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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380036951.8 (22)申请日 2013.03.14 61/645,191 2012.05.10 US 61/709,809 2012.10.04 US 13/663,339 2012.10.29 US 61/760,849 2013.02.05 USG01N 33/49(2006.01) (71)申请人 华盛顿大学商业化中心 地址 美国华盛顿州 (72)发明人 南森J.施耐德基 卢卡斯H.廷 希林福格希 凯文S.比尔拉维斯基 南森J.怀特 (74)专利代理机构 北京中博世达专利商标代理 有限公司 11274 代理人 申健 。
2、(54) 发明名称 用于测量血小板凝集的微射流装置以及相关 的系统和方法 (57) 摘要 本技术概括地涉及用于测量血小板凝集的微 射流装置， 以及相关的系统和方法。 在一些实施方 式中， 射流装置包括显微结构的阵列， 包括通常刚 性的块和通常可挠曲的柱的配对。该射流装置还 包括至少一个设置用以接纳该阵列的流体通道。 该流体通道设置用以引导生物学样品例如全血的 流体流动经过该阵列。该射流装置还可包括检测 部件， 该检测部件设置用以测量阵列中的一个或 多个可挠曲柱的挠曲程度。 在一些实施方式中， 该 射流装置包括手持装置， 并可用于血小板力和凝 集的护理点测试。 (30)优先权数据 (85)PCT。
3、国际申请进入国家阶段日 2015.01.09 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2013/031782 2013.03.14 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/169379 EN 2013.11.14 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图7页 (10)申请公布号 CN 104428671 A (43)申请公布日 2015.03.18 CN 104428671 A 1/2 页 2 1. 射流装置， 包括 ： 显微结构的阵列， 包括通常刚性的块和通常可挠曲的结构 ； 具有接纳所述阵列的尺寸的至。
4、少一个流体通道， 其中所述流体通道设置用以引导生物 学样品的流体流动穿过所述阵列 ； 和 用于检测所述阵列中的一个或多个所述可挠曲的结构的挠曲程度的装置。 2. 如权利要求 1 所述的装置， 其中所述阵列包括所述通常刚性的块和所述通常可挠曲 的结构的配对。 3. 如权利要求 1 所述的装置， 其中所述显微结构由硅、 聚合物、 金属或陶瓷中的至少其 一制成。 4. 如权利要求 1 所述的装置， 其中所述用于检测的组件包括光学检测部件或磁性检测 部件中的至少其一。 5. 如权利要求 4 所述的装置， 其中所述磁性检测部件是自旋阀、 霍尔探针或磁通门磁 强计之一。 6. 如权利要求 4 所述的装置，。
5、 其中各个通常可挠曲的结构包括磁性材料。 7. 如权利要求 6 所述的装置， 其中所述磁性检测部件包括自旋阀， 所述自旋阀被置于 各个块与通常可挠曲的结构之间， 并被设置用以检测由包括所述磁性材料的通常可挠曲的 结构的挠曲所致的所述阵列中的磁场变化。 8. 如权利要求 4 所述的装置， 其中所述光学检测部件是相差显微镜、 荧光显微镜、 共聚 焦显微镜或光电二极管中之一。 9. 如权利要求 1 所述的装置其中所述生物学样品包括全血、 血浆、 血浆蛋白、 血液或其 他生物学流体中存在的蛋白、 血小板、 内皮细胞、 循环肿瘤细胞、 癌症细胞、 成纤维细胞、 平 滑肌细胞、 心肌细胞、 红细胞、 白细。
6、胞、 细菌、 巨核细胞或它们的片段中的至少一种。 10. 如权利要求 1 所述的装置， 其中所述显微结构中的至少一些被至少部分地涂布选 自由蛋白、 酶、 生物活性矿物质、 聚糖、 多聚糖、 糖蛋白、 胶原蛋白、 冯维尔布兰德因子、 玻璃 体结合蛋白、 层粘连蛋白、 单克隆抗体、 多克隆抗体、 纤维蛋白溶酶、 激动剂、 基质蛋白、 肌动 蛋白 - 肌球蛋白活性的抑制剂以及它们的片段组成的组中的至少一种粘合组分。 11. 如权利要求 1 所述的装置， 其中所述射流装置包括手持尺寸的装置。 12. 如权利要求 1 所述的装置， 还包括显示器， 该显示器设置用以根据所述一个或多个 通常可挠曲的结构的挠。
7、曲程度显示所述生物学样品的特征。 13. 一种分析方法， 包括 ： 将显微结构的配对置于流体流动室中， 该配对包括邻近通常可挠曲的结构的通常 刚性的块 ； 使流体流过所述显微结构 ； 和 测量所述通常可挠曲的结构的挠曲。 14. 如权利要求 13 所述的方法， 其中将显微结构的配对置于所述流体流动室中包括安 置显微结构， 所述显微结构被至少部分地涂布酶、 矿物质、 冯维尔布兰德因子、 蛋白、 聚糖、 多聚糖、 糖蛋白、 胶原蛋白、 玻璃体结合蛋白、 层粘连蛋白、 单克隆抗体、 多克隆抗体、 纤维蛋 白溶酶、 激动剂、 基质蛋白、 肌动蛋白 - 肌球蛋白活性的抑制剂， 或者它们的片段中的至少 一。
8、种。 权 利 要 求 书 CN 104428671 A 2 2/2 页 3 15. 如权利要求 13 所述的方法， 其中使流体流过所述显微结构包括使生物学流体流过 所述显微结构。 16. 如权利要求 15 所述的方法， 使所述生物学流体流过所述显微结构包括使生物学流 体流动， 所述生物学流体包括血浆蛋白、 矿物质、 冯维尔布兰德因子、 蛋白、 聚糖、 多聚糖、 糖 蛋白、 胶原蛋白、 玻璃体结合蛋白、 层粘连蛋白、 单克隆抗体、 多克隆抗体、 纤维蛋白溶酶、 激 动剂、 基质蛋白、 肌动蛋白 - 肌球蛋白活性的抑制剂， 或者它们的片段中的至少一种。 17. 如权利要求 13 所述的方法， 其中。
9、测量通常可挠曲的结构的挠曲包括使用光学检测 部件来测量该通常可挠曲的结构的挠曲。 18. 如权利要求 13 所述的方法， 其中测量所述通常可挠曲的结构的挠曲包括使用磁性 检测部件测量所述通常可挠曲的结构的挠曲。 19. 如权利要求 18 所述的方法， 其中使用所述磁性检测部件包括使用自旋阀、 霍尔探 针或磁通门磁强计中的一个或多个测量由所述通常可挠曲的结构的挠曲所致的磁场变化。 20. 如权利要求 13 所述的方法， 其中将显微结构的配对置于所述流体流动室中包括将 所述通常刚性的块置于相对于所述通常可挠曲的结构上游的位置。 21. 如权利要求 13 所述的方法， 还包括诱导凝块形成。 22. 。
10、一种选择患者治疗的方法， 包括 ： 在流经流体室的生物学流体样品中引发剪切梯度， 所述流体室包括多个显微结构 ； 确定在至少一个显微结构上所述生物学样品的凝块形成所需的剪切激活的阈水平 ； 和 根据所述剪切激活阈水平为所述患者选择治疗。 23. 如权利要求 22 所述的方法， 其中诱导生物学流体样品中的剪切梯度包括在生物学 流体样品中引起剪切梯度， 所述生物学流体样品包含该生物学流体样品的抑制剂、 拮抗剂 或激动剂。 24. 如权利要求 22 所述的方法， 其中针对所述患者选择治疗包括根据所述剪切激活阈 水平选择促凝的或抗凝的药物的剂量。 25. 如权利要求 22 所述的方法， 其中在所述生物。
11、学流体样品中引发剪切梯度包括在全 血、 血浆、 血浆蛋白、 血小板、 内皮细胞、 循环肿瘤细胞、 癌症细胞、 成纤维细胞、 平滑肌细胞、 心肌细胞、 红细胞、 白细胞、 细菌、 巨核细胞或它们的片段的样品中引发剪切梯度。 26. 如权利要求 22 所述的方法， 其中在流经所述流体室的生物学流体样品中引发剪切 梯度包括在流经具有显微结构阵列的流体室的流体样品中引发剪切梯度， 所述显微结构包 括邻近通常可挠曲的结构的通常刚性的块。 27. 如权利要求 22 所述的方法， 其中确定剪切激活的阈水平包括测量所述显微结构的 挠曲。 权 利 要 求 书 CN 104428671 A 3 1/9 页 4 用。
12、于测量血小板凝集的微射流装置以及相关的系统和方法 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求以下在审中的申请的权益 ： 0003 (a) 美国临时专利申请 61/645,191， 于 2012 年 5 月 10 日提交 ； 0004 (b) 美国临时专利申请 61/709,809， 于 2012 年 10 月 4 日提交 ； 0005 (c) 美国专利申请 13/663,339， 于 2012 年 10 月 29 日提交 ； 和 0006 (d) 美国临时专利申请 61/760,849， 于 2013 年 2 月 5 日提交。 0007 所有的上述申请通过援引以它们的整体并入本文中。此。
13、外， 在援引并入的申请中 公开的实施方式的组件和特征可以与本申请中公开和要求保护的各种组件和特征组合。 0008 关于联邦政府赞助的研究的声明 0009 本 发 明 是 在 由 SPAWAR 空 间 和 海 上 作 战 系 统 中 心 (SSC) 授 予 的 N66001-11-1-4129 政府支持下完成。政府拥有本发明的一定权力。 技术领域 0010 本技术概括地涉及用于测量血小板凝集的微射流装置， 以及相关的系统和方法。 背景技术 0011 为了组织愈合， 血小板对于止住失血是必不可少的。 在受伤部位处， 血小板经历激 活、 形状改变、 分泌和聚集的凝集过程， 最终导致包含纤维蛋白链和血。
14、小板的止血凝块。血 小板在止血中起到独特的生物力学作用 ： 它们的肌动蛋白 - 肌球蛋白力强化它们的整合蛋 白粘附， 并通过把纤维蛋白链与血小板更近地拉在一起防止纤维蛋白溶解。 0012 血液动力学在血小板的活动中起到重要作用。高剪切速率梯度可发生在血管弯 曲、 分叉或狭窄之处， 并且可出现在血管支撑物或人工瓣膜。 已观察到这些剪切梯度造成血 小板粘附至管壁， 导致它们的激活和聚集。 高剪切梯度可引起自持过程， 血小板聚集增大局 部剪切梯度， 进一步造成血小板粘附和聚集。 0013 身体响应于损伤的主要方法是形成凝块以阻止出血。 凝块的强度主要取决于陷于 它内的血小板细胞有力收缩的能力， 其使。
15、围绕血小板的纤维蛋白网状结构变硬并将凝块固 定于伤处以防止破裂。适当的凝块形成在创伤患者中是关键， 因为受损的凝块形成与死亡 率的显著增长相关。例如， 患有血小板功能障碍的创伤患者可具有较大的损伤严重度和使 休克恶化。它们可能要求更多的输血并具有更大的死亡率。具有这样病况的患者需要从受 伤现场更快速地被转移， 并可以用例如低血压复苏策略等 “损伤控制” 干预进行检伤分类。 当到达医院时， 这些患者可以被给予较早且更积极主动的治疗， 包括定制的血液产品输注， 并且可以更快速地升级至立即手术。 0014 确定血小板是否充分凝集的传统的诊断方法在技术上是复杂的， 并且要求大量的 血液用于测试。此外，。
16、 这样的测试可花费大量时间用于完成读数。此处理时间可造成对创 伤患者潜在治疗技术的延迟， 由此增大它们的负面结果的几率。 说 明 书 CN 104428671 A 4 2/9 页 5 附图说明 0015 图 1A 是根据本技术的实施方式配置的微射流流动室的部分示意图。 0016 图1B是根据本技术的实施方式在图1A的室中经历流体流动的微柱的阵列的部分 示意图。 0017 图 2 是根据本技术的实施方式配置的微柱的阵列的顶视图。 0018 图 3 是根据本技术的实施方式配置并用于测量血小板力的血小板测试装置的侧 等轴视图。 0019 图 4 是显示根据本技术的实施方式测量生物药品中的血小板凝集的。
17、方法的框图。 0020 图 5A-5C 是显示根据本技术的实施方式在三位代表性患者中引发微柱挠曲所需 的剪切激活的图。 0021 图 6 是显示根据本技术的实施方式响应于患者的剪切激活阈选择患者疗法的方 法的框图。 具体实施方式 0022 本技术概括地涉及用于测量血小板凝集的微射流装置， 以及相关的系统和方法。 在一些实施方式中， 射流装置包括显微结构的阵列， 包括通常刚性的块和通常可挠曲的柱 的配对。射流装置还包括设置用以接纳该阵列的至少一个流体通道。流体通道设置用以引 导例如全血的生物学样品流体流穿过该阵列。 射流装置还可以包括设置用以测量阵列中的 一个或多个可挠曲的柱的挠曲度的检测组件。。
18、在一些实施方式中， 射流装置包括手持装置 并可用于血小板力和凝集的护理点 (point of care) 测试。 0023 以下参考图 1A-6 描述本技术的若干实施方式的具体细节。为了避免不必要地模 糊本技术的各种实施方式的描述， 在以下公开内容中没有列出描述与细胞研究工具或护理 点射流装置相关的已知结构和系统的其他细节。 图中所示的许多细节、 尺寸、 角度及其他特 征仅仅说明本技术的具体实施方式。 因此， 在不脱离本技术的精神或范围的情况下， 其他实 施方式可以具有其他细节、 尺寸、 角度和特征。因此， 本领域普通技术人员应理解本技术可 以具有其他实施方式且含有额外要素， 或者本技术可以具。
19、有其他实施方式而不具有以下参 考图 1A-6 所示和所述的特征中的若干特征。 0024 图 1A 是根据本技术的实施方式配置的流体流动室 100 的部分示意图。室 100 可 以包括主通道 102， 经由其流体从入口 122 流至出口 124。在若干实施方式中， 该流体可以 包括全血或血小板， 或者包括血浆和血浆蛋白在内的全血的其他片段。 在其他实施方式中， 该流体可以包括内皮细胞、 循环肿瘤细胞、 癌症细胞、 成纤维细胞、 平滑肌细胞、 心肌细胞、 红细胞、 白细胞、 细菌、 巨核细胞、 酶、 矿物质、 生物矿物， 或其片段中的至少其一。虽然图 1A 显示单个主通道 102， 在其他实施方式。
20、中， 室 100 可以包括多个流体通道。在具有多个流体 通道的实施方式中， 用户可以将不同的流体、 生物学样品和 / 或试剂导入不同的通道中。或 者， 如以下进一步详细描述， 室 100 可以包括能够平行操作并测试流体样品的不同特征的 多个流体通道。例如， 室 100 可以对比修饰样品测试对照样品， 或者可以将样品导入具有不 同的表面化学的多个流体通道中。 0025 主通道 102 设置用以接纳显微结构例如微柱的一个或多个阵列 114。在若干实施 方式中， 阵列 114 被安置在或邻近主通道 102 的基部或底部 118， 于是流体可以实质地流动 说 明 书 CN 104428671 A 5 。
21、3/9 页 6 越过并穿过阵列 114。如以下进一步详细描述， 在一些实施方式中， 阵列 114 包括一对或多 对显微结构。在一些情况中， 每对显微结构包括与通常可挠曲的柱 110 邻近的通常刚性的 块 108。如以下将作进一步详细描述的， 在一些实施方式中， 柱 110 的顶部包括磁性末梢 116。 在柱110的顶部上的磁性末梢116可以由通过电化学沉积在模板的孔中生长的钴、 镍、 钐或其他稀土金属制成。在其他实施方式中， 磁性末梢 116 包括其他材料， 或者通过其他方 法形成或沉积。 0026 在若干排列中， 块 108 是在下游柱 110 的上游。在一些实施方式中， 块 108 与柱 。
22、110 间隔 5-15m， 在一个具体的实施方式中， 间隔 9m。在各种实施方式中， 阵列 114 可 以包括块 108 和柱 110 的其他组合。例如， 块 108 比柱 110 的比可以不是 1:1， 而是可以有 多个柱 110 邻近单个块 108。在其他实施方式中， 此比例倒转。在其他实施方式中， 柱 110 是块 108 的上游。柱 110 可以用作弹性悬臂梁， 其与施加于它的上部末梢的力成比例挠曲。 例如， 挠曲可以是从柱 110 基部至末梢的连续。在若干实施方式中， 柱 110 比块 108 显著更 大程度地挠曲。在一些情况中， 块 108 的挠曲是可忽略的或者不存在。 0027 。
23、阵列114还可以包括一个或多个自旋阀126， 在一个或多个柱110或块108的下面 或附近。例如， 对于显微结构的每对块 - 和 - 柱可以有自旋阀 126， 自旋阀 126 可以被安置 在块 108 与柱 110 之间。如以下进一步详细描述， 自旋阀 126 可以用来测量由柱 110 的朝 向块 108 挠曲的磁性末梢 116 引起的磁场变化。自旋阀 126 可以利用薄膜中的超磁致伸缩 (GMR) 效应。自旋阀 126 可以包括被喷镀在磁性和非磁性层的交替堆栈中的薄膜金属条。 由于不同层中的电子的旋转的相互作用， 该条的阻力对平面内磁场的变化敏感。 自旋阀126 可以具有 1nT 量级的磁灵。
24、敏度， 其可达到 20:1 信噪比。在一些实施方式中， 自旋阀 126 的 电阻变化可以通过设置惠斯通电桥配置进行测量。 0028 在若干实施方式中， 根据护理点应用对流动室 100 调整尺寸。例如， 可以对流动 室 100 调整尺寸以接收流体例如血液的相对小的样品 ( 例如， 小于 3l)。在一些实施方 式中， 一滴血足以运行该装置。在一个实施方式中， 主通道 102 具有 2cm 的长度、 4mm 的宽 度和 0.5mm 的深度。在其他实施方式中， 主通道 102 可以具有其他尺寸。在若干实施方式 中， 流动室 100 被气密性地密封。如以下参考图 3 所描述的， 在一些实施方式中， 室 。
25、100 或 阵列 114 的全部或部分包括设置被置于手持装置内的卡， 其启动射流测试或者读取测试结 果 ( 例如， 血小板力的幅度 )。 0029 图 1B 是根据本技术的实施方式设置并进行流体流动的图 1A 的显微结构阵列 114 的部分示意图。参考图 1A 和 1B， 在操作时， 阵列 114 被置于主通道 102 中并在选定的时间 期间中暴露于流体流动条件 ( 例如， 层流条件以产生阵列 114 中的剪切梯度 )。例如， 在一 些实施方式中， 阵列 114 可以被置于通道 102 内部中， 并且可以连续施加小于 1 分钟的全血 流体流动。在其他实施方式中， 可以间歇地施加该流动或者施加超。
26、过 1 分钟或小于 1 分钟。 例如， 可以提供该流动， 持续1分钟或更短， 5分钟或更短， 或者15分钟或更短。 在若干实施 方式中， 可以提供该流动而不需要用户混合或其他干预。 0030 在各种实施方式中， 术语 “流体流动” 可以指被泵送的或者被机械移动的流体， 被 加压的流体 ( 例如， 通过注射器导入 )， 或者可以指浸入 ( 没有泵送 )。虽然流动元件 ( 例 如， 泵 )104 被显示为与流动室 100 相连并被设置用以经由室 100 再循环介质和提供在流动 箭头方向的静流、 层流和 / 或扰流， 在其他实施方式中流动元件 104 不存在， 并且流体样品 说 明 书 CN 104。
27、428671 A 6 4/9 页 7 经由入口 122 被导入主通道 102。例如， 流体样品可以被收集 ( 例如， 在肝素或其他凝血剂 管中 ) 并被加载入注射器中并以介于生理学正常 (2000s-1) 和病理学高 (12000s-1) 之间 的壁剪切速率被泵送经过主通道102。 在一些实施方式中， 流体样品可以经由出口124从主 通道102取回， 而在其他实施方式中流体样品在测试后保留在主通道102中以便丢弃处置。 在具有流动元件104的实施方式中， 流动元件104可以包括正排量泵、 压电泵、 部分真空、 隔 膜泵、 蠕动泵、 流体静压泵或者另一种装置。 0031 当流体样品 ( 例如， 。
28、全血 ) 被导入主通道 102 中时， 流动的血小板快速地粘附至显 微结构 ( 例如， 在块 108 和柱 110 的上方和之间 ) 以形成微量的凝块 120。更具体地， 血小 板聚集在凝块 120 处， 形成阵列 114 中的介于块 108 和柱 110 结构之间的机械桥。血小板 在剪切力下收缩， 致使柱 110 如与施加于它的末梢的力成比例地挠曲的弹性的悬臂梁那样 朝向块 108 弯曲。柱 110 挠曲度可以用来量化血液中的血小板产生多大的力， 可相应地鉴 定任何凝集缺陷。在若干实施方式中， 块 108 和柱 110 间隔足够接近以阻止红细胞和白细 胞存在于介于块 108 和柱 110 之。
29、间的凝块间隙中。 0032 为了测量柱 110 的挠曲， 可以从在阵列 114 的顶部和底部摄取的相差荧光显微镜 图像来分析它的末梢和基部的位置之间的差异。可以通过以下关系由挠曲 () 计算每个 牵引力 (F) 的幅值和方向 ： 0033 0034 阵列中的显微结构的长度 L 和直径 D 可以利用扫描电子显微镜进行测量。在一些 实施方式中， 柱 110 的直径是 2.2m， 并且长度是 7m。柱材料 ( 例如， 聚二甲基硅氧烷 (PDMS)， E 2.5MPa) 的杨氏模量可以通过拉伸试验进行确定。 0035 在柱 110 上的磁性末梢 116 可以用来以磁性检测部件测量血小板力。例如， 磁性。
30、 末梢 116 可以具有平行于自旋阀 126 取向的偶极矩 0。在镍磁性末梢 116 的情况中， 初始 偶极矩可以是4.8pAm2。 假定磁性末梢116距离传感器大约60m， 它的偶极矩可以产生0 4.4T 的平面内磁场。此测量值可以是对未弯曲柱 110 的基线读数。 0036 当血小板迫使柱 110 朝向块 108 弯曲时， 磁性末梢 116 转动角度 。由于磁性末 梢的 116 偶极矩 的重新取向， 在自旋阀 126 处测得的平面内磁场降低。在一个具体的 实施方式中， 由凝块 120 产生 40nN 的力。因此， 对于由 SU-8 制成的柱 110， 基于 221nN/m 弹簧常数， 在柱。
31、 110 的磁性末梢 116 可以有约 0.3o 旋转。此旋转可以致使磁性末梢的 116 偶极矩 也改变它的取向0.3o， 可以造成通过自旋阀126测得的平面内磁场降低0- 20nT。虽然对于大多数低成本的商业磁强计 ( 例如， 霍尔效应传感器或磁通门磁强计 ) 来讲 20nT 的下降可能太小， 但自旋阀 126 可以足够灵敏以检测这样的磁场变化。如以下参 考图 2 所述， 阵列 114 还可以包括接触垫， 其使自旋阀 126 与用于检测血小板力的电子装置 之间得以连接。 0037 在其他实施方式中， 可以将其他磁性组件， 例如磁性纳米线， 嵌入或者在或沿着柱 110 的其他部分安置。例如， 。
32、在一些实施方式中， 纳米线被嵌入柱 110 的约至少顶部 2/3， 并 用于磁性检测。使用纳米线的柱挠曲可以利用邻近 ( 例如， 在下方 ) 磁化的阵列 114 安置 的磁强计例如自旋阀或 GMR 传感器进行检测。在其他实施方式中， 磁体从柱 110 被略去， 在 柱 110 上血小板力的测量可以利用光学显微镜和图像处理进行。检测柱 110 上的力的某些 说 明 书 CN 104428671 A 7 5/9 页 8 光学检测部件可以包括相差显微镜、 荧光显微镜、 共聚焦显微镜或者光电二极管。 在其他实 施方式中可使用其他光学检测部件。 0038 上述阵列 114 可以利用各种模板或模塑技术进行。
33、制造。例如， 在一些实施方式中， 阵列 114 可以通过在 2 号玻璃盖玻片上流延具有 0.25mm 厚度的 PDMS 或相似材料的薄膜进 行制造。在其他实施方式中， 可以使用其他材料和 / 或材料的厚度。在一些实施方式中， 各个显微结构包括硅、 聚合物、 金属或陶瓷。在一个具体的实施方式中， 各个柱 110 是利用 SU-8光致抗蚀剂制成， 具有约221nN/m的弹簧常数。 在一些实施方式中， 室100的显微结 构或其他部分可以基本上被包覆在不结垢的涂层中。 0039 显微结构的阵列 114 可以被微模塑成期望的形状、 排布或图案。例如， 在一些实施 方式中， 各个块 108 一般是矩形， 。
34、带有尖锐的拐角设置用以产生高剪切力。在其他实施方式 中， 块 108 具有其他形状例如楔形、 三角形、 柱形、 球形、 星形等。在一个具体的实施方式中， 块 108 具有约 10-60m 的高度、 10-30m 的宽度和 5-20m 的深度。在一些实施方式中， 各个柱 110 一般被定形为柱形， 但是在其他实施方式中可以具有其他形状。在一个具体的 实施方式中， 柱110具有约10-60m的高度， 并具有约2-6m的直径。 在一些实施方式中， 磁性末梢 116 包括厚约 1m 和直径约 3m 的镍层。在其他实施方式中， 柱 110 可以具有 其他尺寸。 0040 令人期望的是， 可以用表面化学或。
35、粘合剂处理或涂布装置 100 的显微结构或其他 部分。例如， 在一些实施方式中， 粘合成分 ( 例如， 纤连蛋白 ) 可以被吸收在 PDMS 印模的 表面上。该印模可以没有图案 (“平印模” )， 或者方形网格形状的正浮雕图案 (positive relief pattern) 的阵列 (“方形印模” (square stamps)。当粘合成分被吸附时， 为了 将纤连蛋白转印在接触区域上， 可以使该印模与基材处于保角接触。然后， 可以用 0.2 Pluronic F127 或其他适合的材料处理每个基材以确保细胞粘附至被印刷纤连蛋白的区域 并防止蛋白吸附和阻滞血小板粘附于主通道 102 上。这可。
36、以有助于将血小板与测试血液的 其他组分分离。在一些实施方式中， 主通道 102 的壁被涂布荧光染料， 而后涂布 I 型胶原蛋 白和冯维尔布兰德因子 (von Willebrand Factor)。 0041 在一些实施方式中， 各个显微结构 ( 或显微结构的末梢 ) 基本上被涂布至少一种 表面化学组分或粘合组分， 例如蛋白、 聚糖、 多聚糖、 糖蛋白、 胶原蛋白、 玻璃体结合蛋白、 层 粘连蛋白、 单克隆抗体、 多克隆抗体、 纤维蛋白溶酶、 激动剂 ( 例如， 凝血酶或钙 )、 基质蛋白 (例如， 纤维蛋白原、 纤连蛋白、 冯维尔布兰德因子)、 酶、 矿物质、 生物矿物、 肌动蛋白-肌球 蛋白。
37、活性的抑制剂 ( 例如， Y-27632、 ML-7 或者 blebbistatin)， 和 / 或它们的片段。在一些 实施方式中， 显微结构被涂布细胞外基质蛋白， 其使血小板得以附连至它们如同它们附连 至受伤的管壁。在一些实施方式中， 每个微通道中的显微结构可以以 10-50g/ml 范围中 的浓度被模印冯维尔布兰德因子。 0042 如上所述， 在一些实施方式中， 装置 100 包括多个通道， 能够并行操作以测试样品 的不同特征。例如， 在一些实施方式中， 装置 100 可以包括多个通道， 每个具有不同的显微 结构表面化学。 在一个具体的实施方式中， 第一微通道运行作为控制通道， 第二通道包。
38、括促 使凝集的显微结构表面化学， 并且第三通道包括抑制血小板凝集的显微结构表面化学。多 个通道可以组合以实施对凝块形成组成部分的范围的同时测试。 0043 图 2 是在图 1 的流体流动室 100 中使用的显微结构的阵列 214 的顶视图。阵列 说 明 书 CN 104428671 A 8 6/9 页 9 214 被容纳在包括流体入口 222 和流体出口 224 的微通道 202 中。阵列 214 包括块 208 与 相应的下游柱 210 的配对的图案。虽然所示的实施方式包括在行和列中的显微结构的配对 的网格， 在其他实施方式中， 所述配对可以被置于不同的排列， 或者可以有更多或更少的行 和列。
39、。例如， 在一些实施方式中， 块 208 和柱 210 可以各有 100 个。此外， 块 208 和柱 210 不需要成对， 反而每个块208可以有多个柱210(例如， 柱210可以环绕块208)， 或者每个柱 210 可以有多个块 208。 0044 多个自旋阀 226 被安置于阵列 214 中， 每个自旋阀 226 介于块 208 和柱 210 之间。 一个或多个用于将自旋阀 226 连接到电子装置的接触垫 230 沿着阵列 214 的边缘被安置。 数据采集装置和信号处理装置可以用来以上述方式确定柱 210 的挠曲。横跨自旋阀 226 的 电压变化表明血液样品中的血小板产生多少力。若样品中。
40、的血小板受损， 测得的电压有较 低的变化。 0045 图3是根据本技术的实施方式设置并用于测量血小板力的血小板测试装置350的 侧等轴视图。在一些实施方式中， 装置 350 可以包括便携性的， 手持尺寸 ( 例如， 具有小于 或等于 10cm x 8cm x 5cm 的尺寸 ) 的， 护理点测试系统。装置 350 可以包括能够接纳样品 卡 300 的接纳部分 354。样品卡 300 可以包括流动室或阵列， 例如以上参考图 1 所述的流动 室100或阵列114， 或者它们的部分。 在各种实施方式中， 卡300可以包括一个流体通道， 或 者多个能够平行操作的具有不同测试条件 ( 例如， 不同的显微。
41、结构表面化学 ) 的通道。在 其他实施方式中， 不同的卡 300 可以用于不同的测试条件。在一些实施方式中， 装置 350 可 以是可重复使用的， 并将新的流体样品置于新的或已灭菌的卡 300。在其他实施方式中， 测 试装置 350 是可丢弃的并设计为一次性使用。 0046 测试装置350可以包括各种电子组件， 例如数据采集装置和/或信号处理装置， 其 可以耦连至以上参考图 2 所述的接触垫 230。这样的电子组件可以接收和 / 或处理显微结 构挠曲数据。在一些实施方式中， 挠曲数据在装置 350 内进行处理， 产生血小板功能的输出 值。这样的输出数据可以通过装置 350 上的显示器 352 。
42、或远程显示器传达到用户。 0047 图4是显示根据本技术的实施方式测量生物学样品中的血小板凝集的方法400的 框图。在方框 410， 方法 400 包括将显微结构的块 - 和 - 柱阵列置于流体流动装置中。如上 所述， 在若干实施方式中， 块包括邻近通常可挠曲的柱的通常刚性的结构。 在一些实施方式 中， 柱可以包括磁性末梢。 0048 在方框 420， 方法 400 还包括使流体流过显微结构。在若干实施方式中， 该流体包 括血液样品， 并且在一些实施方式中是全血的约 3l 样品。使流体流动的方法可以在例如 以上参考图 1A 所述的室中实施的流体流动室。在若干实施方式中， 该流体可以被导入而没 。
43、有任何冲洗或洗涤步骤。 在方框430， 方法400包括诱导在显微结构上例如在块与柱之上和 之间的间隙中的凝块形成。该步骤可以包括致使显微结构中的至少其一挠曲， 例如使柱朝 向块挠曲。方法 400 还可以包括测量显微结构的挠曲， 440。在若干实施方式中， 挠曲通过 磁性检测装配件进行测量， 例如通过使用自旋阀测量磁场变化进行测量。 0049 图 5A-5C 是显示根据本技术的实施方式和在三位代表性患者 ( 血小板供体 ) 中引 发微柱挠曲所需的剪切激活的图。剪切激活的阈水平可以通过观测在流体流动室例如以 上参考图 1A 所述的流体流动室中的微柱阵列中造成微柱挠曲所需的剪切梯度进行确定。 如所示。
44、， 患者具有血小板收缩和相应的凝块形成所需的剪切激活的可变水平。一些患者具 说 明 书 CN 104428671 A 9 7/9 页 10 有用于激活的低剪切阈， 而其他具有较高的剪切阈。例如， 图 5A 的来自患者的血小板在 2,0001/s 不激活， 但是在 50001/s 开始产生力。在图 5B 中， 患者的血小板要求 8,0001/s 激 活而在图 5C 中患者的血小板要求 12,0001/s 激活。这可意味着该群体中的一些更倾向于 在体内剪切 - 激活。如以下参考图 6 所述， 当量身定制疗法或治疗时可以考虑此特征。这 可以向医师提供有关患者血小板活性的信息， 用于抗血小板治疗或者在。
45、例如术后恢复的情 况中。 0050 图 6 是显示根据本技术的实施方式响应于患者的剪切激活阈选择该患者治疗的 方法 600 的框图。在方框 610， 该方法包括在流体样品例如血液样品中引起剪切梯度。剪切 梯度可以在流体流动室例如以上参考图 1A 所述的室中被引发。在方框 620， 方法 600 还包 括确定凝块形成所需的剪切激活的阈水平。 阈水平可以通过观察在流体流动室中在微柱阵 列中造成微柱挠曲所需的剪切梯度进行确定。 在方框630， 方法600包括根据剪切激活阈水 平为患者选择治疗。例如， 已接受动脉支撑物的具有低剪切阈的患者可能需要更频繁地检 查再闭塞， 因为它们的血小板可能更易于结合。。
46、 在相反的实例中， 由于对剪切激活的先天抗 性， 具有较高的剪切阈的人可以不需要高剂量的抗凝药物。因此， 方法 600 可以针对具体患 者的状况提供量身定制的治疗。 0051 示例 0052 以下示例是对本技术的若干实施方式的说明。 0053 1. 射流装置， 包括 ： 0054 显微结构的阵列， 包括通常刚性的块和通常可挠曲的结构 ； 0055 具有接纳所述阵列的尺寸的至少一个流体通道， 其中所述流体通道设置用以引导 生物学样品的流体流动穿过所述阵列 ； 和 0056 用于检测所述阵列中的一个或多个所述可挠曲的结构的挠曲程度的装置。 0057 2. 示例 1 的装置， 其中所述阵列包括所述通。
47、常刚性的块和所述通常可挠曲的结构 的配对。 0058 3. 示例 1 的装置， 其中所述显微结构由硅、 聚合物、 金属或陶瓷中的至少其一制 成。 0059 4. 示例 1 的装置， 其中所述用于检测的组件包括光学检测部件或磁性检测部件中 的至少其一。 0060 5. 示例 4 的装置， 其中所述磁性检测部件是自旋阀、 霍尔探针或磁通门磁强计之 一。 0061 6. 示例 4 的装置， 其中各个通常可挠曲的结构包括磁性材料。 0062 7. 示例 6 的装置， 其中所述磁性检测部件包括自旋阀， 所述自旋阀被置于各个块 与通常可挠曲的结构之间， 并被设置用以检测由包括所述磁性材料的通常可挠曲的结构。
48、的 挠曲所致的所述阵列中的磁场变化。 0063 8. 示例 4 的装置， 其中所述光学检测部件是相差显微镜、 荧光显微镜、 共聚焦显微 镜或光电二极管中之一。 0064 9. 示例 1 的装置， 其中所述生物学样品包括全血、 血浆、 血浆蛋白、 血液或其他生 物学流体中存在的蛋白、 血小板、 内皮细胞、 循环肿瘤细胞、 癌症细胞、 成纤维细胞、 平滑肌 细胞、 心肌细胞、 红细胞、 白细胞、 细菌、 巨核细胞或它们的片段中的至少一种。 说 明 书 CN 104428671 A 10 8/9 页 11 0065 10. 示例 1 的装置， 其中所述显微结构中的至少一些被至少部分地涂布选自由 蛋白。
49、、 酶、 生物活性矿物质、 聚糖、 多聚糖、 糖蛋白、 胶原蛋白、 冯维尔布兰德因子、 玻璃体结 合蛋白、 层粘连蛋白、 单克隆抗体、 多克隆抗体、 纤维蛋白溶酶、 激动剂、 基质蛋白、 肌动蛋 白 - 肌球蛋白活性的抑制剂以及它们的片段组成的组中的至少一种粘合组分。 0066 11. 示例 1 的装置， 其中所述射流装置包括手持尺寸的装置。 0067 12. 示例 1 的装置， 还包括显示器， 该显示器设置用以根据所述一个或多个通常可 挠曲的结构的挠曲程度显示所述生物学样品的特征。 0068 13. 一种分析方法， 包括 ： 0069 将显微结构的配对置于流体流动室中， 该配对包括邻近通常可挠曲的结构的通常 刚性的块 ； 0070 使流体流过所述显微结构 ； 和 0071 测量所述通常可挠曲的结构的挠曲。 0072 14. 示例 13 的方法， 其中将显微结构的配对置于所述流体流动室中包括。