CN111868502A - 用于控制微腔室装置的容积的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于控制微腔室装置的分析腔室的容积的设备，对象的感兴趣区域被暴露于所述分析腔室。所述容积是使用容积减小元件来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置的表面上。所述设备包括沉积单元，所述沉积单元被配置为根据(a)所述感兴趣区域并且还根据(b)使用所述容积减小元件将所述分析腔室的容积减小的预定水平来确定所述容积减小元件的位置和范围。所述沉积单元还被配置为根据所确定的位置和范围来沉积所述容积减小元件。

Description

用于控制微腔室装置的容积的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于制造用于检查对象的微腔室装置的方法和设备。该对象可以是生物组织的切割部分。具体地，本发明涉及用于提供以下微腔室装置的方法和设备，该微腔室装置具有用于从对象中提取核酸的期望容积的分析腔室。

背景技术

在一些分子诊断学研究(被缩写为“MDX”)中，分子生物学被应用于从切片的组织切割部分中提取的核酸，以便使用诊断方法(例如，PCR(聚合酶链式反应)和测序)在DNA、RNA和蛋白质水平上检查该切割部分的病理改变的细胞。MDX彻底改变了病理学的研究和诊断方法，因为它允许对疾病进行诊断和监测，对个体患者进行风险检测以及对哪种治疗最适合个体患者进行决策。

然而，在这些研究中的一些研究中，结果的可靠性关键取决于要检查的细胞群体的相对丰度。因此，通常包括不同反应性细胞群体的组织切割部分所固有的异质性可能导致错误的结果。值得注意的是，肿瘤组织通常包括许多不同类型的细胞，而不仅仅是癌细胞，而且在不同的肿瘤区中癌细胞的分子组成甚至也会有很大不同。癌细胞群体内的异质性还会引起噪声，这降低了灵敏度和特异性以及可再现性。因此，分子检查研究的结果取决于用作针对分子测试的样品的组织切割部分的确切组成。

为了确保用于分子检查的灵敏的分析流程所需的可靠性，已经开发出用于组织切割部分的显微切割的各种技术。这些技术中的一些技术使用激光束以避免涉及手动或微操纵器引导的技术所固有的缺点。其他显微切割技术允许隔离位于对象中的感兴趣区域，然后将该感兴趣区域暴露于提取腔室内的裂解缓冲液。

US 2016/0131559公开了一种用于从感兴趣区域(被称为“样品-ROI”)中分离生物材料的样品制备设备。在实施例中，将在样品-ROI处具有孔的结构化盖片应用于样品。然后能够通过盖片中的孔从样品ROI中选择性地去除样品材料。

WO 2014/130576 A1公开了一种用于对生物样品和/或化学样品进行FIH分析的设备。使用密封剂分配器对密封剂(例如，橡胶胶水或不互溶液体)进行分配，以在载玻片上形成约束要进一步分析的样品的感兴趣区的屏障。载玻片和屏障限定能够在其中分配探针或试剂以进行分析的分析腔室的容积。

为了提供标准化的工作流程，期望使用相同配置的提取腔室。然而，已经表明：如果感兴趣区域远小于提取腔室的容积，则这将导致提取的核酸被稀释。核酸越被稀释，测试的灵敏度和确定性就越差。

因此，需要提供允许进行更准确的分子诊断的设备和方法。

独立权利要求的主题满足了这种需求。

发明内容

本公开内容的实施例提供了一种用于控制和/或制造微腔室装置的分析腔室的容积的设备，对象的感兴趣区域被暴露于所述分析腔室。所述容积是使用容积减小元件来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置的表面上。所述设备包括沉积单元，所述沉积单元被配置为根据(a)所述感兴趣区域并且还根据(b)使用所述容积减小元件将所述分析腔室的容积减小的预定水平来确定所述容积减小元件的位置和范围。所述设备还被配置为根据所确定的位置和范围来沉积所述容积减小元件。如在下文中的描述中将显而易见的那样，分析腔室的容积可以由支撑样品的基板、在基板顶部并围绕感兴趣区域的一个或多个间隔元件来形成，并且在本发明的某些实施例中，分析腔室的容积还可以由额外的盖来形成。间隔元件和容积减小元件可以是不同的元件并且可以由相似或不同的材料制成。

可以在平行于微腔室装置的对象接收表面的平面中测量感兴趣区域和/或容积减小结构的位置和范围。沉积单元还可以被配置为根据感兴趣区域和/或分析腔室的容积减小的预定水平来确定容积减小结构的高度。可以在垂直于对象接收表面的方向上测量高度。

沉积单元可以包括数据处理系统，例如，计算机。该计算机可以包括显示设备、存储器和/或一个或多个输入设备，诸如，键盘和/或鼠标。数据处理系统可以被配置为读取指示感兴趣区域的位置和范围的数据。数据处理系统可以被配置为自动和/或用户交互地(即，基于用户交互)确定感兴趣区域的区域位置和范围。可以使用数据处理系统的图形用户接口来执行对感兴趣区域的用户交互确定。图形用户接口可以被配置为在显示设备上显示从对象的至少部分采集的图像。可以使用透射和/或反射光显微镜来采集图像。图像数据可以是使用数字扫描器采集的。举例来说，数字扫描器可以是基于线传感器的数字扫描器。图形用户接口还可以被配置为接收指示感兴趣区域的位置和/或范围的一个或多个参数的用户输入。举例来说，图形用户接口可以被配置为允许用户在被显示在显示设备上的图像中标记感兴趣区域的位置和/或范围。

沉积单元还可以包括用于沉积容积减小元件的设备。用于沉积容积减小元件的设备可以与数据处理系统进行信号通信。数据处理系统可以被配置为根据容积减小元件的所确定的位置和范围来控制用于沉积容积减小元件的设备。举例来说，用于沉积容积减小元件的设备是打印机。

感兴趣区域可以是对象的要暴露于分析腔室的部分。被引入到分析腔室中的分析液体可以从感兴趣区域中提取核酸。分析液体可以包括裂解缓冲液。分析液体可以包括水作为主要成分。沉积单元可以被配置为确定容积减小元件的位置和范围，使得感兴趣区域在容积减小元件的沉积之后保持暴露。

举例来说，通过从活检样品上切下切割部分来获得对象。活检样品可以是石蜡包埋的。可以将对象沉积在微腔室装置的基板的对象接收表面上。基板可以是透明的。举例来说，基板的至少部分可以是显微镜载玻片。切片状对象的厚度可以小于50微米或者小于10微米。对象的厚度可以大于1微米或者大于2微米。

微腔室装置可以包括对象所附着的基板。另外，微腔室装置可以包括用于盖住被附着到基板的对象的盖。基板和盖可以形成间隙，特别是平面间隙。对象可以被设置在间隙内。基板和盖可以形成包围对象的包围物的至少部分，以便形成分析腔室。分析腔室可以被配置为使得防止被引入到分析腔室中的液体从分析腔室中泄漏出来。盖可以被邻接地附着到基板并且/或者可以经由一个或多个间隔元件被附着到基板。一个或多个间隔元件可以被配置为液密密封件，以防止分析液体从由基板和盖形成的间隙中泄漏出来。容积减小元件可以被沉积在盖的表面上和/或基板的表面上，特别是在基板的对象接收表面上。

由基板和盖形成的平面间隙的宽度可以小于3毫米，或者小于2毫米，或者小于1毫米。该宽度可以大于0.1毫米或者大于0.2毫米。在其中没有设置容积减小元件的分析腔室的容积可以小于2000微升，小于1000微升或者小于700微升或者小于500微升。容积可以大于50微升或者大于100微升。

微腔室装置可以包括一个或多个流体端口，该一个或多个流体端口用于将分析液体引入到分析腔室中并且从分析腔室中排出分析液体。可以使用被提供在基板和/或盖中的一个或多个开口来形成流体端口。

根据实施例，所述沉积单元被配置为将所述容积减小元件沉积为使得所述分析腔室有预定容积。预定容积可以是针对多个不同对象的预定容积，这多个不同对象中的每个对象具有不同位置和/或范围的感兴趣区域。举例来说，预定容积小于200微升或者小于100微升或者小于50微升。预定容积可以大于10微升。

根据另外的实施例，所述沉积单元被配置为优选通过打印来逐层沉积所述容积减小元件。这些层中的每个层的厚度可以小于100微米，或者小于80微米，或者小于50微米。厚度可以大于5微米，或者大于10微米。

根据另外的实施例，所述沉积单元被配置为在所述微分析腔室的表面上沉积液体。所述液体可以固化和/或能固化以形成所述容积减小元件的至少部分。液体可以例如通过干燥和/或通过冷却(例如当使用固体墨水时)来固化。额外地或备选地，通过将液体暴露于热、压力、电磁辐射和/或化学物质，液体可以是能固化的。额外地或备选地，可以使用用于冷却经沉积的液体(例如用于冷却固体墨水)的冷却设备来执行对液体的固化。电磁辐射可以包括UV辐射。在逐层沉积工艺中，可以在固化这些层中的每个层之后才沉积后续层。

对液体的打印可以包括使用喷嘴将液体朝向微腔室装置的沉积表面进行喷射。打印过程可以是非碰撞打印过程，特别是点矩阵打印过程或喷墨打印过程。

根据另外的实施例，所述设备被配置为从所述对象的至少部分采集数字图像数据。当将对象被沉积在基板上时，可以从对象采集图像数据。也可以从基板的至少部分采集数字图像数据。数字图像数据可以指示对象相对于基板的位置和/或范围。特别地，数字图像数据可以指示位置和范围，因为图像数据与基板相对于用于采集数字图像数据的图像采集系统的已知空间关系(特别是已知的位置和取向)有关。所述沉积单元可以被配置为根据所述数字图像数据的至少部分来半自动(即，基于用户交互)或自动地确定所述容积减小元件的所述位置和所述范围。可以从一个或多个基准标记采集数字图像数据。该基准标记可以被提供在基板处。该设备可以被配置为使用基准标记作为参考点，以用于将图像坐标与基板上的实际坐标进行相关。额外地或备选地，可以以相对于基板的已知空间关系来布置用于采集数字图像数据的图像采集系统。特别地，图像采集系统可以以相对于打印机的已知空间关系来布置，特别是以相对于打印机的样品架的已知空间关系来布置。样品架可以被配置为在打印过程期间支撑基板。打印过程可以用于沉积容积减小元件并且/或者用于沉积膜状封盖层，该膜状封盖层被配置为防止对象的不是感兴趣区域的部分的部分暴露于分析腔室。可以使用反射光成像和/或显微镜和/或透射光成像和/或显微镜来采集数字图像数据。

可以使用诸如相机、显微镜和/或数字扫描器之类的图像采集系统来采集数字图像数据。图形用户接口可以被配置为在数据处理系统的显示设备上显示所采集的图像。图形用户接口可以被配置为接收指示一个或多个参数的用户输入。数据处理系统可以被配置为根据用户输入的参数来确定容积减小元件的位置和范围。

根据另外的实施例，所述沉积单元被配置为确定所述容积减小元件的所述位置和所述范围，使得所述容积减小元件的至少部分被配置为用作屏障。所述屏障可以被配置为防止被引入到所述分析腔室中的分析液体从在所述微腔室装置的所述基板与所述微腔室装置的所述盖之间形成的间隙中泄漏出来。该屏障可以是液密的以将分析液体保持在分析腔室内。

根据另外的实施例，所述屏障用于形成在所述分析腔室的外部并且在所述基板与所述盖之间的空气填充的空间。该空气填充的空间可以在由盖和基板形成的平面间隙内。

根据另外的实施例，所述沉积单元被配置为还根据所述微腔室装置的开放进入到所述分析腔室中的一个或多个流体端口的位置和/或范围来确定所述容积减小元件的所述位置和所述范围。可以在平行于基板的对象接收表面的平面中测量位置和范围。可以确定容积减小元件的位置和范围，使得流体端口经由由分析腔室提供的流体通道被流体连接，其中，感兴趣区域被设置在流体通道内。

根据另外的实施例，所述沉积单元还被配置为确定所述容积减小元件的所述位置和所述范围，使得在平行于设置有所述对象的表面截取的通过所述分析腔室内部的横截面上，所述分析腔室的所述范围至少针对所述感兴趣区域且至少针对所述一个或多个流体端口实质上是凸包。感兴趣区域和流体端口的凸包可以被定义为包括感兴趣区域以及流体端口的最小凸区。

根据另外的实施例，所述沉积单元被配置为确定所述容积减小元件的所述位置和所述范围，使得使用所述容积减小元件来形成一个或多个纵向通道，以用于将所述感兴趣区域连接到所述一个或多个流体端口。

根据另外的实施例，所述沉积单元还被配置为确定膜状封盖结构的位置和范围，所述膜状封盖结构被配置为防止所述对象的不是所述感兴趣区域的部分的部分被暴露于所述分析腔室。膜状封盖结构可以使用固化或能固化的液体形成。膜状封盖结构可以逐层形成。在由基板和盖形成的平面间隙的宽度方向上测量的膜状封盖结构的厚度可以小于平面间隙的宽度的20％，或者小于平面间隙的宽度的10％，或者小于平面间隙的宽度的5％。

根据另外的实施例，所述沉积单元被配置为确定所述容积减小元件的所述位置和所述范围，使得所述分析腔室的所述容积减小超过10％，减小超过20％，减小超过30％，或者减小超过50％，或者减小超过80％。

本公开内容的实施例提供了一种制造和/或控制微腔室装置的分析腔室的容积的方法，对象的感兴趣区域被暴露于所述分析腔室。所述容积是使用容积减小元件来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置的表面上。所述方法包括根据(a)所述感兴趣区域并且还根据(b)使用所述容积减小元件将所述分析腔室的容积减小的预定水平来确定所述容积减小元件的位置和范围。所述方法还包括根据所确定的位置和范围来沉积所述容积减小元件。

本公开内容的实施例提供了一种提供分析腔室的微腔室装置。对象的感兴趣区域能暴露于所述分析腔室。通过使用被设置在所述微腔室装置的表面上的容积减小元件控制所述分析腔室的容积来制造所述微腔室装置。还可以通过根据(a)所述感兴趣区域并且还根据(b)使用所述容积减小元件将所述分析腔室的容积减小的预定水平确定所述容积减小元件的位置和范围来制造所述微腔室装置。所述微腔室装置还被配置为根据所确定的位置和范围来沉积所述容积减小元件。

本公开内容的实施例提供了一种用于控制微腔室装置的分析腔室的容积的处理系统，对象的感兴趣区域被暴露于所述分析腔室。所述容积是使用容积减小元件来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置的表面上。所述处理系统被配置为读取和/或生成指示所述对象的所述感兴趣区域的位置的位置数据。所述处理系统还被配置为根据(a)所述位置数据并且还根据(b)使用所述容积减小元件将所述分析腔室的容积减小的预定水平来计算所述容积减小元件的位置和范围。所述处理系统可以被配置为根据所述容积减小元件的所确定的位置和范围来生成用于控制用于沉积所述容积减小元件的设备的信号。

本公开内容的实施例还提供了一种用于控制微腔室装置的分析腔室的容积的程序单元，对象的感兴趣区域被暴露于所述分析腔室。所述容积是使用容积减小元件来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置的表面上。所述程序单元在由处理器运行时适于执行读取和/或生成指示所述对象的所述感兴趣区域的位置的位置数据。所述程序单元在由处理器运行时还适于执行根据(a)所述位置数据并且还根据(b)使用所述容积减小元件将所述分析腔室的容积减小的预定水平来计算所述容积减小元件的位置和范围。所述程序单元在由所述处理器运行时还适于执行生成用于控制用于沉积所述容积减小元件的设备的信号。可以根据所述容积减小元件的所确定的位置和范围来生成所述信号。用于沉积所述容积减小元件的所述设备可以被配置为打印机。

参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得显而易见并且得到阐明。

附图说明

图1A是形成分析腔室的微腔室装置的示意图。能使用根据本文公开的示例性实施例的设备来调整分析腔室的容积；

图1B是沿着图1A的线A-A截取的通过分析腔室的横截面；

图2是根据示例性实施例的用于控制微腔室装置的分析腔室的容积的设备的数据处理系统和图像采集系统的示意图；

图3是根据示例性实施例的用于控制分析腔室的容积的设备的数据处理系统和打印设备的示意图；

图4A至图4C示意性地图示了用于制造微腔室装置的过程的不同阶段，其中，该过程是使用示例性实施例的设备来执行的；

图5是沿着图4C的线B-B截取的通过微腔室装置的横截面视图；

图6A是根据第二示例性实施例的微腔室装置的示意图；

图6B是根据第三示例性实施例的微腔室装置的示意图；

图6C是用于制造根据第三示例性实施例的微腔室装置的掩模的示意图；

图7A是用于制造根据第四示例性实施例的微腔室装置的制造过程的示意图，其中，该过程是使用示例性实施例的设备来执行的；

图7B是根据第四示例性实施例的微腔室装置的示意图；并且

图7C是用于制造根据第四示例性实施例的微腔室装置的掩模的示意图。

具体实施方式

图1A和1B是示例性微腔室装置1的示意图。图1B是沿着图1A的线A-A截取的横截面。微腔室装置提供分析腔室6，分析腔室6的容积小于2000微升或者小于1000微升或者小于500微升。该容积可以大于50微升或者大于100微升。使用微腔室装置1的基板4与盖3之间的平面间隙来形成分析腔室。微腔室装置1的分析腔室被配置为容纳至少一个对象以用于从对象中提取核酸。该对象是组织的切片状切割部分，该切片状切割部分被放置在微腔室装置1的基板4的对象接收表面上。该切割部分的厚度可以小于50微米或者小于10微米。对象的横向范围受到用于将对象嵌入到石蜡中的组织处理盒的大小的限制。因此，对象的横向尺寸通常不超过20×40mm。

基板4可以由玻璃、透明塑料和/或玻璃与塑料的复合材料制成。基板4可以是显微镜载玻片，其例如具有25×75×1毫米的尺寸(侧面×侧面×高度)。标签7被附着到基板4的未被盖3覆盖的表面部分。

举例来说，分析腔室6的尺寸为22×40×0.5毫米(侧面×侧面×高度)，这对应于440微升的容积。

为了从对象中提取核酸，可以将包括裂解缓冲液的分析液体通过流体端口10和11中的一个引入分析腔室6中，所述流体端口由被提供在微腔室装置1的盖3中的开口形成。流体端口10和11中的另一个用于从分析腔室6排出分析液体。例如，盖3可以由玻璃、透明塑料和/或玻璃与塑料的复合材料制成。在基板4与盖5之间提供有间隔元件5。虽然不是必需的，但是在图1A上示出的实施例中，间隔物在基板4上并直接接触基板4。因此，分析腔室的容积还由位于样品周围的隔离元件来限定。间隔元件5可以用作液密密封件，从而防止分析液体6从分析腔室泄露出来。

基于所提取的核酸，能够对对象的病理改变的细胞执行分子诊断(被缩写为“MDX”)。特别地，通过使用分子诊断，能够检测可能与疾病相关联或者不相关联的DNA或RNA中的特定序列。分子诊断可以包括分析流程，例如，PCR(在该术语下包括多种技术，例如，q-PCR、RT-PCR、qrt-PCR、数字PCR等)或RNA或DNA测序。

如将在下面进一步详细解释的，已经表明：被暴露于分析液体的对象的感兴趣区域可能相对较小，从而导致所提取的核酸被不期望地高度稀释。尤其地，对于提取和净化过程，期望分析腔室6的容积小于200微升或者甚至小于50微升。进一步表明：期望分析腔室6具有已知的容积，该容积优选针对不同对象是恒定的。然而，仅通过减小基板4与盖3之间的平面间隙的宽度来减小容积会影响液体的填充行为，从而导致不期望的空气截留，这会导致分析液体不完全覆盖对象。

发明人已经发现：能够提供用于根据要从中提取核酸的感兴趣区域的位置和范围并且还根据针对分析腔室的容积的预定义准则来调整分析腔室的容积的设备和方法。已经表明：这允许有效地防止所提取的核酸被不期望地稀释。进一步表明：相同类型的微腔室装置能够适于不同对象，使得针对这些对象中的每个对象，分析腔室的容积能够被减小到针对每个对象相同的预定义值。对不同对象使用相同的微腔室装置允许实施标准的工作流程。另外，对不同对象具有恒定的分析腔室容积允许实施受控的下游处理。这样，能够获得对数字病理学与分子诊断学的有效整合。

图2是数据处理系统12和第一图像采集系统13的示意图，第一图像采集系统13用于识别对象39的作为来自活检或切除的切割部分的一个或多个感兴趣区域。通过对对象39染色来识别一个或多个感兴趣区域。.所识别的一个或多个感兴趣区域随后被用于在从相同活检或相同切除中获取的未经染色的对象上隔离出与使用经染色的对象39识别的感兴趣区域相对应的至少一个感兴趣区域，并且用于控制微腔室装置1(如图1所示)的分析腔室的容积。然而，本发明不限于在图1A和图1B中示出的微腔室装置的配置。可以想到的是，微腔室装置的备选配置也可以用于根据本文描述的技术来控制分析腔室的容积。

通常，组织切割部分具有固有的异质性，这包括不同的反应性细胞群体。然而，诊断结果的可靠性关键取决于要检查的细胞群体的相对丰度。因此，期望仅将对象的要检查的细胞群体以足够的丰度存在的部分(即，感兴趣区域)暴露于分析液体中。特别地，肿瘤组织通常包括许多不同类型的细胞，而不仅仅是癌细胞，而且在不同的肿瘤区中癌细胞的分子组成甚至也会有很大不同。

如图2所示，将用于识别一个或多个感兴趣区域的对象39放置在显微镜载玻片40上。为了识别一个或多个感兴趣区域，使用染色剂15对对象39进行染色。可以根据临床适应症来选择染色剂15。举例来说，可以使用苏木精对样品进行染色。备选地或额外地，可以使用免疫组织化学(IHC)和/或免疫荧光染色剂。通过使用一种或多种染色剂，可以突出显示对象的特定特征。使用图像采集系统13来检查经染色的对象39。图像采集系统13可以是数字扫描器，特别是基于线传感器的数字扫描器。数字扫描器可以被配置为整体切片成像(WSI)系统。还可以想到的是，使用相机和/或显微镜来采集数字图像数据，以用于识别经染色的对象39的感兴趣区域。可以使用透射光成像和/或反射光成像来采集数字图像数据。用于采集图像数据的图像采集系统可以被配置为产生具有例如至少1000×1000像素或至少3000×3000像素或至少10000×10000像素或至少100000×100000像素的大小的图像。

从对象39采集的数字图像数据被传输到数据处理系统12。数据处理系统12被配置为读取数字图像数据。数据处理系统12包括图形用户接口，该图形用户接口在显示设备18上显示根据数字图像数据生成的图像。数据处理系统12被配置为根据数字图像数据来自动或半自动地(即，使用经由诸如鼠标17和/或键盘16之类的一个或多个输入设备接收的用户输入)确定一个或多个感兴趣区域。

使用经染色的对象39识别出的一个或多个感兴趣区域用于识别未经染色的对象的要从中提取核酸的一个或多个感兴趣区域。未经染色的对象是来自与用于识别感兴趣区域的经染色的对象39相同的活检或者来自与用于识别感兴趣区域的经染色的对象39相同的切除的切割部分。特别地，如在下面的段落中将详细描述的，根据从经染色的对象39采集的数字图像数据并且还根据从被设置在微分析腔室1的基板4(如图1所示)上的未经染色的对象采集的数字图像数据来相对于布置有未经染色的对象的基板确定未经染色的对象的一个或多个感兴趣区域。

相对于基板所确定的未经染色的对象的一个或多个感兴趣区域用于隔离感兴趣区域并且控制要在其中从对象中提取核酸的分析腔室的容积。这些过程将在下面进一步详细描述。

该设备包括第二图像采集系统(未图示)，该第二图像采集系统被配置为从未经染色的对象采集数字图像数据。所采集的数字图像数据可以指示未经染色的对象相对于基板的位置和范围。数据处理系统12被配置为通过比较从经染色的对象39获得的数字图像数据与从未经染色的对象采集的数字图像数据来半自动(即，使用用户交互)或自动地确定未经染色的对象的一个或多个感兴趣区域相对于基板的位置和范围。比较数字图像数据可以包括识别与经染色的对象39的图像和未经染色的对象的图像都相同或相似的对象特征。为了促进在经染色的对象的数字数据与未经染色的对象的数字图像数据之间进行比较，可以想到的是，在采集数字图像数据之前，也对未经染色的对象进行染色和/或脱蜡，以便突出显示识别对象中的要从中提取核酸的对应的感兴趣区域所要求的特征。举例来说，使用苏木精对要从中提取核酸的对象进行染色。

第二图像采集系统可以是相机、显微镜和/或数字扫描器。当采集数字图像数据时，第二图像采集系统可以处于相对于基板的已知空间关系(特别是已知的位置和取向)中。特别地，第二图像采集系统可以处于相对于基板的已知空间关系中，其中，基板被安装到打印机的样品架，该打印机用于根据需要隔离该区域并且/或者沉积容积减小元件以用于控制分析腔室的容积。在以下段落中将详细描述这些过程。额外地或备选地，可以根据被提供在基板上的一个或多个基准标记来采集数字图像数据，并且这一个或多个基准标记用于确定感兴趣区域相对于基板的位置和范围。图3图示了设备如何将一个或多个确定的感兴趣区域与对象14进行隔离。

通过在对象14的表面部分上沉积与所识别的一个或多个感兴趣区域互补的膜状封盖结构22来隔离感兴趣区域。使用打印机19(如图3所示)(特别是喷墨打印机，其与数据处理系统12进行信号通信)来沉积膜状封盖结构。数据处理系统12被配置为控制打印机19将墨水20沉积在对象上，以便形成与一个或多个识别的感兴趣区域互补的覆盖对象14的表面部分的膜状封盖结构22。膜状封盖结构22可以由一层或多层墨水层形成。膜状封盖结构的厚度可以小于100微米，小于75微米或者小于50微米。厚度可以大于5微米。

使用打印机19执行的打印过程可以是非冲印过程，特别是点矩阵打印过程和/或使用喷墨打印机的一个或多个喷嘴21朝向基板4喷射墨水20的喷墨打印过程。打印机可以被配置为将喷嘴21在平行于基板4的对象接收表面的方向上移动。墨水可以固化并且/或者能够固化。墨水可以例如通过干燥而固化。额外地或备选地，通过将墨水暴露于热、压力、电磁辐射(例如，紫外线)和/或化学药品，墨水是能固化的。额外地或备选地，可以使用用于冷却墨水的冷却设备(例如当使用固体墨水时)来执行墨水的固化。可以想到的是，该设备使用了用于将一个或多个感兴趣区域与未经染色的对象14隔离的技术，该技术不同于上述技术。举例来说，可以想到的是，使用胶带来覆盖对象的不是感兴趣区域的部分的部分。另外，根据所执行的分析，可以想到的是，没有感兴趣区域被隔离并且整个对象被暴露于分析腔室。在这种情况下，整个对象都表示感兴趣区域。

图4B是封盖结构22、对象14和基板4的俯视图。膜状封盖结构22留下对象14的感兴趣区域23而使其暴露。图4A示出了在沉积封盖结构22之前的对象14和基板4。

为了控制分析腔室6的容积(在图1B中以横截面示出)，数据处理系统12被配置为在分析腔室6内沉积容积减小元件。容积减小元件减小了可用于分析液体(其可以包括裂解缓冲液)的分析腔室的容积。在示例性实施例中，使用打印机19(如图3所示)来沉积容积减小元件。用于容积减小元件和间隔元件的材料可以是相似的或不同的。在后一种情况下，间隔元件和容积减小元件可以是两个完全不同的元件。图4C示出了示例性容积减小元件24，其被沉积在基板4和膜状封盖结构22上并且被盖3覆盖。容积减小元件24被配置为留下感兴趣区域23而使其暴露。

图5是沿着图4C的线B-B截取的横截面。如图5所示，容积减小元件24具有沿着由基板4和盖3形成的平面间隙的宽度方向测量的范围，该范围实质上等于平面间隙的宽度d。在图4C和图5中示出的微腔室装置1的实施例中，容积减小元件24通过间隙与盖3分离，该间隙的宽度小于由基板4和盖3形成的平面间隙的宽度d(如图5所示)的20％或10％或5％。由容积减小元件24和盖3形成的分离间隙的宽度可以小于30微米或者小于20微米或者小于10微米。这样的宽度的分离间隙不允许分析液体进入分离间隙。容积减小元件可以被配置为是疏水性的，这样允许增加分离间隙的宽度而不允许分析液体进入分离间隙。

容积减小元件24与盖3之间的分离间隙允许盖3经由间隔元件5准确地附着到基板4，而与可能因打印过程和/或固化过程而引起的容积减小元件24的高度公差无关。这确保了分析腔室的容积的高度准确值和可靠的液密密封。然而，如果容积减小元件24与盖3接触，则能够获得针对分析腔室容积的仍然令人满意的准确度和可接受的密封。

使用打印机19来逐层沉积容积减小元件24。换句话说，墨水层被沉积在先前沉积和固化的墨水层的其他层之上。容积减小元件24可以由彼此堆叠的超过10层，超过20层或者超过50层来形成。这些层中的每个层的厚度可以小于100微米或者小于80微米或者小于50微米。厚度可以大于5微米或者大于10微米。可以通过调整打印头的配置(例如相邻喷嘴之间的间距和/或喷嘴的内径)和/或通过调整用于分配墨水的脉冲设置来调整层的厚度。

已经表明：通过使用喷墨打印机来沉积UV可固化的墨水，能够在几分钟内完成对厚度为例如0.5毫米的层的打印和固化。喷墨打印机能够以高频率(几kHz)进行打印，使得能够在几秒钟内在基板上打印一层墨水并完成固化。典型的层厚度大致为15微米，并且打印和固化时间大致为10秒，沉积容积减小元件需要5.5分钟。可以想到的是，使该过程并行化以在多个并排布置的基板上同时沉积容积减小元件。

沿着由基板4和盖3形成的平面间隙的宽度方向测量的容积减小元件24的高度可以具有大于50微米，大于80微米或者大于100微米的值。高度可以小于1500微米或者小于1000微米。

从图4C中能够看出，容积减小元件24在基板4上的位置和范围取决于感兴趣区域23的位置和范围。这允许针对感兴趣区域23的位置和范围调整标准化的和/或可商业获得的微腔室装置，从而在感兴趣区域23的范围小时防止所提取的核酸被稀释。此外，通过使用标准化的和/或可商业获得的微腔室装置，能够为多个不同对象提供恒定的分析腔室6的容积。这允许标准化的工作流程和受控的下游处理。

在图4C能够看出，进一步确定容积减小元件24在基板上的位置和范围，使得流体端口10和11经由由分析腔室6提供的流体通道而流体连通，其中，感兴趣区域23被布置在流体通道内。

数据处理系统12被配置为根据(在平行于对象接收表面的平面中测量的)感兴趣区域23相对于基板4的位置和范围并且还根据分析腔室6的容积要被减少的预定水平来自动或半自动地(即，基于用户交互)确定(在平行于对象接收表面平行的平面中测量的)容积减小元件24的位置和范围。可以根据使用第二图像采集系统从对象14采集的数字图像数据来确定感兴趣区域相对于基板的位置和范围。数据处理系统12还可以被配置为根据感兴趣区域23的位置和范围以及预定水平来确定容积减小元件24的高度。容积减小元件24的高度确定了容积减小元件24与盖3之间的分离间隙的宽度。

还可以根据固化或者能固化以形成容积减小元件的至少部分的经沉积的液体墨水的已知行为(例如墨水流动行为)来执行对容积减小元件24的位置和范围的确定。举例来说，为了生成用于控制打印机的控制信号，数据处理系统可以修改容积减小元件24的所确定的位置和范围，使得在墨水固化之后，经固化的墨水具有所期望的位置和范围。

可以使用数据处理系统的图形用户接口来执行对容积减小元件24的位置和范围的半自动确定。数据处理系统可以被配置为使用被提供在基板4上的一个或多个基准标记8和9来确定感兴趣区域23相对于基板4的位置和范围。基准标记8和9可以被配置为能使用图像采集系统13而被检测到。额外地或备选地，当采集用于确定感兴趣区域相对于基板的位置和范围的数字图像数据时，第二图像采集系统可以处于相对于基板的已知空间关系中。

可以想到的是，该设备被配置为使得在可以由打印机执行的实质上连续的沉积过程中执行对膜状封盖结构22和容积减小元件24的沉积。

图6A图示了根据第二示例性实施例的微腔室装置1。第二示例性实施例的微腔室装置1可以使用结合图2和图3所描述的用于控制分析腔室的容积的设备来制造。在第二示例性实施例的微腔室装置中，容积减小元件26和27被设置在基板4上，容积减小元件26和27中的每个都具有沿着笔直或弯曲的纵轴延伸的纵向形状。容积减小元件26和27的高度可以如已经结合容积减小元件24(如图5所示)所描述的那样进行配置。特别地，容积减小元件26和/或27可以通过分离间隙与盖3分隔开，或者可以与盖3邻接接触。

容积减小元件26和27中的每个都具有平行于基板4的对象接收表面测量的宽度a、b，由基板4和盖3形成的平面间隙的宽度d(如图5所示)是宽度a、b的五倍或三倍或两倍。容积减小元件26和27中的每个被配置为用作屏障，该屏障被配置为防止被引入到分析腔室中的分析液体从分析腔室6泄露出来。因此，通过使用容积减小元件26和27，形成了两个位于分析腔室6的外部并且在基板4与盖3之间的空气填充的空间28和29。从图6A中能够看出，容积减小元件26和27减小了将分析腔室6的容积减小预定水平所必需的墨水量。容积减小元件26和27的纵向且相对较窄的形状还减小了由容积减小元件26和27引入基板4中的应力。

图6B图示了根据第三示例性实施例的微腔室装置1。如结合图2和图3所描述的，可以使用用于控制分析腔室的容积的设备来制造第三示例性实施例的微腔室装置1。第三示例性实施例的微腔室装置1具有容积减小元件30，容积减小元件30在平行于基板4的对象接收表面的通过分析腔室6的横截面中形成分析腔室6，分析腔室6至少针对感兴趣区域23且至少针对流体端口11和10是凸包。已经表明：使用分析腔室6的这样的配置，可以防止在分析液体被引入到分析腔室中时发生不期望的空气截留。容积减小元件可以基于经验和/或流动模拟而得到进一步优化。

可以使用掩模38(如图6C所示)来生成第三示例性实施例的容积减小元件30，掩模38是使用在以下段落中说明的流程来计算的并且可以由已经结合图2和图3所描述的数据处理系统来运行。

在平行于基板4的对象接收表面的平面中，正掩模由感兴趣区域23的位置和范围来限定。感兴趣区域23的掩模的边缘可以向外移位，使得正掩模的边缘与感兴趣区域23的边缘向外分隔开至少预定义的距离，并且感兴趣区域23仅表示正掩模的部分。因此，由于毛细管作用而留在分析腔室的角落中的分析液体残留物不会覆盖感兴趣区域23。这允许在完成用于从分析腔室6排出分析液体的排出过程之后使感兴趣区域23没有分析液体残留物。这防止了对感兴趣区域23的不期望的修改，使得包含对象的微腔室装置1能够被存储在存储单元中以供后续访问和验证。

可以使用具有预定义半径的圆形或环形形状的结构化元件将形态学扩张操作应用于正掩模。举例来说，半径值可以大于0.2毫米并且/或者小于10毫米或者小于5毫米或者小于1毫米。已经表明：形态学扩张操作提供了分析液体通过分析腔室的改善的微流体流，从而防止了不期望的空气截留。

然后，在平行于基板4的对象接收表面的平面中，针对流体端口10、11中的每个，计算另外的正掩模。可以通过将相应的流体端口掩模的边缘向外移位来修改流体端口掩模中的一者或两者，使得该边缘与相应的流体端口的边缘向外分隔开至少预定义距离。以与结合感兴趣区域掩模所描述的方式类似的方式，可以将形态学扩张运算符应用于流体端口掩模中的一者或两者。通过对掩模的这些修改，能够获得促进盖相对于容积减小元件的对准的容积减小元件。

作为下一步骤，通过将逻辑OR运算符应用于感兴趣区域掩模和流体端口掩模来生成组合掩模。然后，针对组合掩模计算凸包。该凸包表示用于确定容积减小元件30(如图6B所示)的掩模38(如图6C所示)并且表示在平行于基板4的对象接收表面的平面中的通过分析腔室6的横截面。

图7A和图7B图示了根据第四示例性实施例的用于制造微腔室装置1的过程。根据第四示例性实施例的微腔室装置包括容积减小元件34(如图7B所示)，容积减小元件34是使用掩模37(如图7C所示)生成的。使用在以下段落中描述的流程来计算掩模37，并且该流程可以由已经结合图2和图3所描述的数据处理系统来运行。

在平行于基板4的对象接收表面的平面中，确定伪流体端口31和32(如图7A所示)的位置，伪流体端口31和32中的每个对应于流体端口10和11中的一个。伪流体端口31和32的范围可以等于或不同于流体端口10和11的范围。伪流体端口31和32中的每个表示正掩模。另外，针对流体端口10和11中的每个，也以与结合根据第三示例性实施例(如图6B和图6C所示)的微腔室装置所描述的方式相同的方式来生成正掩模。使用逻辑OR运算符将流体端口10的正掩模及其对应的伪流体端口32的正掩模组合在一起。然后，针对流体端口10及其伪流体端口32的组合掩模计算凸包。将相同的流程应用于流体端口11及其对应的伪流体端口31的正掩模。使用逻辑OR运算符来将凸包和感兴趣区域掩模组合在一起。

可以以与结合图6B和图6C所示的第三示例性实施例所描述的方式相同的方式来生成感兴趣区域掩模。可以将形态学扩张运算符应用于组合掩模以便将边缘平滑化。在图7C中示出了结果得到的掩模，其形成确定图7B所示的容积减小元件34的基础。容积减小元件34形成两个纵向通道35、36，以用于将感兴趣区域23连接到流体端口10和11中的每个。因此，能够获得小容积的分析腔室，其中，纵向通道减少了不期望的空气截留的风险。

还可以想到的是，使用计算出的掩模38(如图6C所示)和37(如图7C所示)来生成形状与容积减小元件30和34(如图6B和图7B所示)的形状不同的容积减小元件。举例来说，可以想到的是，以与结合图6A所示的第二示例性实施例的微分析腔室所描述的方式相似的方式，基于掩模38或37来生成具有纵向形状的一个或多个容积减小元件，以便生成在分析腔室的外部并且在基板与盖之间的空气填充的空间。

上面描述的实施例仅是说明性的，而并不旨在限制本发明的技术方法。虽然参考优选实施例详细描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，能够对本发明的技术方法进行修改或等同地替换，而不会脱离本发明的权利要求的保护范围。特别地，虽然已经基于投影射线照片描述了本发明，但是本发明能够应用于产生投影图像的任何成像技术。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”并不排除多个。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (17)

1.一种用于控制微腔室装置(1)的分析腔室(6)的容积的设备，对象(14)的感兴趣区域(23)被暴露于所述分析腔室，所述微腔室装置包括基板(4)和在所述基板上的一个或多个间隔元件(5)，所述容积被包括在所述基板与所述间隔元件之间，其中，所述容积是使用容积减小元件(24)来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置的表面上；

其中，所述设备包括沉积单元，所述沉积单元被配置为：

根据(a)所述感兴趣区域(23)并且还根据(b)使用所述容积减小元件(24)将所述分析腔室(6)的容积减小的预定水平来确定所述容积减小元件的位置和范围；并且

根据所确定的位置和范围来沉积所述容积减小元件(24)。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述微腔室装置还包括盖(3)，其中，所述盖、所述基板和所述间隔元件形成所述分析腔的所述容积。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述沉积单元被配置为将所述容积减小元件(24)沉积为使得所述分析腔室(6)具有预定容积。

4.根据权利要求1或2或3所述的设备，其中，所述沉积单元被配置为优选通过打印来逐层沉积所述容积减小元件(24)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述沉积单元被配置为在所述微分析腔室(1)的表面上沉积液体，其中，所述液体固化和/或能固化以形成所述容积减小元件(24)的至少部分。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备被配置为从所述对象(14)的至少部分采集数字图像数据；

其中，所述沉积单元被配置为根据所述数字图像数据的至少部分来自动或半自动地确定所述容积减小元件(24)的所述位置和所述范围。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述微腔室装置包括盖，其中，所述沉积单元被配置为确定所述容积减小元件(24)的所述位置和所述范围，使得所述容积减小元件(24)的至少部分被配置为用作屏障；

其中，所述屏障被配置为防止被引入到所述分析腔室(6)中的分析液体从在所述微腔室装置(1)的所述基板(4)与所述盖(3)之间形成的间隙中泄漏出来。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述屏障形成在所述分析腔室(6)的外部并且在所述基板(4)与所述盖(3)之间的空气填充的空间(28、29)。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述沉积单元被配置为还根据所述微腔室装置(1)的开放进入到所述分析腔室(6)中的一个或多个流体端口(10、11)的位置和/或范围来确定所述容积减小元件(24)的所述位置和所述范围。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述沉积单元被配置为确定所述容积减小元件(24)的所述位置和所述范围，使得在平行于设置有所述对象的表面截取的通过所述分析腔室(6)内部的横截面上，所述分析腔室(6)的所述范围至少针对所述感兴趣区域(26)且至少针对所述一个或多个流体端口(10、11)实质上是凸包。

11.根据权利要求9或10所述的设备，其中，所述沉积单元被配置为确定所述容积减小元件(24)的所述位置和所述范围，使得利用所述容积减小元件(24)来形成一个或多个纵向通道(35、36)，以用于将所述感兴趣区域(23)连接到所述一个或多个流体端口(10、11)。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述沉积单元还被配置为确定膜状封盖结构(22)的位置和范围，所述膜状封盖结构被配置为防止所述对象(14)的不是所述感兴趣区域(23)的部分的部分被暴露于所述分析腔室(6)。

13.一种控制微腔室装置(1)的分析腔室(6)的容积的方法，对象(14)的感兴趣区域(23)被暴露于所述分析腔室，所述微腔室装置包括基板(4)和在所述基板上的一个或多个间隔元件(5)，所述容积被包括在所述基板与所述间隔元件(5)之间，其中，所述容积是使用容积减小元件(24)来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置(1)的表面上；

其中，所述方法包括：

根据(a)所述感兴趣区域(23)并且还根据(b)使用所述容积减小元件(24)将所述分析腔室(6)的容积减小的预定水平来确定所述容积减小元件(24)的位置和范围；并且

根据所确定的位置和范围来沉积所述容积减小元件(24)。

14.一种用于控制微腔室装置(1)的分析腔室(6)的容积的处理系统(12)，对象(14)的感兴趣区域(23)被暴露于所述分析腔室，所述微腔室装置包括基板(4)和在所述基板上的一个或多个间隔元件(5)，所述容积被包括在所述基板与所述间隔元件(5)之间，其中，所述容积是使用容积减小元件(24)来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置(1)的表面上；

其中，所述处理系统(12)被配置为：

读取和/或生成指示所述对象(14)的所述感兴趣区域(23)的位置的位置数据；并且

根据(a)所述位置数据并且还根据(b)使用所述容积减小元件(24)将所述分析腔室(6)的容积减小的预定水平来计算所述容积减小元件(24)的位置和范围。

15.一种用于控制微腔室装置(1)的分析腔室(6)的容积的程序单元，对象(14)的感兴趣区域(23)被暴露于所述分析腔室，所述微腔室装置包括基板(4)和在所述基板上的一个或多个间隔元件(5)，所述容积被包括在所述基板与所述间隔元件(5)之间，其中，所述容积是使用容积减小元件(24)来控制的，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置(1)的表面上；

其中，所述程序单元在由处理器运行时适于执行：

读取和/或生成指示所述对象(14)的所述感兴趣区域(23)的位置的位置数据；并且

根据(a)所述位置数据并且还根据(b)使用所述容积减小元件(24)将所述分析腔室(6)的容积减小的预定水平来计算所述容积减小元件(24)的位置和范围。

16.一种微腔室装置，生物组织片(14)的感兴趣区域(23)被暴露于所述微腔室装置，所述微腔室装置包括具有受控容积的分析腔室：

基板(4)，其用于附着所述组织片，其中，所述基板的至少部分是显微镜载玻片；

一个或多个间隔元件(5)，其与所述基板接触；

其中，所述容积被包括在所述基板与所述间隔元件之间；并且

其中，所述微腔室装置还包括容积减小元件(24)，所述容积减小元件被沉积在所述微腔室装置的表面上并且引起所述分析腔室的所述容积减小。

17.根据权利要求16所述的微腔室装置，还包括盖(3)，其中，所述盖、所述基板和所述间隔元件形成所述微腔室装置的所述容积，并且其中，所述间隔元件用作针对所述分析腔室的液密密封件。

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