CN118302251A - 使用微流体装置分析异质细胞/组织样本 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的微流体装置、使用这样的微流体装置分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的方法以及用于与这样的微流体装置一起使用的分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的系统。一个或多个样本对象包括一个或多个单细胞、一个或多个细胞聚集体和/或一片或多片连续组织材料。微流体装置包括配置成接收样本的插入体积。微流体装置进一步包括具有与插入体积流体连通的入口、第一出口和第二出口的分选单元。分选单元被配置成通过分别将具有较小尺寸、较小重量和较低刚度的样本对象从入口引向第一出口，并且分别将具有较大尺寸、较大重量和较高刚度的样本对象从入口引向第二出口，从而通过尺寸、重量和/或刚度来分选样本对象。微流体装置还包括与分选单元的第一出口流体连通的测量体积。微流体装置进一步包括解离单元，所述解离单元包括将样本对象至少部分解离成单细胞和/或细胞聚集体的工具。解离单元的入口与分选单元的第二出口流体连通，并且解离单元的出口与测量体积的入口流体连通。

Description

使用微流体装置分析异质细胞/组织样本
发明领域
本发明涉及生物医学研究和临床诊断领域。特别地，本发明涉及用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的微流体装置(microfluidic device)、分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的方法以及用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的系统。
背景
医学诊断通常以对从患者获得的样本中组织和细胞形态学的病理学分析为基础。有多种可以用于此的样本类型，范围从来自于实体组织的活组织检查物和抽吸物到具有单细胞和/或小的细胞聚集体的流体收集物(如渗出物、尿液)和血液样本。样本中的细胞形态学可以通过例如常规显微术捕获。为了分析来自组织的单细胞，通常需要复杂且耗时的制备程序。这些可能涉及使较大组织块解离以进一步分散成单细胞和/或细胞聚集体，参见例如D.Soteriou et al.,medRxiv 2021.11.30.21267075和US2011/0003324 A1，通过最终标记步骤(例如，染色)完成，用于最佳的显微观察。细胞标记可特别地改适用于诊断/科学需要(例如，标准染料如苏木精和曙红(H&E)以及高碘酸-Schiff(PAS)、荧光、原位杂交(ISH)、免疫组织化学(IHC))。到目前为止，这在临床环境中阻碍了对这样的样本的高通量实时分析。
用于研究单细胞和细胞聚集体中的细胞的形态学的具有极大潜力的成像技术是定量相差显微术，并且特别是数字全息显微术(DHM)。DHM使用成像束和参考束之间的干涉来获得被样本透射的光的相位和振幅信息。该信息然后可用于重建样本的定量相位偏移图像，参见例如EP 1 524 491 A1和EP 2 357 539A1。近年来，数字全息显微镜已经成功地用于生物医学应用，例如活细胞成像。细胞的相位偏移图像可用于基于形态学参数的分析和/或使用机器学习分类器可靠地识别细胞类型。与微流体系统结合，这允许实现例如高通量无标记血液样本分析，例如血细胞计数，参见例如US2019/0195774A1，促进对疾病如疟疾、白血病和骨髓增生性赘生物的检测，参见例如M.Ugele et al.,Adv.Sci.1800761(2018)、WO 2019/063548 A1和M.Ugele et al.,Proc.SPIE 11060,Optical Methods forInspection,Characterization,and Imaging of Biomaterials IV,110600V(2019)。通过这种方式，流式细胞术可以用于在床旁(point-of-care)基于细胞类型、细胞形态学、细胞-细胞相互作用和组织解离动力学进行功能生物标志物分析。荧光流式细胞术或相关的成像流式细胞术方法因为需要进行耗时的标记并因此需要预先定义具有标记分析物的样本体积而无法获得这种解决方案。利用无标记DHM，任何具有组织、细胞或细胞聚集体的样本体积都能被观察，以实现仅受初始活组织检查材料量限制的足够的统计学能力。即使复杂的样本，如由不同细胞类型(即上皮、间充质细胞和免疫细胞)组成的实体瘤和肿瘤微环境也是有前景的DHM方法的目标。
尽管数字全息显微镜可用于研究液体样本中或包含二维或三维肿瘤模型的细胞培养物中的细胞，它不适于研究较大的样本对象，例如连续组织材料片，例如来自活组织检查样本的连续组织材料片。然而，后者构成许多种疾病(例如胰腺癌)的诊断和治疗的重要资源。例如，在胰腺病变的情况下，活组织检查物或细针抽吸物通过超声引导的内窥镜采样(例如，内窥镜超声引导的细针活组织检查(EUS-FNB)或内窥镜超声引导的细针抽吸(EUS-FNA))获得。随后活组织检查物和细针抽吸物(FNA)在组织和细胞病理学实验室中被处理，用于常规的显微分析，以允许基于形态学的诊断。后采样程序是耗时和昂贵的，并且可能需要单独的工作流程。此外，对于约30％的患者，取决于身体部位或器官，当进行活组织检查时，由于未击中病变，可能发生手术错误，参见例如M.C.Omura，American Journal ofRoentgenology,197(2),457-461(2011)。在这些情况下，细胞材料可能稀缺，使得使用免疫组织化学的全面肿瘤细胞分型无法应用，导致不考虑诊断误差的不确定结果。
发明内容
因此，本发明的目的是提供在单细胞水平上分析异质细胞/组织样本的手段，特别是使用数字全息显微镜，所述异质细胞/组织样本可以包含单细胞、细胞聚集体和连续组织材料片。
该目的通过根据权利要求1所述的微流体装置、根据权利要求12所述的方法以及根据权利要求23所述的系统实现，所述装置用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本、所述方法用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本并且所述系统用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本。本发明的实施方案在从属权利要求中有详细描述。
根据本发明的微流体装置被配置成用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本，其中一个或多个样本对象包括一个或多个单细胞、一个或多个细胞聚集体和/或一片或多片连续组织材料。微流体装置包括被配置成接收样本的插入体积。微流体装置进一步包括分选单元，所述分选单元具有与插入体积流体连通的入口、第一出口和第二出口。分选单元被配置成通过分别将具有较小尺寸、较小重量和较低刚度的样本对象从入口引向第一出口，并且分别将具有较大尺寸、较大重量和较高刚度的样本对象从入口引向第二出口，从而通过尺寸、重量和/或刚度分选样本对象。微流体装置包括与分选单元的第一出口流体连通的测量体积。微流体装置进一步包括解离单元，所述解离单元包括用于将样本对象至少部分解离成单细胞和/或细胞聚集体的工具(means)。解离单元的入口与分选单元的第二出口流体连通，解离单元的出口与测量体积的入口流体连通。
如本文所述，连续组织材料可以指大量细胞的紧密连接结构，其可以例如包括细胞和将细胞彼此连接的细胞外基质。一片连续组织材料，其在下文中也可以被称为一片组织，可以例如是活组织检查样本或来自抽吸样本的小块组织。一片连续组织材料可以具有例如直径和/或长度为0.5mm至2cm的物理尺寸和/或10-3mm3至8mm3的体积。另一方面，细胞聚集体可指松散结合或彼此粘附但不形成连续组织材料的多个细胞。细胞聚集体可以例如在每个方向上具有1μm至500μm的物理尺寸和/或3μm3至108μm3的体积。细胞聚集体可以是例如包括2个至100个细胞的细胞簇，在一些实例中也可以超过100个细胞。
微流体装置可以例如是微流体芯片或者包括微流体芯片，其中微流体芯片可以，例如包括基底，其中形成插入体积、分选单元、测量体积和/或解离单元。在一些实施方案中，微流体装置可以是模块化的，并且可以例如包括多个模块，其中的一些或全部模块可以是可替换的，例如为了防止样本的交叉污染。例如，插入体积、分选单元、测量体积和/或解离单元可以各自包含在这样的模块中，例如使得上述部件中的一些(例如储存器)或全部可以被单独替换。微流体装置可以进一步包括连接上述部件的多个通道，例如分别使得插入体积被布置在分选单元和解离单元的上游，并且测量体积被布置在分选单元和解离单元的下游。微流体装置还可以包括一个或多个微流体部件，例如一个或多个泵和/或一个或多个阀，用于产生和控制微流体装置内的流体流。微流体芯片可以进一步包括一个或多个储存器，用于存储流体(例如载流体)，其中样本将被溶解或悬浮，例如通过将载流体提供到插入体积。
微流体装置可以被配置成例如通过产生载流体的流将样本对象从被布置在插入体积中的样本转移或转运到分选单元。在分选单元中，样本对象可以通过尺寸、重量和/或刚度被分选，较小、较轻和/或刚度较低的样本对象通过分选单元的第一出口直接转移到测量体积，而较大和/或较重的样本对象可以通过分选单元的第二出口转移到解离单元，用于在样本对象转移到测量体积之前解离样本对象。在测量体积中，可以对样本对象进行一个或多个测量，例如，下文关于本发明的方法详细描述的。
因此，本发明允许使用相同的装置和类似的工作流程来分析包含各种尺寸的样本对象(例如组织片以及单细胞和细胞聚集体)的异质样本，和/或不同类型的样本，例如活组织检查样本和体液样本。例如，当将活组织检查样本置于插入体积中时，只有血细胞(例如来自活组织检查样本的提取物)和/或移动细胞(例如间充质细胞)可以被直接传递到测量体积，而活组织检查样本本身和/或较大的细胞聚集体可以被转移到解离单元进行解离。活组织检查样本可以通过例如酶促消化被依次解离。这可以例如允许实施用于研究组织组成的测定，例如通过从外部到内部缓慢溶解活组织检查样本。
分选单元被配置成通过尺寸、重量和/或刚度对样本对象进行分选，例如下文详细描述的使用机械过滤器结构和/或通过流体动力和/或通过基于惯性的分选。如本文使用的，样本对象的尺寸可以指例如各个样本对象的物理尺寸，例如长度、宽度、直径或有效直径，或者指样本对象的体积。分选单元可以例如被配置成分选样本对象，使得引向第二出口的样本对象比引向第一出口的样本对象更大(例如，具有更大的平均尺寸)、更重(例如，具有更大的平均重量)和/或更有刚度(例如，具有更高的平均刚度和/或更低的平均弹性)。在一些实施方案中，分选单元可以进一步被配置成将样本对象从包含样本对象或者悬浮有样本对象的流体或者介质(例如载流体和/或溶解溶液)(或其一部分)中分离，例如以用不同的流体或介质(例如测量流体)交换所述流体或介质。为此，分选单元可以例如被配置成对样本对象和流体/介质产生加速力，例如，与离心机相似，和/或应用例如横向位移、流体动力学和/或交叉流方法。优选地，分选单元被配置成至少通过尺寸和/或重量(并且任选地，另外通过刚度)来分选样本对象。在一些实施方案中，分选单元可以包括多个分选阶段，例如根据尺寸和/或重量来分选样本对象的第一分选阶段(例如进入第一和第二出口)和根据刚度来分选样本对象的第二分选阶段(例如在第一出口和/或第二出口处或其下游，例如从而过滤死细胞和/或无活力的细胞)。
分选单元可以例如被配置成将具有相应第一范围内的尺寸和/或重量的样本对象引向第一出口，并且将具有相应第二范围内的尺寸和/或重量的样本对象引向第二出口，其中第一范围的上边界小于或等于第二范围的下边界。在一个实例中，分选单元被配置成将尺寸和/或重量小于/轻于相应分选阈值的样本对象引向第一出口，并将尺寸和/或重量大于/重于相应分选阈值的样本对象引向第二出口。分选阈值例如可以为5μm至1000μm，在一些实例中为5μm至200μm，在一些实例中为10μm至100μm，在一个实例中为30μm至70μm。分选单元可以例如被配置成将单细胞和小细胞聚集体(例如具有尺寸高达分选阈值的细胞聚集体)与较大的细胞聚集体和组织片分离。分选阈值可以根据样本的类型、测量体积的物理尺寸和/或用于在测量体积中进行测量的测量技术而被选择。对于含有较大样本对象(例如组织片)的样本(例如活组织检查样本)，可以使用较大的分选阈值(例如100μm或1000μm)，而对于含有较小样本对象(例如单细胞和/或小细胞聚集体)的样本(例如体液样本)，可以使用较小的分选阈值(例如50μm或100μm)。
样本对象的刚度可以例如表征或定量当对样本对象施加力时相应样本对象抵抗变形的程度。刚度可以例如通过所施加的力与位移(例如物理尺寸的变化，例如样本对象的长度的变化)的比率或通过相关的量(例如弹性模量(例如杨氏模量))来定量。分选单元可以例如被配置成通过刚度基于相应量的阈值和/或第一范围和第二范围对样本对象进行分选，例如，如上文详细描述的根据尺寸和/或重量进行分选。在一个实例中，分选单元被配置成根据刚度通过将杨氏模量小于(刚度)分选阈值的样本对象引向第一出口并且将杨氏模量大于所述分选阈值的样本对象引向第二出口来分选样本对象，其中所述分选阈值可以为例如50Pa至30kPa，在一些实例中为210Pa至23kPa，在一些实例中为400Pa至10kPa。在一个实例中，所述分选阈值为200Pa至400Pa，例如300Pa。通过刚度分选样本对象可以按照例如G.Wang et al.,PLOS ONE 8(10),e75901(2013)中所描述地实现。
解离单元可以包括一个或多个解离体积，样本对象在其中待解离，例如被以化学方式溶解(对于本文件，包括化学手段和/或酶促手段)和/或被以机械方式解离(例如，作为作用在相应样本对象的力的结果)。解离体积可以被布置在解离单元的入口和出口之间。解离体积可以以系列(in series)布置，例如使得第一解离体积被布置在第二解离体积的上游，以至于流过解离单元的样本对象首先通过第一解离体积并且然后通过第二解离体积。额外地或者可选择地，解离体积可以并行布置，例如使得流过解离单元的样本对象通过第一解离体积或第二解离体积。
解离单元包括用于至少部分地将样本对象解离成单细胞和/或细胞聚集体的工具。用于解离样本对象的工具可以被配置成将单细胞和/或细胞聚集体(例如以机械方式、以化学方式、以热学方式和/或以电学方式)从样本对象中取出，和/或将样本对象分离或分裂成两个或更多个更小的样本对象，例如更小片的组织和/或更小的细胞聚集体。如本文中使用的，机械解离可指作为作用在相应样本对象的力的结果任何解离，例如通过切割、研磨和/或声处理(sonication)。
用于解离样本对象的工具可以包括被配置成向解离体积提供溶解溶液的储存器。溶解溶液可以包含一种或多种用于以化学方式溶解样本对象的化学物质和/或生物化学物质。溶解溶液可以特别是酶促溶液或包括酶促溶液，其中酶促溶液可以包含一种或多种酶，用于通过酶促消化来溶解样本对象。一种或多种化学物质和/或生物化学物质(例如一种或多种酶)可以被配置成分解大分子，并且可以例如包含一种或多种用于分解蛋白质的蛋白酶和/或一种或多种用于分解核酸的核酸酶。一种或多种化学物质和/或生物化学物质/酶可以例如选自由以下组成的组：胰蛋白酶、胶原酶(例如II型胶原酶)、DNA酶、accutase、分散酶、木瓜蛋白酶、liberase、链霉蛋白酶、蛋白酶、蛋白酶(K)、凝血酶和乙二胺四乙酸(EDTA)。用于解离样本对象的工具还可以包括泵和/或阀，用于将溶解/酶促溶液从储存器提供到解离体积。
额外地或者可选择地，用于解离样本对象的工具可以包括被配置成向解离体积中的样本对象施加声学波(例如声波)的发声器，特别是被配置成向解离体积中的样本对象施加超声的发超声器。发声器/发超声器可以是例如无源发射器或可以包括例如无源发射器，所述无源发射器被配置成将由外部声源/超声源(例如超声发生器(sonotrode))产生的声学波/超声转移到解离体积。发声器/发超声器的形状、尺寸和/或材料可以被改适于提高进入解离体积的传输效率。例如，发超声器的谐振频率可以被改适为施加到微流体装置的超声的频率，并且可以为例如20kHz至40kHz。额外地或者可选择地，发声器/发超声器可以是被配置成产生声学波/超声的有源发射器或可以包括该有源发射器，例如发声器/发超声器，例如被配置成将施加到发声器/发超声器的电信号转换为声学波/超声的压电元件、电容元件和/或感应元件。
额外地或者可选择地，用于解离样本对象的工具可以包括被布置在解离体积中的一个或多个静态障碍物，所述静态障碍物被配置成用于以机械方式解离与一个或多个障碍物碰撞的样本对象。一些或所有的静态障碍物可以例如包括锋利的元件，例如相应的静态障碍物的锋利的角，或者被配置成用于切割或切片穿过样本对象的刀片。在一些实施方案中，静态障碍物可以被布置在一维或二维栅格中，例如在与解离体积中的流的方向垂直地延伸的栅格中，例如使得静态障碍物在与流的方向垂直的方向上彼此有位移。
额外地或者可选择地，用于解离样本对象的工具可以包括解离体积的一个或多个弯曲的和/或收缩的部分，所述弯曲的和/或收缩的部分被配置成通过对流过解离体积的样本对象产生剪切力来解离样本对象。解离体积垂直于通过解离体积的流的方向的宽度、高度和横截面积可以例如沿着流的方向变化，例如使得解离体积包括将非收缩的部分隔离开的多个收缩的部分，所述非收缩的部分具有比相邻收缩的部分更大的宽度、高度和/或横截面积。收缩的部分的宽度、高度和/或横截面积可以例如小于收缩的部分上游的相邻非收缩的部分的相应量75％，在一些实例中小于50％，在一个实例中小于25％。收缩的部分的宽度和/或高度可以例如为100μm至2mm。在一个实例中，用于分离样本对象的工具包括以系列布置的多个收缩的区域，其中在一些实例中，收缩的部分的宽度、高度和/或横截面积可以沿着流的方向相继减小(例如，使得较大的收缩的部分被布置在较小的收缩的部分上游)。额外地或者可选择地，解离体积可以包括例如一个或多个弯曲通道，所述一个或多个弯曲通道中的每一个可以包括多个弯曲的部分。可以选择解离体积在弯曲的和/或收缩的部分中的侧壁的曲率半径和/或收缩的部分的物理尺寸和/或布置，使得流过解离体积的样本对象上的剪切力足够大从而至少部分地分解或分裂开样本对象。
额外地或者可选择地，用于解离样本对象的工具可以包括搅拌器，特别是磁力搅拌器，所述搅拌器被配置成使搅拌棒在解离体积中移动，特别是磁力搅拌棒，用于解离样本对象。磁力搅拌器可以例如包括被配置成用于产生时变磁场(例如旋转磁场，用于使磁力搅拌棒旋转)一个或多个感应元件，例如线圈。感应元件可以例如被布置在解离体积的侧壁上或侧壁中。用于解离样本对象的工具还可以包括搅拌棒，所述搅拌棒可以被布置在解离体积中。搅拌棒可以包括锋利的元件，例如被配置用于切割或切片穿过样本对象的刀片或锋利的角。
额外地或者可选择地，用于解离样本对象的工具可以包括一个或多个可移动元件，所述可移动元件被配置成切割和/或研磨解离体积中的样本对象。可移动元件可以例如包括一个或多个刀片，所述刀片可以被布置在例如解离体积的侧壁中或侧壁上，并且可以被配置成在解离体积中旋转和/或在解离体积中来回移动，例如进入和离开解离体积，以切割或切片穿过样本对象。额外地或者可选择地，可移动元件可以包括一个或多个研磨器，所述一个或多个研磨器中的每个可以包括例如一个或多个可旋转圆盘，所述可旋转圆盘可以装配有突出物，例如齿，以研磨样本对象。
在一些实施方案中，解离单元包括多个解离体积，所述多个解离体积中的每个与用于解离样本对象的不同工具相关联(例如装配有该不同工具)。例如，解离单元可以包括与用于解离样本对象的第一工具相关联的第一解离体积和与用于解离样本对象的第二工具相关联的第二解离体积，其中用于解离样本对象的第一工具和第二工具中的每一个可以如上文详细描述地实现。第一工具可以例如是被配置成向第一解离体积提供溶解溶液的储存器，并且第二工具可以例如是被配置成用于向第二解离体积施加超声的发超声器。在一些实例中，解离单元可以包括至少三个解离体积，所述至少三个解离体积伴有三种不同的用于解离样本对象的工具(例如，用于溶解溶液的储存器、发超声器和一个或多个刀片)，在一个实例中，四个解离体积伴有四种不同的用于解离样本对象的工具(例如，用于溶解溶液的储存器、发超声器、第一组刀片和第二组刀片)。如上文详细描述的，解离体积可以以系列和/或并行布置。在一些实施方案中，解离体积中的一些或全部可以与多于一种用于解离样本对象的工具相关联。例如，解离体积中的一个或多个可以与用于解离样本对象的机械工具和化学工具(例如，溶解溶液的储存器)相关联。在一种实施方案中，解离单元包括用于溶解溶液的共用储存器，其中共用储存器被配置成将溶解溶液提供给两个或更多个、在一个实例中提供到所有解离体积，例如经由解离体积上游的入口。
在一种优选实施方案中，解离单元还包括用于选择性地将样本对象引入解离体积之一的多个泵和/或阀，例如每个解离体积一个泵或一个阀。额外地或者可选择地，分选单元可以被配置成基于样本对象的尺寸、重量和/或刚度，选择性地将相应的样本对象引入解离体积之一中，例如如下文详细描述的。
分选单元可以包括以下中的一种或多种：基于惯性的细胞过滤器、声学细胞过滤器、流体动力学细胞过滤器、死端细胞过滤器、细胞刚度分选器和交叉流细胞过滤器。额外地或者可选择地，分选单元还可以包括粘弹性过滤器、密度分选器、场流分级分离过滤器(field-flow fractionation fil-ter)、介电过滤器、确定性横向位移过滤器和/或堰式过滤器(weir filter)。
基于惯性的细胞过滤器可以例如被配置成使包含样本对象的载流体的流偏转(即，引起流的方向变化)来分选样本对象。基于惯性的细胞过滤器可以例如包括具有一个或多个弯曲部分的通道，例如螺旋形状的通道。样本对象的尺寸和/或重量可以决定样本对象能跟随流方向的变化的程度。例如，较轻和/或较小的样本对象可能能够跟随偏转的流，而较重和/或较大的样本对象(例如由于作用在样本对象上的离心力)可能不能或仅能够部分地跟随偏转流。分选单元的第一出口和第二出口可以被布置成使得较小和/或较轻的样本对象最终在第一出口中，而较大和/或较重的样本对象最终在第二出口中。惯性过滤器的分选范围或阈值可以通过调节基于惯性的细胞过滤器中的流速来控制。类似地，流体动力学细胞过滤器可以被配置成通过对样本对象产生依赖尺寸和/或重量的流体动力学力来分选样本对象。
声学细胞过滤器可以例如被配置成通过产生声学驻波(standing acousticwave)(例如超声驻波)来分选样本对象。声学波可以对样本对象施加依赖尺寸的力，所述力可以用于根据样本对象的尺寸使样本对象偏转到分选单元的第一出口或第二出口中。
死端细胞过滤器和交叉流细胞过滤器可以包括机械过滤器结构，例如栅格、网格、格子结构(lattice structure)或者包括多个洞或穿孔的板。机械过滤器结构可以被配置成阻止尺寸大于分选阈值(例如洞的尺寸)的样本对象穿过机械过滤器结构。在死端细胞过滤器中，包含样本对象的载流体可以被强制穿过机械过滤结构(从而分选出大于分选阈值，无法穿过过滤器结构的样本对象)，而在交叉流细胞过滤器中，载流体可以平行于机械过滤器结构的表面流动(从而分选出小于分选阈值，可以穿过过滤器结构并因此离开载流体流的样本对象)。
分选单元的第二出口可以包括多个子出口(例如，两个至十个子出口)，例如，以进一步分选被引向第二出口的样本对象，类似于上文描述的分选进第一出口和第二出口。例如，分选单元可以被配置成通过分别将具有较小尺寸、较小重量和较低刚度的样本对象引向第二出口的第一子出口，并且分别将具有较大尺寸、较大重量和较高刚度的样本对象引向第二出口的第二子出口，从而通过尺寸、重量和/或刚度对流向第二出口的样本对象进行分选，例如，类似于上文所述的。第二出口的每个子出口可以例如与相应的分选阈值(例如，尺寸和/或重量阈值)和/或相应的分选范围(例如，尺寸和/或重量范围)相关联。
在一些实施方案中，分选单元可以包括废弃物出口，例如以分选出死细胞和/或无活力的细胞。分选单元可以例如被配置成通过将具有较高刚度的样本对象从入口引向废弃物出口并且将具有较低刚度的样本对象从入口引向第一出口和/或引向第二出口(例如，作为通过尺寸和/或重量分选之后的第二分选阶段)，从而根据刚度分选样本对象。废弃物出口可以例如与废弃物储存器或容器流体连通。
在一些实施方案中，分选单元可以被配置成基于样本对象的尺寸、重量和/或刚度来选择性地将样本对象引入解离体积之一中。例如，第二出口的每一个子出口可以与用于解离样本对象的相应工具和/或相应的解离体积相关联，例如基于样本对象的尺寸、重量和/或刚度通过不同的工具来解离样本对象。例如，第一子出口可以与第一解离体积流体连通，但不与第二解离体积流体连通，而第二子出口可以与第二解离体积流体连通，但不与第一解离体积流体连通。
类似地，分选单元的第一出口还可以包括多个子出口，以进一步通过尺寸、重量和/或刚度分选被引向第一出口的样本对象。第一出口的每个子出口例如可以与不同的测量体积流体连通，例如，第一子出口伴有用于较小样本对象的第一测量通道，并且第二子出口伴有用于较大样本对象的第二测量通道，如下文所述。
在优选实施方案中，微流体装置被配置成用于在解离单元中解离的样本对象转移到测量体积之前再次对其进行分选，例如以防止较大样本对象进入测量体积和/或进行额外的解离步骤来进一步解离较大样本对象。为此，解离单元的出口可以例如经由分选单元与测量体积流体连通。换句话说，解离的样本对象可能不得不再次经过分选单元，只有引向第一出口的样本对象因此被转移到测量室。例如，来自解离体积出口的通道可以与将插入体积连接到分选单元上游的分选单元的通道相交。
额外地或者可选择地，解离单元的出口可以进一步包括分选器(例如，额外的分选单元)，所述分选器可以与上述分选单元类似或相同。分选器可以具有与测量体积流体连通的第一出口。分选器可以进一步具有与解离单元的入口流体连通的第二出口。分选器可被配置成通过分别将具有较小尺寸、较小重量和较低刚度的样本对象引向第一出口，并且分别将具有较大尺寸、较大重量和较高刚度的样本对象引向第二出口，从而通过尺寸、重量和/或刚度分选样本对象，例如如上文所述。在一个实例中，分选器的第二出口包括多个子出口，例如如上文关于分选单元所述的。在一些实施方案中，分选器的第二出口可以不与测量体积流体连通，但是可以例如连接到微流体装置的废弃物出口或废弃物储存器，例如用于丢弃尚未充分解离的样本对象。
在一些实施方案中，微流体装置进一步包括过滤器，所述过滤器被布置在解离单元的出口和测量体积的入口之间。额外地或者可选择地，所述过滤器(或类似于所述过滤器的额外过滤器)可以被布置在分选单元的第一出口和测量体积的入口之间。过滤器可以例如被布置在测量体积的入口处或沿着将解离单元的出口连接到测量体积的入口的通道布置，优选地沿着将测量体积的入口连接到分选单元的第一出口和解离单元的出口的共用通道布置。过滤器可以被配置成防止尺寸大于过滤阈值的样本对象进入测量体积。过滤器可以例如是如上文所述的死端细胞过滤器或交叉流细胞过滤器或包括如上文所述的死端细胞过滤器或交叉流细胞过滤器。额外地或者可选择地，过滤器可以被配置成滤除死细胞或无活力的细胞。过滤器可以例如是细胞刚度分选器或包括细胞刚度分选器，所述细胞刚度分选器被配置成根据刚度分选或过滤样本对象，例如，如上文针对分选单元所述的。这可以例如允许滤除可以展现出比存活或有活力的细胞具有更高刚度的死细胞或无活力的细胞，例如，如在M.Islam et al.,Scientific Reports 7,1997(2017)中所描述的。在一些实施方案中，过滤器还可以被配置成交换包含样本对象于或悬浮有样本对象的流体或介质(或其一部分)，例如通过不同的流体或介质(例如测量流体)来交换载流体和/或溶解溶液。在一个实例中，所述过滤器或其部分可以被包括在分选单元中。
微流体装置可以包括样本收集单元，用于将样本插入插入体积中。样本收集单元可以包括一个或多个用于将样本插入插入体积中的工具，所述工具中的每个可以被配置成与样本收集装置形成接口。样本收集单元例如可以包括连接器，所述连接器被配置成将包含含有一个或多个样本对象的样本(例如，样本流体)的注射器和/或管连接到插入体积。额外地或者可选择地，样本收集单元可包括开口，所述开口被配置成接收抽吸针(例如细针抽吸(FNA)针)和/或活组织检查针(例如细针活组织检查(FNB)针)的开口，其中开口与插入体积流体连通。
额外地或者可选择地，样本收集单元可以包括转移泵，所述转移泵被配置成将样本从收集管(例如标准离心管)转移到插入体积。转移泵可以例如被配置成将样本从收集管吸出并将样本释放到插入体积中。转移泵还可以被配置成冲洗收集管，例如以将样本从样本收集装置(例如活组织检查针、刷或刮刀)分离。收集管可以是微流体装置的一部分或者可以是单独的元件。收集管可以是可取出的或者可以永久地整合到微流体装置中。在一些实例中，转移泵可以被布置在可移动头部中。可移动头部可以被配置成插入到收集管中，例如用于使用转移泵将样本从收集管吸出。可移动头部还可以被配置成使样本移动到插入体积，在其中样本可以被释放，例如通过转移泵从可移动头部中冲洗出。
微流体装置可以还包括擦拭器，用于从样本收集装置擦掉样本，特别是用于从活组织检查针擦掉活组织检查样本。擦拭器可以例如被布置在插入体积的侧壁上和/或收集管的侧壁上。擦拭器例如可以是突出物或台阶，使样本可以与其接触，用于将样本从样本收集装置分离。
微流体装置可以进一步包括流动泵，所述流动泵被配置成产生通过插入体积的流，以将样本对象从插入体积转运到分选单元。流动泵还可以被配置成冲洗和/或吸出插入体积，例如以将样本从样本收集装置(例如刷或刮刀和/或从擦拭器)分离。特别地，流动泵可以被配置成通过冲洗和/或吸出插入体积而将活组织检查样本从活组织检查针和/或从擦拭器分离。在一些实施方案中，流动泵也可以是转移泵。
在一些实施方案中，测量体积包括第一测量通道和与第一测量通道并行连接的第二测量通道。第二测量通道可以具有比第一测量通道更大的横截面积，例如用于分析具有更大尺寸的样本对象。第二测量通道的横截面积可以例如为第一测量通道的横截面积的1.5倍至5倍。微流体装置可以包括泵和/或阀用于选择性地将样本对象引入第一测量通道或第二测量通道中。额外地或者可选择地，分选单元可以被配置成基于样本对象的尺寸、重量和/或刚度来选择性地将相应样本对象引入第一测量通道(例如，经由分选单元的第一出口的第一子出口)或第二测量通道(例如，经由分选单元的第一出口的第二子出口)中。分选单元可以例如被配置成使得具有较小尺寸、较小重量和/或较低刚度的样本对象被引入第一测量通道中，并且具有较大尺寸、较大重量和/或较高刚度的样本对象被引入第二测量通道中。
微流体装置还可以包括测量流体入口，所述测量流体入口布置在测量体积入口上游，用于提供测量流体。测量流体入口可以被特别地布置在解离单元的出口和测量单元的入口之间。例如，这样就可以允许通过在测量体积中进行测量的不同流体(例如粘弹性流体)来替换用于将样本对象转运通过分选单元和/或通过解离单元的可能例如包含添加在解离单元中的酶的载流体，和/或向载流体添加物质(例如粘弹性物质)。
在优选实施方案中，测量体积包括光学检测窗，用于拍摄测量体积中样本对象的显微图像，特别是相位偏移图像。检测窗可以具有允许显微成像并且特别是通过其相位偏移成像的光学特性。检测窗可以例如具有不大于λ/2、在一些实例中不大于λ/4、在一个实例中不大于λ/8的透射前波误差，其中可以例如根据ISO 10110标准测量透射波前误差。在一些实施方案中，检测窗可以具有抗反射涂层。
本发明还提供了使用根据本文所述任何一种实施方案的微流体装置分析样本的方法，所述样本包含含有生物细胞的一个或多个样本对象。一个或多个样本对象包括一个或多个单细胞、一个或多个细胞聚集体和/或一片或多片连续组织材料。方法包括产生通过插入体积的载流体的流来将样本对象从插入体积转运到分选单元。利用分选单元将样本对象分选成第一批的样本对象和第一剩余样本。第一剩余样本包括比第一批中的样本对象具有更大尺寸、更大重量和/或更高刚度的样本对象。在测量体积中对第一批的样本对象进行第一测量。第一剩余样本中的样本对象在解离单元中至少部分被解离成单细胞和/或细胞聚集体以获得样本对象的第二批。在测量体积中对第二批中解离的样本对象进行第二测量。
方法还可以包括在插入体积中提供样本，例如经由上述的连接器或开口或通过从上述的收集管转移样本。这可以包括使用擦拭器将样本从样本收集装置擦掉和/或冲洗和/或吸出插入体积和/或收集管以将样本从样本收集装置分离。在其它实例中，可以在执行方法之前在插入体积中提供样本。可以在插入体积中提供载流体，例如磷酸盐缓冲盐水。可以产生从插入体积通过分选单元到测量体积和到解离单元的载流体的流，以将插入体积中的一些或全部样本对象转运到分选单元，并进一步转运到测量体积(第一批)或解离单元(第一剩余样本)。
样本对象可以如上文关于根据本发明的微流体装置所述地进行分选，其中第一批中的样本对象被引向分选单元的第一出口(并且之后引向测量体积)，并且第一剩余样本中的样本对象被引向分选单元的第二出口(并且之后引向解离单元)。例如，可以对样本对象进行分选，使得第一批包含具有相应第一范围内和/或低于相应分选阈值的尺寸和/或重量的样本对象，而第一剩余样本包含具有相应第二范围内和/或高于相应分选阈值的尺寸和/或重量的样本对象，其中第一范围的上边界小于或等于第二范围的下边界。第一批可以例如包含单细胞和细胞聚集体但没有组织片，或可以包含单细胞和小细胞聚集体但没有大细胞聚集体和组织片。额外地或者可选择地，样本对象也可以通过刚度来分选，例如如上文所述的。
样本对象可以如上文所述使用一个或多个用于解离样本对象的工具(例如通过化学解离且特别是酶促消化)被解离成更小的对象。例如，可以将溶解溶液(例如包含用于通过酶促消化溶解样本对象的一种或多种酶的酶促溶液)提供到样本对象被布置于或流经的解离体积中。样本对象可以暴露于溶解溶液预定量的时间，例如1分钟至60分钟，在一个实例中为5分钟至30分钟。额外地或者可选择地，样本对象可以例如通过施加声学波(例如超声)、通过产生剪切力以机械方式解离和/或通过静态障碍物和/或可移动元件(例如搅拌棒或研磨器)以机械方式解离。在一些实施方案中，可以使用用于解离样本对象的不同工具来依次解离样本对象，例如通过第一工具(例如，以机械方式切割和/或研磨样本对象)第一次解离样本对象，并且然后通过第二工具(例如，通过酶促消化溶解样本对象)进一步解离样本对象。
第二批的样本对象可以通过将解离的样本对象分选成第二批的样本对象和第二剩余样本来获得，例如类似于上文所述用分选单元将样本对象分选成第一批和第一剩余样本。第二剩余样本可以包含具有比第二批中的样本对象更大尺寸、更大重量和/或更高刚度的样本对象。解离的样本对象可以例如使用分选单元或使用解离单元出口处的分选器进行分选。然后第二批可以被转移到测量体积进行第二测量。
第二剩余样本可以被丢弃或者可以被进一步解离以获得一个或多个额外批次的样本对象，例如通过进行一个或多个额外的解离和/或分选步骤。可以对测量体积中的每个额外批次中的解离的样本对象进行额外测量。一个或多个额外批次的样本对象可以例如通过使用解离单元将从先前批次分离的样本对象至少部分解离成单细胞和/或细胞聚集体，并且将解离的样本对象分选成相应额外批次(例如，第三批)的样本对象来获得。新的剩余样本可以包含比相应额外批次中的样本对象具有更大尺寸、更大重量和/或更高刚度的样本对象，例如，如上文所述的。方法可以例如包括从样本获得1个至20个批次，在一个实例中3个至10个批次的样本对象。在一些实施方案中，用于解离样本对象的不同工具可以用于不同的解离步骤。例如，机械工具可被用于第一个解离步骤中，而化学解离(例如酶促消化)、超声和/或剪切力可被用于一个或多个之后的解离步骤中。
以这种方式，样本对象可以被依次地解离并且被分成多个批次。每一批次可以例如仅包含特定尺寸范围内的对象，例如只有小于分选阈值的对象。这可以允许在单细胞水平上对每个批次中的对象进行测量，并且可以进一步防止更大的对象堵塞测量体积。每一批次可与样本对象的特定类别和/或样本对象的特定部分相关联，并且因此可提供关于原始样本及其组成的独特信息。例如，第一批可以主要包含已包含在原始样本中的单细胞和/或小细胞聚集体，并且第二批可以主要包含源自较大细胞聚集体和/或原始样本的组织片表面层的单细胞和/或小细胞聚集体。之后的批次可以主要包含源自原始样本的组织片的越来越深层的单细胞和/或小细胞聚集体，从而允许对组织碎片进行空间分辨分析。
在一些实施方案中，方法可以包括在相应的批次进入测量体积之前过滤一些或全部批次的样本对象，例如以防止具有大于过滤阈值的尺寸的样本对象进入测量体积和/或以去除死细胞和/或无活力的细胞。可以使用如上文关于根据本发明的微流体装置详细描述的布置在测量体积上游的过滤器对批次进行过滤。
方法可以包括确定样本的样本类型，其中样本类型表征以下中的一项或多项：用于从患者获得样本的程序(例如活组织检查、抽吸、切除、穿刺、灌洗或涂片)、获得样本的身体部位(例如器官、组织类型或体液类型)、样本中样本对象的尺寸(例如平均尺寸和/或最大尺寸)和样本中样本对象的重量。样本类型可以例如基于使用者输入(使用者可以例如使用输入装置(例如触摸屏或触摸板)来输入或指定样本类型)和/或基于标签(例如与样本和/或样本收集装置相关联的条形码)来确定。方法可以进一步包括基于样本类型确定将要被执行的解离步骤的数目并执行解离步骤，以及通过尺寸、重量和/或刚度对解离的样本对象进行分选，以获得多个批次的样本对象。例如，样本中样本对象的尺寸越大，可以进行的解离步骤就越多。
样本可以例如包括一个或多个活组织检查样本(例如细针活组织检查样本)、抽吸样本(例如细针抽吸样本)、体液样本(其中体液可以例如是血液、淋巴液、渗出物(例如胸腔、腹膜或心包的渗出物)、脑脊液，尿液或它们的组合)、涂片样本(例如口腔涂片、宫颈涂片和/或骨涂片(bone smear))和/或切除样本(例如来自切除(excision)和/或切除术(resection)的组织片，例如切除边缘(resection rim)的声处理脑组织)。
如果样本类型表明样本是体液样本和/或如果样本类型表明样本是涂片样本，则可以执行较少数量的解离步骤或不执行解离步骤，而如果样本类型表明样本是活组织检查样本、如果样本类型表明样本是抽吸样本和/或如果样本类型表明样本是切除样本，则可以执行较大数量的解离步骤。在一个实例中，如果样本类型表明样本是体液样本和/或如果样本类型表明样本是涂片样本，则不执行解离步骤或执行单个解离步骤，并且如果样本类型表明样本是活组织检查样本和/或如果样本类型表明样本是抽吸样本，则执行多个解离步骤(例如两个至十个解离步骤)。类似地，如果样本类型表明样本是活组织检查样本，可以执行与如果样本类型表明样本是抽吸样本相比更大数目的解离步骤。
在一些实施方案中，微流体装置的解离单元包括多个用于解离样本对象的工具。方法可以进一步包括基于样本类型从多个用于解离样本对象的工具中选择一个用于解离样本对象的工具。例如，如果样本类型表明样本是体液样本和/或如果样本类型表明样本是体液样本，则样本对象可以通过化学解离(例如酶促消化)被解离，而如果样本类型表明样本是活组织检查样本、如果样本对象表明样本是切除样本和/或如果样本对象表明样本是抽吸样本，则样本对象可以通过机械工具解离，例如，在化学解离/酶促消化基础上额外地。
优选地，提供多个解离方案，例如关于存储介质来提供，例如下文所述的根据本发明的系统的控制器的存储介质来提供。可以基于样本类型选择所述的解离方案之一。每个解离方案可以指定待执行的解离步骤的数目和/或待使用的用于解离样本对象的工具。多个解离方案可以例如作为文库、特别是作为可扩展文库提供，让使用者可以例如添加更多的解离方案。
在一些实施方案中，方法可以包括对测量体积中相应批次的样本对象进行(主要)测量前，对一些或全部批次的样本对象进行一个或多个控制测量。一个或多个控制测量可以例如包括确定一个或多个批次的样本对象的对象计数和/或细胞计数(例如，相应批次中的细胞和样本对象的总数或密度)和/或细胞活力度量(例如相应批次中有活力的细胞的百分比)。控制测量可以例如通过光学工具(例如，使用光学传感器，例如光电二极管或照相机)、通过电学工具(例如，使用一个或多个电极来确定传导性、阻抗和/或电容率)和/或通过机械工具(例如，通过一个或多个特征(例如活力)来分选细胞)来进行。
方法可以包括基于在测量体积中进行主要测量之前的控制测量的结果来操纵批次。特别地，通过提供载体或测量流体(例如通过微流体装置的测量流体入口)，根据确定的对象计数来调整相应批次的样本对象密度。例如，如果批次的对象密度高于某个阈值，则可以添加流体，或者可以根据对象密度添加可变量的流体。这可以确保批次中的样本对象密度足够小，从而可以分别地分析不同的样本对象。
对测量体积中样本对象的第一测量和第二测量以及任何额外的测量并不特别局限于任何检测或测量技术，而是可以为适用于分析单细胞和/或细胞聚集体的任何类型的测量。测量可以例如是电学测量(例如，用于确定传导性、阻抗和/或电容率的测量)和/或光学测量(例如，用于确定由样本对象透射、散射、反射和/或发射的光的强度的测量)或可以包括所述电学测量和/或光学测量。
优选地，测量对应于拍摄测量体积中样本对象的一幅或多幅显微图像或包括拍摄一幅或多幅显微图像，所述显微图像特别是相位偏移图像。换句话说，进行第一测量和/或进行第二测量可以包括使用显微镜拍摄测量体积中样本对象的图像或对应于使用显微镜拍摄测量体积中样本对象的图像，特别是使用相差显微镜(特别是定量相差显微镜，例如数字全息显微镜)拍摄测量体积中样本对象的相位偏移图像。如本文所使用的，相位偏移图像可以指将一个或多个波长处的光的相位偏移(例如绝对相位偏移或对相位偏移模除2π(phase shift modulo 2π))编码为位置的函数的图像。相位偏移可以例如是透射通过或反射离开测量体积中样本对象的光的相位偏移。
额外地或者可选择地，可以使用不同的显微技术，例如明场显微术、荧光显微术和/或超高分辨显微术，例如以获得振幅或强度图像。在一些实例中，测量还可以是对测量体积中样本对象的一个或多个光谱测量或包括对测量体积中样本对象的一个或多个光谱测量，其中光谱测量可以例如包括记录一个或多个样本对象的一个或多个光学光谱，例如一个或多个波长范围内的吸收光谱和/或发射光谱。
进行第一测量、第二测量和/或任何额外的测量可以包括将相应的样本对象流体动力学地和/或粘弹性地聚焦在测量体积中，例如在显微镜的焦平面中。流体动力学聚焦可以包括产生围绕测量体积中的载体或测量流体流的一个或多个鞘流，特别是层流鞘流，例如以将载体或测量流体流中的样本对象沿着一个或多个方向限制为更小的体积，例如在测量体积的中心处或在测量体积的侧壁附近。粘弹性聚焦可以例如通过提供粘弹性的载体或测量流体，例如包含剪切稀化聚合物(例如聚(环氧乙烷)(PEO)和/或聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP))的流体来实现。粘弹性流体可以对样本对象施加流体动力学力，从而引起垂直于流动方向的受控运动。
在一些实施方案中，方法还可以包括基于第一测量、第二测量和/或任何额外的测量对样本对象进行分析。这可以例如包括，例如使用传统的和/或基于人工智能的(基于AI的)计算机视觉技术(例如图像分割算法和/或基于神经网络的分类器)来识别显微图像中的样本对象和/或其成分(例如个体细胞)。这还可以包括确定显微图像中的样本对象和/或其成分的一个或多个参数，特别是形态学参数，如尺寸(例如，等效直径)、光学高度(例如，平均相位偏移和/或最大相位偏移)、长宽比、相应样本对象中的细胞数目和/或相应样本对象中的细胞类型。这可以例如允许获得这些参数在一批样本对象和/或细胞上的分布以及用于对样本对象中包含的细胞进行单细胞表型分析。样本对象的分析结果可用于诊断、预后和/或治疗目的，例如以诊断医学状况、评估医学状况的严重程度(例如癌症的恶性)和/或选择某种疗法，例如某种药物。在一些实施方案中，测量可用于探测样本对象的刚度和/或弹性，例如，如D.R.Gossett,Proc.Natl.Acad.Sci.109(20),7630-7635(2012)中所述的。在一些实例中，较高的刚度可以指示恶性。
本发明进一步提供分析样本的系统，所述样本包含含有生物细胞的一个或多个样本对象，一个或多个样本对象包括一个或多个单细胞、一个或多个细胞聚集体和/或一片或多片连续组织材料。系统被配置成与根据本文所述的任何一种实施方案的微流体装置一起使用。系统包括微流体单元，所述微流体单元被配置成产生通过微流体装置的插入体积的载流体的流，以将样本对象从插入体积转运到微流体装置的分选单元。系统进一步包括测量装置，所述测量装置被配置成对微流体装置的测量体积中的单细胞和/或细胞聚集体进行测量。系统还包括控制器，所述控制器被配置成控制微流体单元、测量装置、微流体装置的分选单元和/或微流体装置的解离单元以执行根据本文所述的任何一种实施方案的方法。
系统可以被配置成接收根据本文所述的任何一种实施方案的微流体装置。系统可以例如包括被配置成接收微流体装置的支架(mount)。支架可进一步被配置成向微流体装置提供流体、电学和/或光学的连接，例如以将微流体装置连接到微流体单元和/或控制器。在一些实施方案中，微流体装置或其部分可以被整合到系统中。
微流体单元可以包括一个或多个泵和/或一个或多个阀，用于产生和控制微流体装置内的流体流。额外地或者可选择地，微流体单元可以被配置成控制整合到微流体装置中的一个或多个泵和/或一个或多个阀，用于例如经由相应的电学和/或流体连接产生和控制微流体装置内的流体流。微流体单元可以进一步包括一个或多个储存器，所述储存器用于储存流体(例如载流体、一种或多种清理流体、一种或多种溶解或酶促溶液和/或测量流体)并向微流体装置提供所述流体。微流体单元可以例如包括储存清理流体的储存器，其中清理流体可以例如包含用于清理微流体装置或其一部分的化学物质，例如次氯酸盐和/或清理酶。微流体单元可以被配置成向微流体装置或其所述部分提供清理溶液，例如以用清理溶液冲洗微流体装置或其所述部分。在一些实施方案中，用于储存清理流体的储存器也可以被包含在微流体装置本身之中。
测量装置可以例如被配置成对测量体积中的单细胞和/或细胞聚集体进行电学测量和/或光学测量。测量装置可以例如是显微镜或包括显微镜，所述显微镜被配置成拍摄测量体积中单细胞和/或细胞聚集体的显微图像。
在优选实施方案中，测量装置是相差显微镜或包括相差显微镜，特别是定量相差显微镜，例如数字全息显微镜，所述显微镜被配置成拍摄微流体装置的测量体积中单细胞和/或细胞聚集体的相位偏移图像。显微镜可以例如被配置成通过例如在探针或成像束和参考束之间光的干涉获得相位偏移。在其它实例中，定量相差显微镜可以是叠层成像装置，所述叠层成像装置被配置成例如通过记录不具有参考相位的干涉图案，在不具有参考光束的情况下进行叠层成像。定量相差显微镜可以被配置成拍摄一幅或多幅干涉图像，并从一幅或多幅干涉图像重建相位偏移图像。
优选地，定量相差显微镜是数字全息显微镜，所述数字全息显微镜被配置成拍摄定量相位偏移图像以及振幅或强度图像，其中强度图像可以将光的强度编码为位置的函数，例如将反射或透射通过成像样本(例如测量体积中的样本对象)的光的强度编码为成像样本中位置的函数。数字全息显微镜可以例如被配置成使成像样本的图像，例如投射通过成像样本的成像束，与参考束干涉，其中参考束可以穿过成像样本或者可以不穿过成像样本。数字全息显微镜可以被配置成从一幅或多幅干涉图像提取或重建相位偏移和强度图像，例如通过重建透射穿过成像样本或从成像样本反射的光的波前。数字全息显微镜可以是同轴数字全息显微镜，其中成像束和参考束在干涉时沿着同一轴传播。优选地，数字全息显微镜是离轴数字全息显微镜，其中成像束和参考束在一个角度下干涉，并且其可以被配置成从成像样本的单个干涉图像提取相位偏移图像。这样的数字全息显微镜例如可以从EP1 524 91A1和EP 2 357 539A1获知。
控制器可以用硬件、软件或其组合来实现。控制器可以例如包括处理装置和存储介质，其中存储介质包含用于由处理装置执行以提供本文描述的功能的指令。存储介质还可以被配置成存储与由测量装置执行的测量有关的数据(例如，图像和/或从图像提取的数据)。在一些实施方案中，控制器和/或系统可以额外地或可选择地包括用于存储所述数据的第二存储介质。系统可以进一步包括通信模块，所述通信模块用于将所述数据传输到外部装置，例如经由网络连接和/或经由因特网。
系统还可以包括一个或多个用于将样本对象至少部分地解离成单细胞和/或细胞聚集体的工具。系统例如可以包括声源、特别是超声源，所述声源被配置成施加声学波(例如超声)到测量装置的解离单元中的样本对象。控制器可以被配置成控制声源以通过向样本对象施加声学波来解离解离单元中的样本对象。
在一些实施方案中，微流体单元可以被配置成向微流体装置的解离单元提供溶解溶液(例如酶促溶液)，溶解溶液包含一种或多种化学物质和/或生物化学物质，用于例如通过酶促消化以化学方式溶解样本对象，例如如上文所详细描述的。控制器可以被配置成通过向解离单元提供溶解溶液来控制微流体单元解离解离单元中的样本对象。
在一些实施方案中，系统可以包括搅拌器、特别是磁力搅拌器，所述搅拌器被配置成使搅拌棒、特别是磁力搅拌棒在微流体装置的解离单元中移动，例如如上文所述。磁搅拌器可以例如布置在微流体装置的支架上或支架中。
在一些实例中，装置还可以包括根据本文所述的任何一种实施方案的一个或多个微流体装置。微流体装置可以是根据本发明的系统的可移动部件(例如，使得微流体装置可以与不同的微流体装置互换)，或者可以永久地整合到系统中。额外地或者可选择地，本文所述的根据本发明的微流体装置的一个或多个部件可以是根据本发明的系统的一部分，而不是整合到微流体装置中。例如，解离单元(或其一部分)可以不是微流体装置的一部分，而可以包含在系统中，其中解离单元可以例如被配置成用于经由微流体装置的相应入口和出口连接到微流体装置。整合到系统中的微流体装置的一些或所有部件(例如至少插入体积、分选单元和/或解离单元)可以是可被替换的，并且可以例如作为能够单独替换的模块实现，例如如上文关于根据本发明的微流体装置所述的。
附图说明
在下文中，参考附图给出本发明及其示例性实施方案的详细描述。附图显示了以下的示意性图示：
图1：根据本发明的示例性实施方案的用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的微流体装置；
图2a：根据本发明的示例性实施方案的包括多个解离体积的微流体装置；
图2b：根据本发明的另一种示例性实施方案的包括多个解离体积的微流体装置；
图3：根据本发明的示例性实施方案的包括样本收集单元和预备单元的微流体装置；
图4：根据本发明的示例性实施方案的用于微流体装置的样本收集单元；
图5：根据本发明的示例性实施方案，将样本插入到图4的样本收集单元中；
图6：根据本发明的示例性实施方案的用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的系统；
图7：根据本发明的示例性实施方案的分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的方法的流程图；和
图8：展示含有生物细胞的样本对象的分选和解离的实验数据。
优选实施方案的描述
图1显示了根据本发明的示例性实施方案的用于分析包含含有生物细胞的样本对象102A至102C的样本102的微流体装置100的示意性图示(不按比例)。样本102包含多个单细胞102A、多个细胞聚集体102B以及一片或多片连续组织材料102C。样本102可以例如是从患者(例如从患者器官中的癌组织)获得的活组织检查或抽吸样本。在其它实例中，样本102可以例如是体液样本，例如血液样本或涂片样本，例如口腔涂片。
微流体装置100包括基底104，所述基底104可以例如包括透明热塑性塑料或由透明热塑性塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))组成。插入体积106在基底104中形成，其中插入体积106被配置成接收样本102，例如通过入口或开口104A。插入体积106的宽度、高度和长度可以例如为0.5mm至50mm，在一个实例中为1mm至10mm。插入体积的体积可以例如为1mm3至20cm3。插入体积106可以是样本收集单元的一部分，如下文参考图4和图5所详细描述的。
微流体装置100进一步包括分选单元108，所述分选单元108被配置成按照尺寸、重量和/或刚度对样本对象102A至102C进行分选。分选单元108的入口经由微流体通道与插入体积106流体连通。分选单元108的第一出口108A经由另一微流体通道与在基底104中形成的测量体积110流体连通。分选单元108的第二出口108B通过另一微流体通道与解离单元114流体连通。
分选单元108包括过滤器108C，所述过滤器108C可以例如是基于惯性的细胞过滤器、声学细胞过滤器、流体动力学细胞过滤器、死端细胞过滤器或交叉流细胞过滤器。在一些实施方案中，分选单元108可以包括选自上述类型的过滤器中的多个过滤器，所述多个过滤器可以例如以系列布置。过滤器108C被配置成将具有较小尺寸、较小重量和/或较低刚度的样本对象从入口引向第一出口108A。过滤器108C进一步被配置将具有较大尺寸、较大重量和/或较高刚度的样本对象从入口引向第二出口108B。过滤器108C可以例如被配置成将尺寸小于(第一)分选阈值的样本对象引向第一出口108A，并且将尺寸大于分选阈值的样本对象引向第二出口108B。分选阈值可以例如为5μm至1000μm，在一些实例中为10μm至100μm，例如40μm。这可以例如允许将单细胞102A和较小的细胞聚集体102B与较大的细胞聚集体102B和组织片102C分离。单细胞102A和较小的细胞聚集体102B可以通过过滤器108C到达测量体积110，而较大的细胞聚集体102B和组织片102C可以被递送到解离单元114。分选阈值可以例如根据测量体积110的物理尺寸(例如，以防止其阻塞)和/或根据流体动力学考虑来选择，例如以促进测量体积110中样本对象的流体动力学聚焦和/或粘弹性聚焦。在一些实施方案中，微流体装置100还可以包括在解离单元114的出口和测量体积110的入口之间的另一过滤器(未显示)和/或另一分选器(未显示)，例如，如下文参考图2a、图2b所述的。
测量体积110被配置成对包含在其中的样本对象进行测量，例如电学测量和/或光学测量。在一个实例中，测量体积110是微流体通道，所述微流体通道可以例如具有10μm至1000μm的宽度，在一个实例中为30μm至500μm，以及具有10μm至1000μm的高度，在一些实例中为30μm至500μm，在一个实例中为30μm至100μm。测量体积110例如可以包括光学检测窗112，其中检测窗112被配置成用于通过其进行显微成像，并且特别是相差成像。检测窗112的透射波前误差例如可以不大于λ/2。额外地或者可选择地，微流体装置100可以例如包括用于在测量体积110中进行电学测量的一个或多个电极。测量体积110可以与微流体装置100的出口或开口104B和/或与废弃物储存器(未显示)流体连通。
解离单元114包括解离体积114A，其中解离体积114A的入口与分选单元108的第二出口108B流体连通，并且解离体积114A的出口与测量体积110流体连通，如图1所示。解离单元114包括用于至少部分地将样本对象解离成较小对象(例如单细胞和/或细胞聚集体)的装置。在图1的实例中，用于解离样本对象的工具包括储存器116，所述储存器116被配置成用于储存溶解溶液，特别是酶促溶液，以及用于将所述溶液提供到解离体积114A。酶促溶液可以包括用于通过酶促消化溶解样本对象的一种或多种酶，例如胰蛋白酶和/或胶原酶。样本对象可以暴露于解离体积114A中的酶促溶液，并因此可以在转移到测量体积110之前被解离成较小的对象。
图2a显示了根据本发明的另一种示例性实施方案的微流体装置200A的示意性图示(未按比例)。微流体装置200A类似于图1的微流体装置100，并且还包括分选单元108、解离单元114、在分选单元108和解离单元114上游(即，图2所示布置的左侧)的插入体积(未显示)以及在分选单元108和解离单元114下游(即，在图2所示布置的右侧)的测量体积(未显示)。
在图2a的实例中，解离单元114包括多个解离体积或解离通道，即第一解离体积114A和第二解离体积114B，以及用于解离样本对象的多个工具。解离体积114A至114B与每个关联于或配备有不同的用于解离样本对象的工具的解离体积114A至114B平行排列。此外，每个解离体积114A至114B关联或配备有用于控制通过相应解离体积114A至114B的流体流的工具118A至118B。所述工具118A至118B可以例如是或包括泵和/或阀，例如使得样本对象可以选择性地被引入解离体积114A至114B中的一个。
用于解离样本对象的工具包括用于提供溶解溶液(例如酶促溶液)的储存器116，所述储存器116被布置在解离体积114A至114B中的每一个的上游，例如使得溶解/酶促溶液可以同时提供到解离体积114A至114B中的每一个。在一些实施方案中，储存器116可以包括多个子储存器，所述多个子储存器中的每个可以例如被配置成提供不同的溶解或酶促溶液，例如包含不同物质/酶或物质/酶的不同组合的溶液。
用于解离样本对象的工具进一步包括布置在第一解离体积114A中的静态障碍物116A的栅格或阵列，其中静态障碍物116A被配置成以机械方式解离与其中一个障碍物116A碰撞的样本对象。静态障碍物116A中的每个可以例如是刀片或可以包括刀片，所述刀片被配置成用于在撞击时切割或切片通过样本对象。
用于解离样本对象的工具进一步包括多个收缩的或较窄的部分116B，所述收缩的或较窄的部分116B沿着第二解离体积114B被布置在多个非收缩的或较宽的部分之间。选择收缩的部分116B的物理尺寸(例如，在图2a的绘图平面中的宽度和/或垂直于图2a的绘图平面的高度)和/或第二解离体积114A的侧壁的曲率半径，使得对流过第二解离体积114B的样本对象产生足够大的强剪切力以将样本对象分解开，例如，以分离松散结合的细胞聚集体的细胞。在一些实施方案中，收缩的部分的横截面积、宽度和/或高度可以沿着第二解离体积114B连续减小(未显示)。
微流体装置200A包括布置在解离单元114出口处的分选器202。分选器202可以与分选单元108类似或相同，并且还被配置成通过将具有较小尺寸(例如，尺寸低于第二分选阈值，第二分选阈值可以等于分选单元108的第一分选阈值)、较小重量和/或较低刚度的样本对象引向与测量体积流体连通的第一出口202A，并且通过将具有较大尺寸(例如，尺寸大于第二分选阈值)、较大重量和/或较高刚度的样本对象引向第二出口202B，从而通过尺寸、重量和/或刚度分选样本对象。第二出口202B与解离单元114的入口流体连通，例如使得较大的样本对象可以反复地循环通过解离单元114，以便依次地解离较大的样本对象。在其它实施方案中，解离单元114的出口可以经由分选单元108(即，分选单元108也可以提供分选器202的功能)与测量体积流体连通，例如通过将解离单元114的出口与分选单元108上游的入口连接，例如，如下文参考图2b所详细描述的。
微流体装置200A还包括一个或多个过滤器204，所述过滤器204分别被布置在分选单元108的第一出口108A和解离单元114的出口之间的测量体积的上游和测量体积的入口处。过滤器204可以例如包括一个或多个机械过滤器，例如死端细胞过滤器和/或交叉流细胞过滤器，例如以防止大于过滤阈值的样本对象(例如其可能偶然通过分选单元108或分选器202)进入测量体积。过滤阈值可以等于第一分选阈值和/或第二分选阈值。在其它实例中，过滤阈值可以大于第一分选阈值和/或第二分选阈值。在一些实施方案中，过滤器204可以包括细胞刚度分选器，所述细胞刚度分选器被配置成通过刚度来过滤或分选样本对象，例如，以过滤掉测量体积上游的死细胞和/或无活力细胞。
图2b显示了本发明的另一种示例性实施方案的微流体装置200B的示意性图示(未按比例)。微流体装置200B类似于图2a的微流体装置200A，并且还包括分选单元108、解离单元114、在分选单元108和解离单元114上游(即，在图2所示布置的左侧)的插入体积(未显示)以及在分选单元108和解离单元114下游(即，在图2所示布置的右侧)的测量体积(未显示)。
类似于微流体装置200A，解离单元114包括多个解离体积或解离通道，即第一解离体积114C和第二解离体积114D，以及用于解离样本对象的多个工具。用于解离样本对象的工具包括用于提供溶解溶液的储存器116，例如，如上文针对微流体装置200A所详细描述的。
用于解离样本对象的工具还包括磁力搅拌器116C，所述磁力搅拌器116C被配置成使磁力搅拌棒在第一解离体积114C中旋转，用于解离样本对象。磁力搅拌棒还可以例如包括一个或多个被配置成切割或切片通过样本对象的刀片。用于解离样本对象的工具还包括布置在第二解离体积114D的侧壁中的发声器，在本例中为发超声器116D，其中发超声器116D被配置成向第二解离体积114D中的样本对象施加超声。发超声器116D可以例如是有源发射器，包括被配置成将施加到发超声器的电信号转换为超声波的压电元件、电容元件和/或感应元件。在其它实例中，发超声器116D可以是无源发射器，所述无源发射器可以例如被配置成将由外部源(例如超声发生器)产生的超声连接到第二解离体积114D中，例如，如下文针对图6的装置600所描述的。
在图2b的实例中，微流体装置200B不包括额外的分选器，例如微流体装置200A的分选器202。而是，解离单元114的出口经由分选单元108与测量体积流体连通(即，分选单元108还提供分选器202的功能)。为此，解离单元114的出口连接到分选单元108上游的入口。因此在解离单元114中解离的样本对象在进入测量体积之前必须再次通过分选单元108。
在一些实施方案中，微流体装置200A和/或微流体装置200B可以包括多于两个解离体积和/或其他用于解离样本对象的工具，例如如上文所述的解离体积114A至114D中的一些或全部和/或用于解离样本对象的工具116、116A至116D中的一些或全部。
图3显示了根据本发明的另一种示例性实施方案的微流体装置300的示意性图示(未按比例)。微流体装置300分别与图1、图2a和图2b的微流体装置100、微流体装置200A、微流体装置200B相似，并且包括具有用于接收样本的插入体积的样本收集单元302、样本收集单元302下游的具有分选单元108和解离单元114的解离和过滤单元以及解离和过滤单元下游的测量体积110。在测量体积110中，可以用测量装置608(例如数字全息显微镜(例如使用下文所述的图6中的系统600)来进行测量。
样本收集单元302包括用于提供缓冲液或载流体，例如磷酸盐缓冲盐水(PBS)的储存器和流动泵，所述流动泵被配置成产生通过插入体积以将样品对象从插入体积转运到分选单元108并进一步转运到解离单元114和测量体积110的流。样本收集单元302可以例如，如下文参考图4和图5所详细描述地来实施。
具有分选单元108和解离单元114的解离和过滤单元可以例如像图2a、图2b的微流体装置200A、微流体装置200B那样实施。解离和过滤单元108/114可以包括额外的部件，例如加热器、冷却器和/或二氧化碳供应器。加热器可以例如包括一个或多个加热元件，并且可以被配置成用于加热一些或全部解离体积和/或储存器116，例如以调节样本对象的化学解离/酶促消化期间的温度。冷却器可以例如包括一个或多个冷却元件(例如热电冷却元件，如佩尔捷元件(Peltier element))，并且可以例如被配置成使储存器116冷却，例如用于当装置300不被使用时使其中包含的酶促溶液冷却。二氧化碳供应器可以被配置成将二氧化碳供应到解离单元114，例如供给到一些或全部解离体积和/或储存器116，例如以调节样本对象的化学解离/酶促消化期间的二氧化碳浓度。
除了用于溶解/酶促溶液的储存器116之外，解离和过滤单元108/114可以包括一个或多个额外的储存器，例如以提供缓冲液或载流体(例如PBS)，以提供用于清理装置300或其一部分的清理溶液和/或提供测量流体，例如粘弹性流体(例如含有剪切稀化聚合物如聚(环氧乙烷)(PEO)的PBS)。解离和过滤单元108/114还可以包括混合单元，其中混合单元可以例如被配置成混合来自储存器116和/或来自额外的储存器的流体。
微流体装置300进一步包括布置在解离和过滤单元108/114与测量体积110之间的控制单元304。控制单元304可以例如用于对样本对象执行控制测量，如光学和/或电学控制测量，例如以确定对象计数(例如给定批次中样本对象和/或细胞的数量或密度)和/或细胞活力度量。
微流体装置300还包括布置在解离和过滤单元108/114与测量体积110之间的预备单元306。预备单元306可以例如包括一个与多个与微流体装置200A、200B的分选单元108和/或过滤器204类似的过滤器，例如第一过滤器204A和第二过滤器204B，第一过滤器204A例如为用于将较大的样本对象引向废弃物储存器和/或用于(例如通过测量流体)交换载流体和/或溶解溶液的交叉流细胞过滤器，并且第二过滤器204B例如为在第一过滤器204A下游的死端细胞过滤器，以防止如图3所示的测量体积的阻塞。预备单元306还可以包括测量流体入口，用于提供测量流体，例如在载流体和/或溶解/酶促溶液基础上额外地，和/或在对样本物体进行测量之前替换载流体和/或溶解/酶促溶液(例如以调整样本对象的密度和/或提供粘弹性物质)。
微流体装置300还包括布置在测量体积上游和/或测量体积中的一个或多个鞘液入口。鞘液入口可被配置成产生一个或多个鞘流(例如，用于沿单一方向限制的一对鞘流或用于沿两个正交方向限制的两对鞘流)，用于测量体积中样本对象的流体动力学聚焦。
微流体装置300进一步包括在测量体积110下游的后处理单元308。后处理单元308可以例如包括一个或多个与图1的微流体装置100的出口104B相似的出口和/或一个或多个用于对测量体积110中的样本对象进行测量之后收集样本对象(例如用于进一步分析)的储存器。在一些实施方案中，后处理单元308还可以包括分选器，其可以例如被配置成基于在测量体积110中执行的测量来对样本对象进行分选，例如用于按照细胞类型分选样本对象。额外地或者可选择地，后处理单元308可以例如包括用于交换载流体或测量流体的过滤器，例如用细胞培养基交换。
在一些实施方案中，上文所述的微流体装置300的一些或所有部件可以不是微流体装置300的一部分，而是可以被整合到根据本发明的用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的系统中，例如下文描述的图6的系统600。
图4描绘了根据本发明示例性实施方案的微流体装置例如微流体装置100、200A、200B和300的样本收集单元的示意性图示(未按比例)。这些样本收集单元中的一个或多个可以永久地整合到微流体装置中。额外地或者可选择地，这些样本收集单元中的一个或多个可以被配置成以可取出的方式连接到微流体装置，例如作为一次性的插入单元。
图4的图(a)描绘了被配置成用于接收液体样本例如体液样本的样本收集单元。样本收集单元包括连接器，所述连接器被配置成连接到样本收集装置，所述样本收集装置例如为用于将包含在样本收集装置中的样本(例如，样本流体)转移到微流体装置插入体积的注射器和/或管。样本收集单元还包括流动泵，用于产生通过插入体积的流，以将样本对象从插入体积转运到分选单元。
图4的图(b)描绘了被配置成用于接收固体样本例如活组织检查样本和/或抽吸样本的样本收集单元。样本收集单元包括开口，所述开口被配置成接收针，例如抽吸针(如细针抽吸(FNA)针)和/或活组织检查针(如细针活组织检查(FNB)针)的针。开口与插入体积流体连通，用于将样本从针转移到插入体积。样本收集单元还包括用于从针擦掉样本的擦拭器，如图5的图(a)(左图)所示。如图4所示，擦拭器可以例如可以被布置在插入体积的侧壁上。样本收集单元还包括流动泵，所述流动泵被配置成产生通过插入体积的流，以将样本对象从插入体积转运到分选单元，如图5的图(a)(右图)所示。流动泵进一步被配置成通过冲洗插入体积而将样本从针和/或从擦拭器分离，如图5的图(a)(中图)所示。
图4的图(c)描绘了样本收集单元的另一个实例，所述样本收集单元被配置成用于接收来自样本收集装置(例如注射器、刮刀或针)的液体以及固体样本。样本收集单元包括收集管例如标准离心管和用于将样本从收集管转移到插入体积的转移泵。转移泵可以例如安装在可移动头部上或可移动头部里，其中，可移动头部可以被配置成将转移泵的入口插入收集管中和插入体积中或者与插入体积流体连通的入口中。转移泵可被配置成从收集管吸取样本，并将样本释放到插入体积中，参见图5的图(b)(右图)。转移泵还可以被配置成冲洗收集管，例如用于从样本收集装置分离样本，参见图5的图(b)(左图)。在一些实施方案中，收集管可以包括用于从样本收集装置擦拭样本的擦拭器，参见图5的图(b)(中图)。
在一些实施方案中，样本收集单元可以包括两个或多个用于接收图4的图(a)、图(b)和图(c)中所示的样本的装置，例如图(a)的连接器以及图(b)的针开口和/或图(c)的收集管。
图6显示了根据本发明的示例性实施方案的用于分析包含一个或多个含有生物细胞的样本对象的样本的系统600的示意性图示(未按比例)。系统600被配置成与根据本文所述的任何一种实施方案的微流体装置602例如上文所述的微流体装置100、200A、200B和300中的任何一个一起使用。在一些实施方案中，系统可以包括微流体系统600。
系统600包括支架604，所述支架604被配置成接收微流体装置602并将微流体装置602保持就位。支架604还可以被配置成向微流体装置602提供流体、电学和/或光学连接(未显示)。
系统600还包括微流体单元606，所述微流体单元606被配置成在微流体装置602内产生流体流，特别是产生通过微流体装置602的插入体积106的载流体的流，以将样本对象从插入体积106转运到微流体装置602的分选单元(未显示)，并进一步转运到微流体装置602的解离单元114和测量体积110。为了产生和控制流体流，微流体装置602可以包括一个或多个泵、一个或多个阀和/或一个或多个用于储存流体的储存器(未显示)。上文所述的微流体装置100、200A、200B和300的泵、阀和/或储存器中的一些或全部可以是微流体单元606的一部分，而不是整合到相应的微流体装置中。微流体单元606可以例如包括用于向微流体装置602的入口104A提供缓冲液或载流体的储存器和/或泵(未显示)，例如类似于微流体装置300的样本收集单元302。额外地或者可选择地，微流体单元606可以包括储存器和/或泵(未显示)，用于经由入口104C将溶解溶液(例如酶促溶液)提供到微流体装置602，例如提供到微流体装置100、200A、200B的储存器116和/或直接提供到解离体积，例如微流体装置100的解离体积114A。
系统600包括测量装置608，所述测量装置608被配置成对微流体装置602的测量体积110中的单细胞和/或细胞聚集体进行测量。在图6的实例中，测量装置608是定量相差显微镜，即数字全息显微镜(DHM)，所述数字全息显微镜(DHM)被配置成拍摄微流体装置602的测量体积110中的单细胞和/或细胞聚集体的相位偏移图像以及振幅或强度图像。
数字全息显微镜608包括具有物镜608A、全息成像系统608B和成像透镜608C的成像系统。成像系统被配置成将成像系统的焦平面成像到照相机608D上，例如通过微流体系统602的检测窗(未显示)。显微镜608可以进一步包括用于照亮测量体积110的照明光源(未显示)。
全息成像系统608B被配置成例如通过干涉成像束与照相机608D上的参考束，在照相机608D上创建干涉图像。成像束可以例如是穿过测量体积110并沿着通过全息成像系统608B的第一光路从成像系统的焦平面传播到照相机608D的束。参考束可以例如是沿着通过全息成像系统608B的第二光路传播到照相机608D的束。在一些实例中，参考束可以从成像束分离(例如使用分束器或衍射栅)，即参考束也可以已经通过测量体积110并且可以沿着第二光路从成像系统的焦平面传播到照相机608D。在其它实例中，参考束可以尚未通过测量体积110，并且可以例如从测量体积110前面的成像束分离。
数字全息显微镜608可以是同轴数字全息显微镜，其中成像束和参考束在干涉时沿着同一轴传播，即以0°的角度干涉。数字全息显微镜608可以例如被配置成例如通过使用全息成像系统608B改变参考束和成像束之间的相位偏移，从多个干涉图像提取或重建相位偏移图像以及样本的强度图像。优选地，显微镜608是离轴数字全息显微镜，其中成像束和参考束以一定角度干涉。在这种情况下，数字全息显微镜608可以被配置成从单幅干涉图像提取或重建相位偏移图像以及样本的强度图像。
在其它实施方案中，代替数字全息显微镜或除了数字全息显微镜之外，测量装置608可以包含另一类型的显微镜，例如明场显微镜和/或荧光显微镜。额外地或者可选择地，测量装置608还可以被配置成进行其它类型的光学测量例如光谱测量和/或电学测量例如阻抗测量。
系统600进一步包括控制器610，所述控制器610被配置成控制微流体单元606、测量装置608、微流体装置602的分选单元和/或微流体装置602的解离单元114，例如通过产生相应的模拟和/或数字控制信号。控制器610可以用硬件、软件或其组合来实现。控制器610可以例如包括处理装置和存储由处理装置执行的指令的存储器或存储介质，以提供本文所描述的功能。控制器306可以例如包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和/或微控制器。
控制器610被配置成通过相应控制微流体单元606、测量装置608、微流体装置602的分选单元和/或微流体装置602的解离单元114来执行根据本文所述的任何一种实施方案的分析样本的方法，所述样本包含含有生物细胞的一个或多个样本对象。控制器610可以特别被配置成执行下文所述的图7的方法700中的一些或全部步骤。
在一些实施方案中，系统600可以包括一个或多个用于解离样本对象的工具，其中控制器610可以被配置成控制所述工具。系统600可以例如包括一个或多个用于将溶解溶液例如酶促溶液提供到微流体装置602的解离单元的储存器，例如如上文所述。系统600还可以包括声源，在本实例中为超声源612，被配置成向流控装置602的解离单元中的样本对象施加声学波/超声。超声源612可以例如包括超声发生器，所述超声发生器被配置成将超声施加到微流体装置602的无源发超声器，例如图2b的微流体装置200B的发超声器116D。系统600还可以包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器被配置成使磁力搅拌棒在微流体装置中移动，例如类似于图2b的微流体装置200B的磁力搅拌棒116C。在一些实施方案中，超声源或其一部分和/或磁力搅拌器或其一部分可以被整合到支架602中。
图7描绘了根据本发明的示例性实施方案的分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的方法700的流程图。使用根据本文所述的任何一种实施方案的微流体装置来执行方法700。方法700可以例如使用类似于图2a、图2b的微流体装置200A、200B的微流体装置来执行，所述微流体装置包含四个解离体积114A至114D和用于解离样本对象的工具116、116A至116D以及图6的系统600，在下文中作为实例用于说明的目的。然而，这并不意味以任何方式进行限制，并且方法700也可以使用例如微流体装置100、300或602的微流体装置来执行，和/或可以在没有系统600的情况下或者使用根据本文所述的任何一种实施方案的用于分析包含含有生物细胞的一个或多个样本对象的样本的不同系统来实施。此外，方法700不限于图7的流程图中所示的执行顺序。只要在技术上可行，方法700可以以任意顺序执行，并且其部分可以至少部分地被同时执行，例如步骤708和步骤710。
方法700可用于分析多种多样的样本，所述样本包含样本对象，例如单细胞102A、细胞聚集体102B和/或一片或多片连续组织材料102C，例如活组织检查样本、抽吸样本、体液样本和/或涂片样本。
方法700在步骤702中包括确定样本102的样本类型，其中样本类型表征以下中的一项或多项：从患者获得样本102使用的程序(例如活组织检查、抽吸、穿刺、灌洗或涂片)、获得样本102的身体部分(例如器官、组织类型或体液类型)、样本102中样本对象102A至102C的尺寸和样本102中样本对象102A至102C的重量。样本类型可以例如由使用者手动输入和/或可以通过扫描标签(例如与样本102相关联的条形码)和/或用样本收集装置来确定。
基于样本类型确定用于分析样本102的工作流程。这可以特别地包括选择要执行的解离步骤的数目、要使用的用于解离样本对象的工具(例如选择要使用的溶解溶液)和/或用于解离样本对象的参数，例如持续时间或酶的浓度。
可以在执行方法700之前或作为方法700的一部分，将样本102提供在微流体装置200A/200B的插入体积中，如图4和图5所示。这还可以包括在插入体积106中提供缓冲液或载流体(例如PBS)用于将样本对象102A至102C悬浮于其中。提供样本102可以包括冲洗插入体积106和/或收集管，用于将样本102从样本收集装置(例如活组织检查针)分离，和/或可以包括在擦拭器处擦拭来自样本收集装置的样本102。
在步骤704中，产生通过插入体积的载流体的流，以将样本对象102A至102C从插入体积106转运到分选单元108。在步骤706中，样本对象102A至102C通过分选单元108。分选单元108通过尺寸、重量和/或刚度将样本对象102A至102C分选为第一批的样本对象和第一剩余样本，所述第一批的样本对象可以例如包括尺寸小于分选阈值(例如小于40μm)的样本对象102A至102C中的一些或全部，所述第一剩余样本可以包含没有被包含在第一批中的剩余样本对象102A至102C。第一剩余样本可以特别地包含尺寸大于分选阈值的样本对象102A至102C。
然后第一批的样本对象经由分选单元108的第一出口108A转移到测量体积110并在步骤708中对第一批的样本对象进行第一测量。第一测量可以例如包括使用系统600的数字全息显微镜608拍摄第一批中的样本对象的一个或多个相位偏移图像。
在执行第一测量之前，可以确定第一批中的样本对象102A至102C的密度(例如，每体积中样本对象的数目或平均对象间距离)，并且可以任选地调整，例如通过添加更多的流体，例如以确保密度足够低，使得在相位偏移图像中可以容易地辨别分离的样本对象102A至102C。在进入测量体积110之前，第一批的样本对象102A至102C也可以使用过滤器204进行过滤，例如以防止可能堵塞测量体积110的较大样本对象进入测量体积110。
为了拍摄相位偏移图像，第一批中的样本对象102A至102C可以(例如通过如上所述产生一个或多个鞘流)被流体动力地聚焦和/或粘弹性地聚焦在显微镜608的焦平面中。优选地，通过在粘弹性流体中进行测量(例如通过使用粘弹性载流体、通过在进行测量之前向载流体添加粘弹性测量流体和/或通过在进行测量之前用粘弹性测量流体替换载流体)将样本对象102A至102C粘弹性地聚焦在测量体积110中。粘弹性流体可包含一种或多种剪切稀化聚合物，所述剪切稀化聚合物可以例如选自由聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(乙烯基吡咯烷酮)(PVP)、透明质酸(HA)和聚丙烯酰胺(PAA)组成的组。优选地，剪切稀化聚合物是聚(环氧乙烷)(PEO)，其可以例如溶解在缓冲液例如PBS中。剪切稀化聚合物可以具有2MDa至10MDa、优选3MDa至6MDa、最优选3.5MDa至4.5MDa，在一个实例中为4.0MDa的分子量。粘弹性流体中剪切稀化聚合物的质量分数可以小于0.2％，优选0.03％至0.12％，最优选0.04％至0.06％，在一个实例中为0.05％。这样的粘弹性流体可以允许在低流速对不同尺寸的样本对象(例如单细胞和细胞聚集体)进行可靠和精确的粘弹性聚焦，从而减小对样本对象的可能损害样本对象和/或影响测量的机械应力。此外，发明人已经发现这样的粘弹性流体即使在血液样本中也不会诱导人为细胞聚集体的形成，这可以例如易于聚合物诱导的血小板聚集。
第一剩余样本经由分选单元108的第二出口108B转移到解离单元114，用于将包含在其中的样本对象102A至102C在步骤710中至少部分地解离成单细胞和/或细胞聚集体。样本对象102A至102C可以使用上述用于解离样本对象的工具的任何组合解离，例如通过化学解离(例如酶促消化)和/或机械解离。
在一些实施方案中，可以基于在步骤702中确定的样本类型来选择用于解离第一剩余样本中的样本对象102A至102C的工具。使用用于控制流体通过解离体积114A至114D的工具118A至118D，样本对象102A至102C可以被选择性地引向相应的解离体积。例如，如果预期样本包含较大的组织片102C(例如，如果样本是活组织检查样本)，则可以使用磁力搅拌器116C和/或刀片116A将组织片102C切割成较小的片。另一方面，如果预期样本不包含任何较大的组织片102C(例如，如果样本是体液样本)，则可以使用溶解溶液和/或收缩的部分116B将较大的细胞聚集体102B解离成单细胞和/或较小的细胞聚集体。此外，可以基于样本类型来选择参数，例如酶浓度和/或解离步骤的持续时间(例如暴露于酶溶液的持续时间和/或磁搅拌器116C被激活的持续时间)。
然后，方法700可以返回到步骤706，用于例如使用分选器202或分选单元108将来自第一剩余样本的解离的样本对象102A至102C分选为第二批的样本对象和第二剩余样本，如上文针对第一批的样本对象和第一剩余样本所述的。然后，方法700可以进行到步骤708，以将第二批样本对象转移到测量体积110，用于对第二批中的解离的样本对象执行第二测量，例如，如上文针对第一批的样本对象所述。
第二剩余样本可以被丢弃或者可以被用于通过重复执行步骤706至710来获得一个或多个额外的批次的样本对象，即通过使用解离单元114解离从先前批次分离的剩余样本中的样本对象，并且随后使用分选器202将解离的样本对象分选为相应的额外批次的样本对象和新的剩余样本。在一些实施方案中，不同的用于解离样本对象的工具可以用于不同的解离步骤。例如，可以在第一解离步骤(即，用于解离第一剩余样本中的样本对象102A至102C)期间使用磁力搅拌器116C，可以在第二解离步骤(即，用于解离第二剩余样本中的样本对象102A至102C)期间使用刀片116A，可以在第三解离步骤(即，用于解离第三剩余样本中的样本对象102A至102C)期间使用发超声器116D，以及在第四解离步骤(即，用于解离第四剩余样本中的样本对象102A至102C)期间可以使用收缩的部分116B。额外地或者可选择地，样本对象102A至102C可以在一些或全部解离步骤期间暴露于溶解溶液。在一些实例中，不同的溶解/酶促溶液可用于不同的解离步骤，例如第一解离步骤中的第一溶液和第二解离步骤中的第二溶液。
可以基于在步骤702中确定的样本类型来确定或选择所执行的解离步骤的数目。例如，如果样本类型表明样本是体液样本和/或如果样本类型表明样本是涂片样本，则可以执行单个解离步骤，而如果样本类型表明样本是活组织检查样本和/或如果样本类型表明样本是抽吸样本，则可以执行多个解离步骤。
图8显示了使用根据本发明的微流体装置对含有生物细胞的样本对象进行分选和解离的实验数据。为此，在使用不同的解离方案(中右图和右图)分选和解离样本对象之后，分析来自患者口腔涂片的包含鳞状细胞的样本，并与不进行分选或解离的参考样本(左图和中左图)进行比较。用数字全息显微镜获得样本对象的相位偏移图像。从相位偏移图像提取样本对象的等效直径、最大光学高度、平均光学高度和光学体积，并且在图8中示出。使用含有胰蛋白酶的酶促溶液溶解样本对象引起鳞状细胞的细胞死亡和破坏，导致样本对象的平均光学高度和光学体积显著降低，并且从而得出胰蛋白酶不适用于鳞状细胞的解离手段的结论(中左图：无解离，中右图：用胰蛋白酶处理3分钟，右图：用胰蛋白酶处理5分钟)。
本文所公开的本发明的实施方案仅构成用于说明目的的具体实例。本发明可以以各种方式并具有许多修改来实现，而不改变根本的基本特性。因此，本发明仅由如下文陈述的权利要求书来限定。
参考符号列表
100-微流体装置
102-样本
102A-单细胞
102B-细胞聚集体
102C-连续组织材料片
104-基底
104A-入口
104B-出口
104C-用于溶解/酶促溶液的入口
106-插入体积
108-分选单元
108A-分选单元108的第一出口
108B-分选单元108的第二出口
108C-过滤器
110-测量体积
112-光学检测窗
114-解离单元
114A至114D-解离体积
116-用于溶解/酶促溶液的储存器
116A-静态障碍物(刀片)
116B-收缩的部分
116C-磁力搅拌器
116D-发声器/发超声器
118A至118D-泵/阀
200A、200B–微流体装置
202-分选器
202A-分选器202的第一出口
202B-分选器202的第二出口
204、204A、204B-过滤器
300-微流体装置
302-样本收集单元
304-控制单元
306-预备单元
308-后处理单元
600-用于分析包含含有生物细胞的样本对象的样本的系统
602-微流体装置
604-支架
606-微流体单元
608-测量装置(数字全息显微镜)
608A-物镜
608B-全息成像系统
608C-成像透镜
608D-照相机
610-控制器
612-声源/超声源
700-用于分析包含含有生物细胞的样本对象的样本的方法
702-确定样本类型的步骤
704-产生载流体流的步骤
706-通过尺寸、重量和/或刚度分选样本对象的步骤
708-测量一批分选的样本对象的步骤
710-解离分选的样本对象的剩余样本中的样本对象的步骤。

Claims (27)

1.用于分析样本(102)的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，所述样本(102)包含含有生物细胞的一个或多个样本对象(102A至102C)，其中所述一个或多个样本对象(102A至102C)包括一个或多个单细胞(102A)、一个或多个细胞聚集体(102B)和/或一片或多片连续组织材料(102C)，所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)包括：
插入体积(106)，其被配置成接收所述样本(102)；
分选单元(108)，其具有与所述插入体积(106)流体连通的入口、第一出口(108A)和第二出口(108B)，其中所述分选单元(108)被配置成通过分别将具有较小尺寸、较小重量和较低刚度的样本对象(102A至102C)从所述入口引向所述第一出口(108A)，并且分别将具有较大尺寸、较大重量和较高刚度的样本对象(102A至102C)从所述入口引向所述第二出口(108B)，从而通过尺寸、重量和/或刚度分选所述样本对象(102A至102C)；
测量体积(110)，其与所述分选单元(108)的第一出口(108A)流体连通；和
解离单元(114)，其包括用于使样本对象(102A至102C)至少部分地解离成单细胞和/或细胞聚集体的工具(116、116A至116D)，其中所述解离单元(114)的入口与所述分选单元(108)的第二出口(108B)流体连通并且所述解离单元(114)的出口与所述测量体积(110)的入口流体连通。
2.根据权利要求1所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其中所述解离单元(114)包括解离体积(114A至114D)以及用于解离样本对象(102A至102C)的所述工具(116、116A至116D)，所述工具包括以下中的一种或多种：
储存器(116)，其被配置成向所述解离体积(114A至114D)提供溶解溶液，所述溶解溶液包含一种或多种用于以化学方式溶解样本对象(102A至102C)的化学物质和/或生物化学物质，特别是一种或多种通过酶促消化来溶解样本对象(102A至102C)的酶；
发声器，特别是发超声器(116D)，其被配置成向所述解离体积(114D)中的样本对象(102A至102C)施加声学波；
一个或多个静态障碍物(116A)，其被布置在所述解离体积(114A)中，被配置成以机械方式解离与所述一个或多个障碍物(116A)碰撞的样本对象(102A至102C)；
所述解离体积(114B)的一个或多个弯曲的和/或收缩的部分(116B)，其被配置成通过对流过所述解离体积(114B)的样本对象(102A至102C)产生剪切力来解离样本对象(102A至102C)；
搅拌器(116C)，其被配置成使搅拌棒在所述解离体积(114C)中移动来解离样本对象(102A至102C)；和
一个或多个可移动元件，其被配置成切割和/或研磨所述解离体积(114A至114D)中的样本对象(102A至102C)。
3.根据权利要求2所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其中所述解离单元(114)包括多个解离体积(114A至114D)，其中每个解离体积都与用于解离样本对象的不同工具有关，特别是其中所述解离单元(114)进一步包括多个泵(118A至118D)和/或阀(118A至118D)，用于选择性地将样本对象(102A至102C)引入所述解离体积(114A至114D)中的一个，和/或其中所述分选单元(108)被配置成基于样本对象(102A至102C)的尺寸、重量和/或刚度选择性地将相应的样本对象(102A至102C)引入所述解离体积(114A至114D)中的一个。
4.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其中所述分选单元(108)包括以下中的一种或多种：基于惯性的细胞过滤器、声学细胞过滤器、流体动力学细胞过滤器、粘弹性过滤器、密度分选器、场流分级分离过滤器、介电过滤器、确定性横向位移过滤器、堰式过滤器、死端细胞过滤器、细胞刚度分选器和交叉流细胞过滤器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其中：
所述解离单元(114)的出口经由所述分选单元(108)与所述测量体积(110)流体连通；和/或
所述解离单元(114)的出口进一步包括分选器(202)，所述分选器(202)具有与所述测量体积(110)流体连通的第一出口(202A)和与所述解离单元(114)的入口流体连通的第二出口(202B)，其中所述分选器(202)被配置成通过分别将具有较小尺寸、较小重量和较低刚度的样本对象(102A至102C)引向所述第一出口(202A)，并且分别将具有较大尺寸、较大重量和较高刚度的样本对象(102A至102C)引向所述第二出口(202B)，从而通过尺寸、重量和/或刚度来分选所述样本对象(102A至102C)；和/或
所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)进一步包括过滤器(204)，所述过滤器(204)布置在所述解离单元(114)的出口和所述测量体积(110)的入口之间，其中所述过滤器(204)被配置成防止尺寸比过滤阈值大的样本对象(102A至102C)进入所述测量体积(110)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其中所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)包括样本收集单元(302)，所述样本收集单元(302)包括以下中的一个或多个：
连接器，其被配置成将含有样本的注射器和/或管连接到所述插入体积(106)，所述样本包含一个或多个样本对象(102A至102C)；
开口，其被配置成接收抽吸针和/或活组织检查针，其中所述开口与所述插入体积(106)流体连通；以及
转移泵，其被配置成将样本从收集管转移到所述插入体积(106)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其进一步包括擦拭器，所述擦拭器用于擦掉来自样本收集装置的样本(102)，特别是用于擦掉来自活组织检查针的活组织检查样本。
8.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其进一步包括流动泵，所述流动泵被配置成产生通过所述插入体积(106)的流，以将所述样本对象(102A至102C)从所述插入体积(106)转运到所述分选单元(108)，特别是其中所述流动泵被配置为通过冲洗和/或吸出所述插入体积(106)将样本(102)从样本收集装置和/或从所述擦拭器分离。
9.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其中所述测量体积(110)包括第一测量通道和与第一测量通道平行连接的第二测量通道，所述第二测量通道具有比所述第一测量通道更大的横截面积，特别是其中所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)包括泵和/或阀，用于选择性地将样本对象(102A至102C)引入所述第一测量通道或所述第二测量通道，和/或其中所述分选单元(108)被配置成基于样本对象(102A至102C)的尺寸、重量和/或刚度选择性地将相应的样本对象(102A至102C)引入所述第一测量通道或所述第二测量通道。
10.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其进一步包括测量流体入口，所述测量流体入口布置在所述解离单元(114)的出口和所述测量体积(110)的入口之间，用于提供测量流体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)，其中所述测量体积(110)包括用于拍摄所述测量体积(110)中样本对象(102A至102C)的显微图像的光学检测窗(112)，所述显微图像特别是相位偏移图像。
12.分析样本(102)的方法(700)，所述方法(700)使用根据前述权利要求中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)分析样本(102)，所述样本(102)包含含有生物细胞的一个或多个样本对象(102A至102C)，其中所述一个或多个样本对象(102A至102C)包括一个或多个单细胞(102A)、一个或多个细胞聚集体(102B)和/或一片或多片连续组织材料(102C)，所述方法(700)包括：
产生通过所述插入体积(106)的载流体的流，以将样本对象(102A至102C)从所述插入体积(106)转运到所述分选单元(108)；
用所述分选单元(108)将所述样本对象(102A至102C)分选成第一批的样本对象和第一剩余样本，其中所述第一剩余样本包含比所述第一批中的样本对象(102A至102C)具有更大尺寸、更大重量和/或更高刚度的样本对象(102A至102C)；
在所述测量体积(110)中对所述第一批的样本对象(102A至102C)进行第一测量；
用所述解离单元(114)将所述第一剩余样本中的样本对象(102A至102C)至少部分解离成单细胞和/或细胞聚集体，以获得第二批的样本对象；和
在所述测量体积(110)中对所述第二批中的解离的样本对象(102A至102C)进行第二测量。
13.根据权利要求12所述的方法(700)，其中所述第二批的样本对象通过将所述解离的样本对象(102A至102C)分选到所述第二批的样本对象和第二剩余样本中而获得，其中所述第二剩余样本包含与所述第二批中的样本对象(102A至102C)相比具有更大尺寸、更大重量和/或更高刚度的样本对象(102A至102C)。
14.根据权利要求13所述的方法(700)，其进一步包括通过以下获得一个或多个额外批次的样本对象：
使用所述解离单元(114)将从先前批次分离的剩余样本中的样本对象(102A至102C)至少部分地解离成单细胞和/或细胞聚集体；和
将解离的样本对象(102A至102C)分选到相应的额外批次的样本对象和新的剩余样本中，其中所述新的剩余样本包含比所述相应的额外批次中的样本对象(102A至102C)具有更大尺寸、更大重量和/或更高刚度的样本对象(102A至102C)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法(700)，其进一步包括：
确定所述样本(102)的样本类型，其中所述样本类型表征以下中的一项或多项：用于从患者获得所述样本(102)的程序、获得所述样本(102)的身体部位、所述样本(102)中所述样本对象(102A至102C)的尺寸和所述样本(102)中所述样本对象(102A至102C)的重量；
基于所述样本类型确定要进行的解离步骤的数目；和
进行所述解离步骤，并通过尺寸、重量和/或刚度对所述解离的样本对象(102A至102C)进行分选，以获得多批的样本对象。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法(700)，其中所述样本(102)包括活组织检查样本、切除样本、抽吸样本、体液样本和/或涂片样本。
17.根据权利要求15和16所述的方法(700)，其中如果所述样本类型表明所述样本(102)是体液样本和/或如果所述样本类型表明所述样本(102)是涂片样本，则不执行解离步骤或只执行一个解离步骤，并且如果所述样本类型表明所述样本(102)是活组织检查样本、如果所述样本类型表明所述样本是切除样本和/或如果所述样本类型表明所述样本(102)是抽吸样本，则执行多个解离步骤。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法(700)，其中所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)的解离单元(114)包括多个用于解离所述样本对象(102A至102C)的工具(116、116A至116D)，并且所述方法(700)进一步包括基于所述样本类型从所述多个用于解离所述样本对象(102A至102C)的工具(116、116A至116D)中选择一个用于解离所述样本对象的工具。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法(700)，其进一步包括通过光学、电学和/或机械手段确定一个或多个批次的样本对象的对象计数和/或细胞活力度量。
20.根据权利要求19所述的方法(700)，其中确定一个或多个批次的所述对象计数，并且所述方法(700)进一步包括通过提供测量流体，基于确定的对象计数来调整相应的批次中样本对象(102A至102C)的密度。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的方法(700)，其中进行所述第一测量和/或进行所述第二测量包括或者对应于使用显微镜拍摄所述测量体积(110)中样本对象(102A至102C)的图像，特别是其中进行所述第一测量和/或进行所述第二测量包括或者对应于使用相差显微镜(608)拍摄所述测量体积(110)中样本对象(102A至102C)的相位偏移图像。
22.根据权利要求12至21中任一项所述的方法(700)，其中进行所述第一测量和/或进行所述第二测量包括在所述测量体积(110)中对相应的样本对象(102A至102C)进行流体动力学聚焦和/或粘弹性聚焦。
23.用于分析样本(102)的系统(600)，所述样本(102)包含含有生物细胞的一个或多个样本对象(102A至102C)，所述一个或多个样本对象(102A至102C)包括一个或多个单细胞(102A)、一个或多个细胞聚集体(102B)和/或一片或多片连续组织材料(102C)，其中所述系统(600)被配置成与根据权利要求1至11中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)一起使用，并且包括：
微流体单元(606)，其被配置成产生通过所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)的插入体积(106)的载流体的流，以将样本对象(102A至102C)从所述插入体积(106)转运到所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)的分选单元(108)；
测量装置(608)，其被配置成对所述微流体装置(100、200A、200B、
300、602)的测量体积(110)中的单细胞和/或细胞聚集体进行测量；和
控制器(610)，其被配置成控制所述微流体装置(100、200A、200B、
300、602)的微流体单元(606)、测量装置(608)、分选单元(108)和/或所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)的解离装置(114)，
以执行根据权利要求12至22中任一项所述的方法(700)。
24.根据权利要求23所述的系统(600)，其中所述测量装置(608)是相差显微镜或包括相差显微镜，特别是数字全息显微镜(608A至608D)，被配置成拍摄所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)的测量体积(110)中单细胞和/或细胞聚集体的相位偏移图像。
25.根据权利要求23或24所述的系统(600)，其进一步包括声源(612)，特别是超声源，所述声源被配置成向所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)的解离单元(114)中的样本对象(608A至608D)施加声学波，其中所述控制器(610)被配置成控制所述声源(612)，以通过向所述样本对象(102A至102C)施加声学波来解离所述解离单元(114)中的样本对象(102A至102C)。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的系统(600)，其中所述微流体单元(606)被配置成向所述微流体装置(100、200A、200B、300、602)的解离单元(114)提供溶解溶液，所述溶解溶液包含一种或多种用于以化学方式溶解样本对象(102A至102C)的化学物质和/或生物化学物质，特别是一种或多种通过酶促消化来溶解样本对象(102A至102C)的酶，其中所述控制器(610)被配置成通过向所述解离单元(114)提供所述解离溶液来控制所述微流体单元(606)解离所述解离单元(114)中的样本对象(102A至102C)。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的系统(600)，其进一步包括根据权利要求1至11中任一项所述的微流体装置(100、200A、200B、300、602)。
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