CN105745318B - 用于收集靶物质的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于从悬浮液中回收靶物质的装置、系统和方法。该系统包括处理容器，例如Eppendorf管、注射器或试管、和收集器。收集器的尺寸和形状被设计成嵌入主容器（例如试管）中。收集器将靶物质从悬浮液中经过插管汇集进入处理容器中。插管在保持处理容器的收集器的第一端延伸进入腔体。收集器包括位于与插管流体连通的第二端的漏斗。在一个实施例中，处理容器包括待排出的至少一种顶替液，以便该至少一种顶替液推动靶物质进入收集器。

Description

用于收集靶物质的装置、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请是美国专利申请14/090,337的部分继续申请，其要求2012年11月30日提交的美国临时专利申请61/732,029、2012年12月21日提交的美国临时专利申请61/745,094、2013年3月15日提交的美国临时专利申请61/791,883、2013年5月1日提交的美国临时专利申请61/818,301、和2013年8月26日提交的美国临时专利申请61/869,866的权益。

技术领域

本公开总体上涉及基于密度的流体分离，具体地，涉及从悬浮液中对靶物质（target material）的回收。

背景技术

悬浮液常常包含难以检测、提取和分离以便进行分析的感兴趣物质。例如，全血是物质在流体中的悬浮液。这些物质包括在被称为血浆的蛋白质液中的数十亿个红细胞和白细胞和血小板。通常对全血进行检查，以确定异常的生物体或细胞（例如卵细胞、胎儿细胞、内皮细胞）、寄生虫、细菌、和炎症细胞、及病毒（包括HIV、巨细胞病毒、丙性肝炎病毒、和爱泼斯坦-巴尔病毒）的存在。目前，执业医师、研究人员、和用血液样品展开工作的人员试图分离（separate）、分离（isolate）和提取外周血样品中的某些成分以便进行检查。用于对血液样品进行分析的典型技术包括以下步骤：将血膜涂抹在玻片上和将该血膜染色，使得能够利用亮场或荧光显微法检查某些成分。

另一方面，以非常低的浓度存在于悬浮液中的感兴趣物质尤其难以利用许多现有技术进行检测和分析。例如，循环肿瘤细胞（“CTC”）（是已从肿瘤中分离出的癌细胞）在血流中循环，并且可被看作是在不同组织中的其它肿瘤的后继生长（即，转移）的子瘤。准确地检测和分析CTC的能力是肿瘤学家和癌症研究人员特别感兴趣的。然而，CTC却以非常低的数目存在于外周全血样品中。例如，含有少至5个CTC的7.5 ml外周全血样品被认为在临床上与癌症患者的诊断和治疗相关。换句话说，在7.5 ml血液样品中检测到5个CTC相当于在大约100亿个红细胞和白细胞的背景中检测到1个CTC，后者是非常耗时、代价高并且难以利用血膜分析而完成。

因此，执业医师、研究人员和用悬浮液展开工作的人员继续寻找用于对悬浮液进行准确分析以确定感兴趣的稀有物质是否存在或不存在的系统和方法。

附图说明

图1A-图1B示出了一个示例性收集器。

图2A-图2B示出了一个示例性收集器。

图2C-图2D示出了一个示例性收集器。

图3A-图3B示出了一个示例性收集器-处理容器系统。

图4A-图4B示出了一个示例性收集器-罩盖系统。

图5A-图5B示出了一个示例性密封环。

图5C-图5D示出了一个示例性密封环。

图5E-图5F示出了一个示例性密封环。

图5G示出了一个示例性密封环。

图6示出了用于回收靶物质的一个示例性方法的流程图。

图7A-图7B示出了示例性浮子与主容器系统。

图8示出了已经历基于密度的分离的一个示例性浮子与主容器系统。

图9示出了形成密封的示例性密封环及示例性浮子与主容器系统。

图10A-图10G示出了一个用于回收靶物质的示例性系统。

具体实施方式

本公开涉及一种用于从悬浮液中回收靶物质的装置、系统和方法。该系统包括处理容器，例如Eppendorf管、注射器或试管、和收集器。收集器的尺寸和形状被设计成嵌入主容器（例如试管）中。收集器将靶物质从悬浮液经过插管汇集进入处理容器。插管延伸进入位于保持处理容器的收集器的第一端的腔体。收集器包括位于与插管流体连通的第二端的漏斗。在一个实施例中，处理容器包括至少一种待排出的顶替液（displacement fluid），以便该至少一种顶替液推动靶物质进入收集器。

收集器

图1A示出了收集器100的等轴测视图。图1B示出了沿图1A中示出的线I-I所截取的收集器100的剖视图。点划线102代表收集器100的中心或最高度对称轴。收集器100的尺寸和形状可被设计成嵌入容纳或能够保持悬浮液的主容器中，该悬浮液中怀疑含有靶物质。收集器100将靶物质从悬浮液中经过插管106汇集进入位于腔体108内部的处理容器（未图示）中。收集器100包括主体104，该主体104包括第一端110和第二端112。在第二端112与主容器的内壁之间可形成密封，以便在离心之前、期间和之后维持不漏流体的密封接合并且阻止悬浮液中的任何部分位于主容器内壁与收集器100的主体104之间或者在这两者之间流动。该密封可通过以下方式而形成：通过过盈配合、润滑脂（例如真空润滑脂）、胶粘剂、环氧树脂、通过粘合（例如通过热粘合）、通过焊接（例如，通过超声波焊接）、通过夹紧（例如利用环或夹具）、嵌在第二端112与主容器内壁之间的插入件（例如O形圈或轴环），等。主体104可具有任何适当的形状，包括但不限于：圆柱形、三角形、正方形、矩形，等。收集器100也包括内部漏斗114，该漏斗是一个凹形开口。漏斗114可从第二端112朝向插管106形成锥形。漏斗114引导靶物质从第二端112的下方进入插管106，该插管106连接到漏斗114的顶点并与之流体连通。漏斗114的顶点具有小于漏斗114的口的直径。漏斗114是由锥形壁所构成，该锥形壁可以是平直的、曲线形、弧形，等。漏斗114可具有任何适当的形状，包括但不限于：管状、球形、半球形、圆锥形、矩形、锥形，等。此外，漏斗114的最外面的直径或边缘可与主容器的内壁连续连通或恒定接触（即，位于同高的位置），使得在收集器100的第二端112与主容器内壁之间不存在无效空间（dead space）。

插管106，例如管或针（包括但不限于非损伤性针），从漏斗114的顶点延伸进入腔体108。在图1的实例中，腔体108是一个凹形开口，该开口从第一端110延伸进入主体104并且可接纳并支撑处理容器（未图示）。腔体108可具有任何适当的深度，以便接纳并支撑处理容器（未图示）。插管106可延伸进入腔体108达任何适当的距离，以便刺穿处理容器（未图示）的基部或者插入处理容器（未图示）。插管106可包括平的顶端、有斜面的顶端、尖锐的顶端、或锥形的顶端。此外，腔体108可具有任何适当的形状，包括但不限于：管状、球形、半球形、圆锥形、矩形、锥形，等。腔体108可具有螺纹以便与处理容器的螺纹部（未图示）接合。

收集器100也可包括固定器（未图示），用以防止收集器100相对于主容器的滑动，由此将收集器100保持在主容器内部的预定高度。固定器（未图示）可以是从第一端110径向延伸的肩部、夹具、延伸超过圆柱形主体104的圆周的圆形突起、锁止件，等。

图2A示出了收集器200的等轴测视图。图2B示出了沿图2A中示出的线II-II所截取的收集器200的剖视图。点划线202代表收集器200的中心或最高度对称轴。收集器200类似于收集器100，除了收集器200包括比收集器100的主体更加细长的主体204以便容纳更大部分的处理容器（未图示）。主体204包括第一端206和第二端208。可在第二端208与主容器内壁之间形成密封，以便在离心之前、期间和之后维持不漏流体的密封接合并且阻止悬浮液中的任何部分在主容器内壁与收集器200的主体204之间流动。该密封可通过以下方式而形成：通过过盈配合、润滑脂（例如真空润滑脂）、胶粘剂、环氧树脂、通过粘合（例如热粘合）、通过焊接（例如超声波焊接）、夹紧（例如利用环或夹具）、安装在第二端208与主容器内壁之间的插入件（例如O形圈或轴环），等。

第一端206包括腔体212，该腔体的尺寸被设计成接纳并保持至少一部分的处理容器（未图示）。腔体212可具有锥形或阶梯形的底端220，处理容器（未图示）可抵靠在该底端220上。第一端206也可包括至少一个开孔210，从而允许适当地夹持处理容器（未图示）以便插入和取出。收集器200将靶物质从悬浮液中汇集进入位于第二端208内部的漏斗222，再经过插管214进入位于腔体212内部的处理容器（未图示）。插管214可支撑在架224上使得插管214的内孔与漏斗222的内壁齐平，如图2B中所示。

收集器200可包括肩部216，该肩部在主体204的周围周向地延伸。肩部216可大于主容器的内直径以便支撑在主容器的开口端上，并且在把锁环（未图示）置于主容器的外侧和肩部216时阻止收集器200相对于主容器的移动。该锁环（未图示）沿肩部21向主容器施加压力。该锁环可以是包围在主容器的整个圆周周围的两件环、单件环，或者包围在小于主容器的整个圆周（例如一半（1/2）、八分之五（5/8）、三分之二（2/3）、四分之三（3/4）、八分之七（7/8））周围的单件环，等。可替代地，肩部216可嵌入主容器中。可替代地，肩部216可以是夹具，因而肩部216可包括卡扣，可将主容器插入该卡扣以便阻止收集器200相对于主容器的移动。可替代地，肩部216可与主容器内壁形成过盈配合，可将密封环置于主容器内壁的附近。

如图2A中所示，收集器200可包括至少一个窗口218，以便经过主体204的内壁进入腔体212。至少一个窗口218使操作者能够确认处理容器（未图示）在腔体212内部的正确置入。至少一个窗口218也允许从插管214中所排出的流体从收集器200中流出而进入形成于收集器200与主容器（未图示）之间且在第二端208与主容器内壁之间的密封上方的空间。

图2C示出了收集器230的等轴测视图。图2D示出了沿图2C中示出的线III-III所截取的收集器230的剖视图。收集器230类似于收集器200，除了收集器230包括主体238，主体238包括延伸部234，该延伸部234从第一端232和盖236向外延伸从而至少暂时地将在延伸部234内部的开口240密封。开口240可在第一端232与腔体212流体连通。盖236可以是可拆卸的、可穿透的和重新密封的（例如翻盖），或者可以是可穿透的和非重新密封的（例如金属箔盖）。延伸部234的尺寸可被设计成当被刺穿时接纳盖236，使得一部分的盖子236不在第一端232处延伸进入腔体212。应注意，收集器230不包括至少一个开孔210。

主体可以由多种不同物质构成，包括但不限于：陶瓷；金属；有机或无机物质；和塑料物质，例如聚甲醛（“Delrin^®”）、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（“ABS”）共聚物、芳香族聚碳酸酯类、芳香族聚酯类、羧甲基纤维素、乙基纤维素、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、尼龙、聚缩醛类、聚醋酸酯类、聚丙烯腈和其它腈树脂、聚丙烯腈-氯乙烯共聚物、聚酰胺类、芳香族聚酰胺类（“芳纶”）、聚酰胺-酰亚胺、聚芳酯类、聚芳撑氧化物、聚芳撑硫化物、聚芳砜类、聚苯并咪唑、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酯、聚酯酰亚胺类、聚醚砜类、聚醚酰亚胺类、聚醚酮类、聚醚醚酮类、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺类、聚甲基丙烯酸酯、聚烯烃（例如，聚乙烯、聚丙烯）、聚异分体、聚噁二唑、聚对二甲苯、聚苯醚类（PPO）、改性PPO类、聚苯乙烯、聚砜、含氟聚合物（例如聚四氟乙烯）、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚卤代烯烃类（例如聚氯乙烯）、聚氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氯乙烯、专用聚合物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁基橡胶、乙烯-丙烯二烯单体；及其组合。

插管可以由多种不同物质构成，包括但不限于：陶瓷；金属；有机或无机物质；和塑料物质，例如聚丙烯、丙烯酸类、聚碳酸酯，等；及其组合。插管可具有沿插管的纵向轴线的顶端。

收集器-处理容器系统

图3A示出了示例性收集器200和处理容器302的分解视图。图3B示出了沿图3A中示出的线IV-IV所截取的、在收集器200的第一端206被插入腔体212中的处理容器302的剖视图。收集器200和处理容器302构成了收集器-处理容器系统300。处理容器302可以是Eppendorf管、注射器、或试管，并且具有封闭端304和开口端306。开口端306的尺寸被设计成接纳盖308。盖308可由可重新密封的橡胶、或者可以用针或其它尖锐工具反复地刺穿而进入储存在于处理容器302内部的内容物并且当取出针或工具时可重新密封的其它合适的可重新密封材料所构成。可替代地，处理容器302也可具有两个开口端，这两个开口端的尺寸被设计成接纳盖。处理容器302可具有朝向开口端306变宽或变窄的锥形几何形状；处理容器302可具有大体上呈圆柱形的几何形状；或者，处理容器302可具有在第一段中的大体上呈圆柱形的几何形状和在第二段中的圆锥体形的几何形状，其中第一段和第二段彼此连接并且是连续的。尽管处理容器302的至少一个段具有圆形的截面，但在其它实施例中，至少一个段可以具有椭圆形、正方形、三角形、矩形、八边形、或者任何其它合适的剖面形状。处理容器302可以由透明、半透明、不透明、或亚透明的材料所构成，例如塑料或另一种合适的材料。处理容器包括中心轴线314，当把处理容器插入腔体212中时该中心轴线314与收集器200的中心轴线202为同轴。处理容器302也可包括位于封闭端304的插头310，从而允许靶物质的导入或者与顶替液312交换靶物质。封闭端304可具有螺纹，以便提供与收集器200的螺纹腔体212的螺纹连接。处理容器302可由玻璃、塑料、或者其它合适的材料所构成。

插头310可由可重新密封的橡胶、或者可以反复地用针其它尖锐工具刺穿而进入在处理容器302内部的内容物或者允许将内容导入处理容器302并且当取出针或工具时重新密封的其它合适的可重新密封材料所构成。可将插头310插入处理容器302中以便维持插头310与处理容器302之间的密封，例如通过过盈配合。可替代地，可以用经加热的液体橡胶在处理容器302的封闭端304形成插头310，该橡胶可以在温热或热时成形而在橡胶冷却时硬化。可用于将插头310附接到处理容器内壁的胶粘剂可以是基于聚合物的胶粘剂、环氧树脂、接触型胶粘剂或者用于粘接或形成热粘接的任何其它合适材料。可替代地，可将插头310注入处理容器302中。可替代地，可将插头310热粘接到处理容器302。

在图3B的实例中，插管214具有锥形的顶端，该顶端用不延伸进入处理容器302的内腔中的插管214的轴刺穿插头310并且延伸进入处理容器302的内腔。如下面更详细地解释，处理容器302的内腔容纳靶物质。插管214可被可重新密封的套管（未图示）所覆盖以防止靶物质流出，除非处理容器302是在腔体212中达到允许插管214刚好穿透处理容器302的深度。该可重新密封的套管（未图示）覆盖插管214，是具有弹性的，可以被插管214穿透，并且是由能够经受反复的刺穿同时仍然维持密封的弹性物质所制成。

如图3A-图3B中所示，在插入收集器200之前，处理容器302可用顶替液312装填。顶替液312驱替靶物质，使得当把收集器200和处理容器302插入包含靶物质的主容器（未图示）和收集器时，处理容器和主容器经历离心，顶替液312从处理容器302中流出并进入主容器，并且通过驱替，例如通过浮力驱替（即，将物质向上提升），推动靶物质经过插管214而进入处理容器302。

顶替液312具有大于悬浮液中的靶物质的密度（该密度可大于悬浮液部分的一个子集或者所有悬浮液部分的密度）并且对于悬浮液物质是惰性的。顶替液312可混溶或者不可混溶于悬浮液流体中。合适的顶替液的例子包括但不限于：用聚乙烯吡咯烷酮（例如Percoll）包覆的二氧化硅胶体颗粒的溶液、多糖溶液（例如Ficoll）、碘克沙醇（例如OptiPrep）、有机溶剂、液体蜡、油、气体、及其组合；橄榄油、矿物油、硅酮油、浸没油、矿物油、石蜡油、硅油、氟硅氧烷、全氟萘烷、全氟全氢菲、全氟溴辛烷、及其组合；有机溶剂，例如1,4-二氧六环、乙腈、乙酸乙酯、叔丁醇、环己酮、二氯甲烷、叔戊醇、叔丁基甲基醚、乙酸丁酯、己醇、硝基苯、甲苯、辛醇、辛烷、碳酸丙烯酯、环丁砜类、和离子液；基于聚合物的溶液；表面活性剂；全氟酮类（例如全氟环戊酮和全氟环己酮）、氟化酮类、氢氟醚类、氢氟烃、全氟化碳、全氟聚醚类、硅和基于硅的液体（例如苯基甲基硅氧烷）；及其组合。

处理容器302也可包括处理溶液（未图示），该处理液是用于当靶物质进入处理容器302时实现对靶物质的转化。处理溶液（未图示）可以是防腐剂、细胞粘附溶液、染料，等。不同于顶替液312，大部分的（如果不是全部）处理溶液（未图示）在离心时留在处理容器302的内部，由此以一种或另一种方式实现对靶物质的转化（即，防腐、提高粘合性能，等）。处理溶液（未图示）可以液体或者被容纳在容纳于肠衣中的液体的形式而导入。该肠衣可溶解于水溶液但不溶解于顶替液312（例如硅胶盖）；或者，该肠衣可以是可破裂的，因而当把处理容器302在涡旋混匀器中时该肠衣破裂。此外，可使用多于一种的处理溶液。

处理容器302可包括柔性盖，可推动该柔性盖以便从其中分配出预定的体积到基材（例如玻片或孔板）上。盖308可以是柔性的，或者可将盖308拆除并且将该柔性盖插入开口端306。可替代地，处理容器302可附接到（即，在蓄积靶物质之后）或者可包括分配器，该分配器能够预定体积的靶物质从处理容器302中分配到另一个基材（例如显微镜用载玻片）上。分配器可重复地刺穿可重新密封的盖308或者将物质在处理容器302内部压缩从而将预定体积的靶物质取出并分配到该基材上。可替代地，可将盖308拆除并且可将分配器（未图示）直接地插入处理容器302中以便分配血沉棕黄层-处理溶液混合物。

收集器-罩盖系统

图4A示出了示例性收集器200和罩盖402的分解视图。图4B示出了沿图4A中示出的直线V-V所截取的被插入收集器200的腔体212中的处理容器402的剖视图。收集器200与罩盖402构成收集器-罩盖系统400。除了罩盖具有第二开口端404以外，罩盖402类似于处理容器302。当把收集器-罩盖系统400插入主容器时，可经过插管214将在主容器内部的一些流体（例如，一部分的悬浮液、一部分的悬浮液部分、一部分的清洗流体等）排出。罩盖402阻止可经过插管214排出的主容器中的一部分流体从收集器200的第一端206的开口中漏出。已被罩盖402阻止的排出的流体从第二开口端404中流出并且从窗口218中流出。虚线406表示当流体经过插管214被排出并且被罩盖402所截留时的流体流动。

可替代地，当使用收集器230时，收集器230的盖子236以类似于罩盖402的方式阻止可经过插管214被排出的主容器中的一部分流体从收集器200的第一端206的开口漏出。

密封环

图5A示出了密封环500的等轴测视图。图5B中示出了密封环500的俯视图。点划线502代表密封环500的中心或最高度对称轴。密封环500包括内壁504、外壁506、和腔体508。在图5B中，R _IW 代表从密封环500的中心到内壁504的径向距离，R _OW 代表从密封环500的中心到外壁506的径向距离。密封环500构造成配合在主容器（例如管）的周围。腔体508的尺寸和形状被设计成接纳主容器。可使密封环500变紧，以便通过将指向密封环500的中心轴线502的大致均匀的径向力（例如由夹具产生的径向力）周向地施加在外壁506的周围而减少而腔体508的尺寸及内壁504和外壁506的半径。当把密封环500紧固在主容器的周围时，施加到密封环500的均匀的力被施加至主容器，由此导致主容器收缩。当从密封环500除去该径向力时，密封环500仍然被紧固且绷紧在容器周围。

密封环可具有任何形状，包括但不限于：圆形、三角形、或多面体形状。图5C示出了密封环510的等轴测视图。图5D示出了密封环510的俯视图。除了密封环510是多面体以外，密封环510类似于密封环500。点划线512代表密封环510的中心或最高度对称轴。密封环510包括内壁514、外壁516、和腔体518。该密封环可由金属（如黄铜）、聚合物、或其组合构成。

可替代地，如图5E中所示，密封环520可由压电材料构成。图5F示出了密封环520的俯视图。点划线522代表密封环520的中心或最高度对称轴。密封环520可经由第一引线524和第二引线526连接到电位源528，例如电池。电位源528产生机械应变，从而导致密封环520变紧（即，密封环520的半径减小）。密封环520包括内壁530、外壁532、和腔体534。在图5F中，R _IW 代表从密封环520的中心到内壁530的径向距离，R _OW 代表从密封环520的中心到外壁532的径向距离。可替代地，密封环520可处于自然拉紧状态。当施加电位时，密封环520扩张。可替代地，一部分的密封环可由压电材料构成，使得压电部起致动器的作用从而导致密封环的其它部分变紧并施加大体均匀的周向压力于主容器上，由此将主容器收缩从而形成密封。

图5G示出了密封环540的等轴测视图。该密封环包括用于调整内直径R _ID 的调整机构548。该可收拢的环包括第一端542和第二端546，第一端542与第二端546通过结合部544而连接。第一和第二端542和546包括调整机构548的互补部。调整机构548包括但不限于：棘齿、舌片和凹槽、锁止件，等。

密封环540也可包括热元件，例如电热丝。该热元件可使主容器软化以便收缩。可替代地，该热元件可使主容器熔化从而提供更粘附的密封。可替代地，该热元件可导致密封环收缩，由此形成在主容器与浮子之间的密封。

方法

为了方便，参考抗凝全血的示例性悬浮液来描述这些方法。但下面所描述的方法并非意图如此地限制它们的应用范围。这些方法实际上可以适用于任何类型的悬浮液。例如，样品悬浮液可以是尿、血液、骨髓、囊液、腹腔积液、粪便、精液、脑脊液、乳头抽吸液、唾液、羊水、阴道分泌物、粘膜分泌物、房水、玻璃体液、呕吐物、及任何其它生理体液或半固体。也应当理解的是，靶物质可以是样品悬浮液的一部分，例如血沉棕黄层、细胞（例如卵细胞、胎儿细胞、胎儿有核红细胞、或循环肿瘤细胞（“CTC”）、循环的内皮细胞、胎儿细胞）、囊泡、脂质体、蛋白质、核酸、生物分子、具有封闭膜的天然存在的或人工制备的微观单元、寄生虫、微生物、病毒、或炎症细胞。

图6示出了用于回收靶物质的示例性方法的流程图。在方框602中，获得悬浮液（例如抗凝血的全血）。在方框604中，将全血加入到主容器（例如试管）中。也可将浮子加入到该主容器中。为了方便，参考浮子描述这些方法，但下面所描述的方法并非意图如此地限制它们的用途并且可在无浮子的情况下实施。

图7A示出了示例性主容器与浮子系统700的等轴测视图。系统700包括主容器702、和悬浮于全血706中的浮子704。在图7A的实例中，主容器702具有圆形截面、第一开口端710、和第二封闭端708。开口端710的尺寸被设计形成接纳盖712。主容器也可具有两个开口端，这些开口端的尺寸被设计成接纳盖（例如示例性的管）和图7B中所示的可分离浮子系统720。除了主容器702被主容器722替代以外，系统720类似于系统700，该主容器722包括两个开口端724和726，这两个开口端分别构造成接纳盖712和盖728。主容器702和722具有大体上呈圆柱形的几何形状，但也可具有分别朝向开口端710和724而变宽、变窄或者其组合的锥形几何形状。尽管主容器702和722具有圆形的截面，但在其它实施例中，主容器702和722也可以具有椭圆形、正方形、三角形、矩形、八边形、或者沿管的长度而延伸的任何其它合适的剖面形状。主容器702和722可以由透明的、半透明的、不透明、或亚透明材料所构成，例如塑料或者另一种合适的材料。主容器702和722各自分别包括中心轴线718和730。主容器702也可包括在封闭端708的隔片714，如放大视图716中所示，从而允许流体、悬浮液、或悬浮液部分的取出，无论是利用注射器、泵、或者通过引流，等。主容器702可具有内壁和第一直径。

隔片714可由可重新密封的橡胶、或者可以用针或其它工具反复地刺穿而进入在主容器702内部的内容物并且当把针或工具取出时重新密封的其它合适的可重新密封材料所构成。可将隔片714插入主容器702从而维持在隔片714与主容器702之间的密封，例如通过过盈配合。可替代地，可以使用可以在温热或热时成形且在橡胶冷却时硬化的被加热液体橡胶，在开口和/或管的底内部形成隔片714。可用于将隔片714附接到开口的壁和管内部的胶粘剂可以是基于聚合物的胶粘剂、环氧树脂、接触胶粘剂、或者用于将橡胶粘接到塑料或者形成热粘合的任何其它合适物质。可替代地，可将隔片714热粘接到主容器702。

浮子704包括主体、两个泪滴形状的端盖、和径向地间隔且轴向取向在主体上的支撑构件。可替代地，浮子704可不包括任何支撑构件。可替代地，浮子704可包括不与主容器702的内壁接合的支撑构件。

在替代实施例中，支撑构件的数目、支撑构件的间距、和支撑构件厚度可以各自独立地变化。支撑构件也可以是断裂的或者分段的。主体的尺寸被设计成具有小于主容器702的内直径的外直径，由此将流体保持通道限定在主体外表面与主容器702的内壁之间。在各支撑构件之间的主体的表面可以是平直的、弯曲的或者具有另一种合适的几何形状。支撑构件和主体可以是单体的结构或者可以是独立的结构。

实施例包括用于浮子端盖的其它类型的几何形状。顶端盖可以具有泪滴形状、圆顶形状、圆锥体形状、或者任何其它适当的形状。底端盖可具有泪滴形状、圆顶形状、圆锥体形状、或者任何其它适当形状。在其它实施例中，浮子704的主体可以包括用于在离心期间分离样品、支撑管壁、或者在浮子周围引导悬浮液的多种不同的支撑结构。实施例并非意图局限于这些例子。主体可包括一些突起，这些突起为管提供支撑。在替代实施例中，突起的数量和图案可以改变。主体可包括单个连续的螺旋状结构、或者在主体周围形成螺旋形从而形成螺旋状通道的肩部。在其它实施例中，螺旋状肩部可以形成圆形或者断裂或分段从而允许流体在螺旋状肩部的相邻圈之间流动。在各种实施例中，螺旋状肩部的间距和肋条厚度可以单独地变化。在另一个实施例中，主体可包括从主体中径向地延伸且在主体周围周向地延伸的支撑构件。在另一个实施例中，支撑构件可以是锥形的。

浮子704可以由多种不同物质构成，包括但不限于：金属；有机或无机物质；含铁塑料；烧结金属；机械加工金属；塑料物质及其组合。主容器702可具有内壁和第一直径。通过过盈配合可将浮子704捕获在主容器702的内部，以便在离心下管的内壁发生扩张从而允许浮子704的轴向移动。当离心停止时，内壁减小到第一直径从而导致过盈配合。可替代地，内壁可以不扩张并且过盈配合可以不存在于浮子704与主容器702之间，以便浮子在离心之前、期间、或之后在管内部由地移动。可将浮子的端盖制成为主体的一部分，因此是一个单体结构，通过机械加工、注射成型、添加技术，等；或者，可通过压合、胶粘剂、螺纹、将至少两件固定到一起的任何其它适当方法、或者其组合而将端盖连接到主体。

盖712可由多种不同物质构成，包括但不限于：有机或无机物质；塑料物质；及其组合。

返回到图6，在方框606中，主容器、浮子、和全血经历基于密度的分离，例如通过离心，由此允许基于密度将全血分离成沿管中轴向位置的基于密度的部分。图8示出了已经历基于密度的分离（例如通过离心）的主容器与浮子系统700的等轴测视图。假设，例如经离心的全血包括三个部分。为了方便，这三个部分包括血浆、血沉棕黄层、和红细胞。然而，当另一个悬浮液经历离心时，可存在多于、少于或相同数目的部分，各部分具有不同密度。悬浮液经历轴向分离从而基于密度而沿管的长度分离成三个部分，其中红细胞803位于底部，血浆801位于顶部，血沉棕黄层802位于红细胞与血浆之间，如图8中所示。浮子704可具有任何适当的密度以便稳定在这些部分中的一个部分中。可以对浮子704的密度进行选择以便浮子704使血沉棕黄层802扩展在浮子主体与主容器内壁之间。血沉棕黄层802可以被限制在浮子704与主容器702之间的区域中。

至少一种划界流体（delineation fluid，未图示）可用于提供靶物质与在该靶物质上方或下方的任何非靶物质之间的进一步分离。至少一种划界流体（未图示）可具有大于或小于靶物质的密度。例如，当希望进一步使血沉棕黄层802与红细胞803分离时，该划界流体可具有大于血沉棕黄层802且小于红细胞803的密度。至少一种划界流体（未图示）可与悬浮液流体混溶或者不可混溶并且对于悬浮液物质是惰性的。至少一种划界流体（未图示）也可提供其中将主容器702密封的区域，因为在血沉棕黄层802与红细胞803之间存在更大的划界和分离。无论是否使用浮子，均可使用该至少一种划界流体（未图示）。合适的划界流体的例子包括但不限于：用聚乙烯吡咯烷酮包覆的二氧化硅胶体颗粒的溶液（例如Percoll）、多糖溶液（例如Ficoll）、碘克沙醇（例如OptiPrep）、氯化铯、蔗糖、基于糖的溶液、基于聚合物的溶液、表面活性剂、有机溶剂、液体蜡、油、气体、及其组合；橄榄油、矿物油、硅酮油、浸没油、矿物油、石蜡油、硅油、氟硅氧烷、全氟萘烷、全氟全氢菲、全氟溴辛烷、及其组合；有机溶剂，例如1,4-二氧六环、乙腈、乙酸乙酯、叔丁醇、环己酮、二氯甲烷、叔戊醇、叔丁基甲基醚、乙酸丁酯、己醇、硝基苯、甲苯、辛醇、辛烷、碳酸丙烯酯、环丁砜类、和离子液；基于聚合物的溶液；表面活性剂；全氟酮类（例如全氟环戊酮和全氟环己酮）、氟化酮类、氢氟醚类、氢氟烃、全氟化碳、全氟聚醚类、硅或基于硅的液体（例如苯基甲基硅氧烷）；及其组合。

图9示出了形成用于防止流体在主容器内部向上或向下移动的密封。该密封也阻止浮子移动。密封环500施加周向或径向的力于主容器702上，由此导致主容器702向内塌陷并抵靠在浮子704上。放大视图902示出了被紧固在浮子和主容器系统700周围的密封环500。已被置于血沉棕黄层802与红细胞803的界面处的密封环500导致主容器702向内塌陷直到在主容器702与浮子704之间形成密封。密封环500的外壁可与主容器702的外壁齐平；密封环500的外壁可延伸超过主容器702的外壁；或者，主容器702的外壁可延伸超过密封环500的外壁。密封环500仍然被紧固从而持密封，该密封防止流体在任意方向上移动超过该密封。密封环500也可保持张紧状态。替代地，可将密封环500过量压紧然后去除施加到密封环500的力。密封环500可略微地扩张，尽管仍然保持收缩状态。

为了加上密封环500并由此形成密封，可利用夹具将朝向主容器702的中心轴线的力周向地施加于密封环500和浮子与主容器系统700。在浮子与主容器系统700已经历基于密度的分离（例如通过离心）之后，将密封环500置于浮子与主容器系统700的周围。然后将密封环500和浮子与主容器系统700置于夹具中。夹具可包括用于将密封环500支撑抵靠在主容器702上的架。该夹具的操作可自动化或者可手动地执行。可替代地，夹具可不包括密封环500的情况下形成浮子704与主容器702之间的密封。可替代地，可在浮子704与主容器702之间形成密封，例如通过超声波焊接、或者通过施加用于使主容器702变形/或熔化到浮子704的热或温度梯度。为了方便，参考在浮子与主容器之间的密封描述了方法，但下面描述的方法并非意图将它们的用途局限于此并且可在无密封的情况下实施。

当使夹具的操作自动化时，电动机导致夹头（包括夹头指）或者压力构件的平移从而导致夹头指的收缩。电动机可通过轴（例如凸轮轴）及一个或多个齿轮而连接到夹头或压力构件。基部与该物体结合并保持该物体。当夹头被电动机驱动时，压力构件保持静止。当压力构件被电动机驱动时，夹头保持静止。该夹具可包括脱扣器，以便导致压力构件从夹头指904中滑出，由此消除夹紧力。

可替代地，夹具可以是但不限于：套筒夹、O形圈、管夹、软管夹、弹簧夹、带环夹、或系扣（例如扣条）。可在无密封环的情况下，使用夹具而提供浮子与管之间的密封。

例如，可通过移液、抽吸、倾倒等将血浆801从主容器702中取出，如图10A中所示。返回到图6，在方框608中，可将清洗流体加入到主容器以及收集器罩盖系统中。图10B-图10C示出了被加入到主容器702中的具有大于至少血沉棕黄层802的密度（即，例如，可具有大于血沉棕黄层但小于红细胞的密度、或者可具有大于血沉棕黄层和红细胞两者的密度）的清洗流体1002。然后，将收集器-罩盖系统400加入到主容器702中，如图10D中所示。收集器200的第二端208与主容器702的内壁形成密封1008，从而防止在离心之前、期间和之后流体在收集器200周围流动。可在第二端208与主容器的内壁之间形成密封1008，以便在离心之前、期间和之后维持不漏流体的密封接合并且阻止任何部分的悬浮液位于主容器内壁与收集器200的主体204之间或者在这两者之间流动。该密封可通如下方式而形成：通过过盈配合、润滑脂（例如真空润滑脂）、胶粘剂、环氧树脂、热粘合、超声波焊接、夹紧（例如利用环或夹具）、配合在第二端208与主容器内壁之间的插入件，等。可将锁环1004置于收集器200的肩部216和主容器702的开口端710的上方，以阻止收集器200相对于主容器702的平移。当把收集器罩盖系统400插入时，可将主容器702中的一部分的清洗流体1002经过插管214排出并且被罩盖402阻止。排出的流体可经过窗口218流出并进入主容器702，尽管仍然在第二端208与主容器702内壁之间的密封的上方，如沿线VI-VI所截取的放大视图1006中的虚线406所示。

返回到图6，在方框610中，然后可将罩盖402拆除并且可将包含顶替液312的处理容器302插入收集器200中从而形成收集器-处理容器系统300，如图10E中所示。沿线VII-VII所截取截面的放大视图1010示出了在处理容器302中的顶替液312及在主容器702中的清洗流体1002和血沉棕黄层802。

返回到图6，在方框612中，然后将该系统再离心。图10F示出了正在经历离心的收集器-处理容器系统300和主容器702。沿线VIII-VIII所截取剖视图的放大视图1012示出了主容器702与处理容器302之间的流体交换的截图。当具有大于血沉棕黄层802的密度的清洗流体1002在主容器702中向下移动时，将血沉棕黄层802从浮子704中清洗出。当具有大于血沉棕黄层802但小于清洗流体1002的密度的顶替液312从处理容器302流动进入主容器702，血沉棕黄层802在主容器702内部向上移动经过漏斗222和插管214并进入处理容器302。如图10G中所示，血沉棕黄层802是在处理容器302中，同时顶替液312和清洗流体1002是在主容器702中。

然后，可将包括血沉棕黄层802的处理容器302从收集器200中取出，以便实施进一步的处理、分析、储存，等。在取出处理容器302之后，可添加处理溶液，尽管在靶物质的回收之前该处理溶液会已经在处理容器中。可例如利用涡旋混匀器使处理容器振摇。然后。可将已在以液体形式或者在可溶肠衣中或在可破裂肠衣中振摇之前加入处理溶液（未图示）与血沉棕黄层混合，从而实现转化并且形成血沉棕黄层-处理溶液混合物。然后，可将血沉棕黄层-处理溶液混合物分配到基材（例如显微镜用载玻片）上。

可替代地，可使用多于一种的顶替液。可替代地，可使用多于一个处理容器，因而各处理容器包含不同的顶替液，这些顶替液是用于将悬浮液的不同部分或物质驱替进入各自的处理容器中。通过用各自的顶替液驱替各自的部分，可将各连续的部分从主容器中取出。例如，第一处理容器可包含用于将血浆驱替进入第一处理容器的第一顶替液。第二处理容器可包含用于将血沉棕黄层驱替进入第二处理容器的第二顶替液；第二处理容器也可包含用于实现对血沉棕黄层的转换的处理溶液。

可利用任何适当的分析方法或技术对靶物质进行分析，例如通过更具体地细胞外和细胞内分析，包括细胞内蛋白质标记；显色染色；核酸分析，包括但不限于：DNA阵列、表达阵列、蛋白质阵列、和DNA杂交阵列；原位杂交（“ISH”—一种用于对DNA和/或RNA进行分析的工具，例如基因拷贝数变化）；聚合酶链反应（“PCR”）；逆转录PCR；或者支链DNA（“bDNA”—一种用于对DNA和/或RNA进行分析的工具，例如mRNA表达水平）分析。这些技术或要求在分析之前将靶物质固定、渗透化、和分离。部分的可标记的细胞内蛋白质包括但不限于：细胞角蛋白（“CK”）、肌动蛋白、Arp2/3、冠蛋白、抗肌萎缩蛋白、FtsZ、肌球蛋白、血影蛋白、微管蛋白、胶原蛋白、组织蛋白酶D、ALDH、PBGD、Aktl、Akt2、原癌基因、半胱天冬酶类、生存素、p27kip、FOXC2、BRAF、磷酸化蛋白激酶l和2、磷酸化Erk1/2、Erk1/2、P38 MAPK、波形蛋白、ER、PgR、PI3K、pFA、KRAS、ALKHl、Twist 1、Snail 1、ZEB1、纤维连接蛋白、Slug、Ki-67、M30、MAGEA3、磷酸化受体激酶、改性组蛋白类、染色质相关蛋白、和MAGE。为了进行固定、渗透化或标记，可使用固定剂（例如甲醛、甲醛溶液、甲醇、丙酮、多聚甲醛、或戊二醛）、洗涤剂（例如皂苷、聚氧化乙烯、毛地黄皂苷、辛基β-葡萄糖苷、辛基β-硫代葡萄糖苷、1-S-辛基- -D-硫代吡喃葡萄糖苷、聚山梨醇酯-20、CHAPS、CHAPSO，（1,1,3,3-四甲基丁基）苯基-聚乙二醇或辛基苯酚氧化乙烯）、或者标记剂（例如荧光标记的抗体、酶标抗体、细胞涂片巴氏（Pap）染色、吉姆萨染色、或者苏木素和伊红染色）。

含有荧光探针的溶液可用于标记靶物质，由此提供用于鉴别和鉴定的荧光信号。在将悬浮液加入到容器之前、在将悬浮液加入到容器之后但在离心之前、或者在悬浮液已经历离心之后，将该含有荧光探针的溶液加入到悬浮液中。荧光探针包括与配体结合的荧光分子。靶物质可具有一些不同类型的表面标志。各类型的表面标志是能够附接特定配体（例如抗体）的分子（例如抗原）。因此，可以用配体对靶物质进行分类并且通过使附接到特定表面标志的配体与特定的荧光分子偶联而确定存在于悬浮液中的靶物质的具体类型。合适的荧光分子的例子包括但不限于：量子点；市售的染料，例如荧光素、FITC（“异硫氰酸荧光素”）、R-藻红蛋白（“PE”）、德克萨斯红、别藻蓝蛋白、Cy5、Cy7、级联蓝、DAPI（"4',6-二脒基-2-苯基吲哚”）和TRITC（“异硫氰酸四甲基罗丹明”）；染料的组合，例如CY5PE、CY7APC、和CY7PE；和合成的分子，例如自组装核酸结构。可使用许多溶液，因而各溶液包含与不同配体结合的不同类型的荧光分子。

为了解释的目的，前面的描述采用特定的术语而提供对本公开的详尽理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，不要求提供用于实施本文中所描述系统和方法的具体细节。为了说明和描述的目的，前面对具体实施例的描述是通过举例而给出。它们并非意图是详尽无遗的或者将本公开局限于所描述的明确的形式。基于前面的教导，许多修改和变型是可能的。这些实施例被图示并描述以便最佳地解释本公开的原理和实际应用，由此使本领域的其它技术人员能够最佳地应用本公开和各种实施例，其中各种修改适合于所涉及的具体用途。意图是本公开的范围是由所附权利要求及其等同物所限定。

Claims (17)

1.一种用于从悬浮液中收集靶物质的方法，所述方法包括以下步骤：

将收集器插入容纳所述悬浮液的主容器的开口端，所述收集器包括在第一端中的腔体、在相对的第二端中的开口以及插管，所述开口朝向在所述收集器内部的顶点变窄，所述插管从所述顶点延伸进入所述腔体；

在所述收集器的所述第二端与所述主容器的内壁之间形成密封；

将处理容器插入所述腔体，所述插管延伸进入所述处理容器；

将顶替液加入所述处理容器，所述顶替液具有大于所述靶物质的密度的密度；和

对所述主容器、所述收集器、所述顶替液和所述处理容器进行离心，其中在离心期间，所述顶替液经由所述收集器流入所述主容器，从而将所述靶物质从所述主容器经由所述插管经过所述收集器驱替进入所述处理容器，

其中所述密封在离心期间维持不漏流体的密封接合。

2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

在将所述收集器插入所述主容器之前，将所述悬浮液分离成各悬浮液部分。

3.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

在插入所述收集器之前，将至少一种划界流体加入到所述主容器中，从而提供所述靶物质与任何非靶物质之间的进一步分离。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述至少一种划界流体具有小于所述非靶物质且大于所述靶物质的密度、或者大于所述非靶物质且小于所述靶物质的密度。

5.如权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

在所述分离步骤之后且在将所述收集器插入所述主容器之前，将至少一部分的非靶物质从所述主容器中取出。

6.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

在所述取出步骤之后将清洗流体加入到所述主容器中，所述清洗流体具有大于所述靶物质的密度。

7.如权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：

在所述分离步骤之前将浮子加入到所述主容器中。

8.如权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：

在所述分离步骤、所述取出步骤或者加入所述清洗流体之后，通过夹紧而形成在所述浮子与所述主容器之间的密封。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述插管是管或者针。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述插管是非损伤性针。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述收集器还包括主体和肩部，所述肩部在所述主体的周围沿周向延伸以便阻止所述收集器进一步平移进入所述主容器。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述收集器还包括锁环，所述锁环被置于所述收集器的所述肩部和所述主容器的所述开口端上以阻止所述收集器相对于所述主容器的平移。

13.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

形成在所述收集器的第二端与所述主容器的内壁之间的密封，从而维持在所述收集器与所述主容器的内壁之间的不漏流体的密封接合。

14.如权利要求1所述的方法，其中，所述顶替液是选自包括以下的组：多糖溶液、碘克沙醇、有机溶剂、油、离子液、基于聚合物的溶液、表面活性剂、基于硅的液体、及其组合。

15.如权利要求1所述的方法，其中，所述顶替液是用聚乙烯吡咯烷酮包覆的二氧化硅胶体颗粒的溶液。

16.如权利要求1所述的方法，其中，所述处理容器包括在封闭端中的插头，所述插管延伸经过所述插头。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述插头是由能够重新密封的材料所构成。