МИКРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ СОРТЕР ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ИЗОЛЯЦИИ КЛЕТОК

1. Микрогидродинамическое устройство, содержащее:
- по меньшей мере, один вход для приема эмболических опухолевых клеток и других клеток в образце;
- по меньшей мере, один криволинейный и/или спиральный канал, через который образец заставляют мигрировать, по меньшей мере, вдоль частичного вихря Дина, для изоляции эмболических опухолевых клеток от других клеток; и
- по меньшей мере, один выход, сконфигурированный для связи с каналом для обеспечения изолированных эмболических опухолевых клеток,
L
D
причем канал сконфигурирован для обеспечения заданного соотношения сил, исходя из желаемого порогового размера клетки эмболических опухолевых клеток, причем заданное соотношение сил задано как отношение внутренней подъемной силы (F) к силе сопротивления Дина (F) и заданное соотношение сил дополнительно задано согласно уравнению: ,
F
c
c
H
где i - соотношение сил, R - радиус кривизны, a - размер клетки, D - гидравлический диаметр и h - микровысота канала.
2. Устройство по п. 1, в котором устройство установлено как биочип в микрогидродинамической компоновке, сконфигурированной в виде сменного картриджа.
3. Устройство по п. 1 или 2, в котором высота канала установлена таким образом, чтобы она была меньше, чем десятикратный пороговый размер клетки.
4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором канал имеет радиус кривизны, который сконфигурирован для дополнительного обеспечения заданного соотношения сил.
5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором канал имеет гидравлический диаметр, который сконфигурирован для дополнительного обеспечения заданного соотношения сил.
6. Устройство по п. 5 в котором гидравлический диаметр задан шириной канала и высотой канала, образующими отношение геометрических размеров канала.
7. Устройство по п. 6, в котором ширина канала установлена таким образом, чтобы она составляла приблизительно 300-650 мкм.
8. Устройство по п. 7, в котором высота канала установлена таким образом, чтобы она составляла приблизительно 120-180 мкм.
9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором заданное отношение сил имеет значение, большее или равное 2.
10. Устройство по п. 4, в котором радиус кривизны сконфигурирован таким образом, чтобы он составлял приблизительно 5-20 мм.
11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором, по меньшей мере, один выход включает в себя первый и второй выходы для обеспечения вывода соответственно изолированных эмболических опухолевых клеток и других клеток.
12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором общая длина канала установлена таким образом, чтобы она составляла 5-100 см.
13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором образец представляет собой образец цельной крови или образец крови, обедненный эритроцитами.
14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором эмболические опухолевые клетки заставляют мигрировать от одного конца канала до противоположного конца в ходе, по меньшей мере, частичного вихря Дина.
15. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором, по меньшей мере, один вход включает в себя первый и второй входы, установленные таким образом, чтобы они были связаны с соответствующими демпфирующими камерами для регулирования скорости потока образца через канал, при этом первый вход предназначен для введения образца в канал, а второй вход предназначен для введения проточной жидкости в канал.
16. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором канал представляет собой дугу, а длина сконфигурирована для генерирования половины вихря Дина.
17. Устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором канал является спиральным, а длина сконфигурирована для генерирования целочисленных кратных количеств вихрей Дина.
18. Устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающее в себя канал гидравлического сопротивления, установленный таким образом, чтобы он был связан с любым из входов.
19. Способ изготовления микрогидродинамического устройства, содержащий:
- обеспечение, по меньшей мере, одного входа для приема эмболических опухолевых клеток и других клеток в образце и, по меньшей мере, одного криволинейного и/или спирального канала, через который образец заставляют мигрировать, по меньшей мере, вдоль частичного вихря Дина для изоляции эмболических опухолевых клеток от других клеток;
- обеспечение, по меньшей мере, одного выхода, сконфигурированного для сообщения с каналом для обеспечения изолированных эмболических опухолевых клеток; и
L
D
- выбор высоты канала, радиуса кривизны, длины и скорости потока для обеспечения заданного соотношения сил, исходя из желаемого порогового размера клетки эмболических опухолевых клеток, причем заданное соотношение сил задано как отношение инерционной силы подъема (F) к силе сопротивления Дина (F), и в котором заданное соотношение сил дополнительно задано согласно уравнению
,
где
- соотношение сил,
- радиус кривизны,
- размер клетки,
- гидравлический диаметр и h - микровысота канала.
20. Способ по п. 19, дополнительно содержащий выбор гидравлического диаметра канала для дополнительного обеспечения заданного соотношения сил.
21. Способ по п. 20, дополнительно содержащий выбор скорости потока для дополнительного обеспечения заданного соотношения сил.
22. Диагностическая система, сконфигурированная для выявления эмболических опухолевых клеток в образце, содержащая:
- микрогидродинамическое устройство по любому из пунктов 1-18, сконфигурированное для изоляции эмболических опухолевых клеток от других биологических клеток в образце; и
- процессор, сконфигурированный для генерирования диагностического показания, исходя из эмболических опухолевых клеток, изолированных микрогидродинамическим устройством.
23. Система по п. 22, дополнительно включающая в себя регулятор потока для настройки скорости потока образца, текущего через микрогидродинамическое устройство.