一次性分离器/浓缩器装置及其使用方法

专利名称：一次性分离器/浓缩器装置及其使用方法
一次性分离器/浓缩器装置及其使用方法相关申请的交叉引用本申请根据35U. S. C. § 119(e)要求于2009年5月I日提交的美国临时专利申请No. 61/174，664和美国临时专利申请No. 61/174，698的权益，在此并入它们的全部内容作
为参考。
背景技术：
用于诊断水或食物供给的细菌感染或细菌污染的现行标准要求相对较纯的细菌培养物样本。为了获得这种培养物，样本中的细菌必须在专用的场外实验室内在特殊培养
基中生长过夜。然后，利用生物化学试验来识别培养物中存在的细菌。这种程序劳动强度大，要求熟练的实验室技术人员，并且引入了人为误差元素。细胞培养本身还很耗时，并且可能需要几天或甚至几周来培养生长缓慢的细菌，例如Mycobacterium tuberculosis (结核分枝杆菌)。已经研发了加速上述程序并且减少相关劳动的替换方法和/或设备。

发明内容
本发明涉及一种从液体或流体样本中浓缩和分离颗粒(例如，细菌或污染物)的颗粒或细胞分离和浓缩装置。通过连续的离心步骤来实现分离/浓缩。这种分离器/浓缩器装置有利于从流体样本(例如，水)或生物流体样本(例如，血液)中快速提取或浓缩细菌或颗粒，并且提供可以随后处理或分析的浓缩样本。因为本文所公开的分离器/浓缩器装置产生浓缩样本，从而通常导致来自样本的微粒(例如，来自诸如血液或其他生物流体等流体样本的细菌)被纯化和分离，所以这种分离器/浓缩器装置也有利于产生用于下游诊断化验的分析用浓缩样本，例如，用于PCR、bioMEMS装置等。在一个实施例中，本发明涉及一种一次性装置(本文称为“分离器/浓缩器”装置)，其中可以在多个离心步骤中进行颗粒分离，并且样本可以在每一个离心步骤过程中在一次性装置内从一个腔室传递到另一个腔室。可以通过位于各腔室之间的阀门来控制样本从一个腔室到另一个腔室的流动，其中，如本文所公开的，通过各种不同的机构操作阀门，例如手动或自动地操作。本发明的一个方面涉及一种通过离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的装置，例如，一次性装置。在一些实施例中，所述装置包括(a)至少一个第一腔室和至少一个第二腔室，其中第一腔室具有用于输入流体样本的入口和位于第一腔室底部的用于将流体输出到阀门的出口 ；第二腔室具有用于从阀门接收流体的入口和位于腔室底部的输出端；(b)第一通道，第一通道连接第一腔室的输出端与第二腔室的输入端；和(C)收容在第一通道内的第一阀门，其中第一阀门包括收集容器并且控制物质从第一腔室到第二腔室的流动。在一些实施例中，阀门是包括收集容器的计量阀门。在可选实施例中，所述装置可以包括任何数量的附加腔室，例如，第三或更多腔室，其中每个腔室竖向排列并且每个腔室利用收容阀门的通道与相邻腔室连接。在一些实施例中，第二腔室包括与具有第二阀门的第二通道连接的出口，第二通道可以与在本文所公开的多腔室分离器/浓缩器装置中的一个或多个附加腔室连接。在可选实施例中，第二腔室用作收集腔室，并且收集浓缩的样本(例如，第二腔室可以是例如在2-腔室装置中的收集腔室)。在这些实施例中，第二腔室可以构造为任何收集腔室，例如，任何管(例如，0. 2ml管、或0. 5ml管、或I. 5ml管或2. Oml管)或者用于收集浓缩样本的任何几何构造，例如，收集腔室可以是具有用于从第一通道的出口收集样本的凹痕的载玻片，例如，显微镜载玻片。在一些实施例中，用作收集腔室的第二腔室或者最下方腔室(例如，第三、第四、第五腔室等)可以在收集样本之后从分离器/浓缩器装置上取下。在一些实施例中，具有第一腔室和第二腔室的分离器/浓缩器装置(例如，见图1A)具有用于将物质从第一腔室转移到第二腔室的以下通用操作模式，其中要求三个阀门操作和连续的离心循环(本文称为“3-阀门操作方法”)步骤I :进行将阀门移动到位置3的第一阀门操作，其中阀门对准，因而阀门的收集容器对第一腔室的出口封闭，以防止物质从第一腔室流动到第二腔室。步骤2 :将待分离的流体样本加到第一腔室的入口并且进行第一离心循环。位于位置3的阀门阻挡物质从第一腔室的出口流入阀门收集容器，从而使得在第一离心循环期间物质被收集在第一腔室的底部。步骤3 :进行将阀门移动到位置I的第二阀门操作，其中阀门中的收集容器对第一腔室的出口敞开并对准第一腔室的出口，然后进行第二离心循环。位于位置I的阀门使得在第二离心循环期间将物质被收集在阀门的收集容器中。步骤4 :进行将阀门移动到位置2的第三阀门操作，其中阀门中的收集容器对第二腔室的入口敞开并对准第二腔室的入口，然后进行第三离心循环。位于位置2的阀门使得在第三离心循环期间物质从阀门的收集容器转移到第二腔室。在具有多于两个腔室(例如，三个腔室)或多于三个腔室的实施例中，除了省略步骤2的将流体样本加到第一腔室之外，通过重复三个阀门操作和离心循环步骤1-4来将微粒物质转移到每个后续腔室。在可选实施例中，可以使用两个阀门操作和后续的离心循环，使用更有效的操作模式来将物质从第一腔室转移到第二腔室，例如包括以下步骤(本文称为“2_阀门操作方法”)步骤I :进行将阀门移动到位置I的第一阀门操作，其中阀门中的收集容器对准第
一腔室的出口。步骤2 :将待分离的流体样本加到第一腔室的入口并且进行第一离心循环。位于位置I的阀门使得在第一离心循环期间物质被收集在阀门的收集容器中。步骤3 :进行将阀门移动到位置2的第二阀门操作，其中阀门中的收集容器对准第二腔室的入口，并且进行第二离心循环。位于位置2的阀门使得在第二离心循环期间物质从阀门的收集容器转移到第二腔室。在具有多于两个腔室(例如，三个腔室)或多于三个腔室的实施例中，通过重复
2-阀门操作方法的阀门操作和离心循环步骤1_3(除了省略将流体样本加到第一腔室之外)来将微粒物质转移到每个后续腔室，其中位于两个腔室之间的阀门在旋转之后并且在第二旋转之前从位置I操作至位置2，以将微粒从上部腔室转移到下部腔室。在分离器/浓缩器装置包括多个腔室(例如，三个或四个或五个或者更多腔室)的一些实施例中，利用各腔室之间的阀门，可以使用相同的阀门操作方法来控制物质从一个腔室到下一个腔室的流动，例如，可以使用3-阀门操作方法来操作所有阀门，或者可以使用更有效的2-阀门操作方法来操作所有阀门，或者可选择地，在一些实施例中，使用3-阀门操作方法操作装置中的一些阀门，使用更有效的2-阀门操作方法来操作该装置中的一些阀门。本发明的另一方面涉及一种分离流体样本中的颗粒的方法，其中将需要分离的流体样本放置在第一(例如，顶部)腔室中并且对分离器/浓缩器装置进行离心作用。在阀门在离心循环期间位于位置I的一些实施例中，通过增大重力使微粒物形成小球/沉降，并且沉降在第一(例如，顶部)腔室的底部。在阀门在离心循环期间位于位置2的一些实施
例中，通过增大重力使微粒物从阀门的收集容器中沉积出来并且进入第二腔室或者其他下游腔室的输入端。腔室在一些实施例中，阀门可以构造成具有用于调节从上部腔室转移到下部腔室的颗粒的量的收集容器。例如，在一些实施例中，当例如手动、半手动或自动地操作阀门使得收集容器的位置对准上部腔室的出口时(例如，位置I)，阀门收集容器在离心循环期间收集预定或未预定的微粒物。当例如手动、半手动或自动地操作阀门使得阀门收集容器的位置对准第二(或下部)腔室的入口时(例如，位置2)，阀门收集容器中的沉降颗粒在离心循环期间沉积到第二腔室中。在一些实施例中，分离器/浓缩器装置可以包括至少两个腔室，或至少三个腔室，并且在分离器/浓缩器具有三个腔室的实施例中，可以使用本文所公开的2-或3-阀门操作方法的任何组合将颗粒从第一腔室转移到第二腔室，并且从第二腔室转移到第三腔室。在本文示出的实施例中，各腔室可以构造成收集微粒物(例如，物质的小球)，例如，腔室可以构造成漏斗形状，以用于将沉降的颗粒引导至位于顶部腔室的底部的出口，该出口通向与下面腔室连接的通道。在一些实施例中，第一腔室设计成保持需要分离的流体的体积，该体积的范围可以为10纳升至10L。在一些实施例中，第一腔室设计成保持IOOml至IL的体积，或约IOOml至IL之间的任何整数。在一个实施例中，体积的范围可以为约至少Iml至约10ml，或约至少IOml至约100ml,或约IOOml至约500ml,或约500ml至约1L,或约10纳升至100微升。在其他实施例中，体积的范围可以为10微升至20毫升或者它们之间的任何整数。在一些实施例中，体积可以为约10ml，或约100ml。可以使用含有不溶颗粒的任何流体,例如,含有血细胞或细菌的全血、含有微生物的池水/河水以及尿。在本文所述的实施例中，第一(例如，顶部)腔室可以设计成包括位于顶部的宽开口(例如，输入端)，以易于流体输入，并且还包括位于腔室底部的漏斗(见图7-图8)，该漏斗通向与通道连接的出口，其中通道与后续的下部(例如，第二或底部)腔室的入口连接。可以相应地调节腔室和通道的尺寸和形状，以适应需要分离的流体的类型、将要收集的颗粒的类型、体积和尺寸、以及所需的收集体积。在一个实施例中，最下方(例如，第二、第三或底部)腔室小于第一(例如，顶部或其他较高)腔室。在一个实施例中，底部腔室可以含有收集的球状颗粒用的洗涤液或悬浮液。在一些实施例中，各个腔室可以填充有收集的流体样本，例如第二流体样本或第三流体样本，例如缓冲液或水。在一些实施例中，最下方腔室(例如，2-腔室装置中的第二腔室或3-腔室装置中的第三腔室等)可以用作收集腔室，并且收集浓缩的样本。这种收集腔室通常具有用于接收样本的输入端，但是没有用于样本流出的输出端。在一些实施例中，收集腔室可以构造为任何收集腔室，例如，任何收集管(例如，0. 2ml管、或0. 5ml管、或I. 5ml管、或2. Oml管)或者用于收集浓缩样本的任何几何构造的收集腔室，例如，收集腔室可以是具有从第一通道的出口收集样本的凹痕的载玻片，例如，显微镜载玻片。在一些实施例中，作为收集腔室的第二腔室或最下方腔室(例如，多腔室装置的第三、第四、第五腔室等)可以在收集样本之后从分离器/浓缩器装置上取下。在一些实施例中，收集腔室与装置分开并且可以连接在分离器/浓缩器装置上。在例如装置仅包括第一腔室和第一阀门的一些实施例中，装置
可以构造成将收集腔室连接在I-腔室-I-阀门装置的下部，使得收集腔室可以从第一腔室的输出端接收样本，并且其中通过第一阀门的操作来控制进入收集腔室的流体转移。阀门在一些实施例中，阀门构造成包括收集容器。在一些实施例中，当阀门位于位置I时，阀门收集容器位于对上部腔室的入口敞开的位置并且能够从上部腔室中的流体样本接收微粒物质(例如，球状物质)(见图1A)。经进行使阀门移动至位置2的阀门操作，阀门收集容器位于对第二(例如，下部)腔室的入口敞开的位置并且能够将微粒物质沉积到下部
腔室中。在一些实施例中，例如，见图1A，通过滑动阀门(例如，在通道中以线性运动方式)来进行使阀门从一个位置到另一个位置(例如，从位置3到位置1，以及从位置I到位置2)的阀门操作。在这些实施例中，阀门可以包括收集容器，例如，如图IA和图5所示，收集容器可以构造为阀门中的槽。在可选实施例中，例如，见图1B，可以通过旋转机构来进行使阀门从一个位置到另一个位置的阀门操作。在这些实施例中，阀门可以包括收集容器，收集容器构造为阀门中的空隙(例如，凹痕)，其中可以在通道内旋转阀门来将阀门例如从位置I移动到位置2(例如，通过旋转使收集容器从对准上部腔室的出口并对其敞开的位置移动到对准下部腔室的入口并对其敞开的位置)。在阀门收集容器是阀门中的空隙(例如，凹痕)的实施例中，位于位置2的阀门也同时用作位于位置3的阀门(例如，位于位置3的阀门是对上部腔室的出口封闭的阀门)。在阀门操作使用了旋转机构的实施例中，上部腔室的输出端与下部腔室的输入端通常设置在同一竖向平面内(见图1B)。在一些实施例中，阀门操作可以是线性运动方式，例如拉扯运动或推进运动。在其他实施例中，阀门操作可以是旋转运动方式，例如通过旋转旋钮。可以通过本文所公开的任何手动、半手动或自动启动器来进行阀门操作。在一些实施例中，可以例如使用本文所公开的凸轮套筒启动装置来手动或半手动地操作阀门。在可选实施例中，可以例如使用本文所公开的惯性启动装置自动地操作阀门，其中在离心减速期间启动阀门。在可选实施例中，使用位于专用离心机中的外部臂自动地启动阀门，其中在离心机完全停止之后启动阀门。
在一个实施例中，用手手动地移动阀门而不借助启动装置(例如半手动凸轮套筒启动装置或自动启动装置)。在一个实施例中，在借助或不借助工具(例如，通向各自通道内的阀门的杆)的情况下用手手动地操作阀门。在该实施例中，在离心作用停止之后，用手手动地操作阀门。在一个实施例中，例如使用本文所公开的凸轮套筒装置半手动地操作阀门。在可选实施例中，可以使用凸轮套筒装置来操作阀门，该凸轮套筒装置与一次性分离器/浓缩器装置可操作地连接，以利用凸轮套筒装置的手动旋转机构来操作阀门。在一个实施例中，可以通过在离心作用停止之后用手手动移动的可操作连接的凸轮套筒启动装置来操作阀门。在一个实施例中，例如可以通过可操作连接的启动装置(例如，本文所公开的惯性启动装置)自动地操作阀门。在一个实施例中，启动装置使用活塞来操作阀门。在一个
实施例中，在离心机的减速期间使用惯性启动装置来操作阀门。在减速期间，惯性启动装置将活塞推压在阀门上，从而操作通道内的阀门。因此，在一些实施例中，例如在离心作用期间(例如，在离心循环的减速阶段)自动地移动阀门。例如，在具有两个阀门的3-腔室装置中，可以顺序地移动阀门，即，在第一离心作用的减速期间操作上部阀门，而在后续的第二离心作用的减速期间操作下部阀门。在一些实施例中，惯性启动装置可以与市售离心机中使用的转子或机篮配合，或者在可选实施例中，惯性启动装置可以装配到专用离心机中。在一个实施例中，通过作为专用离心机部件的启动装置(例如，见图28)来自动地操作阀门。在一些实施例中，启动装置可以是用于启动阀门的任何机构，例如，所述机构包括但不限于电动机、螺线管、泵、机械泵、杠杆、本文所公开的气缸启动装置，该启动装置具有操作一次性分离器/浓缩器装置中的阀门的外部臂。在该实施例中，至少一个分离器/浓缩器装置设置在专用离心机的转子内，使得连接离心机的启动装置(例如，机械启动装置的外部臂)在每次离心循环期间或之后可以与一次性分离器/浓缩器装置的阀门配合。在这些实施例中，使用连接离心机的机构自动地操作阀门。在一些实施例中，自动地移动阀门，例如，其中分离器/浓缩器装置在离心循环之后停止并且在离心机中位于将要与机械启动装置的外部臂配合的位置以便操作一个或多个阀门。例如，在具有两个阀门的3-腔室装置中，各个阀门可以顺序地操作，可以在完成第一离心循环之后操作上部阀门，并且可以在后续的离心循环之后操作下部阀门。在一个实施例中，阀门包括收集容器，操作阀门使其在连接两个腔室的通道内移动，从而允许特定体积从阀门上方的腔室转移到阀门下方的腔室。所转移的体积由阀门收集容器的容积决定，并且取决于待收集的颗粒的类型、体积、质量和尺寸以及所需的收集体积，所转移的体积可以是任何量。例如，阀门收集容器的容积并因而在各腔室之间转移的体积可以为约至少10纳升至10毫升。如果使用计量阀门，例如具有计量槽收集容器或计量空隙收集容器的阀门，其中收集容器允许转移至少IOnl以上，例如，约5iU，或约lOiil，或约IOOii 1，或约1ml，或约2ml，或2ml至10ml，或IOnl至IOml之间的任何整数，则可以预先确定在各腔室之间转移的体积。在一些实施例中，体积量一般由阀门中存在的收集容器的容积确定，收集容器从上部腔室接收收集的样本(例如，当阀门位于位置I时)，并且收集容器随后将收集的样本体积(在收集容器中)分配到下部腔室(例如，当阀门位于位置2时)。
根据本发明的系统提供了一种通过离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的系统，所述系统包括(a)第一腔室和第二腔室,其中第一腔室具有用于施加流体样本的入口孔和连接通道的出口，并且第二腔室具有连接通道的入口，(b)阀门，所述阀门位于连接各腔室的通道内；(C)离心机。分离系统的另一个实施例包括本文所述的分离器/浓缩器装置、操作阀门的阀门启动装置，例如，半手动启动器(例如，凸轮套筒启动装置)或自动启动器(例如，惯性启动装置)。在一些实施例中，所述系统还包括离心机。在一个实施例中，阀门操作装置是自动阀门操作装置，例如，惯性启动装置。本发明的另一个实施例是一种通过离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的方法，所述方法包括(a)将流体样本装入多腔室分离装置的第一腔室；(b)对第一腔室中的流体样本进行离心作用，使微粒从流体样本中分离并积聚在第一腔室中；(C)操作阀门，以允许第一腔室中积聚的微粒的至少一部分流入第二腔室；和(d)对第二腔室中积聚的微粒进行离心作用，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚在第二腔室中。在另一个实施例中，本发明的实施例是一种通过离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的方法，所述方法包括(a)提供装置，所述装置具有通过通道与第二腔室连接的第一腔室，所述通道包括阀门，所述阀门能够防止物质在第一腔室与第二腔室之间流动；(b)将含有微粒的流体样本注入第一腔室；(c)对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中分离并积聚在第一腔室的出口附近；(d)操作阀门，使分离的微粒能够从第一腔室移动到第二腔室；和(e)对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚在第二腔室的出口附近。利用本文所公开的分离器/浓缩器装置来分离颗粒的另一种方法包括(a)将含有微粒的流体样本注入一次性分离器/浓缩器装置的第一腔室，其中第一腔室具有用于接收样本的入口，第一腔室通过通道与第二腔室连接，并且所述通道包括阀门；在离心机中对分离系统进行离心作用；其中例如可以使用手动操作(例如，用手)或者使用半手动操作(例如，使用本文所公开的凸轮套筒启动装置)或者通过自动操作(例如，在减速期间使用惯性启动装置，或者与阀门配合的外部臂，其中外部臂是在专用离心机中连接离心机的机构的部件)来操作阀门，从而允许预定体积从第一腔室进入第二腔室；(b)允许离心机中的分离系统减速直到完全停止；和(C)从分离系统的第二腔室收集微粒。本发明的实施例是阀门操作用的装置，例如，阀门操作装置(例如，半手动凸轮套筒启动装置或可以用于离心作用的自动惯性启动装置)。本发明的实施例是自动启动装置，例如惯性启动装置，该惯性启动装置在离心加速期间运行并且在离心加速期间启动，该自动启动装置包括壳体209,该壳体收容摆动臂201、扭簧202、非活动轴203、位于摆动臂201上的闩锁204和安装在壳体209上的可动启动器206，其中摆动臂201与扭簧202旋转连接并且还与安装在壳体209上的非活动轴203旋转连接，其中当在离心加速和减速期间受到变化的离心力时，摆动臂可以围绕轴枢转地摆动，其中在离心加速期间，摆动臂201远离轴203的旋转枢转压缩扭簧202，其中在离心减速期间，从扭簧202释放压缩能量使摆动臂201旋转，其中闩锁204是可回缩的，在离心加速期间回缩，并且在获得最大离心速度时以及在最大离心速度期间伸出，其中可动启动器206与摆动臂201并列布置且在减速期间与摆动臂的闩锁204接触，闩锁204在最大离心速度之后并且在减速期间处于伸出状态，其中通过在减速期间与伸出的闩锁204接触，臂201的反冲摆动/旋转使可动启动器206移动。位于惯性启动装置上的可动启动器206可以以线性运动方式移动阀门，例如拉扯运动或推进运动。可选择地，位于惯性启动装置上的可动启动器206可以以旋转运动方式移动。可动启动器106可以是阀门启动器,例如活塞阀门启动器。阀门启动器包括压缩弹簧或扭簧。自动启动装直的Iv实施例包括活塞阀门启动器，该活塞阀门启动器包括头部205、轻质压缩弹簧207和活塞208，其中头部205与活塞208连接，其中轻质压缩弹簧207包围活塞208，并且其中头部205与摆动臂201并列布置。自动惯性启动装置的另一个实施例包括上部摆动臂201、下部摆动臂212、上部可动启动器206和下部可动启动器213，其中每个摆动臂均具有可回缩闩锁204，其中一个
摆动臂和闩锁接触一个可动启动器，其中各摆动臂与相应的可动启动器竖直地叠置排列。自动惯性启动装置的一个实施例具有两个摆动臂并且两个相应的可动启动器，包括可动闩锁挡块211，其中闩锁挡块211与下部可动启动器213接触。自动惯性启动装置的一个实施例具有两个摆动臂并且两个相应的可动启动器，包括闩锁挡块释放件210，其中闩锁挡块释放件210的一端与上部可动启动器206接触，另一端与闩锁挡块211接触，并且其中上部可动启动器206的启动使闩锁挡块211与下部可动启动器213脱离。


图IA-图IE示出一次性分离器/浓缩器装置的立体图。图IA示出利用线性运动的在位置I、位置2和位置3之间的阀门操作的实施例，以便利用包括槽收集容器的阀门将物质从上部腔室转移到下部腔室。图IB示出利用旋转机构的在位置I、位置2和位置3之间的阀门操作的实施例，以便利用包括空隙收集容器的阀门在阀门中将物质从上部腔室转移到下部腔室。图IC示出利用旋转阀门与线性运动组合的在位置I、位置2和位置3之间的阀门操作的实施例，以便利用包括可旋转的槽收集容器的阀门将物质从上部腔室转移到下部腔室。图ID是分离器/浓缩器装置的一个实施例的立体图，该分离器/浓缩器装置包括两个腔室(顶部腔室101和底部腔室103)和位于通道113内的一个阀门111，用于在离心作用之前从流体样本中分离、浓缩和收集微粒。图IE是当阀门111在减速过程中或者在离心循环之后已经在通道113内沿着所示方向移动时，图ID所示的分离器/浓缩器装置在离心作用之后的立体图。图2A-图2C示出分离器/浓缩器装置的另一个实施例的使用，该分离器/浓缩器装置包括三个腔室(第一腔室101、第二腔室103和第三腔室105)以及位于第一腔室与第二腔室之间的第一阀门111和位于第二腔室与第三腔室之间的第二阀门112，用于从流体样本中分离、浓缩和收集微粒。图3是示出包括图2所示的三个腔室101、103和105的分离器/浓缩器装置的实施例的两个立体图。图4A-图4E示出一次性分离器/浓缩器装置的实施例的立体图。图4A是分离器/浓缩器的另一个原型图。图4A示出带有半手动阀门启动器的分离器/浓缩器，该半手动阀门启动器是用于操作阀门的凸轮套筒启动装置400 (也在图26中示出)。图4B示出图4A的横截面图。图4C不出位于位置I的第一阀门111和第二阀门112。图4D不出位于位置2的第一阀门111，从而允许收集在阀门收集容器中的流体从第一腔室101转移到第二腔室103。图4E示出位于位置2的第二阀门112，从而允许收集在阀门收集容器中的流体从第二腔室103转移到第三腔室105。图5是设计成从顶部腔室转移固定体积的计量阀门的一个实施例的立体图。所示出的是用于从上部腔室到下部腔室分配预定的固体体积的计量槽或腔室。图6A-图6B是阀门系统的一个实施例的断面图，示出连接顶部腔室和中部腔室的阀门。图6A示出位于初始位置的计量阀门，以在第一或第二离心循环期间从上部腔室收集样本。图6B示出位于最终位置的计量阀门，以在随后的或第二离心循环期间允许样本进入下部腔室。在图5中单独示出了该实施例的计量阀门。在该实施例中，腔室之间的距离为0. 400英寸。图7A-图7B示出分离器/浓缩器装置的一个实施例的设计。图7A示出分离器/浓缩器装置的断面图。图7B示出分离器/浓缩器装置的三维体壳图。该实施例的设计组合了三个连续较小腔室和两个阀门系统。图8是示出从图7的设计切下的三个零件的示意图。这些零件可以是例如模制或加工的铸件，或者可以通过紧固件穿过所示的紧固孔而保持在一起。图9A-图9B是分离器/浓缩器装置的一个实施例的示意图。图9A示出分离器/浓缩器装置的一个实施例的前部的透明视图。图9B示出从分离器/浓缩器装置的一个实施例的顶角观看的三维透明立体图。应当注意，在图3中示出了该实施例的分离器/浓缩器装置的立体图和原型图。图IOA-图IOE示出用于使图I的分离器/浓缩器装置的阀门移动的惯性启动装置的实施例以及由与可动启动器连接的这种装置实施的各种运动的示意图。该启动装置包括摆动臂201的旋转运动。图IOA是启动装置的实施例的立体图，该启动装置包括与扭簧202连接的摆动臂201、位于围绕旋转轴线203旋转的摆动臂201上的可回缩闩锁204。图IOB是图IOA的启动装置的立体图，其中当摆动臂沿着所示方向反冲时闩锁204接触并推压可动启动器206。图IOC是图IOA所示的启动装置的实施例的立体图，该启动装置包括用于旋转运动的可动启动器。图IOD是图IOA所示的启动装置的一个实施例的立体图，该启动装置包括用于线性拉扯运动的可动启动器。图IOE是图IOA所示的启动装置的一个实施例的立体图，该启动装置包括用于线性推进运动的可动启动器。图IlA-图IlF示出图IOE所示的实施例的使用，其中可动启动器执行线性推进运动。图IlA是图IOE所示的实施例在启动装置在开始离心作用之前处于静止状态时的立体图。图IlB和图IlC是图IOE所示的实施例在离心加速期间在启动装置的闩锁204缩回时的立体图。图IlD是图IOE所示的实施例在闩锁204伸出的最大离心速度下的立体图。图IlE和图IlF是图IOE所示的实施例在离心减速期间在闩锁204卡住活塞208并使活塞伸出(推进)时的立体图。图12A-图12B是惯性启动器的一个实施例的立体图。图12A示出摆动臂，其中扭簧(未示出)与摆动臂和顶部固定壁连接。图12A示出摆动臂在离心循环加速期间的位置，其中当大的重力达到一定水平(例如，3000G)时，摆动臂远离阀门摆动。图12B示出摆动臂在离心循环减速期间的位置，其中当重力达到一定的较小重力水平(例如，小于约1500G)时，摆动臂朝着分离器/浓缩器装置的阀门摆动。在图12A和图12B所示的实施例中，惯性启动装置设计成启动带有活塞的阀门。在图12B中示出用于推压阀门的启动器活塞。图13是图2所示的分离器/浓缩器装置319的立体图的线条图，该分离器/浓缩器装置构造成与包括活塞阀门启动器317的惯性启动装置可操作地连接以形成组合的自动分离单元318。图14A-图14C示出组合的自动分离单元318的一个实施例的立体图和原型图，包括分离器/浓缩器单元319并且连接有图13所示的自动启动装置317。图14A示出分离器/浓缩器装置319的三维透明立体图，该分离器/浓缩器装置构造成分离器/浓缩器装置中的阀门可以被启动装置的活塞阀门启动器317(例如，自动惯性启动装置317)启动。图14B是图14A所示的分离器/浓缩器装置319的二维俯视图，示出构造成分离器/浓缩器装置中的阀门可以被启动装置的活塞阀门启动器317(例如，自动惯性启动装置317)启动的分
离器/浓缩器装置319。图14C示出分离器/浓缩器装置319的一个实施例的视图，该分离器/浓缩器装置构造成分离器/浓缩器装置中的阀门可以被自动启动装置(例如，自动惯性启动装置317)的可动启动器206(未示出)启动。图15是自动启动装置的一个实施例的立体图，该自动启动装置包括两个摆动臂201和212以及两个可动启动器206和213，用在如图13和图14所示的阀门启动中。图16A-图16E示出图15所示的实施例的使用。图16A和图16B是图15所示实施例的立体图，示出在第一离心作用期间闩锁挡块防止第二闩锁伸出。图16C是图15所示实施例的立体图，示出在第一离心减速期间闩锁挡块释放件210使闩锁挡块211向后移动。图16D是图15所示实施例的立体图，示出在第二离心作用最高速度期间的第二闩锁的伸出。图16E是图15所示实施例的立体图，示出在第二离心减速期间第二闩锁卡住第二底部活塞并使第二底部活塞伸出。图17A-图17D示出在两个连续离心循环期间使用个图15A所示的两自动惯性启动装置的连接实施例来连续启动在图13所示的组合的自动分离装置319中的双机械阀门。图17A是图13所示实施例的立体图，示出在第一离心加速期间的启动单元和分离单元。图17B是图13所示实施例的立体图，示出在第一减速期间的第一阀门启动。图17C是图13所示实施例的立体图，示出第二离心加速的过程。图17D是图13所示实施例的立体图，示出在第二减速期间的第二阀门启动和最终阀门位置。图18A-图18B示出在加速和减速期间作为角度函数的扭簧常数的图表。图18A示出扭簧常数与加速期间角度的函数，图18B示出扭簧常数与减速期间角度的函数。图19是示出来自一个阀门原型的计量体积的再现性的柱状图。以柱状图的形式呈现根据60次试验的由I阀门计量的体积。平均最终体积为13. 04 u I0图20是示出对于水中IX 103cfu/ml的菌落数作为离心时间函数的柱状图。期望的回收为 10，000个菌落，从而在该实施例中的总回收率低于1%，但是可以被本领域技术人员优化而达到更大的回收率。示出了一个标准偏差的误差线。图21是示出对于Pluronic (聚丙二醇与环氧乙烷的加聚物(聚醚))涂布的或未涂布的装置而言细菌回收百分比的柱状图。示出了一个标准偏差的误差线。图22是示出对于比例为I : I的血清样本与血液和裂解液样本而言来自浓度为I X 102cfu/ml和I X 103cfu/ml E. coli (大肠杆菌)的细菌产量的柱状图。示出了一个标准偏差的误差线。图23是计量体积的再现性的柱状图。以柱状图的形式呈现根据10次试验的由双阀门原型计量的体积。平均输出体积为9. 8iU，证实当阀门从位置I操作到位置2时从一个腔室转移到另一个腔室的物质的体积具有可靠的一致体积。图24是示出对于I X 102CfU/ml感染的血清与等份的血液和裂解液样本而言来自双阀门原型和5iU阀门原型的计量体积的再现性的柱状图。示出了一个标准偏差的误差线。图25是对于对照E. coli样本获得的SERS光谱(上部记录曲线)和对于掺有大约lX109cfu/ml E. coli的水样本从原始原型输出获得的SERS光谱(下部记录曲线)。这两个光谱的形状极为相似。图26是半手动阀门启动器(作为凸轮套筒启动装置400)的一个实施例的三维立体图。图26示出用于启动分离器/浓缩器装置的两个阀门的凸轮套筒启动装置，其中凸轮套筒启动装置400具有构造成操作分离器/浓缩器装置中的第一阀门的上部第一凸轮401 (凸轮I)和构造成操作分离器/浓缩器装置中的第二阀门的第二凸轮410 (凸轮2)。此夕卜，还示出了与第一凸轮401在同一面内的止动突部402、403、405，用于控制阀门的操作和凸轮套筒围绕通道的旋转。图27A-图27B是示出第一和第二阀门111借助图26的实施例所示的凸轮套筒装置400在分离器/浓缩器装置中从第一位置到第二位置的操作的示意图。图27A示出第一和第二阀门111在分离器/浓缩器装置的第一和第二通道中的位置，其中凸轮套筒启动装置在第一离心作用期间的定向允许第一阀门和第二阀门位于位置I。在第一离心循环之后，凸轮套筒启动装置400沿逆时针方向旋转，从而第一凸轮401使第一阀门111移动到图27B所示的位置2。图27B示出第一凸轮401已经连接并启动第一阀门111，使其从位置I移动到位置2，其中第一凸轮已经使阀门沿着第一通道的轴线远离第一凸轮401移动，并且下部阀门还没有被启动(下部阀门保持在位置I)。当阀门111接触止动突部405时，该凸轮套筒启动装置不能沿顺时针方向旋转，因此只能沿逆时针方向旋转。此外，在第一阀门111接触止动突部402以防止凸轮套筒启动器进一步逆时针旋转之前，该凸轮套筒启动装置只能沿逆时针方向旋转一定距离。在这种构造中进行第二离心循环。在第二离心循环之后，凸轮套筒启动装置400沿顺时针方向旋转，使下部(例如，第二)阀门从图27B所示的位置I移动到图27C所示的位置2。图27C示出第二凸轮410已经连接并启动第二阀门111，使其沿着第二通道远离第二凸轮410滑动，其中第一阀门没有移动。当第一阀门111接触止动突部402时,该凸轮套筒启动装置不能沿逆时针方向旋转，因此只能沿顺时针方向旋转。此夕卜，在第一阀门111接触止动突部403以防止凸轮套筒启动器进一步顺时针旋转之前，该凸轮套筒启动装置只能沿顺时针方向旋转一定距离。在这种构造(例如，第一和第二阀门均位于位置2)中进行第三离心循环。图28示出在专用离心机中使用自动启动器启动阀门的实施例。分离器/浓缩器319位于专用离心机500的转子的机篮或保持器502中，自动启动器501与专用离心机的底部连接，其中自动启动器501包括外部臂(未示出)，该外部臂构造成可操作地连接以启动分离器/浓缩器的阀门。在每个离心循环之后，离心机按程序停止将分离器/浓缩器319保持在适当位置的机篮，使得自动启动器的外部臂在分离/浓缩处理中可以启动适宜的阀门。在一些实施例中，专用离心机可以包括一个或多个自动启动器501。图29示出图28所示的专用离心机的自动启动器501的实施例的三维立体图。这里具体实施例的自动启动器具有作为操作两个外部臂的机械装置的两个气缸，其中两个外部臂构造成与分离器/浓缩器装置的阀门可操作地连接。在所示实施例中，与第一阀门可操作地连接的外部臂位于启动第一阀门的位置。图30示出图29所示的自动启动器501的实施例的二维俯视图。
具体实施例本发明的实施例涉及颗粒分离，具体地说，涉及从流体样本中浓缩和分离颗粒(例如，细菌或污染物)的装置。使用分离器/浓缩器装置(例如，一次性分离器/浓缩器
装置)通过连续的离心步骤实现样本中的颗粒的分离/浓缩。在一些实施例中，分离器/浓缩器装置用于从流体样本中提取和浓缩颗粒，例如，从生物样本(例如，血液或其他生物样本)中提取和浓缩细菌或颗粒，其中浓缩或分离的颗粒可以用于后续的分析，例如，下游的临床诊断和检测，例如PCR、bioMEMS装置等。在一个实施例中，本发明涉及一种一次性颗粒浓缩装置(本文称为“分离器/浓缩器”装置)，其中在多个离心步骤中进行颗粒分离，其中样本在连续离心步骤过程中在一次性装置内从一个腔室传递到另一个腔室。各腔室经由包括阀门的通道连接，并且通过位于连接各个腔室的通道内的阀门来控制样本从一个腔室到另一个腔室的流动。如本文所公开的，阀门可以通过多种不同方式中的任何方式进行操作，例如，手动、半手动、半自动或自动操作。在一些实施例中，分离器/浓缩器装置，例如一次性分离器/浓缩器装置，包括(a)至少一个第一腔室和至少一个第二腔室,其中第一腔室具有用于输入流体样本的上部入口和位于第一腔室底部的用于将流体输出到阀门的下部出口 ；第二腔室具有用于从阀门接收流体的上部入口和位于腔室底部的下部输出端；(b)第一通道，第一通道连接第一腔室的输出端和第二腔室的输入端；和(C)收容在第一通道内的第一阀门，其中第一阀门包括收集容器并且控制物质从第一腔室到第二腔室的流动。在一些实施例中，阀门是包括收集容器的计量阀门。在可选实施例中，所述装置可以包括任何数量的附加腔室，例如，第三腔室或更多腔室，其中每个腔室竖向排列并且每个腔室利用收容阀门的通道与相邻腔室连接。在一些实施例中，如图IA所示，阀门可以例如手动、半手动或自动地被操作到三个不同位置之一。例如，当阀门被操作到第一位置(例如，位置I)时，阀门中的收集容器从第一通道收集样本。当阀门被操作到第二位置(例如，位置2)时，阀门中的收集容器将从第一通道收集的任何样本沉积到第二腔室中。任选地并且在一些实施例中，在被操作到第一位置之前，阀门可以被操作到第三位置(例如，位置3)，在第三位置，阀门收集容器对第一腔室封闭，从而防止样本收集在收集容器中，因此当对样本进行离心作用时，微粒收集在第一腔室的输出端，在阀门被操作到位置2时准备进入阀门收集容器。因此，在一些实施例中，将物质从第一腔室转移到第二腔室的方法要求3-阀门操作方法来在分离器/浓缩器装置中操作阀门，该方法包括步骤I :进行将阀门移动到位置3的第一阀门操作，其中阀门被定位成阀门的收集容器对第一腔室的出口封闭，以防止物质从第一腔室流动到第二腔室。步骤2 :将待分离的流体样本加到第一腔室的入口并且进行第一离心循环。位于位置3的阀门阻挡物质从第一腔室的出口流入阀门收集容器，从而使得在第一离心循环期间物质被收集在第一腔室的底部。步骤3 :进行将阀门移动到位置I的第二阀门操作，其中阀门中的收集容器对第一腔室的出口敞开并对准第一腔室的出口，并且进行第二离心循环。位于位置I的阀门使得在第二离心循环期间物质被收集在阀门的收集容器中。步骤4 :进行将阀门移动到位置2的第三阀门操作，其中阀门中的收集容器对第二腔室的入口敞开并对准第二腔室的入口，并且进行第三离心循环。位于位置2的阀门使得在第三离心循环期间物质从阀门的收集容器转移到第二腔室。在一些实施例中，将物质从第一腔室转移到第二腔室的方法包括更有效的2-阀门操作方法来在分离器/浓缩器装置中操作阀门，该方法包括，步骤I :将待分离的流体样本加到第一腔室的入口。步骤2 :进行将阀门移动到位置I的第一阀门操作，其中阀门中的收集容器对准第一腔室的出口，并且进行第一离心循环。位于位置I的阀门使得在第一离心循环期间物质被收集在阀门的收集容器中。步骤3 :进行将阀门移动到位置2的第二阀门操作，其中阀门中的收集容器对准第二腔室的入口，并且进行第二离心循环。位于位置2的阀门使得在第二离心循环期间物质从阀门的收集容器转移到第二腔室。这种从位置I到位置2的阀门操作过程可以对任何数量的分隔上部腔室和下部腔室的阀门重复，以允许样本从上部腔室转移到下部腔室。在一些实施例中，可以操作阀门，使阀门沿着通道从位置I线性运动地移动到位置2，例如通过拉扯运动(例如，见图1A)或推进运动。在一些实施例中，阀门可以构造成具有与通道连接以便可以操作阀门的螺旋螺杆状机构，使得阀门的旋转将会使阀门沿着线性方向从位置I移动到位置2。在其他实施例中，可以通过旋转运动来操作阀门，以使阀门从位置I旋转到位置2,例如见图1B。如本文所公开的，可以通过任何手动、半手动或自动启动器来操作阀门。在一些实施例中，可以手动地(例如，用手)操作阀门，其中通过本领域技术人员已知的任何装置推入或拉出阀门。在一个实施例中，用手操作阀门，而不借助可操作连接的启动装置。在一个实施例中，用手操作阀门，而不借助通向各自通道内的杆。在该实施例中，在离心作用停止之后，可以用手手动地操作阀门。在另一个实施例中，可以半手动地操作阀门，例如使用本文所公开的凸轮套筒启动装置。在这些实施例中，可以使用与一次性分离器/浓缩器连接以操作阀门的凸轮套筒装置来操作阀门，其中通过手动旋转例如横截通道和阀门轴线而装配的凸轮套筒装置来操作阀门。在其他实施例中，可以使用其他半手动启动装置来操作阀门，例如，允许使用本领域技术人员公知的唇膏式启动装置来操作阀门的套筒。在一些实施例中，在离心作用停止之后，可以使用凸轮套筒启动装置或其他半手动启动装置来手动操作阀门。因为阀门操作要求所连接的阀门操作装置(例如，本文所公开的凸轮套筒启动装置)的手动操作，所以这种阀门操作本文中称为“半手动”阀门操作。在另一个实施例中，可以使用例如本文所公开的惯性启动装置自动地操作阀门，其中在离心减速期间进行阀门操作。在减速期间，惯性启动装置将活塞推压在阀门上，从而操作通道内的阀门。在一些实施例中，惯性启动装置可以与市售离心机中使用的转子或机篮配合，或者在可选实施例中，惯性启动装置可以装配到专用离心机中。在可选实施例中，使用位于特制或专用离心机中的机械外部臂自动地操作阀门，其中在离心机完全停止之后进行阀门操作(例如，见图28)。在一些实施例中，操作专用离心机中的阀门的外部臂可以是用于操作阀门的任何机构，例如，所述机构包括但不限于电动机、螺线管、泵、机械泵、杠杆、本文所公开的气缸启动装置，其中当离心循环停止时，外部臂接触并操作离心机中的至少一个一次性分离器/浓缩器装置中的至少一个阀门。在该实施例中，至少一个分离器/浓缩器装置设置在专用离心机中，使得操作阀门的外部臂(例如，作为连接离心机的启动装置的部件)在每个离心循环之后可以与分离器/浓缩器装置配合并且操作阀门。在这些实施例中，通过使外部臂移动以接触阀门的机构来自动地进行阀门操作。在一些实施例中，例如当分离器/浓缩器装置在离心循环之后停止并且在离心机中位于使机械操作的启动装置的外部臂可以配合并操作阀门的位置时，例如在离心作用之后，自动地进行阀门操作。例如，在具有两个阀门的3-腔室装置中，各个阀门可以顺序地
移动，例如，在完成离心循环之后第一阀门从位置I移动到位置2，然后在后续的离心作用之后第二阀门从位置I移动到位置2。应当理解，本发明不限于本文所述的具体方法、方案和试剂等，并且可以变化。本文使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而不是用来限制本发明的范围，本发明的范围仅由权利要求书限定。术语的定义除非另有说明，本文使用的所有技术和科学术语均与本发明所属领域的技术人员共同理解的含义相同。本文使用的术语“流体样本”是指任何含水溶液，例如水、池水、不流动水(例如，在临床或实验室装置中，如培养器)、体液(例如，尿、全血、血清、脑脊髓液)以及液体细胞培养物或培养基中的细胞悬浮液。本文使用的术语“微粒”是指固体颗粒、悬浮在液体中的不溶物。例如，悬浮在血液中的血细胞或细菌。在池水中，微粒包括细菌和其他微生物、灰尘和腐烂植被。也被称为微粒物(PM)或细小颗粒的微粒是悬浮在液体中的固体的微小分部。在一些实施例中，微粒是具有任何形状(例如，球形(例如，球菌)或杆状(例如，杆菌))和尺寸或形态的细菌。细菌细胞通常尺寸约为真核细胞的十分之一，并且长度通常约为0. 5-5. 0微米。在一些实施例中，微粒是超微细菌，即，比正常细菌细胞小很多、直径约0. 3-0. 2微米的细菌，例如，在海水中发现的直径小于0. 3 ii m的球菌。在一些实施例中，微粒是纳米细菌(也被称为“钙化纳米颗粒”)，它们是直径为0.1 的活有机体。在一些实施例中，微粒是L形细菌(也被称为L型细菌、L型变体或细胞壁缺陷(CWD)细菌)，它们是没有细胞壁的细菌菌株。L形可以在实验室中从通常具有细胞壁的多种细菌种类(例如，枯草杆菌或大肠杆菌)产生。在其他实施例中，微粒可以是任何病原体，例如病毒、真菌类、藻类(例如，单细胞藻类)、细菌等。作为病毒的微粒，可以是长度通常为20-300纳米的任何病毒。病原体病毒例如包括但不限于以下种类的病毒腺病毒、小核糖核酸病毒、疱疹病毒、嗜肝病毒、黄病毒、逆转录病毒、正粘病毒、副粘病毒、乳多瘤病毒、多瘤病毒、杆状病毒、披膜病毒。一些显著的病原体病毒产生天花、流感、腮腺炎、麻疹、水痘、埃博拉出血热和风疹。作为细菌的微粒，可以是通常为1-5微米的任何细菌。病原体细菌例如包括但不限于诸如结核分支杆菌、链球菌和假单胞菌、志贺氏菌、弯曲杆菌和沙门氏菌等病原体细菌。病原体细菌还产生诸如破伤风、伤寒、白喉、梅毒和麻风等传染病。作为真菌的微粒，可以是长度通常为1-40微米的任何细菌。真菌病原体包括真核生物界的微生物，它们通常是腐生物但可以导致人类、动物和植物疾病。真菌是农作物和其他植物疾病的最普通病因。真菌，作为皮肤、指甲或酵母传染的病因，是免疫活性人群中的共同问题。本文使用的与从一个腔室转移到另一个腔室的物质有关的术语“物质”是指颗粒和不溶物(例如，细胞器、细胞膜等)与少量样本流体的混合物或组合物。转移到下一腔室的物质中的颗粒的尺寸取决于离心循环的持续时间和速度。例如，取决于离心循环，物质可以包括含有颗粒(例如，细菌细胞)与少量流体上清液的混合物。换句话说，“物质”是来自流体样本的微粒与少量上清液的组合物，其中上清液占物质总体积(v/w)的优选小于1%，或小于2%，或小于约5%，或小于约10%，或小于约20%，或小于约30%，或小于约50%，
或小于约60 %，或小于约70 %，或小于约80 %，或小于约90 %。在一些实施例中，物质含有占物质总体积(w/v)的至少约1%，或至少约10%，或至少约20%，或至少约30%，或至少约40%，或至少约50%，或至少约60%，或至少约70%，或至少约80%，或至少约90%，或至少约95%，或至少约98%的量的微粒。在一些实施例中，微粒的量是占物质总体积的在约1-100%之间的任何整数。在一些实施例中，微粒占物质体积的90-99%。本文使用的与所述的分离器/浓缩器装置有关的术语“阀门”是指在连接装置的各腔室的通道内密封、阻挡和移动的阀门。阀门在通道内的移动控制物质从阀门上方的腔室到阀门下方的腔室的流动。本文使用的与分离器/浓缩器装置中的腔室有关的术语“物理分离的”是指各腔室不直接相邻和彼此连接。本文使用的与阀门启动器和分离器/浓缩器装置有关的术语“可操作连接的”是指阀门启动器物理连接并朝向分离装置，使得允许阀门启动器接近并启动分离器/浓缩器装置中的阀门。本文使用的术语“专用”离心机是指专门被用于与本文所公开的一次性装置一起使用的定制的离心机，其中该专用离心机包括自动启动装置以在每一个转动循环之间操作分离器/浓缩器装置中的阀门。本文使用的术语“启动装置”是指移动本文所述的阀门的装置。本文使用的与惯性启动装置有关的“臂”是指利用在离心作用期间产生的力以在离心减速之后进行动作的摆动臂。摆动臂在离心作用的加速(例如，速度增加)期间从分离器/浓缩器装置的阀门沿着相反方向旋转/摆动(见图11)。换句话说，由于在离心作用期间的离心力，摆动臂从旋转力的中心沿着相反方向移动本文使用的与离心机有关的术语“离心循环”是指离心机达到固定的预定重力设置的加速，使离心力设置维持预定的固定时间，然后离心机在固定时间结束时减速，直到最
后停止。除了在操作例子中或者另有所指之外，本文使用的表示成分量或反应条件的所有数字应当理解为在所有情况下用术语“约”进行修饰。当与百分比有关时，术语“约”可以表不±5%。除非文中明确地另有所指，单数术语“一个”和“该”包括复数的含义。类似的是，除非文中明确地另有所指，词语“或”用来包括“和”。虽然与本文描述的方法和物质类似或等同的方法和物质可以用于本发明的实施和测试，但是下面描述适当的方法和物质。术语“包括”是指“包含”。缩写“e.g.(例如)”源于拉丁语并且本文用于表示非限制性例子。因此，缩写“e.g.(例如)”与术语“for example (例如)”同义。本文使用的术语“包括”是指除了存在的限定要素之外，还可以存在其他要素。使用“包括”来表示包括在内而不是限制。分离器/浓缩器装置-一般原理本发明的实施例涉及使用离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的分离器/浓缩器装置、分离系统以及方法。本发明的一个方面涉及一种分离器/浓缩器装置，如包括至少两个腔室(例如，第一腔室和第二腔室)的一次性分离器/浓缩器装置，其中通过阀门来控制各腔室之间的流体流动。如本文所公开的，可以通过任何方式进行阀门操作，例如，通过手动操作、半手动操作或者通过自动操作。当阀门在分离器/浓缩器装置的通道内从第一位置操作到第二位置时，阀门允许特定体积的流体样本从一个腔室传递到另一个腔室。从一个腔室转移到下一个腔室的流体体积可以包括微粒物，例如以下微粒物所关注的任何固体微粒物的小球(例如，诸如血细胞、细菌细胞、血小板等细胞的小球)、水污染物(例如，池水沉淀物)等。图IA-图1C、图2和图4示出移动阀门以收集浓缩的微粒物的连续步骤。现在参见图ID、图IE和图2，在一个实施例中，本发明提供一种通过离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的分离器/浓缩器装置，包括(a)竖向排列的至少两个腔室，第一腔室101和第二下部腔室103，其中第一腔室101具有用于施加样本的入口孔，其中第一腔室101与第二腔室103通过第一通道113连接,第一通道包括控制从第一腔室101到第二腔室103的流体样本转移的阀门111 ;其中收容在第一通道内的阀门111形成防止任何物质从第一腔室流动到第二腔室的紧密密封。第一阀门111从位置I到位置2的移动允许从第一通道101到第二通道103的流体转移。在一些实施例中，阀门111是设计成将预定体积的微粒和流体从第一腔室分配到第二腔室的计量阀门。图IA-图IE示出具有两个腔室的分离器/浓缩器装置的实施例。在一个实施例中，例如，如图2A-图2B所示，分离器/浓缩器装置还包括第三腔室。在一些实施例中，第三腔室位于第二腔室103的下方，其中第二腔室103的出口与第三腔室105的入口通过第二通道114连接，第二通道包括控制从第二腔室103到第三腔室105的流体样本转移的第二阀门112 ;其中收容在第二通道内的第二阀门112形成防止任何物质从第二腔室流动到第三腔室的紧密密封。第二阀门112从位置I到位置2的移动允许从第二腔室103到第三腔室105的流体转移。在一些实施例中，第二阀门112是设计成将预定体积的微粒和流体从第二腔室分配到第三腔室的计量阀门。在一些实施例中，如本文所讨论的，第一腔室在加入流体样本之前可以含有缓冲液，例如，其中第一腔室内的缓冲液是例如用于优先使诸如血细胞等细胞裂解而同时保持细菌细胞完整的裂解缓冲液。在一些实施例中，裂解缓冲液含有低百分比的Tween-20。在一些实施例中，第二腔室或第三腔室含有接收流体，例如洗涤或冲洗流体。
例如，在分离装置包括三个腔室的一些实施例中，中间腔室可以用于允许进入中间腔室的微粒物质被“洗涤”或“冲洗”。在一个实施例中，第二腔室还含有洗涤液(如水、盐水)或者本领域已知的缓冲液。在一些实施例中，分离器/浓缩器装置可以包括任何数量的腔室，例如，至少2个，或至少3个，或至少4个，或至少5个，或至少6个或者更多个腔室，这些腔室可以构造成经由位于各个腔室之间的至少一个阀门彼此流体连接。在一些实施例中，第二、第三、第四、第五腔室等以任何顺序位于任何位置，而在一些实施例中，第二、第三、第四、第五腔室等全部设置在一起。在这些实施例中，上方腔室的出口通过包括阀门的通道与下方腔室的入口连接，其中从位置I到位置2的阀门操作控制流体从位于下部腔室上方的腔室的转移。举例来说，包括四个腔室的分离器/浓缩器装置具有通过第一通道和第一阀门连接的第一腔室和第二腔室，通过第二通道和第二阀门连接的第二腔室和第三腔室，通过第三通道和第三阀门连接的第三腔室和第四腔室，其中第一阀门从位置I到位置2的阀门操作控制流体从第一腔室到第二腔室的转移，第二阀门从位置I到位置2的阀门操作控制流体从第二腔室到第三腔室的转移，而第三阀门从位置I到位置2的阀门操作控制流体从第三腔室到第四腔室的转移。在一些实施例中，最下方位置的腔室用作收集腔室，该收集腔室可以从装置上取下以存取浓缩的收集样本。例如，在分离器/浓缩器包括2个腔室的实施例中，第二腔室103用作收集腔室。在分离器/浓缩器包括3个或4个腔室的其他实施例中,第三腔室105或第四腔室分别用作收集腔室。在一些实施例中，用作收集腔室的最下方腔室，例如第二、第三或第四腔室(或任何其他最下方腔室)，是载玻片。图4C示出其中第三腔室105起到载玻片收集腔室作用的实施例，其中载玻片收集腔室可以取下并且直接在显微镜下分析。在一些实施例中，分离器/浓缩器装置仅包括第一腔室和第一阀门，并且可以构造成与收集腔室(例如，第二腔室)连接以从第一腔室接收流体。在一些实施例中，最下方腔室(例如，2-腔室装置中的第二腔室或3-腔室装置中的第三腔室等)可以用作收集腔室，并且收集浓缩的样本。这种收集腔室通常具有用于接收样本的输入端，但是没有用于样本流出的输出端。在一些实施例中，收集腔室可以构造为任何收集腔室，例如，任何收集管(例如，0. 2ml管、或0. 5ml管、或I. 5ml管、或2. Oml管)或者用于收集浓缩样本的任何几何构造的收集腔室，例如，收集腔室可以是具有从第一通道的出口收集样本的凹痕的载玻片，例如，显微镜载玻片。在一些实施例中，作为收集腔室的第二腔室或最下方腔室(例如，多腔室装置的第三、第四、第五腔室等)可以在收集样本之后从分离器/浓缩器装置上取下。在一些实施例中，收集腔室与装置分开并且可以连接在分离器/浓缩器装置上。在例如装置仅包括第一腔室和第一阀门的一些实施例中，装置可以构造成将收集腔室连接在I-腔室-I-阀门装置的下部，使得收集腔室可以从第一腔室的输出端接收样本，并且其中通过第一阀门的操作来控制进入收集腔室的流体转移。在一些实施例中，各腔室可以竖直地叠置排列。在一些实施例中，顶部(例如，上部)腔室的出口与下部腔室的入口直接竖直定位，例如在位于将各腔室分开的通道内的阀门包括作为收集容器的凹痕或空隙的实施例中(例如，见图1B)。在可选实施例中，顶部腔室的出口和下部腔室的入口竖直定位，但是沿着通道相距很小距离，例如在位于将各腔室分开的通道内的阀门包括作为收集容器的计量槽的实施例中(例如，图1A、图1D、图IE和图2)。 一次性分离器/浓缩器装置图4示出用在离心机(例如，摆动机篮式离心机)中的单次使用的一次性分离器/浓缩器装置的一个实施例。在一些实施例中，图4所示的一次性分离器/浓缩器装置可以用于在约10分钟内从生物样本(例如，IOOml的全血样本)中分离细菌。在一些实施例中，图4A所示的一次性装置包括至少一个计量阀门，并且具有收集腔室(例如，第三腔室)，以从一次性装置的底部直接从样本中提取微粒。在一些实施例中，一次性装置用在从血液中分离细菌的方法中。例如，使用图4所示的装置，该方法包括将血液加到含有裂解缓冲液的第一腔室，例如，其中裂解缓冲液优先裂解血细胞同时保持任何细菌细胞完整，然后在第一阀门位于位置3的情况下对装置进行
离心作用以产生细菌小球。在该实施例中，通过改变裂解缓冲液的浓度、裂解缓冲液与血液的体积比以及所涉及的时间来优化血液裂解的化学反应。第一阀门可以操作至位置I以收集成球细菌的一部分并且对装置进行离心作用。第一阀门111操作至位置2的下一个阀门操作将一部分上清液从第一腔室转移到第二腔室，其中样本被稀释。重复该过程，例如，其中装置转动、阀门操作(从位置3到位置I的阀门操作2)、转动、阀门操作(从位置I到位置2的阀门操作2)，以将一部分上清液从第二腔室转移到第三腔室。在一些实施例中，阀门是计量阀门。图4A示出一次性分离器/浓缩器装置的外部的实施例，图4B和图4C示出在第一离心循环期间的一次性分离器/浓缩器装置的实施例的横截面图。在一些实施例中，第一腔室101中的样本容器可以容纳至少约IOOml的流体样本(例如,血液样本)和至少约10-95ml的缓冲液(例如,顶部腔室中的裂解缓冲液)。在一些实施例中，第一腔室101由可取下的盖子密封。在第一腔室的底部，样本容器形成漏斗并向下至计量阀门(例如，IOiU计量阀门)中的收集容器。一旦血液已经裂解并且血液中的任何细菌已经在计量阀门中形成球状，则操作(例如，手动、半手动或自动地)阀门，并且将计量阀门中的IOul样本转移到第二腔室(例如，稀释腔室)。图4D示出在第一阀门(底部阀门)111操作至位置2之后的一次性分离器/浓缩器的一个实施例。第二腔室103 (例如，稀释容器)可以含有稀释流体(例如，900 Ul的水或其他稀释缓冲液)，以便将样本稀释为I : 100，从而将转移的裂解缓冲液稀释约99%。已经转移到第二腔室103(例如，稀释容器)的任何细菌利用第二离心作用在第二计量阀门中重新形成球状。图4E示出3-腔室一次性分离器/浓缩器的第一和第二阀门在第二阀门的操作之后位于位置2的实施例。在一些实施例中，当第二(或下部)阀门操作至位置2时，将5iU的样本从第二腔室转移到第三腔室105(例如，收集腔室或转移容器)，然后使用者可以回收浓缩的样本。第一腔室101设计成保持需要分离的流体的体积。在一些实施例中，第一腔室可以保持从约10纳升至约I升的体积。在一个实施例中，体积的范围可以为10纳升至100微升。在其他实施例中，体积的范围可以为10微升至100毫升。在一些实施例中，第一腔室设计为保持需要分离的流体的体积，该体积的范围可以为10纳升至10L。在一些实施例中，第一腔室设计为保持IOOml至IL的体积，或约IOOml至IL之间的任何整数。在一个实施例中，体积的范围可以为约至少Iml至约10ml，或约至少IOml至约100ml，或约IOOml至约500ml，或约500ml至约1L，或约10纳升至约100微升。在其他实施例中，体积的范围可以为10微升至20毫升或者它们之间的任何整数。在一些实施例中，体积可以为约10ml，或约100ml。可以使用含有不溶颗粒的任何流体，例如，含有血细胞或细菌的全血、含有微生物的水(例如，池水、河水、沉淀水)、尿、支气管肺泡灌洗液、脑脊髓液等。在本文所述的实施例中，第一腔室101还设计成在顶部的入口处更宽，以易于流体输入，并且在腔室的底部形成漏斗出口(见图7-9)，该出口连接至第一通道，第一通道连接至第二腔室的入口。因而，可以改变腔室和通道的尺寸和形状，以适应需要分离的流体的类型、将要收集的颗粒的类型、体积和尺寸、以及所需的收集体积。在一个实施例中，底部腔室(例如，3-腔室装置中的第三腔室105)小于第一腔室101。在一个实施例中，底部腔室(例如，3-腔室装置中的第三腔室105)可以含有用于收集小球形颗粒的洗涤液或悬浮液。在本文所述的分离器/浓缩器装置的一个实施例中，流体样本是血液样本。在其他实施例中，流体样本可以是任何生物样本，例如水或者体液(如尿、吸出物或脑脊髓液
(CSF))、血浆、精子等。在其他实施例中，流体是诸如水样本等(例如，池水或饮料或其他水样本)样本，并且可以用于例如检查流体样本中存在的杂质和污染物。在一些实施例中，本文所述的分离器/浓缩器装置在任一腔室中含有第一和/或第二溶液，例如，在第一腔室中的裂解缓冲液或表面活性剂溶液。在一些实施例中，裂解缓冲液在流体样本是血液样本时可以用于裂解血细胞但不裂解细菌细胞。在一个实施例中，裂解缓冲液是0. 005% Tween 20溶液。在一个实施例中，裂解缓冲液是0. 8% Na2CO3A). 05%TRITON X-100溶液。在一个实施例中，顶部腔室中的裂解缓冲液与血液样本之比为I : I。在其他实施例中，裂解缓冲液与流体样本之比为I : 2、1 3、1 4、1 5、1 9或I : 20。在一些实施例中，Tween 20的浓度为0. 005%。在一个实施例中，分离器/浓缩器装置的腔室涂布有0.5g/L Pluronic或1% BSA或任何其他涂料，以防止微粒物粘附在分离装置的壁上。取决于分离装置的壁所使用的材料以及需要分离的流体和微粒物，可能要求或不要求壁的涂层。本领域技术人员能够利用本文所述的简易测试程序来确定这一点。在一个实施例中，分离器/浓缩器装置的第一腔室101含有裂解缓冲液。在一个实施例中，裂解缓冲液裂解血细胞或其他细胞或微生物。在一个实施例中，分离器/浓缩器装置的第二腔室103含有一定体积的稀释流体(例如，水或用于冲洗微粒物的洗涤液)，例如在装置包括三个腔室的情况下，例如第二腔室可以含有至少约1000 ill或小于1000 ill的体积。在一个实施例中，在装置包括三个腔室的情况下，分离器/浓缩器装置的第一腔室101含有裂解缓冲液,分离装置的第二腔室103含有一定体积的缓冲液(例如,水)。在一些实施例中，分离器/浓缩器装置可以由任何适宜的材料构造成，包括但不限于聚合物材料，例如聚缩醛、聚氨酯、聚酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟基乙酯、聚乙烯醇、聚丙烯、乙缩醛共聚物、PEEK、PEVA、丙烯酸酯类、聚碳酸酯、聚甲基戊烯、聚醚酮、聚苯醚、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯及其共聚物和组合物。其他优选的材料包括聚硅氧烷、氟化聚硅氧烷、乙烯-丙烯橡胶、含氟弹性体及其组合物。其他优选的材料包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚对二氧六环酮、聚碳酸亚丙酯及其共聚物。在一个实施例中，分离器/浓缩器装置例如通过注射成型或本领域已知的其他方法而构造成一体装置。在其他实施例中，分离装置由几个零件或部件构造成，象由模块单元制成的分离装置那样。例如，每一个模块单元均可以包括具有入口和出口的腔室，其中出口与可以收容阀门的通道连接，并且其中该腔室具有与另一个腔室的入口连接的出口，而另一个腔室是在下一模块单元中的挨着的腔室。在这些实施例中，任何数量的模块单元(例如，本文所述的3-腔室装置的3个模块单元)可以装配在一起。在一些实施例中，各单元可以通过本领域已知的各种方法而组装在一起(见图3、图7-9和实施例部分)。注射成型是制造一体的一次性分离装置的一种可能方法。可选方法是，如图3-9所示，构造分离装置的几个部分，然后将它们组装在一起。在一些实施例中，如图9B所示，
3-腔室分离装置可以使用三个可加工零件制造，这三个可加工零件可以通过任何固定方法紧固在一起，例如，在装置的各个角部使用多个螺钉或卡扣。在一些实施例中，对于3-腔室装置，如图8所示，可加工零件可以构造如下(i)第一顶部可加工部件115包括第一腔
室101、第一通道113和第二腔室103的第一部分，(ii)中间可加工部件116可以包括第二腔室103的其余部分、第二通道和第三腔室105的第一部分，和(iii)底部可加工部件117包括第三腔室105的其余部分。然而，本发明包括制造一次性装置的任何方法。下面的图7-8示出三个零件的示意图。在一些实施例中，三个零件可以构造成组装在一起以形成安全密封，其中第一制成零件115的底部构造成与第二制成零件116的顶部固定连接，而第二制成零件116的底部构造成与底部制成零件117的顶部固定连接。在一些实施例中，制成部件可以像如图4B所示的交错搭接一样配合或滑动在一起。在一些实施例中，制成部件115、116、117利用粘结剂、密封剂或粘胶保持在适当位置，而在其他实施例中，制成部件115、116、117可以利用包封材料(例如，围绕整个装置的塑料)保持在一起。在一些实施例中，例如，如图9B所示，制成部件115、116、117使用紧固件118(例如，螺钉)固定地保持在一起，其中每一个制成零件均已经构造成具有紧固件用的空间。在一些实施例中，在使用紧固件(例如，螺钉)将制成部件115、116、117固定在一起的情况下，底部制成部件117包括螺钉埋头通孔，中部部件116具有螺钉通孔，而顶部部件115具有螺钉旋拧区。在一些实施例中，顶部制成部件115构造成包括顶部腔室101用的盖子，以防止流体样本意外溢出。图3和图9示出最终组装成的3-件式装置的分离装置。在一个实施例中，分离器/浓缩器装置是单次使用的装置，指的是该装置只使用一次，然后丢弃。在另一个实施例中，分离装置是多次使用的装置，其中在分离第一流体样本的第一次使用之后，可以洗涤和清洗该装置，并且在一些实施例中，为了进行第二和随后的流体样本分离，进行杀菌并再次使用。分离器/浓缩器装置的操作分离器/浓缩器装置设计成利用离心作用。例如，在使用2-腔室装置的流体分离/浓缩时，在开始离心循环之前，第一阀门111在通道113内位于位置3或位置1，以便紧密密封并且阻止从第一腔室101到第二腔室103的任何泄漏。如果第一阀门111位于第一位置，则如图6A所示，流体从顶部腔室111流动到第一阀门111的收集容器(例如，计量槽)。可以由位于阀门上的橡胶“0”形环实现紧密密封件。在离心作用期间，第一(例如，顶部)腔室101中的微粒物质将沉降在漏斗形第一腔室的底部出口(图1A)并且进入第一阀门111的收集容器(例如，计量槽)。在微粒物质已经积聚在第一腔室的底部并且在第一离心循环结束时积聚在第一阀门111的收集容器(例如，计量槽)中之后，如图IB和图6B所示，第一阀门111在通道113内移动至第二位置(位置2)的操作允许物质从第一阀门111的阀门收集容器(例如，从计量槽)流动到第二腔室103的入口。第二离心循环使微粒物质从第一阀门的阀门收集容器(例如，从计量槽)移动到第二腔室103中，并且移动至第二腔室的底部出口。在3-腔室分离器/浓缩器装置的实施例中，如图2和图4所示，将会具有两个阀门(即，第一阀门111和第二阀门112)以及相应的第一通道113和第二通道114，第一阀门111位于连接第一腔室101和第二腔室103的第一通道113内，而第二阀门112位于连接第二腔室103和第三腔室105的第二通道114内。在开始任何离心循环之前，第一阀门111和第二阀门112在其相应的通道113和114内定位在位置I或位置3，以便相对于阀门和相应的通道紧密密封并且阻止从阀门上方的腔室到阀门下方的腔室的任何泄漏。在一些实施例中，第一阀门111定位成阀门收集容器对准第一腔室101的出口，从而允许物质从第一腔室101畅通流动至阀门的阀门收集容
器(例如，计量槽)。在第一离心作用之后，操作第一阀门111以移动至位置2，使得阀门收集容器对准第二腔室103的入口，从而允许物质从阀门的阀门收集容器(例如，计量槽)畅通流动至第二腔室103。开始第二离心循环，其中来自第一阀门111的阀门收集容器(例如，计量槽)的微粒物质沉降到第二腔室103并且沉降在第二腔室的底部出口，并且其中第二阀门112移动至第一位置，微粒物质进入第二阀门112的阀门收集容器。在第二离心循环之后，操作第二阀门112以移动至第二位置(例如，位置2)，使得阀门收集容器对准第三腔室105的入口，从而允许物质从第二阀门112的阀门收集容器畅通流动至第三腔室105以便最终收集(图2和图4)。如本文所公开的，分离器/浓缩器装置(例如，一次性分离器/浓缩器装置)可以与用于操作阀门的启动机构组合。本文所公开的例示性启动装置包括半手动启动装置(例如，凸轮套筒启动装置)和自动启动装置(例如，惯性启动装置)，然而，这些启动装置绝不仅是可以构造成启动一次性分离器/浓缩器装置的阀门的启动装置。通常，启动装置提供了以下机构以正确顺序操作阀门，因而防止由于以错误顺序操作阀门而引起的一次性分离器/浓缩器的不正确操作。在一些实施例中，在固定角度的摆动机篮或专用离心机中进行分离器/浓缩器装置的离心作用。在一个实施例中，在标准的市售离心机中进行离心作用。在另一个实施例中，在临床离心机中进行离心作用。临床离心机在本领域中是公知的并且用于血液、其他体液和环境样本的分析。下面是对于分离器/浓缩器装置是如图3、图4、图9、图13和图14所示的3-腔室2-阀门分离器/浓缩器装置的实施例的一般操作过程。A.在使用前后彻底清洁所有表面。清洁可以通过本领域技术人员公知的任何方法进行，包括例如由制造商清洁，或者通过诸如蒸汽、高压灭菌器、辐射消毒等任何杀菌清洁系统。在一些实施例中，可以由制造商进行组装步骤1-11。B.组装I.将0形环放置在围绕腔室底部件117的槽中，而腔室底部件收容第三腔室105 (最终收集腔室)(见图8和图9)。2.如果需要，用水填充第三腔室105。
3.将中部件116排列并放置在底部件117上，使得中部件116的输出对准第三腔室105的顶部。4.将0形环放置在围绕中部件116的腔室的槽中。5.如果需要，用水填充中部腔室103。如果所需体积溢出腔室，则可以在组装之后进行水的填充。6.如果需要，将过滤器放置在中部腔室103上的0形环上方。7.将顶部件115排列并放置在中部件116上，使得顶部件115的输出对准第二腔室103的顶部。8.固定连接顶部件115、中部件116和底部件117。插入四根1-3/4” 1/4”-20螺
杆。均匀拧紧。避免在离心循环期间因损坏螺纹而脱扣。在一些情况下，使用两根螺杆是足够的。9.将三个0形环安装在每个阀门111和112上。保证没有扭曲。10.将阀门111和112的斜面端小心地首先插入最接近顶部腔室输出孔的一侧。在露出的端部与原型的外侧齐平之前一直插入。11.如果需要，通过有角度的侧端口填充第二腔室102。12.用样本填充第一腔室101。13.用盖子覆盖第一腔室101。任选地，带子盖向下。14.保证相对的机篮在1/2克内抵消平衡。拆卸I.从离心机上取下分离器/浓缩器，同时小心地保持竖直。然后放置在稳固的水平表面上。2.如果第二腔室103中的水位位于0形环上方，则使用带有I”针的注射器通过有角度的端口来降低水位。3.通过拧松所有螺杆而拆卸下每个制成部件115、116、117。4.恰当地除去在第一腔室101和第二腔室103内的液体。5.使用塑料镊子或其他塑料工具从阀门中取出0形环。清洁I.在每次涉及生物的测试之后除去所有的0形环。2.清洁所有内表面和外表面。a.如果使用血液,则使用10%的漂白剂，然后用水冲洗。b.如果仅使用细菌，则在所有部件上使用70%的乙醇。3.用纸巾和压缩空气彻底干燥。一次性分离器/浓缩器装置的使用在一些实施例中，一次性分离器/浓缩器装置用作一次性医用装置，该一次性医用装置可以从生物样本(例如，从血液或诸如液体生理样本等其他生物样本；尿、CSF等)中快速、有效地( 10分钟)提取颗粒(例如，细菌)，并将其浓缩以用于分析。因为这是一次性的封闭系统，所以也降低了污染样本和/或使操作员暴露于潜在有害的病原体和细菌的风险。此外，因为该过程不需要技术人员添加任何缓冲液或除了待浓缩生物样本之外的样本，所以减少了人为误差，并且最少训练的使用者也可以操作该过程。此外，在分离系统中使用这种一次性分离器/浓缩器装置能够简化浓缩样本的强劳动过程，并且还不需要精密的移液操作。该分离器/浓缩器装置结合能够保持液体密封、转移精确量的液体并且可以用手手动或半手动地或者使用本文所公开的启动装置自动地快速安全操作的阀门。在一些实施例中，分离器/浓缩器装置直接从样本底部提取成球物质，而不会扰乱其余的非球形样本或上清液。在一个实施例中，分离器/浓缩器装置是单次使用的装置，指的是该装置只使用一次，然后丢弃。在另一个实施例中，分离装置是多次使用的装置，其中在分离第一流体样本的第一次使用之后，可以洗涤和清洗该装置，然后供第二 /不同的流体样本再次使用。在一些实施例中，一次性分离器/浓缩器装置用于浓缩在后续的下游诊断中使用的样本，并且浓缩的样本可以用在以下方法中浓缩样本中的颗粒是有益的，例如，来自血液或其他流体的细菌，从而可以用在后续分析中，例如PCR、bioMEMS装置等。在一些实施例中，一次性分离器/浓缩器装置用于颗粒或细胞分离，以便从体液(例如，血小板和诸如红细胞和血浆等其他血液产品)中分离不同尺寸的颗粒，例如，特殊的细胞类型，如嗜中性粒细胞或干细胞或颗粒。在一些实施例中，一次性分离器/浓缩器装置用于浓缩体液中的颗粒，例如，在血小板中富集而在嗜中性粒细胞中缺失的成分。在一些实施例中，一次性分离器/浓缩器装置可以用于从任何类型的溶液中浓缩和提取污染物或沉淀物。在一些实施例中，例如，取决于在装载到顶部腔室的流体样本中被要求裂解的细胞类型，可以预装载第一腔室101，使其含有不同的裂解缓冲液。在一些实施例中，第二腔室103可以预装载不同的缓冲液，例如洗涤液可以用于洗涤从第一(顶部)腔室101获得的球状样本。另外，一次性分离器/浓缩器装置可以包括从装载到分离器/浓缩器装置的顶部腔室之前的待浓缩流体样本中去除较大固体的过滤器。这些过滤器可以是网眼过滤器或者是允许细胞穿过但防止大细胞聚集体或纤维组织穿过的本领域公知的其他过滤器。在一些实施例中，一次性分离器/浓缩器装置完全是一次性的。在其他实施例中，分离器/浓缩器装置的几个部件是一次性的，而另一些部件是可重复使用的。例如，在一些实施例中，分离器/浓缩器装置的腔室和壳体是一次性的，而阀门(例如，计量阀门)是可重复使用的。在每次使用不同的分离器/浓缩器装置之间，可以通过本领域技术人员已知的任何方式对可重复使用的计量阀门消毒。此外，本文还包括分离器/浓缩器装置的可重复使用形式，包括分离器/浓缩器装置的可重复使用的腔室和壳体以及阀门(例如，计量阀门)。分离器/浓缩器装置的阀门如本文所公开的，通过位于通道内的阀门来控制样本在分离器/浓缩器装置中从一个腔室到另一个腔室的流动，其中通道位于各腔室之间并连接各腔室。如本文所公开的，阀门可以通过多种不同方式中的任一种进行操作，例如，手动、半手动或自动地操作。可以以诸如拉扯或推进运动等线性运动方式操作阀门。例如，在一些实施例中，可以操作阀门使阀门沿着通道以线性运动方式从位置I移动到位置2，例如拉扯运动(例如，见图1A)或推进运动。可选择地，可以使用螺杆等的旋转运动来以线性运动方式操作阀门，例如，阀门可以构造有与通道连接的螺旋螺杆状机构，使得阀门可以操作为阀门的旋转会使阀门沿着直线方向从位置I移动到位置2。在其他实施例中，例如见图1B，可以通过使阀门从位置I旋转到位置2的旋转运动来操作阀门。如本文所公开的，可以通过任何手动、半手动或自动启动器来操作阀门。在分离器/浓缩器具有至少两个阀门的一些实施例中，各阀门可以构造为通过不同的机构操作，例如，可以通过沿着通道113在直线方向上将阀门从位置I移动到位置2来操作第一阀门111 (见图1A)，可以通过从位置I旋转到位置2的旋转运动来操作第二阀门112(见图1B)。在这些实施例中，第二腔室103的入口通常偏离第一腔室101的出口，并且第三腔室105的入口基本上对准第二腔室103的出口。如本文所公开的，可以通过任何手动、半手动或自动启动器来操作阀门。在分离器/浓缩器具有至少两个阀门的一些实施例中，例如，可以通过不同的操作机构来进行各个阀门的阀门操作，例如，可以手动操作第一阀门111，而自动操作第二阀门112。因此，如本文所公开的，可以使用不同方法的任何组合来操作分离器/浓缩器装置的多个阀门。通常，在一些实施例中，通过相同的方法，例如通过手动、半手动或自动的操作方法来操作分离器/
浓缩器装置中的全部阀门。在一些实施例中，可以手动地(例如，用手)来操作阀门，其中通过本领域技术人员已知的任何方式推入或拉出阀门。在一个实施例中，在不借助可操作连接的启动装置的情况下用手来操作阀门。在一个实施例中，在借助或不借助通向各自通道内的阀门的杆的情况下用手来操作阀门。在该实施例中，可以在离心作用停止之后用手手动地操作阀门。在一个实施例中，操作分离器/浓缩器装置中的阀门，以允许特定体积的流体从一个腔室(例如，阀门上方的腔室)进入第二腔室(例如，阀门下方的腔室)。所转移的特定体积由阀门收集容器的容积决定，并且取决于待收集的颗粒的类型、体积、质量和尺寸以及所需的收集体积，所转移的特定体积可以是任何体积量。例如，阀门收集容器的容积可以为10纳升至10毫升。在一些实施例中，阀门收集容器的容积并因而在各腔室之间转移的体积可以为约至少10纳升至10毫升。如果使用计量阀门，例如具有计量槽收集容器或计量空隙收集容器的阀门，其中收集容器允许转移至少IOnl以上，例如，约5 ill，或约10 ill，或约IOOii 1，或约1ml，或约2ml，或2ml至10ml，或IOnl至IOml之间的任何整数，则可以预先确定在各腔室之间转移的体积。在一些实施例中，阀门是计量阀门。在本文所述的分离器/浓缩器装置的一个实施例中，阀门是计量阀门，例如其中阀门构造成具有从上部腔室的出口收集一定体积样本的特定容积的收集容器，然后操作阀门以将收集在收集容器中的特定的预定体积分配到接收腔室(例如，第二腔室)的入口中。在一些实施例中，阀门收集容器从一个腔室的出口收集10 ，然后将10 Ul分配到另一个腔室的入口中。这种具有收集容器的计量阀门允许预定体积的沉降微粒物从一个腔室(例如，阀门上方的腔室)的出口进入第二腔室(例如，阀门下方的腔室)的入口。计量阀门是具有允许预定体积的样本从一个腔室传递到下一个腔室的收集容器(例如，空隙(见图1B)或槽(见图IA或图5))的阀门。在一些实施例中，阀门收集容器具有任何所需的容积，例如任何容积，例如IOnl至IOOiU或者IOOiU至1ml，在一些实施例中，阀门收集容器(例如，槽)允许转移至少约5 iil，或者在一些实施例中，槽允许将至少约5 ii 1，或至少约1，或至少约1，或至少约1，或至少约1，或至少约IOu I,或至少约15 ii I，或至少约20 ii I，或至少约30 ii I，或至少约40 ii I，或至少约50iU，或至少约lOOiil，或大于100 ill的待转移流体体积转移到下一通道。在分离器/浓缩器具有至少两个阀门的一些实施例中，不同阀门中的收集容器可以具有不同的容积。例如，在具有三个腔室的分离器/浓缩器中，第一阀门111可以具有容积为约IOnl至IOml (例如，约1000 ill)的收集容器，第二阀门112可以具有容积为约IOnl至IOml(例如，约IOiU)的收集容器。在一些实施例中，阀门收集容器具有任何容积大小，例如IOnl至IOml之间的任何容积。在其他实施例中，阀门收集容器具有5 ill至IOml的容积。图5示出了计量阀门的阀门收集容器的实施例。本领域技术人员可以构造具有用于将所需的预定体积分配到第二或后面腔室的入口中的任何所需几何形状的阀门收集容器的阀门。图5和图6示出具有作为阀门收集容器的槽并且设计为在分离器/浓缩器装置的通道内从位置I移动到位置2的计量阀门的实施例。计量阀门可以设计和设置成紧密密封并且在加速期间和目标重力下阻止从上部腔室到下部腔室的任何泄漏。紧密密封可以通过阀门上的“ 0 ”形环实现，例如由橡胶制成的“ 0 ”形环。计量阀门可以由任何材料制成，例如，可以是塑料的、人造的或其他装置的一次性材料。在一些实施例中，计量阀门是一次性的可动装置。在一些实施例中，计量阀门是可重复使用的可动装置，可以在方法及一次性分离器/浓缩器装置的使用之间通过本领域技术人员已知的任何方式对计量阀门消毒。在一些实施例中，阀门可以由本领域技术人员已知的任何适宜物质构造成，包括但不限于聚合物材料，例如聚缩醛、聚氨酯、聚酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸羟基乙酯、聚乙烯醇、聚丙烯、乙缩醛共聚物、PEEK、PEVA、丙烯酸酯类、聚碳酸酯、聚甲基戍烯、聚醚酮、聚苯醚、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯及其共聚物和组合物。其他优选的材料包括聚硅氧烷、氟化聚硅氧烷、乙烯-丙烯橡胶、含氟弹性体及其组合物。其他优选的材料包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚对二氧六环酮、聚碳酸亚丙酯及其共聚物。阀门的手动启动在一些实施例中，在每次离心循环之后手动进行阀门操作，而不借助物理或可操作连接在分离器/浓缩器装置上的任何附加设备。在这些实施例中，用手来移动阀门。在一些实施例中，可以使用杆到达通道并且推动装置通道内的阀门。在一些实施例中，用手手动地完成推动。杆代表了用于移动阀门的非物理连接的设备。在一些实施例中，可以使用杆来在分离器/浓缩器装置的通道内手动地拉扯阀门，例如，其中在阀门上具有与杆上的套钩连接的套钩，因而可以使用杆来拉扯阀门。在一些实施例中，杆是一次性的。在一些实施例中，杆和阀门是可重复使用的。在2-腔室分离器/浓缩器装置的一个实施例中，当离心机已经停止时，在第一离心循环结束之后推入第一阀门111。在3-腔室分离器/浓缩器装置的一个实施例中，在两个连续离心循环中的每一个离心循环之后，顺序地操作两个阀门111和112。在第一离心循环结束时的离心机停止之后，手动操作第一阀门111。然后，进行第二离心循环，并且在第二离心循环结时，推动第二阀门112。在一些实施例中，可以在每次离心循环之后手动操作分离器/浓缩器装置的阀门。在一些实施例中，在不借助与装置连接的设备的情况下手动进行阀门操作。下面是在每次离心循环之后具有两个腔室的分离器/浓缩器装置(图I)的手动阀门操作的例示性步骤。阀门的手动操作不必须涉及与装置物理连接的设备，例如启动装置。
步骤I :在开始任何离心循环之前，第一阀门111在通道113内位于位置I或位置3，以紧密密封并且阻止从第一腔室101到第二腔室103的任何泄漏。如果阀门位于位置1，则阀门收集容器对准第一腔室101的出口，以允许从第一腔室101畅通流动到第一阀门的收集容器(例如，计量槽)。步骤2 向第一腔室101装载待分离和/或浓缩的流体样本。盖住该腔室的顶部，以避免在离心作用期间的溢出。步骤3 :将分离器/浓缩器装置放置到离心机中。以3000rcf开始第一离心循环并持续5分钟，从而在第一腔室101中沉降微粒物，微粒物将会朝向第一腔室底部的出口沉降并且沉降到第一阀门111的收集容器(例如，计量槽)中。步骤4 :在第一离心循环结束时，在离心机已经停止之后，从离心机上取下分离器
/浓缩器装置，并且手动地将第一阀门111操作到通道内的第二位置，使得阀门收集容器对准第二腔室103的入口，从而如图IB和图6B所示，允许从阀门的计量槽到第二腔室103的畅通流动。可以使用杆来到达通道内的阀门。步骤5 :将分离器/浓缩器装置放回到离心机中。以3000rcf开始第二离心循环并持续5分钟，以便将微粒物质从第一阀门111的收集容器(例如，计量槽)移动到第二腔室103的入口并且到达该腔室的底部以便收集。步骤6 :在第二离心循环结束时，在离心机已经停止之后，从离心机上取下分离器/浓缩器装置，进入第二腔室103并收集沉降的/浓缩的样本。下面是在每次离心循环之后利用阀门的手动启动来操作具有三个腔室的分离器/浓缩器装置的例示性步骤。在一些实施例中，使各阀门移动而不借助与装置连接的设备。在3-腔室分离器/浓缩器装置的实施例中，如图2和图4所示，具有两个阀门111和112以及相应的通道113和114，第一阀门111位于连接第一腔室101和第二腔室103的第一通道113内，而第二阀门112位于连接第二腔室103和第三腔室105的第二通道114内。步骤I :在开始任何离心循环之前，两个阀门111和112均位于通道内，以便相对于阀门和相应的通道紧密密封并且阻止从阀门上方的腔室到阀门下方的腔室的任何泄漏。同时，各阀门均可以位于第一位置(位置I)，从而允许从阀门上方的腔室畅通流动到阀门的计量槽。步骤2 :向顶部腔室101装载待分离和/或浓缩的流体样本。盖住该腔室的顶部，以避免在离心作用期间的溢出。步骤3 :将分离器/浓缩器装置放置到离心机中。以3000rcf开始第一离心循环并持续5分钟，从而在第一腔室101中沉降微粒物，微粒物将会朝向第一腔室底部的出口沉降并且沉降到第一阀门111的收集容器(例如，计量槽)中。步骤4 :在第一离心循环结束时，在离心机已经停止之后，从离心机上取下分离器/浓缩器装置，并且进行将第一阀门111推到第二位置(位置2)的手动操作使得第一阀门
111的收集容器(例如，计量槽)对准第二腔室103的入口，从而如图2B和图4D所示，允许从第一阀门的收集容器(例如，计量槽)到第二腔室103的畅通流动。可以使用杆来到达通道内的阀门。步骤5 :将分离器/浓缩器装置放回到离心机中。以3000rcf开始第二离心循环并持续5分钟，以便将微粒物质从第一阀门111的收集容器(例如，计量槽)移动到第二腔室103的入口，并且在第二阀门112位于位置I的情况下，移动到第二阀门112的收集容器(例如，计量槽)中。步骤6 :在第二离心循环之后并且在离心机已经停止之后，从离心机上取下分离器/浓缩器装置，并且进行将第二阀门112推到第二位置(例如，位置2)的手动操作使得第二阀门112的收集容器(例如，计量槽)对准第三腔室105的入口，从而如图2B和图4D所示，允许从第二阀门的收集容器(例如，计量槽)到第三腔室105的畅通流动。可以使用杆来到达通道内的阀门。步骤7 :将分离器/浓缩器装置放回到离心机中。以3000rcf开始第三离心循环并持续5分钟，以便将微粒物质从第二阀门112的收集容器(例如，计量槽)移动到第三腔室105的入口并且到达该腔室的底部以便收集。步骤8 :在第三离心循环结束时，在离心机已经停止之后，从离心机上取下分离器/浓缩器装置，进入第三腔室105并收集沉降的/浓缩的样本。在一些实施例中，在借助与装置连接的设备的情况下，在每次离心循环之后手动操作分离器/浓缩器装置的阀门。例如，启动装置可以按照先后顺序操作阀门，其中启动装置可以物理和可操作地与本文所述的分离器/浓缩器装置连接。在一些实施例中，手动(即，用手)启动用于操作阀门的启动装置，其中阀门操作装置是凸轮套筒启动装置。阀门的半手动启动在其他实施例中，可以在每次离心循环之后借助启动装置手动进行阀门操作。因为需要使用者用手移动启动装置以启动分离器/浓缩器装置中的阀门，所以这种阀门启动被称为“半手动启动”。在一些实施例中，利用启动装置的阀门操作需要手动操作，即，用手操作。这种启动装置可以构造成与分离器/浓缩器装置可操作连接。在可选实施例中，可以使用任何半手动启动装置来操作分离器/浓缩器装置中的阀门，例如，允许操作阀门的套筒或者本领域技术人员公知的唇膏式启动装置。在一个实施例中，使用可操作连接的凸轮套筒启动装置来进行阀门操作，或者在离心作用停止之后用手手动启动其他半手动启动装置。在一些实施例中，可以使用半手动启动装置进行阀门操作，该半手动启动装置包括具有螺线形或螺旋形槽的杆并构造成安装在具有互补螺线形或螺旋形凹痕的通道内，从而通过手动旋拧腔室中的杆来移动和操作分离器/浓缩器装置内的阀门。在一些实施例中，例如可以使用本文所公开的凸轮套筒启动装置400半手动地启动阀门操作。图26示出这种凸轮套筒装置的一个实施例。在一些实施例中，可以使用凸轮套筒装置400来启动阀门，该凸轮套筒装置与一次性分离器/浓缩器可操作连接，从而利用凸轮套筒启动装置的手动旋转或旋拧动作来启动阀门。在一些实施例中，凸轮套筒启动装置400是围绕阀门部分的旋转环，该凸轮套筒启动装置使用内部凸轮启动计量阀门，以从其起始位置向内推动阀门0. I英寸。凸轮套筒启动装置400具有驱动凸轮401、410以及用作过度旋转制动件的引导突部402、403、405的组合。这样允许使用者只沿着允许方向旋转凸轮环，从而首先消除了启动错误阀门的任何可能性。参见图26，示出了半手动阀门启动器的一个实施例，该半手动阀门启动器是适于启动分离器/浓缩器装置的第一阀门111和第二阀门112的凸轮套筒启动装置400，其中凸轮套筒启动装置400具有构造成启动分离器/浓缩器装置中的第一阀门111的第一凸轮401 (凸轮I)和构造成启动分离器/浓缩器装置中的第二阀门112的第二凸轮410 (凸轮2)。凸轮套筒启动装置400还包括止动突部402、403、405，止动突部构造成与上部凸轮在同一面内，以便控制凸轮套筒启动装置的旋转方向和旋转距离，从而启动分离器/浓缩器装置中的阀门。 在3-腔室分离器/浓缩器装置的实施例中，如图4所示，凸轮套筒启动装置400构造成使第一阀门111和第二阀门112在各自相应的通道内移动，第一阀门111位于连接第一腔室101和第二腔室103的第一通道113内，而第二阀门112位于连接第二腔室103和第三腔室105的第二通道114内。凸轮套筒启动装置400可以包围分离器/浓缩器装置，并且在一些实施例中，不与装置物理连接，但仍然构造成当用手沿着适宜方向旋转凸轮套筒启动装置时操作至少一个阀门。在一些实施例中，凸轮套筒启动装置400构造成在2-腔室分离器/浓缩器装置中顺序地移动两个阀门111和112。例如，该凸轮套筒启动装置包围第二腔室103和第三腔室105，使得凸轮(例如，第一凸轮401和第二凸轮410)与分离器/浓缩器装置的通道113和通道114内的第一阀门111和第二阀门112对准。例如，第一凸轮401对准并且可以接触和操作连接第一腔室101和第二腔室103的第一通道113内的第一阀门111,第二凸轮410对准连接第二腔室103和第三腔室105的第二通道114内的第二阀门112。下面是在每次离心循环之后通过旋转如图26所示的凸轮套筒启动装置400来操作具有两个腔室的分离器/浓缩器装置(图I)的阀门的例示性步骤。步骤I :如图27所示，凸轮套筒启动装置400位于一部分分离器/浓缩器装置的周围，使得其定向为第一阀门111位于适合第一离心循环的第一位置。例如，收集容器对准第一腔室的出口以收集计量阀门中的小球。步骤2 向第一腔室101装载待分离和/或浓缩的流体样本。盖住该腔室的顶部，以避免在离心作用期间的溢出。步骤3 :将分离器/浓缩器装置放置到离心机中。以3000rcf开始第一离心循环并持续5分钟，从而在第一腔室101中沉降微粒物，微粒物将会朝向第一腔室底部的出口沉降并且沉降到第一阀门111的阀门收集容器中。步骤4 :在第一离心循环结束时，在离心机已经停止之后，如图2B和图4D所示，从离心机上取下带有凸轮套筒启动装置400的分离器/浓缩器装置，并且沿着逆时针方向手动旋转凸轮套筒启动装置400，使得第一凸轮401与通道内的第一阀门111接触并将第一阀门111从位置I推到第二位置(位置2)，从而阀门收集容器对准第二腔室103的入口，以允许从第一阀门111的阀门收集容器到第二腔室103的入口的畅通流动。举例来说，第二凸轮401连接并操作第一阀门111，以使其沿着通道113远离第一凸轮401滑动。此时，第二阀门112还没有被凸轮套筒启动装置操作。在该构造中进行第二离心循环。在阀门111接触止动突部405时，凸轮套筒启动装置不能沿着顺时针方向旋转，因此仅能够沿着逆时针方向旋转。此外，在阀门111接触止动突部402以防止凸轮套筒启动器进一步逆时针旋转之前，凸轮套筒启动装置仅能够沿着逆时针方向旋转一定距离。
步骤5 :将连接有凸轮套筒启动装置400的分离器/浓缩器装置放回到离心机中。以3000rcf开始第二离心循环并持续5分钟，以便将微粒物质从第一阀门111的阀门收集容器移动到第二腔室103，并且移动到第二阀门的计量槽中。步骤6 :在第二离心循环之后并且在离心机已经停止之后，从离心机上取下分离器/浓缩器装置和连接的凸轮套筒启动装置400，并且手动地使凸轮套筒启动装置400沿着顺时针方向旋转，以在通道114内将第二阀门112推到第二位置(位置2)，使得阀门收集容器对准第三腔室的入口，从而如图2C和图4E所示，允许从第二阀门112的收集容器到第三腔室105的畅通流动以便最终收集。图27C示出第二凸轮410已经连接并且操作第二阀门112，以使其沿着通道远离第二凸轮410滑动，其中第一阀门还没有被该凸轮运动操作。在第一阀门111接触止动突部402时，凸轮套筒启动装置不能沿着逆时针方向旋转，因此仅能够沿着顺时针方向旋转。此夕卜，在阀门111接触止动突部403以防止凸轮套筒启动器进一步顺时针旋转之前，凸轮套筒
启动装置仅能够沿着顺时针方向旋转一定距离。步骤7 :将连接有凸轮套筒启动装置400的分离器/浓缩器装置放回到离心机中。以3000rcf开始第三离心循环并持续5分钟，以便将微粒物质从第二阀门112的收集容器移动第三腔室105的入口，并且移动到该腔室的底部以便收集。步骤8 :在第三离心循环结束时，在离心机已经停止之后，从离心机上取下分离器/浓缩器装置和凸轮套筒启动装置，进入第三腔室105并且收集沉降的/浓缩的样本。在可选实施例中，在分离器/浓缩器装置中包括用于阀门的半手动启动的其他装置，例如，使用起到包围阀门的套筒作用的装置，该套筒起到类似于使阀门移动的唇膏式旋拧机构的作用。在另一个实施例中，半手动启动装置可以包括围绕阀门的套筒，该套筒包括在分离方法中在适宜时间点以连续的顺序启动阀门的钮或杆。阀门的自动启动在其他实施例中，可以自动地进行分离器/浓缩器装置中的阀门操作，例如，使用自动启动装置。在一些实施例中，自动启动装置可以构造成与一次性装置可操作地连接，因而与分离器/浓缩器装置一起进行离心作用，并且构造成在离心循环的减速阶段操作阀门。这种适合的自动启动装置是本文所公开的惯性启动装置。在可选实施例中，可以使用位于专用离心机中的自动启动装置进行分离器/浓缩器装置中的阀门操作。在一些实施例中，使用位于专用离心机中的外部臂自动地进行阀门操作，其中在离心机完全停止之后启动阀门。自动启动-惯性启动装置在一个实施例中，例如通过可操作连接的启动装置(例如，本文所公开的惯性启动装置)来自动地操作阀门。在一个实施例中，启动装置使用活塞来操作。在一个实施例中，在离心机的减速期间使用惯性启动装置来操作阀门。在减速期间，惯性启动装置将活塞推压在分离装置的阀门上，从而操作通道内的阀门。在一些实施例中，例如，在离心作用期间(例如，在离心作用的减速期间)自动地操作阀门。例如，在具有两个阀门的3-腔室装置中顺序地操作阀门，即，在第一离心作用的减速期间移动第一阀门111，而在后续的第二离心作用期间移动第二阀门112。在一些实施例中，可以在专用离心机中使用惯性启动装置。
在一些实施例中，例如在离心循环的减速阶段，惯性启动装置自动地操作阀门。在一些实施例中，启动装置包括在离心循环的减速阶段推压阀门的活塞。在一些实施例中，启动装置与分离器/浓缩器装置物理地和可操作地连接，从而形成组合的启动器/分离器装置。图13、图14和图17示出了这种组合装置的实施例。在一些实施例中，启动装置是专用离心机的部件，其中专用离心机专门用于在离心作用期间收容将要与专用离心机的启动装置接触的分离器/浓缩器。在一些实施例中，惯性启动装置可以构造成离心机转子的部件，例如，位于在离心循环期间保持分离器/浓缩器装置的转子的内部。在可选实施例中，惯性启动装置可以构造成保持分离器/浓缩器装置的机篮的部件。例如，将转子或机篮构造成收容惯性启动装置的这些实施例可以允许使用普通的市售离心机，并且可以允许自动地启动分离器/浓缩器装置中的可动装置，其中离心机与收容惯性启动装置的专用转子或机篮一起使用。在本文所述的分离器/浓缩器装置的一个实施例中，在离心机的减速期间自动地进行阀门操作。这样，在第一离心循环期间，当进行加速以达到目标重力时，微粒沉降在顶部腔室的底部。阀门设计并设置成在加速期间和在目标重力下紧密密封并且阻止从该腔室的任何泄漏。紧密密封可以通过阀门上的“0”形环实现，例如由橡胶制成的“0”形环。在将目标重力维持指定时间段之后，开始减速。在减速期间，进行阀门操作，以允许一定体积的沉降微粒从计量槽进入阀门下方的腔室。在本文所述的分离器/浓缩器装置的一个实施例中，通过可操作连接的惯性启动装置进行阀门操作。在一个实施例中，分离器/浓缩器装置和可操作连接的惯性启动装置形成与离心机一起使用的组合分离单元(见图13、图14和图17)。在本文所述的分离器/浓缩器装置的一个实施例中，使用用活塞来操作的启动装置进行阀门操作。活塞在减速期间推压分离装置中的阀门。对于3-腔室分离器/浓缩器装置，具有三个腔室第一腔室101、第二腔室103和第三腔室105，两个阀门第一阀门111和第二阀门112，以及两个通道第一通道113和第二通道114。在可操作地连接有自动启动装置的3-腔室装置的一个实施例中，在第一离心循环的减速期间操作第一阀门111，在后面的第二离心循环的减速期间移动第二阀门112。在可操作地连接有自动启动装置的具有三个腔室的分离器/浓缩器装置的一个实施例中，在两个连续的离心作用的减速期间顺序地移动各阀门。在一些实施例中，例如在离心循环的减速阶段，借助用于自动操作阀门的启动装置来进行分离器/浓缩器装置的阀门操作。在一些实施例中，启动装置物理地和可操作地连接在分离器/浓缩器装置上。在一些实施例中，启动装置是专用离心机的部件，其中专用离心机专门用于在离心作用期间收容将要与专用离心机的启动装置接触的分离器/浓缩器。图15示出自动启动装置的实施例。这种自动启动装置设计成可操作地连接在分离器/浓缩器装置上，并且在离心循环的减速阶段操作分离器/浓缩器装置的阀门。在一个实施例中，自动启动装置在离心加速期间运行(arm)并且在离心加速期间启动。该自动启动装置包括壳体209，该壳体收容摆动臂201、扭簧202、非活动轴203、位于摆动臂201上的闩锁204和安装在壳体209上的可动启动器206，其中摆动臂201与扭簧202旋转连接并且还与安装在壳体209上的非活动轴203旋转连接，其中当在离心加速和减速期间受到变化的离心力时，摆动臂可以围绕轴枢转地摆动，其中在离心加速期间，摆动臂201远离轴203的旋转枢转压缩扭簧202，其中在离心减速期间，从扭簧202释放压缩能量使摆动臂201旋转，其中闩锁204是可回缩的，在离心加速期间回缩，并且在获得最大离心速度时以及在最大离心速度期间伸出，其中可动启动器206与摆动臂201并列布置且在减速期间与摆动臂的闩锁204接触，闩锁204在最大离心速度之后并且在减速期间处于伸出状态，其中通过在减速期间与闩锁204接触，臂201的反冲摆动使可动启动器206移动。图IOA和图IOB示出在离心作用运行期间的摆动臂201、扭簧202、闩锁204、非活动轴203、可动启动器206和摆动臂201的旋转轴线的方向、位置和排列方式。在图IOB中，当伸出的闩锁204抓住反冲向后摆动的可动启动器206时，也可以使可动启动器206向后移动。在一些实施例中，自动启动装置的摆动臂可以是任何实体件并且可以具有各种形
状，该摆动臂在加速和反冲期间以及在减速期间能够围绕非活动轴枢转并且压缩连接的扭簧。在自动启动装置的一个实施例中，可动启动器206以线性运动方式移动。线性运动可以是拉扯运动或推进运动。图IOD和图IOE示出用于执行线性运动的可动启动器的实施例。图IOD的可动启动器执行拉扯运动。凹面214可以与任何可动部件215连接。当摆动臂201在减速期间反冲时，摆动臂使启动器移动，使得连接的可动部件215朝着接近摆动臂201的方向被拉扯。图IOE的可动启动器执行推进运动。当摆动臂201在减速期间反冲时，摆动臂朝着远离摆动臂201的方向推压可动启动器。在自动启动装置的另一个实施例中，可动启动器206以旋转运动方式移动。图IOC示出用于执行旋转运动的可动启动器的实施例。当摆动臂201在减速期间反冲时，摆动臂使可动启动器围绕摆动臂201旋转。在自动启动装置的一个实施例中，可动启动器是阀门启动器；阀门启动器用于打开、关闭或移动阀门。在一个实施例中，阀门启动器是活塞阀门启动器，指的是使用活塞进行启动过程。图15、图10E、图11A-F、图12和图16A-6E示出具有活塞阀门启动器的自动启动装置的实施例。自动启动装置包括活塞阀门启动器，该活塞阀门启动器包括头部205、轻质压缩弹簧207和活塞208，其中头部205与活塞208连接，其中轻质压缩弹簧207包围活塞208，并且其中头部205与摆动臂201并列布置。在一个实施例中，自动启动装置的可动启动器206包括压缩弹簧或扭簧207。图15、图IOE和图IlA示出具有活塞阀门启动器的自动启动装置的实施例，其中活塞阀门启动器具有压缩弹簧。当摆动臂201完成反冲并且伸出的闩锁204未抓住可动启动器206时，压缩弹簧或扭簧用于在完成一次启动之后将可动启动器返回到起始位置。活塞启动装置包括收容以下部件的壳体209 :摆动臂201、扭簧202、非活动轴203、位于摆动臂201上的可回缩闩锁204和安装在壳体209上的可动启动器206，该可动启动器包括头部205、压缩弹簧207和活塞208，其中摆动臂201与扭簧202旋转连接并且还与安装在壳体209上的非活动轴203旋转连接，其中当在离心加速和减速期间受到变化的离心力时，摆动臂可以围绕轴枢转地摆动，其中在离心加速期间，摆动臂201远离轴203的旋转枢转压缩扭簧202，其中在离心加速期间，从扭簧202释放压缩能量使摆动臂201旋转，其中闩锁204是可回缩的，在离心加速期间回缩，并且在最大离心速度期间伸出，其中头部205与摆动臂201并列布置且在减速期间与摆动臂的闩锁204接触，闩锁204在最大离心速度之后并且在减速期间处于伸出状态，其中头部205与活塞208连接，其中轻质压缩弹簧207包围活塞208，其中头部205与摆动臂201并列布置，并且其中通过在减速期间与闩锁204接触，臂201的反冲摆动使头部205移动。图13和图15示出活塞阀门启动器和利用分离装置的操作方向的实施例。自动启动装置的另一个实施例包括上部摆动臂201、下部摆动臂212、上部可动启动器206和下部可动启动器213，其中每个摆动臂均具有可回缩闩锁204，其中一个摆动臂和闩锁接触一个可动启动器，其中各摆动臂和相应的可动启动器竖直地叠置排列。基本上，自动启动装置具有两个摆动臂和两个相应的可动启动器，而不是一个摆动臂和一个相应的可动启动器。这种装置可以在一次离心作用运行期间启动两个可动部件或物体，其中两个可动启动器在减速期间同时执行。可选择地，可动启动器可以在两个连续的离心作用运行期间顺序地执行。图15和图16A-E是具有两个摆动臂和两个相应的可动启动器206
和213的自动启动装置的实施例。具有两个摆动臂和两个相应的可动启动器的自动启动装置的一个实施例包括可动闩锁挡块211，其中如图15和图16所示，闩锁挡块211与下部可动启动器213接触。具有两个摆动臂和两个相应的可动启动器的自动启动装置的一个实施例包括闩锁挡块释放件210，其中闩锁挡块释放件210的一端与上部可动启动器206接触，另一端与闩锁挡块211接触，并且其中如图15和图16所示，上部可动启动器206的启动使闩锁挡块211与下部可动启动器213脱离。图IlA-F和图12示出具有一个摆动臂201和一个可动启动器206的自动启动装置的例示性工作方式，该可动启动器是具有头部205的活塞阀门启动器，压缩弹簧207包围活塞208，其中头部205在一次离心作用运行期间与摆动臂201并列布置。当该装置在重力(例如， 1G)下静止或直立时(图11A)，闩锁204回缩，使得摆动臂201可以在加速期间紧挨着头部205自由摆动，而不会使头部205移动，如图IlB-C所示，离心作用产生的力使摆动臂201沿着向前方向旋转。这种旋转压缩所连接的扭簧202。来自离心作用所产生的力的能量存储在扭簧中。当离心机达到最高速度并且重力为3000G时，摆动臂201旋转经过头部205，在此期间闩锁204伸出(图11D)。在离心减速期间，存储在压缩的扭簧中的能量被释放以使摆动臂201沿着图IlE-F所示的向后方向朝着原始位置旋转。在摆动臂201的这种向后旋转时，伸出的闩锁204立刻抓住可动活塞阀门启动器206的头部205并且推压活塞208。活塞的这种运动压缩轻质压缩弹簧207。一旦活塞208已经到达其行程末端，则闩锁204与可动活塞阀门启动器206的头部205脱离，并且轻质压缩弹簧207使可动活塞阀门启动器206返回到起始位置。图16A-E示出具有两个摆动臂201和212、两个可动启动器206和213、可动闩锁挡块211以及闩锁挡块释放件210的自动启动装置的例示性工作方式，其中可动启动器是活塞阀门启动器，均包括与活塞208连接的头部205，压缩弹簧207包围活塞208，其中头部205与摆动臂201或212并列布置，其中闩锁挡块211与下部可动启动器213接触，其中闩锁挡块释放件210的一端与上部可动启动器206的头部205接触，另一端与闩锁挡块211接触，并且其中上部可动启动器206在两个连续的离心作用运行期间的启动使闩锁挡块211与下部可动启动器213脱离。可动启动器206和213在这两个连续的离心作用运行期间顺序地启动。当自动启动装置在重力下相对于水平面静止或直立时，两个摆动臂201和212的闩锁204处于回缩位置。可动闩锁挡块211直接对准下部可动启动器213的头部205。在第一离心循环期间，当离心机达到最高速度并且重力为3000G时，两个摆动臂201和212均会旋转经过其各自的头部。上部摆动臂201的闩锁变为伸出。下部摆动臂212的闩锁由于被可动闩锁挡块211 (图16A)阻挡而没有伸出。在第一离心减速期间(图16B)，如本文所述的并且如图IlE-F所示的,上部摆动臂201启动上部可动活塞启动器206。在上部可动活塞启动器206完成其运动时，闩锁挡块释放件210枢转并且使闩锁挡块211向后移动以远离下部可动活塞启动器213，从而第二闩锁在后面的离心循环期间自由配合(图16C-E)。手动重设闩锁挡块211以用于自动双启动装置。对于图11和图16所示的实施例,从起始位置向内推进可动活塞启动器0. 4英寸。
需要大约5磅的力。离心力高(3000G)。每个阀门可以由具有27g偏心重的IOin-Ib扭簧或者摆动臂启动。在全速下，27g摆动臂的有效重量为1801b，从而“运行”弹簧。在其他实施例中，离心力可以针对所使用的特定扭簧和所需的启动力调节。本领域技术人员可以容易地针对所使用的特定扭簧和所需的启动力来调节本文所示的实施例。在一些实施例中，启动装置可以由任何适宜的材料构造成，包括但不限于聚合物材料，例如聚缩醛、聚氨酯、聚酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸羟基乙酯、聚乙烯醇、聚丙烯、乙缩醛共聚物、PEEK、PEVA、丙烯酸酯类、聚碳酸酯、聚甲基戊烯、聚醚酮、聚苯醚、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚醚酰亚胺、聚偏二氟乙烯及其共聚物和组合物。其他优选的材料包括聚硅氧烷、氟化聚硅氧烷、乙烯-丙烯橡胶、含氟弹性体及其组合物。其他优选的材料包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚对二氧六环酮、聚碳酸亚丙酯及其共聚物。在一个实施例中，具有两个摆动臂和两个相应的可动启动器的自动启动装置与本文所述的分离器/浓缩器装置可操作地连接。图13和图15示出例示性实施例。组合的自动分离装置318包括分离器/浓缩器单元319和自动启动单元317。分离器/浓缩器单元319包括三个腔室；第一腔室101、第二腔室103和第三腔室105，其中第一腔室具有将样本施加到顶部腔室的入口孔，其中如图13所示，所有三个腔室由通过阀门111和112 (第一阀门111和第二阀门112)密封的通道连接。分离器/浓缩器单元319和自动启动单元317物理地和可操作地连接在一起形成组合的自动分离装置318 (图13和图14)，阀门111和112的位置对齐，并且通过可动活塞阀门启动器206和213配合和操作。在一个实施例中，组合的自动分离装置318可以在标准定角式、摆动机篮式或专用离心机中进行离心作用。图2、图4、图16A-F和图17A-D示出组合的自动分离装置318的例示性工作方式。在组合的自动分离装置318的第一离心作用期间，自动启动装置的上部摆动臂201在减速时运行并且启动上部阀门。在装置318的第二离心作用中，自动启动装置的下部摆动臂212运灯并启动上部阀丨I。自动启动-具有自动启动装置的专用离心机在一个实施例中，通过作为专用离心机部件的启动装置自动地操作阀门(例如，见图28)。在一些实施例中，离心机的自动启动装置501可以是用于启动阀门的任何机构，例如，其中所述机构包括但不限于本文所公开的电动机、螺线管、泵、机械泵、杠杆和气缸启动装置，这些机构具有操作分离器/浓缩器装置中的各个阀门的外部臂。在该实施例中，至少一个分离器/浓缩器装置放置在专用离心机中，使得连接离心机的启动装置501 (例如，机械启动装置的外部臂)在每次离心循环之后与一次性分离器/浓缩器装置可操作地连接。在这些实施例中，使用连接离心机的启动装置自动地操作阀门。在一些实施例中，自动地移动阀门，例如，其中分离器/浓缩器装置在离心循环之后已经停止，并且在离心机中位于将要与机械启动装置的外部臂配合的位置，以便操作一个或多个阀门。例如，在具有两个阀门的3-腔室装置中，顺序地移动阀门111和112，即，在完成第一离心作用之后操作第一阀门111，而在后续的第二离心作用之后操作第二阀门112。在一个实施例中，下面是专用离心机中的阀门操作的例示性步骤，用于自动操作分离器/浓缩器装置中的阀门。步骤I :将分离器/浓缩器装置插到挂在离心机转子503上的摆动机篮502中。所有外部臂(例如，第一外部臂504和第二外部臂505)是斜靠的并且脱离一次性装置的摆动路线。步骤2 :将离心机转子旋转达到4000rpm。随着转子旋转，由于离心力，一次性装置和机篮摆动到接近水平。在(3-10分钟)旋转期间，一次性装置中的血液分层并且存在的任何细菌在分离器/浓缩器装置的第一腔室101的底部形成小球并且进入第一阀门111的收集容器。步骤3 :当转子到达受控停止时，将在离心机中邻近后退挡块506的分离器/浓缩器装置定位在将要与外部臂504和505之一配合的位置，以便分离器/浓缩器装置的阀门操作。步骤4 :机械地操作第一外部臂504以接触分离器/浓缩器并将其向后推入后退挡块中，其中第一外部臂504构造成具有操作第一阀门111以使其从位置I移动到位置2的突部507。第一外部臂504的阀门操作仅包括机械地移动外部臂504，使得在外部臂末端的突部使第一阀门111从位置I到位置2移动0. I英寸，从而阀门收集容器从第一腔室101的输出端移动到第二腔室103的输入端(见图29)。步骤5 :使转子503移动指定量，以便将在离心机中邻近后退挡块506的下一个分离器/浓缩器装置定位在将要与外部臂504和505之一配合的位置，以便分离器/浓缩器装置的阀门操作。步骤6 :对离心机中位于转子503上的每个分离器/浓缩器装置重复步骤4和步骤5。步骤7 :在离心机的所有分离器/浓缩器装置完成第一阀门111的操作之后，在第二离心循环期间机械地使第一外部臂504移动并脱离路线(见图30)。步骤8 :离心机转子再次旋转达到4000rpm。在(1-3分钟)第二离心循环期间，通过操作第一阀门111而转移的任何物质都经过第二腔室103，并且任何微粒(例如，细菌)都在第二腔室103的底部形成小球并进入第二阀门112，其中第二阀门位于位置I (例如，阀门收集容器对准第二腔室103的出口)。
步骤9 :当转子在第二离心循环之后到达受控停止时，将在离心机中邻近后退挡块506的分离器/浓缩器装置定位在将要与外部臂504和505之一配合的位置，以便分离器/浓缩器装置的阀门操作。步骤10 :机械地操作第二外部臂505以接触分离器/浓缩器并将其向后推入后退挡块中，其中第二外部臂505构造成具有操作第二阀门112以使其从位置I移动到位置2的突部508。第二外部臂505的阀门操作仅包括机械地移动第二外部臂505，使得在外部臂末端的突部使第二阀门112从位置I到位置2移动0. I英寸，从而阀门收集容器从第二腔室103的输出端移动到第三腔室105的输入端。步骤11 :使转子503移动指定量，以便将在离心机中邻近后退挡块506的下一个分离器/浓缩器装置定位在将要与外部臂504和505之一配合的位置，以便分离器/浓缩器装置的阀门操作。步骤12 :对离心机中位于转子503上的每个分离器/浓缩器装置重复步骤10和步骤11。在所有一次性装置完成第二阀门112的操作之后，第二外部臂505定位在离心机中并脱离第三离心旋转循环的路线(见图30)。步骤13 :离心机转子旋转达到2000或3000rpm。在短暂的最后旋转期间，第二阀门中的任何物质都沉积到样本载玻片上。在最后的(1-3分钟)第三离心循环期间，通过操作第二阀门112而转移的任何物质都经过第三腔室105，并且任何微粒(例如，细菌)都在第三腔室105的底部形成小球并进入第三腔室105的收集出口。步骤14 :转子到达停止并且准备取下分离器/浓缩器装置。可以从分离器/浓缩器装置收集浓缩的样本以用于后续的分析。在一些实施例中，可以通过任何机构使离心机控制的自动启动装置中的外部臂504和505移动，例如，其中所述机构包括但不限于电动机、螺线管、泵、机械泵、杠杆、本文所公开的气缸启动装置。在一些实施例中，如图所示，第一外部臂504和第二外部臂505分别由第一气泵509和第二气泵510控制。在一些实施例中，离心机是程序化的，通过上述步骤1-14操作外部臂和离心循环而不需要使用者。在一些实施例中，具有自动启动装置501的专用离心机与计算机连接。在一些实施例中，具有自动启动装置501的专用离心机与使用者界面、数字显示器以及计算机连接。在一些实施例中，用于分离和浓缩流体样本的系统包括具有自动启动装置501的专用离心机、与专用离心机连接的使用者界面以及计算机。在一些实施例中，离心机控制的自动启动装置可以包括与外部臂数量一样的分离器/浓缩器装置的阀门，例如，其中分离器/浓缩器装置包括三个腔室和两个阀门，离心机的自动启动装置501可以包括两个外部臂，例如，如图29所示，第一和第二外部臂构造成接触和操作第一阀门和第二阀门。在一些实施例中，离心机的自动启动装置501包括一个外部臂504，该外部臂构造成具有突部507，该突部可以沿着外部臂的轴移动到不同的指定高度，其中位于外部臂的轴的各个指定高度的突部507允许在顺序的第一和第二离心循环之后操作第一阀门111或第二阀门112。例如，外部臂可以具有位于第一高度的用于将第一阀门111从位置I操作到位置2的突部507，然后可以将突部移动至第二高度以将第二阀门112从位置I操作到位置2。例如，在包括三个、四个、五个和六个或更多腔室的分离器/浓缩器装置中，外部臂上的突部507可以移动至任何数量的不同高度以分别操作第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门或更多阀门。在本文所述方法的一个实施例中，离心力的范围为100G-5000G。在本文所述方法的一个实施例中，分离系统的离心时间的范围为30秒至30分钟。在其他实施例中，离心时间为2、5或10分钟。在本文所述方法的一个实施例中，离心时间和离心速度为在500G下2分钟、在500G下10分钟、在3300G下2分钟以及在3300G下10分钟。本文所述的分离装置可以用于在大约10分钟内从血液样本中浓缩和分隔活菌。然后，可以使用拉曼光谱法或本领域技术人员公知的其他诊断技术(例如，PCR、显微镜法、
生物化学试验等)鉴别浓缩的样本。本文所述的分离装置可以构造并制造为用作具有三个腔室和两个阀门的一次性分离装置。在一些实施例中，第一腔室(例如，样本腔室)具有足以容纳IOml血液样本和约90ml血细胞裂解缓冲液的至少约IO-IOOml的容量。在该实施例中，当第一阀门位于位置I时，第一腔室形成漏斗并向下至第一计量阀门。一旦血液裂解并且血液中的任何细菌在第一计量阀门中形成小球，则将第一阀门从位置I操作到位置2，并且将5 u I的物质从第一腔室转移到第二腔室，其中第二腔室含有稀释缓冲液或其他缓冲液(例如，洗涤缓冲液)。在一些实施例中，第二腔室含有约100 ill的水，以便稀释转移的任何裂解缓冲液至95%。已经从第一腔室转移到第二腔室的细菌利用第二离心作用在第二计量阀门中重新形成小球。当第二阀门从位置I操作到位置2时，将5iU的物质转移到第三腔室(例如，收集腔室)，然后可以回收浓缩的样本。在一些实施例中，第三腔室是显微镜载玻片，具有保持收集到的浓缩样本的凹痕，其中可以从浓缩器/分离器装置中取出载玻片(例如，整个第三腔室)，并且载玻片可以用在用于分析浓缩的样本的仪器(例如，显微镜)中。在可选实施例中，第一腔室可以具有足以容纳大约IOml血液样本和l_5ml血细胞裂解缓冲液的至少约10-15ml的容积。在一些实施例中，本发明可以由下面按字母顺序排列的段落中的任一段落定义[A] 一种通过离心作用从流体样本中快速分离和浓缩微粒的装置，包括a.竖向排列的两个腔室(即，顶部腔室和底部腔室)，其中顶部腔室具有用于将第一流体样本施加到顶部腔室中的入口孔，其中顶部腔室和底部腔室是物理分离的，但是它们通过通道连接，和其中通道由阀门密封；b.连接这两个物理分离的腔室的通道；和c.收容在通道内的阀门，其中阀门形成防止任何直接物质从顶部腔室流动到底部腔室的紧密密封。[B]根据段落[A]所述的装置，还包括位于顶部腔室与底部腔室之间的第三腔室，其中所有三个腔室是物理分离的，但是它们通过通道连接，各通道由阀门(即，上部阀门和下部阀门)密封。[C]根据段落[A]或[B]所述的装置，其中在通道内移动阀门允许一定体积从阀门上方的腔室进入阀门下方的腔室。[D]根据段落[C]所述的装置，其中在离心机的减速期间或者在离心机已经停止之后移动阀门。
[E]根据段落[B]所述的装置，其中按顺序移动各阀门。[F]根据段落[E]所述的装置，其中在第一离心作用的减速期间移动上部阀门，在后续的第二离心作用的减速期间移动下部阀门。[G]根据段落[A]_[F]中任一段落所述的装置，其中通过可操作连接的启动装置移动阀门。[H]根据段落[G]所述的装置，其中启动装置使用活塞来操作。[I]根据段落[A]_[H]中任一段落所述的装置，其中阀门是计量阀门。[J]根据段落[A]_[I]中任一段落所述的装置，其中流体样本的体积为10纳升至
I升°[K]根据段落[A]_[I]中任一段落所述的装置，其中流体样本的体积为10毫升至100微升。[L]根据段落[A]_[K]中任一段落所述的装置，其中所述流体样本是血液样本。[M]根据段落[A]_[L]中任一段落所述的装置，其中在定角式、摆动机篮式或专用离心机中进行离心作用。[N]根据段落[A]_[M]中任一段落所述的装置，其中各腔室中的任一腔室中含有第二流体样本或第三流体样本。
根据段落[A]_[N]中任一段落所述的装置，其中顶部腔室含有裂解缓冲液。[P]根据段落
所述的装置，其中裂解缓冲液裂解血细胞。[Q]根据段落[A]或[B]所述的装置，其中手动移动阀门而不借助与装置可操作连接的启动装置。[R]根据段落[G]所述的装置，其中手动启动所连接的启动装置。[S]根据段落[G]所述的装置，其中在离心作用的减速期间自动地启动所连接的
启动装置。[T]根据段落[A]或[B]所述的装置，其中通过启动装置移动阀门，该启动装置作为与装置一起使用的离心机的部件。[U] 一种通过离心作用从流体样本中快速分离和浓缩微粒的系统，包括a.具有竖向排列的两个腔室(即，顶部腔室和底部腔室)的装置，其中顶部腔室具有用于将样本施加到顶部腔室中的入口孔，其中顶部腔室和底部腔室是物理分离的，但是它们通过通道连接，和其中通道由阀门密封；和b.离心机。[V]根据段落[U]所述的系统，其中所述装置还包括位于顶部腔室与底部腔室之间的第三腔室，其中所有三个腔室是物理分离的，但是它们通过通道连接，各通道由阀门(即，上部阀门和下部阀门)密封。[W]根据段落[U]或[V]所述的系统，其中所述装置还包括与装置可操作连接以在离心机的减速期间移动阀门的启动装置，从而允许一定体积从阀门上方的腔室进入阀门下方的腔室。[X]根据段落[U]或[V]所述的系统，其中启动装置使用活塞来操作。[Y]根据段落[X]所述的系统，其中手动或自动地操作启动装置。[Z]根据段落[U]_[Y]中任一段落所述的系统，其中阀门是计量阀门。
[AA]根据段落[U]_[Z]中任一段落所述的系统，其中在通道内移动阀门允许一定体积从阀门上方的腔室进入阀门下方的腔室。[BB]根据段落[U]_[AA]中任一段落所述的系统，其中在离心机的减速期间或者在离心机已经停止之后移动阀门。[CC]根据段落[U]_[AA]中任一段落所述的系统，其中具有两个阀门，并且按顺序移动各阀门。[DD]根据段落[CC]所述的系统，其中在第一离心作用的减速期间移动上部阀门，在后续的第二离心作用的减速期间移动下部阀门。[BE]根据段落[U]_[DD]中任一段落所述的系统，其中离心机是定角式、摆动机篮式或专用离心机。[FF] 一种通过离心作用从流体样本中快速分离和浓缩微粒的方法，包括a.将含有微粒的流体样本注入分离系统的装置的顶部腔室，该分离系统包括具有竖向排列的两个腔室(即，顶部腔室和底部腔室)的装置，其中顶部腔室具有用于将样本施加到顶部腔室中的入口孔，其中顶部腔室和底部腔室是物理分离的，但是它们通过通道连接，并且其中通道由阀门密封；在离心机中对分离系统进行离心作用；其中在离心机的减速期间或者在离心机已经停止之后移动阀门，从而允许一定体积从阀门上方的腔室进入阀门下方的腔室；b.允许离心机中的分离系统减速直到完全停止；和c.从分离系统的底部腔室收集微粒。[GG] 一种通过离心作用从流体样本中快速分离和浓缩微粒的方法，包括a.将含有微粒的流体样本注入分离系统的装置的顶部腔室，该分离系统包括具有竖向排列的三个腔室(即，顶部腔室、中部腔室和底部腔室)的装置，其中顶部腔室具有用于将样本施加到顶部腔室中的入口孔，其中所有三个腔室是物理分离的，但是它们通过通道连接，通道由阀门(即，上部阀门和下部阀门)密封；其中在离心机的减速期间或者在离心机已经停止之后移动各阀门，从而允许一定体积从阀门上方的腔室进入阀门下方的腔室;b.在离心机中对分离系统进行离心作用；c.允许离心机中的分离系统减速直到完全停止；d.再次在离心机中对分离系统进行离心作用；e.允许离心机中的分离系统减速直到完全停止；和f.从分离系统的底部腔室收集微粒。[HH]根据段落[FF]或[GG]所述的方法，其中该装置包括与装置可操作连接以移动阀门的启动装置，从而允许一定体积从阀门上方的腔室进入阀门下方的腔室。[II]根据段落[HH]所述的方法，其中启动装置使用活塞来操作。[JJ]根据段落[II]所述的方法，其中手动或自动地操作启动装置。[KK]根据段落[II]所述的方法,其中在离心机的减速期间自动地启动该启动装置。[LL]根据段落[II]所述的方法，其中在离心机停止之后手动地启动该启动装置。[MM]根据段落[FF]或[GG]所述的方法，其中在离心机停止之后手动地移动阀门而不借助与装置可操作连接的启动装置。[NN]根据段落[FF]_[MM]中任一段落所述的方法，其中阀门是计量阀门。
根据段落[FF]_[NN]中任一段落所述的方法，其中顶部腔室含有裂解缓冲液。[PP]根据段落
所述的方法，其中裂解缓冲液裂解血细胞。[QQ]根据段落[FF]_[PP]中任一段落所述的方法，其中离心力的范围为100G-5000G。[RR]根据段落[FF]_[QQ]中任一段落所述的方法，其中分离系统的离心时间为30秒至30分钟。[SS]根据段落[FF]_[RR]中任一段落所述的方法，其中所述流体样本是血液样本。[TT] 一种在离心加速期间运行并且在离心加速期间启动的自动启动装置，包括a.壳体(209)，该壳体收容b.摆动臂(201)c.扭簧(2O2)d.非活动轴⑶3)e.位于摆动臂(201)上的可回缩闩锁(204)，和f.安装在壳体(209)上的可动启动器(206)，其中摆动臂(201)与扭簧(202)旋转连接并且还与安装在壳体(209)上的非活动轴(203)旋转连接，其中当在离心加速和减速期间受到变化的离心力时，摆动臂可以围绕轴枢转地摆动，其中在离心加速期间，摆动臂(201)远离轴(203)的旋转枢转压缩扭簧(202)，其中在离心加速期间，从扭簧(202)释放压缩能量使摆动臂(201)旋转，其中闩锁(204)是可回缩的，在离心加速期间回缩并且在最大离心速度期间伸出，其中可动启动器(206)与摆动臂(201)并列布置且在减速期间与摆动臂的闩锁
(204)接触，闩锁(204)在最大离心速度之后并且在减速期间处于伸出状态，其中通过在减速期间与闩锁(204)接触，臂(201)的反冲摆动使可动启动器(206)移动。[UU]根据段落[TT]所述的自动启动装置，其中可动启动器以线性运动方式移动。[VV]根据段落[TT]所述的自动启动装置，其中可动启动器以旋转运动方式移动。[WW]根据段落[UU]所述的自动启动装置，其中线性运动是拉扯运动或推进运动。[XX]根据段落[TT]所述的自动启动装置，其中可动启动器是阀门启动器。[YY]根据段落[XX]所述的自动启动装置，其中阀门启动器是活塞阀门启动器。[ZZ]根据段落[TT]_[YY]中任一段落所述的自动启动装置，其中阀门启动器包括压缩弹簧或扭簧。[AAA]根据段落[TT]所述的自动启动装直，其中活塞阀门启动器包括头部
(205)、轻质压缩弹簧(207)和活塞(208)，其中头部(205)与活塞(208)连接，其中轻质压缩弹簧(207)包围活塞(208)，其中头部(205)与摆动臂(201)并列布置。[BBB]根据段落[TT]_[AAA]中任一段落所述的自动启动装置，包括上部摆动臂(201)、下部摆动臂(212)、上部阀门启动器(206)和下部阀门启动器(213)，其中每个摆动臂均具有可回缩闩锁(204)，其中一个摆动臂和闩锁接触一个阀门启动器，其中摆动臂和相应的阀门启动器竖直地叠置排列。[CCC]根据段落[BBB]所述的自动启动装置，还包括可动闩锁挡块(211)，其中闩锁挡块(211)与下部阀门启动器(213)接触。[DDD]根据段落[CCC]所述的自动启动装置，还包括闩锁挡块释放件(210)，其中闩锁挡块释放件(210)的一端与上部阀门启动器(206)接触，另一端与闩锁挡块(211)接触，并且其中上部阀门启动器(206)的启动使闩锁挡块(211)与下部阀门启动器(213)脱
离。[EEE] 一种活塞启动装置，包括a.壳体(209)，该壳体收容b.摆动臂(201)c.扭簧(2O2)d.非活动轴(2O3)e.位于摆动臂(201)上的可回缩闩锁(204)，和f.安装在壳体(209)上的可动启动器(206)，启动器包括头部(205)、压缩弹簧(207)和活塞(208)，其中摆动臂(201)与扭簧(202)旋转连接并且还与安装在壳体(209)上的非活动轴(203)旋转连接，其中当在离心加速和减速期间受到变化的离心力时，摆动臂可以围绕轴枢转地摆动，其中在离心加速期间，摆动臂(201)远离轴(203)的旋转枢转压缩扭簧(202)，其中在离心加速期间，从扭簧(202)释放压缩能量使摆动臂(201)旋转，其中闩锁(204)是可回缩的，闩锁在离心加速期间回缩并且在最大离心速度期间伸出，其中头部(205)与摆动臂(201)并列布置且在减速期间与摆动臂的闩锁(204)接触，闩锁(204)在最大离心速度之后并且在减速期间处于伸出状态，其中轻质压缩弹簧(207)包围活塞(208)，其中头部(205)与摆动臂(201)并列布直，和其中通过在减速期间与闩锁(204)接触，臂(201)的反冲摆动使头部(205)移动。[FFF]根据段落[EEE]所述的自动启动装置，包括上部摆动臂(201)、下部摆动臂
(212)、上部阀门启动器(206)和下部阀门启动器(213)，其中每个摆动臂均具有可回缩闩锁(204)，其中一个摆动臂和闩锁接触一个阀门启动器，其中摆动臂和相应的阀门启动器竖
直地叠置排列。[GGG]根据段落[FFF]所述的自动启动装置，还包括可动闩锁挡块(211)，其中闩锁挡块(211)与下部阀门启动器(213)接触。[HHH]根据段落[GGG]所述的自动启动装置，还包括闩锁挡块释放件(210)，其中闩锁挡块释放件(210)的一端与上部阀门启动器的头部(205)接触，另一端与闩锁挡块(211)接触，并且其中上部阀门启动器(206)的启动使闩锁挡块(211)与下部阀门启动器
(213)脱离。 在可选实施例中，本发明可以由下面按数字顺序排列的段落中的任一段落定义I. 一种通过离心作用从流体样本中分离微粒的装置，所述装置包括第一腔室，第一腔室具有用于接收将要由所述装置处理的第一流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口；第二腔室，第二腔室具有上部入口 ；第一通道,第一通道连接第一腔室的下部出口与第二腔室的上部入口 ；和第一阀门，第一阀门沿着第一通道布置，其中所述阀门形成防止第一腔室中的物质流入第二腔室的密封。2.根据段落I所述的装置，其中第一阀门包括第一阀门腔室，并且第一阀门能够被操作而在第一位置与第二位置之间移动，其中在第一位置，第一阀门腔室向第一腔室敞开并且能够接收从第一腔室的下部出口排出的物质，在第二位置，第一阀门腔室向第二腔室的上部入口敞开并且能够将物质沉积在第二腔室的上部入口。3.根据段落I所述的装置，其中第一阀门包括第三位置，其中第一腔室的下部出口关闭，并且物质由于离心力而积聚在第一腔室的下部出口。4.根据段落I所述的装置，其中第一阀门是计量阀门。5.根据段落4所述的装置，其中第一阀门包括计量槽。6.根据段落I所述的装置，其中第二腔室具有用于排出物质的下部出口。7.根据段落6所述的装置，还包括第三腔室，第三腔室具有用于接收将要由所述装置处理的流体样本的上部入口 ；第二通道,第二通道连接第二腔室的下部出口与第三腔室的上部入口 ；和第二阀门，第二阀门沿着第二通道布置，其中第二阀门形成防止第二腔室的物质流入第三腔室的密封。8.根据段落I或7所述的装置，其中第二腔室或第三腔室是用于收集物质的收集井，其中所述收集井从第二腔室或第三腔室的入口接收流体样本。9.根据段落8所述的装置，其中第二腔室或第三腔室是载玻片。10.根据段落9所述的装置，其中所述载玻片是显微镜载玻片。11.根据段落8、9或10中任一段落所述的装置，其中具有收集井的第二腔室或第三腔室能够从所述装置上取下，从而分析第二腔室或第三腔室中的样本。12.根据段落7所述的装置，其中，第二阀门包括第二阀门腔室，并且第二阀门能够被操作而在第一位置与第二位置之间移动，其中，在第二阀门的第一位置，第二阀门腔室向第二腔室敞开并且能够接收从第二腔室的下部出口排出的物质，在第二阀门的第二位置，第二阀门腔室向第三腔室的上部A口敞开并且能够将物质沉积在第三腔室的上部入口。13.根据段落7所述的装置，其中，第二阀门具有第三位置，其中第二腔室的下部出口关闭，并且物质由于离心力而积聚在第二腔室的下部出口。
14.根据段落7所述的装置，其中第二阀门是计量阀门。15.根据段落14所述的装置，其中第二阀门包括计量槽。16.根据段落I所述的装置，其中第一腔室的容积为10纳升至I升。17.根据段落I所述的装置，其中，第一腔室的容积为100微升至10毫升。18.根据段落I所述的装置，还包括与第一阀门连接的套筒启动器，所述套筒启动器构造成包围第一通道和第一阀门，所述套筒启动器包括第一凸轮，第一凸轮能够接触第一阀门并且在所述套筒启动器旋转时使第一阀门从第一位置移动到第二位置。19.根据段落18所述的装置，其中，所述套筒启动器还包括构造成防止所述套筒启动器过度旋转的至少一个止动突部。20.根据段落18所述的装置，其中所述启动器还包括第一止动突部，第一止动突部定位在与第一凸轮相对的位置。21.根据段落18所述的装置，其中所述套筒启动器围绕横截第一通道轴线的轴线旋转。22.根据段落7所述的装置，还包括与第一阀门和第二阀门连接的套筒启动器，所述套筒启动器构造成包围第一通道、第一阀门、第二通道和第二阀门，所述套筒启动器包括第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮能够接触第一阀门并且在所述套筒启动器沿着第一路径旋转时使第一阀门从第一位置移动到第二位置，第二凸轮能够接触第二阀门并且在所述套筒启动器沿着第二路径旋转时使第二阀门从第一位置移动到第二位置。23.根据段落7所述的装置，其中，第一凸轮和第二凸轮朝着相反方向定向，第一凸轮能够接触第一阀门并且在所述套筒启动器沿着一个方向旋转时使第一阀门从第一位置移动到第二位置，第二凸轮能够接触第二阀门并且在所述套筒启动器沿着相反方向旋转时使第二阀门从第一位置移动到第二位置。24.根据段落23所述的装置，其中所述启动器还包括构造成防止所述启动装置过度旋转的至少一个内部止动突部。25.根据段落24所述的装置，其中所述启动器还包括第一内部止动突部，第一止动突部定位在与第一凸轮相对的内部位置。26.根据段落22所述的装置，其中所述套筒启动器围绕横截第一通道和第二通道轴线的轴线旋转。27.根据段落I所述的装置，还包括与第一阀门连接的启动器，所述启动器包括活塞以及在施加到所述装置上的离心力作用下可绕轴活动的惯性臂；所述臂能够向所述活塞施加力，从而使所述活塞沿着轴向位移并且使第一阀门从第一位置移动到第二位置。28.根据段落27所述的装置，还包括向所述惯性臂施加力以将其维持在第一位置的弹簧，其中离心力向所述惯性臂施加力以使所述惯性臂移动至第二位置，使得当离心力移除时，所述惯性臂移动回到第一位置并且向所述活塞施加力，从而使所述活塞沿着轴向位移、接触第一阀门并且使第一阀门从第一位置移动至第二位置。29.根据段落7所述的装置，还包括与第一阀门和第二阀门连接的启动器，所述启动器包括第一活塞、第二活塞、在施加到所述装置上的离心力作用下可绕轴活动的第一惯性臂、以及在施加到所述装置上的离心力作用下可绕轴活动的第二惯性臂；第一臂能够向第一活塞施加力，从而使第一活塞沿着轴向位移并且使第一阀门从第一位置移动到第二位置，第二臂能够向第二活塞施加力，从而使第二活塞沿着轴向位移、接触第二阀门并且使第二阀门从第一位置移动到第二位置。30.根据段落29所述的装置，其中所述启动器还包括联锁装置，所述联锁装置防止第二活塞沿着轴向移动，直到第一活塞已经沿着轴向移动。31.根据段落1-30中任一段落所述的装置，其中所述流体样本是生物样本。32.根据段落1-31中任一段落所述的装置，其中所述流体样本是血液样本。33.根据段落1-32中任一段落所述的装置，其中第一腔室含有裂解缓冲液。34.根据段落1-33中任一段落所述的装置，其中所述裂解缓冲液裂解血细胞。35.根据段落1-34中任一段落所述的装置，其中第二腔室或第三腔室中的任一腔室含有第二流体样本或第三流体样本。36.根据段落1-18中任一段落所述的装置，其中手动操作第一阀门。37.根据段落7-18中任一段落所述的装置，其中手动操作第二阀门。38.根据段落1-37中任一段落所述的装置，其中在定角式、摆动机篮式或专用离心机中进行离心作用。39.根据段落38所述的装置，其中所述专用离心机包括具有至少一个外部臂的机构，所述外部臂接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置。40.根据段落39所述的装置，其中所述专用离心机还包括第一机构，第一机构使第一外部臂移动而接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置；和第二机构，第二机构使第二外部臂移动而接触第二阀门并向第二阀门施加力以使第二阀门从第一位置移动到第二位置。41.根据段落39或40所述的装置，其中所述机构是气缸。42. 一种通过离心作用从流体样本中分离微粒的装置，所述装置包括第一腔室，第一腔室具有用于接收将要由所述装置处理的第一流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口；第一通道,第一通道连接第一腔室的下部出口与收集腔室的上部入口 ；第一阀门，第一阀门沿着第一通道布置，其中所述阀门形成防止第一腔室中的物质流入所述收集腔室的密封。43.根据段落42所述的装置，其中所述收集腔室邻近所述装置，用于从第一腔室的出口接收物质。44.根据段落42所述的装置，其中所述收集腔室是用于收集物质的收集井，其中所述收集井从所述收集腔室的上部入口接收流体样本。45.根据段落42所述的装置，其中所述收集腔室是载玻片。46.根据段落45所述的装置，其中所述载玻片是显微镜载玻片。47.根据段落42、43、44、45或46中任一段落所述的装置，其中所述收集腔室能够从所述装置上取下，从而分析所述收集腔室的收集井中的样本。48. 一种从流体样本中分离微粒的方法，所述方法包括将流体样本装入多腔室分离装置的第一腔室；对第一腔室中的流体样本进行离心作用，使微粒从流体样本中分离并积聚在第一腔室中；操作阀门，以允许第一腔室中积聚的微粒的至少一部分流入第二腔室；和对第二腔室中积聚的微粒进行离心作用，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚
在第二腔室中。49. 一种从流体样本中分离微粒的方法，所述方法包括提供装置，所述装置具有通过第一通道与第二腔室连接的第一腔室，第一通道包括第一阀门，第一阀门能够防止物质在第一腔室与第二腔室之间流动；将含有微粒的流体样本注入第一腔室；对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中分离并积聚在第一腔室的出口附近；操作第一阀门，使分离的微粒能够从第一腔室移动到第二腔室；和对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚在第二腔室的底部或底部附近。50.根据段落49所述的方法，其中所述装置中的第二通道包括下部出口，所述装置还包括通过第二通道与第二腔室的出口连接的第三腔室，第二通道包括第二阀门，第二阀门能够防止物质在第二腔室与第三腔室之间流动；所述方法还包括操作第二阀门，使分离的微粒能够从第二腔室移动到第三腔室；对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚在第三腔室底部或底部附近。51.根据段落48-50中任一段落所述的方法，其中所述流体样本是生物样本。52.根据段落48-51中任一段落所述的方法，其中所述流体样本是血液样本。53.根据段落48-52中任一段落所述的方法，其中第一腔室含有裂解缓冲液。54.根据段落48-53中任一段落所述的方法，其中所述裂解缓冲液裂解血细胞。55.根据段落48-54中任一段落所述的方法，其中第二腔室或第三腔室中的任一腔室含有第二流体样本或第三流体样本。56.根据段落48-55中任一段落所述的方法，其中手动操作第一阀门。57.根据段落49-55中任一段落所述的方法，其中手动操作第二阀门。58.根据段落49-57中任一段落所述的方法，其中在定角式、摆动机篮式或专用离心机中进行离心作用。59.根据段落49-58中任一段落所述的方法，其中，在操作中，所述阀门从第一位
置移动到第二位置。60.根据段落49-59中任一段落所述的方法，其中将所述阀门从第一位置移动到第二位置的操作包括提供能够与所述阀门配合并且操作所述阀门的启动机构。61. 一种通过离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的系统，所述系统包括(i)装置，所述装置包括第一腔室，第一腔室具有用于接收将要由所述装置处理的第一流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口；第二腔室，第二腔室具有上部入口 ；第一通道,第一通道连接第一腔室的下部出口与第二腔室的上部入口 ；和
第一阀门，第一阀门沿着第一通道布置，其中所述阀门形成防止第一腔室中的物质流入第二腔室的密封，(ii)离心机。62.根据段落61所述的系统，其中第二腔室包括下部出口，所述装置还包括第三腔室，第三腔室具有用于接收将要由所述装置处理的流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口；第二通道,第二通道连接第二腔室的下部出口与第三腔室的上部入口 ；和第二阀门，第二阀门沿着第二通道布置，其中第二阀门形成防止第二腔室中的物质流入第三腔室的密封。63.根据段落61所述的系统，其中所述离心机是定角式、摆动机篮式或专用离心机。64.根据段落63所述的系统，其中所述专用离心机包括具有至少一个外部臂的机构，所述外部臂接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置。65.根据段落63所述的系统，其中所述专用离心机还包括第一机构，第一机构使第一外部臂移动而接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置；和第二机构，第二机构使第二外部臂移动而接触第二阀门并向第二阀门施加力以使第二阀门从第一位置移动到第二位置。66.根据段落61或62所述的系统，其中第二腔室或第三腔室是用于收集物质的收集井，其中所述收集井从第二腔室或第三腔室的入口接收流体样本。67.根据段落61或62所述的系统，其中第二腔室或第三腔室是载玻片。68.根据段落67所述的系统，其中所述载玻片是显微镜载玻片。69.根据段落61-68中任一段落所述的系统，其中具有收集井的第二腔室或第三腔室能够从所述装置上取下，从而分析第二腔室或第三腔室中的样本。通过下面的实施例进一步说明本发明，这些实施例不应当解释为限制本发明。在本申请中引用的全部参考文献的内容以及附图并入本文作为参考。实施例方法分离器/浓缩器装置的原型设计用Pro/Engineer Wildfire 3. 0建模软件在Fraunhofer CMI进行对原型的设计工作。主要设计目标是在启动时转移5iU的计量阀门。设计并构造了两个原型。第一个原型具有两个腔室和一个阀门。第一个原型主要用于证明计量阀门的再现性。第二个原型的特征在于三个腔室并且允许在中部腔室中并入一个洗涤步骤。后面的原型的主要设计目标是(I)将该原型分成三个可加工零件，(2)将阀门与0形环对准，以及(3)减轻重量。图13示出了后面的设计。通过静力分析的阀门启动器设计第一个原型和孤立的第二个原型(图13的左半部)要求阀门的手动启动。为了使样本制备过程完全自动化，需要启动装置来动阀门。阀门启动器(图13的右半部和图12)设计成利用离心作用的性质并且利用施加的重力变化来驱动机构。在没有施加重力时，臂位于其顶部位置(未示出)。在离心作用的加速阶段，重力增加并且臂向下下降，同时滚球轴承滑动到其“内侧”位置，使得臂可以在螺杆上滑动而不会使螺杆移动。臂在最大施加重力为3000G下滑动到其最低位置(图12A)。此时，滚球轴承(闩锁)滑动到其“外侧”位置。当离心机减速时，重力减小并且允许臂利用支撑螺杆的滚球轴承提升。结果，螺杆被向前推进原型，从而使阀门从一个腔室移动到下一个腔室(图12B)。下面示出对于5iU阀门启动器的机械静力分析的线性方程。方程所包括的考虑因素是适宜的扭簧和基于摩擦系数和弹簧常数的装置材料。根据力学方程确定将要用于阀门启动器的螺钉和臂的材料的最佳质量。这些方程对阀门的机械系统建模，并且通过确定所需的阀门力来确定启动阀门所必须产生的必要扭矩。考虑到阀门启动的两种临界情况，并且绘制和检验每种情况的自由体受力图。两种临界情况是加速运动和减速运动。下面还示出了具有相应的静力分析的受力图。增大重力使臂从其顶部的松驰(relaxed)位置滑动到下部位置。当臂向下滑动时，装载弹簧的轴承设计成被压缩，而在减速阶段伸出，从而向前推动阀门并因而启动阀门。通过以下方式确
定阀门力将环眼吊钩拧到阀门上，并且使用弹簧秤来测量移动阀门所需的力。该力为大约51bs并且在分析中被考虑。所考虑的力是重力、重量、扭簧力和摩擦。变量的定义Xb =弹簧螺杆的位移= Lsin 0 -Lrelaxed，其中 Lrelaxed = 0. 0005 inkt =扭簧常数kb =螺杆弹簧常数Fv=阀门力G =重力Lcg =距臂重心的长度u =摩擦系数0 =竖轴相对于臂的角度a = 220-0加速G-臂向下摆动(eq. I)
/pxyyr% T ,!EXiF1=O
J T /IIr F1 -WG=O
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LU f h yEMk,a-WGL Kktf = O
權!
I—x —I -一减速G-臂向上摆动,启动阀门(eq. 2)
权利要求
1.一种通过离心作用从流体样本中分离微粒的装置，所述装置包括 第一腔室，第一腔室具有用于接收将要由所述装置处理的第一流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口； 第二腔室，第二腔室具有上部入口 ； 第一通道,第一通道连接第一腔室的下部出口与第二腔室的上部入口 ；和 第一阀门，第一阀门沿着第一通道布置，其中所述阀门形成防止第一腔室中的物质流入第二腔室的密封。
2.根据权利要求I所述的装置，其中第一阀门包括第一阀门腔室，并且第一阀门能够被操作而在第一位置与第二位置之间移动， 其中在第一位置，第一阀门腔室向第一腔室敞开并且能够接收从第一腔室的下部出口排出的物质，在第二位置，第一阀门腔室向第二腔室的上部入口敞开并且能够将物质沉积在第二腔室的上部入口。
3.根据权利要求I所述的装置，其中第一阀门包括第三位置，其中第一腔室的下部出口关闭，并且物质由于离心力而积聚在第一腔室的下部出口。
4.根据权利要求I所述的装置，其中第一阀门是计量阀门。
5.根据权利要求4所述的装置，其中第一阀门包括计量槽。
6.根据权利要求I所述的装置，其中第二腔室具有用于排出物质的下部出口。
7.根据权利要求6所述的装置，还包括 第三腔室，第三腔室具有用于接收将要由所述装置处理的流体样本的上部入口 ； 第二通道,第二通道连接第二腔室的下部出口与第三腔室的上部入口 ；和 第二阀门，第二阀门沿着第二通道布置，其中第二阀门形成防止第二腔室的物质流入第三腔室的密封。
8.根据权利要求I或7所述的装置，其中第二腔室或第三腔室是用于收集物质的收集井，其中所述收集井从第二腔室或第三腔室的入口接收流体样本。
9.根据权利要求8所述的装置，其中第二腔室或第三腔室是载玻片。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述载玻片是显微镜载玻片。
11.根据权利要求8、9或10中任一项所述的装置，其中具有收集井的第二腔室或第三腔室能够从所述装置上取下，从而分析第二腔室或第三腔室中的样本。
12.根据权利要求7所述的装置，其中，第二阀门包括第二阀门腔室，并且第二阀门能够被操作而在第一位置与第二位置之间移动， 其中，在第二阀门的第一位置，第二阀门腔室向第二腔室敞开并且能够接收从第二腔室的下部出口排出的物质，在第二阀门的第二位置，第二阀门腔室向第三腔室的上部入口敞开并且能够将物质沉积在第三腔室的上部入口。
13.根据权利要求7所述的装置，其中，第二阀门具有第三位置，其中第二腔室的下部出口关闭，并且物质由于离心力而积聚在第二腔室的下部出口。
14.根据权利要求7所述的装置，其中第二阀门是计量阀门。
15.根据权利要求14所述的装置，其中第二阀门包括计量槽。
16.根据权利要求I所述的装置，其中第一腔室的容积为10纳升至I升。
17.根据权利要求I所述的装置，其中，第一腔室的容积为100微升至10毫升。
18.根据权利要求I所述的装置，还包括与第一阀门连接的套筒启动器，所述套筒启动器构造成包围第一通道和第一阀门，所述套筒启动器包括第一凸轮，第一凸轮能够接触第一阀门并且在所述套筒启动器旋转时使第一阀门从第一位置移动到第二位置。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述套筒启动器还包括构造成防止所述套筒 启动器过度旋转的至少一个止动突部。
20.根据权利要求18所述的装置，其中所述启动器还包括第一止动突部，第一止动突部定位在与第一凸轮相对的位置。
21.根据权利要求18所述的装置，其中所述套筒启动器围绕横截第一通道轴线的轴线旋转。
22.根据权利要求7所述的装置，还包括与第一阀门和第二阀门连接的套筒启动器，所述套筒启动器构造成包围第一通道、第一阀门、第二通道和第二阀门，所述套筒启动器包括第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮能够接触第一阀门并且在所述套筒启动器沿着第一路径旋转时使第一阀门从第一位置移动到第二位置，第二凸轮能够接触第二阀门并且在所述套筒启动器沿着第二路径旋转时使第二阀门从第一位置移动到第二位置。
23.根据权利要求7所述的装置，其中，第一凸轮和第二凸轮朝着相反方向定向，第一凸轮能够接触第一阀门并且在所述套筒启动器沿着一个方向旋转时使第一阀门从第一位置移动到第二位置，第二凸轮能够接触第二阀门并且在所述套筒启动器沿着相反方向旋转时使第二阀门从第一位置移动到第二位置。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述启动器还包括构造成防止所述启动装置过度旋转的至少一个内部止动突部。
25.根据权利要求24所述的装置，其中所述启动器还包括第一内部止动突部，第一止动突部定位在与第一凸轮相对的内部位置。
26.根据权利要求22所述的装置，其中所述套筒启动器围绕横截第一通道和第二通道轴线的轴线旋转。
27.根据权利要求I所述的装置，还包括与第一阀门连接的启动器，所述启动器包括活塞以及在施加到所述装置上的离心力作用下可绕轴活动的惯性臂；所述臂能够向所述活塞施加力，从而使所述活塞沿着轴向位移并且使第一阀门从第一位置移动到第二位置。
28.根据权利要求27所述的装置，还包括向所述惯性臂施加力以将其维持在第一位置的弹簧，其中离心力向所述惯性臂施加力以使所述惯性臂移动至第二位置，使得当离心力移除时，所述惯性臂移动回到第一位置并且向所述活塞施加力，从而使所述活塞沿着轴向位移、接触第一阀门并且使第一阀门从第一位置移动至第二位置。
29.根据权利要求7所述的装置，还包括与第一阀门和第二阀门连接的启动器，所述启动器包括第一活塞、第二活塞、在施加到所述装置上的离心力作用下可绕轴活动的第一惯性臂、以及在施加到所述装置上的离心力作用下可绕轴活动的第二惯性臂；第一臂能够向第一活塞施加力，从而使第一活塞沿着轴向位移并且使第一阀门从第一位置移动到第二位置，第二臂能够向第二活塞施加力，从而使第二活塞沿着轴向位移、接触第二阀门并且使第二阀门从第一位置移动到第二位置。
30.根据权利要求29所述的装置，其中所述启动器还包括联锁装置，所述联锁装置防止第二活塞沿着轴向移动，直到第一活塞已经沿着轴向移动。
31.根据权利要求1-30中任一项所述的装置，其中所述流体样本是生物样本。
32.根据权利要求1-31中任一项所述的装置，其中所述流体样本是血液样本。
33.根据权利要求1-32中任一项所述的装置，其中第一腔室含有裂解缓冲液。
34.根据权利要求1-33中任一项所述的装置，其中所述裂解缓冲液裂解血细胞。
35.根据权利要求1-34中任一项所述的装置，其中第二腔室或第三腔室中的任一腔室含有第二流体样本或第三流体样本。
36.根据权利要求1-18中任一项所述的装置，其中手动操作第一阀门。
37.根据权利要求7-18中任一项所述的装置，其中手动操作第二阀门。
38.根据权利要求1-37中任一项所述的装置，其中在定角式、摆动机篮式或专用离心机中进行离心作用。
39.根据权利要求38所述的装置，其中所述专用离心机包括具有至少一个外部臂的机构，所述外部臂接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置。
40.根据权利要求39所述的装置，其中所述专用离心机还包括第一机构，第一机构使第一外部臂移动而接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置；和第二机构，第二机构使第二外部臂移动而接触第二阀门并向第二阀门施加力以使第二阀门从第一位置移动到第二位置。
41.根据权利要求39或40所述的装置，其中所述机构是气缸。
42.一种通过离心作用从流体样本中分离微粒的装置，所述装置包括 第一腔室，第一腔室具有用于接收将要由所述装置处理的第一流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口； 第一通道，第一通道连接第一腔室的下部出口与收集腔室的上部入口 ； 第一阀门，第一阀门沿着第一通道布置，其中所述阀门形成防止第一腔室中的物质流入所述收集腔室的密封。
43.根据权利要求42所述的装置，其中所述收集腔室邻近所述装置，用于从第一腔室的出口接收物质。
44.根据权利要求42所述的装置，其中所述收集腔室是用于收集物质的收集井，其中所述收集井从所述收集腔室的上部入口接收流体样本。
45.根据权利要求42所述的装置，其中所述收集腔室是载玻片。
46.根据权利要求45所述的装置，其中所述载玻片是显微镜载玻片。
47.根据权利要求42、43、44、45或46中任一项所述的装置，其中所述收集腔室能够从所述装置上取下，从而分析所述收集腔室的收集井中的样本。
48.一种从流体样本中分离微粒的方法，所述方法包括 将流体样本装入多腔室分离装置的第一腔室； 对第一腔室中的流体样本进行离心作用，使微粒从流体样本中分离并积聚在第一腔室中； 操作阀门，以允许第一腔室中积聚的微粒的至少一部分流入第二腔室；和 对第二腔室中积聚的微粒进行离心作用，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚在第二腔室中。
49.一种从流体样本中分离微粒的方法，所述方法包括 提供装置，所述装置具有通过第一通道与第二腔室连接的第一腔室，第一通道包括第一阀门，第一阀门能够防止物质在第一腔室与第二腔室之间流动； 将含有微粒的流体样本注入第一腔室； 对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中分离并积聚在第一腔室的出口附近； 操作第一阀门，使分离的微粒能够从第一腔室移动到第二腔室；和对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚在第二腔室的底部或底部附近。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述装置中的第二通道包括下部出口，所述装置还包括通过第二通道与第二腔室的出口连接的第三腔室，第二通道包括第二阀门，第二阀门能够防止物质在第二腔室与第三腔室之间流动；所述方法还包括 操作第二阀门，使分离的微粒能够从第二腔室移动到第三腔室； 对所述装置进行离心作用并持续预定时间，使微粒从流体样本中进一步分离并积聚在第三腔室底部或底部附近。
51.根据权利要求48-50中任一项所述的方法，其中所述流体样本是生物样本。
52.根据权利要求48-51中任一项所述的方法，其中所述流体样本是血液样本。
53.根据权利要求48-52中任一项所述的方法，其中第一腔室含有裂解缓冲液。
54.根据权利要求48-53中任一项所述的方法，其中所述裂解缓冲液裂解血细胞。
55.根据权利要求48-54中任一项所述的方法，其中第二腔室或第三腔室中的任一腔室含有第二流体样本或第三流体样本。
56.根据权利要求48-55中任一项所述的方法，其中手动操作第一阀门。
57.根据权利要求49-55中任一项所述的方法，其中手动操作第二阀门。
58.根据权利要求49-57中任一项所述的方法，其中在定角式、摆动机篮式或专用离心机中进行离心作用。
59.根据权利要求49-58中任一项所述的方法，其中，在操作中，所述阀门从第一位置移动到第二位置。
60.根据权利要求49-59中任一项所述的方法，其中将所述阀门从第一位置移动到第二位置的操作包括提供能够与所述阀门配合并且操作所述阀门的启动机构。
61.一种通过离心作用从流体样本中分离和浓缩微粒的系统，所述系统包括 (i)装置，所述装置包括 第一腔室，第一腔室具有用于接收将要由所述装置处理的第一流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口； 第二腔室，第二腔室具有上部入口 ； 第一通道,第一通道连接第一腔室的下部出口与第二腔室的上部入口 ；和第一阀门，第一阀门沿着第一通道布置，其中所述阀门形成防止第一腔室中的物质流入第二腔室的密封， (ii)离心机。
62.根据权利要求61所述的系统，其中第二腔室包括下部出口，所述装置还包括第三腔室，第三腔室具有用于接收将要由所述装置处理的流体样本的上部入口和用于排出物质的下部出口； 第二通道,第二通道连接第二腔室的下部出口与第三腔室的上部入口 ；和第二阀门，第二阀门沿着第二通道布置，其中第二阀门形成防止第二腔室中的物质流入第三腔室的密封。
63.根据权利要求61所述的系统，其中所述离心机是定角式、摆动机篮式或专用离心机。
64.根据权利要求63所述的系统，其中所述专用离心机包括具有至少一个外部臂的机构，所述外部臂接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置。
65.根据权利要求63所述的系统，其中所述专用离心机还包括第一机构，第一机构使第一外部臂移动而接触第一阀门并向第一阀门施加力以使第一阀门从第一位置移动到第二位置；和第二机构，第二机构使第二外部臂移动而接触第二阀门并向第二阀门施加力以使第二阀门从第一位置移动到第二位置。
66.根据权利要求61或62所述的系统，其中第二腔室或第三腔室是用于收集物质的收集井，其中所述收集井从第二腔室或第三腔室的入口接收流体样本。
67.根据权利要求61或62所述的系统，其中第二腔室或第三腔室是载玻片。
68.根据权利要求67所述的系统,其中所述载玻片是显微镜载玻片。
69.根据权利要求61-68中任一项所述的系统，其中具有收集井的第二腔室或第三腔室能够从所述装置上取下，从而分析第二腔室或第三腔室中的样本。
全文摘要
本发明涉及用于从液体和流体样本中分离和浓缩颗粒的方法、装置和系统。在一些实施例中，通过连续的离心步骤实现分离/浓缩。具体地说，本发明的一个方面涉及一种分离/浓缩装置，该装置至少包括通过第一阀门(111)连接的第一腔室(101)和第二腔室(103)，由此操作第一阀门控制物质从第一腔室转移到第二腔室。在一些实施例中，可以手动、半手动或自动地操作阀门。本发明的其他方面涉及单腔室或多腔室的分离/浓缩装置及其使用方法和系统。本发明的其他方面涉及用于操作阀门的装置，例如，半手动启动装置以及存在于专用离心机中的机械启动装置和自动惯性启动装置。
文档编号G01N1/28GK102802804SQ201080027712
公开日2012年11月28日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年5月1日
发明者安德烈·沙伦, 亚历克西斯·索尔-巴奇, 霍尔格·维兹, 阿伦·塞兹 申请人:波士顿大学董事会, 弗劳恩霍夫美国有限公司