CN102307666A - 用于分离和隔离生物流体的组分的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明披露了一种用于分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括用于包含将要被处理的流体的容器、用于封闭所述容器并与其形成充注连通和抽取连通的管道盖组件、浮子组件,所述浮子组件被设置所述容器内以使生物流体以漏斗形式流入所述浮子内的倒置的拱顶形隔离室并控制所述流动且控制所述生物流体流出所述隔离室,从而在离心过程中将所述生物流体流的至少一种组分或成分封罩或密封隔离在所述隔离室内。所述装置进一步包括用于连接被设置在所述浮子组件内的抽取通路和所述管道盖组件的抽取阀的柔性管道以便允许抽取被封罩或隔离在所述室内的至少一种组分或成分。
Description
技术领域
本发明主要涉及用于将生物流体分离成具有不同密度的组分的装置和方法,且特别地,本发明涉及一种设备和方法,所述设备和方法用于接收生物流体样品、在基于流体组分密度差将所述生物流体样品的至少一种目标组分与非目标组分隔离开来的同时对所述生物流体样品的组分进行分离、和抽取至少一种隔离的目标组分以准备用于至少一种诊断和治疗应用中。本发明在将血液和骨髓离心分离成组分的过程中特别有用。
背景技术
通过离心将生物流体,如被吸出的骨髓或外周血,分离成其组分部分、成分、相或组成层的做法是已公知的。设置这样的机械装置也是已公知的,所述机械装置包括管道,所述管道罩住实心隔件,所述实心隔件在被离心力致动时允许生物流体基于不同的相对密度而流动通过活塞或在活塞周围流动,由此将该生物流体分离成处于所述实心隔件上方的一种或多种组分部分和位于所述实心隔件下方的一种或多种组分部分。例如,当所述管道内的生物流体为血液时,离心过程导致产生了位于该实心隔件下方的密度较高的红细胞层、位于该实心隔件上方的密度较低的血浆层和血沉棕黄层,所述血沉棕黄层限定出位于该实心隔件上方且位于该密度较低的血浆层下方的密度中等的层或第三成分。
于1970年4月28日授权给Coleman的美国专利No. 3,508,653披露了其中一种最早期的实心隔件。该装置为橡胶或其他弹性圆柱体。该装置的主要问题在于无法保持密封,这是因为在批量生产时,保持试验管道具有精确内径需要花费较高的成本。随后,于1974年6月4日授权给Lawhead的美国专利No. 3,814,248对实心隔件进行了改进。接下来,于1973年12月18日授权给Ayres的美国专利No. 3,779,383披露了这样一种装置,其中管道的血液引入端与管道的活动隔件端是相对的,且与不可透过的橡胶封闭件是邻接的。在Ayres的专利之后,于1976年1月6日授权给North, Jr.的美国专利No. 3,931,018披露了一种实心隔件,所述实心隔件被用于利用离心力来分离血清和血浆的过程中,该隔件必须在采集血液之后被插入血液采集管道内。
在授权给Levine等的专利(于1979年7月3日授权的美国专利No. 4,159,896)中,披露了一种由离心力推动的实心隔件装置,其中圆柱形浮子被设置在管道内部,所述浮子具有准确受控的外径以便在静态条件下贴合地装配在管道孔中。当用于获取血细胞时,该浮子中形成有轴向通孔,在血液样品进行了离心之后,所述通孔用于接收该经过离心的血液样品中的白细胞和血小板层并使所述白细胞和血小板层产生膨胀。该专利所披露的浮子由塑料材料制成,所述塑料材料的比重使其可在对管道中的血液样品进行离心之后浮在压实的红细胞中。
在授权给Levine等的另一专利(于1995年2月28日授权的美国专利No. 5,393,674)中,披露了一种透明塑料管道,该管道大到足以处理1ml的血液且装配有圆柱形浮子并充注有处于低压下的惰性气体。该浮子包含通孔,且在进行离心操作前,该浮子通过该浮子的外部与管道内壁之间的紧密接触而被可固定地保持在初始位置。Coleman的发明中的活塞(或浮标)没有通孔,与此不同的是,Levine的浮子在进行离心操作的情况下重新定位至新的位置,该位置取决于该浮子的密度相对于血液成分的密度,这是因为Levine的浮子由于浮子本体沿纵向伸长(且随后沿横向变窄)而直径被收缩,所述伸长是由于浮子从顶部至底部具有较大的重力梯度造成的。这种较大的重力(G force)梯度(数千Gs)导致浮子伸长且变窄,如同橡胶管道从两端被拉动时伸长且变窄一样。介于浮子的外部与管道内部之间的这个空间在离心操作过程中变大,从而为浮子随着血液组分运动至其新位置而进行的移动提供了自由度,所述新位置取决于该血液组分相对于浮子的密度。尽管Levine并未明示,但可以看出,进行了再分布的血液组分中的一些组分在离心过程中也会穿过通孔,但由于该通孔的顶部和底部不是封闭的,因此,经过了接下来的三次离心操作的任何细胞和血小板在正常的离心后操作过程中很容易被红细胞和血浆渗透。Levine的发明主要被设计为一种诊断工具,所述工具经过了细胞的视觉检查过程,该细胞在紧接着离心操作之后至少暂时占据了通孔,Levine还披露了用注射器针抽取这些细胞以便进行附加的诊断检查的可能性。这种抽取方法作为细胞回收手段不一定有效,这是因为其中使用的侵入式的针在被插入时会将目标细胞重新定位在通孔上方和下方。
因此,尽管这些已公知的机械装置总体上能够将生物流体分离成组分部分或成分;但这些装置并不十分精确,由此使得被分离的成分大体上共混在一起,从而使得无法有效地将生物流体分离成组分部分或成分。此外,这些已公知的机械装置无法简单或有效地抽取除了样品顶层成分以外的成分,从而导致回收率较低,尤其是临床上很重要的血沉棕黄层成分的回收率较低。
作为又一种已公知的技术,技术人员尝试提供更复杂的机械装置以便解决上述问题。例如,授权给Leach等的专利(于2008年5月20日授权的美国专利No. 7,374,678)的第一实施例披露了一种用于将样品如血液分离成多种成分的装置。该装置包括柱塞(或第二活塞)和第一活塞(或浮标),在进行离心操作之前,所述柱塞在离心过程中被保持在与端部被封闭的可扭曲管道的顶端邻近的位置处,所述第一活塞被紧密地装配在端部被封闭的可扭曲管道的底部附近,从而使得在对血液样品进行离心操作的情况下,管壁会纵向压缩并向外弯曲,由此允许浮标在红细胞层的提升作用下沿管道的顶部方向移动,该红细胞层的密度高于在浮标与管壁内壁之间向下流动的活塞。在进行离心之后,管壁回复其原始尺寸且将该第一活塞捕获在新位置处,所述新位置与顶层血浆成分与被分离样品的底部红细胞成分之间的界面位置重合。在该第一活塞(或浮标)的收集面上或附近存在的是第三成分,所述第三成分包括“少量但浓缩的红细胞、白细胞、血小板和血液样品的占据较大部分的血沉棕黄层”。该装置随后使用柱塞(或第二活塞),所述柱塞从与管道顶端邻近的位置被手动向下推入管道内。该柱塞(或第二活塞)包括阀,所述阀允许血浆在柱塞被降低至第一活塞上方的预定深度时穿过该柱塞,所述预定深度由深度计设定,所述深度计将柱塞定位在远离活塞收集面的距离处,由此在柱塞(或第二活塞)的底面与第一活塞的收集面之间限定出第三成分。第三成分的抽取是借助于在管道上形成的真空实现的,所述管道在被设置在管道顶部中的收集阀与从柱塞的顶部和柱塞底部延伸出来的孔之间延伸。
因此,该装置依靠的是对管壁进行的不精确的纵向压缩和解压缩来控制多种成分之间的流路,且除非离心过程停止并且管壁返回其原始尺寸,否则无法获得分离的成分。此外,第三成分的抽取需要顶层血浆成分的渗透。因此,该最近披露的专利中的装置仍然无法将生物流体有效地分离成组分部分或成分,且分离成分共混的现象仍然存在。
在另一实施例中,Leach等披露了这样的情况,柱塞(或第二活塞)刚性地或可滑动地装配有第一活塞或浮标,从而使得这一对装置被紧密地装配在端部被封闭的可扭曲管道内,其中在对样品如血液样品进行离心的情况下,管壁向外弯曲,由此允许这一对装置在被高密度红细胞层提升的同时沿管道顶部的方向移动,该红细胞层在这一对装置与管壁内部之间向下流动。在进行离心之后,管壁回复其原始尺寸且将该第一活塞的周部握持在血浆成分与被分离样品的红细胞成分之间的界面位置重处。在该第一活塞的收集面上或附近存在的是“少量但浓缩的红细胞、白细胞、血小板和血液样品的占据较大部分的血沉棕黄层”。中间层(血沉棕黄层)或第三成分的抽取是“借助于将套管或带孔的管道与浮标圆柱体的连接部分相互连接”并将抽取注射器连接至该套管以便形成真空从而从第一活塞与第二活塞之间的空间中抽出中间层或第三成分的方式实现的。该实施例描述了仅设置一个离心旋转件的情况,且无法将生物流体有效地分离成组分部分或成分,且分离成分共混的现象仍然存在。此外,如果要抽取除顶层成分以外的成分,则除了将要被抽取道德所需成分以外,仍需要至少一种成分的渗透。此外,该装置依靠的是对管壁进行的不精确的纵向压缩和解压缩来控制多种成分之间的流路,且除非离心过程停止并且管壁的解压缩过程终止,否则无法获得分离的成分。
与Leach等所述的两个实施例相关的另一问题在于:浮标的收集面、槽或池必须较浅,而位于目标血沉棕黄层成分的所需密度水平处并且能够阻止红细胞与目标白细胞和将要抽取的血小板之间的进一步聚集。因此,该较浅的槽导致目标白细胞和血小板置靠在第一活塞的整个较大的表面区域上,在该表面区域上,白细胞和血小板都有粘附的倾向,这降低了最终收集步骤的有效性。与Leach等的这两个实施例相关的又一问题在于:为了实施抽取工艺,将多个零部件装配并且互相连接到装置上是一个既耗时又费力的过程。
总的来说,目前的用于从生物流体中分离和抽取成分的工艺都需要多个既耗时又费力的步骤且导致目标白细胞和血小板的回收率较差。因此,所希望的是提供一种简化且更有效的工艺以便减少时间、劳动强度和完成该过程所需的培训,并减少白细胞和血小板的损失,由此提供正面的经济效果。这样一种简化的工艺还将使得手术室的护士能够在手术进行过程中进行设置,而不需要技术人员在远程实验室中进行设置,从而使得病人能够更迅速地得到处理,并大大降低样品混合的可能性。工艺的简化与工艺的可重复性也具有直接关系,这种可重复性也是已公知的现有技术无法解决的问题之一。
因此,已公知的现有技术在多个方面都存在问题,这包括所关注细胞(目标细胞)的回收效率较低、分离过程的选择性(为了减轻污染或将非目标细胞与目标细胞种群区别开来)较差,且抽取工艺需要多个步骤,费力又耗时。
因此,所属领域需要克服上文所述的已公知现有技术的这些明显缺点。
发明内容
因此,且在一个方面中,本发明的一个实施例改善或克服了已公知现有技术的其中一个或多个明显缺点,本发明提供了一种分离和隔离装置,所述分离和隔离装置包括浮子组件,所述浮子组件被可滑动地封套在包含生物流体的封罩中,以便促进流体流入,且所述漏斗浮子的室实现了自动的自密封以便将被处理的生物流体的至少一种组分或成分隔离开来。
在另一方面中,本发明的一个实施例为自密封隔离室提供了立陡倾斜的进入路径,从而防止了流入所述隔离室内的组分如细胞粘附在所述倾斜的进入路径的表面区域上。
在另一方面中,本发明的一个实施例提供了一种浮子,所述浮子包括位于行进穿过所述浮子的隔离室的流体的循环路径中的上游阀和下游阀,所述隔离室的密封是通过关闭所述阀实现的,从而作为所述上游阀上的第一差压和所述下游阀上的第二差压的函数而将生物流体的目标组分隔离在所述浮子内。
在另一方面中,本发明的一个实施例提供了一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:封罩,所述封罩用于包含具有多种组分的生物流体;浮子,所述浮子被可滑动地设置在所述封罩内且具有内部隔离室;第一阀器件,所述第一阀器件用于允许生物流体作为所述第一阀器件上的生物流体的第一压力差的函数流入所述浮子的所述内部隔离室内;和第二阀器件,所述第二阀器件用于使生物流体作为所述第二阀器件上的生物流体的第二压力差的函数流出所述浮子的所述内部隔离室,其中在装置进行离心操作的情况下,作为所述第一阀器件上的生物流体的所述第一压力差的函数且作为所述第二阀器件上的生物流体的所述第二压力差的函数,所述第一阀器件和所述第二阀器件起初允许所述生物流体的组分流动通过所述内部隔离室且随后关闭以便对所述内部隔离室进行密封,从而将所述生物流体的至少一种目标组分隔离在所述浮子的所述内部隔离室内。
在另一方面中,本发明的一个实施例提供了一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:封罩,所述封罩包括内部圆周表面,所述内部圆周表面限定出用于包含具有多种组分的生物流体的室;浮子,所述浮子被可滑动地设置在所述封罩内并将所述封罩分隔成下部体积区域和上部体积区域;所述浮子包括限定出中间体积区域的内部隔离室且包括外部圆周表面,所述外部圆周表面与所述封罩的所述内部圆周表面沿圆周向隔离开来以便在二者之间限定出圆周间隙;第一阀器件,所述第一阀器件用于打开和关闭所述生物流体从所述上部体积区域向位于所述浮子内的所述内部隔离室的连通;和第二阀器件,所述第二阀器件用于打开和关闭所述生物流体从位于所述浮子内的所述内部隔离室向所述容器的所述下部体积区域的连通,其中在进行离心操作的情况下,作为所述第一阀器件上的生物流体的第一压力差的函数且作为所述第二阀器件上的生物流体的第二压力差的函数,所述第一阀器件和所述第二阀器件控制生物流体从所述上部体积区域进入所述内部隔离室内、离开所述内部隔离室进入所述下部体积区域内、离开所述下部体积区域并且穿过所述圆周间隙到达所述上部体积区域、并且返回进入所述内部隔离室内的至少一个闭路循环,从而将所述多组分生物流体的至少一种目标组分隔离在所述浮子的所述内部隔离室内。
在另一方面中,本发明的一个实施例提供了一种使用常规的离心装置对具有多种共混成分的生物流体进行分离的方法,该方法包括以下步骤:对包含具有多种共混成分的生物流体的装置进行离心操作以便形成所述生物流体的第一成分、第二成分和第三成分;和,利用阀器件对所述生物流体穿过所述装置的浮子的内部隔离室的进入和离开过程进行控制,以便在所述离心步骤过程中将所述第三成分隔离在所述浮子的所述内部隔离室内。此外,且在一个实施例中,上述方法进一步包括以下步骤:启动被设置在所述浮子的所述内部隔离室内的磁力搅拌棒以便在所述离心步骤之后搅拌所述第三成分。此外,且在一个实施例中,上述方法进一步包括以下步骤:通过使用与所述浮子的所述内部隔离室开放连通的孔口从所述装置中获取所述生物流体的所述搅拌的第三成分。此外,且在一个实施例中,上述方法进一步包括以下步骤:将至少一个重物联接至所述浮子以便在实施所述离心步骤之前将所述浮子的密度选择性地调节为约1.02克/立方厘米至约1.08克/立方厘米。
在特定方面中,本发明的一个实施例提供了一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:容器,所述容器包括封闭底端、开口顶端和在所述封闭底端与所述开口顶端之间延伸的容器侧壁,所述侧壁具有内部圆周表面,所述内部圆周表面限定出沿所述容器的中心纵向轴线延伸的包含室;盖,所述盖用于选择性地封闭所述容器的所述开口顶端以便限定出用于包含具有多种组分的生物流体的封罩;浮子组件,所述浮子组件被可滑动地设置在所述容器内且将所述容器分隔成下部体积区域和上部体积区域;所述浮子组件包括:下部圆柱形部分,所述下部圆柱形部分包括倒置的半球形内表面,所述内表面的顶上设置了内部顶篷表面以便限定出倒置的拱顶形室从而隔离所述生物流体的目标组分;上部圆柱形部分,所述上部圆柱形部分位于所述下部圆柱形部分顶上且包括锥形上表面,所述锥形上表面限定出漏斗形腔体,所述漏斗形腔体朝向所述浮子的所述下部圆柱形部分会聚以便接收、引导并促使生物流体从所述上部体积区域流向所述倒置的拱顶形室;端部开口的进入通路,所述进入通路被设置在所述浮子内以便在所述漏斗形腔体与所述倒置的拱顶形室之间提供开放的流体连通;端部开口的出口通路,所述出口通路被设置在所述浮子内以便在所述倒置的拱顶形室与所述下部体积区域之间提供开放的连通;第一阀器件,所述第一阀器件用于选择性地打开和关闭所述端部开口的进入通路,以便控制流体从所述漏斗形腔体流向所述倒置的拱顶形室并防止流体从所述倒置的拱顶形室回流穿过所述第一阀器件而到达所述漏斗形腔体,所述选择性的打开和关闭是所述第一阀器件上的第一压力差的函数;第二阀器件,所述第二阀器件用于选择性地打开和关闭所述端部开口的出口通路,以便控制流体流出所述倒置的拱顶形室而到达所述容器的所述下部体积区域并防止流体从所述下部体积区域回流穿过所述第二阀器件而到达所述倒置的拱顶形室,所述选择性的打开和关闭是所述第二阀器件上的第二压力差的函数,且其中在进行离心操作的情况下,作为所述第一阀器件上的所述第一压力差的函数且作为所述第二阀器件上的所述第二压力差的函数,所述第一阀器件和所述第二阀器件起初允许所述生物流体的组分流动穿过所述倒置的拱顶形室且随后关闭以便密封所述倒置的拱顶形室,从而将所述生物流体的所述目标组分隔离在所述浮子的所述倒置的拱顶形室内。
因此,应该意识到:可在不偏离下文在具体实施方式之后所述的所述权利要求书的范围和公平意义的情况下作出多种变型和适应性改变。
附图说明
图1是用于分离和隔离生物流体的组分的装置的一个实施例的透视图;
图2是该装置的主要离心管道的一个实施例的剖视图;
图3是该装置的盖和阀组件的一个实施例的分解部件图;
图4是图3所示盖的顶部平面图;
图5是图3所示盖的底部平面图;
图6是图1所示装置的漏斗浮子组件的一个实施例的剖视图;
图7是图6所示漏斗浮子组件的浮子本体的一个实施例的剖视图;
图8是图7所示浮子本体的顶部平面图;
图9是图7所示浮子本体的底部平面图;
图10是图6所示漏斗浮子组件的漏斗浮子盖的一个实施例的透视图;
图11是图10所示漏斗浮子盖的顶部平面图;
图12是图10所示漏斗浮子盖的底部平面图;
图13是图10所示漏斗浮子盖的剖视图;
图14是伞形阀的一个实施例的透视图;
图15是鸭嘴阀的一个实施例的透视图;
图16是被生物流体充注的装置的透视图;
图17是在被生物流体充注之后且在离心之前的装置的透视图;
图18是在离心过程之后的装置的透视图;
图19是从装置中获取的被隔离的目标组分的透视图;
图20是该装置所采用的常规的离心分离机和搅拌器的框图;
图21是使用该装置的方法的一个实施例的框图;
图22是用于分离和隔离生物流体的组分的装置的另一实施例的透视图;
图23是图22所示装置的分解部件透视图;
图24是主要离心管道的另一实施例的剖视图;
图25是漏斗浮子组件的另一实施例的剖视图;
图26是图25所示漏斗浮子组件的分解部件图;
图27是图25所示漏斗浮子组件的浮子本体的一个实施例的剖视图;
图28是图27所示浮子本体的底部透视图;
图29是图27所示浮子本体的顶部平面图;
图30是图25所示漏斗浮子组件的漏斗浮子盖的一个实施例的透视图;
图31是图30所示漏斗浮子盖的剖视图;
图32是图30所示漏斗浮子盖的顶部平面图;
图33是图30所示漏斗浮子盖的底部平面图;
图34是图25所示漏斗浮子组件的底盖的透视图;
图35是图34所示底盖的剖视图;
图36是图33所示底盖的底部平面图;
图37是用于图25所示漏斗浮子组件的底盖的另一实施例的透视图;
图38是图37所示底盖的剖视图;
图39是图37所示底盖的底部平面图;
图40是多个密度调节重物和图37所示底盖的分解部件透视图;
图41是将所述多个密度调节重物与图37所示底盖相联的透视图;
图42是图34所示底盖的透视图,所述底盖上添加了多个重物支架;
图43是将所述多个密度调节重物与图42所示底盖相联的透视图;和
图44是多个密度调节重物和图6所示漏斗浮子组件的浮子本体的分解部件透视图。
具体实施方式
在各图中使用相似的附图标记表示相似的部件,附图标记10涉及用于分离和隔离生物流体的组分的装置的一个实施例,且附图标记310涉及用于分离和隔离生物的组分的装置的另一实施例。
现在参见图1,且在一个实施例中,装置10包括:主要离心管道或容器12;管道盖组件46,所述管道盖组件用于选择性地封闭容器12以便限定出用于接收和包含具有多种组分的生物流体的封罩48;浮子组件130,所述浮子组件将该封罩分隔成位于浮子组件130下方的第一或下部体积区域260和位于浮子组件130上方的第二或上部体积区域260;和柔性管道124,所述柔性管道操作性地联接在浮子组件130与管道盖组件46之间以便通过相应地进行盘卷或伸长的方式而随着浮子组件130上下行进。
主要离心管道12
更特别地,且参见图1和图2,该主要离心管道或容器12包括封闭的底端14、限定出开口顶端18的大体上平的环形顶部边缘16、和在封闭底端14与环形顶部边缘16之间延伸的圆柱形侧壁20。该圆柱形侧壁20包括外部圆柱形表面22和内部圆周或圆柱形表面24,所述表面限定出圆柱形包含室26,所述包含室沿沿管道12的中心纵向轴线28延伸,所述中心纵向轴线也是装置10的中心纵向轴线。
在一个实施例中,封闭底端14被大体上成形为盘形构件,所述构件具有内表面30和外表面32。内表面30包括内部圆角边缘,该边缘渐变为圆柱形侧壁20的内部圆柱形表面24。相似地,外面32包括外部圆角边缘,该边缘渐变为圆柱形侧壁20的外部圆柱形表面22。此外,封闭底端14可被选择性地关闭或与圆柱形侧壁20一体成形。
此外,该管道优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,该管道12由聚碳酸酯或聚苯乙烯材料制成,但并不限于所述材料。
支座构件34
仍然参见图1和图2,管道12进一步包括端部开口的中空圆柱形支座构件34,所述构件被共轴地设置在主要离心管道12内且包括:圆形底部边缘36,所述边缘被联接至封闭底端14或与所述封闭底端一体成形;圆形顶部边缘38,所述边缘限定出开口顶端40;和圆柱形侧壁42,所述圆柱形侧壁在圆形底部边缘36与圆形顶部边缘38之间延伸。圆柱形侧壁42包括内部表面44,所述表面限定出圆柱形接收室45,所述接收室与主要离心管道的中心纵向轴线28同心地被设置。在一个实施例中,支座构件34具有外径和高度,该外径和高度都远小于主要离心管道12的相应外径和高度。下文将对支座构件34的功能做进一步描述。此外,且在一个实施例中,支座构件34由与主要离心管道12相同的材料制成,但并不限于这种材料。
管道盖组件48
参见图3,且在一个实施例中,装置10进一步包括管道盖组件48,所述管道盖组件包括管道盖50、疏水性空气过滤器80、入口阀86、出口或抽取阀100和倒钩接头114(barb fitting)。
管道盖50
现在参见图3至图5,管道盖50包括上部环形部分52,所述上部环形部分从管道盖50的上表面54延伸至下部环形部分56,所述下部环形部分的直径小于上部环形部分52且终止于管道盖50的下表面58。上部环形部分52在圆柱形侧壁20的环形顶部边缘16上延伸且与所述环形顶部边缘邻接,而下部环形部分56则延伸进入圆柱形侧壁20的内部圆柱形表面24内且与所述内部圆柱形表面形成干涉配合,以便在管道盖50与主要离心管道12之间形成联接,从而使得管道盖50装配在开口顶端18上且被保持在该顶端中的适当位置处。在一个实施例中,管道盖50被机械地连结至主要离心管道12。
管道盖50同样优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,管道盖50由聚碳酸酯材料制成,但并不限于所述材料。
继续参见图3至图5,管道盖50进一步包括通路壳体60,所述壳体被附接到管道盖50的上部环形部分52上或与所述上部环形部分一体成形。通路壳体60从管道盖50的上表面54向上延伸且包括L形通路62,所述L形通路具有在通路分支弯曲件66与壳体入口端口68之间延伸的第一通路分支64,所述壳体入口端口凹进在管道盖50的下表面58中且被设置在所述下表面中。进一步地,该L形抽取通路62的第二通路分支70在通路分支弯曲件66与壳体出口端口72之间延伸,所述壳体出口端口被设置在通路壳体60的壳体侧壁74中。第二通路分支70包括延伸远离壳体出口端口72且在到达分支万区间66之前终止的锥度。
管道盖50优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,管道盖50由聚碳酸酯或聚苯乙烯材料制成,但并不限于所述材料。
此外,管道盖50进一步包括:入口阀孔口76,所述入口阀孔口被设置穿过管道盖50而邻近通路壳体60的一侧;和空气过滤器孔口78,所述空气过滤器孔口被设置穿过管道盖50而邻近通路壳体60的另一侧。
空气过滤器80、入口阀86、抽取阀100、倒钩接头114
仍然参见图3至图5,管道盖组件48包括疏水性空气过滤器80,所述空气过滤器被设置在空气过滤器孔口78中且包括凸缘82,所述凸缘在限定空气过滤器孔口78的边界的位置处与被设置在管道盖50的上部环形部分52中的凹进突部84邻接。
疏水性空气过滤器80同样优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,疏水性空气过滤器80由带有PTFE过滤材料的聚丙烯材料制成,但不限于所述材料。疏水性空气过滤器80的一个商用实例是来自Qosina的X5009型过滤器。
此外,管道盖组件48包括入口阀86,所述入口阀包括常规的凸式鲁尔(luer)锁头,所述锁头具有外螺纹90。锁头88渐变为圆柱形本体94的肩部92,所述圆柱形本体终止于下侧96,所述下侧进一步渐变为下部渐细端部98。入口阀86的下部渐细端部98被设置穿过入口阀孔口76,直至入口阀86的下侧96与管道盖50的上表面54邻接。
此外,管道盖组件48包括出口或抽取阀100,在一个实施例中,所述阀包括常规的凸式鲁尔锁头102,所述锁头具有外螺纹104。锁头102渐变为圆柱形本体108的肩部106,所述圆柱形本体终止于下侧110,所述下侧进一步渐变为下部渐细端部112。抽取阀100的下部渐细端部112被设置穿过壳体出口端口72,直至抽取阀100的下侧110与通路壳体60的壳体侧壁74邻接。
入口阀86和出口或抽取阀100同样优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,入口阀86和出口或抽取阀100都由带有硅酮橡胶插入材料的聚碳酸酯材料制成,但并不限于这种材料。入口阀86和出口或抽取阀100的一个商用实例是来自Halkey-Roberts的245501024型阀。
此外,管道盖组件包括倒钩接头114,在一个实施例中,所述倒钩接头包括:较短的圆柱形部分116,所述圆柱形部分被设置在壳体入口端口68中;凸缘118,所述凸缘从该较短的圆柱形部分116渐变并在限定了壳体入口端口68的边界的位置处与被设置在下部环形部分56中的凹进突部120邻接;和带倒钩的端部122,所述端部从凸缘118渐变且被操作性地联接至图1所示盘卷管道124(也可被叫作“盘管”)的上端126。进一步地,盘卷管道124包括被联接至浮子组件130的下端128,下文将对此进行进一步描述。
倒钩接头114同样优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,倒钩接头114由ABS材料制成,但并不限于这种材料。倒钩接头114的一个商用实例是来自Value Plastics, Inc.的BDMR210-81型倒钩接头。
浮子组件130
现在参见图1和图6,且如上文所述,装置10包括浮子组件130,所述浮子组件可被定义为双密度的表面下漏斗隔离浮子的组件130,该组件被可滑动地设置在容器12内且将容器12分隔成位于浮子组件130下方的第一或下部体积区域260、位于浮子组件130上方的第二或上部体积区域262和由浮子组件130内的隔离室208限定出的隔离或第三体积区域,下文将对此做进一步描述。
在一个实施例中,浮子组件130包括:漏斗隔离浮子132,所述漏斗隔离浮子包括浮子本体134和浮子盖194;以伞形阀234的形式存在的第一止回阀器件;和以鸭嘴阀248的形式存在的第二止回阀器件。漏斗浮子132可被制成多个元件或被制成单个整体式元件。
浮子本体134
更特别地,且参见图6和图7,浮子本体134包括圆形底表面136、平截头形上部顶表面138和在圆形底表面136与平截头形上部顶表面138之间延伸的浮子侧壁140。圆形底表面136可以是大体上平的或朝向浮子本体134的中心纵向轴线168渐细。
浮子侧壁140包括外部圆周或圆柱形表面142,所述表面在圆形底表面136的圆形外周144与上部平截头形顶表面138的圆形外部边缘146之间延伸。浮子侧壁140的外部圆周表面142所限定出的直径小于由主要离心管道12的内部圆周表面24限定出的直径,从而在浮子侧壁140的外部圆周表面142与管道12的内部圆周表面24之间限定出圆周间隙148。
此外,浮子侧壁140包括内部半球形表面150,所述表面限定出倒置的拱顶形或半球形腔体152,所述腔体从该半球形表面150的圆角底部部段154延伸至上部环形突部156,且所述表面限定出该倒置的拱顶形腔体152的环形开口158。上部环形突部156渐变为内部圆柱形表面160,所述表面限定出端部开口的圆柱形腔体162,所述腔体位于倒置的拱顶形腔体152上方,从而使得环形开口158还限定出该圆柱形腔体162的下部开口。进一步地,内部圆柱形表面160从环形突部156延伸至平截头形上部顶表面138的圆形内部边缘164。圆形内部边缘164限定出介于圆柱形腔体162与平截头形上部顶表面138之间的环形开口166的边界且限定出所述环形开口,从而使得该开口166限定出圆柱形腔体162的上部开口和平截头形上部顶表面138的下部开口。
此外,浮子本体134优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,浮子本体134由聚苯乙烯或聚碳酸酯类材料制成,但并不限于这种材料。
出口通路170和抽取通路180
参见图7至图9,浮子本体134进一步包括在第一圆形出口端口172与第二圆形出口端口174之间延伸的出口通路170,所述第一圆形出口端口被设置在浮子本体134的内部半球形表面150的圆角底部部段154中,所述第二圆形出口端口被设置在浮子本体134的底表面136中,以便在倒置的拱顶形腔体152与位于浮子组件130下方的第一或下部体积区域260之间提供开放的流体连通。此外,且在一个实施例中,第一和第二圆形出口端口具有由浮子本体134的中心纵向轴线168限定出的共用轴线。此外,第二圆形出口端口174由环形肩部176限定边界,所述环形肩部呈阶梯状下降并进入环形凹进区域178内,所述环形凹进区域被设置穿过浮子本体134的底表面136。
仍参见图7至图9,浮子本体134进一步包括由第一分支182、第二分支184和介于所述第一分支与所述第二分支之间的分支弯曲件186限定出的L形抽取通路180。第一分支182是通过设置孔而形成的,所述孔以大体上垂直于漏斗浮子本体134的中心纵向轴线168的角度既穿过外部圆周表面142又穿过浮子侧壁140,其中外部圆周表面142随后被柱塞145插塞。第二分支184是通过设置孔而形成的,所述孔既穿过平截头形上部顶表面138又穿过浮子侧壁140,所述孔在弯曲件186处终止于第一分支182且与漏斗浮子本体134的中心纵向轴线168成大体上平行的角度。L形抽取通路180与被设置在内部半球形表面150中的泪滴形端口188和被设置在平截头形上部顶表面138中的圆形端口190形成开放的流体连通且在二者之间延伸。第二分支184的上部部分192在邻近圆形端口190的位置处具有增加的直径以便接收盘卷管道124的下端128,所述盘卷管道的上端126被联接至倒钩接头114的带倒钩的端部122以便在倒置的拱顶形腔体152与抽取阀100之间提供开放的流体连通。
浮子盖194
现在参见图10至图13,漏斗隔离浮子132进一步包括浮子盖194,所述浮子盖包括圆形底表面196、平截头形下部顶表面198、和在圆形底表面196与平截头形下部顶表面198之间延伸的浮子盖圆周侧壁200。
圆周侧壁200包括在圆形底表面196的圆形外周204与平截头形下部顶表面198的圆形外部边缘206之间延伸的外部圆周或圆柱形表面202。
浮子盖194与浮子本体134的圆柱形腔体162具有互补的形状和尺寸以便装配在所述腔体内,从而封闭倒置的拱顶形腔体152的环形开口158,从而限定出如图6所示的倒置的拱顶形隔离室208。
此外,且参见图6和图10,浮子盖194的平截头形下部顶表面198为浮子本体134的平截头形上部顶表面138提供了向下部的延续,从而限定出漏斗隔离浮子132的锥形或漏斗表面210,所述锥形或漏斗表面进一步限定出锥形或漏斗形腔体212。在一个实施例中,平截头形上部顶表面138和下部顶表面198是彼此连续的,从而使得漏斗表面210从平截头形上部顶表面138的圆形外部边缘146向着平截头形下部顶表面198的下部环形边缘214均匀渐细。在另一实施例中,下部顶表面198可具有加速的渐细程度。
漏斗形表面210从平截头形上部顶表面138的圆形外部边缘146向着平截头形下部顶表面198的下部环形边缘214向内渐细,其中漏斗表面210渐变为浮子盖194的漏斗管道部分216。漏斗管道部分216限定出位于中心的端部开口的圆柱形开口218,所述开口延伸穿过浮子盖194的中心区域。进一步地,至少一条漏斗流体通路220被设置穿过漏斗浮子盖194而介于被设置在平截头形下部顶表面198中的漏斗端口222(图11)和被设置在浮子盖的底表面196中的进入端口224(图12)之间,且位于与漏斗管道部分216相邻的位置处,由此在漏斗形腔体212与倒置的拱顶形隔离室208之间提供开放连通。在一个实施例中,设置了四条漏斗流体通路220,所述通路被连接在相应的端口222、224之间且围绕漏斗管道部分216以90度等距间隔。
此外,且在一个实施例中,漏斗流体通路220大体上呈三角形,且具有凹入顶点和凸出底部,所述凹入顶点具有位于与漏斗管道部分216相邻位置处的圆角边缘,所述凸出底部具有位于远离漏斗管道部分216的位置处的圆角边缘,如图11所示。此外,且在一个实施例中,漏斗形表面210与垂直于浮子盖194的中心轴线226(图13)的平面呈约30度的优选坡度。因此,这为漏斗面提供了约120度的开口。
此外,且参见图12和图13,浮子盖194的圆形底表面196的一个实施例包括:大体上平的表面228,所述平面限定出该位于中心的端部开口的圆柱形开口218和多个漏斗流体通路220的边界;环形部分230,所述环形部分从表面228渐变且具有与垂直于漏斗盖134的中心轴线226的平面呈约5度的坡度;和大体上平的环形底部边缘表面232,所述表面从环形部分230渐变。
此外,浮子盖194优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,浮子盖194由聚苯乙烯类材料制成,但并不限于这种材料。
伞形阀234
参见图6和图14,且在一个实施例中,浮子组件130进一步包括以弹性伞形阀234的形式存在的第一单通阀或止回阀,所述阀被用以基于伞形阀234上的生物流体的压力差而选择性地打开和关闭漏斗流体通路220,由此控制流体从漏斗形腔体212流向倒置的拱顶形隔离室208,同时防止了流体经由伞形阀234而回流出倒置的拱顶形隔离室208到达漏斗形腔体212。因此,伞形阀234使得生物流体作为伞形阀234上的生物流体的压力差的函数而从位于浮子上方的第二或上部体积区域262向由倒置的拱顶形隔离室208限定出的第三体积区域或隔离区域进行单向流动。
更特别地,且在一个实施例中,伞形阀234包括大体上呈圆形的天篷或拱顶236,所述天篷或拱顶在未受压力的位置处与位于中心的杆部238大体上垂直地进行延伸。该杆部238包括球茎状部分240,超出所述球茎状部分设置的是渐细的轴杆部分242。在一个实施例中,整个伞形阀234是一件式的整体构造。
参见图6、图10、图12和图14,伞形阀234通过将杆部238紧固穿过位于中心的端部开口的圆柱形开口218的方式被安装到浮子盖194上,所述圆柱形开口被设置穿过浮子盖194。这是通过以下做法实现的:将介于天篷236与球茎状部分240之间的杆部238的长度设置为大于圆柱形开口218的长度且将球茎状部分的直径设置为大于圆柱形开口218的直径,从而使得当杆部238的渐细轴杆部分242从浮子盖194的底表面196被插入圆柱形开口218内并且被拉动或伸展远离浮子盖194的平截头形下部顶表面198时,弹性球茎状部分240穿过位于中心的端部开口的圆柱形开口218并且回复其与浮子盖194的平截头形下部顶表面 198相邻的正常形状,由此用作用于将伞形阀234保持在适当位置的锚固装置。在将伞形阀234锚固在适当位置处之后,渐细的轴杆部分242可被修整,同时保持着球茎状部分240。
此外,当处于未受应力位置处时,该大体上呈圆形的天篷或拱顶236包括平的下侧接触表面244。因此,当位于中心的杆部238被伸展时,轴向力被施加在天篷或拱顶236上,从而使得下侧244被抽吸而以正常紧密接触的状态靠在浮子盖194的底表面196的大体上平的表面228上,从而对漏斗流体通路220进行密封。
对于这种构造而言,弹性伞形阀234提供了单通阀,所述单通阀控制流体流入倒置的拱顶形隔离室208内并防止流体经由弹性伞形阀234流出倒置的拱顶形隔离室208。特别地,弹性伞形阀234在预定压力差或裂开压力下打开,或者换句话说当漏斗流体通路220中的压力比天篷或拱顶236的外表面246下方或上的压力高出该伞形阀234的预定或已公知的裂开压力时,该阀打开。因此,当漏斗流体通路220处的压力所限定的正压力差比天篷或拱顶236的外表面246上的压力所高出的量大于该裂开压力时,则该压力差导致柔性天篷或拱顶236倒转或向下弯曲,而远离浮子盖194的底表面196,由此允许生物流体进入倒置的拱顶形隔离室208内。在压力差处于小于裂开或打开压力的点时,弹性天篷或拱顶236回复其处于漏斗流体通路220下的密封位置,由此防止任何进一步的生物流体进入倒置的拱顶形隔离室208内。
在一个实施例中,伞形阀234优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,伞形阀234由硅酮类材料制成,但并不限于这种材料;而是可使用任何具有足够柔性和弹性的材料,只要这种材料与被处理的生物流体相容,且优选生物相容且对于伽马射线辐射是稳定的。伞形阀234的一个商用实例是来自Vernay的2510-102型阀。
鸭嘴阀248
仍然参见图6、图7和图15,且在一个实施例中,浮子组件130进一步包括以弹性鸭嘴阀248的形式存在的第二单通阀或止回阀,所述阀被用以基于鸭嘴阀248上的生物流体的压力差而选择性地打开和关闭在第一圆形出口端口172与第二圆形出口端口174之间延伸的出口通路170,由此控制流体从倒置的拱顶形隔离室208流向第一或下部体积区域260,同时防止了流体经由鸭嘴阀248而从第一或下部体积区域260回流入倒置的拱顶形隔离室208内。因此,鸭嘴阀248使得生物流体作为鸭嘴阀248上的生物流体的压力差的函数而从浮子内的隔离区域向第一或下部体积区域260进行单向流动。
在一个实施例中,鸭嘴阀248包括端部开口的中空圆柱形部分250,所述部分被联接至出口通路170且从沿径向向外伸出的环形凸缘部分252渐变为中空的V形或会聚的部分254,所述部分终止于由一对弹性密封唇缘258限定的细长出口切口256。弹性密封唇缘258被成形以便移动分开,从而打开切口256以使流体沿一个方向流动通过沿轴向延伸穿过鸭嘴阀248的流体通路。
弹性密封唇缘258正常状态下将切口256保持在封闭位置处。当该中空V形或会聚部分内的处于密封唇缘258上方的位置处的流体压力比弹性密封唇缘258下方的流体压力高出该鸭嘴阀248的预定裂开压力时,则该弹性密封唇缘258展开且切口256打开,由此允许流体向下流动穿过出口通路或孔口170且穿过鸭嘴阀248的轴向延伸的流体通路。当弹性密封唇缘258的外表面下方或上的流体压力比弹性密封唇缘258上方的流体压力所高出的量大于鸭嘴阀248的裂开压力时,出口切口256关闭,由此防止流体通过该鸭嘴阀回流。此外,如果流体流停止或反转方向,则流体施加在弹性密封唇缘258的外表面上的反压力会使唇缘受力而彼此密封接靠、封闭出口切口256并且防止流体回流。
当组装时,鸭嘴阀的环形凸缘部分252被座置在环形凹进区域178内,该环形凹进区域被设置穿过浮子本体134的底表面136,而中空圆柱形部分250装配在环形肩部176上,从而使得出口通路170与鸭嘴阀248的沿轴向延伸的流体通路进行开放连通,且使得在鸭嘴阀248与浮子本体134的环形肩部176之间形成压入式配合或联接,以便在鸭嘴阀248与浮子本体134之间保持密封。
在一个实施例中,鸭嘴阀248优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,鸭嘴阀由硅酮类材料制成,但并不限于这种材料;而是可使用任何具有足够柔性和弹性的材料,只要这种材料与被处理的生物流体相容,且优选生物相容且对于伽马射线辐射是稳定的。鸭嘴阀的该实施例的一个商用实例是来自MiniValve International的DU 054.001-154.01型阀。
使用和操作
在使用和操作过程中,且参见附图,装置10起初接收多组分生物流体样品(例如外周血、骨髓抽吸物、血液组分、脐带血、单采血液制品、脂肪抽吸物、精液、尿液、牛奶、腹水流体、渗出物或脑脊髓流体),这是通过实施以下步骤实现的:从入口阀86的凸式鲁尔锁头88上移除盖85、将常规的无针注射器270或包含生物流体样品的其他分配装置联接至入口阀86的凸式鲁尔锁头88、将生物流体样品从常规的注射器270或其他分配装置(图16)注射或分配进入装置10内、将常规的注射器270或其他分配装置与入口阀86的凸式鲁尔锁头88脱离联接、并且重新附接盖85。当为装置10供应生物流体时,空气过滤器允许空气从封罩48逸出。
被接收的生物流体样品充注位于倒置的拱顶形隔离室208上方的包括漏斗形腔体212的第二或上部体积区域262,并且经由圆周间隙148流至位于浮子组件130下方的第一或下部体积区域260,所述圆周间隙被设置在浮子侧壁140的外部圆周表面142与管道12的内部圆周表面24之间,如图17所示。这种设置起初通过常闭伞形阀234和常闭鸭嘴阀248而防止了生物流体样品进入或穿过倒置的拱顶形隔离室208。此外,支座构件34的圆形顶部边缘38与浮子组件130的浮子本体134的圆形底表面136邻接,从而在起初时提升浮子组件130使其离开管道12的封闭底端14的内表面30,以便防止在其间形成真空密封,同时还在起初条件下保护了位于支座构件34的圆柱形接收室46中的弹性鸭嘴阀248。
一旦生物流体样品已被接收在由管道12和管道盖50限定出的封罩48内,装置10即被置于常规的离心装置280中,所述离心装置在一种或多种预定速度下进行一种或多种预定的持续时间的操作。在一个实施例中,且对于典型的生物流体样品如血液来说,常规的离心装置280在约3,200 RPM的速度下进行约12分钟至约15分钟的操作。当然,可根据将要被装置10处理的特定生物流体凭经验确定一种或多种持续时间和一种或多种速度,且所述时间和速度可根据生物流体而有所不同。
在装置10起初进行离心时,漏斗形腔体212中的生物流体渐渐增加施加在伞形阀234上的压力,这导致伞形阀234上的压力差大于伞形阀234的裂开压力,从而允许流体流动通过其中一个或多个漏斗流体通路220并进入倒置的拱顶形隔离室208内,所述隔离室开始充注并将第二压力施加在鸭嘴阀248上,这导致鸭嘴阀248上的压力差大于鸭嘴阀248的裂开压力,由此允许生物流体起初经由出口通路170流出倒置的拱顶形隔离室208。首先,生物流体迅速流动通过倒置的拱顶形隔离室208且当样品是血液时,血球容积计起初并未浓缩。对于处于打开位置的伞形阀234和鸭嘴阀248而言,在第一或下部体积区域260中或在浮子组件130下方继续生物流体柱的构建过程。当该生物流体柱进行构建时,装置10提供了独特的循环过程或密度反馈过程,下文将要以外周血作为被处理的生物流体的实例对这一过程进行描述。
因此,且当生物流体如外周血基于密度进行分层且组分构建成柱时,恰位于浮子本体134的底表面136下方的细胞还继续分层,从而使得位于鸭嘴阀248的水平上方的细胞密度比鸭嘴阀248的水平下方的细胞密度更低,所述密度之差提供的压力差小于鸭嘴阀248的裂开压力,由此导致鸭嘴阀248关闭,从而使得红细胞随着时间逐渐积聚在倒置的拱顶形隔离室208的底部部段154处且被压实,且因此在室的底部部段154处形成了压实的细胞,该细胞的密度大于恰位于鸭嘴阀248水平下方的细胞,这是因为在底部部段154处的红细胞密度增加的同时,恰位于鸭嘴阀248下方的密度却由于更大密度的细胞还向着管道12的底端14进行的迁移而降低。因此,随着该密度的增加,建立了超过鸭嘴阀248的裂开压力的压力差,该阀随后打开,由此允许红细胞流动通过出口通路170并使生物流体在第一或下部区域260中进行位移,这进一步将流体向上推动或导致流体向上涌动而穿过介于浮子侧壁140的外部圆周表面142与管道12的内部圆周表面24之间的圆周间隙148。该向上的流体流具有承载生物流体的更轻组分使其从管道12的第一或下部体积区域260向上返回到达管道12的第二或上部体积区域262的效应,该更轻的组分包括白细胞和血小板,其中这些更轻的成分比它们所循环进入的第二或上部体积区域262中的血浆更重,从而使得被包括在其中的白细胞和血小板或血沉棕黄层向下落回而穿过漏斗形腔体212、经过伞形阀234、并收集在倒置的拱顶形隔离室208中。该细胞循环过程或密度反馈过程继续向平衡进行下去,在所述平衡状态下,位于鸭嘴阀248上方和下方的细胞的压力差或密度差小于鸭嘴阀248的裂开压力,由此导致鸭嘴阀248最终关闭,且相似地,位于伞形阀234上方和下方的细胞的密度差小于伞形阀234的裂开压力,从而导致伞形阀234最终关闭,从而结束该装置10的独特的细胞循环过程或密度反馈过程。
因此,该细胞循环过程或密度反馈过程使得有多次机会在倒置的拱顶形隔离室208中捕获白细胞或所关注的其他目标组分,由此与已公知的现有技术装置相比提高了回收率。
在离心步骤之后,包含被分离和隔离的生物流体组分的装置10从离心装置280(图18)上被移除且被置于常规的磁力搅拌器290上,如图20示意性示出地。搅拌器随后被赋能以便启动位于倒置的拱顶形隔离室208内部的磁力搅拌棒292或与所述磁力搅拌棒共同作用,以便对隔离室208内的至少一种隔离的目标组分进行搅拌,从而提高随后的获取步骤的回收率,在一个实施例中,对至少一种隔离的目标组分或成分搅拌约20秒。当然,搅拌时间可根据生物流体而有所不同且可凭经验确定特定生物流体的特定搅拌时间。
在搅拌步骤之后,对至少一种隔离的目标组分或成分实施获取步骤且所述获取步骤包括以下步骤:从抽取阀100的凸式鲁尔锁头102上移除盖99、将常规的注射器272或其他抽取装置联接至抽取阀100的凸式鲁尔锁头102、从倒置的拱顶形隔离室208中抽吸至少一种隔离的目标组分或成分,这是通过以下方式完成的:提供从注射器103至被设置在内部半球形表面150的圆角底部部段154中的泪滴形端口188的真空,并且从倒置的拱顶形隔离室208中抽吸至少一种隔离的目标组分或成分并使其穿过泪滴形端口188并进入且穿过被设置在浮子本体134中的出口L形抽取通路180、盘卷管道124、倒钩接头114、L形壳体通路62、抽取阀100且最终进入常规注射器272内(图19)。
在完成获取步骤之后,将常规的注射器103与抽取阀100的凸式鲁尔锁头102脱开联接,以准备将至少一种目标组分或成分用于至少一种诊断和治疗应用中。当获取至少一种目标组分或成分时,空气过滤器允许空气进入封罩48内。此外,当在获取步骤过程中达到伞形阀的裂开压力时,血浆流入倒置的拱顶形隔离室208内以使至少一种目标组分或成分的被移除的体积进行移位。
应该注意到:在常规的离心装置中可使用平衡重物装置282以便根据需要使包含生物流体的装置10的重量产生偏移。
此外,装置10的组装环境应该将流体路径中存在颗粒物质的危险性降至最低限度,且当用于临床应用中时,装置10必须进行消毒且流体路径应该是无热原的(non-pyrogenic)。
装置310
现在参见图22和图23,且在一个实施例中,装置310包括:主要离心管道或容器312;管道盖组件46(其细节还可参见图3和图5),所述管道盖组件用于选择性地封闭容器312以便限定出用于接收和包含具有多种组分的生物流体的封罩334;双密度的表面下漏斗隔离浮子的组件340,该组件被可滑动地设置在容器312内且将封罩334分隔成位于浮子组件340下方的第一或下部体积区域336、位于浮子组件340上方的第二或上部体积区域338和由浮子组件340内的隔离室378限定出的隔离或第三体积区域,下文将对此做进一步描述;和柔性管道3124(其细节还可参见图1),所述柔性管道操作性地联接在浮子组件340与管道盖组件46之间以便通过相应地进行盘卷或伸长的方式而随着浮子组件340上下行进。
主要离心管道312
更特别地,且参见图24,装置310所包括的主要离心管道或容器312包括封闭的大体上平的环形底端314、限定出开口顶端318的大体上平的环形顶部边缘316、和在封闭底端314与环形顶部边缘316之间延伸的圆柱形侧壁320。该圆柱形侧壁320包括外部圆柱形表面322和内部圆周或圆柱形表面324,所述表面限定出圆柱形包含室326,所述包含室沿管道312的中心纵向轴线328延伸,所述中心纵向轴线也是装置310的中心纵向轴线。
在一个实施例中,封闭底端314被大体上成形为盘形构件,所述构件具有内表面330和外表面332。内表面330包括内部圆角边缘,该边缘渐变为圆柱形侧壁320的内部圆柱形表面324。相似地,外面332包括外部圆角边缘,该边缘渐变为圆柱形侧壁320的外部圆柱形表面322。
此外,封闭底端314可被选择性地关闭或与圆柱形侧壁320一体成形。
此外,该管道优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,该管道312由聚碳酸酯或聚苯乙烯材料制成,但并不限于所述材料。
管道盖组件48
参见图22和图23,且返回参见图3至图5,装置310进一步包括管道盖组件48,上文对所述组件已经进行了详细描述,为简便起见,此处不再重复。
浮子组件340
现在参见图25和图26,且如上文所述,装置310进一步包括浮子组件340,所述浮子组件包括:漏斗隔离浮子342,所述漏斗隔离浮子包括浮子本体344、漏斗浮子盖420和底部浮子盖480或500。由于漏斗隔离浮子应该具有制造精度,因此优选将该漏斗隔离浮子342制成子部件,所述子部件包括浮子本体344、漏斗浮子盖420、和底部浮子盖480或500,以便有利于精确的注射成型,且还优选利用声波焊接装置或其他可靠手段组装这些子部件。
浮子组件340进一步包括第一止回阀器件,在一个实施例中,所述第一止回阀器件以图14详细示出的伞形阀234的形式存在;和第二止回阀器件,在一个实施例中,所述第二止回阀器件以图15详细示出的鸭嘴阀248的形式存在。
浮子本体342
更特别地,且参见图25至图27,浮子本体344包括环形底部边缘346、平截头形顶表面348和在环形底部边缘346与平截头形上部顶表面350之间延伸的浮子本体侧壁350。
浮子本体侧壁350包括外部圆周或圆柱形表面352,所述表面在环形底部边缘346与平截头形顶表面348的圆形外周354之间延伸。浮子本体侧壁350的外部圆周表面352所限定出的直径小于由主要离心管道312的内部圆周表面324限定出的直径,从而在浮子本体侧壁350的外部圆周表面352与管道312的内部圆周表面324之间限定出圆周间隙356。
此外,浮子本体侧壁350包括内部半球形表面358,所述表面限定出倒置的拱顶形或半球形腔体360,所述腔体从该半球形表面358的圆角底部部段362延伸至上部环形突部364,且所述表面限定出该倒置的拱顶形腔体360的环形开口366。上部环形突部364渐变为内部圆柱形表面368,所述表面限定出端部开口的圆柱形腔体370,所述腔体位于倒置的拱顶形腔体360顶上,从而使得环形开口366还限定出该圆柱形腔体370的下部开口。进一步地,内部圆柱形表面368从环形突部364延伸至平截头形顶表面348的圆形内部边缘372。圆形内部边缘372限定出介于圆柱形腔体370与平截头形顶表面348之间的环形开口374的边界且限定出所述环形开口,从而使得该开口374限定出圆柱形腔体370的上部开口和平截头形顶表面348的下部开口。
此外,浮子本体344优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,浮子本体344由聚苯乙烯或聚碳酸酯类材料制成,但并不限于这种材料。
出口孔口380
参见图27和图28,浮子本体344进一步包括在第一圆形出口端口382与第二圆形出口端口384之间延伸的出口孔口或通路380,所述第一圆形出口端口被设置在浮子本体344的内部半球形表面358的圆角底部部段362中,所述第二圆形出口端口被设置在浮子本体344的底表面386中,以便在倒置的拱顶形腔体360与位于浮子组件340下方的第一或下部体积区域336之间提供开放的流体连通。
此外,第一和第二圆形出口端口382、384具有由浮子本体344的中心纵向轴线388限定出的共用轴线。
此外,第二圆形出口端口384被设置在浮子本体344的底表面386中而位于这样的位置处,所述位置从浮子本体侧壁350的环形底部边缘346凹进且限定出两个沿直径方向延伸且相互交叉的横向构件390、392,所述构件在浮子本体344的底表面386中限定出四个隔开的腔体394、396、398、400。这四个隔开的腔体394、396、398、400呈现出倒置的拱顶形腔体360的下部外表面402。
抽取孔口404
现在参见图27和图29,浮子本体344进一步包括抽取孔口404,在一个实施例中,所述抽取孔口是由第一分支406、第二分支408和介于所述第一分支与所述第二分支之间的分支弯曲件410限定出的L形抽取通路404。第一分支406是通过设置孔而形成的,所述孔以大体上垂直于浮子本体344的中心纵向轴线388的角度穿过浮子本体侧壁350,其中浮子本体侧壁350的与外部圆周表面352相邻的一部分随后被柱塞412插塞,如图25所示。第二分支408是通过设置孔而形成的,所述孔既穿过平截头形顶表面348又穿过浮子本体侧壁350,所述孔在弯曲件410处终止于第一分支406且与浮子本体344的中心纵向轴线388成大体上平行的角度。抽取孔口或L形抽取通路404与被设置在内部半球形表面358中的椭圆形端口414和被设置在平截头形顶表面348中的圆形端口416形成开放的流体连通且在二者之间延伸。第二分支408的上部部分418在邻近圆形端口416的位置处具有增加的直径以便接收盘卷管道124的下端128,所述盘卷管道的上端126被联接至倒钩接头114的带倒钩的端部122以便在倒置的拱顶形腔体360与抽取阀100之间提供开放的流体连通。
漏斗浮子盖420
现在参见图30至图33,漏斗隔离浮子342进一步包括漏斗浮子盖420,所述浮子盖包括平截头形或漏斗形壁部422,所述壁部渐变成圆柱形颈部460并安装所述颈部,所述颈部渐变成盘形底部470并安装所述盘形底部。漏斗形壁部422包括平截头形或漏斗形上表面424,所述表面限定出锥形或漏斗形腔体426。漏斗形壁部422进一步包括平截头形或漏斗形下表面428和外部圆周或圆柱形周缘430,所述周缘在平截头形或漏斗形上表面424与下表面428之间延伸。
盘形底部470与浮子本体344的圆柱形腔体370具有互补的形状和尺寸以便装配在所述腔体内,且当装配在其中时,弹性O形环472被捕获在盘形底部470的下部周部倒角474与环形突部364之间以便在其间提供密封并且封闭倒置的拱顶形腔体360的环形开口366,从而限定出倒置的拱顶形隔离室378,如图25所示。此外,漏斗形壁部422的漏斗下表面428与浮子本体344的平截头形顶表面348具有互补的形状和尺寸以便在弹性O形环472被密封靠在环形突部364上时接靠在所述顶表面上。
当盘形底部470如上文所述被适当地装配在浮子本体344的圆柱形腔体370内时,在漏斗浮子盖420与浮子本体344之间设置对齐和互锁器件。特别地,且参见图25、图27和图31,从浮子本体344的平截头形顶表面348伸出的圆形区段432被接收在圆形区段凹处434内,所述凹处被设置穿过漏斗下表面428并进入漏斗形壁部422内,从而使得伸出的圆形区段432与圆形区段凹处434对齐并互锁。此外,浮子本体344的平截头形顶表面348包括环形伸出部436,所述伸出部具有三角形剖面区域,所述三角形剖面区域被制成一定尺寸以便被接收在形状互补的环形凹部438(图25)内,所述凹部被设置穿过漏斗下表面428并进入漏斗浮子盖420的漏斗形壁部422。此外,对齐和互锁器件还使延伸通过漏斗形壁部422的开口440与抽取孔口或L形抽取通路404的圆形端口416对齐,从而使得盘卷管道124的邻近下端128的部分被接收穿过其中。
此外,且参见图30至图33,漏斗形壁部422的平截头形或漏斗形上表面424从上部环形外部边缘442向着下部环形边缘444向内渐细,其中漏斗形上表面424渐变为漏斗浮子盖420的漏斗管道部分446。漏斗管道部分446限定出位于中心的端部开口的圆柱形开口448,所述开口延伸穿过圆柱形颈部460的中心区域和漏斗浮子盖420的盘形底部470。进一步地,至少一条漏斗流体通路或孔口450被设置穿过漏斗浮子盖420而位于与漏斗管道部分446相邻的位置处,由此在漏斗形腔体426(图25)与倒置的拱顶形隔离室378之间提供开放连通。在一个实施例中,设置了四条漏斗流体通路450,所述通路围绕漏斗管道部分446以90度等距间隔。
此外,且在一个实施例中,漏斗流体通路或孔口450大体上呈三角形,且具有凹入顶点和凸出底部,所述凹入顶点具有位于与漏斗管道部分446相邻位置处的圆角边缘,所述凸出底部具有位于远离漏斗管道部分446的位置处的圆角边缘,如图30、32和33所示。此外,且在一个实施例中,漏斗形上表面210与垂直于浮子盖420的中心轴线452(图31)的平面呈约30度的坡度。因此,这为漏斗面提供了约120度的开口。
此外,且参见图31和图33,下部周部倒角474渐变为环形凹进底部区域476,所述区域进一步渐变为大体上平的底表面478,所述底表面限定出位于中心的端部开口的圆柱形开口448和多个漏斗流体通路或孔口450的边界,如图33所示。
此外,漏斗浮子盖420优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,浮子盖420由聚苯乙烯或聚碳酸酯类材料制成,但并不限于这种材料。
底盖480
现在参见图34至图36,漏斗隔离浮子进一步包括底部浮子盖480,所述底部浮子盖包括圆形壁部482,所述圆形壁部包括大体上平的顶表面484、大体上平的底表面486和在所述顶表面与所述底表面之间延伸的外周边缘488。此外,底部浮子盖480包括环形唇缘或伸出部490,所述环形唇缘或伸出部在与圆形壁部482的外周边缘488相邻的位置处从该大体上平的顶表面484伸出且具有三角形剖面区域,所述剖面区域被制成一定尺寸以便被接收在具有互补形状的环形凹部538(图25)内,所述环形凹部被设置在浮子本体344中。此外,底部浮子盖480包括位于中心的环形突部492,所述突部在圆形壁部482的大体上平的顶表面484的下方凹进。该位于中心的环形突部492限定了位于中心的孔口494的边界,所述孔口被设置穿过圆形壁部482。此外,底部浮子盖480包括多个隔开的翅片496,所述翅片从圆形壁部482的大体上平的底表面向下伸出。在一个实施例中,设置了四个向下伸出的翅片496,所述翅片围绕底部浮子盖480的位于中心的孔口494以90度等距隔开。在使用和操作过程中,翅片496用于在起初时提升浮子组件340使其离开管道312的封闭底端314的内表面330,以便防止在其间形成真空密封,同时还在起初条件下保护了弹性鸭嘴阀248。
底部浮子盖480优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,底部浮子盖480由聚苯乙烯或聚碳酸酯类材料制成,但并不限于这种材料。
底盖500
参见图37至39,且在另一实施例中,漏斗隔离浮子342进一步包括底部浮子盖500,所述底部浮子盖包括圆形壁部502,所述圆形壁部包括大体上平的顶表面504、大体上平的底表面506和在所述顶表面与所述底表面之间延伸的外周边缘508。此外,底部浮子盖500包括环形唇缘或伸出部510,所述环形唇缘或伸出部在与圆形壁部502的外周边缘508相邻的位置处从该大体上平的顶表面504伸出且具有三角形剖面区域,所述剖面区域被制成一定尺寸以便被接收在具有互补形状的环形凹部538(图25)内,所述环形凹部被设置在浮子本体344中。此外,底部浮子盖500包括位于中心的环形突部512,所述突部在圆形壁部502的大体上平的顶表面504的下方凹进。该位于中心的环形突部512限定了位于中心的孔口514的边界,所述孔口被设置穿过圆形壁部502。此外,底部浮子盖500包括多个隔开的圆柱形腿部516,所述圆柱形腿部从圆形壁部502的大体上平的底表面506向下伸出。在一个实施例中,设置了四个向下伸出的圆柱形腿部516,所述圆柱形腿部围绕底部浮子盖500的位于中心的孔口514以90度等距隔开。每个圆柱形腿部516包括盲孔518,所述盲孔从被设置在圆形壁部502的大体上平的顶表面504中的开口端部向下延伸。在使用和操作过程中,圆柱形腿部516用于在起初时提升浮子组件340使其离开管道312的封闭底端314的内表面330,以便防止在其间形成真空密封,同时还在起初条件下保护了弹性鸭嘴阀248。底部浮子盖500优选由,但不限于,这样的材料制成,所述材料既具有生物相容性且对于伽马射线照射而言又是稳定的。在一个实施例中,底部浮子盖500由聚苯乙烯或聚碳酸酯类材料制成,但并不限于这种材料。
此外,且参见图40和图41,每个空的盲孔518可用作圆柱形重物530的承载位点,所述重物被插入所述盲孔中以便实现控制浮子组件340总密度的目的。因此,一个或多个重物530可与浮子盖500相联以便提供压载物,从而达到控制浮子组件340总密度的目的。对于用于调节浮子组件340的比重的压载物或重物而言,优选的材料是金属杆,如不锈钢。在本发明应用于血液骨髓处理以便获取血沉棕黄层的情况下,所希望的是使浮子组件340在血浆密度与压实红细胞的密度之间进行调节,且特别地,优选的浮子组件密度处在1.02克/立方厘米至1.08克/立方厘米的范围内,且最优选地处1.03克/立方厘米至1.07克/立方厘米的范围内。可对所使用的比重进行优化以使将要生产的装置可适应预期治疗或诊断用途对细胞成分的要求。更重的重物将导致红细胞含量升高并提高白细胞(WBC)的回收率。
参见图42和图43,每个圆柱形重物530还可由形成于底部浮子盖480的平的顶表面484上的每个支架结构532承载并且在底部浮子盖480与浮子本体344配合时被接收在处于浮子本体344(图28)的底表面386中的四个隔开的腔体394、396、398和400中的一个腔体中。因此,一个或多个重物530可被联接至底部浮子盖480以便提供压载物,从而达到控制浮子组件340总密度的目的,如上文所述。
此外,且参见图44,圆柱形重物300可被接收在盲孔302内以便对浮子组件130的总密度进行精确调节或控制。因此,一个或多个重物300可被联接至浮子本体134以便提供压载物,从而达到控制浮子组件130总密度的目的。在本实施例中,对于用于调节浮子组件130的比重的重物300而言,优选的材料同样是金属杆,如不锈钢。同样地,在本发明应用于血液骨髓处理以便获取血沉棕黄层的情况下,所希望的是使浮子组件130在血浆密度与压实红细胞的密度之间进行调节,且特别地,优选的浮子组件密度处在1.02克/立方厘米至1.08克/立方厘米的范围内,且最优选地处1.03克/立方厘米至1.07克/立方厘米的范围内。可对所使用的比重进行优化以使将要生产的装置可适应预期治疗或诊断用途对细胞成分的要求。更重的重物将导致红细胞含量升高并提高白细胞(WBC)的回收率。
伞形阀234
参见图25、图30至图33,且返回参见图14,浮子组件340的一个实施例进一步包括以弹性伞形阀234的形式存在的第一单通阀或止回阀,所述阀被用以基于伞形阀234上的生物流体的压力差而选择性地打开和关闭漏斗流体通路或孔口450,由此控制流体从漏斗形腔体426流向倒置的拱顶形隔离室378,同时防止了流体经由伞形阀234而回流出倒置的拱顶形隔离室378到达漏斗形腔体426。因此,伞形阀234使得生物流体作为伞形阀234上的生物流体的压力差的函数而从位于浮子上方的第二或上部体积区域338向由倒置的拱顶形隔离室378限定出的第三体积区域或隔离区域进行单向流动。
更特别地,且如上文所述且如图14所示,伞形阀234的一个实施例包括大体上呈圆形的天篷或拱顶236,所述天篷或拱顶在未受压力的位置处与位于中心的杆部238大体上垂直地进行延伸。该杆部238包括球茎状部分240,超出所述球茎状部分设置的是渐细的轴杆部分242。在一个实施例中,整个伞形阀234是一件式的整体构造。
参见图25、图30、图33,且返回参见图14,伞形阀234通过将杆部238紧固穿过位于中心的端部开口的圆柱形开口448的方式被安装到漏斗浮子盖420上,所述圆柱形开口被设置穿过浮子盖420。这是通过以下做法实现的:将介于天篷236与球茎状部分240之间的杆部238的长度设置为大于圆柱形开口448的长度且将球茎状部分的直径设置为大于圆柱形开口448的直径,从而使得当杆部238的渐细轴杆部分242从漏斗浮子盖420的大体上平的底表面478被插入圆柱形开口448内并且被拉动或伸展远离浮子盖420的漏斗形上表面424时,弹性球茎状部分240穿过位于中心的端部开口的圆柱形开口448并且回复其与漏斗浮子盖420的漏斗形上表面424相邻的正常形状,由此用作用于将伞形阀234保持在适当位置的锚固装置。在将伞形阀234锚固在适当位置处之后,渐细的轴杆部分242可被修整,同时保持着球茎状部分240。
此外,当处于未受应力位置处时,该大体上呈圆形的天篷或拱顶236包括平的下侧接触表面244。因此,当位于中心的杆部238被伸展时,轴向力被施加在天篷或拱顶236上,从而使得下侧244被抽吸而以正常紧密接触的状态靠在漏斗浮子盖420的大体上平的底表面478上,从而对漏斗流体通路或孔口450进行密封。
对于这种构造而言,弹性伞形阀234提供了单通阀,所述单通阀控制流体流入倒置的拱顶形隔离室378内并防止流体经由弹性伞形阀234流出倒置的拱顶形隔离室378。特别地,弹性伞形阀234在预定压力差或裂开压力下打开,或者换句话说当漏斗流体通路或孔口450中的压力比天篷或拱顶236的外表面246下方或上的压力高出该伞形阀234的预定或已公知的裂开压力时,该阀打开。因此,当漏斗流体通路或孔口450处的压力所限定的正压力差比天篷或拱顶236的外表面246上的压力所高出的量大于该裂开压力时,则该压力差导致柔性天篷或拱顶236倒转或向下弯曲,而远离漏斗浮子盖420的大体上平的底表面478,由此允许生物流体进入倒置的拱顶形隔离室378内。在压力差处于小于裂开或打开压力的点时,弹性天篷或拱顶236回复其处于漏斗流体通路或孔口450下的密封位置,由此防止任何进一步的生物流体进入倒置的拱顶形隔离室378内。
鸭嘴阀248
参见图25、图27、图34至图39,且返回参见图15,浮子组件340的一个实施例进一步包括以弹性鸭嘴阀248的形式存在的第二单通阀或止回阀,所述阀被用以基于鸭嘴阀248上的生物流体的压力差而选择性地打开和关闭在第一圆形出口端口382与第二圆形出口端口384之间延伸的出口通路或孔口380,由此控制流体从倒置的拱顶形隔离室378流向第一或下部体积区域336,同时防止了流体经由鸭嘴阀248而从第一或下部体积区域336回流入倒置的拱顶形隔离室378内。因此,鸭嘴阀248使得生物流体作为鸭嘴阀248上的生物流体的压力差的函数而从浮子组件340内的隔离室378向第一或下部体积区域336进行单向流动。
在一个实施例中,且如上文所述且如图15所示,鸭嘴阀248包括端部开口的中空圆柱形部分250,所述部分被联接至出口通路170且从沿径向向外伸出的环形凸缘部分252渐变为中空的V形或会聚的部分254,所述部分终止于由一对弹性密封唇缘258限定的细长出口切口256。弹性密封唇缘258被成形以便移动分开,从而打开切口256以使流体沿一个方向流动通过沿轴向延伸穿过鸭嘴阀248的流体通路。
弹性密封唇缘258正常状态下将切口256保持在封闭位置处。当该中空V形或会聚部分内的处于密封唇缘258上方的位置处的流体压力比弹性密封唇缘258下方的流体压力高出该鸭嘴阀248的预定裂开压力时,则该弹性密封唇缘258展开且切口256打开,由此允许流体向下流动穿过出口通路或孔口380且穿过鸭嘴阀248的轴向延伸的流体通路。当弹性密封唇缘258的外表面下方或上的流体压力比弹性密封唇缘258上方的流体压力所高出的量大于鸭嘴阀248的裂开压力时,出口切口256关闭,由此防止流体通过该鸭嘴阀248回流。此外,如果流体流停止或反转方向,则流体施加在弹性密封唇缘258的外表面上的反压力会使唇缘受力而彼此密封接靠、封闭出口切口256并且防止流体回流。
当组装时,鸭嘴阀的环形凸缘部分252被座置在浮子本体344的底表面386与底部浮子盖480的环形突部492或底部浮子盖500的环形突部512之间,从而使得鸭嘴阀248的圆柱形部分250相应地穿过位于中心的孔口494或514,且从而使得中空的V形或会聚部分254相应地在底部浮子盖480或500下方延伸。在该布置中,出口通路或孔口380与鸭嘴阀248的沿轴向延伸的流体通路进行开放连通,且在浮子本体344的底表面386、鸭嘴阀248与底部浮子盖480的环形突部492或底部浮子盖500的环形突部512之间形成压入式配合或联接,以便在鸭嘴阀248与浮子本体344之间保持密封。
使用和操作
在使用和操作过程中,且参见附图,装置310的使用和操作与上文所述的装置10类似。装置310起初接收多组分生物流体样品(例如外周血、骨髓抽吸物、血液组分、脐带血、单采血液制品、脂肪抽吸物、精液、尿液、牛奶、腹水流体、渗出物或脑脊髓流体),这是通过实施以下步骤实现的:从入口阀86的凸式鲁尔锁头88上移除盖85、将常规的无针注射器270或包含生物流体样品的其他分配装置联接至入口阀86的凸式鲁尔锁头88、将生物流体样品从常规的注射器270或其他分配装置注射或分配进入装置310内、将常规的注射器270或其他分配装置与入口阀86的凸式鲁尔锁头88脱离联接、并且重新附接盖85。当为装置310供应生物流体时,空气过滤器允许空气从封罩334逸出。
被接收的生物流体样品充注位于倒置的拱顶形隔离室378上方的包括漏斗形腔体426的第二或上部体积区域338,并且经由圆周间隙356流至位于浮子组件340下方的第一或下部体积区域336,所述圆周间隙被设置在浮子侧壁350的外部圆周表面352与管道312的内部圆周表面324之间。这种设置起初通过常闭伞形阀234和常闭鸭嘴阀248而防止了生物流体样品进入或穿过倒置的拱顶形隔离室378。此外,底部浮子盖480的隔开的翅片496或者底部浮子盖500的隔开的圆柱形腿部516在起初时提升浮子组件340使其离开管道312的封闭底端314的内表面330,以便防止在其间形成真空密封,同时还在起初条件下保护了弹性鸭嘴阀248。
一旦生物流体样品已被接收在由管道312和管道盖50限定出的封罩334内,装置310即被置于常规的离心装置280中,所述离心装置在一种或多种预定速度下进行一种或多种预定的持续时间的操作。在一个实施例中,且对于典型的生物流体样品如血液来说,常规的离心装置280在约3,200RPM的速度下进行约12至约15分钟的操作。当然,可根据将要被装置310处理的特定生物流体凭经验确定一种或多种持续时间和一种或多种速度,且所述时间和速度可根据生物流体而有所不同。
在装置310起初进行离心时,漏斗形腔体426中的生物流体渐渐增加施加在伞形阀234上的压力,这导致伞形阀234上的压力差大于伞形阀234的裂开压力,从而允许流体流动通过其中一个或多个漏斗流体通路或孔口450并进入倒置的拱顶形隔离室378内,所述隔离室开始充注并将第二压力施加在鸭嘴阀248上,这导致鸭嘴阀248上的压力差大于鸭嘴阀248的裂开压力,由此允许生物流体起初经由出口通路或孔口380流出倒置的拱顶形隔离室378。首先,生物流体迅速流动通过倒置的拱顶形隔离室378且当样品是血液时,血球容积计起初并未浓缩。对于处于打开位置的伞形阀234和鸭嘴阀248而言,在第一或下部体积区域336中或在浮子组件340下方继续生物流体柱的构建过程。当该生物流体柱进行构建时,装置310提供了独特的循环过程或密度反馈过程,下文将要以外周血作为被处理的生物流体的实例对这一过程进行描述。
因此,且当生物流体如外周血基于密度进行分层且组分构建成柱时,恰位于底部浮子盖480的底表面484或底部浮子盖500的底表面506下方的细胞还继续分层,从而使得位于鸭嘴阀248的水平上方的细胞密度比鸭嘴阀248的水平下方的细胞密度更低,所述密度之差提供的压力差小于鸭嘴阀248的裂开压力,由此导致鸭嘴阀248关闭,从而使得红细胞随着时间逐渐积聚在倒置的拱顶形隔离室378的底部部段362处且被压实,且因此在室的底部部段362处形成了压实的细胞,该细胞的密度大于恰位于鸭嘴阀248水平下方的细胞,这是因为在底部部段362处的红细胞密度增加的同时,恰位于鸭嘴阀248下方的密度却由于更大密度的细胞还向着管道312的底端314进行的迁移而降低。因此,随着该密度的增加,建立了超过鸭嘴阀248的裂开压力的压力差,该阀随后打开,由此允许红细胞流动通过出口通路380并使生物流体在第一或下部区域336中进行位移,这进一步将流体向上推动或导致流体向上涌动而穿过介于浮子本体侧壁350的外部圆周表面352与管道312的内部圆周表面324之间的圆周间隙356。该向上的流体流具有承载生物流体的更轻组分使其从管道312的第一或下部体积区域336向上返回到达管道312的第二或上部体积区域338的效应,该更轻的组分包括白细胞和血小板,其中这些更轻的成分比它们所循环进入的第二或上部体积区域338中的血浆更重,从而使得被包括在其中的白细胞和血小板或血沉棕黄层向下落回而穿过漏斗形腔体426、经过伞形阀234、并收集在倒置的拱顶形隔离室378中。该细胞循环过程或密度反馈过程继续向平衡进行下去,在所述平衡状态下,位于鸭嘴阀248上方和下方的细胞的压力差或密度差小于鸭嘴阀248的裂开压力,由此导致鸭嘴阀248最终关闭,且相似地,位于伞形阀234上方和下方的细胞的密度差小于伞形阀234的裂开压力,从而导致伞形阀234最终关闭,从而结束该装置310的独特的细胞循环过程或密度反馈过程。
因此,该细胞循环过程或密度反馈过程使得有多次机会在倒置的拱顶形隔离室378中捕获白细胞或所关注的其他目标组分,由此与已公知的现有技术装置相比提高了回收率。
在离心步骤之后,包含被分离和隔离的生物流体组分的装置310从离心装置280上被移除且被置于常规的磁力搅拌器290上,如图20示意性示出地。搅拌器随后被赋能以便启动位于倒置的拱顶形隔离室378内部的磁力搅拌棒292或与所述磁力搅拌棒共同作用,以便对隔离室378内的至少一种隔离的目标组分进行搅拌,从而提高随后的获取步骤的回收率,在一个实施例中,对至少一种隔离的目标组分或成分搅拌约20秒。当然,搅拌时间可根据生物流体而有所不同且可凭经验确定特定生物流体的特定搅拌时间。
在搅拌步骤之后,对至少一种隔离的目标组分或成分实施获取步骤且所述获取步骤包括以下步骤:从抽取阀100的凸式鲁尔锁头102上移除盖99、将常规的无针注射器272或其他抽取装置联接至抽取阀100的凸式鲁尔锁头102、从倒置的拱顶形隔离室378中抽吸至少一种隔离的目标组分或成分,这是通过以下方式完成的:提供从注射器103至抽取通路或孔口404并且到被设置在内部半球形表面358的圆角底部部段362中的椭圆形端口414上的真空,并且从倒置的拱顶形隔离室378中抽吸至少一种隔离的目标组分或成分并使其穿过端口414并进入且穿过被设置在浮子本体344中的抽取通路或孔口404、盘卷管道124、倒钩接头114、L形壳体通路62、抽取阀100且最终进入常规注射器272内。
在完成获取步骤之后,将常规的无针注射器103与抽取阀100的凸式鲁尔锁头102脱开联接,以准备将至少一种目标组分或成分用于至少一种诊断和治疗应用中。当获取至少一种目标组分或成分时,空气过滤器允许空气进入封罩48内。此外,当在获取步骤过程中达到伞形阀的裂开压力时,血浆流入倒置的拱顶形隔离室378内以使至少一种目标组分或成分的被移除的体积进行移位。
应该注意到:在常规的离心装置中可使用平衡重物装置282以便根据需要使包含生物流体的装置310的重量产生偏移。
此外,装置310的组装环境应该将流体路径中存在颗粒物质的危险性降至最低限度,且当用于临床应用中时,装置310必须进行消毒且流体路径应该是无热原的。
此外,对于该用于分离和隔离生物流体的组分的装置的多个实施例而言,其构建材料包括塑料、橡胶、金属和磁体,所述材料具有生物相容性且基本上不含任何细胞毒素浸出物。管道的优选构建塑料为聚苯乙烯或聚碳酸酯。用于构建漏斗隔离浮子的本体的塑料包括聚苯乙烯或聚碳酸酯。浮子中的单通阀的优选材料为硅酮橡胶,该材料对于伽玛射线照射而言是稳定的。用以调节漏斗组件比重的压载物或重物的优选材料为金属杆如不锈钢,所述材料被设置在漏斗隔离浮子内的不会与生物组分接触的位置处。被置于漏斗隔离浮子的隔离室内的优选的磁力搅拌棒由磁性材料如钕磁体制成。磁力搅拌棒可被制成多种形状和尺寸,但应该被选择以便与浮子的预期比重相容并避免磁性搅拌器对液体在浮子的内室的出口孔口中流动造成障碍的可能性。简单的杆状磁体是适当的,所述磁体的尺寸为浮子的隔离室的内部的内径的约一半。
一种制备样品管道、样品管道盖以及漏斗隔离浮子的优选方法是注射成型。另一种可选方式是,可通过及工厂中的工具如车窗和钻孔器制造漏斗隔离浮子。用于将盖子连接至浮子的盘卷管道优选是医用级聚氯乙烯。由于浮子必须具有制造精度,因此优选将装置制成子部件以便有利于精确地进行注射成型,且优选利用声波焊接装置或其他可靠手段组装所述子部件。
上面对装置的实施例10和310及其使用和操作进行的描述证实了本发明的工业适用性。
因此,应该意识到:可在不偏离上文所述且由下文的权利要求书限定的本发明的范围和公平意义的情况下作出多种结构变型和适应性改变。
Claims (44)
1. 一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:
封罩,所述封罩用于包含具有多种组分的生物流体;
浮子,所述浮子被可滑动地设置在所述封罩内且具有内部隔离室;
第一阀器件,所述第一阀器件用于允许生物流体作为所述第一阀器件上的生物流体的第一压力差的函数流入所述浮子的所述内部隔离室内;和
第二阀器件,所述第二阀器件用于使生物流体作为所述第二阀器件上的生物流体的第二压力差的函数流出所述浮子的所述内部隔离室,其中在装置进行离心操作的情况下,作为所述第一阀器件上的生物流体的所述第一压力差的函数且作为所述第二阀器件上的生物流体的所述第二压力差的函数,所述第一阀器件和所述第二阀器件起初允许所述生物流体的组分流动通过所述内部隔离室且随后关闭以便对所述内部隔离室进行密封,从而将所述生物流体的至少一种目标组分隔离在所述浮子的所述内部隔离室内。
2. 根据权利要求1所述的装置,其中所述浮子包括与所述内部隔离室开放连通的孔口和通往所述封罩外部以便允许将所述生物流体的至少一种目标组分从所述浮子的所述内部隔离室内抽取到所述封罩外部的柔性管道。
3. 根据权利要求2所述的装置,其中所述封罩包括容器,所述容器具有封闭底端、开口顶端和在所述封闭底端与所述开口顶端之间延伸的圆周侧壁,所述圆周侧壁具有内部圆周表面,所述内部圆周表面限定出包含室,所述包含室沿所述容器的中心纵向轴线进行延伸且其中所述封罩进一步包括盖,所述盖用于选择性地封闭所述容器的所述开口顶端以便限定出用于包含具有多种组分的所述生物流体的所述封罩。
4. 根据权利要求3所述的装置,其中所述浮子包括下部部分,所述下部部分包括倒置的半球形表面,所述表面具有上部环形边缘,所述上部环形边缘渐变为上部顶篷表面,以便将所述内部隔离室限定为倒置的拱顶形隔离室。
5. 根据权利要求4所述的装置,其中所述浮子进一步包括上部部分,所述上部部分位于所述下部部分顶上且包括漏斗形表面,所述漏斗形表面限定出漏斗形腔体,所述漏斗形腔体朝向所述倒置的拱顶形室会聚且与所述第一阀器件开放连通以便促使所述生物流体作为所述第一阀器件上的生物流体的所述第一压力差的所述函数流入所述内部隔离室内。
6. 根据权利要求5所述的装置,其中所述第一阀器件包括伞形阀。
7. 根据权利要求6所述的装置,其中所述第二阀器件包括鸭嘴阀。
8. 根据权利要求1所述的装置,其中所述浮子、所述第一阀器件和所述第二阀器件具有约1.02克/立方厘米至约1.08克/立方厘米的组合选定密度。
9. 根据权利要求1所述的装置,进一步包括被设置在所述浮子的所述内部隔离室内的磁力搅拌棒,用以在被磁力启动时对所述浮子的所述内部隔离室内的所述生物流体的至少一种目标组分进行搅拌。
10. 一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:
封罩,所述封罩包括内部圆周表面,所述内部圆周表面限定出用于包含具有多种组分的生物流体的室;
浮子,所述浮子被可滑动地设置在所述封罩内并将所述封罩分隔成下部体积区域和上部体积区域;
所述浮子包括限定出中间体积区域的内部隔离室且包括外部圆周表面,所述外部圆周表面与所述封罩的所述内部圆周表面沿圆周向隔离开来以便在二者之间限定出圆周间隙;
第一阀器件,所述第一阀器件用于打开和关闭所述生物流体从所述上部体积区域向位于所述浮子内的所述内部隔离室的连通;和
第二阀器件,所述第二阀器件用于打开和关闭所述生物流体从位于所述浮子内的所述内部隔离室向所述容器的所述下部体积区域的连通,其中在进行离心操作的情况下,作为所述第一阀器件上的生物流体的第一压力差的函数且作为所述第二阀器件上的生物流体的第二压力差的函数,所述第一阀器件和所述第二阀器件控制生物流体从所述上部体积区域进入所述内部隔离室内、离开所述内部隔离室进入所述下部体积区域内、离开所述下部体积区域并且穿过所述圆周间隙到达所述上部体积区域、并且返回进入所述内部隔离室内的至少一个闭路循环,从而将所述多组分生物流体的至少一种目标组分隔离在所述浮子的所述内部隔离室内。
11. 根据权利要求10所述的装置,其中所述浮子包括上部漏斗表面,所述上部漏斗表面用于促使所述生物流体流作为所述第一阀器件上的生物流体的所述第一压力差的所述函数进入所述内部隔离室内。
12. 根据权利要求11所述的装置,其中所述内部隔离室被成形为倒置的拱顶形室。
13. 根据权利要求12所述的装置,进一步包括用于从所述倒置的拱顶形室中抽取所述至少一种目标组分的器件,所述抽取是通过从所述倒置的拱顶形室的下部弓形部分中抽吸所述至少一种目标组分而实现的。
14. 根据权利要求13所述的装置,其中所述第一阀器件包括伞形阀。
15. 根据权利要求14所述的装置,其中所述第二阀器件包括鸭嘴阀。
16. 根据权利要求15所述的装置,进一步包括支座器件,所述支座器件用于起初将所述浮子与所述封罩的内部底表面隔开。
17. 根据权利要求10所述的装置,其中所述浮子、所述第一阀器件和所述第二阀器件具有约1.02克/立方厘米至约1.08克/立方厘米的组合选定密度。
18. 根据权利要求10所述的装置,进一步包括被设置在所述浮子的所述内部隔离室内的磁力搅拌棒,用以在被磁力启动时对所述浮子的所述内部隔离室内的所述生物流体的至少一种目标组分进行搅拌。
19. 一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:
容器,所述容器包括封闭底端、开口顶端和在所述封闭底端与所述开口顶端之间延伸的容器侧壁,所述侧壁具有内部圆周表面,所述内部圆周表面限定出沿所述容器的中心纵向轴线延伸的包含室;
盖,所述盖用于选择性地封闭所述容器的所述开口顶端以便限定出用于包含具有多种组分的生物流体的封罩;
浮子组件,所述浮子组件被可滑动地设置在所述容器内且将所述容器分隔成下部体积区域和上部体积区域;
所述浮子组件包括:
下部圆柱形部分,所述下部圆柱形部分包括倒置的半球形内表面,所述内表面的顶上设置了内部顶篷表面以便限定出倒置的拱顶形室从而隔离所述生物流体的目标组分;
上部圆柱形部分,所述上部圆柱形部分位于所述下部圆柱形部分顶上且包括锥形上表面,所述锥形上表面限定出漏斗形腔体,所述漏斗形腔体朝向所述浮子的所述下部圆柱形部分会聚以便接收、引导并促使生物流体从所述上部体积区域流向所述倒置的拱顶形室;
端部开口的进入通路,所述进入通路被设置在所述浮子内以便在所述漏斗形腔体与所述倒置的拱顶形室之间提供开放的流体连通;
端部开口的出口通路,所述出口通路被设置在所述浮子内以便在所述倒置的拱顶形室与所述下部体积区域之间提供开放的连通;
第一阀器件,所述第一阀器件用于选择性地打开和关闭所述端部开口的进入通路,以便控制流体从所述漏斗形腔体流向所述倒置的拱顶形室并防止流体从所述倒置的拱顶形室回流穿过所述第一阀器件而到达所述漏斗形腔体,所述选择性的打开和关闭是所述第一阀器件上的第一压力差的函数;
第二阀器件,所述第二阀器件用于选择性地打开和关闭所述端部开口的出口通路,以便控制流体流出所述倒置的拱顶形室而到达所述容器的所述下部体积区域并防止流体从所述下部体积区域回流穿过所述第二阀器件而到达所述倒置的拱顶形室,所述选择性的打开和关闭是所述第二阀器件上的第二压力差的函数,且
其中在进行离心操作的情况下,作为所述第一阀器件上的所述第一压力差的函数且作为所述第二阀器件上的所述第二压力差的函数,所述第一阀器件和所述第二阀器件起初允许所述生物流体的组分流动穿过所述倒置的拱顶形室且随后关闭以便密封所述倒置的拱顶形室,从而将所述生物流体的所述目标组分隔离在所述浮子的所述倒置的拱顶形室内。
20. 根据权利要求19所述的装置,进一步包括盘卷的柔性管道,所述盘卷管道的一端被操作性地联接至抽取阀,所述抽取阀被联接至所述盖,且所述盘卷管道的另一端被操作性地联接至端部开口的抽取通路的一端,所述抽取通路被设置在所述浮子组件的所述上部圆柱形部分和所述下部圆柱形部分中,且其另一端终止于所述浮子组件的所述下部圆柱形部分的所述倒置的半球形内部表面的底部区域中,以便通过将真空施加到被联接至所述盖的所述抽取阀上的方式抽取被隔离在所述倒置的拱顶形室内的所述生物流体的目标组分。
21. 根据权利要求19所述的装置,进一步包括入口阀器件,所述入口阀器件被联接至所述盖且与所述包含室开放连通以便允许具有多种组分的所述生物流体被分配进入所述包含室内。
22. 根据权利要求19所述的装置,进一步包括空气过滤器器件,所述空气过滤器器件被联接至所述盖且与所述包含室开放连通以便在将具有多种组分的所述生物流体分配进入所述包含室内时允许空气从所述包含室中逸出,且以便在抽取被隔离在所述倒置的拱顶形室内的所述生物流体的目标组分时允许空气进入所述包含室。
23. 根据权利要求19所述的装置,进一步包括支座器件,所述支座器件用于起初将所述浮子与所述容器的内部底表面隔开,从而防止在其间形成真空密封。
24. 根据权利要求19所述的装置,其中所述第一阀器件包括伞形阀。
25. 根据权利要求19所述的装置,其中所述第二阀器件包括鸭嘴阀。
26. 根据权利要求19所述的装置,其中所述浮子组件具有约1.02克/立方厘米至约1.08克/立方厘米的选定密度。
27. 根据权利要求19所述的装置,进一步包括被设置在所述浮子的所述倒置的拱顶形室内的磁力搅拌棒,用以在被磁力启动时对所述浮子的所述倒置的拱顶形室内的所述生物流体的至少一种目标组分进行搅拌。
28. 一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:
封罩,所述封罩用于包含具有多种组分的生物流体;
浮子,所述浮子被可滑动地设置在所述封罩内且具有内部隔离室;
所述浮子具有第一孔口器件以便允许生物流体作为所述第一孔口器件上方和下方的所述生物流体上的生物流体的第一压力差的函数流入所述浮子的所述内部隔离室内;且
所述浮子具有第二孔口器件以便允许生物流体作为所述第二孔口器件上方和下方的所述生物流体上的生物流体的第二压力差的函数流出所述浮子的所述内部隔离室。
29. 根据权利要求28所述的装置,进一步包括第三孔口器件,以便允许生物流体作为位于所述内部隔离室内部的所述第三孔口器件的第一端口上和位于所述内部隔离室外部的所述第三孔口器件的第二端口的上的所述生物流体的生物流体的第三压力差的函数流出所述浮子的所述内部隔离室,以便从所述浮子的所述内部隔离室内抽取所述生物流体的至少一种目标组分。
30. 根据权利要求28所述的装置,其中在装置进行离心操作的情况下,作为所述第一孔口器件上方和下方的所述生物流体上的生物流体的所述第一压力差的所述函数且作为所述第二孔口器件上方和下方的所述生物流体上的生物流体的所述第二压力差的所述函数,所述第一孔口器件和所述第二孔口器件起初允许所述生物流体的组分通过流入而穿过所述第一孔口器件并且流出而穿过所述第二孔口器件的方式而流动通过所述内部隔离室,且随后使所述生物流体的组分停止通过流入而穿过所述第一孔口器件并且流出而穿过所述第二孔口器件的方式而流动通过所述内部隔离室。
31. 根据权利要求28所述的装置,其中所述第一孔口器件包括开口表面区域,所述开口表面区域为所述第二孔口器件的开口表面区域的至少两倍大。
32. 根据权利要求28所述的装置,其中所述浮子在进行离心操作之前、过程中和之后被自由地可滑动地设置在所述封罩内。
33. 根据权利要求28所述的装置,其中所述生物流体取自哺乳动物且包括骨髓、全血、血液组分、精液、脂肪、腹水、脑脊髓流体或其混合物。
34. 根据权利要求28所述的装置,其中所述浮子具有约1.02克/立方厘米至约1.08克/立方厘米的选定密度。
35. 一种使用常规的离心装置对具有多种共混成分的生物流体进行分离的方法,该方法包括以下步骤:
对包含具有多种共混成分的生物流体的装置进行离心操作以便形成所述生物流体的第一成分、第二成分和第三成分;和
利用阀器件对所述生物流体穿过所述装置的浮子的内部隔离室的进入和离开过程进行控制,以便在所述离心步骤过程中将所述第三成分隔离在所述浮子的所述内部隔离室内。
36. 根据权利要求35所述的方法,进一步包括以下步骤:在所述离心步骤之后启动被设置在所述浮子的所述内部隔离室内的磁力搅拌棒用以搅拌所述第三成分。
37. 根据权利要求35所述的方法,进一步包括以下步骤:通过使用与所述浮子的所述内部隔离室开放连通的孔口从所述装置中获取所述生物流体的所述经过搅拌的第三成分。
38. 根据权利要求35所述的方法,进一步包括以下步骤:将至少一个重物联接至所述浮子以便在实施所述离心步骤之前将所述浮子的密度选择性地调节为约1.02克/立方厘米至约1.08克/立方厘米。
39. 一种通过离心的方式分离和隔离生物流体的组分的装置,所述装置包括:
封罩,所述封罩用于包含具有多种组分的生物流体;
浮子,所述浮子被可滑动地设置在所述封罩内且具有内部隔离室;和
阀器件,所述阀器件用于对所述生物流体穿过所述浮子的所述内部隔离室的进入和离开过程进行控制,以便将所述生物流体的至少一种目标成分隔离在所述浮子的所述内部隔离室内。
40. 根据权利要求39所述的装置,进一步包括被设置在所述浮子的所述内部隔离室内的磁力搅拌棒,用以在用磁场致动所述磁力搅拌棒时对至少一种目标组分进行搅拌。
41. 根据权利要求39所述的装置,其中所述浮子包括孔口器件,所述孔口器件与所述浮子的所述内部隔离室开放连通以便从所述浮子获取至少一种目标组分。
42. 根据权利要求39所述的装置,其中所述浮子包括至少一个重物以便在进行离心操作前将所述浮子的密度选择性地调节至约1.02克/立方厘米至约1.08克/立方厘米。
43. 根据权利要求39所述的装置,其中所述阀器件包括第一阀器件以便控制所述生物流体进入所述浮子的所述内部隔离室并防止所述生物流体穿过所述第一阀器件而从所述浮子的所述内部隔离室回流。
44. 根据权利要求43所述的装置,其中所述阀器件进一步包括第二阀器件以便控制所述生物流体流出所述浮子的所述内部隔离室并防止所述流出的生物流体穿过所述第二阀器件而回流进入所述浮子的所述内部隔离室。
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