專利名稱:用來產(chǎn)生細胞涂片的自動化系統(tǒng)的制作方法
用來產(chǎn)生細胞涂片的自動化系統(tǒng)相關(guān)申請的交叉引用根據(jù)35 U. S. C. 119,本申請要求2010年5月7日提交的第61/332,618號美國申請的權(quán)益,其公開內(nèi)容在此通過引用并入。通過引用并入在本說明書中提到的所有出版物和專利申請在此通過引用并入,其程度如同每個單獨出版物或?qū)@暾埍幻鞔_且單獨地指明通過引用并入。發(fā)明背景·
血液及其正常狀態(tài)和患病狀態(tài)的研究追朔至古埃及時的放血,但是在1624年當(dāng)Anthony van Leeuwenhoek制造了能夠使血細胞成像的第一臺顯微鏡時,該領(lǐng)域真正獲得了發(fā)展。在1770年,William Hewson提供了白細胞(白血球)的首次描述,William Hewson因此被封為血液學(xué)之父。因此,血液學(xué)領(lǐng)域具有非常長的歷史,并且多年來作用良好的技術(shù)基本上保持不變,直至產(chǎn)生顯著需求而要求改變。一種這樣的技術(shù)是產(chǎn)生用于顯微鏡檢查的血液涂片。由于大部分載玻片由人工檢查的事實,診斷技術(shù)使用相對小量的細胞。因此,僅小部分涂片(在整個涂片長度的2_和4_之間)可利用于檢查的事實對于診斷而言不是明顯的阻礙。隨著自動化數(shù)字顯微鏡檢查(ADM)變得更廣泛地使用,詢問比人工檢查可能的更大量細胞的能力提高了診斷的準(zhǔn)確性。對于非常有效的ADM而言,有必要產(chǎn)生待檢查細胞的單層。該單層必須具有足夠高的目標(biāo)物填充,使得ADM是成本和時間上有效的,但是必須不引起目標(biāo)物被如此緊密地填充而使其簇集或彼此重疊。產(chǎn)生簡單的血液涂片的手工過程包括以下。將一滴血液放置在顯微鏡載玻片(“基底(substrate)”)上,并使用第二顯微鏡載玻片產(chǎn)生彎液面,然后沿著第一顯微鏡載玻片的長度移動(牽引)彎液面。細胞散布于第一載玻片上。該過程是快速的,并且已經(jīng)注意至IJ,該過程為手工檢查提供了足夠多的細胞以產(chǎn)生診斷。一些系統(tǒng)將該過程自動化來產(chǎn)生機器生成的涂片(例如,Sysmex、Beckman Coulter)。然而,這些方法不產(chǎn)生進行自動化數(shù)字顯微鏡檢查所需的一致高品質(zhì)的高填充細胞單層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了胎兒細胞和腫瘤細胞在血液中循環(huán)。這開啟了進行簡單的血液測試來檢測胎兒遺傳狀態(tài)和疾病狀態(tài)的可能性。然而,循環(huán)的細胞數(shù)目與非胎兒細胞或非腫瘤發(fā)生細胞相比非常低。需要改良的方法來從血液鑒定稀少的胎兒細胞和腫瘤細胞。一種方法是富集血液樣品中感興趣的細胞,并且使用特異性DNA或細胞來標(biāo)記或鑒定感興趣的細胞,或者使用例如原位雜交或免疫組織化學(xué)來分析RNA或蛋白。該感興趣的細胞則必須與其他細胞分離并單獨地分析。在本文中和在2011年3月11日提交的美國專利申請13/046,543中描述了使用自動化細胞涂片系統(tǒng)、方法和設(shè)備分離所述細胞的一種這樣的方法,該美國專利申請的公開內(nèi)容整體并入。發(fā)明概述本發(fā)明一個方面提供一種在表面上產(chǎn)生細胞層的方法。在一些實施方案中,所述方法包括以下步驟使用接合力使涂片工具(smear tool)抵著所述表面接合;使所述涂片工具的一部分彎曲以改變所述涂片工具相對于所述表面的定向;使所述涂片工具沿所述表面移動穿過包含懸浮在液體中的細胞的樣品;以及使所述樣品附著于所述表面,以由此產(chǎn)生細胞層。在一些實施方案中,涂片工具具有前邊緣,且所述接合步驟包括改變前邊緣與表面之間的相對角度和/或在移動步驟期間改變前邊緣與表面之間的距離的步驟。在一些實施方案中,在移動步驟之前,所述樣品被以樣品模式(sample pattern)分配到表面上,所述樣品模式在第一方向上 比在垂直于第一方向的方向上延伸至少三倍遠。這樣的樣品模式的實例包括兩個分開的樣品部分和連續(xù)形狀。一些實施方案包括監(jiān)測樣品的參數(shù)的可選步驟,例如通過測量穿過樣品或細胞層的至少一部分的透光率。在這樣的實施方案中,移動步驟可以包括基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來控制涂片工具的移動的步驟。在一些實施方案中,在移動步驟之前,所述方法包括將樣品分配到表面上并在此后混合樣品的至少一部分的步驟。所述方法還可以包括在所述移動步驟之前混合樣品的至少一部分的步驟。涂片工具可以在混合步驟之前與樣品接合,例如通過例如使涂片工具在第一方向上沿表面移動以使涂片工具與樣品接合,其中所述混合步驟包括在涂片工具與樣品接合之后使涂片工具在不同于所述第一方向的方向上移動。混合的實例包括使涂片工具(例如以約IHz至約IOOHz之間的頻率)振蕩;使涂片工具在至少兩個方向上相對于表面移動;以及改變涂片工具與表面之間的距離。一些實施方案包括在移動步驟期間混合樣品的至少一部分的步驟。再次,這種混合的實例包括使涂片工具(例如以約IHz至約IOOHz之間的頻率)振蕩;使涂片工具在至少兩個方向上相對于表面移動;以及改變涂片工具與表面之間的距離。在一些實施方案中,移動步驟包括改變涂片工具與表面之間的相對速度的步驟。所述方法還可以包括在附著步驟之后使單層的干燥加速的步驟。涂片可以具有各種形狀和尺寸。在一些實施方案中,附著步驟包括將樣品附著在至少約50mm長的涂片中。涂片可以具有至少IOOOmm2或至少16,OOOmm2的面積。在一些實施方案中,涂片在大部分涂片上具有不超過單層的細胞和可選地涂片具有等于或大于80%的細胞密度。在其中樣品是血液樣品的實施方案中,所述方法還可以在移動步驟之前包括以下步驟測定選自由血細胞比容、白血球計數(shù)、血小板計數(shù)、樣品貯存容器氧水平和樣品貯存容器填充百分比組成的組的所述樣品的參數(shù);以及基于所測定的參數(shù)來調(diào)節(jié)涂片工具的移動。本發(fā)明的另一方面提供了在表面上產(chǎn)生細胞層的方法,該方法包括以下步驟將包含懸浮在液體中的細胞的樣品分配在所述表面上;使所述涂片工具沿所述表面移動穿過所述樣品;混合所述樣品的至少一部分;以及使所述樣品附著于所述表面,以由此產(chǎn)生細胞層。在一些實施方案中,涂片工具具有前邊緣,并且接合步驟包括改變前邊緣和表面之間的相對角度和/或在移動步驟期間改變前邊緣與表面之間的距離的步驟。在一些實施方案中,分配步驟包括將樣品以樣品模式分配到表面上的步驟,所述樣品模式在第一方向上比在垂直于第一方向的方向上延伸至少三倍遠。這樣的樣品模式的實例包括兩個分開的樣品部分和連續(xù)形狀。一些實施方案包括監(jiān)測樣品的參數(shù)的可選步驟,例如通過測量穿過樣品或細胞層的至少一部分的透光率。在這樣的實施方案中,移動步驟可以包括基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來控制涂片工具的移動的步驟。在一些實施方案中,涂片工具可以在混合步驟之前與樣品接合,例如通過例如使涂片工具在第一方向上沿表面移動以使涂片工具與樣品接合,其中所述混合步驟包括在涂片工具與樣品接合之后使涂片工具在不同于所述第一方向的方向移動的步驟?;旌系膶嵗ㄊ雇科ぞ?例如以約IHz至約IOOHz之間的頻率)振蕩;使涂片工具在至少兩個方向上相對于表面移動;以及改變涂片工具與表面之間的距離。一些實施方案包括在移動步驟期間混合樣品的至少一部分的步驟。再次,這種混合的實例包括使涂片工具(例如以約IHz至約IOOHz之間的頻率)振蕩;使涂片工具在至少兩個方向相對于表面移動;以及改變涂片工具與表面之間的距離。在一些實施方案中,移動步驟包括改變涂片工具與表面之間的相對速度的步驟。所述方法還可以包括在附著步驟之后使單層的干燥加速的步驟。涂片可以具有各種形狀和尺寸。在一些實施方案中,附著步驟包括將樣品附著在·至少約50mm長的涂片中的步驟。涂片可以具有至少IOOOmm2或至少16,OOOmm2的面積。在一些實施方案中,涂片在大部分涂片上具有不超過單層的細胞和可選地涂片具有等于或大于80%的細胞密度。在其中樣品是血液樣品的實施方案中,所述方法還可以在移動步驟之前包括以下步驟測定選自由血細胞比容、白血球計數(shù)、血小板計數(shù)、樣品貯存容器氧水平和樣品貯存容器填充百分比組成的組的所述樣品的參數(shù);以及基于所測定的參數(shù)來調(diào)節(jié)涂片工具的移動。本發(fā)明的又一方面提供了一種用于由包含懸浮在液體中的細胞的樣品在表面上產(chǎn)生細胞層的設(shè)備,其中該設(shè)備具有表面;涂片刀片(smearblade);以及刀片運動機構(gòu),其包括馬達、涂片刀片聯(lián)動裝置(smear bladelinkage)和控制器,所述控制器被配置為使所述涂片刀片相對于所述表面沿X軸和沿垂直于所述X軸的Y軸移動以使細胞以層的方式附著在所述表面上?!嵤┓桨高€具有適合于將所述樣品以樣品模式分配到所述表面上的樣品分配器,所述樣品模式在所述X方向上比在所述Y方向上延伸至少三倍遠。這樣的樣品模式的實例包括兩個分開的樣品部分和連續(xù)形狀。一些實施方案還包括適合于監(jiān)測所述樣品的參數(shù)的樣品監(jiān)測器,例如被配置為監(jiān)測穿過所述樣品的至少一部分(例如,表面上的細胞層)的透光率的透光率監(jiān)測器。在一些實施方案中,監(jiān)測器被配置為將所監(jiān)測的參數(shù)傳遞到所述控制器,并且所述控制器還被配置為基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來控制所述涂片刀片的移動。在一些實施方案中,刀片運動機構(gòu)適合于用所述涂片刀片將力施加到所述表面。涂片刀片可以適合于在其將力施加到所述表面時彎曲。在一些實施方案中,涂片刀片具有前邊緣,并且所述刀片運動機構(gòu)還適合于允許所述前邊緣在所述涂片刀片將力施加到所述表面時改變相對于所述表面的角度。可選擇地或另外,所述聯(lián)動裝置適合于在所述涂片刀片將力施加到所述表面時彎曲。在一些實施方案中,涂片刀片具有帶有非線性部分的前邊緣,該非線性部分例如槽口、粗糙表面和/或曲線。涂片刀片的至少一部分可以不如所述表面親水。
在一些實施方案中,刀片運動機構(gòu)適合于在所述涂片刀片相對于所述表面移動時混合所述樣品的至少一部分。刀片運動機構(gòu)還可以適合于在所述涂片刀片在X方向或Y方向上移動時使所述涂片刀片朝向或遠離所述表面移動。
在一些實施方案中,該設(shè)備包括樣品干燥器,例如適合于使熱氣在所述樣品上移動的機構(gòu)。本發(fā)明的再一方面提供了一種由包含懸浮在液體中的細胞的樣品在表面上產(chǎn)生細胞層的設(shè)備,其中該設(shè)備包括表面;涂片刀片;以及刀片運動機構(gòu),其包括馬達、涂片刀片聯(lián)動裝置和控制器,所述控制器被配置為利用接合力使所述涂片刀片抵著所述表面接合并使所述涂片刀片相對于所述表面移動以使細胞以層的方式附著在所述表面上,所述涂片刀片和所述聯(lián)動裝置中的至少一個適合于彎曲以改變所述涂片刀片相對于所述表面的定向。—些實施方案還具有適合于將所述樣品以樣品模式分配到所述表面上的樣品分配器,所述樣品模式在所述X方向上比在所述Y方向上延伸至少三倍遠。這樣的樣品模式的實例包括兩個分開的樣品部分和連續(xù)形狀。一些實施方案還包括適合于監(jiān)測所述樣品的參數(shù)的樣品監(jiān)測器,例如被配置為監(jiān)測穿過所述樣品的至少一部分(例如,表面上的細胞層)的透光率的透光率監(jiān)測器。在一些實施方案中,監(jiān)測器被配置為將所監(jiān)測的參數(shù)傳遞到所述控制器,并且所述控制器還被配置為基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來控制所述涂片刀片的移動。在一些實施方案中,涂片刀片具有帶有非線性部分的前邊緣,該非線性部分例如槽口、粗糙表面和/或曲線。所述涂片刀片的至少一部分可以不如所述表面親水。在一些實施方案中,刀片運動機構(gòu)適合于在所述涂片刀片相對于所述表面移動時混合所述樣品的至少一部分。刀片運動機構(gòu)還可以適合于在所述涂片刀片在X方向或Y方向上移動時使所述涂片刀片朝向或遠離所述表面移動。在一些實施方案中,該設(shè)備包括樣品干燥器,例如適合于使熱氣在所述樣品上移動的機構(gòu)。本發(fā)明的另一方面提供了一種鑒定胎兒細胞的方法,該方法包括以下步驟提供母體血液樣品;以及使用識別來自于可印跡轉(zhuǎn)錄RNA類的RNA的至少一個探針進行原位雜交。在一些實施方案中,進行原位雜交包括步驟使用識別選自由AIR,IGF2r基因的反義RNA ;MESTIT1, MEST 的反義 RNA ;C0PG2IT1, C0PG2 的反義 RNA ;IGF2AS, IGF2 的反義 RNA ;KCNQIOTI,KCNQl 的反義 RNA ;WT1AS,WT1 的反義 RNA ;MKRN3 的反義 RNA ;UBE3A 的反義 RNA ;以及GNAS,SANG的反義RNA組成的組的反義非微小RNA的至少一個探針,并且陽性信號指示胎兒細胞的存在。在一些實施方案中,進行原位雜交程序包括使用識別H9的探針的步驟,并且陽性信號指示胎兒細胞的存在。本發(fā)明的再一方面提供了一種鑒定雌性胎兒細胞的方法,該方法包括以下步驟提供母體血液樣品;以及使用TSIX探針和XIST探針在所述樣品上進行原位雜交程序以產(chǎn)生信號,其中使用TSIX探針和XIST探針的陽性信號指示胎兒細胞物質(zhì)的存在。附圖簡述本發(fā)明的新穎性特征在所附權(quán)利要求書中詳細地提出。通過參考提出利用了本發(fā)明的原理的示例性實施方案的以下詳細描述及其附圖,將獲得對本發(fā)明的特征和優(yōu)點的更好理解,在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的實施方案的用于產(chǎn)生細胞的層(例如單層)的自動化系統(tǒng)的部分的示意圖。圖2A-2D顯示了細胞涂片工具在接觸細胞樣品以促進混合之后的初始移動的實例。圖3A-3D顯示了細胞涂片工具在產(chǎn)生細胞層時移動的實例。圖4A-4H顯示了用于與圖I的自動化系統(tǒng)一起使用的涂片工具的各種構(gòu)型。圖5A顯示了被涂片以產(chǎn)生細胞層的細胞樣品的示意圖。圖5B顯示了像圖5A中示出的細胞樣品一樣的細胞樣品使用直的涂片刀片的計算流體動力學(xué)分析?!?br>
圖6顯示了使用根據(jù)本公開內(nèi)容的一個方面的帶有三個槽口的涂片刀片的類似于圖5中的分析的計算流體動力學(xué)分析。圖7顯示了具有柔性聯(lián)動裝置的涂片刀片。圖8A顯示了具有分開的脊?fàn)畈?spine)、彎曲部和前邊緣的涂片刀片的側(cè)視圖。圖8B顯示了相同的涂片刀片的正視圖。圖9A顯示了具有脊?fàn)畈康娜嵝酝科镀膫?cè)視圖。圖9B顯示了與在圖9A中顯示的涂片刀片相同的涂片刀片的正視圖。圖IOA顯示了具有配合脊?fàn)畈?、彎曲部和前邊緣的涂片刀片是如何能夠彎曲的。圖IOB顯示了與在圖IOA中顯示的刀片相同的刀片的正視圖。圖IOC顯示了在穿過彎曲部和前邊緣的層的橫截面中與在圖IOA和IOB中顯示的涂片刀片相同的涂片刀片是如何能夠通過圍繞中心軸扭轉(zhuǎn)而彎曲的。
圖11顯示了當(dāng)施加力時彎曲以接觸細胞樣品和基底的像圖10A-C中示出的柔性涂片刀片一樣的柔性涂片刀片。圖12顯示了柔性涂片刀片和基底的正視圖。圖13顯示了附接到涂片頭的柔性涂片刀片的側(cè)視圖。涂片頭將移動,能夠與涂片刀片以不同的方向和構(gòu)型相對于基底移動?;啄軌蛄硗獾鼗蚩蛇x擇地相對于涂片頭和涂片刀片移動。圖14顯不了應(yīng)用于基底的細胞樣品。圖15顯不了準(zhǔn)備接觸像在圖14中不出的細胞樣品和基底一樣的細胞樣品和基底的柔性涂片刀片。圖16顯示了由根據(jù)本公開內(nèi)容的一個方面的細胞涂片工具產(chǎn)生的細胞涂片。圖17和圖18顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面可以產(chǎn)生的流體涂片模式。圖19是根據(jù)本發(fā)明的一個方面產(chǎn)生的血細胞層的不意性表不。圖20是在用于稀少細胞的富集程序之后使用彎曲刀片產(chǎn)生的紅血球和白血球?qū)拥氖疽庑员硎?。圖21是在用于稀少細胞的富集程序之后使用彎曲刀片產(chǎn)生的紅血球和白血球?qū)拥氖疽庑员硎?,其類似于圖20中使用的程序,但是具有不同的涂片頭角度。圖22、圖23和圖24是根據(jù)本發(fā)明的實施方案制作的血液涂片的照片。圖25A和25B顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的樣品沉積模式。
發(fā)明詳述本發(fā)明的方面包括在產(chǎn)生和分析血液涂片中的改進。如上所述,雖然現(xiàn)有的自動化血液涂片工具的精確性可能對于隔離和鑒定血液樣品中大量存在的血液組分而言已經(jīng)足夠,但是在循環(huán)母體血液的樣品中胎兒細胞比總細胞的百分比小。在涂片中的血液樣品細胞的分離和分布方面的更高精確性將提高自動化或手工鑒定樣品中的少量胎兒細胞的機會。例如,細胞層(其理想的是單層)穿過整個涂片的均勻性是合意的,特別是當(dāng)感興趣的細胞稀少時。太厚(例如,比單層厚)的涂片區(qū)域?qū)⒕哂兄丿B的細胞,這可能遮掩感興趣的細胞。太密集的涂片區(qū)域可能使個體細胞難以區(qū)分。太稀疏的涂片區(qū)域,即其中個體細胞之間的距離太大的區(qū)域,將使檢查和鑒定過程復(fù)雜。因此,本發(fā)明的一個方面提供了用于改進血液樣品沉積成合適密度的均勻?qū)踊騿螌拥姆椒ê脱b置??梢酝ㄟ^增加樣品大小來增加在樣品中找到足夠數(shù)量的稀少細胞的可能性。然而,樣品越大,將樣品涂片成均勻?qū)踊騿螌拥睦щy就越大。因此,本發(fā)明的另一方面是自動·化裝置,其能夠用可以是50或更多毫米長(20mmx50mm= IOOOmm2)的可用面積產(chǎn)生細胞層。這是比使用目前的手工或自動化涂片技術(shù)(手工是2mmX20mm = 40mm2)所產(chǎn)生的面積大一個數(shù)量級的面積。在一些情況下,甚至產(chǎn)生更大面積的涂片(125mmxl25mm = 15,625mm2)。此外,使血液相對于表面移動以形成涂片的動作引起流動模式的出現(xiàn),流動模式作用為使細胞群既平行于又垂直于涂片的主方向移動。不同的細胞類型被這些引起的流動模式不同地影響。流動模式在不同的細胞類型上的這種差異化作用表現(xiàn)為細胞類型平行于和垂直于涂片主方向的非均勻分布。例如,已經(jīng)注意到,白血球傾向于在涂片邊緣附近具有比涂片中心附近更高密度的分布。計算機流體動力學(xué)(CFD)分析顯示,在涂片期間引起朝著涂片工具的端部(涂片的外邊緣)的流動。因此,本發(fā)明的又一方面在樣品內(nèi)抵消了不利的流動模式并產(chǎn)生積極的流動模式,以使細胞更均勻地混合并分布在整個樣品及由此整個涂片中。形成細胞層的過程可以具有以下步驟處理細胞樣品;將細胞樣品放置在基底上;使所述細胞樣品與涂片刀片接觸;在所述細胞樣品邊緣、涂片工具和所述基底之間產(chǎn)生彎液面;使所述涂片刀片相對于所述基底移動以產(chǎn)生涂片;以及干燥細胞涂片。在一個實施方案中,本發(fā)明描述了其中基底和涂片刀片之間的相對運動在多于單一軸上進行的過程。假設(shè)X是待制作的涂片的方向并且Y處于單層的平面中且垂直于涂片的主方向,則可能使涂片刀片沿Χ、γ和/或Z方向相對于基底移動。基底可以沿Χ、Υ和/或Z方向相對于涂片刀片移動??梢允褂镁哂羞\動控制器、軟件和促動器的合適的運動系統(tǒng)來控制基底的移動。圖I顯示了用來從被放置在基底上的細胞樣品產(chǎn)生細胞層的涂片系統(tǒng)。涂片刀片2可以被馬達和促動器10經(jīng)由包括涂片頭4和軸8的聯(lián)動裝置來移動。在圖I中示出的構(gòu)型中,刀片2當(dāng)前與基底脫離接合。涂片刀片2可以圍繞軸8旋轉(zhuǎn)到一定程度,以接合通過分配器沉積在基座(base)7上的基底3上的細胞樣品。(在該視圖中未顯示分配器和細胞樣品)。可以通過控制器11和相關(guān)軟件來控制涂片刀片2和軸8相對于基底3的移動。可選擇地,基底3或基座7可以相對于涂片刀片2如箭頭6所示地移動。隨著涂片刀片接合基底上的細胞樣品或血滴,樣品變平坦并散布,并且在樣品的空氣界面處的彎液面從基底延伸至涂片刀片。隨著涂片刀片移動穿過基底,樣品中的液體的表面張力引起樣品追隨刀片,并且樣品中液體與細胞之間的摩擦引起樣品的一部分附著于基底。例如,圖11顯示了具有在基底332上的涂片刀片334的涂片設(shè)備330,其中細胞樣品342在開始細胞涂片之前被施加至基底332。在細胞樣品342的空氣界面處的彎液面344從涂片刀片334延伸至基底332。圖5A是顯示將樣品沉積到涂片166上的涂片刀片164(暫時地升離基底162)的另一實例。樣品的尚未涂片的部分163具有在基底162和涂片刀片164之間延伸的彎液面165。涂片刀片穿過基底的均勻移動可以促進一致的涂片厚度和細胞沉積。此外,涂片刀片的前邊緣和基底的表面之間的精確對齊也將促進均勻的沉積。因此,本發(fā)明的一個方面提供了涂片刀片與其運動機構(gòu)之間的柔性連接,以確保刀片相對于基底的適當(dāng)定向以減少刀片穿過基底移動期間的顫動。 涂片刀片可以被配置為基本上沿著刀片基底的前邊緣之間的整個距離產(chǎn)生接觸線。所述接觸線可以在微滴獲取的持續(xù)期和隨后的涂片過程期間維持。基底和涂片刀片之間的接觸可以維持,而不引起基底和刀片之間的振動或顫動。為涂片刀片增加柔性部分允許這種無顫動接觸得以維持,而不必為基底支架或涂片刀片支架增加主動控制系統(tǒng)或昂貴的機械部件。彎曲部允許在涂片設(shè)備中利用低精度機構(gòu),這可以保持低成本。在另一個實施方案中,可以利用獨特的彎曲部設(shè)計以使涂片刀片相對于基底適當(dāng)?shù)囟ㄏ?即,改變其相對于基底的角度),并在移動穿過基底期間維持涂片刀片與基底之間的具體接觸力。柔性特征涂片刀片可以包括脊?fàn)畈?、彎曲部和刀片。彎曲部可以是在剛性脊?fàn)畈亢蛣傂酝科镀g的柔性材料的一部分。 在另Iv實施方案中,刀片可以并入彎曲部材料中,并且在該構(gòu)型中,涂片刀片將只有兩個部件脊?fàn)畈亢蛷澢?刀片組合。在一個實施方案中,涂片刀片具有不同于彎曲部的刀片。彎曲部牢固地附加于脊?fàn)畈亢偷镀瑑烧摺J箯澢空矍赃m應(yīng)高度變化所需的力的量通過調(diào)節(jié)彎曲部的材料、材料(網(wǎng)狀物)厚度、材料(網(wǎng)狀物)長度、材料(網(wǎng)狀物)寬度和/或彎曲部中的網(wǎng)狀物的數(shù)目來控制。彎曲部的機械性質(zhì)可以通過以下方面來控制1).彎曲部臂的長度,2).彎曲部臂的厚度,3).彎曲部臂的寬度以及4).材料的楊氏模量。在一個實例中,彎曲部臂的長度是15mm,彎曲部臂的寬度是5mm,彎曲部臂的厚度是O. 5mm并且彎曲部材料是片狀苯乙烯。穿過彎曲部的開口提高了彎曲部適應(yīng)基底表面與刀片的濕邊緣之間的相對扭轉(zhuǎn)的能力。在一些實施方案中,柔性材料可以包括孔。在另一個實施方案中,涂片刀片可以具有并入彎曲部中的刀片。在一些實施方案中,柔性材料可以包括孔。彎曲部設(shè)計允許僅利用基底與涂片刀片之間的相對Z運動來調(diào)節(jié)基底與涂片刀片之間的相對角度。彎曲部的性質(zhì)可以通過選擇材料、厚度、開口的存在或不存在以及任何開口的長度和寬度來控制。彎曲部可以由提供必需強度和柔性的任何材料制成。彎曲部可以由低成本片狀塑料,例如聚苯乙烯、PETG或HDPE制成。圖7顯示了準(zhǔn)備放置在基底220上的具有在脊?fàn)畈?24和涂片刀片226之間的彎曲部221的涂片刀片。彎曲部可以具有開口或孔228。開口 228可以使刀片更加柔性、更輕或生產(chǎn)更不昂貴。
圖8A和8B顯示了刀片230的側(cè)視圖和正視圖,刀片230具有涂片刀片232和由彎曲部234制成的柔性聯(lián)動裝置、以及剛性脊?fàn)畈?38。脊?fàn)畈?38可以將涂片刀片連接至涂片設(shè)備的涂片頭或其他運動機構(gòu),涂片設(shè)備例如在圖I中示出的涂片設(shè)備。彎曲部可以具有促進其柔性的特征。例如,如圖8B所示,彎曲部230具有可選的開口 248、具有限定寬度的邊緣寬度246以及開口或孔高度252。作為另一個實例,開口可以被網(wǎng)狀物替代。圖9A和9B顯示了其中柔性聯(lián)動裝置被 構(gòu)建到涂片刀片中的實施方案的側(cè)視圖和正視圖。在圖9A和9B中,刀片260由柔性材料制成??蛇x的開口 278提供額外的柔性。脊?fàn)畈?68可以將涂片刀片連接至涂片設(shè)備的涂片頭或其他運動機構(gòu),涂片設(shè)備例如在圖I中示出的涂片設(shè)備和在圖15中部分地示出的涂片設(shè)備。涂片刀片可以在兩個方向上彎曲。彎曲允許刀片通過應(yīng)用適度的力與基底來保持接觸,而不需要刀片與基底之間的完美對齊。這降低了對齊刀片和基底所需的精確度,這可以提高品質(zhì)并降低生產(chǎn)成本。在圖10A-C中顯示了可以通過彎曲部設(shè)計而提供的自由度(允許彎曲)的實例。圖10AU0B和IOC顯示了穿過具有脊?fàn)畈?06和彎曲部304的刀片300的側(cè)面、正面和橫截面。彎曲部304具有孔或開口 314。彎曲部304可以沿如圖IOA所示的其長軸(308)并圍繞如圖IOC所示的其中心(324、326)彎曲。扭轉(zhuǎn)可以只穿過彎曲部,或者可以穿過彎曲部和刀片。刀片和彎曲部材料可以被選擇為足夠地有柔性以彎折并扭轉(zhuǎn)但足夠地有強度以將細胞樣品涂片在基底上。圖11顯示了在使用中以在基底332上產(chǎn)生細胞層的圖10A-C的涂片刀片和柔性聯(lián)動裝置的實施方案。包括脊?fàn)畈?06的刀片運動機構(gòu)引起涂片刀片302的前邊緣340將向下力施加在基底332上,從而引起彎曲部304彎曲。當(dāng)施加力時,邊緣340和基底332之間的不對齊也將引起涂片刀片302扭轉(zhuǎn),以由此使邊緣340與基底332對齊。當(dāng)?shù)镀苿哟┻^基底時,在圖11中顯示的彎折也使得邊緣340能夠穩(wěn)定地接觸基底332??梢酝ㄟ^在涂片過程之前和/或涂片過程期間混合樣品來改善涂片中的細胞分布。例如,在涂片刀片接合樣品之后,可以通過涂片刀片使樣品(例如,以從約IHz至約IOOHz的頻率)震蕩來混合細胞樣品。圖2A-2D顯示了當(dāng)涂片刀片首次接觸細胞樣品時其可以做出的移動。圖2A顯示了在被放置在基底上之后看似液滴的細胞樣品22。涂片刀片的濕或前邊緣被放置在基底20上的位置24處,其中涂片刀片朝著液滴向下地成角度以接觸液滴并使其變平。涂片刀片可以沿X軸26移動短的距離,X軸26在與涂片將在涂片操作期間移動以制備用于涂片的液滴的方向相反的方向上。應(yīng)注意,與涂片長度的距離相比,涂片刀片移動的距離非常短。涂片刀片在停止位置(stop) 28處停止。在涂片開始之前,沿X和Y兩個方向移動涂片刀片可以使細胞懸液混合以促進均勻的細胞群分布并改善彎液面高度的一致性。圖2B顯示了在被放置在如圖2A所示的基底20上之后看似液滴的細胞樣品22。涂片刀片的濕或前邊緣將被放置在基底上的位置24處,且涂片刀片朝著液滴向下地成角度以接觸液滴并使其變平。涂片刀片可以鋸齒形模式30、32(即,沿著X和Y兩個方向)移動以使細胞樣品的內(nèi)容物混合。圖2C顯示刀片在復(fù)雜的來回運動34/36/38/40/42/44/46( S卩,僅沿著X方向)中的移動,以使細胞內(nèi)容物混合。圖2D描繪了刀片以圓形模式50/52/54的移動。刀片可以移動短距離,并且重復(fù)圓形模式。這些模式可以被單獨地應(yīng)用于細胞樣品,或者模式可被組合以準(zhǔn)備用于涂片的液滴。刀片或基地移動的速度可以改變。在另一個實施方案中,沿著Z方向(垂直于將成為涂片平面的平面)移動涂片刀片允許系統(tǒng)改變涂片刀片的角度,或者允許通過提升涂片刀片或者通過改變其角度而在基底和刀片之間產(chǎn)生規(guī)定的間隙或力。在涂片刀片上的Θ控制允許系統(tǒng)調(diào)節(jié)基底和涂片刀片之間的相對角度。該角度可以在用于涂片的液體制備期間改變。本發(fā)明的又一方面是樣品分配模式,其提供更均勻細胞層的形成,特別是用于較大的細胞樣品。在一個實施方案中,細胞樣品以在第一方向上比在垂直于第一方向的方向上更遠地延伸的樣品模式分配在表面上。在一個實例中,細胞樣品模式可以在第一方向上比在垂直方向上延伸至少三倍遠。細胞樣品可以兩個或更多分開的部分分配在表面上。該兩個或更多部分可以沿著相對于Y方向的一條或多條線分配。細胞樣品可以連續(xù)形狀分配,例如以一條或多條線。細胞分配模式的實例在圖25A和25B中顯示。在圖25A中,樣品602已經(jīng)被以兩微滴的形式沉積在基底600上,給兩微滴在垂直于涂片刀片移動的X方向的方向上比在X方向上延伸更多。在圖25B中,樣品已經(jīng)被以連續(xù)形狀602分配,連續(xù)形狀 602在垂直于涂片刀片移動的X方向的方向上比在X方向上延伸更多。樣品在涂片之前穿過基底的分布幫助提供更均勻的細胞層。在一些實施方案中,可以監(jiān)測任何樣品參數(shù)。傳感器或監(jiān)測器9在圖I中示意性地顯示??梢詼y量穿過細胞樣品的至少一部分的透光率以確定例如細胞厚度。在另一個實施方案中,來自于傳感器的閉環(huán)反饋可用來控制涂片工具的操作以進行系統(tǒng)的任何部分的調(diào)節(jié),包括但不限于速度、刀片/基底方向(XYZ矢量組合)、基底/刀片相對角度、基底/刀片力和/或基底刀片間隙。閉環(huán)反饋可用來監(jiān)測透光率或高度一致性。因此,傳感器9被示意性地顯示為連接到控制器11以提供該反饋控制。涂片刀片的速度可以被控制或改變。假設(shè),X是涂片的主軸(長軸),可能改變基底與刀片之間在X方向上的相對速度,以控制粒子應(yīng)用的密度。較快的速度使粒子以較高的密度沉積。較慢的速度使粒子以較低的填充密度沉積。涂片期間涂片刀片相對于基底的在X方向上的速度允許系統(tǒng)改變細胞層的密度和品質(zhì)。在一些實施方案中提供了 80%或更多的單層密度。細胞層的密度可以在涂片期間監(jiān)測,并且速度可以基于測量的密度來調(diào)節(jié),以使沿涂片的主要(X)方向的細胞分布的一致性達到最優(yōu)。涂片刀片相對于基底移動或者基底相對于涂片刀片移動的方向可以被控制或改變。在挑取細胞樣品液滴和產(chǎn)生初始彎液面之后,進行涂片。如圖3A所示,涂片刀片可以沿直線72從初始刀片位置70移動至端部刀片位置74。沿X和Y兩個方向移動涂片刀片使細胞懸液混合并引起細胞懸液中的流動模式,該流動模式用來將細胞維持在懸液中,提供了對細胞沉積到基底上的時間和位置的更多控制。圖3B顯示了從初始刀片位置70到端部刀片位置74的鋸齒形涂片刀片模式76/78。圖3C顯示了與Y軸運動82/84和88/90組合的鋸齒形涂片刀片模式80/86。圖3D描繪了在涂片刀片沿X軸移動時大致圓形92/94/96和重復(fù)98/100的涂片刀片移動??蛇x擇地,基底可以利用相對于涂片刀片的相同運動。沿Z方向(垂直于涂片平面)移動刀片或基底允許系統(tǒng)改變涂片刀片的角度或產(chǎn)生并維持基底和刀片之間的規(guī)定間隙或力。在涂片刀片上的Θ控制允許系統(tǒng)調(diào)節(jié)基底和涂片刀片之間的相對角度。該角度可以在進行涂片時改變,以控制沉積在基底上的細胞的品質(zhì)和密度。
對于所有運動參數(shù)而言,細胞層密度可以在涂片期間監(jiān)測,并且可以在運行中對速度、涂片方向(XYZ矢量組合)、基底/刀片相對角度、基底/刀片力和/或基底刀片間隙做出調(diào)節(jié)??梢詰?yīng)用用于產(chǎn)生彎液面的上述運動中的任何來改善涂片的品質(zhì)??梢詸z查或監(jiān)測任何參數(shù)以改善彎液面或涂片的品質(zhì),該任何參數(shù)包括但不限于血細胞比容、白血球計數(shù)、血小板計數(shù)、樣品貯存容器氧水平和樣品貯存容器填充百分比。在進行涂片時應(yīng)用細胞密度調(diào)節(jié)使涂片的一致性和均勻性達到最優(yōu)。在各個實施方案中,用于涂片刀片的濕或前邊緣的新穎的邊緣設(shè)計、具有特定品質(zhì)的材料的使用和/或特別地設(shè)計的刀片形狀可以改善涂片的品質(zhì)。新穎的的涂片刀片構(gòu)型和幾何形狀可用來改善細胞群分布的均勻性。以下參數(shù)提供了這些實施方案的實例。涂片刀片的濕邊緣的槽口用來破壞和限制涂片期間在彎液面中引起的流動相關(guān)的尺寸、速度和牽引力。槽口(齒孔)可以部分地或全部地穿過涂片刀片制成。圖4A(俯視圖)和圖4B(正視圖)顯示了涂片刀片120、122。圖4B顯示了穿過涂片刀片122的濕或前邊緣的槽口 126和凸起(tab) 124?!ね科镀梢跃哂懈纳萍毎麑悠焚|(zhì)的任何獨特的幾何形狀??梢允褂靡鹋c向外(朝著涂片邊緣)流動相反和相同等級的流動的刀片形狀,以改善涂片中細胞分布的均勻性。實例是被設(shè)計為引起以一致且均勻的方式分布細胞的流動的楔形和曲線。圖4C(俯視圖)和圖4D(正視圖)顯示了楔形涂片刀片128、130。圖4D顯示了彎折132。來自于任何實施方案的品質(zhì)的任何可以與任何其他實施方案組合。圖4D顯示了穿過涂片刀片130的濕或前刀片邊緣的槽口 136和凸起134。圖4E(俯視圖)和圖4F(正視圖)顯示了具有槽口 144的彎曲刀片140、142。在刀片接觸彎液面(前邊緣)的點處的涂片刀片上的粗糙化表面用來破壞涂片期間在彎液面中引起的流動模式。破壞這些引起的流動可以改善涂片中的細胞分布的均勻性。圖4G(俯視圖)和4H(正視圖)顯示了刀片146、148。圖4H顯示了具有脊?fàn)畈?52和帶有粗糙化表面的前邊緣150的刀片。粗糙化表面可以由與脊?fàn)畈肯嗤虿煌牟牧现瞥伞?梢允褂糜嬎銠C流體動力學(xué)分析來顯示涂片期間的流體移動。圖5A顯示了裝備160,其中涂片刀片164沿基底162移動以產(chǎn)生流體層166。流體速率在刀片的長方向上測量。圖5B顯示了在使用單個寬涂片刀片(20mm寬)182移動流體180的流體涂片中的流體速率。(速率比例在該圖的底部處顯示。)向外184流體流動(陰影線標(biāo)記、斜線和圓圈)在涂片刀片后面的彎液面中產(chǎn)生。該向外流動在懸液中的粒子上產(chǎn)生牽引。引起的牽引對于不同的粒子群來說將是不同的,并且將傾向于用作分離力,其中較小的密集對象從懸液更快速地掉出來。圖6顯示了在使用具有三個狹槽(每個4. 5mm寬)的刀片202移動流體200的涂片中的流體速率,流體200在每個涂片刀片后面的彎液面中產(chǎn)生。向外流體流動204、205被齒孔改變。在相鄰刀片的連接處,引起的流動消除并由此減少了在懸浮粒子上引起的牽引力。此外,在有齒孔的涂片刀片中引起的流動速度的等級較低(例如,在該模型中每個子刀片的端部處大約4mm/sec,但是在單個20mm寬刀片中大約7mm/sec)。刀片和基底可以包含相同的材料,或者材料可以不同。任一個或兩者可以被涂布或未涂布。在一個實施方案中,刀片和基底具有不同的親水性質(zhì)。不同的親水性質(zhì)可以幫助增加沉積在單層中的材料的量,這是由于溶液/樣品對于基底表面比刀片表面的親和力差異。使用親水性略低于基底的材料產(chǎn)生的刀片可用來增加在細胞層中沉積的材料的量,這是由于水具有的對于基底表面比刀片表面的親和力差異。流體(水)將比涂片刀片更好地附著于基底。刀片和基底可以是任何適合的材料,包括但不限于熔凝硅石、玻璃、其他含硅材料例如水泥或陶瓷、聚合物例如乙酰基共聚物、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Mylar )、聚四氟乙烯(“PTFE” ;Telfon )、乙烯基和/或不銹鋼。涂片頭可以是矩形槽口玻璃、三角形槽口玻璃、打磨光滑的玻璃、按照常規(guī)玻璃切割技術(shù)劃線和折斷的光滑玻璃、200粒度的粗糙化邊緣玻璃、帶正電的塑料或帶負電的塑料。各種參數(shù)可以在涂片過程期間控制或改變。在X和Y兩個方向上相對于基底和血液微滴移動涂片刀片允許產(chǎn)生單層細胞的一致密度。在X和Y兩個方向上相對于基底和血液微滴移動涂片刀片允許在涂片過程期間混合細胞懸液以促進均勻的細胞群分布。 涂片刀片可以相對于基底移動和/或基底可以相對于涂片刀片移動。具有彎曲部設(shè)計的涂片刀片在Z軸上的運動的控制和改變控制基底與涂片刀片之間的力和相對角度(例如,刀片相對于基底的Θ角度)。當(dāng)涂片進行時,涂片刀片和基底之間的速度、角度、間隙和力可以被控制??梢岳瞄]環(huán)反饋來測量細胞分布一致性并對控制參數(shù)做出改變。在X和Y兩個軸上相對于基底和血液微滴移動涂片刀片引起細胞懸液被混合,促進均勻的細胞群分布。在X和Y兩個軸上相對于基底和血液微滴移動涂片刀片保持細胞懸浮而不是使其落在分配懸液之下的基底上??焖偌毎麑?涂片干燥速度可以改善涂片/細胞品質(zhì)。在細胞已經(jīng)沉積在基底上之后快速地干燥單層允許溶劑從單層的移除比細胞可以對溶劑損失作出反應(yīng)快。這改善了穿過涂片的細胞形態(tài)的一致性,這是由于所有細胞在干燥期間經(jīng)歷相同的滲透性變化的事實。一致的形態(tài)提高了自動化數(shù)字顯微鏡檢查用來在產(chǎn)生的單層中鑒定感興趣的細胞的能力。允許載玻片無輔助地干燥可以引起涂片的邊緣在涂片的中心干燥之前干燥。這使載玻片的中心處的細胞經(jīng)受比載玻片的邊緣處的細胞所經(jīng)歷的變化更大等級和持續(xù)更長時間的滲透性變化。因此,載玻片的中心中的細胞以與載玻片的邊緣處的細胞不同的形態(tài)終止。圖I顯示了可以在產(chǎn)生細胞涂片之后立即使細胞涂片干燥的樣品干燥器5。干燥之后,載玻片可以被直接放置到成像系統(tǒng)中,或者細胞可以經(jīng)受化學(xué)過程,包括但不限于抗體染色或FISH。這些過程可以用任何兼容的設(shè)備(例如,來自于SciGeneCorp的Mai Tai自動化雜交站)來自動化。圖12-18顯示了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個方面的細胞涂片。涂片刀片和基底被放置到自動化涂片工具上。圖14顯示附接到自動化涂片設(shè)備和接觸基底366的涂片刀片360的正視圖。涂片刀片360槽口 372和具有帶孔或開口 369的彎曲部368、370。圖15顯示了通過脊?fàn)畈?08附接到自動化涂片設(shè)備400并用前邊緣/刀片402接觸基底410的涂片工具的側(cè)視圖。圖12顯示了被放置在基底350上的細胞樣品352。圖13顯示了附接到自動化細胞設(shè)備的涂片工具360。涂片刀片363與基底366上的細胞樣品364對齊。涂片刀片363具有帶孔或開口 369的彎曲部368、彎曲部/前邊緣重疊區(qū)360和帶槽口 362的前或刀片邊緣380。涂片刀片相對于基底和血液微滴移動,以在涂敷刀片和基底之間產(chǎn)生彎液面。圖16顯示了具有帶槽口 413的前邊緣/刀片402的涂片工具406,其涂敷細胞樣品412以在基底410上產(chǎn)生細胞層414?;紫鄬τ谕科镀苿右援a(chǎn)生細胞單層。圖17和18顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案在基底410上產(chǎn)生以生成在基底410上的流體/細胞層420、422、424和426中反映的流體移動的涂片。圖17顯示了附接到涂片頭400的涂片刀片434。圖19-21顯示在使用根據(jù)本公開內(nèi)容的方法和設(shè)備進行細胞涂片之后獲得的實際結(jié)果的示意圖。在一些實施方案中,細胞樣品可以在被沉積在表面或基底上之前來處理。該過 程可以開始于包含感興趣的細胞的樣品在溶劑中懸浮,該溶劑還可以包含預(yù)期用來改善細胞的外觀,改善細胞在基底上的分布,減少細胞簇集或提供鑒定處于檢查的細胞的獨特性質(zhì)的染色或其他方法的添加劑。可以使用如在2011年3月11日提交的美國專利申請13/046,543中描述的溶劑。該溶劑可以包括用來分離細胞的清潔劑(例如F-68)、(其他)玻璃形成的脂質(zhì)膜穩(wěn)定劑(例如麥芽糖、海藻糖)、(其他)Hofmeister系列蛋白穩(wěn)定劑(例如氟化物、磷酸鹽和/或硫酸鹽)、其他嗜中性白細胞穩(wěn)定劑(例如假麻黃堿)和/或其他減少剪切的組分(例如白蛋白和/或葡聚糖),替代或者補充在2011年3月11日提交的美國專利申請13/046,543中列出的添加劑/溶劑中的任何。懸液還可以包含其他固體顆粒,例如不感興趣的細胞、參考標(biāo)準(zhǔn)顆粒或不可見的膠體顆粒。樣品的總體積可以從約 ο μ I變化至約50ml并包括約50ml。懸液包括固體顆粒的百分比可以從5 %變化至80 %。細胞懸液的定制化學(xué)成分可以解決處理(細胞的機械操作)期間涉及到細胞的降解的問題。該化學(xué)成分可以促進細胞粘附并改善細胞的形態(tài)的一致性。在沉積之前,細胞可以在懸液中被標(biāo)記或染色。標(biāo)簽或染色劑可以包括在本領(lǐng)域中常用的任何染色劑。染色劑可以包括核染色劑。染色劑可以包括熒光染色劑,包括但不限于 Alexa Fluor 405、Alexa Fluor 700、APC_Cy7、DAPI、DRAQ5、碘化乙唳(ethidiumiodide)、FITC、Hoechst染色劑、Pacific Orange、藻紅蛋白和碘化丙卩定。細胞可以用識別表面分子(例如 CD 3,CD 10,CD IIa,CD 12,CD 13,CD 14,CD 17,CD 22,CD 29,CD 31,CD
33、CD 34、CD 35、CD 36、CD 38、CD 43、CD 44、CD 45、CD 47、CD 49、CD 50、CD 52、CD 53、CD 55、CD 59、CD 63、CD 66、CD 69、CD 71、CD 81、CD 84、CD 87、CD 88、CD 90、CD 102、CD114、CD 116、CD 117、CD 123、CD 124、CD 127、CD 131、CD 135、CD 147 或 CD 166)的一種或多種抗體來標(biāo)記。該預(yù)染色劑可以允許比細胞在單層中之后可能的染色/標(biāo)記更均勻的染色/標(biāo)記。預(yù)染色劑可以應(yīng)用在固定或未固定的細胞上。沒有固定細胞的預(yù)染色可以得到比在已經(jīng)歷固定步驟的細胞中可能觀察到的形態(tài)更好的形態(tài)。在干燥細胞時使用維持細胞形態(tài)的特定化學(xué)成分可以改善形態(tài)和隨后的分析。穩(wěn)定劑可用來降低抗體和/或原位雜交染色或其他處理期間的背景和非特異性結(jié)合??梢蕴砑釉趩螌有纬珊透稍镞^程期間穩(wěn)定細胞膜的添加劑和維持細胞形態(tài)的蛋白。在一個實施方案中,可以通過處理(例如添加葡聚糖)來有助于單層附著期間的細胞附著。在另一個實施方案中,可以減少單層形成過程期間的細胞簇集(例如,通過添加白蛋白和/或清潔劑)。在另一個實施方案中,可以通過處理(例如添加的糖可以干燥為玻璃狀)來改善單層的光學(xué)性質(zhì)。在另一個實施方案中,可以通過處理(例如添加氟化物)來抑制結(jié)塊和/或磷酸酶活性。在細胞已經(jīng)沉積在基底上之后,其可以經(jīng)歷進一步分析。在一些實施方案中,使用·胎兒標(biāo)志物來分析細胞,以區(qū)分胎兒細胞和母體細胞。該標(biāo)志物可以識別胎兒細胞中表達的蛋白。在另一個實施方案中,可以使用自動化細胞鑒定算法(例如,如在2011年3月11日提交的美國專利申請13/046,543中所描述的)在載玻片或位于載玻片上的具體有核紅血球(nRBC)上進行用于胎兒血紅蛋白和/或胚胎血紅蛋白(例如ζ、ε或Y血紅蛋白)的標(biāo)準(zhǔn)抗體染色。盡管成人RBC —般不表達胚胎或胎兒血紅蛋白,但是母體中的非典型條件,例如貧血或癌癥,可以引起母體RBC對ζ、ε或Y血紅蛋白呈陽性染色。在這種情況下,需要用于鑒定胎兒細胞的替代標(biāo)志物。其他胎兒標(biāo)志物可用于補充或替代胎兒血紅蛋白和胚胎血紅蛋白標(biāo)志物。在一些實施方案中,其他胎兒標(biāo)志物還是鑒定胎兒細胞中選擇性表達的蛋白的抗體。針對在美國專利公布20040185495和20060040305所列出和在胎兒細胞中特異性表達的蛋白中的任何蛋白的抗體可以用作標(biāo)志物。在另一個實施方案中,可以檢測丙酮酸激酶。丙酮酸激酶Μ2(ΡΚΜ2)在胚胎和胎兒發(fā)育期間表達。丙酮酸激酶M2同種型是成年型PKMl的可變剪接變體。這種糖酵解酶產(chǎn)生細胞2,3-DPG并調(diào)節(jié)細胞2,3-DPG的量,細胞2,3-DPG是胚胎、胎兒和成年血紅蛋白的氧反應(yīng)所必需的。ΡΚΜ2的2,3-DPG調(diào)節(jié)活性不同于ΡΚΜ1。在一個實施方案中,使用抗體來檢測丙酮酸激酶M2。在其他實施方案中,通過原位雜交的RNA檢測可以用來區(qū)分胎兒細胞和成年細胞??梢允褂肦NA的熒光檢測(FISH)。在另一個實施方案中,對應(yīng)于信使RNA的核酸可以用作在載玻片上或載玻片上的特定細胞上進行RNA原位雜交以區(qū)分胎兒細胞和成年細胞的探針(參見例如美國專利公布20060040305 和 20040185495)。在另一個實施方案中,從印跡轉(zhuǎn)錄單位(ITU)對中識別非編碼反義RNA的核酸可以用作在載玻片上或在載玻片上的特定細胞上進行RNA原位雜交以鑒定胎兒細胞的探針。RNA可以是剪接的或未剪接的。XIST和TSIX是在X染色體上存在的產(chǎn)生反義ncRNA轉(zhuǎn)錄物的DNA序列。識別XIST RNA和TSIX RNA的探針可用來鑒定胎兒細胞(參見例如2011年3月11日提交美國專利申請13/046,543)。在另一個實施方案中,對應(yīng)于產(chǎn)生反義非微小RNA的ITU類成員的探針可以用作胎兒標(biāo)志物,以將胎兒細胞和母體細胞彼此區(qū)分。ITU基因可以在性染色體上或者可以是常染色體的。列表包括AIR,IGF2r基因的反義RNA ;MESTIT1, MEST的反義RNA ;C0PG2IT1,C0PG2 的反義 RNA ;IGF2AS, IGF2 的反義 RNA ;KCNQIOTI, KCNQl 的反義 RNA ;WTIASjWTI 的反義RNA ;MKRN3的反義RNA ;UBE3A的反義RNA ;以及GNAS,SANG的反義RNA。在另一個實施方案中,可以將識別非編碼的微小RNA的核酸用作在載玻片上或在載玻片上的特定細胞上進行RNA原位雜交以區(qū)分胎兒細胞和成年細胞的探針?;蚩梢允怯≯E的。在一個實例中,使用核酸探針來檢測微小RNA(H19,參見US 20060040305)??梢栽谄渌∩偌毎线M行從母體外周血液收集的nRBC的遺傳性胎兒/母體區(qū)分。如果胎兒是雄性的,則標(biāo)準(zhǔn)的DNA FISH程序鑒定nRBC的Y染色體。如果胎兒是雌性的,則TSIX RNA FISH程序鑒定源于nRBC的胎兒X染色體的RNA。這些指定可以通過將相同的遺傳測試程序應(yīng)用于其他胎兒細胞例如胎兒白血球(WBC)、干細胞和胎盤細胞例如在母體外周血中存在的滋養(yǎng)層來證實。
實施例實施例I圖19顯示了來自于全血涂片的主導(dǎo)紅血球的圖解層,其中樣品中的細胞的絕大部分是紅血球500。該圖像顯示了用420nm透射光成像的紅血球的典型高密度涂片,以利用血紅蛋白吸收來凸顯細胞。涂片參數(shù)是25mm/sec涂片速度、光滑邊緣玻璃涂片頭、苯乙烯彎曲部和30度涂片頭角度。圖22是顯示原始結(jié)果的代表性涂片的一部分的照片。實施例2圖20顯示了富集感興趣的細胞并使用如上針對圖19所述的相同參數(shù)但使用更高的涂片刀片/基底角度來涂片的細胞層。許多白血球504在紅血球502中檢測到。圖23是顯示原始結(jié)果的代表性涂片的一部分的照片。實施例3圖21顯示了富集感興趣的細胞并使用除了使用中等角度涂片(25度)之外的如上針對圖19和20所述的相同參數(shù)來涂片的細胞層。白血球512在紅血球510中檢測到。應(yīng)注意,降低涂片的密度顯示了通過頭角度來控制涂片密度的能力。圖24是顯示原始結(jié)果的代表性涂片的一部分的照片。參考文獻Comparison of the classical manual pushed wedge films, with animprovedautomated method for making blood smears ;L Benattar 和 G. Flandrin ; 1999 ;HematolCell Ther 41 :211-215Automated detection of working area of peripheral blood smearsusingmathematical morphology ;Jesus Angulo 和 Georges Flandrin ;2003 ;AnalyticalCellular Pathology 25 :37-49Automatic working area classification in peripheral blood smearswithoutcell central zone extraction. ;Xiong W, Lim JH, Ong SH, Tung NN, Liu J,RacoceanuD,Tan K,Chong A,F(xiàn)oong K. ;Conf Proe IEEE Eng MedBiol Soc. 2008 ;2008 :4074-7http://www. uvm. edu/ jschall/pdfs/techniques/bloodsmears. pdf).
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權(quán)利要求
1.一種在表面上產(chǎn)生細胞層的方法,所述方法包括 使用接合力使涂片工具抵著所述表面接合; 使所述涂片工具的一部分彎曲以改變所述涂片工具相對于所述表面的定向; 使所述涂片工具沿所述表面移動穿過包含懸浮在液體中的細胞的樣品;以及 使所述樣品附著于所述表面,以由此產(chǎn)生細胞層。
2.如權(quán)利要求I所述的方法,其中所述涂片工具包括前邊緣,所述接合步驟包括改變所述前邊緣與所述表面之間的相對角度。
3.如權(quán)利要求I所述的方法,還包括在所述移動步驟之前將所述樣品以樣品模式分配到所述表面上,所述樣品模式在第一方向上比在垂直于所述第一方向的方向上延伸至少三倍遠。
4.如權(quán)利要求3所述的方法,其中所述樣品模式包括兩個分開的樣品部分。
5.如權(quán)利要求3所述的方法,其中所述樣品模式包括連續(xù)形狀。
6.如權(quán)利要求I所述的方法,還包括監(jiān)測所述樣品的參數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法,其中監(jiān)測包括測量穿過所述樣品的至少一部分的透光率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,其中所述測量包括測量穿過所述細胞層的透光率。
9.如權(quán)利要求6所述的方法,其中所述移動步驟包括基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來控制所述涂片工具的移動。
10.如權(quán)利要求I所述的方法,其中所述涂片工具包括前邊緣,所述方法還包括在所述移動步驟期間改變所述前邊緣與所述表面之間的距離。
11.如權(quán)利要求I所述的方法,還包括在所述移動步驟之前將所述樣品分配到所述表面上,并在此后混合所述樣品的至少一部分。
12.如權(quán)利要求11所述的方法,還包括在所述移動步驟之前混合所述樣品的至少一部分。
13.如權(quán)利要求12所述的方法,還包括在所述混合步驟之前使所述涂片工具與所述樣品接合。
14.如權(quán)利要求13所述的方法,其中接合包括使所述涂片工具沿所述表面在第一方向上移動以使所述涂片工具與所述樣品接合,所述混合步驟包括在使所述涂片工具與所述樣品接合之后使所述涂片工具在不同于所述第一方向的方向上移動。
15.如權(quán)利要求12所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具振蕩。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,其中振蕩包括使所述涂片工具以約IHz至約IOOHz之間的頻率振蕩。
17.如權(quán)利要求12所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具在至少兩個方向上相對于所述表面移動。
18.如權(quán)利要求12所述的方法,其中混合包括改變所述涂片工具與所述表面之間的距離。
19.如權(quán)利要求11所述的方法,還包括在所述移動步驟期間混合所述樣品的至少一部分。
20.如權(quán)利要求19所述的方法,其中移動包括使所述涂片工具在第一方向上移動,所述混合步驟包括使所述涂片工具在不同于所述第一方向的方向上移動。
21.如權(quán)利要求19所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具振蕩。
22.如權(quán)利要求21所述的方法,其中振蕩包括使所述涂片工具以約IHz至約IOOHz之間的頻率振蕩。
23.如權(quán)利要求19所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具在至少兩個方向上相對于所述表面移動。
24.如權(quán)利要求19所述的方法,其中混合包括改變所述涂片工具與所述表面之間的距離。
25.如權(quán)利要求I所述的方法,其中移動包括改變所述涂片工具與所述表面之間的相對速度。
26.如權(quán)利要求I所述的方法,還包括在所述附著步驟之后使所述單層的干燥加速。
27.如權(quán)利要求I所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在至少約50mm長的涂片中。
28.如權(quán)利要求I所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在具有至少.16,OOOmm2的面積的涂片中。
29.如權(quán)利要求I所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在具有至少IOOOmm2的面積的涂片中。
30.如權(quán)利要求I所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在涂片中,該涂片在該涂片的大部分上具有不超過單層的細胞。
31.如權(quán)利要求30所述的方法,其中所述附著步驟還包括將所述樣品附著在具有等于或大于80%的細胞密度的涂片中。
32.如權(quán)利要求I所述的方法,其中所述樣品是血液樣品,在所述移動步驟之前,所述方法還包括 測定選自由血細胞比容、白血球計數(shù)、血小板計數(shù)、樣品貯存容器氧水平和樣品貯存容器填充百分比組成的組的所述樣品的參數(shù);以及基于所測定的參數(shù)來調(diào)節(jié)所述涂片工具的移動。
33.一種在表面上產(chǎn)生細胞層的方法,所述方法包括 將包含懸浮在液體中的細胞的樣品分配在所述表面上; 使涂片工具沿所述表面移動穿過所述樣品; 混合所述樣品的至少一部分;以及 使所述樣品附著于所述表面,以由此產(chǎn)生細胞層。
34.如權(quán)利要求33所述的方法,其中所述分配步驟包括將所述樣品以樣品模式分配到所述表面上,所述樣品模式在第一方向上比在垂直于所述第一方向的方向上延伸至少三倍遠。
35.如權(quán)利要求34所述的方法,其中所述樣品模式包括兩個分開的樣品部分。
36.如權(quán)利要求34所述的方法,其中所述樣品模式包括連續(xù)形狀。
37.如權(quán)利要求33所述的方法,還包括監(jiān)測所述樣品的參數(shù)。
38.如權(quán)利要求37所述的方法,其中監(jiān)測包括測量穿過所述樣品的至少一部分的透光率。
39.如權(quán)利要求38所述的方法,其中所述測量包括測量穿過所述細胞層的透光率。
40.如權(quán)利要求37所述的方法,其中所述移動步驟包括基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來 控制所述涂片工具的移動。
41.如權(quán)利要求33所述的方法,還包括在所述混合步驟之前使所述涂片工具與所述樣品接合。
42.如權(quán)利要求41所述的方法,其中接合包括使所述涂片工具沿所述表面在第一方向上移動以使所述涂片工具與所述樣品接合,所述混合步驟包括在使所述涂片工具與所述樣品接合之后使所述涂片工具在不同于所述第一方向的方向上移動。
43.如權(quán)利要求41所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具振蕩。
44.如權(quán)利要求43所述的方法,其中振蕩包括使所述涂片工具以約IHz至約IOOHz之間的頻率振蕩。
45.如權(quán)利要求41所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具在至少兩個方向上相對于所述表面移動。
46.如權(quán)利要求41所述的方法,其中混合包括改變所述涂片工具與所述表面之間的距離。
47.如權(quán)利要求33所述的方法,其中混合包括在所述移動步驟期間混合所述樣品的至少一部分。
48.如權(quán)利要求47所述的方法,其中移動包括使所述涂片工具在第一方向上移動,所述混合步驟包括使所述涂片工具在不同于所述第一方向的方向上移動。
49.如權(quán)利要求47所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具振蕩。
50.如權(quán)利要求49所述的方法,其中振蕩包括使所述涂片工具以約IHz至約IOOHz之間的頻率振蕩。
51.如權(quán)利要求47所述的方法,其中混合包括使所述涂片工具在至少兩個方向上相對于所述表面移動。
52.如權(quán)利要求47所述的方法,其中混合包括改變所述涂片工具與所述表面之間的距離。
53.如權(quán)利要求33所述的方法,其中移動包括改變所述涂片工具與所述表面之間的相對速度。
54.如權(quán)利要求33所述的方法,還包括在所述附著步驟之后使所述單層的干燥加速。
55.如權(quán)利要求33所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在至少約50mm長的涂片中。
56.如權(quán)利要求33所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在具有至少16,OOOmm2的面積的涂片中。
57.如權(quán)利要求33所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在具有至少IOOOmm2的面積的涂片中。
58.如權(quán)利要求33所述的方法,其中所述附著步驟包括將所述樣品附著在涂片中,該涂片在該涂片的大部分上具有不超過單層的細胞。
59.如權(quán)利要求58所述的方法,其中所述附著步驟還包括將所述樣品附著在具有等于或大于80%的細胞密度的涂片中。
60.如權(quán)利要求33所述的方法,其中所述樣品是血液樣品,在所述移動步驟之前,所述方法還包括 測定選自由血細胞比容、白血球計數(shù)、血小板計數(shù)、樣品貯存容器氧水平和樣品貯存容器填充百分比組成的組的所述樣品的參數(shù);以及基于所測定的參數(shù)來調(diào)節(jié)所述涂片工具的移動。
61.如權(quán)利要求33所述的方法,其中所述涂片工具包括前邊緣,所述方法還包括在所述移動步驟期間改變所述前邊緣與所述表面之間的距離。
62.一種用于由包含懸浮在液體中的細胞的樣品在表面上產(chǎn)生細胞層的設(shè)備,所述設(shè)備包括 表面; 涂片刀片;以及 刀片運動機構(gòu),其包括馬達、涂片刀片聯(lián)動裝置和控制器,所述控制器被配置為使所述涂片刀片相對于所述表面沿X軸和沿垂直于所述X軸的Y軸移動,以使細胞以層的方式附著在所述表面上。
63.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,還包括適合于將所述樣品以樣品模式分配在所述表面上的樣品分配器,所述樣品模式在所述X方向上比在所述Y方向上延伸至少三倍遠。
64.如權(quán)利要求63所述的設(shè)備,其中所述樣品模式包括兩個分開的樣品部分。
65.如權(quán)利要求63所述的設(shè)備,其中樣品模式包括連續(xù)形狀。
66.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,還包括適合于監(jiān)測所述樣品的參數(shù)的樣品監(jiān)測器。
67.如權(quán)利要求66所述的設(shè)備,其中所述監(jiān)測器包括被配置為監(jiān)測穿過所述樣品的至少一部分的透光率的透光率監(jiān)測器。
68.如權(quán)利要求67所述的設(shè)備,其中所述透光率監(jiān)測器被配置為監(jiān)測穿過所述表面上的所述細胞層的透光率。
69.如權(quán)利要求66所述的設(shè)備,其中所述監(jiān)測器被配置為將所監(jiān)測的參數(shù)傳遞到所述控制器,并且所述控制器還被配置為基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來控制所述涂片刀片的移動。
70.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,其中所述刀片運動機構(gòu)適合于用所述涂片刀片將力施加到所述表面。
71.如權(quán)利要求70所述的設(shè)備,其中所述涂片刀片適合于在其將力施加到所述表面時彎曲。
72.如權(quán)利要求70所述的設(shè)備,其中所述涂片刀片包括前邊緣,所述刀片運動機構(gòu)還適合于允許所述前邊緣在所述涂片刀片將力施加到所述表面時改變相對于所述表面的角度。
73.如權(quán)利要求70所述的設(shè)備,其中所述聯(lián)動裝置適合于在所述涂片刀片將力施加到所述表面時彎曲。
74.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,其中所述涂片刀片包括包含非線性部分的前邊緣。
75.如權(quán)利要求74所述的設(shè)備,其中所述前邊緣的所述非線性部分包括槽口。
76.如權(quán)利要求74所述的設(shè)備,其中所述前邊緣的所述非線性部分包括粗糙表面。
77.如權(quán)利要求74所述的設(shè)備,其中所述前邊緣的所述非線性部分包括曲線。
78.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,其中所述涂片刀片的至少一部分不如所述表面親水。
79.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,其中所述刀片運動機構(gòu)適合于在所述涂片刀片相對于所述表面移動時混合所述樣品的至少一部分。
80.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,其中所述刀片運動機構(gòu)適合于在所述涂片刀片沿著所述X方向或所述Y方向移動時使所述涂片刀片朝向或遠離所述表面移動。
81.如權(quán)利要求62所述的設(shè)備,還包括樣品干燥器。
82.如權(quán)利要求81所述的設(shè)備,其中所述樣品干燥器適合于使熱氣在所述樣品上移動。
83.—種由包含懸浮在液體中的細胞的樣品在表面上產(chǎn)生細胞層的設(shè)備,所述設(shè)備包括 表面; 涂片刀片;以及 刀片運動機構(gòu),其包括馬達、涂片刀片聯(lián)動裝置和控制器,所述控制器被配置為使用接合力使所述涂片刀片抵著所述表面接合,并使所述涂片刀片相對于所述表面移動,以使細胞以層的方式附著在所述表面上,所述涂片刀片和所述聯(lián)動裝置中的至少一個適合于彎曲以改變所述涂片刀片相對于所述表面的定向。
84.如權(quán)利要求83所述的設(shè)備,還包括適合于將所述樣品以樣品模式分配到所述表面上的樣品分配器,所述樣品模式沿X軸比沿垂直于所述X軸的Y軸延伸至少三倍遠。
85.如權(quán)利要求84所述的設(shè)備,其中所述樣品模式包括兩個分開的樣品部分。
86.如權(quán)利要求84所述的設(shè)備,其中樣品模式包括連續(xù)形狀。
87.如權(quán)利要求83所述的設(shè)備,還包括適合于監(jiān)測所述樣品的參數(shù)的樣品監(jiān)測器。
88.如權(quán)利要求87所述的設(shè)備,其中所述監(jiān)測器包括被配置為監(jiān)測穿過所述樣品的至少一部分的透光率的透光率監(jiān)測器。
89.如權(quán)利要求88所述的設(shè)備,其中所述透光率監(jiān)測器被配置為監(jiān)測穿過所述表面上的所述細胞層的透光率。
90.如權(quán)利要求87所述的設(shè)備,其中所述監(jiān)測器被配置為將所監(jiān)測的參數(shù)傳遞到所述控制器,并且所述控制器還被配置為基于所述參數(shù)使用閉環(huán)反饋來控制所述涂片刀片的移動。
91.如權(quán)利要求83所述的設(shè)備,其中所述涂片刀片包括包含非線性部分的前邊緣。
92.如權(quán)利要求91所述的設(shè)備,其中所述前邊緣的所述非線性部分包括槽口。
93.如權(quán)利要求91所述的設(shè)備,其中所述前邊緣的所述非線性部分包括粗糙表面。
94.如權(quán)利要求91所述的設(shè)備,其中所述前邊緣的所述非線性部分包括曲線。
95.如權(quán)利要求83所述的設(shè)備,其中所述涂片刀片的至少一部分不如所述表面親水。
96.如權(quán)利要求83所述的設(shè)備,其中所述刀片運動機構(gòu)適合于在所述涂片刀片相對于所述表面移動時混合所述樣品的至少一部分。
97.如權(quán)利要求83所述的設(shè)備,其中所述刀片運動機構(gòu)適合于在所述涂片刀片沿著所述X方向或所述Y方向移動時使所述涂片刀片朝向或遠離所述表面移動。
98.如權(quán)利要求83所述的設(shè)備,還包括樣品干燥器。
99.如權(quán)利要求98所述的設(shè)備,其中所述樣品干燥器適合于使熱氣在所述樣品上移動。
100.一種鑒定胎兒細胞的方法,該方法包括 提供母體血液樣品;以及 使用識別來自于可印跡轉(zhuǎn)錄RNA類的RNA的至少一個探針進行原位雜交。
101.如權(quán)利要求100所述的方法,其中進行原位雜交包括使用識別選自由AIR,IGF2r基因的反義 RNA ;MESTIT1, MEST 的反義 RNA ;C0PG2IT1, COPG2 的反義 RNA ;IGF2AS, IGF2 的反義 RNA ;KCNQIOTI,KCNQl 的反義 RNA ;WTIASjWTI 的反義 RNA ;MKRN3 的反義 RNA ;UBE3A 的反義RNA ;和GNAS,SANG的反義RNA組成的組的反義非微小RNA的至少一個探針,并且陽性信號指示胎兒細胞的存在。
102.如權(quán)利要求100所述的方法,其中進行原位雜交程序包括使用識別H9的探針,并且陽性信號指示胎兒細胞的存在。
103.一種鑒定雌性胎兒細胞的方法,所述方法包括 提供母體血液樣品;以及 使用TSIX探針和XIST探針在所述樣品上進行原位雜交程序以產(chǎn)生信號,其中使用TSIX探針和XIST探針的陽性信號指示胎兒細胞物質(zhì)的存在。
全文摘要
一種在表面上產(chǎn)生細胞層的方法。在一些實施方案中,所述方法包括以下步驟使用接合力使涂片工具抵著所述表面接合;使所述涂片工具的一部分彎曲以改變所述涂片工具相對于所述表面的定向;使所述涂片工具沿所述表面移動穿過包含懸浮在液體中的細胞的樣品;以及使所述樣品附著于所述表面,以由此產(chǎn)生細胞層。根據(jù)本發(fā)明的另一個方法通過在涂片之前和/或在涂片期間使樣品混合而在表面上產(chǎn)生細胞層。本發(fā)明還包括用于實施所述方法的系統(tǒng)。
文檔編號G01N1/28GK102971616SQ201180022978
公開日2013年3月13日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者邁克爾·D·布魯?shù)? 喬納森·D·霍爾德曼, 拜拉維·帕瑞克, 詹姆斯·斯通 申請人:賽爾斯卡普公司