CN110073198B - 用于使用微流体通道进行批量微粒分选的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于通过以下方式来来分选和隔离个体微粒(例如，细胞)的方法和装置：将微粒组批量分选成包含具有期望特性(例如，诸如荧光标记的标记、形状、大小等)的一种或更多种微粒的组，且然后用该期望特性的个体粒子对个体微粒进行分选。

Description

用于使用微流体通道进行批量微粒分选的方法和装置

通过引用并入

本说明书中提及的所有公开物和专利申请均通过引用以其整体并入本文，其程度如同每个单个公开物或专利申请被明确地和单独地指示为通过引用被并入。

领域

本文描述了用于自动分选和分配微粒的微粒(例如，单细胞)分选装置的一次性盒。

背景

流式细胞术用于区分各种类型的细胞和其他类似的小粒子。常规流式细胞仪通常包括通常由石英制成的具有中央通道的光学透明的流动池，待单个识别的细胞流流动通过该中央通道。细胞流通过流动池通道的移动被无细胞鞘液流体动力地带到流动池通道的中心纵轴，该无细胞鞘液同心地围绕细胞流并在细胞流通过流动池通道时与细胞流一起流动。当每个细胞通过流动池通道的细胞探寻区(cell-interrogation)时，用聚焦辐射束(例如，激光)照射它。在冲击到每个细胞上时，激光束以细胞的形态、密度、折射率和尺寸的模式特性进行散射。此外，激光束的光谱特性可以用来激发与所选择的细胞相关联的某些荧光染料，如可能是如下情况：当细胞的DNA已经预先用这种荧光染料染色时，或者当荧光染料分子已经直接地或经由中间物与所选择类型的细胞缀合时。在光流动池周围策略性定位的光电检测器用于将由每个细胞散射的光和由激发荧光染料发射的荧光转换成电信号，当适当处理时，该电信号用于识别被照射的细胞。除了对每个细胞进行光散射和荧光测量之外，一些流式细胞仪还通过测量在每个细胞通过流动池时的每个细胞的某些物理和/或电特性来表征每个细胞。可以对细胞进行分选，以选择性地从已经通过光流动池并且已经被识别的细胞中移除并收集某些感兴趣的细胞(例如，异常细胞)。已经开发了各种分选技术，包括需要形成和偏转包含一个或少量细胞的液滴的方法。

例如，细胞分选部件可以包括压电设备，该压电设备用于振动流动池，以从由流动池流出的携带细胞的鞘液中产生液滴流。理想情况下，每个液滴只包含单个细胞，该细胞通过刚刚对该细胞进行的光散射和荧光测量来表征细胞类型。液滴流中的每个液滴随后在其通过一对带电板之间时带静电，并且每个带电液滴在其通过一对带静电的偏转板之间时朝向收集容器被选择性地偏转(或不被偏转)，这些板仅在偏转感兴趣的液滴(和细胞)时被充电到液滴偏转极性。偏转板的瞬时极性由细胞表征处理器确定，该细胞表征处理器处理来自光流动池的细胞测量信号。

这种微粒(诸如细胞)的分选在生物研究和医学应用中非常重要。流式细胞术的替代方法是微流体分选。当用聚焦辐射束(例如，激光)进行照射时，细胞以单列流过微流体通道。光电检测器检测细胞的荧光信号。细胞通过某种物理力被分选到不同的微流体通道中，诸如通过气体脉冲(例如，美国专利第4，175，662号、美国专利申请公开第2011/0030808号)，通过由压电束产生的脉冲液压力(例如，美国专利第7,392,908号)，或者通过磁致伸缩门(例如，美国专利第7,160,730号)，通过光学力(例如美国专利第8,426,209号、美国专利第7,745,221号、美国专利第7,428,971号、美国专利申请公开第2008/0138010号)，通过声力(例如，美国专利第8,387,803号、美国专利申请公开第2013/0192958号、美国专利申请公开第2012/0160746号)、通过磁力(例如，美国专利第8,071,054号、美国专利第7,807,454号、美国专利第6,120,735号、美国专利第5,968,820号、美国专利第5,837,200号)，或者通过介电泳力(例如，美国专利第8,454,813号、美国专利第7,425,253号、美国专利第5,489,506号、美国专利申请公开第2012/0103817号)。在这些示例中，细胞从不离开微流体通道。与在空气中分选细胞的传统流式细胞仪(空气分选)相比，微流体分选是流体流中的分选(流分选)。与传统流式细胞仪相比，所有微流体分选设备都在低得多的压力下运行。因此它们对细胞更温和。此外，微流体分选设备通常比常规流式细胞仪更简单且更便宜。然而，大多数微流体分选设备以通常比传统流式细胞仪低两个或更多个数量级的速率进行分选。最近，(美国专利申请公开第2015/0367346号)已经描述了使用由硅微芯片制成的高频流体阀的下一代微流体分选装置，其能够与传统流式细胞仪一样快地进行分选(或者甚至可能比传统流式细胞仪更高)。

因为微流体分选就是流分选。它不会生成液滴。因此，其不能用于捕获单细胞。另外，绝大多数已知的细胞分选机制集中于将混合细胞分选成两个或更多个群体。如美国专利第3,710,933号中描述的通过静电力进行液滴分选是将分选的个体细胞实时输送到预定位置的优选机制。不幸的是，液滴分选通常限于将分选的个体细胞输送到相对较大的区域(例如，直径超过5mm)；对于直径小于5mm的区域，输送精度变得非常低，因为液滴通常以大于1m/s的速度行进，并且将液滴精确对准直径小于5mm的区域(例如，使用静电力)非常困难，尤其是液滴的速度不是恒定的。例如，当前可得到的液滴细胞分选仪(诸如，BD ARIAIII)能够将个体细胞直接分选到96孔细胞培养板中，其中每个孔的面积直径约为6.5mm，准确度为70％。然而，将个体细胞分选到直径约为3mm的384孔细胞培养板中是不实际的。

相比之下，商业上可得到的技术用于将少量液体输送到精确位置。例如，FLEXDROP(Perkin Elmer)是一种液体分配器，其能够将少量液体输送到直径小于1mm区域的精确位置。不幸的是，这种液体分配器不能对细胞进行分选。

使用流动池或盒来处理微粒的传统系统通常依赖于单个可重复使用的盒来处理样本。只有经过一定时间后，样本盒才会被更换。这通常意味着单个盒在被更换之前要处理数百甚至数千个样本。在某些情况下，流动池或盒在它们出现故障之前从不被更换。可重复使用的盒包括大量微升或更少体积的通道、用于连接到流式细胞仪系统的其余部分的端口、和用于保存样本以及在某些情况下保存溶剂、缓冲液、和/或生物介质的容器。在传统系统中，在装载新样本之前，必须冲洗掉包括盒的部件。虽然冲洗循环将从之前的运行中移除大部分样本和流体介质，但是随着时间的推移，残留物可能不仅会仍然积累在通道内，而且会沿着连接端口、入口、和出口积累。盒内积累残余物可能会导致通过盒通道的流体流的不准确应用。通道内的残留物积累也可能导致微粒检测和分选不准确。除了随着时间的推移污染风险增加和分选精度降低之外，当前的流式细胞仪需求包括处理大量样本，其中每次运行后清洗盒可能会导致大量时间损失。

提供可用于快速且有效地对分离微粒(separate microparticles)组和个体微粒(individual microparticles)进行分选的微流体分选方法和装置将是有利的。提供用于进行分选的一次性盒也是有用的，这将消除对于每次使用后清洁分选盒的需要。如果一次性盒分选器具有简单的设计，并且大批量制造也是成本有效的，那么这使得盒成为微粒分类过程中仅一次性使用的部件是可行的，这将是进一步有利的。

公开概述

总的来说，本文描述了用于分选微粒(例如，细胞)的装置和分选微粒的方法。

在一些变型中，本文描述了用于通过将微粒组批量分选成包含具有期望特性(例如，诸如荧光标记的标记、形状、大小等)的一种或更多种微粒的组且然后用该期望特性的个体粒子对个体微粒进行分选来分选和隔离个体微粒(例如，细胞)的方法和装置。

例如，批量分选和分配微粒的方法可以包括：将被流体包围的一组微粒传送到第一开关的检测区域中，其中该一组微粒内的多个微粒垂直于该一组微粒通过检测区域的流动方向相邻地布置在检测区域内；同时检查在检测区域内的多个微粒以检测何时该一组微粒中的至少一个微粒具有预定特性；当该一组微粒中的至少一个微粒具有预定特性时，将该一组微粒传送到样本出口流动路径中并且将该一组微粒分配出样本出口流动路径，否则将该一组微粒通过第一开关传送到废物出口流动路径中；通过将从样本出口分配的该一组微粒以单列排列通过第二开关的检测区域来传送通过第二开关，当在第二开关的检测区域内检测到至少一个微粒时，将具有预定特性的至少一个微粒传送到第二开关的第二样本出口流动路径中，以及将该一组微粒中不具有预定特性的微粒传送到第二开关的废物出口流动路径中，来从该一组微粒中隔离具有预定特性的至少一个微粒；以及从第二开关的样本出口分配具有预定特性的至少一个微粒。

通常，开关可以是微流体分选开关。例如，开关可以是流量开关(如下面更详细描述的)、气体脉冲开关、液压力(压电束)开关、磁致伸缩门(开关)、光学压力开关、声波力开关、磁力开关、介电泳力开关等。

当开关是流量开关时，在一组微粒中的至少一个微粒具有预定特性并且存在于该开关中时，将该一组微粒周围的流体的流速从第一流速改变为第二流速。改变该一组微粒周围的流体的流速可以包括添加或减去该一组微粒周围的流体。当流量开关被使用时，对沿着废物出口流动路径的流体流的阻力可以高于对沿着样本出口流动路径的流体流的阻力。

例如，在一些变型中，同时检查可以包括当所述一组微粒中的至少一个微粒具有预定特性并且存在于开关中时，将所述一组微粒周围的流体的流速从第一流速改变为第二流速，并且其中将所述一组微粒传送到样本出口流动路径中包括当所述一组微粒周围的流体以大约第二流速行进通过开关时将所述一组微粒传送到样本出口流动路径中并且将所述一组微粒分配出所述样本出口流动路径，否则当所述一组微粒周围的流体以大约第一流速行进通过开关时将通过开关的所述一组微粒传送到废物出口流动路径。

在本文描述的任何方法中，一组微粒可以同时被分选，并且可以由单个(或多个)检测器同时探寻。例如，激光扫描/照射检测器可用于照射整个一组微粒。例如，对于检测器的照射区的直径可以大于平均微粒直径的2倍(例如，>2x、>3x、>4x、>5x、>6x、>7x、>8x、>9x、>10x、>11x、>12x、>13x、>14x、>15x、>20x、>25x、>30x等)和/或其宽度大于平均微粒直径的2倍(例如，>2x、>3x、>4x、>5x、>6x、>7x、>8x、>9x、>10x、>11x、>12x、>13x、>14x、>15x、>20x、>25x、>30x等)。例如，微粒可以指细胞，并且平均细胞直径可以是大约10μm(例如，大约：5μm、10μm、12μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm等)，并且检测器照射(例如，激光)可以具有在20μm和100μm之间(例如，在10μm和500μm之间、在20μm和300μm之间、在30μm和400μm之间、在25μm和250μm之间等，或它们之间的任何范围)的直径，具有相似或更窄的宽度。

典型地，包括检测区域的微流体通道可以被配置成使得微粒以单列(当检测和/或分离单个细胞时)、或者如本文所述以一组微粒的形式通过检测区域，该一组微粒彼此并列布置，包括并排和上/下、大致在横向于检测通道中的流动方向的平面内。例如，传送该一组微粒可以包括使多“层”细胞同时通过流量开关，以用于同时检查和分选。因此，可以同时照射多个微粒，并且一个或更多个(例如，两个、三个、四个、五个、六个)检测器被配置成具有一定的灵敏度，使得即使被并发地或同时照射的组中的单个微粒具有期望性质(例如，荧光)，那么整个组将被分选并与通过检测器区域进入样本出口流动路径的微粒流分离；相反，其他组将被传输到废物路径(废物出口流动路径)。然后，可以在更小的组中或者以单个微粒来检查所选择的一组微粒。当使用盒时，可以使用相同或不同的盒。例如，相同的盒可以使通过检测通道传输回到样本出口流动路径的微粒再循环，但是可以将微粒限制到更小的组(例如，通过稀释，或者通过如下所述激活流线型流体路径)，或者可以将所选择的微粒引导到相同盒中的单独的检测通道。可替换地或附加地，微粒可以被装载到第二盒中，在第二盒中它们可以被个体地分选或分选到更小的组。本文描述的任何装置都可以允许用户在组分选和/或个体微粒分选之间进行选择。在组微粒分选和个体微粒分选之间切换可以打开/关闭流线型流体，和/或可以改变施加到检测区域中的流体的压力，和/或可以更改检测区域的形状和/或大小，和/或可以改变选择的路径。在一些变型中，可以基于所使用的盒来选择组分选与个体微粒分选。

如所述，本文所述的任何方法和装置可以包括多次重复的分选，包括隔离至少一个微粒包括将从样本出口分配的一组微粒传送通过第二开关，其中第二开关包括第一开关。

通常，本文所述的装置和方法可以包括使用盒(例如，可移除和/或可更换的盒)来分选和分离微粒。例如，将一组微粒传送到检测区域中可以包括将一组微粒传送通过包含开关(诸如(但不限于)流量开关)的盒。

如所述，通常，一组微粒可以是一组细胞。在一些变型中，微粒可以是细胞集群。微粒可以是任何细胞类型，包括血液细胞(或其他循环细胞，例如红血球、白血球等)、癌细胞、组织培养细胞等。

微粒可以基于任何适当的预定特性(包括预定特性的组合)来选择/检测。例如，所检测的预定特性可以从以下中的一个或更多个进行选择：形状、大小、和荧光强度。可以使用针对相同特性、和/或针对不同特性的多个检测器；例如，多个荧光检测器可以用于不同波长的光，和/或可以针对不同的灵敏度阈值进行使用。

在本文所述的任何方法和装置中，可以将一组微粒周围的流体加压至预定压力或压力范围。

一般来说，本文所述的方法和装置集中于使用流量开关来分选和隔离微粒，然而，应当理解的是，本文所述的组分选和单细胞隔离方法以及所述的任何其他原理和技术可以与其他分选技术(开关)一起使用。

如所述，一般来说，本文所述的方法和装置可以对微粒组进行分选，然后可以重复分选以隔离个体微粒。隔离可以与组分选分开进行，也可以组合进行。

例如，一种批量分选和分配微粒的方法(例如，使用流量开关)可以包括：将被流体包围的一组微粒传送到流量开关中；当该一组微粒中的至少一个微粒具有预定特性并且存在于流量开关中时，将该一组微粒周围的流体的流速从第一流速改变为第二流速；以及当该一组微粒周围的流体以大约第一流速行进通过流量开关时，使该一组微粒通过流量开关进入废物出口流动路径，或者当该一组微粒周围的流体以大约第二流速行进通过流量开关时使该一组微粒通过流量开关进入样本出口流动路径，并且将该一组微粒分配出样本出口流动路径，其中废物出口流动路径中的静态流体压力低于样本出口流动路径中的静态流体压力。该方法还可以包括通过将从所述样本出口分配的所述一组微粒传送通过隔离流量开关，以及当具有预定特性的至少一个微粒存在于隔离流量开关中时将围绕具有预定特性的至少一个微粒的流体的流速从第三流速改变为第四流速，由此当围绕具有预定特性的至少一个微粒的流体以大约第四流速行进通过隔离流量开关时具有预定特性的至少一个微粒从隔离流量开关被分配，来从所述一组微粒中隔离具有所述预定特性的至少一个微粒。

隔离至少一个微粒可以包括将从样本出口分配的所述一组微粒传送通过隔离流量开关，其中所述隔离流量开关包括所述流量开关。隔离至少一个微粒可以包括将从样本出口分配的所述一组微粒传送通过隔离流量开关，其中隔离流量开关包括第二流量开关。传送一组微粒可以包括将所述一组微粒传送通过包含流量开关的盒。本文描述的任何方法可以包括在流体进入开关(例如，流量开关)之前使其除气(degassing)。

例如，一种批量分选和分配微粒的方法可以包括：将被流体包围的一组微粒传送到第一流量开关中；当一组微粒中的至少一个微粒具有预定特性并且存在于第一流量开关中时，将一组微粒周围的流体的流速从第一流速改变为第二流速；当一组微粒周围的流体以大约第一流速行进通过第一流量开关时，将一组微粒传送通过第一流量开关进入废物出口流动路径，或者当一组微粒周围的流体以大约第二流速行进通过第一流量开关时，将一组微粒传送通过第一流量开关进入样本出口流动路径，并且将一组微粒分配出样本出口流动路径，其中废物出口流动路径中的静态流体压力低于样本出口流动路径中的静态流体压力；以及通过使从样本出口分配的一组微粒传送通过包括第二流量开关或第一流量开关的隔离流量开关，以及当具有预定特性的至少一个微粒存在于隔离流量开关中时，将具有预定特性的至少一个微粒周围的流体的流速从第三流速改变为第四流速，由此当具有预定特性的至少一个微粒周围的流体以大约第四流速行进通过隔离流量开关时具有预定特性的至少一个微粒从隔离流量开关被分配，来从一组微粒中隔离具有预定特性的至少一个微粒，。

如上所述，本文还描述了可移除(并且在一些变型中为一次性的)盒，其可与流式细胞仪装置和与将其用于分选和保留微粒相关的方法一起使用。这些盒可以称为“分选”盒。一般来说，盒可以没有运动部件，而是可以基于微粒(诸如细胞)的特定特征有效地分离这些微粒。盒通常是平且薄的(例如，具有小于10mm、小于9mm、小于8mm、小于7mm、小于6mm、小于5mm、在0.1mm和10mm之间、在0.1mm和8mm之间、在0.1mm和6mm之间、在1mm和5mm之间等的厚度)，特别是在包含流体的区域。远端区域通常可以是楔形或箭头形的(例如，相对于平行横向侧面(parallel lateral sides)具有成在90度至180度之间(例如，在91度至150度之间、在100度至140度之间等)的角度的边)。盒可以通过端口(例如，开口)进行装载，包括微粒(例如，细胞)的样本溶液可以插入该端口中；例如，盒体可以包括与流体网络流体连接的样本保持器区域。

一般而言，本文所述的盒可用作使用受控流量开关来分选盒内微粒的分选装置(设备或系统)的一部分。流量开关可用于基于微粒的流速(例如，在盒中的微流体通道内)和/或通道中微粒周围的流体的流速来有区别地分选微粒。因此，在这些变型中，盒可以被称为流量开关盒。无源的盒通常不包括任何有源开关，而是通过引导流体通过一个或更多个端口从分选装置进入盒来起作用。因此，一般来说，本文所述的盒可以联接到分选装置，使得盒上的一个或更多个(例如，多个)端口与分选装置中的互补端口和流体线路接口连接并(例如，经由垫圈或其他流体密封连接件)连接到该互补端口和流体线路。流体密封件可以是装置的一部分和/或盒的一部分。例如，在一些变型中，流体密封件是弹性密封件。在一些变型中，密封件是垫圈(例如，O形环等)。垫圈可以集成到分选装置中，以用于密封盒的表面(例如，顶表面)。

分选装置(其可称为基本单元)包括盒接收器部分(例如，槽、腔室等)，盒可以插入并保持在盒接收器部分中，使得盒的各个端口联接到流体输入/输出线，并且使得光学检测和/或成像系统(例如，激光成像系统，诸如侧面散射激光成像系统)可以用于检测细胞何时移动通过盒的成像区域，例如在微流体通道内。端口的布置以及盒中流体网络内流体通道的尺寸和位置对于盒作为用于分选的流量开关的操作可能是至关重要的。

例如，盒的流体网络可以被配置为在分选装置的主动控制下进行切换，使得分选装置可以基于盒内流体的流速有差别地引导流体流过盒(流量开关)。此外，这些流量开关可以与识别和控制部分(诸如，光学检测和/或成像系统)结合使用，该识别和控制部分可以确定具有预定性质的微粒何时在盒的预定成像区域内，使得分选装置可以增加(或减少)携带微粒的流体的流速，以分选盒内的微粒。如本文所使用，盒因此可以充当开关，该开关基于物质通过盒时的流速在盒的两个(或更多个)输出端之间对物质进行分选。具体而言，本文所述的盒可以基于流过输出端的阻力和在每个输出端与盒中的流量开关会聚区域或分选区域之间的接口处的不同静态流体压力之间的差异，结合分选装置来实现不同的流分选。

结合本文所述的分选装置的盒通常通过使用至少两个出口来操作，所述至少两个出口连接到离开分选区域的不同出口通道(例如，废物流动路径和样本出口流动路径)，所述分选区域可以被称为盒的会聚或相交区域。在带有分选装置的盒的操作期间，出口流动路径和废物流动路径可以具有不同的流动阻力，并且每个出口流动路径可以具有不同的静态流体压力。在低流速(例如，低于较低阈值的流速)下的一些变型中，流出盒的流体将通过废物流动路径并流出与分选装置的废物存储区域联接的第一端口。分选装置可以被配置成施加少量吸力(例如，在1psi、0.9psi、0.8psi、0.7psi、0.6psi、0.5psi、0.4psi、0.3psi、0.2psi、0.1psi等的较低负压值和0.5psi、0.6psi、0.7psi、0.8psi、0.9psi、1psi、1.1psi、1.2psi、1.3psi、1.4psi、1.5psi等的高负压之间，其中较低值总是小于较高值，例如在0.5psi和0.9psi之间)；在较高流速处，例如高于较高阈值的流速，流出盒的流体(例如，携带分选的微粒)可以通过出口(液滴分配)流动路径并流出液滴分配端口。特别地，废物(例如，“低流量”)流动路径可以具有比出口流动路径处的静态流体压力(例如，“高流量”)更低的静态流体压力，并且对沿着出口流动路径到液滴分配端口的流体流的阻力可以比对沿着联接到第一(废物)端口的废物流动路径的流体流的阻力低。因此，分选装置可以通过改变盒中特别是通过连接到分选区域的入口流动路径的第二端口的流体的流速使得物质(例如，被流体包围的微粒)从废物流动路径切换到出口流动路径(例如，样本出口流动路径)来实现盒内的分选。

本文所述的任何盒都可以包含微流体结构和毫流体结构，以在联接到被配置为将盒操作为流量开关的分选装置时同时实现细胞分选和细胞分配。例如，流动阻力和/或静态流体压力以及盒内流体的流速可以由盒内的微流体或宏观流体结构以及设备内的一些变型来操纵。

另外，本文所述的任何盒可以包括防止盒内流体的流速中断(例如，防止流速的无意或不受控制的变化，诸如湍流)的特征。此外，这些系统中的任何一个都可以包括除气器以去除气泡或防止气泡形成。此外，通过流量开关的流动路径可以被配置成防止或减少湍流。

例如，本文中描述的是用于微粒分选装置的可移除盒，该盒包括：细长主体，该细长主体具有顶表面、底表面和其间的厚度；靠近盒的远端的顶表面上的第一端口，其中第一端口位于延伸穿过细长主体的中线的纵轴上；顶表面上的第二端口，其中第二端口沿着纵轴设置并且与第一端口间隔1mm至3mm；顶表面上可选的第三端口，其与第一端口间隔14-16mm，与纵轴成20到60度的角度；顶表面上可选的第四端口，其与第一端口间隔14-16mm，与纵轴成-20到-60度的角度；在顶表面和底表面之间从盒的远端延伸的液滴分配端口；以及细长主体内的流体网络，该流体网络联接到第一端口和第二端口(以及可选的第三端口和第四端口)，该流体网络包括：微流体通道，该微流体通道在样本保持区域和分选区域之间延伸穿过细长主体；在分选区域和液滴分配端口之间的出口流动路径；废物流动路径，其在分选区域和第一端口之间延伸穿过细长主体；其中，当在0.5psi和0.9psi之间的负压被施加到第一端口时，在废物流动路径中的流动阻力高于在分配流动路径(例如，分配流动路径的分配出口部分)中的流动阻力。

一般来说，第一端口可以被称为废物端口，并且可以位于或靠近盒的远端，并且可以例如通过垫圈联接到分选设备的废物线路。本文描述的任何端口可以是任何合适尺寸(例如，圆形、椭圆形、正方形等)的孔或开口。例如，废物端口可以具有0.8mm或大约0.8mm(例如，在0.5和1.5mm之间)的直径。这些端口中的任何一个都可以与盒的顶表面齐平、凹进、或从盒的顶表面突出(例如，从盒的顶表面凸出)。

第二端口可以被称为入口端口，并且当盒联接到分选设备时，第二端口可以联接到分选设备内的带阀流体源(例如，介质)。(可选的)第三端口和第四端口可以被称为流线型流体端口(streamline fluid ports)，并且也可以通过垫圈或其他密封件联接到分选设备内的流体源(例如，介质)。根据盒的配置，细胞盒可以仅包含第一端口和第二端口，而不包含第三端口和第四端口。例如，盒可选地在没有鞘液的情况下操作。

一般来说，本文描述的装置被配置成使得当盒联接到分选装置时在废物流动路径中的流动阻力高于在分配流动路径(例如，分配流动路径的分配出口流动路径部分，分选区域的下游)中的流动阻力。为了实现这一点，废物流动路径的横截面积必须小于分配出口流动路径的横截面积。当盒联接到分选设备并且在0.5psi和0.9psi之间的负压被施加到第一端口时，在期望废物流动路径中的流动阻力高于分配流动路径(例如，分配流动路径的分配出口流动路径部分)中的流动阻力时，尤其如此。已经发现，如果例如在第一端口和第二端口之间的间隔太远(例如，大于例如3-4mm)，那么在废物流动路径中的流动阻力可能太高或者可能需要过高的负压，并且盒将不会在废物流动路径和分配流动路径(例如，分配流动路径的分配出口流动路径部分)之间适当地分选，从而阻止设备的操作。可选地，第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的其他布置可能导致废物流动路径中的流动阻力太低，导致空气从分配流动路径被吸入废物流动路径中。理想的情况是，当微粒没有被分选到分配流动路径中时(例如，通过分选设备将增加的流量施加到第二端口，且因此施加到入口流动路径并通过分选区域)，没有流体应该流出分配出口流动路径。

例如，当废物流动路径的最小横截面积小于分配流动路径的最小横截面积时，对于如上所述的盒的正确操作可能是特别有利的。例如，废物流动路径和入口流动路径的最小横截面积的比率可以在0.05和0.5之间。

在这些变型中的任何一种中，盒可以包括位于顶表面上的样本装载端口，该样本装载端口与样本保持区域流体连通，以用于将流体(带有微粒)装载到盒样本保持区域中。样本保持区域还可以包括位于顶表面上的通气端口，该通气端口与样本保持区域流体连通。

一般来说，微流体通道可以沿着盒的长轴延伸，并且可以具有任何合适的横截面积和轮廓。例如，通道可以具有圆形、矩形、正方形、椭圆形、或其他横截面。微流体通道的横截面积可以小于0.2平方毫米(例如，在0.001平方毫米和0.2平方毫米之间)。

通常，盒可以包括在第二端口和分选区域之间的入口流动路径。如所述，当微流体通道内的微粒被对在第二端口和相交区域(例如，盒的检测区域)之间的光学透明区域进行扫描的检测器(诸如，激光器或其他光学检测器)检测到时，入口流动路径可用于施加流体穿过微流体通道路径。入口流动路径可以与出口流动路径相对定位，并且两个流动路径可以具有相似或相同的横截面形状和/或面积。这些流动路径可以是毫流体的，而不是微流体的。例如，这些流动路径的横截面积在微流体通道的横截面积的大约5倍和100倍之间(例如，10x、20x、30x、40x、50x等)。

当样本流体沿着微流体通道向分选区域行进时，可以使用额外的流体通道来引导和/或居中样本流体和/或样本流体内的粒子(诸如细胞)。例如，这些盒中的任何一个都可以包括延伸穿过第三端口和微流体通道之间的细长主体的第一流线型流动路径，当该第一流线型流动路径被包括时，其中第一流线型流动路径在相交区域处与微流体通道相交；以及第二流线型流动路径在第四端口和微流体通道之间延伸穿过细长主体，其中第二流线型流动路径在相交区域处与微流体通道相交。

光学透明区域(检测区域)通常在微流体通道与入口流动路径相交的分选区域和相交区域(例如，距分选区域0.5至10mm之间)之间。

样本保持区域通常可以在顶表面和底表面之间。

液滴分配端口通常从盒的远端(或远端区域)延伸，且因此可以与其他端口成90度角。液滴分配端口可以包括从盒的远端延伸的套管。例如，液滴分配端口可以包括从盒的远端延伸的套管，并且盒的远端还可以定位在相对于套管的长轴成95度至160度(例如，约110度至150度等)之间的一对侧壁之间。

在这些变型中的任何一种中，废物流动路径中的流动阻力可以是分配出口流动路径中的流动阻力的大约2倍至大约40倍。

例如，用于微粒分选装置的可移除盒可以包括细长主体，该细长主体具有顶表面、底表面和其间的厚度；靠近盒的远端的顶表面上的第一端口，其中第一端口位于延伸穿过细长主体的中线的纵轴上；顶表面上的第二端口，其中第二端口沿着纵轴设置，并且与第一端口间隔1mm至3mm；顶表面上的第三端口，其与第一端口间隔14-16mm，与纵轴成20至60度的角度；顶表面上的第四端口，其与第一端口间隔14-16mm，与纵轴成-20至-60度的角度；在顶表面和底表面之间从盒的远端延伸的液滴分配口；样本保持区域，其被配置为保持含微粒的流体；以及细长主体内联接到第一端口、第二端口、第三端口和第四端口的混合微流体和毫流体网络，该微流体和毫流体网络包括：在样本保持区域和分选区域之间延伸穿过细长主体的微流体通道；在第二端口和分选区域之间的入口流动路径；在分选区域和液滴分配端口之间的分配出口流动路径；废物流动路径，其在分选区域和第一端口之间延伸穿过细长主体；在第三端口和微流体通道之间延伸穿过细长主体的第一流线型流动路径，其中第一流线型流动路径在相交区域处与微流体通道相交；以及在第四端口和微流体通道之间延伸穿过细长主体的第二流线型流动路径，其中第二流线型流动路径在相交区域处与微流体通道相交；其中当在0.5psi和0.9psi之间的负压施加到第一端口时，废物流动路径中的流动阻力高于分配流动路径中的流动阻力。

本文所述的一次性分选盒能够基于预定特性分选包含微粒混合物的样本。流体和气态力的施加用于帮助引导和收集具有特定特性的微粒。虽然通过施加适量的力几乎可以移动任何东西，但是出乎意料的是在相当简单的网络内仅施加少量的正力和负力就产生如本文所述的盒可能的对微粒(诸如细胞)进行分选的精确方式。

通常，当样本沿着一次性分选盒的主流动路径行进时，个体微粒开始彼此分离并沿着主流动路径单独行进。关于主流动路径对称设置的侧流动通道连接到保持在相对应的流式细胞仪装置内的贮存器可以提供对流体流速的额外控制，以确保微粒作为单个微粒沿着主流动路径行进。

沿着主流动路径的检测器区域探寻通过的微粒，以确定每个微粒是否具有特定特性。来自检测器的信号由分选设备(在本文中也可称为流式细胞仪装置)分析。如果微粒具有预定特性，则流式细胞仪装置控制器将启动协议以保留微粒。在这种情况下，当期望的微粒移动通过检测器时，它将遇到分选区域。第二端口(入口端口)流体附接到保持在流式细胞仪装置内的贮存器，其中贮存器可以提供额外的流体流动或正压，且被定时使得当检测到微粒时或之后开始流动，具体地说，将微粒驱动到分配流动路径(例如，分配流动路径的分配出口流动路径部分)中，并因此驱动到液滴分配端口中；当没有检测到期望的粒子时，流式细胞仪装置不会将流体流通过第二端口施加到分配流动路径中，而是从微流体路径继续流动到废物流动路径中，该废物流动路径联接到第一端口，并且可以从流式细胞仪装置接收负压，从而从盒中移除废物。第二端口与分配流动路径流体连接，该分配流动路径的横截面积大于主微流体通道(流动路径)的横截面积。

附图简述

本发明的新特征特别在随附的权利要求中被阐述。通过参考下文详细描述和附图将获得对本公开的特征和优点的更好理解，下文详细描述阐述了利用本发明的原理的说明性实施例，在附图中：

图1示意性地示出了不包括盒的分选装置。

图2A示出了单片流量开关的一个实施例。

图2B是穿过图3A的流量开关的横截面。

图3显示了诸如图2A和图2B中所示的流量开关的另一种变型，其中显示了附接的源、废物和分配通道(管)。

图4A是可移除盒的顶视图。

图4B是图4A的盒的底视图。

图5是图4A和图4B的盒的X-Y平面截面图。

图6是图4A和图4B的盒的Y-Z平面截面图。

图7A示出了包括示例性尺寸的盒的另一个示例。

图7B是图7的包括示例性尺寸的盒的侧视图。

图8是穿过图7A的盒的截面的放大视图，显示了包括分选区域和流线型流动通道的流体网络的一部分。

图9A是穿过如本文所述的盒的远端的侧面的截面。

图9B是诸如图9中所示的截面的等距视图。

图10是描绘了如何使用如本文所述的盒来分选和保留或丢弃微粒的流程图。

图11显示了微流体通道的示例，其中微粒(例如，细胞)以单列通过以用于单个地进行分选。

图12显示了微流体通道的示例，其中微粒批量地以微粒组通过以用于同时分选，如本文所述。

图13A和图13B示出了使用如本文所述的批量分选方法来分选和分配细胞的一种方法；在这个示例中，通过注入流来使用流量开关对细胞组进行分选。

图14示意性地示出了如本文所述的用于执行批量分选的盒1400的一个示例。

图15是改编自美国专利第4,175,662号的示例，显示了使用气体脉冲进行分选。

图16是改编自美国专利第8,387,803号的示例，显示了可用于如本文所述的批量分选的声学方法。

详细描述

本文描述了用于使用微流体对分离微粒组和个体微粒进行分选的装置和方法。本文还描述了可用于分选微粒组和/或个体微粒(例如，细胞)的盒。

尽管本文描述的设备和装置可以基于流速(例如使用流量开关)进行分选，但是在一些变型中，本文描述的这些设备和装置不限于使用流量开关。本文描述的大多数示例是在流量开关的背景下提供的，但是应该理解的是，可以使用其他分选技术(例如，其他微流体分选技术)。

例如，本文描述的大多数盒是用于分选微粒组和/或分选和隔离个体微粒的微流体分选盒，并且可以包括流量开关。例如，本文描述了用于微粒分选设备的盒，该盒可以基于微粒周围流体的流速(速度和方向)在盒内分选。本文所述的盒可以使用具有受控尺寸的流体路径的平衡布置，其包括路径长度、直径(横截面积)和相对位置，以对从样本保持区域穿过并通过中央微流体通道的微粒进行分选。

本文所述的盒适于作为类似于例如发布的于2014年3月17日提交的、标题为“METHOD AND APPARATUS FOR PARTICLE SORTING”且通过引用以其整体并入本文的美国专利第8,820,538号的发明人所描述的流量开关的一部分来操作。流量开关可以在可移除盒和可以容纳盒的流式细胞仪装置(“分选设备”)之间进行分割。盒和分选设备之间的接口对于允许流量开关的操作很重要。具体而言，端口在与液滴分配端口成90度的单个(例如，“顶部”)表面上的布置以及混合微流体和毫流体网络在盒内的布置可能是重要的。令人惊讶的是，已经发现除了在本文中描述的那些之外的布置是不成功的，因为在分选设备的操作期间，在废物流动路径和分配流动路径之间的流动阻力和/或在这些流动路径内的静态流体压力之间的必要平衡不在允许流量开关操作的范围内。

图1-3示出了微流体分选系统，包括美国专利第8,820,538号中描述的流量开关。本文描述的集成系统和盒都使用交替的流体流动路径，该交替的流体流动路径包含至少一个入口和至少两个出口，其中交替的流体流动路径是通过改变进入流量开关系统的流速来实现的。在一些变型中，流量开关包括至少两个入口和至少两个出口。一个流动路径(例如，废物流动路径)可以被保持在低流速，其中一个流动出口中的压力保持低于另一个流动出口中的压力。例如通过相比于另一个流动出口降低一个流动出口的开口，可以在一个流动出口中保持与另一个流动出口相比的较低压力。另一个流动路径可以被保持在高流速，其中一个流动出口中的流动阻力低于另一个流动出口中的流动阻力。

一般来说，本文所述的装置(例如，盒)可用于对任何合适的微粒进行分选，该任何合适的微粒包括作为单细胞、细胞群、无机粒子、或任何其他物体的微粒，其通常具有小尺寸(例如，<10μm、<20μm、<50μm、<100μm、<200μm、小于0.5m、<1mm、<100μm等)。

分选可以由检测器控制，该检测器检测供应到盒中的流体中的微粒，该流体可以被称为源流体。微粒检测子系统可以在源流体在盒中流动之前或流动时连续或离散地监测源流体，以确定具有一个或更多个预定特性的微粒何时在盒的目标检测区域内。例如，该系统可以被配置为基于细胞形状、细胞大小、细胞形态、细胞上/施加到细胞上的标记(例如，荧光标记细胞的荧光强度)进行分选。一旦识别出具有期望特性的微粒，就可以通过改变微粒周围溶液的流速来对其进行分选，从而将其引导至分配出口(例如，快速流动出口)，而不是补品(tonic)“废物”出口(例如，低流动出口)。进入盒(或在盒内)的样本入口可以被配置成使得具有预定特性的微粒离散地出现在检测区域(例如，微粒检测子系统的视野)内。样本入口通道可以被适配或配置成例如通过包括窄通道区域且特别是由微粒检测子组件观察的区域而一次仅允许单个微粒通过。可选地或附加地，包含微粒的样本流体可以被稀释，使得微粒在视野内的出现相对不常见(例如，概率低)。

如上所述，本文描述的盒通常具有沿着盒的长轴延伸的微流体通道，该微流体通道可以是多个微流体通道。一个或更多个入口流体路径可以在分选区域处与微流体路径相交。当盒部分地通过压力(例如，由气泵提供的空气压力)联接到分选设备时，流体(样本流体)可以在流动路径内以由分选设备确定的速率被驱动。系统可以包括调节盒和/或只是包括分选设备(特别包括源流体输入)的不同区域内的流体压力的反馈。

通常，基于流体流速的差分切换(differential switching)可以在盒内通过包括一个废物流体路径来实现，该废物流体路径的流体阻力高于分配流体路径的流体阻力。另外，在盒的分选区域附近的出口流动路径的区域处，例如刚好在进入出口路径之后，静水压可以不同。例如，一个出口可以具有开口(连接到诸如第一、废物、端口或液滴分配端口的端口)，该开口低于其他出口的开口，导致盒的出口之间不同的静水压。

一般而言，本文所述的盒可以由任何合适的材料(包括玻璃、聚碳酸酯、两者的组合)、或由某种其他材料制成。所描述的盒的任何端口可以具有圆形、椭圆形、三角形、矩形、或其他形状的截面。

图1显示了美国8,820,538中描述的流量开关的示例。在图1中，诸如细胞的微粒被存储在瓶子14中。瓶子16仅包含液体，并且在细胞分选的情况下，它包含细胞介质或盐水缓冲液，诸如磷酸盐缓冲盐水。两个瓶子都由微隔膜气泵10加压。瓶子14和瓶子16中的压力由压力调节器12调节。瓶子14和瓶子16中的压力可以是0-30psi。在一个实施例中，瓶子14和瓶子16中的压力为2psi。瓶子14通过硅树脂管直接连接到流量开关22的一个入口。当瓶子14被加压时，瓶子14中的液体将不断地通过硅树脂管流入流量开关22。瓶子16通过硅树脂管连接到流量开关22的另一个入口。从瓶子16到流量开关22的液体的流量是由电磁阀20控制的。当细胞流过流量开关22时，它们通过与显微镜透镜24联接的照相机被可视化。同时通过光电倍增管(PMT)28测量细胞的荧光强度。如果细胞不满足预设标准，诸如大小、形状和荧光强度，则电磁阀20保持关闭。细胞将从流量开关流出进入废物瓶18。如果细胞满足预设标准，则电磁阀20会短时间打开。介质将流入流量开关22。大多数介质将流出样本通道32。介质流将靶细胞带出样本通道32的喷嘴。因此，同时实现了单个细胞的分选和分配。

在本示例中，成功分选和分配细胞可能取决于该单片流量开关的具体设计。参考图2A的示意图，在该示例中，流量开关具有分别连接到入口流动路径40和42的两个流动入口34和38，以及分别连接到流量开关的流动出口路径46和44的两个流动出口32和36。入口和出口流动路径都会聚在公共会聚区域58中。入口34连接到瓶子14，而入口38连接到瓶子16。微粒通过样本入口流动路径40流入流量开关。另外的流体流过冲洗入口流动路径42，以将流量开关中微粒周围的流体的流速从低流速改变为高流速。出口32连接到样本通道51，而出口36连接到通向废物容器(瓶子)18的废物通道53。流量开关包含微流体流动通道和宏观流体流动通道。样本入口流动路径40是微流体通道。冲洗入口流动路径42、废物流动路径44和样本出口流动路径46是宏观流体通道。在一个实施例中，样本入口流动路径40由具有矩形截面的玻璃毛细管制成，其尺寸为30μm×300μm(H×W)。在一个实施例中，冲洗入口流动路径42、废物流动路径44和样本出口流动路径46是由单片聚碳酸酯制成的。冲洗入口流动路径42、废物流动路径44和样本出口流动路径46的截面可以是圆形的。在一个实施例中，冲洗入口流动路径42和样本出口流动路径46的直径为400μm。废物流动路径44的直径为300μm。样本入口流动路径40、冲洗入口流动路径42、废物流动路径44和样本出口流动路径46会聚在流量开关58的中心处。

为了实现细胞分选，必须存在至少两个流动出口：一个用于需要的(样本)细胞，而另一个用于不需要的(废物)细胞。改变两个流动出口之间的流动路径的简单方法是通过阀门改变两个流动出口之间的流动阻力。例如，在流动路径A和流动路径B中分别存在阀门A和阀门B。要让液体只流过流动路径A，而不流过路径B，只需打开路径A中的阀门A，而关闭路径B中的阀门B。然而，在两个流动路径出口中具有两个可控阀门会产生大的死体积。这就是为什么这种方法很少用于细胞分选装置。传统上，细胞分选是通过保持两个流动出口路径都打开，并且通过将一定量的外部物理力(诸如，在背景章节中描述的，机械力、声学力、液压力、光学力、磁力、介电泳力、或静电力)直接施加到靶细胞以迫使其从一个流动路径移动到另一个流动路径来实现的。相比而言，在本文描述的流量开关中，两个流动出口路径都是打开的(图3)，并且没有外力用于切换流动路径。两个流动路径之间的切换可以通过只改变进入流量开关的流速来实现。在图3中，其显示了单片流量开关的另一示例，细胞通过样本入口流动路径40流入流量开关。当通过硅树脂管54流入流量开关的介质被阀门20阻断时，细胞流是进入流量开关的唯一流。通常，细胞可以通过废物流动路径44或样本出口流动路径46流出流量开关的两个出口。然而，流量开关被组装成废物通道开口52在样本通道开口50下方。废物通道开口52和样本通道开口51之间的距离在图3中为D。在一个实施例中，D等于70mm。细胞通过微流体通道40的流速低。在一个实施例中，细胞流速为20μl/min。因为废物通道53的截面面积远大于样本入口流动路径40的截面面积，所以由流经废物通道53的细胞产生的压降通常小于图3中的静水压D。因此，细胞仅流入废物流动路径44，并最终成为废物。没有细胞流入样本出口流动路径46且流出样本通道51。当细胞流过样本入口流动路径40时，它们由数字高速照相机检查，并且它们的荧光强度由PMT通过检查窗口41(图2B)测量。如果细胞满足预设标准，诸如大小、形状和荧光强度，则阀门20在一定量的延迟之后打开，并且介质通过硅树脂管54流入流量开关。介质进入流量开关的流速远大于细胞流的流速。在一个实施例中，介质流速为500μl/min。硅树脂管54的直径大于废物通道53的直径。在一个实施例中，硅树脂管54的直径为0.762mm，而硅树脂管52的直径为0.30mm。通过硅树脂管54进入流量开关的大流量将改变流量模式。大多数介质将流入样本出口流动路径46并流出样本通道51，因为通过样本通道51的流动阻力低于通过废物通道53的流动阻力。介质进入样本出口流动路径46的移动也将靶细胞移入样本出口流动路径46并移出样本通道51。阀门20只打开足够长的时间，使得靶细胞可以从样本通道51中分配出去。在一个实施例中，阀门20打开25ms。因此，通过将流量开关中的流速从20ul/min改变到520ul/min来实现单细胞分选和分配。因为靶细胞作为液滴通过样本通道51从流量开关中被分配出来，所以被分配的液滴的位置可以被精确地控制到小于1mm的精度。

当阀门20关闭时，废物流动路径44中的压力低于样本出口流动路径46中的压力，因为废物通道53的开口52低于样本通道51的开口50。与样本出口流动路径46相比，废物流动路径44中的较低压力也可以通过将废物瓶18连接到真空泵而不将废物通道53的开口设置为低于样本通道51的开口来实现。

可移除微粒分选器盒

一般而言，本文所述的可移除微粒分选器盒包括蚀刻在薄片材料中的流体通道的网络。合适的材料可以包括塑料、玻璃、或其他透明聚合物。在一些示例中，流体通道通过激光蚀刻、热模压或注射成型而被蚀刻到盒主体中。流体通道可以是长方体、圆柱体、或其他可行的形状和尺寸。典型地，流体通道大约在几千平方微米到一万平方微米的数量级。在流体通道已经被蚀刻到盒的主体中之后，顶盖可以被施加到一次性分选器盒顶表面，以防止蒸发和样本损失。顶盖可以通过粘合方式或通过其他结合方法联接到一次性分选器盒。

转向图4A-6，显示了一次性分选器盒100的示例性实施例。盒100具有大致矩形的薄而平的形状，具有盒第一端102和盒第二端104。通常，一次性分选器盒100的尺寸的长度在5cm和10cm之间(例如，在7-9cm之间)，宽度在大约1cm和4cm之间(例如，大约2.5cm)，以及高度在大约2和6mm之间(例如，大约4mm)。这些尺寸可以变化而不一定影响分选器盒的功能，最佳的一次性分选器盒100的尺寸可能受到所使用的流式细胞仪装置的特征的限制。在一些变型中，盒100可以具有对称锥形的盒第二端104。对称锥形端可以允许一次性分选器盒100适当地紧密配合在流式细胞仪系统内，同时使液滴分配出口136居中。

通常，盒100可以包括样本室110(在图5的内部截面图中可见)。样本室110还可以包括样本装载孔112，其允许用户使用传统移液管装载微粒样本。样本室110还可以包括通气口114。在一些情况下，当一次性分选器盒100在相对应的流式细胞仪装置内时，样本装载孔112和/或通气口114可以被密封和/或联接(经由垫圈)到分选设备中的空气加压系统。在图中所示的示例中，样本室110从其靠近盒第一端102的位置向盒第二端104逐渐变细，使得样本可以被定位用于进入流体网络并开始样本内微粒的分离过程。

样本室110与主微流体通道120流体连通。所示示例中的微流体通道120几乎沿着直线路径延伸分选器盒100的整个长度。一般来说，微流体通道120允许样本从样本室沿着盒100的长度朝着盒的第二端104抽取。微流体通道120被配置成容纳液体。在一些示例中，微流体通道120具有矩形截面，其尺寸约为50μm-1000um乘以约5-200μm。在其他示例中，微流体通道120的截面可以是具有相似截面积的其他合适形状。在一些情况下，流式细胞仪装置可以向样本装载孔或通气口114施加轻微的正压(例如，1-2psi)，以帮助将样本沿微流体通道120向下发送。

两个流量调节通道122(在本文中也称为流线型流动路径)都与微流体通道120流体连接。如图所示，两个流量调节通道122都包括终止于端口126、126’的流量调节通道第一端124、124’。该第三端口126和第四端口126’可以(经由垫圈或其他密封件)连接到分选设备中的流体源。因此，流体端口126、126’可以将两个对称的流量调节通道122、122’与保持在流式细胞仪装置内的流体储存器联接，以用于施加定心流体从样本室110施加到样本中，该样本室110沿着盒的微流体通道向下行进，用于检测和分选。流量调节通道在相交区域121处会聚在主通道120上。如可以在图中所见，两个流量调节通道122、122’相对于微流体通道120对称布置。在本示例中，两个流量调节通道也具有与微流体通道120大致相同的截面积。在其他示例中，与微流体通道120相比，两个流量调节通道122可以具有不同大小的截面积。在使用中，流体可以通过两个流量调节通道被输送，以在样本沿微流体通道120向下流动时使样本沿微流体通道120居中。虽然有可能使流体以不同的流速移动通过两个流量调节通道，但是更常见的是，两个流量调节通道将具有相同的流速。可以调节两个流量调节通道的流速，从而以单列一次一个微粒地将微粒移动通过微流体通道120。本文所述的任何盒可以不包括流量调节通道(正确地分选微粒不需要一个或更多个流量调节通道)。

检测器区域150(图8)通常刚好位于两个流量调节通道和微流体通道120的相交处。检测器区域150可以被配置成允许通过盒进行光学检测。因此，该区域(和/或整个盒)对于用于检测的波长可以是透明的。检测器区域150因此可以是光学透明区域，当盒与其接合时，该区域与流式细胞仪装置的检测器对准。检测器区域150可以被配置成允许检测沿着微流体通道120经过该区域的微粒，以确定它们是否具有预定特性(例如大小、形状、光学性质等)。由流式细胞仪装置的检测器感测的每个微粒的信息然后可以基于微粒是否具有预定特性来提供控制以短暂地将流体流施加到第二端口130(入口端口)中，并因此施加到分配流动路径中，以通过将识别的微粒转移到出口流动路径134中来收集该识别的微粒，如下所讨论。

分选设备可以在检测器探寻微粒和施加流体流的时间之间提供延迟。分选设备可以被配置成基于盒的特定几何形状对该延迟进行操作。

如图4A和图5所示，第二流体端口130馈入分配流动路径131，该分配流动路径131在分选区域133处与微流体通道相遇，该分选区域133定位成远离两个流动调节通道122的相交点并且沿着微流体通道120。第二端口130被配置用于联接到相对应的流式细胞仪装置，并且分选区域也通向与微流体通道120流体连通的分配流动路径134。分配流动路径134终止于液滴分配端口136。在使用中，流体(例如，缓冲液、生物介质)可以由流式细胞仪装置以预先计算的流速通过第二(入口)端口施加，以将微粒移动到分配流动路径134中，并且如果微粒已经被确定具有预定特性，则从液滴分配端口136移动到收集容器中。如果微粒已经被确定不具有预定特性，那么通过第二端口130进入盒的流速可以被分选设备停止，从而允许流(包括“被拒绝的”微粒)流入废液路径915，该废液路径915是微流体通道120朝向第一(废物)端口140的延伸。如图8、图9A和图9B中更详细示出的，与第一端口连通的废液路径的一部分可以具有扩大的直径。在一些示例中，入口流动路径131的横截面积大于微流体通道120的横截面积。更具体地，入口流动路径130具有比微流体通道120的横截面积大大约2x、3x、4x、5x、10x、15x、20x、30x、30x、50x等的倍数。从图中可以看出，样本收集通道(分配流动路径134)可以弯曲并向盒的远端延伸，以连接到液滴分配端口136。

第一端口140可以连接废物流动路径915的废物出口144。第一(废物)端口140可以与流式细胞仪装置联接。流式细胞仪装置可以通过第一端口140持续施加压力(例如，负压)。通常，第一端口140的横截面直径可以等于或大于第二端口130的横截面直径。

图7A和图7B类似于图4A-6中所示的变型，但包括示例性尺寸。

图8示出了流线型流体路径805、805’和微流体通道之间的关系。具体而言，第三端口801和第四端口801’被示出以相对于穿过盒的长型主体的中线的长轴801在大约20度和60度之间的角度α定位在上(顶)表面上。第三端口(流体流线型端口)和第四端口(流体流线型端口)可以与第一(废物)端口140间隔开大约14-16mm的距离811。流线型流体路径可以连接到第三端口和第四端口，并且可以在相交区域844处对称地与微流体通道120相交。

在图9A和图9B中，盒的远端的截面和截面透视图(分别)示出了在废物(第一)端口140和分配(第二)端口130之间的空间关系。在该示例中，第一端口的直径903大于第二端口911的直径(例如，1.5x、2x、3x、4x、5x)。这两个端口沿着中线纵轴801分开一段距离905，该距离通常在1-3mm之间。检测区域150沿着微流体通道位于第二端口和流线型流体路径805与微流体通道120的相交区域之间。在这个示例中，液滴分配出口包括从盒的远端延伸的套管869。

组分选和个体微粒的隔离

如上所提及，本文所述的任何方法和装置可用于分选或分选和分配个体微粒，诸如单个细胞或细胞组。需要一种简单的设备，其能够高速分选微粒(例如细胞)，理想的是每秒钟超过100，000个微粒，并且仍然能够隔离非常罕见的微粒，诸如癌症患者血液中的循环肿瘤细胞或孕妇血液中的胎儿细胞。在这些情况下，罕见细胞的概率可能是百万分之一到十亿分之一。使用当前的细胞分选设备不能实现直接隔离这些极其罕见的细胞，这些设备通常分选速度太慢。当前可用的分选方法要求细胞1103在设备的分选区域中以单列线路在流动方向1107上一个接一个地(例如，参见图11)移动通过微流体通道以用于照射和检测1105。这些装置和方法通常要求在单列排列的每个细胞之间有足够的距离，使得每个单个细胞将被激光探寻并被逐个分选。这种“逐个”的分选极大地限制了细胞可被分选的速度。本文描述的细胞分选方法的一些变型可以替代地在微流体通道中批量移动细胞。细胞可以成百上千的成组连续通过聚焦的激光束，而不是一个接一个地通过，这极大地提高了分选速度。参见例如图12，图12显示了穿过包括激光照射源1205的感测区域的大组的细胞1202的示意图，激光照射源1205可以允许一个或更多个检测器同时探寻该一组细胞，以确定该组细胞中的一个或更多个细胞是否具有预定特性。通过批量分选细胞，可以大大增加可被分选细胞的数量。这种方法特别适用于隔离极其罕见的细胞，诸如循环肿瘤细胞或循环胎儿细胞。在图12中，大多数细胞(灰色)是不需要的细胞，当被照射时它们没有荧光信号。靶细胞1209的示例被示出为黑色。当靶细胞经过探寻区域(激光器1205)时，它可以生成强荧光信号。使用本文所述的流动分选方法和装置，靶细胞1209可以被捕获在单个液滴中(例如，大约1μl液滴)。图13A和图13B示出了靶细胞的检测和捕获。简而言之，在图13A中，批量细胞在流动方向1307上移动通过微流体通道。当靶细胞经过检测区域(激光束1305)时，它生成荧光信号。不生成荧光信号(或者不是足够高强度的信号)的不想要的细胞(灰色细胞)继续沿流动方向1307通过。然而，当从检测区域1305中的一组细胞中检测到荧光信号时，分选设备将该一组细胞转向以打开样本出口流动路径1308以用于分离(和/或分配)。如下所讨论，可以使用任何合适的阀(包括声学、电学/磁学等)，但是在图13A和图13B中，该示例示出了流量阀。如图13B中所示，在该示例中，在一些变型中，在少量延迟之后，流量阀短暂地打开注射流1311。可以包括和计算延迟，使得阀仅在靶细胞进入注射流区域1313时打开。注射流1311可以将靶细胞连同该组中的相邻细胞一起分配出喷嘴。实现了细胞分选，但是还没有实现完全分选。然后可以立即(例如，在盒的另一部分中或通过相同的检测区域再循环)或连续地(例如，使用不同的盒)采取额外的隔离步骤。即使一些不需要的细胞(灰色细胞)会和靶细胞(黑色细胞)一起出现，大量的细胞也可以在短时间期间被分选。图13A和图13B仅显示了穿过微流体通道的一层细胞。实际上，多层细胞可以同时经过微流体通道，这可以进一步提高分选率。例如，微流体通道的尺寸可以是>4x的目标微粒直径的宽度乘以>2x的目标微粒深度的深度(例如，约100μm乘以20μm、120μm乘以30μm、150μm乘以50μm、200μm乘以60μm等)。注射流动路径的直径可以是例如150μm。未稀释的血液通常每微升含有3×10⁶个红细胞。当未稀释的血液样本以0.5μL/s的速率经过微流体通道时，总的分选速率可以是每秒3x10⁶x0.5＝1.5x10⁶。它比当前的分选方法快10倍以上。对于横截面约为150μm×50μm、长度为20mm的微流体通道，为了达到0.5ul/s的流速，只需要约1psi的压力。如果注射流的直径与通道的宽度相同(例如，150um)，那么总共将有大约3000个不需要的细胞与想要的细胞一起被捕获。尽管这种批量分选方法不能产生纯细胞群，但它提供了一种非常快速的方法来富集非常罕见的细胞。纯细胞隔离可以通过使用逐个分选再次分选得到的批量分选的样本来实现。

这里描述的批量分选非常适合于从大量不需要的细胞中隔离极端罕见的细胞。靶细胞越罕见，可实现的富集的倍数就越大。例如，如果1ml血液中只有一个含3x 10⁹个红细胞的靶细胞，那么使用当前的分选方法(最大分选速率为每秒100，000个)，需要8小时来分选所有这些细胞。使用本文所述的以0.5μL/s的批量分选，从3x 10⁹分之一富集到1/3000只需要大约33分钟。这是33分钟内100万倍的富集。使用后续的逐个分选(例如，如本文所述，通过使用流线型流体使所选择的细胞组经过检测微流体通道，和/或仅充分稀释流体)隔离单个靶细胞可以在2分钟内以每秒20个细胞的分选速率完成，因为在批量分选期间，对于每个想要的细胞只有3000个不想要的细胞。如果初始样本(例如，1ml血液)中的靶细胞数量很高，那么富集倍数会很快下降。例如，如果在1ml血液(3x 10⁹个细胞)中有N个靶细胞，富集倍数＝1x 10⁶/N²。在循环肿瘤细胞或循环胎儿细胞的情况下，通常在1ml血液中只有少数细胞。因此，批量分选能够在10分钟内分选10亿个细胞，并达到100万倍富集。因此，本文所述的任何批量分选方法特别适合于其中靶细胞(N)的浓度非常少的情况(例如，同时分选的细胞组的大小足够大，使得对于每组甚至包括一个靶细胞都是不寻常的)。如果每组包括靶细胞的概率很高，那么本文描述的批量分选方法可能是不利的。例如，当将样本分成任意组的x个微粒时，如果每组x个微粒具有靶细胞的概率约为z％，则应用本文所述的批量分选技术可能是有益的，其中z％小于50％(例如，小于40％、小于30％、小于20％、小于15％、小于10％、小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％、小于1％、小于0.5％等)。通常，靶细胞越稀少，富集倍数增加越大。

通过仅增加施加到微流体通道的压力和/或通过减小微流体通道的长度，可以进一步增加批量分选速率。如果微流体通道(包括检测/感测区域)的长度从20mm减少到10mm，则流速可能增加到每秒1μL。因此，分选速率将增加到每秒300万个细胞。可选地，在不改变微流体通道的尺寸的情况下，将压力从1psi增加到2psi也会将分选速率增加到每秒300万个细胞。

与靶细胞一起携带的不想要的细胞的数量可以与注入流的横截面积成比例。注入流的横截面积越小，不想要的细胞在组中越少且因此将沿着靶细胞携带，并且富集倍数将越高。

图14示出了微流体盒的示例，该微流体盒被配置用于使用流体阀进行批量分选，如本文所述。该示例类似于上述图4A-9B所示的可移除微粒分选器盒。相比之下，主要区别在于图14所示的批量分选微流体盒不包括鞘流动路径(与图8所示的流线型流体路径805、805’相比)，鞘流动路径可以用于以单列方式分选细胞。可选地，可以使用图4A-9中所示的相同的盒，但是不应用来自流线型流体路径的任何流体。

如所提及，本文所述的批量分选技术可以应用于任何合适类型的微流体分选技术。例如，Zold的美国专利第4,175,662号(在图15中所示(改编自Zold))描述了以单列方法使用的气体脉冲分选技术，其通过从一对电极1520和1518产生气体脉冲来偏转靶细胞，以偏转流体动力聚焦到通道1560中心的粒子流。因为粒子一个接一个地沿着通道的中心移动，所以个体粒子可能会被偏转，用于以每秒400-500滴的分选速率进行分选。这种技术可以例如通过将设备配置成对沿着通道中心批量移动的粒子组进行分选。通过这种技术，分选速率率可以提高成百上千倍。Frazier的美国专利第7，392，908号也描述了一种流体动力聚焦鞘液流体，以沿着分选室的中心一个接一个地移动颗粒，使得每个颗粒可以被脉冲发生器分选。不是如Frazier所描述的那样将粒子的流以单列引导进行分选，而是当如本文所述的检测到目标时，甚至当通过脉冲发生器移位时，传送批量组的粒子并移位整个批量的粒子，可以将分选速率提高成百上千倍。

类似地，Thorslund的美国专利第8,387,803号描述了使用声驻波在两个通道之间移动粒子，再次描述了使用单列粒子。图16(改编自Thorslund)是使用单列分选的这种设备的一种配置。粒子的横向移动通过应用1636生成的声驻波来实现。如果粒子批量移动，则分选速率率可以提高成百上千倍。

在任何种类的微流体分选设备中，批量分选的吞吐量可能取决于批量粒子移动通过微流体通道的速度以及分选期间的位移量有多大。批量粒子在通道中移动的速度越高，分选速率可能越高。位移容积越大，分选速率可能越高。更大的位移容积可以提高分选率，因为更多的粒子可以被填充到位移容积中。在本文描述的任何变型中，照射/检测大小(例如，激光束光斑)可以具有细长的形状，使得它覆盖粒子组移动的整个通道区域。此外，激光强度可以均匀分布在整个细长检测(例如，激光束光斑)区域。例如，这可以通过生成平顶激光束形状来实现。微流体通道壁引发的内部折射也可以生成均匀的激光强度。

使用盒的方法

本文所述的用于分选包含在批量流体样本内的微粒的方法可以基于微粒的预定特性，使用本文所述的任何盒结合分选设备(例如，本文所述的流式细胞仪设备)。预定特性可以是大小、形状、独特形态、荧光强度、固有的或随后引入实验室的光学质量等。使用在本文中描述的盒100的微粒分选方法的优雅和简单性基于沿着一次性分选器盒100的长度的通道和入口的具体布置。

盒100可用于对流体介质内包含的微粒进行分选。微粒可以是细胞、细胞聚集体、或其他有机或无机微粒。典型地，微粒小于500μm、小于50μm、小于5μm，等等。

通常，分选微粒的方法包括通过调节通过流体通道的流体流速来调节施加在流体样本上的力的大小以及力的方向性。图10示出了用于对具有预定特性的那些微粒进行分选以及随后捕获和保留的盒的操作的概要流程图。通常，在步骤401处，首先通过样本装载孔112将样本引入一次性分选器盒100的样本室110。样本室110可以容纳大约几微升、几十微升、或数百微升的样本。一旦样本已经被装载到样本室110中并开始运行(步骤403)，初始负压可以通过第一入口140被施加到主通道120。然后，样本可以通过毛细作用沿微流体通道120向下行进。在一些情况下，在样本装载孔112和/或通气口处施加少量正压也是可行的，以有助于通过微流体通道120的开始部分发送样本。

可选地，该方法可以包括在批量分选(例如，分选微粒组或个体微粒)之间进行选择。例如，在一些变型中，微粒可以在包括检测器405的微流体通道内以单列排列进行排列。当流体样本沿着微流体通道120从盒的第一端102行进到盒的第二端104时，可以通过两个流量调节通道122引入流体(诸如缓冲液、溶剂、或生物介质(取决于被探寻的微粒样本))以使流体样本沿着微流体通道120居中(步骤405)。虽然未示出，但流式细胞仪装置中保留的贮存器可被加压以获得流速，该流速导致目标样本以期望的速率移动通过微流体通道120，并使每个微粒沿着微流体通道120稍稍移动。通过流体网络的各种通道的流体流速可以基于流体的初始流速、离流体流速已知的初始点的距离以及流体在其中流动的通道的横截面直径。类似地，也可以计算压力的量。

从图中可以看出，终止于沿着主通道120的单个位置的两个流量调节通道122在其空间布置上与主通道120相同。在其他示例中，两个流量调节通道122可以相对于主通道120不对称，具有不同的长度，和/或具有不同的横截面积。在该当前示例中，两个流量调节通道122容易与通道120形成相等的锐角。在该当前配置中，两个流量调节通道122与主通道120形成大约45°的角度。这种配置是优选的，因为小于45°或大于45°的角度可能不能使微粒在通道120中充分居中。此外，因为两个流量调节通道122在位置和尺寸上是相同的，所以可以使用单个控件来控制通过这些通道的流速，进一步简化了整个装置的控制和/或程序。在使用中，两个流量调节通道122向主通道120提供相等的流体流量，使得每次单个微粒沿着主通道120行进。可选地，微粒可以成组地向下通过微流体通道(例如，参见图12和图13A-13B)。

如前所述，检测区域150位于两个流量调节通道122与微流体通道120的相交点和分选区域之间。使用该装置在检测区域150中引导微粒的分选(步骤407)。流式细胞仪装置接收来自检测区域150的信号，以在微粒沿着微流体通道120通过检测区域150时探寻流体流中的微粒(步骤413)。检测器可以连续监测样本流体流，或者可以基于流体样本的流速仅在离散的时段进行监测。如果检测器确定被查询的微粒具有预定特性，则该装置可以通过激活通过第二端口并沿着分配流动路径向下的流来捕获微粒(步骤413)。系统可以包括当检测器确定微粒是否要被发送到样本容器时和当流式细胞仪装置控制器通过第二端口打开流体以将微粒分配出液滴分配端口时之间的延迟时间。

第一(废物)端口还用于将不具有预定特性的微粒吸向它。废物路径与微流体通道成一直线(尽管可能不是)，并连接到废物端口。在微粒打算行进到废物的情况下，微粒将经过分选区域进入废液路径并离开废物端口。为了防止不具有预定特性的微粒进入分配流动路径，可以在第一端口处施加少量负压。可以连续或间歇地施加少量负压(例如，在0.2psi和4psi之间)，以将废物溶液带到废物端口(步骤425)。

具有期望特性(例如，荧光)的粒子组或单个粒子可被引导至样本出口流动路径419，以用于进行收集423或进一步处理(例如，隔离单个细胞或更小的细胞组455、455’)。例如，收集的样本可以重新装载到相同的盒或不同的(新的)盒455中，以用于进一步隔离，例如通过以单列方式405使它们通过微流体通道。在一些变型中，样本可以直接连接到第二微流体通道455’，以用于以单列运行并在分配液滴419中隔离。

如上所述，一次性分选器盒与目前可用于流式细胞术的盒相比具有许多优点。由于一次性分选器盒的简单性，使得其制造相对便宜。通过协调在沿着流体路径的不同点处仅施加少量正压和负压，微粒的混合物可以基于某一特性被精确地分选。因此，每次必须运行新样本时更换盒将是经济有效的。

当特征或元件在本文被描述为在另一特征或元件“上”时，它可直接在其他特征或元件上，或也可能存在中间的特征或元件。相反，当特征或元件被描述为“直接在”另一特征或元件“上”时，没有中间的特征或元件存在。还将理解，当特征或元件被提及为“连接”、“附接”或“联接”到另一特征或元件时，它可直接连接、附接或联接到其他特征或元件，或可存在中间的特征或元件。相反，当特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接联接”到另一特征或元件时，没有中间的特征或元件存在。虽然相对于一个实施例进行了描述或示出，但是这样描述或示出的部件和元件可以应用于其他实施例。本领域技术人员还将认识到，参考“邻近”另一特征设置的结构或特征可具有与相邻特征重叠或在相邻特征下方的部分。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明。例如，除上下文明确说明之外，如本文所用的，单数形式“a(一)”、“an(一)”和“the(所述)”旨在同样包括复数形式。应当进一步理解，当术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。如本文所用的，术语“和/或”包括一种或更多种的相关联的所列项目中的任一组合和所有组合，并且可缩写为“/”。

空间相关的术语，诸如“在...下(under)”、“在...下(below)”、“低于(lower)”、“在...上(over)”、“上部(upper)”等可在本文中使用，以便于描述如附图所示的一个元件或特征到另一个元件或特征或多个元件或特征的关系。将理解的是，空间相对的术语旨在包括除了附图中描绘的取向之外的使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果附图中的设备被反向，如元件被描述为“在其它元件或特征下(under)”、“在其它元件或特征下(beneath)”，所述元件然后将被定位成“在其它元件或特征上(over)”。因此，示例性术语“在...下(under)”可涵盖在...上和在...下的两种取向。该装置可以另外地取向(旋转90度或在其他方位)，并且本文使用的空间相对描述词被相应地解释。类似地，除另外特别说明之外，术语“向上(upwardly)”、“向下(downwardly)”、“垂直(vertical)”、“水平(horizontal)”等在本文中用于说明的目的。

虽然术语“第一”和“第二”在本文中可以用于描述各种特征/元素(包括步骤)，但是这些特征/元素不应该受这些术语的限制，除非上下文另有说明。这些术语可以用于将一个部件/元件与另一个部件/元件区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一部件/元件可以被称为第二部件/元件，并且类似地，下面讨论的第二部件/元件可以被称为第一部件/元件。

在本说明书和所附权利要求书中，除非上下文另有要求，术语“包括”，并且诸如“包括”和“包含”的变型意味着可以在方法和制品中共同使用各种组分(例如，组合物以及包括器件的装置和方法)。例如，术语“包括”将被理解为暗示包含任何所述的元素或步骤，但不排除任何其它元素或步骤。

通常，本文描述的任何装置和方法应被理解为包容性的，但是组件和/或步骤的全部或子集可以可选地是排他的，并且可以表示为“由...组成”或“组成”基本上是各种组件、步骤、子组件或子步骤。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，包括在示例中所使用的，并且除非另有明确说明，所有数字可被读作仿佛前面有“约(about)”或“大约(approximately)”的词语，即使该术语没有明确出现。当描述幅度和/或位置以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内时，可以使用短语“约”或“大约”。例如，数值可以具有为设定值(或值的范围)的+/-0.1％、设定值(或值的范围)的+/-1％、设定值(或值的范围)的+/-2％、设定值(或值的范围)的+/-5％、设定值(或值的范围)的+/-10％的值等。本文中所陈述的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。

虽然上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行若干改变中的任一个。例如，在替代实施例中，通常可以改变执行各种所描述的方法步骤的顺序，并且在其他替代实施例中，可以一起跳过一个或更多个方法步骤。各种装置和系统实施例的可选特征可以被包括在一些实施例中而不被包括在其他实施例中。因此，前面的描述主要被提供用于示例性目的，并且不应被解释为限制如在权利要求中阐述的本发明的范围。

本文所包括的示例和说明通过说明而非限制的方式示出其中可以实践主题的具体实施例。如所提到的，可以利用和从其导出其他实施例，使得可以做出结构和逻辑替换和改变而不脱离本公开的范围。仅为了方便，本发明主题的这些实施例在本文中可单独地或共同地由术语“发明”来提及，并且在实际上多于一个被公开的情况下，不旨在将本申请的范围主动地限制为任何单个发明或发明概念。因此，虽然本文已经说明和描述了特定实施例，但是被设计为实现相同目的的任何布置可以替代所示的特定实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变型。在阅读以上描述后，本领域的技术人员将明白以上实施例的组合以及本文未具体描述的其他实施例。

Claims (11)

1.一种批量分选微粒的方法，所述方法包括：

将被流体包围的一组微粒传送到第一开关的检测区域中，其中，所述一组微粒内的多个微粒在垂直于所述一组微粒通过所述检测区域的流动方向的所述检测区域内的横向于所述流动方向的平面中并排和上/下相邻地布置，并且所述检测区域被配置成使得所述多个微粒在所述检测区域内流动时，所述多个微粒的所述布置被保持；

同时检查所述检测区域内的所述多个微粒，以检测何时所述一组微粒中的至少一个微粒具有预定特性；

当所述一组微粒中的至少一个微粒具有所述预定特性时，将所述一组微粒传送到样本出口流动路径中，否则将所述一组微粒通过所述第一开关传送到废物出口流动路径中；和

通过将从所述样本出口分配的所述一组微粒以单列排列通过第二开关的检测区域来传送通过所述第二开关、当在所述第二开关的检测区域内检测到具有所述预定特性的所述至少一个微粒时将所述至少一个微粒传送到所述第二开关的第二样本出口流动路径中以及将所述一组微粒中的不具有所述预定特性的微粒传送到所述第二开关的废物出口流动路径中，来从所述一组微粒中隔离具有所述预定特性的所述至少一个微粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一开关是流量开关。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，同时检查包括当所述一组微粒中的至少一个微粒具有所述预定特性并且存在于所述第一开关中时，将所述一组微粒周围的流体的流速从第一流速改变为第二流速。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，改变所述一组微粒周围的流体的流速包括添加或减去所述一组微粒周围的流体。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，同时检查包括当所述一组微粒中的至少一个微粒具有所述预定特性并且存在于所述第一开关中时，将所述一组微粒周围的流体的流速从第一流速改变为第二流速，并且其中，将所述一组微粒传送到所述样本出口流动路径中包括当所述一组微粒周围的流体以大约所述第二流速行进通过所述第一开关时将所述一组微粒传送到所述样本出口流动路径中并且将所述一组微粒分配出所述样本出口流动路径，否则当所述一组微粒周围的流体以大约所述第一流速行进通过所述第一开关时，将通过所述第一开关的所述一组微粒传送到所述废物出口流动路径。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述一组微粒传送到所述检测区域包括将所述一组微粒传送通过包含所述第一开关的盒。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，对沿着所述废物出口流动路径的流体流的阻力高于对沿着所述样本出口流动路径的流体流的阻力。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组微粒是一组细胞。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所检测的预定特性选自以下中的一个或更多个：形状、大小和荧光强度。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述一组微粒周围的流体加压至预定压力或压力范围。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述第二开关的样本出口分配具有所述预定特性的所述至少一个微粒。

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