CN103270151A

CN103270151A - 细胞采集装置

Info

Publication number: CN103270151A
Application number: CN2011800626611A
Authority: CN
Inventors: 全炳熙; 李钟吉
Original assignee: Cytogen Inc
Current assignee: Cytogen Inc
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: CN103270151B; EP2634245B1; EP2634245A2; US20160252436A1; KR20120042533A; JP5914506B2; JP2014501499A; KR101254675B1; WO2012057498A2; US20130288360A1; EP2634245A4; WO2012057498A3; ES2759534T3; US10502668B2

Abstract

本发明了公开用于从血液、生理性流体等流体试样分离并采集靶细胞的细胞采集装置。本发明由第一过滤器和第二过滤器构成。第一过滤器由具有包含在流体试样中的靶细胞所通过的大小的多个第一细孔形成。第二过滤器配置于第一过滤器的下方以过滤靶细胞，且形成有具有靶细胞所通过的大小的多个第二细孔。根据本发明，能够从血液、生理性流体等大量的流体试样分离并简便而有效地采集靶细胞。

Description

细胞采集装置

技术领域

本发明涉及细胞采集装置，更为详细地讲，涉及能够从血液（Blood）、生理性流体（Physiological fluid）等流体试样（Fluid sample）过滤而捕集靶细胞（Target cell）的细胞采集装置。

背景技术

最近对于旨在治疗人的疾病的动物实验及临床实验在强化管制。为了代替这种动物实验及临床实验正在积极地进行旨在从人的血液采集活着的细胞（Live cell）的研究和技术开发。细胞的采集利用微流体装置（Micro fluidicdevice）、循环肿瘤细胞芯片（CTC chip，Circulating tumor cells chip）、过滤器（Filter）等多种细胞采集装置而实施。

作为细胞采集装置的一例，美国专利申请公开第2007/0025883A1号公开了用于从流体过滤细胞的聚对二甲苯膜过滤器（Parylene membrane filter）。膜过滤器安装固定于腔室（Chamber）内，并具有形成为细胞例如癌细胞不能通过的多个细孔（Pore）。

作为细胞采集装置的另一例，美国专利申请公开第2009/0188864A1号公开了用于细胞分离的精密过滤装置和方法（Metho dand apparatus formicrofiltration to perform cell separation）。在精密过滤装置的中央方形孔（Central square hole）中设有多个过滤器滤片（Filter patch）。各过滤器滤片由具有用于过滤细胞的多个细孔的膜构成。但这些专利文献的技术为了从腔室或中央方形孔回收并采集被过滤在过滤器中的癌细胞，需要向腔室内向反向供给溶液（Solution）例如水（Water）而强制性地向腔室外排出癌细胞，因而存在非常难以从过滤器回收并采集癌细胞的问题。而且，存在癌细胞在从腔室排出过程中容易受损的问题。

发明内容

技术课题

本发明是为了解决上述的各种问题而研究出的，本发明的目的在于提供一种用于从血液、生理性流体等流体试样分离并捕集靶细胞的细胞采集装置。

本发明的另一目的在于提供一种向导管外简便而有效地排出捕捉网式过滤器中的靶细胞从而能够提高采集率，且能够防止损伤的细胞采集装置。

课题解决方案

旨在达到这种目的的本发明的细胞采集装置的特征在于包括：形成有具有包含在流体试样中的靶细胞所通过的大小的多个第一细孔的第一过滤器；以及配置于第一过滤器的下方以过滤靶细胞，且形成有具有靶细胞所通过的大小的多个第二细孔的第二过滤器。

而且，第一过滤器和第二过滤器配置成多个第一细孔与多个第二细孔错开。

发明效果

根据本发明的细胞采集装置能够从血液、生理性流体等大量的流体试样分离并简便而有效地采集靶细胞。于是，能够有效地采用于从人的血液采集靶细胞并进行分析、检查、药物试验、临床试验等。

附图说明

图1是表示了根据本发明的细胞采集装置的第一实施例的构成的立体图。

图2是表示了根据本发明的第一实施例的细胞采集装置的构成的剖视图。

图3是表示了根据本发明的第一实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第二过滤器重叠的构成的俯视图。

图4是图3的Ⅳ-Ⅳ线局部放大剖视图。

图5是表示了根据本发明的第一实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第二过滤器相隔的构成的立体图。

图6是表示了根据本发明的第一实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第二过滤器相隔的构成的俯视图。

图7是表示了根据本发明的细胞采集装置的第二实施例的构成的立体图。

图8是表示了根据本发明的第二实施例的细胞采集装置的构成的剖视图。

图9是表示了根据本发明的第二实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第二过滤器重叠的构成的俯视图。

图10是表示了根据本发明的第二实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第二过滤器相隔的构成的剖视图。

图11是表示了根据本发明的第二实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第二过滤器相隔的构成的立体图。

图12是表示了根据本发明的第二实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第二过滤器相隔的构成的俯视图。

图13是表示了根据本发明的细胞采集装置的第三实施例的构成的立体图。

图14是表示了根据本发明的第三实施例的细胞采集装置的构成的剖视图。

图15是表示了根据本发明的第三实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第三过滤器重叠的构成的俯视图。

图16是表示了根据本发明的第三实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第三过滤器相隔的构成的剖视图。

图17是表示了根据本发明的第三实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第三过滤器相隔的构成的立体图。

图18是表示了根据本发明的第三实施例的细胞采集装置中第一过滤器和第三过滤器相隔的构成的俯视图。

具体实施方式

本发明的其它的目的、各特定的优点、新颖的特征从与各附图相关的下面的详细说明和各优选实施例将更加清楚。

下面利用各附图来详细说明对于根据本发明的细胞采集装置的优选实施例。

首先，图1至图6中图示有根据本发明的细胞采集装置的第一实施例。参照图1和图2，第一实施例的细胞采集装置能够采集地捕捉包含在流体试样2中的多个靶细胞4。各靶细胞4具有直径d。

流体试样2由人或动物的唾液、汗、尿液等生理性流体、血液、血清（Serum）构成。而且，流体试样2可多样地选择如包含人、动物、植物的细胞、组织等的各靶细胞4的流体或者包含病毒、细菌等的流体等。在流体试样2选择为血液的情况下，各靶细胞4是包含在血液中且具有互不相同的大小的各细胞。血液中的各细胞中有红血球（Red blood cell）、白血球（White blood cell）、癌细胞等。在本实施例中，在流体试样2选择为人的血液的情况下，各白血球和癌细胞可选择为靶细胞4，红血球可选择为非靶细胞（Non-target cell）。

根据本发明的第一实施例的细胞采集装置具备用于输送流体试样2的导管10。导管10具有以顺利地输送包含各靶细胞4的大量的流体试样2的方式形成的通道12。流体试样2由流体试样供给单元而供给到导管10的上游。流体试样供给单元可由例如能够存储定量的血液并向导管10的上游供给的注射器（Syringe）、采血管（Blood collection tube）、包（Bag）、袋（Pack）等多种形态构成。而且，流体试样供给单元还可以由注射泵（Syringe pump）、柱塞泵（Plunger pump）等构成。虽然在图1中图示了通道12以圆形截面形成，但这只是例示而已，通道12能够以四边形截面形成。

参照图1至图6整个，根据本发明的第一实施例的细胞采集装置具备设置于导管10的通道12中的第一过滤器20。第一过滤器20具有第一表面22、第一背面24和多个第一细孔26。各第一细孔26形成为具有各靶细胞4所通过的大小。各第一细孔26的角落（Corner）由圆角（Round）28形成以防止各靶细胞4损伤。

各第一细孔26由各具有平行的一对第一横边30和平行的一对第一竖边32的四边形形成。各第一横边30为长边，其长度L₁形成为比各第一竖边32的长度L₂长。第一过滤器20具有在各第一细孔26之间沿着横向（X轴方向）形成的多个第一横向带（Transverse strip）34和沿着纵向（Y轴方向）形成的多个第一竖向带（Longitudinal strip）36。各第一横向带34和各第一竖向带36以相同的大小形成。各第一横向带34和各第一竖向带36形成为各自的宽度小于靶细胞4的直径d。在第一过滤器20的边缘以等间距形成有四个定位孔38。

根据本发明的第一实施例的细胞采集装置具备以配置于第一过滤器20的下方的方式设置于导管10的通道12中的第二过滤器40。第二过滤器40具有第二表面42、第二背面44和多个第二细孔46。各第二细孔46由各具有平行的一对第二横边50和平行的一对第二竖边52的四边形形成。各第二细孔46形成为具有各靶细胞4所通过的大小。各第二细孔46的角落形成为圆角48以防止各靶细胞4损伤。

各第二横边50形成为长边，其长度L₃比各第二竖边52的长度L₄长。第二过滤器40具有在各第二细孔46之间沿着横向形成的多个第二横向带54和沿着纵向形成的多个第二竖向带56。各第二横向带54和各第二竖向带56形成为各自的宽度相同。在第二过滤器50的边缘以等间距形成有四个定位凸起58。若各定位凸起58与各定位槽38配合，则第一过滤器20和第二过滤器40的相对位置准确地确定。

如图1和图2中所图示，第二过滤器40以能够在第二表面42与第一背面24贴紧的第一位置与从第一背面24隔开的第二位置之间移动的方式设置于通道12中。在第一过滤器20与第二过滤器40以第一背面24与第二表面42贴紧的方式重叠的情况下，各第一细孔26和各第二细孔46配置成彼此交错。第二表面42配置于第一细孔26的下方并阻断第一细孔26从而过滤各靶细胞4。即、第二竖向带56配置成穿过各第一细孔26的中央从而配置成阻断各第一细孔26的下方。若各第二竖向带56配置于各第一细孔26的在中央，则各第一细孔26因各第二竖向带56而分割成具有各靶细胞4所不能通过的大小的各两个分割孔26a、26b。虽然在本实施例中图示并说明了为过滤各靶细胞4而重叠的第一过滤器20和第二过滤器40，但这只是例示而已，但第二过滤器40能够以阻止各靶细胞4通过第一背面24与第二表面42之间的方式隔着间距配置在第一过滤器20的下方。

如在图2中以双点划线所示，若第二过滤器40从第一过滤器20分离从而在第一背面24与第二表面42之间维持间距G，则各靶细胞4顺利地通过第一过滤器20与第二过滤器40之间。比各靶细胞4的直径d宽地维持间距G。虽然在本实施例中图示并说明了以相对于第一过滤器20移动的方式设置于通道12中的第二过滤器40，但这只是例示而已，还能够将第一过滤器20以能够相对于第二过滤器40移动的方式设置在通道12中。

第一和第二过滤器20、40能够以不锈钢（Stainless steel）、镍（Nickel）、铝（Aluminum）、聚对二甲苯（Parylene）等为原材料制作。各第一和第二细孔26、46以微米大小形成以过滤作为各靶细胞4的一例的癌细胞。微米大小的各第一和第二细孔26、46可通过利用了微电机系统（MEMS，Micro-electro-mechanical systems；微电机系统）技术的蚀刻（Etching）或电铸（Electroforming）而形成。这种第一和第二过滤器20、40不会因在通道12中流动的血液2或溶液的压力而变形。

下面说明根据具有这种构成的本发明的第一实施例的细胞采集装置的作用。

参照图1、图2和图4，若在第二过滤器40与第一过滤器20以各第一细孔26与各第二细孔46交错的方式重叠的状态下流体试样2供给到导管10的上游，则沿着通道12流动的流体试样2中的各靶细胞4卡在各第一横向带34、各第一竖向带36、以及各第二竖向带56上从而不能通过各分割孔26a、26b。各第一横向带34和各第一竖向带36形成为各自的宽度小于各靶细胞4的直径d。于是，各靶细胞4不能残留在各第一横向带34和各第一竖向带36而是流入各第一细孔26。

流体试样2和各非靶细胞6在通过了分割孔26a、26b各之后，排出导管10外。作为各非靶细胞6的一例的红血球变形率高，因而顺利地通过各分割孔26a、26b。而且，红血球不能残留在宽度较窄的各第一横向带34、各第一竖向带36和各第二竖向带56之上。

参照图2和图5，若在流体试样2均排出导管10外之后第二过滤器40从第一过滤器20沿着流体试样2的流动方向移动而与第一过滤器20分离，则各靶细胞4在依次通过各第一细孔26和各第二细孔46之后沿着通道12流下并排出导管10外。此时，为了各靶细胞4的顺利的流动可向导管10的上游供给输送流体（Carrier fluidic）如溶液（Solution）。作业人员可将向导管10外排出的各靶细胞4收集到容器（Container）例如试管、培养皿等从而能够简便地采集。这样，通过第一过滤器20与第二过滤器40的协作，能够从人的血液中有效地分离并采集活着的白血球、癌细胞等。

图7至图12中图示有根据本发明的细胞采集装置的第二实施例。参照图7、图8和图10，第二实施例的细胞采集装置具备具有用于输送流体试样2的通道112的导管110。导管110分割为上部导管分割体114和下部导管分割体116。

上部导管分割体114的上部通道114a和下部导管分割体116的下部通道116a彼此相连而形成通道112。在下部导管分割体116的内表面形成有用于扩大直径的阶梯（Step）116b。在阶梯116b的上部形成有与下部通道116a连接的内孔116c（Bore）。上部导管分割体114的外表面下部夹入内孔116c中，且下端由阶梯116b支撑。

参照图7至图12整个，根据本发明的第二实施例的细胞采集装置具备设置于上部通道114a的下部的第一过滤器120。第一过滤器120具有第一表面122、第一背面124、多个第一细孔126、以及四个定位槽138。各第一细孔126以具有各靶细胞4所通过的大小的截面积形成。各第一细孔126的角落以各圆角128形成。各第一细孔26由各具有平行的一对第一横边130和平行的一对第一竖边132的四边形形成。各第一横边130的长度L₅与各第一竖边132的长度L₆形成为相同。各第一横向带134与各第一竖向带136的宽度形成为相同。

根据本发明的第二实施例的细胞采集装置具备设置于下部通道116a的上部的第二过滤器140。第二过滤器140具有第二表面142、第二背面144、多个第二细孔146、以及四个定位凸起158。各第二细孔146由各具有圆角148、一对第二横边150和一对第二竖边152的四边形形成。各第二横边150的长度L₇与各第二竖边152的长度L₈形成为相同。各第二横向带154与各第二竖向带156的宽度形成为相同。

参照图7至图9，若上部导管分割体114的下部夹入下部导管分割体116的内孔116c且上部导管分割体114的下端支撑于阶梯116b，则第二表面142贴紧第一背面124若。第一过滤器120与第二过滤器140重叠，则各第二横向带154和各第二竖向带156配置于各第一细孔126的中央。各第一细孔126因各第二横向带154和各第二竖向带156而分割成具有各靶细胞4所不能通过的大小的四个分割孔126a、126b、126c、126d。

如图7和图8中所图示，若在上部导管分割体114的上游供给到流体试样2，则沿着通道112流动的流体试样2中的各靶细胞4卡在各第一横向带134、各第一竖向带136、各第二横向带154、以及各第二竖向带156上而不能通过各分割孔126a、126b、126c、126d。各非靶细胞6在通过了各分割孔126a、126b、126c、126d之后，向导管110外排出。

参照图10和图11，若流体试样2的排出结束，则作业人员使上部导管分割体114从下部导管分割体116移动使得第一过滤器120和第二过滤器150相隔。通过使上部导管分割体114的移动使得第一过滤器120与第二过滤器150相隔，并以各靶细胞4可在第一背面124与第二表面142之间流动的方式维持间距G。各靶细胞4在依次通过了各第一细孔126和各第二细孔146之后沿着通道112流下并向导管110外排出。在本实施例中，还可使下部导管分割体116向上部导管分割体114的下方移动而维持第一过滤器120与第二过滤器150之间的间距G。

图13至图18中图示有根据本发明的细胞采集装置的第三实施例。参照图13、图14和图16，第三实施例的细胞采集装置具备具有用于输送流体试样2的通道212的导管210。导管210分割为上部导管分割体214和下部导管分割体216。

上部导管分割体214的上部通道214a和下部导管分割体216的下部通道216a彼此相连形成而通道212。在上部导管分割体214的外表面下部形成有外螺纹214b。在下部通道216a的内表面上部形成有内螺纹216b。上部导管分割体214与下部导管分割体216装配成通过外螺纹214b与内螺纹216b的连接能够分离。

参照图13至图18整个，根据本发明的第三实施例的细胞采集装置具备设置于上部通道214a的下部的第一过滤器220。第一过滤器220具有第一表面222、第一背面224、多个第一细孔226、以及四个定位槽238。各第一细孔226具有圆角228、一对第一横边230和一对第一竖边232。在各第一细孔226的四方形成有各第一横向带234和各第一竖向带236。第一过滤器220构成为与在之前所说明的第二实施例的第一过滤器120相同，因而第一过滤器220的作用参照第一过滤器120即可而省略详细的说明。

根据本发明的第三实施例的细胞采集装置具备设置于下部通道214a的上部的第二过滤器240。第二过滤器240具有第二表面242、第二背面244、多个第二细孔246、以及四个定位槽258。各第二细孔246具有圆角248、一对第二横边250和一对第二竖边252。在各第二细孔246的四方形成有各第二横向带254和各第二竖向带256。第二过滤器240构成为与在之前所说明的第一实施例的第二过滤器40相同，因而第二过滤器240的作用参照第二过滤器40即可而省略详细的说明。

参照图13至图15，若第一过滤器220与第二过滤器240以第一背面224与第二表面242贴紧的方式重叠，则各第一横向带254和各第二竖向带256配置在各第一细孔226的在中央。各第一细孔226因各第二横向带254和各第二竖向带256而分割成具有各靶细胞4所不能通过的大小的四个分割孔226a、226b、226c、226d。

在根据本发明的第三实施例的细胞采集装置中，若外螺纹216b与内螺纹218b完全连接，则第二过滤器240的表面242与第一过滤器120的背面124贴紧。若在上部导管分割体214的上游供给到流体试样2，则沿着通道212流动的流体试样2中的各靶细胞4卡在各第一横向带234、各第一竖向带236、各第二横向带254、以及各第二竖向带256上而不能通过各分割孔226a、226b、226c、226d。各非靶细胞6在通过了各分割孔226a、226b、226c、226d之后，向导管210外排出。

参照图16和图17，若流体试样2的排出结束，则作业人员使上部导管分割体214和下部导管分割体216中之一例如上部导管分割体214旋转而解开外螺纹216b与内螺纹218b的连接。若使上部导管分割体214向下部导管分割体216的上方移动，则第一过滤器220与第二过滤器250相隔使得各靶细胞4可在第一背面224与第二表面242之间流动地维持间距G。各靶细胞4在依次通过了各第一细孔226和各第二细孔246之后，沿着通道212流下并向导管210外排出。

另一方面，虽然在根据本发明的第一至第三实施例的细胞采集装置中图示并说明了形成为四边形的各第一细孔26、126、226和各第二细孔46、146、246的截面形状，但这只是例示而已。作为另一实施例，各第一细孔26、126、226和各第二细孔46、146、246的截面形状可多样地变更为圆形、椭圆形等。就各第一细孔26、126、226和各第二细孔46、146、246的截面形状而言，只要在第一过滤器20、120、220与第二过滤器40、140、240重叠时第二表面42、142、242阻断各第一细孔26、126、226的下方而过滤各靶细胞4，且在第一过滤器20、120、220与第二过滤器40、140、240隔开时过滤在各第一细孔26、126、226上的各靶细胞4通过各第一细孔26、126、226和各第二细孔46、146、246即可，因而各第一细孔26、126、226和各第二细孔46、146、246不受限于其截面形状。而且，各第一细孔26、126、226和各第二细孔46、146、246的大小、位置、间距可根据各靶细胞4而适宜地变更，还可不规则地形成位置和间距。

以上所说明的实施例只不过是说明了本发明的优选实施例而已，本发明的权利范围并不限定于所说明的实施例，本领域技术人员在本发明的技术思想和权利要求范围内可进行各种变更、变形或替换，应理解为这种实施例属于本发明的范围。

符号说明

2—流体试样，4—靶细胞，10、110、210—导管，12、120、220—通道，20、120、220—第一过滤器，26、126、226—第一细孔，34、134、234—第一横向带，36、136、236—第一竖向带，40、140、240—第二过滤器46、146、246—第二细孔，54、154、254—第二横向带，56、156、256—第二竖向带。

Claims

1.一种细胞采集装置，其特征在于，包括：

形成有具有包含在流体试样中的靶细胞所通过的大小的多个第一细孔的第一过滤器；以及

配置于上述第一过滤器的下方以过滤上述靶细胞，且形成有具有上述靶细胞所通过的大小的多个第二细孔的第二过滤器。

2.根据权利要求1所述的细胞采集装置，其特征在于，

上述第一过滤器和上述第二过滤器配置成上述多个第一细孔与上述多个第二细孔错开。

3.根据权利要求1或2所述的细胞采集装置，其特征在于，

为了使上述靶细胞通过上述多个第二细孔，上述第一过滤器和上述第二过滤器配置成对彼此能够相隔。

4.根据权利要求1或2所述的细胞采集装置，其特征在于，

在上述多个第一细孔之间形成有多个第一横向带和多个第一竖向带，在上述多个第二细孔之间形成有多个第二横向带和多个第二竖向带，并配置成在上述第一过滤器和上述第二过滤器重叠时上述第二横向带穿过上述多个第一细孔的中央。

5.根据权利要求4所述的细胞采集装置，其特征在于，

配置成在上述第一过滤器和上述第二过滤器重叠时上述第二竖向带穿过上述多个第一细孔的中央。

6.根据权利要求4所述的细胞采集装置，其特征在于，

上述多个第一横向带、上述多个第一竖向带、上述多个第二横向带、以及上述多个第二竖向带的宽度形成为小于上述靶细胞的直径。

7.根据权利要求1或2所述的细胞采集装置，其特征在于，

上述多个第一细孔和上述多个第二细孔分别形成为四边形。

8.根据权利要求1或2所述的细胞采集装置，其特征在于，

上述第一过滤器和上述第二过滤器设置于输送上述流体试样的导管的内侧。

9.根据权利要求8所述的细胞采集装置，其特征在于，

上述导管分割为具有上部通道的上部导管分割体和具有下部通道的下部导管分割体，上述第一过滤器设置于上述上部通道的下部，上述第二过滤器设置于上述下部通道的上部。