用于對在細胞懸浮液中的細胞進行探測的方法和裝置制造方法
【專利摘要】說明一種用于在對細胞懸浮液中的至少兩種不同尺寸的細胞種類和/或細胞集合體種類進行區(qū)分的情況下對細胞進行量化的裝置，該裝置具有對磁場敏感的傳感器，所述傳感器具有至少第一配對和第二配對的傳感器元件，其中所述第一配對的傳感器元件作為惠斯通電橋的一部分連接起來，并且具有處于第一種有待測量的細胞或者細胞集合體的第一中等尺寸的一半與雙倍之間的第一間距；所述第二配對的傳感器元件作為惠斯通電橋的一部分連接起來，并且具有處于第二種有待測量的細胞或者細胞集合體的第二中等尺寸的一半與雙倍之間的第二間距；所述配對的、彼此靠得最近的傳感器元件的第三間距大于所述兩種中等尺寸中的較大的尺寸。并且所述裝置具有用于在所述傳感器元件的旁邊導引所述細胞懸浮液的通道。
【專利說明】用于對在細胞懸淳液中的細胞進行探測的方法和裝置
[0001] 本發(fā)明涉及用于對在細胞懸浮液中的細胞進行探測并且尤其是進行計數(shù)的一種 方法和一種裝置。
[0002] 借助于磁抗的方法對在同一個血樣內(nèi)部的細胞及細胞相互作用進行探測，這迄今 為止是一種未得到解決的問題。但是，這樣的相互影響對于醫(yī)療的診斷術來說很重要，用于 盡快地推斷出確定的臨床征象。
[0003] 這些臨床征象之一是血小板減少癥，也就是說血液中的血小板或者說血液中的板 片的數(shù)量太少。血小板減少癥可能由于凝血干擾或者免疫系統(tǒng)的、相對于身體本身的血小 板的提高的活性(免疫性血小板減少癥)而出現(xiàn)。免疫性血小板減少癥因而可能是自動免疫 疾?。ˋutoimmunerkrankung)(免疫血小板的紫癜或者先天的血小板的紫癜，ITP)，對于所 述自動免疫疾病來說自身的免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并且除去血小板。但是也可能出現(xiàn)免疫性血小板 減少癥，如果在患上傳染病的過程中血小板的數(shù)目急劇地下降的話。在這種情況下，血小板 執(zhí)行在免疫防御的過程之內(nèi)的任務。在這種情況下，血小板要么與免疫細胞(單核細胞）進 行直接的相互作用，并且在這過程中形成免疫細胞/血小板-聚集體，或者與所擠入的微生 物(細菌、病毒、酵母/菌類）進行相接的相互作用。在這兩種情況下，都由單核細胞發(fā)現(xiàn)并 且除去血小板。單核細胞是免疫系統(tǒng)的、在血液中循環(huán)的細胞和尤其在組織中定位的巨噬 細胞的以及樹枝狀的細胞的一部分的前體。在這樣的聚集體內(nèi)部的血小板對于在凝血或者 止血過程中的任務來說不再可用。血小板數(shù)目的、由于急性的免疫反應而產(chǎn)生的降低現(xiàn)象 可能會與凝血干擾相混淆。對于這兩種臨床征象的快速的區(qū)分(凝血干擾或者自動免疫疾 ?。┛梢允乖\斷過程加速。本發(fā)明尤其能夠對全血中的免疫細胞/血小板-聚集體進行計 數(shù)。
[0004] 對由免疫細胞連同血小板構成的聚集體進行探測,這一點迄今為止就所知而言僅 僅借助于光學的流量血細胞計數(shù)法來實現(xiàn)。這種技術要求借助于為熒光而標記的抗體來對 這兩種細胞類型(免疫細胞和血小板）進行特殊的標記。此外，所述光學的流量血細胞計數(shù) 法要求對有待檢查的細胞類型進行復雜的凈化或者除去干擾的細胞類型、比如紅血細胞。 在沒有這種凈化的情況下，不能對所使用的熒光顏料進行探測。
[0005] 本發(fā)明的任務是，說明用于對在細胞懸浮液中的細胞進行探測并且尤其進行量化 的一種得到改進的方法和一種相應的裝置，其中避免開頭所提到的缺點。
[0006] 該任務通過一種具有權利要求1的特征的裝置得到解決。從屬權利要求涉及本發(fā) 明的有利的設計方案。此外，所述任務通過一種具有權利要求10的特征的方法得到解決。
[0007] 所述按本發(fā)明的、用于在區(qū)分在細胞懸浮液中的至少兩種不同尺寸的細胞種類和 /或細胞集合體種類的情況下對細胞進行量化的裝置： 具有對磁場敏感的傳感器，該傳感器則具有至少一個第一配對和第二配對的傳感器元 件，其中， -所述第一配對的傳感器元件具有處于第一種有待測量的細胞或者細胞集合體的第一 中等尺寸的一半與雙倍之間的第一間距， -所述第二配對的傳感器元件具有處于第二種有待測量的細胞或者細胞集合體的第二 中等尺寸的一半與雙倍之間的第二間距， -所述配對的、彼此靠得最近的傳感器元件的第三間距大于所述兩種中等尺寸中的較 大的尺寸； 并且具有用于在所述傳感器元件的旁邊導引細胞懸浮液的通道。
[0008] 對于本發(fā)明來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以借助于特殊的傳感器幾何關系在細胞懸浮液中 的不同種類的細胞和/或團塊之間進行區(qū)分。在此有利的是，不需要進行凈化或者過濾或 者稀釋，而是可以將所述細胞懸浮液留在其原始狀態(tài)中。僅僅需要用超順磁的粒子來對至 少一部分細胞進行標記，用于在磁抗的傳感器上產(chǎn)生信號。
[0009] 所述裝置有利地包括用于對第二配對的第一及第二信號中的第一信號進行測評 的測評機構，其中所述測評機構構造用于：不僅對所述第一及第二信號的時間間隔進行測 評，而且對所述兩個信號的幅度進行測評。
[0010] 現(xiàn)在借助于附圖對本發(fā)明的一種優(yōu)選的、但是絕無限制性的實施例進行詳細解 釋。在此，在此極為簡化地示出了所述特征。附圖示出： 圖1是具有流體通道及GMR傳感器的測量系統(tǒng)； 圖2是在所述傳感器上面的、由單核細胞及血小板構成的集合體以及所屬的測量信 號； 圖3是在所述傳感器上面的血小板以及所屬的測量信號； 圖4是在所述傳感器上面的、由血小板構成的中等大小的集合體以及所屬的測量信 號； 圖5是在所述傳感器上面的、由血小板構成的較大的集合體以及所屬的測量信號；并 且 圖6是并聯(lián)地布置在惠斯通電橋中的GMR傳感器的示意圖；并且 圖7是對角地布置在惠斯通電橋中的GMR傳感器的示意圖。
[0011] 圖1示意性地示出了一種按照本發(fā)明的、示范性的傳感器10的原理構造；一流體 通道20用于將細胞懸浮液導引并且導送越過GMR傳感器（Giant Magnetoresistive (大磁 阻)）的傳感器元件11。通過像比如從US 20110315635 Al中所公開的那樣的、微流體的通 道系統(tǒng)來輸送所述細胞懸浮液。所述傳感器元件在此形成第一配對12和第二配對13。所 述兩個配對12、13在此以本身熟知的方式如在圖6中所示出的那樣以并聯(lián)的布置方式分別 在一條惠斯通電橋中被聯(lián)合起來。所述第一配對12產(chǎn)生第一傳感器信號，并且所述第二配 對13產(chǎn)生第二傳感器信號。在用磁性方式來標記的細胞或者集合體在所述流體通道20中 從所述傳感器元件11的旁邊經(jīng)過時產(chǎn)生所述兩種信號，因為所述傳感器元件11能夠探測 到在其緊挨著的近處的磁場。在一種作為替代方案的實施方式中，所述傳感器元件11也可 以直接被用于進行測量，而沒有將其布置在惠斯通電橋中。圖6和7示出了以其正如在接 下來的實施例中所使用那樣的并聯(lián)的布置方式或者以對角的布置方式連接成惠斯通電橋 的情況。在此，以電的方式借助于印制導線61來連接真正的傳感器元件11。
[0012] 借助于圖2到5對所述第一種實施例進行詳細解釋，所述第一種實施例研究對于 在全血試樣的內(nèi)部的、由單核細胞21和/或血小板22構成的聚集體的特殊的計數(shù)。在此， 事先用超順磁的納米粒子23對所述血小板22進行標記，所述超順磁的納米粒子23又與特 殊的抗體相結合。如果所述血小板22與單核細胞21進行相互作用，那么它們就在其表面 上呈現(xiàn)出抗原（比如⑶154)，而在止血的過程中它們不會呈現(xiàn)出所述抗原。通過這種方式， 可以借助于專門地經(jīng)過標記的納米粒子23來將這些血小板22與參與凝血的血小板22區(qū) 分開來。參與凝血的血小板22相應地未被標記。
[0013] 用超順磁的納米粒子來標記所述血小板22,由此借助于GMR傳感裝置能夠探測單 個的細胞及聚集體。如果將一個單個的血小板22、一個單核細胞/血小板-聚集體或者一 個血小板聚集體41、51導送到所述傳感器上面，那就產(chǎn)生表示出特征的信號。如果血小板 22通過特殊的抗原-抗體與單核細胞21進行相互作用，那就形成具有大約25 μ m的中等尺 寸的細胞/細胞聚集體。
[0014] 在圖1中示出的傳感器的傳感器幾何關系有利地與測量任務相匹配。因此作為所 述第一配對12的傳感器元件11的間距使用2 μ m，此外作為所述第二配對13的傳感器元件 11的間距使用25 μ m，并且作為所述兩個配對12、13的、靠得最近的傳感器元件11的間距 使用35 μ m。
[0015] 圖2示出了由一個單核細胞21和幾個血小板22構成的聚集體在兩個位置上、也 就是在所述第一配對12上面以及在所述第二配對13上面的情況。在經(jīng)過所述兩個由GMR 傳感器的傳感器元件11構成的配對12、13的途徑中，所述聚集體在此產(chǎn)生如同樣在圖2中 所示出的那樣的信號序列。在掠過所述第一配對12時，產(chǎn)生所述表示出特征的信號A。信 號A的特征主要在于在時間上狹隘地受到限制的、擁有較高的幅度的擺幅。在掠過所述第 二配對13時產(chǎn)生表示出特征的信號B。信號B的特征在于拉長的、具有兩個擁有下面也被 用作標準幅度24的中等幅度的同樣峰值的信號曲線。所述信號B的兩個峰值通過所述第 一配對12的傳感器元件11的較小的間距來重疊，并且就這樣形成所述信號A。所述第二配 對13的傳感器元件11的較大的間距使得這些峰值在那里不重疊。所描述的信號由于流動 速度并且由此由于所述細胞聚集體從所述第一配對12到所述第二配對13所需要的時間而 通過所述時間上的間隔tl在時間上隔開。
[0016] 其它種類的、在這種實施例中可能出現(xiàn)的細胞和細胞聚集體可以根據(jù)其表示出特 征的信號來明確地區(qū)別于彼此并且彼此間區(qū)分開來。圖3示出，在由一個單個的經(jīng)過標記 的血小板-細胞22掠過所述傳感器元件11時產(chǎn)生何種信號序列。因此，在掠過所述第一 配對12時，又產(chǎn)生所述表示出特征的信號序列B，因為細胞與所述第一配對12的尺寸的比 例大致相當于由一個單核細胞21和幾個血小板22構成的聚集體與所述第二配對13的尺 寸的比例。在掠過所述第二配對13時，所述單個的、經(jīng)過標記的血小板-細胞22產(chǎn)生一個 表示出特征的、以兩個明顯地分開的擺幅的形式的信號C。在所述兩個信號之間的時間間 隔t2在這種情況下明顯大于所述時間間隔tl。由此，根據(jù)所述信號可以在一個單個的血 小板-細胞22與一個由這樣的細胞和一個單核細胞21所構成的聚集體之間進行明確的區(qū) 分。
[0017] 圖4示出，在由中等大小的、由幾個經(jīng)過標記的血小板-細胞22、在這種實施例中 由剛好i^一個細胞所構成的集合體41掠過所述傳感器元件11時產(chǎn)生何種信號序列。因此， 在掠過所述第一配對12時，這次又產(chǎn)生所述表示出特征的、具有一個擁有較大幅度的峰值 的信號序列A，因為所述第一配對12的傳感器元件11由于其較小的間距而不能分解所述 集合體41的各個份額。用大約tl的大小的時間間隔產(chǎn)生所述表示出特征的信號B的式樣 的信號，不過，這次所述信號擁有顯著擴大的幅度。由此，根據(jù)所述第二配對13的信號的幅 度，也能夠將這種無單核細胞21的集合體41與擁有單核細胞21的聚集體區(qū)分開來。相對 于單個的血小板22的信號序列的區(qū)別還更加明顯。
[0018] 圖5示出，在由較大的、由更大的經(jīng)過標記的血小板-細胞22、在這種實施例中由 三十個以上的細胞所構成的集合體51掠過所述傳感器元件11時產(chǎn)生何種信號序列。因此， 在掠過所述第一配對12時，這次又產(chǎn)生所述表示出特征的、具有一個擁有較大幅度的峰值 的信號序列A，因為所述第一配對12的傳感器元件11由于其較小的間距而不能分解所述 較大的集合體51的各個份額。因為所述較大的集合體51大于所述配對12、13彼此間的間 距，所以在所述第一與第二信號之間不再產(chǎn)生時間上的間隔，而是所述信號部分地彼此重 疊。對于所述第二配對13來說，通過以下方式產(chǎn)生一種表示出特征的、擁有較高的幅度的 信號D :所述較大的集合體51大于所述第二配對13的傳感器元件11的間距。對于所述較 大的集合體51來說產(chǎn)生的信號序列也能夠與其它種類的細胞及聚合體區(qū)分開來。
[0019] 由此可以借助于以下表格來區(qū)分不同的、所出現(xiàn)的細胞及聚合體。在這里可以看 至IJ，盡管對僅僅一個細胞類型作了標記，也可以借助于對于不同的信號形式的分析來測量 不同的尺寸和細胞/細胞-聚合體。
【權利要求】
1. 用于在對細胞懸浮液中的、至少兩種不同尺寸的細胞種類（21、22)和/或細胞集 合體種類（41、51)進行區(qū)分的情況下對細胞進行量化的裝置（10)，具有對磁場敏感的傳感 器，所述傳感器則具有至少第一及第二配對（12、13)的傳感器元件（11 )，其中 -所述第一配對（12)的傳感器元件（11)具有處于第一種有待測量的細胞（21、22)或 者細胞集合體（41、51)的、第一中等尺寸的一半與雙倍之間的第一間距（14); -所述第二配對（13)的傳感器元件（11)具有處于第二種有待測量的細胞（21、22)或 者細胞集合體（41、51)的、第二中等尺寸的一半與雙倍之間的第二間距（16); -所述配對（12、13)的、彼此靠得最近的傳感器元件（11)的第三間距（15)大于所述兩 種中等尺寸中的較大的尺寸； 并且所述裝置具有 -用于在所述傳感器元件（11)的旁邊導引所述細胞懸浮液的通道（20)。
2. 按權利要求1所述的裝置（10)，其中所述第一間距（14)在1與4 y m之間，所述第 二間距（16)在20與30 y m之間，并且所述第三間距（15)至少為30 y m。
3. 按權利要求1或2所述的裝置（10)，具有用于對所述第一配對的第一信號和所述第 二配對的第二信號進行測評的測評機構，所述裝置（10)如此構成，從而不僅對所述第一及 第二信號的時間間隔（tl、t2)進行測評，而且對所述兩個信號的幅度（24)進行測評。
4. 按權利要求3所述的裝置（10)，構造用于檢測并且區(qū)分具有磁性的標記的血小板 (22)、與這樣的血小板（22)相結合的免疫細胞（21)以及由這樣的血小板（22)所構成的集 合體（41、51)，其中為了掠過所述傳感器對（12、13)之一，保存了第一信號幅度以及在所述 信號之間的第一時間間隔， -在所述第一及第二信號的幅度大于所述第一信號幅度的情況下，檢測到由血小板 (22)構成的集合體（41、51); -在所述第一信號的幅度大于所述第一信號幅度的情況下，第一和第二信號具有不同 的幅度，并且檢測到與所述血小板（22)相結合的免疫細胞（21); -在所述時間間隔大于所述第一時間間隔的情況下，檢測到單個的血小板（22)。
5. 按前述權利要求中任一項所述的裝置，其中所述配對（12、13)的傳感器元件（11) 分別被連接成惠斯通電橋。
【文檔編號】G01R33/12GK104364647SQ201380032874
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年6月3日 優(yōu)先權日:2012年6月22日
【發(fā)明者】M.J.黑勞, O.海登, L.里希特 申請人:西門子公司