專利名稱：用于對細(xì)胞進(jìn)行操作、成像和分析的微流體設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及處理生物樣本，更具體地，涉及使用微流體設(shè)備 (microfluidics devices)對生物樣本的細(xì)胞進(jìn)行分離和成像。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)專家和技術(shù)人員通常在樣本載座(諸如玻璃樣本載玻片)上制備生物樣本， 并觀察樣本從而分析是否病人已經(jīng)或可能具有特殊醫(yī)學(xué)情況或疾病。例如，作為巴氏涂片 檢查和其他癌癥檢測的一部分，樣本被檢查從而檢測惡性或癌變前(pre-malignant)細(xì) 胞。在已經(jīng)制備了樣本載玻片之后，自動化系統(tǒng)可分析該樣品并用于將技術(shù)人員的注意力 集中在最相關(guān)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)(groups of cells)上，同時放棄對較不相關(guān)細(xì)胞的進(jìn)一步檢 查。雖然巴氏涂片是眾所周知的，但它們由于易變的樣品厚度以及其他原因而難于 成像。為了解決這些問題，基于“徑跡蝕刻(tracketched)”過濾膜技術(shù)的細(xì)胞轉(zhuǎn)移引擎 (cell transfer engine)已經(jīng)用于制備更一致的單層細(xì)胞，其可以用于載玻片、分析和成 像。一種成功利用徑跡蝕刻膜過濾器的已知的自動化載玻片制備系統(tǒng)是可從馬薩諸塞州 Marlborough的校園大道250號，01752，Cytyc公司得到的ThinPrep 3000系統(tǒng)。使用
該系統(tǒng)的測試通常被稱為ThinPr印(TP)巴氏(Pap)測試，或更一般地被稱為ThinPr印或 TP測試。參考圖1和圖2，一種已知的ThinPr印處理系統(tǒng)10包括保存有細(xì)胞學(xué)樣本14的 容器或小瓶(vial) 12、過濾器20、閥門30和真空源40。樣本14典型地包括分散在液體、溶 液、流體或輸運(yùn)介質(zhì)18(諸如PreservCyt，也可從Cytyc公司獲得)中的多個細(xì)胞16。一 種已知的過濾器20包括由聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneter印hthalate)制成且 平均孔密度約為每平方厘米180000孔，平均孔直徑約為6. 9微米，且平均膜厚度約16微米 的過濾材料。在使用過程中，過濾器20的一端插入到溶液18中，過濾器20的另一端經(jīng)閥門30 耦合到真空源40。當(dāng)閥門20打開時，來自于真空源40的負(fù)壓被施加到過濾器20，過濾器 20進(jìn)而將溶液18向上抽取到過濾器20中。在被抽取的液體18中的細(xì)胞16被收集在過濾 器20的表面上。參考圖3，具有收集的細(xì)胞16的過濾器20與載玻片50接觸。參考圖4， 然后從載玻片50上移除過濾器20，因而制備了具有一層細(xì)胞16的樣本。雖然基于“徑跡蝕刻”過濾器膜技術(shù)的細(xì)胞轉(zhuǎn)移引擎已經(jīng)有效使用并提供相對其 他已知方法的顯著改進(jìn)，但這類設(shè)備和方法可被改進(jìn)。具體地，難于在過濾器20表面上控 制單個細(xì)胞16的放置和呈現(xiàn)。這會使得在將細(xì)胞16轉(zhuǎn)移到載玻片50上時控制細(xì)胞16的 放置和呈現(xiàn)出現(xiàn)困難，因而，這使得對細(xì)胞的成像和分析或測試更復(fù)雜和耗時。圖5示出使用“徑跡蝕刻”過濾器膜，例如，使用ThinPrep系統(tǒng)制備的樣本試樣14 的典型細(xì)胞分布和布局60的例子。如在圖5中所示，并進(jìn)一步參考圖6，某些細(xì)胞16可被 集中到一起從而形成群(cluster)或交疊細(xì)胞(overlapping cell) 17。交疊細(xì)胞17可防礙以當(dāng)前可用的成像處理系統(tǒng)和技術(shù)確定細(xì)胞16邊界(boundary)的能力，一般地在圖7 中示出。 確定細(xì)胞16邊界的能力是重要的，因為其提供了完整細(xì)胞16邊界清晰度和獲得 相關(guān)細(xì)胞測量和數(shù)據(jù)(諸如細(xì)胞質(zhì)面積(cytoplasm area))的能力。進(jìn)而，這些能力允許 精確測量重要的人工分類度量(manual classification metric)，也就是細(xì)胞核/細(xì)胞質(zhì) 比，這是重要的細(xì)胞分析參數(shù)并且過去還沒有對其進(jìn)行自動測量。此外，膜基過濾器20不能有效地根據(jù)尺寸分選細(xì)胞16或細(xì)胞群17。此外，雖然已 知制備系統(tǒng)可用來制備可被染色的樣本，但是這類系統(tǒng)可能要求相對大量的色素和相關(guān)聯(lián) 的笨重的染色設(shè)備。微流體近來被用于操作細(xì)胞。已知的微流體細(xì)胞捕集技術(shù)在Robert Μ. Johann 的 “Cell trapping in Microfluidic chips (微流體芯片中的細(xì)胞捕獲)”和 Dino Di Carlo等人的"Single-Cell EnzymeConcentrations,Kinetics,and Inhibition Analysis Using High-DensityHydrodyanmic Cell Isolation Arrays (MM^MW 列的單細(xì)胞酶濃聚物、動力學(xué)和阻滯分析)”，以及Dino Di Carlo等人的“Dynamic Single Culture Array (動力學(xué)單培養(yǎng)物陣列)”中得到描述。Johnarm描述了各種穩(wěn)定化方法，包 括無接觸細(xì)胞捕集(trapping)和基于接觸的細(xì)胞捕集。Di Carlo等人描述了基于流體流 經(jīng)細(xì)胞捕集陣列(array of cell traps)而設(shè)計以捕獲細(xì)胞的專用物理屏障(barrier)。 其他微流體系統(tǒng)涉及檢測某些分子的出現(xiàn)，例如DNA。雖然已經(jīng)提出了某些微流體設(shè)備和相關(guān)細(xì)胞操作，已知的微流體設(shè)備和技術(shù)不提 供從不同的細(xì)胞試樣(heterogeneous sample)中對細(xì)胞的有效分開、布置和轉(zhuǎn)移，不同 的細(xì)胞試樣包括諸如潤滑劑和體液(包含血液和粘液)的其他成分。進(jìn)一步，已知微流 體設(shè)備不提供這樣的大規(guī)模提供高效的樣本處理的能力，這樣的能力包括對固定到基底 (substrate)以便檢查和分析的非活性、保存的樣本試樣進(jìn)行制備和成像。因此，已知微流 體設(shè)備和研究不適于子宮頸細(xì)胞學(xué)(cervical cytology)和這類樣本的相關(guān)制備和分析。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實施例，用于分離細(xì)胞學(xué)樣本中細(xì)胞的微流體設(shè)備包括基底和與基底關(guān) 聯(lián)的微流體細(xì)胞分離元件。分離元件包括外壁、通道、區(qū)分構(gòu)件(partition member)和接收 器(receptacle)。外壁限定進(jìn)口、出口、和分離元件內(nèi)部，通道限定在分離元件內(nèi)部并與外 壁進(jìn)口流體連通。區(qū)分構(gòu)件定位在分離元件內(nèi)部并包括內(nèi)壁，該內(nèi)壁限定進(jìn)口孔、出口孔、 和區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。接收器定位在區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。分離元件配置成使得經(jīng)外壁進(jìn)口導(dǎo)入的流 體沿第一方向流經(jīng)通道，區(qū)分構(gòu)件設(shè)置為使得流體經(jīng)區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口孔沿與第一方向不同的 第二方向從通道流入?yún)^(qū)分構(gòu)件內(nèi)部，接收器是相對區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口定位的從而捕獲和保留流 體攜帶的細(xì)胞。根據(jù)另一個實施例，用于分離細(xì)胞樣本中細(xì)胞的微流體設(shè)備包括基底和與基底關(guān) 聯(lián)的微流體細(xì)胞分離元件。分離元件和基底彼此可移除地連接。分離元件包括外壁、通道、 區(qū)分構(gòu)件和接收器。外壁限定進(jìn)口、出口、和分離元件內(nèi)部，通道限定在分離元件內(nèi)部并與 外壁進(jìn)口流體連通。區(qū)分構(gòu)件定位在分離元件內(nèi)部并包括內(nèi)壁，該內(nèi)壁限定進(jìn)口孔、出口 孔、和區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。接收器定位在區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。分離元件配置成使得經(jīng)外壁進(jìn)口導(dǎo)入的流體沿第一方向流經(jīng)通道，并且區(qū)分構(gòu)件設(shè)置為使得流體從通道經(jīng)區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口孔沿與 第一方向不同的第二方向流入?yún)^(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。接收器相對區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口定位，以捕獲和保 留由流體攜帶的細(xì)胞。分離元件和基底彼此可移除地連接，由接收器捕獲和保留的細(xì)胞位 于基底和分離元件之間。進(jìn)一步的實施例針對用于分離細(xì)胞樣本中細(xì)胞的微流體設(shè)備，其包括基底和與基 底關(guān)聯(lián)的微流體細(xì)胞分離元件。分離元件包括外壁、通道、區(qū)分構(gòu)件和多個接收器。外壁限 定進(jìn)口、出口、和分離元件內(nèi)部，并且通道限定在分離元件內(nèi)部并與外壁進(jìn)口流體連通。區(qū) 分構(gòu)件定位在分離元件內(nèi)部并包括內(nèi)壁，該內(nèi)壁限定多個進(jìn)口孔、出口孔、和區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部 的內(nèi)壁，且多個接收器處于區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。每個接收器包括多個接收器元件，這些接收器元 件彼此分離并被布置成用于捕獲單個細(xì)胞或細(xì)胞群。分離元件配置成使得通過外壁進(jìn)口導(dǎo) 入的流體沿第一方向流經(jīng)通道，并且區(qū)分構(gòu)件設(shè)置為使得流體從通道經(jīng)各區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口孔 沿與第一方向不同的第二方向流入?yún)^(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。接收器是相對區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口孔定位的以 便捕獲和保留由流體攜帶的細(xì)胞。進(jìn)一步的可選實施例針對利用與基底關(guān)聯(lián)的微流體細(xì)胞分離元件分離細(xì)胞樣本 中細(xì)胞的方法。該方法包括經(jīng)分離元件外壁的進(jìn)口導(dǎo)入流體或溶液。導(dǎo)入的流體沿第一方 向流經(jīng)限定在分離元件內(nèi)部或內(nèi)空間中的通道。流體沿與第一方向不同的第二方向從通道 流經(jīng)定位在分離元件內(nèi)部的區(qū)分構(gòu)件的進(jìn)口孔。該方法也包括在區(qū)分構(gòu)件內(nèi)設(shè)置的接收器 內(nèi)捕獲和保留沿第二方向流動的流體攜帶的細(xì)胞。另一個可選實施例針對利用與基底關(guān)聯(lián)的微流體細(xì)胞分離元件分離和分析細(xì)胞 樣本中細(xì)胞的方法。該方法包括經(jīng)分離元件的外壁的進(jìn)口導(dǎo)入流體或溶液。導(dǎo)入的流體沿 第一方向流經(jīng)分離元件內(nèi)部或內(nèi)空間中限定的通道。流體從通道沿著與第一方向不同的第 二方向流經(jīng)設(shè)置在分離元件內(nèi)部的區(qū)分構(gòu)件的進(jìn)口孔。該方法進(jìn)一步包括在定位在區(qū)分構(gòu) 件內(nèi)的接收器中捕獲和保留沿第二方向流動的流體中的第一細(xì)胞。該方法進(jìn)一步包括釋放 第一細(xì)胞(如在分析第一細(xì)胞后)，且然后捕獲和保留沿第二方向上流動的流體中的第二 細(xì)胞從而取代釋放的第一細(xì)胞。然后可分析第二細(xì)胞。另一個可選實施例針對利用與基底關(guān)聯(lián)的微流體細(xì)胞分離元件對細(xì)胞樣本中細(xì) 胞進(jìn)行分離和成像的方法。該方法包括經(jīng)分離元件外壁的進(jìn)口導(dǎo)入流體或溶液。導(dǎo)入的流 體在第一方向上流經(jīng)在分離元件內(nèi)部或內(nèi)空間中限定的通道。流體沿與第一方向不同的第 二方向從通道流經(jīng)定位在分離元件內(nèi)的區(qū)分構(gòu)件的進(jìn)口孔。該方法進(jìn)一步包括在定位于區(qū) 分構(gòu)件內(nèi)的接收器內(nèi)捕獲和保留沿第二方向流動的流體中的第一細(xì)胞。該方法進(jìn)一步包括 從接收器釋放第一細(xì)胞(如在對第一細(xì)胞進(jìn)行處理或成像后)，然后捕獲和保留沿第二方 向流動的流體中的第二細(xì)胞從而取代釋放的第一細(xì)胞。然后可對第二細(xì)胞進(jìn)行成像。在一個或多個實施例中，第二方向?qū)Φ谝环较蚧旧鲜菣M向的。進(jìn)一步，在一個或 多個實施例中，區(qū)分構(gòu)件包括多個接收器，且接收器可具有不同大小。較小的接收器可配置 成捕獲和保留單個細(xì)胞，較大的接收器可配置成捕獲和保留細(xì)胞群。在一個實施例中，較小 的接收器定位成比較大的接收器更靠近外壁進(jìn)口。區(qū)分構(gòu)件的進(jìn)口孔也可以具有不同大 小。較小的孔可配置成允許單個細(xì)胞通過，而尺寸較大的接收器允許細(xì)胞群通過。在一個 實施例中，較小的進(jìn)口孔定位成比較大的進(jìn)口孔更靠近外壁進(jìn)口。在一個或多個實施例中，分離元件可包括多個區(qū)分構(gòu)件，因而限定多個通道，每個通道都與外壁進(jìn)口流體連通，且至少一個通道限定在鄰近區(qū)分構(gòu)件的壁體之間。在一個或多個實施例中，預(yù)處理元件(例如，位于分離元件外部)，配置成用于分 開流體中攜帶的細(xì)胞群。然后細(xì)胞和/或剩余細(xì)胞群可由分離元件內(nèi)一個或多個接收器捕
-M-
犾。


現(xiàn)在參考附圖，通篇中相似參考標(biāo)號表示相應(yīng)部件，且其中圖1示出已知的載玻片制備系統(tǒng)和方法，其使用細(xì)胞膜過濾器收集細(xì)胞并將收集 的細(xì)胞層涂敷(apply)到樣本載玻片上；圖2是已知的細(xì)胞膜過濾器的仰視圖，該細(xì)胞膜過濾器包括收集的要涂敷到樣本 載玻片上的細(xì)胞；圖3示出將細(xì)胞膜過濾器收集的細(xì)胞涂敷到樣本載玻片上的已知方法；圖4示出具有由細(xì)胞膜過濾器涂敷的細(xì)胞層的樣本載玻片；圖5示出在使用圖1至圖4中所示類型的系統(tǒng)和方法制備的樣本載玻片上的細(xì)胞 分布的實例；圖6進(jìn)一步示出圖5中所示的交疊細(xì)胞；圖7示出具有清楚的界限的分開或分離的細(xì)胞；圖8A示出根據(jù)一個實施例構(gòu)建的微流體細(xì)胞分離設(shè)備；圖8B示出根據(jù)一個實施例構(gòu)建的微流體細(xì)胞分離設(shè)備，其中基底和分離元件彼 此連接或粘附；圖8C示出涉及從基底移除分離元件從而形成具有分離細(xì)胞的基底的一個實施 例；圖8D進(jìn)一步示出如在圖8C中所示的移除分離元件后具有分離的細(xì)胞的基底；圖8E示出一個實施例，其中蓋片(cover slip)施加在基底上分離細(xì)胞上；圖9示出根據(jù)一個實施例構(gòu)建的區(qū)分構(gòu)件和微流體細(xì)胞分離設(shè)備內(nèi)溶液的相關(guān) 流動；圖10示出接近區(qū)分構(gòu)件內(nèi)的細(xì)胞接收器的溶液中細(xì)胞；圖11示出被圖10中所示接收器捕獲的細(xì)胞；圖12示出根據(jù)一個實施例構(gòu)建并具有兩個接收器元件(組件或部件，component) 的細(xì)胞接收器；圖13示出根據(jù)另一個實施例構(gòu)建并具有三個接收器元件的細(xì)胞接收器；圖14示出根據(jù)再一實施例的微流體細(xì)胞分離設(shè)備，其包括具有多個進(jìn)口孔的區(qū) 分構(gòu)件和配置成用于捕獲單個細(xì)胞的接收器；圖15示出根據(jù)再一實施例的微流體細(xì)胞分離設(shè)備，其包括具有多個較大的進(jìn)口 孔的區(qū)分構(gòu)件和配置成用于捕獲細(xì)胞群的較大接收器；圖16示出根據(jù)另一實施例的微流體細(xì)胞分離設(shè)備，其包括多重區(qū)分構(gòu)件和多個 進(jìn)口孔以及配置成用于捕獲單個細(xì)胞的接收器；圖17示出根據(jù)另一實施例的微流體細(xì)胞分離設(shè)備，其包括多重區(qū)分構(gòu)件和多個 較大的進(jìn)口孔以及配置成用于捕獲細(xì)胞群的較大接收器；
圖18示出根據(jù)另一個實施例的微流體細(xì)胞分離設(shè)備，其包括多重區(qū)分構(gòu)件和多 個進(jìn)口孔以及用于捕獲單個細(xì)胞和細(xì)胞群的不同尺寸的接收器；圖19示出圖18中所示微流體分離設(shè)備，其包括根據(jù)另一個實施例的預(yù)處理或解 {φ (disaggregation) 711^ ；圖20示出根據(jù)一個實施例的預(yù)處理元件；以及圖21總體上示出可用于對細(xì)胞和細(xì)胞群進(jìn)行成像的系統(tǒng)。
具體實施例方式在下面的說明中，參考構(gòu)成本說明書一部分的附圖，附圖以圖示的形式示出特定實施例，并示出這些實施例如何實踐。應(yīng)當(dāng)理解，如在這些實施例中所實施的，可在不背離 本發(fā)明范圍的情況下對這些實施例做出改變。參考圖8A，根據(jù)一個實施例構(gòu)建的并配置成用于分離細(xì)胞樣本中單個細(xì)胞16和/ 或細(xì)胞群17的微流體設(shè)備800包括基底或底部構(gòu)件810 (總稱為基底810)、微流體細(xì)胞分 離元件820 (總稱為分離元件820)、和流體進(jìn)口或進(jìn)口管831 (總稱為流體進(jìn)口 831)、流體 出口或出口管832 (總稱為流體出口 832)、或流體歧管(manifold)(圖8A中未示出)。微 流體設(shè)備800配置為使得流體或溶液18沿不同方向流經(jīng)微加工的分離元件820，從而分離 細(xì)胞樣本14的細(xì)胞16和/或細(xì)胞群17，因而提供增強(qiáng)的細(xì)胞制備、轉(zhuǎn)移、呈現(xiàn)和成像。流 體進(jìn)口 831和流體出口 832被設(shè)置成將要處理的溶液18導(dǎo)入分離元件820，并從分離元件 820中移除處理后的溶液18。實施例可用來分離細(xì)胞16和/或細(xì)胞群17，并且除非某些配置特別涉及細(xì)胞群 17的分離，一般參考細(xì)胞16。此外，如本說明書中使用的溶液或流體被限定為包括細(xì)胞16 或細(xì)胞群17的溶液、流體、材料或物質(zhì)，并可流經(jīng)微流體細(xì)胞分離元件820?？砂?xì)胞16 或細(xì)胞群17的溶液或流體18的實例包括液體基(liquid-based)溶液(諸如可從Cytyc 公司得到的PreservCyt)，凝膠基溶液，和體液。因此，細(xì)胞16和細(xì)胞群17可在其他物質(zhì)或 流體中稀釋(例如，如在液體基或凝膠基溶液的情形)，或可以是體液的一部分(例如，直接 從子宮頸獲得的未稀釋樣本試樣的細(xì)胞)。為了容易解釋，參考流經(jīng)微流體設(shè)備800的液體 基溶液形式的溶液18，但應(yīng)當(dāng)理解的是實施例可用來分離不同溶液18中的細(xì)胞。進(jìn)一步， 可以實施設(shè)備、系統(tǒng)和方法實施例以分析包括子宮頸樣本和其他類型樣本的細(xì)胞樣本。為 了易于解釋，參考溶液18中的子宮頸樣本。在一個實施例中，基底810是諸如玻璃樣本載玻片的玻璃基底。例如，基底810可 以是厚度約0. 05英寸、寬度約1. 0英寸、并且長度約3. 0英寸的已知玻璃載玻片?；?10 可具有與已知樣本載玻片相似或相同的尺寸的形狀，因此基底810可由已知載玻片處理系 統(tǒng)操作并存儲在已知的載玻片接收器中。在另一個實施例中，因為分離元件820的尺寸為 微米量級，所以設(shè)備800可顯著較小。實際上，也可使用其他基底尺寸和形狀，提供圖8以 總體示出與分離元件820關(guān)聯(lián)的基底810。為了易于解釋，參考以已知的玻璃樣本載玻片的 形式的基底810。如在圖8A中所示，分離元件820與基底810相關(guān)聯(lián)，例如，永久地或可移除地封接 (sealed)、連接或粘附至基底810的表面812或部分上。根據(jù)一個實施例，分離元件820是 諸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的聚合物材料。也可利用其他材料和聚合物材料，并且作為一種適于分離元件820的元件的微加工的材料的例子而提供PDMS。分離元件820包括一個或更多細(xì)胞屏障、捕集器或區(qū)分構(gòu)件822 (總稱為區(qū)分構(gòu)件 822)，它們是使用已知的微加工/微成型方法而在PDMS材料824上或其中形成的。區(qū)分構(gòu) 件822可包括微加工的通道、門和細(xì)胞接收器或捕集器，這些都是由分離元件820限定并在 分離元件820和基底810的表面812之間形成以用于從分離元件820內(nèi)沿不同方向流動的 溶液18中捕獲和保存細(xì)胞16。在圖8A中所示的實施例中，流體進(jìn)口 831和流體出口 832從分離元件820的相對 側(cè)橫向延伸。也可使用已知的微加工的/微成型方法由PDMS材料824形成流體進(jìn)口 831和 流體出口 832。因此，分離元件820、區(qū)分構(gòu)件822、流體進(jìn)口 831和流體出口 832可以是以 下元件集成的、微成型或微加工的元件。流體進(jìn)口 831被設(shè)置成向分離元件820提供含細(xì) 胞樣本14的溶液18，該分離元件包括選擇、分選或分離細(xì)胞16的微加工的區(qū)分構(gòu)件822。 第二或流出管836被設(shè)置成在溶液18流經(jīng)分離元件820后從分離元件820排出溶液18。流體進(jìn)口 831和流體出口 832也可用來導(dǎo)入和排出用于制備或分析細(xì)胞樣本14 的其他流體和溶液。例如，流體進(jìn)口 831和流體出口 832可用作細(xì)胞染料或著色劑的流體路 徑?？蛇x地，可提供分開的進(jìn)口端口和出口端口(圖8A中未示出)或它們與分離元件820 和用于導(dǎo)入和移除染料和著色劑的流體進(jìn)口 831和出口 832 —起制造，該染料和著色劑用 于使收集的細(xì)胞16著色。實施例有利地提供“板載(on-board)，，的流體處理，用于以減少 的著色劑量和減小尺寸的著色劑設(shè)備給細(xì)胞16著色。圖8A示出設(shè)備800的一個實施例，其中流體進(jìn)口 831和流體出口 832水平地或與 分離元件820的平面平行布置。在可選實施例中，流體進(jìn)口 831和流體出口 832可垂直或 相對分離元件820成角度布置從而向分離元件820提供溶液，并從該分離元件排出溶液18。圖8B示出一個實施例，其中玻璃基底810和分離元件820連接或粘附到一起。圖 8B示出玻璃基底810和分離元件820部件，其相對圖8A中所示方位旋轉(zhuǎn)180度或翻轉(zhuǎn)，因 此所示玻璃基底810在分離元件820下面的底部。由區(qū)分構(gòu)件822捕獲的細(xì)胞16設(shè)置在 玻璃基底810和分離元件820之間。通過該配置，通過穿過流體進(jìn)口 831和流體出口 832 或穿過分離的輸入端口和輸出端口的這種著色劑和溶液的受控的流動，可使捕獲的細(xì)胞暴 露于多種著色劑和溶液。細(xì)胞技士可操作基底810和分離元件820的組件，從而透過基底 810或分離元件820察看細(xì)胞16而手動檢查和分析細(xì)胞16，因為玻璃基底810和分離元件 (其可以是PDMS)都是透明的。進(jìn)一步，自動載玻片處理系統(tǒng)可通過透過基底810和分離元 件820部件中的一個或兩個察看細(xì)胞來對細(xì)胞16進(jìn)行成像，該基底和該分離元件都是透明 的。通過該配置，蓋片不是必須的，因為細(xì)胞16和/或細(xì)胞群17被夾在基底810和分離元 件820之間并可直接觀察而無需進(jìn)一步制備。參考圖8C，在可選實施例中，微加工的分離元件820和從分離元件820延伸的 流體進(jìn)口 831和流體出口 832可初始配合到基底810的表面812，使得細(xì)胞16粘附到玻 璃表面812。分離元件820和從其延伸的流體進(jìn)口 831和流體出口 832可被移除或剝離 (peeledaway) 0這導(dǎo)致細(xì)胞16粘附至基底810表面上，如圖8D所示。細(xì)胞可額外染色或 根據(jù)需要處理，參考圖8E，蓋片815可施加到細(xì)胞16上，然后可對其成像。應(yīng)該理解，不同 圖中所示的元件和細(xì)胞的尺寸可能沒有確切地反映實際的或相對的尺寸，且提供元件和細(xì) 胞的大小以示出如何利用實施例。
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參考圖9，根據(jù)一個實施例的微加工的分離元件820 (或其部分)是使用已知微加 工技術(shù)制備的，并包括微加工的外壁910和微加工的內(nèi)壁或區(qū)分構(gòu)件822 (總稱為區(qū)分構(gòu)件 822)。分離元件820的外壁910限定在其中形成區(qū)分構(gòu)件822的內(nèi)空間或內(nèi)部912，一個或 多個流體進(jìn)口 914及一個或多個流體出口 916。流體進(jìn)口 914與溶液18的源(如流入管 831)流體連通，而流體出口 916與(例如)流出管832流體連通。在所示實施例中，區(qū)分構(gòu)件822可形成為具有矩形形狀，但根據(jù)所利用的微加工 技術(shù)和設(shè)備，區(qū)分構(gòu)件822可具有其他形狀和結(jié)構(gòu)，如正方形、三角形、菱形和其他形狀。圖 9示出一般為矩形的區(qū)分構(gòu)件822從而示出如 何使用已知微加工技術(shù)和材料實現(xiàn)實施例的 實例。在所示實施例中，區(qū)分構(gòu)件822包括限定內(nèi)空間或內(nèi)部823的四個側(cè)面920a至 920d。第一側(cè)面920a限定一個或多個進(jìn)口孔或門922(總稱為進(jìn)口孔922)。為了解釋的 目的，示出一個進(jìn)口孔922，但顯然側(cè)面920a可限定其他數(shù)目的進(jìn)口孔922。頂側(cè)或下游側(cè) 920b可限定出口孔924。在所示實施例中，側(cè)壁920c和920d是連續(xù)的(solid)而不限定 進(jìn)口或出口孔。因此，在所示實施例中，區(qū)分構(gòu)件822可具有僅限定進(jìn)口孔922的某個側(cè)面 920a、僅限定出口孔924的某個側(cè)面920b、以及連續(xù)的而不限定孔的側(cè)面920c，920d。與進(jìn)口 914 (與流體進(jìn)口 831流體連通)流體連通的微加工的流體通道930限定在 區(qū)分構(gòu)件822的第一側(cè)920a和外壁910之間。底部構(gòu)件810可具有約6毫米的厚度，分離 元件820是在底部構(gòu)件810中成型的，且流體通道930約70到100微米寬，約40微米深。 在所示例子中，通道930環(huán)繞由側(cè)面920a、920b限定的區(qū)分構(gòu)件822的拐角延伸。具有樣 本14的細(xì)胞16的溶液從流體進(jìn)口 831并經(jīng)進(jìn)口 914導(dǎo)入。溶液18從進(jìn)口 914經(jīng)通道930 沿區(qū)分構(gòu)件822的側(cè)壁920a向下游流動。溶液18初始沿第一方向941 (總體由與通道930平行的箭頭表示)流經(jīng)通道，換 句話說被稱為層流，或無湍流溶液18的流。通道930內(nèi)的層流941以相對可預(yù)測的方式提 供溶液18的流。(例如，由于壓力差和/或表面粘附力)沿第一方向941并經(jīng)通道930流 動的部分溶液18改變方向并流經(jīng)由區(qū)分構(gòu)件822的第一側(cè)面920a限定的進(jìn)口孔922。這 換句話說被稱為橫向流，或與第一方向不同的第二方向上的流(總體上由與箭頭941或通 道930不平行的箭頭表示)。根據(jù)一個實施例，制造分離元件820以便第二方向942上的溶 液18的流基本與沿第一方向941穿過通道930的層流橫向或垂直。根據(jù)一個實施例，第二 方向942相對第一方向941成約45到90度角。在溶液18流經(jīng)進(jìn)口孔922并流向接收器950后，由溶液18攜帶的單個細(xì)胞16或 細(xì)胞群17可被安置在區(qū)分構(gòu)件822內(nèi)的細(xì)胞接收器950捕獲。為此，可將接收器950布置 在相應(yīng)角度，以便接收器950的開口或接收端面對進(jìn)口孔922并位于第二方向942流經(jīng)進(jìn) 口孔922的溶液18的路徑中。進(jìn)入?yún)^(qū)分構(gòu)件822并流過接收器950的溶液18可繼續(xù)通過區(qū)分構(gòu)件822的內(nèi)部 823流向下游，并經(jīng)出口孔924離開區(qū)分構(gòu)件822，這里其可與未進(jìn)入?yún)^(qū)分構(gòu)件并流經(jīng)圍繞 側(cè)面920a，920b的通道930的溶液18再混合。然后溶液18再繼續(xù)朝著出口 916流向下游 并流經(jīng)流體出口 832。該微加工的結(jié)構(gòu)和不同方向上的溶液18的流是有益的，因為沿第二方向942經(jīng)進(jìn) 口孔922的橫向溶液流18最小化進(jìn)口孔922的諸如潤滑劑和包括血液和粘液的體液的成分阻塞。進(jìn)一步，通過沖走太大而不能通過進(jìn)口孔922的顆粒，第一方向941中溶液流18 抑制進(jìn)口孔922的阻塞，但允許足夠小的顆粒(諸如單個細(xì)胞16或細(xì)胞群17)通過和橫越 進(jìn)口孔922并進(jìn)入接收器950。更具體地，如圖9所示，進(jìn)一步參考圖10和圖11，一個實施例包括具有用于保存 單個細(xì)胞16的形狀和尺寸的細(xì)胞接收器950。在所示實施例中，細(xì)胞接收器950包括兩個 弓形元件951、952，它們彼此分開并被布置成形成“C”或“U”形結(jié)構(gòu)并限定其間的流體通 道953。其他接收器的實施例可以是單個元件接收器，其不限定這樣的流體通道953，然而 為了易于解釋，參考限定流體通道953的接收器950。使用過程中，包括樣本14的細(xì)胞16的溶液18沿第二方向橫向流經(jīng)進(jìn)口孔922并 流向接收器950，接收器捕獲細(xì)胞16，如圖11所示。根據(jù)接收器950的構(gòu)造，溶液18可繞 捕獲的細(xì)胞16和接收器950流動并經(jīng)出口孔924離開區(qū)分構(gòu)件822。如果細(xì)胞16不完全 阻塞通道953，如果接收器是如此配置的，則少量溶液18也可流經(jīng)通道953。圖12和圖13示出其他接收器950構(gòu)造，其限定流體通道并可用于實施例從而捕 集或捕獲單個細(xì)胞16或細(xì)胞群17。在一個實施例中，如圖12所示，細(xì)胞接收器950包括兩 個以“V”形結(jié)構(gòu)布置并限定其間流體通道1203的總體線性元件1201、1202。圖13示出可 選接收器950，其包括1301、1302、1303三個元件。1301、1302兩個元件基本彼此平行布置， 而第三個元件1303基本與另外兩個元件1301，1302正交設(shè)置從而限定第一元件1301和第 二元件1302以及第三元件1303之間的流體通道1304。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可利用其他接收器 950構(gòu)造；包括不限定流體通道(諸如流體通道1203和流體通道1304)的接收器950，并且 可利用不同形狀、尺寸和布置的接收器950來捕獲或捕集單個細(xì)胞16和細(xì)胞群17。例如，如圖9至圖11所示的細(xì)胞接收器950可配置為用于捕獲單個細(xì)胞16，且為 此目的，限定寬度或直徑約75微米和深度約25微米的開口或接收端。細(xì)胞接收器950也 可配置為用于捕獲細(xì)胞群17，為此目的，可限定寬度或直徑約150微米和深度約50微米的 開口或接收端。也可選擇區(qū)分構(gòu)件822的構(gòu)造，進(jìn)口孔922的數(shù)目和接收器950的數(shù)目，來 分離不同數(shù)目和尺寸的單個細(xì)胞16和/或細(xì)胞群17。因此，實施例可有利地用來分離細(xì) 胞16的陣列，細(xì)胞群17的陣列，或單個細(xì)胞16和細(xì)胞群17的混合物陣列，然后這些可根 據(jù)需要進(jìn)一步處理，例如染色和成像。參考圖14，根據(jù)一個實施例，區(qū)分構(gòu)件822限定多個進(jìn)口孔922a至922e(總體 922)和多個細(xì)胞接收器950a至950e (總體950)。為了說明的目的，示出了 5個接收器950， 但應(yīng)當(dāng)理解，區(qū)分構(gòu)件822可具有不同數(shù)目的接收器950，如數(shù)百和數(shù)千這類接收器950。在 所示實施例中，每個細(xì)胞接收器950具有用于捕獲單個細(xì)胞16的形狀和尺寸。為此目的， 給定由區(qū)分構(gòu)件822的一側(cè)920a限定的進(jìn)口孔922的特定結(jié)構(gòu)，所有細(xì)胞接收器950可面 對同一方向，即，向著相應(yīng)的進(jìn)口孔922。例如，溶液18可沿第一方向941流經(jīng)區(qū)分構(gòu)件822 的第一側(cè)920a和外壁910之間的通道930，然后改變方向沿第二方向942基本上橫向流經(jīng) 進(jìn)口孔922a至922e，因而允許單個細(xì)胞16被各接收器950a至950e捕獲。根據(jù)用于分離單個細(xì)胞16的一個實施例構(gòu)建的一個區(qū)分構(gòu)件822的例子包括位 于區(qū)分構(gòu)件822內(nèi)的約100個進(jìn)口孔922和約500個接收器950。區(qū)分構(gòu)件822可具有約 500微米的寬度和幾毫米的高度。每個進(jìn)口孔922可具有約75至200微米的寬度，而進(jìn)口 孔922之間的間隔可為大約100微米。應(yīng)當(dāng)理解，可利用各種的其他數(shù)目和構(gòu)造的進(jìn)口孔922、接收器950和區(qū)分構(gòu)件822，并可根據(jù)需要改變從而捕獲所需數(shù)目的單個細(xì)胞16。參考圖15，根據(jù)另一個實施例，區(qū)分構(gòu)件822限定多個進(jìn)口孔922a至922c (總體 922)和多個具有適于捕獲細(xì)胞群17的形狀和尺寸的細(xì)胞接收器950a至950c (總體950)。 為說明目的而示出三個接收器950，應(yīng)當(dāng)理解區(qū)分構(gòu)件822可具有各種數(shù)目的接收器950， 例如數(shù)百和數(shù)千個這類接收器950。為此目的，給定由區(qū)分構(gòu)件822的一側(cè)920a限定的特 定結(jié)構(gòu)的進(jìn)口孔922，所有細(xì)胞接收器950可面對同一方向，即，向著相應(yīng)的進(jìn)口孔922。
根據(jù)用于分離細(xì)胞群17的實施例構(gòu)建的一個區(qū)分構(gòu)件822的例子包括約25個進(jìn) 口孔922和區(qū)分構(gòu)件822內(nèi)的約125個接收器950。區(qū)分構(gòu)件822可具有約500微米的寬 度，幾毫米的高度，每個進(jìn)口孔922可具有約200微米的寬度，進(jìn)口孔922之間的間隔可約 100微米。應(yīng)當(dāng)理解的是，也可利用各種其他數(shù)目和構(gòu)造的進(jìn)口孔922，接收器950和區(qū)分 構(gòu)件822，并可根據(jù)需要改變從而捕獲所需數(shù)目的細(xì)胞群17。在其他實施例中，分離元件820可包括多個區(qū)分構(gòu)件，例如在陣列中與相應(yīng)側(cè)面 920a至920d并排布置的多個區(qū)分構(gòu)件。通過這種構(gòu)造，可捕獲和處理相應(yīng)陣列細(xì)胞16和 /或細(xì)胞群17。例如，參考圖16，根據(jù)另一個實施例構(gòu)建的分離元件820包括多個區(qū)分構(gòu) 件822a至822g (總體822)，每個區(qū)分構(gòu)件都包括進(jìn)口孔922和經(jīng)配置用于捕獲單個細(xì)胞 16的細(xì)胞接收器950。在所示實施例中，分離元件820的外壁910包括多個進(jìn)口 914a至 914c (總體914)以便將溶液18導(dǎo)入到不同通道930 (930a至930f)(總體930)中。在所示配置中，在每個區(qū)分構(gòu)件822的同一側(cè)910a上形成進(jìn)口孔922。第一通道 930a限定在區(qū)分構(gòu)件822a的側(cè)面920a和外壁910之間(如圖9，圖14和圖15所示)。另 外的通道930b至930f限定在包括進(jìn)口孔922的區(qū)分構(gòu)件822的側(cè)面920a和不包括進(jìn)口 孔922的另一區(qū)分構(gòu)件的相對側(cè)面920c之間。例如，通道930f限定在包括進(jìn)口孔922的 區(qū)分構(gòu)件822g的右側(cè)920a和不包括進(jìn)口孔922的鄰近區(qū)分構(gòu)件822f的左側(cè)920c之間。 外壁910的進(jìn)口 914a至914c可配置成向單個通道或多個通道提供溶液18 (如在圖16中 所示)。應(yīng)當(dāng)理解的是，區(qū)分構(gòu)件822可包括另外的下游進(jìn)口孔922。進(jìn)一步，不同區(qū)分構(gòu) 件822可具有不同數(shù)目的進(jìn)口孔922和接收器950。參考圖17，根據(jù)另一個實施例構(gòu)建的分離元件820包括多個區(qū)分構(gòu)件822，每個區(qū) 分構(gòu)件都包括配置成用于捕獲細(xì)胞群17的進(jìn)口孔922和細(xì)胞接收器950。應(yīng)當(dāng)理解，區(qū)分 構(gòu)件822可包括另外的上游進(jìn)口孔922。進(jìn)一步，不同區(qū)分構(gòu)件可具有不同數(shù)目的進(jìn)口孔 922和接收器950。圖18示出分離元件820的另一個可選實施例，該分離元件包括多個配置成用于捕 獲單個細(xì)胞16和細(xì)胞群17的區(qū)分構(gòu)件822。在這個實施例中，區(qū)分構(gòu)件822包括配置成用 于通過和捕獲流經(jīng)進(jìn)口孔922的單個細(xì)胞16的進(jìn)口孔922 (上游孔)和接收器950。區(qū)分 構(gòu)件822還包括較大的進(jìn)口孔922 (下游孔)和接收器950，該較大進(jìn)口孔和接收器相對較 小接收器922和各接收器950進(jìn)一步遠(yuǎn)離進(jìn)口 914。較大進(jìn)口孔922配置成用于通過細(xì)胞 群17，且接收器950定位在區(qū)分構(gòu)件822內(nèi)從而捕獲流經(jīng)較大進(jìn)口孔922的細(xì)胞群17。以 這種方式，包含太大而不能通過較小上游進(jìn)口孔922的細(xì)胞群17的溶液18繼續(xù)沿第一方 向941流經(jīng)通道930，然后基本橫向地沿第二方向或側(cè)向942穿過較大下游進(jìn)口孔922，使 得細(xì)胞群17可被較大的下游細(xì)胞接收器950捕獲。這種構(gòu)造有利地允許使用單個分離元 件820來分離、成像和分析單個細(xì)胞16和細(xì)胞群17。
圖17至圖19示出包括多個區(qū)分構(gòu)件822(如7個區(qū)分構(gòu)件822)的分離元件820。 然而，應(yīng)當(dāng)理解，分離元件820可包括各種數(shù)目的區(qū)分構(gòu)件822，例如約50到約400個區(qū)分 構(gòu)件822。此外，雖然圖17至圖19示出區(qū)分構(gòu)件822布置在單個行中，但也可利用其他結(jié) 構(gòu)，如多個行、列、交錯配置等。因此，提供圖17至圖19以總體上示出不同流體流以及如何 使用不同方向上的流體流捕獲細(xì)胞16和細(xì)胞群17。參考圖19，如果需要，為了細(xì)胞分離而制備或預(yù)處理溶液18，可在分離元件820的上游，溶液18源的下游(例如流體進(jìn)口 831)定位一個或多個微尺寸或大尺寸的預(yù)處理腔 室(pre-processingchamber) 1900。例如，可通過使細(xì)胞群17受到剪切力(該剪切力足夠 將細(xì)胞群17分離或分裂為較小的細(xì)胞群17或單個細(xì)胞16而不會損壞單個細(xì)胞16)而解 體該大細(xì)胞群17，來預(yù)處理細(xì)胞溶液18?？蛇x地，或額外地，溶解的血液細(xì)胞成分和其他碎 片可通過門或過濾元件移除，該門或過濾元件具有比細(xì)胞16和細(xì)胞群17小的孔或孔尺寸。 進(jìn)一步，為了著色目的可分階段進(jìn)行染料溶液的組合或排序。例如，額外專用輸入和輸出端 口(未示出)可用于在捕集的細(xì)胞16和細(xì)胞群17上流過染料?？蛇x地，用于導(dǎo)入溶液18 的同一流體進(jìn)口 831和流體出口 832也可用于導(dǎo)入和移除著色劑和染料溶液，例如，使用合 適流體結(jié)合機(jī)構(gòu)(fluid junction mechanism))。根據(jù)一個實施例，參考圖20，預(yù)處理元件2000總體上為錐形管或注射器的形式， 其包括彼此分離從而限定流體通道2003的第一構(gòu)件2001和第二構(gòu)件2002，該流體通道足 夠?qū)拸亩试S具有細(xì)胞16和/或較小細(xì)胞群17的溶液18通過通道2003。在所示實施例 中，溶液18中細(xì)胞群17在通過由構(gòu)件2001，2003的遠(yuǎn)端限定的錐形區(qū)2004時受到足夠的 力，從而使細(xì)胞群17分裂。預(yù)處理腔室1900可包括各種數(shù)目的預(yù)處理元件2000。應(yīng)當(dāng)理 解，也可利用其他預(yù)處理元件配置。在另外的實施例中，在細(xì)胞接收器950內(nèi)捕獲的細(xì)胞16可被釋放，且另一個細(xì)胞 16可被捕獲從而取代釋放的細(xì)胞。例如，可對被接收器950初始捕獲的細(xì)胞16進(jìn)行成像和 檢查。然后細(xì)胞技士可確定某些細(xì)胞16是不正常的或可疑的，該情形中，可保留這些細(xì)胞 16，然而可釋放被確定為正常的細(xì)胞16并用其他捕獲的細(xì)胞16取代以便檢查。以這種方 式，通過釋放正常細(xì)胞16并以可能是不正?；蚩梢傻钠渌?xì)胞16取代該正常細(xì)胞，可檢查 更大數(shù)目的細(xì)胞16，從而提供更全面和精確的分析?？墒褂靡阎臋C(jī)械、光學(xué)或電子技術(shù)實 施釋放捕獲的細(xì)胞 16，例如，如在 Robert Μ. Johann 的 “Cell trapping in Microfluidic chips ”中所述。因為透過基底810和/或分離元件820，可看到捕獲的細(xì)胞16和細(xì)胞群17，所以 可對使用匹配或連接到基底810的分離元件820分離的細(xì)胞16和細(xì)胞群17按原樣直接成 像，即，不必將收集的細(xì)胞16和細(xì)胞群17轉(zhuǎn)移到另一個基底或樣本載玻片。該能力提供 具有完整細(xì)胞邊界清晰度的樣本樣品的增強(qiáng)的自動化檢查，因此可完成測量(如細(xì)胞質(zhì)面 積)并允許自動測量關(guān)鍵手動分離度量(如細(xì)胞核/細(xì)胞質(zhì)比)。可選地，收集的細(xì)胞16 和細(xì)胞群17可從分離元件820轉(zhuǎn)移到另一個基底，如玻璃樣本載玻片，然后可用各種已知 細(xì)胞成像系統(tǒng)對轉(zhuǎn)移的細(xì)胞16和細(xì)胞群17進(jìn)行成像。圖21總體示出成像系統(tǒng)2110的實例，其可用來自動采集利用分離元件實施例制 備的樣本樣品的圖像。系統(tǒng)2110可于成像應(yīng)用，在成像應(yīng)用中收集的細(xì)胞16不轉(zhuǎn)移到另 一個基底或載玻片(例如，如在圖8B中所示)，且當(dāng)細(xì)胞被轉(zhuǎn)移到不同載體(例如，如在圖8D至圖8E中所示)。典型成像系統(tǒng)2100包括處理器、計算機(jī)或控制器2102、光學(xué)鏡組 (optical stack)、和機(jī)械臂2104。光學(xué)鏡組包括運(yùn)動控制板計算機(jī)或控制器2106，樣品臺 (stage) 2108、光源2110、透鏡或光學(xué)元件組合，如在顯微鏡2112和攝像機(jī)2114中看到的那 樣。機(jī)械臂2104可配置成用于供應(yīng)和移除樣本樣品，該樣本樣品包括由設(shè)置在基底或玻璃 載玻片810上的分離元件820分離的細(xì)胞16或細(xì)胞群17 (假定基底810具有合適尺寸)。 機(jī)械臂2104從載玻片盒2116取出樣本樣品并將載玻片810放置在樣品臺2108上。計算 機(jī)2102控制運(yùn)動控制板2106，以便運(yùn)動控制板2106移動樣品臺2108以使載玻片810位于 攝像機(jī)2114和透鏡2112下。光源2110被啟動，且設(shè)置在載玻片810上的分離元件820上 的部分樣品(即，一個或更多單個細(xì)胞16或細(xì)胞群17)的圖像被攝像機(jī)2114采集并提供 給計算機(jī)2102。計算機(jī)2102指示運(yùn)動控制板計算機(jī)2106將樣品臺2108和其上的載玻片 810從第一位置移動非常短的距離到第二位置。在第二位置的載玻片810上的樣本下一部 分的圖像(即，其他細(xì)胞16或細(xì)胞群17)被攝像機(jī)2114采集并提供給計算機(jī)2102。重復(fù) 該過程直到所有分離的細(xì)胞和細(xì)胞群被成像。然后機(jī)械臂2104從樣品臺2108移去圖像載 玻片810，并將另一個載玻片810從載玻片盒2116放置到樣品臺2108上以便用于如上述那 樣進(jìn)行成像。
光學(xué)鏡組生成的分離的細(xì)胞16和細(xì)胞群17的圖像被提供給計算機(jī)2102供分析。 在分離的樣本細(xì)胞16和細(xì)胞群17的圖像被采集后，圖像被處理從而對具有診斷意義的細(xì) 胞和細(xì)胞群進(jìn)行識別或分類。在某些系統(tǒng)中，這包括識別那些最可能具有與惡性或癌變前 細(xì)胞的屬性一致的細(xì)胞及其在載玻片上位置(x_y坐標(biāo))。例如，處理器2102可選擇約20 個視場，例如，22個視場，其包括識別由處理器2101選擇的細(xì)胞16和細(xì)胞群17位置的χ-y 坐標(biāo)。該視場或坐標(biāo)信息被提供給顯微鏡，顯微鏡步進(jìn)通過(st印through)所識別的x-y 坐標(biāo)，將細(xì)胞或細(xì)胞群放置在技士視場內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，為了解釋的目的，提供了不同元件的尺寸，且所述實施例元件的尺寸可 根據(jù)需要改變。此外，微流體細(xì)胞分離設(shè)備的實施例可包括各種數(shù)目的分離元件，且每個分 離元件可包括不同數(shù)目和配置的區(qū)分構(gòu)件、進(jìn)口孔、出口孔和細(xì)胞接收器。進(jìn)一步，可實現(xiàn) 實施例，以根據(jù)需要使用不同形狀和大小并具有各種數(shù)目的接收器元件的細(xì)胞接收器僅捕 獲單個細(xì)胞，僅捕獲細(xì)胞群，或單個細(xì)胞和細(xì)胞群的組合。實施例也可適于或應(yīng)用于分離和 分析子宮頸樣本之外的其他類型樣本的細(xì)胞，且樣本可在不同溶液中。進(jìn)一步，雖然實施例 是參考微加工和流體力學(xué)描述的，實施例也可使用包括光學(xué)或介電泳技術(shù)的其他微流體技 術(shù)來實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種用于分離細(xì)胞學(xué)樣本的細(xì)胞的微流體設(shè)備，包括基底；以及與所述基底關(guān)聯(lián)的微流體細(xì)胞分離元件，所述分離元件包括；外壁，限定進(jìn)口、出口和分離元件內(nèi)部，通道，限定在所述分離元件內(nèi)部中，并與外壁進(jìn)口流體連通，區(qū)分構(gòu)件，定位在所述分離元件內(nèi)部中，所述區(qū)分構(gòu)件包括內(nèi)壁，所述內(nèi)壁限定進(jìn)口孔、出口孔和區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部，以及接收器，定位在所述區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部中，所述分離元件被配置為使得經(jīng)所述外壁進(jìn)口導(dǎo)入的流體沿第一方向流經(jīng)所述通道，所述區(qū)分構(gòu)件被定位成使得流體從所述通道經(jīng)區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口孔沿與所述第一方向不同的第二方向流入所述區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部，所述接收器相對區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口定位，以便捕獲和保留由所述流體攜帶的細(xì)胞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第二方向相對所述第一方向基本上是橫向的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述第一方向基本與所述內(nèi)壁的縱向尺寸平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述分離元件包括聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的設(shè)備，所述接收器包括多個彼此分開并設(shè)置為 用于捕獲單個細(xì)胞的接收器元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的設(shè)備，所述內(nèi)壁限定多個進(jìn)口孔，其中，相應(yīng)的 多個接收器位于所述區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部中，以分別捕獲和保留由從所述通道經(jīng)各區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口 孔流入所述區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部的流體攜帶的一個或多個細(xì)胞。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，所述接收器面向同一方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，所述接收器具有不同大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，所述接收器包括大小適于捕獲和保留單個細(xì)胞的較小 接收器和大小適于捕獲和保留細(xì)胞群的較大接收器，所述較小接收器被定位成比較大接收 器更靠近所述外壁進(jìn)口。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，所述多個進(jìn)口孔具有大約相同尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，所述多個進(jìn)口孔具有不同尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，所述進(jìn)口孔包括大小適于使單個細(xì)胞通過的較小孔 和大小適于使細(xì)胞群通過的較大接收器，所述較小進(jìn)口孔定位成比所述較大進(jìn)口孔更靠近 外壁進(jìn)口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的設(shè)備，所述分離元件的內(nèi)部包括多個區(qū)分構(gòu)件 和多個通道，每個通道與所述外壁進(jìn)口流體連通，且至少一個通道限定在相鄰區(qū)分構(gòu)件的 壁之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括預(yù)處理元件，位于所述分離元件外部，并 被配置成用于分裂所述流體中攜帶的細(xì)胞群。
全文摘要
一種用于對細(xì)胞學(xué)樣本中細(xì)胞進(jìn)行分離和成像或分析的微流體設(shè)備，包括基底和微流體細(xì)胞分離元件，該細(xì)胞分離元件包括外壁、通道、區(qū)分構(gòu)件和接收器。區(qū)分構(gòu)件定位在分離元件內(nèi)部，且接收器定位在區(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。分離元件配置成使得通過外壁進(jìn)口導(dǎo)入的流體沿第一方向流經(jīng)通道，且區(qū)分構(gòu)件定位成使得流體從通道經(jīng)區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口孔沿與第一方向不同的第二方向流入?yún)^(qū)分構(gòu)件內(nèi)部。接收器相對區(qū)分構(gòu)件進(jìn)口定位，以捕獲和保留流體攜帶的細(xì)胞。
文檔編號G01N1/40GK101808745SQ200880108646
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者霍華德·考夫曼 申請人:西泰克公司