CN110198786A - 用于分选目标颗粒的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于分选目标颗粒的方法和装置。在各种实施例中，本公开提供了用于分选目标颗粒的盒、用于分选目标颗粒的方法、装载微通道以维持样品材料活力的方法、对样品材料进行定量的方法、以及用于激光扫描和颗粒分选的光学装置。

Description

用于分选目标颗粒的方法和装置

交叉引用

本申请要求2016年11月14日提交的美国临时申请62/421,979的优先权，其内容通过引用并入本文。

背景技术

通过常规技术，可以筛选生物材料的生物组分，诸如细胞、抗体、蛋白质、肽和核酸。然而，在生物组分的识别、分离和表征方面仍然存在许多挑战。例如，一些设备和方法需要多个耗时的选择步骤。另外，一些设备和方法不能防止样品污染，不能准确地检测多个阳性信号，不能分离活细胞，不能检测细胞，并且不能将单个细胞与多个细胞区分开。一些设备和方法还受限于可以合理方便地筛选的细胞数量。

因此，本领域目前需要用于识别、分离、分选和表征生物材料特别是细胞材料的新方法和装置。本公开利用用于分选活细胞材料以及其他目标颗粒的新方法和装置解决了这一缺陷。

发明内容

本公开提供了用于分选包括活细胞材料在内的目标颗粒的新方法和装置，及其产物。

在一些方面中，本发明提供了一种用于检测和分选目标颗粒的盒，该盒包括：基板，所述基板具有第一表面和第二表面以及从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个微通道；被配置成接收所述基板的第一壳体，其中所述第一壳体包括内表面，以接收从所述基板释放的目标颗粒；以一种方式耦合到所述第一壳体的第二壳体，其中所述第一壳体和第二壳体一起封装所述基板，并且其中所述第一壳体或第二壳体还包括第一填充口；和位于所述第一壳体和所述第二壳体中的一个或每个中的透射部分，其中所述透射部分允许电磁辐射从所述盒的外部透射到所述基板。

在某些实施例中，所述透射部分对约250nm至1600nm范围内的波长是至少部分透明的。在某些实施例中，所述透射部分位于所述第一壳体中。在一些实施例中，所述透射部分位于所述第二壳体中。

在某些实施例中，所述第一填充口被配置成将样品材料混合物接收到所述盒中。在某些实施例中，所述第一壳体包括所述第一填充口。在一些实施例中，所述第二壳体包括所述第一填充口。

在某些实施例中，所述第一壳体或第二壳体还包括释放口。在某些实施例中，所述释放口与所述内表面流体连通，以允许从所述盒中的所述释放口转移出所述目标颗粒。在某些实施例中，所述第一壳体包括所述释放口。在一些实施例中，所述第二壳体包括所述释放口。

在某些实施例中，所述第二壳体定位在所述第一壳体的顶部上。在某些实施例中，所述第一壳体相对于所述第二壳体定位在基本平行的平面中。

在一些方面中，本发明提供了一种用于检测和分选目标颗粒的盒，所述盒包括：基板，所述基板具有第一表面和第二表面以及从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个微通道；被配置成接收所述基板的第一壳体，其中所述第一壳体包括内表面，以接收从所述基板释放的目标颗粒；以一种方式耦合到所述第一壳体的第二壳体，其中所述第一壳体和第二壳体一起封装所述基板；和其中所述第一壳体或第二壳体还包括第一填充口，用于将目标颗粒混合物引入到所述盒中，并且其中所述第一壳体或第二壳体还包括用于从所述盒释放目标颗粒的释放口。

在某些实施例中，所述第一壳体包括所述第一填充口。在一些实施例中，所述第二壳体包括所述第一填充口。

在某些实施例中，所述第一壳体包括所述释放口。在一些实施例中，所述第二壳体包括所述释放口。

在某些实施例中，所述盒还包括定位在所述第一壳体和所述第二壳体中的一个或每个中的透射部分，其中所述透射部分允许从所述盒的外部向所述基板透射电磁辐射。在某些实施例中，所述透射部分对约250nm至1600nm范围内的波长是至少部分透明的。

在某些实施例中，所述第二壳体定位在第一壳体的顶部上。在某些实施例中，所述第一壳体相对于所述第二壳体定位在基本平行的平面中。在各种实施例中，所述第一壳体和所述第二壳体不可逆地耦合为单个壳体单元。在一些实施例中，所述第一壳体和第二壳体以可逆的方式彼此耦合。

在某些实施例中，所述基板包括玻璃。在某些实施例中，所述多个微通道基本上彼此平行地定位。在某些实施例中，所述多个微通道为约1百万至约1,000亿个微通道。在某些实施例中，所述多个微通道具有约50nm至约500μm的平均内径。在某些实施例中，从所述基板的所述第一表面到所述第二表面的距离平均为约10μm至约1mm。在某些实施例中，所述基板还包括边界元件，所述边界元件从所述基板的所述第一表面的周边垂直延伸，并允许流体容纳在所述基板的所述第一表面上。

在某些实施例中，所述盒还包括与所述第一填充口流体连通的样品孔，其中所述样品孔配置成将样品材料混合物装载到所述基板的所述微通道中。所述样品孔可以与所述基板的第一表面接触。所述样品孔可以在所述基板的所述第一表面上是可移动的。在某些实施例中，所述样品孔是手动、机械或电子可移动的。

在某些实施例中，所述第一壳体或第二壳体还包括第二填充口。所述第一填充口或第二填充口可以与所述第一壳体的所述内表面流体连通。在某些实施例中，所述第一壳体或第二壳体还包括第三填充口。在某些实施例中，所述盒还包括水合膜，所述水合膜定位成接触所述基板或定位成邻近所述基板。所述第一、第二或第三填充口可以与所述水合膜流体连通。在某些实施例中，所述第一壳体和第二壳体防止污染物进入所述盒中。在某些实施例中，所述内表面还包括收集孔。所述收集孔可以与所述释放口流体连通。

在某些实施例中，所述第一壳体或第二壳体还包括金属框架，所述金属框架被固定到所述第一壳体或第二壳体和所述基板的所述第一表面或第二表面，并在所述基板的表面上施加张力。在某些实施例中，所述基板包括第一端、第二端和中间部分，其中所述第一端、所述第二端和所述中间部分都基本上在同一平面内。

在某些实施例中，所述目标颗粒包括细胞。在某些实施例中，所述盒在使用前被灭菌。

在某些实施例中，所述基板具有3mm×3mm×0.3mm至5000mm×15000mm×1000mm的维度。在某些实施例中，所述基板具有3mm×3mm×0.3mm至10000mm×10000mm×100mm的维度。

在某些实施例中，所述盒还包括与所述盒的一个或多个组件接触的接触换能器。

在一些方面中，本发明提供了一种基板，其包括第一表面和第二表面以及从所述第一表面延伸至所述第二表面的多个微通道，其中所述微通道包括目标颗粒和不透明材料，其中通过包括透明凝胶或透明固体或其组合的间隔物，至少约50％的所述目标颗粒与所述不透明材料分开至少约1μm。在某些实施例中，通过包括诸如琼脂糖、胶原、基质胶、藻酸盐及其组合之类的透明凝胶或透明固体或其组合的间隔物，至少约50％的所述目标颗粒与所述不透明材料分开至少约1μm。

在一些方面中，本公开提供了一种试剂盒，其包括本公开的盒和用于在检测和分选目标颗粒中使用所述盒的说明书。

在一些方面中，本公开提供了一种检测和分选目标颗粒的方法，所述方法包括将样品材料混合物添加到本公开的盒中，将所述样品材料混合物装载到所述基板的所述微通道中，扫描所述微通道的内容物以检测含有一种或多种目标颗粒的微通道，并将所述目标颗粒从所述基板释放到所述内表面。

在某些实施例中，通过是第一填充口将所述样品材料混合物添加到所述盒中。可以将所述样品材料混合物添加到所述样品孔中。在一些实施例中，将所述样品材料混合物添加到所述基板中。在某些实施例中，所述样品材料混合物包括细胞悬浮液。所述样品材料混合物包括约1×10⁶至约100×10⁹个细胞。所述样品孔可以在所述基板的每个微通道中装载大致等量的样品材料混合物。

在某些实施例中，所述扫描所述微通道包括利用第一波长照射微通道并检测来自所述微通道的第二波长，其中所述第二波长对应于所述目标颗粒。所述扫描所述微通道的内容物可以包括利用多个不同波长照射微通道并检测来自所述微通道的发射，其中所述发射对应于一个或多个目标颗粒。在某些实施例中，所述扫描所述微通道的内容物包括利用单个波长照射微通道并检测来自所述微通道的多个发射，其中所述多个发射对应于一个或多个目标颗粒。在一些实施例中，所述扫描所述微通道的内容物包括利用多个不同波长照射微通道并检测来自所述微通道的多个发射，其中所述发射中的一个或多个对应于一个或多个目标颗粒。在某些实施例中，所述第一波长和第二波长独立地选自约200nm至约1.5mm。

在某些实施例中，利用来自第三波长的能量将所述目标颗粒从所述基板释放到所述内表面。在某些实施例中，所述第三波长选自约200nm至约1.5mm，诸如约350nm至约1200nm。在某些实施例中，所述目标颗粒是细胞。

在某些实施例中，在所述释放步骤之后，所述方法还包括将所述目标颗粒从所述内表面转移到所述释放口的步骤。在某些实施例中，所述将所述目标颗粒从所述内表面转移到所述释放口包括将溶液添加到所述第一填充口或第二填充口以将所述目标颗粒转移到所述释放口。所述溶液可以是缓冲溶液。

在某些实施例中，所述方法还包括超声处理所述基板的步骤，其中所述超声处理步骤在所述扫描步骤之前发生。所述超声处理步骤可以发生在装载步骤之前、同时或之后或其组合。在某些实施例中，所述超声处理步骤包括使所述基板与接触换能器接触。

在一些方面中，本公开提供了一种将混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括将第一混合物添加到基板的微通道中，其中所述第一混合物包括透明溶液和多个不透明颗粒，并将第二混合物添加到基板的微通道中，其中所述第二混合物包括样品组分和水溶液。

在某些实施例中，所述透明溶液包括胶凝剂，诸如天然树胶、淀粉、果胶、琼脂、明胶或其组合。在某些实施例中，所述方法还包括在添加所述第二混合物之前使所述第一混合物固化。在某些实施例中，所述方法还包括在将所述第一混合物添加到所述微通道之后和在将所述第二混合物添加到所述微通道之前添加试剂以从所述微通道中除去一部分所述第一混合物的步骤。

在某些实施例中，所述样品组分是细胞。在某些实施例中，所述多个不透明颗粒吸收第四波长的辐射。在某些实施例中，所述第四波长选自约250nm至约1.5mm。在某些实施例中，所述多个不透明颗粒的90％或更多不与所述微通道中的所述样品组分接触。在某些实施例中，在所述微通道中将所述多个不透明颗粒与所述样品组分分开至少约1μm或更多的距离。

在一些方面中，本公开提供了一种将混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括将样品组分和颗粒添加到所述基板的所述微通道中，其中所述颗粒包括不透明核和围绕所述核的外壳。

在某些实施例中，所述壳包括透明材料，诸如凝胶。在某些实施例中，所述样品组分包括细胞。在某些实施例中，将所述样品组分和颗粒顺序添加到所述基板的所述微通道中。在一些实施例中，将所述样品组分和颗粒同时添加到所述基板的所述微通道中。在某些实施例中，所述不透明核包含磁性珠粒。

在一些方面中，本公开提供了一种将混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括首先向微通道中添加样品组分和多个不吸收波长X₁的第一颗粒，其次向所述微通道中添加多个吸收波长X₁的第二颗粒到所述微通道。在某些实施例中，所述多个第二不透明颗粒包括磁性珠粒。

在一些方面中，本公开提供了一种将样品混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括向微通道中添加包括目标颗粒、多个磁性颗粒和的多个非磁性颗粒的样品材料混合物，并在所述多个微通道上方或下方施加磁力来吸引所述磁性颗粒，以在所述非磁性颗粒上方或下方形成层。

在某些实施例中，在施加所述磁力之后，50％或更多的所述磁性颗粒不与所述目标颗粒接触。在某些实施例中，在施加所述磁力之后，50％或更多的所述磁性颗粒与所述样品组分分开至少约1μm或更多。

在某些实施例中，所述非磁性颗粒选自包括二氧化硅、琼脂糖、聚苯乙烯或其组合的颗粒。在某些实施例中，所述目标颗粒包括完整或裂解的细胞。在某些实施例中，所述样品材料混合物中所述磁性颗粒与所述非磁性颗粒的重量比为约1：0.5至约1：10。在某些实施例中，所述样品材料混合物中的所述磁性颗粒浓度为约1mg/mL至约30mg/mL。在某些实施例中，所述样品材料混合物中的所述非磁性颗粒浓度为约1mg/mL至约100mg/mL。

在一些方面中，本公开提供了一种对基板的微通道中的目标颗粒的数量进行定量的方法，所述方法包括：首先将样品混合物添加到基板的微通道中；在添加所述样品混合物之后，将标记有荧光材料的颗粒添加到所述基板的所述微通道中；并对所述微通道中的目标颗粒的数量进行定量。

在某些实施例中，使用显微镜来执行所述对所述微通道中的目标颗粒的数量进行定量。在某些实施例中，所述颗粒是不透明珠粒。所述不透明珠粒可选自Dynabead、琼脂糖和ProMag。在某些实施例中，在将所述样品混合物添加所述微通道后约5分钟或更长时间添加所述颗粒。在某些实施例中，所述目标颗粒包括细胞。

在一些方面中，本公开提供了一种对基板的微通道中的目标颗粒的数量进行定量的方法，所述方法包括：将包括目标颗粒的样品混合物添加到基板的微通道中；向所述基板的所述微通道中添加荧光材料；并通过检测从所述微通道中发射的荧光来对微通道中的目标颗粒的数量进行定量，其中发射的荧光强度与目标颗粒计数相关。

在某些实施例中，所述荧光材料在溶液中。在某些实施例中，将所述样品混合物和荧光材料同时添加到所述微通道中。所述荧光材料可以与所述目标颗粒相关联。在某些实施例中，高发射荧光与低目标颗粒计数或没有目标颗粒计数相关，并且低发射荧光与高目标颗粒计数相关。在某些实施例中，所述目标颗粒是细胞。

在一些方面中，本发明提供了一种用于检测和分选目标颗粒的盒，所述盒包括：具有第一表面和第二表面的基板，其中所述第二表面被配置成将样品材料混合物粘附到所述第二表面；被配置成接收所述基板的第一壳体，其中所述第一壳体包括内表面，以接收从所述基板释放的目标颗粒；以一种方式耦合到所述第一壳体的第二壳体，其中所述第一壳体和第二壳体一起封装所述基板，并且其中所述第一壳体或第二壳体还包括第一填充口；和位于所述第一壳体和所述第二壳体中的一个或每个中的透射部分，其中所述透射部分允许电磁辐射从所述盒的外部透射到所述基板。

在某些实施例中，至少部分地涂覆所述基板的所述第二表面，以增加样品材料混合物对所述第二表面的粘附力。在某些实施例中，至少部分地涂覆所述基板的所述第二表面，以增加目标颗粒与所述第二表面的粘附力。在某些实施例中，所述基板包括玻璃。

在一些方面中，本发明提供了一种对目标颗粒进行分选的装置，所述装置包括：激发光源，用于发射激发光束，以从位于表面上或位于多个通道中的目标颗粒生成荧光；检测器，用于接收来自所述目标颗粒的荧光；提取激光器，用于提供从表面或多个通道中去除目标颗粒的提取光束；耦合到所述提取光束的扫描仪，用于将所述激发光束和所述提取光束扫描到所述表面或多个通道；和耦合到所述检测器和所述提取光束的电路，用于响应于从所述表面或通道检测到的荧光而选择性地去除目标颗粒；其中所述装置被配置为以在约5,000至约100,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理所述表面或多个通道。

在某些实施例中，该装置包括：激发光源，用于发射激发光束，以从位于表面上的目标颗粒生成荧光；检测器，用于接收来自所述目标颗粒的荧光；提取激光器，用于提供从所述表面去除目标颗粒的提取光束；耦合到所述提取光束的扫描仪，用于将所述激发光束和所述提取光束扫描到所述表面；和耦合到所述检测器和所述提取光束的电路，以响应于从所述表面检测到的荧光而选择性地去除目标颗粒；其中所述装置被配置成以在约5,000至约100,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理所述表面。

在某些实施例中，该装置包括：激发光源，用于发射激发光束，以从位于多个通道中的目标颗粒生成荧光；检测器，用于接收来自所述目标颗粒的荧光；提取激光器，用于提供从多个通道中去除目标颗粒的提取光束；耦合到所述提取光束的扫描仪，用于将所述激发光束和所述提取光束扫描到所述多个通道；和耦合到所述检测器和所述提取光束的电路，用于响应于从所述通道检测到的荧光而选择性地去除目标颗粒；其中所述装置被配置成以在约5,000至约100,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理所述多个通道。

在某些实施例中，所述电路、所述提取激光器和所述检测器被配置成以在约25,000至约20,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理所述表面或多个通道。所述扫描仪可以光学耦合到所述激发光束和所述提取光束，以沿着所述表面或多个通道一起扫描所述激发光束和所述提取光束。

在某些实施例中，所述扫描仪、所述激发光束和所述提取光束布置有光学器件，用于将所述激发光束和所述提取光束扫描到所述表面或多个通道，其中所述激发光束与所述提取光束分开。在一些实施例中，所述扫描仪和多个提取光束布置有光学器件，用于将所述提取光束扫描到所述表面或多个通道，所述提取光束彼此分开并独立调制。在某些实施例中，所述光学器件被配置成同时将所述激发光束聚焦到所述表面上的第一位置或所述多个通道的第一通道，并且将所述提取光束聚焦到所述表面上的第二位置或所述多个通道的第二通道，其中所述第一位置与所述第二位置分开一个在约100μm至约5mm的范围内的距离，并且可选地，其中所述距离在约250μm至约1mm的范围内。在某些实施例中，其中所述扫描仪、所述光学器件、所述激发光束和所述提取光束被布置成同时将所述激发光束聚焦到所述表面上的第一位置或所述多个通道的第一通道以及将所述提取光束聚焦到所述表面上的第二位置或所述多个通道的第二通道，其中所述第一位置与所述第二位置分开一个在约100μm至约1mm的范围内的距离。

在某些实施例中，所述扫描仪包括一个或多个基本平坦的镜面，并且其中所述激发光束和所述提取光束被布置成从所述多个基本平坦的镜面中的每一个一起反射。

在某些实施例中，所述扫描仪包括：用于反射和扫描所述激发光束的第一扫描仪；以及用于反射和扫描所述提取光束的第二扫描仪，其中所述电路被配置为沿着阵列协调利用所述第一扫描仪对所述激发光束的扫描以及利用第二扫描仪对所述提取光束的扫描，以选择性地从所述表面或多个通道中去除目标颗粒。

在某些实施例中，所述第一扫描仪和所述第二扫描仪位于限定所述表面或所述多个通道的基板的一侧上。在一些实施例中，所述第一扫描仪和所述第二扫描仪位于限定所述表面或所述多个通道的支撑件的相对侧上。在某些实施例中，所述第一扫描仪和所述第二扫描仪独立地选自由多边形扫描仪、检流计扫描仪、声光调制器、数字光处理系统(DLPS)和共振扫描仪组成的组中。在某些实施例中，所述扫描仪选自由多边形扫描仪、检流计扫描仪和声光调制器组成的组中。

在某些实施例中，所述电路和所述检测器被配置成检测所述表面的每个位置或所述多个通道的每个通道中的阈值量以上的目标颗粒的荧光，并且基于所述荧光响应，选择性地照射所述表面的每个位置或所述多个通道的每个通道，其中荧光和照射之间逝去的时间长度位于约10ns至约100μs的范围内，可选地位于约100ns至约10μs的范围内。在某些实施例中，所述激发光源、所述提取激光器和所述电路与共享时钟同步。在某些实施例中，所述激发光源被配置为发射多个波长，所述多个波长中的每一个包括与所述多个波长中的其他峰分开的峰。所述激发光源选自由LED和激光器组成的组中。在某些实施例中，所述光学器件包括物镜，并且其中以共焦配置布置所述激发源、所述物镜和所述检测器。

在某些实施例中，所述物镜包括F-θ光学器件。在某些实施例中，所述扫描仪包括镜子，并且所述光学器件被布置成在所述镜子处于第一角度的情况下通过所述物镜将所述激发光束聚焦到所述表面的位置，并且在所述镜子处于第一角度的情况下通过物镜将来自所述表面的所述位置中的第一目标颗粒的第一荧光透射到所述检测器，并且其中所述光学器件被布置成在所述镜子处于第二角度的情况下通过所述物镜将所述激发光束聚焦到所述表面的第二位置，并且在所述镜子处于第二角度的情况下通过物镜将来自所述表面的所述第二位置处的第二目标颗粒的荧光透射到所述检测器，以便将所述激发光束扫描到所述表面上的多个位置并且利用所述共焦配置测量来自所述表面上的所述多个位置的荧光。

在某些实施例中，所述扫描仪包括镜子，并且其中所述光学器件被布置成在所述镜子处于第一角度的情况下通过所述物镜将所述激发光束聚焦到所述多个通道中的第一通道，并且在所述镜子处于第一角度的情况下通过所述物镜将来自所述多个通道中的所述第一通道中的第一目标颗粒的第一荧光透射到所述检测器，并且其中所述光学器件被布置成在所述镜子处于第二角度的情况下通过所述物镜将所述激发光束聚焦到所述多个通道的第二通道，并且在所述镜子处于第二角度的情况下通过所述物镜将来自所述多个通道中的所述第二通道中的第二目标颗粒的第二荧光透射到所述检测器，以便将所述激发光束扫描到多个通道并利用所述共焦配置测量来自所述多个通道的荧光。

在某些实施例中，所述光学器件被布置成通过所述物镜而与所述检测器的视场同轴地透射所述激发光束。在某些实施例中，当所述激发光束聚焦在所述表面的位置或所述多个通道中的通道上时，沿着限定所述表面或所述多个通道的基板的表面，所述检测器的视场不大于约100mm，并且可选地，其中所述光束被配置为利用漫射无限共轭激发光。在某些实施例中，所述检测器包括在所述表面或所述多个通道处的视场，并且其中所述表面或所述多个通道处的所述光束的全宽半最大横截面尺寸不大于在所述表面或所述多个通道处的视场，并且可选地，其中所述全宽半最大横截面尺寸不大于所述视场的大约一半。在某些实施例中，所述检测器的视场被限定为具有光学结构，所述光学结构选自由孔径、穿过所述孔径的维度、针孔、镜子和穿过镜子的反射表面的最大维度组成的组中。

在某些实施例中，所述检测器包括多个检测器，并且其中所述多个检测器中的每个检测器的视场以与所述激发光束一起以所述共焦配置进行布置。在某些实施例中，所述激发光束包括多个重叠的激发光束，并且其中所述多个激发光束中的每一个与所述检测器一起以共焦配置进行布置。在某些实施例中，所述激发光束包括第一激发光束和第二激发光束，并且其中第一检测器的第一视场与所述第一激发光束共焦，第二检测器的第二视场与所述第二激发光束共焦。

在某些实施例中，所述多个通道中的每一个的最大横截面尺寸在约10μm至约100μm的范围内，以便包含单个目标颗粒。在某些实施例中，所述电路被配置成响应于目标颗粒的荧光，以足以从所述表面或所述通道提取所述目标颗粒并允许所述目标颗粒存活的能量来脉冲所述提取光束，并且任选地，其中提取所述目标颗粒的能量的量在约0.1μJ至约1000μJ的范围内。在某些实施例中，所述电路被配置成生成多个脉冲以提取多个目标颗粒，并且其中对每个被提取的目标颗粒的提取能量的量在约1μJ至约50μJ的范围内，并且其中所述每个被提取的目标颗粒的所述提取能量的持续时间在约0.1ns至约1000ns的范围内，并且其中对所述多个提取的目标颗粒中的每一个的峰值提取功率在约0.1W到约10⁷W的范围内。

在一些方面中，本发明提供了一种对目标颗粒进行分选的装置，所述装置包括：物镜，用于将光引导到多个通道上，所述通道的尺寸适于包含所述目标颗粒；光源，用于生成激发光束，所述光源光学耦合到所述物镜以从包含在所述多个通道中的所述目标颗粒中生成荧光；光学耦合到所述物镜以接收来自所述目标颗粒的荧光的二维阵列检测器；激光器，用于生成提取光束以从所述多个通道中去除目标颗粒；和光学耦合到所述提取光束以将所述提取光束扫描到所述多个通道的扫描仪。

在某些实施例中，所述物镜限定在朝向所述表面或所述多个通道的所述透镜的第一侧上的第一光路，并且限定在远离所述表面或所述多个通道的所述物镜的第二侧上的第二光路，并且其中所述提取光束、所述激发光束和所述二维阵列检测器沿着所述第二光路的至少一部分光学耦合到所述物镜。在某些实施例中，所述装置还包括：用于将所述提取光束耦合到所述物镜的第一分束器；以及用于将所述激发光束耦合到所述物镜以及将二维阵列检测器耦合到所述物镜的第二分束器。在某些实施例中，所述第一分束器包括用于将所述提取光束反射向所述物镜的二向色涂层，所述二向色涂层位于所述第一分束器的朝向所述物镜的表面上，并且其中所述第二分束器包括二向色分束器，所述二向色分束器被配置为将所述激发光束向所述物镜反射并将来自通过所述物镜的所述目标颗粒的所述荧光透射到所述二维阵列检测器。

在某些实施例中，所述装置还包括F-θ中继透镜，用于将来自所述扫描仪的所述提取光束耦合到所述物镜。在某些实施例中，所述装置还包括F-θ中继透镜对，用于将来自所述扫描仪的所述提取光束耦合到所述物镜。

在某些实施例中，所述装置还包括耦合到所述激发光束的波长选择器，以在分束器和所述激发光源之间过滤所述激发光束，并且可选地，其中所述波长选择器选自由包括多个滤光器的滤光轮、棱镜和光栅组成的组中。

在一些方面中，本公开提供了一种检测和分选目标颗粒的方法，所述方法包括：提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；利用激发光束扫描所述微通道的内容物；检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；和利用提取光束从微通道中提取该目标颗粒；其中在所述检测荧光和从单个微通道提取所述目标颗粒之间逝去的时间长度为约10ns至约100μs。

在一些方面中，本公开提供了一种检测和分选目标颗粒的方法，所述方法包括：提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；利用激发光束扫描所述微通道的内容物；检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；和利用提取光束从所述微通道中提取该目标颗粒；其中利用激发光束以大于1,000,000个微通道每秒、大于2,000,000个微通道每秒、或大于3,000,000个微通道每秒的速率扫描所述微通道。

在一些方面中，本公开提供了一种检测和分选目标颗粒的方法，所述方法包括：提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；利用激发光束扫描所述微通道的内容物；检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；和利用提取光束从微通道中提取所述目标颗粒；其中利用提取光束以大于500,000个微通道每秒、600,000个微通道每秒、700,000个微通道每秒、800,000个微通道每秒、900,000个微通道每秒、或1,000,000个微通道每秒的速率从所述微通道中提取所述目标颗粒。

在一些方面中，本公开提供了一种检测和分选目标颗粒的方法，所述方法包括：提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；利用激发光束扫描所述微通道的内容物；检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；和利用提取光束从微通道中提取所述目标颗粒；其中从所述微通道中提取所述目标颗粒导致纯度大于90％、大于95％或大于99％的颗粒的集合。

在一些方面中，本发明提供了一种荧光显微镜，其包括：荧光激发光源，所述荧光激发光源被配置为将荧光激发光引导至样品并诱导被发射的荧光从所述样品中发射；物镜，所述物镜被配置为从所述样品接收被发射的荧光；光检测器，所述光检测器被配置为检测由所述物镜接收的被发射的荧光。所述荧光激发光源可以被配置成将所述荧光激发光引导到所述样品，使得所述荧光激发光不通过所述物镜。将所述荧光激发光引导到所述样品使得所述荧光激发光不通过所述物镜减少了由所述光检测器检测到的背景荧光。将所述荧光激发光引导到所述样品使得所述荧光激发光不通过所述物镜减少了由所述光检测器检测到的斑点噪声。

本公开提供了一种分选细胞的方法，包括筛选细胞材料以识别具有所期望表型的细胞，其中以100,000个细胞每秒或更高的速率筛选细胞材料。在某些实施例中，以500,000个细胞每秒或更高的速率筛选所述细胞材料，诸如以1,000,000个细胞每秒或更高的速率筛选。在某些实施例中，所述方法还包括以100,000个细胞每秒或更高的速率从所述细胞材料中提取所期望表型的所述细胞，诸如以每秒300,000个细胞每秒或更高的速率提取。可以在具有通孔的阵列中筛选所述细胞材料，并且可以从所述阵列中提取所期望表型的所述细胞。在某些实施例中，所述提取包括使用电磁辐射释放所期望表型的所述细胞。在某些实施例中，所述阵列的每个通孔包括0至约5个细胞，并且所述阵列的至少30％的通孔包括至少一个细胞。

在某些实施例中，所述方法的细胞材料从人类受试者获得和/或包括少于5％的HSC和HSPC。在某些实施例中，大于95％的被提取细胞是HSC和/或HSPC。在某些实施例中，大于95％的被提取的细胞是所述所期望表型的细胞。在某些实施例中，如通过在所述提取的5小时内评估细胞所确定的，大于95％的被提取的细胞是有活力的。在某些实施例中，所述被提取的细胞适合于治疗用途而无需附加的灭菌步骤。所述被提取的细胞可以基本上不含病原体。所述被提取的细胞可以包括少于0.1％的病原体。在某些实施例中，本公开提供了通过本文的任何方法获得的被提取的细胞及其药物组合物。

通过引用并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地指出通过引用被并入。

附图说明

在所附权利要求中具体阐述了本发明的特征。通过参考阐述了说明性实施例的以下详细描述和附图将获得对本发明的特征和优点的更好理解，在所述说明性实施例中利用了本发明的原理，在附图中：

图1是根据本发明的说明性实施例的用于分选目标颗粒的盒。

图2表示用于分选目标颗粒的盒的外部视图。

图3表示用于分选目标颗粒的盒的若干外部和内部组件。

图4A图示出了将样品材料混合物添加或装载到样品孔的一个实施例。

图4B图示出了将样品材料混合物从样品孔添加或装载到包括多个微通道的基板的一个实施例。样品孔平行于基板移动，以将样品材料混合物添加或装载到基板上。样品孔可以从基板的第一端移动到基板的第二端，以将样品材料混合物添加或装载到基板。

图4C图示出了通过盒的顶盖上的水合物端口向盒的水合膜添加或装载溶液的一个实施例。

图4D图示出了通过外部磁力将包括水合膜的框架放置在基板的表面上的一个实施例。

图4E图示出了扫描目标颗粒通过盒的底盖的底部窗口的一个实施例。

图4F图示出了将被提取的目标颗粒从底盖的内表面冲洗到收集孔的一个实施例。

图4G图示出了从释放口冲洗和回收被提取的目标颗粒的一个实施例。

图5A表示盒的若干内部组件，其包括基板、密封件和金属框架。

图5B表示通过密封件而被固定到金属框架上的基板，其减少了基板在加热条件下的下垂。

图6图示出了将样品材料混合物装载到基板的微通道中的一个实施例。微通道包括第一混合物和第二混合物。第一混合物包括透明溶液和多个不透明颗粒。第二混合物包括细胞组分和水溶液。

图7A表示装载有细胞组分和多个不透明颗粒的基板的微通道。

图7B表示装载有细胞组分和多个颗粒的基板的微通道，所述颗粒包括不透明核和围绕核的壳。

图7C是细胞的提取效率的图解表示，所述细胞独立地装载有不透明颗粒或包括不透明核和围绕核的壳的颗粒。该图解表示图示出了以比包含包括不透明核和围绕核的壳的颗粒的细胞更低的效率提取包含不透明颗粒的细胞。

图7D是细胞的细胞存活的图解表示，所述细胞独立地装载有不透明颗粒或包括不透明核和围绕核的壳的颗粒。该图解表示图示出了包含不透明颗粒的细胞比包含包括不透明核和围绕核的壳的颗粒的细胞活力低。

图8A表示装载有包括细胞组分、多个磁性颗粒和多个非磁性颗粒的混合物的基板的微通道。

图8B是装载有不同量的非磁性颗粒和设定量的磁性颗粒的细胞的提取效率和存活率的图解表示。

图9A表示顺序装载方法的说明性实施例。

图9B是基板的每个微通道的细胞数量的图解表示。以混合批量将细胞与一起装载到包括多个微通道的基板上。

图9C是基板的每个微通道的细胞数量的图解表示。以顺序方式将细胞与一起装载到包括多个微通道的基板上。

图9D是基板的每个微通道的细胞数量的图解表示。以混合批量将细胞与琼脂糖一起装载到包括多个微通道的基板上。

图9E是基板的每个微通道的细胞数量的图解表示。以顺序方式将细胞与琼脂糖一起装载到包括多个微通道的基板上。

图9F是基板的每个微通道的细胞数量的图解表示。以混合批量将细胞与一起装载到包括多个微通道的基板上。

图9G是基板的每个微通道的细胞数量的图解表示。以顺序方式将细胞与一起装载到包括多个微通道的基板上。

图9H是基板的每个微通道的细胞数量的图解表示。在没有不透明颗粒的情况下将细胞装载到包括多个微通道的基板上。

图10A图示出了装载有荧光材料和细胞的基板的微通道。荧光材料在细胞存在下被移位。微通道中的细胞数量通过荧光位移量来定量。荧光信号在具有低细胞计数的通道中更强，或者在具有高细胞计数的通道中更弱。

图10B示出了通过细胞的存在或不存在所检测或可视化的不同荧光强度水平。基板的微通道在异硫氰酸荧光素(FITC)通道中包含荧光材料。相对暗淡的区域指示在基板的微通道中存在一个或多个细胞。相对明亮的区域指示在基板的微通道中不存在细胞。

图10C示出了通过细胞的存在或不存在所检测或可视化的不同荧光强度水平。基板的微通道在异硫氰酸荧光素(FITC)通道中包含荧光材料。相对暗淡的区域指示在基板的微通道中存在一个或多个细胞。相对明亮的区域指示在基板的微通道中不存在细胞。包含细胞的区域被圈出。

图10D识别了包含在基板的微通道中用细胞跟踪器远红色染料染色的细胞的区域。包含染料荧光的微通道对应于相对明亮的区域。

图10E识别了包含在基板的微通道中用细胞远红色染色的细胞的区域。包含细胞跟踪器远红色的微通道对应于相对明亮的区域。其余区域对应于包含荧光材料但不含细胞的微通道。

图10F是在细胞存在和细胞不存在下的荧光强度的图解表示。在细胞存在下，平均荧光强度较低。

图11是利用一个旋转多面镜的用于激光扫描细胞分选的光学装置的示意图。

图12是利用两个旋转多面镜的用于激光扫描细胞分选的光学装置的示意图。

图13是用于利用两个旋转多面镜和共焦检测技术的用于激光扫描细胞分选的光学装置的示意图。

图14是利用检流计扫描机构的用于激光扫描细胞分选的光学装置的示意图。

图15示出了用于从微通道阵列激光提取细胞的最佳脉冲功率设置。

图16示出了被编程或以其他方式被配置为操作激光扫描细胞分选识别的示例性数字处理设备。

图17是用于备选荧光检测系统的示意图。

具体实施方式

在简要概述中，本公开的实施例提供了用于分选目标颗粒的方法和装置。在各种实施例中，本公开提供了以简单、快速、有效和成本有效的方式筛选、提取和分选目标颗粒的方法和装置。另外，在各种实施例中，本公开提供了在无菌条件下筛选、提取和分选目标颗粒的方法和装置。在示例性实施例中，本公开提供了用于分选活细胞材料的方法和装置。

本公开设想目标颗粒包括多种颗粒，诸如有机和无机颗粒、天然和合成颗粒、以及它们的组合。本文提供的目标颗粒是目标颗粒的示例性实施例，并且不限于本文所述的颗粒。在各种实施例中，目标颗粒可以包括重约20道尔顿至约200千道尔顿的任何颗粒。在一些实施例中，目标颗粒可通过荧光识别。在一些实施例中，目标颗粒可以包括无机颗粒，诸如金属珠粒和二氧化硅珠粒。例如，金属珠粒可以包括包含氧化铝(例如γ氧化铝)的珠粒。在一些实施例中，目标颗粒可以包括二氧化硅珠粒。目标颗粒可以包括聚合物，诸如聚苯乙烯、聚乙烯、聚(乙烯基吡咯烷酮)、丙烯酰胺丙基-PEG及其衍生物。在某些实施例中，目标颗粒包括Merrifield树脂、羟甲基树脂、Wang树脂、氨基甲基树脂、SASRIN树脂、TentaGel SAC树脂、TentaGel PHB树脂、TentaGel S NH₂树脂或其组合。目标颗粒还可以包括碳纳米管和富勒烯。在某些实施例中，目标颗粒包括在分裂池合成中使用的颗粒。在一些实施例中，目标颗粒包括细胞材料，诸如全细胞、裂解细胞、细胞组分、细胞外基质、生物组织及其部分。在一些实施例中，目标颗粒包括生物分子，诸如蛋白质、肽、抗体、碳水化合物、脂质、核酸、核苷酸、初级代谢物、次级代谢物和天然产物。目标颗粒还可以包括小分子——合成的和天然的小分子，例如重量小于1000道尔顿的分子。在一些实施例中，目标颗粒可以包括病毒。

在某些实施例中，目标颗粒包括细胞材料，诸如全细胞或裂解细胞。细胞可以是衍生自生物体的任何细胞，生物体包括人、动物、真菌、微生物、昆虫和其修饰细胞。在某些实施例中，在细胞材料混合物中识别目标颗粒。在某些实施例中，细胞材料混合物包括细胞材料、水溶液和任选的不透明颗粒。水溶液的示例包括培养基、缓冲液和水。在某些实施例中，本公开提供了从细胞材料混合物中分离靶细胞的系统和方法，其中所述靶细胞表达或产生特定蛋白质、碳水化合物、酶、肽、激素、受体或其组合。在某些实施例中，本公开提供了从产生特定抗体的细胞材料混合物中分离靶细胞的系统和方法。在某些实施例中，本公开提供了从细胞混合物中分离靶细胞的系统和方法，所述靶细胞是特定的基因工程细胞或活化细胞。

如本文所述的术语“不透明”是指吸收至少一部分电磁光谱的材料。不透明材料可能不允许，至少部分地不允许可见光通过材料。不透明材料可能不允许范围从约390nm至约700nm的一个或多个波长的通过。例如，这种材料不允许范围从约450nm至约495nm的一个或多个波长的通过。

在一个方面中，本公开涉及用于分选目标颗粒的盒。在一些实施例中，盒是封闭系统，其允许在灭菌条件下分选目标颗粒。盒可以在使用前进行灭菌。盒可以包含一个或多个填充口，其允许使用者将样品材料混合物和可选的其他溶液引入盒中而不损害样品的完整性，例如将样品暴露于热原或其他污染物。在一些实施例中，盒可以仅旨在用于单次使用，例如在使用后丢弃。例如，盒可以被用于分选来自单个患者样品的细胞材料，并在使用后丢弃。另外，盒可以被配置成由各种装置和机器接收，以便于目标颗粒的分选。在另一个实施例中，盒可以具有关于如何使用盒子的说明信息。

在另一方面中，本公开提供了用于使用本公开的盒来分选目标颗粒的方法。在各种实施例中，可以将样品材料混合物装载到盒的基板的微通道中，以用于扫描和提取目标颗粒。在一个示例性实施例中，可以将细胞材料混合物装载到盒的基板的微通道中，以用于扫描和提取细胞材料。在某些实施例中，可以将样品材料混合物装载到基板的第一表面上以用于扫描和提取。在某些实施例中，可以从细胞材料混合物中提取一种或多种类型的细胞，例如具有某些细胞表面标志物的细胞。在某些实施例中，可以从细胞材料混合物中提取分泌某些蛋白质或其他感兴趣生物分子的一种或多种类型的细胞。在某些实施例中，可以从细胞材料混合物中提取表达某些细胞内蛋白质或其他感兴趣生物分子的一种或多种类型的细胞。在某些实施例中，可以从细胞材料混合物中提取表达某种蛋白质或靶向特定细胞器或其他亚细胞定位的其他感兴趣生物分子的一种或多种类型的细胞。在某些实施例中，可以从细胞材料混合物中提取表达前述属性的组合的一种或多种类型的细胞。在某些实施例中，可以在无菌条件下执行一种或多种类型的细胞的提取。

在某些实施例中，基板的微通道可以包括不透明颗粒。不透明颗粒可以参与在这样的过程中，在其中不透明颗粒吸收电磁辐射并蒸发一部分水性培养基，这从而致使微通道中的细胞材料从微通道中被释放。在某些实施例中，从所述过程中释放的能量可能损害细胞材料的细胞活力。为了保护细胞材料的活力，可以以保护和保持细胞材料的细胞活力免受所述过程影响的方式将不透明颗粒添加到微通道中。在某些实施例中，通过将不透明颗粒与微通道中的细胞隔开一段距离来维持细胞材料的活力。在一个实施例中，该方法包括将两个混合物层添加到基板的微通道中，其中第一混合物层包含在透明溶液中的不透明颗粒，例如悬浮在凝胶中，并且第二混合物层包含在水性溶液中的细胞材料。在某些实施例中，装载基板的微通道的方法涉及添加包括不透明核和透明材料的绝缘外壳的颗粒，其防止细胞与不透明核接触或紧密接近。在某些实施例中，装载基板的微通道的方法包括添加不透明的微粒和透明的微粒，其中透明的微粒防止细胞与不透明的微粒接触或接近。

另外，本公开提供了一种将细胞定位成比不透明颗粒更靠近微通道的开口的方法。在一些实施例中，通过微通道的一个开口观察细胞，并且优于现有方法的是：将不透明颗粒从观察平面定位在细胞远端。不透明颗粒的这种定位可以允许相对于装载到微通道上的细胞数量观察更多数量的细胞。在某些实施例中，装载基板的微通道的方法包括以顺序方式添加细胞材料混合物和不透明颗粒。

另外，本公开提供了一种控制微通道内的细胞和不透明材料的位置的方法。在一些实施例中，使用超声处理或超声波处理将细胞辅助朝向微通道的一端。在一些实施例中，使用超声处理或超声波处理将不透明材料辅助朝向微通道的一端。在一些实施例中，顺序执行这些过程。在某些实施例中，本发明的盒还包括接触换能器或类似设备，其中接触换能器可位于盒上的任何功能位置处，例如，与壳体内的基板或在壳体的外表面上。在某些实施例中，接触换能器可以与本文所述的盒的一个或多个组件接触。

另外，本公开提供了一种将一个细胞与沉积在基板的微通道中的多个细胞区分开的方法。在某些实施例中，该方法涉及从观察平面位于一个或多个细胞远端的荧光材料的使用。随后可以测量荧光材料的荧光。在某些实施例中，该方法涉及荧光材料在细胞材料之中的分布，并且在细胞存在或不存在下的荧光材料的移位被用来定量细胞材料。

另外，本公开提供了用于激光扫描细胞分选的光学装置。

在一个实施例中，本公开提供了一种利用一个旋转多面镜的光学装置。在又一个实施例中，所述装置与线性平台、X-Y平台或检流计组合。

在另一个实施例中，本发明提供了一种利用两个旋转多面镜的光学装置。在又一个实施例中，所述装置与一个或多个线性平台、X-Y平台、检流计、数字光处理系统或共振扫描仪组合。

在另一个实施例中，本公开提供了一种利用两个旋转多面镜和共焦检测技术的光学装置。在又一个实施例中，所述装置与线性平台、X-Y平台或检流计组合。

在另一个实施例中，本公开提供了一种利用检流计扫描机构的光学装置。在又一个实施例中，所述装置与线性平台、X-Y平台或检流计组合。

在一些方面中，本公开的方法使得能够制备具有前所未有的无菌性、纯度和活力的造血干细胞(HSC)和/或造血干祖细胞(HSPC)的药物组合物。特别地，本公开提供了分选细胞(例如，从受试者获得的细胞)的方法，其中该方法包括以下中的一个或多个：(a)以100,000个细胞每秒或更高的速率筛选细胞材料，例如200,000个细胞每秒或更高，例如300,000个细胞每秒或更高；(b)扫描细胞，其中少于10％的原始细胞物质包括HSC和/或HSPC；(c)以100,000个细胞每秒或更高的速率提取一个或多个所期望表型的细胞，例如200,000个细胞每秒或更高，例如300,000个细胞每秒或更高；(d)提取细胞从而产生细胞提取物，其中95％或更多的所述细胞提取细胞是HSC和/或HSPC；(e)提取细胞从而产生细胞提取物，其中提取的HSC和/或HSPC的95％或更多--例如95％或更多或甚至98％或更多--具有一个或多个所期望表型；(f)提取细胞从而产生细胞提取物，其中细胞提取物具有大于95％的活力；(g)提取细胞从而产生细胞提取物，其中细胞提取物中的HSC和/或HSPC适合于临床使用而无需进一步纯化或灭菌。

在一些方面中，本公开提供具有以下一个或多个特性的HSC和/或HSPC的药物组合物：(a)组合物包括少于约1％的病原体和其他污染物，例如可忽略不计量的病原体和其他污染物；(b)组合物中的HSC和/或HSPC的95％或更多--例如95％或更多或甚至98％或更多--具有一个或多个所期望表型；(c)组合物中的细胞的95％或更多是活的；(d)组合物包括少于0.01％的幼稚T细胞；(e)组合物适合于治疗用途。

定义

应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。

除非另外定义，否则本文使用的技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。本文提供了一些术语的扩展和澄清。如果没有另外说明，则本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用明确并入本文。

如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。

如本文所使用的术语“水合”和“水合物”是指恢复或维持流体平衡。

如本文所使用的术语“无菌”和“灭菌”是指减少污染物、细菌、病原体或其他不想要的活生物体的存在。

在本文呈现的附图中，相同编号的元件是指相同的组件。

盒

在一个示例性实施例中，图1图示出了用于分选目标颗粒的盒。本公开设想目标颗粒包括多种颗粒，正如有机和无机颗粒、天然和合成颗粒、以及它们的组合。本文提供的目标颗粒是目标颗粒的示例性实施例，并且不受示例性实施例的限制。在各种实施例中，目标颗粒可以包括重约20道尔顿至约200千道尔顿的任何颗粒。在一些实施例中，目标颗粒可通过荧光识别。在一些实施例中，目标颗粒可以包括无机颗粒，诸如金属珠粒和二氧化硅珠粒。例如，金属珠粒可以包括包含氧化铝(例如γ氧化铝)的珠粒。在一些实施例中，目标颗粒可以包括二氧化硅珠粒。目标颗粒可以包括聚合物，诸如聚苯乙烯、聚乙烯、聚(乙烯基吡咯烷酮)、丙烯酰胺丙基-PEG及其衍生物。例如，聚合物可以是Merrifield树脂、羟甲基树脂、Wang树脂、氨基甲基树脂、SASRIN树脂、TentaGel S AC树脂、TentaGel PHB树脂或TentaGel S NH₂树脂。目标颗粒还可以包括碳纳米管和富勒烯。这种目标颗粒可以包括在分裂池合成中使用的颗粒。另外，在一些实施例中，目标颗粒可以包括细胞材料。细胞材料可以包括全细胞、裂解细胞、细胞组分、细胞外基质、生物组织及其部分。在一些实施例中，目标颗粒还可以包括生物分子，其包括蛋白质、肽、抗体、碳水化合物、脂质、核酸、核苷酸、初级代谢物、次级代谢物和天然产物。目标颗粒还可以包括小分子——合成的和天然的小分子，其重量小于1000道尔顿。在一些实施例中，目标颗粒可以包括病毒。细胞材料可以包括细胞悬浮液。细胞可以是衍生自生物体的任何细胞，所述生物体包括人、动物、真菌、微生物、昆虫和其修饰细胞。细胞材料混合物包括细胞材料、不透明颗粒和水溶液。水溶液的示例包括培养基、缓冲液和水。本公开的设备可以被用来分离差别地表达或产生蛋白质、碳水化合物、酶、肽、激素、受体的细胞，以及另外产生抗体、遗传工程细胞和活化细胞的细胞。在示例性实施例中，根据图2和图3，盒100包括顶盖110、底盖120、基板130、样品孔140和框架150。如图2中所描绘的，顶盖110位于底盖120上方并且与底盖120定位在基本平行的平面中。盒100可以是封闭系统。

在用于分选目标颗粒的盒的一个实施例中，如图2中所描绘的，顶盖110可以包括一个或多个填充口，用于将溶液接收到盒100中。在一些实施例中，顶盖可以包括一个或多个出口，用于从盒中排出溶液。一个或多个填充口可以被配置成将溶液引入盒100中。可以引入这样的溶液以使膜水合，接收样品材料混合物以将样品材料混合物装载到基板上，将样品材料混合物接收到样品孔，和/或接收缓冲溶液以将诸如细胞材料之类的目标颗粒排出盒外。

在某些实施例中，顶盖包括一个填充口，该填充口被配置成将溶液接收到盒中。在示例性实施例中，如图2中所描绘的，顶盖110的填充口包括辅助材料端口112、水合物端口113和样本端口114。辅助材料端口112、水合物端口113和样本端口114可以被配置成接收溶液。样品端口114可以被配置成接收样品材料混合物以装载到样品孔140中。样品端口114可以与样品孔140流体连通。在另一个实施例中，样品端口可以被配置成接收样品材料混合物，以用于直接装载到基板上并装载到基板的微通道中。在一些实施例中，将约1×10⁶至100×10⁹个细胞装载到盒100中。水合物端口113可以被配置成接收用于使水合膜151水合的溶液。水合物端口113可以与水合膜流体连通。辅助材料端口112可以被配置成接收用于从盒100收集目标颗粒的水溶液。在一些实施例中，水溶液是缓冲液。辅助材料端口112可以与底盖120的内表面、收集孔122和/或接收端口123流体连通。另外，收集孔122可以与接收端口123流体连通。在某些实施例中，本文所述的装载任何基板的微通道的方法可以伴随超声处理步骤。超声处理步骤可以允许目标颗粒、不透明颗粒或样品材料混合物的其他组分沉降到微通道中。在某些实施例中，超声处理步骤可以在扫描微通道之前发生。例如，超声处理步骤可以在所述装载步骤之前、同时或之后发生或者它们组合发生。在某些实施例中，超声处理步骤在装载微通道之前发生以及与之同时发生。在某些实施例中，超声处理步骤在装载微通道的同时和之后发生。

在某些实施例中，底盖可以包括一个或多个填充口，用于将溶液接收到盒中。在一些实施例中，底盖可以包括一个或多个出口，用于从盒中排出溶液。一个或多个填充端口可以被配置成将溶液引入盒中。可以引入这样的溶液以使膜水合，接收样品材料混合物以将样品材料混合物装载到基板上，接收样品材料混合物以将样品材料混合物装载到样品孔中，和/或接收缓冲溶液以将诸如细胞材料之类的目标颗粒从盒中排出。在某些实施例中，底盖包括一个填充口，该填充口被配置成将溶液接收到盒中。在另一个实施例中，底盖的填充口包括辅助材料端口、水合物端口和样品端口。样品端口可以被配置成接收样品材料混合物以装载到样品孔中。样品端口可以与样品孔流体连通。在另一个实施例中，样品端口可以被配置成接收样品材料混合物，用于直接装载到基板上并装载到基板的微通道中。在一些实施例中，将约1×10⁶至100×10⁹个细胞装载到盒中。水合物端口可以被配置成接收用于使水合膜水合的溶液。水合物端口可以与水合膜流体连通。辅助材料端口可以被配置成接收用于收集来自盒中的目标颗粒的水溶液。在一些实施例中，水溶液是缓冲液。辅助材料端口可以与底盖的内表面、收集孔和/或接收端口流体连通。另外，收集孔可以与接收端口流体连通。

在各种实施例中，盒可以包含透射部分，其对于某些波长的电磁辐射至少部分透明。在一个实施例中，透射部分对250nm至1600nm范围内的波长至少部分透明。透射部分包含至少部分地允许一个或多个电磁波从一个位置转移到另一个位置的材料。例如，透射部分可以包括但不限于玻璃、石英、塑料或其组合。在各种实施例中，透射部分是透射窗口。在一些实施例中，如图3中所描绘的，顶盖可以包括顶窗111。顶窗111可以是透射窗。在另一个实施例中，顶窗111可以是非透射窗。非透射窗包含不允许电磁辐射从一个位置转移到另一个位置的材料。在用于分选目标颗粒的盒的示例性实施例中，如图3中所描绘的，底盖120可以包括底窗121。在另一个实施例中，底窗121可以是透射窗。底窗121可以是非透射窗。在某些实施例中，顶窗111可以是非透射窗，底窗可以是透射窗。

在用于分选目标颗粒的盒的实施例中，如图3中所示的，盒100被配置成将基板130接收在盒100内。基板位于顶盖110和底盖120之间。如图1中所示，基板由盒100的壳体单元封装。在目标颗粒的分选期间保护基板免受污染。

在某些实施例中，盒包括第一壳体和第二壳体，它们以本领域已知的任何方式彼此耦合。例如，第一壳体和第二壳体可以是通过铰链相互耦合的两个单独的组件，该铰链允许打开壳体以露出盒的内部。在某些实施例中，第一壳体和第二壳体是以可逆的方式彼此耦合的两个单独的组件，诸如利用互补的邻接元件而互锁在一起，例如，第一壳体的接口包括接收元件，诸如凹形部分。第二壳体的接口包括供给元件，诸如凸形部分，其中凹形和凸形元件可逆地彼此互锁。在某些实施例中，第一壳体和第二壳体以诸如用粘合剂或熔合在一起之类的永久的方式彼此附接。在某些实施例中，第一壳体和第二壳体以这样的方式耦合，即它们是单个壳体，诸如第一壳体和第二壳体不是由多个组件的附接形成的，或者是通过层的堆叠而模制或形成的——例如3D打印，并且是不可逆地耦合的，例如，不包括用于将第一壳体与第二壳体分开的外观或铰链。

如本文所述的基板的封装或封闭是指将整个基板定位在盒的壳体内。

在某些实施例中，基板包含第一表面和第二表面。基板可以具有约3mm×3mm×0.3mm至约5000mm×15000mm×1000mm的维度。从基板的第一表面到第二表面的距离为约10μm至约1000mm。在一些实施例中，基板可以是矩形、八边形或圆形。在一些实施例中，基板可以是玻璃板。

在某些实施例中，基板的第一表面耦合到吸收材料的第一表面。可以改变基板的第一表面以增强基板的粘合性质。例如，基板的第一表面可以涂覆有一种或多种二氨基丙基硅烷基团。吸收材料可以包括不透明颗粒。吸收材料可以包括金属。在一些实施例中，吸收材料的第二表面可以耦合到透明层的第一表面。透明层可以包括琼脂糖、胶原蛋白、基质胶、藻酸盐及其组合。在一些实施例中，样本材料混合物可以耦合到透明层的第二表面。在一些实施例中，基板可以耦合到通道，该通道被配置为接收被提取的目标颗粒。例如，通道可以是流动池管。

在某些实施例中，本公开提供了基板，诸如本文先前描述的具有多个微通道的基板，其中基板的微通道包括目标颗粒和不透明材料，其中所述目标颗粒和不透明材料用包括透明胶或透明固体的间隔物分开。在某些实施例中，不透明材料包括颗粒或涂层。在某些实施例中，不透明材料与目标颗粒分开至少约1μm或更多。

在各种实施例中，基板可以是玻璃微孔隙阵列。在某些实施例中，基板还包括从第一表面和第二表面延伸的多个微通道。本文所述的基板的微通道可以基本上彼此平行地定位。基板可以包含约1百万至约300亿个微通道。在某些实施例中，本文所述的基板的微通道具有约50nm至约500μm的平均内径。在某些实施例中，本文所述的基板的微通道具有约50nm至约10微米的平均内径。在某些实施例中，本文基板的微通道具有约50微米至约500微米的平均内径。

在某些实施例中，本文所述的基板的微通道在一个开口处被盖住或覆盖。在某些实施例中，基板的微通道在基板的一个表面上没有开口，诸如在基板的第一表面或第二表面上没有开口。可以用材料盖住或覆盖基板的微通道。例如，这种材料可以是基于琼脂糖的、基于玻璃的、基于金属的、基于明胶的和/或基于塑料的。

在某些实施例中，基板的微通道被配置成从样品端口接收样品材料混合物。在另一个实施例中，基板130的微通道被配置成从样品孔接收样品材料混合物。微通道中的内容物可以通过静水力保持在适当位置。

在用于分选目标颗粒的盒的实施例中，如图2中所描绘的，盒100被配置成接收盒100内的框架150。在某些实施例中，框架150还可以包括在框架150内的水合膜151。在将细胞材料混合物添加或装载到基板130之后，可以将包含水合膜151的框架150放置在基板130的顶部上。水合膜151可以密封基板130的顶表面，以便保持微通道中的水含量或一定浓度的溶解固体。在将细胞材料添加到基板130之后，可以使用一个或多个基本上透气和/或不透气的水合膜来密封基板130的表面。水合膜151可以是能够保持水分的固体。例如，水合膜151可以是纸巾、琼脂糖、硝化纤维素或塑料，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)。在一些实施例中，可以使用由水溶液制成的水合层代替水合膜或与水合膜结合使用。在一个实施例中，水合膜允许来自储液器的水与微通道中的液体的顶部液体层平衡，这可以帮助减轻蒸发损失的水。例如，与基板130的顶表面接触放置的水合膜151(其中将水置于膜的顶部)将微通道的内容物捕捉在每个单独的微通道内，但是允许水或培养基流入微通道中。水合膜可以是硝酸纤维素膜和膜。使用具有非常小的洞(例如，10-100nm)的多孔形式的聚四氟乙烯膜(例如，织物)可以获得类似的布置，其将捕捉微通道中的任何细胞但允许水、培养基和其他试剂进入微通道中。

在用于分选目标颗粒的盒的实施例中，如图2中所描绘的，盒包含样品孔140。样品孔140被配置成从一个或多个填充口接收溶液。如图4A中所描绘的，在一个实施例中，样品孔140被配置成从样品端口114接收样品材料混合物。样品孔可以包括、包含或连接到可被磁化的材料。这些材料包括铁、镍、钴、一些稀有金属合金、一些天然存在的矿物及其组合物。在一个实施例中，如图4B中所描绘的，样品孔140可以被配置成与基板130的表面接触。在某些实施例中，样品孔140可以被配置成在基板130的表面上移动。样品孔140可以被配置成手动地、机械地或电子地移动。在一些实施例中，样品孔可以连接到轮子或其他球轴承，轮子或其他球轴承继而又与附接到顶盖的平滑轨道接触。在各种实施例中，样品孔可以连接到齿轮，齿轮继而又连接到连接到顶盖的凹槽。当平行于轨道施加力时，样品孔沿轨道方向被引导。可以通过连接到电动机的附接电缆的张力来施加力。电动机可以在盒的内部或外部，并且用曲柄手动地或用细胞或其他电压源电子地供电。在某些实施例中，可以磁性地控制样品孔的移动。样品孔可以由位于盒外部的磁力从外部控制，例如在本公开的颗粒分选装置内。在某些实施例中，磁铁附接到在顶盖的内壁附近的样品孔。然后操纵盒外部的磁场与样品孔上的内部磁铁紧密接触。外部磁场的移动在盒内部的磁铁上生成力，并使样品沿着顶盖的内部上的轨道移动。磁铁可以是稀土磁铁，如钕或电磁铁。在某些实施例中，如图4B中所描绘的，可以在顶盖110保持附接到底盖120的同时移动样品孔140。在一个实施例中，样品孔可以被配置成将细胞材料添加或装载到基板的微通道中。在一个实施例中，样品孔还包括位于样品孔的底表面处的扩散器具。扩散器具可以与基板接触，以将细胞材料分配到微通道中。扩散器械可以类似于刮刀、箔或警察。扩散器械可以由橡胶、塑料、金属或其他液体不可渗透的生物相容材料制成。

图1的实施例还包括密封件510和金属框架520，如图5A和图5B中所描绘的，在一个实施例中，将密封件510放置在基板130和金属框架520之间。密封件510可以是粘合材料。例如，密封件510可以是环氧粘合剂，包括聚氨酯、丙烯酸和氰基丙烯酸酯，其可以被用作木材、金属、玻璃、石材和塑料的粘合剂。环氧树脂粘合剂可以被制成为柔性或刚性、透明或不透明、快速固化或慢速固化。如图5B中所描绘的，基板130和金属框架520与密封件510接触。在一个实施例中，可以在15℃或更低的温度下组装基板130、密封件510和金属框架520。例如，可以在5℃的温度下组装基板130、密封件510和金属框架520。如图5B中所表示的，在操作时组装基板130、密封件510和金属框架520。在盒100的操作期间，可以升高基板130、密封件510和金属框架520的温度。在升高的温度下，基板130、密封件510和金属框架520可以膨胀。在一些实施例中，在升高的温度下，金属框架的膨胀超过基板的膨胀，从而导致张力施加在基板的表面上。在基板的表面上的这种张力可以减少基板的下垂并且从而保持基板的平面性。在一些实施例中，基板包括第一端、第二端、和中间部分，并且第一端、第二端和中间部分基本上在同一平面上。

在用于分选目标颗粒的盒的实施例中，如图2中所描绘的，底盖120还可以包括用于收集目标颗粒的内表面。在一个实施例中，内表面可以包括捕获表面。捕获表面可以是可移除的或固定到盒上。例如，捕获表面可以是碟、盘、弯曲表面或平坦表面。在一些实施例中，如图2中所描绘的，底盖120的内表面可以包括收集孔122和接收端口123。底盖120的内表面可以被配置成从顶盖110接收来自一个或多个填充口的溶液。底盖可以包括一个或多个出口，用于排出目标颗粒和水溶液。在本公开的一个实施例中，如图4F中所描绘的，底盖120的内表面被配置成从辅助材料端口112接收水溶液。水溶液可以帮助将目标颗粒从底盖120的内表面向收集孔122输送。水溶液还可以帮助将目标颗粒从收集孔122向接收端口123输送。在一个实施例中，可以从接收端口123回收目标颗粒。

在另一个实施例中，底盖的内表面被配置成从底盖接收来自一个或多个填充口的溶液。底盖可以包括一个或多个出口，用于排出目标颗粒和水溶液。在一个实施例中，底盖的内表面被配置成从填充口接收水溶液。水溶液可以帮助将目标颗粒从底盖的内表面向收集孔输送。水溶液还可以帮助将目标颗粒从收集孔向接收端口输送。在某些实施例中，可以从接收端口回收目标颗粒。

在用于分选目标颗粒的盒的实施例中，如图1中所描绘的，顶盖110可以附接到底盖120。如早先所讨论的，盒100可以是封闭系统。封闭系统可以保护细胞材料免受污染。在将细胞材料添加或装载到基板130上之前，可以对盒进行灭菌。可以对盒100的内部部分单独灭菌，并且在无菌条件下组装盒100。顶盖110和底盖120可以防止污染物进入盒100中。顶盖110和底盖120可以保护目标颗粒免受污染，包括细菌、霉菌、酵母、病毒和支原体。盒100的封闭性质还保护操作者免受分选材料中的任何潜在病原体的影响，并保护每个样品免受来自另一样品的污染。

分选目标颗粒的方法

在各种实施例中，本公开提供了用于分选目标颗粒的方法。在用于分选目标颗粒的方法的各种实施例中，如图4A和图4B中所描绘的，通过位于顶盖110上的样品端口114将样品材料混合物添加或装载到盒100中。在一些实施例中，将约1×10⁶至100×10⁹个细胞装载到盒100中。在各种实施例中，将样品材料混合物直接添加或装载到基板上。在一些实施例中，可以用样品材料混合物充满基板。样品材料混合物可以通过毛细管作用移动到基板的微通道中。在一些实施例中，当微通道的直径范围从约10nm至约100μm时，可以用样品材料混合物充满基板。在某些实施例中，本文所述的任何基板可以进一步包括边界元件，其中所述边界元件从基板的顶表面的周边垂直延伸，并允许流体容纳在所述基板的顶表面上。在某些实施例中，其中用一定体积的样品材料混合物充满所述基板，所述边界元件包含所述样品材料混合物并防止所述混合物污染所述盒的其他部分。在某些实施例中，基板可以包括边界元件，其垂直维度为约10微米至约10厘米。在某些实施例中，基板的微通道的平均直径与边界元件的高度成比例，使得具有窄平均直径(例如，约50nm至约10微米)的微通道的基板具有从约100微米至约3毫米的垂直维度的边界元件，并且具有较宽平均直径(例如，约50微米至约500微米)的微通道的基板具有从约1mm至约10cm的垂直维度的边界元件。

在另一个实施例中，通过将悬浮液滴从顶盖放置到微通道上方的位置，可以用样品材料混合物填充基板的微通道。在一些实施例中，悬浮液滴可以与微通道接触。在一些实施例中，悬浮液滴的体积范围可以从约10μL至约900mL。样品材料混合物可以通过毛细管作用移动到微通道中。在另一个实施例中，样品材料混合物可以由样品孔140接收。在示例性实施例中，如图4B中所描绘的，样品孔140可以从基板的一端到另一端移动穿过基板130的顶表面。样品孔140可以将样品材料混合物装载或添加到基板130和基板的微通道。样品孔140可以将大致等量的样品材料混合物装载到基板的每个微通道中。在一些实施例中，当微通道的直径范围从约100μm至约500μm时，可以利用样品孔装载样品材料混合物。在一些实施例中，样品孔140可以在样品孔140的底部包含扩散器具。扩散器具可以与基板130接触，以将样品材料混合物分配到微通道中并离开基板的表面。扩散器械可以移动穿过基板130的一端到基板130的相对端，以将样品材料混合物分配到基板的微通道中。在一个实施例中，本公开的方法考虑细胞材料的分配，所述细胞材料可以是在基板的微通道中的1至1000个细胞、1至500个细胞、1至100个细胞、1至50个细胞或约1至5个细胞。

在另一个实施例中，通过位于底盖上的填充口将样品材料混合物添加或装载到盒中。在一些实施例中，将约1×10⁶至100×10⁹个细胞装载到盒中。在各种实施例中，将样品材料混合物直接添加或装载到基板上。在一些实施例中，可以用样品材料混合物充满基板。样品材料混合物可以通过毛细管作用移动到基板的微通道中。在一些实施例中，当微通道的直径范围从约10nm至约100μm时，可以用样品材料混合物充满基板。在另一个实施例中，通过将悬浮液滴从底盖放置到微通道上方的位置，可以用样品材料混合物填充基板的微通道。在一些实施例中，悬浮液滴可以与微通道接触。在一些实施例中，悬浮液滴的体积范围可以从约10μL至约900mL。样品材料混合物可以通过毛细管作用移动到微通道中。在另一个实施例中，样品材料混合物可以由样品孔接收。样品孔可以从基板的一端到另一端移动穿过基板的顶表面。样品孔可以将样品材料混合物装载或添加到基板和基板的微通道中。样品孔可以将大约等量的样品材料混合物装载到基板的每个微通道中。在一些实施例中，当微通道的直径范围从约100μm至约500μm时，可以利用样品孔装载样品材料混合物。在一些实施例中，样品孔可以在样品孔的底部包含扩散器具。扩散器具可以与基板接触，以将样品材料分配到微通道中。扩散器械可以移动穿过基板的一端到基板的相对端，以将样品材料混合物分配到基板的微通道中并离开基板的表面。在某些实施例中，本公开的方法考虑细胞材料的分配，所述细胞材料可以是基板的微通道中的至少一个微通道中的1至1000个细胞、1至500个细胞、1至100个细胞、1至50个细胞、以及约1至5个细胞。

在将样品材料混合物装载到基板100的微通道中或装载到基板的第一表面上之后，扫描微通道和基板的第一表面，如图4E中所描绘的，以检测一个或多个目标颗粒。扫描包括用特定波长(第一波长)或特定波长集合照射微通道，并用特定波长(第二波长)或特定波长集合检测目标颗粒。例如，特定波长包括范围从约200nm到约1.5mm的波长。用于照射和检测的特定波长可以相同或不同。本文提及的任何波长，例如第一波长、第二波长、第三波长、第四波长和波长X₁，可以独立地选自从紫外到远红外的电磁光谱范围内的至少一个波长。第一、第二、第三和第四波长和波长X₁独立地选自范围从约200nm至约1.5mm的一个或多个波长。在一些实施例中，第一、第二、第三和第四波长和波长X₁独立地选自约400nm至约700nm的波长。例如，照射波长可以包括：350nm至400nm，以照射4'、6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)；400nm至450nm，以激发染料，诸如BV421^TM、青色荧光蛋白(CFP)、AmCyan和PacificBlue^TM；450nm至500nm，以激发染料，诸如绿色荧光蛋白(GFP)、Peridinin叶绿素蛋白复合物(PerCP)和PerCP-Cy^TM5.5；500nm至600nm，以照射染料，诸如R-藻红蛋白(PE)、7-aminoactinomycinD(7-AAD)、PE-Cy^TM5、PE-Cy^TM5.5、PE-Cy^TM7和PE-Dazzle^TM；600nm至700nm，以激发染料，诸如别藻蓝蛋白(APC)、647、700、780和APC-Cy^TM7；800nm至1200nm，以照射AG₂SE量子点或单壁碳纳米管(SWNT)。检测波长可以包括：350nm至400nm和400-500nm，以检测诸如BV421^TM的染料；500nm至600nm，以检测检测染料，诸如绿色荧光蛋白(GFP)和Peridinin叶绿素蛋白复合物(PerCP)；600nm至700nm、800nm至900nm、900nm至1100nm和1100nm至1300nm，以检测单壁碳纳米管(SWNT)和AG₂SE量子点；以及1300nm至1500nm，以检测AG₂SE量子点和单壁碳纳米管(SWNT)。另外，电磁辐射源可以照射激光源中的一个波长或LED光源中的波长带。电磁辐射源可以单独使用，或者可以同时生成包含多个波长或多个功率的光路。也可以在时间上分离不同的波长或功率，这意味着在给定时间仅一个波长或功率占据光学系列，但是可以交换多个不同的波长或功率。照射时间范围可以从10毫微秒到5秒。源光也可以在空间上分开，这意味着不同波长或功率的光可以同时但在不同位置进入盒。光源也可以在空间上和时间上分开。源可以能够发射多个波长，以便适应不同材料和标签的不同吸收性质。在某些实施例中，所期望的特异性将是每个微通道的单个细胞。在一些实施例中，电磁辐射通过盒中的透射部分从源传输到基板。扫描来自每个微通道的信号以定位感兴趣的微通道。在一个实施例中，通过检测从每个腔中的标签发射的电磁信号来筛选微通道。

可以通过独特的发射谱来识别目标颗粒。在一些实施例中，照射具有多个不同波长的微通道并检测来自微通道的发射对应于来自一个或多个目标颗粒的发射。在另一个实施例中，用单一波长照射微通道并检测来自微通道的多个发射对应于来自一个或多个目标颗粒的发射。在另一个实施例中，照射具有多个波长的微通道并检测来自微通道的多个发射对应于来自一个或多个目标颗粒的发射。

在检测到感兴趣的颗粒后，可以从基板130提取感兴趣的颗粒，如图4E中所描绘的。可以使用多种方法提取包含感兴趣颗粒的各个微通道。在一个实施例中，该方法包括压力喷射。例如，基板由塑料膜覆盖。该方法还提供了一种能够穿过塑料薄膜形成洞的激光器，从而暴露出空间寻址的微通道。随后，暴露于压力源(例如，空气压力)将内容物从空间寻址的微通道中喷出。在另一个实施例中，提取的方法涉及将电磁辐射聚焦在基板的微通道处，以被不透明材料吸收。入射辐射的能量转换成一部分水溶液的蒸发热，以生成目标颗粒的膨胀或蒸发，其将至少一部分目标颗粒从基板的微通道中喷出。

在某些实施例中，通过在基板的微通道中激发一个或多个颗粒(例如不透明颗粒)来完成从基板的微通道的提取，其中将激发能量聚焦在颗粒上。因此，一些实施例在腔中采用能量吸收颗粒以及能够在基板的每个微通道中传递颗粒的电磁辐射的电磁辐射源。微通道中的颗粒的激发可导致能量的释放，其破坏并从微通道释放溶液或混合物。在某些实施例中，能量被转移至颗粒，而微通道内的溶液或混合物的温度没有升高或者升高很少。在某些方面中，脉冲序列反复搅动微通道中的磁性珠粒以破坏弯月面，其将靶细胞材料从基板喷出。在某些方面中，将被提取的细胞材料喷出到底盖的内表面上。

从微通道中提取具有特定波长(第三波长)的目标颗粒，所述特定波长可以是选自从200nm至约1.5mm范围的波长。在一些实施例中，从微通道中提取具有特定波长(第三波长)的目标颗粒，所述特定波长可以是选自约350nm至约1200nm范围的波长。用于提取的特定波长可以与用于照射和检测目标颗粒的波长相同或不同。本文提到的第一、第二和第三波长独立地选自约200nm至约1.5mm范围的波长。另外，电磁辐射源可以与用于照射和检测目标颗粒的源相同或不同。源可以能够发射多个波长，以便适应不同材料和标签的不同吸收光谱。另外，用于照射、检测和提取的电磁辐射源可以彼此相同或不同。

如前所讨论的，被提取的目标颗粒可以收集在底盖120的内表面上。如图4F中所描绘的，可以通过位于顶盖上的填充口将溶液添加到盒100中。在另一个实施例中，可以通过位于底盖上的填充口将水溶液添加到盒100中。在一个实施例中，溶液是缓冲液。在一个实施例中，可以将缓冲液添加到位于顶盖110上的辅助材料端口112。如图4F中所描绘的，缓冲液可以将被提取的目标颗粒从底盖的内表面移动到收集孔122。另外，如图4G中所描绘的，可以通过接收端口123从盒100中移除被提取的目标颗粒。可以将被提取的目标颗粒回收到预先灭菌的容器中。可以在无菌条件下回收被提取的目标颗粒。被提取的目标颗粒可以没有污染物。

药物组合物及其制剂

在一些方面中，本公开的设备和方法使得能够制备具有前所未有的无菌性、纯度和活力的细胞(例如，造血干细胞(HSC)和/或造血干细胞祖细胞(HSPC))的药物组合物。可以通过筛选细胞材料并提取具有所期望一个或多个表型的细胞来制备本公开的药物组合物。

特别地，本公开提供了分选细胞材料的方法，例如，从受试者获得的细胞。在一些实施例中，所述方法包括例如用本文所述的扫描仪系统和方法以约100,000个细胞每秒或更高的速率筛选细胞材料。该方法可以包括筛选细胞材料以便以如下速率识别具有所期望表型的细胞，所述速率为约150,000个细胞每秒或更高、约200,000个细胞每秒或更高、约250,000个细胞每秒或更高、约300,000个细胞每秒或更高、350,000个细胞每秒或更高、400,000个细胞每秒或更高、450,000个细胞每秒或更高、500,000个细胞每秒或更高、550,000个细胞每秒或更高、600,000个细胞每秒或更高、约650,000个细胞每秒或更高、每秒约700,000个细胞每秒或更高、750,000个细胞每秒或更高、800,000个细胞每秒或更高、850,000个细胞每秒或更高、900,000个细胞每秒或更高、或约950,000个细胞每秒或更高。在某些实施例中，所述方法包括筛选细胞材料以便以如下速率识别所期望表型的细胞，所述速率为约1,000,000个细胞每秒或更高、约1,500,000个细胞每秒或更高、约2,000,000个细胞每秒或更高、约2,500,000个细胞每秒或更高、3,000,000个细胞每秒或更高、3,500,000个细胞每秒或更高、4,000,000个细胞每秒或更高、4,500,000个细胞每秒或更高、或每秒约5,000,000个细胞每秒或更高。在某些实施例中，所述方法包括筛选细胞材料以识别所期望表型的细胞，其速率为约100,000个细胞每秒至约2,000,000个细胞每秒。

本公开提供了用于例如用本文所述的扫描仪系统和方法筛选细胞材料的方法，以识别具有所期望表型的HSC和/或HSPC。在一些实施例中，方法包括筛选细胞材料，其中小于10％的原始细胞材料包括HSC和/或HSPC，诸如小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或甚至小于1％的原始细胞材料包括HSC和/或HSPC。

在一些方面中，本公开提供了用于从原始细胞材料(例如，从人类受试者获得的细胞)中提取细胞的方法，其中所提取的细胞具有100,000个细胞每秒或更高的所期望表型。所述方法可以包括以如下速率从原始细胞材料中提取所期望一个或多个表型的细胞，所述速率为约150,000个细胞每秒或更高、约200,000个细胞每秒或更高、约250,000个细胞每秒或更高、约300,000个细胞每秒或更高、约350,000个细胞每秒或更高、约400,000个细胞每秒或更高、约450,000个细胞每秒或更高、约500,000个细胞每秒或更高、约550,000个细胞每秒或更高、约600,000个细胞每秒或更高、约650,000个细胞每秒或更高、约700,000个细胞每秒或更高、约750,000个细胞每秒或更高、约800,000个细胞每秒或更高、约850,000个细胞每秒或更高、约900,000个细胞每秒或更高、或约每秒950,000个细胞每秒或更高。在某些实施例中，所述方法包括以如下速率提取所期望一个或多个表型的细胞，所述速率为约1,000,000个细胞每秒或更高、约1,500,000个细胞每秒或更高、约2,000,000个细胞每秒或更高、约2,500,000个细胞每秒或更高、约3,000,000个细胞每秒或更高、约3,500,000个细胞每秒或更高、约4,000,000个细胞每秒或更高、约4,500,000个细胞每秒或更高、或每秒约5,000,000个细胞每秒或更高。该方法可以包括以约150,000个细胞每秒至约2,000,000个细胞每秒的速率从原始细胞材料中提取所期望一个或多个表型的细胞。在某些实施例中，被提取的细胞的大于90％、大于92％、大于95％、大于98％或大于99％是HSC和/或HSPC。

在一些实施例中，该方法包括提取所期望表型的细胞，其中所得提取物对于所述所期望表型具有非常高的纯度。提取细胞可以产生细胞提取物，其中约95％或更多的细胞提取物是所期望表型的细胞。该方法可以包括提取细胞，其中细胞提取物的约96％或更多、细胞提取物的约97％或更多、细胞提取物的约98％或更多、细胞提取物的约99％或更多是细胞是所期望表型的细胞。被提取的细胞，诸如被提取的HSC和/或HSPC，可以包括具有所期望一个或多个表型的细胞，例如95％或更多的细胞提取物具有所期望一个或多个表型。在某些实施例中，96％或更多的细胞提取物、97％或更多的细胞提取物、98％或更多的细胞提取物、或99％或更多的细胞提取物是具有所期望一个或多个表型的细胞。

在一些实施例中，所述方法包括提取所期望表型的细胞，其中细胞提取物具有高活力。可以根据提取细胞后的细胞存活来测量细胞的活力。提取细胞后可以包括在提取细胞之后约1分钟至约5小时测量细胞的存活。在一些实施例中，方法包括提取细胞从而产生细胞提取物，其中细胞提取物具有约大于95％的活力。在某些实施例中，细胞提取物具有大于96％、大于97％、大于98％、大于99％的活力。本公开的方法可以导致提取所期望表型的细胞，其中所述细胞提取物具有适合于治疗用途的无菌性，而无需附加的灭菌程序。细胞提取物可以基本上不含病原体和其他污染物，例如，细胞提取物具有少于1％的病原体、少于0.05％的病原体、少于0.01％的病原体、或少于0.005％的病原体。在某些实施例中，本公开的方法使得能够制备具有改善的治疗性质的细胞提取物，例如可忽略的移植物抗宿主病。

在一些方面中，本公开提供了包括具有一个或多个以下特性的细胞提取物的药物组合物：(a)细胞提取物的大于90％、大于95％或大于99％的细胞是HSC和/或HSPC；(b)细胞提取物基本上不含病原体，例如小于1％、小于0.5％、小于0.05％或小于0.01％的病原体；(c)细胞提取物对于所期望表型的细胞而言具有提取物中的大于95％、大于96％、大于97％、大于98％或大于99％的细胞的纯度；(d)提取物适合于治疗用途而无需附加的灭菌程序；(e)在提取后确定大于90％的细胞提取物是有活力的，例如在提取后2小时内测量的活力。

本公开提供了包括细胞的治疗组合物，其中组合物中的大于95％的细胞是HSC和/或HSPC，并且大于95％的细胞具有所期望一个或多个表型。本公开提供了包括细胞的治疗组合物，其中组合物中的大于95％的细胞是HSC和/或HSPC，大于95％的细胞具有所期望一个或多个表型，并且组合物包括可忽略量的病原体，例如，小于0.1％、小于0.05％、或小于0.001％的病原体。本公开提供了包括细胞的治疗组合物，其中组合物中的大于95％的细胞是HSC和/或HSPC，大于95％的细胞具有所期望一个或多个表型，并且小于0.009％、小于0.008％、小于0.007％、小于0.006％、小于0.005％、小于0.004％、小于0.003％、小于0.002％或小于0.001％的细胞为幼稚T细胞。本公开提供了包括细胞的治疗组合物，其中组合物中的大于95％的细胞是HSC和/或HSPC，大于95％的细胞具有所期望表型，并且96％或更多、97％或更多、98％或更多、或99％或更多的细胞是有活力的。

试剂盒

在另一方面中，本公开涉及用于分选目标颗粒的试剂盒。在一个实施例中，试剂盒包括用于分选目标颗粒的盒。在某些实施例中，盒包含封闭的壳体单元、透射部分、封装在封闭的壳体单元中的基板、以及一个或多个填充口。在某些实施例中，在添加样品材料混合物之前将盒灭菌。

在一个实施例中，试剂盒还可以包括包含提供用于分选目标颗粒的盒的使用的指导书(即方案)的说明材料。虽然说明材料通常包括书面或印刷材料，但它们不限于此。本公开考虑了能够存储这些说明书并将它们传送给最终用户的任何介质。这种介质包括但不限于电子存储介质(例如，磁盘、磁带、盒式磁带、芯片)、光学介质(例如CD ROM)等。这种介质可以包括提供这种说明材料的互联网站点的地址。

宏凝胶分离

以特定方式装载基板130的微通道610以维持目标颗粒的完整性。在一个实施例中，如图6中所描绘的，基板130的微通道610装载有颗粒混合物和样品组分混合物。

如图6中所描绘的，颗粒混合物可以包含不透明颗粒620和透明溶液630的非均匀混合物。在一些实施例中，透明溶液将不透明颗粒与样品组分分离。在一个实施例中，不透明颗粒和样品组分分开1μm或更大的平均距离。透明溶液为样品组分提供保护，使其免受从不透明颗粒释放的能量的影响。不透明颗粒至少部分地吸收电磁辐射并且至少部分地将能量转移到透明溶液中。在一些实施例中，能量向透明溶液的转移导致周围透明溶液的蒸发。在一个实施例中，不透明颗粒不与样品组分接触。在一些实施例中，透明溶液也是粘稠溶液。例如，透明溶液可以是琼脂糖、胶原蛋白、基质胶或藻酸盐。在一些实施例中，不透明颗粒可以具有光散射性质。不透明颗粒可以在提取期间保护样品组分免受电磁辐射。不透明颗粒可以吸收特定波长的电磁辐射。例如，特定波长包括范围从约200nm到约1.5mm的波长。如图6中所描绘的，样品组分混合物包含样品组分650和水溶液640。样品组分可以包括细胞。水溶液可以包括水、缓冲液、培养基和血清。在一些实施例中，颗粒混合物和样品组分混合物在分开的层中。

在各种实施例中，在添加样品组分混合物之前，将颗粒混合物浇铸在微通道中。在添加样品组分混合物之前，颗粒混合物可以固化。在一些实施例中，将颗粒混合物添加到基板的微通道中，然后将样品组分混合物添加到基板的微通道中。在某些实施例中，在添加样品组分混合物之前将蚀刻溶液添加到微通道中。蚀溶液(etching solution)可以至少部分地溶解颗粒混合物。蚀溶液可以包括氢氟酸、诸如盐酸、硝酸或硫酸之类的强酸、诸如氢氧化钠或氢氧化钾之类的强碱、或本领域技术人员已知的任何其他蚀剂。在用电磁辐射扫描和提取后，样品组分仍然是有活力的。

微凝胶隔离

在一些实施例中，如图7B中所描绘的，同时将样品材料和包含壳710的颗粒装载到基板的微通道中。颗粒可以包括不透明核。不透明核可以包括磁性珠粒或非磁性珠粒。在一个实施例中，不透明核是磁性珠粒。在另一方面中，壳包括透明材料。透明材料可以是琼脂糖、胶原蛋白、细胞外基质、藻酸盐、流体填充的生物膜、胶束、流体填充的脂质或脂肪酸囊泡。在某些实施例中，不包含壳的颗粒的直径可为约20nm至约200μm。在某些实施例中，包含壳的颗粒的直径可为约520nm至约400μm。样品材料可以是细胞。在这些实施例中，样品材料可以在用电磁辐射扫描和提取后保持活力。在一些实施例中，样品材料至少10％是有活力的。例如，以如图7C中所描绘的高于90％的提取效率和如图7D中所描绘的100％细胞存活率来提取装载有包含壳的颗粒的细胞。

在另一个实施例中，将样品材料和包含壳的颗粒顺序装载到基板的微通道中。在一个实施例中，首先装载样品材料，然后装载包含壳的颗粒。颗粒可以包括不透明核。不透明核可以包括磁性珠粒或非磁性珠粒。在一个实施例中，不透明核是非磁性珠粒。在另一方面中，壳包括透明材料。透明材料可以是琼脂糖、胶原蛋白、细胞外基质、藻酸盐、流体填充的生物膜、胶束、流体填充的脂质或脂肪酸囊泡。在某些实施例中，不包含壳的颗粒的直径可为约20nm至约200μm。在某些实施例中，包含壳的颗粒的直径可为约520nm至约400μm。样品材料可以是细胞。在这些实施例中，细胞材料可以在用电磁辐射扫描和提取后保持活力。在一些实施例中，样品材料至少10％是有活力的。

相反，装载有无壳的颗粒的样品材料可能不能保持活力。在一些实施例中，装载有无壳的颗粒的样品材料的活力可以是约9％或更低。例如，如图7A中所描绘的，对于装载有无壳的颗粒的细胞，尽管如图7C中所描绘的提取效率为100％，但如图7D中所示细胞存活率为0％。

孔内间隔物

以特定方式装载基板130的微通道610以维持样品组分的完整性。在一些实施例中，如图8A中所描绘的，样品组分可以装载有磁性颗粒710和非磁性颗粒810。在一些实施例中，混合物由磁性颗粒710和非磁性颗粒以约1：0.5至1：10的重量比组成。在一个实施例中，微通道中的磁性颗粒的浓度为约1mg/mL或约30mg/mL。微通道中的非磁性颗粒的浓度为约1mg/mL至约100mg/mL。在一些实施例中，样品组分是完整或裂解的细胞。非磁性颗粒810包括在用电磁辐射激发时不会损坏细胞的材料。例如，非磁性颗粒可以包括二氧化硅、塑料、琼脂糖或藻酸盐。在一些实施例中，在微通道上方施加磁力来吸引磁性颗粒710以在非磁性颗粒810上方形成层，如图8A中所描绘的。磁性颗粒710位于非磁性颗粒810上方。在另一个实施例中，在微通道下方施加磁力来吸引磁性颗粒以在非磁性颗粒下方形成层。磁性颗粒710与样品材料分开至少1μm或更多。

磁性颗粒710与非磁性颗粒810的比率在细胞材料的提取效率和细胞活力中起作用。例如，如图8B中所描绘的，当将磁性颗粒710保持恒定在15mg/mL时，提取效率和细胞存活率取决于非磁性颗粒的浓度而变化。特别地，在5mg/mL的非磁性颗粒中，提取效率约为57％，细胞存活率为0％；在10mg/mL的非磁性颗粒中，提取效率约为100％，细胞存活率为0％；在20mg/mL的非磁性颗粒中，提取效率约为73％，细胞存活率约为63％；在40mg/mL的非磁性颗粒中，提取效率约为80％，细胞存活率约为25％。

在另一个方面中，样品组分可以以顺序的方式装载不透明颗粒。首先，将样品组分和不吸收特定波长的多个不透明颗粒装载到基板的微通道中。特定波长包括约200nm至约1.5mm范围的波长。然后，将吸收特定波长的不透明颗粒装载到微通道中。在一个实施例中，不透明颗粒包括磁性和非磁性颗粒。在一个实施例中，不透明颗粒包括磁性颗粒。

顺序装载

在定量基板的微通道中的样品材料的数量的方法的各种实施例中，可以顺序地装载基板130的微通道610以增强样品可见性。在某些实施例中，样品材料可以包括细胞。在一个示例性实施例中，如图9A中所描绘的，首先将样品混合物添加到基板的微通道中，然后顺序地将颗粒添加到基板的微通道中。然后，可以定量微通道中的样品材料的数量。在各种实施例中，颗粒是不透明珠粒。例如，不透明珠粒包括琼脂糖和在一些实施例中，在添加样品混合物后约5分钟或更长时间后将颗粒添加到基板的微通道中。在某些实施例中，在添加样品混合物后约10分钟后，将颗粒添加到基板的微通道中。在一个实施例中，样品材料的量可以通过显微镜定量。在某些实施例中，细胞的量可以通过显微镜定量。在一些实施例中，这种顺序装载防止细胞被珠粒遮挡。例如，如图9B至图9G中所描绘的，以顺序方式和与细胞材料的混合批量将三种类型的颗粒(即，琼脂糖和)施加到基板的微通道中。在图9B和图9C中使用在图9D和图9E中使用琼脂糖，并且在图9F和图9G中使用另外，图9H示出了不含颗粒的对照的图解表示。将利用顺序装载方法和混合批量方法的每个微通道中的细胞计数的准确性与图9H中的对照进行比较。如图9B至图9G中所示，利用顺序装载方法装载的微通道(图9C、图9E和图9G)比利用混合批量方法装载的微通道(图9B、图9D和图9F)更加类似于对照中的细胞计数(图9H)。

荧光位移

在某些实施例中，基板130的微通道610装载有荧光材料以增强样品可见性。在一个示例性实施例中，如图10中所描绘的，将样品材料和荧光材料添加到微通道中，并随后定量样品材料。在某些实施例中，样品材料可以包括细胞材料。在某些实施例中，细胞材料可以包括细胞。基板130的每个微通道接近均匀地装载有荧光材料。荧光材料可以在溶液中或附着在固体上，诸如不透明珠粒。例如，荧光材料可以包括异硫氰酸荧光素(FITC)、AlexaAlexa594、Alexa647、Alexa700、BrilliantViolet^TM421、R-phycoerythrin(PE)、5、别藻蓝蛋白(APC)、PE 绿色荧光蛋白(GFP)和黄色荧光蛋白(YFP)。一个或多个细胞的存在降低了来自微通道的荧光信号。细胞的存在将荧光强度降低至少最大值的5％并且不超过最大值的95％。在该实施例中，微通道中的高荧光强度与微通道中的无细胞计数或低细胞计数相关。低荧光强度与微通道中的高细胞数相关。例如，如图10C和图10D中所看见的，装载有荧光材料且不含细胞的基板微通道，那些对应区域比含有细胞的区域更亮。包含细胞的区域在图10D中被圈出。另外，图10E和图10F示出了通过使用APC细胞而含有细胞的区域及其对应的明亮区域。图10G示出了没有细胞的微通道的平均荧光强度大于具有细胞的微通道的平均荧光强度。

超快速分选机

在用于激光扫描细胞分选的光学装置的一个实施例中，图11图示出了利用旋转多面镜的光学装置。装置1100包括第一荧光激发光源1110和第二荧光激发光源1112。在一些情况下，该装置可以包括多个荧光激发光源。在一些情况下，多个激发光源可以重叠。在一些情况下，多个激发光源可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或大于12个荧光激发光源。多个荧光激发光源中的一个或多个可以包括激光光源。一个或多个激发光源可以包括发光二极管(LED)光源。在一些情况下，多个荧光激发光源中的一个或多个可以发射与特定荧光团的荧光激发波长相对应的波长的光。在一些情况下，一个或多个激发光源可以被配置成发射多个波长的光。在一些情况下，一个或多个激发光源可以被配置为发射多个波长的光，使得多个波长中的每个包括与多个波长的其他峰分开的峰。多个荧光激发光源中的一个或多个可以发射与荧光团的激发波长相对应的波长的光，所述荧光团对细胞是内源的以激发自发荧光。例如，可以将多个荧光激发光源中的一个或多个调谐到自发荧光分子的激发波长，诸如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)、叶绿素、胶原、视黄醇、核黄素、胆钙化醇、叶酸、吡哆醇、酪氨酸、二酪氨酸、吲哚胺、脂褐素、多酚、色氨酸、黄素或黑色素。一个或多个激发光源可以发射与任何自发荧光分子的激发波长相对应的波长的光。

多个荧光激发光源中的一个或多个可以发射与荧光团的激发波长相对应的波长的光，所述荧光团对细胞是外源的。例如，可以将多个荧光激发光源中的一个或多个调谐到以下的激发波长：羟基香豆素、甲氧基香豆素、Alexa fluor、氨基香豆素、Cy2、羧基荧光素(FAM)、Alexa fluor 488、异硫氰酸荧光素(FITC)、Alexa fluor 430、Alexa fluor 532、6-羧基-2、4、4、5、7、7-六氯荧光素(HEX)、Cy3、四甲基罗丹明(TRITC)、Alexa fluor 546、Alexa fluor 555、R-藻红蛋白、罗丹明红-X、Tamara、Cy3.5 581、Rox、Alexa fluor 568、Red 613、德克萨斯红、Alexa fluor 594、Alexa fluor 633、别藻蓝蛋白、Alexa fluor647、Cy5、Alexa fluor 660、Cy5.5、TruRed、Alexa fluor 680、Cy7、或本领域技术人员已知的任何其他荧光团。

来自荧光激发光源的光被引导到二向色镜1120并被传递到光束扩展器1122。在一些情况下，利用多个二向色镜将来自两个以上激发光源的光引导到光束扩展器。该装置可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个二向色镜。光束在光束扩展器中的扩展后，来自荧光激发光源的光然后被引导到镜子1124。在一些情况下，镜子1124包括检流计。镜子将光引导到旋转多面镜1140。在一些情况下，可以用共振扫描镜代替多面镜。

在某些实施例中，多面镜可以用数字光处理系统(DL PS)代替。DL PS可以包括多个可独立寻址的微镜。可以用光源照射DL PS。可以独立地定位多个微镜中的每一个，以将光引导到特定位置或防止光到达特定位置。每个微镜可以电子方式寻址。

旋转多面镜沿着与多面镜的旋转轴相垂直的弯曲焦平面快速扫描来自荧光激发光源的光。F-θ透镜1150产生基本上平坦的焦平面。在从旋转多面镜的表面反射并通过F-θ透镜折射之后，来自激发光源的光被引导到盒100。F-θ透镜可以被配置为将多个激发光束聚焦到盒中的微通道中。当旋转多面镜旋转时，来自激发光源的光被扫过盒中的一行微通道。在扫描单行之后，可以移动盒以允许扫描新行。在某些情况下，将移动定时为扫描单行。例如，可以通过同步时钟信号通过协调盒的移动和光的扫描来完成定时。

在从激发光源接收光时，微通道中的一个或多个细胞可以发荧光并发射波长大于刺激荧光的激发光源的波长的光。荧光可能是由于位于细胞内或细胞上的内源荧光团的存在。荧光可能是由于外源荧光团的存在。所发射的光由光导1160接收和引导。光导可以包括光纤。光导可以包括光纤束。光导可以包括一个或多个镜子。一个或多个镜子可以包括平面镜。一个或多个镜子可以包括平面二向色镜。一个或多个镜子可以包括凹面镜。一个或多个镜子可以包括球面镜。发射的光被引导到一组耦合光学器件1162和分束器1164。分束器允许一个波长的发射光通过第一检测器1172并将另一波长的发射光重定向到第二检测器1174。在一些情况下，该装置可以包括多个分束器。在一些情况下，该装置可以包括多个检测器。在一些情况下，多个分束器可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或大于12个分束器。在一些情况下，多个检测器可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或大于12个检测器。多个分束器中的每个分束器可以允许一个或多个波长的发射光通过并且可以重定向其他波长的发射光。多个检测器中的每个检测器可以是光电二极管、光电倍增管或本领域技术人员已知的任何其他光学检测器。

每个检测器记录对应于具有特定波长的发射光强度的信号。每个检测器的光强度被电子采样、数字化、并被引导到电子电路(未示出)。电子电路处理来自每个检测器的信号，以便确定特定微通道是否包含应从微通道中移除的细胞。在一些情况下，电子电路用于确定由多个检测器中的每一个检测到的发射光的强度是否超过阈值。在一些情况下，电子电路用于确定由多个检测器中的每一个检测到的发射光的强度是否落入值范围内。在某些情况下，针对每个检测器的值范围可能不同。如果由多个检测器中的每一个检测到的发射光的强度位于值范围内，则电子电路发送信号以从给定的微通道中移除对应细胞。在一些情况下，将电路实现为固件。在一些情况下，将电路实现为现场可编程门阵列(FPGA)。

在一些情况下，针对每个检测器的值范围在扫描过程开始时可能是未知的。例如，值范围可取决于细胞类型(例如红细胞、白细胞等)。值范围可取决于系统的操作参数(例如，光学组件的与年龄相关的退化)。因此，在系统中接收新盒时确定可接受的值范围可能是有益的。例如，可以通过在样品细胞群上扫描多个激发光源并在每个检测器处确定针对细胞群的强度来确定这样的范围。细胞群可以包括超过1,000、超过10,000、超过100,000或超过1,000,000个细胞。细胞群可以位于由前述任何两个值所定义的范围内。可以选择值范围，使得仅来自样品群的细胞亚群产生落在值范围内的荧光强度。例如，可以选择针对每个检测器的值范围，使得小于1％、小于5％、小于10％、小于20％或小于50％的细胞在每个检测器处产生落在值范围内的荧光强度。可以选择值范围位于由前述任何两个值所定义的范围内。然后可以使用这些值范围来确定在整个盒的扫描期间是否应该从给定的微通道中移除给定细胞。

当电子电路确定给定微通道中的给定细胞满足从微通道中移除的标准时，可以发送信号以将来自提取激光源1130的光引导至微通道。在一些情况下，提取激光器和电路可以与共享时钟同步。提取激光源可以发射允许从微通道中提取细胞的波长的光。例如，如本文所述，提取激光源可以发射由微通道中的颗粒吸收的波长的光。提取激光源可以发射电磁波谱的紫外、可见或近红外区域中的波长的光。提取激光源可以发射波长范围为约200nm至约2000nm的光。提取激光源可以包括连续波激光源。提取源可以包括准连续波激光源。提取激光源可以包括脉冲激光源。脉冲激光源可以发射持续时间短于10fs、短于100fs、短于1ps、短于10ps、短于100ps、短于1ns、短于10ns、短于100ns、短于1μs、短于10μs、短于100μs或短于1ms的激光脉冲。脉冲激光源可以发射持续时间位于由前述任何两个值限定的范围内的激光脉冲。在一些情况下，脉冲激光源可以发射持续时间在约1fs至约100μs范围内的激光脉冲。在一些情况下，脉冲激光源可以发射持续时间在约100ns至约10μs范围内的激光脉冲。脉冲激光源可以发射具有可调节持续时间的激光脉冲。

脉冲激光源可以发射重复率小于1kHz、小于10kHz、小于100kHz、小于1MHz、小于10MHz、小于100MHz或小于1GHz的激光脉冲。脉冲激光源可以发射重复率位于由前述任何两个值限定的范围内的激光脉冲。在一些情况下，脉冲激光源可以发射重复率在约10kHz至约1MHz范围内的脉冲。在一些情况下，每个脉冲可以产生小于1nJ、小于10nJ、小于100nJ、小于1μJ、小于10μJ、小于100μJ或小于1mJ的能量。每个脉冲可以产生位于由前述任何两个值限定的范围内的能量。在一些情况下，每个脉冲可以产生位于约1μJ至约50μJ范围内的能量。脉冲激光源可以发射0.1W至107W的峰值功率。

脉冲激光源可以是光纤激光源。脉冲激光源可以是脉冲按需光纤激光源。脉冲激光源可以是主振荡器光纤放大器(MOPA)激光源。脉冲激光源可以是掺杂光纤激光源。脉冲激光源可以是稀土离子掺杂光纤激光源。脉冲激光源可以是掺镱光纤激光源。脉冲激光源可以是利用掺杂晶体增益介质的激光器。脉冲激光源可以是利用掺钕晶体增益介质的激光器。脉冲激光源可以是Nd：YAG激光器。脉冲激光源可以是Nd：YVO₄激光器。脉冲激光源可以是半导体激光器。脉冲激光源可以是二极管激光器。脉冲激光源可以是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。脉冲激光源可以是VCSEL阵列。脉冲激光源可以是气体激光器。脉冲激光源可以是CO₂激光器。脉冲激光源可以是准分子激光器。脉冲激光源可以采用Q开关。脉冲激光源可以采用模式锁定。脉冲激光源可以是本领域技术人员已知的任何脉冲激光源。

响应于多个检测器中的每个检测器处的光检测器的强度，响应于来自电子电路的信号，脉冲激光源可以将激光脉冲引导到微通道。可以使用声光调制器(AOM)、电光模块(EOM)或本领域技术人员已知的任何调制设备将脉冲引导到微通道。例如，调制设备可以被配置为仅响应于提取激光器应该从微通道中移除细胞的信号而使零阶衍射光束通过；在所有其他时间，调制设备可以被配置成使一阶衍射光束或更高阶衍射光束通过。在一些情况下，脉冲激光器可以仅响应于提取激光器应从微通道中移除细胞的信号而产生脉冲。例如，掺杂光纤激光器可以操作在反向偏置配置中，直到接收到将脉冲引导到微通道的信号。在接收到将脉冲引导到微通道的信号时，掺杂光纤激光器可以操作在正向偏置配置中。

可以通过镜子1132将提取激光引导到旋转多面镜。旋转多面镜沿着与多面镜的旋转轴相垂直的弯曲焦平面快速扫描来自提取激光的光。F-θ透镜产生基本上平坦的焦平面。在从旋转多面镜的表面反射并通过F-θ透镜折射之后，来自提取激光的光被引导到盒100。F-θ透镜可以被配置为将多个激发光束聚焦到盒中的微通道中。当提取激光被引导到微通道时，来自激光的能量导致其中细胞被悬浮的液体样品的空化。这导致从微通道中移除细胞。

该系统可以被配置为扫描多个荧光激发光束和提取光束二者。在一些情况下，系统可以被配置为扫描提取光束，使得其与多个荧光激发光束分开。在一些情况下，系统可以被配置为将多个激发光源聚焦在第一微通道上并同时将提取激光聚焦在第二微通道上。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开小于1μm、5μm、10μm、小于50μm、小于100μm、小于500μm、小于1mm、小于5mm、或小于10mm的距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开位于由前述任何两个值限定的范围内的一段距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开在约100μm至约5mm范围内的距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开在约100μm至约1mm范围内的距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开在约10μm至约1000mm范围内的距离。多个激发光源和提取光束可以位于盒的同一侧上。多个激发光源和提取光束可以位于盒的相对侧上。

在一些情况下，系统可以被配置为以超过10,000个信道每秒、超过50,000个通道每秒、超过100,000个通道每秒、超过500,000个通道每秒、超过1,000,000个通道每秒、超过5,000,000个通道每秒、超过10,000,000个通道每秒、超过50,000,000个通道每秒、或每秒超过100,000,000个通道每秒的速率扫描微通道。该系统可以被配置为以位于由任何两个前述值限定的范围内的速率扫描微通道。在一些情况下，系统可以被配置成以约3,000至约300,000,000个通道每秒的速率扫描微通道。

系统1100可以以大于1,000,000个微通道每秒、大于2,000,000个微通道每秒、或大于3,000,000个微通道每秒的速率扫描基板。系统1100可以以在由前述任何两个值限定的范围内的速率扫描基板。系统1100可以以大于500,000个微通道每秒、大于600,000个微通道每秒、大于700,000个微通道每秒、大于800,000个微通道每秒、大于900,000个微通道每秒、或大于1,000,000个微通道每秒的速率从基板提取目标颗粒。系统1100可以以由任何两个前述值限定的范围内的速率提取目标颗粒。系统1100可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有大于90％、大于95％或大于99％的纯度。系统1100可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有在由任何两个前述值限定的范围内的纯度。

尽管在图11中示出为形成单个设备，但系统1100可以被配置成使得荧光子系统(包括元件1110、1112、1120、1122、1124、1140、1150、1160、1162、1164、1170)被布置为荧光设备，并且提取子系统(包括元件1130、1132、1140和1150)被布置为提取设备。在这样的布置中，可以使用荧光设备对基板100进行如本文所述的荧光分析。在荧光分析之后，可以将基板转移到提取设备，用于提取在荧光分析期间识别的基板上的感兴趣位置。可以通过参考基板上的一个或多个基准标志物来实现荧光设备和提取设备中的每一个中的基板的适当对准。在一些情况下，在两个设备上布置系统1100可能需要复制系统1100的一个或多个元件。例如，荧光设备和提取设备上都可能需要元件1140和1150。

在用于激光扫描细胞分选的光学装置的另一个实施例中，图12图示出了利用两个旋转多面镜的光学装置。装置1200包括来自图11的装置1100的所有元件。该装置包括：多个激发光源1110和1112、二向色镜1120、光束扩展器1122、激发光镜1124、提取激光器1130、提取激光镜1132、旋转多面镜1140、F-θ透镜1150、光导1160、耦合光学器件1162、多个分束器1164、以及多个检测器1170和1172。

另外，装置1200包括第二旋转多面镜1142和第二F-θ透镜1152。在一些情况下，第二多面镜可以由共振扫描镜代替。该系统可以被配置成使得多个激发光源通过第一旋转多面镜1140和第一F-θ透镜1150被引导到盒100，而提取激光通过第二旋转多面镜1142和第二F-θ透镜1152被引导到盒。多个激发光源和提取光束可位于盒的同一侧上。多个激发光源和提取光束可以位于盒的相对侧上。

第一旋转多面镜沿着与多面镜的旋转轴相垂直的弯曲焦平面快速扫描来自荧光激发光源的光。第一F-θ透镜产生基本上平坦的焦平面。在从第一旋转多面镜的表面反射并通过第一F-θ透镜折射之后，来自激发光源的光被引导到盒100。第一F-θ透镜可以被配置为将多个激发光束聚焦到盒中的微通道中。当第一旋转多面镜旋转时，来自激发光源的光扫过盒中的一行微通道。

第二旋转多面镜沿着与多面镜的旋转轴相垂直的弯曲焦平面快速扫描来自激发激光的光。第二F-θ透镜产生基本上平坦的焦平面。在从第二旋转多面镜的表面反射并通过第二F-θ透镜折射之后，来自提取激光的光被引导到盒100。第二F-θ透镜可以被配置为将提取激光聚焦到盒中的微通道中。当第二旋转多面镜旋转时，来自提取激光的光扫过盒中的一行微通道。

该系统可以被配置为使用第一旋转多面镜扫描多个荧光激发光束以及使用第二旋转多面镜扫描提取光束。在一些情况下，系统可以被配置为扫描提取光束，使得其与多个荧光激发光束分开。在一些情况下，系统可以被配置为将多个激发光源聚焦在第一微通道上并同时将提取激光聚焦在第二微通道上。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开小于1μm、5μm、10μm、小于50μm、小于100μm、小于500μm、小于1mm、小于5mm、或小于10mm的距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开位于由前述任何两个值限定的范围内的一段距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开在约100μm至约5mm范围内的距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开在约100μm至约1mm范围内的距离。在一些情况下，提取光束可以与多个荧光激发光束分开在约10μm至约1000mm范围内的距离。在一些情况下，多个激发光源和激发激光器的扫描是同步的。在某些情况下，通过同步时钟信号实现同步。多个激发光源和提取光束可以位于盒的同一侧上。多个激发光源和提取光束可以位于盒的相对侧上。

在一些情况下，系统可以被配置为以超过10,000个信道每秒、超过50,000个通道每秒、超过100,000个通道每秒、超过500,000个通道每秒、超过1,000,000个通道每秒、超过5,000,000个通道每秒、超过10,000,000个通道每秒、超过50,000,000个通道每秒、或每秒超过100,000,000个通道每秒的速率扫描微通道。该系统可以被配置为以位于由任何两个前述值限定的范围内的速率扫描微通道。在一些情况下，系统可以被配置成以约3,000至约300,000,000个通道每秒的速率扫描微通道。

系统1200可以以大于1,000,000个微通道每秒、大于2,000,000个微通道每秒、或大于3,000,000个微通道每秒的速率扫描基板。系统1200可以以由前述任何两个值限定的范围内的速率扫描基板。系统1200可以以大于500,000个微通道每秒、大于600,000个微通道每秒、大于700,000个微通道每秒、大于800,000个微通道每秒、大于900,000个微通道每秒、或大于1,000,000个微通道每秒的速率从基板提取目标颗粒。系统1200可以以由任何两个前述值限定的范围内的速率提取目标颗粒。系统1200可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有大于90％、大于95％或大于99％的纯度。系统1200可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有在由前述任何两个值限定的范围内的纯度。

尽管在图12中示出为形成单个设备，但系统1200可以被配置成使得荧光子系统(包括元件1110、1112、1120、1122、1124、1140、1150、1160、1162、1164、1170)被布置为荧光设备，并且提取子系统(包括元件1130、1132、1142和1152)被布置为提取设备。在这样的布置中，可以使用荧光设备对基板100进行如本文所述的荧光分析。在荧光分析之后，可以将基板转移到提取设备，用于提取在荧光分析期间识别的基板上的感兴趣位置。可以通过参考基板上的一个或多个基准标志物来实现荧光设备和提取设备中的每一个中的基板的适当对准。

在用于激光扫描细胞分选的光学装置的另一个实施例中，图13图示出了利用两个旋转多面镜和共焦检测技术的光学装置。装置1300包括来自图11的装置1100的许多元件。该装置包括：多个激发光源1110和1112、二向色镜1120、光束扩展器1122、激发光镜1124、提取激光器1130、提取激光镜1132、旋转多面镜1140、F-θ透镜1150、耦合光学器件1162、多个分束器1164、以及多个检测器1170和1172。

另外，装置1300可以包括第二旋转多面镜1142和第二F-θ透镜1152。该系统可以被配置成使得多个激发光源通过第一旋转多面镜1140和第一F-θ透镜1150被引导到盒100，而提取激光通过第二旋转多面镜1142和第二F-θ透镜1152将引导到盒。多个激发光源和提取光束可位于盒的同一侧上。多个激发光源和提取光束可以位于盒的相对侧上。

代替光导，装置1300还包括一组镜子以将光引导到一个或多个检测器。激发光镜1124可以是二向色镜。共焦检测腔可以包括镜子1166和1168。镜子可以是平面镜。镜子可以是凹面镜。镜子可以是球面镜。可以以共焦配置布置镜子。

系统1300可以以大于1,000,000个微通道每秒、大于2,000,000个微通道每秒、或大于3,000,000个微通道每秒的速率扫描基板。系统1300可以以由前述任何两个值限定的范围内的速率扫描基板。系统1300可以以大于500,000个微通道每秒、大于600,000个微通道每秒、大于700,000个微通道每秒、大于800,000个微通道每秒、大于900,000个微通道每秒、或大于1,000,000个微通道每秒的速率从基板提取目标颗粒。系统1300可以以由任何两个前述值限定的范围内的速率提取目标颗粒。系统1300可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有大于90％、大于95％或大于99％的纯度。系统1300可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有在由任何两个前述值限定的范围内的纯度。

尽管在图13中示出为形成单个设备，但系统1300可以被配置成使得荧光子系统(包括元件1110、1112、1120、1122、1124、1140、1150、1164、1166、1168、1170)被布置为荧光设备，并且提取子系统(包括元件1130、1132、1142和1152)被布置为提取设备。在这样的布置中，可以使用荧光装置对基板100进行如本文所述的荧光分析。在荧光分析之后，可以将基板转移到提取设备，用于提取在荧光分析期间识别的基板上的感兴趣位置。可以通过参考基板上的一个或多个基准标志物来实现荧光设备和提取设备中的每一个中的基板的适当对准。

在用于激光扫描细胞分选的光学装置的另一个实施例中，图14图示出了利用检流计扫描机构的光学装置。装置1400包括荧光激发光源1410。在一些情况下，该装置可以包括多个荧光激发光源。在一些情况下，多个激发光源可以重叠。在一些情况下，多个激发光源可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或大于12个荧光激发光源。多个荧光激发光源中的一个或多个可以包括激光光源。一个或多个激发光源可以包括发光二极管(LED)光源。在一些情况下，多个荧光激发光源中的一个或多个可以发射与特定荧光团的荧光激发波长相对应的波长的光。在一些情况下，一个或多个激发光源可以被配置成发射多个波长的光。在一些情况下，一个或多个激发光源可以被配置为发射多个波长的光，使得多个波长中的每个包括与多个波长的其他峰分开的峰。多个荧光激发光源中的一个或多个可以发射与荧光团的激发波长相对应的波长的光，所述荧光团对细胞是内源的以激发自发荧光。例如，可以将多个荧光激发光源中的一个或多个调谐到自发荧光分子的激发波长，诸如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)、叶绿素、胶原、视黄醇、核黄素、胆钙化醇、叶酸、吡哆醇、酪氨酸、二酪氨酸、吲哚胺、脂褐素、多酚、色氨酸、黄素或黑色素。一个或多个激发光源可以发射与任何自发荧光分子的激发波长相对应的波长的光。

多个荧光激发光源中的一个或多个可以发射与荧光团的激发波长相对应的波长的光，所述荧光团对细胞是外源的。例如，可以将多个荧光激发光源中的一个或多个调谐到以下的激发波长：羟基香豆素、甲氧基香豆素、Alexa fluor、氨基香豆素、Cy2、羧基荧光素(FAM)、Alexa fluor 488、异硫氰酸荧光素(FITC)、Alexa fluor 430、Alexa fluor 532、6-羧基-2、4、4、5、7、7-六氯荧光素(HEX)、Cy3、四甲基罗丹明(TRITC)、Alexa fluor 546、Alexa fluor 555、R-藻红蛋白、罗丹明红-X、Tamara、Cy3.5 581、Rox、Alexa fluor 568、Red 613、德克萨斯红、Alexa fluor 594、Alexa fluor 633、别藻蓝蛋白、Alexa fluor647、Cy5、Alexa fluor 660、Cy5.5、TruRed、Alexa fluor 680、Cy7、或本领域技术人员已知的任何其他荧光团。

来自荧光激发光源的光被引导到一组调节光学器件。调节光学器件可以包括第一透镜1420和第二透镜1424。两个透镜可以用于扩展激发光的光束波、减小激发光的光束波、和/或准直激发光。调节光学器件还可以包括滤光轮1422。

然后将激发光传递到二向色镜1480。在一些情况下，利用多个二向色镜将来自两个以上激发光源的光引导到光束扩展器。该装置可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或多于12个二向色镜。在一些情况下，该装置可以包括多边缘二向色立方体。

激发光被引导到二向色镜1460。二向色镜1460可以是被配置为使具有波长在电磁波谱的紫外或可见区域中的光通过并且反射具有波长在电磁波谱的红外区域中的光的二向色镜。激发光被引导到物镜1470。物镜可以具有大于1X、2X、5X、10X、20X、50X、100X、200X、500X、1000X的放大率。物镜可以具有在由前述任何两个值限定的范围内的放大率。物镜可以是无限远校正物镜。物镜提供大的激发场和大的视场。这允许激发光源照射盒100的大面积而不需要扫描激发光源。在一些情况下，该装置可以包括具有多个视场的多个物镜。

在一些情况下，该装置被配置为通过物镜与视场同轴地透射激发光。在一些情况下，激发光包括漫射的激发光。在一些情况下，激发光包括漫射的无限远校正的激发光。激发光可以在小于1mm、小于5mm、小于10mm、小于50mm或小于100mm的激发场上激发荧光。激发光可以在位于由前述任何两个值限定的范围内的激发场上激发荧光。物镜可以具有小于1mm、小于5mm、小于10mm、小于50mm或小于100mm的视场。物镜可以具有位于由前述任何两个值限定的范围内的视场。在一些情况下，视场被定义为具有光学结构。光学结构可以是孔径。光学结构可以是穿过孔径的维度。光学结构可以是针孔。光学结构可以是镜子。光学结构可以是跨越镜子的反射表面的维度。

在从激发光源接收光时，微通道中的一个或多个细胞可以发荧光并发射波长大于刺激荧光的激发光源的波长的光。荧光可能是由于位于细胞内或细胞上的内源荧光团的存在。荧光可能是由于外源荧光团的存在。所发射的光被引导到波长选择器1482以选择所期望的光波长。在一些情况下，波长选择器产生被滤光的光。使用透镜1484将被滤光的光引导到二维阵列检测器1490。在一些情况下，二维阵列检测器包括相机。在一些情况下，透镜1484包括管透镜。相机产生位于其视场内的细胞的荧光图像。

波长选择器可以包括滤光器。滤光器可以包括发射滤光器。滤光器可以包括发射滤光轮。发射滤光轮可以包括多个滤光器。在一些情况下，该装置可以包括多个波长选择滤光器。波长选择器可以包括二向色镜。波长选择器可以包括棱镜。波长选择器可以包括衍射光栅。该装置可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或大于12个波长选择器。在一些情况下，该设备可以包括多个相机。该装置可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或大于12个相机。多个波长选择器中的每个滤光器可以允许一个或多个波长的发射光被传递到多个相机中的一个或多个，并且可以被重定向或吸收其他波长的发射光。多个相机中的每个相机可以是电荷耦合器件(CCD)相机、互补金属氧化物半导体(CMOS)相机、或本领域技术人员已知的任何其他相机。

每个相机记录与具有特定波长的发射光强度相对应的图像。每个相机的光强度被电子采样、数字化、并被引导到电子电路(未示出)。电子电路处理来自每个相机的信号，以便确定特定的微通道是否包含应从微通道中移除的细胞。在一些情况下，电子电路用于确定由多个相机中的每一个检测到的在每个像素处的发射光的强度是否超过阈值。在一些情况下，电子电路用于确定由多个相机中的每一个检测到的在每个像素处的发射光的强度是否落入值范围内。在一些情况下，每个相机的值范围可能不同。如果由多个相机中的每一个检测到的发射光的强度位于针对给定像素的值范围内，则电子电路发送信号以从给定的微通道移除对应的细胞。在一些情况下，将电路实现为固件。在一些情况下，将电路实现为现场可编程门阵列(FPGA)。

在一些情况下，针对每个检测器的值范围在扫描过程开始时可能是未知的。例如，值范围可取决于细胞类型(例如红细胞、白细胞等)。值范围可取决于系统的操作参数(例如，光学组件的与年龄相关的退化)。因此，在系统中接收新盒时确定可接受的值范围可能是有益的。例如，可以通过在样本细胞群上扫描多个激发光源并在每个相机的每个像素处确定细胞群的强度来确定这样的范围。细胞群可以包括超过1,000、超过10,000、超过100,000或超过1,000,000个细胞。细胞群可以位于由前述任何两个值定义的范围内。可以选择值范围，使得仅来自样品群的细胞亚群产生落在值范围内的荧光强度。例如，可以选择针对每个相机的每个像素的值范围，使得小于1％、小于5％、小于10％、小于20％或小于50％的细胞在每个相机的每个像素处产生落在值范围内的荧光强度。可以选择值范围位于由前述任何两个值定义的范围内。然后可以使用这些值范围来确定在整个盒的扫描期间是否应该从给定的微通道移除给定细胞。

当电子电路确定给定微通道中的给定细胞满足从微通道中移除的标准时，可以发送信号以将来自提取激光源1430的光引导至微通道。在一些情况下，提取激光器和电路可以与共享时钟同步。提取激光源可以发射允许从微通道中提取细胞的波长的光。例如，如本文所述，提取激光源可以发射由微通道中的颗粒吸收的波长的光。提取激光源可以发射电磁波谱的紫外、可见或近红外区域中的波长的光。提取激光源可以发射波长范围为约200nm至约2000nm的光。提取激光源可以包括连续波激光源。提取源可以包括准连续波激光源。提取激光源可以包括脉冲激光源。脉冲激光源可以发射持续时间短于10fs、短于100fs、短于1ps、短于10ps、短于100ps、短于1ns、短于10ns、短于100ns、短于1μs、短于10μs、短于100μs或短于1ms的激光脉冲。脉冲激光源可以发射持续时间位于由前述任何两个值限定的范围内的激光脉冲。在一些情况下，脉冲激光源可以发射持续时间在约1fs至约100μs范围内的激光脉冲。在一些情况下，脉冲激光源可以发射持续时间在约100ns至约10μs范围内的激光脉冲。脉冲激光源可以发射具有可调节持续时间的激光脉冲。

脉冲激光源可以发射重复率小于1kHz、小于10kHz、小于100kHz、小于1MHz、小于10MHz、小于100MHz或小于1GHz的激光脉冲。脉冲激光源可以发射重复率位于由前述任何两个值限定的范围内的激光脉冲。在一些情况下，脉冲激光源可以发射重复率在约10kHz至约1MHz范围内的脉冲。在一些情况下，每个脉冲可以产生小于1nJ、小于10nJ、小于100nJ、小于1μJ、小于10μJ、小于100μJ、小于1mJ、或小于10mJ的能量。每个脉冲可以产生位于由前述任何两个值限定的范围内的能量。在一些情况下，每个脉冲可以产生位于约100nJ至约1mJ范围内的能量。脉冲激光源可以发射0.1W至107W的峰值功率。

脉冲激光源可以是光纤激光源。脉冲激光源可以是脉冲按需光纤激光源。脉冲激光源可以是主振荡器光纤放大器(MOPA)激光源。脉冲激光源可以是掺杂光纤激光源。脉冲激光源可以是稀土离子掺杂光纤激光源。脉冲激光源可以是掺镱光纤激光源。脉冲激光源可以是利用掺杂晶体增益介质的激光器。脉冲激光源可以是利用掺钕晶体增益介质的激光器。脉冲激光源可以是Nd：YAG激光器。脉冲激光源可以是Nd：YVO₄激光器。脉冲激光源可以是半导体激光器。脉冲激光源可以是二极管激光器。脉冲激光源可以是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。脉冲激光源可以是VCSEL阵列。脉冲激光源可以是气体激光器。脉冲激光源可以是CO₂激光器。脉冲激光源可以是准分子激光器。脉冲激光源可以采用Q开关。脉冲激光源可以采用模式锁定。脉冲激光源可以是本领域技术人员已知的任何脉冲激光源。

响应于多个检测器中的每个检测器处的光检测器的强度，响应于来自电子电路的信号，脉冲激光源可以将激光脉冲引导到微通道。可以使用声光调制器(AOM)、电光模块(EOM)或本领域技术人员已知的任何调制设备将脉冲引导到微通道。例如，调制设备可以被配置为仅响应于提取激光器应该从微通道中移除细胞的信号而使零阶衍射光束通过；在所有其他时间，调制设备可以被配置成使一阶衍射光束或更高阶衍射光束通过。在一些情况下，脉冲激光器可以仅响应于提取激光器应从微通道中移除细胞的信号而产生脉冲。例如，掺杂光纤激光器可以操作在反向偏置配置中，直到接收到将脉冲引导到微通道的信号。在接收到将脉冲引导到微通道的信号时，掺杂光纤激光器可以操作在正向偏置配置中。

可以将提取激光引导至电流计(galvonometer)扫描仪块1440。电流计扫描仪块可以被配置为沿着垂直于其旋转轴的弯曲焦平面快速扫描来自提取激光的光。可以扫描电流计，直到从电路接收信号以在所期望的点火位置处发射激光脉冲。该电流计扫描仪块可以被配置为在将提取激光引导到期望的点火位置之前等待来自电路的信号。在通过电流计扫描仪块的提取光束的引导之后，F-θ中继透镜1450和1452产生基本上平坦的焦平面。在从电流计扫描仪块反射并通过F-θ透镜折射之后，来自提取激光的光被引导到盒100。F-θ透镜可以被配置成将多个提取光束聚焦到盒中的微通道中。当提取激光被引导到微通道时，来自激光的能量导致其中细胞被悬浮的液体样品的空化。这导致从微通道中移除细胞。

系统可以被配置为扫描提取光束。在一些情况下，系统可以被配置为以超过10,000个信道每秒、超过50,000个通道每秒、超过100,000个通道每秒、超过500,000个通道每秒、超过1,000,000个通道每秒、超过5,000,000个通道每秒、超过10,000,000个通道每秒、超过50,000,000个通道每秒、或每秒超过100,000,000个通道每秒的速率扫描微通道。该系统可以被配置为以位于由任何两个前述值限定的范围内的速率扫描微通道。在一些情况下，系统可以被配置成以约3,000至约300,000,000个通道每秒的速率扫描微通道。

系统1400可以以大于1,000,000个微通道每秒、大于2,000,000个微通道每秒、或大于3,000,000个微通道每秒的速率扫描基板。系统1400可以在由前述任何两个值限定的范围内的速率扫描基板。系统1400可以以大于500,000个微通道每秒、大于600,000个微通道每秒、大于700,000个微通道每秒、大于800,000个微通道每秒、大于900,000个微通道每秒、或大于1,000,000个微通道每秒的速率从基板提取目标颗粒。系统1400可以以由前述任何两个值定义的范围内的速率提取目标颗粒。系统1100可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有大于90％、大于95％或大于99％的纯度。系统1400可以提取目标颗粒，使得被提取的目标颗粒的集合具有在由任何两个前述值限定的范围内的纯度。

尽管在图14中示出为形成单个设备，但系统1400可以被配置成使得荧光子系统(包括元件1410、1420、1422、1424、1460、1470、1480、1482、1484和1490)被布置为荧光设备，并且提取子系统(包括元件1430、1440、1450、1452、1460和1470)被布置为提取设备。在这样的布置中，可以使用荧光设备对基板100进行如本文所述的荧光分析。在荧光分析之后，可以将基板转移到提取设备，用于提取在荧光分析期间识别的基板上的感兴趣位置。可以通过参考基板上的一个或多个基准标志物来实现荧光吧和提取设备中的每一个中的基板的适当对准。在一些情况下，在两个设备上布置系统1400可能需要复制系统1400的一个或多个元件。例如，荧光设备和提取设备上都可能需要元件1460和1470。

替代荧光检测系统

图17示出了用于备选荧光检测系统1700的示意图。系统1700可以被用于代替本文所述的任何其他荧光检测系统。例如，系统1700可以被用于代替图11的组件集1110、1112、1120、1122、1124、1132、1150、1160、1162、1164、1117和1172的任何子集、图12的组件集1110、1112、1120、1122、1124、1140、1150、1160、1162、1174、1117和1172的任何子集、图13的组件集1110、1112、1120、1122、1124、1140、1150、1164、1166、1168、1170和1172的任何子集、或图14的组件集1410、1420、1422、1424、1460、1470、1480、1482、1484和1490的任何子集。

与某些落射荧光显微镜系统相比，系统1700可以通过沿着不通过物镜的光路发送激发光并通过物镜收集发射的荧光来操作。系统1700可以包括激发光源1710。激发光源可以是本文所述的任何激发光源。例如，激发光源可以是本文所述的任何激发激光源。激发光源可以产生本文所述的任何波长的光。

系统1700可以包括一个或多个镜子，用于将来自激发光源的光引导到光束扩展器1730。例如，系统可以包括镜子1720a、1720b和1720c。尽管在图17中示出为包括三个镜子，但系统可以包括用于将光引导到扩束器的任何数量的镜子，诸如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或超过10个镜子。镜子可以包括用于增强反射率的一个或多个涂层，诸如本领域技术人员已知的一种或多种介电涂层。

光束扩展器1730可以将激发光的束腰扩展1、2、5或10倍。扩束器可以将激发光的束腰扩展一个在由前面任何两个值定义的范围内的因子。

光束扩展器可以将扩展的激发光引导到扫描机构1740。扫描机构可以类似于本文描述的任何扫描机构。例如，扫描机构可以包括如本文所述的多面镜。扫描机构可以包括如本文所述的检流计。扫描机构可以将激发光引导到基板100上的一个或多个位置。基板可以是本文所述的任何基板(诸如本文所述的微通道阵列上的一个或多个微通道)。

扫描机构可以将激发光引导到基板上的一个或多个位置，使得激发光不通过物镜1750。扫描机构可以将激发光引导到基板上的一个或多个位置使得激发光以与法线成一角度撞击基板上的一个或多个位置。以这种方式配置系统可以减少与荧光系统相关联的噪声。例如，这种配置可以减少斑点噪声或与物镜的自发荧光相关联的噪声。在一些实施例中，这种配置将背景荧光减少20％或更多。该配置可以将背景荧光降低30％或更多、40％或更多、50％或更多、60％或更多、或70％或更多。在示例性实施例中，这种配置将背景荧光减少60％或更多。以这种方式配置系统可以将光检测器检测到的斑点噪声减少30％或更多、40％或更多、50％或更多、60％或更多、或70％或更多。在示例性实施例中，该配置将光检测器检测到的斑点噪声减少50％或更多。

如本文所述，激发光可以与基板上的位置相互作用以产生荧光。

物镜1750可以收集荧光。物镜可以包括本文所述的任何物镜。物镜可以将荧光引导到一个或多个分束器1760a、1760b和1760c、一个或多个滤光器1770a、1770b和1770c、一个或多个透镜(诸如一个或多个管透镜)1780a、1780b、1780c、和一个或多个光检测器(正如光电二极管、CCD相机或CMOS相机)1790a、1790b和1790c。尽管在图17中示出包括三个分束器、三个滤光器、三个透镜和三个光检测器，但是荧光检测系统1700可以包括：任何数量的分束器，诸如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或10个以上的分束器；任意数量的滤光器，诸如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或10个以上的滤光器；任意数量的透镜，诸如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或10个以上的透镜；以及任何数量的光检测器，诸如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或10个以上的光检测器。分束器可以包括本文所述的任何分束器。滤光器可以包括本文所述的任何滤光器。透镜可以包括本文所述的任何透镜。光检测器可以包括本文所述的任何光检测器。

数字处理设备

在一些实施例中，本文描述的平台、系统、介质和方法包括数字处理设备或其使用。在进一步的实施例中，数字处理设备包括执行设备功能的一个或多个硬件中央处理单元(CPU)、通用图形处理单元(GPGPU)或现场可编程门阵列(FPGA)。在更进一步的实施例中，数字处理设备还包括被配置为执行可执行指令的操作系统。在一些实施例中，数字处理设备可选地连接到计算机网络。在进一步的实施例中，数字处理设备可选地连接到互联网，使得它访问万维网。在更进一步的实施例中，数字处理设备可选地连接到云计算基础设施。在其他实施例中，数字处理设备可选地连接到内联网。在其他实施例中，数字处理设备可选地连接到数据储存设备。

根据本文的描述，作为非限制性示例，合适的数字处理设备包括服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、子笔记本计算机、上网本计算机、网络本计算机、机顶盒计算机、媒体流设备、手持计算机、互联网设备、移动智能电话、平板计算机、个人数字助理、视频游戏控制台和车辆。本领域技术人员将认识到许多智能电话适用于使用在本文所述的系统中。本领域技术人员还将认识到，具有可选计算机网络连接性的选择电视、视频播放器和数字音乐播放器适用于使用在本文所述的系统中。合适的平板计算机包括具有本领域技术人员已知的电子书、平板和可转换配置的那些。

在一些实施例中，数字处理设备包括被配置为执行可执行指令的操作系统。操作系统例如是包括程序和数据的软件，其管理设备的硬件并提供用于执行应用的服务。本领域技术人员将认识到，作为非限制性示例，合适的服务器操作系统包括FreeBSD、OpenBSD、Linux、Mac OS XWindows和本领域技术人员将认识到，作为非限制性示例，合适的个人计算机操作系统包括 Mac OS和类似UNIX的操作系统，诸如在一些实施例中，操作系统由云计算提供。本领域技术人员还将认识到，作为非限制性示例，合适的移动智能电话操作系统包括OS、Research InBlackBerryWindowsOS、WindowsOS、和本领域技术人员还将认识到，作为非限制性示例，合适的媒体流设备操作系统包括AppleGoogleGoogleAmazon和本领域技术人员还将认识到，作为非限制性示例，合适的视频游戏控制台操作系统包括 XboxMicrosoft Xbox One、 和

在一些实施例中，设备包括储存和/或存储器设备。储存和/或存储器设备是用来在临时或永久的基础上存储数据或程序的一个或多个物理装置。在一些实施例中，该设备是易失性存储器并且需要电力来维持所存储的信息。在一些实施例中，该设备是非易失性存储器，并且在数字处理设备未通电时保留所存储的信息。在进一步的实施例中，非易失性存储器包括闪存。在一些实施例中，非易失性存储器包括动态随机存取存储器(DRAM)。在一些实施例中，非易失性存储器包括铁电随机存取存储器(FRAM)。在一些实施例中，非易失性存储器包括相变随机存取存储器(PRAM)。在其他实施例中，该设备是储存设备，作为非限制性示例，包括CD-ROM、DVD、闪存设备、磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器和基于云计算的储存器。在进一步的实施例中，储存和/或存储器设备是诸如本文所公开的设备的组合。

在一些实施例中，数字处理设备包括用于向用户发送视觉信息的显示器。在一些实施例中，显示器是阴极射线管(CRT)。在一些实施例中，显示器是液晶显示器(LCD)。在进一步的实施例中，显示器是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。在一些实施例中，显示器是有机发光二极管(OLED)显示器。在各种其他实施例中，在OLED显示器上是无源矩阵OLED(PMOLED)或有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。在一些实施例中，显示器是等离子显示器。在其他实施例中，显示器是视频投影仪。在更进一步的实施例中，显示器是诸如本文所公开的那些设备的组合。

在一些实施例中，数字处理设备包括用于从用户接收信息的输入设备。在一些实施例中，输入设备是键盘。在一些实施例中，输入设备是指示设备，作为非限制性示例，包括鼠标、轨迹球、跟踪板、操纵杆、游戏控制器或指示笔。在一些实施例中，输入设备是触摸屏或多点触摸屏。在其他实施例中，输入设备是用于捕获语音或其他声音输入的麦克风。在其他实施例中，输入设备是摄像机或其他传感器以捕获运动或视觉输入。在进一步的实施例中，输入设备是Kinect、Leap Motion等。在更进一步的实施例中，输入设备是诸如本文所公开的那些设备的组合。

参见图16，在特定实施例中，示例性数字处理设备1601被编程或以其他方式配置为操作激光扫描细胞分选设备。设备1601可以调节本公开的激光扫描细胞分选的各个方面，诸如例如，执行处理步骤。在该实施例中，数字处理设备1601包括中央处理单元(CPU，本文中也被称为“处理器”和“计算机处理器”)1605，其可以是单核或多核处理器，或者是用于并行处理的多个处理器。数字处理设备1601还包括存储器或存储器位置1610(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存)、电子储存单元1615(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口1620(例如，网络适配器)、以及诸如高速缓存、其他存储器、数据储存器和/或电子显示适配器之类的外围设备1625。存储器1610、储存单元1615、接口1620和外围设备1625通过通信总线(实线)来与诸如主板之类的CPU 1605通信。储存单元1615可以是用于存储数据的数据储存单元(或数据存储库)。数字处理设备1601可以借助于通信接口1620而可操作地耦合到计算机网络(“网络”)1630。网络1630可以是因特网、互联网和/或外联网，或与因特网通信的外联网和/或内联网。在一些情况下，网络1630是电信和/或数据网络。网络1630可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现分布式计算，诸如云计算。在一些情况下，借助于设备1601，网络1630可以实现对等网络，其可以使耦合到设备1601的设备能够充当客户端或服务器。

继续参考图16，CPU 1605可以执行可以以程序或软件来体现的一系列机器可读指令。可以将指令存储在诸如存储器1610的存储器位置中。可以将指令引导到CPU 1605，其随后可以编程或以其他方式配置CPU 1605以实现本公开的方法。由CPU 1605执行的操作的示例可以包括获取、解码、执行和回写。CPU 1605可以是电路的一部分，诸如集成电路。设备1601的一个或多个其他组件可以包括在电路中。在一些情况下，该电路是专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。

继续参考图16，储存单元1615可以存储文件，诸如驱动程序、库和所保存的程序。储存单元1615可以存储用户数据，诸如用户偏好和用户程序。在一些情况下，数字处理设备1601可以包括一个或多个外部的附加数据储存单元，诸如位于通过内联网或因特网进行通信的远程服务器上。

继续参考图16，数字处理设备1601可以通过网络1630来与一个或多个远程计算机系统通信。例如，设备1601可以与用户的远程计算机系统通信。远程计算机系统的示例包括个人计算机(例如便携式PC)、平板PC(例如iPad、Galaxy Tab)、电话、智能电话(例如iPhone、支持Android的设备、)、或个人数字助理。

本文描述的方法可以通过存储在数字处理设备1601的电子储存位置上的机器(例如，计算机处理器)可执行代码来实现，诸如例如在存储器1610或电子储存单元1615上。可以以软件的形式提供机器可执行代码或机器可读代码。在使用期间，代码可以由处理器1605执行。在一些情况下，代码可以从储存单元1615取回并存储在存储器1610上以准备供处理器1605访问。在一些情况下，电子储存单元1315可以被排除，并且机器可执行指令被存储在存储器1610中。

非暂时性计算机可读储存介质

在一些实施例中，本文公开的平台、系统、介质和方法包括编码有程序的一个或多个非暂时性计算机可读储存介质，该程序包括可由可选联网的数字处理设备的操作系统执行的指令。在进一步的实施例中，计算机可读存储介质是数字处理设备的有形组件。在更进一步的实施例中，计算机可读存储介质可选地可从数字处理设备移除。在一些实施例中，作为非限制性示例，计算机可读存储介质包括CD-ROM、DVD、闪存设备、固态存储器、磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、云计算系统和服务等等。在一些情况下，将程序和指令永久地、基本上永久地、半永久地或非暂时地编码在媒体上。

计算机程序

在一些实施例中，本文公开的平台、系统、介质和方法包括至少一个计算机程序或其使用。计算机程序包括可在数字处理设备的CPU中执行的指令序列，其被编写以执行指定的任务。可以将计算机可读指令实现为执行特定任务或实现特定抽象数据类型的程序模块，诸如功能、对象、应用编程接口(API)、数据结构等。鉴于本文提供的公开，本领域技术人员将认识到，可以用各种版本的各种语言编写计算机程序。

计算机可读指令的功能性可以根据需要在各种环境中组合或分布。在一些实施例中，计算机程序包括一个指令序列。在一些实施例中，计算机程序包括多个指令序列。在一些实施例中，从一个位置提供计算机程序。在其他实施例中，从多个位置提供计算机程序。在各种实施例中，计算机程序包括一个或多个软件模块。在各种实施例中，计算机程序部分地或整体地包括一个或多个web应用、一个或多个移动应用、一个或多个独立应用、一个或多个web浏览器插件、扩展、加载项、或加载件、或者其组合。

Web应用

在一些实施例中，计算机程序包括web应用。鉴于本文提供的公开，本领域技术人员将认识到，在各种实施例中，web应用利用一个或多个软件框架和一个或多个数据库系统。在一些实施例中，基于诸如Microsoft.NET或Ruby on Rails(RoR)之类的软件框架创建web应用。在一些实施例中，web应用利用一个或多个数据库系统，作为非限制性示例，包括关系、非关系、面向对象、关联和XML数据库系统。在进一步的实施例中，作为非限制性示例，合适的关系数据库系统包括SQL Server、mySQL^TM和本领域技术人员还将认识到，在各种实施例中，以一个或多个版本的一种或多种语言编写web应用。可以以一种或多种标记语言、表示定义语言、客户端脚本语言、服务器端编码语言、数据库查询语言或其组合来编写Web应用。在一些实施例中，在某种程度上以诸如超文本标记语言(HTML)、可扩展超文本标记语言(XHTML)或可扩展标记语言(XML)之类的标记语言编写web应用。在一些实施例中，在某种程度上以诸如级联样式表(CSS)的表示定义语言编写web应用。在一些实施例中，在某种程度上以诸如异步Javascript和XML(AJAX)、Actioncript、Javascript或之类的客户端脚本语言编写web应用。在一些实施例中，在某种程度上以服务器端编码语言编写web应用，诸如活动服务器页(ASP)、Perl、Java^TM、JavaServer Pages(JSP)、超文本预处理器(PHP)、Python^TM、Ruby、Tcl、Smalltalk、或Groovy。在一些实施例中，在某种程度上以诸如结构化查询语言(SQL)的数据库查询语言编写web应用。在一些实施例中，web应用集成了诸如Lotus的企业服务器产品。在一些实施例中，web应用包括媒体播放器元件。在各种进一步的实施例中，媒体播放器元件利用许多合适的多媒体技术中的一种或多种，作为非限制性示例包括HTML5、Java^TM和

移动应用

在一些实施例中，计算机程序包括提供给移动数字处理设备的移动应用。在一些实施例中，在制造移动数字处理设备时将移动应用提供给移动数字处理设备。在其他实施例中，经由本文描述的计算机网络将移动应用提供给移动数字处理设备。

鉴于本文提供的公开，使用本领域已知的硬件、语言和开发环境，通过本领域技术人员已知的技术创建移动应用。本领域技术人员将认识到移动应用是用若干语言编写的。作为非限制性示例，合适的编程语言包括C、C++、C、Objective-C、Java^TM、Javascript、Pascal、Object Pascal、Python^TM、Ruby、VB.NET、WML、以及有或没有CSS的XHTML/HTML、或其组合。

合适的移动应用开发环境可从若干来源获得。作为非限制性示例，商业上可用的开发环境包括AirplaySDK、alcheMo、Celsius、Bedrock、Flash Lite、.NET Compact Framework、Rhomobile和WorkLight Mobile Platform。其他开发环境可免费获得，作为非限制性示例包括Lazarus、MobiFlex、MoSync和Phonegap。此外，移动设备制造商分发软件开发者工具包，作为非限制性示例，包括iPhone和iPad(iOS)SDK、Android^TMSDK、SDK、BREW SDK、OSSDK、Symbian SDK、webOS SDK和MobileSDK。

本领域技术人员将认识到，可以使用若干商业论坛来分发移动应用，作为非限制性示例，包括Ap pstore、Play、Chrome WebStore、AppWorld、适用于Palm设备的App store、适用于webOS的App Catalog、适用于移动设备的Marketplace、适用于设备的Ovi store、Ap ps和DSi Shop。

独立应用

在一些实施例中，计算机程序包括独立应用，该独立应用是作为独立计算机进程运行的程序，而不是现有进程的加载项，例如不是插件。本领域技术人员将认识到经常编译独立应用。编译器是一个或多个计算机程序，它将用编程语言编写的源代码转换为二进制目标代码，诸如汇编语言或机器代码。作为非限制性示例，合适的编译编程语言包括C、C++、Objective-C、COBOL、Delphi、Eiffel、Java^TM、Lisp、Python^TM、Visual Basic和VB.NET、或其组合。通常至少部分地执行编译以创建可执行程序。在一些实施例中，计算机程序包括一个或多个可执行编译的应用。

Web浏览器插件

在一些实施例中，计算机程序包括web浏览器插件(例如，扩展等)。在计算中，插件是一个或多个软件组件，它们将特定功能性添加到更大的软件应用中。软件应用的制造商支持插件，以使第三方开发者能够创建扩展应用的能力，支持轻松添加新特征、并减少应用的大小。在支持时，插件可以自定义软件应用的功能性。例如，插件通常使用于Web浏览器中以播放视频、生成交互性、扫描病毒以及显示特定文件类型。本领域技术人员熟悉若干web浏览器插件，包括Player、和在一些实施例中，工具栏包括一个或多个web浏览器扩展、加载项或加载件。在一些实施例中，工具栏包括一个或多个资源管理器条、工具栏或桌面栏。

鉴于本文提供的公开，本领域技术人员将认识到，可以使用若干插件框架，其能够以各种编程语言开发插件，作为非限制性示例，包括C++、Delphi、Java^TM、PHP、Python^TM和VB.NET、或其组合。

Web浏览器(也称为因特网浏览器)是被设计用于与网络连接的数字处理设备一起用于在万维网上检索、呈现和遍历信息资源的软件应用。作为非限制性示例，合适的web浏览器包括InternetChrome、Opera和KDE Konqueror。在一些实施例中，web浏览器是移动web浏览器。移动web浏览器(也称为微浏览器、迷你浏览器和无线浏览器)被设计用于移动数字处理设备，作为非限制性示例，包括手持式计算机、平板计算机、上网本计算机、子笔记本计算机、智能电话、音乐播放器、个人数字助理(PDA)和手持视频游戏系统。作为非限制性示例，合适的移动web浏览器包括：Browser、Browser、Blazer、Browser、Mobile、InternetMobile、BasicWeb、Browser、Mobile和PSP^TM Browser。

软件模块

在一些实施例中，本文公开的平台、系统、介质和方法包括软件、服务器和/或数据库模块、或其使用。鉴于本文提供的公开，使用本领域已知的机器、软件和语言，通过本领域技术人员已知的技术创建软件模块。以多种方式实现本文公开的软件模块。在各种实施例中，软件模块包括文件、代码段、编程对象、编程结构或其组合。在进一步的各种实施例中，软件模块包括多个文件、多个代码段、多个编程对象、多个编程结构或其组合。在各种实施例中，作为非限制性示例，一个或多个软件模块包括web应用、移动应用和独立应用。在一些实施例中，软件模块在一个计算机程序或应用中。在其他实施例中，软件模块在一个以上的计算机程序或应用中。在一些实施例中，软件模块托管在一台机器上。在其他实施例中，软件模块托管在多于一台机器上。在进一步的实施例中，软件模块托管在云计算平台上。在一些实施例中，软件模块托管在一个位置中的一个或多个机器上。在其他实施例中，软件模块托管在一个以上的位置中的一个或多个机器上。

数据库

在一些实施例中，本文公开的平台、系统、介质和方法包括一个或多个数据库或其使用。鉴于本文提供的公开，本领域技术人员将认识到许多数据库适合于信息的存储和检索。在各种实施例中，作为非限制性示例，合适的数据库包括关系数据库、非关系数据库、面向对象的数据库、对象数据库、实体关系模型数据库、关联数据库和XML数据库。进一步的非限制性示例包括SQL、PostgreSQL、MySQL、Oracle、DB2和Sybase。在一些实施例中，数据库是基于互联网的。在进一步的实施例中，数据库是基于网络的。在更进一步的实施例中，数据库是基于云计算的。在其他实施例中，数据库是基于一个或多个本地计算机储存设备的。

示例

示例1：宏凝胶分离

如图6中所呈现的，不透明颗粒和细胞可以在基板的微通道中分离，以便在提取过程中保护细胞免受电磁辐射。首先，将约1g琼脂糖(Sigma-Aldrich，目录号：A9539)添加到约100mL蒸馏水中。将混合物在微波炉中加热，并且间歇地搅拌混合物以溶解琼脂糖。将不透明珠粒(Dynabeads M-270Epoxy，Thermo Fisher，目录号：14301)添加混合物中，并将珠粒混合以形成均匀分布。将混合物施加到微孔隙阵列的表面上，并使混合物通过表面张力进入到孔隙中。使孔隙中的混合物在室温下冷却至少约20分钟并置于孔隙内以形成凝胶注入的微孔隙阵列。可以将凝胶注入的微孔隙阵列储存在约4℃以备将来使用。然后，在凝胶注入的微孔隙阵列的一侧上产生储液器，并添加缓冲液QG(QIAGEN，目录号：19063)。使缓冲液QG静置并在孔隙的一侧上溶解一部分琼脂糖约5分钟。用PBS(Thermo Fisher，目录号：10010023)和2％BSA(VWR，目录号97063-626)洗去QG缓冲液，并重复该步骤两次。将细胞悬浮液添加到溶解(“蚀掉”)的孔隙的一侧。使细胞悬浮液静置约10分钟，并使细胞沉淀到孔隙中。用PBS和2％BSA溶液洗涤微孔隙阵列两次以除去粘附在孔隙表面上的额外细胞。将孔隙倒置并使其静置约10分钟。细胞由于重力沉积在弯月面上。

示例2：微凝胶分离

如图7B中所呈现的，不透明颗粒和细胞可以在基板的微通道中分离，以便在提取期间保护细胞免受电磁辐射。首先，将PBS和2％BSA中的细胞添加到具有磁芯和琼脂糖壳(Cube-BioTech)的珠粒中，体积为每50μL细胞悬浮液50％(V/V)约20μL。将悬浮液装载到微孔隙阵列上，并使悬浮液通过毛细管作用进入孔隙中。将强钕磁铁(圆柱形直径6.5mm、长度25mm、强度N52)施加到阵列的顶部约5分钟，以使磁性珠粒沉降在上弯月面上。然后，移除磁铁。使细胞和珠粒沉降约10分钟，并使不同的细胞层沉降在下弯月面上并使一层珠粒沉降在顶部上。

示例3：孔隙内间隔物

如图8A中所呈现的，磁性颗粒和细胞可以在基板的微通道中分离，以便在提取过程中保护细胞免受电磁辐射。首先，将PBS和2％BSA中的细胞添加到100μL透明二氧化硅(Bangs Laboratories有限公司，目录号：SS05N，尺寸3.48μm)中的约10μL的0.25x10⁹个珠粒/mL中和100μL不透明磁性珠粒(Dynabeads M-270Epoxy，Thermo Fisher，目录号：14301)中的约2μL的2x10⁹个珠粒/mL中。将悬浮液装载到微孔隙阵列上，并使悬浮液通过毛细管作用进入孔隙中。将强钕磁铁(圆柱形直径6.5mm、长度25mm、强度N52)施加到阵列的顶部约5分钟，以使磁性珠粒沉降在上弯月面上。然后，移除磁铁。使细胞和珠粒沉降约10分钟，并使不同的细胞层和透明的二氧化硅珠粒沉降在下弯月面上并且使一层珠粒沉降在顶部上。

示例4：顺序装载

如图9A中所呈现的，可以用不透明的珠粒顺序地将细胞装载到阵列中，或者以混合的批量装载细胞以对细胞进行定量。首先，用悬浮在PBS和2％FBS中的细胞装载微孔隙阵列。让细胞沉降10分钟。然后，以每mL为10到20亿的浓度将珠粒添加到微孔隙阵列中。使微阵列的内容物静置至少10分钟以使珠粒沉降到孔隙中并停留在细胞的顶部上。

示例5：悬浮珠粒

将60μL细胞悬浮液置于干净载玻片的底部上，使得液滴倒置。由于亲水性和表面张力平衡了引力，液滴保持在原位。让液滴沉降10分钟。将微孔隙阵列应用于悬浮液滴。可以用Z-平移台或手动施加微孔隙阵列。当应用于悬浮液滴时，微孔隙阵列的第一端、中间部分和第二端应基本上在同一平面内并且是平的。通过毛细管作用使细胞悬浮液进入微孔隙阵列。将PDMS储液器放在接触悬浮液滴的一侧。用100μL缓冲液填充储液器以进行水合。在成像前沉降10分钟。

示例6：充满

将PDMS储液器(直径7mm和高度3mm)固定到微孔隙玻璃阵列的顶部。将约60μm的(不同浓度的)细胞悬浮液添加微孔隙玻璃阵列的顶部。从微孔隙玻璃阵列的顶部取出约10μL的细胞悬浮液。PDMS储液器填充有约100μL的缓冲液以保持孔隙水合。在成像前沉降约10分钟。

示例7：超声处理

将约100μL缓冲液(PBS+0.2％BSA)添加到20μm玻璃微片中。从PDMS储液器中移除约20μL的缓冲液。以已知浓度添加约15μL重新悬浮珠粒。等待约10分钟。用显微镜成像。将Tide超声波仪(超声波频率40kHz)施加在片的侧面上。等待约10分钟。用显微镜成像。在片的底部施加强钕磁铁以将珠粒拉到底部。用显微镜成像。

示例8：荧光位移

微孔隙阵列装载有细胞和COMPEL^TM珠粒(在100μL细胞悬浮液中的5μL的0.6×10⁹，Bangs Laboratories有限公司，目录号：UMC3F，尺寸2.85μm，荧光发射：绿色)悬浮于PBS和2％FBS中。在阵列的顶部添加强钕磁铁(圆柱形直径6.5mm、长度25mm、强度N52)约5分钟，以使磁性珠粒沉降在上弯月面上。移除磁铁并使细胞和珠粒沉降约10分钟。成像的细胞沉降在下弯月面上。

示例9：提取

图15示出了用于从微通道阵列激光提取细胞的最佳脉冲功率设置。进行了一项研究以确定允许从微通道阵列内的所期望的孔中排出流体的提取激光设置。使用IPGPhotonics YLPN-1-1x120-100-M可调脉冲持续时间纳秒掺镱光纤激光器来进行该研究。将激光聚焦至6.55μm的光束直径，并使用SCANLab hurrySCAN II 14电流计扫描仪扫描通过微通道阵列。使用具有163mm焦距的Linos F-θ-Ronar透镜将提取光聚焦到平面上。使用带有内置IPG Photonics激光扩展板的La nmark Maestro 3000LEC-1以太网智能控制器控制提取激光脉冲的方向。使用La nmark WinLase LAN v 5.1.9.17软件对控制器进行编程。将脉冲持续时间任意设定为4ns。将脉冲重复率设定为100kHz。

用不同水平的平均激光功率执行试验。如图15的左侧窗格中所示，2.0W的平均激光功率导致仅从所期望的微通道(微通道阵列中的光点)轻微地排出流体。如右窗格中所示，3.3W的平均激光功率导致从所期望的微通道中完全排出流体。如中央窗格中所示，最佳平均激光功率被确定为2.3W，对应于针对每个激光脉冲的23μJ能量。

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，仅以举例的方式提供这些实施例。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。应该理解的是，在实践本发明时可以采用本文所述的本发明实施例的各种替代方案。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求及其等同物范围内的方法和结构。

Claims (183)

1.一种用于检测和分选目标颗粒的盒，该盒包括：

基板，该基板具有第一表面和第二表面以及从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个微通道；

第一壳体，该第一壳体被配置成接收所述基板，其中所述第一壳体包括内表面，以接收从所述基板释放的目标颗粒；

第二壳体，该第二壳体以一种方式耦合到所述第一壳体，其中所述第一壳体和第二壳体一起封装所述基板，并且其中所述第一壳体或第二壳体还包括第一填充口；以及

透射部分，该透射部分位于所述第一壳体和所述第二壳体中的一个或每个中，其中所述透射部分允许电磁辐射从所述盒的外部透射到所述基板。

2.根据权利要求1所述的盒，其中所述透射部分对约250nm至1600nm范围内的波长是至少部分透明的。

3.根据权利要求1或2所述的盒，其中所述透射部分位于所述第一壳体中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的盒，其中所述透射部分位于所述第二壳体中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的盒，其中所述第一填充口被配置成将样品材料混合物接收到所述盒中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的盒，其中所述第一壳体包括所述第一填充口。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的盒，其中所述第二壳体包括所述第一填充口。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的盒，其中所述第一壳体或第二壳体还包括释放口。

9.根据权利要求8所述的盒，其中所述释放口与所述内表面流体连通，以允许从所述盒中的所述释放口转移出所述目标颗粒。

10.根据权利要求8或9所述的盒，其中所述第一壳体包括所述释放口。

11.根据权利要求8或9所述的盒，其中所述第二壳体包括所述释放口。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的盒，其中所述第二壳体定位在所述第一壳体的顶部上。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的盒，其中所述第一壳体相对于所述第二壳体定位在基本平行的平面中。

14.一种用于检测和分选目标颗粒的盒，该盒包括：

基板，该基板具有第一表面和第二表面以及从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个微通道；

第一壳体，该第一壳体被配置成接收所述基板，其中所述第一壳体包括内表面，以接收从所述基板释放的目标颗粒；

第二壳体，该第二壳体以一种方式耦合到所述第一壳体，其中所述第一壳体和第二壳体一起封装所述基板；以及

其中所述第一壳体或第二壳体还包括第一填充口，用于将目标颗粒混合物引入到所述盒中，并且其中所述第一壳体或第二壳体还包括用于从所述盒释放目标颗粒的释放口。

15.根据权利要求14所述的盒，其中所述第一壳体包括所述第一填充口。

16.根据权利要求14所述的盒，其中所述第二壳体包括所述第一填充口。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的盒，其中所述第一壳体包括所述释放口。

18.根据权利要求14至16中任一项所述的盒，其中所述第二壳体包括所述释放口。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的盒，其中所述盒还包括定位在所述第一壳体和所述第二壳体中的一个或每个中的透射部分，其中所述透射部分允许从所述盒的外部向所述基板透射电磁辐射。

20.根据权利要求19所述的盒，其中所述透射部分对约250nm至1600nm范围内的波长是至少部分透明的。

21.根据权利要求14至20中任一项所述的盒，其中所述第二壳体定位在所述第一壳体的顶部上。

22.根据权利要求14至21中任一项所述的盒，其中所述第一壳体相对于所述第二壳体定位在基本平行的平面中。

23.根据权利要求1至22中任一项所述的盒，其中所述第一壳体和所述第二壳体不可逆地耦合为单个壳体单元。

24.根据权利要求1至22中任一项所述的盒，其中所述第一壳体和第二壳体以可逆的方式彼此耦合。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的盒，其中所述基板包括玻璃。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的盒，其中所述多个微通道基本上彼此平行地定位。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的盒，其中所述多个微通道为约100万至约1000亿个微通道。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的盒，其中所述多个微通道具有约50nm至约500μm的平均内径。

29.根据权利要求1至28中任一项所述的盒，其中从所述基板的所述第一表面到所述第二表面的距离平均为约10μm至约1mm。

30.根据权利要求1至29中任一项所述的盒，其中所述基板还包括边界元件，所述边界元件从所述基板的所述第一表面的周边垂直延伸，并允许流体容纳在所述基板的所述第一表面上。

31.根据权利要求1至30中任一项所述的盒，其中所述盒还包括与所述第一填充口流体连通的样品孔，其中所述样品孔被配置成将样品材料混合物装载到所述基板的所述微通道中。

32.根据权利要求31所述的盒，其中所述样品孔与所述基板的第一表面接触。

33.根据权利要求31或32所述的盒，其中所述样品孔在所述基板的所述第一表面上是可移动的。

34.根据权利要求33所述的盒，其中所述样品孔是手动、机械或电子可移动的。

35.根据权利要求1至34中任一项所述的盒，其中所述第一壳体或第二壳体还包括第二填充口。

36.根据权利要求35所述的盒，其中所述第一填充口或第二填充口与所述第一壳体的所述内表面流体连通。

37.根据权利要求1至36中任一项所述的盒，其中所述第一壳体或第二壳体还包括第三填充口。

38.根据权利要求1至37中任一项所述的盒，其中所述盒还包括水合膜，所述水合膜定位成接触所述基板或定位成邻近所述基板。

39.根据权利要求38所述的盒，其中所述第一、第二或第三填充口与所述水合膜流体连通。

40.根据权利要求1至39中任一项所述的盒，其中所述第一壳体和第二壳体防止污染物进入所述盒中。

41.根据权利要求1至40中任一项所述的盒，其中所述内表面还包括收集孔。

42.根据权利要求41所述的盒，其中所述收集孔与所述释放口流体连通。

43.根据权利要求1至42中任一项所述的盒，其中所述第一壳体或第二壳体还包括金属框架，所述金属框架被固定到所述第一壳体或第二壳体和所述基板的所述第一表面或第二表面，并在所述基板的表面上施加张力。

44.根据权利要求1至43中任一项所述的盒，其中所述基板包括第一端、第二端和中间部分，其中所述第一端、所述第二端和所述中间部分都基本上在同一平面内。

45.根据权利要求1至44中任一项所述的盒，其中所述目标颗粒包括细胞。

46.根据权利要求1至45中任一项所述的盒，其中所述盒在使用前被灭菌。

47.根据权利要求1至46中任一项所述的盒，其中所述基板具有3mm×3mm×0.3mm至5000mm×15000mm×1000mm的维度。

48.根据权利要求1至47中任一项所述的盒，其中所述基板具有3mm×3mm×0.3mm至10000mm×10000mm×100mm的维度。

49.根据权利要求1至48中任一项所述的盒，其中所述盒还包括与所述盒的一个或多个组件接触的接触换能器。

50.一种基板，包括第一表面和第二表面以及从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个微通道，其中所述微通道包括目标颗粒和不透明材料，其中至少约50％的所述目标颗粒通过一间隔物而与所述不透明材料分开至少约1μm，所述间隔物包括透明凝胶或透明固体或其组合。

51.根据权利要求50所述的基板，其中通过包括透明凝胶或透明固体的间隔物，至少约50％的所述目标颗粒与所述不透明材料分开至少约1μm。

52.根据权利要求50或51所述的基板，其中所述透明凝胶或固体包括琼脂糖、胶原蛋白、基质胶、藻酸盐及其组合。

53.一种试剂盒，该试剂盒包括权利要求1至53中任一项的盒和用于在检测和分选目标颗粒中使用所述盒的说明书。

54.一种检测和分选目标颗粒的方法，该方法包括：

将样品材料混合物添加到权利要求1至53中任一项的所述盒中；

将所述样品材料混合物装载到所述基板的所述微通道中；

扫描所述微通道的内容物以检测含有一种或多种目标颗粒的微通道；以及

将所述目标颗粒从所述基板释放到所述内表面。

55.根据权利要求54所述的方法，其中通过所述第一填充口将所述样品材料混合物添加到所述盒中。

56.根据权利要求54或55所述的方法，其中将所述样品材料混合物添加到所述样品孔中。

57.根据权利要求54或55所述的方法，其中将所述样品材料混合物添加到所述基板中。

58.根据权利要求54至57中任一项所述的方法，其中所述样品材料混合物包括细胞悬浮液。

59.根据权利要求58所述的方法，其中所述样品材料混合物包括约1×10⁶至约100×10⁹个细胞。

60.根据权利要求54至59中任一项所述的方法，其中所述样品孔在所述基板的每个微通道中装载大致等量的所述样品材料混合物。

61.根据权利要求54至60中任一项所述的方法，其中所述扫描所述微通道包括利用第一波长照射微通道并检测来自所述微通道的第二波长，其中所述第二波长对应于所述目标颗粒。

62.根据权利要求54至60中任一项所述的方法，其中所述扫描所述微通道的内容物包括利用多个不同波长照射微通道并检测来自所述微通道的发射，其中所述发射对应于一个或多个目标颗粒。

63.根据权利要求54至60中任一项所述的方法，其中所述扫描所述微通道的内容物包括利用单个波长照射微通道并检测来自所述微通道的多个发射，其中所述多个发射对应于一个或多个目标颗粒。

64.根据权利要求54至60中任一项所述的方法，其中所述扫描所述微通道的内容物包括利用多个不同波长照射微通道并检测来自所述微通道的多个发射，其中所述发射中的一个或多个对应于一个或多个目标颗粒。

65.根据权利要求64所述的方法，其中所述第一波长和第二波长独立地选自约200nm至约1.5mm。

66.根据权利要求54至65中任一项所述的方法，其中利用来自第三波长的能量将所述目标颗粒从所述基板释放到所述内表面。

67.根据权利要求66所述的方法，其中所述第三波长选自约200nm至约1.5mm。

68.根据权利要求67所述的方法，其中所述第三波长选自约350nm至约1200nm。

69.根据权利要求54至68中任一项所述的方法，其中所述目标颗粒是细胞。

70.根据权利要求54至69中任一项所述的方法，其中在所述释放步骤之后，所述方法还包括将所述目标颗粒从所述内表面转移到所述释放口的步骤。

71.根据权利要求70所述的方法，其中所述将所述目标颗粒从所述内表面转移到所述释放口包括将溶液添加到所述第一填充口或第二填充口以将所述目标颗粒转移到所述释放口。

72.根据权利要求71所述的方法，其中所述溶液是缓冲溶液。

73.根据权利要求54至72中任一项所述的方法，其中所述方法还包括超声处理所述基板的步骤，其中所述超声处理步骤在所述扫描步骤之前发生。

74.根据权利要求73所述的方法，其中所述超声处理步骤发生在所述装载步骤之前、同时或之后或其组合。

75.根据权利要求74所述的方法，其中所述超声处理步骤包括使所述基板与接触换能器接触。

76.一种将混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括：

将第一混合物添加到基板的微通道中，其中所述第一混合物包括透明溶液和多个不透明颗粒；以及

将第二混合物添加到基板的微通道中，其中该第二混合物包括样品组分和水溶液。

77.根据权利要求76所述的方法，其中所述透明溶液包括胶凝剂。

78.根据权利要求77所述的方法，其中所述胶凝剂包括天然树胶、淀粉、果胶、琼脂、明胶或其组合。

79.根据权利要求76至78中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在添加所述第二混合物之前使所述第一混合物固化。

80.根据权利要求79所述的方法，其中所述方法还包括在将所述第一混合物添加到所述微通道之后和在将所述第二混合物添加到所述微通道之前添加试剂以从所述微通道中除去一部分所述第一混合物的步骤。

81.根据权利要求76至80中任一项所述的方法，其中所述样品组分是细胞。

82.根据权利要求76至81中任一项所述的方法，其中所述多个不透明颗粒吸收第四波长的辐射。

83.根据权利要求82所述的方法，其中所述第四波长选自约250nm至约1.5mm。

84.根据权利要求76至83中任一项所述的方法，其中所述多个不透明颗粒的90％或更多不与所述微通道中的所述样品组分接触。

85.根据权利要求76至83所述的方法，其中所述多个不透明颗粒在所述微通道中与所述样品组分分开至少约1μm或更多的距离。

86.一种将混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括：

将样品组分和颗粒添加到该基板的该微通道中，其中所述颗粒包括不透明核和围绕所述核的壳。

87.根据权利要求86所述的方法，其中所述壳包括透明材料。

88.根据权利要求87所述的方法，其中所述透明材料包括凝胶。

89.根据权利要求76至88中任一项所述的方法，其中所述样品组分包括细胞。

90.根据权利要求86至89中任一项所述的方法，其中将所述样品组分和颗粒顺序添加到所述基板的所述微通道中。

91.根据权利要求86至89中任一项所述的方法，其中将所述样品组分和颗粒同时添加到所述基板的所述微通道中。

92.根据权利要求86至91中任一项所述的方法，其中所述不透明核包括磁性珠粒。

93.一种将混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括：

首先，向微通道中添加样品组分和多个不吸收波长X₁的第一颗粒，以及

其次，向所述微通道中添加多个吸收波长X₁的第二颗粒到所述微通道。

94.根据权利要求93所述的方法，其中所述多个第二不透明颗粒包括磁性珠粒。

95.一种将样品混合物装载到包括多个微通道的基板的微通道中的方法，所述方法包括：

向微通道中添加包括目标颗粒、多个磁性颗粒和多个非磁性颗粒的样品材料混合物，以及

在所述多个微通道上方或下方施加磁力来吸引所述磁性颗粒以在所述非磁性颗粒上方或下方形成层。

96.根据权利要求95所述的方法，其中在施加所述磁力之后，50％或更多的所述磁性颗粒不与所述目标颗粒接触。

97.根据权利要求95或96所述的方法，其中在施加所述磁力之后，50％或更多的所述磁性颗粒与所述样品组分分开至少约1μm或更多。

98.根据权利要求95至97中任一项所述的方法，其中所述非磁性颗粒选自包括二氧化硅、琼脂糖、聚苯乙烯或其组合的颗粒。

99.根据权利要求98所述的方法，其中所述目标颗粒包括完整或裂解的细胞。

100.根据权利要求95至99中任一项所述的方法，其中所述样品材料混合物中所述磁性颗粒与所述非磁性颗粒的重量比为约1：0.5至约1：10。

101.根据权利要求95至100中任一项所述的方法，其中所述样品材料混合物中的所述磁性颗粒浓度为约1mg/mL至约30mg/mL。

102.根据权利要求95至101中任一项所述的方法，其中所述样品材料混合物中的所述非磁性颗粒浓度为约1mg/mL至约100mg/mL。

103.一种对基板的微通道中的目标颗粒的数量进行定量的方法，该方法包括：

首先将样品混合物添加到基板的微通道中；

在添加所述样品混合物之后，将标记有荧光材料的颗粒添加到所述基板的所述微通道中；以及

对该微通道中的目标颗粒的数量进行定量。

104.根据权利要求103所述的方法，其中使用显微镜来执行对所述微通道中的目标颗粒的数量进行定量。

105.根据权利要求103或104所述的方法，其中所述颗粒是不透明珠粒。

106.根据权利要求105所述的方法，其中所述不透明珠粒选自Dynabead、琼脂糖和ProMag。

107.根据权利要求103至106中任一项所述的方法，其中在将所述样品混合物添加所述微通道后约5分钟或更长时间添加所述颗粒。

108.根据权利要求103至107中任一项所述的方法，其中所述目标颗粒包括细胞。

109.一种对基板的微通道中的目标颗粒的数量进行定量的方法，该方法包括：

将包括目标颗粒的样品混合物添加到基板的微通道中；

向所述基板的所述微通道中添加荧光材料；以及

通过检测从所述微通道中发射的荧光来对微通道中的目标颗粒的数量进行定量，其中发射的荧光强度与目标颗粒计数相关。

110.根据权利要求109所述的方法，其中所述荧光材料在溶液中。

111.根据权利要求109或110所述的方法，其中将所述样品混合物和荧光材料同时添加到所述微通道中。

112.根据权利要求109所述的方法，其中所述荧光材料与所述目标颗粒相关联。

113.根据权利要求109至112中任一项所述的方法，其中高发射荧光与低目标颗粒计数或没有目标颗粒计数相关，并且低发射荧光与高目标颗粒计数相关。

114.根据权利要求109至113中任一项所述的方法，其中所述目标颗粒是细胞。

115.一种用于检测和分选目标颗粒的盒，该盒包括，

具有第一表面和第二表面的基板，其中所述第二表面被配置成将样品材料混合物粘附到所述第二表面；

被配置成接收所述基板的第一壳体，其中所述第一壳体包括内表面，以接收从所述基板释放的目标颗粒；

以一种方式耦合到所述第一壳体的第二壳体，其中所述第一壳体和第二壳体一起封装所述基板，并且其中所述第一壳体或第二壳体还包括第一填充口；以及

位于所述第一壳体和所述第二壳体中的一个或每个中的透射部分，其中所述透射部分允许电磁辐射从所述盒的外部透射到所述基板。

116.根据权利要求115所述的盒，其中至少部分地涂覆所述基板的所述第二表面，以增加样品材料混合物对所述第二表面的粘附力。

117.根据权利要求115或116所述的盒，至少部分地涂覆所述基板的所述第二表面，以增加目标颗粒与所述第二表面的粘附力。

118.根据权利要求115至117中任一项所述的盒，其中所述基板包括玻璃。

119.一种分选目标颗粒的装置，该装置包括：

激发光源，用于发射激发光束，以从位于表面上或位于多个通道中的目标颗粒生成荧光；

检测器，用于接收来自该目标颗粒的荧光；

提取激光器，用于提供从表面或多个通道中去除目标颗粒的提取光束；

耦合到该提取光束的扫描仪，用于将该激发光束和该提取光束扫描到该表面或多个通道；以及

耦合到该检测器和该提取光束的电路，用于响应于从该表面或通道检测到的荧光而选择性地去除目标颗粒；

其中所述装置被配置成以在约5,000至约100,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理该表面或多个通道。

120.根据权利要求119所述的装置，所述装置包括：

激发光源，用于发射激发光束，以从位于表面上的目标颗粒生成荧光；

检测器，用于接收来自该目标颗粒的荧光；

提取激光器，用于提供从该表面去除目标颗粒的提取光束；

耦合到该提取光束的扫描仪，用于将该激发光束和该提取光束扫描到该表面；以及

耦合到该检测器和该提取光束的电路，以响应于从该表面检测到的荧光而选择性地去除目标颗粒；

其中所述装置被配置成以在约5,000至约100,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理该表面。

121.根据权利要求119所述的装置，所述装置包括：

激发光源，用于发射激发光束，以从位于多个通道中的目标颗粒生成荧光；

检测器，用于接收来自该目标颗粒的荧光；

提取激光器，用于提供从多个通道中去除目标颗粒的提取光束；

耦合到该提取光束的扫描仪，用于将该激发光束和该提取光束扫描到该多个通道；以及

耦合到该检测器和该提取光束的电路，用于响应于从该通道检测到的荧光而选择性地去除目标颗粒；

其中所述装置被配置成以在约5,000至约100,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理该多个通道。

122.根据权利要求119所述的装置，其中该电路、该提取激光器和该检测器被配置成以在约25,000至约20,000,000个目标颗粒每秒的范围内的速率处理该表面或多个通道。

123.根据权利要求119或120所述的装置，其中该扫描仪光学耦合到该激发光束和该提取光束，以沿着该表面或多个通道一起扫描该激发光束和该提取光束。

124.根据权利要求123所述的装置，其中该扫描仪、该激发光束和该提取光束布置有光学器件，用于将该激发光束和该提取光束扫描到该表面或多个通道，其中该激发光束与该提取光束分开。

125.根据权利要求123所述的装置，其中该扫描仪和多个提取光束布置有光学器件，用于将该提取光束扫描到该表面或多个通道，该提取光束彼此分开并独立调制。

126.根据权利要求124所述的装置，其中该光学器件被配置为同时将该激发光束聚焦到该表面上的第一位置或该多个通道的第一通道，并且将该提取光束聚焦到该表面上的第二位置或该多个通道的第二通道，其中该第一位置与该第二位置分开一个在约100μm至约5mm的范围内的距离，并且可选地，其中该距离在约250μm至约1mm的范围内。

127.根据权利要求124所述的装置，其中该扫描仪、该光学器件、该激发光束和该提取光束被布置成同时将该激发光束聚焦到该表面上的第一位置或该多个通道的第一通道以及将该提取光束聚焦到该表面上的第二位置或该多个通道的第二通道，其中该第一位置与该第二位置分开一个在约100μm至约1mm的范围内的距离。

128.根据权利要求123所述的装置，其中该扫描仪包括一个或多个基本平坦的镜面，并且其中该激发光束和该提取光束被布置成从该多个基本平坦的镜面中的每一个一起反射。

129.根据权利要求123所述的装置，其中该扫描仪包括：用于反射和扫描该激发光束的第一扫描仪；以及用于反射和扫描该提取光束的第二扫描仪，其中该电路被配置为沿着阵列协调利用该第一扫描仪对该激发光束的扫描以及利用第二扫描仪对该提取光束的扫描，以选择性地从该表面或多个通道中去除目标颗粒。

130.根据权利要求129所述的装置，其中该第一扫描仪和该第二扫描仪位于限定该表面或该多个通道的基板的一侧上。

131.根据权利要求129所述的装置，其中该第一扫描仪和该第二扫描仪位于限定该表面或该多个通道的支撑件的相对侧上。

132.根据权利要求129所述的装置，其中该第一扫描仪和该第二扫描仪独立地选自由多边形扫描仪、检流计扫描仪、声光调制器、数字光处理系统(DL PS)和共振扫描仪组成的组中。

133.根据权利要求129所述的装置，其中该扫描仪选自由多边形扫描仪、检流计扫描仪和声光调制器组成的组中。

134.根据权利要求119所述的装置，其中该电路和该检测器被配置为检测该表面的每个位置或该多个通道的每个通道中的阈值量以上的目标颗粒的荧光，并且基于该荧光响应，选择性地照射该表面的每个位置或该多个通道的每个通道，其中荧光和照射之间逝去的时间长度位于约10ns至约100μs的范围内，可选地位于约100ns至约10μs的范围内。

135.根据权利要求119所述的装置，其中该激发光源、该提取激光器和该电路与共享时钟同步。

136.根据权利要求119所述的装置，其中该激发光源被配置为发射多个波长，该多个波长中的每一个包括与该多个波长中的其他峰分开的峰。

137.根据权利要求119所述的装置，其中该激发光源选自由LED和激光器组成的组中。

138.根据权利要求119所述的装置，其中该光学器件包括物镜，并且其中以共焦配置布置该激发源、该物镜和该检测器。

139.根据权利要求138所述的装置，其中该物镜包括F-θ光学器件。

140.根据权利要求138所述的装置，其中该扫描仪包括镜子，并且其中该光学器件被布置成在该镜子处于第一角度的情况下通过该物镜将该激发光束聚焦到该表面的位置，并且在该镜子处于第一角度的情况下通过物镜将来自该表面的该位置中的第一目标颗粒的第一荧光透射到该检测器，并且其中该光学器件被布置成在该镜子处于第二角度的情况下通过该物镜将该激发光束聚焦到该表面的第二位置，并且在该镜子处于第二角度的情况下通过物镜将来自该表面的该第二位置处的第二目标颗粒的荧光透射到该检测器，以便将该激发光束扫描到该表面上的多个位置并且利用该共焦配置测量来自该表面上的该多个位置的荧光。

141.根据权利要求138所述的装置，其中该扫描仪包括镜子，并且其中该光学器件被布置成在该镜子处于第一角度的情况下通过该物镜将该激发光束聚焦到该多个通道中的第一通道，并且在该镜子处于第一角度的情况下通过该物镜将来自该多个通道中的该第一通道中的第一目标颗粒的第一荧光透射到该检测器，并且其中该光学器件被布置成在该镜子处于第二角度的情况下通过该物镜将该激发光束聚焦到该多个通道的第二通道，并且在该镜子处于第二角度的情况下通过该物镜将来自该多个通道中的该第二通道中的第二目标颗粒的第二荧光透射到该检测器，以便将该激发光束扫描到多个通道并利用该共焦配置测量来自该多个通道的荧光。

142.根据权利要求138所述的装置，其中该光学器件被布置成通过该物镜而与该检测器的视场同轴地透射该激发光束。

143.根据权利要求138所述的装置，其中当该激发光束聚焦在该表面的位置或该多个通道中的通道上时，沿着限定该表面或该多个通道的基板的表面，该检测器的视场不大于约100mm，并且可选地，其中该光束被配置为利用漫射无限共轭激发光。

144.根据权利要求138所述的装置，其中该检测器包括在该表面或该多个通道处的视场，并且其中该表面或该多个通道处的该光束的全宽半最大横截面尺寸不大于在该表面或该多个通道处的视场，并且可选地，其中该全宽半最大横截面尺寸不大于该视场的大约一半。

145.根据权利要求144所述的装置，其中该检测器的视场被限定为具有光学结构，该光学结构选自由孔径、穿过该孔径的维度、针孔、镜子和穿过镜子的反射表面的最大维度组成的组中。

146.根据权利要求138所述的装置，其中该检测器包括多个检测器，并且其中该多个检测器中的每个检测器的视场与该激发光束一起以该共焦配置进行布置。

147.根据权利要求138所述的装置，其中该激发光束包括多个重叠的激发光束，并且其中该多个激发光束中的每一个与该检测器一起以共焦配置进行布置。

148.根据权利要求138所述的装置，其中该激发光束包括第一激发光束和第二激发光束，并且其中第一检测器的第一视场与该第一激发光束共焦，第二检测器的第二视场与该第二激发光束共焦。

149.根据权利要求119所述的装置，其中该多个通道中的每个通道的最大横截面尺寸在约10μm至约100μm的范围内，以便包含单个目标颗粒。

150.根据权利要求119所述的装置，其中该电路被配置为响应于目标颗粒的荧光，以足以从该表面或该通道提取该目标颗粒并允许该目标颗粒存活的能量来脉冲该提取光束，并且任选地，其中提取该目标颗粒的能量的量在约0.1μJ至约1000μJ的范围内。

151.根据权利要求150所述的装置，其中该电路被配置为生成多个脉冲以提取多个目标颗粒，并且其中对每个被提取的目标颗粒的提取能量的量在约1μJ至约50μJ的范围内，并且其中所述每个被提取的目标颗粒的所述提取能量的持续时间在约0.1ns至约1000ns的范围内，并且其中对所述多个提取的目标颗粒中的每一个的峰值提取功率在约0.1W到约10⁷W的范围内。

152.一种分选目标颗粒的装置，该装置包括：

物镜，用于将光引导到多个通道上，该通道的尺寸适于包含该目标颗粒；

光源，用于生成激发光束，该光源光学耦合到该物镜以从包含在该多个通道中的该目标颗粒中生成荧光；

光学耦合到该物镜以接收来自该目标颗粒的荧光的二维阵列检测器；

激光器，用于生成提取光束以从该多个通道中去除目标颗粒；以及

光学耦合到该提取光束以将该提取光束扫描到该多个通道的扫描仪。

153.根据权利要求152所述的装置，其中所述物镜限定在朝向该表面或该多个通道的该透镜的第一侧上的第一光路，并且限定在远离该表面或该多个通道的所述物镜的第二侧上的第二光路，并且其中该提取光束、该激发光束和该二维阵列检测器沿着该第二光路的至少一部分光学耦合到该物镜。

154.根据权利要求152所述的装置，还包括：用于将该提取光束耦合到该物镜的第一分束器；以及用于将该激发光束耦合到该物镜以及将二维阵列检测器耦合到该物镜的第二分束器。

155.根据权利要求154所述的装置，其中该第一分束器包括用于将该提取光束反射向该物镜的二向色涂层，该二向色涂层位于该第一分束器的朝向该物镜的表面上，并且其中该第二分束器包括二向色分束器，所述二向色分束器被配置为将该激发光束向该物镜反射并将来自通过该物镜的该目标颗粒的该荧光透射到该二维阵列检测器。

156.根据权利要求156所述的装置，还包括F-θ中继透镜，用于将来自该扫描仪的该提取光束耦合到该物镜。

157.根据权利要求156所述的装置，还包括F-θ中继透镜对，用于将来自该扫描仪的该提取光束耦合到该物镜。

158.根据权利要求152所述的装置，还包括耦合到该激发光束的波长选择器，以在分束器和该激发光源之间过滤该激发光束，并且可选地，其中该波长选择器选自由包括多个滤光器的滤光轮、棱镜和光栅组成的组中。

159.一种检测和分选目标颗粒的方法，该方法包括：

提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；

利用激发光束扫描所述微通道的内容物；

检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；以及

利用提取光束从微通道中提取该目标颗粒；

其中在所述检测荧光和从单个微通道提取所述目标颗粒之间逝去的时间长度为约10ns至约100μs。

160.一种检测和分选目标颗粒的方法，该方法包括：

提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；

利用激发光束扫描所述微通道的内容物；

检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；以及

利用提取光束从所述微通道中提取该目标颗粒；

其中利用激发光束以大于1,000,000个微通道每秒、大于2,000,000个微通道每秒、或大于3,000,000个微通道每秒的速率扫描所述微通道。

161.一种检测和分选目标颗粒的方法，该方法包括：

提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；

利用激发光束扫描所述微通道的内容物；

检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；以及

利用提取光束从微通道中提取该目标颗粒；

其中利用提取光束以大于500,000个微通道每秒、600,000个微通道每秒、700,000个微通道每秒、800,000个微通道每秒、900,000个微通道每秒、或1,000,000个微通道每秒的速率从所述微通道中提取该目标颗粒。

162.一种检测和分选目标颗粒的方法，该方法包括：

提供具有多个微通道的基板，其中所述微通道包括包含多个目标颗粒的样品材料混合物；

利用激发光束扫描所述微通道的内容物；

检测从所述微通道发射的荧光信号，其中所述荧光信号指示所述目标颗粒在微通道中的存在；以及

利用提取光束从微通道中提取该目标颗粒；

其中从所述微通道中提取该目标颗粒导致纯度大于90％、大于95％或大于99％的颗粒的集合。

163.一种荧光显微镜，包括：

a.荧光激发光源，所述荧光激发光源被配置为将荧光激发光引导至样品并诱导被发射的荧光从该样品中发射；

b.物镜，所述物镜被配置为从该样品接收被发射的荧光；以及

c.光检测器，所述光检测器被配置为检测由该物镜接收的被发射的荧光，

其中该荧光激发光源被配置成将该荧光激发光引导到该样品，使得该荧光激发光不通过该物镜。

164.根据权利要求163所述的荧光显微镜，其中将该荧光激发光引导到该样品使得该荧光激发光不通过该物镜减少了由该光检测器检测到的背景荧光。

165.根据权利要求163所述的荧光显微镜，其中将该荧光激发光引导到该样品使得该荧光激发光不通过该物镜减少了由该光检测器检测到的斑点噪声。

166.一种分选细胞的方法，包括筛选细胞材料以识别具有所期望表型的细胞，其中以100,000个细胞每秒或更高的速率筛选细胞材料。

167.根据权利要求166所述的方法，其中以500,000个细胞每秒或更高的速率筛选该细胞材料。

168.根据权利要求167所述的方法，其中以1,000,000个细胞每秒或更高的速率筛选该细胞材料。

169.根据权利要求166至168中任一项所述的方法，其中所述方法还包括以100,000个细胞每秒或更高的速率从所述细胞材料中提取所期望表型的所述细胞。

170.根据权利要求169所述的方法，其中以300,000个细胞每秒或更高的速率提取所期望表型的所述细胞。

171.根据权利要求166至170中任一权利要求所述的方法，其中以具有通孔的阵列筛选所述细胞材料。

172.根据权利要求171的方法，其中从所述阵列中提取所期望表型的所述细胞。

173.根据权利要求171至172中任一项所述的方法，其中所述提取包括使用电磁辐射释放所期望表型的所述细胞。

174.根据权利要求173所述的方法，其中所述阵列的每个通孔包括0至约5个细胞，并且所述阵列的至少30％的通孔包括至少一个细胞。

175.根据权利要求166至174中任一项所述的方法，其中所述细胞材料从人类受试者获得和/或包括少于5％的HSC和HSPC。

176.根据权利要求169至175中任一项所述的方法，其中大于95％的被提取的细胞是HSC和/或HSPC。

177.根据权利要求169至176中任一项所述的方法，其中大于95％的提取细胞是所述所期望表型的细胞。

178.根据权利要求169至177中任一项所述的方法，其中如通过在所述提取的5小时内评估细胞所确定的，大于95％的被提取的细胞是有活力的。

179.根据权利要求169至178中任一项所述的方法，其中所述被提取的细胞适合于治疗用途而无需附加的灭菌步骤。

180.根据权利要求169至179中任一项所述的方法，其中所述被提取的细胞基本上不含病原体。

181.根据权利要求169至179中任一项所述的方法，其中所述被提取的细胞包括少于0.1％的病原体。

182.通过权利要求169至181中任一项所述的方法获得的被提取的细胞。

183.一种药物组合物，其包括权利要求182的被提取的细胞。