一种粒子分选系统，包括入口，和设置在基板上并且在远端具有下游扩张区的惯性聚集微通道，其中，所述入口连接到所述微通道的上游端。不同形状的粒子的源连接到所述入口，其中，所述不同形状的粒子的源配置为用于连续引入至所述入口。多个出口在所述下游扩张区连接到所述微通道。流阻器位于各自的出口。不同阻力可以用于所述出口以捕获具有特定粒子形状的粒子的富集组分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2011年9月30日提交的美国临时专利申请号US61/541，934的优先权，和于2012年3月2日提交的美国临时申请号US61/606，287的优先权，在此引入其全部内容以供参考。要求优先权符合美国法典35 § 119。关于联邦政府资助的研究或开发的声明本专利技术是由政府支持批准号0930501，荣获美国国家科学基金会。政府对本专利技术具有一定权力。
本专利技术的领域总体涉及用于分离和分选应用的微流体装置。更具体地，本专利技术的领域涉及基于其各自形状用于分离和分选粒子(颗粒，particle)的微流体装置。
技术介绍
已进行了各种尝试，利用微流体用于细胞或微粒的连续分离。一些方法使微流体与外部施加的力场相结合。例如，已经尝试基于电、磁、光、和声的力来分离粒子。还有其它方法基于微通道里产生的被动流体力学(passive hydrodynamics)。例如，已经提出了基于尺寸排阻原理操作的各种过滤器(如，堰式、横流式)和膜。例如，Takagi等人，已开发出使用具有不对称设置的多个分支通道的微通道的连续粒子分离技术。参见Takagi等，Continuous particle separation in a microchannel having asymmetrically arrangedmultiple branches, Lab Chip，Jul ;5 (7) 778-84 (2005)。该方法提高微通道内使用层流的捏流分选(pinched flow fractionation, PFF)的分离方案。Yamada等已经提出了一种利用流体力学过滤(HDF)用于粒子连续浓缩和分类的微流体装置。该方法使用各种侧通道以沿微流体通道壁对齐粒子。附加的下游选择通道用于从主通道选择性地提取不同粒子。参见Yamada等人，Hydrodynamic filtration foron-chip particle concentration and classification utilizing microfluidics， LabChip，Nov ;5 (11):1233-39(2005)。Choi等已开发了一种使用水电泳用于微粒子的微流体分离和定量技术，悬浮粒子在微结构诱发的压力场影响下的运动。通过利用在微通道中倾斜的障碍物，可以产生侧向压力梯度，使得微粒可以沿由梯度诱发的侧流偏转和排列。参见 Choi 等人，Continuous hydrophoretic separation and sizing of microparticlesusing slanted obstacles in a microchannel, Lab Chip，Jul ;7(7):890-97(2007)。Huang等人已提出了通过确定性侧向位移(deterministic lateraldisplacement, DLD)的连续粒子分离方法。参见 Huang 等人，Continuous ParticleSeparation Through Deterministic Lateral Displacement，Science，Vol.304N0.5673第987-990页(2004年5月)。这项技术利用了在障碍物周围的层流的非对称分叉。粒子在其尺寸的基础上确定性地选择其路径。其它方法基于离心分离。例如，Ookawara等人报道了使用具有2mm半圆半径的200 μ mX 170 μπι微通道进行离心分离，其中浆液粒子被定向到分叉通道的一个臂。参见 Ookawara 等人，K.Feasibility Study on Concentratorof Slurry and Classification of Contained Particles by Micro-Chennel, Chem.Eng.J.，v.101，171-178(2004)。最近，Di Carlo等人已开发出一种惯性聚集、排列、和分离技术，以受控的方式在微流体通道内使粒子排列。参见Di Carlo等，Continuousinertial focusing, ordering, and separation of particles in microchannels.PNAS, 104，48，18892-18897(2007)。然而，在大多数这些集成分离技术中很少考虑形状，一般使用粒子大小、可变形性、密度、电或磁特性或甚至其表面分子来分离粒子，同时假设细胞和粒子是球形的。离心分离，是用于微粒子分离的宏观尺度常规技术，近来已考虑用于球和棒的形状分离。参见 Sharma 等人，Shape separation of gold nanorods using centrifugation.PNAS, 106，13, 4981-4985 (2009) 0仅在最近，在微系统中，流体动力学过滤(HDF)、确定性侧向位移(DLD)和介电泳(DEP)已经开始考虑形状作为分离的标准。Beech等人首先介绍了利用DLD技术的基于形状的分选，显示了非球形粒子可以在DLD装置中通过控制导致不同有效尺寸的装置深度，被定向到柱形网格。参见Beech等人，Shape-based particlesorting - A new paradigm in microfluidics, Proc.Micro Total Analysis Systems, Jeju,Korea, 800-802 (2009)。最近,Sugaya等人研究了用于基于形状的分离的HDF的适用性,并论证了在分叉点球形和非球形粒子的不同分离行为，并且利用该项技术用于从酵母细胞混合物中分选出芽/单体细胞。参见Sugaya等人,Observation of nonspherical particlebehaviors for continuous shape-based separation using hydrohynamic filtration,Biomicrofluidics, 5, 024103 (2011)。类似地，Valero等,通过在多个频率下平衡相反DEP力验证了酵母基于形状的分选。参见Valero等人，Tracking and synchronization of theyeast cell cycle using dielectrophoretic opacity, Lab Chip, 11，1754-1760(2011)。HDF和DLD是连续且高效的技术，但两者都需要低流速(分别地，2_3 μ L/min和60nL/min)和高稀释因子，从而提供低通量。这些技术还需要精确限定的制造工艺和复杂的设计，因为必须精确设计(〈I μ m-分辨率)为了确保分离所必须的特性(用于DLD的柱形网格，用于HDF的高并联通道)。另一方面，DEP需要在各次实验之间集成主动元件(activeelement)以及精确和可重复控制缓冲电导率，在整个集成微系统中，这还使集成复杂化。基于DEP的方案需要在运行之间主动元件以及精确且可重复控制的缓冲电导率的另外的集成，这使得基于DEP的装置复杂且昂贵。
技术实现思路
[0011 ]本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种粒子分选系统，包括：入口；惯性聚集微通道，设置在基板上并且在远端具有下游扩张区，其中，所述入口连接到所述微通道的上游端；不同形状的粒子的源，连接到所述入口，其中，所述不同形状的粒子的源配置为用于连续引入至所述入口；多个出口，在所述下游扩张区连接到所述微通道；以及多个流阻器，每个阻止器连接到各自的出口。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 US 61/541,934;2012.03.02 US 61/606,2871.一种粒子分选系统,包括: 入口 ； 惯性聚集微通道，设置在基板上并且在远端具有下游扩张区，其中，所述入口连接到所述微通道的上游端； 不同形状的粒子的源，连接到所述入口，其中，所述不同形状的粒子的源配置为用于连续引入至所述入口； 多个出口，在所述下游扩张区连接到所述微通道；以及 多个流阻器，每个阻止器连接到各自的出口。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述粒子包括细胞。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个流阻器包括限流器。4.根据权利要求 3所述的系统，其中，所述限流器包括蛇形通道。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个流阻器包括施加到或在所述多个出口中产生的一个或多个压力。6.根据权利要求1所述的系统，其中，多个流阻器包括不同的流阻。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个流阻器的流阻是可调节的。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述不同形状的粒子的源的流速是可调节的。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述下游扩张区包括相对壁，所述相对壁在流体流动方向上逐渐向外成角。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述相对壁在流体流动方向上以2°的角度每移动100 μ m逐渐向外成角。11.一种分选悬浮在样品流体中的不同形状的粒子的方法，包括: 使包含悬浮在其中的不同形状的粒子的所述样品流体流动通过粒子分选系统，所述粒子分选系统包括: 设置在基板上并且在远端具有下游扩...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪诺·迪卡洛，马赫多赫特·马赛利，埃洛迭·索利耶，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。