CN112740024A - 从全血进行粒子分离 - Google Patents

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Abstract

公开了从全血分离感兴趣的粒子的技术。示例粒子分离芯片包括粒子分离芯片上用于接收全血的第一入口和粒子分离芯片上用于接收裂解缓冲液的第二入口。粒子分离芯片还包括混合器，用于将全血与裂解缓冲液混合，以提供全血中红血细胞的裂解。粒子分离芯片还包括缓冲液交换器，用于将裂解缓冲液交换为介电泳缓冲液，以产生使能感兴趣的粒子的介电泳分离的溶液。粒子分离芯片还包括耦合到缓冲液交换器的输出的分离器，以经由介电泳分离将感兴趣的粒子与溶液中的其它粒子分离，并将感兴趣的粒子递送到粒子分离芯片上的出口。

Description

从全血进行粒子分离
背景技术
从血液分离粒子可以使能宽范围的诊断能力。例如，粒子分离可以用于从血液分离诸如癌细胞之类的稀有细胞，以使能对癌细胞的分析。可以从血液分离的其它粒子包括蛋白质、白血细胞和其它物质。
附图说明
某些示例在以下详细描述中并参考以下附图进行描述。
图1是根据示例的粒子分离设备的框图。
图2A是根据示例的粒子分离芯片的顶视图。
图2B是根据示例的粒子分离芯片的侧视图。
图3是根据示例的粒子分离系统的框图。
图4是示出根据示例的在细胞交叉频率和缓冲液电导率之间的关系的图表。
图5是根据示例总结从全血分离感兴趣的粒子的方法的框图。
具体实施方式
本公开涉及一种从全血分离感兴趣细胞的新方式。更具体地，本公开描述了一种用于在一个连续流中裂解红血细胞和施行介电泳（DEP）分离的集成系统。介电泳是一种现象，其中当介电粒子经受到非均匀电场时，力被施加到介电粒子上。粒子上的力将取决于粒子的大小和极化特性。这些力可以用于从体液分离粒子，例如，从血液分离癌细胞。
细胞不直接从未经处理的体液分离，因为体液（诸如全血）具有太高的电导率，以至于无法进行有效的DEP分离。因此，在示例中，为了经由DEP从全血离析细胞，全血首先被离心和洗涤或充分稀释。这些步骤不是自动化的，并且容易污染样品和/或从样品释放稀有细胞。
本公开描述了一种微流体芯片，其将全血取作输入，将血液与红血细胞（RBC）裂解缓冲液组合以裂解RBC，然后将血液/裂解液溶液中的缓冲液交换为具有特定电导率和渗透压的缓冲液，以使能DEP分离并且不裂解感兴趣的细胞。微流体芯片然后将细胞流稀释到适当的细胞体积分数，以使能DEP分离，并将细胞传递到施加正交于聚焦流方向的介电泳力的区段。介电泳力将感兴趣的细胞移动到特定的通道，而将不感兴趣的细胞移动到另一通道中。
图1是根据示例的粒子分离设备的框图。粒子分离设备100包括混合器102、缓冲液交换器104和分离器106。混合器102、缓冲液交换器104和分离器106可以包括在单个统一组件（诸如单个微流体芯片）中。然而，在一些实施例中，混合器102、缓冲液交换器104和分离器106也可以是两个或更多个分离的组件，它们被配置为耦合在一起以使能组件之间的流体连通。
粒子分离设备100包括用于接收输入流体和递送输出流体的各种入口和出口。例如，粒子分离设备100包括用于接收血液108的入口。血液可以是全血，所述全血是没有移除诸如血浆、血小板或其它血细胞之类的成分的血液。在一些示例中，血液可以是已经直接从身体抽取并且没有以任何方式进行处理的全血。
粒子分离设备100还包括用于接收裂解缓冲液110的入口。裂解缓冲液可以是能够裂解红血细胞的多种缓冲液中的任何一种。下面进一步描述了裂解缓冲液的特定类型。裂解缓冲液110和红血细胞108被引入混合器102。混合器102可以是被动混合器，诸如蛇形混合器。混合器102使得裂解缓冲液能够裂解红血细胞，而不裂解可能感兴趣的其它细胞类型。血细胞的裂解是时间依赖的过程，其中红血细胞与其它细胞（诸如白血细胞、癌细胞以及其它细胞）相比倾向于对裂解缓冲液更敏感。因此，混合器102可以定大小为使得在特定流速率下，裂解缓冲液和血液将混合一段时间，该段时间足以裂解红血细胞而不裂解其它细胞。
混合器102的输出耦合到缓冲液交换器104的输入。在裂解缓冲液已经有时间裂解全血中的大部分或全部红血细胞之后，全血流从混合器102传递到缓冲液交换器104。缓冲液交换器移除裂解缓冲液，并用介电泳（DEP）缓冲液112替换裂解缓冲液。DEP缓冲液相对于血液是等渗的，以避免裂解感兴趣的细胞。用DEP缓冲液替换裂解缓冲液终止裂解过程，以确保感兴趣的细胞不被裂解。DEP缓冲液的引入产生了具有适于介电泳分离的渗透压和电导率水平的溶液。
在一些示例中，缓冲液交换器根据透析过程来操作，其中DEP缓冲液112用作透析液。缓冲液交换器输出废物114，其是来自透析过程的经使用的透析液。废物携带走了至少一些红血细胞裂解过程的副产物。在一些示例中，可以将附加供应的DEP缓冲液引入缓冲液交换溶液中，以将细胞流稀释到适当的细胞体积分数，从而使能DEP分离。缓冲液交换器的输出是血液和DEP缓冲液的溶液。
所得到的溶液从缓冲液交换器输出到分离器106，所述分离器106可以是任何类型的介电泳分离器。分离器106包括电极，其耦合到AC信号生成器116，以在分离器106内生成电磁场。电场对细胞和溶液内的其它粒子生成介电泳力。正确选择DEP缓冲液的电导率和AC信号的频率，将引起不同粒子类型经历不同的介电泳力。结果，感兴趣的粒子将被移动到一个通道，并且其它粒子将被移动到另一通道。DEP缓冲液电导率和AC信号频率的选择在下面关于图4进一步描述。
图1中所示出的分离器106包括用于输出分离的粒子的两个出口，其被称为输出A118和输出B 120。作为示例，输出A 118可以接收感兴趣的粒子，并且输出B 120可以接收所有其它粒子，所述其它粒子可能不感兴趣并且可以被认为是废物。然而，各种其它配置也是可能的。例如，在一些情况下，可能存在两个感兴趣的粒子，一个被转移到输出A 118，并且一个被转移到输出B 120。附加地，尽管图1中示出了两个输出，但是分离器106还可以包括附加的输出，用于接收附加的感兴趣的粒子和/或废物产物。
应当理解，图1的框图不意图指示粒子分离设备100要包括图1中所示出的所有组件。而是，粒子分离设备可以包括未在图1中图示的更少或附加的组件。下面参考图2A和2B描述粒子分离设备的更详细的示例。
图2A是根据示例的粒子分离芯片的顶视图。粒子分离芯片200是图1中所示出的粒子分离设备100的示例。粒子分离芯片200包括多个区段，包括RBC裂解区段202、缓冲液交换器104、稀释区段204、粒子聚焦器206和分离器106。
RBC裂解区段202包括用于接收裂解缓冲液的第一入口208和用于接收全血的第二入口201。全血和裂解缓冲液在混合器102内组合。如上面所提及的，混合器102可以是蛇形混合器或其它类型的混合器，其使得裂解缓冲液和红血细胞混合一段时间，该段时间足以裂解红血细胞而不裂解其它细胞或粒子（包括感兴趣的细胞或粒子）。商业上可获得的裂解缓冲液的示例在下面的表1中描述。注入入口208中的裂解缓冲液可以是表1中所描述的裂解缓冲液中的一个，或其它裂解缓冲液。
表1：裂解缓冲液
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
在离开混合器之后，全血在缓冲液交换器输入212处进入缓冲液交换器104。缓冲液交换器104包括膜，细胞不能穿过该膜，但是较小的成分（诸如离子、糖和蛋白质）可以自由扩散。关于图2B更详细地讨论缓冲液交换器104，所述图2B示出了缓冲液交换器104的侧视图。如图2A中所示出的，缓冲液交换器包括膜支撑网格214。DEP缓冲液可以在DEP缓冲液输入端口216处注入，并流经膜以在废物端口218处排出。将领会到，缓冲液交换器可以在顺流或逆流交换模式下操作。在逆流交换模式下，DEP缓冲液在端口218处注入，并流经膜以在端口216处排出。关于图4进一步描述DEP缓冲液化学性质的示例。
缓冲液交换器104的输出220处的缓冲液交换的血液在本文中可以被称为包含细胞的溶液。包含细胞的溶液中裂解缓冲液的量将显著减少或消除，从而防止进一步裂解，其否则可能影响感兴趣的细胞。在缓冲液交换器104输出处的包含细胞的溶液也将有大量的红血细胞被裂解和消除。在一些示例中，红血细胞浓度可以从每毫升约109个红血细胞减少到每毫升约106个红血细胞。因此，为了分析一毫升血液，该设备仅需要对106个细胞进行分类，而不是109个细胞，从而将设备的吞吐量增加1000倍。
在缓冲液交换器104之后，包含细胞的溶液可以进入稀释区段204。在稀释区段204处，通过端口222将附加的DEP缓冲液注入包含细胞的溶液中，以进一步稀释包含细胞的溶液。在一些示例中，稀释可以实现小于百分之一的细胞浓度（细胞体积/缓冲液体积）。在一些示例中，细胞计数器224可以设置在缓冲液交换器的输出220和稀释区段204的端口22之间。细胞计数器224可以用于对排出缓冲液交换器204的细胞进行计数，以确定细胞浓度。为了实现目标细胞浓度，可以使用细胞计数器224来测量排出缓冲液交换器220的溶液的细胞浓度，并且测量的细胞浓度可以用于控制注入稀释区段204的端口22中的DEP缓冲液的量。
包含稀释细胞的溶液排出稀释区段204并进入粒子聚焦器206。粒子聚焦器包括两个DEP缓冲液入口226。注入DEP缓冲液入口中的DEP缓冲液在分离器106的入口通路228处与包含细胞的溶液相遇。粒子聚焦器206在分离之前将包含细胞的溶液中夹带的粒子聚焦成入口通路228内的层流。在图2中所示出的示例中，粒子聚焦器206是流体动力学聚焦器，其使用DEP缓冲液溶液的第一和第二鞘流来夹住包含细胞的溶液，以提供通过入口通路228的粒子层流。在其它实施方式中，可以使用其它粒子聚焦器，诸如自由流动负介电泳粒子聚焦器和自由流动等速电泳粒子聚焦器。通过改进施加在粒子上的DEP力的一致性，聚焦粒子改进了DEP分离的准确度。在一些示例中，可以消除聚焦器206，并且包含细胞的溶液可以直接从稀释区段进入DEP分离器106。
聚焦的粒子流进入DEP分离器106的入口通路228。在图2中所示出的示例中，分离器106包括入口通路228、第一分离通路230、第二分离通路232。分离通路230和232包括通道，诸如从入口通路228延伸并分支的微流控通道。分离通路230和232通向输出井234和236，其中可以收集和分析分离的粒子或细胞。尽管通路234和236被图示为以大约135度的角度从入口通路228分支，但是应当领会，通路234和236可以从入口通路228以其它角度延伸。附加地，与图2上所示出的相比，分离器106可以包括附加的分离通路和附加的输出井。例如，在一些实施方式中，被引导到分离通路230和分离通路232的粒子可以在下游被进一步分离。
示例分离器106还包括电极238、240和242，其创建跨通路228、230和232的电场。电极238、240和242在单个平面中延伸，使得它们产生与通路228、230和232在相同平面中延伸的电场。在图2中所示出的示例中，电极238是沿着通路228和232旁侧延伸的接地电极，电极240在通路228和230旁侧延伸，并且电极242在通路230和232旁侧延伸。电极240、电极242可以具有相反的极性。例如，电极240可以是正电极，并且电极242可以是负电极，或者反之亦然。电极238、240和242中的每一个可以是连续的电极，或者可以由连接到地或电流源（诸如交替频率电流源）的多个分离元件形成。
在一些示例中，电极238和240被跨入口通路228的距离分离，该距离为要分离的目标粒子直径的至少10倍。同样，电极240和242以及电极238和242也分别被跨分离通路230和232的距离分离，该距离为被分离的目标粒子直径的至少10倍。
电极238、240和242在平面中向流体夹带粒子流施加交流（AC）电场。AC场的频率可以取决于作为分离目标的粒子来选择，如关于图4进一步解释的。电场在平面中对粒子施加介电泳力，该平面是其中入口通路228和分离通路230和232延伸的相同平面，并且是其中电场延伸的相同平面。作为粒子不同的大小和电极化率的结果，基于粒子对介电泳力的不同响应来分离粒子。介电泳力将流中粒子的第一子集转向到第一分离通路230中，并将流中粒子的第二子集转向到第二分离通路232中。在一些示例中，每个分离通路230和232可以与细胞计数器224相关联，该细胞计数器224对进入每个相应输出井234和236的细胞数量进行计数。
图2B是根据示例的粒子分离芯片的侧视图。图2B缓冲液交换器104的膜用参考标记244示出。膜244可以是切断1000千道尔顿（kDa）的纤维素透析膜。膜244的一侧是用于全血流的通道，而另一侧是用于DEP透析缓冲液流的通道。该缓冲液相对于血液是等渗的，以便不裂解感兴趣的细胞，诸如有核循环肿瘤细胞、有核红血细胞和白血细胞。缓冲液交换器可以在顺流或逆流交换模式下操作。
粒子分离芯片200可以耦合到粒子分离系统，诸如图3中所示出的粒子分离系统。粒子分离系统控制流体流（诸如全血和各种缓冲液）以特定的流速率通过粒子分离芯片。流速率将取决于各种因素，包括粒子分离芯片200的各种组件的尺寸。
例如，缓冲液交换器104可以被定尺寸和控制，以在缓冲液交换器的输出处提供包含细胞的溶液，其具有大约为0.3毫西门子每厘米（mS/cm）的电导率。全血的电导率大约为15-20 mS/cm，并且血液裂解溶液的电导率大体上相似。例如，100 mM氯化铵具有为13 mS/cm的电导率。因此，为了实现包含细胞的溶液的0.3 mS/cm，缓冲液交换器可以用大约等于全血体积100倍的DEP缓冲液体积来透析全血。因此，在输入216处进入缓冲液交换器104的DEP缓冲液的流速率（本文中称为QD）将大于或等于在输入212处进入缓冲液交换器的全血流速率（本文中称为QBL）的100倍。
血液在缓冲液交换器104中的驻留时间
Figure DEST_PATH_IMAGE004
可以根据以下公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
在上面的公式中，W是缓冲液交换器的宽度，L是缓冲液交换器的长度，以及T/2是缓冲液交换器中全血通道的总体厚度，如图2A和2B中所示出的。为了实现所期望的血液电导率，驻留时间
Figure DEST_PATH_IMAGE008
应等于或大于离子和糖从血液扩散到缓冲液中以及从缓冲液扩散到血液中的总时间
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，该时间可以根据以下公式确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
。
在上面的公式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
表示扩散穿过液体的总时间，以及
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示扩散穿过膜的总时间。附加地，可以根据以下公式确定
Figure DEST_PATH_IMAGE018
：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
。
在上面的公式中，D是最慢扩散种类的扩散率。对于蔗糖，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
。扩散通过膜的时间可以被建模为第一近似为
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，其中k是随膜厚度和膜的渗透率而缩放的常数。取决于膜，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
或
Figure DEST_PATH_IMAGE028
占优势。在一些示例中，可以选择膜厚度，使得
Figure DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure DEST_PATH_IMAGE032
是可比较的，使得
Figure DEST_PATH_IMAGE034
Figure DEST_PATH_IMAGE036
。如上所述，为了缓冲液交换器正确工作，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
。这导致以下关系：
Figure DEST_PATH_IMAGE040
。
上面的公式的简化产生：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
。
基于上面的公式，示例缓冲液交换器104可以根据下面的表2中所示出的值来构造和操作。
表2：示例缓冲液交换器设计
参数 值
Figure DEST_PATH_IMAGE044
 0.005 ml/min
Figure DEST_PATH_IMAGE046
 0.5 ml/min
<i>W</i> 1 cm
<i>L</i> 2 cm
<i>T</i> 1.2 mm（或更小）
<i>k</i> 0.36 mm<sup>2</sup>
粒子分离芯片200可以根据任何合适的制造技术来制造。在一些示例中，粒子分离芯片200可以被制造为硅或聚合物衬底，其中玻璃板耦合到顶面。合适的聚合物可以包括环烯烃共聚物（COC）、聚碳酸酯、丙烯酸、特氟隆、硝化纤维、聚醚酮（PEEK）以及其它聚合物。衬底中的通道可以通过在形成衬底的（一个或多个）材料层上实行的切割、烧蚀、蚀刻或其它材料移除过程来形成。通道也可以通过选择性沉积形成，所述选择性沉积诸如在底层基础层或平台上实行的打印或增材制造过程。衬底中的通道也可以被热压印或通过注入成型形成，以形成模塑互连设备（MID）。电极238、240和242可以通过诸如铜或金之类的导电材料的气相沉积或溅射以及其它合适的技术来形成。
图3是根据示例的粒子分离系统的框图。粒子分离系统300包括粒子分离设备200以及多种硬件，所述硬件可以被控制以将流体递送到粒子分离设备并引导为实现粒子分离而施行的过程。粒子分离设备200可以是可以插入粒子分离系统300的容器中的筒或芯片的形式。
图3中所示出的示例粒子分离系统300包括多通道压力控制器302，以控制各种流体向粒子分离设备200的递送。多通道压力控制器302耦合到包含流体的多个器皿，包括包含全血的血器皿304、裂解缓冲液器皿306和多个DEP缓冲液器皿308。多通道压力控制器302控制流体从器皿304、306和308注入粒子分离设备200中。例如，多通道压力控制器302可以通过向器皿304、306和308的顶部空间递送加压气体（诸如空气或氮气）来操作。多通道压力控制器302的每个输出可以被单独控制，以取决于特定实施方式的设计细节来递送不同的流体注入速率。
附加地，每个器皿304、306和308可以耦合到流量计310，该流量计310感测实际流速率。流量计310可以是任何合适的类型，包括热脉冲流量计以及其它流量计。流量计310可以将对应于测量的流速率的反馈信号提供回到多通道压力控制器302。该反馈回路使得多通道压力控制器302能够准确控制流速率。
粒子分离系统300还包括耦合到粒子分离设备200的电极238、240和242（图2A）的AC电压生成器312。AC电压生成器312生成AC信号，该AC信号在粒子分离设备200内生成介电泳力。粒子分离设备200也可以耦合到废物容器314，该废物容器314从缓冲液交换器104（图2A）接收废物缓冲液。在一些示例中，粒子分离系统300还包括用于收集感兴趣细胞的井板316。井板316可以包括用于收集感兴趣细胞的多个井，并且可以耦合到移动平台318，用于将感兴趣细胞引导到所选择的井。
粒子分离系统300还可以包括系统控制器320，其引导多通道压力控制器302、AC电压生成器312和移动平台318的动作。控制器还可以接收来自细胞计数器224（图2A）的反馈以促进粒子分离系统300的操作，例如，在缓冲液交换器104（图2A）的输出处实现包含细胞的溶液的正确电导率以将感兴趣的细胞引导到井板316的所选择的井等。
控制器302可以包括处理器，该处理器可以是微处理器、多核处理器、多线程处理器、超低电压处理器、嵌入式处理器或其它类型的处理器。处理器1202可以是集成微控制器，其中处理器1202和其它组件形成在单个集成电路板或单个集成电路（诸如片上系统（SoC））上。作为示例，处理器1202可以包括来自CA圣克拉拉的Intel®公司的处理器，诸如Quark™、Atom™、i3、i5、i7或MCU级处理器。可以使用的其它处理器可以从CA森尼韦尔的高级微设备公司（AMD）、来自CA森尼韦尔的MIPS技术公司的基于MIPS的设计、从ARM控股有限公司许可的基于ARM的设计、或其客户、或其许可证持有者或采纳者获得。处理器可以包括诸如来自Apple®公司的A5-A10处理器、来自Qualcomm®技术公司的Snapdragon™处理器、或来自德克萨斯仪器公司的OMAP™处理器之类的单元。
控制器302可以与计算机可读介质322通信，所述计算机可读介质322可以包括为给定量的系统存储器提供的任何类型和数量的存储器设备。计算机可读介质322可以使用易失性或非易失性存储器设备来实现，所述易失性或非易失性存储器设备诸如随机存取存储器（RAM）、固态驱动（SSD）、闪速存储器，诸如SD卡、microSD卡、xD图片卡、USB闪存驱动、硬盘驱动器等。
控制器320还可以包括或耦合到用户接口324。例如，用户接口324可以包括显示面板和输入设备，除其它显示面板和输入设备之外，尤其诸如触摸屏或小键盘。用户接口324使得粒子分离系统300的用户能够与粒子分离系统300交互并实现粒子分离系统300的功能，如本文中所描述的。
图4是示出根据示例的细胞交叉频率和缓冲液电导率之间的关系的图表。如上面所解释的，介电泳分离是一个过程，其中电场对溶液内的细胞和其它粒子生成介电泳力。介电泳力的程度和方向取决于包含细胞的溶液的电导率、AC信号的频率和细胞的电性质。因此，包含细胞的溶液的电导率和AC信号频率的正确选择使得粒子分离系统300的操作者能够把特定类型的细胞作为目标。
图表400示出了变化电导率的缓冲液中各种细胞类型的交叉频率。在图表400中，X轴表示以毫西门子每厘米为单位的缓冲液电导率，以及Y轴表示以千赫为单位的频率。绘制了各种细胞类型和各种缓冲液电导率的交叉频率。交叉频率是介电泳力的方向反转到相反方向的频率。例如，在具有0.1毫西门子每厘米的电导率的DEP缓冲液中的白血病细胞展现出约55 kHz的交叉频率。在该频率以上，介电泳力将在一个方向上，并且在该频率以下，介电泳力将在相反的方向上。该信息可以用于基于AC频率和DEP缓冲液电导率来控制目标细胞被引导的方向。结果，感兴趣的粒子可以移动到一个通道，并且其它粒子可以移动到另一通道。
为了确保细胞生命力和一般健康，DEP缓冲液可以是pH7基于磷酸盐的缓冲液，其具有多种成分以减少细胞应激。例如，可以添加糖（诸如蔗糖和葡萄糖）来平衡包含细胞的溶液的渗透压，并为细胞提供能量源。可能添加的其它成分包括保护细胞免受流动损害的普朗尼克酸，以及将细胞粘附最小化的双（三甲基甲硅烷基）乙酰胺（BSA）。附加地，DEP缓冲液可以包括过氧化氢酶，以减少自由基产物和随后的损害。DEP缓冲液还可以包括醋酸钙和醋酸镁，以稳定膜的完整性。可以用于所描述的技术中的DEP缓冲液的一个示例包括9.5%蔗糖、0.1mg/ml葡萄糖、0.1%普朗尼克F68、0.1%牛血清白蛋白、1mM磷酸盐缓冲液pH7、0.1mM醋酸钙、0.5mM醋酸镁和100单位/ml过氧化氢酶。DEP缓冲液的电导率可以通过使磷酸盐缓冲液的浓度变化而变化，其中磷酸盐缓冲液的浓度越高，导致电导率越高，并且反之亦然。
图5是根据示例总结从全血分离感兴趣的粒子的方法的框图。方法500可以由粒子分离系统来施行，所述粒子分离系统诸如上面关于图3所描述的粒子分离系统300。方法500可以在框502处开始。
在框502处，将全血注入粒子分离芯片的第一入口中。在框504处，将裂解缓冲液注入粒子分离芯片的第二入口中。在框506处，全血穿过粒子分离芯片的混合器。混合器将全血与裂解缓冲液混合，以裂解全血中的红血细胞。
在框508处，全血穿过耦合到混合器的输出的缓冲液交换器，以将裂解缓冲液交换为介电泳缓冲液，从而产生使能感兴趣的粒子的介电泳分离的溶液。在一些示例中，缓冲液交换器包括由半透性透析膜分离的两个通道。全血流过一个通道，并且介电泳缓冲液流过另一个通道。
在框510处，溶液穿过耦合到缓冲液交换器的输出的分离器，以经由介电泳分离将感兴趣的粒子与溶液中的其它粒子分离。
在框512处，感兴趣的粒子被递送到粒子分离芯片上的出口。在一些示例中，分离器包括粒子聚焦器，其接收介电泳缓冲液的附加供应，并将感兴趣的粒子聚焦成层流。附加地，分离器可以通过向分离器中包含细胞的溶液施加AC电场来操作。可以选择AC电场的频率来把感兴趣的粒子作为目标。
方法500不应被解释为意味着所述框一定以所示出的次序施行。另外，取决于特定实施方式的设计考虑，方法500中可以包括更少或更多的动作。例如，可以在缓冲液交换器的输出处注入另一供应的介电泳缓冲液，以进一步稀释溶液。
虽然本技术可能容易受到各种修改和替代形式影响，但是上面所讨论的示例已经通过示例的方式示出。应当理解，所述技术不意图限于本文中所公开的特定示例。实际上，本技术包括落入本技术范围内的所有替代、修改和等同物。

Claims (15)

1.一种粒子分离芯片，包括：
粒子分离芯片上用于接收全血的第一入口；
粒子分离芯片上用于接收裂解缓冲液的第二入口；
混合器，用于将全血与裂解缓冲液混合，以提供全血中红血细胞的裂解；
缓冲液交换器，耦合到混合器的输出，以将裂解缓冲液交换为介电泳缓冲液，从而产生使能感兴趣的粒子的介电泳分离的溶液；以及
分离器，耦合到缓冲液交换器的输出，以经由介电泳分离将感兴趣的粒子与溶液中的其它粒子分离，并将感兴趣的粒子递送到粒子分离芯片上的出口。
2.根据权利要求1所述的粒子分离芯片，其中所述缓冲液交换器包括：
通过全血流的第一通道；
通过介电泳缓冲液流的第二通道；以及
将第一通道和第二通道分离的半透膜。
3.根据权利要求1所述的粒子分离芯片，包括在粒子分离芯片上的第三入口，用于在缓冲液交换器的输出处接收第二供应的介电泳缓冲液，以进一步稀释溶液。
4.根据权利要求1所述的粒子分离芯片，包括在粒子分离芯片上的第四入口，用于接收第三供应的介电泳缓冲液，其中所述第三供应的介电泳缓冲液被递送到粒子聚焦器，以将感兴趣的粒子聚焦成层流。
5.根据权利要求1所述的粒子分离芯片，其中所述分离器包括向溶液施加交流（AC）电场的电极，其中所述AC电场的频率可调整以把感兴趣的粒子作为目标。
6.一种从全血分离感兴趣的粒子的方法，包括：
将全血注入粒子分离芯片的第一入口中；
将裂解缓冲液注入粒子分离芯片的第二入口中；
将全血穿过粒子分离芯片的混合器，以将全血与裂解缓冲液混合，从而裂解全血中的红血细胞；
将全血穿过耦合到混合器的输出的缓冲液交换器，以将裂解缓冲液交换为介电泳缓冲液，从而产生使能感兴趣的粒子的介电泳分离的溶液；以及
将溶液穿过耦合到缓冲液交换器的输出的分离器，以经由介电泳分离将感兴趣的粒子与溶液中的其它粒子分离；以及
将感兴趣的粒子递送到粒子分离芯片上的出口。
7.根据权利要求6所述的方法，其中将全血穿过缓冲液交换器包括：
将全血穿过第一通道；以及
将介电泳缓冲液穿过由半透膜与第一通道分离的第二通道。
8.根据权利要求6所述的方法，包括在缓冲液交换器的输出处注入第二供应的介电泳缓冲液，以进一步稀释溶液。
9.根据权利要求6所述的方法，包括将第三供应的介电泳缓冲液注入粒子聚焦器中，以将感兴趣的粒子聚焦成层流。
10.根据权利要求6所述的方法，包括向分离器中的溶液施加交流（AC）电场，其中选择AC电场的频率以把感兴趣的粒子作为目标。
11.一种粒子分离系统，包括：
容器，用于接收粒子分离芯片；
信号生成器，用于向粒子分离芯片的电极提供交流（AC）电信号，以生成介电泳力；
流体递送系统，被配置为向粒子分离芯片提供多种流体，其中所述流体递送系统要：
将全血注入粒子分离芯片的第一入口中；
将裂解缓冲液注入粒子分离芯片的第二入口中，其中所述裂解缓冲液要裂解全血中的红血细胞；以及
将介电泳缓冲液注入粒子分离芯片的第三入口中以透析全血，从而用介电泳缓冲液替换裂解缓冲液，以产生由于介电泳力而使能感兴趣的粒子与全血的介电泳分离的溶液。
12.根据权利要求11所述的粒子分离系统，其中所述第三入口耦合到缓冲液交换器，所述缓冲液交换器包括：
通过全血流的第一通道；
通过介电泳缓冲液流的第二通道；以及
将第一通道和第二通道分离的半透膜。
13.根据权利要求11所述的粒子分离系统，包括在粒子分离芯片上的第四入口，用于接收第二供应的介电泳缓冲液，以在透析全血之后进一步稀释溶液。
14.根据权利要求11所述的粒子分离系统，包括在粒子分离芯片上的第五入口，用于接收第三供应的介电泳缓冲液，其中所述第三供应的介电泳缓冲液被递送到粒子聚焦器，以将感兴趣的粒子聚焦成层流。
15.根据权利要求11所述的粒子分离系统，其中所述AC电场可调整以把感兴趣的粒子作为目标。
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