[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN110218648B - 分离流体样品中生物实体的方法和设备 - Google Patents

分离流体样品中生物实体的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110218648B
CN110218648B CN201910109982.0A CN201910109982A CN110218648B CN 110218648 B CN110218648 B CN 110218648B CN 201910109982 A CN201910109982 A CN 201910109982A CN 110218648 B CN110218648 B CN 110218648B
Authority
CN
China
Prior art keywords
channel
mag
fluid
ufl
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910109982.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110218648A (zh
Inventor
周宇辰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Cell Co
Original Assignee
Applied Cell Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/911,115 external-priority patent/US12145151B2/en
Application filed by Applied Cell Co filed Critical Applied Cell Co
Priority to CN202310949910.3A priority Critical patent/CN116948821A/zh
Publication of CN110218648A publication Critical patent/CN110218648A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110218648B publication Critical patent/CN110218648B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/74—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids
    • G01N27/745—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids for detecting magnetic beads used in biochemical assays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/04—Cell isolation or sorting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/22—Hormones
    • A61K38/27—Growth hormone [GH], i.e. somatotropin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/28—Mechanical auxiliary equipment for acceleration of sedimentation, e.g. by vibrators or the like
    • B01D21/283—Settling tanks provided with vibrators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/06—Filters making use of electricity or magnetism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • B01F31/86—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations with vibration of the receptacle or part of it
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/01—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by addition of magnetic adjuvants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/0332—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit using permanent magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/23—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with material carried by oscillating fields; with material carried by travelling fields, e.g. generated by stationary magnetic coils; Eddy-current separators, e.g. sliding ramp
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/28—Magnetic plugs and dipsticks
    • B03C1/288—Magnetic plugs and dipsticks disposed at the outer circumference of a recipient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/30—Combinations with other devices, not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/06—Hydrolysis; Cell lysis; Extraction of intracellular or cell wall material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003—Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40—Concentrating samples
    • G01N1/4077—Concentrating samples by other techniques involving separation of suspended solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49—Blood
    • G01N33/491—Blood by separating the blood components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54326—Magnetic particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G01N33/54326—Magnetic particles
    • G01N33/54333—Modification of conditions of immunological binding reaction, e.g. use of more than one type of particle, use of chemical agents to improve binding, choice of incubation time or application of magnetic field during binding reaction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/0098—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor involving analyte bound to insoluble magnetic carrier, e.g. using magnetic separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652—Sorting or classification of particles or molecules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668—Trapping microscopic beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/021—Identification, e.g. bar codes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0864—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/043—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces magnetic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0433—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces
    • B01L2400/0436—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces acoustic forces, e.g. surface acoustic waves [SAW]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0433—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces
    • B01L2400/0439—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces ultrasonic vibrations, vibrating piezo elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0457—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces passive flow or gravitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0493—Specific techniques used
    • B01L2400/0496—Travelling waves, e.g. in combination with electrical or acoustic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/20—Magnetic separation of bulk or dry particles in mixtures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/26—Details of magnetic or electrostatic separation for use in medical or biological applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2509/00—Methods for the dissociation of cells, e.g. specific use of enzymes
    • C12N2509/10—Mechanical dissociation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1486—Counting the particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00465—Separating and mixing arrangements
    • G01N2035/00534—Mixing by a special element, e.g. stirrer
    • G01N2035/00554—Mixing by a special element, e.g. stirrer using ultrasound

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)

Abstract

本发明涉及分离流体样品中生物实体的方法和设备。所要求保护的方法通过使用微流体装置中的声压节点基于实体的尺寸来分离生物实体。所要求保护的方法进一步用磁性标记和通过使用磁性装置分离生物实体。所要求保护的方法进一步包括微流体装置和磁性装置的组合，以从流体样品分离生物实体。

Description

分离流体样品中生物实体的方法和设备
技术领域
本发明大体上涉及从人血液、身体组织、体液和其他人相关生物样品中分离包括细胞、细菌和分子的生物实体的方法和设备。所公开的方法和设备也可用于从动物和植物样品分离生物实体。更具体地，本发明涉及单独或组合使用一种或多种微流体分离装置/芯片(“UFL”)和一种或多种磁性分离装置(“MAG”)，实现生物实体的分离的方法和设备。出于描述目的，一般在下文中将主要使用“细胞”作为生物实体的典型代表。但是，应理解，本发明中公开的方法和设备可容易地应用于其他生物实体而没有限制。
背景技术
从流体基液中分离生物实体，例如从人血液中分离特定类型的白细胞，通常涉及特异性地识别靶生物实体的第一步骤，随后是从流体基液中物理提取所识别的靶生物实体的第二步骤。在人血液中，不同类型的生物细胞可具有各种类型的表面抗原或表面受体，该表面抗原或表面受体在本发明中也称为表面标志物。给定类型细胞上的某些表面标志物可能是所述类型的细胞所特有的，并且可用于从血液样品中特异性地识别所述类型的细胞。
图1A至图1C示出：如图1A中使用超顺磁性标记2(“SPL”)，如图1B中使用光学荧光标记3(“OFL”)，以及如图1C中一起使用SPL 2和OFL 3两者来识别或标记靶细胞1的示例。
在图1A中，细胞1具有表面标志物11。SPL 2与也称为“探针”21的表面抗体或配体缀合，该表面抗体或配体与细胞1的表面标志物11特异性结合。将大量具有探针21的SPL 2放入细胞1所在的溶液中。在孵育过程9之后，多个SPL 2与细胞1表面结合，探针21特异性地与表面标志物11选择性结合。因此，细胞1被SPL 2磁性识别或标记，即磁性标记的细胞10。可将具有足够磁场梯度的磁场施加到细胞10，以在附着于细胞10表面的SPL 2上产生物理力。在足够强度的情况下，通过SPL 2作用在细胞10上的物理力可用于将细胞10从其液体溶液分离并物理移除。
在图1B中，细胞1具有表面标志物12。OFL 3与探针22缀合，探针22与细胞1的表面标志物12特异性结合。将大量具有探针23的OFL 3放入细胞1所在的溶液中。在孵育过程9之后，多个OFL 3与细胞1表面结合，探针22特异性地与表面标志物12选择性结合。因此，细胞1被OFL 3光学识别或标记，即光学标记的细胞20。通过使用基于光学的细胞分离系统，可基于OFL 3在激发光下产生的光学信号，将细胞1从其液体溶液分离。一种这样的基于光学的细胞分离系统是流式细胞仪，其中所述液体溶液作为连续流，流动通过所述流式细胞仪内的导管。当所述液体流过所述导管时，至少一个激发光源以第一光学波长产生光斑。在光斑中存在OFL 3时，OFL3被第一波长激发并辐射第二波长的光。当具有结合的OFL 3的细胞1通过所述流内的所述光斑时，与细胞1结合的OFL 3辐射第二波长的光信号，而当细胞1通过光斑时的所述光信号的强度以及持续时间可用于被流式细胞仪识别细胞1的存在，然后该流式细胞仪将细胞1转移到第二液体流动路径中或将细胞1从液体流中机械地移除，从而将细胞1从流体基质分离。实践中，与细胞1结合的OFL 3可为各种类型的荧光染料或量子点，产生多种波长的激发光。在相同的流式细胞仪系统中也可使用多个激发光源，以在液体流的不同位置产生具有不同激发光波长的激发光斑。尤其当需要组合各种类型的表面标志物12以特异性识别来自相同类型细胞的主要类别的亚类靶细胞1群，例如来自其他白细胞的CD4-T细胞时，可使用OFL 3在相同细胞1上产生的各种波长的组合，以增加细胞1分离的特异性。
在图1C中，细胞1具有表面标志物11和12两者。与探针21缀合的SPL 2和与探针22缀合的OFL 3在孵育过程9之后都与细胞1表面结合，以形成磁性和光学标记的细胞30。细胞30允许用磁性分离和基于光学的细胞分离系统的组合来分离细胞30，其中通过SPL 2的磁性分离可提供包括细胞30的细胞类别的快速第一阶段分离，而通过OFL 3的光学分离可提供磁性分离后具有更高的特异性的细胞30的第二阶段分离。可选地，可在第一阶段通过OFL3并且在第二阶段通过SPL 2分离细胞30。在任一种情况下，与图1A和图1B相比，SPL 2和OFL3一起可有助于提高细胞1分离的速度、效率和特异性。
图2A示出了通过SPL 2的常规磁性分离的示例。在容器5中，液体溶液6包含在细胞表面上与多个SPL 2结合的图1A的细胞10或图1C的细胞30。磁体4，优选永磁体，位于容器5的壁附近。磁体4具有由箭头41表示的磁化，表明在磁体4顶面和底面上的北极(“N”)和南极(“S”)。在溶液6中由磁化41产生的磁场在与磁体4的N表面直接相对的容器5壁处较高，而在远离磁体4的溶液6内的位置较低，因此在溶液6内产生指向磁体4的磁场梯度。与细胞10/30结合的SPL 2是超顺磁性的，在没有磁场的情况下该SPL 2是有效非磁性的，但是在由磁体4产生的磁场的存在下将获得磁矩。在SPL 2的磁矩和来自磁体4的磁场梯度的情况下，细胞10/30将被来自磁体4的磁场产生的力拉向磁体4。足够的时间7之后，细胞10/30可从溶液6中耗尽并在与磁体4相对的容器5壁的内表面处形成聚集体。在常规实践中，可将溶液6从容器5中移除，同时保持磁体4相对于容器5的位置，因此细胞10/30保持为靠着容器5的内表面的聚集体。之后，可从容器5移除磁体4。在没有磁场的情况下，细胞10/30的聚集体以及聚集体中的任何未结合的游离SPL将在经过大量时间后自退磁成为非磁性的，并且可将细胞10/30作为单个细胞10/30从容器5中移除。
如图2A所示的常规方法在实际应用中具有局限性。为了使SPL 2具有超顺磁性，SPL 2中包含的基本超顺磁性颗粒(“SPN”)，例如氧化铁颗粒的尺寸，应在10nm(纳米)至30nm的范围内，其中较小的颗粒尺寸使颗粒具有更有效超顺磁性，但在磁场存在下更难获得磁矩，而较大的颗粒尺寸使得当移除磁场时颗粒更难以变成非磁性的。SPL 2通常由分散在非磁性基质中的SPN构成。例如，某些SPL 2是由均匀混合在聚合物基质中的SPN形成的实心球，通常尺寸大于1μm(微米)。在另一种情况下，SPL 2是由混合在氧化物或氮化物基质中的SPN形成的固体珠粒，例如混合在氧化硅基质中的氧化铁纳米颗粒，其尺寸可以为几百纳米或几十纳米。为了使图2A的细胞10/30适用于包括细胞培养和细胞分析的其他细胞过程，期望SPL 2的尺寸小于细胞本身，通常为几微米。因此，期望具有亚微米尺寸(<1μm)的SPL2。更优选SPL 2尺寸小于500nm。SPL 2尺寸小于200nm是最优选的。但是，当SPL 2平均尺寸较小时，SPL 2尺寸的变化在统计上变得更大。图2B示出了在存在施加的磁场的情况下单个SPL 2磁矩的示例性示意图。实曲线22表示具有总体标称尺寸或平均尺寸的SPL 2，其中SPL2磁矩随着更高的磁场而增加。随着磁场强度从0增加到Hs，标称尺寸SPL磁矩随着磁场强度在开始时以线性趋势增加，直到到达磁矩平稳到达Ms的饱和区域，这是由SPL 2内的SPN材料的饱和磁矩决定的。对于尺寸小于标称尺寸的SPL 2，曲线23表示在相同的磁场强度下，较小尺寸的SPL 2获得较低的磁矩，并且因此经受较低的磁力，并且需要更高的磁场以到达饱和磁矩Ms。对于尺寸比标称尺寸更大的SPL 2，曲线24表示更大尺寸的SPL 2更容易在较低磁场下到达饱和Ms，并且在相同的磁场强度下获得更高的磁矩。
现在返回参考图2A，对于适合于细胞分离和细胞过程的具有亚微米尺寸的SPL 2，图2A的常规方法具有不能在溶液6中远离与磁体4的N表面相对的容器5壁的位置产生高磁场强度和强磁场梯度的局限性。因此，在距离磁体4的容器5的较远端处的图2B的曲线23的较小尺寸的SPL 2可能难以通过磁体4磁场磁化并且经受使细胞10/30朝磁体4移动的较小的力。为了使容器5内的溶液6中的细胞10/30完全耗尽，可能需要大量的时间。同时，由于来自磁体4的磁场强度可能不足以磁化大尺寸容器5处的图2B的曲线23的较小SPL 2，所以容器5的体积也受限。除了整个过程缓慢之外，图2A的传统方法的另一个缺点是图2A中描述的操作通常涉及在溶液移除步骤和后来的从容器5移除细胞10/30的步骤期间使细胞10/30聚集体暴露于空气。这样的空气暴露造成对于实现用于临床目的的细胞10/30的无菌分离的挑战，以及细胞10/30损伤或死亡的风险，对细胞10/30的进一步细胞过程产生负面影响。
图3A示出了现有技术中具有SPL 2的细胞10/30的磁性分离的另一个示例。在图3A中，包含细胞10/30的溶液6通过填充有铁磁体或铁磁球36的柱31。通过利用磁体32和33施加穿过柱的磁场，其中虚线34表示施加的磁场方向，球36可被磁场磁化并在相邻球36之间的间隙中产生局部磁场。由于间隙的小尺寸，球36间隙之间的这种局部磁场和磁场梯度可以很强，以在当溶液6中的SPL 2在溶液6如箭头35所示的向下流动期间通过球35之间的间隙时，有效地磁化所有尺寸的SPL 2，其中SPL 2可被吸引到各种球36的表面并与溶液6分离。图3A的现有技术可有效地避免图2A的空气暴露问题，并且在流动35期间可具有比图2A更高的细胞10/30的分离速度。但是，图3A方法的内在问题在于球36具有铁磁性并且尺寸比细胞10/30大得多，即使在从柱31移除磁体32和33之后，球36中的磁畴仍存在。这样的磁畴和磁畴之间的磁畴壁将不可避免地在球36的表面周围产生局部磁场，当磁体32和33被移除时球36将使细胞10/30上的SPL 2保持磁化并且强烈地吸引细胞10/30。因此，图3A中细胞10/30比图2A固有地更难以从柱31移除。由于在分离后不完全从柱31中移除，导致细胞10/30损失固有地高。在某些现有技术的方法中，可使用加压的高速缓冲流体流迫使细胞10/30从柱中的球36洗掉。但是，这种强制流将不可避免地对细胞造成机械损伤，并且由于球36的强磁畴壁场，仍将在柱31中留下相当百分比的细胞10/30。除了细胞10/30损失之外，图3A方法的另一个固有问题是在溶液6的流中引入了作为异源物质的球36，这对于临床应用所需的无菌过程不是期望的。
接着，图3B示出了与图3A的方法类似的另一现有技术，只是将由铁磁体或铁磁线制成的网37引入柱31替换球或块36。当磁体32和33施加磁场34时，网37的线被磁化并且网37的相邻线在线周围产生局部磁场。网的线之间的空隙允许流体6在方向35上在柱内流动。当细胞10/30接近网37的线时，由于网37的线产生的局部磁场和磁场梯度，细胞10/30可被吸引到线表面。相比于图3A的现有技术，图3B可调整线的尺寸和网37的空隙的尺寸，以在细胞10/30分离速度和柱中的细胞损失之间进行权衡。但是，在实践中，由于球36之间的间隙远小于网37中的空隙尺寸，因此图3B中的细胞10/30分离速度比图3A更慢，而图3B仍然具有与图3A相同的细胞损失问题，其中在磁体32和33被移除之后网37的线中的磁畴保持SPL 2磁矩，并且细胞10/30通过磁畴和磁畴壁被吸引到线。图3B中也存在由于网37的线中的磁畴引起的细胞10/30损失。另外，图3B与图3A相同，在溶液6的流中引入了作为异源物质的网37，这对于无菌过程不是期望的。
图3C示出了另一种现有技术，其中磁体32和33各自附接具有顶尖的软磁通引导器38。磁通引导器38在引导器38的顶尖之间产生局部磁场，接近顶点具有高场强和高梯度。图3C示出了导管39的截面图，导管39本质上是圆形管，而包含细胞10/30的溶液6沿垂直于截面图的方向沿着管39的长度流动。管39位于顶尖间隙的一侧。磁场线34显示出越接近间隙密度越高，表明朝着间隙处的更高的磁场强度和更高的磁场梯度两者。磁场34在溶液6中的细胞10/30上产生有效力，并将细胞10/30从溶液6中拉向最接近引导器38的顶尖的管39内壁。与图3A和图3B的现有技术相比，图3C的现有技术具有以下优点：(1)不在流动路径中引入异源物质；(2)当磁体32和33与引导器38一起从管移除时，管中没有铁磁体或铁磁球36或铁磁网37，因此避免了与磁畴结构相关的细胞10/30的损失。
但是，图3C的现有技术也具有固有的缺点。第一个缺点是管39中的溶液6的流速或流量受到图3C的现有技术设计的限制。如图3C中的现有技术的细胞10/30的分离速度对于许多应用来说是不够的。如图3C中显示的圆形管导管39在管39的下端经受高磁场和高磁场梯度，其中更接近管39的下端的细胞10/30可能经受高的力，该力拉动它们更快地朝管39下壁内表面移动。但是，对于更接近管39顶端的细胞10/30，由于窄的楔形间隙和管39的位置位于间隙的一侧，磁场和梯度显著低于下端。因此，更接近管39顶端的细胞10/30经受小得多的力并以慢得多的速度移动到管39的下端。对于垂直于截面图方向上的管39的有限长度，流动通过管39的流体6内的所有细胞10/30需要在溶液6离开管39之前从溶液6分离以在接近顶尖的管的内表面上形成聚集体。由于从管39的顶部移动的细胞10/30的速度较慢，溶液6的流量需要是缓慢的，这样它可允许接近管39的顶部的所有细胞10/30有足够的时间被吸引到聚集体中。如果溶液6以较高的速度流动通过管39，则将导致细胞10/30与溶液的不完全分离。由于管39的圆形设计(其中管顶端远离高磁场和高梯度顶尖)导致的对流量的这种限制不能通过较小尺寸的管39来解决。较小截面尺寸的圆形管39将带来管39的顶端更接近楔形间隙。但是，由于较小的截面尺寸，当溶液6的流速保持时，在单位时间范围内流动通过管39的溶液6的体积，即溶液6的流量，将减小。为了保持与较大的管39中相同的流量，溶液6的流速需要增加，这使得较小尺寸的管39的顶端处的细胞10/30移动到聚集地点的时间更少，并抵消了小尺寸管39的作用。
图3C的现有技术的第二个缺点是不能将单个细胞10/30与细胞10/30的聚集体和未结合的游离SPL 2解离，因为在实际应用中在磁体32和33与引导器38一起被移除管39之后，聚集体不会容易地自退磁。SPL 2的退磁依赖于SPL 2内的SPN是有效的纳米颗粒。但是，由于聚集体形成了有效的更大的超顺磁材料体，SPL 2中的SPN经受来自聚集体中相邻SPL2的大量紧密堆积的SPN的静磁场，这降低了SPN的超顺磁性质。在一种情况下，聚集体内的细胞10/30的SPL 2需要大量的时间自退磁，这对于许多应用来说是不实际的。在另一种情况下，由于SPN在聚集体形式中更具铁磁性，所以聚集体不会自退磁，这不是期望的。如图3A中所利用的高压冲洗在图3C中是无效的，因为大部分圆形管39的内部区域被空白空间占据，而聚集体在管39的下端被压实，这种冲洗将主要流过管39的顶部部分而不会在细胞10/30的聚集体上产生足够的摩擦力以将细胞10/30从管39下壁移除。由于现有技术没有提供一种解离聚集体并从管39中移除细胞10/30的有效方法，图3C的现有技术的这种缺点限制了其应用。
现有技术在导致细胞损失和在流动路径中引入异源物质方面受到限制，或在溶液6的流量和用有效解离方法从聚集体中提取分离的细胞的能力方面受到限制。
期望有一种方法和设备能够实现细胞10/30的高流量磁性分离，而不在生物溶液的流动路径中引入异源物质，并且能够在实际上短时间内将细胞10/30从聚集体中解离而不损伤细胞。
发明内容
本发明描述了新方法和新磁性分离装置(“MAG”)，其能够：(1)将与SPL结合的生物实体从具有高流量的生物溶液分离，而不将生物实体暴露于空气，并且不在携带生物实体的生物溶液的流动路径中引入异源物质；(2)将生物实体从磁性分离的聚集体解离。
本发明进一步描述了基于生物实体的尺寸，将生物实体从生物溶液分离的新方法和新微流体分离装置(“UFL”)。
本发明进一步描述了对于各种分离应用，单独和组合使用MAG和UFL，以将生物实体从生物溶液分离的新方法和新设备。
本发明进一步描述了症状前早期肿瘤检测的方法以及在肿瘤检测过程中使用MAG和UFL的方法。
本发明公开的方法、组件和设备可用于从人血液、人体组织、人骨骼、人体体液、人毛发、其他人相关生物样品中分离包括细胞、细菌和分子的生物实体，以及类似地从动物和植物样品分离生物实体，而没有限制。
附图说明
图1A图示了与细胞结合的超顺磁性标记(SPL)。
图1B图示了与细胞结合的光学荧光标记(OFL)。
图1C图示了与细胞结合的SPL和OFL。
图2A图示了与SPL结合的细胞通过磁体分离。
图2B是对于不同的SPL尺寸，SPL磁化与磁场强度的图。
图3A是现有技术磁性细胞分离器的截面图。
图3B是现有技术磁性细胞分离器的截面图。
图3C是现有技术磁性细胞分离器的截面图。
图4是具有“C”形刚性通道的磁性分离装置(“MAG”)的第一实施方式的截面图。
图5是在分离位置的具有“C”形刚性通道的MAG的第一实施方式的截面图。
图6是其中细胞被分离，在分离位置的具有“C”形刚性通道的MAG的第一实施方式的截面图。
图7是图6的侧视图。
图8A是MAG的第二实施方式的截面图。
图8B是MAG的第三实施方式的截面图。
图9是具有柔性通道的MAG的第一实施方式的截面图。
图10图示了其中细胞被分离，在分离位置的具有柔性通道的MAG的第一实施方式。
图11图示了细胞分离后，在提升位置的具有柔性通道的MAG的第一实施方式。
图12图示了在分离位置的具有“D”形刚性通道的MAG的第四实施方式的截面图。
图13图示了具有柔性通道的MAG的第四实施方式的截面图。
图14图示了其中细胞被分离，在分离位置的具有柔性通道的MAG的第四实施方式的截面图。
图15A图示了MAG的第五实施方式的截面图。
图15B图示了MAG的第六实施方式的截面图。
图15C图示了MAG的第七实施方式的截面图。
图16图示了一对MAG的第三实施方式的截面图，其中一对柔性通道在单个通道保持器上。
图17图示了在分离位置的一对MAG的第三实施方式的截面图，其中一对柔性通道在单个通道保持器上。
图18图示了四个MAG的第五实施方式的截面图，其中四个柔性通道在单个通道保持器上。
图19图示了在分离位置的四个MAG的第五实施方式的截面图，其中四个柔性通道在单个通道保持器上。
图20A图示了在分离位置的具有旋转的“D”形刚性通道的MAG的第八实施方式的截面图。
图20B图示了具有柔性通道的MAG的第八实施方式的截面图。
图20C图示了其中细胞被分离，在分离位置的具有柔性通道的MAG的第八实施方式的截面图。
图21A图示了在分离位置的具有“V”形刚性通道的MAG的第九实施方式的截面图。
图21B图示了具有柔性通道的MAG的第九实施方式的截面图。
图21C图示了其中细胞被分离，在分离位置的具有柔性通道的MAG的第九实施方式的截面图。
图22A图示了在分离位置的具有柔性通道的MAG的第三实施方式，其中细胞被分离并且退磁(“DMAG”)磁体位于MAG上方并远离MAG。
图22B图示了图22A的柔性通道离开MAG并移动到其中柔性通道保持器接近或接触DMAG磁体的位置。
图22C图示了图22B的柔性通道中的细胞通过DMAG磁体从聚集体解离。
图22D图示了图22C的柔性通道移动到MAG和DMAG磁体之间的低磁场位置。
图23A图示了在柔性通道内部磁性分离细胞之后，通过马达向柔性通道保持器施加机械振动。
图23B图示了在柔性通道内部磁性分离细胞之后，通过压电换能器(“PZT”)向柔性通道保持器施加超声振动。
图23C图示了在柔性通道内部磁性分离细胞之后，通过马达向柔性通道施加机械振动。
图23D图示了在柔性通道内部磁性分离细胞之后，通过PZT向柔性通道施加超声振动。
图23E是图22D的柔性通道的侧视图。
图24A图示了MAG的第三实施方式，其在通过MAG磁性分离细胞之后具有接近或接触DMAG磁体的柔性通道保持器，其中DMAG磁体位于侧面并远离MAG。
图24B图示了图24A的柔性通道旋转到MAG和DMAG磁体之间的低磁场位置。
图25A图示了在退磁位置的柔性通道保持器，其中DMAG磁体是永磁体。
图25B图示了在退磁位置的柔性通道保持器，其中DMAG磁体是与软磁极附接的永磁体。
图25C图示了在退磁位置的柔性通道保持器，其中DMAG磁体是与一对软磁极附接的永磁体。
图25D图示了在退磁位置的柔性通道保持器，其中DMAG磁体是电磁体。
图25E图示了在退磁位置的柔性通道保持器，其中通过马达向DMAG磁体施加机械振动。
图25F图示了在退磁位置的柔性通道保持器，其中通过PZT向DMAG磁体施加超声振动。
图26A图示了其中细胞被分离，在分离位置的具有柔性通道的MAG的第三实施方式。
图26B图示了图26A的柔性通道离开MAG并旋转。
图26C图示了图26B的柔性通道中的分离细胞的聚集体旋转到柔性通道的顶端。
图26D图示了图26C的柔性通道移动到退磁位置。
图27A图示了其中细胞被分离，在分离位置的具有柔性通道的MAG的第三实施方式。
图27B图示了图27A的柔性通道及其保持器离开MAG。
图27C图示了通过马达向通道保持器施加机械振动。
图27D图示了通过PZT向通道保持器施加超声振动。
图28A图示了柔性通道的侧视图，其中柔性通道被机械拉伸。
图28B图示了在移除图28A的外力之后，细胞从聚集体解离。
图29A图示了柔性通道的侧视图，其中柔性通道被机械压缩。
图29B图示在移除图29A的外力之后，细胞从聚集体解离。
图30A图示了柔性通道的侧视图，其中柔性通道被机械扭转。
图30B图示了在移除图30A的外力之后，细胞从聚集体解离。
图31是图示了使用MAG从流体溶液磁性分离生物实体的方法的示意图。
图32图示了对准MAG装置的柔性通道MAG楔的方法。
图33A图示了附接至蠕动泵的输出口的柔性通道，其中限流器附接至柔性通道，以减小流量脉动。
图33B图示了第一类限流器的内部结构的俯视图。
图33C图示了第二类限流器的侧视图。
图34A图示了图33A限流器与柔性通道脱离。
图34B是具有大脉动的流体流量的示意图。
图35A图示了图33A限流器接合在柔性通道上。
图35B是具有减小的脉动的流体流量的示意图。
图36A图示了图33A限流器使限流器的流体进入端产生压力积聚。
图36B图示了图36A限流器脱离并产生高速流体脉动，推动图36A的解离细胞离开通道。
图37是由图36A向图36B过渡的过程(其中限流器脱离)产生的流体流量脉动的示意图。
图38A是微流控芯片(“UFL”)的俯视图。
图38B是图38A UFL的一部分的截面图，包括实体流体入口、缓冲流体入口和UFL的部分。
图38C是图示通过PZT产生的超声振动在图38A的UFL的两个侧壁之间产生的单个流体压力节点的示意图。
图38D是图示图38C的流体声波使得较大尺寸的实体围绕UFL的中心移动的示意图。
图39是图示了使用UFL分离不同尺寸的生物实体的方法的示意图。
图40A是第一实施方式UFL的一部分的截面图，其包括均匀形成的软磁层。
图40B是图示在磁场的存在下，图40A的UFL中的流体声波和实体分离的示意图。
图40C是图示在附接帽之前，在UFL表面周围一致地沉积的保护层的示意图。
图41A是第二实施方式UFL的俯视图，其包括顺序布置的宽通道和窄通道。
图41B是横跨宽通道的第二实施方式UFL的截面图。
图41C是横跨窄通道的第二实施方式UFL的截面图。
图42A是第三实施方式UFL的俯视图，其包括宽通道和窄通道，以及从宽通道到窄通道过渡部分的侧通道。
图42B是横跨宽通道的第三实施方式UFL的截面图。
图42C是横跨窄通道和侧通道的第三实施方式UFL的截面图。
图43是第四实施方式UFL的俯视图，其沿通道流动方向具有三级通道宽度减小，以及来自过渡部分的侧通道。
图44A图示了包括UFL和MAG的第一类样品处理方法，其中第一类流动连接器连接UFL大实体出口和MAG入口。
图44B图示了第一类样品处理方法，其中第二类流动连接器连接UFL大实体出口和MAG入口。
图44C图示了第一类样品处理方法，其中第三类流动连接器连接UFL大实体出口和MAG入口。
图45A图示了包括UFL和MAG的第二类样品处理方法，其中第一类流动连接器连接UFL小实体出口和MAG入口。
图45B图示了第二类样品处理方法，其中第二类流动连接器连接UFL小实体出口和MAG入口。
图45C图示了第二类样品处理方法，其中第三类流动连接器连接UFL小实体出口和MAG入口。
图46A图示了包括MAG和dUFL的第三类样品处理方法，其中第一类流动连接器连接MAG出口和UFL实体流体入口。
图46B图示了第三类样品处理方法，其中第二类流动连接器连接MAG出口和UFL实体流体入口。
图46C图示了第三类样品处理方法，其中第三类流动连接器连接MAG出口和UFL实体流体入口。
图47图示了包括多个UFL、第四类流动连接器和多个MAG的第四类样品处理方法。
图48图示了包括多个UFL、第五类流动连接器和多个MAG的第五类样品处理方法。
图49图示了包括多个UFL、第六类流动连接器和多个MAG的第六类样品处理方法。
图50图示了包括多个MAG、第四类流动连接器和多个UFL的第七类样品处理方法。
图51图示了包括多个MAG、第五类流动连接器和多个UFL的第八类样品处理方法。
图52图示了包括多个MAG、第六类流动连接器和多个UFL的第九类样品处理方法。
图53图示了包括一个或多个UFL和MAG、第五类或第六类流动连接器以及不同类型的细胞处理装置的第十类样品处理方法。
图54A图示了包括多级MAG过程的第十一类样品处理方法。
图54B图示了包括多循环MAG过程的第十二类样品处理方法。
图54C图示了包括多级UFL过程的第十三类样品处理方法。
图55A图示了用于第三类样品处理方法的封闭的和一次性流体线的第一示例。
图55B图示了图55A的流体线连接至或附接至各种流体装置，以实现第三类样品处理方法。
图56A图示了用于第三类样品处理方法的封闭的和一次性流体线的第二示例。
图56B图示了图56A的流体线连接至或附接至各种流体装置，以实现第三类样品处理方法。
图57A图示了用于第一类样品处理方法的封闭的和一次性流体线的示例。
图57B图示了图57A的流体线连接至或附接至各种流体装置，以实现第一类样品处理方法。
图58A图示了用于第二类样品处理方法的封闭的和一次性流体线的示例。
图58B图示了图58A的流体线连接至或附接至各种流体装置，以实现第二类样品处理方法。
图59A图示了用于通过单个MAG进行样品处理的封闭的和一次性流体线的示例。
图59B图示了图59A的流体线连接至或附接至各种流体装置，以通过单个MAG实现样品处理。
图60A图示了用于通过单个UFL进行样品处理的封闭的和一次性流体线的示例。
图60B图示了图60A的流体线连接至或附接至各种流体装置，以通过单个UFL实现样品处理。
图61A图示了在输入样品袋上使用加压室替换图56B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图61B图示了在输出样品袋上使用真空室替换图56B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图62A图示了在输入样品袋上使用加压室替换图57B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图62B图示了在输出样品袋上使用真空室替换图57B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图63A图示了在输入样品袋上使用加压室替换图58B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图63B图示了在输出样品袋上使用真空室替换图58B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图64A图示了在输入样品袋上使用加压室替换图59B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图64B图示了在输出样品袋上使用真空室替换图59B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图65A图示了在输入样品袋上使用加压室替换图60B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图65B图示了在输出样品袋上使用真空室替换图60B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。
图66图示了使用UFL和MAG，从外周血分离生物实体的第一过程流。
图67图示了使用MAG，从外周血分离生物实体的第二过程流。
图68图示了使用MAG，从外周血分离生物实体的第三过程流。
图69图示了使用MAG，从外周血分离生物实体的第四过程流。
图70图示了使用UFL和MAG，从组织样品分离生物实体的第五过程流。
图71图示了使用MAG，从组织样品分离生物实体的第六过程流。
图72图示了使用UFL和MAG，从表面拭子样品分离生物实体的第七过程流。
图73图示了使用MAG，从表面拭子样品分离生物实体的第八过程流。
图74图示了使用UFL和MAG，从固体样品分离生物实体的第九过程流。
图75图示了使用MAG，从固体样品分离生物实体的第十过程流。
图76A图示了将磁性标记和荧光标记两者添加到流体样品中用于与靶细胞或靶实体特异性结合。
图76B图示了同时孵育磁性标记和荧光标记两者，以形成与靶细胞或靶实体的特异性结合。
图77A图示了在通过MAG磁性分离之前，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记的过程。
图77B图示了在通过MAG磁性分离之后，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记的过程。
图78A图示了在通过MAG进行磁性分离之前，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记和游离荧光标记的过程。
图78B图示了在通过MAG磁性分离之后，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记和游离荧光标记的过程。
图79图示了通过UFL和各种细胞处理装置和程序，阴性MAG样品的继续过程。
图80图示了通过UFL和各种颗粒或分子处理装置，阴性MAG样品的继续过程。
图81图示了在MAG分离至各种分析装置之后，阴性MAG样品的实体分析。
图82图示了通过UFL和各种细胞处理装置和程序，阳性MAG样品的继续过程。
图83图示了通过UFL和各种颗粒或分子处理装置，阳性MAG样品的继续过程。
图84图示了在MAG分离至各种分析装置之后，阳性MAG样品的实体分析。
图85A图示了在阴性MAG样品收集之后，立即添加荧光标记，以与阴性MAG样品中的靶实体特异性结合。
图85B图示了在阳性MAG样品收集之后，立即添加荧光标记，以与阳性MAG样品中的靶实体特异性结合。
图86A图示了癌症治疗的第一示例。
图86B图示了癌症治疗的第二示例。
图86C图示了癌症治疗的第三示例。
图87图示了肿瘤检测的第一方法。
图88图示了肿瘤检测的第二方法。
图89图示了肿瘤检测的第三方法。
图90图示了获得无细胞血浆的第一过程流的实施方式。
图91图示了获得无细胞血浆的第二过程流的实施方式。
图92图示了获得无细胞血浆的第三过程流的实施方式。
图93图示了使用肿瘤检测器用于抗衰老目的的方法。
出于清楚和简洁的目的，相同的元件和组件在未必按比例绘制的整个附图中将采用相同的标号和编号。
具体实施方式
虽然本发明可以以许多不同的形式、设计或配置来体现，但是为了促进对本发明原理的理解，将参考附图中所示的实施方式，并且将使用特定语言来描述该实施方式。但是，应理解，并不期望由此限制或约束本发明的范围。如本文所述的本发明原理的任何改变和进一步实现都预期为本发明所属领域的技术人员通常会想到的。
下文提到的生物实体包括：细胞、细菌、病毒、分子、包括RNA和DNA的颗粒、细胞簇、细菌簇、分子簇和颗粒簇。大实体和小实体指相同流体中具有相对较大的物理尺寸和较小的物理尺寸的生物实体。在一个实施方式中，大实体包括下述中的任一种：细胞、细菌、细胞簇、细菌簇、颗粒簇、与磁性标记结合的实体以及与光学标记结合的实体。在另一个实施方式中，小实体包括下述中的任一种：分子、颗粒、病毒、细胞碎片、未结合的游离磁性标记和未结合的游离光学标记。在另一个实施方式中，大实体具有大于1微米(μm)的物理尺寸，并且小实体具有小于1μm的物理尺寸。在又一实施方式中，大实体具有大于2μm的物理尺寸，并且小实体具有小于500纳米(nm)的物理尺寸。在又一实施方式中，大实体具有大于5μm的物理尺寸，并且小实体具有小于2μm的物理尺寸。生物样品包括：血液、体液、从身体任何部位提取的组织、骨髓、头发、指甲、骨骼、牙齿、来自身体排出物的液体和固体或来自身体任何部位的表面拭子。实体液体或流体样品或液体样品或样品液包括：原始液体形式的生物样品、溶解或分散在缓冲流体中的生物实体，或从其原始生物样品非液体形式解离后并分散在缓冲流体中的生物样品。生物实体和生物样品可从人或动物获得。生物实体也可从植物和环境获得，包括空气、水和土壤。实体流体或流体样品或样品可包含各种类型的磁性标记或光学标记，或可在本发明实施方式内的各个步骤中添加的一种或多种化学试剂。样品流量是在单位时间内流过通道或流体部分或流体路径的截面的流体样品的体积量，其中体积的单位可为升(l)、毫升(ml)、微升(μl)，纳升(nl)，并且单位时间可为分钟(min)、秒(s)、毫秒(ms)、微秒(μs)、纳秒(ns)的单位。样品流速是在单位时间内在通道、流体部分或流体路径中的液体样品中游离分子或游离实体行进的距离，其中距离单位可为米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)。分离效率是通过设计用于分离靶实体的方法将液体样品中的靶实体成功地从液体样品分离的百分比。缓冲流体是可溶解或分散生物实体，而不引入额外的生物实体的流体基质。
图4示出了本发明的磁性分离装置(“MAG”)的第一实施方式的截面图。MAG121由两个产生磁场的极，磁极102和磁极103构成。磁极102和103中的每个由软磁材料构成，该软磁材料可包括铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铱(Ir)、锰(Mn)、钕(Nd)、硼(B)、钐(Sm)、铝(Al)中的一种或多种元素。磁极102具有磁通量收集端1023和尖端1021，其中磁极102的形状从磁通量收集端1023朝尖端1021会聚。在图4中，磁通量收集端1023是与永磁体104的北极(“N”)表面接触或接近的平坦表面。永磁体104具有如图4中的箭头1041所示磁化，该箭头1041从磁体104的南极(“S”)表面指向N表面。磁化1041在自由空间中产生磁场，该磁场可被描述为从磁体104的N表面发射而返回到S表面的磁通线1046。如图4所示，磁极102磁通量收集端1023接触或接近磁体104的N表面，由于磁极102的软磁材料，来自磁体104的N表面的磁通量1046被磁极102收集并通过磁通量收集端1023进入磁极102的主体。由于磁极102的会聚形状，所收集的磁通量主要在磁极102的软磁体内引导并从磁极102的尖端1021发射。磁通量收集端1023与磁体104的N表面之间的所述接近可为1023的表面与N表面之间的间隙距离，小于1mm。尖端1021可具有比磁通量收集端1023小得多的表面积，这使得离开尖端1021的磁通量具有比当磁通量1045由磁体104的N表面发射时更高的磁通量密度，即磁通量1045被集中并因此在尖端1021周围产生局部高磁场和高磁场梯度。优选地，磁极102的尖端1021尽可能小，例如作为会聚点，以产生最大磁通量集中以实现最高磁场。但是，实践中，由于制造过程，尖端1021可具有弯曲或圆顶形状，这不影响尖端1021的磁通量集中的一般概念。磁极103类似于磁极102，类似之处在于磁极103具有较大的磁通量收集端1033和较小的尖端1031，其中磁通量收集端1033接触或接近永磁体105的S表面。优选地，磁极103和磁体105与磁极102和磁体104相同，但是布置为围绕中心线1050与磁极102和磁体104镜像对称。磁体105磁化1051与磁体104的磁化1041相反。磁通量收集端1033从磁极103的S表面收集的磁通量1047与磁极102的相反，并且从磁极103的尖端1031发射的磁通量与尖端1021的相反。因此，在尖端1021和1031的间隙之间，发射的磁通量可形成封闭环路并进一步增强尖端1021和1031周围的磁场强度和磁场梯度。虚线1045是从尖端1021发射并返回到尖端1031的磁通量的示意图。越接近尖端1021和1031的磁通量线1045越密集表示越接近间隙区域越强的磁场和越大的磁场梯度。如图4所示，磁极102的顶部部分向右侧倾斜，而磁极103的顶部部分向左侧倾斜。该倾斜形状将磁极102和103内的磁通量转向远离磁极的底部部分，并且有助于使磁极102的尖端1021和磁极103的尖端1031成为磁极102和103的间隔最近的特征，以实现在尖端1021和1031之间的间隙中的高磁场，以及使得磁极102和103的下主体之间的磁通量泄漏最小化。在图4中，磁极102和103的倾斜顶部部分形成MAG 121的三角形或凸形顶表面1210，其将在下文中描述为MAG 121的“MAG楔”1210。永磁体104和105可由下述中的任一种构成：Nd、Fe、B、Co、Sm、Al、Ni、Sr、Ba、O、NdFeB、AlNiCo、SmCo、锶铁氧体(SrFeO)、钡铁氧体(BaFeO)、钴铁氧体(CoFeO)，但不限于此。
图4的实施方式包括刚性固定形状通道101。通道101具有包围通道空间1013的通道壁，其中流体样品可沿着垂直于图4的截面图的通道101长度方向流动通过通道空间1013中的通道101。通道101具有顶表面1012和底表面1011。底表面1011形成为与MAG楔表面1210一致的形状，使得当通道101在方向1014上移动以与MAG 121磁极102和103接触时，通道101的底表面1011与MAG楔表面1210接触，在底表面1011和MAG楔表面1210之间没有间隙或具有最小间隙。通道101的顶表面1012优选地与底表面1011共形，以产生通道空间1013，该通道空间1013的形状使流动通过通道101的流体样品暴露于MAG楔间隙磁场1045的最高磁场区域。
在图4的实施方式中，磁极102和103、磁体104和105以及通道101在垂直于图4的截面图的方向上延伸，该方向在下文中将称为“长度方向”。流体样品在通道101中流动并且沿着长度方向被包含在通道空间1013中。通道101是刚性且固定形状的通道，表面1011处的通道101的壁厚可比表面1012处的壁厚薄，使得通道101的机械坚固性由表面1012处的较厚壁保持，并且对流体样品的磁场效应通过表面1011处的较薄壁被增强，允许流体样品更接近MAG楔1210和尖端1021和1031。通道101可在顶表面1012处附接至非磁性通道保持器107。通道保持器107可将通道101对准MAG楔1210，将通道101移动到与MAG 121接触的分离位置，或在磁性分离之后将通道101提升远离MAG 121。通道保持器107可由任何非磁性材料构成，包括但不限于金属、非金属元素、塑料、聚合物、陶瓷、橡胶、硅和玻璃。在图4中，软磁极102和103的磁通量收集端1023和1033也可称为基部端1023和1033。
如在本发明的不同实施方式中描述的永磁体，例如图4的磁体104和105，可各自具有与每个附图和实施方式中描述的磁化方向相反的磁化方向，而不影响实施方式的设计、功能和过程。
图5是图4的MAG的第一实施方式的截面图，其中通道101在磁性分离位置。图4的通道101沿着方向1014移动并且通过底表面1011与MAG楔1210表面接触。使由尖端1021和1031形成的MAG 121间隙与通道101的壁和在通道101中流动的流体样品接触或距离最小。与MAG楔形状匹配的通道101的“C”形状有助于实现通道空间1013的大截面面积以保持高流量，并且同时将通道101中流动的流体样品中细胞10/30限制到如磁场线1045所示的MAG 121间隙磁场的高磁场和高梯度区域。与图3A和图3B的现有技术相比，第一实施方式MAG 121不在通道101中引入异源物质，同时在流动通过通道101的细胞10/30上实现相当的或更高的磁场和磁场梯度。将磁极102和103与磁体104和105一起从通道101移除将消除磁场产生源并避免了现有技术与磁畴相关的细胞损失的局限性。与图3C的现有技术相比，图5的MAG楔与通道101壁接触，为通道101中的流体样品带来了可实现的最高磁场和磁场梯度，以用于更有效的细胞10/30分离。与MAG楔形状共形的通道101形状允许通道101具有大的截面样品流动面积，同时避免了现有技术的缺陷，即在圆形通道的顶端处的细胞10/30比在较低端经受低得多的磁场，最终限制样品流量。因此，通道101中的样品流量可高于现有技术，同时实现更好的磁性分离效率。
图6与图5相同，只是还包括生物实体，或为了简化描述细胞10/30，以描述通过MAG121从流体样品6的磁性分离。携带细胞10/30的流体样品6沿着垂直于图6截面图的通道101的长度方向流动通过通道101。MAG 121间隙磁场磁化附着于细胞10/30的SPL 2，并且磁场梯度将细胞10/30从流体6拉向MAG楔，以形成靠着通道101的1011底表面的聚集体层。由于MAG 121设计和通道101形状，接近顶表面1012的细胞10/30经受不显著低于接近底表面1011的磁场，并且细胞10/30从顶表面1012行进到底表面1011上的聚集体的距离远短于在现有技术中的距离，这些特性允许MAG 121解决了现有技术的缺陷。
图7是图6的沿图6的方向61的侧视图。如箭头1010所示，携带细胞10/30的流体样品6在通道101中从左向右流动。利用MAG 121间隙磁场，细胞10/30从流体6分离，以在表面1011底部的通道壁上形成聚集体。图7显示了大多数细胞10/30在通道101长度的较早期段从液体6分离，如由拥挤的细胞10/30群体所示。由于某些尾部群体细胞10/30可能具有与其表面结合的相对较小尺寸的SPL 2或较少数量的SPL 2，在流体6流动通过通道101期间这种尾部群体细胞被拉到底表面1011所需的时间比标称群体长。因此，分离的细胞10/30群体将显示从通道101的入口到出口的密度降低。
图8A是本发明的MAG的第二实施方式的截面图。图8A中的MAG 122与MAG 121基本上类似，只是将软磁屏蔽106附接至磁体104的S表面和磁体105的N表面。来自磁体104的S表面和磁体105的N表面的磁通量在软磁屏蔽106中形成封闭路径。与MAG 121相比，MAG 122在MAG 122结构外部将具有较少的磁通量泄漏，其中由磁体104和105产生的磁通量主要限制在磁极102和103以及屏蔽106的软磁材料主体中。在期望使MAG 122对其他周围仪器或装置的磁干扰最小化的应用中，MAG 122是优选的。
图8B是本发明的MAG的第三实施方式的截面图。与MAG 121相比，图8B的MAG 123仅并入了一个永磁体108，该永磁体108附接至两个磁极102和103，其中来自磁体108的N表面的磁通量和来自磁体108的S表面的磁通量通过磁极102和103传导，以通过尖端1021和1031产生MAG 123间隙磁场。与MAG 121相比，由磁体108产生的磁通量主要限制在磁极102和103的软磁材料主体中，并且MAG 123相对更容易组装并且产生较少的磁通量泄漏。
图9显示了第一实施方式MAG 121与柔性通道201结合用于磁性分离的截面图。图9类似于图4，只是用柔性通道201替换了刚性通道101。柔性通道201可采取任何形状，包括在其未变形状态下的圆形管形式，但可通过外力变形成其他形状。通道201的壁材料是可变形的，并且可由下述中的任一种构成：硅酮、硅酮橡胶、橡胶、PTFE、FEP、PFA、BPT、乙烯树脂(Vinyl)、聚酰亚胺、ADCF、PVC、HDPE、PEEK、LDPE、聚丙烯、聚合物、涂有聚合物层的薄金属或纤维网，但不限于此。柔性通道201在图9中还显示具有附接至通道201的背部的通道保持器107。通道保持器107可由任何非磁性材料构成，包括但不限于金属、非金属元件、塑料、聚合物、陶瓷、橡胶、硅和玻璃。通道201可通过表面结合，例如通过胶合或注射成型，或经由通过图32的组件1074的机械连接，被附接至保持器107。保持器107具有与通道201的顶表面接触的底表面1070，其中表面1070优选地基本上与MAG 121楔形状共形。在图9中，保持器107将附接的柔性通道201对准MAG 121楔间隙，并在方向1014上朝MAG楔间隙移动通道201。
图10图示了柔性通道201被通道保持器107推动靠着MAG 121的MAG楔。在保持器107施加在靠着MAG 121的MAG楔的柔性通道201上的压力下，通道201在图10中变形，其中通道201的底表面2013变得与MAG楔表面1210共形并且表面接触。同时，由于保持器107底表面1070也可与MAG楔形状共形，通道201的顶表面2012也可被迫使成为与MAG楔基本上共形的形状。图10描绘了细胞10/30从样品流体6磁性分离期间，柔性通道201相对于MAG 121的“分离位置”。柔性通道201的形状基本上类似于图5和图6的通道101，只是在分离位置通道201的这种形状是通道201自对准和自适应MAG楔的结果，而不需要制造工艺来实现通道101的形状。另外，在分离位置通道201内的流动空间可被调节以允许通道201的流动空间的更大或更小的截面积，使得流体样品6流量通过通道201得到优化，并且细胞10/30磁性分离效率可被优化。可通过改变从与通道201顶表面2012接触的保持器107表面1070顶点到尖端1021和1031或到尖端1021和1031所在的假想平面的垂直距离1071来实现流动空间调节。在较大的1071距离下，柔性通道201变形较小并且实现较大的流动空间，这允许在相同的流体流量下较慢的流速。虽然在较小的1071距离下，柔性通道201具有较小的流动空间，但是顶部边缘2012也更接近MAG楔间隙和尖端1021和1031，这允许较高的磁场和较快的细胞10/30分离。因此，对于给定的MAG 121设计和柔性通道201的组合，可通过调节距离1071来实现流量和分离效率之间的优化。在一个实施方式中，距离1071大于0mm且小于或等于1mm。在另一个实施方式中，距离1071大于1mm且小于或等于3mm。在又一实施方式中，距离1071大于3mm且小于或等于5mm。在又一实施方式中，距离1071大于5mm且小于或等于10mm。在又一实施方式中，距离1071大于柔性通道201的壁厚的2倍且小于或等于3倍。在又一实施方式中，距离1071大于柔性通道201的壁厚的3倍且小于或等于5倍。在又一实施方式中，距离1071大于柔性通道201的壁厚的5倍且小于或等于10倍。在分离位置的柔性通道201的功能类似于图6中的通道101，其中图10还显示在磁性分离期间，细胞10/30沿着与MAG楔表面1210直接相对的下表面2013的通道201壁形成聚集体。底表面2013处的通道201壁的厚度可比顶表面2012处的通道201壁更薄。
图11图示在图10中完成磁性分离之后，通道保持器107在方向1015上远离MAG 121移动，使得柔性通道201与MAG 121的MAG楔分离到“提升位置”，并且柔性通道201也可返回到其未变形的形状，例如如图11所示的圆管。在提升位置图10中的磁性分离的细胞10/30可在柔性通道201的底表面处保持聚集体形式。在到达柔性通道201的图11的提升位置后，可进行如图22A至图30B所描述的柔性通道201内的对细胞10/30的解离步骤以使该聚集体破碎。柔性通道201返回到未变形的形状，例如图11的圆形管，相比于图10中位置提供了图11中所示的通道空间1013更大的截面积。这种更大的通道空间1013对于细胞10/30更容易从聚集体形式解离来说可以是优选的。在提升位置额外的缓冲流体可注入通道201的通道空间1013中，以帮助通道201返回到未变形的形状。
图9至图11中的MAG 121可由MAG 122或MAG 123替换，而对于所描述的方法和过程没有限制。
图12图示MAG 124的第四实施方式的截面图。MAG 124具有三个软磁极111、112和113。中心磁极111在磁通量收集端1112处附接至永磁体109的N表面，类似于图4中磁极102的磁通量收集端1023，并且来自磁体109的N表面的磁通量1048由磁极111软磁体传导，并且然后从磁极111的尖端1111发射，该尖端1111比磁通量收集端1112的面积尺寸小得多，并且功能类似于图4的尖端1021，以通过集中从磁体109传导的磁通量在尖端1111周围产生局部高磁场。侧磁极112和113各自分别具有附接至软磁底屏蔽114的同一顶表面的磁通量收集端1122和1132。然后将底屏蔽114附接至永磁体109的S表面。因此，来自磁体109的S表面的磁通量1049在底屏蔽114的主体中传导并在磁极112和113之间分开并分别进一步传导至磁极112和113的尖端1121和1131。尖端1111接近尖端1121和1131形成。在一个实施方式中，尖端1111可从尖端1121和1131所在的假想平面朝磁体109凹进0mm至1mm之间的偏离距离。在另一个实施方式中，尖端1111可从尖端1121和1131所在的假想平面朝磁体109凹进1mm至5mm之间的偏离距离。在又一实施方式中，尖端1111可从尖端1121和1131所在的假想平面朝磁体109凹进5mm至10mm之间的偏离距离。尖端1111优选地与尖端1121和1131等距地间隔。磁极112的顶部部分向右侧倾斜，而磁极113的顶部部分向左倾斜，这类似于图4的磁极102和磁极103。这种倾斜是为了增加磁极112和113的主体与磁极111的主体之间的间隙，以减少磁通量泄漏，使得尖端1111、1121和1131周围的磁通量集中最大化。当从尖端1111、1121和1131发射磁通量时，由于中心磁极111传导的磁通量1048与由侧磁极112和113传导的磁通量1049相反，磁通量在尖端1111至1121和尖端1111至1131之间形成封闭。因此，由磁体109的N表面和S表面产生的磁通量在磁极111、112、113和屏蔽114的主体中传导，在MAG 124结构外部的泄露最小。尖端1111周围的磁通量密度最高，其中尖端1121和1131也产生高磁通量密度，这都表明了尖端1111、1121和1131周围的高磁场和磁场梯度。与MAG 121、122和123相比，MAG 124具有在MAG 124软磁体中更有效的磁通量封闭，更少的泄漏并因此在尖端1111周围具有更高的磁通量密度，以在通道301中产生更高的磁场和磁场梯度的优点。
通道301是类似于图4的通道101的刚性通道，并且具有类似于旋转的“D”的固定形状。在图12中通道301显示为在磁性分离位置，其中尖端1111、1121和1131都可与通道301的“D”形状的弯曲底表面3011接触，这提供了MAG 124能够在流体样品在通道301中流动的通道空间中产生的可能最高的磁场和磁场梯度。在另一个实施方式中，尖端1111可与表面3011接触，并且尖端1121和1131不接触表面3011。在一个实施方式中，通道301的顶表面3012可在尖端1121和1131所在的假想平面上，并且在另一个实施方式中，顶表面3012可在假想平面上方0mm至1mm之间，并且在又一实施方式中，顶表面3012可在假想平面上方1mm至5mm之间。在一个实施方式中，表面3012处的通道301壁厚度比表面3011处的壁厚更厚。通道301可在顶表面3012处附接至非磁性通道保持器110。通道保持器110可将通道301对准MAG124的MAG间隙，将通道301移动到与MAG 124磁极111的尖端1111接触的分离位置，或在磁性分离之后提升通道301远离MAG 124。
图13显示了第四实施方式MAG 124与柔性通道201(其与图9中的相同)结合用于磁性分离的截面图。通道保持器110可为与图9的通道保持器107不同的形状。在磁性分离之前，通道保持器110附接至通道201。通道保持器110将通道201对准由如图12中的尖端1111、1121和1131构成的MAG 124的MAG间隙，并且在方向1014上将通道201移动到MAG 124的MAG间隙中。
图14图示了在第四实施方式MAG 124中在分离位置的柔性通道201，其中细胞10/30被分离并且在接近尖端1111、1121和1131的通道201的底壁和侧壁周围形成聚集体。在图14中，柔性通道201与图10中类似地变形，以与MAG间隙边界，主要是尖端1111、1121和1131共形。因为柔性通道201在来自保持器110的压力下与MAG间隙边界共形，所以通道201的形状可与分离位置的通道301不同。图14中的通道201的形状可提供比通道301更高的液体样品流量，以及更高的分离效率。可调节保持器110的下表面1150和尖端1111之间的距离1071，以优化通道201中的流量。距离1071的范围与图10中所描述的1071相同。
图15A图示了第五实施方式MAG 125的截面图。MAG 125与MAG 124相同，只是在MAG125中移除了图12的MAG 124的磁体109和底屏蔽114。如图15A所示，具有相反磁化1151和1161的永磁体115和116分别放置在磁极111和112之间以及磁极111和113之间。在图15A中磁化1151和1161是水平的，这使得中心磁极111能够传导来自两个磁体115和116的N表面磁通量，而侧磁极112和113各自分别传导来自磁体115和116的S表面磁通量。与MAG 124相比，由于使用了两个磁体115和116，MAG 125可在尖端1111、1121和1131周围产生更高的磁场。MAG 125也可比MAG 124更容易组装。
图15B图示了第六实施方式MAG 126的截面图。MAG 126与MAG 124相同，只是侧磁极112和113各自分别附接至永磁体1092和1094的S表面，其中磁化1093和1095与磁体109的磁化1091相反。底屏蔽114附接至磁体1092和1094的两个N表面以及磁体109的S表面，从而在磁体109、1092和1094之间，在屏蔽114中形成内部磁通量封闭。与MAG 124相比，由于在MAG 126中使用三个磁体109、1092和1094，MAG 126可在尖端1111、1121和1131周围产生更高的磁场。
图15C图示了第七实施方式MAG 127的截面图。MAG 127与图15B的MAG 126相同，只是移除了底屏蔽114。
图16图示了两个第三实施方式MAG 123在一对柔性通道201上用于磁性分离。在图16中该对柔性通道201固定在同一通道保持器1020上。顶部MAG 123和底部MAG 123基本上相同，其中顶部MAG 123竖直颠倒。顶部MAG 123和底部MAG 123的MAG楔基本上对准顶部通道201和底部通道201的中心。顶部MAG 123和底部MAG 123的磁体108都可具有相同的磁化方向，如图16中的磁体108内的箭头所示，使得在磁性分离期间顶部MAG 123和底部MAG 123在顶部通道201和底部通道201中产生的磁场具有相同方向的水平磁场分量，这限制了顶部MAG 123软磁极和底部MAG 123软磁极之间的磁通量泄漏。
图17图示了图16的两个MAG 123移动到靠着两个柔性通道201的分离位置，这与图10中的过程相同。在到达图17的分离位置后，携带细胞10/30的流体样品可在垂直于截面图的长度方向上流动通过通道201，以开始通过顶部MAG 123和底部MAG 123对细胞10/30的磁性分离。可调节接触通道201外边缘2012的保持器1020的表面与MAG 123尖端1021和1031或尖端1021和1031所在的假想平面之间的距离1071，以优化在两个通道201中的每个中的流量。距离1071的调节范围与图10中描述的1071相同。
图16和图17中的MAG 123可用MAG 121或MAG 122替换，并且通道201也可用通道101替换。
图18图示了四个第五实施方式MAG 125在四个柔性通道201上用于磁性分离。如图18中，四个柔性通道201固定在同一通道保持器1040上。四个MAG 125基本上相同。四个MAG125的MAG间隙基本上对准每个相应的柔性通道201的中心。每个MAG 125中的永磁体布置应该是相同的，例如，如图18中所示，四个MAG 125中的每个的中心磁极附接至每个相应MAG125中的两个磁体的N表面，并且四个MAG 125中的每个的侧磁极附接至每个MAG 125中的磁体的S表面。因此，相邻MAG 125最近的邻近侧磁极具有相同的磁极性，并且可最小化或避免相邻MAG 125之间从侧磁极到侧磁极的泄漏。另外，在图18中的四个通道201上使用四个MAG仅在图18中显示作为具有圆形通道布置的多通道过程能力的示例，其中通道位于MAG 125圆形阵列的中心。图18类型的圆形布置中可实现在相应数量的通道201上使用更少和更多MAG 125，而没有限制。图18的具有MAG 125的多通道圆形布置本质上比如图16中的MAG 123更柔韧，因为当MAG 123的数量大于2时，图16的MAG 123的两磁极设计可能导致通过相邻MAG 123的磁极的磁通量泄漏。
图19图示了图18的四个MAG 125移动到靠着四个柔性通道201的分离位置，这与图14中的过程相同。在到达图19的分离位置后，携带细胞10/30的流体样品可在垂直于图19的视图的长度方向上流动通过通道201，以开始通过四个MAG 125对细胞10/30的磁性分离。与图17中类似，对于每个通道201和MAG 125对，可调节接触通道201外边缘2012的保持器1040表面与MAG 15中心磁极111尖端1111之间的距离1071，以优化四个通道201中的每个中的流量。距离1071的调节范围与图10中描述的1071相同。
图18和图19中的MAG 125可用MAG 124、MAG 126或MAG 127替换，并且其中通道201也可用通道301替换。
图20A图示了第六实施方式MAG 128，其中在分离位置具有旋转的“D”形刚性通道320。MAG 128类似于MAG 123，只是将MAG 123的MAG楔从三角形修改为MAG 128中的平坦顶部。MAG 128磁极1022类似于MAG 123的磁极102，但在磁极1022中具有平坦的顶表面1042替换磁极102中的尖端。在类似于MAG 123的磁极103的磁极1032上存在相同的平坦顶部1052。由于MAG 128中的MAG楔的平坦顶部，刚性通道320可具有与在分离位置的MAG楔平坦表面匹配并接触的平坦的底表面1062，以从MAG 128获得最高磁场和磁场梯度区域。通道320可在顶表面附接至非磁性通道保持器1102。通道保持器1102可将通道320对准MAG 128的MAG楔，将通道320移动到分离位置，与MAG 128磁极1022和1032尖端接触，或在磁性分离之后，将通道320提升远离MAG 128。
图20B图示了在柔性通道201上使用第六实施方式MAG 128，其中通道201附接至通道保持器1102。通道保持器1102沿着方向1014朝MAG 128的MAG楔移动通道201。
图20C图示了第六实施方式MAG 128使图20B的柔性通道201移动到分离位置，其中细胞10/30从液体样品分离，以在靠着MAG 128的MAG楔的顶部平坦表面的通道201的底表面形成聚集体。通过保持器1102推动通道201靠着MAG 128的MAG楔的平坦顶部，通道201被迫使形成旋转的“D”形状通道，其中在分离位置的通道201形状显示与图20A的通道320类似。可调节接触通道201顶部边缘2012的保持器1102底表面1062与MAG 128磁极表面1042和1052之间的距离1071，以优化通道201中的流量。距离1071的调节范围与图10中描述的1071相同。
MAG 128的磁体108可替换为如MAG 121中的磁体104和105的布置，以及替换为如MAG 122中的磁体104和105以及底屏蔽106的布置。
图21A图示了在分离位置的第七实施方式MAG 129，其具有“V”形刚性通道330。MAG129与MAG 123的磁极形状不同，其中MAG 129的磁极1024和磁极1034具有形成“V”形凹陷的磁通量集中尖端3301和3302，而不是MAG 123的三角形楔形状。伴随MAG 129的V形MAG凹陷，刚性通道330也被制成V形，其中下边缘3303和3304与尖端3301和3302的表面直接接触。另外，通道330也可优选地具有在顶部边缘3305处遵循3303和3304边缘的V形的陷入通道的V形凹口，这有助于将流体样品限制在V形通道空间3306中以更接近磁极表面3303和3004流动，从而提供更高的磁场和磁场梯度。通道330可在顶表面3305处附接至非磁性通道保持器1103。通道保持器1103可将通道330对准MAG 129的MAG凹陷，将通道323移动到分离位置，与磁极1024和1034尖端表面接触，或在磁性分离后，将通道330提升远离MAG 129。
图21B图示了第七实施方式MAG 129与柔性通道201一起使用，其中通道201在通道201的顶部边缘附接至通道保持器1103。通道保持器1103将通道201沿着方向1014朝MAG129凹陷移动。通道保持器1103具有三角形，其中三角形的会聚点接触通道201顶部边缘。
图21C图示了第七实施方式MAG 129使图21B的柔性通道201移动到分离位置中，其中细胞10/30从液体样品分离，以在靠着MAG 129的尖端3301和3302的MAG凹陷的顶表面的通道201的底表面处形成聚集体。通道201通过保持器1103被迫使形成“V”形通道。在图21C中，保持器1103用低会聚点迫使通道201靠着MAG 129的MAG凹陷，并使通道201的顶壁向下变形以移动更接近尖端3301和3302，同时相同的力也导致通道201的下壁与MAG 129的MAG凹陷共形，以与尖端3301和3302的顶表面3303和3304接触。因此，图21C中分离位置的通道201的形状显示与图21A的通道330类似的V形，这使得通道空间3306中的细胞10/30更接近高磁场和高梯度尖端3301和3302以及尖端表面3303和3304。可调节接触通道201顶部边缘2012的保持器1103底部会聚点与MAG 129尖端3301和3302或尖端3301和3302所在的假想平面之间的垂直距离1071，以优化通道201中的流量。距离1071的调节范围与图10中描述的1071相同。
MAG 129的磁体108可替换为如MAG 121中的磁体104和105的布置，以及替换为如MAG 122中的磁体104和105以及底屏蔽106的布置。
图22A至图27D，将描述将磁性分离的细胞10/30退磁或从MAG通道中的聚集体解离的各种方法。为了简化描述，使用柔性通道201。但是，图22A至图27D中的通道可标记为“201/101”，表示用于描述的柔性通道201可用刚性通道101替换，而不影响所述方法的功能和结果。同样为了简化描述，在图22A至图27D中使用MAG 123，但是在相同构思下可使用先前附图中描述的任何其他MAG实施方式以及相应的通道而没有限制
图22A基本上类似于图10，其中通道201在分离位置，并且细胞10/30已经通过来自MAG的磁场分离。在图22A中，使用MAG 123替换图10的MAG 121。通道保持器1081可与图10的通道保持器107不同，具有顶表面凹口，该顶表面凹口允许细胞10/30退磁或解离磁性结构(“DMAG”)(其是图22A中的永磁体120)能够到达更接近通道201/101的位置，以提供足够的磁场以使细胞10/30退磁或从通道201/101中的聚集体中解离。这种凹口是优选的，但可能不是必需的。DMAG磁体120位于远离图22A的MAG 123的位置，而不影响通过MAG 123对细胞10/30的磁性分离。DMAG磁体120的磁化标记在垂直方向1201上，但也可在水平方向上，而不会引起功能差异。图22A中通道201/101相对于MAG 123和DMAG 120的位置是“位置1”。
图22B类似于图11，其中通道保持器1081移动通道201/101远离MAG 123并且在保持器1081的顶表面接触或接近DMAG磁体120，其中磁体120可装配到保持器1081的凹口中，以对通道201/101中的细胞10/30聚集体提供最高磁场。细胞10/30在通过MAG磁性分离后形成聚集体，并且由于当细胞10/30是聚集体的一部分时细胞10/30上的SPL 2不是自退磁的，所以细胞10/30不会自动脱离聚集体。通过用来自磁体120的磁场梯度逐渐移除细胞10/30，例如较快地响应来自DMAG 120的较弱磁场的具有较高磁矩SPL 2的细胞10/30，聚集体可到达临界体积，即由于SPL 2重新获得超顺磁性，聚集体中的剩余细胞10/30没有得到来自其他细胞10/30的足够的磁静电场并将自我退磁成单个细胞10/30。因此，为了从聚集体中解离细胞10/30，移除一定量的细胞10/30，或将聚集体从连续的大碎片破碎成多个较小的碎片将有助于细胞10/30实现自退磁。图22B中通道201/101相对于的MAG 123和DMAG 120的位置是“位置2”。与通道101相比，通道201在通过DMAG磁体120解离细胞10/30期间可具有优势，因为通道201提供更大的通道空间，其允许游离细胞10/30之间和从聚集体或在破碎的聚集体碎片之间更远的分离，这有助于减少静磁耦合，并提高细胞10/30上的SPL 2的自退磁速度。对于柔性通道201，在位置2之前或在位置2，优选地用另外的缓冲流体填充通道201，以使通道201返回到圆形形状以获得更大的通道空间。
图22C图示了在位置2，图22B的通道201/101中的细胞10/30通过DMAG磁体120从聚集体解离。
图22D图示了通道保持器1081将通道201/101从图22C的DMAG位置2移动到MAG 123和DMAG磁体120之间的位置，“位置3”。在位置3，通道201/101中细胞10/30上的组合场可能是最小的，这可有助于SPL 2自退磁。通道201/101可在位置3保持很长的时间，以允许SPL 2和细胞10/30完全自退磁并使聚集体解离。
为了有效破碎聚集体，可通过MAG和DMAG磁体施加的磁力向聚集体加入机械搅动。例如，通道保持器1081可使通道201/101在位置1和2，或位置2和3，或位置1、2和3之间交替，使得MAG和DMAG的交替磁力可移动通道空间中的整个或部分聚集体，从而有助于将聚集体破碎成较小的碎片或使得足够的细胞10/30从聚集体中脱离且聚集体可自解离。在聚集体充分解离后，在位置3或位置2，可将游离细胞10/30从通道201/101冲掉。
图23A图示了当通道201/101在图22B和图22C的位置2或位置3时，可通过马达130向通道保持器1081施加机械振动。这种振动可通过通道201/101的壁从保持器1081传递并进入通道201/101中的流体中，以在通道201/101中的各个位置产生局部湍流，这可有助于将聚集体机械地破碎成小碎片，以有助于聚集体解离。
图23B图示了可通过压电换能器(“PZT”)131向通道保持器1081施加超声振动。类似于图23A，超声振动可传递到通道201/101中的流体中，以在通道201/101内产生局部高频湍流，这可有助于将聚集体机械地破碎成小碎片，以有助于聚集体解离。
图23C图示了可通过马达130将图23A的机械振动直接施加至通道201/101壁。
图23D图示了可通过PZT 131向通道201/101直接施加图23B的超声振动。
图23E是沿着如图22D中的方向61的通道201/101的侧视图。箭头1030表示可将交替方向脉动的流体流施加到通道液体样品，以在通道201/101中的液体中产生流抖动，这也可对通道201/101中的流体产生局部湍流以有助于将聚集体机械地破碎成小碎片，以有助于聚集体自解离。图23E的交替脉动流可与图23A至图23D的振动方法结合，应用于图22B至图22D的位置2或位置3的通道201/101。
当通道201/101中的聚集体具有大尺寸时，可使用多轮的用图22B至图23E的方法的细胞10/30解离，以及将细胞10/30从通道201/101中冲掉。在每次冲洗期间，细胞10/30的某部分可从通道中洗掉，使得仍然在通道201/101中的聚集体中的剩余细胞10/30的解离在下一轮中更容易。
图24A类似于图22B，其中在通过MAG 123磁性分离细胞10/30之后，通道保持器1081接触或接近DMAG磁体120。与图22B不同的是，图24A的DMAG磁体120位于MAG 123的侧面并远离MAG 123，并且与图22B相比，保持器1081还被旋转以使其顶表面凹口与磁体120匹配。图24A中的磁体120的布置可减小MAG 123和DMAG磁体120之间的磁场干扰。在图24A中，通道201/101相对于MAG 123和DMAG 120的位置是“位置12”。
图24B图示了在图24的位置12细胞10/30解离后，图24A的通道201/101与通道保持器1081一起被旋转远离图24A的磁体120，到达MAG 123和DMAG磁体120之间的位置，其中来自MAG 123和DMAG磁体120的对通道201/101和其中的细胞10/30的组合磁场最低，类似于图22D的位置3。24B中通道201/101相对于MAG 123和DMAG 120的位置是“位置13”。
图25A图示了与图22B中相同的DMAG结构，其中DMAG结构仅包括具有磁化1201的永磁体120。
图25B图示了包括永磁体120和具有朝向通道201/101的会聚形状的软磁极1202的DMAG结构。软磁极1202会聚形状有助于集中来自磁体120的磁通量，以对在位置2的通道201/101中的细胞10/30产生较高的磁场和高磁场梯度，以更有效地使细胞10/30的聚集体退磁和解离。
图25C图示了包括永磁体120和一对软磁极1203和1204的DMAG结构。磁体120的磁化1201在水平方向上，并且磁极1203和1204中的每个具有指向通道201/101的会聚形状，其中磁极1203和1204的会聚端形成位于通道保持器1081顶表面凹口中或接近通道保持器1081顶表面凹口的DMAG间隙，其中来自磁体120的磁通量由磁极1203和1204传导并集中在DMAG间隙中，以对位置2的通道201/101中的细胞10/30产生高磁场和高磁场梯度，以更有效地使细胞10/30的聚集体退磁和解离。
图25D图示了包括电磁体的DMAG结构，该电磁体包括软磁芯1205和线圈1206，其中线圈1206中流动的电流可在磁芯1205中在1207方向上产生磁化，并且磁芯1205像磁体120一样起作用，以对在位置2的通道201/101中的细胞10/30产生磁场，以使细胞10/30聚集体退磁或解离。通过改变线圈1206中的电流幅度和方向，细胞10/30上的来自芯1205的磁场可改变强度和方向。在一个实施方式中，直流(DC)电流被施加到线圈1206。在另一个实施方式中，具有交替极性的交流(AC)电流被施加到线圈1206。在又一实施方式中，施加到线圈1206的电流被程序化，以改变幅度或方向或频率，或幅度上升速率或下降速率，以更有效地使细胞10/30聚集体退磁和解离。
图25E图示了如图23A中所示的马达130可对图25C的DMAG结构产生机械振动，这种振动可通过DMAG结构与保持器1081的接触，从DMAG结构传递到保持器1081，并最终传递到通道201/101中的流体，其中DMAG结构可改变为图25A至图25D中描述的任何DMAG结构。
图25F图示了如图23B中所示的PAT 131可对图25C的DMAG结构产生超声振动，这种振动可通过DMAG结构与保持器1081的接触，从DMAG结构传递到保持器1081，并最终传递到通道201/101中的流体，其中DMAG结构可改变为图25A至图25D中描述的任何DMAG结构。
为了实现通道201/101中细胞10/30从聚集体退磁和解离，可使用如图26A至图26D所描述的可选方法，而不使用DMAG结构，其中DMAG结构的功能用相同的MAG实现。
图26A与图22A相同，其中通道201/101在分离位置，并且通道201/101中的细胞10/30通过MAG 123的磁场分离，只是通道保持器1082可不像保持器1081那样具有顶表面凹口。图26A中通道201/101相对于MAG 123的位置是“位置21”。
图26B图示了将图26A的通道201/101从MAG 123提升到较低磁场位置，“位置22”。在位置22，通道201/101可围绕其中心旋转，如箭头210所示，优选旋转180度。这种旋转可能需要通道201/101不永久地固定到保持器1082。
图26C图示了图26B的通道201/101在位置22旋转180度之后，形成在通道201/101的内壁上的细胞10/30聚集体与通道壁一起旋转，以位于相对于MAG 123的通道201/101的顶端。
图26D图示了通道201/101从更接近MAG 123的位置22移动到位置21和位置22之间的位置23，其中细胞10/30上的来自MAG 123的磁场强于位置22但弱于位置21。然后，在通道201/101的顶端处的聚集体中的细胞10/30可被MAG 123拉动远离聚集体，并且可开始聚集体的退磁和解离。图26B至图26D的过程可重复多次，其中通道201/101可从位置23返回到位置22，以进行另一次旋转，然后移动回到位置23，直到细胞10/30在通道201/101中充分解离。在退磁结束时，优选地可在位置22从通道201/101中冲掉细胞10/30。如图23C至图23E描述的机械振动和流抖动可在位置22和位置23施加到通道201/101。
图27A与图26A相同，其中通道201/101在分离位置，并且细胞10/30通过MAG 123的磁场分离。通道201/101相对于MAG 123的位置是“位置21”。在图27A中，通道201/101附接至保持器1082。
图27B图示了通过保持器1082，将图27A的通道201/101从MAG 123提升到较低磁场位置22。
图27C图示了在位置22，仅通过由马达130施加的机械振动可实现通道201/101中细胞10/30的解离。图27C显示了马达130向保持器1082施加机械振动，其中这种振动可从保持器1082通过通道201/101的壁传递到通道201/101中的流体中，以在通道201/101内的各个位置产生局部湍流，这可有助于将聚集体机械地破碎成小碎片，以有助于细胞10/30聚集体的自解离。如图23C所示，马达130也可直接在通道201/101上施加振动，而不通过保持器1082。在马达130施加振动的同时，可将图23E中描述的交替方向脉动的流体流施加到通道液体样品，以在通道201/101中的液体中产生流抖动。
图27D图示了在位置22，可主要通过由PZT 131施加的超声振动来实现通道201/101中细胞10/30的解离。图27D显示了PZT 131将超声振动施加到保持器1082，其中超声振动可被转移到通道201/101中的流体中，以在通道201/101中产生局部高频湍流，这可有助于将聚集体机械地破碎成小碎片，以有助于细胞10/30聚集体的自我解离。如图23D所示，PZT 131也可在通道201/101上直接施加超声振动。在PZT 131施加超声振动的同时，可将图23E中描述的交替方向脉动的流体流施加到通道液体样品，以在通道201/101中的液体中产生流抖动。
图28A至图30B描述了通过机械搅动帮助细胞10/30聚集体解离的方法的实施方式，该机械搅动可如图27B中在位置22施加到通道201/101，并且如图22B至图22D、图23A至图23D、图24A至图25F、图26B至图26D、图27B至图27D中施加到通道201/101。
图28A显示了沿着图27B的方向61的通道201/101和保持器1082的侧视图，其中细胞10/30通过MAG磁场磁性分离并在通道201/101壁的下侧形成聚集体。通道安装件1073可用于将通道201/101附接至通道保持器1082。通道安装件1073可将通道201/101固定在附接至安装件1073的部分，该部分作为在机械搅动过程期间抵抗通道201/101变形、压缩或伸长的锚。通道安装件1073也可执行在图28A的机械搅动过程之前关闭流体流入或流出两个通道安装件1073之间的柔性通道201部分的阀功能，使得包含在通道201中的流体可更有效地在通道201中产生局部湍流。图28A图示了外部施加的力300可使通道201/101在远离保持器1082的方向，例如垂直于通道201/101长度方向上拉伸或变形。通道201/101的这种变形或拉伸在通道201/101壁材料中积聚了弹性能量。
图28B图示图28A的力300被释放，并且在通道201/101壁中积聚的弹性能量起作用，以使通道201/101朝其原始的非变形和非拉伸位置回弹。取决于通道201/101壁材料性质，这种回弹可在通道201/101中的各个位置提供瞬时湍流，这可有助于将细胞10/30聚集体机械地破碎成较小的碎片，以有助于细胞10/30聚集体的自解离。在释放力300和通道201/101回弹之后，可如图23E那样类似地施加交替流1030，以有助于细胞10/30的聚集体的解离过程，其中1073的阀功能可关闭以允许流体在通道201/101中流动。
图28A和图28B的通道201/101变形/拉伸和释放过程可根据需要重复多次，直到细胞10/30的聚集体充分解离，然后可通过缓冲流体将细胞10/30从通道201/101冲掉。
图29A图示了图28A的机械搅动的可选方法。每个方面与图28A中的相同，只是可施加压缩力302以在垂直于通道201长度方向的方向上压缩通道201，例如，如图29A所示靠着通道保持器1082压缩通道201。由于通道201中的液体具有有限的可压缩性，力302可使通道201/101壁在垂直于图29A的视图的方向，即在垂直于通道长度方向和力302方向两者的方向上膨胀。通道201/101壁的这种膨胀将再次在通道201壁材料中积聚弹性能量。
图29B在每个方面与图28B相同，只是图29B是在图29A的压缩力302被释放之后，并且在通道201壁中积聚的弹性能量起作用，以使通道201回弹到其原始的非压缩形状。这种回弹可在通道201中的各个位置提供强烈的瞬时湍流，这可有助于将细胞10/30聚集体机械地破碎成较小的碎片，以有助于细胞10/30聚集体的自解离。在释放力302和通道201形状回弹之后，可如图23E那样类似地施加交替流1030，以有助于细胞10/30的聚集体的解离过程，其中1073的阀功能可关闭。
图29A和图29B的通道201压缩和释放过程可根据需要重复多次，直到细胞10/30的聚集体充分解离，然后可将细胞10/30从通道201冲掉。
图30A图示机械搅动的另一种可选方法。每个方面与图28A中的相同，只是如图30A所示，可沿通道长度方向将旋转扭转力303或304施加到通道201，以扭转通道201。在一个实施方式中，将旋转力303或304中的仅一个施加到通道201的一端。在另一个实施方式中，将旋转力303和旋转力304以相反的旋转方向都施加到通道201的不同端，以使得通道201沿通道长度方向扭转。通道201的这种扭转变形将再次在通道201壁材料中积聚弹性能量。
图30B在每个方面与图28B相同，只是图30B是图30A的旋转力303和旋转力304被释放之后，并且在通道201壁中积聚的弹性能量起作用，以使通道201朝其原始的非扭转形状回弹。这种回弹可在通道201内的各个位置提供强烈的瞬时湍流，这可有助于将细胞10/30聚集体机械地破碎成较小的碎片，以有助于细胞10/30聚集体的自解离。在释放力303和304以及通道201形状回弹之后，可如图23E那样类似地施加交替流1030，以有助于细胞10/30的聚集体的解离过程，其中1073的阀功能可关闭。
图30A和图30B的通道201的扭转和释放过程可根据需要重复多次，直到细胞10/30的聚集体充分解离，然后可通过缓冲流体将细胞10/30从通道201冲掉。
机械力300、302、303和304可通过机械结构施加，该机械结构是机动化的并且能够将这种力重复地施加到通道201，示例可包括用于提供力300的摆动器(flap)、用于提供力302的压迫器以及用于提供力303和304的扭转器。
图31是图示了使用MAG从流体溶液中分离与磁性标记缀合的生物实体，例如细胞10/30的方法的示意图。图31的MAG通道可为在本说明书的任何附图中描述的通道101、201、301、320或330中的任何一个，并且图31的MAG可为在任何所述附图中结合相应的通道描述的MAG 121、122、123、124、125、126、127、128或129中的任何一个。图31的方法可按顺序包括以下步骤。在步骤400中，将MAG通道定位，其外壁接触MAG楔表面或磁极尖端，即如图5、图10、图12、图14、图17、图19、图20A、图20C、图21A、图21C、图22A、图26A、图27A中的位置1或位置21的分离位置。在步骤401中，流体样品流动通过在分离位置的MAG通道。然后在步骤402中，流体样品中的附着有磁性标记SPL 2的阳性实体，例如细胞10/30和游离磁性标记SPL 2被MAG的磁场吸引并且在靠着MAG楔或MAG磁极尖端的MAG通道壁处聚集。同时，在步骤4020中，没有附着磁性标记SPL 2的阴性实体穿过MAG通道而不被吸引。然后可如路径427所示直接在后续步骤中处理阴性实体，其中后续步骤可包括实体分析407，例如如包括在图79至图81中的过程，或阴性实体可例如通过如46A至图46C、图50至图52所示的UFL装置或通过图54A和图54B中的重复MAG过程被传递用于继续过程408。在步骤402之后，在步骤403中，可在MAG通道的输入处耗尽样品，并且可完成阳性实体的磁性分离。在作为任选步骤的步骤404中，缓冲流体可流动通过MAG通道，其中MAG通道仍在分离位置，以洗掉任何没有磁性标记SPL 2但是由于非特异性结合可能已经与阳性实体的聚集体一起存在的阴性实体。然后在步骤405中，可将MAG通道远离MAG移动到包括如图11、图22B、图22D、图24B、图26B、图26D、图27B中的位置2和位置22的解离位置，并且可对MAG通道中的阳性实体施加如图22A至图26D中所示的磁性解离451，或如图27C至图30B所示的机械解离452，或磁性解离与机械解离的结合453。在步骤406中，缓冲流体可流动通过MAG通道，以将解离的阳性实体冲掉。如果阳性实体未完全解离，则465显示可在先前的冲洗步骤之后对MAG通道中的剩余阳性实体施加重复解离过程405，直到阳性实体充分解离并从MAG通道中冲掉。在流体样品体积大的情况下，流体样品可被分成多个子体积，其中在从步骤400到步骤406的子体积处理之后，可将下一个子体积输入MAG通道，从步骤400开始，用于如461所示的连续过程，直到完成大体积的流体样品。在步骤406之后收集阳性实体之后，可在如路径428所示的后续步骤中处理它们，其中后续步骤可包括实体分析407或继续过程408。
图32图示了将通道201/101与MAG 123装置的MAG间隙对准的方法。如本发明的实施方式中所描述的，通道201/101与MAG楔或MAG磁极尖端的精确对准是重要的。在图32中，可使用侧固定装置1074将通道201/101对准并定位到通道保持器1081或1082上的指定位置，其中固定装置1074可装配到通道保持器1081/1082侧面上的预定槽、凹口、夹子或其他物理特征中。在一个实施方式中，通道201/101可在通道长度方向上稍微拉伸，因此通道201/101可在固定装置1074之间具有减小的宽度2011，其中这种拉伸有助于确保直的通道，其可然后与MAG 123的直MAG楔对准。在通道201/101通过固定装置1074附接至保持器1081/1082之后，保持器1081/1082可然后将通道201/101移动到分离位置，其中保持器1081/1082可具有针对MAG 123的预定的物理取向，例如将通道201/101精确地对准MAG 123的MAG楔或MAG磁极尖端的铰链。固定装置1074可与图28A至图30B中的1073相同。
图33A至图37图示了在本发明的实施方式中利用蠕动泵的方法。
图33A图示了典型的蠕动泵500，其包括转子501、附接至转子501的驱动器502以及泵管504/505，其中管504是流体进入段，并且管505是同一泵管的流体输出段。当转子501沿方向503旋转时，驱动器502将挤压泵管并迫使流体分别沿方向5041和5051从进入段504移动到输出段505。在当转子反向于方向503旋转的情况下，流体从泵管的输出段505移动到进入段504。连接器506和507可分别是对进入流体线和输出流体线508的任选连接。蠕动泵的优点是管504/505可作为如图55A至图60B所示的封闭流体线的连续部分包括，其可以是可处理的并且一次性的，以及无菌的以用于临床目的。但是，由于沿转子501的圆周间隔开的驱动器502，从段505输出的流体的流量具有脉动行为，其中流量随着每个驱动器502的移动而增加和减小。这种脉动对于MAG和UFL流体驱动来说不是期望的。图33A显示输出段505通过连接器将流体输出到通道508。通道508优选地是柔性管。通道508也可为通道201的一部分。限流器部件509和510一起用于有效地夹在通道508上以减少通过限流器的流体流量。随着通过限流器的流量减小，从泵500段505到通道508的连续流体输出将在通道508内积聚流体压力。由于通道508的柔性性质，通道508可垂直于通道长度方向扩大其宽度，并且用在通道壁中积聚的弹性应力在通道508内形成流体储存器。在来自泵500的输出流的脉动期间，当5051流量增加时，通道508宽度将增加以积聚508通道壁中的应力和通道508中的压力，并且通道508的增加体积吸收大部分瞬时进入的流，同时通过限流器509/510进入通道508的流量520显示较小的增加。当5051流量减小时，通道508壁中的内在弹性应力和通道508中的流体压力继续推动流体通过限流器509/510，并且流量520显示较小的流量减小。
图33B图示了第一类限流器509沿方向63的内部结构的俯视图。图33B显示限流器509具有成形的沟槽5011，当限流器509和510如图33A所示夹在通道508上时，该沟槽5011允许流体流动通过通道508。沟槽5011具有至进入流体的入口宽度511和至通道201的出口宽度512，其中宽度511可大于宽度512。沟槽5011从511到512的减小的宽度降低了通过限流器509/510的流量。当在与63相反的方向上观察时，限流器510可具有与限流器509相同的俯视图和结构。
图33C以与图33A相同的视图图示了第二类限流器，其中在限流器509和510夹在通道508上之后，限流器509/510形成朝向通道508的有效开口514以及朝向通道201的开口513。开口513可小于开口514，这降低了通过限流器509/510的流量。
图34A与图33A相同，只是限流器509/510与柔性通道508脱离，其中在没有限流器509/510的情况下来自泵500通过通道508和通道201的流是连续的，并且在通道508壁中没有弹性应力积聚。
图34B是如图34A情况中的流体流量520的示意图，其显示流量520下的大脉动。图34B显示从泵送开始到泵送结束时，示例520流量值与泵500的操作时间的关系。值521说明脉动行为的高流量，而值522说明脉动行为的低流量。
图35A与图33A相同，其中限流器509/510夹在流动通道508上，降低了通过限流器509/510的流量，并且通道508具有扩大的通道宽度，伴随在通道508壁中积聚的弹性应力。
图35B是如图35A情况中的流体流量520的示意图，其显示相比于图34B流量520的脉动减少。值523对应于图34B的值521，并且值524对应于图34B的值522。图35B图示限流器509/510有效地降低了520流量脉动。由于在泵送开始时积聚的通道508液体压力以及在泵送结束时通道508液体压力耗散，同时限流器509和510接合，图35B中可能存在泵送开始之后的流量上升斜坡5221和泵送结束之后的流量下降斜坡5222。
图36A和图36B图示了使用限流器509/510产生通过通道201的瞬时高流量短脉动以用于将磁性分离的实体，例如解离的细胞10/30，冲掉的方法。
图36A图示了图33A和图35A的情况，其中限流器509和510夹在柔性通道508上，同时泵500将流体泵送到通道508中，其中压力在柔性通道508内积聚，并且弹性应力在通道508的壁中积聚。线525表示在MAG结构上从限流器509/510之后到通道201的连续通道201。流量5201表示当限流器509和510接合时图35B的流量523和524的平均流量。
图36B图示了限流器509和510从柔性通道508脱离，类似于图34A的情况，同时泵500仍然将流体泵送到通道508中，或在泵500停止泵送之后并且在通道508内的压力消散之前限流器509和510立即从柔性通道508脱离。在限流器509和510脱离时，通道508中的液体压力和通道508的壁中的弹性应力产生即时的高速流体脉动流5202进入通道201，其可将磁性分离的实体从通道201冲掉。这种高速短脉动流5202可有助于用最初包含在图36A的通道508中的小体积流体实现完全冲洗掉细胞10/30。图36B还显示可使刚性覆层结构1075与通道201接触，以有助于减少在细胞10/30冲洗期间柔性通道201的变形，以保持通道201中的流速。
图37是由图36A至图36B的限流器操作产生的流体流量脉动的示意图，其中5201是限流器509和510释放之前的通道201中的流体流量，并且5202是限流器509和510释放后的流量峰值。
从图33A至图36B，通道508是柔性通道，而通道201可由刚性通道101、301、320或330替换。
图38A至图43描述了微流控芯片(“UFL”)的各种实施方式和使用方法。
图38A是第一UFL实施方式UFL 600的俯视图，其中微流体通道形成为陷入基板材料611中的沟槽。UFL包含实体流体6020入口602、缓冲流体6040入口604、主通道601、大实体6070出口607和小实体6090出口609。两个侧通道603将入口602从主通道601的两侧连接至主通道601。入口604在主通道601的中心直接连接至主通道601。主通道601在主通道601的中心连接至出口607，并通过两个侧通道608从主通道601的两侧连接至出口609。实体流体6020包含大实体6070和小实体6070两者。缓冲流体6040是用于提供UFL功能但没有生物实体的流体。来自出口607的大实体6070流体主要包含大实体6070和缓冲流体6040。来自出口609的小实体6090流体主要包含小实体6090和实体流体6020的流体，并且可包含一定量的缓冲流体6040。在UFL 600的操作期间，缓冲流体6040和实体流体6020分别同时被泵送到入口604和602中，其中缓冲流体6040沿主通道601的中心线流动，并且实体流体作为层流接近主通道的两侧流动。缓冲流体6040携带大实体6070离开出口607，并且实体流体携带剩余的小实体6090离开出口609。通道601沿着通道长度方向从入口604到出口607基本上是直的和线性的。
图38B是图38A UFL 600沿方向64的一部分的截面图，其包括实体流体入口602、缓冲流体入口604和UFL主通道601的一部分。图38B图示UFL 600由两个组件基板611和盖610构成。入口602和604、出口607和609、通道601、603和608在基板611中形成为具有相同深度627的沟槽，并且优选地在单个步骤中形成。在一个实施方式中，深度627在100nm至500nm之间。在另一个实施方式中，深度627在500nm到1μm之间。在又一实施方式中，深度627在1μm到10μm之间。在又一实施方式中，深度627在10μm到100μm之间。在又一实施方式中，深度627在100μm至1mm之间。盖610包含到UFL 600的入口和出口的外部进入口，以允许实体流体6020和缓冲流体6040进入入口602和604，并允许大实体6070流体和小实体6090流体离开出口607和609。入口602和604、出口607和609在图38A中显示为圆形形状，但是可以是任何其他形状，包括椭圆形、正方形、矩形、三角形、多边形，以适合于应用。盖610的进入口是穿过盖610直接在入口和出口602、604、607和609上方的空隙，即孔。图38B显示与入口602和604位置匹配的进入口621和641空隙的示例。在制造具有入口、出口和通道的沟槽的UFL 600基板611以及具有进入口的盖610之后，将盖610定位在基板611上方以形成封闭的通道601、603和608，其中盖610可通过以下任一种方式与基板611结合：(1)表面与表面的范德华力；(2)胶合；(3)当基板611和盖610中的一个或两个由塑料或聚合物材料制成时的超声热熔。到入口和出口602、604、607和609的盖610的进入口空隙(例如621和641)的尺寸优选地小于相应的入口和出口，这允许在盖610与基板611对准期间的定位误差，而不会由于未对准导致UFL功能丧失。然后，注射器6021和6041显示了将可能的外部流体通过盖610进入口空隙注入到UFL 611的入口的示例，其中注射器6021和6041可具有比匹配进入口621和641更大的喷嘴尺寸，用于控制注射器和进入口之间的定位误差。图38B显示了包含大实体612和小实体613的实体流体6020可通过注射器6021注入，穿过进入口621并进入入口602并且作为侧层流传递到主通道601中，同时缓冲流体6040可通过注射器6041注入，穿过进入口641并进入入口604并作为中心层流传递到主通道601中。
基板601可由下述中的任一种构成：玻璃、硅酮、铝-钛-碳(AlTiC)、塑料、聚合物、陶瓷或金属，其中金属可由铁、镍、铬、铂、钨、铼中的任一种或其任何合金构成。在一个实施方式中，在基板611中形成入口、出口和通道包括以下步骤：(1)提供具有一个基本上平坦表面的基板611；(2)在所述平坦表面的顶部上形成蚀刻掩模；(3)用第一蚀刻方法蚀刻基板，该第一蚀刻方法包括：用流体化学物质的湿法蚀刻、用化学气体的干法蚀刻、等离子体增强的干法蚀刻、用离子等离子体的溅射蚀刻和离子束蚀刻(IBE)。在步骤(2)的形成蚀刻掩模中，蚀刻掩模可由光致抗蚀剂(PR)构成，其可包括在所述平坦表面上沉积或旋涂PR；通过光学或离子/电子辐射曝光入口、出口和通道的图案；在所述曝光之后使PR显影，其中具有所述图案的剩余PR用作蚀刻掩模。蚀刻掩模也可由硬掩模材料制成，该硬掩模材料在第一蚀刻方法下具有比基板材料更低的蚀刻速率，并且步骤(2)可包括：在所述平坦表面上沉积硬掩模层；在硬掩模层上沉积或旋涂PR层；所述PR通过光学或离子/电子辐射曝光入口、出口和通道的图案，在所述光学曝光之后使PR显影，其中具有所述图案的剩余PR用作所述硬掩模的蚀刻掩模；用第二蚀刻方法蚀刻硬掩模，该第二蚀刻方法包括以下任一种：用流体化学物质的湿法蚀刻、用化学气体的干法蚀刻、等离子体增强的干法蚀刻、用离子束的溅射蚀刻；移除剩余的PR层。第二蚀刻方法和第一蚀刻方法的类型可不同，或化学物质不同。
在另一个实施方式中，基板611中的入口、出口和通道可通过热压形成，该热压涉及使用具有入口、出口和通道的物理图案的加热的模板，以使基板611的部分熔化和变形以构造入口、出口和通道，然后冷却基板611并移除模板。在热压中，基板材料优选为塑料或聚合物。在又一实施方式中，基板611中的入口、出口和通道可通过压印形成，该压印涉及使用具有入口、出口和通道的物理图案的模板以压印到部分或完全熔化的基板611中，并且然后冷却基板611并最终移除模板，其中冷却的基板保持从入口、出口和通道的模板转移的图案。在压印中，基板材料优选为塑料或聚合物。在另一个实施方式中，入口、出口和通道通过注射成型在基板611中形成，其中熔化的基板611材料被注入模腔中，其中具有雕刻的入口、出口和通道的基板611主体由模腔限定。盖610可由类似于基板611的材料构成，并且盖610的进入口可如上述在基板611中形成入口、出口和通道那样类似地形成在盖610中。
图38C是图示通过PZT 614产生的超声振动在图38A的UFL 600通道601的两个侧壁之间产生的单个流体压力节点615的示意图。图38C是沿图38A的方向65，对于包括主通道601、基板611、盖610和附接至基板611底部的PZT换能器614的部分UFL 600的截面图。图38C显示在注入实体流体6020和缓冲流体6040之后，包含大实体612和小实体613的实体流体6020主要作为层流沿着通道601的边缘流动。将AC电压施加到PZT 614，其中AC电压的频率(Fp)优选地为与PZT谐振频率(Fr)匹配的频率。PZT 614以频率Fp对基板611产生超声波振动。所述超声波振动传递到包含在通道601中的流体。通道601具有定义为通道601的两个侧壁之间的正常距离的通道宽度625。在一个实施方式中，宽度625在100nm至1μm之间。在另一个实施方式中，宽度625在1μm至10μm之间。在又一实施方式中，宽度625在10μm至100μm之间。在又一实施方式中，宽度625在100μm至500μm之间。在又一实施方式中，宽度625在500μm至5mm之间。当通道宽度625是处于频率Fp的通道601内的流体中的超声模式的半波长或半波长的整数倍时，在通道601的两个侧壁之间可存在驻波，如虚线626所指示的。图38C显示当通道宽度625是处于频率Fp的流体超声模式的半波长时，其中沿着通道601的中心线在垂直于图38C的视图的通道长度方向上形成单个流体压力节点615。在另一个实施方式中，通道宽度625是处于频率Fp的流体超声模式的半波长的整数倍，其中整数大于1，然后可横跨宽度625形成所述整数个流体压力节点，其中每个节点是沿通道长度方向的线。如图38D中的箭头628所示，驻波626和压力节点615的存在对沿着通道601的侧壁的实体流体层流中的实体施加声力，并且使得大尺寸实体6070在流动通过通道601期间移动接近中心节点615。所述声力628具有下述特征：(1)具有从侧壁指向节点615的力方向的接近通道601侧壁的最大振幅；(2)节点615周围的最小力或接近零的力；(3)与实体的尺寸成线性比例；(4)是缓冲流体6040和实体的密度和压缩系数的函数。由于这些特征，伴随适当优化缓冲流体组成、缓冲流体6040层流速度和实体流体6020层流速度，可由于较大的声力作用在大实体612上而优化大实体612以优选地破坏层流屏障以进入缓冲层流，并集中在中心节点615周围。
图38D是图示图38C的流体声波使较大尺寸的实体612移动到通道601的中心周围的缓冲流体层流中的示意图。当通道601中的流体离开通道到达出口607和609时，图38A的通道601中心到出口607的子通道宽度651可远小于通道601的宽度625，因此仅允许在通道601中的中心流的大实体612作为大实体6070流体离开出口607。而较小的实体613主要作为小实体6090流体在接近侧壁的层流出口通道601通过侧通道308从出口609离开。
在一个实施方式中，PZT 614振动的频率Fp在100kHz至500Hz之间，在另一实施方式中在500kHz至1MHz之间，在又一实施方式中在1MHz至3MHz之间，在又一实施方式中在3MHz至10MHz之间，并且在又一实施方式中在10MHz至100MHz之间。在图38C和图38D中，PZT614也可附接至图38C和图38D中的盖610的顶部，并且来自PZT 614的超声振动从PZT 614通过盖610传递到通道601中的流体，或通过盖601传递到基板611，并且然后传递到通道601中的流体。
图39是图示了使用UFL来分离不同尺寸的生物实体的方法的示意图，其中UFL可为来自图38A或图40A的UFL 600、来自图41A至图43的UFL 620、630和640。顺序步骤701至705和706基本上类似于图38A、图38B、图38C和图38D中所描述的，只是步骤703和704涉及多个压力节点的可能性，如图41B和图42B中所示。可对大实体6070和小实体6090都进行步骤707实体分析，并且步骤707实体分析可包括如图53、图79、图80、图82和图83所述的在相应的UFL输出样品上的过程903、904、905、906、5824、5825、5826。例如通过如图44A至图45C、图47至图49所示的MAG装置，或通过如图54C所示的级联UFL过程，继续过程708。
图40A是类似于图38B的UFL 650的一部分的截面图。UFL 650与图38A中的UFL 600的俯视图相同，只是均匀的软磁层(“SML”)616沉积在UFL 650的基板611的顶部上，并且与基板611一起图案化以形成入口602和604、出口607和609以及通道601、603和608。SML 616可由铁(Fe)、钴(Co)和镍(Ni)中的至少一种元素构成。在一个实施方式中，SML 616厚度6164在10nm至100nm之间，在另一个实施方式中在100nm至1μm之间，在又一实施方式中在1μm至10μm之间，在又一实施方式中在10μm至100μm之间，在又一实施方式中在100μm至1mm之间，以及在又一实施方式中在1mm至3mm之间。SML层616在基板611上的沉积可通过以下任何方式进行：电镀、真空镀、等离子体-气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)。层616与基板611一起以形成入口602和604、出口607和609以及通道601、603和608的蚀刻可通过以下任何方式进行：干蚀刻、等离子体增强的干蚀刻、离子等离子体蚀刻和IBE。层616可为沿着通道601长度方向的连续层，并且形成为通道601的侧壁的一部分。
图40B与图38D类似，并且示出了大实体612通过声力628集中到压力节点615周围的通道601中心，并且小实体613主要保留在通道601侧壁周围的示意图。另外，在平面中施加磁场617并在SML层616中诱导磁化6162。对于作为通道601的侧壁的部分定位的SML层616，磁化6162产生局部磁场6163，其接近通道601侧壁具有最强磁场强度和磁场梯度。磁场6163可有助于维持磁性小实体(例如，在如图82和图83中所示的MAG分离之后作为阳性样品中的实体流体6020的部分的游离磁性标记SPL 2)保持在接近通道601侧壁的层流内并且从图38A的出口609输出。
图40C示出在将SML层616与基板611一起蚀刻之后，并且在盖610附接至基板611之前，可沉积钝化层6172覆盖SML层616和基板611的暴露表面，层6172可有助于隔离与SML层616的材料的流体反应。层6172可通过真空镀、电镀、PVD、ALD、CVD、分子束沉积(MBE)和类金刚石碳(DLC)沉积，优选地共形沉积在SML 616和基板611的蚀刻表面上。层6172可为以下元素中的任一种或多种的氧化物或氮化物或碳化物：Si、Ti、Ta、Fe、Al、W、Zr、Hf、V、Cu、Cr、Zn、Mg、Nb、Mo、Ni、Co、Fe、Ir、Mn、Ru、Pd和C。层6273可由下述中的至少一种构成：Si、Ti、Ta、Fe、Al、W、Zr、Hf、V、Cu、Cr、Zn、Mg、Nb、Mo、Ni、Co、Fe、Ir、Mn、Ru、Pd和C。层6273可为DLC层。在一个实施方式中，层6273的厚度可在1nm至10nm之间，在另一个实施方式中在10nm至100nm之间，在另一个实施方式中在100nm至10μm之间，并且在另一个实施方式中在10μm至100μm之间。
图41A是第二UFL实施方式UFL 620的俯视图，其与图38A相同，只是包括连接在图38A的入口604和较窄通道段601之间的主通道的较宽段6012。斜坡6016表示从较宽段6012到窄段601的过渡段6016。通道段6012和601沿着通道长度方向基本上是直的并且是线性的。过渡段6016可为主通道的一段，其中主通道包括通过过渡段6016连接至通道段601的通道段6012。过渡段6016用于将流体从较宽段6012汇集到较窄段601中。过渡段6016的通道壁可在过渡开始点处与较宽段6012的直壁相交。过渡段6016的通道壁可在过渡停止点处与较窄段601的直壁相交。在一个实施方式中，过渡段6016在过渡起始点和过渡停止点之间的通道形状可为如图41A所示的直斜坡。在另一个实施方式中，过渡段6016在过渡起始点和过渡停止点之间的通道形状可为弯曲，而该弯曲可与较宽段6012的通道壁和较窄段601的通道壁中的一个或两个相切。
图41B是UFL 620沿图41A中的方向66的横跨较宽段6012的截面图。较宽段6012具有通道宽度6252，其是如图38C所述的处于PZT 614工作频率Fp的通道段6012内的液体中的超声模式的全波长，并且实际上是如图38C和图41C中的通道601的通道宽度625的两倍。由于通道宽度6252等于处于Fp的超声模式的全波长，因此在通道段6012中可存在两个压力节点，其中来自超声模式的声力可将大实体612从通道壁实体层流移动并集中在两个节点中的每个处。
图41C是UFL 620沿图41A中的方向65的横跨较窄段601的截面图，其与图38D相同。在通道段6012中的流体流动通过过渡段6016到达通道段601之后，通道段601的单个压力节点迫使大实体612集中在通道段601中心，如图41C中那样。较宽段6012提供了大实体612与小实体613的第一级分离。在过渡段6016之后，由于从6252到625的通道宽度减小，中心缓冲层流和通道侧壁实体层流的流量增加到段6012中相同流的速度的约两倍。通道段601提供大实体与小实体的第二级分离，以及随着通道段601中增加的流量，与图38A的UFL 600相比，可增强来自出口607的6070流体输出中的大实体612的纯度以及来自出口609的6090流体输出中的小实体613的纯度。
图42A是第三UFL实施方式UFL 630的俯视图，其是来自图41A的UFL 620的进一步改进。图42A的每个方面都与图41A相同，只是当与图41A的UFL 620相比时，图42A的UFL 630包括附加侧通道6013，该附加侧通道6013从过渡段6016周围连接至侧通道608，或在另一个实施方式中直接连接至出口609，以将小实体613的侧壁层流从较宽段(或如图42B所示称为第一级段)6012直接转移到输出6090而不进入较窄段(或称为第二级段)601。通道段6012和601沿通道长度方向基本上是直的和线性的。在一个实施方式中，侧通道6013在与段6016相交的段6012的过渡起始点之前从第一级段6012连接。在另一个实施方式中，侧通道6013从与段6016相交的段6012的过渡起始点连接。在又一实施方式中，侧通道6013从与段6016相交的段6012的过渡起始点和与段601相交的段6012的过渡停止点之间的过渡段6016内部连接。在又一实施方式中，侧通道6013从与段601相交的段6012的过渡停止点连接。在又一实施方式中，侧部通道6013从与段601相交的段6012的过渡停止点之后的第二级段601连接。
图42B是UFL 630沿图42A中的方向66的横跨较宽段6012的截面图。图42B与图41B相同。
图42C是UFL 630沿图42A中的方向65的横跨较窄段601和侧通道6013的截面图。与图41C相比，从图42A的过渡段6016周围连接的侧通道6013主要包含或仅包含小实体613。当与图41C相比时，虽然图42C的通道601显示与图41C中类似的大实体612分离和集中到通道601中心压力节点，但是段601通道壁周围的小实体613的密度降低。由于前通道段601通过侧通道6013转移小实体，UFL 630可具有来自出口607的6070流体输出中的甚至更高纯度的大实体612，以及来自出口609的6090流体输出中的更高纯度的小实体613。
图43是具有多级UFL通道的第四UFL实施方式UFL 640的俯视图，其中沿着通道流动路径通道宽度顺序减小。图43示出在6070中增加大实体纯度和在6090中增加小实体纯度的进一步改进。图43示出在入口604和通道段6012之间添加了附加的较宽宽度段6014。6014的通道宽度可以是处于PZT频率Fp的流动通过UFL 640通道的液体的超声模式的半波长的三倍，其比段6012的通道宽度6252宽一半波长。6014的通道宽度也可比下一级通道段6012的通道宽度6252宽半波长的整数倍，其中所述整数大于1。通道段6014通过过渡段6017改变到减小的通道宽度段6012。侧通道6015从过渡段6017周围连接至侧通道6013或608，或直接连接至出口609，以将小实体613从段6014的通道侧壁层流转移而防止进入段6012，从而增加集中在段6012中的大实体的纯度。通道段6014、6012和601沿通道长度方向基本上是直的和线性的。
作为图43的进一步扩展，多级UFL 640可沿着UFL 640通道流动路径具有多个通道段，其中沿着通道流动路径的UFL通道的每个较早期段的通道宽度可比紧接的下一段通道宽度宽整数个处于PZT频率Fp的流体流中的超声模式的半波长，其中所述整数等于或大于1。在一个实施方式中，在流动离开UFL 640的出口之前的最终通道段优选具有等于所述半波长的通道宽度，但是在另一个实施方式中，也可具有等于整数个所述半波长的通道宽度，其中整数大于1。连接至相邻通道段之间的每个过渡区域的侧通道将小实体从接近较早通道壁的实体层流中的较早通道朝出口609转移，以减少进入紧接的下一级通道段的小实体的数量。
图44A至图65B图示了利用MAG和UFL装置将生物实体从实体流体分离的方法的各种实施方式。为了简化描述，在图中使用图38A的UFL 600和具有通道201的MAG 123用于说明。但是，非限制地并且在不损害性能的情况下，UFL 600可用图40A、图41A、图42A、图43的UFL 650、630、640替换，同时MAG 123可用如前面的图中所描述的MAG 121、122、124、124、125、126、127、128、129和相应的通道类型替换。
图44A图示了第一类样品处理方法，其中生物样品首先通过UFL 600，然后UFL 600的大实体输出6070通过适于MAG 123的通道201，其中第一类流动连接器801连接如图31的步骤401或图39的步骤708中的UFL 600大实体出口607和MAG入口流。为了UFL 600和MAG123装置的连续操作，UFL通道601的最佳流量和MAG通道201的最佳流量可不同。UFL通道601声力分离大实体和小实体的最佳流量由层流条件和大实体与小实体之间的分离效率来决定。MAG 123分离的最佳流量由通道201的长度和附着到实体的磁性标记上的磁场力来决定。从UFL 600出口607到MAG通道201入口的直接流体耦合流将迫使通过UFL 600通道和MAG通道201的流量相同，这可能对UFL 600和MAG 123中的任一个或两者的分离效率产生负面影响。有必要将通过UFL 600和MAG 123通道201的流体流解耦。流动连接器801用于将UFL600的流量和MAG 123的流量解耦。输出流体6070首先通过入口8011注入连接器801，并且连接器801中的流体通过出口8012输出为如步骤401/708中的流，进入MAG 123的通道201的入口。UFL 600和MAG 123通道201都可在它们各自的最佳流量下操作。在其中MAG 123通道201最佳流量大于UFL 600最佳流量的一个实施方式中，MAG 123从连接器801提取流体401/708比UFL 600将流体6070注入连接器801更快。可附接液位传感器100，以检测连接器801中剩余的液位。如果液位下降低于低阈值，则传感器100可发信号通知MAG 123暂停如步骤401/708中摄入的流，以等待连接器801内部液位增加到另一个较高液位，然后MAG 123可重新开始从连接器801提取如步骤401/708中的流体。在其中MAG 123通道201最佳流量小于UFL600最佳流量的另一实施方式中，MAG 123从连接器801提取如步骤401/708中的流体比UFL600将流体6070注入到连接器801中更慢。如果液位增加大于阈值，则传感器100可发信号通知UFL 600暂停流6070输出，以等待连接器801内部液位下降到另一个更低液位，然后UFL600可重新开始将流体6070输出到连接器801中。流动连接器801可为如图44A所示的设计，其中入口8011处于比出口8012更高的垂直位置，其中流6070进入连接器801并且由于重力而在801内部的出口8012处聚集。可选地，液体样品可首先通过UFL 600完全处理并储存在连接器801中。然后MAG 123从连接器801提取流体作为输入进入MAG 123通道201并完成来自连接器801的所有液体样品的处理。可将连接器801制造为封闭流体线的一部分，其中在流6070从UFL 600出口607到连接器801的入口8011，到出口8012，到如步骤401/708中的流，进入通道201的入口的路径期间，流体样品不暴露于空气，并且是无菌的。
图44B图示了图44A的第一类样品处理方法，其中使用第二类流动连接器802连接UFL 600大实体出口607和MAG 123通道201入口。如图44B所示的连接器802采用类似于小瓶的形式。流6070通过连接器802的短长度入口管8021进入连接器802，并且由于重力而滴落到连接器802的底部。通过长长度出口管8022将如步骤401/708中的流从连接器802底部的流体中提取到通道201的输入。液位传感器100可附接至连接器802，以检测连接器802内的液位。UFL 600和MAG 123都可在它们各自的最佳流量下操作，并且液位传感器100可用于以与图44A中所述相同的方法暂停UFL 600操作或MAG 123操作。可选地，液体样品可通过UFL600完全处理并储存在连接器802中。然后MAG 123从连接器803提取流体作为输入进入MAG123通道201中并完成来自连接器802的所有液体样品的处理。连接器802可制成类似于连接器801的封闭流体线的一部分。
图44C图示了图44A的第一类样品处理方法，其中使用第三类流动连接器803连接UFL 600大实体出口607和MAG 123通道201入口。如图44C所示的连接器803采用类似于流体袋或血袋的形式。流6070通过底部入口8031进入连接器803，由于重力从连接器803的底部填充连接器803。从连接器803底部的流体提取如步骤401/708中的流通过出口8032到通道201的输入。液位传感器100可附接至连接器803，以检测连接器803中的液位。UFL 600和MAG123可在它们各自的最佳流量下操作，并且液位传感器100可用于以与图44A中所述相同的方法暂停UFL 600操作或MAG 123操作。可选地，液体样品可通过UFL 600完全处理并储存在连接器803中。然后MAG 123从连接器801提取流体作为输入进入MAG 123通道201中并完成来自连接器803的所有液体样品的处理。连接器803可制成类似于连接器801的封闭流体线的一部分。
图45A图示了第二类样品处理方法，其中生物样品首先通过UFL 600，并且然后UFL600的小实体输出6090通过MAG 123，其中第一类流动连接器801连接UFL小实体6090出口609和MAG 123通道201入口。图45A与图44A在每个方面都相同，只是来自出口609的小实体流6090被注入到连接器801的入口8011中。
图45B图示了第二类样品处理方法，其中生物样品首先通过UFL 600，然后UFL 600的小实体输出6090通过MAG 123，其中第二类流动连接器802连接UFL小实体6090出口609和MAG 123通道201入口。图45B与图44B在每个方面都相同，只是来自出口609的小实体流6090被注入到连接器802的入口8021中。
图45C图示了第二类样品处理方法，其中生物样品首先通过UFL 600，并且然后UFL600的小实体输出6090通过MAG 123，其中第三类流动连接器803连接UFL小实体6090出口609和MAG 123通道201入口。图45C与图44C在每个方面都相同，只是来自出口609的小实体流6090被注入到连接器803的入口8031中。
图46A图示了第三类样品处理方法，其中生物样品首先通过MAG 123通道201，并且在图31的程序427或428之后，然后如图31的步骤408中，MAG 123通道201的输出作为实体流体6020通过UFL 600进入入口602，其中第一类流动连接器801连接MAG 123通道201出口和UFL 600实体流体6020入口602。在图46A中，来自MAG 123的输出可为不具有附着的SPL 2的阴性实体，或为由MAG 123磁场分离，并且如图31中所述的随后被解离并从通道201中冲掉的阳性实体。与图44A中类似，MAG 123和UFL 600各自可用它们各自的最佳流量操作。液位传感器100可附接至连接器801，以检测在连接器801中剩余的液位。液位传感器100的操作与图44A中类似，以检测连接器801中的流体，并且取决于MAG 123和UFL 600之间的流量差，可暂停MAG 123或UFL 600流，以将连接器801中的液位保持在低液位以上或高液位以下。可选地，液体样品可首先通过MAG 123完全处理并储存在连接器801中。然后UFL 600从连接器801中提取流体作为输入进入入口602并完成来自连接器801的所有液体样品的处理。连接器801可制成类似于图44A中的封闭流体线的一部分。
图46B与图46A在每个方面都相同，只是用连接器802替换连接器801，其中连接器802和附接的传感器100的操作与图44B所描述的相同。
图46C与图46A在每个方面都相同，只是用连接器803替换连接器801，其中连接器803和附接的传感器100的操作与图44C所描述的相同。
图47图示了第四类样品处理方法，其中生物样品首先通过多个UFL 600，然后来自UFL 600的输出流体(其可以是大实体6070或小实体6090)被输送到第四类流动连接器8010的入口8011中，并且从连接器8010的出口8012进入多个MAG 123的通道201的入口。图47在功能上类似于图44A和图45A。连接器8010在功能上也与连接器801相同，只是连接器8010的入口8011接受来自多个UFL 600的多个流体输出，并且连接器8010的出口8012输出到多个MAG 123的多个通道201的输入。
图48图示了第五类样品处理方法，其中生物样品首先通过多个UFL 600，然后来自UFL 600的输出流体(其可为大实体6070或小实体6090)被输送到第五类流动连接器8020的入口8021中，并且从连接器8020的出口8022进入多个MAG 123的通道201的入口。图48在功能上类似于图44B和图45B。连接器8020在功能上也与连接器802相同，只是连接器8020的入口8021接受来自多个UFL 600的多个流体输出，并且连接器8020的出口8022输出到多个MAG123的多个通道201的输入。
图49图示了第六类样品处理方法，其中生物样品首先通过多个UFL 600，然后来自UFL 600的输出流体(其可为大实体6070或小实体6090)被输送到第六类流动连接器8030的入口8031中，并且从连接器8030的出口8032进入多个MAG 123的通道201的入口。图49在功能上类似于图44C和图45C。连接器8030在功能上也与连接器803相同，只是连接器8030的入口8031接受来自多个UFL 600的多个流体输出，并且连接器8030的出口8032输出到多个MAG123的多个通道201的输入。
在图47、图48和图49的每个中，在一个实施方式中，通过多个UFL 600同时分开并处理相同的生物样品。在另一个实施方式中，每个UFL 600处理不同的生物样品。如图47、图48和图49中的虚线所示，来自每个UFL 600的输出(来自出口607的大实体6070流体或来自出口609的小实体流体)可单独地输入到图47的连接器8010的入口8011中，或进入图48的连接器8020的入口8021中，或进入图49的连接器8030的入口8031中，如图47、图48和图49每个中的实线6070/6090所示。分别从图47、图48和图49的出口8012、8022、8032，在步骤401或708之后，图47、图48或图49的每个MAG 123可将流体样品从相应的连接器8010、8020和8030提取到其相应的通道201中。图47、图48或图49的每个UFL 600和每个MAG 123可在其自己各自的最佳样品流量下操作，在相同的图中不同UFL 600之间的最佳样品流量可不同，并且不同MAG 123之间的最佳样品流量可不同。由于连接器8010、8020和8030的存在，图47、图48和图49中的每个中的不同UFL 600和MAG 123之间的流量干扰被最小化或消除。液位传感器100可附接至缓冲器8010、8020和8030，以检测流动连接器8010、8020和8030每个中剩余的液位。在检测流动连接器8010、8020和8030中的流体方面，液位传感器100的操作与图44A至图44C中类似，并且取决于每个图的MAG 123和UFL 600之间的流量差，可暂停一个或多个MAG 123的操作，或可暂停每个图的一个或多个UFL 600的操作，以将相应连接器8010、8020或8030中的液位保持在低液位阈值以上或高液位阈值以下。可选地，液体样品可首先通过所有UFL 600完全处理并储存在图47、图48和图49每个的相应连接器8010、8020或8030中。然后，MAG 123从每个图的相应连接器8010、8020或8030中提取流体，并完成对来自每个相应连接器8010、8020或8030的所有液体样品的处理。连接器8010、8020和8030可各自制成一组封闭流体线的一部分，该组封闭流体线可包括UFL 600、通道201和从UFL 600到每个连接器8010、8020、8030的连接以及从每个连接器8010、8020和8030到通道201的连接，类似于图44A至图44C中所描述的。
图50图示了第七类样品处理方法，其中生物样品首先通过多个MAG 123，然后将来自MAG 123通道201的输出流体输送到图47的流动连接器8010的入口8011中，并且从流动连接器8010出口8012进入多个UFL 600的实体流体入口602。
图51图示了第八类样品处理方法，其中生物样品首先通过多个MAG 123，然后将来自MAG 123通道201的输出流体输送到图48的流动连接器8020的入口8021中，并且从流动连接器8020出口8022进入多个UFL 600的实体流体入口602。
图52图示了第九类样品处理方法，其中生物样品首先通过多个MAG 123，然后将来自MAG 123通道201的输出流体输送到图49的流动连接器8030的入口8031中，并且从流动连接器8030的出口8032进入多个UFL 600的实体流体入口602中。
在图50、图51和图52的每个中，在一个实施方式中，通过多个MAG 123同时分开并处理相同的生物样品。在另一个实施方式中，每个MAG 123处理不同的生物样品。来自每个MAG 123的输出(程序427之后的阴性实体或程序428之后的阳性实体)可单独输入到图50的连接器8010的入口8011中，或输入到图51的连接器8020的入口8021中，或输入到图52的连接器8030的入口8031中，如图50、图51和图52每个中的实线427/428所示。分别从图50、图51和图52的出口8012、8022、8032，在步骤408之后，图50、图51或图52的每个UFL 600可将流体样品作为实体流体6020从相应的连接器8010、8020和8030提取到其相应的实体入口602。图50、图51和图52的每个UFL 600和每个MAG 123可在其各自的最佳样品流量下操作，在相同的图中不同UFL 600之间的最佳样品流量可不同，并且不同MAG 123之间的最佳样品流量可不同。由于连接器8010、8020和8030的存在，每个图50、图51和图52中的不同UFL 600和MAG123之间的流量干扰可被最小化或消除。液位传感器100可附接至流动连接器8010、8020和8030，以检测在每个流动连接器中剩余的液位。在检测流动连接器8010、8020和8030中的流体方面，液位传感器100的操作与图46A至图47C中类似，并且取决于每个图的MAG 123和UFL600之间的流量差，可暂停一个或多个MAG 123的操作，或可暂停每个图的一个或多个UFL600的操作，以将相应连接器8010、8020或8030中的液位保持在低液位阈值以上或高液位阈值以下。可选地，液体样品可首先通过所有MAG 123完全处理并储存在图50、图51和图52每个的相应连接器8010、8020或8030中。然后，UFL 600从每个图的相应连接器8010、8020或8030中提取流体，并完成对来自每个相应连接器8010、8020或8030的所有液体样品的处理。流动连接器8010、8020和8030可各自制成一组封闭流体线的一部分，该组封闭流体线可包括UFL 600、通道201和从通道201到每个连接器8010、8020、8030的连接以及从每个连接器8010、8020和8030到UFL 600的连接，类似于图46A至图46C中所描述的。
图53图示了第十类样品处理方法，其中生物样品在通过一个或多个UFL 600或MAG123之后，来自UFL 600和MAG 123的输出流体被输送到流动连接器8020或流动连接器8030的入口，并且从流动连接器8020和8030出口进入不同类型的细胞处理装置。类似于图51和图52，图53示出从MAG 123通道201输出的液体样品的示例(包括在程序427之后的阴性实体和在程序428之后的阳性实体)，可注入到连接器8020的入口8021或连接器8030的入口8031。可选地，类似于图48和图49，UFL 600的来自出口607的大实体输出6070或来自出口609的小实体输出6090也可注入到连接器8020的入口8021或连接器8030的入口8031。在样品流体通过UFL 600或MAG 123完全处理，并且注入并储存在连接器8020或连接器8030中之后，可进行如图31的步骤407和图39的步骤707中的实体分析，该实体分析通过将来自连接器8020或连接器8030的包含实体的样品流体传送到下述中的任一个来进行：细胞计数器903、细胞成像器904、流式细胞仪或分选器905以及DNA或RNA测序仪906。在细胞计数器903之后(如936中)，或在细胞成像器904之后(如946中)，或在流式细胞仪或分选器905之后(如956中)，可将实体进一步传送到DNA或RNA测序仪906。为了从连接器8020的出口8022或从连接器8030的出口8032传送样品流体，可使用加压室800以将连接器8020或连接器8030包含在内部，并将样品流体从连接器8020或连接器8030中压出成稳定且连续的流动流。室800可为内部充满加压空气的室。小瓶类型的连接器8020可具有对室800内部加压空气开放的另外的空气口8023，以有助于将样品流体推出连接器8020。虽然连接器8030可为柔性血袋形式，但是当在室800的加压空气下时，连接器8030将自动放气并使样品液体通过出口8032压出。为了避免回流到UFL 600或MAG 123通道201，可在从MAG 123通道201和UFL 600到连接器8020或连接器8030的输出线上施加关闭阀805。
图54A图示了第十一类样品处理方法，其中在磁性分离期间通过第一MAG 123通道201之后的生物样品可在程序427之后输出阴性实体流体，或在程序428之后输出阳性实体流体，进入第二MAG 123通道201的入口，如在继续过程的步骤408中的输入。图54A图示了多级MAG过程。
图54B图示了第十二类样品处理方法，其中在生物样品通过MAG 123以进行磁性分离之后，来自MAG 123通道201的输出流体(包含阴性实体或阳性实体)可通过T形连接器912转移到流913中。然后流913可被重新输入回到MAG 123的通道201的输入中，以通过T形连接器911进行另一轮的磁性分离。T形连接器911允许如步骤401中的初始流体样品输入，并将循环流913输入到通道201中。T形连接器912允许来自通道201的输出进入循环流913或来自MAG 123输出，如程序427和428中。在一个实施方式中，循环流913包含阴性实体，图54B中的重复磁性分离有助于在输出到427/428程序中之前实现阴性实体流中的所有磁性实体的完全耗尽。在另一个实施方式中，循环流913包含在解离后的阳性实体，如图54B中的重复过程有助于增加阳性磁性实体中的纯度，以允许洗掉通过非特异性结合可能在聚集体中的非磁性实体。图54B图示了使用相同的MAG 123作为多循环MAG过程。
图54C图示了第十三类样品处理方法，其中生物样品在通过第一UFL 600之后，作为多级UFL过程，来自第一UFL 600的输出流体(例如来自出口607的大实体6070流体或来自出口609的小实体6090流体)，可被传递到一个或多个后续UFL 600的实体流体入口602中。
图55A图示了用于如图46A所示的第三类样品处理方法的封闭和一次性流体线的第一实施方式，其中连接器801可用连接器802或连接器803替换而没有限制。输入线923可连接至样品液体容器。输入线924可连接至MAG缓冲容器。输入线923和输入线924通过T形连接器921连接至第一泵管504/505的入口，该第一泵管504/505可安装在蠕动泵中。第一泵管504/505出口连接至通道201，该通道201可用作MAG 123的一部分。通道201的输出连接至T形连接器922，该T形连接器922连接至输出线925和输出线926。输出线925可连接至MAG外样品容器并且输出线926连接至连接器801的入口。在一个实施方式中，输出线925可将阴性实体输出到所述MAG外样品容器，并且输出线926可将阳性实体输出到连接器801。在另一个实施方式中，输出线925可将阳性实体输出到所述MAG外样品容器，并且输出线926可将阴性实体输出到连接器801。连接器801出口连接至第二泵管504/505的输入线9271。然后，所述第二泵管504/505出口连接至UFL 600样品输入线6020。输入线9272可连接至UFL缓冲容器并连接至第三泵管504/505的入口。然后所述第三泵管504/505出口连接至UFL 600缓冲输入线6040。UFL 600大实体6070输出线可连接至大实体样品容器。UFL 600小实体6090输出线可连接至小实体样品容器。图55A图示了除了连接至外部容器的输入和输出线923、924、925、9272、6070和6090之外，从样品液体输入到线923，到样品输出到线925、6070、6090的整个流体路径，所有泵、MAG 123和其他流体线组件将在外部附接至图55A的线。因此，图55A的线是内部封闭的，适用于一次性目的的单次使用和无菌应用。
图55B图示了图55A的流体线连接至各种流体组件或与各种流体组件附接。输入线923连接至血袋形式的液体样品容器928。输入线924连接至缓冲容器929。阀935和936连接至线923和924，以控制来自袋928的样品液体或来自容器929的缓冲流体流动通过T形连接器921进入第一泵管道504/505。第一、第二和第三泵管504/505各自安装在蠕动泵500中。三个泵500操作以将样品流体或缓冲流体泵入MAG 123和UFL 600中。限流器509/510可附接至来自每个泵500的输出线(包括线201、6020、6040)，以减少来自泵500的流量脉动。通道线201安装到MAG 123中。输出线925连接至MAG外样品容器934。阀940附接至线925并且阀937附接至线926，该阀控制来自MAG 123的阴性实体或阳性实体通过T形连接器922进入容器934或连接器801。在MAG 123的退磁/解离过程期间，阀940和937都可关闭线925和926中的流。输入线9272可连接至UFL缓冲容器931。UFL输出线6070连接至大实体容器932，并且输出线6090连接至小实体933。可调节阀939和938可附接至线6070和6090，以调节6070和6090中的每条线中的流量，其进而控制通道中心缓冲流和通道边缘实体样品流的UFL通道中的层流速度。
图56A图示了用于如图46A所示的第三类样品处理方法的封闭和一次性流体线的第二实施方式。图56A与图55A相同，只是输出线925连接至MAG样品容器934，UFL输出线6070连接至大实体容器932，并且UFL输出线6090附接至小实体容器933。图56A图示了血袋形式的容器934、932、933。袋932、933、934作为图56A的封闭线的一部分可为一次性的并且可使其是无菌的，并且也可在图31的步骤407和408或图39的步骤707和708的分离过程之后与线分离。
图56B描述了相同的过程：与图55B中相同，分别将样品容器928、缓冲容器929、缓冲容器931连接至线923、924和9272。容器928、929、931为血袋形式。还与图55B中描述的相同，三个泵管504/505安装在三个蠕动泵500中，阀935、936、940、937、939、938各自附接至相应的线，并且与图55B中相同，限流器509/510可附接在每个泵500的输出线处。
图57A图示了用于如图44A所示的第一类样品处理方法的封闭和一次性流体线的实施方式，其中连接器801可用连接器802或连接器803替换而没有限制。输入线9271可连接至UFL样品液体容器，并且还连接至第一泵管504/505的入口，该第一泵管504/505进一步连接至UFL 600的实体输入线6020。输入线9272可连接至UFL缓冲容器，并且还连接至第二泵管504/505的入口，该第二泵管504/505进一步连接至UFL 600的缓冲输入线6040。UFL 600大实体输出线6070连接至连接器801的入口。UFL 600小实体输出线6090可连接至小实体容器。连接器801的出口连接至MAG样品输入线923。MAG缓冲器输入线924可连接至MAG缓冲容器。输入线923和924通过T形连接器921连接至第三泵管504/505的入口。第三泵管504/505出口连接至通道201，该通道201可用作MAG 123的一部分。通道201的输出连接至T形连接器922，该T形连接器922连接至输出线925和输出线926。输出线925和926可各自连接至MAG外样品容器。在一个实施方式中，输出线925可将阴性实体输出到第一MAG外样品容器，并且输出线926可将阳性实体输出到第二MAG外样品容器。图57A图示除了连接至外部容器的输入和输出线9271、9272、924、6090、925和926之外，从UFL样品和UFL缓冲输入线9271和9272到样品输出线6090、925和926的整个流体路径，所有泵，MAG 123和其他流体线组件将从外部附接至图57A的线。因此，图57A的线是内部封闭的，适用于一次性目的的单次使用和无菌应用。
图57B图示了图57A的流体线连接至各种流体组件或与各种流体组件附接。第一、第二和第三泵管504/505各自安装到蠕动泵500中。三个泵500操作以将样品流体或缓冲流体泵入MAG 123和UFL 600中。限流器509/510可附接至来自每个泵500的输出线(包括线201、6020、6040)，以减少来自泵500的流量脉动。输入线9271连接至血袋形式的液体样品容器928。输入线9272连接至也是血袋形式的UFL缓冲容器931。UFL输出线6090连接至血袋形式的小实体容器933。可调节阀939和938可附接至线6070和6090，以调节6070和6090的每条线内的流量，其进而控制通道中心缓冲流和通道边缘实体样品流的UFL 600通道中的层流速度。输入线924连接至MAG缓冲容器929。阀935和936附接至线923和924，以控制来自连接器801的样品液体或来自容器929的缓冲流体流动通过T形连接器921进入第三泵管504/505。通道线201安装在MAG 123中。输出线925连接至第一MAG外样品容器934。输出线926连接至第二MAG外样品容器9342。阀940附接至线925，并且阀937附接至线926，该阀控制来自MAG 123的阴性实体和阳性实体通过T形连接器922进入容器934或容器9342。在MAG 123的退磁/解离过程期间，阀940和937都可关闭线925和926中的流。
图58A图示了用于如图45A所示的第二类样品处理方法的封闭和一次性流体线的实施方式。图58A与图57A在每个方面都相同，只是UFL 600小实体输出线6090连接至连接器801的入口而不是如图57A中的输出线6070。图58A的大实体输出线6070可连接至大实体容器。
图58B图示了图58A的流体线连接至各种流体组件或与各种流体组件附接。图58B与图57B在每个方面都相同，只是UFL 600小实体输出线6090连接至连接器801的入口而不是如图57B中的输出线6070。图58B的大实体输出线6070连接至血袋形式的大实体容器932。
图59A图示了用于通过单个MAG进行样品处理的封闭和一次性流体线的实施方式。输入线923可连接至样品液体容器。输入线924可连接至MAG缓冲容器。输入线923和输入线924通过T形连接器921连接至泵管504/505的入口，该泵管504/505可安装到蠕动泵中。泵管504/505出口连接至通道201，该通道201可用作MAG 123的一部分。通道201的输出连接至T形连接器922，该T形连接器922连接至输出线925和输出线926。输出线925和926可各自连接至MAG外样品容器。
图59B图示了图59A的流体线连接至各种流体组件或与各种流体组件附接。输入线923连接至液体样品容器928。输入线924连接至缓冲容器929。阀935和936附接至线923和924，以控制来自袋928的样品液体或来自容器929的缓冲流体流动通过T形连接器921进入第一泵管504/505。泵管504/505安装到蠕动泵500中。泵500操作以将样品流体或缓冲流体泵入MAG 123中。限流器509/510可附接至来自泵500的输出线201以减少来自泵500的流量脉动。通道线201安装到MAG 123中。输出线925连接至MAG外样品容器934。输出线926连接至MAG外样品容器9342。阀940附接至线925，并且阀937附接至线926，该阀控制来自MAG 123的阴性实体和阳性实体进入容器934或容器9342。在MAG 123的退磁/解离过程期间，阀940和937都可关闭线925和926中的流。图59B示出容器928、929、934和9342可为血袋的形式，但也可为小瓶或瓶子的其他物理形式。
图60A图示了用于通过单个UFL 600进行样品处理的封闭和一次性流体线的实施方式。输入线9271可连接至UFL样品液体容器，并且还连接至第一泵管504/505的入口，该第一泵管504/505进一步连接至UFL 600的实体输入线6020。输入线9272可连接至UFL缓冲容器，并且还连接至第二泵管504/505的入口，该第二泵管504/505进一步连接至UFL 600的缓冲输入线6040。UFL 600大实体输出线6070可连接至大实体容器。UFL 600小实体输出线6090可连接至小实体容器。
图60B图示了图60A的流体线连接至各种流体组件或与各种流体组件附接。第一和第二泵管504/505各自安装到蠕动泵500中。两个泵500操作以将样品流体和缓冲流体泵入UFL 600中。限流器509/510可附接至来自每个泵500的输出线(包括线6020和6040)，以减少来自泵500的流量脉动。输入线9271连接至液体样品容器928。输入线9272连接至UFL缓冲容器931。UFL输出线6070连接至大实体容器932。UFL输出线6090连接至小实体容器933。可调节阀939和938可附接至线6070和6090，以调节6070和6090的每条线中的流量，其进而控制通道中心缓冲流和通道边缘实体样品流的UFL 600通道中的层流速度。图60B示出了容器928、931、932和933可为血袋的形式，但也可为小瓶或瓶子的其他物理形式，而没有限制。
图61A图示了在输入样品袋上使用加压室800来替换图56B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。在图61A中，图56B的泵500、泵管504/505和限流器509/510可被移除。通道201直接连接至T形连接器921。连接器801用连接器803袋替换。UFL实体液体线6020连接至连接器803。样品液体袋928、MAG缓冲袋929、连接器803袋和UFL缓冲袋931各自封闭在压力室800中。压力室800可通过增加室介质(例如空气或其他流体)的压力来操作，其中封闭在室中的袋浸没在室介质中。随着室介质压力的增加，袋中包含的液体可以被压出袋并进入流体线。图61A操作可能需要单独的MAG 123和UFL 600操作。在第一阶段，附接至线6020的阀941关闭。封闭袋803和931的室800中的压力被释放。增加封闭袋928和929的室800中的压力，以迫使样品流体或缓冲流体进入通道201以开始MAG 123分离。在MAG 123分离并且袋928中的样品流体耗尽之后，袋934和连接器803各自在MAG分离之后充满来自MAG 123的输出样品。然后，在第二阶段，阀937关闭，并且阀941打开。连接器803和袋931周围的室800的压力增加，以迫使连接器803的样品和931中的缓冲流体流入UFL 600以开始UFL分离。在连接器803中的样品耗尽并且UFL 600分离完成后，袋932和933包含来自UFL输出的大实体和小实体。连接器803可由图52的具有空气口8023的连接器8020替换。
图61B图示了在输出样品袋上使用真空室806来替换图56B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。图61B与图61A相同，只是压力室800被移除。袋934、932、933和连接器803各自封闭在真空室806中。真空室806可通过增加每个室806内的真空度来操作，其中由于流体线压力大于真空压力，流体从连接至袋的流体线的被迫使进入封闭在室中的袋中。图61B操作也可能需要单独的MAG 123和UFL 600操作。在第一阶段，附接至线6020的阀941关闭。封闭袋932和933的室806中的真空被释放。增加封闭袋934和803的室806中的真空，以迫使样品流体或缓冲流体进入通道201，以开始MAG 123分离。在MAG 123分离并且袋928中的样品流体耗尽之后，袋934和连接器803各自在MAG分离之后填充以来自MAG 123的输出样品。然后，在第二阶段，阀937关闭，并且阀941打开。连接器803周围的室806中的真空被释放。增加封闭袋932和933的室806中的真空以迫使连接器803的样品和931中的缓冲流体流入UFL 600以开始UFL分离。在连接器803中的样品耗尽并且UFL 600分离完成后，袋932和933包含来自UFL输出的大实体和小实体。连接器803可由图52的具有空气口8023的连接器8020替换。
图62A图示了在输入样品袋上使用加压室800来替换图57B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。在62A中，图57B的泵500、泵管504/505和限流器509/510被移除。通道201直接连接至T形连接器921。连接器801用连接器803袋替换。MAG样品线923连接至连接器803。样品液体袋928、MAG缓冲袋929、连接器803袋和UFL缓冲袋931各自封闭在压力室800中。图62A可将UFL 600和MAG 123操作分开。在第一阶段，附接至线923的阀935关闭。封闭袋803的室800中的压力被释放。增加封闭袋928和931的室800中的压力，以迫使样品流体和UFL缓冲流体进入UFL 600入口以开始UFL 600分离。在UFL 600分离并且袋928中的样品流体耗尽之后，袋933包含小实体流体，并且连接器803包含来自UFL 600分离的大实体流体。然后，在第二阶段，阀939关闭，并且阀935打开。连接器803和袋929周围的室800的压力增加，以迫使连接器803中的大实体流体样品或929中的MAG缓冲流体流入MAG 123的通道201，以开始MAG123分离。在连接器803中的样品耗尽并且MAG 123分离完成后，袋934和9342包含来自MAG123通道201输出的阳性样品和阴性样品。连接器803可由图52的连接器8020替换。
图62B图示了在输出样品袋上使用真空室806来替换图57B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。图62B与图62A相同，只是压力室800被移除。袋934、9342、933和连接器803各自封闭在真空室806中。图62B操作可将MAG 123和UFL 600操作分开。在第一阶段，附接至线923的阀935关闭。增加封闭袋933和803的室806中的真空，以迫使样品流体和UFL缓冲流体进入UFL 600的入口以开始UFL 600分离。在UFL 600分离并且袋928中的样品流体耗尽之后，袋933包含小实体流体，并且连接器803包含来自UFL 600分离的大实体流体。然后，在第二阶段，阀938和939关闭，并且阀923打开。连接器803周围的室806中的真空被释放。增加封闭袋934和9342的室806中的真空，以迫使连接器803大实体样品或929中的MAG缓冲流体流入MAG 123的通道201以开始MAG 123分离。在连接器803中的样品耗尽并且MAG 123分离完成后，袋934和9342包含来自MAG 123通道201输出的阳性样品和阴性样品。连接器803可由图52的连接器8020替换。
图63A图示了在输入样品袋上使用加压室800来替换图58B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。图63A与图62A在流体线布置和具有室800的UFL 600和MAG 123的操作方面相同，只是UFL大实体输出6070连接至血袋形式的大实体容器932，并且小实体输出6090连接至连接器803。
图63B图示了在输出样品袋上使用真空室806来替换图58B的蠕动泵，以驱动流体通过流体线。图63A与图62B在流体线布置和具有室806的UFL 600和MAG 123的操作方面相同，只是UFL大实体输出6070连接至血袋形式的大实体容器932，其中封闭在真空室806中的小实体容器932替换图62B的容器933，并且小实体输出6090连接至连接器803。
图64A图示了在输入样品袋928和929上使用加压室800来替换图59B的蠕动泵，以驱动流体通过MAG 123的通道201。在图64A中，图59B的泵500、泵管504/505和限流器509/510被移除。通道201直接连接至T形连接器921。样品液体袋928和MAG缓冲袋929各自封闭在压力室800中。封闭袋928和929的室800中的压力增加，以迫使样品流体或缓冲流体进入通道201，以开始MAG 123分离。在MAG 123分离并且袋928中的样品流体耗尽之后，袋934和袋9342在MAG分离之后各自充满来自MAG 123的阴性实体或阳性实体。
图64B图示了在输出样品袋934和9342上使用真空室806来替换图59B的蠕动泵，以驱动流体通过MAG 123的通道201。图64B与图64A相同，只是压力室800被移除。输出样品袋934和9342各自封闭在真空室806中。增加封闭袋934和9342的室806中的真空，以迫使来自袋928的实体样品或来自袋929的MAG缓冲流体流入MAG 123的通道201，以开始MAG 123分离。在袋928中的样品耗尽并且MAG 123分离完成后，袋934和9342包含来自MAG 123通道201输出的阳性样品和阴性样品。
图65A图示了在样品液体袋928和UFL缓冲袋931上使用加压室800来替换图60B的蠕动泵，以驱动流体通过UFL 600。在图65A中，图60B的泵500、泵管504/505和限流器509/510被移除。样品液体袋928和UFL缓冲袋931各自封闭在压力室800中。增加封闭袋928和931的室800中的压力，以迫使样品流体和UFL缓冲流体进入UFL 600入口以开始UFL 600分离。在UFL 600分离之后，袋928中的样品流体被耗尽，袋932包含大实体流体并且袋933包含小实体流体。
图65B图示了在输出样品袋932和933上使用真空室906来替换图60B的蠕动泵，以驱动流体通过UFL 600。图65B与图65A相同，只是压力室800被移除。输出样品袋932和933各自封闭在真空室806中。增加封闭袋932和933的室806中的真空，以迫使来自袋928的样品液体和来自袋931的UFL缓冲流体流动通过UFL 600以开始UFL分离。在袋928中的样品耗尽并且UFL 600分离完成后，袋932包含大实体流体并且袋933包含小实体流体。
如图55A至图65B所描述的在包括一个UFL 600和一个MAG 123的封闭流体线上的结构、组件和方法可应用于图47至图52，而没有限制，其中可通过在图47至图52的每个UFL600和MAG 123上复制来自图55A至图65B的单个UFL 600和单个MAG 123上的组件来实现包括多个MAG 123和多个UFL 600的封闭流体线。
图66至图88图示了利用MAG和UFL装置将生物实体从各种生物样品分离的过程流的实施方式。为了简化描述，在这些图中使用术语UFL和MAG来进行说明。但是，非限制地并且在不损害性能的情况下，UFL可为图40A、图41A、图42A、图43的UFL 600、650、620、630、640中的任一个，而MAG可为MAG 121、122、123、124、125、126、127、128、129中的任一个，其具有如先前附图中所描述的相应通道类型。如果图66至图88中的组件或结构与先前附图具有相同的名称，则其表示与先前附图中相同的组件或相同的结构。
图66图示了使用UFL和MAG从外周血分离生物实体的第一过程流的实施方式。在步骤5801中，从患者或受试者收集外周血样品；在步骤5802中，可对所述外周血样品进行红细胞裂解，其中在另一个实施方式中可跳过步骤5802；在步骤5803中，将来自步骤5802或直接来自步骤5801的所述血液样品注入UFL实体流体入口602，同时将UFL缓冲流体注入出口604；在步骤504中，设置附接至UFL的PZT的频率和振动强度，以在UFL流体中产生驻波和压力节点；在步骤5805中，UFL出口607输出包含大尺寸实体或细胞的靶样品；在步骤5806中，将与抗体或配体杂交的磁性标记添加到来自步骤5805的靶样品中，该抗体或配体特异性结合靶细胞或靶实体上的表面抗原或受体；在步骤5807中，孵育来自步骤5806的靶样品，以形成与靶细胞或靶实体结合的磁性标记；在步骤5808中，来自步骤5807的靶样品流动通过磁性分离位置的MAG通道，其中在步骤5808期间，可如5815中那样运送阴性MAG样品以在步骤5813中收集；在步骤5809中，与磁性标签结合的靶细胞或靶实体通过MAG在MAG通道内分离；在步骤5810中，在步骤5809之后，缓冲流体可流动通过MAG通道，以洗掉残留的没有磁性标记的非靶实体，洗掉的流体可如5816中那样被运送以在步骤5813中作为阴性MAG样品被收集，其中在另一个实施方式中可跳过步骤5810；在步骤5811中，在步骤5810之后或直接在步骤5809之后，MAG通道中的分离的实体聚集体可解离为分离的细胞或实体；在步骤5812中，缓冲流体流动通过MAG通道，以洗掉MAG通道中的解离的细胞和实体，如5817所示，该解离的细胞和实体可在步骤5814中作为阳性MAG样品被收集。
图66的外周血样品也可为其他体液，包括但不限于：唾液、泪液、粘液、尿液、来自身体各种器官的分泌物。
图67图示了使用MAG从外周血分离生物实体的第二过程流的实施方式。图67的每个其他方面都与图66相同，只是在图67中在步骤5802和步骤5806之间移除了图66的步骤5803、步骤5804和步骤5805。而在图67中，将来自步骤5802的血液样品或直接来自步骤5801的血液样品在步骤6201中离心，以提取包含白细胞的靶样品。然后将来自步骤6201的靶样品传送到步骤5806，从步骤5806图67的流程与图66中相同。
图68图示了使用MAG从外周血分离生物实体的第三过程流的实施方式。图68的每个其他方面都与图66相同，只是在图68中在步骤5802和步骤5806之间移除了图66的步骤5803、步骤5804和步骤5805。而在图68中，如在步骤6301(其与图66的步骤5801相同)中从患者或受试者收集的外周血样品被视为靶样品。来自步骤6301之后红细胞裂解之后的步骤5802或直接来自步骤6301的靶样品，然后被传送到步骤5806。从步骤5806，图68的流程与图66中相同。
图69图示了使用MAG从外周血分离生物实体的第四过程流的实施方式。图69的每个其他方面都与图66相同，只是在图69中在步骤5806之前移除了图66的步骤5801、步骤5802、步骤5803、步骤5804和步骤5805。而在图69中，在从患者或受试者收集的外周血样品的血液分离术后收集靶样品。然后将来自步骤6401的靶样品传送到步骤5806。从步骤5806，图69的流程与图66中相同。
图70图示了使用UFL和MAG从组织样品分离生物实体的第五过程流的实施方式。图70的每个其他方面都与图66相同，只是在图70中在步骤5804之前移除了步骤5801、步骤5802和步骤5803。在图70中，在步骤6501中收集组织样品。在步骤6502中，将来自步骤6501的组织样品在流体基质中解离。在步骤6503中，将步骤6502的解离的组织流体通过入口602注入UFL通道，并通过入口604注入UFL缓冲流体。从步骤5804，图70的流程与图66中的相同。图70的组织样品可包括下述中的任一种：人体组织抽吸物、人体器官组织抽吸物、骨髓、动物体或器官组织抽吸物。图70的靶细胞或靶实体可为罕见的疾病细胞，例如癌细胞，或微生物，例如细菌。
图71图示了使用MAG从组织样品分离生物实体的第六过程流的实施方式。图71的每个其他方面都与图70相同，只是在图71中在步骤5806之前移除了步骤6503、步骤5804和步骤5805。在图71中，来自步骤6501的组织样品在步骤6502中在流体基质中解离以形成靶样品，并在步骤5806中继续处理。从步骤5806，图71的流程与图70中的相同。
图72图示了使用UFL和MAG从表面拭子样品分离生物实体的第七过程流的实施方式。图72的每个其他方面都与图66相同，只是在图72中在步骤5804之前移除了步骤5801、步骤5802和步骤5803。在图72中，在步骤6701中通过拭子收集表面实体。在步骤6702中，将在拭子上收集的表面实体溶于流体基质中。在步骤6703中，将来自步骤6702的具有溶解的表面实体的流体基质通过入口602注入UFL通道，并且通过入口604注入UFL缓冲流体。从步骤5804，图72的流程与图66中的相同。图72的表面实体可通过来自包括下述任一种的对象的拭子收集：人体、唾液、体液、人体排泄物、动物、植物、土壤、空气、水和商品。图72的靶细胞或靶实体可包括来自人体或动物体或植物的细胞，或包括微生物，例如细菌、霉菌或孢子。
图73图示了使用MAG从表面拭子样品分离生物实体的第八过程流的实施方式。图73的每个其他方面都与图72相同，只是在图73中在步骤5806之前移除了步骤6703、步骤5804和步骤5805。在图73中，在步骤6701中在拭子上收集的表面实体在步骤6702中溶于流体基质中以形成靶样品，并在步骤5806中继续处理。从步骤5806，图73的流程与图72中相同。
图74图示了使用UFL和MAG从固体样品分离生物实体的第九过程流的实施方式。图74的每个其他方面都与图66相同，只是在图74中在步骤5804之前移除了步骤5801、步骤5802和步骤5803。在图74中，在步骤6901中收集固体样品。在步骤6902中，将来自步骤6901的固体样品在流体基质中解离。在步骤6903中，将步骤6902的解离的固体样品流体通过入口602注入UFL通道，并通过入口604注入UFL缓冲流体。从步骤5804，图74的流程与图66中的相同。图70的组织样品可包括下述中的任一种：人、动物或植物产生的固体生物产物或废物、粉末和土壤。图74的靶细胞或靶实体可包括来自人体或动物体或植物的细胞，或包括微生物，例如细菌、霉菌或孢子。
图75图示了使用MAG从固体样品分离生物实体的第十过程流的实施方式。图75的每个其他方面都与图74相同，只是在图75中在步骤5806之前移除了步骤6903、步骤5804和步骤5805。在图75中，来自步骤6901的固体样品在步骤6902中在流体基质中解离以形成靶样品，并且继续在步骤5806中处理靶样品。从步骤5806，图75中的流程与图74中的相同。
图76A图示了将磁性和荧光标记两者添加到流体样品中用于特异性结合靶细胞或靶实体。图76A示出图66至图75的步骤5806可修改为步骤58061，其中除了磁性标记之外，也可在来自步骤5805的靶样品中添加与抗体或配体杂交的荧光标记，该抗体或配体与靶细胞或靶实体上的表面抗原或受体特异性结合。
然后，图76B图示了图66至图75的孵育步骤5807也可修改为步骤58071，其包括同时孵育磁性和荧光标记两者，以形成与靶细胞或靶实体的特异性结合。磁性标记和荧光标记在相同靶细胞或靶实体上的结合位点可以是不同的。
步骤5806和步骤58061可在包括先前图的801、802、803、8010、8020、8030中的任一个的流动连接器中实现，其中流动连接器可包含预先填充的液体溶液中的或干粉形式的杂交磁性标记和荧光标记。步骤5807和步骤58071也可在所述流动连接器中发生，其中所述流动连接器也可位于温度控制室中以控制孵育速度和质量。在另一个实施方式中，所述流动连接器可具有附接或嵌入的温度控制电路，以控制流动连接器中的孵育。
图77A图示了在通过MAG磁性分离之前，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记的过程。图77A示出对于图66至图75中的每个，在步骤5807和步骤5808之间可增加步骤5818和步骤5819。在步骤5807中孵育靶样品之后，在步骤5818中，可通过入口602将靶样品注入第二UFL，并且可通过入口604将缓冲流体注入第二UFL中。在步骤5819中，第二UFL从出口607输出包含大实体的靶样品，并且从第二UFL出口609输出未结合的游离磁性标记。然后在步骤5808中，来自第二UFL出口607的包含大实体的靶样品通过MAG通道进行磁性分离。步骤5819中的靶样品可包含与磁性标记结合的细胞10/30或实体。在步骤5819中设想存在具有附接的PZT的第二UFL，该PZT以指定的超声振动幅度和频率操作以在第二UFL通道流体中产生驻波。
图77B图示了在通过MAG磁性分离之后，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记的过程。图77B示出对于图66至图75中的每个，可在步骤5812和步骤5814之间增加步骤5820和步骤5821，替换路径5817。在MAG通道内的磁性聚集体解离并且如步骤5812中将阳性MAG样品实体从MAG通道冲掉之后，冲掉的阳性MAG样品可通过入口602注入第三UFL，并且缓冲流体可通过入口604注入第三UFL。在步骤5821中，第三UFL从出口607输出包含大实体的阳性MAG样品，并且未结合的游离磁性标记从第三UFL出口609输出。然后在步骤5814中，可收集具有减少或耗尽的游离磁性标记的阳性MAG样品。在步骤5821中设想存在具有附接的PZT的第三UFL，该PZT以指定的超声振动幅度和频率操作以在第三UFL通道流体中产生驻波。
图78A图示了在通过MAG磁性分离之前，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记和游离荧光标记的过程。图78A与图77A类似，其中用图76B的步骤58071替换了图77A的步骤5807，并且用步骤58191替换了步骤5819。在如图76A的步骤58061将磁性标记和荧光标记添加到靶样品中之后，与图76B中相同，在步骤58071中孵育靶样品，以形成与靶细胞或靶实体结合的磁性标记和荧光标记。在步骤5818中，可通过入口602将靶样品注入第二UFL，并且可通过入口604将缓冲流体注入第二UFL。在步骤58191中，第二UFL从出口607输出包含大实体的靶样品，并且未结合的游离磁性标记和游离荧光标记从第二UFL出口609输出。然后在步骤5808中，使来自第二UFL出口607的包含大实体的靶样品流动通过MAG通道用于磁性分离。步骤58191中的靶样品可包含与磁性和荧光标记结合的细胞30或实体。在步骤58191中设想存在具有附接的PZT的第二UFL，该PZT以指定的超声振动幅度和频率操作，以在第二UFL通道流体中产生驻波。
图78B图示在通过MAG磁性分离之后，通过UFL从样品流体中移除未结合的游离磁性标记和游离荧光标记的过程。图78B与图77B类似，用步骤58211替换了图77A的步骤5821。图78B的步骤5812和步骤5820中分离的实体可包含：与磁性和荧光标记结合的细胞30或实体、由于在磁性分离期间与MAG通道中的聚集体非特异性结合产生的未结合的游离磁性标记以及少量未结合的游离荧光标记。在步骤58212中，第三UFL从出口607输出包含大实体的阳性MAG样品，并且从第三UFL出口609输出未结合的游离磁性和游离光学标记。然后在步骤5814中，可收集具有减少或耗尽的游离磁性标记和游离荧光标记的阳性MAG样品。在步骤58212中设想存在具有附接的PZT的第三UFL，该第三UFL以指定的超声振动幅度和频率操作，以在第三UFL通道流体中产生驻波。
图79图示了如图31的步骤408中的MAG分离之后的阴性MAG样品的继续过程，通过UFL移除小实体并将大实体传递到各种细胞处理装置和程序中。步骤5813与图66至图75中相同，其中在MAG分离靶样品期间收集阴性MAG样品。在步骤5822中，将步骤5813的阴性MAG样品注入第四UFL入口602，并将UFL缓冲流体注入第四UFL的入口604。在步骤5823中，第四UFL从出口607输出包含大实体的阴性MAG样品，并且从大实体移除小尺寸实体并从第四UFL出口609输出，设想存在附接至第四UFL并且以指定的超声振动幅度和频率操作以在第四UFL中产生驻波的PZT。最后，可传送来自第四UFL的出口607的包含大实体的阴性MAG样品以通过下述中任一种进行分析：细胞计数器903、细胞成像器904、流式细胞仪或分选器905、DNA/RNA测序仪906。可选地，来自细胞计数器903的输出、来自细胞成像器904的输出或来自流式细胞仪或分选器905的输出可进一步传送以由DNA/RNA测序仪906处理，如分别通过路径936、946和956所指示的。来自步骤5823中的第四UFL的出口607的包含大实体的阴性MAG样品也可被传送到细胞遗传修饰和细胞扩增过程5824中。在DNA/RNA测序仪906中的DNA/RNA测序之前，可对从步骤5823的第四UFL的出口607的大尺寸实体的细胞裂解获得的DNA/RNA样品进行聚合酶链式反应(PCR)程序，其中PCR可靶向一个或多个靶DNA/RNA序列并且扩增DNA/RNA样品中的靶DNA/RNA序列的数目。
图80图示了如图31的步骤408中的MAG分离之后，阴性MAG样品的继续过程，通过UFL检索小实体并将小实体传递到各种分子或小实体处理装置中。在图66至图75的步骤5813(其中在MAG分离靶样品期间收集阴性MAG样品)之后，在步骤5822中，将步骤5813的阴性MAG样品注入第四UFL入口602，并且将UFL缓冲流体注入第四UFL的入口604。在步骤5825中，第四UFL从出口607输出包含大实体的阴性MAG样品，并且从第四UFL出口609输出包括DNA、RNA、分子和其他小颗粒的小尺寸实体，设想存在附接至第四UFL并且以指定的超声振动幅度和频率操作，以在第四UFL中产生驻波的PZT。最后，可传送来自第四UFL的出口609的小尺寸实体以通过下述中任一个进行分析：颗粒计数器5835、颗粒成像器5836、流式细胞仪或分选器905、DNA/RNA测序仪906。可选地，来自颗粒计数器5835的输出，或来自颗粒成像器5836的输出，或来自流式细胞仪或分选器905的输出可进一步传送以由DNA/RNA测序仪906处理，如分别由路径5827、5828和956所指示的。DNA/RNA测序仪906可包含在DNA/RNA测序之前，对来自步骤5825的第四UFL的出口609的小尺寸实体的PCR步骤，其中PCR可靶向一个或多个特定DNA/RNA序列，以扩增数量。
图81图示了如图31的步骤407中的进入各种分析装置的MAG分离之后的阴性MAG样品的实体分析。在图66至图75的步骤5813(其中在MAG分离靶样品期间收集阴性MAG样品)之后，收集的阴性MAG样品可被传送以通过下述中任一个进行分析：细胞计数器903、细胞成像器904、流式细胞仪或分选器905、颗粒计数器5835、颗粒成像器5836、DNA/RNA测序仪906。可选地，可进一步传送来自细胞计数器903的输出，或来自细胞成像器904的输出，或来自流式细胞仪或分选器905的输出，或来自颗粒计数器5835的输出，或来自颗粒成像器5836的输出以通过DNA/RNA测序仪906进行处理，如分别由路径936、946、956、5827和5828所指示的。阴性MAG样品也可被传送到细胞遗传修饰和细胞扩增过程5824中。DNA/RNA测序仪906可包含对下述的PCR步骤：(1)在阴性MAG样品中包含的细胞的细胞裂解后获得的DNA/RNA；和(2)阴性MAG样品中包含的DNA/RNA/分子。在DNA/RNA测序之前，PCR可靶向一种或多种特定的DNA/RNA序列，以扩增数量。
图82图示了如图31的步骤408中的MAG分离之后的阳性MAG样品的继续过程，通过UFL移除小实体并将大实体传递到各种细胞处理装置和程序中。步骤5814与图66至图75中相同，其中在MAG分离靶样品后收集阳性MAG样品。在步骤5829中，将步骤5814的阳性MAG样品注入第五UFL入口602，并将UFL缓冲流体注入第五UFL的入口604。在步骤5830中，第五UFL从出口607输出包含大实体的阳性MAG样品，并且小尺寸实体从大实体移除并从第五UFL出口609输出，设想存在附接至第五UFL并且以指定的超声振动幅度和频率操作以在第五UFL中产生驻波的PZT。最后，可传送来自第五UFL的出口607的包含大实体的阳性MAG样品以通过下述中任一个进行分析：细胞计数器903、细胞成像器904、流式细胞仪或分选器905、DNA/RNA测序仪906。可选地，可进一步传送来自细胞计数器903的输出，或来自细胞成像器904的输出，或来自流式细胞仪或分选器905的输出，以通过DNA/RNA测序仪906处理，如分别由路径936、946和956所指示的。来自步骤5830中的第五UFL的出口607的包含大实体的阳性MAG样品也可被传送到细胞遗传修饰和细胞扩增过程5824中。DNA/RNA测序仪906可包含在DNA/RNA测序之前，对来自步骤5830的第五UFL的出口607的大尺寸实体的细胞裂解后获得的DNA/RNA的PCR步骤，其中PCR可靶向一个或多个特定的DNA/RNA序列，以扩增数量。
图83图示如图31的步骤408中MAG分离之后，阳性MAG样品的继续过程，通过UFL检索小实体并将小实体传递到各种分子或小实体处理装置中。在图66至图75的步骤5814(其中在MAG分离靶样品之后收集阳性MAG样品)之后，在步骤5829中，将步骤5814的阳性MAG样品注入第五UFL入口602，并且将UFL缓冲流体注入第五UFL的入口604。在步骤5831中，第五UFL从出口607输出包含大实体的阳性MAG样品，并且从第五UFL出口609输出包括DNA、RNA、分子和被磁性标记结合的其他小颗粒的小尺寸实体，设想存在附接至第五UFL并且以指定的超声振动幅度和频率操作以在第五UFL中产生驻波的PZT。最后，来自第五UFL的出口609的小尺寸实体可被传送到以下任一种：颗粒计数器5835、颗粒成像器5836、流式细胞仪或分选器905、DNA/RNA测序仪906。可选地，可进一步传送来自颗粒计数器5835的输出，或来自颗粒成像器5836的输出，或来自流式细胞仪或分选器905的输出，以通过DNA/RNA测序仪906处理，如分别由路径5827、5828和956所指示的。DNA/RNA测序仪906可包含在DNA/RNA测序之前，对来自步骤5831的第五UFL的出口609的小尺寸实体的PCR步骤，其中PCR可靶向一个或多个特定DNA/RNA序列，以扩增数量。
图84图示了如图31的步骤407中的进入各种分析装置的MAG分离之后的阳性MAG样品的实体分析。在图66至图75的步骤5814(其中在MAG分离靶样品之后收集阳性MAG样品)之后，可传送收集的阳性MAG样品以通过下述中任一个进行分析：细胞计数器903、细胞成像器904、流式细胞仪或分选器905、颗粒计数器5835、颗粒成像器5836、DNA/RNA测序仪906。可选地，可进一步传送来自细胞计数器903的输出，或来自细胞成像器904的输出，或来自流式细胞仪或分选器905的输出，或来自颗粒计数器5835的输出，或来自颗粒成像器5836的输出，以通过DNA/RNA测序仪906处理，如分别由路径936、946、956、5827和5828所指示的。阳性MAG样品也可被传送到细胞遗传修饰和细胞扩增过程5824中。DNA/RNA测序仪906在DNA/RNA测序之前可包含对下述的PCR步骤：(1)在阳性MAG样品中包含的细胞的细胞裂解后获得的DNA/RNA；和(2)阳性MAG样品中包含的DNA/RNA/分子，其中PCR可靶向一种或多种特定的DNA/RNA序列，以扩增数量。
图85A图示了在阴性MAG样品收集之后，立即添加荧光标记以与阴性MAG样品中的靶实体特异性结合。图85A示出了就在步骤5813(其中在MAG分离期间收集阴性MAG样品)之后的步骤58131中，将与抗体或配体杂交并且与靶细胞或靶实体上的表面抗原或受体特异性结合的荧光标记添加到阴性MAG样品中，并且然后孵育阴性MAG样品，以形成与靶细胞或靶实体结合的荧光标记。步骤58131可在图79和图80中，插入在步骤5813和步骤5822之间，或在图81中，紧接着步骤5813之后插入并且在装置或过程903、904、905、906、5824、5825和5826之前。
图85B图示了在阳性MAG样品收集之后，立即添加荧光标记以与阳性MAG样品中的靶实体特异性结合。图85B示出了在步骤58141中，紧接在步骤5814(其中在MAG分离之后收集阳性MAG样品)之后，将与抗体或配体杂交并且与靶细胞或靶实体上的表面抗原或受体特异性结合的荧光标记添加到阳性MAG样品中，并且然后孵育阳性MAG样品，以形成与靶细胞或靶实体结合的荧光标记。步骤58141可在图82中，插入在步骤5814和步骤5829之间，或在图84中，就在步骤5814之后插入并且在装置或过程903、904、905、906、5824、5825和5826之前。
图86A至图93描述了实现症状前早期肿瘤检测的方法，特别是在处于非常早期，或未被诊断有肿瘤，或未显示症状，或肿瘤处于如此初期或早期以至于通过常规方法(包括成像或血液测试)无法检测或定位的无症状肿瘤患者中。在说明书中，术语“癌症”和“肿瘤”可互换地用于相同的含义。
恶性肿瘤或癌症是由正常身体细胞的基因突变引起的疾病，其偏离原始细胞功能，快速繁殖，并且逃避人免疫系统编程的细胞死亡的正常细胞生命周期。为了增加患有癌症的患者的生存机会，必须在尽可能早期识别和定位癌症。在今天实践的最先进的医学中，仍然在通过成像方法(包括超声、X射线、计算机化断层显象(CT)、磁共振成像(MRI))物理识别之后，并且在大多数情况下在患者显示由于癌症生长引起的症状之后，发现或识别肿瘤。对于通过成像方法或通过患者显示症状来识别的癌症，癌症生长通常已经在进行中，并且在大多数情况下，已经充分发展，其中癌细胞在体内已经增长显著的数量。对于某些癌症，例如即使在晚期通常无症状的胰腺癌，通过常规方法检测通常太迟而不能提供有意义的医学干预。期望并且必须具有能够在癌症初期检测癌症发生(以及起源位置)的癌症检测方法，其中这种检测优选在癌症显著生长之前，并且在癌症从局部生长扩散到身体的其他部分的任何统计可能性之前。期望该检测方法通过常规临床手段(例如典型的外周血收集和血液测试)给予受试者。通过实现症状前早期癌症检测并有信心地了解癌症类型和位置，医学干预可提供最有效的癌细胞移除，显著提高存活率，并最终治愈癌症，并且同时显著减少癌症治疗的经济和社会负担。
图86A图示了癌症治疗的第一示例。癌细胞2002显示表面抗原、配体或表面抗原2004，其可用于通过具有与表面抗原2004特异性结合的表面抗体或下文也称为受体2003的免疫细胞2001来识别和杀死人体中的癌细胞2002，如2034所示。免疫细胞2001可从受试者(PUT)或从捐赠者中提取。免疫细胞2001可在从PUT或供体收集后进行遗传修饰以表达表面受体2003。具有受体2003的免疫细胞2001可在体外环境中扩增或培养。如果从供体收集免疫细胞，则可设计免疫细胞2001以抑制或逃避PUT的免疫系统反应。在实践中，具有受体2003的免疫细胞2001可用血液输注向PUT施用，其中免疫细胞2001将然后通过受体2003和抗原2004之间的受体-抗原结合2034在体内发现癌细胞2002并与癌细胞2002结合并杀死癌细胞。例如，细胞2001可为体外设计的嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)类型，其中受体2003是靶向具有表面抗原2004的癌细胞2001的嵌合抗原受体(CAR)。受体2003可为但不限于下述中的任一种：CD19、CD20、CD22、CD30、ROR1、κ轻链、CD123、CD33、CD133、CD138和B细胞成熟抗原。
图86B图示了癌症治疗的第二示例。在PUT中，人的内部免疫细胞2007，例如T细胞，用于识别作为正常细胞生命周期需要被终止的细胞。对于正常细胞，免疫细胞2007形成受体2051与抗原2052的结合，这使免疫细胞2007能够在正常细胞生命周期结束时终止正常细胞。受体2501可包括T细胞受体(TCR)，CD28。但是，癌细胞2002通过与免疫细胞2007形成另一个配体2054和受体2053的结合，来逃避免疫细胞2007的这种程序性死亡，这有效地使用于终止癌细胞2002的受体2051与抗原2052的结合无效，例如配体2054和受体可分别为PD-L1和PD-1。在图86B的方法中，可向PUT施用抗体2056或抗原2055，使得在PUT身体的体内抗体2056可与配体2054结合，并且抗原2055可与受体2053结合，导致2053与2054结合的有效断开，并且使通过2051-2052结合由免疫细胞2007终止癌细胞2002成为可能。
图86C图示了癌症治疗的第三示例。在图86C的方法中，部分免疫系统细胞，例如树突细胞2008，可在体外嵌入癌细胞2002RNA或抗原，使得细胞2008可表达细胞表面抗原2004。当如2009中将具有表面抗原2004的树突细胞2008注射到PUT中时，PUT的免疫细胞2007，例如T细胞，可如2010中通过树突细胞2008被训练或指导，以用免疫细胞2007上表达相应的受体2003来识别表达的癌症抗原2004。然后免疫细胞2007能够用受体2003与抗原2004的结合2034来识别PUT中的癌细胞2002，并随后终止癌细胞2002。
在图86A、图86B和图86C中的癌细胞2002的终止期间，发生癌细胞2002的裂解并且癌细胞2002内的遗传物质，包括肿瘤DNA和RNA被释放，并最终进入PUT的血流。在本发明中，图86A的具有受体2003的细胞2001、图86B的抗体2056和抗原2055、图86C的具有抗原2004的细胞2008，将被分类称为“抗肿瘤剂”，其可外部施用到PUT并且导致靶类型的癌细胞2002，如果存在于PUT中的话，终止并将遗传物质释放到PUT的血流中。
图87图示了实现本发明的症状前早期肿瘤检测的第一方法，其包括以下顺序步骤：(步骤1001)向受试者(PUT)施用抗肿瘤剂，以使得靶肿瘤细胞(如果存在于PUT中的话)终止和裂解，并将遗传物质释放到PUT的血流中；(步骤1002)从PUT收集外周血；(步骤1003)从收集的外周血中获得无细胞血浆；(步骤1004)对无细胞血浆进行PCR，以扩增识别靶肿瘤细胞的已知DNA或RNA序列的数量，得到PCR样品；(步骤1005)对PCR样品进行DNA或RNA测序，并确定存在识别靶肿瘤细胞的已知DNA或RNA序列。
步骤1001的抗肿瘤剂可为如图86A、图86B和86C中所描述的抗肿瘤剂中的一种或其组合。抗肿瘤剂可为足够小的量，而不会消除PUT中的靶肿瘤细胞，但将导致多个靶肿瘤细胞的裂解而释放遗传物质，以在步骤1003中收集、在步骤1004中扩增并在步骤1005中检测。利用足够小量的抗肿瘤剂，可以使图86A、图86B和86C过程的不利影响(包括细胞因子释放综合征、神经毒性或肿瘤外发育不良)限于不引起需要医疗护理的PUT的临床病症。图87的方法提示步骤1004和步骤1005的DNA或RNA序列对于靶肿瘤细胞的类型是通用的并且不依赖于PUT。
图87的PUT可以是没有肿瘤史，或没有显示肿瘤症状，或通过常规医学检查方法没有显示任何肿瘤体征或肿瘤结果的人。PUT可为例如由于基因突变、家族史、年龄、环境或职业而具有靶肿瘤风险的人。PUT可为已经针对靶肿瘤治疗但需要监测靶肿瘤复发的人。PUT可能携带或不携带靶肿瘤细胞。在步骤1005确认存在识别靶肿瘤细胞的已知DNA或RNA序列的情况下，可得出PUT携带靶肿瘤的结论，其中步骤1005中检测到的DNA或RNA的量可用于预计PUT中肿瘤的阶段和严重性。由于识别靶肿瘤的已知DNA或RNA序列的特异性，当PUT是症状前和非常早期的患者时，这种DNA或RNA的存在也可同时确认这种肿瘤的最可能发生位置。在步骤1005未检测到识别靶肿瘤细胞的已知DNA或RNA序列，或未检测到高于置信阈值的量的这种DNA或RNA序列的情况下，可得出PUT不携带靶肿瘤的结论。
在实践中，在步骤1001中施用抗肿瘤剂之后，并且在肿瘤细胞裂解之后肿瘤遗传物质可释放到PUT的血流中用于在步骤1002中收集之前，可能需要经过一段时间。因此，可以在步骤1001和步骤1002之间实施预定的等待期，或外围血液采集时间窗口。在一个实施方式中所述预定等待期可在15分钟至30分钟之间，在另一个实施方式中在30分钟至1小时之间，在又一实施方式中在1小时至2小时之间，在又一实施方式中在2小时至6小时之间，在又一实施方式中在6小时至12小时之间，在又一实施方式中在12小时至24小时之间，在又一实施方式中在1天至2天之间，在又一实施方式中在2天至4天之间，在又一实施方式中在4天至10天之间，在又一实施方式中在10天至15天之间，并且在又一实施方式中在15天至30天之间。所述收集时间窗口具有在所述抗肿瘤剂的所述施用的时间之后的开始时间和结束时间，其中在一个实施方式中，开始时间和结束时间可在15分钟至30分钟之间，在另一个实施方式中在30分钟至1小时之间，在又一实施方式中在1小时至2小时之间，在又一实施方式中在2小时至6小时之间，在又一实施方式中在6小时至12小时之间，在又一实施方式中在12小时至24小时之间，在又一实施方式中在1天至2天之间，在又一实施方式中在2天至4天之间，在又一实施方式中在4天至10天之间，在又一实施方式中在10天至15天之间，并且在又一实施方式中在15天至30天之间。另外，可如程序1009所示，进行多次循环重复步骤1002至步骤1005过程，其中程序1009可包括预定等待期，使得可在延长量的时间以用于对靶肿瘤细胞的更完全的抗肿瘤剂作用期间监测并确定PUT中存在靶肿瘤细胞。在一个实施方式中，程序中的所述预定等待期可在6小时至12小时之间，在另一个实施方式中在12小时至24小时之间，在又一实施方式中在1天至2天之间，在又一实施方式中在2天至4天之间，在又一实施方式中在4天至10天之间，在又一实施方式中在10天至15天之间，并且在又一实施方式中在15天至30天之间。
图87的方法的优点是：(1)PUT可为早期携带肿瘤但在常规测试中没有肿瘤迹象的人，因此能够进行症状前的早期癌症干预；(2)通过施用靶向特定肿瘤(例如乳腺癌、胰腺癌、肺癌)的抗肿瘤剂，相应的肿瘤DNA或RNA信号的检测也证实了这种癌症的类型和来源，能够快速和靶向治疗；(3)通过施用靶向特定肿瘤的抗肿瘤剂，之后在血流中释放的DNA或RNA可以在明确的时间窗口内出现峰值，这提供增强的肿瘤DNA或RNA检测的信噪比(SNR)，并且即使当PUT中的实际肿瘤细胞的量仍远少于通过常规测试可检测到的量时，也可使能够进行高灵敏度和高准确度检测；(4)该方法可允许将一组靶向多种类型的肿瘤的多种抗肿瘤剂同时应用于PUT，以同时检测多种类型的靶肿瘤的存在，如图89中所描述的。尽管图87的方法靶向症状前的早期肿瘤，有可能对可能不会表现出快速生长，但具有具有高恶性风险的基因突变的休眠肿瘤实施相同的方法。
图88图示了肿瘤检测的第二方法。图88的过程与图87在每个其他方面都相同，只是：在步骤1001之后，不是如图87的步骤1002中收集外周血，而是图88的步骤1006从可能发生靶肿瘤的PUT的周围器官收集体液，这种体液将是可能找到由裂解的靶肿瘤细胞释放的DNA或RNA的地方，例如膀胱癌的尿液或前列腺癌的前列腺分泌物；然后在步骤1007中替换图87的步骤1003，从步骤1006的收集的体液中获得无细胞流体；然后在步骤1008中替换图87的步骤1004，对无细胞流体进行PCR，以扩增识别靶肿瘤细胞的已知DNA或RNA序列的数量，得到PCR样品。然后，步骤1008的PCR样品进行与图87中相同的步骤1005。
图89图示了肿瘤检测的第三方法。图89的过程与图87相同，但是将肿瘤检测从一个靶肿瘤扩大到多种类型的肿瘤。图89过程包括以下顺序步骤：(步骤3001)向PUT施用抗肿瘤剂以使得多种类型的靶肿瘤细胞的裂解，以将遗传物质释放到PUT的血流中；(步骤1002)从PUT收集外周血；(步骤1003)从收集的外周血中获得无细胞血浆；(步骤3004)对无细胞血浆进行PCR，以扩增识别多种类型的靶肿瘤细胞的每种类型的已知DNA或RNA序列的数量，得到PCR样品；(步骤3005)对PCR样品进行DNA或RNA测序，并确定存在识别多种类型的靶肿瘤细胞的每种类型的已知DNA或RNA序列。在图89中，在PUT中可同时确定存在多种类型的肿瘤中的任一种。步骤3001中的抗肿瘤剂可为如图86A、图86B和图86C中所描述的抗肿瘤剂中的一种，其使多种类型的肿瘤同时裂解。步骤3001中的抗肿瘤剂可以为多于一种如图86A、图86B和图86C中所描述的抗肿瘤剂的组合，其中不同的抗肿瘤剂使多种类型的肿瘤中的一种类型或类型的子集裂解。图89的步骤1002和1003可由图88的步骤1006和1007替换，以收集体液，其中步骤3004可相应地用来自步骤1007的对无细胞流体进行PCR来更新。
图90、图91和图92图示了利用MAG和UFL装置从外周血获得无细胞血浆的过程流的实施方式。为了简化描述，在这些图中使用术语UFL和MAG来进行说明。但是，非限制地并且在不损害性能的情况下，UFL可以是图40A、图41A、图42A、图43的UFL 600、620、630、640中的任何一个，而MAG可以是MAG121、122、123、124、125、126、127、128、129中的任何一个，其具有如先前附图中所描述的相应通道类型。
图90图示了从如步骤1002中收集的外周血获得步骤1003的无细胞血浆的第一过程流的实施方式。在步骤1002中收集外周血之后，可如步骤5001中离心外周血，并且离心的结果可包含如路径5005所示的可直接实现步骤1003的无细胞血浆。可选地，在离心步骤5001之后，血浆可耗尽某些血细胞，例如红细胞，但可能没有足够的纯度用于后期PCR过程。然后如5008中可传送来自步骤5001的血浆以在步骤5002中进行UFL分离，其中UFL大实体输出包含血浆中的任何剩余细胞，而UFL小实体输出包含DNA或RNA并且可比来自步骤5001的血浆更浓缩。在又一个可替换路径中，如路径5007所示，来自步骤1002的外周血可跳过步骤5001而直接输入到UFL分离步骤5002，其中UFL通过大实体输出分离细胞，同时保持小实体输出中的DNA和RNA。然后，如路径5009中来自步骤5002的UFL分离的小实体输出可在步骤1003用作无细胞血浆。另外可选地，如步骤5003中可将与抗体或配体杂交的磁性标记添加到来自步骤5002的UFL小实体输出的血浆中，以与血浆中的DNA或RNA结合。在步骤5004中可使用MAG装置分离与磁性标记结合的DNA和RNA，然后可将得到的包含DNA和RNA的阳性MAG样品视为步骤1003的无细胞血浆。
图91图示了从如步骤1002中收集的外周血获得步骤1003的无细胞血浆的第二过程流的实施方式。在步骤1002中收集外周血之后，可如步骤5001中离心外周血，并且得到的血浆可以耗尽某些血细胞，例如红细胞。然后在步骤5003中，可将与抗体或配体杂交的磁性标记添加到来自步骤5001的血浆中以结合血浆中的DNA或RNA。可选地，如路径5015所示，来自步骤1002的外周血可直接用于步骤5003中，而无需步骤5001离心，并且在步骤5003中磁性标记与外周血中的DNA或RNA结合。在步骤5003之后，在步骤5004中MAG装置可用于分离与磁性标记结合的DNA和RNA，并且如路径5013所示，所得到的包含DNA和RNA的阳性MAG样品可被视为步骤1003的无细胞血浆。另外可选地，步骤5004的阳性MAG样品可如步骤5002中进行UFL分离，其中UFL大实体输出包含血浆中的任何剩余细胞，而UFL小实体输出包含与磁性标记结合的DNA或RNA。然后，如路径5017中，来自步骤5002的UFL分离的小实体输出在步骤1003用作无细胞血浆。
图92图示从如步骤1002中收集的外周血获得步骤1003的无细胞血浆的第三过程流的实施方式。在步骤1002中收集外周血后，可如步骤5001中离心外周血，并且得到的血浆可以耗尽某些血细胞，例如红细胞。然后在步骤5023中，可将与抗体或配体杂交的磁性标记添加到来自步骤5001的血浆中以结合血浆中的细胞。可选地，如路径5015所示，来自步骤1002的外周血可直接在步骤5003中使用而无需步骤5001离心，并且在步骤5023中磁性标记与外周血中的细胞结合。在步骤5023之后，在步骤5024中MAG装置可用于将与磁性标记结合的细胞从包含DNA或RNA的血浆中分离，并且如路径5013所指示的，所得到的包含DNA和RNA的阴性MAG样品可被视为步骤1003的无细胞血浆。可选地，步骤5024的阴性MAG样品可如步骤5002中经历UFL分离，其中UFL大实体输出包含来自步骤5012的血浆中的任何剩余细胞，而UFL小实体输出包含DNA或RNA。然后，如路径5017中，来自步骤5002的UFL分离的小实体输出可在步骤1003用作无细胞血浆。
图93图示了将图89的方法扩展用于抗衰老目的的方法。对于与衰老有关的病症，例如阿尔茨海默氏病、痴呆、骨质疏松症和关节炎，可使用人生长激素或其他抗衰老剂来帮助细胞生长以延迟或缓解病症的症状发生。对于一般的衰老，人生长激素或其他抗衰老剂可由于组织或细胞补充来帮助改善整体身体状况。但是，在使用这种抗衰老剂时，可能的局限性是增加的肿瘤发生的风险。由于肿瘤细胞快速生长和逃避通过免疫系统而细胞死亡的性质，在存在任何肿瘤，尤其是症状前肿瘤或休眠肿瘤时施用人生长激素或抗衰老剂，这种激素或药剂可能会引发这些肿瘤细胞的生长。因此，为了人生长激素或抗衰老剂的低风险实施，期望PUT的无肿瘤病症。图93的初始流程步骤3001、1002、1003、3004和3005与图89相同，其中可在步骤3005中确定PUT中存在多种类型的靶肿瘤中的任一种。在图93中，在步骤3005之后，在如在判断4001中确认在PUT中存在至少一种类型的肿瘤的情况下，可在步骤4002中进行相应的肿瘤治疗。在步骤4002之后，可进行从步骤3001到步骤3005的另一个过程循环以确定在步骤4002的治疗之后不存在肿瘤。在如判断4003中步骤3005发现不存在肿瘤的情况下，可如步骤4004将生长激素或抗衰老剂施用于PUT。在步骤4004之后可进行步骤3001至步骤3005的另一次循环以确定步骤4004没有促进肿瘤。从步骤3001到步骤4004的流程可根据实现与衰老相关病症治疗目标的需要重复多次循环。
虽然已经参考某些实施方式示出和描述了本发明，但是应理解，本领域技术人员无疑将设计出针对本发明的某些改变和修改，但是其包括本发明的真实精神和范围。因此，本发明的范围应由所附权利要求及其法律等同物来确定，而不是由给出的示例来确定。

Claims (5)

1.一种用于分离生物实体的装置，所述装置包括：
具有底端和锥形尖端的中心软磁极；
第一侧软磁极和第二侧软磁极，设置在所述中心软磁极的相对侧上并且各自具有第一底端和第二底端，所述第一侧软磁极和第二侧软磁极各自具有朝着所述中心软磁极弯曲并且位于所述锥形尖端上面的第一顶端和第二顶端；
用于在所述中心软磁极以及所述第一侧软磁极和第二侧软磁极中产生磁通量的工具；
配置为使含有用于分离的所述生物实体的样品流体流动的导管，所述导管设置在所述锥形尖端与所述第一顶端和第二顶端之间形成的间隙中，和
保持器，
其中所述磁通量从所述底端集中至所述中心软磁极的所述锥形尖端并且在所述第一顶端和第二顶端之间分开，并且
其中所述导管为柔性的并且在所述保持器的压力下与所述间隙的边界共形。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁通量在所述中心软磁极和所述第一侧软磁极之间形成第一磁通量封闭并且在所述中心软磁极与所述第二侧软磁极之间形成第二磁通量封闭。
3.根据权利要求1所述的装置，其中用于产生所述磁通量的所述工具包括设置在所述第一侧软磁极和所述中心软磁极之间的第一永磁体以及设置在所述第二侧软磁极和所述中心软磁极之间的第二永磁体，其中所述第一永磁体和所述第二永磁体具有相反的磁化方向。
4.根据权利要求1所述的装置，其中用于产生所述磁通量的所述工具包括设置在所述第一底端下面的第一永磁体，设置在所述第二底端下面的第二永磁体，以及设置在所述中心软磁极的所述底端下面的第三永磁体，其中所述第三永磁体的磁化方向与所述第一永磁体和所述第二永磁体的磁化方向相反。
5.一种用于分离生物实体的装置，所述装置包括：
具有底端和锥形尖端的中心软磁极；
第一侧软磁极和第二侧软磁极，设置在所述中心软磁极的相对侧上并且各自具有第一底端和第二底端，所述第一侧软磁极和第二侧软磁极各自具有朝着所述中心软磁极弯曲并且位于所述锥形尖端上面的第一顶端和第二顶端；
用于在所述中心软磁极以及所述第一侧软磁极和第二侧软磁极中产生磁通量的工具；
配置为使含有用于分离的所述生物实体的样品流体流动的导管，所述导管设置在所述锥形尖端与所述第一顶端和第二顶端之间形成的间隙中，
其中所述磁通量从所述底端集中至所述中心软磁极的所述锥形尖端并且在所述第一顶端和第二顶端之间分开，并且
其中用于产生所述磁通量的所述工具包括软磁屏蔽以及设置在所述软磁屏蔽和所述中心软磁极的所述底端之间的永磁体，其中所述第一底端和第二底端设置在所述软磁屏蔽上面。
CN201910109982.0A 2018-03-03 2019-01-30 分离流体样品中生物实体的方法和设备 Active CN110218648B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310949910.3A CN116948821A (zh) 2018-03-03 2019-01-30 分离流体样品中生物实体的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/911,115 US12145151B2 (en) 2018-03-03 Methods and apparatus to separate biological entities
US15/911,115 2018-03-03

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310949910.3A Division CN116948821A (zh) 2018-03-03 2019-01-30 分离流体样品中生物实体的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110218648A CN110218648A (zh) 2019-09-10
CN110218648B true CN110218648B (zh) 2023-08-18

Family

ID=65443631

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910109982.0A Active CN110218648B (zh) 2018-03-03 2019-01-30 分离流体样品中生物实体的方法和设备
CN202310949910.3A Pending CN116948821A (zh) 2018-03-03 2019-01-30 分离流体样品中生物实体的方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310949910.3A Pending CN116948821A (zh) 2018-03-03 2019-01-30 分离流体样品中生物实体的方法

Country Status (4)

Country Link
US (4) US10449553B2 (zh)
EP (2) EP3822630B1 (zh)
JP (1) JP7184667B2 (zh)
CN (2) CN110218648B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109387517B (zh) * 2017-08-10 2023-08-29 爱科来株式会社 分析装置和分析方法
CN112517091B (zh) * 2020-10-28 2022-07-29 清华大学 生物样品中微小物质的分离方法
US12090481B2 (en) * 2020-11-03 2024-09-17 Applied Cells Inc. Microfluidic system including cooling device
US20220258161A1 (en) * 2021-02-15 2022-08-18 Applied Cells Inc. Acoustic Separation of Biological Entities by Microfluidic Devices
US20220259555A1 (en) * 2021-02-15 2022-08-18 Applied Cells Inc. Separation of Immune Cells by Multiple Microfluidic Devices
CN113198553B (zh) * 2021-04-21 2022-06-10 广东睦菇生物科技有限公司 一种基于介电电泳的芽孢萌发机理研究装置的使用方法及制造方法
JP2023029014A (ja) * 2021-08-20 2023-03-03 株式会社日立ハイテク 試料分析装置
JP2023169515A (ja) * 2022-05-17 2023-11-30 株式会社日立ハイテク 試料分析装置
CN115211903B (zh) * 2022-09-19 2023-01-20 深圳市雄帝科技股份有限公司 咽拭子采样质量的监测装置及监测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080022025A (ko) * 2006-09-05 2008-03-10 삼성전자주식회사 원심력 기반의 핵산 추출용 미세유동 장치 및 상기미세유동 장치를 포함한 미세유동 시스템
WO2009132151A2 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 The Regents Of The University Of California Microfluidic devices and methods of using same
CN104736718A (zh) * 2012-10-26 2015-06-24 贝克顿·迪金森公司 用于操纵流体样品中的组分的装置和方法

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4759775A (en) 1986-02-21 1988-07-26 Utah Bioresearch, Inc. Methods and apparatus for moving and separating materials exhibiting different physical properties
DE69329135T2 (de) * 1992-09-24 2001-01-11 Amersham Pharmacia Biotech Uk Ltd., Little Chalfont Verfahren und Vorrichtung zur magnetischen Abscheidung
US6216538B1 (en) 1992-12-02 2001-04-17 Hitachi, Ltd. Particle handling apparatus for handling particles in fluid by acoustic radiation pressure
JP3487699B2 (ja) 1995-11-08 2004-01-19 株式会社日立製作所 超音波処理方法および装置
US5972721A (en) * 1996-03-14 1999-10-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Immunomagnetic assay system for clinical diagnosis and other purposes
US6451207B1 (en) * 1997-06-04 2002-09-17 Dexter Magnetic Technologies, Inc. Magnetic cell separation device
US6254830B1 (en) 1999-11-05 2001-07-03 The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations Magnetic focusing immunosensor for the detection of pathogens
SE0103013D0 (sv) 2001-03-09 2001-09-12 Erysave Ab Ideon System and method for treatment of whole blood
SE522801C2 (sv) 2001-03-09 2004-03-09 Erysave Ab Anordning för att separera suspenderade partiklar från en fluid med ultraljud samt metod för sådan separering
US8986944B2 (en) 2001-10-11 2015-03-24 Aviva Biosciences Corporation Methods and compositions for separating rare cells from fluid samples
US7486166B2 (en) 2001-11-30 2009-02-03 The Regents Of The University Of California High performance hybrid magnetic structure for biotechnology applications
SE0200860D0 (sv) 2002-03-20 2002-03-20 Monica Almqvist Microfluidic cell and method for sample handling
EP2666849A3 (en) * 2002-04-01 2014-05-28 Fluidigm Corporation Microfluidic particle-analysis systems
US6772513B1 (en) * 2002-06-27 2004-08-10 Sandia Corporation Method for making electro-fluidic connections in microfluidic devices
AU2003277611A1 (en) 2002-11-07 2004-06-07 Mitsubishi Kagaku Iatron, Inc. Magnetic particle collecting magnetic force body and its use
JP2006010535A (ja) 2004-06-25 2006-01-12 Canon Inc 標的物質捕捉方法および装置
US9494581B2 (en) 2004-08-24 2016-11-15 University Of Wyoming System and method for Raman spectroscopy assay using paramagnetic particles
KR100601972B1 (ko) * 2004-11-03 2006-07-18 삼성전자주식회사 레이저와 비드를 이용한 상 분리에 의한 핵산의 정제 장치및 방법
US7474184B1 (en) 2005-02-15 2009-01-06 The Regents Of The University Of California Hybrid magnet devices for molecule manipulation and small scale high gradient-field applications
CA2624914A1 (en) 2005-10-04 2007-04-12 University Of Virginia Patent Foundation Microchip-based acoustic trapping or capture of cells for forensic analysis and related method thereof
US8343756B2 (en) * 2005-10-07 2013-01-01 The General Hospital Corporation Devices and methods for cell manipulation
US20120122731A1 (en) 2006-10-18 2012-05-17 Hyongsok Soh Screening molecular libraries using microfluidic devices
US8409877B2 (en) * 2006-12-29 2013-04-02 Intel Corporation Enzymatic signal generation and detection of binding complexes in stationary fluidic chip
ATE538377T1 (de) 2007-04-02 2012-01-15 Acoustic Cytometry Systems Inc Verfahren zur verbesserten analyse von in einem akustischen feld fokussierten zellen und partikeln
WO2008142850A1 (ja) 2007-05-15 2008-11-27 Panasonic Corporation 成分分離デバイス及びこれを用いた成分分離方法
EP2150350B1 (en) 2007-05-24 2012-04-25 The Regents of the University of California Integrated fluidics devices with magnetic sorting
US20090052272A1 (en) 2007-08-20 2009-02-26 Artann Laboratories, Inc. Ultrasonic stirring of liquids in small volumes
US8513029B2 (en) 2007-09-11 2013-08-20 Headway Technologies, Inc. Discrete contact MR bio-sensor with magnetic label field alignment
JP5844156B2 (ja) 2008-10-27 2016-01-13 アドヴァンテイジアス システムズ エルエルシーＡｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｌｌｃ 磁性ナノ粒子を用いた水の浄化
US20100140185A1 (en) 2008-12-05 2010-06-10 John Hill Wastewater treatment
JP2010252785A (ja) 2009-03-31 2010-11-11 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 細胞濃縮分離装置
WO2010144747A2 (en) * 2009-06-10 2010-12-16 Cynvenio Biosystems, Inc. Flexible pouch and cartridge with fluidic circuits
CN102762712A (zh) 2010-01-21 2012-10-31 百赛普有限公司 稀有细胞的磁性分离
WO2012054589A2 (en) 2010-10-22 2012-04-26 T2 Biosystems, Inc. Conduit-containing devices and methods for analyte processing and detection
US8563298B2 (en) * 2010-10-22 2013-10-22 T2 Biosystems, Inc. NMR systems and methods for the rapid detection of analytes
ES2690784T3 (es) 2011-04-27 2018-11-22 Becton Dickinson And Company Dispositivos y métodos para separar fragmentos etiquetados magnéticamente en una muestra
EP2761291B1 (en) 2011-09-28 2016-06-29 Acousort AB System and method to separate cells and/or particles
US9095494B2 (en) 2011-09-30 2015-08-04 Becton, Dickinson And Company Fluid exchange methods and devices
ES2927464T3 (es) 2011-12-21 2022-11-07 Becton Dickinson Co Sistemas de citometría de flujo para la separación estéril de componentes de muestra marcados magnéticamente
US9458450B2 (en) 2012-03-15 2016-10-04 Flodesign Sonics, Inc. Acoustophoretic separation technology using multi-dimensional standing waves
US9796956B2 (en) 2013-11-06 2017-10-24 Flodesign Sonics, Inc. Multi-stage acoustophoresis device
US9272234B2 (en) 2012-03-15 2016-03-01 Flodesign Sonics, Inc. Separation of multi-component fluid through ultrasonic acoustophoresis
US20150308971A1 (en) 2012-04-20 2015-10-29 Foss Analytical A/S Microfluidic impedance flow cytometer
WO2014046605A1 (en) 2012-09-21 2014-03-27 Acousort Ab A method for separating cells-bead complexes
US9757726B2 (en) * 2013-03-14 2017-09-12 Inguran, Llc System for high throughput sperm sorting
US9725690B2 (en) 2013-06-24 2017-08-08 Flodesign Sonics, Inc. Fluid dynamic sonic separator
US9745569B2 (en) 2013-09-13 2017-08-29 Flodesign Sonics, Inc. System for generating high concentration factors for low cell density suspensions
EP3087194B1 (en) 2013-12-23 2021-06-16 Becton, Dickinson and Company Devices and methods for processing a biological sample
EP3151967A2 (en) 2014-06-09 2017-04-12 Ascent Bio-Nano Technologies, Inc. System for manipulation and sorting of particles
US10173220B2 (en) 2014-09-04 2019-01-08 Becton, Dickinson And Company Devices and methods for dissociating a biological tissue sample
US10710006B2 (en) 2016-04-25 2020-07-14 Flodesign Sonics, Inc. Piezoelectric transducer for generation of an acoustic standing wave
EP3631407B1 (en) 2017-06-01 2024-02-14 Becton, Dickinson and Company Devices for dissociating a biological tissue sample and methods of use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080022025A (ko) * 2006-09-05 2008-03-10 삼성전자주식회사 원심력 기반의 핵산 추출용 미세유동 장치 및 상기미세유동 장치를 포함한 미세유동 시스템
WO2009132151A2 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 The Regents Of The University Of California Microfluidic devices and methods of using same
CN104736718A (zh) * 2012-10-26 2015-06-24 贝克顿·迪金森公司 用于操纵流体样品中的组分的装置和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
许燕新等.物理.《物理》.东北师范大学出版社,2015,第150-151页. *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7184667B2 (ja) 2022-12-06
JP2019152655A (ja) 2019-09-12
US11883820B2 (en) 2024-01-30
US20190270084A1 (en) 2019-09-05
EP3822630B1 (en) 2024-07-24
US20190271025A1 (en) 2019-09-05
US20190270036A1 (en) 2019-09-05
EP3822630A1 (en) 2021-05-19
US20200001298A1 (en) 2020-01-02
EP3534155A2 (en) 2019-09-04
US11541391B2 (en) 2023-01-03
CN116948821A (zh) 2023-10-27
EP3822630C0 (en) 2024-07-24
EP3534155B1 (en) 2021-03-17
US20190270092A1 (en) 2019-09-05
US10449553B2 (en) 2019-10-22
EP3534155A3 (en) 2019-12-11
CN110218648A (zh) 2019-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110218648B (zh) 分离流体样品中生物实体的方法和设备
US9220831B2 (en) Device and method for combined microfluidic-micromagnetic separation of material in continuous flow
US6361749B1 (en) Apparatus and methods for magnetic separation
US20120115167A1 (en) Method and apparatus for isolating a target bioentity from a biological sample
US5498550A (en) Device for collecting or preparing specimens using magnetic micro-particles
US20100093052A1 (en) Magnetic cell separation
CN113046223A (zh) 生物实体分离装置和使用方法
BR112013024148B1 (pt) Dispositivo, método e sistema para separar partes marcadas magneticamente em uma amostra, método de separar partes marcadas magneticamente em uma amostra
US20180348213A1 (en) Centrifuge-free isolation and detection of rare cells
US20200003660A1 (en) Magnetic needle separation and optical monitoring
US12145151B2 (en) Methods and apparatus to separate biological entities
US11571696B2 (en) Biological entity separation device and method of use
US20240183854A1 (en) Method and Apparatus for Magnetically Sorting Rare Cells
JPH02151767A (ja) 磁性微粒子を免疫反応の標識に用いる検体調整法及び検体調整器具
US20230338968A1 (en) Method and Apparatus for Magnetically Sorting Biological Objects
Hoshino 11 Magnetic Separation in Integrated

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200716

Address after: California, USA

Applicant after: Applied cell Co.

Address before: California, USA

Applicant before: Zhou Yuchen

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant