0,2 мм, больше на 0,5 мм, или больше на 1 мм. Таким образом, для введения внутрь трубки блок пенопласта должен быть слегка сжат в боковом направлении. Предпочтительно необходимость бокового сжатия блока пенопласта для его введения внутрь трубки облегчает удержание буфера 16 и впитывающего блока 18 в трубке.

Предпочтительно трение блока пенопласта препятствует его перемещению во время расширения впитывающего блока.

В одном варианте осуществления, для того, чтобы препятствовать перемещению блока 30 пенопласта, в дополнение к указанному трению или вместо него над блоком 30 пенопласта расположен ограничительный упор. Данный ограничительный упор может быть встроен в устройство или он может быть добавлен в то время, когда устройство должно быть использовано, по типу описанного ниже пальца.

В предпочтительном варианте осуществления блок 30 пенопласта имеет нижнюю поверхность 30i, по существу комплементарную к верхней поверхности 18s впитывающего блока, предпочтительно по существу плоскую, предпочтительно по существу поперечную.

Форма блока 30 пенопласта не ограничена. В частности, площадь боковой поверхности 30l блока 30 пенопласта, находящейся в контакте с внутренней поверхностью трубки 12, не ограничена и может быть предпочтительно модифицирована в зависимости от требуемого упругого действия.

Упругий элемент 20 может также содержать упругие средства, отличные от блока пенопласта, или даже состоять из них. Например, он может содержать спиральную пружину, нижний конец которой нажимает на впитывающий блок 18, при этом противоположный конец неподвижен относительно трубки, по меньшей мере, временно, например, с помощью ограничительного упора, закрепленного на трубке.

Аппарат для анализа

Захватное устройство предпочтительно может быть использовано с аппаратом 48 для анализа согласно изобретению, показанном на фиг. 7. Аппарат 48 для анализа имеет подставку 50 для флаконов, подставку для контейнеров, в данном случае подставку 52 для трубок, образованную путем соединения опоры для контейнеров, в данном случае опоры 60 для трубок, и опционального держателя 70 пальцев, опционально подставки 81 для подложек для анализа, и механизм 55 для перемещения этих различных элементов относительно друг друга для выполнения этапов а) - f).

Конструкция механизма 55 аппарата 48 для анализа не ограничена, при условии, что он позволяет перемещать относительно друг друга подставку 50 для флаконов, опору 60 для трубок, держатель 70 пальцев, и подставку 52 для трубок, полученную в результате сборки опоры для трубок и держателя 70 пальцев, и подставку 81 для подложек для анализа. Реализация такого механизма не представляет особых проблем.

Кроме того, аппарат согласно изобретению предпочтительно содержит контроллер 57, выполненный с возможностью управления механизмом 55 таким образом, что различные этапы способа могут быть связаны друг с другом без вмешательства человека.

Подставка 50 для флаконов предпочтительно имеет форму пластины, сквозь которую проходит одно или более отверстий 54 под флакон, каждое из которых конфигурировано для вмещения флакона 56, содержащего жидкую среду, заполненную биологическими частицами, подлежащими захвату.

Подставка 50 для флаконов предпочтительно содержит более одного, предпочтительно более двух, предпочтительно более пяти, предпочтительно более десяти отверстий 54 под флакон, каждое из которых выполнено с возможностью удержания флакона 56 по существу в вертикальном положении. Для этой цели флакон 56 предпочтительно имеет кольцевой фланец, предотвращающий его прохождение через отверстие 54 под флакон, в котором он расположен.

Подставка 52 для трубок предпочтительно содержит опору 60 для трубок, предпочтительно в виде пластины, сквозь которую проходит одно или более отверстий 62 под трубку, каждое из которых может вместить захватное устройство согласно изобретению. В частности, каждое отверстие 62 под трубку может быть выполнено так, чтобы позволять цилиндрической части 22 трубки 12 устройства проходить, предотвращая при этом прохождение фланца 24.

Количество отверстий 62 под трубку опоры 60 для трубок предпочтительно идентично количеству отверстий 54 под флакон подставки для флаконов.

Предпочтительно подставка 52 для трубок также имеет средства для обеспечения неподвижности каждого захватного устройства на опоре 60 для трубок, например, зажимы, жестко соединенные с опорой для трубок и зажимающие трубки, подвешенные в соответствующих отверстиях под трубку.

Держатель 70 пальцев имеет один или более пальцев 72 или "толкателей", которые могут быть введены внутрь трубок, расположенных на подставке для трубок.

Предпочтительно каждый палец имеет общую наружную форму по существу прямолинейного стержня.

Длина пальца предпочтительно больше 1 см, 2 см или 5 см.

Пальцы выступают из основания 73, например, в виде пластины, к которому они предпочтительно жестко прикреплены. Таким образом, введение всех пальцев внутрь соответствующих трубок на этапе с) может быть предпочтительно одновременным.

Держатель 70 пальцев имеет столько же пальцев, сколько имеется отверстий 62 под трубку на опоре 60 для трубок. После введения пальца внутрь трубки, как показано на фиг. 4с, палец по существу проходит вдоль оси X.

Предпочтительно, сквозь каждый палец 72 проходит продольный внутренний канал 74, выходящий через нижнее 74i и верхнее 74s отверстия в блок 30 пенопласта и внутрь внутреннего объема сильфона 76. Работа сильфона, то есть его сжатие для уменьшения его объема, позволяет, таким образом, вводить газ, содержащийся в сильфоне, предпочтительно воздух, во внутреннюю часть продольного внутреннего канала 74 и, таким образом, в блок 30 пенопласта.

В положении максимального введения пальца 72 внутрь трубки 12, как показано на фиг. 1, нижний конец пальца предпочтительно находится в контакте с верхней поверхностью 30s блока 30 пенопласта, в положении, гарантирующем контакт буфера с фильтрующей мембраной.

Перед использованием захватного устройства различные компоненты внутри трубки фактически могли перемещаться, например, во время их транспортировки. Если эти компоненты больше не находятся в рабочем положении, показанном на фиг. 1, введение пальца толкает их назад к фильтрующей мембране, пока блок пенопласта не будет находиться в контакте с впитывающим блоком, впитывающий блок не будет находиться в контакте с буфером и буфер не будет находиться в контакте с фильтрующей мембраной (фиг. 1).

Предпочтительно палец 72 также может служить в качестве ограничительного упора для ограничения перемещения блока 30 пенопласта по направлению к верхнему отверстию трубки во время расширения впитывающего блока.

Предпочтительно сильфон 76 имеет выходное отверстие 77, обеспечивающее ограниченный выпуск воздуха, когда на сильфон 76 оказывается давление для уменьшения его внутреннего объема. Выходное отверстие 77 также гарантирует, что внутри трубки 12 во время набухания впитывающего блока 18 всегда может поддерживаться атмосферное давление.

Сильфон, предпочтительно имеющий форму сосковидного выступа или чашечной присоски, предпочтительно закреплен на держателе пальцев, предпочтительно на верхней поверхности держателя 70 пальцев, например, посредством заклепок.

Работа

Работа захватного устройства согласно изобретению описана со ссылкой на способ подготовки согласно изобретению.

Этап а) показан на фиг. 4d.

Флакон 56 в частности может быть флаконом, обычно используемым для упаковки проб клеток или проб ткани для биологических анализов, в том числе цитологических или гистологических анализов.

Жидкая среда 88, содержащаяся во флаконе, может состоять из буферной водной жидкой среды, содержащей агент для фиксации клеток или тел клеток во взвешенном состоянии. В качестве фиксирующих агентов могут быть упомянуты, в частности, смеси на спиртовой основе, например, агент, продаваемый под торговым названием SEDFIX® компанией SURGIPATH, или агент, продаваемый под торговым названием PRESERVCYT® компанией HOLOGIC, или агент, продаваемый под торговым названием EASYFIX® компанией VWR. В частности, когда требуется провести цитологический анализ на живых клетках, жидкая среда может состоять из буферной физиологической среды, предпочтительно среды, подходящей для культивирования клеток. Жидкая среда также может состоять из естественной жидкости тела, такой как кровь или моча, или из любого естественного или патологического физиологического выделения, такого как асцит, выпот, киста и т.п.

На этапе b) трубки из набора захватных устройств 10 согласно изобретению размещают в отверстиях 62 под трубку опоры 60 для трубок, как показано на фиг. 4а. Захватные устройства размещают по меньшей мере в отверстиях 62 под трубку, которые, когда подставка для трубок и подставка для флаконов сведены вместе, будут обращены к флаконам, расположенным в отверстиях под флакон, как показано на фиг. 4е.

На этапе с) пальцы размещают напротив отверстий 62 под трубку, чтобы их можно было ввести внутрь трубок захватных устройств, расположенных в отверстиях 62 под трубку, как показано на фиг. 4b.

Затем каждый из пальцев 72 вводят внутрь соответствующей трубки (фиг. 4b), пока держатель 70 пальцев не упрется в опору 60 для трубок. Узел, образованный опорой 60 для трубок и держателем 70 пальцев, образует подставку 52 для трубок, которую предпочтительно не отсоединяют до конца последнего этапа способа (фиг. 4с).

На этапе d) подставку для трубок размещают так, что удерживаемые ею трубки расположены напротив верхних отверстий флаконов 56, чтобы они могли быть введены внутрь указанных флаконов (фиг. 4e). Глубина проникновения трубок внутрь флаконов определяется таким образом, что фильтрующая мембрана 14, буфер 16 и, по меньшей мере, часть фильтрующего блока 18 каждой трубки расположены под верхней поверхностью жидкой среды, содержащейся во флаконах 56. Таким образом, под действием гидростатического давления жидкая среда проникает внутрь трубки через фильтрующую стенку 14, и затем смачивает впитывающий блок 18.

Проиллюстрированный аппарат может быть использован для одновременной обработки трех флаконов с пробами. Однако, работа данного аппарата идентична при любом количестве рассматриваемых флаконов. В приведенном ниже описании эта работа описана только в отношение одного флакона.

Как показано на фиг. 4f, 4g, фильтрующий блок 18, расположенный в трубке, введенной внутрь этого флакона, впитывает некоторое количество жидкой среды, проникшей внутрь трубки 12, и набухает. В частности, набухание впитывающего блока 18 приводит к его расширению по направлению к верхнему отверстию трубки, к блоку 30 пенопласта и по направлению к фильтрующей мембране 14, к буферу 16 и фильтрующей мембране 14. Наличие впитывающего блока гарантирует минимальный втекающий поток, особенно благодаря силе поверхностного натяжения, возникающей из-за характеристик поверхностной энергии впитывающего блока, и механическому всасывающему действию, возникающему в результате расширения впитывающего блока.

Палец 72 противодействует перемещению блока 30 пенопласта к верхнему отверстию трубки и, таким образом, заставляет блок 30 пенопласта сжиматься. Упругость блока 30 пенопласта предпочтительно обеспечивает удержание впитывающего блока 18 на буфере 16 и буфера 16 - на фильтрующей мембране 14.

Буфер 16 обеспечивает эффективное распределение давления, оказываемого впитывающим блоком 18, и обеспечивает по существу однородный втекающий поток через фильтрующую мембрану 14.

Во время прохождения жидкой среды через фильтрующую мембрану 14 биологические частицы удерживаются на нижней поверхности 14i фильтрующей мембраны 14. Равномерность потока жидкой среды через фильтрующую мембрану предпочтительно гарантирует однородное распределение биологических частиц по нижней поверхности 14i.

Трубку удерживают во флаконе в течение определенного времени в зависимости от количества биологических частиц, подлежащих закреплению на фильтрующей мембране 14 (фиг. 4g). Частично погруженное положение предпочтительно поддерживают в течение более 5 секунд и/или менее 10 минут. Предпочтительно, это время адаптировано к природе жидкой среды и, в частности, к концентрации биологических частиц в жидкой среде, требуемой плотности биологических частиц на фильтрующей мембране и впитывающей способности впитывающего блока.

Затем подставку для трубок перемещают от подставки для флаконов, как показано на фиг. 4h, чтобы полностью удалить трубку из флакона.

Затем улавливают биологические частицы для образования пробы, подходящей для наблюдения, в частности для проведения цитологического анализа.

В предпочтительном варианте осуществления нижнюю поверхность 14i фильтрующей мембраны кладут на подложку 80 для анализа, как показано на фиг. 4i.

Перед этим наложением трубку предпочтительно удерживают снаружи флакона и без контакта с подложкой для анализа в течение периода ожидания, предпочтительно составляющего более 5 секунд, предпочтительно более 30 секунд, предпочтительно более 1 минуты и предпочтительно менее 5 минут, предпочтительно менее 3 минут, предпочтительно менее 2 минут. Данный период ожидания предпочтительно определяется так, что впитывающий блок впитывает остаточную жидкую среду, находящуюся в трубке и являющуюся "свободной", то есть не содержащуюся в буфере или во впитывающем блоке.

Подложка 80 для анализа может, в частности, представлять собой предметное стекло.

Предпочтительно подложку 80 для анализа размещают на подставке 81 для подложек, причем эта подставка для подложек предпочтительно может вмещать столько подложек для анализа, сколько может быть размещено на опоре 60 для трубок.

Предпочтительно аппарат для анализа содержит средства для создания потока жидкой среды, выходящей из трубок, когда фильтрующие мембраны наложены на соответствующие подложки для анализа.

В частности, к сильфону 76 прикладывают давление (стрелки на фиг. 4i) для оказания избыточного давления малой продолжительности. Предпочтительно деформация сильфона осуществляется посредством исполнительного органа 78 в виде толкателя, шток которого быстро нажимает на указанный сильфон. Это избыточное давление создает поток жидкой среды из трубки через фильтрующую мембрану 14, который вызывает отделение биологических частиц от этой мембраны. Отделенные таким образом биологические частицы переносятся на подложку 80 для анализа.

Предпочтительно, когда шток исполнительного органа втягивается, сильфон упруго восстанавливает свою первоначальную форму.

Данный способ переноса биологических частиц путем получения реплик фильтрующей мембраны представляет собой способ, обычно используемый патологоанатомами.

Возможны другие способы переноса. В частности, фильтрующая мембрана может быть просто прижата к подложке для анализа.

Затем проба может быть подвергнута одному или более этапов обработки перед выполнением наблюдения, например, одному или более этапов, включающих в себя специальное или не специальное окрашивание, включая окрашивание по Май-Грюнвальду Гимзе, окрашивание по "Папаниколау", окрашивание по Шорру, гематоксилин, эозин и т.д.

Перед их наблюдением перенесенные биологические частицы также могут быть подвергнуты этапу инкубации в присутствии специальных обнаруживаемых антител мембранных маркеров или внутриклеточных маркеров и/или обработке с помощью способа молекулярной биохимии, например, посредством гибридизации in situ со специальными зондами на основе нуклеиновой кислоты, или с помощью способа выделения РНК и количественной оценки уровня экспрессии одного или более представляющих интерес генов, или с помощью способа выделения ДНК и определения мутации в последовательности одного или более представляющих интерес генов.

В одном варианте осуществления фильтрующую мембрану 14 отсоединяют, и фильтрующую мембрану и удерживаемые биологические частицы помещают в парафин или подходящую смолу, что особенно предпочтительно для улавливания микрофрагментов ткани для анализа, в частности для получения гистологических срезов.

Вариант осуществления захватного устройства, показанного на фиг. 1, 4, особенно хорошо подходит для автоматизации.

Однако изобретение не ограничено этим вариантом осуществления.

В частности, как показано на фиг. 5, захватное устройство может содержать поршень 82, который заменяет палец 72 и исполнительный орган 78. Все этапы могут быть выполнены вручную, при этом поршень может управляться вручную.

Таким образом, в варианте осуществления с фиг. 5 захватное устройство предпочтительно содержит средства для ручного отделения биологических частиц от фильтрующей мембраны 14.

Поршень 82 может в частности иметь один или более дополнительных признаков поршня "104", описанного в WO 2010/012941. Как описано в WO 2010/012941, верхнее отверстие трубки 12 также может быть закрыто пробкой, имеющей отверстие для направления перемещения со скольжением поршня 82 в трубке.

В варианте осуществления на фиг. 6 поршень заменен сильфоном 84, аналогичным сильфону 76 и работающим идентичным образом. Однако сильфон 84 закреплен на верхнем крае трубки.

Также используется ограничительный упор для блокировки блока 30 пенопласта. Форма этого ограничительного упора не является ограничивающей. Например, он может быть образован внутренней трубкой 86, размещенной в трубке 12, аналогично стержню 72 пальца, и предпочтительно фиксированной относительно трубки. Верхний фланец 88 внутренней трубки 86 может быть, например, размещен между сильфоном 84 и трубкой 12, как показано на чертеже.

Таким образом, захватное устройство является автономным и может быть использовано вручную.

Как теперь понятно, изобретение позволяет создать захватное устройство, которое, благодаря наличию буфера 16, способствует равномерному распределению биологических частиц, удерживаемых на фильтрующей мембране 14. При этом улучшается надежность анализов, проводимых с использованием этих биологических частиц.

Кроме того, изобретение позволяет создать аппарат для анализа, позволяющий автоматизировать различные этапы способа подготовки наблюдаемой пробы, в частности для цитологического анализа. Данный аппарат предпочтительно позволяет многократно производить выполняемые измерения.

Разумеется, данное изобретение не ограничено подробно описанными и/или показанными вариантами осуществления, которые представлены только для иллюстративных целей. В частности, контейнер не ограничен трубкой. Таким образом, все описанные выше признаки трубки могут относиться к контейнеру другой формы, за исключением тех признаков, которые характерны для трубчатой формы. Фильтрующая мембрана не обязательно закреплена на нижнем конце контейнера, хотя это предпочтительно.

Контейнер может обладать любыми размерами и любой конструкцией при условии, что он имеет такую форму, что упругий элемент препятствует расширению и/или перемещению впитывающего блока.

В одном варианте осуществления упругий элемент может быть встроен в стенку контейнера, причем эта стенка контейнера предпочтительно является упруго деформируемой, чтобы препятствовать расширению и/или перемещению впитывающего блока. Например, вся стенка или часть стенки контейнера может быть образована упруго деформируемой пленкой, натянутой для оказания упругого давления на впитывающий блок.

В одном варианте осуществления контейнер не имеет верхнего отверстия. В этом случае стенка контейнера образует, с фильтрующей мембраной, закрытую камеру, предпочтительно сообщающуюся с внешней стороной только посредством фильтрующей мембраны.

Стенка контейнера может быть жесткой или гибкой.

Наконец, изобретение не ограничено конкретной областью применения. Оно также может быть использовано, например, для исследования легионеллеза.

Реферат

Изобретение относится к области анализа биологических препаратов для медицинской диагностики. Устройство для захвата биологических частиц во взвешенном состоянии в жидкой среде, причем устройство имеет: контейнер, открытый через нижнее отверстие; фильтрующую мембрану, закрепленную на контейнере так, чтобы закрывать нижнее отверстие; и внутри контейнера: буфер, изготовленный из пористого пенопласта и имеющий плоскую поверхность, опирающуюся на фильтрующую мембрану; впитывающий блок, опирающийся на буфер и способный впитывать указанную жидкую среду, когда находится в контакте с указанной жидкой средой; и упругий элемент, выполненный с возможностью препятствовать расширению и/или перемещению впитывающего блока от нижнего отверстия контейнера. Технический результат - улучшение надежности захвата клеток. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула