[发明专利]血液分析中的微流体细胞分离

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月16日提交的美国临时申请61/383,710和2010年8月15日提交的美国临时申请61/373,866的权益，所述文献的内容因而通过引用的方式完整并入。

发明领域

本发明涉及可以用来快速分析血液样品存在的不同类型的细胞的方法并涉及可以用于实施这些方法的系统。

发明背景

人血液由3个主要类型的细胞：红细胞(RBC)、白细胞(WBC)和血小板组成。WBC以结构和功能上不同的几种形式存在并且可以划分为嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞和巨噬细胞。这些细胞的异常水平与许多严重疾病如白血病、粒细胞缺乏症和AIDS相关。因此，检测特定类型WBC的水平异常的能力具有重大的诊断意义。对于AIDS，尤其如此，其中患者具有比正常个体低得多的CD4⁺T淋巴细胞水平。

RBC通常比WBC更小，但是以大得多的量存在（见US2007/0160503）。因此通常有利的是在试图对WBC类型的水平定量之前移除RBC。虽然可以通过离心实现RBC和WBC的粗略分离，但是这种方法在区分存在的WBC的类型方面无效。更特异的方法如流式细胞术和细胞分选法(Bauer,J.Chromatog.B,722:55-69(1999)；Anderson等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA93:8508-8511(1996)；Moore等人,J.Biochem.Biophys.Methods37:1-2(1998))可以使用，但是制备用于这些方法的样品可能不适于自动化并且可能包括细胞裂解和可能干扰分析的物质的释放。

发明简述

本发明基于改造微流体分离法（尤其大小分离法）以分析血液样品的不同类型的细胞的水平。所述方法具有快速检验样品的白细胞水平的价值，其中所述白细胞水平提示癌症或AIDS的存在。这种方法学也可以用来监测AIDS患者以确定疾病是否正在进展。因为本项技术使用简单并且始于自动化，所以它应当在临床化学实验室中和在筛查流程方面具有价值。

用于进行分析的系统

在其第一方面，本发明涉及一种用于分析血液样品中存在的细胞类型的系统。该系统包括：a)反应室；b)能够将红细胞与白细胞分离的微流体装置；c)与所述装置处于流通连接的泵，所述泵能够驱使流体流经所述装置；d)分析仪，其与所述装置的出口处于流通连接并且能够进行已经分离的材料的光学或化学分析；和e)可以作为分析仪的部分或独立于分析仪的数据输出装置。

反应室（上文的部件“a”）与微流体装置处于流通连接并且必须具有至少一个开口或端口允许导入样品（一般地是血液样品）和试剂（一般是可检测标记的优选地与特定类型WBC结合的抗体）。如本文所用的术语“流通连接”意指必须存在允许流体从系统的一个部分（例如，反应室）流动至系统的另一个部分（例如，微流体装置）的途径。一般，此途径将由塑料或金属管路提供。

微流体装置必须能够将白细胞与红细胞分离，并且下文更充分地提供对适用于此目的的装置的描述。该装置必须具有与反应室的至少一个出口端口或开口处于流通连接并且在操作期间从反应室接受血液样品的至少一个入口端口或开口。还必须存在通常位于该装置对侧上的至少一个出口端口，材料可以经其离开。优选地存在至少两个出口端口，安置其中之一以传输相对于全血样品富含WBC的流体并且安置其中之一以传输含有RBC和血小板但含有相对少的WBC的流体。这些端口或开口可以任选地包括可以由操作该装置的某个人打开或关闭的阀门。

通常，反应室和微流体装置将彼此独立，但是在替代性设计中，反应室可以集成至装置本身中。必需存在从装置的入口端口或开口行至其出口端口或开口的至少一条微流体通道，并且正是在这条通道或这些通道内部进行材料的分离。如本文所用的术语“微流体通道”指具有10nm至1mm范围内的至少一个截面尺度的流体用途径。

最优选的微流体装置是基于其大小分离细胞和其他材料的那些。筛分装置(sizing device)可以通过在微流体通道内部产生空隙网络的障碍物、柱或阻挡物阵列实现分离。当流体流经通道时，随着它通过空隙网络，流体分成主要通量组分和次要流量组分。这导致主要通量组分的平均方向非平行于流场的平均方向。应当如此安排微流体通道内部的障碍物，从而当血细胞通过此装置时，白细胞总体上以一种通量组分的平均方向转运，并且红细胞总体上以另一种通量组分的平均方向转运，从而根据大小分离细胞。