RU2764676C1 - Apparatus with a microfluid chip for measuring the optical strength and imaging cells using the microfluid chip configuration and dynamics - Google Patents

Apparatus with a microfluid chip for measuring the optical strength and imaging cells using the microfluid chip configuration and dynamics Download PDF

Info

Publication number
RU2764676C1
RU2764676C1 RU2020120212A RU2020120212A RU2764676C1 RU 2764676 C1 RU2764676 C1 RU 2764676C1 RU 2020120212 A RU2020120212 A RU 2020120212A RU 2020120212 A RU2020120212 A RU 2020120212A RU 2764676 C1 RU2764676 C1 RU 2764676C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
cells
substrate
particles
cell
Prior art date
Application number
RU2020120212A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Шон ХАРТ
Колин ХЕБЕРТ
Кристофер ФИЛД
Швета КРИШНАН
Original Assignee
ЛУМАСАЙТ ЭлЭлСи
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЛУМАСАЙТ ЭлЭлСи filed Critical ЛУМАСАЙТ ЭлЭлСи
Application granted granted Critical
Publication of RU2764676C1 publication Critical patent/RU2764676C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B1/00Devices without movable or flexible elements, e.g. microcapillary devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers 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
    • B01L3/502761Containers 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 specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers 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
    • B01L3/502715Containers 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1434Optical arrangements
    • G01N15/1436Optical arrangements the optical arrangement forming an integrated apparatus with the sample container, e.g. a flow cell
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1484Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry microstructural devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/05Flow-through cuvettes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0663Stretching or orienting elongated molecules or particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0668Trapping microscopic beads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0874Three dimensional network
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0454Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces radiation pressure, optical tweezers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B01L2400/049Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics vacuum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1468Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry with spatial resolution of the texture or inner structure of the particle
    • G01N15/147Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry with spatial resolution of the texture or inner structure of the particle the analysis being performed on a sample stream
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N2015/1006Investigating individual particles for cytology

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: testing.
SUBSTANCE: invention relates to an apparatus and method for analysing particles and imaging particles or cells in fluids, and, in particular, to an apparatus and method for imaging particles in fluids using the pressure, the dynamics of the fluid, electrokinetic and optical forces. Proposed is a microfluid chip configuration wherein injection occurs upward in the vertical direction, and the tanks with a fluid are located under the chip to minimise particle deposition in front of the analysis site and on the chip channel analysis site. According to one aspect, the fluid is input and passed upward through the lower part of the chip using a manifold, thereby eliminating orthogonal reorientation of the dynamics of the fluid. The contents of the test tubes are located under the chip and are pumped upward and vertically directly into the first channel of the chip. The long channel continues from the lower part of the chip almost to the upper part of the chip, wherein the channel is replaced by a short horizontal one. The fluid is pumped upward to the horizontal analysis site, constituting the uppermost channel/uppermost location of the fluid in the chip and therefore located near the upper part of the chip, thereby forming a clearer image.
EFFECT: creation of a method and apparatus for analysing particles and imaging particles or cells.
96 cl, 9 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

[01] В общем, это изобретение относится к устройству и способу для анализа частиц и формирования изображения частиц или клеток во флюидах и в частности, к устройству и способу формирования изображения частиц во флюидах при использовании давления, динамики флюида, электрокинетических и оптических сил.[01] In general, this invention relates to an apparatus and method for particle analysis and imaging of particles or cells in fluids, and in particular, to an apparatus and method for imaging particles in fluids using pressure, fluid dynamics, electrokinetic and optical forces.

[02] Настоящее изобретение относится к микрофлюидному чипу, в котором нагнетание производится в вертикальном направлении, а пробирки с флюидом расположены под чипом для минимизации осаждения частиц перед участком анализа и на участке анализа каналов чипа.[02] The present invention relates to a microfluidic chip in which the injection is performed in a vertical direction, and fluid tubes are located under the chip to minimize particle settling before the analysis section and in the channel analysis section of the chip.

[03] Для реализации изобретения, описанного в этой заявке, должны быть сделаны изменения в существующих конструкциях микрофлюидного чипа. Например, для поддержания пробирок в вертикальном положении на одной линии с чипом, должно быть установлено другое связующее звено по сравнению со связующим звеном из предшествующего уровня техники. В частности, вместо использования входной трубки, связанной с чипом через впускное отверстие в наибольшей передней поверхности чипа (как обычно делается в микрофлюидных системах «лаборатория на чипе»), расположенной перпендикулярно, и затем закачивания флюида прежде всего в поперечном направлении, после этого вверх в чипе в настоящем изобретении имеется входное устройство и согласно одному аспекту флюид поднимается через нижнюю часть чипа при использовании манифольда, что исключает изменение ориентации флюида/динамики флюида до горизонтальной.[03] To implement the invention described in this application, changes must be made to existing microfluidic chip designs. For example, to keep the tubes upright in line with the chip, a different link must be installed compared to the link of the prior art. In particular, instead of using an inlet tube connected to the chip through an inlet at the largest front surface of the chip (as is usually done in lab-on-a-chip microfluidic systems) perpendicularly, and then pumping the fluid first transversely, then upward in The chip in the present invention has an inlet and in one aspect the fluid rises through the bottom of the chip when using the manifold, which prevents the fluid orientation/fluid dynamics from changing to horizontal.

[04] Согласно изобретению, изложенному в этой заявке, содержимое пробирки расположено под чипом и закачивается вверх и в вертикальном направлении непосредственно в первый канал чипа. Длинный канал продолжается от нижней части чипа почти до верхней части чипа. Затем канал сменяется коротким горизонтальным, но новый канал является настолько коротким, что делаются почти невозможными никакое осаждение клеток вследствие силы тяжести и нулевая скорость потока на стенках. После этого в противоположность предшествующему уровню техники флюид закачивается вверх на участок анализа. Следовательно, горизонтальный участок анализа представляет собой самый верхний канал/самое верхнее место флюида в чипе и поэтому находится близко к верхней части чипа, следствием чего являются меньшее количество материала чипа (например, стекла) между микроскопом/камерой и пробой, чем в предшествующем уровне техники, и поэтому формирование более ясного изображения. Кроме того, лазер суспендирует клетки в этом канале во время анализа, и это предотвращает их осаждение.[04] According to the invention set forth in this application, the contents of the tube is located under the chip and is pumped up and in a vertical direction directly into the first channel of the chip. The long channel extends from the bottom of the chip almost to the top of the chip. The channel is then replaced by a short horizontal one, but the new channel is so short that it is almost impossible for any cell sedimentation due to gravity and zero flow velocity on the walls. Thereafter, contrary to the prior art, the fluid is pumped up into the analysis site. Therefore, the horizontal analysis section represents the uppermost channel/highest location of the fluid in the chip and is therefore close to the top of the chip, resulting in less chip material (e.g. glass) between microscope/camera and sample than in the prior art , and therefore the formation of a clearer image. In addition, the laser suspends the cells in this channel during analysis and this prevents them from settling.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

[05] Согласно предшествующему уровню техники пробирки микрофлюидного чипа, содержащие клетки или частицы, подлежащие разделению и/или анализу, расположены в стороне и закачивание выполняется в горизонтальном направлении в каналы в микрофлюидном чипе. Сначала содержимое пробирок (например, частицы или клетки) закачивается вверх в вертикальном направлении, затем направление движения изменяется на противоположное для перемещения вниз и после этого выполняется закачивание в горизонтальном направлении в чип (см., например, патент США № 9594071).[05] According to the prior art, microfluidic chip tubes containing cells or particles to be separated and/or analyzed are placed aside and pumped horizontally into channels in the microfluidic chip. First, the contents of the tubes (eg, particles or cells) are pumped up in a vertical direction, then the direction of movement is reversed to move down, and then pumped in a horizontal direction into the chip (see, for example, US patent No. 9594071).

[06] Соединение с чипом является горизонтальным, и это в сочетании с мертвым объемом (свободным пространством во флюидных соединениях, которое в известной степени является неизбежным) в соединении приводит к значительному дополнительному осаждению вследствие силы тяжести. Кроме того, при такой конфигурации требуется канал относительно большого диаметра, необходимый для соединения, при этом в дополнение к мертвому объему образуется участок относительно низкой скорости, что также усугубляет проблему осаждения частиц. В современном чипе согласно настоящему изобретению исключена необходимость в широком горизонтальном входном канале и довольно резком переходе от широкого горизонтального входного канала к первому вертикальному каналу чипа с относительно небольшим направленным вверх потоком. При такой конфигурации исключаются горизонтальное осаждение и необходимость изменения направления, которое является причиной осаждения. Кроме того, благодаря входу клеток в нижний край чипа решается проблема осаждения в мертвом объеме путем ориентации его в вертикальном направлении относительно силы тяжести, так что клетки или частицы не осаждаются на дне горизонтального канала, а вместо этого они постоянно направляются вверх потоком. Это решение не является интуитивным и потребовало проведения многочисленных исследований для ясного представления проблемы перед разработкой современного решения. Доступные в настоящее время микрофлюидные устройства включают в себя изготовленные по заказу или серийные соединения на полированной поверхности и имеют больший участок стекла в противоположность настоящему изобретению, на котором обычно осуществляется воздействие на любые частицы, такие как клетки, содержащиеся в потоке пробы, для немедленного поворота после входа в чип и перемещения в горизонтальном направлении.[06] The connection to the chip is horizontal, and this, combined with the dead volume (head space in fluid connections, which is somewhat unavoidable) in the connection, results in significant additional settling due to gravity. In addition, this configuration requires a relatively large diameter channel required for connection, and in addition to the dead volume, a region of relatively low velocity is formed, which also exacerbates the problem of particle settling. The current chip of the present invention eliminates the need for a wide horizontal inlet and a rather abrupt transition from the wide horizontal inlet to the chip's first vertical channel with relatively little upward flow. This configuration eliminates horizontal settling and the need to change direction, which causes settling. In addition, due to the entry of cells into the lower edge of the chip, the problem of settling in a dead volume is solved by orienting it in a vertical direction relative to gravity, so that cells or particles do not settle at the bottom of the horizontal channel, but instead they are constantly directed upward by the flow. This solution is not intuitive and required a lot of research to understand the problem clearly before developing a modern solution. Currently available microfluidic devices include custom or off-the-shelf connections on a polished surface and have a larger area of glass, in contrast to the present invention, which is typically exposed to any particles, such as cells contained in the sample stream, for immediate rotation after entering the chip and moving in the horizontal direction.

[07] Кроме того, в предшествующем уровне техники для клеток или частиц существуют несколько горизонтальных отрезков пути в микрофлюидном чипе перед достижением канала анализа, что приводит к осаждению. В тот момент, когда содержимое пробирки входит в чип и в каналы в чипе, содержимое закачивается в горизонтальном направлении, а не в вертикальный канал чипа. Затем канал проходит вверх и сменяется длинным горизонтальным, и в этом месте клетки стремятся осаждаться на дно канала вследствие силы тяжести, а также меньшей скорости около стенки вследствие режима ламинарного потока. По существу, вследствие параболического профиля скорости поток является самым сильным в середине канала и уменьшается до нуля на стенке или вблизи стенки канала. После первого горизонтального канала в чипе флюид поворачивает вниз перед каналом анализа, где осуществляются формирование изображения и разделение частиц. Вследствие этой конфигурации имеется относительно большое расстояние между микроскопом/камерой и каналом анализа. В этой типичной конфигурации из предшествующего уровня техники частицы вынуждаются перемещаться вниз и в конечном счете выходят из нижней части чипа.[07] In addition, in the prior art for cells or particles, there are several horizontal segments of the path in the microfluidic chip before reaching the analysis channel, which leads to deposition. At the moment when the contents of the tube enter the chip and the channels in the chip, the contents are pumped in a horizontal direction, and not in the vertical channel of the chip. Then the channel goes up and is replaced by a long horizontal one, and in this place the cells tend to settle to the bottom of the channel due to gravity, as well as a lower velocity near the wall due to the laminar flow regime. As such, due to the parabolic velocity profile, the flow is strongest in the middle of the channel and decreases to zero at or near the channel wall. After the first horizontal channel in the chip, the fluid turns down in front of the analysis channel where imaging and particle separation take place. Because of this configuration, there is a relatively large distance between the microscope/camera and the analysis channel. In this typical prior art configuration, the particles are forced to move downward and eventually exit the bottom of the chip.

[08] Кроме того, в предшествующем уровне техники вследствие ограничивающих условий требуются многочисленные горизонтальные отрезки пути, являющиеся причиной осаждения клеток на многочисленных местах в каналах. В свою очередь, это является причиной снижения качества изображения вследствие необходимости получать изображение через дополнительный материал на краю чипа. В чип из предшествующего уровня техники закачивание вверх осуществляется по вертикали, затем в горизонтальном направлении, после чего по зигзагообразной линии для надлежащего суспендирования клеток или частиц, затем вниз и из чипа. Зигзагообразные каналы исключены в настоящем изобретении.[08] In addition, in the prior art, due to restrictive conditions, multiple horizontal paths are required, causing cells to settle at multiple locations in the channels. In turn, this causes a reduction in image quality due to the need to image through additional material at the edge of the chip. In the prior art chip, pumping up is done vertically, then horizontally, then in a zigzag line to properly suspend the cells or particles, then down and out of the chip. Zigzag channels are excluded in the present invention.

[09] Кроме того, в предшествующем уровне техники рассматривается воспроизведение трехмерных изображений клеток или частиц во флюиде. Например, в M. Habaza, M. Kirschbaum, C. Guernth-Marschner, G. Dardikman, I. Barnea, R. Korenstein, C. Duschl, N. T. Shaked, Adv. Sci., 2017, 4, 1600205, показаны захват клетки, вращение ее с высокой скоростью и использование интерферометрии для измерения распределения показателя преломления в клетке. Кроме того, интерферометрию используют для анализа клеток в микрофлюидных каналах (см., например, Y. Sung et al., Phys. Rev. Appl., 2014, Feb. 27; 1:014002). Однако в настоящем изобретении заявлено получение многочисленных изображений клетки или частицы, когда она перемещается в потоке флюида по фокальным плоскостям устройства (устройств) формирования изображения, вследствие чего исключается всякая необходимость в захвате клетки для воспроизведения трехмерного изображения. Предложены другие способы, такие как использование механического поступательного перемещения, без использования формирования изображения светлого поля, описанного в этой заявке, и без использования потока флюида для обеспечения перемещения клетки относительно плоскости изображения (например, N. Lue et al., Opt. Express, 2008, Sep. 29; 16 (20):16240-6).[09] In addition, the prior art discusses the reproduction of three-dimensional images of cells or particles in a fluid. For example, in M. Habaza, M. Kirschbaum, C. Guernth-Marschner, G. Dardikman, I. Barnea, R. Korenstein, C. Duschl, N. T. Shaked, Adv. Sci., 2017, 4, 1600205, shows capturing a cell, rotating it at high speed, and using interferometry to measure the refractive index distribution in the cell. In addition, interferometry is used to analyze cells in microfluidic channels (see, for example, Y. Sung et al., Phys. Rev. Appl., 2014, Feb. 27; 1:014002). However, the present invention claims to obtain multiple images of a cell or particle as it travels in fluid flow across the focal planes of the imaging device(s), thereby eliminating any need to capture the cell for 3D imaging. Other methods have been proposed such as using mechanical translation without using the bright field imaging described in this application and without using fluid flow to move the cell relative to the image plane (e.g., N. Lue et al., Opt. Express, 2008 , Sep. 29;16(20):16240-6).

[10] Все источники из предшествующего уровня техники, цитируемые в этой заявке, полностью включены в нее путем ссылки.[10] All prior art references cited in this application are incorporated herein by reference in their entirety.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[11] Настоящее изобретение относится к микрофлюидному чипу, в который осуществляется нагнетание, а пробирки с пробами расположены под чипом для минимизации осаждения частиц. Таким образом, содержимое пробирки расположено под чипом и закачивается вверх и в вертикальном направлении непосредственно в канал чипа. Длинный канал продолжается от нижней части чипа до почти верхней части чипа. Затем канал сменяется коротким горизонтальным, но новый канал образован довольно коротким, чтобы в нем не проявлялся никакой эффект осаждения клеток, обусловленный нулевой скоростью потока около стенок канала. В таком случае в противоположность предшествующему уровню техники проба закачивается вверх на участок анализа. Следовательно, горизонтальный участок анализа представляет собой самый верхний канал/самое верхнее место флюида в чипе и поэтому находится близко к верхней части чипа, вследствие чего меньшая толща стекла находится между микроскопом/камерой и пробой, чем в предшествующем уровне техники, и поэтому формируется более ясное изображение. Расстояние канала анализа от верхней части чипа может быть от 100 мкм до 2 мм, но и до 100 мм, таким как от 100 мкм до 200 мкм, от 200 мкм до 300 мкм, от 300 мкм до 400 мкм и т.д. В одном варианте осуществления после участка анализа чипа, проба, например флюид, клетки и/или частицы, закачивается вниз к нижней части чипа и вытесняется наружу.[11] The present invention relates to a microfluidic chip that is inflated and sample vials are placed under the chip to minimize particle settling. Thus, the contents of the tube are located under the chip and are pumped upward and vertically directly into the channel of the chip. The long channel extends from the bottom of the chip to near the top of the chip. The channel then changes to a short horizontal one, but the new channel is made short enough to not exhibit any cell settling effect due to the zero flow velocity near the channel walls. In this case, contrary to the prior art, the sample is pumped upwards into the analysis section. Therefore, the horizontal section of the analysis is the uppermost channel/highest location of the fluid in the chip and is therefore close to the top of the chip, whereby less glass is between the microscope/camera and the sample than in the prior art, and therefore a clearer image. The distance of the analysis channel from the top of the chip can be from 100 µm to 2 mm, but also up to 100 mm, such as 100 µm to 200 µm, 200 µm to 300 µm, 300 µm to 400 µm, etc. In one embodiment, after the analysis section of the chip, the sample, such as fluid, cells and/or particles, is pumped down to the bottom of the chip and forced out.

[12] Кроме того, настоящее изобретение относится к микрофлюидному чипу, в котором горизонтальные отрезки пути минимизированы, особенно на месте входа флюида в каналы чипа. Чипы из предшествующего уровня техники содержат горизонтальные каналы общей длиной 13 мм (не анализируемые участки), нагнетательное отверстие намного большего диаметра на длине около 2 мм, усиливающее осаждение вследствие низкой скорости. Согласно предпочтительному варианту осуществления чип, описанный в этой заявке, имеет горизонтальные каналы (не анализируемые) длиной от 0,2 до 3,0 мм, хотя длина горизонтальных каналов может быть в пределах от 0,01 до 100,0 мм, такой как от 0,01 мм до 0,02 мм, от 0,02 мм до 0,03 мм, от 0,03 мм до 0,04 мм и т.д. Следствием этого является система каналов согласно изобретению, размеры которых на порядок величины отличаются от принятых в предшествующем уровне техники, что улучшает характеристики потока и исключает осаждение клеток/частиц.[12] In addition, the present invention relates to a microfluidic chip in which horizontal path segments are minimized, especially at the point where the fluid enters the channels of the chip. Prior art chips contain horizontal channels with a total length of 13 mm (not analyzed areas), a much larger diameter injection hole at a length of about 2 mm, which enhances deposition due to low speed. According to a preferred embodiment, the chip described in this application has horizontal channels (not analyzed) in length from 0.2 to 3.0 mm, although the length of the horizontal channels can be in the range from 0.01 to 100.0 mm, such as from 0.01mm to 0.02mm, 0.02mm to 0.03mm, 0.03mm to 0.04mm, etc. The consequence of this is the channel system according to the invention, the dimensions of which are an order of magnitude different from those adopted in the prior art, which improves the flow characteristics and eliminates the deposition of cells/particles.

[13] Согласно другому аспекту изобретение относится к микрофлюидному чипу, в котором формирование изображения и анализ происходят на углу или вблизи угла чипа, благодаря чему улучшаются изображения из многочисленных точек наблюдения вследствие меньшей толщи стекла и меньшего расстояния между камерой и каналом анализа. Кроме того, это позволяет использовать объектив с большей числовой апертурой для улучшения детальности изображения при повышении увеличения. В такой конструкции уменьшается искажение изображения, обусловленное стеклом (или другим веществом, из которого состоит чип, таким как пластик или любой прозрачный или полупрозрачный материал) и расстоянием (например, вследствие несовершенства стекла). Расстояние между устройством формирования изображения и каналом анализа может быть от 100 мкм до 2 мм, но и до 100 мм, таким как от 100 мкм до 200 мкм, от 200 мкм до 300 мкм, от 300 мкм до 400 мкм и т.д.[13] According to another aspect, the invention relates to a microfluidic chip in which imaging and analysis occur at or near the corner of the chip, thereby improving images from multiple viewpoints due to the thinner glass and the smaller distance between the camera and the analysis channel. It also allows you to use a lens with a larger numerical aperture to improve image detail when you increase the magnification. This design reduces image distortion due to glass (or other substance that makes up the chip, such as plastic or any transparent or translucent material) and distance (eg, due to glass imperfections). The distance between the imaging device and the analysis channel can be 100 µm to 2 mm, but also up to 100 mm, such as 100 µm to 200 µm, 200 µm to 300 µm, 300 µm to 400 µm, etc.

[14] Кроме того, настоящее изобретение относится к микрофлюидному сортировочному чипу с осуществлением разделения ниже по потоку от канала анализа, что позволяет одновременно или последовательно и отдельно использовать давление и/или лазерную силу (или другую оптическую силу) для активации функции сортировки. Согласно одному аспекту для реализации функции сортировки поток из канала анализа должен быть непрерывным. Например, частицы направляются в вертикальный канал и затем в горизонтальный сортировочный канал. В одном варианте осуществления оптическая сила и/или давление прикладываются в направлении потока в сортировочном канале для продвижения частиц по каналу. Частицы, на которые непосредственно не действует оптическая сила, отводятся в другой канал вследствие действия, например, силы тяжести, электрокинетических сил, магнитных сил, линий ламинарного потока, линий течения, пониженной скорости потока, ортогональной оптической силы или вакуума, прилагаемых для втягивания частиц в другой канал. Согласно другому аспекту, относящемуся к сортировочному каналу после анализа, в настоящем изобретении допускается направление оптической силы от задней стороны чипа (лазерная или оптическая сила ориентирована по направлению потока), а согласно некоторым аспектам производится расщепление пучка этого основного лазера. В вариантах осуществления оптическая сила и/или давление могут быть приложены в направлении, противоположном направлению перемещения вещества по каналу, например против потока, или могут быть приложены в направлении перемещения вещества в канале, например по потоку. Сортировка клеток или частиц может происходить в общем устройстве или отдельном чипе. Например, на фиг. 1В пятый канал перед выпускной трубкой 145 содержит одно или несколько разветвлений, что позволяет иметь одну или многочисленные сортировочные области.[14] In addition, the present invention relates to a microfluidic sorting chip with separation downstream of the analysis channel, which allows simultaneous or sequential and separate use of pressure and/or laser power (or other optical power) to activate the sorting function. According to one aspect, in order to implement the sorting function, the stream from the analysis channel must be continuous. For example, particles are sent to a vertical channel and then to a horizontal sorting channel. In one embodiment, optical power and/or pressure is applied in the direction of flow in the sorting channel to move the particles along the channel. Particles that are not directly affected by the optical force are diverted into another channel due to, for example, gravity, electrokinetic forces, magnetic forces, laminar flow lines, flow lines, reduced flow velocity, orthogonal optical force, or vacuum applied to draw the particles into another channel. According to another aspect related to the sorting channel after analysis, the present invention allows the direction of the optical power from the rear side of the chip (laser or optical power is oriented in the direction of flow), and according to some aspects, the beam of this main laser is split. In embodiments, the optical power and/or pressure may be applied in a direction opposite to the direction of movement of the substance through the channel, such as upstream, or may be applied in the direction of movement of the substance in the channel, such as downstream. Sorting of cells or particles can take place in a common device or a separate chip. For example, in FIG. 1B, the fifth channel in front of the outlet tube 145 contains one or more branches, which allows one or more sorting areas.

[15] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения манифольд соединен с пробиркой таким образом, что трубка проходит через манифольд и соединяется с пробиркой или другим резервуаром на другой стороне, входя в соприкосновение с веществом (например, флюидом) в пробирке. Манифольд обеспечивает соединение пробирок, сохраняемых под чипом, с микрофлюидным чипом и/или манифольд позволяет нагнетать содержимое пробирок из нижней части чипа, при этом сглаживаются несколько проблем, проявляющихся в предшествующем уровне техники, таких как осаждение клеток или частиц, когда пробирка или трубка из пробирки соединена или находится в сообщении с микрофлюидным чипом.[15] According to another aspect of the present invention, the manifold is connected to the tube such that the tube passes through the manifold and connects to the tube or other reservoir on the other side, coming into contact with the substance (eg, fluid) in the tube. The manifold allows the tubes stored under the chip to be connected to the microfluidic chip and/or the manifold allows the contents of the tubes to be pumped from the bottom of the chip while alleviating several of the problems seen in the prior art such as sedimentation of cells or particles when the tube or tube is out of the tube. connected to or in communication with the microfluidic chip.

[16] Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение относится к держателю микрофлюидного чипа, при этом держатель содержит структуру для направления источника света, включающую встроенный призменный резонатор, который при наличии установленной призмы побуждает свет выходить под углом относительно чипа, и это является предпочтительным способом освещения при ограниченной геометрии. В вариантах осуществления источник света включает в себя, но без ограничения, волоконную оптику или источник коллимированного или сфокусированного света. Этот источник света точно направлен или ориентирован, в частности, направлен в канал анализа.[16] According to another aspect, the present invention relates to a microfluidic chip holder, wherein the holder comprises a structure for guiding a light source, including a built-in prism resonator, which, with the installed prism, causes light to exit at an angle relative to the chip, and this is the preferred method of illumination when limited geometry. In embodiments, the light source includes, but is not limited to, fiber optics or a collimated or focused light source. This light source is precisely directed or oriented, in particular towards the analysis channel.

[17] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения устройство включает в себя второе устройство формирования изображения, ориентированное ортогонально к первой камере и каналу. Причины включения второй камеры являются разнообразными. Согласно одному аспекту причина включения второго устройства формирования изображения заключается в содействии визуальной юстировке лазера или оптической силы в канале анализа. Согласно другому аспекту при использовании способа, описанного в этой заявке, данные от первой камеры можно регистрировать. При наличии второй камеры данные можно объединять с данными от первой камеры, в результате чего получаются дополнительные данные, которые можно использовать для более точной экстраполяции положения, размера, формы объема и т.д. клетки. Эта дополнительная информация относительно одной и той же клетки (или частицы) повышает точность и расширяет диапазон измерений и анализа. Согласно дальнейшему аспекту вторая камера в сочетании с первой камерой позволяет осуществлять трехмерную реконструкцию клетки или частицы или группы клеток или частиц, изображения которых получены ортогональной камерой и камерой по потоку или камерой, направленной к стороне чипа. При использовании алгоритма, описанного в этой заявке или иного, включающего реверсирование или замедление потока и использование одного или нескольких изображений конкретной клетки или частицы или группы клеток или частиц, изобретение позволяет анализировать и обрабатывать многочисленные изображения и тем самым позволяет определять характеристики/атрибуты/количественные результаты измерений, такие как объем клетки, форма клетки, местоположение ядра клетки, объем ядра клетки, местоположение органеллы или внутриклеточного включения и т.д. Согласно другому аспекту настоящего изобретения камера ориентирована для получения изображения по оси, то есть в направлении потока.[17] According to another aspect of the present invention, the device includes a second imaging device oriented orthogonally to the first camera and channel. The reasons for including a second camera are varied. In one aspect, the reason for turning on the second imaging device is to help visually align the laser or optical power in the analysis channel. According to another aspect, when using the method described in this application, data from the first camera can be recorded. With a second camera, data can be combined with data from the first camera, resulting in additional data that can be used to more accurately extrapolate the position, size, volume shape, etc. cells. This additional information about the same cell (or particle) increases the accuracy and extends the range of measurements and analysis. According to a further aspect, the second camera, in combination with the first camera, allows for a three-dimensional reconstruction of a cell or particle or group of cells or particles imaged by an orthogonal camera and a downstream or chip-side camera. When using the algorithm described in this application or otherwise, including reversing or slowing down the flow and using one or more images of a particular cell or particle or group of cells or particles, the invention allows you to analyze and process multiple images and thereby allows you to determine the characteristics/attributes/quantitative results measurements such as cell volume, cell shape, cell nucleus location, cell nucleus volume, location of organelle or intracellular inclusion, etc. According to another aspect of the present invention, the camera is oriented to obtain an image along the axis, that is, in the direction of flow.

[18] Согласно одному аспекту для настоящего изобретения не требуется извилистый или зигзагообразный канал, который является предпочтительным в предшествующем уровне техники, для поддержания частиц должным образом суспендированными. Вследствие нагнетания в чип флюида и частиц или клеток в вертикальном направлении зигзагообразный канал становится ненужным, закачиваемые в вертикальном направлении частицы протекают непосредственно вверх по каналу в первый горизонтальный канал (называемый в этой заявке вторым каналом).[18] According to one aspect, the present invention does not require a tortuous or zigzag channel, which is preferred in the prior art, to keep the particles properly suspended. By vertically injecting fluid and particles or cells into the chip, the zigzag channel becomes unnecessary, vertically injected particles flow directly up the channel into the first horizontal channel (referred to in this application as the second channel).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[19] Сопровождающими чертежами иллюстрируются определенные аспекты из некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения и они не должны использоваться для ограничении или определения изобретения. Совместно с описанием чертежи служат для пояснения некоторых принципов изобретения.[19] The accompanying drawings illustrate certain aspects of some embodiments of the present invention and are not to be used to limit or define the invention. Together with the description, the drawings serve to explain some of the principles of the invention.

[20] На фиг. 1А представлен схематичный общий вид конфигурации устройства, включающего чип, манифольд и пробирки. На фиг. 1В представлены схематичные изображения, иллюстрирующие ориентации и местоположения каналов чипа.[20] FIG. 1A is a schematic overview of a device configuration including chip, manifold, and tubes. In FIG. 1B are schematic drawings illustrating the orientations and locations of the channels on the chip.

[21] На фиг. 2А и 2В представлены схематичные изображения, иллюстрирующие держатель микрофлюидного чипа согласно настоящему изобретению.[21] FIG. 2A and 2B are schematic views illustrating a microfluidic chip holder according to the present invention.

[22] На фиг. 3А и 3В представлены схематичные изображения, иллюстрирующие положения и аспекты держателя чипа согласно настоящему изобретению.[22] FIG. 3A and 3B are schematic views illustrating the positions and aspects of the chip holder according to the present invention.

[23] На фиг. 4А и 4В представлены схематичные изображения, иллюстрирующие примеры пути клетки и конфигурацию устройств формирования изображения относительно чипа. На фиг. 4С представлено схематичное изображение, иллюстрирующее другой путь клетки.[23] FIG. 4A and 4B are schematic views illustrating examples of cell pathway and configuration of imaging devices relative to the chip. In FIG. 4C is a schematic diagram illustrating another cell pathway.

[24] На фиг. 5 представлены схематичные изображения, иллюстрирующие многоплоскостное формирование изображения с чипа и каким образом его можно использовать для воспроизведения трехмерных изображений и информации.[24] FIG. 5 is a schematic diagram illustrating multi-plane imaging from a chip and how it can be used to reproduce 3D images and information.

[25] На фиг. 6А и 6В представлены схематичные изображения, иллюстрирующие многоплоскостное формирование изображение с чипа в потоке флюида и каким образом его можно использовать для воспроизведения трехмерного изображения.[25] FIG. 6A and 6B are schematic views illustrating multi-plane imaging of a chip in fluid flow and how it can be used to render a 3D image.

[26] На фиг. 7 представлено схематичное изображение, иллюстрирующее, каким образом клетка может захватываться и/или уравновешиваться на участке анализа чипа и отображаться под многочисленными углами.[26] FIG. 7 is a schematic diagram illustrating how a cell can be captured and/or balanced in the analysis site of a chip and displayed from multiple angles.

[27] На фиг. 8 представлено схематичное изображение, иллюстрирующее расположение камеры и источника освещения на одной линии с лазером и направлением потока таким образом, что частицы могут перемещаться от камеры.[27] FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the location of the camera and light source in line with the laser and the direction of flow so that particles can move away from the camera.

[28] На фиг. 9 представлено схематичное изображение, иллюстрирующее расположение камеры и источника освещения на одной линии с лазером и направлением потока таким образом, что частицы могут перемещаться от камеры.[28] FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the location of the camera and light source in line with the laser and the direction of flow so that particles can move away from the camera.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

[29] Настоящее изобретение описывается с обращением к конкретным вариантам осуществления, имеющим различные признаки. Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что различные модификации и изменения могут быть сделаны при применении на практике настоящего изобретения без отступления от объема и сущности изобретения. Специалист в данной области техники должен осознавать, что эти признаки могут использоваться индивидуально или в любом сочетании с учетом требований и условий конкретного применения или проектирования. Кроме того, варианты осуществления, содержащие различные признаки, могут состоять по существу из этих различных признаков или содержать их. Другие варианты осуществления изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники в результате рассмотрения описания изобретения и при применении на практике изобретения. Описание изобретения является только примерным или поясняющим по своей сути и поэтому изменения, которые будут сделаны без отступления от сущности изобретения, предполагаются находящимися в объеме изобретения.[29] The present invention is described with reference to specific embodiments having various features. It should be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes may be made in the practice of the present invention without departing from the scope and spirit of the invention. One skilled in the art should be aware that these features may be used individually or in any combination to suit the requirements and conditions of a particular application or design. In addition, embodiments containing various features may consist essentially of or contain these various features. Other embodiments of the invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the description of the invention and upon practice of the invention. The description of the invention is only exemplary or explanatory in nature and therefore changes to be made without departing from the spirit of the invention are intended to be within the scope of the invention.

[30] Перед уяснением в деталях по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения, следует понять, что применение изобретения не ограничено особенностями конструкции и расположением компонентов, представленными в нижеследующем описании или показанными на чертежах. В изобретении допускаются другие варианты осуществления или возможно применение на практике или осуществление его различными способами. Кроме того, должно быть понятно, что фразеология и терминология используются в этой заявке для целей описания не должны рассматриваться как ограничивающие.[30] Before explaining in detail at least one embodiment of the invention, it should be understood that the application of the invention is not limited to the design features and arrangement of components presented in the following description or shown in the drawings. The invention is open to other embodiments or may be practiced or carried out in various ways. In addition, it should be clear that the phraseology and terminology used in this application for the purposes of description should not be construed as limiting.

[31] Теперь обратимся к чертежам, где на фиг. 1А показан общий вид устройства согласно идее изобретения. Пробирки 130 с пробами расположены под микрофлюидным чипом 100 (который в этой заявке в общем случае также может называться подложкой) и при этом отсутствуют ограничения относительно количества или размеров пробирок. Пробирки выполнены с возможностью удержания пробы любого вида, которая может быть перемещена через устройство, такой как одно или несколько веществ, включая, но без ограничения, один или несколько из флюидов, жидкостей, газа, плазмы, сыворотки, крови, клеток, тромбоцитов, частиц и т.д. или сочетаний их. В контексте этого описания термин флюид или проба в общем случае может использоваться для обозначения такого одного или нескольких веществ. Пробирки соединены либо непосредственно, либо опосредованно, например опосредованно при использовании воздухопровода 110, в рабочем состоянии находящегося в сообщении с нижней стороной чипа. Кроме того, они могут соединены при помощи манифольда 120, также показанного на фиг. 1А. На фиг. 1В показан предпочтительный вариант осуществления микрофлюидного чипа 100, в соответствии с которым вещество, флюид, частицы и/или клетки нагнетаются на одной внешней поверхности, такой как край, микрофлюидного чипа (например, в плоскости XZ на фиг. 1В). Нагнетание показано на фиг. 1В вдоль одной из передних поверхностей, разделенных небольшим расстоянием, такой как передняя поверхность XZ или передняя поверхность XY. В этом конкретном варианте осуществления длина стороны X 160 меньше, чем длина стороны Y 170 и длина стороны Z 180. При такой конфигурации обеспечивается минимальное отклонение пробы при входе в каналы чипа (например, отсутствует необходимость в повороте направо, который является обычным в современном уровне техники).[31] Referring now to the drawings, where FIG. 1A shows a general view of the device according to the idea of the invention. The sample tubes 130 are located under the microfluidic chip 100 (which in this application may also be generally referred to as the substrate) and there are no restrictions on the number or size of the tubes. The tubes are configured to hold any kind of sample that can be moved through the device, such as one or more substances, including, but not limited to, one or more of fluids, liquids, gas, plasma, serum, blood, cells, platelets, particles etc. or combinations of them. In the context of this description, the term fluid or sample can generally be used to refer to such one or more substances. The vials are connected either directly or indirectly, such as indirectly using an air conduit 110 operatively in communication with the underside of the chip. Alternatively, they may be connected using a manifold 120, also shown in FIG. 1A. In FIG. 1B shows a preferred embodiment of a microfluidic chip 100, in which a substance, fluid, particles, and/or cells are injected on one outer surface, such as the edge, of the microfluidic chip (eg, in the XZ plane of FIG. 1B). The injection is shown in Fig. 1B along one of the front surfaces separated by a small distance, such as the XZ front surface or the XY front surface. In this particular embodiment, the length of side X 160 is less than the length of side Y 170 and the length of side Z 180. This configuration ensures minimal sample deflection when entering the channels of the chip (for example, there is no need for a right turn, which is common in the current state of the art). ).

[32] На фиг. 1А манифольд 120 показан соединяющим пробирку или пробирки 130 с микрофлюидным чипом 100, так что вещество, флюид, частицы и/или клетки могут нагнетаться или закачиваться в микрофлюидный чип вертикально в направлении вверх. Манифольд позволяет нагнетать вещества от нижней части чипа, кроме того, в нем электроника, датчики потока и трубки (как для жидкости, так и для воздуха) расположены таким образом, что минимизируется осаждение клеток, и этим оптимизируется пропускная способность. Воздухопровод создает давление или вакуум, который в случае герметизации обеспечивает возможность создания герметизированной системы в пределах узла манифольда. В одном варианте осуществления имеется расстояние между пробиркой (пробирками) и манифольдом, свидетельствующее, что герметизация отсутствует и давление во внутреннем объеме равно атмосферному. Это позволяет откачивать вещества из контейнера или закачивать в контейнер, сообщающийся с атмосферой (вакуум требуется для откачивания из открытого контейнера). Электроника, датчики потока и трубки (как для жидкости, так и для воздуха) расположены в манифольде таким образом, что минимизируется осаждение клеток, и этим оптимизируется пропускная способность.[32] FIG. 1A, a manifold 120 is shown connecting the tube or tubes 130 to the microfluidic chip 100 so that a substance, fluid, particles and/or cells can be injected or pumped into the microfluidic chip vertically in an upward direction. The manifold allows materials to be pumped from the bottom of the chip, and the electronics, flow sensors, and tubing (both liquid and air) are positioned to minimize cell settling and optimize throughput. The air line creates a pressure or vacuum which, if sealed, allows a sealed system to be created within the manifold assembly. In one embodiment, there is a distance between the tube(s) and the manifold, indicating that there is no seal and the pressure in the internal volume is atmospheric. This allows substances to be pumped out of a container or pumped into an vented container (vacuum is required for pumping from an open container). The electronics, flow sensors and tubing (both liquid and air) are located in the manifold in such a way that cell settling is minimized and thus throughput is optimized.

[33] Согласно изобретению при нагнетании содержимого из нижней части чипа минимизируется горизонтальное перемещение впускной трубки 140 и выпускной трубки 145, которое является причиной таких проблем, как осаждение частиц или клеток в канале (каналах) 150. В этом примере выпускная трубка смещена от впускной трубки в направлениях Z и X (фиг. 1В). В вариантах осуществления выпускная трубка смещена, не смещена, прямолинейна, находится на одной линии с впускной трубкой или наклонена относительно нее. Такая конфигурация исключает необходимость в извилистых или зигзагообразных вертикальных каналах, поскольку в текущей конфигурации разрешаются проблемы из предшествующего уровня техники, связанные с образованием осадка, как в случае, когда флюид, объединенный с клетками или частицами, нагнетается или закачивается со стороны в чип в горизонтальном направлении, после чего направление и динамика флюида должны изменяться для продвижения кверху. Кроме того, положение манифольда и нагнетание от нижней части чипа позволяют располагать ниже чипа дополнительные элементы, компоненты, механизмы или аппаратное обеспечение (см. фиг. 1А).[33] The invention minimizes horizontal movement of the inlet tube 140 and outlet tube 145 by injecting content from the bottom of the chip, which causes problems such as particle or cell settling in the channel(s) 150. In this example, the outlet tube is offset from the inlet tube. in the Z and X directions (FIG. 1B). In embodiments, the outlet tube is offset, non-offset, straight, in line with, or inclined with respect to the inlet tube. This configuration eliminates the need for tortuous or zigzag vertical channels, as the current configuration solves prior art problems with sedimentation, such as when fluid combined with cells or particles is forced or pumped from the side into the chip in a horizontal direction. , after which the direction and dynamics of the fluid must change to move upward. In addition, the position of the manifold and the injection from the bottom of the chip allows additional elements, components, mechanisms or hardware to be located below the chip (see Fig. 1A).

[34] Манифольд 120 работает при регулировании давления воздуха над содержимым в пробирке и обеспечивает точную геометрию для размещения датчиков потока и электроники. Трубка, такая как трубка для флюида или воздуха, пропущена через манифольд и соединена с пробиркой на другой стороне. Сжатый воздух проходит через одну сторону манифольда и приводит к образованию закрытой вытеснительной системы внутри манифольда. Путем регулирования давления в закрытой области в системе можно изменять параметры, такие как скорость потока и динамика флюида. Область высокого давления имеется как в пробирке (пробирках) 130, так и в манифольде 120. Согласно другому аспекту для пробирки воздухопровод не требуется, поскольку она открыта в окружающую атмосферу. Это позволяет отбирать пробы из большего многообразия контейнеров и источников. В таком варианте осуществления вакуум прилагается к другой одной или нескольким пробиркам, так что создается перепад давления для вытеснения потока флюида из открытого контейнера.[34] The manifold 120 works by controlling the air pressure above the contents in the vial and provides precise geometry to accommodate the flow sensors and electronics. A tubing, such as a fluid or air tubing, is passed through the manifold and connected to a vial on the other side. Compressed air flows through one side of the manifold and results in a closed displacement system within the manifold. By adjusting the pressure in a closed area in a system, parameters such as flow rate and fluid dynamics can be changed. The high pressure region exists in both the tube(s) 130 and the manifold 120. In another aspect, the tube does not require an air duct because it is open to the surrounding atmosphere. This allows sampling from a wider variety of containers and sources. In such an embodiment, a vacuum is applied to the other one or more tubes such that a pressure differential is created to force the fluid flow out of the open container.

[35] В одном варианте осуществления используется основанное на давлении нагнетание пробы. Пробирки заполняют пробой во флюиде и закрывают крышкой или с помощью трубки, соединенной с чипом. До прикрепления крышки пробирка может быть открыта для воздуха или закрыта перегородкой или другим газонепроницаемым элементом. Согласно одному аспекту крышка может содержать два соединения, одно для флюида, такого как газ, и одно для жидкости. В качестве опции вариант осуществления способа также включает в себя создание соединения наконечника для входной линии пробы с входной линией пробы, которая находится в сообщении с первым каналом.[35] In one embodiment, pressure-based sample injection is used. The tubes are filled with a fluid sample and capped or with a tube connected to a chip. Prior to attaching the lid, the tube may be open to air or closed with a septum or other gas-tight element. In one aspect, the cap may contain two connections, one for a fluid, such as a gas, and one for a liquid. Optionally, an embodiment of the method also includes making a probe inlet tip connection to a sample inlet line that is in communication with the first channel.

[36] В другом варианте осуществления используется основанное на вакууме нагнетание пробы. Пробирки заполняют пробой во флюиде и закрывают крышкой или с помощью трубки, соединенной с чипом. До прикрепления крышки пробирка может быть открыта для воздуха или закрыта перегородкой. Согласно одному аспекту крышка может содержать два соединения, одно для флюида, такого как газ, и одно для жидкости. Опционально, флюид может быть отсосан из пробирки, открытой в атмосферу, путем приложения разрежения к одной или нескольким из других пробирок. Опционально, вариант осуществления способа также включает в себя создание соединения наконечника для входной линии пробы с входной линией пробы, которая находится в сообщении с первым каналом.[36] In another embodiment, vacuum-based sample injection is used. The tubes are filled with a fluid sample and capped or with a tube connected to a chip. Before attaching the lid, the tube may be open to air or closed with a septum. In one aspect, the cap may contain two connections, one for a fluid, such as a gas, and one for a liquid. Optionally, fluid may be aspirated from the tube open to atmosphere by applying a vacuum to one or more of the other tubes. Optionally, the method embodiment also includes making a probe inlet tip connection to a sample inlet line that is in communication with the first channel.

[37] На фиг. 2А-В и 3А-В показан держатель 200, 300 чипа. Держатель чипа содержит структуру для направления источника 210 света, такого как волоконно-оптический источник света, светодиод или лазер, и встроенный призматический резонатор 220, 320, который может быть установлен вместе с призмой. Источник света направляется на заданное место или выравнивается относительно встроенной структуры или канала 240 в держателе чипа. Встроенное пространство для волоконно-оптического источника света позволяет получать освещение, такое как конус 250 освещения, даже в ограниченном геометрическом окружении, таком как микрофлюидный чип 230, 330 или канал в микрофлюидном чипе. В частности, согласно предпочтительному аспекту этот источник света точно направляется, или ориентируется, или фокусируется на канал 260 анализа. В предпочтительном варианте осуществления держатель чипа включает в себя встроенное пространство для призмы 220, 230, а волоконно-оптический источник 210 света обеспечивает освещение с ограниченной геометрией. Кроме того, чип включает в себя отверстия или проемы в основании держателя 350 для точного выравнивания трубки для флюида, описанной в этой заявке. Для надлежащего выравнивания в одном варианте осуществления регулируемые винты введены в резьбовые отверстия 360 на одной или нескольких поверхностях.[37] FIG. 2A-B and 3A-B show a chip holder 200, 300. The chip holder includes a structure for guiding a light source 210 such as a fiber optic light source, an LED, or a laser, and a built-in prismatic resonator 220, 320 that can be installed with the prism. The light source is directed to a predetermined location or aligned with the built-in structure or channel 240 in the chip holder. The built-in space for the fiber optic light source allows illumination, such as the illumination cone 250, even in a limited geometric environment such as a microfluidic chip 230, 330, or a channel in a microfluidic chip. In particular, according to a preferred aspect, this light source is precisely directed, or oriented, or focused on the analysis channel 260. In the preferred embodiment, the chip holder includes a built-in space for the prism 220, 230 and the fiber optic light source 210 provides limited geometry illumination. In addition, the chip includes holes or openings in the base of the holder 350 for precise alignment of the fluid tube described in this application. For proper alignment, in one embodiment, adjustable screws are inserted into threaded holes 360 on one or more surfaces.

[38] На фиг. 4А представлен предпочтительный вариант осуществления микрофлюидного чипа 400, описанного в этой заявке. Как показано, флюид сначала перемещается вверх в вертикальном направлении по первому каналу 410, после чего поступает во второй горизонтальный канал 420. Другой вертикальный канал 430 получает флюид еще ближе к верхней части чипа, в которой четвертый канал 440 является горизонтальным и, как показано на фиг. 4, представляет собой канал анализа. Каналы в рабочем состоянии находятся в сообщении друг с другом, что позволяет пробе перемещаться по системе из одного канала в другой. В вариантах осуществления проба может перетекать из первого канала во второй канал, в третий канал, в четвертый канал, или обратно, или в комбинацию их. Насос и/или вакуумный аппарат могут быть предусмотрены для создания положительного и/или отрицательного давления на одном из входного отверстия и выходного отверстия или на обоих отверстиях каналов для, чтобы обеспечить возможность перемещения веществ по каналам. Канал анализа находится вблизи одной или нескольких внешних поверхностей подложки, таких как передние поверхности, края или стороны чипа. Например, согласно этой конфигурации канал анализа находится вблизи верхней части и стороны чипа, вследствие чего улучшаются формирование изображения и анализ вещества в микрофлюидном чипе. В предпочтительных вариантах осуществления канал анализа находится на расстоянии от около 1 мм до около 2 мм от верхней части и стороны чипа. Однако расстояние канала анализа от верхней части чипа может быть от 0,1 мм до 100 мм, таким как от 0,1 мм до 0,2 мм, от 0,2 мм до 0,3 мм, от 0,3 мм до 0,4 мм и т.д. Выражаясь иначе, канал анализа может быть расположен в пределах 50%, 33%, 25%, 10% или 5% верхней части подложки. Согласно настоящему изобретению длина горизонтального канала анализа может быть от около 250 мкм до около 10 мм. Однако длина канала анализа может быть от 100 мкм до 100 мм, такой как от 0,1 мм до 0,2 мм, от 0,2 мм до 0,3 мм, от 0,3 мм до 0,4 мм и т.д. Выражаясь иначе, длина канала анализа может составлять около 75% или меньше высоты, ширины или длины подложки/чипа, например 50% или меньше, 33% или меньше, 25% или меньше, 10% или 5% или меньше высоты ширины или длины подложки/чипа.[38] FIG. 4A shows a preferred embodiment of the microfluidic chip 400 described in this application. As shown, the fluid first travels upward in the vertical direction through the first channel 410 and then enters the second horizontal channel 420. Another vertical channel 430 receives fluid even closer to the top of the chip, in which the fourth channel 440 is horizontal and, as shown in FIG. . 4 represents the analysis channel. Channels in operation are in communication with each other, which allows the sample to move through the system from one channel to another. In embodiments, the sample may flow from the first channel to the second channel, to the third channel, to the fourth channel, or vice versa, or a combination of them. A pump and/or a vacuum apparatus may be provided to apply positive and/or negative pressure to one or both of the inlet and outlet or both of the channels to allow materials to move through the channels. The analysis channel is located near one or more external surfaces of the substrate, such as front surfaces, edges or sides of the chip. For example, according to this configuration, the analysis channel is located near the top and side of the chip, thereby improving imaging and analysis of the substance in the microfluidic chip. In preferred embodiments, the analysis channel is about 1 mm to about 2 mm from the top and side of the chip. However, the analysis channel distance from the top of the chip can be 0.1mm to 100mm, such as 0.1mm to 0.2mm, 0.2mm to 0.3mm, 0.3mm to 0 .4 mm etc. In other words, the analysis channel can be located within 50%, 33%, 25%, 10% or 5% of the top of the substrate. According to the present invention, the length of the horizontal analysis channel may be from about 250 µm to about 10 mm. However, the analysis channel length may be 100 µm to 100 mm, such as 0.1 mm to 0.2 mm, 0.2 mm to 0.3 mm, 0.3 mm to 0.4 mm, etc. d. In other words, the length of the analysis channel may be about 75% or less than the height, width or length of the substrate/chip, for example, 50% or less, 33% or less, 25% or less, 10% or 5% or less of the height of the width or length of the substrate /chip.

[39] На фиг. 4В показаны два устройства 450 формирования изображения, такие как компьютерные видеокамеры. В одном варианте осуществления камера может быть расположена над чипом и ориентирована ортогонально к каналу анализа. В другом варианте осуществления камера может быть расположена относительно стороны чипа и ориентирована ортогонально к направлению потока или диагонально по отношению к направлению потока (например, выше канала, ниже канала или под углами к стороне канала). В вариантах осуществления камера может быть расположена так, что формирование изображения будет осуществляться при любом угле относительно потока одного или нескольких веществ, таком как прямой угол или 90° относительно потока одного или нескольких веществ, или при таком как от 0 до 90°, или от 10 до 80°, или от 30 до 60° и т.д. В другом варианте осуществления две или большее количество камер могут быть использованы для формирования изображения клеток или частиц в канале анализа. Например, одна камера может находиться над чипом и может быть ориентирована ортогонально к каналу анализа. Вторая камера может быть расположена относительно стороны чипа и ориентирована ортогонально к направлению потока или диагонально по отношению к направлению потока (например, выше канала, ниже канала или под углом к стороне канала). Как показано на фиг. 4В, один или несколько источников 460 света могут использоваться для освещения канала 440 анализа и такие источники света могут быть расположены ниже чипа и светить вверх, относительно стороны чипа и светить в направлении потока или противоположно направлению потока, выше чипа и светить вниз или же расположены диагонально по отношению к каналу анализа.[39] FIG. 4B shows two imaging devices 450, such as computer camcorders. In one embodiment, the camera may be located above the chip and oriented orthogonally to the analysis channel. In another embodiment, the chamber may be positioned relative to the chip side and oriented orthogonally to the flow direction or diagonally to the flow direction (eg, above the channel, below the channel, or at angles to the channel side). In embodiments, the camera may be positioned such that imaging will be performed at any angle with respect to the flow of one or more substances, such as a right angle or 90° with respect to the flow of one or more substances, or at such as from 0 to 90°, or from 10 to 80°, or 30 to 60°, etc. In another embodiment, two or more cameras may be used to image the cells or particles in the analysis channel. For example, one camera may be located above the chip and may be oriented orthogonally to the analysis channel. The second chamber may be positioned relative to the side of the chip and oriented orthogonally to the flow direction or diagonally to the flow direction (eg, above the channel, below the channel, or at an angle to the side of the channel). As shown in FIG. 4B, one or more lights 460 may be used to illuminate the analysis channel 440 and such lights may be located below the chip and shining up, relative to the side of the chip and shining in the direction of flow or opposite to the direction of flow, above the chip and shining down, or placed diagonally. in relation to the analysis channel.

[40] Как показано на фиг. 8, в ином случае дихроичное зеркало 840 или другой подходящий оптический элемент может быть использован для избирательного отклонения света в конкретном диапазоне длин волн и пропускания света других длин волн. Это позволит располагать камеры 810 на одной линии с каналом анализа. Как показано на фиг. 8 и 9, имеются несколько вариантов осуществления, включающих размещение лазера 830 оптической силы и камеры 810 на одном и том же конце или противоположных концах области анализа. Кроме того, для камеры может требоваться источник 860 освещения, который можно ориентировать несколькими способами, например, как это показано на фиг. 8 и 9. Источник света может быть источником света с широким спектром, таким как один или несколько светодиодов, или источником света с узким спектром, таким как лазер. Камера может использоваться как единственная камера или как часть многокамерной системы в сочетании с другими точками наблюдения, описанными в этой заявке.[40] As shown in FIG. 8, alternatively, a dichroic mirror 840 or other suitable optical element may be used to selectively deflect light in a particular wavelength range and transmit light of other wavelengths. This will allow the cameras 810 to be in line with the analysis channel. As shown in FIG. 8 and 9, there are several embodiments that include placing the power laser 830 and the camera 810 at the same end or opposite ends of the analysis area. In addition, the camera may require a light source 860 that can be oriented in several ways, such as shown in FIG. 8 and 9. The light source may be a broad spectrum light source such as one or more LEDs, or a narrow spectrum light source such as a laser. The camera can be used as a single camera or as part of a multi-camera system in combination with other viewpoints described in this application.

[41] Как показано на фиг. 4А, источник 480 света, такой как лазер, может использоваться для воздействия на поток клеток. Лазер может быть расположен на одной линии с потоком клеток в согласии или против потока клеток. Кроме того, лазер может быть расположен и/или ориентирован ортогонально или диагонально по отношению к потоку клеток.[41] As shown in FIG. 4A, a light source 480, such as a laser, can be used to influence cell flow. The laser can be placed in line with the flow of cells in agreement with or against the flow of cells. In addition, the laser may be located and/or oriented orthogonally or diagonally with respect to the flow of cells.

[42] Вариант осуществления изобретения включает в себя устройство для анализа частиц (см., например, фиг. 4-9). Вариант осуществления изобретения включает в себя по меньшей мере одну камеру 450 для захвата изображений частиц или клеток в микрофлюидных каналах (например, 440). В один вариант осуществления включен лазер или другой источник 480 оптической силы, такой как источник коллимированного света, в рабочем состоянии генерирующий по меньшей мере один пучок коллимированного света. По меньшей мере один пучок источника коллимированного света имеет по меньшей мере одно поперечное сечение пучка. Вариант осуществления изобретения включает в себя подложку с первым каналом 410, продолжающимся в вертикальном направлении в подложке так, что первая плоскость пересекает первый канал 410 по существу вдоль длины его и вследствие этого проба флюида нагнетается в подложку/чип из нижней части чипа и вытесняется вверх положительным или отрицательным давлением. Вариант осуществления изобретения включает в себя второй канал 420, ортогональный к первому каналу и поэтому расположенный горизонтально в подложке, так что вторая плоскость пересекает второй канал 420 по существу вдоль длины его и вторая плоскость расположена ортогонально к первой плоскости. Второй канал в чипе проходит в горизонтальном направлении. Второй канал находится в сообщении с первым каналом непосредственно или опосредованно. Второй канал находится в сообщении непосредственно или опосредованно с коротким восходящим вертикальным третьим каналом 430, который относится к сети каналов, близких к верхней части чипа. Третий канал находится в сообщении непосредственно или опосредованно с четвертым горизонтальным каналом 440, который расположен вблизи верхней части и/или угла чипа. В предпочтительном варианте осуществления четвертый канал представляет собой канал, ближайший к верхней части чипа. В варианте осуществления четвертый канал представляет собой канал анализа. Согласно одному аспекту камера 450 ориентирована ортогонально к направлению потока в четвертом канале. Вариант осуществления изобретения включает в себя сопло сфокусированного потока частиц, в рабочем состоянии соединенное с первым каналом. Согласно другому аспекту настоящего изобретения размер второго канала изменен и он проходит через сопло перед сообщением с третьим каналом.[42] An embodiment of the invention includes a particle analysis device (see, for example, FIGS. 4-9). An embodiment of the invention includes at least one camera 450 for capturing images of particles or cells in microfluidic channels (eg, 440). In one embodiment, a laser or other power source 480, such as a collimated light source, is included that operably generates at least one beam of collimated light. At least one beam of the collimated light source has at least one beam cross section. An embodiment of the invention includes a substrate with a first channel 410 extending vertically into the substrate such that the first plane intersects the first channel 410 substantially along its length and thereby a fluid sample is injected into the substrate/chip from the bottom of the chip and forced upward by positive or negative pressure. An embodiment of the invention includes a second channel 420 orthogonal to the first channel and therefore positioned horizontally in the substrate such that the second plane intersects the second channel 420 substantially along its length and the second plane is orthogonal to the first plane. The second channel in the chip runs in the horizontal direction. The second channel is in communication with the first channel directly or indirectly. The second channel is in communication directly or indirectly with the short ascending vertical third channel 430, which refers to the network of channels close to the top of the chip. The third channel is in communication directly or indirectly with the fourth horizontal channel 440, which is located near the top and/or corner of the chip. In a preferred embodiment, the fourth channel is the channel closest to the top of the chip. In an embodiment, the fourth channel is an analysis channel. In one aspect, chamber 450 is oriented orthogonally to the direction of flow in the fourth channel. An embodiment of the invention includes a focused particle flow nozzle operatively connected to the first channel. According to another aspect of the present invention, the second channel is resized and passes through the nozzle before communicating with the third channel.

[43] На фиг. 4С показан другой вариант осуществления пути пробы в микрофлюидном чипе. Как показано, в чипе флюид прежде всего проходит вверх в вертикальном направлении по первому каналу 410, и этот канал находится непосредственно или опосредованно в сообщении с вторым горизонтальным каналом 420, находящимся в этом примере в верхней части чипа и в этом варианте осуществления представляющим собой канал анализа. Канал анализа согласно этой конфигурации находится вблизи верхней части чипа, вследствие чего улучшаются формирование изображения и анализ вещества в микрофлюидном чипе. В предпочтительных вариантах осуществления канал анализа находится на расстоянии от около 1 мм до около 2 мм от верхней части и стороны чипа. Однако расстояние канала анализа от верхней части чипа может быть от 0,1 мм до 100 мм, таким как от 0,1 мм до 0,2 мм, от 0,2 мм до 0,3 мм, от 0,3 мм до 0,4 мм и т.д. Выражаясь иначе, канал анализа может быть расположен в пределах 50%, 33%, 25%, 10% или 5% верхней части подложки. Согласно настоящему изобретению длина горизонтального канала анализа может быть от около 250 мкм до около 10 мм. Однако длина канала анализа может быть от 100 мкм до 100 мм, такой как от 0,1 мм до 0,2 мм, от 0,2 мм до 0,3 мм, от 0,3 мм до 0,4 мм и т.д. Выражаясь иначе, длина канала анализа может составлять около 75% или меньше высоты, ширины или длины подложки/чипа, например 50% или меньше, 33% или меньше, 25% или меньше, 10% или 5% или меньше высоты, ширины или длины подложки/чипа. В вариантах осуществления подложка может содержать один или несколько каналов анализа, например 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 каналов анализа.[43] FIG. 4C shows another embodiment of a probe path in a microfluidic chip. As shown, in the chip, fluid primarily flows vertically upward through the first channel 410, and this channel is directly or indirectly in communication with the second horizontal channel 420, located in this example at the top of the chip and in this embodiment representing the analysis channel . The analysis channel according to this configuration is located near the top of the chip, whereby imaging and analysis of the substance in the microfluidic chip are improved. In preferred embodiments, the analysis channel is about 1 mm to about 2 mm from the top and side of the chip. However, the analysis channel distance from the top of the chip can be 0.1mm to 100mm, such as 0.1mm to 0.2mm, 0.2mm to 0.3mm, 0.3mm to 0 .4 mm etc. In other words, the analysis channel can be located within 50%, 33%, 25%, 10% or 5% of the top of the substrate. According to the present invention, the length of the horizontal analysis channel may be from about 250 µm to about 10 mm. However, the analysis channel length may be 100 µm to 100 mm, such as 0.1 mm to 0.2 mm, 0.2 mm to 0.3 mm, 0.3 mm to 0.4 mm, etc. d. In other words, the length of the analysis channel may be about 75% or less than the height, width, or length of the substrate/chip, e.g., 50% or less, 33% or less, 25% or less, 10% or 5% or less of the height, width, or length. substrate/chip. In embodiments, the substrate may comprise one or more analysis channels, such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 analysis channels.

[44] Кроме того, на фиг. 4С показан источник 480 света, такой как лазер, который может использоваться для воздействия на поток вещества, такой как поток клеток. Лазер может быть расположен на одной линии с потоком клеток в согласии или против потока клеток. Кроме того, лазер может быть расположен и/или ориентирован ортогонально или диагонально по отношению к потоку клеток.[44] In addition, in FIG. 4C shows a light source 480, such as a laser, that can be used to influence a flow of matter, such as a flow of cells. The laser can be placed in line with the flow of cells in agreement with or against the flow of cells. In addition, the laser may be located and/or oriented orthogonally or diagonally with respect to the flow of cells.

[45] На фиг. 1 и 4 поток флюида, содержащий клетки или частицы, направляется по первому каналу вертикально. Одно или несколько веществ (флюид, клетки и/или частицы) входят через нижнюю часть чипа в отверстие первого канала и входят в подложку в вертикальном направлении. Первый вертикальный канал имеет длину от 100 мкм до 100 мм, такую как от 0,1 мм до 0,2 мм, от 0,2 мм до 0,3 мм и т.д. За первым каналом следует второй ортогональный/горизонтальный канал, который в предпочтительном варианте осуществления является более коротким, чем первый канал. Второй канал может иметь длину от 250 мкм до 100 мм, такую как от 0,25 мм до 0,5 мм, от 0,5 мм до 0,75 мм, от 0,75 мм до 1,0 мм и т.д. Третий канал проходит вертикально и параллельно первому каналу. Третий канал может иметь длину от 50 мкм до 100 мм, такую как от 0,05 мм до 0,1 мм, от 0,1 мм до 0,15 мм, от 0,15 мм до 0,2 мм и т.д. Каналы в рабочем состоянии расположены в сообщении либо непосредственно, либо опосредованно таким образом, что обеспечивается перемещение одного или нескольких веществ по многочисленным каналам. Типичное направление потока флюида показано стрелками потока на фиг. 4А и 4С, но может быть противоположным.[45] FIG. 1 and 4 the flow of fluid containing cells or particles is directed vertically through the first channel. One or more substances (fluid, cells and/or particles) enter through the bottom of the chip into the opening of the first channel and enter the substrate in a vertical direction. The first vertical channel has a length of 100 µm to 100 mm, such as 0.1 mm to 0.2 mm, 0.2 mm to 0.3 mm, and so on. The first channel is followed by a second orthogonal/horizontal channel, which in the preferred embodiment is shorter than the first channel. The second channel may have a length of 250 µm to 100 mm, such as 0.25 mm to 0.5 mm, 0.5 mm to 0.75 mm, 0.75 mm to 1.0 mm, etc. . The third channel runs vertically and parallel to the first channel. The third channel may have a length of 50 µm to 100 mm, such as 0.05 mm to 0.1 mm, 0.1 mm to 0.15 mm, 0.15 mm to 0.2 mm, etc. . Channels in operation are located in communication either directly or indirectly in such a way that the movement of one or more substances through multiple channels is ensured. The typical direction of fluid flow is shown by the flow arrows in FIG. 4A and 4C, but may be the opposite.

[46] В предпочтительных вариантах осуществления четвертый канал представляет собой канал анализа, и этот канал имеет длину от 250 мкм до 100 мм, такую как от 0,25 мм до 0,5 мм, от 0,5 мм до 0,75 мм, от 0,75 мм до 1 мм и т.д. В этом варианте осуществления четвертый канал является ближайшим каналом к верхней части чипа. Расстояние четвертого канала от верхней части чипа, измеренное по вертикали, может быть от 100 мкм до 2 мм, но и до 100 мм, таким как от 100 мкм до 200 мкм, от 200 мкм до 300 мкм, от 300 мкм до 400 мкм и т.д. Выражаясь иначе, четвертый канал может быть расположен в пределах 50%, 33%, 25%, 10% или 5% верхней части чипа. Устройство формирования изображения, такое как камера, может быть ориентировано ортогонально к четвертому каналу и находиться на расстоянии от около 100 мкм до 2 мм от четвертого канала, но и до 100 мм, таком от 100 мкм до 200 мкм, от 200 мкм до 300 мкм, от 300 мкм до 400 мкм и т.д.[46] In preferred embodiments, the fourth channel is an analysis channel, and this channel has a length of 250 µm to 100 mm, such as 0.25 mm to 0.5 mm, 0.5 mm to 0.75 mm, from 0.75 mm to 1 mm, etc. In this embodiment, the fourth channel is the closest channel to the top of the chip. The distance of the fourth channel from the top of the chip, measured vertically, can be from 100 µm to 2 mm, but also up to 100 mm, such as 100 µm to 200 µm, 200 µm to 300 µm, 300 µm to 400 µm, and etc. In other words, the fourth channel can be located within 50%, 33%, 25%, 10% or 5% of the top of the chip. An imaging device, such as a camera, may be oriented orthogonally to the fourth channel and be at a distance of about 100 µm to 2 mm from the fourth channel, but up to 100 mm, such as 100 µm to 200 µm, 200 µm to 300 µm , from 300 µm to 400 µm, etc.

[47] В одном варианте осуществления лазер или другой оптический источник представлен вместе с фокусирующей линзой. На фиг. 4 изобретение показано с работающим лазером 480, излучающим лазерный пучок, при этом пучок направляется через фокусирующую линзу в четвертый канал 440 потока. Частицы выравниваются в лазерном пучке вследствие наличия градиентной силы, которая вытягивает частицы по направлению к области наибольшей интенсивности лазера. Рассеивающая сила лазера продвигает частицы в направлении распространения лазерного пучка (например, слева направо на фиг. 4А).[47] In one embodiment, a laser or other optical source is provided along with a focusing lens. In FIG. 4, the invention is shown with a laser 480 operating, emitting a laser beam, with the beam directed through a focusing lens into a fourth flow channel 440. The particles are aligned in the laser beam due to the presence of a gradient force that pulls the particles towards the area of the highest laser intensity. The scattering force of the laser propels the particles in the direction of propagation of the laser beam (for example, from left to right in Fig. 4A).

[48] Как показано на фиг. 4В, в другом варианте осуществления вторая камера или устройство захвата изображения (см. 450) в дополнение к камере или устройству захвата изображения, ориентированному ортогонально к четвертому каналу, ориентирована относительно стороны канала анализа (или четвертого) и направлена ортогонально или под любым углом к четвертому каналу. Получение одного изображения каждой клетки на ортогональных видах позволяет вычислять многочисленные параметры клеток, например размер и форму в двух измерениях, вследствие чего возрастает количество информации, которая может захватываться для каждой клетки. Кроме того, это позволяет вычислять объемные характеристики клеток, включая общий объем, форму, и получать представление о клетках, которые не являются симметричными относительно оси, параллельной направлению потока (оси Z, изображенной на фиг. 5). При использовании двух или большего количества камер базисная трехмерная модель клетки 550 может быть построена путем объединения ортогональных изображений при использовании, например, существующих алгоритмов трехмерной реконструкции, таких как метод теории дифракции или метод поворота освещения. Трехмерная модель и анализ трехмерной модели позволяют более точно анализировать параметры клетки, такие как размер, форма, ориентация клетки, и другие количественные и качественные результаты измерений, относящиеся к частице (частицам) или клетке (клеткам) в четвертом канале микрофлюидного чипа.[48] As shown in FIG. 4B, in another embodiment, the second camera or image capture device (see 450), in addition to the camera or image capture device oriented orthogonally to the fourth channel, is oriented relative to the side of the analysis channel (or fourth) and is directed orthogonally or at any angle to the fourth channel. Obtaining one image of each cell in orthogonal views allows the calculation of numerous cell parameters, such as size and shape in two dimensions, thereby increasing the amount of information that can be captured for each cell. In addition, it allows the calculation of volumetric properties of cells, including total volume, shape, and insight into cells that are not symmetrical about an axis parallel to the direction of flow (Z-axis depicted in FIG. 5). When two or more cameras are used, a basic 3D model of cell 550 can be built by combining orthogonal images using, for example, existing 3D reconstruction algorithms such as diffraction theory or illumination rotation. The 3D model and 3D model analysis allow more accurate analysis of cell parameters such as cell size, shape, cell orientation, and other quantitative and qualitative measurements related to the particle(s) or cell(s) in the fourth channel of the microfluidic chip.

[49] На фиг. 5 участок канала 540 анализа показан в двух различных плоскостях, таких как плоскости, которые могут отображаться устройством формирования изображения (см., например, фиг. 4). В первой плоскости 520 одна часть клетки или частицы 510 изображена в определенной ориентации. Во второй плоскости 530 другая часть той же самой клетки или ячейки изображена от другой камеры в другой проекции. Это позволяет вычислять многочисленные характеристики клеток, создавать матрицу данных для каждой клетки от каждой камеры и осуществлять трехмерную визуализацию клетки или частицы 550.[49] FIG. 5, a portion of the analysis channel 540 is shown in two different planes, such as planes that can be displayed by an imaging device (see, for example, FIG. 4). In the first plane 520, one part of the cell or particle 510 is depicted in a specific orientation. In the second plane 530, another part of the same cell or cell is shown from another camera in a different projection. This allows multiple cell characteristics to be computed, a data matrix for each cell from each camera to be generated, and 3D imaging of the cell or particle 550 to be performed.

[50] Различные участки клетки проходят по фокальным плоскостям (например, 630 (фокальная плоскость XZ) и 640 (фокальная плоскость YZ)) устройства (устройств) формирования изображения, различные срезы клетки могут быть отображены, когда клетка перемещается, например, потоком 620 флюида. Это показано на фиг. 6А. На фиг. 6А части клетки и частицы отображены в многочисленные моменты времени и/или в многочисленных точках пространства при различных ориентациях и в различных проекциях. Поскольку в этом примере клетка перемещается по фокальной плоскости и вращается, она появляется как имеющая разный размер в последовательных изображениях (таких как показанных для примера на фиг. 6А четырех изображениях для каждой плоскости от двух различных камер). При использовании алгоритмов трехмерной реконструкции это позволяет получать более сложное трехмерное изображение 650 частицы или клетки. На основании такого изображения можно экстраполировать определенные атрибуты клетки или частицы, такие как размер, объем, местоположение клетки и других органелл, а также размер ядра клетки и измерять или описывать клеточную топографию. Кроме того, вращение клетки можно измерять как функцию основанного на оптической силе крутящего момента, связанного с изменениями биофизических и биохимических свойств, включая, но без ограничения, показатель преломления, двулучепреломление, форму и морфологию клетки.[50] Different portions of the cell traverse the focal planes (e.g., 630 (XZ focal plane) and 640 (YZ focal plane)) of the imaging device(s), different sections of the cell can be imaged as the cell moves, e.g., by fluid flow 620 . This is shown in FIG. 6A. In FIG. 6A, cell parts and particles are displayed at multiple points in time and/or at multiple points in space in various orientations and projections. As the cell in this example moves around the focal plane and rotates, it appears as having a different size in successive images (such as the four images for each plane from two different cameras shown exemplarily in FIG. 6A). When using 3D reconstruction algorithms, this allows for a more complex 3D image 650 of a particle or cell. From such an image, it is possible to extrapolate certain attributes of the cell or particle, such as size, volume, location of the cell and other organelles, and the size of the cell nucleus, and measure or describe the cellular topography. In addition, cell rotation can be measured as a function of power-based torque associated with changes in biophysical and biochemical properties including, but not limited to, refractive index, birefringence, cell shape and morphology.

[51] На фиг. 6В показано для примера многоплоскостное формирование изображения вместе с многочисленными изображениями одной и той же клетки, получаемыми в течение некоторого периода времени, поскольку клетка перемещается по фокальной плоскости. В таких случаях в данной области техники изображение клетки называют «срезом» или «срезом изображения». Срез изображения представляет собой по существу толщину оптической плоскости изображения. Толщина плоскости изображения или срез определяется, помимо всего прочего, оптическим увеличением системы формирования изображения. При более сильных увеличениях рабочее расстояние объектива уменьшается, что приводит к необходимости располагать объектив ближе к отображаемой клетке или частице. В одном варианте осуществления лазер или другой источник 670 оптической силы может использоваться для воздействия на движение клетки в канале анализа. В предпочтительном варианте осуществления при формировании изображения клетки или частицы могут целенаправленно приводиться в фокальную плоскость канала или выводится из нее путем перемещения лазера и/или камеры или регулирования потока (потоков) или положения при использовании гидродинамической фокусировки. Например, лазерный источник может быть перемещен на расстояние 660 при использовании, например, пьезоэлектрического исполнительного механизма или линейного электрического оптомеханического подвижного столика. Это может быть выполнено для каждой клетки или для каждой популяции. Гидродинамическую фокусировку клеток можно изменять для воздействия на исходное положение и траекторию клеток. Например, частицы можно выравнивать или ориентировать в фокальной плоскости в лазерном пучке с помощью градиентной силы, которая перемещает частицы к области наивысшей интенсивности лазера. Рассеивающая сила лазера продвигает частицы в направлении распространения лазерного пучка. См. фиг. 6В. Перемещение лазера, в этом случае по оси X, позволяет формировать изображение признаков в различных частях клетки, показанной диском 680. Они могут представлять собой, например, ядра клеток, органеллы, внутриклеточные включения и другие признаки клетки или частицы. Лазер продвигает клетку к центру в результате действия градиентной силы. Кроме того, предполагается, что при наличии двух или большего количества камер можно повысить детальность и точность.[51] FIG. 6B shows an exemplary multiplanar imaging along with multiple images of the same cell over a period of time as the cell moves across the focal plane. In such cases, the cell image is referred to in the art as a "slice" or "image slice". An image slice is essentially the thickness of the optical image plane. The thickness of the image plane or slice is determined, among other things, by the optical magnification of the imaging system. At higher magnifications, the working distance of the lens is reduced, resulting in the need to position the lens closer to the displayed cell or particle. In one embodiment, a laser or other power source 670 may be used to influence cell movement in the assay channel. In a preferred embodiment, during imaging, cells or particles can be purposefully driven into or out of the focal plane of the channel by moving the laser and/or camera or by adjusting the flow(s) or position using hydrodynamic focusing. For example, the laser source can be moved a distance of 660 using, for example, a piezoelectric actuator or a linear electric optomechanical movable stage. This can be done for each cell or for each population. The hydrodynamic focus of the cells can be changed to affect the initial position and trajectory of the cells. For example, the particles can be aligned or oriented in the focal plane in the laser beam using a gradient force that moves the particles towards the area of highest laser intensity. The scattering force of the laser propels the particles in the direction of the laser beam propagation. See fig. 6B. Moving the laser, in this case along the x-axis, allows features to be imaged in different parts of the cell, indicated by disk 680. These may be, for example, cell nuclei, organelles, intracellular inclusions, and other cell features or particles. The laser moves the cell towards the center as a result of the action of a gradient force. In addition, it is expected that by having two or more cameras, detail and accuracy can be improved.

[52] На фиг. 7 вариант осуществления изобретения показан в статическом режиме, в котором частица или клетка 710 остановлена в определенном месте удержания путем уравновешивания оптической 730 силы и флюидной силы 735. Оптическая сила может быть приложена, например, лазером или источником коллимированного света. Изображения могут быть получены в многочисленных плоскостях, таких как показанные на описанных фиг. 5 и 6А-В. Датчик потока используется для измерения скорости потока, в котором каждую частицу останавливают при заданной мощности лазера. Поскольку оптическая и флюидная силы уравновешены, флюидная сила сопротивления (то есть, являющаяся результатом скорости потока и размера канала) равна оптической силе. В этом способе свойства каждой клетки могут быть измерены последовательно. Хотя высокопроизводительная измерительная система отсутствует, этот вариант осуществления позволяет осуществлять тщательное наблюдение и формирование изображения захваченной клетки и также отслеживать динамические изменения оптической силы, являющиеся следствием биохимических и биологических изменений в клетке. Реагентные потоки, содержащие химикаты, биологические химикаты, клетки или другие стандартные биологические агенты, могут быть введены в каналы потока для взаимодействия с захваченной клеткой (клетками). Эти динамические процессы можно количественно контролировать путем измерения изменений оптической силы в течение проведения экспериментов над одной клеткой или клетками.[52] FIG. 7, an embodiment of the invention is shown in a static mode, in which the particle or cell 710 is stopped at a certain retention location by balancing the optical force 730 and the fluid force 735. The optical force can be applied, for example, by a laser or a collimated light source. Images can be obtained in multiple planes, such as those shown in the described FIGS. 5 and 6A-B. A flow sensor is used to measure the flow rate at which each particle is stopped at a given laser power. Because the optical and fluid forces are balanced, the fluid drag force (ie, resulting from the flow rate and channel size) is equal to the optical power. In this method, the properties of each cell can be measured sequentially. Although a high performance measurement system is not available, this embodiment allows for close observation and imaging of the captured cell and also for tracking dynamic changes in refractive power resulting from biochemical and biological changes in the cell. Reagent streams containing chemicals, biological chemicals, cells, or other standard biological agents may be introduced into the flow channels to interact with the captured cell(s). These dynamic processes can be quantitatively controlled by measuring changes in refractive power during experiments on a single cell or cells.

[53] В одном варианте осуществления камера или другое устройство формирования изображения ориентировано и/или сфокусировано по потоку или противоположно потоку в канале анализа так, что оно находится на одной линии или параллельно потоку (см., например, фиг. 8 и 9). На фиг. 8 показаны камера 810 на одной линии с каналом 820 анализа и лазер или источник 830 коллимированного света. Дихроичное зеркало или аналогичное устройство 840 отражает лазерный свет 835 в сторону от камеры для предотвращения повреждения ее, но пропускает свет 865, создаваемый источником 860 освещения, чтобы сделать возможным формирование изображения. Камера ориентирована параллельно потоку 870 флюида так, что в одном варианте осуществления клетки или частицы 880 перемещаются от камеры. Источник освещения ориентирован ортогонально к каналу и лазеру. Второе дихроичное зеркало 845, которое пропускает лазерный свет и отражает свет освещения, используется для направления как света освещения, так и лазерного света по каналу. В другом варианте осуществления этой конфигурации выполнен обмен мест расположения лазера и источника освещения, так что лазер ориентирован ортогонально к каналу и источник освещения расположен параллельно каналу. Второе дихроичное зеркало по-прежнему направляет по каналу как лазерный свет, так и видимый свет.[53] In one embodiment, the camera or other imaging device is oriented and/or focused downstream or upstream of the analysis channel such that it is in line with or parallel to the flow (see, for example, FIGS. 8 and 9). In FIG. 8 shows a camera 810 in line with the analysis channel 820 and a laser or collimated light source 830. A dichroic mirror or similar device 840 reflects the laser light 835 away from the camera to prevent damage to the camera, but lets light 865 from the illumination source 860 through to allow imaging. The chamber is oriented parallel to fluid flow 870 such that, in one embodiment, cells or particles 880 move away from the chamber. The light source is oriented orthogonally to the channel and the laser. The second dichroic mirror 845, which transmits laser light and reflects illumination light, is used to guide both illumination light and laser light through the channel. In another embodiment of this configuration, the locations of the laser and the illumination source are exchanged such that the laser is oriented orthogonally to the channel and the illumination source is parallel to the channel. The second dichroic mirror still guides both laser light and visible light through the channel.

[54] Другой вариант осуществления показан на фиг. 9. В этом случае камера или устройство 910 формирования изображения ориентировано так, что клетки или частицы 980 движутся по направлению к камере в потоке 970 флюида. Таким образом, камера и лазер 930 находятся на одной и той же стороне канала, тогда как источник 960 освещения находится на противоположной стороне канала. Два дихроичных зеркала 940 и 945 используются для направления лазерного света 935 и света 965 освещения в канал, направления света освещения для камеры и отклонения лазерного света от источника освещения. В другом варианте осуществления этой конфигурации выполнен обмен мест расположения лазера и камеры, так что лазер расположен ортогонально к каналу и источник освещения расположен параллельно каналу. В таком случае второе дихроичное зеркало 945 направляет лазерный свет по каналу и свет освещения для камеры.[54] Another embodiment is shown in FIG. 9. In this case, the camera or imaging device 910 is oriented so that the cells or particles 980 move towards the camera in the fluid flow 970. Thus, the camera and laser 930 are on the same side of the channel, while the light source 960 is on the opposite side of the channel. Two dichroic mirrors 940 and 945 are used to direct laser light 935 and illumination light 965 into the channel, guide illumination light for the camera, and deflect laser light from the illumination source. In another embodiment of this configuration, the positions of the laser and camera are exchanged such that the laser is positioned orthogonal to the channel and the illumination source is positioned parallel to the channel. In such a case, the second dichroic mirror 945 directs laser light through the channel and illumination light for the camera.

[55] Опционально, вариант осуществления изобретения также включает в себя по меньшей мере один оптический элемент между источником оптической силы и четвертым каналом, который в рабочем состоянии создает стандартную пучковую моду ТЕМ00, стандартную пучковую моду ТЕМ01, стандартную пучковую моду ТЕМ10, стандартную пучковую моду Эрмита-Гаусса, стандартную пучковую моду Лагерра-Гаусса, пучок Бесселя или стандартный многомодовый пучок. Опционально, по меньшей мере один оптический элемент включает в себя стандартную цилиндрическую линзу, стандартный аксикон, стандартное вогнутое зеркало, стандартное тороидальное зеркало, стандартный пространственный модулятор света, стандартный акустооптический модулятор, стандартную матрицу пьезоэлектрических зеркал, дифракционный оптический элемент, стандартную четвертьволновую пластинку и/или стандартную полуволновую пластинку. Опционально, источник оптической силы может формировать стандартный циркулярно-поляризованный пучок, стандартный линейно-поляризованный пучок или стандартный эллиптически-поляризованный пучок.[55] Optionally, an embodiment of the invention also includes at least one optical element between the source of optical power and the fourth channel, which in operation creates a standard beam mode TEM 00 standard beam mode TEM 01 standard beam mode TEM 10 standard Hermite-Gaussian beam mode, standard Laguerre-Gaussian beam mode, Bessel beam, or standard multimode beam. Optionally, at least one optical element includes a standard cylindrical lens, a standard axicon, a standard concave mirror, a standard toroidal mirror, a standard spatial light modulator, a standard acousto-optic modulator, a standard piezoelectric mirror array, a diffractive optical element, a standard quarter-wave plate, and/or standard half wave record. Optionally, the optical power source can generate a standard circularly polarized beam, a standard linearly polarized beam, or a standard elliptically polarized beam.

[56] Опционально, может быть осуществлено устройство, содержащее микрофлюидный канал, источник лазерного света, фокусируемого оптикой в микрофлюидный канал, и источник электрического поля, в процессе работы соединенный с микрофлюидным каналом с помощью электродов; частицы в жидкости, движущиеся по микрофлюидному каналу; при этом осуществляется управление лазерным светом и электрическим полем для совместного воздействия на частицы в микрофлюидном канале, вследствие чего происходит разделение частиц по размеру, форме, показателю преломления, электрическому заряду, распределению электрических зарядов, подвижности зарядов, проницаемости и/или способности к деформации. В еще одном варианте осуществления устройство содержит микрофлюидный канал, выполненный с возможностью приложения диэлектрофоретического (DEP) поля к внутреннему пространству канала с помощью (1) системы электродов или (2) системы диэлектрофоретических изоляторов, и источник лазерного света, фокусируемый оптикой в микрофлюидный канал; в устройстве осуществляются движение множества частиц в жидкости в микрофлюидном канале и совместное воздействие лазерного света и поля на частицы в микрофлюидном канале для захвата частиц или изменения скорости их, при этом диэлектрофоретическое поле является линейным или нелинейным. Еще один возможный вариант осуществления устройства включает в себя микрофлюидный канал, содержащий впускное отверстие и множество выходов, и источник лазерного света, фокусируемого оптикой поперек микрофлюидного канала под критическим углом, согласованным со скоростью потока в микрофлюидном канале, для образования оптической силы, действующей на частицы, при максимизации времени воздействия лазерного света на выбранные частицы, при этом лазерный свет способен осуществлять операцию приложения сил к частицам, движущимся по микрофлюидному каналу, вследствие чего частицы разделяются по множеству выходов.[56] Optionally, a device can be implemented comprising a microfluidic channel, a source of laser light focused by optics into the microfluidic channel, and an electric field source connected to the microfluidic channel by electrodes during operation; particles in a liquid moving along a microfluidic channel; in this case, the laser light and electric field are controlled to jointly affect the particles in the microfluidic channel, as a result of which the particles are separated by size, shape, refractive index, electric charge, electric charge distribution, charge mobility, permeability and/or deformability. In yet another embodiment, the device comprises a microfluidic channel configured to apply a dielectrophoretic (DEP) field to the interior of the channel using (1) an electrode system or (2) a dielectrophoretic insulator system, and a laser light source focused by optics into the microfluidic channel; in the device, the movement of a plurality of particles in a liquid in a microfluidic channel and the combined effect of laser light and a field on particles in a microfluidic channel to capture particles or change their speed are carried out, while the dielectrophoretic field is linear or non-linear. Another possible embodiment of the device includes a microfluidic channel containing an inlet and a plurality of exits, and a source of laser light focused by optics across the microfluidic channel at a critical angle matched to the flow velocity in the microfluidic channel to generate an optical force acting on particles, while maximizing the exposure time of the laser light to the selected particles, wherein the laser light is able to perform the operation of applying forces to the particles moving through the microfluidic channel, whereby the particles are separated by a plurality of exits.

[57] Опционально, вариант осуществления изобретения также включает в себя по меньшей мере один блок опроса частиц, находящийся в сообщении с одним или несколькими каналами, такими как канал (каналы) анализа и в частности, четвертый канал. Блок опроса частиц включает в себя стандартный осветитель, стандартную оптику и стандартный датчик. Опционально, по меньшей мере один блок опроса частиц включает в себя стандартный формирователь изображения светлого поля, стандартный детектор рассеяния света, стандартный флуоресцентный детектор, работающий на одной длине волны, стандартный спектроскопический флуоресцентный детектор, стандартную камеру на приборах с зарядовой связью, стандартную камеру на комплементарной структуре металл-оксид-полупроводник, стандартный фотодиод, стандартный фотоэлектронный умножитель, стандартную матрицу фотодиодов, стандартный хемилюминесцентный детектор, стандартный биолюминесцентный детектор и/или стандартный детектор рамановской спектроскопии.[57] Optionally, an embodiment of the invention also includes at least one particle interrogator in communication with one or more channels, such as the analysis channel(s), and in particular the fourth channel. The particle interrogator includes a standard illuminator, standard optics, and a standard sensor. Optionally, at least one particle interrogator includes a standard brightfield imager, a standard light scattering detector, a standard single wavelength fluorescence detector, a standard spectroscopic fluorescence detector, a standard CCD camera, a standard CCD camera a metal-oxide-semiconductor structure, a standard photodiode, a standard photomultiplier tube, a standard photodiode array, a standard chemiluminescent detector, a standard bioluminescent detector, and/or a standard Raman spectroscopy detector.

[58] По меньшей мере один блок опроса частиц, находящийся в сообщении с четвертым каналом, содержит основанный на лазерной силе прибор или устройство, которое облегчает решение задачи идентификации патологии клеток, выбора и сортировки клеток. Согласно одному аспекту в блоке используются существенные различия в оптических давлениях, которые возникают вследствие изменений размера, формы, показателя преломления или морфологии частиц, для разделения и определения характеристик частиц. Согласно одному аспекту лазерный пучок света в ближней инфракрасной области спектра прилагает физическую силу к клеткам, после чего осуществляется измерение их характеристик. Оптическая сила, создаваемая с помощью давления излучения, когда она уравновешена сопротивлением флюида частицам, приводит к изменениям скорости частиц, что можно использовать для идентификации различий или изменений частиц в популяции частиц на основании внутренних различий. Кроме того, уравновешенность флюидной и оптической сил можно использовать для изменения положения частиц относительно друг друга с учетом их собственных свойств, что позволяет физически разделять их. В другом варианте осуществления блок опроса включает в себя устройство для анализа и/или разделения частиц, такое как по меньшей мере один источник коллимированного света, в рабочем состоянии генерирующий по меньшей мере один пучок коллимированного света. По меньшей мере один пучок коллимированного света включает в себя по меньшей мере одно поперечное сечение пучка.[58] At least one particle interrogator in communication with the fourth channel contains a laser power-based device or device that facilitates the task of identifying cell pathology, selecting and sorting cells. In one aspect, the block uses significant differences in optical pressures that result from changes in size, shape, refractive index, or morphology of the particles to separate and characterize the particles. In one aspect, a laser beam of light in the near infrared region of the spectrum applies a physical force to the cells, after which their characteristics are measured. The optical power generated by the radiation pressure, when balanced by the fluid resistance to the particles, results in particle velocity changes that can be used to identify particle differences or changes in a population of particles based on internal differences. In addition, the balance of fluid and optical forces can be used to change the position of particles relative to each other, taking into account their own properties, which allows them to be physically separated. In another embodiment, the interrogator includes a particle analysis and/or separation device, such as at least one collimated light source operatively generating at least one collimated light beam. At least one beam of collimated light includes at least one beam cross section.

[59] Вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя сочетание нескольких из упомянутых выше конструктивных элементов, рассмотренных выше в унитарном устройстве. Кроме того, варианты осуществления включают в себя способы использования такого устройства. Пример такого унитарного устройства показан на фиг. 1. Показанный вариант осуществления изобретения представляет собой 5-слойную структуру с 5 слоями, соединенными друг с другом для получения твердотельного микрофлюидного чипа, хотя в противоположность соединенным слоям чип может быть единой структурой. Чип может быть образован при использовании некоторого количества стандартных материалов, включая, но без ограничения, кварцевое стекло, кронглас, боросиликатное стекло, известково-натриевое стекло, сапфировое стекло, циклический олефиновый полимер (COP), полидиметилсилоксан (PDMS), OSTE, полистирол, полиметилметакрилат, поликарбонат, другие пластики или полимеры. Этот чип позволяет вводить пробу, осуществлять гидродинамическую фокусировку, оптический опрос, формирование изображения, анализ, выход пробы и полный оптический доступ лазерного света при входе в области и выходе из них. Кроме того, чип согласно вариантам осуществления может быть изготовлен методом трехмерной печати, формованием или иным способом.[59] An embodiment of the present invention includes a combination of several of the above structural elements discussed above in a unitary device. In addition, embodiments include methods for using such a device. An example of such a unitary device is shown in Fig. 1. The embodiment shown is a 5-layer structure with 5 layers connected to each other to form a solid-state microfluidic chip, although the chip may be a single structure in contrast to the connected layers. The chip can be formed using a number of standard materials including, but not limited to, quartz glass, crown glass, borosilicate glass, soda lime glass, sapphire glass, cyclic olefin polymer (COP), polydimethylsiloxane (PDMS), OSTE, polystyrene, polymethyl methacrylate , polycarbonate, other plastics or polymers. This chip allows sample entry, hydrodynamic focusing, optical interrogation, imaging, analysis, sample exit, and full optical access of laser light into and out of areas. In addition, the chip according to the embodiments may be manufactured by 3D printing, molding, or otherwise.

[60] Опционально, по меньшей мере один вид частиц включает в себя множество видов частиц. Каждый вид частиц из множества видов частиц включает в себя соответствующие собственные свойства и соответствующие наведенные свойства. Опционально, собственные свойства включают в себя размер, форму показатель преломления, морфологию, собственную флуоресценцию и/или отношение размеров. Опционально, наведенные свойства включают в себя деформацию, угловую ориентацию, вращение, скорость вращения, флуоресценцию меченых антител, флуоресценцию меченых аптамеров, флуоресценцию меченых ДНК, флуоресценцию меченых красителей, дифференциальную метрику ретенции и/или метрику градиентной силы. Этот вариант осуществления способа также включает в себя идентификацию и разделение множества частиц в соответствии с видами частиц на основании по меньшей мере одного из собственных свойств и наведенных свойств. Опционально, вариант осуществления способа также включает в себя опрос потока пробы или управление им. Опционально, опрос потока пробы включает в себя определение по меньшей мере одного из собственных свойств и наведенных свойств видов частиц и измерение скорости частиц из множества частиц. Измерение по меньшей мере одного из собственных свойств может быть использовано для ряда применений, включая, но без ограничения, определение вирусной инфективности пробы клеток (количества функционально инфекционных вирусных частиц, присутствующих в конкретной популяции клеток, аналогично анализу бляшек или анализу конечного разведения) для вирусной квантификации, разработку и мониторинг процесса, анализ высвобождения пробы, исследование занесенного агента, клиническую диагностику, обнаружение биомаркера, определение продуктивности клетки относительно антитела или протеина при разработке и мониторинге процесса, определение эффективности, качества или состояния активации клеток, производимых для клеточной терапии и других онкологических применений, включая Т-клетки c химерными антигенными рецепторами и стволовые клетки, определение действия химикатов, бактерий, вирусов, противомикробных и противовирусных препаратов на конкретную популяцию клеток и определение патологического состояния или возможность исследования его или анализ клинической пробы клеток. Опционально, источник оптической силы имеет по меньшей мере одну ось пучка, а поток пробы имеет ось потока пробы. Этап определения по меньшей мере одного из собственных свойств и наведенных свойств видов частиц и этап измерения скорости частиц из множества частиц совместно содержат смещение оси пучка от оси потока пробы. Опционально, этап определения по меньшей мере одного из собственных свойств и наведенных свойств видов частиц и этап измерения скорости частиц из множества частиц совместно содержат вычисление наклона и траектории частицы из множества частиц, отклоняющихся от оси потока пробы к по меньшей мере одной оси пучка.[60] Optionally, at least one kind of particles includes a plurality of kinds of particles. Each particle type of the plurality of particle types includes respective intrinsic properties and respective induced properties. Optionally, intrinsic properties include size, shape, refractive index, morphology, intrinsic fluorescence, and/or aspect ratio. Optionally, the induced properties include deformation, angular orientation, rotation, rotation speed, labeled antibody fluorescence, labeled aptamer fluorescence, labeled DNA fluorescence, labeled dye fluorescence, differential retention metric, and/or gradient strength metric. This embodiment of the method also includes identifying and separating a plurality of particles according to particle types based on at least one of intrinsic properties and induced properties. Optionally, an embodiment of the method also includes interrogating or controlling the sample stream. Optionally, interrogating the sample stream includes determining at least one of the intrinsic properties and induced properties of the particle species and measuring the particle velocity of the plurality of particles. The measurement of at least one of intrinsic properties can be used for a number of applications including, but not limited to, determining the viral infectivity of a cell sample (the number of functionally infectious viral particles present in a particular cell population, similar to plaque assay or final dilution assay) for viral quantification , process development and monitoring, sample release analysis, introduced agent testing, clinical diagnostics, biomarker detection, determination of cell productivity relative to antibody or protein in process development and monitoring, determination of efficiency, quality or activation status of cells produced for cell therapy and other oncological applications , including T-cells with chimeric antigen receptors and stem cells, determination of the effect of chemicals, bacteria, viruses, antimicrobials and antivirals on a specific cell population and determination of the pathological condition or the possibility of examining it or analyzing a clinical sample of cells. Optionally, the power source has at least one beam axis and the sample flow has a sample flow axis. The step of determining at least one of the intrinsic properties and the induced properties of the particle species and the step of measuring the velocity of particles from the plurality of particles together comprise a beam axis offset from the sample flow axis. Optionally, the step of determining at least one of the intrinsic properties and the induced properties of the particle species and the step of measuring the speed of particles from a plurality of particles together comprise calculating the inclination and trajectory of a particle from a plurality of particles deviating from the axis of the sample flow to at least one axis of the beam.

[61] Специалисту в данной области техники следует осознавать, что раскрытые признаки можно использовать индивидуально, в любом сочетании или опускать, основываясь на технических требованиях и описании данной заявки. Когда вариант осуществления относится к «содержащему» определенные признаки, следует понимать, что в ином случае вариант осуществления может «состоять из» или «состоять по существу из» любого одного или нескольких признаков. Другие варианты осуществления станут понятными специалистам в данной области техники при рассмотрении описания и применении изобретения на практике.[61] One skilled in the art should be aware that the disclosed features may be used individually, in any combination, or omitted based on the specifications and description of this application. When an embodiment refers to "comprising" certain features, it should be understood that an embodiment may otherwise "consist of" or "consist essentially of" any one or more features. Other embodiments will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the description and practice of the invention.

[62] Следует особо отметить, что, когда в этом описании представлен диапазон значений, каждое значение между верхним и нижним пределами этого диапазона к тому же точно раскрывается. Верхний и нижний пределы этих небольших диапазонов могут быть независимо включены или исключены. Сингулярные формы неопределенных и определенных артиклей включают в себя множественные объекты, если иное четко не следует из контекста. Предполагается, что описание и примеры будут рассматриваться как примерные или пояснительные по своей сути и что варианты, которые не отклоняются от сущности изобретения, попадают в объем изобретения. Кроме того, все источники, приведенные в этом раскрытии, полностью включены в эту заявку путем ссылок и как таковые предполагаются обеспечивающими эффективный способ пополнения достаточного для воспроизведения раскрытия этого изобретения, а также обеспечивающими детализацию предпосылок создания изобретения.[62] It should be especially noted that when a range of values is presented in this description, each value between the upper and lower limits of this range is also accurately disclosed. The upper and lower limits of these small ranges can be independently included or excluded. The singular forms of the indefinite and definite articles include plural objects, unless otherwise clearly indicated by the context. It is intended that the description and examples be regarded as exemplary or explanatory in nature and that variations which do not deviate from the spirit of the invention fall within the scope of the invention. In addition, all references cited in this disclosure are hereby incorporated by reference in their entirety and as such are intended to provide an efficient way to supplement the disclosure of this invention sufficient to reproduce it, as well as to provide detail on the background of the invention.

Claims (123)

1. Устройство микрофлюидного чипа, содержащее:1. A microfluidic chip device, comprising: подложку, содержащую множество каналов, выполненных с возможностью переноса одного или нескольких веществ, при этом множество каналов содержат:a substrate containing a plurality of channels configured to transfer one or more substances, the plurality of channels comprising: первый канал, расположенный вертикально в подложке,the first channel located vertically in the substrate, второй канал в рабочем сообщении с первым каналом, расположенный горизонтально в подложке,the second channel in working communication with the first channel, located horizontally in the substrate, третий канал в рабочем сообщении с вторым каналом, расположенный вертикально в подложке, иa third channel in working communication with the second channel located vertically in the substrate, and четвертый канал в рабочем сообщении с третьим каналом, расположенный горизонтально в подложке;the fourth channel in working communication with the third channel, located horizontally in the substrate; причем первый, второй, третий и четвертый каналы расположены таким образом, что обеспечивают путь для перемещения одного или нескольких веществ через подложку из первого канала во второй канал, в третий канал, в четвертый канал, причем moreover, the first, second, third and fourth channels are located in such a way that they provide a path for moving one or more substances through the substrate from the first channel to the second channel, to the third channel, to the fourth channel, and горизонтальные каналы являются более короткими по длине, чем первый канал,the horizontal channels are shorter in length than the first channel, причем одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, посредством потока, вытесняемого давлением или вакуумом через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом. and one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, by means of a flow displaced by pressure or vacuum through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, in a vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel. 2. Устройство по п. 1, в котором нижняя горизонтальная плоская поверхность имеет по меньшей мере одну более короткую длину от одного края до другого края по сравнению с по меньшей мере одной длиной от одного края до другого края вертикальной плоской поверхности чипа, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом.2. The device of claim. 1, in which the lower horizontal flat surface has at least one shorter length from one edge to the other edge compared to at least one length from one edge to the other edge of the vertical flat surface of the chip, in the vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel. 3. Устройство по п. 1, в котором одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, при этом нижняя горизонтальная плоская поверхность имеет меньшую или равную площадь поверхности при сравнении с площадью поверхности вертикальной плоской поверхности чипа, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом.3. The device according to claim 1, in which one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, while the lower horizontal flat surface has less than or equal surface area when compared with the surface area of the vertical flat surface of the chip, in the vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel. 4. Устройство по п. 1, в котором первый канал содержит отверстие, расположенное во внешней поверхности подложки и таким образом, что обеспечивает путь для входа одного или нескольких веществ вертикально в подложку и для перемещения в вертикальном направлении в первом канале.4. The apparatus of claim. 1, wherein the first channel comprises an opening located in the outer surface of the substrate and in such a way that provides a way for one or more substances to enter vertically into the substrate and to move in a vertical direction in the first channel. 5. Устройство по п. 1, в котором одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом и в котором поперечное сечение первого канала имеет такую же площадь, как и поперечное сечение отверстия, имеет меньшую площадь или большую площадь.5. The device according to claim 1, wherein one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, in a vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel and in in which the cross section of the first channel has the same area as the cross section of the hole, has a smaller area or a larger area. 6. Устройство по п. 1, в котором одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом и в котором первому каналу и отверстию приданы в некоторой степени определенные формы, размеры и ориентации для поддержания направленной и объемной непрерывности.6. The apparatus of claim. 1, in which one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, in a vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel and in wherein the first channel and orifice are shaped, sized, and oriented to some extent in order to maintain directional and volumetric continuity. 7. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее источник коллимированного или сфокусированного света, ориентированного для взаимодействия с частицами или клетками в четвертом канале.7. The device according to claim. 1, in addition, containing a source of collimated or focused light, oriented to interact with particles or cells in the fourth channel. 8. Устройство по п. 1, в котором коллимированный или сфокусированный свет источника ориентирован для распространения в направлении, против направления, ортогонально к направлению или по диагонали к направлению перемещения одного или нескольких веществ в четвертом канале.8. The apparatus of claim. 1, wherein the collimated or focused source light is oriented to propagate in a direction, against the direction, orthogonal to the direction, or diagonal to the direction of movement of one or more substances in the fourth channel. 9. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в многочисленных фокальных плоскостях.9. The apparatus of claim. 1, wherein the fourth channel allows imaging and analysis of particles or cells in multiple focal planes. 10. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в многочисленных фокальных плоскостях в течение перемещения одного или нескольких веществ.10. The apparatus of claim. 1, wherein the fourth channel allows imaging and analysis of particles or cells in multiple focal planes during the movement of one or more substances. 11. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в течение перемещения одного или нескольких веществ.11. The device of claim. 1, wherein the fourth channel allows imaging and analysis of particles or cells during the movement of one or more substances. 12. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в течение перемещения одного или нескольких веществ и под многочисленными углами и/или при многочисленных ориентациях.12. The device of claim. 1, wherein the fourth channel allows imaging and analysis of particles or cells during the movement of one or more substances and at multiple angles and/or multiple orientations. 13. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в течение перемещения одного или нескольких веществ и из многочисленных фокальных плоскостей, под многочисленными углами и/или при многочисленных ориентациях одним или несколькими устройствами формирования изображения.13. The apparatus of claim. 1, wherein the fourth channel allows imaging and analysis of particles or cells during the movement of one or more substances and from multiple focal planes, at multiple angles and/or in multiple orientations by one or more imaging devices. 14. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее одну или несколько из электрической силы, оптической силы и/или флюидной силы для перемещения клетки/клеток или частицы/частиц в одном или нескольких каналах.14. The apparatus of claim 1 further comprising one or more of an electrical force, an optical force and/or a fluid force to move the cell/cells or the particle/particles in one or more channels. 15. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее одну или несколько из электрокинетической силы, электрофоретической силы и/или диэлектрофоретической (DEP) силы для перемещения клетки/клеток или частицы/частиц в одном или нескольких каналах.15. The device of claim 1, further comprising one or more of an electrokinetic force, an electrophoretic force, and/or a dielectrophoretic (DEP) force to move the cell/cells or particle/particles in one or more channels. 16. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее одно или несколько устройств формирования изображения, при этом по меньшей мере одно из устройств формирования изображения способно перемещаться в некоторой степени для изменения фокальной плоскости, отображаемой в четвертом канале.16. The apparatus of claim 1 further comprising one or more imaging devices, wherein at least one of the imaging devices is movable to some extent to change the focal plane displayed in the fourth channel. 17. Устройство по п. 1, в котором клетка/клетки или частица/частицы в четвертом канале способны перемещаться при изменении оптической и/или флюидной сил, а область клетки, отображаемая из четвертого канала, изменяется по мере перемещения частицы.17. The device according to claim 1, wherein the cell/cells or particle/particles in the fourth channel are able to move when the optical and/or fluid forces change, and the area of the cell displayed from the fourth channel changes as the particle moves. 18. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал расположен на расстоянии от двух или большего количества внешних поверхностей подложки, что позволяет осуществлять формирование изображения и анализ многочисленных срезов изображения клетки или частицы по мере перемещения фокальной плоскости относительно клетки или частицы.18. The apparatus of claim 1, wherein the fourth channel is spaced from two or more outer surfaces of the substrate to allow imaging and analysis of multiple image slices of the cell or particle as the focal plane moves relative to the cell or particle. 19. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал расположен на расстоянии от двух или большего количества внешних поверхностей подложки, что позволяет осуществлять формирование изображения и анализ многочисленных срезов изображения движущейся клетки или частицы по мере перемещения ее по фокальной плоскости.19. The apparatus of claim 1, wherein the fourth channel is located at a distance from two or more external surfaces of the substrate, which allows imaging and analysis of multiple image slices of a moving cell or particle as it moves through the focal plane. 20. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал расположен на расстоянии от двух или большего количества внешних поверхностей подложки, что позволяет осуществлять формирование изображения и анализ многочисленных срезов изображения суспендированной или статической клетки или частицы.20. The apparatus of claim 1, wherein the fourth channel is located at a distance from two or more outer surfaces of the substrate, allowing imaging and analysis of multiple image slices of the suspended or static cell or particle. 21. Устройство по п. 1, в котором одно или несколько веществ способны перемещаться под влиянием давления, вакуума, перистальтики, электрокинетической силы, электрофоретической силы, магнитной силы, оптической силы или любой комбинации их.21. The device according to claim 1, wherein one or more substances are capable of moving under the influence of pressure, vacuum, peristalsis, electrokinetic force, electrophoretic force, magnetic force, optical force, or any combination thereof. 22. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее дихроичное зеркало для направления света к устройству формирования изображения и от устройства формирования изображения, формирующего изображение и/или анализирующего клетки или частицы в четвертом канале.22. The apparatus of claim 1, further comprising a dichroic mirror for directing light to and from the imaging device, imaging and/or analyzing cells or particles in the fourth channel. 23. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее дихроичное зеркало для направления коллимированного или сфокусированного света источника для взаимодействия с клетками или частицами в четвертом канале.23. The device according to claim 1, further comprising a dichroic mirror for directing collimated or focused source light to interact with cells or particles in the fourth channel. 24. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее дихроичное зеркало для направления коллимированного или сфокусированного света источника от устройства формирования изображения, другого источника света или другой части устройства.24. The apparatus of claim. 1, further comprising a dichroic mirror for directing collimated or focused source light from an imaging device, another light source, or another part of the device. 25. Устройство по п. 1, в котором множество каналов содержат пятый канал, расположенный горизонтально, вертикально или диагонально в подложке.25. The apparatus of claim 1, wherein the plurality of channels comprise a fifth channel located horizontally, vertically, or diagonally in the substrate. 26. Устройство по п. 1, в котором множество каналов содержат пятый канал, который разделен на два или большее количество каналов или полостей для сортировки клеток или частиц.26. The apparatus of claim 1, wherein the plurality of channels comprise a fifth channel that is divided into two or more channels or cavities for cell or particle sorting. 27. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал расположен ближе к верхней части подложки, чем первый канал, второй канал или третий канал.27. The device of claim. 1, wherein the fourth channel is located closer to the top of the substrate than the first channel, the second channel or the third channel. 28. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал расположен на расстоянии от 100 мкм до 100 мм от верхней части подложки.28. The apparatus of claim. 1, wherein the fourth channel is located at a distance of 100 µm to 100 mm from the top of the substrate. 29. Устройство по п. 1, в котором первый канал имеет длину в пределах от 0,1 мм до 100,0 мм.29. The device according to claim 1, wherein the first channel has a length in the range of 0.1 mm to 100.0 mm. 30. Устройство по п. 1, в котором второй канал имеет длину в пределах от 0,1 мм до 100,0 мм.30. The device according to claim 1, in which the second channel has a length in the range from 0.1 mm to 100.0 mm. 31. Устройство по п. 1, в котором третий канал имеет длину в пределах от 0,05 мм до 100,0 мм.31. The device according to claim. 1, in which the third channel has a length in the range from 0.05 mm to 100.0 mm. 32. Устройство по п. 1, в котором четвертый канал имеет длину в пределах от 0,1 мм до 100,0 мм.32. The device according to claim. 1, in which the fourth channel has a length in the range from 0.1 mm to 100.0 mm. 33. Устройство по п. 1, в котором первый канал имеет большую длину, чем второй канал, третий канал или четвертый канал.33. The apparatus of claim 1, wherein the first channel is longer than the second channel, the third channel, or the fourth channel. 34. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее блок опроса клетки или частицы.34. The device according to claim. 1, in addition, containing a cell or particle interrogation unit. 35. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее канал сбора клеток или частиц.35. The device according to claim. 1, in addition, containing a channel for collecting cells or particles. 36. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее устройство формирования изображения, выбираемое из по меньшей мере одного из формирователя изображения светлого поля, детектора рассеяния света, флуоресцентного детектора, работающего на одной длине волны, спектроскопического флуоресцентного детектора, камеры на приборах с зарядовой связью, камеры на приборах с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник, фотодиода, матрицы фотодиодов (PDA), спектрометра, фотоумножителя или матрицы фотоумножителей, хемилюминесцентного детектора, биолюминесцентного детектора, стандартной системы детектирования рамановской спектроскопии, детектора спектроскопии рамановского рассеяния, усиленного поверхностью (SERS), детектора когерентной антистоксовой рамановской спектроскопии (CARS) и/или детектора когерентной стоксовой рамановской спектроскопии (CSRS).36. The apparatus of claim 1, further comprising an imaging device selected from at least one of a bright field imager, a light scattering detector, a single wavelength fluorescent detector, a spectroscopic fluorescent detector, a camera on charge-charged instruments. cameras on devices with a complementary metal-oxide-semiconductor structure, photodiode, photodiode array (PDA), spectrometer, photomultiplier or photomultiplier array, chemiluminescent detector, bioluminescent detector, standard Raman spectroscopy detection system, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detector ), a coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS) detector and/or a coherent Stokes Raman spectroscopy (CSRS) detector. 37. Устройство по п. 1, кроме того, содержащее конец трубки, нагнетающей одно или несколько веществ в отверстие, расположенное во внешней поверхности подложки и таким образом обеспечивающее путь для входа одного или нескольких веществ в подложку и перемещение в первом канале, при этом поперечное сечение отверстия имеет площадь, равную, большую или меньшую, чем поперечное сечение конца трубки.37. The device according to claim 1, in addition, containing the end of a tube that injects one or more substances into an opening located in the outer surface of the substrate and thus provides a path for entry of one or more substances into the substrate and movement in the first channel, while transverse the cross section of the hole has an area equal to, greater than or less than the cross section of the end of the tube. 38. Установка для удержания микрофлюидного чипа, содержащая:38. Installation for holding a microfluidic chip, comprising: полость для удержания микрофлюидного чипа;a cavity for holding the microfluidic chip; держатель встроенного источника света для обеспечения сфокусированного освещения в условиях ограниченного пространства;built-in light source holder to provide focused lighting in confined spaces; держатель встроенной призмы для обеспечения возможности призме отражать свет на заданное место в или на чипе;a built-in prism holder for allowing the prism to reflect light to a predetermined location in or on the chip; резьбовые отверстия под винты для удержания микрофлюидного чипа и обеспечения возможности его регулировки; иthreaded screw holes to hold the microfluidic chip and allow it to be adjusted; and резьбовой или нерезьбовой проход через отверстия для трубок и соединителя или соединителей.threaded or unthreaded passage through holes for tubing and connector or connectors. 39. Установка по п. 38, в которой встроенный источник света выбран из по меньшей мере одного из светодиода (LED), органического светодиода (OLED), волоконной оптики, волоконного жгута, лазера, импульсной лампы, люминесцентной лампы и/или лампы накаливания или галогенной лампы.39. The apparatus of claim 38, wherein the integrated light source is selected from at least one of a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), fiber optics, a fiber bundle, a laser, a flash lamp, a fluorescent lamp, and/or an incandescent lamp, or halogen lamp. 40. Устройство для перемещения клеток и/или частиц во флюиде, содержащее:40. A device for moving cells and/or particles in a fluid, comprising: подложку с многочисленными внутренними флюидными каналами, содержащую:a substrate with multiple internal fluid channels, comprising: первый канал из многочисленных внутренних каналов, расположенный в подложке таким образом, что первая плоскость, ориентированная вертикально относительно подложки, пересекает первый канал вдоль его длины;a first channel of the plurality of internal channels disposed in the substrate such that a first plane oriented vertically with respect to the substrate intersects the first channel along its length; отверстие, расположенное во внешней поверхности подложки и находящееся в рабочем сообщении с первым каналом таким образом, что одно или несколько веществ способны входить в первый канал и перемещаться в вертикальном направлении;an opening located in the outer surface of the substrate and in operative communication with the first channel so that one or more substances are able to enter the first channel and move in a vertical direction; второй канал из множества внутренних каналов, расположенный в подложке и находящийся в рабочем сообщении с первым каналом таким образом, что вторая плоскость, ориентированная горизонтально относительно подложки, пересекает второй канал вдоль его длины,the second channel from the plurality of internal channels, located in the substrate and in working communication with the first channel in such a way that the second plane, oriented horizontally with respect to the substrate, intersects the second channel along its length, причем горизонтальный канал является более коротким по длине, чем первый канал,wherein the horizontal channel is shorter in length than the first channel, причем одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, посредством потока, вытесняемого давлением или вакуумом через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом.and one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, by means of a flow displaced by pressure or vacuum through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, in a vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel. 41. Устройство по п. 40, в котором одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, при этом нижняя горизонтальная плоская поверхность имеет по меньшей мере одну более короткую длину от одного края до другого края по сравнению с по меньшей мере одной длиной от одного края до другого края вертикальной плоской поверхности подложки, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом.41. The device according to claim 40, in which one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, while the lower horizontal flat surface has at least one shorter length from one edge to the other edge compared to at least one length from one edge to the other edge of the vertical flat surface of the substrate, in the vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel. 42. Устройство по п. 40, в котором одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, при этом нижняя горизонтальная плоская поверхность имеет меньшую или равную площадь поверхности при сравнении с площадью поверхности вертикальной плоской поверхности подложки, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом.42. The device according to claim 40, in which one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, while the lower horizontal flat surface has less than or equal surface area when compared with the surface area of the vertical flat surface of the substrate, in the vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel. 43. Устройство по п. 40, в котором первый канал содержит отверстие, расположенное во внешней поверхности подложки и таким образом, что обеспечивает путь для входа одного или нескольких веществ вертикально в подложку и для перемещения в вертикальном направлении в первом канале.43. The device of claim. 40, wherein the first channel comprises an opening located in the outer surface of the substrate and in such a way that provides a way for one or more substances to enter vertically into the substrate and to move in a vertical direction in the first channel. 44. Устройство по п. 40, в котором одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом и в котором поперечное сечение первого канала имеет такую же площадь, как и поперечное сечение отверстия, имеет меньшую площадь или большую площадь.44. The device according to claim 40, in which one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, in a vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel and in in which the cross section of the first channel has the same area as the cross section of the hole, has a smaller area or a larger area. 45. Устройство по п. 40, в котором одно или несколько веществ нагнетаются в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом и в котором первому каналу и отверстию приданы в некоторой степени определенные формы, размеры и ориентации для поддержания направленной и объемной непрерывности.45. The device according to claim 40, wherein one or more substances are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, in a vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel and in wherein the first channel and orifice are shaped, sized, and oriented to some extent in order to maintain directional and volumetric continuity. 46. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее источник коллимированного или сфокусированного света, ориентированного для взаимодействия с частицами или клетками во втором канале.46. The apparatus of claim 40, further comprising a source of collimated or focused light oriented to interact with particles or cells in the second channel. 47. Устройство по п. 40, в котором коллимированный или сфокусированный свет источника ориентирован для распространения в направлении, против направления, ортогонально к направлению или по диагонали к направлению перемещения одного или нескольких веществ во втором канале.47. The apparatus of claim 40, wherein the collimated or focused source light is oriented to propagate in a direction, against a direction, orthogonal to, or diagonal to the direction of travel of one or more substances in the second channel. 48. Устройство по п.40, в котором второй канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в многочисленных фокальных плоскостях.48. The apparatus of claim 40, wherein the second channel allows imaging and analysis of particles or cells in multiple focal planes. 49. Устройство по п. 40, в котором второй канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в многочисленных фокальных плоскостях в течение перемещения одного или нескольких веществ.49. The apparatus of claim. 40, wherein the second channel allows imaging and analysis of particles or cells in multiple focal planes during the movement of one or more substances. 50. Устройство по п. 40, в котором второй канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в течение перемещения одного или нескольких веществ.50. The device of claim. 40, wherein the second channel allows imaging and analysis of particles or cells during the movement of one or more substances. 51. Устройство по п. 40, в котором второй канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в течение перемещения одного или нескольких веществ и под многочисленными углами и/или при многочисленных ориентациях.51. The apparatus of claim. 40, wherein the second channel allows imaging and analysis of particles or cells during the movement of one or more substances and at multiple angles and/or multiple orientations. 52. Устройство по п. 40, в котором второй канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ частиц или клеток в течение перемещения одного или нескольких веществ и из многочисленных фокальных плоскостей, под многочисленными углами и/или при многочисленных ориентациях одним или несколькими устройствами формирования изображения.52. The apparatus of claim. 40, wherein the second channel allows imaging and analysis of particles or cells during the movement of one or more substances and from multiple focal planes, at multiple angles and/or in multiple orientations by one or more imaging devices. 53. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее одну или несколько из электрической силы, оптической силы и/или флюидной силы для перемещения клетки/клеток или частицы/частиц в одном или нескольких каналах.53. The apparatus of claim 40, further comprising one or more of an electrical force, an optical force, and/or a fluid force to move the cell/cells or the particle/particles in one or more channels. 54. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее одну или несколько из электрокинетической силы, электрофоретической силы и/или диэлектрофоретической (DEP) силы для перемещения клетки/клеток или частицы/частиц в одном или нескольких каналах.54. The apparatus of claim 40, further comprising one or more of an electrokinetic force, an electrophoretic force, and/or a dielectrophoretic (DEP) force to move the cell/cells or particle/particles in one or more channels. 55. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее одно или несколько устройств формирования изображения, при этом по меньшей мере одно из устройств формирования изображения способно перемещаться в некоторой степени для изменения фокальной плоскости, отображаемой во втором канале.55. The apparatus of claim 40, further comprising one or more imaging devices, wherein at least one of the imaging devices is movable to some degree to change the focal plane displayed in the second channel. 56. Устройство по п. 40, в котором клетка/клетки или частица/частицы во втором канале способны перемещаться при изменении оптической и/или флюидной сил, а область клетки, отображаемая из второго канала, изменяется по мере перемещения частицы.56. The apparatus of claim 40, wherein the cell/cells or particle/particles in the second channel are capable of moving as the optical and/or fluid forces change, and the area of the cell displayed from the second channel changes as the particle moves. 57. Устройство по п. 40, в котором второй канал расположен на расстоянии от двух или большего количества внешних поверхностей подложки, что позволяет осуществлять формирование изображения и анализ многочисленных срезов изображения клетки или частицы по мере перемещения фокальной плоскости относительно клетки или частицы.57. The apparatus of claim 40, wherein the second channel is spaced from two or more outer surfaces of the substrate to allow imaging and analysis of multiple image slices of the cell or particle as the focal plane moves relative to the cell or particle. 58. Устройство по п. 40, в котором второй канал расположен на расстоянии от двух или большего количества внешних поверхностей подложки, что позволяет осуществлять формирование изображения и анализ многочисленных срезов изображения движущейся клетки или частицы по мере перемещения ее по фокальной плоскости.58. The apparatus of claim 40, wherein the second channel is located at a distance from two or more outer surfaces of the substrate, which allows imaging and analysis of multiple image slices of a moving cell or particle as it moves through the focal plane. 59. Устройство по п. 40, в котором второй канал расположен на расстоянии от двух или большего количества внешних поверхностей подложки, что позволяет осуществлять формирование изображения и анализ многочисленных срезов изображения суспендированной или статической клетки или частицы.59. The apparatus of claim 40, wherein the second channel is located at a distance from two or more outer surfaces of the substrate, allowing imaging and analysis of multiple image slices of the suspended or static cell or particle. 60. Устройство по п. 40, в котором одно или несколько веществ способны перемещаться под влиянием давления, вакуума, перистальтики, электрокинетической силы, электрофоретической силы, магнитной силы, оптической силы или любой комбинации их.60. The device according to claim 40, wherein one or more substances are capable of moving under the influence of pressure, vacuum, peristalsis, electrokinetic force, electrophoretic force, magnetic force, optical force, or any combination thereof. 61. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее дихроичное зеркало для направления света к устройству формирования изображения и от устройства формирования изображения, формирующего изображение и/или анализирующего клетки или частицы во втором канале.61. The apparatus of claim 40, further comprising a dichroic mirror for directing light to and from the imaging device, imaging and/or analyzing cells or particles in the second channel. 62. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее дихроичное зеркало для направления коллимированного или сфокусированного света источника для взаимодействия с клетками или частицами во втором канале.62. The apparatus of claim 40 further comprising a dichroic mirror for directing collimated or focused source light to interact with cells or particles in the second channel. 63. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее дихроичное зеркало для направления коллимированного или сфокусированного света источника от устройства формирования изображения, другого источника света или другой части устройства.63. The apparatus of claim 40, further comprising a dichroic mirror for directing collimated or focused source light from an imaging device, another light source, or another part of the device. 64. Устройство по п. 40, в котором множество каналов содержат третий канал, расположенный горизонтально, вертикально или диагонально в подложке.64. The apparatus of claim 40, wherein the plurality of channels comprise a third channel located horizontally, vertically, or diagonally in the substrate. 65. Устройство по п. 40, в котором множество каналов содержат третий канал, который разделен на два или большее количество каналов или полостей для сортировки клеток или частиц.65. The apparatus of claim 40, wherein the plurality of channels comprise a third channel that is divided into two or more channels or cavities for cell or particle sorting. 66. Устройство по п. 40, в котором второй канал расположен ближе к верхней части подложки, чем первый канал.66. The apparatus of claim 40 wherein the second channel is located closer to the top of the substrate than the first channel. 67. Устройство по п. 40, в котором второй канал расположен на расстоянии от 100 мкм до 100 мм от верхней части подложки.67. The device according to claim 40, wherein the second channel is located at a distance of 100 microns to 100 mm from the top of the substrate. 68. Устройство по п. 40, в котором первый канал имеет длину в пределах от 0,1 мм до 100,0 мм.68. The device according to claim 40, wherein the first channel has a length in the range of 0.1 mm to 100.0 mm. 69. Устройство по п. 40, в котором второй канал имеет длину в пределах от 0,1 мм до 100,0 мм.69. The device according to claim 40, in which the second channel has a length in the range from 0.1 mm to 100.0 mm. 70. Устройство по п. 40, в котором первый канал имеет большую длину, чем второй канал.70. The apparatus of claim 40, wherein the first channel is longer than the second channel. 71. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее блок опроса клетки или частиц.71. The device according to claim 40, further comprising a cell or particle interrogator. 72. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее канал сбора клеток или частицы.72. The device according to claim 40, further comprising a channel for collecting cells or particles. 73. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее устройство формирования изображения, выбираемое из по меньшей мере одного из формирователя изображения светлого поля, детектора рассеяния света, флуоресцентного детектора, работающего на одной длине волны, спектроскопического флуоресцентного детектора, камеры на приборах с зарядовой связью, камеры на приборах с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник, фотодиода, матрицы фотодиодов (PDA), спектрометра, фотоумножителя или матрицы фотоумножителей, хемилюминесцентного детектора, биолюминесцентного детектора, стандартной системы детектирования рамановской спектроскопии, детектора спектроскопии рамановского рассеяния, усиленного поверхностью (SERS), детектора когерентной антистоксовой рамановской спектроскопии (CARS) и/или детектора когерентной стоксовой рамановской спектроскопии (CSRS).73. The apparatus of claim 40, further comprising an imaging device selected from at least one of a bright field imager, a light scattering detector, a single wavelength fluorescent detector, a spectroscopic fluorescent detector, a camera on charge-charged instruments. cameras on devices with a complementary metal-oxide-semiconductor structure, photodiode, photodiode array (PDA), spectrometer, photomultiplier or photomultiplier array, chemiluminescent detector, bioluminescent detector, standard Raman spectroscopy detection system, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detector ), a coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS) detector and/or a coherent Stokes Raman spectroscopy (CSRS) detector. 74. Устройство по п. 40, кроме того, содержащее конец трубки, нагнетающей одно или несколько веществ в отверстие, расположенное во внешней поверхности подложки и таким образом обеспечивающее путь для входа одного или нескольких веществ в подложку и перемещение в первом канале, при этом поперечное сечение отверстия имеет площадь, равную, большую или меньшую, чем поперечное сечение конца трубки.74. The device according to claim 40, further comprising the end of a tube that injects one or more substances into an opening located in the outer surface of the substrate and thus provides a path for entry of one or more substances into the substrate and movement in the first channel, while transverse the cross section of the hole has an area equal to, greater than or less than the cross section of the end of the tube. 75. Устройство по п. 1, в котором одно или несколько веществ способны перемещаться под влиянием давления, вакуума, перистальтики, электрокинетической силы, электрофоретической силы, магнитной силы, оптической силы или любой комбинации их для сортировки клетки/клеток или частицы/частиц в одну или несколько отдельных областей или полостей.75. The device according to claim 1, in which one or more substances are able to move under the influence of pressure, vacuum, peristalsis, electrokinetic force, electrophoretic force, magnetic force, optical force, or any combination of them to sort the cell / cells or particles / particles into one or several separate areas or cavities. 76. Устройство по п. 40, в котором одно или несколько веществ способны перемещаться под влиянием давления, вакуума, перистальтики, электрокинетической силы, электрофоретической силы, магнитной силы, оптической силы или любой комбинации их для сортировки клетки/клеток или частицы/частиц в одну или несколько отдельных областей или полостей.76. The device according to claim 40, in which one or more substances are able to move under the influence of pressure, vacuum, peristalsis, electrokinetic force, electrophoretic force, magnetic force, optical force, or any combination of them to sort the cell / cells or particle / particles into one or several separate areas or cavities. 77. Способ оценки биологических частиц для использования в клеточной иммунотерапии, содержащий использование устройства, при этом устройство содержит: применение подложки, содержащей множество каналов, выполненных с возможностью переноса одной или нескольких биологических частиц, причем множество каналов содержат первый канал, расположенный вертикально в подложке, второй канал в рабочем сообщении с первым каналом, расположенный горизонтально в подложке, третий канал в рабочем сообщении с вторым каналом, расположенный вертикально в подложке, и четвертый канал в рабочем сообщении с третьим каналом, расположенный горизонтально в подложке, при этом первый, второй, третий и четвертый каналы расположены таким образом, что обеспечивают путь для перемещения одной или нескольких биологических частиц по подложке из первого канала во второй канал, в третий канал, в четвертый канал; и 77. A method for evaluating biological particles for use in cellular immunotherapy, comprising using a device, the device comprising: using a substrate containing a plurality of channels configured to transfer one or more biological particles, the plurality of channels comprising a first channel located vertically in the substrate, the second channel in working communication with the first channel, located horizontally in the substrate, the third channel in working communication with the second channel, located vertically in the substrate, and the fourth channel in working communication with the third channel, located horizontally in the substrate, while the first, second, third and the fourth channels are arranged in such a way that they provide a path for moving one or more biological particles along the substrate from the first channel to the second channel, to the third channel, to the fourth channel; and нагнетание одной или несколько биологических частиц в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом, при этом биологические частицы содержат Т-клетки, рекомбинантные Т-клетки, включая CAR-T-клетки (Т-клетки с химерным антигенным рецептором),injection of one or more biological particles into the first channel located vertically in the substrate through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel to maintain directional and volumetric continuity with the first channel, while the biological particles contain T cells, recombinant T cells , including CAR-T cells (chimeric antigen receptor T cells), оценивание биологических частиц путем выполнения основанных на оптической силе измерений,evaluating biological particles by performing power-based measurements, причем основанные на оптической силе измерения используют для обеспечения информации относительно морфологии, подвижности, аффинности связывания, профилей связывания, влияния на другие биологические частицы, влияния на клетки-мишени, чувствительности к внешним силам, таким как биологические, биохимические, химические, физические и температурные воздействия,moreover, power-based measurements are used to provide information regarding morphology, mobility, binding affinity, binding profiles, effect on other biological particles, effect on target cells, sensitivity to external forces such as biological, biochemical, chemical, physical and thermal influences , при этом оценка биологических частиц содержит получение характеристик рецепторов Т-клеток, регуляторных Т-клеток, аллогенных Т-клеток и бионических Т-клеток.wherein the assessment of the biological particles comprises characterization of T cell receptors, regulatory T cells, allogeneic T cells, and bionic T cells. 78. Способ по п. 77, в котором оценка содержит количественное измерение изменения Т-клеток и обеспечивает получение прогнозной или предписывающей аналитики.78. The method of claim 77 wherein the score comprises a quantitative measurement of T cell change and provides predictive or prescriptive analytics. 79. Способ по п. 77, в котором нижняя горизонтальная плоская поверхность имеет по меньшей мере одну более короткую длину от одного края до другого края по сравнению с по меньшей мере одной длиной от одного края до другого края вертикальной плоской поверхности подложки для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом.79. The method of claim 77 wherein the lower horizontal flat surface has at least one shorter length from one edge to the other edge compared to at least one length from one edge to the other edge of the vertical flat surface of the substrate to maintain directional and bulk continuity with the first channel. 80. Способ по п. 77, в котором одну или несколько биологических частиц нагнетают в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, при этом нижняя горизонтальная плоская поверхность имеет меньшую или равную площадь поверхности при сравнении с площадью поверхности вертикальной плоской поверхности чипа, в вертикальном направлении для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом.80. The method according to p. 77, in which one or more biological particles are injected into the first channel located vertically in the substrate, through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel, while the lower horizontal flat surface has less than or equal surface area at compared with the surface area of the vertical flat surface of the chip, in the vertical direction to maintain directional and volumetric continuity with the first channel. 81. Способ по п. 77, в котором первый канал содержит отверстие, расположенное во внешней поверхности подложки и таким образом, что обеспечивает путь для входа одной или нескольких биологических частиц вертикально в подложку и для перемещения в вертикальном направлении в первом канале.81. The method of claim 77, wherein the first channel comprises an opening located in the outer surface of the substrate and in such a way that provides a path for one or more biological particles to enter vertically into the substrate and to move in a vertical direction in the first channel. 82. Способ по п. 77, кроме того, содержащий источник коллимированного или сфокусированного света, ориентированного для взаимодействия с биологическими частицами или клетками в четвертом канале.82. The method according to p. 77, in addition, containing a source of collimated or focused light, oriented to interact with biological particles or cells in the fourth channel. 83. Способ по п. 77, в котором коллимированный или сфокусированный свет источника ориентируют для распространения в направлении, против направления, ортогонально к направлению или по диагонали к направлению перемещения одной или нескольких биологических частиц в четвертом канале.83. The method of claim 77, wherein the collimated or focused source light is oriented to propagate in, against, orthogonal to, or diagonal to the direction of travel of one or more biological particles in the fourth channel. 84. Способ по п. 77, в котором четвертый канал позволяет осуществлять формирование изображения и анализ биологических частиц или клеток в течение перемещения одной или нескольких биологических частиц или клеток и из многочисленных фокальных плоскостей, под многочисленными углами и/или при многочисленных ориентациях одним или несколькими устройствами формирования изображения.84. The method according to p. 77, in which the fourth channel allows the formation of images and analysis of biological particles or cells during the movement of one or more biological particles or cells and from multiple focal planes, at multiple angles and / or in multiple orientations of one or more imaging devices. 85. Способ по п. 77, кроме того, содержащий одну или несколько из электрической силы, оптической силы и/или флюидной силы для перемещения биологических частиц или клеток в одном или нескольких каналах.85. The method of claim 77, further comprising one or more of electrical force, optical force, and/or fluid force to move biological particles or cells in one or more channels. 86. Способ по п. 77, в котором множество каналов содержат пятый канал, который разделяют на два или большее количество каналов или полостей для сортировки клеток или частиц.86. The method of claim 77, wherein the plurality of channels comprise a fifth channel that is divided into two or more channels or cavities for cell or particle sorting. 87. Способ по п.77, кроме того, содержащий устройство формирования изображения, выбираемое из по меньшей мере одного из формирователя изображения светлого поля, детектора рассеяния света, флуоресцентного детектора, работающего на одной длине волны, спектроскопического флуоресцентного детектора, камеры на приборах с зарядовой связью, камеры на приборах с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник, фотодиода, матрицы фотодиодов (PDA), спектрометра, фотоумножителя или матрицы фотоумножителей, хемилюминесцентного детектора, биолюминесцентного детектора, стандартной системы детектирования рамановской спектроскопии, детектора спектроскопии рамановского рассеяния, усиленного поверхностью (SERS), детектора когерентной антистоксовой рамановской спектроскопии (CARS) и/или детектора когерентной стоксовой рамановской спектроскопии (CSRS).87. The method of claim 77, further comprising an imaging device selected from at least one of a bright field imager, a light scattering detector, a single wavelength fluorescence detector, a spectroscopic fluorescence detector, a camera on charge-charged instruments. cameras on devices with a complementary metal-oxide-semiconductor structure, photodiode, photodiode array (PDA), spectrometer, photomultiplier or photomultiplier array, chemiluminescent detector, bioluminescent detector, standard Raman spectroscopy detection system, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detector ), a coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS) detector and/or a coherent Stokes Raman spectroscopy (CSRS) detector. 88. Способ по п. 77, в котором лазерно-силовую цитологию (LFC) используют для оценивания биологических частиц или клеток.88. The method of claim 77 wherein laser force cytology (LFC) is used to evaluate biological particles or cells. 89. Способ по п. 88, в котором использование лазерно-силовой цитологии содержит сочетание микрофлюидики и наведенного светом давления для выполнения измерений, содержащих оптическую силу, давление, размер и скорость для каждой клетки.89. The method of claim 88, wherein the use of laser force cytology comprises a combination of microfluidics and light-induced pressure to perform measurements comprising power, pressure, size, and velocity for each cell. 90. Способ по п. 88, в котором лазерно-силовую цитологию используют для оценивания характеристик биологических частиц, при этом характеристики содержат морфологию, подвижность, взаимодействие биологических частиц с другими физиологическими компонентами, способность к деформации (к цитоскелетным изменениям) или реакцию биологических частиц на изменения среды.90. The method according to p. 88, in which laser force cytology is used to evaluate the characteristics of biological particles, while the characteristics contain morphology, mobility, interaction of biological particles with other physiological components, the ability to deform (to cytoskeletal changes) or the response of biological particles to environment changes. 91. Способ по п. 77, в котором оценка биологических частиц содержит измерение комплекса из одной или нескольких клеток препарата клеточной терапии, взаимодействующих с одной или несколькими клетками-мишенями или частицами.91. The method of claim 77, wherein the evaluation of the biological particles comprises measuring a complex of one or more cells of the cell therapy preparation interacting with one or more target cells or particles. 92. Способ оценки биологических частиц для использования в клеточной иммунотерапии, содержащий использование устройства, при этом устройство содержит применение подложки, содержащей множество каналов, выполненных с возможностью переноса одной или нескольких биологических частиц, причем множество каналов содержат первый канал, расположенный вертикально в подложке, второй канал в рабочем сообщении с первым каналом, расположенный горизонтально в подложке, третий канал в рабочем сообщении с вторым каналом, расположенный вертикально в подложке, и четвертый канал в рабочем сообщении с третьим каналом, расположенный горизонтально в подложке, при этом первый, второй, третий и четвертый каналы расположены таким образом, что обеспечивают путь для перемещения одной или нескольких биологических частиц по подложке из первого канала во второй канал, в третий канал, в четвертый канал; и 92. A method for evaluating biological particles for use in cellular immunotherapy, comprising the use of a device, the device comprising the use of a substrate containing a plurality of channels configured to transfer one or more biological particles, the plurality of channels comprising a first channel located vertically in the substrate, the second channel in working communication with the first channel, located horizontally in the substrate, the third channel in working communication with the second channel, located vertically in the substrate, and the fourth channel in working communication with the third channel, located horizontally in the substrate, while the first, second, third and the fourth channels are arranged in such a way that they provide a path for moving one or more biological particles along the substrate from the first channel to the second channel, to the third channel, to the fourth channel; and нагнетание одной или несколько биологических частиц в первый канал, расположенный вертикально в подложке, через нижнюю горизонтальную плоскую поверхность, имеющую отверстие в первый канал, для поддержания направленной и объемной непрерывности с первым каналом, при этом биологические частицы содержат Т-клетки, рекомбинантные Т-клетки, включая CAR-T-клетки (Т-клетки с химерным антигенным рецептором),injection of one or more biological particles into the first channel located vertically in the substrate through the lower horizontal flat surface having an opening into the first channel to maintain directional and volumetric continuity with the first channel, while the biological particles contain T cells, recombinant T cells , including CAR-T cells (chimeric antigen receptor T cells), оценивание биологических частиц путем выполнения основанных на лазерно-силовой цитологии (LFC) измерений, при этомevaluating biological particles by performing laser force cytology (LFC) based measurements, while основанные на лазерно-силовой цитологии измерения используют для обеспечения информации относительно морфологии, подвижности, аффинности связывания, профилей связывания, влияния на другие биологические частицы, влияния на клетки-мишени, чувствительности к внешним силам, таким как биологические, биохимические, химические, физические и температурные воздействия,laser force cytology based measurements are used to provide information regarding morphology, motility, binding affinity, binding profiles, effect on other biological particles, effect on target cells, sensitivity to external forces such as biological, biochemical, chemical, physical and thermal impact, при этом оценка биологических частиц содержит получение характеристик рецепторов Т-клеток, регуляторных Т-клеток, аллогенных Т-клеток и бионических Т-клеток.wherein the assessment of the biological particles comprises characterization of T cell receptors, regulatory T cells, allogeneic T cells, and bionic T cells. 93. Способ по п. 92, в котором использование лазерно-силовой цитологии содержит сочетание микрофлюидики и наведенного светом давления для получения результатов измерений, содержащих оптическую силу, давление, размер и скорость для каждой клетки.93. The method of claim 92, wherein the use of laser force cytology comprises a combination of microfluidics and light-induced pressure to produce measurements containing power, pressure, size, and velocity for each cell. 94. Способ по п. 92, в котором лазерно-силовую цитологию используют для оценивания характеристик биологических частиц, при этом характеристики содержат морфологию, подвижность, взаимодействие биологических частиц с другими физиологическими компонентами, способность к деформации (к цитоскелетным изменениям) или реакцию биологических частиц на изменения среды.94. The method according to p. 92, in which laser force cytology is used to evaluate the characteristics of biological particles, while the characteristics contain morphology, mobility, interaction of biological particles with other physiological components, the ability to deform (to cytoskeletal changes) or the response of biological particles to environment changes. 95. Способ по п. 92, в котором оценка биологических частиц содержит измерение комплекса из одной или нескольких клеток препарата клеточной терапии, взаимодействующих с одной или несколькими клетками-мишенями или частицами.95. The method of claim 92, wherein the evaluation of the biological particles comprises measuring a complex of one or more cells of the cell therapy preparation interacting with one or more target cells or particles. 96. Способ по п. 92, в котором оценка биологических частиц содержит определение характеристик клеток для анализа эффективности, определения характеристик клеток при анализе активности, исследования аффинности CAR-T-клеток (Т-клеток с химерным антигенным рецептором), обнаружения биомаркеров Т-клеток или безмаркерного обнаружения активации Т-клеток.96. The method according to p. 92, in which the evaluation of biological particles contains characterization of cells for analysis of efficiency, characterization of cells in the analysis of activity, affinity studies of CAR-T cells (T cells with a chimeric antigen receptor), detection of T cell biomarkers or marker-free detection of T-cell activation.
RU2020120212A 2017-12-23 2017-12-23 Apparatus with a microfluid chip for measuring the optical strength and imaging cells using the microfluid chip configuration and dynamics RU2764676C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2017/068373 WO2019125502A1 (en) 2017-12-23 2017-12-23 Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2764676C1 true RU2764676C1 (en) 2022-01-19

Family

ID=66995019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020120212A RU2764676C1 (en) 2017-12-23 2017-12-23 Apparatus with a microfluid chip for measuring the optical strength and imaging cells using the microfluid chip configuration and dynamics

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP3728107A4 (en)
JP (2) JP7390305B2 (en)
KR (2) KR20230157541A (en)
CN (1) CN111819153B (en)
AU (2) AU2017443695B2 (en)
BR (1) BR112020012748A2 (en)
CA (1) CA3086498A1 (en)
GB (1) GB2584218A (en)
MX (1) MX2020007182A (en)
RU (1) RU2764676C1 (en)
SG (1) SG11202005872XA (en)
WO (1) WO2019125502A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102656008B1 (en) * 2020-09-08 2024-04-11 경북대학교 산학협력단 Disease diagnosis kit, disease diagnosis method using the disease diagnosis kit and method for manufacturing the disease diagnosis kit
CN112986063B (en) * 2021-01-18 2022-04-15 西北大学 High-throughput chromosome and cytoskeleton strain flow analyzer and implementation method
CN114088588B (en) * 2021-10-27 2024-04-09 西安理工大学 Three-dimensional red blood cell size measuring method based on lens-free imaging

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6321791B1 (en) * 1998-01-20 2001-11-27 Caliper Technologies Corp. Multi-layer microfluidic devices
US20050002025A1 (en) * 2003-05-15 2005-01-06 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Channel structure and process for production thereof
US7068874B2 (en) * 2000-11-28 2006-06-27 The Regents Of The University Of California Microfluidic sorting device
US20090140170A1 (en) * 2005-08-11 2009-06-04 Eksigent Technologies, Llc Microfluidic systems, devices and methods for reducing background autofluorescence and the effects thereof
RU2380418C1 (en) * 2008-10-01 2010-01-27 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Replaceable microfluid module for automated recovery and purification of nucleic acids from biological samples and method for recovery and purification nucleic acids with using thereof
US20140085898A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-27 Cytonome/St, Llc Focal plane shifting system
RU2510509C1 (en) * 2012-07-16 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук Microfluid system for immunoassay
US20150316188A1 (en) * 2012-06-29 2015-11-05 University Of South Australia Fluid connection ports

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5768545U (en) * 1980-10-15 1982-04-24
JPS63241337A (en) * 1986-11-07 1988-10-06 Hitachi Ltd Flow cell for photometer
US5214593A (en) * 1990-11-07 1993-05-25 Rainin Instrument Co., Inc. Method and apparatus for extending the linear dynamic range of absorbance detectors including multi-lightpath flow cells
US5184192A (en) * 1991-07-17 1993-02-02 Millipore Corporation Photometric apparatus with a flow cell coated with an amorphous fluoropolymer
US7699767B2 (en) * 2002-07-31 2010-04-20 Arryx, Inc. Multiple laminar flow-based particle and cellular separation with laser steering
JP3910118B2 (en) * 2002-08-05 2007-04-25 株式会社プラントテクノス Liquid particle image analyzer
JP4119217B2 (en) * 2002-10-10 2008-07-16 財団法人川村理化学研究所 Microfluidic device, fluid processing device, and fluid processing method
CN2662247Y (en) * 2003-04-25 2004-12-08 谭玉山 Optical fibre array biochip based on transformation rule of white light reflection interference frequency spectrum
FR2882939B1 (en) * 2005-03-11 2007-06-08 Centre Nat Rech Scient FLUIDIC SEPARATION DEVICE
WO2006125470A1 (en) * 2005-05-24 2006-11-30 Agilent Technologies, Inc. Multi-path flow cell correction
JP2007148981A (en) * 2005-11-30 2007-06-14 Univ Waseda Particle sorting microsystem and particle sorting method
WO2008097455A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-14 Intelligent Bio-Systems, Inc. Detection device and methods of use
JP2008191119A (en) * 2007-02-08 2008-08-21 Citizen Holdings Co Ltd Flow cell for fluid sample
JP4064445B1 (en) * 2007-10-26 2008-03-19 リオン株式会社 Particle measuring device
US9594071B2 (en) * 2007-12-21 2017-03-14 Colin G. Hebert Device and method for laser analysis and separation (LAS) of particles
US10281385B2 (en) * 2007-12-21 2019-05-07 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Device for laser analysis and separation (LAS) of particles
JP5901121B2 (en) * 2011-02-16 2016-04-06 キヤノン株式会社 Flow path device and liquid transfer method using the flow path device
KR20130113207A (en) * 2012-04-05 2013-10-15 삼성전자주식회사 Filter for capturing target material
US20140193892A1 (en) * 2012-07-25 2014-07-10 Theranos, Inc. Image analysis and measurement of biological samples
JP2014032098A (en) * 2012-08-03 2014-02-20 Hitachi High-Technologies Corp Liquid chromatographic analysis device
US9731293B2 (en) * 2012-10-03 2017-08-15 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Paired laser and electrokinetic separation, manipulation, and analysis device
US20150306598A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Berkeley Lights, Inc. DEP Force Control And Electrowetting Control In Different Sections Of The Same Microfluidic Apparatus
CN103926190A (en) * 2014-05-08 2014-07-16 齐鲁工业大学 Automatic single cell analysis method based on microfluidic system
JP6332098B2 (en) * 2015-03-25 2018-05-30 株式会社島津製作所 Flow cell
JP6713730B2 (en) * 2015-05-20 2020-06-24 シスメックス株式会社 Cell detection device and cell detection method
CN105738331B (en) * 2016-01-29 2019-07-23 山东师范大学 A kind of bidifly light induced fluorescence polychrome detector for Single-cell electrophoresis chip

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6321791B1 (en) * 1998-01-20 2001-11-27 Caliper Technologies Corp. Multi-layer microfluidic devices
US7068874B2 (en) * 2000-11-28 2006-06-27 The Regents Of The University Of California Microfluidic sorting device
US20050002025A1 (en) * 2003-05-15 2005-01-06 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Channel structure and process for production thereof
US20090140170A1 (en) * 2005-08-11 2009-06-04 Eksigent Technologies, Llc Microfluidic systems, devices and methods for reducing background autofluorescence and the effects thereof
RU2380418C1 (en) * 2008-10-01 2010-01-27 Учреждение Российской академии наук Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Replaceable microfluid module for automated recovery and purification of nucleic acids from biological samples and method for recovery and purification nucleic acids with using thereof
US20150316188A1 (en) * 2012-06-29 2015-11-05 University Of South Australia Fluid connection ports
RU2510509C1 (en) * 2012-07-16 2014-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук Microfluid system for immunoassay
US20140085898A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-27 Cytonome/St, Llc Focal plane shifting system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019125502A1 (en) 2019-06-27
EP3728107A4 (en) 2021-08-04
JP7390305B2 (en) 2023-12-01
SG11202005872XA (en) 2020-07-29
AU2017443695A1 (en) 2020-07-09
CA3086498A1 (en) 2019-06-27
AU2017443695B2 (en) 2023-09-28
EP3728107A1 (en) 2020-10-28
BR112020012748A2 (en) 2020-12-01
JP2021515239A (en) 2021-06-17
KR20200104354A (en) 2020-09-03
CN111819153A (en) 2020-10-23
KR102602599B1 (en) 2023-11-16
JP2024020465A (en) 2024-02-14
KR20230157541A (en) 2023-11-16
GB2584218A (en) 2020-11-25
CN111819153B (en) 2024-08-30
MX2020007182A (en) 2020-08-24
GB202011401D0 (en) 2020-09-09
AU2023286012A1 (en) 2024-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11561164B2 (en) Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics
US10648899B2 (en) Method for sorting cell particle in solution
JP2024020465A (en) Microfluidic chip device for optical force measurement and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics
US10871440B2 (en) Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics
JP2020513576A (en) Method and apparatus for bulk sorting of microparticles using microfluidic channels
US20140339446A1 (en) Scanning image flow cytometer
US20110294139A1 (en) Disposable chip-type flow cell and flow cytometer using same
JP6517193B2 (en) Array-based sample characterization
US8634076B2 (en) Multi-sample scattering measurements
Wiklund et al. Acoustofluidics 18: Microscopy for acoustofluidic micro-devices
CN116438438A (en) Method and apparatus for flow-based single particle and/or single molecule analysis
US8988677B2 (en) Cuvette and optical method
US11686662B2 (en) Microparticle sorting device and method for sorting microparticles
TW202035969A (en) Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics
JP2011519017A (en) Transport system measuring equipment
CN101743303B (en) cell sorting system and method