管和浮體系統(tǒng)以及使用所述系統(tǒng)的方法
【專利說(shuō)明】管和淳體系統(tǒng)以及使用所述系統(tǒng)的方法
[0001] 對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年2月1日提交的臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/759, 495的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)一般地涉及基于密度的流體分離，并且尤其涉及管和浮體系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 膨脹用于通過(guò)離心分層的構(gòu)成的懸浮液組分的分離和軸向膨脹。
[0004] 背景
[0005] 懸浮液常常包括難以檢測(cè)、提取和分離用于分析的要研究的材料。例如，全血是材 料在流體中的懸浮液。所述材料包括在稱為血漿的蛋白質(zhì)流體中的數(shù)以十億計(jì)的紅細(xì)胞和 白細(xì)胞以及血小板。常規(guī)地，檢查全血，以檢查是否存在異常生物或細(xì)胞，如胎兒細(xì)胞、內(nèi)皮 細(xì)胞、上皮細(xì)胞、寄生蟲(chóng)、細(xì)菌和免疫細(xì)胞；以及病毒，包括HIV、巨細(xì)胞病毒、丙型肝炎病毒 和EB (Epstein-Barr)病毒；以及核酸。目前，執(zhí)業(yè)醫(yī)生、研究人員和從事血液樣品工作的人 員試圖分開(kāi)、分離和提取外周血樣品的某些組分用于檢查。用于分析血樣的典型技術(shù)包括 在載玻片上涂抹血膜和以使某些組分能夠通過(guò)明場(chǎng)顯微鏡檢查的方式將所述膜染色的步 驟。
[0006]另一方面，使用許多已有技術(shù)檢測(cè)和分析由以非常低的數(shù)量存在的顆粒構(gòu)成的要 研究的材料，即使不是不可能的，也是特別困難的。例如，考慮循環(huán)腫瘤細(xì)胞（"CTC")，其是 從腫瘤脫離的癌細(xì)胞，在血流中循環(huán)，并且可以被認(rèn)為是隨后在不同組織中另外的腫瘤生 長(zhǎng)（即，轉(zhuǎn)移）的起源。準(zhǔn)確檢測(cè)和分析CTC的能力對(duì)于腫瘤學(xué)家和癌癥研究人員而言是 特別感興趣的，但CTC以非常低的數(shù)量存在于外周全血樣品中。例如，在癌癥患者的診斷和 治療中，認(rèn)為含有3個(gè)那么少的CTC的7. 5ml外周全血樣品是臨床相關(guān)的。然而，在7. 5ml 血樣中檢測(cè)到甚至1個(gè)CTC可能是臨床相關(guān)的，并且相當(dāng)于在約500億個(gè)紅血細(xì)胞和白血 細(xì)胞的背景中檢測(cè)1個(gè)CTC。使用已有技術(shù)發(fā)現(xiàn)、分離和提取全血樣品中3個(gè)那么少的CTC 是極為耗時(shí)、昂貴的，并且極其難以完成。
[0007] 因此，執(zhí)業(yè)醫(yī)生、研究人員和從事懸浮液工作的人員繼續(xù)尋找更高效和準(zhǔn)確地檢 測(cè)、分離和提取懸浮液的目標(biāo)材料的系統(tǒng)和方法。
[0008] 附圖描述
[0009] 圖1A-1B顯示兩種實(shí)例管和可膨脹浮體系統(tǒng)的等視圖。
[0010] 圖2A-2B顯示實(shí)例可膨脹浮體。
[0011] 圖3A-3B顯示實(shí)例可膨脹浮體。
[0012] 圖4A-4C顯示實(shí)例可膨脹浮體。
[0013] 圖5A-5E顯示實(shí)例可膨脹浮體。
[0014] 圖6A-6C顯示實(shí)例可膨脹浮體。
[0015] 圖7-11顯示實(shí)例可膨脹浮體。
[0016] 圖12A-12B顯示具有可膨脹部分的實(shí)例管。
[0017] 圖13A-13B顯示包括可膨脹浮體的實(shí)例系統(tǒng)。
[0018] 圖14A-14B顯示包括可膨脹浮體的實(shí)例系統(tǒng)。
[0019] 圖15A-15B顯示包括可膨脹浮體的實(shí)例系統(tǒng)。
[0020] 圖16A-16B顯示包括可膨脹浮體的實(shí)例系統(tǒng)。
[0021] 圖17A-17B顯示包括可膨脹浮體的實(shí)例系統(tǒng)。
[0022] 圖18A-18B顯示包括具有可膨脹部分的管的實(shí)例系統(tǒng)。
[0023] 圖19A-19D顯示用于去除懸浮液級(jí)分的實(shí)例系統(tǒng)。
[0024] 詳細(xì)描述
[0025] 本公開(kāi)涉及用于分析懸浮液中目標(biāo)材料的系統(tǒng)和方法，其包括管和浮體。所述浮 體可以包括可膨脹部分。所述系統(tǒng)將目標(biāo)分析物捕獲在可膨脹浮體和管的主體之間和/或 在可膨脹浮體和管之間形成密封以阻止流體流過(guò)管中的可膨脹浮體。所述可膨脹部分當(dāng)暴 露于膨脹流體時(shí)可以徑向膨脹，所述膨脹流體不是懸浮液中天然存在的成分；或者，所述可 膨脹部分當(dāng)在可膨脹部分上施加力時(shí)可以徑向膨脹。管可以包括向著浮體膨脹的可膨脹部 分。
[0026] 本詳細(xì)描述被組織為兩個(gè)分部：在第一分部提供管和可膨脹浮體系統(tǒng)的一般描 述。在第二分部提供管和可膨脹浮體系統(tǒng)的使用。第二分部甚至進(jìn)一步被分為捕獲/密封 和提取的分部。
[0027] 應(yīng)該理解"流體"可以包括氣體或液體。
[0028] 可膨脹系統(tǒng)的一般描沐
[0029] 圖IA顯示實(shí)例管和可膨脹浮體系統(tǒng)100的等視圖。所述系統(tǒng)100包括管102和 懸浮在懸浮液106內(nèi)的可膨脹浮體104。在圖IA的實(shí)例中，管102具有圓形橫截面、第一 閉合端108和第二開(kāi)放端110。調(diào)整所述開(kāi)放端110的大小以接納栓或帽112。所述管還 可以具有兩個(gè)大小調(diào)整為接納栓或帽的開(kāi)放端，如圖IB中顯示的實(shí)例管和可膨脹浮體系 統(tǒng)120。系統(tǒng)120類似于系統(tǒng)100,不同之處在于管102被包括兩個(gè)配置為分別接納帽112 和帽128的開(kāi)放端124和126的管122替代。管102和122分別具有一般為圓柱形的幾何 形狀，但也可以具有錐狀幾何形狀，所述錐狀幾何形狀向開(kāi)放端110和124變寬、變窄或其 組合。盡管，管102和122具有圓形橫截面，但在其它實(shí)施方案中，管102和122可以具有 基本上沿管的長(zhǎng)度延伸的橢圓形、正方形、三角形、矩形、八角形或任意其它合適的橫截面 形狀。管還可以在閉合端108包括塞子114,如在放大的視圖116中顯示的，以允許如通過(guò) 針頭引入膨脹流體，從而使可膨脹浮體104的可膨脹部分徑向膨脹；或者，以允許利用注射 器、通過(guò)排水或類似手段移除流體、懸浮液、或懸浮液級(jí)分。
[0030] 圖2A顯示了圖1中所示的可膨脹浮體104的等視圖。所述可膨脹浮體104包括 主體202,兩個(gè)淚滴形端帽204和206,以及可膨脹部分208和210,如可膨脹帶或氣囊。所 述可膨脹浮體也可以包括兩個(gè)圓頂狀端帽或兩個(gè)錐狀端帽或其它合適的形狀。備選地，所 述頂端帽和底端帽可以彼此是不同的形狀?？膳蛎洸糠?08和210可以與主體202的外部 部分處于齊平。可膨脹部分208和210可以是連續(xù)的、不連續(xù)的或圍繞可膨脹浮體104的 全周長(zhǎng)分段的。圖2B顯示可膨脹浮體104在可膨脹部分208和210經(jīng)歷膨脹后的等視圖。 在引入懸浮液中天然存在的成分后，可膨脹部分208和210不從主體202徑向膨脹。例如， 水是血液中天然存在的成分。可膨脹部分208和210可以選擇性可膨脹，從而懸浮液106中 天然存在的成分不引起可膨脹部分208和210膨脹。當(dāng)可膨脹部分在引入懸浮液中天然存 在的成分時(shí)不膨脹時(shí)，可以如通過(guò)直接將膨脹流體注射入可膨脹浮體104中或通過(guò)在離心 之前或之后將膨脹流體加至管中，將膨脹流體引入可膨脹浮體104?？膳蛎洸糠?08和210 和膨脹流體是本質(zhì)上互補(bǔ)的，從而僅膨脹流體能夠使可膨脹部分208和210膨脹。可膨脹 部分208和210可以位于可膨脹浮體的主體或可膨脹浮體的端帽的任意位置一一例如，但 不限于，鄰近可膨脹浮體的頂端、鄰近可膨脹浮體的底端、基本上在級(jí)分-級(jí)分界面處、或 基本上在可膨脹浮體的主體的中央。
[0031] 所述膨脹流體可以包括，但不限于，油；非水性流體（即非水基的）；完全氟化的流 體，如全氟酮、氟化酮、氫氟醚、氫氟烷、全氟化碳；有機(jī)硅系流體；等等。當(dāng)可膨脹部分是氣 囊時(shí)，膨脹流體可以是氣體。
[0032] 圖3A顯示可膨脹浮體300的等視圖。可膨脹浮體300包括主體302和兩個(gè)淚滴 狀端帽304、306,端帽為可膨脹的。至少一個(gè)可膨脹端帽可以完全由可膨脹材料組成，或可 以是下文討論的覆蓋有可膨脹材料的材料。圖3B顯示在端帽304和306經(jīng)歷膨脹后可膨 脹浮體300的等視圖。在引入懸浮液中天然存在的成分時(shí)，端帽304和306不從主體302 徑向膨脹。端帽304和306可以是可選擇性膨脹的。
[0033] 圖4A顯示可膨脹浮體400的等視圖。圖4B顯示可膨脹浮體400沿線I-I的橫截 面視圖。可膨脹浮體400可以包括與可膨脹部分408和410如可膨脹帶或氣囊流體相連的 中央?yún)^(qū)域412和414,以允許將膨脹流體引入可膨脹部分408和410。中央?yún)^(qū)域412和414 可以包括可膨脹材料或可以是中空的空間。端帽的部分可以是可刺穿的，以允許針頭、注射 器、栗等將膨脹流體引入可膨脹浮體。中央?yún)^(qū)域412和414可以位于底端帽、頂端帽、或兩 個(gè)端帽中，如圖4B中顯示的。此外，當(dāng)可膨脹浮體包括至少兩個(gè)可膨脹部分時(shí)，可膨脹浮體 還可以包括與可膨脹部分408和410中的至少兩個(gè)流體連通的延伸的孔416,以允許將膨脹 流體引入至少兩個(gè)可膨脹部分408和410。中央?yún)^(qū)域412和414和中央孔416可以包括多 孔材料、可膨脹材料，如可膨脹部分的可膨脹材料，或可以是中空的空間?？膳蛎洸糠?08 和410以及中央?yún)^(qū)域412和414可以是單一部件（singularpiece)。圖4C顯示可膨脹部 分408和410經(jīng)歷膨脹后可膨脹浮體400沿線I-I的橫截面視圖。
[0034] 內(nèi)部形成的向著主體的軸向力可以通過(guò)端