CN114502281A - 生物样本处理系统及其微流控盒 - Google Patents
生物样本处理系统及其微流控盒 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114502281A CN114502281A CN202080067585.2A CN202080067585A CN114502281A CN 114502281 A CN114502281 A CN 114502281A CN 202080067585 A CN202080067585 A CN 202080067585A CN 114502281 A CN114502281 A CN 114502281A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample processing
- microfluidic cartridge
- tissue
- holder
- reaction chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 123
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 96
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 48
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 35
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 239000002407 tissue scaffold Substances 0.000 claims description 17
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 74
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 6
- 238000003364 immunohistochemistry Methods 0.000 description 6
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 2
- 238000010166 immunofluorescence Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 2
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 206010009944 Colon cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000001333 Colorectal Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 1
- 206010033128 Ovarian cancer Diseases 0.000 description 1
- 206010061535 Ovarian neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 108010039918 Polylysine Proteins 0.000 description 1
- 206010060862 Prostate cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000000236 Prostatic Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000012678 infectious agent Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- 210000005228 liver tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 201000001441 melanoma Diseases 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013188 needle biopsy Methods 0.000 description 1
- 239000000101 novel biomarker Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 210000002741 palatine tonsil Anatomy 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000656 polylysine Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- 210000002307 prostate Anatomy 0.000 description 1
- 210000005084 renal tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
- B01L9/50—Clamping means, tongs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
- B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
- B01L9/527—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for microfluidic devices, e.g. used for lab-on-a-chip
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/30—Staining; Impregnating ; Fixation; Dehydration; Multistep processes for preparing samples of tissue, cell or nucleic acid material and the like for analysis
- G01N1/31—Apparatus therefor
- G01N1/312—Apparatus therefor for samples mounted on planar substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
- B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
- B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/06—Fluid handling related problems
- B01L2200/0689—Sealing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/18—Means for temperature control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
- G01N2035/00039—Transport arrangements specific to flat sample substrates, e.g. pusher blade
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
- G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
- G01N2035/00138—Slides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Hematology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
生物样本处理系统包括：成像单元(2)，所述成像单元包括数字图像处理系统和至少一个显微镜，所述显微镜包括至少一个透镜(14)；样本处理站(3)，所述样本处理站包括处理平台(3)，所述处理平台(3)包括支架(17)和用于移动支架(17)的位移机构，以及安装在处理平台(5)上的样本处理单元(7)。样本处理单元(7)包括一种组织载玻片支架(11)，用于将固定有生物样品(36)的组织载玻片(34)安装在其上，和一种微流控盒支架(9)，用于将微流控盒(4)安装在其上。组织载玻片支架(11)经由联接件(13)联接到微流控盒支架(9)，联接件(13)能够使所述微流控盒和所述组织支架从所述样本处理单元的打开位置和闭合位置安装和移除，以便使得所述组织支架(34)与所述微流控盒(4)密封接触。所述样本处理站包括多个所述样本处理单元，所述样本处理单元安装在处理平台上(5)，并且能够从允许安装或移除组织载玻片或微流控盒的位置移动到微流控盒支架(9)中的视窗(19)与所述至少一个显微镜的透镜相对齐的位置。
Description
技术领域
本申请的目的在于提供一种生物样本处理系统及其微流控盒，用于分析固定在支架上的组织样本，运用了包括显微镜的成像系统。
背景技术
用于组织样本分析的常规支架通常包括玻璃载玻片或盖玻片，其可以是未涂覆，也可以是涂覆的，例如用聚赖氨酸涂覆的载玻片或凝胶涂覆的载玻片将组织样本固定在支架上。然而，支架也可以由其他材料制成。
样本包括全组织样本，手术活检或组织类型的针头活检、血液样本或细胞涂片。组织样本可以以被切割成薄片的组织被添加到支架上，或组织样本被涂抹在支架上，或以液体形式提供的组织样本滴落或以其他方式涂覆到支架上。组织样本可以是例如乳腺组织、肺组织、扁桃体组织、结肠组织、淋巴结组织、前列腺组织、肠组织、肝组织或肾组织的样本。用于分析的样本可以是肿瘤样本，包括来自癌症的活检，例如乳腺癌、肺癌、前列腺癌、卵巢癌、结肠直肠癌和黑色素瘤。本发明还可应用于微生物性质的样本(如细菌)，或活组织样本(如组织培养物)。
用于分析的固定组织样本的一种常见形式是福尔马林固定石蜡包埋(FormalinFixed Paraffin Embedded,FFPE)样本。
生物组织样本的分析包括免疫组织化学(IHC)和免疫荧光。
IHC是一种涉及使用特定探针分子(例如抗体)来检测可能由组织样本中细胞表达的特定生物标记物(例如抗原)存在的技术。IHC广泛应用于临床和研究环境，例如诊断特定疾病，如癌症，或研究疾病预后与新型生物标记物表达之间的相关性。IHC的主要应用领域是癌症诊断；但它还有其他应用领域，包括检测病毒等传染源，以及帮助诊断其他疾病，如阿尔茨海默氏症。
免疫荧光是经典免疫组织化学的替代技术，尤其是对于需要在单个样品上观察多个分子测量的应用。然而，它有几个限制，会导致复用性(multiplexity)低(即同一时间分子读数的数量)。它的主要限制是荧光团信号之间的串扰。检测分子的发射光谱之间的重叠会降低每个信号的特异性，因此最多只能同时读出4-5个读数。另一个限制来自以下事实:每个分子靶标都需要来自不同物种的初级抗体，这严重限制了多重性。如果用直接标记抗体代替夹心分析法，则可以克服这一问题；但这会导致由于缺乏放大使得输出信号低得多，从而导致灵敏度降低。
多周期复用是一种可以克服经典复用方法的某些限制的技术。该技术涉及在每个染色和成像周期后洗脱目标抗体或使标记分子失活。然而，对于组织切片的传统多周期染色和成像技术有几个缺点。第一个缺点是周转时间极长，这是由较长的孵育和洗涤周期(通常长达数小时)导致的，这限制了产量并可能导致样本随时间降解。此外，重复安装/拆卸成像盖玻片步骤会进一步使组织的完整性恶化。周期中的手动样本处理也降低了再现性和可靠性。另一个考虑因素是要成像的样本区域和整个玻片扫描的准确性。当使用高倍物镜对整个玻片或大片感兴趣区域进行成像时，将使用叠加/拼接软件解决方案来获取图像。在每个染色周期之后，移除并重新插入物镜下的样本可能会导致对应于不同标记的图像之间的误差，并降低复用的准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于对固定在支架上的组织样本进行成像和分析的生物样本处理系统，该系统快速有效，并且能对大面积组织样本进行精确成像。
其优势在于提供一种生物样本处理系统，该系统是多用途的并且可以用于或适用于不同的应用。
其优势在于提供一种生物样本处理系统，该系统能够利用生成快速、准确和可靠结果的一系列试剂对生物样本进行序列复用处理。
本发明的另一个目的是提供一种用于生物样本处理系统的微流控盒，用于对固定在支架上的组织样本进行成像和分析，该微流控盒能够对大面积组织样本进行快速、有效和准确的成像。
其优势在于提供一种多用途且可以用于或适用于不同的应用的微流控盒。
其优势在于提供一种紧凑、经济且易于安装和更换的微流控盒。
本发明的目的通过提供一种根据权利要求1所述的生物样本处理系统而实现。
本发明的目的通过提供一种根据权利要求10所述的微流控盒而实现。
本发明公开了一种生物样本处理系统，包括:成像单元，该成像单元包括数字图像处理系统和至少一个显微镜，该显微镜包括至少一个透镜；样本处理站，该样本处理站包括一个处理平台，该处理平台包括一个支架和一个用于移动该支架的位移机构；以及安装在处理平台上的样本处理单元。所述样本处理单元包括一种组织载玻片支架，用于将固定有生物样品的组织载玻片安装在组织载玻片支架上，和一种微流控盒支架，用于将微流控盒安装在微流控盒支架上。所述组织载玻片支架经由联接件联接到所述微流控盒支架，所述联接件能够使所述微流控盒和所述组织支架从所述样本处理单元的打开位置和闭合位置安装和移除，以便使得所述组织支架与所述微流控盒密封接触。
所述样本处理站包括多个所述样本处理单元，所述样本处理单元安装在处理平台上，并且能够从允许安装或移除组织载玻片或微流控盒的位置移动到微流控盒支架中的视窗与所述至少一个显微镜的透镜相对齐的位置。
在一个优选的实施例中，所述微流控盒支架视窗包括一个凹槽，在该凹槽中，所述透镜部分地插入至所述成像位置中。
在一个优选的实施例中，所述样本处理站包括至少三个，优选四个或更多个样本处理单元。
在一个优选的实施例中，所述处理平台包括一个旋转位移机构，该机构用于将支架在位置之间旋转。
在一个优选的实施例中，每个样本处理单元联接到至少一个试剂供应管和至少一个试剂排出管。
在一个优选的实施例中，每个样本处理单元包括一个夹紧机构，所述夹紧机构包括锁紧机构和压力致动器，所述压力致动器被配置为在闭合位置对所述微流控盒的组织支架施加压力，所述夹紧机构包括压缩气体活塞。
在一个优选的实施例中，每个样本处理单元包括一个温度控制系统，该温度控制系统包括一个联接到组织载玻片支架的冷却和加热系统。
在一个优选的实施例中，所述微流控盒支架和组织支架通过铰链连接器联接在一起。
在一个优选的实施例中，所述微流控盒支架为可移动盖的形式，所述组织载玻片支架为静态地固定到处理平台支架的底座的形式。
在一个优选的实施例中，所述微流控盒支架视窗包括倒角凹槽。
本发明还公开了一种用于生物样本处理系统的微流控盒，包括：基底、在基底内形成的流体流动网络、安装在基底上的的密封件、在基底中形成的反应室空腔以及视窗，所述微流控盒被配置成紧靠组织支架放置以覆盖所述空腔并构成所述反应室的一侧，因此所述反应室在所述组织支架与微流控盒之间形成。所述流体流动网络包括入口、入口通道网络和多个反应室入口孔。所述流体流动网络还包括出口、出口通道网络和多个反应室出口孔。所述反应室入口孔和反应室出口孔布置在所述反应室空腔的相对侧上，用于使试剂流过所述反应室。所述密封件围绕所述反应室的空腔和所述反应室的入口孔和出口孔。
所述视窗包括厚度小于1mm的透明盖，并且相对于所述基底的外表面，具有所述视窗的基底中形成的凹槽内的外表面，所述透明盖被配置为使显微镜的透镜能够部分地插入所述视窗凹槽中。
在一个优选的实施例中，所述透明盖由玻璃或蓝宝石制成。
在一个优选的实施例中，所述透明盖厚度小于0.5mm，优选地厚度小于0.3mm。
在一个优选的实施例中，所述微流控盒还包括间隔元件，所述间隔元件限定了当组织支架被放置并压靠在反应室上时的反应室的高度。
所述间隔元件可以是连续的或部分连续突出的形式，或者优选地是离散间隔突出的形式。
在一个优选的实施例中，间隔元件相对于反应室布置在密封件的外侧。
在一个优选的实施例中，所述密封件安装在基底中的凹槽中。
附图说明
图1是根据本发明实施例的生物样本处理系统的示意性结构图；
图2是根据本发明实施例的生物样本处理系统中样本处理站主要部件的示意性结构图；
图3a和3b是根据本发明实施例中样本处理站的样本处理单元的结构图，分别处于打开位置(图3a)和闭合位置(图3b)；
图3c是根据本发明实施例中样本处理站的样本处理单元处于闭合位置时的横截面结构图；
图4a和4b是根据本发明实施例中生物样本处理系统的微流控盒的顶部视图和底部结构图；
图5是根据本发明实施例中安装在生物样本处理系统中的样本载玻片上的微流控盒的示意性放大截面图。
具体实施方式
参考附图，根据本发明实施例中生物样本处理系统包括成像单元2、样本处理站3、以及安装在样本处理站3中的多个微流控盒4。生物样本处理系统1用于分析可以固定到支架34上的生物组织样本36。
支架34可以是常规显微镜载玻片的形式，例如由玻璃制成并且具有3×2cm表面积以及大约1mm厚度的典型尺寸。这种显微镜载玻片广泛用于固定组织样本，以便放置在显微镜物镜下，手动或通过自动成像系统分析样本。然而，根据本发明的实施例，其他支架(无论是否常规)也可用于固定组织样本，以便利用成像系统进行分析。优选地，所述支架是透明的，以便在样本下方提供光源，尽管在本发明的范围内，所述支撑件可以是不透明的，并且可以从样本的观察侧提供用于成像的光。
可以分析各种组织样本，在上文的介绍部分中已经提供了示例。
受益于本发明的有利特征的应用包括对活检组织样本的分析，活检组织样本是在分析之前采集的，并且需要对组织进行快速分析。这可能发生在对疑似癌症的活检期间。特别地，快速生成结果对于在手术切除癌组织期间的应用非常有利，以便验证所有带有癌细胞的组织都已被完全切除。因此可以在手术期间和完成手术之前进行分析。本发明使得组织样本处理能够在少于1小时内进行，优选地少于45分钟，可能少于30分钟内进行。
然而，本发明实施例中的生物处理系统可用于其它应用中，这些应用不需要如此快速地输出结果，但仍受益于组织样本快速、可靠和有效的分析。追求的优势之一是减少分析所需的组织量，以确保活检过程尽可能微创。
成像单元2包括:一个或多个显微镜，每个显微镜具有至少一个透镜14；以及图像处理系统(内部细节未明确示出)，图像处理系统包括图像捕获传感器以及用于捕获和处理通过显微镜透镜观察到的图像的相关电子电路和软件。用于捕获、处理和存储图像的成像系统本身是众所周知的，不需要在本文中进一步描述。
生物样本处理系统还可以包括试剂存储和输送模块(未示出)，用于向样本处理站提供试剂、缓冲溶液和洗涤溶液，特别是流经微流控盒4的反应室29以进行样本分析的流体。
样本处理站3包括处理平台5和安装在处理平台5的支架17上的多个样本处理单元7。处理平台5还包括用于移动支架17和/或在支架上的样本处理单元7的位移机构(未示出)，以便将样本处理单元7在显微镜透镜14下方的位置与至少用于从样本处理单元7装载和卸载组织载玻片34的位置之间移动。
在一个实施例中，位移机构可以包括旋转联接器，例如布置在支架17下方以使支架绕中心轴线旋转。在所示的实施例中，多个(这里示出了四个)样本处理单元7绕中心轴线A在装载和观察位置以及任何其他位置(例如等待位置)之间旋转。
在另一实施例(未示出)中，样本处理站可包括例如仅两个样本处理单元，所述两个样本处理单元安装在位移机构的滑块(slide)上，用于在观察位置和装载位置之间平移。
然而，可以在本发明范围内的位移机构中实现位移的旋转和/或平移轴的各种组合。
每个样本处理单元7包括微流控盒支架9、组织支架11和它们之间的联接器13，使微流控盒支架9能够相对于组织载玻片支架11移动，用于安装和拆卸组织载玻片34。在所示的实施例中，微流控盒支架以盖子的形式提供，所述盖子通过形成联接器13的铰链可旋转地联接到形成组织载玻片支架11的底座。
然而，在本发明的范围内，也可以设想将微流控盒支架作为底座，将组织载玻片支架作为盖子，可移动地安装到底座上。例如，这种配置可以与倒置显微镜结合使用。
底座固定安装在所述样本处理站3的所述处理平台5上。
所述联接器13能够以其它形式代替枢轴铰链提供，例如通过连杆臂或滑块，使微流控盒支架能以平移运动或平移和旋转运动组合的方式远离支撑组织载玻片支架11的底座。然而，枢轴铰链形式的联接器13简单坚固，并且对应于优选实施例。
微流控盒支架9优选地包括一个具有凹槽43的视窗19，所述凹槽43被配置为在其中至少部分地容纳显微镜透镜14，使得显微镜透镜可以非常靠近微流控盒的视窗12。因此，可以使用具有非常大数值孔径的透镜来提高被观察样本的图像捕获质量。
样本处理单元7还进一步优选地包括夹紧机构15，该夹紧机构包括锁紧机构16和压力致动器18。压力致动器18可包括由压缩流体驱动的活塞，例如压缩空气活塞37，该活塞将压力施加在紧靠微流控盒4的组织载玻片34上。该压力确保放置在微流控盒4的基底6和组织载玻片34之间的密封件10被密封，以在反应室中注入试剂和其它流体期间，承受反应室29中的压力。由压力致动器施加的压力确保在反应室中达到的最大压力不会导致密封件10泄漏。
例如，所述锁紧机构16可以是一个或多个锁销的形式，所述锁销插入到所述盖或底座另一侧的锁紧法兰或锁片的相应孔口中。然而，在本发明的范围内，锁紧机构可以具有其它配置，例如，具有锁肩的可旋转臂，该锁肩与另一盖或底座部件上的相应锁肩啮合。
微流控盒支架或组织载玻片支架的可移动部分可以手动驱动，或者可以包括电动驱动机构(未示出)，并且类似地，锁紧机构可以手动操作，或者可以包括用于自动打开和关闭可移动部分和静态部分的电动驱动系统。
样本处理单元7还包括试剂流体流动系统，所述试剂流体流动系统用于将试剂和其他来自外部试剂源的液体流动引导至微流控盒4。因此，试剂流体流动系统包括用于试剂导管的入口联接器，例如用于试剂的输入和排出的试剂管，以及由密封元件包围的接口，所述密封元件耦合到微流控盒4上的流体流动网络8。
当将组织载玻片34压在微流控盒4上时，夹紧机构15也可用于将微流控盒压在组织载玻片支架11上，以确保在微流控盒上的入口和出口与微流控盒支架9内的试剂流体流动系统上相应出口和入口之间的接口处的紧密密封。
考虑到在组织样本处理期间加热或冷却反应室29内的试剂，尤其是为了多路复用的目的，样本处理单元还可以包括用于冷却和/或加热组织载玻片34的温度控制系统24。优选地，温度控制系统24包括珀耳帖芯片31，该芯片位于组成组织载玻片支架11的底座内部或底座下方。在一种变型中，温度控制系统还可以包括加热和/或冷却元件，所述加热和/或冷却元件用于在样本处理单元内的试剂流体流动系统周围加热和/或冷却，特别是用于预热或预冷却进入反应室29的试剂。
根据本发明实施例的微流控盒包括基底6、形成在基底6内的流体流动网络8、密封件10和视窗12。流体流动网络8包括用于联接到样本处理单元7底座内的试剂流体流动系统的入口26、用于从反应室29流出试剂的出口32和分别连接到反应室入口孔28和反应室出口孔30的入口通道网络27和出口通道网络31。所述流体流动网络被配置为提供通过反应室29的基本均匀的试剂流，以确保将试剂基本上平流地输送到固定在所述组织支架34上的生物样本36中。
密封件10安装在基底6中的凹槽中，所述基底6围绕反应室29以及反应室的入口孔和出口孔28、30。反应室29在组织支架34和视窗12之间形成，视窗12由夹在基底6和组织支架34之间的密封件10密封。
微流控盒4还可优选地进一步包括间隔元件40，例如以连续边缘或多个离散突出的形式优选地布置在密封件10的外侧。间隔元件确保反应室29的高度保持在规定的恒定高度，该高度不取决于由压力致动器18提供到密封件10上的压缩力。压力致动器和夹紧机构15的力被布置成足以压缩密封件10，直到间隔元件40与组织支架34接触，由此不会因为刚性间隔元件使得超压进一步压缩密封件或改变反应室的高度。所述间隔元件还有利地确保所述视窗12与所述组织支架34保持平行关系，并且不相对于所述组织支架34倾斜。
视窗12包括透明盖33，所述透明盖厚度小于1mm，优选地小于0.5mm，例如约0.2mm(例如0.17mm)。有利地，透明盖33可以由玻璃或蓝宝石制成。透明盖33可以与基底6分开组成，并且通过粘合剂粘合、焊接或通过与基底6的材料二次成型来组装。视窗12包括相对于基底6外表面的凹槽，该凹槽被配置为使得显微镜的透镜能够部分地插入所述视窗的凹槽中，以便非常接近透明盖33的表面和其下的组织样本，如下文所述。
基底6可有利地由模制聚合物形成，例如可透明或不透明的注塑聚合物，比如COP、COC、PC、PSU和PEEK。
薄的透明盖33和视窗12的凹槽使显微镜透镜14的观察面41与反应室29的距离小于1mm，甚至可以小于0.5mm，考虑到反应室高度在0.05至0.5mm的范围内，因此从组织样本到显微镜透镜的距离通常小于1mm。间隔元件的高度有利地在0.05至0.3mm的范围内，优选地在0.05至0.2mm的范围内，以便试剂最佳地流经反应室，并将试剂平流运输至组织支架。
因此，可使用高数值孔径显微镜透镜通过连续成像步骤来捕获大面积组织样本，例如在80mm2至120mm2范围内，通常在80mm2至100mm2范围内，从而可以对超过50mm2的组织样本截面进行良好的图像捕获和分析。可以有利地由诸如玻璃的材料制成非常薄的透明盖，减少了显微镜透镜14捕获的图像上的伪影和畸变，以实现高性能的样本分析。
安装在处理平台上的多个样本处理单元有利地能够用试剂处理组织样本，同时对放置在显微镜下的其他样本执行图像捕获和分析，以提高样本分析的速度，特别是在多路复用期间。
例如，所述多个样本处理单元7中的每一个能够处于复用处理的不同阶段，换言之，使用不同的试剂，所述样本处理单元依次推进到成像单元的透镜。当其他样本处理单元7正在由成像单元2分析或正在将试剂注入反应室进行后续分析时，组织样本36的装载和卸载也可以在某些样本处理单元7上执行。
所述多个样本处理单元优选地包括三个或更多的样本处理单元，优选地包括四个或更多的在公共处理平台5上的样本处理单元。
可以注意到，对于活检组织样本的分析，来自同一患者的组织样本可以分布在放置在各个相应的样本处理单元7中的多个组织载玻片上，从而可以同时对组织样本应用各种不同的试剂和分析。可选地，可以应用相同的试剂和分析，以提供可以比较的多个测试结果，以提高诊断的可靠性。可选地，所述多个样本站也可用于对来自同一患者或来自不同患者的不同组织样本进行分析。
引用列表
生物样本处理系统 1
成像单元 2
显微镜
透镜 14
观察面 41
图像处理系统
样本处理站 3
处理平台 5
支架 17
位移机构(未示出)
样本处理单元 7
微流控盒支架 9
(盖子)
视窗 19
倒角凹槽 43
组织载玻片支架 11
底座
联接器 13
铰链
夹紧机构 15
锁紧机构 16
锁销
压力致动器 18
活塞
压缩空气活塞
试剂流体流动系统
入口导管 20
出口导管 22
温度控制系统 24
冷却/加热系统
珀耳帖芯片 41
温度传感器(未示出)
微流控盒4
基底 6
流体流动网络 8
微流控盒入口 26
进口通道 27
反应室入口孔 28
反应室 29
反应室出口孔 30
出口通道 31
微流控盒出口 32
密封件 10
视窗 12
透明盖 33
玻璃层
间隔元件 40
组织支架 34
组织样本 36
外部试剂源
试剂管
透明盖的厚度T
Claims (15)
1.一种生物样本处理系统，其特征在于，包括：成像单元(2)，所述成像单元包括数字图像处理系统和至少一个显微镜，所述显微镜包括至少一个透镜(14)；样本处理站(3)，所述样本处理站包括处理平台(3)，所述处理平台(3)包括支架(17)和用于移动支架(17)的位移机构，以及安装在处理平台(5)上的样本处理单元(7)，样本处理单元(7)包括一种组织载玻片支架(11)，用于将固定有生物样本(36)的组织载玻片(34)安装在组织载玻片支架(11)上，和一种微流控盒支架(9)，用于将微流控盒(4)安装在微流控盒支架(9)上，组织载玻片支架(11)经由联接器(13)联接到微流控盒支架(9)，联接器(13)能够使所述微流控盒和组织支架从所述样本处理单元的打开位置和闭合位置安装和移除，以便使得所述组织支架(34)与所述微流控盒(4)密封接触；所述样本处理站包括多个所述样本处理单元，所述样本处理单元安装在处理平台上(5)，并且能够从允许安装或移除组织载玻片或微流控盒的位置移动到微流控盒支架(9)中的视窗(19)与所述至少一个显微镜的透镜相对齐的位置。
2.根据前述权利要求所述的生物样本处理系统，其特征在于，所述微流控盒支架视窗(19)包括凹槽(43)，所述透镜(14)在成像位置中部分地插入到所述凹槽内。
3.根据前述权利要求中任一项所述的生物样本处理系统，其特征在于，所述样本处理站(3)包括至少三个、优选地四个或更多的样本处理单元(7)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的生物样本处理系统，其特征在于，所述处理平台(5)包括旋转位移机构，所述旋转位移机构用于将支架(17)在位置之间旋转。
5.根据前述权利要求中任一项所述的生物样本处理系统，其特征在于，每个样本处理单元(7)联接到至少一个试剂供应管和至少一个试剂排出管。
6.根据前述权利要求中任一项所述的生物样本处理系统，其特征在于，每个样本处理单元包括夹紧机构(15)，所述夹紧机构包括锁紧机构(16)和压力致动器(18)，所述压力致动器被配置为在闭合位置对所述微流控盒(5)的组织支架施加压力，所述夹紧机构包括压缩气体活塞。
7.根据前述权利要求中任一项所述的生物样本处理系统，其特征在于，每个样本处理单元包括一个温度控制系统，所述温度控制系统包括一个联接到组织载玻片支架(11)的冷却和加热系统。
8.根据前述权利要求中任一项所述的生物样本处理系统，其特征在于，所述微流控盒支架(9)和组织支架(11)通过铰链连接器(13)联接在一起。
9.根据前述权利要求中任一项所述的生物样本处理系统，其特征在于，所述微流控盒支架为可移动盖的形式，所述组织载玻片支架(11)为静态地固定到处理平台(5)支架的(17)的底座的形式。
10.一种用于生物样本处理系统(1)的微流控盒，其特征在于，包括：基底(6)、在基底(6)内形成的流体流动网络(8)、安装在基底上的的密封件(10)、在基底中形成的反应室(29)的空腔(29a)以及视窗(12)，所述微流控盒被配置成紧靠组织支架(34)放置以覆盖所述空腔并构成所述反应室(29)的一侧，因此所述反应室在所述组织支架与微流控盒之间形成，所述流体流动网络包括入口(26)、入口通道网络(27)和多个反应室入口孔(28)，所述流体流动网络还包括出口(32)、出口通道网络(31)和多个反应室出口孔(30)，所述反应室入口孔和反应室出口孔布置在所述反应室空腔的相对侧上，用于使试剂流过所述反应室，所述密封件(10)围绕所述反应室(29)的空腔和所述反应室的入口孔和出口孔(28、30)，所述视窗(12)包括厚度小于1mm的透明盖，并且相对于所述基底(6)的外表面，具有所述视窗(12)的基底中形成的凹槽内的外表面，所述透明盖被配置为使显微镜的透镜(14)能够部分地插入所述视窗凹槽中。
11.根据前述权利要求所述的微流控盒，其特征在于，所述透明盖(33)由玻璃或蓝宝石制成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的微流控盒，其特征在于，所述透明盖厚度小于0.5mm，优选地厚度小于0.3mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的微流控盒，其特征在于，还包括间隔元件，所述间隔元件限定了当组织支架(34)被放置并压靠在反应室(29)上时的反应室(29)的高度。
14.根据前两项权利要求中任一项所述的微流控盒，其特征在于，所述间隔元件相对于反应室布置在密封件的外侧。
15.根据权利要求1至9中任一项所述的生物样本处理系统(1)，其特征在于，还包括多个根据权利要求10至14中任一项所述的微流控盒。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19200101.4A EP3798640A1 (en) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | Biological sample processing system and microfluidic cartridge therefor |
| EP19200101.4 | 2019-09-27 | ||
| PCT/EP2020/076978 WO2021058782A1 (en) | 2019-09-27 | 2020-09-25 | Biological sample processing system and microfluidic cartridge therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114502281A true CN114502281A (zh) | 2022-05-13 |
Family
ID=68072266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080067585.2A Pending CN114502281A (zh) | 2019-09-27 | 2020-09-25 | 生物样本处理系统及其微流控盒 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220291246A1 (zh) |
| EP (2) | EP3798640A1 (zh) |
| JP (1) | JP2022549894A (zh) |
| KR (1) | KR20220101081A (zh) |
| CN (1) | CN114502281A (zh) |
| AU (1) | AU2020353291A1 (zh) |
| CA (1) | CA3152364A1 (zh) |
| WO (1) | WO2021058782A1 (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150005190A1 (en) * | 2012-02-27 | 2015-01-01 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Sample processing device with detachable slide |
| US20160272933A1 (en) * | 2015-03-18 | 2016-09-22 | Battelle Memorial Institute | Method and apparatus for measuring biofilm thickness and topology |
| US20180364270A1 (en) * | 2015-07-07 | 2018-12-20 | University Of Washington | Systems, methods, and devices for self-digitization of samples |
| EP3427829A1 (en) * | 2017-07-12 | 2019-01-16 | Lunaphore Technologies SA | Methods of in situ antigen retrieval of a biological sample & imaging thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4417079C2 (de) * | 1994-05-17 | 1998-06-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Objektträger zum Beobachten von biologischem Material |
| WO2002072264A1 (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-19 | Biomicro Systems, Inc. | Method and system for microfluidic interfacing to arrays |
| WO2017015123A1 (en) * | 2015-07-17 | 2017-01-26 | Boyd Lawrence M | Apparatus and method for sorting of cells |
-
2019
- 2019-09-27 EP EP19200101.4A patent/EP3798640A1/en not_active Withdrawn
-
2020
- 2020-09-25 CA CA3152364A patent/CA3152364A1/en active Pending
- 2020-09-25 AU AU2020353291A patent/AU2020353291A1/en active Pending
- 2020-09-25 CN CN202080067585.2A patent/CN114502281A/zh active Pending
- 2020-09-25 JP JP2022519302A patent/JP2022549894A/ja active Pending
- 2020-09-25 WO PCT/EP2020/076978 patent/WO2021058782A1/en active Application Filing
- 2020-09-25 US US17/754,176 patent/US20220291246A1/en active Pending
- 2020-09-25 EP EP20775357.5A patent/EP4034887A1/en active Pending
- 2020-09-25 KR KR1020227014158A patent/KR20220101081A/ko active Search and Examination
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150005190A1 (en) * | 2012-02-27 | 2015-01-01 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Sample processing device with detachable slide |
| US20160272933A1 (en) * | 2015-03-18 | 2016-09-22 | Battelle Memorial Institute | Method and apparatus for measuring biofilm thickness and topology |
| US20180364270A1 (en) * | 2015-07-07 | 2018-12-20 | University Of Washington | Systems, methods, and devices for self-digitization of samples |
| EP3427829A1 (en) * | 2017-07-12 | 2019-01-16 | Lunaphore Technologies SA | Methods of in situ antigen retrieval of a biological sample & imaging thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220291246A1 (en) | 2022-09-15 |
| WO2021058782A1 (en) | 2021-04-01 |
| EP4034887A1 (en) | 2022-08-03 |
| EP3798640A1 (en) | 2021-03-31 |
| CA3152364A1 (en) | 2021-04-01 |
| KR20220101081A (ko) | 2022-07-19 |
| JP2022549894A (ja) | 2022-11-29 |
| AU2020353291A1 (en) | 2022-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2003212791B2 (en) | Slide cassette for fluidic injection | |
| CN110891687B (zh) | 生物样品中原位抗原修复的方法及其成像 | |
| CN103299173B (zh) | 制备用于检查的生物标本的自动化系统及方法 | |
| JP4230816B2 (ja) | 試料の一部を自動的に貯蔵するプレート | |
| EP2524221B1 (en) | Systems for counting cells and biomolecules | |
| US20060041385A1 (en) | Method of quantitating proteins and genes in cells using a combination of immunohistochemistry and in situ hybridization | |
| US20100279309A1 (en) | Microfluidic chips and systems for analyzing protein expression, and methods of use thereof | |
| JP2017078717A (ja) | 分子または粒子の超高感度検出用のシステム、デバイスおよび方法 | |
| CN102618439B (zh) | 基于封闭反应器的dna片段扩增和定量检测系统 | |
| US20210172969A1 (en) | Automated slide processing systems, consumable slide processing modules, and reagent cartridges | |
| US9958435B2 (en) | Arrangement and process for optical analysis and specific isolation of biological samples | |
| JP2022536397A (ja) | 多重組織撮像 | |
| US20150211964A1 (en) | Method and analysis device for microscopic examination of a tissue section or cell smear | |
| JP6571694B2 (ja) | 生体試料用の試料ホルダ | |
| CN111033238A (zh) | 定量的液体活检诊断系统与方法 | |
| CN114502281A (zh) | 生物样本处理系统及其微流控盒 | |
| WO2000005336A2 (en) | Devices and methods for sample analysis | |
| JP2021530690A (ja) | 自動化試料堆積および染色システムならびに関連方法 | |
| US20210252518A1 (en) | Biological sample holder and handler | |
| KR102458032B1 (ko) | Rt-pcr 디바이스 | |
| US20220065757A1 (en) | Microfluidic Device for Image Multiplexing | |
| WO2021061796A1 (en) | Automated cell processing and differential interference contrast microscopy devices and methods | |
| CN117665290A (zh) | 用于肺癌检测的试剂盒及肺癌样本多色免疫荧光染色方法 | |
| CN117358327A (zh) | 易读取的肿瘤细胞检测装置、微流控芯片及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |