CN106461686B - 用于磁流式细胞仪的盒、磁流式细胞仪及用于利用这样的盒分析样本的方法 - Google Patents

用于磁流式细胞仪的盒、磁流式细胞仪及用于利用这样的盒分析样本的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于磁流式细胞仪的盒（1），其主要在x‑y‑平面中延伸，其具有用于将样本（15）注射到盒（1）中的入口（2）、用于带有磁性标记以标记样本（15）中的预先给定颗粒（16、16'）的缓冲溶液（21）的泡形罩（3）、出口、及流体通道（9），流体通道（9）包括连接入口（2）与泡形罩（3）的第一部分和连接第一部分与出口的第二部分，其中，流体通道（9）的第二部分包括富集区（5）和在富集区（5）和出口之间的测量区（6），富集区（5）带有机械引导结构，以将样本（15）中的已标记颗粒（16、16'）聚集在流体通道（9）的预定分区中，测量区（6）包括在流体通道（9）的预定分区中的磁场传感器（14），以便提供用于测量样本中的颗粒，尤其是颗粒的浓度的简化且加速的器件。

Description

用于磁流式细胞仪的盒、磁流式细胞仪及用于利用这样的盒 分析样本的方法
用于磁流式细胞仪的盒、磁流式细胞仪及用于利用这样的盒分析样本的方法
本发明涉及用于磁流式细胞仪的盒，其主要在x-y-平面中延伸，带有用于将样本注射到盒中的入口、用于带有磁性标记以标记样本中的预先给定颗粒的缓冲溶液的泡形罩(blister)、出口、及流体通道，该流体通道包括连接入口与泡形罩的第一部分和连接第一部分与出口的第二部分。本发明进一步涉及带有这样的盒的磁流式细胞仪，并且涉及通过使用这样的盒的磁流式细胞仪测量样本中的颗粒。
借助于磁流式细胞仪测量颗粒或带有颗粒的样本，尤其是血液或类似物通常涉及一系列待进行的步骤。颗粒(例如细胞)必须通过反复添加和移除缓冲溶液被标记和富集。如果在缓冲溶液中标记被添加到样本，则样本通常通过缓冲溶液稀释或变稀，且最终缓冲溶液的化学物质可与样本接触，因此改变其特性。
本发明的目的是提供用于测量样本中的颗粒，尤其是颗粒的浓度的简化且加速的器件。
该目的通过具有专利权利要求1的特征的盒和具有专利权利要求11的特征的方法达成。
其他优势和实施例根据从属权利要求、详细描述及附图陈述。
用于磁流式细胞仪的本发明的盒主要在垂直于z方向的x-y-平面中延伸，且包括用于将样本注射到盒中的入口、用于带有磁性标记以标记样本中的预先给定颗粒的缓冲溶液的泡形罩、出口、及流体通道。入口可被设计为将注射器连接到盒。流体通道包括连接入口与泡形罩的第一部分和连接第一部分与出口的第二部分。出口可连接到废物容器。泡形罩可为泡形罩、贮袋或适用于在盒中使用的另一种形式的容器。其可已经包含带有磁性标记的缓冲溶液。磁性标记可以是免疫磁性标记，其仅标记样本中的特定、预定颗粒。尤其，这些特定颗粒可以是白血球和/或血小板和/或淋巴细胞和/或单核细胞(尤其是表达HL-DR的单核细胞)、和/或嗜酸性粒细胞和/或嗜碱性粒细胞和/或嗜中性粒细胞，尤其是表达CD 64的嗜中性粒细胞，和/或生物样本中的肿瘤细胞。
为了对样本中的预先给定颗粒提供快速且简单的测量，流体通道的第二部分包括富集区和在富集区与出口之间的测量区，富集区带有机械引导结构，以将已标记预先给定颗粒聚集在流体通道的预定分区中。测量区包括在流体通道的预定分区中的磁场传感器。磁场传感器可以是基于巨磁阻(GMR)效应或基于隧道磁阻(TMR)效应的传感器。其还可以是霍尔传感器或超导量子干涉装置(SQUID)。流体通道的预定分区可以是具有垂直于样本在流体通道中的流动方向的横截面的分区。尤其，流体通道的预定分区可以是流体通道的一容积，在该容积中，假设机械引导结构将不存在，则随着样本的流动通过流体通道的任何颗粒将在尽可能小的距离中经过磁场传感器，以便可通过磁场传感器以最优方式测量颗粒。
这产生了在不需要利用额外的、耗时且昂贵的步骤来稀释或富集含有颗粒的样本的情况下在若干数量级中测量颗粒，尤其是颗粒的浓度的优势。此外，该高动态范围独立于磁性传感器的能力实现。因此，相同的磁性传感器可在意欲用于不同类型的样本的盒中使用。此外，能够避免由于颗粒在样本中的浓度的变化而导致极为接近传感器的颗粒重合所对测量造成的不良影响。当样本为全血时这尤其有用。利用所提出的盒，甚至在全血不稳定时可能测量全血的样本。这允许在利用流式细胞仪进行诊断时再现体内条件，这在涉及分析细胞的功能(例如用于细胞止血、败血症或外伤)时是重要的。所提出的盒还允许集成的工作流，其用于例如在医院的急诊室中对细胞功能进行患者附加诊断(patient's sidediagnostics)。通常，仅需要三分钟来进行细胞止血的测试，并且利用所提出的盒进行血液测试需要大约十分钟。
用于细胞止血的测试可例如包括测量浓度、功能，即，待激活的能力，及血小板的微聚合。血液测试可包括测量CD 64在嗜中性粒细胞上的表达和/或HL-DR在单核细胞上的表达。
此外，该盒允许细胞浓度的关键时间的患者附加测量，例如，计数液体中的血小板或白血球直至例如每微升四个白血球，检测在尿中的肿瘤细胞等等。此外，该盒允许测量如血小板的颗粒的性质和特性，该颗粒已经暴露于在基底的边界表面上(即在流体通道的表面上)限定的剪切速率。最后，所提出的盒允许在床边检测(POCT)的范围内通过数量和功能对颗粒，尤其是细胞进行分类。
根据优选实施例，盒具有流体室(其为是流体通道的一部分)，尤其是在流体通道的第一部分中的流体室，用于混合样本与标记。流体室具有在x-和/或y-和/或z-方向上大于流体通道的尺寸的物理尺寸(尤其是直径)，尤其是大许多倍。在流体室中还可能存在混合装置。这产生了如下优势，即，在流体室中标记能够借助于磁场被固定，同时缓冲溶液的剩余部分能够被冲走。然后，标记能够在相比单独的流体通道的容积更大的容积中与样本混合。因此，可标记尤其大比例的样本中的预先给定颗粒。这在待通过磁性标记来标记的颗粒在样本中具有低浓度的情况下尤其有用。由于相对大比例的颗粒能够被标记，所以在低浓度的颗粒的情况下也能够获得用于测量的足够的统计数据。同样，流体室允许针对标记预先给定颗粒的过程实现样本的限定稀释，且仍然在已标记颗粒被未稀释或未变稀的样本包围时执行测量已标记颗粒的过程。
根据另一实施例，机械引导结构包括流体通道，随着流体通道更靠近测量区，流体通道在富集区中减小其在z-方向上的延伸。尤其，能够阶梯式实现该减小，从而将流体通道分成具有不同高度(即，在z-方向上的不同延伸)的不同区段。这产生了将颗粒靠近流体通道的垂直于z-方向的表面聚集的优势。
此外，如果流体通道在垂直于z-方向和流动方向的方向上的直径不补偿高度的降低，则样本将以不同的速度流动通过流体通道的不同区段。这允许针对通过流体通道的预先给定流动速率和/或预先给定流动速度在颗粒上施加限定的剪切速率或剪切应力。这例如对于激活血小板是有利的。
在又另一实施例中，机械引导结构包括众多突起(elevation)，尤其是壁，其在x-y-平面中在流体通道的表面上延伸。尤其，突起在z-方向上具有超过待标记的颗粒的直径的一半的延伸。这些突起可以是直的或至少包括直的部分。这产生了引导已标记颗粒(尤其在其通过磁场被牵拉朝向流体通道的所述表面时)朝向特定方向或区域(尤其是流体通道的预定分区)的优势。在z-方向上超过待标记的颗粒的直径的一半的延伸是有利的，因为这样突起或壁能够不易被颗粒越过。因此，实现有效的引导。
从通过流体通道朝向出口的流动的角度来看，突起可指向流体通道的预定分区以引导颗粒到预定分区，或者指向远离预定分区以便引导靠近但不在预定区域内的颗粒远离磁场传感器。同样能够实现指向预定分区和指向远离预定分区的突起的组合。指向预定分区的突起的至少一部分可以或其全部还可以形成带有“v”形的结构，其中，“v”的尖端位于预定分区内且指向流动方向。因此，相对于通过流体通道朝向出口的流动方向，当突起指向流动方向时，突起接近预定分区，并且如果突起指向远离流动方向，则突起转向远离预定分区。这产生了能够调整测量区中颗粒的浓度的优势。此外，彼此靠近的若干颗粒重合、同时流动穿过磁性传感器并且因此对磁性传感器的结果造成的不良影响能够得以避免。
根据另一实施例，流体通道的预定分区能够是流体通道的中间或中心或中央部分，即，在x-y-平面中在流体通道的表面上通过流体通道的流动的中间。这产生了如下优势，即，能够在预定分区中非常容易地实现对于大部分磁场传感器有利的均匀磁场。而且，能够容易地控制颗粒在预定分区中的浓度和聚集。
在另一有利实施例中，流体通道在富集区中迂回曲折，以便延长路径，在该路径中，颗粒通过机械引导结构被引导。这产生了如下优势，即，由于延长的路径，颗粒能够非常精确地被聚集，同时仍然允许盒具有紧凑的尺寸以及使用相对小的、紧凑的磁场，用于在富集区中引导颗粒。
在又一实施例中，测量区包括阱部，其从通过流体通道朝向出口的流动的角度来看位于磁场传感器之后。该阱部可以是凹陷或腔。因此，阱部充当用于已经通过磁场传感器的颗粒的陷阱。阱部或靠近阱部的盒可包括辅助出口。这产生了如下优势，即，所测量的颗粒能够在第一步骤中被收集，并且然后在第二步骤中简单地经由辅助出口从盒中提取，以在进一步的应用中使用。
在又另一实施例中，流体通道，尤其是在测量区中的流体通道，具有在250和2500微米之间的宽度及在50和600微米之间的高度，或者大小对应于具有上述宽度和高度的矩形的横截面面积。垂直于通过流体通道的流动方向计算宽度和高度，高度在z-方向上且宽度在x-y-平面中。这产生了如下优势，即，当样本流过流体通道时能够在样本中实现预定剪切速率或剪切应力，其中，剪切速率类似于在体内条件下出现的剪切速率。
本发明还包括带有根据所述实施例中的任一个的盒的磁流式细胞仪，其带有在富集区和/或测量区下方在x-y-平面中延伸的磁体，尤其是永磁体，其中，磁场传感器x-y-平面中位于磁体的中心之上。尤其，磁体的中心之上的区域的特征在于均匀磁场，其分量主要在z-方向上。这产生了如下优势，即，通过改变磁场，能够使用磁场传感器来测量已磁性标记的颗粒。此外，能够朝流体通道的表面牵拉已标记颗粒。因此，当已标记颗粒流动通过流体通道时，其可实际上在其被牵拉到的表面上滚动。尤其，能够利用机械引导结构朝表面牵拉已标记颗粒，并且因此已标记颗粒在流动或滚动通过流体通道时被聚集以通过磁场传感器进行适当测量。
如果磁流式细胞仪被设计为与包括上述流体室的盒一起使用，则可使用额外磁体以将标记固定在流体室中和/或使它们与样本混合。额外磁体可以是能移动磁体或电磁体，以便释放标记并且因此使然后被标记的颗粒朝着在某位置处的测量区流动通过流体通道。
本发明还包括一种通过使用用于磁流式细胞仪的盒的磁流式细胞仪测量样本中的颗粒的方法，盒包括用于将样本注射到盒中的入口、带有含有磁性标记以标记样本中的预定颗粒的缓冲溶液的泡形罩、出口、及流体通道，该流体通道包括连接入口与泡形罩的第一部分和连接第一部分与出口的第二部分。所述方法包括如下步骤：激活泡形罩，以便含有磁性标记的缓冲溶液流入流体通道，随后借助于磁场将磁性标记固定在流体通道的预定位置中。接着，将样本注射到流体通道中，以便在流体通道中的缓冲溶液被朝向出口推动，且样本流过流体通道，以便样本中的预定颗粒中的至少一些通过在预定位置中的磁性标记被标记。下一个步骤是，在已标记颗粒流动通过流体通道或优选地在流体通道的表面上滚动通过流体通道时，借助于在流体通道的第二部分中的富集区中的机械引导结构将已标记颗粒聚集在流体通道的预定分区中。该聚集至少由磁场影响支持，尤其甚至使得其可能发生。最后，所述方法包括借助于在流体通道的预定分区中的磁场传感器测量已标记颗粒，磁场传感器位于富集区和出口之间的测量区中。所述方法还可包括在激活泡形罩之前将带有样本的容器连接到入口。除了上文中已经描述的盒和磁流式细胞仪的优势，该方法产生了如下优势，即，在磁性标记被固定在预定位置中时，磁性标记通过样本被从缓冲溶液中清除，所述样本冲走原本包围磁性标记的缓冲溶液。因此，最后在样本包含已标记颗粒时，其未通过缓冲溶液稀释或变稀。
在本发明的优选实施例中，磁性标记被固定在流体室中，且在将样本注射到盒中之后在流体室中与样本混合。这产生了如下优势，即，即使预定颗粒在样本中的浓度非常低，也能够标记样本中的预定颗粒中的大部分或甚至全部。例如当每微升样本中可获得少于10.000个颗粒时，能够被视为低浓度。因此，当涉及测量液体中的白血球或尿中的肿瘤细胞或大体在血液学的领域中时，该实施例尤其有用。
根据替代实施例，磁性标记尤其借助于磁场被固定在富集区中的流体通道的表面上，所述磁场用于结合磁场传感器测量颗粒。这产生了如下优势，即，仅标记样本中的预定颗粒的一小部分，这是因为标记被固定在流体通道的表面上，并且仅非常靠近该表面经过的那些预定颗粒才通过所述标记来标记。这在样本中存在高浓度的预定颗粒，例如多于每微升1000个颗粒时尤其有用。这在止血领域中尤其有用的，其中，预定颗粒，尤其是血小板，可达到高达每微升一百万个颗粒的浓度。
根据另一实施例，通过流体通道的样本的流动速度被调整到预先给定值，以便实现样本中的颗粒的预先给定剪切速率或剪切应力。此处，剪切速率取决于颗粒和手头的盒的流体通道的几何形状两者。尤其，可调整通过流体通道的测量区的流动速度。例如，通过流体通道的高和低流动速率的结合，尤其在之前或在其之间存在短暂的暂停，可导致仅剪切在相对于流体通道的样本的边界层内的那些颗粒。这产生了如下优势，即，能够模拟用于预定颗粒(例如血小板)的体内条件。由于这些条件能够影响颗粒(即血小板)的活性，所以这会影响颗粒的功能性分析。
在有利的实施例中，用于该方法的样本是生物样本。其可以是血液，尤其是全血、或者淋巴液或尿液或洗胃液的样本。这有利于患者附加诊断。
盒和/或流式细胞仪的所有属性以及对应优势也适用于所描述的方法，且反之亦然。
通过结合附图考虑示例性实施例的以下详细描述，能够容易理解本发明的教导，且将出现至少一些额外的具体细节。这里
图1在x-y-平面中示出用于磁流式细胞仪的盒的示例性实施例的示意图；
图2在x-z-平面中示出图1的盒的示例性实施例的示意性横截面；
图3在x-y-平面中示出用于磁流式细胞仪的盒的替代实施例的示意图；
图4示出流体通道的示例性实施例的示意性横截面，其中，样本和颗粒在流体室中；
图5示出图4的横截面，其中，样本和颗粒在流体通道中，没有磁体；
图6示出带有磁体且具有颗粒的样本在流体通道中的图4的横截面；
图7在x-y-平面中示出在富集区和在测量区中的流体通道的示例性实施例的示意图；
图8在x-y-平面中示出图7的流体通道的放大细节；
图9详细示出流体通道的替代实施例的示意图，该细节对应于在图8中示出的该部分；
图10在x-y-平面中示出带有激活的泡形罩的图1的盒1的示意图；
图11示出在将样本注射到盒中时图10的盒；以及
图12示出图11的盒，其中，包含已标记颗粒的样本流动通过富集区和测量区进入废物容器。
相同或对应元件在附图中用相同的参考符号标记。
图1示出用于磁流式细胞仪的盒的示例性实施例的示意图。盒1主要在x-y-平面中延伸。其可以是矩形形状，或者主要是矩形形状，在本示例中，例如，该盒在x-方向上具有75mm的长度l，并且在y-方向上具有25mm的宽度b。其还在垂直于x-和y-方向的z-方向上延伸，但是延伸至显著更低的程度。本实施例包括在左侧(即，延伸到负的x-方向中的盒1的侧)的入口2、泡形罩3和流体室4，以及在盒1的右手侧中的富集区5和测量区6以及在本示例中的废物容器7。当在磁流式细胞仪中使用盒1时，其在右手侧的部分暴露于磁体8影响，磁体8也在本图示中绘出。通常，磁流式细胞仪的磁体8是永磁体或电磁体。在本图示中，磁体8位于盒1的右侧的下方，即，在负的z-方向上，以便富集区5和测量区6位于磁体8之上。
在盒1的左侧，入口2和流体室4直接经由流体通道连接9'彼此连接。类似地，泡形罩3和流体室4直接经由流体通道连接9”彼此连接。这两个流体通道连接9'、9”以及流体室4形成本示例中的流体通道9的第一部分。此处，流体室4的特征还在于混合装置10，其能够例如通过被设置在运动中用于混合带有磁性标记的缓冲溶液与含有标记意欲标记的预定颗粒的样本。从流体室4，流体通道9在该实施例中在正的x-方向上朝着盒1的右侧延伸。在到达盒1在磁体8之上的区域之后，在本示例中，流体通道9开始在富集区5中迂回曲折。因此，在富集区5内，流体通道形成若干转弯，且不仅在x-方向上引导或延伸，而且还在正的和负的y-方向上引导或延伸。通过在正的和负的y-方向上延伸，流体通道在富集区5中被延长。这允许在本图中未示出的机械引导结构更好地聚集流动通过流体通道9的样本中的已标记颗粒。在富集区5之后，流体通道9具有测量区6，在本图中没有绘出的磁场传感器14(图4-9)位于该区中。在该示例中，流体通道9然后通向废物容器7。
图2在x-z-平面中示出沿着轴线A的图1的盒的示意性横截面。变得明显的是，流体室4大于流体通道9，即，在本示例中，其在z-方向的延伸远大与流体通道9。这允许混合装置10混合相对大体积的样本与标记。因此，实际上标记了待由标记来标记的大比例的颗粒。为了固定或保持磁性标记，并且因此一旦流体室4内的样本中的预定颗粒被标记，在流体室4附近存在能够被激活和停用的额外磁体11。在本示例中，如果标记将被固定在流体室4中则简单地朝着盒1移动额外磁体11，并且如果已标记颗粒待流动通过流体通道9，则简单地移动额外磁体11远离盒1。该运动通过箭头12绘出。替代地，额外磁体11能够是按照需要打开和关闭的电磁体。
如果待通过磁性标记来标记的颗粒在样本中具有相对低的浓度，则本实施例尤其有用。例如，在每微升样本中存在少于5.000个颗粒时就是这种情况。如果样本是血液样本，则这可例如为白血球的情况。在这种情况下，当通过入口2注射到盒1的样本将没有标记的缓冲溶液从流体室4中推走且替换其时，缓冲溶液中的磁性标记通过额外磁体11固定在流体室4中。由于在这种环境中在样本中不存在许多一定会被标记的预定颗粒，所以使用混合装置10来混合磁性标记和样本增大了标记样本中的预定颗粒的可能性。因此，使用混合装置10改善了在测量区6中对样本(即，颗粒)的测量。替代地，样本可不完全推动缓冲溶液离开，以便样本可在流体室4中通过缓冲溶液的剩余部分以预定方式变稀。
图3在x-y-平面中示出盒1的替代实施例的示意图。相比在图1和图2中绘出的实施例，所示出的实施例没有流体室4。因此，在本示例中流体通道连接9'、9”直接供给或通向另一个中。在该示例中，盒1的入口2通过流体通道9直接连接到富集区5。泡形罩3的流体通道连接9”直接通向流体通道9中。如果待标记的颗粒的浓度在样本中特别高，则这种设置是尤其有用的。例如，如果待标记的预定颗粒的浓度大于每微升20.000个颗粒，则就是这种情况。
在当前设置中，当激活带有缓冲溶液和缓冲溶液中的磁性标记的泡形罩3时，缓冲溶液和磁性标记流动通过流体通道连接9”、流体通道9、富集区5和测量区6进入废物容器7。然而，至少一部分的标记被固定在流体通道9的预定位置中，在该情况下在富集区5中。当带有待标记的预定颗粒的样本被注射在盒1的入口2中时，不存在标记和颗粒利用混合装置10等的特定混合。而是，仅一些颗粒与标记直接物理接触且然后被标记。当标记是磁性的且暴露于磁体8(例如在盒1的右手侧)的磁场时，磁性标记被固定在流体通道9的底部处，即，在本示例中在流体通道9的最靠近磁体8的表面处。在这种情况下，盒1的设计利用流动通过流体通道9、尤其是富集区5的样本的层流性质，其中，主要是在流体通道9的底部直接上方的第一层颗粒与标记相接触。因此，仅限定的小比例的颗粒均匀地被标记，且能够因此在测量区6中被测量。在大浓度的预定颗粒的情况下，重要的是仅标记其一小部分，以便避免接近于磁场传感器14(图4-9)流动的若干已标记颗粒的重合。此外，尽管颗粒具有高浓度，仍然能够用低量的标记或抗体来标记颗粒。这种高浓度例如在测量血液样本中的血小板时是重要的。
图4在x-z-平面中示出通过示例性线性流体通道9的示意性横截面，其中，带有包含颗粒16的样本15在流体室4中。流体通道9在本实施例中在x-方向上呈直线直得从流体室4经由任意长度的中间区段延伸到富集区5，且从富集区5延伸到测量区6。在该图示中，混合装置10示出为正在起作用，因此颗粒16目前正在与此处没有绘出的标记混合。在富集区5中，流体通道9的特征在于在z-方向上阶梯式减小的延伸e1、e2、e3、e4。即，在本示例中，延伸e1、e2、e3、e4从第一延伸e1减少大约25％到第二延伸e2，且然后到第三延伸e3，其为第一延伸e1的大约百分之50，接着在z-方向上的延伸进一步突然减小到延伸e4，在此e4为第一延伸e1的大约百分之10。因此，流体通道9的富集区5在此被分成4个不同区段18，每一个均在z-方向上具有不同的延伸e1、e2、e3、e4。
延伸e1、e2、e3、e4在z-方向上的减小允许在颗粒16流动通过流体通道9的富集区5时，调整颗粒16的剪切速率。同样出于该目的，相比在富集区5中，流体通道9的底部在测量区6中可更靠近磁体8。在流体通道9的底部上，即在最靠近在盒1(即，流体通道9的富集区5和测量区6)下方的磁体8的流体通道9的表面上，在垂直于此处示出的横截面的x-y-平面中布置有突起13。突起13的细节在图7到图9中示出。
图5示出图4的横截面，其中，样本15和颗粒16在流体通道9的富集区5中。此处，移除了磁体8，因此没有磁力施加在颗粒16或其相应的标记上。因此，其在富集区5中在z-方向上平均分布。
图6示出图5的横截面，其中，磁体8在适当位置。由于通过磁体8在已标记颗粒16上施加的磁力，所有已标记颗粒都位于富集区域5中的流体通道9的底部上。因此，在流体通道9的底部上的突起13可将已标记颗粒16聚集在流体通道的预定分区中，例如在x-y-平面中通过流体通道9的流动的中间。
图7在x-y-平面中示出流体通道的示例性实施例的示意图。类似于图4到图6，存在在z-方向上具有不同的延伸的流体通道9的四个区段14。流体通道9在当前示例中是直的，且特征在于富集区5和测量区6两者，该两者通过此处出于说明目的的线19分开。流体通道9具有流动方向F，带有已标记颗粒16的样本15沿着方向F流动。富集区5再一次特征在于四个不同的区段18，每一个均在z-方向上具有不同的延伸，以便将颗粒16暴露于预定剪切速率。框17标记流体通道9的一部分、测量区6和富集区5的一部分，其将在图8中详细示出。
在流体通道9的底部上存在突起13，其在此驱动或聚集在本示例中通过磁体8牵拉到底部的已标记颗粒16到流体通道9的中间M或在中间M。在本示例中这些突起13是V-形的，其中，v的尖端对准流体通道9的中间M且指向流动方向F。在本示例中，存在若干组具有相同尺寸的突起13。这意味着，在垂直于流动方向F的方向上延伸的一些突起13组中的突起13小于其他突起13组中的突起13。此处，当其更靠近测量区6时，突起13在该方向上延伸得更少。但是在相邻突起13之间的距离可改变，尤其当其更靠近测量区6时其可变得更靠近彼此。因此，从在流动方向F上流动通过流体通道9的颗粒16的角度来看，突起13指向流体通道9的预定分区，其在本示例中为流体通道9的中间M。这是合理的，因为磁场传感器14刚好位于流体通道9的预定分区中，即，在流动方向F上在流体通道9的中间M。
流体通道9在z-方向上的延伸的变化和突起13的宽度的组合允许利用同一盒1来测量在各种不同浓度的颗粒16。如果样本是全血样本，则针对全血中的预定颗粒16的浓度，能够覆盖多于两个数量级(通常三到四个数量级)的动态范围。
图8示出在图7中通过框17标记的图7的流体通道的放大细节。在流体通道9的中间M周围的颗粒16借助于突起13变得集聚在中间M或者聚集到中间M。因此，在流体通道9的中间M周围的在中心区域C外侧存在几乎均匀浓度的已标记颗粒16。在中心区域C外侧，颗粒16不再被聚集。在中心区域C中，几乎所有颗粒16恰好在流体通道9的中间M，且因此一个接着一个流动过或经过磁场传感器14。由于在磁场传感器14的紧邻处不存在任何其他已标记颗粒16，所以测量结果不受附近的颗粒16的影响。
图9详细示出流体通道9的替代实施例的示意图，细节对应于在图8中示出的细节。此处，额外的突起13'将还未被适当地聚集在流体通道的中间的颗粒16'移动远离中间M。因此，错误聚集的颗粒16'不干扰良好聚集的颗粒16的测量。错误聚集的颗粒16'可意外被标记，例如，如果标记结合到不应该结合的颗粒上。在这种情况下，这些颗粒16'相比预先给定颗粒将通过显著地更少的标记被标记，因此，受到磁场的影响更少并且不适当地被聚集。在该示例中，额外突起13'是直突起，类似于带有敞开尖端的V，其定向成与v形原始突起13相对，即，使敞开尖端与流动方向F相对。
此外，已经添加了阱部20，其在该实施例中沿流动方向F在磁场中心14的正后方。该阱部20充当用于已标记且测量的颗粒16的陷阱。因此，已标记且测量的颗粒16能够在测量之后易于提取。阱部20能够是在测量区6中的腔，其在z-方向上延伸，以便例如样本(例如，血液)的剩余部分能够利用缓冲溶液冲掉，且高度集聚的、测量的颗粒16能够作为所测量的颗粒16的纯样本被提取。
图10示出带有激活的泡形罩的图1的盒1的示意图。此处，由于泡形罩3已经激活，且因此先前包含在泡形罩3中的缓冲溶液21和标记已经被推入到流体室4中，所以缓冲溶液21的一部分也已推入到流体通道9中，流体通道9经由富集区5和测量区6连接流体室4与废物容器7。然而，由于在图2中示出的额外磁体11，磁性标记将停留在流体室4中。然而，当更多带有标记的缓冲溶液21或样本15被推入到流体室4中时，缓冲溶液21将继续流动通过流体通道9。
图11示出在样本已注射到入口中的情况下的图10的盒。此处，样本15已经注射在入口2中，且已经部分流动到流体室4中。流动到流体室4中的样本15已推动缓冲溶液21进一步沿流体通道9通过富集区5和测量区6朝向废物容器7。在本示例中，缓冲溶液21的磁性标记保持在流体室4中，因为其已经通过额外磁体11(图1)被固定在那。不过缓冲溶液21已经流动通过富集区5和测量区6。在下一步骤中，或者能够将更多样本15注射到入口2以便缓冲溶液21的剩余部分被推动离开流体室4，或者如在图12中示出的示例中那样，样本15能够与保持在流体室4中的缓冲溶液21的剩余部分以及与磁性标记混合。这导致变稀的样本22(图12)，其由原始样本15和缓冲溶液21组成，其中，已标记颗粒16(图4-9)在变稀的样本22中，同时变稀的样本22仍然在流体室4中。通过将更多原始样本15注射到盒1中，然后该变稀的样本22能够朝着富集和测量区6被进一步推动通过流体通道9。
如果此时额外磁体保持激活，则已标记颗粒保持固定在流体室4中，且因此随后通过原始样本15包围。这允许在停用额外磁体11之后测量作为原始样本15的一部分(例如，作为全血的一部分)的已标记颗粒，因此在该示例中模拟体内条件。如果在将更多原始样本15注射到盒1中之前停用额外磁体，则已标记颗粒将作为变稀的样本22的一部分被测量。
图12示出图11的盒，其中，包含已标记颗粒的样本流动通过富集区和测量区进入废物容器中。此处，在样本15与磁性标记以及在流体室4中剩余的缓冲溶液21中的一些混合之后，通过注射更多原始样本15到盒1中，变稀的样本22已进一步被推动到流体通道9中。在变稀的样本22离开流体室4之后，关掉或移除额外磁体11，以允许现在由原始样本15(例如全血)包围的已标记颗粒16(图4到图9)沿流体通道9流动。在本示例中，变稀的样本22被推动通过富集区5到废物容器7中。当完成该过程时，带有已标记颗粒16(图4到图9)的原始样本流过富集区5，在该处，所述机械引导结构，例如突起13(图4到图9)，将已标记颗粒16聚集在流体通道9的预定分区中，例如流体通道9的中间M。因此，在原始样本15中的已标记颗粒16能够例如在体内条件下通过磁场传感器14(图4到图9)正确地测量。在流动通过测量区6之后，包含已标记颗粒16的原始样本15在该示例中通过原始样本15的恒定流动被推动到废物容器7中。

Claims (21)

1.一种用于磁流式细胞仪的盒(1)，所述盒主要在x-y-平面中延伸，带有
-用于将样本(15)注射到所述盒(1)中的入口(2)，
-用于缓冲溶液(21)的泡形罩(3)，所述缓冲溶液带有磁性标记以标记所述样本(15)中的预先给定颗粒(16、16')，
-出口，以及
-流体通道(9)，所述流体通道(9)包括连接所述入口(2)与所述泡形罩(3)的第一部分和连接所述第一部分与所述出口的第二部分，
其特征在于，
所述流体通道(9)的所述第二部分包括：
-富集区(5)，所述富集区带有机械引导结构，以将所述样本(15)中的已标记颗粒(16、16')聚集在所述流体通道(9)的预定分区中，其中，所述机械引导结构包括在所述x-y-平面中在所述流体通道(9)的表面上延伸的众多突起(13)，以及
-在所述富集区(5)和所述出口之间的测量区(6)，所述测量区(6)包括在所述流体通道(9)的所述预定分区中的磁场传感器(14)。
2.根据权利要求1所述的盒(1)，
其特征在于，
所述盒(1)包括作为所述流体通道(9)一部分的流体室(4)，用于混合所述样本(15)与所述标记。
3.根据权利要求2所述的盒(1)，
其特征在于,
所述流体室(4)位于所述流体通道(9)的所述第一部分中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于，
所述机械引导结构包括所述流体通道(9)，随着所述流体通道(9)更靠近所述测量区(6)，所述流体通道在所述富集区(5)中减小其在z-方向上的延伸(e1、e2、e3、e4)。
5.如权利要求4所述的盒(1)，
其特征在于，
所述流体通道在所述富集区(5)中阶梯式减小其在z-方向上的延伸(e1、e2、e3、e4)。
6.根据权利要求1-3中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于，
所述突起(13)是壁。
7.根据权利要求1-3中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于，
所述突起(13)在z-方向上具有超过待标记的所述颗粒(16、16')的直径的一半的延伸。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于,
所述突起(13)，从通过所述流体通道(9)朝着所述出口的流动的角度来看，所述突起指向所述流体通道(9)的所述预定分区以引导颗粒(16、16')到所述预定分区，或者指向远离所述预定分区，以便引导靠近但不在所述预定区域内的颗粒(16、16')远离所述磁场传感器(14)，或者特征在于指向和指向远离所述预定分区的突起(13)的组合。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于，
所述流体通道(9)的所述预定分区在所述流体通道(9)的x-y-平面中的表面上是所述流体通道(9)的中间(M)。
10.根据权利要求1-3中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于，
所述流体通道(9)在所述富集区(5)中迂回曲折，以便延长路径，在所述路径中，通过所述机械引导结构引导所述颗粒(16、16')。
11.根据权利要求1-3中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于，
所述测量区(6)包括阱部(20)，从通过所述流体通道(9)朝着所述出口的流动的角度来看，所述阱部位于所述磁场传感器(14)之后，其中所述阱部是凹陷或腔。
12.根据权利要求1-3中的任一项所述的盒(1)，
其特征在于，
在所述测量区(6)中的流体通道(9)，具有在250和2500μm之间的宽度以及在50和600μm之间的高度，或者大小对应于具有上述宽度和高度的矩形的横截面面积。
13.一种带有根据前述权利要求中的任一项所述的盒(1)的磁流式细胞仪，其带有在所述富集区(5)下方在x-y-平面中延伸的磁体(8)，其中，所述磁场传感器(14)在所述x-y-平面中位于所述磁体的中心之上。
14.根据权利要求13所述的磁流式细胞仪，其特征在于，所述磁体(8)是永磁体。
15.一种通过使用用于磁流式细胞仪的盒(1)的所述磁流式细胞仪测量样本(15)中的颗粒(16、16')的方法，所述盒(1)包括：
-用于将样本(15)注射到所述盒(1)中的入口(2)，
-带有缓冲溶液(21)的泡形罩(3)，所述缓冲溶液带有磁性标记以标记所述样本(15)中的预定颗粒(16、16')，
-出口，以及
-流体通道(9)，所述流体通道包括连接所述入口(2)与所述泡形罩(3)的第一部分和连接所述第一部分与所述出口的第二部分，
所述方法包括如下步骤：
a)激活所述泡形罩(3)，以便带有所述磁性标记的所述缓冲溶液(21)流入所述流体通道(9)；
b)借助于磁场将所述磁性标记固定在所述流体通道(9)的预定位置中；
c)注射所述样本(15)到所述流体通道(9)中，以便在所述流体通道(9)中的所述缓冲溶液(21)被朝着所述出口推动，并且所述样本(15)流动通过所述流体通道(9)，以便所述样本(15)中的所述预定颗粒(16、16')中的至少一些通过在所述预定位置中的所述磁性标记被标记；
d)借助于在所述流体通道(9)的所述第二部分中的富集区(5)中的机械引导结构，将所述已标记颗粒(16、16')聚集在所述流体通道(9)的预定分区中，其中，所述机械引导结构包括在所述x-y-平面中在所述流体通道(9)的表面上延伸的众多突起(13)；
e)借助于在所述流体通道(9)的所述预定分区中的磁场传感器(14)测量所述已标记颗粒(16、16')，所述磁场传感器(14)位于所述富集区(5)和所述出口之间的测量区(6)中。
16.根据权利要求15所述的方法，
其特征在于,
在步骤b)中将所述磁性标记固定在流体室(4)中以及在步骤c)中在注射所述样本(15)之后在所述流体室(4)中混合所述磁性标记与所述样本(15)，
其中，流体室(4)作为所述流体通道(9)一部分，用于混合所述样本(15)与所述标记。
17.根据权利要求15所述的方法，
其特征在于,
在步骤b)中将所述磁性标记固定在所述富集区(5)中的流体通道(9)的表面上。
18.根据权利要求17所述的方法，
其特征在于，
在步骤b)中借助于磁场将所述磁性标记固定在所述富集区(5)中的流体通道(9)的表面上，所述磁场与所述磁场传感器(14)结合用于测量所述已标记颗粒(16、16')。
19.根据权利要求15到18中的任一项所述的方法，
其特征在于，
通过所述流体通道(9)的所述测量区(6)的所述样本(15)的流动速度调整到预先给定值，以便实现所述样本(15)中的所述颗粒(16、16')的预先给定剪切速率，所述剪切速率取决于所述颗粒(16、16')的性质和所述流体通道(9)的几何形状两者。
20.根据权利要求15到18中的任一项所述的方法，
其特征在于,
所述样本(15)是液体。
21.根据权利要求20所述的方法，所述液体是血液或淋巴液或尿或洗胃的样本(15)。
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