收集器架构布局设计的制作方法
【专利说明】收集器架构布局设计
【背景技术】
[0001] 罕见细胞，诸如循环肿瘤细胞等，可能由于其在血液样品中相对较低的丰度而难W捕捉。循环肿瘤细胞的分离和分析对于确定肿瘤的起源或理解肿瘤转移的过程可能十分 重要。罕见细胞，如循环肿瘤细胞等，是脆弱的。本公开内容提供了用于运样的罕见细胞的 分离的新方法。
【发明内容】
[0002] 在一个方面，本公开内容提供了一种微流体通道。该通道包括：所述通道内的多个 微结构；W及多个旋满（vortex)区域，在该旋满区域处响应于流体流动而生成一个或多个 旋满，其中每个旋满区域基本上不含所述多个微结构并且包含至少一个圆柱形容积，该圆 柱形容积具有（1)所述通道的高度和（2)具有至少为所述通道的宽度的10%的直径的基 部，其中所述微流体通道涂有不结垢层和一组结合部分，该组结合部分被配置用于选择性 地结合感兴趣的颗粒。
[0003] 在一些实施方式中，所述基部具有至少为所述通道的宽度的20%的直径。在一些 实施方式中，所述多个旋满区域沿着所述通道的长度定位成回文图案。在一些实施方式中， 所述多个旋满区域沿着所述通道的长度定位成重复图案。在一些实施方式中，所述多个微 结构布置成彼此基本平行的多个列，并且其中所述多个列中的每个列包括列长度，所述列 长度等于从该列中的第一微结构的最外边缘到最后一个微结构的最外边缘的距离。在一 些实施方式中，所述多个列包括具有第一长度的列和具有大于所述第一长度的第二长度的 列，并且其中所述第一长度等于或小于所述第二长度的80 %。在一些实施方式中，所述多个 列包括具有第一长度的列和具有大于所述第一长度的第二长度的列，并且其中每个具有所 述第一长度的列与至少另一具有所述第一长度的列相邻。在一些实施方式中，所述通道包 括沿着平行于通道宽度的轴测量的微结构的末端之间的最小距离W及沿着平行于所述通 道宽度的轴测量的微结构的末端之间的最大距离，并且其中所述最小距离等于或小于所述 最大距离的50%。
[0004] 在另一方面，提供了一种微流体通道，其具有通道宽度、通道高度W及从所述通道 的入口延伸到出口的通道长度，其中所述微流体通道包括安置于其中的多个微结构。所述 通道包括：第一区，其包括所述通道高度、所述通道长度、等于或小于所述通道宽度的40% 的宽度，其中所述第一区包括所述多个微结构中的60%或更多；W及第二区，其位于所述 第一区之外。 阳0化]在一些实施方式中，所述第二区包括所述多个微结构中的10%或更多。在一些实 施方式中，所述第二区基本上不含所述多个微结构。在一些实施方式中，所述第二区包括 所有微结构体积的少于10%。在一些实施方式中，沿着所述通道长度W规则间隔生成一个 或多个旋满。在一些实施方式中，所述第一区与所述通道的壁是等距的。在一些实施方式 中，所述多个微结构沿着所述通道长度布置成重复图案。在一些实施方式中，所述多个微 结构布置成彼此基本平行的多个列，并且其中所述多个列中的每个列包括列长度，所述列 长度等于从所述列中的第一微结构的最外边缘到最后一个微结构的最外边缘的距离。在 一些实施方式中，所述多个列包括具有第一长度的列和具有大于所述第一长度的第二长度 的列，并且其中所述第一长度等于或小于所述第二长度的80 %。在一些实施方式中，所述 多个列包括具有第一长度的列和具有大于所述第一长度的第二长度的列，并且其中每个具 有所述第一长度的列与至少另一具有所述第一长度的列相邻。在一些实施方式中，所述第 二区是不连续的。在一些实施方式中，所述多个微结构位于所述第一区中的百分比取决于 第-一应内的微結构的数目 在-些实施方式中，其中所述多个微结构位于臟第-区中的百 第一应内的微結构的体积勿比取决于通道内的微结构巧总体积0
[0006] 在另一方面，本公开内容提供了一种微流体通道，其包括多个微结构，所述多个微 结构布置于所述通道的上表面上从而形成沿着所述通道的侧面的无微结构的区域，其中所 述上表面具有至少25%无微结构的表面积；并且所述通道的表面包括不结垢组合物。在一 些实施方式中，所述无微结构区域沿着所述通道的壁对称布置。在一些实施方式中，所述通 道包括至少100个微结构。在一些实施方式中，所述微结构布置在所述通道的中央区域中。 在一些实施方式中，所述微结构在所述通道内布置成对称图案。在一些实施方式中，第一无 微结构区域与处于上游或下游的第二无微结构区域由至少一列微结构分隔开。在一些实施 方式中，所述第一无微结构区域和所述通道内的与所述第一无微结构区域对称的第二无微 结构区域由单一微结构分隔开。在一些实施方式中，所述通道包括布置成列的微结构，在每 列具有1至20个微结构。在一些实施方式中，所述无微结构区域是Ξ角形的。在一些实施 方式中，所述无微结构区域是矩形的。在一些实施方式中，所述无微结构区域的长度在具有 最大数目的微结构的列中的微结构的最外边缘之间延伸。在一些实施方式中，所述无微结 构区域的中点位于具有最小数目的微结构的列处。在一些实施方式中，所述无微结构区域 在所述通道内布置成对称图案。在一些实施方式中，所述不结垢组合物覆盖所述微结构和 与所述微结构相对的通道壁。在一些实施方式中，所述不结垢组合物包括脂质层。在一些 实施方式中，所述脂质层包括单层、双层、脂质体或其任何组合。在一些实施方式中，所述不 结垢组合物包括结合部分。
[0007] 在一个方面，本公开内容提供了一种微流体通道，其包括：多个微结构，所述多个 微结构在所述通道内布置成多个列，其中：每个C列中的微结构的数目不同于C-1列中的微 结构的数目和C+1列中的微结构的数目，其中一列中的微结构的最小数目为m，而一列中的 微结构的最大数目为n，其中n-m大于或等于2,并且其中每C-1列至c+n列中的微结构的 数目反复地从m增大到η并继而减小回m，并且其中m等于1或者η大于或等于3。在一些 实施方式中，所述微结构的至少一个子集邻接所述通道的第一侧W及所述通道的上表面。 在一些实施方式中，列的数目大于10。在一些实施方式中，列的数目大于30。在一些实施 方式中，一列在该列的最外侧微结构的末端之间跨越所述通道的至少75%。在一些实施方 式中，所述通道具有至少1mm的宽度。在一些实施方式中，所述通道具有至少3mm的宽度。 在一些实施方式中，所述微结构是楠圆形的。在一些实施方式中，一列中的微结构彼此分隔 开至少200微米的距离。在一些实施方式中，增大和减小的图案重复至少10次。在一些实 施方式中，所述微结构不穿越整个通道。在一些实施方式中，所述微结构布置于所述通道的 顶棚中。在一些实施方式中，所述通道沿着所述列具有均匀的宽度。在一些实施方式中，所 述微流体通道具有大于1000微米但小于10000微米的宽度。在一些实施方式中，所述微结 构具有不均匀的形状。在一些实施方式中，m为2。在一些实施方式中，η为3。在一些实 施方式中，η为4。在一些实施方式中，微结构的数目随着每个相继的列而逐渐变小或变大。 在一些实施方式中，微结构的数目每隔两列逐渐变小或变大。在一些实施方式中，所述微结 构具有圆润边角。在一些实施方式中，所述微结构具有锐利边角。在一些实施方式中，所述 微结构为楠圆形，并且定向成较长尺寸垂直于穿过所述通道的流动方向。在一些实施方式 中，所述列分隔开至少250或350微米。在一些实施方式中，所述列内的所述微结构分隔开 至少100或150微米。在一些实施方式中，所述微结构的宽度为至少100或140微米。在 一些实施方式中，所述微结构的长度为至少500或900微米。在一些实施方式中，所述微结 构具有至少10或20微米的深度。在一些实施方式中，所述通道比所述微结构深至少20微 米。在一些实施方式中，所述微结构向所述通道中延伸不超过所述通道的深度的一半。在 一些实施方式中，所述通道包括不结垢组合物。在一些实施方式中，所述不结垢组合物覆盖 所述微结构和与所述微结构相对的通道壁。在一些实施方式中，所述不结垢组合物包括脂 质层。在一些实施方式中，所述脂质层包括单层、双层、脂质体或其任何组合。在一些实施 方式中，所述不结垢组合物包括结合部分。在一些实施方式中，所述微结构中之一包含结合 的细胞。在一些实施方式中，所述结合的细胞由结合部分结合至所述通道。在一些实施方 式中，所述细胞是罕见细胞。在一些实施方式中，所述细胞是循环肿瘤细胞。
[0008] 在一个方面，本公开内容提供了一种微流体通道，其包括：多个微结构，所述多个 微结构在所述通道内布置成多个列，其中：C列中的微结构的最小数目为m，而C'列中的微 结构的最大数目为η;微结构的数目在m与η之间逐渐变大，并继而在η与m之间逐渐变小； 至少两个或更多个相邻的列具有相同数目的微结构；并且n-m大于2。在一些实施方式中， 所述微结构的至少一个子集邻接所述通道的第一侧W及所述通道的上表面。在一些实施方 式中，列的数目大于10。在一些实施方式中，列的数目大于30。在一些实施方式中，一列在 该列的最外侧微结构的末端之间跨越所述通道的至少75%。在一些实施方式中，所述通道 具有至少1mm的宽度。在一些实施方式中，所述通道具有至少3mm的宽度。在一些实施方 式中，所述微结构是楠圆形的。在一些实施方式中，一列中的微结构彼此分隔开至少200微 米的距离。在一些实施方式中，增大和减小的图案重复至少10次。在一些实施方式中，所 述微结构不穿越整个通道。在一些实施方式中，所述微结构布置于所述通道的顶棚中。在 一些实施方式中，所述通道沿着所述列具有均匀的宽度。在一些实施方式中，所述微流体通 道具有大于1000微米但小于10000微米的宽度。在一些实施方式中，所述微结构具有不均 匀的形状。在一些实施方式中，所述具有相同数目的微结构的两个或更多个相邻的列各自 具有数目为m的微结构。在一些实施方式中，所述具有相同数目的微结构的两个或更多个 相邻的列具有数目不为m的微结构。在一些实施方式中，m为2。在一些实施方式中，η为 3。在一些实施方式中，η为4。在一些实施方式中，微结构的数目随着每个相继的列而逐渐 变小或变大。在一些实施方式中，微结构的数目每隔两列逐渐变小或变大。在一些实施方 式中，所述微结构具有圆润边角。在一些实施方式中，所述微结构具有锐利边角。在一些实 施方式中，所述微结构为楠圆形，并且定向成较长尺寸垂直于穿过所述通道的流动方向。在 一些实施方式中，所述列分隔开至少250或350微米。在一些实施方式中，所述列内的所述 微结构分隔开至少100或150微米。在一些实施方式中，所述微结构的宽度为至少100或 140微米。在一些实施方式中，所述微结构的长度为至少500或900微米。在一些实施方 式中，所述微结构具有至少10或20微米的深度。在一些实施方式中，所述通道比所述微结 构深至少20微米。在一些实施方式中，所述微结构向所述通道中延伸不超过所述通道的深 度的一半。在一些实施方式中，所述通道包括不结垢组合物。在一些实施方式中，所述不结 垢组合物覆盖所述微结构和与所述微结构相对的通道壁。在一些实施方式中，所述不结垢 组合物包括脂质层。在一些实施方式中，所述脂质层包括单层、双层、脂质体或其任何组合。 在一些实施方式中，所述不结垢组合物包括结合部分。在一些实施方式中，所述微结构中之 一包含结合的细胞。在一些实施方式中，所述结合的细胞由结合部分结合至所述通道。在 一些实施方式中，所述细胞是罕见细胞。在一些实施方式中，所述细胞是循环肿瘤细胞。
[0009] 在一个方面，本公开内容提供了一种微流体通道，其包括所述通道内的微结构的 回文微结构图案，其中所述回文微结构图案包括安置于多个列内的多个微结构，其中m为 一列中的微结构的最小数目，其中X为一列中的微结构的最大数目，其中所述回文微结构 图案在所述通道中重复其自身，其中x-m等于或大于2。
[0010] 在一个方面，本公开内容提供了一种微流体通道，其包括：多个微结构，所述多个 微结构布置于所述通道内的上表面上，其中：所述微结构包括第一大小的微结构和第二大 小的微结构，其中所述第一大小的微结构具有比所述第二大小的微结构的任何尺寸更大的 尺寸；其中所述多个微结构布置成列，每个列被指定为C-1到c+n;其中所述列中的第一大 小的微结构的数目在m与η之间交替，其中n-m大于或等于1 ;并且其中具有少于η个第一 大小的微结构的列进一步包括靠近所述微流体通道的壁的一个或多个第二大小的微结构。 在一些实施方式中，所述列包括一系列的10个或更多个列。在一些实施方式中，所述微结 构的至少一个子集邻接所述通道的第一侧W及所述通道的上表面。在一些实施方式中，列 的数目大于10。在一些实施方式中，列的数目大于30。在一些实施方式中，一列在该列的最 外侧微结构的末端之间跨越所述通道的至少75%。在一些实施方式中，所述通道具有至少 1mm的宽度。在一些实施方式中，所述通道具有至少3mm的宽度。在一些实施方式中，所述 微结构是楠圆形的。在一些实施方式中，一列中的微结构彼此分隔开至少200微米的距离。 在一些实施方式中，所述图案重复至少10次。在一些实施方式中，所述微结构不穿越整个 通道。在一些实施方式中，所述微结构布置于所述通道的顶棚中。在一些实施方式中，所述 通道沿着所述列具有均匀的宽度。在一些实施方式中，所述微流体通道具有大于1000微米 但小于10000微米的宽度。在一些实施方式中，所述微结构具有不均匀的形状。在一些实 施方式中，m为2并且η为3。在一些实施方式中，m为3并且η为4。在一些实施方式中， 具有数目为m的微结构的列的数目至少重复两次，而随后是具有数目为η的微结构的相同 数目的列。在一些实施方式中，所述微结构具有圆润边角。在一些实施方式中，所述微结构 具有锐利边角。在一些实施方式中，所述微结构为楠圆形，并且定向成较长尺寸垂直于穿过 所述通道的流动方向。在一些实施方式中，所述列分隔开至少250或350微米。在一些实 施方式中，所述列内的所述微结构分隔开至少100或150微米。在一些实施方式中，所述微 结构的宽度为至少100或140微米。在一些实施方式中，所述微结构的长度为至少500或 900微米。在一些实施方式中，所述微结构具有至少10或20微米的深度。在一些实施方式 中，所述通道比所述微结构深至少20微米。在一些实施方式中，所述微结构向所述通道中 延伸不超过所述通道的深度的一半。在一些实施方式中，所述通道包括不结垢组合物。在 一些实施方式中，所述不结垢组合物覆盖所述微结构和与所述微结构相对的通道壁。在一 些实施方式中，所述不结垢组合物包括脂质层。在一些实施方式中，所述脂质层包括单层、 双层、脂质体或其任何组合。在一些实施方式中，所述不结垢组合物包括结合部分。在一些 实施方式中，所述微结构中之一包含结合的细胞。在一些实施方式中，所述结合的细胞由结 合部分结合至所述通道。在一些实施方式中，所述细胞是罕见细胞。在一些实施方式中，所 述细胞是循环肿瘤细胞。
[0011] 在一个方面，本公开内容提供了一种微流体系统，其包括多个微通道，所述多个微 通道彼此平行地流体禪合起来，其中所述微流体通道选自本公开内容的任何微流体通道。
[0012] 在一个方面，本公开内容提供了一种用于结合细胞的方法，其包括：使包含感兴趣 的颗粒的生物样品流动穿过本公开内容的微流体通道；W及将所述感兴趣的颗粒结合至所 述微结构。在一些实施方式中，所述流动包括至少2. 5mm/s的线速度。在一些实施方式中， 所述流动包括至多4mm/s的线速度。在一些实施方式中，所述方法进一步包括从所述微结 构释放所述感兴趣的颗粒。在一些实施方式中，所述释放包括使气泡穿过所述通道，从而生 成释放的感兴趣的颗粒。在一些实施方式中，所述释放的感兴趣的颗粒是活的。在一些实 施方式中，所述方法进一步包括收集所述释放的感兴趣的颗粒。在一些实施方式中，所述释 放移除大于70%的结合的感兴趣的颗粒。在一些实施方式中，所述流动包括在包含最小数 目的微结构的列的末端之间创造出旋满。在一些实施方式中，所述旋满增大所述感兴趣的 颗粒与所述微结构的结合。在一些实施方式中，与不具有微结构结构的微流体通道相比，所 述旋满使细胞与微结构的接触增大至少30%。在一些实施方式中，与不具有微结构的微流 体通道相比，所述旋满使细胞与微结构的接触增大至少70%。在一些实施方式中，所述旋 满是逆时针旋满。在一些实施方式中，所述旋满是顺时针旋满。在一些实施方式中，所述旋 满水平于样品穿过所述通道的流动方向。在一些实施方式中，所述旋满垂直于样品穿过所 述通道的流动方向。在一些实施方式中，所述旋满包括两个维度上的流体矢量。在一些实 施方式中，所述旋满包括Ξ个维度上的流体矢量。在一些实施方式中，所述旋满包括两个旋 满。在一些实施方式中，所述两个旋满彼此垂直。在一些实施方式中，所述旋满包括旋满的 两个部分，其中旋满的一个部分顺时针流动，并且旋满的一个部分逆时针流动，并且其中所 述两个部分共享公共流动路径。
[0013] 在一个方面，本公开内容提供了一种用于在微流体通道中创造流体动力学的方 法，其包括：通过使包含感兴趣的颗粒的生物样品流动穿过本公开内容的微流体通道而生 成旋满。在一些实施方式中，所述流动包括至少2. 5mm/s的线速度。在一些实施方式中，所 述流动包括至多4mm/s的线速度。在一些实施方式中，所述方法进一步包括将感兴趣的颗 粒结合至所述微流体通道。在一些实施方式中，所述方法进一步包括从所述微结构释放所 述感兴趣的颗粒。在一些实施方式中，所述旋满位于包括最少数目的微结构的列的末端之 间。在一些实施方式中，所述旋满增大所述感兴趣的颗粒与所述微结构的结合。在一些实 施方式中，与不具有微结构结构的微流体通道相比，所述旋满使细胞与微结构的接触增大 至少30%。在一些实施方式中，所述旋满增大细胞移动，从而导致与不具有微结构的微流体 通道相比，细胞与微结构的接触增大至少70%。在一些实施方式中，所述旋满是逆时针旋 满。在一些实施方式中，所述旋满是顺时针旋满。在一些实施方式中，所述旋满水平于样品 穿过所述通道的流动方向。在一些实施方式中，所述旋满垂直于样品穿过所述通道的流动 方向。在一些实施方式中，所述旋满包括两个维度上的流体矢量。在一些实施方式中，所述 旋满包括Ξ个维度上的流体矢量。在一些实施方式中，所述旋满包括两个旋满。在一些实 施方式中，所述两个旋满彼此垂直。在一些实施方式中，所述旋满包括旋满的两个部分，其 中旋满的一个部分顺时针流动，并且旋满的一个部分逆时针流动，并且其中所述两个部分 共享公共流动路径。在一些实施方式中，所述旋满与另一旋满相互作用。
[0014] 在一个方面，本公开内容提供了一种微流体通道，其包括：多个微结构，所述多个 微结构在所述通道内布置成多个列，其中：每个C列中的微结构的深度不同于C-1列中的微 结构的深度和C+1列中的微结构的深度，其中一列中的微结构的最小深度为X，并且一列中 的微结构的最大深度为y，其中每个C-1列至c+n列中的微结构的数目反复地从m增大到n， 并继而减小回m，并且其中m等于1或者η大于或等于3。在一个方面，本公开内容提供了 一种微流体通道，其包括：多个微结构，所述多个微结构在所述通道中布置成多个列，其中： C列中的微结构的最小深度为X，并且C'列中的微结构的最大深度为y;微结构的深度在X 与y之间逐渐变大，并继而在y与X之间逐渐变小；并且至少两个或更多个相邻的列具有相 同的微结构深度。在一个方面，本公开内容提供了一种微流体通道，其包括：多个微结构，所 述多个微结构布置于所述通道内的上表面上，其中：所述微结构包括第一大小的微结构和 第二大小的微结构，其中所述第一大小的微结构具有比所述第二大小的微结构的任何尺寸 更大的尺寸；其中所述多个微结构布置成列，所述列各自被指定为C-1至c+n;其中所述列 中的第一大小的微结构的深度在X与y之间交替；并且其中具有少于η个第一大小的微结 构的列进一步包括靠近所述微流体通道的壁的一个或多个第二大小的微结构。在一些实施 方式中，所述最小深度X至少为10微米。在一些实施方式中，所述最大深度y至少为40微 米。在一些实施方式中，深度X与y之间的差异至少为10微米。在一些实施方式中，深度X 与y之间的差异至多为30微米。在一些实施方式中，所述最小深度X至多为所述通道的深 度的50%。在一些实施方式中，所述最大深度y至少为所述通道的深度的50%。在一些实 施方式中，所述微结构的深度在列内改变。在一些实施方式中，所述微结构到所述通道中的 深度的尺寸在列的末端处最长。在一些实施方式中，所述微结构到所述通道中的深度在列 的中部最短。在一些实施方式中，所述微结构到所述通道中的深度在列的末端处最短。在 一些实施方式中，所述微结构的深度在列的中部最长。在一些实施方式中，增大和减小的图 案重复至少10次。在一些实施方式中，所述微结构不穿越整个通道。在一些实施方式中， 所述微结构布置于所述通道的顶棚中。在一些实施方式中，所述通道沿着所述列具有均匀 的宽度。在一些实施方式中，微结构的数目随着每个相继的列而逐渐变小或变大。在一些 实施方式中，微结构的数目每隔两列逐渐变小或变大。在一些实施方式中，所述通道包括不 结垢组合物。在一些实施方式中，所述不结垢组合物包括脂质层。在一些实施方式中，所述 脂质层包括单层、双层、脂质体或其任何组合。在一些实施方式中，所述不结垢组合物包括 结合部分。在一些实施方式中，所述微结构中之一包含结合的细胞。在一些实施方式中，所 述结合的细胞由结合部分