CN108495809B - 使用微流体装置的多段式靶细胞富集 - Google Patents

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Abstract

一种微流体装置包括至少一个用于接收包含靶细胞和非靶细胞的样品的入口；第一螺旋通道部分，其具有中心区域的上游端和周边区域的下游端，上游端耦合到入口，第一螺旋通道部分设置成使得靶细胞和非靶细胞在下游端处占据不同流；第一废物出口，布置成在第一螺旋通道部分的下游端处与非靶细胞流耦合；连接通道部分，布置成在第一螺旋通道部分的下游端处与靶细胞流耦合；第二螺旋通道部分，具有周边区域的上游端和中心区域的下游端，第二通道部分的上游端耦合到连接通道部分，第二螺旋通道部分设置成使得靶细胞和非靶细胞在下游端处占据不同流；第二废物出口，布置成在第二螺旋通道部分的下游端处与非靶细胞流耦合；和样品出口，布置成在第二螺旋通道部分的下游端处与靶细胞流耦合。

Description

使用微流体装置的多段式靶细胞富集
发明领域
本发明的实施方式涉及使用基于尺寸的惯性分离从血液和其他体液富集靶细胞的微流体装置。
背景技术
诸如微流体芯片的微流体装置通常包括一组微通道，其被蚀刻或模制到材料(例如玻璃，硅或聚合物，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))中。这种微流体芯片的应用是从异质样品中富集稀有浓度的较大颗粒/细胞。典型的示例是以非常高的通量从血细胞中富集循环肿瘤细胞(CTC)。从患者血液样品中富集CTC对于癌症诊断和治疗而言至关重要。挑战是患者血液样品中CTC的稀有：转移性疾病患者中CTC的发生频率为1-10个CTC/mL全血，而在相同体积的血液中有数百万个白细胞数量(WBC)，并且有十亿个红细胞(RBC)。
图1显示了国际专利申请PCT/SG2013/000442(公开为WO2015/057159)中描述的生物芯片设计的示意图。微流体装置100包括螺旋弯曲的微通道110。样品入口SI 122和鞘缓冲液(sheath buffer)入口BI 114位于螺旋弯曲的微通道110的中心区域中。样品入口耦合路径116将样品入口耦合到螺旋弯曲的微通道110。缓冲液入口耦合路径118将鞘缓冲液入口114耦合到螺旋弯曲的微通道110。样品入口耦合路径116和缓冲液入口耦合路径118在螺旋弯曲的微通道110的上游端处的汇合处120处连接。在螺旋弯曲的微通道110的下游端处存在分叉120，其中通道分成样品出口耦合路径124和废物出口耦合路径。样品出口耦合路径124连接到样品出口SO 126，并且废物出口耦合路径128连接到废物出口WO 130。样品从通道曲率的外侧引入螺旋弯曲的微通道110中。在鞘缓冲液的帮助下，细胞将与外部通道壁对齐。弯曲的螺旋微通道110被设置为将诸如CTC的大细胞与诸如WBC和RBC的较小细胞分离。选择弯曲螺旋微通道110的尺寸，使得较小的细胞在迪安力(Dean force)的影响下迁移穿过通道，而使大细胞聚焦并占据单个平衡位置。这意味着在迪安循环(Dean cycle)的一半之后，大小细胞都将占据通道的内侧。选择弯曲部分末端的长度，使得较小的细胞将完成一个迪安循环。因此，在弯曲部分的末端，较小的细胞已经完成一个迪安循环并且将迁移到通道的外侧。因此，在分叉122处，较大的CTC将聚焦在内部通道壁处并且从样品出口126收集，而较小的细胞在外部通道壁处处于单独的流中并且从废物出口130离开。
PCT/SG2013/000442中描述的微流体芯片可以从1.5x浓缩的RBC耗尽的血液溶液中以0.25mL/分钟驱动从靶CTC中去除99.99％的白细胞。这意味着如果我们处理7.5mL原始血液样品，我们可以获取具有数千个WBC污染的CTC。尽管这些WBC的尺寸较小，但由于输入处的高细胞负荷引起的空间相互作用，细胞被收集在CTC通道中。虽然这是理想情况，但情况在临床样品中变得更加复杂。化疗后WBC总数可能会急剧增加；对于晚期癌症患者，血凝块的发生概率也可能增加。对于通过芯片处理样品的泵送系统的精度和稳定性也有很高的要求。因此，在使用螺旋微流体芯片进行单段分离后，WBC的污染可能增加到数万。由于低信噪比，来自WBC的这种污染可能限制这些稀有靶细胞的下游分析(例如荧光原位杂交(FISH)，聚合酶链反应(PCR)或下一代测序(NGS))。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种微流体装置。微流体装置包括至少一个用于接收包含靶细胞和非靶细胞的样品的入口；第一螺旋通道部分，其具有中心区域的上游端和周边区域的下游端，上游端耦合到入口，第一螺旋通道部分设置成使得靶细胞和非靶细胞在下游端处占据不同流；第一废物出口，布置成在第一螺旋通道部分的下游端与非靶细胞流耦合；连接通道部分，布置成在第一螺旋通道部分的下游端处与靶细胞流耦合；第二螺旋通道部分，具有周边区域的上游端和中心区域的下游端，第二通道部分的上游端耦合到连接通道部分，第二螺旋通道部分设置成使得靶细胞和非靶细胞在下游端处占据不同流；第二废物出口，布置成在第二螺旋通道部分的下游端处与非靶细胞流耦合；和样品出口，布置成在第二螺旋通道部分的下游端处与靶细胞流耦合。
微流体装置包括两段(stage)，每段具有螺旋通道部分。在样品(例如血液样品)已经通过第一段螺旋通道之后，大部分WBC通过第一废物出口耗尽，并且进入第二段的总细胞显著降低。该低浓度消除了第二段中空间或细胞-细胞相互作用的任何可能性，从而提供高度富集的CTC样品。用血液样品进行的测试证实，总的WBC数量可以很好地控制在500个细胞/7.5mL血液以内。这相当于相对于WBC对CTC进行100000倍富集。
在一个实施方式中，微流体装置还包括偶联到第一螺旋通道部分的上游端的第一缓冲液入口和耦合到第二螺旋通道部分的上游端的第二缓冲液入口，第一缓冲液入口设置成接收鞘缓冲液，第二缓冲液入口设置成接收鞘缓冲液。第一缓冲液入口可以布置成将鞘缓冲液引入邻近第一螺旋通道部分的内壁的第一螺旋通道部分，并且至少一个入口布置成将样品引入邻近第一螺旋通道部分的外壁的第一螺旋通道部分。
在一个实施方式中，微流体装置还包括压力补偿器路径，其将第一螺旋通道部分的下游端耦合到第一废物出口，压力补偿器路径具有经选择以补偿第二螺旋通道部分的流体阻力的流体阻力。
样品可以是血液样品或血液成分，并且靶细胞可以是循环肿瘤细胞或循环稀有细胞，例如循环胎儿细胞，内皮细胞和干细胞。
在一个实施方式中，第一和第二螺旋通道部分被设置成使得靶细胞经历惯性聚焦，并且非靶细胞在迪安力的影响下在横向位置中迁移。
在一个实施方式中，靶细胞具有大于细胞直径阈值的细胞直径，并且非靶细胞的直径小于细胞直径阈值。
在一个实施方式中，与第一废物出口和通道连接部分相关联的流动阻力根据流量比来设置。与第一废物出口和通道连接部分相关联的通道宽度也可以根据流量比来设置。
与第二废物出口和样品出口相关联的流动阻力可以根据流量比来设置。与第二废物出口和样品出口相关联的通道宽度也可以根据流量比来设置。
流量比可以在0.1至10的范围内。
附图说明
在下文中，将参考附图以非限制性示例描述本发明的实施方式，其中：
图1显示了具有单螺旋通道段的微流体装置的示例；
图2a和2b显示了根据本发明实施方式的微流体装置，其具有两个螺旋通道段；
图3显示了图1中所示微流体装置的流动阻力的示意模型；
图4a显示了图2a或2b中所示微流体装置的流动阻力的示意模型；
图4b显示了图4a中所示的示意模型的简化版本；和
图5是示意性地显示由单段微流体装置和两段微流体装置实现的富集的比较的图。
具体实施方式
本发明的实施方式涉及用于在螺旋微通道中使用基于尺寸的惯性分离来分离细胞的微流体装置。微流体装置可以采用微流体芯片，其具有蚀刻或模制到诸如玻璃，硅或聚合物，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的材料中的一组微通道。
在螺旋微通道中流动的细胞受到惯性升力和离心加速度引起的迪安拖曳力的组合的影响。惯性升力随细胞尺寸的四次方变化，负责将细胞聚焦在微通道横截面内的不同多个平衡位置。通过设计螺旋形微通道来添加迪安拖曳力的组分，这些多个平衡位置可以减少到靠近内部微通道壁的仅一个位置。由于升力和迪安拖曳力的比率随着不同的细胞尺寸而变化，所以可以基于它们的尺寸沿着微通道横截面在不同的位置平衡细胞，最大的细胞最接近微通道壁处平衡。这导致不同细胞流溢出，其可通过设计适当的出口而独立收集。
因此，通过将细胞悬浮液限制在微流体装置的至少一个入口处的一部分横截面，并确保仅较大的细胞受惯性力的影响，而较小的细胞仅受迪安拖曳力的影响，可以实现高分辨率分离。
流过曲线通道的流体经历径向向外的离心加速度，导致在通道的上半部和下半部中形成称为迪安涡流的两个反向旋转涡流。这些次级流的大小由无量纲参数量化，即迪安(Dean)数(De)，由下式给出：
Figure BDA0001737352440000051
其中ρ是流体密度(kg/m3)，Uf是平均流速(m/s)，μ是流体的粘度(kg/ms)，Rc是通道路径的曲率半径(m)，DH是通道水力直径(m)，并且Re是流动雷诺数(惯性与粘性力的比率)。通过改变泵送模块(例如：注射泵)上的流速或压力来调节流速。因此，在曲线通道中流动的颗粒由于这些横向迪安流的存在而经受拖曳力，其沿着涡流内的流动方向夹带并驱动它们。这种运动转化为沿着通道宽度在内壁和外壁之间来回移动的颗粒，当从顶部或底部观察时，下游距离增加。这些细胞在通道中流动时横向迁移的速度取决于迪安数，并且可以使用以下公式计算：
Figure BDA0001737352440000052
其中ρ是流体密度(kg/m3)，μ是流体的粘度(kg/ms)，DH是通道水力直径(m)，并且k是根据经验确定的这些曲线通道的比例系数，约为0.01并使用这些通道的COMSOL模型进行验证。
沿着迪安涡旋的颗粒穿过的横向距离可以用“迪安循环”来定义。例如，最初位于微通道内壁附近并在下游给定距离处迁移到通道外壁的颗粒据说已经完成了1/2的迪安循环。返回到微通道内壁附近的原始位置完成了完整的迪安循环。对于给定的微通道长度，颗粒因此可以随着增加的流速(Re)条件而经历多次迪安循环迁移。完整的迪安循环迁移的长度可以计算为：
LDC～2w+h(m)   (3)
其中w是微通道宽度(m)，h是微通道高度(m)。因此，迪安迁移所需的总微通道长度由下式给出：
Figure BDA0001737352440000061
应该理解的是，迪安拖曳力的大小由斯托克斯定律给出：
FD＝3πμU迪安ac(N)   (5)
其中ac是细胞直径(m)。
除了迪安拖曳力之外，直径与微通道尺寸相当的较大细胞也经受可观的惯性升力(FL)(剪切和壁诱导的)，导致它们的聚焦和平衡。泊肃叶流中的抛物线速度分布导致剪切诱导的作用在颗粒上的惯性升力FIL，其使它们远离微通道中心朝向通道壁。当这些颗粒靠近通道壁移动时，突然出现的壁破坏了在颗粒周围形成的旋转尾流，从而诱导升力(FWL)引导它们远离壁，朝向微通道中心。由于这两个相反的升力，颗粒在不同的和可预测的位置处围绕微通道外周平衡(聚焦)。对于具有与微通道尺寸相当的尺寸的颗粒(ac/h约0.1)，这种效应是主要的。具体地，惯性升力(FL)的大小由下式给出：
Figure BDA0001737352440000062
其中CL是升力系数，它是横跨通道横截面的颗粒位置的函数，假设平均值为0.5，并且G是流体的剪切速率(1/s)。泊肃叶流的G的平均值由G＝Umax/DH给出，其中，Umax是最大流体速度(m/s)并且可以近似为2×UF。因此，上述等式(6)的惯性升力(FL)可以重新表示为：
Figure BDA0001737352440000063
在具有曲线几何形状的微通道中，惯性升力(FL)和迪安拖曳力(FD)之间的相互作用将平衡位置减少到靠近内通道壁的仅两个位置，各位于顶部和底部迪安涡旋内。两个平衡位置沿着微通道高度彼此重叠，并且(对于给定的粒度)位于与微通道内壁相同距离处，即，被视为跨微通道宽度的单个位置。
利用这两种现象，即迪安迁移和惯性聚焦，然后可以分离不同尺寸的颗粒和细胞混合物。微通道参数(即宽度，高度，长度，曲率半径和流速)的大小基于前述数学模型选择，以确保较大的细胞/颗粒经历惯性聚焦，而较小的细胞/颗粒(低于尺寸截止值)不会遇到聚焦效果。在入口处，细胞/颗粒混合物被限制在微通道的内壁附近，并且当细胞/颗粒向下游移动时，较小的颗粒在迪安拖曳力的影响下转移到通道横截面的另一半。另一方面，尺寸截止值以上的细胞/颗粒经受强大的惯性升力并且在内部通道壁附近保持聚焦。因此，在出口处，可以从小细胞出口收集较小的细胞/颗粒，同时可以从大细胞出口收集较大的细胞/颗粒，从而实现分开和分离。可以通过两个力的比率(即惯性升力(FL)和迪安拖曳力(FD))来估计尺寸的截止值：
Figure BDA0001737352440000071
其中iF是力的比率，其余参数应按照等式(1)，(5)和(6)中的前述定义理解。流动密度(ρ)和流体粘度(μ)是指组合密度和粘度。我们可以调整鞘或样品以调整最终流体密度和粘度。根据获得的实验数据，对于颗粒/细胞的惯性聚焦，iF的阈值约为2。iF的上限可以＞100。对于iF小于2的测试条件，颗粒/细胞仅受迪安拖曳力的影响并因此与迪安流一起循环。也就是说，对于待进行惯性聚焦的颗粒/细胞，iF应大于或等于2(即iF≥2)。可以看出，力比iF因此用作确定颗粒/细胞是否经历惯性聚焦的阈值系数。从等式(8)可以看出，iF由若干参数确定，例如曲率半径，颗粒/细胞的直径(即细胞/颗粒尺寸)以及水力直径。
在这些参数中，水力直径和颗粒/细胞的大小对于确定细胞/颗粒是否经历惯性聚焦具有最显著的影响。由于低纵横比矩形截面通道用于分离，通道高度h是确定具有已知直径的颗粒/细胞是否可以聚焦在通道侧面或将沿着迪安流行进的重要参数(在低纵横比通道中DH可以用h代替)。因此，在感兴趣的颗粒/细胞的尺寸范围内，对于需要聚焦在通道内侧的那些颗粒/细胞，选择通道高度为h＜10×ac是合理的。
根据以上所述，需要强调的是，本文所述的工作利用了这两种现象，即迪安迁移和惯性聚焦，以证明其从血液中分离CTC的能力。更具体地，下文将描述用于在微流体装置中从血液分离和分开CTC的基于尺寸的分离方法，其通过利用CTC和其他血细胞之间的大小差异(如上所述)起作用。
图2a显示了根据本发明的一个实施方式的微流体装置。微流体装置200包括第一螺旋微通道段210和第二螺旋微通道段250。第一螺旋微通道段210包括第一螺旋微通道部分220。第一螺旋微通道部分220沿逆时针方向沿螺旋路径从上游端222到下游端224，具有两个近似圆形的环。上游端222位于第一微通道部分220的中心区域。下游端224位于第一微通道部分的周边区域中。因此，从上游端222到下游端224，第一微通道部分220的半径增加。
样品入口SI 122和第一缓冲液入口BI1 214位于第一微通道部分220的中心区域中。样品入口212和第一缓冲液入口214都耦合到第一螺旋微通道部分220的上游端222。样品入口耦合路径216将样品入口212耦合到第一微通道部分210的上游端222，并且第一缓冲液入口耦合路径218将第一缓冲液入口214耦合到第一螺旋微通道部分220的上游端222。样品入口耦合路径216比第一缓冲液入口耦合路径218窄。第一螺旋微通道部分220的上游端222形成样品入口耦合路径216和第一缓冲液入口耦合路径218的汇合。在汇合处，样品入口耦合路径216位于第一螺旋微通道部分220的外侧，并且第一缓冲液入口耦合路径218位于第一螺旋微通道部分220的内侧。
第一螺旋通道部分220的下游端224耦合到分叉226，其中微通道分成连接通道部分240和第一废物出口部分230。连接通道部分240将第一螺旋微通道段210与第二螺旋微通道段210耦合。第一废物出口部分230将第一螺旋微通道段210与第一废物出口WO1 232耦合。连接通道部分240位于第一螺旋通道部分220的下游端224的内侧壁上。第一废物出口部分230位于第一螺旋通道部分220的下游端224的外侧壁上。通道连接部分240的通道宽度小于第一废物出口通道部分230的通道宽度。第一废物出口通道部分230包括通过弯曲连接的多个直线部分。直线部分和弯曲构成压力补偿器路径234。
第二螺旋微通道级250包括第二螺旋微通道部分260。第二螺旋微通道部分260沿逆时针方向沿螺旋路径从上游端262到下游端264，具有两个近似圆形的环。上游端262位于第二微通道部分260的周边区域。下游端264位于第二微通道部分260的中心区域。因此，从上游端262到下游端264，第二微通道部分260的半径减小。
第二螺旋微通道段250还包括第二缓冲液入口BI2 252，其耦合到第二缓冲液入口耦合路径254。第二缓冲液入口耦合路径254在汇合256处连接通道连接路径240。汇合256耦合到第二螺旋微通道部分260的上游端262。在汇合256处，通道连接路径240在第二螺旋微通道部分260的外侧壁处连接，并且第二缓冲液入口耦合路径254在第二螺旋微通道部分260的内侧壁处连接。通道连接路径240的通道宽度小于第二缓冲液入口耦合路径254的通道宽度。
第二螺旋微通道部分260的下游端264形成分叉，其中通道分成样品出口耦合路径266和第二废物出口耦合路径268。样品出口耦合路径266位于第二螺旋微通道部分260的内侧壁上，并且第二废物出口耦合通道268位于第二螺旋微通道部分260的外侧壁上。样品出口耦合通道266的通道宽度小于第二废物出口耦合通道266的通道宽度。样品出口耦合路径266将第二螺旋微通道部分260耦合到样品出口270。第二废物出口耦合路径268将第二螺旋微通道部分260耦合到第二废物出口272。
现在将描述使用微流体装置200将样品中的靶细胞与非靶细胞分离。样品可以是，例如血液样品，并且靶细胞可以是CTC而非靶细胞是WBC和RBC。靶CTC具有比非靶细胞更大的尺寸，但以低得多的浓度存在。
将含有靶细胞和非靶细胞的样品引入样品入口212，并将鞘缓冲液引入第一缓冲液入口214。用泵送系统控制样品和鞘缓冲液的输入压力。在第一螺旋微通道部分220的上游端222处，由于样品入口耦合路径216和第一缓冲液入口耦合路径218在汇合处的位置，靶细胞和非靶细胞都将位于通道的外侧壁附近。
当细胞围绕第一螺旋微通道部分220移动时，它们将经受惯性升力以及如上所述的离心加速度诱导的迪安拖曳力的组合。选择第一螺旋微通道部分220的尺寸使得靶细胞经历惯性聚焦，而较小的非靶细胞仅经受迪安拖曳力。细胞经受的力使得所有细胞从外壁向第一螺旋通道部分220的内壁行进。由于较小的非靶细胞在迪安力的影响下移动，一旦非靶细胞经历了完整的迪安循环，它们将移回靠近外壁的位置。较大的靶细胞经历惯性聚焦，这使得靶细胞达到靠近内壁的平衡位置。
由于在第一螺旋通道部分220的下游端224处，选择第一螺旋微通道部分220的长度为一个完整的迪安循环所需的长度，因此靶细胞将处于靠近内通道壁的位置，而非靶细胞将靠近外细胞壁。
因此，在分叉226处，靶细胞将行进到通道连接路径240中，并且非靶细胞将行进到第一废物出口部分230中。
与样品入口中的数量相比，进入第二螺旋微通道段250的非靶细胞的数量将显著减少。在第二螺旋微通道段250中发生的过程类似于上述过程，但由于在第一螺旋微通道段210中去除了大部分非靶细胞，所以两个段的组合可以实现非常高的靶细胞富集。
在汇合256处，包括在第一螺旋微通道段210中富集的靶细胞的样品与通过第二鞘缓冲液入口252输入的鞘缓冲液汇合。由于通道连接路径240位于螺旋微通道部分260的外壁，细胞最初占据靠近外通道壁的位置。在类似于在第一螺旋微通道段210中发生的过程中，靶细胞经历惯性聚焦，这使得它们移动到靠近内通道壁的平衡位置。非靶细胞经受迪安拖曳力，这导致它们最初向内通道壁移动。一旦非靶细胞经历完整的迪安循环，它们将移回靠近外部通道壁的位置。因此，如果选择第二螺旋微通道部分的长度以对应于完整的迪安循环，则非靶细胞将占据靠近第二螺旋微通道部分260的上游端264处的外通道壁的位置。因此，剩余的非靶细胞将进入第二废物出口耦合路径268，而靶细胞将进入样品出口耦合路径266。
包括第一废物出口通道部分230的压力补偿器路径234以解决由于第二螺旋微通道段250产生的通道阻力。
图2b显示了根据本发明的一个实施方式的微流体装置。图2b中所示的微通道装置300中的螺旋微通道段的布置不同于图2a中所示的微通道装置200中的布置。对于类似的特征，在图2b中使用与图2a中相同的附图标记。
微流体装置300包括第一螺旋微通道段210和第二螺旋微通道段250。在图2b的微流体装置300中，第一螺旋段微通道段210和第二微通道段250都在相同的旋转方向上流动。第一螺旋微通道段210包括沿顺时针方向的螺旋路径的第一螺旋微通道部分220。与图2a中所示的微流体装置300一样，样品入口SI 122和第一缓冲液入口BI1 214位于第一微通道部分220的中心区域中。
第一螺旋通道部分220的下游端224耦合到分叉226，其中微通道分成连接通道部分240和第一废物出口部分230。连接通道部分240将第一螺旋微通道段210与第二螺旋微通道段210耦合。第一废物出口部分230将第一螺旋微通道段210与第一废物出口WO1 232耦合。在该实施方式中，第一废物出口部分230具有沿逆时针旋转方向的螺旋路径。
第二螺旋微通道段250如上参考图2a所述。
图3显示了图1中所示的微流体装置的流动阻力的示意图。PBI，PSI，PSO和PWO分别代表缓冲液入口114，样品入口112，样品出口126和废物出口130处的压力。RB和RS分别表示缓冲液入口耦合部分118和样品入口耦合部分116的流动阻力。RC表示螺旋微通道部分110的流动阻力。RR和RW分别表示样品出口耦合部分234和废物出口耦合部分128的流动阻力。每个通道部分的流动阻力可以根据哈根-泊肃叶定律计算：
ΔP＝128μL Q/(πd4)   (8.1)
其中ΔP是压力损失，L是通道截面的长度，μ是流体的动态粘度，Q是体积流速，d是通道的水力直径。
因此，我们得到通道部分的阻力
R＝ΔP/Q＝128μL/(πd4)   (8.2)
针对给定的通道是固定的。
在单段设计中，关键因素之一是回收(样品出口)侧和废物侧的流速比率rO。该比率决定了回收和富集的平衡。为了计算给定微通道设计的该比率，我们可以绘制一个类似的流动阻力示意图，如图3所示。在我们的例子中，我们考虑不可压缩牛顿流体的层流。本文中，流速比率rO可以用哈根-泊肃叶定律计算。该模型用于计算样品与废物的输出比率，例如，rO＝QS/QW。其中QS和QW分别是样品输出流和废物输出流。rO对于富集系数是至关重要的，因为它限制了用靶细胞收集的污染细胞的数量。例如，对于CTC分离，rO的调整可能严重影响分离的回收和污染，并且是设计中的关键因素之一。
图4a显示了两段微流体装置的流动阻力，例如图2a和2b中所示的那些。对于这样的设计，匹配两个段之间的阻力以确保适当的流速以及高效的富集是恰当的。图4a是通过将两段设计建模为两个单段系统而获得的，其中第一段的样品输出连接到第二段的样品输入。本文中，应注意，在图4a中，图2a和2b的通道连接路径240对应于第一段RR1的样品出口阻力和第二段RS2的样品入口耦合阻力的组合。图4a中的下标1或2分别表示第一段和第二段。
图4b示出了图4a中所示系统的简化平衡版本。在图4b中，假设第一废物出口(PWO1)，第二废物出口(PWO2)和样品出口(PSO)处的出口压力都相等。在图4b中，流速如下表示：QBI1+S1是进入第一螺旋段的样品和缓冲液的输入流速；QWO1是第一段的废物输出的流速；QBI2是进入第二段的鞘缓冲液的输入流速；并且QSO+WO2是第二段的废物输出和样品输出的输出流速。注意，第二段QSI2的样品输入速率等于第一段的样品输出，因为它是通过通道连接路径240的流动。
在图4b中，RW1是第一废物出口部分230的流动阻力。RR1+S2是通道连接路径240的流动阻力。RC2+R2//W2是样品出口耦合路径266和第二废物出口耦合路径268的平行组合以及第二螺旋微通道部分260的流动阻力。图4b中所示的每个元件的流动阻力必须仔细设计或选择以满足系统的稳定性和输出要求。
第二段的设计问题可以描述为：
给出QBI2和QBI1+SI，计算RR1+S2，RC2+R2//W2，和RW1，使得
QSO1/QWO1＝QSI2/QWO1＝(QBI1+SI-QWO1)/QWO1＝rO1   (9)
在本文中，我们假设QBI2和QBI1+SI的流入以及QSO+WO2和QWO1的流出是正的。
根据质量守恒和哈根-泊肃叶定律，我们得到
QBI2+QBI1+SI＝QSO+WO2+QWO1   (10)
通过假设所有的出口压力相等，根据公式(8.2)得到，当流体流过w1和c2时，c1后的压降大小相等，即
QSO+WO2RC2+R2//W2+QSI2RR1+S2＝ΔPC2+R2//W2+ΔPR1+S2＝ΔPW1＝QWO1RW1   (11)
或
RC2+R2//W2/(RW1-rO1RR1+S2)＝QWO1/QSO+WO2   (11.1)
从公式(9)和(10)可以得到所需的QSO+WO2和QWO1值。
通过定义rO’＝rO1+QBI2/QWO1＝(QBI2+QSI2)/QWO1，我们可得到：
rO’＝(QBI2+QSI2)/QWO1
＝QSO+WO2/QWO1
＝(RW1-rO1RR1+S2)/RC2+R2//W2   (12)
从公式(12)我们知道，如果给出流动阻力RC2+R2//W2、RW1和RC2+R2//W2中的两个值，则可以计算最后一个。设计这些值的目的是使ro1或ro′尽可能稳定，因此我们可以总结出两段芯片整个设计的指导，因此可以如下给出。
首先，确定主要部分，即每个段的螺旋部分的长度，曲率半径，通道截面宽度和高度，以满足在通道内侧聚焦大颗粒的要求，同时小组分将在迪安涡流之后迁移到通道横截面的外半部分。通常，为了简化通道的设计，我们可以使每个段中的螺旋部分有相同的形状参数，即，长度，曲率半径，以及通道横截面的宽度和高度。由于我们希望将芯片的通道结构保持为二维，因此我们可以将所有通道部分的高度H固定为等于螺旋部分的高度。
然后，我们可以用泊肃叶方程计算RC1＝RC2＝RC＝128μLc/(πdc 4)。
为了进一步简化设计，我们可以让rO1＝rO2且QBI2＝QWO1。所以我们得到rO’＝rO1+1＝rO2+1。在一个实施方式中，在每个段，我们收集样品侧的约27％的输入体积和废物侧的73％，即rO1＝rO2≈0.37。在实际分离实验中，该输出比的实际范围可以是0.1～10。
然后，确定最后一段的输出部分的宽度WR2和WW2，使得rO2≈WR2/WW2，以防止在分叉264附近产生湍流。这些部分的长度可以根据泊肃叶方程设计，满足rO2＝QSO2/QWO2＝RWO2/RSO2的要求。
然后，计算平衡流动阻力RC2+R2//W2＝RC2+RR2//RW2。这里RR2//RW2表示平行阻力的组合。
然后可以确定第一段WR1和WW1的输出部分的宽度，使得rO1≈WR1/WW1。
由于芯片制造公差的限制，我们知道与较窄通道(样品侧)相比更容易控制较宽通道(废物侧)的阻力精度。因此，尽管图4b中的所有三个阻力部分在流速分布中起重要作用，但使两段分级器的连接部分，即RR1+S2尽可能小是有利的，这对应于图2a和2b中所示的通道连接部分240。然后可以相应地计算第一废物输出的长度。
输入的宽度应分别与各输入的流速成比例设计，以确保输入端的样品分布正确。
然后可以对输入和输出端口进行规划并将其放置在位置，使得各部分的长度满足要求，并且它们都不会太靠近其他部分。应避免大阻力部分以减少泵送机构的负荷。
在一个示例性实施方式中，微流体装置用于CTC分离。目标是从其他血细胞(RBC约8μm；WBC约10-15μm，WBC直径的一般值为约12μm)中分离CTC(约20μm)。使用具有类似于图2a的布局的两段设计和具有10mm曲率半径的500μm(宽度)×175μm(高度)x～2.25环形通道来完成分离。由于我们可以在最后段实现纯度的高稳定性，因此该芯片的通量也可能高于单芯片。当前设计的等效通量为约340μL/分钟RBC裂解全血，可在22分钟处理7.5mL血样。CTC的回收率＞50％，并且总WBC数可控制在500以内，适用于各种分子下游分析。
下面的表A和B显示了单段芯片与两段芯片对加入7.5ml血液中的癌细胞系(H1975细胞)的回收的比较以及单段和2段芯片的产物杂质水平(总白细胞计数)比较。
Figure BDA0001737352440000151
表A：单段芯片的结果
Figure BDA0001737352440000152
表B：2-段芯片的结果
上表显示，与单段芯片相比，2段芯片可以实现几乎100倍的杂质消耗。
有许多因素可能会影响采用惯性微流体技术的基于尺寸分离的质量。就从杂质中富集靶细胞而言，原因包括样品质量，细胞浓度，泵的稳定性和可重复性，芯片制造的公差等。一小块细胞可破坏微通道内的流动剖面并且可以将数百/数千个杂质引导到靶细胞输出中。此外，对于诸如血液样品的高浓度样品，空间相互作用还可导致非靶细胞进入靶通道输出并降低富集。泵送策略中的脉冲可以显著增加进入靶细胞输出的杂质，从而降低富集系数。由于制造或其他问题导致的输出体积比偏差可能导致杂质稳定地流向靶细胞输出，从而进一步减少富集。
图5是显示使用单段芯片和2段芯片的富集(杂质消耗)的示意图(未按比例)。
如图5所示，与2段芯片相比，采用单段芯片的流量波动，输出压力差，芯片与芯片的制造公差，以及样品质量变化对靶细胞富集(杂质消耗)有显著影响。
由于上面列出的原因，如图5所示，很难从单段螺旋微通道生物芯片中实现高富集。使用多段式芯片设计，我们可以将上述原因的影响降至最低。由于大部分杂质将在第一段中被去除，进入第二段的细胞负荷(负载)将是总样品的＜0.1％。在如此低的细胞浓度下，样品质量，细胞之间的空间相互作用，泵送稳定性，以及制造公差的影响最小，导致更高的稳定性和可重复性，如图5所示。
本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对本文描述的实施方式进行各种形式和细节的修改和改变。

Claims (12)

1.一种微流体装置，其包括：
至少一个用于接收包含靶细胞和非靶细胞的样品的入口；
第一螺旋通道部分，其具有中心区域的上游端和周边区域的下游端，所述上游端耦合到入口，第一螺旋通道部分设置成使得靶细胞和非靶细胞在所述下游端处占据不同流；
第一废物出口，布置成在第一螺旋通道部分的下游端处与非靶细胞流耦合；
连接通道部分，布置成在第一螺旋通道部分的下游端处与靶细胞流耦合；
第二螺旋通道部分，具有周边区域的上游端和中心区域的下游端，第二螺旋通道部分的上游端耦合到连接通道部分，第二螺旋通道部分设置成使得靶细胞和非靶细胞在下游端处占据不同流；
第二废物出口，布置成在第二螺旋通道部分的下游端处与非靶细胞流耦合；
样品出口，布置成在第二螺旋通道部分的下游端处与靶细胞流耦合，
第一废物出口部分和压力补偿器路径形成所述第一废物出口部分的部分，并将第一螺旋通道部分的下游端耦合到第一废物出口；
将所述第二螺旋通道部分耦合至所述样品出口的样品出口耦合路径；
将所述第二螺旋通道部分耦合至所述第二废物出口的第二废物出口耦合路径；
耦合到第一螺旋通道部分的上游端的第一缓冲液入口，第一缓冲液入口设置成接收鞘缓冲液；和
耦合到第二螺旋通道部分的上游端的第二缓冲液入口，第二缓冲液入口设置成接收鞘缓冲液，
其中所述第一废物出口设置成具有流动阻力RW1，所述流动阻力RW1基于公式：
rO ’＝(RW1–rO1RR1+S2)/RC2+R2//W2
其中rO1是回收的流速比，等于通过连接通道部分的流速QSI2和第一废物出口处的流速QWO1之比，rO ’等于rO1和鞘缓冲液进入第二缓冲液入口的输入流速QBI2和第一废物出口处流速QWO1的比率的和，RR1+S2是所述连接通道部分的流动阻力，RC2+R2//W2是第二螺旋通道部分的流动阻力以及样品出口耦合路径及第二废物出口耦合路径的平行组合，和
其中所述连接通道部分的全长的通道宽度小于所述第一废物出口部分的通道宽度。
2.如权利要求1所述的微流体装置，其中所述连接通道部分、所述第一螺旋通道部分和所述第二螺旋通道部分高度相等。
3.如权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一缓冲液入口布置成将鞘缓冲液引入邻近第一螺旋通道部分的内壁的第一螺旋通道部分，并且至少一个入口布置成将样品引入邻近第一螺旋通道部分的外壁的第一螺旋通道部分。
4.如权利要求1-3中任一项所述的微流体装置，其中所述样品是血液样品或血液成分。
5.如权利要求1-3中任一项所述的微流体装置，其中所述靶细胞是循环肿瘤细胞或循环稀有细胞。
6.如权利要求1-3中任一项所述的微流体装置，其中所述第一和第二螺旋通道部分被设置成使得靶细胞经历惯性聚焦，并且非靶细胞在迪安力的影响下在横向位置中迁移。
7.如权利要求1-3中任一项所述的微流体装置，其中所述靶细胞具有大于细胞直径阈值的细胞直径，并且非靶细胞的直径小于细胞直径阈值。
8.如权利要求1-3中任一项所述的微流体装置，其中与第一废物出口和连接通道部分相关联的流动阻力根据所述回收的流速比rO1来设置。
9.如权利要求8所述的微流体装置，其中与第一废物出口和连接通道部分相关联的通道宽度根据所述回收的流速比rO1来设置。
10.如权利要求8所述的微流体装置，其中与第二废物出口和样品出口相关联的流动阻力根据回收的流速比rO1来设置。
11.如权利要求10所述的微流体装置，其中与第二废物出口和样品出口相关联的通道宽度根据回收的流速比rO1来设置。
12.如权利要求8-11中任一项所述的微流体装置，其中所述回收的流速比rO1是0.1至10。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020513798A (ja) * 2017-03-17 2020-05-21 イスタンブール・テクニック・ユニヴェルシテシＩｓｔａｎｂｕｌ Ｔｅｋｎｉｋ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅｓｉ ガン細胞の血液からの連続的分離および循環系でのその豊富化のための非対称カールにより構成されるらせん形状を有するマイクロチャネル
CN108160126B (zh) * 2017-11-30 2020-05-19 东南大学 微米粒子高通量富集微流控芯片
WO2019117800A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-20 A. Menarini Biomarkers Singapore Pte Ltd Microfluidic device and method for cell separation of a blood sample
CN108132208A (zh) * 2017-12-25 2018-06-08 黄庆 一种螺旋形微通道及其使用方法与串、并联安装方法
WO2019153032A1 (en) * 2018-02-07 2019-08-15 University Of South Australia Pre-natal cell isolation
CN109837204B (zh) * 2019-04-12 2023-06-16 南京林业大学 一种集成细胞分选聚焦的微流控芯片检测系统及方法
CN109943468A (zh) * 2019-04-30 2019-06-28 湖州市中心医院 一种用于分离肠癌循环肿瘤细胞的微流控芯片及其应用
CN110205244B (zh) * 2019-05-22 2020-12-11 晶准生物医药集团有限公司 高通量微流控芯片及其用于分选癌细胞的方法
CN110157609B (zh) * 2019-06-21 2022-11-18 山东师范大学 一种用于稀有细胞分离、聚焦和分选的微流控系统及应用
SE544733C2 (en) * 2020-07-20 2022-10-25 Javier Cruz Microfluidic device and method for manipulation of particles in fluids
US20220088604A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-24 Micareo Taiwan Co., Ltd. Microfluidic chip and device
KR102474060B1 (ko) * 2020-10-14 2022-12-05 한국과학기술연구원 미세유체칩 유동에 의한 세포입자의 크기별 분리 장치와 방법
CN112452364A (zh) * 2020-11-18 2021-03-09 江南大学 一种用于快速分选的微流控芯片及制造方法
CN113462522B (zh) * 2021-08-09 2023-04-25 江西中医药大学 一种从体外血液分离磁珠的确定性侧向位移微流控芯片

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10052571B2 (en) * 2007-11-07 2018-08-21 Palo Alto Research Center Incorporated Fluidic device and method for separation of neutrally buoyant particles
US9433880B2 (en) * 2006-11-30 2016-09-06 Palo Alto Research Center Incorporated Particle separation and concentration system
EP2482055A3 (en) * 2007-04-16 2013-10-30 The General Hospital Corporation d/b/a Massachusetts General Hospital Systems and methods for particle focusing in microchannels
US7999937B1 (en) * 2008-05-13 2011-08-16 Sandia Corporation Microfluidic devices and methods for integrated flow cytometry
US9383355B2 (en) * 2008-10-10 2016-07-05 Rutgers, The State University Of New Jersey Methods and related devices for continuous sensing utilizing magnetic beads
JP5340760B2 (ja) * 2009-02-12 2013-11-13 倉敷紡績株式会社 流体制御方法及び流体制御装置
US20100314327A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Palo Alto Research Center Incorporated Platform technology for industrial separations
US20100314323A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Palo Alto Research Center Incorporated Method and apparatus for continuous flow membrane-less algae dewatering
RU2012104780A (ru) * 2009-07-20 2013-08-27 Сайлоам Байосайенсиз, Инк. Микрожидкостные аналитические платформы
DE102009047802B4 (de) * 2009-09-30 2012-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Filtern eines oder mehrerer nachzuweisender Partikel aus einem Fluid
AU2011222582B2 (en) * 2010-03-04 2015-10-15 Massachusetts Institute Of Technology Microfluidics sorter for cell detection and isolation
US9110026B2 (en) * 2011-05-05 2015-08-18 Biopico Systems Inc Microfluidic devices and methods based on massively parallel picoreactors for cell and molecular diagnostics
CN104797340A (zh) * 2012-09-21 2015-07-22 麻省理工学院 微流体装置及其用途
US9211512B2 (en) * 2012-11-28 2015-12-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic apparatus and method of enriching target cells by using the same
CN103464229B (zh) * 2013-09-10 2015-07-15 东南大学 一种稀有细胞多级分选微流控器件
EP3058365B1 (en) * 2013-10-16 2020-04-01 Biolidics Limited Microfluidics sorter for cell detection and isolation
US10806845B2 (en) * 2014-09-17 2020-10-20 Massachusetts Institute Of Technology System and method for inertial focusing microfiltration for intra-operative blood salvage autotransfusion
GB201510189D0 (en) * 2015-06-11 2015-07-29 Univ Edinburgh Microfluidic device
WO2019153032A1 (en) * 2018-02-07 2019-08-15 University Of South Australia Pre-natal cell isolation

Also Published As

Publication number Publication date
EP3408217A4 (en) 2019-10-02
AU2016389767A1 (en) 2018-07-12
JP6845246B2 (ja) 2021-03-17
SG11201805697WA (en) 2018-08-30
US10898898B2 (en) 2021-01-26
CN108495809A (zh) 2018-09-04
JP2019509016A (ja) 2019-04-04
EP3408217A1 (en) 2018-12-05
US20210101151A1 (en) 2021-04-08
US20190344273A1 (en) 2019-11-14
EP3408217B1 (en) 2020-12-23
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