用于分离物体的微流体装置和方法制造方法及图纸

一种用于从液体悬浮液中分离物体的微流体装置，该微流体装置包括：至少一个流体入口和至少一个流体出口；至少一个流体通道，其将至少一个流体入口流体地连接至至少一个流体出口；多个被动流体动力学捕获位点，其沿着至少一个流体通道布置，每个捕获位点构造成从沿着至少一个流体通道流动的液体悬浮液中捕获限定数目的物体；以及多个喷嘴通道，其中，每个喷嘴通道与捕获位点中的一个捕获位点流体连通，并且将该捕获位点与相关联的喷嘴孔口流体连接。可以同时向被捕获的物体和喷嘴通道中的液体柱施加力，使得从每个喷嘴孔口喷射包含限定数目的物体的液体等分试样。定数目的物体的液体等分试样。定数目的物体的液体等分试样。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离物体的微流体装置和方法


[0001]本公开涉及用于分离悬浮在液体悬浮液中的物体比如单个细胞、颗粒、球状体或细胞器的微流体装置和方法。特别地，本公开涉及允许将分离的物体以并行化方式转移至接纳部的微流体装置和方法。

技术介绍

[0002]单个细胞分离、分选和处理在单细胞分析领域中变得越来越重要。现有技术中存在对用于分离、分选和处理细胞、细胞簇和颗粒的微流体系统进行处置的若干方法。例如，[1]提供了关于单个细胞/颗粒处理的广泛概述和系统分类。[2]呈现了用于细胞/颗粒的微流体分离技术的现有技术的全面综述。类似的技术也可以用于较大的生物颗粒、比如球状体。CA2 805909A1公开了一种用于通过悬滴法进行单球状体培养的高度并行解决方案。[3]呈现了一种用于从细胞悬浮液中控制组装球状体并且随后将其转移至微孔板(MWP)的方法。[4]描述了悬滴法的小型化版本以及用于将单个球状体从悬浮液转移到接纳部中的打印技术。[5]呈现了一种对于3D生物打印应用专用的单球状体沉积的方法。[6]公开了使用微孔阵列进行微孔捕获和DNA(脱氧核糖核酸)损伤分析。[7]公开了通过用于RNA(核糖核酸)测序的模块化单细胞移液管进行单细胞分离。[8]教示了使用亲和法进行细胞分离。
[0003][9]公开了用于细胞捕获、细胞聚集体形成以及活细胞的并行回收的倒置敞开微孔。基板包括微孔，其中，微孔的上端部通过流体通道连接，并且微孔的下端部敞开。在细胞悬浮液的输送期间使用介电泳，以控制细胞进入微孔，并且迫使形成细胞聚集体，以便确保细胞与细胞的接触和相互作用。细胞被捕获在敞开微孔的底部边缘处的空气
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流体界面处，并且通过显微镜进行分析。在分析之后，通过将空气吹过流体通道，将活细胞从多个微孔回收到标准微量滴定板的多个孔上。
[0004]对现有技术的详细分析表明了悬浮在液体中的细胞、颗粒、球状体或肿瘤样体可以通过许多不同的方法进行分离。这些技术原则上适用于这些实体中的所有实体，而无论实体的尺寸和性质如何。
[0005]为简化起见，在下文中，将仅使用术语“物体”或“细胞”来指代所考虑的物体。术语“物体”或“细胞”应当暗示悬浮在液体中的任何种类的固体或软物体，而无论其尺寸(只要其可以使用本文中所公开的微流体装置来处理)或其是否具有生物性质。
[0006]尽管用于处理单个细胞以将单个细胞以受控方式安置到接纳部中的可用方法种类繁多，但是当前技术确实存在至少一个或甚至若干个不同的缺点，比如低细胞生存力、有限的吞吐量、低单细胞效率以及不允许将分离后的细胞转移至其他接纳部(例如，转移到MWP中)的闭合系统。
[0007]可用技术的另一缺点是需要昂贵的实验室设备来处理悬浮在液体中的细胞，比如荧光激活细胞分选系统、移液机器人、单细胞打印机和类似的仪器。
[0008]因此，改进的方法将有助于在简单的手动以及自动操作、低成本、高细胞生存力、高吞吐量和高单细胞效率方面提供单个细胞处理。

技术实现思路

[0009]本公开的目的是提供允许以有效的方式分离物体比如细胞、细胞簇或颗粒并且允许将分离的物体并行转移至接纳部比如微孔板的孔中的微流体装置和方法。
[0010]该目的通过根据权利要求1的微流体装置和根据权利要求12的方法来实现。
[0011]本公开的示例提供了一种微流体装置，该微流体装置包括：至少一个流体入口和至少一个流体出口；至少一个流体通道，其将至少一个流体入口流体连接至至少一个流体出口；以及多个被动微流体捕获位点，其沿着至少一个流体通道布置；以及喷嘴通道，其与每个捕获位点相关联。被动微流体捕获位点构造成从沿着至少一个流体通道流动的液体悬浮液中捕获限定数目的物体。喷嘴通道中的每个喷嘴通道与相关联的喷嘴孔口流体连通。
[0012]本公开的示例提供了一种用于操作这种微流体装置的方法。该方法包括实现包含物体的液体悬浮液从至少一个入口通过至少一个流体通道的流动，由此捕获位点被限定数目的物体占据，并且在喷嘴通道中形成液体柱。该方法还包括将微流体装置安置在包括多个接纳部的接纳部板上，使得每个喷嘴孔口与接纳部中的一个接纳部配合，以及同时向被捕获的物体和喷嘴通道中的液体柱施加力，使得从每个喷嘴孔口喷射包含限定数目的物体的液体等分试样。
[0013]因此，本公开的示例基于如下发现：可以使用多个被动微流体捕获位点来将限定数目的物体比如细胞、类似球状体或细胞器之类的细胞簇或者颗粒彼此分离，以准备将分离的物体同时转移到各个接纳部中。利用微流体捕获位点允许在微流体装置中布置较大数目的捕获位点。由于微流体捕获位点构造成捕获限定数目的物体、比如单个细胞，因此捕获既不需要单独监测也不需要单独控制。由于每个捕获位点包括相关联的喷嘴通道，因此被捕获的物体可以通过喷嘴通道转移到各个接纳部中。由于喷嘴通道的布置和垂直于流体通道的致动力，因此被捕获的物体与仅包含在喷嘴中的少量液体一起从喷嘴排出。因此，本公开允许高度并行地分离物体并且将物体高度并行地转移到各个接纳部中，而无需任何另外的主动干预、感测或控制机构。
[0014]在示例中，微流体装置可以包括彼此平行布置的多个流体通道，其中，沿着每个流体通道布置有具有相关联的喷嘴通道的多个微流体捕获位点，其中，多个喷嘴孔口布置成二维阵列，该二维阵列优选地对应于微孔板的孔的布置。微流体装置可以适于作为盖安置在微孔板上，或者可以包括适于保持微孔板的保持件。因此，本公开的示例允许以并行且容易的方式将分离的物体转移至微孔板的接纳部。
[0015]在示例中，微流体装置包括覆盖喷嘴孔口的可移除密封件，使得可以避免在物体的分离期间液体悬浮液的泄漏。在示例中，流体出口通向形成在微流体装置中的废物储存器，使得过量的液体悬浮液可以由微流体装置容纳。
[0016]在示例中，微流体装置包括具有相反的第一主表面和第二主表面的微流体芯片，其中，至少一个流体通道平行于第一主表面和第二主表面延伸，其中，喷嘴通道垂直于至少一个流体通道延伸，并且优选地，垂直于第一主表面和第二主表面延伸。在这样的示例中，可以产生基本上垂直于连接各个捕获位点的至少一个流体通道和基本上平行于喷嘴通道的流体加速度，以从每个喷嘴孔口喷射包含物体的自由飞行液滴。
[0017]在示例中，微流体装置包括力施加器，该力施加器构造成向被捕获在被动微流体捕获位点中的物体和喷嘴通道中的液体柱施加力，以便通过喷嘴孔口喷射包含物体的液体
液滴。在示例中，力施加器构造成施加力，使得在每个喷嘴通道中产生沿平行于喷嘴通道的方向的液体加速度。在示例中，力施加器构造成以并行的方式向物体和液体柱施加力，即，同时且以相同水平向所有捕获位点和喷嘴通道提供致动脉冲。在示例中，力施加器包括离心机，该离心机构造成向物体和喷嘴通道中的液体柱施加离心力，以便通过喷嘴孔口喷射包含物体的液滴。在示例中，力施加器包括可移位壁和致动器，该可移位壁布置在喷嘴通道的背离喷嘴孔口的一侧上，该致动器构造成使可移位壁移位以便通过喷嘴孔口喷射包含物体的液滴。在示例中，力施加器包括驱动装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流体装置，包括：至少一个流体入口(12，114)和至少一个流体出口(14，116)；至少一个流体通道(16，110)，所述至少一个流体通道(16，110)将所述至少一个流体入口(12，114)流体连接至所述至少一个流体出口(14，116)；多个被动微流体捕获位点(20，118)，所述被动微流体捕获位点(20，118)沿着所述至少一个流体通道(16，110)布置，每个被动微流体捕获位点(20，118)构造成从沿着所述至少一个流体通道(16，110)流动的液体悬浮液中捕获限定数目的物体(150)；每个捕获位点包括与相关联的喷嘴孔口(24，124)流体连通的喷嘴通道(22，122)。2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述至少一个流体通道(16，110)和所述被动微流体捕获位点(20，118)构造成：只要所述捕获位点(20，118)没有被所述限定数目的物体(150)占据，就通过将主流动路径朝向障碍物(30，120)引导来作为被动流体动力学捕获位点操作，并且在所述捕获位点(20，118)被所述限定数目的物体(150)占据时，将所述主流动路径引导绕过相应的所述捕获位点(20，118)的所述障碍物(30，120)。3.根据权利要求2所述的微流体装置，其中，所述被动微流体捕获位点(20，118)中的至少一些被动微流体捕获位点包括布置在所述主流动路径中的捕获凹部(32)，其中，所述捕获凹部(32)的尺寸适于所述限定数目的物体(150)的尺寸。4.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述喷嘴通道中的至少一些喷嘴通道包括大于所述物体的尺寸但小于要被捕获的所述物体的尺寸的两倍的横截面尺寸和长度，并且构造成捕获所述物体。5.根据权利要求1至3中的一项所述的微流体装置，其中，所述微流体装置包括具有相反的第一主表面和第二主表面的微流体芯片(10，100)，其中，所述至少一个流体通道(16，110)平行于所述第一主表面和所述第二主表面延伸，其中，所述喷嘴通道(22，122)垂直于所述至少一个流体通道(16，110)延伸，并且优选地，垂直于所述第一主表面和所述第二主表面延伸。6.根据权利要求1至4中的一项所述的微流体装置，包括彼此平行布置的多个流体通道(110)，其中，沿着每个流体通道(110)布置有具有相关联的喷嘴通道(122)的多个流体动力学捕获位点(118)，其中，多个喷嘴孔口(124)布置成二维阵列，所述二维阵列优选地对应于微孔板的孔的布置。7.根据权利要求5所述的微流体装置，所述微流体装置适于作为盖安置在所述微孔板(104)上，或者包括适于保持所述微孔板(104)的保持件(102)。8.根据权利要求1至6中的一项所述的微流体装置，包括覆盖所述喷嘴孔口(24，124)的可移除密封件(50)。9.根据权利要求1至7中的一项所述的微流体装置，其中，所述流体出口(14，116)通向形成在所述微流体装置中的废物贮存器(40)。10.根据权利要求1至8中的一项所述的微流体装置，包括力施加器(70，80)，所述力施加器(70，80)构造成同...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：阿尔伯特路德维希弗赖堡大学，
类型：发明
国别省市：