分选细胞和其它生物微粒的方法和装置的制作方法

专利名称：分选细胞和其它生物微粒的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及筛选非均勻混合物的组分的装置和方法，更具体而言，涉及用光电镊和介电泳(OET-DEP)分离方案将具有不同生理状态的生物微粒分离并数量化的装置和方法。
背景技术：
在各种诊断和处理方法中，将诸如细胞、胚胎或细菌等生物微粒从隔离群中分离而不损伤微粒是重要的步骤。在很多应用中，需要分选非均勻的细胞群。一个实例为，基于细胞生存力分选成熟干细胞群。可能希望从活的、更强健/能存活的细胞中排除死亡或存活率最小的干细胞，以用于人和/或动物干细胞医治、生殖辅助介入、配子的遗传筛选、以及为细胞库作准备(低温或其它形式的细胞存储)。另一个实例为，从不能动不能存活的精子中分选出不能动能存活的精子。在几乎所有精子都不能动的不育病人或动物的子群中，希望从死亡精子中分选出能存活的精子， 以便用在体外受精疗法中。该技术和方法受到以下限制已经分选到“不能动/活的”组和 “不能动/死的”组的同一精子不能使用，因为分选方法对精子来说是致命性的，或者因为分选方法存在引起基因损伤的巨大风险，从而即使精子能存活，也不能使用该同一精子来进行受精。另一种有用的分选方法是，基于染色体数来分选细胞，诸如进行筛选以排除染色体数异常的配子，或者基于染色体结构损伤来分选细胞。具体实例包括因细胞老化或者由各种细胞处理技术、辐射、化学疗法和医原性组织损伤引起的细胞损伤而导致的正常染色体损伤。也可以基于基因突变来分选细胞，而不管是否也期望其它“完好的”染色体结构。 实例包括对可能使活体出现综合症状/病状的异常蛋白质和/或蛋白质结构进行编码的基因突变。一个示例为引发囊性纤维化病(CF)的囊性纤维化(CF)突变，CF是编码囊性纤维化跨膜电导调节体(CFTR)、cAMP-活性阴离子通道(cAMP-activated anion channel)的基因发生突变所引发的常见遗传病，临床表现为进行性肺病、胰功能不全和两性不育。CF是高加索人中最常见的寿命缩短的常染色体隐性遗传病之一。还可以使用基于包含在细胞中的染色体类型来分选细胞的方法。例如，用在辅助生殖技术中的配子“性别分选”，其中希望预选后代性别，或者必须保证后代性别为男性或女性，以避免特殊性别基因病的传播。因此，在诊断和治疗疗法中从死亡细胞中分离活细胞、从正常细胞中分离癌细胞或者从革兰氏阴性菌中分离革兰氏阳性细菌可能是重要的。这些应用要求，不仅将细胞有效地分选至组中的具体系列，并且分选程序结束时能够回收细胞以便使用。现有细胞分选方法常常是劳动密集型的，并且可能因机械力或化学品污染而损伤被分选细胞。例如，通过机械分选(即，使用过滤系统)或流式细胞计分析或化学品的不同摄取(“细胞生存力”检测)可能出现物理性或基因损伤。与用于分选微粒的其它技术相比，介电泳(DEP)不要求，细胞能动、存在或知晓细胞表面抗原或者使用诸如抗体或化学品等外部材料来辅助观察。介电泳涉及通过外部非均勻电场来使中性粒子运动。与线性电泳不一样，DEP不要求对象具有净电荷。非均勻电场与微粒中的诱导偶极相互作用，进而微粒可能受到朝向高场强区域 (正介电泳)或者朝向低场强区域(负介电泳)的介电泳力。换句话说，DEP力吸引一些微粒，并且排斥其它微粒。由于介电泳力不取决于电场极性，因此可以用AC或DC电场来观察该现象。因此，微粒运动不是微粒的极性的结果，而是电场大小的结果。上述装置使用由嵌入在微室中的“固定电极”产生的DEP场，所述微室中装有导电性最小的溶液和待研究的微粒。各个电极独立并且连接至交流电源，从而在电极位置处产生DEP场。“固定电极”设计不允许操作者利用DEP捕获微粒，从而能够进行肉眼观察，以查看哪个细胞朝向电极行进。然而，“固定电极”设计及其受限。固定电极还需要进行高成本的微制造，产生可能损害装置运行的气泡和电解产物，并且可能因较强的场梯度而损伤细胞。例如，为了研究一小组细胞，必须将每一个细胞手动隔离并且传送至固定DEP场。 将每一细胞传送至DEP场源要付出很多劳力，并且在频繁操纵中可能使待研究细胞受损。“固定电极”设计的另一个限制是，由于DEP源在空间中固定，因此DEP源不能移动。因此，难于测量DEP场中每一个微粒的吸引力。细胞必须远离DEP电极，以便观察细胞移向电极时有多快。该测量因DEP场随距离而减小，而受到影响。因此，在微粒行经远离电极的预定距离的DEP场中，行程较近或行程较远的情况明显不同。距电极的距离对微粒行经的DEP场强的影响可以通过数学模型来说明，但是该过程比较繁琐，并且可能有系统误差和随机误差。活细胞因其固有的电梯度而能够在电场中电极化，因此可以将活细胞表示为“介质体”。活细胞的整个半透性细胞膜保持电梯度。已经表明，除了所施加电场的频率之外任何细胞的介电电势(dielectric potential)取决于它的生理状态、组成(如，荷电膜结构、 细胞质的成分、细胞器和带电蛋白质和DNA)、形态和表型。因此，不同生理状态下的相同细胞类型具有明显不同的介电电势(因生理状态限制介电电势而不同)，进而可以用来分离细胞。因此，微流体细胞分选芯片设计必须便于对非均勻的活的和死的细胞群进行分选，以及通过生存力、细胞尺寸、细胞膜偶极大小和细胞的染色体内容的特征，诸如染色体数、染色体损伤程度、染色体类型(配子性别分选)和已知和未知疾病的遗传畸变来进行选择。还需要高处理量的分选装置，该装置将细胞分成系列，而非仅仅两个组。还需要能够回收被分选细胞的装置。本发明满足分选处理量较大、分选专一性较好并且能有效回收被分选产品的需求，并且在现有技术基础上的作了很多改进。

发明内容
本发明旨在，利用光图案驱动的光诱发介电泳(DEP)和将微粒特征与对DEP场的相对响应相关联的方法来从非均勻混合物中分离并提取微粒和细胞。由于OET-DEP场由能够投射在任何地方的光学图案产生，因此可以使用OET DEP作为虚拟微电极，该虚拟微电极能够通过光频率和强度来操纵位置、时间维度以及场强，进而是优选的。由于投射有光学图案的区域能够根据需求而变化，因此可以使用较小的图案进行分析并分选细胞个体。作为选择，可以使较大的光学图案扫过显微镜视野，以便并行地进行高处理量的分选。根据本发明的一个实施例，说明了在光电导表面上形成图案电场以便分离并提取单个微粒的光学图案驱动的介电泳装置和方法，或者提供了与液体流协力收集微粒的装置和方法。通过光学衍射极限来确定最终的虚拟电极分辨率。另外，诱发OET-DEP力与电场的平方的梯度成比例，从而将诱发OET-DEP力局限在虚拟电极的局部区域，这在操纵单个微粒时也是很重要的。可以使用很多种光源，诸如相干光和非相干光，并且可以容易地实现单个或多级式微粒操纵。在一个实施例中，根据本发明的结构具有两个表面上电极表面和下光电导表面， 其中侧壁形成具有输入管和输出管的室。包含关心微粒的液体介质放置在两个表面之间。 对两个表面施加AC电压，并且当光照在光电导表面上时，诱发出虚拟电极，并且固液界面处双层上的离子电荷与所施加的电场耦合一起捕获照亮光斑中的微粒。照亮光斑穿过室， 移到缓冲液输出流，并且将微粒释放到输出流已进行提取。在另一个实施例中，流体的并行流经过吸引关心微粒的一个或多个DEP电极。虚拟电极可以沿逐渐增大的场强依次布置。光学图案可以从一个流移动至另一个流，以将被吸引细胞输送至输出流并且将未受影响的细胞继续输送至废液输出部。响应于具有强度更强的DEP场的电极的微粒可以被依次回收，或者如果一次移动整个图案则在输出流中呆一段时间再回收。在本实施例中，也可以将不响应的关心微粒与移动至第二流的响应微粒分
1 O另一个实施例提供了包含在逐渐扩大的分离室中缓慢流动的微粒的流体流，所述分离室具有一个或多个细长光图案电极，所述光图案电极优选与流体流成一定角度。光图案可以为一系列矩形形状，并且所产生的场强可以沿以下次序增加或减小使微粒在流体流中经历增加或减小的DEP场。 又一个实施例提供了通向分离室的输入流体通道，其中至少一个DEP电极成形为具有增加的强度。当被捕获在光图案之内时，受到增加的吸引力的细胞将沿光图案向下迁移，直到OET诱发力小于微流体流的净力为止。此时，细胞不再被光图案捕获，并且将流入相应的输出通道。 本发明的方法尤其适于，基于用于现有人工繁殖疗法的适合度来选择并提取最佳精子和胚胎候选物，并且排除缺陷的或不能存活的配子，或者识别最佳干细胞以用于多种疗法中。上述所有分选平台的构造可以用来分选任何单个细胞(例如，人或动物的精子、卵母细胞或体细胞)或者多细胞结构(例如，人或动物的相对早期的胚胎)。对人类精子样本观察，发现“活”细胞对DEP表现出正响应大小具有显著范围。这表明，DEP不仅能够基于精子的绝对响应(绝对生存力-活的或死的)也能够基于精子对 DEP的相对响应(相对生存力指标-健康或生存力)来分选精子。在被确定为能存活不能动的精子中所观察到的对OET-DEP的响应谱，显示出关于“质量”(定义为相对生存力)的样品非均勻性。由于OET-DEP响应预测“生存力”，则所观察到的OET响应的相对差异预测生存力的相对差异，实质上将生存力的相对差异定义为“健康”。此外，为体外受精(IVF)移植选择最佳质量的胚胎对成功产下婴儿至关重要。当前，基于形态发育成熟度的主观评估来选择胚胎。植入前胚胎的体外分裂率是胚胎健康或生存力的指标。已经表明，胚胎的DEP响应与其发育阶段高度关联。因此可以从形态上不可区分的胚胎混合群中选择并提取出发育最成熟的胚胎。随着胚胎成熟(1个细胞分裂成2个细胞分裂成4个细胞……)，胚胎的DEP响应从正(吸引)发展为负(排斥)。响应的二分法允许用户准确地且系统地评估胚胎的形态学状态。因此，该技术能够从胚胎群中选出发育最成熟的胚胎进行植入(假定发育更快的胚胎可能在植入时最能存活)。因此，可以为人工受精疗法选出最健康且最适合的配子细胞，也可以为植入从形态类似微粒群中选出最适合的胚胎。该方法是非侵害性的，并且选择性排除了缺陷的、损伤的或较不适合的配子或胚胎，并且允许使用最适合的配子和胚胎，进而为成功植入创造最佳条件。本发明的一方面提供以下非侵害性的装置和方法其能够从不能存活细胞中准确地区分出能存活细胞和/或识别出能存活细胞群中的最健康细胞，以便选择并物理提取。本发明的另一方面是OET-DEP装置，其中分选室与诸如通道、空腔、储存槽和泵等微流体装置形成一体。本发明的又一方面是提供用于分选出最适于提高人工受精技术的成功率的配子和胚胎的方法。本发明的其他方面由说明书的以下部分来阐述，其中详细说明是为了充分公开本发明的优选实施例，而非限于本发明的优选实施例。


通过参考附图来更全面地理解本发明，附图仅仅用于说明图1是根据本发明的OET-DEP细胞分选平台的一个实施例的示意图。
图2是可与图1所示的细胞分选平台一起使用的OET-DEP芯片的一个实施例的透视示意图。图3是根据本发明的OET-DEP芯片的一个实施例的示意性剖视图。图4是利用主动微粒捕获和运动的OET-DEP芯片实施例的示意性俯视图。图5是利用主动和被动微粒分选的OET-DEP芯片的备选实施例的示意性俯视图。图6是用于高处理量分离的OET-DEP芯片的第二备选实施例的示意性俯视图。图7是具有多个输出通道的用于高处理量分离的OET-DEP芯片的第三备选实施例的示意性俯视图。图8是包括用于移除和隔离特定微粒的微量吸液管的OET-DEP芯片的第四实施例的示意性侧剖视图。图9是基于DEP响应分离具有被识别性状的微粒的方法的流程图。图10是根据本发明的分离微粒的备选方法的流程图。图11是根据本发明的分离微粒的备选方法的流程图。
具体实施例方式具体参考以下附图，出于说明的目的，用大体示出在图1至图8的装置及相关方法来描述本发明的几个实施例。应该理解，在不脱离文中所披露的基本概念的情况下，可以变化方法的具体步骤和顺序，并且可以变化装置的具体结构。该方法步骤仅仅是这些步骤可能出现的顺序的示例。步骤可以具有仍执行发明所要达到的目标的期望的任何顺序。本发明提供从细胞或微粒的非均勻混合物中分离并提取具有所选性状的特定细胞的装置和方法。该性状可以包括生存力、用于特定目的的适合度、染色体组型或者被识别缺陷。首先，参考图1至图3，大体示出了根据本发明的OET-DEP细胞分选平台装置的一个实施例的示意图。在图2中，是可以与图1所示细胞分选平台一起使用的作为OET-DEP 分离芯片的一般示例的OET-DEP芯片的一个实施例的透视示意图。图3是根据本发明的 OET-DEP芯片的一个实施例的示意性剖视图，图中示出了分离室的一般结构。图1示出了用于微观粒子的光学分选的系统构造的示例性实施例10。在该实例中，激光源12与衰减器14 一起使用，以提供光图案。该图案经过平面镜和10倍物镜18而被射向芯片20上的指定点。尽管提供了激光源构造作为示例，但应该理解，光图案的源可以来自多种源。例如，可以使用经由产生尺寸为3mm的束斑和120μ W的光能的光纤准直器耦接的波长为 635nm的带单模光纤的激光二极管。在另一个实施例中，光射穿柱面透镜，并且经过2D扫描镜和分色镜和10倍物镜 18，以使圆形高斯光束成形为线状图案，并且使图案聚焦在芯片20的表面上。扫描镜可以通过编程来控制激光束。在另一个实施例中，光图案源由空间光调制器提供。空间光调制器可以形成任意图像来投射在光电导表面上，从而在OET装置上产生对应的虚拟电极。从而，可以通过简单的软件编程来产生复杂的、可重构的操纵图案。利用非相干光源和直接成像技术来增加 OET-DEP分选平台的灵活性和功能性。例如，在一个实施例中，由数字微镜装置(DMD)和IOOff卤素灯构成的空间光调制器作为非相干光源。典型DMD是IOMX 768阵列的可单独寻址微镜，各个微镜为13. 68 μ mX 13. 68 μ m。显示在DMD上的图像经由计算机观控制。10 倍物镜18可用于将各个DMD镜的分辨率增加至约1. 4 μ m。OET芯片20优选位于显微镜22的台上，显微镜22可以二维机动地移动芯片20至被限定位置。可以利用个人计算机(PC08来提供台控制、用于配准微粒(或细胞)位置的显微成像和用于从显微镜成像器中收集数据记录器。具有软件的计算机观还可以用于经由激光输出控制或空间调制器来控制光成像，以及控制在OET装置20上生成的信号，诸如来自函数发生器的偏压和微流体泵控制。连接至显微镜的数字照相机M捕捉图像，并且将图像显示在图1所示实施例中的彩色监视器26上。这使细胞分选过程和从芯片20上选择特定细胞以便提取的操作可见。分选在图1所示的芯片20的微流体室32内进行，所述微流体室32构造有输入通道和输出通道以及可寻址DEP场。如图2所示，室32与连接至输入管40和输出管42的一个或多个微通道成一整体。输入管在压力作用下将待分选的材料与流体源一起引入。室可以平行布置或者将一个芯片30上的一个室32可以隔开以增加处理量。室32还可以顺序布置，从而基于DEP响应程度的分离可以分阶段进行。图2的芯片30优选具有以下结构其大小为长度34、宽度36和高度38从而与显微镜22的CTZ机动化台相适配。可选台优选为机动化的，但在一个实施例中可以手动调整。 在一个实施例中台还可以按不同的速度移动并定位，以使芯片相对于经过图1中的透镜18 投射在芯片上的光52来移动。台还可以用发热或冷却部件来控制温度，以便为分选活性微粒提供合适的温度条件。该台、光学仪器和芯片还可以放在封闭空间内，温度、静电、湿度、PH、相对压力和氧含量等环境受控的无菌环境中。流体送入管40优选地连接至一个或多个外部泵(未示出)，该泵可以在计算机和来自于计算机观的软件控制下将待分选材料和适当的液体介质输送至芯片30。流体送出管42也可以连接至真空管，以助于将废液、废弃目标、被选目标回收至储槽或其它容器，以便于收集和提取期望目标。图3是根据本发明的OET-DEP芯片30的总体结构实例。OET-DEP芯片30由ITO 玻璃的上平面电极46、对置的优选ITO玻璃的下平面电极48以及由侧壁围绕的光电导层 50组成，光电导层50可以包括形成室32的管道，室32包含液体悬浮液44。在本实施例中，上平面电极46由覆盖透明载玻片上的诸如氧化铟锡(ITO)等自身透明的导体构成，而下光电导层50优选经由等离子增强化学气相沉积法(PECVD)将氢化非晶硅(a-Si:H)沉积在ITO涂覆的载玻片48上来形成，然而也可以使用其它感光材料。在一个实施例中，下表面由2. 5cmX 1. 5cmX Imm的载玻片48 (也可以使用其它尺寸)形成，载玻片48涂覆有IOOnm至200nm厚的氧化铟锡(ITO)膜和1 μ m厚的非晶硅(a_Si)膜。微流体室的上表面46也由具有类似厚度的氧化铟锡膜的载玻片来形成。OET微流体室的两个表面可以由100 μ m厚的隔板来隔开，从而形成可填充待分选的感兴趣的细胞/胚胎/介电微粒的流体悬浮液44的室32。在光电导层优选由计算机和软件控制的情况下，对上电极和下电极之间施加AC偏压。
将光图案52投射在下感光电极48上，以改变电场形状，从而形成介电泳力和位于照亮区附近的电场梯度。将光图案聚焦在上电极表面46或下电极表面48的光电导部以诱发出局部电场，从而响应于光图案来形成“虚拟电极”，该虚拟电极在时间和位置上构造成， 以介电泳的方式吸引或排斥细胞体或其它微粒。光图案的位置和定时可以响应于因配准位置所接收的反馈和限制在室32中的微粒或细胞的DEP响应来动态地确定。光图案52的尺寸、形状和强度也可以改变，以使引发DEP场的特征能被调整，进而调整室内的细胞或微粒所受到的力。也可以使图案中的一部分的强度与另一部分不同。因此，图案发生器能够根据所选形状、位置和时间来提供设定图案。可以容易地形成并重构具有最佳场强的复杂虚拟电极，以便在有/无流体流辅助的情况下形成用于连续操纵微粒的动态电场分布。介电泳力还与AC频率相关。从而，通过改变所施加的AC偏压的频率，可以将力从吸引力变为排斥力，或者反之亦然。由于OET使用光学诱发DEP，因此OET力也可用相同的方式来调整。结果，OET有两种操作模式正0ΕΤ，其中细胞和微粒被吸引至照亮区；以及负 0ΕΤ，其中细胞和微粒被照亮区排斥。 计算机软件和操作者命令可以提供控制信号以顺序发射光图案52，并且可以使吸引至电极的微粒移动经过室32中的所选位置和结构或者芯片30的相关流体结构。通过对所投射的光图案、场强和芯片位置进行编程，将诸如传送、分选、循环和分离等多种功能在空间和时间上组合在一起来实现多步骤诊断方案。参考图4至图8，示意性示出了细胞分选平台的若干实施例，该实施例可适于提供不同分选需求。图4是利用主动微粒捕获和移动的OET-DEP芯片实施例的示意性俯视图。 该装置的实施例60设计成执行细胞或微粒的主动分选，其中将细胞或微粒吸引至光激励 DEP电极，接着将被捕获细胞引向输出流以便收集。在本实施例中，样品室64具有带非晶硅层的底层62，非晶硅层构造成暴露在光图案下，以便如图3所示形成虚拟电极。该样品室64装有待分选细胞。非均勻细胞溶液可以经过入口 66直接注入到室内，或者从连接至入口 66的微流体通道进入。在图4所示说明中，溶液具有被排斥的或者对DEP场没有响应的细胞68和被吸向DEP场的细胞70。生成光图案72以便利用OET诱发的DEP力来操纵关心(所感兴趣的)细胞。尽管示出了关心细胞70是对OET光图案具有吸引响应的细胞，但光图案可以构造成操纵对OET具有排斥响应的细胞，或者具有其它区别特征的细胞，诸如荧光记号或其它标记的表达。关心细胞70由OET光图案72从样品分选室64被分别并行地引导至收集出口 74， 并且进入微通道76，微通道76的输出终止于收集单元78。缓冲溶液以低流率(或者可被摆动地冲走)流经微通道76，因此当细胞进入该液流时，细胞被冲到可被收集的出口 78。因此，可以将特定细胞或细胞组分离并传送至输出微通道76进行收集。为了防止未分选细胞在分选室64装满时因室64内的压力增大而进入微通道出口 74，在室装满的情况下出口 80允许细胞溶液从室内排出。该出口 80还可以用来回收多余的样品或者通过移出关心细胞70后精选的分离细胞68。图5是利用主动和被动微粒分选的OET-DEP芯片的备选实施例的示意性俯视图， 图中示出了用于分离精子的一个分离方案。分选装置90在从不能存活能动和不能存活不能动的精子96中主动地分选能存活不能动的精子94的同时，被动地分选能动的精子92。在图5的实施例90中，由能存活精子和不能存活的精子混合物组成的精子样品， 经过微加工通道98流入分选装置中。第二缓冲溶液流经分离输入通道100。样品输入通道流和缓冲液输入通道流在分选区中汇合在一起，但两种液体因微加工装置中的层流而没有混合在一起。能动精子依靠自身动力穿过两种液流之间的界面102从样品输入流游到缓冲流，这是分选装置90的被动分选功能。利用介电泳力使不能动能存活的精子94穿过界面102，也进入到缓冲流。该力利用光图案104生成，以形成虚拟电极和DEP吸引力。不能动能存活的精子94(与能动精子一起)被光图案产生的电极吸引并捕获，并且从缓冲液输入通道100引入缓冲流。作为选择，可以利用微加工电极来产生适当的DEP力。DEP力对能存活不能动的精子上产生吸引力，从而将这些精子拉入缓冲流。由此，缓冲液输出通道106 仅仅包含能存活能动和能存活不能动的精子。不能存活不能动的精子96没有被DEP力吸弓丨，并且仍保持在通向废物输出通道108的样品通道流中。在备选设计中，光图案可以沿图5所示斜线方向连续移动穿过样品输入通道，穿过界面102到达缓冲输入通道。当每一个光图案进入缓冲流区域内时，整个OET光区域关闭，或者样品输入侧的光仍然开着而缓冲侧的光关闭，以便从缓冲流中释放没有被流体流的力移走而剩下的任何细胞。因此，能够将不能动而能存活与能存活且能动的精子一起分离，以用于受精。将不能存活且不能动的精子引向废物输出部108。图6是用于高处理量分离的OET-DEP芯片的另一个备选实施例的示意性俯视图。 将分选装置110设计成，使主动响应于OET操作的细胞的回收最大化。样品可以包含不同细胞类型的混合物，和/或正OET-DEP响应大小不同的细胞。装置110具有扩大到分选区114的输入微通道112，并且缓冲流持续经过通道和分选区。还具有回收已分离细胞的排出口或通道116和接收废弃细胞130的废物口 118。可以将几个分离结构串联在一起，以便于分离更大规模和数量的细胞。将细胞样品混合物120引入输入微通道112。在分选区114中，通道宽度增加，从而形成所示实施例中的喇叭形微通道。该尺寸变化使直径增加区域内的流体流的速度随着通道宽度增加而减小。光图案生成电极122横跨分选区114，从而利用DEP力吸引细胞并将细胞引导至通道一侧以便回收。第一光图案电极捕获并引导对DEP的吸引响应最强的细胞 124。然而，吸引响应较弱的细胞1 和1 将跟随从液流以相对高的速度流经初期的OET 操纵图案122，并且细胞的弱DEP响应可能不足于使细胞被初期光图案形成的电极所捕获并向下移动。然而，当通道114变宽并且缓冲液和细胞的流速变小时，后续操纵图案122将足于使吸引力相对较弱的任何细胞126和128被引向通道的回收侧，到达收集口 116。从而，可以利用该分选装置来回收具有一定吸引响应的所有细胞。所有被回收细胞经由与废物输出部分开的输出部排出。通过这种方式，将一种细胞溶液分离成两种，一种包含期望细胞，而另一种包含废物。另外，可以基于DEP吸引力大小和图案122的操作在一段时间内排出细胞124,126和128。图7是具有多个输出通道且用于高处理量分离的OET-DEP芯片的另一个实施例 140的示意性俯视图。装置140设计成对多种不同细胞类型或不同相对生存力的细胞执行主动分选。
将混合样品142引入同样包含连续缓冲流的输入微通道144。可以通过在将样品 142送入分选装置140之前，对样品142预先进行过滤以去除死亡细胞。在另一个实施例中，将不同类型的分离器顺序连接。例如，图6所示的分选装置可以用作第一阶段的分选器以移除死亡细胞并输出活细胞，接着由图7的分选装置进行分选。样品输入通道144向外张开以形成分选区146，并且分成多个不同的输出通道 148、150和152。至少一个宽度变化的光图案巧4横跨在输出通道148、150和152前面的分选区146。当光图案形成电极154的宽度减小时，由电极产生的OET诱发的DEP力也将减小。因此，吸引力最小的细胞156不会沿光图案向下移动，而竖向留在第一输出通道148 中。换句话说，正OET-DEP响应较弱的细胞，其从左向右的轨迹的变形最小。此外，吸引力增大的细胞158和160在被光图案捕获时，将沿光图案向下迁移，直到OET-DEP诱发力小于微流体流的净力为止。此时，细胞不再被光图案形成电极IM所捕获，并且将直接流入响应输出通道150和152。如此，细胞可以基于其OET-DEP诱发力而分离成子群。输出通道可以连接至储槽或者柔性塑料管，以便将细胞输送到芯片140之外的期望容器或溶液内。图8是包括用于移除并隔离特定微粒的微量吸液管的OET-DEP芯片170的另一个实施例的示意性侧剖视图。芯片170包括由隔板176隔开以形成微室178的上板172和下板174。两个板172和174之间的间距优选在100 μ m至200 μ m之间。微室容纳悬浮在导电性最小的介质中的细胞目标，以便用OET-DEP场进行分离。优选，上板172为ITO涂覆玻璃，并且下板为具有非晶硅涂层的ITO涂覆玻璃，并且将上下板电连接，以便当暴露在光图案下时提供OET-DEP场。下板174比上板172大很多，以提供将微量吸液管180的尖端182放于微室178 中的位置。微量吸液管180的近端经过管子184连接至可选抽吸源。可以平缓地抽吸微量吸液管180，以便将已被收集的期望目标吸入微量吸液管的尖端182。当目标在微量吸液管尖端182中时，可以取出微量吸液管180，并且通过简单的反向处理，即在微量吸液管上(从相反端向尖端)施加正压力来从微量吸液管180中回收目标个体。作为选择，可以将多个微量吸液管尖端插入上下微室板172和174之间，以使一个微量吸液管180能够送入流体和/或新鲜目标，而其他微量吸液管能够用于回收目标。此外，位于微室内的(任意)微量吸液管尖端的吸入或吸出操作可以在肉眼观察下进行，从而增强了潜在的选择性。芯片170优选放置在可移动台188上，并且可选地用接合件186将管子安装在台上。光图案射穿台188，并且通过移动台188来确定图案在芯片170上的位置。在一个实施例中，下板174具有位于吸液管180主体下方的通道，以减小在微室 178中放置或拆下尖端182时的剪切力。尤其，本实施例可适用于识别并回收已由装置分选出的特定细胞个体和细胞组。 应该注意，对于一些应用从OET芯片回收所有被分选目标(非特定回收)来进行分析是次佳的，因为该过程没有保存OET分选期间的分选顺序。由于“非特定回收”使所有目标“混合在一起”，因此不能使用户识别哪一个目标个体与哪一个OET分析数据结果对应。例如，对于图8所示的实施例，可以获得目标个体的OET-DEP分析，并且可以对每一个目标的OET响应进行测量并做索引。可以基于目标个体的OET分析响应，将各个目标与OET分选场内的剩余目标(以任何期望的空间顺序)分离并选出。接着，可以通过微量吸液管的吸取来回收已分离的目标个体，其中通过OET将所选目标引导至微量吸液管尖端182，接着吸入到微量吸液管180内。接着，可以将微量吸液管180从OET芯片上拆下，并且可以将目标转移到独立的容器，以便临床或研究使用。例如， 如果目标为精子细胞，则作为IVF/ICSI (胞浆内单精子注射)的一部分，可以将OET分析后的精子注入到卵母细胞(卵子)内。然而，对精子、胚胎、干细胞等进行诊断分析具有某些临床效果，主要的临床用途(生殖医学)是不仅能够分析目标而且在分析之后能够选择性地回收目标个体。现在来看图9，大体示出了根据可识别性状来分离细胞的一种方法200。在该方法的实施例中，在框202中识别并隔离具有特定性状的潜在目标细胞或其它微粒。性状可能包括形态缺陷或基因缺陷、健康、生存力、生理状态、满足特殊目的的适合度、膜特性(渗透性、电容和电导率)、内部电导率、诸如染色体数量、染色体损坏程度、染色体类型(配子性别分选)和已知和未知疾病的特征遗传畸变等染色体内容、以及其它可被识别的关心性状。例如，在处理人类精子样品期间，在试图从死亡精子中分选出活的精子时，发现， 在活的精子中活细胞对DEP所表现出的正响应大小具有显著的范围。这是个重要的发现， 并且表明DEP不仅能够基于精子的绝对响应(绝对生产力指标)，而且能够基于精子对 DEP的相对响应(相对生存力指标)来分选精子。精子健康是以下连续变量而非二元变量 DEP能够识别哪一个特定精子(或其它任何细胞类型)比其它能存活细胞相对更健康或更不健康。基于相对生存力来细分精子(或任何其它细胞类型)的能力可以用来指导仅仅最健康精子、卵、甚至胚胎的选择，以用于人工繁殖过程。当胚胎变老(1个细胞分裂成2个细胞，再分裂成4个细胞……)时，胚胎的DEP 响应从正(吸引)转变为负(排斥)。响应等级允许准确且系统地评估胚胎的形态学状态。基于早期胚泡胚胎(在人类IVF中进行移植胚胎的最常见的发育阶段)的比较，表明， OET-DEP分析可以基于发育更成熟的目标胚胎的负DEP响应大小来指导胚胎选择，并且还可以指导排除正DEP响应的较不成熟的胚胎。此外，假定发育更快的胚胎可能是植入时最可能存活的胚胎，则可以基于响应从不可区分的胚胎群中分别选出最成熟的目标胚胎。类似上述关于精子的发现，完全死亡和部分退化的胚胎对OET DEP图案的响应最小。因此，可以观察到，具有被识别性状的细胞的特有DEP响应与关心的特定性状有关。将在框202中识别并获取来进行分析的具有关心性状的被选细胞类型暴露在DEP 场特征范围(诸如场强和频率)中，并且在框204中测量被选细胞类型对DEP场特征范围的响应。测量可能包括细胞在流体流中被吸向电极的速度或者被吸向电极的强度、相对强度、以及克劳修斯莫索提(CM)因子的直接测量。已经发现，除所施加电场的频率之外，任何细胞的介电电势取决于它的生理状态、 组成、形态和表型。因此，具有不同生理状态或其它不同性状的相同细胞类型可能具有明显不同的介电电势，进而该介电电势可被用来进行分离。诸如细胞等物体对DEP场的响应可以由克劳修斯莫索提(CM)因子的实部来表征。 这是物体相对于周围介质的有效电极化度。CM因子考虑了物体和介质的所有物理特性。根据微粒(细胞)和介质的相对导纳，CM因子的值可以为正或者负(吸引力或排斥力)。处于不同生理状态下的细胞具有明显不同的电气性质，从而引起不同的DEP响应。在框206中，对目标类型在不同DEP场范围中的DEP响应测量做索引并进行记录。 可以汇编类型和DEP响应的基准库。在框208中，将被索引DEP响应与具有目标细胞类型和细胞性状的条件相关联，并且可以确定吸引或排斥响应最强的最佳条件。在框210中，框208中收集的被索引响应和信息可以用来确定分选条件，以便分选非均勻微粒群，从而将具有关心性状的目标微粒与可能具有类似特征的其它微粒分开。最佳分选条件允许将响应大小比被索引响应范围小或大的细胞排除。在其它设置中，被索引响应指明，DEP场的最强响应代表性状和分离标准。对精子、胚胎、干细胞等进行诊断分析有一定益处，生殖医学领域主要临床用途在于能够分析目标，并且在分析之后能够选择性回收目标个体。因此，在框212中提取特定目标或目标组。另外，对一些应用，回收加载在DEP芯片上的所有或大部分目标(“非特定回收”) 以进行分析不太可行，因为没有保存DEP分选期间所获得的分选顺序，此外，由于“非特定回收”将目标混在了一起，因此不能使用户识别哪一个目标个体与哪一个DEP分析数据结果对应。一个实施例允许根据DEP响应来选择并提取特定的目标个体。该需求的一个示例是生殖医学和分离最健康的卵子或精子以用于所建立的受精疗法。在该情况下，对包含细胞群的精液样品进行分析，以识别样品中的哪一个精子最能存活。当利用DEP分离找到了样品中满足选择标准的精子个体时，希望能够仅仅回收这些精子，以便之后将(各个精子的)0ΕΤ响应已知的已分离精子分别供给操作员。操作员知道哪一个被分选精子在分析期间具有最佳DEP响应，并且哪一个具有次佳响应等。精子的OET DEP响应的相对大小本身是精子相对生存力的评价指标。接着，当前通过DEP响应分级的这些精子能够被回收，并且按优选顺序用来使卵细胞(卵子)受精以形成胚胎。可以知道，在所产生的胚胎中哪一个胚胎由哪一个精子个体形成。类似地，该方法可以用来选择最合适的胚胎，以用于所建立的人工受精疗法。成功的试管受精(IVF)疗法包含以下主要因素选择健康胚胎来植入病人体内。健康胚胎的首要指标是，其较之同类能够以更快的速度发育。目前，有经验的技术人员基于观察来选择胚胎。本发明提供一种方法，其定性确定哪一个胚胎比其它胚胎更快地达到某一发育阶段、以及哪一个胚胎是用于成功植入的最佳候选。本发明允许在移植之前可靠地预测每一个胚胎个体的生存力，使用本发明可以明显改善当前成功率(定义为移植单位数量胚胎的活产率)低、患病和死亡风险(母亲和胎儿的健康风险)高和IVF成本高的缺点。使仅仅移植最健康且最少的胚胎(理想的为1个) 成为可能，从而减小多胎分娩率，但不会减小受孕率。可以预料，在转移之前非侵害性地区别更健康胚胎，以便实际上仅转移最健康胚胎，以及识别并使用最健康精子，以上这些操作将使胚胎植入的成功率从当前的8%至 25%的范围大体提高到30%至40%的范围，并且更优选地在40%至50%之间，且最佳在 50%至60%之间。可以看出，本发明能提供以下分析例如，能够判断来自带囊性纤维化病(或不完全外显的可遗传病)的人的配子是否携带变种。该方法可以用于例如，筛选精子、卵母细胞或成对胚胎，其中每一个都为突变杂合体(从而不患病)，以防止IVF/ICSI期间携带突变的配子与突变的异性或纯合胚胎结合。下面来看图10，其示出了该方法的备选实施例220，该方法使用已知的最佳DEP场特征并且建立了可供参考的DEP响应。在框222中，识别样品中微粒群或细胞群的目标特征，并且在框224中将样品群暴露在一个或多个DEP场强系列中，优选使用最佳DEP场。在框2 中，可以测量微粒或细胞对DEP场的响应，并且在框2 中将目标的最佳 DEP响应与最佳DEP场特征相关联。细胞对DEP场的关联响应允许，在框230中将具有关心性状的目标与具有最佳DEP场特征的目标群分离，并且在框232中可以根据目标对最佳 DEP场的响应的强度或大小来提取被分离目标。可以看出，可以比照没有性状的细胞或者参考所建立的分选特征库来直接确定， 细胞群的特定形状的分选特征。在图11的实施例240中，在框242中识别样品中微粒群或细胞群的目标特征以便分选。在框M4中，将样品暴露在一系列DEP场强中。在框对6中测量微粒或细胞暴露在一系列DEP场强下的响应，并且在框248中将目标特征与DEP响应测量相关联。DEP场的相对响应的差异可表征目标特征，并且可基于DEP响应从群体中分离目标。在框250中实现从样品中分离具有目标特征的微粒和细胞。作为示例，OEP-DEP用于分选脂肪源性多能间叶细胞(adipose tissue derived multi-potent mesenchymal cells)，通称为“脂肪源(成熟)干细胞”(ADSC)。在研究 ADSC 如何能用作细胞治疗源来治疗尿道疾病时，发现，在处理来自脂肪组织的ADSC细胞时，化学品和机械消化处理使15%至20%的ADSC死亡，而其余大部分存活下来但有损伤。目的在于判断活的ADSC是否能够从死的或损伤的ADSC中分离出来，以便将所获取的ADSC细胞注入体内进行治疗，仅仅将健康的、活的ADSC导入病人身体，而不导入死的或损伤的细胞。利用染有台盼蓝和钙黄绿染料的ADSC群(死亡细胞染上蓝色而活的细胞未使用染料染色的双标准生存力分析)，发现，用台盼蓝染料染成蓝色的细胞负响应于OET DEP (排斥)，而未使用台盼蓝染料的细胞正响应于OET-DEP场(吸引)。因此，本发明提供非侵害性的分离装置和方法来分离并提取目标细胞，而不会危及活的微粒的生存力。本发明可以参考所附实例来更容易地理解，实例仅为了进行说明，无论如何都不应该解释为将本发明的范围限定为文中所附权利要求书的范围。实例1在2型盲研究中，利用杂交鼠样品和OET装置，首先确定在最佳培养基(KS0M+AA) 中培养的胚胎在不同发育阶段(从1个细胞、2个细胞、从4个细胞/桑葚胚分裂为16个、 以及早期和晚期胚泡期)对OET-DEP的响应如何。接着，为了评估该技术是否可以用来指导胚胎选择，将培养在KS0M+AA中的胚胎的响应与培养在次佳培养基(M 16)中形态相同的胚胎相比较。在发育的植入前阶段，M16中体外培养物产生与培养在KS0M+AA中的培养物不可区分的胚胎子集。然而，与KS0M+AA相比，在所有发育阶段，M16次佳地支持体外胚胎发育。当培养胚胎进展到体外发育的后期时，两种培养基之间的质量差异扩大。最后，作为基础研究，评估胚胎的OET安全性，分析胚胎在OET分析之后的存活的和继续体外发育。为了演示分离胚胎的装置和方法，溅射有300nm厚的氧化铟锡(ITO)层的玻璃晶片6"经由等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来涂覆Iym厚的氢化非晶硅(a_Si:H)层(IOOsccm 10% SiH4:Ar,400sccm Ar, 900mTorr, 350°C, 200W)。接着，用切割机将 a-Si :H涂覆ITO晶片和6" ITO涂覆玻璃晶片切成2X2cm芯片，从而分别形成上下OET基底。接着， 对下OET基底(a-Si:H涂覆ΙΤ0)进行简单氧等离子体处理(51. Isccm 02，300W，Imin)，并且放在2-[甲氧基(聚氧乙烯丙基)]三甲氧基甲硅烷的溶液中两小时。接着，将浸泡后的芯片用乙烷冲洗，并且风干。这会导致下基底的表面上形成一层薄的聚乙二醇(PEG)，从而有助于减小胚胎粘着在表面上。利用导电的加银环氧树脂在上下基底上的ITO上加工电触点ο定制的显微镜被装配来用于所有实验。样品放置在连接至机动台控制器的CTZ微操纵器上，所述机动台控制器允许台以已知的速度移动。经由5倍物镜从上侧进行观察。通过经50/50分束器连接的纤维照明器来提供明视野柯勒照明。利用由外部计算机运行商业显示软件而控制的商业数据投影器来形成用于操纵的光图案。通过望远镜和长通道分光镜将图像聚焦在基底上。经由连接至外部计算机的C⑶照相机进行观察并捕捉图像。利用标准信号发生器来施加电偏压。通过将矩形光图案投射在芯片基底上来测量实验用胚胎的DEP响应和最大DEP诱发速度。光图案定位成，使光图案前缘与胚胎外缘对齐。接着，以不同的速度平移台，以提取可通过相邻光图案移动胚胎的最大速度。将正介电泳(PDEP)响应定义为，当光图案移到胚胎附近并且胚胎被吸向光图案中心时的响应。将最快PDEP速度定义为胚胎仍能呆在光图案之内的最大台(光图案)速度(即，光图案不能再捕获胚胎的最小速度)。将pDEP速度表示为正数。负介电泳(nDEP)响应在光图案移到胚胎附近并且胚胎被排斥离开光图案边缘时进行记录。通过找到胚胎仍能呆在光图案周边外侧时的最大台(光图案)速度来确定最快nDEP速度。将nDEP速度表示为负数。在1个细胞阶段总共收获410个合子，接着将这些合子等分成两组，分别培养在 KS0M+AA和M16培养基中。通过对3至4周大的雌性鼠执行5IU PMS (IP)，48小时后再执行 5IU HCG(IP)至20 C57BL6XDB2F 1来诱发排卵。接着，将雌性鼠与5个月大的雄性C57BI6 鼠配对。将未发育到2个细胞阶段或者估计发育延迟在M小时以上的胚胎从培养皿中移除，不进行分析。在1个细胞、2个细胞、4至16个细胞、早期胚泡和晚期胚泡阶段，将悬浮在低电导率培养基(EP)中的四至43个的胚胎群从各个培养皿中取出，接着进行OET分析。将受精后对各个发育阶段的胚胎群进行分析的小时数制成表格。M16培养的胚胎通常需要在多培养6至12小时，以便在后期与培养在KS0M+AA中的胚胎具有相同的发育阶段。测量最大诱发速度。装置的上OET-DEP基底放在包含胚胎的溶液的上方，并且由200 μ m的隔板与下基底隔开。将当前包含胚胎的装置放在操纵台上并且施加电偏压 (20Vppk, 100kHz)。接着，通过将矩形光图案投射在基底上来测量DEP响应和最大DEP诱发速度。光图案定位成，光图案前缘与胚胎外缘对齐。接着，以不同的速度平移台，以提取可由相邻光图案来移动胚胎的最大速度。在将光图案移到胚胎附近并且胚胎被吸向光图案中心时限定正介电泳(PDEP)响应。最快pDEP速度限定为胚胎仍能呆在光图案之内的最大台 (光图案)速度(即，光图案不能再捕获胚胎的最小速度)。将PDEP速度表示为正数。当将光图案移到胚胎附近并且胚胎被排斥离开光图案边缘时，记录负介电泳(nDEP)响应。通过找到胚胎仍能呆在光图案周边外侧时的最大台(光图案)速度来确定最快nDEP速度。将nDEP速度表示为负数。对KS0M+AA和M16组的胚胎在1个细胞、2个细胞和4至16个细胞阶段进行分析， 发现所有胚胎对分析OET场表现出正DEP(pDEP)响应(吸向光图案)。在早期胚泡中，培养在两种培养基中的大部分胚胎表现出负DEP响应(nDEP) (S卩，排斥光图案)。培养在两种培养基中的所有晚期胚泡和孵化胚胎也具有nDEP响应。晚期胚泡，尤其是部分孵化的晚期胚泡，通常过分粘着OET基底而不能在OET场的作用下移动太远距离。从而，对于这些组不能可靠地计算最大OET诱发速度，进而不对它们进行分析。根据各个阶段收集的速度数据明显看出几种趋势。对于KS0M+AA胚胎，在各个连续发育阶段之间，平均最大诱发速度明显减小(较小正数)(P < 0.006)。同样，对于M16胚胎，在各个连续发育阶段中，平均最大诱发速度也明显减小(P < 0. 0001)。其次，在可比较的KS0M+AA和M16配对组之间，平均OET诱发速度明显不同。在1 个细胞、2个细胞和早期胚泡阶段，在匹配群中(、培养在KS0M+AA或M16中的形态不可区分的胚胎)，与M16组中的胚胎相比，培养在KS0M+AA中的胚胎明显表现出更少的OET正响应 /更多的OET负响应。包含4至16个细胞阶段的胚胎混合物的组由于组内的形态非均勻性而排除在分析之列。尽管对于该组的诱发速度在所有发育阶段之间并行出现能观察到的下降趋势，但两组之间4至16个细胞阶段的平均速度没有明显不同(p = 0. 59)。另外，培养在KS0M+AA 和M16中的配对群中在1个细胞阶段和2个细胞阶段分析得到的变化没有明显不同(分别为ρ = 0. 67和ρ = 0. 87)。然而，在4至16个细胞/桑葚胚和早期胚泡阶段进行分析的胚胎中，与培养在M16中的配对群相比，培养在KS0M+AA中的细胞的变化明显更小(分别为ρ < 0. 015 和 ρ < 0. 0012)。在OET分析之后，胚胎稍微呈现出收缩和颗粒状。胚胎形态受到的影响似乎归因于EP培养基，而非OET分析自身。为了便于理解胚胎因EP和DEP所受的潜在不良影响是否可逆，将在1个细胞、2个细胞、8个细胞和早期胚泡阶段进行过初始OET分析(Τ = 0)的胚胎从OET装置中回收，返回至KS0M+AA培养基中孵化，其后每隔M小时拍一次照。各个群中90%至95%的胚胎继续正常发育至孵化胚泡期。长期暴露于EP培养基(5-Μ小时) 最终会导致胚胎死亡，并且在该较长时间段之后进行分析时所有胚胎速度都小于5 μ m/s。可以看出，与惯常方法相比，OET-DEP提供了有效的DEP操纵和探测平台，OET-DEP 能够实时移动胚胎并且允许操作人员对各个胚胎响应于OET平台所提供的DEP力所表现出的吸引力(或排斥力)大小进行测量。该功能不仅测量DEP响应，而且允许操作人员执行其它功能，诸如胚胎分选(可以从周围群中选择并移除表现出特定响应的特定胚胎)和提高光探测(可以操纵胚胎来进行不同的透视，以助于确定特征，诸如胚胎内的细胞数量或特定胚胎内部结构的位置)。此外，由于具有最大OET负响应的胚胎最有可能是发育最成熟的胚胎和/或应该选择来进行转移的能存活胚胎，因此OET可以用来引导IVF的胚胎选择， 因为处理可以区分在任何给定阶段出现在胚胎中的形态类似。此方法得到杂交发育阶段和发育阶段匹配的杂交介质比较(KS0M+AA和M16培养胚胎)的支持。实例2在从不能存活的精子中分离能存活且能动和能存活而不能动的精子的情况下示出OET-DEP装置和方法的功能的第二个示例。胞浆内单精子注射(ICSI)与体外受精一起日趋广泛地用在男性因素不育的情况下。在该疗法中，通过将单个精子直接注射到卵母细胞(卵子)内来实现受精。自1992年引入ICSI以来，该疗法迅速被接受，现在占到美国出示人口的约3%。对于ICSI最关心的问题是精子选择，因为最终使卵母细胞受精的精子个体的质量是该疗法成功的关键。例如，选择不能存活的精子不会引起受精，或者将产生最终不能存活的胚胎，进而浪费卵母细胞。为ICSI选择能存活精子是很复杂的，并且通常精子运动性是作为生存力指标的选择标准。精子形态不能很好地指示精子生存力。此外，运动性不排除存在明显的DNA损伤。另外，对于精子受限，甚至不能动(精子活力不足)的病人，实际上不可能基于精子运动性来选择能存活的精子。另外，在使用前低温保存的精子样品也常常遇到精子运动性减小。 在解冻精子时，预先运动精子可以归为不能动。然而，对于很多病人来说，相当大一部分精子仍可以存活，但不能运动的情况下从不能存活精子中区分出能存活精子可能很复杂。目前，精子生存力分析受到主观性、感受性和潜在毒性的影响。台盼蓝染料排斥实验是金标准的细胞生存力分析，但其后通过将精子暴露在用于ICSI的台盼蓝中来消除毒性。另一种伊红苯胺黑染色的基于染料的分析，包括使测试后的精子难于获取来继续是用的风干步骤。最终，现行用在ICSI疗法中以选择精子的标准方法是基于具有运动性，并且在没有运动性时基于精子形态。然而，精子运动性和形态可能不足于识别能存活且健康的精子。为了说明分离精子的装置和方法，进行实验以验证，即使在精子不能动的情况下利用DEP力来区分能存活和不能存活精子的可行性。在嵌入在玻璃芯片载片内的微流体室中执行精子分选。玻璃芯片载片的下表面由涂覆有IOOnm厚的氧化铟锡膜和1 μ m厚的非晶硅膜的2. 5cmX 1. 5cmX Imm载玻片形成。微室的上表面也由具有氧化铟锡膜的载玻片形成。OET微流体室的两个表面由IOOym厚的隔板隔开，从而形成装有待分选细胞的流体悬浮液的室。OET精子分选芯片放置在直立显微镜的下方，以便于OET装置的其它部件连接。利用闭合电路数字照相机来观察活精子的操纵。产生介电泳力的OET激励图案由10mW、635nm的二极管激光器提供，其中利用10 倍物镜将图案聚焦在OET芯片的下表面上。削弱激光的输出，以便入射在OET装置上的强度为40mW/cm2。由于激光穿过a_Si层下方的玻璃基底，因此通过a_Si层吸收光来进一步使精子样品不受激励光影响。精子响应于光图案的位置在OET装置的表面上移动。通过在装置上施加IOOKHz、3. 2Vrms的偏压来产生电场。精液样品由六个捐赠者捐赠，并且利用OET进行评估。通过判断样品中是否存在能动精子，表明有活精子，来确定各个样品的适当性。为了确定不能动细胞的生存力，将样品以1 1的体积比与溶解在D 1水中的0.4%的台盼蓝染料混合，并且在室温下孵化3分钟。接着，通过加入等渗溶液将精子/台盼混合物稀释大约100倍。对于所有样品，稀释后的精子溶液的电导率被调整为6. 5mS/m。将20 μ L剂量的台盼染色的精子样品吸入到PEG 涂覆的OET装置内。15分钟后，提取来自每一个捐赠者的55个不同精子。对于正控制，利用OET捕获5个能动精子，从而验证这些能动精子上诱发出正OET响应。对没有使用台盼蓝染料的25个不能动的精子的OET诱发速度进行评估。这些精子时活的，但不能动。另外， 对25个死亡精子的OET诱发速度进行评估。此处，死亡精子涉及经历过负OET响应或未经历过OET响应的细胞。这些精子的大部分由台盼蓝染色(台盼蓝正)，而有一些没有染色(台盼蓝负)。利用所施加的100KHz、9Vpp偏压来测量所有速度。对来自6个患者的总共330个精子个体进行分析。各个样品中观察到的所有能动精子(100%)为台盼蓝负，并且所有被分析的精子(N = 25)具有正0ΕΤ。经历过正OET响应的所有精子(100%)为台盼蓝负(N = 150)。台盼蓝正的精子对PET操纵图案表现为无响应(54% )或弱的负响应(46% )。一些台盼蓝负精子(15% )对OET激励表现为无响应， 从而表明这些精子是死的。对活的能运动精子和死亡精子的速度测量进行讨论。对来自6个捐赠者的超过 150个细胞求平均得出，OET装置中活的不能动的精子的平均速度为8. 0 士 3. 9 μ m/s。死亡精子的平均速度为-1. 0士 1. 2 μ m/s,负值表示负OET力。死亡的台盼蓝正的精子，其OET 响应表现出一些变化性，从而对OET图案表现出弱的负OET响应( % )或者没有响应 (46%)。然而，没有台盼蓝正精子表现出正OET响应。从而，这些结果表明，清楚地分离成细胞亚群。该结果表明，基于OET DEP的精子分选平台能够在多相样品中将能存活精子个体与不能存活且不能动的精子区分开。将利用OET-DEP来识别能存活精子的该结果与金标准染料排斥实验进行比较。两种实验之间具有显著的一致性，和内部一致性。由活体染料排斥实验指定为不能存活(台盼正)的单个精子，没有被OET平台指定为能存活(S卩，假阳性)。 这在没有添加化学剂并且没有与精子直接体接触的情况下实现。因此，利用OET-DEP的精子分选方法和平台，即使不是超过，也是堪比金标准活体染料排斥分析。此外，所提到的平台唯一地允许在无菌微芯片中操纵和分离各个细胞，以便于ICSI结合使用。下面通过实例来示出并讨论其它方面，其中实例没有限制的意思例如，已经示出，在胚胎中，更强的负DEP响应与形态发育更成熟的发育状态相关联。现行胚胎选择实践基于以下由于所有体外受精胚胎同时“形成”，因此将在标准时间段内能够发育得最好的胚胎推定是最健康的胚胎，在此假定下来选择形态发育最成熟的胚胎。更具体地示出如下1.当胚胎(在形态学上发育)成熟时，其DEP响应从正(早期发育)趋向负(后期发育)。2.在其它不可区分的任何群体中(基于现有金标准胚胎评估标准)，群体中的一些胚胎比其它胚胎具有更强的负响应，并且负响应最强的胚胎是那些发育最成熟的胚胎。3.当胚胎死亡时，其DEP响应慢慢变为0(正如所有死亡的单细胞生物所出现的那样)。当所有死亡胚胎的DEP响应为“中性”时，DEP响应实际上不定，胚胎形态清楚地表明胚胎将死亡/已死亡。与单细胞生物一样，“死亡”目标最终将中性地响应。4.在明显的活胚胎中，中性响应表示在从正至负的连续区间上的固有拐点。具有 “中性”响应的这些胚胎中的任何一个明显是活的，并且根本不可能混淆为“死亡”胚胎，因为活胚胎和死胚胎的形态明显不同。再者，对于明显“活的”胚胎(“活的”状态基于传统的性状标准)来说，中性响应是“拐点”，并不意味着“死亡”，因为死亡时胚胎看起来明显“死了”。总之，当活胚胎的DEP响应为“中性”时，即，当胚胎既没有被DEP吸引，也没有被DEP排斥时，胚胎实际上仍然以独特的方式在响应许多(但不是全部)胚胎在原地突然“自旋”。 由于胚胎停留在原地，并且不能沿X-Y方向移动，因此胚胎的净DEP响应为“0”。但是，前提是它们的形态明显正常，并且许多胚胎在原地自旋。5.可以简单地通过对各个胚胎执行DEP分析并且选择负响应最强的一个，来从其它不可区分的任何胚胎群体中识别并回收单个发育最成熟的胚胎。6.对于精子选择而言，可以使用与胚胎选择相同的方法。然而，大部分“最能存活”(和/或大概“发育最成熟”)的精子是对DEP场的正响应(吸引)最强的精子。实际上来讲，对许多精子的DEP分析响应进行评估，并且利用ICSI (细胞质内精子注射)来分离出正响应最强的一个(或多个)以便考虑使用。7.对于胚胎，可以“筛选”出候选胚胎，以排除外形异常或发育不成熟的任何胚胎。 主要因为在临床设置中，候选胚胎数量通常< 15。8.当使用DEP来评估精子时，希望将明显“坏”的精子排除在考虑之外。然而，由于精子分析(假设自动的，使用本芯片)涉及数百乃至几万，因此不太可能单独地“预先筛选”目标精子。这不是问题，只要在基于精子的DEP响应“最终选择”精子之前，提醒用户在视觉上评估由DEP分析(基于较强负响应)被识别为组中“最佳”的所有精子，以排除形态异常精子，和/或尺寸明显变化的精子(尽管实践中单个样品中的大部分精子的尺寸很类似，但尺寸上的较大差异可以说明DEP分析响应的差异较大)。9.为了能向不同的专业人员解释DEP分析结果，希望将上述DEP分析的所有特征和用于测量DEP响应的特定技术标准化。例如，测量DEP响应优选应该基于每一个目标的一次以上测量，同时满足其他标准，诸如，例如测量应该重复进行直到至少2(或幻个所测 DEP响应的差异不超过5%为止；再者，优选地始终在培养基和环境的“标准化条件”下进行。换句话说，优选地，所有DEP分析，包括文中所述的生存力分析，始终在“标准化”条件下进行。在已知分析条件时才能对所有DEP分析响应作出最准确的解释，并且能够根据条件的特定组合来与基准响应进行比较。10.在将精子用于ICSI之前(或者，例如，在将胚胎移植到女人子宫之前)，对精子(或胚胎)的“染色体异倍体性”进行检测是有用的。生殖细胞减数分裂过程中染色体异倍体性(整个染色体数量异常)主要由不分离事件引起。该情况的结果是精子的特定染色体为二体或缺对染色体。从生殖角度看，其重要性在于用这些精子受精将导致胚胎为单体或三体，这些胚胎中的大部分在怀孕期间自然流产(导致夫妇出现反复流产)或者后代具有综合病症(例如特纳、唐氏和克兰菲尔特综合征)。这样，对于具有正常体细胞核型的配对中非整倍数细胞的异常数量的精子的评估为(a)反复流产(b)在婴儿出生之前似乎证明数值异常性的染色体病。11.相信，相对DEP响应可以用来检测染色体异倍体性。我们希望额外的(或更少的)染色体将不同的净介电电势给予生物目标。染色体相对于正常补体的净增加或减小， 可能导致细胞/胚胎的异常生理机能，从而影响细胞/胚胎的介电电势。同样，对于囊肿性纤维化病，异常染色体导致异常生理机能、膜离子通道和膜电流，所有这些将导致异常的净目标介电电势。换句话说，影响目标介电电势的任何因素无疑将影响目标DEP响应。12.假定我们有与任何样品进行比较的“标准”，则可以预见，分析DEP响应将有利于在大样品中大体检测并识别异常目标细胞。对于精子，例如，对来自于不同年龄段的男人的精子进行分析，以确定什么应当被认为是“正常”响应。同时，对来自于不同年龄的男人的其它方面有变化的精子进行评估，以提升DEP分析的灵敏度和特异性。例如，来自某一年龄段的健康/能生育的男人的精子将代表一种标准，并且来自某一年龄段且已知或疑有不育症的男人将构成与病人样品进行比较的另一种“标准”。精子(或胚胎等)的DEP响应甚至可能随年龄、健康状态、染色体状态(例如，异倍体性)或性别(胚胎或其它细胞)而变化。我们还相信，DEP分析可以基于DEP响应来预测胚胎(或精子)性别。对于精子，可以用以下事实来解释Y染色体精子(总是产生男性)的DNA内容比X染色体精子(总是产生女性)的DNA内容稍少。(Y染色体小于X染色体)。由于DNA也是电荷源，因此DEP确有可能鉴别X和Y精子之间的差异，或者男性和女性胚胎之间的差异。同样，男性和女性胚胎在其发育的某些阶段确有可能表现出不同的电性能，并且这些差异可以由DEP响应来鉴别。13. DEP响应应当非常可能能够检测目标细胞中的恶性肿瘤(“癌瘤”)的不同状态，从恶性到恶化前的变化。恶性变化总是与细胞内的生理活性的异常状态(通常为“极度活跃”)有关。可以预期，生理活性增强时可能导致个别细胞的不同介电状态，该状态可以通过DEP分析来鉴别。就个别目标细胞群正常为同质来说，可以利用文中所述装置中之一进行自动分析来筛选大量细胞，以确定哪一部分(如果有的话)对OET分析响应“异常”。 再者，建立与单个样品进行比较的“标准”很重要。14.本文分选和选择胚胎的方法预期达到以下效果体外受精成功率优选在25% 至60 %的范围内，更优选地从25 %至30 %，更优选地从30 %至35 %，更优选地从35 %至 40 %，更优选地从40 %至45 %，更优选地从45 %至50 %，更优选地从50 %至55 %，以及更优选地从55%至60%。因此，本发明的各种实施例包括，但不限于以下1. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的装置，所述装置包括(a)流体室，其具有构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收的光附近的局部电场；(c)入口，其构造成接收包含待分选微粒群或细胞群的样品液体；以及(d)多个排出通道，其关于所述流体室的光电导区的位置以相对距离间隔开。2.根据实施例1所述的装置，其中所述流体室中的微粒或细胞随着生存力的变化来响应于电场；其中根据对电场的响应，通过所述多个排出通道中的特定排出通道来回收微粒或细胞；并且其中能够回收所述微粒或细胞的特定排出通道指示微粒或细胞的相对生存力。3.根据实施例2所述的装置，其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。4.根据实施例3所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。5.根据实施例2或3所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。6.根据实施例1所述的装置，还包括光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。7.根据实施例7所述的装置，还包括用于观察微粒或细胞分选的成像装置。8. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的装置，所述装置包括(a)流体室，其具有构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；以及(C)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取微粒或细胞；(d)其中所述抽取口包括(i)位于所述第一表面中的斜圆边；以及(ii)位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置。9.根据实施例8所述的装置，其中所述流体室中的微粒或细胞随着生存力的变化来响应于电场。10.根据实施例9所述的装置，其中微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。11.根据实施例10所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。12.根据实施例9或10所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。13.根据实施例8所述的装置，还包括光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。14.根据实施例13所述的装置，还包括用于观察微粒或细胞分选的成像装置。15. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的装置，所述装置包括(a)流体室， 其具有构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；以及(c)抽取口，其构造成利用微量吸液管从流体室中手动抽取胚胎； 并且⑷其中所述抽取口包括⑴位于所述第一表面中的斜圆边；以及(ii)位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置。16.根据实施例15所述的装置，其中所述流体室中的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。17.根据实施例16所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。18.根据实施例15所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。19.根据实施例15所述的装置，还包括光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。20.根据实施例19所述的装置，还包括用于观察胚胎分选的成像装置。21. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的装置，所述装置包括(a)流体室， 其具有构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；以及(c)抽取口，其构造成利用微量吸液管从流体室中手动抽取胚胎； 并且⑷其中所述抽取口包括⑴位于所述第一表面中的斜圆边；以及(ii)位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)其中所述流体室中的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且(f)其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。22.根据实施例21所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。23.根据实施例21所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。24.根据实施例21所述的装置，还包括光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。25.根据实施例M所述的装置，还包括用于观察胚胎分选的成像装置。26. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a) 提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中；(ii)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；(iii)入口，其构造成接收包含待分选微粒群或细胞群的样品；以及(iv)多个排出通道，其关于所述流体室的光电导区的位置以相对距离间隔开；(b)将包含待分选微粒群或细胞群的样品液体引入所述流体室；(c)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；以及(d)根据对电场的响应通过所述排出通道分选微粒或细胞。27.根据实施例沈所述的方法，其中微粒或细胞随着生存力的变化而响应于电场，并且其中能够回收所述微粒或细胞的特定排出通道指示微粒或细胞的相对生存力。28.根据实施例27所述的方法，其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。29.根据实施例观所述的方法，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。30.根据实施例27或观所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。31. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a) 提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中；(ii)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；(iii)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取微粒或细胞；(iv)所述抽取口包括位于所述第一表面中的斜圆边和位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)将包含待分选的微粒群和细胞群的样品液体引入所述流体室；(f)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；以及(g)根据对电场的响应选择微粒或细胞进行抽取；以及(h)通过所述抽取口抽取所选微粒或细胞。32.根据实施例31所述的方法，其中微粒或细胞随着生存力的变化来响应于电场。33.根据实施例31所述的方法，其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。34.根据实施例33所述的方法，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。35.根据实施例32或33所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。36. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的方法，所述方法包括(a)提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中；(ii)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成所接收光附近的局部电场；(iii)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取胚胎；(iv)所述抽取口包括位于所述第一表面中的斜圆边和位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)将包含胚胎群的样品液体引入所述流体室；(f)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；以及(g)根据对电场的响应选择胚胎进行抽取；以及(h)通过所述抽取口抽取所选胚胎。37.根据实施例36所述的方法，其中所述流体室中的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。38.根据实施例37所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。39.根据实施例37所述的方法，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。40. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的方法，所述方法包括(a)提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中；(ii)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成所接收光附近的局部电场；(iii)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取胚胎；(iv)所述抽取口包括位于所述第一表面中的斜圆边和位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)将包含胚胎群的样品液体引入所述流体室；(f)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；(g)根据对电场的响应选择胚胎进行抽取；(h)其中所述流体室内的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且⑴其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎；以及(j)通过所述抽取口抽取所选胚胎。41.根据实施例40所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。42.根据实施例40所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。43. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a) 识别样品中微粒群或细胞群的关心性状；(b)将样品暴露在DEP下；(c)测量微粒或细胞对 DEP的响应(d)为响应测量编索引；(e)将索引的响应测量与特定性状相关联；(f)基于关联的DEP响应将具有期望性状的微粒或细胞与微粒群或细胞群分离；以及(g)隔离并提取所分离的微粒或细胞。44.根据实施例43所述的方法，其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；其中所述关心性状是生存力；并且其中胚胎群中对DEP的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。45.根据实施例44所述的方法，其中对DEP的负响应包括对DEP的排斥。46.根据实施例44所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。47. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a) 识别样品中微粒群或细胞群的目标特征；(b)将样品暴露在DEP场强范围下；(c)测量微粒或细胞对DEP场强范围的响应(d)将目标特征与DEP响应测量相关联；以及(e)从样品中提取具有目标特征的微粒或细胞。48.根据实施例47所述的方法，其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；其中所述目标特征是生存力；并且其中胚胎群中对DEP的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。49.根据实施例48所述的方法，其中对DEP的负响应包括对DEP的排斥。50.根据实施例48所述的方法，其中生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。51. 一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a) 识别样品中微粒群或细胞群的目标特征；(b)将样品暴露在DEP场强范围下；(c)测量微粒或细胞对DEP场强范围的响应(d)将目标的最佳DEP响应与最佳DEP场特征相关联；(e) 将具有关心性状的目标与具有最佳DEP场特征的目标群分离；以及(f)根据目标对最佳 DEP场的响应强度来提取已分离目标。52.根据实施例51所述的方法，其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；其中所述目标特征是生存力；并且其中胚胎群中对DEP的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。53.根据实施例52所述的方法，其中对DEP的负响应包括对DEP的排斥。54.根据实施例52所述的方法，其中生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。55. 一种包括分选胚胎群中的胚胎并且从被分选群中选择胚胎以用于体外受精 (IVF)的方法，其中所述IVF的成功率为25%至60%。56.根据实施例55所述的方法，其中所述成功率为25%至30%。57.根据实施例55所述的方法，其中所述成功率为30%至35%。[58.根据实施例55所述的方法，其中所述成功率为35%至40%。59.根据实施例55所述的方法，其中所述成功率为40%至45%。60.根据实施例55所述的方法，其中所述成功率为45%至50%。61.根据实施例55所述的方法，其中所述成功率为50%至55%。62.根据实施例55所述的方法，其中所述成功率为55%至60%。尽管文中的说明包含很多细节，但这些细节不能解释作限制本发明的范围，而仅仅用于说明本发明的一些当前优选的实施例。因此，应该理解，本发明的范围完全包括对本领域技术人员来说可能显而易见的其它实施例。在所附权利要求书中，除非专门说明，提到元件时不是指“一个和仅仅一个”，而表示“一个或多个”。所有结构、化学品和本领域技术人员所熟知的上述优选实施例的元件的功能等同物，特意通过引用包含在本文中，并且涵盖在本公开内。此外，装置和方法不必针对本发明所要解决的每个问题，因为解决这些问题的方案均包含在本权利要求书中。此外，不论元件、部件或方法步骤是否在权利要求书中明显引用，本公开的元件、部件或方法步骤都没想要捐献给公众。除非使用短语“意指”明确指出，否则不要求文中的元件按照条款35U. S. C. 112中第6段的内容进行解释。
权利要求
1.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的装置，所述装置包括(a)流体室，其具有构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收的光附近的局部电场；(c)入口，其构造成接收包含待分选微粒群或细胞群的样品液体；以及(d)多个排出通道，其关于所述流体室的光电导区的位置以相对距离间隔开。
2.根据权利要求1所述的装置其中所述流体室中的微粒或细胞随着生存力的变化来响应于电场； 其中根据对电场的响应，通过所述多个排出通道中的特定排出通道来回收微粒或细胞；并且其中能够回收所述微粒或细胞的特定排出通道指示微粒或细胞的相对生存力。
3.根据权利要求2所述的装置其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
4.根据权利要求3所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
5.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
6.根据权利要求1所述的装置，还包括 光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。
7.根据权利要求7所述的装置，还包括用于观察微粒或细胞分选的成像装置。
8.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的装置，所述装置包括(a)流体室，其具有构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；以及(c)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取微粒或细胞；(d)其中所述抽取口包括(i)位于所述第一表面中的斜圆边；以及( )位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述流体室中的微粒或细胞随着生存力的变化来响应于电场。
10.根据权利要求9所述的装置其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
11.根据权利要求10所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
12.根据权利要求9或10所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
13.根据权利要求8所述的装置，还包括 光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括用于观察微粒或细胞分选的成像装置。
15.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的装置，所述装置包括(a)流体室，其具有构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；以及(c)抽取口，其构造成利用微量吸液管从流体室中手动抽取胚胎；并且(d)其中所述抽取口包括(i)位于所述第一表面中的斜圆边；以及( )位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置。
16.根据权利要求15所述的装置其中所述流体室中的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
18.根据权利要求15所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
19.根据权利要求15所述的装置，还包括 光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。
20.根据权利要求19所述的装置，还包括用于观察胚胎分选的成像装置。
21.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的装置，所述装置包括(a)流体室，其具有构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中的第一表面和第二表面；(b)光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；以及(c)抽取口，其构造成利用微量吸液管从流体室中手动抽取胚胎；并且(d)其中所述抽取口包括(i)位于所述第一表面中的斜圆边；以及( )位于所述第二表面中的斜圆边，所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)其中所述流体室中的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且(f)其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
22.根据权利要求21所述的装置，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
23.根据权利要求21所述的装置，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
24.根据权利要求21所述的装置，还包括 光源，其为所述光电导区提供光；以及光图案控制器，其构造成对从所述光源供应至所述光电导区的光的输出和图案进行控制。
25.根据权利要求M所述的装置，还包括用于观察胚胎分选的成像装置。
26.—种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a)提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中；( )光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；(iii)入口，其构造成接收包含待分选微粒群或细胞群的样品；以及(iv)多个排出通道，其关于所述流体室的光电导区的位置以相对距离间隔开；(b)将包含待分选微粒群或细胞群的样品液体引入所述流体室；(c)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；以及(d)根据对电场的响应通过所述排出通道分选微粒或细胞。
27.根据权利要求沈所述的方法其中微粒或细胞随着生存力的变化而响应于电场，并且其中能够回收所述微粒或细胞的特定排出通道指示微粒或细胞的相对生存力。
28.根据权利要求27所述的方法其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
29.根据权利要求观所述的方法，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
30.根据权利要求27或洲所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
31.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括 (a)提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含待分选的微粒群或细胞群的液体保持在所述流体室中；( )光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成在所接收光附近的局部电场；(iii)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取微粒或细胞；(iv)所述抽取口包括位于所述第一表面中的斜圆边和位于所述第二表面中的斜圆边， 所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)将包含待分选的微粒群或细胞群的样品液体引入所述流体室(f)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；以及(g)根据对电场的响应选择微粒或细胞进行抽取；以及(h)通过所述抽取口抽取所选微粒或细胞。
32.根据权利要求31所述的方法，其中微粒或细胞随着生存力的变化来响应于电场。
33.根据权利要求31所述的方法其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
34.根据权利要求33所述的方法，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
35.根据权利要求32或33所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
36.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的方法，所述方法包括 (a)提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中；( )光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成所接收光附近的局部电场；(iii)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取胚胎；(iv)所述抽取口包括位于所述第一表面中的斜圆边和位于所述第二表面中的斜圆边， 所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)将包含胚胎群的样品液体引入所述流体室；(f)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；以及(g)根据对电场的响应选择胚胎进行抽取；以及(h)通过所述抽取口抽取所选胚胎。
37.根据权利要求36所述的方法其中所述流体室中的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
39.根据权利要求37所述的方法，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
40.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选胚胎的方法，所述方法包括 (a)提供流体室，所述流体室包括(i)第一表面和第二表面，其构造成将包含胚胎群的液体保持在所述流体室中；( )光电导区，其位于所述第一表面或所述第二表面上，并且构造成将所接收的光转换成所接收光附近的局部电场；(iii)抽取口，其构造成利用微量吸液管从所述流体室中手动抽取胚胎；(iv)所述抽取口包括位于所述第一表面中的斜圆边和位于所述第二表面中的斜圆边， 所述第二表面中的斜圆边与所述第一表面中的斜圆边对置；(e)将包含胚胎群的样品液体引入所述流体室；(f)将至少一部分光电导区暴露在光源下，并且诱发局部电场；(g)根据对电场的响应选择胚胎进行抽取；(h)其中所述流体室内的胚胎随着生存力的变化来响应于电场；并且 ⑴其中胚胎群中对电场的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎；以及 (j)通过所述抽取口抽取所选胚胎。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
42.根据权利要求40所述的方法，其中对电场的负响应包括对电场的排斥。
43.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a)识别样品中微粒群或细胞群的关心性状；(b)将样品暴露在DEP下；(c)测量微粒或细胞对DEP的响应(d)为响应测量编索引；(e)将索引的响应测量与特定性状相关联；(f)基于关联的DEP响应将具有期望性状的微粒或细胞与微粒群或细胞群分离；以及(g)隔离并提取所分离的微粒或细胞。
44.根据权利要求43所述的方法其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群； 其中所述关心性状是生存力；并且其中胚胎群中对DEP的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
45.根据权利要求44所述的方法，其中对DEP的负响应包括对DEP的排斥。
46.根据权利要求44所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
47.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a)识别样品中微粒群或细胞群的目标特征；(b)将样品暴露在DEP场强范围下；(c)测量微粒或细胞对DEP场强范围的响应(d)将目标特征与DEP响应测量相关联；以及(e)从样品中提取具有目标特征的微粒和细胞。
48.根据权利要求47所述的方法其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群； 其中所述目标特征是生存力；并且其中胚胎群中对DEP的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
49.根据权利要求48所述的方法，其中对DEP的负响应包括对DEP的排斥。
50.根据权利要求48所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
51.一种通过光诱发介电泳(DEP)来分选细胞或微粒的方法，所述方法包括(a)识别样品中微粒群或细胞群的目标特征；(b)将样品暴露在DEP场强范围下；(c)测量微粒或细胞对DEP场强范围的响应(d)将目标的最佳DEP响应与最佳DEP场特征相关联；(e)将具有关心性状的目标与具有最佳DEP场特征的目标群分离；以及(f)根据目标对最佳DEP场的响应强度来提取已分离目标。
52.根据权利要求51所述的方法其中所述微粒群或细胞群包括胚胎群； 其中所述目标特征是生存力；并且其中胚胎群中对DEP的负响应越强的胚胎表示越能存活的胚胎。
53.根据权利要求52所述的方法，其中对DEP的负响应包括对DEP的排斥。
54.根据权利要求52所述的方法，其中所述生存力包括从由发育成熟、健康和生理状态组成的组中选择的特征。
55.一种包括分选胚胎群中的胚胎并且从被分选群中选择胚胎以用于体外受精(IVF) 的方法，其中所述IVF的成功率为25%至60%。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述成功率为25%至30%。
57.根据权利要求55所述的方法，其中所述成功率为30%至35%。
58.根据权利要求55所述的方法，其中所述成功率为35%至40%。
59.根据权利要求55所述的方法，其中所述成功率为40%至45%。
60.根据权利要求55所述的方法，其中所述成功率为45%至50%。
61.根据权利要求55所述的方法，其中所述成功率为50%至55%。
62.根据权利要求55所述的方法，其中所述成功率为55%至60%。
全文摘要
本发明公开了一种光学图案驱动的光诱发介电泳(DEP)装置和分离方法，其用于操纵微粒或细胞，并且基于与DEP响应关联的性状进行选择。装置的实施例使用DEP电场图案结合微流体层流来测量响应，根据微粒对一个或多个DEP场的相对响应从非均匀混合物中分离、隔离并且提取微粒，而不会损害活细胞。优选的OET-DEP装置通常包括平面充液结构，该平面充液结构具有一个或多个光电导部分，以便将入射光转换成沿输入流体通道和多个输出流体通道具有所选强度的DEP电场梯度的局部虚拟电极。动态生成光图案，以便提供能够操纵单个微粒和细胞或者微粒/细胞组的数个操纵结构。该方法尤其适用于，基于用于现有人工繁殖疗法的适合度来选择并提取最佳精子和胚胎候选物，并且排除有缺陷的或不能存活的配子。
文档编号G01N27/447GK102449163SQ201080023972
公开日2012年5月9日 申请日期2010年4月2日 优先权日2009年4月3日
发明者M·C·吴, 汤姆·F·吕, 莫里斯·M·加西亚, 贾斯廷·K·瓦利, 阿龙·T·奥塔 申请人:加利福尼亚大学董事会