用于选择目标分析物的装置、系统和方法与流程

用于选择目标分析物的装置、系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年3月8日提交的第62/815,903号临时申请的权益。
3.本说明书中提及的所有出版物和专利申请均通过引用整体并入本文，其程度与每个单独的出版物或专利申请被具体地和单独地指示为通过引用并入一样。
技术领域
4.本公开总体上涉及目标材料的显微操作，但更具体地涉及拣选和分离目标材料。


背景技术：

5.样本通常包括难以提取和分离以进行分析的感兴趣材料。因此，与悬浮液相关的从业者、研究人员和工作人员不断寻求系统和方法，以更有效和准确地从样本中分离和提取目标材料。


技术实现要素：

6.在第一方面，提供了一种拣选头。拣选头包括尖端，该尖端包括第一端；第二端，其包括开口；以及孔，其从第一端延伸至开口。拣选头包括活塞，该活塞包括：第一端和第二端，其中第二端被配置为插入孔中；以及密封流体，其被配置为至少部分地填充孔，其中当密封流体处于孔内时，该密封流体包括靠近尖端的第一端的第一侧和靠近开口的第二侧，其中选择该密封流体满足以下给出的条件：
7.f
dsf
>f
dbs
8.其中f
dsf
表示使密封流体在孔内移位所需的力；并且其中f
dbs
表示使流体或材料在孔的从密封流体的第二侧延伸到开口的外侧的一部分内移位所需的力。在一些实施例中，移位密封流体的力是以下因素中的一个或多个的函数：(1)密封流体的粘度或表面张力中的至少一者；(2)活塞外壁和尖端内壁之间的间隙距离；(3)活塞外壁的摩擦力；(4)尖端内壁的摩擦力；或(5)孔的从密封流体的第一侧延伸到尖端的第二端的一部分的长度。密封流体可以是液体。在一些实施例中，密封流体具有大约0.2
‑
80,000mpa
‑
s的粘度。拣选头可以包括液压流体，该液压流体至少部分地填充孔的在密封流体的第二侧和开口之间的一部分。在一些实施例中，孔的至少一个内部段涂覆有吸引液压流体的物质。活塞的至少一段可以涂覆有排斥密封流体的物质。在一些实施例中，密封流体和液压流体是不同的液体。密封流体和液压流体可以彼此不混溶。在一些实施例中，拣选头在尖端内壁和活塞外壁之间包括一间隙，该间隙具有大约0.01
‑
100μm的空隙。可以进一步选择密封流体以满足由以下给出的条件：
9.δv
sealing fluid
δv
piston
δv
bore segment
＝0
10.其中δv
sealing fluid
表示当活塞从第一状态移动到第二状态时密封流体在拣选头的预定部分内的体积变化；其中δv
piston
表示当活塞从第一状态移动到第二状态时活塞在拣选头的预定部分内的体积变化；并且其中δv
bore segment
表示当活塞从第一状态移动到第
二状态时孔段的体积变化，所述孔段包括在拣选头的预定部分内没有被密封流体或活塞占据的孔和开口的任何部分。在一些实施例中，开口具有第一直径，其中活塞具有第二直径，并且其中第二直径与第一直径的比率大于1:1。该比率可以大于1:1且小于2:1。该比率可以至少为1.9:1。该比率可以至少为1.5:1。在一些实施例中，第一直径是250μm。第二直径可以大于250μm。
11.在另一方面，提供了一种拣选器。拣选器包括拣选头，该拣选头包括尖端，该尖端具有：第一端；第二端，其包括开口；以及孔，其从第一端延伸至开口。拣选器包括：活塞，该活塞包括第一端和第二端，其中第二端被配置为插入孔中；以及密封流体，其被配置为至少部分地填充孔，其中当密封流体处于孔内时，密封流体包括靠近尖端的第一端的第一侧和靠近开口的第二侧，其中选择密封流体以满足由下式给出的条件：
12.f
dsf
>f
dbs
13.其中f
dsf
表示使密封流体在孔内移位所需的力；并且其中f
dbs
表示使流体或材料在孔的从密封流体的第二侧延伸到开口的外侧的一部分内移位所需的力。
14.在一些实施例中，拣选器包括：驱动器；以及夹具，其使驱动器与活塞配合。拣选器可以包括将驱动器、夹具和拣选器头连接到成像或检测装置的底座。
附图说明
15.图1a示出了一个示例性尖端。
16.图1b示出了示例性尖端的横截面。
17.图2a
‑
2f示出了一个示例性拣选头。
18.图2g示出了一个示例性拣选头。
19.图3a
‑
3d示出了示例性夹具。
20.图4a
‑
4b示出了一个示例性夹具。
21.图5示出了一个示例性支撑件。
22.图6示出了一个示例性拣选系统。
23.图7示出了一个示例性拣选系统。
24.图8a
‑
8c示出了一个示例性拣选系统。
具体实施方式
25.本公开涉及用于从样本中拣选目标材料的装置和系统。在一个实施例中，该装置和系统包括矿物油密封流体。在某些实施例中，矿物油可具有大约0.2
‑
80,000mpa
‑
s和大约0.3
‑
73,000mpa
‑
s的粘度。更具体地，矿物油的实施例具有大约2500
‑
2600mpa
‑
s和大约7600
‑
7700mpa
‑
s的粘度。当活塞和尖端之间的间隙距离分别为约0.0125
‑
0.04mm或约0.0375
‑
0.12mm时，使用具有约2500
‑
2600mpa
‑
s和约7600
‑
7700mpa
‑
s的粘度的矿物油。在另一个实施例中，密封流体是硅脂。硅脂的粘度约为0.2
‑
80,000mpa
‑
s。更具体地，硅脂可以具有大约900
‑
1000mpa
‑
s的粘度。当间隙距离为0.0045
‑
0.016mm时，使用粘度约为900
‑
1000mpa
‑
s的硅脂。
26.用于目标分析物回收、分离或拣选的合适装置、系统和/或方法可以包括在以下美国专利和公开申请中的一个或多个中描述的那些，这些专利和公开申请中的每一个通过引
用整体并入本文：9,222,953；9,440,234；9,519,002；9,810,605；10,088,392；2017/0276575。
27.在以下描述中，术语“填充”或“被填充”用于描述一个实体或材料被放入和/或占据另一实体或材料的体积。在一方面，“填充”或“被填充”可以包括一个实体或材料的整个体积被另一个实体或材料占据。在另一方面，“填充”或“被填充”可以包括小于一个实体或材料被另一个实体或材料占据的整个体积。
28.尖端
29.图1a示出了尖端100。图1b示出了尖端100沿线i
‑
i截取的横截面和放大视图。尖端100包括第一端102和第二端104。第二端104包括由第一内壁108形成的开口106。尖端100还包括由第二内壁112形成的孔110，使得孔110从开口106延伸到尖端100的第一端102。
30.开口106可以具有任何合适的形状(包括圆柱形、矩形、立方体等)和任何合适的尺寸(例如至少1nm、至少10nm、至少100nm、至少1μm、至少10μm、至少25μm、至少50μm、至少100μm、至少200μm、至少250μm、至少500μm、至少750μm、至少1mm和至少1cm；例如，1nm、10nm、100nm、1μm、10μm、25μm、50μm、100μm、200μm、250μm、500μm、750μm、1mm和1cm；例如1nm到1cm)。尖端100靠近开口106的外壁可以很陡峭，从而与水平面的角度范围可以从1
°
到89
°
，包括但不限于1
°
到30
°
、30
°
到89
°
、1
°
、10
°
、20
°
、30
°
、33
°
、45
°
、60
°
、70
°
、75
°
、80
°
或89
°
。
31.第一内壁108可以是直的或锥形的。在一个实施例中，第二内壁112是直的或锥形的单壁。在一个实施例中，第二内壁112沿其整体具有变化的斜率、锥度和/或曲度。合适的尖端可包括美国专利9,227,188中描述的尖端，该专利通过引用整体并入本文。
32.当孔110为锥形时，可提供套筒(未示出)来提供直孔以保持尖端100的组件之间的线性性(例如，以保持一致的间隙距离，和/或确保各组件同轴)。
33.尖端100可以是单件或由多件组成。
34.尖端100可由多种不同材料构成，包括但不限于陶瓷；玻璃；金属；硅；有机或无机材料；塑料材料；聚合物；珠宝(即红宝石、蓝宝石或钻石)；它们的组合等。此外，尖端100可由荧光材料构成。在一个实施例中，尖端100可以是抗冲击的、坚硬的和尺寸稳定的(即轴向和/或扭转刚性的)。
35.拣选头
36.图2a示出了拣选头200。图2b示出了拣选头200沿线ii
‑
ii截取的横截面。图2c示出了如图2a
‑
2b所示的拣选头200的放大横截面(a)。图2d示出了拣选头200沿线iii
‑
iii截取的横截面。
37.拣选头200包括活塞202、密封流体206和尖端100。活塞202包括第一端、第二端和在第一端和第二端之间延伸的主体。活塞202的第二端延伸到尖端100中。尖端100允许活塞202例如沿着轴线204平移。活塞202也可以绕轴线204旋转(即顺时针或逆时针)，如果这样做是期望的或有利的。
38.活塞202的第二端可以适当地成形为包括例如圆柱形、半球形、棱锥形、立方体，成形为匹配第二内壁112等。活塞202的第二端可以具有任何合适的形状(包括圆柱形、矩形、立方体等)和任何合适的尺寸(例如至少1nm、至少10nm、至少100nm、至少1nm、至少1μm、至少10μm、至少25μm、至少50μm、至少100μm、至少200μm、至少250μm、至少500μm、至少750μm、至少1mm以及至少1cm；例如，1nm、10nm、100nm、1μm、10μm、25μm、50μm、100μm、200μm、250μm、500μ
m、750μm、1mm和1cm；例如，1nm到1cm；例如，大于1nm、大于10nm、大于100nm、大于1μm、大于10μm、大于25μm、大于50μm、大于100μm、大于200μm、大于250μm、大于500μm、大于750μm、大于1mm和大于1cm)。活塞202的第二端可以小于、等于或大于开口106的尺寸。
39.在一个实施例中，活塞202的第一端或第二端中的一个可以被扩大，从而其直径大于另一端和/或主体的直径。活塞202尺寸与开口106尺寸之比大于1:1(例如1.01:1、1.1:1、1.25:1、1.5:1、1.75:1、1.8:1、1.9:1、2:1、3:1；例如1.01:1、至少1.1:1、至少1.25:1、至少1.5:1、至少1.75:1、至少1.8:1、至少1.9:1，至少2:1，至少3:1；例如1.01:1
‑
1.1:1、1.01:1
‑
1.25:1、1.01:1
‑
1.5:1、1.01:1
‑
1.75:1、1.01:1
‑
1.8:1、1.01:1
‑
1.9:1、1.01:1
‑
2:1和1.01:1
‑
3:1；例如大于1:1小于2:1或3:1或4:1或5:1或6:1等)。大于1:1的比率，例如至少1.9:1，允许从开口106排出更一致的样本或液滴并减少样本或液滴沿着尖端100靠近开口106的外边缘/表面的毛细作用。
40.在一个实施例中，活塞202和尖端100彼此同轴，从而共享至少一条轴线204。
41.在一个实施例中，密封流体206是液体，例如溶液、悬浮液、油、矿物油、液态金属、缓冲液、水、铁磁流体、硅酮、油脂、硅脂、合成油等。在一个实施例中，密封流体206是气体。密封流体206可以是医疗级或食品级的。
42.在一个实施例中，密封流体206占据孔110的整个体积。在一个实施例中，密封流体206占据孔110的整个容积减去活塞202占据的任何容积。在一个实施例中，密封流体206占据孔110的至少一部分和开口106的至少一部分。在一个实施例中，密封流体206占据孔110的一部分。在一个实施例中，密封流体206被配置为至少部分地填充孔110。在一实施例中，密封流体206的体积和/或位置变换。
43.密封流体206包括靠近尖端100的第一端102的第一侧和靠近开口106的第二侧。密封流体206在尖端100的内壁和活塞202的外壁之间形成密封，从而抑制材料从密封流体206的一侧传送或转移到密封流体206的相对侧。密封流体206(例如，诸如通过形成内部密封)抑制材料(例如，流体、分析物等)从密封流体206的一侧移动或转移到另一侧(或者，甚至尖端100的第一端102之外)。
44.在一个实施例中，可以例如通过将密封流体206预加载到尖端100中然后将活塞202插入尖端100中来添加密封流体206。在一个实施例中，密封流体206可以例如在预加载或灌注期间占据整个孔110和开口106。在一实施例中，密封流体206可经由开口106被吸入到尖端100中。
45.在密封流体206是液体的实施例中，基于与以下各项中的至少一项相关的物理性质或特性(例如，粘度、表面张力、比重、热膨胀系数等)来选择液体：活塞202的外壁和尖端100的内壁之间的间隙距离(d)；孔的从密封流体206的第一侧延伸到尖端100的第二端的一部分的长度；活塞202外壁的摩擦力；尖端100内壁的摩擦力；以及它们的组合等。例如，相对于间隙距离(dg)过高的粘度会产生比所需或功能更多的背压。这可能会抑制活塞202在尖端100内的平移。相反，相对于间隙距离(d)过低的粘度不会(例如，例如通过形成内部密封)抑制材料穿过密封流体206的移动或转移(或甚至移动或转移到尖端100的第一端102之外)。
46.密封流体206可具有0.2
‑
80,000mpa
‑
s的粘度，包括但不限于250
‑
20,000mpa
‑
s、1,000
‑
10,000mpa
‑
s、2,000
‑
7,500mpa
‑
s、2,500
‑
5,000mpa
‑
s或2,550
‑
3,000mpa
‑
s。在一个实
施例中，例如，当密封流体206是铁磁流体时，密封流体206可以具有可变的粘度。因此，如果需要的话，粘度可以改变以适应不同的力或压力或粘度可能因为不同的力或压力而改变。
47.在一实施例中，间隙距离(dg)具有大于0的间隙，例如约0.01μm至1cm(例如，0.01
‑
100μm、5
‑
50μm、0.0125
‑
0.04mm)。
48.尖端100可以具有从1mm到10英尺范围内的任何合适的长度。活塞202可以具有从1mm到10英尺范围内的任何合适的长度。由于装置或系统能够被使用或实施的方式不同，该装置或系统可以采用很宽范围的尺寸。例如，例如尺寸适合于配合在扫描装置内或在实验室工作台上的该装置或系统可用于从载玻片中拣选样本。再例如，例如尺寸适合于配合手术室或医生办公室的系统或装置可用于(类似于导管或与导管结合)从患者体内取出内部样本(例如要活检的组织)或将靶向试剂(例如化疗药物；治疗药物等)注射到患者身体上的部位中。
49.在一个实施例中，拣选头200还包括放置在活塞202的外壁和尖端100的内壁之间的机械密封件(未示出)。机械密封可以是例如o形环、垫圈等。
50.图2e示出了拣选头200的第一状态并且图2f示出了拣选头200的第二状态。在该示例性中，拣选头200已经通过撤回活塞202(即，将活塞移离开口106)从第一状态转变到第二状态。然而，活塞202可以朝向开口106被驱动。在一实施例中，密封流体206被移位。
51.密封流体206的位置可以在尖端100内改变。例如，如图2e和2f所示，密封流体206可以朝向尖端100的第一端102移位。然而，密封流体206可以朝向尖端100的开口106移位。
52.在第一状态下，拣选头200包括第一体积v1，其包括密封流体206在x1内的体积(v
1,sealing fluid
)、活塞202在x1内的体积(v
1,piston
)以及包括孔110和开口106在x1内未被密封流体206或活塞202占据的任何部分的孔段210(v
1,bore segment
)。
53.在第二状态下，拣选头200包括等于第一体积v1的第二体积v2。第一体积v1和第二体积v2(例如，预定体积)不依赖于任何特定特征、结构或组件，但出于计算目的共享相同的起点和终点。换言之，第一体积v1和第二体积v2是由x1和x2描绘的横截面内的距离(例如，预定距离)的函数。如图2e所示，第一体积v1从开口106的外侧延伸到孔110内部的一给定距离(例如，在图2e中，该距离延伸到密封流体206的一部分中)。如图2f中所示，第二体积v2从开口106的外侧延伸进入孔110相同给定距离(例如，在图2f中，密封流体206已经朝向尖端100的第一端102移位并且不再出现在该位置)。
54.尽管第一体积和第二体积相等(v1＝v2)，但形成第二体积v2的成分体积可以不同于第一体积v1的成分体积。第二体积v2包括密封流体206在x2内的体积(v
2,sealing fluid
)、活塞202在x2内的体积(v
2,piston
)以及包括孔110和开口106在x2内未被密封流体206或活塞202占据的任何部分的孔段210(v
2,bore segment
)。如图2e和2f所示，由于转变，第二状态下的v
sealing fluid
小于第一状态下的v
sealing fluid
；第二种状态下的v
piston
小于第一种状态下的v
piston
；并且第二状态下的v
bore segment
大于第一状态下的v
bore segment
。
55.可以选择密封流体206以满足由下式给出的条件：
56.(1)v1＝v2；
57.(2)v
1,sealing fluid
v
1,piston
v
2,bore segment
＝v
2,sealing fluid
v
2,piston
v
2,bore segment
；
58.密封流体206的体积变化可以是以下因素的函数：(1)密封流体206的物理性质或特性；(2)间隙距离(d)；(3)孔的从密封流体的第一侧延伸到尖端的第二端的一部分的长
度；(4)活塞202外壁的摩擦力；(5)尖端100内壁的摩擦力；以及(6)以上(1)
‑
(5)的组合。
59.换言之，可以选择密封流体206以满足由以下给出的条件：
60.δv
sealing fluid
δv
piston
δv
bore segment
＝0
61.其中δv
sealing fluid
表示当活塞从第一状态移动到第二状态时密封流体在拣选头的预定部分内的体积变化；其中δv
piston
表示当活塞从第一状态移动到第二状态时活塞在拣选头的预定部分内的体积变化；并且其中δv
bore segment
表示当活塞从第一状态移动到第二状态时孔段的体积变化，所述孔段包括在拣选头的预定部分内孔和开口的未被密封流体或活塞占据的任何部分。
62.密封流体206的体积变化可以是以下因素的函数：(1)密封流体206的物理性质或特性；(2)间隙距离(d)；(3)孔的从密封流体的第一侧延伸到尖端的第二端的一部分的长度；(4)活塞202外壁的摩擦力；(5)尖端100内壁的摩擦力；以及(6)以上(1)
‑
(5)的组合。
63.作为替代，为了允许活塞202在尖端100内平移并抑制材料或分析物移动穿过密封流体206，由某些要素施加的力或施加在某些要素上的力满足由下式给出的条件：
64.f
dsf
>f
dbs
65.其中f
dsf
表示使密封流体206在尖端100内移位的力；并且其中f
dbs
表示使流体或材料在孔段210内移位的力。换言之，使密封流体206移位所需的力大于使流体或材料在孔段210内移位所需的力。在一个实施例中，流体是气体(例如，空气、氮气等)。在一个实施例中，如图2g所示，流体是液体。如本文进一步讨论的那样，移位密封流体206所需的力可以是以下因素的函数：(1)密封流体206的物理性质或特性(例如粘度或表面张力)；(2)间隙距离(dg)；(3)孔的从密封流体206的第一侧延伸到尖端100的第二端的一部分的长度；(4)活塞202外壁的摩擦力；(5)尖端100内壁的摩擦力；以及(6)以上(1)
‑
(5)的组合。例如，必要的力可以随着更小的间隙距离和/或密封流体206具有更高粘度而增加，且该必要的力可以随着更大的间隙距离和/或密封流体206具有更低的粘度而减小。作为另一个例子，活塞202的外壁和/或尖端100的内壁上的涂层可以增加或减少该必要的力，例如通过减少摩擦力，从而减少密封流体206上的剪切应力。
66.此外，密封流体206可以选择为生物相容的(即，允许与生物材料相互作用而不降低或改变生物材料的性质或特性)和/或可消毒的(即允许消毒而不降低或改变密封流体206的性质或特性)。
67.在一实施例中，密封液为矿物油，粘度为2500
‑
2600mpa
‑
s，而间隙距离为0.0125
‑
0.04mm。在另一个示例中，密封液为矿物油，粘度为7600
‑
7700mpa
‑
s，而间隙距离为0.0375
‑
0.12mm。在又一示例性中，密封液为粘度为900
‑
1000mpa
‑
s的硅脂，间隙距离为0.0045
‑
0.016mm。
68.如图2g所示，开口106和/或孔段210之一可以至少部分地用液压流体208填充(即填充至少0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、33％、40％、50％、60％、70％、75％、80％、90％、99％或100％)以将活塞202和尖端100流体联接。液压流体208可以是不可压缩的或具有低压缩性。在一个实施例中，液压流体208可以是液体，例如溶液、悬浮液、油、矿物油、液态金属、缓冲液、水、铁磁流体、油脂、硅脂、合成油等。在一个实施例中，液压流体208是气体。液压流体208可以是医疗级或食品级。
69.此外，液压流体208可以被选择为生物相容的(以允许与生物材料相互作用而不降
低或改变生物材料的性质或特性)和/或可消毒的(以允许在不降低或改变液压流体208的性质或特性的情况下进行消毒)。
70.在一个实施例中，液压流体208和密封流体206可以是相同的液体。在一实施例中，液压流体208和密封流体206是不同的液体。液压流体208和密封流体206可以是惰性的和/或彼此不混溶的。
71.在一个实施例中，活塞202的至少一部分包括至少一层排斥或吸引液体(例如液压流体208和/或密封流体206)的涂层。在一个实施例中，孔110的至少一部分包括至少一层排斥或吸引液体(例如液压流体208和/或密封流体206)的涂层。在一个实施例中，孔110的至少一个部分(例如孔段210)包括至少一层排斥或吸引液体(例如液压流体208和/或密封流体206)的涂层。在一个实施例中，开口106的至少一部分包括至少一层排斥或吸引液体(例如液压流体208和/或密封流体206)的涂层。在一个实施例中，活塞202的至少一部分可以包括排斥液体(例如液压流体208和/或密封流体206)的涂层，并且孔110的至少一部分包括吸引液体(例如液压流体208和/或密封流体206)的涂层。例如，它可能希望在活塞202上具有排斥密封液体的涂层，而孔110和/或开口106上的涂层吸引液压流体208。在一个实施例中，可以选择相应成分的涂层以排斥或吸引同一液体或不同液体。例如，可能希望在活塞202上具有涂层以排斥密封流体206、在孔110上具有涂层并且在开口106上具有吸引目标材料的涂层。
72.活塞202可由多种不同材料构成，包括但不限于陶瓷；玻璃；金属；有机或无机材料；塑料材料；及其组合。
73.夹具/支撑件
74.图3a示出了夹具300，其被配置为将拣选头200联接到驱动器或另一组件。夹具300包括基座302和扣环304以接合拣选头200的至少一段，例如活塞202。扣环304从基座302向外延伸。扣环304与活塞202的一部分接合。扣环304可以是顶板和底板，其具有凹口，该凹口被设计和形成为接纳活塞202的主体，顶板和底板之间具有一定空间(例如，以接纳活塞202的扩大端)。基座302被设计和形成为直接或间接附接到驱动器(未示出)。
75.图3b示出了一个夹具310。夹具310包括基座312和扣环314。除了扣件314相对于基座312以不同于扣件304的方向定向外，夹具310与夹具300基本相同。
76.图3c示出了一个夹具320。夹具320包括基座322和扣环324。扣环324是包括定位螺钉的支架，使得定位螺钉被配置为接合和固定拣选头200或其一段，包括但不限于活塞202。
77.图3d示出了一个夹具330。夹具330包括基座332和扣环334。除了扣件334相对于基座以不同于扣件324的方向定向外，夹具330与夹具320基本相同。在一实施例中，基座332更细长。
78.在一个实施例中，夹具300将拣选头200联接到驱动器(未示出)，例如伺服电机、步进电机、压电致动器、螺线管等。在一个实施例中，多个夹具用于将拣选头200联接到多个组件。在一个实施例中，多个夹具用于将拣选头200的不同段联接到同一组件。例如，第一夹具将拣选头200联接到马达(例如，联接活塞202以驱动活塞202)；以及第二夹具将拣选头200联接到固定组件(例如，将第二端104或尖端100联接到支架等以稳定拣选头，从而抑制不期望的运动、振动、振荡等)。
79.图4a
‑
4b示出了一个夹具400。夹具400包括基座402、包括至少一个指状件的第一
杠杆404和包括至少一个指状件的第二杠杆406。当基座402朝向第一杠杆404和第二杠杆406移动时，基座402推动第一杠杆404和第二杠杆406中的每一个的一部分，从而使每一个都围绕轴线旋转。这样做时，第一杠杆404和第二杠杆406的指状件被移动到“打开”位置。相反，当基座402远离第一杠杆404和第二杠杆406移动时，弹簧(未示出；参见图8a
‑
8c)拉动第一杠杆404和第二杠杆406中的每一个以将指状件返回到“闭合”位置。当处于“闭合”位置时，第一杠杆404的指状件接合活塞202的第一端，从而将活塞202的第一端固定在顶块上(未示出；参见图8a
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8c)。尖端100通过第二杠杆406的指状件抵靠支撑件的卡扣(未示出；参见图5、8a
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8c)固定。“打开”位置允许插入和移除拣选头200。“闭合”位置允许拣选头200被固定和接合以运动活塞202。例如，基座402可以被致动器(未示出；参见图8a
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8c)沿着垂直于第一杠杆404和第二杠杆406的轴线驱动以从“闭合”位置移动到“打开”位置或导致从“打开”位置移动到“闭合”位置。
80.在一个实施例中，第一杠杆404和第二杠杆406独立地连接到基座402。在一个实施例中，第一杠杆404和第二杠杆406共同连接到基座402。
81.图5示出了一个支撑件500。支撑件500包括基座502和卡扣504。卡扣504被成形和配置为保持尖端100。例如，卡扣504可以包括一个或多个机械臂、爪、指状件、它们的组合等。基座502将卡扣504附接到拣选系统的一部分。
82.夹具300、310、320、330和支撑件400可以由多种不同材料构成，包括但不限于陶瓷；玻璃；金属；有机或无机材料；塑料材料；聚合物；珠宝(即红宝石、蓝宝石或钻石)；它们的组合等。
83.拣选器
84.图6示出了一个拣选器600。拣选器600包括拣选器头200、夹具300和驱动器602。驱动器602通过夹具300沿轴线204移动活塞202或使活塞202沿轴线移动。驱动器602可以是马达，例如伺服马达、步进马达、压电致动器、螺线管等。驱动器602提供活塞202的高分辨率控制。驱动器602还可以提供快速响应(例如，允许振荡)并且可以在开环或闭环中操作。驱动器602可提供沿x、y和z轴线的运动或可仅提供沿一条轴线的运动。驱动器602可以沿着轴线204将活塞202从1nm移动到100mm，包括但不限于高达10nm、100nm、1μm、10μm、25μm、50μm、100μm、200μm、250μm、500μm750μm、1mm、10mm、25mm、50mm或100mm。活塞202由驱动器602沿轴线204的运动可以吸入或排出多达1皮升、10皮升、100皮升、1纳升、10纳升、100纳升、1微升、10微升、100微升或1毫升的体积。
85.拣选器600还可包括底座604以将拣选器头200、夹具300和驱动器602附接到成像或检测系统，例如扫描仪或显微镜。底座604在成像或检测系统内可以是固定的，也可以附接到成像或检测系统内的第二致动器(未示出)，例如沿任何适当的轴线移动拣选器600。
86.拣选器600还可包括用于手动操作的驱动器旋钮(未示出)和/或用于自动操作的引线606。手动操作可以包括手动调整或移动驱动器602或第二致动器(未示出)，也可以包括操作员通过手动控制器(例如触摸屏、操纵杆、方向键等)对拣选器或拣选的自动调整或移动。自动操作可包括基于非暂时性计算机程序的指令、过程或算法由控制器或处理器对驱动器602或第二致动器(未示出)进行的调整或移动。
87.另外，拣选头200可以通过手动操作(即，用手更换)或通过自动操作(即，通过排出用过的拣选头，配合或插入新的拣选头，抬起拣选器，并返回到所期望的位置)来更换。
88.夹具300可以通过螺栓、螺钉、销钉、粘合剂、环氧树脂、舌槽接头、燕尾接头或通过其附接或结合两个部件的任何合适的手段或方法附接到驱动器602。
89.在一个实施例中，驱动器602施加的压力可以是驱动器602使活塞202沿轴线204平移的速度的函数。
90.图7示出了一个拣选器700。除了拣选头200由夹具310和夹具330接合和固定外，拣选器7与拣选器600基本相同。另外，示出了驱动器702。
91.图8a
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8c示出了一个拣选器800。除了拣选头200被夹具400接合和固定外，拣选器800与拣选器700基本相同。当基座402朝向第一杠杆404和第二杠杆406移动时，基座402推动第一杠杆404和第二杠杆406中的每一个的一部分，从而使每一个围绕轴线旋转。这样做时，第一杠杆404和第二杠杆406的指状件被移动到“打开”位置。相反，当基座402移离第一杠杆404和第二杠杆406时，弹簧806、808拉动第一杠杆404和第二杠杆406中的每一个以将指状件返回到“闭合”位置。当处于“闭合”位置时，第一杠杆404的指状件接合活塞202的第一端，从而将活塞202的第一端固定在顶块812上。尖端100由第二杠杆406的指状件固定在支撑件500的卡扣上。“打开”位置允许插入和移除拣选头200。“闭合”位置允许固定和接合拣选头200以用于活塞202的运动。例如，基座402可以被马达804和/或致动器810沿着垂直于第一杠杆404和第二杠杆406的轴线驱动以从“闭合”位置移动到“打开”位置或导致从“打开”位置移动到“闭合”位置。当处于“闭合”位置时，第一杠杆404的指状件接合活塞202的第一端，从而将活塞202的第一端固定在顶块812上。尖端100由第二杠杆406的指状件固定在支撑件500的卡扣504上。“闭合”位置允许固定和接合拣选头200以用于活塞202的运动。拣选器800还包括驱动器802以沿轴线204平移活塞202。驱动器802连接到顶块812和第一杠杆404。例如，在“闭合”位置，驱动器402驱动顶块812和第一杠杆404，这又使活塞202沿轴线204平移。
92.拣选器800还允许活塞202在尖端100内归位(例如，从而允许活塞202的第二端的位置相对于尖端100的内壁112的靠近开口106的那部分是已知的。例如，为了使活塞202归位，将拣选头200插入(无论是由操作员/用户手动还是由装载机构自动)插入夹具400。夹具400保持在“打开”位置。活塞202的第一端与顶块812接合。顶块812被朝向尖端100驱动，从而导致活塞202被朝向开口106驱动。当活塞202接触尖端100的内壁112的靠近开口106的那部分时，活塞202不能进一步朝向开口106平移。顶块812停止被驱动(例如，通过反馈)并且夹具400移动到“闭合”位置，由此第一杠杆404的指状件接合活塞202，而第二杠杆406的指状件接合尖端100。作为替代，第二杠杆406的指状件在活塞202经由顶块812在尖端100内被驱动以用于归位目的时接合尖端100。
93.在活塞202归位之后，可以缩回活塞202。活塞202的位置(例如归位时)可以例如通过编码器进行记录。
94.使用拣选器的方法
95.拣选器800可用于从样本中分离或收集目标材料。可以使用包括拣选器800和载物台或基板保持器(未示出)的拣选系统。拣选器800可以附接到一个或多个致动器810以沿一条或多条轴线移动拣选器800。载物台或基板保持器(未示出)可附接到致动器(未示出)以沿至少一条轴线移动载物台或基板保持器(未示出)。作为替代，载物台或基板保持器(未示出)可以附接到多个致动器，每个致动器被配置为沿至少一条轴线移动载物台或基板保持
器(未示出)。载物台或基板保持器(未示出)可以直接或间接地附接到底座604；或者，载物台或基板保持器(未示出)可以附接到第二底座(未示出)以将载物台或基板保持器(未示出)附接到与拣选器800相同的成像或检测装置。
96.样本可以放置在基板(例如孔板、载玻片等)上或放入容器(例如试管)中。可以对基板或容器成像以检测目标材料并确定目标材料的位置。在确定目标材料的位置之后，将拣选头200带到目标材料附近。可以例如通过将活塞202移离尖端100的开口106而由拣选头200引入诸如负压梯度之类的力，从而导致目标材料被吸入或穿过尖端100的开口106。拣选器100可以例如通过将活塞202移向尖端100的开口106而引入相反的力，例如正压梯度，从而导致目标材料或润湿流体(例如，液压流体或不同的流体)从或通过尖端100的开口106排出。在一个实施例中，当使用润湿流体时，可以在引入负压梯度之前将润湿流体添加到靠近目标材料的样本中或直接添加到目标材料上。
97.在从基板或容器中取出目标材料后，可将目标材料移至第二基板或容器并排出到其上或中。然后可以使用任何适当的分析方法或技术来分析目标材料。
98.应当理解，目标材料可以是任何合适的生物样本或其部分。在一个实施例中，样本或其部分可以是血液(包括血沉棕黄层)、骨髓、囊性液、腹水、粪便、精液、脑脊液、乳头抽吸液、唾液、羊水、阴道分泌物、黏膜分泌物、水性体液、玻璃体液、呕吐物和任何其他生理液体或半固体。在一个实施例中，样本或其部分可以是来自脂肪组织、肾上腺、骨髓、乳房、尾状核、小脑、大脑皮层、子宫颈、子宫、结肠、子宫内膜、食道、输卵管、心肌、海马、下丘脑、肾脏、肝脏、肺、淋巴结、卵巢、胰腺、脑垂体、前列腺、唾液腺、骨骼肌肉、皮肤、小肠、大肠、脾、胃、睾丸、甲状腺、膀胱或任何合适的组织来源(包括肿瘤组织)的组织或材料。组织样本可以具有0.5μm至50μm的厚度。组织样本可以是冷冻的、福尔马林固定的、石蜡包埋的、水合的、干燥的，或任何其他适当方式制备的组织样本。
99.还应当理解，目标材料可以是细胞，例如卵子或循环肿瘤细胞(“ctc”)、有核红细胞、胎儿细胞、循环内皮细胞、囊泡、脂质体、蛋白质、核酸、生物分子、具有封闭膜的天然存在或人工制备的微观单元、寄生虫、微生物或炎性细胞。
100.当一个特征或要素在本文中被称为在另一个特征或要素“上”时，它可以直接在另一个特征或要素上，也可以存在中间特征和/或要素。相反，当一个特征或要素被称为“直接在”另一个特征或要素上时，不存在中间特征或要素。还将理解的是，当特征或要素被称为“连接”、“附接”或“联接”到另一个特征或要素时，它可以直接连接、附接或联接到另一个特征或要素，也可能存在中间特征或要素。相反，当特征或要素被称为“直接连接”、“直接附连”或“直接联接”到另一个特征或要素时，不存在中间特征或要素。尽管关于一个实施例进行了描述或示出，但是如此描述或示出的特征和要素可以适用于其他实施例。本领域技术人员还将理解，对设置在“邻近”另一特征的结构或特征的引用可具有与相邻特征重叠或位于相邻特征之下的部分。
101.此处使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。例如，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，指定存在所述特征、步骤、操作、要素和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作、要素、组件和/或它们的组。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组
合，可以缩写为“/”。如本文所用，术语“a、b或c中的一个或多个”应理解为仅指a、仅指b、仅指c或指a与b、a与c、b与c以及a、b与c的组合。
102.空间相关术语，例如“下”、“之下”、“下部”、“之上”、“上部”等，可在本文中用于描述方便，以描述一个要素或特征与另一个要素的关系或图中所示的特征。应当理解，除了图中描绘的定向之外，空间相关术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的装置是倒置的，则被描述为“在”其他要素或特征“下”或“下方”的要素将被定向为在其他要素或特征“之上”。因此，示例性性术语“下”可以包括之上和之下的定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他方向)，并且在此使用的空间相关描述词相应地解释。类似地，除非另有特别说明，否则本文使用的术语“向上”、“向下”、“垂直”、“水平”等仅用于说明的目的。
103.尽管术语“第一”和“第二”在本文中可用于描述各种特征/要素(包括步骤)，但除非上下文另有指示，否则这些特征/要素不应受这些术语的限制。这些术语可用于将一个特征/要素与另一个特征/要素区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/要素可以被称为第二特征/要素，并且类似地，下面讨论的第二特征/要素可以被称为第一特征/要素。
104.在本说明书和随后的权利要求中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”以及诸如“包含”和“具有”之类的变体是指可以在方法和制品中共同使用的各种成分(例如，组合物和设备，包括装置和方法)。例如，术语“包括”将被理解为暗示包括任何陈述的要素或步骤，但不排除任何其他要素或步骤。
105.如本文在说明书和权利要求所用，包括如在示例中所用，并且除非另有明确规定，所有数值都可以理解为好像以“大约”或“近似”一词开头，即使该术语没有明确出现。当描述大小和/或位置时可以使用短语“大约”或“近似”以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内。例如，一个数值可能是规定值(或值范围)的 /
‑
0.1％、规定值(或值范围)的 /
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1％、规定值(或值范围)的 /
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2％、规定值(或值范围)的 /
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5％、规定值(或值范围)的 /
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10％等等。此处给出的任何数值也应理解为包括接近该值的值，除非上下文另有说明。例如，如果公开值“10”，也就公开了“约10”。本文所述的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。还应理解，如技术人员适当理解的那样，当公开一个数值时，也就公开了“小于或等于该数值”、“大于或等于该数值”以及值之间的可能范围。例如，如果值“x”被公开，则“小于或等于x”以及“大于或等于x”(例如，其中x是数值)也被公开。还应理解，在整个申请中，数据以多种不同格式提供，并且该数据表示端点和起点以及数据点的任何组合的范围。例如，如果公开了特定数据点“10”和特定数据点“15”，则应理解为也公开了大于、大于或等于、小于、小于或等于和等于10和15以及介于10和15之间的数据点。还应理解，也公开了两个特定单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，那么也就公开会了11、12、13和14。
106.尽管上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行多种改变中的任何一种。例如，在替代实施例中，执行所描述的各种方法步骤的顺序通常可以改变，并且在其他替代实施例中，可以完全跳过一个或多个方法步骤。各种装置和系统实施例的可选特征可以包括在一些实施例中而不包括在其他实施例中。因此，提供上述描述主要是为了示例性性目的，不应被解释为限制本发
明如权利要求中所述的范围。
107.在此包括的示例性和说明通过说明而非限制的方式示出了可以在其中实践该主题的特定实施例。如上所述，可以利用其他实施例并从中导出其他实施例，从而可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。本发明主题的这些实施例在本文中可能仅为了方便起见而单独或统称为术语“发明”，如果事实上不止公开一个发明构思，则并不打算自愿将本技术的范围限制为任何单个发明或发明构思。因此，尽管在此已经说明和描述了特定实施例，但是为了实现相同目的而计算的任何布置都可以替代所示的特定实施例。本公开旨在涵盖各种实施例的任何和所有修改或变化。在阅读以上描述后，上述实施例以及本文未具体描述的其他实施例的组合对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
108.出于解释的目的，前述描述使用特定的命名法来提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，为了实践这里描述的系统和方法不需要具体的细节。出于说明和描述的目的，通过示例性的方式呈现特定实施例的前述描述。它们并非旨在穷举或将本公开内容限制为所描述的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。示出和描述实施例是为了最好地解释本公开的原理和实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够最好地利用本公开和具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。本公开的范围旨在由以下权利要求及其等同物限定。