用于從材料樣品中提取材料的裝置、系統(tǒng)和方法
【專利摘要】提供用于從樣品中選擇性地提取材料的裝置、系統(tǒng)和相關(guān)方法。一方面，例如，用于從生物樣品中選擇性地提取生物材料的方法可以包括：識別待從在基本上平的表面上放置的生物樣品中提取的生物材料的區(qū)域；應(yīng)用提取工具到生物材料的區(qū)域，以從生物樣品分裂生物材料；和在生物材料的區(qū)域處分配液體。該方法也可以包括從生物樣品抽吸液體和分裂的生物材料。
【專利說明】用于從材料樣品中提取材料的裝置、系統(tǒng)和方法
[0001]優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)
[0002]本申請要求2011年I月24日提交的美國臨時專利申請序列號61/461，925和2011年5月31日提交的美國臨時專利申請序列號61/491，829的益處，每一篇的全部內(nèi)容通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]用于從載玻片安裝(slide mounted)的組織切片切削特定區(qū)域的兩種常用技術(shù)是手工宏觀切割(Manual Macrodissection)和激光捕獲顯微切割(LCM)。因?yàn)槭止ず暧^切割具有可以忽略不計(jì)的成本、是比較快的并且一般獲得大量的樣品，所以其主要用于病理學(xué)領(lǐng)域。然而，精確度的下限為約1mm，這可以限制準(zhǔn)確度，并且手工性質(zhì)使得它容易出錯且被較差地記錄。LCM是空間上精確的，從而允許獲得小至5p.m.的分辨率，并因此能夠靶向單個細(xì)胞。然而，設(shè)備是非常昂貴的，其是緩慢的，并要求由經(jīng)訓(xùn)練的操作員全時間交互作用，并且空間精確度以微量的回收樣品為代價而達(dá)到，這使得下游生化分析面臨挑戰(zhàn)，并往往需要可以不利影響結(jié)果的大量擴(kuò)增。使用針頭和顯微操縱器的第三切削技術(shù)未得到廣泛接受，因?yàn)樗抢щy且勞動密集型的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開提供用于從樣品中選擇性地提取材料的裝置、系統(tǒng)和有關(guān)方法。一方面，例如，用于從樣品如生物樣品中選擇性地提取材料如生物材料的方法可以包括:識別從樣品中待提取的材料的區(qū)域；應(yīng)用提取工具到所述材料區(qū)域，以從所述樣品分裂材料；和在所述材料區(qū)域分配液體。該方法也可以包括從所述樣品抽吸所述液體和分裂的材料。
[0005]提取工具可以利用各種運(yùn)動來從樣品分裂材料，并且能夠分裂材料的任何這類運(yùn)動被認(rèn)為是在本范圍內(nèi)。一方面，例如，所述提取工具可以對材料區(qū)域給予切削運(yùn)動?？紤]任何切削運(yùn)動，非限制性實(shí)例包括旋轉(zhuǎn)、振動、切片等，包括其組合。在一個具體方面，所述切削運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)。
[0006]考慮分配液體以及抽吸液體和分裂的材料的各種方法。一方面，例如，液體可以分配在材料區(qū)域和提取工具之間的界面處。以這種方式，分裂的材料容易與液體混合，因?yàn)樗欠至训?。另一方面，同時分配和抽吸液體。因此，分裂的材料可以通過從樣品抽吸液體快速地除去。又另一方面，液體由提取工具分配和抽吸，或者換言之，從與連接到提取工具或與其他方式與提取工具相關(guān)聯(lián)的、或與提取工具整體形成的端口分配和抽吸液體。
[0007]此外，考慮用于識別材料如生物材料的區(qū)域的各種技術(shù)。一方面，例如，識別材料區(qū)域進(jìn)一步包括獲得樣品的實(shí)時數(shù)字圖像和限定對應(yīng)于材料區(qū)域的、在所述數(shù)字圖像上的感興趣區(qū)域，其中樣品的移動通過感興趣區(qū)域和/或數(shù)字圖像的移動反映，以保持感興趣區(qū)域相對于材料的位置。另一方面，樣品是一系列切片，并且感興趣區(qū)域被限定在不同切片中對應(yīng)于材料區(qū)域的一個切片上。
[0008]另外地，本公開提供各種材料提取裝置。一方面，例如，用于從樣品如生物樣品中選擇性地提取材料如生物材料的提取裝置可以包括外殼和可旋轉(zhuǎn)地連接到外殼并配置為由電動機(jī)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動的至少一個切削刀片(cutting tip)。該切削刀片可操作用于從樣品區(qū)域分裂材料。該裝置可以進(jìn)一步包括連接到外殼和接近切削刀片定位的至少一個液體分配端口，其中液體分配端口可操作用于在切削刀片處分配液體。另外地，至少一個液體抽吸端口連接到外殼并接近切削刀片定位，其中液體抽吸端口可操作用于從接近切削刀片的區(qū)域抽吸液體和分裂的生物材料。另一方面，至少一個液體分配端口和至少一個液體抽吸端口與切削刀片一起旋轉(zhuǎn)。又另一方面，至少一個液體分配端口和至少一個液體抽吸端口可操作用于同時發(fā)揮功能。
[0009]切削刀片可以是任何大小的，這取決于所需的切削任務(wù)。一方面，例如，切削刀片大小適合于分裂從約10 μ m大小到約Imm大小的生物材料的區(qū)域。另一方面,切削刀片大小適合于分裂從約100 μ m大小到約250 μ m大小的材料區(qū)域。
[0010]另外地，本公開提供用于從樣品中選擇性地提取材料的系統(tǒng)。一方面，例如，用于從樣品如生物樣品中選擇性地提取材料如生物材料的系統(tǒng)可以包括如在本文已描述的提取裝置，其被定位以操作地面對支撐基板并且接合在支撐基板上放置的樣品。電動機(jī)可以操作地連接到提取裝置，并且可操作用于旋轉(zhuǎn)切削刀片。射流系統(tǒng)可以連接到提取裝置，并且可操作用于輸送流體到液體分配端口和從液體移出端口撤回流體。此外，位置移動系統(tǒng)可以連接到提取裝置，并且可操作用于相對于支撐基板移動提取裝置的切削刀片或相對于切削刀片移動支撐基板。
[0011]在使用過程中可視化材料提取過程可以是有益的。因此，一方面，包括和定位可視化系統(tǒng)，以提供在支撐基板上放置的樣品如生物樣品的可視化顯示?？梢暬到y(tǒng)可以包括各種可視化裝置，其包括但不限于，數(shù)字成像器、光學(xué)成像器、顯微鏡、倒置顯微鏡等，包括其組合。在一個具體的方面，支撐基板是透明的。另一方面，可視化系統(tǒng)是倒置顯微鏡，其被定位以提供來自于切削刀片相對的透明支撐基板的一側(cè)的可視化顯示。又另一方面，可視化系統(tǒng)可操作用于提供在提取過程中切削刀片的實(shí)時可視化顯示。
[0012]另一方面，用于從樣品如生物樣品中選擇性地提取材料如生物材料的系統(tǒng)可進(jìn)一步包括手動操縱系統(tǒng)。該手動系統(tǒng)在功能上連接到位置移動系統(tǒng)，并且可操作用于允許使用者使切削刀片和/或支撐基板相對于彼此移動。
[0013]又另一方面，用于從樣品如生物樣品中選擇性地提取材料如生物材料的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括自動操縱系統(tǒng)。這樣的自動系統(tǒng)在功能上連接到位置移動系統(tǒng)，并且可操作用于使切削刀片和/或支撐基板相對于彼此自動移動。另一方面，自動系統(tǒng)進(jìn)一步包括在功能上連接到自動操縱系統(tǒng)的處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)可操作用于識別和定位待從樣品中提取的預(yù)定的材料區(qū)域，并且使切削刀片和/或支撐基板相對于彼此移動，以便通過自動操縱系統(tǒng)提取生物材料。
[0014]因此，已經(jīng)相當(dāng)寬泛地概述本發(fā)明的更重要的特征，以便可以更好地理解下面的詳細(xì)描述，和以便可以更好地理解對本【技術(shù)領(lǐng)域】的貢獻(xiàn)。結(jié)合附圖和權(quán)利要求書，從本發(fā)明的下列詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其他特征將變得更加明顯，或者可以通過實(shí)踐本發(fā)明了解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的材料提取裝置的側(cè)視圖。[0016]圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的材料提取裝置的視圖。
[0017]圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的使用中的材料提取裝置的視圖。
[0018]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的使用中的材料提取裝置的視圖。
[0019]圖4示出了來自根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的材料提取裝置的切削刀片的視圖。
[0020]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式的材料提取系統(tǒng)的示意圖。
[0021]圖6A-D示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式由材料提取裝置提取的組織的圖像。
[0022]圖7A-B示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施方式具有限定的感興趣區(qū)域的組織的圖像。
[0023]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式具有分開的各種組件的材料提取裝置的橫截面視圖。
[0024]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的材料提取系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0025]結(jié)合下列詳細(xì)描述將進(jìn)一步描述附圖。此外，這些附圖不必須按比例繪制，并且僅以說明的方式，以便尺寸和幾何形狀可以不同于示出的那些。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在公開和描述本發(fā)明之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于本文所公開的特定結(jié)構(gòu)、過程步驟或材料，而擴(kuò)展到相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到的其等同物。還應(yīng)該理解的是，本文所采用的術(shù)語僅是為了描述特定實(shí)施方式的目的，而并不旨在是限制性的。
[0027]必須注意地是，如在本說明書和所附的權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式“一(a) ”、“一個(an) ”和“該”包括復(fù)數(shù)指代，除非上下文清楚地指出。因此，例如，提到“該切削刀片”包括一個或多個這樣的刀片，和提到“液體端口”包括提到一個或多個這樣的端口。
[0028]定義
[0029]在描述和要求保護(hù)本發(fā)明中，以下術(shù)語將根據(jù)下文所述的定義進(jìn)行使用。
[0030]如本文所使用的，術(shù)語“基本上”是指動作、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目或結(jié)果的完全或接近完全的范圍或程度。在一些情況下，與絕對完全偏離的精確允許程度可能取決于具體上下文。然而，一般來說，接近完全是使得具有與獲得絕對和全部完全相同的總結(jié)果。當(dāng)用在負(fù)面的含義來指完全或接近完全缺少動作、特性、性質(zhì)、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目或結(jié)果時，“基本上”的使用是同等適用的。例如，“基本上不含”顆粒的組合物將是完全缺少顆粒，或者如此接近完全缺少顆粒使得效果將與完全缺少顆粒是相同的。換句話說，“基本上不含成分或元素”的組合物可能實(shí)際上仍然包含這樣的項(xiàng)目，只要對其感興趣的性質(zhì)沒有可測量的影響。
[0031]如本文所使用的，術(shù)語“大約”用于通過以一定程度的靈活性提供可以是“略高于”或“略低于”端點(diǎn)的給定值來給數(shù)值范圍端點(diǎn)提供靈活性，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將通常認(rèn)識到的。此外，術(shù)語大約明確地包括準(zhǔn)確的端點(diǎn)，除非明確說明。
[0032]如本文所使用的，為了方便起見，可以在一個共同的列表中呈現(xiàn)多個項(xiàng)目、結(jié)構(gòu)要素、組成要素和/或材料。然而，這些列表應(yīng)該被解釋為該列表的每個組成部分被單獨(dú)識別為分開的和獨(dú)特的組成部分。因此，這種列表的單個組成部分不應(yīng)該僅僅基于其在共同組中呈現(xiàn)且無相反指示而被解釋為同一列表的任何其他組成部分的事實(shí)上的等同物。[0033]濃度、數(shù)量和其他數(shù)值數(shù)據(jù)可能以范圍格式在本文表示或呈現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解地是，這種范圍格式僅為了方便和簡潔而使用，并因此應(yīng)該靈活地解釋為不僅包括明確敘述為該范圍的極限值的數(shù)值，而且包括包含在該范圍內(nèi)的所有單獨(dú)數(shù)值或子范圍，就好像明確陳述了每個數(shù)值和子范圍。作為一個例證，“約I至約5”的數(shù)字范圍應(yīng)該被解釋為不僅包括明確陳述的約I至約5的值，而且包括在所指示的范圍內(nèi)的單獨(dú)值和子范圍。因此，單獨(dú)值如
2、3和4和子范圍如從I到3、從2到4和從3到5等，以及1、2、3、4和5單獨(dú)地包括在該數(shù)字范圍中。這一相同原則適用于僅陳述一個數(shù)值作為最小值或最大值的范圍。此外，這樣的解釋應(yīng)該適用一無論所描述的范圍或特征的廣度。
[0034]本發(fā)明
[0035]本公開涉及用于從材料樣品中移出材料的裝置、系統(tǒng)和方法。在一些情況下，保存已提取的材料，以進(jìn)一步處理或分析。這可能是用于涉及法醫(yī)學(xué)(forensics)、材料純度測試、組織病理學(xué)、巖芯取樣等的過程的情況。在一些情況下，可以生成材料樣品的連續(xù)切片，允許一個切片的破壞性取樣，同時保留相鄰切片的結(jié)構(gòu)特征以進(jìn)一步分析。
[0036]其中這類測試可以是有益的一個實(shí)例是在組織病理性的領(lǐng)域或其他生物學(xué)領(lǐng)域，借此從生物樣品中移出生物材料。然而，應(yīng)該注意的是，雖然下列描述的許多在本質(zhì)上是生物學(xué)的，但是本范圍并不限于此。相反，本公開適用于與當(dāng)前方面有關(guān)的任何材料和/或測試程序。
[0037]一方面，提供了用于從生物樣品中選擇性地提取生物材料的方法。在這種方法中，識別待從生物樣品中提取的生物材料的區(qū)域。在一些情況下，生物樣品放置在表面上，例如，基本上平的表面或平的表面上。在其他情況下，生物樣品可以為塊或其他三維物體的形式。生物材料可以是任何類型的生物材料,并且可以源自各種生物有機(jī)體,包括動物、人類、植物、真菌等。生物樣品本身可以包括源自生物有機(jī)體的任何材料，包括組織、組織切片、器官、器官切片、細(xì)胞、培養(yǎng)的細(xì)胞、培養(yǎng)的組織、植物物質(zhì)、分泌物、排泄物等，包括其組合。生物材料也可以包埋在基體中，如塑料，石蠟，凝膠或可用于以固體、半固體或懸浮形式呈現(xiàn)該材料的任何其他材料或劑，并且可以包括新鮮的或冷凍的生物樣品或樣品切片。因此，生物材料的區(qū)域是打算從生物樣品提取生物材料的區(qū)域。
[0038]該方法可以進(jìn)一步包括應(yīng)用提取工具到生物材料區(qū)域，以從生物樣品分裂生物材料。在一些方面，提取工具在所識別的區(qū)域接觸生物樣品，并從那里分裂生物材料。能夠分裂生物材料的任何配置的提取工具被視為在本范圍內(nèi)。另外地，考慮各種破壞性的運(yùn)動。一方面，例如，破壞性運(yùn)動是切削運(yùn)動。切削運(yùn)動的非限制性實(shí)例包括旋轉(zhuǎn)、振動、切片等，包括其組合。在一個具體的方面，切削運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)。
[0039]該方法也可以包括在生物材料區(qū)域處分配液體。液體可以分配在生物樣品的一部分上，或者它可以分配在整個或基本上整個樣品上。一方面，液體分配在生物材料區(qū)域和提取工具之間的界面處。液體可以是有益于從生物樣品中提取生物材料的任何液體。液體可以包括能夠與所分裂的生物材料混合的任何液體介質(zhì)。在一些情況下，液體可以被設(shè)計(jì)成僅與生物材料混合。在其他情況下，液體可以配制成與生物材料和/或生物樣品反應(yīng)。例如，液體可以包含酶或其他化學(xué)部分，以方便生物材料的分裂和/或分解。因此，隨著生物材料從生物樣品中提取，可以促進(jìn)進(jìn)一步的處理步驟。一般地，液體可以包含各種溶劑、酶、緩沖液等中的一種或多種。一方面，液體可以是水或純凈水。[0040]該方法也可以包括從生物樣品移出液體和分裂的生物材料中的至少一部分。因此，一旦分裂的生物材料與液體混合，液體和所述生物材料二者可以被移出，以進(jìn)一步處理或處置。除了任何酶促反應(yīng)以外，液體因此還產(chǎn)生生物材料的漿液或懸浮液，以便利于從樣品中移出。通過各種機(jī)制，包括但不限于，抽吸、芯吸(wicking)、重力流動等，可以進(jìn)行移出。在一個具體的方面，通過抽吸進(jìn)行移出?？梢韵嗬^分配液體發(fā)生液體移出，或者可以在分配的同時發(fā)生移出。在一個具體的方面，同時分配和抽吸液體。此外，在一些情況下，液體的分配和移出與提取工具分開地發(fā)生。一方面，通過提取工具分配和抽吸液體。
[0041]雖然已經(jīng)就材料的分裂描述了分配和去除液體，但是應(yīng)該注意，在沒有液體的情況下可以發(fā)生這樣的分裂，并且移出分裂的材料的任何其他物理方法被視為在本范圍內(nèi)。例如，分裂的材料可以使用真空機(jī)從表面移出，并在空氣過濾器上回收。
[0042]另外地，本公開提供了用于從樣品中提取材料的工具。一方面，例如，如圖1中所示，提供了一種用于從生物樣品中選擇性地提取生物材料的提取裝置。這種裝置可包括用于容納該裝置的各種組件的外殼12和至少一個切削刀片14。如已經(jīng)描述的，切削刀片14可以使用各種切削運(yùn)動例如旋轉(zhuǎn)、切片、振動、沖壓等從生物樣品分裂生物材料。在一個具體的方面，切削運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)。在這些情況下，切削刀片14可旋轉(zhuǎn)地連接到外殼12并配置為將16連接到電動機(jī)(未示出)并由該電動機(jī)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。因此，隨著切削刀片接觸生物樣品，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動分裂生物材料。
[0043]另外地，提取裝置可以包括至少一個液體分配端口 18，其連接到外殼12并定位在接近切削刀片14的位置中。因此，液體分配端口 18在切削刀片14處分配液體，且這樣做可以減少進(jìn)行切削程序所需的液體容量。此外，提取裝置可以包括至少一個液體抽吸端口19，其連接到外殼12并定位在接近切削刀片14的位置中。因此，液體抽吸端口 19從接近切削刀片14的區(qū)域抽吸液體和分裂的生物材料，從而使液體和生物材料在生物樣品的其他區(qū)域處的接觸最小化。
[0044]—方面，液體分配端口和液體抽吸端口與切削刀片一起旋轉(zhuǎn)。圖2A和2B中示出了這種配置的一個方面。圖2A示出了具有提取裝置20的一個方面，所述提取裝置20具有切削刀片22、液體分配端口 24和與切削刀片22相關(guān)聯(lián)的液體抽吸端口 26。應(yīng)該注意，液體分配端口 24和液體抽吸端口 26 二者都以它們與切削刀片一起旋轉(zhuǎn)的方式與切削刀片22相關(guān)聯(lián)。在程序過程中如此分配的液體將位于切削刀片和生物樣品之間的界面處。圖2A中的箭頭表示在使用過程中液體從液體分配端口 24流向液體抽吸端口 26的路徑。
[0045]圖2B示出了在使用中的圖2A的提取裝置的橫截面。在這種情況下，生物樣品27放置在基本上平的表面28上，和旋轉(zhuǎn)的25切削刀片22與生物樣品接觸。液體從與切削刀片22相關(guān)聯(lián)的液體分配端口 24分配，以在切削刀片22和生物樣品27之間的界面處提供液體。將生物材料從生物樣品分裂，并在界面處與液體混合。液體和生物材料的混合物通過液體抽吸端口 26從界面抽吸。箭頭29示出了液體和生物材料正被抽吸通過液體抽吸端口 26并通過提取裝置。
[0046]另一方面，液體分配端口和液體抽吸端口可操作用于同時發(fā)揮功能。值得注意的是，可以利用多種設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)這樣的功能性，并且任何這樣的設(shè)計(jì)被視為在本范圍內(nèi)。例如，一方面，可以利用分離的泵同時將流體從液體分配端口泵出，并抽吸液體進(jìn)入通過液體抽吸端口。在其他方面，可以利用具有足夠射流的單個泵，以允許同時的功能性。在圖3中所示的一個示例性方面中，提取工具的內(nèi)部配置可以允許這種同時的功能性。在圖3的左側(cè)圖中，提取裝置30位于液體保持容器31內(nèi)，以接觸液體32。在提取裝置30內(nèi)形成密封件的柱塞33以朝著液體分配容器32的方向按壓。這種按壓造成液體32移動通過液體分配端口和相關(guān)聯(lián)的分配通道34，以填充提取工具內(nèi)的液體分配庫35。通過柱塞33的移動產(chǎn)生的負(fù)壓因此用液體填充液體分配庫35。如圖3的中間圖中所示的，然后將提取工具30放置靠近在基本上平的表面上的生物樣品，并使其旋轉(zhuǎn)以分裂生物材料。當(dāng)該裝置正在旋轉(zhuǎn)時，柱塞33可以以遠(yuǎn)離基本上平的表面36的方向撤回，以便在液體分配庫35中產(chǎn)生正壓。該正壓分配液體通過分配通道34并離開在生物樣品和提取裝置之間的界面37處的液體分配端口。同時，柱塞33的撤回造成液體抽吸庫38內(nèi)的負(fù)壓，其導(dǎo)致在界面37處的液體被抽吸通過液體抽吸端口和相關(guān)聯(lián)的抽吸通道39，以便因此用液體和分裂的生物材料填充液體抽吸庫。圖3的右側(cè)圖示出了柱塞33朝著切削刀片40按壓，從而在液體抽吸庫38中產(chǎn)生正壓和將液體和生物材料排入液體保持容器31內(nèi)。該液體保持容器可以與從其填充提取裝置的液體保持容器相同或不同。
[0047]提取裝置的各種組件可以由各種材料如金屬、聚合物、橡膠等制成。一般地，密封件可以由柔順性材料如軟塑料或橡膠制成；注射管和切削刀片可以由剛性材料如硬塑料或金屬制成；和柱塞可以由中等柔順性材料制成。對于將與液體接觸的材料而言，對正在使用的液體具有一些程度的無反應(yīng)性是有用的。
[0048]考慮各種切削刀片設(shè)計(jì)，并且這類設(shè)計(jì)可以根據(jù)正在處理的材料的類型和/或配置以及正在使用的系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)進(jìn)行改變。切削刀片類型的非限制性實(shí)例包括刀刃、刮片、刨床、粗糙表面、鉤子、鋸齒等，包括其組合。例如，粗糙表面如砂輪可以用于從樣品分裂材料。一方面，圖4中示出了有用的切削刀頭(cutting bit)設(shè)計(jì)。圖4示出了其中連接可旋轉(zhuǎn)切削刀片44的提取裝置外殼42。切削刀片具有至少一個具有相關(guān)聯(lián)的切削刀頭48的側(cè)方向開口 46。切削刀頭從切削刀片44的下側(cè)表面49略微地伸出。在這方面，斷開的環(huán)形切削刀片44作為攔水“壩”有效地發(fā)揮功能。
[0049]分配液體離開位于外殼42中的液體分配端口 45。液體通過開口 46進(jìn)入“壩”，以及在下側(cè)表面49和支撐基板如載玻片之間。然后，液體被抽吸通過接近切削刀頭48的切削刀片的中心(抽吸孔未示出)。因此，隨著切削刀片44旋轉(zhuǎn)，切削刀頭48分裂材料如生物材料，并且所分裂的材料連同液體由提取工具抽吸。另一方面，切削刀片可以缺少開口，并且液體將主要被吸入在下側(cè)表面49和支撐基板之間的切削刀片44的內(nèi)部。這樣的設(shè)計(jì)可以將在支撐基板表面上的分裂材料的損失最小化。
[0050]切削刀片的大小也可以根據(jù)該裝置所需的用途廣泛地變化。因此，任何大小的切削刀片被視為在本范圍內(nèi)。然而，一方面，切削刀片大小適合于分裂從約10 μ m大小到約Imm大小的生物材料的區(qū)域。另一方面，切削刀片大小適合于分裂從約100 μ m大小到約250 μ m大小的生物材料的區(qū)域。
[0051]考慮材料提取裝置和系統(tǒng)的各種用途，并且任何有益的用途被視為在本范圍內(nèi)。一方面，例如，本公開包括用于從載玻片安裝的生物材料如組織切片中切割具體的感興趣區(qū)域和回收組織碎片用于下游生化分析的系統(tǒng)、裝置和方法。具體地，可以使用提取裝置，如本文所述的，以方便這種切割。一方面，包括提取裝置的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括平臺，以保持基本上平的基板如載玻片，并在X和Y軸方向上移動它。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括定位在載玻片上方的頭片，其能夠使連接的提取裝置Z軸運(yùn)動。因此，提取裝置可以從載玻片表面移走非常具體的生物材料區(qū)域。在一些方面，顯微鏡可以以允許查看切削過程的方位放置在載玻片下面。在其他方面，可以并入專門軟件，以指定待移走的感興趣區(qū)域。
[0052]除了上面討論的切削刀片以外，專門的切削刀頭還可以類似于銑頭(mill bit),因?yàn)榍邢鞯额^的旋轉(zhuǎn)將材料從樣品或從表面移走。在由此切削刀頭包括液體分配端口和液體抽吸端口的那些方面中，切削刀頭能夠同時在切削表面上直接分配和抽吸液體，以便回收抽吸的液體中移走的生物材料的碎片。除了上面描述和考慮的切削刀片設(shè)計(jì)以外，切削刀頭還可以是改良的注射器，其中注射器柱塞的密封件將注射器主體分成兩個腔室，在柱塞密封件的任一側(cè)上一個。隨著柱塞被撤回，來自柱塞側(cè)腔室的液體被移動和傳送通過在注射器主體外側(cè)上的通道，并分配在緊鄰切削刀片的載玻片上，所述切削刀片位于與柱塞相對的注射器主體的一端上。撤回柱塞的動作也從載玻片抽吸分配的液體到注射器主體中的注射器腔室內(nèi)。當(dāng)注射器柱塞被撤回時，切削刀頭被旋轉(zhuǎn)并且以X和Y方向在載玻片表面上移動，這移走組織片段。因此，當(dāng)組織被從載玻片表面切削時，其由液體流拾取并由切削刀頭捕獲。在切削之后，可以按壓柱塞，以將切削流體排入管內(nèi)，和因此允許回收所切削和抽吸的組織碎片。(例如，參見圖3)。多種大小的切削刀頭可以允許更精確或更快速的切肖IJ。當(dāng)然，這種注射器類型的實(shí)施方式僅僅是示例性的，并且不應(yīng)該視為限制性的。
[0053]另外地，本公開提供用于從材料樣品中提取材料的系統(tǒng)。一方面，例如如圖5中所示的，用于從生物樣品中選擇性地提取生物材料的系統(tǒng)可以包括提取裝置52，其被定位以操作地面對支撐基板54和接合在所述支撐基板54上放置的生物樣品。支撐基板54可以是能夠支撐生物樣品和如本文所概述的發(fā)揮功能的任何基板。非限制性的實(shí)例可以包括顯微鏡載玻片、夾子、陪替氏培養(yǎng)皿、固體支持表面等。在一些方面，支撐基板可以為至少基本上平的。在其他方面，支撐基板可以是透明的或半透明的。這種透明基板允許從基板的下方查看切削程序。
[0054]該系統(tǒng)也可以包括操作地連接到提取裝置52的電動機(jī)56。該電動機(jī)可以配置為旋轉(zhuǎn)切削刀片57?？紤]能夠進(jìn)行這種旋轉(zhuǎn)的任何電動機(jī)，并且任何這類被視為在本范圍內(nèi)。這種電動機(jī)可以包括單速、變速、可逆等，包括其組合。此外，電動機(jī)56可以通過任何功能類型的連接件——包括帶、直接驅(qū)動器、齒輪等——操作地連接到提取裝置52。
[0055]該系統(tǒng)也可以包括連接到提取裝置52的射流系統(tǒng)55，其可操作用于傳送流體到液體分配端口和從液體移出端口(未示出)撤回流體。在一些情況下，射流系統(tǒng)55可以并入提取裝置52，例如如本文所述。在其他方面，射流系統(tǒng)55可以與提取裝置分開，并且與其流體連接。
[0056]另一方面，該系統(tǒng)可以包括位置移動系統(tǒng)53，其連接到提取裝置52，并且可操作用于相對于支撐基板54移動提取裝置52的切削刀片57或相對于切削刀片57移動支撐基板54。53a示出了連接到提取裝置52的位置移動系統(tǒng)，和53b示出了連接到支撐基板54的位置移動系統(tǒng)。給定的系統(tǒng)可以具有這些位置移動系統(tǒng)中的任意一種或兩種。因此，位置移動系統(tǒng)可以移動提取裝置、支撐基板，或者使提取裝置和支撐基板相對于彼此移動。位置移動系統(tǒng)可以處于手動控制或自動控制下。一方面，例如，位置移動系統(tǒng)可以處于手動控制下。在這種情況下，使用者可以控制支撐基板的軸向運(yùn)動(例如，X和Y軸)，以及垂直運(yùn)動，以控制57與54 (Z軸)的接觸。在其他方面，使用者可以類似地控制提取裝置的軸向和垂直運(yùn)動。一方面，可以通過操縱桿或其他手動操縱儀器實(shí)現(xiàn)這樣的控制。因此，使用者可以使用來自顯微鏡的實(shí)時圖像指導(dǎo)該過程，來從載玻片表面提取生物材料區(qū)域。圖5示出了倒置顯微鏡58或被定位以從支撐基板54下方觀察提取過程的其他成像裝置。
[0057]在其他方面，使用者也可以控制切削刀頭的Z軸定位，以便切削刀頭可以利用如在53a處所示的位置移動系統(tǒng)下降到生物樣品的具體區(qū)域上。在區(qū)域的切削之后，切削刀頭可以上升并移動到第二區(qū)域，然后到第三區(qū)域等。在支撐基板上的刀頭壓力可以通過各種機(jī)制控制。一方面，這樣的控制可以通過儀器頭的重量施加，所述儀器頭停留(rideon)在張力如彈簧張力上，并因此由其調(diào)整。
[0058]如已經(jīng)描述的，切削刀頭的旋轉(zhuǎn)可以由連接到切削刀頭的電動機(jī)控制。對于由此利用柱塞控制提取裝置內(nèi)的流體流動的那些方面，柱塞的撤回和按壓可以由Z軸致動器控制。一方面，柱塞撤回的速率與X和Y軸移動的速率同步:在X和Y軸上行進(jìn)的速率越快，柱塞撤回的速率越快。在無X和Y移動的情況下，簡單地通過降低切削刀頭到區(qū)域上也可能切削和回收組織。在這種情況下，隨著刀頭接觸載玻片，柱塞將被輕微地撤回，但是進(jìn)一步的柱塞撤回可以依賴于X和Y移動。
[0059]另一方面，位置移動系統(tǒng)可以被自動地移動。例如，自動操縱系統(tǒng)55可以功能地連接到位置移動系統(tǒng)53a、53b。這種自動操縱系統(tǒng)可以自動地使提取裝置和/或支撐基板相對于彼此移動。雖然任何形式的自動控制器被視為在本范圍內(nèi)，但是一方面，自動操縱系統(tǒng)可以是計(jì)算機(jī)控制源或其他處理系統(tǒng)。例如，一方面，處理系統(tǒng)可以功能地連接到自動操縱系統(tǒng)。處理系統(tǒng)可以因此可操作用于識別和定位待從生物樣品中提取的預(yù)定的生物材料的區(qū)域，并且使切削刀片和/或支撐基板相對于彼此移動，以便通過自動操縱系統(tǒng)提取生物材料。也考慮可以實(shí)施高度自動化多載玻片容量(slide capacity)形式的系統(tǒng)，其中所有三個軸的移動將是計(jì)算機(jī)控制的，如自切削刀頭加載切削流體液體和回收碎片。
[0060]該系統(tǒng)包括可視化系統(tǒng)，以允許在手動和自動模式二者下查看提取過程，這也可能是有益的。一方面，例如，可以定位可視化系統(tǒng)58，以提供在支撐基板上放置的生物樣品的可視化顯示。任何已知的可視化系統(tǒng)被視為在本范圍內(nèi)，其非限制性實(shí)例包括數(shù)字成像器、光學(xué)成像器、顯微鏡、倒置顯微鏡等，包括其組合。一方面，例如，可視化系統(tǒng)是被定位以自與切削刀片相對的支撐基板的一側(cè)提供可視化顯示的倒置顯微鏡。換句話說，倒置顯微鏡允許從透明支撐基板的下方查看切削程序。另一方面，可視化系統(tǒng)可操作用于提供在提取過程期間中切削刀片的實(shí)時可視化顯示。
[0061]可視化系統(tǒng)也允許數(shù)字指示在生物樣品的即時圖像(live image)上待處理或剪切的感興趣區(qū)域或面積的能力。然后，該感興趣區(qū)域可以任選地鎖定在相對于生物樣品切片的適當(dāng)位置中，并且當(dāng)載玻片在切削刀頭下方移動時，與即時圖像一起移動。另外，對于從相同樣品(例如，組織塊)切削的一系列切片的不同的生物樣品切片，可以生成感興趣的區(qū)域。因?yàn)榍衅磺邢鞯梅浅１?，鄰近的組織切片盡管可能不是完全相同的，但它們在總體形態(tài)上非常類似。從鄰近切片生成感興趣區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)是，一個切片可以染有第一類型的染色劑并且加蓋玻片(cover slipped)來進(jìn)行最佳觀看，而鄰近的切片染有第二類型的染色劑，但無蓋玻片來進(jìn)行最佳回收和下游生化測試。
[0062]一方面，該系統(tǒng)可以用于從載玻片安裝的組織切片切割和回收具體組織區(qū)域，以進(jìn)行進(jìn)一步的生化分析。然而，在其他方面，考慮該系統(tǒng)的額外用途。在一些情況下，移出組織切片的特定區(qū)域，以便這些區(qū)域不干擾保留在載玻片上的組織切片的分析，這可能是期望的。例如，在對包含腫瘤和非腫瘤區(qū)域二者的異源組織的FISH (熒光原位雜交)分析的情況下，首先自載玻片表面移出一些或所有非腫瘤組織，以便改進(jìn)剩余腫瘤組織的處理和分析，這可能是有利的。另一方面，該系統(tǒng)可以用于切割薄層生物材料而不是固定在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室用載玻片上的組織切片。例如，可以處理源自隨機(jī)地在所述載玻片表面上擴(kuò)散或培養(yǎng)的生物材料的層?？蛇x地，所述生物材料可以固定在透明表面而不是載玻片上，例如，固定在組織培養(yǎng)皿上。該層也可能是非生物材料，例如薄地質(zhì)層或半導(dǎo)體層。應(yīng)當(dāng)理解，這里所描述的儀器和隨附的軟件——組合或單獨(dú)地，可潛在用于各種各樣的應(yīng)用中，并且這樣的用途在本范圍內(nèi)。
[0063]本公開的方面可以用于各種顯微切割程序中。一方面，例如，這樣的顯微切割程序可以在連續(xù)切片的組織切片上進(jìn)行。載玻片上的組織切片通常非常薄(例如，3微米)并且從同一組織塊上連續(xù)地切削。在一些情況下，組織塊是化學(xué)固定的、脫水的并包埋在固體石蠟中。連續(xù)切削的組織切片被稱為鄰近的組織切片，并且它們非常相似，但在總體形態(tài)上并不完全相同。
[0064]一個具體實(shí)例可以包括安裝在玻璃載玻片上的福爾馬林固定的、石蠟包埋的(FFPE)組織切片的顯微檢查。這種方法依賴于病理學(xué)家對在明視場顯微鏡下以20X-1000X倍放大所看到的組織學(xué)特征的主觀解釋。通常需要輔助測試來充分對人類病理性實(shí)體如癌癥進(jìn)行分類，并且FFPE組織通常出于下述兩個主要原因用于這些研究:1)新鮮的組織不是經(jīng)?？傻玫模?)組織學(xué)檢查允許選擇該組織的適當(dāng)區(qū)域進(jìn)行輔助測試。從石蠟包埋的腫瘤樣本中回收的DNA或RNA的直接分析目前用于一些實(shí)體瘤的診斷、風(fēng)險分級和治療計(jì)劃。
[0065]腫瘤通常在構(gòu)成上是不均一的(heterogeneous)，要求從周圍的非贅生組織中切割贅生組織，以便獲得足夠高百分比的腫瘤細(xì)胞，用于最佳分析靈敏度的下游測試。如已經(jīng)描述的，通過在直接顯微鏡可視化下使用激光切削工具或各種機(jī)械切削工具(統(tǒng)稱為“顯微切割”)，或者通過先前在顯微鏡下識別和標(biāo)記的區(qū)域的肉眼可視化(“宏觀切割”)，可以完成切割。統(tǒng)稱為激光捕獲顯微切割(LCM)的激光定向方法包括激光切削和熱塑薄膜或“彈射(catapulting)”，以捕獲由實(shí)時顯微可視化選擇的組織區(qū)域。LCM在空間上非常精確，允許捕獲下至幾微米大小的區(qū)域，但是這個技術(shù)有幾個缺點(diǎn):設(shè)備非常昂貴，且程序非常耗費(fèi)時間，因?yàn)樗枰±韺W(xué)家的實(shí)時組織學(xué)解釋。后一個缺點(diǎn)實(shí)際上可能是大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室未采用LCM的主要原因。
[0066]機(jī)械顯微切割是通過使用針、聲波鑿子(sonic chisels)或其他刮擦工具在顯微鏡下完成的。精確度可以接近于LCM的精確度，但是該設(shè)備可能相當(dāng)昂貴，并且如同LCM —樣，該技術(shù)需要大量的操作者時間和專業(yè)知識，特別是如果該區(qū)域沒有被病理學(xué)家預(yù)先選定。使用裝置，如手術(shù)刀，用肉眼完成宏觀切割；該過程相對容易，且設(shè)備費(fèi)用往往可以忽略不計(jì)，但是精確度通常為幾毫米或更大。在具有高測試量的許多實(shí)驗(yàn)室中，宏觀切割目前是流行的方法，因?yàn)樵摮绦蚩梢杂稍诮M織病理學(xué)上無任何培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員執(zhí)行。病理學(xué)家簡單地圈出在載玻片上待測試的區(qū)域，并且實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員在來自同一 FFPE組織塊的配對載玻片(companion slide)上進(jìn)行實(shí)際的宏觀切割以及下游測試。
[0067]本裝置和技術(shù)克服了許多的這些問題并且提供由此這樣的過程可以實(shí)現(xiàn)自動化的系統(tǒng)。本裝置相對廉價地生產(chǎn)和操作，并且可以半自動或全自動化基于載玻片的組織宏觀切割和提供Imm或更小的空間分辨率(最小可回收區(qū)域)和0.1mm或更小的位置精確度(更接近于顯微切割，而不是手動宏觀切割)。
[0068]因此，本文所描述的各種裝置和系統(tǒng)可以并入有一種軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)允許使用者指出固定于一系列載玻片的特定載玻片的組織切片的數(shù)字圖像上的感興趣區(qū)域。然后，該軟件系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)移該感興趣的區(qū)域到固定于相鄰載玻片(直接相鄰或進(jìn)一步沿載玻片系列)的組織切片的數(shù)字圖像的相似位置，并為系統(tǒng)生成感興趣區(qū)域的位置信息，用于從該載玻片分裂和提取組織。
[0069]一方面，例如，基于載玻片的過程和軟件系統(tǒng)可以如下發(fā)揮功能:可能通過在組織切片的數(shù)字圖像上生成數(shù)字標(biāo)注，使用者可以指定在固定于第一載玻片的組織切片上的感興趣區(qū)域。該感興趣區(qū)域可以數(shù)字化轉(zhuǎn)移到另一載玻片上的鄰近組織切片的相似區(qū)域，或者在一些情況下，該感興趣區(qū)域可以轉(zhuǎn)移到同一載玻片上的分開部分。該軟件指定感興趣區(qū)域相對于載玻片的X和Y坐標(biāo)，并生成位置信息。然后，該軟件可以指導(dǎo)提取裝置，以分裂和回收位于第二載玻片上感興趣區(qū)域處的組織，而該組織的形態(tài)保持在第一載玻片上。
[0070]在一個更具體的方面中，兩個載玻片一每個載玻片支撐來自相同組織樣品的連續(xù)組織切片一用不同的染色劑處理。一種染色劑用于可視化組織切片，和第二染色劑更適宜組織回收和下游生化分析。例如，H&E染色劑可以用于可視化載玻片，并且AnalineBlue染色劑可以用于組織回收載玻片。使用數(shù)字或其他顯微鏡，可以從組織可視化載玻片生成高分辨率數(shù)字圖像。使用軟件繪制算法，使用者如病理學(xué)家從所述組織切片可視化載玻片畫出在顯微數(shù)字圖像上的感興趣區(qū)域。該軟件也生成組織切片的數(shù)字圖像輪廓，并相對于該組織切片輪廓定位由病理學(xué)家生成的感興趣區(qū)域。為了存儲的目的，在一方面，包括組織切片和載玻片邊緣的整個載玻片的數(shù)字圖像——在一些情況下低分辨率數(shù)字圖像一可以通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼相機(jī)從可視化和組織回收載玻片生成。該軟件可以生成組織切片的數(shù)字圖像輪廓，并相對于載玻片的邊緣將它們定位。也可能并入用于數(shù)據(jù)庫交互作用的條形碼讀取軟件算法。
[0071]通過操作者或通過使用圖像識別算法對齊來自低和高分辨率可視化載玻片圖像的組織切片輪廓，并且將感興趣區(qū)域的位置轉(zhuǎn)移到回收組織切片圖像。然后，該軟件生成發(fā)送到材料提取系統(tǒng)的位置信息，這允許它回收對應(yīng)于感興趣區(qū)域的組織。安裝在提取裝置上的數(shù)碼相機(jī)或條形碼讀取器檢查在載玻片和管上的條形碼，以驗(yàn)證正確的位置。在提取完成后，數(shù)碼相機(jī)拍攝組織切片的圖片，以記錄回收的組織區(qū)域。
[0072]因此，這樣的軟件實(shí)施可以包括各種軟件模塊如指令模塊、圖像識別模塊、機(jī)械移動模塊、條形碼讀取模塊、圖形用戶界面模塊等。一般地，這樣的軟件和軟件模塊將駐留在提取系統(tǒng)內(nèi)的硬件中，或相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中。
[0073]為了在顯微切割過程中幫助指導(dǎo)使用者，已經(jīng)開發(fā)了該軟件來數(shù)字化指示感興趣區(qū)域，其疊加在組織切片的實(shí)時數(shù)字圖像上。圖6a示出了由數(shù)字顯微鏡捕獲并顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上的組織切片圖像91的實(shí)例。在右上角是由數(shù)字顯微鏡生成的一系列單個圖像縫合在一起的組織切片的合成圖像93的實(shí)例。該合成圖像上指示了目前實(shí)時觀看的區(qū)域92。圖6b示出了疊加在實(shí)時圖像上的數(shù)字化指示的感興趣區(qū)域。該感興趣區(qū)域可以具有任何尺寸和形狀，大于或小于視場，并且可以在一個特定組織切片上產(chǎn)生多個感興趣區(qū)域。一旦正確地定位，感興趣區(qū)域被“鎖定”在相對于組織切片的適當(dāng)位置中，以便當(dāng)組織切片在X和Y軸方向上移動時，感興趣區(qū)域隨著實(shí)時圖像一起移動(圖6c)。以這種方式，感興趣區(qū)域可以引導(dǎo)使用者使用切削刀片96顯微切割組織95的適當(dāng)區(qū)域。一旦完成，感興趣區(qū)域現(xiàn)在沒有組織95，其已經(jīng)通過切削刀片回收(圖6d)。
[0074]如已經(jīng)描述的，一方面，該軟件可以從鄰近的組織切片生成感興趣區(qū)域。從鄰近切片生成感興趣區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)是，可以選擇鄰近切片的制備條件，以進(jìn)行最佳觀看。例如，粘接在蓋玻片上的應(yīng)用和多個組織染色劑的應(yīng)用提供了明顯更多的生物信息，但是對通常在顯微切割組織上進(jìn)行的下游生物化學(xué)是抑制性的。例如，圖7a示出了定位在來自于蓋玻片的H&E染色的組織切片99的圖像上的感興趣區(qū)域94。圖7b示出了為組織顯微切割優(yōu)化的鄰近組織切片91的圖像(例如，用非抑制性的染色劑染色，如Analine Blue，并且無蓋玻片)。感興趣區(qū)域94的副本已經(jīng)放置在相應(yīng)組織區(qū)域上，如通過由鄰近組織切片共享的組織形態(tài)確定的。
[0075]實(shí)施例
[0076]實(shí)施例1:材料提取裝置
[0077]圖8中示出了材料提取裝置。使用注射成型或燒結(jié)成型工藝制作各部分，并因此，各部分是由塑料或熔融金屬粉末制成的。該組件如下列出。
[0078]-兩個同心注射器管，和內(nèi)管141和外管143。
[0079]——內(nèi)管142的一部分被成形以接收切削刀片147。
[0080]—外管144的一部分被成形以轉(zhuǎn)移所分配的液體到切削刀片上。
[0081]——具有緊靠內(nèi)注射器管141的內(nèi)壁的壓縮密封件149的柱塞145，這產(chǎn)生柱塞端腔室116和非柱塞端腔室115。
[0082]—在位于柱塞端處的內(nèi)外腔室之間的環(huán)形密封件146。
[0083]—在柱塞和內(nèi)注射器管之間的可滑動環(huán)形密封件109。
[0084]——接觸載玻片表面和移走組織的切削刀片147。
[0085]——切削刀片管148，其提供載玻片表面和非柱塞端腔室115之間的流體連通，以便抽吸移走的組織片段。
[0086]—兩個孔111，其提供柱塞端腔室和通道之間的流體連通，其中所述通道是在內(nèi)外注射器管之間。
[0087]實(shí)施例2:材料提取系統(tǒng)
[0088]圖9中示出了材料提取系統(tǒng)。儀器頭組件161安裝在一組導(dǎo)軌162上，所述一組導(dǎo)軌162與載玻片的平面垂直安裝。在導(dǎo)軌上儀器頭的Z軸移動由線性致動器163控制，其控制切削刀頭與載玻片的接觸。在載玻片表面上的切削刀頭的壓力由停留在可調(diào)整彈簧164上的儀器頭組件的重量產(chǎn)生。該儀器頭組件包含旋轉(zhuǎn)組件，其旋轉(zhuǎn)軸垂直地取向并通過數(shù)碼相機(jī)的焦點(diǎn)中心。旋轉(zhuǎn)組件是由外氣缸165和在旋轉(zhuǎn)軸上的莫里斯錐形件(Morristaper) 166構(gòu)成，所述莫里斯錐形件166匹配切削刀頭的錐形件。外氣缸是由被保持安裝在儀器頭組件中的軸承167支撐。旋轉(zhuǎn)組件還由內(nèi)氣缸168構(gòu)成，所述內(nèi)氣缸沿著旋轉(zhuǎn)軸由線性致動器169可移動。線性致動器安裝到儀器頭組件，并通過軸承170可旋轉(zhuǎn)地與旋轉(zhuǎn)組件分開。內(nèi)氣缸包含允許切削刀頭柱塞101可逆抓取的抓取盒(grasping cassette)171。抓取盒的控制通過桿172，桿172的按壓釋放了抓取盒在切削刀頭的柱塞上的緊握，173 rXo
【權(quán)利要求】
1.從生物樣品中選擇性地提取生物材料的方法，其包括: 識別待從生物樣品中提取的生物材料的區(qū)域； 應(yīng)用提取工具到所述生物材料的區(qū)域，以從所述生物樣品分裂生物材料； 在所述生物材料的區(qū)域處分配液體；和 從所述生物樣品抽吸所述液體和分裂的生物材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提取工具對所述生物材料的區(qū)域給予切削運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述切削運(yùn)動包括選自旋轉(zhuǎn)、振動、切片及其組合的運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述切削運(yùn)動是旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液體分配在所述生物材料的區(qū)域和所述提取工具之間的界面處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中同時分配和抽吸所述液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液體由所述提取工具分配和抽吸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中識別生物材料的區(qū)域進(jìn)一步包括: 獲得所述生物樣品的實(shí)時數(shù)字圖像； 限定對應(yīng)于所述生物材料的區(qū)域的`、在所述數(shù)字圖像上的感興趣區(qū)域，其中所述生物樣品的移動通過所述感興趣區(qū)域和/或所述數(shù)字圖像的移動反映，以保持所述感興趣區(qū)域相對于所述生物材料的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述生物樣品是一系列生物切片，和其中所述感興趣區(qū)域被限定在不同切片中對應(yīng)于所述生物材料的區(qū)域的一個切片上。
10.用于從生物樣品中選擇性地提取生物材料的提取裝置，其包括: 夕卜殼; 可旋轉(zhuǎn)地連接到所述外殼并配置為由電動機(jī)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動的至少一個切削刀片，所述切削刀片可操作用于從樣品區(qū)域分裂材料； 連接到所述外殼并接近所述切削刀片定位的至少一個液體分配端口，所述液體分配端口可操作用于在所述切削刀片處分配液體；和 連接到所述外殼并接近所述切削刀片定位的至少一個液體抽吸端口，所述液體抽吸端口可操作用于從接近所述切削刀片的區(qū)域抽吸液體和分裂的生物材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述至少一個液體分配端口和所述至少一個液體抽吸端口與所述切削刀片一起旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述至少一個液體分配端口和所述至少一個液體抽吸端口可操作用于同時發(fā)揮功能。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述至少一個切削刀片大小適合于分裂從約10 μ m大小到約Imm大小的生物材料區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述至少一個切削刀片大小適合于分裂從約100 μ m大小到約250 μ m大小的生物材料區(qū)域。
15.用于從生物樣品中選擇性地提取生物材料的系統(tǒng)，其包括: 權(quán)利要求10所述的提取裝置，其被定位以操作地面對支撐基板并接合在所述支撐基板上放置的生物樣品； 電動機(jī)，其操作地連接到所述提取裝置，并且可操作用于旋轉(zhuǎn)所述切削刀片； 射流系統(tǒng)，其連接到所述提取裝置，并且可操作用于輸送流體到所述液體分配端口和從所述液體移出端口撤回流體；和 位置移動系統(tǒng)，其連接到所述提取裝置，并且可操作用于相對于所述支撐基板移動所述提取裝置的切削刀片或相對于所述切削刀片移動所述支撐基板。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括可視化系統(tǒng)，其被定位以提供在所述支撐基板上放置的生物樣品的可視化顯示，其中所述可視化系統(tǒng)包括選自數(shù)字成像器、光學(xué)成像器、顯微鏡、倒置顯微鏡及其組合的構(gòu)件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述支撐基板是透明的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述可視化系統(tǒng)是倒置顯微鏡，其被定位以提供從所述切削刀片相對的所述支撐基板的一側(cè)進(jìn)行的可視化顯示。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述可視化系統(tǒng)可操作用于提供在提取過程中所述切削刀片的實(shí)時可視化顯示。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括手動操縱系統(tǒng)，其功能地連接到所述位置移動系統(tǒng)，并且可操作用于允許使用者使所述切削刀片和/或所述支撐基板相對于彼此移動。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括自動操縱系統(tǒng)，其功能地連接到所述位置移動系統(tǒng)，并且可操作用于使所述切削刀片和/或所述支撐基板相對于彼此自動地移 動。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括處理系統(tǒng)，其功能地連接到所述自動操縱系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)可操作用于: 識別和定位待從生物樣品中提取的預(yù)定的生物材料的區(qū)域；和 使所述切削刀片和/或支撐基板相對于彼此移動，以通過所述自動操縱系統(tǒng)提取所述生物材料。
23.材料提取裝置，其包括: a)包含柱塞的管，所述柱塞形成對所述管內(nèi)部的環(huán)形密封件，和所述柱塞包含在一端從所述管伸出的軸，并且所述軸的直徑小于所述管的內(nèi)部直徑； b)第二環(huán)形密封件，其位于所述軸從所述管伸出的同一端，所述第二環(huán)形密封件在所述管的所述端和所述軸之間形成液體緊密密封件，并允許所述軸沿著所述管的軸線相對于所述第二環(huán)形密封件移動，其中所述第一環(huán)形密封件、所述第二環(huán)形密封件和所述管形成第一腔室； c)位于相對鄰近所述第二環(huán)形密封件的所述管的壁中的至少一個端口，其允許所述第一腔室和所述管的外部之間的流體連通； d)邊緣，其位于與所述第二環(huán)形密封件相對的所述管的一端，并且當(dāng)所述管旋轉(zhuǎn)時能夠從所述表面移走材料； e)至少一個通道，其提供在所述第一腔室中的所述至少一個端口和位于所述管的相對端的所述邊緣之間的流體連通； f)第二腔室，其位于所述第一環(huán)形密封件的相對側(cè)上的所述管中；g)在位于所述第一腔室的液體通過從所述管撤回所述柱塞而從所述第一腔室移走的情況下，所述液體通過所述端口和所述通道行進(jìn)到所述管的所述邊緣，并且所述液體通過所述柱塞的相同移動被吸入所述第二腔室。
24.用于從生物樣品中選擇性地提取生物材料的方法，其包括: 識別待從生物樣品中提取的生物材料的區(qū)域； 應(yīng)用提取工具到所述生物材料的區(qū)域，以從所述生物樣品分裂生物材料；和 從所述生物樣品回收分裂的生物材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述提取工具是銑床。
26.根據(jù)權(quán)利要 求1或24所述的方法，其中所述生物樣品放置在基本上平的表面上。
【文檔編號】G01N33/48GK103443609SQ201180069499
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月24日
【發(fā)明者】N·B·阿迪, K·B·格爾斯巴赫, M·赫爾曼, R·J·派瑞 申請人:N·B·阿迪, K·B·格爾斯巴赫, M·赫爾曼, R·J·派瑞