用于分离颗粒的方法和设备技术

本发明专利技术涉及根据颗粒流经台阶式通道的能力分离颗粒的设备。这些颗粒中的至少一些容纳在由第一台阶限定边界的通道中，但是这些颗粒中的至少一些不能通过由第二台阶限定边界的更窄的通道，结果实现颗粒的分离。本文所述的设备和方法可用于分离多种类型的颗粒。例如，其可用于从母血分离胚胎样细胞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离颗粒的方法和设备
技术介绍
研究或使用颗粒所需的基本操作之一是分离不同类型颗粒的能力。例如，在细胞 生物学领域中，很多应用需要将一种类型的细胞与另一种类型的细胞分离的能力。在工业 废物管理领域的应用中需要将固体颗粒从工业废水或废气中分离的能力。在农业和食品加 工领域的应用中，需要将颗粒状污染物从例如谷粒等颗粒状食品分离的能力。例如，从刚分娩不久的脐部抽取的血液(“脐带血”)是干细胞，例如胚胎干细胞和 造血干细胞的丰富来源。造血干细胞可用于治疗血液疾病。存储脐带血样品的方法是已知 的。这些方法的缺点是，必须存储相对大体积(例如100到250毫升)的血液，以保存足够 量的干细胞来用于将来的医疗程序。存储大体积的脐带血提高了成本，并且降低了程序的 便利性。如果在存储之前可将干细胞容易地从脐带血分离，则存储体积可明显减小(例如 减小到0. 1到1毫升)。但是，目前将干细胞从脐带血分离的方法非常昂贵、麻烦并且有时 是无效的。需要从脐带血分离干细胞的有效的且成本效益高的方法。进一步举例来说，可在孕妇血液中和曾经怀孕过的妇女血液中发现明显的胎元 (即胚胎样细胞)。这些细胞在母亲已经生产男孩或孕有男孩时可具有雄性DNA，因此该DNA 看起来产生于胎儿。这些细胞在母血中很少，可能每毫升母血仅存在10到12个细胞。在 母血中观察到的胚胎样细胞中，胚胎滋养细胞在妇女生产之后可相对快速地减少。其它种 类的胚胎样细胞据报道在怀孕数年或数十年后仍以少量在妇女血液中继续存在。一些胚胎 样细胞的稀少性和明显短的持续时间使其很难收集。因此，关于这些细胞几乎一无所知。需 要快速、经济并且有效地从母血分离胚胎样细胞的方法。还需要从母血中的其它胚胎样细 胞分离胚胎滋养细胞的方法。用于操纵生物细胞和其它小颗粒并且具有尺寸在从几十微米(生物细胞的尺寸) 到纳米(一些生物高分子的尺寸)范围内的结构元件的机械装置已经有所描述。例如，美国 专利号5，928，880、美国专利号5，866，345、美国专利号5，744，366、美国专利号5，486，335 和美国专利号5，427，946描述了用于处理细胞和生物分子的装置。PCT申请公开号WO 03/008931描述了用于颗粒和细胞分离、识别、分类和操纵的微结构。使血液通过以数微米的一维尺度限定的空间具有挑战性。必须考虑倾向于破坏细 胞完整性的潮压力和由于细胞的“堆积”可能引起的通道空间阻塞。如果细胞完整性受到损 害，则这还由于血液凝固(以级联方式)的倾向而变得更复杂。而且，已知大颗粒(细胞、 团聚细胞、细胞外材料和生物样品中不具有明显特征的“碎屑”)可能阻塞现有装置的流体 通道，抑制其效率和操作。本文公开的主题可用于分离和操纵生物细胞、细胞器和来自颗粒或细胞混合群体 的其它颗粒。
技术实现思路
本专利技术涉及用于分离例如细胞等颗粒的设备。所述设备包括主体、盖和分离元件。 所述主体和盖限定空间。所述分离元件容纳在所述空间中。所述空间具有流体入口区域和流体出口区域。所述分离元件具有在所述空间中限定流体连接入口区域和出口区域的台阶 式通道的形状。所述分离元件包括第一台阶和第二台阶，其每一个延伸到所述台阶式通道 中。由所述第二台阶限定边界的通道比由所述第一台阶限定边界的通道更窄。当包含颗粒 的流体存在于入口区域处时，流体可从所述入口区域流经所述第一通道、流经所述第二通 道并且进入所述出口区域中。如果悬浮在所述流体中的颗粒粒度不超过每一个通道的窄尺 寸，或如果颗粒可充分变形以使得它们能以变形形状挤过每一个通道，则所述颗粒可通过 所述第一和第二通道。可通过将用于所述第二通道的窄尺寸选择成仅允许一些颗粒从其通 过来分离颗粒。第一通道的窄尺寸可选择成使流体中的颗粒可单独通过第一通道，但是如 果两个颗粒横跨第一通道的窄尺寸叠置，则这两个颗粒不能同时通过第一通道。该设备可包括利于流体从所述设备外部流到所述入口区域中的流体入口端口，利 于流体从所述设备的出口区域流到外部的流体出口端口，或两者都包括。流体转移装置 (例如泵或重力进料流体储存器)可与入口端口和出口端口中的一个或两个流体连接，以 利于流体流经所述台阶式通道。出于分离颗粒目的，这样的流体流动可沿从所述入口区域 朝向所述出口区域的方向。流体流动可沿从所述出口区域朝向所述入口区域的方向，例如 用于冲刷出在从入口区域到出口区域流体流动过程中不能穿过所述第二通道的颗粒。分离元件的台阶限定所述台阶式通道中的通道，并且可具有两个或多个这样的台 阶。所述台阶可由以直角相交的平面区域(形成标准直角台阶)形成，或台阶的升高部分 (即过渡面)可倾斜，以使第一平面台阶区域可由倾斜的平直表面或由弯曲表面连接到第 二平面台阶区域。平面台阶区域可基本上平行于所述盖的一部分、所述主体的一部分或与 两者都平行，并且应具有等于其限定边界的通道的窄尺寸倍数(例如2、4、10或1000倍) 的长度(沿容积流体流方向)。平面区域的宽度(沿垂直于容积流体流的方向)应等于其 限定边界的通道的窄尺寸的倍数(例如10、1000或10000倍)。所述设备在所述空间中可具有一个或多个支撑结构，用于在所述装置的装配和操 作过程中保持所述台阶式通道的尺寸。所述支撑结构可完全横跨所述分离元件和主体或盖 之间的距离，或其可仅横跨该距离的一部分，以提供用于元件变形的空间(例如在装配和 夹紧所述设备时)。本专利技术包括分离颗粒的方法。所述方法包括在所述设备的入口区域处引入颗粒， 允许颗粒移动(即通过内源性细胞运动性或在所引起的流体流的影响下)通过台阶式通道 到达出口区域。通过所述通道中的台阶防止至少一些颗粒进入出口区域，结果实现所述颗 粒的分离。能够穿过所述台阶式通道中的所有台阶的颗粒可从出口区域收集。不能穿过所 述台阶式通道中的至少一个台阶的颗粒可从所述台阶式通道的在所述台阶上游的部分收 集，其中所述台阶抑制颗粒移动通过所述台阶式通道。例如，截获的颗粒可通过将一种装置 (例如导管)插入所述台阶式通道中，通过使流体流反向和将截获的细胞经由入口区域冲 刷出所述台阶式通道，或通过拆开所述装置并且直接回收所截获的颗粒，来实现回收。如果 截获的颗粒为细胞，则其可溶解在所述台阶式通道中，并且通过沿任意方向流动而收集溶 解产物。附图说明当结合附图阅读时，可更好地理解前面的
技术实现思路
和下面本专利技术的具体实施方式。所包括的这些图用于示出本专利技术。本专利技术不限于所示的具体布置方式和手段。图1包括图IA和1B。图IA是一个实施例中的设备的一部分的正视图。图IB是 图IA中所示的设备的部分沿平面IB的竖直截面图，显示了限定空间11的主体10。盖12 跨过整个空间11布置，与主体10形成不漏流体的密封。具有第一台阶61和第二台阶62 的分离元件14布置在空间11内，在入口端口 16和出口端口 18之间。第一台阶61具有宽 表面31和过渡面41。第二台阶62具有宽表面32和过渡面42。图2包括图2A、2B和2C。图2A是具有内部支撑结构20的实施例中的所述设备 的一部分的正视图。图2B是图2A中所示设备的部分沿平面2B的竖直截面图。图2C是图 2A中所示设备的一部分沿平面2C的竖直截面图。图3包括图3A和3B，示出本文描述的设备的构造，其中第一和第二通道的几本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从母血样品分离胚胎样细胞的方法，所述方法包括：在设备的入口区域处引入悬浮在流体中的母血细胞，其中所述设备包括主体、盖和分离元件，　　所述主体和盖限定容纳所述分离元件的空间，所述空间具有入口区域和出口区域，并且　　所述分离元件具有第一台阶和第二台阶，并且限定流体连接所述入口区域和出口区域的台阶式通道，　　所述台阶式通道包括由所述主体和所述盖中的至少一个与所述第一台阶限定边界的第一通道，并且还包括由所述主体和所述盖中的至少一个与所述第二台阶限定边界的第二通道；　　所述第一通道具有窄尺寸，并且流体连接所述第二通道和所述入口区域；　　所述第二通道具有比所述第一通道的窄尺寸更窄的窄尺寸，所述第二通道的窄尺寸在８到１５微米范围内；　　和在所述台阶式通道中沿从所述入口区域朝向所述出口区域的方向引入流体流，其中，母血细胞穿过所述第一通道和第二通道并且传送到所述出口区域，胚胎样细胞不能进入所述第二通道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·维恰，
申请(专利权)人：粒子分离技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US