阅读说明：本技术 微流体路由中的流控制 (Flow control in microfluidic routing ) 是由 刘诚迅 于 2018-12-20 设计创作，主要内容包括：一种用于检测、分选、提纯和/或表征液体样本中的感兴趣对象的方法(1)。该方法包括在微流体路由系统(100)的准备模块(120)中准备(3)液体样本以供处理,其中所述准备包括将所述液体样运送通过微流体通道,以及将所准备的样本从所述准备模块(120)的出口转发(4)到路由模块(105)的入口中。这一转发包括将微流体流耦合在所述出口与所述入口之间,以在所述出口处被动地缓冲对抗和/或主动地补偿所准备的样本的流率变化,以及在所述路由模块中将感兴趣对象从微流体流中转出(5)。转发所述样本包括在所述准备和/或路由模块和/或它们之间的流连接中感测(6)所述样本的流特性,并将所感测到的流特性纳入考虑通过闭环流控制来控制(7)流控制元件以补偿流率变化。(A method (1) for detecting, sorting, purifying and/or characterizing an object of interest in a liquid sample. The method comprises preparing (3) a liquid sample for processing in a preparation module (120) of a microfluidic routing system (100), wherein the preparing comprises transporting the liquid sample through a microfluidic channel, and forwarding (4) the prepared sample from an outlet of the preparation module (120) into an inlet of a routing module (105). This forwarding includes coupling the microfluidic flow between the outlet and the inlet to passively buffer against and/or actively compensate for flow rate variations of the prepared sample at the outlet, and diverting (5) the object of interest from the microfluidic flow in the routing module. Forwarding the sample comprises sensing (6) flow characteristics of the sample in the preparation and/or routing modules and/or flow connections therebetween, and controlling (7) a flow control element to compensate for flow rate variations by closed loop flow control taking the sensed flow characteristics into account.)

微流体路由中的流控制

技术领域

本发明涉及微流体设备的领域。更具体而言，其涉及用于准备其中浸有感兴趣对象的流体的微流体流以及用于路由微流体流中的感兴趣对象的微流体设备，相关暗盒，相关系统以及相关方法。

背景技术

微流体路由设备对各种应用有用，诸如用在用于检测、分选和/或表征感兴趣的生物实体(例如，目标细胞)的细胞路由系统中。此类细胞路由系统可被用作通用或专用临床工具，例如用于目标细胞类型的量化和细胞表征。例如，检测到的给定目标类型的细胞的数目可以是用于治疗随访的重要临床标记，例如癌转移和/或微小残留病变的随访。细胞路由系统的示例性应用包括分析血液样本以用于慢性淋巴细胞白血病诊断或随访或者循环肿瘤细胞监测，分析骨髓样本以用于骨髓瘤诊断或随访，分析淋巴结活检以用于霍奇金病诊断或随访，分析尿样和/或样本浓缩以用于测序。路由系统也可被用于浸没在微流体流中的感兴趣实体的检测和提纯。例如，感兴趣的生物实体(例如，目标细胞)可作为多种实体的混合物(例如从粗样获得的不同细胞类型的混合物)的组分被引入微流体流中。目标实体与背景实体的隔离可以是下游分析所优选或需要的，例如，目标细胞的具体分析，诸如细胞培养、免疫细胞化学、DNA和/或RAN荧光原位杂交和/或下一代测序分析。此类办法可在伴随诊断、细胞治疗以及病理研究中得到应用。例如，T细胞可以从血样中分选出以供应用于细胞治疗，或者特定精细胞可以从精液样本中选出以供应用于精子分离。

本领域已知的是，用于样本准备、浸没在流体中的实体的分选、以及此类实体的处理可以实现在微流体芯片中。例如，微流体芯片技术中已经说明了各种样本准备以及颗粒分选方法。

在本领域已知的处理流程中，流体样本可通过手动或自动方法来准备。此类准备方法可包括一个或多个浓缩步骤、染色步骤和/或清洗步骤。所准备的样本随后可被引入分选模块以用于从流体样本中分离出感兴趣对象，诸如生物细胞或感兴趣的其他生物实体。

发明内容

本发明的各实施例的目标是提供一种用于使用集成微流体系统来检测、分选、提纯和/或表征液体样本中的感兴趣对象的良好且高效的装置和方法。

以上目标由根据本发明的方法和设备来实现。

本发明的各实施例的优点是微流体流中的感兴趣对象(诸如流体样本中的生物颗粒)可以在简单、快速且负担得起的设备中分选、分析、分离、或以其他方式处理。

本发明的各实施例的优点是流体样本准备阶段(例如，样本预处理阶段)和样本处理阶段(例如，流体处理阶段，在该阶段中，流体中的感兴趣对象被处理和/或分选和/或分析)可被容易地共同集成在一设备中。

本发明的各实施例的优点是流体样本中的感兴趣对象(例如，微流体流中的生物颗粒)的自动化的高效转移可在低样本损失风险(诸如归因于在转移期间微流体流中感兴趣对象粘附到管壁)的情况下在微流体芯片的不同部分之间转移，例如在不同模块之间，例如在流体准备、流体处理、流体分选和/或后处理阶段之间。本发明的各实施例的优点是微流体流处理系统中的不同阶段(例如，用于准备其中浸有感兴趣对象的流体样本、路由流体样本、分选流体样本中的感兴趣对象、和/或对经分选的感兴趣对象进行后处理的阶段)可沿一个(或至少一个)流路径直接连接。

本发明的各实施例的优点是微流体流处理系统中的一阶段的操作对该阶段与随后阶段之间的接口处的流特性的影响(例如，这一影响可能难以预测或不可能预测)可被容易地检测和/或补偿。

本公开的实施例的优点是流波动和/或偏差的影响可以在样本准备模块(例如，样本准备单元)与分选模块(例如，分选单元)之间解耦，使得可在每一模块(例如，每一单元)内部达成独立的流体操作，同时各模块(例如，各单元)仍然能被高度地共同集成。

本发明的各实施例的优点是对抗微流体系统的操作中的接口波动来提供该系统中的每一模块(例如，每一单元)的稳健性能。

本发明的各实施例的优点是在设计微流体集成系统时，可修改、选择和/或重配置每一模块(例如，每一单元)，而不会强烈影响其他模块(例如，其他单元)的选择或参数。因而，在设备开发阶段可提供每一模块(例如，每一单元)的互换性和灵活性。

在第一方面，本发明涉及一种用于检测、分选、提纯和/或表征液体样本中的感兴趣对象的方法。该方法包括在微流体路由系统的准备模块(例如，准备单元)中准备包括感兴趣对象的微流体流中的液体样本以供处理。所述准备包括通过至少一个微流体通道将液体样本从准备模块的至少一个入口运送到准备模块的至少一个出口。该方法还包括在微流体流中将所准备的液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发到微流体路由系统的路由模块(例如，路由单元)的至少一个入口。这一转发包括将微流体耦合在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间，以在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗和/或主动地补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化。该方法还包括在微流体路由系统的路由模块中将感兴趣对象从所准备的液体样本的微流体流中转出，例如，诸如用以检测、分选、提纯和/或表征感兴趣对象。

液体样本的转发包括：在准备模块和/或路由模块和/或准备模块与路由模块之间的流连接中感测微流体流中的液体样本的流特性，并将感测到的流特性纳入考虑来控制至少一个流控制元件以补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化。这一控制包括用于补偿感测到的流特性相对于流特性的预定目标值的偏差的闭环流控制。

根据本发明的各实施例的方法还可包括将包括感兴趣对象的液体样本引入微流体路由系统。

在根据本发明的各实施例的方法中，引入步骤可包括以第一压力将液体样本注入准备模块。

在根据本发明的各实施例的方法中，转出感兴趣对象的步骤可包括在路由模块中以第二压力将又一液体(例如，与用来在液体样本中携带感兴趣对象相同的载体液体)注入所准备的液体样本的微流体流中。

在根据本发明的各实施例的方法中，转发液体样本的步骤可包括在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间以第三压力将又一液体(例如，与用来在液体样本中携带感兴趣对象相同的载体液体)的辅助流注入微流体流。

根据本发明的各实施例的方法可包括控制第一压力和/或第二压力和/或第三压力。

根据本发明的各实施例的方法可包括例如使用至少一个压力表来监视和/或测量第一压力和/或第二压力和/或第三压力。

根据本发明的各实施例的方法可包括，例如使用至少一个流量计，注入声流量传感器和/或热流量传感器来监视和/或测量指示穿过准备模块的流的第一流率、和/或指示穿过路由模块的流的第二流率、和/或指示辅助流的第三流率。

在根据本发明的各实施例的方法中，所述准备步骤可包括样本浓缩步骤、混合步骤、稀释步骤、搅动步骤、染色步骤、细胞溶解步骤和/或细胞解离步骤。

在根据本发明的各实施例的方法中，所述感兴趣对象从微流体流的所述转出可包括检测所准备的液体样本的微流体流中的诸感兴趣对象中的感兴趣对象。

在根据本发明的各实施例的方法中，所述检测可包括获得光学检测信号，诸如荧光、亮场、暗场和/或散射信号和/或该对象的图像(例如显微图像、全息图像和/或衍射图像)。

在根据本发明的各实施例的方法中，所述检测可包括检测所述光学检测信号中感兴趣对象的至少一个特性特征。

在根据本发明的各实施例的方法中，所述感兴趣对象从微流体流的所述转出可包括响应于所述至少一个特性特征的所述检测来计算路由信号，以及通过计算得到的路由信号来控制致动元件以将检测到的感兴趣对象从微流体流的主要成分转出。

在根据本发明的各实施例的方法中，控制可包括响应于感测到的流特性来激活所述至少一个流控制元件，例如，以激活一阶段或模块，例如当在该阶段或模块的上游检测到移动流体前沿时激活该阶段或模块中的流体源。

在根据本发明的各实施例的方法中，感测流特性可包括测量流速、检测流体存在和/或检测流体光学参数。例如，流特性可以是流前沿检测，其中归因于光传输、光反射或类似光学属性的变化，在感测位置处检测到携带感兴趣对象的流体的存在。

在根据本发明的各实施例的方法中，感测流特性的步骤可包括在路由模块中测量微流体流中所准备的液体样本的流速。

根据本发明的各实施例的方法可包括以第一压力将液体样本(或又一液体)注入准备模块，其中控制步骤包括通过将流速相对于预定目标值的偏差纳入考虑来调整第一压力。

在根据本发明的各实施例的方法中，感兴趣对象的转出可包括在路由模块中以第二压力将又一液体注入所准备的液体样本的微流体流，并且控制步骤可包括控制第二压力。

在根据本发明的各实施例的方法中，控制步骤可包括在形成准备模块的一部分的一阶段中控制又一流体源的至少一个又一压力。

在根据本发明的各实施例的方法中，液体样本的转发可包括在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间以第三压力将又一液体的辅助流注入微流体流，其中控制步骤包括通过将流率相对于预定目标值的偏差纳入考虑来调整第三压力。

在根据本发明的各实施例的方法中，将液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发到路由模块的所述至少一个入口可包括通过具有流阻的流阻器将微流体流耦合在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间，以在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗微流体流中所准备的液体样本的流率变化。

在根据本发明的各实施例的方法中，流阻器的流阻可至少等于与准备模块和/或路由模块的流阻的预期变化或波动相对应的预定值。

在第二方面，本发明涉及一种用于准备浸有感兴趣对象的流体的微流体流以及用于路由所述微流体流中的所述感兴趣对象的微流体路由设备，所述设备包括：

-样本准备模块(例如，样本准备单元)，其被适配成准备包括所述感兴趣对象的微流体流中的液体样本以供处理，所述准备模块包括将准备模块的至少一个入口连接到准备模块的至少一个出口的用于运送液体样本的至少一个微流体通道；

-路由模块(例如，路由单元)，其用于将所述感兴趣对象从所准备的液体样本的微流体流中转出；

-微流体连接，其用于互连所述准备模块和所述路由模块以在微流体流中将所准备的液体样本从所述准备模块的所述至少一个出口转发到所述路由模块的至少一个入口。

准备模块和/或路由模块和/或微流体连接被适配成感测微流体流中的液体样本的流特性，例如使得可通过内部或外部传感器元件感测流特性，以将感测到的流特性纳入考虑通过闭环流控制来控制至少一个流控制元件，以补偿感测到的流特性相对于流特性的预定目标值的偏差。

该设备可包括所述至少一个流控制元件，其可被适配成接收控制信号，以用于将感测到的流特性纳入考虑通过闭环流控制来控制所述至少一个流控制元件，以补偿感测到的流特性相对于流特性的预定目标值的偏差。

在根据本发明的各实施例的微流体路由设备中，路由模块可包括(例如与所述至少一个流控制元件不同的)致动元件，用于响应于路由信号将检测到的感兴趣对象从微流体流的主要成分转出。

在根据本发明的各实施例的微流体路由设备中，微流体连接可包括流阻器，所述流阻器具有流阻并被适配成在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗微流体流中所准备的液体样本的流率变化。

根据本发明的各实施例的微流体路由设备可包括针对路由模块的入口接合点，其中所述入口接合点被适配成在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间将辅助液体流注入微流体流。

在第三方面，本发明涉及一种微流体路由系统，包括根据本发明的第二方面的各实施例的微流体路由设备和仪表设备。该微流体路由系统包括用于在准备模块和/或路由模块和/或微流体连接中感测微流体流中的液体样本的流特性的至少一个传感器。该微流体路由系统包括用于以第一压力将液体样本注入准备模块的第一流体致动器，和/或用于以第二压力在路由模块将液体注入所准备的液体样本的微流体流中的第二流体致动器，和/或用于以第三压力在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间将辅助流体流注入微流体流的第三流体致动器，和/或用于以至少一个又一压力将至少一个又一液体注入准备模块的至少一个又一流体致动器。仪表设备包括用于控制第一压力和/或第二压力和/或第三压力和/或所述至少一个又一压力的控制器。

控制器被适配成执行闭环流控制以补偿感测到的流特性相对于流特性的预定目标值的偏差。

在根据本发明的各实施例的微流体路由系统中，控制器可被适配成通过将指示进入或穿过路由模块的流的流率相对于预定目标值的偏差纳入考虑来调整第一压力和/或第三压力。

在又一方面，本发明涉及包括根据本发明的各实施例的微流体路由设备和/或根据本发明的各实施例的微流体路由系统的诊断设备。该诊断设备可被适配成检测、分选和/或表征感兴趣的生物实体，诸如目标细胞。该诊断设备可被适配成用作通用或专用临床工具，例如用于目标细胞类型的量化和细胞表征。

该诊断设备可被适配成分析身体组织样本和/或体液样本，例如，血液样本、唾液样本、尿液样本、精液样本、淋巴液样本、粪便样本、骨髓样本和/或从人体或动物体获得的另一样本。

本发明的特定方面和优选方面在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述。来自从属权利要求的特征可在适当时与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征组合，而不仅仅是在这些权利要求中明确地阐述的。

根据此后所描述的(诸)实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的，并且参考这些实施例阐明了本发明的这些方面和其他方面。

附图说明

图1示出了根据本发明的各实施例的示例性方法。

图2解说了根据本发明的各实施例的经由流阻器无源地耦合到路由模块的准备模块。

图3解说了根据本发明的各实施例的用于将流速测量纳入考虑来调整第一压力的闭环流控制办法。

图4解说了根据本发明的各实施例的用于稳定路由模块的入口处的流速的辅助流源。

图5解说了根据本发明的各实施例的用于将流速测量纳入考虑来调整辅助流压力的闭环流控制办法。

图6示出了解说本发明的各实施例的使用光障来进行流前沿检测。

图7示出了解说本发明的各实施例的用于流前沿检测的光障的检测信号。

图8解说了根据本发明的各实施例的微流体路由系统。

图9解说了根据本发明的各实施例的示例性微流体路由设备。

图10示出了根据本发明的各实施例的示例性设备的诸流率和时序图。

这些附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，出于解说目的，诸要素中的一些要素的尺寸可被放大且没有按比例绘制。

权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的要素。

具体实施方式

将就具体实施例并且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，出于解说目的，要素中的一些要素的尺寸可被放大且没有按比例绘制。尺寸和相对尺寸并不对应于对本发明实际的真实缩小。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式描述顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的顺序来进行操作。

此外，说明书和权利要求中的术语顶部、下方等等用于描述性目的并且不一定用于描述相对位置。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的取向不同的取向来进行操作。

应注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限制于其后列出的手段；它并不排除其他元件或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，设备的仅有的相关组件是A和B。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部是指同一实施例，但是可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如通过本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。

类似地，应当领会，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助对各个发明性方面中的一个或多个的理解的目的，本发明的各个特征有时一起被编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，此种公开方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此，具体实施方式所附的权利要求由此被明确并入到该具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。

此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均能以任何组合来使用。

在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而要理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。

本描述中对‘模块’的引用指的是功能单元，例如可被容易地集成在更复杂系统中的单元，诸如暗盒。

在第一方面，本发明涉及一种用于检测、分选、提纯和/或表征液体样本中的感兴趣对象的方法。该方法包括在微流体路由系统的准备模块中准备包括感兴趣对象的微流体流中的液体样本以供处理。准备液体样本的步骤包括将液体样本从准备模块的至少一个入口运送通过至少一个微流体通道到准备模块的至少一个出口。

该方法还包括在微流体流中将所准备的液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发到微流体路由系统的路由模块的至少一个入口，其中这一转发包括将微流体流耦合在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间，以在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗和/或主动地补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化。

该方法还包括在微流体路由系统的路由模块中将感兴趣对象从所准备的液体样本的微流体流中转出。

转发液体样本包括在准备模块和/或路由模块和/或准备模块与路由模块之间的流连接中感测微流体流中的液体样本的流特性，并将感测到的流特性纳入考虑来控制至少一个流控制元件以补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化。这一控制包括用于补偿感测到的流特性相对于流特性的预定目标值的偏差的闭环流控制。

参考图1，示出了根据本发明的实施例的示例性方法1。方法1是一种用于检测、分选、提纯和/或表征液体样本中的感兴趣对象(例如，液体样本中的感兴趣实体)的方法。例如，感兴趣对象可包括液体样本(诸如体液样本)中的感兴趣的生物实体。例如，该方法可以是一种用于检测和提纯浸没在微流体流中的感兴趣对象的方法。例如，该方法可以是一种用于生物细胞分选和/或生物细胞路由以供用于临床应用的方法。

例如，方法1可包括将包括感兴趣对象的液体样本引入2微流体路由系统100，例如如图8中解说的。微流体路由系统可包括(例如，可至少包括)准备模块120和路由模块105。微流体路由系统可包括准备模块与路由模块之间的微流体连接，例如流阻器115。通过将准备模块和路由模块集成在单个集成微流体路由设备中，在不同阶段之间(例如，在准备阶段和路由阶段之间)的转移和/或操纵期间，液体样本中感兴趣对象(中的一些)的损失可保持有利地低或甚至基本上被防止。

微流体路由系统(例如，细胞路由系统)可包括例如暗盒的形式的微流体路由设备110。这一微流体路由设备110可具有集成样本准备模块120和集成路由模块105，例如细胞路由模块，例如用于生物细胞分选。微流体路由设备110可包括在暗盒中各模块和/或其他组件之间的微流体、电和/或光连接111。

准备模块(例如，用于生物细胞浓缩)和路由模块(例如，用于生物细胞路由)可通过集成暗盒中的微流体装置(例如，一个或多个微流体通道)互连。例如，微流体装置(例如，该至少一个互连微流体通道)可具有在感兴趣对象(例如，目标细胞)的1.1倍大小(例如，1.5倍)到约2mm的范围中的最小截面尺寸(例如，通道宽度、高度和/或直径)。例如，截面尺寸可以在30μm到1mm的范围中，例如在50μm到500μm的范围中。例如，这可以是用于感兴趣的生物实体(诸如细胞，它们通常小于50μm)的合适范围。具体而言，准备模块和路由模块可以在没有具有大于或等于5mm(例如大于或等于2mm，例如大于或等于1mm)的截面尺寸的任何中间存储库、容器和/或缓冲器(例如相对于从准备模块到路由模块的流的一般意义上)的情况下互连。

微流体路由系统还可包括仪表，路由设备可被装载在该仪表中以用于样本的分析和/或处理。微流体路由设备可以是一次性的，例如可以是一次性暗盒。微流体路由设备可包括用于在物理上处理样本的功能组件，例如样本和/或试剂箱、细胞准备组件、细胞路由元件和/或后分选处理组件。该仪表可包括用于促进微流体路由设备的操作的所有外围硬件和/或软件，例如用于系统级控制和提供用户界面以致动并控制路由设备中的流体学，用于光源的光检测和用于荧光检测和/或细胞成像的信号处理，用于控制和驱动路由设备的暗盒中的电组件，和/或用于后分选细胞分发(例如，在分选细胞悬浊液中将经分选细胞转移到瓶或玻璃片上)。具体而言，该仪表的硬件可有利地被设计成避免与仪表物理接触，例如以在具有样本污染的最小可能性的情况下改进样本处理精度。

将包括感兴趣对象的液体样本引入2微流体系统可包括以压力Ps将液体样本注入准备模块。压力Ps可以是预定压力，或可以是可控压力。例如，在根据本发明的各实施例中，该方法可包括控制压力Ps，例如如下文进一步描述的。该方法还可包括例如使用压力表来监视(例如，测量)压力Ps。

该方法包括在微流体路由系统100的准备模块120中准备液体样本以供处理。液体样本在微流体流中且包括感兴趣对象。

准备3液体样本的步骤包括将液体样本从准备模块120的至少一个入口运送(例如，持续运送)通过至少一个微流体通道到准备模块120的至少一个出口。

准备3液体样本可包括对该流体样本中的对象的浓缩，例如以提高感兴趣对象在流体样本中的浓度，例如通过减小样本的体积而不显著降低其中的感兴趣对象的数目，或者至少将感兴趣对象的损失保持在可接受的限度内。

微流体流中的液体样本的体积流率在准备模块的所述至少一个出口与准备模块的所述至少一个出口之间可相差至少5倍因子。例如，准备模块的所述(或全部)出口(不管用于废物处理的出口)上的(总)体积流率可显著低于准备模块的所述(或全部)入口上的(总)体积流率。更一般而言，在经由至少一个入口的体积流率与经由至少一个出口的体积流率之间可存在很大差异，例如使得它们中的一者显著大于另一者。本发明的各实施例的优点是流入和流出之间的此类悬殊差异可在连续或逐步连续的流系统中被有效且高效地处理。

此外，准备模块的至少一个出口可连接到路由模块的至少一个输入，以在微流体流中将所准备的液体样本从准备模块转发到路由模块。尽管准备模块的该至少一个出口中的体积流可显著低于注入到准备模块的体积流，如上文讨论的，例如归因于很大部分作为废液被移除，但从准备模块的该至少一个出口获得的流可以与路由模块中至少一个进一步的流体流(例如用作载体的流体和/或方向流控制介质)汇合。因而，路由模块也可涉及通过路由模块的总体流与从准备模块接收到的所准备的液体样本之间的很大的体积流相对差异。要注意，贯穿准备模块和路由模块，感兴趣的主流的量级的此类变化可需要在串行流布置中同步各阶段的有利地精确和高效的方式，例如本发明的各实施例所提供的。

该方法还可包括，例如在准备模块的所述至少一个出口处，监视(例如，测量)指示通过准备模块的流的流率Qs。例如，监视流率Qs可包括使用流量计(例如，声流量传感器和/或热流量传感器)来测量流率。

该方法还可包括，例如在路由模块的所述至少一个入口处，监视(例如，测量)指示通过路由模块的流的流率Qr。例如，监视流率Qr可包括使用流量计(例如，声流量传感器和/或热流量传感器)来测量流率。另选地，可以根据在路由模块中的流中检测到的对象的检测到的速度和/或检测频率来估算流率Qr。

可以在准备液体样本的步骤中操纵液体样本，例如通过样本浓缩步骤、混合步骤、稀释步骤和/或搅动(没有混合)步骤。可包括感兴趣的生物对象(诸如生物细胞)的液体样本可以在准备液体样本的步骤中通过例如染色步骤(例如，用于显微成像和/或荧光表征)、细胞溶解步骤和/或细胞解离步骤来被操纵。准备液体的步骤可包括这些操作和/或本领域已知的其他类似操作的任何合适组合。合适的液体样本准备以及下文引用的路由操作的步骤和/或参数可基本上由样本液体的性质、感兴趣对象的性质、该方法的预期应用的性质来确定，例如，如本领域技术人员在实践中基于应用需求无需发明性努力就可确定的。

该方法还包括在微流体流中将所准备的液体样本从准备模块120的所述至少一个出口，例如经由各模块之间的微流体连接，转发4(例如，持续转发)到微流体路由系统100的路由模块105的至少一个入口。

例如，通过提供直接连接以用于在样本准备模块和路由模块之间维持样本的连续流，感兴趣对象(例如，生物颗粒，诸如细胞)的损失可被有利地降低，例如保持很低。

将液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发4到路由模块的所述至少一个入口的步骤包括(例如通过微流体流连接)将微流体流耦合在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间，以在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗和/或主动地补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化。因而，可在路由模块的所述至少一个入口处提供微流体流中所准备的液体样本的较不多变和/或较稳定的流率。

因此，可在准备模块和路由模块之间提供‘智能’连接，以使一个模块中的流参数的变化不对另一模块的操作有影响，例如在这些变化处于在设备的正常操作中可预期的预定的合理裕度内的程度上，以及在一个模块对另一模块的影响被显著降低以使得该模块的正常操作可被预期在操作容限裕度内的程度上。

例如，在没有此类耦合来缓冲和/或有源地补偿压力、流率、流阻和/或其他流体动力学参数中的变化的情况下，一个模块中的此类波动流条件会不利地影响另一模块的正确操作。

该方法还包括在微流体路由系统的路由模块中将感兴趣对象从所准备的液体样本的微流体流中转出5。

例如，感兴趣对象可从所准备的液体样本的微流体流中转出5，以从所准备的液体样本的微流体流中存在的另一类型的对象或诸其他类型的对象中分选出感兴趣对象。

转出5感兴趣对象可包括检测所准备的液体样本的微流体流中的感兴趣对象，例如在路由模块中的一个或多个预定位置处。这一检测可包括光学检测，诸如荧光信号检测。例如，生物实体可在准备步骤期间用荧光染料来染色，并且该对象的特性可在经染色的感兴趣对象移动通过路由模块中时通过光学来检测。光学检测还可包括另一类型的光学检测，例如亮场信号、暗场信号和/或散射信号。光学检测还可包括检测对象的图像，例如常规图像，例如显微图像、全息图像或衍射图像。检测步骤可包括检测光学检测信号(例如，荧光信号、光学信号、散射信号和/或图像)中感兴趣对象的至少一个特性特征。

转出5感兴趣对象可包括响应于检测到感兴趣对象(例如在光学检测信号中检测到感兴趣对象的所述至少一个特性特征时)来计算路由信号。例如，信号可被计算以在合适时间控制致动元件，例如在将该对象从检测位置到要借助致动元件将其从微流体流的主要成分转出的位置的移动纳入考虑的合适延迟之后。此外，信号可被计算来控制致动元件达合适历时，例如将感兴趣对象的流速、大小、质量和/或体积纳入考虑。此外，信号可被计算来通过合适强度控制致动元件，例如由致动元件施加在感兴趣对象上的力可取决于提供给致动元件的控制信号的信号强度。

转出5感兴趣对象可包括通过计算得到的控制信号来控制致动元件以将检测到的感兴趣对象从微流体流的主要成分转出。

转出5感兴趣对象可包括在路由模块中将液体注入(例如，并混合)所准备的液体样本的微流体流。例如，液体可以按压力Pr来被注入。压力Pr可以是预定压力，或可以是可控压力。例如，在根据本发明的各实施例中，该方法可包括控制压力Pr，例如如下文进一步描述的。该方法还可包括例如使用压力表来监视(例如，测量)压力Pr。

该液体(例如，载体流体，例如水或另一合适溶剂)可在路由模块的入口之处或附近添加。

该液体(例如，载体流体，例如水或另一合适溶剂)也可在路由模块的中间附近或尾部附近(相对于流的方向而言)添加。

将液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发4到路由模块的所述至少一个入口的步骤可包括通过无源流阻器115将微流体流耦合在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间，以在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗微流体流中所准备的液体样本的流率变化。具体而言，无源流阻器可向(例如，串行流连接的)总流阻增加基本上恒定的参考流阻以缓冲对抗总流阻中的大的相对变化(即稳定总流阻)。

例如，此类无源流阻器可在各模块之间形成微流体连接，以相关于流率变化来隔离一个模块对另一模块的影响。

无源流阻器可包括至少一个微流体通道，该至少一个微流体通道具有在感兴趣对象(例如，目标细胞)的1.1倍大小(例如，1.5倍)到约2mm的范围中的截面尺寸(例如，通道宽度、高度和/或直径)。例如，截面尺寸可位于10μm到1mm的范围中。例如，无源流阻器可根据特定实施例所要达到的流阻范围，例如通过选择所述至少一个微流体通道的适当直径，来配置。此外，所述至少一个微流体通道的长度可被选择成更精确地达到所需预定流阻值。无源流阻器可紧密集成在准备模块和/或路由模块中，或者作为在功能上耦合在准备模块和路由模块之间的分开组件，例如在包括准备模块和路由模块的暗盒中。

具体而言，准备模块和路由模块可以在没有具有大于或等于5mm(例如大于或等于2mm，例如大于或等于1mm)的截面尺寸的任何中间存储库、容器和/或缓冲器(例如相对于从准备模块到路由模块的流的一般意义上)的情况下互连。

流阻器的流阻可至少等于与准备模块和/或路由模块的流阻的预期变化或波动相对应的预定值。

参考图2，准备模块120可具有流阻Rs，例如准备模块的所述至少一个入口和所述至少一个出口之间的流阻Rs。同样，路由模块105可具有流阻Rr。

准备模块和路由模块的流阻Rs、Rr经受变化和/或波动，例如随机分布和/或不稳定的变化和/或波动。此外，将样本流体注入准备模块的压力也可经受此类变化和/或波动。例如，此类变化和/或波动可由部分通道堵塞和/或疏通、气泡的存在和/或清除、接头紧密度差异、或不同样本准备步骤之间的变化而造成。例如，在持续样本准备中，稍后处理元件可保持不活动，直至移动流体前沿到达该处理元件。因此，在此类初始不活动的元件开始参与该持续流的处理时，流特性可以改变。预测此类变化和/或波动是困难或甚至不可能的。本发明的各实施例可以提供用于达成路由模块中(例如，在路由模块的入口处)的流率Qr的稳定性(例如，在操作容限内)的有利装置和方法。

准备模块120与路由模块105之间的流连接可通过具有流阻Rc的流阻器115来形成。因为准备模块120和路由模块105例如经由流阻器115直接连接，使得形成了串行连接。因此，准备模块120的(诸)出口处的流率Qs可等于路由模块105的(诸)入口处的流率Qr。

准备模块120的(诸)入口和路由模块105的(诸)出口之间的总流阻因此是R_总＝Rs+Rc+Rr。

通过在准备模块和路由模块之间提供相对大的流阻Rc，准备模块和路由模块的流阻Rs、Rr(相对于参考值)的波动和/或偏差可被稳定化，例如使得准备模块和路由模块的流阻的变化ΔRs、ΔRr对流率Qs＝Qr的影响可被保持得很低，例如可被降低，例如可被最小化。

流阻值Rc可至少等于(例如，优选地2、3、5、或10倍因子大于)准备模块和路由模块的流阻的变化和/或波动ΔRs、ΔRr。

例如当液体在路由模块的(诸)入口之处或附近被注入时，在路由模块中注入到微流体流的液体(例如，第二载体液体)的压力Pr可通过Pr＝Ps–Qs*(Rs+Rc)来确定。

压力Pr可通过Pr＝Ps–Qs*(Rs+Rc+0.5*Rr)来确定，例如当液体在路由模块的中间之处或附近被注入时。

将液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发4到路由模块的所述至少一个入口的步骤可包括在准备模块和/或路由模块和/或所述模块之间的流连接中，例如使用流传感器来感测6微流体流中的液体样本的流特性，并且将感测到的流特性纳入考虑来控制7至少一个流控制元件，以补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化，例如在准备模块的所述至少一个出口处的此类流率变化。

在本发明的各实施例中，液体样本的流特性可以是在感测位置处测得的流速。然而，本发明的各实施例不限于此。例如，流特性可以是流体存在检测或流体光学参数检测。

流特性(例如，流速、流体存在或指示流的另一参数)可通过光学测量、电测量(诸如阻抗测量)、或者对与流相关的另一物理属性的检测来确定。例如，可测量与流体电接触的至少两个电极(当存在于微流体通道中时)，例如在微流体通道的壁中或壁上的至少两个电极，之间的阻抗。例如，在流体处于通道中的感测位置处时，可检测到阻抗变化，例如下降。

例如，流特性可以是流前沿检测，其中归因于光传输、光反射或类似光学属性的变化，在感测位置处检测到携带感兴趣对象的流体的存在。例如，流特性可以是通过光障检测到的此类流前沿，如在图6中解说的。在这一示例中，液体在(例如，由盖玻或薄膜202和塑料暗盒203之间限定的)微流体通道中的移动前沿201可通过由光电检测器204检测到的由激光二极管205所发出的光通过微流体通道的传输变化造成的信号变化来检测，例如图7所示范的。

控制步骤可包括控制压力Ps、压力Pr、压力Pa和/或(例如，在形成准备模块的一部分的阶段中又一液体源的)至少一个又一压力Px。

控制步骤可包括响应于感测到的流特性来激活所述至少一个流控制元件，例如激活一阶段或模块，例如当在该阶段或模块的上游检测到移动流体前沿时激活该阶段或模块中的流体源，例如以将一阶段与贯穿该模块的流体移动进行同步。

例如，转发4液体样本可包括在闭环流控制办法中控制所述至少一个流控制元件以补偿感测到的流特性相对于流特性的预定目标值的偏差。

例如，所述至少一个流控制元件可包括致动元件，例如微流体阀或微流体开关。

例如，所述至少一个流控制元件可包括流源，例如第二流源。例如，所述至少一个流控制元件可包括可控流体泵。

参考图3，流特性可被测量6，诸如流率Qr。流率可在路由模块105中，例如在路由模块的(诸)入口之处或附近，被测量。然而，例如，在样本准备模块和路由模块之间的连接通过无源流阻器来形成，使得准备模块、流阻器和路由模块形成串行流连接时，可在沿该串行流路径的任何合适点处测量流率Qs＝Qr。

此外，至少一个流控制元件可被控制7，将感测到的流特性纳入考虑以补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化。

例如，这一控制7可包括，例如通过在时间步骤n中确定要施加的新压力Ps_n来调整将液体样本注入准备模块的压力Ps。

例如，压力Ps_n可不同于在前一时间步骤中施加的压力，差为ΔPs＝Ps_n-Ps_n-1。例如，该差可通过计算取决于测得的流特性与流特性的预定目标值之差(例如，测得的流率Qr与设定点Qr*之差)的值来确定。例如，在时间步骤n中测得的流率Qr_n和设定点Qr°之差可被用作用于计算压力差ΔPs的函数F的自变量。函数F可以是线性缩放函数，例如差Qr-Qr*可被乘以预定缩放因子。函数F也可以是非线性函数，例如单调递增或递增函数。函数F可以是无偏置的，例如可将零自变量映射到零函数值。函数F可以是反对称的，例如使得F(-x)＝-F(x)。例如，函数F可通过比例积分微分(PID)方法来实现，例如可通过PID控制器来实现。

作为替换或补充，在路由模块中注入微流体流的液体(例如，第二载体液体)的压力Pr可被控制7。

例如，压力Pr可例如当在路由模块的(诸)入口之处或附近注入该液体时通过Pr＝Ps–Qs*(Rs+Rc)来确定，或者可例如当在路由模块的中间之处或附近注入该液体时通过Pr＝Ps–Qs*(Rs+Rc+0.5*Rr)来确定。

在实际Qr(例如，Qr在时间步骤n中的值Qr_n)偏离设定点Qr*时，例如不管该偏差的原因如何，闭环流率控制算法可调整压力(例如，压力Ps)以增加或降低流率Qs＝Qr。

因而，路由模块的输出压力P0可通过根据本发明的各实施例的方法被有利地维持在参考压力之处或附近。

参考图4和图5，在根据本发明的各实施例的方法中，将液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发4到路由模块的所述至少一个入口的步骤可包括在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间将辅助液体流(例如，载体流体，例如水或另一合适溶剂)注入8微流体流。例如，在路由模块的入口接合点125处，携带要被路由的感兴趣对象的所准备的液体样本的微流体流可以与该辅助流汇合。

注入8辅助流可包括以压力Pa将液体注入准备模块和路由模块之间的接合点，例如在流阻器与路由模块之间。压力Pa可以是预定压力，或可以是可控压力。例如，在根据本发明的各实施例中，该方法可包括控制压力Pa，例如如下文进一步描述的。该方法还可包括例如使用压力表来监视(例如，测量)压力Pa。

该方法还可包括监视(例如，测量)指示辅助流的流率Qa。例如，监视流率Qa可包括使用流量计(例如，声流量传感器和/或热流量传感器)来测量流率。

在根据本发明的各实施例的方法中，将液体样本从准备模块的所述至少一个出口转发4到路由模块的所述至少一个入口的步骤还可包括在路由模块的(诸)入口处例如使用压力表来监视(例如，测量)压力Pj，例如通过压力表。例如，可在入口接合点125和路由模块105之间测量压力Pj。

在根据本发明的各实施例的方法中，准备3包括感兴趣对象的微流体流中的液体样本的步骤可包括多个(例如，一系列)不同准备步骤。此外，例如归因于不同准备步骤之间的流停止，穿过准备模块的流速可能是随时间不均匀的，或甚至可能偶尔停止。在此类情形中，或者在流率Qs基本上随时间不恒定或不时地体验到暂停的其他用例中，维持稳定流率Qs可能尤其困难。然而，通过控制辅助流，穿过路由模块的稳定流率Qr可被有利地维持。

将感测到的流特性纳入考虑以补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化，至少一个流控制元件可被控制7。这一控制7可包括调整在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间将辅助流注入8微流体流的压力Pa。例如，在每一时间步骤n，可施加新压力Pa_n。

例如，在闭环控制算法中，压力Pa可被控制。例如，压力Pa和Ps可被控制。压力Ps、Pa和Pr可对流率Qs、Qa和Qr有影响。

压力Pa_n+1可不同于在先前时间步骤中施加的压力Pa_n，差为ΔPa＝Pa_n+1-Pa_n。例如，该差ΔPa可通过计算取决于测得的流特性与流特性的预定目标值之差(例如，测得的流率Qr与设定点Qr*之差)的值来确定。例如，在时间步骤n中测得的流率Qr_n和设定点Qr°之差可被用作用于计算压力差ΔPa的函数Fa的自变量。函数Fa可以是线性缩放函数，例如差Qr-Qr*可被乘以预定缩放因子。函数Fa也可以是非线性函数，例如单调递增或递增函数。函数Fa可以是无偏置的，例如可将零自变量映射到零函数值。函数Fa可以是反对称的，例如使得Fa(-x)＝-Fa(x)。

另外，将液体样本注入准备模块的压力Ps也可被控制7。

压力Ps_n+1可不同于在先前时间步骤中施加的压力Ps_n，差为ΔPs＝Ps_n+1-Ps_n。例如，该差ΔPs可通过计算取决于测得的流特性与流特性的预定目标值之差(例如，测得的流率Qr与设定点Qr*之差)的值来确定。例如，在时间步骤n中测得的流率Qr_n和设定点Qr°之差可被用作用于计算压力差ΔPs的函数Fs的自变量。函数Fs可以是线性缩放函数，例如差Qr-Qr*可被乘以预定缩放因子。函数Fs也可以是非线性函数，例如单调递增或递增函数。函数Fs可以是无偏置的，例如可将零自变量映射到零函数值。函数Fs可以是反对称的，例如使得Fs(-x)＝-Fs(x)。

例如，根据本发明的各实施例的闭环控制算法(例如，PID算法)可将以下方程组纳入考虑：

Qr＝Qs+Qa

Qs＝(Ps–Pj)/(Rs+Rc)

Qa＝(Pa–Pj)/Ra

以及Qr＝(Pj–P0)/Rr，在没有附加压力源以压力Pr将液体注入路由模块时，或者Qr＝(Pj–Pr)/Rr*，在路由模块中的附加压力Pr被纳入考虑时。流阻Rr*可依赖于附加压力在何处对路由模块中的微流体流起作用，例如参考从路由模块的(诸)入口到在路由模块中以压力Pr将辅助流体掺入微流体流中的样本流体的点的微流体流路径的流阻在第二方面，本发明还涉及用于准备浸有感兴趣对象的流体的微流体流以及用于路由微流体流中的感兴趣对象的微流体路由设备110(例如，暗盒的形式，诸如一次性暗盒)；例如，用于检测、分选、提纯和/或表征液体样本中的感兴趣对象，即液体样本中的感兴趣实体。例如，感兴趣对象可包括液体样本(诸如体液样本)中的感兴趣的生物实体。例如，微流体设备110可包括包封该设备的下文引用的各组件以形成暗盒的封装。设备110可被适配成检测和提纯浸没在微流体流中的感兴趣对象。例如，该设备可以是一种用于临床应用中的生物细胞分选和/或生物细胞路由的设备。

微流体路由设备110包括集成样本准备模块120和集成路由模块105，例如细胞路由模块，例如用于生物细胞分选。具体而言，准备模块120和路由模块105可被集成在单个封装中，例如共同集成在单个基板上。

准备模块120被适配成在包括用于处理(例如，用于检测、分选、提纯和/或表征感兴趣对象的预期处理)的感兴趣对象的微流体流中准备液体样本。准备模块120包括用于运送液体样本的将准备模块的至少一个入口连接到准备模块的至少一个出口的至少一个微流体通道。

准备模块和/或路由模块和/或微流体连接被适配成，例如通过内部或外部传感器元件来感测微流体流中的液体样本的流特性，以将感测到的流特性纳入考虑通过闭环流控制来控制至少一个流控制元件，以补偿感测到的流特性相对于流特性的预定目标值的偏差。

在使用中，微流体流中液体样本的体积流率在准备模块的至少一个出口和准备模块的至少一个出口之间可显著不同，例如使得在至少一个输入流和至少一个输出流之间可存在很大的流特性差异。例如，准备模块的所述(或全部)出口(除用于废物处理的那些出口以外的全部出口)上的(总)体积流率可显著低于准备模块的所述(或全部)入口上的(总)体积流率.如上文已提及的，路由模块也可涉及从准备模块接收到的包含感兴趣实体的流与穿过路由模块的总流(例如，包括用于稀释的第二流、携带和/或定向感兴趣实体的流)之间的规模上很大的差异。

准备模块120可包括多个准备阶段，例如样本浓缩阶段、混合阶段、稀释阶段、搅动阶段、染色阶段、细胞溶解阶段和/或细胞解离阶段。

路由模块105被适配成将感兴趣对象从所准备的液体样本的微流体流中转出。路由模块105可被适配成促进根据本发明的第三方面的各实施例的系统的检测器在路由模块中检测所准备的液体样本的微流体流中的感兴趣对象。例如，路由模块105可具有基本上透明以允许透过路由模块进行光学检测的部件。路由模块105可包括用于接收路由信号并用于响应于该路由信号将检测到的感兴趣对象从微流体流的主要成分中转出的致动元件。

(例如，用于生物细胞浓缩的)准备模块和(例如，用于生物细胞路由的)路由模块，例如通过微流体连接，例如通过一个或多个微流体通道，被互连，以在微流体流中将所准备的液体样本从准备模块120的所述至少一个出口转发到路由模块105的至少一个入口。准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间的微流体流可通过这一微流体连接来被耦合，以在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗和/或在操作中主动地补偿微流体流中所准备的液体样本的流率变化。

通过将准备模块和路由模块集成在单个集成微流体路由设备中，在不同阶段之间(例如，在准备阶段和路由阶段之间)的转移和/或操纵期间，液体样本中感兴趣对象(中的一些)的损失可保持有利地低或可甚至基本上被防止。

此外，串联操作(例如，流水线操作)可有利地提供低总分选时间。准备模块中的流内浓缩和混合也可减少暗盒上阀的数目，并因而可降低成本，并可避免或减少堵塞。

微流体连接(例如，至少一个互连微流体通道)可具有在感兴趣对象(例如，目标细胞)的1.1倍大小(例如，1.5倍)到约2mm的范围中的最小截面尺寸(例如，通道宽度、高度和/或直径)。具体而言，准备模块和路由模块可以在没有具有大于或等于5mm(例如大于或等于2mm，例如大于或等于1mm)的截面尺寸的任何中间存储库、容器和/或缓冲器(例如相对于从准备模块到路由模块的流的一般意义上)的情况下互连。

微流体连接可包括准备模块与路由模块之间的、用于将微流体流耦合在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间的流阻器115。流阻器115可具有流阻Rc。流阻器可被适配成在准备模块的所述至少一个出口处被动地缓冲对抗微流体流中所准备的液体样本的流率变化。

准备模块120可具有流阻Rs，例如准备模块的所述至少一个入口和所述至少一个出口之间的流阻Rs。同样，路由模块105可具有流阻Rr。

流阻器的流阻Rc可至少等于与准备模块和/或路由模块的流阻的预期变化或波动相对应的预定值。

流阻值Rc可至少等于(例如，优选地2、3、5、或10倍因子大于)准备模块和路由模块的流阻的变化和/或波动ΔRs、ΔRr。因而，归因于显著大的流阻值Rc，归因于ΔRs和/或ΔRr的相对(例如，百分比)流率波动可被维持在可接受的水平。

例如，参考图2中示出的示例性实施例，如果Pr＝0，则Qr＝Qs＝Ps/(Rs+Rc+Rr)。则，Rc可被选择成使得(ΔRs+ΔRr)/(Rs+Rr+Rc)<m，其中m是预定最大流率波动百分比。例如，Rc可被选择成Rc>(ΔRs+ΔRr)/m–Rs–Rr。在其中附加流参数(例如，Ps、Pa和/或Qa，如图4中示意性地解说的)要被纳入考虑的实施例中，可容易地获得类似表达式来估算合适流阻值Rc。

微流体路由设备110可包括针对路由模块105的入口接合点125，用于在准备模块的所述至少一个出口与路由模块的所述至少一个入口之间将辅助液体流注入微流体流，例如使得携带要被路由的感兴趣对象的所准备的液体样本的微流体流可以在进入路由模块之前与该辅助流汇合。例如，在该设备的操作中，在入口接合点125处，携带要被路由的感兴趣对象的所准备的液体样本的微流体流可以与该辅助流汇合。

在第三方面，本发明涉及一种微流体路由系统100，例如细胞路由系统。参考图8，微流体路由系统100包括根据本发明的第二方面的各实施例的微流体设备110。微流体路由系统还包括仪表设备160。微流体路由设备110可被装载在仪表设备160中以用于分析和/或处理样本。微流体路由设备110可以是一次性的，例如可以是一次性暗盒。微流体路由设备可包括用于在物理上处理样本的功能组件，例如样本和/或试剂箱、细胞准备组件、细胞路由元件和/或后分选处理组件。仪表设备160可包括用于促进微流体路由设备的操作的所有外围硬件和/或软件，例如用于系统级控制和提供用户界面以致动并控制路由设备中的流体学，用于光源的光检测和用于荧光检测和/或细胞成像的信号处理，用于控制和驱动路由设备的暗盒中的电组件，和/或用于后分选细胞分发(例如，在分选细胞悬浊液中将经分选细胞转移到瓶或玻璃片上)。具体而言，该仪表的硬件可有利地被设计成避免与仪表物理接触，例如以在具有样本污染的最小可能性的情况下改进样本处理精度。

该系统可包括用于在路由模块中检测所准备的液体样本的微流体流中的感兴趣对象的检测器。

检测器可包括光学检测器，例如用于获得光学检测信号，诸如荧光、亮场、暗场和/或散射信号和/或该对象的图像(例如显微图像、全息图像和/或衍射图像)。

该系统可包括用于在光学检测信号中确定感兴趣对象的至少一个特性特征的处理器。

处理器可被适配成响应于检测到所述至少一个特性特征来计算路由信号，并通过计算得到的路由信号来控制路由模块的致动元件以将检测到的感兴趣对象从微流体流的主要成分转出。

该系统可被适配成响应于检测到至少一个特性特征来计算路由信号，其中路由信号被适配成在合适时间，例如在将该对象从检测位置到要借助致动元件将其从微流体流的主要成分转出的位置的移动纳入考虑的合适延迟之后，控制致动元件。此外，例如将感兴趣对象的流速、大小、质量和/或体积纳入考虑，信号可被计算来控制致动元件达合适历时。此外，信号可被计算来通过合适强度控制致动元件，例如由致动元件施加在感兴趣对象上的力可取决于提供给致动元件的控制信号的信号强度。

微流体路由系统可包括用于以第一压力Ps将液体样本注入准备模块120的第一流体致动器，例如流体泵。

微流体路由系统可包括用于在路由模块105中以第二压力Pr将液体注入所准备的液体样本的微流体流的第二流体致动器，例如流体泵。

微流体路由系统可包括用于在准备模块120的所述至少一个出口与路由模块105的所述至少一个入口之间以第三压力Pa(例如，经由入口接合点125)将辅助流体流注入微流体流的第三流体致动器，例如流体泵。

第一、第二和/或第三流体致动器可形成微流体设备110的一部分，或者可以部分地实现在该微流体设备中。例如，流体致动器的流体处理部件可优选地实现在微流体设备中，而流体致动器的致动和/或功率部件可被实现在微流体设备110中或仪表设备160中。

微流体路由系统可包括用于监视和/或测量路由模块的(诸)入口处的第一压力Ps、第二压力Pr和/或第三压力Pa和/或第四压力Pj的至少一个压力检测器，例如压力表。例如，可在入口接合点125和路由模块105之间测量第四压力Pj。

微流体路由系统可包括用于在准备模块120和/或路由模块105中和/或在准备模块和路由模块105之间的微流体连接中感测微流体流中的液体样本的流特性的至少一个传感器95。

该至少一个传感器95可包括流速传感器、流体存在检测器或流体光学参数检测器。例如，流特性可以是流前沿检测，其中归因于光传输、光反射或类似光学属性的变化，在感测位置处检测到携带感兴趣对象的流体的存在。例如，传感器可包括光障，如在图6中解说的。

该至少一个传感器可包括用于监视和/或测量指示穿过准备模块的流的流率Qs、和/或指示进入或穿过路由模块的流的流率Qr、和/或指示辅助流的流率Qa的至少一个流检测器。

该至少一个流检测器可包括流量计，例如声流量传感器和/或热流量传感器。另选地，可以由该系统的处理器根据在路由模块中的流中检测到的对象的检测到的速度和/或检测频率来估算流率Qr。

仪表设备160可包括用于控制第一压力Ps、第二压力Pr和/或第三压力Pa的控制器。

控制器还可被适配成控制(例如在形成准备模块的一部分的阶段中又一流体源的)至少一个第四压力Px，例如注入在图9的示例中示意性地解说的。

例如，控制器可被适配成控制至少一个流控制元件，例如致动元件，例如微流体阀或微流体开关，以控制第一、第二、第三和/或又一压力。

例如，所述至少一个流控制元件可包括流源，例如第二流源。例如，所述至少一个流控制元件可包括可控流体泵。例如，该至少一个流控制元件可包括第一流体致动器、第二流体致动器和/或第三流体致动器和/或又一流体致动器。

控制器可被适配成(例如配置成，例如编程为)执行闭环流控制以补偿感测到的流率相对于流特性的预定目标值的偏差。

作为替换或补充，控制器可被适配成(例如配置成，例如编程为)响应于感测到的流特性来激活所述至少一个流控制元件，例如，以激活一阶段或模块，例如当在该阶段或模块的上游检测到移动流体前沿时激活该阶段或模块中的流体源。

控制器可被配置成通过将指示进入或穿过路由模块的流的流率Qr相对于预定目标值的偏差纳入考虑来调整第一压力Ps。

例如，控制器可被适配成控制第二压力Pr。

例如，控制器可被适配成通过将流率Qr相对于预定目标值的偏差纳入考虑来调整第三压力Pa。

该系统(例如，微流体路由设备110)可包括至少一个后处理模块130，例如后分选处理组件，例如用于操纵流体样本，例如流体样本的所选部分。

例如，此类后处理可包括用于复查所选部分(例如，经分选对象)的复查单元140。复查单元可被适配成对这些对象进行成像或促进其成像。复查单元可被适配成将对象进行重路由。

后处理模块可包括用于，例如在对象被路由设备选择之后，以合适的输出形式来分发对象的分发单元150。

图9解说了根据本发明的各实施例的示例性微流体路由设备110。例如，此类设备可被实现在有利地有限的占用面积上，例如10cm x 6cm芯片上。本领域技术人员应当理解，在附图上所指示以及在本描述中提供的尺寸仅仅是示例性的且决不旨在限制本发明。

包括感兴趣对象的液体样本可经由储存库或入口181来提供。例如，该设备可被适配成处理2mL样本。样本准备模块可包括多个阶段。

在第一阶段82，样本可被浓缩。在这一阶段期间，液体的很大部分可作为废液83被分离出，例如高达约2mL。浓缩可例如通过声聚焦来执行。例如，压电盘84可在第一阶段82向设备110施加振动能。在第二阶段85，样本中的感兴趣对象可被染色。例如，例如，来自存储库86的)50μL染料(可被添加到微流体流。在第三阶段87，样本流体可被清洗，例如通过浓缩步骤，例如使用用于声聚焦的另一压电盘，随后是混合步骤，其中使用蜿蜒的混合器88来掺和来自存储库89的80μL缓冲液。第四阶段90可通过最终浓缩。例如，可再次使用声聚焦来进一步浓缩样本流体。在第四阶段90的出口处获得的微流体流随后可被馈送入路由模块105的入口。在这一路由模块中，另一缓冲流体(例如，来自存储库91的3mL缓冲液)可被混合到样本流体。路由模块105的输出可例如提供被路由出样本的感兴趣对象(例如收集在存储库92中，例如在0.5ml收集容器中)和路由阶段的副产品(例如，在3mL废液存储库93中)。

遍及这一示例性设备的诸示例性流率在图10中解说。图10还示出了时序图以解说使整个待处理样本通过每一阶段的总体停留时间。在该附图中指示的各个值只是示例性的，并且决不旨在限制本发明。