用于在加速电泳中体积耦合的装置

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2021年4月21日提交的美国临时专利申请第63/177,637号的优先权权益，出于所有目的通过引用将该申请并入。

技术领域

本公开涉及用于样品分析的电泳领域，并且涉及通过用于加速电泳的装置和方法借由样品的选择性分离(selective separation)、检测、提取、分离(isolation)、纯化和/或(预)浓缩来分析生物学样品。

背景技术

电泳方法一直针对多种目的用于样品的分离和分析，诸如用于鉴别特定物质或用于确定溶液中分子的大小和类型。例如，多种分子生物学应用已经采用电泳来分离蛋白质或核酸、确定分子量和/或制备用于进一步分析的样品。在这些和其他应用中，电泳一般涉及带电荷的物质(例如，分子或离子)在电场影响下的运动。这种运动可以促进样品与其他样品或物质的分离。一旦分离，就可以使用光学或其他方法容易地分析样品。

各种基于电泳的方法通常取决于要进行的分析的特定需要而结合不同的应用使用。例如，等速电泳(“ITP”)是一种浓缩和分离技术，它利用具有不同电泳迁移率的电解质将离子分析物聚焦(在某些情况下，并分离)到不同的区域(“聚焦区”)。在ITP中，分析物同时在高有效迁移率前导电解质(“LE”)离子和低有效迁移率尾随电解质(“TE”)离子之间聚焦和分离。在ITP中，区域边界处的电迁移和扩散的平衡通常会导致急剧移动的边界。

传统上，ITP是通过使用具有毛细管或微流体通道设计特征的装置和方法来实现的。这样的装置和方法仅能够处理小体积(μl规模)的用于分析的样品，这会使生物学样品的分析(诸如从血液和/或血浆中提取核酸)变得困难。因此，用于分析可能具有大体积的样品的装置和方法的进一步开发可能是有益的。此外，小体积浓缩样品可能是有利的。本文描述了提供这些和其他改进的加速电泳(ETP)方法和装置。

发明内容

本公开描述改进对样品的浓缩和/或对样品组分的分离的加速电泳(ETP)方法和装置。ETP方法和装置允许二维电迁移。样品的电迁移可以首先发生在沿单个平面的第一维度中。然后电迁移可以在第二维度中继续，该第二维度可以不同于第一维度。发生电迁移的体积可以从第一维度显著减小到第二维度。这种较小的维度可以允许增加的样品浓度或改进的样品组分的分离。

一些实施例包括从样品中浓缩组分的方法。系统可以在第一电极与第二电极之间施加电压差。第一电极设置在包含第一电解质和样品的第一混合物中。第二电极设置在第二电解质中。第一电解质与第二电解质不连续。第一混合物与第二电解质接触。系统可以利用电压差使第一通道中的组分在第一方向上流动。第一方向远离第一电极并且朝向第二通道。该组分聚焦成带。第一混合物的特征在于具有垂直于第一方向的第一厚度。系统可以在第二通道中使聚焦在带中的组分在第二方向上流动。第二电解质位于第二通道中。第二方向为是第一通道到容器的孔口。第二通道为环形空间。包括第二通道中的第二电解质和组分的第二混合物的特征在于具有垂直于第二方向的第二厚度。第一厚度大于第二厚度。系统可以在施加电压差的同时收集容器中的第二混合物。容器中的第二混合物中的组分的浓度高于样品中的组分的浓度。

在一些方面，用于浓缩样品中的组分的系统包括限定第一通道和空腔的基座、设置在第一通道中的第一电极以及第二电极。第一通道与空腔流体连通。第一通道的外径大于空腔的顶部处的第一外径。空腔可以具有圆锥形状，其中第一外径大于空腔的底部处的第二外径。当第一通道和空腔包含电解质时，第二电极被配置成与空腔的电连通比与第一通道的电连通更紧密。第一通道的特征在于第一体积。该空腔可以被构造成容纳容器并且当该容器被设置在该空腔中时形成第二通道。第二通道可以为环形空间。当容器设置在空腔中时，环形空间可以通过基座的表面和容器的表面限定。第二通道的特征在于第二体积。第一体积大于第二体积。

参考以下具体描述和附图，可以更好地理解本公开的实施例的性质和优点。

附图说明

图1提供了用于实现加速电泳的示例性装置的示意图。

图2A提供了用于实现加速电泳的示例性装置的顶视图的示意图。在图2A中，数字1-7是指以下内容：1.外圆形电极；2.终止电解质储器；3.前导电解质，任选地包含在凝胶内或以其他方式与终止电解质以流体动力学方式分离；4.前导电解质电极/收集储器；5.中心电极；6.电源；和7.前导电解质与终止电解质之间的边界，样品离子聚焦在两者之间；并且符号r和d分别用于表示前导电解质储器半径和由LE/TE边界迁移的距离。

图2B提供了用于实现加速电泳的示例性装置的侧视图的示意图。在图2B中，数字1-8是指以下内容：1.外圆形电极；2.终止电解质储器；3.前导电解质，任选地包含在凝胶内或以其他方式与终止电解质以流体动力学方式分离；4.前导电解质电极/收集储器；5.中心电极；6.电源；7.前导电解质与终止电解质之间的边界，样品离子聚焦在两者之间；和8.底部支撑件；并且符号r和d分别表示前导电解质储器的半径和LE/TE边界迁移的距离。

图3提供了用于实现加速电泳的示例性装置的示意图。

图4提供了用于实现加速电泳的示例性装置的示意图。在图4中，数字1-10是指以下内容：1.外圆形电极；2.终止电解质储器；3.前导电解质，任选地包含在凝胶内或以其他方式与终止电解质以流体动力学方式分离；4.通向前导电解质/收集储器的开口；5.中心电极；6.电源；7.前导电解质与终止电解质之间的边界，样品离子聚焦在两者之间；8.底部支撑件；9.连接到前导电解质储器的管连接装置；10.前导电解质储器。

图5提供了用于实现加速电泳的示例性装置的示意图，其中在加载前导电解质和终止电解质之间加载样品。

图6提供了用于实现加速电泳的装置的示意图，并且所述的等式参考该图。

图7示出了根据本发明的实施例的用于使用加速电泳浓缩样品中的组分的系统。

图8示出了根据本发明的实施例的用于使用加速电泳浓缩样品中的组分的系统的分解图。

图9展示了根据本发明的实施例的用于使用加速电泳浓缩样品中的组分的系统的横截面。

图10A(底视图)、图10B、图10C、图10D和图10E(顶视图)展示了根据本发明的实施例的用于保持移液尖端的支撑件。

图11是根据本发明的实施例的用于从样品中浓缩组分的实例过程的流程图。

图12示出了根据本发明的实施例的测量系统。

图13示出了根据本发明的实施例的计算机系统。

术语

如本文所用，术语“等速电泳”一般是指通过使用电场在材料之间(例如，在带电荷的颗粒与溶液中的其他材料之间)产生边界或界面来分离带电荷的颗粒。ITP一般使用多种电解质，其中样品离子的电泳迁移率小于前导电解质(LE)的电泳迁移率，而大于放置用于ITP的装置中的尾随电解质(TE)的电泳迁移率。前导电解质(LE)一般包含相对高迁移率的离子，而尾随电解质(TE)一般包含相对低迁移率的离子。选择的TE和LE离子具有分别低于和高于目标靶分析物离子的有效迁移率。也就是说，分析物离子的有效迁移率高于TE但低于LE。这些靶分析物与LE和TE离子(即共离子)具有相同的电荷符号。施加的电场使LE离子移动远离TE离子，而TE离子尾随在后。在相邻和连续的TE和LE区域之间形成移动的界面。这会创建电场梯度区域(通常从LE的低电场到TE的高电场)。TE中的分析物离子会超过TE离子，但不能超过LE离子并在TE和LE之间的界面处积聚(“聚焦”或形成“聚焦区”)。替代地，LE中的靶离子被LE离子取代；并也在界面处积累。通过明智地选择LE和TE化学，ITP相当普遍适用，可以用最初溶解在TE和LE电解质中的一种或两种中的样品来完成，并且可以不需要非常低电导率的背景电解质。

如本文所用，术语“加速电泳”一般是指使用圆形或球体和/或同心装置和/或圆形和/或同心电极布置执行的电泳分离方法，诸如通过使用圆形/同心和/或本文所述的多边形装置。由于在加速电泳期间使用的圆形/同心或另一种多边形排列；与传统的等速电泳装置不同的是，横截面积在离子和区域的迁移期间会发生变化，并且由于横截面积的变化，区域移动的速度在时间上不是恒定的。因此，加速电泳布置并不严格遵循传统的等速电泳原理，其中区域以恒定速度迁移。尽管有如本文所示的这些显著差异，但通过使用电场在可能具有不同电泳迁移率的材料之间(例如，在带电荷的颗粒和溶液中的其他材料之间)创建边界或界面，可以使用加速电泳来有效地分离和聚焦带电荷的颗粒。LE和TE，如与ITP一起使用所描述的，也可用于加速电泳。在一些实施例中，可以使用恒定电流、恒定电压和/或恒定功率来实现加速电泳。在一些实施例中，可以使用变化的电流、变化的电压和/或变化的功率来实现加速电泳。在一些实施例中，可以在装置和/或电极布置的背景下实现加速电泳，该装置和/或电极布置的形状通常可以描述为圆形或球体，从而可以如本文所述实施加速电泳的基本原理。在一些实施例中，可以在装置和/或电极布置的背景下实施加速电泳，该装置和/或电极布置的形状通常可以描述为多边形，从而可以如本文所述实施加速电泳的基本原理。在一些实施例中，加速电泳可以通过任何非线性的、连续的电极布置来实施，例如以圆形形状布置的电极和/或以多边形形状布置的电极来实现。

如本文所用，术语“体外诊断应用(IVD应用)”、“体外诊断方法(IVD方法)”、“体外诊断测定”等，一般是指可评估用于诊断和/或监测目的的样品的任何应用和/或方法和/或装置，该目的诸如鉴别受试者，任选地鉴定人类受试者的疾病。在一些实施例中，所述样品可以包括来自受试者和/或来自样品的核酸和/或靶核酸，任选地进一步，其中所述核酸源自尿液样品。在一些实施例中，加速电泳装置可用作体外诊断装置。在一些实施例中，已经通过加速电泳浓缩/富集/分离/纯化的靶分析物可用于下游体外诊断测定。在一些实施例中，体外诊断测定可包括核酸测序，例如DNA测序，例如RNA测序。在一些实施例中，IVD测定可包括基因表达谱分析。在一些实施例中，体外诊断方法可以是但不限于以下中的任何一种或多种：染色、免疫组织化学染色、流式细胞术、FACS、荧光活化液滴分选、图像分析、杂交、DASH、分子信标、引物延伸、微阵列、CISH、FISH、纤维FISH、定量FISH、流式FISH、比较基因组杂交、印迹、蛋白质印迹、Southern印迹、Eastern印迹、Far-蛋白质印迹、Southwestern-蛋白质印迹、Northwestern-蛋白质印迹和Northern印迹、酶测定、ELISA、配体结合测定、免疫沉淀、ChIP、ChIP-seq、ChIP-ChiP、放射免疫测定、荧光偏振、FRET、表面等离子体共振、过滤结合测定、亲和色谱、免疫细胞化学、基因表达谱分析、DNA谱分析和PCR、DNA微阵列、基因表达序列分析、实时聚合酶链反应、差异显示PCR、RNA-seq、质谱测量、DNA甲基化检测、声能、基于脂质组学的分析、免疫细胞的定量、癌症相关标志物的检测、特定细胞类型的亲和纯化、DNA测序、下一代测序、癌症相关融合蛋白的检测、以及化疗耐药性相关标志物的检测。

如本文所用，术语“前导电解质”和“前导离子”一般是指与目标样品离子和/或在ITP和/或加速电泳期间使用的尾随电解质相比具有更高有效电泳迁移率的离子。在一些实施例中，用于阴离子加速电泳的前导电解质可以包括但不限于包括氯化物、硫酸根和/或甲酸根，该前导电解质用合适的碱诸如，例如组氨酸、TRIS、肌酐等缓冲到所期望的pH。在一些实施例中，用于阴离子加速电泳的前导电解质可以包括但不限于包括钾、铵和/或钠以及乙酸根或甲酸根。在一些实施例中，对于给定的施加电压，前导电解质浓度的增加可导致样品区的成比例增加和电流(功率)的对应增加。典型的浓度一般可以在10-100mM范围内；然而，也可以使用更高或更低的浓度。

如本文所用，术语“尾随电解质”、“尾随离子”、“终止电解质”和“终止离子”一般是指与目标样品离子和/或在ITP和/或加速电泳期间使用的前导电解质相比具有更低有效电泳迁移率的离子。在一些实施例中，用于阳离子加速电泳的尾随电解质可包括但不限于包括MES、MOPS、乙酸根、谷氨酸根和其他弱酸阴离子和低迁移率阴离子。在一些实施例中，用于阴离子加速电泳的尾随电解质可以包括但不限于包括在由任何弱酸在加速电泳期间形成的移动边界处的反应水合氢离子。

如本文所用，术语“聚焦区”一般是指包含由于进行加速电泳而被浓缩(“聚焦”)的组分的溶液体积。组分可以包括靶分析物或具有受ETP中施加的电压影响的离子组分的任何分子。可从装置收集或移除聚焦区，并且所述聚焦区可包含富集和/或浓缩量的所希望的样品，例如靶分析物，例如靶核酸。在本文所述的加速电泳方法中，靶分析物一般变为聚焦在装置例如圆形或球体或其他多边形装置的中心。

如本文所用，术语“带”和“ETP带”一般是指在电泳(例如等速电泳或加速电泳)迁移期间与其他离子、分析物或样品独立行进的离子、分析物或样品的区(例如聚焦区)。加速电泳装置内的聚焦区可替代地称为“ETP带”。在一些实施例中，ETP带可包括一种或多种类型的离子、分析物和/或样品。在一些情况下，ETP带可包含单一类型的分析物，希望该分析物与样品中存在的其他材料分离，例如将靶核酸与细胞碎片分离。在一些情况下，ETP带可以包含多于一种靶分析物，例如序列高度相似的多肽或核酸序列，例如等位基因变体。在一些情况下，ETP带可包含相似大小或电泳迁移率的不同分析物。在此类情况下，可以通过进一步的ETP运行来分离一种以上靶分析物，例如，在促进所述多于一种分析物分离的不同条件下，和/或可以通过本领域已知的用于分离分析物的其他技术(诸如本文所述的那些)分离所述多于一种分析物。在一些实施例中，在一次或多次基于ETP的分离/纯化和收集之后，可以收集ETP带并且任选地进行进一步分析。在一些实施例中，ETP带可包括一种或多种正在经历或已经经历基于ETP的分离/纯化且任选地经历收集的靶分析物，该分离/纯化和收集例如作为ETP运行的一部分。

如本文所用，术语“靶核酸”旨在表示待检测、测量、扩增、分离、纯化和/或进行进一步测定和分析的任何核酸。靶核酸可以包括任何单链和/或双链核酸。靶核酸可以作为分离的核酸片段或者是更大核酸片段的一部分存在。靶核酸可以源自或分离自基本上任何来源，诸如培养的微生物、未培养的微生物、复杂的生物学混合物，样品包括生物学样品、尿液样品、组织、血清、古老或保存的组织或样品、环境分离物等。进一步地，靶核酸包括或源自cDNA、RNA、基因组DNA、克隆的基因组DNA、基因组DNA文库、酶促片段化的DNA或RNA、化学片段化的DNA或RNA、物理片段化的DNA或RNA等。在一些实施例中，靶核酸可包含全基因组。在一些实施例中，靶核酸可以包括样品和/或生物学样品(例如尿液样品)的全部核酸含量。靶核酸可以以多种不同形式出现，包括例如简单或复杂的混合物，或以基本上纯化的形式出现。例如，靶核酸可以是含有其他成分的样品的一部分，也可以是样品的唯一或主要成分。靶核酸也可具有已知或未知的序列。

如本文所用，术语“靶微生物”旨在表示在血液、血浆、其他体液、样品诸如生物学样品和/或组织中发现的任何单细胞或多细胞微生物，例如与感染性病症或疾病相关联的微生物。其实例包括细菌、古细菌、真核生物、病毒、酵母、真菌、原生动物、变形虫和/或寄生虫。此外，术语“微生物”一般是指可能引起疾病的微生物，无论是指疾病还是指致病微生物。

如本文所用，术语“生物标志物”或“目标生物标志物”是指在组织、血液、血浆、尿液、和/或其他体液中发现的生物学分子，其作为正常或异常过程或病症或疾病(诸如癌症)的标志。生物标志物可用于观察身体对疾病或病症的治疗的应答。在癌症的情况下，生物标志物是指指示体内癌症存在的生物物质。生物标志物可以是由肿瘤分泌的分子或身体对癌症存在的特异性反应。遗传学、表观遗传学、蛋白质组学、糖组学和影像学生物标志物可用于癌症的诊断、预后和流行病学。可以在无创性收集的生物流体(例如血液、血清和/或尿液)中测定此类生物标志物。生物标志物可用作诊断(例如，鉴别早期癌症)和/或预后(例如，预想癌症的侵袭性和/或预测受试者对特定治疗的应答程度和/或癌症复发的可能性)。

如本文所用，术语“样品”包括或被假定包括一个或多个靶分析物的样品或培养物(例如微生物学培养物)。术语“样品”还意为包括生物、环境和化学样品，以及希望对其进行分析的任何样品。样品可包括合成来源的样本。样品可以包括来自可以衍生一种或多种微生物的任何来源的一种或多种微生物。“样品”可以包括但不限于全血、皮肤、血清、血浆、脐带血、绒毛膜绒毛、羊水、脑脊液、脊髓液、灌洗液(例如，支气管肺泡、胃、腹膜、导管、耳朵、关节镜)、组织样品、活检样品、尿液、粪便、痰液、唾液、鼻粘液、前列腺液、精液、淋巴液、胆汁、器官、骨髓、眼泪、汗液、母乳、乳房液、胚胎细胞和胎儿细胞。

如本文所用，术语“靶分析物”旨在表示待检测、测量、扩增、分离、纯化和/或进行进一步测定和分析的任何分析物。在一些实施例中，所述分析物可以是但不限于任何离子、分子、核酸、生物标志物、蛋白质、细胞或细胞群，例如期望的细胞等，期望对其进行检测、测量、分离、浓缩和/或用于进一步的分析。在一些实施例中，靶分析物可以源自本文描述的任何样品，例如尿液样品。

术语“连通”在本文中用于指示两个或多个部件或元件之间的结构、功能、机械、电、光学、热或流体关系，或其任意组合。因此，一个部件被称为与第二部件连通的事实并不旨在排除附加部件可能存在于第一和第二部件之间和/或可操作地关联或接合第一和第二部件的可能性。

如本文所用，“受试者”是指待治疗和/或从其获得样品的哺乳动物受试者(诸如人、啮齿动物、非人灵长类动物、犬科动物、牛科动物、羊亚科动物、马科动物、猫科动物等)。

在加速电泳装置、系统或机器的上下文中，“检测”样品可以包括在整个装置中的一个、几个或许多点处检测其位置。检测一般可以通过不干扰希望的装置、系统或机器功能以及使用所述装置、系统或机器进行的方法的任何一种或多种方式发生。在一些实施例中，检测包括任何电检测手段，例如通过检测电导率、电阻率、电压、电流等。此外，在一些实施例中，检测可包括以下任何一种或多种：电检测、热检测、光学检测、光谱检测、光化学检测、生化检测、免疫化学检测和/或化学检测。在一些实施例中，在基于ETP的分离/纯化和任选地收集一种或多种靶分析物期间可以检测所述一种或多种靶分析物。此外，在ETP装置的上下文和ETP方法中的样品检测在美国申请序列号62/744,984、US2020/0282392 A1以及PCT编号PCT/EP2018/081049和PCT/EP2019/077714中进一步描述，其所有的全部内容处于所有目的并入本文。

在样品分析装置或系统中，术语“样品收集体积”是指在分析期间或之后预期用于收集的样品体积，例如由机器人液体处理器收集。在用于实施加速电泳的装置或包括这种装置的系统中，样品收集体积是预期用于在加速电泳期间或之后包括样品的收集体积。在一些实施例中，样品收集体积可位于本文所述的装置或系统的中心井中。在一些实施例中，样品收集体积可位于允许收集所希望的样品的任何地方。在一些实施例中，样品收集体积可以在样品加载区域和前导电解质电极/收集储器之间的任何位置。样品收集体积可由装置或系统的任何合适的区域、容器、井或空间构成。在一些实施例中，样品收集体积由井、膜、区室、小瓶、移液器等构成。

如本文所用，术语“基于ETP的分离/纯化”一般是指包含ETP的装置和方法，例如可以在其上实施ETP的装置，例如包括实施ETP的方法，其中ETP将一种或多种靶分析物聚焦在一个或多个聚焦区(例如，一个或多个ETP带)内，从而将一种或多种靶分析物与初始样品包含的其他材料分离/纯化。需注意“分离”和“纯化”可互换使用。此外，基于ETP的分离/纯化一般允许包含所述一种或多种靶分析物的一个或多个聚焦区(一个或多个ETP带)的后续收集。通过一次或多次基于ETP的分离/纯化实现的一种或多种靶分析物的分离/纯化程度可以是一种或多种靶分析物的与其他材料分离/纯化的任何程度或量。在一些实施例中，基于ETP的从样品中分离/纯化靶分析物法可产生1％或更低、1％或更高、5％或更高、10％或更高、15％或更高、20％或更高、25％或更高、30％或更高、35％或更高、40％或更高、45％或更高、50％或更高、55％或更高、60％或更高、65％或更高、70％或更高、85％或更高、90％或更高、95％或更高或者99％或更高纯度的所述靶分析物，例如，如通过分析技术所测量，以确定包含一种或多种靶分析物的ETP分离/纯化的样品的组成。在一些实施例中，基于ETP的从样品中分离/纯化靶分析物法可使得从原始样品回收1％或更少、1％或更多、5％或更多、10％或更多、15％或更多、20％或更多、25％或更多、30％或更多、35％或更多、40％或更多、45％或更多、50％或更多、55％或更多、60％或更多、65％或更多、70％或更多、85％或更多、90％或更多、95％或更多或者99％或更多的靶分析物。在一些实施例中，可以实现一次或多次基于ETP的分离/纯化以分离/纯化一种或多种靶分析物，例如一种或多种核酸。例如，在一些情况下，可以对包含一种或多种靶分析物的样品实现基于ETP的分离/纯化，以将一种或多种靶分析物聚焦到一个聚焦区(ETP带)中，这基本上将一种或多种靶分析物与原始样品中包含的其他材料分离。样品可以在ETP分离/纯化之后收集，并且分离/收集的样品可以进一步经历另一次基于ETP的分离/纯化。任选地，第二次基于ETP的分离-纯化可以在一定条件下进行，以便在多于一种靶分析物的情况下，将一种或多种靶分析物中的每一种分离到单独的聚焦区中，每个聚焦区可以任选地单独收集，从而(如果希望)将靶分析物彼此分离。

如本文所用，术语“混合样品”一般是指包含来自多于一种来源的材料的样品。

如本文所用，术语“ETP上位标记物”一般是指与靶核酸相比大小更大和/或长度更长的化合物或分子，使得在基于ETP的靶分析物分离/纯化和随后的收集期间，ETP上位标记物表示可以停止收集靶分析物的截止点。例如，荧光标记的或以其他方式可检测地标记的ETP上位标记物可以产生为大小大于在基于ETP的分离/纯化期间待分离/纯化和收集的靶DNA。通过在整个ETP运行过程中监控标记物，使用者或自动化机器能够在标记物落入收集管之前停止运行，从而允许捕获小于标记物的DNA，同时由于较大的污染DNA定位在上位标记物后面而将其留在管外。此外，ETP上位标记物本身不会被收集并因此可以大量使用并与各种可以检测标记一起使用，因为它不会干扰下游测定，例如一种或多种IVD测定。在一些情况下，ETP上位标记物可用于基于ETP的分离/纯化方法，因为它有助于从一种或多种靶分析物的分离/纯化和收集的样品中排除基因组DNA。

具体实施方式

在加速电泳(ETP)实践中，样品浓缩和/或分离在平面空间中进行。待浓缩或分离的组分沿一个平面移动。本发明的实施例包括增加加速电泳分离尺寸的装置和方法。第一维度为沿一个平面的电迁移(组分迁移的第一部分)。在ETP聚焦之后，电迁移在垂直于或基本上垂直于第一维度的第二维度中继续。第二迁移在体积比第一维度小至少10倍的空间中进行。术语“体积耦合”用于描述ETP中电迁移体积的减少。

ETP装置和方法的优点包括将样品聚焦到小得多的体积中，从而提供更高浓度的样品。此外，第二分离维度的较小体积可以允许在线连接到其他分析系统，包括光学和电化学检测，包括液相色谱(LC)、毛细管电泳(CE)、NMR和质谱的分离。

I.加速电泳

用于加速电泳的装置一般使用同心或多边形盘架构，例如，如图1至图4所示。玻璃或陶瓷可以用于制造系统(即，用于同心圆盘或多边形圆盘的材料)，因为这些材料使得传热性能提高，这在装置操作期间是有益的。例如，由于与窄通道相比，加速电泳装置的扁平通道具有良好的传热能力，因此一般可以防止聚焦材料的过热(或沸腾)。电流/电压编程也适用于调节装置的焦耳热。塑料材料也可以用于装置制造。一般而言，装置被制造成容纳所需样品体积的尺寸，例如毫升级样品体积，例如高达15mL。

参考图1至图3，两个同心盘由分隔物隔开，从而形成用于加速电泳样品处理的平坦通道。电流通过多个高压连接(HV连接)和可能在系统中心的接地连接施加(例如，参见图1和图3)。在一些情况下，样品通过装置中的开口注入装置中，该开口例如在顶部或侧面(参见例如图3)。电的施加将样品的靶分析物聚焦为同心环，该环迁移到盘的中心，并且然后通过位于装置的底部处的注射器收集靶分析物(例如参见图3)。如图2A(顶视图)和图2B所示，装置设置的实例包含外圆形电极(1)、终止电解质(2)和前导电解质(3)。一般而言，外圆形电极(1)的直径为约10-200mm，前导电解质的直径范围为约10μm至约20mm的厚度(高度)。前导电解质可以通过凝胶、粘性添加剂稳定或以其他方式(诸如，例如通过膜)与终止电解质以流体动力学方式分离。凝胶或流体动力分离可防止前导电解质与终止电解质在装置运行期间混合。而且，在一些装置中，通过使用非常薄(<100um)的电解质层来防止混合，如下面进一步讨论的。

参考图2A至图2B，在前导电解质的中心是带有电极(5)的电解质储器(4)。电极(1,5)和电解质(2,3)的组件放置在平坦的电绝缘支撑件(8)上。电解质储器(4)用于在分离过程之后移除浓缩的样品溶液，诸如通过将样品重该储器移液来移除。电解质储器(4)也是一个样品收集储器。外圆形电极(1)可以设置在圆形通道的末端，在该圆形通道中设置有前导电解质(3)和终止电解质(2)。

在替代性布置中(参见图4)，中心电极(5)被移动到通过管(9)与浓缩器连接的前导电解质储器(10)。管(9)通过半透膜(未示出)直接连接或在一端封闭。根据所用膜的特性，这种通过阻止大分子的迁移的布置促进收集。这种布置简化了样品收集并提供了将浓缩器在线连接到其他装置的手段，该其他装置例如毛细管分析仪、色谱、PCR装置、酶促反应器等。管(9)还可以用于在没有包含前导电解质的凝胶的布置中供应前导电解质的逆流流动。

一般而言，用于前导电解质稳定的凝胶由任何不带电荷的材料，诸如，例如琼脂糖、聚丙烯酰胺、支链淀粉等形成。在一些装置中，顶表面是敞开的，或者在一些装置中，顶表面是封闭的，这取决于要进行的分离的特性。如果闭合，则用于覆盖装置的材料优选地是导热绝缘材料，以防止在加速电泳装置操作期间的蒸发。

一般而言，环(圆形)电极最好是镀金或镀铂的不锈钢环，因为这可以实现最大的耐化学性和电场均匀性。替代性地，不锈钢和石墨电极可用于一些装置，特别是一次性装置。而且，环(圆形)电极可以用提供类似功能的其他结构代替，例如，通过线电极阵列。此外，规则间隔的电极的2维阵列可以附加地或替代性地用于加速电泳装置中。圆形定向的规则间隔电极阵列也可用于加速电泳装置中。此外，也可使用其他电极配置来基于所期望的样品分离(例如，用于引导聚焦区)来实现不同的电场形状。此类配置被描述为电极的多边形布置。当分成电分离的段时，会产生一个开关电场，用于驱动电场的时间依赖性形状。在一些装置中，这种布置有利于样品收集。

加速电泳装置，诸如具有图1至图4中呈现的设计的哪些，可以以两电解质储器布置操作，其中前导电解质后面跟随着终止电解质混合的样品或与前导电解质混合的样品后跟随着终止电解质，或者以三电解质储器布置操作，如图5所示。在这种布置中，样品可以与任何导电溶液混合。替代性地，当样品包含合适的终止离子时，终止电解质区可以被消除。参考图2A至图2B，在用样品与合适的终止电解质的混合物填充终止电解质(2)区域并打开电源(6)之后，离子开始朝着中心电极(5)移动并在前导电解质与终止电解质之间的边界(7)处形成区。迁移期间，样品区的浓度根据一般等速电泳原理进行调整[Foret,F.,Krivankova,L.,Bocek,P.,Capillary Zone Electrophoresis.ElectrophoresisLibrary,(Editor Radola,B.J.)VCH,Verlagsgessellschaft,Weinheim,1993.]，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。因此，低浓度的样品离子被浓缩，而高浓度的样品离子被稀释。在不连续电解质系统中，一个区的浓度由前一个区的浓度调节。不连续的电解质系统可以包括不同的凝胶结构(或凝胶的存在)、缓冲液的pH值、缓冲液的离子强度和/或离子。因此，次要样品组分区的浓度会增加，但如果有高浓度的物质(高于主要区域)，则其会被稀释。一旦样品区进入电解质储器(4)，分离过程就会停止，并且聚焦的物质被收集在装置的中心。实际上，迁移区的最终浓度与前导离子的浓度相当。通常，使用加速电泳法实现了2到1,000或甚至更大的浓缩系数。

在三电解质储器布置中，将样品施加在前导电解质与终止电解质之间(参见，例如，图5)，并且与两电解质储器布置相比，此类布置可以使得样品浓缩和分离稍快。

为了避免混合，前导电解质和尾随电解质通过中性(不带电荷的)粘性介质稳定，例如琼脂糖凝胶(参见，例如，图2A至图2B，(3)，其代表前导电解质任选地包含在凝胶内或与终止电解质以流体动力学方式分离)。

当前导离子具有比目标样品离子更高的有效电泳迁移率时，用于等速电泳的所有常用电解质均可与本加速电泳装置一起使用。对于选定的终止离子，情况正好相反。

该装置可以在正模式(阳离子物质的分离/浓缩)或负模式(阴离子物质的分离/浓缩)下操作。用于使用加速电泳进行阴离子分离的最常用前导电解质包括，例如，氯化物、硫酸根或甲酸根，用合适的碱例如组氨酸、TRIS、肌酸酐等缓冲至所希望的pH。用于进行阴离子分离的加速电泳的前导电解质的浓度相对于前导离子在5mM-1M的范围内。终止离子则通常包括MES、MOPS、HEPES、TAPS、乙酸根、谷氨酸根等弱酸阴离子和低迁移率阴离子。用于正离子模式下加速电泳的终止电解质的浓度范围为：相对于终止离子，5mM–10M。

对于阳离子分离，用于加速电泳的常见前导离子包括，例如：钾、铵或钠，其中乙酸根或甲酸根是最常见的缓冲配对离子。反应水合氢离子移动边界则充当由任何弱酸形成的通用终止电解质。

在正离子模式和负离子模式中，前导离子浓度的增加导致样品区的成比例增加，对于给定的施加电压，以增加的电流(功率)为代价。典型的浓度在10-100mM范围内；然而，更高的浓度也是可能的。

此外，在只有区域电泳分离就足够的情况下，该装置可以仅使用一种背景电解质进行操作。

电流和/或电压编程适用于调整样品的迁移速度。应注意，采用这种同心布置，横截面积在迁移期间发生变化，并且区运动的速度在时间上不是恒定的。因此，这种布置并不严格遵循等速电泳原理，其中区域以恒定速度迁移。根据电源(6)的操作模式，可以区分三种基本情况：1.以恒定电流进行的分离；2.以恒定电压进行的分离恒压分离；和3.在恒定功率下分离。

用于下述方程的变量如下：d＝迁移距离(d<0；r>0)；E＝电场强度；H＝电解质(凝胶)高度；I＝电流；J＝电流密度；κ＝电解质电导率；r＝半径；S＝横截面积(两电极质之间的区域)；u＝电泳迁移率；v＝速度；以及X＝从中心电极到加速电泳边界的长度。图6示出了装置中变量d、r和X的关系。

在使用由高压电源(HVPS)提供的恒定电流的常见操作模式中，迁移区会随着由于电流密度的增加而向中心移动而加速。关于在以恒定电流进行并使用包含圆形架构的装置(例如，包含一个或多个圆形电极的装置)的分离中，在距离d处的相对速度仅取决于前导电解质的迁移率(电导率)，如在与起始半径r的距离d处的加速电泳边界速度v的推导证明，如下所示：

一般方程：

U＝IR或E＝J/κ(欧姆定律)

E＝U/X(电场强度)

R＝X/κS

v＝uE

S＝2πXH

与半径为r的起点距离为d处的加速电泳边界速度v：

v

ETP装置也可以在恒定电压或恒定功率下运行。在恒定电压和恒定功率下进行分析期间，电迁移的速度也会加快。

II.体积耦合系统

本发明的实施例可以包括允许体积耦合以从样品中浓缩组分的系统。这些体积耦合系统可以包括调整图1至图6的装置以包括用于迁移的第二维度和用于进一步浓缩样品的第二体积。

图7示出了用于使用加速电泳浓缩样品中的组分的系统700。系统700包括基座704。基座704可以为图2A、图2B和图4的电绝缘支撑件8。基座704可以限定圆柱形部分，在该圆柱形部分内，歧管708设置在基座704上。移液尖端712可以设置成穿过歧管708的中心。歧管708可以将移液尖端712保持就位。歧管708是任选的。系统700可以包括电引线716和720。电引线716和720中的一个可以与第一电极(图7中未示出)电连通。第一电极可以为位于基座704中的圆柱形部分的外边缘处的环形电极。第一电极可以为本文所述的任何电极，包括图2A、图2B和图4的电极1。电引线716和720中的另一个可以与第二电极(图7中未示出)电连通。第二电极可以向移液尖端712的底端提供电压。第二电极可以类似于图2A、图2B和图4的电极5，除了电极的位置可以在样品收集点的更下游(例如，放置移液尖端的地方)。

终止电解质可以设置在歧管708之间并且朝向基座704中的圆柱形部分的外边缘。终止电解质可以为本文所述的任何终止电解质，包括图2A、图2B和图4中的终止电解质2。前导电解质可以位于歧管708的中心并且接触终止电解质。在歧管708的边缘处，前导电解质和终止电解质可以或可以不彼此接触。前导电解质的外边缘可以是圆或在圆上，并且终止电解质可以是环形或者终止电解质的边缘可以描绘环形。前导电解质可以为本文所述的任何前导电解质，包括图2A、图2B和图4中的前导电解质3。

图8以分解图示出系统700。移液尖端712具有圆锥形部分724，其在图7中不可见。圆锥形部分724装配在基座704内的空腔728内。空腔728的形状也是圆锥形。空腔728可以稍大于移液尖端712的圆锥形部分724，当移液尖端712位于空腔728内时，导致基座704与移液尖端712之间形成环形空间，如图7中所示。空腔728与图2A、图2B和图4中的电解质储器4不同。空腔728形成在基座704中用于电解质的平面部分的表面下方。另外，与图4中的电解质储器4不同，空腔728被配置成接收移液尖端712并且产生到圆锥形部分724的环形流，而不是整个电解质储器4充当到样品收集容器的导管。

图9展示了穿过类似于系统700的系统900中的移液尖端的横截面。系统900包括基座904。歧管908设置在通过基座904限定的部分中。移液尖端912被示出为穿过基座904。移液尖端912设置在通过基座904限定的空腔928中。移液尖端912允许收集用歧管908不可能收集的组分。环形空间936形成在空腔928与移液尖端端部924之间。第一电极916位于第一通道932中。第一通道932通过基座904和歧管908限定。第二电极920设置在储器944中，该储器与环形空间936流体连通。储器944中的流体可以通过膜940与环形空间936中的流体分离。膜940可以允许离子通过，但不允许分析物或样品中的其他组分通过。膜940可以为本文所述的任何膜。膜940可以具有1至2mm、2至3mm、3至4mm、4至5mm、5至7mm、7至10mm或大于10mm的直径。

第一通道932可以包括第一电解质和样品，该第一电解质和样品可以形成第一混合物。样品的组分可以穿过歧管908，该歧管可以包括第二电解质。该组分可以在穿过歧管908和/或第二电解质时形成聚焦带948。聚焦带948可以径向向内移动。环形空间936可以包括第二电解质。施加到第一电极916和第二电极920的电压差可以将带电荷的组分从第一通道932驱动到环形空间936到膜940上方。带电荷的组分可以通过移液尖端端部924从移液管的抽吸进入移液尖端端部924。该组分可以在环形空间936内形成聚焦带952。聚焦带952可以远离系统900的顶部并且朝向膜940和/或移液尖端端部924的底部处的孔口移动。聚焦带952可以径向向内移动。

在一些实施例中，用于浓缩样品中的组分的系统可以包括限定第一通道和空腔的基座。基座可以为本文所述的任何基座，包括基座704和基座904。基座可以由单件材料限定。该空腔可以为本文所述的任何空腔，包括空腔728和空腔928。

第一通道可以包括本文所述的任何第一通道，包括第一通道932。第一通道可以是圆形的。第一通道与空腔流体连通。例如，液体中的组分能够从第一通道行进至液体内的空腔。第一通道的外径可以大于空腔的顶部处的第一外径。第一通道的外径可以为图7和图8中的基座704中所示的圆柱形凹部的直径。

空腔可以包括圆锥形状，其中第一外径大于空腔的底部处的第二外径。圆锥形状的较窄部分可以位于系统的底部。如本文所使用的，“底部”和“顶部”指的是系统在正常操作期间的定向。圆锥形状包括圆锥体或基本上类似于圆锥体的形状。空腔的侧面可以逐渐变细至一点(即，顶点)。基本上相似可以包括这样的形状：该形状在任何点处的水平横截面的具有通过相同顶点和空腔的开口限定的圆锥体的尺寸的5％、10％或15％内的最大长度(即，直径)。该圆锥体可以为直圆锥体。在一些实施例中，圆锥形状可以不包括顶点。例如，圆锥形状可以被截断以包括底表面，该底表面可以是圆形。例如，圆锥形状可以具有类似于图9中的空腔928的横截面，其中膜940是圆锥形状的一端。在一些实施例中，基座的表面可以是圆锥形的。空腔可以具有5至10mm、10至15mm、15至20mm、20至30mm、30至40mm、40至50mm或大于50mm的深度。

在一些实施例中，空腔可以具有位于圆锥形部分的顶部的圆柱形部分。以这种方式，空腔可以具有与容器(例如，移液尖端)类似的形状，该容器具有圆锥形部分和圆柱形部分。

该系统可以进一步包括设置在第一通道中的第一电极。该第一电极可以为本文所述的任何电极，包括第一电极916。在一些实施例中，第一电极可以是环形的。该系统可以进一步包括第二电极。该第二电极可以为本文所述的任何电极，包括第二电极920。当第一通道和空腔包含电解质时，第二电极被配置成与空腔的电连通比与第一通道的电连通更紧密。更紧密地电连通可以指在施加相同电压的情况下电阻更低或电流更高。空腔与第二电极的物理距离可以比第一通道与第二电极的物理距离更近。当第二电极设置在接触空腔和第一通道的液体中时，第二电极与空腔之间的液体量小于第一通道与第二电极之间的液体量。第二电极可以是环形、板状或棒状。

第一通道的特征在于第一体积。该第一体积可以被认为是第一通道能够容纳的液体的体积。例如，在图9中，第一通道932的第一体积可以不包括由歧管908占据的体积。该第一体积可以是0.25ml或更少、0.25ml至0.50ml、0.50ml至0.75ml、0.75ml至1.0ml、1.0ml至2.5ml、2.5ml至5.0ml、5.0ml至7.5ml、7.5ml至10.0ml、10.0ml至12.5ml、12.5ml至15.0ml、15.0ml至30.0ml、30.0ml至50.0ml或者超过50ml。

该空腔被配置成容纳容器并且当该容器被设置在该空腔中时形成第二通道。该容器可以为本文所述的任何容器，包括移液尖端112和移液尖端912。在一些实施例中，该容器可以为套管针或注射器的针头。该容器可以限定插管，流体可以通过该插管从空腔进入。该容器可以被配置成容纳1μl至500μl的样品收集体积，包括1μl至10μl、10μl至50μl、50μl至100μl、100μl至200μl、200μl至300μl、300μl至400μl、400μl至500μl，或大于500μl。该容器可以通过歧管保持就位。在一些实施例中，该容器可以通过附接至基座的支撑件保持就位。在其他实施例中，基座外部的支撑件可以将容器保持就位。例如，该支撑件可以为机器人处理系统的臂。

第二通道可以为环形空间，包括环形空间936。当容器设置在空腔中时，环形空间可以通过基座的表面和容器的表面限定。第二通道的特征在于第二体积。第一体积大于第二体积。第一体积可以是第二体积的5至10倍、10至20倍、20至50倍、50至100倍或多于100倍。在一些实施例中，基座的表面和容器的表面是同心的。环形空间可以为两个同心表面之间的空间。

在一些实施例中，空腔位于限定第一通道的基座的底表面下方。例如，如图8和图9所示，第一通道可以为基座的第一凹陷部分，并且空腔可以为第一凹陷部分中的第二凹陷部分。限定第一通道的基座的底表面可以接触或相交限定第二通道的基座的表面。这些表面可以相交于圆。

在一些实施例中，系统可以包括位于空腔与第二电极之间的膜。该膜可以为半透膜。该膜可以为图9中所示的膜940。该膜可以允许小于一定尺寸的颗粒通过。生物学样品中的待分析的组分可能不会穿过该膜。

在一些实施例中，系统可以包括储器。第二电极可以设置在储器中。该储器可以为本文所述的任何储器，包括储器944。该储器可以含有电解质，包括前导电解质。该储器可以通过膜与空腔分离。相同的电解质可以存在于储器和空腔中。来自设置在储器中的第二电极的电场可以通过储器传播到空腔。

在一些实施例中，系统可以包括与第一电极和第二电极电连通的电源。在一些实施例中，系统可以包括被配置成控制电源的计算机。电源可以提供恒定电压、恒定电流或恒定功率。

在一些实施例中，系统可以包括体外诊断测定装置，包括本文所述的任何体外诊断测定。测定装置可以包括被配置成检测样品中的组分的检测器。检测器可以包括光学检测器、电化学检测器或本文所述的任何检测器。

在一些实施例中，系统可以包括容器。在一些实施例中，系统可以包括设置在空腔中的容器。在其他实施例中，系统可以包括未设置在空腔中的容器。

在一些实施例中，系统可以包括设置在第一通道中的第一电解质。第一电解质可以是终止电解质。该系统可以包括第二电解质，其可以为前导电解质。第二电解质可以设置在第一通道中的凝胶中并且也设置在空腔中。系统可以包括凝胶。电解质和凝胶可以是本文所公开的任何电解质和凝胶。

在一些实施例中，系统可以包括歧管。歧管可以限定具有进入第二通道的出口的多个通道。通过歧管限定的多个通道可以位于第一通道与第二通道之间。

在一些实施例中，基座可以限定延伸到空腔中的多个结构。该多个结构可以包括第一结构和在空腔的与第一结构相对侧上的第二结构。第一结构与第二结构之间的距离可以为容器的直径。该结构的长度可以为第二通道中的第二厚度。该结构可以将容器保持或支撑在空腔内。

图10A示出了具有包括支撑件1004的四个支撑件的基座1000的底视图。支撑件可以是延伸到空腔中的多个结构。支撑件1004是圆形空腔的突出部。四个支撑件等距间隔(相邻支撑件之间呈90度)。每个支撑件可以与其他支撑件相同。支撑件的形状可以为矩形。在一些实施例中，支撑件的形状可以是三角形、金字塔形、梯形或圆形。支撑件可以具有空腔的直径的2％至5％、5％至10％、10％至15％、15％至20％、20％至25％、25％至33％或33％至40％的长度。支撑件与空腔相对侧上的支撑件之间的距离可以是容器(例如，移液尖端)的外径。空腔的顶部处的支撑件的数量可以是4至8、8至10、10至16、16至20、20至30或30至50。附加支撑件可以存在于空腔中的不同深度处。

图10B、图10C、图10D和图10E展示了空腔的顶部处的不同数量的支撑件和空腔中不同深度处的支撑件的俯视图。图10B、图10C、图10D和图10E各自示出了在空腔的顶部下方的每个深度处的四个支撑件。每个深度处的支撑件的数量可以是为空腔的顶部处的支撑件设置的任意数量，该数量可以与空腔的顶部处的支撑件的数量相同或不同。可以在不同深度水平处提供支撑件。例如，图10B、图10C、图10D和图10E示出了三个深度水平的支撑件。可以有不同的深度水平，包括2至5和5至10。相邻的深度水平可以以相同或不同的竖直距离分离。图10E示出了支撑件之间的基座的顶部部分的凹陷部分1008。凹陷部分1008可以是向下进入空腔中的斜坡，以允许比该部分没有凹陷时更多的流体流动。

III.示例性方法

图11是与加速电泳中的体积耦合相关联的实例过程1100的流程图。过程1100可以从样品中浓缩组分。过程1100可以用于基于ETP的分离/纯化。样品可以为本文所述的任何样品。该组分可以包括靶核酸、靶微生物、生物标志物或靶分析物。该样品可以包含多种组分。该样品可以来自受试者。该样品可以为混合样品，其材料来自超过一个来源。该样品可以包括ETP上部标记。

在一些实施例中，图11的一个或多个过程框可以由加速电泳装置(例如，图9的系统900)来进行。在一些实施例中，图11的一个或多个过程框可以由与加速电泳装置分离或包括加速电泳装置的另一个装置或一组装置来进行。附加地或替代地，图11的一个或多个过程框可以由系统1200的一个或多个部分进行，诸如逻辑系统1230、处理器1250、存储器1235、外部存储器1240、存储装置1245和/或治疗装置1260。过程1100可以包括附加的实施例，诸如下文所述的和/或与本文别处所述的一个或多个其他过程有关的任何单个实施例或实施例的任意组合。

在框1110处，过程1100可以包括在第一电极和第二电极之间施加电压差。第一电极可以设置在包括第一电解质和样品的第一混合物中。在一些实例中，第一混合物可以在图9的第一通道932中。第二电极可以设置在第二电解质中。第二电解质可以设置在第一通道中的凝胶中。凝胶可以在歧管908内或在歧管908的区域内。第一电解质可以与第二电解质不同。第二电解质可以包括在凝胶中。第二电解质可以与第一电解质以流体动力学方式分离。第一电解质和第二电解质可以由膜隔开。加速电泳装置可以在第一电极与第二电极之间施加电压差。

第一电极可以是圆形的。第一电极可以是环形并且可以设置在通道的边缘处，该通道也可以是圆形的。作为实例，第一电极可以为本文所述的任何电极，包括图9的第一电极916。该第二电极可以为本文所述的任何电极，包括第二电极920。

电压差可以为恒定电压。在一些实施例中，电压差可以是施加恒定电流的结果。在一些实施例中，所施加的电压差可以是施加恒定功率的结果。电压范围可以为约10V至约10kV，其中电功率范围为约1mW至约100W。

在框1120处，过程1100可以包括使用电压差使第一通道中的组分在第一方向上流动。第一通道可以为本文所述的任何通道，包括第一通道932。第一方向可以远离第一电极并且朝向第二通道。组分可以聚焦成带。聚焦带可以为在第一电解质或第二电解质内的靶分析物浓缩的部分。特定聚焦带中的靶分析物可以包括在外加电场中具有相同或相似迁移率的离子。该带可以是环形的并且被称为聚焦区，诸如图1中的聚焦区。聚焦可能是由施加的电压和电解质引起的。第一混合物的特征可以在于具有垂直于第一方向的第一厚度。该第一厚度可以为高度。例如，第一厚度可以为第一通道932中的第一混合物的高度。第一厚度可以为图9中所示的聚焦带948的竖直尺寸。

在框1130处，过程1100可以包括在第二通道中使聚焦在带中的组分在第二方向上流动。该带可以在第一通道中流动、离开第一通道并且然后进入第二通道。第二电解质可以位于第二通道中。第二方向可以是从第一通道到容器的孔口。第二通道可以为环形空间。该第二通道可以包括本文所述的任何第二通道，包括环形空间936。包括第二通道中的组分和第二电解质的第二混合物的特征可以在于具有垂直于第二方向的第二厚度。第一厚度可以大于第二厚度。当流体从第一通道移动到第二通道时，流体的厚度可以减小。流体可以包括该组分以及第一电解质或第二电解质。第二厚度可以为高度。该第二厚度可以为环形空间936中所示的聚焦带952的厚度，该厚度可以垂直于限定环形空间936的壁。第二混合物中的组分的量可以与第一混合物中的组分的量相同。

在实施例中，环形空间通过容器的外表面限定。该容器可以包括圆锥形状。第二通道可以通过第一圆锥表面和第二圆锥表面限定。第一圆锥表面可以为容器的外表面。第二圆锥表面可以为基座的表面。

过程1100可以包括在第二通道中使聚焦在带中的组分在第二方向上流动包括减小带的半径并且使组分在重力方向上流动。第二方向可以不仅仅在重力方向上。第二方向可以向下成角度，使得第二方向是在向下方向(重力方向)上的非零矢量与一个或多个其他矢量的和。第二方向可以直接指向由第一圆锥表面或第二圆锥表面形成的圆锥体的顶点。在一些实施例中，第二方向可以直接指向圆锥体，该圆锥体具有位于环形空间内的表面。

在实施例中，第一通道和第二通道可以各自通过基座限定。该基座可以是本文所述的任何基座，包括基座904。在一些实施例中，过程1100可以包括使组分在第一通道与第二通道之间的多个通道中流动。该多个通道可以通过歧管限定，该歧管可以包括歧管908。

在实施例中，第一方向可以不与第二方向共线。该第一方向可以是水平的并且朝向形成第一通道的外部的圆的中心。该第二方向可以朝向圆的中心，但是位于第一通道的底表面下方的位置处。

第一通道的特征可以在于第一体积。该第一体积可以被限定为可以设置在第一通道中的液体的最大体积。第一通道的体积可以基于第一通道的底表面的面积和第一通道的侧壁的高度来确定。第二通道的特征可以在于第二体积。该第二体积可以为环形空间的体积。第一体积可以是第二体积的至少10倍。在一些实施例中，第一体积可以是第二体积的5至10倍、10至50倍、50至100倍、100至150倍或大于150倍。

在实施例中，第二通道在第二方向上可以具有至少2mm的长度。在第二方向上的长度可以是2mm至5mm、5mm至10mm、10mm至15mm或大于15mm。

在框1140处，过程1100可以包括在施加电压差的同时收集容器中的第二混合物。在容器中收集混合物可以包括使第二混合物逆着重力在第三方向上流入容器中。容器中的第二混合物中的组分的浓度可以高于样品中的组分的浓度，包括2至5倍、5至10倍、10至100倍、100至500倍、500至1,000倍、1,000至2,000倍或超过1,000倍。

在实施例中，样品可以包括来自样品的附加组分，并且该附加组分可以聚焦成附加带。例如，该组分为第一组分，并且样品可以进一步包括第二组分。该第二组分可以在第一通道中聚焦成第二带。该方法可以进一步包括利用电压差使第二组分在第一通道中流动。该方法还可以包括在第二通道中使聚焦成第二带的第二组分在第二方向上流动。过程1100可以包括收集容器中的第二组分。

尽管图11示出了过程1100的实例框，但是在一些实施例中，过程1100可以包括与图11中描绘的那些框相比的附加框、更少框、不同框或以不同方式布置的框。附加地或替代性地，过程1100的框中的两个或更多个框可并行执行。

IV.实例系统

图12展示了根据本发明的实施例的测量系统1200。所示的系统包括样品1205，诸如测定装置1210内的无细胞DNA分子，其中可以对样品1205进行测定1208。例如，样品1205可以与测定1208的试剂接触以提供物理特性1215的信号。测定装置的实例可以是包括测定的探针和/或引物的流动储器或液滴移动(其中液滴包括测定)通过的管。测定装置1210可以包括多个模块，包括本文所述的任何加速电泳(ETP)装置。ETP装置可以浓缩或分离样品1205，并且浓缩的样品可以被发送至测定装置中的另一个模块。另一个模块可以进行体外诊断测定。

检测器1220检测来自样品的物理特性1215(例如，荧光强度、电压或电流)。检测器1220可以间隔(例如，周期性间隔)进行测量来获得构成数据信号的数据点。在一个实施例中，模数转换器以多次将来自检测器的模拟信号转换成数字形式。测定装置1210和检测器1220可以形成测定系统，例如，根据本文所述的实施例的进行测序的测序系统。数据信号1225从检测器1220被发送到逻辑系统1230。作为实例，数据信号1225可以用于确定DNA分子的参考基因组中的序列和/或位置。数据信号1225可以包括同时进行的各种测量，例如不同颜色的荧光染料或样品1205的不同分子的不同电信号，并且因此数据信号1225可以对应于多个信号。数据信号1225可存储在本地存储器1235、外部存储器1240或存储装置1245中。

逻辑系统1230可以为或可以包括计算机系统、ASIC、微处理器、图形处理器(GPU)等。其也可以包括以下或与以下耦接：显示器(例如，监视器、LED显示器等)和用户输入装置(例如，鼠标、键盘、按钮等)。逻辑系统1230和其他部件可以为独立式或网络连接的计算机系统的一部分，或者它们可以直接附接到以下或并入以下中：包括检测器1220和/或测定装置1210的装置(例如，测序装置)。逻辑系统1230也可包括在处理器1250中执行的软件。逻辑系统1230可以包括计算机可读介质，该计算机可读介质存储用于控制测量系统1200以进行本文所述的方法中的任何方法的指令。例如，逻辑系统1230可以向包括测定装置1210的系统提供命令，使得进行测序或其他物理操作。此类物理操作可以特定次序来执行，例如，其中以特定次序添加和去除试剂。此类物理操作可由机器人系统(例如，包括机械臂)来执行，如可用于获得样品并且执行测定。此外，在一些实施例中，ETP装置可以与液体处理机器人一起使用，该液体处理机器人可以任选地用于对可能已经从所述装置聚焦和/或收集的样品实现下游分析。

测量系统1200还可以包括治疗装置1260，其可以向受试者提供治疗。治疗装置1260可以确定治疗和/或用于进行治疗。此类治疗的实例可以包括手术、放射疗法、化学疗法、免疫疗法、靶向疗法、激素疗法和干细胞移植。逻辑系统1230可以连接到治疗装置1260，例如以提供本文所述的方法的结果。治疗装置可以接收来自其他装置的输入，诸如成像装置和用户输入(例如，以控制治疗，诸如对机器人系统的控制)。

本文提到的任何计算机系统都可以利用任何合适数量的子系统。这种子系统的实例在图13的计算机系统1300中示出。在一些实施例中，计算机系统包括单个计算机设备，其中子系统可以是计算机设备的部件。在其他实施例中，计算机系统可以包括多个计算机设备，每一个均是带有内部组件的子系统。计算机系统可以包括台式计算机和便携式计算机、平板电脑、移动电话和其他移动设备。

图13所示的子系统经由系统总线75互连。示出附加的子系统，诸如打印机74、键盘78、存储装置79、监视器76(例如显示屏，诸如LED，其耦接到显示适配器82)等。耦合至I/O控制器71的外围装置和输入/输出(I/O)设备可通过本领域已知的任何数量的装置，诸如输入/输出(I/O)端口77(例如，USB、Lightning接口)连接至计算机系统。例如，I/O端口77或外部接口81(例如，以太网、Wi-Fi等)可用于将计算机系统1300连接至广域网，诸如互联网、鼠标输入装置或扫描仪。通过系统总线75的互连允许中央处理器73与每一个子系统通信并控制对来自系统存储器72或存储装置79(例如，固定磁盘，诸如硬盘驱动器，或光盘)的多个指令的执行，以及子系统之间的信息交换。所述系统存储器72和/或存储装置79可以包含计算机可读介质。另一子系统是数据收集装置85，诸如照相机、麦克风、加速度计等。本文提到的任何数据均可以从一个部件输出至另一部件，并可以输出给用户。

计算机系统可以包括多个相同的部件或子系统，例如，通过外部接口81、通过内部接口或通过可移动存储装置连接在一起，该可移动存储装置可以从一个部件连接或移动至另一个部件。在某些实施例中，计算机系统、子系统或设备可以通过网络来通信。在这种情况下，一台计算机可以视为客户端，另一台计算机可以视为服务器，其中每一台计算机均可以视为同一计算机系统的一部分。客户端和服务器可以各自包括多个系统、子系统或组件。

实施例的各方面可使用硬件电路(例如，专用集成电路或现场可编程门阵列)和/或使用具有一般可编程处理器的计算机软件，以控制逻辑的形式，以模块化或集成方式来实施。如本文所用，处理器可包括单核处理器、在同一集成芯片上的多核处理器、或在单电路板上或联网的多个处理单元，以及专用硬件。基于本文提供的公开内容和教导，本领域普通技术人员将知道并理解使用硬件以及硬件和软件的组合来实现本公开的实施例的其他方式和/或方法。

可使用任何合适的计算机语言，诸如，例如，Java、C、C++、C#、Objective-C、Swift，或脚本语言，诸如Perl或Python，使用例如传统技术或面向对象技术，将本申请中描述的任何软件组件或功能实现为由处理器执行的软件代码。软件代码可以作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，以进行存储和/或传输。合适的非暂时性计算机可读介质可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁性介质诸如硬盘驱动器或软盘、或者光学介质诸如光盘(CD)或DVD(数字通用光盘)或蓝光光盘、闪存等。所述计算机可读介质可以是这种存储或传输装置的任何组合。

也可使用载波信号对此类程序进行编码和传输，该载波信号调节为适于经由符合包括互联网在内的各种协议的有线网络、光学网络和/或无线网络进行传输。如此，计算机可读介质可以使用经这种程序编码的数据信号来创建。以程序代码编码的计算机可读介质可与兼容装置一起打包，或者与其他装置分开提供(例如通过互联网下载)。任何此类计算机可读介质可以驻留在单个计算机产品(例如，硬盘驱动器、CD或整个计算机系统)上或内部，并且可以存在于系统或网络内的不同计算机产品上或内部。计算机系统可以包括监测器、打印机或其他合适的显示器，用于向用户提供本文提到的任何结果。

本文描述的任何方法可以由包括一个或多个处理器的计算机系统完全或部分地执行，该计算机系统可以构造为用于执行步骤。因此，实施例可以针对被配置成执行本文描述的任何方法的步骤的计算机系统，可能具有执行相应步骤或相应步骤组的不同组件。尽管以编号的步骤呈现，但是可以同时或在不同时间或以逻辑上可行的不同顺序执行本文所述方法的步骤。此外，部分步骤可以与其他方法中的部分步骤一起使用。另外，全部或部分步骤可以任选。另外，任何方法的任何步骤都可以用模块、单元、电路或用于执行这些步骤的系统的其他装置来执行。

如本领域技术人员在阅读本公开后将显而易见的是，本文中描述和展示的各个实施例中的每一个都具有分立的组分和特征，这些组分和特征可以容易地与其他若干实施例中的任何一个的特征分离或组合，而不脱离本公开的范围或精神。

本公开的实例实施例的以上描述是为了说明和描述的目的而呈现的，并且被阐述以便为本领域普通技术人员提供如何制作和使用本公开的实施例的完整公开和描述。其不旨在为详尽的或将本公开限制于所描述的精确形式，也不旨在表示这些实验是所进行的全部或唯一的实验。尽管为了清楚理解的目的，已经通过说明和实例详细地描述了公开内容，但对于本领域普通技术人员显而易见的是，根据本公开内容的教导，可以在不脱离本附属权利要求的精神或范围的情况下对其进行一定改变和修改。

因此，前述内容仅展示本发明的原理。应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，尽管本文没有明确描述或示出，但是这些布置体现了本发明的原理并且被包括在其精神和范围内。此外，本文引用的所有实例和条件语言主要旨在帮助读者理解本公开的原理，而不限于此类具体引用的实例和条件。此外，本文中叙述本发明的原理、方面和实施例及其具体实例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等同物。另外，此类等同物旨在包括当前已知的等同物和未来开发的等同物，即，无论结构如何，所开发的进行相同功能的任何元件。因此，本发明的范围并不旨在限于本文所示和所述的示例性实施例。相反，本发明的范围和精神由所附权利要求体现。

除非特别指出是相反情况，否则对“一个”、“一种”或“该”的陈述旨在表示“一个或多个”。除非特别指出是相反情况，否则“或”的使用旨在表示“包含或”，而不是“排除或”。提及“第一”部件并不一定要求提供第二部件。此外，除非明确说明，否则对“第一”或“第二”组件的引用并不是将所引用的组件限于特定位置。术语“基于”旨在表示“至少部分基于”。

权利要求可以被起草为排除任何可能是可选的要素。这样，该陈述旨在作为与权利要求要素的叙述相关联地使用诸如“仅”、“唯一”等排他性术语的先行基础，或用作“负”限制。

在提供值的范围的情况下，应理解的是，除非上下文另外明确指出，否则也具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值，精确至下限单位的十分之一。在本公开的实施例中，涵盖了规定范围内的任何规定值或中间值与该规定范围内的任何其他规定值或中间值之间的每个较小范围。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在该范围内或排除在该范围外，并且其中一个或两个限值包括在较小范围内或两个限值均不包括在较小范围内的每个范围也都为本公开所涵盖，以任何被具体排除在规定范围外的限值为准。若所述范围包括一个或两个限值，则排除那些所包括限制中的任意一个或两个的范围也包括在本公开内容中。

本文提及的所有专利、专利申请、出版物和描述均出于所有目的通过引用整体并入本文，如同每个单独的出版物或专利被具体且单独地指示通过引用并入并且通过引用并入本文以公开和描述与引用出版物相关的方法和/或材料。没有一项被认为是现有技术。