CN110325280A - 用于诊断目的的自动化样品处理的设备和方法 - Google Patents

Abstract

用于在管架(310)中进行样品采集和样品处理的管(100)包括：上部部分(110)、中间部分(120)和下部部分(130)。中间部分(120)连接管(100)的上部部分(110)和下部部分(130)，其中中间部分(120)的内径从顶部到底部减小。管(100)提供用于将管(100)固定在管架(310)中的紧固装置(140)。管(100)包括密封管(100)的可刺穿的管帽(210)，并且管架(310)构造成使得管(100)可通过离心力从管帽(210)上拉出。管(100)包括诸如由分离凝胶(132‑10)覆盖的一定体积的密度梯度介质(131‑10)的内容物，以增强样品分离。管架(310)支撑管(100)的特征并提供用于自动化内容物识别的工具。

Description

用于诊断目的的自动化样品处理的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于诊断目的的自动化样品处理领域。更具体地，本发明涉及增强的和相干设计的设备和方法，以允许用于诊断目的的自动化样品处理，以增强样品通量和诊断精确度。

背景技术

试剂开发者和诊断仪器制造商的关键焦点之一是测试的可靠性、灵敏度和特异性。早期检测主要防范措施是减轻与感染相关的各种风险。由识别受感染样品导致的错误可能会对暴露于样品来源或来源样品的每个人造成生命威胁。作为示例可以涉及献血者、实验室人员和血液接受者。

因此，样品筛选试剂不断改进，并且在诊断仪器中进一步开发和采用先进的筛选技术以改进所述可靠性和灵敏度。一方面，自动诊断仪器可以通过在诊断仪器中集成更多功能来取代人工干预，从而提高可靠性和灵敏度，因此减少人为错误并提高精度。此外，可缩短样品的周转时间，因为自动化样品处理通常会显着提高样品通量。另一方面，试剂盒制造商力求通过越来越具体、可靠和灵敏的方法检测和测量与健康相关的生物标志物。然而，近来几乎没有什么进步可以以合理的成本和性能广泛应用于常规临床分析，并且每天仍然存在病原体检测失败的许多病例。

这种检测失败通常是由于病原体生命周期的潜伏期或隐匿期的特征，其中样品可能来自错误的来源：例如，隐匿性乙型肝炎病毒(HBV)感染(OBI)的定义是“特征为在没有循环HBV表面抗原(HBsAg)的情况下，肝脏组织中存在HBV[脱氧核糖核酸](DNA)”(参考JHepatol.2008；49652-7)。

本领域众所周知，全血采样通常通过连接到真空血液采集管的针通过静脉穿刺来采集。离心将样品分成其组分，其中过滤器和/或密度梯度介质可以帮助分裂这些组分中的至少两种。分离组分的单独分析显着增加了处理步骤的数量，然而，由于样品组分的纯度，筛选的可靠性和灵敏度可能大大增加。

用于进行测试的常规样品包括血浆或血清，这些是在从全血分离后容易接近的主要血液组分。虽然血浆是病原体以及目前的血液筛查实践标准的主要储库，但最近发表的论文显示血液中循环的细胞内容物在诊断中也非常有用。通常，在潜伏期或感染的早期阶段，可能无法检测血浆中的目标血清学标志物，因为分析物尚未从感染细胞中释放或分析物的痕量超出检测限(LOD)。例如，病毒可以通过表面受体多血质直接与血小板相互作用，一些病原体如登革热病毒(DENV)可能进入血小板，并在囊泡内进行掠夺。一些病原体，包括人类免疫缺陷病毒(HIV)、在细胞外囊泡(EV)(例如外来体和微囊泡)中结合或包裹。此外，在自然杀伤(NK)细胞、单核细胞和肥大细胞中发现了HIV基因组的痕迹。乙型肝炎和丙型肝炎病毒(HCV)不仅感染肝细胞，还存在于外周血单核细胞(PBMC)中。它们可以感染B细胞并在其中复制。因此，白细胞，特别是PBMC，是在病原体潜伏期用于复制的病原体关键储库以及潜在的感染部位。

细胞内容物还可以在肿瘤相关诊断中提供有见地的信息。可以将血液分离成不同的部分以富集肿瘤相关的生物标志物。循环肿瘤细胞(CTC)可以提供关于肿瘤的基因组学、转录组学和蛋白质组学信息。肿瘤培养血小板(TEP)可为局部和转移的癌症患者中的泛癌、多类癌和伴随诊断提供有价值的平台。

因此，对于装置制造商、实验室测试供应商和临床实验室人员来说，将这些病原体-细胞相互作用理解为分析实验室测试期间潜在的改进来源是至关重要的。作为常规靶向样品的血浆或血清显然不足以建立涵盖整个病原体生命周期的全面和完整的分析。

然而，出于经济和实际原因，当前的常规临床实践还不能完全结合细胞分析。一个重要原因是以高通量和自动化方式从常规抽真空血液采集管中抽取细胞内容物是有挑战的。

通常，使用包括过滤器的细胞分离管和/或将密度梯度介质添加到样品中并将样品离心。例如，美国专利4,021,340和美国专利4,333,564描述了使用具有触变性能的疏水性凝胶状惰性组合物。诸如BD的Vacutainer TM细胞制备管(CPT)之类的商业产品是昂贵的并且不能在自动化程序中处理。由于管的形状，富集的血沉棕黄层非常薄，难以通过照相机进行识别，并且由于施加了厚的凝胶分离器，移液管通道可能会凝结。此外，管制玻璃材料也可能破裂，特别是在机器人处理时。

相比之下，与多层管、由玻璃或金属制成的管或在其内表面上施加化学涂层的管相比，由单次注射可注射塑料材料制成的单层管是成本有效的。但是，例如密度梯度介质的蒸发可能是一个问题。实验表明，独立标准的PETG/PET管每24小时可能损失0.4μl液体。由玻璃、金属或具有多层壁或具有内表面化学涂层制成的采集管不具有蒸发的风险，但出于经济原因它们对于常规临床使用是不可行的。

因此，需要经济划算的真空血液采集管和相关处理系统，其可用于常规临床实践中的自动化和有效血液含量分级和提取。

例如，在以下现有技术参考文献中讨论了上述类型的管：

US 3,786,985公开了一种血液采集容器，其具有设置在其封闭的纵向端部之间的减小部分和设置在其中并且在离心力的作用下采用以牢固地容纳在减小的部分中的止动装置。

US 7,971,730公开了生产采集管的方法。该方法包括提供可在短时间内快速聚合至所需硬度的分离物质，并将分离物质置于管腔内。将分离物物质配制成具有全血的血清部分和全血的含细胞部分的平均密度之间的密度，并且可以用全血流动。在离心具有血液的管时，分离器物质在全血部分之间形成屏障。

CN 100500825 C公开了一种淋巴细胞分离管，其包括管体。管体的底部包括多孔材料。多孔材料吸收并保留淋巴细胞分离介质。多孔材料通过摩擦力固定到管的底部。在离心过程中，红细胞可以容易地进入多孔材料，代替淋巴细胞分离介质。

此外，在现有技术中，已知管可以使用适配器进行离心：

CN 201410416 Y公开了一种真空采血管的自动揭开适配器。适配器包括自适应托盘，其固定在离心机旋转盘上并设有采血管千斤顶。自适应托盘配有一个揭开支架。血液采集管插入通道均匀地分布在揭开支架的支架体上。血液采集管插入通道的内径与血液采集管的外径相匹配。在离心机旋转后，血液采集管体在离心力的作用下自动脱离血液采集管的盖子。

CN 103657887 B公开了一种离心机适配器，包括第一适配器主体部分、第二适配器主体部分、第三适配器主体部分、第一定位销、第二定位销、第一标记和第二标记。盲孔形成在第一适配器主体部分中，并且盲孔的深度小于管体的长度。

现有技术不存在与自动诊断平台兼容就短周转时间、高通量和易用性方面改进筛选过程的管和成本有效且一致的分离器设备的一致设计的装置方法。因此，本发明旨在克服传统设备和方法的上述缺点。

发明内容

根据独立权利要求的特征，本发明通过提出一种管、一种配置用于所述管的管架、连续两步离心方法、用于自动化样品处理的方法以及用于生产该管的方法来解决现有技术的缺点。优选实施例在从属权利要求中限定。

本发明改进了先前已知的解决方案，因为它提供了用于自动化的一致的设计和装置，以使高可靠性和高灵敏度的血液筛查成本低廉。下面描述关于有效的自动筛选程序的分离器设备的一致设计的结构和优点的更多细节。

用于样品采集和样品处理的增强管

在本发明的第一方面，提供了一种用于样品采集和样品处理的管。根据本发明的管包括上部部分、中间部分和下部部分，其中上部部分和下部部分基本上为例如圆柱形，除制造公差外。

在第一实施例中，上部部分的内径大于下部部分的内径，上部部分的外径大于下部部分的外径。中间部分位于管的上部部分和下部部分之间，其中中间部分的顶部连接到上部部分的底部，中间部分的底部连接到下部部分的顶部。中间部分的内径和外径从管的中间部分的顶部减小到底部。该管具有多个用于将管固定在管架中的紧固装置。多个紧固装置位于中间部分和下部部分的外表面上。因此，紧固装置在其整个生命周期保证管的形状的精确性和机械稳定性，并且在整个随后的自动化处理过程中稳定管。

在第二实施例中，根据第一实施例的管的中间部分具有锥形形状。这使得可以在管的下部容易地获取所需的血沉棕黄层。由于在移液管的尖端处凝结，特别是如果管中的分离器凝胶的粘度低，则在血沉棕黄层中移液可能是具有挑战性的。

在第三实施例中，根据任何前述实施例的管中的多个紧固装置具有多个纵向延伸的管肋，用于将管固定在管架中。这进一步改善了自动化处理过程中的稳定性。

在第四实施例中，管的中间部分顶部的外径基本上等于上部部分的外径。中间部分顶部的内径基本上等于上部部分的内径。

在第五实施例中，在根据任何前述实施例的管中，中间部分底部的内径基本上等于下部部分的内径。中间部分底部的外径基本上等于下部分的外径。

在第六实施例中，根据任何前述实施例的管进一步改进，因为其提供了可以以相等距离间隔开的多个管肋。

在第七实施例中，根据第六实施例的管的特征还在于，多个管肋由两个彼此间隔180°的管肋组成。

在第八实施例中，根据任何前述实施例的管的进一步改进在于，多个管肋沿着中间部分和下部部分的整个长度延伸。

在第九实施例中，根据任何前述实施例的管的特征还在于，上部部分的外径基本上等于从多个管肋的第一管肋的外边缘到多个管肋的第二管肋的外边缘的距离跨度。

在第十实施例中，作为示例，根据任何前述实施例的管的特征还在于，管的中间部分顶部的内径为10.5mm，和/或内径为管的中间部分的底部为6.5mm，和/或管肋的厚度为2.0mm。

在第十一实施例中，根据任何前述实施例的管的特征还在于，管包括管帽，其中管帽可插入上部部分，使得管帽密封管，并且管帽被构造成保持抵抗沿轴向方向朝向管的下部部分的下端的力，使得管通过所述力从管帽拉出。

在第十二实施例中，根据第十一实施例的管的进一步改进在于，管帽包括管帽主体和管帽塞。管帽塞可以插入上部部分，使得管帽塞密封管。管帽主体可以配置成围绕上部部分布置并且与管帽塞接合。管帽主体还可以构造成保持抵抗沿轴向方向朝向管的下部部分的下端的力，使得管可以通过所述力从管帽拉出。

在第十三实施例中，根据第十一或第十二实施例的管进一步改进，因为管帽可被针刺穿，使得具有插入上部部分的管帽的抽真空的管通过针刺穿管帽接收样品。

在第十四实施例中，根据第十二或第十三实施例的管的特征还在于，管帽主体具有基本上圆柱形管的形状。在这种情况下，管帽主体的下部部分的内径基本上等于上部部分的外径，并且管帽主体的上部部分的内径基本上等于管帽塞的上圆柱杆的直径。

在第十五实施例中，在根据第十二至第十四实施例中任一个的管中，管帽主体包括至少两个周向突起，以接合管帽和管帽塞。这可以进一步降低交叉污染的风险，因为当管帽固定在管架头部中时，管帽可以保持固定在它们的位置。

在第十六实施例中，根据第十一至第十五实施例中任一项所述带有管帽插入管的上部部分的管，该管还包括内容物。内容物可包括在管的最低部分中的一定体积的密度梯度介质。一定体积的密度梯度介质可以通过在密度梯度介质和管的最低部分上方的部分之间形成凝胶屏障的一定体积的分离凝胶朝向管的最低部分上方的部分分离。凝胶屏障上方的管的内表面可涂覆有雾化的抗凝血剂。可以抽空凝胶屏障上方和管帽下方的管的最大体积。

在第十七实施例中，根据第十六实施例的管的进一步改进在于管帽和管的内容物被消毒。可以提及通过γ辐射的消毒作为实例。

在第十八个实施例中，根据第十六或第十七个实施例的管的特征还在于密度梯度介质的密度为1.01-1.119g/ml，更优选为1.077-1.083g/ml。

在第十九实施例中，根据第十六至第十八实施例中任一项的管的特征还在于密度梯度介质的体积为100至600μl，优选200至600μl、300至600μl、400和600μl、500至600μl以及最优选450μl。分离凝胶的体积可以为35至60μl，最优选为50μl。

在第二十实施例中，根据任何前述实施例的管通过塑料注射成型制造。然而，也可以应用其他制造方法。

在第二十一实施例中，根据第一至第十九实施例中任一个的管例如由玻璃制成。

在另一实施例中，根据任何前述实施例的管还包括，例如，向外延伸的球形末端，用于在管的下部部分的下端处封闭管。

管架

在第二方面，提供了一种管架，其构造成接收根据第一至第二十一实施例中的任一个的一个或多个管。在管架的第一实施例中，管架包括管架主体，该管架主体包括一个或多个管保持器。每个管保持器成形为无缝地接收所述管中的一个，并包括接收装置，以接收位于管的中间部分和下部部分的外表面的多个紧固装置。

在管架的第二实施例中，管保持器包括对称轨迹以接收多个紧固装置。

在管架的第三实施例中，根据任何前述实施例的管架还包括提供结构刚度的壁，以及允许自动内容物识别的非噪声背景。

在管架的第四实施例中，根据管架的第三实施例的管架的壁包括暴露管的前侧的开口。

在管架的第五实施例中，根据任一前述实施例的管架还包括可分离的管架头部，其中管架头部包括与一个或多个管保持器相对应的一个或多个开口。每个管保持器可包括突出环，以与可分离管架头部的一个或多个开口中的每个开口的下侧上的对应凹槽对齐。

在管架的第六实施例中，根据第五实施例的管架中的管架头部还包括一个或多个夹子，该夹子构造成与管架主体上的凹槽接合。

在管架的第七实施例中，根据前述第四至第六实施例中任一项所述的管架的特征还在于，管架头部的一个或多个开口中的每一个包括冠状上部部分，其中每个冠状上部部分包括一个或多个向内延伸的凸块。

在管架的第八实施例中，根据前述第四至第七实施例中任一项所述的管架的特征还在于，所述管包括管帽，所述管帽包括管帽主体和管帽塞，其中所述管帽头部构造成捕获管帽，使得在管的最低部分和管架主体的底部之间存在间隙。

在管架的第九实施例中，根据前述第四至第七实施例中任一项所述的管架的特征还在于，管架头部构造成捕获管帽，使得管的最低部分接触管架主体的底部。

在管架的第十实施例中，根据任一前述实施例的管架的特征在于，管保持器布置成两排或更多排。

用于增强样品富集的离心处理

在第三方面，提供了用于增强样品富集的增强的连续两步离心方法。该管优选地具有如第十六至第二十一实施例中任一个所述的构造。此外，根据任何前述实施例的管架可用于进行连续两步离心方法以增强样品富集。

离心方法包括在第一相对离心力(RCF)下离心第一段时间的步骤。施加第一RCF而不改变管中密度梯度介质的相对位置以实现初始细胞分离。在一些实施例中，第一段时间为至少10分钟，优选至少15分钟。在优选的实施例中，第一段时间在15至20分钟的范围内，第一段RCF在50至200RCF的范围内，最优选在150至200RCF的范围内。

离心方法还包括在第二RCF下而不停止离心进一步离心第二段时间。第二RCF可以改变管中密度梯度介质的相对位置。例如，第二RCF可以通过加速到400至800RCF的范围来进行，优选地在400至650RCF的范围内，而不停止离心。在一些实施例中，第二时间段可以是至少5分钟，优选至少15分钟。在优选的实施例中，第二段时间为15至30分钟的范围。

在一些实施例中，通过加速至600至650RCF进行第二段时间的离心。

自动化样品处理

在第四方面，本发明提供了一种用于自动化样品处理的方法。

自动化样品处理方法尤其可以包括以下步骤

a)借助于包括夹具(gripper)的机器人，将包括一个或多个管的管架从托盘转移到位于离心机中的支撑件，

b)在所述离心机上施加连续两步离心方法，

c)在所述连续两步离心方法之后，借助于机器人，通过抓住管架头部将管架头部从管架主体上拔出，使得夹子(clippers)脱离管架主体，

d)在拔出所述管架头部的之后，借助于机器人，通过抓住管架主体从离心机的支撑件中将管架主体取出。

管可以根据第十六至第二十一实施例中的任一个来配置，根据管架头部的任何上述实施例的管架头部，并且离心方法可以对应于用于离心方法的任何上述实施例。

制造过程

在第五方面，提供了一种制造管的方法。可能需要定制的制造工艺来保证满足制造公差。例如，管应高度同心。偏心管可能导致在管中采集不同体积的样品，这可能最终导致离心后液体处理不准确。

可以通过将至少两个注射入口通道定位在对应于管的模制形式中来制造高度同心的管。所述至少两个注入入口通道可以围绕位于上部部分的顶部的周边等距间隔地定位，以使得能够从上部部分的顶部处的外表面注入。

该方法可以进一步包括真空密封和铝包装，以防止密度梯度介质在使用前蒸发。真空密封和铝包装防止收缩，因此有助于在使用前保持管的不渗透性。

附图说明

在下文中，参考附图描述了本发明的优选实施例，其中：

图1示出了根据本发明示例性实施例的图解管几何特征的管的各种视图。

图2示出了根据本发明示例性实施例的包括管帽的管的进一步视图。

图3示出了根据本发明示例性实施例的包括管和管帽的管架的各种视图。

图4示出了根据本发明示例性实施例的配备有管和管帽的管架的一部分的三维视图中的纵向切面的放大截面图。

图5示出了根据本发明的用于自动化样品处理的方法的第一步骤的示例性实施例，其中包括管和管帽的管架从装满管架的托盘(图的左侧部分)转移到位于离心机(图的右侧部分)中的支撑件，其中通过包括夹具的机器人进行转移。

图6显示了根据本发明的示例性实施例的离心前离心机的各种视图。离心机充分配有管架(如图5所示和所描述的)。图6的A和B截面示出了放置在离心机中时管架的纵向切面的放大截面。图6的A和B截面还说明在离心之前管被封闭在管架中。

图7显示了根据示例性实施例的根据本发明的连续两步离心的第二步骤期间离心机的各种视图。离心机充分配有管架(如图5所示和所描述的)。当在离心机中进行离心时，A截面和B截面显示了管架纵向切面的放大截面。图7的A和B截面还说明了在连续两步离心的第二步骤中管在管架中打开。

图8示出了根据本发明的用于自动化样品处理的方法的第二步骤的示例性实施例，其中从管架主体(包括管)中取出管架头部(包括管帽)，使得夹子脱离管架主体。借助于包括夹具的机器人进行拔出。示出了各种视图，其中离心机配备有管架主体，其中管被打开(如图7中的A截面和B截面所示和所描述的)。

图9示出了根据本发明的用于自动化样品处理的方法的第三步骤的示例性实施方案，其中管架主体(包括管)从图的离心机转移到托盘。通过包括夹具的机器人进行转移。打开管架主体中的管并移除管帽(如图8所示和所描述的)。

图10示出了在管的生命周期中的四个(A-D)特定阶段的管的示例性实施例，重点在于在整个自动化处理期间填充有样品的管的一些关键特征的状态。

图11示出了管包装的示例性实施例。该图示出了组装的闭合状态(A)以及用于说明部件(B、C、D)的相对布置的包括管(C)的打开状态(B、D)。

具体实施方式

用于自动化样品处理的管的示例性实施例

图1示出了根据本发明的管(100)的示例性实施例的第一和第二侧视图、俯视图以及三维投影图。管的特殊形状确保血小板和白细胞(即免疫细胞储库)可达到所需用于自动化样品处理的厚度。例如，可以通过经由CCD照相机通过引导管道、以高精度确定层位置并因此最大化免疫细胞储库的可能检索率来方便地进行取样。在本实施例中，管包括上部(110)、中间部分(120)和下部部分(130)，并且其通过球形末端(150)朝向下端封闭。

上部部分(110)和下部部分(130)显示为基本上为圆柱形。上部部分(110)的内径可以大于下部部分(130)的内径，上部部分的外径可以大于下部部分的外径。位于管的上部部分(110)和下部部分(130)之间的中间部分(120)可以是锥形的。中间部分(120)的顶部可以连接到上部部分的底部，并且中间部分的底部可以连接到下部部分的顶部。中间部分的内径和外径可以从管的中间部分的顶部减小到底部。

在本实例中显示为管肋(140)的紧固装置，位于外表面以稳定管的主体，以及更重要的是，当管被放置在例如架并被离心时，引导和稳定管。从图1中可以看出，管肋最好沿中间部分(120)和下部部分(130)延伸。管肋的布置优选地是对称的，彼此间隔180°(在使用两个管肋的情况下)，并且形状可以设置成使得它们基本上平行于管的纵向轴线延伸。此外，形状可以设置成使得从第一管肋的外边缘到第二管肋的外边缘的距离跨度基本上等于上部部分(130)的外径。

管可以由前述部件组成，如图1所示，或者还可以包括其他部件，例如另外的紧固装置。

例如，管的总高度对约4800μl体积可以是100mm。管的上部部分的高度可以是例如25mm。中间部分(120)的高度可以是16mm，而下部部分(130)与球形末端(150)的高度总共可以是59mm。可以在管上指示一个或多个体积标记。例如，管可以通过模制或任何其他材料和合适的制造技术由塑料或玻璃制成。

图2示出了管帽(210)的管(200)的示例性实施例的纵向切面以及包括三维投影。管帽(210)包括管帽主体(220)和管帽塞(230)。管帽可以固定在管上(如图所示)以密封管，使得管中可以持续真空。管帽可以被针刺穿，使得管帽塞插入上部部分的排空的管可以通过针刺入管帽塞接收样品。管帽塞也可以密封管。管可包括一种或多种内容物(图中未示出；图10中示出)。例如，内容物可以包括位于管的最低部分中的一定体积的密度梯度介质(参照图10中的(131-10))。合适的密度梯度介质的类型包括但不限于：珀可(Percoll)、菲可(Ficoll)、碘化化合物如碘海醇(Nycodenz)、泛影葡胺(Hypague)、Optiprep或葡酰胺(Metrizamide)等，及其组合，如菲可泛影葡胺(Ficoll-Paque)、人淋巴分离液(Histopaque)、组织包埋环(Histoprep)、淋巴细胞分离剂(Lymphoprep)等，和有机溶剂如硅油。可以通过一定体积的分离凝胶(参考图10中的(132-10))在密度梯度介质和管的最低部分上方的部分之间形成凝胶屏障使所述体积的密度梯度介质(参考图10中的(131-10))朝管的最低部分上方的部分分离。凝胶屏障有利于管的稳定储存和运输，以防止在离心之前混合(稀释)样品和密度梯度介质。例如，密度梯度介质的密度可以在1.01g/ml和1.11g/ml之间，或者在1.077g/ml和1.083g/ml之间。管中密度梯度介质的体积可以在100μl至600μl之间，优选在20μl0至600μl之间、300μl至600μl之间、400μl至600μl之间、500μl至600μl之间以及例如450μl。管中分离凝胶的体积可以在35至60μl之间，例如优选50μl。凝胶屏障上方的管的内表面可涂覆有雾化的抗凝血剂。可以抽空在凝胶屏障上方和管帽塞下方的管的最大体积。可以对管、管帽和管的内容物进行消毒。可以提及通过γ辐射的消毒作为实例。

在一个实施例中，硅油用作管的最低部分中的密度梯度介质(参考图10中的(131-10))。在该实施例中，可以避免使用任何形成凝胶屏障的分离凝胶。在这种情况下，整体应用成本可能会进一步降低。而且，可能不需要真空密封或铝包装(稍后描述)以防止密度梯度介质在使用之前蒸发。

图3示出了根据本发明示例性实施例的管架。管架(310)以纵向切面、侧视图、俯视图以及三维透视图示出，其中管架示出为插入管和管帽(一起称为300)。管架(310)可包括管架主体(320)，其包括一个或多个管保持器(330)以及管架头部。管架头部(340)通过夹子(341)固定到管架主体(310)上，该夹子构造成接合在管架主体上的凹槽等中。每个管保持器具有开口(331)，该开口显示朝向管架环境的管的内容物。在每个管的开口的相对处的壁可以用作自动内容物识别的低噪声背景(例如，用于水平检测CCD相机)。该壁还为管架提供结构刚性，特别是对于管架主体。

如图所示，从纵向切面显示管架，当塞住管帽并密封管的上部部分并且当管放置在其中一个管保持器中时，管帽可以捕获管，使得在管的最低部分和管架主体的底部之间存在间隙。在示例性实施例中示出，这是可能的，因为管帽搁置在管架头部上。因此，轴向方向上朝向管的下部部分的下端的离心力可以将管拉离管帽(或反之亦然)。

当管被管帽拉动时，管在管保持器中朝向管架的底部滑动。管的滑动运动由管肋控制，管肋由管架主体中的对称轨迹引导(参考图4示出了该特征)。当管的最低部分接触管架主体的底部时，管被打开。

图4示出了根据本发明的示例性实施例的配备有管和管帽的管架的一部分(一起称为400)的三维视图的纵向切面的放大截面图。管帽(210)可以插入管(110)的上部部分。管帽主体(220)可包括圆周突起(221-4)以接合管帽塞(230)。另一个圆周突起可以抵靠管架头部(340)，即管架主体(320)接合管帽主体，即抵抗在轴向方向上朝向管的下部部分的下端的离心力，其可能会将管子从管帽上拉下来。管帽塞可以密封管。在一个示例中，管帽塞可以被针刺穿，使得通过抽空的管中的真空将样品拉入管中。

如图4所示，管帽可以平滑地安装到管架头部的冠状上部部分(343-4)中，其中它可以通过向内延伸的凸块(344-4)固定。管架头部又可以平滑地安装在管架主体上。每个管保持器(330)上方的突出环(333-4)可以平滑地配合到管架头部的凹槽(342-4)，使得管架头部(以及因此管)固定在它们的位置。夹子(341)可以将管架头部固定到管架主体，这例如有助于最小化离心期间交叉污染的风险。通过位于管的外表面的部分上的紧固装置也减轻了交叉污染，所述紧固装置例如在图1和图2中示出为管肋140。这些管肋有助于在离心期间稳定管并在管打开时沿着对称轨迹引导管，即当管向下滑动时(沿管的下部部分的方向)。图4中示出对称轨迹的上部部分。

图5示出了根据本发明的用于自动化样品处理的方法的第一步骤。在该步骤中，包括一个或多个可为上述本发明的示例性实施例中所述类型的管的可为上述本发明的示例性实施例中类型的管架，从托盘转移到离心机中的支撑件位置。通过包括夹具的机器人执行转移。

如图5所示，管架(310)包括管和管帽。借助于包括夹具(530)的机器人，管架容易从装满管架的托盘(520,在三维视图的左侧示出)，转移到位于离心机(530，在三维视图右边示出)中的支撑件(540)。

图6显示了根据本发明的示例性实施方案的离心前离心机的各种视图。离心机完全配备有管架，如图5所示并上文所述。图6的A和B截面示出了放置在离心机中时管架的纵向切面的放大截面。图6的A和B截面还说明在离心之前管封闭在管架中。

更具体地，图6的A截面示出了在离心之前管封闭在管架中，如图3和4中详细描述的。管帽主体(220)可以搁置在管架头部上并通过周向突起(221-4)保持管帽塞(230)。管架头部又可以靠在每个管保持器上方的突出环(333-4)上。夹子可以将管架头部固定到管架主体上。B截面说明在管的最低部分和管架主体的底部之间存在间隙。对称轨迹(334-4)可以接收管肋以稳定管架(即管保持器)中的管并在离心期间引导它们的打开运动。

图7显示了根据示例性实施例的根据本发明的连续两步离心的第二步骤期间离心机的各种视图。离心机充分配备有管架，如图5所示并如上所述。当在离心机中进行离心时，A截面和B截面显示了管架纵向切面的放大截面。图7的A截面和B截面还说明了贯穿连续两步离心的第二步骤过程中在管架中管是打开的。

更具体地，如图7所示，管架放置在支撑件中。A截面说明当密封力小于离心力时，贯穿连续两步离心的第二步骤过程，在管架中管是打开的。管帽主体(220)可以搁置在管架头部上并通过周向突起(221-4)保持管帽塞(230)。管帽塞可以移出管(110)的上部部分。管架头部又可以搁置在每个管保持器上方的突出环(333-4)上。管帽可以保持固定在管架头部(340)中在其冠状上部部分中，其中凸块(参考图4)将管帽安装在管架头部上。管可以朝向管架的底部滑动，直到球形末端(150)停止在管架的底部。滑动运动可以由接收每个管的管肋(140)的对称轨迹引导。

连续两步离心用于增强样品富集并使管中的细胞损失最小化。通常，较大和较密的颗粒在较低的离心力下沉淀，较小且较疏的颗粒在非常高的离心力下分馏。当全血中的红细胞聚集时，一些细胞被困在团块中，因此与红细胞沉积。通过采用连续两步离心方法可以减少这种捕获细胞的趋势，而无需预先稀释样品。所述方法具体包括以下步骤：

-在第一相对离心力(RCF)而不改变密度梯度介质在管中的相对位置下离心第一段时间以实现初始细胞分离，其中第一段时间至少为10分钟，优选至少15分钟，最优选15至20分钟的范围内，以及第一RCF在50至200RCF的范围内，最优选在150至200RCF的范围内，和

-在第二RCF下离心第二段时间，通过加速到400至800RCF的范围，优选在400至650RCF的范围内，不停止离心破坏由管中的分离凝胶(参考图10中的(132-10))形成的凝胶屏障，，以改变密度梯度介质在管中的相对位置(参考图10中的(131-10))，其中第二段时间至少为5分钟，优选至少15分钟，最优选15至30分钟的范围内。

图8示出了根据本发明的用于自动化样品处理的方法的第三步骤的示例性实施例。在所述步骤中，在所述连续两步离心方法之后，通过抓住管架头部使管架头部从管架主体中抽出，使得夹子脱离管架主体。这是通过机器人进行的。

更具体地，如图8所示，包括管帽的管架头部可以从包括管的管架主体中抽出，使得夹子脱离管架主体。可以借助于包括所示夹具的机器人来执行抽出。图8中示出了该步骤的各种视图，其中离心机配备有管架主体，其中管是打开的(如图7中的A截面和B截面所示和所描述的)。

图9示出了根据本发明的用于自动化样品处理的方法的第四步骤的示例性实施例。在所述步骤中，在管架头部的所述抽取之后，通过抓住管架主体将管架主体从离心机的支撑件中取出。这再次通过机器人进行。

更具体地，如图9所示，包括管的管架主体可以从离心机转移到托盘。可以通过包括夹具的机器人进行转移。打开管架主体中的管并移除管帽(如图8所示和所描述的)。

图10示出了管的生命周期中的四个(A-D)特定阶段的管的示例性实施例，重点在于在整个自动化处理期间填充有样品的管的一些关键特征的状态。图10A-D中的管具有粘附、印刷或雕刻在管上部部分外表面上的标签。在图10所示的实施例中，QR码(111-10)粘附在外表面上的前侧。也可以使用其他识别标签(例如条形码和RFID标签)，并粘附在管的前侧或后侧。还应该提到的是，除了标签之外，在中间部分的外表面上，标记可以指示管中的优选样品体积。例如，标记可以雕刻或无光泽抛光。这样的标记可以有助于作为从业者的指导。

图10A示出了在静脉穿刺之前处于出场设置状态的管。在这种状态下，一定体积的密度梯度介质(131-10)通过在密度梯度介质和管的最低部分上方的部分之间形成凝胶屏障的一定体积的分离凝胶(132-10)朝向管的最低部分上方的部分分离。凝胶屏障上方的管的内表面涂有雾化的抗凝血剂。抽空凝胶屏障上方和管帽塞下方的管的体积。然后可以用针刺穿管帽塞，使得通过真空将样品拉入管中，进入真空管。

图10B示出了当样品(在本情况下为全血)被拉入管中时的管(200，插入管帽的管)。密度梯度介质(131-10)通过在密度梯度介质和管中的样品之间形成凝胶屏障的一定体积的分离凝胶(132-10)朝向管的最低部分上方的样品保持分离。在这种状态下，管准备好用离心机处理。

图10C显示了包括在增强的连续两步离心方法(参考图6至7)中进行第一离心步骤之后的样品的管(200，插入管帽的管)。第一离心步骤包括在第一RCF下离心第一段时间。施加第一RCF而不改变管中密度梯度介质的相对位置以实现初始细胞分离。可以看出，全血样品最初是分开的。进一步处理可以允许实现样品组分的增强的纯度，使得后续筛选方法的可靠性和灵敏度可以大大增加。在这种状态下，管准备好用于第二离心步骤，其包括在第二RCF下进一步离心第二段时间以实现所述样品组分的所述增强的纯度。当从第一离心步骤转变到第二离心步骤时，通常不停止离心。

图10D显示了包括在增强的连续两步离心方法(参考图6至7)中进行第二离心步骤之后的样品的管(100，没有管帽)。第二离心步骤包括在第二RCF下离心第二段时间。第二RCF将管帽(210)与管(100，没有管帽的管)分开，并释放凝胶屏障(132-10)下方的密度介质(131-10)。可以看出，与第一次离心步骤(参考图10C)后的初始分离相比，全血样品被进一步分离。最重要的是，PBMC层在中间部分下方清晰可见，具有足够的厚度。在这种状态下，管可离开离心机进行进一步处理。可以提及定性和定量分析作为实例，其可以利用在完成第二离心步骤后实现的样品组分的增强的纯度。

图11示出了组装的闭合状态(A)以及包括管(C，200，插入管帽的管)的管包装(240-11)的打开状态(B，D)。管包装包括第一(241-11)和第二(242-11)包装壳。包装壳可以无缝地装配管。无缝装配确保当管放置在管包装中时，管包装中基本上没有空气空间。因此，最小化由于液体或气体在管的主体上的扩散(例如，在使用前管中密度梯度介质的蒸发)导致的缺点并且增强管的耐久性。包装壳的内表面可以具有氧化铝涂层(243-11)以保护管，例如也抵抗紫外线辐射。氧化铝箔可用作氧化铝涂层(243-11)，例如厚度为0.2mm的氧化铝箔，其可无缝地装配到包装壳(241-11、242-11)的(内)形状中。在将管放入包装壳中之后，可以将包装壳的边缘(244-11)热密封。在包装壳的边缘处的刻痕(245-11)可以提供便于打开管包装的工具。与没有刻痕相比，这种刻痕的存在通常极大地增强了用户的应用体验并且导致较少的破坏性。虽然图11中所示的示例性实施例示出了用于单个管的包装壳，但是也可以是用于多个管的包装壳，例如，用于八个管的包装壳，其中每个管放置在其自己的独立袋中，如图11所示。管也可以是真空密封的并且包装在铝包装中以防止在使用之前管中的密度梯度介质蒸发。然而，热封的制造过程比真空密封的过程更容易自动化。因此，即使可以既使用真空也使用热封，如果旨在保持低制造成本，则仅热封是优选的。

最后，描述了管的制造过程的优选实施例：

根据示例性实施例，两个注入入口点位于管的上部部分的外边缘处。这种注射成型方法确保了每个管的顶部到底部的同心度。对于每个管，壁的厚度基本相等，例如，除了制造公差之外，如本领域技术人员将理解的。该方法还可以防止偏心管的问题-当使用常规方法时通常存在这种问题，其中通常从底部进行注射-当抽真空时可能随机影响管中的压力，这反过来可能影响采集样本的体积。

附图标记

100管(无管帽)

110上部部分

111-10标签(例如QR码)

120中间部分

130下部部分

131-10密度梯度介质

132-10分离凝胶

140紧固装置(管肋)

150球形末端

200管(插入管帽)

210管帽

220管帽主体

221-4周向突出

230管帽塞

231-4上圆柱杆

232-4下圆柱杆

240-11管包装

241-11第一包装壳

242-11第二包装壳

243-11氧化铝涂层

244-11边缘(包装壳)

245-11刻痕(包装壳)

300管架(插入管和管帽)

310管架(未插入管和管帽)

320管架主体

330管保持器

331开口

332-4壁

333-4突出环

334-4对称轨迹

340管架头部

341夹子

342-4凹槽

343-4冠状上部部分

344-4向内延伸的凸块

400管架(横截面，插入管和管帽)

520托盘

530离心机

540支撑件

Claims (36)

1.一种用于样品采集和样品处理的管，其特征在于，包括：

上部部分、中间部分和下部部分，其中

上部部分和下部部分基本上呈圆柱形，

上部部分的内径大于下部部分的内径，

上部部分的外径大于下部部分的外径，

所述中间部分位于管的上部部分和下部部分之间，其中

中间部分的顶部连接到上部部分的底部，中间部分的底部连接到下部部分的顶部，并且

所述中间部分，其中

中间部分的内径和外径从管的中间部分的顶部减小到底部；

多个紧固装置，所述多个紧固装置用于将管固定在管架中，其中所述多个紧固装置位于中间部分和下部部分的外表面上。

2.根据权利要求1所述的管，其特征在于，

所述中间部分是锥形的。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的管，其特征在于，

所述多个紧固装置包括多个用于将管固定在管架中的纵向延伸的管肋。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的管，其特征在于，

中间部分顶部的外径基本上等于上部部分的外径，和

中间部分顶部的内径基本上等于上部部分的内径。

5.根据权利要求1或4中任一项所述的管，其特征在于，

中间部分底部的内径基本上等于下部部分的内径，和

中间部分底部的外径基本上等于下部部分的外径。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的管，其特征在于，

所述多个管肋以相等的距离间隔开。

7.根据权利要求6所述的管，其特征在于，

所述多个管肋是两个彼此相隔180°的管肋。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的管，其特征在于，

所述多个管肋基本上沿中间部分和下部部分的整个长度延伸。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的管，其特征在于，

上部部分的外径基本上等于从多个管肋的第一管肋的外边缘到多个管肋的第二管肋的外边缘的距离跨度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的管，其特征在于，

所示管的中间部分的顶部处的内径为10.5mm，和/或

管的中间部分的底部处的内径为6.5mm，和/或

所述管肋的厚度为2.0mm。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的管，其特征在于，还包括

管帽，其中

所述管帽可插入上部部分，使得管帽密封管，和

所述管帽构造成保持抵抗沿轴向方向朝向管下部部分的下端的力，使得管通过所述力从管帽上拉出。

12.根据权利要求11所述的管，其特征在于，所述管帽还包括管帽主体和管帽塞，其中

所述管帽塞可插入上部部分，使得管帽塞密封管，和

管帽主体构造成围绕上部部分布置并与管帽塞接合，并且进一步构造成保持抵抗沿轴向方向朝向管下部部分的下端的力，使得管通过所述力将管帽拉出。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的管，其特征在于，

所述管帽可被针刺穿，使得带有插入上部部分的管帽的抽真空的管通过刺入管帽的针接收样品。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的管，其特征在于，

管帽主体基本上具有圆柱形管的形状，其中

管帽主体下部部分的内径基本上等于上部部分的外径，和

管帽主体的上部部分的内径基本上等于管帽塞的上圆柱形杆的直径。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的管，其特征在于，所述管帽主体包括

至少两个周向突起以接合所述管帽和所述管帽塞。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的带有管帽插入上部部分的管，其特征在于，还包括

管内容物，所述内容物包括：

在管的最低部分中的一定体积的密度梯度介质，其中

所述一定体积密度梯度介质可以通过在密度梯度介质和管的最低部分上方的部分之间形成凝胶屏障的一定体积的分离凝胶被朝向管的最低部分上方的部分分开，

在所述凝胶屏障上方的管的内表面，其中

在所述凝胶屏障上方的管的内表面涂有雾化的抗凝血剂，和

在所述凝胶屏障上方和管帽下方的管的最大体积，其中所述管的最大体积被抽空。

17.根据权利要求16所述的管，其特征在于，

将所述管、管帽和管的内容物是消毒的。

18.根据权利要求16至17中任一项所述的管，其特征在于，

所述密度梯度介质的密度为1.01-1.119g/ml，最优选为1.077-1.083g/ml。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的管，其特征在于，

所述密度梯度介质的体积为100-600μl，最优选为450μl，和

所述分离凝胶的体积为35-60μl，最优选50μl。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的管，其特征在于，

所述管由塑料注塑成型制成。

21.根据权利要求1至19中任一项所述的管，其特征在于，

所述管由玻璃制成。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的用于容纳一个或多个管的管架，其特征在于，所述管架包括

管架主体，所述管架主体包括

一个或多个管保持器，其中

每个管保持器成形为无缝地接收所述管中的一个，并且

包括接收装置，用于接收位于中间部分和下部部分的外表面上的多个紧固装置。

23.根据权利要求22所述的管架，其特征在于，每个所述管保持器包括对称轨迹以接收所述多个紧固装置。

24.根据权利要求22至23中任一项所述的管架，其特征在于，所述管保持器还包括：

提供结构刚性的壁，和

允许自动化内容物识别的低噪声背景。

25.根据权利要求24所述的管架，其特征在于，所述壁包括

以露出所述管的前侧的开口。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的管架，其特征在于，还包括

可分离的管架头部，其中

管架头部包括一个或多个对应于所述一个或多个管保持器的开口，其中

每个管保持器包括突出环，以与可分离管架头部的一个或多个开口中的每个开口的下侧上的对应凹槽对齐。

27.根据权利要求26所述的管架，其特征在于，所述管架头部还包括：

一个或多个夹子构造成接合在管架主体上的凹槽中。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的管架，其特征在于，

所述管架头部的一个或多个开口中的每一个开口包括

冠状上部部分，其中

每个冠状上部部分包括一个或多个向内延伸的凸块。

29.根据权利要求25至28中任一项所述的管架，其特征在于，

所述管包括管帽，所述管帽包括

管帽主体和管帽塞，和

所述管架头构造成捕获所述管帽，使得在所述管的最低部分和管架主体的底部之间存在间隙。

30.根据权利要求25至28中任一项所述的管架，其特征在于，

所述管架头构造成捕获所述管帽，使得所述管的最低部分接触管架主体的底部。

31.根据权利要求23至31中任一项所述的管架，其特征在于，所述管保持器布置成两排或更多排。

32.一种用于增强根据权利要求16-21中任一项的管中样品富集的连续两步离心方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在第一相对离心力(RCF)下离心第一段时间而不改变管中密度梯度介质的相对位置以实现初始细胞分离，其中

所述第一段时间至少为10分钟，优选为10至20分钟，以及第一段RCF为50至200RCF，以及

在第二RCF离心第二段时间，以通过加速到400至800RCF的范围而不停止离心来改变密度梯度介质在管中的相对位置，其中

所述第二段时间至少为5分钟，优选为15至30分钟。

33.根据权利要求32的连续两步离心方法，其特征在于，通过加速至600至650RCF进行第二段时间的离心。

34.一种自动化样品处理方法，其特征在于，包括：

-通过包括夹具的机器人将包括根据权利要求16至21中任一项所述的一个或多个管的根据权利要求22至31中任一项所述的管架从托盘转移到位于离心机中的支撑件，

-在所述离心机上施加根据权利要求32至33中任一项所述的连续两步离心方法

-在所述连续两步离心方法之后，借助于机器人，通过抓住管架头部将管架头部从管架主体上拔出，使得夹子脱离管架主体，

-在拔出管架头部之后，借助于机器人，通过抓取管架主体，从离心机的支撑件将管架主体取出。

35.根据权利要求1至21中任一项所述的制造管的方法，其特征在于，所述方法包括：

将至少两个注射入口通道定位在对应于所述管的模制形式中，其中所述至少两个注射入口通道围绕位于所述上部部分的顶部的周边等距间隔开，以使得能够从上部部分的顶部的外表面注射。

36.根据权利要求35所述的方法，用于生产根据权利要求16-21中任一项所述的管，其特征在于，所述方法还包括真空密封和铝包装，以防止在使用之前管中的密度梯度介质蒸发。