用于细胞分拣的微芯片和方法

专利名称:用于细胞分拣的微芯片和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于细胞分拣的微芯片和方法，进一步地，涉及一种在 进行分拣操作时利用液体泵和光学钳一起转移细胞的方法，并涉及一种用于 这种方法的用于细胞分拣的微芯片。
背景技术：
光学钳操作为一种通过采用激光束辐射压强来捕捉和扫描细胞的非接触 方式的细胞转移方法已是公知的(例如，专利参考1)。
这种方法较佳地提供了准确且自由的细胞转移，但是，由于转移速度慢， 当转移许多细胞或进行长距离转移时，导致了花费大量的时间，因此其效率 不尚。
另 一种细胞转移的非接触式方法是发送液体到具有微型泵等的微流路上
(例如，专利参考2)。
这种方法的优点是可以快速地一次转移大量的细胞。然而，这种方法难 以控制被转移的细胞数量和难以选择细胞。进一步地，这种方法不适合于短 的且准确的移动。
上述的两种方法都具有各自的问题。
在细胞分拣操作中从大量细胞中获得期望细胞时已发现相同的问题。也 就是说，使用能够快速操作的光学钳分拣期望的细胞是低效率的，因为在伴 随运送液体到微流路的操作中难于准确地分拣期望的细胞
专利参考1:曰本专利公开号2001-62792
专利参考2:曰本专利公开号2003-274924
发明内容
本发明要解决上述问题，其还提供一种用于细胞分拣的方法，通过将使
来从大量的细胞中快速和准确地获得期望的细胞。本发明还提供了用于这种 方法的用于细胞分拣的微芯片。
根据权利要求
l所述的本发明涉及一种用于分拣至少一个细胞的微芯片，
包括一基板，所述基板包括 一细胞供应流路，用于供应包含细胞的液体并 使包含细胞的液体流动；细胞供应流路包括与 一供应机构液体连通的 一注入 口和与一排出机构液体连通的一排出口； 一细胞分拣流路，与所述细胞供应流
路在他们的中点相交，所述细胞分拣流路包括与供应机构液体连通的 一注入 口和与4非出才几构液体连通的 一排出口 。
根据权利要求
1所述的本发明涉及用于细胞分拣的微芯片，其中所述细胞 分拣流^^包括宽于所述细胞分拣流^^的一储存部，其位于所述中点和所述 排出口之间，用于暂时存储流向所述排出口的细胞。
根据权利要求
3所述的本发明涉及一种使用权利要求
1或2所述的微芯片 分拣至少一个细胞的方法，包括第一步骤，提供来自于供应机构的液体给细 胞供应流路，使包含细胞的所述液体流经所述供应流路；第二步骤，当存在 于所述液体中的期望的细胞到达所述中点附近时，使来自于所述供应机构的 液体停止流动；以及第三步骤，操作光学钳将所述期望的细胞转移到所述细 胞分拣流路。
根据权利要求
4所述的本发明涉及一方法，其中进一步包括权力要求2 所述的提供所述微芯片的步骤，重复所述第一步骤到所述第三步骤的步骤， 直到将期望数量的所述期望的细胞转移到所述细胞分拣流路；第四步骤，操 作连接于所述细胞供应流路的所述供应机构和所述排出机构，排出除了所述 数量的期望细胞之外的细胞供应流路中的所有细胞；第五步骤，使用来自于与所述细胞分拣流路连接的所述供应机构的液体，将所述数量的期望的细胞
输送到所述储存部；以及第六步骤，提取所述储存部中的所述期望的细胞。 技术效果
根据权利要求
1所述的本发明，来自于供应机构的包含细胞的液体可以 快速地流经细胞供应流路，并且细胞分拣流路与细胞供应流路在他们的中点 相交。因此，当液体供应停止后，可以通过光学钳从相交部向细胞分拣流路 准确地分拣期望的细胞，因此，可以实现从大量的细胞中快速和准确地分拣 期望的细胞。
根据权利要求
2所述的本发明，细胞分拣流路包括宽于细胞分拣流路的储 存部，其用于暂时存储流向排出口的细胞。储存部可以存储被分拣到细胞分 拣流路的期望的细胞。因此可以容易地通过微型吸液管等从储存部提取期望 的细月包。
根据权利要求
3所述的本发明，可以从提供给细胞供应流路到细胞分拣 流路的大量的细胞中快速和准确地分拣期望的细胞。这个通过下面三个步骤 实现第一步骤，提供来自于供应机构的液体给细胞供应流路，使包含细胞 的液体快速流经供应流路；第二步骤，使期望的细胞停止在中点附近；以及 第三步骤，操作光学钳将期望的细胞转移到细胞分拣流路。
根据权利要求
4所述的本发明，不必要的细胞被阻止流入细胞分拣流路， 只使期望的细胞被确定地分拣并提取出来。这可以通过下述的三个步骤实现 除了期望的细胞以外，将细胞供应流路中的所有细胞排出去；输送期望的细 胞到储存部；以及提取储存部中的期望的细胞。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明用于细胞分拣的微芯片平面示意图，图l(a)为全景图；图 1 (b)为图1 (a)的点划线正方形中的放大视图;图2为用于本发明细胞分拣方法的装置的示意图； 图3示出本发明细胞分拣方法的第一步骤； 图4示出本发明细胞分拣方法的第二步骤； 图5示出本发明细胞分拣方法的第三步骤； 图6示出本发明细胞分拣方法的第二操作的第一步骤； 图7示出本发明细胞分拣方法的第二操作的第二步骤； 图8示出本发明细胞分拣方法的第二操作的第三步骤； 图9示出本发明细胞分拣方法的第四步骤；
图10示出本发明细胞分拣方法的第五步-蜀
图11示出本发明细胞分拣方法的第六步-
附图标记说明 1细胞供应流i 各 2细胞分拣流3各 3储存部 4供应才几构 5排出机构 6注入口 7排出口 S细胞
Sl期望的细胞
具体实施方式
图1为本发明用于细胞分拣的微芯片的俯视图(此后称为微芯片)，图 Ha)示出了全景图；图l(b)为图l(a)的点划线正方形中的放大视图。细胞为 由符号(S)指定的圓形。
本发明的微芯片包括例如为光硬化性树脂、玻璃或他们的合成物的具有 透光性的合成树脂形成的一大致的平面基板。该基板包括一细胞供应流路1、 一细胞分拣流3各2和一储存部3。
所述细胞供应流路1用于转移到由来自于供应机构的液体传递而来的细胞，所述细胞供应流路1为具有1Q0 n m的内径的中空流路，其埋设于所述基 板内，使得其不出现在所述基板的外表面。
所述细胞供应流路1在其起始点处形成有注入口 6,该注入口 6通过导管 13与供应机构4液体连通。它还在其末端点处形成有一排出口 7，该排出口 7 通过导管14与排出机构5液体连通。
类似于所述细胞供应流路1，所述细胞分拣流路2仅用于分拣和转移来自 于供应机构4的液体传递而来的期望的细胞，所述细胞分拣流路2为内径约 为100Mni的中空流路，其埋设于所述基板内，使得它不出现在所述基板的外 表面。
所述细胞分拣流路2包括通过导管15与供应机构8液体连通的一注入口 10，其还包括在其末端通过导管16与排出机构9液体连通的一排出口 11。
用于在微流路中提供和排出液体的例如微泵或微量调节注射器的公知的 供应和排出机构可以应用在上述的供应机构4, 8和排出机构5， 9中。
所述细胞分拣流路2与细胞供应流路1在他们的中点处相交。
尽管在附图中显示为相交于直角，但他们的夹角不限于90度。
所述细胞分拣流路2包括位于他们相交部和排出口 11之间的一储存部3, 所述储存部3用于暂时存储流向排出口 11的细胞。
所述储存部3比所述细胞分拣流路2更宽(如，宽于两倍，优选地为5倍)。 因此，从它们的相交部通过所述细胞分拣流路2的包含细胞的液体流在储存 部3被减速。这防止液体流到所述排出口 11中。
另外，所述储存部3在所述基板的表面具有一开口，以至于可以用一微 型吸液管等从所述开口吸出期望的细胞。
下面将说明本发明细胞分拣的方法。
图2为用于本发明细胞分拣方法的装置的一个实施例示意图。所述装置
包括一倒置的显微镜，与激光源等结合。 以下解释本装置的结构。所述显微镜包括能够沿着X-Y轴运动并支撑微芯片21的一电子镜台22, 直接放置于电子镜台22的下面的一物镜23,其用于聚焦来自于激光源(稍后 描述)的光并将所述光引导到所述微芯片21, —激光源灯24，其具有垂直放 置于所述物镜23上面的卣素灯，用于将光发送给微芯片21，放置于所述激光 源灯24和所述微芯片21之间的一电快门25,用于控制从所述激光源灯24到 所述微芯片21的光量，及如CCD摄影机或CM0S摄影机的一成像器件26，用 于捕捉从所述激光源灯24穿过所述微芯片21的可见光的传输图像。
所述电子镜台22的移动及所述电快门25的打开/闭合操作通过来自于计 算机37控制软件的控制信号进行控制。
包括一分色镜271和一吸收式滤波器272的一反射镜单元27垂直地放置 于所述物镜23的下面。
所述分色镜271将光路从所述激光源改变到所述物镜23。所述分色镜271 还使来自于所述激光源灯24的光穿过并将其引导到所述成像器件26。
所述吸收式滤波器272仅仅使由激光源灯24照射出的通过分色镜271的 具有各种波长的光成分中选择出的可见光成分穿过。
所述激光源包括发出红外激光的第一激光源28和发出紫外激光的第二激 光源29。
来自于所述第一激光源28的所述红外激光用作一捕捉激光，以捕获和控 制细胞，即光学钳。例如，YAG激光器(波长为1060nm)， Nd: YLF激光器(波长 为1 047nm), DPSS激光器(波长为1064mn)等可以被用作红外激光器，但是不 限于这些激光器，只要其被控制对细胞不产生任何损害。
来自于所述第二激光源29的所述紫外线激光用作一细胞熔合激光。但是， 所述第二激光源29对于本发明的方法不总是必要的。
电快门30、 31,分色镜32、 33、 35、 36和电反射镜单元34被沿着光学 传导路径放置，从而将激光从所述第一激光源28和所述第二激光源29引导 到上述反射镜单元27的分色镜271。电快门30、 31分别被放置于所述第一激光源28和所述第二激光源29的 出口前面。
他们能通过来自所述计算机37的控制信号被独立地打开和关闭。因此， 来自所述第一激光源28和所述第二激光源29的激光能经由所述电反射镜单 元34等被选择性地引导到反射镜单元27。
所述分色镜33被放置于所述电快门30之前，所述分色镜32被放置亍所 述电快门31之前。
所述分色镜32将激光路径从所述第二激光源29改变到所述分色镜33。
所述分色镜33使从所述第一激光源28到所述电反射镜单元34的激光穿 过。它还将来自于所述第二激光源29经所述分色镜32而到来的激光进行反 射，将其引导到所述电反射镜单元34。
因此，来自所述第一激光源28和所述第二激光源29的激光通过上述分 色镜32、 33沿相同的路径被引导到所述电反射镜单元34。
所述电反射镜单元34具有两个电控反射镜，其可以由来自所述计算机37 的控制信号独立地控制。当对所述电子镜台22上的所述微芯片21进行扫描 时， 一个反射镜沿X轴方向扫描，另一个沿Y轴方向扫描。
电流计反射镜、压电驱动的反射镜、传动驱动的反射镜等可以用作电控 反射镜。
所述分色镜35在所述电反射镜单元34之后将激光路径改变到所述分色 镜36。
所述分色镜36将该激光路径改变到所述反射镜单元27的所述分色镜
271。
根据本发明所述细胞分拣方法是通过使用前述装置用如下方法实现的。 首先，将微芯片21固定于倒置显微镜的电子镜台22上。还准备例如微 型泵或微注射器的供应机构4、 8和排出机构5、 9。
然后，如图1所示，将所述供应机构4经由软管13连接于注入口 6,将所述排出机构5经由软管14连接于排出口 7。将所述供应机构8经由软管15 连接于注入口 10,将所述排出机构9经由软管16连接于排出口 11。
第一步骤，所述供应机构4将包含细胞S的液体送到细胞供应流路1 (图
3) c.
第二步骤，观察流入所述细胞供应流路1的液体以确定期望的细胞Sl到 达了与细胞分拣流^各2的相交部，然后停止来自于所述供应机构4的液体供 应(图4)。 '
第三步骤，通过光学钳将期望的细胞Sl转移到所述细胞分拣流路2 (图
5) 。这个光学钳方法中，通过控制所述电子反射镜单元34将从第一激光源 28输出的红外激光引导到细胞Sl并捕获所述细胞Sl,然后将所述细胞移动 到所述细胞分拣流路2。
当通过所述光学钳将细胞Sl转移到所述细胞分拣流路2后，然后重复第 一到第三步骤。筒言之，将包含细胞的新的液体从所述供应机构4输送到所 述细胞供应流路1,以冲去相交部不必要的剩余的细胞S并提供新的细胞(图
6) ,然后，当从新的液体中的细胞中间确定出的另一个期望的细胞Sl到达 所述相交部时，所述供应机构4停止供应液体(图7 ),最后，通过所述光学 钳将期望的细胞S1移动到所述细胞分拣流路2 (图8 )。
重复第一到第三步骤，直到所有期望的细胞被转移到所述细胞分拣流路 2,然后执行第四步骤，与所述注入口液体连通的所述供应机构4输送液体的 操作和所述排出机构排出液体的搡作将除了期望的细胞以外的细胞从所述细 胞供应流路移除。
第五步骤，连接于所述细胞分拣流路2的所述供应机构8提供液体以输 送期望的细胞Sl到所述储存部(图10 )。
最后，第六步骤，通过一微型吸液管(M)等将所述储存部3中的期望的细 胞S1提取出来(图11 )。
上述步骤从提供给所述细胞供应流路的多个细胞中快速及准确的提取望细胞，所述期望的细胞经由所述细胞分拣流路2传递给所述储存部。 本发明较佳地用于生命科学技术来从多个细胞中挑出期望的细胞。
权利要求
1、一种用于分拣至少一个细胞的微芯片，包括一基板，所述基板包括一细胞供应流路，用于供应包含细胞的液体并使包含细胞的液体流动；细胞供应流路包括与一供应机构液体连通的一注入口和与一排出机构液体连通的一排出口；一细胞分拣流路，与所述细胞供应流路在他们的中点相交，所述细胞分拣流路包括与供应机构液体连通的一注入口和与排出机构液体连通的一排出口。
2、 根据权利要求
1所述的用于细胞分拣的微芯片，其中所述细胞分拣流 路包括宽于所述细胞分拣流路的一储存部，其位于所述中点和所述排出口 之间，用于暂时存储流向所述排出口的细胞。
3、 一种使用权利要求
1或2所述的微芯片分拣至少一个细胞的方法，包括第一步骤，提供来自于供应机构的液体给细胞供应流路，使包含细胞的所述液体流经所述供应流路；第二步骤，当存在于所述液体中的期望的细胞到达所述中点附近时，使来自于所述供应才几构的液体停止流动；以及第三步骤，操作光学钳将所述期望的细胞转移到所述细胞分拣流路。
4、 根据权利要求
3所述的方法，其中进一步包括 权利要求
2所述的提供所述微芯片的步骤，重复所述第一步骤到所述第三步骤的步骤，直到将期望数量的所述期 望的细胞转移到所述细胞分拣流路；第四步骤，操作连接于所述细胞供应流路的所述供应机构和所述排出机构，排出除了所述数量的期望细胞之外的细胞供应流路中的所有细胞； 第五步骤，使用来自于与所述细胞分拣流路连接的所述供应机构的液体，将所述数量的期望的细胞输送到所述储存部；以及 第六步骤，提取所述储存部中的所述期望的细胞。
专利摘要
〔问题〕本发明提供一种用于细胞分拣的微芯片，通过结合光学钳和液体供应给微流路的方法的优点，快速且准确地从大量细胞中获得期望的细胞。〔问题解决方案〕一种用于分拣至少一个细胞的微芯片，包括一基板，所述基板包括一细胞供应流路，用于供应包含细胞的液体并使包含细胞的液体流动；细胞供应流路包括与一供应机构液体连通的一注入口和与一排出机构液体连通的一排出口；一细胞分拣流路，与所述细胞供应流路在他们的中点相交，所述细胞分拣流路包括与供应机构液体连通的一注入口和与排出机构液体连通的一排出口。
文档编号C12N5/07GKCN101506345SQ200780030269
公开日2009年8月12日 申请日期2007年6月15日
发明者佐藤节哉, 山戸俊幸, 松本由多加, 林克明, 勇 王 申请人:爱粒科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan