CN104380080A - 用于确定细胞悬液的细胞的数量的装置 - Google Patents

Abstract

说明一种用于确定细胞悬液的细胞的数量和积聚标记细胞的装置，所述装置具有：用于传导细胞悬液的流体通道，所述流体通道具有第一横截面；流体通道上的用于计数细胞悬液中的磁性标记细胞的磁性传感器；其中流体通道具有积聚区域，所述积聚区域具有相对于第一横截面增大的第二横截面，其中在积聚区域的至少一侧上布置有磁体。

Description

用于确定细胞悬液的细胞的数量的装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定细胞悬液的细胞的数量的装置，所述装置具有用于引导细胞悬液的流体通道和在流体通道上的用于计数细胞悬液中的磁性标记细胞的磁性传感器。

背景技术

对于单独细胞检测而言，例如可以使用光学的流量细胞仪。所述流量细胞仪借助FACS系统（fluorescence activated cell sorting，荧光激活细胞分类）提供下述可能性，即将荧光标记的细胞从测量悬液分离并且继续应用。在此，将分离的细胞根据标记以不同强度电加载并且由带电的板转向到不同接收容器中。

替代于基于荧光的检测，也可以使用基于磁性的细胞检测。对于选择的、磁性的单独细胞检测，将具有超顺磁性的标记的细胞标记并且经由磁阻构件、例如GMR传输。目的是，在细胞浓度尽可能高的情况下，可以以尽可能小的间距相互布置分析物并且可以单独检测分析物。

发明内容

本发明的任务是，说明一种装置和一种方法，借助所述装置和所述方法可以实现基于磁性的单独细胞检测并且同时可以实现将磁性标记的细胞与未标记的细胞分离。

该任务通过具有权利要求1的特征的装置来解决。关于方法，所述任务通过具有权利要求6的特征的方法来解决。从属权利要求涉及装置的有利的设计方案。

根据本发明的，用于确定细胞悬液的细胞的数量的装置具有用于传导细胞悬液的流体通道。此外，该装置包括在流体通道上的磁性传感器。所述磁性传感器尤其基于GMR、AMR或诸如此类的，并且被构型用于计数细胞悬液中的磁性标记的细胞。适当地，磁性传感器直接靠近流体通道或位于流体通道之内。

最后，流体通道具有拥有增大的横截面的积聚区域。在此，在积聚区域的至少一侧上布置有磁体。磁体可以为电磁体。然而，优选地使用永久磁体。

在根据本发明的用于确定细胞悬液的细胞的数量并且积聚磁性标记的细胞的方法中，提供具有第一横截面并且具有积聚区域的流体通道，该积聚区域具有相对于第一横截面增大的第二横截面，将流体通道中的细胞朝向积聚区域并且在那里朝向用于计数细胞悬液中的磁性标记的细胞的磁性传感器引导并且最终将积聚区域中的细胞通过磁体拉向流体通道的一侧。

借助根据本发明的装置，有利地实现，除了单纯确定标记细胞的数量之外，也进行细胞分离。对此，磁体负责磁性标记的细胞在积聚区域中的积聚。因为未磁性标记的细胞不会对磁场做出反应，所以所述未磁性标记的细胞也不会积聚并且不受阻碍地在流体通道中流动远离磁体。在此，适当的是，磁性传感器被布置在积聚区域中。因此，除了测量细胞之外，也可以有利地进行细胞的随后的分离以及磁性标记的细胞的提取。在此，磁性标记的细胞被积聚并且随后的用于将磁性标记的细胞和未磁性标记的细胞分类的步骤是不必要的。所述过程方式简化了或节省了复杂的样品整理，所述样品整理始终与要研究的细胞材料的潜在损耗相关联。

在此，磁体优选地被布置，使得将细胞从流体通道的位于积聚区域之外的横截面拉进积聚区域中。换言之，将细胞拉出位于流体通道中的流动。在积聚区域中停留在流体通道的流动稳定的部分中的细胞可以更容易受到由磁体产生的磁场的力作用的影响并且不那么容易地被以其它方式位于流体通道中的流动带走。

尤其有利的是，沿细胞悬液的流动方向，流动通道在积聚区域的端部上具有凹状的形状，被构型用于接收由磁体拉到积聚区域中的磁性标记的细胞。换言之，流体通道在朝向其端部的扩宽横截面的区域中具有袋状部或类似的造型，所述袋状部或类似的造型被形成，使得被引入那里一次的细胞大大地从流体通道中的流动上被切除并且仅还可以通过以下方式到达流体通道中，即所述细胞反着其它占优势的流动来运动。

附图说明

现在，根据附图的图详细阐述用于本发明的优选的、然而在任何情况下都不限制的实施例。在此，示意地示出特征。其中：

图1示出基于Si的GMR传感器和用于确定细胞数量和积聚的流体通道的装置；

图2-4示出运行中的装置；

图5示出在血液学中使用装置的情况下的过程步骤；

图6示出在止血分析中使用装置的情况下的过程步骤。

具体实施方式

根据图1的用于单独细胞检测和随后分离细胞17、18的装置10由混合室（在图1中没有示出）和用于积聚和引导细胞经过磁阻的GMR传感器12的流体通道11。在根据图1的实施例中，GMR传感器12安置在硅晶片上，所述硅晶片又被布置在永久磁体13上。

在此，流体通道11在永久磁体13旁边具有第一横截面14。在永久磁体13的区域中，流体通道11扩宽并且具有第二横截面15，所述第二横截面大于第一横截面14。横截面14的增大刚好扩宽流体通道11，使得所述流体通道到达具有GMR传感器12的硅芯片。在具有第一横截面14的区域中，相反地，流体通道11具有到永久磁体13的间距。

通过第二横截面15得到的积聚区域21在此在根据图1至4的视图中根据平行四边形的方式被构造。由此，在细胞17、18朝向积聚区域16的端部的流动方向上，形成一种袋状部。在本实例中，积聚区域21仅仅朝向面向永久磁体13的侧被构造。在另外的方向上，流体通道11在具有第二横截面15的区域中相对于具有第一横截面14的区域不改变。

图1示出细胞17、18的量。细胞的一部分17是未磁性标记的。细胞的剩余18是磁性标记的，例如借助超顺磁性的小珠。标记的和未标记的细胞17、18彼此混合并且在流动通道11中流动到具有增大的横截面15的区域上。为此，在图1中没有示出的泵在流体通道11中产生合适的流。

图2示出在下述时间点的情形，在所述时间点，细胞17、18已经几乎到达具有增大的横截面15的区域。磁性标记的细胞18在永久磁体13的影响下首先被拉向永久磁体的方向并且集中到流体通道11的相应侧上。

图3示出下述时间点的情形，在所述时间点，细胞17、18到达具有增大的横截面15的区域。所述细胞在那里——从通过永久磁体13造成的干扰来看——在具有第二横截面15的区域中穿过流体通道11的设想的延伸部20。然而，磁性标记的细胞18在永久磁体13的作用下进一步从流体通道11的设想的延伸部20拉出到积聚区域21中。在此，也可能的是，通过相互间的摩擦一起带动个别的未标记的细胞17。然而，未标记的细胞17的大多数留在设想的延伸部20中并且通过流在流体通道11中继续被带动。

磁性标记的细胞18由流带到GMR传感器12上并且由此触发信号，根据所述信号可以计数标记的细胞。

图3示出稍后的时间点的情形，在所述时间点，细胞17、18到达具有增大的横截面15的区域的端部。在所述时间点，标记细胞18聚集在积聚区域21中的袋状部中并且仅还可以通过所述标记细胞与流相反地运动从那里返回到流体通道11中。因此，所述细胞尽可能地留在积聚区域21中的袋状部中。然而，未标记的细胞17由流体通道11中的流运走。

因此，结果是，通过所描述的装置11，在积聚区域21中发生标记细胞18的强烈的积聚。未标记的细胞17被冲向前。随后，例如可以提取标记细胞18并且用于执行随后的研究。由此，在确定的测试顺序中，可以有利地实现工作步骤的明显缩短。为此，在装置10中例如可以设置有隔膜22（穿孔薄膜）。

用于这样的测试顺序的实例是对淋巴细胞减少症、即对过少数量的淋巴细胞的研究。装置10在此在床旁检查设备之内实现。淋巴细胞减少症例如可以在HIV感染期间（CD4+T-辅助细胞）服用肾上腺皮质素、大的压力、风湿性关节炎或特发性的CD4+淋巴细胞减少症（小于300 CD4+T细胞/μl血液）的情况下出现。

图5示出细胞17、18的状态，所述状态在该实例中为了确定数量通过特定的测量步骤来实现。在沿第一流动方向52引导细胞17、18、即标记细胞以及未标记的细胞经过GMR传感器12之后，达到第一状态501。在此，所述细胞已经如对图1至4描述的那样被分离并且在积聚区域21中被拉向永久磁体13。在此，细胞17、18在积聚区域21的端部集中。

随后，进行流动方向的反向并且因此细胞17、18沿第二流动方向52流向积聚区域21的另外的端部。在此，所述细胞又横越GMR传感器12并且在此得出第二状态502。在此可以再一次计数所述细胞。在此，磁性的引导结构51在磁性标记的细胞18的情况下负责将细胞18朝向积聚区域21的中间定向，使得逐渐单独地并且依次引导这些细胞经过GMR传感器。未标记的细胞17不对磁性的引导结构51做出反应并且因此可以（与标记细胞18分离地）更容易地又离开积聚区域21。

如果在反向的流动方向的情况下全部细胞17、18又聚集在积聚区域21的端部，那么得出第三状态503。随后，流动方向再次反向。随后，得出第四状态504，在所述第四状态中，细胞17、18（受磁性的引导机构51影响地）再次经过GMR传感器12并且被第三次计数。多次计数允许对结果的统计学的分析并且因此允许相对于一次计数提高的准确性。

在此，在装置10中确定数量之后，可以通过隔膜22提取要研究的细胞17、18以用于其它的后续研究。这样的后续研究的实例结合HIV感染例如为下述内容：在HIV感染的早期阶段，自由地位于血液中的病毒的数量是非常小的并且大部分不可识别。然而，感染的CD4+细胞在感染之后就已经包含HI病毒的初级阶段（病毒前体）。在感染的该阶段中，仍不可测量CD4+细胞的引人注意的数量（引入注意：小于500/μl，正常：600-1600μl）并且感染的症状与普通的流行性感冒没有区别。如果现在以所介绍的发明计数CD4+细胞，那么所述CD4+细胞随后可以被提取并且就早期阶段中的可能的HIV感染方面进一步进行检测。

在另一个实例中，装置10同样被用作为用于测量血小板的床旁检测设备的部分，以便研究止血法的过程。在此，血小板的数量尤其在结合血小板减少症、例如过低数量的血小板时是非常重要的。已知的方法或者仅测定血小板数量的相对变化（止血的细胞的分支）或者仅测定血凝固的血浆的分支，即不测定血小板的数量。

在此描述的装置10可能通过以下方式可以测量止血法的两个分支（细胞的和血浆的），即在测量开始时测定血小板的数量。测量的步骤和在此出现的状态在图6中示出。如已经对图5描述的那样，引导细胞悬液的细胞17、18在此在开始时多次经过传感器区域。

在随后的时间进程中，细胞集合630并且最终具有纤维蛋白640的凝块形成。在此，血小板的数量、其激活和集合的出现可以例如借助磁阻的方法来测定。凝块的形成例如可以通过附加的表面敏感的阻抗传感器来实现。在此，引导样品多次经过传感器，其中在随后的时间进程中，越来越多的细胞聚集在表面上，这特征在于阻抗的增大。

Claims (10)

1.用于确定细胞悬液的细胞的数量并且积聚标记细胞的装置，所述装置具有：

- 用于引导细胞悬液的流体通道，所述流体通道具有第一横截面，

- 在流体通道上的磁性传感器，所述磁性传感器用于计数所述细胞悬液中的磁性标记的细胞，

其特征在于，

- 所述流体通道具有积聚区域，所述积聚区域具有相对于所述第一横截面增大的第二横截面，其中在所述积聚区域的至少一侧上布置有磁体。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁体被布置，使得将细胞从所述流体通道的位于所述积聚区域之外的横截面拉进所述积聚区域中。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中在所述积聚区域中，基本上沿从所述流体通道的轴线开始的方向存在横截面扩宽。

4.根据上述权利要求之一所述的装置，其中沿细胞的流动方向，所述流体通道在所述积聚区域的端部上具有凹状的形状，被构型用于接收由所述磁体拉到所述积聚区域中的磁性标记的细胞。

5.根据上述权利要求之一所述的装置，具有至少一个布置在所述磁性传感器的区域中的阻抗传感器。

6.根据上述权利要求之一所述的装置，具有穿孔薄膜。

7.用于确定细胞悬液的细胞的数量并且积聚磁性标记的细胞的方法，其中

- 提供具有第一横截面并且具有积聚区域的流体通道，所述积聚区域具有相对于所述第一横截面增大的第二横截面，

- 在所述流体通道中朝向所述积聚区域并且在那里朝向磁性传感器引导细胞，所述磁性传感器用于对所述细胞悬液中的磁性标记的细胞计数，

- 将所述积聚区域中的细胞通过磁体拉向所述流体通道的一侧。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在引导细胞经过磁性传感器之后，在所述流体通道中进行流动方向的反向并且因此引导细胞又一次经过所述传感器。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述流体通道中进行流动方向的多次反向并且在扫过传感器时进行标记细胞的多次计数。

10.根据权利要求7至9之一所述的方法，其中在引导细胞经过所述磁性传感器之后执行清洗步骤。