CN110248735A - 用于分选生物流体的自动化机器 - Google Patents

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Abstract

一种技术涉及一种用于分拣的机器。可移除盒(100)包括纳米流体模块(300)。可移除盒(100)包括输入端口(102)和至少两个输出端口(112,114)。所述纳米流体模块(300)配置成对样品流体(404)进行分选。保持器(400)被配置为接收所述可移除盒(100)。加压系统(820)被配置为耦合到所述可移除盒(100)的输入端口(102)。所述加压系统(820)被配置为将所述样品流体(404)驱动到所述纳米流体模块(300)中以分离到所述至少两个输出端口(112,114)。

Description

用于分选生物流体的自动化机器
技术领域
本发明一般涉及分选，更具体地，涉及用于自动分选生物流体的方法和机器。
背景技术
生物实体(例如细胞、蛋白质、脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)等)的分离和分选对于大量生物医学应用是重要的，包括诊断、治疗、细胞生物学和蛋白质组学。用于医学、工业和研究的纯化生物胶体的有效且精确的方法非常复杂。样品溶液的连续处理具有优势。而现有技术中的解决方案，例如超速离心或高压色谱不能提供这样的优点。
因此，在现有技术中存在解决上述问题的需求。
发明内容
根据本发明的具体实施方式，提供了一种装置。该装置包括可移除的盒，其包括纳米流体模块。所述可移除盒包括输入端口和至少两个输出端口。纳米流体模块配置为对样品流体进行分选。支架被配置为容纳所述可移除盒，并且加压系统被配置为联接到该可移除盒的所述输入端口，所述加压系统被配置为将所述样品流体驱动到所述纳米流体模块中以分离到所述至少两个输出端口。
根据本发明的具体实施方式，提供了一种配置装置的方法。该方法包括提供包括纳米流体模块的可移除盒。该可移除盒包括输入端口和至少两个输出端口，并且所述纳米流体模块被配置为对样品流体进行分选。该方法包括定位位于支架中的可移除盒，并将加压系统连接到该可移除盒的所述输入端口。所述加压系统被配置为将样品流体驱动到所述纳米流体模块中以分离到所述至少两个输出端口。
根据本发明的具体实施方式，提供了一种用于分离样品流体的自动化机器。该机器包括可移除盒，其包括纳米流体模块。可移除盒包括输入端口和至少两个输出端口，并且所述纳米流体模块被配置为对所述样品流体进行分选。该机器包括：支架，被配置为容纳所述可移除盒；以及加压系统，被配置为耦合到所述可移除盒的所述输入端口。所述加压系统配置成将所述样品流体驱动到所述纳米流体模块中以分离到所述至少两个输出端口。此外，该机器包括控制器，该控制器被配置为通过根据操作参数控制所述加压系统来自动控制所述可移除盒中的压力。所述控制器被配置为从用户界面接收所述操作参数。
根据本发明的具体实施方式，提供了一种配置自动化机器用于分离样品流体的方法。该方法包括提供包括纳米流体模块的可移除盒。该可移除盒包括输入端口和至少两个输出端口，并且所述纳米流体模块被配置为对所述样品流体进行分选。该方法包括提供被配置为容纳所述可移除盒的支架，以及提供被配置为耦合到所述可移除盒的所述输入端口的加压系统。该加压系统被配置为将所述样品流体驱动到所述纳米流体模块中以分离到所述至少两个输出端口。此外，该方法包括提供控制器，该控制器被配置为通过根据操作参数控制所述加压系统来自动控制所述可移除盒中的压力。所述控制器被配置为从用户界面接收操作参数。
根据本发明的具体实施方式，提供了一种操作自动机用于分离样品流体的方法。该方法包括：一旦从可移除盒中移除了保护性包装，并且在所述可移除盒的输入端口处接收样品流体，就将所述可移除盒插入到支架中。而且，该方法包括通过用户界面接收操作参数的输入，其中所述操作参数选自流速、运行时间和压力设定点。该方法包括处理所述样品流体，并且处理包括由控制器启动泵以对所述可移除盒加压，以及通过压力传感器监测所述可移除盒的压力，使得所述压力的值被供给到所述控制器。该处理包括响应于所述压力下降到预定阈值以下的值，由所述控制器重新启动所述泵以恢复所述压力，并且响应于预定时间，警告用户所述样品流体的处理完成因此可以移除所述可移除盒。
附图说明
现在仅通过示例的方式参考说明书附图来描述本发明的具体实施方式，其中：
图1A是根据本发明具体实施方式示出的自动化机器中使用的盒的示意图。
图1B是根据本发明具体实施方式示出的所述盒的另一视图的示意图。
图2示出了根据本发明具体实施方式的分解成两半的所述盒的示意图。
图3是根据本发明具体实施方式示出的装配在所述盒内部的纳米流体模块的示意图。
图4是所述自动化机器的剖视图，示出了根据本发明具体实施方式的插入了所述盒的所述支架。
图5是所述自动化机器的示意图，示出了根据本发明具体实施方式的插入了所述盒的所述支架400。
图6是所述自动化机器的另一视图的示意图，示出了根据本发明具体实施方式的插入了所述盒的所述支架。
图7A是根据本发明具体实施方式示出的所述纳米流体模块的剖视图。
图7B是所述纳米流体模块的一部分的示意图，示出了根据本发明具体实施方式的nanoDLD阵列之一。
图8是根据本发明具体实施方式示出的用于操作的所述控制和反馈回路的示意图。
图9是根据本发明具体实施方式示出的配置装置的方法的流程图。
图10是根据本发明具体实施方式示出的用于分离样品流体的自动机器的方法的流程图。
图11A是根据本发明具体实施方式示出的操作用于分离样品流体的自动化机器的方法的流程图。
图11B延续根据本发明具体实施方式示出的图11A的流程图。
详细说明
将参照相关附图来描述本发明的各种实施例。在不脱离本文件的范围的情况下，可以设计出本发明的替代实施例。应注意，在以下描述和附图中的元件之间阐述了各种连接和位置关系(例如，上方，下方，相邻等)。除非另有说明，否则这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且不旨在限制这方面。因此，实体的耦合可以指直接或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接的位置关系。作为间接位置关系的示例，在层“B”上形成层“A”包括其中一个或多个中间层(例如，层“C”)处在层“A”和层“B”之间的情况，只要层“A”和层“B”的相关特性和功能实质上并不被该中间层所改变。
本发明的各种实施例的描述是为目的说明，但并非意在穷举或局限于所讨论的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。此处选择使用的术语仅是为了最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中发现的技术的技术改进、或者使本领域普通技术人员能够理解此处讨论的实施例。
术语“约”及其变体意在包括与基于可用在提交申请时的设备的特定数量的测量相关的误差程度。例如，“约”可以包括给定值的±8％或5％，或2％的范围。
在微米(10-6)范围的分选已经使用Si基芯片实验室的方法证明。关于这方面的其他信息在KeithJ.Morton等人的题为“Hydrodynamic Metamaterials：MicrofabricatedArrays To Steer，Refract，and Focus Streams of Biomaterials”的论文中进一步讨论，在PNAS 2008 105(21)7434-7438(出版于2008年5月21日之前)。论文“HydrodynamicMetamaterials：Microfabricated Arrays To Steer，Refract，and Focus Streams ofBiomaterials”讨论了它们对光学器件的理解，该理解来自于把光看成直线移动的颗粒以及进入介质中时发生折射，在介质中光的速度是材料依赖性的。该论文表明，在层流高Peclet系数流体中穿过结构化的各向异性流体动力学介质的物体沿着类似于光学中的光线的轨迹移动。一个例子是称为确定性横向位移(DLD)阵列的周期性微制造柱阵列，其是高分辨率微流体粒子分选器。这个柱(post)阵列是不对称的。每个连续的下游行相对于前一行移位，使得阵列轴相对于通道壁和流体流动方向形成角度α。在操作期间，大于某个临界尺寸的粒子在每一行上通过柱子横向移位，并且在所谓的“碰撞”模式下沿着确定的路径穿过阵列。碰撞颗粒的轨迹遵循阵列轴角α。小于临界尺寸的颗粒遵循流动流线，以周期性的“锯齿形”模式迂回行进通过柱(post)阵列。
在生物学和医学中，胶体物质的纯化是普遍存在于所有形式的合成、诊断、治疗和研究的。生物胶体，如大分子(蛋白质、核酸、多糖和蛋白质复合物)、囊泡(外泌体、细胞外囊泡、突触囊泡和oncosomes)、病毒、细胞器和孢子都被分离，以便从复杂的液体中加工净化形式。在医学、研究和工业中广泛使用的主要净化形式包括色谱法(例如，HPLC、FPLC、SEC)、基于磁珠的分离、凝胶电泳、过滤和超速离心(UC)。这些方法有五大缺点：(1)高成本设备和技术专长(HPLC，UC)、交叉污染(过滤，凝胶)、批处理(凝胶，HPLC，UC和过滤)、加工时间长(UC)，HPLC和凝胶)、或分辨率差(凝胶，过滤)。除了UC之外，所有这些方法都依赖于具有多分散性质的多孔介质，这导致该技术的尺寸分离能力的分散。UC依赖于产生足够强的伪力以实现纳米级粒子的沉降，并且这需要大量的能量和时间。过滤通常是经济而快速的，但是可能需要高能量输入来驱动颗粒通过过滤介质，并且由于材料固有的堵塞而导致有限的容量(因此样品的高损失)。
纳米介质，诸如具有良好定义的设计和操作参数的nanoDLD阵列导致更高精度的分离剖面。此外，nanoDLD阵列通过单颗粒分辨率的连续流动过程分离颗粒，从而产生具有更长使用寿命和处理经济性的介质。为了利用nanoDLD的功能，需要在工作设备中实现允许用户接口的分离技术。本发明的实施例被配置为通过提供用于生物学、化学和材料科学应用的分离系统来解决该问题。
本发明的实施例提供的结构和方法，其可以在多种类型的设备中来实现。该装置用于将胶体溶液注入纳米流体或微流体网络中，基于选择标准(例如，尺寸或表面化学)分离胶体，并收集纯化的材料用于进一步处理或测定。本发明的实施方案通过允许连续处理样品溶液并且大大降低系统复杂性的需要来改进现有技术(例如，超速离心、高压色谱等)，提供实施的经济性和简单性。
实施例提供一种使用源自于能够分离基于尺寸小至20纳米(nm)或更低的胶体的纳米确定性横向位移(DLD)网络的并联阵列形成的芯模块装置。nanoDLD模块内部的nanoDLD网络设计允许选择分离的粒子大小。nanoDLD模块提供足够的流体通量，以在临床和研究相关的规模/时间提供1毫升/小时(mL/小时)或更多的处理。
本发明的实施例提供一种自动结构/机器，它由一个用于分离中隔离胶体的装置组成，基于胶体尺寸，把胶体隔离为两个或更多个输出流，其每一个输出流具有一个范围的尺寸(分装)。该装置由能够分离胶体的纳米流体模块组成，例如，使用嵌入一次性盒中的nanoDLD阵列。操作员可以直接在需要分离的胶体的环境中使用该自动化机器而只需很少的培训。因此，实施例不需要训练有素的生物学家、化学家、生物化学家等来操作该自动化机器。此外，该自动化机器使其操作简单，使得操作者不需要理解该自动化机器的内部工作。
图1A是根据实施例的在所述自动机器使用的盒100的示意图。图1B是根据实施例的盒100的另一视图的示意图。图2是示出根据实施例的盒100被拆卸成两半的示意图。图3是根据实施例的盒100内部的纳米流体模块300的示意图。
所述盒100可插入支架400和自支架400移除(如图4，图5和6所示)。在一些实施例中，所述盒100是一次性的。在运行所述自动化机器500之后，操作者可以以与例如处理其他生物或生物医学废物相一致的方式提取分离的胶体并丢弃所述盒100。所述盒100可以由塑料、陶瓷、复合材料、金属(例如钢或铝)等制成。在一些情况下，可以在所述盒100上执行灭菌过程，使得所述盒100可以再次被使用。
所述盒100具有用于接受输入流体(例如，待分离的样品)和收集输出流体(已分离的部分)端口。在该示例中，所述盒100具有一个输入流体端口102和三个输出流体端口其表示为(一个)分离输出端口112和(两个)废物输出端口114。输入流体端口102连接到用于容纳样品流体404的储存器406(如图4中)。尽管示出了三个输出端口112和114，但是所述盒100仅需要两个输出端，一个用于废液，一个用于分离的/良好的流体(分离输出端口112)。
所述输入流体端口102垂直通过管道(一个或多个)进入纳米流体模块300的输入端，而输出的流体端口112和114垂直通过管道进入所述纳米流体模块300的输出端。所述输入流体端口102和所述输出流体端口112和114直立和/或成角度定位，以防止在处理流体时溢出。所述输入流体端口102在分离之前向所述纳米流体模块300提供输入，而输出流体端口112和114在分离之后接收来自所述纳米流体模块的输出。
密封材料诸如，例如，膜、垫片、O形环等，是为了给所述纳米流体模块300中的每个端口的连接上提供气密密封。也就是说，在盒100和纳米流体模块100之间形成气密密封。在该示例中，示出了五个O形环座108，并且O形环座108被配置为保持O形环以密封/连接到所述纳米流体模块300的端口。为清楚起见，没有O形环示于O形环座。图2示出了两个顶部O形环座108与纳米流体模块300上的两个纳米流体输入端口202匹配，而三个底部O形环座108与纳米流体模块300上的三个纳米流体输出端口204匹配。所述盒100可以由后半部120和前半部122制成。所述纳米流体模块300可以放置在所述前半部122中的纳米流体模块槽124中，如图2所示。所述后半部120和前半部122可以一起闭合使得所述纳米流体模块300的输入和输出(例如，纳米流体输入端口202和纳米流体输出端口204)与连接到所述输入流体端口102和输出流体端口112和114的内部管道(即，所述盒100内的通道)对准。例如，图1示出了示例性的O形环座104、108、126，在其中O形环(或其它密封材料)可以安装就位以提供接口之间的紧密密封。所述O形环座108在一侧连接到纳米流体模块300，而另一侧可以连接到垂直(即，连接)于输入流体端口102的馈送线110。其他馈送线垂直于输出所述流体端口112和114。
作为将后半部120连接至前半部122的一个实例，在后半部120和前半部122设置有紧固件孔106。紧固件可通过插入紧固件孔106以紧密地密封所述盒100的后半部120到其前半部122以使得O形环座108中的O形环对准纳米流体模块300的输入和输出。类似地，O形环座126和136中的O形环紧密地密封到所述纳米流体模块300的前面和后面。在该示例中，所述紧固件可以是紧密地密封所述后半部120到所述前半部122的螺钉。在其它实例中，粘合剂可被用于将所述后半部120密封到所述前半部122。图1B中密封线150被示出一半而另一半未示出。应当理解，所述盒100的半部的精确配置可以根据需要进行修改，或者甚至可以相反。所述盒100可以以其他方式构造，例如，其中所述纳米流体模块300被层压在若干层材料之间以形成复合盒，或者将纳米流体模块300直接制造成盒100的一半。紧固件可以是可拆装的(例如，螺钉、销)或不可拆装的(例如，化学粘合，焊接，层压)。所述盒100可以由若干层/组件组成，形成若干隔室，用于将若干纳米流体模块300安装到单个单元中。
所述盒100也可包含任何附加的电子设备、传感器、指示器、无菌屏障和/或防篡改期望功能的措施。所述盒100可具有对准凹口116以确保所述支架400中的正确对准。
图4是自动机500的横截面图，其示出根据实施例的插入在所述盒100中的所述支架400。图5是所述自动化机器500的示意图，示出了根据实施例插入所述盒100的所述支架400。图6是所述自动化机器500的另一视图的示意图，示出了根据实施例的插入盒100的支架400。
所述盒100加载到所述支架400，其刚性地固定在所述盒100的适当位置，并且在所述盒100和一个空气压缩机泵804之间提供了一个接口(经由顶盖506的空气吸入口512)(见图8)。所述支架接口通常包括具有适当配件的通道(例如，包括馈送线514、密封材料等)，以在泵入口管512和所述盒100之间提供气密密封。安装在支架上接口(顶盖506的空气吸入口512)的密封材料在所述盒100的输入端口102上产生气密密封。压缩机泵804在所述盒100的输入端口侧(通过输入端口102)产生驱动压力，使得驱动压力将所述样品流体404推入所述纳米流体模块300(经由纳米流体输入端口202)。通过驱动压力将所述样品流体404推入并通过所述纳米流体模块300，处理所述样品流体404，然后从所述纳米流体模块300(经由纳米流体输出端口204)发射到所述盒100的相应输出流体端口112和114中。来自所述压缩机泵804驱动压力的大小决定了通过所述纳米流体模块300样品的流动速率。在一个实现中，(在线)压力传感器802监控在所述盒100中的设定压力。来自压力传感器802的该信号反馈到控制器808，控制器808可以调节所述泵804的泵速，以便将压力调节回设定点。所述控制器808可以是微控制器，具有处理器和存储器的计算机等。用户界面810被配置为允许操作者设置压力并监控所述自动化机器500中的流体处理的时间进程。所述用户界面810可以是图形触摸屏、具有触摸功能的液晶显示器(LCD)屏幕、控制旋钮和/或键盘，其允许操作者输入用于与所述系统500交互的命令。
所述自动机500的设计被配置为使得仅在所述盒100被暴露于样品流体40。所述支架400和所述泵804从所述盒100的分离消除交叉污染问题，因为只有所述盒100与样品流体404接触。所述支架400从不接触与所述流体404接触的任何部分。一旦所述样品404被分离(即，流过所述盒100的所述纳米流体装置300)，可以从盒100(通过所述分离输出端口112和废物输出端口114)中移除单独的分离的部分，以及盒100从支架400中取出并丢弃。所述盒100与所述支架400和泵804的这种隔离允许其他盒100用于分离其他样品流体404，而所述支架400和(自动机器500的)泵804不会受到先前移除的盒100的先前处理(即分离样品流体404)的污染。
所述自动机500可以包括另外的实施方式。粒子计数器传感器或光学器件可以嵌入纳米流体模块300中。所述粒子计数器传感器或光学器件被配置为监测所述纳米流体模块300上的输入/输出粒子流并且提供关于所述纳米流体模块300上的分离进程的反馈(整合在芯片中)。流体水平传感器可以在盒端口中，例如废物输出端口114、分离输出端口112和输入端口102.所述盒端口中的流体水平传感器可以报告流体进出纳米流体模块300的速率。
可以包括在所述盒100的任何所述废物输出端口114和分离输出端口112的流体喷射器。流体喷射器被配置为从所述废物输出端口114和分离输出端口112传输流体的等分试样到外部的辅助设备例如，质谱仪、吸收光谱仪、粒子跟踪仪等，以允许实时分析输出样品。这些附加分析可以反馈到所述控制器808中以微调所述泵804的操作。例如，可以将样品的等分试样进料到质谱仪中以监测特定胶体的浓度。如果纳米流体网络内的操作速度改变(例如，由于样品粘度或与纳米流体模块300中的表面的相互作用)，这可能导致分离条件改变并导致污染物进入样品输出。如果在质谱仪中观察到残留的胶体(污染物)，则该信息可以反馈到所述控制器808中并用于调节压力，从而调节流速，以校正污染。
在一些实施方案中，泵804可以是一个压缩空气罐以提供压缩空气。在一些实施例中，泵804可以是产生压缩空气/气体的化学反应。应注意，驱动压力可由液体而不是空气产生。这可以通过在样品存储器406上使用注射器泵或活塞泵实现，而不是空气压缩机/泵804。
为了降低污染的风险，一次性密封材料(例如垫片，O形环)可被包括在适应所述支架400接触所述盒100的部件中。例如，所述顶盖506安装在所述顶盒100的输入端口102形成密封，使得空气可以通过供给管线514流入所述入口端口512，以便进入所述盒100的输入端口102。一次性密封材料的示例可以包括：薄的、膨胀的聚四氟乙烯O形圈或薄的n-buna橡胶层，具有结构化的孔，其提供压缩以产生密封并且可以附接并密封到所述盒100(或在样品加载之后和运行机器之前作为单独的部件提供到盒/支架上)。在使用之后，这些材料可以与盒100一起处理，防止任何可能的样品残留在支架上和盖子上的空气入口周围。
参考图4,5和6所示，所述自动化机器500的所述支架400可具有各种设计。在一个实施方式中，所述支架400包括平台502，所述盒100位于所述平台502上。支撑件504将所述盒100保持在适当位置并与所述盒100上的所述对准凹口116对准，使得操作者可以容易地安装所述盒100。所述顶盖506可以通过锁定螺钉508保持就位。锁定螺钉508可以连接到支撑件中的铰链510，使得所述锁定螺钉508可以被松开并落到相对侧。通过松开所述螺钉508，可以移除所述顶盖506。在一种情况下，所述盖子506可以在插入和/或移除所述盒100期间以及在输入所述样品流体404期间放置在保持销钉610上。所述盖子506可以具有盖子销钉612，其在更换盒期间定位成位于所述保持销钉610上。当所述支架400中不存在盒100时，在支撑件504和平台502之间留有空隙或袋。
歧管650可被包括在所述自动机500中。所述歧管650可以被用于压力传感器和压缩空气进气。所述歧管650可通过紧固件穿过紧固件孔408连接到所述支架400。所述歧管650可具有输入连接端口604，其接收来自所述泵804的压缩空气。所述歧管650可具有通过(内部)馈管从所述输入连接端口604接收压缩空气的输出连接端口606。所述输出连接端口606被配置为通过，例如，管/软管450经过所述顶盖506的压缩空气入口端口512。所述管450一端连接到所述输出连接端口606，另一端连接到所述空气入口端口512。所述歧管650可包括歧管释放端口620，其配置成在空气压力达到和/或超过空气压力阈值时打开和释放压力。在一些情况下，所述自动化机器500可以处于具有其自身气压连接的实验室或医院环境中。在这种情况下，所述输入连接端口604可以通过软管(未示出)连接到医院的气压连接器以接收空气压力以驱动所述自动化机器500.在这种情况下，值(未示出)可以通过自动打开和关闭所述歧管释放口620释放空气以降低空气压力。所述压力传感器802(例如，在所述歧管650中)可以连接到继电器(未示出)以打开和关闭该值，从而允许空气压力通过所述歧管释放端口620释放。此外，所述控制器808可以被配置为控制所述值的打开和关闭，以在空气压力达到和/或超过空气压力阈值时通过所述歧管释放端口620释放空气。
盒100可以包括并行或串行连接的多个纳米流体模块300。在串联连接中，多个纳米流体模块300允许多个处理步骤。在并联连接中，多个纳米流体模块300被配置为通过减少给定样品的处理时间来增加输出容量。每个纳米流体模块300可以影响相同的分离或不同尺寸的分离，以允许将单个样品分级成几个尺寸的分离部分
图7A和7B示出了根据实施例的纳米流体模块300的示例。应当理解，纳米流体模块300的设计可以根据需要变化，并且提供图7A和7B是出于解释目的而非限制。图7A是根据实施方案的纳米流体模块300的剖视图。图7B是纳米流体模块300的一部分的示意图，示出了根据实施例的nanoDLD阵列702之一。
在图7A中，所述纳米流体装置300描绘了两个纳米流体输入端口202的局部视图，同时示出了所述三个纳米流体输出端口204的器件层704。分离的器件层704是堆叠芯片，每个芯片具有两个并联的nanoDLD阵列702。如在放大视图750中所见，每个器件层704在顶部具有密封层706以防止所述样品流体404溢出。中心通孔允许所述样品流体404流到每个器件层704，观察相应的纳米流体输入端口202和纳米流体输出端口204。图7B示出了阵列702上的一个nanoDLD阵列702的样品流和在同一器件层704上的另一个nanoDLD阵列70(具有相同的操作)。在图7B中，所述样品流体流过所述纳米流体输入端口202并沿流动方向流过所述nanoDLD阵列702。设计该特定的nanoDLD阵列702，使得小于临界尺寸的胶体/颗粒通过沿流动方向流动而通过纳米流体(废物)输出端口204输出。然而，等于或大于临界尺寸的胶体/颗粒经由微通道在位移箭头的方向上流动到纳米流体(分离物)输出端口204。因此，样品流体404已经分离。如上所述，该相同器件层704的另一半具有设计用于执行相同操作的nanoDLD阵列702。两个nanoDLD阵列702都将等于或大于在位移箭头方向上的临界尺寸流的胶体/颗粒输出到相同的纳米流体(分离物)输出端口204，但是将它们的废物输出输出到两个单独的纳米流体(废物)输出端口204(在这个设计中)。这就是盒100相应地具有两个废物输出端口114和一个分离输出端口112的原因。如上所述，同时对每个器件层704并行地执行相同的操作。
图8是根据实施例的用于操作的控制和反馈回路的示意图。该控制和反馈回路包括用户界面810、控制器808、加压系统820、压力传感器802和自动机器/系统500。在一个实施方式中，所述加压系统820可包括泵804和压缩空气罐806(和/或压力传感器802)。
为了说明的目的而不是限制，所述操作机器/系统500的一个示例场景提供如下。将新的盒100从其保护包装中取出。保护包装使盒100保持无菌和/或处于无菌环境，直到盒100准备好使用。每个盒100在内部配备有纳米流体模块300。将盒100装入所述支架400并固定。所述盒100可在输入流体端口102上具有无菌屏障，并且输入流体端口102上的任何无菌屏障被移除，从而暴露出任何所需的密封材料，例如安置在所述O形环座104中的O形环。该无菌屏障，Mylar纸(例如，聚酯膜或塑料片)等，可以弹性附着(通过粘合剂)到盒100，以覆盖输入端口102。
将所述样品流体404添加到所述盒100的输入流体端口102。所述输入端口102具有一个存储器406，用于保持所述样品流体404。通过注射器、移液管和/或自动注射器，样品流体404可以被添加到输入端口102。
所述支架400的顶盖506被关闭，从而提供气密密封在所述盒输入端口102被处理。由所述控制器808处理和控制，操作者在所述用户界面810上选择期望的操作参数，诸如，例如流速、运行时间、要被分离的胶体尺寸的目标范围、目标输出量、目标输入体积注射、输入流体的粘度、胶体(一个或多个)的浓度、压力设定点等。所述控制器808被配置为根据所选择的操作参数来操作所述机器500。所述操作员通过选择运行启动自动机器500运行和/或机器500在设置了所需的操作参数后自动开始运行。
响应于经由所述用户接口810接收到的操作参数，所述控制器808打开所述空气泵804和使用压力传感器802以监视压力来调整(增加和/或减小)泵速到所需的设定压力点。所述泵804将盒100中的空气压缩到设定压力，然后关闭。在空气流到所述自动化机器500之前，所述泵804可以将压缩空气泵送到压缩空气罐806中。压缩空气压力将所述样品流体404驱动到所述盒100内的纳米流体模块300中。所述样品流体404在纳米流体模块300的纳米流体网络中的合成流动提供了用于实现胶体分离的工作能量。纳米流体模块300中的nanoDLD阵列702(或类似的纳米结构)基于尺寸将流动的样品流体404中的胶体分离成两个或更多个流。这取决于nanoDLD设计的细节。
分离后的胶体流在纳米流体模块300中被分流进入分离通道并且路由到纳米流体模300的纳米流体输出端口204。分离后的胶体分离组分从所述纳米流体模块300的所述纳米流体输出端口204发射并收集在所述盒100的输出端口112和114。在该设计中，所述纳米流体模块300的两个外部纳米流体204输出端口输出到废品输出端口114，而中心纳米流体输出端口204输出到分离的输出端口112。
所述压力传感器802在处理期间监控盒100中的压力，并且如果压力下降到低于预定义的阈值(例如，低于设定点)时，所述控制器808打开所述泵804以恢复压力。该处理过程继续，直到所述系统500运行所需的时间总量。所述控制器808通过闪光灯、发声警报和/或运行结束两者警告用户。
所述操作者取下在所述盒100的输出流体端口112和114上的任何无菌屏障。该操作者然后可从输出端口112和114单独移走每个被分离后的流体组分，例如，通过注射器、移液管和/或自动注射器。所述操作者将所述盒100从所述支架400中取出并丢弃它，以及任何污染的密封材料。然后可以将收集的分离后的分离组分用于任何另外的制备或分析步骤。
图9是根据实施例配置装置500的方法的流程图900。在框902处，提供包括纳米流体模块300的可移除盒100，其中可移除盒100包括一个输入端口102和至少两个输出端口(例如，至少一个分离输出端口112和一个废物输出端口114)。其中纳米流体模块300被配置为对样品流体404进行分选。在框904处，可移除盒100被配置为定位在支架400的空隙中。在框906处，加压系统820联接到可移除盒100的输入端口102，并且加压系统820配置成将样品流体驱动到纳米流体模块300中以分离到所述至少两个输出端口112和114。。
所述加压系统820包括泵804和加压罐806，用以驱动样品流体通过纳米流体模块300，泵804被配置为根据预定的操作参数来控制，泵804不是通过手动驱动(即，不是用户按压的注射器)。
所述加压系统820包括连接端口，其中，所述连接端口具有第一连接端口604被配置为接收空气，以及第二连接口606被配置为加压至可移除盒100的输入端口102后排出空气的。在一种实施方式中，所述歧管650可以是所述加压系统820的一部分。所述加压系统820联接到压力传感器802，其中压力传感器802配置成监测由可移除盒100接收的压力。所述压力传感器802可以在所述歧管650中、在将所述歧管650连接到所述空气入口512的管线450中和/或在从所述压缩空气罐806到所述歧管650的管线中。控制器808配置成控制驱动到所述可移除盒100中的空气的压力。
用户接口810被配置为接收来自用户的操作参数。所述控制器808连接到所述用户界面810，并且所述控制器808配置成根据所述操作参数并根据来自所述压力传感器80的反馈来控制所述加压系统820的泵804的操作。所述纳米流体模块300可密封地耦合至所述盒100，该纳米流体模块300包括一个或多个纳米确定性横向位移(DLD)阵列。
所述支架400包括支撑件504创建的空隙，使得所述可移盒100在支撑件504之间装配。所述支架400包括具有连接到馈送线514的空气吸入口512的顶盖506，该顶盖506可密封地连接到所述可移除盒100的所述输入端口102，使得来自加压系统820的空气经由所述馈送线514被驱动到所述顶盖506的空气入口端口512中到达可移除盒的所述输入端口102。
支架400被配置为操作其他可移除盒100，其具有与所述可移除盒100不同的配置。所述其他可移除的盒选自：具有多个纳米流体模块300的第一可移除盒，具有多个并联的多个纳米流体模块300的第二可移除盒，从而与不具有多个并联纳米流体模块300的所述可移除盒相比增加了样品流体的流体流动，第三可移除盒具有串联的多个纳米流体模块，从而与不具有多个串联的纳米流体模块的可移除盒相比进一步分离样品流体，以及第四可移除盒，其具有多个纳米流体模块300和具有多于至少两个输出端口，使得样品流体被分离成比所述可移除盒更多的部分，以及第一、第二、第三和第四个可移除盒的组合。
图10是根据实施例的一个自动机500分离样品流体的方法的流程图1000。在框1002，提供包括纳米流体模块300的可移除盒，并且所述可移除盒100包括输入端口102和至少两个输出端口112和114，其中所述纳米流体模块300被配置为对样品流体进行分选。在框1004，提供包括空隙的支架400用于接收所述可移除盒100。在框1006处，加压系统820被配置为耦合到所述可移除盒100的输入端口102，加压系统820被配置为将样品流体驱动到所述纳米流体模块300中以分离到至少两个输出端口112、114。在框1006处，所述控制器808被配置为根据操作参数控制加压系统802来自动控制可移除盒100中的压力，其中控制器808被配置为从用户界面810接收操作参数。
图11A是根据实施例的操作自动化机器500用于分离样品流体的方法的流程图1100。图11B是图11A中的流程图1100的延续。在框1102处，所述自动机器500被配置为一旦从可移除盒100移除保护性包装并且一旦从所述可移除盒100的输入端口102移除无菌屏障就接收将可移除盒100插入到支架400中。在框1104处，自动机器500配置成将样品流体接收到可移除盒100的输入端口102。在框1106处，所述自动化机器500被配置为通过所述用户界面810接收操作参数的输入，其中操作参数选自由流速、运行时间和压力设定点构成的组。
在框1108中，自动机器500被配置为执行处理所述样品流体。所述自动机器500的自动化处理包括由控制器808启动泵804以对可移除盒100加压(在框1110处)，通过压力传感器802监测可移除盒100的压力使得压力值被馈送给所述控制器808(在框1112)，响应于压力值下降到预定阈值以下，通过控制器808重新启动泵804以恢复压力(在框1114)，并且响应于预定时间，警告用户样品流体的处理已完成因此可移除盒100可被移除(在框1116处)。
技术效果和益处包括结构和方法，其用于生物胶体的复杂解决方案(例如，直径为10nm或更大的颗粒)的连续处理使得基于粒径把所述胶体分离成两个或更多个输出流。与超速离心机和大多数色谱方法相比，技术益处还包括用于样品处理的明确定义的分离介质，例如微制造的nanoDLD阵列、连续样品处理的能力以及更低的能量输入和系统复杂性。技术益处包括无需处理化学添加剂(例如，沉淀剂、洗涤剂)，从而减少胶体污染或聚集的可能性。另外，该结构和方法可以对相关的生物胶体(外来体和其他脂质囊泡)、核酸、大分子、蛋白质复合物、细胞器、蛋白质衣壳和区室、孢子、花粉、细胞、纳米晶体和微晶进行操作。该结构的占地面积减小，可实现移动和远程操作应用的便携性。
在任何可能的技术细节结合层面，本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路配置数据或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (25)

1.一种装置，包括：
包括纳米流体模块的可移除盒，所述可移除盒包括一个输入端口和至少两个输出端口，其中所述纳米流体模块被配置为对样品流体进行分选；
支架，配置为接收可移除盒；和
加压系统，被配置为耦合到所述可移除盒的所述输入端口，所述加压系统被配置为将所述样品流体驱动到所述纳米流体模块中以分离到所述至少两个输出端口。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述加压系统包括泵和加压罐以驱动所述样品流体通过所述纳米流体模块，所述泵被配置为根据预定的操作参数进行控制，所述泵不是手动驱动的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述加压系统包括连接端口，所述连接端口具有被配置为接收空气的第一连接端口和被配置为在所述可移除墨盒的所述输入端口被加压之后排出空气的第二连接端口。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述加压系统耦合到压力传感器，所述压力传感器配置成监测由所述可移除盒接收的压力。
5.根据权利要求4所述的装置，其中控制器配置成控制驱动到所述可移除盒中的所述空气的所述压力。
6.如权利要求5所述的装置，其中，用户界面被配置为从用户接收操作参数。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述控制器连接到所述用户界面，所述控制器配置成根据所述操作参数并根据来自所述压力传感器的反馈来控制所述加压系统的泵的操作。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述纳米流体模块可密封地耦合到所述可移除盒，所述纳米流体模块包括一个或多个纳米确定性横向位移(DLD)阵列。
9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中：
所述支架包括产生空隙的支撑件，使得可移除的盒安装在支撑件之间；和
所述支架包括顶盖，所述顶盖具有连接到馈送线的空气入口端口，所述顶盖可密封地连接到所述可移除盒的所述输入端口，使得来自所述加压系统的空气被驱入所述顶盖的所述空气入口端口中通过馈送线到达所述可移除盒的所述输入端口。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述支架被配置为与具有与所述可移除盒不同配置的其他可移除盒一起操作，所述其他可移除盒选自由以下组成的组：
具有多个纳米流体模块的第一可移除盒；
具有多个并联的纳米流体模块的第二可移除盒，与不具有多个并联的纳米流体模块的所述可移除盒相比，增加了所述样品流体的流体流动；
具有多个串联的纳米流体模块的第三可移除盒，与不具有多个串联的纳米流体模块的所述可移除盒相比，进一步分离样品流体；
具有多个纳米流体模块并且具有多于所述至少两个输出端口的第四可移除盒，使得所述样品流体被分离成比所述可移除盒更多的部分；和
所述第一、第二、第三和第四可移除盒的组合。
11.一种配置装置的方法，该方法包括：
提供包括纳米流体模块的可移除盒，所述可移除盒包括一个输入端口和至少两个输出端口，其中所述纳米流体模块被配置为对样品流体进行分选；
将所述可移除盒放入支架中；和
将加压系统连接到所述可移除盒的所述输入端口，加压系统配置成将样品流体驱动到纳米流体模块中以分离到至少两个输出端口。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述加压系统包括泵和加压罐，以便驱动所述样品流体通过所述纳米流体模块，所述泵配置成根据预定的操作参数进行控制，所述泵不是手动驱动的。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述加压系统包括连接端口，所述连接端口具有第一连接端口和第二连接端口，所述第一连接端口被配置为接收空气，所述第二连接端口被配置为在被加压到所述可移除盒的输入端口之后排出所述空气。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述加压系统耦合到压力传感器，所述压力传感器配置成监测由所述可移除盒接收的压力。
15.根据权利要求14所述的方法，其中控制器配置成控制驱动到所述可移除盒中的所述空气的所述压力。
16.如权利要求15所述的方法，其中用户界面被配置为从用户接收操作参数。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述控制器连接到所述用户界面，所述控制器被配置为根据所述操作参数并根据来自所述压力传感器的反馈来控制所述加压系统的泵的操作。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中所述纳米流体模块可密封地连接至所述可移除盒，所述纳米流体模块包括一个或多个纳米确定性横向位移(DLD)阵列。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中：
所述支架包括产生空隙的支撑件，使得可移除盒安装在所述支撑件之间；和
所述支架包括具有连接到馈送线的空气入口端口的顶盖，所述顶盖可密封地连接到所述可移除盒的所述输入端口，使得来自所述加压系统的空气被驱动到所述顶盖的所述空气入口端口中以通过所述馈送线到达所述可移除盒的所述输入端口。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其中，所述支架被配置为与具有与所述可移除盒不同配置的其他可移除盒一起操作，所述其他可移除盒选自由以下组成的组：
具有多个纳米流体模块的第一可移除盒；
具有多个并联的纳米流体模块的第二可移除盒，与不具有多个并联的纳米流体模块的所述可移除盒相比，增加了所述样品流体的流体流动；
具有多个串联的纳米流体模块的第三可移除盒，与不具有多个串联的纳米流体模块的所述可移除盒相比，进一步分离样品流体；
具有多个纳米流体模块并且具有多于所述至少两个输出端口的第四可移除盒，使得所述样品流体被分离成比所述可移除盒更多的部分；和
所述第一、第二、第三和第四可移除盒的组合。
21.一种用于分离样品流体的自动化机器，所述机器包括：
包括纳米流体模块的可移除盒，所述可移除盒包括输入端口和至少两个输出端口，其中所述纳米流体模块被配置为对所述样品流体进行分选；
支架，配置为接收所述可移除盒；
加压系统，被配置为耦合到所述可移除盒的所述输入端口，所述加压系统被配置为将所述样品流体驱动到所述纳米流体模块中以分离到所述至少两个输出端口；和
控制器，被配置为通过根据操作参数控制所述加压系统来自动控制所述可移除盒中的压力，所述控制器被配置为从用户界面接收所述操作参数。
22.根据权利要求21所述的自动化机器，其中压力传感器配置成监测所述可移除盒中的压力值，使得所述压力值被反馈到所述控制器。
23.根据权利要求22所述的自动化机器，其中，所述控制器被配置为基于被反馈到所述控制器的所述压力的值来调节所述加压系统的操作。
24.一种配置用于分离样品流体的自动化机器的方法，所述方法包括：
提供包括纳米流体模块的可移除盒，所述可移除盒包括输入端口和至少两个输出端口，其中所述纳米流体模块配置为对所述样品流体进行分选；
提供配置成接收所述可移除盒的支架；
提供加压系统，所述加压系统配置成连接到所述可移除盒的所述输入端口，所述加压系统配置成将所述样品流体驱动到所述纳米流体模块中以分离到所述至少两个输出端口；和
提供控制器，所述控制器被配置为通过根据操作参数控制所述加压系统来自动控制所述可移除盒中的压力，所述控制器被配置为从用户界面接收所述操作参数。
25.一种操作用于分离样品流体的自动化机器的方法，所述方法包括：
接收插入可移除盒到支架中，一旦保护性包装已经从所述可移除盒移除；
在所述可移动盒的输入端口处接收所述样品流体；
通过用户界面接收操作参数的输入，所述操作参数选自流速、运行时间和压力设定点；和
处理所述样品流体，所述处理包括：
通过控制器启动泵以对所述可移除盒加压；
通过压力传感器监测可移除盒的压力，使得所述压力的值被输送给所述控制器；
响应于所述压力值下降到预定阈值以下，由所述控制器重新启动所述泵以恢复压力；和
响应于预定时间，警告用户已完成所述样品流体的处理，由此所述可移除盒可移除。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114667309A (zh) * 2019-10-29 2022-06-24 国际商业机器公司 使用聚合物衬底和纳米流体分离系统的受控的化学合成

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10471425B2 (en) 2017-02-16 2019-11-12 International Business Machines Corporation Automated machine for sorting of biological fluids
US10820852B2 (en) * 2018-12-18 2020-11-03 International Business Machines Corporation Allergic early detection wearable device
EP4010112A1 (en) * 2019-08-06 2022-06-15 Snapdragon Chemistry, Inc. Continuous flow photoreactor
WO2023119194A1 (en) * 2021-12-22 2023-06-29 Overture Life, Inc. Biochip coupling system device
EP4245414A1 (en) * 2022-03-16 2023-09-20 Overture Life, Inc Biochip coupling systems and devices

Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114122A (en) * 1996-03-26 2000-09-05 Affymetrix, Inc. Fluidics station with a mounting system and method of using
WO2003066191A1 (en) * 2002-02-04 2003-08-14 Colorado School Of Mines Laminar flow-based separations of colloidal and cellular particles
CN1688875A (zh) * 2002-08-21 2005-10-26 霍尼韦尔国际公司 用于接纳可拆卸介质部件的方法和设备
AU2005311631A1 (en) * 2004-12-03 2006-06-08 Cytonome/St, Llc Unitary cartridge for particle processing
CN101255861A (zh) * 2008-03-26 2008-09-03 深圳先进技术研究院 一种多通道微型泵装置及其驱动方法
CN101305087A (zh) * 2005-09-15 2008-11-12 阿尔特弥斯康复公司 用于磁富集细胞和其他颗粒的装置和方法
CN101370622A (zh) * 2006-01-18 2009-02-18 阿戈斯治疗公司 用于处理封闭容器中的样品的系统和方法以及相关装置
CN102791616A (zh) * 2009-12-23 2012-11-21 西托维拉公司 用于粒子过滤的系统和方法
CN103221529A (zh) * 2010-02-23 2013-07-24 卢米尼克斯公司 用于整合的样品制备、反应和检测的器械和方法
CN103727021A (zh) * 2008-10-22 2014-04-16 生物技术公司 用于检测输注组件中的至少一个功能异常的方法
CN103755777A (zh) * 2014-01-16 2014-04-30 国家纳米科学中心 一种气控固相多肽合成微流控芯片装置及其应用
CN104136596A (zh) * 2011-10-21 2014-11-05 尹特根埃克斯有限公司 样品制备、处理和分析系统
CN105062866A (zh) * 2015-08-18 2015-11-18 深圳睿思生命科技有限公司 用于外周血循环肿瘤细胞的一次性分离芯片模块及其使用方法
WO2016083975A1 (en) * 2014-11-26 2016-06-02 International Business Machines Corporation Continuous flow, size-based separation of entities down to the nanometer scale using nanopillar arrays
WO2016176505A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 The University Of British Columbia Disposable microfluidic cartridge
CN106290160A (zh) * 2011-01-21 2017-01-04 提拉诺斯公司 样品使用最大化的系统和方法
CA2991045A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Caris Science, Inc. Therapeutic oligonucleotides binding c1q

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020159919A1 (en) * 1998-01-09 2002-10-31 Carl Churchill Method and apparatus for high-speed microfluidic dispensing using text file control
US6808075B2 (en) 2002-04-17 2004-10-26 Cytonome, Inc. Method and apparatus for sorting particles
WO2004029221A2 (en) 2002-09-27 2004-04-08 The General Hospital Corporation Microfluidic device for cell separation and uses thereof
US20060223178A1 (en) 2005-04-05 2006-10-05 Tom Barber Devices and methods for magnetic enrichment of cells and other particles
US20070196820A1 (en) 2005-04-05 2007-08-23 Ravi Kapur Devices and methods for enrichment and alteration of cells and other particles
WO2007149111A2 (en) 2005-10-06 2007-12-27 Massachusetts Institute Of Technology Continuous biomolecule separation in a nanofilter
US7735652B2 (en) 2006-06-01 2010-06-15 The Trustees Of Princeton University Apparatus and method for continuous particle separation
FR2931141B1 (fr) 2008-05-13 2011-07-01 Commissariat Energie Atomique Systeme microfluidique et procede pour le tri d'amas de cellules et de preference pour leur encapsulation en continu suite a leur tri
EP2124036A1 (en) 2008-05-20 2009-11-25 Agilent Technologies, Inc. Pre-positioning and guiding mechanism for inserting a flow cell in a detector
EP2304414B1 (en) 2008-07-24 2017-03-15 The Trustees of Princeton University Bump array device having asymmetric gaps for segregation of particles
GB2472236A (en) 2009-07-29 2011-02-02 Iti Scotland Ltd Apparatus for analysing microfluidic devices
CN104114282B (zh) * 2011-09-30 2017-07-04 生命技术公司 用于生物分析的系统和方法
EP2761303B1 (en) 2011-09-30 2017-03-01 The Regents of The University of California Devices and methods for shape-based particle separation
CN103834558A (zh) 2012-11-21 2014-06-04 中国科学院深圳先进技术研究院 血液细胞快速分选装置及其制造方法
US10324011B2 (en) 2013-03-15 2019-06-18 The Trustees Of Princeton University Methods and devices for high throughput purification
KR102365795B1 (ko) 2014-01-20 2022-02-21 핼시언 바이오메디컬, 인코퍼레이티드 입자의 분리 및 농축
KR20170016915A (ko) * 2014-06-11 2017-02-14 마이크로닉스 인코포레이티드. 핵산의 분석을 위한 통합 검정 대조군을 갖는 마이크로 유체 공학적 카트리지 및 장치
US9636675B2 (en) 2014-11-26 2017-05-02 International Business Machines Corporation Pillar array structure with uniform and high aspect ratio nanometer gaps
US10156568B2 (en) 2015-04-30 2018-12-18 International Business Machines Corporation Immunoassay for detection of virus-antibody nanocomplexes in solution by chip-based pillar array
CN105861297A (zh) 2016-03-29 2016-08-17 厦门大学 一种循环肿瘤细胞检测芯片及其应用
US10471425B2 (en) 2017-02-16 2019-11-12 International Business Machines Corporation Automated machine for sorting of biological fluids

Patent Citations (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114122A (en) * 1996-03-26 2000-09-05 Affymetrix, Inc. Fluidics station with a mounting system and method of using
WO2003066191A1 (en) * 2002-02-04 2003-08-14 Colorado School Of Mines Laminar flow-based separations of colloidal and cellular particles
CN1688875A (zh) * 2002-08-21 2005-10-26 霍尼韦尔国际公司 用于接纳可拆卸介质部件的方法和设备
AU2005311631A1 (en) * 2004-12-03 2006-06-08 Cytonome/St, Llc Unitary cartridge for particle processing
CN101305087A (zh) * 2005-09-15 2008-11-12 阿尔特弥斯康复公司 用于磁富集细胞和其他颗粒的装置和方法
CN101370622A (zh) * 2006-01-18 2009-02-18 阿戈斯治疗公司 用于处理封闭容器中的样品的系统和方法以及相关装置
CN101255861A (zh) * 2008-03-26 2008-09-03 深圳先进技术研究院 一种多通道微型泵装置及其驱动方法
CN103727021A (zh) * 2008-10-22 2014-04-16 生物技术公司 用于检测输注组件中的至少一个功能异常的方法
CN102791616A (zh) * 2009-12-23 2012-11-21 西托维拉公司 用于粒子过滤的系统和方法
CN103221529A (zh) * 2010-02-23 2013-07-24 卢米尼克斯公司 用于整合的样品制备、反应和检测的器械和方法
CN106290160A (zh) * 2011-01-21 2017-01-04 提拉诺斯公司 样品使用最大化的系统和方法
CN104136596A (zh) * 2011-10-21 2014-11-05 尹特根埃克斯有限公司 样品制备、处理和分析系统
CN103755777A (zh) * 2014-01-16 2014-04-30 国家纳米科学中心 一种气控固相多肽合成微流控芯片装置及其应用
WO2016083975A1 (en) * 2014-11-26 2016-06-02 International Business Machines Corporation Continuous flow, size-based separation of entities down to the nanometer scale using nanopillar arrays
WO2016176505A1 (en) * 2015-04-28 2016-11-03 The University Of British Columbia Disposable microfluidic cartridge
CA2991045A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Caris Science, Inc. Therapeutic oligonucleotides binding c1q
CN105062866A (zh) * 2015-08-18 2015-11-18 深圳睿思生命科技有限公司 用于外周血循环肿瘤细胞的一次性分离芯片模块及其使用方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CURT I. CIVIN: ""Automated Leukocyte Processing by Microfluidic Deterministic Lateral Displacement"", 《CYTOMETRY》 *
杜晶辉: ""基于确定性侧向位移微流控芯片快速分选富集循环肿瘤细胞的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
王鹏达: ""物料分选控制系统的设计与实现"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114667309A (zh) * 2019-10-29 2022-06-24 国际商业机器公司 使用聚合物衬底和纳米流体分离系统的受控的化学合成
CN114667309B (zh) * 2019-10-29 2024-02-02 国际商业机器公司 使用聚合物衬底和纳米流体分离系统的受控的化学合成

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GB2573932B (en) 2022-06-15
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US20190388891A1 (en) 2019-12-26

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