專利名稱：用于執(zhí)行細胞術(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例一般地涉及流式細胞術(shù)，更具體地，涉及使用包括保持器和細胞術(shù)單元的微流體組件執(zhí)行細胞術(shù)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
基于流式細胞術(shù)的細胞分選廣泛地用于各種生命科學(xué)研究(例如，遺傳學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等)中。基于流式細胞術(shù)的細胞分選促進對細胞的測量、分類和 /或分選。可以在數(shù)千細胞每秒的速率下執(zhí)行上述分選。基于流體的細胞分選可以用于從異質(zhì)細胞樣品中提取出高純度細胞亞群。流式細胞術(shù)系統(tǒng)包括微流體芯片，該微流體芯片用于分析樣品液中的細胞、以及產(chǎn)生樣品液滴以促進細胞分選。微流體芯片控制樣品液經(jīng)過微流體通道的流動，樣品液內(nèi)的分子可以在所述微流體通道內(nèi)受到光學(xué)分析。壓電換能器連接到微流體通道的蒸餾端以產(chǎn)生液滴。微流體通道還包括電極，該電極耦接到樣品液以促進使液體內(nèi)的細胞帶電。然后，帶電的液滴在靜電分選組件內(nèi)被靜電分選。通常，為促進細胞分析，流過微流體通道的樣品液內(nèi)的細胞暴露于聚焦的高強度束(例如，激光束等)。在細胞經(jīng)過聚焦的高強度束時，每個細胞受到照射并因此發(fā)射出熒光。計算機用于監(jiān)測和分析每個細胞的發(fā)射強度，并根據(jù)分析產(chǎn)生結(jié)果。然后，數(shù)據(jù)用于分類每個細胞以進行分選。上述基于流式細胞術(shù)的細胞分選在廣泛應(yīng)用中的分析，例如，分離罕見的免疫系統(tǒng)細胞群以用于AIDS研究、產(chǎn)生非典型細胞以用于癌癥研究、分離特定染色體以用于遺傳研究、分離各種微生物物種以用于環(huán)境研究等。例如，成體干細胞可以從骨髓中分離出，并且可以再注入回患者。目前，液滴細胞分選器廣泛用于在光學(xué)分析之后對細胞進行分選。液滴細胞分選器使用微液滴作為容器以將選擇的細胞分選到收集容器。通過將超聲能量耦合到微流體通道內(nèi)的液體樣品流來形成微液滴。然后，包括選擇的細胞的液滴被靜電引導(dǎo)至收集容器。上述分選處理能夠在相對短的時間段內(nèi)分選大量的細胞。在通常的細胞術(shù)系統(tǒng)中，樣品收集在一個位置并被傳送到細胞術(shù)系統(tǒng)的位置。然后，樣品被傳送到與細胞術(shù)芯片耦合的樣品儲存器。細胞術(shù)芯片是細胞術(shù)系統(tǒng)的信息補體 (info complement) 0在每次使用之后，花費大量精力對細胞術(shù)芯片進行清洗和消毒，以使得對新樣品的處理不會收到之前樣品的污染。因此，本領(lǐng)域中需要使用提供低樣品污染可能性的微流體組件來執(zhí)行細胞術(shù)的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例一般地包括用于執(zhí)行細胞術(shù)的方法和裝置。具體地，本發(fā)明的實施例包括用于向包括細胞術(shù)芯片和保持器的細胞術(shù)系統(tǒng)提供樣品液的裝置。細胞術(shù)芯片用于將樣品液從樣品液端口引導(dǎo)至輸出通道。保持器構(gòu)造成將細胞術(shù)芯片保持在保持器內(nèi)。保持器包括細胞術(shù)芯片與樣品液源、鞘液源或電荷源當中的至少一個之間的接口。另一實施例包括使用裝置來向細胞術(shù)系統(tǒng)提供樣品液的方法。方法包括將樣品液提供至樣品存儲器中，樣品存儲器被限定在保持器內(nèi)，并且保持器保持細胞術(shù)芯片；將樣品液從保持器的樣品存儲器提供至細胞術(shù)芯片的樣品液端口 ；將鞘液經(jīng)過保持器的端口提供至細胞術(shù)芯片中的鞘液端口 ；和引導(dǎo)樣品液和鞘液經(jīng)過細胞術(shù)芯片到達出口通道。


以可以詳細理解本發(fā)明的上述特征的方式，通過參考實施例可以對上面簡要總結(jié)的本發(fā)明進行更具體描述，某些實施例在附圖中示出。但是，應(yīng)當注意，附圖僅示出本發(fā)明的典型實施例，因而不應(yīng)認為附圖限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可以允許有其他等效實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的細胞術(shù)系統(tǒng)的簡化示意框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的微流體組件的俯視圖的框圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的微流體組件的側(cè)視圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的細胞術(shù)芯片的水平截面圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的細胞術(shù)芯片的垂直截面圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的微流體組件的詳細截面圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的保持器的截面圖；圖8示出包括用于細胞術(shù)芯片的保持器的微流體組件的可替換實施例的透視圖；圖9示出包括用于細胞術(shù)芯片的保持器的微流體組件的可替換實施例的截面圖；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的細胞術(shù)芯片的可替換實施例的水平截面圖；和圖11示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的圖10中的細胞術(shù)芯片的可替換實施例的垂直截面圖。
具體實施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的用于執(zhí)行細胞術(shù)的系統(tǒng)100的簡化示意框圖。系統(tǒng)100包括樣品容器102、微流體組件104、鞘液容器106、光學(xué)模塊108、壓電換能器110和電荷源112，其中上述組件各自耦接到微流體組件104。系統(tǒng)100還包括一個或多個偏轉(zhuǎn)板114、目標樣品容器116和廢物容器118，廢物容器118耦接到廢物收集容器120。在一個實施例中，樣品容器102向微流體組件104提供包含待分析和/或分選的細胞的樣品液。根據(jù)各種實施例，微流體組件104包括保持器122和細胞術(shù)芯片124。保持器122提供細胞術(shù)芯片IM與樣品容器、電荷源和鞘液容器之間的接口。細胞術(shù)芯片124 構(gòu)造成提供樣品液的三維(3D)層流。在一個或多個實施例中，細胞術(shù)芯片IM是注射成型的。在另一實施例中，細胞術(shù)芯片1 包括工業(yè)塑料(例如，環(huán)烯烴聚合物(COP)材料)或其他塑料。結(jié)果，細胞術(shù)芯片1 是透明的，以使得光學(xué)模塊108可以分析樣品液，如下面進一步描述的。在一個實施例中，微流體組件104是一次性的。根據(jù)一個或多個實施例，鞘液容器106包括鞘液，該鞘液促進產(chǎn)生經(jīng)過細胞術(shù)芯片IM的樣品穩(wěn)定流。鞘液使得樣品液中的細胞被引入到單行中，如下面進一步描述的。鞘液連同分選的細胞一起被系統(tǒng)100所收集，并因此形成用于執(zhí)行細胞術(shù)的分選后環(huán)境的一部分。因此，期望鞘液在接觸細胞時向細胞提供保護效果。在一個實施例中，鞘液包括緩沖溶液。例如，鞘液包括在PH約為7. 0的水中的0. 96%的杜氏磷酸鹽緩沖鹽水(Dulbecco's phosphate buffered saline)(重量 / 體積(w/v))、0· 的 BSA(w/v)。根據(jù)各種實施例，微流體組件104包括真空端口，該真空端口耦接到真空源130。 當在細胞術(shù)芯片1 的通道中產(chǎn)生阻塞時，將真空提供至微流體組件104以促進從組件104 提取液體。根據(jù)各種實施例，光學(xué)模塊108包括一個或多個光學(xué)透鏡，所述一個或多個光學(xué)透鏡用于將電磁輻射束聚焦在鄰近微流體組件104的輸出的區(qū)域中的液流上。因此，上述實施例形成所謂的流式細胞系統(tǒng)。在一個實施例中，光學(xué)模塊108構(gòu)造成將電磁輻射(例如，激光)束聚焦在液流上作為束斑，以使得待分析的細胞經(jīng)過該斑。束可以是在光譜的可見部分或紫外部分中的激光，例如具有約300-1000nm的波長，盡管可以使用其他波長。激光的波長可以選擇為使得激光能夠激發(fā)用于分析細胞的具體熒光物。在一個或多個實施例中，壓電換能器110耦接到信號源126，以使得可以在引起液流分成液滴的頻率下將能量傳送到液流。在一個實施例中，壓電換能器110構(gòu)造成在十千赫茲(IOKHz)的頻率下工作。在一個實施例中，壓電換能器110耦接到微流體組件104，以產(chǎn)生包括下面進一步描述的單獨樣品細胞的液滴。根據(jù)一個或多個實施例，電荷源112構(gòu)造成向鞘液提供靜電荷。電荷源112 (例如， 20伏特的電源電路)構(gòu)造成在形成液滴之前使液流帶電或不帶電。在液滴離開液流的時亥IJ，液滴攜帶與液流相同的電荷。然后，帶電的或不帶電的液滴穿過一個或多個偏轉(zhuǎn)板114 之間，并被電荷分選到目標樣品容器116和/或廢物容器118中。雖然圖示的系統(tǒng)100使用靜電分選處理產(chǎn)生兩組或兩群液滴，但是通過在液滴上設(shè)置不同電荷級(charge level) 和/或極性，可以將顆粒分成從1到N的任意數(shù)量的群體。電荷的量和/或電荷的極性控制在液滴經(jīng)過偏轉(zhuǎn)板114時所引起的偏轉(zhuǎn)的量。可以設(shè)置不同的樣品容器以捕獲具有各種電荷級和/或極性根據(jù)各種實施例，一個或多個偏轉(zhuǎn)板114是帶靜電的，并且構(gòu)造成將液滴根據(jù)電荷和/或極性分選到目標樣品容器116和廢物容器118中。期望用消光的低發(fā)射性涂層 (例如，環(huán)氧樹脂或涂料)來涂覆偏轉(zhuǎn)板114，以限制由偏轉(zhuǎn)板114反射或發(fā)射的光。在一個或多個實施例中，可以通過適當?shù)碾娫? 使偏轉(zhuǎn)板114帶電。通常期望兩個完全充電的偏轉(zhuǎn)板114之間的電位在2000-4000瓦特的范圍內(nèi)。但是，偏轉(zhuǎn)板114之間的電位可以在約1000和6000瓦特之間的任意值。目標樣品容器116根據(jù)電荷和/或極性來收集分選的細胞。類似的，廢物容器118 從液流中收集廢物細胞并傳送到廢物收集容器120。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的微流體組件200的俯視圖的框圖。微流體組件 200包括細胞術(shù)芯片202和芯片保持器204，其中芯片保持器204保持細胞術(shù)芯片202。芯片保持器204和細胞術(shù)芯片202能夠在組裝形成微流體組件200之前和/或在組裝形成微流體組件200之后被消毒。在一個實施例中，細胞術(shù)芯片202是構(gòu)造成分選細胞的微流體芯片。細胞術(shù)芯片 202以液滴形式從芯片輸出220產(chǎn)生樣品液的三維(3D)層流。為促進液滴形成，細胞術(shù)芯片202耦接到換能器218，換能器218構(gòu)造成在芯片輸出220處產(chǎn)生液滴。芯片保持器204構(gòu)造成保持細胞術(shù)芯片202。在一個實施例中，芯片保持器204通過壓力配合來保持細胞術(shù)芯片202。就此而言，可以使用多個螺釘206來提供壓力。螺釘 206被緊固以將細胞術(shù)芯片202固定在保持器204內(nèi)。在另一實施例中，可以使用熱鍵合、 粘結(jié)劑、環(huán)氧樹脂或其他鍵合劑將芯片保持器204結(jié)合到芯片202。芯片保持器204包括入口 208、單向閥210、鞘液端口 212、電極端口 214和真空端口 216。如下所述，端口 212、214 和216耦接到細胞術(shù)芯片202上的相應(yīng)端口。根據(jù)一個或多個實施例，入口 208構(gòu)造成向位于保持器204內(nèi)的樣品存儲器(本圖中未示出)提供樣品。樣品包括待分選的細胞或其他材料。入口 208通過單向閥210耦接到樣品存儲器。單向閥210構(gòu)造成使得壓縮氣體(例如，空氣、惰性氣體等)在一個方向上流動、將壓力施加在樣品上以使得樣品經(jīng)過樣品端口(未示出)流入到細胞術(shù)芯片202 中。使用單向閥210確保了樣品不會在處理過程中被污染、并且樣品不會溢出到環(huán)境中。就此而言，樣品可以被收集在與環(huán)境隔絕的芯片保持器204中，并被傳送到實驗室以進行進一步的分析和/或分選。因此，微流體組件200可以構(gòu)造成在圖1的系統(tǒng)100中工作。在本發(fā)明的一個實施例中，微流體組件200是系統(tǒng)100的一次性部件。就此而言，樣品在現(xiàn)場收集并注射到保持器204的存儲器中，并被傳送到對樣品進行分析的系統(tǒng)100，然后丟棄該微流體組件200。在將微流體組件200插入在系統(tǒng)100中之后，鞘液端口耦接到鞘液源(例如，圖1 的鞘液容器106)，電極端口 214耦接到電荷源(例如，圖1的電荷源112)，真空端口 216耦接到真空源(例如，圖1的真空源130)。在一個實施例中，換能器218可以是系統(tǒng)100的組件，以使得在將微流體組件200插入系統(tǒng)100中之后換能器緊靠細胞術(shù)芯片202。在另一實施例中，換能器218可以是微流體組件200的組件。在任一實施例中，換能器218構(gòu)造成在芯片輸出220處產(chǎn)生樣品液的液滴和/或鞘液的液滴。在一個實施例中，換能器218是構(gòu)造成振動產(chǎn)生液滴的壓電聲換能器。一旦細胞被分選，在拆除之前使用真空端口 216來清潔細胞術(shù)芯片202和芯片保持器204。如果產(chǎn)生通道阻塞，也使用真空端口 216來反轉(zhuǎn)樣品流動方向。芯片保持器204可以包括用于跟蹤微流體組件200的裝置222。一個這樣的裝置是射頻識別標簽(RFID)，該射頻識別標簽被固定到微流體組件200，并且可以被遠程掃描儀識別并跟蹤組件200?？梢员贿h程掃描的另一個這樣的裝置是條形碼。需要接觸來提取識別組件的信息的跟蹤裝置是包括序列號和/或處理/樣品歷史信息的固態(tài)存儲器。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的微流體組件200的側(cè)視圖。微流體組件200 包括細胞術(shù)芯片202、芯片保持器204和可選的溫度控制器302。在圖示的實施例中，芯片保持器204包括可選的溫度控制器302。溫度控制器302 物理耦接到芯片保持器204的底側(cè)。在其他實施例中，溫度控制器302可以耦接到保持器 204的其他部分。溫度控制器302(例如，帕爾貼溫度控制器)構(gòu)造成將樣品維持在特定溫度。在本發(fā)明的一個實施例中，樣品的溫度被維持在使得樣品內(nèi)的細胞保持存活的水平。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例、沿著圖3的線4-4所取的細胞術(shù)芯片 202的俯視截面圖。在一個實施例中，通過對工業(yè)塑料材料(例如，環(huán)烯烴聚合物(COP)材料)進行注射成型來形成細胞術(shù)芯片202。環(huán)烯烴聚合物(COP)材料是透明的，以促進在樣品流過芯片202時對樣品的光學(xué)分析。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，細胞術(shù)芯片202包括兩半部分。使用例如熱鍵合將這兩半部分耦接在一起。根據(jù)用于制造芯片202的材料，耦接兩半部分的其他方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。如上所述，細胞術(shù)芯片202包括鞘液端口 212、電極端口 214和真空端口 216。細胞術(shù)芯片202還包括樣品端口 402、樣品通道404、鞘液通道406和真空通道412。此外，細胞術(shù)芯片202包括光學(xué)檢測區(qū)域408和輸出端口 410。根據(jù)各種實施例，樣品端口 402構(gòu)造成接收樣品液，該樣品液例如包括要使用細胞術(shù)芯片202進行分選的細胞。樣品端口 402耦接到樣品通道404。樣品液經(jīng)過樣品通道 404朝向輸出端口 410流動，樣品液在輸出端口 410處形成液滴。樣品通道404具有矩形橫截面以促進樣品液的層流。樣品通道的尺寸例如是100微米乘100微米。類似的，鞘液端口 212耦接到鞘液通道406。鞘液流過鞘液通道406并從兩側(cè)圍繞樣品液，例如，鞘液通道406具有從樣品通道404的兩側(cè)耦接到樣品通道404的橢圓平面形狀，以促進鞘液與樣品液的平衡耦接。鞘液不與樣品液混合，而是向樣品液提供保護層并促進液體的層流。樣品液和鞘液流過輸出通道414，輸出通道414穿過光學(xué)檢測區(qū)域408。光學(xué)模塊(例如，圖1的光學(xué)模塊108)用于將高強度束聚焦在樣品液和圍繞樣品液的鞘液上。樣品液內(nèi)的每個細胞被照射并反射出由光電探測器所捕捉的光，所述光電探測器用于分析細胞。光學(xué)檢測區(qū)域408中的輸出通道414包括矩形通道。在一個或多個實施例中，光學(xué)檢測區(qū)域408中的通道414具有200微米乘125微米的尺寸。在一個實施例中，輸出通道414 具有例如7mm的長度，并具有長度約5mm的光學(xué)分析區(qū)域。根據(jù)一個或多個實施例，如之前所述，使用聲換能器在輸出端口 410處產(chǎn)生液滴。 在一個實施例中，輸出端口 410是具有例如100微米直徑的孔。在細胞術(shù)芯片的一個實施例中，芯片具有75mm乘25mm的尺寸的矩形平面形狀?！悠芳毎焕貌⑼瓿煞治?，使用真空端口 216將樣品液和鞘液從細胞術(shù)芯片202排出。真空端口 216構(gòu)造成將真空源耦接到真空通道412，真空通道412清潔包括各種通道(例如，樣品通道404、鞘液通道406、輸出通道414和輸出端口 410)的細胞術(shù)芯片202。上述清潔促進在拆除之前從細胞術(shù)芯片202去除生物學(xué)上的有害材料。真空通道 412具有將真空端口 216從通道414的兩側(cè)耦接到輸出通道414的橢圓平面形狀。為促進使細胞術(shù)芯片202與芯片保持器204對準，細胞術(shù)芯片202可以包括至少一個止動器416或孔。該至少一個止動器416與從保持器的底表面突出的突起相互作用。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例、沿著圖4中的線5-5取得的細胞術(shù)芯片202的截面圖。細胞術(shù)芯片202包括第一部分502和第二部分504。第一部分502和第二部分504是被注射成型然后例如通過將兩部分熱鍵合在一起而耦接在一起的。根據(jù)一個或多個實施例，第一部分502包括細胞術(shù)芯片202的頂部分。在一個實施例中，第一部分502為一毫米(Imm)厚。第一部分502包括止動器416、鞘液端口 212、電極端口 214、真空端口 216和樣品端口 402。這些端口沿著第一部分502的中心軸線定位在中心。使用已知的注射成型技術(shù)將這些端口形成為孔?？梢允褂闷渌圃旒夹g(shù)，例如銑削。在一個或多個實施例中，第二部分504包括細胞術(shù)芯片202的底部分。在一個實施例中，第二部分504為一毫米(Imm)厚。第二部分504包括如參考圖4所述的各種通道。 使用已知的注射成型技術(shù)形成這些通道?？梢允褂闷渌圃旒夹g(shù)，例如銑削。一旦組裝并結(jié)合后，第二部分504的每個通道耦接到第一部分502中形成的各個端口。例如，鞘液通道耦接到鞘液端口 212，樣品通道耦接到樣品端口 402，等等。圖6示出根據(jù)一個或多個實施例的微流體組件200的詳細截面圖。如上所述，微流體組件200包括細胞術(shù)芯片202和芯片保持器204。芯片保持器204包括各種端口，例如鞘液端口 212、電極端口 214、真空端口 216和樣品端口 402。這些端口耦接到細胞術(shù)芯片 202中的各個通道。為促進使保持器204與細胞術(shù)芯片202對準，突起616(例如，銷)從芯片保持器204的底表面612突出到細胞術(shù)芯片202的頂表面604上的止動器416中。使用上述對準裝置促進了穿過芯片保持器204和細胞術(shù)芯片202的端口的對準。在可替換實施例中，突起位于細胞術(shù)芯片202的頂表面614上，并且與位于保持器204的底表面612上的止動器相互作用。各種端口可以通過壓力配合耦接器、通過帶螺紋配件(未示出)等耦接到細胞術(shù)系統(tǒng)100。在一個或多個實施例中，電極端口 214包括導(dǎo)電電極節(jié)點602。電極節(jié)點602傳導(dǎo)例如由電荷源(例如，圖1的電荷源112)提供的電荷。電極節(jié)點602延伸穿過芯片保持器204和細胞術(shù)芯片的第一部分502，以將電極節(jié)點602的尖端表面606暴露于鞘液通道406中。通過將調(diào)制電壓施加到電極節(jié)點602，鞘液獲取電荷。調(diào)制頻率取決于液滴頻率。芯片保持器204包括圍繞每個單獨的端口 212、214、216、402的0型密封圈604。 在一個實施例中，每個0型密封圈包括位于環(huán)形通道610內(nèi)的環(huán)形墊圈608。墊圈608例如由橡膠組成。根據(jù)各種實施例，0型密封圈604構(gòu)造成圍繞在與細胞術(shù)芯片202的接口處的每個端口。在組裝微流體組件200之后，保持器204的底表面612與細胞術(shù)芯片202的頂表面614壓力配合以形成0型密封圈604。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例、沿著圖3的線7-7所取的芯片保持器204的截面圖。芯片保持器204包括入口 208、單向閥210、樣品端口 402和樣品儲存器702。樣品706被注射到樣品儲存器702中，安裝單向閥210以將樣品與環(huán)境隔絕，將樣品存儲在樣品儲存器702中直到在執(zhí)行細胞術(shù)時利用過。入口 208構(gòu)造成使樣品706進入樣品儲存器702。入口 208通過單向閥210耦接到樣品儲存器702，以確保壓縮氣體在一個方向上引起樣品706流動到細胞術(shù)芯片的存儲器內(nèi)。這種布置防止樣品從儲存器702被“拉回”到壓縮氣體源中。因此，樣品不會被污染，樣品也不能污染環(huán)境或細胞術(shù)組件(例如，壓縮氣體源)。根據(jù)各種實施例，可以處理樣品儲存器702的壁704(例如，具有涂層708)，以確保樣品706中的細胞不會結(jié)合到樣品存儲器壁704。樣品儲存器702可以包括防腐劑和/或營養(yǎng)物，該防腐劑和/或營養(yǎng)物作為涂層708或者以另一方式(例如，顆粒、球等)放置在存儲器中以保持樣品706。在一個實施例中，樣品儲存器702可以包括輔助樣品處理的一個或多個試劑。上述試劑可以包括涂層708和/或樣品儲存器702的壁704上的膜、放置在樣品儲存器702中的至少一個磁性球710、至少一個試劑顆粒(未示出)等。在一個實施例中，至少一個磁性球710用于對樣品進行磁化并促進干細胞分選。包括至少一個磁性球710使得芯片保持器204能夠提供磁化功能，否則需要在執(zhí)行細胞術(shù)之前在單獨的組件中執(zhí)行該磁化功能。因此，具有集成樣品存儲器的芯片保持器204可以用于從干細胞分選系統(tǒng)去除磁化組件。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的可替換實施例的微流體組件800的透視圖。微流體組件 800包括耦接到細胞術(shù)芯片202的芯片保持器802。芯片保持器802以與芯片保持器204 相似的方式工作。但是，芯片保持器802沒有將樣品存儲器結(jié)合在保持器中。芯片保持器 802包括各種端口，例如鞘液端口 212、樣品端口 402、真空端口 216和電極節(jié)點602。每個端口構(gòu)造成以與參考圖6中的微流體組件200所述相同的方式耦接到細胞術(shù)芯片202。這種微流體組件800用于樣品源(例如，圖1的樣品容器102)與芯片保持器802分離的細胞術(shù)系統(tǒng)100。圖9示出另一實施例的微流體組件900的截面圖。微流體組件800包括芯片保持器902和細胞術(shù)芯片202。除了圖7的芯片保持器204的特征之外，芯片保持器902包括鞘液存儲器904和鞘液入口 906。在一個實施例中，鞘液入口 906包括單向閥908。對于樣品儲存器702，鞘液910被提供至鞘液入口 906，然后安裝單向閥908以將鞘液保持在芯片保持器902中并防止污染。將壓縮氣體應(yīng)用到單向閥908，以對存儲器進行加壓并推動鞘液 910經(jīng)過鞘液端口 1212進入細胞術(shù)芯片202中。在本實施例中，微流體組件900提供可以預(yù)先充滿鞘液910和/或樣品液707的一次性單元。圖10和圖11分別示出另一實施例的細胞術(shù)芯片1000的水平截面圖和垂直截面圖。在本實施例中，管1002插入在中心通道404中從樣品端口 402延伸到連接通道1006，通道406和412在連接通道1006處與中心(樣品)通道404會合。在一個實施例中，注射成型的芯片具有尺寸適合于容納管1002的中心通道404。管1002終止于連接通道1006內(nèi)， 連接通道1006比管1002的外徑寬。以此方式，通道406中的液體可以穿過管1002的端部 1004進入輸出通道414中。當部分502被放置并連接到部分504時，管1002被容納在通道404中。在一個實施例中，部分502可以具有形成于其中的通道1100以容納管1002，以使得管1002被保持在部分502和504之間。在一個實施例中，管由金屬(例如，鎳或鎳合金)制成。在其他實施例中，管可以由金屬或非金屬材料制成。當使用如圖10和11的實施例中所示的金屬管時，樣品流具有在從lm/s到20m/s 范圍內(nèi)的穩(wěn)定流速。上述細胞術(shù)單元結(jié)構(gòu)促進在輸出通道414中產(chǎn)生三維樣品核心流。為從流體產(chǎn)生樣品液滴，薄扁平換能器110(例如，0. Imm到2mm厚)可以連接到輸出通道414之前的芯片表面1102?？梢酝ㄟ^膠帶或粘結(jié)材料來連接換能器110。用在10 到50KHz范圍內(nèi)的頻率來驅(qū)動換能器110。為使換能器110與環(huán)境隔絕，換能器110可以涂覆有防水膜。為進行說明，參考具體實施例進行了上面的描述。但是，上面示例性的討論并不表示是窮盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制到所公開的精確形式。根據(jù)上述教導(dǎo)，可以有很多修改形式和變化形式。選擇描述這些實施例，是為了最好地說明本發(fā)明的原理和其實際應(yīng)用、從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠最好地利用本發(fā)明和適合于期望的具體應(yīng)用的具有各種修改形式的各種實施例。盡管上文針對本發(fā)明的實施例，但是在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以想出本發(fā)明的其他和另外的實施例，由權(quán)利要求書來確定本發(fā)明的范圍。
10
權(quán)利要求
1.一種用于向細胞術(shù)系統(tǒng)提供樣品液的裝置，其包括細胞術(shù)芯片，其用于將樣品液從樣品液端口引導(dǎo)至輸出通道；和保持器，其構(gòu)造成將所述細胞術(shù)芯片保持在保持器內(nèi)，所述保持器包括所述細胞術(shù)芯片與樣品液源、鞘液源或電荷源當中的至少一個之間的接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述保持器還包括用于保存所述樣品液的樣品存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述樣品存儲器還包括至少一個試劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述樣品存儲器包括用以阻止細胞粘附到所述樣品存儲器的壁的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述保持器包括到所述樣品存儲器的單向閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述保持器還包括溫度控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述細胞術(shù)芯片包括微流體通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述細胞術(shù)芯片是注射成型的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用于使所述細胞術(shù)芯片與所述保持器對準的對準裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述接口還包括圍繞至少一個端口的至少一個密封件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述至少一個密封件包括環(huán)形通道和環(huán)形墊圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用于識別所述裝置的工具。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述保持器包括換能器，所述換能器定位成鄰近所述細胞術(shù)芯片的表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述細胞術(shù)芯片中的通道的從所述樣品液端口延伸到所述輸出通道的一部分包括管。
15.一種向細胞術(shù)系統(tǒng)提供樣品液的方法，其包括將樣品提供至樣品存儲器，所述樣品存儲器被限定在保持器內(nèi)，所述保持器保持細胞術(shù)芯片；將樣品液從所述保持器的所述樣品存儲器提供至所述細胞術(shù)芯片的樣品液端口；將鞘液經(jīng)過所述保持器中的端口提供至所述細胞術(shù)芯片中的鞘液端口 ；和引導(dǎo)所述樣品液和所述鞘液經(jīng)過所述細胞術(shù)芯片到達出口通道。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括使所述細胞術(shù)芯片振動以產(chǎn)生包含所述樣品液的液滴。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括通過電極將電荷施加到所述鞘液，所述電極將電荷從所述保持器耦合到所述細胞術(shù)芯片中的鞘液通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括通過真空端口清洗所述細胞術(shù)芯片，所述真空端口延伸通過所述保持器到達所述細胞術(shù)芯片的真空通道。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括從鞘液存儲器提供所述鞘液，所述鞘液存儲器限定在所述保持器內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括將壓縮氣體應(yīng)用到所述樣品存儲器或所述鞘液存儲器當中的至少一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，通道的將所述樣品液端口耦接到所述出口通道的部分包括管。
22.一種細胞術(shù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 微粒體組件，其包括細胞術(shù)芯片，其用于將樣品液從樣品液端口引導(dǎo)至輸出通道； 保持器，其構(gòu)造成將細胞術(shù)單元固定在所述保持器內(nèi)；換能器，其耦接到所述微流體組件，以用于在所述輸出通道處產(chǎn)生樣品液液滴；和樣品分選組件，其用于接收所述液滴并分選所述液滴。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的細胞術(shù)系統(tǒng)，其中，所述保持器包括用于保存所述樣品液的樣品存儲器。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的細胞術(shù)系統(tǒng)，其中，所述樣品存儲器包括至少一個磁性球， 所述至少一個磁性球用于對樣品液的成分進行磁化，細胞分選組件根據(jù)磁化的成分來分選所述液滴。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的細胞術(shù)系統(tǒng)，其中，所述樣品液包括干細胞。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的細胞術(shù)系統(tǒng)，其中，所述細胞分選組件還包括靜電板，所述靜電板用于根據(jù)電荷來分選所述液滴。
27.一種促進干細胞分選的裝置，其中，保持器構(gòu)造成固定細胞術(shù)芯片，所述保持器包括樣品存儲器，其用于保存樣品干細胞；至少一個磁性球，其位于所述樣品存儲器中，所述至少一個磁性球用于與干細胞相互作用以對所述樣品存儲器內(nèi)的干細胞進行磁化；和樣品端口，其用于將磁化的樣品干細胞從所述樣品存儲器耦接到所述細胞術(shù)芯片。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，還包括具有從所述樣品端口延伸到出口通道的通道的細胞術(shù)芯片，其中，所述通道的至少一部分包括管。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的裝置，還包括換能器，其耦合到所述細胞術(shù)芯片，所述換能器用于在所述出口通道內(nèi)形成包含樣品干細胞的液滴。
全文摘要
本發(fā)明的實施例一般地包括用于執(zhí)行細胞術(shù)的方法和裝置。具體地，本發(fā)明的實施例包括用于向包括細胞術(shù)芯片和保持器的細胞術(shù)系統(tǒng)提供樣品液的裝置。細胞術(shù)芯片用于將樣品液從樣品液端口引導(dǎo)至輸出通道。保持器構(gòu)造成將細胞術(shù)芯片保持在保持器內(nèi)。保持器包括細胞術(shù)芯片與樣品液源、鞘液源或電荷源當中的至少一個之間的接口。本發(fā)明的實施例包括使用裝置來向細胞術(shù)系統(tǒng)提供樣品液的方法。
文檔編號G01N33/483GK102471797SQ201080033277
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者加里·杜拉克, 筱田昌孝 申請人:索尼公司, 索尼美國公司