細(xì)胞捕獲系統(tǒng)和使用方法
【專利摘要】一種細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，包括陣列、入口歧管和出口歧管。陣列包括多個(gè)平行的孔，每個(gè)孔包括室和孔通道；流體地連接到孔的室的入口通道；流體地連接到孔的孔通道的出口通道。入口歧管被流體地連接到入口通道，且出口通道被流體地連接到出口通道。細(xì)胞除去工具也被公開(kāi)，其中細(xì)胞除去工具被配置成從孔室除去捕獲的細(xì)胞。
【專利說(shuō)明】細(xì)胞捕獲系統(tǒng)和使用方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求在2011年8月I日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/513，785的益處，該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)該引用以其整體并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般涉及細(xì)胞分選領(lǐng)域，并且更具體地涉及細(xì)胞分選領(lǐng)域內(nèi)的一種新的并且有用的細(xì)胞分選和分析系統(tǒng)。
[0004]背景
[0005]隨著對(duì)細(xì)胞特異性藥物測(cè)試、診斷和其它測(cè)定的興趣增加，允許單個(gè)細(xì)胞隔離、識(shí)別和取回的系統(tǒng)在細(xì)胞分析領(lǐng)域內(nèi)變得更加期望。另外，隨著個(gè)體化醫(yī)療開(kāi)始，低成本、高保真度細(xì)胞分選系統(tǒng)變得非常期望。然而，先前存在的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)存在各種缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)限制其廣泛用于細(xì)胞特異性測(cè)試。例如，流式細(xì)胞儀要求細(xì)胞被同時(shí)識(shí)別和分選，并將細(xì)胞觀察限于單一情況。流式細(xì)胞儀不能允許同一細(xì)胞的多次分析，并且不允許任意的細(xì)胞亞種群分選。常規(guī)的微流體裝置依賴用于細(xì)胞選擇的細(xì)胞特異性抗體，其中被結(jié)合到微流體裝置基底的抗體選擇性地結(jié)合到表達(dá)想要的抗原的細(xì)胞。常規(guī)的微流體裝置不能允許隨后的細(xì)胞除去而沒(méi)有細(xì)胞損傷，并只捕獲表達(dá)特異性抗原的細(xì)胞；不表達(dá)的細(xì)胞也可能是想要的，沒(méi)有被這些系統(tǒng)捕獲。蜂窩狀過(guò)濾器可以基于尺寸分離樣品組分而沒(méi)有明顯的細(xì)胞損傷，但遭受堵塞，并且不允許具體的細(xì)胞識(shí)別、隔離和取回。
[0006]因此，在細(xì)胞分選領(lǐng)域需要建立新的和有用的細(xì)胞捕獲和分析系統(tǒng)。
[0007]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0008]圖1是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的示意圖。
[0009]圖2是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的變化形式的透視圖。
[0010]圖3A、3B、3C、3D和3E分別是第一、第二、第三、第四和第五孔變化形式的示意圖。
[0011]圖4是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的變化形式的俯視圖。
[0012]圖5是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的第二變化形式的俯視圖。
[0013]圖6是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的第三變化形式的俯視圖。
[0014]圖7是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的第四變化形式的俯視圖。
[0015]圖8是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的第五變化形式的俯視圖。
[0016]圖9是包括隔離機(jī)構(gòu)的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的變化形式的俯視圖。
[0017]圖10A、10B和IOC分別是引進(jìn)隔離材料、產(chǎn)生獨(dú)特的光掩膜(photomask)和選擇感興趣的細(xì)胞的示意圖。
[0018]圖11A、11B、11C和IlD分別是第一、第二、第三和第四光學(xué)元件的側(cè)視圖。
[0019]圖12是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)制造的方法的示意圖。
[0020]圖13是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)制造的第二方法的示意圖。
[0021]圖14A和14B分別是細(xì)胞除去工具的第一變化形式的透視圖和側(cè)視圖。
[0022] 圖15A和15B是細(xì)胞除去工具的第一變化形式的制造方法的示意圖。[0023]圖16A、16B、16C和16D分別是細(xì)胞除去的第一變化形式的示意圖，包括感興趣的細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞除去工具校準(zhǔn)、細(xì)胞除去工具穿過(guò)頂層和感興趣的細(xì)胞除去。
[0024]圖17A和17B分別是細(xì)胞除去的第二變化形式的示意圖，包括感興趣的細(xì)胞識(shí)別和細(xì)胞除去工具校準(zhǔn)，且孔容納感興趣的細(xì)胞。
[0025]圖18是包括微球的變化形式的孔的俯視圖。
[0026]圖19是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)使用的變化形式，包括樣品制備。
[0027]圖20是細(xì)胞捕獲系統(tǒng)可以與其一起被使用的集成平臺(tái)的示意圖。
[0028]圖21是流體歧管的示意圖。
[0029]圖22是樣品工作站的示意圖。
[0030]圖23A、23B和23C是自動(dòng)對(duì)焦的方法的示意圖。
[0031]優(yōu)選實(shí)施方式的描述
[0032]本發(fā)明的以下的優(yōu)選實(shí)施方式的描述并不意圖將本發(fā)明限于這些優(yōu)選實(shí)施方式，而是使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。
[0033]如圖1和圖2所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括陣列200、入口歧管300和出口歧管400。陣列200包括多個(gè)孔220，每個(gè)孔220包括流體地連接到孔通道224的室222 ;流體地連接到室222的入口通道240 ;以及流體地連接到孔通道224的出口通道260。入口歧管300優(yōu)選被流體地耦合到入口通道240，且出口歧管400優(yōu)選被流體地耦合到出口通道260。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100用來(lái)將細(xì)胞，更優(yōu)選地單細(xì)胞隔離、捕獲和容納在已知的可尋址的位置。一旦細(xì)胞被捕獲在通過(guò)單細(xì)胞捕獲室確定的界定位置，流體網(wǎng)絡(luò)可用于同時(shí)或相繼地提供和輸送多種試劑以使各種細(xì)胞的、亞細(xì)胞的或分子的反應(yīng)能夠在各個(gè)單細(xì)胞中進(jìn)行。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100還可以允許以單細(xì)胞水平對(duì)各個(gè)捕獲的細(xì)胞的光學(xué)詢問(wèn)和探測(cè)事件。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以另外用來(lái)選擇性地釋放或促進(jìn)選擇地除去一個(gè)或多個(gè)被捕獲的細(xì)胞。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以在相同微流體芯片內(nèi)或芯片外給予實(shí)時(shí)細(xì)胞跟蹤、活細(xì)胞取回和選擇性下游分子測(cè)試的益處。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以用于捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)，但可以可選地被用于捕獲任何其它可能感興趣的適當(dāng)?shù)募?xì)胞。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選界定在芯片上，更優(yōu)選在微流體芯片上，但可以可選地位于任何合適的基底110上或通過(guò)任何合適的基底110界定。
[0034]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞捕獲和保留而不需使用抗體涂覆的室222，并且優(yōu)選地在隔離、捕獲、保留和除去期間維持細(xì)胞生活力。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100另外優(yōu)選地使堵塞減到最少。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選地通過(guò)利用合適尺寸的孔220和通過(guò)使整體平行的流杠桿化來(lái)實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，使得靠近樣品入口 320的細(xì)胞優(yōu)選地經(jīng)歷與遠(yuǎn)離樣品入口320的細(xì)胞基本上相同的壓力，同時(shí)使液體以高速率流過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)所需的總壓差減到最小。由細(xì)胞在陣列的相應(yīng)末端感受到的壓力變化優(yōu)選小于入口壓力的50%或75%，但可以可選地更多或更少。樣品流優(yōu)選基本上為層流，但可以可選地具有任何其它合適的流動(dòng)特性。樣品流動(dòng)路徑優(yōu)選基本上為單向的，但可以可選地為雙向的。細(xì)胞分選和活性維持可以另外通過(guò)控制通過(guò)系統(tǒng)或通過(guò)任何其它適合的裝置的樣品流速來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0035]在操作中，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選在經(jīng)過(guò)入口歧管300的正壓力下接收樣品。樣品流過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以另外或可選地通過(guò)在出口歧管400處提供負(fù)壓來(lái)促進(jìn)?？蛇x地，驅(qū)動(dòng)壓力可以以脈沖-寬度調(diào)制方式或正弦曲線方式被循環(huán)以提供凈驅(qū)動(dòng)壓力，在入口處凈正壓力或在出口處凈負(fù)壓力。樣品優(yōu)選通過(guò)入口歧管300流到入口通道240，通過(guò)室222和孔通道224流到出口通道260，并且通過(guò)出口歧管400排出細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100。當(dāng)樣品流過(guò)孔220時(shí)，預(yù)定大小的細(xì)胞優(yōu)選被捕獲在室222中，其中孔通道224的尺寸優(yōu)選防止某一細(xì)胞尺寸流過(guò)其。例如，在配置成捕獲CTC的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的變化形式中，室222被優(yōu)選按尺寸制造成大于CTC，并且孔通道224被優(yōu)選按尺寸制造成小于CTC。
[0036]如圖1和2所 示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的陣列200用來(lái)將感興趣的細(xì)胞捕獲在可尋址的、已知的位置。陣列200包括多個(gè)孔220，每個(gè)孔220包括流體地連接到孔通道224的室222 ;流體地連接到室222的入口通道240 ;和流體地連接到孔通道224的出口孔通道260。陣列200優(yōu)選為基本上線性的，具有基本恒定的寬度，但可以可選地為非線性的和/或具有可變的寬度。陣列200優(yōu)選包括線性入口通道240、布置成平行于入口通道240的線性出口通道260、以及布置在它們之間垂直于入口 320和出口通道260的多個(gè)平行的孔220。然而，陣列200可以可選地為基本上線性的，具有發(fā)散或收縮的寬度，其中線性入口 320和出口通道260布置成一定角度，且連續(xù)的孔220具有增大或減小的長(zhǎng)度。陣列200可以可選地是螺旋形的、左右交互的(boustrophedonic)或具有任何其它適合的幾何形狀。
[0037]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)陣列200。更優(yōu)選，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括多個(gè)平行排列的陣列200，使得第一陣列200的出口通道260優(yōu)選被定向成平行于鄰近陣列200的入口通道240。多個(gè)陣列200優(yōu)選基本上相同，其中多個(gè)陣列200的孔220優(yōu)選具有相同或相似的室222尺寸和孔通道224尺寸，入口通道240優(yōu)選具有相似的長(zhǎng)度和寬度，且出口通道260優(yōu)選具有相似的長(zhǎng)度和寬度。然而，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100中的不同的陣列200可以具有不同的孔220特征、不同的入口通道240特征和/或不同的出口通道260特征。例如，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以包括多個(gè)陣列200，其中第一陣列200具有孔220，第一陣列200的孔220具有捕獲大細(xì)胞的大的孔通道224寬度，第二陣列200具有孔220，第二陣列200的孔220具有捕獲中等大小細(xì)胞的中等的孔通道224寬度，且第三陣列200具有孔220，第三陣列200的孔220具有捕獲小細(xì)胞的小的孔通道224寬度。
[0038]多個(gè)陣列200優(yōu)選通過(guò)入口歧管300流體地并聯(lián)地耦合?？蛇x地，如圖8所示，多個(gè)陣列200可以被流體地串聯(lián)地耦合，其中上游陣列200的出口通道260裝進(jìn)鄰近的下游陣列200的入口通道240。
[0039]陣列200的孔220用來(lái)捕獲和保留細(xì)胞。更優(yōu)選地，陣列200的孔220捕獲和保留單個(gè)細(xì)胞?？?20優(yōu)選包括配置成容納細(xì)胞的室222，和流體地連接到室222的孔通道224。室222優(yōu)選具有防止細(xì)胞由于在入口通道240中的橫流而排出的長(zhǎng)度，和防止過(guò)度的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)但允許細(xì)胞足夠的運(yùn)動(dòng)使得細(xì)胞不能阻塞孔通道接合處的寬度或深度。鄰近室222的孔通道224的末端優(yōu)選具有防止感興趣的細(xì)胞10通過(guò)，而允許較小的樣品組分(如裂解細(xì)胞、細(xì)胞組分等)流過(guò)的寬度。鄰近室222的孔通道224的末端優(yōu)選小于感興趣的細(xì)胞10的直徑，但可以具有任何其它合適的尺寸。
[0040]每個(gè)陣列200優(yōu)選包括多個(gè)孔220。例如，陣列200可以包括100、1000、10，000、1，000, 000，或任何合適數(shù)量的孔220?？?20優(yōu)選在陣列200中流體地并聯(lián)地耦合，但可以可選地在陣列200中流體地串聯(lián)地耦合?？?20優(yōu)選被并聯(lián)地布置在陣列200中，其中鄰近孔220的縱軸優(yōu)選地是平行的。然而，孔220在陣列200內(nèi)可以與鄰近的孔220被布置成一定角度。給定的陣列200的孔220優(yōu)選基本上相似或相同，具有基本上相同尺寸的室222和基本上相同尺寸的孔通道224。然而，單個(gè)陣列200可以具有如下的孔220:具有基本上不同尺寸的室222和孔通道224，具有不同的室222長(zhǎng)度、室222寬度、室222深度、孔通道224長(zhǎng)度、孔通道224寬度、孔通道224深度、每孔220孔通道224的數(shù)量、每孔220室222的數(shù)量，或者可以具有根據(jù)任何其他合適的參數(shù)變化的孔220。例如，陣列200可以具有串聯(lián)地布置的多個(gè)孔220，其中連續(xù)的孔220具有減小的孔通道寬度。
[0041]孔220的室222用來(lái)保留細(xì)胞。室222優(yōu)選被流體地連接到入口通道240和孔通道224。室222優(yōu)選具有配置成保留隔離的細(xì)胞的長(zhǎng)度和寬度，其中室222被按尺寸制造成防止細(xì)胞由于入口通道橫流而從室222排出。在一個(gè)變化形式中，這通過(guò)控制室222的寬高比實(shí)現(xiàn)。室222的寬高比優(yōu)選為1，但可以可選地是1.25、0.5，或任何其它合適的比率。室222優(yōu)選被配置成保留單個(gè)細(xì)胞并且防止多個(gè)細(xì)胞滯留。在一個(gè)變化形式中，室222被按尺寸制造成使得室222的高度/寬度防止第二細(xì)胞下降到鄰近孔通道224的室222的末端(如，室222的底部)，且室222的長(zhǎng)度防止單個(gè)細(xì)胞從室222排出(如，室222的長(zhǎng)度比細(xì)胞直徑長(zhǎng))，但促進(jìn)第二細(xì)胞從室222排出(如，室222的長(zhǎng)度比細(xì)胞直徑長(zhǎng)，但比兩個(gè)細(xì)胞直徑短)。然而，室222可以被配置成保留多個(gè)細(xì)胞。室222優(yōu)選具有在5-200微米之間的長(zhǎng)度、寬度和深度，但可以可選地具有任何合適的尺寸。在一個(gè)變化形式中，室具有50微米的長(zhǎng)度、50微米的寬度和50微米的高度。在另一個(gè)變化形式中，室具有25微米的長(zhǎng)度，25微米的寬度和30微米的高度。室222優(yōu)選具有基本上恒定的橫截面，但可以可選地具有逐漸減小的橫截面，優(yōu)選從入口通道240到孔通道224逐漸減小?？勺兊臋M截面可以為平行于基底的寬面112的橫截面和/或垂直于室222的縱軸的橫截面。在一個(gè)變化形式中，如圖3B所示，室222具有矩形橫截面，其中孔通道224連接到室222的與連接到入口通道240相反的側(cè)面。在另一個(gè)變化形式中，室222具有拋物線橫截面，如圖3A和圖3C所示，其中孔通道224連接到拋物線輪廓的頂點(diǎn)。在另一個(gè)變化形式中，如圖3D所示，室橫截面從入口通道240到孔通道224線性地減小。在另一個(gè)變化形式中，如圖3E所示，室橫截面從入口通道240到孔通道22 4逐步減小。在這個(gè)變化形式中，室222界定多個(gè)子室，其中多個(gè)子室優(yōu)選被流體地串聯(lián)地連接，其中第一子室被流體地連接到入口通道240，且最后的子室被流體地連接到孔通道224。第一子室優(yōu)選具有最大的寬度和/或深度，且最后的子室優(yōu)選具有最小的寬度和/或深度。在入口通道240和室222之間的過(guò)渡優(yōu)選展示凸角(如，90度角)，但可以可選地是彎曲的，如圖3C所示的。在室222和孔通道224之間的過(guò)渡還優(yōu)選展示凸角(如，90度角)，但可以可選地是彎曲的。
[0042]孔220的孔通道224用來(lái)濾出感興趣的細(xì)胞10并且用來(lái)允許較小的樣品組分流過(guò)。孔通道224優(yōu)選被流體地連接到室222和出口通道260。更優(yōu)選地，孔通道224被流體地連接到遠(yuǎn)離入口通道240的室222的部分?？淄ǖ?24優(yōu)選基本上是直的和線性的，但可以可選地為彎曲的?？淄ǖ?24優(yōu)選具有比感興趣的細(xì)胞10的直徑小的寬度，使得孔通道224防止細(xì)胞從其通過(guò)?？淄ǖ?24優(yōu)選具有在1-25微米之間的寬度和深度以及在5-500微米之間的長(zhǎng)度，但可以具有任何其它合適的寬度、深度和長(zhǎng)度。在一個(gè)變化形式中，孔通道224具有7-10微米的寬度、7-10微米的深度、和5_50微米的長(zhǎng)度?？淄ǖ?24優(yōu)選具有基本上恒定的橫截面，但可以可選地具有逐漸變小或可變的橫截面。孔通道224優(yōu)選與其縱軸對(duì)齊，其縱軸平行于室222的縱軸。更優(yōu)選地，孔通道224與室222同軸。然而，孔通道224可以與室222成一定角度被對(duì)齊。每個(gè)孔220優(yōu)選包括單個(gè)孔通道224，但可以可選地包括多個(gè)孔通道224，其中多個(gè)孔通道224優(yōu)選從鄰近出口通道260的相應(yīng)室222的末端平行延伸。
[0043]陣列200的入口通道240用來(lái)接收一定體積的樣品并用來(lái)將樣品分配到孔220。入口通道240優(yōu)選將入口歧管300流體地連接到陣列200的室222。入口通道240優(yōu)選包括第一端、第二端和連接第一端和第二端的通道。入口通道240優(yōu)選在第一端被流體地連接到入口歧管300，沿著入口通道240長(zhǎng)度被流體地連接到陣列200的室222，并且優(yōu)選在第二端被流體地密封。第二端可以被基底110密封或可以被密封劑例如自動(dòng)密封層壓制品(self-sealing laminate)(例如，由橡膠、聚乙烯等制成)密封。然而,入口通道240可以包括布置在第一端和/或第二端中的第一閥和/或第二閥，其中閥可以在打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)之間操作。入口通道240的主體優(yōu)選由基底110界定，但可以可選地由基底110部分地界定，其中另外的部分可以由自動(dòng)密封層壓制品或任何其它合適的密封劑界定。入口通道240優(yōu)選被布置成使得入口通道的縱軸垂直于室222的縱軸，但可以可選地以一定角度被布置。室222優(yōu)選從入口通道240的單一側(cè)面延伸，但可以可選地從多個(gè)側(cè)面(如相對(duì)的側(cè)面)延伸。入口通道240優(yōu)選基本上是直的，但可以可選地是彎曲的或彎的。入口通道240優(yōu)選具有基本上恒定的橫截面，但可以可選地具有可變的橫截面。橫截面可以為平行于入口通道縱軸或垂直于入口通道縱軸的橫截面。在一個(gè)變化形式中，入口通道240隨著遠(yuǎn)離入口歧管300的距離逐漸變小。入口通道240優(yōu)選具有比感興趣的細(xì)胞10的直徑大的深度和寬度。入口通道240優(yōu)選具有在5-200微米之間的深度和/或?qū)挾龋梢钥蛇x地具有任何合適的深度和/或?qū)挾?。在一個(gè)變化形式中，入口通道具有50-100微米的寬度，和50-100微米的深度。入口通道240優(yōu)選具有可以容納陣列200的所有孔220的長(zhǎng)度。在一個(gè)變化形式中，入口通道240優(yōu)選具有比室222的組合寬度長(zhǎng)的長(zhǎng)度。在另一個(gè)變化形式中，入口通道240延伸到基底110的邊緣。每個(gè)陣列200優(yōu)選包括一個(gè)入口通道240，但可以可選地包括多個(gè)入口通道240。例如，陣列200可以包括通向從中心出口通道260的任一側(cè)面延伸的兩組孔220的兩個(gè)入口通道240，其中每個(gè)入口通道240通向一組孔220。然而，陣列200可以包括入口通道240的任何合適的構(gòu)型。
[0044]陣列200的出口通道260用來(lái)接收一定體積的樣品并用來(lái)將樣品分配到孔220。出口通道260優(yōu)選包括第一端、第二端、和連接第一端與第二端的通道。出口通道260優(yōu)選在第二端流體地連接到出口歧管400，沿著出口通道260長(zhǎng)度流體地連接到陣列200的室222，并優(yōu)選在第一端被流體地密封。出口通道260的第一端可以被基底110密封或可以被密封劑例如自動(dòng)密封層壓制品(如，由橡膠、聚乙烯等制成)密封?？蛇x地，出口通道260可以包括布置在第一端和/或第二端中的第一閥和/或第二閥，其中閥可以在打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)之間操作。出口通道260的主體優(yōu)選由基底110界定，但可以可選地由基底110部分地界定，其中另外的部分可以由自動(dòng)密封層壓制品或任何其它合適的密封劑界定。出口通道260優(yōu)選被布置成使得成出口通道縱軸垂直于室222的縱軸,但可以可選地以一定角度被布置。室222優(yōu)選從出口通道260的單一側(cè)面延伸，但可以可選地從多個(gè)側(cè)面(如相對(duì)的側(cè)面)延伸。出口通道260 優(yōu)選基本上是直的，但可以可選地是彎曲的或彎的。出口通道260優(yōu)選具有基本上恒定的橫截面，但可以可選地具有可變的橫截面。出口通道260的橫截面可以為平行于出口通道縱軸或垂直于出口通道縱軸的橫截面。在一個(gè)變化形式中，出口通道260隨著遠(yuǎn)離出口歧管400的距離逐漸變小。出口通道260優(yōu)選具有與入口通道240的深度和寬度相似的深度和寬度，但可以可選地具有比入口通道240的深度和寬度小或大的深度和寬度。出口通道260優(yōu)選具有在5-200微米之間的深度和/或?qū)挾龋梢钥蛇x地具有任何合適的深度和/或?qū)挾?。在一個(gè)變化形式中，出口通道具有50-100微米之間的寬度，和50-100微米之間的深度。出口通道260優(yōu)選具有可以容納陣列200的所有孔220的長(zhǎng)度。在一個(gè)變化形式中，出口通道260優(yōu)選具有比室222的組合寬度長(zhǎng)的長(zhǎng)度。在另一個(gè)變化形式中，出口通道260延伸到基底110的邊緣。每個(gè)陣列200優(yōu)選包括一個(gè)出口通道260，但可以可選地包括多個(gè)出口通道260。例如，陣列200可以包括從中心入口通道240的任一側(cè)面延伸的兩組孔220通出的兩個(gè)出口通道260，其中每個(gè)出口通道260從一組孔220通出。
[0045]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的入口歧管300用來(lái)接收樣品并用來(lái)將樣品分配到陣列200。更優(yōu)選地，入口歧管300將樣品分配到陣列200的入口通道240。入口歧管300優(yōu)選地另外包括入口 320，其中入口歧管300從入口 320接收樣品。入口歧管300優(yōu)選提供從入口 320到入口通道240的基本上線性的流動(dòng)路徑，同時(shí)基本上使系統(tǒng)內(nèi)不同的陣列200經(jīng)歷的壓力差最小。入口歧管300優(yōu)選被界定在與陣列200相同的基底寬面中，但可以可選地通過(guò)部分或全部的基底厚度來(lái)界定。整個(gè)入口歧管300，除了入口 320，優(yōu)選由頂層120流體地密封。
[0046]在一個(gè)變化形式中，如圖4所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括多個(gè)入口歧管300，一個(gè)入口歧管300用于每個(gè)入口通道240。在這種變化形式中，多個(gè)入口歧管300可以接收單個(gè)樣品或多個(gè)樣品。
[0047]在另一個(gè)變化形式中，如圖5、6和7所示，系統(tǒng)包括通向所有入口通道240的單個(gè)入口歧管300。入口歧管300優(yōu)選并聯(lián)地流體地連接陣列200以促進(jìn)并流遍及細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100。然而，入口歧管300可以可選地串聯(lián)地或以串流和并流的任何合適的組合流體地連接陣列200。入口歧管300優(yōu)選包括一層或多層入口子歧管302。每個(gè)入口子歧管302優(yōu)選包括主通道204和多個(gè)支流通道(feeder channeI )206，其中支流通道206促進(jìn)樣品流入隨后的子歧管或陣列200的入口通道240。直接地流體地連接到入口通道240的支流通道206優(yōu)選與入口通道240對(duì)齊并且是共同擴(kuò)張的，但可以可選地垂直于入口通道240或以任何合適的構(gòu)型布置。主通道204優(yōu)選并聯(lián)地流體地連接支流通道206。支流通道206優(yōu)選被布置成平行于其它支流通道206，并優(yōu)選全部從主通道204的一側(cè)垂直地延伸。然而，支流通道206可以被布置成相對(duì)于主通道204成銳角，從主通道204的相對(duì)側(cè)延伸，或者以其他方式被合適地布置。直接地流體地連接到入口通道240的子歧管優(yōu)選各自耦合到陣列200的子集以最小化鄰近子歧管入口的陣列200和遠(yuǎn)離子歧管入口 320的陣列200之間的壓力差。然而，單個(gè)子歧管可以直接通向細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的所有陣列200。
[0048]在一個(gè)變化形式中，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括具有一個(gè)入口子歧管層的入口歧管300，其中入口子歧管302包括多個(gè)支流通道206，每個(gè)支流通道獨(dú)立地流體地連接到陣列200的入口通道240。
[0049]在另一個(gè)變化形式中，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括包含兩層入口子歧管302的入口歧管300 (如圖5所示)，其中第一層的支流通道206被流體地連接到第二層的主通道204，且第二層的支流通道206被流體地連接到入口通道240。第一層優(yōu)選包括一個(gè)具有一個(gè)主通道204和多個(gè)支流通道206的入口子歧管302。第二層優(yōu)選包括多個(gè)入口子歧管302，其中每個(gè)第二層入口子歧管302被流體地連接到第一層支流通道和細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的陣列200的子集。例如，第二層入口子歧管302可以被流體地連接到細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的四十個(gè)陣列200的四個(gè)入口通道240，其中第二層入口子歧管302包括一個(gè)主通道204和四個(gè)支流通道206，每個(gè)支流通道獨(dú)立地流體地連接到入口通道240。在這種變化形式中，第一層主通道204優(yōu)選具有比第二層主通道204大的寬度和/或高度，且第一層支流通道206優(yōu)選具有比第二層支流通道206大的寬度和/或高度。第二層支流通道206優(yōu)選具有與入口通道240基本上相同的寬度和/或高度，但可以可選地具有與入口通道240不同的尺寸。在另一個(gè)變化形式中，入口歧管300包括三層分支入口子歧管302。然而，入口歧管300可以包括任何合適數(shù)量的入口子歧管層。
[0050]入口歧管300的入口 320用來(lái)提供在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的外部和內(nèi)部之間的流體連接。更優(yōu)選地，入口 320提供在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的外部和入口歧管300之間的流體連接。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括一個(gè)入口 320，但可以可選地包括多個(gè)入口 320。每個(gè)入口320優(yōu)選通過(guò)流體連接(例如，通道)流體地連接到一個(gè)入口歧管300，但可以可選地被連接到多個(gè)入口歧管300。每個(gè)入口歧管300優(yōu)選被流體地連接到一個(gè)入口 320，但可以可選地被連接到多個(gè)入口 320。入口 320的縱軸優(yōu)選垂直于入口歧管300的主通道204的縱軸，但可以可選地平行于入口歧管300的主通道204的縱軸。入口 320的縱軸優(yōu)選垂直于基底的寬面112，但可以可選地平行于基底的寬面112，與基底的寬面112成一定角度，或以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖徊贾?。在?xì)胞捕獲系統(tǒng)100的一個(gè)變化形式中，入口 320是穿過(guò)基底厚度的一部分，從基底的寬面112延伸到界定入口歧管300的平面的洞或孔口。入口 320從其延伸的基底的寬面112可以是入口歧管300被界定在其上的寬面，其中連接入口 320和入口歧管300的流體連接也被界定在相同的寬面上，或者可以是入口歧管被界定114在其上的相對(duì)的寬面，其中入口 320基本上延伸穿過(guò)整個(gè)基底厚度以連接入口歧管300。在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的另一個(gè)變化形式中，入口 320是通過(guò)基底110的側(cè)面的洞或孔口，其中入口 320與基底的寬面112平行地朝向入口歧管300延伸。在這種變化形式中，垂直于基底的寬面112的流體連接優(yōu)選連接入口 320和入口歧管300。然而，可以使用任何合適的入口 320的構(gòu)型。
[0051]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的出口歧管400用來(lái)接收濾過(guò)的樣品以及用來(lái)從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100排出濾過(guò)的樣品。更優(yōu)選地，出口歧管400從陣列200的出口通道260接收濾過(guò)的樣品。出口歧管400優(yōu)選另外包括出口 420，其中出口歧管400從出口 420排出濾過(guò)的樣品。出口歧管400優(yōu)選提供從出口通道260到出口 420的基本上線性的流動(dòng)路徑，但可以可選地提供曲折的流動(dòng)路徑。出口歧管400優(yōu)選被界定在與陣列200相同的基底寬面中，但可以可選地通過(guò)部分或全部的基底厚度界定在基底的相對(duì)的寬面112上或界定在基底110的任何合適的部分上。整個(gè)出口歧管400，除了出口 420，優(yōu)選由頂層120流體地密封。
[0052]在一個(gè)變化形式中，如圖4所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括多個(gè)出口歧管400，一個(gè)出口歧管400用于每個(gè)出口通道260。在這種變化形式中，多個(gè)出口歧管400可以接收單個(gè)濾過(guò)的樣品或多個(gè)濾過(guò)的樣品。
[0053] 單個(gè)出口歧管400。出口歧管400優(yōu)選并聯(lián)地流體地連接陣列200，但可以可選地串聯(lián)地或以串流和并流的任何合適的組合流體地連接陣列200。出口歧管400優(yōu)選包括一層或多層出口子歧管402。每個(gè)出口子歧管402優(yōu)選包括主通道204和多個(gè)支流通道206，其中支流通道206促進(jìn)濾過(guò)的樣品從上游子歧管或陣列200的出口通道260流到主通道204。直接地流體地連接到出口通道260的支流通道206優(yōu)選與出口通道260平行并且是共同擴(kuò)張的，但可以可選地垂直于出口通道260或以任何合適的構(gòu)型布置。主通道204優(yōu)選并聯(lián)地流體地連接支流通道206。支流通道206優(yōu)選被布置成平行于其它支流通道206，并優(yōu)選全部從主通道204的一側(cè)垂直地延伸。然而，支流通道206可以被布置成相對(duì)于主通道204成銳角，從主通道204的相對(duì)側(cè)延伸，或以其他方式被合適地布置。直接地流體地連接到出口通道260的出口子歧管402優(yōu)選各自耦合到陣列200的子集。然而，單個(gè)出口子歧管402可以直接地從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的所有陣列200接收濾過(guò)的樣品。
[0054]在一個(gè)變化形式中，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括具有一個(gè)出口子歧管層的出口歧管400，其中出口子歧管402包括多個(gè)支流通道206，每個(gè)支流通道獨(dú)立地流體地連接到陣列200的出口通道260。
[0055]在另一個(gè)變化形式中，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括包含兩層出口子歧管402的出口歧管400，其中第一層的支流通道206被流體地連接到第二層的主通道204，且第二層的支流通道206被流體地連接到出口通道260。第一層優(yōu)選包括一個(gè)具有一個(gè)主通道204和多個(gè)支流通道206的出口子歧管402。第二層優(yōu)選包括多個(gè)出口子歧管402，其中每個(gè)第二層出口子歧管402被流體地連接到第一層支流通道和細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的陣列200的子集。例如，第二層出口子歧管402可以被流體地連接到細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的四十個(gè)陣列200的4個(gè)出口通道260，其中第二層出口子歧管402包括一個(gè)主通道204和四個(gè)支流通道206，每個(gè)支流通道獨(dú)立地流體地連接到出口通道260。在這種變化形式中，第一層主通道204優(yōu)選具有比第二層主通道204大的寬度和/或高度，且第一層支流通道206優(yōu)選具有比第二層支流通道206大的寬度和/或高度。第二層支流通道206優(yōu)選具有與出口通道260基本上相同的寬度和/或高 度，但可以可選地具有與出口通道260不同的尺寸。在另一個(gè)變化形式中，出口歧管400包括三層分支出口子歧管402。在另一個(gè)變化形式中，出口歧管400包括與入口歧管300相同數(shù)量的層。然而，出口歧管400可以包括任何適當(dāng)數(shù)量的出口子歧管層。
[0056]出口歧管400的出口 420用來(lái)提供在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的內(nèi)部和細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的外部之間的流體連接。更優(yōu)選地，出口 420提供在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的外部和出口歧管400之間的流體連接。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括一個(gè)出口 420，但可以可選地包括多個(gè)出口 420。每個(gè)出口 420優(yōu)選通過(guò)流體連接(例如，通道)流體地連接到一個(gè)出口歧管400，但可以可選地被連接到多個(gè)出口歧管400。每個(gè)出口歧管400優(yōu)選被流體地連接到一個(gè)出口 420，但可以可選地被連接到多個(gè)出口 420。出口 420的縱軸優(yōu)選垂直于出口歧管400的主通道204的縱軸，但可以可選地平行于出口歧管400的主通道204的縱軸。出口 420的縱軸優(yōu)選垂直于基底的寬面112，但可以可選地平行于基底的寬面112，與基底的寬面112成一定角度，或以任何合適的方式被布置。在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的一個(gè)變化形式中，出口 420是穿過(guò)基底厚度的一部分，從基底的寬面112延伸到界定出口歧管400的平面的洞或孔口。出口 420從其延伸的基底的寬面112可以是出口歧管400被界定在其上的寬面，其中連接出口 420和出口歧管400的流體連接也被界定在相同的寬面上，或者可以是出口歧管被界定114在其上的相對(duì)的寬面，其中出口 420延伸穿過(guò)基本上整個(gè)基底厚度以連接出口歧管400。當(dāng)入口 320被界定在基底的寬面112上時(shí)，出口 420優(yōu)選被界定在與入口 320相同的寬面上，但可以可選地被界定在相對(duì)的寬面上。在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的另一個(gè)變化形式中，出口 420是穿過(guò)基底110的側(cè)面的洞或孔口，其中出口 420與基底的寬面112平行地朝向出口歧管400延伸。在這個(gè)變化形式中，垂直于基底的寬面112的流體連接優(yōu)選連接出口420與出口歧管400。當(dāng)入口 320也被界定在基底110的側(cè)面上時(shí)，出口 420優(yōu)選被界定在基底的與界定入口 320的側(cè)面相對(duì)的側(cè)面上。然而，出口 420可以可選地被界定在相同的側(cè)面或鄰近的側(cè)面。然而，可以使用任何合適的出口 420的構(gòu)型。
[0057]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以另外包括隔離機(jī)構(gòu)500，隔離機(jī)構(gòu)500用來(lái)將細(xì)胞隔離在單個(gè)孔220內(nèi)。在一個(gè)變化形式中，隔離機(jī)構(gòu)500包括分別流體地連接到陣列200，用來(lái)允許隔離材料 進(jìn)入和排出的隔離入口 520和隔離出口 540。隔離入口 520和隔離出口 540兩者優(yōu)選被流體地連接到入口通道240和出口通道260兩者。在一個(gè)變化形式中，如圖9所示，隔離入口 520可以被布置在入口通道240的第一端和陣列200的入口端的出口通道260之間，且隔離出口 540被布置在入口通道240的第二端和陣列200的出口端的出口通道260之間。陣列200的隔離入口 520或隔離出口 540可以分別通過(guò)一個(gè)或多個(gè)隔離入口歧管或隔離出口歧管被并聯(lián)地或串聯(lián)地流體地連接。在操作中，隔離材料優(yōu)選流過(guò)隔離入口 520，進(jìn)入入口通道240和出口通道260，到隔離出口 540，在室222和入口通道240之間形成第一隔離層，在孔通道224和出口通道260之間形成第二隔離層。隔離層優(yōu)選為10到20微米厚，但可以可選地更厚。在隔離材料引進(jìn)期間，緩沖劑被優(yōu)選同時(shí)流過(guò)入口通道240和出口通道260，優(yōu)選與隔離材料流相同的方向，其中緩沖劑流速優(yōu)選控制隔離材料層的厚度。緩沖劑流優(yōu)選在遠(yuǎn)離孔220的入口 320和出口通道260的部分中建立。緩沖劑流速優(yōu)選被保持為層流，但可以可選地具有任何其它合適的流速?？蛇x地，隔離入口 520和隔離出口 540可以分別被流體地連接到位于入口通道240和出口通道260內(nèi)的第一隔離通道和第二隔離通道，其中第一隔離通道和第二隔離通道引導(dǎo)隔離材料流。然而，可以建立第一隔離層和第二隔離層的任何其它合適的機(jī)構(gòu)可以被使用。
[0058]隔離材料優(yōu)選隔離陣列200內(nèi)的孔220。隔離材料優(yōu)選具有流動(dòng)狀態(tài)和靜置狀態(tài)，其中光化學(xué)反應(yīng)、熱化學(xué)反應(yīng)、聚合反應(yīng)或任何其它合適的反應(yīng)把隔離材料從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成靜置狀態(tài)。在流動(dòng)狀態(tài)，隔離材料優(yōu)選基本上是粘性的，使得隔離材料在引入細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100期間不會(huì)流入孔220。在靜置狀態(tài)，隔離材料優(yōu)選是固體或凝膠，防止細(xì)胞從孔220中排出，并優(yōu)選是多孔的或選擇性滲透以允許緩沖劑和試劑通過(guò)其滲透。隔離材料優(yōu)選為具有光引發(fā)劑的可光聚合的水凝膠，如PEG或聚丙烯酰胺，但可以可選地是具有任何其他合適的聚合劑的任何合適的材料。在一個(gè)變化形式中，隔離層可以是不能混合的液體如油。在另一個(gè)變化形式中，隔離材料的選定部分可以反應(yīng)以密封特定的孔220。例如，如圖1OB所示，可以產(chǎn)生獨(dú)特的光掩膜504，其允許阻塞含有感興趣的細(xì)胞的孔220的隔離材料片段的準(zhǔn)直照射。光掩膜504可以通過(guò)將防紫外線黑色油墨(UV-blocking black ink)高分辨率印刷在透明片上或通過(guò)在光致抗蝕劑涂覆的玻璃掩膜上使用標(biāo)準(zhǔn)光刻法來(lái)產(chǎn)生。微流體芯片的選擇區(qū)域的選擇性UV暴露還可以通過(guò)使用χ-y平臺(tái)(stage)將UV激光或準(zhǔn)直和集中的UV點(diǎn)移動(dòng)到選擇位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖1OC所示，不希望的細(xì)胞20和未反應(yīng)的隔離材料然后可以通過(guò)使流體通過(guò)出口歧管400進(jìn)入(例如，回流)而從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100被除去?？蛇x地，光掩膜504可以允許阻塞含有不希望的細(xì)胞20的孔220的隔離材料片段的照射，其中希望的細(xì)胞10被從系統(tǒng)收回。然而，隔離材料的任何合適的部分可以被反應(yīng)。
[0059]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以另外包括用來(lái)促進(jìn)成像的光學(xué)元件130。光學(xué)元件130用來(lái)調(diào)整入射光，優(yōu)選用來(lái)促進(jìn)更好的成像。光學(xué)元件130可以用來(lái)彎曲、反射、準(zhǔn)直、聚焦、抵制，或以其他方式調(diào)整入射光。光學(xué)元件130優(yōu)選在與細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100制造相同的過(guò)程中被制造，但可以可選地在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100制造后被包括。光學(xué)元件130優(yōu)選被界定在基底110內(nèi)，但可以可選地由頂層120或由單獨(dú)的部件界定。光學(xué)元件130可以包括設(shè)置在鄰近陣列200的基底厚度內(nèi)(如圖1lA所示)，界定在基底的與界定細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100相對(duì)的寬面112上(如圖1IB所示)的反光鏡，或界定在頂層120上(如圖1lC所示)的顯微透鏡、光準(zhǔn)直器、光偏振器、干涉濾光片、使來(lái)自收集的熒光發(fā)射光的進(jìn)入路徑的激發(fā)射線最小化的90°照明元件、衍射濾光片、光擴(kuò)散器，或任何其他合適的光學(xué)元件。可選地，光學(xué)元件130可以由成像平臺(tái)(如圖1lD所示)或由任何外部部件界定。
[0060]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以另外包括用來(lái)吸引感興趣的細(xì)胞10朝向孔室222的孔親和性機(jī)構(gòu)。孔親和性機(jī)構(gòu)可以包括電場(chǎng)阱或任何其他合適的孔親和性機(jī)構(gòu)，電場(chǎng)阱是在入口通道240內(nèi)將流引入孔220，將負(fù)壓應(yīng)用到出口通道260的部件。
[0061]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選被界定在基底110上。更優(yōu)選地，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100被界定在基底的單個(gè)寬面112上，其中包括入口通道240、孔220和出口通道260的陣列200優(yōu)選被界定在基底的單個(gè)寬面112上。更優(yōu)選地，陣列200、入口歧管300和出口歧管400都被界定在相同的寬面上。因此，經(jīng)過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的樣品流優(yōu)選基本上與基底的寬面112平行運(yùn)行。陣列200、入口歧管300和出口歧管400優(yōu)選都由在基底的寬面112中的凹處界定，但可以可選地是由被建立在基底110的頂部上的壁界定的通道，或者以任何其它合適的方式界定?；?10優(yōu)選界定細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的一部分(例如，系統(tǒng)的三個(gè)壁)，其中剩余的部分(例如，一個(gè)壁)優(yōu)選由頂層120界定。頂層120優(yōu)選與基底110形成基本上流體不能滲透的密封以流體地密封細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100?？蛇x地，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以被界定穿過(guò)基底110的厚度，其中入口通道240被界定在基底的第一寬面112上，出口通道260被界定在基底的相對(duì)寬面112上，且孔220被界定穿過(guò)基底110的厚度。
[0062]基底110優(yōu)選是光學(xué)透明的、生物相容的和基本惰性的。可以被用于基底110的材料的例子包括玻璃、高折射率聚合物，或任何其它合適的光學(xué)透明材料；硅；任何合適的聚合物例如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯酸類(lèi)或硅樹(shù)脂；石英、玻璃、金屬、陶瓷，或任何其它合適的材料。頂層120優(yōu)選為被層壓、粘附、熱結(jié)合、激光結(jié)合、陽(yáng)極結(jié)合或以另外方式結(jié)合到基底110的光學(xué)透明層。頂層120優(yōu)選為聚合物層壓制品，但可以可選地為蓋玻片(glass cover slip)或任何其他合適的頂層120。
[0063]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選通過(guò)微型制造工藝來(lái)制造，但可以可選地通過(guò)注射成型、微型制造(例如，以產(chǎn)生母版(master))和注射成型(例如，用于批量制造)的組合、微型制造(例如，以產(chǎn)生母版)和熱壓印(例如，用于批量制造)的組合、激光蝕刻、CNC，或任何其它合適的制造工藝來(lái)制造?？梢员皇褂玫奈⑿椭圃旒夹g(shù)包括光刻法、DRIE、濕法刻蝕和陽(yáng)極鍵合，但任何合適的微型制造技術(shù)可以被使用。陣列200、入口歧管300和出口歧管400優(yōu)選在單個(gè)制造工藝中被形成，但可以可選地通過(guò)多個(gè)連續(xù)的或間斷的工藝形成。入口 320和出口420可以另外在與陣列200、入口歧管300和出口歧管400的工藝相同的工藝中被形成，但可以可選地在使用不同的工藝之前或之后被形成。[0064]在一個(gè)變化形式中，如圖12所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100使用注射成型工藝來(lái)制造。注射成型母版包括陣列界定部分102、底部界定部分104和一個(gè)或多個(gè)芯銷(xiāo)106。陣列界定部分優(yōu)選包括陣列200的底片(negative)，并且可以另外包括入口歧管300和出口歧管400的底片。陣列界定部分優(yōu)選使用微型制造技術(shù)形成，但可以可選地通過(guò)激光切割、CNC，或任何其他合適的方法形成。底部界定部分優(yōu)選包括芯銷(xiāo)可以穿過(guò)其延伸的通道。芯銷(xiāo)優(yōu)選具有插入底部界定部分通道的錐形端，并且用來(lái)界定入口 320和出口 420。基底材料優(yōu)選從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的邊緣或平行于未來(lái)的基底110的寬面被注入。然而，基底材料可以通過(guò)垂直于未來(lái)的基底110的寬面的底部界定部分，或通過(guò)任何其他合適的母版部分被注入。
[0065]在另一個(gè)變化形式中，如圖13所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100使用微型制造工藝來(lái)制造，并且利用一系列光刻法步驟以在基底110上產(chǎn)生細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的部件。然而，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以使用任何其它合適的方法來(lái)形成。
[0066]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的實(shí)施例
[0067]在第一實(shí)施例中，如圖4所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括并聯(lián)布置的多個(gè)基本上相同的陣列200 ;多個(gè)入口歧管300，每個(gè)獨(dú)立地流體地連接到入口通道240 ;多個(gè)入口 320，每個(gè)獨(dú)立地流體地連接到入口歧管300 ;多個(gè)出口歧管400，每個(gè)獨(dú)立地流體地連接到出口通道260 ;和多個(gè)出口 420，每個(gè)獨(dú)立地流體地連接到出口歧管400。每個(gè)陣列200優(yōu)選包括多個(gè)基本上相同的孔220，孔220在室222處連接到入口通道240以及在孔通道224處連接到出口通道260。陣列200、入口歧管300和出口歧管400優(yōu)選為界定在基底的一個(gè)寬面112上的凹處，并且優(yōu)選共同地由將陣列200、入口歧管300和出口歧管400與細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100外部流體地密封開(kāi)的頂層120界定。入口 320和出口 420優(yōu)選為界定穿過(guò)基底110的厚度的洞，并且優(yōu)選源自與界定陣列200、入口歧管300和出口歧管400的面相對(duì)的基底寬面?？蛇x地，入口 320和出口 420可以是從基底側(cè)面延伸穿過(guò)基底110的洞。
[0068]在第二實(shí)施例中，如圖5所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括并聯(lián)布置的多個(gè)基本上相同的陣列200 ;—個(gè)包括兩層或更多層的入口歧管300 ;流體地連接到入口歧管300的入口320 ;多個(gè)出口歧管400，每個(gè)獨(dú)立地流體地連接到出口通道260 ;和多個(gè)出口 420，每個(gè)獨(dú)立地流體地連接到出口歧管400。每個(gè)陣列200優(yōu)選包括多個(gè)基本上相同的孔220，孔220在室222處連接到入口通道240以及在孔通道224處連接到出口通道260。入口子歧管302直接連接到入口通道240，優(yōu)選每個(gè)獨(dú)立地連接到十個(gè)或更少的入口通道240。例如，當(dāng)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括40個(gè)陣列200時(shí)，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括十個(gè)第二層入口子歧管302，每個(gè)連接到四個(gè)入口通道240。陣列200、入口歧管300和出口歧管400優(yōu)選是界定在基底的一個(gè)寬面112上的凹處，并且優(yōu)選共同地由將陣列200、入口歧管300和出口歧管400與細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100外部流體地密封開(kāi)的頂層120界定。入口 320和出口 420優(yōu)選是界定穿過(guò)基底110的厚度的洞，并且優(yōu)選源自與界定陣列200、入口歧管300和出口歧管400的面相對(duì)的基底寬面?？蛇x地，入口 320和出口 420可以是從基底側(cè)面延伸穿過(guò)基底110的洞?？蛇x地，入口 320可以是界定穿過(guò)基底110的厚度的洞，而出口 420是平行于基底寬面延伸穿過(guò)基底110的洞。
[0069]在第三實(shí)施例中，如圖7和8所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括并聯(lián)布置的多個(gè)基本上相同的陣列200 ;—個(gè)包括兩層或更多層的入口歧管300 ;流體地連接到入口歧管300的入口 320 ;—個(gè)包括兩層或更多層的出口歧管400，和流體地連接到出口歧管400的出口 420。每個(gè)陣列200優(yōu)選包括多個(gè)基本上相同的孔220，孔220在室222處連接到入口通道240以及在孔通道224處連接到出口通道260。出口歧管400優(yōu)選具有與入口歧管300相同數(shù)量的層，并且優(yōu)選反映入口歧管300。例如，直接地連接到陣列200的出口子歧管402優(yōu)選被連接到相應(yīng)入口子歧管302被直接連接到的相同的陣列200。然而，出口歧管400可以包括不同數(shù)量的層，組成不同的陣列200，或具有任何其它合適的構(gòu)型。直接連接到入口 320和出口通道260的入口 320和出口子歧管402優(yōu)選每個(gè)分別獨(dú)立地連接到十個(gè)或更少的入口 320和出口通道260。例如，當(dāng)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括四十個(gè)陣列200時(shí)，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括十個(gè)第二層入口 320和出口子歧管402，每個(gè)分別連接到四個(gè)入口 320和出口通道260。陣列200、入口歧管300和出口歧管400優(yōu)選是界定在基底的一個(gè)寬面112上的凹處，并且優(yōu)選共同地由將陣列200、入口歧管300和出口歧管400與細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100外部流體地密封開(kāi)的頂層120界定。入口 320和出口 420優(yōu)選是界定穿過(guò)基底110的厚度的洞，并且優(yōu)選源自與界定陣列200、入口歧管300和出口歧管400的面相對(duì)的基底寬面。可選地，入口 320和出口 420可以是從基底側(cè)面延伸穿過(guò)基底110的洞?？蛇x地，入口 320可以是界定穿過(guò)基底110的厚度的洞，而出口 420是平行于基底寬面112延伸穿過(guò)基底110的洞。
[0070]在第四實(shí)施例中，如圖8所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括并聯(lián)布置但串聯(lián)地流體地連接的多個(gè)不同的陣列200 ;—個(gè)連接到上游入口通道240的入口歧管300 ;流體地連接到入口歧管300的入口 320 ;—個(gè)連接到下游出口通道260的出口歧管400 ;和流體地連接到出口歧管400的出口 420。陣列200的孔通道寬度優(yōu)選隨著遠(yuǎn)離入口 320的每個(gè)后續(xù)陣列200減小。另外，陣列200的室的大小可以隨著遠(yuǎn)離入口 320的每個(gè)后續(xù)陣列200減小。陣列200的入口通道和出口通道的大小也可以隨著遠(yuǎn)離入口 320的每個(gè)后續(xù)陣列200減小。每個(gè)陣列200優(yōu)選包括在室222處連接到入口通道240和在孔通道224處連接到出口通道260的多個(gè)基本上一樣的孔220。上游陣列200的出口通道260優(yōu)選被流體地連接到鄰近的下游陣列200的入 口通道240。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括串聯(lián)地流體地連接的第一、第二、第三和第四陣列200。第一陣列200具有30微米的孔通道尺寸，第二陣列200具有25微米的孔通道尺寸，第三陣列200具有15微米的孔通道尺寸，且第四陣列200具有10微米的孔通道尺寸。陣列200、入口歧管300和出口歧管400優(yōu)選被界定在基底的一個(gè)寬面112上的凹處，并且優(yōu)選共同地由將陣列200、入口歧管300和出口歧管400與細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100外部流體地密封開(kāi)的頂層120界定。入口 320和出口 420可以是穿過(guò)基底Iio界定在基底110的相同側(cè)面上、在基底的相同寬面112上、在基底110的相對(duì)寬面上、在基底110的相鄰面上，或以任何合適的構(gòu)型布置的洞。
[0071]在第五實(shí)施例中，如圖9所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括第一和第二陣列組202，每個(gè)陣列組202包括并聯(lián)布置的多個(gè)基本上一樣的陣列200，其中每個(gè)陣列200優(yōu)選包括多個(gè)基本上一樣的孔220。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括流體地連接到兩個(gè)陣列組202的入口通道240的一個(gè)入口歧管300，但可以可選地包括兩個(gè)入口歧管300，每個(gè)獨(dú)立地連接到陣列組202，或任何其它合適數(shù)量的入口歧管300。在一個(gè)變化形式中，入口歧管300可以被設(shè)置在陣列組202之間，使得第二陣列組202是第一陣列組202的對(duì)映體。然而，入口歧管300可以被設(shè)置在任何合適的位置。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括一個(gè)入口 320，但可以可選地包括更多個(gè)入口 320。在一個(gè)變化形式中，入口 320在陣列組202之間被等距離布置。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括兩個(gè)出口歧管400，一個(gè)用于每個(gè)陣列組202，但可以可選地包括多個(gè)出口歧管400，一個(gè)歧管用于每個(gè)出口通道260，或包括任何其他合適數(shù)量的出口歧管400。在一個(gè)變化形式中，出口歧管400可以被設(shè)置成鄰近基底110的邊緣，使得用于第一陣列組202的出口歧管400被布置在遠(yuǎn)離第二陣列組202的第一陣列組202側(cè)面，且出口歧管400被布置在遠(yuǎn)離第一陣列組202的第二陣列組202側(cè)面。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括至少兩個(gè)出口 420，但可以可選地包括更多個(gè)出口 420。
[0072]在第六實(shí)施例中，如圖9所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100與第五實(shí)施例中的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100基本上是相似的，并且還可以包括第三陣列組202，第三陣列組202包括多個(gè)基本上相同的平行的孔220和流體地連接第一和第二陣列組202的入口歧管300和第三陣列組202的入口歧管300的取回通道502。在這個(gè)實(shí)施例中，第三陣列組202可以用作單細(xì)胞反應(yīng)器，其中第三陣列組202內(nèi)的每個(gè)陣列200還可以包括組中用于每個(gè)陣列200的隔離入口520和隔離出口 540，分別設(shè)置在入口通道240和出口通道260的第一和第二端之間的隔離入口 520和出口 420。在操作中，鄰近入口歧管300的取回通道502優(yōu)選被密封，且感興趣的細(xì)胞通過(guò)使樣品運(yùn)行通過(guò)入口 320,通過(guò)入口歧管300,并進(jìn)入第一和第二陣列組202而被隔離在第一和第二陣列組202內(nèi)。細(xì)胞隔離后，取回通道502可以被開(kāi)封，入口 320被密封，并且通過(guò)使緩沖劑運(yùn)行通過(guò)第一和第二陣列組202的出口歧管400，隔離的細(xì)胞通過(guò)入口歧管300，通過(guò)取回通道502并進(jìn)入第三陣列200而被回流。如圖10所示，細(xì)胞然后可以通過(guò)同時(shí)將隔離材料例如水凝膠引入到隔離入口 520以及將緩沖劑引入到入口通道240和出口通道260的第一端而與鄰近的細(xì)胞隔離。然后，隔離材料優(yōu)選起反應(yīng)以把隔離材料從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成靜置狀態(tài)。在一個(gè)變化形式中，僅密封含有感興趣的細(xì)胞的孔220的隔離材料的部分起反應(yīng)。例如，隔離的細(xì)胞可以被染色，含有感興趣的細(xì)胞的孔220被識(shí)別(如，其中感興趣的細(xì)胞發(fā)射所需波長(zhǎng))，且產(chǎn)生光掩膜504，其中光掩膜504只允許密封感興趣的孔的隔離材料的部分起光反應(yīng)(如，通過(guò)紫外照射)。未反應(yīng)的隔離材料和不希望的細(xì)胞20可以通過(guò)使緩沖劑通過(guò)出口歧管400回流而被排出。然而，選擇性隔離材料反應(yīng)的任何其它合適的方法可以被使用。試劑(如熒光抗體等)、分析物，或任何其它合適的物質(zhì)可以在細(xì)胞隔離之前通過(guò)第三陣列入口 320被引入第三陣列200?？蛇x地，試劑可以在細(xì)胞隔離之后被引入。在第一變化形式中，試劑可以通過(guò)第三陣列入口歧管被引入，其中試劑穿透靜置隔離材料以進(jìn)入到孔220。在第二變化形式中，試劑、分析物或其他物質(zhì)可以通過(guò)頂層120鄰近感興趣的孔的部分引入物質(zhì)而被引入各個(gè)孔220。
[0073]細(xì)胞除去
[0074]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100被配置成促進(jìn)從已知的可尋址的位置的選擇性細(xì)胞除去。盡管來(lái)自單個(gè)孔220的各個(gè)細(xì)胞被優(yōu)選選擇性地除去，但系統(tǒng)可以促進(jìn)從單個(gè)陣列200或陣列200的子集的同時(shí)多個(gè)細(xì)胞除去。細(xì)胞優(yōu)選通過(guò)應(yīng)用除去力到細(xì)胞而被除去。除去力優(yōu)選通過(guò)泵送流體經(jīng)過(guò)孔通道224進(jìn)入到室222而被應(yīng)用，但可以可選地通過(guò)把室222的容納物吸引出來(lái)而被應(yīng)用。在一個(gè)變化形式中，由在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的出口 420處的泵機(jī)構(gòu)提供的泵壓小于10，000Pa。在一個(gè)具體的變化形式中，提供的泵壓為6，OOOPa。然而，任何其它合適的泵壓或抽吸壓力可以被使用。
[0075] 在細(xì)胞除去方法的第一變化形式中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞可以通過(guò)使清洗流體通過(guò)出口歧管400進(jìn)入和在入口 320收集沖洗出的細(xì)胞(使細(xì)胞回流)從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100被除去。當(dāng)希望從多個(gè)流體地連接的地點(diǎn)收集細(xì)胞時(shí)，這可以是特別期望的。包括多個(gè)出口歧管400的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100 (如具有每陣列200 —個(gè)出口歧管400的系統(tǒng))可以特別適合于這種細(xì)胞除去方法，因?yàn)樵诮o定陣列200內(nèi)的細(xì)胞可以通過(guò)僅使流體通過(guò)直接連接到選擇的陣列200的出口歧管400進(jìn)入而被除去，而不影響鄰近的在其他陣列200內(nèi)的捕獲細(xì)胞?？蛇x地，具有多層子歧管的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以適合于這種細(xì)胞除去方法，其中保留在通過(guò)子歧管被流體地連接的陣列200的子集中的細(xì)胞可以被同時(shí)除去。然而，任何合適的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的構(gòu)型可以與這種細(xì)胞除去方法一起被利用。
[0076]在細(xì)胞除去方法的第二變化形式中，可以通過(guò)利用細(xì)胞除去工具600來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞除去。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的細(xì)胞除去工具600用來(lái)選擇性地從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100內(nèi)的可尋址位置除去一個(gè)或多個(gè)隔離的細(xì)胞。細(xì)胞除去工具600優(yōu)選地被配置成從單個(gè)室222除去細(xì)胞，但可以可選地被配置成同時(shí)從多個(gè)室222除去多個(gè)細(xì)胞。
[0077]在細(xì)胞除去工具的第一變化形式中，細(xì)胞除去工具600被配置成從垂直于基底的寬面112的方向穿過(guò)頂層120。細(xì)胞除去工具600優(yōu)選從基底的寬面112以基本上垂直的方向除去細(xì)胞，但可以可選地在相對(duì)于基底的寬面112成角度的方向除去細(xì)胞。細(xì)胞除去工具600優(yōu)選包括空心針，空心針穿過(guò)頂層120并界定與一個(gè)或多個(gè)孔220(例如，希望數(shù)量的孔220)流體連通的基本上流體地隔離的容積。如圖14A和14B所示，空心針在尖端620優(yōu)選包括促進(jìn)與頂層120的流體密封形成的一個(gè)或多個(gè)密封元件，例如聚合物涂層或適當(dāng)?shù)膸缀涡螤??？招尼槂?yōu)選包括在空心尖端620處結(jié)束的套管。套管優(yōu)選界定內(nèi)腔，并且優(yōu)選被流體地連接到細(xì)胞收集容積。在一個(gè)變化形式中，尖端620包括促進(jìn)與頂層120的流體密封形成的幾何形狀。尖 端620優(yōu)選包括第一和第二相對(duì)的壁，每個(gè)具有凹形輪廓，凹形輪廓在遠(yuǎn)離套管的穿孔端逐漸變細(xì)。第一壁優(yōu)選是第二壁的對(duì)映體，但可以可選地是基本上相同或不同的。每個(gè)壁的第一側(cè)面和第二側(cè)面(分別，622和624)優(yōu)選顯示不同的曲率，使得穿孔端的中心優(yōu)選從內(nèi)腔的縱軸偏移。然而，第一和第二壁可以可選地是基本上相似的(如，具有相同的曲率)。第一和第二相對(duì)的壁優(yōu)選用來(lái)穿過(guò)頂層120并用來(lái)與基底110形成第一和第二流體密封以界定流體地隔離的容積。然而，空心針可以包括任何其他合適的幾何形狀。在一個(gè)變化形式中，空心針具有200微米的高度和40微米的內(nèi)腔直徑。
[0078]空心針優(yōu)選被配置成在感興趣的孔室222內(nèi)或鄰近感興趣的孔室222的入口通道240的片段形成基本上流體地隔離的容積。然后低壓發(fā)生器(如泵)優(yōu)選被用于通過(guò)空心針從孔室222吸出保留的細(xì)胞并吸入細(xì)胞收集容積。
[0079]空心針優(yōu)選使用微型制造技術(shù)來(lái)制造，但可以可選地被注射成型、激光切割、壓印或使用任何其它合適的制造技術(shù)來(lái)制造。在空心針制造的一個(gè)變化形式中，如圖15所示，內(nèi)腔優(yōu)選使用刻蝕技術(shù)例如深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)、等離子刻蝕，或任何其它合適的刻蝕方法被刻蝕在基底110例如硅上。該步驟優(yōu)選利用覆蓋要保護(hù)的基底110的部分的掩膜。然后優(yōu)選利用腐蝕性液體或等離子體通過(guò)基底110的各向同性刻蝕制造壁和相關(guān)的輪廓，但任何其它合適的各向同性材料除去方法可以被使用。掩膜優(yōu)選被用于保護(hù)穿孔端。多個(gè)空心針優(yōu)選與陣列200同時(shí)被制造，但可以可選地被單獨(dú)制造。
[0080]在細(xì)胞除去工具的第二變化形式中，細(xì)胞除去工具600也被配置成從垂直于基底的寬面112的方向穿過(guò)頂層120。細(xì)胞除去工具600優(yōu)選從基底的寬面112在基本上垂直的方向除去細(xì)胞，但可以可選地在相對(duì)于基底的寬面112成角度的方向除去細(xì)胞。如圖16所示，細(xì)胞除去工具600優(yōu)選包括包含第一空心針640和第二空心針660的空心針對(duì)，其中兩個(gè)針優(yōu)選與在細(xì)胞除去工具600的第一變化形式中描述的針基本上相似。第一針640的第一和第二壁優(yōu)選被配置成與入口通道240和/或孔室222形成第一和第二流體不能滲透的密封。第二針660的第一和第二壁優(yōu)選被配置成與出口通道260和/或孔通道224形成第一和第二流體不能滲透的密封。第一和第二針優(yōu)選是平行對(duì)齊的，且第一和第二針的穿孔尖端鄰近細(xì)胞除去工具600并且在相同方向定向在細(xì)胞除去工具600內(nèi)(例如，其中兩個(gè)尖端位于細(xì)胞除去工具600的相同側(cè))。第一和第二針優(yōu)選使用上述制造工藝制造，但可以可選地使用不同的工藝制造。第一和第二針優(yōu)選同時(shí)被制造在相同的基底110上，但可以可選地被分別制造并在制造后結(jié)合。第一和第二針660之間的距離優(yōu)選基本上等于孔220的長(zhǎng)度(例如，室222和孔通道224的長(zhǎng)度的總和)。然而，第一和第二針660之間的距離可以是室的長(zhǎng)度、孔通道224的長(zhǎng)度，或任何合適的距離。第一和第二針660優(yōu)選共同地形成流體地隔離的容積，流體地隔離的容積包括一個(gè)或多個(gè)感興趣的孔、鄰近感興趣的孔的入口通道240的片段，和鄰近感興趣的孔的出口通道260的片段，使得感興趣的孔與鄰近的孔220流體地隔離。在操作中，流體優(yōu)選通過(guò)第二針660進(jìn)入出口通道260的流體地隔離的片段，通過(guò)孔通道224，通過(guò)室222，并進(jìn)入第一針640。當(dāng)流體移動(dòng)通過(guò)室222，流體優(yōu)選夾帶保留的細(xì)胞并移動(dòng)細(xì)胞進(jìn)入第一針640。第二針660可以被流體地耦合到泵和流體源?？蛇x地/另外，第一針640可以被流體地耦合到低壓發(fā)生器(如，泵)。流體優(yōu)選是緩沖劑，但可以可選地是細(xì)胞培養(yǎng)基或任何其它保持細(xì)胞生活力的合適的流體。
[0081]在細(xì)胞除去工具的第三變化形式中，細(xì)胞除去工具600被配置成在基本上平行于基底的寬面112的方向從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100除去一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞。如圖17所示，細(xì)胞除去工具600優(yōu)選包括界定內(nèi)腔的套管680和孔口 684。套管680優(yōu)選在第一端以密封的穿孔尖端682終止，并且優(yōu)選在第二端被流體地連接到細(xì)胞收集容積?？卓?684優(yōu)選是延伸穿過(guò)套管680壁的洞，其中洞優(yōu)選具有基本上等于或大于孔室222的寬度的寬度，但足夠小以使得孔口 684沒(méi) 有跨過(guò)兩個(gè)孔室222。套管680優(yōu)選包括一個(gè)孔口 684，但可以可選地包括多個(gè)孔口 684，其中多個(gè)孔口 684可以以平行于套管680的縱軸的線對(duì)齊，或可以圍繞套管680的表面被分布(例如，圍繞套管680的縱軸成螺旋狀)?？卓?684優(yōu)選延伸穿過(guò)縱向套管680壁，但可以可選地延伸穿過(guò)穿孔尖端682的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，孔口 684延伸穿過(guò)鄰近穿孔尖端682的縱向套管壁的一部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，孔口 684延伸穿過(guò)離穿孔尖端682預(yù)定距離的縱向套管壁的一部分，其中該距離可以被配置成使得套管壁阻塞一個(gè)或多個(gè)鄰近的孔220。在另一個(gè)實(shí)施例中，孔口 684可以延伸穿過(guò)穿孔尖端682，使得孔口 684的縱軸與套管680的縱軸平行地或同軸地延伸。在孔口 684和套管680外部和/或內(nèi)部之間的過(guò)渡優(yōu)選是凸面的和彎曲的以防止細(xì)胞損傷，但可以可選地是凹面的、成角度的、為直角的，或具有任何合適的構(gòu)型。套管680優(yōu)選具有圓形橫截面，但可以可選地具有矩形或正方形橫截面、卵形橫截面，或任何其它合適的橫截面。套管680優(yōu)選是剛性的，但可以可選地是柔性的或包括柔性的部分。在一個(gè)可選方案中，套管680是柔性的并包括剛性的穿孔裝置686，其中剛性的穿孔裝置686可滑動(dòng)地耦合在套管680上。剛性的穿孔裝置686形成和保持進(jìn)入入口通道240的通路,并且套管680可以通過(guò)其前進(jìn)。然而,套管680可以具有任何其它合適的構(gòu)型。套管680可以另外包括可滑動(dòng)地耦合在內(nèi)腔中的穿孔器，其中穿孔器可以延伸穿過(guò)孔口 684以貫穿在套管680和孔220之間的任何中間層(例如，隔離層)。穿孔后的穿孔器位置可以被保留以幫助通過(guò)其進(jìn)行細(xì)胞除去，或在細(xì)胞除去之前穿孔器可以被縮回。
[0082]在細(xì)胞取回工具操作的一個(gè)變化形式中，套管優(yōu)選橫穿穿過(guò)具有感興趣的細(xì)胞10的陣列200的入口通道240，直到孔口與包含感興趣的細(xì)胞10的孔220對(duì)齊。然后，流體可以通過(guò)相關(guān)的出口歧管進(jìn)入，其中進(jìn)入的流體的壓力把感興趣的細(xì)胞10推出孔室222，通過(guò)孔口，并進(jìn)入套管。隨后流體通過(guò)入口通道240進(jìn)入可以重新捕獲從它們相應(yīng)的孔220回流出的任何細(xì)胞。套管可以另外或可選地包括流體地耦合到內(nèi)腔的將細(xì)胞吸出孔220的低壓產(chǎn)生機(jī)構(gòu)?？蛇x地或另外，套管可以促進(jìn)細(xì)胞通過(guò)毛細(xì)管作用進(jìn)入。細(xì)胞優(yōu)選穿過(guò)內(nèi)腔并被儲(chǔ)存在細(xì)胞收集 容積內(nèi)。
[0083]在細(xì)胞取回工具操作的這個(gè)變化形式中，套管優(yōu)選通過(guò)基底110的側(cè)面被插入入口通道240，如圖17B所示，其中入口通道240優(yōu)選由自動(dòng)密封壁部分地界定。套管優(yōu)選延伸穿過(guò)這個(gè)自動(dòng)密封壁?？蛇x地，套管可以通過(guò)頂層120被插入入口通道240，其中套管可以是柔性的以適應(yīng)進(jìn)入的角度，或頂層120可以是彈性的以適應(yīng)進(jìn)入的角度。然而，任何其它合適的把套管引入入口通道240的方法可以被采用。
[0084]在細(xì)胞取回工具操作的另一個(gè)變化形式中，套管包括通過(guò)穿孔尖端的孔口。套管通過(guò)入口通道240前進(jìn)，相繼地阻塞每個(gè)連續(xù)的孔室222，直到僅留下需要的孔220的子集未被覆蓋。然后流體可以通過(guò)與未被覆蓋的孔220直接地流體地連接的出口通道260來(lái)提供以同時(shí)從未被覆蓋的孔220釋放細(xì)胞，其中流體優(yōu)選夾帶細(xì)胞并移動(dòng)細(xì)胞進(jìn)入套管。套管可以另外或可選地被流體地連接到低壓發(fā)生器以把細(xì)胞吸入到細(xì)胞收集容積。
[0085]從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100除去細(xì)胞優(yōu)選是自動(dòng)化的，但可以可選地是半自動(dòng)化的或手動(dòng)的。在一個(gè)變化形式中，細(xì)胞除去是自動(dòng)化的，其中集成平臺(tái)30識(shí)別并除去感興趣的細(xì)胞。細(xì)胞識(shí)別可以包括自動(dòng)固定、滲透作用(permeabilzation)、染色、成像,和通過(guò)圖像分析(例如，通過(guò)用處理器進(jìn)行視覺(jué)處理，通過(guò)用光探測(cè)器等)識(shí)別細(xì)胞。細(xì)胞除去可以包括使細(xì)胞除去工具600前進(jìn)到含有感興趣的細(xì)胞10的孔220。細(xì)胞除去可以另外包括細(xì)胞除去方法選擇和/或細(xì)胞除去工具選擇。在另一個(gè)變化形式中，細(xì)胞識(shí)別可以是半自動(dòng)化的，且細(xì)胞取回可以是自動(dòng)化的。例如，細(xì)胞染色和成像可以被自動(dòng)進(jìn)行，其中感興趣的細(xì)胞的識(shí)別和選擇可以被手動(dòng)進(jìn)行。在另一個(gè)變化形式中，所有的步驟都可以被手動(dòng)進(jìn)行。然而，自動(dòng)或手動(dòng)步驟的任何組合可以被使用。
[0086]示例性應(yīng)用
[0087]上述細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以被用于各種生物測(cè)定和程序中。運(yùn)行測(cè)定或程序優(yōu)選包括將靶細(xì)胞捕獲在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)內(nèi)的可尋址的位置，以及將試劑輸送到每個(gè)捕獲的細(xì)胞的內(nèi)部或表面，同時(shí)維持細(xì)胞與其各個(gè)孔或位置配準(zhǔn)(registration)。
[0088]在第一實(shí)施例中，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以用作微陣列200，其中微球140在樣品引入前被引進(jìn)到細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100內(nèi)。微球140優(yōu)選稍大于孔通道224，但可以可選地小于孔通道224。微球140可以被涂上特定的分析物(例如親和分子等)，其中微球140可以在孔220中產(chǎn)生親和柱。微球140可以另外被標(biāo)記用于成像。在一個(gè)變化形式中，多組微球140被相繼地引入細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，其中每組微球140具有與其它組不同的親和分子涂層。每個(gè)微球組優(yōu)選被用同樣的成像標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記(例如，全部用Cal Red標(biāo)記)，但可以可選地用不同的成像標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記。每個(gè)微球組優(yōu)選包括少數(shù)量的微球140(例如，少于系統(tǒng)中孔220的數(shù)量)，但可以可選地具有更多數(shù)量的微球140。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選在每個(gè)微球組被引入后被成像以識(shí)別由組的組成微球140占據(jù)的孔220。然而，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以在所有的微球140被引入后被成像，特別是當(dāng)每個(gè)微球組用不同的成像標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記后。如此，高度多路復(fù)用珠(highly multiplexed bead)微陣列200可以在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100內(nèi)產(chǎn)生。在另一個(gè)變化形式中，如圖18所示，微球140可以在孔220內(nèi)形成小孔網(wǎng)絡(luò)，可以作為更小的孔過(guò)濾裝置。例如，約10微米的微球140可以被用于制作濾菌器，而約2微米的微球140可以被用于制作病毒過(guò)濾器。在另一個(gè)實(shí)施例中，親和分子涂覆的微球可以與樣品被同時(shí)地引進(jìn)，其中微球與靶細(xì)胞結(jié)合以形成復(fù)合物。微球優(yōu)選被按尺寸制造成使得復(fù)合物被捕獲在孔內(nèi)而未結(jié)合的微球流過(guò)系統(tǒng)。微球140可以是聚合的、金屬的、順磁體的、磁性的，或具有生物學(xué)特征。例如，微球140可以由導(dǎo)熱材料制成并可以用作快速熱交換器單元。
[0089]在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)測(cè)定可以在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100內(nèi)進(jìn)行。感興趣的細(xì)胞優(yōu)選首先通過(guò)使樣品運(yùn)行通過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100而被隔離。然后捕獲的細(xì)胞優(yōu)選被染色，其中染色優(yōu)選保持細(xì)胞生活力。然后包括形態(tài)學(xué)和細(xì)胞計(jì)數(shù)的細(xì)胞分析被優(yōu)選進(jìn)行。一個(gè)或多個(gè)測(cè)定然后可以在捕獲的細(xì)胞上進(jìn)行。這些測(cè)定可能包括免疫細(xì)胞化學(xué)、熒光原位雜交(FISH)、聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA)和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞和分子測(cè)定。
[0090]隔離感興趣的細(xì)胞優(yōu)選包括泵送樣品通過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)的入口 320和通過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的出口 420排出樣品的剩余物。隔離感興趣的細(xì)胞可以另外包括在樣品進(jìn)入細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100之前的樣品富集。隔離感興趣的細(xì)胞可以另外包括使緩沖劑運(yùn)行通過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100以沖洗隔離的細(xì)胞。隔離感興趣的細(xì)胞優(yōu)選包括將細(xì)胞留在孔220內(nèi)，但可以可選地包括從細(xì) 胞捕獲系統(tǒng)100除去細(xì)胞。被除去的細(xì)胞可以經(jīng)過(guò)第二細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100以繼續(xù)地富集被隔離的細(xì)胞種群，或可以被儲(chǔ)存在細(xì)胞收集容積內(nèi)用于芯片外分析。
[0091]抗體染色優(yōu)選被用于識(shí)別容納感興趣的細(xì)胞的孔220?？贵w染色可以另外區(qū)分感興趣的細(xì)胞與也已經(jīng)被捕獲的相似大小的不希望的細(xì)胞20?？贵w染色優(yōu)選包括通過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100引入對(duì)感興趣的細(xì)胞10有特異性的結(jié)合抗體的溶液。結(jié)合抗體優(yōu)選是原發(fā)抗體，但可以可選地是二次抗體，其中未結(jié)合的原發(fā)抗體優(yōu)選在結(jié)合抗體引入之前被引入細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100。然而,任何合適的細(xì)胞染色方法可以被使用。
[0092]細(xì)胞分析優(yōu)選被用來(lái)確定捕獲的細(xì)胞的形態(tài)學(xué)和確定捕獲的感興趣的細(xì)胞的數(shù)量和位置。細(xì)胞分析優(yōu)選通過(guò)相關(guān)的集成平臺(tái)30來(lái)進(jìn)行，其中形態(tài)學(xué)和細(xì)胞計(jì)數(shù)優(yōu)選通過(guò)整體芯片成像和圖像分析來(lái)完成。成像和分析優(yōu)選自動(dòng)進(jìn)行，但可以可選地是半自動(dòng)化的或手動(dòng)進(jìn)行。然而，形態(tài)學(xué)確定和細(xì)胞計(jì)數(shù)可以通過(guò)任何其它合適的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0093]對(duì)隔離的細(xì)胞運(yùn)行測(cè)定用來(lái)確定細(xì)胞的特征和/或確定細(xì)胞對(duì)于給定刺激的反應(yīng)。分析可以單獨(dú)地對(duì)細(xì)胞運(yùn)行(例如，單細(xì)胞水平分析)，其中細(xì)胞可以被單獨(dú)地流體地隔離在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100內(nèi)?？蛇x地，分析可以作為整體在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100上運(yùn)行。可選地，單個(gè)陣列200子集可以與其它陣列200子集流體地隔離，其中不同的分析可以對(duì)不同的陣列200子集進(jìn)行?？梢詫?duì)細(xì)胞運(yùn)行的示例性測(cè)定包括FISH測(cè)定、選擇性細(xì)胞裂解和裂解液收集、單細(xì)胞分子分析(例如，PCR、RT-PCR、全基因組擴(kuò)增、ELISP0T、ELISA、免疫-PCR等)、藥物測(cè)試、細(xì)胞培養(yǎng)、親和性分析、時(shí)間響應(yīng)分析，但其它分析可以可選地/另外被運(yùn)行。隔離的細(xì)胞可以在運(yùn)行測(cè)定之前、期間或之后優(yōu)選用細(xì)胞除去工具600來(lái)除去但可選地用任何合適的方法來(lái)除去?？蛇x地，隔離的細(xì)胞可以被隔離在室222中(例如，用隔離層)、被固定、被培養(yǎng)在室222內(nèi)，或以任何其它合適的方式被保留在室222中。
[0094]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，用細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100測(cè)定細(xì)胞包括預(yù)處理含有添加的癌細(xì)胞的樣品，啟動(dòng)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，使樣品流過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，將細(xì)胞固定在它們各自的孔里，以及對(duì)固定的細(xì)胞染色。測(cè)定程序之后，細(xì)胞可以被手動(dòng)地或自動(dòng)地成像和分析。樣品優(yōu)選是外周全血樣品，但可以是任何其它合適的含有靶細(xì)胞的樣品。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括12，800個(gè)孔，但可以可選地包括更多或更少的孔。預(yù)處理樣品優(yōu)選包括稀釋樣品(如，使用在IX PBS混合物中的0.5%福爾馬林或任何其它合適的含有固定劑的溶液)和優(yōu)選在振蕩器中培養(yǎng)樣品(例如，持續(xù)15-30分鐘)。啟動(dòng)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括引入初始緩沖劑(例如，在IX PBS中l(wèi)%BSA+0.l%triton X)和從系統(tǒng)100除去氣泡。使樣品流過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選包括在小于10，OOOPa的壓力下在少于十分鐘內(nèi)使樣品流過(guò)系統(tǒng)100同時(shí)最小化氣泡的引入，但可以可選地包括在任何合適的壓力下在任何合適的時(shí)間幀內(nèi)使樣品流過(guò)系統(tǒng)100。固定細(xì)胞優(yōu)選包括用固定劑(例如，在洗滌緩沖劑中2%福爾馬林)快速固定細(xì)胞，這可以準(zhǔn)備用于后續(xù)的抗體染色的細(xì)胞。對(duì)固定的細(xì)胞染色可以包括洗滌固定的細(xì)胞(例如，用在IX PBS中的l%BSA+25mM EDTA)和將含有對(duì)感興趣的細(xì)胞有特異性的抗體的抗體雞尾酒(antibody cocktail)(例如,包括識(shí)別人類(lèi)上皮癌細(xì)胞的抗細(xì)胞角蛋白8/18或抗EpCAMdPJij白血球的CD45，和/或核染劑HoeSCht33342的原發(fā)抗體雞尾酒)引入細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100。對(duì)固定的細(xì)胞染色可以另外包括培養(yǎng)細(xì)胞(例如，在室溫下30-45分鐘)。對(duì)細(xì)胞染色可以另外包括用洗滌緩沖劑(例如，在IX PBS中的l%BSA+25mMEDTA)洗滌細(xì)胞，引入含有結(jié)合到原發(fā)抗體的抗體的二次抗體雞尾酒(例如，包括Alexa-結(jié)合的抗CD45、抗細(xì)胞角蛋白8/18，和/或抗EpCAM的雞尾酒)，以及培養(yǎng)細(xì)胞(例如，在室溫下45分鐘)。測(cè)定細(xì)胞可以另外包括在每個(gè)測(cè)定步驟之間的洗滌步驟。細(xì)胞優(yōu)選用含有培養(yǎng)基、緩沖劑、金屬離子清除劑和/或表面活性劑的洗滌緩沖劑(例如，含有在IX PBS中的1%BSA和0.l%triton X的洗滌緩沖劑、含有EDTA的洗滌緩沖劑等)洗滌。
[0095]樣品制備
[0096]細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選與含有細(xì)胞的樣品一起使用。含有細(xì)胞的樣品優(yōu)選是血液樣品，但可以可選地是體液，懸浮在緩沖劑或培養(yǎng)基中的細(xì)胞，或任何其它合適的含有細(xì)胞的樣品。
[0097]雖然含有細(xì)胞的樣品可以在沒(méi)有任何預(yù)處理的情況下被引入到細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，但預(yù)處理可以是優(yōu)選的以增加細(xì)胞分選的功效。樣品預(yù)處理優(yōu)選包括樣品富集以增加樣品中希望的細(xì)胞10的比例。樣品富集優(yōu)選包括在樣品進(jìn)入細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100之前，基本上從樣品中除去不需要的組分。樣品預(yù)處理可以另外包括制備用于下游處理的樣品，或以任何其它合適的方式處理樣品用于任何合適的應(yīng)用。
[0098]在第一變化形式中，優(yōu)選除去可以在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100內(nèi)形成障礙的樣品組分例如凝塊。例如,在血液樣品中，這些組分可以包括紅血球、血小板,和其它相似的血液組分。這些組分優(yōu)選通過(guò)密度梯度離心被除去，其中紅血球和粒細(xì)胞小球優(yōu)選被除去，并且樣品的剩余部分被保留。然而，這些組分可以通過(guò)過(guò)濾、選擇性裂解，或任何其它合適的除去或滅活方法被除去。[0099]在第二變化形式中，與希望的細(xì)胞10基本上相同的大小的不希望的細(xì)胞20被選擇性地除去。例如，如果CTC是希望的細(xì)胞10，那么單核細(xì)胞(例如，PMBC)優(yōu)選被除去。不希望的、相似大小的細(xì)胞優(yōu)選通過(guò)陰性選擇被除去，但可以可選地通過(guò)其它合適的除去方法例如離心來(lái)除去。陰性選擇優(yōu)選通過(guò)不希望的細(xì)胞的免疫磁分離來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中抗體涂覆的磁性顆粒被引入樣品。涂覆磁性顆粒的抗體優(yōu)選靶向由不希望的細(xì)胞20表達(dá)而不是由希望的細(xì)胞10表達(dá)的抗原。例如，如果白血球是不希望的細(xì)胞20，那么抗CD45可以被使用。然后樣品經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)，其中磁性顆粒選擇性地從樣品中除去被結(jié)合的、不希望的細(xì)胞20。
[0100]陰性選擇可以可選地或另外在細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100內(nèi)實(shí)現(xiàn)，其中細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100包括流體地連接到下游第二平臺(tái)(Stage)的第一平臺(tái)。第一平臺(tái)的通道優(yōu)選包括選擇性地結(jié)合不希望的細(xì)胞20的親和分子(例如，抗體)，而允許希望的細(xì)胞10從其流過(guò)。親和分子可以作為涂層、作為親和分子涂覆的微球140、親和分子涂覆的微柱體、親和分子涂覆的微通道被引入，或以任何其它合適的方式引入。第一平臺(tái)可以是入口歧管300的部分或上游陣列200的子集、單獨(dú)的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，或任何合適的上游平臺(tái)。第一平臺(tái)優(yōu)選包括大尺寸的孔通道，優(yōu)選大于希望的細(xì)胞10的直徑(例如，35-50微米)。第二平臺(tái)優(yōu)選根據(jù)細(xì)胞大小和/或可變形性選擇希望的細(xì)胞10，并優(yōu)選不包括任何抗體或細(xì)胞結(jié)合涂層。
[0101]在樣品制備的一個(gè)變化形式中，如圖19所示，通過(guò)密度梯度分離除去小樣品組分SlOO和通過(guò)免疫原性分離除去單核細(xì)胞S200來(lái)制備樣品。然后感興趣的細(xì)胞使用細(xì)胞捕獲系統(tǒng)來(lái)隔離S300，并對(duì)隔離的細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)的測(cè)定S400。
[0102]集成平臺(tái)
[0103]如圖20所示，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選與包括樣品工作站40和成像平臺(tái)50的集成平臺(tái)30—起被利用。集成平臺(tái)30優(yōu)選是全自動(dòng)化的，但可以可選地是半自動(dòng)化的或手動(dòng)操作的。集成平臺(tái)30可以進(jìn)行移液、等分試樣(aliquoting)、混合、泵送、和監(jiān)測(cè)中的全部或一些功能。集成平臺(tái)30可以另外自動(dòng)識(shí)別被占的室222、成像所述室222，和/或?qū)λ鍪?22進(jìn)行分析。集成平臺(tái)30可以另外選擇性地從細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100除去細(xì)胞。集成平臺(tái)30可以另外或可選地進(jìn)行任何其它合適的功能。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100優(yōu)選與如上所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100 —起被利用，但可以可選地與任何合適的裝置或方法一起被利用。
[0104]樣品工作站40優(yōu)選包括泵送系統(tǒng)，泵送系統(tǒng)調(diào)節(jié)通過(guò)系統(tǒng)的樣品流速以控制細(xì)胞上的剪切力，同時(shí)提供足夠的正壓以推動(dòng)不想要的細(xì)胞和碎片通過(guò)孔220的孔室222。在一個(gè)變化形式中，泵送系統(tǒng)提供小于10，OOOPa的泵壓。更優(yōu)選地，泵送系統(tǒng)提供約6，OOOPa的泵壓，但可以可選地提供任何合適的泵壓。泵送系統(tǒng)優(yōu)選能夠處理不同的體積輸入，優(yōu)選范圍從100微升到幾十毫升。如圖21所示，泵送系統(tǒng)優(yōu)選通過(guò)流體歧管42耦合到細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的入口 320和出口 420，其中流體歧管42優(yōu)選從上面將流體引入到細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，但可以可選地從下面、從側(cè)面，或從其他合適的方向?qū)⒘黧w引入到細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100。流體歧管42優(yōu)選包括圍繞入口接觸部分和出口接觸部分的形成流體密封的元件43，例如O環(huán)、墊圈，或任何其它合適的密封元件。樣品工作站40優(yōu)選包括排出氣泡的排氣系統(tǒng)(例如，使用疏水性排氣孔)。樣品工作站40可以另外用來(lái)制備與細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100 —起使用的樣品。例如，樣品工作站40可以混合試劑、促進(jìn)從樣品中除去不需要的細(xì)胞，或進(jìn)行任何其它合適的功能。樣品工作站40可以另外用來(lái)取回被捕獲的細(xì)胞，并可以包括細(xì)胞收集容積和低壓發(fā)生器(如果使用的話)。[0105]工作站優(yōu)選能夠同時(shí)處理血液或任何其它合適的試樣的多個(gè)樣品(例如，12、24、96個(gè)樣品等)。如圖22所示，樣品工作站40可以另外包括預(yù)先確定的樣品位置，其中樣品管例如試樣管可以被裝入具體位置，用于整個(gè)過(guò)程的正確識(shí)別。試樣管可以包括可以通過(guò)工作站自動(dòng)識(shí)別或人工讀取的唯一標(biāo)識(shí)符(例如，條形碼)。樣品工作站40可以另外接受用于處理樣品和/或捕獲的細(xì)胞的試劑。試劑優(yōu)選以含有預(yù)加載或部分加載的試劑的成套試劑條被提供，但可以可選地以單獨(dú)的小瓶或任何其他合適的形狀因素被提供。試劑可以包括洗滌緩沖劑、清洗液、細(xì)胞染色劑、細(xì)胞固定劑、細(xì)胞生長(zhǎng)介質(zhì)、細(xì)胞裂解劑、原位雜交所需要的試劑、特異性核酸擴(kuò)增所需要的試劑(例如，PCR試劑)、阻塞特定部分的功能所需要的試劑、清洗細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100所需要的試劑，或任何其它合適的試劑。試劑在條上的配置和/或試劑提供或布置的順序優(yōu)選取決于需要的過(guò)程。工作站優(yōu)選接受用于多個(gè)過(guò)程的試劑，其中多個(gè)過(guò)程可以在單個(gè)芯片上同時(shí)進(jìn)行?？梢员粚?shí)施的過(guò)程的例子包括免疫染色、單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析、核酸分析、基因組測(cè)序，或在表達(dá)的細(xì)胞RNA和背景血漿表達(dá)之間的比較，測(cè)試藥劑的功效。樣品工作站40優(yōu)選通過(guò)獨(dú)立的處理器來(lái)控制，但可以可選地通過(guò)任何合適的控制機(jī)構(gòu)來(lái)控制。
[0106]集成平臺(tái)30可以另外包括成像平臺(tái)50。成像平臺(tái)50可以用來(lái)捕獲細(xì)胞的圖像。數(shù)字成像系統(tǒng)可以另外包括可以允許在平臺(tái)中特定圖像量化和報(bào)告的軟件。成像平臺(tái)50優(yōu)選包括成像硬件和成像軟件。成像軟件優(yōu)選控制成像硬件，并可以另外處理圖像。在一個(gè)變化形式中，成像軟件分析第一圖像以確定保留感興趣的細(xì)胞的孔220的地址，然后控制成像硬件以單獨(dú)地成像并詢問(wèn)每個(gè)經(jīng)識(shí)別的孔220。成像軟件可以另外儲(chǔ)存感興趣的細(xì)胞的位置用于進(jìn)一步的細(xì)胞處理，例如細(xì)胞除去或單細(xì)胞分析。
[0107]成像硬件優(yōu)選被配置成接受細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，并可以另外接受常規(guī)的成像設(shè)備，例如顯微鏡載玻片、細(xì)胞培養(yǎng)板，或任何其它合適的成像設(shè)備。成像硬件優(yōu)選能夠在圖像捕獲前使顯微鏡自動(dòng)聚焦，但可以可選地以多重焦距獲取一系列圖像，使用圖像后處理來(lái)銳化圖像，或采用任何其它合適的方法以得到聚焦的圖像。
[0108]成像硬件優(yōu)選包括可以幫助自動(dòng)校準(zhǔn)、細(xì)胞捕獲系統(tǒng)詢問(wèn)、細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100攪動(dòng)、或以任何其它合適的方式移動(dòng)成像設(shè)備的自動(dòng)化平臺(tái)52。自動(dòng)化平臺(tái)52可以另外用來(lái)使細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100與目標(biāo)或圖像場(chǎng)對(duì)齊。自動(dòng)化平臺(tái)52可以另外相對(duì)于細(xì)胞除去工具600移動(dòng)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100以使細(xì)胞除去工具600的孔口與希望的孔220對(duì)齊。自動(dòng)化平臺(tái)52可以另外將細(xì)胞移動(dòng)到樣品工作站40。自動(dòng)化平臺(tái)52優(yōu)選由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，但可以通過(guò)任何其它合適的機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0109]自動(dòng)化平臺(tái)52優(yōu)選能夠至少在z方向移動(dòng)，并且可以另外在X方向和/或y方向移動(dòng)。在一個(gè)變化形式中，如圖23所示，平臺(tái)另外能夠傾斜細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，這可以使成像模塊56能夠自動(dòng)對(duì)焦。細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100可以被傾斜成具體的角度，其中基于不同的所得到的焦距，載玻片圖像的一些區(qū)域?qū)⒈绕渌鼌^(qū)域被更好地聚焦。然后，產(chǎn)生的對(duì)比度差異通過(guò)計(jì)算機(jī)算法詢問(wèn)，計(jì)算機(jī)算法確定具有最大對(duì)比度的垂直剖面，其是指示理想焦距(最佳Z-高度)的度量。然后自動(dòng)化平臺(tái)52將細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100放回到平行于基部的平面位置，并將細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100移動(dòng)到確定的最佳Z-高度。
[0110] 平臺(tái)優(yōu)選包括相對(duì)于平臺(tái)其它部分保持細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100位置的保持機(jī)構(gòu)54。保持機(jī)構(gòu)54優(yōu)選還能夠保持其它成像設(shè)備，例如載玻片或細(xì)胞培養(yǎng)板。保持機(jī)構(gòu)54可以作為將細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100偏置在支柱上的夾子、在平臺(tái)的寬面中的凹處，或任何其他合適的保持機(jī)構(gòu)54。平臺(tái)優(yōu)選一次容納一個(gè)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100，但可以可選地同時(shí)容納多個(gè)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100。在一個(gè)變化形式中，平臺(tái)包括包含多個(gè)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的圓盤(pán)傳送帶或托盤(pán)輸送機(jī)，其中平臺(tái)使連續(xù)的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100在成像模塊56下方旋轉(zhuǎn)。
[0111]平臺(tái)可以另外包括熱耦合到平臺(tái)的配置成接觸細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的部分的熱控制系統(tǒng)。熱控制系統(tǒng)可以被用于通過(guò)在測(cè)定或反應(yīng)期間加熱和/或冷卻細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100來(lái)控制細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的溫度。例如，熱控制系統(tǒng)可以加熱細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100以培養(yǎng)保留在其中的細(xì)胞，以及冷卻細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100以猝滅給定的生化反應(yīng)。在一個(gè)變化形式中，熱控制系統(tǒng)包括配置成接觸細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的整個(gè)寬面的單塊(block)。在另一個(gè)變化形式中，熱控制系統(tǒng)包括多個(gè)部分，每個(gè)部分配置成加熱或冷卻細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100寬面的給定部分。熱控制系統(tǒng)優(yōu)選包括電加熱器，但可以可選地包括感應(yīng)加熱器、陶瓷加熱器，或任何其它合適的加熱器。熱控制系統(tǒng)可以包括散熱器、熱泵、換熱器，或任何其它合適的被動(dòng)或主動(dòng)的冷卻機(jī)構(gòu)。熱控制系統(tǒng)優(yōu)選是光學(xué)透明的，但可以可選地具有任何其它合適的光學(xué)性能。
[0112]平臺(tái)可以另外包括與細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的入口 320和出口 420相連的流體歧管42，使得通過(guò)細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100的實(shí)時(shí)流動(dòng)可以被目測(cè)。
[0113]成像硬件優(yōu)選另外包括成像模塊56，成像模塊56包括成像器和優(yōu)化的照明器，能夠在載玻片的多個(gè)預(yù)定的位置捕捉高分辨率圖像和/或捕捉載玻片的整個(gè)圖像。成像模塊56優(yōu)選能夠用不同組的激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)工作，使得成像平臺(tái)50可以解析多種標(biāo)記物(例如，熒光標(biāo)記物、染色劑等)。照明器優(yōu)選能夠提供適當(dāng)?shù)恼彰骱陀糜跓晒夥直?、相差顯微術(shù)、暗視野顯微術(shù)、明視野顯微術(shù)，和/或任何其他合適的成像技術(shù)的波長(zhǎng)。例如，成像硬件可以包括能夠分辨熒光染料例如FAM、Cal Red、Texas Red、Cy5、Cy5.5，或任何其它合適的用于細(xì)胞分析的熒 光染料的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器。成像模塊56優(yōu)選包括成像器，成像器優(yōu)選光學(xué)地連接到顯微鏡，該顯微鏡放大細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100中要被成像的部分。成像器可以是5兆像素、10兆像素、20兆像素、50兆像素、100兆像素，或任何合適大小的成像器。成像器可以是(XD、CMOS成像器、行掃描儀，或任何其它合適的成像器。
[0114]成像硬件可以另外包括標(biāo)識(shí)符閱讀器，標(biāo)識(shí)符閱讀器用來(lái)讀取和識(shí)別成像設(shè)備標(biāo)識(shí)符。成像硬件可以包括條形碼閱讀器、RFID標(biāo)簽閱讀器、QR碼閱讀器、近場(chǎng)通訊設(shè)備，或任何其它合適的可以識(shí)別位于成像設(shè)備(例如，細(xì)胞捕獲系統(tǒng)100、顯微鏡載玻片等)上的唯一的標(biāo)識(shí)符的機(jī)構(gòu)?？蛇x地或另外，成像模塊56可以被用作標(biāo)識(shí)符閱讀器。在一個(gè)變化形式中，給定的物鏡被放置在唯一的標(biāo)識(shí)符上以獲得成像模塊56成像的正確的縱橫比。在另一個(gè)變化形式中，唯一的標(biāo)識(shí)符可以從多個(gè)圖像中拼接。然而，任何其它合適的獲得和識(shí)別唯一的標(biāo)識(shí)符的方法可以被使用。
[0115]成像硬件優(yōu)選通過(guò)運(yùn)行成像軟件的處理器來(lái)控制，其中處理器優(yōu)選控制平臺(tái)移動(dòng)、顯微鏡聚焦和圖像捕捉，且可以另外控制其它功能。成像硬件控制優(yōu)選基于通過(guò)圖像硬件采集的圖像，但可以可選地基于從感應(yīng)器或集成平臺(tái)30的其它部分接收到的信號(hào)。
[0116]本領(lǐng)域技術(shù)人員從前述詳細(xì)描述和從附圖和權(quán)利要求書(shū)將認(rèn)識(shí)，可以對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式做出修改和改變，而沒(méi)有偏離下面的權(quán)利要求書(shū)中界定的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種細(xì)胞捕獲系統(tǒng),包括: 界定在基底的寬面上的陣列，所述陣列包括: 多個(gè)平行的孔，每個(gè)孔包括: 室，其配置成容納單個(gè)細(xì)胞；以及 孔通道，其流體地連接到所述室； 入口通道，其流體地連接到所述孔的所述室； 出口通道，其流體地連接到所述孔的所述孔通道； 入口歧管，其界定在所述基底的所述寬面上，流體地連接到所述入口通道；以及 出口歧管，其界定在所述基底的所述寬面上，流體地連接到所述出口通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述孔、所述入口通道和所述出口通道每個(gè)包括在所述基底的單一的寬面上的凹處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述陣列的所述孔基本上是相同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)陣列；其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)入口歧管，其中每個(gè)入口通道獨(dú)立地流體地耦合到相應(yīng)的入口歧管，且其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)出口歧管，其中每個(gè)出口通道獨(dú)立地流體地耦合到相應(yīng)的出口歧管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)陣列；其中所述系統(tǒng)包括并聯(lián)地流體地連接所述多個(gè)陣列的所述入口通道的單個(gè)入口歧管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)出口歧管，其中每個(gè)出口通道獨(dú)立地流體地耦合到相應(yīng)的出口歧管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括并聯(lián)地流體地連接所述多個(gè)陣列的所述出口通道的單個(gè)出口歧管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述出口歧管包括并聯(lián)地流體地連接的多個(gè)出口子歧管，其中每個(gè)出口子歧管并聯(lián)地流體地連接所述出口通道的子集。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)陣列，每個(gè)陣列具有不同于其他陣列的孔通道寬度；其中所述多個(gè)陣列被串聯(lián)地流體地連接，其中具有最大孔通道寬度的所述陣列的所述入口通道被流體地連接到所述入口歧管，且具有最小孔通道寬度的所述陣列的所述出口通道被流體地連接到所述出口歧管；其中上游陣列的所述出口通道被流體地連接到鄰近的下游陣列的所述入口通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中每個(gè)孔包括具有不同室寬度的多個(gè)流體地連接的室，其中所述多個(gè)室通過(guò)減小寬度而被線性地布置，使得具有最大寬度的所述室最接近所述入口通道，且具有最小寬度的所述室被流體地連接到所述孔通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述陣列、所述入口歧管和所述出口歧管被共同地界定在頂層和所述基底的寬面之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述基底和所述頂層包括光學(xué)透明材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述基底還包括配置成將光反射到所述孔內(nèi)的反射體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括配置成穿過(guò)所述入口通道并取出孔的容納物的細(xì)胞除去工具。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的細(xì)胞捕獲系統(tǒng)，其中所述細(xì)胞除去工具包括套管、孔口和內(nèi)腔，所述套管在第一末端處界定密封的穿孔尖端，所述孔口穿過(guò)縱向套管壁，所述內(nèi)腔配置成流體地連接到在第二套管末端處的細(xì)胞收集容積。
16.—種細(xì)胞分選裝置,包括: 界定在基底寬面上的多個(gè)平行陣列，每個(gè)陣列包括: 多個(gè)平行的孔，每個(gè)孔包括: 室，其配置成容納單個(gè)細(xì)胞；以及 孔通道，其流體地連接到所述室； 入口通道，其流體地連接到所述孔的所述室； 出口通道，其流體地連接到所述孔的所述孔通道； 入口歧管，其界定在所述基底寬面上，所述入口歧管被流體地連接到所述入口通道； 入口，其通過(guò)基底厚度而被界定，所述入口被流體地連接到所述入口歧管； 出口歧管，其界定在所述基底寬面上，所述出口歧管被流體地連接到所述出口通道；以 及 出口，其通過(guò)基底厚度而被界定，所述出口被流體地連接到所述出口歧管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的細(xì)胞分選裝置，其中所述入口和所述出口垂直地通過(guò)所述基底厚度從第二基底寬面分別延伸到所述入口歧管和所述出口歧管，其中所述第二基底寬面與所述第一基底寬面平行并相對(duì)。
18.一種用于界定在頂層和基底的單個(gè)寬面之間的系統(tǒng)的細(xì)胞除去工具，所述系統(tǒng)包括陣列，所述陣列包括多個(gè)平行的孔，每個(gè)孔配置成容納單個(gè)細(xì)胞；所述陣列還包括流體地連接到所述孔的所述室的入口通道和流體地連接到所述孔的所述孔通道的出口通道；所述細(xì)胞除去工具包括: 空心針，其包括: 套管，其界定內(nèi)腔； 空心尖端，其流體地連接到所述內(nèi)腔，包括: 相對(duì)的第一壁和第二壁，其從所述套管延伸，配置成穿過(guò)所述頂層并配置成界定所述入口通道的部分中的流體地隔離的容積，其中所述流體地隔離的容積與單個(gè)孔流體連通，所述第一壁和所述第二壁每個(gè)包括在遠(yuǎn)離所述套管處逐漸變細(xì)成穿孔末端的凹形輪廓，所述穿孔末端配置成穿過(guò)所述頂層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的細(xì)胞除去工具，還包括平行于第一空心針的第二空心針，其中所述第二空心針與所述第一空心針之間的距離基本上等于所述室和所述孔通道的組合長(zhǎng)度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的細(xì)胞除去工具，其中所述第二空心針包括空心尖端，所述空心尖端包括相對(duì)的壁，所述相對(duì)的壁配置成穿過(guò)所述頂層并配置成界定所述出口通道的部分中的流體地隔離的容積，其中所述流體地隔離的容積與單個(gè)孔流體連通，所述第二空心針具有尖端，該尖端具有與所述第一空心針的所述尖端的輪廓相似的輪廓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的細(xì)胞除去工具，還包括流體地耦合到所述第二空心針的增壓機(jī)構(gòu)和流體地耦合到所述第一空心針的收集室，其中所述增壓機(jī)構(gòu)引導(dǎo)流體通過(guò)所述第二空心針進(jìn)入所述出口通道的所述流體地隔離的容積，且所述收集室收集從所述孔的所述室流入所述第 一空心針的顆粒。
【文檔編號(hào)】C04B30/00GK103998394SQ201280048442
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】卡利安·翰迪克, 普里亞達(dá)詩(shī)尼·戈戈伊, 克里斯多佛·西默, 薩阿德·塞佩赫里·亞夫旦尼 申請(qǐng)人:德諾弗科學(xué)公司