颗粒分离系统和方法技术方案

在其他方面中，本文提供了用于分析样本中的颗粒的方法和装置。在一些方面，颗粒可以是分析物、细胞、核酸或蛋白质，并且可以与标签接触，划分为等分试样，通过定级装置检测，以及被分离。本文提供的方法和设备可包括微流体芯片。在一些方面，所述方法和装置可用于定量样品中的稀有颗粒如癌细胞和其他稀有细胞，以进行疾病诊断、预后或治疗。

Particle separation system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒分离系统和方法交叉参考本申请要求2017年8月15日提交的美国临时申请第62/545,925号的权益，其通过引用全文纳入本文。
技术介绍
循环肿瘤细胞(CTC)从原始发性肿瘤脱落到血流中，是癌转移的重要方面。已经在许多不同类型的癌中检测到CTC，例如乳腺癌、肺癌、前列腺癌和胰腺癌。CTC的数量与转移患者的临床结局直接相关，提供了可帮助管理临床护理的有价值的预后信息。
技术实现思路
本文描述了用于从流体样本(如血液)中分离和分析颗粒(如细胞)的方法、设备、系统和装置。在多个方面中，在流体样本中收集颗粒的方法包括如下操作：i)检测样本的第一等分试样中颗粒的第一存在；ii)在检测到第一等分试样中颗粒的存在后，将第一等分试样的流动引向第一体积以形成第一分离样本；iii)分散第一分离样本以形成分散的样本；以及iv)对分散的样本进行分离程序。在多个方面中，所述分离程序是主动分离程序。在一些情况下，所述分离程序是被动分离程序。在一些方面，检测颗粒的第一存在包括：i)用第一电磁辐射的源问询第一等分试样中的颗粒；并且ii)检测第一电磁辐射与第一等分试样中的颗粒的第一相互作用。在一些情况下，所述第一电磁辐射包括光，并且在一些情况下，光具有选自以下范围的波长：100nm至400nm、400nm至700nm、700nm至1000nm、1μm至10μm、10μm至100μm、以及100μm至1000μm。在一些情况下，所述第一相互作用选自下组：光学反射、光学透射、弹性光学散射、非弹性光学散射、瑞利散射、拉曼散射、表面增强拉曼散射、米氏散射、布里渊散射、荧光、自发荧光、激光诱导荧光、发光、生物发光、和化学发光。在一些情况下，在流体样本的连续流动期间进行第一等分试样中颗粒的第一存在的检测。在多个方面中，所述颗粒是稀有颗粒。在一些情况下，所述稀有颗粒是细胞，并且在一些情况下，所述细胞是稀有细胞。在一些情况下，所述稀有细胞是癌性细胞，并且在一些情况下，所述癌性细胞是循环肿瘤细胞。在一些情况下，所述稀有细胞是免疫细胞。在一些情况下，所述稀有细胞是白细胞。在一些情况下，分散第一分离样本包括第一分离样本的流动拉伸，并且在一些情况下，所述流动拉伸受通过流动路径的第一分离样本的抛物线流动影响。在一些情况下，所述流动拉伸受第一分离样本的人字混合影响。在一些情况下，所述流动拉伸受通过多个流动路径的第一分离样本的流动影响。在一些方面，分散第一分离样本包括第一分离样本的细胞拉伸。在一些情况下，所述细胞拉伸受屏障影响，并且在一些情况下，所述屏障基于细胞的物理属性改变细胞的速度。在一些情况下，所述在一些情况下，所述细胞的物理属性选自下组：细胞体积、细胞形状、和细胞可变形性。在一些情况下，所述屏障包括过滤器结构、通道的收缩、或堰结构。在一些方面，分散第一分离样本包括流动拉伸和流动分选。在一些情况下，所述分离程序包括：i)用第二电磁辐射的源问询颗粒；以及ii)检测第二电磁辐射的第二相互作用。在一些情况下，所述第二电磁辐射包括光，并且在一些情况下，光具有选自以下范围的波长：100nm至400nm、400nm至700nm、700nm至1000nm、1μm至10μm、10μm至100μm、以及100μm至1000μm。在多个方面中，所述第二相互作用选自下组：光学反射、光学透射、弹性光学散射、非弹性光学散射、瑞利散射、拉曼散射、表面增强拉曼散射、米氏散射、布里渊散射、荧光、自发荧光、激光诱导荧光、发光、生物发光、和化学发光。在一些方面，在流体样本的连续流动期间进行颗粒的第二存在的检测。在一些情况下，所述方法还包括将颗粒收集在结构中，并且在各种情况下，所述结构选自下组：小瓶、孔板、和过滤体积。在一些方面，本文所述的方法还包括用过滤器元件捕捉颗粒。在一些情况下，所述方法还包括从过滤器元件释放颗粒，并且在一些情况下，所述释放包括释放颗粒至选自下组的体积：小瓶、孔板、和额外的过滤体积。在一些方面，所述方法包括用一个或多个珠接触过滤器元件，并且在一些方面，所述释放包括用一个或多个珠接触过滤器元件。在多个方面中，本文所述的方法包括操作阀以浓缩收集的颗粒或使用被动流体结构纯化颗粒。在一些情况下，所述方法包括使用一个或多个屏障、一个或多个堰拉伸器、一个或多个微狭缝或一个或多个微滤器来分散颗粒。在多个方面中，用于在流体样本中收集颗粒的设备包括输入通道，配置为检测输入通道中的颗粒的检测器，与输入通道流体连通的定向流动通道；配置为在定向流动通道中调节流体流动的阀；与输入通道流体连通的输出通道；与输出通道流体连通的分散级；和包括处理器和在其上存储有可执行指令的非暂时性存储器的计算机，当用处理器执行时，将导致设备：操作检测器以检测样本的第一等分试样中的颗粒的第一存在；在检测第一等分试样中颗粒的存在后，操作阀以将第一等分试样的流动引向第一体积以形成第一分离样本；将第一分离样本引向分散级以形成分散的样本；并且在分散的样本上进行分离程序。在一些情况下，通过设备进行的分离程序是主动分离程序或被动分离程序。在一些情况下，检测颗粒的第一存在包括：用第一电磁辐射的源问询第一等分试样中的颗粒；并且检测第一电磁辐射与第一等分试样中的颗粒的第一相互作用。在一些情况下，所述第一电磁辐射包括具有选自100nm至400nm、400nm至700nm、700nm至1000nm、1μm至10μm、10μm至100μm、以及100μm至1000μm的范围的波长的光。在一些情况下，所述第一相互作用选自下组：光学反射、光学透射、弹性光学散射、非弹性光学散射、瑞利散射、拉曼散射、表面增强拉曼散射、米氏散射、布里渊散射、荧光、自发荧光、激光诱导荧光、生物发光、和化学发光。在一些情况下，所述处理器导致第一等分试样中的颗粒的第一存在的检测，同时所述处理器导致系统中流体样本的连续流动。在多个方面中，使用本文所述的设备分散第一分离样本包括第一收集样本的流动拉伸。在一些方面，所述流动拉伸受通过流动路径的第一收集样本的抛物线流动影响；并且在一些情况下，所述设备还配置为使收集的样本通过流动路径呈抛物线流动。在一些方面，所述流动拉伸受通过多个流动路径的第一分离样本的流动影响。在一些方面，分散第一分离样本包括流动拉伸和细胞拉伸。在一些情况下，本文所述的设备包括配置为使第一收集样本呈流动拉伸的人字拉伸器。在一些情况下，本文所述的设备包括配置为使第一分离样本呈细胞拉伸的屏障。在一些情况下，所述屏障被配置为基于细胞的物理属性改变细胞的速度，在一些方面，所述细胞的物理属性选自：细胞体积、细胞形状、和细胞可变形性。在一些情况下，所述屏障包括过滤器结构或通道的收缩。在多个方面中，本文所述的设备被配置为进行分离程序，所述分离程序包括：用第二电磁辐射的源问询颗粒；以及检测第二电磁辐射与颗粒的第二相互作用。在一些情况下，所述第二电磁辐射包括具有选自以下范围的波长的光：100nm至400nm、400nm至700nm、700nm至1000nm、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种收集流体样本中颗粒的方法，所述方法包括：/n检测样本的第一等分试样中颗粒的第一存在；/n在检测到第一等分试样中颗粒的存在后，将第一等分试样的流动引向第一体积以形成第一分离样本；/n分散第一分离样本以形成分散的样本；以及/n对分散的样本进行分离程序。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170815 US 62/545,9251.一种收集流体样本中颗粒的方法，所述方法包括：
检测样本的第一等分试样中颗粒的第一存在；
在检测到第一等分试样中颗粒的存在后，将第一等分试样的流动引向第一体积以形成第一分离样本；
分散第一分离样本以形成分散的样本；以及
对分散的样本进行分离程序。


2.如权利要求1所述的方法，其中，分离程序是主动分离程序或被动分离程序。


3.如权利要求1所述的方法，其中，检测所述颗粒的第一存在包括：
用第一电磁辐射的源问询第一等分试样中的颗粒；并且
检测第一电磁辐射与第一等分试样中的颗粒的第一相互作用。


4.如权利要求3所述的方法，其中，所述第一电磁辐射包括具有选自以下范围的波长的光：100nm至400nm、400nm至700nm、700nm至1000nm、1μm至10μm、10μm至100μm、以及100μm至1000μm。


5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一相互作用选自下组：光学反射、光学透射、弹性光学散射、非弹性光学散射、瑞利散射、拉曼散射、表面增强拉曼散射、米氏散射、布里渊散射、荧光、自发荧光、激光诱导荧光、生物发光、和化学发光。


6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，在流体样本的连续流动期间进行第一等分试样中颗粒的第一存在的检测。


7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述颗粒是稀有颗粒。


8.如权利要求7所述的方法，其中，所述稀有颗粒是细胞。


9.如权利要求8所述的方法，其中，所述稀有颗粒是稀有细胞。


10.如权利要求9所述的方法，其中，所述稀有细胞是癌性细胞。


11.如权利要求9所述的方法，其中，所述稀有细胞是免疫细胞。


12.如权利要求9所述的方法，其中，所述稀有细胞是白细胞。


13.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，分散第一分离样本包括第一收集样本的流动拉伸。


14.如权利要求13所述的方法，其中，所述流动拉伸受通过流动路径的第一收集样本的抛物线流动影响。


15.如权利要求13所述的方法，其中，所述流动拉伸受第一收集样本的人字混合影响。


16.如权利要求13所述的方法，其中，分散第一分离样本包括第一分离样本的堰混合。


17.如权利要求13所述的方法，其中，所述流动拉伸受通过多个流动路径的第一分离样本的流动影响。


18.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，分散第一分离样本包括第一分离样本的细胞拉伸。


19.如权利要求18所述的方法，其中，所述细胞拉伸受屏障影响。


20.如权利要求19所述的方法，其中，所述屏障基于细胞的物理属性改变细胞的速度。


21.如权利要求20所述的方法，其中，所述细胞的物理属性选自下组：细胞体积、细胞形状、和细胞可变形性。


22.如权利要求19所述的方法，其中，所述屏障包括过滤器结构或通道的收缩。


23.如权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，分散第一分离样本包括流动拉伸和细胞拉伸。


24.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，分离程序包括：
用第二电磁辐射的源问询颗粒；以及
检测第二电磁辐射与颗粒的第二相互作用。


25.如权利要求24所述的方法，其中，所述第二电磁辐射包括具有选自以下范围的波长的光：100nm至400nm、400nm至700nm、700nm至1000nm、1μm至10μm、10μm至100μm、以及100μm至1000μm。


26.如权利要求25所述的方法，其中，所述第二相互作用选自下组：光学反射、光学透射、弹性光学散射、非弹性光学散射、瑞利散射、拉曼散射、表面增强拉曼散射、米氏散射、布里渊散射、荧光、自发荧光、激光诱导荧光、发光、生物发光、和化学发光。


27.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，分离程序包括荧光活化等分试样分选。


28.如权利要求27所述的方法，其中，所述分离程序包括eDAR。


29.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，分离程序包括流式细胞术。


30.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，分离程序包括荧光活化细胞分选(FACS)。


31.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，分离程序包括磁性颗粒分离。


32.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，分离程序包括磁性活化细胞分选(MACS)。


33.如权利要求24-32中任一项所述的方法，其中，在流体样本的连续流动期间进行颗粒的第二存在的检测。


34.如权利要求1-33中任一项所述的方法，其中，还包括将颗粒收集在选自下组的结构中：小瓶、孔板、和过滤体积。


35.如权利要求1-34中任一项所述的方法，还包括用过滤器元件捕获颗粒。


36.如权利要求35所述的方法，还包括从过滤器元件释放颗粒。


37.如权利要求36所述的方法，其中，所述释放包括将颗粒释放至选自下组的体积：小瓶、孔板、和额外的过滤体积。


38.如权利要求36所述的方法，还包括使过滤器元件和一个或多个珠接触。


39.如权利要求36所述的方法，其中，所述释放包括使过滤器元件与一个或多个珠接触。


40.如权利要求1-39中任一项所述的方法，还包括操作阀以浓缩收集的颗粒。


41.如权利要求1-40所述的方法，还包括使用一个或多个屏障、一个或多个堰拉伸器、一个或多个微狭缝或一个或多个微滤器来分散颗粒。


42.如权利要求1-38中任一项所述的方法，还包括使用被动流体结构来纯化颗粒。


43.一种收集流体样本中颗粒的设备，所述设备包括：
输入通道；
配置为检测输入通道中的颗粒的检测器；
与输入通道流体连通的定向流动通道；
配置为在定向流动通道中调节流体流动的阀；
与输入通道流体连通的输出通道；
与输出通道流体连通的分散级；和
包括处理器和在其上存储有可执行指令的非暂时性存储器的计算机，当用处理器执行时，将导致设备：
操作检测器以检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·T·邱，赵孟夏，E·S·约翰逊，P·G·斯基罗，游辉民，方伟峰，陈瑞麟，
申请(专利权)人：华盛顿大学，上准微流体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US