CN110736849A - 收集与取出流体样品的设备以及微流体晶片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种收集与取出流体样品的设备以及微流体晶片。收集与取出流体样品的设备包括微流体晶片、取出管、第一开关、第二开关以及处理器。微流体晶片包括第一样品通道、第一流体导向通道组、第一汇流室、第一收集通道、第一废弃物通道以及取出孔。取出孔穿过微流体晶片的外表面。取出管连接至所述取出孔。第一开关连接至微流体晶片。第二开关附接在取出管上。处理器配置以开启第一开关以操作第一流体导向通道组的流量调整，以及在操作第一流体导向通道组的流量调整的期间，开启第二开关，以操作在第一收集通道中的样品收集。

Description

收集与取出流体样品的设备以及微流体晶片
技术领域
本发明涉及一种细胞分选领域，且特别是关于一种从体液样本中分离、收集以及取出生物细胞的设备。
背景技术
微流体晶片（Microfluidic chip）已经被应用于各个领域中，特别是生物相关领域，如生物医学、生物化学或其相关领域。在生物相关领域的应用上，会在微流体晶片中检测血液样品。通常，血液样品中包含各种细胞，而对分选罕见细胞的需求正迅速扩大。在血液样品中的罕见目标细胞群可以包括循环肿瘤细胞（circulating tumor cells, CTCs）、造血干细胞（hematopoietic stem cells, HSCs）、循环胚胎细胞（circulating fetalcells, CFCs）。以高纯度和高回收率分离这些罕见细胞将代表疾病筛检和监测的显著进步。然而，商用细胞分选仪器在关于分选罕见细胞群上具有一些限制，包括经常的低分选率、显著的样品流失、以及高操作压力会导致功能或存活率的丧失，而无法进行进一步分析。因此，微流体晶片和相关设备仍需要改进以满足医疗上的需求。
发明内容
本发明提供一种收集与取出流体样品的设备，以在微流体晶片中取出分选样品。
本发明提供一种微流体晶片，该微流体晶片有助于以高分选率分选流体样本。
在本发明的一些实施例中，收集与取出流体样品的设备包括微流体晶片、取出管、第一开关、第二开关以及处理器。微流体晶片包括第一样品通道、第一流体导向通道组、第一汇流室、第一收集通道、第一废弃物通道以及取出孔。第一样品通道与第一流体导向通道组汇聚至第一汇流室的第一侧。第一收集通道与第一废弃物通道从第一汇流室的第二侧分出，其中第一侧与第二侧为相对侧。取出孔穿过微流体晶片的外表面。第一收集通道在取出孔与第一汇流室之间形成流体流通。取出管连接至所述取出孔。第一开关连接至微流体晶片以配置操作第一流体导向通道组的流量调整。第二开关附接在取出管上。处理器配置以开启第一开关以操作第一流体导向通道组的流量调整，以及在操作第一流体导向通道组的流量调整的期间，开启第二开关，以操作在第一收集通道中的样品收集。
在本发明的一些实施例中，第二开关可拆卸地附接在取出管上。
在本发明的一些实施例中，第一流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过微流体晶片的外表面且与第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔。第一样品通道、第一缓冲溶液通道以及第二缓冲溶液通道汇聚至第一汇流室的第一侧。第一样品通道连接至第一汇流室的接点位于第一缓冲溶液通道连接至第一汇流室的接点与第二缓冲溶液通道连接至第一汇流室的接点之间。
在本发明的一些实施例中，缓冲溶液调节管（BAT）还连接至第一流体导向通道组的缓冲溶液调节孔，且缓冲溶液调节管上附接有第一开关。
在本发明的一些实施例中，微流体晶片还包括第二样品通道、第二流体导向通道组、第二汇流室、第二收集通道、第二废弃物通道以及连接通道。第二样品通道与第二流体导向通道组汇聚至第二汇流室的第一侧。第二收集通道与第二废弃物通道从第二汇流室的第二侧分出，其中第二汇流室的第二侧相对于第二汇流室的第一侧。连接通道在第一样品通道与第二收集通道之间形成流体流通。
在本发明的一些实施例中，第二流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过微流体晶片的外表面且与第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔。第二样品通道、第一缓冲溶液通道以及第二缓冲溶液通道汇聚至第二汇流室的第一侧。第二样品通道连接至第二汇流室的接点，位于第一缓冲溶液通道连接至第二汇流室的接点与第二缓冲溶液通道连接至第二汇流室的接点之间。
在本发明的一些实施例中，缓冲溶液调节管还连接至第二流体导向通道组的缓冲溶液调节孔，以及附接在缓冲溶液调节管上的第三开关。
在本发明的一些实施例中，第一开关、第二开关以及第三开关可以被处理器各自独立开启。
在本发明的一些实施例中，连接通道包括多个纵向颗粒分离部，该些多个纵向颗粒分离部沿着连接通道的延伸方向串联连接，每一个纵向颗粒分离部包括至少一个弯曲部以及至少一个捷径部，其中弯曲部与捷径部在每一个纵向颗粒分离部的相对两端的两个接点之间并联连接，且弯曲部的路径长度大于捷径部的路径长度。
在本发明中也提供另一收集与取出流体样品的设备包括微流体晶片、取出管、控制管、第一开关、第二开关、第三开关以及处理器。微流体晶片包括第一样品通道、第一流体导向通道组、第一汇流室、第一收集通道、第一废弃物通道、控制孔、取出通道以及取出孔。第一样品通道与第一流体导向通道组汇聚至第一汇流室的第一侧。第一收集通道与第一废弃物通道从第一汇流室的第二侧分出，其中第一侧与第二侧为相对侧。控制孔穿过微流体晶片的外表面，其中第一收集通道在控制孔与第一汇流室之间形成流体流通。取出通道从第一收集通道在控制孔与第一汇流室之间的接点分支出来。取出孔穿过微流体晶片的外表面，其中取出通道在取出孔与第一收集通道之间形成流体流通。取出管连接至取出孔。控制管连接至控制孔。第一开关连接至微流体晶片，以配置操作第一流体导向通道组的流量调整。在控制管上附有第二开关。在取出管上附有第三开关。处理器被配置以开启第一开关以操作第一流体导向通道组的流量调整，以及在操作第一流体导向通道组的流量调整的期间，开启第二开关，以操作在第一收集通道中的样品收集，且在第一收集通道中操作样品收集后，开启第三开关以操作样品取出。
在本发明的一些实施例中，处理器被配置以更进一步在第三开关被开启的期间，关闭第二开关。
在本发明的一些实施例中，第一流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过微流体晶片的外表面且与第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔。第一样品通道、第一缓冲溶液通道以及第二缓冲溶液通道汇聚至第一汇流室的第一侧。第一样品通道连接至第一汇流室的接点，位于第一缓冲溶液通道连接至第一汇流室的接点与第二缓冲溶液通道连接至第一汇流室的接点之间。
在本发明的一些实施例中，缓冲溶液调节管连接至缓冲溶液调节孔，且在缓冲溶液调节管上附接有第一开关。
在本发明的一些实施例中，微流体晶片还包括第二样品通道、第二流体导向通道组、第二汇流室、第二收集通道、第二废弃物通道以及连接通道。第二样品通道与第二流体导向通道组汇聚至第二汇流室的第一侧。第二收集通道与第二废弃物通道从第二汇流室的第二侧分出，其中第二汇流室的第一侧相对于第二汇流室的第二侧。连接通道在第一样品通道与第二收集通道之间形成流体流通。
在本发明的一些实施例中，第二流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过微流体晶片的外表面且与第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔。第二样品通道、第一缓冲溶液通道以及第二缓冲溶液通道汇聚至第二汇流室的第一侧。第二样品通道连接至第二汇流室的接点位于第一缓冲溶液通道连接至第二汇流室的接点与第二缓冲溶液通道连接至第二汇流室的接点之间。收集与取出流体样品的设备还包括连接至缓冲溶液调节孔的缓冲溶液调节管以及附接在缓冲溶液调节管的第四开关，其中处理器被配置独立地开启第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特意列举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明一实施例的收集与取出流体样品的设备的示意图；
图2是根据本发明另一实施例的收集与取出流体样品的设备的示意图；
图3是根据本发明一实施例的微流体晶片的示意图；
图4是根据本发明另一实施例的微流体晶片的示意图；
图5A-5D是根据本发明多个实施例的相对应连接通道的示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明在附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是根据本发明一实施例的收集与取出流体样品的设备的示意图。请参照图1，收集与取出流体样品的设备10包括微流体晶片100、第一开关SW1、第二开关SW2以及处理器PR。第一开关SW1通过缓冲溶液调节管BAT连接至微流体晶片100，而第二开关SW2通过取出管RT连接至微流体晶片100。此外，收集与取出流体样品的设备10可以还包括缓冲溶液源BS，以提供缓冲溶液流体通过一个或多个对应的管流入微流体晶片100。处理器PR被配置用以控制第一开关SW1与第二开关SW2，也控制缓冲溶液源BS。
在一实施例中，缓冲溶液调节管BAT建立微流体晶片100与缓冲溶液源BS之间的流体流通。缓冲溶液调节管BAT上附接有第一开关SW1，而可以调整从缓冲溶液源BS进入微流体晶片100的缓冲溶液流体的流速及/或流量。取出管RT的一端可通过取出孔160连接至微流体晶片100，而取出管RT的另一端可以连接至容器C1。第二开关SW2可以以可拆卸的方式连接至取出管RT。因此，通过从取出管RT上拆卸第二开关SW2，在取出管RT中的流体可以行进至容器C1。
在本发明中，本实施例与下述实施例中所述的通道可以具有5微米（micrometer,µm）至5厘米（centimeter, cm）的宽度范围，但本发明不以此为限，而在本实施例与下述实施例中所述的孔可以是穿过微流体晶片的外表面以及在相对应的通道与外部之间建立流体流通的孔或开口。
在本实施例中，微流体晶片100包括样品通道110、流体导向通道组120、汇流室130、废弃物通道140以及收集通道150。样品通道110、流体导向通道组120、废弃物通道140以及收集通道150都与汇流室130流体流通。样品通道110与流体导向通道组120汇聚到汇流室130的第一侧132，而收集通道150与废弃物通道140从汇流室130的第二侧134分出，其中第一侧132与第二侧134为相对侧。
在一实施例中，流体导向通道组120包括第一缓冲溶液通道122、第二缓冲溶液通道124，而微流体晶片100还包括穿过微流体晶片100的外表面以及与第一缓冲溶液通道122流体流通的缓冲溶液调节孔126。在缓冲溶液调节孔126插入缓冲溶液调节管BAT，以使附接有第一开关SW1的缓冲溶液调节管BAT与第一缓冲溶液通道122流体流通。样品通道110、第一缓冲溶液通道122以及第二缓冲溶液通道124汇聚到汇流室130的第一侧132。样品通道110、第一缓冲溶液通道122以及第二缓冲溶液通道124可以共面（coplanar），且第一缓冲溶液通道122与第二缓冲溶液通道124被设置在样品通道110的相对侧上。因此，如图1所示，样品通道110连接至汇流室130的接点，可以位于第一缓冲溶液通道122连接至汇流室130的接点与第二缓冲溶液通道124连接至汇流室130的接点之间。具体而言，第一缓冲溶液通道122连接至汇流室130的接点与废弃物通道140连接至汇流室130的接点相对应，而第二缓冲溶液通道124连接至汇流室130的接点与收集通道150连接至汇流室130的接点相对应。
此外，可以在样品通道110远离汇流室130的远端形成样品入口孔112，而可以在第一缓冲溶液通道122远离汇流室130的远端以及第二缓冲溶液通道124远离汇流室130的远端分别形成两个缓冲溶液入口孔128，而缓冲溶液调节孔126可以位于汇流室130与第一缓冲溶液通道122的缓冲溶液入口孔128之间。样品通道110、第一缓冲溶液通道122以及第二缓冲溶液通道124中的每一者可以更进一步在入口孔（样品入口孔112以及缓冲溶液入口孔128）与汇流室130之间形成过滤部FS。过滤部FS可以包括多个过滤狭缝，用于过滤注入的样品流体与缓冲溶液流体中不需要的颗粒或污染物。
可以在废弃物通道140远离汇流室130的远端形成废弃物出口孔142。废弃物出口孔142穿过微流体晶片100的外表面且与废弃物通道140流体流通。
微流体晶片100可以还包括在收集通道150远离汇流室130的远端形成的取出孔160。在取出孔160插入取出管RT，以与收集通道150流体流通。废弃物通道140与收集通道150可以在汇流室130的第二侧134分出。在一些实施例中，流体可以通过入口孔（样品入口孔112以及缓冲溶液入口孔128）进入微流体晶片100，且可以通过废弃物出口孔142及/或取出孔160排出微流体晶片100。这样，基于流体流动的方向，汇流室130的第一侧132可以被视为上游侧，而汇流室130的第二侧134可以被视为下游侧。
在一些实施例中，使用收集与取出流体样品的设备10来收集和取出的流体样品可以是全血液样品。血液样品可以被注入至样品入口孔112，流经样品通道110并进入汇流室130。在血液流体被注入至样品通道110的期间，处理器PR可以控制缓冲溶液源BS，以提供缓冲溶液流体通过缓冲溶液入口孔128以及缓冲溶液调节孔126流入微流体晶片100中。因此，从缓冲溶液源BS流出的缓冲溶液流体可以流经第一缓冲溶液通道122以及第二缓冲溶液通道124并进入汇流室130。也就是说，缓冲溶液流体和样品流体可以在汇流室130中混合。
在操作之前，血液样品可以与已知试剂混合，以用于荧光免疫测定法（fluorescent immunoassays），且可以通过光学测定技术侦测样品流体中的荧光染色标靶细胞（fluorescent dyed target cell）。举例而言，线性光束可以以横越样品通道110的方式照射在微流体晶片100上。一旦荧光染色标靶细胞穿过线性光束，线性光束可以被吸收或转换成另一个波长，如此可以让检测仪器或使用者确定目标样品的存在。
在操作期间，处理器PR可以控制缓冲溶液源BS，使缓冲溶液流体以想要的流量通量（体积流率）流入微流体晶片100中。如果没有侦测到目标细胞，缓冲溶液流体行进在第一缓冲溶液通道122的流量通量（flow flux）可以是约110微升（microliter, μl）/每分钟，且缓冲溶液流体行进在第二缓冲溶液通道124的流量通量可以是约135微升/每分钟，允许样品流体可以从汇流室130被引导至废弃物通道140。这样，微流体晶片100可以通过废弃物通道140一端的废弃物出口孔142排出样品流体。
如果在样品流体中侦测到目标细胞，处理器PR可以控制并开启第一开关SW1，以允许更多的缓冲溶液流体从缓冲溶液源BS进入第一缓冲溶液通道122。因此，可以增加流经第一缓冲溶液通道122的缓冲溶液流体的流量通量，以促使汇流室130内的样品流体进入收集通道150中。举例而言，在开启第一开关SW1的情况下，在第一缓冲溶液通道122中的缓冲溶液流体的流量通量可以是600微升/每分钟，而在第二缓冲溶液通道124中的缓冲溶液流体的流量通量可以是99微升/每分钟。在操作流体导向通道组120进行流量调整的期间，处理器PR可以更进一步地控制第二开关SW2，以操作在收集通道150中的样品收集。开启第二开关SW2允许汇流室130内的流体更有效地进入收集通道150，且可以取出目标细胞并成为留在取出管RT中的小等份样品。
可以通过处理器PR的控制以同步或不同步地开启第一开关SW1和第二开关SW2。在一实施例中，如果样品流体中没有侦测到目标细胞的话，处理器PR会同时不开启第一开关SW1以及第二开关SW2。在另一实施例中，在流体样品中确认存在有目标细胞时，处理器PR会同时开启第一开关SW1以及第二开关SW2，或在不同时间点上开启第一开关SW1与第二开关SW2。因此，开启第一开关SW1的期间与开启第二开关SW2的期间可以局部重迭或全部重迭。在一较佳的实施例中，第一开关SW1的开启时间会比第二开关SW2的开启时间晚。延迟开启第一开关SW1的延迟时间可以取决于目标样品的确切位置、从所述确切位置至汇流室130与收集通道150之间的接点的行进长度，以及样品流体的流速。此外，可以通过处理器PR控制开启第一开关SW1的时间，使得样品流体中不需要的部分进入收集通道150可以是有限的。举例而言，每次操作开启第一开关SW1与第二开关SW2可以持续1毫秒（millisecond）至5秒。
当操作结束时，可以将从取出管RT中取出的目标细胞进一步收集至容器C1中。在一些实施例中，第二开关SW2可以从取出管RT中拆卸下来，从缓冲溶液源BS流出的缓冲溶液流体可以连续地供给至第一缓冲溶液通道122与第二缓冲溶液通道124，因此，取出的样品流体可以从取出管RT被冲至容器C1中。在一些实施例中，容器C1可以是小样品瓶或微量离心管（eppendorf），且在容器C1中收集的样品可以直接被使用于更进一步的实验或分析中。
图2是根据本发明另一实施例的收集与取出流体样品的设备的示意图。请参照图2，收集与取出流体样品的设备20包括微流体晶片200、第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及处理器PR。具体而言，第一开关SW1可以通过缓冲溶液调节管BAT连接至微流体晶片200，第二开关SW2可以通过控制管CT连接至微流体晶片200，以及第三开关SW3可以通过取出管RT连接至微流体晶片200。此外，收集与取出流体样品的设备20可以还包括缓冲溶液源BS，以提供缓冲溶液流体通过一个或多个对应的管流入微流体晶片200中。在本实施例中，第一开关SW1与第二开关SW2的功能与配置，以及微流体晶片200的部分通道配置可以类似于微流体晶片100及收集与取出流体样品的设备10。
在本实施例中，微流体晶片200包括样品通道110、包括第一缓冲溶液通道122以及第二缓冲溶液通道124的流体导向通道组120、汇流室130、废弃物通道140、收集通道150以及取出通道270。样品通道110、流体导向通道组120、汇流室130、废弃物通道140、收集通道150之间的连接关系与通道配置可以类似于图1所描述的内容，在此不再重复描述。微流体晶片200可以，但不限于此，不同于微流体晶片100之处在于，还包括从收集通道150的接点JT分支出来的取出通道270，在取出通道270远离收集通道150的远端形成取出孔260，且控制孔252被配置在收集通道150远离汇流室130的远端。在本实施例中，在取出孔260插入取出管RT，以使取出通道270与附接有第三开关SW3的取出管RT之间流体流通。此外，在控制孔252插入附接有第二开关SW2的控制管CT。
在本实施例中，可以配置处理器PR以控制第一开关SW1、第二开关SW2以及缓冲溶液源BS。配置处理器PR还可以控制第三开关SW3以操作样品取出，但本发明不以此为限。在一些替代实施例中，可以手动控制第三开关SW3。收集与取出流体样品的设备20的操作可以部分与收集与取出流体样品的设备10相同。举例而言，样品流体可以通过样品入口孔112注入微流体晶片200，同时，从缓冲溶液源BS流出的缓冲溶液流体可以通过缓冲溶液入口孔128注入第一缓冲溶液通道122与第二缓冲溶液通道124。因此，在样品通道110中行进的样品流体、在第一缓冲溶液通道122行进的缓冲溶液流体，以及在第二缓冲溶液通道124行进的缓冲溶液流体可以在汇流室130汇聚，且样品流体在汇流室130中的流向可以被从第一缓冲溶液通道122与第二缓冲溶液通道124而来的缓冲溶液流体所引导。
上述关于如何操作收集与取出流体样品的设备10以确定目标样品的存在的内容可以应用于本实施例，在此不再重复描述。在没有侦测到目标样品的情况下，处理器PR可以控制缓冲溶液源BS，以提供缓冲溶液流体以理想的流量通量流至第一缓冲溶液通道122与第二缓冲溶液通道124，使得在汇流室130中的样品流体的流向可以被引导进入废弃物通道140。在样品通道110中侦测到行进的样品流体中的目标样品时，处理器PR可以进一步开启第一开关SW1，以调整第一缓冲溶液通道122中的缓冲溶液流体的流速。因此，在汇流室130中的样品流体应会进入收集通道150。这样，从汇流室130进入收集通道150的样品流体为被分选过的包含目标样品的样品流体。
在开启第一开关SW1的期间，处理器PR可以也开启第二开关SW2。开启第一开关SW1与第二开关SW2的顺序和时间周期可以参考上述用于描述图1中的实施例的操作。开启第二开关SW2可以允许收集通道150中的流体朝控制管CT行进，使在汇流室130中经分选后的样品流体可以更有效地进入收集通道150。
接着，可以在第一开关SW1与第二开关SW2关闭后，开启第三开关SW3以操作样品的取出，使得收集通道150中经分选后的样品流体可以从收集通道150进入取出通道270，穿过取出通道270与取出管RT，并进一步地进入容器C1中。在一些实施例中，可以由处理器PR同时开启或关闭第一开关SW1、第二开关SW2和第三开关SW3。在一些实施例中，第一开关SW1可以先被开启，并在关闭第一开关后SW1后，再同时开启第二开关SW2与第三开关SW3。在一些实施例中，同时开启第一开关SW1与第二开关SW2，且第三开关SW3随后也被开启。在又一实施例中，先开启第二开关SW2，且第三开关SW3与第一开关SW1随后也被开启。如本文所述，本领域技术人员应该知道如何根据目标样品的特征去选择开关的开启顺序以及开启的时间。在一特定的实施例中，每个开关的开启时间可以持续1毫秒至5秒。
图3示出的微流体晶片300是在图1所描述的微流体晶片100的另一实施例。请参照图3，微流体晶片300可以包括第一分选通道系统310、连接通道320以及第二分选通道系统330。第一分选通道系统310包括第一样品通道312、第一流体导向通道组314、第一废弃物通道316以及第一收集通道318，其中第一流体导向通道组314可以包括位于第一样品通道312的相对两侧的第一缓冲溶液通道314A与第二缓冲溶液通道314B。第一分选通道系统310可以还包括第一汇流室310A。此外，在第一缓冲溶液通道314A上可以进一步形成缓冲溶液调节孔BAH1，而在第一收集通道318远离第一汇流室310A的远端可以形成取出孔340。在缓冲溶液调节孔BAH1插入缓冲溶液调节管BAT1，并在取出孔340插入取出管RT。第一开关SW1与第二开关SW2分别附接在缓冲溶液调节管BAT1与取出管RT上。第一分选通道系统310的连接关系与操作机制类似于如图1所述的微流体晶片100，在此不再重复描述。
第二分选通道系统330包括第二样品通道332、第二流体导向通道组334、第二废弃物通道336以及第二收集通道338，其中第二流体导向通道组334可以包括位于第二样品通道332的相对两侧的第一缓冲溶液通道334A与第二缓冲溶液通道334B。此外，连接通道320连接第二收集通道338与第一样品通道312并建立流体流通。
类似地，第二分选系统330可以还包括第二汇流室330A。第二样品通道332、第一缓冲溶液通道334A与第二缓冲溶液通道334B可以汇聚至第二汇流室330A的第一侧，且第二废弃物通道336与第二收集通道338可以于第二汇流室330A的第二侧分出，而第一侧与第二侧为第二汇流室330A中相对的两侧。此外，第一缓冲溶液通道334A包括缓冲溶液调节孔BAH2，而另一缓冲溶液调节管BAT2被插入缓冲溶液调节孔BAH2中，而另一个开关，例如第四开关SW4附接在缓冲溶液调节管BAT2上。
在一些实施例中，样品流体通过第二样品通道332远离第二汇流室330A远端的样品入口孔332A注入微流体晶片300中。伴随着样品流体的注入，缓冲溶液源（未示出）可以也提供缓冲溶液流体至第一缓冲溶液通道334A与第二缓冲溶液通道334B。这样，通过第二样品通道332行进的样品流体及通过第一缓冲溶液通道334A与第二缓冲溶液通道334B行进的缓冲溶液流体可以汇聚至第二汇流室330A中。样品流体会取决于缓冲溶液流体在第一缓冲溶液通道334A与第二缓冲溶液通道334B中的流动条件差异而被引导至第二收集通道338或第二废弃物通道336。
如本实施例所述，微流体晶片300还包括另一分选通道系统，即第二分选通道系统330。由于样品流体中的目标细胞预先被收集且富集第二分选通道系统330，所以与微流体晶片100相比，第一分选通道系统310中的目标细胞/目标样品的取出纯度将显著地增加。侦测行进在微流体晶片里的样品流体中的目标样品的方法在本领域中是已知的。在侦测到目标样品时，处理器（未示出）可以开启第四开关SW4以增加行进在第一缓冲溶液通道334A中的缓冲溶液流体的流量通量。在第一缓冲溶液通道334A中的缓冲溶液流体的流量通量增加下，可以引导包含目标样品的样品流体的流向，使其进入第二收集通道338。包含目标样品的分选样品流体可以更进一步行进经过连接通道320并进入第一分选通道系统310的第一样品通道312。
图4示出的微流体晶片400是图2所描述的微流体晶片200的另一实施例。请参照图4，微流体晶片400类似于微流体晶片300，并且在两个实施例中，相同的标号可以表示相同或相似的组件。具体而言，微流体晶片400还包括从第一收集通道318分支出来的取出通道450。形成在第一收集通道318的远端的孔作为控制孔460，而形成在取出通道450的远端的孔作为取出孔440。取出通道450中连接至第一收集通道318的接点位于第一汇流室310A与控制孔460之间。此外，第一分选通道系统310、取出通道450、控制孔460以及取出孔440的功能及操作可以参照图2实施例中的描述。
在图3及图4的实施例中，连接在第一分选通道系统310与第二分选通道系统330之间的连接通道320可以设计成用以产生单个细胞悬浮液。通过增加细胞之间的距离，目标细胞可以进一步与非目标细胞分离，因此，对于从连接通道320进入第一分选通道系统310的样品流体中判断目标样品的存在可以拥有更高的准确性。根据本发明，连接通道320可以设计成具有多个沿着连接通道320的延伸方向串联连接的纵向颗粒分离部。每一个纵向颗粒分离部包括至少一个弯曲部和至少一个捷径部，其中弯曲部和捷径部在每一个纵向颗粒分离部的相对两端的两个接点之间并联连接，且弯曲部的路径长度大于捷径部的路径长度。图5A至图5D是具有纵向颗粒分离部的连接通道的一些示例性实施例，但本发明不以此为限。
图5A是根据本发明一实施例的连接通道的示意图。在图5A中，连接通道320A包括多个沿着连接通道320A的延伸方向E320A串联连接的纵向颗粒分离部322A。每一个纵向颗粒分离部322A包括两个弯曲部3222A以及位于两个弯曲部3222A之间的捷径部3224A。弯曲部3222A和捷径部3224A在各纵向颗粒分离部322A的相对两端的两个接点之间并联连接，其中两个接点未在图5A中具体标示，但对应于图中虚线的位置。举例而言，每一个弯曲部3222A与捷径部3224A的两个末端一致地连接在一起以形成两个接点，且弯曲部3222A与捷径部3224A在纵向上平行配置。这样，纵向颗粒分离部322A可以限定出三个流动路径P1、P2及P3，三个流动路径P1、P2及P3是各别的流动路径，且只在两个接点处彼此流体流通。如图5A所示，通过一个弯曲部3222A定义流动路径P1，通过一个捷径部3224A定义流动路径P2，且通过另一个弯曲部3222A定义流动路径P3。在本实施例中，每一个弯曲部3222A是弧形部，而捷径部3224A是直线部。因此，每一个弯曲部3222A的路径长度，例如流动路径P1或P3的路径长度，大于捷径部3224A的路径长度，例如流动路径P2的长度。沿着流动路径P1、P2和P3行进的样品流体可以以多种速度移动，以便将样品流体中的颗粒彼此分离开来。
图5B是根据本发明另一实施例的连接通道的示意图。在图5B中，连接通道320B可以包括多个沿着连接通道320B的延伸方向E320B串联连接的纵向颗粒分离部322B。弯曲部3222B和捷径部3224B在单一纵向颗粒分离部322B的相对两端的两个接点之间并联连接，其中两个接点未在图5B中具体标示，但对应于图中虚线的位置。在一实施例中，每一个纵向颗粒分离部322B包括弯曲部3222B以及在弯曲部3222B旁的捷径部3224B。具体而言，弯曲部3222B可以具有弧形形状，而捷径部3224B可以具有直线形状，使得弯曲部3222B的路径长度大于捷径部3224B的路径长度。此外，两个相邻的纵向颗粒分离部322B中的弯曲部3222B和捷径部32224B的配置关系可以不同。举例而言，其中一个纵向颗粒分离部322B1的捷径部3224B可以在连接通道320B的延伸方向E320B上连接至下一个纵向颗粒分离部322B2的弯曲部3222B。这样，在各纵向颗粒分离部322B的弯曲部3222B中行进的样品流体会进入下一个纵向颗粒分离部322B的捷径部3224B，反之亦然。此外，在各纵向颗粒分离部322B的弯曲部3222B中行进的部分样品流体可以倾斜地移动进入下一个纵向颗粒分离部322B的弯曲部3222B，而进一步延伸了颗粒行进的路径。因此，在纵向颗粒分离部322B行进的样品流体中的颗粒可以以各种速度移动，进一步彼此分离开来。
图5C是根据本发明又另一实施例的连接通道的示意图。在图5C中，连接通道320C可以包括第一分支320C1以及第二分支320C2。第一分支320C1以及第二分支320C2是并联连接。换句话说，在连接通道320C的一端，第一分支320C1和第二分支320C2连接在一起，且在连接通道320C的另一端，第一分支320C1和第二分支320C2也连接在一起，而在连接通道320C的相对两端之间，第一分支320C1和第二分支320C2独立地限定出相对应的流动通道。第一分支320C1可以具有与第二分支320C2相似或镜像的通道配置。具体而言，每一第一分支320C1和第二分支320C2可以具有与图5B中所示的连接通道320B实质上相同的通道设计。也就是说，每一第一分支320C1和第二分支320C2包括多个纵向颗粒分离部322B，且关于纵向颗粒分离部322B的配置细节可以参照上述内容，在此不再重复描述。通过在每一第一分支320C1和第二分支320C2中配置纵向颗粒分离部322B，可以延长样品流体中的颗粒行进通过连接通道320C之间的距离。
图5D是根据本发明再另一实施例的连接通道的示意图。如图5D所示的连接通道320D可以包括多个沿着连接通道320D的延伸方向E320D串联连接的纵向颗粒分离部322D。具体而言，多个障碍物OB可以设置于每一纵向颗粒分离部322D中，使得纵向颗粒分离部322D可以包括多个弯曲部3222D1、3222D2、3222D3以及捷径部3224D。弯曲部3222D1至3222D3与捷径部3224D在各纵向颗粒分离部322D中相对两端的两接点之间并联连接，其中两个接点未在图5D中具体标示，但对应于图中虚线的位置。在本实施例中，捷径部3224D的路径长度小于弯曲部3222D1的路径长度，弯曲部3222D1的路径长度小于弯曲部3222D2的路径长度，弯曲部3222D2的路径长度小于弯曲部3222D3的路径长度。在具有纵向颗粒分离部322D的连接通道320D中行进一段时间后，与行进连接通道320D之前相比，样品流体中的颗粒可以被分开更长的距离。
综上所述，根据一些实施例的收集与取出流体样品的设备可以被使用于从微流体晶片中取出样品流体中的经分选的样品。因此，经分选的样品可以被用于在外部装置或设备上进行处理、测试或其他操作。根据一些实施例的收集与取出流体样品的设备可以通过专门的取出通道从微流体晶片中取出样品流体中的经分选的样品，避免待取出的样品流体所阻塞或污染。此外，根据一些实施例，微流体晶片包括两个分选通道系统，其允许样品流体在晶片中被分选两次，以提高目标样品分选的准确性。在一些另外的实施例中，连接在两个分选通道系统之间的连接通道可以进一步帮助延长穿过其中的样品流体中的颗粒之间的距离，从而可以进一步提高判断目标样品的存在的准确性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (17)

1.一种收集与取出流体样品的设备，所述设备包括：
微流体晶片，所述微流体晶片包括：
第一样品通道；
第一流体导向通道组；
第一汇流室，其中所述第一样品通道与所述第一流体导向通道组汇聚至所述第一汇流室的第一侧；
第一收集通道；
第一废弃物通道，所述第一收集通道与所述第一废弃物通道从所述第一汇流室的第二侧分出，其中所述第一侧与所述第二侧为相对侧；以及
取出孔，所述取出孔穿过所述微流体晶片的外表面，其中所述第一收集通道在所述取出孔与所述第一汇流室之间形成流体流通；
取出管，所述取出管连接至所述取出孔；
第一开关，所述第一开关连接至所述微流体晶片配置以操作所述第一流体导向通道组的流量调整；
第二开关，所述第二开关附接在所述取出管上；以及
处理器，所述处理器配置以开启所述第一开关以操作所述第一流体导向通道组的所述流量调整，以及在操作所述第一流体导向通道组的所述流量调整的期间，开启所述第二开关，以操作在所述第一收集通道中的样品收集。
2.根据权利要求1所述的收集与取出流体样品的设备，其中
所述第一流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过所述微流体晶片的所述外表面且与所述第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔，
所述第一样品通道、所述第一缓冲溶液通道以及所述第二缓冲溶液通道汇聚至所述第一汇流室的所述第一侧，以及
所述第一样品通道连接至所述第一汇流室的接点，位于所述第一缓冲溶液通道连接至所述第一汇流室的接点与所述第二缓冲溶液通道连接至所述第一汇流室的接点之间。
3.根据权利要求2所述的收集与取出流体样品的设备，所述设备还包括连接至所述缓冲溶液调节孔的缓冲溶液调节管，且所述第一开关附接在所述缓冲溶液调节管上。
4.根据权利要求1所述的收集与取出流体样品的设备，其中所述微流体晶片还包括：
第二样品通道；
第二流体导向通道组；
第二汇流室，其中所述第二样品通道与所述第二流体导向通道组汇聚至所述第二汇流室的第一侧；
第二收集通道；
第二废弃物通道，所述第二收集通道与所述第二废弃物通道从所述第二汇流室的第二侧分出，其中所述第二汇流室的所述第二侧相对于所述第二汇流室的所述第一侧；以及
连接通道，所述连接通道在所述第一样品通道与所述第二收集通道之间形成流体流通。
5.根据权利要求4所述的收集与取出流体样品的设备，其中
所述第二流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过所述微流体晶片的所述外表面且与所述第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔，
所述第二样品通道、所述第一缓冲溶液通道以及所述第二缓冲溶液通道汇聚至所述第二汇流室的所述第一侧，以及
所述第二样品通道连接至所述第二汇流室的接点位于所述第一缓冲溶液通道连接至所述第二汇流室的接点与所述第二缓冲溶液通道连接至所述第二汇流室的接点之间。
6.根据权利要求5所述的收集与取出流体样品的设备，所述设备还包括连接至所述缓冲溶液调节孔的缓冲溶液调节管，以及附接在所述缓冲溶液调节管的第四开关。
7.根据权利要求6所述的收集与取出流体样品的设备，其中所述处理器被配置以进一步开启所述第四开关，且所述第四开关的开启与所述第一开关及所述第二开关的开启各自独立。
8.根据权利要求4所述的收集与取出流体样品的设备，其中所述连接通道包括沿着所述连接通道的延伸方向串联连接的多个纵向颗粒分离部，每一个所述纵向颗粒分离部包括至少一个弯曲部以及至少一个捷径部，其中所述弯曲部与所述捷径部在每一个所述纵向颗粒分离部的相对两端的两个接点之间并联连接，且所述弯曲部的路径长度大于所述捷径部的路径长度。
9.一种收集与取出流体样品的设备，所述设备包括：
微流体晶片，所述微流体晶片包括：
第一样品通道；
第一流体导向通道组；
第一汇流室，其中所述第一样品通道与所述第一流体导向通道组汇聚至所述第一汇流室的第一侧；
第一收集通道；
第一废弃物通道，所述第一收集通道与所述第一废弃物通道从所述第一汇流室的第二侧分出，其中所述第一侧与所述第二侧为相对侧；
控制孔，所述控制孔穿过所述微流体晶片的外表面，其中所述第一收集通道在所述控制孔与所述第一汇流室之间形成流体流通；
取出通道，所述取出通道从所述第一收集通道在所述控制孔与所述第一汇流室之间的接点分支出来；以及
取出孔，所述取出孔穿过所述微流体晶片的所述外表面，其中所述取出通道在所述取出孔与所述第一收集通道之间形成流体流通；
取出管，所述取出管连接至所述取出孔；
控制管，所述控制管连接至所述控制孔；
第一开关，所述第一开关连接至所述微流体晶片，配置以操作所述第一流体导向通道组的流量调整；
第二开关，所述第二开关附接在所述控制管上；
第三开关，所述第三开关附接在所述取出管上；以及
处理器，所述处理器配置以开启所述第一开关以操作所述第一流体导向通道组的流量调整；在操作所述第一流体导向通道组的所述流量调整的期间，开启所述第二开关，以操作在所述第一收集通道中的样品收集；且在所述第一收集通道中操作样品收集后，开启第三开关以操作样品取出。
10.根据权利要求9所述的收集与取出流体样品的设备，其中
所述第一流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过所述微流体晶片的所述外表面且与所述第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔，
所述第一样品通道、所述第一缓冲溶液通道以及所述第二缓冲溶液通道汇聚至所述第一汇流室的所述第一侧，以及
所述第一样品通道连接至所述第一汇流室的接点，位于所述第一缓冲溶液通道连接至所述第一汇流室的接点与所述第二缓冲溶液通道连接至所述第一汇流室的接点之间。
11.根据权利要求10所述的收集与取出流体样品的设备，所述设备还包括连接至所述缓冲溶液调节孔的缓冲溶液调节管，且所述缓冲溶液调节管上附有所述第一开关。
12.根据权利要求9所述的收集与取出流体样品的设备，其中所述微流体晶片还包括：
第二样品通道；
第二流体导向通道组；
第二汇流室，其中所述第二样品通道与所述第二流体导向通道组汇聚至所述第二汇流室的第一侧；
第二收集通道；
第二废弃物通道，所述第二收集通道与所述第二废弃物通道从所述第二汇流室的第二侧分出，其中所述第二汇流室的所述第一侧相对于所述第二汇流室的所述第二侧；以及
连接通道，所述处理器在所述第一样品通道与所述第二收集通道之间形成流体流通。
13.根据权利要求12所述的收集与取出流体样品的设备，其中
所述第二流体导向通道组包括第一缓冲溶液通道、第二缓冲溶液通道以及穿过所述微流体晶片的所述外表面且与所述第一缓冲溶液通道流体流通的缓冲溶液调节孔，
所述第二样品通道、所述第一缓冲溶液通道以及所述第二缓冲溶液通道汇聚至所述第二汇流室的所述第一侧，以及
所述第二样品通道连接至所述第二汇流室的接点，位于所述第一缓冲溶液通道连接至所述第二汇流室的接点与所述第二缓冲溶液通道连接至所述第二汇流室的接点之间，以及其中
所述收集与取出流体样品的设备还包括：
缓冲溶液调节管，所述缓冲溶液调节管连接至所述缓冲溶液调节孔；以及
第四开关，所述第四开关附接在所述缓冲溶液调节管，其中所述处理器被配置以更进一步地开启所述第四开关，且所述第四开关的开启与所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关的开启各自独立。
14.根据权利要求12所述的收集与取出流体样品的设备，其中所述连接通道包括沿着所述连接通道的延伸方向串联连接的多个纵向颗粒分离部，每一个所述纵向颗粒分离部包括至少一个弯曲部以及至少一个捷径部，其中所述弯曲部与所述捷径部在每一个所述纵向颗粒分离部的相对两端的两个接点之间并联连接，且所述弯曲部的路径长度大于所述捷径部的路径长度。
15.一种微流体晶片，所述微流体晶片包括：
第一分选通道系统以及第二分选通道系统，其中每一所述第一分选通道系统与所述第二分选通道系统包括：
样品通道；
第一缓冲溶液通道；
第二缓冲溶液通道；
缓冲溶液调节孔，所述缓冲溶液调节孔穿过所述微流体晶片的外表面且与所述第一缓冲溶液通道流体流通；
汇流室，其中所述样品通道、所述第一缓冲溶液通道与所述第二缓冲溶液通道汇聚至所述汇流室的第一侧；
收集通道；以及
废弃物通道，所述收集通道与所述废弃物通道从所述汇流室的第二侧分出，其中所述第一侧与所述第二侧为相对侧；
取出孔，所述取出孔穿过所述微流体晶片的所述外表面，所述第一分选通道系统的至少一部份的所述收集通道在所述取出孔与所述第一分选通道系统的所述汇流室之间形成流体流通；以及
连接通道，所述连接通道在所述第一分选通道系统的所述样品通道与所述第二分选通道系统的所述收集通道之间形成流体流通。
16.根据权利要求15所述的微流体晶片，所述微流体晶片还包括控制孔以及取出通道，其中所述控制孔穿过所述微流体晶片的所述外表面，所述第一分选通道系统的所述收集通道在所述第一分选通道系统的所述汇流室与所述控制孔之间形成流体流通，所述取出通道从所述第一分选通道系统的所述收集通道分支出来，位于所述第一分选通道系统的所述汇流室与所述控制孔之间，且所述取出通道在所述第一分选通道系统的所述收集通道与所述取出孔之间形成流体流通。
17.根据权利要求15或16所述的微流体晶片，其中所述连接通道包括沿着所述连接通道的延伸方向串联连接的多个纵向颗粒分离部，每一个所述纵向颗粒分离部包括至少一个弯曲部以及至少一个捷径部，其中所述弯曲部与所述捷径部在每一个所述纵向颗粒分离部的相对两端的两个接点之间并联连接，且所述弯曲部的路径长度大于所述捷径部的路径长度。
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