專利名稱：用于分離顆粒的方法和設(shè)備的制作方法
用于分離顆粒的方法和設(shè)備
背景技術(shù)：
研究或使用顆粒所需的基本操作之一是分離不同類型顆粒的能力。例如，在細(xì)胞 生物學(xué)領(lǐng)域中，很多應(yīng)用需要將一種類型的細(xì)胞與另一種類型的細(xì)胞分離的能力。在工業(yè) 廢物管理領(lǐng)域的應(yīng)用中需要將固體顆粒從工業(yè)廢水或廢氣中分離的能力。在農(nóng)業(yè)和食品加 工領(lǐng)域的應(yīng)用中，需要將顆粒狀污染物從例如谷粒等顆粒狀食品分離的能力。例如，從剛分娩不久的臍部抽取的血液(“臍帶血”)是干細(xì)胞，例如胚胎干細(xì)胞和 造血干細(xì)胞的豐富來(lái)源。造血干細(xì)胞可用于治療血液疾病。存儲(chǔ)臍帶血樣品的方法是已知 的。這些方法的缺點(diǎn)是，必須存儲(chǔ)相對(duì)大體積(例如100到250毫升)的血液，以保存足夠 量的干細(xì)胞來(lái)用于將來(lái)的醫(yī)療程序。存儲(chǔ)大體積的臍帶血提高了成本，并且降低了程序的 便利性。如果在存儲(chǔ)之前可將干細(xì)胞容易地從臍帶血分離，則存儲(chǔ)體積可明顯減小(例如 減小到0. 1到1毫升)。但是，目前將干細(xì)胞從臍帶血分離的方法非常昂貴、麻煩并且有時(shí) 是無(wú)效的。需要從臍帶血分離干細(xì)胞的有效的且成本效益高的方法。進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，可在孕婦血液中和曾經(jīng)懷孕過(guò)的婦女血液中發(fā)現(xiàn)明顯的胎元 (即胚胎樣細(xì)胞)。這些細(xì)胞在母親已經(jīng)生產(chǎn)男孩或孕有男孩時(shí)可具有雄性DNA，因此該DNA 看起來(lái)產(chǎn)生于胎兒。這些細(xì)胞在母血中很少，可能每毫升母血僅存在10到12個(gè)細(xì)胞。在 母血中觀察到的胚胎樣細(xì)胞中，胚胎滋養(yǎng)細(xì)胞在婦女生產(chǎn)之后可相對(duì)快速地減少。其它種 類的胚胎樣細(xì)胞據(jù)報(bào)道在懷孕數(shù)年或數(shù)十年后仍以少量在婦女血液中繼續(xù)存在。一些胚胎 樣細(xì)胞的稀少性和明顯短的持續(xù)時(shí)間使其很難收集。因此，關(guān)于這些細(xì)胞幾乎一無(wú)所知。需 要快速、經(jīng)濟(jì)并且有效地從母血分離胚胎樣細(xì)胞的方法。還需要從母血中的其它胚胎樣細(xì) 胞分離胚胎滋養(yǎng)細(xì)胞的方法。用于操縱生物細(xì)胞和其它小顆粒并且具有尺寸在從幾十微米(生物細(xì)胞的尺寸) 到納米(一些生物高分子的尺寸)范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)元件的機(jī)械裝置已經(jīng)有所描述。例如，美國(guó) 專利號(hào)5，928，880、美國(guó)專利號(hào)5，866，345、美國(guó)專利號(hào)5，744，366、美國(guó)專利號(hào)5，486，335 和美國(guó)專利號(hào)5，427，946描述了用于處理細(xì)胞和生物分子的裝置。PCT申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)WO 03/008931描述了用于顆粒和細(xì)胞分離、識(shí)別、分類和操縱的微結(jié)構(gòu)。使血液通過(guò)以數(shù)微米的一維尺度限定的空間具有挑戰(zhàn)性。必須考慮傾向于破壞細(xì) 胞完整性的潮壓力和由于細(xì)胞的“堆積”可能引起的通道空間阻塞。如果細(xì)胞完整性受到損 害，則這還由于血液凝固(以級(jí)聯(lián)方式)的傾向而變得更復(fù)雜。而且，已知大顆粒(細(xì)胞、 團(tuán)聚細(xì)胞、細(xì)胞外材料和生物樣品中不具有明顯特征的“碎屑”)可能阻塞現(xiàn)有裝置的流體 通道，抑制其效率和操作。本文公開(kāi)的主題可用于分離和操縱生物細(xì)胞、細(xì)胞器和來(lái)自顆粒或細(xì)胞混合群體 的其它顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于分離例如細(xì)胞等顆粒的設(shè)備。所述設(shè)備包括主體、蓋和分離元件。 所述主體和蓋限定空間。所述分離元件容納在所述空間中。所述空間具有流體入口區(qū)域和流體出口區(qū)域。所述分離元件具有在所述空間中限定流體連接入口區(qū)域和出口區(qū)域的臺(tái)階 式通道的形狀。所述分離元件包括第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，其每一個(gè)延伸到所述臺(tái)階式通道 中。由所述第二臺(tái)階限定邊界的通道比由所述第一臺(tái)階限定邊界的通道更窄。當(dāng)包含顆粒 的流體存在于入口區(qū)域處時(shí)，流體可從所述入口區(qū)域流經(jīng)所述第一通道、流經(jīng)所述第二通 道并且進(jìn)入所述出口區(qū)域中。如果懸浮在所述流體中的顆粒粒度不超過(guò)每一個(gè)通道的窄尺 寸，或如果顆粒可充分變形以使得它們能以變形形狀擠過(guò)每一個(gè)通道，則所述顆?？赏ㄟ^(guò) 所述第一和第二通道。可通過(guò)將用于所述第二通道的窄尺寸選擇成僅允許一些顆粒從其通 過(guò)來(lái)分離顆粒。第一通道的窄尺寸可選擇成使流體中的顆?？蓡为?dú)通過(guò)第一通道，但是如 果兩個(gè)顆粒橫跨第一通道的窄尺寸疊置，則這兩個(gè)顆粒不能同時(shí)通過(guò)第一通道。該設(shè)備可包括利于流體從所述設(shè)備外部流到所述入口區(qū)域中的流體入口端口，利 于流體從所述設(shè)備的出口區(qū)域流到外部的流體出口端口，或兩者都包括。流體轉(zhuǎn)移裝置 (例如泵或重力進(jìn)料流體儲(chǔ)存器)可與入口端口和出口端口中的一個(gè)或兩個(gè)流體連接，以 利于流體流經(jīng)所述臺(tái)階式通道。出于分離顆粒目的，這樣的流體流動(dòng)可沿從所述入口區(qū)域 朝向所述出口區(qū)域的方向。流體流動(dòng)可沿從所述出口區(qū)域朝向所述入口區(qū)域的方向，例如 用于沖刷出在從入口區(qū)域到出口區(qū)域流體流動(dòng)過(guò)程中不能穿過(guò)所述第二通道的顆粒。分離元件的臺(tái)階限定所述臺(tái)階式通道中的通道，并且可具有兩個(gè)或多個(gè)這樣的臺(tái) 階。所述臺(tái)階可由以直角相交的平面區(qū)域(形成標(biāo)準(zhǔn)直角臺(tái)階)形成，或臺(tái)階的升高部分 (即過(guò)渡面)可傾斜，以使第一平面臺(tái)階區(qū)域可由傾斜的平直表面或由彎曲表面連接到第 二平面臺(tái)階區(qū)域。平面臺(tái)階區(qū)域可基本上平行于所述蓋的一部分、所述主體的一部分或與 兩者都平行，并且應(yīng)具有等于其限定邊界的通道的窄尺寸倍數(shù)(例如2、4、10或1000倍) 的長(zhǎng)度(沿容積流體流方向)。平面區(qū)域的寬度(沿垂直于容積流體流的方向)應(yīng)等于其 限定邊界的通道的窄尺寸的倍數(shù)(例如10、1000或10000倍)。所述設(shè)備在所述空間中可具有一個(gè)或多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，用于在所述裝置的裝配和操 作過(guò)程中保持所述臺(tái)階式通道的尺寸。所述支撐結(jié)構(gòu)可完全橫跨所述分離元件和主體或蓋 之間的距離，或其可僅橫跨該距離的一部分，以提供用于元件變形的空間(例如在裝配和 夾緊所述設(shè)備時(shí))。本發(fā)明包括分離顆粒的方法。所述方法包括在所述設(shè)備的入口區(qū)域處引入顆粒， 允許顆粒移動(dòng)(即通過(guò)內(nèi)源性細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性或在所引起的流體流的影響下)通過(guò)臺(tái)階式通道 到達(dá)出口區(qū)域。通過(guò)所述通道中的臺(tái)階防止至少一些顆粒進(jìn)入出口區(qū)域，結(jié)果實(shí)現(xiàn)所述顆 粒的分離。能夠穿過(guò)所述臺(tái)階式通道中的所有臺(tái)階的顆?？蓮某隹趨^(qū)域收集。不能穿過(guò)所 述臺(tái)階式通道中的至少一個(gè)臺(tái)階的顆?？蓮乃雠_(tái)階式通道的在所述臺(tái)階上游的部分收 集，其中所述臺(tái)階抑制顆粒移動(dòng)通過(guò)所述臺(tái)階式通道。例如，截獲的顆?？赏ㄟ^(guò)將一種裝置 (例如導(dǎo)管)插入所述臺(tái)階式通道中，通過(guò)使流體流反向和將截獲的細(xì)胞經(jīng)由入口區(qū)域沖 刷出所述臺(tái)階式通道，或通過(guò)拆開(kāi)所述裝置并且直接回收所截獲的顆粒，來(lái)實(shí)現(xiàn)回收。如果 截獲的顆粒為細(xì)胞，則其可溶解在所述臺(tái)階式通道中，并且通過(guò)沿任意方向流動(dòng)而收集溶 解產(chǎn)物。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，可更好地理解前面的發(fā)明內(nèi)容和下面本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。所包括的這些圖用于示出本發(fā)明。本發(fā)明不限于所示的具體布置方式和手段。圖1包括圖IA和1B。圖IA是一個(gè)實(shí)施例中的設(shè)備的一部分的正視圖。圖IB是 圖IA中所示的設(shè)備的部分沿平面IB的豎直截面圖，顯示了限定空間11的主體10。蓋12 跨過(guò)整個(gè)空間11布置，與主體10形成不漏流體的密封。具有第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62 的分離元件14布置在空間11內(nèi)，在入口端口 16和出口端口 18之間。第一臺(tái)階61具有寬 表面31和過(guò)渡面41。第二臺(tái)階62具有寬表面32和過(guò)渡面42。圖2包括圖2A、2B和2C。圖2A是具有內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)20的實(shí)施例中的所述設(shè)備 的一部分的正視圖。圖2B是圖2A中所示設(shè)備的部分沿平面2B的豎直截面圖。圖2C是圖 2A中所示設(shè)備的一部分沿平面2C的豎直截面圖。圖3包括圖3A和3B，示出本文描述的設(shè)備的構(gòu)造，其中第一和第二通道的幾何形 狀可選擇成在整個(gè)第一和第二通道實(shí)現(xiàn)基本上恒定的線性流速。圖3A是一系列通道的正 視圖，其中每一個(gè)通道的寬度沿從入口區(qū)域到出口區(qū)域的方向增大。圖3B是圖3A中所示 的一系列通道沿平面3B的豎直截面圖，其中每一個(gè)通道的高度沿從入口區(qū)域到出口區(qū)域 的方向減小。圖4是分離元件的一部分的立體圖，顯示了臺(tái)階的長(zhǎng)度“廣、高度“《”和寬度“》”， 并且標(biāo)示出容積流體流“BFF”經(jīng)過(guò)臺(tái)階的方向。圖5是彩色圖，顯示出裝配的設(shè)備的蓋12的正視圖，顯示了在如本文實(shí)例2中描 述的適當(dāng)裝配的設(shè)備中的光圖樣。圖6是示出用于本文所述的實(shí)例3和4中的實(shí)驗(yàn)中的設(shè)備的分離元件14的蓋12、 底座10和第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八臺(tái)階(61-68)相對(duì)排布的示意圖。 流體流的方向顯示為“D”。圖7是顯示出本文實(shí)例4中所述的實(shí)驗(yàn)的分離區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)胚胎樣細(xì)胞的近似位置 的圖譜。標(biāo)示為“出口區(qū)域”的相對(duì)豎直位置的部分近似對(duì)應(yīng)于測(cè)試盒(cassette)的設(shè)置 具有4. 2和4. 4微米的蓋到臺(tái)階距離的臺(tái)階的部分，標(biāo)示為“入口區(qū)域”的相對(duì)豎直位置的 部分近似對(duì)應(yīng)于測(cè)試盒的設(shè)置具有5. 2和5. 4微米的蓋到臺(tái)階距離的臺(tái)階的部分。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于根據(jù)顆粒穿過(guò)通道的能力分離顆粒的設(shè)備。顆粒(例如懸浮在液 體或氣態(tài)流體中的顆粒或真空中的顆粒)移動(dòng)通過(guò)由設(shè)備中的分離元件限定的臺(tái)階式通 道。臺(tái)階式通道包含至少兩個(gè)串聯(lián)流體連接的通道，每一個(gè)通道具有窄的尺寸。流體中大 部分或全部顆粒能夠移動(dòng)到第一通道中，但是顆粒的僅一部分能夠移動(dòng)通過(guò)第二通道。最 終結(jié)果是，一些顆?？梢苿?dòng)通過(guò)整個(gè)臺(tái)階式通道，而其它顆粒則保留在該設(shè)備中，例如保留 在第一通道內(nèi)。因而實(shí)現(xiàn)顆粒的分離。顆粒的移動(dòng)可由例如流體流動(dòng)、重力、振動(dòng)或這些方 式的任意組合來(lái)促動(dòng)。定義在本文中使用時(shí)，下面的術(shù)語(yǔ)中的每一個(gè)具有其在本部分中所涉及的意思。如圖4中關(guān)于矩形臺(tái)階所示出的，臺(tái)階的“長(zhǎng)度”(或由臺(tái)階限定邊界的通道的長(zhǎng) 度；圖4中的“廣)指臺(tái)階沿容積流體流通過(guò)對(duì)應(yīng)于該臺(tái)階的通道的方向延伸的距離。如圖4中關(guān)于矩形臺(tái)階所示出的，臺(tái)階的“高度”(圖4中的)指臺(tái)階沿遠(yuǎn)離分離元件的方向延伸超出在先(即上游)臺(tái)階表面的距離。如圖4中關(guān)于矩形臺(tái)階所示出的，臺(tái)階的“寬度”(或由臺(tái)階限定邊界的通道的寬 度；圖4中的“《 ”)指臺(tái)階沿垂直于容積流體流方向在臺(tái)階上方延伸的距離。通道的“窄尺寸”指分離元件的一個(gè)臺(tái)階的寬部分和設(shè)備的相對(duì)的大體平行的面 之間的距離(例如面向空間的蓋或主體的面)。例如，對(duì)于在垂直于容積流體流通過(guò)通道的 方向的平面中具有矩形橫截面的通道，通道的窄尺寸為該平面中在臺(tái)階的平直表面和設(shè)備 的相對(duì)面的平直表面之間延伸并且相對(duì)于臺(tái)階的平直表面和設(shè)備的相對(duì)面的平直表面這 兩者中的每一個(gè)成直角的直線的長(zhǎng)度。進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，圖IB中通道51和52中的每一個(gè) 的“窄尺寸”是每一個(gè)臺(tái)階表面31和32與蓋12的最接近表面之間的最小距離。通道的“通流面積”為通道的在垂直于通道中的流體流方向的平面中的橫截面。
具體實(shí)施方式
詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及用于根據(jù)顆粒流經(jīng)至少兩個(gè)通道的能力分離顆粒的設(shè)備，所述至少兩 個(gè)通道中的第二(下游)通道52比第一(上游)通道51窄。該設(shè)備包括布置在由主體10 和蓋12形成的空間11中的分離元件14。在空間11中，分離元件14將空間的入口區(qū)域15 與空間的出口區(qū)域17分隔。入口區(qū)域和出口區(qū)域通過(guò)由分離元件14以及主體10和蓋12 中的一者或兩者限定的臺(tái)階式通道流體連通。形成在分離元件中的臺(tái)階限定第一和第二通 道。該設(shè)備可任選地具有與空間11的入口區(qū)域15流體連通的入口端口 16和與空間11的 出口區(qū)域17流體連通的出口端口 18，以便于向入口區(qū)域和出口區(qū)域提供和收回流體。在操作中，入口區(qū)域15中的顆粒進(jìn)入第一通道51，并且如果其能夠，則進(jìn)入第二 通道52。第二通道52中的顆粒進(jìn)至出口區(qū)域17。不能進(jìn)入或沿第二通道傳送的細(xì)胞不會(huì) 到達(dá)出口區(qū)域17。以這種方式，將能夠到達(dá)出口區(qū)域17的顆粒與不能到達(dá)出口區(qū)域17的 顆粒分離。兩種顆粒群體可分別從該設(shè)備回收。例如，在出口區(qū)域17處的顆?？稍趶某隹?區(qū)域收回的液體流中回收(例如通過(guò)出口端口或通過(guò)插入出口區(qū)域17中的導(dǎo)管)。不能經(jīng) 過(guò)第二通道52到達(dá)出口區(qū)域17的顆?？赏ㄟ^(guò)沿相反方向?qū)⑵錄_刷經(jīng)過(guò)第一通道51并且 進(jìn)入入口區(qū)域15進(jìn)行回收。這樣的顆?？蓮娜肟趨^(qū)域15收回。替代地，不能經(jīng)過(guò)第二通 道52到達(dá)出口區(qū)域17的顆?？闪粼谠O(shè)備中，或通過(guò)將該設(shè)備拆開(kāi)進(jìn)行回收。既不能進(jìn)入 第一通道51又不能進(jìn)入第二通道52的顆粒可從入口區(qū)域15回收。本文所述的設(shè)備可用于多種應(yīng)用中。除了從混合的顆粒群體中分離顆粒，該裝置 還可用于例如識(shí)別或進(jìn)一步操縱所分離的顆粒群體中的一種或多種的應(yīng)用中。相對(duì)于以前 用于顆粒分離的裝置，該設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作可通過(guò)將顆粒進(jìn)行分離而防止阻塞。有利的是， 使用本文所述的設(shè)備分離的顆粒可懸浮在液體或氣態(tài)流體中，或根本不在流體中(例如在 真空中)。而且，顆粒懸浮于其中的任何流體可流經(jīng)該設(shè)備或保持靜止。即，顆?？蛇M(jìn)行分 離，而與是否使顆粒懸浮于其中的任何流體移動(dòng)經(jīng)過(guò)該設(shè)備的空間無(wú)關(guān)。因而，例如，在干 顆粒混合物中的顆?？赏ㄟ^(guò)將該混合物提供到入口區(qū)域并且振動(dòng)或搖動(dòng)裝置(定向成使 重力傾向于將顆粒引過(guò)分離區(qū)域)進(jìn)行分離。在認(rèn)為顆粒不期望或不必要懸浮在流體中的 情況下(例如，當(dāng)將植物種子從例如其它植物種子等其它顆粒物質(zhì)分離時(shí))，這樣使用可能 是有利的?，F(xiàn)在單獨(dú)地更詳細(xì)地討論該設(shè)備的部件和部分。主體和蓋
該設(shè)備具有在其間限定空間11的主體10和蓋12。空間11的部分地由分離元件 14限定的部分是臺(tái)階式通道。該臺(tái)階式通道還由與分離元件14的一個(gè)或多個(gè)臺(tái)階式表面 31和32相對(duì)的主體10的表面、蓋12的表面或這些表面的組合限定。(即，沿一定位向以 使主體10和/或蓋12的一個(gè)或多個(gè)臺(tái)階式通道限定表面接觸分離元件14的一個(gè)或多個(gè) 臺(tái)階式通道限定表面從而使得所述表面在表面之間形成延伸的內(nèi)腔(即臺(tái)階式通道))。為 了簡(jiǎn)化該設(shè)備的結(jié)構(gòu)，大部分或所有臺(tái)階式通道限定表面可成形或加工到分離元件14中， 分離元件14為形成在蓋12或主體10的凹部中的一體部件，所述凹部由平直表面圍繞，以 使主體10或蓋12的相對(duì)表面僅需要為另一個(gè)平直表面，以當(dāng)在主體10和蓋12的平直表 面之間接觸時(shí)形成臺(tái)階式通道。分離元件14優(yōu)選與主體10和蓋12中的一個(gè)形成一體(成形或機(jī)加工為主體10 和蓋12的一部分)。在本實(shí)施例中，設(shè)備的操作部分主要包括兩件，即蓋12和具有作為其 一部分的分離元件14的主體10，或主體10和具有作為其一部分的分離元件14的蓋12。 主體10和蓋12中的哪一個(gè)具有分離元件14不重要，因?yàn)橹黧w10和蓋12形成空間11的 壁，并且限定空間11，在該空間中布置分離元件14。優(yōu)選地，不具有分離元件14的部件的 一部分簡(jiǎn)單地為與具有分離元件14的并且其中具有空間11的部件的平直邊緣配合的平直 表面，以在兩部件裝配時(shí)，空間11通過(guò)平直表面的配合而密封，并且分離元件14布置在如 此密封的空間11中。在該實(shí)施例中，部件之一具有形成或機(jī)加工在其中的空間11和分離 元件14，或者，替代地，具有形成或機(jī)加工在其中的空間11，并且具有設(shè)置、裝配、成形或粘 附在空間11中的分離元件14。除了主體10和/或蓋12的在空間11中限定臺(tái)階式通道的一個(gè)或多個(gè)部分以及 主體10和蓋12的配合來(lái)密封空間11的一個(gè)或多個(gè)部分以外，對(duì)主體10和蓋12的形狀并 無(wú)嚴(yán)格要求。對(duì)主體10和/或蓋12的限定臺(tái)階式通道的一個(gè)或多個(gè)部分的要求在本發(fā)明 的與臺(tái)階式通道相關(guān)的部分中討論。主體10和蓋12的配合來(lái)密封空間11的一個(gè)或多個(gè) 部分沒(méi)有任何特別的形狀或位置要求，只要其在設(shè)備裝配時(shí)將密封空間11，允許設(shè)置由主 體10和蓋12兩者限定邊界的任何孔口(例如入口端口或出口端口)。密封可通過(guò)主體10 和12的相關(guān)部分之間的直接接觸實(shí)現(xiàn)。替代地或另外地，例如粘合劑、油脂、墊圈、蠟等密 封物可應(yīng)用在主體10和蓋12的密封表面上。所述密封應(yīng)能夠抵抗設(shè)備操作過(guò)程中在設(shè)備 內(nèi)產(chǎn)生的預(yù)期內(nèi)部壓力。例如，在很多實(shí)施例中，內(nèi)部流體壓力通常不大于每平方英寸25 磅的表壓(psig)，并且對(duì)于這樣的實(shí)施例，能夠防止流體在該壓力下泄漏的密封就足夠。在 使用該設(shè)備分離生物細(xì)胞的實(shí)施例中，更通常的操作壓力預(yù)期在> 0-15psig范圍內(nèi)。在一 些實(shí)施例中，該設(shè)備可通過(guò)向出口區(qū)域施加負(fù)壓(即真空)進(jìn)行操作，在所述實(shí)施例中，密 封應(yīng)防止來(lái)自裝置外部的空氣或液體進(jìn)入所述空間(當(dāng)然不是防止通過(guò)入口區(qū)域進(jìn)入)。對(duì)于主體10和蓋12的其余部分的尺寸和形狀并無(wú)嚴(yán)格要求，并且可選擇成便于 例如制造、處置或操作該設(shè)備。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于具有基本上平直的蓋12(例如，類似用于顯 微鏡載玻片的蓋玻片)的設(shè)備，主體10可具有空間11和形成或機(jī)加工在其中的分離元件 14，并且主體10的在空間11外部的部分可形成或機(jī)加工成使主體10適于將其固定在具有 固定幾何形狀的框架或支架中。因而，例如，主體10可具有凸緣、把手、螺紋孔、光滑孔、用 于容納夾的凹入部或凹陷部、或形成、應(yīng)用或加工在其中或其上的其它結(jié)構(gòu)，并且這樣的結(jié) 構(gòu)可便于在用于操作該設(shè)備的裝置中使主體10可再現(xiàn)地定向或在用于將空間11和分離元件14中的一者或兩者都機(jī)加工在主體10中的裝置中使主體10可再現(xiàn)地定向。主體10、蓋12或兩者都可限定端口，流體通過(guò)所述端口可引入空間11中或從空間 11收回。例如，主體10可限定入口端口 16，其與入口區(qū)域15流體連通。引入入口端口 16 的流體可流入入口區(qū)域15中，將已經(jīng)在那里的流體(由于空間密封)排入臺(tái)階式通道中， 并且因此進(jìn)入第一通道51和第二通道52中，并進(jìn)入出口區(qū)域17中。只要顆?？闪鹘?jīng)當(dāng)前 的和介于中間的通道和區(qū)域，則懸浮在這些區(qū)域和通道中的一個(gè)內(nèi)的流體中的顆?？杀粩y 帶到下游區(qū)域或通道中。類似地，通過(guò)形成在主體10中的出口端口 18從出口區(qū)域17收回 流體可引起流體從與出口區(qū)域17流體連通的通道流動(dòng)，并且從與其流體連通的通道和區(qū) 域流動(dòng)。端口可為延伸穿過(guò)蓋或主體的簡(jiǎn)單的孔，或其可具有與其關(guān)聯(lián)的配件(套環(huán)、環(huán)、 轉(zhuǎn)接器或其它配件)，以便于將流體流動(dòng)裝置連接到端口。主體10、蓋12或兩者都可在空 間11的入口區(qū)域15中限定入口端口 16，在空間11的出口區(qū)域17中限定出口端口 18，或 同時(shí)限定入口端口 16和出口端口 18。流體可通過(guò)入口端口 16引入入口區(qū)域15中。流體 可通過(guò)出口端口 18從出口區(qū)域17收回。將流體連續(xù)引入入口區(qū)域15中并且同時(shí)將流體 從出口區(qū)域17收回或排出可形成流經(jīng)該設(shè)備的連續(xù)流體流。類似地，將流體從出口區(qū)域17 連續(xù)收回并且同時(shí)將流體注入或引入入口區(qū)域15中可形成連續(xù)流。空間主體10和蓋12在其裝配時(shí)形成空間11?？臻g11具有入口區(qū)域15、出口區(qū)域17 和介于入口區(qū)域15和出口區(qū)域17之間的分離區(qū)域。分離元件14布置在分離區(qū)域內(nèi)，并且 與主體10、與蓋12或與兩者一起限定臺(tái)階式通道。臺(tái)階式通道包括至少第一通道51和第 二通道52，第一通道51和第二通道52串聯(lián)流體連接，并且由分離元件14中的臺(tái)階限定。 臺(tái)階式通道可包括任意數(shù)量的另外的臺(tái)階，其每一個(gè)可在空間中限定另外的通道。在裝置的操作過(guò)程中，空間11的至少入口區(qū)域15、出口區(qū)域17和臺(tái)階式通道由流 體填充。優(yōu)選整個(gè)空間11在操作過(guò)程中由流體填充。在一個(gè)實(shí)施例中，連接入口區(qū)域15 和出口區(qū)域17的唯一的流體路徑為臺(tái)階式通道。存在于入口區(qū)域15中的顆粒可進(jìn)入并且 通過(guò)臺(tái)階式通道的第一臺(tái)階51，除非其由第一通道51的尺寸(即窄尺寸)或形狀排除在 外。存在于第一通道51中的顆?？蛇M(jìn)入第二通道52，除非其由第二通道52的尺寸(即窄 尺寸)或形狀排除在外，或除非其被第一通道51的尺寸(即窄尺寸)或形狀抑制移動(dòng)經(jīng)過(guò) 第一通道51。存在于第二通道52中的顆?？蛇M(jìn)入出口區(qū)域17，除非其被第二通道52的尺 寸(即窄尺寸)或形狀抑制移動(dòng)經(jīng)過(guò)第二通道52。顆粒在該設(shè)備中的移動(dòng)可通過(guò)經(jīng)過(guò)該通 道的流體流動(dòng)、通過(guò)細(xì)胞的固有運(yùn)動(dòng)性或通過(guò)這兩者的組合引起。隨著時(shí)間過(guò)去，不能進(jìn)入 第一通道51的顆粒將在入口區(qū)域15中被分離；能夠進(jìn)入第一通道51但是不能進(jìn)入第二通 道52 (或不能自由移動(dòng)通過(guò)第一通道51)的顆粒將在第一通道51中被分離；能夠進(jìn)入第二 通道52，但是不能自由從其通過(guò)的顆粒將在第二通道52中被分離；并且既能夠移動(dòng)通過(guò)第 一通道51又能夠移動(dòng)通過(guò)第二通道52的顆粒將在出口區(qū)域17中被分離(或在從出口區(qū) 域17收回或排出的流體中被分離)。以該方式分離的顆?？蓮钠涓髯晕恢没厥?使用多種已知方法中的任一種，包括 本文描述的一些方法)。舉例來(lái)說(shuō)，導(dǎo)管可插入該設(shè)備的區(qū)域或通道(例如入口區(qū)域15或 第一通道51)，并且其中存在的顆?？赏ㄟ^(guò)在導(dǎo)管內(nèi)腔中產(chǎn)生吸力來(lái)收回。進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，可使用倒沖法(即流體流從出口區(qū)域17沿入口區(qū)域15的方向流動(dòng))來(lái)收集在入口區(qū) 域15處收集、收回或排出的流體中存在于入口區(qū)域15、第一通道51和第二通道52中的一 個(gè)或多個(gè)中的顆粒。進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，存在于入口區(qū)域15處的顆?？墒褂贸鲇谠撃康脑O(shè)置 的與入口區(qū)域15流體連通的端口，通過(guò)跨過(guò)入口區(qū)域15的橫穿(相對(duì)于經(jīng)由臺(tái)階式通道 從入口區(qū)域15到出口區(qū)域17的容積流體流)流體流來(lái)收集。分離元件分離元件14位于由主體10和蓋12限定的空間11中，并且位于空間11的入口區(qū) 域15和出口區(qū)域17之間，為設(shè)備的具有限定部分臺(tái)階式通道的表面的部件。主體10和蓋 12中的一個(gè)或兩個(gè)限定臺(tái)階式通道的其余邊界，所述臺(tái)階式通道流體連接入口區(qū)域15和 出口區(qū)域17。分離元件14具有包括至少兩個(gè)臺(tái)階的形狀，所述臺(tái)階形成第一通道51和第 二通道52中的每一個(gè)的邊界的至少一者。主體10和蓋12中的一個(gè)或兩個(gè)限定第一通道 51和第二通道52的其余邊界。臺(tái)階式通道為孔，在設(shè)備的操作過(guò)程中，顆粒通過(guò)所述孔移動(dòng)，流體通過(guò)所述孔流 動(dòng)，或者兩者都存在。分離元件14具有臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，其限定臺(tái)階式通道至少一側(cè)的臺(tái)階式 形狀。分離元件14具有至少兩個(gè)臺(tái)階，第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62。第一臺(tái)階61在臺(tái)階 式通道中限定第一通道51的邊界。第二臺(tái)階62限定第二通道52的邊界，第二通道52比 第一通道52具有更小的窄尺寸(參見(jiàn)例如圖2B)。第一和第二通道串聯(lián)流體連接，第二通 道52在設(shè)備的正常操作中在第一通道51的下游。在設(shè)備裝配時(shí)，流體必須流經(jīng)臺(tái)階式通 道中的第一和第二通道的每一個(gè)，以從入口區(qū)域15移動(dòng)到出口區(qū)域17。分離元件14與主體10和蓋12的至少一個(gè)相連。分離元件14可附接到主體10或 蓋12的表面。分離元件14可替代地與主體10或蓋12中的一個(gè)形成一體，以當(dāng)主體10和 蓋12裝配時(shí)，分離元件14的一個(gè)或多個(gè)臺(tái)階式表面與主體10或蓋12的形成臺(tái)階式通道 邊界的一個(gè)或多個(gè)表面相對(duì)。替代地，分離元件14可以是與蓋12或主體10分離的部件。 如果主體10、蓋12和分離元件14為單獨(dú)的部件，則這些部件優(yōu)選地具有的尺寸和形狀使得 分離元件14在設(shè)備裝配時(shí)通過(guò)擠壓在蓋12和主體10之間而保持就位。設(shè)備中的流體壓力(例如在第二通道52中)施加在由流體接觸的所有表面上，并 且這樣的流體壓力可引起可變形材料的彎曲或隆起。而且，施加到該設(shè)備的部件上以將該 設(shè)備固定在其裝配狀態(tài)中的外部壓力(例如將蓋12推抵主體10的部分的一個(gè)或多個(gè)夾緊 裝置)也可引起形成該設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)部件的柔性材料的彎曲或隆起。由于由分離元件 14以及主體10和蓋12中的至少一個(gè)限定的第二通道52為操作中由設(shè)備分離顆粒的主要 機(jī)構(gòu)，優(yōu)選第二通道52的窄尺寸在第二臺(tái)階62的整個(gè)寬度上仔細(xì)地保持相對(duì)恒定。舉例來(lái)說(shuō)，第二通道52具有由分離元件14的第二臺(tái)階62和由主體10和蓋12中 的一個(gè)或兩個(gè)限定的邊界。將主體10和蓋12夾在一起可在形成第二通道52的邊界的部 件上施加外力，由此傾向于引起該部件彎曲，并且使第二通道52的窄尺寸變窄。這樣的彎 曲和變窄可通過(guò)在第二通道52的內(nèi)腔中包括一個(gè)或多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)20減小或消除。支撐結(jié) 構(gòu)20可以是例如從分離元件14的限定第二通道52的邊界的表面沿主體10或蓋12的相 對(duì)表面的方向延伸的桿狀延伸部。替代地，具有矩形橫截面的延伸部可遠(yuǎn)離限定第二通道 52邊界的主體10或蓋12的表面沿分離元件14的相對(duì)表面的方向延伸，可形成支撐結(jié)構(gòu) 20。一個(gè)以上的支撐結(jié)構(gòu)20可平行或串聯(lián)布置，以形成一個(gè)或多個(gè)堅(jiān)固的或節(jié)段式臂，并且這樣的支撐結(jié)構(gòu)可在所述空間中限定多個(gè)流動(dòng)路徑，所述多個(gè)流動(dòng)路徑在其端部的一個(gè) 或兩個(gè)處匯合。作為第三替代方案，支撐結(jié)構(gòu)20可以是布置在第二通道52內(nèi)腔中的分立 部件，并且所述分立部件基本上或完全橫跨分離元件14和主體10或12的相對(duì)表面之間的 窄尺寸。支撐結(jié)構(gòu)20在分離元件14的限定第二通道52的表面上的碰觸、在主體10或蓋 12的限定第二通道52的表面上的碰觸或同時(shí)在兩個(gè)表面上都進(jìn)行的碰觸限制或抑制所述 表面彎曲，將窄尺寸保持為基本上等于或大于支撐結(jié)構(gòu)20的厚度的值(例如，用于防止蓋 12完全壓抵第二臺(tái)階62的寬表面32并防止將第二通道52的窄尺寸減小到低于所需值)。支撐結(jié)構(gòu)20將所述設(shè)備的部件支撐在其適當(dāng)結(jié)構(gòu)中，提高設(shè)備的尺寸穩(wěn)定性。通 過(guò)提高尺寸穩(wěn)定性，支撐結(jié)構(gòu)20可增強(qiáng)設(shè)備在各種操作條件下(例如在變化夾緊力或變化 流體壓力的情況下)的操作性，并且延長(zhǎng)設(shè)備的壽命。支撐結(jié)構(gòu)20還可通過(guò)防止主體10 或蓋12變形和改變臺(tái)階式通道的第一和第二通道中的一個(gè)或多個(gè)的窄尺寸來(lái)提高設(shè)備的 顆粒分離準(zhǔn)確性。支撐結(jié)構(gòu)20還可在第一和第二通道外部布置在空間11中，并且橫跨所 述空間的高度。這樣的支撐結(jié)構(gòu)20可保持空間11在第一和第二通道外部的開(kāi)放性。在支 撐結(jié)構(gòu)20不與由支撐結(jié)構(gòu)20碰觸的表面形成一體的情況下，支撐結(jié)構(gòu)20可不附接到該表 面、粘附到該表面(例如使用介于該表面和支撐結(jié)構(gòu)的一部分之間并且將該表面和支撐結(jié) 構(gòu)的一部分粘合的粘合劑)或與該表面熔合。支撐結(jié)構(gòu)20可將否則單一的流體流動(dòng)路徑在空間11中分為兩個(gè)或多個(gè)流體流動(dòng) 路徑(參見(jiàn)例如圖2A中的支撐結(jié)構(gòu))。在圖2中圖示的實(shí)施例中，該設(shè)備包括平直蓋12; 主體10，其具有與蓋12配合的平直表面，并且限定具有入口區(qū)域15和出口區(qū)域17的空間 11 ；和分離元件14，其包括第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62，并且與四個(gè)支撐結(jié)構(gòu)20形成一體。 當(dāng)分離元件14布置在空間11中在所述入口區(qū)域15和出口區(qū)域17之間時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)20的 高度等于空間11的深度，以使支撐結(jié)構(gòu)20的上表面基本上與主體10的平直表面共面(如 圖2B和2C中所示)。當(dāng)蓋12抵靠主體10的平直表面裝配時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)20的頂部表面與 蓋12的限定空間22的表面接觸，由此防止夾緊壓力(施加到蓋12以將其保持平齊抵靠主 體10的平直表面)使蓋12變形。由支撐結(jié)構(gòu)20提供給蓋12的支撐用于保持第二通道52 的窄尺寸和第一通道51的窄尺寸，甚至在否則將使蓋12向里朝向空間偏轉(zhuǎn)的夾緊壓力施 加到蓋12時(shí)也如此作用。如果蓋12與一個(gè)或多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)20熔合或粘合，則圖2中圖示 的設(shè)備還可抵抗第一通道51和第二通道52的窄尺寸的擴(kuò)張，該窄尺寸的擴(kuò)張可能產(chǎn)生于 由該設(shè)備中的流體壓力引起的蓋12的向外(即遠(yuǎn)離空間11)彎曲。對(duì)支撐結(jié)構(gòu)20的形狀、外形、尺寸和方向并無(wú)嚴(yán)格要求。支撐結(jié)構(gòu)20可具有例如 矩形、偏菱形、圓形、橢圓形或翼形橫截面。除了形成引導(dǎo)流體流的壁(如圖2中圖示的支 撐結(jié)構(gòu)那樣)，支撐結(jié)構(gòu)20可在流體流動(dòng)路徑中產(chǎn)生湍流，并且在緊接這樣的支撐結(jié)構(gòu)的 下游的位置處引起顆粒的混合和或移動(dòng)。舉例來(lái)說(shuō)，具有圓形橫截面并且靠近第二通道52 的前(即最上游)邊緣設(shè)置的支撐結(jié)構(gòu)可在第二通道52前邊緣處引起湍流，推擠可能否則 堵塞第二通道52的顆粒，由此增強(qiáng)通過(guò)第二通道52的流體流動(dòng)。分離元件14可限定除了本文討論的臺(tái)階式通道之外的流體流動(dòng)路徑。這樣的流 體流動(dòng)路徑可例如在入口區(qū)域15和臺(tái)階式通道之間或在臺(tái)階式通道和出口區(qū)域17之間延 伸。進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，由分離元件14的第一臺(tái)階61限定的第一通道51可通過(guò)由分離元件 限定的流體流動(dòng)路徑與由分離元件14的第二臺(tái)階62限定的第二通道52連接(即并非第一通道51直接與第二通道52連通)。在一些應(yīng)用中，重要的是，存在于入口區(qū)域15處的顆粒樣品基本上同時(shí)進(jìn)入多個(gè) 臺(tái)階式通道的每一個(gè)。如果使用例如圖2中圖示的裝置，則明顯的是，通過(guò)入口端口 16提供 到入口區(qū)域15的顆粒在其到達(dá)最靠近入口端口 16的臺(tái)階式通道(圖2A中的中央通道)之 后到達(dá)最外面的臺(tái)階式通道(圖2A中最左側(cè)和最右側(cè)的通道)。參照?qǐng)D2中圖示的裝置， 分離元件14可限定開(kāi)始于入口端口 16并且以多種路徑延伸到各臺(tái)階式通道中的每一個(gè)的 壁或通道，以使沿每一個(gè)流動(dòng)路徑的直線流動(dòng)距離相等。因而，延伸在入口端口 16和中央 流動(dòng)路徑之間的流動(dòng)路徑將相對(duì)于延伸在入口端口 16和最外部流動(dòng)路徑之間延伸的流動(dòng) 路徑彎曲、傾斜或成蛇形。最終結(jié)果是，由于直線流動(dòng)路徑具有相等的長(zhǎng)度，因此提供到流 動(dòng)路徑中的每一個(gè)的入口端口端部的顆?；旧贤瑫r(shí)到達(dá)流動(dòng)路徑的臺(tái)階式通道端部。分離元件14包括至少兩個(gè)臺(tái)階，所述兩個(gè)臺(tái)階包括第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62，所 述第一臺(tái)階61比所述第二臺(tái)階62更靠近(沿臺(tái)階式通道)入口區(qū)域15。懸浮在流體中的 顆粒流經(jīng)包括第一通道51和第二通道52的臺(tái)階式通道，所述第二通道52的窄尺寸比所述 第一通道51的小。流體中的大部分或全部顆粒能夠流入第一通道51中，但是僅顆粒中的 一些能夠流經(jīng)第二通道52。最終結(jié)果是，流體中的一些顆?？闪鹘?jīng)整個(gè)臺(tái)階式通道，而其它 顆粒保留在所述設(shè)備中，例如在第一通道51內(nèi)。因而實(shí)現(xiàn)顆粒的分離。分離元件14的臺(tái)階可具有多種形狀中的任何形狀。在一個(gè)實(shí)施例中(例如在圖 1中圖示的設(shè)備中)，第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62具有傳統(tǒng)的“樓梯”臺(tái)階結(jié)構(gòu)，即以直角相 交的兩個(gè)平面表面。即，第一臺(tái)階61的過(guò)渡面41和第一臺(tái)階61的寬表面31以直角相交， 第二臺(tái)階62的過(guò)渡面42也和第二臺(tái)階62的寬表面32以直角相交。替代地，臺(tái)階的過(guò)渡 面和寬表面能以在90和180度之間的角度相交，例如，如圖3中所示。臺(tái)階的過(guò)渡面和寬 表面也能以在0和90度之間的角度相交，形成突出部。形成突出部的臺(tái)階和具有以接近90度的角相交的面的臺(tái)階可在臺(tái)階的面相交處 的邊緣附近引起湍流。這樣的湍流可驅(qū)逐否則可能堵塞臺(tái)階的寬表面和主體10或蓋12的 相對(duì)面之間的通道的顆粒，并且該湍流可由此抑制通道的堵塞，增強(qiáng)流經(jīng)該裝置的流體流 動(dòng)(并且減小流體壓降)，這是有利的效果。而且，當(dāng)臺(tái)階形成突出部，并且臺(tái)階高度足夠大 以至于否則可能堵塞通道的顆?？赏Ａ粼谟赏怀霾啃纬傻陌疾恐袝r(shí)，這樣的臺(tái)階也可降低 通道的堵塞，并且提高設(shè)備的性能。在樣品中相對(duì)大的不期望顆粒的大約尺寸可預(yù)期的情 況下，可將設(shè)計(jì)用于捕獲或排除這樣的顆粒的一個(gè)或多個(gè)臺(tái)階結(jié)合到該裝置中，從而以不 會(huì)顯著抑制流經(jīng)臺(tái)階式通道的流體流的位置和數(shù)量捕獲該不期望的顆粒。具有以在90度和180度之間的角度相交的過(guò)渡面和寬表面的臺(tái)階可阻塞具有多 種粒度的顆粒(即具有介于由臺(tái)階的寬表面限定的通道窄尺寸和臺(tái)階上游空間的窄尺寸 之間的粒度的那些顆粒)通過(guò)。通過(guò)在臺(tái)階的過(guò)渡面上不同位置處抑制具有略微不同粒度 的顆粒通過(guò)，具有以在90度和180度之間的角度相交的過(guò)渡面和寬表面的臺(tái)階可比具有以 90度或更小的角度相交的過(guò)渡面和寬表面的臺(tái)階更大程度地防止由臺(tái)階的寬表面限定的 通道堵塞。通過(guò)增大臺(tái)階的寬度也可降低或避免由于顆粒堵塞由臺(tái)階的寬表面限定的通道 而引起的對(duì)流體流經(jīng)臺(tái)階的堵塞。由于每一個(gè)顆粒阻塞流體流僅因?yàn)轭w粒遮擋了通流面 積，因此較寬的臺(tái)階需要由更大數(shù)量的阻塞顆粒來(lái)堵塞。臺(tái)階的寬度可以一種或兩種方式增大。第一，臺(tái)階的寬度可通過(guò)簡(jiǎn)單地增大臺(tái)階的線性寬度(如圖4中所示)來(lái)增大。第 二，臺(tái)階的寬度可通過(guò)減小臺(tái)階的線性度(即平直度)來(lái)增大臺(tái)階的寬表面和過(guò)渡面相交 處的邊緣的長(zhǎng)度來(lái)增大。例如，在具有矩形橫截面的流體通道中，直接橫跨(即與側(cè)面成直角)通道延伸的 臺(tái)階具有一最上游邊緣，該最上游邊緣具有僅等于通道寬度的邊緣長(zhǎng)度。如果臺(tái)階的形狀 為半圓形，其中半圓形的弧延伸成使得半圓形的中心位于半圓形的最上游邊緣的下游，因 此臺(tái)階的邊緣長(zhǎng)度等于半圓形的長(zhǎng)度，半圓形的長(zhǎng)度為數(shù)字pi h )乘以通道寬度并且除 以2(即大約1.57X通道的寬度)。類似地，具有形狀類似圓形或橢圓形弧、類似人字(即 類似字母V)、類似之字、類似蛇形線或類似不規(guī)則線的邊緣的臺(tái)階具有的邊緣長(zhǎng)度將都大 于垂直橫跨具有矩形橫截面的流體通道延伸的臺(tái)階的邊緣長(zhǎng)度。具有這樣形狀的邊緣的臺(tái) 階可用于本文所述的設(shè)備中。除了第二臺(tái)階62限定第二通道52的邊界，第二通道52如本文所述用于分離顆粒 以外，對(duì)于第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62的尺寸并無(wú)嚴(yán)格要求。由于該原因，第二臺(tái)階62和 由分離元件14的第二臺(tái)階62和主體10或蓋12的一個(gè)或多個(gè)相對(duì)表面限定的相應(yīng)的第二 通道52的尺寸應(yīng)仔細(xì)選擇。關(guān)于選擇這些尺寸的標(biāo)準(zhǔn)包括要通過(guò)其穿過(guò)第二通道52的能 力來(lái)進(jìn)行分離的顆粒的尺寸。例如，如果要將相對(duì)大的細(xì)胞從混合粒度的細(xì)胞群體分離，則第二通道52的窄尺 寸應(yīng)選擇成使相對(duì)大的細(xì)胞基本上不能進(jìn)入第二通道52，并且使群體中的其它細(xì)胞能夠進(jìn) 入并且穿過(guò)第二通道52。在該情況下，第二臺(tái)階62的形狀和寬度應(yīng)根據(jù)期望存在于樣品中 的相對(duì)大細(xì)胞的數(shù)量來(lái)選擇，以降低、延遲或避免第二通道52可能被該相對(duì)大細(xì)胞堵塞。類似地，如果要將具有有限流動(dòng)性(即相對(duì)不可變形的顆粒)的顆粒與具有較大 流動(dòng)性(即相對(duì)可變形的顆粒)的類似粒度的顆粒分離，則第二通道52的窄尺寸應(yīng)選擇成 與兩種類型的顆粒粒度緊密匹配，這應(yīng)理解為，雖然這兩種類型的顆粒都能夠進(jìn)入第二通 道52，但是相對(duì)可變形的顆粒將一般來(lái)說(shuō)能夠以比具有有限流動(dòng)性的顆粒更少的時(shí)間穿過(guò) 第二通道52。在該實(shí)例中，包括多個(gè)第二通道52可能是有利的，所述第二通道52每一個(gè)具 有足夠容納期望數(shù)量的顆粒而不明顯堵塞的寬度和形狀。在該實(shí)例中，有利的是，每一個(gè)第 二通道52具有相對(duì)短的長(zhǎng)度，以最小化由于相對(duì)可變形顆粒引起的堵塞，相對(duì)可變形顆粒 比具有有限流動(dòng)性的顆粒以更少的時(shí)間穿過(guò)第二通道52。第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62中的每一個(gè)的寬度(即如本文限定的并且圖4中所示 的)可考慮期望使用該設(shè)備進(jìn)行處理的樣品，根據(jù)顆粒在臺(tái)階上的期望堆積進(jìn)行選擇。根 據(jù)第二通道52的窄尺寸，可估算不能進(jìn)入第二通道52的顆粒的比例和數(shù)量。將該信息與 不能進(jìn)入第二通道52的顆粒平均粒度結(jié)合可得出可能被不能進(jìn)入第二通道52中的顆粒堵 塞的總臺(tái)階長(zhǎng)度的估計(jì)值，并且該估計(jì)值可用于選擇適當(dāng)?shù)呐_(tái)階寬度。每一個(gè)臺(tái)階的寬度 優(yōu)選選擇成防止經(jīng)過(guò)該臺(tái)階的流動(dòng)的完全阻塞。臺(tái)階(和相應(yīng)的由臺(tái)階限定的通道)的寬 度可選擇成顯著(例如10倍、1000倍或100000倍)大于通道的窄尺寸。例如，對(duì)于胚胎樣 細(xì)胞從母血中的分離，認(rèn)為臺(tái)階寬度約為相應(yīng)通道的窄尺寸的至少1000 ( 一千)倍，并且優(yōu) 選為10000(—萬(wàn))倍是符合需要的。相對(duì)寬的臺(tái)階允許顆粒在通道中堆積，同時(shí)限制通道 的堵塞。在一些情況下，期望將第一通道51的窄尺寸選擇成使不能進(jìn)入第二通道52的顆粒形成不超過(guò)一個(gè)顆粒厚(即沿第一通道51的窄尺寸方向)的層。第一臺(tái)階61的寬度和 長(zhǎng)度可選擇成容納期望數(shù)量的這樣的細(xì)胞。對(duì)分離元件14的第一和第二臺(tái)階的長(zhǎng)度(即如本文限定并且圖4中所示的)通常 并不嚴(yán)格要求，因?yàn)槭堑谝缓偷诙ǖ?其分別由第一和第二臺(tái)階限定邊界)的窄尺寸提 供本文所述的設(shè)備的分離功能。在期望在臺(tái)階上堆積或觀察顆粒的情況下，臺(tái)階的長(zhǎng)度可 選擇成在臺(tái)階上容納期望或估計(jì)數(shù)量和粒度的顆粒。在設(shè)備的分離能力取決于不同類型的 顆粒可穿過(guò)第一通道51和第二通道52中的一個(gè)或兩個(gè)所采用的相對(duì)速率差的情況下，臺(tái) 階的長(zhǎng)度可能影響所獲得的分離程度，較長(zhǎng)的臺(tái)階提高受不同穿過(guò)速率影響的分離能力。 臺(tái)階長(zhǎng)度可通過(guò)增加單個(gè)臺(tái)階的長(zhǎng)度、通過(guò)增加所選長(zhǎng)度的臺(tái)階的數(shù)量(每一個(gè)臺(tái)階限定 具有相同窄尺寸的通道)或通過(guò)這些方式的組合來(lái)增大。在一些實(shí)施例中，平面臺(tái)階區(qū)域可基本上平行于蓋的一部分、主體的一部分或與 兩者都平行，并且應(yīng)具有等于其限定邊界的通道窄尺寸(沿容積流體流方向)的倍數(shù)(例 如2、4、10或1000)的長(zhǎng)度。平面區(qū)域的寬度(沿垂直于容積流體流方向)應(yīng)等于由其限 定邊界的通道的(例如10、1000或10000)窄尺寸的倍數(shù)。在本文所述的裝置實(shí)施例的一 些實(shí)例中，對(duì)于三個(gè)單獨(dú)的測(cè)試盒的設(shè)計(jì)中的每一個(gè)，平面區(qū)域的寬度比(沿垂直于容積 流體流的流動(dòng)方向)的范圍為從在最開(kāi)放端處的1318到最窄(出口)端處的805 ；在最開(kāi) 放端處的659到最窄(出口)端處的967 ；在最開(kāi)放端處的537到最窄(出口)端處的725 范圍內(nèi)。從測(cè)試盒的入口側(cè)到出口側(cè)，基片(chip)的每一個(gè)上的梯度將臺(tái)階寬度對(duì)高度的 比增大66. 7。該寬度對(duì)高度比將根據(jù)期望在測(cè)試盒內(nèi)捕獲的顆粒量與期望通過(guò)測(cè)試盒的顆 粒量的比例而改變。如本文實(shí)例4中所述，由本文所述類型的裝置捕獲的胚胎細(xì)胞對(duì)(白 血球細(xì)胞+紅血球細(xì)胞)的比率可能非常高，并且適當(dāng)選擇臺(tái)階高度和長(zhǎng)度可容許母血樣 中所有有核血細(xì)胞以大于99. 99%的通過(guò)率通過(guò)。雖然本文已經(jīng)參照第一臺(tái)階61和第二臺(tái)階62描述了所述設(shè)備，但是該設(shè)備中可 包括另外的臺(tái)階(例如三個(gè)、四個(gè)、十個(gè)或一百個(gè)臺(tái)階)，每一個(gè)臺(tái)階限定一個(gè)具有窄尺寸 特征的臺(tái)階式通道內(nèi)的通道。該設(shè)備可包括單個(gè)分離元件14或多個(gè)分離元件14。舉例來(lái)說(shuō)，該設(shè)備可包括限定 第一臺(tái)階61的第一分離元件和限定第二臺(tái)階62的第二分離元件。如果與主體10形成一 體，則第一和第二分離元件14可布置在主體10上不同位置處，只要兩個(gè)分離元件14都在 空間11中，介于空間11的入口區(qū)域15和出口區(qū)域17之間，并且在相同的臺(tái)階式通道中限 定臺(tái)階。替代地，限定第一臺(tái)階61的分離元件可與主體10形成一體(或附接到主體10)， 限定第二臺(tái)階62的第二分離元件可與蓋12形成一體(或附接到蓋12)，只要兩個(gè)分離元件 都在空間11中，介于空間11的入口區(qū)域15和出口區(qū)域17之間，并且在相同的臺(tái)階式通道 中限定臺(tái)階。類似地，只要滿足相同的條件，兩個(gè)分離元件可以是分立的件。分離元件14可由單個(gè)材料件構(gòu)造(并且可與主體10和蓋12中的一個(gè)形成一體) 或其可由多個(gè)材料件構(gòu)造。舉例來(lái)說(shuō)，類似于圖1中圖示的設(shè)備的分離元件14可由兩個(gè)矩 形桿狀(實(shí)心形式，具有三對(duì)平行表面，每一對(duì)關(guān)于其它兩對(duì)成直角取向)材料形成，一個(gè) 桿放置于空間11中的主體10的平直部分頂部，并且形成第一臺(tái)階61，第二個(gè)桿放置于第一 桿頂上，并且形成第二臺(tái)階62。通道幾何形狀
每一個(gè)臺(tái)階的幾何形狀應(yīng)選擇成使至少一些顆粒能夠通過(guò)由該臺(tái)階限定的通道， 并且至少一些其它顆粒不能通過(guò)由該臺(tái)階限定的通道。剛性顆粒通過(guò)通道的能力取決于顆 粒的特征尺寸。剛性顆粒不能通過(guò)高度小于顆粒短尺寸的通道。剛性顆?；旧喜粫?huì)被抑 制通過(guò)高度大于顆粒的長(zhǎng)尺寸的通道。剛性顆?？赏ㄟ^(guò)高度大于其短尺寸但是小于其長(zhǎng)尺 寸的通道，但是該通道至少在一定程度上抑制顆粒通過(guò)。類似于剛性顆粒的該能力，可變形顆粒(例如生物學(xué)細(xì)胞、氣泡或谷粒)穿過(guò)通道 的能力可取決于其特征尺寸。另外，可變形顆?？纱┻^(guò)窄尺寸小于顆粒短尺寸的通道，只要 顆?？勺冃巍皵D”過(guò)通道。該能力取決于顆粒的剛度、通道的尺寸和施加到顆粒的流體壓力。 在這些量不可知或不可預(yù)知的情況下，可收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定或估計(jì)這樣的顆粒穿過(guò)給定 尺寸通道的能力，并且這樣的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可用于選擇用于本文所述設(shè)備的第一和第二通道的 適當(dāng)?shù)某叽?。在本發(fā)明的幾個(gè)部分中，舉例參照了具有矩形橫截面(這樣的橫截面沿垂直于容 積流體流的方向截取)的流體通道。本文所述設(shè)備的流體通道不限于這樣的矩形通道。流 體通道的壁可相互垂直，并且垂直于主體10、蓋12和分離元件14中的一個(gè)或多個(gè)。壁也可 具有其它布置形式。在一個(gè)實(shí)施例中，流體通道是圓形的，例如通過(guò)由具有圓形端頭的旋轉(zhuǎn) 鉆頭去除材料形成的通道。類似地，流體通道可以在一側(cè)是圓形的(例如形成在主體10中 的部分)，并且在另一側(cè)是平直的(例如由平直蓋12限定邊界的部分)。剪應(yīng)力的降低流體剪應(yīng)力可損害可變形或易破碎的顆粒，例如生物細(xì)胞。因此期望在設(shè)備用于 處理這樣的顆粒時(shí)減小設(shè)備中的流體剪應(yīng)力。在流體通道中線性流速快速改變的位置處， 例如在流體通道的幾何形狀改變的位置處，可出現(xiàn)顯著的流體剪應(yīng)力。流體通道的幾何形 狀可選擇成使設(shè)備中的線性流速增大、減小或保持恒定。增大或減小線性流速產(chǎn)生流體剪 應(yīng)力。流體剪應(yīng)力的水平可選擇成使一些種類的顆粒破裂、變形或損壞，而另一些種類的顆 粒沒(méi)有。例如，可通過(guò)產(chǎn)生使易碎顆粒破裂的流體剪應(yīng)力，將堅(jiān)固的顆粒與具有相同粒度的 易碎顆粒分離。堅(jiān)固顆粒保留在通道中，而易碎顆粒碎屑通過(guò)第二臺(tái)階62流入出口區(qū)域17 中。類似地，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)牧黧w通道尺寸，可在整個(gè)設(shè)備上(或至少其整個(gè)臺(tái)階式通道 上)保持基本恒定的線性流速。主體10、蓋12和分離元件14可成形為使臺(tái)階式通道的相對(duì)于流體流動(dòng)方向的橫 截面積增加、減小或保持恒定。臺(tái)階式通道的橫截面積影響設(shè)備中流體的壓力和流速。如 果分離元件具有恒定寬度，則由第一通道51的高度和寬度限定的橫截面積將小于入口區(qū) 域15的橫截面積。第二通道52的橫截面積(例如如果第二通道在橫截面上為矩形，則由 第二通道的高度和寬度限定)小于第一通道51的橫截面積。當(dāng)通道的橫截面積減小時(shí)，流 經(jīng)該橫截面積的流體壓力和流體的流速增大。流體通道的幾何形狀可選擇用于抵消流體壓 力和流速中的這些變化。例如，具有矩形橫截面的通道的寬度可在通道高度減小時(shí)成比例 增大，以使通道的橫截面積保持恒定。對(duì)于分離元件14，在每一個(gè)臺(tái)階由傾斜過(guò)渡面分隔的 情況下，由過(guò)渡面限定的通道寬度可以恒定速率增大，所述恒定速率等于通道的高度減小 的速率。通過(guò)由這樣的分離元件限定的通道的流體壓力和流速保持恒定。這樣的通道的實(shí) 例顯示在圖3中。換句話說(shuō)，主體10、蓋12和分離元件14可成形為使整個(gè)設(shè)備的窄通道在所有位置處的流體流量相等。例如，在圖3中所示的設(shè)備中，整個(gè)入口區(qū)域15、由表面41、31、42和 32限定的通道和出口區(qū)域17的流體流量可恒定?；蛘?，主體10、蓋12和分離元件14可成 形為使流體流量沿容積流體流的方向增大或減小。例如，主體10或蓋12的限定空間11的 寬度的表面可沿入口區(qū)域15或出口區(qū)域17的方向逐漸減小。當(dāng)設(shè)備在臺(tái)階式通道中無(wú)流體的情況下操作時(shí)，當(dāng)然不用關(guān)注流體剪應(yīng)力。由于 氣態(tài)流體的粘度大大低于液態(tài)流體的粘度，因此當(dāng)顆粒懸浮在氣態(tài)流體(例如空氣)中時(shí)， 比在液態(tài)流體中更不用關(guān)注流體剪應(yīng)力。類似地，由于流體剪應(yīng)力以已知方式隨流體粘度 改變，因此本文所述設(shè)備的適于適應(yīng)不同粘度流體的改型對(duì)于本領(lǐng)域普通設(shè)計(jì)人員是顯而 易見(jiàn)的。主體、蓋或兩者都可具有與分離元件的臺(tái)階表面流體連接的一個(gè)或多個(gè)流體通 道，以從所述臺(tái)階(包括懸浮在該臺(tái)階上的流體中的任何細(xì)胞)去除流體。而且，當(dāng)臺(tái)階在 該臺(tái)階中具有區(qū)域或分立的凹槽時(shí)，蓋或主體可機(jī)加工成使流體通道最接近地與臺(tái)階上的 分立凹槽或區(qū)域流體連通，以去除臺(tái)階的凹槽或區(qū)域附近的流體。這樣的局部通道可在顆 粒由該通道捕獲時(shí)通過(guò)僅捕獲緊鄰?fù)ǖ赖南鄬?duì)少量的流體來(lái)提高純度。同樣，主體、蓋、分 離元件或這些中的一些組合可在對(duì)應(yīng)于所選臺(tái)階或臺(tái)階的所選凹槽或區(qū)域的位置處具有 構(gòu)造于其中或其上(例如通過(guò)蝕刻、薄膜沉積或其它已知技術(shù))的光學(xué)、電子或光電裝置。 這樣的裝置可用于檢測(cè)細(xì)胞(例如使用檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)透過(guò)在臺(tái)階表面和蓋或主體之間的 流體的光或其它射線的減少)或操縱細(xì)胞(例如，使用可激活的加熱元件來(lái)消融經(jīng)過(guò)或停 留在加熱元件附近的細(xì)胞)。構(gòu)造在蓋、主體或臺(tái)階上的裝置可制成可通過(guò)給所述裝置分配 電子地址單獨(dú)激活。以該方式，可在裝置的分立區(qū)域處檢測(cè)細(xì)胞，并且可操縱在所選區(qū)域處 的細(xì)胞而不操縱其它位置處的細(xì)胞。細(xì)胞從所選臺(tái)階(或多個(gè)所選臺(tái)階)的收集可通過(guò)簡(jiǎn)單地從該臺(tái)階或臺(tái)階的一部 分收回流體來(lái)進(jìn)行。在一些情況下，例如當(dāng)細(xì)胞和其停留其上的臺(tái)階之間出現(xiàn)粘連時(shí)，有利 的是向該設(shè)備施加能量來(lái)將細(xì)胞移走或使用其它方式促進(jìn)其去除。該能量可以多種形式施 加，優(yōu)選形式通常取決于細(xì)胞或待移動(dòng)對(duì)象的類型和抑制細(xì)胞或?qū)ο髲呐_(tái)階去除的力或現(xiàn) 象的特性。例如，從臺(tái)階的一部分收回流體可同時(shí)與在相同臺(tái)階的另一部分增加流體進(jìn)行。 可施加到設(shè)備來(lái)收集細(xì)胞的能量采用的其它形式的實(shí)例包括搖動(dòng)、敲擊或振動(dòng)設(shè)備或以超 聲、熱、紅外或其它射線、氣泡、壓縮空氣等形式施加能量。代替回收保留在分離元件的一個(gè)或多個(gè)臺(tái)階上的細(xì)胞，相反，可對(duì)細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè) 或操縱。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞通過(guò)向細(xì)胞施加電、機(jī)械或熱能來(lái)溶解，由此釋 放細(xì)胞在該設(shè)備的空間中的含量?？稍谠撛O(shè)備中分析或操縱細(xì)胞含量，或其可從該設(shè)備回 收，并且在設(shè)備外部進(jìn)行分析或操縱。例如，保留在臺(tái)階上特定位置處的細(xì)胞可使用設(shè)置在 或聚焦在該特定位置處的裝置溶解，由此將細(xì)胞的DNA釋放到空間中。通過(guò)向該空間提供 PCR化學(xué)試劑，可在空間中放大DNA，或可收集DNA (例如在收集從空間所選部分獲得的流體 的容器中，或者，替代地，通過(guò)使流體經(jīng)過(guò)該空間并且收集出口流體中的DNA)并且在該設(shè) 備外部放大DNA。該設(shè)備可因而用于分析各個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞群體的含量。使用本文所述的設(shè)備可應(yīng)用多種用于在裝置中收集或操縱細(xì)胞的方法中的任意 一種。例如，可使用應(yīng)用已知的“光鑷”裝置、激光顯微解剖裝置和顆粒粘合薄膜和膜的方 法。在采用膜或薄膜的實(shí)施例中，膜或薄膜可覆蓋在孔或流體通道上，將孔或流體通道與空間的剩余部分密封。當(dāng)觀察到感興趣的顆粒附著到或停留在膜或薄膜上時(shí)，可分離或刺穿 膜或薄膜的接觸顆粒的部分(或圍繞顆粒的區(qū)域)，將顆粒設(shè)置成與之前由膜或薄膜分離 的孔或流體通道流體連通。如果膜或薄膜具有使其可識(shí)別的光學(xué)、磁性能，則膜或薄膜的分 離部分(例如具有附著到其的感興趣的顆粒)可通過(guò)甄別顆粒特性或膜或薄膜的特性(例 如光譜光度測(cè)量性能或磁性能)而隔離。而且，如果膜或薄膜具有使得可沿所選方向推動(dòng) 膜移動(dòng)的性能(例如磁性能)，則膜可用于機(jī)械地操縱附著到其的顆粒。例如，通過(guò)向薄膜 懸浮于其中的流體施加具有一定方向的磁場(chǎng)，或通過(guò)移動(dòng)磁探針來(lái)將具有附著到其的細(xì)胞 的磁性膜或薄膜的分離部分朝向例如通道、腔室或容器等期望位置引導(dǎo)，細(xì)胞附著到其的 磁性膜或薄膜的分離部分可用作輸送該細(xì)胞的載體。構(gòu)成材料和方法用于構(gòu)造主體10和蓋12的一種或多種材料除了應(yīng)足夠硬，以至于部件在本文所 述設(shè)備的操作過(guò)程中可保持其形狀，并且基本上不變形或破碎之外，對(duì)用于構(gòu)造主體10和 蓋12的一種或多種材料的特性并無(wú)嚴(yán)格要求。在使用可變形材料的情況下，在設(shè)計(jì)部件的 尺寸和形狀時(shí)應(yīng)考慮在操作條件下預(yù)期的變形。合適的材料的實(shí)例包括玻璃、例如聚四氟 乙烯和環(huán)氧樹(shù)脂等固體聚合物和例如硅等結(jié)晶礦物質(zhì)。如果需要，主體10、蓋12、分離元件 和本文描述的其它部件可每一個(gè)由不同的材料形成。優(yōu)選地，所有部件由相同的材料形成， 以使得例如溫度對(duì)部件膨脹或收縮的影響對(duì)于所有部件來(lái)說(shuō)都相同。觀察設(shè)備中顆粒的運(yùn)動(dòng)、狀態(tài)或行為可能是有利的。在這樣的情況下，主體10和 蓋12的至少一個(gè)應(yīng)由便于觀察裝配的設(shè)備中的顆粒的材料構(gòu)成。例如，多種玻璃對(duì)于人類 肉眼可見(jiàn)的光譜區(qū)域內(nèi)的光的波長(zhǎng)是透明的。該設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件由這樣的玻璃構(gòu) 造，允許操作者在設(shè)備操作中通過(guò)視覺(jué)檢測(cè)空間中的顆粒(例如第一通道51中顆粒的堆 積)。用于構(gòu)造分離元件14的材料除了應(yīng)足夠硬，以至于分離元件14將在本文所述的 設(shè)備操作過(guò)程中保持其形狀，并且基本上不變形或破碎之外，對(duì)其特性也無(wú)嚴(yán)格要求。用于構(gòu)造該設(shè)備及其部件的材料的選擇可能受其中待分離的顆粒的本性影響。顆 粒的本性還可能影響關(guān)于哪種表面處理(如果有的話)可適于控制顆粒與顆粒在該裝置中 可能遇到的表面的相互作用的決定。例如，如果顆粒要在沒(méi)有基本上粘著或附著到該裝置 的情況下在該裝置中分離，則材料和/或表面處理應(yīng)選擇用于降低或消除顆粒粘著到該表 面的可能性。替代地，該裝置的一個(gè)或多個(gè)表面(例如第一臺(tái)階61的寬表面31)可以處理 成使得顆粒(或混合顆粒群體中的特定類型的顆粒)粘著到一個(gè)或多個(gè)表面或與一個(gè)或多 個(gè)表面粘合。例如，生物細(xì)胞已知在其表面上表達(dá)多種蛋白質(zhì)，并且可通過(guò)已知方法產(chǎn)生特 異性結(jié)合到所選類型蛋白質(zhì)的抗體。如果特異性結(jié)合到在特定類型的細(xì)胞表面上表達(dá)的蛋 白質(zhì)的抗體被固定到臺(tái)階式通道中的表面，則可預(yù)期特定類型的細(xì)胞與抗體的結(jié)合來(lái)抑制 或終止細(xì)胞通過(guò)設(shè)備中的表面，提高那些細(xì)胞從在表面(不能結(jié)合抗體的表面)上沒(méi)有表 達(dá)蛋白質(zhì)的細(xì)胞的分離。用于構(gòu)造所述設(shè)備的方法的選擇可能受其中待分離的顆粒粒度的影響。對(duì)于用于 構(gòu)造所述設(shè)備及其部件的具體方法并無(wú)嚴(yán)格要求。已知多種用于成形具有準(zhǔn)確到微米和納 米尺度的形狀和構(gòu)造的部件的方法。例如，可使用多種已知顯微機(jī)械加工方法中的任何方 法。這樣的顯微機(jī)械加工方法的實(shí)例包括例如旋轉(zhuǎn)涂布和化學(xué)氣相沉積等薄膜沉積法、激光制造和例如UV或X-射線法等光刻法、精密加工法或通過(guò)濕化學(xué)法或等離子法進(jìn)行的蝕 刻法。(參見(jiàn)例如 Manz 等人，1991 年，Trends in Analytical Chemistry, 10 :144-149)。 替代地，部件可使用多種已知的成形方法中的任何方法模鑄制成，而不是機(jī)加工。已知多種 用于宏觀尺度的成形和機(jī)加工部件的方法，例如切割、雕刻、成形、雕版、焊接和鑄造。主體10、蓋12和分離元件14可單獨(dú)構(gòu)造并且裝配來(lái)形成該設(shè)備，并且這樣的裝 配可由設(shè)備的制造商或使用者進(jìn)行。替代地，分離元件14可構(gòu)造成蓋12或主體10之一的 一體部件。在一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)蓋12制成能夠密封利用多個(gè)主體10 (例如，每一個(gè)在主 體10的空間中具有分離元件14，多個(gè)分離元件14具有不同的性能，例如具有不同的臺(tái)階高 度)中的任意多個(gè)形成的空間11。可分離的顆粒設(shè)備根據(jù)各種顆粒穿過(guò)本文所述設(shè)備的第一和第二通道的能力來(lái)分離顆粒?？墒?用該設(shè)備分離的顆粒包括活顆粒，例如動(dòng)物或植物細(xì)胞、細(xì)菌或原生動(dòng)物，或無(wú)生命顆粒。 本文所述的設(shè)備可用于分離較大的顆粒(例如谷粒、嚙齒動(dòng)物排泄物、氣泡和保齡球)和較 小的顆粒(例如亞細(xì)胞器、病毒和沉淀礦物質(zhì)顆粒)。顆粒的影響其穿過(guò)本文所述設(shè)備的第一和第二通道的能力的屬性包括顆粒的粒 度、形狀、表面性能和變形性。隨機(jī)在流體中翻滾的顆粒將掃出等于直徑為顆粒最長(zhǎng)尺寸的球的體積的排外體 積。因而，直徑為1微米的剛性球、直徑為1微米并且厚度為0. 2微米的隨機(jī)翻滾的盤(pán)狀剛 性顆粒和長(zhǎng)度為1微米并且直徑為0. 1微米的隨機(jī)翻滾的棒狀剛性顆粒將各掃出相等的排 外體積。忽略表面性能的影響，這些顆粒中的每一種將能夠穿過(guò)窄直徑大于1微米的通道。 盤(pán)狀和棒狀顆粒將能夠穿過(guò)窄直徑小于1微米并且大于0. 2微米的通道。棒狀顆粒將能夠 穿過(guò)窄直徑小于0. 2微米并且大于0. 1微米的通道。這些顆粒的非剛性(即可變形)類似 物穿過(guò)這些通道中的一個(gè)的能力(和這樣的穿過(guò)可發(fā)生的速率)取決于顆粒變形程度和范 圍，以及顆粒在通道內(nèi)適配所需要變形的程度。而且，顆粒的表面性能和限定通道的表面可 影響顆粒穿過(guò)通道的速率，并且可防止發(fā)生這樣的穿過(guò)(例如，如果顆粒與通道表面熱切 地結(jié)合或如果通道表面和顆粒相互排斥)。在重要的實(shí)施例中，可分離的顆粒為存在于混合細(xì)胞群體(即包含多種類型的細(xì) 胞的細(xì)胞懸浮液)中的生物細(xì)胞。本文所述設(shè)備的第一和第二通道的適當(dāng)窄尺寸的選擇允 許根據(jù)生物細(xì)胞粒度、形狀、表面性能、變形性或這些性能的一些組合分離生物細(xì)胞。可使 用本文所述的設(shè)備分離的生物細(xì)胞的實(shí)例包括在母血中循環(huán)的胚胎細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞(在 母血中或個(gè)體自身的胚胎干細(xì)胞)、成體干細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、細(xì)菌和其它病原體以及免疫系 統(tǒng)細(xì)胞(例如，各種白細(xì)胞，如T細(xì)胞、B細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞)。該方 法可用于分離這些類型的細(xì)胞混合物。本文所述的方法也可用于分離亞細(xì)胞器(例如細(xì)胞 核、葉綠體和線粒體)。在另一個(gè)重要實(shí)施例中，該設(shè)備用于將傳染病因子(例如細(xì)菌或病毒)或其它病 原體(例如原生動(dòng)物或寄生蟲(chóng))從樣品隔離。在這些實(shí)施例中，該設(shè)備可用于診斷目的，例 如分離從對(duì)象獲得的生物樣品來(lái)確定對(duì)象是否感染有傳染因子。在這些實(shí)施例的另一個(gè)實(shí) 例中，例如水樣品或食品或配料等樣品可通過(guò)使用本文所述的設(shè)備直接對(duì)樣品或與樣品接 觸的流體進(jìn)行病原體存在的評(píng)估來(lái)評(píng)估，所述病原體如果被對(duì)象攝取，則將提供對(duì)象生病或得其它病癥的可能性。例如，干細(xì)胞可與存在于母血中或胎盤(pán)血液中的其它細(xì)胞分離。這樣的血液包含 多種細(xì)胞，包括干細(xì)胞、紅血球細(xì)胞和血小板。人類干細(xì)胞傾向于顯示出等于直徑為約12 微米的球的排外體積。人類紅血球細(xì)胞傾向于顯示出等于直徑為約5. 5微米的球的排外體 積。人類血小板傾向于顯示出等于直徑為約1微米的球的排外體積。忽略變形性和表面性 能的影響，干細(xì)胞，而不是紅血球細(xì)胞或血小板，將被窄尺寸在4到8微米數(shù)量級(jí)的通道排 除在外。提供到本文所述的帶有具有4到8微米窄尺寸的第二通道52的設(shè)備的入口區(qū)域 15的干細(xì)胞基本上不會(huì)被送到該設(shè)備的出口區(qū)域17，但是紅血球細(xì)胞和血小板將被送到。 如果第一通道51的窄尺寸大于約12微米(例如，如果第一通道51的窄尺寸為18微米)， 則干細(xì)胞、紅血球細(xì)胞和血小板將全部穿過(guò)第一通道51。如果母血或胎盤(pán)血液被提供到本 文所述的帶有具有18微米窄尺寸的第一通道51和具有小于8微米窄尺寸的第二通道52 的設(shè)備的入口區(qū)域15，并且血液通過(guò)該設(shè)備的臺(tái)階式通道，則紅血球細(xì)胞和血小板將通過(guò) (即通過(guò)第一和第二通道到所述設(shè)備的出口區(qū)域17)所述設(shè)備，而干細(xì)胞將保留在所述第 二通道52的上游。如果使用構(gòu)造成如圖1中所示的設(shè)備(即其中第一和第二通道之間沒(méi) 有介于中間的通道或腔室)，則干細(xì)胞將堆積在第一通道51中。在血液通過(guò)之后，其它無(wú)細(xì) 胞流體通過(guò)該設(shè)備傾向于增加與干細(xì)胞分離的紅血球細(xì)胞和血小板的比例。反流沖洗所述 設(shè)備(即使用沿從出口區(qū)域17經(jīng)過(guò)臺(tái)階式通道朝向入口區(qū)域15流出的流體流)可將干細(xì) 胞從所述設(shè)備沖洗到入口區(qū)域15中，在那里可回收所述干細(xì)胞。臺(tái)階式通道中的顆粒受到由流經(jīng)通道的任何流體作用于其上的剪切力、擠壓力和 其它力。如果存在表現(xiàn)出不同抗變形、擠壓、破裂、溶解或破損(即改變顆粒穿過(guò)第一和第 二通道中的一個(gè)或兩個(gè)的速率和能力的任何特性)能力的顆粒(例如生物細(xì)胞)，則可利 用顆粒對(duì)流體流的響應(yīng)的差異來(lái)不同地影響顆粒通過(guò)(或不能通過(guò))臺(tái)階式通道的情況。 例如，在包括在流體剪應(yīng)力下易于溶解的細(xì)胞和流體剪應(yīng)力下基本上不溶解的基本上相同 粒度的細(xì)胞的細(xì)胞類型混合物中，這兩種類型的細(xì)胞可在相對(duì)低流體流速的條件下(即流 速足夠低以至于幾乎沒(méi)有或沒(méi)有細(xì)胞溶解)與其它顆粒分離。在這樣的分離之后，流體流 速可增大，以在臺(tái)階式通道的至少一部分內(nèi)產(chǎn)生足夠的流體剪應(yīng)力，以至于第一類型的細(xì) 胞，而不是第二類型的細(xì)胞將溶解，在從出口區(qū)域流出的流出物中產(chǎn)生第一細(xì)胞類型溶解 產(chǎn)品，并且第二類型細(xì)胞保留在該設(shè)備中。流體轉(zhuǎn)移裝置本文所描述的設(shè)備可通過(guò)將顆粒提供到設(shè)備的空間11的入口區(qū)域15，并且允許 顆粒通過(guò)存在于入口區(qū)域15、臺(tái)階式通道和出口區(qū)域17中的流體移動(dòng)進(jìn)行操作，這樣的移 動(dòng)可歸因于細(xì)胞本身的運(yùn)動(dòng)性或非運(yùn)動(dòng)顆粒在重力影響下被動(dòng)下沉。在后面的情況下，該 設(shè)備將需要定向成使重力傾向于引起比流體更重的顆粒從入口區(qū)域15經(jīng)過(guò)臺(tái)階式通道朝 向出口區(qū)域17“下落”，對(duì)于比流體輕的顆粒，引起該顆粒從入口區(qū)域15經(jīng)過(guò)臺(tái)階式通道朝 向出口區(qū)域17 “上升”。更一般地，本文所述的設(shè)備通過(guò)將容納流體(例如包含顆粒的懸浮液或無(wú)顆粒流 體)的儲(chǔ)存器或另一種流體轉(zhuǎn)移裝置，例如泵流體連接到入口區(qū)域15來(lái)操作。通過(guò)在該設(shè) 備的入口區(qū)域15處引入流體、通過(guò)連續(xù)從該設(shè)備的出口區(qū)域收回流體或這兩種方式都采 用，來(lái)實(shí)現(xiàn)流體流經(jīng)該設(shè)備。在入口區(qū)域15處引入的流體將空間11中已經(jīng)存在的流體移出，并且引起流體從空間11內(nèi)排出到出口區(qū)域17或通過(guò)與出口區(qū)域17流體連通的出口端 18排出。當(dāng)顆粒穿過(guò)該設(shè)備的臺(tái)階式通道時(shí)，其將從其進(jìn)入出口區(qū)域17中。這樣的顆粒 可從積聚在出口區(qū)域17或與其流體連通的儲(chǔ)存器的流體或從由與出口區(qū)域17流體連通的 出口端口 18收回的流體回收。在流體流經(jīng)該設(shè)備過(guò)程中不能穿過(guò)第一通道51或第二通道 52的顆粒將保留在該設(shè)備中，并且可從其回收。對(duì)用于向入口區(qū)域15提供流體流的流體轉(zhuǎn)移裝置的特性并無(wú)嚴(yán)格要求。流體轉(zhuǎn) 移裝置可以僅僅是容納流體的儲(chǔ)存器，在重力作用下，其允許流體排出，借助于在儲(chǔ)存器和 與入口區(qū)域流體連通的入口端口 16之間的流體連接而通過(guò)所述設(shè)備。機(jī)械泵可通過(guò)泵出 口和入口端口 16之間的密封流體連接而將流體傳送到入口端口 16。由泵傳送的流體將存 在于該設(shè)備的入口區(qū)域15中的流體轉(zhuǎn)移到臺(tái)階式通道中，并且因此排向出口區(qū)域17，排出 的流體可從出口區(qū)域17收回、收集或排出。替代地，機(jī)械泵可通過(guò)密封流體連接而從與該 設(shè)備的出口區(qū)域17流體連通的出口端口 18回收流體。流體從出口區(qū)域17的收回降低了 出口區(qū)域17處的流體壓力，引起流體從與該設(shè)備毗鄰的臺(tái)階式通道轉(zhuǎn)移到出口區(qū)域17中， 并且從入口區(qū)域15轉(zhuǎn)移到臺(tái)階式通道中。設(shè)備空間11中的流體的主動(dòng)排出(例如通過(guò)將流體泵送到入口區(qū)域15引起)增 大空間中流體的壓力。增大的流體壓力可改變?cè)撛O(shè)備的尺寸(例如通過(guò)引起該設(shè)備的部件 的彎曲或移動(dòng))、該設(shè)備中顆粒的尺寸(例如可變形的填充氣體的顆粒傾向于在周圍流體 壓力增大時(shí)粒度減小)或兩者都改變。而且，流體壓力的脈動(dòng)或以其它方式改變可引起設(shè) 備中局部流體流的瞬時(shí)變化。

瞬時(shí)局部的流動(dòng)變化可能是有利的。例如，不能進(jìn)入臺(tái)階式通道的第一或第二通 道的顆?？赡鼙煌频滞ǖ赖纳嫌窝由觳?，阻擋流體流通過(guò)通道的被顆粒阻塞的部分。流體 流中在通道被顆粒阻塞的點(diǎn)處的瞬時(shí)變化可能交替將顆粒推抵開(kāi)放的通道和從開(kāi)放的通 道推離，由此暫時(shí)緩解阻塞，并且允許流體流經(jīng)通道的之前阻塞的部分。流體脈動(dòng)或其它快速流動(dòng)變化在流體中和懸浮在流體中的顆粒上產(chǎn)生剪應(yīng)力，顆 ?？赡鼙贿@樣的剪應(yīng)力損壞。顆粒損壞(例如生物細(xì)胞溶解)可通過(guò)減小流體中的剪應(yīng)力 和其起因而減小。除了本發(fā)明中在別處討論的設(shè)備流體通道幾何形狀的修改之外，與該設(shè) 備連接的流體轉(zhuǎn)移裝置的類型和特性的改變可增大或減小流體中的剪應(yīng)力。例如，以相對(duì) 恒定的體積速率(即不是如很多蠕動(dòng)泵那樣的較大脈動(dòng)的體積速率)輸送流體的泵可減小 由于設(shè)備中流體壓力的潮涌振蕩引起的流體剪切應(yīng)力。進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，以相對(duì)恒定的壓 力輸送流體的泵(即監(jiān)控泵輸出流中的流體壓力并且相應(yīng)調(diào)節(jié)體積流速來(lái)保持恒定壓力 的泵)可減小流體剪切應(yīng)力，否則如果體積流速?zèng)]有相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，則流體剪切應(yīng)力將隨 著臺(tái)階式通道的第一和/或第二通道的部分被顆?；蛩樾甲枞龃蟆＿m用于將流體移動(dòng) 通過(guò)設(shè)備的泵的實(shí)例為低脈動(dòng)注射泵。這樣的泵可包括攪拌機(jī)構(gòu)，其可用于防止顆粒在設(shè) 備操作過(guò)程中沉淀。流體從空間11內(nèi)的負(fù)排量(例如由于流體從出口區(qū)域17收回引起的)減小空間 11中的流體壓力，并且可導(dǎo)致類似的問(wèn)題，包括該設(shè)備的部件的變形和移位以及瞬間流體 變化。流體從空間11的負(fù)排出量還可引起設(shè)備中流體內(nèi)形成氣泡，并且氣泡可能中斷設(shè)備 的運(yùn)轉(zhuǎn)(例如由于阻塞流體流經(jīng)通道的一部分或由于對(duì)設(shè)備中的顆粒產(chǎn)生表面張力相關(guān) 的作用)。因此，應(yīng)避免氣泡形成。由于該原因，優(yōu)選設(shè)備中空間11內(nèi)流體的正流體排量。
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在一種變型中，通過(guò)將離心“力”施加到與設(shè)備的入口區(qū)域15流體連通的容納流 體的儲(chǔ)存器而通過(guò)該設(shè)備排出流體。離心“力”通過(guò)圍繞軸線旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)存器產(chǎn)生，并且流體角 動(dòng)量守恒推動(dòng)流體遠(yuǎn)離所述旋轉(zhuǎn)軸。該“力”可用于通過(guò)將儲(chǔ)存器出口與設(shè)備的入口區(qū)域 15流體連接而從設(shè)備的空間11排出流體。例如，在從靠近旋轉(zhuǎn)軸的位置朝向遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸的 位置的線性布置中，可離心操作的設(shè)備可包括流體儲(chǔ)存器、空間11的入口區(qū)域15、臺(tái)階式 通道和空間11的出口區(qū)域17。來(lái)自儲(chǔ)存器的流體被離心“力”推入入口區(qū)域15中，因此穿 過(guò)臺(tái)階式通道(第一通道51相對(duì)于第二通道52靠近旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置)，并且因此到達(dá)出口區(qū)域 17，出口區(qū)域17可包括用于收集已經(jīng)通過(guò)設(shè)備的流體的第二儲(chǔ)存器。不能穿過(guò)第二通道52 的顆粒將在流體儲(chǔ)存器中的一些或全部流體已經(jīng)通過(guò)該設(shè)備后保留在空間11中。確認(rèn)設(shè)備的裝配在很多應(yīng)用中，本文所述設(shè)備的流體通道的重要尺寸具有相對(duì)有限的公差。S卩，該 設(shè)備的恰當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)可能取決于尺寸保持在相對(duì)窄范圍內(nèi)(即在微米到幾十納米數(shù)量級(jí))的流 體通道。由于該設(shè)備包括至少蓋12和主體10，其裝配來(lái)形成可操作裝置，并且由于操作中 在該設(shè)備中施加主動(dòng)內(nèi)部流體壓力，其傾向于將蓋12和主體10分離，因此通常采用一些夾 緊或以其它方式將主體10和蓋12保持在其裝配位置中的裝置。由于將蓋12和主體夾緊 或以其它方式保持在其裝配位置中產(chǎn)生的壓力可引起蓋12或主體10的部件變形，因此可 能改變這些部分的重要尺寸。在變形發(fā)生時(shí)檢測(cè)這樣的變形很重要。本發(fā)明包括確認(rèn)本文所述設(shè)備適當(dāng)裝配的方法。該方法以下述設(shè)備為例，該設(shè)備 包括限定空間11的主體10，和覆蓋空間11并且具有與覆蓋空間11的面相對(duì)的平直表面的 蓋12。但是，通過(guò)包括待檢查變形的部件中的面上的平直表面，基本上可使用相同的方法來(lái) 檢測(cè)用于其它構(gòu)造的部件中的變形。為了確認(rèn)設(shè)備的適當(dāng)裝配，將主體10和蓋12裝配，包 括所有夾緊裝置、保持件或在主體10或蓋12的任何部分上施加壓力的其它裝置。任選地， 使無(wú)顆粒流體在要使用的操作壓力下流經(jīng)該設(shè)備。使用光線照射蓋12的平直表面。檢測(cè) 由蓋12的平直表面反射或折射的射線的干涉圖樣。干涉圖樣表明蓋中彎曲的位置和程度， 并且允許確認(rèn)例如蓋12的限定空間11的面和由主體10限定的空間11的壁之間的距離變 化是否在適當(dāng)公差范圍內(nèi)。該設(shè)備可包括確認(rèn)設(shè)備適當(dāng)裝配的多種視覺(jué)指示器。視覺(jué)指示器為主體或蓋的一 個(gè)特征，其在該設(shè)備適當(dāng)裝配時(shí)具有一種外觀，在設(shè)備沒(méi)有適當(dāng)裝配時(shí)具有不同的外觀。基 本上任何可視覺(jué)觀察的現(xiàn)象可用作視覺(jué)指示器。如上面指出的，可使用表明設(shè)備的一部分 變形的干涉圖樣?？坍?huà)、描畫(huà)或雕刻在配合部件上的直線的對(duì)準(zhǔn)可用作適當(dāng)裝配的視覺(jué)指 不器。使用設(shè)備該設(shè)備可用于分離懸浮在流體樣品中的顆粒，例如生物細(xì)胞。流體樣品在空間11 的入口區(qū)域15處引入。樣品中的顆粒從入口區(qū)域15移動(dòng)到由分離元件14以及主體10和 蓋12中的至少一個(gè)限定的臺(tái)階式通道中。設(shè)備中顆粒的運(yùn)動(dòng)可能由于顆粒的固有運(yùn)動(dòng)性 (例如由于能動(dòng)的生物細(xì)胞)而發(fā)生、由于顆粒通過(guò)設(shè)備中的流體的密度引起的沉淀或上 浮而發(fā)生或響應(yīng)于設(shè)備中引入的容積流體流而發(fā)生。臺(tái)階式通道包括第一通道51，其由分 離元件14的第一臺(tái)階61限定邊界。第一通道51具有窄尺寸(即，第一臺(tái)階61的表面和 主體10和/或蓋12的相對(duì)面之間的距離)，由于一些顆粒的粒度(計(jì)入顆粒的變形性)，這些顆粒可能不能進(jìn)入第一通道51。能夠穿過(guò)第一通道51的顆粒繼續(xù)沿臺(tái)階式通道移動(dòng) 到第二通道52，所述第二通道52由分離元件14的第二臺(tái)階62限定邊界。第二通道52具 有比第一通道51的窄尺寸更窄的窄尺寸(即第二臺(tái)階62的表面和主體10和/或蓋12的 相對(duì)面之間的距離)，由于一些顆粒的粒度(計(jì)入顆粒的變形性)，這些顆?？赡懿荒苓M(jìn)入 第二通道52。能夠穿過(guò)第一通道51和第二通道52的顆粒繼續(xù)沿臺(tái)階式通道移動(dòng)到空間 11的出口區(qū)域17。該設(shè)備因而分離不能進(jìn)入第一通道51的顆粒、能夠穿過(guò)第一通道51但 是不能進(jìn)入第二通道52的顆粒和能夠穿過(guò)第一通道51和第二通道52的顆粒。由于這些 顆粒能夠進(jìn)入但是不能穿過(guò)(在操作期間)第一和第二通道中的一個(gè)，因此這些顆粒群體 可分別回收。替代地或另外地，可回收從設(shè)備的出口區(qū)域回收的流出物。在一個(gè)實(shí)施例中， 不能穿過(guò)第一和第二通道中的一個(gè)或兩個(gè)的顆粒可在回收流出物之前溶解或以其它方式 降解(即允許溶解或降解產(chǎn)品通過(guò)裝置)。在相同的流體樣品施加到每一個(gè)設(shè)備的入口區(qū)域15的情況下，可一次(即同時(shí)) 運(yùn)轉(zhuǎn)多個(gè)設(shè)備。多個(gè)設(shè)備可具有共用的入口區(qū)域15或與多個(gè)入口區(qū)域15中的每一個(gè)流體 連通的共用的上游儲(chǔ)存器。是否多個(gè)并聯(lián)的設(shè)備共用相同的主體10、相同的蓋12或兩者都 共用不重要。當(dāng)然多個(gè)分立設(shè)備可獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)設(shè)備被聚集、結(jié)合或壓 在一起來(lái)形成整塊(例如，多塊晶片(wafer)構(gòu)成的塊，每一片晶片在晶片一個(gè)面上用作一 個(gè)設(shè)備的主體10，在晶片的相對(duì)面上用作相鄰設(shè)備的蓋12)，在該整塊的一端具有入口區(qū) 域15 (或流體通道，其與入口區(qū)域15流體連通)。包含顆粒的流體樣品可施加到整塊的端 部，由此流體樣品可提供到該整塊的每個(gè)設(shè)備的入口區(qū)域15。通過(guò)將流體在壓力下(例如 使用泵)提供到整塊的相同端部，可將流體流引入通過(guò)整塊的所有設(shè)備。該布置允許按比 例增大本文描述的設(shè)備和方法而無(wú)需重新調(diào)整或設(shè)計(jì)設(shè)備的組成件。替代地，可僅增加晶 片的數(shù)量來(lái)適應(yīng)期望數(shù)量的顆粒。使用本文所述的設(shè)備和方法獲得的顆粒和細(xì)胞可用于多種其它目的中的任何目 的。而且，對(duì)于這些目的中的許多而言，在出于分離目的操作設(shè)備之后，不需要將可能保留 在設(shè)備中的顆粒隔離。例如，在很多情況下，可以觀察到完整的生物細(xì)胞或生物細(xì)胞組成與 試劑(例如抗體、酶基質(zhì)、可能互補(bǔ)的核酸和營(yíng)養(yǎng)物)的相互作用，對(duì)于保留在設(shè)備中的細(xì) 胞和對(duì)于從設(shè)備回收的細(xì)胞可觀察到的那些相互作用一樣。而且，存在于設(shè)備中的流體通 道可利于這樣的試劑輸送到保留在設(shè)備中的細(xì)胞。因而，該設(shè)備既可用于分離細(xì)胞，又可用 于之后用作觀察細(xì)胞與各種試劑相互反應(yīng)的反應(yīng)容器。當(dāng)該設(shè)備用于容納包含生物細(xì)胞的流體時(shí)，該流體應(yīng)優(yōu)選選擇成具有足夠保持生 物細(xì)胞完整性的滲透壓濃度。如果認(rèn)為細(xì)胞的生存能力或其它生物功能很重要，則該流體 還應(yīng)選擇成用于保持期望的一種或多種生物功能。具有保留其中的顆粒的設(shè)備還可用作用于存儲(chǔ)試劑、保持試劑或使試劑與顆粒接 觸的容器。例如，該設(shè)備可用于在該設(shè)備中分離存在于樣品(例如用以沖洗例如雞蛋等食 品的流體樣品)中的細(xì)菌。當(dāng)在設(shè)備中分離細(xì)菌之后，可將培養(yǎng)基提供到該設(shè)備的空間11， 以促進(jìn)細(xì)菌的成活和繁殖。可將指示劑(例如與特定細(xì)菌抗原特異性結(jié)合的抗體，或僅可 由有害細(xì)菌代謝的試劑)提供到該空間，并且可觀察其與空間中的細(xì)胞的相互作用。這樣 的實(shí)例可用于分析食品由致病菌的污染。血樣的時(shí)效
使用本文所述的設(shè)備時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的血液和血細(xì)胞的流動(dòng)特性隨時(shí)間明顯改 變。據(jù)信，血細(xì)胞的變性在血液抽取出之后很快開(kāi)始，并且變性的影響在若干小時(shí)后開(kāi)始危 害本文所公開(kāi)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的分離的效率。這可能至少部分由于缺乏氧、營(yíng)養(yǎng)物、暴露于可能 附著到設(shè)備表面的白血球細(xì)胞的碎片或暴露于由溶解的白血球細(xì)胞釋放的酶所引起。在血 樣抽取出約6到8小時(shí)后，血細(xì)胞傾向于變得不穩(wěn)定，并且更易于在通過(guò)設(shè)備時(shí)溶解。在血 樣抽取出約10-12小時(shí)之后，變得更難有效分離血樣中的細(xì)胞。血液應(yīng)優(yōu)選在其抽取出后 6小時(shí)內(nèi)使用，并且在抽出后不超過(guò)12小時(shí)內(nèi)使用。在對(duì)超過(guò)8小時(shí)時(shí)效的血樣的進(jìn)一步操作中，明顯的是，血樣中觀察到的變化對(duì) 于本文所述的設(shè)備和方法來(lái)說(shuō)不是特有的，而相反是可能與使用血樣進(jìn)行的多種分析相關(guān) 的更一般的現(xiàn)象。在涉及血液或血細(xì)胞通過(guò)相對(duì)窄的通道(即100微米或更小)的任何分 析中，似乎使用在分析前12小時(shí)內(nèi)，并且優(yōu)選在分析前10小時(shí)內(nèi)、8小時(shí)內(nèi)或7小時(shí)內(nèi)從對(duì) 象獲得的血液進(jìn)行分析是有利的。由于本文所述的設(shè)備可由幾乎不具有相關(guān)的專門技術(shù)的 操作者方便地操作，因此該設(shè)備可用于在非常接近血液從對(duì)象獲得時(shí)間的時(shí)間分析血樣， 例如在醫(yī)生辦公室中或在抽血室處。實(shí)例現(xiàn)在參照下面的實(shí)例描述本發(fā)明的主題。這些實(shí)例僅提供用于示例目的，并且本 發(fā)明不限于這些實(shí)例，而是涵蓋所有明顯由于本文提供的教導(dǎo)而顯而易見(jiàn)的所有變型。實(shí)例1從母血分離胚胎細(xì)胞本文所公開(kāi)的這類設(shè)備用于在1毫升母血樣中將胚胎樣的大的有核細(xì)胞從其它 細(xì)胞分離。聚碳酸酯設(shè)備使用已知的環(huán)氧樹(shù)脂鑄塑工藝構(gòu)造，并且包括主體10，所述主體10 在由主體10限定的八個(gè)通道的每一個(gè)中具有形成一體的分離元件14。該應(yīng)用可以使用的 其它材料包括環(huán)烯烴共聚物和聚丙烯環(huán)烯聚合物。分離元件在臺(tái)階式通道中具有限定串聯(lián)布置的通道的六個(gè)臺(tái)階，所述串聯(lián)布置的 通道具有分別為10、7、5、4、3和2微米的窄尺寸。每一個(gè)臺(tái)階(和通道)長(zhǎng)度為1毫米。夾 到主體10的標(biāo)準(zhǔn)載玻片用作蓋12。主體10的在分立的臺(tái)階式通道之間的部分用作支撐結(jié) 構(gòu)20。蓋12使用硅橡膠粘合劑粘到主體10。為了模擬母血，從男性胎兒得到血樣，并且與得自婦女的血液混合。將該混合物使 用標(biāo)準(zhǔn)程序肝素化，并且冷藏過(guò)夜。其它抗凝劑，例如EDTA鉀也適用于該應(yīng)用。將樣品放 到室溫下，并且使用注射器注入多個(gè)通道的入口區(qū)域15中。在樣品通過(guò)該設(shè)備之后，將該 設(shè)備在顯微鏡下觀察。觀察到似乎是胎元的大細(xì)胞(即大于正常血細(xì)胞的細(xì)胞)被捕獲在 臺(tái)階式通道的幾個(gè)位置處。通過(guò)將裝配的設(shè)備短暫離心分離，使大細(xì)胞粘著到蓋玻片。離心分離后，將蓋12 從主體10取下，通過(guò)使用3 1的甲醇乙酸混合物的Carnoy固定劑將粘著到蓋12的細(xì) 胞固定。然后將細(xì)胞使用標(biāo)準(zhǔn)原位免疫熒光雜交(FISH)技術(shù)進(jìn)行處理，以用于使用市場(chǎng)上 可買到的試劑盒檢測(cè)染色體X和Y。在載玻片上觀察到代表到X和Y染色體上特定序列位點(diǎn)的FISH探針的雜交的熒 光信號(hào)，表明雄性(即包含Y染色體)胚胎細(xì)胞已經(jīng)使用該設(shè)備從血樣分離。觀察到至少一些大細(xì)胞是多核的，意味著為滋養(yǎng)細(xì)胞。與可能出現(xiàn)在母血中的其它類型的胚胎細(xì)胞(例如原始胚胎干細(xì)胞)不同，胚胎 滋養(yǎng)細(xì)胞被認(rèn)為在終止妊娠后相對(duì)快速地從母血中消失。由于來(lái)自以前妊娠的滋養(yǎng)細(xì)胞不 可能存留在婦女血液中，因此胚胎滋養(yǎng)細(xì)胞的分離可能比其它類型的胚胎細(xì)胞(包括婦女 的可能從以前的妊娠留存的已知或未知的那些胚胎細(xì)胞)的分離提供關(guān)于婦女現(xiàn)在的胎 兒狀態(tài)的更多信息。實(shí)例2本文所述的設(shè)備的裝配的評(píng)估可通過(guò)在照射下觀察從設(shè)備反射的光、折射的光或 反射的光和折射的光兩者來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖5是圖示出在適當(dāng)裝配的設(shè)備上觀察到的光的圖樣的 彩色圖。圖5中所示的設(shè)備由塑料主體形成，所述塑料主體具有與其形成一體的分離元 件，并且具有應(yīng)用到其的平直玻璃蓋。臺(tái)階式通道由臺(tái)階式通道的(本例)上表面上的蓋以 及由臺(tái)階式通道的(本例)下表面上的分離元件限定。九個(gè)支撐結(jié)構(gòu)從入口區(qū)域(沿圖5 中所示的箭頭的方向)到出口區(qū)域基本上延伸分離元件的整個(gè)長(zhǎng)度，將臺(tái)階式通道分為10 個(gè)單獨(dú)的流動(dòng)通道。分離元件具有八個(gè)基本上平行于蓋的平直部分，所述平直部分(臺(tái)階) 離蓋的限定臺(tái)階式通道的表面限定4. 0,4. 2,4. 4,4. 6,4. 8,5. 0,5. 2和5. 4微米的距離。熒光從光源以基本上垂直于蓋的照射角并且直接在蓋的上方發(fā)出。圖5顯示了視 線關(guān)于蓋成約30-45度定位的觀察者觀察到的圖像?？梢钥吹剑捎^察到“棋盤(pán)”樣的光的 圖樣，如圖5中所示。不受任何特定操作理論的限制，據(jù)信從蓋的頂部(即臺(tái)階式通道的外 部)表面反射的光與由蓋的底部表面反射的光、由分離元件的平直部分反射的光相結(jié)合或 與這些光的某種組合相結(jié)合，以產(chǎn)生圖5中所示的顏色。當(dāng)設(shè)備適當(dāng)裝配時(shí)，觀察到與分離 元件和支撐結(jié)構(gòu)的圖樣對(duì)應(yīng)的光的圖樣，而與光變化的起因或解釋無(wú)關(guān)。蓋或主體中的變 形例如使棋盤(pán)圖樣扭曲，使得對(duì)應(yīng)于分離元件的平直部分的矩形顯示為歪斜或彎曲。實(shí)例3從人體絨毛膜絨毛樣品分離胚胎細(xì)胞在本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)中，本申請(qǐng)中所述類型的設(shè)備用于從成體和胚胎細(xì)胞混合 物中分離胚胎細(xì)胞，該混合物存在于從已知懷有男胎的懷孕婦女獲得的絨毛膜絨毛(CV) 樣品中。本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)中使用的設(shè)備為兩部件式測(cè)試盒，具有玻璃蓋和使用微注射 成型工藝由聚碳酸酯制造的主體，主體上具有在分離元件和蓋之間限定多個(gè)臺(tái)階的隔板， 如圖6中所示。測(cè)試盒的主體和蓋限定具有入口區(qū)域和出口區(qū)域的空間。入口和出口區(qū)域 通過(guò)分離區(qū)域彼此流體連通。分離區(qū)域包括平直部分(即相對(duì)寬的通道)，其中主體和蓋之 間的最小距離為4微米，主體和蓋之間的最大距離為5. 4微米。對(duì)于八個(gè)臺(tái)階而言，蓋到臺(tái) 階的距離(沿流體流的方向)為5. 4微米、5. 2微米、5. 0微米、4. 8微米、4. 6微米、4. 4微 米、4. 2微米和4.0微米，如圖6中所示。沿流體流方向的分離區(qū)域的長(zhǎng)度(即圖6中所示 的8個(gè)臺(tái)階結(jié)構(gòu)的從左到右的距離)為20毫米，并且分離區(qū)域內(nèi)的八個(gè)臺(tái)階中的每一個(gè)沿 流體流方向的長(zhǎng)度為2. 5毫米。分離區(qū)域的寬度(即圖6中所示的8個(gè)臺(tái)階結(jié)構(gòu)沿垂直于 圖6中所示的平面視圖的維度延伸的距離)為對(duì)毫米。裝配設(shè)備的空間的總內(nèi)部容積為 約12. 2微升，空間的分離區(qū)域的容積(即蓋和臺(tái)階分離元件之間的部分)為約2. 2微升，入口和出口區(qū)域的容積之和為約10微升。該型號(hào)的測(cè)試盒標(biāo)示為D3v2。在一個(gè)替代實(shí)施例中，可使用類似的設(shè)備，該設(shè)備不同之處基本上僅為八個(gè)臺(tái)階 的蓋到臺(tái)階的距離(沿流體流方向)為4. 4微米、4. 2微米、4. 0微米、3. 8微米、3. 6微米、 3. 4微米、3. 2微米和3. 0微米。該型號(hào)的測(cè)試盒標(biāo)示為D2V3。在流體流操作過(guò)程中，測(cè)試盒容納在專門設(shè)計(jì)的支架中，該支架用于夾緊測(cè)試盒， 并且確保玻璃蓋與測(cè)試盒主體配合以防止任何流體從測(cè)試盒泄漏。對(duì)支架的精密結(jié)構(gòu)并無(wú) 嚴(yán)格要求，支架用于均勻地向測(cè)試盒的各部分施加足夠壓力以將其保持在一起，并防止由 于測(cè)試盒內(nèi)相對(duì)于大氣壓力的正或負(fù)流體壓力而泄漏。關(guān)于本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)，支架由 兩個(gè)金屬部件構(gòu)造，所述兩個(gè)金屬部件具有用于調(diào)節(jié)將金屬部件和夾在其間的測(cè)試盒部件 保持在一起的力的配件。金屬部件中的一個(gè)限定“窗口”(參見(jiàn)圖5)，其近似地對(duì)應(yīng)于主體 和蓋之間的空間區(qū)域，通過(guò)所述窗口可進(jìn)行對(duì) 空間內(nèi)細(xì)胞的視覺(jué)觀察。另一個(gè)金屬部件基 本上為實(shí)體，除了其包括與入口和出口端口對(duì)準(zhǔn)的孔，所述孔用于容納向測(cè)試盒內(nèi)空間提 供流體和從測(cè)試盒內(nèi)空間收回流體的連接件。使用配備有1. 25毫升注射器的Hamilton PSD3注射泵獲得通過(guò)測(cè)試盒的流體流。 泵使用在MatLab 工具控制工具箱上運(yùn)行的應(yīng)用程序進(jìn)行軟件控制。該系統(tǒng)還包括壓力傳 感器，其使測(cè)試盒內(nèi)的流體壓力能夠得到恒定控制。將系統(tǒng)部件連接的流體導(dǎo)管和配件選 擇成適應(yīng)預(yù)期壓力，但是對(duì)其特性并無(wú)嚴(yán)格要求?；旧峡墒褂萌魏瘟黧w導(dǎo)管和配件。這些研究中使用的分子探針得自Abbott Molecular，并且包括Spectrum Orange 探針(從使用試劑處理的細(xì)胞中的X染色體提供紅色熒光信號(hào))和CEP Y Spectrum Green 探針(從使用試劑處理的細(xì)胞中的Y染色體提供綠色熒光信號(hào))。所有 其它試劑都為足夠高級(jí)別的，以防止非特異性雜交。CV樣品容納在15毫升螺紋蓋塑料管中，該塑料管盛裝在約5毫升Dulbecco的改 性的磷酸鹽緩沖液(pH為7. 2的DMPBS ；0. 90毫摩爾CaCl2 ；0. 49毫摩爾MgCl2, 2. 7毫摩爾 KC1,1. 47毫摩爾KH2PO4，1. 38毫摩爾NaCl，和8. 06毫摩爾Na H2PO4)中的多片組織，來(lái)自組 織樣品的細(xì)胞懸浮在該緩沖液中。使細(xì)胞懸浮液自然吸氣，將固體組織碎片保留在管底部 (保留在管中的材料的體積小于0. 25毫升)。將吸氣溶液放置在15毫升螺紋蓋塑料管中， 并且以3，OOOrpm(ca. 1500Xg)離心分離5分鐘。在離心分離和去除上清液之后，約0. 1毫 升的壓縮的細(xì)胞保留在管中。將約2毫升DMPBS添加到管，并且使用漩渦式混合器將各組 分充分混合，以使顆粒狀細(xì)胞再次懸浮起來(lái)。該再次懸浮的細(xì)胞樣品存放在4攝氏度下約 1小時(shí)。將再次懸浮的細(xì)胞樣品在標(biāo)準(zhǔn)載玻片上展開(kāi)，使用Wright-Giemsa染料進(jìn)行染 色，并且在白光照射下在400X放大倍數(shù)下進(jìn)行檢查。染色的標(biāo)本顯示出樣品中存在(胚 胎)滋養(yǎng)細(xì)胞。樣品中觀察到的其它細(xì)胞據(jù)信為嗜中性白血球(有核白血球細(xì)胞)和紅血 球細(xì)胞。通過(guò)該方法觀察樣品中的胚胎滋養(yǎng)細(xì)胞和其它細(xì)胞表明胚胎滋養(yǎng)細(xì)胞明顯大于樣 品中大部分其它細(xì)胞。使用上述注射泵設(shè)備將懸浮細(xì)胞的1. 25毫升等分試樣通過(guò)施加到入口區(qū)域而通 過(guò)D3v2測(cè)試盒。在施加樣品之前，測(cè)試盒已經(jīng)先經(jīng)通過(guò)一定數(shù)量的DMPBS而進(jìn)行填裝。該 樣品以0. 025毫升每分的流體流動(dòng)速率通過(guò)測(cè)試盒。在樣品通過(guò)過(guò)程中，監(jiān)控并觀察射流 系統(tǒng)中的壓力，以在4. 6-6. 8psig范圍內(nèi)變化。
在樣品已經(jīng)通過(guò)測(cè)試盒之后，將固定溶液(甲醇乙酸比率為3 1)的三個(gè)0. 1 毫升等分試樣通過(guò)測(cè)試盒。在固定溶液通過(guò)之間等待10分鐘時(shí)間。在本段中描述的工藝過(guò) 程中，通過(guò)向設(shè)備施加冰水冷卻測(cè)試盒和支架。在室溫下(約20攝氏度)進(jìn)行前述步驟。固定之后，通過(guò)向出口區(qū)域施加真空來(lái)干燥測(cè)試盒，這有效地從測(cè)試盒中的空間 將所有流體去除。測(cè)試盒在4攝氏度下存放過(guò)夜。存放后，在100X放大倍數(shù)下通過(guò)顯微 鏡觀察測(cè)試盒。在分離區(qū)域中觀察到直徑大于約20微米的若干有核細(xì)胞，一些在出口區(qū)域 中，另一些在測(cè)試盒分離區(qū)域中的第一分離臺(tái)階處。在測(cè)試盒分離區(qū)域中的第一分離臺(tái)階 下游沒(méi)有觀察到直徑大于約20 μ m的細(xì)胞。將測(cè)試盒拆開(kāi)，并且將玻璃蓋取下，使用標(biāo)準(zhǔn)FISH技術(shù)處理。使用熒光顯微鏡檢 查蓋，所述熒光顯微鏡配備有計(jì)算機(jī)控制的鏡臺(tái)，所述鏡臺(tái)與自動(dòng)檢測(cè)算法系統(tǒng)聯(lián)接。蓋也 使用DAPI染色，以能夠觀察到完整的細(xì)胞核(即用于證實(shí)捕獲細(xì)胞)。FISH和DAPI染色 可如在從Abbott Molecular (Chicago, IL)獲得的商用工具箱中提供的那樣進(jìn)行。DAPI和FISH染色的蓋的檢查表明玻璃蓋上具有大量有核細(xì)胞。大部分細(xì)胞在測(cè) 試盒的對(duì)應(yīng)于蓋到臺(tái)階距離為4. 2和4. 4微米的臺(tái)階的部分處的相對(duì)小的面積中觀察到。 這些細(xì)胞顯示為被拉伸或以其它方式變形。存在雄性細(xì)胞(即產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于既存在X染色體 又存在Y染色體的熒光信號(hào)的細(xì)胞)。得出結(jié)論如下這些細(xì)胞來(lái)源于懷孕婦女的男性胚 胎。也檢測(cè)到了雌性細(xì)胞(即產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于存在X染色體的熒光信號(hào)，但是沒(méi)有對(duì)應(yīng)于存在 Y染色體的任何熒光信號(hào)的細(xì)胞)。得出結(jié)論如下這些細(xì)胞來(lái)源于孕婦，而不是來(lái)源于她 的男性胚胎。檢測(cè)到的細(xì)胞中沒(méi)有展示出多分葉的核，由此得出如下結(jié)論所捕獲的細(xì)胞不 是白血球細(xì)胞。實(shí)例4從母血樣品隔離胚胎細(xì)胞在本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)中，本申請(qǐng)中所述類型的設(shè)備用于從得自已知懷有男胎的 孕婦循環(huán)系統(tǒng)的血樣分離胚胎細(xì)胞。用于本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)中的設(shè)備是實(shí)例3中所述的D3v2測(cè)試盒，其操作如在該 實(shí)例中所述。所使用的分子探針和染色程序與實(shí)例3中所描述的相同。通過(guò)靜脈穿刺從已知懷有男胎(通過(guò)超聲成像)的22個(gè)孕婦中的每一個(gè)以成對(duì) 的約5毫升等分試樣收集血液。胎兒的胎齡在從17周6天到29周6天范圍內(nèi)，平均胎齡 為21周5天，胎齡中位數(shù)為20周2天。每一個(gè)血樣收集在5毫升試管中，并且存放在冰浴 中，直到其制備用于測(cè)試盒。樣品收集和樣品制備之間所花時(shí)間小于一小時(shí)。在一些情況下，使相同的樣品通過(guò)兩個(gè)測(cè)試盒，一個(gè)隨后使用FISH試劑染色，另 一個(gè)使用Wright-Giemsa試劑染色。這使得能夠比較生物組織學(xué)結(jié)果(Wright-Giemsa染 色細(xì)胞)和通過(guò)FISH程序獲得的結(jié)果。在其它情況下，將來(lái)自一個(gè)患者的兩份同樣的血樣 通過(guò)不同的測(cè)試盒，以證實(shí)結(jié)果的可重復(fù)性。在準(zhǔn)備泵送通過(guò)測(cè)試盒時(shí)，通過(guò)將患者血樣吸入Hamilton注射器來(lái)使血樣通過(guò) 測(cè)試盒。1.25毫升血樣以0.025毫升每分的流動(dòng)速率泵送通過(guò)各測(cè)試盒。在血樣通過(guò)過(guò)程 中監(jiān)控流體系統(tǒng)中 的壓力，并且觀察所述壓力，使其在7-9pisg內(nèi)變化。血樣通過(guò)測(cè)試盒之后，將1.25ml Dulbecco改性的磷酸鹽緩沖液沿與樣品流相同 方向并且以與樣品流相同的流速通過(guò)測(cè)試盒，以去除來(lái)自樣品的任何殘余材料，而不是保留在測(cè)試盒中的細(xì)胞。在該清洗程序后，使固定劑的三個(gè)0. 1毫升等分試樣以0. 025毫升 每分通過(guò)測(cè)試盒。在固定劑通過(guò)之間允許等待10分鐘時(shí)間。在固定劑等分試樣通過(guò)和間 隔時(shí)間過(guò)程中，測(cè)試盒和支架通過(guò)將冰水施加到該設(shè)備來(lái)冷卻。

在固定劑通過(guò)之后，以兩種方法中的一種處理測(cè)試盒。一些測(cè)試盒在緊接著固定 劑通過(guò)之后去除固定劑(使過(guò)濾的空氣通過(guò)測(cè)試盒，直到測(cè)試盒沒(méi)有固定劑液滴)，在4攝 氏度下存放過(guò)夜，并且在過(guò)夜存放之后進(jìn)行FISH處理。固定劑保留在測(cè)試盒內(nèi)的其它測(cè) 試盒在4攝氏度下存放，直到積累四個(gè)或更多個(gè)測(cè)試盒，此時(shí)，將固定劑去除，將測(cè)試盒在4 攝氏度下存放過(guò)夜，并且在存放過(guò)夜之后將測(cè)試盒進(jìn)行FISH處理。FISH處理必須去除蓋， 并且使用 CEP X SpectrumO range CEP Y Spectrum Green 處理，如實(shí)例 3 中所述。 DAPI用作對(duì)比染料，并且用于表明存在完整的細(xì)胞核。在染色之后，手動(dòng)使用熒光顯微鏡或使用與自動(dòng)檢測(cè)計(jì)算系統(tǒng)聯(lián)接的鏡臺(tái)檢查染 色細(xì)胞附著到其的玻璃蓋。對(duì)于一些測(cè)試盒，固定到蓋上的細(xì)胞僅使用Wright-Giemsa染色，以檢查捕獲在 測(cè)試盒內(nèi)的細(xì)胞類型和分布?，F(xiàn)在描述從該實(shí)例中的實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果。將得自22個(gè)孕婦的母血樣品通過(guò)38個(gè)測(cè)試盒。二十六(26)個(gè)測(cè)試盒使用本文 所述的FISH/DAPI程序處理，12個(gè)測(cè)試盒僅使用Wright-Giemsa染色。在用于FISH的26 個(gè)測(cè)試盒中，發(fā)現(xiàn)12個(gè)適用于分析，而14個(gè)沒(méi)有正確雜交或獲得反染色，表明其沒(méi)有適當(dāng) 固定。適用于分析的12個(gè)測(cè)試盒中，在對(duì)約12. 5%的總覆蓋面積使用自動(dòng)顯微鏡和算 法系統(tǒng)掃描時(shí)，3個(gè)提供雄性正信號(hào)。由于擔(dān)心自動(dòng)系統(tǒng)的精確性，將一些測(cè)試盒重新手動(dòng) 掃描。重新掃描測(cè)試盒顯示出在12個(gè)測(cè)試盒中的每一個(gè)上出現(xiàn)雄性正信號(hào)，各板上檢測(cè)到 在1到11個(gè)之間的雄性細(xì)胞(12個(gè)板的每一個(gè)上檢測(cè)到的雄性細(xì)胞數(shù)量為1，2，2，2，2，3， 3，3，3，4，8和11)。那些雄性細(xì)胞中，大部分(64% )在測(cè)試盒蓋的對(duì)應(yīng)于臺(tái)階到蓋的距離 為4. 0、4. 2和4. 4微米的部分上檢測(cè)到。約36%的雄性細(xì)胞在測(cè)試盒蓋的對(duì)應(yīng)于蓋到臺(tái)階 的距離為4. 6,4. 8,5. 0,5. 2和5. 4微米的部分上檢測(cè)到。圖7提供了識(shí)別的細(xì)胞中的每一個(gè)的位置的相關(guān)“圖譜”，識(shí)別的細(xì)胞提供關(guān)于雄 性胚胎細(xì)胞的正信號(hào)。大部分識(shí)別的細(xì)胞位于測(cè)試盒的出口或排出口部分，一些細(xì)胞在入 口區(qū)域中。這表明測(cè)試盒能夠捕獲胚胎細(xì)胞，但不使其通過(guò)。來(lái)自一個(gè)測(cè)試盒的結(jié)果表明，捕獲了 11個(gè)胚胎細(xì)胞(即，顯示出表示其細(xì)胞核中 X和Y染色體都存在的熒光信號(hào)的細(xì)胞)，比約300個(gè)成體雌性細(xì)胞(認(rèn)為是主要是白血球 細(xì)胞)少。使用Wright-Giemsa染料將12個(gè)測(cè)試盒染色，以檢查捕獲的細(xì)胞的形態(tài)學(xué)。這些 測(cè)試盒不用于FISH分析，僅通過(guò)光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察。這些測(cè)試盒中的兩個(gè)提供給有核白 血球細(xì)胞專家(移植免疫學(xué)家)，該專家沒(méi)有被告知已經(jīng)應(yīng)用到測(cè)試盒的樣品的性質(zhì)。該專 家認(rèn)為捕獲的細(xì)胞包括具有粒性白細(xì)胞和與其混合的單核細(xì)胞的主要為“上皮細(xì)胞”的不 規(guī)則譜帶。雖然這些細(xì)胞的細(xì)胞學(xué)形態(tài)被專家描述為上皮樣細(xì)胞，但是考慮到免疫學(xué)家沒(méi) 有被告知可能在這些觀察的細(xì)胞中包括胚胎滋養(yǎng)細(xì)胞的事實(shí)，這些細(xì)胞被認(rèn)為是滋養(yǎng)細(xì)胞 或其它大細(xì)胞。胚胎滋養(yǎng)細(xì)胞已知為上皮細(xì)胞，其大批進(jìn)入胎盤(pán)中的母親血管內(nèi)。
胚胎滋養(yǎng)樣細(xì)胞在測(cè)試盒蓋的對(duì)應(yīng)于蓋到臺(tái)階的距離為4. 0,4. 2和4. 4微米的部 分處觀察到，其中發(fā)現(xiàn)大部分細(xì)胞提供X和Y染色體信號(hào)。這些滋養(yǎng)樣細(xì)胞的估計(jì)頻率比 預(yù)期用于循環(huán)癌細(xì)胞或用于正常血液中類似形態(tài)的其它細(xì)胞的高得多。該觀察結(jié)果表明， 測(cè)試盒捕獲了人類循環(huán)系統(tǒng)中通常觀察不到(或僅觀察到非常低的數(shù)量)的細(xì)胞。用于本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)的測(cè)試盒的檢查情況表明，測(cè)試盒通常捕獲來(lái)自母血的 每一個(gè)1. 25毫升樣品的在200到4，000個(gè)之間的細(xì)胞。通過(guò)對(duì)捕獲細(xì)胞的觀察顯而易見(jiàn) 的是，捕獲的細(xì)胞的至少一些為胎元細(xì)胞。但是同樣顯而易見(jiàn)的是，測(cè)試盒能夠從血樣捕獲 多種其它帶在血液中的細(xì)胞。這些其它細(xì)胞包括白血球細(xì)胞。對(duì)細(xì)胞被捕獲在用于這些實(shí) 驗(yàn)的測(cè)試盒中所處位置的分析表明細(xì)胞主要在三個(gè)分立區(qū)域處被捕獲。約30-35%的細(xì)胞 在測(cè)試盒的設(shè)有蓋到臺(tái)階的距離為5. 2和5. 4微米的臺(tái)階處的部分被捕獲。約25%的細(xì)胞 捕獲在測(cè)試盒的設(shè)有蓋到臺(tái)階的距離為4. 0,4. 2和4. 4微米的臺(tái)階處的部分被捕獲。剩余 的捕獲細(xì)胞在測(cè)試盒的對(duì)應(yīng)于中間臺(tái)階(即蓋到臺(tái)階的距離為5. 0、4. 8和4. 6微米)的部 分處被捕獲。在用于這些實(shí)驗(yàn)中的條件下，觀察到捕獲的中性粒細(xì)胞(其通常具有約9-10微米 的細(xì)胞直徑)能夠沿測(cè)試盒的分離腔室在流體流方向比單核細(xì)胞(其通常具有約10-30微 米的細(xì)胞直徑)移動(dòng)得更遠(yuǎn)，所述單核細(xì)胞更通常被保持在更靠近分離腔室的上游側(cè)。這 些觀察結(jié)果表明，本申請(qǐng)中所述的設(shè)備可用于從母血細(xì)胞分離胚胎細(xì)胞和又可用于分離不 同類型的母血細(xì)胞。(相對(duì)較大的)單核細(xì)胞傾向于比(相對(duì)更小的)中性粒細(xì)胞更通常 地在更靠近分離腔室的上游部分被捕獲的觀察結(jié)果支持了細(xì)胞穿過(guò)分離腔室的能力與粒 度成反比的論點(diǎn)。因而這些觀察結(jié)果表明，可推斷帶超過(guò)在血液中的細(xì)胞以外的結(jié)果，從而 推定，無(wú)論是血細(xì)胞還是不是血細(xì)胞的細(xì)胞(和不是細(xì)胞的顆粒)可使用例如本文所述的 設(shè)備通過(guò)粒度進(jìn)行分離。在本實(shí)例中描述的實(shí)驗(yàn)中得到的另一個(gè)感興趣的觀察結(jié)果涉及相對(duì)于其在血液 中出現(xiàn)的頻率，單核細(xì)胞比中性粒細(xì)胞更優(yōu)選保持在測(cè)試盒中。正常血樣中中性粒細(xì)胞和 單核細(xì)胞的數(shù)量分別基本在50-70%和2-8%范圍內(nèi)。即，在正常血液中，中性粒細(xì)胞傾向 于在數(shù)量上超過(guò)單核細(xì)胞一個(gè)數(shù)量級(jí)或更多。但是，在本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)中，中性粒細(xì) 胞單核細(xì)胞的比率更接近(55-65) (35-45)。使用本文所述的裝置獲得的樣品中中性 粒細(xì)胞單核細(xì)胞的該比率比存在于正常血液中的比率(約50 1)高得多(分離腔室上 游側(cè)為1.03 1，下游側(cè)為1.67 1)。這些結(jié)果表明，本申請(qǐng)中所述的設(shè)備至少在如本實(shí) 例中所述構(gòu)造時(shí)，捕獲單核細(xì)胞比其捕獲中性粒細(xì)胞更有效。假設(shè)1毫升母血中存在4百萬(wàn)到1千萬(wàn)之間的白血球細(xì)胞，則本實(shí)例中所述的實(shí) 驗(yàn)表明，本文所述的測(cè)試盒的使用基本上從1. 25ml母血樣品消除了所有紅血球細(xì)胞、血小 板和血漿，以及高于99%的所有中性粒白血球細(xì)胞，同時(shí)保留可能感興趣的明顯可分離的 幾種細(xì)胞的集合，包括胚胎細(xì)胞。如果假設(shè)1. 25毫升血樣中存在約2. 5-6. 25X1016個(gè)細(xì) 胞，則本實(shí)例中討論的結(jié)果表明，本文所述的設(shè)備的操作導(dǎo)致基本上所有細(xì)胞通過(guò)測(cè)試盒， 因?yàn)闇y(cè)試盒僅捕獲553士316 (平均值士樣本數(shù)N為6的平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差)，同時(shí)仍保留 感興趣的細(xì)胞。特定細(xì)胞的分離程度非常顯著，約IO14倍凈化，甚至可忽略不計(jì)分離區(qū)域中 顆粒的分離。本實(shí)例中所述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)例中所述的測(cè)試盒能夠適應(yīng)使血液通過(guò)以微米在一個(gè)維度限定的窄空間。在本實(shí)例中所述的裝置中，流體壓力和可能破壞細(xì)胞完整性 并且由于細(xì)胞“擠入”引起窄通道堵塞的其它特性在所用的血樣上不會(huì)引起這些結(jié)果。也沒(méi) 有觀察到血液的凝固。不受任何操作理論的限制，據(jù)信，本實(shí)例中所述的測(cè)試盒在測(cè)試盒內(nèi) 提供適當(dāng)?shù)木嚯x，以保持足以使所有紅血球細(xì)胞、血小板和大部分白血球細(xì)胞通過(guò)的空間， 同時(shí)根據(jù)顆粒的粒度或直徑提供分離選擇過(guò)程。本實(shí)例中所述的研究限定了在對(duì)細(xì)胞損害最小并且不堵塞的情況下足以使1. 25 毫升血液通過(guò)測(cè)試盒的流動(dòng)條件。而且，使用僅一個(gè)分離單元實(shí)現(xiàn)在小于1小時(shí)內(nèi)使血樣 通過(guò)。該細(xì)胞分離時(shí)間基本上比使用其它細(xì)胞分離方法可獲得的更短，并且足以在臨床和 商用相關(guān)的時(shí)間段輸送限定的血液細(xì)胞次級(jí)群體。這些快速方法和用于執(zhí)行這些方法的設(shè) 備允許收集診斷感興趣的細(xì)胞群體，無(wú)論是妊娠胚胎診斷還是其它診斷、治療或研究應(yīng)用。 捕獲全部胚胎細(xì)胞，同時(shí)還使大部分其它細(xì)胞通過(guò)測(cè)試盒的能力可提供完全的胚胎基因樣 品，以用于分析和檢測(cè)例如遺傳畸形。這些數(shù)據(jù)還表明，由該裝置捕獲的材料適用于使用在 分子診斷技術(shù)中。 本實(shí)例中所述的測(cè)試盒和方法提供了用于選擇細(xì)胞和其它對(duì)于治療、診斷和一般 的研究應(yīng)用生物學(xué)感興趣的顆粒的有用工具，在所述治療、診斷和一般研究應(yīng)用中，使樣品 富含用于分析的細(xì)胞和顆?；颢@得用于分析的純的群體很重要。在遺傳學(xué)、表型分析、外成 分析中的應(yīng)用為可能從這樣的分離方法受益的領(lǐng)域。本文引用的每一個(gè)專利、專利申請(qǐng)和公開(kāi)的公開(kāi)內(nèi)容以其全文以引用的方式并入 本文中。雖然本文參照具體實(shí)施例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明的主題，但是顯而易見(jiàn)的是，本領(lǐng)域其它 技術(shù)人員可設(shè)計(jì)本發(fā)明主題的其它實(shí)施例和變型，而不偏離本發(fā)明主題的精神和范圍。所 附權(quán)利要求包括所有這樣的實(shí)施例和等同變型形式。
權(quán)利要求
1.一種從母血樣品分離胚胎樣細(xì)胞的方法，所述方法包括在設(shè)備的入口區(qū)域處引入 懸浮在流體中的母血細(xì)胞，其中所述設(shè)備包括主體、蓋和分離元件，所述主體和蓋限定容納所述分離元件的空間，所述空間具有入口區(qū)域和出口區(qū)域，并且所述分離元件具有第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，并且限定流體連接所述入口區(qū)域和出口區(qū)域 的臺(tái)階式通道，所述臺(tái)階式通道包括由所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)與所述第一臺(tái)階限定邊界的 第一通道，并且還包括由所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)與所述第二臺(tái)階限定邊界的第二 通道；所述第一通道具有窄尺寸，并且流體連接所述第二通道和所述入口區(qū)域；所述第二通道具有比所述第一通道的窄尺寸更窄的窄尺寸，所述第二通道的窄尺寸在 8到15微米范圍內(nèi)；和在所述臺(tái)階式通道中沿從所述入口區(qū)域朝向所述出口區(qū)域的方向引入流體流，其 中，母血細(xì)胞穿過(guò)所述第一通道和第二通道并且傳送到所述出口區(qū)域，胚胎樣細(xì)胞不能進(jìn) 入所述第二通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述設(shè)備收集所述胚胎樣細(xì)胞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述胚胎樣細(xì)胞通過(guò)在所述臺(tái)階式通道中沿從 所述出口區(qū)域朝向所述入口區(qū)域的方向引入流體流來(lái)收集，由此所述胚胎樣細(xì)胞能夠進(jìn)入 所述入口區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在分離所述胚胎樣細(xì)胞之后，通過(guò)從所述第一流 體通道收集流體來(lái)收集所述胚胎樣細(xì)胞。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，通過(guò)拆開(kāi)設(shè)備并且從所述第一通道收回所述胚 胎樣細(xì)胞來(lái)收集所述胚胎樣細(xì)胞。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，通過(guò)在所述第一通道中插入導(dǎo)管并且經(jīng)由所述 導(dǎo)管的內(nèi)腔收集所述胚胎樣細(xì)胞來(lái)收集所述胚胎樣細(xì)胞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括溶解所述胚胎樣細(xì)胞來(lái)在所述第一通道內(nèi)產(chǎn)生 溶解產(chǎn)物并且收集包含所述溶解產(chǎn)物的流體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述主體和蓋中的至少一個(gè)限定與所述入口區(qū) 域流體連通的流體入口端口，以便于流體在所述設(shè)備的外部和所述入口區(qū)域之間流動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述主體和蓋中的至少一個(gè)限定與所述出口區(qū) 域流體連通的流體出口端口，以便于流體在所述設(shè)備的外部和所述出口區(qū)域之間流動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分離元件與所述主體和所述蓋中的至少一 個(gè)形成一體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括用于保持所述第一通道的窄尺寸的支撐結(jié)構(gòu)， 所述支撐結(jié)構(gòu)位于所述第一通道中，并且沿所述第一通道的窄尺寸的方向延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)與所述分離元件形成一體，并且 從所述分離元件延伸離開(kāi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)與所述主體和所述蓋中的一個(gè) 形成一體，并且從其延伸離開(kāi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括用于保持所述第二通道的窄尺寸的支撐結(jié)構(gòu)， 所述支撐結(jié)構(gòu)位于所述第二通道中，并且沿所述第二通道的窄尺寸的方向延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分離元件限定多個(gè)臺(tái)階式通道，其中每一 個(gè)臺(tái)階式通道i)流體連接所述入口和出口區(qū)域，并且ii)包括由第一臺(tái)階限定邊界的第一 通道和由第二臺(tái)階限定邊界的第二通道。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述臺(tái)階式通道中的一個(gè)的第一通道的窄尺 寸與其它臺(tái)階式通道中的至少一個(gè)的第一通道的窄尺寸不同。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一通道和第二通道的幾何尺寸選擇成使 流經(jīng)所述臺(tái)階式通道的流體在所述第一通道和第二通道中的線性流速基本上相等。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述臺(tái)階式通道的所有部分的幾何尺寸選擇 成使流經(jīng)所述臺(tái)階式通道的流體的線性流速在整個(gè)所述臺(tái)階式通道上基本上相等。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一臺(tái)階和所述第二臺(tái)階中的每一個(gè)由所 述分離元件的以直角相交的一對(duì)平面表面限定。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一臺(tái)階和所述第二臺(tái)階中的至少一個(gè)由 所述分離元件的以在90和180度之間的角度相交的一對(duì)平面表面限定。
21.一種用于分離顆粒的設(shè)備，所述設(shè)備包括主體、蓋和分離元件，所述主體和蓋限定容納所述分離元件的空間，所述空間具有入口區(qū)域和出口區(qū)域，并且所述分離元件具有第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，并且限定流體連接所述入口區(qū)域和出口區(qū)域 的臺(tái)階式通道，所述臺(tái)階式通道包括由所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)與所述第一臺(tái)階限定邊界的 第一通道，并且還包括由所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)與所述第二臺(tái)階限定邊界的第二 通道，所述第一通道具有窄尺寸，并且流體連接所述第二通道和所述入口區(qū)域；所述第二通道具有比所述第一通道的窄尺寸更窄的窄尺寸；其中，從所述入口區(qū)域傳向所述出口區(qū)域的顆粒能通過(guò)顆粒不具有穿過(guò)所述第一通道 和所述第二通道中的任一個(gè)或兩個(gè)的能力的情況而進(jìn)行分離。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一通道和第二通道的窄尺寸選擇成使 從所述入口區(qū)域傳向所述出口區(qū)域的流體中的顆粒能通過(guò)顆粒具有能夠穿過(guò)所述第一通 道的能力以及顆粒不具有穿過(guò)所述第二通道的能力的情況而進(jìn)行分離。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述主體和蓋中的至少一個(gè)限定與所述入口 區(qū)域流體連通的流體入口端口，以便于流體在所述設(shè)備外部和所述入口區(qū)域之間流動(dòng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述主體和蓋中的至少一個(gè)限定與所述出口 區(qū)域流體連通的流體出口端口，以便于流體在所述設(shè)備外部和所述出口區(qū)域之間流動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述分離元件與所述主體和所述蓋中的至少 一個(gè)形成一體。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，還包括用于保持所述第一通道的窄尺寸的支撐結(jié) 構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)位于所述第一通道中，并且沿所述第一通道的窄尺寸的方向延伸。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的設(shè)備，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)與所述分離元件形成一體，并且從所述分離元件延伸離開(kāi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的設(shè)備，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)與所述主體和所述蓋中的一個(gè) 形成一體，并且從其延伸離開(kāi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，還包括用于保持所述第二通道的窄尺寸的支撐結(jié) 構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)位于所述第二通道中，并且沿所述第二通道的窄尺寸的方向延伸。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述分離元件限定多個(gè)臺(tái)階式通道，其中每一 個(gè)臺(tái)階式通道i)流體連接所述入口區(qū)域和所述出口區(qū)域，并且ii)包括由第一臺(tái)階限定邊 界的第一通道和由第二臺(tái)階限定邊界的第二通道。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)臺(tái)階式通道的每一個(gè)的流體路徑長(zhǎng) 度基本上相等。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中，所述臺(tái)階式通道中的一個(gè)的第一通道的窄尺 寸與其它臺(tái)階式通道中的至少一個(gè)的第一通道的窄尺寸不同。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中，所述臺(tái)階式通道中的一個(gè)的第二通道的窄尺 寸與其它臺(tái)階式通道中的至少一個(gè)的第二通道的窄尺寸不同。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中，所述臺(tái)階式通道中的每一個(gè)包括在入口區(qū)域 和第一通道之間延伸的入口通道，并且其中，所述入口通道中的每一個(gè)的流體路徑長(zhǎng)度基 本相等。
35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一通道和第二通道的幾何尺寸選擇成 使流經(jīng)所述臺(tái)階式通道的流體在所述第一通道和第二通道中的線性流速基本上相等。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，過(guò)渡通道流體連接所述第一通道和第二通道， 并且其中，所述過(guò)渡通道的幾何尺寸選擇成使流經(jīng)所述臺(tái)階式通道的流體在所述第一通道 和所述過(guò)渡通道中的線性流速基本上相等。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中，所述過(guò)渡通道為基本上矩形的通道，其中，所 述過(guò)渡通道的寬度和高度的數(shù)學(xué)乘積沿所述過(guò)渡通道的從第一通道到第二通道的長(zhǎng)度基 本上恒定。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述臺(tái)階式通道的所有部分的幾何尺寸選擇 成使流經(jīng)所述臺(tái)階式通道的流體的線性流速在整個(gè)臺(tái)階式通道上基本上相等。
39.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一通道和第二通道的幾何尺寸選擇成 使所述第一通道的通流面積與所述第二通道的通流面積的比在0. 5和2之間。
40.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一臺(tái)階和所述第二臺(tái)階中的每一個(gè)由 所述分離元件的以直角相交的一對(duì)平面表面限定。
41.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一臺(tái)階和所述第二臺(tái)階中的至少一個(gè) 由所述分離元件的以在90和180度之間的角度相交的一對(duì)平面表面限定。
42.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一臺(tái)階由所述分離元件的平面表面限 定，所述平面表面與所述蓋和主體中的一個(gè)間隔開(kāi)等于橫跨所述平面表面的所述第一通道 的窄尺寸的距離。
43.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一通道和第二通道中的每一個(gè)的通流 面積為矩形。
44.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一通道和第二通道中的每一個(gè)的通流面積為半橢圓形。
45.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述分離元件限定至少三個(gè)臺(tái)階，所述至少三 個(gè)臺(tái)階在所述臺(tái)階式通道中沿從所述入口區(qū)域到所述出口區(qū)域的方向?yàn)橐来胃耐ǖ?限定邊界。
46.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述第一通道由所述分離元件的平面表面限 定邊界，所述平面表面基本上平行于所述主體和所述蓋中的一個(gè)的平面表面。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中，所述分離元件的平面表面的沿容積流體流方 向的長(zhǎng)度至少為所述第一臺(tái)階的窄尺寸的四倍。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中，所述平面表面沿垂直于容積流體流的方向的 寬度至少為所述第一通道的窄尺寸的1000倍。
49.一種分離顆粒的方法，所述方法包括在所述設(shè)備的入口區(qū)域處引入懸浮在流體中 的顆粒，其中所述設(shè)備包括主體、蓋和分離元件，所述主體和蓋限定容納所述分離元件的空間，所述空間具有入口區(qū)域和出口區(qū)域，并且所述分離元件具有第一臺(tái)階和第二臺(tái)階，并且限定流體連接所述入口區(qū)域和出口區(qū)域 的臺(tái)階式通道，所述臺(tái)階式通道包括由所述主體和所述蓋中的至少一個(gè)與所述第一臺(tái)階限定邊界的 第一通道，并且還包括由所述主體和所述蓋的至少一個(gè)與所述第二臺(tái)階限定邊界的第二通 道，所述第一通道具有窄尺寸，并且流體連接所述第二通道和所述入口區(qū)域；所述第二通道具有比所述第一通道的窄尺寸更窄的窄尺寸；和在所述出口區(qū)域處收集顆粒，由此將所述出口區(qū)域處的顆粒與不能進(jìn)入所述第二通 道的其它顆粒分離。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，在所述顆粒在所述入口區(qū)域處弓I入之后，沿從 所述入口區(qū)域向著所述出口區(qū)域的方向在所述臺(tái)階式通道中引起流體流。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，流體流通過(guò)重力引起。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述流體為氣體。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，流體流通過(guò)與所述入口區(qū)域流體連通的儲(chǔ)存 器中的靜液壓力引起。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，流體流利用與所述入口區(qū)域和所述出口區(qū)域 中的至少一個(gè)流體連通的泵引起。
55.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，控制通過(guò)所述泵引起的流體流的體積速率，以 在泵操作過(guò)程中保持所述入口區(qū)域和出口區(qū)域之間的壓降基本恒定。
56.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述顆粒為細(xì)胞。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述細(xì)胞懸浮于其中的流體為血液。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，所述血液為母血。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，所述血液在將所述細(xì)胞引入所述設(shè)備之前不 超過(guò)8小時(shí)取自對(duì)象。
60.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述細(xì)胞為活動(dòng)細(xì)胞。
61.在包括分析流經(jīng)窄通道的血樣的方法中，改進(jìn)之處包括在使所述血樣流經(jīng)所述窄 通道之前不超過(guò)6小時(shí)從相應(yīng)的對(duì)象收集血樣。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的改進(jìn)，其中，所述窄通道具有不大于約100微米的窄尺寸。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的改進(jìn)，其中，所述窄通道具有不大于約25微米的窄尺寸。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的改進(jìn)，其中，所述窄通道具有不大于約10厘米的窄尺寸。
65.根據(jù)權(quán)利要求61所述的改進(jìn)，包括在使所述血液流經(jīng)所述窄通道之前不超過(guò)2小 時(shí)從相應(yīng)的對(duì)象收集血樣。
66.一種確認(rèn)設(shè)備適當(dāng)裝配的方法，所述設(shè)備包括限定空間的主體和覆蓋所述空間的 蓋，其中，所述設(shè)備對(duì)于所述蓋和由所述主體限定的空間的壁之間的距離的變化具有低公 差，所述方法包括裝配蓋，所述蓋具有與限定所述空間的面相對(duì)的平直表面；隨后利用射線照射所述蓋的平直表面；和檢測(cè)由所述蓋反射或折射的射線的干涉圖樣，其中，所述干涉圖樣表示所述蓋中的彎 曲的位置和程度，并且允許確認(rèn)所述蓋的限定所述空間的面和由所述主體限定的所述空間 的壁之間的距離的變化是否在適當(dāng)公差內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及根據(jù)顆粒流經(jīng)臺(tái)階式通道的能力分離顆粒的設(shè)備。這些顆粒中的至少一些容納在由第一臺(tái)階限定邊界的通道中，但是這些顆粒中的至少一些不能通過(guò)由第二臺(tái)階限定邊界的更窄的通道，結(jié)果實(shí)現(xiàn)顆粒的分離。本文所述的設(shè)備和方法可用于分離多種類型的顆粒。例如，其可用于從母血分離胚胎樣細(xì)胞。
文檔編號(hào)G01N33/49GK102083997SQ200980121796
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者D·康茨, G·埃文斯, G·維恰 申請(qǐng)人:粒子分離技術(shù)股份有限公司