使粒子在微通道中聚集的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供使懸浮在移動流體中的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中的各種系統(tǒng)、方法和設(shè)備。該系統(tǒng)可包括基底和設(shè)置在基底上的至少一條通道，所述通道具有入口和出口。該系統(tǒng)還可包括包含懸浮粒子以層流方式沿通道移動的流體和驅(qū)動流體層流流動的泵送元件。流體、通道和泵送元件經(jīng)配置以使慣性力作用于粒子并使粒子聚集在一條或多條流動線路中。
【專利說明】使粒子在微通道中聚集的系統(tǒng)和方法
[0001]此案是申請日為2008年04月16日、中國申請?zhí)枮?00880020525.4、發(fā)明名稱為“使粒子在微通道中聚集的系統(tǒng)和方法”的發(fā)明申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請
[0003]本申請要求2007年4月16日提交的名稱為“Methods and Devices forSeparating and Focusing Particles”的美國臨時申請60/923，609、2007年4月 17 日提交的名稱為“Methods and Devices for Separating and Focusing Particles，，的美國臨時申請60/923，837、2007年 10 月 16 日提交的名稱為“Methods and Devices for Separatingand Focusing Particles”的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán),在此引入所述三個申請的全部內(nèi)容作為參考。
[0004]發(fā)明背景
[0005]工業(yè)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的大量技術(shù)方案以及研究當(dāng)中應(yīng)用了粒子分離和過濾。工業(yè)應(yīng)用包括化學(xué)加工和發(fā)酵過濾、微電子行業(yè)的水凈化、以及廢水處理。生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用集中于統(tǒng)計、分選和過濾血液的各種成分以及安全制備分級的微泡超聲造影劑(micro-bubbleultrasound contrast agent)?；A(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面的應(yīng)用包括濃縮膠態(tài)溶液、純化膠態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物、以及純化和濃縮環(huán)境樣品。
[0006]已開發(fā)出多種用于這些應(yīng)用的宏觀粒子分離技術(shù)。在目前的工業(yè)應(yīng)用中基于離心和過濾的技術(shù)由于可處理大量物質(zhì)而最為常用，但這些系統(tǒng)體積龐大、價格昂貴且可能包含復(fù)雜的活動部件。近來，已開發(fā)出用于各種應(yīng)用的基于場流分離(field-flowfractionation) (FFF)構(gòu)思的技術(shù)。在這些技術(shù)中，粒子分離基于在外加力場下在通道內(nèi)平衡位置的不同或傳輸速度的不同。實際當(dāng)中應(yīng)用了各種外源場，包括重力場、電場、磁場和離心場，從而得以成功地實現(xiàn)血液成分、乳液和各種膠體的分離。一種密切相關(guān)的技術(shù)一流動色層分析法(hydrodynamic chromatography)也廣泛用于分析分離(analyticals印eration)，該方法基于粒子進入低阻流動區(qū)域的能力不同，這種不同與尺寸相關(guān)。在大多數(shù)情況下，通過這些系統(tǒng)的最大流量有限，因為作用力需要足夠的時間與粒子相互作用或者粒子需要足夠的時間對流場進行取樣。與其它技術(shù)相比，流式細胞測定器常常用于分選應(yīng)用并能夠基于不同的參數(shù)(例如蛋白質(zhì)含量、粒度)實現(xiàn)分選，然而流式細胞測定器的復(fù)雜性高于大多數(shù)分選系統(tǒng)。
[0007]微觀技術(shù)提供的優(yōu)勢在于:尺度減小使得能夠利用獨特的流體動力學(xué)效應(yīng)并增強電磁分離力。已利用了介電電泳力基于尺寸或某種介電標(biāo)記區(qū)分粒子。其它連續(xù)分離技術(shù)依賴于層流分布(laminar flow profile)和對準(zhǔn)壁面的不同尺寸粒子不同的交叉流動截面。其它微觀技術(shù)采用基于尺寸使粒子方向分岔的精密設(shè)計的過濾器或后陣列(postarray)。這些技術(shù)可基于粒子的尺寸或介電性能形成非常精確的分離。例如，對于不對稱排列的障礙物造成的決定性的偏移，據(jù)記載對于直徑為?I μ m的粒子分辨率小于20nm。另夕卜，在這些系統(tǒng)中復(fù)雜性能夠降低。
[0008]目前的微觀分離技術(shù)的缺點在于尺度(scaling)通常會限制這些技術(shù)的處理量。在大多數(shù)情況下，使粒子的體積分?jǐn)?shù)良好地保持在1%以下，因為粒子與粒子的相互作用可顯著地影響性能。另外，小的體積流速可造成微通道中大的平均流體速度，進而導(dǎo)致分離力作用于粒子的時間不足。這些系統(tǒng)的流速通常為1至50 μ L/min，這對于許多制備應(yīng)用而言是不足的(例如大量血液中稀有細胞的聚集、超聲造影劑的過濾、或大量膠體/乳液的制備)。在這些應(yīng)用中，有利的是在數(shù)分鐘內(nèi)處理3-20mL的體積。例如，常常注入2-6mL的微泡造影劑用于超聲成像(ultrasound imaging)。
[0009]因而，需要連續(xù)粒子分選、分離、計數(shù)或分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)可應(yīng)用微觀物理但具有與宏觀系統(tǒng)相當(dāng)?shù)奶幚砹俊?br>
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明包括引起并利用粒子的自有序化(self-ordering)的多種系統(tǒng)、裝置、設(shè)備和方法，所述粒子懸浮于移動通過微流體通道的流體。第一方面，提供使懸浮于移動流體的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路(localized stream line)中的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括基底和設(shè)置于基底上具有入口和出口的至少一條通道。該系統(tǒng)還包括包含懸浮粒子以層流方式沿通道移動的流體和驅(qū)動流體層流流動的泵送元件。流體、通道和泵送元件經(jīng)布置以使慣性力作用于粒子并使粒子聚集在一條或多條流動線路中。
[0011]另一方面，提供使移動流體中的粒子聚集的方法，該方法包括:向通道提供懸浮于移動流體的粒子，在使得作用于粒子的慣性力在通道中引起粒子流局域化的條件下，使流體流動通過通道。
[0012]又一方面，提供使懸浮于移動流體中具有預(yù)定尺寸的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中的設(shè)備。該設(shè)備包括基底和設(shè)置于基底上具有入口和出口的至少一條通道，其中包含預(yù)定尺寸的粒子的流體懸浮液以層流方式從入口移動至出口使得所述預(yù)定尺寸的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中。
[0013]再一方面，提供從懸浮于流體的粒子群中分選粒子的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括標(biāo)記系統(tǒng)，所述標(biāo)記系統(tǒng)用于標(biāo)記待從粒子群中分選出的粒子。該系統(tǒng)還包括基底，所述基底上設(shè)置有具有入口和出口的至少一條通道。包含粒子的流體懸浮液以層流方式從入口移至出口使得粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中，所述粒子中的至少一部分已被標(biāo)記。出口可具有至少兩條輸出分支，第一條輸出分支用于分離待分選的粒子，第二條輸出分支用于輸出未分離的剩余粒子。該系統(tǒng)還可包括與通道操作連接的分選系統(tǒng)，所述分選系統(tǒng)用于將粒子選擇性地分流至第一輸出分支。
[0014]最后一方面，提供從粒子群中分離目標(biāo)粒子的方法，該方法可包括:向流體懸浮液提供包括目標(biāo)粒子的粒子群，在使得至少一部分粒子在通道中形成局域化粒子流的條件下使流體懸浮液流動通過至少一條通道。該方法還可包括將通道的輸出分為第一輸出分支和第二輸出分支，其中所述輸出分支經(jīng)布置，以使第二輸出分支接收富集目標(biāo)粒子的液流，而使第一輸出分支接收目標(biāo)離子減少的液流。
[0015]所述任意方面的具體實施方案可包括:移動流體懸浮液能夠使粒子聚集在四條局域流、兩條局域流和/或一條局域流中。通道可具有水力直徑(hydraulic diameter),且聚集粒子的尺寸與水力直徑之比大于或等于約0.07。粒徑與水力直徑之比可小于或等于約0.5。在一些實施方案中，聚集過程中流體流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)可大于或等于約1且小于或等于約250。在一些實施方案中，移動通過通道的流體懸浮液的粒子雷諾準(zhǔn)數(shù)大于或等于約0.2。一條或多條聚集流動線路的寬度小于或等于聚集粒子尺寸的約5倍、4倍、3倍、2倍和/或1.05倍。該系統(tǒng)的實施方案可提高溶液中粒子的濃度。
[0016]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，在通道的出口部分可形成至少第一和第二出口分支，第一和第二出口分支中的至少一個可位于基底上以接收來自聚集流動線路和/或單條局域流的粒子。在一些實施方案中，通道可具有矩形截面。在其它實施方案中，矩形通道的寬度可小于或等于約1000微米、650微米、100微米、80微米、65微米、50微米、20微米和/或10微米。
[0017]在任意方面中，實施方案可包括粒子為細胞的實施方案，包括哺乳動物細胞、血細胞、腫瘤細胞和/或細菌細胞。另外，矩形截面的寬高比可致使粒子聚集在兩條流動線路中。粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中可使粒子在縱向上基本均勻地間隔。在一些實施方案中，第一矩形尺寸與第二矩形尺寸的寬高比可為約0.3至0.8。在其它實施方案中，所述寬高比可為約1至2。
[0018]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，所述系統(tǒng)可包括至少一條通道，該通道成曲形并且是對稱的且為反曲形。在其它實施方案中，通道可以是不對稱的且為反曲形。聚集流在通道中的位置可取決于作用于粒子的慣性力和狄恩阻力。所述位置還可取決于作用于粒子的離心力。流動通過通道的狄恩準(zhǔn)數(shù)可小于或等于約20。在該系統(tǒng)的一些實施方案中，曲率半徑可以是變化的和/或可在曲形的各拐點之后改變。通道的截面尺寸可以是變化的并可在曲形的各拐點之后改變。在一種實施方案中，通道可形成螺旋。
[0019]在其它實施方案中，可在基底上設(shè)置多條通道并可布置所述通道中的至少一部分以允許串行流動。可在基底上設(shè)置多條通道，第一通道可具有分別通向第二通道和第三通道的第一輸出分支和第二輸出分支?？刹贾弥辽賰蓷l通道以聚集具有不同預(yù)定直徑的粒子。該系統(tǒng)可包括探測器，該探測器用于對一條或多條聚集流動線路中的粒子進行探測和計數(shù)并用于對單條局域流中的粒子進行探測和計數(shù)。該系統(tǒng)還可包括標(biāo)記系統(tǒng)，所述標(biāo)記系統(tǒng)利用探測器可探測到的標(biāo)記對所選粒子進行標(biāo)記，進而探測器對所選粒子進行探測和計數(shù)。在任意和所有方面中，實施方案可包括由慣性力單獨引起聚集的系統(tǒng)。其它實施方案可包括由慣性力和其它力引起聚集的系統(tǒng)。
[0020]在任意方面中，其它實施方案可包括聚集粒子的方法，其中通過通道的流體流動為層流流動且其中所述流體流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)為約1至250。聚集可形成局域化粒子流，該局域化粒子流富集基于粒徑的第一粒子。第一粒徑除以通道的水力直徑可大于或等于約0.07且可小于或等于約0.5。在一些實施方案中，通道具有矩形截面、高度和寬度，水力直徑等于2X高度X寬度/(寬度+高度)，且矩形截面具有約0.3至0.8和/或約1至2的寬高比。
[0021]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，聚集粒子的方法可包括向粒子施加不對稱的力以形成1至3條局域化粒子流。不對稱的力可包括但不限于離心力、流體動力阻力、電力、磁力、熱力、聲波力、光學(xué)力或介電電泳力。在一些實施方案中，不對稱的力可包括等于或大于約0.5nN的狄恩阻力。粒子可包括但不限于細胞、珠體、病毒、細胞器、納米粒子和分子絡(luò)合物。細胞可包括但不限于細菌細胞、血細胞、癌細胞、腫瘤細胞、哺乳動物細胞、真核單細胞、植物細胞和真菌細胞。
[0022]在任意方面，實施方案還可包括聚集粒子的方法，其中通道成曲形并且其中移動流體的狄恩準(zhǔn)數(shù)小于或等于約20。曲形通道可以是反曲形和/或螺旋狀。在其它實施方案中，曲形通道可以是反曲形且不對稱，曲率半徑從反曲形的一個拐點至反曲形的下一個拐點可以是變化的。在一些實施方案中，第一半徑的曲形之后可以是更大半徑的曲形。第一半徑的曲形所施加的狄恩阻力可以是更大半徑的曲形所施加的狄恩阻力的約8倍。在其它實施方案中，通道可具有矩形截面形狀且矩形截面形狀的至少一個尺寸在反曲形的拐點之間可以是變化的。
[0023]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，聚集粒子的方法可包括將移動流體從通道送入至少兩個輸出分支，其中設(shè)置一個輸出分支以便接收富集給定尺寸的第一粒子的局域化粒子流。接收局域流可因而提高溶液中第一粒子的濃度。在一些實施方案中，該方法可包括將移動流體從通道送入至少兩個輸出分支，其中設(shè)置一個輸出分支以便接收富集給定尺寸的第一粒子的局域化粒子流。可使用探測器以對通道內(nèi)在局域化粒子流中遷移的粒子進行計數(shù)。該方法還可包括標(biāo)記系統(tǒng)，所述標(biāo)記系統(tǒng)用可通過探測器探測的標(biāo)記對選定的粒子進行標(biāo)記，進而探測器對選定的粒子進行探測和計數(shù)。在任意和所有方面中，該方法可包括由慣性力單獨引起聚集的系統(tǒng)。其它方法實施方案可包括由慣性力和其它力引起聚集的系統(tǒng)。
[0024]在任意方面，實施方案可包括通道的截面形狀和面積從入口至出口保持一致的設(shè)備。在其它實施方案中，通道的截面形狀和面積從入口至出口可以是變化的。一條或多條局域化流動線路的寬度小于或等于預(yù)定粒徑的5倍、4倍、3倍、2倍和/或1.05倍。含有預(yù)定尺寸的粒子的流體懸浮液從入口移至出口使得所述預(yù)定尺寸的粒子聚集在四條局域流、兩條局域流和/或單條局域流中。
[0025]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，該設(shè)備還可包括在通道的出口部分形成的至少第一和第二出口分支，所述第一和第二出口分支中的至少一個位于基底上以便從單條局域流接收預(yù)定尺寸的粒子。在一些實施方案中，矩形截面的寬高比使得粒子聚集在兩條流動線路中。此外，粒子聚集在一條或兩條局域化流動線路中可使粒子在縱向上基本均勻地間隔。在其它實施方案中，聚集流的位置取決于作用于粒子的慣性力和狄恩阻力。所述位置還可取決于作用于粒子的離心力。
[0026]在任意方面中，實施方案可包括通道的截面尺寸變化的設(shè)備。在一些實施方案中，通道的截面尺寸在曲形的各拐點之后改變?？蓪⒍鄺l通道設(shè)置在基底上并可布置所述多條通道以允許并行流動。在其它實施方案中，可將多條通道設(shè)置在基底上，并可布置所述通道中的至少一部分通道以允許串行流動?？蓪⒍鄺l通道設(shè)置在基底上，第一通道可具有分別通向第二通道和第三通道的第一輸出分支和第二輸出分支?？刹贾盟鐾ǖ乐械闹辽賰蓷l通道以聚集具有不同預(yù)定直徑的粒子。
[0027]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，該系統(tǒng)還可包括標(biāo)記系統(tǒng)，所述標(biāo)記系統(tǒng)可以是無源分選系統(tǒng)(passive sorting system)。所述標(biāo)記系統(tǒng)可將標(biāo)記施用于待分離的粒子，所述標(biāo)記具有可通過分選系統(tǒng)脫離聚集粒子流的特性。標(biāo)記可增大粒子尺寸，分選系統(tǒng)可包括基于尺寸將粒子分流到第一輸出分支和第二輸出分支中的通道幾何結(jié)構(gòu)。在一些實施方案中，標(biāo)記可具有磁性，分選系統(tǒng)可包括偏磁元件(magnetic biasingelement),該偏磁元件向標(biāo)記粒子施加力，使得標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。在其它實施方案中，標(biāo)記可具有電性能，分選系統(tǒng)可包括施加于標(biāo)記粒子的電泳力，該電泳力使得標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。分選系統(tǒng)可包括親和層析柱(affinity column)，該親和層析柱使得標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。
[0028]在任意方面中，實施方案可包括分選系統(tǒng)，所述分選系統(tǒng)為有源分選系統(tǒng)且還可包括選擇性地使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支的控制器。分選系統(tǒng)還可包括探測標(biāo)記粒子的探測器，該探測器與控制器操作連接以向控制器發(fā)出存在標(biāo)記粒子的信號以進行轉(zhuǎn)向。探測器可以是熒光探測器，標(biāo)記可以是熒光標(biāo)記。
[0029]在任意方面中，分選系統(tǒng)的一些實施方案還可包括通道阻力驅(qū)動器(channelresistance actuator)，通道阻力驅(qū)動器由控制器選擇性地驅(qū)動以使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。通道阻力驅(qū)動器可與第一輸出分支連接以降低第一輸出分支的流體阻力，從而使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。在一些實施方案中，通道阻力驅(qū)動器可與第二輸出分支連接以提高第一輸出分支的流體阻力，從而使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。通道阻力驅(qū)動器可以是微型閥(micixwalve)，該微型閥部分地開放或閉合以改變輸出分支的流體阻力。在其它實施方案中，通道阻力驅(qū)動器可拉伸或壓縮通道的尺寸以改變輸出分支的流體阻力。在任意方面中，粒子可以是細胞，可基于細胞的特性對細胞進行分選。在一些實施方案中，待分選細胞的特性是存在至少一個癌癥標(biāo)識(indicator)。
[0030]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，可提供從粒子群中分離目標(biāo)粒子的方法，其中分離以無源方式進行。目標(biāo)粒子可具有與粒子群中其它粒子不同的尺寸，且目標(biāo)粒子可在通道內(nèi)的預(yù)定位置形成局域流。在一些實施方案中，可設(shè)置第一輸出分支的入口以便包括局域化目標(biāo)粒子流在通道內(nèi)的預(yù)定位置。該方法的實施方案還可包括通過與通道操作連接的分離系統(tǒng)用標(biāo)記選擇性地標(biāo)記粒子。標(biāo)記可增大選擇性標(biāo)記粒子的尺寸，且標(biāo)記可以是磁性標(biāo)記。
[0031]在任意方面，實施方案還可包括分離系統(tǒng)利用磁場使目標(biāo)粒子朝向第一輸出分支并使其它粒子朝向第二輸出分支的方法。該方法可包括通過分離系統(tǒng)探測標(biāo)記或標(biāo)記粒子，通過分離系統(tǒng)使標(biāo)記粒子分流到選定的第一輸出分支或第二輸出分支中。分離系統(tǒng)可包括與通道操作連接的探測器、與第一輸出分支和第二輸出分支中的至少一個操作連接的流體變阻元件(fluid resistance varying element)、與探測器和流體變阻元件連通的控制器。在一些實施方案中，分離通道的輸出可包括:通過探測器探測標(biāo)記粒子，將探測器的探測信息輸送至控制器，控制器向流體變阻元件發(fā)出信號以改變第一輸出分支和第二輸出分支中至少一個的流體阻力，從而使標(biāo)記粒子流入選定的輸出分支之一。
[0032]在所列舉的方面中或在它們的任意實施方案中，粒子群可包括但不限于細胞、珠體、病毒、細胞器、納米粒子和分子絡(luò)合物。在一些實施方案中，目標(biāo)粒子可以是細胞，通道可以成曲形。在其它實施方案中，通道的第一半徑的曲形所施加的狄恩阻力可為更大半徑的曲形所施加的狄恩阻力的約8倍。通道可具有矩形截面形狀，且矩形截面形狀的至少一個尺寸在反曲形的拐點之間是變化的。
[0033]本發(fā)明涉及
[0034]1.一種使懸浮在移動流體中的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中的系統(tǒng)，包括:
[0035]基底；[0036]設(shè)置在所述基底上的至少一條通道，所述至少一條通道具有入口和出口 ；
[0037]以層流方式沿所述至少一條通道移動并且包含懸浮粒子的流體；
[0038]驅(qū)動所述流體層流流動的泵送元件；
[0039]其中所述流體、通道和泵送元件經(jīng)配置以使慣性力作用于所述粒子并使所述粒子聚集在一條或多條流動線路中。
[0040]2.項1的系統(tǒng)，其中移動所述流體懸浮液使所述粒子聚集在四條局域化流動線路中。
[0041]3.項1的系統(tǒng)，其中移動所述流體懸浮液使所述粒子聚集在兩條局域化流動線路中。
[0042]4.項1的系統(tǒng)，其中移動所述流體懸浮液使所述粒子聚集在單一的局域化流動線路中。
[0043]5.項1的系統(tǒng)，其中所述至少一條通道具有水力直徑且聚集粒子的尺寸與水力直徑之比大于或等于約0.07。
[0044]6.項5的系統(tǒng)，其中粒子尺寸與水力直徑之比小于或等于約0.5。
[0045]7.項1的系統(tǒng)，其中在聚集過程中流體流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)大于或等于約1且小于或等于約250。
[0046]8.項1的系統(tǒng)，其中所述一條或多條聚集流動線路的寬度小于或等于所述聚集粒子的尺寸的約5倍。
[0047]9.項1的系統(tǒng)，其中所述一條或多條聚集流動線路的寬度小于或等于所述聚集粒子的尺寸的約4倍。
[0048]10.項1的系統(tǒng)，其中所述一條或多條聚集流動線路的寬度小于或等于所述聚集粒子的尺寸的約3倍。
[0049]11.項1的系統(tǒng)，其中所述一條或多條聚集流動線路的寬度小于或等于所述聚集粒子的尺寸的約2倍。
[0050]12.項1的系統(tǒng)，其中所述一條或多條聚集流動線路的寬度小于或等于所述聚集粒子的尺寸的約1.05倍。
[0051]13.項1的系統(tǒng)，其中在所述至少一條通道的出口部分形成至少第一出口分支和第二出口分支，所述第一出口分支和第二出口分支中的至少一個位于所述基底上，以接收來自聚集流動線路的粒子。
[0052]14.項13的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)提高溶液中粒子的濃度。
[0053]15.項4的系統(tǒng)，其中在所述至少一條通道的出口部分形成至少第一出口分支和第二出口分支，所述第一出口分支和第二出口分支中的至少一個位于所述基底上，以接收來自所述單一的局域化流動線路的粒子。
[0054]16.項15的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)提高溶液中粒子的濃度。
[0055]17.項1的系統(tǒng)，其中所述至少一條通道具有矩形截面。
[0056]18.項17的系統(tǒng)，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約1000微米。
[0057]19.項17的系統(tǒng)，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約650微米。
[0058]20.項17的系統(tǒng)，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約100微米。
[0059]21.項17的系統(tǒng)，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約80微米。[0060]22.項17的系統(tǒng)，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約65微米。
[0061]23.項17的系統(tǒng)，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約50微米。
[0062]24.項17的系統(tǒng)，其中所述聚集粒子的尺寸小于或等于約20微米。
[0063]25.項17的系統(tǒng)，其中所述聚集粒子的尺寸小于或等于約10微米。
[0064]26.項17的系統(tǒng)，其中所述粒子為細胞。
[0065]27.項26的系統(tǒng)，其中所述細胞為哺乳動物細胞。
[0066]28.項27的系統(tǒng)，其中所述細胞為血細胞。
[0067]29.項27的系統(tǒng)，其中所述細胞為腫瘤細胞。
[0068]30.項26的系統(tǒng)，其中所述細胞為細菌細胞。
[0069]31.項17的系統(tǒng)，其中所述矩形截面的寬高比使得粒子聚集在兩條流動線路中。
[0070]32.項31的系統(tǒng)，其中粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中使所述粒子在縱向上基本均勻地間隔。
[0071]33.項31的系統(tǒng)，其中第一矩形尺寸與第二矩形尺寸的寬高比為約0.3至0.8。
[0072]34.項33的系統(tǒng)，其中所述寬高比為約1至2。
[0073]35.項32的系統(tǒng)，其中流體懸浮液移動通過所述通道的粒子雷諾準(zhǔn)數(shù)大于或等于約 0.2。
[0074]36.項17的系統(tǒng)，其中所述至少一條通道成曲形。
[0075]37.項36的系統(tǒng)，其中至少一條聚集流動線路的位置取決于作用于所述粒子的慣性力和狄恩阻力。
[0076]38.項37的系統(tǒng)，其中所述位置還取決于作用于所述粒子的離心力。
[0077]39.項36的系統(tǒng)，其中流動通過所述通道的狄恩準(zhǔn)數(shù)小于或等于約20。
[0078]40.項36的系統(tǒng)，其中所述曲形為對稱的且為反曲形。
[0079]41.項36的系統(tǒng)，其中所述曲形為不對稱的且為反曲形。
[0080]42.項41的系統(tǒng)，其中曲率半徑是變化的。
[0081]43.項42的系統(tǒng)，其中所述曲率半徑在所述曲形的各拐點之后改變。
[0082]44.項43的系統(tǒng)，其中所述通道的截面尺寸是變化的。
[0083]45.項44的系統(tǒng)，其中所述通道的截面尺寸在所述曲形的各拐點之后改變。
[0084]46.項42的系統(tǒng)，其中所述通道形成螺旋。
[0085]47.項1的系統(tǒng)，其中多條通道設(shè)置在所述基底上并且經(jīng)配置以允許并行流動。
[0086]48.項1的系統(tǒng)，其中多條通道設(shè)置在所述基底上，并且所述多條通道中的至少一部分通道經(jīng)配置以允許串行流動。
[0087]49.項1的系統(tǒng)，其中多條通道設(shè)置在所述基底上，并且第一通道具有分別通向第二通道和第三通道的第一輸出分支和第二輸出分支。
[0088]50.項49的系統(tǒng)，其中所述通道中的至少兩條通道經(jīng)配置以聚集具有不同預(yù)定直徑的粒子。
[0089]51.項1的系統(tǒng)，還包括對所述一條或多條聚集流動線路中的粒子進行探測和計數(shù)的探測器。
[0090]52.項4的系統(tǒng)，還包括對所述單一的局域化流動線路中的粒子進行探測和計數(shù)的探測器。[0091]53.項51的系統(tǒng)，還包括用所述探測器可探測到的標(biāo)記對選定的粒子進行標(biāo)記的標(biāo)記系統(tǒng)，從而所述探測器對所述選定的粒子進行探測和計數(shù)。
[0092]54.項1的系統(tǒng)，其中所述聚集由慣性力單獨引起。
[0093]55.項1的系統(tǒng)，其中所述聚集由慣性力和其它力引起。
[0094]56.一種使移動流體中的粒子聚集的方法，包括:
[0095]向通道提供懸浮在移動流體中的粒子；
[0096]在使得作用于粒子的慣性力在通道中引起粒子流局域化的條件下使流體流動通過通道。
[0097]57.項56的方法，其中通過所述通道的流體流動為層流流動。
[0098]58.項57的方法，其中所述流體流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)為約1至250。
[0099]59.項56的方法，其中聚集形成局域化粒子流，所述局域化粒子流富集基于粒徑的第一粒子。
[0100]60.項59的方法，其中所述第一粒子的直徑除以所述通道的水力直徑大于或等于約 0.07。
[0101]61.項60的方法，其中所述第一粒子的直徑除以所述通道的水力直徑大于或等于約 0.5。
[0102]62.項61的方法，其中所述通道具有矩形截面、高度、寬度，并且水力直徑等于2X高度X寬度/(寬度+高度)。
[0103]63.項62的方法，其中所述矩形截面具有約0.3至0.8的寬高比。
[0104]64.項63的方法，其中所述矩形截面具有約1至2的寬高比。
[0105]65.項56的方法，還包括向所述粒子施加不對稱的力以形成一至三條局域化粒子流。
[0106]66.項65的方法，其中施加所述不對稱的力以形成一條局域化粒子流。
[0107]67.項66的方法，其中所述不對稱的力包括選自下列中的至少一種:離心力、流體動力阻力、電力、磁力、熱力、聲波力、光學(xué)力或介電電泳力。
[0108]68.項65的方法，其中所述不對稱的力包括等于或大于約0.5nN的狄恩阻力。
[0109]69.項56的方法，其中所述粒子包括選自下列中的至少一種:細胞、珠體、病毒、細胞器、納米粒子和分子絡(luò)合物。
[0110]70.項56的方法，其中所述粒子為細胞。
[0111]71.項70的方法，其中所述細胞選自細菌細胞、哺乳動物細胞、真核單細胞、植物細胞和真菌細胞。
[0112]72.項70的方法，其中所述細胞為哺乳動物細胞。
[0113]73.項72的方法，其中所述細胞為血細胞。
[0114]74.項72的方法，其中所述細胞為癌細胞。
[0115]75.項72的方法，其中所述細胞包括腫瘤細胞。
[0116]76.項56的方法，其中所述通道成曲形。
[0117]77.項76的方法，其中所述移動流體的狄恩準(zhǔn)數(shù)小于或等于約20。
[0118]78.項76的方法，其中所述曲形通道為反曲形。
[0119]79.項76的方法，其中所述曲形通道為螺旋狀。[0120]80.項76的方法，其中所述曲形通道為反曲形且不對稱。
[0121]81.項80的方法，其中曲率半徑從反曲曲形的一個拐點至反曲曲形的下一個拐點是變化的。
[0122]82.項81的方法，其中第一半徑的曲形之后是更大半徑的曲形。
[0123]83.項82的方法，其中所述第一半徑的曲形施加的狄恩阻力是所述更大半徑的曲形施加的狄恩阻力的約8倍。
[0124]84.項80的方法，其中所述通道具有矩形截面，并且所述矩形截面的至少一個尺寸在反曲曲形的拐點之間是變化的。
[0125]85.項56的方法，還包括使所述移動流體從所述通道進入至少兩個輸出分支，其中設(shè)置所述輸出分支中的一個以接收富集給定尺寸的第一粒子的局域化粒子流。
[0126]86.項85的方法，其中接收所述局域化粒子流使得溶液中第一粒子的濃度提高。
[0127]87.項65的方法，還包括使所述移動流體從所述通道進入至少兩個輸出分支，其中設(shè)置所述輸出分支中的一個以接收富集給定尺寸的第一粒子的局域化粒子流。
[0128]88.項56的方法，還包括應(yīng)用探測器，以對所述通道內(nèi)在局域化粒子流中遷移的粒子進行計數(shù)。
[0129]89.項65的方法，還包括應(yīng)用探測器，以對所述通道內(nèi)在局域化粒子流中遷移的粒子進行計數(shù)。
[0130]90.項87的方法，還包括應(yīng)用標(biāo)記系統(tǒng)，以用探測器可探測到的標(biāo)記對選定的粒子進行標(biāo)記，從而所述探測器對所述選定的粒子進行探測和計數(shù)。
[0131]91.項56的方法，其中所述聚集由慣性力單獨引起。
[0132]92.項56的方法，其中所述聚集由慣性力和其它力引起。
[0133]93.一種使懸浮在移動流體中的預(yù)定尺寸的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中的設(shè)備，包括:
[0134]基底；
[0135]設(shè)置在所述基底上的至少一條通道，所述至少一條通道具有入口和出口 ；
[0136]其中包含預(yù)定尺寸的粒子的流體懸浮液以層流方式從所述入口移至所述出口使得所述預(yù)定尺寸的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中。
[0137]94.項93的設(shè)備，其中所述至少一條通道具有水力直徑，并且所述粒子的預(yù)定尺寸與所述水力直徑之比大于或等于約0.07。
[0138]95.項94的設(shè)備，其中所述粒子的預(yù)定尺寸與所述水力直徑之比小于或等于約0.5。
[0139]96.項93的設(shè)備，其中所述通道的截面形狀和面積從所述入口至所述出口是一致的。
[0140]97.項93的設(shè)備，其中所述通道的截面形狀和面積從所述入口至所述出口是變化的。
[0141]98.項93的設(shè)備，其中聚集過程中所述流體懸浮液流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)大于或等于約1并且小于或等于約250。
[0142]99.項93的設(shè)備，其中所述一條或多條局域化流動線路的寬度小于或等于所述粒子的預(yù)定尺寸的約5倍。[0143]100.項93的設(shè)備，其中所述一條或多條局域化流動線路的寬度小于或等于所述粒子的預(yù)定尺寸的約4倍。
[0144]101.項93的設(shè)備，其中所述一條或多條局域化流動線路的寬度小于或等于所述粒子的預(yù)定尺寸的約3倍。
[0145]102.項93的設(shè)備，其中所述一條或多條局域化流動線路的寬度小于或等于所述粒子的預(yù)定尺寸的約2倍。
[0146]103.項93的設(shè)備，其中所述一條或多條局域化流動線路的寬度小于或等于所述粒子的預(yù)定尺寸的約1.05倍。
[0147]104.項93的設(shè)備，其中包含預(yù)定尺寸的粒子的流體懸浮液從所述入口移至所述出口使得所述預(yù)定尺寸的粒子聚集在四條局域化流動線路中。
[0148]105.項93的設(shè)備，其中包含預(yù)定尺寸的粒子的流體懸浮液從所述入口移至所述出口使得所述預(yù)定尺寸的粒子聚集在兩條局域化流動線路中。
[0149]106.項93的設(shè)備，其中包含預(yù)定尺寸的粒子的流體懸浮液從所述入口移至所述出口使得所述預(yù)定尺寸的粒子聚集在單一的局域化流動線路中。
[0150]107.項106的設(shè)備，其中在所述至少一條通道的出口部分形成至少第一出口分支和第二出口分支，所述第一出口分支和所述第二出口分支中的至少一個位于所述基底上，以接收來自所述單一的局域化流動線路的預(yù)定尺寸的粒子。
[0151]108.項93的設(shè)備，其中所述至少一條通道具有矩形截面。
[0152]109.項108的設(shè)備，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約1000微米。
[0153]110.項108的設(shè)備，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約650微米。
[0154]111.項108的設(shè)備，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約100微米。
[0155]112.項108的設(shè)備，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約80微米。
[0156]113.項108的設(shè)備，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約65微米。
[0157]114.項108的設(shè)備，其中所述至少一條矩形通道的寬度小于或等于約50微米。
[0158]115.項108的設(shè)備，其中所述粒子的預(yù)定尺寸小于或等于約20微米。
[0159]116.項108的設(shè)備，其中所述粒子的預(yù)定尺寸小于或等于約10微米。
[0160]117.項108的設(shè)備，其中所述預(yù)定尺寸的粒子為細胞。
[0161]118.項117的設(shè)備，其中所述細胞為哺乳動物細胞。
[0162]119.項118的設(shè)備，其中所述細胞為血細胞。
[0163]120.項118的設(shè)備，其中所述細胞為癌細胞。
[0164]121.項117的設(shè)備，其中所述細胞為細菌細胞。
[0165]122.項108的設(shè)備，其中所述矩形截面的寬高比使得粒子聚集在兩條流動線路中。
[0166]123.項122的設(shè)備，其中粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中使所述粒子在縱向上基本均勻地間隔。
[0167]124.項122的設(shè)備，其中所述寬高比為約0.3至0.8。
[0168]125.項123的設(shè)備，其中所述流體懸浮液移動通過所述通道的粒子雷諾準(zhǔn)數(shù)大于或等于約0.2。
[0169]126.項108的設(shè)備，其中所述至少一條通道成曲形。[0170]127.項126的設(shè)備，其中所述至少一條聚集流動線路的位置取決于作用于所述粒子的慣性力和狄恩阻力。
[0171]128.項127的設(shè)備，其中所述位置還取決于作用于所述粒子的離心力。
[0172]129.項126的設(shè)備，其中流體通過所述通道的狄恩準(zhǔn)數(shù)小于或等于約20。
[0173]130.項126的設(shè)備，其中所述曲形為對稱的且為反曲形。
[0174]131.項126的設(shè)備，其中所述曲形為不對稱的且為反曲形。
[0175]132.項131的設(shè)備，其中曲率半徑是變化的。
[0176]133.項132的設(shè)備，其中曲率半徑在所述曲形的各拐點之后改變。
[0177]134.項133的設(shè)備，其中所述通道的截面尺寸是變化的。
[0178]135.項134的設(shè)備，其中所述通道的截面尺寸在所述曲形的各拐點之后改變。
[0179]136.項132的設(shè)備，其中所述通道形成螺旋。
[0180]137.項93的設(shè)備，其中多條通道設(shè)置在所述基底上并且經(jīng)配置以允許并行流動。
[0181]138.項93的設(shè)備，其中多條通道設(shè)置在所述基底上并且所述多條通道中的至少一部分通道經(jīng)配置以允許串行流動。
[0182]139.項93的設(shè)備，其中多條通道設(shè)置在所述基底上并且第一通道具有分別通向第二通道和第三通道的第一輸出分支和第二輸出分支。
[0183]140.項139的設(shè)備，其中所述通道中的至少兩條通道經(jīng)配置以聚集具有不同預(yù)定直徑的粒子。
[0184]141.一種從懸浮在流體中粒子群中分選粒子的系統(tǒng)，包括:
[0185]標(biāo)記系統(tǒng)，所述標(biāo)記系統(tǒng)標(biāo)記待從粒子群中分選的粒子；
[0186]基底，所述基底上設(shè)置有至少一條通道，所述至少一條通道具有入口和出口，其中包含粒子的流體懸浮液以層流方式從所述入口移至所述出口使得所述粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中，所述粒子中的至少一部分已被標(biāo)記，所述出口具有至少兩個輸出分支，所述至少兩個輸出分支中的第一個分離待分選的粒子，所述至少兩個輸出分支中的第二個輸出未分離的剩余粒子；
[0187]分選系統(tǒng)，所述分選系統(tǒng)與所述通道操作連接以使粒子選擇性地轉(zhuǎn)向所述第一輸出分支。
[0188]142.項141的系統(tǒng)，其中所述分選系統(tǒng)為無源分選系統(tǒng)。
[0189]143.項142的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記系統(tǒng)將標(biāo)記施用于待分離的粒子，所述標(biāo)記具有可通過所述分選系統(tǒng)脫離聚集粒子流動線路的性質(zhì)。
[0190]144.項143的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記增大粒子尺寸，并且所述分選系統(tǒng)具有基于尺寸使粒子分流到第一輸出分支和第二輸出分支中的通道幾何結(jié)構(gòu)。
[0191]145.項143的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記具有磁性，并且所述分選系統(tǒng)包括向標(biāo)記粒子施加力的偏磁元件，所述力使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。
[0192]146.項143的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記具有電性能，并且所述分選系統(tǒng)包括向標(biāo)記粒子施加的電泳力，所述電泳力使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。
[0193]147.項143的系統(tǒng)，其中所述分選系統(tǒng)包括使所述標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支的親和層析柱。
[0194]148.項141的系統(tǒng)，其中所述分選系統(tǒng)為有源分選系統(tǒng)并且還包括選擇性地使所述標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支的控制器。
[0195]149.項148的系統(tǒng)，其中所述分選系統(tǒng)還包括探測標(biāo)記粒子的探測器，所述探測器與所述控制器操作連接，以向所述控制器發(fā)出存在標(biāo)記粒子的信號以進行轉(zhuǎn)向。
[0196]150.項149的系統(tǒng)，其中所述探測器為熒光探測器并且所述標(biāo)記為熒光標(biāo)記。
[0197]151.項149的系統(tǒng)，其中所述分選系統(tǒng)還包括通道阻力驅(qū)動器，所述通道阻力驅(qū)動器由所述控制器選擇性地驅(qū)動以使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。
[0198]152.項151的系統(tǒng)，其中所述通道阻力驅(qū)動器與所述第一輸出分支連接以降低所述第一輸出分支的流體阻力，從而使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。
[0199]153.項151的系統(tǒng)，其中所述通道阻力驅(qū)動器與所述第二輸出分支連接以增大所述第一輸出分支的流體阻力，從而使標(biāo)記粒子從第二輸出分支轉(zhuǎn)向第一輸出分支。
[0200]154.項151的系統(tǒng)，其中所述通道阻力驅(qū)動器為微型閥，所述微型閥部分地打開或閉合以改變輸出分支的流體阻力。
[0201]155.項151的系統(tǒng)，其中所述通道阻力驅(qū)動器拉伸或壓縮所述通道的尺寸以改變輸出分支的流體阻力。
[0202]156.項141的系統(tǒng)，其中所述粒子為細胞。
[0203]157.項156的系統(tǒng)，其中所述細胞基于細胞的特性分類。
[0204]158.項157的系統(tǒng)，其中所述細胞的特性為存在至少一個癌癥標(biāo)識。
[0205]159.一種從粒子群中分離目標(biāo)粒子的方法，包括:
[0206]向流體懸浮液提供粒子群，所述粒子群包括目標(biāo)粒子；
[0207]在使所述粒子中的至少一部分在通道中形成局域化粒子流的條件下，使所述流體懸浮液流動通過至少一條通道；
[0208]將所述通道的輸出分離為第一輸出分支和第二輸出分支；
[0209]其中所述輸出分支經(jīng)配置，以使所述第二輸出分支接收富集目標(biāo)粒子的液流，而第一輸出分支接收目標(biāo)粒子減少的液流。
[0210]160.項159的方法，其中所述分離以無源方式進行。
[0211]161.項160的方法，其中所述目標(biāo)粒子具有與所述粒子群中其它粒子不同的尺寸。
[0212]162.項161的方法，其中所述目標(biāo)粒子在通道內(nèi)的預(yù)定位置形成局域化目標(biāo)粒子流。
[0213]163.項162的方法，其中設(shè)置所述第一輸出分支的入口以包括所述局域化目標(biāo)粒子流在通道內(nèi)的預(yù)定位置。
[0214]164.項159的方法，還包括與所述通道操作連接的分離系統(tǒng)使用標(biāo)記選擇性地標(biāo)記粒子。
[0215]165.項164的方法，其中所述標(biāo)記增大選擇性標(biāo)記粒子的尺寸。
[0216]166.項164的方法，其中所述標(biāo)記為磁性標(biāo)記。
[0217]167.項166的方法，其中所述分離系統(tǒng)利用磁場使目標(biāo)粒子朝向所述第一輸出分支并使其它粒子朝向所述第二輸出分支。
[0218]168.項164的方法，還包括通過所述分離系統(tǒng)探測標(biāo)記或標(biāo)記粒子，并通過所述分離系統(tǒng)使標(biāo)記粒子轉(zhuǎn)向第一輸出分支和第二輸出分支中選定的一個。[0219]169.項168的方法，其中所述分離系統(tǒng)包括與所述通道操作連接的探測器、與所述第一輸出分支和第二輸出分支中的至少一個操作連接的流體變阻元件、與所述探測器和流體變阻元件連通的控制器。
[0220]170.項169的方法，其中分離所述通道的輸出還包括:通過所述探測器探測目標(biāo)粒子；從所述探測器向所述控制器傳送探測信息；通過所述控制器向流體變阻元件發(fā)出信號以改變第一輸出分支和第二輸出分支中至少一個的流體阻力，從而使所述目標(biāo)粒子流入所述輸出分支中選定的一個。
[0221]171.項170的方法，其中所述標(biāo)記為熒光標(biāo)記。
[0222]172.項159的方法，其中通過所述通道的流體流動為層流流動。
[0223]173.項172的方法，其中所述流體流動的雷諾準(zhǔn)數(shù)為約1至250。
[0224]174.項173的方法，其中所述目標(biāo)粒子的直徑除以所述通道的水力直徑大于或等于約0.07。
[0225]175.項174的方法，其中所述目標(biāo)粒子的直徑除以所述通道的水力直徑小于或等于約0.5。
[0226]176.項175的方法，其中所述通道具有矩形截面、高度、寬度，水力直徑等于2 X高度X覽度/ (覽度+聞度)。
[0227]177.項176的方法，其中所述矩形截面具有約0.3至0.8的寬高比。
[0228]178.項159的方法，還包括向所述粒子施加不對稱的力以形成一至三條局域化粒子流。
[0229]179.項178的方法，其中施加所述不對稱的力以僅僅形成一條局域化粒子流。
[0230]180.項178的方法，其中所述不對稱的力包括選自下列中的至少一種:離心力、流體動力阻力、電力、磁力、熱力、聲波力、光學(xué)力或介電電泳力。
[0231]181.項178的方法，其中所述不對稱的力包括等于或大于約0.5nN的狄恩阻力。
[0232]182.項159的方法，其中所述粒子群包括選自下列中的至少一種:細胞、珠體、病毒、細胞器、納米粒子和分子絡(luò)合物。
[0233]183.項159的方法，其中所述目標(biāo)粒子為細胞。
[0234]184.項183的方法，其中所述細胞選自細菌細胞、哺乳動物細胞、原生動物、植物細胞和真菌細胞。
[0235]185.項183的方法，其中所述細胞為哺乳動物細胞。
[0236]186.項185的方法，其中所述細胞為血細胞。
[0237]187.項185的方法，其中所述細胞包括腫瘤細胞。
[0238]188.項159的方法，其中所述通道成曲形。
[0239]189.項188的方法，其中所述移動流體的狄恩準(zhǔn)數(shù)小于或等于約20。
[0240]190.項188的方法，其中所述曲形通道為反曲形。
[0241]191.項188的方法，其中所述曲形通道為螺旋狀。
[0242]192.項188的方法，其中所述曲形通道為反曲形且不對稱。
[0243]193.項192的方法，其中曲率半徑從所述反曲曲形的一個拐點至反曲曲形的下一個拐點是變化的。
[0244]194.項193的方法，其中所述第一半徑的曲形之后為更大半徑的曲形。[0245]195.項194的方法，其中所述第一半徑的曲形施加的狄恩阻力為所述較大半徑的曲形施加的狄恩阻力的約8倍。
[0246]196.項192的方法，其中所述通道具有矩形截面，并且所述矩形截面的至少一個尺寸在所述反曲曲形的拐點之間是變化的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0247]參照附圖通過以下詳述將更加完全地理解本發(fā)明，其中:
[0248]圖1A示出用于使粒子在微通道內(nèi)分離、有序化和聚集的系統(tǒng)的一種實施方案；
[0249]圖1B示出圖1A的一個微通道的實例；
[0250]圖2A是粒子分離、有序化和聚集的直線通道的一種實施方案的側(cè)視圖；
[0251]圖2B是圖2A的直線通道的截面圖，示出了聚集粒子流的四個平衡位置；
[0252]圖2C是示例性大寬高比直線通道的截面圖，示出了聚集粒子流的兩個平衡位置；
[0253]圖3A是用于粒子分離、有序化和聚集的對稱曲形通道的一種實施方案的側(cè)視圖；
[0254]圖3B是圖3A的對稱通道的截面圖，示出了聚集粒子流的兩個平衡位置；
[0255]圖4A是用于粒子分離、有序化和聚集的不對稱曲形通道的一種實施方案的側(cè)視圖；
[0256]圖4B是圖4A的不對稱通道的截面圖，示出了聚集粒子流的一個平衡位置；
[0257]圖4C是擴展螺旋通道形式的不對稱曲形通道的另一實施方案的透視圖；
[0258]圖5A是具有矩形截面的直線通道的一種實施方案的截面圖，示出了通道內(nèi)作用于粒子的力；
[0259]圖5B是圖5A的直線通道內(nèi)作用于粒子的力的示意圖；
[0260]圖6A是曲形微通道內(nèi)作用的狄恩阻力的拋物線形速度分布曲線；
[0261]圖6B示出曲形微通道內(nèi)狄恩流速與狄恩準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系；
[0262]圖6C示出平均二次流速的大小隨單通道幾何結(jié)構(gòu)的狄恩準(zhǔn)數(shù)的變化；
[0263]圖7是不對稱曲形通道的一種實施方案的截面圖，示出了狄恩流動引起的慣性升力造成的四個穩(wěn)定位置的重疊；
[0264]圖8A是直線通道的一種實施方案的截面圖，示出了聚集在四個橫向位置中的粒子;
[0265]圖8B是圖8A的直線通道的側(cè)視圖，示出了聚集在四條流動線路中的粒子；
[0266]圖8C是圖8A的直線通道的側(cè)視圖和截面圖，示出了聚集度隨Re增大；
[0267]圖9A是大寬高比直線通道的一種實施方案內(nèi)聚集的示意圖，顯示出聚集為兩條粒子流；
[0268]圖9B是圖9A的直線通道內(nèi)粒子有序化和間隔的不意圖；
[0269]圖9C是圖9A的直線通道內(nèi)粒子有序化和間隔的不意圖；
[0270]圖9D是圖9A的直線通道內(nèi)兩種不同類型的粒子有序化和間隔的不意圖；
[0271]圖10A是對稱形通道的一種實施方案的側(cè)視圖，示出了粒子聚集在兩條流動線路中；
[0272]圖10B是圖10A的通道的側(cè)視圖，示出了粒子聚集度隨著Re增大；
[0273]圖11A是不對稱形通道的一種實施方案的側(cè)視圖，示出了粒子聚集度隨著&增大；
[0274]圖1 IB是圖11A的通道的側(cè)視圖，示出了單條聚集粒子流；
[0275]圖11C是圖11Α的通道的截面圖，示出了粒子在通道內(nèi)聚集于單個平衡位置；
[0276]圖11D是圖11Α的通道的側(cè)視圖，示出了粒子沿通道的長度聚集于不同位置；
[0277]圖12是不對稱形擴展螺旋通道的一種實施方案的截面圖，示出了該通道內(nèi)粒子聚集的平衡位置；
[0278]圖13是圖12的通道的側(cè)視圖，示出了粒子在該通道內(nèi)的有序化；
[0279]圖14是用于粒子分離、有序化和聚集的具有不對稱通道的系統(tǒng)的一種實施方案的不意圖；
[0280]圖15Α是利用磁性標(biāo)記粒子進行標(biāo)識將粒子無源分離為聚集流的一種示例性系統(tǒng)和方法的示意圖；
[0281]圖15Β是利用熒光識別預(yù)定類型的粒子將粒子有源分離為聚集流的一種示例性系統(tǒng)和方法的示意圖；
[0282]圖15C是全血中稀有細胞群的出現(xiàn)率圖；
[0283]圖16Α是不同密度的粒子聚集的側(cè)視圖；
[0284]圖16Β是取自圖16Α的數(shù)據(jù)圖，示出了粒子密度的無關(guān)性；
[0285]圖16C是示例性系統(tǒng)的入口和出口的側(cè)視圖，示出了粒子密度的無關(guān)性；
[0286]圖17Α是慣性聚集粒子的穩(wěn)定性和精確度的示意圖，示出了擬合為高斯曲線的強度分布；
[0287]圖17Β是取自圖17Α的數(shù)據(jù)圖，示出了聚集粒子的FWHM和中心位置與時間的關(guān)系;
[0288]圖18Α是示例性聚集系統(tǒng)的通道的側(cè)視圖，示出了粒子的自有序化；
[0289]圖18Β是取自圖18Α的數(shù)據(jù)圖；
[0290]圖18C是在示例性聚集系統(tǒng)的不對稱曲形通道內(nèi)自有序化的粒子的側(cè)視圖；
[0291 ] 圖18D是取自圖18C的數(shù)據(jù)圖；
[0292]圖19Α是示出稀釋全血中的細胞在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)自有序化的側(cè)視圖；
[0293]圖19Β是獲自圖19Α的數(shù)據(jù)的峰值曲線片段的示意圖，示出了聚集粒子(in-focusparticle)；
[0294]圖19C是圖19A的系統(tǒng)中粒子之間距離的矩形圖；
[0295]圖20A是示出示例性聚集系統(tǒng)的通道內(nèi)紅血細胞的旋轉(zhuǎn)、軸向和聚集排列的空間分布的側(cè)視圖；
[0296]圖20B是盤形紅血細胞在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)排列的側(cè)視圖和截面圖；
[0297]圖21是a/Dh的聚集結(jié)果與狄恩準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系曲線圖；
[0298]圖22是示例性通道的側(cè)視圖，示出了不同a/Dh的聚集；
[0299]圖23A是在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)聚集不同尺寸粒子的通道的側(cè)視圖；
[0300]圖23B是使用不例性聚集系統(tǒng)時入口處粒子隨機分布和出口處粒子分尚的側(cè)視圖；
[0301]圖23C是示例性多通道聚集系統(tǒng)的樹形結(jié)構(gòu)的頂視圖；
[0302]圖24是示出示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)不同Rp的粒子分離行為的側(cè)視圖；[0303]圖25包括在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)對于不同的粒徑入口處的粒子分布和出口處的粒子分離的頂視圖；
[0304]圖26A是在不例性聚集系統(tǒng)內(nèi)輸入溶液和不同輸出部分的粒子直徑分布的不意圖；
[0305]圖26B是圖26A的示意圖的一部分，示出了存在較大粒子；
[0306]圖27示出從3.1 μ m的粒子中過濾大粒子的純度和產(chǎn)率數(shù)據(jù)；
[0307]圖28示出通過兩個分層進行級聯(lián)分離的示例性聚集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；
[0308]圖29A是用于分離不同尺寸可變形硅油液滴的示例性聚集系統(tǒng)的示意圖；
[0309]圖29B是圖29A的系統(tǒng)的粒徑分布的示意圖；
[0310]圖29C是在圖29A的系統(tǒng)中流動的剛性粒子的粒徑分布的示意圖；
[0311]圖30不出血小板與其它血液成分分尚的截止尺寸；
[0312]圖31是示例性通道的側(cè)視圖，示出具有不同總體積分?jǐn)?shù)的溶液中的聚集；
[0313]圖32A是示例性聚集系統(tǒng)的擴展螺旋通道內(nèi)粒子聚集的頂視圖；
[0314]圖32B是圖32A的通道內(nèi)不同粒徑的縱向有序化的側(cè)視圖；
[0315]圖33A是示例性聚集系統(tǒng)的擴展螺旋通道內(nèi)粒子的橫向位移的示意圖；
[0316]圖33B是圖33A的通道內(nèi)粒子的橫向位移的另一示意圖；
[0317]圖33C是不同a/Dh的粒子橫向位移的示意圖；
[0318]圖34A是對于不同的Rc在示例性聚集系統(tǒng)的擴展螺旋通道內(nèi)聚集的示意圖；
[0319]圖34B是示出圖34A的通道內(nèi)不同粒徑的縱向有序化的側(cè)視圖；
[0320]圖35A是示例性聚集系統(tǒng)的擴展螺旋通道內(nèi)的相對粒徑和有序化的側(cè)視圖；
[0321]圖35B是圖35A的通道內(nèi)10 μ m粒子的聚集的示意圖；
[0322]圖35C是圖35A的通道內(nèi)10 μ m粒子的聚集的示意圖；
[0323]圖3?是圖35A的通道內(nèi)10 μ m粒子的側(cè)視圖；
[0324]圖35E是圖35A的通道內(nèi)7 μ m粒子的側(cè)視圖；
[0325]圖35F是圖35A的通道內(nèi)粒子數(shù)與粒徑的關(guān)系曲線圖；
[0326]圖36是示出示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)對于不同的Re粒子的聚集行為的側(cè)視圖；
[0327]圖37是示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)的對稱曲形通道中的聚集行為的示意圖；
[0328]圖38是示例性通道的頂視圖，示出了粒子聚集與a/Dh的關(guān)系；
[0329]圖39是示出在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)對于不同寬度的示例性通道的聚集行為的側(cè)視圖；
[0330]圖40是示出在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)對于不同寬度的示例性通道的聚集行為的側(cè)視圖；
[0331]圖41是在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)對于不同寬度的示例性通道的聚集行為的示意圖；
[0332]圖42是在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)對于不同寬度的示例性通道的聚集行為的示意圖；
[0333]圖43是示出在示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)進行分離時Re與聚集的關(guān)系的側(cè)視圖；
[0334]圖44是示出示例性聚集系統(tǒng)內(nèi)血細胞聚集的頂視圖；
[0335]圖45A是對于不同的Re細胞聚集的拖尾圖像的側(cè)視圖；和
[0336]圖45B是不對稱通道內(nèi)各轉(zhuǎn)彎處培養(yǎng)細胞的強度截面圖?！揪唧w實施方式】
[0337]現(xiàn)對一些示例性實施方案進行描述，以供完全理解本文披露的設(shè)備和方法的結(jié)構(gòu)原理、功能、制造和用途。在附圖中示出了這些實施方案的一個或多個實例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本文具體描述并在附圖中示例的設(shè)備和方法是非限制性的示例性實施方案，并且本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求限定。參照示例性實施方案示例或描述的特征可與其它實施方案的特征組合。這些改進和變化包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0338]本發(fā)明涉及微流體學(xué)和分析分離領(lǐng)域。以下所述的本發(fā)明各種實施方案基于如下構(gòu)思:流體層流流動通過微流體通道可使得懸浮在流體中的粒子連續(xù)并精確地自有序化。示出了多種特定的通道幾何結(jié)構(gòu)，所述通道幾何結(jié)構(gòu)利用該效應(yīng)形成限制在三維空間內(nèi)的連續(xù)有序化粒子流。粒子在通道的χ-y面(或截面)內(nèi)橫向有序化并且還可沿流動方向縱向有序化。對于不對稱形粒子，還可能出現(xiàn)其它的旋轉(zhuǎn)有序維度。
[0339]總體上，本發(fā)明的特征在于至少部分地基于慣性升力使粒子流分離并聚集于通道流場內(nèi)的平衡位置的方法和設(shè)備。在矩形通道中，例如由此可形成與四個矩形面各自的中心隔開一定距離的四條聚集粒子流。對于特定的矩形幾何結(jié)構(gòu)，可將這種四重對稱性降為雙重對稱性，且粒子流與通道的兩個相對面均隔開。
[0340]本發(fā)明還可包括利用各種力(例如包括電磁力、磁力、離心力、流體動力、熱力、聲學(xué)力、光學(xué)力和/或介電電泳力或者它們的組合)降低系統(tǒng)對稱性的方法和系統(tǒng)。盡管可利用任何力使通道流場內(nèi)的特定勢能最低位置偏置，但利用曲形通道結(jié)構(gòu)引起的離心力具有一定的優(yōu)勢。在這種情況下，力僅僅基于微小的幾何結(jié)構(gòu)變化隨流速的平方增大，而不需要額外的機械或電學(xué)部件。例如，可利用流動通過S形矩形通道時所固有的慣性力降低對稱性，以形成雙重對稱(從四重降至雙重)，并使大部分粒子以周期性方式(沒有對應(yīng)于下面通道的周期)配合流動。還可利用通道的幾何結(jié)構(gòu)通過以周期性方式改變曲率半徑或通道寬度(從而使通道成不對稱曲形)來改變對稱性，從而形成單條聚集粒子流。
[0341 ] 本發(fā)明的實施方案的優(yōu)勢在于可采用單流輸入且不需要活動部件或分離壓控制。本發(fā)明的實施方案還可提供這樣的方法:成本低，使用需簡單容錯制造并且還可小型化的設(shè)備。本發(fā)明的實施方案可連續(xù)地以高的體積流速操作并具有級聯(lián)輸出。此外，本發(fā)明不需要與機械過濾器或障礙物相互配合且需要極低的維護。
[0342]還可將有關(guān)懸浮粒子的原理應(yīng)用于各種生物材料，特別是細胞。例如從全血及其組成細胞中快速分析并獲取信息的能力對于醫(yī)學(xué)診斷和基礎(chǔ)科學(xué)方面的應(yīng)用具有重要意義。血細胞本身包含大量與疾病、感染、惡性腫瘤或變應(yīng)性診斷有關(guān)的信息。本文給出了涉及慣性微流體技術(shù)(inertial microfluidic technology)的系統(tǒng)和原理，慣性微流體技術(shù)是處理量大并能精確地微觀控制細胞和粒子運動的技術(shù)方案。本發(fā)明的系統(tǒng)可理想地用于血細胞亞類或稀有細胞的計數(shù)、分選和分析方面的應(yīng)用。具體而言，識別和分析稀有細胞要求大的樣品尺寸以及大的處理量。本文給出的快速簡便的微流體技術(shù)可突破常規(guī)分選技術(shù)限制分析樣品尺寸的局限。在簡單的通道中對粒子進行連續(xù)差動地高速分選、有序化、計數(shù)和分析的能力可廣泛用于生物粒子連續(xù)分離、高處理量細胞計量和大規(guī)模過濾系統(tǒng)方面的各種應(yīng)用。
[0343]盡管用于使粒子在微流體通道內(nèi)自有序化的系統(tǒng)存在多種可行的構(gòu)造，但在圖1A和圖1B中示出了系統(tǒng)10的一種實施方案。如圖所示，系統(tǒng)10通常包括入口 12，該入口 12可配置用于將包含懸浮粒子22的樣品24引入系統(tǒng)。如圖1B所示，可提供微構(gòu)造基片14，該微構(gòu)造基片14中可形成有至少一條微流體通道16，以接收樣品24并使懸浮在樣品24中的粒子22有序化和聚集。在圖1A所示的示例性基片14中形成有多條并行設(shè)置的通道16。
[0344]基片14中形成的多條通道16可具有多種構(gòu)造，以下將詳細說明。然而，通常所述多條通道16可具有特定的幾何結(jié)構(gòu)，所述幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)配置以分離、有序化和聚集懸浮在樣品24中具有預(yù)定尺寸的粒子，從而在基片14的出口 26處由每條通道16提供一條或多條聚集粒子流22?？舌徑ǖ?6的出口 26設(shè)置分析區(qū)18，以對局域化聚集粒子流22進行監(jiān)測、分類、計數(shù)、成像或其它分析。
[0345]在一種實施方案中，基片14可以是粒子計數(shù)系統(tǒng)或者可以是粒子計數(shù)系統(tǒng)的一部分。具體地，粒子聚集并有序化所在的分析區(qū)18可經(jīng)受探測器的詢問(interrogation)以對粒子進行計數(shù)。以下描述了各種探測器，例如標(biāo)記粒子以進行探測的系統(tǒng)，這些元件還可用于計數(shù)。
[0346]如本文所用，“樣品”必須能夠流動通過所述系統(tǒng)實施方案的微流體通道。因而，在本文所述的系統(tǒng)和方法中可使用由流體懸浮液構(gòu)成的任意樣品或者可轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w懸浮液形式的任意樣品，所述樣品可經(jīng)受驅(qū)動通過微流體通道。例如，可從動物、水源、食物、土壤、空氣等中獲取樣品。如果獲取的是固體樣品例如組織樣品或土壤樣品，則可將該固體樣品液化或溶液化之后引入系統(tǒng)。如果獲取的是氣體樣品，則也可將其液化或溶液化。樣品還可包括液體來作為粒子。例如，樣品可包括油或其它種類的液體的氣泡，來作為懸浮在水溶液中的粒子。
[0347]可將任意數(shù)量的樣品引入粒子聚集系統(tǒng)并且不應(yīng)限于本文所述的樣品。樣品通?？砂ㄆ渲胁贾糜辛Ｗ印⒓毎?、液滴等中至少一種的任意懸浮體、液體和/或流體。此外，聚集可形成富集第一粒子(基于尺寸)的粒子流。在一些實施方案中，樣品可源于動物例如哺乳動物。在優(yōu)選實施方案中，哺乳動物可以是人。源于動物的示例性流體樣品可包括但不限于全血，汗液，淚液，耳液(ear flow)，痰液，骨髓懸浮液，血清，尿液，腦流體，腦脊液，唾液，粘液，陰道流體，腹水，乳液，呼吸道、腸道和生殖泌尿道的分泌物，羊水。在其它實施方案中，示例性樣品可包括引入人體后再取出進行分析的流體，包括所有形式的灌洗液，例如殺菌灌洗液、支氣管肺泡灌洗液、洗胃液、腹膜灌洗液、頸灌洗液、athroscopic、導(dǎo)管灌洗液、鼻灌洗液和耳灌洗液。示例性粒子可包括包含在本文所述流體中的任意粒子并且既可以是剛性的也可以是能夠變形的。具體地，粒子可包括但不限于活細胞或固定細胞，例如成體血紅細胞、胎兒血紅細胞、營養(yǎng)細胞、胚胎成纖維細胞、白血細胞、上皮細胞、腫瘤細胞、癌細胞、造血干細胞、細菌細胞、哺乳動物細胞、真核單細胞、植物細胞、嗜中性粒細胞、T淋巴細胞、CD4+、B淋巴細胞、單核細胞、嗜酸性細胞、自然殺傷細胞、嗜堿細胞、樹突細胞、循環(huán)內(nèi)皮細胞、抗原特異性T細胞和真菌細胞；珠體；病毒；細胞器；液滴；脂質(zhì)體；納米粒子；和/或分子絡(luò)合物。在一些實施方案中，一種或多種粒子如細胞可在樣品中粘著、群聚或叢生在一起。在這種構(gòu)造下，出于本發(fā)明系統(tǒng)的目的，可將粒子群或粒子簇視為“粒子”。更具體地，粒子群或粒子簇可作為并視作本文所述的本發(fā)明通道內(nèi)的單個粒子，因而可按照與單個粒子相同的方式進行分類、有序化、分選和聚集。
[0348]非生物樣品例如可包括適于進行粒子分離、有序化和聚集的任意數(shù)量的各種工業(yè)及商業(yè)樣品?？梢胂到y(tǒng)的示例性工業(yè)樣品可包括但不限于乳液、兩相化學(xué)溶液(例如固-液、液-液和氣-液化學(xué)處理樣品)、廢水、生物處理顆粒和食品工業(yè)樣品(例如果汁、果漿、種子等)。類似地，示例性商業(yè)樣品可包括但不限于被細菌/寄生蟲污染的水、含有顆粒(例如咖啡渣和茶渣)的水、化妝品、潤滑劑和顏料。
[0349]在一些實施方案中，將取自動物的流體樣品直接應(yīng)用于本文所述的系統(tǒng)，在另一些實施方案中，將樣品預(yù)處理或處理之后送入本發(fā)明的系統(tǒng)。例如，可用一種或多種試劑處理取自動物的流體之后送入系統(tǒng)，或者可將取自動物的流體收集在預(yù)先裝有試劑的容器中。示例性試劑可包括但不限于穩(wěn)定劑、防腐劑、fixant、溶血劑、稀釋劑、抗細胞凋亡劑、抗凝劑、抗血栓劑(ant1-thrombotic)、磁性或電性調(diào)節(jié)劑、尺寸調(diào)節(jié)劑(size alteringreagent)、緩沖劑、重量克分子滲透壓濃度調(diào)節(jié)劑、pH調(diào)節(jié)劑和/或交聯(lián)劑。2004年3月3日提交的名稱為“System For Delivering a Diluted Solution”的美國公開文件2007/0196820中描述了處理流體樣品以送入分析設(shè)備的方法的實例，在此引入所述文件的全部內(nèi)容作為參考。
[0350]懸浮在樣品中的粒子可具有允許其在本文所述的微流體通道內(nèi)有序化并聚集的任意尺寸。例如，粒子可具有約40微米至約0.01微米的流體動力尺寸。更優(yōu)選地，粒子可具有約20微米至約0.1微米的流體動力尺寸。更優(yōu)選地，粒子可具有約10微米至約1微米的流體動力尺寸。應(yīng)當(dāng)理解的是，粒子尺寸僅受限于通道的幾何結(jié)構(gòu)，大于和小于上述范圍的粒子可在具備層流條件的預(yù)定通道幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)有序化并聚集。
[0351]在系統(tǒng)的另一方面中，可任選地控制或調(diào)節(jié)樣品中粒子的體積比以使通道內(nèi)的質(zhì)量守恒。通常，粒子的分選、有序化和聚集部分地取決于通道內(nèi)的粒子間距以及粒子尺寸與通道的流體動力尺寸之比。本文所述的各種通道幾何結(jié)構(gòu)可能需要預(yù)定的待聚集粒子體積t匕，以獲得所需的粒子間距，從而保持粒子的有序化和聚集。具體地，可根據(jù)需要計算和調(diào)節(jié)懸浮在流體中的粒子的體積比，以在特定的通道幾何結(jié)構(gòu)內(nèi)實現(xiàn)聚集。通常，對于特定的粒子尺寸和通道幾何結(jié)構(gòu)，最大粒子體積比可通過下式確定:
[0352]
【權(quán)利要求】
1.一種使懸浮在移動流體中的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中的系統(tǒng)，包括: 基底； 設(shè)置在所述基底上的至少一條通道，所述至少一條通道具有入口和出口 ； 以層流方式沿所述至少一條通道移動并且包含懸浮粒子的流體； 驅(qū)動所述流體層流流動的泵送元件； 其中所述流體、通道和泵送元件經(jīng)配置以使慣性力作用于所述粒子并使所述粒子聚集在一條或多條流動線路中。
2.—種使移動流體中的粒子聚集的方法，包括: 向通道提供懸浮在移動流體中的粒子； 在使得作用于粒子的慣性力在通道中引起粒子流局域化的條件下使流體流動通過通道。
3.一種使懸浮在移動流體中的預(yù)定尺寸的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中的設(shè)備，包括: 基底； 設(shè)置在所述基底上的至少一條通道，所述至少一條通道具有入口和出口 ； 其中包含預(yù)定尺寸的粒子的流體懸浮液以層流方式從所述入口移至所述出口使得所述預(yù)定尺寸的粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中。
4.一種從懸浮在流體中粒子群中分選粒子的系統(tǒng)，包括: 標(biāo)記系統(tǒng)，所述標(biāo)記系統(tǒng)標(biāo)記待從粒子群中分選的粒子； 基底，所述基底上設(shè)置有至少一條通道，所述至少一條通道具有入口和出口，其中包含粒子的流體懸浮液以層流方式從所述入口移至所述出口使得所述粒子聚集在一條或多條局域化流動線路中，所述粒子中的至少一部分已被標(biāo)記，所述出口具有至少兩個輸出分支，所述至少兩個輸出分支中的第一個分離待分選的粒子，所述至少兩個輸出分支中的第二個輸出未分離的剩余粒子； 分選系統(tǒng)，所述分選系統(tǒng)與所述通道操作連接以使粒子選擇性地轉(zhuǎn)向所述第一輸出分支。
5.一種從粒子群中分離目標(biāo)粒子的方法，包括: 向流體懸浮液提供粒子群，所述粒子群包括目標(biāo)粒子； 在使所述粒子中的至少一部分在通道中形成局域化粒子流的條件下，使所述流體懸浮液流動通過至少一條通道； 將所述通道的輸出分離為第一輸出分支和第二輸出分支； 其中所述輸出分支經(jīng)配置，以使所述第二輸出分支接收富集目標(biāo)粒子的液流，而第一輸出分支接收目標(biāo)粒子減少的液流。
【文檔編號】B01D45/04GK103630470SQ201310292673
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2007年4月16日
【發(fā)明者】梅米特.托納, 迪諾.迪卡洛, 約翰.埃德, 丹尼爾.伊里米亞, 阿曼.拉索姆, 薩尼撒.納格瑞斯 申請人:通用醫(yī)療公司以馬薩諸塞州通用醫(yī)療公司名義經(jīng)營