微流体颗粒分选器制造技术

提供用于分选颗粒的装置、系统及方法。在一实施方式中，颗粒分选装置包括：由光学透明材料形成的衬底中的微流道；以及在所述微流道中由磁响应材料形成且能通过磁矩而转动的分流器。还说明并示出系统和方法。

Microfluidic particle separator

A device, system and method for sorting particles are provided. In an embodiment, the particle sorting device includes a micro-channel in a substrate formed by an optical transparent material and a shunt formed by a magnetic response material and rotated by a magnetic moment in the micro-channel. Systems and methods are also illustrated and illustrated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流体颗粒分选器本申请要求2016年3月8日提交的美国申请62/305,179的权益，通过引用将该申请整体结合于此。
技术介绍
市售的颗粒分选器基于荧光激活颗粒分选技术或流式细胞技术。流式细胞技术基于来自附着于兴趣细胞的标记的荧光信号来分选细胞。细胞在鞘液中经过稀释并悬浮，之后，经迅速减压后通过喷嘴分离成单个微滴。从喷嘴喷出后，基于来自上述标记的荧光信号，上述微滴以静电方式被分离进不同容器。这些系统中有如下问题：由于上述减压而使得细胞被破坏或功能缺失、样品间不易执行杀菌工艺且成本高、无法根据不同参数对亚群重新分选、需要为拥有、操作及维护这些大型昂贵设备而进行大量培训。至少基于上述原因，在大型医院及研究所中，流式细胞技术的使用受到限制，且该项技术未得到小型实体的运用。
技术实现思路
本专利技术公开一种颗粒分选装置、系统及方法。在一实施方式中，颗粒分选装置包括：由光学透明材料形成的衬底中的微流道；在所述微流道中由磁响应材料形成且能通过磁矩而转动的分流器。在一些实施方式中，所述分流器由掺杂了永磁微粒的柔性硅弹性体形成。在特定实施方式中，永磁微粒由钕铁硼形成。在一些实施方式中，所述分流器与所述微流道的上表面或下表面之间的距离在10微米和20微米之间。在特定实施方式中，所述分流器具有杆状或射束状。在一些实施方式中，所述分流器包括将所述分流器锚定于所述衬底的固定端及突出到所述微流道的内腔中的自由端。在一些实施方式中，所述分流器的所述自由端在所述微流道中向下游突出。在特定实施方式中，所述分流器的所述自由端在所述微流道中向上游突出。在一实施方式中，系统包括：颗粒分选装置，该颗粒分选装置具有由光学透明材料形成的衬底中的微流道以及在所述微流道中由磁响应材料形成且能通过磁矩而转动的分流器；电磁源，该电磁源用于在所述颗粒分选装置的外部对所述分流器施加磁矩；光源及检测器，该光源用于照亮所述微流道，该检测器用于检测从具有光学可检测标记的目标颗粒发射出的信号，其中所述光源及所述检测器位于所述分流器的上游；以及以可操作的方式与所述检测器及所述电磁源连接的电路，该电路配置成根据从所述目标颗粒检测到的信号来将电流提供给所述电磁源。在一些实施方式中，所述电磁源包括两个相对的线圈，该两个相对的线圈紧邻所述颗粒分选装置而放置，并垂直于流体流。在一些实施方式中，所述系统还包括与所述颗粒分选装置的入口流体连通的结构，该结构配置成使得多个目标颗粒及非目标颗粒以流体方式聚集于流入所述入口的液流的中心。在一实施方式中，一方法包括：通过以流体方式聚集来使得多个目标颗粒及非目标颗粒聚集于颗粒分选装置的液流的中心，所述颗粒分选装置包括由光学透明材料形成的衬底中的微流道以及在所述微流道中由磁响应材料形成且能通过磁矩而转动的分流器；在所述微流道的液流中检测目标颗粒，其中所述目标颗粒包括光学可检测标记；响应于检测到所述目标颗粒，对所述微流道中的分流器施加磁矩，其中所述分流器由磁响应材料形成；以及将所述目标颗粒分流至采集通道。在一些实施方式中，所述分流器具有杆状或射束状。在特定实施方式中，所述分流器包括将所述分流器锚定于所述衬底的固定端及突出到所述微流道的内腔中的自由端。在一些实施方式中，所述分流器的自由端在所述微流道中向下游突出。在一些实施方式中，所述分流器的所述自由端在所述微流道中向上游突出。附图说明图1A及图1B示出了根据本专利技术实施方式的微流道中的分流器的示意俯视图。所述微流道为颗粒分选装置的一部分。流体流从右向左。图2A及图2B示出了根据本专利技术另一实施方式的微流道中的二个平行的分流器的示意俯视图。所述微流道为颗粒分选装置的一部分。流体流从右向左。图3示出了根据本专利技术另一实施方式的微流道中的分流器的示意俯视图。所述微流道为颗粒分选装置的一部分。流体流从左向右。图4示出了根据本专利技术一实施方式的夹持于两个分隔件之间的分流器的侧视图。图5示出了根据本专利技术一实施方式的系统的示意图。图6示出了根据本专利技术一实施方式的颗粒分选器周围的磁源(例如两个相对的磁线圈)的示意俯视图。图7示出了在颗粒分选装置中颗粒被分选入微流道的上分支的颗粒的照片。该照片从监控视频中获取。图8示出了在颗粒分选装置中颗粒被分选入微流道的下分支的颗粒的照片。该照片从监控视频中获取。具体实施方式本专利技术公开一种用于颗粒分选的装置、系统及方法。发现本专利技术的颗粒分选系统、装置及方法能实现高分选速度。该颗粒分选装置也可通过高成本效益的工艺来制造。该装置被设计成用于单独使用，因此无需样本间的杀菌。如在说明书以及所附权利要求书中使用的，单数形式的“一”、“一个”以及“该”包括复数引用，除非上下文另外明确地指出。因此，例如提及系统包括“一个微流道”则包含系统包括一个或多个微流道。定义“颗粒”是指细胞，既可以是细菌细胞也可以是真核细胞，且该“颗粒”也指珠粒，该珠粒是指无生命颗粒、纳米颗粒或微球体、聚集体，其可以从乳胶、聚合物、陶瓷、硅酸盐、凝胶或其复合材料形成，也可以包含层。此处，基于大尺寸(1.5至大约50微米)、小尺寸(0.7至1.5微米)、或胶体尺寸(<200nm)(也指纳米颗粒)来对珠粒进行分类。微球通常被衍生化以便用于配体的亲和捕捉，然而，一些微球基于电荷、偶极、范德华力或疏水性而具有自然亲和。“微流体盒”是指具有主体或衬底的装置、卡、或片，其内部配置有具有微流体尺寸(即，具有至少一个小于500μm的内部截面尺寸，通常在大约0.1μm至大约500μm之间)的微流体结构和内部通道。这些微流体结构例如可包含腔体、内腔、壁部、阀、裂口、通道、泵、入口、喷嘴、膜、光学窗、层、电极、混合器、带状聚集环及检测装置。“微流道”是指微流体盒内的流体通路，其内腔具有至少一个小于约500μm的内部截面尺寸，通常在大约0.1μm至大约500μm之间。微流道通常具有对应入口及出口或上游连接及下游连接的上游及下游方面或“端部”。微流道的内腔由其壁部来划界。“标记”或“标记试剂”是指可通过光谱、光化学、生化、免疫化学、化学或其他物理手段进行检测的组合物。例如，可用的标记包括荧光染料(荧光团)、荧光猝灭剂、发光剂、高电子密度试剂、酶(例如ELISA中常用的酶)、生物素、地高辛、32P和其它同位素、半抗原、蛋白质、核酸或可例如通过将标记整合至与目标分子或颗粒特异性反应的抗体、肽或寡核苷酸中而被检测的其他物质。该术语包括单一标记试剂的组合，例如，提供独特可检测特征(例如，在特定波长或波长组合下)的荧光团的组合。分流器参考图1A-图3，示出了颗粒分选装置(例如颗粒分选盒)中的微流道102中的分流器100的实施方式。分流器100通常长度大于宽度或深度，可具有杆状或射束状。在一些实施方式中，分流器100的长度为1-2毫米的范围，其宽度为0.05至0.15毫米的范围。分流器具有自由端104和固定端106。无论在流体流108的下游方向(图1A-图2B)或上游方向(图3)上，该固定端106将上述分流器锚定于衬底，并且该自由端104突出到微流道12的内腔中。在一些实施方式中，分流器100位于微流道102的分支部分110或其附近。一个分流器(图1A及图1B)或两个平行的分流器(图2A及图2B)可以朝下游方向突出以便对流体流进行分流。在具有两个分流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒分选装置，包括：由光学透明材料形成的衬底中的微流道；以及在所述微流道中由磁响应材料形成且能通过磁矩而转动的分流器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.08 US 62/305,1791.一种颗粒分选装置，包括：由光学透明材料形成的衬底中的微流道；以及在所述微流道中由磁响应材料形成且能通过磁矩而转动的分流器。2.如权利要求1所述的颗粒分选装置，其特征在于，所述分流器具有射束状。3.如权利要求1或2所述的颗粒分选装置，其特征在于，所述分流器包括将所述分流器锚定于所述衬底的固定端及突出到所述微流道的内腔中的自由端。4.如权利要求1至3中任一项所述的颗粒分选装置，其特征在于，所述分流器由掺杂了永磁微粒的柔性硅弹性体形成。5.如权利要求4所述的颗粒分选装置，其特征在于，所述永磁微粒由钕铁硼形成。6.如权利要求1至5中任一项所述的颗粒分选装置，其特征在于，所述分流器与所述微流道的上表面或下表面之间的距离在10微米和20微米之间。7.如权利要求3所述的颗粒分选装置，其特征在于：所述分流器的所述自由端在所述微流道中朝下游突出。8.如权利要求3所述的颗粒分选装置，其特征在于：所述分流器的所述自由端在所述微流道中朝上游突出。9.一种系统，包括：颗粒分选装置，该颗粒分选装置包括由光学透明材料形成的衬底中的微流道；以及在所述微流道中由磁响应材料形成且能通过磁矩而转动的分流器；电磁源，该电磁源用于在所述颗粒分选装置的外部对所述分流器施加磁矩；光源及检测器，该光源用于照亮所述微流道，该检测器用于对从具有光学可检测标记的目标颗粒所发射出的信号进行检测，其中所述光源及所述检测器位于所述分流器的上游；以及电路，该电路以可操作方式与所述检测器及所述电磁源相连并且被配置成根据从所述目标颗粒检测到的信号来对所述电磁源施加电流。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电磁源包括两个相对的线圈，该两个相对的线圈紧邻所述颗粒分选装置周围而放置，并垂直于流体流。11.如权利要求10所述的系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·迪勒，张甲晨，A·萨德瑞，N·克里坎斯基，
申请(专利权)人：生物辐射实验室股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US