CN105829865A - 按需的微粒分配系统 - Google Patents

Abstract

包括装置和方法的系统，其用于微流体操作、分配、和/或分选微粒，例如细胞和/或珠子。

Description

按需的微粒分配系统

交叉引用

该申请基于下面的在2013年9月5日提交的序列号为61/874,320和2013年11月11日提交的序列号为61/902,664的美国临时专利申请，并且根据35U.S.C.§119(e)要求上述两个美国临时专利申请的权益。出于所有的目的这些申请中的每一个通过引用以其整体并入本文。

引言

执行生物系统的分子和细胞分析的能力在过去的几十年间呈爆炸式增长。特别是，例如DNA测序、基因克隆、单克隆抗体生产、细胞转染，放大技术(例如PCR)，和转基因动物的形成的分子和细胞技术的出现和细化已经推动了这种爆炸性的增长。这些技术引起了压倒性数量的被识别的基因、编码的蛋白质、工程细胞类型，以及用于研究这些基因、蛋白质、和细胞类型的分析。遗憾的是，随着样本、试剂、和分析的可能的组合的数量变得近乎不可估量，已经变得越来越明显的是，实际上对于开始理解这种复杂性，尤其在合理的时间和财政限制下理解这种复杂性，新方法是必要的。

针对这些难题的一种方法是已经减小了分析规模，把重点放在小体积和少量的微粒上，包括个体细胞。用于分析的分配单个细胞(或其它微粒)的传统方法是通过稀释。具体来说，包含细胞的溶液被稀释到一浓度使得移液管各个吸收/分配平均包含单个细胞。然而，这种方法并不准确:等分部分可能包含零个细胞、一个细胞、或多个细胞。单个细胞还可以由拾取和放置的机器人系统来分配，该拾取和放置机器人系统定位个体细胞(例如，在盘上)，挑拣细胞，并且将细胞放置在另一位置。然而，如果移动大量的细胞的话，那么拾取和放置系统需要定位到每个细胞并且需要大量的时间。单个细胞还可以使用流式细胞仪分析，但这种方法是复杂而昂贵的，并且不是设置用于或者旨在用于分配单个细胞。

因此，鉴于这些缺点，需要能够有效地以少量的体积操作个体细胞和诸如珠子的其它小微粒的系统。

概述

本发明提供了包括装置和方法的系统，用于微流体操作、分配、和/或对微粒，例如细胞和/或珠子分选。

特性、功能和优势可以在本公开的各实施方案中独立地实现，或者可以在其它实施方案中被组合，其另外的细节参照下面的描述和附图可见。

附图说明

图1是示出了根据本公开的说明性的按需细胞分配系统的示意性框图。

图2A、2B和图2C示出了适合于在图1所示的系统中使用的说明性的分流器机构的平面图，其描述了滑动分流器的三个不同位置。

图3是适合于在图1所示的系统中使用的包括真空致动柔性膜的另一说明性的分流器机构的平面图。

图4是从图3的4-4线截取的分流器机构的立剖面图。

图5是柔性膜致动后图3的分流器机机构的平面图。

图6是从图5的6-6线截取的分流器机构的立剖面图。

图7是适合于在图1所示的系统中使用的包括旋转桨分流器的另一说明性的分流器机构的平面图。

图8是适合于在图1所示的系统中使用的包括压力致动的柔性膜的另一说明性的分流器机构的平面图。

图9A和图9B示出了适合于在图1所示的系统中使用的包括双向电泳(DEP)分流器另一个说明性的分流器机构的平面图，并且示出了分流器的两种状态。

图10A和图10B示出了适合于在图1所示的系统中使用的包括交叉通道阀门调节式分流器的另一个说明性的分流器机构的平面图，并且示出了处于非转移状态和转移状态的阀门。

图11A和图11B适合于在图1所示的系统中使用的包括构造成选择性地连接通道的旋转式分流器的另一个说明性的分流器机构的平面图，并示出了分流器的非转移和转移状态。

图12A和图12B示出了适合于在图1所示的系统中使用的包括分支的分配流体通道的另一个说明性的分流器机构的平面图。

图13是图12的分流器机构的可选的实施方案的平面图。

图14示出了适合于在图1所示的系统中使用的包括两个分配的流体分支的另一个说明性的分流器机构。

图15示出了适合于在图1所示的系统中使用的另一个说明性的分流器机构，该分流器机构包括分支的分配流体通道，其具有在分配区域中形成的中央的支腿和喷嘴部分。

图16示出了适合于在图1所示的系统中使用的另一个说明性的分流器机构，该分流器机构包括多个感测区域和多个转移区域。

图17示出了适合于在图1所示的系统中使用的另一个说明性的分流器机构，包括提供加压分配流体的独立源的多个平行通道。

图18示出了适合于在图1所示的系统中使用的包括分选结构的另一个说明性的分流器机构。

图19示出了适合于在图1所示的系统中使用的另一个说明性的分流器机构，该分流器机构包括用于流体动力学地聚焦细胞样本的具鞘的通道(sheathingchannel)和非具鞘的通道(unsheathingchannel)结构。

图20A、20B和图20C示出了适合于在图1所示的系统中使用的另一个说明性的分流器机构，该分流器机构包括具有有三个阀门的补偿式T型的结构(offset-teearrangement)。

图21A和图21B示出了适合于在图1所示的系统中使用的另一个说明性的分流器机构，该分流器机构包括具有四个阀门的补偿式T型的结构。

图22A和图22B示出了适合于在图1所示的系统中使用的另一个说明性的分流器机构，该分流器机构包括叉形样本通道。

图23示出了在图1中示出的系统的说明性的实施方案，其包括控制系统和基底定位机构。

详述

本发明提供了包括装备和方法的系统，用于微流体的按需分配和/或微粒，例如细胞、病毒、细胞器、珠子、和/或囊泡的分选。本发明还提供了用于实施分配和分选的微流体机构。这些机构可以使微粒的控制的输入、移动/定位、转移、释放和/或输出成为可能。此外，这些机构可以以任何适合的次序来组合和/或在系统内以任何适合的次数来使用。因此，这些组合可以允许微粒连续地或并行地作为单个的微粒、微粒的混合群、微粒阵列、异质微粒集、和/或同质微粒集等等被分选或分配等等。此外，这些组合可以使得微流体系统能够被重复利用。此外，这些组合可以允许微粒更有效地、更可靠地、更准确地分配，和/或比以前可以更具有可行性。

在以下的部分中描述了本发明的另外的方面:(I)微流体系统的概述，(II)流体网络的物理结构，(III)微粒，(IV)输入机构，(V)测量和检测机构，(VI)输出机构，(VII)按需分配系统的概述，和(VIII)示例。

I.微流体系统的概述

A.定义以及概述

微粒的操作可以在微流体系统，诸如本公开中所描述的那些系统中实施。微流体系统通常包括非常少量的流体在其中储存和操作，一般不到500μL，通常少于100μL，并且更通常地少于大约10μL的任何系统。微流体系统在预定义的路径上穿过一个或多个微流体通路输送流体。微流体通路可以具有最小的尺寸，具有通常少于大约200、100、或50μm的高度或宽度。在下文的部分II中更详细地描述通路。

微流体系统可以包括一组或多组通路，该一组或多组通路互连以形成通常封闭的微流体网络。这样的微流体网络可以包括在网络末端处或者网络的中间的一个、两个、甚至更多与外界连接的开口。这样的开口可以接收、储存和/或分配流体。分配的流体可以直接地引入到微流体网络或微流体系统的外部的地点。这样的开口通常在下文更详细地描述的输入和/或输出机构中起作用并且可以包括也在下文更详细地描述的储器。

微流体系统也可以包括有助于流体和/或微粒操作的任何其它适合的特征或机构。例如，微流体系统可以包括调节阀或控制机构，该调节阀或控制机构确定流体流速和/或路径的方面。可以参与这样的调节机构的阀门和/或泵将在下文更详细地描述。可选地或另外地，微流体系统可以包括确定、调节、和/或感测流体温度、流体压力、流体流速、暴露至光、暴露至电场、磁场强度和/或类似的机构。因此，微流体系统可以包括加热器、冷却器、电极、透镜、光栅、光源、压力传感器、压力变换器、微处理器、微电子器件、和/或等等。此外，每个微流体系统可以包括充当用于识别给定系统的符号的一个或多个特征。这些特征可以包括任何可检测的形状或符号，或形状或符号的集合，例如具有独特的定位、特性和/或其它属性(例如光学属性)的黑白条形码或彩色条形码、单词、数字和/或类似的。

B.材料

流体系统可以由任何适合的材料或适合材料的组合组成。适合的材料可以包括弹性体，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)；塑料，例如聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等；玻璃；陶瓷；溶胶-凝胶；硅和/或其它非金属；金属或金属氧化物；生物聚合物、混合物、和/或微粒，例如蛋白质(明胶、赖氨酸、血清白蛋白、胶原蛋白等)、核酸、微生物等；和/或类似的。

C.制作方法

微流体系统，也称为芯片(chip)，可以具有任何适合的结构。这样的系统可以由单个部件制作为整体的结构，或两个或多个部件的多部件式结构。两个或两个以上的部件可以具有适合的相对空间关系并且可以通过任何适合的结合机构附接到另一个部件。

在一些实施方案中，两个或两个以上的部件可以制作为相当薄的层，该相当薄的层可以面对面地布置。基于功能该相对薄的层可以具有不同的厚度。例如，一些层的厚度可以是大约10到250μm、20到200μm、或者大约50到150μm等等。其它的层可以大体上较厚，从而在一些情况下为系统提供机械强度。这样的其它层的厚度可以是大约0.25到2cm、0.4到1.5cm、0.5到1cm等等。一个或多个另外层可以是用作基底层的大体平面的层，在一些情况下有助于成为部分或所有的微流体通路的地板部分。

微流体系统的部件可以基于系统所期望的应用以及制作中所使用的材料通过任何适合的机构来制作。例如，可以使用适合的模具来模塑、压印、和/或压花一个或多个部件。这样的模具可以通过微加工、蚀刻、软光刻技术、材料沉积、切割、和/或冲压等等由任何适合的材料形成。可选地或者此外，微流体系统的部件可以在不用模具的情况下通过蚀刻、微加工、切割、冲压和/或材料沉积来制作。

微流体部件可以单独地制作，连接，并且视情况而定进一步修改。例如，当作为不同的层来制作时，微流体部件可以通常面对面地结合。这些单独的部件可以被表面处理，例如，使用活性化学物来改变表面化学、使用微粒结合剂、使用试剂来促进分析和/或等等。这样的表面处理可以是相对于表面的分立部分是局部的或可以是相对非局部的。在一些实施方案中，单独的层可以被制作并且随后被冲压和/或切割以产生另外的结构。在不同的部件已经结合之前和/或之后可以实施这样的冲压和/或切割。

II.流体网络的物理结构

A.概述

微流体系统可以包括用于少量流体的整体操作的任何适合的结构，整体操作包括移动流体和/或储存流体、以及移动和/或储存与流体相关联的微粒。该结构可以包括通路、储器、和/或调节阀等等。

1.通路

通路通常包括任何适合的路径、通道或管道，穿过、经过或沿着该路径、通道或管道材料(例如，流体、微粒、和/或试剂)可以在微流体系统中通过。通常以通道的形式的一组流体地流通的通路可以共同地称为微流体网络。在一些情况下，通路可以被描述为具有形成地板、顶部和壁的表面。通路可以具有包括宽度、高度、长度、和/或横截面等等的适合的尺寸和几何形状，并且可以遵循包括直线、圆形、和/或曲线等等的任何适合的路径。通路也可以具有适合的表面轮廓，包括凹部，突出部，和/或孔口，并且可以在通道内的任何适当的位置上具有适合的表面化学或渗透率。适合的表面化学可以包括在通路形成之前、期间和/或之后通过添加和/或使用化学和/或试剂处理的表面改性。

在一些情况下，可以根据功能来描述通路，尤其是通道。例如，可以根据在特定应用中的材料流的方向、与特定参考结构的关系、和/或输送的材料的类型来描述通路。因此，通路可以是通常将材料输送到地点的入口通路(或通道)，以及通常从地点输送材料的出口通路(或通道)。此外，通路可以被称为微粒通路(或通道)，试剂通路(或通道)，聚集通路(或通道)，灌注通路(或通道)，废料通路(或通道)，和/或类似的。

通路可以分岔、连接和/或尽头终止以形成任何适合的微流体网络。因此，通路可以在微粒定位、分选、保留、处理、检测、传播、储存、混合、和/或释放等等中起作用。通路的另外的方面贯穿本文详细的说明书被包括。

2.储器

储器通常包括用于在处理操作(例如，测量和/或处理)之前、期间、之间和/或之后储存材料(例如，流体、微粒和/或试剂)的任何适合的容器或室。储器，也称为槽，可以包括输入储器、中间储器和/或输出储器。在将材料输入到芯片的微流体网络部分之前输入储器可以储存材料(例如，流体、微粒和/或试剂)。相比之下，中间储器可以在处理操作期间和/或在处理操作之间储存材料。最后，输出储器可以在自芯片输出到诸如外部处理器或废料之前或者在芯片的处理之前储存材料。

3.调节阀

调节阀通常包括用于产生和/或调节材料(例如，流体、微粒和/或试剂)移动的任何适合的机构。适合的调节阀可以包括阀门、泵、和/或电极等等。调节阀可以通过主动地推动流和/或通过限制主动流或被动流来操作。由调节阀调节的适合的功能可以包括混合、分选、流体网络的连接(或分离)，和/或类似的。

III.微粒

A.概述

微流体系统可以用来操作微粒。微粒通常包括足够小以在与流体有关的微流体网络中输入和操作，但足够大以从流体中可区分的任何物体。在本文中使用的微粒通常是微观或接近微观的，以及可以具有大约0.005至100μm、0.1至50μm、或约0.5到30μm的直径。可选地或者另外，微粒可以具有大约10-20至10-5克，10-16至10-7克、或者10-14至10-8克的质量。示例性的微粒可以包括细胞、病毒、细胞器、珠子、和/或囊泡、以及它们的聚合体，诸如二聚物、三聚物等等。

B.细胞

1.概述

在本文使用的细胞通常包括任何自我复制、膜结合(membrane-bounded)的生物实体或其任何非复制的、膜结合的后代。非复制的后代可以是老化细胞、终末分化细胞、细胞嵌合体、血清饥饿细胞、受感染细胞、非复制突变体、无核细胞等等。

在微流体系统中作为微粒的细胞可以具有任何适合的源、遗传背景、健康状况、固定状态、膜透性、预处理、和/或种群纯度等等。细胞源可以是真核、原核、古细菌(archae)等等，并且可以是来自动物、植物、真菌、原生生物、细菌和/或类似的。细胞可以是野生型的；自然的、化学的或者病毒突变体；工程突变体(如基因转移)；和/或类似的。此外，细胞可以生长、静止、衰老、转化和/或永存等等，以及细胞可以是固定和/或不固定的。活的或死亡的、固定或不固定的细胞可以有完整的膜和/或通透/破裂的膜以允许对离子、标记物、染料、配体等的吸收，或者允许细胞内容的释放。细胞可以在引入微流体系统之前通过任何适当的处理步骤已经被预处理。这些处理步骤包括调节器处理、转染(包括感染、注入、微粒轰击、脂质转染、共沉淀转染等等)、利用分析试剂，如染料或标记物和/或等等的处理。此外，细胞可以是单一培养，其通常作为无性系种群从单个细胞或小集合的非常相似的细胞得到；可通过诸如亲和结合、流式细胞仪、药物选择等等的任何适合的机制来预分选；和/或可以是混合的明显不同细胞的种类或者是明显不同细胞种类的异质群。

2.真核细胞

真核细胞，即具有一个或多个核的细胞或者其无核的衍生物，可以从包括原代细胞、确立细胞、和/或患者样本的任何适当的源获得。这些细胞可以来自任何类型的细胞或任何类型细胞的混合物，来自任何发展阶段，和/或来自任何遗传背景。此外，真核细胞可以是粘连的和/或非粘连的。这些细胞可以来自包括动物、植物、真菌和/或原生生物的任何适合的真核生物。

真核细胞可以来自动物，即脊椎动物和无脊椎动物。脊椎动物可以包括哺乳动物，即，灵长类(例如人类、猿、猴等等)或者非灵长类(例如牛、马、羊、猪、狗、猫、有袋类动物、啮齿动物、和/或类似的)。非哺乳类的脊椎动物可以包括鸟类、爬行类、鱼类(例如鳟鱼、鲑鱼、金鱼、斑马鱼等等)，和/或两栖动物(例如非洲爪蟾蜍物种的青蛙、蛙属等等)。无脊椎动物包括节肢动物(例如蛛形纲动物、昆虫(例如，果蝇)等等)、软体动物(例如蛤蚌、蜗牛等等)、环节动物(例如蚯蚓等等)、棘皮动物(例如各种海星等等)、腔肠动物(例如水母、珊瑚等等)、海绵动物门(海绵)、扁形动物(绦虫)、线形门虫(扁虫)等等。

真核细胞可以来自任何适合的植物，例如单子叶植物、双子叶植物、裸子植物、被子植物、蕨类、苔藓、地衣和/或藻类等。

示例性植物可以包括植物作物(例如水稻、玉米、小麦、黑麦、大麦、马铃薯等等)、研究中使用的植物(例如拟南芥属、火炬松等等)、观赏价值的植物(观赏棕榈树、玫瑰等等)、和/或类似的。

真核细胞可以来自任何适合的真菌、包括壶菌门、接合菌门、子囊菌门、担子菌门、半知菌纲和/或酵母的成员。示例的真菌可以包括酿酒酵母、粟酒裂殖酵母、毕赤酵母、粗糙脉孢菌、蕈类、尘菌、不完全菌、霉菌、和/或类似的。

真核细胞可以来自任何适合的原生生物(原生动物)，包括变形虫、纤毛虫、鞭毛虫、球虫、微孢子虫、和/或类似的。示例性的原生生物可以包括兰伯氏贾第虫、内变形虫、溶组织、隐孢子虫、和/或福氏耐格原虫(N.fowleri)等等。

微粒可以包括原始的真核细胞，即，从生物体或自然中直接取得，无后续的延伸的体外培养。例如，细胞可以自患者样本中获得，例如全血、浓集细胞、白细胞、尿、痰液、粪便、粘液、脊髓液、肿瘤、病变组织、骨髓、淋巴、精液、胸膜液体、产前样本，抽出物、活体组织切片、分解的组织、表皮细胞、角质细胞、内皮细胞、平滑肌细胞、骨骼肌细胞、神经细胞、肾细胞，前列腺细胞、肝细胞、干细胞、成骨细胞、和/或类似的。类似的样本可以根据人类志愿者、人类种群的选择成员、法医样本、动物、植物、和/或自然资源(水、土壤、空气等)等等来操作和分析。

可选地或者另外，微粒可以包括确立真核细胞。这样的细胞可以通过任何适当的处理，包括病毒感染、核酸转染、化学治疗，延长通路和选择，辐射和/或类似的而永存和/或转化。这样的已确定细胞可以包括各种细胞系，例如成神经细胞、神经细胞、成纤维细胞、成肌细胞、肌管、成软骨细胞、成骨细胞、软骨细胞、造骨细胞、骨细胞、心肌细胞、平滑肌细胞、上皮细胞、角质细胞、肾细胞、肝细胞、淋巴细胞、粒细胞、和/或巨噬细胞等。示例性的确立细胞系可以包括Rat-1、NIH3T3、HEK293、COS1、COS7、CV-1、C2C12、MDCK、PC12、SAOS、Hela，施耐德细胞，Junkat细胞，SL2、和/或类似的。

3.原核细胞

微粒可以是原核细胞，即缺乏膜结合细胞器的自我复制、膜结合微生物，或其非复制型的后代。原核细胞可以来自任何累却，包括产水菌门、类杆菌、绿菌门，产金菌门(Chrysogenetes)，蓝细菌、纤维杆菌属，厚壁菌门，黄杆菌，梭杆菌纲、变形菌门、鞘脂杆菌门、螺旋体门、热微菌门，和/或XenoBacteria等等。这样的细菌可以是革兰氏阴性的、革兰氏阳性的、有害的、有益的和/或致病的。示例性的原核细胞可以包括大肠杆菌、沙门氏菌，枯草芽孢杆菌，金黄色葡萄球菌，产气荚膜梭菌、副溶血弧菌，和/或炭疽杆菌等。

C.病毒

在微流体系统中病毒可以作为微粒被操作。病毒通常包括任何微观/亚微观的寄生生物的细胞(动物、植物、真菌、原生生物，和/或细菌)，其包括蛋白质和/或膜被并且其在没有宿主细胞的情况下不能够复制。病毒可以包括DNA病毒、RNA病毒、逆转录酶病毒、病毒体、类病毒、朊病毒等等。示例性的病毒可以包括HIV、RSV、狂犬病毒、肝炎病毒、巴尔病毒、鼻病毒、噬菌体、导致各种疾病(CJD(海绵状脑病、库鲁病、GSS(施特劳斯综合征综合症)，FFI(致命性家族失眠症)、Alpers综合症等等)的朊病毒、和/或类似的。

D.细胞器

细胞器可以在微流体系统中被操作。细胞器通常包括细胞的任何微粒组成部分。例如，细胞器可以包括核、高尔基体、溶酶体、核内体，线粒体，过氧化物酶体、内质网、吞噬体、液泡、叶绿体等。

E.珠子

珠子可以在微流体系统中被操作。珠子通常包括任何合适的已制成的微粒。珠子可以由无机材料、或者化学地、酶促地和/或生物地合成的材料制成。此外，珠子可以具有任何适合的多孔性，以及可以形成为固体或凝胶。适合的珠子成分可以包括塑料(例如聚苯乙烯)、右旋糖酐、玻璃、陶瓷、溶胶-凝胶、弹性体，硅、金属、和/或生物聚合物(蛋白质、核酸等等)。珠子可以具有任何适合的粒径或直径范围。因此，珠子可以是具有窄范围直径的大体上均匀的群体，或者珠子可以是具有广范围直径或两个或多个不同的直径的非均匀的群体。

珠子可以与任何适合的材料有关。材料可以包括化合物、聚合物、复合物、混合物、噬菌体、病毒和/或细胞等等。例如，珠子可以与一对特定绑定的成员(见部分VI)有关，如受体、配体、核酸，复合体的成员，和/或等等。珠子可以是不同的珠子的混合，其在一些情况下携带不同的材料。不同的珠子可以在任何适当的方面，如大小、形状、相关的编码、和/或由珠子携带的材料不同。在一些实施方案中，该方面可以识别相关的材料。下文进一步描述编码。

F.囊泡

微粒可以是囊泡。囊泡通常包括由脂质包膜界定的任何非细胞派生的微粒。囊泡可以包括在其包膜或内部部分的任何适合的成分。适合的成分可以包括化合物、聚合物、复合物、混合物，聚合物和/或微粒等等。示例性的成分可以包括蛋白质、肽、小分子化合物、候选药物、受体，核酸，配体和/或类似的。

IV.输入机构

A.概述

微流体系统可以包括与微流体网络相连接的一个或多个输入机构。输入机构通常包括用于将材料(例如微粒、流体和/或试剂)输入到微流控芯片的微流体网络的任何适合的机构，该任何适合的机构包括选择性的(即，部件到部件(component-by-component))机构和/或容积机构。

B.内部源/外部源

输入机构可以接收来自内部源，即，包括在微流控芯片的储器和/或外部源，即，与芯片隔开的储器或者其在芯片的外部的材料。

自内部源输入材料的输入机构可以使用任何适合的容器来储存和分配材料。适合的容器可以包括在芯片上形成的空隙。这样的空隙可以从芯片外部直接接近，例如，穿过从具有流体网络的流体连通部延伸到芯片的外表面，例如顶面的孔。该容器可以具有与流体网络的流体容积相比的相对大的流体容积，以便它们不会很快地用尽。例如，流体容积可以为至少大约1、5、10、25、50或100μL。因此，材料可以使用标准实验室装置(如果需要，诸如微量吸液管、注射器等等)分配到容器中。

自外部源输入材料的输入机构也可以使用任何适合的容器和机构来储存和分配材料。然而，如果外部源将材料直接输入至流体网络，那么外部源可能需要有效地与流体网络相连接，例如，使用接触式分配结构或非接触式分配机构。因此，来自外部源的输入机构可以用细管或针精确地将流体引到流体网络。可选地或者另外，来自外部源的输入机构可以使用非接触式分配机构，例如“喷射”，其可以与喷墨打印机的动作相比较。此外，来自外部源的输入机构可以使用弹道推进的微粒，例如，如同通过基因枪居于中间。

C.促进机构

进入到微流体系统材料的输入可以利用任何适当的促进机构来促进和/或调节。这样促进机构可以包括重力流，例如，当输入储器具有比输出储器更高的流体时。促进机构还可以包括将材料推到流体网络中的正压力，例如机械或气压、或离心力；在输出机构处用于朝向输出机构抽出流体的负压力；和/或在流体网络内起作用的定位机构。该定位机构可以包括泵和/或动电机构。

V.测量机构和检测机构

A.概述

由微流体系统操作的微粒可以在一个或多个测量地点由一个或多个测量机构分析。测量机构通常包括用于检测预选的微粒或微粒特征(例如，由微粒提供的微粒成分、和/或分析的产品等等)的任何适合的装置或方法。

测量地点通常包括在系统内部和/或外部的在其上实施测量的任何适合的微粒位置或多个微粒位置。

B.检测方法

测量机构可以使用任何适合的检测方法定性和/或定量地分析样本。适合的检测方法可以包括光谱方法、电方法、流体动力学方法、成像方法和/或生物学的方法等等，尤其是那些适合或者适应微粒分析的方法。这些方法可以涉及对单个值或多个值，依赖时间或不依赖时间(例如稳态或终点)的值和/或平均值或(时间和/或空间)分布值等等的检测。这些方法可以测量和/或输出模拟值和/或数字值。

光谱检测方法通常可以包括对光(或波状的微粒)的任何属性的检测，特别地对经由与样本的相互作用而改变的属性的检测。适合的光谱方法可以包括吸收、发冷光(包括光致发光、化学发光和电化学发光)、磁共振(包括核子和电子自旋共振)、散射(包括光散射、电子散射和中子散射)、衍射、圆二色性和旋光性等。适合的光致发光方法可以包括荧光强度(FLINT)、荧光偏振(FP)、荧光共振能量转移(FRET)、荧光寿命(FLT)、全内反射荧光(TIRF)、荧光相关光谱(FCS)、荧光光漂白复苏(FRAP)、荧光激活细胞分选(FACS)，以及它们的磷光和其它类似物等等。

电方法通常可以包括对任何电参数的检测。适合的电参数可以包括电流、电压、电阻、阻抗、电容、和/或功率等等。

流体动力学的方法通常包括对微粒(或其组分或其衍生物)和其邻近物(例如其它微粒)、溶剂(包括任何基体)，和/或微流体系统等等之间的相互作用进行检测，并且可以用来描述分子大小和/或形状的特征，或用来将样本分离为其成分。适合的流体动力学方法可以包括色谱法、沉降、粘度测定法和电泳等。

成像方法通常包括对空间分布式信号的检测，通常用于观察样本或其成分，包括光学显微镜检查和电子显微镜检查等。

生物学方法通常包括对由微粒进行、介导、和/或影响的一些生物活动的检测，通常使用如上面描述的另外的方法。

C.检测地点

测量机构可以在微流体系统的内部和/外部在任何适合的检测地点用来检测微粒和/或微粒特征。

适合的内部检测地点可以包括在微流体系统(芯片)中或在微流体系统(芯片)上的任何地点。这些地点可以包括通道、室、和/或捕获部以及它们的部分，并且在本文可以称为感测区域。当微粒(或释放的成分/分析产品)处于静止或移动状态时，可以检测微粒或微粒特征。在微粒滞留后可以遇到静止的微粒，例如，在细胞室生长的细胞。在微粒滞留之前和/或之后或者当局限在某区域时可以遇到移动的微粒。特别是，微粒可以通过任何适合的定位机构，例如，通过流体流动(基于流动的检测)，移动通过检测地点。

D.被检测的特征

测量方法可以直接和/或间接地(例如，通过报道分子)检测和/或监控微粒的任何适合的特征。适合的特征可以包括微粒特性、数量、浓度、位置(绝对或相对)、成分、结构、序列和/或活动等等。被检测的特征可以包括分子特征或超分子特征，例如存在/不存在、浓度、定位、结构/变型、构造、形态、活动、数量、和/或DNA、RNA、蛋白质、酶、脂质、碳水化合物、离子、代谢物、细胞器、添加的试剂(结合)、和/或其复合物的移动等等。被检测的特征还可以包括细胞特征，如任何适合的细胞基因型或显型，包括形态、生长、凋亡、坏死，细胞溶解、活的/死亡的、在细胞周期中的位置，信号路径的活动、分化、转录活动，基底附着、细胞与细胞交互作用、转化活动、复制活动、转换、热休克反应、能动性、蔓延、膜完整性、和/或神经突增生等等。

VI.输出机构

微流体系统可以包括与微流体网络相连接的一个或多个输出机构。输出机构通常包括用于从微流体系统，或其部分输出材料(例如流体、微粒、和/或试剂)的任何适合的机构，包括选择性机构和/或容积机构。输出机构可以将被输出的材料引导到任何适当的位置，例如内部和/或外部的槽。该槽通常包括任何容器或其它地点，以用于接收输出的材料，用于处理(例如，废料地点)或用于进一步研究或操作(例如，收集地点)。来自微流体系统的材料的输出可以利用任何适当的促进机构，例如内部压力源和/或外部真空，来促进和/或调节。输出机构可以包括基于一些标准，例如材料是微粒还是流体，选择输出材料的选择机构，例如过滤器。

VII.按需的细胞分配系统的描述

本公开描述了用于按需分配微粒的诸如在上述部分III中描述的微流体方法和系统。术语“微粒”和“细胞”在本文是可互换地使用以表示任何这样的对象。

图1示出了说明性的按需的细胞分配系统10的示意图。在一些示例中，系统10可以包括构造成检测在通道内移动的微粒以及将一个或多个被检测微粒选择性地分配到诸如基底或目标容器的微流控芯片。在一些示例中，微流控芯片可放置到仪器中并且在使用后可以是可任意处理的。微流控芯片可以构造成接合仪器中的歧管以建立流体连接和提供到芯片和系统的流体源。

系统10可以包括细胞通路或通道12，其构造成引导包含一种或多种微粒的移动的和/或加压的溶液14。本文讨论的通道12以及其它通道可以包括构造为用于引导流体的微流体路径的任何适合的结构，并且可以是如在上文部分II中所描述的任何适合的形状或大小。溶液14可以包括在缓冲区或其它流体中的微粒，并且可以诸如通过使用鞘液被流体动力地集中。

系统10可以包括配置成检测通道12中的感兴趣的微粒的存在并且将检测信息传达到控制器18的感测区域16。感测区域16可以包括配置成检测满足特定的选定标准的微粒存在的任何适合的检测器和/或传感器。例如，感测区域16可以包括光、电、电磁、和/或化学检测器。可以使用各种独立或组合的检测方法，例如前向散射信号或侧向散射信号、阻抗测量(例如库尔特计数器)、含铁的微粒、光电倍增管(PMT)、和/或荧光激活细胞分选(FACS)、和/或在上文部分V中描述的任何其它适合的检测和测量方法。

系统10可以包括一个或多个感测区域16。例如，感测区域可以以串联的方式布置以检测之前未检测到并从通道12中移走的微粒或者以并联的方式布置以检测在通道12的多个分支中的微粒。在一些示例中，另外的感测区域可以被包括在目的通道或其它适合的位置以提供对预期的微粒迁移的确认。

控制器18可以包括配置成接收来自感测区域16的检测信息并且响应接收到的信息采取选定的动作的任何适合的电子控制器。例如，控制器18可以包括构造成响应特定输入储存由微处理器执行的指令的微处理器和数字存储器。在一些示例中，控制器18可以响应来自感测区域16的指示满足预定标准的微粒已被检测到的输入。控制器18可以随后发起导致分流器机构20致动的输出信号。

分流器机构20可以包括构造成将被检测的微粒从通道12移动到分配通道22的任何适合的设备，该分配通道22可以包含或选择性地包含加压的分配流体24。分流器机构20可以包括一个或多个有源的或无源的机械部件，马达、液压、气动、加压流体、真空发生器、电场或磁场、热膨胀和/或收缩、压电部件等等。在一些示例中，分流器机构20可以物理地使包含微粒的大部分溶液改变方向。在一些示例中，分流器机构20可以通过互相连接路径将微粒推进到分配通道22。在一些示例中，分流器机构20可以利用阀门或其它适合的设备来控制分配流体24，这可以用于限制、冲刷和/或携带微粒以进入或穿过分配通道22。

非转移的微粒和溶液14可以继续前进到废料收集区26，而转移微粒、溶液14和/或分配流体24可以引入分配区域28。废料收集区26可以包括诸如瓶或容器的收集设备，或可以被改变方向至用于另外的微粒转移的通道12的输入部，或至用于另外处理的其它地方。视情况而定细胞溶液14可以重新利用。

系统10的分流器机构可以例如经由喷嘴将包围感兴趣的微粒的大部分流体转移到分配区域。这可以有助于减少因制造容差或操作容差在分配效率上的不利影响。此外，采用这种方式所分配的细胞或微粒保持在液体环境中，这对维持其健康和/或结构完整性可能是至关重要的。

分配区域28可以包括使用者希望在其中分配微粒或多个微粒的任何适当的位置。例如，分配区域28可以包括在基底或目标容器上的一个或多个位置。此外，系统10可以包括多个分流器机构20和/或分配通道22。因此，系统10可以构造成分选设备，在其中细胞根据它们被感测到的特征被转移和分配。

系统10可以安装在稳定的框架上，以防止可能够影响性能的振动。在一些示例中，诸如微孔板的容器可以放置在分配喷嘴的下方，使得所分配的流体和微粒放置在该板的槽的底部。容器可以放置在X-Y平台上以便控制槽相对于分配喷嘴的位置。将多个微粒分配到相同位置可以通过将基底/容器保持在适当的位置来完成。系统优选包括诸如比如孔或孔口的安装特征，以允许其容易地定位在专用的仪器上。装配好的系统可以包括微流控芯片，微流控芯片通过层压板和阀门安装在其上的歧管来密封。通常，歧管组件是一永久工件并且芯片组件可以是一次性或可清洗的。歧管可以包含用于按需将加压流体提供到芯片的阀门。为了向芯片提供所需的流体或缓冲，歧管组件可以接合芯片并且通过诸如O型环、弹性垫片和/或面对面接触件来密封。

VIII.示例

本部分描述了与按需的细胞分配设备有关的本公开的选定的方面和实施方案。这些实施方案仅旨在用于说明的目的并且不应限制为或限定本公开的整体范围。在该部分中所公开的特征可以彼此结合并且可以与在其它部分中公开的特征相互结合。

示例1.平行通道滑动分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的平行通道滑动分流器；参见图2A-2C。

图2A-2C示出了用于在系统10中使用的示例性分流器机构100的三个连续的顶视图。在该示例中，包含样本细胞溶液104的细胞样本通道102布置成大体上平行于包含加压分配流体108的分配通道106。各自的流体大致以如由附图中的箭头所示的相同的方向流动。如在图2A中所示，多孔的滑动分流器110横向于两个通道102和106布置使得第一孔口112大致与样本通道102相一致并且第二孔口114大致与分配通道106相一致。感测区域116邻近样本通道102或在样本通道102内定位在分流器110的上游。

当感兴趣的微粒118被检测到时，感测区域116中的传感器可以构造成向控制器(未示出)发信号。响应于感测到的感兴趣的微粒，控制器随后通过促使分流器沿着分流器的路径120行进以如在图2B和2C中所示地重新定位分流器110，使得在图2C中所示的位置上，孔112与分配通道106而不是样本通道102对齐。

根据在感测区域和孔口112间的距离以及诸如预期的或测量的微粒速度的其它因素，当感兴趣的微粒118被期望处在孔口112内时，控制器重新定位分流器108。因此，重新定位分流器促使微粒118和大部分周围的流体122放置到分配通道106的流中。

在足以允许微粒118通过分配流体108的流动被带出孔口112的延时后，分流器110重新定位回到初始位置，从而使孔口112与样本通道102对齐以及孔口114与分配通道106对齐。该动作可以由诸如控制器启动，或可以由构建到分流器中的延时或分流器的驱动机构引起。在该示例中的驱动机构可以包括一个或多个电磁铁，该一个或多个电磁铁通过控制器是可控，以沿着路径120推动分流器110。

分流器110可以包括一个或多个另外的孔口。例如，当分流器110在图2C所示的位置时第三个孔口(未示出)可以构造成与样本通道102对齐。该另外的孔口将允许在微粒118转移走时，样本通道102的溶液104继续流动。这可能是所期望的，例如，如果多个滑动分流器以串联的方式布置，当微粒118转移走时，以继续选择或分选另外的微粒。

在该示例的一些实施方案中，可以包括一个或多个另外的感测区域。例如，另外的感测区域可以被包括，以用于确认微粒118实际上存在于孔口112中，和/或微粒118在转移以后进入分配通道106中。

示例2.平行通道真空分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的平行通道真空分流器；参见图3-6。

图3-6示出了用于在系统10使用的示例性分流器机构140。图3示出了在正常操作模式142中的分流器140的平面图，以及图4示出了沿着直线4-4截取的截面侧视图，其中该机构处在同一位置。图5和图6分别示出了在微粒转移模式144中的分流器140的对应的视图。

在该示例中，包含细胞的溶液146流经布置成大体上平行于包含加压分配流体152的分配通道150的样本通道148。各自的流体大致以如由附图中的箭头所示的相同的方向流动。连接通道154将样本通道148流体地连接到分配通道150。感测区域156布置在样本通道148中在通道148和通道154之间的连接部的上游。在附图中所示的示例中，连接通道154大体上垂直于通道148和150。然而，其它的横向定向可以是适合的。

机构140包括柔性膜158，柔性膜158靠近通道150和连接通道154的连接部覆盖分配通道150中的在下面的真空室160。如在图3和图4中所示出的，在正常操作期间，膜158符合通道150的壁并且形成了通道150的壁的部分。在各自通道中相关的操作压力阻止细胞溶液146进入到分配通道150。

如在图5和图6中所示，当感兴趣的微粒162在感测区域156被检测到时，控制器通过在真空室160抽出真空响应，从而导致柔性膜158变形。该变形导致在膜158区域中的压力下降到低于细胞溶液146的操作压力，从而导致遍及整个连接通道154的长度的压差。因此，微粒162跨过连接通道被引入到分配通道的流中。

在适当的时间已经过去之后，或响应于指示成功转移微粒的确认信号，控制器释放室160中的真空，从而促使膜158回复到模式142的正常的操作位置。如果压力还没有平衡，这进而促使压力回复正常，并且准备好分流器以用于待转移的下一个微粒。

示例3.平行通道桨式分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10使用的平行通道桨式分流器；参见图7。

图7以平面图的方式示出了在系统10中使用的示例性的分流器机构200。在该示例中，包含细胞的溶液202流经布置成大体上平行于包含分配流体208的分配通道206的样本通道204。各自的流体大致以如由附图中的箭头所示的相同的方向流动。连接通道210根据旋转桨212的位置选择性地将样本通道204连接到分配通道206。感测区域214布置在样本通道204中在通道204和通道210之间的连接处的上游。

当感兴趣的微粒216在感测区域214中被检测到时，控制器通过将桨212从图7中以实线示出的其初始位置重新定位到图7中以虚线示出的转移位置来响应。该转移位置将流从样本通道204穿过通道210引导并且进入分配通道206。压力和流速率可以被控制使得分配流体208不抵制微粒和溶液至分配通道的进入。

在适合的时间量以后，桨212可以重新定位到其最初的状态以重置分流器200，以用于随后的转移活动。在一些的示例中，第二个感测区域可以布置在分配通道206中在分流器的下游以确认微粒确实成功地转移。在一些示例中，该确认可以是指示桨可以安全地被重置的向控制器发出的信号。

示例4.平行通道阻塞式分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的平行通道阻塞式分流器；参见图8。

图8以平面图的方式示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构230。在该示例中，包含细胞的溶液232流经布置成大体上平行于包含分配流体238的分配通道236的样本通道234。各自的流体大致以如由附图中的箭头所示的相同的方向流动。连接通道240将样本通道234连接到分配通道236。感测区域242布置在样本通道234中在通道234和通道240之间的连接处的上游。

阻塞式设备244邻近样品通道234布置在通道234和连接通道240间的连接处的下游。在该示例中，阻塞式设备244包括柔性膜246和压力室248。然而，阻塞式设备244可以包括诸如滑动块或阀门的其它装置，并且通常可以包括构造成选择性地阻塞或限制通道234中的流的任何适合的设备。

当感兴趣的微粒250在感测区域242被检测到以后，控制器通过对室248加压，从而促使膜246如在图8中以假想线示出的弯曲到通道234中，从而阻塞通道中的流。在阻塞样本通道情况下，包括微粒250的溶液的流从样本通道234穿过通道240被引导并且进入到分配通道236。压力和流速率可以被控制使得分配流238不抵制微粒和溶液至分配通道的进入。

在适合的时间量以后，或者响应于转移成功的确认，室248可以被减压以重置分流器230，以用于随后的转移活动。如在上文描述的一些其它的示例中，第二个感测区域可以布置在分配通道236中的分流器的下游以确认微粒确实成功地转移。

示例5.平行通道DEP分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10使用的平行通道双向电泳(DEP)分流器；参见图9A和图9B。

图9A和图9B以平面图的方式示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构260。在该示例中，包含细胞的溶液262流经布置成大体上平行于包含分配流体268的分配通道266的样本通道264。各自的流体大致以如由附图中的箭头所示的相同的方向流动。连接通道270将样本通道264连接到分配通道266。感测区域272布置在样本通道264中在通道264和通道270之间的连接处的上游。

在该示例中，分流器机构利用DEP促使微粒以所需的方向流动而不是改变流的方向。毗邻样本通道264的多个电极274构造成横跨通道产生非均匀电场。由于DEP效应，这些电场将净力施加到诸如细胞的中性体上，促使该中性体在通道内横向移动。因此，如在图9A中所示的，电极构造成产生第一电场276使得所有通过的微粒移动到样本通道的近侧278。如在图9B中所示的，当感兴趣的微粒在感测区域272被检测到时，控制器促使暂时的第二电场280产生，从而将该微粒移动到通道的相对侧282。通道264、266和270构造成使得在通道的相对侧282的微粒被引导穿过连接通道并且进入分配通道，而在278近侧的微粒继续穿过样本通道到达废料收集区。

示例6.交叉通道的阀门调节式分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的交叉通道的阀门调节式分流器；参见图10A和图10B。

图10A和10B以平面图的方式示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构300。在该示例中，包含细胞的溶液302流经横向于分配通道306布置的样本通道304。分配通道306包含加压到比溶液302更大压力的分配流体308。各自的流体大致如在附图中的箭头所示的以横向的方向流动。感测区域310布置在样本通道304中在通道304和通道306之间的连接处的上游。在正常操作中，溶液302通过诸如入口阀门312和出口阀门314的一个或多个阀门被阻止与流体308相互作用。阀门312和314通常是闭合的，如由在图10A中包含一个“X”的实线圆所指示的。打开的阀门由开放的虚线圆指示。贯穿所有附图使用了该阀门的位置惯例。

如在图10B中以虚线圆所示出的，当在感测区域310检测到感兴趣的微粒316时，控制器打开阀门312和阀门314。当微粒316存在时，打开这些阀门导致更高压力的分配流体到达两个通道之间的连接处，从而沿着分配通道转移微粒。在适当的时间量以后，和/或在确认微粒316已成功转移时，阀门312和阀门314闭合以重置系统，以用于随后的转移活动。

示例7.交叉通道旋转式分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的交叉通道旋转式分流器；参见图11A和图11B。

图11A和11B以平面图的方式示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构330。在该示例中，包含细胞的溶液332流经构造成横向于分配通道336布置的样本通道334。分配通道336包含加压到比溶液332更大压力的分配流体338。各自的流体大致如在附图中的箭头所示的以横向的方向流动。

分流器330包括旋转式分流器340，旋转式分流器340位于通道334和336的连接处使得旋转式分流器在该两个通道的路径上，并且将每个通道分开为两个分离的部分。旋转式分流器的分流器通道342根据旋转式分流器340的旋转位置选择性地连接或通道334或通道336的相应的部分。

感测区域344可以构造在足以检测感兴趣的微粒346并允许旋转式分流器340通过旋转转移微粒的任何适合的位置。在一些示例中，感测区域344可以位于旋转式分流器的上游。在该示例中，感测区域344位于旋转式分流器处，并且该系统构造成在微粒346在分流器通道342内被检测到以后，能够转移微粒346。

在正常操作中，如图11A中所示，旋转式分流器340定向成使得分流器通道342对齐和连接样本通道334的部分。不满足预定的标准的溶液332和微粒经过通道342传递到收集区。如图11B中所示，当检测到感兴趣的微粒时，例如微粒346在感测区域344被检测到时，控制器促使致动器重新定位旋转式分流器以使分流器通道342与分配通道336的部分对齐。该动作导致连同微粒346的大部分溶液348与分配流体338的流动相一致地被放置并被输送到分配区域。

在适当的时间量以后或者在确认微粒346已成功转移时，控制器促使致动器重新定位旋转式分流器340以再次使分流器通道342与样本通道334对齐，以为随后转移活动做好准备。

示例8.交叉多通道的压力分流器和分配喷嘴

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的各种交叉的多通道分流器；参见图12-18。

图12A和图12B以平面图的方式示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构360。在该示例中，包含细胞的溶液362流经构造成横向于分配通道366布置的样本通道364。取决于所需要的流速，溶液362可以在从0.1到1psi的大致范围中被加压。其它压力也可以是适合的。分配通道366包含加压到比溶液362更大压力的分配流体368。通常，分配流体的压力可以从大约1到大约5psi。分配通道366还包括分支部分370，在该分支部分370中通道366分叉为两个对称的通道372和374，这两个通道都连接到样本通道364。相应的流体构造成大致以如在附图中由箭头所示的横向方向流动。

感测区域376布置在样本通道364内在分支部分370和通道364间的连接处的上游。在正常操作中，流体368通过诸如入口阀门378和出口阀门380的一个或多个阀门被阻止与溶液362相互作用。在其它示例中，如在图13的分流器机构360’中所示的，在分支部分370’中的通道372’和374’可以各自包括分支入口阀门381。如在图12A中所示的，阀门378和380常闭的。

在正常操作中，流动沿着样本通道364行进，并且溶液362连同不满足预定的标准的任何微粒一起被引入收集区。如图12B中所示的，当感兴趣的微粒382在感测区域376被检测到时，控制器通过打开阀门378和380来响应，从而释放分配通道366中的加压流体。由于在分支的部分370中的通道372和374是对称的，大体上相同的流动经过分支中的每一个，进入在微粒382的相对侧上的样本通道364。这有效地限制了微粒382并且随后穿过出口阀门380沿着分配通道366冲刷微粒382。分支部分370的整个宽度构造成使在通道尺寸上通常的制作差异以及在限制效率上的其它误差问题的影响最小化。

在适当的时间量以后，和/或在确认微粒382已成功转移时，控制器关闭入口阀门和出口阀门以为随后的转移活动做准备。

图14示出了类似于分流器机构360的分支的分流器机构的另一实施方案。在该实施方案中，然而，分流器机构384包括两个长度不相等的分支。第一分支386可以与分配流体通道388一致，以及第二分支390可以从分配通道分支以在与第一分支的上游的样本通道392相交之前采取更加迂回的路径。在该实施方案中，分配流体394可以被释放以加压分支386和390从而捕获并分配穿过通道392行进的微粒396。

分支386和390可以包括通道的任何适当的布置，该通道的任何适当的布置中穿过分支390的路径比穿过分支386的路径大体上短一些，并且在该通道的任何适当的布置中分支390在与上游的通道392的相交处终止并且与分支386同通道392的相交处是隔开的。在该实施方案中，分支386构造成在通道388的长轴的方向上延伸的直线路径。分支390以九十度(或相似的)角度自通道388分离，在特定距离后返回以与分支386平行行进并与通道392相交。因此，分支390形成了比分支386大体上长一些的路径。

因为分支具有不相同的长度和大体上相同的横截面，沿着第一分支386行进的流体将在沿着第二分支390行进的流体之前到达与通道392的相交处。因此，样本通道392中的流将被从第一分支386进来的流有效地阻挡(该进来的流将继续穿过相交处并且继续穿过分配通道398)。该动作阻挡微粒行进到收集通道。

沿着第二分支行进的分配流体随后与被阻挡的微粒的上游相交并且将穿过分配通道398冲刷(例如，携带或推动)被阻挡的微粒连同包含样本的携带流的周围部分。在该实施方案(等等)中，用于分配流体的一个或多个阀门或其它控制机构可以位于芯片外。换言之，分流器机构384可以不包括移动部分，并且可以使用常规的注射成型方法来制作。

转移流体通道388、分支386以及分配通道398可以以相对于装有护套的(sheathed)样本通道392的九十度角度方向性地大体上对齐。在其它的示例中，各种其它的角度和布置可以是适合的。

图15示出了以分流器机构400的形式的该示例8的实施方案，该分流器400与分流器机构360是大体上相似的但具有另外的特征。如在分流器机构360中，包含细胞的溶液402流经横向于分配通道406布置的样本通道404。分配通道406包含加压到比溶液402更大压力的分配流体408。分配通道406还包括分支部分410。然而，在该实施方案中，通道406分叉为两个对称的侧通道412和414以及具有比侧通道更小截面的中间通道416。在分支部分的所有三个通道都连接到样本通道404。相应的流体构造成大致以如在附图中由箭头所示的横向方向流动。

感测区域418布置在样本通道404内在分支部分410和通道404间的连接处的上游。如在图12A和图12B的实施方案中，流体408通常通过诸如入口阀门420的一个或多个常闭阀门被阻止与溶液402相互作用。然而，图15的实施方案不包括出口阀门。而是，喷嘴部分422通过使通道变窄而形成在分配通道406的远侧端部。该变窄处构造成在正常操作期间允许毛细管作用以抵抗经由喷嘴部分的泄漏。疏水材料可以诸如通过将涂层被施加到喷嘴部分422以进一步提高该抵抗。

图15的实施方案的操作类似于图12A和图12B的实施方案的操作。然而，在转移活动期间存在两个主要的区别。首先，当阀门420打开时，流体408将流经除了侧通道(412和414)以外还经过中间通道416。中间通道416具有比侧通道截面较小的界面，并且因此将允许较低的流速。如上文所述的，这通过来自侧通道的流产生了对感兴趣的微粒424的限制，但是本文包括来自中间通道416的出口的另外的中央冲刷流。这可以增加冲刷效率和减少盲区。

其次，该实施方案不包括出口阀，而是依靠喷嘴部分的毛细管作用。其它的实施方案可以依赖于相同的功能。当发生转移时，释放到分配通道的来自分配流体的压力将克服毛细管作用以及任何疏水涂层，并且穿过喷嘴部分422分配微粒。因此，分配可以只有在压力超过特定阈值，例如，高于大约1psi时发生。这通过省略阀门导致制造成本的降低，并且允许具有微粒的所分配的流体量由入口阀门的操作来控制。入口阀打开的时间越长，越多的流体被分配。被分配流体的通常的体积可以从大约100到大约1000nL。

图16示出了以分流器机构430的形式的该示例8的另一实施方案，该分流器机构430与图15中的分流器机构400是大体上相同的。然而，分流器机构430包括两个感测区域和两个分配通道，从而允许该系统用作分选设备。在该实施方案中，第一感测区域432沿着样本通道434布置，与第二感测区域436串联。在一些示例中，该两个感测区域可以构造成具有不同的参数以检测具有不同的特征的微粒。在一些示例中，该两个感测区域可以构造成具有不同的感测方式。

在感测区域之后，以第一和第二分支的分配通道(438和440)和相应的喷嘴通道(442和444)的形式系列的两个分配机构是可以利用的以转移检测到的微粒。两者之中任一分配机构可以通过控制器连接到两者之中任一感测区域。

例如，如果感兴趣的微粒446由第一感测区域432检测到并且满足第一组标准，那么控制器可以通过打开第二分配通道440中的阀门448来响应，从而转移微粒446以穿过喷嘴通道444来分配。同样地，满足第二组标准的第二微粒可以由第二感测区域436来检测并且通过打开第一分配通道438中的阀门450来分选到不同的目标地。在一些示例中，可以包括多于两个的感测区域和/或多于两个的分配通道。在一些示例中，单个的分配通道可以与可移动的基底相结合来使用，该可移动的基底基于所检测的微粒特征重新定位以分选到不同的槽中或者位置中。在一些示例中，单个的感测区域可以构造成区分满足多组标准的微粒。

图17示出了以分流器机构460的形式的该示例8的另一实施方案，该实施方案说明了分配并不限于使用针对一个或多个通道的单个压力源，或者限于利用通道宽度以控制在分支通道中的每一个分支中的流。分流器机构460包括具有类似通道尺寸的多个分配流体通道462。每个通道462可以包括诸如阀门或节流机构的独立的压力源或控制装置。

当感兴趣的微粒464由感测区域466检测到时，控制器可以随后利用压力源和由独立通道462产生的路径的组合中的任意一个来限制和引导微粒464。各种组合可以用于使效率、速度最大化、和/或用于操作不同特征的微粒。微粒464可以经由喷嘴468来分配或者发送到其它目标地(没有示出)。

图18示出了以分流器机构480的形式的该示例8的另一实施方案，该实施方案进一步说明了关于图16所解释的分选功能。根据被检测到的微粒482的性质，微粒可以通过激活加压的流体源488或490中的任一个，例如，通过打开相关联的阀门中的一个，被引入第一分配通道484或第二分配通道486。

图19示出了包括与分流器机构400大体相同的分流器机构500的该示例8的另一实施方案。该实施方案说明了通过引入鞘液用于流体动力学地集中于溶液通道502的一种方法。该加压的鞘液在入口端口504处被引入，并且在与通道502相交之前经由通道506和508行进以包围包含在该通道中的溶液。在分流器机构500中检测和分配以后，分流器机构500的操作关于分流器机构400在上文被说明，流体的流可以进入非具鞘的区域。在非具鞘的区域中，侧通道510和512分离来自中间通道514的流体的外部流。非具鞘的可以是期望的以减少所收集的废料液的稀释。

示例9.偏移通道的阀门调节式分流器

该示例描述了适合于在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的偏移通道的阀门调节式真空分流器；参见图20-21。

图20A-20C示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构530。分流器机构530包括在样本通道534中的加压的包含细胞的溶液532。样本通道534经由阀门调节的连接通道536与选择性加压的分配通道538相连接，并且经由阀门调节的收集通道540与收集区相连接。感测区域542邻接样本通道534布置在通道534和另外的通道之间的连接处的上游。

三个阀门控制穿过分流器机构530的流动。收集阀门544位于收集通道540内；连接阀门546位于连接通道536内；以及压力源阀门548位于分配通道538内。如在图20A中所示的，收集阀门544是常开的以及另外的两个阀门是常闭的以使溶液532流向收集区。

如在图20B中所示出的，当感兴趣的微粒550在感测区域542被检测到时，控制器通过关闭收集阀门544和打开连接阀门546以打开至分配通道538的路径来响应。此后不久，压力源阀门548如在图20C中所示出的被打开以对通道538加压并且将微粒550冲刷到分配区域。同时连接阀门546关闭以阻止朝向样本通道和收集区的回流。在适当的延时后，或者在确认微粒550确实被转移时，该三个阀门根据需要重新定位至它们的初始状态，以为随后的转移活动做准备。

图21A-21B示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构560。分流器机构560类似于分流器机构530。然而，在该实施方案中，使用了四个阀门而不是三个阀门。这避免了之前实施方案中连接阀门不得不关闭以阻止回流的情况。此处，该四个阀门成对操作以隔离微粒和冲刷微粒。

分流器机构560包括在样本通道562中的包含细胞的样本溶液564。样本通道562具有以串联的方式布置在转移区域的两侧的两个阀门566和568。该转移区域由分配流体入口通道570和分配流体出口通道572界定，该分配流出口通道572从在样本通道562的对侧上的入口偏移。分配流体入口通道570包括入口阀门574，并且分配流出口通道572包括出口阀门576。

在该实施方案中，如在图21A中所示的在样本通道562总的阀门566和568是常开的，并且在分配通道中的阀门574和576是常闭的。如在图21B中所示出的，当感兴趣的微粒578在阀门566的上游的感测区域580中被检测到时，控制器关闭阀门566和568以隔离微粒并且打开阀门574和576以冲刷微粒使其穿过分配流体通道572。

示例10.分叉的通道分流器

该示例描述了适合在根据本公开的按需的细胞分配系统10中使用的分叉的通道分流器；参见图22A和图22B。

图22A和22B示出了用于在系统10中使用的示例性的分流器机构600。分流器机构600包括与关于图18在上面描述那些相似的样本通道602，样本通道602由鞘流通道604和606相交。在该示例中，如在图22B中所示出的，在感测区域610检测到的感兴趣的微粒608通过简单地关闭通道602的收集分叉612被转移以使微粒改变方向至通道602的分配分叉614。没有使用以分配流体的形式的另外的压力源。在一些实施方案中，例如在图22A和图22B中所示出的阀门，阀门616用于关闭收集分叉612。可选地或另外地，阀门可以被包含在分配分叉中。在一些实施方案中，肘形阀门可以用于选择性地同时关闭和打开该两个叉形通道。

示例11.系统

该示例描述了根据本公开的按需的细胞分配系统700；参见图23。

图23是示出了系统10的示例的说明性的系统700的示意性框图。系统700包括微流控芯片702，在该微流控芯片702上的是包括上文所描述的通道和一个或多个分流器机构的系统。诸如阀门、滑动器、真空室以及其它部件的可以位于芯片702上的各种设备通过诸如电磁阀的致动器704被导致运行。这些致动器进而由开关706致动，开关706通过输入/输出(I/O)系统708由处理器710来控制。处理器710可以包括微处理器，诸如通常的个人计算机或者类似的设备的处理器，并且可以与包含用于由处理器执行的指令的存储器或存储设备通信。上文描述的控制器可以包括处理器710和存储设备的组合。

处理器710接收来自传感器712，例如在芯片的感测区域中使用的相机系统或者其它的检测设备的输入。芯片702可以是安装在X-Y平台714上或者与X-Y平台714相关联使得在其上芯片分配微粒的芯片或基底可以如期望地被精确地放置以及重新定位。

示例12.选出的实施方案

该部分描述了由一系列的段落陈述的而无限制性的按需的微粒分配系统的另外的方面和特征，出于清晰和效率的目的，这些段落中的一些或全部可以以字母数字命名。这些段中的每一个可以以任何适合的方式与一个或更多的其它的段相结合，和/或与来自本申请中的任何其它地方的公开内容，包括在交叉引用中通过引用并入的材料相结合。下文中段落中的一些段落明确地指的是其它的段落并且进一步地限制其它的段落，从而提供了适合的组合中的一些示例，但不具有限制性。

选定的实施方案I

1.一种从流体样本分离微粒的方法，该方法包括：(A)使包含微粒的流体样本穿过微流体样本通道流动；以及(B)通过将转移流体在微粒的上游和下游引入到样本通道，基于微粒的检测的特征将微粒从样本通道转移到出口通道。

2.根据段落1的方法，其中转移流体以大体上九十度角度引入样本通道。

3.根据段落1至2中的任一项的方法，其中转移流体非同时地在微粒的上游和下游引入到样本通道，使得下游的转移流体阻挡流动在样本通道中行进并且上游的转移流体朝向出口通道推动微粒。

4.根据段落1至3中的任一项的方法，其中下游转移流体在与样本通道和出口通道相交处相对的位置处引入样本通道。

5.根据段落1至4中的任一项的方法，还包括通过测量来自微粒行进通过的检测区域的光信号来检测微粒的特征。

6.根据段落1至5中的任一项的方法，还包括通过测量来自微粒行进通过的检测区域的电信号来检测微粒的特征。

8.一种从流体样本中分离微粒的方法，该方法包括：使包含微粒的流体样本穿过包含检测区域和转移区域的样本通道流动；当微粒通过检测区域时，检测微粒的特征；响应于满足一个或多个选择标准的所检测的特征生成转移信号；以及响应于转移信号，通过将转移流体在微粒的上游和下游引入到样本通道并且将微粒冲刷入出口通道来将微粒从样本通道转移到出口通道，从而大体上分离来自样本的微粒。

9.根据段落8的方法，其中使流体样本穿过样本通道流动包括在流体样本被引入到样本通道之处的下游的位置处将鞘液添加到样本通道。

10.根据段落8至9中的任一项的方法，其中鞘液使流体样本朝向样本通道的中心偏移。

11.根据段落8至10中的任一项的方法，样本流体包含第一类型的微粒和第二类型的微粒，其中对微粒的特征进行检测区分第一类型的微粒和第二类型的微粒，并且其中如果微粒是第一类型的微粒，那么微粒从样本通道转移。

12.根据段落11的方法，还包括响应于指示微粒是第二类型的微粒的所检测的特征生成第二转移信号；以及响应于第二转移信号，使微粒从样本通道转移到第二出口通道。

13.根据段落8至11中的任一项的方法，其中转移流体的引入包括首先在微粒的下游并且然后在微粒的上游将转移流体引入样本通道，使得微粒被下游的转移流体阻挡并且随后由上游的转移流体冲刷入出口通道。

14.根据段落13的方法，其中下游转移流体和上游转移流体的顺序安排包括使转移流体穿过转移流体通道的下游分支和上游分支，其中下游分支比上游分支将更短的路径形成到样本通道。

15.根据段落13的方法，其中下游分支和出口通道在大体上相对的侧与样本通道相交使得下游分支和出口通道大致彼此对齐。

16.一种从流体样本中分离微粒的方法，该方法包括：

引导包含微粒的流体样本穿过样本通道并经过检测区域；当微粒通过检测区域时，检测微粒；以及在微粒的上游和下游将转移流体引入样本通道，使得微粒被引入与样本通道分开的出口通道。

17.根据段落16的方法，其中将转移流体引入样本通道包括利用下游的转移流体的引入来阻挡微粒继续穿过样本通道并且随后利用上游的转移流体的引入将微粒冲刷入出口通道。

18.根据段落17的方法，其中转移流体穿过转移流体通道引入样本通道，转移流体通道分为第一分支和具有比第一分支更长的长度的第二分支。

19.根据段落18的方法，其中第二分支在出口通道的上游与样本通道相交。

20.根据段落19的方法，其中第一分支在与样本通道和出口通道间的相交处大体上相对的位置处与样本通道相交。

选出的实施方案II

A.一种从流体样本分离微粒的方法，该方法包括：(1)使包含微粒的流体样本穿过样本通道流动；以及(2)基于微粒的特征，通过将转移流体在微粒的上游和下游引入到样本通道，将微粒从样本通道转移到出口通道。

B.一种从流体样本分离微粒的方法，该方法包括：(1)使包含微粒的流体样本穿过包含检测区域和转移区域的样本通道流动；(2)当流体样本经过检测区域时，检测微粒的特征；(3)如果检测到的特征满足预选的标准则生成转移信号；以及(4)响应于转移信号，通过将转移流体从出口通道的上游和下游引入到样本通道，将微粒从样本通道转移到出口通道，从而从样本将微粒分离。

C.一种从流体样本分离微粒的方法，该方法包括：(1)使包含微粒的流体样本穿过样本通道流动；(2)当微粒经过检测区域时，检测微粒的特征；以及(3)响应于检测步骤期间生成的信号，当微粒靠近出口通道经过时通过将分配的流体从出口通道的上游和下游引入到样本通道，将微粒从样本通道转移到相交的出口通道，使得微粒被引入出口通道，从而将微粒从样本分离。

D.一种从流体样本分离微粒的方法，该方法包括：(1)使包含微粒的流体样本穿过样本通道流动；(2)当微粒经过检测区域时，检测微粒的特征；以及(3)响应于来自检测区域的信号，自微粒的上游和下游将分配的流体引入样本通道，使得微粒被引入到出口通道，所述出口通道与样本通道分开，并且定位在转移流体被引入到样本通道的下游地点和上游地点之间。

E.一种从流体样本分离微粒的方法，该方法包括：(1)引导包含微粒的流体样本穿过样本通道并经过检测区域；(2)当颗粒经过检测区域时，检测微粒；以及(3)自微粒的上游和下游将分配的流体引入样本通道，使得微粒被引入到与样本通道分开的出口通道。

1.根据段落A到E中的任一项的方法，其中转移流体以大体上的直角引入样本通道。

2.根据段落A到E中的任一项的方法，其中转移流体以至少部分相反的方向从出口通道的上游和下游引入到样本通道，以围括微粒并且朝向出口通道推动微粒。

3.根据前述段落中任一项的方法，其中检测微粒(或微粒的特征)的步骤包括测量来自检测区域的光信号的步骤。

4.根据段落3的方法，其中光信号是微粒的吸光度。

5.根据段落3的方法，其中光信号是微粒对光的散射。

6.根据段落3的方法，其中光信号是由微粒发出的冷光。

7.根据段落3的方法，其中光信号是微粒的成像。

8.根据段落A到2中的任一项的方法，其中检测微粒的步骤包括测量来自检测区域的电信号的步骤。

9.根据段落8的方法，其中电信号是由微粒引起的阻抗上的变化。

10.根据段落8的方法，其中电信号是由微粒引起的电容上的变化。

11.根据前述段落中的任一项的方法，还包括从出口通道分配微粒。

12.根据段落11的方法，其中分配微粒的步骤包括喷射包含微粒的微滴并且从出口通道转移流体并且进入储器。

13.根据前述段落中的任一项的方法，其中使流体样本穿过样本通道流动的步骤包括在样本被添加之处的下游将鞘液添加到样本通道。

14.根据段落13的方法，其中鞘液包围微粒并且使其朝向样本通道的中心偏移。

15.根据段落13的方法，还包括在微粒已经经过转移区域后从样本通道移除鞘液的至少一部分的步骤。

16.根据前述段落中的任一项的方法，样本包含至少两种类型的微粒，其中检测微粒的步骤区分该至少两种类型微粒，并且其中转移微粒的步骤仅在一种类型的微粒上实施以从另一类型的微粒分离该种类型的微粒。

17.根据段落A至15中的任一项的方法，样本包含至少两种类型的微粒，还包括通过在转移区域转移一种类型的微粒并且通过允许剩余类型的微粒继续处在样本通道中分选两种类型的微粒的步骤。

18.根据段落17的方法，其中分选两种类型微粒的步骤还包括在第二转移区域转移另一类型的微粒的步骤。

19.根据段落18的方法，还包括允许任何剩余类型的微粒继续处在样本通道。

20.根据段落16至19中的任一项的方法，其中该至少两种类型的微粒根据尺寸区分。

21.根据段落16至19中的任一项的方法，其中该至少两种类型的微粒根据细胞类型区分。

22.根据段落21的方法，其中细胞类型从由患病的和健康的(例如，癌和非癌变)、原核生物和真核生物、转化的和非转化的、以及野生型和突变体组成的组中选择。

23.根据段落16中的任一项的方法，其中至少两种类型的微粒根据来自指示剂的信号区分。

24.根据前述段落中的任一项的方法，还包括当微粒被引导穿过样本通道时稀释样本以增加微粒间的平均距离。

25.根据段落24的方法，其中当样本在样本通道内时样本流体至少部分地被稀释。

26.根据前述段落中的任一项的方法，出口通道通过出口阀门与样本通道隔开，其中转移微粒的步骤包括当转移流体被引入样本通道时打开出口阀门，从而允许微粒移动经过阀门并且进入出口通道的步骤。

27.根据段落26的方法，还包括在转移微粒的步骤后关闭出口阀门。

28.根据段落26或27的方法，其中阀门是外部地致动的。

29.根据段落28的方法，其中阀门由电磁致动器和夹管阀、压电致动器和夹管阀、磁致动器和夹管阀、电磁切换阀中的至少一个致动。

30.根据前述段落中的任一项的方法，其中转移流体在出口通道的上游和下游独立地引入样本通道。

31.根据段落A至29中的方法，其中当转移流体被引入样本通道时由转移流体施加的压力在出口通道的上游和下游被独立地控制。

32.根据前述段落中的任一项的方法，其中转移流体通过将转移通道分为至少两个分支被引入样本通道，该分支中的至少一个在出口通道的上游与样本通道相交，并且分支中的至少一个在出口通道的下游与样本通道相交。

33.根据前述段落中的任一项的方法，还包括在样本已经通过检测区域和转移区域后收集包括任何未转移的微粒的样本的步骤。

34.根据前述段落中的任一项的方法，转移微粒的步骤还包括除了自出口通道的上游和下游引入转移流体以外，直接在出口通道的对面将转移流体引入样本通道。

35.根据前述段落中的任一项的方法，其中转移微粒的步骤还包括在出口通道的上游或者下游的另外的位置将转移流体引入样本通道。

36.根据段落35的方法，其中转移微粒的步骤还包括在出口通道的上游和下游两者的至少两个位置将转移流体引入样本通道。

37.根据前述段落中的任一项的方法，其中检测区域在检测区域的上游，并且在微粒被检测到的时间和转移流体被引导以允许颗粒从检测区域到转移区域穿过样本通道的移动之间存在延时。

38.根据段落A至36中的任一项的方法，其中检测区域和转移区域是重合的。

39.根据前述段落中的任一项的方法，所述检测区域和所述转移区域分别为第一检测区域和第一转移区域，且所述方法还包括在第二检测区域重复检测微粒的步骤以及在第二转移区域重复转移微粒的步骤。

40.根据前述段落中的任一项的方法，出口通道包括分配孔口，该分配孔口足够小以致流体不能排出出口通道，除非和直到转移流体引入到样本通道，从而在孔口增大流体压力。

41.根据前述段落中的任一项的方法，其中微粒包括细胞、分离的原细胞、病毒、珠子、微滴以及囊泡中的至少一种。

42.根据段落A至40中的任一项的方法，其中微粒是杂质并且因此在微粒被转移以后存留在样本通道中的流体样本至少部分地被净化。

43.根据前述段落中的任一项的方法，其中微粒的直径不大于大约100微米、50微米、25微米、10微米、5微米、2微米或者1微米等等。

44.根据前述段落中的任一项的方法，还包括将细胞集中到样本通道的中央和/或通过流体动力学地集中以增加细胞间的间距。

45.根据前述段落中的任一项的方法，还包括将压力施加到流体样本和/或转移流体以引起它们的移动(例如，利用一个或多个泵)的步骤。

46.根据前述段落中的任一项的方法，其中检测微粒的步骤还包括测量光信号(例如，荧光、或前向散射信号或侧向散射信号)、电信号(例如，阻抗)、电磁信号(例如，通过检测含铁的微粒)、和/或化学信号。

47.根据前述段落中的任一项的方法，其中检测微粒的步骤包括使用库尔特原理、电容传感器、光电倍增管(PMT)、数字范围相机(如CCD或CMOS，等等)、线扫描相机，和光电二极管中的至少一个来感测微粒。

48.根据前述段落中的任一项的方法，其中用于捕获和分配的通道是对称的(以用于实际的芯片设计)。

F.一种用于从流体样本分离微粒的系统，该系统包括：

通道网络，其包括用于输送流体样本的样本通道、用于将转移流体引入到流体样本的与样本通道相交的入口通道、用于从流体样本接收微粒的出口通道、以及用于在微粒已经被转移后接收样本的收集端口；

检测器，其构造成当样本在样本通道中穿过检测区域移动时，检测流体样本中的微粒；以及

分流器机构，其与检测器重合或者在检测器的下游，构造成响应于来自检测器的信号，通过从出口通道的上游和下游将转移流体引导穿过入口通道并且进入样本通道，推动微粒进入出口通道，将微粒从样本通道转移进入出口通道。

选出的实施方案III

1.一种构造成附接到仪器上的按需的微粒分配系统，该系统包括：

a微流控芯片

b检测区域

c分配区域，以及

d喷嘴通道

其中，分配区域构造成连接到用于限制和分配许多流体的致动机构。

2.根据段落1的系统，其中微粒与许多流体一起被限制并且随后被分配。

3.根据段落2的系统，其中限制部分允许制作容差和操作容差不具有性能上的不利的影响。

4.根据段落3的系统，还包括用于将系统附接到仪器上的对齐特征，诸如一个或多个孔口。

5.根据段落1、2、3或者4中的任一项的系统，还包括在收集前用于使样本不具有鞘以减少或阻止样本稀释的特征。

6.根据段落1的系统，该系统可以以光地、电地、电磁地或者以它们中的任何的组合来检测微粒。

7.根据段落1的系统，该系统可以具有多个分配区域以分配具有不同特性的微粒或细胞。

8.根据段落1的系统，该系统具有用于恰当地分离和对齐微粒的流体动力学的集中。

9.根据段落1的系统，该系统结合x-y运动系统可以将一个或多个微粒分配到特定的位置。

10.根据段落1的系统，该系统利用一个或多个独立的压力源，以用于限制和分配感兴趣的微粒或细胞。

11.根据段落1的系统，其中芯片由两个层来制作，一个层是具有通道的塑料片以及另一层是合适的材料的层压板或者另一层合适的材料。

12.根据段落1的系统，其中样本端口可以具有可以直接地插入到样本源的预附接的管或者板载式储器(onboardreservoir)以避免交叉污染。

13.根据段落1的系统，该系统可以重新构造成用作微粒或细胞分选器。

14.根据段落1的系统，其中喷嘴通道包括在端部的狭窄部分，用于提供足够的毛细管压力以阻止泄漏，除非和直到分配流体被引入该系统。

15.根据段落14的系统，其中喷嘴通道还包括宽的部分以允许具有最小抵抗力的流体的流动。

16.根据段落14或15的系统，其中喷嘴通道还包括涂层以增加毛细管的压力。

17.一种按需的微粒分配方法，包括：

a微流控芯片

b检测区域

c分配区域，以及

d喷嘴通道

其中，分配区域构造成连接到用于限制和分配许多流体的致动机构。

18.根据段落17的系统，其中微粒与许多流体一起被限制并且随后被分配。

19.根据段落18的系统，其中限制部分允许制作容差和操作容差不具有性能上的不利的影响。

20.根据段落17的系统，还包括对齐特征。

21.根据段落17、18、或者19中的任一项的系统，具有在收集前用于使样本不具有鞘以阻止样本稀释的特征。

22.根据段落17的系统，该系统可以以光地、电地、电磁地或者以它们中任何组合来检测微粒。

23.根据段落17的系统，该系统可以具有多个分配区域以分配具有不同特性的微粒或细胞。

24.根据段落17的系统，该系统具有用于恰当的分离和对齐微粒的流体动力学的集中。

25.根据段落17的系统，与x-y运动系统相结合的该系统可以将一个或多个微粒分配到特定的位置。

26.根据段落17的系统，该系统利用一个或多个独立的压力源，以用于限制和分配感兴趣的微粒或细胞。

27.根据段落17的系统，其中芯片用两个层来制作，一个层是具有通道的塑料片以及第二层是合适的材料的层压板或者另一层合适的材料。

28.根据段落17的系统，其中样本端口可以具有可以直接地插入到样本源的预附接管或者板载式储器以避免交叉污染。

29.根据段落17的系统，其中喷嘴通道包括在端部的狭窄部分以提供足够的毛细管压力以阻止泄漏。

30.根据段落29的系统，其中喷嘴通道还包括宽的部分以允许具有最小抵抗力的流体的流动。

31.根据段落29或30的系统，其中喷嘴通道还包括涂层以增加毛细管的压力。

选出的实施方案IV

该子部分提出了如在第三标号序列的段落中所描述的本公开的选出的实施方案。

1.一种构造成附接到仪器的按需的微粒分配系统，所述系统包括微流控芯片，包括：

a.样本通道

b.诱导型分配通道

c.检测区域

d.分配区域，以及

e.喷嘴通道

其中，分配通道被分为在所述分配区域处与样本通道相交的多个分支，所述相交处构造成使得当被诱导时，来自分配通道的多个分支的分配流体穿过与样本通道的相交处被推动至喷嘴通道，该流动还推动分配通道的最上游和最下游分支之间的样本通道的部分的内容物与分配流体一起进入喷嘴通道，所述相交处还构造成使得当分配通道中的流动没有被诱导时，样本通道中的流体穿过分配区域流动到样本收集区。

2.根据段落1的系统，其中来自样本通道的微粒与许多分配流体一起被限制和分配。

3.根据段落1的系统，其中微粒可以在检测区域被检测到，从而产生可以诱导分配通道中的流动，以及随后限制和分配来自样本通道中的微粒的信号。

4.根据段落1的系统，其中来自分配通道的流动的诱导与来自检测区域的信号同步，使得一旦在检测区域生成信号的微粒已经行进到分配区域，该微粒被限制和分配。

5.根据段落1的系统，该系统具有用于恰当地分离和对齐微粒的在检测区域的上游的流体动力学的集中。

6.根据段落1的系统，具有在样本收集前用于使样本不具有鞘以阻止样本稀释的特征。

7.根据段落1的系统，系统可以以光地、电地、电磁地或者它们中的任何的组合来检测微粒。

8.根据段落1的系统，其中包含感兴趣微粒的来自喷嘴通道的流动可以由合适的容器来收集。

9.根据段落1的系统，其中喷嘴通道包括邻近分配区域的宽的部分以允许具有最小抵抗力的流体的流动。

10.根据段落1的系统，其中喷嘴通道包括距分配区域最远的端部的狭窄部分以提供足够的毛细管压力以阻止泄漏。

11.根据段落1的系统，其中喷嘴通道包括涂层以增加毛细管的压力。

12.根据段落1的系统，该系统可以具有多个分配区域以分配具有不同特性的微粒。

13.根据段落1的系统，系统利用一个或多个独立的分配流体源以用于限制和分配感兴趣的微粒。

14.根据段落1的系统，该系统结合x-y运动系统可以经由喷嘴通道将一个或多个微粒分配到特定的位置。

15.根据段落1的系统，其中芯片由两个层来制作，一个层是具有形成在其上的通道的塑料片以及另一层是合适的材料的层压板或者另一层合适的材料。

16.根据段落1的系统，其中样本端口可以具有可以直接地插入到样本源的预附接的管或者板载式储器以避免交叉污染。

17.根据段落1的系统，还包括用于恰当地定位微流控芯片的对齐特征。

18.根据段落的系统，其中限制部分允许制作容差和操作误差不具有在性能上的不利的影响。

19.根据段落1的系统，系统可以重新构造成用作微粒或细胞分选器。

上面阐述的本公开内容可以包含具有独立效用的多个不同发明。虽然这些发明中的每一个已经以其优选的形式公开，但是如本文公开和示出的其具体实施方案不应以限制性意义来理解，因为很多变化是可能的。本发明的主题包括本文公开的各种要素、特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合以及子组合。下面的权利要求特别指出了被视为新颖和非显而易见的一些组合和子组合。以特征、功能、要素和/或属性的其它组合和子组合实施的发明可以在要求本申请或相关申请的优先权的申请中要求保护。无论针对不同的发明还是相同的发明，以及无论其相对于初始权利要求的范围是更广、更窄、等同或不同，这样的权利要求，都应当视为包括在本公开内容的发明主题内。

Claims (20)

1.一种从流体样本中分离微粒的方法，所述方法包括：

使包含微粒的流体样本穿过微流体样本通道流动；以及

基于所述微粒的检测到的特征，通过将转移流体在所述微粒的上游和下游引入到所述样本通道，使所述微粒从所述样本通道转移到出口通道。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移流体以大体上的直角引入所述样本通道。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移流体被非同时地在所述微粒的上游和下游引入到所述样本通道，使得下游的转移流体阻挡流动在所述样本通道中行进，而上游的转移流体推动所述微粒朝向所述出口通道。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，下游的转移流体在与所述样本通道和所述出口通道的相交处相对的位置处引入所述样本通道。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括通过测量来自所述微粒行进通过的检测区域的光信号来检测所述微粒的所述特征。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括通过测量来自所述微粒行进通过的检测区域的电信号来检测所述微粒的所述特征。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述出口通道分配所述微粒。

8.一种从流体样本中分离微粒的方法，所述方法包括：

使包含微粒的流体样本穿过具有检测区域和转移区域的样本通道流动；

当所述微粒通过所述检测区域时，检测所述微粒的特征；

响应于所检测的特征满足一个或多个选择标准，生成转移信号；以及

响应于所述转移信号，通过将转移流体在所述微粒的上游和下游引入到所述样本通道并且将所述微粒冲刷入出口通道，将所述微粒从所述样本通道转移到出口通道，从而大体上从所述样本分离所述微粒。

9.根据权利要求8所述的方法，其中使所述流体样本穿过样本通道流动包括：在所述流体样本被引入到所述样本通道的位置的下游处将鞘液添加到所述样本通道。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述鞘液使所述流体样本朝向所述样本通道的中心偏移。

11.根据权利要求8所述的方法，所述样本流体包含第一类型的微粒和第二类型的微粒，其中对所述微粒的特征进行检测区分所述第一类型的微粒和所述第二类型的微粒，并且其中如果所述微粒是所述第一类型的微粒，那么所述微粒从所述样本通道转移。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括响应于检测到的特征指示所述微粒是所述第二类型的微粒而生成第二转移信号；以及

响应于所述第二转移信号，使所述微粒从所述样本通道转移到第二出口通道。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述转移流体的引入包括首先在所述微粒的下游将所述转移流体引入所述样本通道并且然后在所述微粒的上游将所述转移流体引入所述样本通道，使得所述微粒被下游的转移流体阻挡并且随后由上游的转移流体冲刷入所述出口通道。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述下游的转移流体和所述上游的转移流体的顺序安排包括使所述转移流体穿过转移流体通道的下游分支和上游分支，其中，相比于所述上游分支，所述下游分支形成至所述样本通道的更短的路径。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述下游分支和所述出口通道在大体上相对的侧与所述样本通道相交，使得所述下游分支和所述出口通道大致彼此对齐。

16.一种从流体样本中分离微粒的方法，所述方法包括：

引导包含微粒的流体样本穿过样本通道并经过检测区域；

当所述微粒通过所述检测区域时，检测所述微粒；以及

在所述微粒的上游和下游将转移流体引入所述样本通道，使得所述微粒被引入与所述样本通道分开的出口通道。

17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述转移流体引入所述样本通道包括利用下游的转移流体的引入来阻挡所述微粒继续穿过所述样本通道并且随后利用上游的转移流体的引入将所述微粒冲刷入所述出口通道。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述转移流体穿过转移流体通道引入所述样本通道，所述转移流体通道分为第一分支和具有比所述第一分支更长的长度的第二分支。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二分支在所述出口通道的上游与所述样本通道相交。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一分支在与所述样本通道和所述出口通道间的相交处大体上相对的位置处与所述样本通道相交。