用于高通量纯化的方法和设备
1.本技术是申请日为2014年03月14日，申请号为201480028571.4，发明名称为“用于高通量纯化的方法和设备”的申请的分案申请。交叉引用
2.本技术要求提交于2013年3月15日的美国临时专利申请号61/799,835以及提交于2014年2月12日的美国临时专利申请号61/939,044的权益，上述申请的全部内容通过引用并入于此。发明背景
3.需要用于使用诸如微流体设备等设备进行高通量颗粒分离的改进的方法。而且，对于在冷藏之前从g
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csf动员的外周血(pbsc)、骨髓(bm)以及尤其是脐带血(ucb)中排除红细胞并回收白细胞的迅速、高效的方法的需求十分关键而却未被满足。红细胞从移植物中的不完全移除可能增大造血干细胞移植中的有害副作用的风险，而活的白细胞和cd34 细胞的不良回收可能降低移植成功率并限制可治疗的患者群体。
技术实现要素：
4.在一方面，本文描述了一种用以移除红细胞和纯化白细胞的高效系统，其可以提高ucb和其他移植物的质量，从而显著改善患者治疗效果。
5.在一方面，提供了一种纯化具有至少预定大小的第一颗粒的方法，所述方法包括：(a)将至少10ml的样品施加至设备，所述样品包含具有至少所述预定大小的所述第一颗粒，以及(b)使至少10ml的所述样品以至少1ml/min的速率流过所述设备，其中所述设备包括布置成行的障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使具有至少所述第一预定大小的所述第一颗粒偏转至第一出口而使样品中小于所述预定大小的第二颗粒偏转至第二出口，从而纯化具有至少所述预定大小的所述第一颗粒。所述样品可以是血液样品。所述血液样品可以包括脐带血样品或胎盘脐带血样品。所述样品可以包括外周血。所述外周血可以包括g
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csf动员的外周血。所述样品可以包括骨髓。具有至少所述预定大小的所述第一颗粒可以包括细胞。具有至少所述预定大小的所述第一颗粒可以包括白细胞。所述白细胞可以包括cd34 细胞。所述方法还可以包括使用纯化的白细胞来诊断淋巴瘤或白血病。
6.具有至少所述预定大小的所述第一颗粒可以包括干细胞。所述干细胞可以包括外周血干细胞(pbsc)。所述干细胞可以是造血干细胞(hsc)。所述hsc可以包括cd34 /cd45 hsc。
7.所述方法还可以包括在受试者体内移植所述纯化的干细胞。
8.所述第二颗粒可以包括红细胞。具有至少所述预定大小的所述纯化的第一颗粒可以为至少90％纯度。具有至少所述预定大小的所述纯化的第一颗粒可以包括所述样品中的所述第一颗粒的至少90％。所述纯化的细胞的至少90％可以是活的。所述第一颗粒可以包括细胞毒性t细胞、抗原特异性t细胞、调节性t细胞、自然杀伤t细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞、调节性b细胞或调节性巨噬细胞。所述第一颗粒或第二颗粒可以包括血小板、红细胞、
粒细胞或淋巴细胞。所述第一颗粒可以包括藻类、酵母菌、细菌或病毒。所述第一颗粒可以包括癌细胞。
9.在一些情况下，可以将至少100ml的样品施加至所述设备。在一些情况下，可以将至少300ml的样品施加至所述设备。所述流动可以包括使所述样品以至少1ml/min的速率流过所述设备。所述流动可以包括使所述样品以至少5ml/min的速率流过所述设备。
10.所述方法还可以包括分析具有至少所述预定第一大小的所述纯化的第一颗粒。所述分析可以包括使用显微镜。所述分析可以包括流式细胞术。
11.在将所述样品施加至所述设备之前，可以使所述样品穿过过滤器。
12.所述第一颗粒可以包括核酸。所述核酸可以包括脱氧核糖核酸。所述方法可以包括从纯化的脱氧核糖核酸生成测序文库。所述测序文库可以是下一代测序文库。
13.所述样品可以是无细胞核酸样品。所述样品可以是细胞培养样品。
14.在一些情况下，所述第一颗粒未被标记。可以冻存所述纯化的第一颗粒。可以向所述纯化的第一颗粒添加冻存剂，其中所述冻存剂包括二甲基亚砜(dmso)。在一些情况下，所述方法不涉及使用菲可帕克(ficoll
‑
paque)或羟乙基淀粉(hes)。
15.在一些情况下，所述方法不包括使用离心机。在一些情况下，所述流体速度为至少5mm/sec。在一些情况下，计算出的剪切率为至少500sec
‑1。
16.所述设备可以包括至少三个具有逐渐变小的障碍物和间隙的区。所述障碍物可以包括圆柱形横截面。所述障碍物可以包括三角形横截面。
17.在将所述样品施加至所述设备之前，可以对其进行抗凝。在将所述样品施加至所述设备之前，可以对其进行稀释。所述样品可以包括降低钙依赖性整合素的活性的药剂。所述样品可以包括减少钙依赖性凝血酶形成的药剂。所述样品可以包括edta。所述样品中的edta的浓度可以为至少5mm。所述样品可以包括酸式柠檬酸葡萄糖。所述样品可以包括凝血酶抑制剂。所述凝血酶抑制剂可以是ppack。所述样品中的ppack的浓度可以为至少40μm。所述样品可以包括降低钙依赖性整合素的活性的药剂或减少钙依赖性凝血酶形成的药剂以及凝血酶抑制剂。
18.在另一方面，提供了一种纯化样品中具有至少预定大小的细胞的方法，所述方法包括(a)将包括具有至少预定大小的所述细胞的所述样品施加至设备，以及(b)使所述样品以至少1ml/min的流速流过所述设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使所述样品中具有至少所述预定大小的所述细胞偏转至第一出口而使所述样品中小于所述预定大小的颗粒偏转至第二出口，从而生成具有至少所述预定大小的纯化的细胞，其中具有至少所述预定大小的所述纯化的细胞为至少90％纯度，其中具有至少所述预定大小的所述纯化的细胞包括所述样品中具有至少所述预定大小的所述细胞的至少90％，并且其中具有至少所述预定大小的所述纯化的细胞的至少90％是活的。
19.所述样品可以是血液样品。所述血液样品可以包括脐带血样品或胎盘脐带血样品。所述样品可以包括外周血。所述外周血可以包括g
‑
csf动员的外周血。所述样品可以包括骨髓。具有至少所述预定大小的所述细胞可以包括白细胞。所述白细胞可以包括cd34 细胞。所述方法还可以包括使用纯化的白细胞来诊断淋巴瘤或白血病。
20.具有至少所述预定大小的所述第一颗粒可以包括干细胞。所述干细胞可以是外周
血干细胞(pbsc)。所述干细胞可以是造血干细胞(hsc)。所述hsc可以包括cd34 /cd45 hsc。所述方法还可以包括在受试者体内移植所述纯化的干细胞。小于所述预定大小的所述颗粒可以包括红细胞。所述细胞可以包括细胞毒性t细胞、抗原特异性t细胞、调节性t细胞、自然杀伤t细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞、调节性b细胞或调节性巨噬细胞。所述细胞或颗粒可以包括血小板、红细胞、粒细胞或淋巴细胞。所述细胞可以包括藻类、酵母菌、细菌或病毒。所述细胞可以包括癌细胞。
21.所述方法可以包括使至少100ml的样品流至所述设备。所述方法可以包括使至少300ml的样品流至所述设备。所述流动可以包括使所述样品以至少5ml/min的速率流过所述设备。
22.所述方法还可以包括分析具有至少所述预定第一大小的所述纯化的第一颗粒。所述分析可以包括使用显微镜。所述分析可以包括流式细胞术。在将所述样品施加至所述设备之前，可以使所述样品穿过过滤器。在一些情况下，具有至少预定大小的所述细胞未被标记。可以冻存所述纯化的细胞。可以向所述纯化的细胞添加冻存剂，其中所述冻存剂包括二甲基亚砜(dmso)。在一些情况下，所述方法不涉及使用菲可帕克(ficoll
‑
paque)或羟乙基淀粉(hes)。在一些情况下，所述方法不包括使用离心机。在一些情况下，所述流体速度为至少5mm/sec。在一些情况下，计算出的剪切率为至少500sec
‑1。在一些情况下，所述设备包括至少三个具有逐渐变小的障碍物和间隙的区。在一些情况下，所述障碍物包括圆柱形横截面。所述障碍物可以包括三角形横截面。在将所述样品施加至所述设备之前，可以对其进行抗凝。在将所述样品施加至所述设备之前，可以对其进行稀释。所述样品可以包括降低钙依赖性整合素的活性的药剂。所述样品可以包括减少钙依赖性凝血酶形成的药剂。
23.所述样品可以包括edta。所述样品中的edta的浓度可以为至少5mm。在一些情况下，所述样品包括酸式柠檬酸葡萄糖。在一些情况下，所述样品包括凝血酶抑制剂。所述凝血酶抑制剂可以是ppack。所述样品中的ppack的浓度可以为至少40μm。所述样品可以包括降低钙依赖性整合素的活性的药剂或减少钙依赖性凝血酶形成的药剂以及凝血酶抑制剂。
24.在另一方面，提供了一种用于纯化干细胞的方法，所述方法包括：(a)将包括干细胞的样品施加至设备，以及(b)使所述样品以至少1ml/min的流速流过所述设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使所述干细胞偏转至第一出口而使样品中小于预定大小的颗粒偏转至第二出口，从而纯化所述干细胞。
25.所述样品可以是血液样品。所述血液样品可以包括脐带血样品或胎盘脐带血样品。所述样品可以包括外周血。所述外周血可以包括g
‑
csf动员的外周血。所述样品可以包括骨髓。所述干细胞可以是外周血干细胞(pbsc)。所述干细胞可以是造血干细胞(hsc)。所述hsc可以包括cd34 /cd45 hsc。
26.所述方法还可以包括在受试者体内移植所述纯化的干细胞。在一些情况下，小于所述预定大小的颗粒包括红细胞。
27.所述方法可以包括使至少100ml的样品流至所述设备。所述方法可以包括使至少300ml的样品流至所述设备。
28.在一些情况下，所述流动包括使所述样品以至少5ml/min的速率流过所述设备。在将所述样品施加至所述设备之前，可以使所述样品穿过过滤器。在一些情况下，所述干细胞
未被标记。在一些情况下，冻存所述纯化的干细胞。在一些情况下，向所述纯化的干细胞添加冻存剂，其中所述冻存剂包括二甲基亚砜(dmso)。
29.在一些情况下，所述方法不涉及使用菲可帕克(ficoll
‑
paque)或羟乙基淀粉(hes)。在一些情况下，所述方法不包括使用离心机。在一些情况下，所述流体速度为至少5mm/sec。计算出的剪切率可以为至少500sec
‑1。
30.所述设备可以包括至少三个具有逐渐变小的障碍物和间隙的区。所述障碍物可以包括圆柱形横截面。所述障碍物可以包括三角形横截面。
31.在将所述样品施加至所述设备之前，可以对所述样品进行抗凝。在将所述样品施加至所述设备之前，可以对所述样品进行稀释。所述样品可以包括降低钙依赖性整合素的活性的药剂。所述样品可以包括减少钙依赖性凝血酶形成的药剂。所述样品可以包括edta。所述样品中的edta的浓度可以为至少5mm。所述样品可以包括酸式柠檬酸葡萄糖。所述样品可以包括凝血酶抑制剂。所述凝血酶抑制剂可以是ppack。所述样品中的ppack的浓度可以为至少40μm。
32.所述样品可以包括降低钙依赖性整合素的活性的药剂或减少钙依赖性凝血酶形成的药剂以及凝血酶抑制剂。
33.在另一方面，提供了一种移除被捕捉在包括有序的障碍物阵列的通道中的颗粒的方法，其中所述障碍物阵列以壁为边界，所述方法包括使来自所述壁的一侧中的至少一个流路的液体流动，从而释放所述颗粒。所述壁可以包括多个流路。所述障碍物阵列能够以两个壁为边界，其中这两个壁都包括多个流路。所述流路中的每一个能够是可以可逆地阻断的。所述通道可以包括至少一个入口和一个出口，其中所述至少一个入口和至少一个出口处于所述通道的相对端。
34.所述至少一个入口和至少一个出口能够是可以可逆地阻断的。
35.在另一方面，提供了一种包括包含有序的障碍物阵列的通道的设备，其中所述障碍物阵列以壁为边界，其中所述壁包括流路，其中所述流路被配置用于允许流体流动以释放被捕捉在所述障碍物阵列中的颗粒。所述壁可以包括多个流路。所述障碍物阵列能够以两个壁为边界，其中这两个壁都包括多个流路。所述流路中的每一个可被配置成可以可逆地阻断。所述通道可以包括至少一个入口和一个出口，其中所述至少一个入口和至少一个出口处于所述通道的相对端。所述至少一个入口和至少一个出口能够是可以可逆地阻断的。
36.在另一方面，提供了一种用于在包括障碍物阵列的设备中减少来自血液样品的被捕捉颗粒的方法，所述方法包括(a)获取血液样品；(b)向所述血液样品添加钙螯合剂；(c)向所述血液样品添加直接凝血酶抑制剂；以及(d)使包括所述钙螯合剂和所述直接凝血酶抑制剂的所述血液样品穿过所述设备，其中所述设备包括布置成行的障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物被配置用于区别地使具有至少所述第一预定大小的第一颗粒偏转至第一出口而使所述样品中小于所述预定大小的第二颗粒偏转至第二出口，其中相对于来自缺少所述钙螯合剂和所述直接凝血酶抑制剂的所述血液样品的、被捕捉在所述设备中的颗粒的数目，来自包括所述钙螯合剂和所述直接凝血酶抑制剂的所述血液样品的更少的颗粒被捕捉在所述设备中。所述直接凝血酶抑制剂可以是ppack。所述血液样品中的ppack的浓度可以为约40μm。所述钙螯合剂可以是edta。所述血
液样品中的edta的浓度可以为约5mm。所述钙螯合剂可以是酸式柠檬酸葡萄糖(acd)。所述障碍物之间的间隙可以为约27μm。
37.在一些情况下，所述方法还包括对所述血液样品进行至少3倍稀释。在一些情况下，使包括所述钙螯合剂和所述直接凝血酶抑制剂的所述血液样品以至少4cm/s的速率穿过所述设备。所述设备可以包括通道，其中所述通道包括至少两个障碍物阵列，其中每个障碍物阵列使具有至少预定大小的颗粒偏转至中央旁通通道。所述旁通通道可以包括壁。在一些情况下，所述旁通通道不包括壁。援引并入
38.本说明书中所提及的所有出版物、专利以及专利申请均通过引用并入本文，其程度如同具体地和个别地指出要通过引用而并入每一单个出版物、专利或专利申请那样。
附图说明
39.在所附权利要求书中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考对在其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图，将会对本发明的特征和优点获得更好的理解；在附图中：
40.图1是“凸点阵列”设备的横截面的示意图，该设备具有安置于微流体通道中的直角三角形形状的障碍物。在该图中，如标注为“流体流动”的双头箭头所指示，流体流动在从右至左与从左至右的方向之间交替。在该阵列中，直角三角形柱安置成相对于流体流动的方向倾斜的正方形点阵排列。将倾斜角度∈(epsilon)选择成使得所述设备是周期性的。在该实施方式中，18.4度(1/3弧度)的倾斜角度使得所述设备在三行之后是周期性的。柱之间的间隙表示为g、三角形边长表示为s，并且阵列行距表示为p。图中示出了流线在柱之间延伸，从而将柱之间的流体流动分成三个具有相等体积流量的区域(“流管”)。
41.图2中的a图、b图和c图示出了当流体流动的方向来回循环两次时，图1中所示类型的阵列中的具有三种不同大小的球形聚苯乙烯珠的轨迹。在每个图的右下方指示出了直角三角形柱的朝向。等腰直角三角形的腰长为6微米，柱与柱间隔为10微米，并且倾斜角度为5.71度(0.1弧度)。颗粒大小在图2中的a图中为1.1微米，在图2中的b图中为3.1微米，而在图2中的c图中为1.9微米。当流体的方向切换时，图2中的a图和b图中所示的颗粒折回其路径，其中图2中的a图中的颗粒在每个流体流动方向中大致遵循流体方向，而图2中的b图中的颗粒在每个流体流动方向中大致遵循阵列方向。相比之下，图2中的c图中所示颗粒的轨迹随着流体流动的方向而改变。在图2中的c图中，小箭头指示出沿着颗粒路径的流体的方向；颗粒在流体流动方向是从左至右时大致遵循流体方向，而在流体流动方向是从右至左时大致遵循阵列方向。
42.图3a示出了1.0微米直径的颗粒移动通过安置于微流体流动通道中的直角三角形柱阵列的模拟轨迹，在所述微流体流动通道中流体流动在从右至左与从左至右方向之间交替。图3b示出了3.6微米直径的颗粒移动通过安置于微流体流动通道中的直角三角形柱阵列的模拟轨迹，在所述微流体流动通道中流体流动在从右至左与从左至右方向之间交替。图3c示出了3.2微米直径的颗粒移动通过安置于微流体流动通道中的直角三角形柱阵列的模拟轨迹，在所述微流体流动通道中流体流动在从右至左与从左至右方向之间交替。在这些示图中，1.0微米直径的颗粒在全部两个流体流动方向中均小于阵列的临界大小，3.6微
米直径的颗粒在全部两个流体流动方向中均大于阵列的临界大小，而3.2微米直径的颗粒在一个(从右至左)流动方向中小于阵列的临界大小，但在另一(从左至右)流动方向中大于阵列的临界大小。
43.图4a是示出两个直角三角形柱之间的模拟的归一化速度流动的图表。
44.图4b是示出通过图1中所示类型的阵列中的圆形障碍物(关于y/间隙＝0.5而对称的曲线)之间和直角三角形形状的障碍物(∈＝1/3弧度)之间的间隙的归一化速度分布的图表。在这些分布中，垂直线将每个曲线下的面积划定成三份，表示三个具有相等体积流量的流管。所述圆形障碍物的曲线表明：圆形障碍物之间的体积流量的三分之一发生于与任一障碍物相邻且具有的宽度为间隙宽度的38％的流管中。三角形障碍物的曲线表明：三角形障碍物之间的体积流量的三分之一发生于与两个三角形障碍物中之一的平边相邻且具有的宽度为间隙宽度的42％的流管中，并且额外的三分之一发生于与该三角形障碍物对的锐边相邻且具有的宽度为间隙宽度的34％的流管中。
45.图5是预测的临界直径与三角形(下方线)障碍物和圆形(上方线)障碍物的阵列倾斜角度(∈)的图表。
46.图6a是“凸点阵列”设备的横截面的示意图，该设备具有安置于微流体通道中的等边三角形形状的障碍物。在该图中，如标记为“流体”的箭头所指示，流体在从左至右的方向中流动。在该阵列中，等边三角形柱安置成相对于流体流动的方向倾斜的平行四边形点阵布置。还可以使用其他点阵布置(例如，正方形、矩形、梯形、六边形等点阵)。将倾斜角度∈(epsilon)选择成使得所述设备是周期性的。在该实施方式中，18.4度(1/3弧度)的倾斜角度使得所述设备在三行之后是周期性的。倾斜角度∈还表示阵列方向与流体流动方向的偏移量。柱之间的间隙表示为g、等边三角形边长表示为s。图中示出流线在柱之间延伸，从而将柱之间的流体流动分成三个具有相等体积流量的区域(“流管”)。当流体流动是在所示的方向中时，相对较大的颗粒(具有的大小大于阵列的临界大小)遵循阵列倾斜角度。相对较小的颗粒(具有的大小小于阵列的临界大小)遵循流体流动的方向。
47.图6b是两个等边三角形柱之间的归一化速度流动(左分图)和两个圆形柱之间的归一化速度流动(右分图)的对比。阴影部分表示曲线下的面积的相等比例，表明：流过三角形的点的颗粒的临界半径(<15％间隙宽度)显著小于流过圆形柱的颗粒的临界半径(>20％间隙宽度)。
48.图7是图示倾斜角度(图7中的“阵列倾斜”)对颗粒位移的假设影响和实验影响的图表。
49.图8是图示倾斜角度(图8中的“阵列倾斜”)对间隙长度g的影响的图表。g
t
是指三角形柱之间的间隙长度，而g
c
是指圆形柱之间的间隙长度。
50.图9是图示施加的压力对具有三角形柱的凸点阵列中的颗粒速度(示出为三角的数据)的影响和对具有圆形柱的凸点阵列中的颗粒速度(图示为圆圈的数据)的影响的图表。
51.图10是图示障碍物边缘圆度(表示为r/s)对以边缘为边界的间隙的一侧上展现出的临界大小的影响的图表。
52.图11是如本文所述构造而成的阵列的图像。
53.图12图示了本文所述类型的棘轮凸点阵列中的颗粒运动。
54.图13图示了本文所述类型的棘轮凸点阵列中的颗粒运动。
55.图14图示了本文所述类型的棘轮凸点阵列中的颗粒运动。
56.图15是对比圆形柱与三角形柱的临界大小特性的图表。
57.图16a示出了微流体纯化系统。
58.图16b示出了芯片的俯视示意图。
59.图16c示出了正被富集的白细胞的时移图像。
60.图17示出了具有470nm源和分色镜的成像设置，流动方向是从左至右(左上方分图)，如荧光信号所见展现出堵塞的九个平行阵列的照片(左下方分图)，具有堵塞的一个通道的放大(右下方分图)。
61.图18图示了包括障碍物阵列的设备的实施方式，所述障碍物阵列包括14个通道。
62.图19图示了包括障碍物阵列的设备的实施方式，所述障碍物阵列包括2个通道。
63.图20图示了可通过其发生微柱阵列的血小板引起的堵塞的过程的简化示图。
64.图21示出了具有拥有27um间隙的40um的三角形柱的阵列用于从血液分离白细胞的情况的结果。
65.图22a和图22b示出了在具有针对(a)1mm的edta以及(b)5mm的edta和40um的ppack的三种不同参数的阵列中堵塞的图像。图22a和图22b中通过每个通道的血液的体积和流速是相同的。阵列参数以柱大小(μm)/间隙大小(um)/柱几何形状(三角形或圆形)的格式给出。流动方向是从左至右。绿色指示出受困的白细胞。
66.图23图示了流速和血液稀释对微柱阵列的堵塞的影响。
67.图24a图示了由硅制成的微流体设备。图24b图示了由硅制成的芯片和由塑料制成的芯片。图24c图示了压纹塑料a通道芯片。图24d图示了压纹塑料a通道芯片。
68.图25图示了硅测试晶片的区3的sem。处理晶片上的刻蚀深度可以调整至60um。可以将柱状物(柱、障碍物)几何形状控制到0.5um的分辨率。
69.图26a图示了通过软压纹加工而成的聚合物设备的sem。图26a图示了pp(聚丙烯)芯片，区域3的sem。在一些情况下，设备可以具有较高的宽高比，对柱状物(柱、障碍物)直径和间隙具有精确控制。图26b图示了通过软压纹加工而成的聚合物设备的sem。
70.图27图示了流式细胞术数据。
71.图28图示了示例运行。
72.图29图示了细胞比率数据，3个运行中的n个。
73.图30图示了台式仪器和一次性细胞分离模块。在该台式仪器中可以使用多达8个细胞分离模块，每个模块有多达10个样品。所述仪器可以是独立式的，或者可以与其他设备相一致地集成。一次性细胞分离模块可以包括血液样品输入端口(在一些情况下拥有安全壳体特征)、微柱阵列腔室、产物出口端口、废物出口端口(在一些情况下，拥有安全板载围壳特征)以及缓冲液输入端口。
74.图31图示了具有自清洗系统的确定性横向位移阵列。
75.图32图示了具有处于“弹撞模式”(bumping mode)的自清洗系统的确定性横向位移阵列。
76.图33图示了具有处于“清洗模式”的自清洗系统的确定性横向位移阵列。
77.图34图示了具有堵塞的珠的、处于“弹撞模式”的dld阵列。
78.图35a图示了运行芯片上清洗系统之前的dld阵列。图中示出了堵塞的珠。图35b图示了运行芯片上清洗系统之后的dld阵列(大多数堵塞的珠已被清洗掉)。
79.图36总结了常见微流体热塑性塑料的物理性质。
80.图37a示出了向下偏移的镜像障碍物阵列的示例。
81.图37b图示了无向下偏移的镜像障碍物阵列。
具体实施方式
i.概述
82.本文提供了用于颗粒的高通量纯化、分离和/或浓缩的方法、组成、设备、系统和套件。颗粒的高通量纯化、分离和/或浓缩可以涉及基于大小来分离颗粒，例如，使样品流过障碍物阵列，例如，确定性横向位移。用于基于大小和/或使用确定性横向位移来分离颗粒的设备例如在以下文献中有述：美国专利号7,150,812、7,318,902、7,472,794、7,735,652、7,988,840、8,021,614、8,282,799、8,304,230、8,579,117、pct公开号wo2012094642以及huang等人science 304:987
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990(2004)，上述文献的全部内容通过引用并入于此。在一些情况下，高通量方法包括至少1ml/min、至少5ml/min、至少10ml/min或至少20ml/min的流速。在一些情况下，本文描述的设备可以处理至少10ml、至少100ml或至少300ml的样品。
83.在一方面，提供了一种纯化具有至少预定大小的第一颗粒的方法，所述方法包括将至少10ml的、包含具有至少预定大小的第一颗粒的样品施加至设备，以及使所述至少10ml的样品以至少1ml/min的速率流过所述设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物差别化地使具有至少所述第一预定大小的所述第一颗粒偏转至第一出口而使样品中小于所述预定大小的第二颗粒偏转至第二出口，从而纯化具有至少所述预定大小的所述第一颗粒。
84.在另一方面，提供了一种纯化样品中具有至少预定大小的第一颗粒的方法，所述方法包括将包含具有至少所述预定大小的所述第一颗粒的样品施加至设备，以及使所述样品以至少20ml/min的流速流过该设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使具有至少所述预定大小的第一颗粒偏转至第一出口而使所述样品中小于所述预定大小的第二颗粒偏转至第二出口，从而纯化具有至少所述预定大小的所述第一颗粒。
85.在另一方面，提供了一种用于纯化干细胞的方法，所述方法包括将包含干细胞的样品施加至设备，以及使所述样品以至少1ml/min的流速流过该设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使所述干细胞偏转至第一出口而使所述样品中小于预定大小的颗粒偏转至第二出口，从而纯化所述干细胞。
86.在另一方面，提供了一种纯化白细胞的方法，所述方法包括将包含白细胞的样品施加至设备，以及使所述样品以至少10ml/min的流速流过该设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使所述白细胞偏转至第一出口而使所述样品中小于预定大小的颗粒偏转至第二出口，从而纯化所述白细胞。
87.在另一方面，提供了一种用于纯化样品中具有至少预定大小的第一颗粒的方法，
其中所述第一颗粒不包括循环肿瘤细胞、白细胞或藻类，所述方法包括将包含所述第一颗粒的所述样品施加至设备，以及使所述样品以至少1ml/min的流速流过该设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使所述第一颗粒偏转至第一出口而使所述样品中小于所述预定大小的第二颗粒偏转至第二出口，从而分离具有至少所述预定大小的所述第一颗粒。
88.在另一方面，提供了一种纯化样品中具有至少预定大小的细胞的方法，所述方法包括将包含具有至少预定大小的所述细胞的所述样品施加至设备，以及使所述样品以至少1ml/min的流速流过该设备，其中所述设备包括障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物区别地使所述样品中具有至少所述预定大小的所述细胞偏转至第一出口而使所述样品中小于预定大小的颗粒偏转至第二出口，从而生成具有至少所述预定大小的纯化的细胞，其中具有至少所述预定大小的所述纯化的细胞为至少90％纯度，其中具有至少所述预定大小的所述纯化的细胞包括所述样品中具有至少所述预定大小的所述细胞的至少90％，并且其中具有至少所述预定大小的所述纯化的细胞的至少90％是活的。
89.在一些情况下，提供了一种移除被捕捉在包括有序的障碍物阵列的通道中的颗粒的方法，其中所述障碍物阵列以壁为边界，所述方法包括使来自所述壁的一侧中的至少一个流路的液体流动，从而释放所述颗粒。
90.在一些情况下，提供了一种包括包含有序的障碍物阵列的通道的设备，其中所述障碍物阵列以壁为边界，其中所述壁包括流路，其中所述流路被配置用于允许流体流动以释放被捕捉在所述障碍物阵列中的颗粒。
91.一种用于在包括障碍物阵列的设备中减少来自血液样品的被捕捉颗粒的方法，所述方法包括a)获取血液样品；b)向所述血液样品添加钙螯合剂；c)向所述血液样品添加直接凝血酶抑制剂；以及d)使包含所述钙螯合剂和所述直接凝血酶抑制剂的所述血液样品穿过所述设备，其中所述设备包括布置成行的障碍物阵列，其中每个后续行的障碍物相对于前一行横向偏移，其中所述障碍物被配置用于区别地使具有至少预定大小的第一颗粒偏转至第一出口而使所述样品中小于所述预定大小的第二颗粒偏转至第二出口，其中相对于来自缺少所述钙螯合剂和所述直接凝血酶抑制剂的所述血液样品的、被捕捉在所述设备中的颗粒的数目，来自包含所述钙螯合剂和所述直接凝血酶抑制剂的所述血液样品的更少的颗粒被捕捉在所述设备中。
92.在一些情况下，样品处理是自动化的。在一些情况下，处理样品中的多个步骤是自动化的，例如，针对细胞计数、显微镜检查和细胞疗法应用的多个步骤是自动化的，诸如从小体积(细胞计数、珠测定)到非常大的体积(细胞治疗)中的白细胞分离、细胞清洗和细胞染色，以及未结合标记移除。在一些情况下，样品处理是针对下一代dna测序而自动化进行的。在一些情况下，本文描述了用以从样品中的可溶性物质中分离细胞的设备和方法。
93.在一些情况下，本文描述的设备和/或方法可以用于从细胞移除未结合标记(例如，抗体)。ii.颗粒
94.在一些情况下，可以使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒可以是细胞、细胞片段或核酸。在一些情况下，颗粒不是细胞、细胞片段或
核酸，例如，颗粒是珠子。a.血液成分
95.在一些情况下，颗粒是血液成分。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于纯化或分离血液成分，例如，用于血液保存(blood banking)。在一些情况下，血液成分包括血小板、红细胞(红血球)、白细胞(例如，粒细胞，例如，嗜中性粒细胞、嗜碱性粒细胞或嗜酸性粒细胞，或无粒白细胞，例如，淋巴细胞、单核细胞或巨噬细胞)。
96.在一些情况下，本文所述的设备和/或方法可用于从红细胞或血小板中排除白细胞(例如，在用于输送给患者的血液产品的处理过程中替代白细胞过滤器)。在一些情况下，输送的血中的白细胞可以导致发热和/或受寒。在一些情况下，至少60、70、80、90、95、99或100％的白细胞从包含红细胞或血小板的样品中排除。在一些情况下，从样品中回收至少60、70、80、90、95、99或100％的红细胞。在一些情况下，从样品中回收至少60、70、80、90、95、99或100％的血小板。在一些情况下，通过采用本文所述的设备和/或方法纯化的红细胞或血小板输血的受试者的发热输血反应的频率为约0.01％至约0.5％，或小于0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％、0.09％、0.08％、0.07％、0.06％、0.05％、0.04％、0.03％、0.02％或0.01％。
97.在一些情况下，用于输血的样品中的白细胞可以导致不应性或异体免疫。在一些情况下，采用本文所述的设备和/或方法纯化的红细胞或血小板的输血可能导致不应性或异体免疫的频率小于50、40、30、20、10、5、1或0.5％，或为约40％至约50％、约30％至约40％、约20％至约30％、约10％至约20％、约5％至约10％或约1％至约5％。
98.在一些情况下，本文所述的方法可以用于连续的(in
‑
line)白细胞或血小板分离(例如，替代离心分离)。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从血液样品(例如，脐带血样品)中排除红细胞。在一些情况下，细胞是树突细胞。在一些情况下，细胞是先天性或适应性免疫系统的任何细胞或细胞子集。在一些情况下，颗粒包含cd34 /cd45 hspc。b.白细胞(白血球)
99.在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的细胞是白细胞(白血球)。白细胞可以是，例如，嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞或单核细胞。白细胞可以是，例如，粒细胞或无粒白细胞。在一些情况下，粒细胞是嗜中性粒细胞、嗜碱性粒细胞或嗜酸性粒细胞。在一些情况下，无粒白细胞是淋巴细胞、单核细胞或巨噬细胞。淋巴细胞可以是，例如，b细胞或t细胞。t细胞可以是，例如，cd4 t辅助细胞(例如，t
h
1、t
h
2、t
h
3、t
h
17、t
h
9或t
fh
)、细胞毒性t细胞(例如，cd8 细胞毒性t细胞)、γδt细胞、调节性(抑制性)t细胞、自然杀伤t(nkt)细胞或抗原特异性t细胞，例如，记忆t细胞，例如，中央记忆t细胞、t
em
细胞或t
emra
细胞。在一些情况下，淋巴细胞是自然杀伤(nk)细胞。b细胞可以是血浆b细胞、记忆b细胞、b
‑
1细胞、b
‑
2细胞、边缘区b细胞、滤泡b细胞或调节性b细胞。在一些情况下，细胞是调节性巨噬细胞。c.干细胞
100.在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的细胞是干细胞。在一些情况下，该干细胞是成体干细胞(体性干细胞)。在一些情况下，成体干细胞是造血干细胞(hsc)或造血祖细胞(hpc)。在一些情况下，hsc来自骨髓(例
如，骨盆、股骨或胸骨的骨髓)。在一些情况下，hsc在脐血样品，例如，脐带血中。在一些情况下，hsc来自胎盘。在一些情况下，将粒细胞集落刺激因子(g
‑
csf)施用于受试者；g
‑
csf可以诱导hsc离开骨髓并在血管中循环。在一些情况下，hsc在外周血(例如，g
‑
csf调动的成人外周血)中。在一些情况下，干细胞是长期干细胞或短期祖细胞。在一些情况下，干细胞用于体外扩增，并且使用本文所述的方法和设备纯化体外扩增的产物。在一些情况下，干细胞来源于脂肪组织(源自脂肪的干细胞(asc))。在一些情况下，干细胞来源于脂肪组织的胶原酶消化。
101.在一些情况下，hsc(例如，未分化的hsc)包含一种或多种细胞表面标志物。在一些情况下，hsc(例如，未分化的hsc)可以通过一种或多种细胞表面标志物来鉴别。人hsc细胞表面标志物可以是，例如，cd34 、cd59 、thy1
、cd38
low/
‑
、c
‑
kit
‑
/low
或lin
‑
。小鼠hsc细胞表面标志物可以是，例如，cd34low/
‑
、sca
‑
1 、thy1
/low
、cd38 、c
‑
kit 或lin
‑
。
102.hsc可以产生血细胞，例如，红细胞、b淋巴细胞、t淋巴细胞、自然杀伤细胞、嗜中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞。
103.成体干细胞(体性干细胞)可以是hsc、间充质干细胞、神经干细胞、上皮干细胞或皮肤干细胞。在一些情况下，干细胞是间充质干细胞。间充质干细胞可以产生，例如，骨细胞(骨细胞)、软骨细胞(软骨细胞)、脂肪细胞(脂肪细胞)和其他种类的结缔组织细胞诸如腱中的那些细胞。在一些情况下，干细胞是神经干细胞。神经干细胞可以在大脑中找到。神经干细胞可以产生，例如，神经细胞(神经元)和两种类别的非神经元细胞，例如，星形细胞和少突胶质细胞。在一些情况下，干细胞是上皮干细胞。肠上皮干细胞可以使消化道起皱并可能出现在深的隐窝中。肠上皮干细胞可以产生吸收细胞、杯形细胞、帕内特细胞和/或肠内分泌细胞。在一些情况下，干细胞是皮肤干细胞。皮肤干细胞可以出现在表皮的基底层和毛囊的基部。表皮干细胞可以产生角质形成细胞，该细胞可以迁移到皮肤的表面并形成保护层。滤泡干细胞既可以产生毛囊又可以产生表皮。在一些情况下，干细胞是胚胎干(es)细胞。胚胎干细胞可以来源于胚胎，该胚胎从已经体外受精的卵子发育而来。在一些情况下，胚胎干细胞是人类胚胎干细胞。在一些情况下，干细胞是诱导的多能干细胞(ipsc)。ipsc可以是基因重组为胚胎干细胞样状态的体细胞。在一些情况下，干细胞是未分化的干细胞。在一些情况下，干细胞是癌干细胞。
104.使用微流体分离干细胞在，例如，zhang和austin,(2012)applications of microfluidics in stem cell biology,bionanosci,2:277
‑
826中进行了描述，该文献通过引用全文并入本文。d.其他颗粒
105.在一些情况下，可以使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒可以是癌细胞、循环肿瘤细胞(ctc)、上皮细胞、循环内皮细胞(cec)、循环干细胞(csc)或癌干细胞。在一些情况下，颗粒是骨髓细胞、祖细胞泡沫细胞、胚胎细胞、间充质细胞、循环上皮细胞、循环子宫内膜细胞、滋养细胞、免疫系统细胞(宿主或移植)、结缔组织细胞、细菌、真菌、病毒、原生动物、藻类或植物细胞。在一些情况下，颗粒是微粒。
106.在一些情况下，病毒是人免疫缺陷病毒、单纯疱疹病毒或流感病毒、禽流感病毒或sars病毒。在一些情况下，病毒是dsdna病毒、ssdna病毒、dsrna病毒、( )ssrna病毒、(
‑
)ssrna
‑
rt病毒或dsdna
‑
rt病毒。
107.在一些情况下，颗粒是细胞片段。在一些情况下，细胞片段是蛋白质。在一些情况下，蛋白质是抗体或抗体片段。在一些情况下，细胞片段是t细胞受体。在一些情况下，蛋白质是免疫球蛋白。在一些情况下，颗粒是多肽。
108.在一些情况下，颗粒是稀有细胞，例如，在一毫升样品中具有小于1000的丰度的细胞类型，例如，循环肿瘤细胞(ctc)、循环胚胎细胞、干细胞或感染病毒或寄生虫的细胞。如果样品是水样品，则稀有细胞可以是病原性细菌或感染病毒的细胞。
109.在一些情况下，细胞片段是核酸。核酸可以是，例如，dna或rna。dna可以是基因组dna、线粒体dna和/或无细胞dna。rna可以是，例如，信使rna(mrna)、核糖体rna(rrna)、转移rna(trna)、信号识别颗粒rna、小核rna、小核仁rna、smy rna、小卡哈尔体特异性(small cajal body
‑
specific)rna、端粒酶rna、剪接前导rna、反义rna、crispr rna、长链非编码rna(长链ncrna)、微rna(mirna)、短干扰rna(sirna)、短发夹rna(shrna)、反式作用sirna、重复相关sirna和/或无细胞rna。在一些情况下，核酸是双链的。在一些情况下，核酸是单链的。在一些情况下，核酸包含一个或两个突出端。在一些情况下，核酸包含5’突出端。在一些情况下，核酸包含3’突出端。在一些情况下，核酸包含“高分子量”核酸。在一些情况下，核酸是低分子量核酸。在一些情况下，核酸是核内的、细胞内的或细胞外的。
110.术语“多核苷酸”、“核酸”或语法上的等同词可以指共价连接在一起的两个或更多个核苷酸。本文所述的核酸可以含有磷酸二酯键，虽然在一些情况下，如下文所概述的(例如在引物和探针诸如标记探针的构建中)，包括了可具有替代性骨架的核酸类似物，该替代性骨架包括，例如，磷酰胺(beaucage等人,tetrahedron 49(10):1925(1993)和其中的参考文献；letsinger,j.org.chem.35:3800(1970)；sprinzl等人,eur.j.biochem.81:579(1977)；letsinger等人,nucl.acids res.14:3487(1986)；sawai等人,chem.lett.805(1984)，letsinger等人,j.am.chem.soc.110:4470(1988)；和pauwels等人,chemica scripta 26:141 91986))、硫代磷酸酯(mag等人,nucleic acids res.19:1437(1991)；和美国专利号5,644,048)、二硫代磷酸酯(briu等人,j.am.chem.soc.111:2321(1989))、o
‑
甲基亚磷酰胺(o
‑
methylphosphoroamidite)键(见eckstein,oligonucleotides and analogues:a practical approach,oxford university press)，以及肽核酸(本文中还称为"pna")骨架和键(见egholm,j.am.chem.soc.114:1895(1992)；meier等人,chem.int.ed.engl.31:1008(1992)；nielsen,nature,365:566(1993)；carlsson等人,nature 380:207(1996)，所有这些文献均通过引用并入本文)。其他类似的核酸包括具有双环结构的那些核酸，该双环结构包括锁核酸(本文中还称为"lna"),koshkin等人,j.am.chem.soc.120.13252 3(1998)；正(positive)骨架(denpcy等人,proc.natl.acad.sci.usa 92:6097(1995)；非离子型骨架(美国专利号5,386,023、5,637,684、5,602,240、5,216,141和4,469,863；kiedrowshi等人,angew.chem.intl.ed.english 30:423(1991)；letsinger等人,j.am.chem.soc.110:4470(1988)；letsinger等人,nucleoside&nucleotide 13:1597(1994)；第2和3章,asc symposium series 580,"carbohydrate modifications in antisense research",y.s.sanghui和p.dan cook编著；mesmaeker等人,bioorganic&medicinal chem.lett.4:395(1994)；jeffs等人,j.biomolecular nmr 34:17(1994)；tetrahedron lett.37:743(1996))以及非核糖骨架，包括在美国专利号5,235,033和5,034,506，以及第6和7章,asc symposium series 580,"
carbohydrate modifications in antisense research",y.s.sanghui和p.dan cook(编著)中描述的那些。含有一种或多种碳环糖的核酸也包括在核酸的定义内(见jenkins等人,chem.soc.rev.(1995)pp 169 176)。在rawls,c&e news,1997年6月2日,第35页中描述了几种核酸类似物。“锁核酸”也包括在核酸类似物的定义内。lna可以是其中核糖环被连接2'
‑
o原子和4'
‑
c原子的亚甲基桥“锁定”的一类核酸类似物。所有这些参考文献通过引用在此特别地并入本文。可以完成核糖
‑
磷酸骨架的这些修饰，以提高此类分子在生理环境中的稳定性和半衰期。例如，pna:dna和lna
‑
dna混合物可以表现出更高的稳定性，并因此可以在一些实施方案中使用。核酸可以是单链或双链的(如所指定的)，或含有双链或单链序列两者的部分。根据应用，核酸可以是dna(包括，例如，基因组dna、线粒体dna和cdna)、rna(包括，例如，mrna和rrna)或混合物，在该混合物中核酸含有脱氧核糖
‑
核苷酸和核糖
‑
核苷酸的任意组合，以及碱基的任意组合，该碱基包括尿嘧啶、腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤、肌苷、xathanine hypoxathanine、异胞嘧啶、异鸟嘌呤等。
111.核酸可以来源于本文所述的任何样品，例如，哺乳动物、病毒、植物、细菌、真菌、细菌，例如，白细胞。在一些情况下，核酸已经用酶处理，该酶例如限制酶、磷酸酶、连接酶、拓扑异构酶、末端脱氧核苷酸转移酶(tdt)、端粒酶或转座酶。在一些情况下，核酸是由，例如，声处理、限制性酶切消化或机械剪切产生的核酸片段。
112.在一些情况下，在美国专利申请公开号20130079251中描述的方法和设备用于纯化颗粒。美国专利申请公开号20130079251在此通过引用全文并入本文用于所有目的。
113.在一些情况下，细胞片段是膜、细胞器、核小体、外来体或细胞核。在一些情况下，细胞片段是线粒体、粗面内质网、核糖体、滑面内质网、叶绿体、高尔基器、高尔基体、糖蛋白、糖脂、潴泡、脂质体、过氧化物酶体、乙醛酸循环体、中心粒、细胞骨架、溶酶体、纤毛、鞭毛、收缩泡、小泡、核被膜、液泡、细胞膜、微管、核仁、质膜或染色质。
114.本文所述的一个或多个颗粒可在样品中。在一些情况下，本文所述的一种或多种不同类型的颗粒可在样品中。e.颗粒大小
115.在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒具有预定的颗粒大小(或临界颗粒大小)。在一些情况下，具有至少预定颗粒大小的颗粒被引导到设备中的第一出口，而小于预定大小的颗粒被引导到设备中的第二出口。在一些情况下，颗粒大小是颗粒的直径。在一些情况下，颗粒大小为至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000μm。在一些情况下，颗粒大小为约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、
60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000μm。在一些情况下，颗粒大小小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100μm、200、300、400、500、600、700、800、900或1000μm。在一些情况下，颗粒大小为约0.1至约1μm、约1至约5μm、约5至约10μm、约10至约15μm、约10至约20μm、约10至约25μm、约15至约25μm、约20至约30μm、约30至约40μm、约40至约50μm、约50至约60μm、约60至约70μm、约70至约80μm、约80至约90μm、约90至约100μm、约100至约200μm、约200至约300μm、约300至约400μm、约400至约500μm、约500至约600μm或约500至约1000μm。
116.在一些情况下，当颗粒是多核苷酸时，该多核苷酸包含至少2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10,000、20,000、30,000、40,000、50,000、60,000、70,000、80,000、90,000、100,000、500,000、1,000,000、5,000,000或10,000,000个碱基。在一些情况下，多核苷酸是全染色体。在一些情况下，多核苷酸是人染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、x或y。在一些情况下，当颗粒是多核苷酸时，该多核苷酸包含约2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10,000、20,000、30,000、40,000、50,000、60,000、70,000、80,000、90,000、100,000、500,000、1,000,000、5,000,000或10,000,000个碱基。在一些情况下，当颗粒是多核苷酸时，该多核苷酸包含少于2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10,000、20,000、30,000、40,000、50,000、60,000、70,000、80,000、90,000、100,000、500,000、1,000,000、5,000,000或10,000,000个碱基。在一些情况下，多核苷酸包含约10至约100个碱基、约50至约100个碱基、约100至约200个碱基、约500至约1000个碱基、或约1000至约2000个碱基、约2000至约5000个碱基、约5000至约10,000个碱基、约10,000至约50,000个碱基或约50,000至约100,000个碱基。
117.在一些情况下，分离、纯化和/或浓缩的颗粒没有进行标记。在一些情况下，细胞没有进行标记。在一些情况下，核酸(例如，dna)没有进行标记。iii.样品
118.来自样品的颗粒可以使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件进行纯化、分离和/或浓缩。a.样品类型
119.在一些情况下，样品是生物样品。在一些情况下，该生物样品是血液。血液样品可以是，例如，外周血、母血、g
‑
csf调动的成人外周血或脐血。脐血可以是，例如，脐带血或胎盘脐血。在一些情况下，生物样品是血清，血浆，汗液，泪液，耳流(ear flow)，痰，滑液，淋
巴，骨髓悬浮液，尿液，唾液，精液，阴道流或分泌物，脑脊液，粪便，宫颈灌洗液，皮脂，精液，前列腺液，考珀液(cowper fluid)，射精前流体，雌性射出液，脑液(例如，脑脊髓液)，腹水，乳汁(例如，母乳)，耳垢，呼吸道、肠道或泌尿生殖道的分泌物，支气管肺泡灌洗液，羊水，房水和水样品。样品可以是已经向其中引入细胞的流体(例如，培养基和液化的组织样品)。样品可以是其中已经引入细胞的流体(例如，培养基和液化组织样品)。样品可以是裂解物。生物样品可以是头发、囊液、胸膜液、腹膜液、心包液、淋巴液、食糜、乳糜、胆汁、间质液、月经、脓、皮脂、粘膜分泌物、粪便水、胰液、来自窦腔的灌洗液、支气管肺吸出物或胚泡腔液(blastocyl cavity fluid)。生物样品可以是组织样品或活检物。来自生物体或已经被溶解的生物体的流体样品可以是至少0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、7.5、8、9、10、20、50、75、100、200、500、1000或1500ml。
120.在一些情况下，生物样品来自动物，例如，人、小鼠、大鼠、猫、狗、牛、鸡、驴、兔子、黑猩猩、大猩猩、猩猩、马、豚鼠、猪或恒河猴。在一些情况下，生物样品来自植物。在一些情况下，生物样品包含植物。在一些情况下，生物样品来自真菌。在一些情况下，生物样品包含真菌。在一些情况下，样品包含白细胞和红细胞。
121.在一些情况下，样品包含细胞。在一些情况下，样品包含死细胞和/或碎片。本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从包含细胞的样品中基于大小去除碎片和/或死细胞。
122.本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于细胞清洗程序。在一些情况下，样品是细胞培养样品。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从细胞培养样品中的其他成分(例如，培养基、生长因子等)中分离、纯化和/或浓缩细胞。在一些情况下，设备用于更换细胞培养基。
123.在一些情况下，样品包含缓冲液。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于缓冲液/培养基更换。
124.在一些情况下，样品包含酶消化的脂肪组织。在一些情况下，酶消化的脂肪组织是自体祖细胞的来源。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于将酶(例如，胶原酶)消化的脂肪组织净化为自体祖细胞的来源，例如，从酶消化的脂肪组织纯化干细胞。
125.在一些情况下，样品包含来自肿瘤的癌细胞。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从肿瘤分离、纯化和/或浓缩癌细胞。
126.在一些情况下，样品包含来自肿瘤的浸润细胞或基质宿主细胞。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从肿瘤分离、纯化和/或浓缩浸润细胞或基质宿主细胞。例如，肿瘤浸润淋巴细胞可以是已经离开血流并迁移至肿瘤的白细胞。基质细胞可以是结缔组织。基质细胞可以提供肿瘤可以在其上生长的细胞外基质。
127.在一些情况下，样品是工业样品。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于分离、纯化和/或浓缩工业样品中的颗粒。
128.在一些情况下，样品包含藻类、酵母、细菌或病毒。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于分离、纯化和/或浓缩藻类、酵母、细菌和/或病毒。例如，具有酵母的样品可以是啤酒生产样品。本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从来自啤酒生产样品的样品分离、纯化和/或浓缩酵母。
129.在一些情况下，样品包含抗体。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从包含抗体的样品分离、纯化和/或浓缩抗体。
130.在一些情况下，样品包含植物、线粒体、慢病毒、外来体或分裂细胞。本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于从样品分离、纯化和/或浓缩植物、线粒体、慢病毒、外来体或分裂细胞。
131.在一些情况下，样品包含在细胞周期中不同阶段的细胞，g0(gap 0/休眠)、g1(gap 1)、s(合成)、m(有丝分裂)或g2(gap 2)。在细胞周期的不同阶段，细胞可以具有不同的大小。在一些情况下，本文所述的方法和设备用于分离在细胞周期的不同阶段的细胞。
132.在一些情况下，样品来自水体。水体可以是，例如，来自小溪、池塘、河流、海洋、湖、大海、水坑、流道、湿地、沼泽、水库、港口、海湾、人工湖、泻湖、内湾、支流、小河、河湾、死河、开水(boil)、小川、burn、渠道、小湾、小水道、河口、河口湾、峡湾、冰河、海湾、水湾、水壶、川、浅湖、湖泊、红树林沼泽、地中海、小湖、贮木池、护城河、牛轭湖、植物积水池、池(游泳池、倒影池)、坑洼、急流、锚地、小河、盐沼、狭长海湾、海湖、水源、泉水、海峡、溪流、冰下湖、沼泽、冰斗湖、满潮湖、春池、废水或湿地。
133.在一些情况下，样品来自生化恐怖袭击。在一些情况下，来自生化恐怖袭击的样品包含病毒，例如，天花病毒或流感病毒。在一些情况下，来自生化恐怖袭击的样品包含炭疽。在一些情况下，来自生化恐怖袭击的样品包含多于一种类型的传染物。
134.在一些情况下，本文所述的方法用于从细胞纯化病毒，例如，慢病毒。慢病毒的实例包括人免疫缺陷病毒(hiv)、猿猴免疫缺陷病毒、猫免疫缺陷病毒、美洲狮慢病毒、马传染性贫血病毒、牛免疫缺陷病毒、山羊关节炎脑炎病毒或维斯纳病毒。在一些情况下，病毒可以从细胞和/或细胞碎片中净化除去。
135.在一些情况下，样品来自医院或其他医疗卫生保健机构。在一些情况下，样品来自废水处理设施。在一些情况下，样品来自藻类生物燃料生产设施。在一些情况下，本文所述的设备和/或方法可用于从流体(例如，含有藻类的池塘和由藻类生产的生物燃料)分离藻类。在一些情况下，样品来自啤酒厂。在一些情况下，本文所述的设备和/或方法可用于从流体分离酵母。在一些情况下，样品来自公共供水系统。在一些情况下，样品来自下水道系统。
136.在一些情况下，样品来自化学品泄漏。在一些情况下，样品来自矿，例如煤矿。在一些情况下，样品是考古样品。在一些情况下，样品是法医样品。
137.在一些情况下，样品中的红细胞没有被裂解。在一些情况下，样品中的红细胞被裂解。
138.在一些情况下，样品包含一种或多种标记物。在一些情况下，样品包含至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20种不同的标记物。在一些情况下，标记物是抗体、抗体片段、染料、染色剂(例如，溴化乙锭)、核酸衔接子、放射性颗粒、荧光颗粒、寡核苷酸、探针或荧光标记的探针。
139.在一些情况下，样品包含酶，例如，限制酶、激酶(例如，dna激酶(例如，t4多核苷酸激酶)、蛋白激酶，例如，丝氨酸激酶、苏氨酸激酶、酪氨酸激酶)、dna酶、rna酶、磷酸酶、连接酶(例如，rna连接酶、dna连接酶)、辣根过氧化物酶(hrp)、碱性磷酸酶(ap)、葡糖糖氧化酶、聚合酶(例如，dna聚合酶(例如，热稳定dna聚合酶、taq聚合酶)rna聚合酶)、末端脱氧核苷酸转移酶、逆转录酶(例如，病毒逆转录酶、非病毒逆转录酶)、端粒酶、甲基化酶或拓扑异构
酶。在一些情况下，本文所用的方法和/或设备可用于将标记物或酶与样品的另一成分(例如，多核苷酸或细胞)分离。b.样品中颗粒的数目/不同类型颗粒的数目
140.样品可以包含一个或多个第一颗粒。在一些情况下，样品可以包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、100,000,000、1,000,000,000、10,000,000,000、100,000,000,000或1,000,000,000,000个第一颗粒。样品可以包含约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、100,000,000、1,000,000,000、10,000,000,000、100,000,000,000或1,000,000,000,000个第一颗粒。在一些情况下，样品包含约10至约100个第一颗粒、约5至约10个第一颗粒、约10至约50个第一颗粒、约50至约100个第一颗粒、约100至约1000个第一颗粒、约1000至约10,000个第一颗粒、约10,000至约100,000个第一颗粒、约100,000至约1,000,000个第一颗粒、约1,000,000至约10,000,000个第一颗粒、约10,000,000至约100,000,000个第一颗粒、约100,000,000至约1,000,000,000个第一颗粒、约1,000,000,000至约10,000,000,000个第一颗粒、约10,000,000,000至约100,000,000,000个第一颗粒或约100,000,000,000至约1,000,000,000,000个第一颗粒。
141.在一些情况下，样品包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、100,000,000、1,000,000,000、10,000,000,000、100,000,000,000或1,000,000,000,000个总颗粒。样品可以包含约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、100,000,000、1,000,000,000、10,000,000,000、100,000,000,000或1,000,000,000,000个第一颗粒，在一些情况下，样品包含约10至约100个总颗粒、约5至约10个总颗粒、约10至约50个总颗粒、约50至约100个总颗粒、或约100至约1000个总颗粒、约1000至约10,000个总颗粒、约10,000至约100,000个总颗粒、约100,000至约1,000,000个总颗粒、约1,000,000至约10,000,000个总颗粒、约10,000,000至约100,000,000个总颗粒、约100,000,000至约1,000,000,000个总颗粒、约1,000,000,000至约10,000,000,000个总颗粒、约10,000,000,000至约100,000,000,000个总颗粒或约100,000,000,000至约1,000,000,000,000个总颗粒。
142.样品可以包含一种或多种不同类型的颗粒。样品可以包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、100,000,000、1,000,000,000、10,000,000,000、100,000,000,000或1,000,000,000,000种不同类型的颗粒。样品可以包含约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500、1000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、100,000,000、1,000,000,000、10,000,000,000、100,000,000,000或1,000,000,000,000种不同类型的颗粒。在一些情况下，样品包含约10至约100种不同类型的颗粒、约5至约10种不同类型的颗粒、约10至约50种不同类型的颗粒、约50至约100种不同类型的颗粒、或约100至约1000种不同类型的颗粒、约1000至约10,000种不同类型的颗粒、约10,000至约100,000种不同类型的颗粒、约100,000至约1,000,000种不同类型的颗粒、约1,000,000至约10,000,000种不同类型的颗粒、约10,000,000至约100,000,000种不同类型的颗粒、约100,000,000至约1,000,000,000种不同类型的颗粒、约1,000,000,000至约10,000,000,000种不同类型的颗粒、约10,000,000,000至约100,000,000,000种不同类型的颗粒或约100,000,000,000至约1,000,000,000,000种不同类型的颗粒。
c.样品中第一颗粒与第二颗粒的比例
143.在一些情况下，样品包含第一颗粒和第二颗粒。在一些情况下，样品中第一颗粒与第二颗粒的丰度的比例小于1:1、1:10、1:100、1:1000、1:10,000、1:100,000、1:1,000,000、1:10,000,000、1:100,000,000或1:1,000,000,000。在一些情况下，样品中第一颗粒与第二颗粒的丰度的比例大于1:1、1:10、1:100、1:1000、1:10,000、1:100,000、1:1,000,000、1:10,000,000、1:100,000,000或1:1,000,000,000。在一些情况下，样品中第一颗粒与第二颗粒的丰度的比例为约1:1、1:10、1:100、1:1000、1:10,000、1:100,000、或1:1,000,000、1:10,000,000、1:100,000,000或1:1,000,000,000。在一些情况下，样品包含稀有细胞类型。在一些情况下，样品中稀有细胞类型的丰度与一种或多种其他细胞类型的细胞的丰度的比例为约1:100、1:1000、1:10,000、1:100,000、1:1,000,000、1:10,000,000、1:100,000,000或1:1,000,000,000。在一些情况下，稀有细胞类型的细胞的丰度与一种或多种其他细胞类型的细胞的丰度的比例小于1:100、1:1000、1:10,000、1:100,000、1:1,000,000、1:10,000,000、1:100,000,000或1:1,000,000,000。d.样品稀释
144.在一些情况下，将样品进行稀释。在一些情况下，将样品(例如，血液样品)在应用于本文所述的设备之前稀释。例如，可以稀释样品以防止本文所述设备的阻塞。在一些情况下，将样品在通过本文所述的设备后稀释。样品可以稀释至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、或3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10,000倍。在一些情况下，样品稀释约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、或3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10,000倍。例如，可以通过向样品中添加水、缓冲液和/或其他流体来稀释样品。在一些情况下，通过添加添加剂来稀释样品。e.阻塞和样品添加剂
145.本文公开了用于采用确定性横向位移阵列处理大体积血液的方法，例如，用于稀有细胞的分离。在一些情况下，该公开的方法可以用于从癌症患者的大体积(～100ml)全血
中提取循环肿瘤细胞，或者例如，从大体积的脐带血中提取干细胞。对于采用dld阵列整体处理血液，该公开的方法也是有用的。
146.在一些情况下，确定性横向位移(dld)阵列用于从数百微升的血液中提取稀有细胞。通过使用所公开的方法，dld阵列可用于从数百毫升的血液中提取稀有细胞。该技术针对用于其他血液应用的较低吞吐量的阻塞和污染的“鲁棒性(robustness)”也得到了改善。
147.在一些情况下，用于减少阻塞的方法包括四种技术的组合：1)将钙螯合的抗凝剂edta的浓度从例如1mm增加至例如5mm；2)添加直接的凝血酶抑制剂，例如，浓度为例如40μm的ppack；3)将流速增加10x；以及将血液稀释增加3x。在一些情况下，仅进行了一种技术。在一些情况下，进行了两种或更多种技术。
148.在一些情况下，提供了包含钙螯合剂和凝血酶抑制剂的套件。在一些情况下，套件包含edta和ppack。
149.通过使用具有荧光染色的白细胞的血液(例如，全血)可以测量作为已经通过dld阵列的血液体积的函数的阻塞的水平。通过采用所公开的方法，使用上述四种方法的组合，相比于先前的几百微升，～100ml的血液可以在阻塞前通过dld阵列。
150.edta和ppack的组合可用作运行缓冲液用于在准备使用dld阵列处理血液时稀释血液。
151.本文中列出的参考文献也是本技术的一部分，并且通过引用全文并入本文，如同其全文在本文中阐述。
152.确定性横向位移阵列可用于从高富集度且高流速的血液中捕获白细胞和循环肿瘤细胞。
153.在一些情况下，由于微柱(micro
‑
post)(障碍物)阵列的阻塞，可以用这些设备处理的血液的体积受到限制。在一些情况下，通过在将血液放入阵列之前从血液中移除血小板，可确定血小板为阻塞的主要贡献者。例如，单独运行白细胞相比于运行血液可以导致小得多的阻塞。在一些情况下，可以使导致阻塞的生物机制失效，从而可以导致阻塞至少40倍的减少。在一些情况下，可以使用血液的更高流速和更大的稀释，以实现微柱阵列阻塞的进一步减少。
154.包含障碍物阵列的设备中的生理条件(高剪切力、快速反复的加速和减速)可以与在典型的情况(包含血液凝固研究)中发现的那些不同。微柱(障碍物)阵列的阻塞可能由止血中涉及的两种互补的、相互依赖的过程(导致血块的凝血和血小板活化)中的一种或两种引起。在一些情况下，血块(其然后可以捕获白细胞)可能导致阻塞。
155.图20示出了可能方式(其中这两个过程可以相互作用以引起阻塞)以及潜在机制(可被攻击以使这些机制实效)的简化视图。循环可以被血小板上的机械应力(该机械应力来自当血小板在微柱阵列中的柱之间通过时的剪切力)，或由微阵列结构导致的其快速加速和减速而引发。
156.凝血相关的过程在图的左侧，而血小板过程在图的右侧。它们可以通过凝血酶和钙途径以及依赖性而相互关联。在一些情况下，为了最大化的有效性，可以同时讨论凝血酶和钙途径/依赖性。
157.在一些情况下，在显著的阻塞可能发生前，高流速和稀释均导致全血的最大吞吐量的增加。
158.在一些情况下，主要的阻塞机制是血小板表面上的钙依赖性整联蛋白的活性，该整联蛋白的相互作用可以导致血小板的聚集。在一些情况下，钙依赖性整联蛋白是血小板诱导的阻塞的主要贡献因素中的一个。在一些情况下，edta浓度从1mm增加到5mm可以导致阻塞8倍减少。在一些情况下，与血浆中的钙结合成螯合物的酸性柠檬酸盐葡萄糖(acd)，如edta，具有相似的效果。钙的螯合作用也可以减少凝血途径(图的左侧)。
159.在一些情况下，主要阻塞机制是由于凝血酶效应，例如，凝血酶诱导的血小板活化。凝血酶可以催化作为凝血级联反应一部分的血纤蛋白原向血纤蛋白的转化。在一些情况下，凝血酶是有效的血小板活化激动剂。肝素可以有效减少阻塞
‑
它可以减少凝血酶的形成。
160.在一些情况下，钙螯合剂可以与凝血酶抑制剂结合。在一些情况下，用直接的凝血酶抑制剂ppack抑制凝血酶可以在5mm的edta浓度所达到的最大效果的基础上实现阻塞的进一步5倍的减少。
161.图21示出了具有40um三角柱(有27um间隙)的阵列用于从血液分离白细胞的示例的这些结果。
162.确定性横向位移(dld)阵列已经用于在流速高达10ml/分钟下，以超过85％的捕获效率在稀释的全血中浓缩循环肿瘤细胞(ctc)(k.loutherback等人,aip advances,2012)。在一些情况下，由于阵列的阻塞，可以处理的未稀释的全血的等效体积被限制为0.3ml每dld阵列。由于在临床样品中ctc的浓度可以低至1
‑
10个细胞/ml，因此增加可以用dld阵列处理的血液的体积可以允许收集足够数量的ctc，以用于生物实验或临床诊断研究。而且，通过将大细胞，诸如典型的ctc，撞(bumping)到缓冲液流中，dld阵列可以用于获得没有血液中存在的小颗粒背景(诸如白细胞、红细胞和血小板)的ctc，产生高度富集或浓缩的产物(见例如,j.a.davis,等人,pnas,2006)。
163.在一些情况下，两种生物机理可以导致阵列的阻塞，并且这两种机制可以得到抑制。在一些情况下，剪切诱导的血小板聚集仅是阵列阻塞的较小的贡献者。在一些情况下，通过将由钙螯合的抗凝剂edta和acd实现的阻塞减少与由间接凝血酶抑制剂肝素实现的阻塞减少比较，以及通过测量edta浓度依赖性的阻塞减少，可以确定钙依赖性整联蛋白为阻塞的主要贡献者。在一些情况下，将edta与直接凝血酶抑制剂ppack结合可以用于将凝血酶诱导的血小板活化确定为导致阻塞的第二主要机制。使用edta和ppack的组合，可以显示出阵列阻塞的40倍减少，其可使处理的血液体积相应增加。基于单通道设备(2mm宽)中的数据，我们可以预期完整的芯片能够在30分钟内处理>100ml量的全血而没有显著的阻塞。最后，在一些情况下，使用糖蛋白11b/illa抑制剂替罗非班可以抑制由剪切力活化的糖蛋白11b/illa整联蛋白复合物，说明剪切诱导的血小板聚集在阵列的阻塞中起较小的作用。
164.在一些情况下，样品可以包含一种或多种添加剂。在一些情况下，将螯合剂添加至样品。在一些情况下，螯合剂包含钙螯合剂。在一些情况下，螯合剂包含乙酰丙酮、产气菌素(aerobactin)、氨乙基乙醇胺、氨基多羧酸、atmp、bapta、bdth2、苯并三唑、联吡啶、2,2'
‑
联吡啶、4,4'
‑
联吡啶、1,2
‑
双(二甲基胂基)苯、1,2
‑
双(二甲基膦基)乙烷、1,2
‑
双(二苯基膦基)乙烷、儿茶酚、chelex 100、柠檬酸、corrole、冠醚、18
‑
冠
‑
6、穴醚、2,2,2
‑
穴醚、轮环藤宁(cyclen)、地拉罗司、去铁酮、去铁胺、右雷佐生、反式
‑
1,2
‑
二氨基环己烷、1,2
‑
二氨基丙烷、二苯甲酰甲烷、二乙烯三胺、二甘醇二甲醚、2,3
‑
二羟基苯甲酸、二巯基丙醇、2,3
‑
二巯
基
‑1‑
丙磺酸、二巯基丁二酸、丁二酮肟、diop、二苯基乙二胺、dota、dota
‑
tate、dtpmp、eddh、edds、edtmp、egta、1,2
‑
乙二硫醇、乙二胺、乙二胺四乙酸(edta)、羟乙磷酸、延伸的卟啉、铁络环肽、fluo
‑
4、fura
‑
2、葡糖酸、乙二醛
‑
双(荚基亚胺(mesitylimine))、六氟乙酰丙酮、高柠檬酸、亚氨基二乙酸、indo
‑
1、金属乙酰丙酮化物、金属二硫烯复合物、金属冠醚、次氮基三乙酸、喷地肽、青霉胺、三胺五乙酸、phanephos、菲咯啉、邻苯二胺、膦酸酯、植物螯合肽、聚天冬氨酸、卟吩、卟啉、3
‑
吡啶基烟酰胺、4
‑
吡啶基烟酰胺、二乙基二酸钠、聚天冬氨酸钠、三联吡啶、四甲基乙二胺、四苯基卟啉、1,4,7
‑
三氮杂环壬烷、三亚乙基四胺、三磷酸、柠檬酸三钠或1,4,7
‑
三硫环壬烷(trithiacyclononane)。
165.在一些情况下，样品(例如，血液样品)在包含k2edta或k3edta的管中收集。
166.在一些情况下，样品包含减少钙依赖性整联蛋白活性的试剂。在一些情况下，样品包含减少钙依赖性凝血酶形成的试剂。在一些情况下，与钙发生螯合的试剂包含酸性柠檬酸盐葡萄糖(acd)。样品(例如，血液样品)中acd的最终浓度可以是10％。
167.在一些情况下，螯合剂是edta。在一些情况下，钙螯合剂是edta。在一些情况下，样品中螯合剂的最终浓度是至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5或20mm。在一些情况下，样品中edta的最终浓度是至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24或25mm。在一些情况下，edta的浓度为约2mm至约7mm，或约3mm至约6mm。
168.在一些情况下，将一种或多种凝血酶抑制剂添加至样品，例如，血液样品。在一些情况下，凝血酶抑制剂是直接凝血酶抑制剂。在一些情况下，直接凝血酶抑制剂是二价的凝血酶抑制剂。在一些情况下，直接凝血酶抑制剂是单价的凝血酶抑制剂。在一些情况下，直接凝血酶抑制剂是别构抑制剂。二价的直接凝血酶抑制剂可以是水蛭素、比伐卢定、来匹卢定或地西卢定。单价的直接凝血酶抑制剂可以是阿加曲班、美拉加群、希美加群或达比加群。别构直接凝血酶抑制剂可以是dna适体、苯并呋喃二聚体、苯并呋喃三聚体或聚合的木素。在一些情况下，直接凝血酶抑制剂是ppack(d
‑
phe
‑
pro
‑
arg
‑
cmk)。
169.在一些情况下，凝血酶抑制剂是ppack(d
‑
phe
‑
pro
‑
arg
‑
cmk)、苯甲脒盐酸盐、p
‑
apmsf、p
‑
apmsf盐酸盐、tlck盐酸盐、upa抑制剂、ppack二盐酸盐或生物素化的ppack二盐酸盐。在一些情况下，肝素是凝血酶抑制剂。
170.在一些情况下，样品中凝血酶抑制剂(例如，直接凝血酶抑制剂)的最终浓度是至少1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350或400μm。在一些情况下，样品中凝血酶抑制剂的最终浓度为约30至约50μm，或约20至约60μm。在一些情况下，样品中ppack的最终浓度是至少1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、
13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350或400μm。在一些情况下，样品中ppack的最终浓度为约30至约50μm，或约20至约60μm。
171.在一些情况下，将螯合剂和凝血酶抑制剂添加至样品。在一些情况下，将钙螯合剂和凝血酶抑制剂添加至样品。在一些情况下，将螯合剂和凝血酶抑制剂添加至样品，并且将该样品稀释至少3倍。
172.在一些情况下，样品包含edta和ppack。在一些情况下，样品包含浓度为约5mm的edta和浓度为约40μm的ppack。在一些情况下，血液样品包含浓度为约5mm的edta和浓度为约40μm的ppack。在一些情况下，将血液样品稀释约3倍，并且该稀释的血液样品包含edta和ppack。在一些情况下，将血液样品稀释约3倍，并且该稀释的血液样品包含浓度为约5mm的edta和浓度为约40μm的ppack。在一些情况下，样品(例如，血液样品)包含一种或多种添加剂，例如，氟化钠(naf)、肝素、edta或柠檬酸钠。在一些情况下，添加剂是抗凝剂或抗血小板剂，例如，氯吡格雷、普拉格雷、替格瑞洛、噻氯匹定、阿加曲班、比伐卢定、达肝素、依诺肝素、磺达肝素、肝素、肝素洛氏冲冼液(heparin lock flush)、来匹卢定、阿那格雷、阿哌沙班、阿司匹林、阿司匹林/双嘧达莫、西洛他唑、达比加群、双嘧达莫、巴曲酶、裂纤酶(hementin)、利伐沙班、华法林或尿激酶。在一些情况下，抗凝剂是抗凝血酶、溶纤维蛋白剂或溶血栓剂。在一些情况下，用含有2mm edta和0.5％bsa的1x pbs稀释全血。f.样品体积
173.样品可以应用于本文所述的设备，例如，具有有序障碍物阵列的设备，例如，确定性横向位移设备。可以应用于设备和/或被设备处理的样品的体积可以是至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15,5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000ml。可以应用于设备和/或被设备处理的样品的体积可以小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15,5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、
2600、2700、2800、2900或3000ml。可以应用于设备和/或被设备处理的样品的体积可以为约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15,5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000ml。可以应用于设备和/或被设备处理的样品的体积可以是约1至约10ml、约10ml至约20ml、约10ml至约50ml、约10ml至约100ml、约20ml至约100ml、约100ml至约300ml、约100ml至约1000ml、约100ml至约500ml或约100ml至约3000ml。g.样品中颗粒的浓度
174.在一些情况下，样品中颗粒的浓度是约1、5、10、50、100、500、1000、104、105、106、107、108、109、10
10
或10
11
个每ml样品。在一些情况下，样品中颗粒的浓度小于1、5、10、50、100、500、1000、104、105、106、107、108、109、10
10
或10
11
个每ml样品。在一些情况下，样品中颗粒的浓度是至少1、5、10、50、100、500、1000、104、105、106、107、108、109、10
10
或10
11
个每ml样品。iv.设备
175.用于基于大小来分离颗粒的示例性设备例如在以下文献中有述：美国专利号7,150,812、7,318,902、7,472,794、7,735,652、7,988,840、8,021,614、8,282,799、8,304,230、8,579,117和pct申请号wo2012094642，上述文献的全部内容通过引用并入于此。本文描述的颗粒和样品可以施加至本文所述的用于基于大小的分离(例如，基于大小的高通量分离)的设备。
176.本公开内容总体上涉及诸如球体、细胞、病毒和分子等颗粒的分离的领域。本公开内容涉及基于颗粒在流体填充的障碍物场中的流动行为而分离颗粒，其中由移动流体引起的颗粒平流输送压倒扩散性颗粒输送的效果。
177.按大小或质量对颗粒的分离可以是生物学、医学、化学和工业中的基础分析和制备技术。常规方法包括凝胶电泳、场流分离、沉淀和尺寸排阻色谱法。最近，已经描述了使用障碍物阵列使颗粒在流体流动或所施加电场的影响下从障碍物阵列中穿过，来进行颗粒和带电生物聚合物的分离。由这些障碍物阵列设备进行的颗粒分离可由生物聚合物与障碍物之间的相互作用以及由穿过障碍物之间的流体的流动行为所介导。
178.已经公开了用于分离颗粒的多种微加工的筛分基质(chou等人,1999,proc.natl.acad.sci.96:13762；han等人,2000,science 288:1026；huang等人,2002,nat.biotechnol.20:1048；turner等人,2002,phys.rev.lett.88(12):128103；huang等人,2002,phys.rev.lett.89:178301；美国专利号5,427,663；美国专利号7,150,812；美国专利号6,881,317)。这些基质可以依赖于对小特征(例如，微流体通道中的柱或障碍物)的准确加工。在所有微加工方法中，可以将小特征加工成的准确度都可能有限，特别是当特征大小减小时尤为如此。用以加工小特征的材料的强度和刚度也可能限制所加工设备的实际效
用。另外，在这样的基质中，障碍物之间的间隙的较小大小可能使得基质容易被对于适合于障碍物之间而言过大的颗粒所堵塞。微米级和纳米级加工还可能需要最先进的加工技术，而使用这样的方法加工的设备可能具有高昂的成本。
179.已经在例如美国专利号7,150,812中描述了凸点阵列(bump array)(亦称为“障碍物阵列”)设备并且解释了其基本操作，该文献的全部内容通过引用并入于此。参考美国专利号7,150,812的图3和图4，凸点阵列可以基本上通过使穿过阵列(通常为周期性顺序的阵列)的颗粒分离而进行工作，其中分离发生在遵循从主体流体流动的方向偏移或从所施加的场的方向偏移的“阵列方向”的颗粒之间。
180.在相对较低的雷诺数的条件下两个相邻障碍物之间的流动水平上，流体流动能够以层流方式发生。考虑假设层中的两个障碍物之间的体积流量(例如，通过考虑障碍物之间具有相等体积流量的多个相邻流管而对流动进行建模，如美国专利号7,150,812的图8中所示)，可以通过标准方法来计算一层中的流体将会穿过下一个(即，下游的)障碍物的一侧或另一侧的可能性(例如，见inglis等人,2006,lab chip 6:655
‑
658)。对于从主体流体流动的方向偏移的有序障碍物阵列，障碍物的布置可以限定与两个障碍物之间多数流体层行进的方向相对应的阵列方向。少数流体层将会以不同于阵列方向的方向在下游障碍物周围行进。
181.在两个障碍物之间穿过的颗粒可以采取的路径可取决于流体在该颗粒所占据的层中的流动。从概念上说，对于所具有的大小与在前面段落中描述的假设流体层中之一相等的颗粒而言，该颗粒可以遵循其所在的流体层的路径，除非该颗粒扩散至不同的层。对于大于单一流体层的颗粒而言，该颗粒可以采用与作用于该颗粒的多数流体层相对应的路径。所具有的大小大于以不同于阵列方向的方向在下游障碍物周围行进的少数层的厚度之和的两倍的颗粒可以受到以阵列方向移动的更多流体层的作用，这意味着这样的颗粒将会在阵列方向上行进。这一概念也在美国专利号7,150,812的图5
‑
图11中图示。因此，对于在这样的阵列中的两个障碍物之间穿过的颗粒，可以存在“临界大小”，使得具有大于该临界大小的大小的颗粒可以在阵列方向上行进而不是在主体流体流动的方向上行进，并且具有小于该临界大小的大小的颗粒可以在主体流体流动的方向上行进。具有精确等于该临界大小的大小的颗粒可以具有相同的几率在这两个方向中的任一方向上流动。通过在较高的佩克莱数(peclet number)下操作这样的设备(即，以使得由流体层进行的平流颗粒输送大大超过层之间的扩散性颗粒)，可以忽略颗粒在流体层之间的扩散的影响。a.凸点阵列
182.本文描述了构建和操作用于分离颗粒的障碍物阵列的方式。在一些障碍物阵列中，障碍物具有形状并且被布置成使得穿过相邻障碍物之间的间隙的流体流动的分布关于该间隙的中心线对称。相邻障碍物的几何形状可以是使得限定间隙的障碍物的部分关于该间隙的在主体流体流动的方向上延伸的轴对称。穿过这样的间隙的流体流动的速度或体积分布可以大致呈跨间隙的抛物线状，其中流速和通量在限定间隙的每个障碍物的表面处为零(假定无滑移流动的条件)并且在间隙的中心点处达到最大值。分布呈抛物线状，与限定间隙的障碍物中之一相邻的具有给定宽度的流体层和与限定该间隙的另一障碍物相邻的具有相同宽度的流体层可以包含相等比例的流体通量，这意味着无论颗粒靠近哪个障碍物行进，在穿过间隙期间被“弹撞”的颗粒的临界大小都相等。
183.在一些情况下，障碍物阵列的分离颗粒大小的性能可以通过以下做法得到改善：将障碍物塑形和安置成使得将流体流动偏转到障碍物之间的间隙中的相邻障碍物的部分关于间隙的在主体流体流动的方向上延伸的轴是不对称。这样的向间隙中的流体对称性的缺失可以在间隙内产生非对称流体流动分布。流体流动朝向间隙的一侧的集中(即，作为穿过间隙的非对称流体流动分布的结果)可以减小那些被诱导成在阵列方向上而不是在主体流体流动方向上行进的颗粒的临界大小。之所以能够如此，是因为流动分布的非对称性可以造成在(1)包含穿过间隙的流体通量的选定比例的相邻于一个障碍物的流动层的宽度与(2)包含相同比例的流体通量且相邻于限定该间隙的另一障碍物的流动层的宽度之间的差异。与限定间隙的障碍物相邻的流体层的不同宽度展现出两种不同的临界颗粒大小。如果颗粒超过携载该颗粒的流体层的临界大小，则穿越间隙的颗粒可能被弹撞(即，在阵列方向上而不是在主体流体流动方向上行进)。因此，对于穿越具有非对称流动分布的间隙的颗粒，有可能存在以下情况：若该颗粒在与一个障碍物相邻的流体层中行进则会被弹撞，但若该颗粒在与限定该间隙的另一障碍物相邻的流体层中行进则不会被弹撞。
184.穿越障碍物阵列的颗粒穿过障碍物之间的多个间隙，并且具有多个被弹撞的机会。当颗粒穿越具有非对称流动分布的间隙时，如果该颗粒的大小超过由与限定该间隙的两个障碍物相邻的流动层所限定的(不同的)临界大小，则该颗粒可被弹撞。然而，如果该颗粒的大小超过由与所述两个障碍物中之一相邻的流动层所限定的临界大小，但未超过由与另一障碍物相邻的流动层所限定的临界大小时，则该颗粒有时可被弹撞。在一些情况下，不超过由与障碍物中的任何一个相邻的流动层所限定的临界大小的颗粒可以不被弹撞。从这一观察结果中至少得出两个启示。
185.第一，在其中障碍物限定具有非对称流动分布的间隙的障碍物阵列中，具有的大小超过由与所述障碍物相邻的流动层所限定的两个临界大小中较小者的颗粒可以从具有的大小小于该较小临界大小的颗粒分离。由间隙限定的临界大小可以在不必减小该间隙的大小(图1中的“g”)的情况下通过改变穿过该间隙的流动的对称性而减小。减小间隙大小可能增加生产阵列的成本和难度。相反，对于给定的临界大小，可以通过改变穿过间隙的流动的对称性来增大限定该临界大小的间隙的大小。由于较小的间隙与较大的间隙相比更可能发生堵塞，因此这种布置可以改善阵列的可操作性，从而允许较大的通量和较低的堵塞可能性。
186.第二，在其中障碍物限定具有非对称流动分布的间隙的障碍物阵列中，颗粒可以被分成三个群体：i)具有的大小小于由与障碍物相邻的流动层所限定的临界大小中的任何一个的颗粒；ii)具有的大小介于由与障碍物相邻的流动层所限定的两个临界大小之间的颗粒；以及iii)具有的大小大于由与障碍物相邻的流动层所限定的临界大小中的任何一个的颗粒。
187.在另一方面，减小限定间隙的障碍物的边缘圆度可以改善障碍物阵列的颗粒大小分离性能。举例而言，具有带有尖锐顶点的三角形横截面的障碍物阵列相比于具有圆化顶点的相等大小和相等间距的三角形障碍物的阵列，可以展现出更小的临界颗粒大小。
188.因此，通过使障碍物阵列中限定间隙的障碍物的边缘锐化，可以在不必减小障碍物的大小的情况下，减小在主体流体流动影响下在阵列方向上偏转的颗粒的临界大小。相反，具有更尖锐边缘的障碍物相比于具有较不尖锐边缘的、相等大小的障碍物可以间隔得
更远，但仍然产生与之等同的颗粒分离性质。
189.在又一方面，以这样的方式对障碍物阵列中的障碍物进行塑形：使得在一个方向上流过阵列的流体所遇到的障碍物的几何形状与在第二方向上流过阵列的流体所遇到的障碍物的几何形状不同(并限定不同的临界颗粒大小)。例如，图1中图示的在从左至右方向上流过阵列的流体遇到该阵列的直角三角形柱的圆化顶点并在其周围流动(在该流动方向上，穿过间隙的流体流动的分布关于该间隙的轴是非对称的)。然而，在从右至左方向上流过相同阵列的流体遇到该阵列的直角三角形柱的平边并在其周围流动(在该流动方向上，穿过间隙的流体流动的分布关于该间隙的轴是对称的，基本上呈抛物线状)。b.具有拥有非对称流动分布的间隙的凸点阵列
190.本文描述了有助于按大小来分离颗粒的凸点阵列设备。在一个实施方式中，设备包括一主体，该主体限定了用于包含流体流动的微流体流动通道。障碍物阵列安置于流动通道内，以使得流过该通道的流体在障碍物周围流动。障碍物跨流动通道而延伸，通常在障碍物的每一端处固定至、集成在或抵接在流动通道的表面。
191.障碍物可以按这样的配置布置成行和列：所述行限定一阵列方向，该阵列方向与流动通道中流体流动的方向相差具有大于零的幅值的倾斜角(∈)。∈的最大可操作值可以是1/3弧度。∈的值优选地可以是1/5弧度或更小，并且已经发现1/10弧度的值适合于本文描述的阵列的各个实施方式。在所述列中的障碍物在彼此之间限定间隙，并且流过流动通道的流体能够在相对于所述列大致为横向的方向(即，大致垂直于列中的障碍物的长轴，并且大致垂直于延伸通过列中的障碍物的平面)上在这些间隙之间通过。
192.障碍物可以具有这样的形状：该形状使得限定间隙的两个障碍物的表面(相对于主体流体流动的方向，在间隙的上游、下游或跨越间隙)关于延伸通过间隙中心并且平行于穿过通道的主体流体流动的方向的平面非对称地定向。也就是说，两个障碍物的部分可以造成穿过间隙的非对称流动。结果可以是，穿过间隙的流体流动的速度分布关于所述平面非对称地定向。因此，针对与障碍物中之一相邻地穿过间隙的颗粒的临界颗粒大小可以不同于针对与障碍物中的另一个相邻地穿过间隙的颗粒的临界颗粒大小。
193.设备可以由通常用以制造微米级和纳米级流体操作设备的材料中的任何材料制成，包括硅、玻璃、塑料和杂化材料。流动通道可以使用两个或更多个零件构造而成，当零件组装后形成具有障碍物安置于其内的封闭腔室(优选地是一个具有用于添加或排出流体的孔口的腔室)。障碍物可以制造在一个或多个组装后形成流动通道的零件上，或者它们能够被制造成以嵌件的形式夹在两个或更多个限定流动通道的边界的零件之间。用于制造这样的设备的材料和方法在本领域是已知的。
194.在一些情况下，流动通道可以优选地形成于两个平行的、基本平坦的表面之间，并且障碍物形成于这两个表面中之一中(例如，通过刻蚀表面以移除原本在未被刻蚀的、保留为障碍物的部分周围的材料来形成)。障碍物沿着它们的长度可以具有基本恒定的横截面，应当认识到，用于制造障碍物的技术可能会限制横截面的均匀性。
195.障碍物可以是跨流动通道延伸的实心体，在一些情况下，从流动通道的一面延伸至该流动通道的相对面。在障碍物于该障碍物的一端处与流动通道的一个面成一体(或是其延伸物)时，该障碍物的另一端可以被密封到或按压在该流动通道的相对面。在障碍物的一端与流动通道的面之间的小空间(优选地小到无法容纳对预定用途来说感兴趣的任何颗
粒)可以是可容许的，前提是该空间不会对障碍物的结构稳定性或设备的相关流动性质造成不利影响。
196.在本文描述的一些实施方式中，障碍物由横截面形状(例如，圆形或三角形)所限定。对从整体材料形成的障碍物赋予形状的方法是众所周知的(例如，光刻法和各种微机械加工技术)并且基本上任何这样的技术都可以用于制造本文描述的障碍物。如本文其他各处所述，间隙、障碍物和本文描述的阵列的其他特征的大小取决于要在设备中操作和分离的颗粒的特性和大小。受制造技术的限制，典型尺寸大约是微米级或数百纳米级的，但更大或更小的尺寸也是可能的。
197.如本文所述，通过形成具有尖锐(即，非圆化)边缘(尤其在两个障碍物之间的间隙的最窄部分处)的障碍物可以实现某些优点。为了利用尖锐边缘的益处，技术人员将会明白对于形成这样的边缘，某些微加工技术相对于其他技术可以是优选的。边缘的锐利度可以按若干种方式中的任何一种来描述。举例而言，可以测量或估计边缘(例如，三角形柱的顶点)的曲率半径，并且可以将该半径与障碍物的特征尺寸(例如，与三角形柱、正方形柱或矩形柱的顶点相邻的较短边，或具有尖锐部分的圆形柱的半径)相对比。锐利度可以描述为例如曲率半径与特征尺寸的比率。以等边三角形柱为例，合适的比率包括那些不大于0.25并且优选地不大于0.2的比率。
198.在一些情况下，存在于阵列中的障碍物的数目并不关键，但障碍物可以足够多以使得本文描述的阵列的颗粒分离性质可以实现。在一些情况下，阵列的精确布局和形状并不关键。鉴于本文描述的公开内容，本领域技术人员能够考虑以下各项来设计使凸点阵列能够分离颗粒所必需的障碍物的布局和数目：要分离的颗粒的大小和特性、在其中包含有要分离的颗粒的流体的体积、用于制造阵列的材料的强度和刚度、与阵列一起使用的流体操作设备的压力能力以及其他普通设计特征。
199.障碍物一般可以组织成行和列(术语行和列的使用并不意指或暗示该行和列是彼此垂直的)。在横向于流动通道中的流体流动的方向上大致对准的障碍物可以称为在列中的障碍物。在列中彼此相邻的障碍物可以限定流体流过的间隙。在相邻列中的障碍物可以彼此偏移一称为∈(epsilon)的角度，该角度以倾斜角为特征。因此，对于若干个彼此相邻的列(即，由流体流动在大致横向于列的单一方向上连续经过的若干列障碍物)，列中的对应障碍物可以彼此偏移以使得对应的障碍物形成一行障碍物，该一行障碍物相对于穿过列的流体流动的方向成角度∈而延伸。可以选择倾斜角并且可使列彼此间隔开以使得1/∈(当∈以弧度表现时)是整数，并且障碍物列周期性重复。在单一列中的障碍物也可以彼此偏移相同或不同的倾斜角。举例而言，可以将行与列布置成相对于彼此成90度的角度，且行和列全都相对于穿过流动通道的主体流体流动的方向倾斜相同角度∈。
200.限定间隙的两个障碍物的一个或多个部分能够以这样的方式塑形：使得在障碍物之间的间隙的最窄部分的上游、下游或越过该最窄部分(或这些的某种组合，关于穿过流动通道的主体流体流动的方向)的障碍物部分关于平分该间隙并平行于主体流体流动的方向的平面是非对称的。出于制造的简易性以及为了帮助对阵列行为的建模，阵列中的所有障碍物可以在大小和形状上都相同，虽然情况并不必须是这样。在一些情况下，阵列中的所有障碍物在形状上是不同的。另外，可以制成具有以下部分的阵列：障碍物在单一部分内彼此相同但与其他部分中的障碍物不同。
201.限定间隙的障碍物中之一或全部二者中的一个或多个部分中的非对称性可以引起在该间隙的一侧或另一侧的流体流动增大。仅当颗粒超过对应于间隙的临界颗粒大小时，该颗粒才能在穿过该间隙时被弹撞。临界颗粒大小可以由靠近间隙边界(即，限定该间隙的障碍物的边缘)的流体通量的密度所确定。在间隙的一侧(即，抵靠限定该间隙的最窄部分的两个障碍物中之一)增大的流体流动可以增强靠近该侧的通量密度，从而减小在穿过间隙的该侧时将会被弹撞的颗粒的大小。
202.在设备的一个实施方式中，列中的多个障碍物中的每一个的形状可以是基本上相同的并且关于平分该多个障碍物中的每一个的平面是对称的。也就是说，对于任一列障碍物，当流体在第一方向上行进以及当流体在与该第一方向相差180度的第二方向上行进(即，在相反方向上流动)时，在流过列中的障碍物之间的间隙的流体中行进的颗粒所遇到的几何形状可以是相同的。
203.当流体在第一方向上行进时与当流体在与该第一方向相差90
‑
180度的第二方向上行进时，在流过列中的障碍物之间的间隙的流体中行进的颗粒所遇到的几何形状可以是不同的。在该实施方式中，流体流动例如可以在两个流动方向之间振荡，并且在该流体中的颗粒可以遇到不同的障碍物几何形状。如果这些几何形状差异可以导致穿过间隙的不同流体分布(例如，对比图6b中的分图)，则该间隙可以在这两个方向上展现出不同的临界颗粒大小。如果间隙针对这两个方向上的流动展现出不同的临界大小，则在穿过该间隙时将会被弹撞的颗粒群体可能根据流动的方向而不同。可以使用这种在两个方向上被弹撞的群体的差异来实现对不同作用的颗粒的分离。
204.例如，考虑针对在一个方向上的主体流体流动展现出第一临界大小但针对在第二方向上的主体流体流动展现出第二临界大小的间隙。对于在第一方向上的流体流动，具有的大小大于第一临界大小的颗粒可以被弹撞，而具有的大小小于第一临界大小的颗粒可以不被弹撞。类似地，对于在第二方向上的流体流动，具有的大小大于第二临界大小的颗粒可以被弹撞，而具有的大小小于第二临界大小的颗粒可以不被弹撞。如果流动在第一方向与第二方向之间振荡，则具有的大小同时大于第一临界大小和第二临界大小的颗粒可以在全部两个方向上被弹撞。类似地，具有的大小同时小于第一临界大小和第二临界大小全的颗粒在任一方向上都可以不被弹撞。对于这两个颗粒群体，在两个方向上的基本等量的流动振荡可以将这些颗粒基本上留在它们的初始位置处。然而，具有的大小介于所述两个临界大小之间的颗粒在主体流体流动处于一个方向上时可以被弹撞，但在主体流体流动处于另一方向上时将不会被弹撞。因此，当进行在两个方向上的基本等量的流动振荡时，这些颗粒不可留在它们的初始位置上，而是相反地可以从该原始位置移位，移位量等于(障碍物的大小 间隙距离g)x(振荡次数)。以这种方式，这些颗粒(具有的大小介于所述两个临界大小之间的颗粒)可以与它们初始相混合的其他颗粒分离。
205.当第一方向和第二方向相差180度(即，流动是在相反方向上)时，具有的大小介于所述两个临界大小之间的颗粒能够以相对于振荡流动的方向成90度的角度移位。
206.凸点阵列中的颗粒的行为不是该颗粒(或它们悬浮于其中的流体)移动的绝对方向的函数，而可以是该颗粒遇到的阵列几何形状的函数。作为对于利用在第一方向与第二方向之间的交替流动来操作凸点阵列的替代方案，可以通过以下方式获得相同的颗粒移位效果：仅使用在第一方向上的流动，通过将阵列的大小增大为振荡次数的两倍，保持阵列的
一部分处于原始布置，但改变该阵列的第二部分以使得该阵列的几何形状与原始阵列中在第二方向上移动的流体中的颗粒所遇到的几何形状相同(尽管流体仅在第一方向上移动)。以图1中所图示的阵列为例，通过在该阵列中的两次流动振荡(即，两个单位的从左至右流动和两个单位的从右至左流动)可以获得与通过穿过具有四倍于图1中的阵列(从左至右)长度的阵列的四个单位的从左至右流动所能获得的相同的对颗粒的位移效果，只要如图1中所示布置阵列的两个长度并且将阵列的两个长度布置成如图1中所示的阵列的镜像图像(从左至右)即可。
207.本文描述了一种被设计用于基于物理大小来分离物体的微流体设备。所述物体可以是细胞、生物分子、无机珠或者圆形或其他形状的其他物体。所分离的典型大小的范围可以是从100纳米至50微米；可以分离更小或更大的大小。这些阵列的使用可以涉及在一个方向上的连续流动，并且能够以一定角度从流动方向分离颗粒，所述角度是颗粒大小的单调函数。
208.通过将柱的形状从圆形改变成关于与流体流动平行的轴非对称的形状，可以添加以下功能：
209.1.针对弹撞的临界颗粒大小可以根据颗粒移动通过阵列的方向而不同。这已经用直角三角形柱得到了实验验证，并且拓展至关于流动轴非对称的任意形状。
210.2.在这样的设计下，颗粒从流体流动的位移的角度可以被设计为非单调的——例如，在某个颗粒大小处达到峰值。
211.这样的凸点阵列具有多种用途，包括先前已知的凸点阵列的所有用途。
212.设备可以用于通过确定性横向位移将选定大小区段中的颗粒从混合物中分离出来。分离的机制可以与凸点阵列相同，但其可以在振荡流动(ac条件；即，主体流体流动在两个方向之间交替)而不是连续流动(dc条件；即，主体流体流动仅在单一方向上)下工作。在振荡流动下，具有给定大小范围的颗粒可以在没有主体流体的任何净位移或处于期望范围之外的颗粒的任何净位移的情况下垂直地从输入流中分离(当交替流动的方向相差180度时，垂直于交替流动轴)。因此，通过将包含给定范围的颗粒的样品注入障碍物阵列中并在此之后使流体流动在相反方向(即，在彼此相差180度的方向)上交替穿过障碍物阵列，超过一个流动方向上的临界大小但未超过另一流动方向上的临界大小的颗粒可以通过由阵列引起的弹撞而与样品中的其他颗粒分离开。这样的颗粒可以当流体在一个方向上流动时被弹撞(并遵循阵列方向)，但当流体在相反方向上流动时不被弹撞(并遵循主体流体流动方向)。不超过任一流动方向上的临界大小的颗粒将不会被阵列弹撞(即，将会在全部两个方向上跟随主体流体)，并将会与样品团(sample bolus)保留在一起。当流体在一个方向上流动时，超过全部两个流动方向上的临界大小的颗粒将会被阵列弹撞(即，将会遵循阵列方向)，并且当流体在相反方向上流动时也被弹撞(即，将会遵循相反方向上的阵列方向)，并且因此将会与样品团保留在一起。
213.临界颗粒大小可取决于流体流动的方向。在振荡流动下可以使中间大小的颗粒在设备中逐渐增加。
214.第二，在连续流动模式中，可以诱导具有期望大小的颗粒向流体流的一侧移动，而在该大小以上或以下的颗粒向另一侧移动或根本不移位。因此收集期望的颗粒可以更容易。在常规设备中，在期望范围以上的颗粒也从流体流动向流动的相同侧移位，因此将期望
的颗粒与不期望的较大颗粒相分离可能更难。在该实施方式中，以互为镜像的两种配置来采用限定针对在相反方向上的流体流动的不同临界大小的障碍物。例如，参考图1，这样的阵列将会包括如图1中所示地布置的直角三角形柱(即，斜边从右下方斜向左上方，而倾斜角∈从水平方向朝向图的底部延伸)并且还将会包括如在图1中所示的阵列的左侧或右侧垂直固定的镜中将会出现的那样来布置的直角三角形柱(即，其斜边从右上方斜向左下方，而倾斜角∈从水平方向朝向图的顶部延伸的直角三角形柱)。由在单一方向(即，从左至右或从右至左)上穿过这样的阵列的主体流体流动实现的颗粒分离将会与图1中所图示的穿过阵列的往复流动等效。可以朝向阵列的顶部弹撞处于选定大小范围中的颗粒(如图1中所示)，而具有更大大小或更小大小的颗粒可以保留在它们进入阵列所处于的垂直水平(假定在两种配置中的每一个中遇到了大致相等数目的障碍物)。
215.与圆形柱相比，当颗粒从尖锐边缘弹撞时，可以发生临界颗粒大小以间隙的比率而减小。这可以允许更大的分离角度而不用担心堵塞设备以及更快的分离。
216.相比于连续流动凸点阵列，这些开发可以减小必要的芯片面积。
217.本文描述的设备可以是使用标准光刻法构造而成的微加工柱阵列。可以向硅中刻蚀出单一掩模层，或者可以将单一掩模层用于制作用于pdms塑模的模板。可以用涂覆有pdms的盖片密封柱阵列，以提供封闭的通道。
218.振荡流动操作可能需要比连续流动操作更复杂的流体控制驱动器和接口。
219.图11是本文描述类型的障碍物阵列中的柱的扫描电子显微镜图像。侧边长为6微米的等腰直角三角形柱以10微米的间距放置于正方形点阵上，从而给出大约4微米的间隙。正方形点阵相对于设备侧壁倾斜5.71度(0.1弧度)以提供必要的非对称性。流体沿着水平轴流动。
220.在图1中，穿过每个间隙的总流体通量可以分成n＝1/∈
′
个流动流(流管)，其中n是整数。每个流动流可以携载相等的流体通量，图1中示意性地示出n＝3。流管可以由失速线(stall line)分离，每个失速线开始于并结束于柱。流管循环地偏移其位置，以使得在n行之后每个流线返回至其在间隙内的初始位置。
221.最靠近柱的流的宽度可以确定临界颗粒大小。如果颗粒的半径小于该流的宽度，则该颗粒的轨迹可以不受柱的干扰并在与流动相同的方向上行进。如果颗粒的半径大于最靠近的流的宽度，则该颗粒可跨失速线被移位并且其轨迹可以遵循阵列的倾斜轴(即，阵列方向)。
222.通过假定穿过间隙的速度分布呈抛物线状——对于在矩形通道中的充分发展的流动的情况——可以确定最靠近柱的流的宽度。由于每个流可以携载相等的通量并且存在n个流，因此可以在流动分布上进行积分以使得通过最靠近柱的宽度为dc/2(dc是颗粒的临界直径)的通量等于通过间隙的总通量除以n。也就是说，u(x)dx(u是在间隙内任何位置x处的通量的函数)从0到dc/2的积分等于u(x)dx在整个间隙上的积分的1/n。
223.因此，可以从流动分布来确定临界颗粒大小。对于圆形柱的情况，抛物线状流动分布可以非常接近地近似于穿过间隙的流动分布并且可以解析地确定临界颗粒大小。
224.图4a示出了针对三角形柱阵列的流动分布的数值模拟。在一些情况下，由于对称性破缺，因此无法假定通过三角形柱的流动分布呈抛物线状。因此，从对通过阵列的流动的数值模拟(程序——comsol)来提取通过三角形柱的间隙的流动分布，所述阵列具有与实际
制成的设备相同的大小和间距。
225.图4b图示了圆形柱与三角形柱之间的速度流动分布的对比。图中示出了穿过三角形柱之间的间隙和圆形柱之间的间隙的归一化速度分布。如图所示，针对三角形柱的流动分布关于间隙的中心是非对称的；相比于沿着平边，更多的流体沿着三角形的顶点流动。
226.图12
‑
图14图示了在本文所述类型的棘轮凸点阵列中的颗粒运动。当颗粒移动通过阵列时，它们与柱的哪一侧相互作用将取决于它们在阵列中移动的方向。在这种情况下，当颗粒从右至左移动时，它们从三角形柱的平边弹撞。当颗粒从左至右移动时，它们从三角形柱的尖锐顶点弹撞。因此，由于流动分布是非对称的，因此当颗粒在全部两个方向上行进穿过阵列时无法预期其遵循相同的轨迹。
227.针对三角形柱的临界颗粒大小——采用与在inglis等人,2006,lab chip 6:655
‑
658中所描述的相同种类的分析，可以在流动分布上进行积分以找出特征流的宽度。然而，由于流动分布关于间隙的中心是非对称的，因此流动宽度并且因而临界颗粒大小可根据所检查的是哪一侧而不同。如图4b中所示，由三角形柱引入的非对称性的结果是临界颗粒大小可根据颗粒与三角形障碍物的哪一侧相互作用而不同。如果颗粒沿着尖锐顶点移动，则临界颗粒大小可以比当其沿着平边移动时更小。在图15中标绘了与圆形柱对比的临界颗粒大小与阵列角度(∈)。针对沿着三角形的尖锐顶点弹撞的临界颗粒大小可以远小于圆形柱或平边弹撞的临界颗粒大小。这可以允许使用更大的分离角度而无需担心堵塞设备。当颗粒直径大于间隙大小(图1中的g)时，如果颗粒密度较高，则可能存在阵列将会变得堵塞的很大风险。
228.图3a
‑
图3c图示了在棘轮凸点阵列中的代表性颗粒行为。对于如图11中所示地构造而成的设备，为了这样的图示而选择三个代表性颗粒。选择一个大于全部两个临界颗粒大小(即，大于由从右至左和从左至右的流体流动所限定的临界颗粒大小)的颗粒(图3b中所示)。选择一个小于全部两个临界颗粒大小的颗粒(图3a中所示)。最后，选择一个(图3c中所示)处于中间范围中的颗粒，即，小于沿着平边的临界颗粒大小(图12中的d
f
)，但大于沿着尖锐边缘的临界颗粒大小(图12中的d
v
)。这些附图图示了被放入设备中的颗粒的行为并且观察了它们在振荡流动下的轨迹。
229.大颗粒(图3b)：由于颗粒大于沿着全部两个边缘的临界颗粒大小，因此其在全部两个方向上都遵循阵列倾斜轴(e)并且在振荡流动下不表现出净位移。
230.小颗粒(图3a)：由于颗粒小于沿着全部两个边缘的临界颗粒大小，因此其在全部两个方向上都遵循流体轨迹并且不表现出净位移。
231.中间颗粒(图3c)：当颗粒向右移动时，其从三角形柱的平边弹撞。由于其小于临界颗粒大小(d
f
)，因此其遵循流体轨迹。当颗粒向左移动时，其从三角形柱的尖锐顶点弹撞。由于其大于该侧的临界颗粒大小(d
v
)，因此其遵循阵列倾斜轴并且向上移位。如图所示，在振荡流动下，处于中间范围中的颗粒垂直于流动方向移位。在往复移动三个循环之后，主体流体没有移位，但颗粒移动了超过200微米。
232.如果将全部三种颗粒类型混合并放置在振荡流动(即，流体流动在从右至左与从左至右方向之间振荡)下的单一阵列中，则中间颗粒将会朝向这些图的顶部移位而小颗粒和大颗粒将会无净运动。
233.在图12
‑
图14中，在流管的数值模拟之上(分别)叠加了中间颗粒、小颗粒和大颗粒
的表示，以更清楚地示出颗粒的运动。选择n＝1/∈为3以允许更容易地看到周期性。
234.当中间颗粒(图12)沿着尖锐边缘行进时，它们如所预期那样被弹撞。然而，当该颗粒沿着平边行进时，它们的运动可不同于小颗粒的运动。当它们进行其特征性的z形运动以继续处于与流体方向相同的方向中时，它们因过大而无法留在靠近尖锐顶点的流中，并且它们跨第一失速线移位。结果是它们的运动以两行而不是三行为周期。在任何其他倾斜角下，运动可以是类似的，而周期是n
‑
1。这种n
‑
1周期性的结果是中间大小的颗粒实际上对立于轴倾斜角而移位。因此大颗粒、小颗粒和中间颗粒的混合物将会分离成三个流。小颗粒将会平直通过(见图13)。大颗粒将会遵循阵列倾斜轴(见图14)。中间颗粒将会遵循取决于柱几何形状的分离路径。
235.本文描述的设备有用的应用包括与在huang的专利(美国专利号7,150,812)中所描述的相同的应用：涉及颗粒分离的生物技术和其他微流体操作。
236.基于颗粒大小通过确定性横向位移在微柱“凸点阵列”中对液体中的小颗粒进行连续流动分离在先前已有展示(例如，huang等人,2004,science 304:987
‑
990)。本文描述的棘轮凸点阵列可以拥有先前工作的所有相同优点，但还可以添加两个新功能：
237.第一，设备可以用于在振荡流动(ac条件)而不是连续流动(dc条件)下通过确定性横向位移将选定大小区段中的颗粒从混合物中分离。在振荡流动下，给定大小范围的颗粒可以在没有主体流体或期望范围之外的颗粒的任何净位移的情况下垂直地从输入流分离(垂直于ac流动轴)。
238.第二，在连续流动模式中，设备可以展现出三峰性质。可以诱导期望大小范围的颗粒向流体流的一侧移动，而诱导在该大小以上或以下的颗粒向另一侧移动或根本不移位。因此，这些期望的颗粒的收集可以更容易。在常规设备中，设备是双峰的，并且期望大小范围以上的所有颗粒从流体流动移位至该流动的相同侧，因而将期望的颗粒与不期望的较大颗粒分离可能需要多个级，而棘轮凸点阵列可能仅需要一个级。
239.如本文所使用的，以下术语中的每一个可以具有在本部分中与之相关联的含义。
240.术语“凸点阵列”和“障碍物阵列”在本文是同义使用的，并且可以描述有序的障碍物阵列，该阵列安置在承载颗粒的流体可以通过的流动通道中。
[0241]“基本平整”的表面可以是被制成为大致像鉴于获得平整表面所使用的制造技术所能够制成的表面那样平整的表面。在一些情况下，没有任何制造技术会生产完美平整的表面。只要表面的非平整部分不显著改变在该表面上或靠近该表面移动的流体和颗粒的行为，就可以认为该表面是基本平整的。
[0242]
在凸点阵列设备中，可以同义地使用“流体流动”和“主体流体流动”来指流体在总体方向上跨障碍物阵列的宏观移动。这些术语不考虑流体的流体流在障碍物周围移动以使得该流体继续在总体方向上移动的暂时性位移。
[0243]
在凸点阵列设备中，倾斜角∈可以是主体流体流动的方向与由阵列中成行的循序障碍物(在主体流体流动的方向上)的对准所限定的方向之间的角度。例如，在图1、图6和图11中图示了该角度。
[0244]
在凸点阵列设备中，“阵列方向”可以是由阵列中成行的循序障碍物(在主体流体流动的方向上)的对准所限定的方向。
[0245]
穿过障碍物阵列的颗粒的“临界大小”或“预定大小”可以是描述当流体的流动从
通过间隙的大多数流体流动偏离时，能够遵循最靠近颗粒行进所通过的间隙的一侧的流体层流的颗粒的大小限制的参数。大于临界大小的颗粒可以从最靠近间隙的所述一侧的流体的流路“弹撞”到流过该间隙的大多数流体的流路中。在凸点阵列设备中，这样的颗粒在穿过间隙并遇到下游列的障碍物时可以移位达距离(一个障碍物的大小 障碍物之间的间隙的大小)，而具有的大小低于临界大小(或预定大小)的颗粒将不一定如此移位。当通过间隙的流体流动的分布关于在主体流体流动的方向上平分该间隙的平面对称时，临界大小对于该间隙两侧可以是相同的；然而当分布是非对称的时，该间隙两侧的临界大小可以不同。当评估非球形颗粒时，至少对于在溶液中快速移动的颗粒而言，其大小可被认为是由该颗粒在流体中绕重心的旋转所扫掠的球形排斥体积。非球形颗粒的大小特征可以使用多种已知方法根据经验来确定，并且这样的确定可以用于选择或设计适当的障碍物阵列以供如本文所描述的用途。对于所有种类的颗粒的排斥体积的计算、测量和估计是公知的。
[0246]
如果颗粒在穿过间隙并遇到下游障碍物时，该颗粒的总体轨迹遵循凸点阵列的阵列方向(即，以相对于主体流体流动成倾斜角∈而行进)，则其可以在凸点阵列中被“弹撞”。在这些情况下，如果颗粒的总体轨迹遵循主体流体流动的方向，则该颗粒不被弹撞。从概念上讲，如果将通过间隙的流动可视化为包括多个单独流体层(即，流管，如果考虑流过间隙的流体的横截面)，则如果在颗粒穿越以柱为边界的间隙时该颗粒被所述柱从其入射流管移位到相邻流管中，则该颗粒可以被“弹撞”。
[0247]
障碍物阵列设备中的“主体流体流动的方向”可以指通过该设备的流体流动的平均(例如，宏观)方向(即，忽略由流体通道中的障碍物周围的流动所迫使的局部流动偏差)。c.确定性微流体棘轮
[0248]
本示例描述了一种微流体设备，其中某一大小范围内的颗粒的轨迹随该颗粒移动通过所述设备的方向而变化。这种棘轮效应可以通过在确定性横向位移设备中采用三角形柱而不是常规的圆形柱而产生，在该设备中，当颗粒移动通过阵列时，柱阵列选择性地使颗粒移位。继而可以使用这种效应来展示分离技术，其中可以在原始流体栓没有任何净运动的情况下使颗粒可以从该流体栓分离。这种方法的底层机制可以是基于通过柱之间的间隙的非对称的流体速度分布。
[0249]
微流体设备——诸如在“芯片实验室”应用中使用的微流体设备——能够以低雷诺数(“低”雷诺数是指不大于1的雷诺数，并且优选地更小，诸如为0.1、10
‑3或更小)操作。在这一区间中，通过任意几何形状的流体流动可被认为是不随时间变化的；由于惯性效应可忽略，因此将所施加的驱动流体的压力梯度反转将会使流场反转。在高佩克莱数(“高”佩克莱数可以指大于1的佩克莱数，并且优选地更大，诸如为10、100或更大)下，这可以扩展成假定可以忽略扩散效应并且流体中的物体将会确定性地沿着流管流动，除非一些其他的相互作用(诸如由来自通道壁的空间排斥所产生的位移)中断了物体路径并将其移动至相邻流管。颗粒轨迹从其原始路径偏移的程度直接取决于该颗粒的大小；较大的颗粒可以比较小的颗粒移位得更远，并且因此当二者穿过设备前进时可以遵循不同的流管。这种现象可以称为确定性横向位移，已经在若干方案中被用于进行微尺度颗粒分离。
[0250]“凸点阵列”可以是依赖于确定性横向位移来以高分辨率分离颗粒的微流体设备。该设备可以依赖于柱阵列中流体流的非对称分叉，所述柱阵列相对于总体流体流动的方向倾斜了角度∈(epsilon；通常在0.1弧度的数量级)。流过间隙的流体在下一行中的柱周围
分开，其中1/∈的流体在下一个柱的一侧穿过间隙，而其他∈的流体在下一个柱的另一侧周围前行。因此，流体运动能够以1/∈的流为特征，所述1/∈的流循环通过间隙中的位置，但平均而言平直地行进。如果悬浮于流体中的颗粒与间隙中的流的宽度相比较小，则当颗粒移动通过阵列时柱将不会影响该颗粒，并且该颗粒将会随流体流动而平直行进。然而，如果颗粒相对于流的宽度较大，则随着颗粒移动通过间隙，当颗粒所占据的流最靠近柱时该颗粒可以被移位到相邻的流中。由于流移动通过间隙的周期性方式，因此这种位移或“弹撞”可以在每一行发生并且颗粒将会相对于流体和其他小颗粒成角度地行进。利用足够长的设备，可以获得大颗粒与小颗粒之间的显著分离。
[0251]
图2中的a图示出了小颗粒(1.1微米直径的聚苯乙烯珠)以100微米/秒的典型速度流过这样的阵列的荧光时移图像。当颗粒向前移动时，在它移动通过时进行了许多平行于阵列轴的小步，接着进行了垂直于流体运动的较大一步(称之为“锯齿模式”)，使得总体运动是遵循原本包含颗粒的流体栓。在拍摄图2中的a图的图像的过程中，流体流动往复(通过反转压力)循环了两次。颗粒折回其路径，如从不依赖于扩散的确定性设备中的低雷诺数和高佩克莱数下的流动所预期的那样。
[0252]
图2中的b图示出了类似的图像，但该图像针对的是更大的颗粒(3.1微米)。在这种情况下，颗粒清楚地遵循阵列轴(即，在阵列方向上行进)而不是遵循流体流动。由于每一行中的柱使颗粒从其流路移位，因此可以将之称为“弹撞模式”。可以利用作为颗粒大小的函数的流动方向中的这种差异来制作针对聚苯乙烯珠和生物颗粒的分离设备。像图2中的a图中那样，时移图像示出了颗粒在往复流动的两个循环中的路径，并且再一次地，颗粒的路径是可逆的(即，颗粒停止于它们开始之处)。
[0253]
图2中的c图示出了在针对中间大小(1.9微米)的相同阵列中的相同实验。结果与图2中的a图和b图中所示的结果大不相同。当向右前行(即，从左向右移动)时该颗粒“z形前进”以遵循流体流动，但在向左前行时该颗粒“弹撞”以遵循柱阵列轴。当流体流动方向反转时颗粒的路径不被反转，净结果是当流体经受振荡流动时这样的颗粒在垂直方向上从流体栓分离出来。
[0254]
颗粒离开柱的位移可以是固有的不可逆的相互作用，但圆形柱凸点阵列中的颗粒轨迹由于对称性而显然是可逆的。对于遵循流体的小颗粒而言，这种陈述中没有矛盾，这是因为在低雷诺数区间中(对于100微米/秒的流体速度和10微米的长度尺度，典型re为10e
‑
3)流体流动必然是可逆的。然而，大颗粒并不遵循流体；相反，它们由空间排斥而从柱移开，因此尽管流体可以反转方向，但与柱相互作用的颗粒的轨迹将并不一定是可逆的，除非颗粒与柱的相互作用关于流体的方向是对称的。在图3a中的示意图中，向左移动的颗粒由顶行的柱向下移位，而向右移动的颗粒由底行的柱移位相同的量。然而，如果将图像旋转180度——这类似于切换流体的方向——则情况完全切换，因此在任一方向上结果必然相同。这种旋转有效是因为点阵点和柱形状两者在180度旋转下都是不变的。因此，当流动被往复切换时，在具有圆形柱的凸点阵列中大颗粒和小颗粒都可以折回其行程。
[0255]
数值模拟表明，通过三角形柱之间的间隙的速度分布朝向间隙具有顶点的一侧偏移。通过柱之间的间隙的流体速度分布强烈依赖于间隙处的局部几何形状。对于在此介绍的三角形柱的情况——其中在底部存在尖锐顶点而在顶部存在平边——应当预期到与用以描述由压力驱动的通过圆形柱的流动的抛物线状流动分布的显著偏差。图4a示出了对阵
列中的流体速度的数值模拟以及对跨间隙的速度分布的横截面，所述阵列与用于产生图2中的颗粒轨迹的阵列相似。跨越柱之间的最小间距放置截线，该最小间距对应于最可能发生跨过失速线的最窄流宽度。三角形的顶点圆化成具有500nm的曲率，以对光学光刻所产生的尖锐点的圆化进行近似。已经发现，流动分布在阵列倾发生改变时是不变的，所以可以将这样的流动分布假设为针对以这种方式布置的三角形柱的总体流动分布。
[0256]
图4b示出了三角形柱与圆形柱的流动分布之间的对比。对于圆形柱，如对于通过无限长的一维通道的泊肃叶流动(poiseuille flow)所预期的，分布几乎呈抛物线状。然而，对于三角形柱，流动分布朝向指到流动流中的、尖锐的三角形边角而偏斜。换句话说，流在该顶点附近更近地汇聚在一起，并且要被弹撞到跨失速线的颗粒的临界颗粒大小比针对具有相同间隙大小但具有圆形障碍物的阵列将会具有的临界颗粒大小更小。沿着平边时，上述情况相反。由于流体优先沿着顶点行进，因此沿着平边的流的宽度比圆形柱的情况下更宽。三角形柱的效果是创造两个不同的临界颗粒大小，一个是针对沿着三角形顶点移动，而另一个是针对沿着平边移动。因此，在这两个临界颗粒大小之间的颗粒可以根据它们在哪个方向上移动通过阵列而展现出不同的行为。为了示出这点，采用了由inglis等人,2006,lab chip 6:655
‑
658所使用的技术，以通过使用所提取的速度分布代替针对圆形柱假设的抛物线来估计针对圆形柱的临界颗粒大小。
[0257]
图5示出了对作为三角形的顶点和平边以及圆形柱的间隙与阵列倾斜角的比率的临界颗粒大小进行的这种计算。在图二中所示的颗粒在标绘图上被示出为圆。它们示出了与预测行为的良好吻合。1.1微米的珠小于全部两个临界颗粒大小，因此其在两个方向上都随流体行进并且当流体方向循环时未示出净位移。3.1微米的颗粒大于全部两个临界颗粒大小，因此其在两个方向上都沿着阵列轴移位并且当流体方向循环时未示出净位移。1.9微米的颗粒在两个临界颗粒大小之间，因此当该颗粒沿着三角形的平边移动时随流体行进，而当该颗粒沿着三角形的顶点移动时随阵列轴行进。因此，当流体流动循环时颗粒示出了净位移。这是棘轮行为的特性。在没有流体净位移的情况下，阵列的中间范围中的颗粒在若干次流体流动振荡后示出了净位移。这种棘轮与其他棘轮的不同之处在于该棘轮运动不沿着对应于任一方向上的流体流动所施加的力的轴而发生。相反，其垂直于流体的运动。d.采用三角形柱的凸点阵列
[0258]
本示例描述了通过使用三角形柱而不是圆形柱来根据确定性横向位移法，基于大小对颗粒进行分类的微流体阵列。当使用三角形柱而不是圆形柱并且三角形柱得到正确定向时(即，使得限定间隙的表面不对称)，针对柱之间的给定间隙大小的临界大小减小。这是因为在间隙任一侧的不同的柱几何形状导致穿过该间隙的非对称的流动分布，其中通量朝向三角形的顶点偏移。流体通量中这样的偏移减小了确定临界颗粒大小的流的宽度。在本示例中，同时使用了实验和建模来示出：将柱的形状从圆形改变成三角形产生出相比于具有圆形柱的类似阵列的若干实际优势，包括增大动态范围和通量。
[0259]
确定性横向位移可以是基于大小的颗粒分离技术，其依赖于通过安置在流动的流体中的障碍物阵列进行的对颗粒的选择性移位。图6a图示了本示例中所述设备的相关阵列参数和重要特征的示意图。障碍物阵列由成列的柱组成，其中每个相邻的列相对于主宰主体流体流动(图6a中的“流体”)方向的更大的通道壁偏移一小段距离。在本例中，柱是边长为s的等边三角形(与图6a相反，s是边长，而不是从三角形顶点到与该顶点相对的底的距
离)。这个偏移产生了这样的阵列：其中障碍物所沿着的轴相对于流体流动的方向成倾斜角∈。该倾斜角被选择成使得阵列在1/∈行之后是周期性的。在这种情况下，流经柱之间的间隙(间隙的长度在图6a中指定)的流体可被划分成整数个由静滞流线划定的流管。受平均流体流动的周期性和方向的约束，这些流管中的每一个流管都携载相等的体积通量。
[0260]
当悬浮在流体中的颗粒移动通过间隙时，根据它们相对于最靠近柱的流管的宽度的大小而展现出两种行为中之一。若不受其他作用的扰动，颗粒在流体流动中可大致遵循流管。对于具有比流管宽度更窄的半径的颗粒可以观察到这种行为。这些颗粒——在图6a中示出为下方的颗粒和虚线轨迹——不受柱的影响，并且在保持位于单一流的边界之内的同时迂回通过所述阵列。因此，它们平均而言在与主体流体流动相同的方向上行进。当具有大于流管宽度的半径的颗粒(在图6a中表示为上方的颗粒和虚线轨迹)行进通过间隙时，它们不适合在单一流管之内。那些较大的颗粒由柱确定性地移位跨过静滞流线而进入相邻流管中。由于流管循环通过它们在间隙中的位置的方式，因此这样的位移将会在柱的每个列处发生，并且较大的颗粒将会沿着阵列的轴行进(即，在阵列方向上，该阵列方向与主体流体方向相差倾斜角e)。这种二元行为引领我们描述将这两种行为区分开的临界大小。由于要区分开的颗粒最经常由它们的直径所描述，因此将所述临界大小表示为在柱之间的间隙中最靠近柱的流管的宽度的两倍。
[0261]
改变柱的形状可以通过改变穿过间隙的流动分布的形状而对临界颗粒大小产生强大的影响。改变流动分布使得最靠近限定间隙的柱的流管的宽度改变。由于临界大小可与这些宽度直接相关，因此改变间隙内的流动分布还使得由间隙限定的一个或多个临界大小改变。通过将柱的横截面形状从圆形改变成等边三角形，在穿过间隙的流动分布中创造出非对称性，所述非对称性如图6b中所示使更多的流体通量朝向三角形顶点偏移。这导致在间隙的顶部(邻近三角形柱的平边)和底部(邻近三角形柱的顶点)处不同的流管宽度，并且给予阵列两个不同的临界颗粒大小。
[0262]
相对于具有圆形柱的类似阵列，通量朝向三角形的顶点的偏移可以产生沿着该边的减小的流管宽度并因此可以减小对应于该流管和边的临界颗粒大小。这在图6b的两个分图中展示，其示出跨间隙的数值模拟的流动分布。并排标绘了按柱之间的间隙宽度和最大速度而归一化的这两个流动分布，以供对比。构成针对倾斜角∈＝1/10的第一流管的流体带阴影以突出流宽度的差异，所述流宽度从以圆形柱为边界的间隙的约20％减小到以三角形柱为边界的间隙的约15％。这种偏移对于由具有三角形柱的设备所展现出的临界颗粒大小减小的特性是至关重要的。由三角形柱创造出的偏移的流动分布可以用于创造确定性微流体棘轮。在本示例内所讨论的信息中，重点在于通过改变柱的形状而实现的对连续流动颗粒分离设备以及该设备中的颗粒的确定性横向位移的改进。
[0263]
通过检查荧光珠在具有各种阵列倾斜量的阵列中的特性，并将结果与理论预测进行对比，来表征通过三角形柱实现的临界颗粒大小的减小。图7示出了观察到的按间隙大小归一化的颗粒行为(由阵列移位或不由阵列移位)与阵列倾斜以及使用inglis等人,2006,lab chip 6:655
‑
658所描述的方法而预测的临界颗粒大小。图7中的线表示对于给定倾斜角的预测的临界颗粒大小，实线表示对具有三角形柱的阵列的预测而虚线表示对具有圆形柱的阵列的预测。位于所述线的上方的颗粒预期会由阵列移位，位于所述线的下方的颗粒期望不会由阵列移位。数据表明：针对较高倾斜角的预测行为存在合理的吻合，而在较浅的
倾斜角上，尤其是在1/20弧度的倾斜角∈上，存在一定的偏差。这样的偏差可能是由于穿过阵列的流动不完全水平而造成(这将在较浅的阵列倾斜上产生较大的影响)，或者是由于三角形柱边缘的圆化而造成(这稍后将会在本示例中讨论)。
[0264]
作为对比，添加了针对圆形柱的预测颗粒行为(由虚线表示)。对于任何实际的倾斜角(介于1/5到1/100之间)，具有三角形柱的阵列中的临界大小可以远小于具有圆形柱的类似阵列中的临界大小，对于较陡的倾斜角，差异总共达间隙的10％。这些性质允许通过三角形柱的阵列来分离比通过具有相同间隙间距的圆形柱的阵列所能分离的更小的颗粒。这些性质还意味着分离选定大小的颗粒所必需的、针对三角形柱的间隙间隔大于分离相同颗粒所必需的、针对圆形柱的对应间隙间隔。
[0265]
在任一情况下，作为间隙的几分之一的减小的临界颗粒大小在减少阵列中的堵塞方面可以是有用的。在一些情况下，生物样品含有具有宽范围的大小的物种。在一些情况下，可以使用过滤或多个分离级来确保阵列持续发挥作用。使用三角形柱允许针对给定的临界颗粒大小而增大间隙的大小，并且减小阵列堵塞的可能性。图8图示了作为阵列倾斜的函数，可以将柱之间的间隙制作成多大。图中标绘为这两个间隙对于固定的临界颗粒大小的比率，可以看到当倾斜减小时伴随增大的间隙大小的最小20％的改善，其中对于1/4的倾斜角，比率为1.25，而对于1/100的倾斜角，比率为1.94。因此，较浅的倾斜角可以促进使用较大的间隙，其代价是较小的分离角和增大的阵列大小。然而，较大的间隙可以在增大阵列通量方面提供另一益处。
[0266]
具有三角形柱和圆形柱的阵列之间的通量对比示出：对于具有三角形柱的阵列中的给定压降，平均速度大幅增加。具有三角形柱的阵列或具有圆形柱的阵列被构造成具有几乎相同的特性。它们各自具有相同的总通道宽度和长度、深度、倾斜角(1/10)以及柱大小(圆形柱的直径等于等边三角形柱的边长)。唯一的变化是柱之间的间隙，该间隙利用数值模拟而被设计和验证，从而给出针对这两种阵列的大约为3.2微米的临界颗粒直径。这些数值模拟表明，使用在具有三角形柱的阵列中的10.5微米间隙和在具有圆形柱的阵列中的8.3微米间隙实现了所述临界颗粒直接。
[0267]
使用以每秒10帧捕捉视频的电子倍增电荷耦合器件(emccd)相机来记录500纳米的荧光珠的轨迹，并继而针对跨阵列的给定压力梯度，使用matlab
tm
软件对所述轨迹进行分析。
[0268]
选择不会被阵列移位(即，弹撞)的小颗粒，因此它们将会对流动流中的每一个进行均匀采样，并且提供对总体平均流体速度的准确表示。
[0269]
在图9中将平均颗粒速度标绘为压力梯度的函数，并连同有加权线性拟合。拟合线展示出三角形柱阵列中的颗粒移动得快很多。压力的上限范围受显微镜的视野和相机的捕捉速度的限制。若压力超出数kpa，则颗粒在视频的一个或两个帧内横越整个视野，并且无法对速度作出准确的估计。然而，由于这些实验中的雷诺数(reynolds number)处于10
‑2的数量级，因此线性拟合可以安全地扩展至数十kpa的范围，以匹配于预期针对低雷诺数流动可见的速度与压力之间的线性关系。柱的横截面不必是三角形的。还可以使用具有其他(正方形、椭圆形或不规则形状)横截面轮廓的柱，只要障碍物的形状使间隙成为非对称的即可。
[0270]
对比图9中的两个线性拟合的斜率，可以看到，平均而言，具有三角形柱的阵列中
的颗粒比具有圆形柱的阵列中的那些颗粒行进得快85％。该结果与使用comsol
tm
软件进行的数值模拟相吻合，所述comsol
tm
软件示出对于三角形柱，平均速度会快82％。这些发现背后的机制可以通过用两个平行板之间的泊肃叶流动作类比来理解——在其中针对固定压力梯度的平均速度与板之间的最小距离的平方成比例。所述类比并不确切，这是因为约束结构是柱的阵列而不是两个平行板，但其凸显了增大间隙宽度的益处，其中仅仅几微米就会产生通量的大幅提高。
[0271]
如果不注意保持尖锐的柱顶点，则通过改变柱的形状而实现的收益会被削减。图10示出圆化三角形柱边缘对临界颗粒大小的影响。使用comsol
tm
软件对具有10微米柱、10微米柱间间隙和1/30倾斜角的阵列进行模拟，其中将顶点圆化成各种曲率半径，其范围从无(r＝0)到最终形状是圆(r＝s/12
1/2
)的完全圆化。针对每一圆化提取跨间隙的流动分布，并且使用先前所述的方法来计算针对给定倾斜的临界大小。如图10中所示，当柱形状从三角形过渡到圆形时，在临界颗粒大小中存在显著增大。从当柱完全为三角形时(即，r＝0)的0.174g开始，临界颗粒大小当柱完全为圆形(r＝s/12
1/2
)时增大35％达0.235g。这样的过渡表明如果制作工艺产生不期望的顶点圆化，则使用较大的柱(增大s)将会有助于保持因使用三角形柱而造成的减小的临界颗粒大小。
[0272]
这一观察结果还有助于解释与针对图7中的一些荧光珠观察到的预期行为的偏差。柱的sem图像示出0.118
±
0.006的顶点圆化(r/s)，其对应于临界颗粒大小从0.93微米到1.12微米的增大。e.设备特征
[0273]
可以使样品流动通过本文描述的设备、dld设备，以分离、纯化和/或浓缩样品中的颗粒。在一些情况下，设备可以用于处理介于约10μl到至少500μl之间的样品、介于约500μl到约40ml之间的样品、介于约500μl到约20ml之间的样品、介于约20ml到约200ml之间的样品、介于约40ml到约200ml之间的样品或至少200ml的样品。设备可以包括具有至少一个输入、至少一个输出以及安置在两者之间的障碍物阵列的通道。图18和图19中图示了dld设备的示例。表1中演示了设备参数的示例。
[0274]
表1.通道宽度 a/a2bc血液入口通道宽度(μm)50100150缓冲液入口通道宽度(μm)55110110产物出口通道宽度(μm)499898
[0275]
表2.间隙大小(柱之间的边到边距离)/柱直径(μm) a/a2bc部分118/2744/6690/135部分212/1830/4560/90部分38/1220/3040/60
[0276]
图18示出a芯片的设计。a芯片包括具有逐渐变小的柱状物和间隙的三区(部分)设计。表1中描述了间隙大小和柱直径。设备可包括例如针对血液的入口、用于缓冲液的入口、废物出口和产物出口。a芯片可包括14个平行通道。总通道容积(包括0.5mm通孔)(通孔可以是可将芯片的背侧(例如，可以出现多支管连接之处)连接至芯片顶侧(即，阵列所位于之
处)的孔)可以约为118μl。设备的通量可以是约4
‑
8ml/hr。对8ml样品的处理时间可以是约1小时至约2小时。a芯片可以用硅制成。a芯片可以用聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或环烯烃聚合物(cop)制成。在一些情况下，可以将介于约5ml与约20ml之间的样品施加至设备。
[0277]
图19示出了设备的另一示例(a2)。a2芯片包括具有逐渐变小的柱状物和间隙的三区设计。表2中描述了间隙大小和柱直径。通道的深度是60μm。每个a2芯片包括2个独立通道。总通道容积(包含0.5mm通孔)约为3.85μl。设备的通量可以是约0.12ml/hr至约0.24ml/hr，或者约0.4ml/hr至约0.8ml/hr。对100μl的样品的处理时间可以是约25min至约50min。a2芯片可以用硅制成。a2芯片可以用聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或环烯烃聚合物(cop)制成。设备可用于处理约50ul至约500ul的样品。
[0278]
图37a示出了向下偏移的障碍物的镜像阵列的示例。左侧和右侧的障碍物阵列之间存在中央通道。该中央通道可以是针对具有至少临界大小的颗粒的收集通道(即，具有至少临界大小的颗粒可由阵列偏转至中央通道，而小于临界大小的颗粒可以随着主体流动穿过通道)。阵列可以朝向通道向下偏移例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20行。在一些情况下，障碍物阵列中的每一行具有相同数目的障碍物。在一些情况下，障碍物阵列中的每一行不具有相同数目的障碍物。通过使行向下偏移，可以实现通道宽度相对于向下偏移的镜像阵列的改变。向下偏移的量可以基于障碍物的大小和/或横截面形状而变化。图37b图示了不向下偏移的障碍物的镜像阵列。左侧的阵列和右侧的阵列可以使具有至少临界大小的颗粒向中央通道偏转。i.通道
[0279]
设备可以包括具有至少一个入口和至少一个出口的通道。在一些情况下，设备包括具有两个入口和两个出口的通道。在一些情况下，通向通道的第一入口是样品入口而通向通道的第二入口是缓冲液入口。在一些情况下，通向通道的第一出口是产物出口而通向通道的第二出口是废物出口。在一些情况下，通道包括位于入口与出口之间的障碍物阵列。在一些情况下，障碍物阵列包括障碍物的区或部分，其中每个部分包括具有基本上相同直径和尺寸的障碍物以及位于具有基本上相同大小的障碍物之间的间隙。(a)通道宽度
[0280]
通道宽度可以约为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100mm。通道宽度可以至少为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100mm。通道宽度可以小于0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、
96、97、98、99或100mm。通道宽度可以是约1mm至约10mm、约2mm至约9mm、约3mm至约8mm、约10mm至约20mm、约20mm至约30mm、约30mm至约40mm、约40mm至约60mm、约60mm至约70mm或者约70mm至约100mm。(b)通道长度
[0281]
通道长度可以约为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200mm。通道长度可以小于2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200mm。通道长度可以至少为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200mm。通道长度可以是约1mm至约10mm、约2mm至约9mm、约3mm至约8mm、约10mm至约20mm、约20mm至约30mm、约30mm至约40mm、约40mm至约60mm、约60mm至约70mm、约70mm至约100mm或者约100mm至约200mm。(c)通道深度
[0282]
通道可以具有约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950或1000μm的深度。通道可以具有至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950或1000μm的深度。通道可以具有小于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950或1000μm的深度。通道可以具有约
10μm至约30μm、约20μm至约40μm、约30μm至约50μm、约50μm至约100μm、约100μm至约200μm、约200μm至约400μm、约400μm至约600μm或者约600μm至约1000μm的深度。(d)每一设备(芯片)的通道数目
[0283]
设备可包括约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100个通道。设备可包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100个通道。设备可包括约2个至约10个通道、约10个至约20个通道、约20个至约30个通道、约30个至约40个通道、约40个至约50个通道、约50个至约60个通道、约60个至约70个通道或者约70个至约100个通道。(e)通道容积
[0284]
通道的总容积可以约为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、150或200ml。通道的总容积可以至少为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、150或200ml。通道的总容积可以是约0.001ml至约0.01ml、约0.01ml至约0.1ml、约0.1ml至约0.5ml、约1ml至约2ml、约2ml至约3ml、约3ml至约5ml、约5ml至约10ml、约10ml至约20ml或者约20ml至约50ml。设备可以包括多个通道。在一些情况下，设备中的通道的总容积是以上所列的任何容积乘以设备中的通道数目。(f)通道内的区(级)
[0285]
本文所描述的设备可具有多个区(级或部分)。区可以是设备上具有相同或相似大小的柱(障碍物)和间隙的区域。在一些情况下，设备中的通道包括1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个区。在一些情况下，设备中的通道包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个区。样品例如可以是生物样品，并且可以包括具有宽范围的大小的颗粒。如果样品中的颗粒大于间隙，则颗粒可能堵塞通道。在一些情况下，可以使用具有不同间隙和柱大小的多个分离级。在一些情况下，相对于第一区而言，第二区中的柱直径和间隙大小更小。在一些情况下，设备包括多个区，其中当流体被施加到设备的入口时，流体流过通道中的多个区，例如，至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个区。在一些情况下，当流体跨通道中的区从入口流动至出口时，柱直径和/或间隙大小逐渐地变小。
(g)间隙大小(柱或障碍物之间的边缘至边缘距离)
[0286]
在一些情况下，障碍物阵列中的间隙大小(柱或障碍物之间的边缘至边缘距离)约为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000μm。在一些情况下，障碍物阵列中的间隙大小至少为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000μm。在一些情况下，障碍物阵列中的间隙大小小于1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、125、150、175、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000μm。在一些情况下，间隙大小是约1μm至约10μm、约10μm至约20μm、约20μm至约30μm、约30μm至约40μm、约40μm至约50μm、约50μm至约60μm、约60μm至约70μm、约70μm至约80μm、约80μm至约90μm、约90μm至约100μm、约100μm至约110μm、约110μm至约120μm、约120μm至约130μm、约130μm至约140μm、约140μm至约150μm、约150μm至约160μm、约160μm至约170μm、约170μm至约180μm、约180μm至约190μm、约190μm至约200μm、约200μm至约250μm、约250μm至约300μm、约300μm至约400μm、约400μm至约500μm、约500μm至约600μm、约600μm至约700μm、约700μm至约800μm、约800μm至约900μm、约900μm至约1000μm、约1000μm至约1500μm、约1500μm至约2000μm、约2000μm至约2500μm或者约2500μm至约3000μm。(h)柱(障碍物)直径
[0287]
在一些情况下，柱(障碍物)直径约为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、
88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000μm。在一些情况下，柱(障碍物)直径至少为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000μm。在一些情况下，柱(障碍物)直径小于1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900或3000μm。(i)障碍物横截面形状
[0288]
在一些情况下，柱或障碍物的横截面形状是圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、十一边形、十二边形、十六边形、二十边形或星形。在一些情况下，三角形是锐角三角形、等边三角形、等腰三角形、钝角三角形、有理三角形(rational triangle)、直角三角形(30
‑
60
‑
90三角形、等腰直角三角形、开普勒三角形)或不等边三角形。在一些情况下，柱或障碍物的横截面形状是四边形，例如，圆内接四边形、正方形、筝形、平行四边形、斜方形、菱形、长斜方形、矩形、切向四边形、梯形、不规则四边形或等腰梯形。在一些情况下，柱或障碍物的横截面形状是月牙形、椭圆形、弓形、卵形、勒洛多边形、勒洛三角形、透镜形、两端尖的椭圆形、salinon、半圆形、巴蝶形、勾玉形、三角形饰、星状、三角超椭圆形(deltoid super ellipse)或战斧形(tomahawk)。在一些情况下，具有点的横截面形状具有尖锐的点。在一些情况下，具有点的横截面形状具有圆润的点。在一些情况下，具有不止一个点的横截面形状具有至少一个圆润的点和至少一个尖锐的点。在一些情况下，柱(障碍物)具有圆柱形状。(j)柱(障碍物)距入口的距离
[0289]
柱的第一行与输入的间距可以小于约1000、950、900、850、800、750、700、650、600、550或500、450、400、350、300、250、200、150、100、50、40、30、20、10或5μm。(k)倾斜角
[0290]
在一些情况下，障碍物阵列具有1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9、1/10、1/11、1/
12、1/13、1/14、1/15、1/16、1/17、1/18、1/19、1/20、1/21、1/22、1/23、1/24、1/25、1/26、1/27、1/28、1/29、1/30、1/31、1/32、1/33、1/34、1/35、1/36、1/37、1/38、1/39、1/40、1/41、1/42、1/43、1/44、1/45、1/46、1/47、1/48、1/49、1/50、1/51、1/52、1/53、1/54、1/55、1/56、1/57、1/58、1/59、1/60、1/61、1/62、1/63、1/64、1/65、1/66、1/67、1/68、1/69、1/70、1/71、1/72、1/73、1/74、1/75、1/76、1/77、1/78、1/79、1/80、1/81、1/82、1/83、1/84、1/85、1/86、1/87、1/88、1/89、1/90、1/91、1/92、1/93、1/94、1/95、1/96、1/97、1/98、1/99、1/100、1/110、1/120、1/130、1/140、1/150、1/160、1/170、1/180、1/190、1/200、1/300、1/400、1/500、1/600、1/700、1/800、1/900、1/1000、1/2000、1/3000、1/4000、1/5000、1/6000、1/7000、1/8000、1/9000或1/10,000弧度的倾斜角∈(相对于流体流动的方向)。在一些情况下，∈小于1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9、1/10、1/11、1/12、1/13、1/14、1/15、1/16、1/17、1/18、1/19、1/20、1/21、1/22、1/23、1/24、1/25、1/26、1/27、1/28、1/29、1/30、1/31、1/32、1/33、1/34、1/35、1/36、1/37、1/38、1/39、1/40、1/41、1/42、1/43、1/44、1/45、1/46、1/47、1/48、1/49、1/50、1/51、1/52、1/53、1/54、1/55、1/56、1/57、1/58、1/59、1/60、1/61、1/62、1/63、1/64、1/65、1/66、1/67、1/68、1/69、1/70、1/71、1/72、1/73、1/74、1/75、1/76、1/77、1/78、1/79、1/80、1/81、1/82、1/83、1/84、1/85、1/86、1/87、1/88、1/89、1/90、1/91、1/92、1/93、1/94、1/95、1/96、1/97、1/98、1/99、1/100、1/110、1/120、1/130、1/140、1/150、1/160、1/170、1/180、1/190、1/200、1/300、1/400、1/500、1/600、1/700、1/800、1/900、1/1000、1/2000、1/3000、1/4000、1/5000、1/6000、1/7000、1/8000、1/9000或1/10,000弧度。在一些情况下，倾斜角介于约1/1000至约1/3、或约1/100至约1/5、或约1/1000至约1/100、或约1/500至约1/100、或约1/50至约1/3之间。(l)入口通道宽度(例如，样品或缓冲液)
[0291]
第一(例如，样品)入口通道宽度和/或第二(例如，缓冲液)入口通道宽度可以约为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400或1500μm。第一(例如，样品)入口通道宽度和/或第二(例如，缓冲液)入口通道宽度可以至少为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400或1500μm。第一(例如，样品)入口通道宽度和/或第二(例如，缓冲液)入口通道宽度可以小于1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、
10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400或1500μm。
[0292]
第一(例如，样品)入口通道宽度和/或第二(例如，缓冲液)入口通道宽度可以是约1μm至约10μm、约10μm至约20μm、约20μm至约30μm、约30μm至约60μm、约60μm至约90μm、约90μm至约120μm、约120μm至约180μm、约180μm至约250μm、约250μm至约500μm、约500μm至约1000μm、约1000μm至约1500μm。(m)产物出口通道宽度
[0293]
产物入口通道宽度可以约为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400或1500μm。产物通道宽度可以至少为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400或1500μm。产物入口通道宽度可以小于1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1100、1200、1300、1400或1500μm。产物入口通道宽度可以是约1μm至约10μm、约10μm至约20μm、约20μm至约30μm、约30μm至约60μm、约60μm至约90μm、约90μm至约120μm、约120μm至约180μm、约180μm至约250μm、约250μm至约500μm、约500μm至约1000μm、约1000μm至约1500μm。(n)通道配置
[0294]
在一些情况下，设备可以具有如美国专利号8021614中所描述的设备的配置。在一些情况下，设备中的通道包括障碍物的镜像阵列，其中一个障碍物阵列被配置用于使具有至少预定大小的颗粒偏转至中央旁通通道，并且与第一障碍物阵列相邻的第二障碍物阵列也将具有至少第一预定大小的颗粒引导至中央旁通通道。在一些情况下，旁通通道包括将第一障碍物阵列与第二障碍物阵列分开的壁。在一些情况下，旁通通道不包括将第一障碍物阵列与第二障碍物阵列分开的壁。在一些情况下，具有镜像阵列的通道包括至少两个入口。在一些情况下，样品出口与旁通通道流体连通。在一些情况下，具有镜像阵列的通道包括至少一个废物出口。
[0295]
在一些情况下，通道不包括镜像阵列。通道可以包括第一障碍物阵列，该第一障碍物阵列将具有至少预定大小的颗粒引导至与通道的壁相邻的旁通通道。通道可以包括多个旁通通道。在一些情况下，通道包括两个障碍物镜像阵列、两个入口以及用于浓缩来自每个障碍物镜像阵列的颗粒的中央缓冲流。在一些情况下，通道包括一个入口或两个入口。在一些情况下，通道中的相对的阵列将具有至少临界大小或预定大小的颗粒引导至中央通道。(o)流动性质
[0296]
在一些情况下，穿过包括障碍物阵列的设备的流动是层流。
[0297]
本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以促进穿过设备的快速流速。在一些情况下，穿过设备的流速至少为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450或500ml/min。在一些情况下，穿过设备的流速约为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、180、185、190、200、250、300、350、400、450或500ml/min。在一些情况下，穿过设备的流速小于0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、170、175、
180、185、190、200、250、300、350、400、450或500ml/min。在一些情况下，穿过设备的流速是约0.05ml/min至约0.1ml/min、约0.1ml/min至约0.5ml/min、约0.5ml/min至约1ml/min、约1ml/min至约5ml/min、约5ml/min至约10ml/min、约10ml/min至约20ml/min、约20ml/min至约50ml/min、约50ml/min至约100ml/min、约100ml/min至约200ml/min或者约200ml/min至约500ml/min。
[0298]
在一些情况下，流体速度至少为1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10,000mm/sec。在一些情况下，流体速度约为1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10,000mm/sec。在一些情况下，流体速度小于1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10,000mm/sec。在一些情况下，剪应力约为10、50、100、500、1000、5000、10,000、25,000、50,000、75,000、100,000、200,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800,000、900,000或1,000,000s
‑1。在一些情况下，剪应力小于10、50、100、500、1000、5000、10,000、25,000、50,000、75,000、100,000、200,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800,000、900,000或1,000,000s
‑1。在一些情况下，剪应力大于10、50、100、500、1000、5000、10,000、25,000、50,000、75,000、100,000、200,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800,000、900,000或1,000,000s
‑1。(p)压力
[0299]
在一些情况下，样品在约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30atm的压力下流经设备。在一些情况下，样品在至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30atm的压力下流经设备。在一些情况下，样品在小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30atm的压力下流经设备。(q)预定大小(临界大小)
[0300]
在一些情况下，如本文所描述的设备可以用于使具有至少预定大小的颗粒偏转至第一出口，并且使小于预定大小的颗粒偏转至第二出口。在一些情况下，预定(临界)大小约为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、
63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000μm。在一些情况下，预定(临界)大小小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000μm。在一些情况下，预定(临界)大小大于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000μm。
[0301]
设备可以包括障碍物阵列，其中所述障碍物包括直径为18μm的障碍物，并且障碍物阵列包括行或障碍物，其中后续行具有1/42的行偏移。在一些情况下，障碍物是半镜像的(例如，参见图37a)。(r)障碍物涂层
[0302]
在一些情况下，障碍物包括亲和捕捉剂，例如，抗体、其他蛋白质结合配偶体或核酸。障碍物可以包括用以捕捉样品中的特定颗粒的特定亲和捕捉剂。例如，在pct公开号wo2012094642中描述了亲和捕捉，所述文献的全部内容通过引用并入本文。(s)片上清洗系统
[0303]
在一些情况下，本文所描述的设备可以包括用于片上清洗的集成系统。图31
‑
图33中图示了自清洗系统的示例。在一些情况下，片上清洗系统包括位于通道的壁中的开口，以使得流体可以流过开口，其中流体流动基本上垂直于通道的通常流路。清洗系统可以用于移除颗粒，例如被捕捉在障碍物阵列中的细胞。在一些情况下，开口仅存在于界定通道的一个壁中。在一些情况下，开口存在于界定通道的两个壁中。
[0304]
图31图示了包括确定性横向位移(dld)阵列的设备，其还包括片上清洗系统。通道的左侧处图示了样品输入和缓冲液输入，而右侧处图示了产物输出和废物输出。图示了用于流体约束的壁。在具有开口的“敞开”配置中图示了片上清洗系统，所述开口位于界定dld阵列的壁中。图示了流体以相对于颗粒和缓冲液流动方向成直角的角度从示意图的顶部流动至示意图的底部。
[0305]
图32图示了处于闭合配置中的片上清洗系统。在该配置中，位于界定通道的壁中的开口被阻断。图33图示了处于敞开配置中的片上清洗系统。在该配置中，位于界定通道的壁中的开口未被阻断。在一些情况下，如图33中所示，当壁中的开口处于敞开位置时，通道的入口端和出口端可被阻断。在一些情况下，当壁中的开口处于未被阻断的配置中时，通道的入口端和/或出口端不被阻断。
[0306]
在一些情况下，可以手动或自动地控制壁中的开口的阻断和不阻断。在一些情况
下，电子地控制壁中的开口的阻断和不阻断。在一些情况下，当触发传感器时，激活片上清洗系统。在一些情况下，传感器是压力传感器(例如，如果设备中的反压上升到高于阈值(例如，由于堵塞)，则可以发送可利用片上清洗系统的警报，或者可以自动激活片上清洗系统)。在一些情况下，传感器是光学传感器，例如，光学系统，例如，显微镜。在一些情况下，光学系统可以监测设备以检测堵塞，例如，通过检测被捕捉的荧光颗粒来进行监测。在一些情况下，传感器是分光光度计，其检测通过设备的底部和顶部的光路的阻碍(例如，通过设备的光透射的减少指示出阻塞)。
[0307]
任何包括包含障碍物阵列的通道的设备均可包括片上清洗系统。障碍物阵列可以是对称障碍物阵列、非对称障碍物阵列、镜像障碍物阵列、具有中央旁通通道(有壁或无壁)的镜像障碍物阵列或者半镜像障碍物阵列。
[0308]
片上清洗系统可以安排成多种配置。界定通道的壁中的开口的数目可取决于通道的长度。在一些情况下，每个壁包括多个开口，例如，至少2、5、10、20、50、75、100、200、500、750、1000、5000或10,000个。在一些情况下，每个壁包括至多2、5、10、20、50、75、100、200、500、750、1000、5000或10,000个开口。在一些情况下，壁中的每个开口都处于未被阻断的或被阻断的配置中。在一些情况下，壁中的所有开口并不都处于未被阻断的或被阻断的配置中。在一些情况下，在壁的一侧中，至少2％、5％、10％、20％、50％、70％、90％或100％的开口被配置成被阻断的或未被阻断的配置。在一些情况下，在壁的一侧中，少于2％、5％、10％、20％、50％、70％、90％或100％的开口被配置成被阻断的或未被阻断的配置。
[0309]
通道的壁中的每个开口可以具有至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40或50um的直径。在一些情况下，通道的壁中的每个开口可以具有小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40或50um的直径。在一些情况下，通道的壁中的每个开口可以具有约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40或50um的直径。在一些情况下，通道的壁中的开口连接至流路。在一些情况下，每个流路在相同的流体流动系统的控制下。在一些情况下，每个流路不在相同的流体流动系统的控制下。
[0310]
使用片上清洗系统的清洗溶液的流速可以至少为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40或50ml/min。使用片上清洗系统的清洗溶液的流速可以小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40或50ml/min。使用片上清洗系统的清洗溶液的流速可以约为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40或50ml/min。穿过通道壁中的开口的流动可由泵驱动，例如，由注射泵或高压泵驱动。在一些情况下，片上清洗系统的操作是自动化的。在一些情况下，片上清洗系统的操作是通过电子设备(例如，计算机)进行的。
[0311]
在片上清洗系统中使用的清洗溶液可以包括一种或多种药剂，例如，清洗剂(例如，2
‑
氨乙基甲烷硫代亚磺酸酯氢溴酸盐、chaps、chapso、毛地黄皂苷、十二烷基硫酸锂、正十二烷基
‑
β
‑
d
‑
吡喃麦芽糖苷、正辛基
‑
β
‑
d
‑
吡喃葡萄糖苷、ndsb
‑
195、ndsb
‑
201、ndsb
‑
211、ndsb
‑
221、ndsb
‑
256、nonidet
‑
p40、pluronic f68、pluronic f
‑
127、mtses、tween
‑
20、tween
‑
80、tween
‑
40、十二烷基硫酸钠(sds)、triton x
‑
100、triton x
‑
114、mtset、磺基三甲铵乙内酯(sulfobetaine)
‑
10、磺基三甲铵乙内酯
‑
12或磺基三甲铵乙内酯
‑
14)、醇(例如，乙醇、甲醇)、缓冲液(例如，tris
‑
hcl、trizma、hepes、mes、磷酸盐缓冲液、钾缓冲液)、酶
hayes和matthew solomon的“sealing and bonding techniques for polymer
‑
based microfluidic devices”中可以找到进一步的细节，该文献通过引用全文并入本文。
[0319]
进一步的结合技术包括粘合结合、压敏胶带/层压、热熔结合、溶剂粘合、局部焊接、表面处理及其组合。在chia
‑
wen tsao和don l.devoe的“bonding of thermoplastic polymer microfluidics”,microfluid nanofluid(2009)6:1
‑
16中可以找到进一步的细节，该文献通过引用在此全文并入本文。
[0320]
在一些实施方案中，设备由聚合物和/或塑料制造。聚合物和/或塑料可以是亲水的和/或可润湿的。图36总结了普通热塑性塑料的物理性质、
[0321]
设备可以以任何合适方式制造。一些技术包括复制品模塑、用pdms的软光刻术、热固性聚酯、模压、注塑、激光烧蚀及其组合。在gina s.fiorini和daniel t.chiu的“disposable microfluidic devices:fabrication,function and application”,biotechniques 38:429
‑
446(march2005)中可以找到进一步的细节，该文献通过引用在此全文并入本文。由keith e.herold和avraham rasooly编辑的书“lab on a chip technology”，caister academic press norfolk uk(2009)是制造方法的来源，并且该书通过引用全文并入本文。设备可以通过铸塑成型或反应性注塑制造。
[0322]
用于制造本发明的设备的示例性材料包括玻璃、硅、钢、镍、聚合物，例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚烯烃、硅树酯(例如，聚(二甲基硅氧烷))、聚丙烯、顺式聚异戊二烯(橡胶)、聚(氯乙烯)(pvc)、聚(乙酸乙烯酯)(pvac)、聚氯丁烯(氯丁橡胶)、聚醚醚酮(peek)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚四氟乙烯(特氟隆)、聚(偏二氯乙烯)(sarana)、聚砜、和环烯烃(共)聚合物(cop)和环烯烃共聚物(coc)及其组合。其他材料是本领域公知的。例如，深反应性离子蚀刻(drie)可用于制造具有小间隙、小障碍物和大高宽比(障碍物高度与横向尺寸之比)的基于硅的设备。也可以使用塑料设备的热成型(模压、注塑)。另外的方法包括光刻蚀法(例如，立体光刻法或x射线光刻蚀法)、模制、模压、硅微加工、湿法或干法化学蚀刻、铣削、钻石切割、光刻
‑
电镀
‑
模制成型(lithographie galvanoformung and abformung)(liga)和电镀。例如，对于玻璃，可以采用传统的硅制造技术：光刻蚀法，接着湿法(koh)或干法刻蚀(用氟或其他反应性气体进行反应性离子刻蚀)。对于具有高光子吸收效率的塑料材料，可以采用技术诸如激光微加工。由于此过程的串联性质，因此该技术适合用于低吞吐量制备。对于大量生产的塑料设备，热塑性注塑法和压模法可能是适合的。也可以采用用于大量制造光盘的传统热塑性注塑法(其以亚微米级保持特征的保真度)来制造设备。例如，通过传统的光刻蚀法在玻璃母盘(glass master)上复制设备特征。玻璃母盘是电铸的，以产生坚韧、抗热震性、导热性的硬模具。此模具充当母模板，用于将特征注塑或压模到塑料设备中。根据用于制造设备的塑料材料和对光学性能以及最终产品的吞吐量的要求，可将压模或注塑选作制造的方法。压模(也称为热模压或浮雕压印(relief imprinting))可具有与高分子量聚合物相适配的优势，高分子量聚合物用于小结构可能是较佳的，并可以复制高高宽比的结构，但具有更长的周期时间。对于低高宽比结构，注塑可以运转得很好，并且可以适合用于低分子量聚合物。可以使用本文所述的任何材料制造设备。在一些情况下，处理(塑料)设备的表面以使其亲水和/或可润湿的。设备(例如，微流体设备)的表面可以起到关键作用，因为它们可以限定性质诸如润湿性、生物分子的吸收和排斥性、使用表面固定的受体的生物分子识别、密封和不同材料的结合。在一些
情况下，两类处理可以用于改变设备(例如，微流体设备)的表面性质：湿法化学处理和气相处理。就基础结构要求来说，湿法处理可能是简单的；从研究观点来看，其可以是灵活的并发展很快。然而，使用基于等离子体和化学气相沉积的干法过程可以最佳地实现用于生产的设备(例如，微流体设备)的表面处理。这些处理可以消除冲洗的需要，并且干法步骤具有高吞吐容量并且是高度可重复的。
[0323]
在一些情况下，处理是湿法化学处理。在可用的湿法化学处理中，形成自组装单层(sam)是最通用且易于使用表面处理的一种。sam已经发展到金属、硅氧化物和聚合物上。sam中的分子可以紧密组装并可以由可以共价结合至基底的头基、烷基链和末端官能团组成。sam的厚度可以取决于烷基链的长度和表面上分子的密度，并且通常是几纳米。sam可以很容易制备并且可用亚微米的横向分辨率图案化。不同的末端基团可以用于限定表面的润湿性能以及对蛋白质的亲和性或排斥性。对于可以被氧化的玻璃表面、氧化物和聚合物，将烷基硅氧烷接枝到表面可能是最简单且最经济的方法。从超亲水到亲水的可润湿性梯度可以通过将基于sam的润湿梯度叠加到硅中具有不同横向间隔的微结构上来实现。
[0324]
聚合物的sam可以包含嵌段共聚物并可以具有多种三维结构，这些结构可能提供改变其接枝到表面的模式和其携带的官能团的类型的机会。这些层可以达到数百纳米的显著厚度，并且相比于更薄的单层，更可靠地保护/功能化表面。例如，聚(寡聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯)聚合物刷可以涂覆玻璃设备，例如，芯片，例如，微流体芯片，以使其亲水并抗污染。
[0325]
将聚合物涂覆到表面以改变其性质是可能的。例如，聚(乙二醇)可以用于使设备(例如，微流体设备)材料“生物”钝化并可以接枝到毛细管电泳微芯片的pmma表面上以使其亲水。聚(四氟乙烯)可以用于制造耐化学腐蚀设备，例如，微流体设备。用于制造设备(例如，微流体设备)的聚合物材料可以以多种方法改性。在一些情况下，在带负电聚合物中的或通过湿化学法或等离子体处理的方式添加的官能团(诸如胺或羧酸)用于交联蛋白质和核酸。dna可以使用表面胺基团结合至coc和pmma基底上。表面活性剂诸如可以用于使表面亲水，并且通过向pdms制剂添加使蛋白质排斥。在一些情况下，pmma层旋涂在设备，例如微流体芯片上，并且pmma“掺杂”有羟丙基纤维素以改变其接触角。
[0326]
蛋白质可以在表面上使用，以改变表面可润湿性，使非特异性蛋白质结合的表面钝化以及用于功能化。蛋白质很容易吸附至疏水基底诸如pdms和聚苯乙烯。通过利用该性质，可以用中性抗生物素蛋白涂覆pdms基底，以固定生物素化的蛋白质或生物素化的葡聚糖。可以根据聚合物基底的亲水性优化抗体涂覆。牛血清白蛋白可以用蛋白质使非特异性吸附的表面钝化，并且容易自发地从溶液向疏水表面沉积。在亲水基底上，可以首先涂覆疏水聚(四氟乙烯)层，以使得能够随后沉积牛血清白蛋白。可以将肝素(广泛用作抗凝剂的生物分子)从溶液沉积到pdms上，以使得通道(例如，微通道)亲水同时防止血细胞和蛋白质粘附。
[0327]
在一些实施方案中，设备经受气相处理。等离子体处理不仅可以改变聚合物表面的化学性质，还可以显著影响其粗糙度，由此加大润湿性能以使表面超亲水，并且可以等离子体沉积碳氟化合物以使表面超疏水。可以使用紫外光引发自由基聚合，接着共价接枝聚合物，来使聚合物表面图案化。等离子体诱导的接枝可用于将聚(乙二醇)结合到聚酰胺和聚酯表面以使它们抗污染。葡聚糖可以是包含许多葡萄糖分子的多糖，其可以被涂覆以制
备亲水性抗污染表面。在一些情况下，对聚合物改性的起始点是使用等离子体处理引入表面羟基基团，接着接枝硅烷和葡聚糖层。相似地，可以使用紫外光使pdms表面氧化，以用于接枝葡聚糖水凝胶。
[0328]
设备(例如，微流体结构)的大的表面积与体积比可以使任何可能的表面
‑
分析物/试剂相互作用成为可能的议题。因此，不考虑用于处理用于poc测试的微流体设备表面的方法，在一些情况下，设备的表面不能吸引并滤除测试所需的分析物或生化品。在一些情况下，表面处理并不妨碍设备的信号产生和获取原理。在luc gervais的论文“capillary microfluidic chips for point of care testing:from research tools to decentralized medical diagnostics”(ecole polytechnique federale de lausanne,2011年6月23日)中可以找到进一步的细节，该文献通过引用全文并入本文。为减少细胞或化合物(例如，由裂解的细胞释放的或在生物样品中发现的)在通道壁上的非特异性吸附，一个或多个通道壁被化学被改性成为非粘附性或排斥性的。可以用商用不粘试剂(诸如用于形成水凝胶的那些)的薄膜涂层(例如，单层)涂覆该壁。可以用于改性通道壁的另外的示例化学种类包括寡聚乙二醇、氟化聚合物、有机硅烷、硫醇、聚乙二醇、透明质酸、牛血清白蛋白、聚乙烯醇、粘蛋白、聚hema、甲基丙烯酸酯化的peg和琼脂糖。也可以采用带电的聚合物以排斥相反电荷的种类。用于排斥的化学种类的类型和结合至通道壁的方法可以取决于被排斥种类的性质以及壁和被结合种类的性质。此类表面改性技术是本领域公知的。可以在设备装配之前或之后将壁功能化。通道壁也可以被涂覆，以捕获样品中的材料，例如膜片段或蛋白质。v.流经设备的颗粒的性质
[0329]
本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于颗粒的高通量纯化、分离和/或浓缩。本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于以相对较高的纯度、产率和/或存活率(颗粒是否是活的，例如，细胞或生物体)对颗粒进行分离。可以将一种或多种样品施加至设备上的一个或多个入口。可以将一种或多种缓冲液施加至设备上的一个或多个入口。具有至少临界(预定)大小的颗粒可以流过障碍物阵列并被偏转至一个出口，而小于临界大小的颗粒可以转到另一出口。障碍物阵列可以包括本文所描述的任何横截面形状、障碍物直径、间隙大小、倾斜角和/或阵列图案几何形状。
[0330]
流动液体的温度，或环境温度，或设备的温度可以约为
‑
20℃、
‑
10℃、0℃、4℃、10℃、15℃、20℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、30℃、35℃、37℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。流动液体的温度，或环境温度，或设备的温度可以小于
‑
20℃、
‑
10℃、0℃、4℃、10℃、15℃、20℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、30℃、35℃、37℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。流动液体的温度，或环境温度，或设备的温度可以大于
‑
20℃、
‑
10℃、0℃、4℃、10℃、15℃、20℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、30℃、35℃、37℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。流动液体的温度，或环境温度，或设备的温度可以是约
‑
20℃至约
‑
10℃、约
‑
10℃至约0℃、约0℃至约4℃、约4℃至约25℃、约25℃至约30℃、约30℃至约37℃、约37℃至约50℃、约50℃至约65℃或者约65℃至约100℃。a.纯度
[0331]
在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于分离约为
1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％纯度的第一颗粒，例如，细胞。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于分离至少为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％纯度的第一颗粒，例如，细胞。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于分离约1％至约10％纯度、约10％至约20％纯度、约20％至约30％纯度、约30％至约40％纯度、约40％至约50％纯度、约50％至约60％纯度、约60％至约70％纯度、约70％至约80％纯度、约80％至约90％纯度或者约90％至约100％纯度的第一颗粒，例如，细胞。在一些情况下，本文所描述的设备和方法用于从全血分离白细胞。在一些情况下，本文所描述的设备和方法从白细胞移除超过99％的红细胞、血小板、血浆蛋白以及未结合的染色剂。在一些情况下，从血清移除白细胞。b.产率
[0332]
在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于给出第一颗粒(例如，来自样品的细胞)的约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99或100％的产率。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于给出第一颗粒(例如，来自样品的细胞)的至少1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99或100％的产率。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于给出第一颗粒(例如，来自
样品的细胞)的约1％至约10％、约10％至约20％、约20％至约30％、约30％至约40％、约40％至约50％、约50％至约60％、约60％至约70％、约70％至约80％、约80％至约90％或者约90％至约100％的产率。在一些情况下，本文所描述的设备和方法用于从全血分离白细胞。在一些情况下，从全血样品回收至少80％、85％或90％的白细胞，而不在白细胞群体中引入偏倚。c.存活率
[0333]
在一些情况下，样品中的颗粒是活的(例如，细胞或生物体)。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可用于分离颗粒(例如，细胞、生物体)，所述颗粒中的约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99或100％是活的。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于分离颗粒(例如，细胞、生物体)，所述颗粒中的至少1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99或100％是活的。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于分离颗粒(例如，细胞、生物体)，所述颗粒中的约1％至约10％、约10％至约20％、约20％至约30％、约30％至约40％、约40％至约50％、约50％至约60％、约60％至约70％、约70％至约80％、约80％至约90％或者约90％至约100％是活的。在一些情况下，样品包括白细胞和红细胞。在一些情况下，本文所描述的方法、组分、设备、系统和/或套件可以用于从样品分离白细胞，使得白细胞为大于90％纯度(即，小于10％的红细胞)，样品中大于90％的白细胞得到分离(大于90％产率)，并且样品中大于90％的白细胞是活的。vi.流经设备的颗粒的应用
[0334]
使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒可以进行储存和/或在下游应用中使用。本文描述了使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒的各种应用。a.血液保存(例如，冻存)
[0335]
在一些情况下，使用本文所述的方法和设备将全血分离成成分，并将成分储存。在一些情况下，红细胞得到分离或纯化。在一些情况下，红细胞储存在约1至约6℃下。在一些情况下，红细胞储存约20至约60天、或约30至约50天、或多达42天。在一些情况下，红细胞在例如，低于
‑
60℃下冷冻(例如，用冷冻保护剂，例如，甘油)并储存例如，至少10年。在一些情
况下，储存的红细胞用于输血。在一些情况下，将分离的红细胞施用于外伤、手术、血液损失后或患有血液病症(例如，镰状细胞性贫血)的受试者。
[0336]
在一些情况下，将血浆分离并冷冻，用于后续用途。在一些情况下，将血浆储存多达一年。可以将血浆施用于受试者，例如烧伤患者、休克的受试者或患有出血障碍的受试者。
[0337]
在一些情况下，分离了血小板。在一些情况下，将血小板分离，例如，用于输血。在一些情况下，分离的血小板在室温下储存，例如，约5至7天。在一些情况下，将血小板施用于患有癌症、器官移植或正经受手术或已经完成手术的受试者。
[0338]
在一些情况下，分离的血液成分是冷沉淀的抗血友病因子(冷沉淀的ahf)。冷沉淀的ahf可以冷冻储存约一年。在一些情况下，将冷沉淀的ahf施用于患有血友病或von willebrand病的受试者。
[0339]
可以被分离并储存的其他血液成分是粒细胞。在一些情况下，粒细胞在收集后24小时内用于输血。在一些情况下，将粒细胞施用于受试者以治疗对抗体疗法不响应的感染。
[0340]
在一些情况下，在施用于患有癌症或感染性疾病或其他疾病的受试者前，白细胞被分离并可在带有或不带有基因修饰的情况下储存。
[0341]
在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)得到保存，例如，冻存。冻存的方法在，例如berz等人(2007)cryopreservation of hematopoietic stem cells.am j hematol.82:463
‑
472中描述，该文献通过引用并入本文。在一些情况下，将肝素化的浆细胞溶液和/或二甲基亚砜(dmso)(例如，10％dmso)添加至纯化的颗粒，例如，细胞，例如，hsc。在一些情况下，溶液中纯化的颗粒(例如，hsc)的dmso的最终浓度小于20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1或0.5％dmso。在一些情况下，溶液中颗粒(例如，细胞，例如，hsc)的最终dmso浓度为约2％至约10％或约5％至约15％。在一些情况下，将白细胞冻存。
[0342]
在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)与盐水和或血清白蛋白结合。在一些情况下，冷冻保护剂是羟乙基淀粉(hes)、丙二醇、α生育酚、过氧化氢酶、抗坏血酸、海藻糖或半胱天冬酶抑制剂(例如，zvad
‑
fmk)。在一些情况下，冷冻保护剂是二醇(例如，乙二醇、丙二醇或甘油)。在一些情况下，冷冻保护剂是2
‑
甲基
‑
2,4
‑
戊二醇(mpd)。在一些情况下，冷冻保护剂是蔗糖。在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)与多于一种冷冻保护剂混合。
[0343]
在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，hsc)被冷冻至低于
‑
79℃、低于
‑
155℃或低于
‑
195℃的温度。在一些情况下，颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)被冷冻至约
‑
80℃、
‑
156℃或
‑
196℃的约4℃的温度。在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)被冷冻至约
‑
196℃到约
‑
80℃。在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)储存在氮气罐的液相中。在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)储存在蒸汽氮气相中。
[0344]
在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)以控制的冷冻速率冷冻，例如，以1
–
2℃/min的速率冷冻直至约
‑
40℃的温度点。然后，进行的降至
‑
120℃目标的冷冻过程可以以更快的速度，约3
–
5℃/min进行。在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，hsc)被冷却至
‑
4℃的温度，然后置于
‑
80℃下的冷藏室中。在一些情况下，将纯化
的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)冻存至少1、10、30、180或365天。在一些情况下，将hsc冻存至少1、5、10、20、30、50、75或100年。在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)以小于10
‑
11
、10
‑
10
、10
‑9、10
‑8、10
‑7、10
‑6、10
‑5个细胞/ml的密度冻存。在一些情况下，纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)以至少10
‑
11
、10
‑
10
、10
‑9、10
‑8、10
‑7、10
‑6、10
‑5个细胞/ml的密度冻存。
[0345]
在一些情况下，冻存的纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)在37℃解冻(例如，在水浴、凝胶垫中)。在一些情况下，冻存的纯化的颗粒(例如，细胞，例如，hsc)在约0℃到约37℃的温度下解冻。
[0346]
在一些情况下，将冷冻保护剂(例如，dmso)从纯化的颗粒(例如，细胞，例如解冻后的hsc样品)洗出。在一些情况下，将解冻的纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc样品)在人血清白蛋白(hsa)(例如,2.5％)和葡聚糖40(例如,5％)中稀释。然后可以将样品离心或通过本文所述的微流体设备，例如，在10℃的温度下。在一些情况下，将hsa/葡聚糖溶液再次添加至纯化的颗粒，例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc。在一些情况下，dmso浓度为低于1.7％，例如，清洗和/或稀释。在一些情况下，具有小于1.7％的dmso浓度的干细胞(例如，hsc)被注入受试者中。在一些情况下，冻存的纯化的颗粒(例如，细胞，例如，干细胞，例如，hsc)保存在容器中。在一些情况下，容器是乙炔基乙酸乙烯(eva)容器。在一些情况下，容器被γ射线照射。在一些情况下，容器是不锈钢容器。在一些情况下，容器包含pvc、聚烯烃或聚乙烯。在一些情况下，容器包含特氟龙(teflon)、kaplon、fep和/或聚酰亚胺。在一些情况下，通过对总有核细胞和cd34 细胞计数(例如，通过流式细胞术)；针对活力的台盼蓝拒染法、针对活力的7
‑
氨基放线菌素或针对活力的碘化丙啶；植入nod/scid(免疫缺陷)小鼠中，或克隆生成测定(例如，小鼠中cfu
‑
sd12测定；cfu
‑
gm；cfu
‑
gemm；bfu
‑
e或ltc
‑
ic)来评价纯化的细胞(例如，干细胞，例如，hsc)。b.癌症治疗
[0347]
在一些情况下，纯化、分离和/或浓缩的干细胞(例如，hsc)可以用于治疗癌症，例如，血癌，例如，白血病或淋巴癌。在一些情况下，纯化、分离和/或浓缩的干细胞(例如，hsc)从受试者获得并随后施用于相同受试者。干细胞可以移动至骨髓并开始产生新的血细胞。
[0348]
在一些情况下，干细胞(例如，hsc)从第一受试者获得并施用于第二受试者(例如，亲戚，例如，第一受试者的姐妹或兄弟)。在一些情况下，第一受试者和第二受试者是不相关的。在一些情况下，第二受试者是匹配的捐献者。在一些情况下，第一受试者和第二受试者具有相似的人体白细胞抗原。在一些情况下，第一受试者和第二受试者不具有相似的人体白细胞抗原。在一些情况下，对诊断患有或疑似患有急性淋巴细胞白血病、急性粒细胞性白血病、慢性髓性白血病(cml)、霍奇金氏病、多发性骨髓瘤或非霍奇金氏淋巴瘤的受试者施用hsc。
[0349]
在一些情况下，向受试者施用干细胞包含静脉内(iv)线的使用。在一些情况下，移植耗时约1至约5小时。在进入血流后，细胞可以移动至骨髓。移植(正常血产生)可以在移植后约2至约4周内发生。在一些情况下，本文所述的方法、组分、设备、系统和套件可用于监测移植。
[0350]
在一些情况下，受试者接受骨髓移植(bmt)。在一些情况下，受试者接受外周血干细胞移植(pbsct)。在一些情况下，移植物是自体移植物(受试者接受他/她自己的干细胞)。
[0351]
在一些情况下，移植物是同基因的移植物(受试者接受来自他/她的同卵双生的干细胞)。在一些情况下，移植物是异基因的移植物(受试者接受来自他/她的兄弟、姐妹、父母或与该受试者无关的人的干细胞)。
[0352]
在一些情况下，从盆骨或胸骨中的骨髓纯化干细胞。在一些情况下，通过采集术或白细胞除去法纯化pbsc。在一些情况下，从脐带或胎盘脐血纯化干细胞。
[0353]
在一些情况下，将纯化、分离或浓缩的干细胞(例如，hsc)施用于患有cml的受试者，并且该受试者还施用了甲磺酸伊马替尼(gleevec
tm
)。在一些情况下，受试者施用干细胞(例如，hsc)而没有接受甲磺酸伊马替尼。
[0354]
在一些情况下，接受干细胞(例如，hsc)的受试者对化疗具有抗性。
[0355]
在一些情况下，接受干细胞(例如，hsc)的受试者是新生儿、婴儿、儿童、青少年、年轻人、中年人或老人。
[0356]
在一些情况下，接受干细胞(例如，hsc)的受试者患有成神经细胞瘤、尤文氏肉瘤、促结缔组织增生性小圆形细胞瘤或慢性肉芽肿病。
[0357]
在一些情况下，使用了微移植。在一些情况下，使用了二次移植，包含高剂量化疗和干细胞移植的两个连续过程。
[0358]
在一些情况下，向受试者(例如，癌症患者)施用放射或化疗，并且该放射或化疗靶向造血细胞，造血细胞可能被放射或化疗破坏。在一些情况下，从受试者纯化、分离和/或浓缩的hsc可以被移植到受试者中，以替代被化疗破坏的细胞。引入受试者自己的hsc可以减少免疫错配或移植物抗宿主病的可能性。在一些情况下，仅cd34 、thy
‑
1 细胞被移植到受试者中。
[0359]
在一些情况下，将干细胞施用于在缓解期(癌症的迹象和症状已经消失)中的受试者。
[0360]
在一些情况下，使用本文所述的方法和设备纯化的干细胞的移植相对于通过传统方法纯化的干细胞的移植可以导致移植物抗宿主病的风险减低至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100％。
[0361]
在一些情况下，施用干细胞的受试者患有以下癌症中的一种或多种：急性髓性白血病；膀胱癌，包括上消化道肿瘤和前列腺尿路上皮癌；骨癌，包括软骨肉瘤、尤因氏肉瘤和骨肉瘤；乳腺癌，包括非侵袭性、侵袭性的、叶状肿瘤、佩吉特病和妊娠期间的乳腺癌；中枢神经系统癌症、成人低级浸润性幕上星形细胞瘤/少突神经胶质瘤、成人颅内室管膜瘤、间变型星形细胞瘤/间变型少突神经胶质瘤/多形性胶质母细胞瘤、有限的(1
‑
3)的转移性病变、多个(>3)转移性病变、癌性淋巴瘤性脑膜炎、非免疫抑制原发性cns淋巴瘤和转移性脊柱肿瘤；宫颈癌；慢性髓性白血病(cml)；结肠癌、直肠癌、肛门癌；食道癌；胃(胃)癌；头颈癌，包括筛窦肿瘤、上颌窦肿瘤、唾液腺肿瘤、唇癌、口腔癌、口咽癌、喉咽癌、隐性原发性(occult primary)、声门喉癌、声门上型喉癌症、鼻咽癌和晚期头颈癌；肝胆癌，包括肝细胞癌、胆囊癌、肝内胆管癌和肝外胆管癌；霍奇金病/淋巴瘤；肾癌；黑色素瘤；多发性骨髓瘤、全身性轻链淀粉样变性病、瓦尔登斯特伦巨球蛋白血症；骨髓增生异常综合征；神经内分泌
肿瘤，包括多发性内分泌腺瘤1型、多发性内分泌腺瘤2型、类癌瘤、胰岛细胞瘤、嗜铬细胞瘤、低分化/小细胞/非典型肺类癌瘤；非霍奇金氏淋巴瘤，包括慢性淋巴细胞白血病/小淋巴细胞淋巴瘤、滤泡性淋巴瘤、边缘区淋巴瘤、套细胞淋巴瘤、弥漫性大b细胞淋巴瘤、伯基特氏淋巴瘤、淋巴母细胞淋巴瘤、aids相关的b细胞淋巴瘤、外周t细胞淋巴瘤和蕈样肉芽肿/sezary综合征；非黑色素瘤皮肤癌，包括基底和鳞状细胞皮肤癌、隆突性皮肤纤维肉瘤、merkel细胞癌；非小细胞肺癌(nsclc)，包括胸腺恶性肿瘤；隐性原发性；卵巢癌，包括上皮性卵巢癌、交界性上皮性卵巢癌(低度潜在恶性)和不太常见的卵巢组织学癌；胰腺癌；前列腺癌；小细胞肺癌和肺神经内分泌瘤；软组织肉瘤，包括软组织末端、腹膜后、腹腔内肉瘤和硬纤维瘤；睾丸癌；胸腺恶性肿瘤，包括甲状腺癌、结节评估(nodule evaluation)、乳头状癌、滤泡癌、hiirthle细胞瘤、髓样癌和未分化癌；子宫肿瘤，包括子宫内膜癌或子宫肉瘤。
[0362]
在一些情况下，干细胞(例如，hsc)从例如，hla匹配的受试者纯化、分离和/或浓缩，并且该hsc移植到另一人中，例如，受试者的同胞，其中该同胞患有癌症。在一些情况下，移植的干细胞(例如，hsc)显示出抗肿瘤活性(癌症的移植物抗肿瘤(graft
‑
verus
‑
tumor)治疗)。
[0363]
在一些情况下，自然杀伤(nk)细胞被用于免疫疗法，例如，用于癌症，例如，白血病。nk细胞的使用在，例如grywacz等人(2008)use of natural killer cells as immunotherapy for leukaemia.best pract res clin haematol.3:467
‑
483和miller(2013)therapeutic applications:natural killer cells in the clinic.hematology 2013:247
‑
253中描述，该文献通过引用全文并入本文。c.癌症诊断
[0364]
在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和套件分离的细胞被用于诊断本文所述的癌症，例如，血癌，例如，白血病、淋巴瘤或骨髓瘤。在一些情况下，白血病是成人急性淋巴细胞白血病、儿童急性淋巴细胞白血病、成人急性骨髓性白血病、儿童急性骨髓性白血病、慢性淋巴细胞白血病、慢性骨髓性白血病或毛细胞性白血病。在一些情况下，淋巴瘤是aids相关的淋巴瘤、皮肤t细胞淋巴瘤、成人霍奇金淋巴瘤、儿童霍奇金淋巴瘤、蕈样肉芽肿、成人非霍奇金淋巴瘤、儿童非霍奇金淋巴瘤、原发性中枢神经系统淋巴瘤、s
é
zary综合征、皮肤t细胞淋巴瘤或巨球蛋白血症。在一些情况下，血癌是慢性骨髓增生性疾病、langerhans细胞组织细胞增生症、多发性骨髓瘤、浆细胞瘤、骨髓增生异常综合征、骨髓增生异常/骨髓增殖性肿瘤。
[0365]
在一些情况下，白血病通过白血病和淋巴瘤研究面板(research panel)评估。在一些情况下，研究面板用于查找蛋白质组，例如，作为正常白细胞和恶性血液病亚型的标志物的细胞表面和/或细胞内蛋白质。在一些情况下，面板用流式细胞术评估。面板可以是，例如，bd euroflow多色抗体面板(multico1or antibody panel)(见www.bdbiosciences.com/eu/documents/euroflow_datasheet_new.pdf)。bd euroflow多色抗体面板中的标志物可以是，例如，cd
‑
11c cd22、cd24、cd45、cd49d、cd 123、igk、cd10、cd27、cd38、cd43、cd81、tcrγδ、β
‑
2微球蛋白、cd9、cd71、cd79b、lgλ、irem
‑
2(cd300e)、cd2、cd3、cd4、cd7、cd8、cd16、cd16、cd20、cd23、cd36、cd38、cd41a、cd42a、cd45、cd56、cd64、cd105、cd138、cd200、igλ、igκ和/或hla
‑
dr。与bd euroflow多色抗体面板中的标志物相关的标记物(例如，荧光染料)可以是fitc、pe、v450、pe
‑
cy
tm
7、percp
‑
cy5.5、apc
‑
h7、v500
‑
c、
apc、pacb或paco。
[0366]
在一些情况下，面板用流式细胞术评估。在一些情况下，使用本文所述设备和/或方法回收的白细胞在b细胞分析中评估(κ和λ比)。比较κ与λ的比可以用于确定受试者是否可能患有浆细胞肿瘤，例如，多发性骨髓瘤、意义未明的单克隆丙种球蛋白病(mgus)、冒烟型骨髓瘤、骨孤立性浆细胞瘤或al淀粉样变性。在一些情况下，评估了游离轻链产物，其可以是多发性骨髓瘤或慢性淋巴细胞白血病中较差结果的预后。d.血液疾病
[0367]
在一些情况下，将纯化、分离和/或浓缩的hsc施用于患有遗传性血液疾病的受试者。遗传性血液疾病可以是，例如，再生障碍性贫血、β
‑
地中海贫血、blackfan
‑
diamond综合征、球状细胞脑白质营养不良、镰状细胞性贫血、重症联合免疫缺陷、x连锁淋巴增生综合征或wiskott
‑
aldrich综合征。可以用骨髓移植治疗的先天性代谢缺陷包括，hunter综合征、hurler综合征、lesch nyhan综合征和骨硬化症。在一些情况下，遗传性血液疾病可以是范科尼贫血。在一些情况下，将纯化、分离或浓缩的hsc施用于受试者以治疗血液疾病，例如，淀粉样变性、贫血、原发性血小板增多症、范可尼贫血、戈谢病、血色素沉着症、溶血性贫血、血友病、嗜伊红细胞增多症、特发性血小板减少性紫癜、遗传性骨髓衰竭综合征、缺铁性贫血、langerhan细胞组织细胞增生症、白细胞减少症、肥大细胞增多症、骨髓纤维化、骨髓增生症、恶性贫血、真性红细胞增多症、卟啉症、镰状细胞性贫血、地中海贫血、血小板减少症、血小板增多症、血栓性血小板减少性紫癜或血管性血友病。在一些情况下，使用本文所述的方法纯化、分离和/或浓缩的颗粒(例如，细胞)被用于诊断血液疾病，例如，本文所述的血液疾病。e.自身免疫病
[0368]
使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的干细胞(例如，hsc)可以向受试者使用，以治疗自身免疫病。在一些情况下，可以将使用所述方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的干细胞(例如，hsc)施用于患有自身免疫病的受试者，该自身免疫病影响了心脏、脑、神经、肌肉、皮肤、眼、关节、肺、肾、腺、消化道或血管。在一些情况下，自身免疫病可以是类风湿关节炎、格雷夫斯氏病(graves'disease)、甲状腺炎、硬皮病、全身性硬化症、白癜风、全身性红斑狼疮(sle)、斑秃、自身免疫性溶血性贫血、自身免疫性肝炎、皮肌炎、糖尿病(1型)、幼年特发性关节炎、肾小球肾炎、guillain
‑
barr
é
综合征、特发性血小板减少性紫癜、重症肌无力、心肌炎、多发性硬化症、天疱疮/类天疱疮、恶性贫血、结节性多动脉炎、多肌炎、原发性胆汁性肝硬化、银屑病、硬皮病/系统性硬化病、综合征、葡萄膜炎或多血管炎肉芽肿病(韦格纳氏(wegener))。f.干细胞的其他用途
[0369]
在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的干细胞可用于治疗阿耳茨海默氏病、脊髓损伤、中风、烧伤、心脏疾病或骨关节炎。在一些情况下，干细胞可用于治疗心血管疾病。
[0370]
在一些情况下，干细胞被用于治疗患有神经系统或神经系统认知病状的受试者。神经系统或神经系统认知病状可以是列于国家神经性疾病和中风研究所(national institute of neurological disorders and stroke)网页(www.ninds.nih.gov/disorders/disorder_index.htm)上的神经系统疾病。在一些实施方案中，受试者可以具有
迹象或症状。神经系统或神经系统认知病状，或症状可以是，例如，失辨重症(例如，丧失察觉拿在手中物体的重量或区别两个物体之间的重量差别的能力)、酸性脂肪酶病、酸性麦芽糖酶缺乏症、获得性癫痫样失语症、透明隔缺失、急性播散性脑脊髓炎、艾迪瞳孔、adie综合征、肾上腺脑白质营养不良、胼胝体发育不全、失认症、aicardi综合征、aicardi
‑
goutieres综合征疾病、aids
‑
神经系统并发症、静坐不能、酒精相关的疾病、亚历山大病、异手综合征(反常的手)、感觉定侧不能、alper病、高原反应、交替性偏瘫、阿耳茨海默氏病、肌萎缩侧索硬化、无脑畸形、动脉瘤、angelman综合征、血管瘤病、缺氧症、抗磷脂综合征、失语症、失用症、蛛网膜囊肿、蛛网膜炎、arnold
‑
chiari畸形、asperger综合症、动静脉畸形、共济失调、共济失调和小脑或脊髓小脑变性、共济失调毛细血管扩张症、心房颤动、中风、注意力缺陷伴多动障碍、听觉处理障碍、自闭症、自主神经功能障碍、背痛、barth综合征、batten病、becker肌强直、behcet病、bell麻痹、良性原发眼睑痉挛、良性局限性肌萎缩、良性颅内压升高、bernhardt
‑
roth综合征、双侧额顶骨多小脑回、binswanger病、眼睑痉挛、bloch
‑
sulzberger综合征、臂丛神经产伤、臂丛神经损伤、bradbury
‑
eggleston综合征、脑或脊髓肿瘤、脑脓肿、脑动脉瘤、脑损伤、脑外伤、脑肿瘤、brown
‑
sequard综合征、延髓肌肉萎缩、cadasil(脑常染色体显性动脉皮质下梗死和脑白质病)、canavan疾病、腕管综合征、灼性神经痛、海绵状瘤、海绵状血管瘤、海绵状血畸形、中央颈髓综合征、中央脊髓综合征、中枢性疼痛综合征、脑桥中央髓鞘溶解症、中央核性肌病、头症、神经酰胺酶缺乏症、小脑变性、小脑发育不全、脑动脉瘤、脑动脉硬化、脑萎缩、脑脚气病、脑海绵状血管畸形、脑性巨人症、脑缺氧、脑性麻痹、脑血管炎、cerebro
‑
oculo
‑
facio
‑
骨骼综合征(cofs)、颈椎狭窄、charcot
‑
marie
‑
牙疾病、小脑扁桃体下疝畸形、胆固醇酯贮积病、舞蹈症、舞蹈病棘红细胞增多症、慢性疲劳综合征、慢性炎症性脱髓鞘性多神经病(cidp)、慢性直立耐受不能、慢性疼痛、cockayne综合征ii型、coffin
‑
lowry综合征、侧脑室枕角增大、昏迷、复杂区域疼痛综合征、压迫神经病变、脑震荡、先天性面部双侧瘫、先天性肌无力、先天性肌病、先天性血管海绵状血管瘤、皮质基底节变性、颅动脉炎、颅缝早闭、cree脑炎、creutzfeldt
‑
jakob病、累积性创伤失调、cushing综合征、巨细胞包涵体病(cibd)、巨细胞病毒感染、眼球斜视痉挛综合征(眼球斜视痉挛综合征)、dandy
‑
walker综合征(dws)、dawson病、减压病、de morsier综合征、dejerine
‑
klumpke麻痹、dejerine
‑
sottas病、睡眠时相延迟综合征、痴呆、痴呆
‑
多发性脑梗死、痴呆
‑
语义的、痴呆
‑
皮层下的、痴呆伴列维小体、齿状核小脑共济失调、齿状萎缩、抑郁症、皮肌炎、发育性运用障碍、devic综合征、糖尿病、糖尿病性神经病、弥漫性硬化症、dravet综合征、自主神经功能异常、计算障碍、书写困难、诵读困难、吞咽困难、运用障碍、肌阵挛性小脑协调障碍、进行性小脑协同失调(dyssynergia cerebellaris progressiva)、肌张力障碍、肌张力障碍、早期小儿癫痫、空蝶鞍综合征、脑炎、昏睡性脑炎、脑膨出、脑病、脑病(家族性婴儿)、脑三叉神经血管瘤病、大便失禁、癫痫、癫痫偏瘫、erb麻痹、erb
‑
duchenne和dejerine
‑
klumpke麻痹、红斑性肢痛病、特发性震颤、脑桥外髓鞘破坏、fabry病、fahr综合征、昏厥、家族性自主神经功能异常、家族性血管瘤、家族性特发性基底神经节钙化、家族性周期性麻痹、家族性痉挛性瘫痪、farber病、发热性惊厥、肌纤维发育不良、纤维肌痛、fisher综合征、婴儿松弛综合征、足下垂、foville综合征、friedreich共济失调、额颞叶痴呆、gaucher症、广义神经节苷脂沉积症、gerstmann综合征、gerstmann
‑
straussler
‑
scheinker病、巨轴突神经病、巨细胞动脉炎、巨细胞包涵体病、球状细胞脑白质营养不良、
舌咽神经痛、糖原贮积症、灰质异位、guillain
‑
barre综合征、hallervorden
‑
spatz病、头部外伤、头痛、连续性偏头痛、面肌痉挛、交替性偏瘫、遗传性神经病、遗传性痉挛性截瘫、遗传病性多神经炎样共济失调、带状疱疹、耳带状疱疹、hirayama综合征、holmes
‑
adie综合征、前脑无裂畸形、htlv
‑
1相关脊髓病、hiv感染、hughes综合征、huntington病、积水性无脑畸形、脑积水、脑积水
‑
常压、脊髓积水、皮质醇增多症、睡眠过度、高血压、张力过强、张力减退、缺氧、免疫介导性脑脊髓炎、包涵体肌炎、色素失调症、小儿肌张力减退、小儿轴索营养不良、小儿植烷酸贮积症、小儿雷弗素姆病、婴儿痉挛症、炎性肌病、炎性肌病、枕骨裂脑露畸形、肠道脂肪代谢障碍、颅内囊肿、颅内压增高、isaac综合征、joubert综合征、karak综合征、kearns
‑
sayre综合征、kennedy病、kinsbourne综合征、kleine
‑
levin综合征、klippel feil综合征、klippel
‑
trenaunay综合征(kts)、kluver
‑
bucy综合征、korsakoff s遗忘综合征、krabbe病、kugelberg
‑
welander病、库鲁病、lafora病、lambert
‑
eaton肌无力综合征、landau
‑
kleffner综合征、股外侧皮神经卡压症、延髓外侧(wallenberg)综合症、学习障碍、leigh病、lennox
‑
gastaut综合征、lesch
‑
nyhan综合征、脑白质营养不良、levine
‑
critchley综合症、路易体痴呆、脂质贮积病、类脂质蛋白沉积症、无脑回畸形、闭锁综合征、lou gehrig、腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症、红斑狼疮
‑
神经系统后遗症、莱姆病
‑
神经系统后遗症、machado
‑
joseph病(脊髓小脑性共济失调3型)、巨脑、视物显大症、巨脑、melkersson
‑
rosenthal综合征、menieres病、脑膜炎、脑膜炎和脑炎、menkes病、感觉异常性股痛、异染性脑白质营养不良、代谢紊乱、小头畸形、视物显小症、偏头痛、miller fisher综合征、小中风(短暂性脑缺血发作)、恐音症、线粒体肌病、mobius综合征、moebius综合症、单体肌萎缩、情绪障碍、运动神经元病、运动技能障碍、moyamoya病、粘脂质累积病、粘多糖病、多发梗塞性痴呆、多灶性运动神经病、多发性硬化症、多系统萎缩症、直立性低血压多系统萎缩症、肌营养不良、肌痛性脑脊髓炎、肌无力
‑
先天性、重症肌无力、脱髓鞘弥漫性硬化、婴儿肌阵挛型脑病、肌阵挛、肌病、肌病
‑
先天性、肌病
‑
甲亢、肌强直、先天性肌强直症、肌管性肌病、发作性睡病、神经棘红细胞增多症、脑铁积累神经变性、神经纤维瘤病、神经阻滞剂恶性综合征、aids神经系统并发症、莱姆病神经系统并发症、巨细胞病毒感染神经系统影响、aids神经系统表现、庞皮病神经系统表现、红斑狼疮神经系统后遗症、视神经脊髓炎、神经性肌强直、神经元蜡样脂褐质症、神经元迁移障碍、神经病变
‑
遗传的、神经类肉瘤病、神经梅毒、神经毒性、神经中毒、海绵形痣、niemann
‑
pick病、非24小时睡
‑
醒综合征、非言语学习障碍、正常压力脑积水、o'sullivan
‑
mcleod综合症、枕神经痛、隐性脊柱神经管闭合不全序列征、ohtahara综合征、橄榄体脑桥小脑萎缩、斜视眼阵挛肌阵挛、斜视眼阵挛肌阵挛综合征、视神经炎、直立性低血压、过度使用综合征、慢性疼痛、持续后像、恐慌症、泛酸激酶相关神经变性、先天强直性肌痉挛、副肿瘤性疾病、感觉异常、帕金森氏病、阵发性发作、阵发性舞蹈手足徐动症、阵发性偏头痛、parry
‑
romberg综合征、pelizaeus
‑
merzbacher病、pena shokeir ii综合征、神经束囊肿、周期性麻痹、周围神经病变、脑室周围白质软化病、持续性植物人状态、广泛性发育障碍、旋光性喷嚏反射、植烷酸贮积病、pick病、神经挟捏、梨状肌综合征、垂体瘤、pmg、脊髓灰质炎、多小脑回、多肌炎、pompe症、脑穿通畸形、脊髓灰质炎后综合征、带状疱疹后遗神经痛(phn)、感染后脑脊髓炎、体位性低血压、体位性心动过速综合征、直立性心动过速综合征、prader
‑
willi综合征、原发性齿萎缩、原发性侧索硬化症、原发性进行性失语、朊病毒病、进行性面肌萎缩、进行性运动共济失调、进行性多灶性白质脑病、
progressive sclerosing pohodystrophy、进行性核上性麻痹、面容失认症、pseudo
‑
torch综合征、假弓形体病综合征、假性脑瘤、狂犬病、ramsay hunt综合征i型、ramsay hunt综合症ii型、ramsay hunt综合征iii型、rasmussen脑炎、反射性神经血管营养不良、反射性交感神经营养不良综合征、refsum病、refsum病
‑
婴儿、重复性运动障碍、重复性压力损伤、不宁腿综合征、逆转录病毒相关性脊髓病、rett综合征、reye综合征、风湿性脑炎、节律性运动障碍、riley
‑
day综合征、romberg综合症、骶神经根囊肿、舞蹈病、涎腺疾病、sandhoff病、schilder病、脑裂畸形、精神分裂症、seitelberger疾病、癫痫症、语义痴呆、感觉统合失调、透明隔
‑
视神经发育不良、婴儿严重肌阵挛癫痫(smei)、摇晃婴儿综合症、带状疱疹、shy
‑
drager综合症、sjogren综合征、睡眠呼吸暂停、睡眠病、厌腻(snatiation)、sotos综合征、痉挛、脊柱裂、脊髓梗死、脊髓损伤、脊髓肿瘤、脊髓肌萎缩、脊髓小脑性共济失调、脊髓小脑萎缩症、脊髓小脑变性、steele
‑
richardson
‑
olszewski综合症、stiff
‑
person综合征、纹状体黑质变性、中风、sturge
‑
weber综合征、亚急性硬化性全脑炎、皮质下动脉硬化性脑病、sunct头痛、表面铁沉积症、吞咽障碍、sydenham舞蹈症、晕厥、联觉、梅毒性脊髓硬化、脊髓空洞积水症、脊髓空洞症、全身性红斑狼疮、脊髓痨、迟发性运动障碍、迟发性精神障碍、tarlov囊肿、跗管综合征、tay
‑
sachs病、颞动脉炎、破伤风、栓系脊髓综合症、thomsen疾病、thomsen肌强直、胸廓出口综合征、甲亢性肌病、三叉神经痛、todd瘫痪、多动秽语综合征、中毒性脑病、短暂性脑缺血发作、传染性海绵状脑病、横贯性脊髓炎、外伤性脑损伤、震颤、三叉神经痛、热带痉挛性截瘫、troyer综合征、锥虫病症、结节性硬化症、ubisiosis、尿毒症、血管勃起肿瘤、中枢和外周神经系统血管炎综合征、viliuisk脑脊髓炎(ve)、von economo病、von hippel
‑
lindau病(vhl)、von recklinghausen病、wallenberg综合征、werdnig
‑
hoffman病、wernicke
‑
korsakoff综合征、west综合征、whiplash、whipple病、williams综合征、wilson病、wolman病、x连锁脊髓和延髓性肌萎缩或zellweger综合征。g.显微镜术
[0371]
在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒(例如，细胞)可以通过显微术进行分析。在一些情况下，该显微术可以是光学的、电子的或扫描探针显微术。在一些情况下，光学显微术包括明视野、偏斜照明、正交偏光、分散染色、暗视野、相衬、微分干涉对比、干涉反射显微术、荧光(例如，当颗粒，例如，细胞，被免疫染色时)、共焦、单层平面照明显微术、光层照荧光显微技术、去卷积或连续时间编码放大的显微镜(serial time
‑
encoded amplified microscopy)的使用。在一些情况下，电子显微术包括透射电子显微术(tem)或扫描电子显微术(sem)。在一些情况下，扫描探针显微镜包括原子力显微术、扫描隧道显微术或光子力显微镜。在一些情况下，显微镜是超声力显微镜(ufm)。在一些情况下，显微术包括紫外显微术、红外显微术、数字全息显微术、数字式病理学(虚拟显微术)或激光显微术。
[0372]
在一些情况下，显微镜与本文所述的用于纯化的设备流体连通。在一些情况下，显微镜与用于纯化的设备流体连通，其中显微镜在用于纯化的设备的下游。在一些情况下，显微镜与用于纯化的设备流体连通，其在用于纯化的设备的上游。在一些情况下，显微镜与用于纯化的设备流体连通，其在用于纯化的设备的上游和下游。在一些情况下，显微镜被配置为允许观察本文所述的用于纯化的设备。h.流式细胞术
[0373]
在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒(例如，细胞)可以通过流式细胞术(flow cytometry)进行分析。可以使用流体动力完成对流式细胞仪中的设备中细胞的操作。可以将颗粒(例如，细胞)的悬浮液注射到流动鞘液的中心。在一些情况下，围绕鞘液的力将样品流限制为狭窄的核心流，该核心流可以携带细胞通过激光的路径，该激光可以激发相关的荧光团并形成散射的图案。
[0374]
流式细胞术可以包括荧光激活的细胞分选(facs)。在一些情况下，在样品被应用于本文所述的用于纯化的设备中前，使样品经受流式细胞术，例如，facs。在一些情况，流式细胞仪与本文所述的用于纯化的设备流体连通；在一些情况下，流式细胞仪与用于纯化的设备的上游流体连接；在一些情况下，流式细胞仪与本文所述的用于纯化的设备的下游流体连接。在一些情况下，流式细胞仪与本文所述的用于纯化的设备的上游和下游流体连接。
[0375]
在一些情况下，通过流式细胞术分析的颗粒(例如，细胞)被标记。在一些情况下，颗粒用荧光团进行标记。在一些情况下，荧光团与抗体连接，而该抗体连接至颗粒(例如，细胞)。在一些情况下，抗体可以连接至细胞膜。在一些情况下，颗粒用量子点标记。
[0376]
facs可以用于将颗粒(例如，细胞)的异种混合物分选到两个或更多个容器中。facs可以基于光散射和每种类型的细胞的荧光特征。颗粒(例如，细胞)的悬浮液可以被夹带在液体的流动流中。液体中颗粒之间可以存在间隔。颗粒(例如，细胞)的流可以断开成为液滴(例如，通过振动机制)。在一些情况下，每个液滴中仅有一种颗粒(例如，细胞)。在一些情况下，在该流断开成为液滴之前，液体通过荧光测量站。可以测量荧光特征。基于荧光测量可以赋予每个液滴电荷，并且带电的液滴可以通过静电偏转系统，该系统可以根据电荷将液滴转向到容器中。
[0377]
在一些情况下，将使用本文所述的方法和/或设备回收的白细胞用抗
‑
κ
‑
fitc(异硫氰酸荧光素)、抗
‑
λ
‑
pe(藻红素)、7aad
‑
percp和/或cd
‑
19
‑
apc(别藻蓝素)、cd
‑
45
‑
apc
‑
cy7染色。i.声聚焦
[0378]
在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒经受声聚焦流式细胞仪(例如，acoustic focusing flow cytometer；life technologies
tm
)。在一些情况下，在样品应用于包含有序障碍物阵列的设备之前，在样品上使用声聚焦。声聚焦血细胞计数可以使用超声波(例如，超过2mhz)而不是流体动力，将细胞定位到沿毛细管中心轴的聚焦线中。(见，例如，www.lifetechnologies.com/us/en/home/life
‑
science/cell
‑
analysis/flow
‑
cytometry/flow
‑
cytometers/attune
‑
acoustic
‑
focusing
‑
flow
‑
cytometer/acoustic
‑
focusing
‑
technology
‑
overview.htm)。声聚焦可以不受样品输入速率影响。声聚焦可以使细胞紧密聚焦在激光询问点。声聚焦可以在没有高速或高体积鞘液的情况下发生。在一些情况下，测体积的注射器泵可以使得能够进行绝对细胞计数而不需要珠。在一些情况下，声共振通过压电设备驱动。声聚焦可以利用用于样品询问的光学池、一个或多个激光器和电子器件来收集荧光和/或散射信息。在一些情况下，声聚焦使用了泵，例如，注射器泵。在一些情况下，声聚焦中使用的频率为约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.09、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5或6mhz。在一些情况下，声聚焦细胞仪中的流速以至少10、25、50、100、200、500、1000、2000或5000μl/min操作。
j.核酸或蛋白质的分析
[0379]
在一些情况下，使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的颗粒(例如，核酸和/或蛋白质)可以使用以下技术的一种或多种进行分析：使用g
‑
带染色体核型分析的基因测试、脆性x测试、染色体微阵列(cma，也被称为比较基因组杂交(cgh))(例如，用于测试亚微观基因缺失和/或复制)、基于阵列的比较基因组杂交、用阵列检测单核苷酸多态性(snp)、亚端粒荧光原位杂交(st
‑
fish)(例如，用于检测亚微观拷贝数变异(cnv))、表达谱、dna微阵列、高密度寡核苷酸微阵列、全基因组rna表达阵列、肽微阵列、酶联免疫吸附测定(elisa)、基因组测序、从头测序、454测序(roche)、焦磷酸测序、helicos true单分子测序、solid
tm
测序(applied biosystems，life technologies)、solexa测序(illumina测序)、纳米测序(nanosequencing)、化学敏感场效应晶体管(chemfet)阵列测序(ion torrent)、离子半导体测序(ion torrent)、dna纳米球测序、纳米孔测序、pacific biosciences smrt测序、genia technologies纳米孔单分子dna测序、oxford nanopore单分子dna测序、聚合酶克隆(polony)测序、拷贝数变异(cnv)分析测序、小核苷酸多态性(snp)分析、免疫组织化学(ihc)、免疫细胞化学(icc)、质谱、串联质谱、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(maldi
‑
tof ms)、原位杂交、荧光原位杂交(fish)、显色原位杂交(cish)、银原位杂交(sish)、聚合酶链反应(pcr)、数字pcr(dpcr)、逆转录pcr、定量pcr(q
‑
pcr)、单标记qpcr、实时pcr、ncounter分析(nanostring technology)、蛋白免疫印迹法(western blotting)、dna印迹法(southern blotting)、sds
‑
page、凝胶电泳或rna印迹法(northern blotting)。在一些情况下，分析包含外显子测序。
[0380]
在一些情况下，使用来自sage sciences,inc.的技术分析核酸。在一些情况下，分析包含dna大小筛分。在一些情况下，用含预制琼脂糖的一次性凝胶盒(pippin,sage sciences)进行dna大小筛分。
[0381]
在一些情况下，使用简化基因组测序(reduced
‑
representation genome sequencing)分析核酸。在一些情况下，使用radseq(限制位点相关的dna测序)分析核酸。将dna沿凝胶柱分开，直至计划的片段范围达到分支点。然后切换活性电极，以将dna转向至膜结合的缓冲液腔。当已经收集了大小范围后，将活性电极切换回至分开的通道。期望的样品可以用移液管移取。dna大小筛分可以是90bp至1.5kb(pippen prep)以及50bp至50kb(bluepippen)。pippen脉冲可以是脉冲场电泳电源，其可以与分析凝胶一起使用，该分析凝胶可以允许使用者将dna溶解直至100kb以及超出100kb。
[0382]
在一些情况下，sageelf(电泳横向分馏器)可以用于针对dna和/或蛋白质的全样品分馏。全蛋白质或dna样品可以同时分馏成至少12种连续的大小片段。将dna和/或蛋白质在琼脂糖分离柱中按大小分离。分离后，可以将第二组横向定位电极激活以将样品电洗脱至腔中。k.下一代测序
[0383]
在一些情况下，使用下一代测序分析使用本文所述的方法、组分、设备、系统和/或套件纯化、分离和/或浓缩的核酸(多核苷酸)。在一些情况下，下一代测序包括helicos true单分子测序(tsms)(见例如，harris t.d.等人(2008)science 320:106
‑
109)；454测序(roche)(见例如，margulies,m.等人.2005,nature,437,376
‑
380)；solid技术(applied biosystems)；solexa测序(illumina)；pacific biosciences的单分子实时(smrt
tm
)技术；
dulbecco’s medium)(imdm)、l
‑
谷氨酰胺、mem非必需氨基酸、2
‑
巯基乙醇、碳酸氢钠、聚(2
‑
羟乙基甲基丙烯酸酯(p
‑
hema)、naoh、percoll、pbs、pbs(没有钙和镁)、来自猪皮肤的明胶、a型、edta、0.5m的edta、ph 8.0、mtg、硫代甘油、限定的胎牛血清、0.5mm的胰岛素0.05％/edta、iv型胶原酶、优保津(neupogen)、leukine、人m
‑
csf、人fgf
‑
basi、人flt3
‑
配体、人il
‑
1β、人il
‑
3、人il
‑
4、人il
‑
5、人srankl、人tgf
‑
β1、人tnf
‑
α、1α、25
‑
二羟基维生素(dihydorxyvitamin)d3、台盼蓝溶液、0.4％、浸泡油、7
‑
aad、7
‑
氨基放线菌素d、牛血清白蛋白组分v和/或乙醇。
[0391]
在一些情况下，抗体用于分析造血祖细胞的分化并且髓系(myeloid lineage)形成人多能干细胞。抗体可以包含抗人cd1a、抗人cd2、抗人cd3、抗人cd3、抗人cd7、抗人cd10、抗人cd11b、抗人cd13、抗人cd14、抗人cd15、抗人cd16、抗人cd16、抗人cd19、抗人cd34、抗人cd41a、抗人cd45、抗人cd64、抗人cd66b、抗人cd90(thy
‑
1)、抗人cd115、抗人cd117、抗人cd123、抗人cd163或抗人cd235a。干细胞的造血分化在，例如，crm.nih.gov/stemcell_types/hsc/uwisc_hsc.asp中描述。
[0392]
在一些情况下，将总白细胞和三种主要群体(淋巴细胞、单核细胞和粒细胞)与abx血液分析仪计数比较。vii.系统
[0393]
在一些情况下，包括如本文所描述的障碍物阵列的设备是系统的一部分。在一些情况下，系统包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个耦合(例如，流体耦合)的设备。在一些情况下，腔室是在包括障碍物阵列的设备的上游。腔室可以包括样品。第一腔室可以流体耦合至第二腔室。第二腔室可以用于操纵颗粒，例如，标记颗粒。
[0394]
在一些情况下，系统包括反应腔室。在反应腔室中，颗粒可以发生反应，例如，可以使用例如荧光抗体来标记细胞。在一些情况下，细胞在反应腔室中裂解。在一些情况下，细胞裂解试剂包括洗涤剂。在一些情况下，清洗剂包括triton x
‑
100、sds、chap或tween
‑
20。
[0395]
在一些情况下，系统包括泵。在一些情况下，泵流体连接至包括障碍物阵列的设备上的入口或出口。泵可以直接或间接连接至包括障碍物阵列的设备。在一些情况下，泵连接至腔室，例如，反应腔室。
[0396]
在一些情况下，系统包括推进颗粒穿过设备或腔室的装置。在一些情况下，使用电力、电泳力、电渗力、离心引力、流体动力、压力梯度力或毛细力来推进颗粒或流体。
[0397]
在一些情况下，包括障碍物阵列的设备流体连接至下游装置。在一些情况下，下游装置允许对来自设备出口的颗粒进行分析。在一些情况下，下游装置是显微镜、流式细胞仪、测序仪、下一代测序仪、质谱仪、hplc、气相色谱仪、原子吸收光谱仪、荧光检测器、放射性计数器、闪烁计数器或分光光度计、细胞计数器或凝血计。
[0398]
在一些情况下，系统包括计算机。计算机可以与包括障碍物阵列的设备电连通。
[0399]
在一些情况下，在将样品施加至包括障碍物阵列的设备之前，对样品进行过滤。在一些情况下，在使样品穿过包括障碍物阵列的设备之后，使样品穿过过滤器。在一些情况下，过滤系统与包括障碍物阵列的设备流体连通。在一些情况下，过滤系统不与包括障碍物阵列的设备流体连通。在一些情况下，过滤器为注射器式过滤器。在一些情况下，过滤器包括0.2微米或0.45微米的孔隙大小。在一些情况下，过滤器包括20微米过滤器。在一些情况
下，过滤器包括至少为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100或200微米的孔隙大小。在一些情况下，过滤器包括小于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100或200微米的孔隙大小。在一些情况下，过滤器包括约为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100或200微米的孔隙大小。
[0400]
例如在pct公开号wo2012024194中描述了系统，该文献的全部内容通过引用并入本文。
[0401]
在一些情况下，多个设备，例如微流体芯片，可以与模块同时进行操作。在一些情况下，多个设备(例如，至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、50、100或200个)可以与模块同时进行操作。在一些情况下，多个设备可以放置在模块内部，其中每个设备包括至少一个通道，所述通道包括障碍物阵列。在一些情况下，每个设备中的样品施加、缓冲液施加、样品流动、缓冲液流动和/或出口收集可以由模块控制。在一些情况下，模块是如图30中所示的台式仪器。在一些情况下，模块电耦合至计算机。在一些情况下，模块与一个或多个其他组件(例如，显微镜、流式细胞仪、下一代测序仪等)耦合。viii.用于移植的干细胞
[0402]
造血干祖细胞(hspc)移植是一种针对许多恶性疾病和非恶性疾病的既定疗法——按频数的次序，每年使用来自动员的外周血干细胞(pbsc)、骨髓(bm)或脐带血(ucb)的自体hspc或异体hspc进行50,000例移植。ucb是一种特别有吸引力的hspc来源，这是因为其容易作为库存的、hla型和经传染性疾病测试的产物而获得，所述产物即使在hla不匹配的情况下也会减少在移植受者体内生成移植物抗宿主病的风险。在过去的20年里，已经进行了>20,000例ucb移植，并且每年有数万个ucb单元被冻存。
[0403]
ucb移植中的主要问题之一是可获得的小体积ucb单元中较低的hspc总数。这导致了移植延迟或移植失败(随之而具有高死亡率、高发病率和高成本)的高风险，特别是在将ucb移植到成人受者体内或年龄较大的儿童受者体内时尤为如此。在产房中，仅可从胎盘中采集～100ml(很少的情况下多达300ml)的血液。在储存之前，可以将红细胞从采集到的单
元中排除，但是使用单采技术的离心(以获取白细胞富集的“血沉棕黄层”)技术、粘性介质(例如，羟乙基淀粉(羟乙基淀粉[hes])中的差速沉降技术或密度梯度离心技术(即使是使用较新的自动化装置)都会导致不完全的红细胞移除以及～25％的白细胞和hspc的平均丧失。由于移植的成功和速度已被证明取决于每移植受者体重所施用的白细胞和hpsc的数目，因此开发新的细胞分离方法以提供来自所采集到的ucb的、高纯度的活的白细胞和hspc的高产率是至关重要的。这样的高效方法对于pbsc和bm采集物的处理也将会是有价值的，以使供移植的hspc的数目最大化并且潜在地减小采集的供者血液/bm的量。
[0404]
如图16a
‑
16c中所示，(图16a)纯化系统，其使用微流体芯片以将红细胞从ucb排除，以供临床移植；(图16b)设备的示意性俯视图，其包含用于确定性横向位移(dld)的微柱的周期阵列。流动在连续行的柱周围分叉，其中3个不同的“流管”被图示为紫色、蓝色和绿色。当流体流以层流方式从间隙到间隙地流过基质时，所述流体流改变其相对位置但不混合。小细胞将保持在相同的流管中，平均而言在与流体相同的方向上移动。大细胞将被柱弹撞，并向右移位至下一流管中并且逐渐从初始混合物分离出来；(图16c)dld微芯片中从成人血液中富集的白细胞的时移图像。圆圈是微柱的顶部。左侧是红细胞的流动，从而反射白光。白细胞路径是蓝色的细胞核染色，从而产生远离红细胞的条痕。
[0405]
本文描述了用于基于大小的细胞分离的微流体技术，该技术提供来自成人全血的、排除了红细胞的白细胞的>90％产率(图16a)。在研究或临床诊断流式细胞术之前，该技术可被应用于成人血液的小样品(100μl)。微流体技术可以从临床ucb采集物排除红细胞，以供(冻存并继而)移植。在一些情况下，所述方法还使得该技术具有无菌处理ucb、pbsc和bm采集物的特征。在一些情况下，所述设备被应用于这些类型和其他类型的干细胞的额外纯化，并且可能用于其他细胞治疗产品的额外纯化。
[0406]
对于从ucb彻底排除红细胞并以高产率回收白细胞的系统存在重大的未被满足的医疗需求。这样的dld微流体技术在使用小而新鲜的成人外周血样品的实验中可以提供高效的、基于大小的红细胞从白细胞的排除。dld的一方面是细胞穿过微芯片所取的路径是基于大小的并且是确定性的，即，是确定的，并且不服从随机过程。不同于在主体过程(诸如hes和离心分离)中，每个细胞得到单个地处理，以使得其与微流体系统中的特征相互作用并且被引导至产物流或废物流中。dld的“连续流”性质提供了在不降低分离度的情况下的高通量和低成本实现的潜力。没有任何先前存在的ucb处理方法能够回收>90％纯度和>90％活性并且以>90％产率获得(即，能够使用微流体设备而实现的“90/90/90”性能标准)的白细胞。由于所捐献的ucb采集物中的50％因较低的处理后白细胞和cd34 细胞数目而在当前不可临床使用，因此对血库和移植中心的价值定位十分清晰：在此所描述的技术可以提供更多数目的更高质量的移植物(即，保留更多hspc的更多移植物)。由于其显著降低与失败的或延迟的造血恢复和移植相关联的发病率、死亡率和成本的潜力，因此这种方法将会替代当前用于ucb移植物的标准处理程序。ucb处理市场的商业吸引力连续增长，当前有>100个ucb库正在运营。
[0407]
在一些情况下，对成人血液的高效微流体分离可以扩展至ucb，并且将会产生包含表型hspc的输出产物，该表型hspc由产率>90％的>90％的白细胞所组成(即，红细胞<10％)并且其中>90％的白细胞是活的(90/90/90标准)。在一些情况下，所述方法扩展到>100ml/hr的流速，以便在<1
‑
3hr内处理捐献的ucb单元。
[0408]
微流体分离的ucb白细胞可以具有较高的存活率(>90％)并排除红细胞(>90％的白细胞)。回收的白细胞的类型可与其输入分布没有显著差异。相比于使用菲可帕克(ficoll
‑
paque)或hes一般观察到的表型hspc数目，使用该方法有可能回收更高数目的表型hspc(即，绝对值计数：cd34 /cd45 )，而无任何特定谱系的偏斜。在一些情况下，本文所描述的方法中不使用菲可帕克和/或羟乙基淀粉(hes)。
[0409]
在一些情况下，如果hspc对剪切(来自流速，不同于前文所提及的能够耐受30x更快速率的白细胞)极其敏感，则>100ml/hr的流速可能是困难的。在一些情况下，至少存在5个可组合的选项，用于处理对剪切敏感的细胞：(1)重新设计柱的形状以减少剪应力(即，非对称的柱以支持更宽的间隙)；(2)设计更高的柱以允许更大的流动横截面；(3)设计支持更大分离角的非对称的柱(设计参数ε从0.03增大至0.06，并因此在更小的面积中具有更多的阵列)；(4)设计更大的芯片面积；以及(5)在现有的芯片面积上设计更密集填充的平行阵列。在一些情况下，这五个选项可以组合产生12倍的提高。在一些情况下，这些修改与适度的2倍更快的流速相结合以允许以144ml/hr的流速处理ucb。在一些情况下，新颖地堆叠这样的分选芯片，从而能够以相同的占位面积并在仅进行一组外部连接(低成本)的情况下并行地运行>10个芯片。
[0410]
将系统设计成用于ucb处理的封闭的无菌系统可以防止微生物污染并且允许对hspc的功能评估。
[0411]
在一些情况下，设备适合于细胞的无菌分离，所述无菌分离将会允许对输出产物中的hspc进行功能表征。这样的封闭系统可使用可以是无菌的并且仅使用一次的(例如，血袋)或者是反复灭菌的(例如，连接器件、密封件并且可能是微芯片)的部件。在一些情况下，可以通过伽玛辐照、蒸汽、环氧乙烷或其他标准方法对单个组件进行灭菌。在一些情况下，使用与接触细胞流的各种材料相容的常见灭菌过程。常见的灭菌过程可以允许在灭菌之前预先组装微芯片、多支管、弹性体密封件以及互连管组，从而在诸如层流罩或洁净室等受控环境中使设备组装期间的微生物污染的可能性减到最小。
[0412]
根据细胞大小的基于确定性横向位移(dld)的纯化可以扩展至其他类型的血细胞和其他类型的干细胞的子集的纯化。所述技术可以快速地整合到当前的临床实践中以处理ucb，并且还可以适于更高程度地纯化hspc以及分离其他干细胞类型和干细胞源(例如，脂肪组织)。
[0413]
使用dld从>100ml量的ucb排除rbc以供造血移植在临床上是有益的。此外，与ucb相关联的问题(其可以是“众所周知非常粘并且经常结块”)可能需要开发用于在微流体环境中处理这些样品的创新性解决方案。在本文中描述了这些方法。
[0414]
剪应力：由于剪应力与流速成比例，因此在一些情况下，当流体流挤过柱之间的间隙时，增大压力以瓦解细胞聚集可能会损伤细胞。在一些情况下，在白细胞穿过芯片之后使用较低的流体速度(～5mm/sec)、存活率>90％的白细胞，其中计算得到的剪切率(按粘度而归一化的剪应力)是～500sec
‑1，类似于体内循环的白细胞所经受的剪切率。
[0415]
尺度：在一些情况下，由于(仅)～100mm/sec的流速将会达到期望的～5ml/min通量，因此放大对白细胞的分选的尺度。芯片对流体流动的阻力与间隙大小的平方成反比。在一些情况下，可以使用较大的间隙大小，但是根据分离白细胞的需求而设定的临界分选大小通常为间隙的30
‑
50％(取决于一些详细参数)。在一些情况下，对柱的形状进行工程设计
(使用非对称的柱而不是通常的圆形柱)允许将间隙制成更大(并因此提高通量)，而不增大临界分选大小。最终，在不太可能的情况下，例如，由于细胞存活率的影响，即使利用优化的柱几何结构，也不可能使干细胞以高速率流过我们的芯片)，那么可以刻蚀出更深的通道、增大芯片面积、使用更大的分离角以增添更多的平行柱，以及堆叠芯片。
[0416]
堵塞：更高的流速可以极大地减少堵塞，并且柱之间的更大间隙也可以减少堵塞。在收集时，可对ucb进行抗凝，这可以有效地阻止凝血蛋白级联。通过仔细的目视宏观检查，并于随后从我们的实验中排除大量凝块的样品，也可以解决凝块，这与临床实践是一致的；没有任何先前的细胞分离方法能够应对已经大量凝块的供者细胞采集物。此外，在一些情况下，在处理之前通过20um的筛孔对样品进行预过滤是方案的明确部分。在一些实施方式中，可以使用抗细胞或蛋白质粘附的化学芯片表面处理，诸如mpeg
‑
硅烷聚合物。
[0417]
将脐带血(ucb)作为造血干祖细胞(hspc)的来源以供移植的日益普及是因为其容易获得、移植物抗宿主病的风险减小，以及适用于在广泛的组织相容性差异中使用。然而，ucb移植的潜力当前受到可从胎盘血获得的hspc的较低总数的限制。理想情况下，在采集之后，应当从临床移植物排除红细胞，以便(1)防止患者体内的输血反应，(2)减小向患者施用的流体体积负荷和冷冻保护剂的量(例如，二甲基亚砜[dmso]冷冻保护剂的毒性作用包括高血压和心律失常)，以及(3)使血库冰箱[4
‑
9]中必要的昂贵存储空间最小化。当前，血库依赖于传统的排除方法，如羟乙基淀粉(hes)沉降和密度梯度离心。hes沉降是手动技术，并且可能导致较高的残留红细胞污染(红细胞构成输出体积的>30％)以及白细胞和cd34 hspc的显著损失(平均损失>20％，在一些情况下甚至更差)。诸如sepax和axp等自动化系统提供了对ucb处理的标准化，但是这些密度梯度离心处理通常不改善红细胞排除或白细胞回收。prepacyte
‑
cb作为一种沉降方法，实现了更有效的红细胞排除，但是仍然损失>25％的白细胞。由于hspc的任何损失都会显著降低ucb的临床效用并导致移植延迟或移植失败的高风险(随之具有高死亡率、高发病率和高成本)，因此迫切需要新的处理方法以确保用于存库和移植的高纯度活白细胞的高产量。在一些情况下，本文所描述的方法不使用沉降和/或密度梯度离心。
[0418]
本文描述了能够从来源于ucb采集物的临床hspc移植物彻底移除红细胞的全集成的、可扩展的微流体细胞分离系统。优化的系统将会以>90％纯度和>90％存活率来回收>90％的输入白细胞和hspc(“90/90/90”标准)。所述系统可以准备用于临床前评价以及针对其他造血样品(例如，pbsc、bm)的扩展，以及准备对hspc和其他干细胞类型的进一步纯化。本公开内容利用了微流体设计与优化、集成与制造以及造血细胞生物学中的多学科技术的独特组合。
[0419]
设备和方法可以处理所采集的ucb，其目标在于以90/90/90的标准回收活的白细胞和表型hspc。可以通过包括流式细胞术在内的方法来表型地评价分离出的细胞。ucb可能比成人外周血更易于发生细胞凝集，从而在设备中造成阻塞。因此，设备和方案移除、防止和分散细胞聚集。还描述了用以将样品通量增加至100
‑
300ml/hr的临床体积的方法，从而评价各种dld几何形状的影响并且将白细胞纯化、产率和存活率与增大的流速进行比较。
[0420]
在一些实施方式中，(a)仪器平台和组件可以是无菌的，并且(b)细胞可被引入并回收在便携血袋中。
[0421]
造血干祖细胞(hspc)移植是一种针对许多恶性疾病和非恶性疾病的既定疗法。临
床上从3种来源采集hspc：g
‑
csf动员的成人外周血(pbsc)、骨髓(bm)和脐带血(ucb)。由于红细胞既增加了对移植患者的有害副作用的风险又增加了冻存的成本，因此必须将其从采集到的hspc组织中排除。ucb移植中的主要问题是小体积(100
‑
300ml)ucb单元中较低的hspc总数。这导致了移植延迟或移植失败的高风险(随之具有高死亡率、高发病率和高成本)，特别是在年龄较大的儿童或成年患者中尤为如此。先前的技术(包括密度梯度离心和差速沉降)导致不完全的红细胞排除并且在处理期间可能损失25％的白细胞(平均而言)。由于植入的成功和速度取决于每受者体重的白细胞和hspc数目，因此开发新的细胞分离方法以确保来自所采集到的ucb的、纯且活的白细胞和hspc的高产量是至关重要的。在一些方面，设备和方法通过提供高效而稳健的处理系统来改进干细胞存库和移植，所述处理系统导致对活的白细胞和hspc的优异的回收率。微流体确定性横向位移(dld)不服从于随机过程，在所述微流体确定性横向位移中，细胞穿过微流体系统所取的路径是基于大小的并且是确定性的，即，绝对确定的。使用dld从ucb排除红细胞以供造血移植；这是一种新的临床应用。该技术还将会扩展至与pbsc和bm采集物一起使用。价值定位十分清晰：所述设备和方法提供更多数目的、更高质量的移植物(即，具有更多hspc的更多移植物)，这将会导致更大的移植成功率。实施例实施例1
‑
来自ucb的白细胞富集
[0422]
所述方法可以通过提供用于临床ucb、pbsc和bm采集物的高效而稳健的处理系统来改进干细胞存库和移植。微流体分离方法可以高效地和一致地从ucb排除红细胞。在一些情况下，在一些临床样品中可能存在细胞凝集的问题(主要由于死亡细胞/正在死亡的细胞)。在这样的情况下，对设备和/或方案进行优化以解决细胞凝集。在一些实施方式中，将该过程的规模扩展成每小时纯化>100ml体积的ucb，保持90/90/90性能。
[0423]
在一些情况下，从血液样品中排除较小细胞(即，红细胞、血小板)并浓缩所关注的较大细胞(即，白细胞)。应当注意到，不期望的较小细胞在血液中存在的数目超过期望的白细胞达1000倍以上。
[0424]
所使用的微流体芯片的大小可以大致为显微镜载玻片的大小。它们包含微柱的阵列，所述微柱的几何形状被优化用以通过将目标细胞从血液样品中移位至产物流中而按大小对这些细胞进行分离。流路中的微米大小的柱的周期性阵列在障碍物周围创造出层流的非对称分叉，从而产生大细胞与小细胞的不同流动方向。如图16b和16c中所示，小细胞(红细胞)在流体流动的方向上在阵列中移动，而较大的细胞(白细胞)沿着柱的倾斜轴而移动远离红细胞。最终沿着阵列的右壁(在照片的范围之外)收集和浓缩白细胞，其中与废物(红细胞)分开收集白细胞。位移的临界阈值大小由间隙的大小、行到行的间距以及柱轴相对于流体流动的倾斜所确定。细胞分离微芯片由光刻法限定，并且基于cad生成的设计而被蚀刻至硅衬底中。迄今为止，已使用从光刻法和蚀刻术的电子工业中借鉴的方法来制作所述芯片。
[0425]
表3示出了来自ucb的白细胞富集的结果。起始样品是3ml的一日龄ucb，与运行缓冲液(pbs,2mm edta,1％bsa)按1:1稀释。富集白细胞的输出产物包含低于hemavet检测的红细胞水平，因此通过使用针对cd45、cd14、cd235a的标记以及活性核酸染料的标记物来确定产物纯度。对于合并的各部分，红细胞排除率为99％，白细胞回收率为87％，而白细胞纯度为81
‑
88％。纯度可能被微观细胞凝集所降低。在我们当前的仪器配置中存在一些死体积，使得样品的一小部分保留在系统中而未得到处理。在一些情况下，将会对完整的样品进行分选，并且白细胞回收率将会上升至90％或更高。在所有部分中，通过台盼蓝拒染法测得的存活率>90％。粒细胞、淋巴细胞和单核细胞接近初始的“白细胞分类”比率。在一些情况下，白细胞包括淋巴细胞和/或单核细胞。
[0426]
同轴成像相机(图17)允许人们观察潜在的堵塞过程中的早期事件。图17(底部)示出在样品入口中收集的白细胞(用invitrogen的syto
‑
13染料标记为绿色)的聚集，连同在dld微柱阵列处的额外堵塞。
[0427]
在一些情况下，入口附近不存在微柱。在一些情况下，所述设备具有更深的通道并且由更便宜的材料(例如，塑料)以及新型的、更廉价的材料制成。实施例2
‑
用ucb表征微流体细胞分离设备的性能
[0428]
获取经抗凝的、去识别的(deidentified)ucb样品。具有可见的宏观细胞团的样品被分类成不适当的，并且未被进一步处理；跟踪不适当的样品的数目。对于适当的样品，在等体积的运行缓冲液中稀释ucb样品，并且在微流体处理之前通过20微米过滤器来过滤所述样品。严格地分析所回收的输出(相对于经过滤的输入)细胞。通过coulter和hemavet技术来量化红细胞、白细胞和白细胞子集。通过台盼蓝拒染法并且通过手动和自动化(countess)方法来确认输出白细胞的存活率。使用annexin v/7aad染色和流式细胞术来测量细胞凋亡和细胞死亡。通过免疫染色和流式细胞术来量化白细胞亚型。使用procount套件来估计cd34 hspc的数目。
[0429]
光学成像工具(图17)示出任何阻塞并且可以实时观察。通过经细胞过滤器的过滤来移除大细胞团减少了设备中的堵塞。为了使系统中的细胞凝集最小化，搅动输入储器(每次血库例程时起伏摇晃)。为了避免在dld微阵列的起点处的细胞聚集，扩宽第一柱阵列中的间隙间距。在一些情况下，通过进一步稀释初始样品而降低细胞浓度，以避免凝集。在一些情况下，由于结合至所有表面的白蛋白减少了磁分离技术中的堵塞，因此样品缓冲液中
bsa的浓度从0.1％增加到5％。
[0430]
为了避免凝集，可以跨设备施加短脉冲的较高压力，这可以瓦解细胞团并导致较大物体变形并移动穿过间隙。在一些情况下，相反方向上的压力脉冲使凝集的或受困的细胞松脱。在一些实施方式中，使用非对称的微柱来针对给定的临界分离大小而增大间隙的大小，这将会不易发生凝集。在一些情况下，流速比在先前的dld工作中使用的流速高>10倍。在一些情况下，这样的高流速可以减少微芯片中细胞聚集和粘着的量，据推测是因为任何团块上的高粘性阻力大到足以将其分散。
[0431]
当优化设备和方案以常规地制造满足90/90/90标准的输出白细胞时，进行一系列10个或更多个连续实验(样品数受制于统计显著性和统计功效)，其中相对于通过有经验的个人使用菲可帕克(ficoll
‑
paque)或hes(标准的用于ucb的红细胞排除的临床技术)而在微粒体设备中对来自指定供者的白细胞进行同时分离。进行对存活率、产率、纯度和白细胞子集的统计比较。实施例3
‑
增加通量至>100ml/hr
[0432]
在一些情况下，将系统中的吞吐率从10ml/hr增大至>100ml/hr。最直接的方法是使芯片运行于更高的压差下。系统能够以芯片中的～5mm/sec的流体速度进行操作。当增大驱动压力时，dld方法在至少150mm/sec(30倍增加)的速度下工作良好，以从成人血液分离出白细胞，同时仍然保持99％的白细胞存活率。该速度对应于300ml/小时的芯片通量。(已经以高达1000mm/sec的速度处理了人癌细胞(mdamb231细胞株)，仍然还能保持99％的存活率。)实施例4：减少堵塞
[0433]
图21图示了实验的结果，所述实验将钙依赖性整合素和凝血酶诱导的血小板活化鉴别为血小板诱导的did阵列堵塞的主要原因。图21中的底线示出流速中的大约3倍增大可以如何用于在由5mm edta和40um ppack实现的减少堵塞的基础上进一步减少堵塞。[注意：这些标绘图在x(水平)轴上示出已经通过阵列处理的血液体积，并且在y(垂直)轴上示出受困于阵列中的白细胞的荧光。实际处理了稀释的血液，但x轴表示在稀释之前使用的并且流过芯片的未经稀释的血液量。在将血液放置在阵列中之前，用荧光染料标记白细胞，从而由荧光来测量受困的细胞的数目。]该阵列是具有40微米三角形柱的阵列，并且间隙宽度为27微米。
[0434]
人血由供应商提供并且利用每8ml血液1ml/acd的水平来处理。(在3:1稀释之前)。典型的acd包含22.0g/l c3434(柠檬酸、三钠盐、二水合物)；7.3g/l c0759(柠檬酸，无水的)；以及24.5g/l g7528(d
‑
( )
‑
葡萄糖)。
[0435]
标准测试条件涉及在处理之前用缓冲液按3:1来稀释样品血液。平均流速约为4cm/s。硅中蚀刻阵列的深度约为0.15mm。标准运行时间是30分钟。在这段时间内处理了约3ml的稀释血液混合物，其对应于0.75ml全血。在处理之前向稀释的混合物中加入添加剂。
[0436]
注意，在图21中，记录了对于加入到输入的不同添加剂的以下实验观察：1mm edta(在稀释的血液输入中有1mm edta)给出荧光信号(来自受困的白细胞)的快速增大，从而指示出快速堵塞。5mm edta(在稀释的血液输入中)堵塞减少至1mm edta水平的约1/8。acd(每9ml稀释的血液输入中有1ml acd)与5mm edta类似于地减少堵塞。肝素(每毫升稀释的血液输入(无edta)有40单位肝素)示出堵塞的一定减少。将40um ppack加入至5mm edta使堵塞
减少至几乎不可检测的水平。针对一个阵列，在30分钟内使流速增大3倍(使用5mm edta和40um ppack)在一个阵列的芯片中产生约2.3ml全血通量并且仍然可忽略堵塞。
[0437]
已针对具有常用于从血液分离白细胞和循环肿瘤细胞的阵列参数的圆形柱和三角形柱展示了这些结果。图22a示出堵塞的图像，其中针对三个不同的阵列参数中的每一个具有1mm edta和5mm edta 40um ppack。顶部两个阵列(p18/g18/c[[柱直径18um；间隙18um；圆形柱]]和p40/g27/t[[柱40um；间隙27um；三角形柱]])具有常用于分离白细胞的参数，而底部阵列(p60/g40/t[[柱60um；间隙40um；三角形柱]])通常可以用于分离循环肿瘤细胞。结论是，用于减少钙依赖性途径的药剂(诸如钙螯合剂(5mm edta))和凝血酶抑制剂(40um ppack)的组合在所有芯片设计中工作效果最佳。
[0438]
在支持的试验(图23)中，示出了可以使用更高的流速和更大的血液稀释来进一步减少微柱阵列的堵塞。所示数据完全针对于输入至芯片的稀释血液中的1mm edta的相同条件下。每个试验的时间都不同，但关键是对于给定的等量全血输入的荧光两(表示受困的白细胞)。这对于相同量的血液输入来说应当尽可能小。假设更高的流速允许更少的时间在阵列中形成血小板团块，并提供更大的力用以防止血小板
‑
柱粘附，以及假设更高的稀释度通过使血小板间的相互作用降至最小而防止血小板团块的形成。图23示出了分别减少堵塞的血液稀释度的3倍增大和流速的10倍增大的组合，该组合使堵塞减少至十分之一。总而言之，已经展示了每一dld阵列可以在远低于芯片性能开始下降的堵塞水平下处理>2.25ml的血液。这对应于每一具有15个dld阵列的芯片为>30ml的血液。另外，对于最佳情况(图21中的高通量、ppack和edta)，鉴于堵塞似乎不随时间而增加的事实，从我们的结果可知，在堵塞开始使设备性能显著下降之前，可以使用具有15个dld阵列的标准芯片处理>250ml的血液。这个成果可以归因于以下四个减少堵塞的措施：1.通过将edta的浓度从1mm增加至5mm来使血小板上的钙依赖性整合素失去活性和/或减少钙依赖性凝血酶形成。其他降低或阻断钙的方法可以类似地起作用。2.通过使用浓度为40um的直接凝血酶抑制剂ppack来阻止凝血酶诱导的血小板活化和纤维蛋白的产生。其他抑制或减少凝血酶的方法可以类似地起作用。以下2个实验条件也减少堵塞：3.更高的流速(可能是由于导致堵塞发生的反应的时间更少)。4.更高的稀释度(可能是由于导致血小板团块的形成的血小板间相互作用降至最小)。
[0439]
使用设备的方法在通过引用而全文并入于此的以下参考文献中有述：k.loutherback,j.d'silva,l.liu,a.wu,r.h.austin,和j.c.sturm,"deterministic separation of cancer cells from blood at 10ml/min,"aip advances 2,042107
‑1‑
7(2012)；j.a.davis,d.w.inglis,k.j.morton,d.a.lawrence,l.r.huang,s.y.chou,j.c.sturm,和r.h.austin,"deterministic hydrodynamics:taking blood apart,"proc.nat.acad.sci.103,pp.14779
‑
14784,(2006)；john davis,普林斯顿大学博士论文,"microfluidic separation of blood components through deterministic lateral displacement,"(2008)；kevin loutherback,普林斯顿大学博士论文,"microfluidic devices for high throughput cell sorting and chemical treatment,"(2011)。实施例5：白细胞与红细胞的分离
[0440]
用tritest cd45、cd19、cd3染色剂对血液(1：1稀释并过滤的血液)染色，并使其流过芯片(聚丙烯设备a2芯片)。装载的200ul血液流过需要大约12分钟并且使用空气来推动
样品的最后部分通过所述芯片。平均来说，回收了wbc部分中的大约185ul以及回收了rbc部分中的大约430nl。wbc回收中的大于94％通过wbc部分(rbc低于定量)中的ac
‑
t diff2
tm
ii进行。wbc部分中的细胞群体比率得到保持。极少数wbc丢失到了rbc部分中。cd3细胞丢失到rbc部分中的范围从3.5％到1.0％，平均丢失大约1.5％。见图27、图28和图29。如www.bdbiosciences.com/external_files/is/doc/tds/package_inserts_ivd/live/web_enabled/23
‑
3025
‑
04.pdf中所描述，用来自becton、dickinson和公司(bd biosciences,san jose ca)的tritest(cd45、cd3、cd19)试剂进行流式细胞术。简单地说，按以下步骤制备样品：1.将10μl的tritest cd3/cd19/cd45试剂移液到试管底部中。2.将50μl的混合均匀的经抗凝的全血(用1倍磷酸盐缓冲液、1％牛血清白蛋白、5mm edta{用于芯片运行的初始样品}以1:1稀释的全血)，或者将来自芯片的白细胞部分或来自芯片的红细胞部分移液到tritest试剂上。3.盖住该试管并轻轻摇转它以进行混合。在黑暗中以室温(20℃
‑
25℃)温育15分钟。4.将450μl的1倍facs溶血素添加至该试管。5.盖住该试管并轻轻摇转它以进行混合。在黑暗中以室温(20℃
‑
25℃)温育15分钟。样品现在已经准备就绪用以在流式细胞分析仪上分析。6.在就要分析之前添加细胞计数参考珠并将其混合均匀。
[0441]
用bd facscanto
tm
ii流式细胞分析仪来分析样品。如图28中所示，对单核细胞、粒细胞、淋巴细胞、cd3阳性和cd19阳性细胞进行门限并用denovo fcs express flow 4软件对其进行分析。实施例6：片上清洗系统
[0442]
设备包括柱大小：18um，间隙大小：18um，和行偏移：1/42，行偏移给出临界大小：7um。六毫升的10um绿色珠(1x105个珠/毫升)以0.1ml/min的流速流过所述设备，共60分钟。继而，5ml的f108缓冲液以0.5ml/min的流速流动以移除剩余的未堵塞的珠。最后，以0.5ml/min的流速来施加5ml的清洗流(也是f108缓冲液)以清洗所述设备。
[0443]
图35a图示了运行片上清洗系统之前的芯片，而图35b图示了运行片上清洗系统之后的芯片。
[0444]
虽然本文已经示出和描述了优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员现将在不偏离本公开内容的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本公开内容的过程中可以采用对本文所描述的实施方式的各种替代方案。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等效项。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
