CN112689536A - 血浆分离装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于从全血中分离血浆的装置包含第一储器和第二储器。所述第一储器被配置成接收包含红细胞的全血样品并且包含收集区和受限制区。所述第二储器流体连接到所述第一储器的所述受限制区，使得响应于施加到所述装置的离心力，安置在所述第一储器内的所述全血样品分离成第一级分和第二级分。所述第一级分位于所述收集区中并且包含血浆，已经从所述血浆中去除基本上所有红细胞。所述第二级分位于所述第二储器中并且包含血浆和通过所述离心力已经从所述第一级分中去除的红细胞。所述受限制区抑制所述第二级分进入所述收集区。

Description

血浆分离装置
相关申请
本申请要求于2019年7月18日提交的美国专利申请第16/515,974号的优先权，所述美国专利申请又要求于2018年8月23日提交的美国专利申请第62/722,050号的优先权，这两个美国专利申请的内容特此通过引用完全并入。
技术领域
本申请涉及从全血中分离血浆。
背景技术
从全血中分离血浆可以是有用的，例如用于促进血浆的一种或多种组分的分析。
发明内容
本文提供了血浆分离装置以及制造和使用所述血浆分离装置的方法。
一种用于从全血中分离血浆的装置包含第一储器和第二储器。所述第一储器被配置成接收包含红细胞的全血样品。所述第一储器包含收集区和受限制区。所述第二储器流体连接到所述第一储器的所述受限制区，使得响应于施加到所述装置的离心力，安置在所述第一储器内的所述全血样品分离成第一级分和第二级分。所述第一级分位于所述收集区中并且包含血浆，已经从所述血浆中去除基本上所有红细胞。所述第二级分位于所述第二储器中并且包含血浆和通过所述离心力已经从所述第一级分中去除的红细胞。所述受限制区抑制所述第二级分进入所述收集区。
可以提供出口，所述出口流体连接到所述收集区。另外，通道可以将所述出口流体连接到所述收集区。此类角可以以相对于所述收集区的锐角安置。所述通道可以被配置成响应于所述离心力的终止而通过毛细管作用基本上用所述第一级分填充。
所述第一储器可以包含彼此流体连接的样品储器和血浆储器。在此类布置的情况下，所述样品储器可以包含入口，所述入口被配置成接收所述全血样品，并且所述血浆储器可以包含所述收集区和所述受限制区。所述样品储器、血浆储器和第二储器可以各自包含一个或多个相应侧壁和相应下表面。可以在所述样品储器、血浆储器和第二储器之上安置盖(或其它外壳元件)。所述血浆储器的所述相应下表面可以比所述样品储器和所述第二储器的所述相应下表面更接近所述盖。安置在所述样品储器内的所述全血样品的上表面可以比所述血浆储器的所述下表面距所述盖远。安置在所述样品储器内的所述全血样品可以响应于施加到所述装置的所述离心力而朝着所述盖向上流动以接触所述血浆储器的所述下表面。
在一些变型中，所述样品储器的所述侧壁中的第一侧壁可以以相对于所述样品储器的所述下表面的角度(例如，钝角等)安置。在此类布置的情况下，安置在所述样品储器内的基本上所有的所述全血样品可以响应于施加到所述装置的所述离心力沿着所述样品储器的所述侧壁中的所述第一侧壁向上流动。
接触所述血浆储器的所述下表面的所述全血样品的一部分可以响应于施加到所述装置的所述离心力远离所述盖向下流动以接触所述第二储器的所述下表面。接触所述血浆储器的所述下表面的所述全血样品的所述部分可以响应于施加到所述装置的所述离心力沿着所述第二储器的所述侧壁中的第一侧壁向下流动。
在所述离心力终止之后，所述第一级分和所述第二级分可以各自接触所述盖。所述盖可以是至少部分地光学透明的。所述盖可以包含第一孔口和第二孔口，所述样品储器通过所述第一孔口接收所述全血样品，所述第一级分通过所述第二孔口被取出。所述第一孔口可以安置在所述样品储器之上。所述第二孔口可以安置在所述血浆储器之上。可以提供通道，所述通道将所述出口流体连接到所述收集区，其中所述第二孔口位于所述通道之上。所述第一孔口和所述第二孔口可以各自被配置成接收移液器尖端。
所述盖可以包含安置在所述样品储器之上的通气孔。
所述第一级分可以响应于所述离心力基本上填充所述血浆储器。
所述第二级分可以响应于所述离心力基本上填充所述第二储器。
所述样品储器、所述血浆储器和所述第二储器可以彼此线性地布置。
所述第一级分的弯月面可以安置在所述收集区内。
在一些变型中，从所述第一级分中去除所述全血样品中的至少75％的所述红细胞。在其它变型中，从所述第一级分中去除所述全血样品中的至少99％的所述红细胞。在仍其它变型中，从所述第一级分中去除所述全血样品中的100％的所述红细胞。
所述第一储器可以具有不同的体积。例如，所述第一储器的体积可以为约25μL到约1mL、或约50-500μL或约100-250μL。
所述第二储器可以具有不同的体积。例如，所述第二储器的体积可以为所述第一储器的体积的约20％-80％，或体积为所述第一储器的体积的约40％-60％。
可以提供可旋转圆盘，所述第一储器和所述第二储器安置在所述可旋转圆盘中。
在相互关联的方面，通过由装置的第一储器接收包括红细胞的全血样品而从全血中分离血浆。所述第一储器包含收集区和受限制区。向所述装置施加离心力以将所述全血样品分离成第一级分和第二级分。所述第一级分位于所述收集区中并且包含血浆，已经从所述血浆中去除基本上所有红细胞。所述第二级分位于所述装置的第二储器中并且包含血浆和通过所述离心力已经从所述第一级分中去除的红细胞。所述受限制区抑制所述第二级分进入所述收集区。
附图说明
图1A-1B分别示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的示例性血浆分离装置的平面视图和横截面视图。
图1C-1D示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的图1A-1B的示例性血浆分离装置在使用期间的横截面视图。
图2A-2D示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的替代性血浆分离装置的横截面视图。
图3示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的另一个替代性血浆分离装置的平面视图。
图4A-4B示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的另一个替代性血浆分离装置的组件的平面透视图和横截面透视图。
图5示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的包含图4A-4B的装置的圆盘的平面视图。
图6展示了根据本文所提供的各种配置的使用图1A-5的装置的方法中的操作的示例性流程。
图7A-7D示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的血浆分离装置的组件在图6的方法的操作期间的平面视图。
具体实施方式
本文提供了血浆分离装置以及制造和使用所述血浆分离装置的方法。本发明的血浆分离装置和方法合适地可以用于基于离心力从全血样品的一种或多种其它组分中分离血浆。例如，本发明的血浆分离装置和方法可以用于从全血样品内的血细胞中分离血浆，以产生已经去除基本上所有血细胞的级分。可能主要含有血浆的此类级分可以收集在第一储器内，并且含有已经去除的血细胞的级分可以收集在第二储器内。在本文所提供的一些配置中，装置内的限制抑制血细胞再次进入主要含有血浆的级分。
图1A-1B分别示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的示例性血浆分离装置的平面视图和横截面视图。图1A-1B中所展示的装置100可以包含第一储器110，所述第一储器被配置成接收包括红细胞的全血样品。第一储器110任选地可以包含收集区111和受限制区112。装置100进一步可以包含第二储器120，所述第二储器流体连接到第一储器110的受限制区112。任选地，第一储器110和第二储器120彼此线性地布置，并且作为另外一个选项，收集区111、受限制区112和第二储器120彼此线性地布置。
任选地，装置100包含入口113，第一储器110可以通过所述入口接收全血样品。另外地或可替代地，装置100任选地包含出口114，通过所述出口，主要含有血浆的级分可以在离心后以如本文参考图1C-1D、6和7A-7D所描述的方式被取出。另外地或可替代地，装置100任选地包含通气孔115，通过所述通气孔，当例如通过任选的入口113在第一储器110内接收全血样品时，空气可以从所述第一储器中逸出。任选地，入口113、出口114和/或通气孔115可以限定在盖116中，例如作为穿过盖116限定的任选的第一孔口、第二孔口和/或第三孔口，所述孔口中的一个或多个孔口可以被配置成接收移液器尖端。
第一储器110和第二储器120可以具有任何合适的配置并且包含任何合适数量的上表面(盖)、下表面(盖)和/或侧壁，所述上表面、下表面和/或侧壁分别可以是离散元件或可以彼此整体地形成，例如如本文参考图2A-2D更详细地描述的。在图1B中所展示的非限制性配置中，第一储器110包含上表面(第一盖)116、一个或多个侧壁117以及下表面(第二盖)118，所述上表面(第一盖)、一个或多个侧壁以及下表面(第二盖)一起提供了开放区域119，并且第二储器120包含上表面(第三盖)123、一个或多个侧壁121、122以及下表面(第四盖)124，所述上表面(第三盖)、一个或多个侧壁以及下表面(第四盖)一起提供了开放区域125。应当理解，如“上”、“下”、“侧壁”和“盖”等术语不旨在限制本文所提供的装置和方法的任何特定朝向，而是提供帮助性术语，通过所述帮助性术语，可以针对所展示的朝向和配置来任选地参考各个组件。在图1B中所展示的配置中，第一储器110的下表面118和盖116比第二储器120的下表面124和盖123更接近彼此。装置100的一个或多个盖(例如，上表面116、上表面123、下表面118和/或下表面124中的一个或多个)独立地可以是至少部分地光学透明的。
任选的入口端口(第一孔口)113可以安置在开放区域119的第一区之上，所述第一区被配置成接收全血样品并且可以任选地将其考虑为样品储器。任选的出口端口(第二孔口114)可以安置在开放区域119的第二区之上，所述第二区可以被考虑为血浆储器并且被配置成收集主要为血浆的级分，所述主要为血浆的级分响应于大箭头所指示的方向上的离心力而产生。应当理解，全血样品可以通过任何合适的入口引入到收集区111的开放区域119中，并且不限于穿过安置在开放区119之上的盖的孔口。例如，全血样品可以通过类似于参考图3所描述的通道330配置的通道引入到收集区111。还应当理解，主要含有血浆的级分可以通过任何合适的出口从收集区111的开放区域119中去除，并且不限于穿过安置在开放区域119之上的盖的孔口。例如，所述级分可以通过类似于参考图3所描述的通道330配置的通道从收集区111中去除。此类通道任选地可以包含出口，所述出口类似于参考图3所描述的出口314配置或任选地可以连接到例如被配置成执行所述级分的进一步处理的另一个装置。
响应于施加到装置100的离心力，安置在第一储器110内的全血样品分离成第一级分和第二级分。例如，图1C-1D示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的图1A-1B的示例性血浆分离装置在使用期间(例如在图6的方法的操作期间)并且类似于如图7A-7B中所展示的横截面视图。如图1C中所展示的，第一储器110可以通过任选的入口端口(孔口)113接收全血样品130。响应于大箭头所指示的方向上的离心力，例如通过以类似于图5中所展示的方式旋转包含装置100的圆盘，全血样品以如图1D中示意性地展示的方式分离成第一级分131和第二级分132。第一级分131可以至少位于收集区111中并且可以包含血浆，已经例如以类似于本文参考图7C所描述的方式从所述血浆中去除基本上所有红细胞。第二级分132可以位于第二储器120中并且可以包含血浆和通过离心力已经从第一级分中去除的红细胞。如本文所使用的，去除“基本上所有”红细胞旨在意指从第一级分中去除全血样品中的至少75％的红细胞，或从第一级分中去除全血样品中的至少99％的红细胞，或从第一级分中去除全血样品中的100％的红细胞。可以例如通过向装置100施加足够的离心力持续足够的时间量来实现从血浆中进行的红细胞(和任选地其它类型的血细胞)的此类分离。例如，可以使包含装置100在内的盘圆以每分钟1000转或更多转(RPM)的速率、2000RPM或更多的速率、3000RPM或更多的速率或4000RPM或更多的速率旋转持续足够的时间量以从全血样品中去除基本上所有红细胞以产生第一级分131。
在一些配置中，响应于(例如通过此类旋转)施加到装置的离心力，任选地接触收集区111的下表面118的全血样品113的一部分远离盖116向下流动以接触第二储器120的下表面124。任选地，第一级分131响应于离心力基本上填充第一储器110的一部分，例如基本上填充受限制区112和收集区111的一部分。另外地或可替代地，任选地第二级分132响应于离心力基本上填充第二储器120。作为另外的或替代性选项，在离心力终止之后，第一级分131接触盖116，并且第二级分接触盖123。任选地，合适地可以通过流体连接到收集区111的任何合适的出口从第一储器110中去除第一级分131。例如，可以通过任选的出口端口114或通过类似于参考图3所描述的通道330配置的通道去除第一级分131，所述通道任选地可以包含出口端口或可以连接到另一个装置。作为又另一个选项，第一级分131可以保持在第一储器110内，例如，可以任选地例如通过穿过上表面116和/或下表面118的光学分析进行分析，所述上表面和/或下表面中的每一个可以是至少部分地光学透明的。
在本文所提供的各种配置中，受限制区112任选地抑制第二级分132例如在去除离心力之后进入收集区111。如此，受限制区112任选地可以抑制第二级分内的红细胞(和任选地其它类型的血细胞)再次进入第一级分131内的血浆，使得即使在去除离心力之后也能继续从第一级分131中排除基本上所有红细胞。
受限制区112可以用于排放空气以及限制流体流动以阻止分离之后细胞的移动。在一些变型中，受限制区112可以具有横截面，尺寸中的至少一个尺寸小于1mm。受限制区112的横截面可以为正方形、矩形和/或圆形/半圆形或任何其它形状。其尺寸当前为1mm×0.5mm，但可以为类似地限制流动的其它尺寸。
另外地或可替代地，在图1A-1D中所展示的示例性配置中，开放区域119任选地比开放区域125浅并且定位成比其高，并且因此通过离心力迫使进入到第二储器120中的血细胞可以被抑制而不再次进入第一级分131的血浆。任选地，第一级分131的弯月面133安置在收集区111内，如图1D中所展示的。例如，弯月面133可以在收集区111的上表面116与下表面118之间延伸。
注意，第一储器110(和其组件)和第二储器120(和其组件)可以具有任何合适的体积、配置和尺寸。作为一个非限制性实例，第一储器110的体积任选地可以为约25μL到约1mL、或约50-500μL或约100-250μL。另外地或可替代地，第二储器120的体积任选地可以为第一储器110的体积的约20％-80％，或体积为第一储器110的体积的约40％-60％。例如，第二储器120任选地可以被设定大小以例如在全血样品130分离成第一级分和第二级分后容纳所述样品内的基本上所有的红细胞。
如本文其它地方所提出的，第一储器110和第二储器120可以具有任何合适的配置并且包含任何合适数量的上表面(盖)、下表面(盖)和/或侧壁，所述上表面、下表面和/或侧壁分别可以是离散元件或可以彼此整体地形成。例如，在图1A-1D中所展示的非限制性实例中，任选地上表面、下表面和侧壁可以作为彼此合适地耦接的离散元件提供。图2A-2D示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的替代性血浆分离装置的横截面视图。图2A中所展示的替代性装置200可以包含类似于如参考图1A-1D所描述的装置100配置的上表面、下表面和侧壁，但其中此类元件中的一些元件彼此整体地形成。例如，装置200可以包含侧壁元件230，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应侧壁可以整体地安置在所述侧壁元件内。装置200还可以包含第一盖元件240，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应上表面可以整体地安置在所述第一盖元件内。装置200还可以包含第二盖元件250，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应下表面可以整体地安置在所述第二盖元件内。侧壁元件230、第一盖元件240和第二盖元件250可以彼此离散并且合适地彼此耦接。
图2B中所展示的替代性装置200'可以包含类似于如参考图1A-1D所描述的装置100配置的上表面、下表面和侧壁，但其中此类元件中的一些元件彼此整体地形成。例如，装置200'可以包含组合的侧壁/盖元件250，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应侧壁和下表面可以整体地安置在所述组合的侧壁/盖元件内。装置200还可以包含盖元件240，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应上表面可以整体地安置在所述盖元件内。组合的侧壁/盖元件250和盖元件240可以彼此离散并且合适地彼此耦接。
图2C中所展示的替代性装置200”可以包含类似于如参考图1A-1D所描述的装置100配置的上表面、下表面和侧壁，但其中此类元件中的一些元件彼此整体地形成。例如，装置200”可以包含组合的侧壁/盖元件270，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应侧壁和上表面可以整体地安置在所述组合的侧壁/盖元件内。装置200还可以包含盖元件250，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应下表面可以整体地安置在所述盖元件内。组合的侧壁/盖元件270和盖元件250可以彼此离散并且合适地彼此耦接。
图2D中所展示的替代性装置200”'可以包含类似于如参考图1A-1D所描述的装置100配置的上表面、下表面和侧壁，但其中所有此类元件彼此整体地形成。例如，装置200'可以包含组合的侧壁/盖元件280，收集区211、受限制区212和第二储器220的相应侧壁、上表面和下表面可以整体地安置在所述组合的侧壁/盖元件内。
如本文其它地方所提出的，第一级分可以使用流体连接到收集区的任何合适的出口从第一储器的收集区中去除，或任选地可以留在原位。图1A-1D中所展示的任选的出口端口114提供了此类出口的一个实例。图3中展示了另一个实例，其示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的另一个替代性血浆分离装置的平面视图。图3中所展示的装置300包含第一储器310，所述第一储器可以被配置成接收包括红细胞的全血样品，并且可以类似于参考图1A-1D所描述的第一储器110配置。例如，第一储器310任选地可以包含收集区311和受限制区312。装置300进一步可以包含第二储器320，所述第二储器流体连接到第一储器310的受限制区312并且可以类似于参考图1A-1D所描述的第二储器120配置。任选地，装置300包含入口313或用于将全血样品引入到第一储器310的其它合适的结构，通过所述入口，第一储器310可以以与参考图1A-1D所描述的入口113类似的方式接收全血样品。另外地或可替代地，装置300任选地包含通气孔315，当例如通过任选的入口313在第一储器310内接收全血样品时，空气可以通过所述通气孔从所述储器中逸出。
图3中所展示的装置300任选地进一步包含通道330，所述通道流体连接到收集区311。通道330任选地被配置成响应于离心力的终止通过毛细管作用基本上用第一级分填充。在一些配置中，任选通道330被配置成将出口314流体连接到收集区311，并且第一级分可以通过通道330和出口314从收集区311中取出。在其它配置中，任选通道330耦接到可以通过所述通道接收第一级分的另一个装置(未具体展示)。另外地或可替代地，通道330任选地以相对于收集区311的锐角安置，这可以抑制红细胞进入所述通道内的第一级分。
可以设想仍其它配置。例如，图4A-4B示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的另一个替代性血浆分离装置的组件的平面视图和横截面透视图。在图4A-4B中所展示的示例性配置中，装置400包含第一储器410、第二储器420和通道430。第一储器410包含样品储器416和血浆储器417，所述样品储器和血浆储器彼此流体连接。血浆储器417任选地可以包含收集区411和受限制区412，所述收集区和受限制区分别可以如参考图1A-1D所描述的收集区111和受限制区112类似地配置。样品储器416、血浆储器417和第二储器420各自可以包含一个或多个相应侧壁和相应下表面以及相应上表面(为清晰起见图4B中予以省略)，例如，安置在样品储器、血浆储器和第二储器之上的盖。上表面、下表面和侧壁中的任何合适的一个可以例如以类似于参考图2A-2D所描述的方式彼此离散或彼此整体地形成。例如，在图4A-4B中所示出的非限制性实例中，样品储器416、血浆储器417和第二储器420的侧壁和下表面可以彼此整体地形成为单个元件，并且可以合适地将整体形成的盖附接到此类元件，以便例如以类似于参考图2B所描述的方式提供样品储器416、血浆储器417和第二储器420的上表面。任选地，样品储器416、血浆储器417和第二储器420彼此线性地布置，如图4A-4B中所展示的。
装置400的可以形成第一储器410和第二储器420的上表面的盖任选地可以包含第一孔口(入口端口)413和/或第二孔口414(出口端口)，样品储器416可以通过所述第一孔口接收全血样品，第一级分可以通过所述第二孔口被取出。第一孔口413任选地可以安置在样品储器416之上并且如参考图1A-1D所描述的第一孔口(入口端口)113类似地配置。任选地，第二孔口414可以安置在血浆储器417之上并且如参考图1A-1D所描述的第二孔口413类似地配置。可替代地，在图4A中所展示的示例性配置中，装置400任选地包含通道430，所述通道流体连接到收集区411，例如连接到血浆储器417。通道430任选地被配置成响应于离心力的终止通过毛细管作用基本上用第一级分填充。在一些配置中，任选通道430被配置成将出口414流体连接到收集区411，并且第一级分可以通过通道430和出口414从收集区411中取出。在其它配置中，任选通道430耦接到可以通过所述通道接收第一级分的另一个装置(未具体展示)。另外地或可替代地，通道430任选地以相对于收集区411的锐角安置，这可以抑制红细胞进入所述通道内的第一级分。如果存在的话，第一孔口413和第二孔口414中的每一个独立地任选地可以被配置成接收移液器尖端。另外地或可替代地，装置400的盖任选地包含通气孔415，所述通气孔安置在样品储器416之上以便向在将全血样品沉积到样品储器416中时所置换的空气提供出口。另外地或可替代地，装置400的盖任选地可以是至少部分地光学透明的，例如以促进对装置内的血液样品或级分进行视觉或光学分析。
在图4A-4B中所展示的示例性配置中，血浆储器417的相应下表面418任选地比样品储器416和第二储器420的相应下表面441、421更接近盖(图4B中未示出，但通常在直接位于第一储器410和第二储器420上方的平面中延伸)。任选地，安置在样品储器420内的全血样品的上表面(在图4B中以虚线指示的示例性水平)比血浆储器417的下表面418距盖远。如此，当最初将全血样品沉积在样品室416内时，样品在重力下保持在所述室内直到施加离心力为止。然后，响应于施加到装置400的离心力，安置在样品储器416内的全血样品朝着盖向上流动以接触血浆储器417的下表面418。例如，任选地样品储器416的侧壁419中的第一侧壁可以以相对于样品储器的下表面441的钝角安置。响应于施加到装置400的离心力，安置在样品储器416内的基本上所有的全血样品沿着样品储器的侧壁419向上流动，例如以接触血浆储器417的下表面418。作为另外的选项，响应于施加到装置400的离心力，接触血浆储器417的下表面418的全血样品的一部分远离盖向下流动以接触第二储器420的下表面421。例如，响应于施加到装置400的离心力，接触血浆储器417的下表面418的全血样品的一部分沿着第二储器420的侧壁422中的第一侧壁向下流动。
在一些配置中，以类似于参考图1A-1D所描述的方式，在离心力终止之后，第一级分和第二级分各自接触装置400的盖。另外地或可替代地，任选地第一级分可以响应于离心力例如以类似于参考图1A-1D所描述的方式基本上填充血浆储器417。另外地或可替代地，任选地第二级分响应于离心力例如以类似于参考图1A-1D所描述的方式基本上填充第二储器420。另外地或可替代地，任选地第一级分的弯月面例如以类似于参考图1A-1D所描述的方式安置在收集区内。例如，弯月面133可以在例如血浆储器417内以类似于参考图1D所描述的方式在收集区411的上表面与下表面之间延伸。
如本文其它地方所提出的，可以向本发明的装置施加离心力以便将全血样品分离成第一级分和第二级分。例如，图5示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的包含图4A-4B的装置400的圆盘的平面视图。安置有第一储器和第二储器的可旋转圆盘可以以任何合适的速率旋转并且持续任何合适的时间量，以便以如本文所例示的方式产生第一级分和第二级分。注意，尽管图5中具体地展示的圆盘500包含图4A-4B的装置400，但相反圆盘500可以包含本文所提供的任何其它装置，如装置100、200、200'、200”、200”'、300或400中的任何装置。
图6展示了使用图1A-5的装置的方法中的操作的示例性流程，并且图7A-7D示意性地展示了根据本文所提供的各种配置的血浆分离装置的组件在图6的方法的操作期间的平面视图。图6中所展示的方法600可以包含由装置的第一储器接收包括红细胞的全血样品(610)。第一储器可以例如以如参考装置100、200、200'、200”、200”'、300或400中的任何装置的第一储器所描述的方式包含收集区和受限制区。例如，在图7A中所展示的非限制性实例中，第一储器可以包含彼此流体连接的样品储器416和血浆储器417，其中样品储器416包含入口413，所述入口被配置成接收全血样品，并且血浆储器417包含收集区和受限制区。样品室416可以通过全血样品穿过任选入口端口413或其它合适的结构进行填充。
图6中所展示的方法600可以包含向装置施加离心力以将全血样品分离成第一级分和第二级分(620)。第一级分可以位于收集区中并且包含血浆，已经从所述血浆中去除基本上所有红细胞。第二级分可以位于装置的第二储器中并且包括血浆和通过离心力已经从第一级分中去除的红细胞。受限制区可以抑制第二级分进入收集区。例如，在图7B中所展示的非限制性实例中，随着圆盘或包含装置(例如，圆盘500)的其它结构开始旋转以产生离心力，全血样品迁移以基本上填充第二储器420和血浆储器417。例如，响应于离心力，安置在样品储器416内的全血样品朝着盖向上流动以接触血浆储器417的下表面418。展示性地，以如参考图4A-4B所描述的方式，样品储器416的侧壁419中的第一侧壁可以以相对于样品储器的下表面的钝角安置，并且响应于施加到装置的离心力，安置在样品储器416内的基本上所有的全血样品沿着样品储器416的侧壁419中的第一侧壁向上流动。进一步地，以如参考图4A-4B所描述的方式，任选地响应于施加到装置的离心力，接触血浆储器417的下表面418的全血样品的一部分远离盖向下流动，例如沿着第二储器的侧壁422中的第一侧壁向下以接触第二储器420的下表面421。
在以任何合适的速率连续旋转圆盘或包含装置的其它结构持续合适的时间量之后，全血样品内的基本上所有的红细胞在第二储器420中形成团粒以形成第二级分，并且已经去除基本上所有红细胞的血浆形成第一级分，所述第一级分基本上填充血浆储器417，如图7C中所展示的。例如，第一级分响应于离心力任选地基本上填充血浆储器417，和/或第二级分响应于离心力基本上填充第二储器420。任选地可以从第一级分中去除全血样品中的至少75％、至少99％或甚至100％的红细胞。
图6中所展示的方法600任选地包含从收集区中去除第一级分。例如，任选地出口流体连接到收集区(例如，到血浆储器417)，如图4A-4B和7D中所展示的出口端口(孔口)414、或图1A-1D中所展示的出口端口114或图3中所展示的出口端口314。作为另外的选项，通道将出口流体连接到收集区，如图3中所展示的通道330或图4A-4B和7D中所展示的通道414。以如本文其它地方所描述的方式，通道任选地可以以相对于收集区的锐角安置。如图7D中所展示的，通道响应于离心力的终止任选地通过毛细管作用基本上用第一级分填充。另外地或可替代地，在离心力终止之后，第一级分和第二级分各自任选地可以接触装置的盖。
在一些配置中，本发明的装置和方法基于全血离心分离成红细胞和血浆组分，所述红细胞和血浆组分在本文中分别可以被称为第二组分和第一组分。本发明的装置任选地可以径向地位于圆盘上，如图5中所展示的，其中全血可以穿过入口端口(填充孔)装载到第一储器中，如样品储器(填充室)，所述样品储器可以比本发明的装置的其它组件更接近圆盘的中心。在一个非限制性实例中，样品储器包含5mm深区域，所述区域被设计成保持基于110μL样品大小的足够体积，例如以抑制或防止血液在填充期间溢出到任选出口通道或在旋转启动期间溢出到填充和出口孔。随着圆盘加速，血液朝着圆盘的外部(圆周)转移，从而填充第二储器以及血浆储器/收集区，所述第二储器在一个非限制性实例中在设计的底部处包含5mm深的室，所述血浆储器/收集区在一个非限制性实例中位于设计的中间。血浆储器的相对低的深度(浅度)可以抑制或防止血浆-空气界面在旋转停止之后塌缩，使得血浆的弯月面可以以类似于图1D中所展示的方式保持在血浆储器内。随着旋转继续，血浆和红细胞基于离心力分离。任选地，第二储器可以被设计成使得其可以含有多于约60.9体积％的110μL所装载的血液。60.9％血细胞比容水平(“最坏情况下的血细胞比容”)表示平均血细胞比容加3标准偏差，其应占群体的99.7％。因此，在一些配置中作为离心力的结果基本上所有的红细胞会安置在第二储器中，并且已经去除基本上所有的红细胞的血浆会安置在第一储器(血浆储器)的收集区中。随着圆盘停止旋转，血浆通过毛细管力被吸入到出口通道(其示例性横截面面积可以为约0.5mm×0.5mm)中，从而使血浆从耦接到例如定位于上方的出口通道的出口端口无空气吸入。在一些配置中，吸入血浆期间的唯一通气孔为入口端口，使流体得以收集，直到空气将入口端口和出口端口在装置内彼此连接(被称为气刀法)为止。此类气刀法与限制区一起可以稳定第二储器内的红细胞并且使在无需从第二级分中再次引入红细胞的情况下收回基本上仅第一级分。
本发明的装置可以使用任何合适的材料或材料的组合(如聚合物、玻璃、金属和半导体的任何合适的组合)进行构造。另外，本发明的装置可以使用任何合适的一种或多种制造技术(如模制、3D打印、机械加工、使用层压组合件、热成形、化学或激光蚀刻、铸造和/或热压印)构造。
在上文描述中以及在权利要求中，如“至少一个”或“一个或多个”的短语可以出现在元素或特征的组合列表之前。术语“和/或”也可以出现在两个或更多个元素或特征的列表中。除非另有隐含或明确地与使用其的上下文相矛盾，否则此短语旨在意指单独列出的任何元素或特征，或与其它列举的元素或特征相结合的任何元素或特征。例如，短语“A和B中的至少一个”；“A和B中的一个或多个”；和“A和/或B”各自旨在意指“单独A、单独B或A和B一起”。类似的解释还适用于包含三个或更多个项目的列表。例如，短语“A、B和C中的至少一个”；“A、B和C中的一个或多个”；和“A、B和/或C”各自旨在意指“单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A和B和C一起”。另外，在上文和权利要求中使用术语“基于”旨在意指“至少部分地基于”，使得也允许未列举的特征或要素。
本文所描述的主题可以以系统、设备、方法和/或取决于所期望的配置的制品体现。前述描述中所阐述的实施方案并不代表与本文所描述的主题一致的所有实施方案。相反，所述实施方案只是与所描述的主题相关的方面一致的一些实例。尽管上文已经详细描述了许多变型，但其它修改或添加是可能的。具体地，除了本文阐述的特征和/或变型之外，还可以提供另外的特征和/或变型。例如，上文所描述的实施方案可以涉及所公开的特征的各种组合和子组合和/或上文所公开的若干另外特征的组合和子组合。另外，在附图中描绘的和/或本文所描述的逻辑流程不一定需要所示出的特定顺序或先后顺序来实现期望的结果。其它实施方案可以在以下权利要求的范围内。

Claims (65)

1.一种用于从全血中分离血浆的装置，所述装置包括：
第一储器，所述第一储器被配置成接收包括红细胞的全血样品，所述第一储器包括：
收集区；和
受限制区；以及
第二储器，所述第二储器流体连接到所述第一储器的所述受限制区，
其中：
响应于施加到所述装置的离心力，安置在所述第一储器内的所述全血样品分离成第一级分和第二级分，
所述第一级分位于所述收集区中并且包括血浆，已经从所述血浆中去除基本上所有红细胞，
所述第二级分位于所述第二储器中并且包括血浆和通过所述离心力已经从所述第一级分中去除的红细胞，并且
所述受限制区抑制所述第二级分进入所述收集区。
2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括出口，所述出口流体连接到所述收集区。
3.根据权利要求2所述的装置，其进一步包括通道，所述通道将所述出口流体连接到所述收集区。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述通道以相对于所述收集区的锐角安置。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述通道被配置成响应于所述离心力的终止而通过毛细管作用基本上用所述第一级分填充。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一储器包括彼此流体连接的样品储器和血浆储器，
所述样品储器包括入口，所述入口被配置成接收所述全血样品，
所述血浆储器包括所述收集区和所述受限制区。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述样品储器、血浆储器和第二储器各自包括一个或多个相应侧壁和相应下表面。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其中在所述样品储器、血浆储器和第二储器之上安置盖。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述血浆储器的所述相应下表面比所述样品储器和所述第二储器的所述相应下表面更接近所述盖。
10.根据权利要求9所述的装置，其中安置在所述样品储器内的所述全血样品的上表面比所述血浆储器的所述下表面距所述盖远。
11.根据权利要求10所述的装置，其中响应于施加到所述装置的所述离心力，安置在所述样品储器内的所述全血样品朝着所述盖向上流动以接触所述血浆储器的所述下表面。
12.根据权利要求11所述的装置，其中：
所述样品储器的所述侧壁中的第一侧壁以相对于所述样品储器的所述下表面的钝角安置，并且
响应于施加到所述装置的所述离心力，安置在所述样品储器内的基本上所有的所述全血样品沿着所述样品储器的所述侧壁中的所述第一侧壁向上流动。
13.根据权利要求11所述的装置，其中响应于施加到所述装置的所述离心力，接触所述血浆储器的所述下表面的所述全血样品的一部分远离所述盖向下流动以接触所述第二储器的所述下表面。
14.根据权利要求13所述的装置，其中响应于施加到所述装置的所述离心力，接触所述血浆储器的所述下表面的所述全血样品的所述一部分沿着所述第二储器的所述侧壁中的第一侧壁向下流动。
15.根据权利要求8到14中任一项所述的装置，其中在所述离心力终止之后，所述第一级分和所述第二级分各自接触所述盖。
16.根据权利要求8到15中任一项所述的装置，其中所述盖是至少部分地光学透明的。
17.根据权利要求8到16中任一项所述的装置，其中所述盖包括：
第一孔口，所述样品储器通过所述第一孔口接收所述全血样品；以及
第二孔口，所述第一级分通过所述第二孔口被取出。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一孔口安置在所述样品储器之上。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述第二孔口安置在所述血浆储器之上。
20.根据权利要求18所述的装置，其进一步包括通道，所述通道将所述出口流体连接到所述收集区，其中所述第二孔口位于所述通道之上。
21.根据权利要求17到20中任一项所述的装置，其中所述第一孔口和所述第二孔口各自被配置成接收移液器尖端。
22.根据权利要求8到22中任一项所述的装置，其中所述盖进一步包括通气孔，所述通气孔安置在所述样品储器之上。
23.根据权利要求6到22中任一项所述的装置，其中所述第一级分响应于所述离心力基本上填充所述血浆储器。
24.根据权利要求6到23中任一项所述的装置，其中所述第二级分响应于所述离心力基本上填充所述第二储器。
25.根据权利要求6到24中任一项所述的装置，其中所述样品储器、所述血浆储器和所述第二储器彼此线性地布置。
26.根据权利要求6到25中任一项所述的装置，其中所述第一级分的弯月面安置在所述收集区内。
27.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中从所述第一级分中去除所述全血样品中的至少75％的所述红细胞。
28.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中从所述第一级分中去除所述全血样品中的至少99％的所述红细胞。
29.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中从所述第一级分中去除所述全血样品中的100％的所述红细胞。
30.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一储器的体积为约25μL到约1mL、或约50-500μL或约100-250μL。
31.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中第二储器的体积为所述第一储器的体积的约20％-80％，或体积为所述第一储器的体积的约40％-60％。
32.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其进一步包括可旋转圆盘，所述第一储器和所述第二储器安置在所述可旋转圆盘中。
33.一种用于从全血中分离血浆的方法，所述方法包括：
由装置的第一储器接收包括红细胞的全血样品，所述第一储器包括：
收集区；和
受限制区；以及
向所述装置施加离心力以将所述全血样品分离成第一级分和第二级分，
所述第一级分位于所述收集区中并且包括血浆，已经从所述血浆中去除基本上所有红细胞，
所述第二级分位于所述装置的第二储器中，并且包括血浆和通过所述离心力已经从所述第一级分中去除的红细胞，并且
所述受限制区抑制所述第二级分进入所述收集区。
34.根据权利要求33所述的方法，其中出口流体连接到所述收集区。
35.根据权利要求34所述的方法，其中通道将所述出口流体连接到所述收集区。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述通道以相对于所述收集区的锐角安置。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述通道响应于所述离心力的终止而通过毛细管作用基本上用所述第一级分填充。
38.根据权利要求33到37中任一项所述的方法，其中所述第一储器包括彼此流体连接的样品储器和血浆储器，
所述样品储器包括入口，所述入口被配置成接收所述全血样品，
所述血浆储器包括所述收集区和所述受限制区。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述样品储器、血浆储器和第二储器各自包括一个或多个相应侧壁和相应下表面。
40.根据权利要求38或39所述的方法，其中在所述样品储器、血浆储器和第二储器之上安置盖。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述血浆储器的所述相应下表面比所述样品储器和所述第二储器的所述相应下表面更接近所述盖。
42.根据权利要求41所述的方法，其中安置在所述样品储器内的所述全血样品的上表面比所述血浆储器的所述下表面距所述盖远。
43.根据权利要求42所述的方法，其中响应于施加到所述方法的所述离心力，安置在所述样品储器内的所述全血样品朝着所述盖向上流动以接触所述血浆储器的所述下表面。
44.根据权利要求43所述的方法，其中：
所述样品储器的所述侧壁中的第一侧壁以相对于所述样品储器的所述下表面的钝角安置，并且
响应于施加到所述装置的所述离心力，安置在所述样品储器内的基本上所有的所述全血样品沿着所述样品储器的所述侧壁中的所述第一侧壁向上流动。
45.根据权利要求43所述的方法，其中响应于施加到所述装置的所述离心力，接触所述血浆储器的所述下表面的所述全血样品的一部分远离所述盖向下流动以接触所述第二储器的所述下表面。
46.根据权利要求45所述的方法，其中响应于施加到所述装置的所述离心力，接触所述血浆储器的所述下表面的所述全血样品的所述一部分沿着所述第二储器的所述侧壁中的第一侧壁向下流动。
47.根据权利要求40到46中任一项所述的方法，其中在所述离心力终止之后，所述第一级分和所述第二级分各自接触所述盖。
48.根据权利要求40到47中任一项所述的方法，其中所述盖是至少部分地光学透明的。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述盖包括：
第一孔口，所述样品储器通过所述第一孔口接收所述全血样品；以及
第二孔口，所述第一级分通过所述第二孔口被取出。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述第一孔口安置在所述样品储器之上。
51.根据权利要求50所述的方法，其中所述第二孔口安置在所述血浆储器之上。
52.根据权利要求50所述的方法，其中通道将所述出口流体连接到所述收集区，其中所述第二孔口位于所述通道之上。
53.根据权利要求49所述的方法，其中所述第一孔口和所述第二孔口各自被配置成接收移液器尖端。
54.根据权利要求40到53中任一项所述的方法，其中所述盖进一步包括通气孔，所述通气孔安置在所述样品储器之上。
55.根据权利要求38到54中任一项所述的方法，其中所述第一级分响应于所述离心力基本上填充所述血浆储器。
56.根据权利要求38到55中任一项所述的方法，其中所述第二级分响应于所述离心力基本上填充所述第二储器。
57.根据权利要求38到56中任一项所述的方法，其中所述样品储器、所述血浆储器和所述第二储器彼此线性地布置。
58.根据权利要求38到57中任一项所述的方法，其中所述第一级分的弯月面安置在所述收集区内。
59.根据权利要求33到58中任一项所述的方法，其中从所述第一级分中去除所述全血样品中的至少75％的所述红细胞。
60.根据权利要求33到59中任一项所述的方法，其中从所述第一级分中去除所述全血样品中的至少99％的所述红细胞。
61.根据权利要求33到60中任一项所述的方法，其中从所述第一级分中去除所述全血样品中的100％的所述红细胞。
62.根据权利要求33到61中任一项所述的方法，其中所述第一储器的体积为约25μL到约1mL、或约50-500μL或约100-250μL。
63.根据权利要求33到62中任一项所述的方法，其中所述第二储器的体积为所述第一储器的体积的约20％-80％，或体积为所述第一储器的体积的约40％-60％。
64.根据权利要求33到63中任一项所述的方法，其中所述第一储器和所述第二储器安置在可旋转圆盘中。
65.一种设备，其包括：
第一储器，所述第一储器具有收集区和限制装置，所述收集区和所述限制装置被配置成接收包括红细胞的全血样品；
第二储器，所述第二储器流体连接到所述限制装置，
其中：
响应于施加到所述设备的离心力，安置在所述第一储器内的所述全血样品分离成第一级分和第二级分，
所述第一级分位于所述收集区中并且包括血浆，已经从所述血浆中去除基本上所有红细胞，
所述第二级分位于所述第二储器中并且包括血浆和通过所述离心力已经从所述第一级分中去除的红细胞，并且
所述限制装置抑制所述第二级分进入所述收集区。
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