具有生物安全性的样本制备床和样本制备装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种具有生物安全性的样本制备床和样本制备装置，属于生物医药类检测样品提取装置领域。


背景技术：

2.病原体的快速、准确识别是临床感染诊断、传染病预防控制、食品安全等公共卫生问题的关键因素。随着软电离技术的发展，基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(maldi
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tof ms)的微生物识别技术也随之问世。微生物鉴定用质谱使用主要包括四个流程：样本制备、点靶、上机检测、数据库检索鉴定。样本制备的优劣直接影响谱图的质量及鉴定成功率。
3.现有技术报道的适用于maldi
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tof ms方法的待测样本制备过程中，存在生物安全风险，这是由于待鉴定的微生物都是未知微生物，操作者不能根据菌株的外观形态判断该微生物是否是高致病性的，也不能提前预知待测微生物是否带有荚膜或芽孢，只能统一按照一个生物安全等级进行样本前处理，对于厚壁、芽孢等微生物，目前的提取方法无法简便快速杀灭或隔离病原，具有生物安全隐患。假如已知待检测微生物是带有芽孢或荚膜的病原微生物，在提取样品后还需要对可能存在的芽孢或菌体做过滤处理，而能完成过滤芽孢或菌体的装置只有超滤管或滤器。常用的超滤管是密理博公司的产品，价格贵，每个在30元以上，并且该超滤管所需要的样本体积至少要50
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100微升，且需要是菌浓度高于108cfu/ml的菌液，对于常规培养出来的单菌落因获得的滤液中蛋白成分达不到质谱的检测限而无法进行鉴定(菌量不足的菌液样品)；而常规的滤器处理的样本体积更大，至少要200微升以上。因此浓度低、体积小的微量的菌液根本无法应用现有技术的方法制得适用于maldi
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tof ms方法且具有生物安全性的样本。
4.为适应和推广微生物质谱鉴定系统在全国范围内的广泛应用，迫切需要提供一种使用简便、快速同时又具备生物安全性的处理包括微生物、体液等待测样品的装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种具有生物安全性的样本制备床和样本制备装置。
6.本实用新型提供的一种样本制备床，包括滤膜、管体，管盖和与管体底部连接的导流管；
7.所述管体的底部铺放滤膜，且管体底部设置有开口，所述开口连接导流管；
8.所述管盖通过连接部与管体连接，管盖、管体和连接部之间一体成型；
9.所述管盖的底部封口，具有非镂空的管底平面，盖上管盖后，管盖底部平面能够与管体底部的滤膜相接触；所述管盖的顶部为均匀平坦的平面或镂空平面。
10.本实用新型中，设置管盖盖上后，管盖底部能够与滤膜相接触，是考虑到管盖盖上的过程中，依靠管盖的压力推进，使管体内的空气产生正向压力，使得加入管体的样本液体流过滤膜并截留细菌菌体或截留细胞，或截留蛋白。
11.本实用新型的一个实施例中，记载初始样本是血液，要得到血液中的病原菌并用于maldi
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tof ms检测，样本的处理需要两步：首先用膜孔径为5微米的本实用新型的样本制备床先把血细胞截留(细菌一般小于5微米，血细胞大于5微米)；然后滤液加入到滤膜为0.2微米孔径的本实用新型的样本制备床的管体内，截留细菌弃掉滤液，再加入样本提取液，通过导流管得到的流出液用于后续进行质谱鉴定。样本提取液为本领域内公知的用于maldi
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tof ms样本前处理使用的多种试剂的组合。
12.每个样本制备床只放置一张滤膜。一个样本想要截留不同尺寸的物质，使用不同滤膜孔径的样品制备床。
13.本实用新型中，所述滤膜为膜孔径范围为0.01
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0.2μm的滤膜，或孔径范围为5μm的滤膜，或孔径范围为0.002
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0.01μm的滤膜。
14.本领域技术人员应当理解，用于微生物鉴定用的滤膜孔径范围为至0.01到0.2μm，用于血细胞截留滤膜孔径范围为5μm，用于蛋白截留滤膜孔径范围为0.002到0.01μm。
15.本实用新型提供的样本制备床中，所述管体自上而下内径均匀一致；所述管盖其嵌入管体的部分自上而下外径均匀一致。
16.优选地，管体内径与管盖嵌入管体部分的外径之差d为≥0.0001μm。
17.进一步优选地，所述管盖底部周围箍套垫圈，起到密封作用。
18.为增加管盖与垫圈的嵌合力度，本实用新型在管盖底部外径内缩，使管盖嵌入管体部分的纵切面呈现倒“凸”字型，内缩部分的管盖底部周围箍套密封垫圈，如密封质地的垫圈，以增加管盖与管体的密封性。
19.更优选地，为增加管盖与垫圈的嵌合力度，防止垫圈脱落，本实用新型在管盖嵌入管体部分上，距离管盖底部0.1
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2mm距离设置一内陷凹槽，凹槽内箍套密封垫圈。
20.本实用新型还提供一种样本制备装置，包括两个以上的上述样本制备床和床架，所述床架由底座，样本管架，样本制备床架组成；底座上可拆卸地放置样本管架，样本制备床架可拆卸地放置在样本管架上。即底座上自下而上依次可拆卸地放置样本管架、样本制备床架。
21.优选地，还包括压力盖，多个样本管；所述样本管架能够放置多个样本管，所述样本制备床架能够放置多个样本制备床。
22.本实用新型提供的样本制备装置中，上述样本制备床可拆卸地置于样本制备床架上，样本管可拆卸地置于样本管架上。
23.所述样本制备床架上的样本制备床的导流管与所述样本管架上的样本管口对应，使样本管能够接收样本制备床导流管内流出的液体样本。
24.本实用新型提供的样本制备装置中，所述压力盖与底座一侧边缘通过转轴连接，按压压力盖能够下压样本制备床架上放置的样本制备床的管盖，使样本管架上的样本管收集到样本制备床导流管的流出液。
25.本实用新型提供的样本制备床能够快速方便地获得具有生物安全性的蛋白样品，用于maldi
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tof ms检测，只需要在本实用新型的样本制备床中加入样品提取液，菌株用接种环悬在提取液中，压出即得到蛋白样本，本实用新型提供的样本制备床既能够制备微量可供检测的生物安全性样品，也能够制备大体积量的生物安全性样品，制备过程无需离心，整个过程只需要1分钟即可完成，比传统方法的样本制备速度提高8
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10倍，且成本低，单个
样本制备床约2元人民币。本实用新型的样本制备床可单独用于所有实验需求的除菌、除病毒、蛋白截留、血液等体液中的细胞或微生物截留分离以及所有涉及分子量截留的组份分离。使用本实用新型的样本制备装置，更加省时省力，并且通量高，一次可以进行8
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96个样本的制备，能够极大地满足各级检测机构对具有生物安全风险样品的检测需求，确保操作者的安全、检测设备及环境免遭污染，降低生物安全风险。
附图说明
26.图1为本实用新型提供的样本制备床，图中：1、管盖，2、连接部，3、管盖嵌入管体部分，4、密封垫圈，5、管体，6、滤膜，7、导流管。
27.图2为本实用新型提供的样本制备床制备样品和用于maldi
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tof ms鉴定的流程图，图中显示样品制备床的管体内加入提取液，用接种环刮取适量菌落加入样品制备床管体中，盖上管盖，样本管中得到样本液，样本液点于样品靶上，覆盖基质饱和液，干燥后进入质谱仪检测，采集数据并进行数据库检索。
28.图3为本实用新型提供的样本制备装置的主视纵切面示意图，图中：8、样本制备床，9、样本制备床架，10、样本管，11、样本管架，12、底座。
29.图4为具有压力盖的样本制备装置侧视纵切面示意图，图中：9、样本制备床架，11、样本管架，12、底座，13、压力盖，14、转轴。
具体实施方式
30.以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。本实用新型中述及的样品提取液为50～90％的甲酸和70～100％的乙腈按1：1的比例混合得到的液体；基质溶解液：1～5％三氟乙酸和40～60％乙腈水溶液，基质：α
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氰基
‑4‑
羟基肉桂酸(α
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cyano
‑4‑
hydroxyinnamic acid,chca)。基质饱和液是把基质溶解在基质溶解液中制备的饱和溶液。
31.实施例1
32.如图1所示，本实用新型提供的样本制备床，图中1、管盖，2、连接部，3、管盖嵌入管体部分，4、密封垫圈，5、管体，6、滤膜，7、导流管。
33.(1)初始样品为血液，要采用maldi
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tof ms质谱仪鉴定血液中的病原菌。方法为：首先用膜孔径为5微米的本实用新型的样本制备床先把血细胞截留(细菌一般小于5微米，血细胞大于5微米)；然后滤液加入到滤膜为0.2微米孔径的本实用新型的样本制备床的管体内，截留细菌弃掉滤液，再加入样本提取液，通过导流管得到的流出液用于后续进行质谱鉴定。
34.(2)初始样品为培养基上的未知菌落。方法为：向样品制备床的管体内加入样品提取液，再用接种环刮取培养基中培养的单个或多个菌落加入样品制备床管体中，在管壁上用接种环将菌胎撵开与提取液混合均匀，盖上管盖，样本制备床管盖合上过程靠压力推进，内部空气产生的正向压力，使管体内液体流过滤膜并截留菌体，滤液通过导流管流出，样本管中收集的滤液即为适用于maldi
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tof ms质谱仪鉴定用的待检测样品。
35.为避免气溶胶产生危害，在生物安全柜内使用本实用新型提供的样本制备床制备样本，使用后的样本制备床作为污染物高压处理，通过导流管流出的流出液是完全没有生
物安全隐患的蛋白样本，可在普通分子生物学实验室进行后续的点靶及质谱分析工作。
36.如图2所示，用样本管接收导流管内流出的液体，得到样本液，将样本液点于样品靶上，干燥后在样本点上覆盖基质饱和液，干燥后进入质谱仪检测，采集数据并进行数据库检索。
37.实施例2
38.采用本实用新型提供的样本制备装置，主视纵切面图如图3所示，图中8、样本制备床，9、样本制备床架，10、样本管，11、样本管架，12、底座。
39.样本制备床架为八孔联排架，可同时放置八个样本制备床(实施例1记载的样本制备床)；样本管架为八孔联排架，可同时放置八个样本管。
40.样本管架11在底座12的正上方，样本制备床架9在样本管架11的正上方。样本制备床8放置于样本制备床架9之后，导流管直接对着样本管架11中的八连排样本管，盖上样本处理床的管盖后，含有样本的液体在压力作用下直接通过滤膜进入到样本管中。本实施例的样本制备装置能够高通量、快速(1分钟内)制得具有生物安全性的样品液。
41.实施例3
42.采用本实用新型提供的含有压力盖的样本制备装置，其侧视纵切面图如图4所示，参照实施例2记载的样本处理方法，仅在样本处理床的管盖盖上管体时，向下按压压力盖，压力盖能够均匀用力下压样本制备床架上放置的样本制备床的管盖，使样本管架上的样本管收集到样本制备床导流管的流出液。压力盖能够一次按压，实现多个样本制备床同时制得适用于maldi
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tof ms质谱仪鉴定用的待检测样品，且生物安全性高。
43.实施例4
44.选择大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、枯草芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌，参照实施例1记载的方法，采用实施例2的样本制备装置制备上述五种菌的样品液。
45.将取得的样品液分别涂于新鲜培养板上，培养箱中培养并观察菌落生长情况。培养结果显示，采用本实用新型的样本制备装置提取的样本，均无菌落生长。而同时采用传统的乙醇/甲酸法提取制备的样本培养后枯草芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌病原体的蛋白样本均有菌落生长。可见采用本实用新型的样本制备装置制备的样本可在普通分子生物学实验室操作，没有生物危害性，不会污染质谱仪及感染操作人员。
46.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。