TW201105971A - Microfluidic device having onboard tissue or cell sample handling capability - Google Patents

Description

201105971 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體係關於微流體細胞儀，且更具體言之，係關於 具有板上組織或細胞樣品處理能力之微流體裝置。 本申請案主張以下申請案之權益：2009年7月6曰申請 之美國臨時專利申請案第61/223,082號、2009年7月6曰 申請之美國臨時申請案第61/223,083號、及2009年7月6 曰申請之美國臨時申請案第61/223,093號。所有此等申請 案均以全文引用的方式併入本文中。 【先前技術】 基於流動式細胞測量術之細胞分選技術在2〇多年前首次 被引入研究機構中。此種技術已廣泛應用於生命科學研究之 許多領域’充當諸如遺傳學、免疫學、分子生物學及環境科 學之領域研究者的關鍵工具。不同於諸如免疫淘選或磁性管 柱分離之整體細胞分離技術，基於流動式細胞測量術之細胞 分選儀以每秒數千個細胞或更高之速率連續測量、分類且接 著分選個別細胞或粒子。此種對單一細胞之快速r逐一」處 理使流動式細胞測量術成為自其他的異質細胞懸浮液中萃 取高純度細胞亞群之獨特而有價值的工具。 作為分選目標之細胞通常經螢光物質以某種方式標記。當 細胞通過緊密聚焦之高強度光束(通常為雷射光束）時，結合 於細胞之螢光探針發射螢光。電腦記錄下每一細胞之放射強 099122105 201105971 度。接著此等資料被用於將每一細胞分類以用於特定分選操 作。基於流動式細胞測量術之細胞分選技術已被成功應用於 數百種細胞類型、細胞組分及微生物，以及多類尺寸相當之 無機粒子。 流式細胞儀亦廣泛應用於快速分析異質細胞懸浮液’以鑑 別組分亞群。流動式細胞測量術細胞分選技術得到使用之許 多應用的例子包括分離稀少的免疫系統細胞群體用於aids 研究、分離遺傳非典型細胞用於癌症研究、分離特定染色體 用於遺傳學研究，及分離不同種之微生物用於環境研究。舉 例而言，經螢光標記之單株抗體常常用作鑑別諸如τ淋巴 細胞及B淋巴細胞之免疫細胞的「標記物」’臨床實驗室常 使用此技術來計算感染HIV之患者體内「CD4陽性」T細 胞的數目，且其亦使用此技術來鑑別與各種白血病及淋巴癌 相關之細胞。 最近，兩個重要領域正促使細胞分選技術轉向臨床、患者 護理應用，而非狹窄的研究應用。料為化學藥物開發轉向 生物藥物開發。舉例而言，現在.的士夕 在的大多數新穎癌症療法為包 含蛋白質或肽之生物學方法。此尊、底、1 寺療法包括一類基於抗體之 癌症治療劑。基於細胞測量術之細朐 也分選儀可在此等產品之 鑑別、開發、純化及最終製造中起到重要 亦存在轉向用於患者護理之細胎

泰代療法。當前對幹έ偷 之關注多圍繞醫學新領域，常稱為 田引訂杵、，·田I '、’、舟生療法或再生醫學。此 099122105 4 201105971 等療法可能常常需要自樣品患者組織分離大量相對稀少的 細胞。舉例而言，成體幹細胞可自骨髓或脂肪組織分離，且 最終被用作回輸液之一部分回輸至移出該等幹細胞之患者 體内。細胞測量術特別適用於該等療法。 現廣泛使用的細胞分選儀存在兩種基本類型。其為「滴式 細胞分選儀(droplet cell sorter)」及「流體切換式細胞分選儀 (fluid switching cell sorter)」。滴式細胞分選儀係利用微液滴 作為容器將所選細胞輸送至收集器中。該等微液滴係藉由超 音波能量耦聯喷射射流所形成。接著，包含經選擇用於分選 之細胞的液滴被靜電導引至預定位置。此為極有效的方法， 每秒自單液流分選出多達90,〇〇〇個細胞，其侷限之處主要 在於液滴產生之頻率及照射所需之時間。 先前技術之流式細胞儀之詳細描繪於Durack等人之美國 公開的專利申請案第US 2005/0112541 A1號中。 然而，滴式細胞分選儀不具有顯著的生物安全性。作為液 滴形成過程之一部分產生的氣溶膠會帶有危險生物材料。因 此，已開發出生物安全性滴式細胞分選儀，其係包含在生物 安全箱中，以致其可以在基本上封閉的環境中操作。遺憾的 是’此類系統不適用於在臨床環境下對患者樣品進行常規分 選所需的無菌狀態及操作者防護。 第一種類型之基於流動式細胞測量術之細胞分選儀為流 體切換式細胞分選儀。大多數流體切換式細胞分選儀係利用 099122105 201105971 壓電裝置驅動機械系統’將一段流動樣品流導流入收集器 中。與滴式細胞分選儀相比，流體切換式細胞分選儀因用於 導流樣品流之機械系統的週期而具有較低的最大細胞分選 速率。此週期，即開始樣品轉移與穩定未分選流動恢復時之 間的時間，通常明顯大於滴式細胞分選儀上之液滴產生器的 週期。此較長的週期使流體切換式細胞分選儀限制於每秒數 百個細胞之處理速率。出於相同原因，由流體細胞分選儀所 切換之液流段通常為來自液滴產生器之單一微液滴之體積 的至少ίο倍。此導致流體切換式分選儀之收集器中的細月巧 濃度相應低於液滴分選儀之收集器。 ' 匕 新一代微流體技術為提高流體切換式裝置之欵率及具備 在原理類似於電子積體電路之晶片上進行細胞分選之处力 提供了廣闊的前景。許多微流體系統已被證明可成功地自"*里 質細胞群體分選出細跑。其具有以下優點：完全竭立^ 滅菌’且可按拋棄式零件考慮以足夠規模(利用所得製造= 率）製造。 普通微流體裝置…於圖丨中且大體如1G所示 裝置H)包含基板U，其中#由如本技藝中已知4 = 的方法形成流體流動㈣14。基板12可由_ ^且 何其他適宜的材料形戍，且可實質上呈透明的，或社 分中為實質上透明的。在某些具體财，基板12係敏^ 成形。在某些具體例中，其始a人& 射出 中，基板12包含諸如環歸煙聚合物 099122105 201105971 (Cyclo Olefin Polymer，COP)材料之工業塑膠’或其他塑膠。 結果，基板12為透明的，以致細胞測量術之光學模組可如 下文進一步描述來分析樣品流體流。在一具體例中，微流體 裝置10.為拋棄式的.。 基板12另外具有與其耦接之三個埠16、18及2〇。埠16 為鞘液(sheath fluid)之入口琿。埠16具有中心軸向通路’其 與連接流體流動通道14之流體流動通道22流體連通，以致 自外部供應（未圖示）進入埠16之鞘液將進入流體流動通道 22，接著流入流體流動通道14中。鞘液供應可藉由熟悉本 技藝者已知之任何適宜的耦接機構連接至埠16。在一具體 例中，鞘液包含緩衝劑或緩衝溶液。舉例而言，鞘液包含 pH值為約7.0之含0.96%杜爾貝科氏磷酸鹽缓衝之生理食鹽 水(Dulbecco’s phosphate buffered saline)(w/v)、0.1%牛血清 白蛋白（BSA)(w/v)之水。 埠18亦具有中心軸向通路，其經由樣品注射管24與流體 流動通道14流體連通。樣品注射管24被安置成與流體流動 通道14之縱向轴同軸。因此，將液態細胞樣品注入埠18 中，同時將鞘液注入埠16中’將會導致細胞流過被鞘液所 包圍之流體流動通道14。流體流動通道η及22以及樣品 注射管24之尺寸及組構應選擇使得銷.液/樣品流體在穿過裝 置10時將展現層流，正如本技藝中所已知的。埠2〇被耦接 至流體流動通道14之末端，以致鞘液/樣品流體可自微流體 099122105 7 201105971 裝置10移出。 當鞘液/樣品流體流過流體流動通道14時，其可使用細胞 測量技術，藉由使照明源照射穿過基板12且進入流體流動 通道14中介於樣品注射管24與出口埠20之間的某一點加 以分析。另外，微流體裝置1〇可被改裝成設置用於細胞分 選操作’如本技藝中所已知的。 儘管與上文所述類似之基本微流體裝置已被證明工作良 好，但先前技術中仍需要對利用微流體裝置之細胞儀進行改 良。本發明旨在滿足此需要。 【發明内容】 本發明大體上係針對用於將原始組織或細胞樣品儲存及 保存於諸如細胞測量晶片之微流體裝置板上的系統。在—些 具體例中，該樣品可在位於該微流體裝置板上時被分離。 在—具體例中，揭示一種微流體裝置，其包含基板；形成 於該基板中之微流體流動通道，其中該流動通道延伸穿過該 基板之一部分’該部分適合於對流入該流動通道中之細胞便 利地進行細胞測量術分析；及樣品貯存器，其位於該基板之 板上，且包含可用於保存置放於該樣品貯存器内之組織樣品 中之細胞的物質。 在另一具體例中，揭示一種用於分析細胞之方法，其包含 以下步驟：a)提供組織樣品；b)自該組織樣品分離細胞；c) 錯由細胞測量術分析該等分離之細胞，同時間該等細胞位於 099122105 201105971 具有基板之微流體裝置板上；及d)將該組織樣品之未分離 部分置放於位於該微流體裝置板上之樣品貯存器中。 在另一具體例中，揭示一種微流體裝置，其包含基板；位 於该基板之板上用於固持組織樣品之樣品孔，在該組織樣品 位於該樣品孔中的同時自該組織樣品分離細胞之手段；及形 成於該基板中且可操作地耦接至該樣品孔以收容該等分離 之細胞的微流體流動通道，其中該流動通道延伸穿過該基板 之一部分，該部分適合於對流入該流動通道中之該等細胞便 利地進行細胞測量術分析。 在另一具體例中，揭示一種用於分析細胞之方法，其包含 以下步驟：a)將組織樣品置放於微流體裝置板上之樣品孔 中；b)自該樣品孔内之該組織樣品分離細胞；及c)藉由細胞 測量術分析該等分離之細胞，同時間該等細胞位於該微流體 裝置板上。 在又一具體例中，揭示一種微流體裝置，其包含基板；可 操作地耦接至該基板以接受大量細胞之輸入埠；形成於該基 板中之微流體流動通道，其中該流動通道延伸穿過該基板之 一部分，該部分適合於對流入該流動通道中之該等細胞便利 地進行細胞測量術分析；及位於該基板之板上且與該微流體 流動通道流體連通之樣品貯存器，其中該等細胞之一部分可 經由該流動通道運送至該樣品貯存器，而不經歷細胞測量術 分析。 099122105 9 201105971 在另一具體例中，揭示一種用於分析細胞之方法，其勹八 以下步驟.a)將大量細胞提供至形成於微流體裝置之其^ 的微流體流動通道中；b)將該等細胞之第一部分存放於^ 、 該基板之板上且與該微流體流動通道流體連通之樣〇孔 中；及c)藉由細胞測量術分析該等細胞之第二部分 該等細胞位於微流體裝置板上。 同時間 其他具體例亦有所揭示。 【實施方式】 出於進一步瞭解本發明原理之目的，現將參考圖式中所例 示之具體例，且專用術語將用於描繪該等且體例。而且應 瞭解，目料在於藉此限制本發明之料，正如熟悉本發^ 所屬領域技藝者通常所想到的，本發明涵蓋對_示之^置 的改變及其他修改，及如其巾所麻之本發明之原理料他 應用。 本發明大體上係針對用於將原始組織或細胞樣品儲存及 保存於諸如細胞測量晶片之微流體裝置上的系統。在一些具 體例中’該樣品可在位於該微流體裝置板上時被分離。 [具有組織樣品儲存器之微流體裝置] 在第-具體例中，微流體裝置具有將組織樣品(例如自與 ;、‘、U]畺％序之細胞供應來源相同之組織獲取的組織 樣品)儲存及保存於微流體裝置板上之能力。® 2示意性例 示系統200 ’其中來自外部細胞供應搬之細胞係經由細胞 099122105 201105971 測量術，使用形成於基板204板上（亦即，基板204上及/或 基板204中）之微流體裝置來分析。如本文中所使用，術語 「板上(onboard)」意欲涵蓋基板所載之結構，無論該結構係 位於基板上、位於基板中’抑或是部分位於基板上且部分位 於基板中。來自外部供應202之細胞經由輸入埠206輸入微 流體裝置200。埠208為來自鞘液供應210之鞘液的入口 埠。埠208具有中心軸向通路，其與流體流動通道212流體 連通’以致自外部供應210進入埠208之鞘液將進入流體 流動通道212，接著流入主要流體流動通道214中。鞘液供 應210可藉由熟悉本技藝者已知之任何適宜的耦接機構連 接至埠208。在其他具體例中，不需要鞘液流之系統可被使 用。 埠206亦具有中心軸向通路，其經由樣品注射管216與流 體流動通道214流體連通。樣品注射管216被安置成與流體 流動通道214之縱向軸同軸。因此，將液態細胞樣品自細胞 供應202注入埠206中，同時將鞘液注入埠208中，將會導 致細胞流過被鞘液所包圍之流體流動通道214。流體流動通 道214及212以及樣品注射管216之尺寸及組構應選擇使得 鞘液/樣品流體在穿過裝置200時將展現層流，正如本技藝 中所已知的。 細胞測量術分析可能使用在微流體裝置外部之裝置，該分 析可在分析區段218中執行(在分析區段218中進行之具體 099122105 201105971 操作對於本發明並不重要）。由於該分析在區段218中執 打，使得根據細胞之不同特徵，細胞可被選擇地分選至不同 樣品孔220或222中。細胞之分選可藉由閥224之適當控制 來達成，如本技藝中所已知的。在某些具體例中，樣品孔 220、222具有與其流體連通之出叫(未圖示），以便於自該 等孔移出經過分選之樣品。 在某些具體例中，細胞可根據細胞之預定料驗而被分 選至不同樣品孔中。舉例而言’具有相同特徵或表型之細胞 可被分選至-個孔中，在該孔中，其被固❹㈣觀測，及 被分選至另-個孔中，而在該孔中，其保持有活力的狀態以 經歷其他功能測量。在其他具體财，與分選方法相對，細 胞可根據體積㈣存放於各孔巾。為了簡單及便於例示，圖 2示意性顯示在裝置雇各組件、區域或區段之間延伸的單 通道然而’應瞭解，單通道可表示多個細胞測量術通道及 熟悉本技藝者可想到的各種可能之通道組構。 在某些it況下，可能需要保留獲得細胞供應2〇2中之細胞 的，’且、.哉樣cm。為便利此目的，自原始組織似獲取之組織樣 扣可被置放於位於基板2()4板上（亦即，基板綱上及/或基 板204令）之樣品貯存器23〇 _，以便使用化學物質或其他 手&儲存及選擇地保存，以供研究者或醫學專家以後觀測、 獲取影像或輯。因此，置放於貯存If 23G中之組織樣品中 所包含的細胞最初未在分析區& 218經由細胞測量術分 099122105 201105971 析。如所例示的，經由細胞測量程序分析之來自細胞供應 202的細胞與置放於貯存器230中之組織樣品皆可自同一原 始組織226獲取。此舉使研究者或醫學專家具備在細胞天然 存在於組織内時藉由觀測貯存器230中之組織樣品來觀測 該等細胞的能力，而不是在細胞已經過處理而使其自組織 226分離，並且經歷過細胞測量程序後，才能觀測到個別細 胞。換言之，研究者或醫學專家具備經由來源於同一組織之 細胞的細胞測量術分析及觀察或形態檢查來執行兩種分析 之能力。在一特定實施例中，自組織208獲取且置放於貯存 器230中之組織樣品可為自懷疑包含惡性腫瘤之活組織檢 查獲取的薄組織切片。 若細胞測量程序之結果指示出關於來自細胞供應202之 細胞的問題或潛在問題，則研究者或醫學專家可藉由觀測貯 存器230中之原始組織的樣品，將來源於同一組織試樣226 之細胞看作經由細胞測量術分析之細胞。觀測可使用傳統光 學顯微鏡或使用電子影像分析系統來進行。另外，必要時， 研究者或醫學專家可藉由自貯存器230中之組織樣品分離 細胞且操作細胞測量程序或其他適當測試，對來源於同一組 織之細胞執行其他測試。此外，樣品貯存器230中存放之組 織樣品可經歷其他不需要細胞分離之測試。以此方式，樣品 之快速篩選可使用流式細胞測量術分析及分選來完成。隨 後，由流式細胞測量術篩選鑑別為懷疑對象之彼等樣品可使 099122105 13 201105971 用影像細胞測量技術詳細地檢查。微流體裝置提供—種用於 包含、儲存及輸送所有自患者樣品㈣之細胞的方便而有用 的方法。必要時，該種裳置可被容易地存放以供永久儲存。 貯存态230係顯示為靠近裝置2〇〇之頂部安置；然而，應 瞭解，貯存器可安置於基板204 ±及/或基板2〇4巾之別處: 在一些具體例中，貯存器23G中可包含必要的試劑及/或化 學物質，用於將組織樣品中之細胞長時間固定在當前狀態， 以保持組織樣品之形態及完整性以便研究者或醫學專家以 後觀察或測試。在一些具體例中，當裝.置2〇〇被製造出來 日^，將此等試劑及/或化學物質置放於貯存器230中。在其 他具體例中，該等試劑及/或化學物質可在將組織樣品置玫 於貯存器230中之前或之後立即置放於貯存器23〇中。 如圖3A-D中所示，樣品貯存器23〇可呈任何適宜的物理 形式’諸如形成於基板204之表面中的開口孔230，其可如 圖3A中所示一般保持敞開。在某些具體例中，樣品貯存器 230可包括蓋子3〇2 ’其藉由置放於基板2〇4之表面上的黏 著劑304膠合於適當位置。在某些具體例中，當基板2〇4 被製造出來時，將黏著劑304置放於其表面上且以脫模層覆 蓋’該脫模層可在將蓋子302黏著至基板204之前移除，如 圖3B中所例示。在其他具體例中，蓋子3〇2可用彈性元件 306扣在適當位置，該等彈性元件306嚙合基板204，且當 蓋子302被扣在適當位置時設置干涉配合，如圖3c中所例 099122105 14 201105971 示。在其他具體例中，蓋子302可借助自基板2〇4表面延伸 之導軌308滑動至適當位置，如圖3D中所例示。圖3a_D 之實施例僅經由非限制性實施例給出，且本發明包括一般熟 悉本技藝者可想到的任何其他適宜的手段。以上實施例僅意 欲為許多可能組構之非限制性實施例。 [具有組織分離手段之微流體裝置] 本發明之某些其他具體例大體上係針對微流體裝置，諸如 細胞測量晶片，其允許將細胞懸浮液自組織樣品分離，及經 由諸如流式細胞測量術或影像細胞測量術(作為非限制性例 子）之細胞測量術來分析所分離之細胞。細胞可藉由使用化 學、機械及/或振動技術而自組織樣品分離。 圖4示意性例示系統400,其中將化學技術應用於組織樣 品，以分離細胞樣品用於細胞測量程序。組織樣品係自原始 組織404獲取且置放於微流體裝置4〇2上之組織樣品孔4〇6 中。接者，化學物質407可被施加於孔406中之組織樣品， 以至少部分消化組織中將細胞固持在一起之物質。在某些具 體例中，化學物質407可包括施加清潔劑及酶，其可用於分 解組織樣品中將細胞固持在一起之物質（諸如纖維），正如本 • 技藝中所熟知的。在某些具體例中，化學物質係自外部儲集 益經由與微流體裴置402上之組織樣品孔406流體連通之埠 408而被施加於微流體裝置4〇2。在其他具體例中，化學物 質407可在將組織樣品置放於組織樣品孔4〇6中之前傳遞至 099122105 15 201105971 組織樣品孔條，接著組織樣品可被置放於該孔中 具體例中，微流體裝置搬可與組織樣品孔概中= 式之化學物質-起封裝及出t。在某些具體例中’體^ 置402可被插人外部機器中，該外部機糊化學物質2 來分離細胞用於細胞測量術分析，諸如藉由該機器將化學物 負，座由崞408引人組織樣品孔條中。該機器亦可有助於對 微流體裝置402上之細麟品進行細胞測量術分析。 化學物f 407之功能在於：自組織樣。口口 4〇6抽樣或分離細 胞樣品410以引入細胞;則量術分析區段412中並在其中進行 分析（在分析區段212中進行之具體操作對於本發明並不重 要）。埠414為來自鞘液供應416之鞘液的入口埠。埠414 具有中心軸向通路，其與流體流動通道418流體連通，以致 自外部供應416進入埠414之鞘液將進入流體流動通道 418 ’接著流入主要流體流動通道42〇中。鞘液供應416可 藉由熟悉本技藝者已知之任何適宜的耦接機構連接至埠 414。 細胞樣品410亦經由樣品注射管422與流體流動通道' 420 流體連通。樣品注射管422被安置成與流體流動通道420 之縱向軸同軸。因此’將液態細胞樣品自細胞樣品410注入 樣品注射管422中，同時將鞘液注入埠414中，將會導致細 胞流過被勒液所包圍之流體流動通道420。流體流動通道 418及420以及樣品注射管422之尺寸及組構應選擇使得鞘 099122105 201105971 液/樣品流體在穿過裂置樣時將展現層流 ，正如本技藝中 所已知的。 細胞測量術分析可在分析區段4l2 t執行。由於該分析在 區丰又412中執仃，使得根據細胞之不同特徵，細胞可被選擇 地分選至不同樣品孔424或426中。細胞之分選可藉由闕 428之適备控制來達成，如本技藝中所已知的。在某些具體 例中，樣S孑L 424、426具有與其流體連通之出口谭（未圖 示）’以便於自該等孔移出經過分選之樣品。 在某些具體例中’根據細胞之預定將來用途，細胞可被分 選至不同樣品孔巾 舉例而言’具有相同特徵絲型之細胞 可被分選至一個孔中，在該孔中，其被固定以用於觀測，及 被分選至另一個孔中，而在該孔中，其保持有活力的狀態以 經歷其他功能測量。在其他具體例中，與分選方法相對，細 胞可根據體積而被存放於各孔中。為了簡單及便於例示，圖 4示意性顯示在裝置4〇〇各組件、區域或區段之間延伸的單 通道。然而’應瞭解’單通道可表示多個細胞測量術通道及 热悉本技藝者可想到的各種可能之通道組構。 圖5示意性例示系統5〇〇，其中將振動技術(諸如超音波 法’僅列舉一個非限制性例子）應用於組織樣品，以分離細 胞樣品用於細胞測量程序。組織樣品係自原始組織504獲取 且被置放於微流體裝置5〇2上之組織樣品孔506中。振動能 量源507(諸如壓電聲波裝置，僅列舉一個非限制性例子）可 099122105 17 201105971 被施加於孔506中之組織樣品，以自組織樣品分離細胞。使 用振動能量源507 ’音波處理程序可被施加於孔506中之組 織樣品，其中將聲能（例如超音波能）用於攪動樣品中之細 胞。應瞭解’化學物質407及振動能量507可被用於同一微 流體裝置上’且可實質上與先應用之任意技術同時或連續應 用’以便更有效地自組織樣品分離細胞。另外，在某些具體 例中’微流體裝置502可被插入外部機器中，該外部機器應 用該等技術來分離細胞用於細胞測量術分析，諸如藉由該機 器將化學物質引入組織樣品孔506中，及/或藉由該機器將 振動能量施加於微流體裝置502。該機器亦可有助於對微流 體裝置502上之細胞樣品進行細胞測量術分析。 振動技術507(有時結合化學物質407)之功能在於：自組 織樣品506抽樣或分離細胞樣品51〇以引入細胞測量術分析 區段512中並在其中進行分析(在分析區段512中進行之具 體操作對於本發明並不重要）。埠514為來自鞘液供應516 之鞘液的入口埠。埠514具有中心軸向通路，其與流體流動 通道518流體連通，以致自外部供應516進入埠514之鞘液 將進入流體流動通道518 ’接著流入主要流體流動通道52〇 中。鞘液供應516可藉由熟悉本技藝者已知之任何適宜的耦 接機構連接至埠514。 細胞樣品51〇亦經由樣品注射管522與流體流動通道520 々IL體連通。樣品注射管522被安置成與流體流動通道520 099122105 18 201105971 之縱向軸同軸。因此，將液態細胞樣品自細胞樣品510注入 樣品注射管522中，同時將鞘液注入埠514中，將會導致細 胞流過被鞘液所包圍之流體流動通道520。流體流動通道 518及520以及樣品注射管522之尺寸及組構應選擇使得鞘 液/樣品流體在穿過裝置500時將展現層流，正如本技藝中 所已知的。 細胞測量術分析可在分析區段512中執行。由於該分析在 區段512中執行，使得根據細胞之不同特徵，細胞可被選擇 地分選至不同樣品孔524或526中。細胞之分選可藉由閥 528之適當控制來達成，如本技藝中所已知的。在某些具體 例中’樣品孔524、526具有與其流體連通的出口埠（未圖 示）’以便於自該等孔移出經過分選之樣品。 在某些具體例_，根據細胞之預定將來用途，細胞可被分 選至不同樣品孔中。舉例而言，具有相同特徵或表型之細胞 可被分選至一個孔中，在該孔中，其被固定以用於觀測，及 被分選至另一個孔中，而在該孔中，其保持有活力的狀態以 經歷其他功能測量。在其他具體例中，與分選方法相對，細 胞可根據體積而被存放於各孔中。為了簡單及便於例示，圖 5不意性顯示在裝置500各組件、區域或區段之間延伸的單 通道。然而，應瞭解，單通道可表示多個細胞測量術通道及 熟悉本技藝者可想到的各種可能之通道組構。 在其他具體例中，機械分離技術可應用於自組織樣品分離 099122105 19 201105971 細胞樣品，其為除化學物質及振動技術中之一者或兩者外的 又一技術，或代替化學物質及振動技術中之一者或兩者。舉 例而言，機械技術可包括使用微機電系統在組織樣品孔内操 作機械「擔板(flapper)」元件，以物理方式使組織分裂開並 分離細胞。然而’應瞭解’機械分離技術可包括其他可用於 自組織供應至少部分分離細胞之適當機械裝置。 [具有細胞樣品儲存器之微流體裝置] 本發明之某些具體例大體上係針對用於將未改變之細胞 樣品儲存及保存於諸如細胞測量晶片之微流體裝置上的系 統，δ亥細胞樣品為在細胞經歷細胞測量術分析之前取得的原 始細胞供應之一部分。在某些具體例中，細胞測量術分析為 流式細胞測量術分析或影像細胞測量術分析。圖6示意性例 示系統600，其中來自細胞供應61〇之細胞在分析區段Η] 中經由細胞測量術進行分析(在分析區段612中進行之具體 操作對於本發明並不重要）。根據所執行之分析的結果，細 胞可被分選至不同腔室614、616中。 另外，來自原始細胞供應610之樣品可在進入分析區段 612中之前導流至細胞樣品貯存器㈣，且被保存以供研^ 者或醫學專家以後觀測、獲取影像或測試。因此，貯存^ =0中所包含之樣品細胞最初未在分析區段612經由細胞^ 量術分析。將來自細胞供應61〇之細胞施加於輪入埠ο/ 且一部分樣品可經由以物理方式導流樣品之手段（諸如閥 099122105 20 201105971 622)導流人貯存器㈣中，如本技藝中所已知的。在某些具 f列中，在分析區段612期間所獲得之資訊可指示應對貯存 620中未改μ之細胞樣品給予關注。在其他具體例中，在 ^區段612中分析期間所獲得之資訊可指示個別細胞樣品 是否完全保存於細胞樣品貯存器6 2 〇中。舉例而言，貯存器 620中之細胞樣品可被冷;東以保存樣品以供研究者或醫學 專豕以後使用。另外’細胞樣品可藉由其他方式儲存以供以 後關注’且細胞樣品貯存器中可具有適當的化學物質及/或 试劑以幫助保存細胞樣品。在某些具體例中，貯存器62〇 可自微流體裝置602拆卸下來且獨立地儲存，或整個微流體 裝置602可視需要儲存及/或輸送。 埠624為來自鞘液供應626之鞘液的入口埠。埠624具有 中心軸向通路，其與流體流動通道628流體連通，以致自外 部供應626進入埠624之鞘液將進入流體流動通道628，接 著流入主要流體流動通道630中。鞘液供應620可藉由熟悉 本技藝者已知之任何適宜的耦接機構連接至埠624。 當將閥622置放於適當位置時，前往分析區段612之細胞 樣品610亦與流體流動通道630流體連通。細胞樣品610 經由樣品注射管632進入流體流動通道630。樣品注射管632 被安置成與流體流動通道630之縱向軸同軸。因此，將液態 細胞樣品自細胞樣品610注入樣品注射管632中，同時將鞘 液注入埠624中，將會導致細胞流過被鞘液所包圍之流體流 099122105 21 201105971 動通道630。流體流動通道628及63〇以及樣品注射管632 之尺寸及組構應選擇使得鞘液/樣品流體在穿過裝置6〇〇時 將展現層流，正如本技藝中所已知的。 細胞測量術分析可在分析區段612中執行。由於該分析在 區段612中執行，使得根據細胞之不同特徵，細胞可被選擇 地分選至不同樣品孔614或616 +。細胞之分選可藉由闕 634之適當㈣來達成，如本技藝情已知的。在某些具體 例中’樣品孔614、616具有與其越連通之出口埠(未圖 示）’以便於自該等孔移出經過分選之樣品。 在某些具體例中’根據細胞之預定將來用途，細胞可被分 選至不同樣品孔中。舉例而言，具有相同特徵或表型之細胞 可被=垃至個孔中，在該孔中，其被固定以用於觀測，及 被分選至另-個孔巾，*在概巾，其鋪有活力的狀態以 經歷其他功_量。在其他緒财，與分選方法相對，細 胞可根據體積而被存放於各孔中。為了簡單及便於例示，圖 6示意性顯示在裝置_各組件、區域或區段之間延伸的單 通道然:而’應瞭解’單通道可表示多個細胞測量術通道及 熟悉本技藝者可想到的各種可能之通道組構。 欲儲存於微流體裝置602上之貯存器62〇中的細胞樣品可 自㈣始細胞供應6U)延伸之通道、管道或路徑導流至分析 ^段612 ’如圖6巾示意性例示。在其他具體财，細胞樣 可自原始細胞供應610獲取，而不受朝向分析區段612 099122105 22 201105971 之流動影響。貯存器620被顯示為靠近微流體裝置602之中 部安置；然而，應瞭解，貯存器可位於該裝置之別處安置。 在一些具體例中，貯存器620中可包含必要的試劑及/或其 他化學物質，用於將細胞樣品中之細胞長時間固定於當前狀 態，以保持細胞樣品之完整性以便研究者或醫學專家以後觀 察或測試。 樣品貯存器620可呈任何適宜的物理形式，諸如形成於微 流體裝置602之表面中的孔，其可保持敞開，或該貯存器 620可包括蓋子，其被膠合於適當位置、用嚙合微流體裝置 602之彈性元件扣在適當位置、借助自微流體裝置602表面 延伸之導軌滑動至適當位置（對應於圖3A-D中所例示之蓋 子變體），或如一般熟悉本技藝者可想到的任何其他適宜的 手段。以上實施例僅意欲為許多可能的組構之非限制性實施 例。 雖然本發明已在圖式及前述描繪中得以詳細例示及描 繪，但該等圖式及前述描繪應視為例示性而非限制性，應瞭 解，僅較佳具體例已被顯示及描繪，且在本發明之精神範圍 内的所有變化及修改均希望受到保護。 【圖式簡單說明】 圖1為先前技術微流體裝置之立體透視圖。 圖2為本發明之一具體例之微流體裝置的示意性立體透 視圖。 099122105 23 201105971 圖3A至D為用於在微流體裝置上形成樣品貯存孔之例示 性手段的示意性立體透視圖。 圖4為本發明之一具體例之微流體裝置的示意性立體透 視圖。 圖5為本發明之一具體例之微流體裝置的示意性立體透 視圖。 圖6為本發明之一具體例之微流體裝置的示意性立體透 視圖。 【主要元件符號說明】 10 微流體裝置 12 基板 14 流體流動通道 16 埠 18 槔 20 埠/出口埠 22 流體流動通道 24 樣品注射管 200 系統/微流體裝置 202 外部細胞供應/外部供應/細胞供應 204 基板 206 輸入埠 208 淳 099122105 24 外部供應/鞘液供應 流體流動通道 流體流動通道/主要流體流動通道 樣品注射官 分析區段 樣品孔 樣品孔 閥 原始組織/組織試樣 樣品貯存器/開口孔 蓋子 黏著劑 彈性元件 導軌 系統/裝置 微流體裝置 原始組織 組織樣品孔/組織樣品 化學物質 埠 細胞樣品 細胞測量術分析區段/分析區段 25 埠 鞘液供應 流體流動通道 主要流體流動通道/流體流動通道 樣品注射管 樣品孔 樣品孔 閥 系統/裝置 微流體裝置 原始組織 組織樣品孔/組織樣品 振動能量源/振動技術 細胞樣品 細胞測量術分析區段/分析區段 埠 鞘液供應/外部供應 流體流動通道 主要流體流動通道/流體流動通道 樣品注射官 樣品孔 樣品孔 26 閥 系統/裝置 微流體裝置 細胞供應/原始細胞供應/細胞樣品 分析區段 腔室/樣品孔 腔室/樣品孔 輸入埠 細胞樣品貯存器 閥 埠 鞠液供應/外部供應 流體流動通道 主要流體流動通道/流體流動通道 樣品注射管 閥 27

Claims (1)

1. 201105971 七、申請專利範圍： 1. 一種微流體裝置，其包含： 一基板； 一微流體流動通道，其形成於該基板中，其中該流動通道 延伸穿過該基板之一部分，該部分便於流入該流動通道中之 細胞的細胞測量術分析；及 一樣品貯存器，其位於該基板之板上且包含可用於保存置 放於該樣品貯存器内之一組織樣品中之細胞的物質。 2. 如申請專利範圍第1項之微流體裝置，其中，該樣品貯 存器之位置係選自由以下組成之群：在該基板上及在該基板 中。 3. 如申請專利範圍第1項之微流體裝置，其中，該物質係 選自由以下組成之群：化學物質及試劑。 4. 如申請專利範圍第1項之微流體裝置，其中，該樣品貯 存器包含一形成於該基板中之孔。 5. 如申請專利範圍第4項之微流體裝置，其另包含： 一蓋子，其被附加至該基板且實質上密封該孔。 6. —種用於分析細胞之方法，其包含以下步驟： a) 提供一組織樣品， b) 自该組織樣品分離細胞， c) 藉由細胞測量術分析該等分離之細胞，同時間該等細胞 位於一具有一基板之微流體裝置板上；及 099122105 28 201105971 d)將該組織樣品之一未分離八 裝置板上之樣品貯存n中。刀置放於-位於該微流體 7. 如申請專利範圍第6項之太、1 ^ ^ t艰少 、^方法，其中，該樣品貯存器之 一位置係選自由以下組成之 ° 鮮·在该基板上及在該基板中。 8. 如申請專利範圍第6項之 ^貝之方法，其另包含以下步驟·· e)將物質置放於該樣品貯存 中该物質可用於保存置放 樣。σ貯存器内之該組織樣品t的細胞。 9. 如申請專利範圍第8項之方 、 貝之方去，其中，該物質係選自由 以下組成之群：化學物質及試劑。 10. 如申請專利範圍第8項之太 二 負之方法，其中，步驟⑷係在步 知(d)之前執行。 Π·如申請專利範圍第6項之方法，其另包含以下步驟： e)將一蓋子置放於該樣品貯存器上。 如申料利範圍第6項之方法，其另包含以下步驟： )在^驟⑷後’對在該樣品貯存器中之該組織樣品之該未 分離部分進行一形態檢查。 13_如申請專利範圍第6項之方法，其另包含以下步驟： e)自在該樣品貯存器中之該組織樣品的該未分離 離細胞；及 f)測試步驟(e)中所分離之該等細胞。 14♦如申睛專利範圍第13項之方法，其中，步驟(f)另包含 對v驟(e)中所分離之該等細胞進行一細胞測量術分析。 099122105 29 201105971 15. —種微流體裝置，其包含： 一基板； -樣品孔，其位於該基板之板上，用於固持—組織樣品； 在該組織樣品位於該樣品孔中的同時，自該組織樣品:離 細胞之手段；及 -微流體流動通道，其形成於該基板中且可操作地輕接至 該樣品孔以收容料分狀細胞，其巾該流動通道延伸穿過 該基板之一部分’該部分便於流入該流動通道中之該等細胞 的細胞測量術分析。 16. 如申請專利範圍第15項之微流體裝置，其中，該樣品 孔之位置係選自由以下組成之群：在該基板上及在該基板 中。 17. 如申請專利範圍第15項之微流體裝置，其中，該用於 分離細胞之手段包含： 一輸入埠，其可操作地耦接至該基板且可操作地耦接至該 樣品孔以將流體轉移至其中； 一化學物質供應，其耦接至該輸入埠； 其中，該等化學物質可用於自該組織樣品分離細胞，同時 間§玄組織樣品位於該樣品孔中。 18. 如申請專利範圍第15項之微流體裝置，其中，該用於 分離細胞之手段包含： 一振動能量源’其可用於將該振動能量之至少一部分施加 099122105 201105971 於該樣品孔中之該組織樣品； 其中，該振動能量可用於自該組織樣品分離細胞，同時間 該組織樣品位於該樣品孔中。 19. 如申請專利範圍第18項之微流體裝置，其中，該振動 能量源產生超音波能。 20. —種用於分析細胞之方法，其包含以下步驟： a) 將一組織樣品置放於一位於一微流體裝置板上之樣品 孔中； b) 自在该樣品孔内之該組織樣品分離細胞，及 c) 藉由細胞測量術分析該等分離之細胞，同時間該等細胞 位於該微流體裝置板上。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其中，該樣品貯存器 之位置係選自由以下組成之群：在該基板上及在該基板中。 22. 如申請專利範圍第20項之方法，其中，步驟(b)包含將 一化學物質施加於該樣品孔以自該組織樣品分離該等細胞。 23. 如申請專利範圍第20項之方法，其中，步驟(b)包含將 振動能置施加於遠樣品孔以自該組織樣品分離該等細胞。 24. 如申請專利範圍第20項之方法，其中，步驟(b)包含將 -化學物質及振動能5施加於遠樣品孔以自該組織樣品分 離該等細胞。 25. —種微流體裝置，其包含： 一基板； 099122105 31 201105971 7入蜂其可操作地耦接至該基板以接受大量細胞； 動通道’其形成於該基板巾，其巾該流動通道 延伸f過該基板之—部分，該部分便於流人該流動通道中之 該等細胞的細胞測量術分析；及 樣ασΜτ存器’其位於該基板之板上且與該微流體流動通 道流體連通； 其中’5亥等細胞之—部分可經由該流動通道運送至該樣品 貯存器’而不經歷細胞測量術分析。 26·如申凊專利範圍第25項之微流體裝置，其中，該樣品 置係選自由以下組成之群：在該基板上及在該基 板中。 27. —種用於分析細胞之方法，其包含以下步驟： a) 將大量細胞提供至一形成於一微流體裝置之一基板中 的微流體流動通道中； b) 將該等細胞之—第一部分存放於一位於該基板之板上 且與該微流體流動通道流體連通之樣品孔中；及 c) 藉由細胞測量術分析該等細胞之一第二部分，同時間該 等細胞位於一微流體裝置板上。 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中，該樣品貯存器 之位置係選自由以下組成之群：在該基板上及在該基板中。 099122105 32