[发明专利]用于操纵流体样品中的组分的装置和方法

说明书

引言

流式细胞术是研究中被很好接受的工具，它允许用户对样品流体中的组分进行快速分析和分选。流式细胞计数器使用载液(例如，鞘液(sheath fluid))以使样品组分(实质上一次一个组分)通过照射区。通过光源(例如激光)对每个样品组分进行照射，并且对由每个样品组分散射的光进行检测并分析。所述样品组分可以在它们退出照射区时基于它们的光学和其他特征来分离。

流式细胞计数术常被用作对用于试验的细胞进行分选和收集，所述试验是例如体内移植和体外细胞培养。例如，流式细胞计数术可被用于分离正经受干细胞移植的癌症患者的无肿瘤干细胞群(例如，造血干细胞)。流式细胞计数方法也越来越多地用在疾病诊断和监测中，例如用于免疫异常的产前和新生儿诊断。流式细胞计数术的许多应用需要高速地对细胞进行分析，分选、或收集，以最小化细胞的损伤、死亡、或聚集。进一步，可能需要高效率以进行准确诊断。

在某些应用中，流式细胞计数方法已合并了细胞磁性分离的步骤。细胞流经位于适当配置的磁性分离装置中的管或筒的磁性分离已显示出是非常有效的。在磁性分离装置中，包括磁性标记的组分的样品流体流经位于磁性分离装置中的管，该磁性分离装置包括磁体。随着该样品流经该管，在该样品中的磁性标记的组分通过由该磁体产生的磁场被保留在该管中。未标记的组分(例如，细胞)不被保留在该管中并流经该磁性分离装置。

在使用前，常常必须洗涤并浓缩流经该磁性分离装置的细胞。通常，这必然需要涉及离心的手动步骤，该步骤可能会费时，损害所述细胞，或导致该样品中的细胞的聚集。此外，因为所述细胞通常必须长时间静止，所以所述细胞形成聚集物的可能性高。

概述

提供了用于对液体样品中所包含的组分(例如，细胞)进行操纵的装置。在某些方面，所述装置包括磁性分离装置和流体连接到磁性分离装置上的声学浓缩器装置。本发明的多个方面进一步包括用于对液体样品中的细胞进行分选的方法，以及用于实践该主题方法的系统和用具包。

本披露的实施例实现了高效、高流速以及低成本地分离液体样品中的组分。在某些方面，所述组分是细胞。感兴趣的细胞包括但不限于原核细胞(例如，细菌细胞或古细菌细胞)以及真核细胞(例如，哺乳动物细胞，例如神经细胞、肌细胞、上皮细胞(例如，循环肿瘤细胞)、干细胞(例如，造血干细胞)、脂肪细胞等等)。细胞可以从一系列样品来检测，所述样品包括获得自体外来源(例如，来自培养生长的实验室细胞的细胞悬浮液)或来自体内来源(例如，哺乳动物受试者、人类受试者、等)的样品。

在某些方面，使用装置在液体样品中对组分(例如，细胞)进行分选，该装置包括磁性分离装置和被流体连接到该磁性分离装置的声学浓缩器装置。在该主题装置和系统中，可包括宽范围的磁性分离装置和声学浓缩器装置，例如，如此处所述的。在某些方面，磁性分离装置包括一个或多个磁场源，例如2个或更多个，包括3个或更多个，4个或更多个，或5个或更多个磁场源。磁性分离装置可包括1个或多个磁场引导件，例如2个或更多，包括3个或更多，4个或更多，或5个或更多。感兴趣的磁场引导件包括但不限于具有锥形(例如，顶端)边缘的磁场引导件，该引导件被配置成增加来自磁场源的磁通量。

此外，宽范围的声学浓缩器装置可以包括在所述主题装置和系统中，在一些实施例中在关于以下方面而变化：规模(例如，大型或微型规模)；芯片材料(例如，硅、玻璃，等)；芯片大小；分离通道的数目(例如，1个或多个，2个或更多个、5或更多个、10个或更多个、20个或更多个、等)；分离通道的定向(例如，串行、并行、和/或两者)；一个或多个分离通道的大小；输入和输出的数目；振动发生器的类型(例如，压电陶瓷转换器，例如锆钛酸铅(PZT))；振动发生器的数目；波动频率；施加至振动发生器的电压；流速(例如，大约1μl/min，大约100μl/min，大约1ml/min，或大约100ml/min或更高)；泵或阀的存在或不存在(例如，一个或多个注射泵、弹性泵、和/或蠕动泵)；等等，如在此将更完整地描述的。进一步，感兴趣的声学浓缩器装置包括但不限于在以下文献中描述的那些：美国专利号6,929,750；劳雷尔(Laurell)，等人(2007)《化学学会综述》(Chem.Soc.Rev.)，2007，36，492–506；彼得松(Petersson)，等人(2005)《分析化学》(Analytical Chemistry)77:1216–1221；以及阿古斯特松(Augustsson)，等人(2009)《芯片上的实验室》(Lab on a Chip)9:810–818；将其披露通过引用结合于此。