專利名稱：用于細(xì)胞隔離的微流體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流體系統(tǒng)、用于顆粒隔離的設(shè)備、微流體裝置，以及用于顆粒隔離的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)已知一種用于給定類型顆粒的隔離的裝置，其包括主腔室和回收腔室， 操作員用移液管通過主腔室的孔將樣本引入所述主腔室中，操作員再一次用移液管通過回收腔室的孔從所述回收腔室中吸取給定類型的顆粒。文獻(xiàn)NO.US2003/0073110和EP1179585公開了用于操作樣本的復(fù)雜裝置，其包括完全容納在裝置本身中的多個閥。文獻(xiàn)No. US2004/0209354僅公開了用于操作顆粒的系統(tǒng)的一些方面，并未詳細(xì)說明裝置的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及其操作細(xì)節(jié)。在分離、引入和回收的步驟的過程中，已知的裝置具有各種精度問題。此外，在各種步驟的過程中有時出現(xiàn)樣本污染，因而結(jié)果并不總是可復(fù)制的，并且，經(jīng)常需要具有特定人工技能的操作員的介入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種微流體系統(tǒng)、用于顆粒隔離的設(shè)備、微流體裝置，以及用于顆粒隔離的方法，其將能夠至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，并將同時能夠簡單且有利于經(jīng)濟(jì)地制造。根據(jù)本發(fā)明，按照所附獨立權(quán)利要求中詳細(xì)說明的，并且，優(yōu)選地，在直接或間接從屬于獨立權(quán)利要求的任何一項權(quán)利要求中，提供了一種微流體系統(tǒng)。除非另外明確地詳細(xì)說明，否則，以下術(shù)語在本文中具在下文中表明的含義。將橫截面的“當(dāng)量直徑”理解為，具有與該橫截面相同面積的圓的直徑。將通道或管道的“橫截面”理解為，基本上垂直于通道(或管道)的縱向延伸部， 即，基本上垂直于通道(或管道)中的流體的前進(jìn)方向的截面。將孔的“當(dāng)量直徑”理解為，具有與孔本身的最小尺寸的橫截面相同面積的圓的直徑。將“微流體系統(tǒng)(或裝置)”理解為，包括至少一個微流體通道(或管道)的系統(tǒng) (或裝置)。將“微流體通道(或管道)”理解為，具有當(dāng)量直徑小于Imm的橫截面的通道(或管道)?？捎幂喞€儀以標(biāo)準(zhǔn)方式測量通道或管道的尺寸。在本文中，將“顆?！崩斫鉃?，其最大尺寸小于500μπι(有利地，小于150μπι)的微粒。顆粒的非限制性實例有細(xì)胞、細(xì)胞碎屑(具體地，細(xì)胞碎片)、細(xì)胞集合體(例如，來自干細(xì)胞的小簇細(xì)胞，例如，神經(jīng)球或乳腺球)、細(xì)菌、脂質(zhì)球、(聚苯乙烯和/或磁性)微球體，以及由與細(xì)胞鏈接的微球體形成的復(fù)雜納米球體(例如，最大至IOOnm的納米球體)。 有利地，所述顆粒是細(xì)胞。根據(jù)一些實施方式，顆粒(有利地，細(xì)胞和/或細(xì)胞碎屑)具有小于60μπι的最大尺寸?？捎镁哂锌潭瘸叩娘@微鏡或與刻度尺載玻片(在其上沉積顆粒)結(jié)合使用的標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡以標(biāo)準(zhǔn)方式測量顆粒的尺寸。在本文中，將顆粒的“尺寸”理解為顆粒的長度、寬度和厚度。術(shù)語“基本上選擇性的”用于識別顆粒的位移(或其他表明移動和/或分離的類似術(shù)語)，其中，所移動和/或分離的顆粒是一種或多種給定類型中的大多數(shù)的顆粒。有利地，基本上選擇性的位移(或其他表明移動和/或分離的類似術(shù)語)用給定類型的顆粒的至少90% (有利地，95%)設(shè)想顆粒的位移(用給定類型的顆粒的數(shù)量相對于顆粒的總數(shù)給出百分比)。


在下文中，參考附圖描述本發(fā)明，附圖示出了其實施方式的一些非限制性實例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的系統(tǒng)的一個替代實施方式的示意圖；圖3是圖1的系統(tǒng)的示意性側(cè)面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置的分解立體圖；圖5是圖4裝置的一個部件的頂平面圖；圖6是從圖5部件的下方看的平面圖；圖7是圖4裝置的部件的立體圖；圖8是圖4裝置的一個部件的分解立體圖；圖9是圖8部件的頂平面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的設(shè)備的局部立體圖，為了清楚的原因，去除了部分細(xì)節(jié)；圖11是處于不同操作位置中的圖10設(shè)備的局部立體圖，為了清楚的原因，去除了部分細(xì)節(jié)；圖12是從圖10和圖11設(shè)備的局部下方看的立體圖；圖13是圖10和圖11設(shè)備的一部分的頂平面圖，為了清楚的原因，去除了部分細(xì)節(jié)；圖14和圖15示出了處于兩個不同操作位置中的圖1至圖3系統(tǒng)的細(xì)節(jié)的局部橫截面；圖16示出了圖1至圖3的系統(tǒng)的細(xì)節(jié)的局部橫截面；圖17是圖14和圖15所示的細(xì)節(jié)的一部分的立體圖；圖18是圖17細(xì)節(jié)的分解立體圖；圖19和圖20示出了處于各種操作步驟中的圖4裝置的細(xì)節(jié)；圖21是圖4裝置的頂平面圖22示出了用圖1的系統(tǒng)進(jìn)行的試驗的照片；圖23以放大比例示出了圖1和圖2細(xì)節(jié)的一個實施方式；圖M是圖17所示部分的一個變型的立體圖；圖25是圖M變型的分解立體圖；圖沈是圖M變型的側(cè)面橫截面圖；圖27和圖28示出了處于各種操作步驟中的圖31的裝置的細(xì)節(jié)；圖四是圖31裝置的一個部件的分解立體圖；圖30是圖四的部件的頂平面圖；圖31是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置的頂平面圖；圖32是從圖6的部件的一個變型(具體地，是圖31裝置的一個部件)下方看的平面圖；以及圖33以放大比例示出了圖32的細(xì)節(jié)。
具體實施例方式微流體系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于將至少一種給定類型的顆粒Cl (在圖20中示意性地示出)與樣本基本上隔離的微流體系統(tǒng)1。系統(tǒng)1(圖1)包括入口 2，在使用中，通過該入口將樣本引入系統(tǒng)1 ；分離單元3，將其設(shè)計為以基本上選擇性的方式將給定類型的顆粒Cl的至少一部分與樣本的其他顆粒C2(在圖20中示意性地示出)分離；以及出口 8， 其與分離單元3連接，并且，具體地，在使用中，所分離的給定類型顆粒Cl的至少一部分以基本上選擇性的方式通過該出口從系統(tǒng)1離開。分離單元3與入口 2連接。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括閥9，設(shè)置在入口 2與分離單元3之間(具體地， 設(shè)置在入口 2和主腔室4之間)；以及閥12，設(shè)置在出口 8與分離單元3之間。具體地，系統(tǒng)1包括設(shè)置在分離單元3與系統(tǒng)1的朝著外部的每個開口之間的閥。根據(jù)一些實施方式，分離單元3包括主腔室4和回收腔室5，并且所述分離單元3 被設(shè)計為，以基本上選擇性的方式相對于樣本的其他顆粒C2將給定類型的顆粒Cl的至少一部分從主腔室4移動至回收腔室5。分離單元3進(jìn)一步包括通道5，其將腔室4和5連接(即，使得流體能夠在它們之間通過)，并具有比腔室4和5 二者本身的尺寸小得多的尺寸(具體指寬度和長度)。系統(tǒng)1裝配有出口 7，與主腔室4連接以使得樣本能夠自由地進(jìn)入主腔室4內(nèi)， 由此用作通氣部；以及出口 8，其與回收腔室5連接，并且，在使用中，收集在回收腔室5中的給定類型的顆粒Cl的至少一部分通過該出口從系統(tǒng)1離開。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括閥9，設(shè)置在主腔室4的上游；閥10，設(shè)置在主腔室4與出口 7 之間；閥11，與回收腔室5連接；以及閥12，設(shè)置在回收腔室5與出口 8之間。具體地，將閥 11設(shè)置在回收腔室5與載液源之間。更精確地，將回收腔室5設(shè)置在一側(cè)上的主腔室4與另一側(cè)上的閥11、12之間；將主腔室4設(shè)置在一側(cè)上的回收腔室5與另一側(cè)上的閥9、10之間。將閥9和10設(shè)計為用于調(diào)節(jié)樣本到主腔室4的流入。將閥11和12設(shè)計為用于調(diào)節(jié)載液到回收腔室5的流入以及載液連同給定類型的顆粒Cl 一起通過出口 8從回收腔室5的流出。如果，在使用中，閉合閥9和12并打開閥11和10，那么，執(zhí)行主腔室4的沖洗；換句話說，從主腔室4排出樣本的其他顆粒C2 (即，使其流出)。根據(jù)特定實施方式，載液是緩沖溶液，具體地磷酸鹽緩沖液(PBS)。根據(jù)圖1所示的實施方式，系統(tǒng)1包括存儲器13，其設(shè)置在入口 2與閥9之間并被設(shè)計為收集通過入口 1本身引入的樣本；以及用于容納載液的存儲器14，將其設(shè)計為填充回收腔室5。換句話說，存儲器4用作載液源。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括存儲器7’，其被設(shè)置在出口 7處并被設(shè)計為收集來自主腔室4的流體。將閥9設(shè)置在入口 2與主腔室4之間，具體地設(shè)置在存儲器13與主腔室4之間， 并將閥9設(shè)計為將入口 2和主腔室4相對于彼此連接或隔離。有利地，系統(tǒng)1進(jìn)一步包括壓力源15，其用于沿給定壓力的供應(yīng)方向上在存儲器 13與主腔室5之間施加壓力差。具體地，將壓力源15設(shè)計為，在給定壓力的供應(yīng)方向上從存儲器13朝著主腔室5施加壓力。根據(jù)一些實施方式，將存儲器13設(shè)置在壓力源15與閥 9之間。具體地，將存儲器13設(shè)置在壓力源15與主腔室4之間。根據(jù)特定實施方式，系統(tǒng)1包括管道16，其將壓力源15與主腔室4連接(S卩，使得流體能夠在它們之間通過)，并且存儲器13和閥9是沿著管道16設(shè)置的。管道16具有小于或等于2mm的當(dāng)量直徑的橫截面；有利地，管道16具有大于或等于50 μ m的當(dāng)量直徑的橫截面。管道16包括至少一個伸展部(stretch)，其具有小于或等于0.9mm的當(dāng)量直徑的橫截面。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括振動裝置17，其被設(shè)計為至少在從入口 2到主腔室4的區(qū)域中以施加在樣本上的壓力的振動方式導(dǎo)致變化，并且該振動裝置被設(shè)置在壓力源15與存儲器13之間。這樣，使存在于存儲器13中和/或管道16中和/或主腔室4中的樣本的顆粒 Cl和C2振動；改進(jìn)了樣本的顆粒Cl和C2從存儲器13到主腔室4的流入。顆粒Cl和C2 具有更小的聚集或粘附至存儲器13的壁和/或管道16的壁和/或主腔室4的壁的趨勢。 改進(jìn)了顆粒Cl和C2在主腔室4內(nèi)的分布均勻性。有利地，振動裝置17包括振動隔膜18，該振動隔膜具體通過T形接頭19連接至管道16。根據(jù)特定實施方式，振動隔膜是具有入口和出口短回路的微型泵(Thinxxs MDP2205)。根據(jù)一些實施方式(未在圖1中示出)，沿著管道16將入口 2設(shè)置在壓力源15 (具體地，接頭19)與存儲器13之間。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括管道20，所述管道被設(shè)置在主腔室4與出口 7之間，并且，管道20具有至少一個伸展部20’，其橫截面比管道16的橫截面小。具體地，伸展部20’的橫截面比管道16的橫截面小至少ΙΟΟμπι。有利地，伸展部20’被設(shè)置在主腔室4 的正下游(即，中間沒有其他伸展部或元件)。伸展部20’具有小于150 μ m的寬度、小于IlOym的深度、和大于2mm的長度。有利地，伸展部20’具有大于100 μ m的寬度、大于30 μ m的深度，以及，具體地，小于6mm的長度。根據(jù)一些實施方式，管道20包括伸展部20”，其被設(shè)置在伸展部20’與出口 7之間，并且，伸展部20”具有比伸展部20’的當(dāng)量直徑大的當(dāng)量直徑的橫截面(具體地，基本上等于管道16的當(dāng)量直徑)。通常，根據(jù)不同的實施方式，系統(tǒng)1包括傳感器，用于直接或間接地檢測樣本何時開始進(jìn)入管道20 ；阻滯裝置，用于阻滯樣本朝著主腔室的流入；以及控制組件，其連接至傳感器以及連接至阻滯裝置，其用于根據(jù)傳感器所檢測到的情況(具體地，樣本何時開始進(jìn)入管道20)啟動阻滯裝置。根據(jù)一些具體實施方式
，系統(tǒng)1包括壓力傳感器21，用于檢測沿著管道16和/或主腔室4處的壓力變化；以及阻滯裝置22，用于阻滯樣本朝著主腔室4的流入。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括控制組件23，該控制組件與壓力傳感器21和阻滯裝置22連接，其用于根據(jù)所檢測的壓力的變化而啟動阻滯裝置22。具體地，在使用中，當(dāng)壓力傳感器21檢測到大于給定閾值壓力的壓力時，控制組件23啟動阻滯裝置22。根據(jù)另一特定實施方式，附加地或作為壓力傳感器21的一個替代方式，系統(tǒng)1包括以下元件中的一個或多個光學(xué)傳感器，設(shè)置在伸展部20’的入口處；電導(dǎo)率檢測器，被設(shè)置在伸展部20’的入口處，用于檢測由于樣本開始通過而產(chǎn)生的電導(dǎo)率變化；電容率檢測器，被設(shè)置在伸展部20’的入口處，用于檢測由于樣本開始通過而產(chǎn)生的電容率變化；熱阻檢測器，被設(shè)置在伸展部20’的入口處，用于檢測由于樣本開始通過而產(chǎn)生的熱阻變化； 以及熱容量檢測器，被設(shè)置在伸展部20’的入口處，用于檢測由于樣本開始通過而產(chǎn)生的熱容量變化。在所有這些示例中，控制組件23均與檢測器連接，并且控制組件23被設(shè)計為根據(jù)檢測器所檢測到的變化而啟動阻滯裝置20。根據(jù)一些實施方式，光學(xué)傳感器是集成光電二極管，或者是外部攝像機(jī)(可能具有用于圖像放大的系統(tǒng))。具體參考圖23，阻滯裝置22包括安全閥22’，并且，有利地，將阻滯裝置22設(shè)置在壓力源15和存儲器13之間；當(dāng)操作阻滯裝置22時，打開安全閥22’，并且，來自壓力源15 的空氣射流朝著外部被釋放，壓力沿著管道16降低。安全閥22’通過T形接頭22”與管道 16液力地連接。具體地，阻滯裝置22被設(shè)置在接頭19與壓力源15之間，具體地相對于朝向主腔室4的壓力的供應(yīng)方向設(shè)置在壓力傳感器21的上游。從上面已經(jīng)闡述的內(nèi)容中，可能推斷出，改進(jìn)了樣本到分離單元3的引入，因此減小了大部分樣本越過分離單元3本身的危險。根據(jù)替代實施方式，不存在阻滯裝置22，阻滯功能由與控制組件23連接的閥9執(zhí)行。換句話說，在使用中，當(dāng)壓力傳感器21檢測到比給定閾值壓力高的壓力時，控制組件23 關(guān)閉閥9。有利地，將控制組件23與閥9、10、11和12連接?？山?jīng)由傳統(tǒng)的電連接(電纜)或經(jīng)由電磁波(例如，通過無線電波、微波等)來提供控制組件與其他元件(裝置、閥單元等)之間的連接。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括入口 24。存儲器14被設(shè)置在入口 M與閥11之間，并將存儲器14設(shè)計為收集通過入口 M引入的載液。閥11被設(shè)置在入口 M與回收腔室5之間，并且閥11被設(shè)計為將入口 M與回收腔室5相對于彼此連接或隔離。具體地，閥11被設(shè)置在存儲器14與回收腔室5之間，并且
10閥11被設(shè)計為將存儲器14與回收腔室5相對于彼此連接或隔離。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括壓力源25，用于在存儲器14與回收腔室5之間施加壓力差。具體地，壓力源25從存儲器14朝著回收腔室5施加壓力。有利地，存儲器14被設(shè)置在壓力源25與閥11之間。具體地，系統(tǒng)1包括管道26， 其將壓力源25與回收腔室5連接(S卩，使得流體能夠在它們之間通過)，并且，存儲器14和閥13是沿著管道沈設(shè)置的。根據(jù)一些實施方式，沿著管道沈設(shè)置入口 24，具體地，將入口 M設(shè)置在壓力源25 與存儲器14之間。具體參考圖3，系統(tǒng)1包括振動裝置17a，其與振動裝置17相似，并被設(shè)計為至少在回收腔室5的區(qū)域中以壓力振動的方式導(dǎo)致變化。這樣，使存在于回收腔室5內(nèi)的給定類型的顆粒Cl振動，并改進(jìn)給定類型的顆粒Cl本身從回收腔室5朝著出口的流出。顆粒 Cl具有減小的聚集或粘附至回收腔室5的壁和/或管道27的壁的趨勢，管道27將回收腔室5與出口 8連接(即，使得流體能夠在它們之間通過)。閥12被設(shè)置在回收腔室5與出口 8之間。有利地，振動裝置17a包括隔膜泵18a，該隔膜泵具體通過T形接頭19a連接至管道26。根據(jù)實施方式(未示出)，用于填充腔室5的系統(tǒng)與用于腔室4的系統(tǒng)相似。因此，在所述示例中，阻滯裝置(未示出)被設(shè)置在壓力源25與存儲器14之間；此外，與以上參考主腔室4所述類似的一個或多個傳感器和/或檢測器(未示出)被布置在管道27的入口處或布置在其他適當(dāng)?shù)奈恢弥?。根?jù)實施方式(未示出)，系統(tǒng)1包括檢測器(具體地，光學(xué)或impedentiometric 或超聲波檢測器)，其設(shè)置在出口 8處，連接至控制組件23，并被設(shè)計為檢測從出口 8離開的液體。將控制組件23設(shè)計為，根據(jù)光學(xué)傳感器所檢測到的情況來調(diào)節(jié)閥11和/或12的打開。具體地，在使用中，當(dāng)光學(xué)傳感器檢測到載液的至少一個液滴時(其中存在給定類型的顆粒Cl的至少部分)，控制組件23啟動安全閥，這使得啟動壓力為零，從而阻止液體的流動。附加地或替代地，當(dāng)光學(xué)傳感器檢測到載液的至少一個液滴時(其中，存在給定類型的顆粒Cl的至少部分)，控制組件23關(guān)閉閥12和/或閥11。這樣，可能在非常小體積的液體中獲得顆粒Cl。這便于后續(xù)分析步驟。圖2示出了系統(tǒng)1的一個實施方式，其與圖1的系統(tǒng)1不同，不同之處在于管道 26相對于回收腔室5的位置，并且，其包括將回收腔室5于出口 7連接(或與未示出的另一出口連接)的管道28，閥四沿著管道觀設(shè)置，閥四與控制組件23連接。管道沈在管道 27和28之間與回收腔室5連接。具體地，管道沈基本上在通道6的前部與回收腔室5連接。具體參考圖14和圖15，根據(jù)一些實施方式，閥9、10、11和12中的至少一個(具體地，每個閥9、10、11和12)具有以下參考特定閥V描述的特定結(jié)構(gòu)(換句話說，閥9、10、11 和12中的一個或多個具有以下描述的閥V的結(jié)構(gòu))。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種閥V。閥V裝配有閉合元件30，其包括基本上彈性的材料(具體地，由基本上彈性的材料組成)，并被設(shè)計為在阻滯位置(圖14所示)與打開位置(圖15所示)之間通過，在阻滯位置中，閉合元件30將相應(yīng)管道的兩個伸展部31和32隔開，在打開位置中，閉合元件30 被設(shè)置成允許流體在伸展部31和32之間通過。閥V包括隔膜33，將其設(shè)置在兩個伸展部31與32之間。當(dāng)將閉合元件30設(shè)置在阻滯位置中時，閉合元件30本身與隔膜33接觸，以將伸展部31和32隔開。當(dāng)將閉合元件30設(shè)置在打開位置中時，將閉合元件30本身設(shè)置在離隔膜33 —定距離處，以使得流體能夠在伸展部31和32之間通過。閥V進(jìn)一步包括相應(yīng)的機(jī)械壓力元件34，其朝著伸展部31和32 (具體地，朝著隔膜3 推動閉合元件30，以將閉合元件30本身保持在阻滯位置中。有利地，機(jī)械壓力元件 34包括(具體地，其是)彈簧，當(dāng)閉合元件34從阻滯位置移動至打開位置時該彈簧被壓縮， 并且當(dāng)閉合元件34從打開位置移動至阻滯位置時該彈簧延伸。閥V包括流體動力致動器35，其又包括裝配有中空元件37的致動器噴嘴36，中空元件37容納機(jī)械壓力元件34。中空元件37具有內(nèi)部通道38和被設(shè)置為與閉合元件34接觸的開口端(具體地，設(shè)置有致動器孔39)。流體動力致動器35包括密封元件40，其被設(shè)計為沿著內(nèi)部通道38以不透流體的方式滑動，并被設(shè)置在與致動器孔39相對應(yīng)的位置中跟機(jī)械壓力元件接觸。流體動力致動器35進(jìn)一步包括抽吸單元41，所述抽吸單元又包括將致動器噴嘴 36與抽吸源43 (圖3所示)連接的管道42。在使用中，當(dāng)操作抽吸單元41時，密封元件30被反吸并推動密封元件40，密封元件40在內(nèi)部通道38內(nèi)滑動以壓制機(jī)械壓力元件34。所述負(fù)壓以如下方式使閉合元件30 移動得遠(yuǎn)離隔膜33，所述方式即，使閉合元件30到達(dá)打開位置。當(dāng)抽吸單元未啟動時，機(jī)械壓力元件34朝著外部推動密封元件40使之通過致動器孔39。密封元件40轉(zhuǎn)而以如下方式依次將閉合元件30推壓在隔膜33上，所述方式即，使得閉合元件30本身到達(dá)阻滯位置。閉合元件30 (也在圖7中示出)具有膜部分44和沿著膜部分44的周緣延伸的凸起部45。換句話說，閉合元件30在周緣處具有更大的厚度。這使得能夠改進(jìn)閉合元件30 與致動器噴嘴36 (具體地，中空元件37)之間的膜的機(jī)械阻力和流體密封性。凸起部45具有環(huán)形形狀。根據(jù)特定實施方式，膜部分44具有基本上圓柱形的形狀；在此示例中，凸起部45 具有圓環(huán)的形狀。根據(jù)一些實施方式，閉合元件30由單種彈性體材料(即，彈性體)或者由多種彼此不同的彈性體材料的組合(例如，混合物)制成。有利地，彈性體包括硅酮(具體地，由硅酮組成)，所述硅酮具體為硅橡膠。根據(jù)一些實施方式，硅酮具有以下化學(xué)式[R2SiOJn其中，η是大于4的整數(shù)，在由甲基、乙基、丙基組成的組中彼此獨立地選擇每個R。根據(jù)一些實施方式，彈性體包括僅一種硅酮(即，由一種硅酮組成)，或者，替代地，包括彼此不同的多種硅酮(即，由多種硅酮組成)。根據(jù)一些實施方式，機(jī)械壓力元件46 (具體地，彈簧)設(shè)置于致動器噴嘴36的下方，其用于將致動器噴嘴36本身推壓在閉合元件30上。
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根據(jù)一個變型，流體動力致動器35具有圖M至圖沈所示的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，密封元件40包括可拆卸的兩個部件40，和40”。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，閥V的特定結(jié)構(gòu)具有明顯比現(xiàn)有技術(shù)好的優(yōu)點。第一優(yōu)點是，降低的樣本被氣體污染(具體地，空氣)的危險。在這點上，應(yīng)注意， 通常閉合元件30是部分可透過氣體的，并且，在所提出的解決方案中，并非必須供應(yīng)空氣射流以將閉合元件30保持在阻滯位置中(在供應(yīng)空氣射流的情況下，該空氣射流的一部分將進(jìn)入管道)。第二優(yōu)點是，當(dāng)抽吸源起作用時(零件被裝配在一起以提供高流體密封性)頭部損耗的減小。在圖3的實施方式中，示意性地示出了閥9和11，并且，它們基本上具有與上述閥 V相同的結(jié)構(gòu)。在此情況中，有利地，閥9和11均連接至相應(yīng)的抽吸源43。根據(jù)一些實施方式(未示出)，系統(tǒng)1不包括壓力源15和25。在此情況中，閥9 和/或11 (而不是單個閥)包括沿著管道16和/或沈連續(xù)布置的多個閥。在使用中，順序地打開和關(guān)閉連續(xù)布置的閥，以將樣本和/或載液供應(yīng)至分離單元3。這樣，連續(xù)布置的閥以與蠕動泵相似的方式工作。應(yīng)注意，為了像蠕動泵那樣工作，至少三個連續(xù)布置的閥通常是必須的。然而，根據(jù)一些實施方式，閥9和/或11均包括兩個連續(xù)布置的閥(具體地，由其組成)。在這些情況中，將所述閥與閥10和/或12 —起操作，以用作蠕動泵。這些實施方式提供了一些優(yōu)點其不需要集成笨重的壓力源；并且，它們使得能夠以非常精確的方式調(diào)節(jié)供應(yīng)至分離單元3的流體的量。根據(jù)圖3所示的實施方式，系統(tǒng)1包括介電電泳系統(tǒng)。分離單元3包括介電電泳系統(tǒng)的至少一部分。根據(jù)一些實施方式，分離單元3包括介電電泳系統(tǒng)(其整體)。具體地，系統(tǒng)1(具體地介電電泳系統(tǒng))包括光學(xué)傳感器47。將控制組件23與光學(xué)傳感器47連接以及與分離單元3連接。有利地，光學(xué)傳感器46包括攝像機(jī)48。在使用中，控制組件23根據(jù)光學(xué)傳感器47所檢測到的情況啟動腔室4和5的不同有效元件。根據(jù)一些實施方式，分離單元3進(jìn)一步包括操作員界面49(人/機(jī)界面)。有利地，操作員界面49包括個人計算機(jī)。根據(jù)一些實施方式，介電電泳系統(tǒng)和/或其操作如在專利申請NO.W00069565、 W02007010367.W02007049120中的至少一篇中描述的，為了描述的完整性，在這里整體回憶這些專利的內(nèi)容(并且，結(jié)合于此以供參考)。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1 (圖2)包括冷卻組件50，其被設(shè)計為冷卻分離單元3的至少部分，具體地主腔室4和回收腔室5。根據(jù)一些實施方式，冷卻組件50是珀耳帖組件且包括具有有效表面52的冷卻板 51，被設(shè)計為從分離單元3吸收熱量；以及用于產(chǎn)生熱量的排放表面53。有利地，有效表面 52具有比排放表面53小的延伸部。根據(jù)一些實施方式，由導(dǎo)熱聚合物材料制成的墊子(其本身是已知的)設(shè)置在有效表面52與分離單元3之間。冷卻組件50進(jìn)一步包括與調(diào)節(jié)回路55連接的傳熱板M，其用作熱交換器裝置?；芈?5包括兩個管道56 ；設(shè)置在兩個管道56之間的散熱器57 ；多個風(fēng)扇58，用于當(dāng)調(diào)節(jié)液體在散熱器57內(nèi)流動時冷卻所述調(diào)節(jié)液體；以及泵59，其使得調(diào)節(jié)液體沿著管道56流動并流過散熱器57。根據(jù)圖3所示的實施方式，系統(tǒng)1包括至少一個(在所述情況中，是四個)用于朝著主腔室4和回收腔室5推動冷卻組件50的機(jī)械壓力元件60 (具體地，是彈簧)。具體參考圖16、圖18、圖13和圖3，系統(tǒng)1進(jìn)一步包括分別布置在管道16的兩個伸展部之間以及管道26的兩個伸展部之間的兩個壓力供應(yīng)噴嘴61和61a。壓力供應(yīng)噴嘴61包括與壓力裝置64連接的中空本體62，并具有相對于壓力裝置 64設(shè)置在相對端處的壓力供應(yīng)孔63。壓力裝置64包括壓力單元65，該壓力單元又包括壓力源15和管道(具體地，管道 16的第一伸展部)，所述管道將壓力源15與壓力供應(yīng)噴嘴61連接。密封環(huán)66 (在圖7，圖16中示出)設(shè)置在壓力供應(yīng)孔63與管道16的第二伸展部之間，其包括基本上彈性的材料(具體地，由其組成)。有利地，基本上彈性的材料被定義為如上參考閉合元件30所述的。根據(jù)一些實施方式，密封環(huán)66基本上是圓形的并具有基本上中心的孔67;內(nèi)部部分，其界定孔67;以及外圍部分，其具有比內(nèi)部部分大的厚度。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1進(jìn)一步包括至少一個機(jī)械壓力元件68 (具體地，彈簧)， 其被設(shè)置為朝著密封環(huán)66推動壓力供應(yīng)噴嘴63 (具體地，將壓力供應(yīng)噴嘴推壓在密封環(huán)上)。這樣，在壓力供應(yīng)噴嘴63、密封環(huán)66和管道16的第二伸展部之間獲得更小的壓力彌散(即，更好的密封)。機(jī)械壓力元件68具有補(bǔ)償裝置的任何可能的平面性不足以及調(diào)節(jié)所施加的接觸力的重要作用。根據(jù)有利的實施方式，壓力供應(yīng)噴嘴61a具有與壓力供應(yīng)噴嘴61相同的結(jié)構(gòu)，其與壓力裝置64連接，并由相應(yīng)的機(jī)械壓力元件68a推向相應(yīng)的密封環(huán)66a。系統(tǒng)1進(jìn)一步包括座部69(在圖13中部分地示出)，其被設(shè)計為容納本身已知且未示出類型的可去除的收集器(例如，試管)，并被設(shè)置在出口 8處。密封環(huán)70設(shè)置在管道27與座部69之間，其被設(shè)計為確保管道27與座部69之間的更小的分散(即，更好的密封)。密封環(huán)70包括基本上彈性的材料(具體地，由其組成)。有利地，基本上彈性的材料被限定為如上參考閉合元件30所述的。根據(jù)一些實施方式，密封環(huán)70基本上是圓形的并具有基本上中心的孔71 ；內(nèi)部部分，其界定所述孔71 ；以及外圍部分，其具有比內(nèi)部部分大的厚度。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括兩個可分離的部分基本上固定的設(shè)備72 (在圖 10和圖11中部分地示出了該設(shè)備72的一個實施方式)和裝置73(在圖21的頂平面圖和圖4的分解圖中示出了裝置73的一個實施方式)。根據(jù)本發(fā)明的一個特定方面，提供了一種用于將至少一種給定類型的顆粒Cl與樣本隔離的微流體系統(tǒng)，系統(tǒng)1包括第一入口 2，在使用中，樣本通過該第一入口被弓I入系統(tǒng)1 ；分離單元3，其包括主腔室4和回收腔室5，并被設(shè)計為以基本上選擇性的方式將給定類型的顆粒Cl的至少部分相對于樣本的其他顆粒C2從主腔室4移動至回收腔室5 ；第一出口 7，與主腔室4連接；以及第二出口 8，其與回收腔室5連接，在使用中，收集在回收腔室5 中的給定類型的顆粒Cl的至少部分通過該第二出口從系統(tǒng)1離開；系統(tǒng)1的特征在于，其包括第一閥9，設(shè)置在主腔室4的上游；第二閥10，設(shè)置在主腔室4與第一出口 7之間 ’第
1三閥11，設(shè)置在回收腔室5的上游；以及第四閥12，設(shè)置在回收腔室5與第二出口 8之間。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面的一個或多個上述特征。在使用中，根據(jù)在下文中描述的方法來使用系統(tǒng)1(根據(jù)以上提到的本發(fā)明的一個或多個方面)。^^根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種通過微流體系統(tǒng)將至少一種給定類型的顆粒 Cl與樣本隔離的方法。微流體系統(tǒng)是系統(tǒng)1或與系統(tǒng)1相似的微流體系統(tǒng)。有利地，微流體系統(tǒng)是根據(jù)本發(fā)明的前述方面之一的如上所述的系統(tǒng)1。在任何情況中，為了本方法的后續(xù)描述中簡單的原因，將用以上分別用來標(biāo)示系統(tǒng)1和相似或相同的零件的附圖標(biāo)記來標(biāo)示微流體系統(tǒng)及其零件。該方法包括通過系統(tǒng)1的入口 2將樣本引入系統(tǒng)1的步驟；分離步驟，在該步驟的過程中，將給定類型的顆粒Cl的至少部分與系統(tǒng)1的分離單元3內(nèi)的其他顆粒C2分離； 第一供應(yīng)步驟，其至少部分地在分離步驟之前，并且，在該步驟的過程中，將樣本的至少部分供應(yīng)至分離單元3(在圖19e至圖19i中示意性地示出了第一供應(yīng)步驟)；以及回收步驟， 其至少部分地在分離步驟之后，并且，在該步驟的過程中，使得以基本上選擇性的方式分離的給定類型的顆粒Cl的至少部分通過系統(tǒng)1的出口 8從分離單元3流出(在圖20c和圖 20d中示意性地示出了回收步驟)。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括設(shè)置在入口 2與分離單元3之間的閥9 ；以及設(shè)置在出口 8與分離單元3之間的閥12。在分離步驟的過程中，將閥9和12保持封閉。具體地，系統(tǒng)1包括設(shè)置于系統(tǒng)1的朝向外部的每個開口(例如，入口和/或出口)與分離單元3之間的閥。在分離步驟的過程中，將這些閥都保持封閉。根據(jù)一些實施方式，回收步驟完全在分離步驟之后。根據(jù)一些實施方式，分離步驟完全在第一供應(yīng)步驟之后。根據(jù)一些實施方式，在分離步驟的過程中，以基本上選擇性的方式將給定類型的顆粒Cl相對于樣本的其他顆粒C2從主腔室4移動至分離單元3的回收腔室5 (在圖20a 中示出了分離步驟的結(jié)束)。根據(jù)一些實施方式，在分離步驟的過程中，使用如圖2所述的系統(tǒng)，將多種給定類型的顆粒Cl從主腔室4移動至回收腔室5的特定區(qū)域，其通過流體阻力而與回收腔室的其余部分隔離。系統(tǒng)1的出口 7和出口 8分別連接至主腔室4和回收腔室5。有利地，系統(tǒng)1包括閥9，將其設(shè)置在主腔室4的上游；閥10，設(shè)置在主腔室4的下游；閥11，設(shè)置在回收腔室5的上游；閥12，設(shè)置在回收腔室5的下游。在分離步驟的過程中，封閉閥9、10、11、12，具體是為了將主腔室4和回收腔室5相對于外部隔離。該方法進(jìn)一步包括第一供應(yīng)步驟，其至少部分地在分離步驟之前，并且，在該步驟的過程中，將樣本的至少部分供應(yīng)至主腔室4(在圖19e至圖19i中示意性地示出了第一供應(yīng)步驟)；以及第二供應(yīng)步驟，其至少部分地在分離步驟之前，并且，在該步驟的過程中， 將載液供應(yīng)至回收腔室5 (在圖19a至圖19d中示出了第二供應(yīng)步驟)。該方法進(jìn)一步包括回收步驟，在該步驟的過程中，載液連同給定類型的顆粒Cl的
15至少部分一起通過出口 8從回收腔室5流出(在圖20c和圖20d中示意性地示出了回收步
驟)ο根據(jù)一些實施方式，在引入步驟的過程中，將樣本的至少一部分引入系統(tǒng)1的存儲器13。有利地，通過介電電泳而發(fā)生分離步驟。至少在分離步驟的過程中，冷卻分離單元 3。根據(jù)一些實施方式，第一和第二供應(yīng)步驟中的至少一個或兩個完全在分離步驟之
、r -根據(jù)一些實施方式，第二供應(yīng)步驟至少部分地在第一供應(yīng)步驟之前。有利地，第二供應(yīng)步驟完全在第一供應(yīng)步驟之前。根據(jù)一些實施方式，將第一壓力設(shè)定為對主腔室4供應(yīng)樣本。具體地，第一壓力將樣本從存儲器13朝著主腔室4推動。根據(jù)一些實施方式，至少在第一供應(yīng)步驟之前和在此步驟的過程中施加第一壓力。有利地，在回收步驟的過程中，給定類型的顆粒Cl的至少部分受到振動；具體地， 其受到以振動方式變化的壓力(振動頻率在2Hz和80Hz之間，有利地，從5Hz到40Hz)。有利地，在第一供應(yīng)步驟的過程中，系統(tǒng)1的閥9和系統(tǒng)1的閥10是打開的，所述閥9被設(shè)置在主腔室4的上游，所述閥10被設(shè)置在主腔室4與出口 7之間。具體地，在第一供應(yīng)步驟的過程中，樣本穿過閥9。根據(jù)一些實施方式，在第一供應(yīng)步驟的過程中，樣本受到振動；具體地，其受到以振動方式變化的壓力(振動頻率在2Hz和80Hz之間，有利地，從5Hz到40Hz)。根據(jù)特定實施方式，系統(tǒng)1包括用于將入口 2連接至主腔室4的管道16 ；以及管道20，其被設(shè)置在主腔室4與出口 7之間，并且，其具有比管道16的橫截面小的橫截面，具體地，小至少IOOym;在第一供應(yīng)步驟的過程中，檢測樣本的壓力；根據(jù)所檢測到的壓力而阻滯樣本的供應(yīng)，具體地當(dāng)檢測到比給定值高的壓力時。根據(jù)其他實施方式，附加地或作為壓力檢測的一個替代方式，進(jìn)行以下檢測中的一個或多個樣本在腔室4與管道20之間通過的光學(xué)檢測；由于樣本開始通過而導(dǎo)致的腔室4與管道20之間的連接區(qū)域中的電導(dǎo)率的變化的檢測；由于樣本開始通過而導(dǎo)致的腔室 4與管道20之間的連接區(qū)域中的電容率的變化的檢測；由于樣本開始通過而導(dǎo)致的腔室4 與管道20之間的連接區(qū)域中的熱阻的變化的檢測；以及由于樣本開始通過而導(dǎo)致的腔室4 與管道20之間的連接區(qū)域中的熱容量的變化的檢測。在所有以上情況中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樣本開始進(jìn)入管道20時，阻滯樣本40的流入。根據(jù)一些實施方式，在第二供應(yīng)步驟的過程中，系統(tǒng)1的閥11和閥12是打開的， 所述閥11被設(shè)置在回收腔室5的上游，所述閥12被設(shè)置在回收腔室5與出口 8之間。有利地，將第二壓力設(shè)定為對回收腔室5供應(yīng)載液。具體地，第二壓力將載液從系統(tǒng)1的存儲器14朝著回收腔室5推動。在第二供應(yīng)步驟的過程中，載液穿過閥11。根據(jù)一些實施方式，至少在第二供應(yīng)步驟之前和在此步驟的過程中施加第二壓力。在回收步驟的過程中，閥11和12是打開的。
根據(jù)一些實施方式，該方法包括排放步驟，其至少部分地在分離步驟之后并至少部分地在回收步驟之前，并且，在該步驟的過程中，使樣本的其他顆粒C2的至少部分通過出口 7從主腔室4流出；在圖20b和圖20c中示意性地示出了排放步驟。有利地，排放步驟完全在分離步驟之后和/或完全在回收步驟之前。在排放步驟的過程中，閥10和11是打開的，以對主腔室4供應(yīng)載液。排放步驟的執(zhí)行使得能夠減小其他顆粒C2的部分在回收步驟的過程中穿過出口 8的危險，所述其他顆粒C2的部分是隨著載液流經(jīng)回收腔室5的流動而從主腔室4收回的。實際上，根據(jù)一些實施方式，閥11和12是打開的，以用載液填充回收腔室5。在這點上，閥9和10是以使得樣本將填充主腔室4的方式打開的。然后，封閉閥9、10、11和 12，并且以基本上選擇性的方式使給定類型的顆粒Cl從主腔室4到達(dá)回收腔室5。在這點上，閥11和10是打開的，以使得其他顆粒C2的至少部分從腔室4流出。根據(jù)一些實施方式，以這樣的方式將給定類型的顆粒Cl布置在回收腔室5內(nèi)，所述方式即，使得在排放步驟的過程中，所述顆粒Cl至少部分地留在回收腔室5本身內(nèi)。具體地，將給定類型的顆粒Cl相對于通道6橫向地布置(即，不在其前面)，所述通道6用于主腔室4和回收腔室5之間的連接。具體地，將顆粒C2布置在通道6與用于連接至出口 8 的管道26之間。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括閥四(圖2和圖27)，所述閥四被設(shè)置在回收腔室與出口 7 (或另一未示出的出口)之間。腔室5包括與管道27 (并由此與閥12)液壓連接的第一區(qū)域5’ ；與管道觀(并由此與閥29)液壓連接的第二區(qū)域5”;以及限定管道沈的終端伸展部(并由此與閥11連接)的另一區(qū)域。在第二填充步驟的過程中，閥12和11是打開的，以填充回收腔室5的將閥12和 11連接的第一區(qū)域5’ ；閥11和四是打開的，以填充回收腔室5的將閥11和四連接的第二區(qū)域5”。根據(jù)特定實施方式，閥12，11和四是打開的，以填充第一區(qū)域5’ (圖27b和圖 27c)；在這點上，閥12被閉合且第二區(qū)域5”被填充(圖27d)。在分離步驟的過程中，將給定類型的顆粒Cl的至少部分和至少一種第二給定類型的顆粒C3的至少部分移動至回收腔室5中(圖28a和圖^b)(具體地，移動至第二區(qū)域 5”中)?；厥詹襟E包括第一回收子步驟，在該子步驟的過程中，以基本上選擇性的方式使給定類型的顆粒Cl的至少部分進(jìn)入第一區(qū)域5’ (圖28d)，然后，通過對回收腔室5供應(yīng)進(jìn)一步的載液，使給定類型的顆粒Cl的至少部分通過出口 8從第一區(qū)域5’流出(圖^e)?；厥詹襟E包括第二回收子步驟，在該子步驟的過程中，通過對回收腔室5供應(yīng)進(jìn)一步的載液，使顆粒C3的至少部分通過出口 8從回收腔室5離開。有利地，在第二回收子步驟的過程中，使顆粒C3的至少部分進(jìn)入第一區(qū)域5’ (圖 28e和圖28f)，然后，使顆粒C3的至少部分通過出口 8從第一區(qū)域5’流出(圖^g)。根據(jù)一些實施方式，該方法包括沖洗步驟，在該步驟的過程中，從通道6去除存在于主腔室4中的其他顆粒C2。在沖洗步驟的過程中，閥11和10是打開的(圖^c)。有利地，在沖洗步驟的過程中，閥四是閉合的，并將顆粒Cl和C3布置在第二區(qū)域5”中。有利地，在沖洗步驟的過程中，閥12是閉合的。有利地，在沖洗步驟的過程中，閥9是閉合的。有利地，沖洗步驟至少部分地(具體地，完全地)在回收步驟之后，并至少部分地(具體地，完全地)在回收步驟之前。根據(jù)一些實施方式，在回收步驟的過程中，檢測從出口 8離開的載液的第一液滴； 當(dāng)檢測到第一液滴時，阻滯從回收腔室5的流出。根據(jù)一些實施方式，接連存在多個回收步驟，每當(dāng)檢測到至少一個液滴時，更換布置在出口 8附近的容器。根據(jù)一些實施方式，將二氧化碳供應(yīng)至系統(tǒng)1中。這樣，減小或消除系統(tǒng)1內(nèi)的氧氣的存在。系統(tǒng)內(nèi)存在氧氣會導(dǎo)致在該方法的各種步驟的過程中形成氣泡。根據(jù)替代實施方式，在引入至系統(tǒng)1 (或引入至分離單元幻之前，通過超聲波使載液(和/或可能使樣本)脫氣。有利地，在高于20°C (具體地高于25°C )的溫度下使用樣本和載液。這也減小了形成氣泡的危險。根據(jù)一些實施方式，用根據(jù)本發(fā)明的第一方面定義的系統(tǒng)1應(yīng)用該方法。根據(jù)一些實施方式，系統(tǒng)1包括兩個可分離的部分基本上固定的設(shè)備72 (在圖 10和圖11中部分地示出了設(shè)備72的一個實施方式)和裝置73(在圖21的頂平面圖和圖 4的分解圖中示出了裝置73的一個實施方式)。裝置73有利地是一次性的，并將其設(shè)計為與設(shè)備72連接。根據(jù)一些實施方式，僅使樣本的部分進(jìn)入主腔室4。實際上，樣本經(jīng)歷多個連續(xù)部分分離。微流體裝置根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于將至少一種給定類型的顆粒Cl與樣本隔離的裝置73。裝置73包括入口 2，在使用中，通過入口 2將樣本引入裝置73 ；以及分離單元3，其包括主腔室4和回收腔室5。將分離室3 (具體地，主腔室4)與入口 2連接。具體地，分離單元3包括介電電泳系統(tǒng)的部分。 在使用中，當(dāng)將裝置73安裝在設(shè)備72內(nèi)時，將分離單元3設(shè)計為以基本上選擇性的方式將給定類型的顆粒Cl的至少部分相對于樣本的其他顆粒C2從主腔室4移動至回收腔室5。根據(jù)一些實施方式，裝置73包括與主腔室4連接的出口 7 ；出口 8連接至回收腔室5。在使用中，在回收腔室5中收集的給定類型的顆粒Cl的至少部分通過出口 8從裝置73尚幵。將出口 7設(shè)計為使得樣本能夠自由地進(jìn)入主腔室4內(nèi)，由此用作通氣部。裝置73進(jìn)一步包括閥部分74，其設(shè)置在主腔室4的上游(具體地，設(shè)置在主腔室4與入口 2之間)；以及閥部分75，其設(shè)置在主腔室4與出口 7之間。將閥部分74設(shè)計為形成閥9的部分。將閥部分75設(shè)計為形成閥10的部分。裝置還包括閥部分76，其連接至回收腔室5 ；以及閥部分77，其設(shè)置在回收腔室 5與出口 8之間。具體地，將回收腔室5設(shè)置在一側(cè)上的主腔室4與另一側(cè)上的第三與第四閥部分 76,77之間；將主腔室4設(shè)置在一側(cè)上的回收腔室5與另一側(cè)上的第一與第二閥部分74、75 之間。
將閥部分75設(shè)計為形成閥11的部分。將閥部分76設(shè)計為形成閥12的部分。根據(jù)一些實施方式，閥部分74、75、76和77中的至少一個包括閉合元件30，其被設(shè)計為在阻滯位置和打開位置之間通過，在阻滯位置中，將閉合元件30設(shè)置為將裝置73的相應(yīng)通道的兩個伸展部隔開，在打開位置中，以使得這兩個伸展部彼此連接的方式設(shè)置閉合元件。有利地，每個閥部分74、75、76和77包括相應(yīng)的閉合元件30。有利地，如上所述相對于系統(tǒng)1那樣定義閉合元件30。具體地，閉合元件30具有膜部分，其包括基本上彈性的材料(具體地由其組成)。根據(jù)一些實施方式，閥部分74、75、76和77中的至少一個(具體地每個)包括設(shè)置在裝置73的管道的兩個伸展部之間的隔膜33。在阻滯位置中，閉合元件30與隔膜33接觸；在打開位置中，閉合元件30被設(shè)置在離隔膜33 —定距離處。閥部分74、75、76和77中的至少一個(具體地每個)在裝置73的通道中包括至少一個孔。具體地，將每個閉合元件30設(shè)置在與相應(yīng)通道的兩個相應(yīng)孔相應(yīng)的點中，用相應(yīng)隔膜33將所述孔彼此隔離。這些孔中的每個都具有范圍從0.1到0.7mm的直徑。根據(jù)特定實施方式，每個孔具有大約0. 5mm的直徑。根據(jù)一些實施方式，每個閥部分74、75、76和77與沒有流體動力致動器35的上述閥V的一部分相對應(yīng)。可用裝置73外部的致動器啟動至少一個閉合元件30 ；具體地，外部致動器形成設(shè)備72的部分。更具體地，可用裝置73外部的相應(yīng)致動器啟動每個閉合元件30 ；具體地，外部致動器形成設(shè)備72的部分。將至少一個(具體地每個)閉合元件30至少部分地暴露并面向外設(shè)置。這樣，使閉合元件30與相應(yīng)外部致動器連接的可能性及其相互作用更方便。根據(jù)一些實施方式，裝置73進(jìn)一步包括存儲器13，其設(shè)置在入口 2與閥部分74 之間，并被設(shè)計為收集通過入口 2引入的樣本；以及通道78，其將存儲器13與主腔室4連接，并且，閥部分74沿著該通道78設(shè)置。具體地，通道78構(gòu)成管道16的一部分。有利地，通道78具有范圍從0.9mm至50 μ m的當(dāng)量直徑的橫截面。具體地，通道 78具有范圍從0. 7至0. Imm的寬度和范圍從1. 00至0. 15mm的深度。根據(jù)特定實施方式， 通道78具有大約0. 5mm的寬度和從大約0. 25至大約0. 5mm的深度。通道78的特定路徑有助于減小空氣進(jìn)入裝置73的危險。有利地，存儲器13具有從5μ L至100 μ L的容積，具體地，具有范圍從3至0. 8mm 的寬度和范圍從1. 5至0. 25mm的深度。根據(jù)特定實施方式，存儲器13具有大約35 μ L的容積，大約Imm的寬度和大約 0. 5mm的深度。有利地，將閥部分74設(shè)置在存儲器13與主腔室4之間。根據(jù)一些實施方式，裝置73包括供應(yīng)孔79。具體地，將供應(yīng)孔79設(shè)置在入口 2處。 將存儲器13設(shè)置在供應(yīng)孔79與主腔室4之間。通道78將供應(yīng)孔79與主腔室4連接。根據(jù)一些實施方式，裝置73包括密封環(huán)66，所述密封環(huán)66在外部包圍供應(yīng)孔79。有利地，如上所述相對于系統(tǒng)1那樣定義密封環(huán)66，具體地，將其設(shè)計為與相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴61連接。根據(jù)一些實施方式，裝置73包括通道80 (與管道20的部分相對應(yīng))，其被設(shè)置在主腔室4與出口 7之間且其包括伸展部20’。伸展部20’具有比通道78的橫截面小的橫截面，具體地，小至少100 μ m(在圖9中更清楚地示出了伸展部20’)。有利地，伸展部20’具有小于150 μ m的寬度、小于IlOym的深度、以及大于2mm 的長度。有利地，伸展部20’具有大于100 μ m的寬度、大于30 μ m的深度，以及，具體地，小于6mm的長度。根據(jù)一些實施方式，裝置73包括存儲器14，將其設(shè)計為容納載液。有利地，存儲器 14具有范圍從IOmL至100 μ L的容積，范圍從5至0. 8mm的寬度，以及范圍從1. 5至0. 25mm 的深度。根據(jù)特定實施方式，存儲器14具有大約150 μ L的容積，大約Imm的寬度，以及大約0. 5mm的深度。裝置73包括通道81，其將存儲器14與回收腔室5連接，并且，閥部分76沿著該通道81設(shè)置。具體地，通道81構(gòu)成管道沈的一部分。有利地，通道81具有范圍從0.9mm至200 μ m的當(dāng)量直徑的橫截面。具體地，通道 81具有范圍從0. 7至0. 25mm的寬度和范圍從0. 7至0. 15mm的深度。根據(jù)特定實施方式， 通道81具有大約0. 5mm的寬度和大約0. 25mm的深度。通道81的特定路徑有助于減小空氣進(jìn)入裝置73的危險。根據(jù)一些實施方式，將閥部分76設(shè)置在存儲器14與回收腔室5之間。根據(jù)一些實施方式，裝置73包括供應(yīng)孔82。將存儲器14設(shè)置在供應(yīng)孔82與回收腔室5之間，通道81將供應(yīng)孔82與回收腔室5連接。根據(jù)一些實施方式，裝置73包括密封環(huán)66a，其在外部包圍供應(yīng)孔82。有利地，如上所述相對于系統(tǒng)1那樣定義密封環(huán)66a，具體地，將其設(shè)計為與相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴61a連接。裝置73包括用于將裝置73本身與設(shè)備72電連接的電連接器83 (在圖3中示出)。 有利地，電連接器83包括至少一個電路(具體地，由其組成)，所述電路具體地連接電印刷電路(PCS)。根據(jù)圖31所示的實施方式，裝置73包括被設(shè)計為形成閥四的一部分的另一閥部分四’。在此情況中，將閥部分四’設(shè)置在回收腔室5與裝置73的出口(即，系統(tǒng)1的出口)之間。所述出口可以是相對于上述出口 7和8的另一出口，或可與出口 7或出口 8 — 致(在圖31所示的實施方式中，所述出口與出口 7—致)。因此，根據(jù)一些實施方式，裝置73包括另一出口 ；將閥部分29’設(shè)置在回收腔室5 與該另一出口之間；可選地，該另一出口與出口 7—致。裝置73進(jìn)一步包括管道28，其將腔室5 (具體地，第二區(qū)域5”)與另一出口液壓地連接。將閥部分29’設(shè)置在與管道觀相對應(yīng)的位置中。在這些情況中，腔室5包括第一區(qū)域5’，其與管道27 (并由此與閥部分77)液壓地連接；第二區(qū)域5”，其與管道觀(并由此與閥部分四’)液壓地連接；以及另一區(qū)域，其限定通道81的(S卩，管道沈的)終端伸展部(并由此與閥部分76連接)。管道28具有范圍從0. 9mm至200 μ m的當(dāng)量直徑的橫截面。具體地，管道28具有范圍從0. 7至0. 25mm的寬度和范圍從0. 7至0. 15mm的深度。根據(jù)特定實施方式，管道28具有大約0. 5mm的寬度和大約0. 25mm的深度。將圖31的裝置73設(shè)計為，形成圖2所示的系統(tǒng)1的部分并根據(jù)圖27和圖28中示出的情況而起作用。M根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于將至少一種給定類型的顆粒C2與樣本隔離的設(shè)備72。設(shè)備72包括座部84(在圖11中示出為打開，在圖10中示出為閉合)，其用于容納微流體裝置(具體地，裝置73)，用于將給定類型的顆粒Cl與樣本隔離；電連接器85 (在圖3和圖13中示出)，用于將設(shè)備1與微流體裝置電連接；以及控制組件23，其與電連接器 85連接。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括介電電泳系統(tǒng)的部分。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括開口 86，在圖11中將其示出為處于升高位置中， 在圖10中將其示出為處于下降位置中。在圖12中示出了開口 86的底面。設(shè)備72包括至少四個流體動力致動器35，每個致動器35均被設(shè)計為，形成相應(yīng)閥的一部分且包括相應(yīng)的致動器噴嘴36 (具體地，見圖13)，其具有相應(yīng)的致動器孔39 ；以及至少兩個壓力供應(yīng)噴嘴61和61a，每個噴嘴均具有相應(yīng)的壓力供應(yīng)孔63和63a。每個流體動力致動器35被設(shè)計為使設(shè)備72外部的相應(yīng)的閉合元件30在移動，所述閉合元件具體地屬于所述微流體裝置73。具體地，每個流體動力致動器35被設(shè)計為與相應(yīng)的閉合元件30連接(接觸)。設(shè)備包括至少壓力裝置64，其與壓力供應(yīng)噴嘴61連接以確定壓力供應(yīng)孔63和 63a處的壓力；以及至少一個壓力裝置87，其與致動器噴嘴36連接(圖幻且被設(shè)計為在與致動器孔中至少一個相對應(yīng)的區(qū)域中產(chǎn)生抽吸(圖14和圖15)。當(dāng)開口 86處于升高位置中時，座部84是打開的并可從外部接觸(圖11)；具體地，當(dāng)開口 86處于升高位置中時，可將微流體裝置(具體地，裝置73)插入開口 86本身的下方。在使用中，一旦已將微流體裝置插入開口 86的下方，便降低開口 86(圖10)并使微流體裝置進(jìn)入座部84。這通過轉(zhuǎn)動把手88來實現(xiàn)，把手88在其一端具有凸輪輪廓89。通過轉(zhuǎn)動，凸輪輪廓89克服彈簧(其本身是已知的，并且未將其示出)的阻力向下推動開口 86，彈簧趨向于將開口 86保持在升高位置中。根據(jù)圖12中所示出的，開口 86包括用于檢查閥9、10、11和12的孔86a以及用于使腔室4和5可見的開口 86b。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括壓力組件90 (圖幻，其包括壓力裝置64和87。壓力組件90包括至少一個泵。根據(jù)一些實施方式，壓力裝置64包括壓力單元65和至少一個壓力單元65a，每個壓力單元均連接至相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴61和61a?？煞謩e操作壓力單元65和65a，并且每個壓力單元均被設(shè)計為在相應(yīng)的壓力供應(yīng)孔63和63a處(具體地，是通過的空氣射流)限定壓力。根據(jù)一些實施方式，壓力裝置64包括至少一個壓力源15 (和/或25)(圖1、圖2 和圖幻。壓力單元65和壓力單元6 之間的至少一個包括相應(yīng)的管道(具體地，對于壓力單元65，包括管道16的第一伸展部；對于壓力單元65a，包括管道沈的第一伸展部)，其將壓力源15和/或25連接至相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴61和/或61a。
設(shè)備72包括用于沿著上述管道檢測壓力的壓力傳感器21 ；以及阻滯裝置22，所述阻滯裝置被設(shè)計為中斷壓力向相應(yīng)壓力供應(yīng)噴嘴61和/或61a的傳輸?？刂平M件23連接至壓力傳感器21以及連接至阻滯裝置22連接，以根據(jù)所檢測到的壓力啟動阻滯裝置22。根據(jù)一些實施方式，壓力傳感器21被設(shè)置在與壓力裝置64相對應(yīng)的位置中。有利地，阻滯裝置22包括安全閥，具體地，所述安全閥沿著上述管道(管道16的第一伸展部和/或管道26的第一伸展部)設(shè)置。根據(jù)圖1和圖2所示的實施方式，阻滯裝置22沿著管道16的第一伸展部設(shè)置，并且壓力傳感器21被設(shè)計為檢測管道16本身內(nèi)的壓力。根據(jù)一些實施方式(未示出)，設(shè)備72包括阻滯裝置和用于檢測管道沈處壓力的壓力傳感器。壓力傳感器和阻滯裝置以與上面參考壓力傳感器21和阻滯裝置22所述的相似方式被定義和布置。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括至少一個振動裝置17和/或17a，其沿著上述管道(管道16的第一伸展部和/或管道沈的第一伸展部)設(shè)置，并被設(shè)計為以由相應(yīng)壓力供應(yīng)孔63和/或63a處的壓力源15和/或25定義的壓力的振動方式導(dǎo)致變化(圖3)。有利地，振動裝置17和/或17a包括隔膜泵。有利地，設(shè)備72包括兩個振動裝置17和17a，它們分別沿著管道16的第一伸展部和管道沈的第一伸展部布置。振動裝置17和17a被設(shè)計為以分別由壓力供應(yīng)孔63和 63a處的相應(yīng)壓力源15和25定義的壓力的振動方式導(dǎo)致變化。根據(jù)一些實施方式，壓力裝置87包括至少四個抽吸單元41，每個均連接至相應(yīng)的致動器噴嘴36?？杀舜朔蛛x地操作抽吸單元41，并將每個抽吸單元41設(shè)計為在相應(yīng)的致動器孔39處執(zhí)行至少一個抽吸操作。有利地，壓力裝置87包括至少一個抽吸源43。抽吸單元41中的至少一個包括 相應(yīng)的管道42，其將抽吸源43與相應(yīng)的致動器噴嘴36連接；以及阻滯裝置(其本身是已知的，并且未示出)，所述阻滯裝置被設(shè)計為中斷抽吸向所述相應(yīng)的致動器噴嘴36的傳輸。有利地，上述阻滯裝置包括從以下組中選擇的元件，該組由以下元件組成沿著管道42設(shè)置的閥，以及壓力源43的啟動裝置，所述啟動裝置被設(shè)計為啟動或停用壓力源43 本身。根據(jù)一些實施方式，致動器噴嘴36中的至少一個包括(圖14和圖15)相應(yīng)的機(jī)械壓力元件34，其被設(shè)計為通過相應(yīng)的致動器孔39朝著外部施加壓力。有利地，機(jī)械壓力元件34包括彈簧，密封元件40設(shè)置在所述彈簧的外端處。有利地，一個或多個致動器噴嘴36包括中空元件37，其用于容納機(jī)械壓力元件34 并用于將相應(yīng)的抽吸單元41連接至相應(yīng)的致動器孔39。中空元件37裝配有具有相應(yīng)致動器孔39的一端。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括至少一個機(jī)械壓力元件46，其用于朝著微流體裝置推動一個或多個致動器噴嘴36。有利地，機(jī)械壓力元件46包括彈簧(具體地，由彈簧組成)。 有利地，設(shè)備72包括多個機(jī)械壓力元件46，每個機(jī)械壓力元件46均用于朝著微流體裝置推動相應(yīng)的致動器噴嘴36。具體地，每個機(jī)械壓力元件46均被設(shè)計為朝著相應(yīng)的閉合元件30推動相應(yīng)的致動器噴嘴(或推壓在閉合元件30上)。
根據(jù)一些實施方式，將一個或多個(具體地，所有)流體動力致動器35定義為以上相對于系統(tǒng)1所描述的。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括至少一個機(jī)械壓力元件68和/或68a，其用于朝著微流體裝置推動至少一個相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴61和/或61a (具體地，推壓在微流體裝置上)。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括冷卻組件50，其被設(shè)計為冷卻微流體裝置的至少一部分。具體地，微流體裝置的被吸收熱量的部分是分離單元3。有利地，根據(jù)相對于系統(tǒng)1已經(jīng)描述的來定義冷卻組件50。具體地，冷卻組件50包括具有被設(shè)計為用于從微流體裝置吸收熱量的有效表面 52的冷卻板51 ；以及用于產(chǎn)生熱量的排放表面53。有效表面52的尺寸比排放表面53小。有利地，冷卻組件50包括珀耳帖和與珀耳帖連接的熱交換器裝置(具體地，調(diào)節(jié)回路55)。有利地，設(shè)備72包括至少一個機(jī)械壓力元件60 (具體地，包括多個)，其用于朝著微流體裝置推動冷卻組件50。根據(jù)一個實施方式(未示出)，設(shè)備72包括至少一個另外的致動器噴嘴36和一個另外的相應(yīng)抽吸單元41。根據(jù)一些實施方式，控制組件23連接至壓力裝置64和87，以彼此獨立地調(diào)節(jié)每個致動器噴嘴36和/或每個壓力供應(yīng)噴嘴61處的壓力和/或抽吸。根據(jù)一些實施方式，設(shè)備72包括用于收集包含有給定類型的顆粒Cl的至少部分的載液的收集單元。具體地，收集單元包括座部69 (圖13)，其被設(shè)計為容納本身為已知類型且未示出的可移除收集器(例如，試管)，并被設(shè)置在出口 8處。有利地，設(shè)備72包括檢測器(例如，本身已知且未示出的攝像機(jī))，其用于檢測所述載液的一液滴何時進(jìn)入收集單元。所述檢測器與控制組件23連接。在使用中，當(dāng)檢測器注意到液滴的通過時，控制組件中斷載液從回收腔室5的流出。根據(jù)一些實施方式，甚至僅關(guān)于獨立于其他方面取得的一些方面，將裝置73和/ 或設(shè)備72的部分定義為系統(tǒng)1的相似部分，和/或反之亦然。微流體裝置根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于將至少一種給定類型的顆粒Cl與樣本基本上隔離的裝置73。裝置73包括入口 2，在使用中，通過入口 2將樣本引入裝置73 ；分離單元3，其被設(shè)計為以基本上選擇性的方式將給定類型的顆粒Cl的至少部分與樣本的其他顆粒C2分離；以及出口 8，其連接至分離單元3，并且，在使用中，以基本上選擇性的方式分離的給定類型的顆粒Cl的至少部分通過出口 8從裝置73離開。裝置73包括閥部分74，設(shè)置在入口 2與分離單元3之間；以及閥部分77，設(shè)置在出口 8與分離單元3之間。具體地，裝置73包括設(shè)置在裝置73的朝著外部的每個開口與分離單元3之間的閥部分。根據(jù)一些實施方式，甚至僅關(guān)于獨立于其他方面獲得的一些方面，裝置73被定義為根據(jù)本發(fā)明第四方面所述的。優(yōu)點
應(yīng)強(qiáng)調(diào)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，除了以上提到的優(yōu)點以外，本發(fā)明具有多種優(yōu)點。其中， 我們在下面提到這些優(yōu)點。可使給定類型的顆粒Cl進(jìn)入回收腔室5，同時，將分離單元3與外部隔離(閥9-10 被關(guān)閉)。這樣，基本上防止了樣本的部分液體和載液的蒸發(fā)。通過避免蒸發(fā)，不會出現(xiàn)從回收腔室5到主腔室4的回流(或反之亦然)，從而減小顆粒Cl和/或C2以不可控的方式移動的危險(具體地，進(jìn)入回收腔室5的顆粒Cl不回到主腔室4中；同樣地，其他細(xì)胞C2 不被回收到回收腔室5中)。此外，通過避免蒸發(fā)，不會出現(xiàn)分離單元3中的鹽濃度的增加。 鹽濃度的增加會導(dǎo)致伴隨相應(yīng)問題的導(dǎo)電率增加和局部功率耗散(導(dǎo)致可能存在于腔室4 和5中電極的損壞)。各種步驟由控制組件23控制。這決定了更高程度的再現(xiàn)性(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，操作員必須通過吸液管引入樣本和回收液)。在裝載樣本之前裝置73內(nèi)存在二氧化碳可減小在腔室4和5內(nèi)形成氣泡的危險。 氣泡減小了所分析的樣本的體積，并且，如果氣泡占據(jù)了與通道6相對應(yīng)的區(qū)域的話首先可能阻止給定類型的顆粒Cl的回收。樣本僅與裝置73接觸，有利地，裝置73是一次性的。這樣，無需清洗系統(tǒng)1的各種零件，并且，大大減小了連續(xù)樣本之間的污染的危險。在這點上，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，大多數(shù)更復(fù)雜且更昂貴的有效元件均設(shè)置在設(shè)備72中，設(shè)備72不是一次性的。由于樣本保持在存儲器13中非?？拷蛛x單元3這樣的事實，系統(tǒng)1具有非常小的未使用的體積。存儲器13和14形成裝置73的兩個部分。本專利申請要求兩個意大利專利申請(具體地，B02009A000152，B02009A000153) 的優(yōu)先權(quán)，在這里整體地回憶其內(nèi)容。具體地，將這些意大利專利申請結(jié)合于此以供參考。從裝置73和系統(tǒng)1的操作的實施方式的一些僅是示意性的且非限制性的實例的后續(xù)描述中，將顯露出本發(fā)明的其他特征。實例1此實例描述了分離單元3的硅基芯片91的制造。在圖9中和圖8的分解圖中更清楚地示出了此芯片。該芯片具有19. 9mm的寬度，24. 5mm的長度，以及1. 2mm的厚度，并包括硅襯底 92(厚度600 μ m)；隔板元件93(厚度90 μ m)，其界定腔室4和5以及通道6 ；以及透明蓋 94 (500 μ m)，具體地由硼硅酸鹽或石英制成。用CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)獲得襯底92。在襯底92上以90°層壓的是一層光聚合物(Dryresist ，具體地Ordyl SY300, Elga歐洲)(厚度90 μ m)。然后，用光刻掩模(以M000DPI的分辨率印刷的透明載片)部分地保護(hù)光聚合物層，并且，光聚合物層經(jīng)歷15秒的紫外輻射(150W)，以使光聚合物層的所暴露的區(qū)域(即，未被掩模的深色部分覆蓋的區(qū)域)聚合。一旦完成選擇性聚合，便通過將層壓襯底浸在顯影劑(BMR顯影劑——二甲苯、2- 丁氧基乙基的混合物、異構(gòu)體的混合物)中來去除未聚合的部分。在這點上，將由此獲得的具有相應(yīng)隔板元件93的襯底91放在烤箱中處于50°C下一小時，以獲得干燥。通過銑削來獲得蓋94 (由玻璃制成并具有500 μ m的厚度)。蓋94的孔呈現(xiàn)出截錐形形狀，其具有直徑為700 μ m的底部和直徑為1200 μ m的頂部。
在95°C的溫度下，將蓋94壓在隔板元件8上80分鐘，以實現(xiàn)熱結(jié)合。實例2此實例描述了在圖4中部分透視地示出的PCB (印刷電路板)。PCB 95包括用已知類型(例如，見之前的實例)的光刻技術(shù)制備的四層銅。PCB 95具有由環(huán)氧聚合物和玻璃纖維的復(fù)合材料制成的主結(jié)構(gòu)。通過銑削主結(jié)構(gòu)，來獲得圖4所示的PCB 95的形狀。將銅層嵌在主結(jié)構(gòu)中，并且向外暴露有400個焊墊，所述焊墊向上(即，朝著芯片 91)定向(在圖4中)且被布置在PCB 95本身的開口 98的相對側(cè)上(在箭頭96指示的區(qū)域中有200個，在箭頭97指示的區(qū)域中有200個)。將這些焊墊與另外400個向下定向的焊墊(在圖4中)電連接；該另外的焊墊中的200個布置在箭頭99指示的區(qū)域中PCB的一個邊緣處；該另外的焊墊中的200個布置在與箭頭100指示的區(qū)域中的PCB 95的一個邊緣相對應(yīng)的位置中。布置于區(qū)域96和97中的焊墊用金涂覆，所述金被設(shè)計為將PCB 95與芯片91電連接。布置于區(qū)域98和99中的焊墊用金涂覆，并且，所述焊墊用作將裝置73與設(shè)備 72 (具體地，與控制組件23)電連接的電連接器。PCB 95具有大約1. 6mm的厚度。實例3此實例描述了芯片91和PCB 95之間的連接。用“拾放”裝置將芯片91與PCB 95的中心對準(zhǔn)，并用粘合劑將芯片91粘在PCB 95本身上。通過已知的使用鋁線的絲焊技術(shù)，將PCB 95的布置于區(qū)域96和97中的400個焊墊與芯片91連接，每根鋁線將相應(yīng)的焊墊與芯片95的一側(cè)101或IOla連接。然后，用環(huán)氧樹脂涂覆鋁線，使環(huán)氧樹脂聚合以保護(hù)鋁線本身。在這點上，將1 μ L量的包含銀的涂料通過蓋94的四個孔(在圖8和圖9中，用數(shù)字103表示所述孔)引入四個腔室102(圖9)中的每個，所述腔室102布置在芯片91的角落處。涂料用于在硅襯底92與蓋94之間產(chǎn)生電連接。圖四和圖30示出了芯片91的一個變型?？蛇@樣制造并裝配所述變型，使得，以與已經(jīng)在實例1至3中描述的方式相似的方式獲得圖31所示的裝置73。實例 4此實例描述了由PMMA制成的中間板104、由樹脂玻璃制成的頂板105，以及由樹脂玻璃制成的支撐板106的制造(圖4)。板104、105和106具有大約Imm的厚度，并通過銑削來獲得這些板。在銑削之后， 執(zhí)行磨光，以去除從銑削中產(chǎn)生的毛刺。然后，用超聲波浴沖洗板104、105和106。在圖5中的頂平面圖和在圖6中從下方看的平面圖中示出了板104。如可能容易地注意的，在通道(例如，78、80、81)的板104(圖幻部分的頂面上，獲得裝置73的存儲器 (例如13、7，和14)和孔(例如，79，82，107，107，，107”和108)。孔107是穿過板104整個厚度的通孔，并且，是閥部分74、75、76和77 (圖21)的成對元件?？?08被設(shè)置在出口 8處；在使用中，載液與顆粒C2 —起通過孔108流出。孔107，和107”是用于與芯片91連接的通孔。相應(yīng)的腔體109設(shè)置在板104的每對孔107周圍和孔108周圍的底面上。每個腔體具有環(huán)形形狀，并具有大約0. 5mm的直徑和大約0. 25mm的深度。腔體109的存在減小了閉合元件30和密封環(huán)70必須擠壓以保持流體密封接觸的面積(關(guān)于用于封閉孔107的閉合元件30來說)。板104、105和106具有相應(yīng)的通孔109。在裝置75的裝配過程中，這樣布置板 104、105和106，使得固定的線性桿貫穿孔110 ；這樣，可能精確地對準(zhǔn)板104、105和106。 板104、105和106具有相應(yīng)的中心孔，一旦裝配裝置73，便可能通過中心孔觀察腔室4和5 的內(nèi)容物。板106具有開口 111，一旦裝配裝置73，開口 111便使得閉合元件30和密封環(huán)66 與70能夠向外暴露。相應(yīng)的環(huán)形腔體設(shè)置在每個開口 111的周圍，其使得能夠更好地定位并更好地密封閉合元件30和密封環(huán)66與70。實際上，所述腔體用作閉合元件30和密封環(huán) 66與70的殼體。而且，通過微銑削來獲得上述通道、存儲器、腔體、開口和孔。圖32和圖33示出了板104的一個變型。在此情況中，每個腔體109具有周緣通道119，具體地，其是基本上圓形的。對于每個閥部分74、75、76和77，將孔107設(shè)置在與通道119相對應(yīng)的位置中，并將孔107設(shè)置在通道119外部的腔體109中。此特定結(jié)構(gòu)使得， 在閥V(圖14和圖15)的打開過程中，能夠減小擾動(具體地，流體的運動-抽吸)。閥V 的打開是相對逐步的，因此，在打開過程中在閥V本身處產(chǎn)生的負(fù)壓相對低。實例5通過本身已知的射出成型技術(shù)，獲得閉合元件30、密封環(huán)66和70，以及連接元件 112。所使用的材料是Elastosil ，將其處理為，獲得用于閉合元件30的60肖(shore)的硬度，以及用于密封環(huán)66和70與連接元件112的50肖的硬度。連接元件112具有中心孔113和通孔114，一旦已經(jīng)裝配了裝置73，便將芯片91 與板104連接。具體地，孔114將孔107，與襯底92的孔115連接，并將孔107”與襯底92 的孔116連接。實例6此實例描述了上述各種部件的裝配以獲得裝置73。如已經(jīng)提到的，為了對準(zhǔn)各種部件，使用固定的線性桿。用乙醇結(jié)合將板104和105連接。在板106的頂面上施加雙粘合層117(由Elcom S. p. A制造的Duplobond -厚度0. 325mm)。例如，從連續(xù)膠帶獲得適當(dāng)形狀的雙粘合層 117(具體地，具有中心孔和與孔110相對應(yīng)的孔)，用激光或沖切機(jī)切割連續(xù)膠帶。將閉合元件30、密封環(huán)66和70以及連接元件111安裝在板106上。在這點上，將有機(jī)硅烷層沉積在板104的底面上，并通過等離子體將其選擇性地去除，以僅在必須的地方形成結(jié)合(在專利申請No. ITB02007A000588中描述了一種用于在硅酮元件與PMMA-聚甲基丙烯酸甲酯之間選擇性結(jié)合的方法，為了描述的完整性，該專利的內(nèi)容全部結(jié)合于此)。 具體地，在與供應(yīng)孔79和82以及孔107，107，和107”相對應(yīng)的區(qū)域中去除有機(jī)硅烷或不施加有機(jī)硅烷。用等離子體啟動閉合元件30、密封環(huán)66和70以及連接元件111。使板104 和106彼此接觸并將其壓在彼此之上。
在這點上，在板106的底面上施加另一種雙粘合層118(由LohmarmS. p. A制造的 Duplobond -厚度0. 325mm)。然后，將板106壓在PCB 95的頂面上，已將芯片91安裝在所述面上。實鑼Ij 7此實例描述了用來優(yōu)化系統(tǒng)1的操作而執(zhí)行的試驗。顆粒Cl和/或C2的沉淀代表顆粒附著在存儲器13中和/或管道78中的原因之
ο通常，在將樣本引入腔室4之前，樣本本身留在存儲器13中較長的時間(具體地， 大約是半小時)。在此周期的過程中，顆粒Cl和C2沉積在存儲器的底部上。為了使顆粒與底部分離，通常需要很大的力。此外，在腔室4內(nèi)，顆粒Cl和C2通常比樣本的液體部分移動得更慢。因此，當(dāng)腔室4已經(jīng)至少部分地被樣本的液體部分占據(jù)時，顆粒Cl和C2進(jìn)入腔室4且僅分布在腔室4的中心部分中而不是均勻地分布(它們并不設(shè)法到達(dá)腔室4的周緣轉(zhuǎn)角部分)。可能注意到，還存在并不是所有顆粒Cl和C2都到達(dá)腔室4的明顯的危險。顆粒Cl和C2在腔室4內(nèi)的不均勻分布導(dǎo)致在顆粒Cl與顆粒C2的分離以及將顆粒Cl本身移動至腔室5方面更有問題。因此，對腔室4裝料進(jìn)行兩個試驗，在第一試驗的過程中保持振動裝置17 (包括短路的微型泵Thinxxs MDP2205)關(guān)閉，并在第二試驗的過程中保持其操作(以30Hz的頻率)。用標(biāo)有DAPI的K562細(xì)胞培養(yǎng)(樣本的濃度大約是1250微粒/ μ L)來制備所使用的樣本。在圖22的左手列的照片中示出了停用振動裝置17的試驗結(jié)果。在圖22的右手列的照片中示出了啟動振動裝置17的試驗結(jié)果。在不同的光學(xué)條件中獲得這些圖片。如可能容易地注意的，當(dāng)啟動振動裝置17時，以更均勻的方式分布的顆粒Cl和C2 也落在腔室4的角落內(nèi)，從而導(dǎo)致未使用體積的明顯減小。
權(quán)利要求
1.一種用于將至少一種給定類型的顆粒(Cl)與樣本隔離的微流體裝置；裝置(73)被設(shè)計為與設(shè)備m連接；微流體裝置(7 包括用于將所述裝置(7 本身與所述設(shè)備連接的電連接器；第一入口 O)，在使用中，通過所述第一入口將所述樣本引入所述微流體裝置(7 ；分離單元(3)，其與所述第一入口( 連接，所述分離單元C3)包括主腔室(4)和回收腔室(5)，且所述分離單元C3)被設(shè)計為以基本上選擇性的方式將所述給定類型的顆粒 (Cl)的至少部分相對于所述樣本的其他顆粒(以)從所述主腔室(4)移動至所述回收腔室 (5)；第一出口(7)，連接至所述主腔室；以及第二出口(8)，連接至所述回收腔室(5)， 并且，具體地，在使用中，收集在所述回收腔室( 中的給定類型的顆粒(Cl)的至少部分通過所述第二出口從所述微流體裝置(73)離開；所述微流體裝置(73)的特征在于，其包括 第一閥部分(74)，被設(shè)計為形成第一閥(9)的部分，所述第一閥部分(74)被設(shè)置在所述主腔室的上游，即，設(shè)置在所述第一入口( 與所述主腔室(4)之間；第二閥部分(75)， 被設(shè)計為形成第二閥(10)的部分，所述第二閥部分(7 被設(shè)置在所述主腔室(4)與所述第一出口(7)之間；第三閥部分(76)，被設(shè)計為形成第三閥(11)的部分，所述第三閥部分 (76)連接至所述回收腔室(5)；以及第四閥部分(77)，被設(shè)計為形成第四閥(1 的部分， 所述第四閥部分(77)被設(shè)置在所述回收腔室( 與所述第二出口(8)之間；所述回收腔室 (5)被設(shè)置在一側(cè)上的所述主腔室(4)與另一側(cè)上的所述第三和第四閥部分(76、77)之間； 所述主腔室(4)被設(shè)置在一側(cè)上的所述回收腔室( 與另一側(cè)上的所述第一和第二閥部分 (74,75)之間；所述閥部分(74、75、76、77)中的至少一個，具體地每個所述閥部分均包括閉合元件(30)，其被設(shè)計為在阻滯位置與打開位置之間通過，在所述阻滯位置中，所述閉合元件(30)被設(shè)置為隔開所述微流體裝置(73)的相應(yīng)通道的兩個伸展部(31、32)，并且，在所述打開位置中，以使得所述兩個伸展部(31、3幻彼此連接的方式設(shè)置所述閉合元件(30)； 可用所述微流體裝置(7 外部的具體地屬于所述設(shè)備(7 的相應(yīng)致動器操作閉合元件 (30)中的至少一個，具體地每個閉合元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述閉合元件(30)至少部分地暴露且被設(shè)置為面向所述裝置的外部；所述分離單元(3)包括一介電電泳系統(tǒng)的至少部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述閉合元件(30)包括基本上彈性的材料。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其中，所述閉合元件(30)具有膜部分 (44)，所述膜部分包括基本上彈性的材料，具體地由基本上彈性的材料制成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其中，所述閥部分(74、75、76、77)中的至少一個，具體地每個閥部分均包括隔膜(33)，所述隔膜被設(shè)置在所述微流體裝置(7 的通道的兩個伸展部(31、3幻之間；具體地，在所述阻滯位置中，所述閉合元件(30)與所述隔膜 (33)接觸；在所述打開位置中，所述閉合元件(30)被設(shè)置在離所述隔膜(3 —定距離處。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，其中，所述閥部分(74、75、76、77)中的至少一個，具體地每個閥部分在所述微流體裝置(7 的通道中均包括至少一個孔。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項所述的裝置，包括第一存儲器(13)，其設(shè)置在所述第一入口( 與所述第一閥部分(74)之間且被設(shè)計為收集通過所述第一入口( 引入的樣本；以及第一通道(78)，其將所述第一存儲器(1 連接至所述主腔室，且所述第一閥部分(74)沿著所述第一通道(78)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，包括第一供應(yīng)孔(79)；所述第一存儲器(1 設(shè)置在所述第一供應(yīng)孔(79)與所述主腔室(4)之間；所述第一通道(78)將所述第一供應(yīng)孔(79)連接至所述主腔室(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的裝置，包括第一密封環(huán)(66)，所述第一密封環(huán)包括彈性材料且具體地由彈性材料制成，所述密封環(huán)(66)在外部包圍所述第一供應(yīng)孔 (79)且被設(shè)計為與相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴(61)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項所述的裝置，包括第二通道(80)，所述第二通道設(shè)置在所述主腔室(4)與所述第一出口(7)之間，且具有比所述第一通道(78)的橫截面小的橫截面，具體地小至少100 μ m。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述第一通道(78)具有范圍從0.9mm至50μπι 的當(dāng)量直徑的橫截面；所述第二通道(80)具有小于150 μ m的寬度、小于110 μ m的深度、以及大于2mm的長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述第二通道(80)具有大于IOOym的寬度， 大于30 μ m的深度、以及，具體地，小于6mm的長度。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，包括第二存儲器(14)，其被設(shè)計為容納載液；以及第三通道(81)，其將所述第二存儲器(14)連接至所述回收腔室(5)，且所述第三閥部分(76)沿著所述第三通道(81)設(shè)置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，包括第二供應(yīng)孔(8 ；所述第二存儲器(14)設(shè)置在所述第二供應(yīng)孔(8 與所述回收腔室( 之間；所述第三通道(81)將所述第二供應(yīng)孔 (82)連接至所述回收腔室(5)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的裝置，包括第二密封環(huán)(66a)，其包括彈性材料且具體地由彈性材料制成，所述第二密封環(huán)在外部包圍所述第二供應(yīng)孔(8 且被設(shè)計為與另一相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴(61a)連接。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，包括第三出口；以及第五閥部分09’)， 所述第五閥部分被設(shè)計為形成第五閥09)的部分，所述閥部分09’)設(shè)置在所述回收腔室 (5)與所述第三出口之間；可選地，所述第三出口與所述第一出口相應(yīng)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，包括電連接器(83)，具體地具有電路，以將所述微流體裝置(7 本身與設(shè)備(7 電連接，所述設(shè)備包括控制組件(23)，所述控制組件被設(shè)計為管理所述分離單元(3)。
18.一種用于將至少一種給定類型的細(xì)胞(Cl)與樣本隔離的設(shè)備；設(shè)備(72)包括座部(84)，用于容納用于將所述給定類型的細(xì)胞(Cl)與所述樣本隔離的微流體裝置(73)； 電連接器(85)，用于將所述設(shè)備(7 電連接至所述微流體裝置(7 ；控制組件(23)，連接至所述電連接器(8 ；至少四個流體動力致動器(35)，每個致動器均被設(shè)計為形成相應(yīng)閥 (V;9、10、ll、12)的一部分并包括相應(yīng)的致動器噴嘴(36)，所述致動器噴嘴具有相應(yīng)的致動器孔(39)；至少兩個壓力供應(yīng)噴嘴(61、61a)，它們均具有相應(yīng)的壓力供應(yīng)孔(63、63a)； 至少一個第一壓力裝置(64)，其連接至所述壓力供應(yīng)噴嘴(61、61a)以確定所述壓力供應(yīng)孔(63、63a)處的壓力；以及至少一個第二壓力裝置(87)，其連接至所述致動器噴嘴(36) 且至少被設(shè)計為在所述致動器孔(39)處產(chǎn)生抽吸；每個流體動力致動器(3 被設(shè)計為使得所述設(shè)備(7 外部的、具體地屬于所述微流體裝置(7 的相應(yīng)閉合元件(30)移動。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，包括壓力組件(90)，所述壓力組件包括第一和第二壓力裝置(64、87)；所述壓力組件(90)包括至少一個泵。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述第一壓力裝置(64)包括第一壓力單元(6 和第二壓力單元(6 )，每個壓力單元均連接至相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴(61、 61a)；所述第一和第二壓力單元(65、65a)可獨立操作，且每個均被設(shè)計為在相應(yīng)的壓力供應(yīng)孔(63 ；63a)(具體地，是通過的空氣射流)處限定壓力。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述第一壓力裝置(64)包括至少一個壓力源 (15 ；25)；所述第一和第二壓力單元(65、65a)之間的至少一個包括相應(yīng)的第一管道，其將所述壓力源(15 ；25)連接至相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴(61 ；61a)；壓力傳感器(21)，用于沿著所述第一管道檢測壓力；以及第一阻滯裝置(22)，其被設(shè)計為中斷向所述相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴(61 ；61a)的壓力傳輸；所述控制組件連接至所述壓力傳感器以及連接至所述第一阻滯裝置(22)，以根據(jù)所檢測到的壓力操作所述第一阻滯裝置02)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一阻滯裝置02)包括安全閥02’)，具體地，所述安全閥沿著所述第一管道設(shè)置，并被設(shè)計為當(dāng)被操縱時設(shè)定為使所述第一管道與外界連通，從而使所述第一管道內(nèi)的壓力達(dá)到外部壓力。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述第一壓力裝置(64)包括至少一個壓力源(15 ；25)；所述第一和第二壓力單元(65、65a)之間的至少一個包括相應(yīng)的第一管道，其將所述壓力源(15 ；25)連接至相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴(61 ；61a)；以及至少一個振動裝置(17 ； 17a)，其沿著所述第一管道設(shè)置且被設(shè)計為以由相應(yīng)的壓力供應(yīng)孔(63 ； 63a)處的壓力源(15;25)限定的壓力的振動方式導(dǎo)致變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述振動裝置(17； 17a)包括隔膜泵。
25.根據(jù)權(quán)利要求18至24中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述第二壓力裝置(87)包括第一抽吸單元、第二抽吸單元、第三抽吸單元，以及至少一個第四抽吸單元(41)，每個抽吸單元均連接至相應(yīng)的致動器噴嘴(36)；所述第一、第二、第三和第四抽吸單元Gl)可彼此獨立地操作，并且每個抽吸單元Gl)被設(shè)計為在相應(yīng)的致動器孔(39)處限定至少一個抽吸。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，所述第二壓力裝置(87)包括至少一個抽吸源 (43)；第一、第二、第三和第四抽吸單元Gl)中的至少一個包括第二管道(42)，其將所述抽吸源G3)連接至相應(yīng)的致動器噴嘴(36)；以及第二阻滯裝置，其被設(shè)計為中斷向所述相應(yīng)的致動器噴嘴(36)的抽吸傳輸。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的設(shè)備，其中，所述第二阻滯裝置包括在以下元件組成的組中選擇的元件沿著所述第二管道0 設(shè)置的閥，以及所述壓力源^幻的致動器，所述致動器被設(shè)計為用于啟動或停用所述壓力源^幻本身。
28.根據(jù)權(quán)利要求18至27中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述致動器噴嘴中的至少一個第一致動器噴嘴(36)包括相應(yīng)的第一機(jī)械壓力元件(34)，其被設(shè)計為通過相應(yīng)的致動器孔(39)向外施加壓力。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的設(shè)備，其中，所述第一機(jī)械壓力元件(34)包括彈簧，具體地設(shè)置在所述彈簧外端處的密封元件GO)。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀或權(quán)利要求四所述的設(shè)備，其中，所述第一致動器噴嘴(36)包括中空元件(37)，其用于容納所述第一機(jī)械壓力元件(34)且用于將相應(yīng)的抽吸單元Gl)連接至相應(yīng)的致動器孔(39)；所述中空元件(37)的一端具有相應(yīng)的致動器孔(39)。
31.根據(jù)權(quán)利要求18至30中的任一項所述的設(shè)備，包括至少一個第二機(jī)械壓力元件 (46)，其用于朝向所述微流體裝置(7 推動相應(yīng)的致動器噴嘴(36)。
32.根據(jù)權(quán)利要求18至31中的任一項所述的設(shè)備，包括至少一個第三機(jī)械壓力元件 (68)，其用于朝向所述微流體裝置(73)推動相應(yīng)的壓力供應(yīng)噴嘴。
33.根據(jù)權(quán)利要求18至32中的任一項所述的設(shè)備，包括冷卻組件(50)，其被設(shè)計為用于冷卻所述微流體裝置(73)的至少一部分。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述冷卻組件(50)包括具有被設(shè)計為從所述微流體裝置(73)的至少一部分吸收熱量的有效表面(52)的冷卻板(51)；以及用于產(chǎn)生熱量的排放表面(5 ；所述有效表面(5 的尺寸比所述排放表面(5 小。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中，所述冷卻組件(50)包括珀耳帖和連接至所述珀耳帖的熱交換器裝置(55)。
36.根據(jù)權(quán)利要求33至35中的任一項所述的設(shè)備，包括至少一個第四機(jī)械壓力元件 (60)，其用于朝向所述微流體裝置(7 推動所述冷卻組件(50)。
37.根據(jù)權(quán)利要求18至36中的任一項所述的設(shè)備，包括至少一個另外的致動器噴嘴和一個另外的相應(yīng)抽吸單元。
38.根據(jù)權(quán)利要求18至37中的任一項所述的設(shè)備，其中，所述控制組件連接至所述第一壓力裝置(64)以及連接至所述第二壓力裝置(87)，以彼此獨立地調(diào)節(jié)每個致動器噴嘴(36)和每個壓力供應(yīng)噴嘴(61 ；61a)處的壓力和/或抽吸。
39.根據(jù)權(quán)利要求18至38中的任一項所述的設(shè)備，包括用于收集載液的收集單元，所述載液包含所述給定類型的細(xì)胞(Cl)的至少部分。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，包括用于檢測所述載液的液滴何時進(jìn)入所述收集單元的檢測器。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于將至少一種給定類型的細(xì)胞(C1)與樣本隔離的微流體系統(tǒng)(1)；系統(tǒng)(1)包括分離單元(3)，其用于以基本上選擇性的方式將給定類型的細(xì)胞(C1)的至少部分相對于樣本的其他細(xì)胞(C2)從主腔室(4)移動至回收腔室(5)，兩個閥(9、10)設(shè)置在主腔室(4)的上游和下游；兩個閥(11、12)設(shè)置在回收腔室(5)的上游和下游；控制組件(23)被設(shè)計為管理上述閥(9、10、11、12)；所提出的系統(tǒng)(1)使得能夠以高度的再現(xiàn)性和精度隔離細(xì)胞。
文檔編號B01L3/00GK102427883SQ201080021671
公開日2012年4月25日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者尼科洛·馬納雷西, 朱塞皮納·西莫內(nèi), 格拉爾多·佩羅齊洛, 詹尼·梅多羅, 阿列克斯·卡蘭卡 申請人:硅生物系統(tǒng)股份公司