CN1572877A - 向细胞注射物质的系统和设备 - Google Patents
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Abstract
用于向细胞注射物质的设备，包括输入细胞的细胞输入部分，输出细胞的细胞输出部分，连接细胞输入部分和细胞输出部分的流动路径，其中细胞在流动路径中从细胞输入部分向细胞输出部分流动，设置于流动路径中的诱捕部分，用于捕获流动在流动路径中的细胞，允许针通过向在诱捕部分被捕获的细胞注射物质的插入部分。经物质注射过的细胞在流动路径中向细胞输出部分流动，从细胞输出部分可收回细胞。
Description
技术领域
本发明涉及向细胞注射物质如基因溶液或药物溶液的系统和设备。
背景技术
在生命科学领域使用基因注射的细胞或药物注射的细胞是普遍的，如再生药物(regenerative medicine)和基于基因组的药物的发现。此类细胞被用作开展纯粹的研究或用于药物领域。采用各种基因转移技术来制备此类细胞。
但是，用于研究的此类细胞的制备技术却不能用于药物领域的细胞制备；因为药物领域的要求不同于研究的要求。药物领域的要求包括：
1)可能使用任何类型的细胞或被转移的物质(以下称为“转移物质(transfer substance)”)；
2)高度精确性；和
3)大规模生产的可能性。
满足“使用任何类型的细胞或转移物质”的要求对常规技术来说是困难的。换言之，可用在大部分常规技术的细胞和转移物质的组合是有限的。这在研究时不会产生太多的问题；这是因为，当进行研究时只是使用了那些能在可用的常规技术中使用的组合。但是，在药物领域，细胞和转移物质的组合是固定的。因此，在药物领域，需要一种无需限制细胞和转移物质的组合的基因转移方法。
当进行研究时，将很多细胞置于悬浮液中，通过将病毒载体(vector)或药物溶液注射入细胞中使基因集体转移到细胞中。但是，当进行药物治疗时，将基因注射入细胞后，由于需要通过分配号码对单个细胞进行管理以及观察单个细胞以验证注射的效果是否出现，从基因注射的步骤开始需要立刻对单个细胞进行单独处理。因此，集体处理细胞的方法并不适用于药物领域。
在再生药物的情况下，一次需要大量的靶细胞，约105-106。因此，当用于药物时，需要大量生产该细胞的方法，而且，为了满足可能使用任何类型的细胞或转移物质以及处理单个细胞的要求，不能牺牲生产量。
通常使用如载体法、转染法、电穿孔法、粒子枪(particle gun)法和注射法使基因转移到细胞中。载体法是生物方法，转染法是化学方法，电穿孔法、粒子枪法和注射法是物理方法。
生物方法和化学方法广泛应用于分子生物学研究中，但不适用于再生药物，这是因为这些方法限制了细胞和转移物质的组合。
另一方面，作为物理方法的电穿孔法和粒子枪法没有限制细胞和转移物质的组合。在电穿孔法中，用电脉冲将基因从细胞膜破裂形成的孔注入(见日本专利申请特开平11-18770和11-506630)。在粒子枪法中，通过对附着有基因的微粒子的加速而使细胞膜破裂，并用微粒子射击细胞(见日本专利申请特开平6-62871和9-248183)。
但是，在用电脉冲使细胞膜破裂的方法中，由于设备的控制是非常困难的，有时由于破裂细胞膜会死亡。在用微粒子射击细胞的方法中，由于设备的控制很困难，一些细胞不能被微粒子恰当地击中，留下完整的细胞膜。结果，这两种方法只有几个百分点的转移成功率。
另一方面，广泛用于人工授精的注射法(见日本专利申请特开平5-192171和6-343478)有接近100％的成功率。在人工授精时，熟练的工作人员通过显微镜观察或使用高分辨率的控制器将精子转移到细胞中。由于工作人员是熟练的以及他/她使用显微镜或高分辨率的控制器，他/她能精确地控制针，以使细胞没有遭到太多的破坏。而且，注射法没有限制细胞和转移物质的组合，具有高精确率；因此，该方法被认为是最有效的方法。
但是，注射法的生产量低。因为用手来进行转移，同时通过显微镜观察置于有盖培养皿(petri dish)上的细胞，即使熟练的工作人员也只能每小时处理几百个细胞。而且，工作人员须将装有转基因细胞的有盖培养皿携带到培养装置以培养细胞。
一些建议可以克服这些不利之处。例如，日本专利申请特开号2000-23657公开了一种方法，在该方法中，细胞被安置于一维阵列或二维阵列，用安置于阵列上的毛细管注射基因。
日本专利申请特开号2000-027969公开了注射基因同时通过显微镜观察靶细胞的方法。具体地，在硅基质表面，细胞通过排列于一维阵列的诱捕部位进行捕获，通过移动安置于阵列的毛细管来转移基因，同时通过显微镜观察操作。
但是，由于工作人员还是需要将细胞携带到培养装置中，所以日本专利申请特开号2000-23657公开的方法的生产量很低。而且由于细胞在有盖培养皿上随机排列，分别处理每个细胞很困难。而且，由于细胞的大小和形状都不同，当毛细管刺破细胞时，一些毛细管没有刺破细胞或甚至毁坏细胞。因此，这个方法不适用于药物领域。
日本专利申请特开号2002-027969公开的方法生产量很低，这是由于该方法没有试图用于提供细胞和脱除细胞的自动化。因此，该方法不适用于医疗用途。
发明内容
本发明的目的是提供用于向细胞注射物质的系统和设备，该系统和设备适用于药物领域。
根据本发明的一个方面，向细胞注射物质的设备包括输入细胞的细胞输入部分；输出细胞的细胞输出部分；连接细胞输入部分和细胞输出部分的流动路径(flow path)，其中细胞在流动路径中从细胞输入部分向细胞输出部分流动；设置在流动路径中的诱捕部分，捕获在流动路径中流动的细胞；和插入部分，其允许向被捕获在诱捕部分的细胞注射物质的针通过。被注射物质的细胞在流动路径中流向细胞输出部分，可以在细胞输出部分取回该细胞。
根据本发明另一方面，向细胞注射物质的系统包括本发明的设备；与细胞输入部分相连的液体进样器；与细胞输出部分相连的培养设备；与诱捕部分相连的用于捕获细胞的设备；驱动针的针驱动器；以及观察部分和光源，使观察者可以观察被诱捕部分捕获的细胞。
根据本发明的另一方面，向细胞注射物质的系统包括本发明的设备；第一进样器，其使含有细胞的液体向细胞输入部分进样；从细胞输出部分取回细胞的第二液体进样器；和接受从第二液体进样器取回的细胞的分配器(dispenser)。
从以下本发明的详细描述，结合随后的附图，本发明的其它目的、特点和优点将会更加鲜明。
附图说明
图1是本发明设备的示意图；
图2是包括本发明系统的示意图，其包括本发明第一实施方案的设备；
图3是图2所示的系统的部分放大图；
图4是靠近诱捕部分的设备的横截面图；
图5是靠近诱捕部分的设备的顶部俯视图；
图6是根据本发明第二实施方案的设备的诱捕部分的顶部俯视图；
图7是根据本发明的第三实施方案的设备的诱捕部分的横截面图；
图8是本发明第四实施方案的系统的示意图；
图9是通过抽气细胞如何被捕获的图解；
图10是制备本发明的基因注射的细胞的工艺过程流程图；
图11是用捕获装置如何捕获细胞的图解；
图12是用亲细胞物质如何捕获细胞的图解。
具体实施方式
以下参考附图详细描述向细胞注射物质的系统和设备的示例性实施方案。
图1是本发明的设备的示意图。在本发明中，自动供应基因注射或药物注射的细胞6，并且自动回收基因注射或药物注射的细胞6，以使大量提高生产量成为可能。
本发明的设备20具有诱捕部分4和插入部分5。诱捕部分4和插入部分5中的至少一个由透明材料制成。因此，使用从插入部分5插入的针7进行注射操作的同时可观察向细胞6注射基因溶液或药物溶液的过程，该细胞6在捕获部分4被捕获。
设备20具有细胞输入部分1和细胞输出部分2。本发明的设备20与系统是可分开的。因此，设备可以容易地替换或拆除以便维护。
诱捕部分4在流动路径3的表面形成，诱捕部分4有个捕获孔，与细胞6的直径相比，捕获孔的直径足够小。捕获孔用于抽吸细胞6。因此，在细胞6靠近诱捕部分4被确认后，通过操作用于诱捕的、与诱捕部分4相连的设备10在捕获孔中捕获细胞6。
或者，设备10可以通过从位于流动路径表面的开口抽吸细胞6或用诱捕装置物理固定细胞6来捕获细胞6，其中的诱捕装置从位于流动路径3表面的开口插入流动路径3。
例如，可在诱捕部分4提供与流动路径3相连的捕获开口和能够在捕获开口往复运动的捕获棒(trapping rod)，其中捕获棒在末端带有凹口以捕获细胞6。
或者，可以在流动路径3的表面提供亲细胞物质，可以用亲细胞物质的粘合力捕获细胞6。
因此，在流动路径3中流动的细胞6可容易地被捕获，单个细胞可单独操作。
在诱捕部分4附近，优选流动路径3是加宽的或弯曲的或有台阶的。因此细胞6的运行速率在诱捕部分4附近减速，以使细胞6能够在捕获孔确实被捕获。
插入部分5位于诱捕部分4的上部。插入部分5具有一插入孔，该插入孔的直径足够大，从而不阻碍针7的插入。插入孔被构型为包括细胞被射影对应(projectively)捕获的位置。换言之，穿过插入孔中心的线也穿过细胞6的中心。因此，可通过沿着穿过插入孔中心的线移动针7来简单地进行注射操作。
本发明的系统包括本发明的设备20。系统还包括与细胞输入部分1相连的液体进样器8，与细胞输出部分2相连的培养设备9，与插入部分5相连的针驱动器(未示出)，以及用于观察诱捕部分4和插入部分5的观察部分(未示出)和光源(未示出)。系统还包括作为抽吸设备的设备10，其与诱捕部分4相连。
观察部分包括镜头单元(未示出)，平台(未示出)，和分枝(limb，未示出)。观察部分高于诱捕部分4一定的距离。具体地，镜头单元升高的距离使镜头单元不干扰针驱动器的针驱动冲击。例如，镜头单元比插入部分5至少升高30mm。设备20固定于平台上。分枝也垂直固定于平台以支持镜头单元，使得镜头单元能够以距诱捕部分4恒定的距离围绕插入部分5旋转。因此，在诱捕部分4捕获细胞6，通过镜头单元，可从不同的角度同时观察从插入部分5插入的针7。
图2是本发明第一实施方案的系统的示意图。图3是根据第一实施方案系统的一部分的放大图。
系统包括设备20，平台21，分枝22，液体进样器8，设备10，针(是微型针)，培养设备9，和光源90。
设备20固定于平台21。分枝22固定于平台21并支持镜头单元23。液体进样器8向细胞输入部分1转移载体液体和细胞6。通过抽吸在流动路径3中流动的细胞，设备10在诱捕部分4捕获细胞。针7向在诱捕部分4被捕获的细胞转移基因溶液或药物溶液。培养设备9获得已经转移有基因溶液或药物溶液的细胞并培养细胞。光源90照明诱捕部分4。
镜头单元23比诱捕部分4升高一定的距离以使镜头单元23不干扰针驱动器70的针驱动冲击。例如，优选镜头单元23升高30mm，更优选升高40mm-50mm。通过升高镜头单元23，可以观察到诱捕部分4中捕获细胞的操作和用针7转移基因或药物的操作而不干扰操作。
分枝22支持镜头单元23，使镜头单元23可以在距离插入部分5的恒定距离绕着插入部分5旋转。结果，可从不同的角度观察到在诱捕部分4捕获的细胞，并可以方便地进行基因转移的操作。
如图3所示，细胞输入部分1设置于流动路径3的一个末端。可分离的组件52设置于来自于液体进样器8的管51的末端。可分离的组件52具有螺旋结构以使可分离的组件52可与细胞输入部分1可分离的相连接。
细胞输出部分2设置于流动路径3的另一末端。可分离的组件82设置于来自培养设备9的管81的末端。可分离的组件82具有螺旋结构以使可分离的组件82能够与细胞输出部分2可分离的连接。
诱捕部分4几乎设置于流动路径3的中心并具有开口。可分离的组件62设置于来自设备10的管61的一个末端。可分离的组件62具有螺旋结构，以使可分离的组件62能够与诱捕部分4的开口可分离的连接。设备10产生抽吸力以抽吸流动路径3上的液体载体并在诱捕部分4捕获细胞6。
插入部分5设置于诱捕部分4的上部并具有开口。从插入部分5插入针7并刺入细胞6注射基因溶液或药物溶液，该细胞在诱捕部分4被捕获。
图4是靠近诱捕部分4的设备20的横截面图。图5是靠近诱捕部分4的设备20的顶部俯视图。
设备20包括由透明聚碳酸酯制成的底板30和顶板40。流动路径3在底板30形成，宽度为50μm，深度为50μm。诱捕部分4几乎在流动路径3的中心形成。流动路径3在靠近诱捕部分4的部分变宽，以使载体液体的流动在靠近诱捕部分4时减速，从而可能简单并确定地捕获细胞6。流动路径3在靠近诱捕部分4的宽度是约150μm。流动路径3的宽度和深度取决于细胞6的外径，该细胞外径是约15-20μm。
通过受激准分子激光器方法，在流动路径3的底部形成直径为0.5mm的开口33和直径为5μm的捕获孔34。5μm的直径适合于在捕获孔34捕获细胞6从而使细胞6不从捕获孔34逃离。设备10通过可分离的组件62抽吸载体液体，该组件62与开口33相连，使细胞6在捕获孔34被捕获。
在顶板40，用于插入针7的插入部分5设置于与诱捕部分4相对的部分。插入部分5具有开口44和插入孔45，插入孔45设置于开口44中。插入孔45通过受激准分子激光器法形成于顶板40。插入孔45的直径是例如10μm-20μm之间。10μm-20μm的直径适合于直径约为1μm的针7通过插入孔45插入，同时防止载体液体从插入孔45溢出。细胞输入部分1和细胞输出部分2形成于顶板40。
回到图3，细胞悬浮液用液相色谱泵等从液体进样器8输入至细胞输入部分1。细胞悬浮液通过流动路径3流向诱捕部分4。细胞悬浮液是包括细胞的载体液体，也即是，细胞悬浮液是细胞和液体培养基的混合物。
当细胞6进入流动路径3并靠近诱捕部分4时，由于流动路径3在诱捕部分4附近变宽，因此细胞6的流动速度下降(见图5)。图像处理设备(未示出)通过镜头单元23在诱捕部分4检测到细胞6，然后设备10抽吸细胞和载体液体。结果，细胞6在捕获孔34被捕获。设备20由透明材料制成；因此，由于光源90照亮了细胞6，可以清楚地观察到细胞6是否被捕获。
当图像处理设备检测到在捕获孔34被捕获的细胞6时，通过针控制器(未示出)向针驱动器70发出指令，使针7向细胞6移动。针7穿过插入孔45并刺穿细胞6，从而使针7中的基因溶液或药物溶液被注射到细胞6中。
被捕获的细胞6的中心与穿过插入孔45的中心在一条线上；因此，当针7径直向下移动时，针7穿透细胞6。
镜头单元23比顶板40至少升高30mm，因此镜头单元23不影响针7等的移动。
图像处理设备确认注射是否完成。当完成注射时，设备10从捕获孔34释放出细胞6。
从诱捕部分4释放出的细胞6和载体液体进入流动路径3较窄的部分并到达细胞输出部分2。通过与细胞输出部分2和管81相连的可分离的组件82，将细胞6转移到培养设备9中。
流动路径3的深度和宽度是约50μm；因此细胞6几乎可被完全捕获。即使细胞6没被捕获，如果培养设备9接受到没有注射基因溶液或药物溶液的细胞6，由于最终只选择那些显示出注射效果的细胞，所以没有问题。
因此，本发明的系统所有的过程都是自动化的。而且，除靠近捕获部分3外，细胞6的流速都很快，因此产量很大。而且，由于设备20能够采用树脂材料制成，因此可能以较低的价格大量生产设备20。
图6是本发明第二实施方案的设备的诱捕部分的顶部俯视图。在底板30b形成流动路径3b。流动路径3b具有相当恒定的宽度，约50μm，在诱捕部分4附近有弯曲部分35。
当细胞悬浮液在弯曲部分35内流动时，细胞悬浮液的流动方向改变，因此细胞悬浮液减速，使捕获细胞6变得容易。
图7是本发明第三实施方案的设备的诱捕部分的横截面图。流动路径3c在底板30c形成。流动路径3c具有相当恒定的宽度，约50μm。在诱捕部分4的下游，流动路径3c在靠近诱捕部分4处形成台阶36。台阶36阻挡细胞6使捕获细胞6变得容易。
图8是本发明第四实施方案的系统的示意图。根据本发明第四实施方案的系统，在先前的平台上向设备100增加外围设备用于向细胞注射物质，或在随后的步骤向设备100增加外围设备。
在先前的步骤增加的第一液体进样器103a包括使细胞悬浮液114进样的第一进样器117a，运送培养基115的第二进样器117b，以及进样控制器116a，和混合单元118a。
装在第一进样器117a的细胞悬浮液114和装在第二进样器117b的培养基115在混合单元118a混合，然后，稀释到合适的浓度，分别向细胞注射转移物质，通过管102a运送至设备100。
进样控制器116a控制进样液体的测量以及细胞悬浮液114和培养基115的液体压力的测量，以控制从混合单元118a输出的细胞悬浮液的浓度。
填充第一进样器117a的细胞悬浮液的浓度约是106细胞/mL。通常，细胞悬浮液的浓度在次培养后变为该值。
当在混合单元118a稀释细胞悬浮液至百分之一的浓度时，得到浓度约104细胞/mL的细胞悬浮液。任何已知的用于液相色谱的微液体进样器可用于第一进样器117a，第二进样器117b，和进样控制器116a。
在优选实施例中，当进样液体的量是约1μl/分钟时，根据细胞悬浮液的浓度，设备100的处理能力估计是10细胞/分钟。
设备100包括管道102a，与管道102b相连的流动路径105，其中该管道102b输送经转移物质注射细胞，用于观察细胞的设备112，该设备112包括具有光源110a和物镜110的图像处理设备，捕获细胞的设备(诱捕部分)106，其捕获在流动路径105中一个接一个连续流动的细胞，和针108，该针刺穿被捕获细胞的细胞膜以注射转移物质。设备112连续监测流动路径105，传输细胞检测信号，监测设备106是否完成细胞的捕获。
而且，设备100包括控制设备106的控制器107，控制针108的针控制器109，和控制控制器107，针控制器109和设备112的主机113。
当主机113从设备112接收细胞检测信号时，主机113向控制器107发出捕获开始的指令从而开始捕获细胞。然后当主机113接收到来自设备112的细胞捕获竞争信号(competition signal)时，主机113指令针控制器109开始基因注射。在将转移物质注射入细胞后，细胞通过流动路径105和管道102b运输至第二液体进样器103b。
在设备100，流动路径105优选具有允许细胞在管线内流动的内径。考虑到细胞的外径是约15μm-20μm，所以流动路径105的内径优选是50μm-100μm。
流动路径105设置于位于光源110a和物镜110b之间的显微镜区域，由透明材料制成以观察流动路径105上的细胞。
图像处理设备111检测位于显微镜可视区域的细胞、设备106和针108的状态，如细胞是否进入流动路径105，细胞是否被捕获，或基因是否被注射入细胞。
设备106具有如图9所示的结构。图9是图8中部分A的放大图。设备106抽吸位于流动路径105的液体和细胞121，以使细胞121在捕获孔124被捕获。
另一方面，可通过与由压电元件等驱动的捕获设备相连接或使用亲细胞物质进行机械捕获细胞。
针108的尖端要求要尖锐得足以刺穿细胞。换言之，针108的尖端的直径优选是约1μm。插入孔123的直径优选是约10μm-20μm，该插入孔123是针108微量操作的微孔。
回到图8，第二液体进样器103b混合培养基115和细胞悬浮液，该细胞悬浮液含有由管道102b输送的转移物质注射的细胞。第二液体进样器103b包括输送培养基115的进样器117c，混合细胞悬浮液和培养基的混合单元118b，和控制进样器117c的液体进样控制器116b。
含有转移物质注射细胞的细胞悬浮液被稀释到合适的浓度以使单个细胞可被分别处理，然后，通过管道102c输入分配器104。分配器104包括通用多孔板。任何已知的分配器可用作分配器104。
图10是制备基因注射细胞的操作流程图，其中解释了主机113、图像处理设备111，控制器107和针控制器109的操作。
首先，第一进样器117a用细胞悬浮液114填充。对于粘附的细胞，通过胰蛋白酶化作用使细胞与载体分离。
混合单元118a使装在第一进样器117a中的细胞悬浮液114与装在第二进样器117b中的培养基115混合，并将细胞悬浮液114稀释至合适的浓度，从而可分别向细胞注射转移物质。
然后，细胞悬浮液通过管道102a被输入设备100中。然后细胞悬浮液进入流动路径105。流动路径105由透明材料制成，以使设备112可观察流动路径105。
设备112连续观测流动路径105。当设备112检测到在可视区域输送的细胞121时，设备112向主机113发出细胞检测信号。当主机113接收到细胞检测信号时，主机113向控制器107发出捕获开始指令。
控制器107服从主机113发出的捕获开始的指令并操作设备106在流动路径105的捕获孔124捕获细胞121，如图9所示。
设备112连续观测流动路径105，当设备112检测到停留于设备106附近的细胞时，设备112向主机113发出细胞捕获竞争信号。一旦接收到细胞捕获竞争信号，主机113向针控制器109发出注射开始的指令，启动基因注射。
针驱动器109服从于主机113发出的注射开始的指令，使移动针108移动从而使针108通过插入孔123并戳入被设备106捕获的细胞121的细胞膜。从而使针108向细胞121注射转移物质。
转移物质可被插入针108的孔中，或粘附在针108的尖端。如果转移物质被插入针108中，针控制器109的液体进样器提供将适量的转移物质注射入细胞的控制。
当针控制器109完成了基因转移的操作，针控制器109向主机113发出转移竞争信号。主机113服从该转移竞争信号向图像处理设备111和控制器107发出释放信号。然后，图像处理设备111终止信号检测的操作，控制器107控制设备106释放被捕获的细胞121。
将转移物质注射入细胞121后，细胞121通过流动路径105和管道102b输送到第二液体进样器103b。在第二液体进样器103b的混合单元118b，含有细胞121的细胞悬浮液与培养基115混合，并稀释到合适的浓度以分别处理细胞121。
分配器104向通用多孔板分配细胞悬浮液，该细胞悬浮液从第二液体进样器103b输入并被稀释。以这种方式，供应细胞的同时允许分隔细胞操作。
细胞121被分别供应后，可根据要求确认是否出现细胞121的克隆以及是否出现基因转移或药物转移的效果。
在先前的说明中已经提到，细胞121是用图9所示的设备106来捕获的。但是细胞121也可用捕获设备机械捕获，或用任何亲细胞物质捕获。
而且，如图11所示，细胞121可用捕获设备126捕获。捕获设备126从开口125插入，向箭头的方向移动，以捕获来自流动路径105的细胞121。用从微孔123插入的针108将转移物质注射入被捕获的细胞122，该微孔123位于流动路径105的壁面(wall surface)。
而且，如图12所示，细胞121可用亲细胞物质127捕获。细胞121粘附于亲细胞物质127并被捕获。使用从微孔123插入的针108将转移物质注射入被捕获的细胞122，该微孔123位于流动路径105的壁面。
当外围设备的管道与用于向细胞注射物质的设备主体连接时，通过位于所述实施例的管道末端的螺旋结构，管道与主体直接连接。然而，除管道与主体直接连接外，也可以在该设备上准备夹具(jig)使管道上的螺旋和夹具相连接。
而且，连接不限于螺旋结构。例如，可分离的组件可以是弹性的并通过弹性适合于开口。
而且，尽管在上述实施方案中使用图像处理设备和控制器的过程都是自动的，但有些过程也可以手动操作。
而且，上述实施方案中，尽管向细胞注射物质的设备由聚碳酸酯制成，向细胞注射物质的设备也可由其它的透明树脂或玻璃制成。
而且，尽管构成向细胞注射物质的设备的顶板和底板被描述为单层结构，根据孔的深度等也可使用多层结构。
而且，尽管流动路径设置于底板，流动路径也可与细胞输入部分和细胞输出部分一起设置于顶板。
尽管就具体实施方案完整和清楚地描述了本发明，随后的权利要求书不是用于限制的目的而是用于解释本领域的技术人员可能产生的所采用的所有改进和替换结构，这些都落入本发明所教导的基本范围。
Claims (17)
1.向细胞注射物质的设备，包括：
输入细胞的细胞输入部分；
输出细胞的细胞输出部分；
连接所述细胞输入部分和细胞输出部分的流动路径，其中细胞在该流动路径中从所述细胞输入部分向细胞输出部分流动；
诱捕部分，其设置于所述流动路径中并捕获在流动路径中流动的细胞；和
插入部分，其允许向在诱捕部分被捕获的细胞注射物质的针通过，其中
经物质注射的细胞在流动路径中向所述细胞输出部分流动，从细胞输出部分取回细胞。
2.根据权利要求1的设备，其中诱捕部分和插入部分的至少一个由透明材料制成。
3.根据权利要求1的设备，其中所述细胞输入部分、细胞输出部分和诱捕部分中的至少一个包括可使外部管道可分离地连接的装置。
4.根据权利要求1的设备，其中
所述细胞输入部分、细胞输出部分、流动路径和诱捕部分在一板上形成，
所述流动路径包括一底表面，
所述诱捕部分包括捕获开口和位于捕获开口的底表面的捕获孔，其中所述捕获孔与所述流动路径连接，
所述捕获孔的直径小于所述细胞的直径，和
在诱捕部分用于捕获细胞的设备在捕获开口产生抽吸。
5.根据权利要求4的设备，其中
所述流动路径包括所述诱捕部分附近的第一部分和不同于第一部分的第二部分，所述第一部分比所述第二部分宽。
6.根据权利要求4的设备，其中
所述流动路径包括所述诱捕部分附近的第一部分和不同于第一部分的第二部分，所述第一部分是弯曲的，所述第二部分基本是直的。
7.根据权利要求4的设备，其中
所述流动路径的所述底表面包括位于所述诱捕部分的台阶。
8.根据权利要求4的设备，其中
所述插入部分在另一板上形成，该板不同于所述细胞输入部分，细胞输出部分，流动路径和诱捕部分在其上形成的板，
所述流动路径包括一顶表面，
所述插入部分包括插入开口和位于该插入开口的底表面的插入孔，
所述插入孔具有允许所述针插入的直径，
所述插入部分与所述诱捕部分相对设置，以使所述流动路径和所述插入开口相连接。
9.根据权利要求1的设备，其中所述物质是基因溶液和药物溶液的任何一种。
10.根据权利要求1的设备，其中
所述细胞输入部分、细胞输出部分、流动路径和诱捕部分在一板上形成，
所述流动路径包括一底表面，
所述诱捕部分具有设置在所述流动路径的底表面的捕获孔，
所述捕获孔直径小于所述细胞的直径，和
在捕获孔产生抽吸。
11.根据权利要求1的设备，其中
所述细胞输入部分、细胞输出部分、流动路径和诱捕部分在一板上形成，
所述流动路径包括一底表面，
所述诱捕部分包括与所述流动路径相连的捕获开口和能够在所述捕获开口往复运动的捕获棒，其中捕获棒在末端带有凹口以捕获所述细胞。
12.根据权利要求1的设备，其中
所述细胞输入部分、细胞输出部分、流动路径和诱捕部分在一板上形成，
所述流动路径包括一底表面，
所述诱捕部分包括具有粘附力的物质，该物质设置在所述流动路径的底表面，其中所述细胞被该物质粘附。
13.用于向细胞注射物质的系统，包括：
向细胞注射物质的设备，包括：
输入细胞的细胞输入部分；
输出细胞的细胞输出部分；
连接所述细胞输入部分和细胞输出部分的流动路径，其中所述细胞在所述流动路径内从所述细胞输入部分向细胞输出部分流动；
诱捕部分，其设置在所述流动路径并捕获在所述流动路径中流动的细胞；和
插入部分，其允许向在诱捕部分被捕获的细胞注射物质的针通过，其中
经物质注射的细胞在流动路径中向细胞输出部分流动，从所述细胞输出部分收回所述细胞；
液体进样器，其与所述细胞输入部分连接；
培养设备，其与所述细胞输出部分连接；
捕获细胞的设备，其与所述诱捕部分连接；
驱动针的针驱动器；和
观察部分和光源，使操作者可观察到细胞在所述诱捕部分被捕获。
14.根据权利要求13的系统，其中所述观察部分包括：
支持向细胞注射物质的所述设备的平台；和
支持镜头单元的分枝，该分枝使所述镜头单元可围绕在诱捕部分被捕获的细胞以恒定距离旋转，所述镜头单元比用于向细胞注射物质的设备高出至少30mm；其中
通过将镜头单元定位在合适的位置，操作者可同时观察到从插入部分插入的针和在所述诱捕部分被捕获的细胞。
15.向细胞注射物质的系统，包括：
向细胞注射物质的设备，包括：
输入细胞的细胞输入部分；
输出细胞的细胞输出部分；
连接所述细胞输入部分和细胞输出部分的流动路径，其中所述细胞在所述流动路径内从所述细胞输入部分向细胞输出部分流动；
诱捕部分，其设置在所述流动路径并捕获在所述流动路径中流动的细胞；和
插入部分，其允许向在诱捕部分被捕获的细胞注射物质的针通过，其中
经物质注射的细胞在流动路径中向细胞输出部分流动，从所述细胞输出部分收回所述细胞；
第一液体进样器，其将含有所述细胞的液体向所述细胞输入部分进样；
第二液体进样器，其从细胞输出部分收回细胞；和
分配器，其接收从第二液体进样器收回的细胞。
16.根据权利要求15的系统，其中所述第一液体进样器包括
使细胞悬浮液进样的第一进样器，
使培养基进样的第二进样器，和
混合单元，使由所述第一进样器进样的细胞悬浮液和由第二进样器进样的培养基混合来制备混合液体；和
液体进样器控制器，其控制所述细胞悬浮液的浓度，进样培养基的量，和培养基的液体压力，以控制从所述混合单元输出的所述液体的浓度。
17.根据权利要求15的系统，还包括：
控制所述诱捕部分和针的移动的控制器，和
观察在所述流动路径中流动的细胞的细胞观测单元，其中
所述细胞观测单元在检测到所述诱捕部分附近的细胞时向所述控制器发出第一信号，
所述控制器接收到所述第一信号时向所述诱捕部分发出第二信号，
所述诱捕部分接收到第二信号时开始捕获细胞，
所述细胞观测单元检测到所述诱捕部分已经捕获细胞时向控制器发出第三信号，
所述控制器接收到第三信号时使针移动并向细胞注射基因溶液或药物溶液中的任何一种，
所述细胞观测单元检测到针注射完成时向所述控制器发出第五信号，
所述控制器接收到第五信号时向所述诱捕部分发出第六信号，和
所述诱捕部分接收到第六信号时释放出细胞。
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