络相互连接的多个计算机上执行。适合于执行计算机程序模块的处理电路包括:例如通用和专用微处理器和任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。
[0159]应当注意的是，根据其它图示的实施方式，各种元件的取向可以改变，并且这种变型旨在由本发明所包含。
[0160]如在各种图示实施方式中所示，微流体芯片的构造和布置仅仅是说明性的。尽管在本发明中仅仅详细描述了一部分实施方式，但是许多修改(例如各种元件的尺寸、规格、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等等的改变)是可行的，而在实质上不脱离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。一些示出为整体形成的元件可以由多个部件或元件构造，元件的位置可以翻转或者其它改变，分立元件的属性或数目或位置可以改变或变化。任何处理、逻辑算计或方法步骤的次序或顺序可以改变或根据替选的实施方式重新排序。在各种图示的实施方式的设计、操作条件和布置方面的其它的替换、修改、改变和删减也可以进行，而不脱离本发明的范围。
【主权项】
1.一种微流体芯片，所述微流体芯片包括多个层，多个通道设置在所述多个层中，所述多个通道包括: 样本输入通道，具有待分离的成分的样本流体混合物被输入到所述样本输入通道中； 多条第一鞘状流体通道，鞘状流体被输入到所述多条第一鞘状流体通道中，所述多条第一鞘状流体通道在第一交叉点处与所述样本输入通道交叉，使得所述鞘状流体在至少两侧上压缩所述样本流体混合物，从而所述样本流体混合物变成由所述鞘状流体限制边界的相对较小、较窄的液流，同时在所述样本输入通道中维持层流； 多条第二鞘状流体通道，所述多条第二鞘状流体通道大体上具有与所述多条第一鞘状流体通道相同的规格，鞘状流体被输入到所述多条第二鞘状流体通道中，所述多条第二鞘状流体通道在所述样本输入通道的上方和下方大体上90度的第二方向上、在所述第一交叉点的下游的第二交叉点处与所述样本输入通道交叉，使得来自所述多条第二鞘状流体通道的所述鞘状流体压缩所述样本流体混合物，从而所述样本流体混合物中的所述成分被压缩并被取向在预定的方向上，同时仍然在所述样本输入通道中维持层流;以及 多条输出通道，所述多条输出通道起源于所述样本输入通道，所述多条输出通道将所述成分和所述鞘状流体移出所述微流体芯片。2.根据权利要求1所述的微流体芯片，还包括: 质询装置，所述质询装置在质询腔室中质询并识别在所述样本输入通道中的所述样本流体混合物中的所述成分，所述质询腔室设置在所述第二交叉点的下游。3.根据权利要求2所述的微流体芯片，还包括: 分离机构，所述分离机构通过使所述样本输入通道中的所述样本流体混合物的液流的轨迹移动、并将已移动的所述样本流体混合物的液流中的所选择的所述成分推入从所述质询腔室引导的所述多条输出通道中的一条输出通道中，而在所述质询腔室的下游分离所述样本流体混合物中所选择的所述成分。4.根据权利要求3所述的微流体芯片，还包括: 至少一个喷射腔室，所述至少一个喷射腔室容纳通过至少一个空气通风口引入到所述喷射腔室中的鞘状流体;以及 至少一条喷射通道，所述至少一条喷射通道连接到所述至少一个喷射腔室，所述至少一条喷射通道在所述质询腔室处进入所述样本输入通道。5.根据权利要求4所述的微流体芯片，其中，所述分离机构包括至少一个压电致动器组件，所述至少一个压电致动器组件设置在所述样本输入通道的至少一侧上。6.根据权利要求5所述的微流体芯片，其中，所述压电致动器组件为外部堆叠的压电致动器组件。7.根据权利要求6所述的微流体芯片，还包括: 膜片，所述膜片覆盖每一个所述喷射腔室;并且 其中，所述外部堆叠的压电致动器组件与所述膜片对准并使所述膜片移动，以将所述喷射腔室中的所述鞘状流体驱动到所述样本输入通道中，以使所述样本输入通道中的所述样本流体混合物的所述液流的所述轨迹移动到所述多条输出通道中的一条输出通道中。8.根据权利要求7所述的微流体芯片，其中，所述外部堆叠的压电致动器组件设置在微流体芯片保持器中。9.根据权利要求7所述的微流体芯片，还包括: 连接到所述压电致动器组件的电子电路，所述电子电路放大由来自与所述膜片接触的所述压电致动器的阻力所生成的电信号。10.根据权利要求9所述的微流体芯片，其中，来自所述压电膜的电信号表明通过所述外部堆叠的压电致动器组件生成多少所述应变。11.根据权利要求9所述的微流体芯片，其中，当在所述压电致动器与所述膜片之间形成接触时，自动开启接触的指示器。12.根据权利要求11所述的微流体芯片，其中，当所述电信号超过设定的阈值时，所述电信号激活所述指示器。13.根据权利要求12所述的微流体芯片，其中，所述接触的指示器包括光、声、触觉或其任何组合。14.根据权利要求5所述的微流体芯片，其中，所述压电致动器组件包括: 柔性膜片，所述柔性膜片覆盖所述喷射腔室；以及 压电材料，所述压电材料通过粘接机构黏合在所述膜片的顶表面上。15.根据权利要求14所述的微流体芯片，其中，当在所述压电致动器组件的电极的两端施加电压时，所述柔性膜片弯曲到所述喷射腔室中，并将所述鞘状流体从所述喷射腔室挤压到所述样本输入通道中，以使所选择的所述成分偏转到所述多条输出通道中的一条输出通道中。16.根据权利要求4所述的微流体芯片，其中，当所述喷射通道连接到所述样本输入通道时，所述喷射通道成锥形。17.根据权利要求1所述的微流体芯片，还包括: 设置在所述多条输出通道的端部处的多个输出口。18.根据权利要求17所述的微流体芯片，其中，所述多条输出通道的规格从所述样本输入通道起增大。19.根据权利要求18所述的微流体芯片，还包括: 设置在所述微流体芯片的底边缘处的、用于隔开所述多个输出口的多个缺口。20.根据权利要求2所述的微流体芯片，其中，所述样本输入通道和所述多条鞘状通道设置在所述微流体芯片的一个或多个平面中。21.根据权利要求2所述的微流体芯片，其中，所述样本输入通道和所述多条鞘状通道设置在所述微流体芯片的一个或多个结构层中或设置在所述微流体芯片的结构层与结构层之间。22.根据权利要求20所述的微流体芯片，其中，所述多条鞘状通道中的至少一者设置在与设置有所述样本输入通道的平面不同的平面中。23.根据权利要求21所述的微流体芯片，其中，所述多条鞘状通道中的至少一者设置在与设置有所述样本输入通道的结构层不同的结构层中。24.根据权利要求1所述的微流体芯片，其中，所述样本输入通道在进入与所述多条鞘状通道的所述第一交叉点中的入口点处成锥形。25.根据权利要求2所述的微流体芯片，其中，所述样本输入通道成锥形进入所述质询腔室中。26.根据权利要求1所述的微流体芯片，其中，在所述第一交叉点或所述第二交叉点中的至少一者处，所述多条鞘状流体通道在进入所述样本输入通道中的入口点处成锥形。27.根据权利要求21所述的微流体芯片，其中，所述质询腔室包括穿过所述微流体芯片中的所述结构层切割的开口；以及 其中，顶部窗口被配置成容纳在所述结构层中的至少一层中的开口中的第一覆盖物；以及 底部窗口被配置成容纳在所述结构层中的至少一层中的开口中的第二覆盖物。28.根据权利要求20所述的微流体芯片，其中，所述质询腔室包括穿过所述微流体芯片中的所述平面切割的开口；以及 其中，顶部窗口被配置成容纳在所述微流体芯片的所述平面中的至少一个平面中的开口中的第一覆盖物；以及 底部窗口被配置成容纳在所述微流体芯片的所述平面中的至少一个平面中的开口中的第二覆盖物。29.根据权利要求2所述的微流体芯片，其中，所述质询装置包括光源，所述光源配置成发出穿过第一覆盖物的光束，以照射并刺激所述样本流体混合物中的所述成分;并且 其中，由所述光束所诱发的发射光穿过第二覆盖物并被物镜接收。30.根据权利要求27所述的微流体芯片，其中，所述质询装置包括光源，所述光源配置成发出穿过所述微流体芯片的结构层的光束，以照射并刺激所述样本流体混合物中的所述成分;并且 其中，由所述光束所诱发的发射光被物镜接收。31.根据权利要求28所述的微流体芯片，其中，所述质询装置包括光源，所述光源配置成发出穿过所述微流体芯片的所述平面的光束，以照射并刺激所述样本流体混合物中的所述成分;并且 其中，由所述光束所诱发的发射光被物镜接收。32.根据权利要求30所述的微流体芯片，其中，被所述物镜接收的所述发射光被转换成触发所述压电致动器组件的电信号。33.根据权利要求31所述的微流体芯片，其中，被所述物镜接收的所述发射光被转换成触发所述压电致动器组件的电信号。34.根据权利要求1所述的微流体芯片，其中，所述样本流体混合物或所述鞘状流体中的一者被栗送装置栗送到所述微流体芯片中。35.根据权利要求1所述的微流体芯片，其中，外部管道将流体传递到所述微流体芯片。36.根据权利要求1所述的微流体芯片，其中，所述成分为细胞。37.根据权利要求36所述的微流体芯片，其中，待分离的所述细胞包括以下中的至少一者:与没有活力的且非活动的精子分离的有活力的且活动的精子;按照性别和其它性别分类变型方式分离的精子;从细胞群中分离的干细胞;与包括精子细胞的没有标签的细胞分离的一个或多个有标签的细胞;通过期望的或非期望的特性进行区分的包括精子细胞的细胞;根据规定的特征在核DNA中分离的基因；基于表面标记分离的细胞;基于膜完整性或生存能力分离的细胞;基于潜在的或预测的生殖状态分离的细胞;基于冷冻后存活的能力分离的细胞;与污染物或碎片分离的细胞;与受损细胞分离的健康细胞;血浆混合物中与白细胞和血小板分离的红细胞;或者与任何其它细胞成分分离成对应部分的任何细胞。38.根据权利要求1所述的微流体芯片，其中，已分离的所述成分被移动到所述多条输出通道中的一条输出通道中，并且未被选择的成分穿过所述多条输出通道中的另一条输出通道而流出。39.根据权利要求34所述的微流体芯片，还包括: 计算机，所述计算机控制将所述样本流体混合物或所述鞘状流体中的所述一者栗送到所述微流体芯片中。40.根据权利要求27所述的微流体芯片，还包括: 计算机，所述计算机显示在由CCD照相机所捕获的视野中的所述成分，所述CCD照相机设置在所述微流体芯片中的所述开口之上。41.根据权利要求28所述的微流体芯片，还包括: 计算机，所述计算机显示在由CCD照相机所捕获的视野中的所述成分，所述CCD照相机设置在所述微流体芯片中的所述开口之上。42.一种微流体芯片系统，包括: 装载在微流体芯片盒上的微流体芯片，所述微流体芯片盒安装在微流体芯片保持器上，所述微流体芯片具有用于将样本流体引入到所述微流体芯片中的样本输入口，以及用于将鞘状流体引入到所述微流体芯片中的鞘状输入口 ；以及 栗送机构，所述栗送机构将所述样本流体从储液器栗送到所述微流体芯片的所述样本输入口中，并且将所述鞘状流体栗送到所述微流体芯片的所述鞘状输入口中。43.一种取向并分离流体混合物中的成分的方法，所述方法包括: 将包含成分的样本流体混合物输入到微流体芯片的样本输入通道中； 将鞘状流体输入到所述微流体芯片的多条第一鞘状流体通道中，在所述多条第一鞘状流体通道与所述样本输入通道的第一交叉点处，来自所述第一鞘状流体通道的所述鞘状流体结合所述样本输入通道中的所述样本流体混合物； 其中，来自所述第一鞘状流体通道的所述鞘状流体在一个方向上压缩所述样本输入通道中的所述样本流体混合物，以使所述样本流体混合物中的所述成分围绕所述样本输入通道的中心聚焦；以及 将鞘状流体输入到所述微流体芯片的多条第二鞘状流体通道中，在所述第一交叉点的下游，在所述多条第二鞘状流体通道与所述样本输入通道的第二交叉点处，来自所述多条第二鞘状通道的所述鞘状流体结合所述样本输入通道中的所述样本流体混合物； 其中，在所述第二交叉点处，来自所述多条第二鞘状流体通道的所述鞘状流体还在第二方向上压缩所述样本流体混合物，使得在所述成分流经所述样本输入通道时，将所述成分聚焦并对准所述样本输入通道在宽度和深度上的中心；以及 其中，所述鞘状流体对所述成分施加作用，以在所述成分流经所述样本流体通道时将所述成分压缩并取向在所选择的方向上。
【专利摘要】一种微流体芯片通过两步式聚焦使样本流体混合物中的成分取向并分离，其中鞘状流体在一个方向上压缩样本输入通道中的样本流体混合物，使得样本流体混合物变成由鞘状流体限制边界的较窄的液流，并通过在更下游处使鞘状流体在第二方向上压缩样本流体混合物，使得成分被压缩并被取向在所选择的方向上，从而以单行的形式穿过质询腔室，用以通过各种方法来识别和分离。分离机构利用设置在微流体芯片保持器上的外部堆叠的压电致动器组件、或芯片上的压电致动器组件，以使致动器组件由电信号触发，以致动在样本输入通道的任一侧上的喷射腔室，以将样本输入通道中已选择的成分喷射到输出通道的一者中。
【IPC分类】G01N21/00
【公开号】CN105556279
【申请号】CN201380079634
【发明人】夏铮, 瑜·周, 约翰·拉尔森, 国成·邵, 谢恩·皮特森, 马乔里·弗斯特
【申请人】普里米欧姆遗传学（英国）有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2013年7月16日
【公告号】EP3022544A1, WO2015009284A1