[发明专利]用于对细胞进行操作、成像和分析的微流体设备

说明书

技术领域

本发明的领域涉及处理生物样本，更具体地，涉及使用微流体设备(microfluidics devices)对生物样本的细胞进行分离和成像。

背景技术

医学专家和技术人员通常在样本载座(诸如玻璃样本载玻片)上制备生物样本，并观察样本从而分析是否病人已经或可能具有特殊医学情况或疾病。例如，作为巴氏涂片检查和其他癌症检测的一部分，样本被检查从而检测恶性或癌变前(pre-malignant)细胞。在已经制备了样本载玻片之后，自动化系统可分析该样品并用于将技术人员的注意力集中在最相关细胞或细胞团(groups of cells)上，同时放弃对较不相关细胞的进一步检查。

虽然巴氏涂片是众所周知的，但它们由于易变的样品厚度以及其他原因而难于成像。为了解决这些问题，基于“径迹蚀刻(tracketched)”过滤膜技术的细胞转移引擎(cell transfer engine)已经用于制备更一致的单层细胞，其可以用于载玻片、分析和成像。一种成功利用径迹蚀刻膜过滤器的已知的自动化载玻片制备系统是可从马萨诸塞州Marlborough的校园大道250号，01752，Cytyc公司得到的系统。使用该系统的测试通常被称为ThinPrep(TP)巴氏(Pap)测试，或更一般地被称为ThinPrep或TP测试。

参考图1和图2，一种已知的ThinPrep处理系统10包括保存有细胞学样本14的容器或小瓶(vial)12、过滤器20、阀门30和真空源40。样本14典型地包括分散在液体、溶液、流体或输运介质18(诸如PreservCyt，也可从Cytyc公司获得)中的多个细胞16。一种已知的过滤器20包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)制成且平均孔密度约为每平方厘米180000孔，平均孔直径约为6.9微米，且平均膜厚度约16微米的过滤材料。

在使用过程中，过滤器20的一端插入到溶液18中，过滤器20的另一端经阀门30耦合到真空源40。当阀门20打开时，来自于真空源40的负压被施加到过滤器20，过滤器20进而将溶液18向上抽取到过滤器20中。在被抽取的液体18中的细胞16被收集在过滤器20的表面上。参考图3，具有收集的细胞16的过滤器20与载玻片50接触。参考图4，然后从载玻片50上移除过滤器20，因而制备了具有一层细胞16的样本。

虽然基于“径迹蚀刻”过滤器膜技术的细胞转移引擎已经有效使用并提供相对其他已知方法的显著改进，但这类设备和方法可被改进。具体地，难于在过滤器20表面上控制单个细胞16的放置和呈现。这会使得在将细胞16转移到载玻片50上时控制细胞16的放置和呈现出现困难，因而，这使得对细胞的成像和分析或测试更复杂和耗时。

图5示出使用“径迹蚀刻”过滤器膜，例如，使用ThinPrep系统制备的样本试样14的典型细胞分布和布局60的例子。如在图5中所示，并进一步参考图6，某些细胞16可被集中到一起从而形成群(cluster)或交叠细胞(overlapping cell)17。交叠细胞17可防碍以当前可用的成像处理系统和技术确定细胞16边界(boundary)的能力，一般地在图7中示出。

确定细胞16边界的能力是重要的，因为其提供了完整细胞16边界清晰度和获得相关细胞测量和数据(诸如细胞质面积(cytoplasm area))的能力。进而，这些能力允许精确测量重要的人工分类度量(manual classification metric)，也就是细胞核/细胞质比，这是重要的细胞分析参数并且过去还没有对其进行自动测量。

此外，膜基过滤器20不能有效地根据尺寸分选细胞16或细胞群17。此外，虽然已知制备系统可用来制备可被染色的样本，但是这类系统可能要求相对大量的色素和相关联的笨重的染色设备。