[发明专利]用设有带长形前导边缘的尺寸差别分离元件的设备隔离颗粒的方法

说明书

本公开涉及一种基于颗粒流动通过台阶化通道的能力来隔离颗粒的设备。颗粒中的至少一些不能够通过由隔离台阶限定的较狭窄通道，从而将颗粒隔离。设备的至少一个台阶的前导边缘幅宽明显大于该台阶所在通道的总宽度，允许高而快的样本吞吐量。本文所述设备和方法能用于隔离多种类型的颗粒。作为实例，它们能用于将循环肿瘤细胞与人的血液样本隔离。

本发明是申请日为2014年3月17日、申请号为201410260357.3、发明名称为“用设有带长形前导边缘的尺寸差别分离元件的设备隔离颗粒的方法”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

预期用于处操纵生物细胞和其它小颗粒并具有从数十微米(生物细胞尺寸)到数纳米(某些生物大分子尺寸)的尺寸范围的结构元件的机械装置已被描述。例如，US专利No.5928880、US专利No.5866345、US专利No.5744366、US专利No.5486335和US专利No.5427946描述了用于处理细胞和生物分子的装置。PCT申请公布No.WO03/008931描述了一种用于颗粒和细胞分离、识别、分类和操纵的微型结构。

US专利No.7993908描述了一种用于将细胞和其它颗粒基于其尺寸进行分离的微型设备。该专利中描述的设备包括阶梯式分离元件，该阶梯式分离元件插置在由盖和本体形成的空隙的两个区域之间，并且通过最初存在于一个区域中的颗粒越过该阶梯式分离元件到达另一区域的能力来控制该设备内的颗粒分离。本文公开的主题被认为是对此设备的改进。

此处公开的主题能用于从颗粒或者细胞的混合群体将生物细胞、细胞器、细胞团和其它颗粒隔离并处理。

发明内容

本公开涉及一种用于隔离较小和较大颗粒的设备。该设备包括本体和盖，在该本体和盖之间限定出空隙。该空隙包含分离元件，该分离元件隔离出空隙的入口区域和出口区域。该分离元件与空隙的一个或更多个表面一起限定出通道，该通道经由分离部而与入口区域和出口区域流体地连接。该通道具有在分离部处的总宽度，并具有由分离元件与空隙的表面之间的距离限定的高度。本体、盖和分离元件中的至少一者内布置有隔离台阶，该隔离台阶具有基本上完全横跨通道的分离部延伸的前导边缘(leading edge)。该通道分成位于前导边缘的入口侧上的上游部分和位于前导边缘的出口侧上的大致层状的下游部分。该上游部分的高度足以便于较大和较小颗粒自此通过。该下游部分的高度足够地大以便于较小颗粒自此通过，但又足够地小以抑制较大颗粒自此通过。前导边缘的幅宽明显大于通道在分离区域处的总宽度(其通常与隔离台阶的宽度相同，这意味着隔离台阶的前导边缘通常比该台阶的宽度长)。通过使颗粒通过该通道能将所述颗粒隔离，并基于壳体穿越隔离台阶的能力来回收颗粒。

在一个实施例中，通道的上游部分是大致层状的，意味着它由彼此大致平行的两个宽表面限定。

前导边缘的幅宽会明显地(例如至少为100倍)大于较大颗粒的特征尺寸，从而能够在不显著阻止经过前导边缘的总流体流的情况下将许多这样的颗粒捕获在该前导边缘处。前导边缘的幅宽也会明显地(例如至少1.5、2、3、4、5、10、20、50、100、500、1000、10000或100000倍)大于通道在分离区域处的总宽度(或者隔离台阶在通道内的宽度)。作为实例，下游部分的高度(即，隔离台阶的前导边缘的通道的部分)可以经选择成使得它足够小以抑制选定细胞类型(例如，循环肿瘤细胞或人类胚胎类干细胞)自此通过，但又足够大以不会抑制选定细胞类型(例如，人类红血细胞)自此通过，或者这些的组合。

任意隔离台阶的前导边缘可以具有角形的、弯曲的、波状的、凹入的或不规则的形状。隔离台阶在其入口侧上可以具有上游面，该上游面大致垂直于台阶的限定出通道下游部分的部分。

分离元件能与本体和盖中的至少一者整合。它也可以是插置在本体与盖之间的单独物件。装置可以具有一个或更多个用于保持通道高度的支撑件。这些支撑件可以布置在通道内并例如在分离元件与空隙的表面之间延伸。