[發明專利]基于形狀的粒子分離的裝置和方法

有效

• 申請號: 201280059414.0
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103959069A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 迪諾·迪卡洛;馬赫多赫特·馬賽利;埃洛迭·索利耶
• 申請（專利權）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: G01N35/08
• 分類號: G01N35/08;G01N15/02;C12Q1/02;B01D43/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

相關申請

本申請要求于2011年9月30日提交的美國臨時專利申請號US61/541,934的優先權，和于2012年3月2日提交的美國臨時申請號US61/606,287的優先權，在此引入其全部內容以供參考。要求優先權符合美國法典35§119。

關于聯邦政府資助的研究或開發的聲明

本發明是由政府支持批準號0930501，榮獲美國國家科學基金會。政府對本發明具有一定權力。

技術領域

本發明的領域總體涉及用于分離和分選應用的微流體裝置。更具體地，本發明的領域涉及基于其各自形狀用于分離和分選粒子(顆粒，particle)的微流體裝置。

背景技術

已進行了各種嘗試，利用微流體用于細胞或微粒的連續分離。一些方法使微流體與外部施加的力場相結合。例如，已經嘗試基于電、磁、光、和聲的力來分離粒子。還有其它方法基于微通道里產生的被動流體力學(passive?hydrodynamics)。例如，已經提出了基于尺寸排阻原理操作的各種過濾器(如，堰式、橫流式)和膜。例如，Takagi等人，已開發出使用具有不對稱設置的多個分支通道的微通道的連續粒子分離技術。參見Takagi等，Continuous?particle?separation?in?a?microchannel?having?asymmetrically?arranged?multiple?branches，Lab?Chip，Jul；5(7)778-84(2005)。該方法提高微通道內使用層流的捏流分選(pinched?flow?fractionation，PFF)的分離方案。

Yamada等已經提出了一種利用流體力學過濾(HDF)用于粒子連續濃縮和分類的微流體裝置。該方法使用各種側通道以沿微流體通道壁對齊粒子。附加的下游選擇通道用于從主通道選擇性地提取不同粒子。參見Yamada等人，Hydrodynamic?filtration?for?on-chip?particle?concentration?and?classification?utilizing?microfluidics，Lab?Chip，Nov；5(11):1233-39(2005)。Choi等已開發了一種使用水電泳用于微粒子的微流體分離和定量技術，懸浮粒子在微結構誘發的壓力場影響下的運動。通過利用在微通道中傾斜的障礙物，可以產生側向壓力梯度，使得微粒可以沿由梯度誘發的側流偏轉和排列。參見Choi等人，Continuous?hydrophoretic?separation?and?sizing?of?microparticles?using?slanted?obstacles?in?a?microchannel，Lab?Chip，Jul；7(7):890-97(2007)。

Huang等人已提出了通過確定性側向位移(deterministic?lateral?displacement，DLD)的連續粒子分離方法。參見Huang等人，Continuous?Particle?Separation?Through?Deterministic?Lateral?Displacement，Science，Vol.304No.5673第987-990頁(2004年5月)。這項技術利用了在障礙物周圍的層流的非對稱分叉。粒子在其尺寸的基礎上確定性地選擇其路徑。其它方法基于離心分離。例如，Ookawara等人報道了使用具有2mm半圓半徑的200μm×170μm微通道進行離心分離，其中漿液粒子被定向到分叉通道的一個臂。參見Ookawara等人，K.Feasibility?Study?on?Concentrator?of?Slurry?and?Classification?of?Contained?Particles?by?Micro-Chennel，Chem.Eng.J.,v.101,171-178(2004)。最近，Di?Carlo等人已開發出一種慣性聚集、排列、和分離技術，以受控的方式在微流體通道內使粒子排列。參見Di?Carlo等，Continuous?inertial?focusing,ordering,and?separation?of?particles?in?microchannels.PNAS,104,48,18892-18897(2007)。