專利名稱:用于細(xì)胞排列的微芯片和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于細(xì)胞排列的一種微芯片和方法，進(jìn)一步地，涉及一種在 進(jìn)行排列操作時(shí)利用液體流動(dòng)和光學(xué)鉗一起轉(zhuǎn)移細(xì)胞的方法，并涉及一種用 于這種方法的細(xì)胞排列用微芯片。
背景技術(shù)：
光學(xué)鉗操作為一種通過(guò)采用激光束輻射壓強(qiáng)來(lái)捕捉和掃描細(xì)胞的非接觸 方式的細(xì)胞轉(zhuǎn)移方法已是公知的(例如，專利參考1)。
這種方法較佳地提供了準(zhǔn)確且自由的細(xì)胞轉(zhuǎn)移，但是，由于轉(zhuǎn)移速度慢， 當(dāng)轉(zhuǎn)移許多細(xì)胞或進(jìn)行長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)移時(shí)，導(dǎo)致了花費(fèi)大量的時(shí)間，因此其效率 不高。
另一種細(xì)胞轉(zhuǎn)移的非接觸式方法是發(fā)送液體到具有微型泵的微流路上
(例如，專利參考2)。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以快速地一次轉(zhuǎn)移大量的細(xì)胞。然而，這種方法難 以控制被轉(zhuǎn)移的細(xì)胞數(shù)量和難以選擇特定的細(xì)胞。進(jìn)一步地，這種方法不適 合于短的且準(zhǔn)確的移動(dòng)。
另一方面，已知一種微芯片，其具有許多微芯片細(xì)胞，用于培養(yǎng)基板上 的細(xì)胞，這種微芯片作為用于對(duì)細(xì)胞進(jìn)行規(guī)則排列的裝置已是公知的(例如專 利參考3)。
這種微芯片通過(guò)排列任意圖案并培養(yǎng)至少兩種細(xì)胞，能夠用于使細(xì)胞芯 片制作疑似組織，其可以用于毒性測(cè)試或再生醫(yī)療，以發(fā)現(xiàn)藥品。在對(duì)細(xì)胞 轉(zhuǎn)移、附著、分化及生長(zhǎng)等研究中，通過(guò)連續(xù)地培養(yǎng)不同的細(xì)胞來(lái)查找細(xì)胞
4的相互作用也是^艮有效的。
當(dāng)將這種微芯片用于細(xì)胞排列時(shí)，從微芯片播種所述細(xì)胞之后，使用光 學(xué)鉗將細(xì)胞轉(zhuǎn)移到^L芯片細(xì)胞。
然而當(dāng)細(xì)胞的播種是從微芯片執(zhí)行時(shí)，多余的細(xì)胞留在微芯片細(xì)胞周圍， 用于細(xì)胞培養(yǎng)，這導(dǎo)致細(xì)胞芯片的不可再現(xiàn)性。而且，它要花許多時(shí)間使用 光學(xué)鉗來(lái)轉(zhuǎn)移和對(duì)準(zhǔn)許多細(xì)胞。在這種操作中，細(xì)胞有時(shí)在轉(zhuǎn)移或排列之前 會(huì)附著于微芯片上。進(jìn)一步地，由于細(xì)胞轉(zhuǎn)移很慢，雖然可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的分 離，但要花很多時(shí)間用光學(xué)鉗來(lái)分離和提取許多細(xì)胞，從而導(dǎo)致低效操作。
專利參考1:曰本專利公開(kāi)號(hào)2001-62792 專利參考2:日本專利公開(kāi)號(hào)2003-274924 專利參考3:日本專利公開(kāi)號(hào)2005-27598

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述問(wèn)題，將光學(xué)鉗操作的有利方面與微流路方法的有利 方面相結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明所述方法和微芯片將提供準(zhǔn)確且快速的細(xì)胞操作， 如細(xì)胞轉(zhuǎn)移和細(xì)胞排列等，從而有效地制造細(xì)胞切片。
根據(jù)權(quán)利要求
l所述的本發(fā)明涉及一種用于排列細(xì)胞的微芯片，包括一 基板，所述基板包括至少一個(gè)細(xì)胞供應(yīng)流路，包括一細(xì)胞注入口，與用 于將細(xì)胞供應(yīng)到所述細(xì)胞供應(yīng)流路中的供應(yīng)機(jī)構(gòu)液體連通；至少 一個(gè)細(xì)胞 排出流路，包括與一排出機(jī)構(gòu)液體連通的一細(xì)胞排出口，所述細(xì)胞排出流 路用于將細(xì)胞引導(dǎo)到所述細(xì)胞排出口 ；至少一個(gè)儲(chǔ)存部，用于臨時(shí)儲(chǔ)存在所 述細(xì)胞供應(yīng)流;洛和所述細(xì)胞排出流路之間流動(dòng)的所述細(xì)胞；至少 一 個(gè)細(xì)胞 排列部，用于接納從所述儲(chǔ)存部引入的細(xì)胞，所述細(xì)胞排列部包括由一隔 壁分隔的多個(gè)間隔；及至少 一 個(gè)連接流路，從所述細(xì)胞排列部伸展到所述儲(chǔ) 存部；其中所述儲(chǔ)存部寬于所述細(xì)胞供應(yīng)流路、所述細(xì)胞排出流路及所述 連4姿流路。根據(jù)權(quán)利要求
2所述的本發(fā)明涉及所述的微芯片，其中位于從所述細(xì)胞供 應(yīng)流路到所述連接流路的流通路徑通過(guò)所述儲(chǔ)存部的拐角的角度為直角或銳 角。
根據(jù)權(quán)利要求
3所述的本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的微芯片，其 中所述細(xì)胞供應(yīng)流路與經(jīng)由所述儲(chǔ)存部連接到所述細(xì)胞供應(yīng)流路的所述細(xì)胞 排出流路不在同 一直線上。
根據(jù)權(quán)利要求
4所述的本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求
1~3任一所述的微芯 片，其中包括多個(gè)所述儲(chǔ)存部，所迷儲(chǔ)存部的每個(gè)連接于一分離的細(xì)胞供應(yīng) 流路、 一分離的細(xì)胞排出流路及一分離的連接流路，其中所述分離的連接流路 截止于所述細(xì)胞排列部。
根據(jù)權(quán)利要求
5所述的本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求
1 ~ 4任一所述的微芯片， 其中包括六角形的所述間隔，使得其以蜂窩結(jié)構(gòu)排列，其中每個(gè)間隔的底部包 括小于所述六角形的一圓孔。
根據(jù)權(quán)利要求
6所述的本發(fā)明涉及一種用權(quán)利要求
1 ~ 5任一所述的微芯 片排列細(xì)胞的方法，包括順序重復(fù)第一步驟，將包含細(xì)胞的液體從供應(yīng)機(jī) 構(gòu)經(jīng)由細(xì)胞供應(yīng)流路引入到至少一個(gè)儲(chǔ)存部中；第二步驟，通過(guò)控制供應(yīng)機(jī) 構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)或使用光學(xué)鉗，將細(xì)胞從儲(chǔ)存部經(jīng)由連接流路轉(zhuǎn)移到細(xì)胞排列 部；第三步驟，使用光學(xué)鉗將細(xì)胞放置于儲(chǔ)存部中的期望選擇的間隔中，直 到在細(xì)胞排列部中完成期望的細(xì)胞排列。
根據(jù)權(quán)利要求
7所述的本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中還包 括:提供權(quán)利要求
4或5中所述的微芯片；及提供不同類型的細(xì)胞；其中所述 第一步驟包括，引入通過(guò)他們的類型進(jìn)行分類的細(xì)胞，使得每個(gè)儲(chǔ)存部接納 不同類型的細(xì)胞；所述第二步驟包括，通過(guò)控制所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)和所述排出機(jī) 構(gòu)或通過(guò)所述光學(xué)鉗，將期望的細(xì)胞從每個(gè)儲(chǔ)存部經(jīng)由分離的連接流路轉(zhuǎn)移 到細(xì)胞排列部。
技術(shù)效果
6根據(jù)權(quán)利要求
1所述的本發(fā)明，通過(guò)使用連接于注入口的供應(yīng)機(jī)構(gòu)，可 以使許多細(xì)胞快速地從細(xì)胞供應(yīng)流路流入到儲(chǔ)存部中。而且，由于比連接流 路更寬的儲(chǔ)存部對(duì)細(xì)胞在儲(chǔ)存部中的臨時(shí)存儲(chǔ)，有利于在細(xì)胞排列部的細(xì)胞 間隔中提供對(duì)期望細(xì)胞的準(zhǔn)確和期望的排列，此處，使用光學(xué)鉗等傳遞期望 的細(xì)胞被。
因此，本發(fā)明為細(xì)胞排列提供了快速且準(zhǔn)確的操作。
另外，來(lái)自于供應(yīng)機(jī)構(gòu)的液體流防止細(xì)胞附著于微芯片的任何不希望的 區(qū)域。
進(jìn)一步地，不希望的細(xì)胞(例如，死細(xì)胞或不同大小的細(xì)胞等)通過(guò)連接 于細(xì)胞排出口的排出機(jī)構(gòu)，被從儲(chǔ)存部釋放到細(xì)胞排出流路。
根據(jù)權(quán)利要求
2所述的本發(fā)明，在位于從細(xì)胞供應(yīng)流路到連接流路的流通
路徑通過(guò)儲(chǔ)存部的拐角的角度為直角或銳角。這防止許多細(xì)胞通過(guò)注入機(jī)構(gòu) 經(jīng)由連接流路從儲(chǔ)存部流入細(xì)胞排列部。因此，多余的細(xì)胞不會(huì)流入細(xì)胞排 列部中。
根據(jù)權(quán)利要求
3所述的本發(fā)明，細(xì)胞供應(yīng)流路與由儲(chǔ)存部連接的相應(yīng)細(xì)胞 排出流路不在同一直線上。這導(dǎo)致將細(xì)胞臨時(shí)存儲(chǔ)到儲(chǔ)存部中，從而導(dǎo)致從 儲(chǔ)存部到細(xì)胞排列部的準(zhǔn)確及簡(jiǎn)易的細(xì)胞轉(zhuǎn)移操作。
根據(jù)權(quán)利要求
4所述的本發(fā)明，提供了多個(gè)儲(chǔ)存部和單個(gè)細(xì)胞排列部。每 個(gè)儲(chǔ)存部包括一不同的細(xì)胞供應(yīng)流路、 一不同的細(xì)胞排出流路和來(lái)自其他儲(chǔ) 存部的一連接流路。每個(gè)連接流路將每個(gè)儲(chǔ)存部連接到單個(gè)細(xì)胞排列部。這 種結(jié)構(gòu)能夠傳遞各種類型的細(xì)胞到細(xì)胞排列部，而不在流路中混合，從而即 使處理具有相似形狀或大小的不同細(xì)胞，也不用熒光標(biāo)記等即可識(shí)別細(xì)胞。
根據(jù)權(quán)利要求
5所述的本發(fā)明，所述細(xì)胞排列部包括六角形的間隔，從而 其被排列為蜂窩結(jié)構(gòu)，使其適用于要進(jìn)行規(guī)則排列好的多個(gè)細(xì)胞。而且，每 個(gè)間隔的底部包括小于所述六角形的一 圓孔，使得這些細(xì)胞能夠被穩(wěn)固地固 定于其中。
7權(quán)利要求
6所述的本發(fā)明提供了快速且準(zhǔn)確的細(xì)胞轉(zhuǎn)移和排列，通過(guò)如 下三個(gè)步驟第一步驟，將包含細(xì)胞的液體從供應(yīng)機(jī)構(gòu)經(jīng)由細(xì)胞供應(yīng)流路引入 到至少一個(gè)儲(chǔ)存部中；第二步驟，通過(guò)控制供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)或使用光學(xué) 鉗，將細(xì)胞從儲(chǔ)存部經(jīng)由連接流路轉(zhuǎn)移到細(xì)胞排列部；及第三步驟，使用光 學(xué)鉗將細(xì)胞放置于儲(chǔ)存部中的期望選擇的間隔中，直到在細(xì)胞排列部中完成 期望的細(xì)胞排列。
根據(jù)權(quán)利要求
7所述，提供了多個(gè)細(xì)胞供應(yīng)流路、儲(chǔ)存部和連接流路。每 個(gè)儲(chǔ)存部通過(guò)相應(yīng)的細(xì)胞供應(yīng)流路接納不同類型的細(xì)胞而不是其他儲(chǔ)存部。 從位于每個(gè)儲(chǔ)存部的細(xì)胞中選擇的期望的細(xì)胞被傳遞給細(xì)胞排列部，在流路 中沒(méi)有混合不同類型的細(xì)胞。因此，能夠準(zhǔn)確且快速地構(gòu)建細(xì)胞芯片，其中 不帶熒光標(biāo)記等地排列有不同類型的細(xì)胞。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1示出本發(fā)明用于排列細(xì)胞的微芯片，圖l(a)為平面圖；圖l(b)為沿 圖l(a)中所示的A-A線的截面圖；圖1 (c)為圖l(b)中心的放大視圖； 圖2為圖l(a)的中心周圍的放大視圖； 圖3為沿圖l(c)所示的B-B線的截面視圖；
圖4示出包括細(xì)胞間隔的微基板；圖4(a)為平面圖；圖4(b)為立體圖； 圖4(c)為一個(gè)間隔的放大視圖；
圖5示出細(xì)胞排列部的結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例；
圖6說(shuō)明了從細(xì)胞供應(yīng)流路到連接流路的流體路徑的拐角的角度；圖6 (a) 示出具有直角的一個(gè)實(shí)施例；圖6(b)示出具有銳角的另一個(gè)實(shí)施例； 圖7為用于本發(fā)明用于排列細(xì)胞的方法的裝置的示意圖； 圖8示出本發(fā)明用于排列細(xì)胞的方法的第一步驟； 圖9示出本發(fā)明用于排列細(xì)胞的方法的第二步驟；圖10示出本明用于排列細(xì)胞的方法的第三步驟；
圖11示出在本發(fā)明用于排列細(xì)胞的方法中多余細(xì)胞的去除。
具體實(shí)施方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明用于排列細(xì)胞的微芯片(此后簡(jiǎn)稱為微芯片)； 圖l(a)為平面圖；圖l(b)為沿圖l(a)中所示的A-A線的截面圖；圖1 (c)為 圖l(b)中心的放大視圖。圖2為圖l(a)的中心周圍的放大視圖。圖3為沿圖 1 (c)所示的B-B線的截面視圖。
本發(fā)明的微芯片包括由例如光硬化性樹(shù)脂的具有透光性的合成樹(shù)脂形成 的一大致的平面基板。所述基板包括至少一個(gè)細(xì)胞供應(yīng)流路1、至少一個(gè)細(xì)胞 排出流路2、至少一個(gè)儲(chǔ)存部3、至少一個(gè)細(xì)胞排列部4和至少一個(gè)連接流路 5。
所述細(xì)胞供應(yīng)流路1用于將由來(lái)自于供應(yīng)機(jī)構(gòu)的液體傳遞而來(lái)的細(xì)胞轉(zhuǎn) 移到儲(chǔ)存部3，所述細(xì)胞供應(yīng)流路1為具有100jim的內(nèi)徑的中空流路，其埋 設(shè)于所述基板內(nèi)，使得其不出現(xiàn)在所述基板的外表面。
所述細(xì)胞供應(yīng)流路l在其起始點(diǎn)處形成有細(xì)胞注入口 6，其與如微泵或微 量調(diào)節(jié)注射器等供應(yīng)機(jī)構(gòu)(圖中未顯示)液體連通。它還在其末端點(diǎn)處通過(guò)儲(chǔ) 存部3連接一細(xì)胞排出流路2。
所述細(xì)胞排出流路2用于通過(guò)排出機(jī)構(gòu)的吸力從儲(chǔ)存部3排出細(xì)胞，所 述細(xì)胞排出流路2為內(nèi)徑約為100jam的中空流路，其埋設(shè)于所述基板內(nèi)，使 得它不出現(xiàn)在所述基板的外表面，這與細(xì)胞供應(yīng)流路1相似。
所述細(xì)胞排出流路2在其末端點(diǎn)處形成有一細(xì)胞排出口 7，其與例如微泵 或微量調(diào)節(jié)注射器等排出機(jī)構(gòu)(圖中未顯示)液體連通。它還在其起始點(diǎn)處通 過(guò)儲(chǔ)存部3連接于一細(xì)胞供應(yīng)流路1。
所述儲(chǔ)存部3位于所述細(xì)胞供應(yīng)流路1和所述細(xì)胞排出流路2的公共中 點(diǎn)處，以將他們連接至基板內(nèi)。所述儲(chǔ)存部3用于暫時(shí)存儲(chǔ)從所述細(xì)胞供應(yīng)流路1流向所述細(xì)胞排出流路2的細(xì)胞。
所述儲(chǔ)存部3比細(xì)胞供應(yīng)流路1和細(xì)胞排出流路2寬(如，寬于兩倍)。因 此，經(jīng)過(guò)所述細(xì)胞供應(yīng)流路1的包含細(xì)胞的液體流在儲(chǔ)存部3被減速。這防 止液體流到細(xì)胞排出流路2中。
所述細(xì)胞排列部4經(jīng)由連接流路5連接于所述儲(chǔ)存部3，使得細(xì)胞排列部 4接納從儲(chǔ)存部3引入的細(xì)胞，以便在這里進(jìn)行細(xì)胞排列操作。
所述細(xì)胞排列部4為一四邊形的空間，其上部形成為朝下的錐臺(tái)。所述 細(xì)胞排列部的上邊緣在所述基板的外表面限定了一開(kāi)口。可選地，所述開(kāi)口 可以由一蓋(圖中未顯示)覆蓋，以提供開(kāi)放條件用于通風(fēng)及封閉條件用于防 止在長(zhǎng)時(shí)間的細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中的溶液蒸發(fā)。對(duì)于短時(shí)間的細(xì)胞培養(yǎng)，所述細(xì) 胞排列部4可以被埋設(shè)于所述基板內(nèi)，這類似于所述細(xì)胞供應(yīng)流路1、細(xì)胞排 出流路2及儲(chǔ)存部3。
所述細(xì)胞排列部4包括多個(gè)細(xì)胞間隔，用于通過(guò)隔壁分離存儲(chǔ)所述細(xì)胞。
圖4示出一孩l基板10，包括用于將細(xì)胞存儲(chǔ)在細(xì)胞排列部4中的細(xì)胞間 隔。如圖l(c)所示，微基板10整體地裝配于微芯片基板的底部。因此，微 基板的上表面限定細(xì)胞排列部4的底表面。
有許多細(xì)胞間隔8形成于微基板10的上表面上。
六角形的多個(gè)細(xì)胞間隔8以蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)置在^敞基板10上。這種蜂窩結(jié)構(gòu) 適合于多個(gè)細(xì)胞的任何規(guī)則的排列。
一圓孔9形成于細(xì)胞間隔8的底部。圓孔9小于六角形的外部形狀，更 具體地，小于六角形的內(nèi)切圓。位于六角形細(xì)胞間隔8的底部的圓孔9有利 于將細(xì)胞穩(wěn)固地固定于間隔8的中心，而不會(huì)由于細(xì)胞特性而發(fā)生不同心的 定位，所述細(xì)胞特性是當(dāng)細(xì)胞置于六角形的間隔中時(shí)，細(xì)胞容易附著于間隔8 的任意內(nèi)隔壁的表面。
應(yīng)當(dāng)注意的是，4艮據(jù)本發(fā)明所述細(xì)胞排列部4的結(jié)構(gòu)并不限于圖4所示 的以蜂窩圖案設(shè)置的六角形的細(xì)胞間隔8。也可以舉出其他結(jié)構(gòu)，例如，以網(wǎng)狀圖案設(shè)置的矩形的細(xì)胞間隔8(如圖 5(a)所示)，以及平行設(shè)置的直線的凹槽細(xì)胞間隔8(如圖5(b)所示)。在圖5 中，(S)表示細(xì)胞。如圖3(b)所示，不同的大小的細(xì)胞可以通過(guò)改變凹槽的 寬度而被儲(chǔ)存。較佳地，可以將其用于檢測(cè)細(xì)胞之間的相互作用。
所述連接流路5連接于所述儲(chǔ)存部3和所述細(xì)胞排列部4上。所述連接 流路5比所述儲(chǔ)存部3窄(較佳地，約為其l/2tol/3)。在從細(xì)胞供應(yīng)流路1
經(jīng)由儲(chǔ)存部3到連接流路5的流體路徑的拐角的角度(e)為直角或銳角。
圖6(a)示出了直角的實(shí)施例，圖6 (b)示出了銳角的實(shí)施例。 所述連接流路5的寬度和角度的這種尺度可以防止多個(gè)細(xì)胞從所述儲(chǔ)存
部3經(jīng)由所述連接流路5流進(jìn)所述細(xì)胞排列部4。
因此，多余的細(xì)胞不會(huì)流
進(jìn)所述細(xì)胞排列部4。
所述細(xì)胞供應(yīng)流路1經(jīng)由儲(chǔ)存部3與細(xì)胞排出流路2連接，但彼此不在
一條直線上。
這種結(jié)構(gòu)當(dāng)細(xì)胞通過(guò)所述供應(yīng)流路1達(dá)到所述儲(chǔ)存部3時(shí)，的確為所述 儲(chǔ)存部3中的細(xì)胞提供了一種暫時(shí)的存儲(chǔ)。因此，可以很容易地實(shí)現(xiàn)從所述 儲(chǔ)存部到所述細(xì)胞排列部4的細(xì)胞轉(zhuǎn)移。
根據(jù)本發(fā)明所述的微芯片，多個(gè)儲(chǔ)存部3經(jīng)由分離的連接流路5連接于 一個(gè)細(xì)胞排列部4上。在圖中，兩個(gè)儲(chǔ)存部3相對(duì)于所述細(xì)胞排列部4對(duì)稱 設(shè)置，但是，也可以提供超過(guò)三個(gè)的儲(chǔ)存部。
每個(gè)儲(chǔ)存部3分別連接于不同的細(xì)胞供應(yīng)流路1及細(xì)胞排出流路2上。也 就是說(shuō)，提供許多流路用于連接所述細(xì)胞供應(yīng)流路l、儲(chǔ)存部3和細(xì)胞排出流 路2，并且這些許多流路相對(duì)于所述細(xì)胞排列部4對(duì)稱設(shè)置。
所述結(jié)構(gòu)可以將細(xì)胞轉(zhuǎn)移到所述細(xì)胞排列部4，并且不會(huì)混合不同類型的 細(xì)胞，從而不再需要任何熒光標(biāo)記等。
以下解釋本發(fā)明的細(xì)胞排列方法。
圖7為一示意圖，示出了用于本發(fā)明細(xì)胞排列方法的裝置的一個(gè)實(shí)施例。
ii所述裝置包括一倒置的顯微鏡，與激光源等結(jié)合。以下解釋本裝置的結(jié)構(gòu)。
所述顯微鏡包括能夠沿著X-Y軸運(yùn)動(dòng)并支撐微芯片ll的一電子鏡臺(tái)12， 直接地放置于電子鏡臺(tái)12的下面的一物鏡13，其用于聚焦來(lái)自于激光源(稍 后描述)的光并將所述光引導(dǎo)到所述微芯片11, 一激光源燈14，其具有垂直 放置于所述物鏡13上面的卣素?zé)?，用于將光發(fā)送微芯片11，放置于所述激光 源燈14和所述微芯片11之間的一電快門15，用于控制從所述激光源燈14到 所述微芯片11的光量，及如CCD攝影機(jī)或CM0S攝影機(jī)的一成像器件16,用 于捕捉從所述激光源燈14通過(guò)所述微芯片11的可見(jiàn)光的傳輸圖像。
所述電子鏡臺(tái)12的移動(dòng)及所述電快門15的打開(kāi)/閉合操作通過(guò)來(lái)自于計(jì) 算機(jī)27控制軟件的控制信號(hào)進(jìn)行控制。
包括一分色鏡171和一吸收式濾波器172的一反射鏡單元17垂直地放置 于所述物4竟13的下面。
所述分色鏡171將光路從所述激光源改變到所述物鏡13。所述分色鏡171 還使來(lái)自于所述激光源燈14的光通過(guò)并將其引導(dǎo)到所述成像器件16。
所述吸收式濾波器172僅僅使由激光源燈14照射出的通過(guò)分色鏡171的 具有各種波長(zhǎng)的光成分中選擇出的可見(jiàn)光成分通過(guò)。
所述激光源包括發(fā)出紅外激光的第一激光源18和發(fā)出紫外激光的第二激 光源19。
來(lái)自于所述第一激光源18的所述紅外激光用作一捕^^激光，以捕獲和控 制細(xì)胞，即光學(xué)鉗。例如，YAG激光器(波長(zhǎng)為1060nm)， Nd: YLF激光器(波長(zhǎng) 為1047nm), DPSS激光器(波長(zhǎng)為1064nm)等可以被用作紅外激光器，但是不 限于這些激光器，只要其被控制對(duì)細(xì)胞不產(chǎn)生任何損害。
來(lái)自于所述第二激光源19的所述紫外線激光用作一細(xì)胞熔合激光。但是, 所述第二激光源19對(duì)于本發(fā)明的方法不總是必要的。
電快門20、 21，分色鏡22、 23、 25、 26和電反射鏡單元24被沿著光學(xué) 傳導(dǎo)路徑放置，從而將激光從所述第一激光源18和所述第二激光源19引導(dǎo)到上述反射鏡單元17的分色鏡171。
電快門20、 21分別被放置于所述第一激光源18和所述第二激光源19的 出口前面。
他們能通過(guò)來(lái)自所述計(jì)算機(jī)27的控制信號(hào)被獨(dú)立地打開(kāi)和關(guān)閉。因此， 來(lái)自所述第一激光源18和所述第二激光源19的激光能經(jīng)由所述電反射鏡單 元24等被選擇性地引導(dǎo)到反射鏡單元17。
所述分色鏡23被放置于所述電快門20之前，所述分色鏡22被放置于所 述電快門21之前。
所述分色鏡22將激光路徑從所述第二激光源19改變到所述分色鏡23。
所述分色鏡23使從所述第一激光源18到所述電反射鏡單元24的激光通 過(guò)。它還將來(lái)自于所述第二激光源19經(jīng)所述分色鏡22而到來(lái)的激光進(jìn)行反 射，將其引導(dǎo)到所述電反射鏡單元24。
因此，來(lái)自所述第一激光源18和所述第二激光源19的激光通過(guò)上述分 色鏡22、 23沿相同的路徑被引導(dǎo)到所述電反射鏡單元24。
所述電反射鏡單元24具有兩個(gè)電控反射鏡，其可以由來(lái)自所述計(jì)算機(jī)27 的控制信號(hào)獨(dú)立地控制。當(dāng)對(duì)所述電子鏡臺(tái)12上的所述微芯片11進(jìn)行掃描 時(shí)， 一個(gè)反射鏡沿X軸方向掃描，另一個(gè)沿Y軸方向掃描。
電流計(jì)反射鏡、壓電驅(qū)動(dòng)的反射鏡、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的反射鏡等可以用于電控 反射鏡。
所述分色鏡25在所述電反射鏡單元24之后將激光路徑改變到所述分色 鏡26。
所述分色鏡26將該激光路徑改變到所述反射鏡單元17的所述分色鏡
171。
根據(jù)本發(fā)明所述排列細(xì)胞的方法是通過(guò)使用前述裝置用如下方法實(shí)現(xiàn)的。
預(yù)備，本發(fā)明所述微芯片固定于倒置顯微鏡的電子鏡臺(tái)12上。還準(zhǔn)備例如微型泵或微注射器等的供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)。然后，將所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)連接 于所述微芯片11的細(xì)胞注入口 6，所述排出機(jī)構(gòu)經(jīng)由軟管連接于細(xì)胞排出口
第一步驟，所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)將包含細(xì)胞(S)的液體經(jīng)由細(xì)胞供應(yīng)口 l發(fā)送到 儲(chǔ)存部3中(圖8)。來(lái)自所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)的液體供應(yīng)導(dǎo)致快速地將細(xì)胞供應(yīng)到所 述儲(chǔ)存部3中。
第二步驟，發(fā)送到所述儲(chǔ)存部3中的期望的細(xì)胞(S1)通過(guò)控制所述供應(yīng) 機(jī)構(gòu)和所述排出機(jī)構(gòu)或通過(guò)使用光學(xué)鉗(圖9)被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞排列部4。
所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)和所述排出機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)它們的控制將排出機(jī)構(gòu) 吸收的流速設(shè)置在比通過(guò)供應(yīng)機(jī)構(gòu)抽吸的流速低的水平(排出機(jī)構(gòu)能停止其 吸收操作)。
當(dāng)這些流速基本相等時(shí)，從所述細(xì)胞注入口 6到細(xì)胞供應(yīng)流路的液體流 體變成所述儲(chǔ)存部3中的層流，然后通過(guò)細(xì)胞排出流路2。上述控制防止經(jīng)由 細(xì)胞注入口 6引入到細(xì)胞供應(yīng)流路1的液體平滑地流通到細(xì)胞排出流路2，這 導(dǎo)致所述儲(chǔ)存部3中的液體擴(kuò)散，使得液體經(jīng)由連接流路5流入所述細(xì)胞排 列部4。
該控制更能夠僅將期望的細(xì)胞(S1)通過(guò)向所述細(xì)胞供應(yīng)流路1引入更少 的細(xì)胞，經(jīng)由所述連接流路5轉(zhuǎn)移到所述細(xì)胞排列部4。
在光學(xué)鉗的情況中，從第一激光源8輸出的紅外激光被引導(dǎo)到儲(chǔ)存部3， 來(lái)捕獲液體中的細(xì)胞，然后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電反射鏡單元24移動(dòng)激光將期望的細(xì) 胞(Sl)經(jīng)由所述連接流路5轉(zhuǎn)移到所述細(xì)胞排列部4。
最后，第三步驟，被轉(zhuǎn)移到所述細(xì)胞排列部4中的期望的細(xì)胞(S1)通過(guò) 使用前述的光學(xué)鉗的細(xì)胞轉(zhuǎn)移操作，被放置于期望的細(xì)胞間隔8(圖IO)的圓 孔9中。
所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)和所述排出機(jī)構(gòu)是受控的，使得由所述排出機(jī)構(gòu)吸收的流 速高于所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)抽吸的流速(所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)能停止其抽吸操作)，以引導(dǎo)包含在從細(xì)胞供應(yīng)流路1傳遞到儲(chǔ)存部3中的液體中的多余細(xì)胞朝向細(xì)胞排 出流路2，然后，多余的細(xì)胞從細(xì)胞排出口 7(圖ll)排出。
可以通過(guò)根據(jù)需要重復(fù)第一到第三步驟，在所述細(xì)胞排列部4中排列細(xì)胞。
可以處理各種類型的細(xì)胞。在上述第一步驟中每個(gè)細(xì)胞供應(yīng)流路1接納 一不同類型的細(xì)胞，然后被引導(dǎo)到分離的儲(chǔ)存部3中的每個(gè)中。
在上述第二步驟中，從分離的儲(chǔ)存部3中的每個(gè)選擇的每種期望的細(xì)胞 經(jīng)由分離的連接流路5中的每個(gè)，通過(guò)控制上述供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)或通過(guò) 光學(xué)鉗，被轉(zhuǎn)移到所述細(xì)胞排列部4中。
在第三步驟中，所述細(xì)胞排列部4中的細(xì)胞通過(guò)光學(xué)鉗被放置到期望的 細(xì)胞間隔中。
從第一步驟到第三步驟的重復(fù)導(dǎo)致在具有各種類型細(xì)胞的細(xì)胞排列部4 中的期望的排列。
本發(fā)明較佳地用于制造細(xì)胞切片，以形成疑似組織，用于在制藥生產(chǎn)或 再生醫(yī)療中的有毒性測(cè)試，或可適用的于研究細(xì)胞操作，如細(xì)胞轉(zhuǎn)移、細(xì)胞 熔合、細(xì)胞分離或細(xì)胞生長(zhǎng)。
權(quán)利要求
1、一種用于排列細(xì)胞的微芯片，包括一基板，所述基板包括至少一個(gè)細(xì)胞供應(yīng)流路，包括一細(xì)胞注入口，與用于將細(xì)胞供應(yīng)到所述細(xì)胞供應(yīng)流路中的供應(yīng)機(jī)構(gòu)液體連通；至少一個(gè)細(xì)胞排出流路，包括與一排出機(jī)構(gòu)液體連通的一細(xì)胞排出口，所述細(xì)胞排出流路用于將細(xì)胞引導(dǎo)到所述細(xì)胞排出口；至少一個(gè)儲(chǔ)存部，用于臨時(shí)儲(chǔ)存在所述細(xì)胞供應(yīng)流路和所述細(xì)胞排出流路之間流動(dòng)的所述細(xì)胞；至少一個(gè)細(xì)胞排列部，用于接納從所述儲(chǔ)存部引入的細(xì)胞，所述細(xì)胞排列部包括由一隔壁分隔的多個(gè)間隔；及至少一個(gè)連接流路，從所述細(xì)胞排列部伸展到所述儲(chǔ)存部；其中所述儲(chǔ)存部寬于所述細(xì)胞供應(yīng)流路、所述細(xì)胞排出流路及所述連接流路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的微芯片，其中位于從所述細(xì)胞供應(yīng)流路到所述 連接流路的流通路徑通過(guò)所述儲(chǔ)存部的拐角的角度為直角或銳角。
3、 根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的微芯片，其中所述細(xì)胞供應(yīng)流路與經(jīng)由所 述儲(chǔ)存部連接到所述細(xì)胞供應(yīng)流路的所述細(xì)胞排出流路不在同一直線上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求
1 ~ 3任一所述的微芯片，其中包括多個(gè)所述儲(chǔ)存部，所 述儲(chǔ)存部的每個(gè)連接于一分離的細(xì)胞供應(yīng)流路、 一分離的細(xì)胞排出流路及一 分離的連接流路，其中所述分離的連接流路截止于所述細(xì)胞排列部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求
1 ~ 4任一所述的微芯片，其中包括六角形的所述間隔， 使得其以蜂窩結(jié)構(gòu)排列，其中每個(gè)間隔的底部包括小于所述六角形的一圓孔。
6、 一種用權(quán)利要求
1 ~ 5任一所述的微芯片排列細(xì)胞的方法，包括 順序重復(fù)第一步驟，將包含細(xì)胞的液體從供應(yīng)機(jī)構(gòu)經(jīng)由細(xì)胞供應(yīng)流路引入到至少一個(gè)儲(chǔ)存部中；第二步驟，通過(guò)控制供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)或使用 光學(xué)鉗，將細(xì)胞從儲(chǔ)存部經(jīng)由連接流路轉(zhuǎn)移到細(xì)胞排列部；第三步驟，使用光學(xué)鉗將細(xì)胞放置于儲(chǔ)存部中的期望選擇的間隔中，直到在細(xì)胞排列部中完 成期望的細(xì)胞排列。
7、根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中還包括 提供權(quán)利要求
4或5中所述的微芯片；及 提供不同類型的細(xì)胞；其中所述第一步驟包括，引入通過(guò)他們的類型進(jìn)行分類的細(xì)胞，使得 每個(gè)儲(chǔ)存部接納不同類型的細(xì)胞；所述第二步驟包括，通過(guò)控制所述供應(yīng) 機(jī)構(gòu)和所述排出機(jī)構(gòu)或通過(guò)所述光學(xué)鉗，將期望的細(xì)胞從每個(gè)儲(chǔ)存部經(jīng)由 分離的連接流路轉(zhuǎn)移到細(xì)胞排列部。
專利摘要
本發(fā)明提供一種用于細(xì)胞排列的微芯片，通過(guò)結(jié)合光學(xué)鉗和微流路的方法的優(yōu)點(diǎn)，準(zhǔn)確且快速地轉(zhuǎn)移和排列細(xì)胞。一種用于排列細(xì)胞的微芯片，包括一基板，所述基板包括至少一個(gè)細(xì)胞供應(yīng)流路，包括一細(xì)胞注入口，與用于將細(xì)胞供應(yīng)到所述細(xì)胞供應(yīng)流路中的供應(yīng)機(jī)構(gòu)液體連通；至少一個(gè)細(xì)胞排出流路，包括與一排出機(jī)構(gòu)液體連通的一細(xì)胞排出口，所述細(xì)胞排出流路用于將細(xì)胞引導(dǎo)到所述細(xì)胞排出口；至少一個(gè)儲(chǔ)存部，用于臨時(shí)儲(chǔ)存在所述細(xì)胞供應(yīng)流路和所述細(xì)胞排出流路之間流動(dòng)的所述細(xì)胞；至少一個(gè)細(xì)胞排列部，用于接納從所述儲(chǔ)存部引入的細(xì)胞，所述細(xì)胞排列部包括由一隔壁分隔的多個(gè)間隔；及至少一個(gè)連接流路，從所述細(xì)胞排列部伸展到所述儲(chǔ)存部；其中所述儲(chǔ)存部寬于所述細(xì)胞供應(yīng)流路、所述細(xì)胞排出流路及所述連接流路。
文檔編號(hào)C12N5/02GKCN101501179SQ200780030139
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年6月15日
發(fā)明者佐藤節(jié)哉, 山戶俊幸, 松本由多加, 林克明, 勇 王, 落谷孝廣 申請(qǐng)人:愛(ài)?？萍加邢薰緦?dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan