颗粒分离器系统、材料和使用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种流体浓缩器装置，包括入口通道、处理通道和至少两个输出通道，以及用于使含有颗粒的样本移动通过浓缩器装置的泵。浓缩器装置可具有单独的分流通道，这些分流通道可由阀或功能类似的分流技术控制，以收集颗粒浓缩流或颗粒耗尽流的全部或部分。浓缩器装置可以在自动控制下操作，并且还包括在处理通道或入口通道的部分内部或附近的一个或多个传感器，以检测颗粒或样本流的颗粒或其它物理或化学性质的存在或不存在或量。化学性质的存在或不存在或量。化学性质的存在或不存在或量。

【技术实现步骤摘要】
颗粒分离器系统、材料和使用方法


[0001]本专利技术总体上涉及含颗粒样本(例如细胞或生物分子)的浓缩，以便在介质中分离这样的颗粒和分离颗粒耗尽介质。

技术介绍

[0002]分离介质中含有的颗粒是许多化学和生物过程中的一个重要步骤。在一些过程中，可能需要简单地分离颗粒，以便于颗粒的使用或操控，而在其他过程中，可能需要将颗粒与介质中也存在的其他颗粒分离。已经开发了各种装置来促进这种颗粒分离和隔离。此外，已经尝试开发依赖于颗粒及其周围介质的磁性特性以便从颗粒的异质群体中分离出感兴趣的颗粒的装置。
[0003]在对细胞操作时，一个常见的需求是通过减少细胞悬浮于其中的体积来浓缩细胞。细胞浓缩的最常见过程是离心细胞以形成小球，并去除大部分介质。离心分离包括施加离心力，根据颗粒的大小、形状、密度、介质粘度和转子速度，将颗粒从溶液中分离出来。然而，在某些情况下，离心是不可取的，因为离心会对细胞造成损伤或使细胞活化。例如，T细胞离心可导致细胞活化。此外，当处理很少的或者小体积的样本时，容积分离技术(如离心)可能会非常浪费或费力，并且不容易实现样本分级分离。此外，当待分离的颗粒易碎或不稳定时，例如对于生物体的处理，提高颗粒稳定性的精确条件可能具有挑战性。
[0004]本文所述的装置和方法通过提供用于浓缩颗粒和产生不依赖于离心期间所需的高机械力的颗粒耗尽介质的替代方法来解决这些问题。

技术实现思路

[0005]在本
技术实现思路
中提供的专利技术实施例仅仅是说明性的，并且提供了这里公开的所选实施例的概述。本专利技术概述是说明性的和选择性的，不限制任何权利要求的范围，不提供这里公开或构想的专利技术实施例的整个范围，并且不应该被解释为限制或约束本公开或任何要求保护的专利技术实施例的范围。
[0006]本文提供了一种流体浓缩器装置，其包括入口通道、处理通道和至少两个输出通道，以及用于使含有颗粒的样本移动通过浓缩器装置的泵。浓缩器装置可具有单独的分流通道，这些分流通道可由阀或功能类似的分流技术控制，以收集颗粒浓缩流或颗粒耗尽流的全部或部分。浓缩器装置可以在自动控制下操作，并且还包括在处理通道或入口通道的部分的内部或附近的一个或多个传感器，以检测颗粒是否存在或颗粒量或颗粒或样本流的其它物理或化学性质。检测器的输出可以可操作地连接到浓缩器控件，以优化浓度和分级分离条件。粒子浓缩/耗尽可以通过重力沉降、磁悬浮/排斥以及它们的组合由设备物理实现。入口通道与处理通道的接口优选地在几何上构造成减少或消除处理通道中的湍流。处理通道和输出通道之间的接口优选地在几何上构造成有助于将分层流、颗粒富集流和颗粒耗尽流收集到它们各自的出口通道中。
[0007]本文还提供一种流体浓缩装置，其具有沿处理通道(X轴)基本上线性定位的磁性
部件，以基于处理通道中的粒子的顺磁性而提供对粒子的磁性排斥或吸引。磁性部件可用于引起或增加颗粒在处理通道内的沉积。包括沿着处理通道的磁体部件的流体浓缩装置的另一个应用是这种装置能够在低重力或微重力环境中操作。或者，在某些情况下，当样本流体为非均质颗粒混合物时，磁性部件可选择性地抑制样本流体中某些颗粒的沉降。在一些实施例中，在入口通道内提供磁场可通过对从入口通道到处理通道的颗粒流提供可克服的抑制而赋予预浓缩效果。可通过将基本上沿处理通道呈线性的磁体延伸到入口通道中而引发入口通道磁场。可替代地，磁性部件可以独立于处理通道并安置成与入口通道磁连通。在一个实施例中，这是条形磁体，在另一个实施例中，它是围绕入口通道的全部或一部分的环形或超环面磁体。入口通道磁体可以是永磁体或在磁控制器控制下的电磁体。在下面举例说明的其他实施例中，处理通道可以具有与处理通道基本成线性放置的多个磁性部件。在一个这样的实施例中，提供不同磁场强度的磁体以平行于处理通道基本上线性的方式彼此相对地定位(例如，顶部和底部)。当与预浓缩步骤或装置配置相结合时，该实施例可选择性地用于浓缩含有异质颗粒组合物的样本的预定颗粒组分。颗粒在处理通道外部的积聚可能是一个被动过程，取决于入口通道内样本液体介质中颗粒的流动性以及样本流量。颗粒在处理通道外部的积聚可以是利用入口通道内的磁场在该磁场内阻止颗粒的主动过程。对从入口通道进入处理通道的颗粒运动的障碍可以通过操控流量或流动模式来克服。例如，通过增加流量或引入一个或多个增加通道压力的脉冲来增加入口通道中的颗粒流动性。当通过入口通道中的电磁场感应实现颗粒抑制时，可通过减小入口通道磁场、改变入口通道流量或压力、或磁场与样本流特性的组合来增加颗粒从入口通道进入处理通道的移动性。
[0008]本文还提供了一种颗粒浓缩装置，其包括流体处理通道结构、至少一个磁性部件和至少两个输出端口，其中所述流体处理通道包括基本线性部分，所述基本线性部分具有与所述输入端口流体连通的前端和与所述输出端口流体连通的尾端。至少两个输出端口基本上并行配置。根据该实施例，每个输出端口包括至少一个收集路径，其中收集路径通向收集室，该收集室包含后续处理步骤所需的确定量的材料。流体通道结构通常是微毛细管通道，其中允许颗粒自由地或以期望的速率流过。所述装置还可包括一个或多个泵，所述一个或多个泵构造成驱动流体从输入端口通过所述流体通道结构。在一些实施例中，该装置还包括一个或多个用于控制颗粒路径和/或流量的阀。
[0009]样本浓度实施例
[0010]在下面编号的实施例中进一步描述了本专利技术的方法的实施例。编号的实施例不是对本专利技术的限制，并且可以结合这里描述的其他元素和替代方案。
[0011]第一实施例(l)是一种浓缩样本的方法，包括:(I)提供具有处理通道、入口通道和多个出口通道的低体积流体装置，(ii)使含有颗粒的样本在一定条件下通过入口通道流入处理通道，以产生具有至少颗粒富集层和颗粒耗尽层的样本流，(iii)使所述颗粒富集层流动通过第一出口通道以产生颗粒富集流，(iv)使所述颗粒耗尽层流动通过第二出口通道以产生颗粒耗尽流，和(v)从一个或多个出口通道收集所述流中的一个或多个。
[0012]第二实施例(2)是第一实施例进一步包括使含颗粒的样本经受足以导致样本颗粒沉降到颗粒富集流中的流动条件。第三实施例(3)是第一实施例(1)还包括提供来自处理通道的顶部并与处理通道的X轴对齐的磁场，并且将样本中的颗粒排斥到颗粒富集流中。第四实施例(4)为实施例三或四还包含(i)在入口通道内引发磁场以阻止颗粒从入口通道移动
到处理通道中以在入口通道中形成样本流的颗粒浓缩部分，(ii)将样本流的颗粒浓缩部分移动到处理通道中，(iii)产生颗粒富集流，(iv)使颗粒富集流流过出口通道，及(v)捕获颗粒富集流。
[0013]第五实施例(5)是两个或三个(2
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3)的实施例的方法还包括(i)在入口通道内引发磁场以阻碍颗粒从入口通道移动到处理通道中以在入口通道中形成样本流的颗粒浓缩段，(ii)将样本流的未受阻碍部分移动到处理通道中，(iii)产生颗粒耗尽流，(iv)使颗粒耗尽流流过出口通道，和(v)捕获颗粒耗尽流。
[0014]第六实施例(6)是第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体样本处理装置，其包括：(i)处理通道，(ii)入口通道，(iii)将入口通道连接到处理通道的入口连接区域，(iv)在处理通道的上侧和下侧沿处理通道的X轴排列的多个磁性部件，(v)多个出口通道，(vi)将处理通道连接到出口通道的出口连接区域，(vii)在出口连接区域处与处理通道的上部区域流体连通的第一出口通道，(viii)在出口连接区域处与处理通道的下部区域流体连通的第二出口通道，以及(ix)与第一出口通道相关联的第一流量调节器和与第二出口通道相关联的第二流量调节器。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述出口连接区域还包括液流分流器部分。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述液流分流器部分伸入所述处理通道中，并被构造和布置成将一股液流分离成所述出口通道中的多个单独的液流。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的装置，还包括与所述第一出口通道相关联的第一流量传感器和与所述第二出口通道相关联的第二流量传感器。5.根据权利要求4所述的装置，其中，一流量传感器与一流量调节器操作性链接。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的装置，还包括光学传感器。7.根据权利要求6所述的装置，还包括照明源，所述照明源被配置为与所述光学传感器相对或角向相邻。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述照明源发射紫外光。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的装置，其包括传感器，其中所述传感器是光电检测器、多像素成像检测器、磁场检测器、电化学检测器、光学相位检测器、散射检测器、霍尔传感器、磁阻传感器、测辐射热传感器、表面声波传感器、生物传感器、电容传感器、导电传感器、热传感器、流量传感器、超声波传感器、重量传感器、磁场传感器或其组合。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的装置，还包括与多个流量调节器操作性链接的控制器。11.一种流动池盒，其包括平面基底，所述平面基底包括：(i)上表面和下表面；(ii)形成成像表面的第一纵向侧；(iii)形成照明表面的第二纵向侧；以及(iv)第一和第二横向侧；(v)上表面上的入口井；(vi)入口通道；(vii)与入口通道流体连通并基本平行于纵向侧定位的样本处理通道；(viii)所述处理通道内的样本分流器；(ix)与所述处理通道流体连通的多个出口通道；以及(x)与所述多个出口通道中的每一个流体连通的多个收集井；其中，所述基底可选地包括光学透明材料，并且其中所述处理通道在所述基底的平面
内偏移以在空间上朝所述成像表面偏置。12.一种流动池盒，其包括平面基底，所述平面基底包括：(i)上表面上的入口井；(ii)入口通道；(iii)样本处理通道；(iv)在所述处理通道内的样本分流器；(v)与所述处理通道流体连通的多个出口通道；以及(vi)与所述多个出口通道中的每一个流体连通的多个收集井；其中，所述基底包括光学透明材料，并且其中所述多个出口通道中的每一个的组合体积大于所述处理通道的体积。13.根据权利要求11或12所述的流动池盒，其中，所述出口通道遵循紧凑的路径，例如其中所述出口通道是蜿蜒通道。14.根据权利要求11或12所述的流动池盒，其中，所述流动池盒的出口通道形成为平面基底内的凹部，第一出口通道包括平面基底的一表面上的凹部，第二出口通道包括平面基底的相对侧上的凹部；可选地其中，通过蚀刻、机械加工、3D打印或模制所述平面基底来形成通道。15.根据权利要求14所述的流动池盒，包括一个或多个附加的平面层，所述附加的平面层定位在平面基底中的凹部上方以形成封闭的通道。16.根据权利要求11或12所述的流动池盒，其中，基底由非铁金属、陶瓷、玻璃、聚合物或塑料组成，其中如果基底包括一个或多个层，则基底和平面层可以由相同或不同的材料组成。17.根据权利要求15所述的流动池盒，其中，所述一个或多个平面层通过以下手段附接到平面基底：加压，粘合剂粘合，优选的生物相容性粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：莱维塔斯公司，
类型：发明
国别省市：