細胞を取り扱い、画像化し、分析するためのマイクロ流体器具
細胞学的検体の細胞を分離及び画像化又は分析するためのマイクロ流体器具が、基板及び外壁、流路、仕切り部材及びレセプタクルを有するマイクロ流体細胞分離エレメントを有する。仕切り部材は、分離エレメントの内部の中に配置されており、レセプタクルが、仕切り部材内部の中に配置されている。分離エレメントは、外壁を通って導入される流体が第１の方向に流路を通って流れるように構成されており、仕切り部材は、流体が流路から第１の方向とは異なる第２の方向に仕切り部材の入口開口を通って仕切り部材内部の中に流れるように配置されている。レセプタクルは、流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するよう仕切り部材の入口に関連して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、生検標本の処理に関し、特に、マイクロ流体器具を用いた生物検体の細胞の分離及び画像化に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療従事者及び技師が、ガラス標本スライドといった標本キャリヤ上でしばしば生検標本を調整し、標本を検査して患者が特定の病状又は疾病を有するか又は疑いがあるか否かを分析する。例えば、標本を検査して、パパニコロー（Ｐａｐ）塗抹試験の一部分及び他のガン発見試験として、悪性細胞又は悪性になりそうな細胞を見つける。標本スライドを調整した後に、自動化システムが標本を分析することが可能であり、最も関連のある細胞又は細胞群に技師の関心を集めるよう使用する一方、あまり関連のない細胞をさらなる検査から除く。
【０００３】
Ｐａｐ塗抹試験がよく知られている一方、いくつかある理由の中で検体の厚さが変化することにより、それを画像化するのが難しい。これらの問題に対処するために、「トラックエッチする」フィルタ膜法に基づく細胞移送エンジンを使用して、スライドに適用し、分析し、画像化し得る、より一貫した細胞の単層を調整する。トラックエッチする膜フィルタをうまく利用する１つの既知の自動化スライド調整システムは、アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 ０１７５２，マールバラ，キャンパスドライブ ２５０のサイテック コーポレイションによって市販されている、ＴｈｉｎＰｒｅｐ（登録商標）３０００システムである。このようなシステムを使用する試験は、一般に、ＴｈｉｎＰｒｅｐ（ＴＰ）パパニコロー（Ｐａｐ）試験、又は特に、ＴｈｉｎＰｒｅｐ又はＴＰ試験と称される。
【０００４】
図１及び図２を参照すると、既知のＴｈｉｎＰｒｅｐ処理システム１０は、細胞検体１４を保持する容器又は小瓶１２、フィルタ２０、バルブ３０、及び真空源４０を有している。検体１４は、一般に、液体、溶液、流体又はサイテック コーポレイション社によって市販されているＰｒｅｓｅｒｖＣｙｔといった移送媒体１８の中に分散した複数の細胞１６を有している。既知のフィルタ２０は、ポリエチレンテレフタラートで作成されるフィルタ材料を有しており、平方センチメートル当たり約１８０，０００細孔の平均細孔密度、約６．９ミクロンの平均細孔直径、及び約１６ミクロンの平均膜厚を有している。
【０００５】
使用時に、フィルタ２０の一端が溶液１８の中に挿入され、フィルタ２０の他端がバルブ３０を介して真空源４０に結合される。バルブ２０を開放すると、真空源４０からの負圧がフィルタ２０にかかり、これにより、溶液１８をフィルタ２０の中に引き込む。引き込まれた液体１８の中の細胞１６をフィルタ２０の面上で採取する。図３を参照すると、採取した細胞１６を有するフィルタ２０が、スライド５０に接触する。そして、図４を参照すると、フィルタ２０をスライド５０から取り外すことで、単層の細胞１６を有する検体スライドを調整する。
【０００６】
「トラックエッチする」フィルタ膜法に基づく細胞移送エンジンを効果的に使用する一方、このような器具及び改良することができ、他の既知の方法に対して顕著な改良を与える。特に、フィルタ２０の面上の単一細胞１６の配置及び提示を制御するのが難しい。これは、細胞１６をスライド５０上に移す際の細胞１６の配置及び提示を制御する際の困難さを与えるため、細胞の画像化及び分析又は試験をより複雑且つ時間がかかるものにする。
【０００７】
図５は、例えば、ＴｈｉｎＰｒｅｐを用いた「トラックエッチする」フィルタ膜を使用して調整した標本検体１４の典型的な細胞分布及びレイアウト６０の一例を示す。図５に示すように、さらに図６を参照すると、特定の細胞１６を集めて細胞クラスタ又は重複する細胞１７を形成している。概略的に図７に示すように、重複する細胞１７は、現在市販されている画像処理システムで及び方法で細胞１６の境界を判定する能力を妨げる可能性がある。
【０００８】
細胞１６の境界を判定する能力は、細胞１６全体の境界を定義することができ、細胞質領域といった関連する細胞に関する測定及びデータを取得する能力のため重要である。これらの能力により、さらに、重要な手作業による分類評価指標、すなわち、重要な細胞学的分析パラメータでありこれまで自動的に測定されていない核小体／細胞質比の精度よい測定が可能となる。
【０００９】
さらに、膜ベースのフィルタ２０は、大きさによる細胞１６又は細胞クラスタ１７の効果的な仕分けができない。さらに、既知の調整システムを使用して染色し得る標本を調整し得る一方、このようなシステムは比較的大量の染料及び関連する煩わしい染色機器を必要とする。
【００１０】
細胞を扱うのにマイクロ流体が近年使用されている。既知のマイクロ流体細胞捕捉法が、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｊｏｈａｎｎによる「Ｃｅｌｌ ｔｒａｐｐｉｎｇ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈｉｐｓ」及びＤｉｎｏ Ｄｉ Ｃａｒｌｏらによる「Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｚｙｍｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ，Ｋｉｎｅｔｉｃｓ，ａｎｄ Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｕｓｉｎｇ Ｈｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｈｙｄｒｏｄｙａｎｍｉｃ Ｃｅｌｌ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ａｒｒａｙｓ」及びＤｉｎｏ Ｄｉ Ｃａｒｌｏらによる「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｕｌｔｕｒｅ Ａｒｒａｙ」に記載されている。Ｊｏｈａｎｎｎは、非接触の細胞捕捉及び接触ベースの細胞捕捉を有する様々な固定化法を説明している。Ｄｉ Ｃａｒｌｏらは、細胞トラップの配列上の流体流れに基づいて細胞を捕捉するよう構成された特別な物理的障壁を説明している。他のマイクロ流体システムは、例えばＤＮＡといった特定の分子の存在の検出に関する。
【００１１】
特定のマイクロ流体器具及び関連する細胞操作が提案されている一方、既知のマイクロ流体器具及び方法が、血液及び粘液を含む潤滑剤及び体液といった他の構成要素を含む細胞の不均一な検体からの細胞の効果的な分離、配置及び移送を提供していない。さらに、既知のマイクロ流体器具は、試験及び分析を目的として基板に固定された生存していない調整標本検体の調整及び画像化を含む効果的な検体処理を与えるよう大規模にこれらの性能を与えていない。このため、既知のマイクロ流体器具及び研究は、このような検体の子宮頸部細胞診及び関連する調整及び分析に適していない。
【発明の概要】
【００１２】
一実施例によれば、細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具が、基板と、基板に結合されるマイクロ流体細胞分離エレメントとを具えている。分離エレメントが、外壁、流路、仕切り部材及びレセプタクルを有している。外壁は、入口、出口、及び分離エレメント内部を規定し、流路が分離エレメント内部の中に規定され、外壁の入口と流体連通する。仕切り部材が、分離エレメント内部の中に配置され、入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具える。レセプタクルが、仕切り部材内部の中に配置されている。分離エレメントが、外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に流路を通って流れるように構成されており、仕切り部材が、流体が流路から第１の方向とは異なる第２の方向に仕切り部材の入口開口を通って仕切り部材内部の中に流れるように配置されており、レセプタクルが、流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するよう仕切り部材の入口に対して配置されている。
【００１３】
別の実施例によれば、細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具が、基板と、基板に結合されるマイクロ流体細胞分離エレメントとを具えている。分離エレメント及び基板は、互いに取り外し可能に取り付けられている。分離エレメントが、外壁、流路、仕切り部材及びレセプタクルを有している。外壁は、入口、出口、及び分離エレメント内部を規定し、流路が分離エレメント内部の中に規定され、外壁の入口と流体連通する。仕切り部材が、分離エレメント内部の中に配置され、入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具える。レセプタクルが、仕切り部材内部の中に配置されている。分離エレメントが、外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に流路を通って流れるように構成されており、仕切り部材が、流体が流路から第１の方向とは異なる第２の方向に仕切り部材の入口開口を通って仕切り部材内部の中に流れるように配置されている。レセプタクルが、流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するよう仕切り部材の入口に対して配置されている。分離エレメント及び基板は、互いに取り外し可能に取り付けられており、レセプタクルによって捕捉され保持される細胞が基板と分離エレメントとの間に置かれる。
【００１４】
さらなる実施例が、基板及び基板に関連するマイクロ流体細胞分離エレメントを有する、細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具を扱う。分離エレメントが、外壁、流路、仕切り部材及び複数のレセプタクルを有している。外壁は、入口、出口、及び分離エレメント内部を規定し、流路が分離エレメント内部の中に規定され、外壁の入口と流体連通する。仕切り部材が、分離エレメント内部の中に配置され、複数の入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具えており、複数のレセプタクルが、仕切り部材内部の中に配置されている。各レセプタクルは、互いに間隔を空けて単一細胞又は細胞クラスタを捕捉するよう構成された複数のレセプタクル部品を有している。分離エレメントが、外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に流路を通って流れるように構成されており、仕切り部材が、流体が流路から第１の方向とは異なる第２の方向に各仕切り部材の入口開口を通って仕切り部材内部の中に流れるように配置されている。レセプタクルが、流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するよう仕切り部材の入口開口に対して配置されている。
【００１５】
さらなる代替的な実施例が、基板に関連するマイクロ流体細胞エレメントを用いて細胞学的検体の細胞を分離する方法を扱う。この方法は、分離エレメントの外壁の入口を通して流体又は溶液を導入するステップを有する。導入された流体は、分離エレメントの内部又は内部空間の中に規定される流路を通って第１の方向に流れる。流体は、流路から分離エレメント内部の中の仕切り部材の入口開口を通って第１の方向とは異なる第２の方向に流れる。また、この方法は、仕切り部材の中に配置されたレセプタクルを第２の方向に流れる流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するステップを有している。
【００１６】
別の代替的な実施例が、基板に関連するマイクロ流体細胞分離エレメントを用いて細胞学的検体の細胞を分離及び分析する方法を扱う。この方法は、分離エレメントの外壁の入口を通して流体又は溶液を導入するステップを有する。導入された流体は、分離エレメントの内部又は内部空間の中に規定される流路を通って第１の方向に流れる。流体は、流路から分離エレメント内部の中に配置された仕切り部材の入口開口を通って第１の方向とは異なる第２の方向に流れる。さらに、この方法は、仕切り部材の中に配置されたレセプタクルを第２の方向に流れる流体の中の第１の細胞を捕捉及び保持するステップを有する。さらに、この方法は、（例えば、第１の細胞を分析した後に）第１の細胞を放出するステップと、第２の方向に流れる流体の中の第２の細胞を捕捉及び保持して放出した第１の細胞と取り替えるステップとを有する。そして、第２の細胞を分析する。
【００１７】
別の代替的な実施例が、基板に関連するマイクロ流体細胞分離エレメントを用いて細胞学的検体の細胞を分離及び画像化する方法を扱う。この方法は、分離エレメントの外壁の入口を通して流体又は溶液を導入するステップを有する。導入された流体は、分離エレメントの内部又は内部空間の中に規定される流路を通って第１の方向に流れる。流体は、流路から分離エレメント内部の中に配置された仕切り部材の入口開口を通って第１の方向とは異なる第２の方向に流れる。さらに、この方法は、仕切り部材の中に配置されたレセプタクルを第２の方向に流れる流体の中の第１の細胞を捕捉及び保持するステップを有する。さらに、この方法は、（例えば、第１の細胞を分析した後に）レセプタクルから第１の細胞を放出するステップと、第２の方向に流れる流体の中の第２の細胞を捕捉及び保持して放出した第１の細胞と取り替えるステップとを有する。そして、第２の細胞を画像化する。
【００１８】
１又はそれ以上の実施例では、第２の方向が、第１の方向に対してほぼ横方向である。さらに、１又はそれ以上の実施例では、仕切り部材が、複数のレセプタクルを有しており、レセプタクルが様々なサイズを有し得る。小さい方のレセプタクルを、単一細胞を捕捉及び保持するよう構成することができ、大きい方のレセプタクルを、細胞クラスタを捕捉及び保持するよう構成し得る。一実施例では、小さい方のレセプタクルが、大きい方のレセプタクルよりも外壁の入口の近くに配置されている。また、仕切り部材の入口開口は、様々な大きさとすることができる。小さい方の開口を、単一細胞が通過し得るよう構成でき、大きい方のレセプタクルは細胞クラスタが通過し得る大きさである。一実施例では、小さい方の入口開口が、大きい方の入口開口よりも外壁の入口の近くに設けられている。
【００１９】
１又はそれ以上の実施例では、分離エレメントが、複数の仕切り部材を有しているため、複数の流路を規定しており、そのそれぞれが外壁の入口に連通し、少なくとも１の流路が隣接する仕切り部材の壁の間に規定される。
【００２０】
１又はそれ以上の実施例では、例えば、分離エレメントの外側に配置された前処理エレメントが流体によって搬送される細胞クラスタを分解するよう構成されている。そして、細胞及び／又は保持されるクラスタが、分離エレメントの中の１又はそれ以上のレセプタクルによって捕捉される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
ここで、全体を通して同じ参照番号が対応するパーツを示す図面を参照する。
【００２２】
【図１】図１は、細胞を採取して採取した細胞の層を検体スライドに適用するための細胞膜フィルタを使用する既知のスライド調整システム及び方法を示す。
【図２】図２は、検体スライドに適用するための採取した細胞を含む既知の細胞膜フィルタの底面図である。
【図３】図３は、細胞膜フィルタによって採取した細胞を検体スライドに適用する既知の方法を示す。
【図４】図４は、細胞膜フィルタによって適用される細胞の層を有する検体スライドを示す。
【図５】図５は、図１乃至４に示すタイプのシステム及び方法を用いて調整された検体スライド上の細胞分布の一例を示す。
【図６】図６は、図５に示す細胞の重なりをさらに示す。
【図７】図７は、規定された境界を有する隔離又は分離した細胞を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、一実施例にしたがって構成されたマイクロ流体分離器具を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一実施例にしたがって構成されたマイクロ流体分離器具を示しており、基板及び分離エレメントが互いに付着又は接着している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、基板から分離エレメントを除去して分離した細胞を有する基板を形成することを含む一実施例を示す。
【図８Ｄ】図８Ｄは、図８Ｃに示す分離エレメントの除去に続いて分離した細胞を有する基板をさらに示す。
【図８Ｅ】図８Ｅは、カバークリップが基板上の分離した細胞の上方に適用される一実施例を示す。
【図９】図９は、一実施例にしたがって構成されたマイクロ流体細胞分離器具の中の仕切り部材及び関連する溶液流れを示す。
【図１０】図１０は、仕切り部材の中の細胞レセプタクルに近づく溶液中の細胞を示す。
【図１１】図１１は、図１０に示すレセプタクルによって捕捉された細胞を示す。
【図１２】図１２は、一実施例にしたがって構成され２つのレセプタクル要素を有する細胞レセプタクルを示す。
【図１３】図１３は、別の実施例にしたがって構成され３つのレセプタクル要素を有する細胞レセプタクルを示す。
【図１４】図１４は、さらなる実施例に係る、単一細胞を捕捉するよう構成された複数の入口開口及びレセプタクルを有する仕切り部材を有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１５】図１５は、さらなる実施例に係る、細胞クラスタを捕捉するための複数の大きな入口開口及び大きなレセプタクルを有する仕切り部材を有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１６】図１６は、別の実施例に係る、単一細胞を捕捉するよう構成された複数の仕切り部材及び複数の入口開口及びレセプタクルを有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１７】図１７は、別の実施例に係る、細胞クラスタを捕捉するよう構成された複数の仕切り部材及び複数の大きな入口開口及び大きなレセプタクルを有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１８】図１８は、別の実施例に係る、単一細胞及び細胞クラスタを捕捉するよう構成された複数の仕切り部材及び複数の入口開口及び様々な大きさのレセプタクルを有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１９】図１９は、別の実施例に係る前処理又は分解エレメントを有する図１８に示すマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図２０】図２０は、一実施例に係る前処理エレメントを示す。
【図２１】図２１は、細胞及び細胞クラスタを画像化するために使用し得るシステムを全体的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の説明では、その一部を形成し、具体的な特定の実施例を示しそれらの実施法を示す添付図面を参照する。本発明の範囲を逸脱することなしに、これらの実施例で実施されるものとして変更し得ることに留意されたい。
【００２４】
図８Ａを参照すると、一実施例に係る細胞検体の単一細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離するよう構成されたマイクロ流体器具８００が、基板又はベース部材８１０（全体的に基板８１０と称する）、マイクロ細胞分離エレメント８２０（全体的に分離エレメント８２０と称する）、及び流入口又は入口チューブ８３１（全体的に流入口８３１と称する）、流体出口又は出口チューブ８３２（全体的に流体出口８３２と称する）、又は流体マニホールド（図８Ａに図示せず）を有している。マイクロ流体器具８００は、流体又は溶液１８を様々な方向に微細加工分離エレメント８２０を通して流し、細胞検体１４の細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離するよう構成されていることで、細胞の調整、移送、供給、及び画像処理を促進する。流入口及び出口８３１、８３２は、処理すべき溶液１８を分離エレメント８２０に導入して、分離エレメント８２０から処理した溶液１８を排出するよう構成される。
【００２５】
本実施例を使用して細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離できるが、特定の構成が細胞クラスタ１７の分離を特別に含んでいない限り、一般に細胞１６について説明する。さらに、本明細書で使用される溶液又は流体は、細胞１６又は細胞クラスタ１７を含む溶液、流体、材料又は物質として規定され、マイクロ流体細胞分離エレメント８２０を通って流れ得る。細胞１６又は細胞クラスタ１７を含む溶液又は流体１８の例は、Ｃｙｔｙｃによって市販されたＰｒｅｓｅｒｖＣｙｔ、ゲルベースの溶液、及び体液といった、液体ベースの溶液を含んでいる。このため、細胞１６及び細胞クラスタ１７は、（例えば、液体ベース又はゲルベースの溶液のケースのように）別の物質又は流体で希釈することができ、又は体液（例えば、頸部から直接採取される未希釈の細胞検体）の一部とすることができる。説明の簡単のために、マイクロ流体器具８００を流れ抜ける液体ベースの溶液の形式で溶液１８を説明するが、本実施例を用いて様々な溶液１８の細胞を分離できることに留意されたい。さらに、装置、システム及び方法に係る本実施例を実施して、頸部の検体及び他のタイプの検体を含む細胞検体を分析し得る。説明の簡単のために、溶液１８中の頸部の検体について説明する。
【００２６】
一実施例では、基板８１０は、ガラス検体スライドといったガラス基板である。例えば、基板８１０は、約０．０５インチの厚さ、約１．０インチの幅、及び約３．０インチの長さの既知のガラススライドとすることができる。基板８１０は、既知のスライド処理システムによって基板８１０を操作して既知のスライドレセプタクルに保存し得るように、既知の検体スライドと同一又は同じ形状及び大きさを有している。別の実施例では、器具８００は、分離エレメント８２０がミクロンオーダーの寸法を有しているため、極端に小さくすることができる。実際には、基板の他の寸法及び形状を使用することができ、図８が、分離エレメント８２０に関連する基板８１０を全体として図示する。説明を簡単にするために、既知のガラス検体スライドの形式の基板８１０を説明する。
【００２７】
図８Ａに示すように、分離エレメント８２０が基板８１０に関連しており、例えば、基板８１０の表面８１２又はその一部に、常に又は取り外し可能に密封され、取り付けられ又は接着されている。一実施例によれば、分離エレメント８２０は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）といったポリマ材料である。また、他の材料及びポリマ材料を使用してもよく、ＰＤＭＳが分離エレメント８２０の部品の微細加工に適した材料の一実施例として提供される。
【００２８】
分離エレメント８２０は、既知の微細加工／微細成型法を用いたＰＤＭＳ材料８２４に又はその中に形成された１又はそれ以上の細胞障壁、トラップ又は仕切り部材８２２（一般に仕切り部材８２２と称される）を有している。仕切り部材８２２は、分離エレメント８２０によって規定され、分離エレメント８２０の中を様々な方向に流れる溶液１８から細胞１６を捕捉して保持するために分離エレメント８２０と基板８１０の表面８１２との間に形成される微細加工チャンネル、ゲート及び細胞レセプタクル、又はトラップを有している。
【００２９】
図８Ａに示す実施例では、流入口８３１及び流体出口８３２が、分離エレメント８２０の対辺から外側に延在している。また、流入口８３１及び流体出口８３２を既知の微細加工／微細成型法を用いてＰＤＭＳ材料８２４で形成し得る。このため、分離エレメント８２０、仕切り部材８２２、流入口８３１及び流体出口８３２は、一体化した微細成型又は微細加工部品とすることができる。流入口８３１は、細胞１６を選択、選別又は分離する微細加工した仕切り部材８２２を含む分離エレメント８２０に細胞検体１４を含む溶液１８を供給するよう構成される。別のチューブ又は出口チューブ８３６が、溶液１８が分離エレメント８２０を通り抜けた後に溶液１８を分離エレメント８２０から搬送するよう構成される。
【００３０】
また、流入口８３１及び流体出口８３２を使用して、細胞検体１４を調整又は分析するのに使用される他の流体及び溶液を導入及び搬送し得る。例えば、流入口８３１及び流体出口８３２は、細胞染料又は染色剤のための流体経路として機能し得る。代替的に、収集した細胞１６を染色するための染料及び染色剤を導入及び排出するための別々の入り口及び出口ポート（図８Ａに図示せず）を、分離エレメント８２０及び流入口及び出口８３１、８３２とともに提供又は製造し得る。本実施例は、少量の染料及び小型の染色機器で細胞１６を染色するための、「コンピュータに搭載された（ｏｎ−ｂｏａｒｄ）」流体処理を有利に提供する。
【００３１】
図８Ａは、流入口８３１及び流体出口８３２が分離エレメント８２０の面に対して水平又は並列に設けられた装置８００の一実施例を示す。代替的な実施例では、流入口８３１及び流体出口８３２を、分離エレメント８２０に対して鉛直方向に又は角度を成して設けることができ、分離エレメント８２０に溶液を供給し、ここから溶液１８を搬出する。
【００３２】
図８Ｂは、ガラス基板８１０及び分離エレメント８２０が付着又は接着された一実施例を示す。図８Ｂは、ガラス基板８１０の下部が分離エレメント８２０の下方に見えるように、図８Ａに示す方向に対して１８０度回転又は反転したガラス基板８１０及び分離エレメント８２０部品を示す。仕切り部材８２２によって採取された細胞１６は、ガラス基板８１０と分離エレメント８２０との間に配置される。このような構成により、採取した細胞を、流入口及び流体出口８３１、８３２を通る、又は別々の入口及び出口ポートを通る染料及び溶液の制御流によって、多量の染料及び溶液に晒すことができる。ガラス基板８１０及び分離エレメント（ＰＤＭＳ）の双方が透明であるため、細胞検査技師は、基板８１０及び分離エレメント８２０の組み立て品を操作し、基板８１０又は分離エレメント８２０を通して細胞１６を観察することによって、細胞１６を手動で検査及び分析できる。さらに、自動スライド処理システムが、双方が透明である基板８１０及び分離エレメント８２０部品の一方又は双方を通して細胞１６を観ることによって細胞１６を画像化できる。このような構成により、細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７が基板８１０と分離エレメント８２０との間に挟まれているため、カバースリップが必要ではなく、さらなる調整を必要とせずに直接的に観察することができる。
【００３３】
図８Ｃを参照すると、代替的な実施例では、微細加工した分離エレメント８２０及び分離エレメント８２０から延在する流入口８３１及び流体出口８３２を、細胞１６がガラス表面８１２に付着されるように、始めに基板８１０の表面８１２に合わせることができる。そして、分離エレメント８２０及びそこから延在する流入口８３１及び流体出口８３２を、除去又は剥がすことができる。これにより、図８Ｄに示すように、基板８１０の表面８１２に細胞１６が付着する。必要に応じて細胞をさらに染色又は処理して、図８Ｅに示すように、カバースリップ８１５を細胞１６の上方にかけることができ、その後画像化することが可能である。様々な図に示す部品及び細胞の大きさは、実際の大きさ又は相対的な大きさを正確に反映しなくてもよく、部品及び細胞の大きさはどのようにして本実施例を利用するのかを図示するよう与えられていることに留意されたい。
【００３４】
図９を参照すると、一実施例に係る微細加工分離エレメント８２０（又はその部分）は、既知の微細加工技術を用いて調整され、微細加工した外壁９１０及び微細加工した内壁又は仕切り部材８２２（一般に仕切り部材８２２と称する）を有している。分離エレメント８２０の外壁９１０は、仕切り部材８２２が形成される内部空間又は内面９１２、１又はそれ以上の流入口９１４及び１又はそれ以上の流体出口９１６を規定する。流入口９１４は、例えば、流入チューブ８３１といった溶液１８の供給源に流体連通し、流体出口９１６は例えば流出チューブ８３２に流体連通する。
【００３５】
図示する実施例では、矩形となるよう仕切り部材８２２を形成し得るが、仕切り部材８２２は、使用する微細加工技術及び機器に応じて、例えば、正方形、三角形、ダイアモンド状、及び他の形状といった他の形状及び構成を有し得る。図９は、既知の微細加工技術及び材料を用いてどのように実施例を実施し得るのかを表した略矩形の仕切り部材８２２を示す。
【００３６】
図示する実施例では、仕切り部材８２２が、内部空間又は内面８２３を規定する４つの側面９２０ａ乃至ｄを有している。第１の側面９２０ａは、１又はそれ以上の入口開口又はゲート９２２を規定する（一般に入口開口９２２と称する）。１つの入口開口９２２を説明するために示すが、側面９２０ａが他の数の入口開口９２２を規定し得ることが明らかであろう。上流側又は下流側の側面９２０ｂが出口開口９２４を規定し得る。図示する実施例では、側面９２０ｃ及び９２０ｄが中実であり、入口又は出口開口を規定しない。このため図示する実施例では、仕切り部材８２２は、入口開口９２２のみを規定する特定の側面９２０ａ、出口開口９２４のみを規定する特定の側面９２０ｂ、中実で開口部を規定しない特定の側面９２０ｃ、ｄを有している。
【００３７】
入口９１４に流体連通し、流入口８３１に流体連通する微細加工流体流路９３０が、仕切り部材８２２の第１の側面９２０ａと外壁９１０との間に規定される。ベース部材８１０は約６ｍｍの厚さを有しており、分離エレメント８２０がベース部材８１０の中に成型され、流体流路９３０は約７０乃至約１００ミクロンの大きさであり、約４０ミクロンの奥行である。図示する実施例では、流路９３０が側面９２０ａ、ｂによって規定される仕切り部材８２２の隅部の周囲を延在する。検体１４の細胞１６を有する溶液１８が、流入口８３１から入口９１４を通って導入される。溶液１８は、入口９１４から仕切り部材８２２の側面９２０ａに沿った流路９３０を通って下流側に流れる。
【００３８】
溶液１８は、最初にこの流路を通って第１の方向９４１（概略的に流路９３０に平行な矢印によって表される）に流れ、又はそうでなければ層流、又は乱れのない溶液１８の流れと称される。流路９３０の中の層流９４１は、比較的予測可能な方法で溶液１８の流れを与える。第１の方向９４１に流路９３０を通って流れる溶液１８の一部は、（例えば、圧力差及び／又は表面接着によって）方向を変えて仕切り部材８２２の第１の側面９２０ａによって規定される入口開口９２２を通って流れる。そうでなければ、これは、層流と称され、又は第１の方向とは異なる第２の方向（矢印９４１又は流路９３０に平行ではない矢印によって概略的に表される）に流れる。一実施例によれば、第２の方向９４２への溶液１８の流れが、第１の方向９４１に流路９３０を通る層流に対してほぼ横方向又は垂直方向になるように、分離エレメント８２０が製造される。一実施例によれば、第２の方向９４２が第１の方向９４１に対して約４５度乃至９０度の角度である。
【００３９】
溶液１８によって搬送される単一細胞１６又は細胞クラスタ１７は、溶液１８が入口開口９２２を通ってレセプタクル９５０に向けて流れた後に、仕切り部材８２２の中に配置される細胞レセプタクル９５０によって取り込まれる。このような目的のために、レセプタクル９５０の開口又は受容端が入口開口９２２に面し、第２の方向９４２に入口開口９２２を通って流れる溶液１８の経路の中にくるように、レセプタクル９５０を対応する角度に配置し得る。
【００４０】
仕切り部材８２２に入りレセプタクル９５０を越えて流れる溶液１８は、仕切り部材８２２の内部８２３を通って下流側に流れ続け、出口開口９２４を通って仕切り部材８２２を出て、仕切り部材に入らずに流路９３０を通って側面９２０ａ、ｂの周囲を流れる溶液１８と合流する。そして、溶液１８は、出口９１６に向けて流体出口８３２を通って下流側に流れ続ける。
【００４１】
入口開口９２２を通る第２の方向９４２への溶液１８の横方向の流れが、潤滑剤及び血液及び粘液を含む体液といった成分による入口開口９２２の詰まりを最小限にするため、微細加工構造及び様々な方向への溶液１８の流れは有益である。さらに、第１の方向９４１への溶液１８の流れが、大き過ぎて入口開口９２２を通過しない粒子を流すことによって、入口開口９２２の詰まりを抑制する一方、（単一細胞１６又は細胞クラスタ１７といった）十分小さい粒子が入口開口９２２を通過且つ移動して、レセプタクル９５０の中にとどまり得る。
【００４２】
特に、図９に示すように、さらに図１０及び１１を参照すると、一実施例が、単一細胞１６を保持するための形状及び大きさを有する細胞レセプタクル９５０を有している。図示する実施例では、細胞レセプタクル９５０は、別々の２つのアーチ形の部品９５１、９５２を有しており、「Ｃ」形又は「Ｕ」形構造を形成するよう構成され、それらの間に流体通路９５３を規定する。レセプタクルの他の実施例は、流体通路９５３といったものを規定しない単一の部品から成るレセプタクルとすることができるが、説明の簡単のために流体通路９５３を規定するレセプタクル９５０について説明する。
【００４３】
使用中に、検体１４の細胞１６を含む溶液１８が、入口開口９２２を通ってレセプタクル９５０に向けて第２の方向９４２に横方向に流れ、図１１に示すように細胞１６を捕らえる。レセプタクル９５０の構成に応じて、溶液１８は捕らえた細胞１６及びレセプタクル９５０の周囲を流れ、出口開口９２４を通って仕切り部材８２２を出る。また、レセプタクルがそのように構成されると、細胞１６が通路９５３を完全に閉塞しない場合、少量の溶液１８が通路９５３を通って流れる。
【００４４】
図１２及び１３は、流体流路を規定する他のレセプタクル９５０の構成を示しており、それは単一細胞１６又は細胞クラスタ１７を捕捉又は採取するための実施例で使用される。一実施例では、図１２に示すように、細胞レセプタクル９５０は、「Ｖ」形構造であって、流体通路１２０３をその間に規定する２つの略直線状の部品１２０１、１２０２を有している。図１３は、３つの部品１３０１、１３０２、１３０３を有する代替的なレセプタクル９５０を示す。２つの部品１３０１、１３０２は略平行に構成されており、第３の部品１３０３が他の２つの部品１３０１、１３０２に対して略直交して、第１及び第２の部品１３０１、１３０２及び第３部品１３０３の間に流体通路１３０４を規定するよう構成される。しかしながら、流体通路１２０３及び１３０４といった流体通路を規定しないレセプタクル９５０を有する他のレセプタクル９５０の構成を使用でき、様々な形状、大きさ及び構成のレセプタクル９５０を使用して単一細胞１６及び細胞クラスタ１７を採取又は捕捉し得ることに留意されたい。
【００４５】
例えば、図９乃至１１に示す細胞レセプタクル９５０は、単一細胞１６を採取するよう構成でき、このような目的のために、約７５ミクロンの幅又は直径及び約２５ミクロンの奥行を有する開口又は受容端を規定する。また、細胞レセプタクル９５０を細胞クラスタ１７を捕らえるよう構成でき、このような目的のために、約１５０ミクロンの幅又は直径及び約５０ミクロンの奥行を有する開口又は受容端を規定し得る。仕切り部材８２２の構成、入口開口９２２の数及びレセプタクル９５０の数を、様々な数及び大きさの単一細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離するよう選択し得る。このため、本実施例は、都合よく利用して細胞１６の配列、クラスタ１７の配列、又は単一細胞１６及びクラスタ１７の混合物の配列を分離でき、必要に応じて、例えば、染色及び画像処理をすることでさらに処理することができる。
【００４６】
図１４を参照すると、一実施例では、仕切り部材８２２が、複数の入口開口９２２ａ乃至ｅ（全体として９２２）及び複数の細胞レセプタクル９５０ａ乃至ｅ（全体として９５０）を規定する。具体例として５つのレセプタクル９５０を示すが、仕切り部材８２２は、様々な数、例えば数百及び数千のレセプタクル９５０といったレセプタクル９５０を有し得ることに留意されたい。図示する実施例では、各細胞レセプタクル９５０が単一細胞１６を採取するための形状及び大きさを有している。このような目的のために、仕切り部材８２２の一方の側部９２０ａによって規定される入口開口９２２の特定の構成が与えられており、全ての細胞レセプタクル９５０は同じ方向、すなわち、対応する入口開口９２２に向かって面している。例えば、溶液１８が、仕切り部材８２２の第１の側部９２０ａと外壁９１０との間の流路９３０を通って第１の方向９４１に流れ、その後で方向を変えて入口開口９２２ａ乃至ｅを通って第２の方向９４２にほぼ横方向に流れることができるため、各レセプタクル９５０ａ乃至ｅによって単一細胞１６が捕捉される。
【００４７】
一実施例にしたがって構成された単一細胞１６を分離するための仕切り部材８２２の一例が、仕切り部材８２２の中に約１００の入口開口９２２及び約５００のレセプタクル９５０を有している。仕切り部材８２２は、約５００ミクロンの幅及び数ミリメートルの高さを有し得る。各入口開口９２２は、約７５乃至２００ミクロンの幅を有し、入口開口９２２間の間隔は約１００ミクロンとすることができる。入口開口９２２、レセプタクル９５０及び仕切り部材８２２の他の様々な数量及び構成を使用でき、所望の数の単一細胞１６を捕捉するよう必要に応じて変え得ることに留意されたい。
【００４８】
図１５を参照すると、別の実施例によれば、仕切り部材８２２が、単一細胞のクラスタ１７を捕捉するための形状及び大きさを有する複数の入口開口９２２ａ乃至ｃ（全体として９２２）及び複数の細胞レセプタクル９５０ａ乃至ｃ（全体として９５０）を規定する。具体例として３つのレセプタクル９５０を示すが、仕切り部材８２２が、様々な数量の、例えば、数百及び数千のレセプタクル９５０といったレセプタクル９５０を有し得ることに留意されたい。このような目的のために、仕切り部材８２２の一方の側部９２０ａによって規定される入口開口９２２の特定の構成が与えられ、全ての細胞レセプタクル９５０が同じ方向、すなわち対応する入口開口９２２に面している。
【００４９】
一実施例にしたがって構成される細胞クラスタ１７を分離するための仕切り部材８２２の一例が、仕切り部材８２２の中に約２５の入口開口９２２及び約１２５のレセプタクル９５０を有している。仕切り部材８２２は、約５００ミクロンの幅及び数ミリメートルの高さを有し、各入口開口９２２は約２００ミクロンの幅を有し、入口開口９２２間の間隔は、約１００ミクロンとすることができる。入口開口９２２、レセプタクル９５０及び仕切り部材８２２の他の様々な数量及び構成を使用でき、所望の数のクラスタ１７を捕捉するよう必要に応じて変え得ることに留意されたい。
【００５０】
他の実施例では、分離エレメント８２０は、例えば対応する側部９２０ａ乃至ｄを具えた配列が並んで構成された複数の仕切り部材といった、複数の仕切り部材を有している。このような構成により、細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７の対応する配列を捕捉及び処理し得る。例えば、図１６を参照すると、別の実施例にしたがって構成された分離部材８２０が、複数の仕切り部材８２２−ｇ（全体として８２２）を有しており、その各々が単一細胞１６を捕捉するよう構成された入口開口９２２及び細胞レセプタクル９５０を有している。図示する実施例では、分離エレメント８２０の外壁９１０が、様々な流路９３０（９３０ａ乃至ｆ）（全体として９３０）に溶液１８を導入するための複数の入口９１４ａ乃至ｃ（全体として９１４）を有している。
【００５１】
図示する構成では、入口開口９２２が各仕切り部材８２２の同じ側９１０ａに形成される。第１の流路９３０ａが、（図９、１４及び１５に示すように）仕切り部材８２２ａの側部９２０ａと外壁９１０との間に規定される。さらなる流路９３０ｂ乃至ｆが、入口開口９２２を有する仕切り部材８２２の側部９２０ａと入口開口９２２を有しない別の仕切り部材の対向する側部９２０ｃとの間に規定される。例えば、流路９３０ｆが、入口開口９２２を有する仕切り部材８２２ｇの右側側部９２０ａと入口開口９２２を有しない隣接する仕切り部材８２２ｆの左側側部９２０ｃとの間に規定される。外壁９１０の入口９１４ａ乃至ｃを、（図１６に示すように）１つの流路又は複数の流路に溶液１８を供給するよう構成し得る。仕切り部材８２２が、さらなる下流側の入口開口９２２を有し得ることに留意されたい。さらに、異なる仕切り部材８２２が様々な数の入口開口９２２及びレセプタクル９５０を有し得る。
【００５２】
図１７を参照すると、別の実施例にしたがって構成された分離部材８２０が、複数の仕切り部材８２２を有しており、その各々が細胞クラスタ１７を捕捉するよう構成された入口開口９２２及び細胞レセプタクル９５０を有している。仕切り部材８２２がさらなる上流側の入口開口９２２を有し得ることに留意されたい。さらに、異なる仕切り部材が様々な数の入口開口９２２及びレセプタクル９５０を有し得る。
【００５３】
図１８は、単一細胞１６及び細胞クラスタ１７の双方を採取するよう構成された複数の仕切り部材８２２を有する分離エレメント８２０の別の代替的な実施例を示す。本実施例では、仕切り部材８２２が、入口開口９２２を通って流れる単一細胞１６を通過させ且つ捕捉するよう構成された入口開口９２２（上流側開口部）及びレセプタクル９５０を有している。また、仕切り部材８２２は、小さな開口部９２２及び各レセプタクル９５０に対して入口９１４から離れた、より大きな開口部９２２（下流側開口部）及びレセプタクル９５０を有している。より大きな開口部９２２は、細胞クラスタ１７を通過させるよう構成されており、レセプタクル９５０は仕切り部材８２２の内側に配置され、大きな入口開口９２２を通って流れる細胞クラスタ１７を捕捉する。このような構成では、大き過ぎて小さな上流側の入口開口９２２を通って通過できない細胞クラスタ１７を含む溶液１８が、第１の方向９４１に流路９３０を通って流れ続け、その後、下流側の大きな入口開口９２２を通って第２の方向又は横方向９４２にほぼ横方向に流れ、下流側の大きな細胞レセプタクル９５０によってクラスタ１７が採取される。都合よいことに、このような構成により、１つの分離エレメント８２０を用いて単一細胞１６及び細胞クラスタ１７の双方を分離し、撮像し分析することが可能となる。
【００５４】
図１７乃至１９は、例えば、７個の仕切り部材８２２といった複数の仕切り部材８２２を含む分離エレメント８２０を示す。しかしながら、分離エレメント８２０が、例えば約５０乃至約４００の仕切り部材８２２といった様々な数量の仕切り部材８２２を有し得ることに留意されたい。さらに、図１７乃至１９は、１つの列で構成された仕切り部材８２２を示しているが、例えば複数の行、列、互い違いの構成等といった、他の配列を使用することもできる。したがって図１７乃至１９は、様々な流体流れ及び様々な方向の流体流れを用いて細胞１６及び細胞クラスタ１７をどのようにして捕捉し得るのかを全体的に表すよう提供される。
【００５５】
図１９を参照すると、必要に応じて、１又はそれ以上の顕微鏡スケール又はマクロスケールの予処理チャンバ１９００を、分離エレメント８２０の上流側であるが流体口８３１といった溶液１８の供給源の下流側に配置して、細胞の分離のために溶液１８を調整又は前処理し得る。例えば、より小さなクラスタ１７又は単一細胞１６にクラスタ１７を分離又は分解するのに十分なせん断力をクラスタ１７に加えることにより、大きな細胞クラスタ１７を分解させることによって、単一細胞１６を損傷させることなく細胞溶液１８を前処理し得る。代替的に又は付加的に、溶解した血液細胞の構成要素及び他の破片を、細胞１６及びクラスタ１７よりも小さい開口部又は孔の大きさを有するゲート又は濾過要素によって除去し得る。さらに、染色液の組み合わせ又は手順を染色処理のために段階分けすることができる。例えば、さらなる専用の入口及び出口ポート（図示せず）を、捕捉した細胞１６及びクラスタ１７の上に染料を流すために使用し得る。代替的に、溶液１８を導入するための流入口８３１及び流体出口８３２と同じものを、例えば、適切な流体分岐機構を使用して、染色液及び染料液を導入及び排出するために使用し得る。
【００５６】
一実施例では、図２０を参照すると、前処理エレメント２０００が、一般に、互いに分かれて十分に広く細胞１６及び／又は小さなクラスタ１７を含んだ溶液１８が流路２００３を通過し得るよう流路２００３を規定する第１の部材２００１及び第２の部材２００２を有する先細のチューブ又は注射器のような形式である。図示する実施例では、部材２００１、２００３の遠位端によって規定される先細の領域２００４を通過する際に、溶液１８のクラスタ１７に十分な力を加え、これによりクラスタ１７を分解する。前処理チャンバ１９００は、様々な数の前処理エレメント２０００を有し得る。他の前処理エレメント構成も使用し得ることに留意されたい。
【００５７】
さらなる実施例では、細胞レセプタクル９５０の中で捕捉された細胞１６を放出して、放出した細胞の代わりに別の細胞１６を捕捉し得る。例えば、レセプタクル９５０によって始めに捕捉された細胞１６を撮像且つ試験し得る。そして、細胞検査技師は特定の細胞１６が異常又は疑わしい可能性があると判断することができ、このようなケースでは、これらの細胞１６を保存し、正常であると判定された細胞１６を放出して、捕捉した他の細胞１６と試験のために交換し得る。このような方式では、多数の細胞１６が再検査され、正常な細胞１６を放出し異常又は疑わしい他の細胞１６と交換することによって、より徹底的且つ精密な分析を提供する。捕捉された細胞１６の放出を、既知の機械的、光学的又は、例えば、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｊｏｈａｎｎによる「Ｃｅｌｌ ｔｒａｐｐｉｎｇ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈｉｐｓ」に記載されているような電子的方法で実行し得る。
【００５８】
基板８１０と一体となり又はこれに取り付けられた分離エレメント８２０を用いて分離した細胞１６及び細胞クラスタ１７をそのままで、すなわち、採取した細胞１６及びクラスタ１７が基板８１０及び／又は分離エレメント８２０を通して見えるため、採取した細胞１６及びクラスタ１７を別の基板又は検体スライドに移すことなしに、直接的に撮像し得る。このような性能は、（細胞質領域といった）測定を達成して（核小体／細胞質比といった）重要な手作業による分類評価指標を自動的に測定し得るように、多くの細胞境界規定を有する検体標本の自動化検査を強化する。代替的に、採取した細胞１６及びクラスタ１７を、分離エレメント８２０から、ガラス検体スライドといった別の基板に移して、その後に、様々な既知の細胞撮像システムを使用して、移した細胞１６及びクラスタ１７を撮像してもよい。
【００５９】
図２１は、一般に、分離エレメントの実施例を用いて調整した検体の画像を自動的に取得するよう使用し得る撮像システム２１１０の一例を示す。捕捉した細胞１６を（例えば、図８Ｂに示すような）別の基板又はスライドに移さず、細胞を（例えば、図８Ｄ、Ｅに示すような）異なる搬送手段に移す適用例の撮像でシステム２１１０を使用し得る。典型的な撮像システム２１００は、プロセッサ、コンピュータ又はコントローラ２１０２、光学的スタック、及びロボット２１０４を有している。光学的スタックは、移動制御ボードコンピュータ又はコントローラ２１０６、ステージ２１０８、光源２１１０、顕微鏡２１１２及びカメラ２１１４に見られるようなレンズ又は光学素子の組み合わせを有している。基板（基板８１０は適切な大きさであると仮定する）又はガラススライド８１０上に配置された分離エレメント８２０によって分離した細胞１６又は細胞クラスタ１７を含む検体の供給及び除去のためにロボット２１０４を構成し得る。ロボット２１０４は、カセット２１１６から検体を取り出し、スライド８１０をステージ２１０８に置く。コンピュータ２１０２が、移動制御ボード２１０６がステージ２１０８を移動させてカメラ２１１４及びレンズ２１１２の下方にスライド８１０を置くように、移動制御ボード２１０６を制御する。光源２１１０が起動し、スライド８１０上に配置された分離エレメント８２０の検体（すなわち、１又はそれ以上の単一細胞１６又はクラスタ１７）の一部の画像が、カメラ２１１４によって取得されてコンピュータ２１０２に出力される。コンピュータ２１０２は、移動制御ボードコンピュータ２１０６に指示を出して、ステージ２１０８及びその上のスライド８１０（すなわち、他の細胞１６又はクラスタ１７）を、第１の位置から第２の位置まで非常に短い距離移動させる。第２の場所でのスライド８１０の検体の次の部分の画像をカメラ２１１４によって取得し、コンピュータ２１０２に出力する。分離した全ての細胞及び細胞クラスタを撮像するまで、このようなプロセスを繰り返す。そして、ロボット２１０４がステージ２１０８から撮像したスライド８１０を外して、上述のように撮像するためにカセット２１１６からステージ２１０８上に別のスライド８１０を置く。
【００６０】
光学的スタックによって生成された、分離した細胞１６及び細胞クラスタ１７の画像は、分析のためにコンピュータ２１０２に出力される。分離した検体細胞１６及び細胞クラスタ１７を取得した後に画像を処理して、診断する上で関心のある細胞又は細胞クラスタを特定又は分類する。あるシステムでは、これは、悪性又は悪性になりそうな細胞に対応する特性を最も有していそうなこれらの細胞及びスライド上でのそれらの場所（ｘ−ｙ座標）を特定することを含んでいる。例えば、プロセッサ２１０２が、プロセッサ２１０１によって選択された細胞１６及び細胞クラスタ１７の場所を特定するｘ−ｙ座標を有する、約２０視野、例えば２２視野を選択し得る。このような視野及び座標情報は顕微鏡に出力され、特定したｘ−ｙ座標を通して出され、細胞又は細胞クラスタを技術者の視野の中に置く。
【００６１】
説明することを目的として様々な部品の寸法が与えられ、説明した実施例の部品の大きさを必要に応じて変え得ることに留意されたい。さらに、マイクロ流体細胞分離器具の実施例は、様々な数の分離エレメントを有することができ、各分離エレメントは様々な数量及び構成の仕切り部材、入口開口、出口開口及び細胞レセプタクルを有し得る。さらに、実施例を実施することで、様々な形状及び大きさの様々な数の受容部材を有する細胞レセプタクルを用いて、単一細胞のみ、細胞クラスタのみ、又は必要に応じて単一細胞及び細胞クラスタの組み合わせを捕捉し得る。また、頸部の検体とは別のタイプの検体の細胞の分離及び分析に実施例を採用又は適用することができ、検体は様々な溶液の中にあってよい。さらに、微細加工及び流体力学に関連して実施例を説明しているが、光学的又は誘電泳動技術を含む他のマイクロ流体技術を用いて実施例を実施することもできる。
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、生検標本の処理に関し、特に、マイクロ流体器具を用いた生物検体の細胞の分離及び画像化に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療従事者及び技師が、ガラス標本スライドといった標本キャリヤ上でしばしば生検標本を調整し、標本を検査して患者が特定の病状又は疾病を有するか又は疑いがあるか否かを分析する。例えば、標本を検査して、パパニコロー（Ｐａｐ）塗抹試験の一部分及び他のガン発見試験として、悪性細胞又は悪性になりそうな細胞を見つける。標本スライドを調整した後に、自動化システムが標本を分析することが可能であり、最も関連のある細胞又は細胞群に技師の関心を集めるよう使用する一方、あまり関連のない細胞をさらなる検査から除く。
【０００３】
Ｐａｐ塗抹試験がよく知られている一方、いくつかある理由の中で検体の厚さが変化することにより、それを画像化するのが難しい。これらの問題に対処するために、「トラックエッチする」フィルタ膜法に基づく細胞移送エンジンを使用して、スライドに適用し、分析し、画像化し得る、より一貫した細胞の単層を調整する。トラックエッチする膜フィルタをうまく利用する１つの既知の自動化スライド調整システムは、アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 ０１７５２，マールバラ，キャンパスドライブ ２５０のサイテック コーポレイションによって市販されている、ＴｈｉｎＰｒｅｐ（登録商標）３０００システムである。このようなシステムを使用する試験は、一般に、ＴｈｉｎＰｒｅｐ（ＴＰ）パパニコロー（Ｐａｐ）試験、又は特に、ＴｈｉｎＰｒｅｐ又はＴＰ試験と称される。
【０００４】
図１及び図２を参照すると、既知のＴｈｉｎＰｒｅｐ処理システム１０は、細胞検体１４を保持する容器又は小瓶１２、フィルタ２０、バルブ３０、及び真空源４０を有している。検体１４は、一般に、液体、溶液、流体又はサイテック コーポレイション社によって市販されているＰｒｅｓｅｒｖＣｙｔといった移送媒体１８の中に分散した複数の細胞１６を有している。既知のフィルタ２０は、ポリエチレンテレフタラートで作成されるフィルタ材料を有しており、平方センチメートル当たり約１８０，０００細孔の平均細孔密度、約６．９ミクロンの平均細孔直径、及び約１６ミクロンの平均膜厚を有している。
【０００５】
使用時に、フィルタ２０の一端が溶液１８の中に挿入され、フィルタ２０の他端がバルブ３０を介して真空源４０に結合される。バルブ２０を開放すると、真空源４０からの負圧がフィルタ２０にかかり、これにより、溶液１８をフィルタ２０の中に引き込む。引き込まれた液体１８の中の細胞１６をフィルタ２０の面上で採取する。図３を参照すると、採取した細胞１６を有するフィルタ２０が、スライド５０に接触する。そして、図４を参照すると、フィルタ２０をスライド５０から取り外すことで、単層の細胞１６を有する検体スライドを調整する。
【０００６】
「トラックエッチする」フィルタ膜法に基づく細胞移送エンジンを効果的に使用する一方、このような器具及び改良することができ、他の既知の方法に対して顕著な改良を与える。特に、フィルタ２０の面上の単一細胞１６の配置及び提示を制御するのが難しい。これは、細胞１６をスライド５０上に移す際の細胞１６の配置及び提示を制御する際の困難さを与えるため、細胞の画像化及び分析又は試験をより複雑且つ時間がかかるものにする。
【０００７】
図５は、例えば、ＴｈｉｎＰｒｅｐを用いた「トラックエッチする」フィルタ膜を使用して調整した標本検体１４の典型的な細胞分布及びレイアウト６０の一例を示す。図５に示すように、さらに図６を参照すると、特定の細胞１６を集めて細胞クラスタ又は重複する細胞１７を形成している。概略的に図７に示すように、重複する細胞１７は、現在市販されている画像処理システムで及び方法で細胞１６の境界を判定する能力を妨げる可能性がある。
【０００８】
細胞１６の境界を判定する能力は、細胞１６全体の境界を定義することができ、細胞質領域といった関連する細胞に関する測定及びデータを取得する能力のため重要である。これらの能力により、さらに、重要な手作業による分類評価指標、すなわち、重要な細胞学的分析パラメータでありこれまで自動的に測定されていない核小体／細胞質比の精度よい測定が可能となる。
【０００９】
さらに、膜ベースのフィルタ２０は、大きさによる細胞１６又は細胞クラスタ１７の効果的な仕分けができない。さらに、既知の調整システムを使用して染色し得る標本を調整し得る一方、このようなシステムは比較的大量の染料及び関連する煩わしい染色機器を必要とする。
【００１０】
細胞を扱うのにマイクロ流体が近年使用されている。既知のマイクロ流体細胞捕捉法が、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｊｏｈａｎｎによる「Ｃｅｌｌ ｔｒａｐｐｉｎｇ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈｉｐｓ」及びＤｉｎｏ Ｄｉ Ｃａｒｌｏらによる「Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｅｌｌ Ｅｎｚｙｍｅ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ，Ｋｉｎｅｔｉｃｓ，ａｎｄ Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｕｓｉｎｇ Ｈｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｈｙｄｒｏｄｙａｎｍｉｃ Ｃｅｌｌ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ａｒｒａｙｓ」及びＤｉｎｏ Ｄｉ Ｃａｒｌｏらによる「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｕｌｔｕｒｅ Ａｒｒａｙ」に記載されている。Ｊｏｈａｎｎｎは、非接触の細胞捕捉及び接触ベースの細胞捕捉を有する様々な固定化法を説明している。Ｄｉ Ｃａｒｌｏらは、細胞トラップの配列上の流体流れに基づいて細胞を捕捉するよう構成された特別な物理的障壁を説明している。他のマイクロ流体システムは、例えばＤＮＡといった特定の分子の存在の検出に関する。
【００１１】
特定のマイクロ流体器具及び関連する細胞操作が提案されている一方、既知のマイクロ流体器具及び方法が、血液及び粘液を含む潤滑剤及び体液といった他の構成要素を含む細胞の不均一な検体からの細胞の効果的な分離、配置及び移送を提供していない。さらに、既知のマイクロ流体器具は、試験及び分析を目的として基板に固定された生存していない調整標本検体の調整及び画像化を含む効果的な検体処理を与えるよう大規模にこれらの性能を与えていない。このため、既知のマイクロ流体器具及び研究は、このような検体の子宮頸部細胞診及び関連する調整及び分析に適していない。
【発明の概要】
【００１２】
一実施例によれば、細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具が、基板と、基板に結合されるマイクロ流体細胞分離エレメントとを具えている。分離エレメントが、外壁、流路、仕切り部材及びレセプタクルを有している。外壁は、入口、出口、及び分離エレメント内部を規定し、流路が分離エレメント内部の中に規定され、外壁の入口と流体連通する。仕切り部材が、分離エレメント内部の中に配置され、入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具える。レセプタクルが、仕切り部材内部の中に配置されている。分離エレメントが、外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に流路を通って流れるように構成されており、仕切り部材が、流体が流路から第１の方向とは異なる第２の方向に仕切り部材の入口開口を通って仕切り部材内部の中に流れるように配置されており、レセプタクルが、流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するよう仕切り部材の入口に対して配置されている。
【００１３】
別の実施例によれば、細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具が、基板と、基板に結合されるマイクロ流体細胞分離エレメントとを具えている。分離エレメント及び基板は、互いに取り外し可能に取り付けられている。分離エレメントが、外壁、流路、仕切り部材及びレセプタクルを有している。外壁は、入口、出口、及び分離エレメント内部を規定し、流路が分離エレメント内部の中に規定され、外壁の入口と流体連通する。仕切り部材が、分離エレメント内部の中に配置され、入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具える。レセプタクルが、仕切り部材内部の中に配置されている。分離エレメントが、外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に流路を通って流れるように構成されており、仕切り部材が、流体が流路から第１の方向とは異なる第２の方向に仕切り部材の入口開口を通って仕切り部材内部の中に流れるように配置されている。レセプタクルが、流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するよう仕切り部材の入口に対して配置されている。分離エレメント及び基板は、互いに取り外し可能に取り付けられており、レセプタクルによって捕捉され保持される細胞が基板と分離エレメントとの間に置かれる。
【００１４】
さらなる実施例が、基板及び基板に関連するマイクロ流体細胞分離エレメントを有する、細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具を扱う。分離エレメントが、外壁、流路、仕切り部材及び複数のレセプタクルを有している。外壁は、入口、出口、及び分離エレメント内部を規定し、流路が分離エレメント内部の中に規定され、外壁の入口と流体連通する。仕切り部材が、分離エレメント内部の中に配置され、複数の入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具えており、複数のレセプタクルが、仕切り部材内部の中に配置されている。各レセプタクルは、互いに間隔を空けて単一細胞又は細胞クラスタを捕捉するよう構成された複数のレセプタクル部品を有している。分離エレメントが、外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に流路を通って流れるように構成されており、仕切り部材が、流体が流路から第１の方向とは異なる第２の方向に各仕切り部材の入口開口を通って仕切り部材内部の中に流れるように配置されている。レセプタクルが、流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するよう仕切り部材の入口開口に対して配置されている。
【００１５】
さらなる代替的な実施例が、基板に関連するマイクロ流体細胞エレメントを用いて細胞学的検体の細胞を分離する方法を扱う。この方法は、分離エレメントの外壁の入口を通して流体又は溶液を導入するステップを有する。導入された流体は、分離エレメントの内部又は内部空間の中に規定される流路を通って第１の方向に流れる。流体は、流路から分離エレメント内部の中の仕切り部材の入口開口を通って第１の方向とは異なる第２の方向に流れる。また、この方法は、仕切り部材の中に配置されたレセプタクルを第２の方向に流れる流体によって搬送される細胞を捕捉及び保持するステップを有している。
【００１６】
別の代替的な実施例が、基板に関連するマイクロ流体細胞分離エレメントを用いて細胞学的検体の細胞を分離及び分析する方法を扱う。この方法は、分離エレメントの外壁の入口を通して流体又は溶液を導入するステップを有する。導入された流体は、分離エレメントの内部又は内部空間の中に規定される流路を通って第１の方向に流れる。流体は、流路から分離エレメント内部の中に配置された仕切り部材の入口開口を通って第１の方向とは異なる第２の方向に流れる。さらに、この方法は、仕切り部材の中に配置されたレセプタクルを第２の方向に流れる流体の中の第１の細胞を捕捉及び保持するステップを有する。さらに、この方法は、（例えば、第１の細胞を分析した後に）第１の細胞を放出するステップと、第２の方向に流れる流体の中の第２の細胞を捕捉及び保持して放出した第１の細胞と取り替えるステップとを有する。そして、第２の細胞を分析する。
【００１７】
別の代替的な実施例が、基板に関連するマイクロ流体細胞分離エレメントを用いて細胞学的検体の細胞を分離及び画像化する方法を扱う。この方法は、分離エレメントの外壁の入口を通して流体又は溶液を導入するステップを有する。導入された流体は、分離エレメントの内部又は内部空間の中に規定される流路を通って第１の方向に流れる。流体は、流路から分離エレメント内部の中に配置された仕切り部材の入口開口を通って第１の方向とは異なる第２の方向に流れる。さらに、この方法は、仕切り部材の中に配置されたレセプタクルを第２の方向に流れる流体の中の第１の細胞を捕捉及び保持するステップを有する。さらに、この方法は、（例えば、第１の細胞を分析した後に）レセプタクルから第１の細胞を放出するステップと、第２の方向に流れる流体の中の第２の細胞を捕捉及び保持して放出した第１の細胞と取り替えるステップとを有する。そして、第２の細胞を画像化する。
【００１８】
１又はそれ以上の実施例では、第２の方向が、第１の方向に対してほぼ横方向である。さらに、１又はそれ以上の実施例では、仕切り部材が、複数のレセプタクルを有しており、レセプタクルが様々なサイズを有し得る。小さい方のレセプタクルを、単一細胞を捕捉及び保持するよう構成することができ、大きい方のレセプタクルを、細胞クラスタを捕捉及び保持するよう構成し得る。一実施例では、小さい方のレセプタクルが、大きい方のレセプタクルよりも外壁の入口の近くに配置されている。また、仕切り部材の入口開口は、様々な大きさとすることができる。小さい方の開口を、単一細胞が通過し得るよう構成でき、大きい方のレセプタクルは細胞クラスタが通過し得る大きさである。一実施例では、小さい方の入口開口が、大きい方の入口開口よりも外壁の入口の近くに設けられている。
【００１９】
１又はそれ以上の実施例では、分離エレメントが、複数の仕切り部材を有しているため、複数の流路を規定しており、そのそれぞれが外壁の入口に連通し、少なくとも１の流路が隣接する仕切り部材の壁の間に規定される。
【００２０】
１又はそれ以上の実施例では、例えば、分離エレメントの外側に配置された前処理エレメントが流体によって搬送される細胞クラスタを分解するよう構成されている。そして、細胞及び／又は保持されるクラスタが、分離エレメントの中の１又はそれ以上のレセプタクルによって捕捉される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
ここで、全体を通して同じ参照番号が対応するパーツを示す図面を参照する。
【００２２】
【図１】図１は、細胞を採取して採取した細胞の層を検体スライドに適用するための細胞膜フィルタを使用する既知のスライド調整システム及び方法を示す。
【図２】図２は、検体スライドに適用するための採取した細胞を含む既知の細胞膜フィルタの底面図である。
【図３】図３は、細胞膜フィルタによって採取した細胞を検体スライドに適用する既知の方法を示す。
【図４】図４は、細胞膜フィルタによって適用される細胞の層を有する検体スライドを示す。
【図５】図５は、図１乃至４に示すタイプのシステム及び方法を用いて調整された検体スライド上の細胞分布の一例を示す。
【図６】図６は、図５に示す細胞の重なりをさらに示す。
【図７】図７は、規定された境界を有する隔離又は分離した細胞を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、一実施例にしたがって構成されたマイクロ流体分離器具を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、一実施例にしたがって構成されたマイクロ流体分離器具を示しており、基板及び分離エレメントが互いに付着又は接着している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、基板から分離エレメントを除去して分離した細胞を有する基板を形成することを含む一実施例を示す。
【図８Ｄ】図８Ｄは、図８Ｃに示す分離エレメントの除去に続いて分離した細胞を有する基板をさらに示す。
【図８Ｅ】図８Ｅは、カバークリップが基板上の分離した細胞の上方に適用される一実施例を示す。
【図９】図９は、一実施例にしたがって構成されたマイクロ流体細胞分離器具の中の仕切り部材及び関連する溶液流れを示す。
【図１０】図１０は、仕切り部材の中の細胞レセプタクルに近づく溶液中の細胞を示す。
【図１１】図１１は、図１０に示すレセプタクルによって捕捉された細胞を示す。
【図１２】図１２は、一実施例にしたがって構成され２つのレセプタクル要素を有する細胞レセプタクルを示す。
【図１３】図１３は、別の実施例にしたがって構成され３つのレセプタクル要素を有する細胞レセプタクルを示す。
【図１４】図１４は、さらなる実施例に係る、単一細胞を捕捉するよう構成された複数の入口開口及びレセプタクルを有する仕切り部材を有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１５】図１５は、さらなる実施例に係る、細胞クラスタを捕捉するための複数の大きな入口開口及び大きなレセプタクルを有する仕切り部材を有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１６】図１６は、別の実施例に係る、単一細胞を捕捉するよう構成された複数の仕切り部材及び複数の入口開口及びレセプタクルを有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１７】図１７は、別の実施例に係る、細胞クラスタを捕捉するよう構成された複数の仕切り部材及び複数の大きな入口開口及び大きなレセプタクルを有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１８】図１８は、別の実施例に係る、単一細胞及び細胞クラスタを捕捉するよう構成された複数の仕切り部材及び複数の入口開口及び様々な大きさのレセプタクルを有するマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図１９】図１９は、別の実施例に係る前処理又は分解エレメントを有する図１８に示すマイクロ流体細胞分離器具を示す。
【図２０】図２０は、一実施例に係る前処理エレメントを示す。
【図２１】図２１は、細胞及び細胞クラスタを画像化するために使用し得るシステムを全体的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の説明では、その一部を形成し、具体的な特定の実施例を示しそれらの実施法を示す添付図面を参照する。本発明の範囲を逸脱することなしに、これらの実施例で実施されるものとして変更し得ることに留意されたい。
【００２４】
図８Ａを参照すると、一実施例に係る細胞検体の単一細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離するよう構成されたマイクロ流体器具８００が、基板又はベース部材８１０（全体的に基板８１０と称する）、マイクロ細胞分離エレメント８２０（全体的に分離エレメント８２０と称する）、及び流入口又は入口チューブ８３１（全体的に流入口８３１と称する）、流体出口又は出口チューブ８３２（全体的に流体出口８３２と称する）、又は流体マニホールド（図８Ａに図示せず）を有している。マイクロ流体器具８００は、流体又は溶液１８を様々な方向に微細加工分離エレメント８２０を通して流し、細胞検体１４の細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離するよう構成されていることで、細胞の調整、移送、供給、及び画像処理を促進する。流入口及び出口８３１、８３２は、処理すべき溶液１８を分離エレメント８２０に導入して、分離エレメント８２０から処理した溶液１８を排出するよう構成される。
【００２５】
本実施例を使用して細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離できるが、特定の構成が細胞クラスタ１７の分離を特別に含んでいない限り、一般に細胞１６について説明する。さらに、本明細書で使用される溶液又は流体は、細胞１６又は細胞クラスタ１７を含む溶液、流体、材料又は物質として規定され、マイクロ流体細胞分離エレメント８２０を通って流れ得る。細胞１６又は細胞クラスタ１７を含む溶液又は流体１８の例は、Ｃｙｔｙｃによって市販されたＰｒｅｓｅｒｖＣｙｔ、ゲルベースの溶液、及び体液といった、液体ベースの溶液を含んでいる。このため、細胞１６及び細胞クラスタ１７は、（例えば、液体ベース又はゲルベースの溶液のケースのように）別の物質又は流体で希釈することができ、又は体液（例えば、頸部から直接採取される未希釈の細胞検体）の一部とすることができる。説明の簡単のために、マイクロ流体器具８００を流れ抜ける液体ベースの溶液の形式で溶液１８を説明するが、本実施例を用いて様々な溶液１８の細胞を分離できることに留意されたい。さらに、装置、システム及び方法に係る本実施例を実施して、頸部の検体及び他のタイプの検体を含む細胞検体を分析し得る。説明の簡単のために、溶液１８中の頸部の検体について説明する。
【００２６】
一実施例では、基板８１０は、ガラス検体スライドといったガラス基板である。例えば、基板８１０は、約０．０５インチの厚さ、約１．０インチの幅、及び約３．０インチの長さの既知のガラススライドとすることができる。基板８１０は、既知のスライド処理システムによって基板８１０を操作して既知のスライドレセプタクルに保存し得るように、既知の検体スライドと同一又は同じ形状及び大きさを有している。別の実施例では、器具８００は、分離エレメント８２０がミクロンオーダーの寸法を有しているため、極端に小さくすることができる。実際には、基板の他の寸法及び形状を使用することができ、図８が、分離エレメント８２０に関連する基板８１０を全体として図示する。説明を簡単にするために、既知のガラス検体スライドの形式の基板８１０を説明する。
【００２７】
図８Ａに示すように、分離エレメント８２０が基板８１０に関連しており、例えば、基板８１０の表面８１２又はその一部に、常に又は取り外し可能に密封され、取り付けられ又は接着されている。一実施例によれば、分離エレメント８２０は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）といったポリマ材料である。また、他の材料及びポリマ材料を使用してもよく、ＰＤＭＳが分離エレメント８２０の部品の微細加工に適した材料の一実施例として提供される。
【００２８】
分離エレメント８２０は、既知の微細加工／微細成型法を用いたＰＤＭＳ材料８２４に又はその中に形成された１又はそれ以上の細胞障壁、トラップ又は仕切り部材８２２（一般に仕切り部材８２２と称される）を有している。仕切り部材８２２は、分離エレメント８２０によって規定され、分離エレメント８２０の中を様々な方向に流れる溶液１８から細胞１６を捕捉して保持するために分離エレメント８２０と基板８１０の表面８１２との間に形成される微細加工チャンネル、ゲート及び細胞レセプタクル、又はトラップを有している。
【００２９】
図８Ａに示す実施例では、流入口８３１及び流体出口８３２が、分離エレメント８２０の対辺から外側に延在している。また、流入口８３１及び流体出口８３２を既知の微細加工／微細成型法を用いてＰＤＭＳ材料８２４で形成し得る。このため、分離エレメント８２０、仕切り部材８２２、流入口８３１及び流体出口８３２は、一体化した微細成型又は微細加工部品とすることができる。流入口８３１は、細胞１６を選択、選別又は分離する微細加工した仕切り部材８２２を含む分離エレメント８２０に細胞検体１４を含む溶液１８を供給するよう構成される。別のチューブ又は出口チューブ８３６が、溶液１８が分離エレメント８２０を通り抜けた後に溶液１８を分離エレメント８２０から搬送するよう構成される。
【００３０】
また、流入口８３１及び流体出口８３２を使用して、細胞検体１４を調整又は分析するのに使用される他の流体及び溶液を導入及び搬送し得る。例えば、流入口８３１及び流体出口８３２は、細胞染料又は染色剤のための流体経路として機能し得る。代替的に、収集した細胞１６を染色するための染料及び染色剤を導入及び排出するための別々の入り口及び出口ポート（図８Ａに図示せず）を、分離エレメント８２０及び流入口及び出口８３１、８３２とともに提供又は製造し得る。本実施例は、少量の染料及び小型の染色機器で細胞１６を染色するための、「コンピュータに搭載された（ｏｎ−ｂｏａｒｄ）」流体処理を有利に提供する。
【００３１】
図８Ａは、流入口８３１及び流体出口８３２が分離エレメント８２０の面に対して水平又は並列に設けられた装置８００の一実施例を示す。代替的な実施例では、流入口８３１及び流体出口８３２を、分離エレメント８２０に対して鉛直方向に又は角度を成して設けることができ、分離エレメント８２０に溶液を供給し、ここから溶液１８を搬出する。
【００３２】
図８Ｂは、ガラス基板８１０及び分離エレメント８２０が付着又は接着された一実施例を示す。図８Ｂは、ガラス基板８１０の下部が分離エレメント８２０の下方に見えるように、図８Ａに示す方向に対して１８０度回転又は反転したガラス基板８１０及び分離エレメント８２０部品を示す。仕切り部材８２２によって採取された細胞１６は、ガラス基板８１０と分離エレメント８２０との間に配置される。このような構成により、採取した細胞を、流入口及び流体出口８３１、８３２を通る、又は別々の入口及び出口ポートを通る染料及び溶液の制御流によって、多量の染料及び溶液に晒すことができる。ガラス基板８１０及び分離エレメント（ＰＤＭＳ）の双方が透明であるため、細胞検査技師は、基板８１０及び分離エレメント８２０の組み立て品を操作し、基板８１０又は分離エレメント８２０を通して細胞１６を観察することによって、細胞１６を手動で検査及び分析できる。さらに、自動スライド処理システムが、双方が透明である基板８１０及び分離エレメント８２０部品の一方又は双方を通して細胞１６を観ることによって細胞１６を画像化できる。このような構成により、細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７が基板８１０と分離エレメント８２０との間に挟まれているため、カバースリップが必要ではなく、さらなる調整を必要とせずに直接的に観察することができる。
【００３３】
図８Ｃを参照すると、代替的な実施例では、微細加工した分離エレメント８２０及び分離エレメント８２０から延在する流入口８３１及び流体出口８３２を、細胞１６がガラス表面８１２に付着されるように、始めに基板８１０の表面８１２に合わせることができる。そして、分離エレメント８２０及びそこから延在する流入口８３１及び流体出口８３２を、除去又は剥がすことができる。これにより、図８Ｄに示すように、基板８１０の表面８１２に細胞１６が付着する。必要に応じて細胞をさらに染色又は処理して、図８Ｅに示すように、カバースリップ８１５を細胞１６の上方にかけることができ、その後画像化することが可能である。様々な図に示す部品及び細胞の大きさは、実際の大きさ又は相対的な大きさを正確に反映しなくてもよく、部品及び細胞の大きさはどのようにして本実施例を利用するのかを図示するよう与えられていることに留意されたい。
【００３４】
図９を参照すると、一実施例に係る微細加工分離エレメント８２０（又はその部分）は、既知の微細加工技術を用いて調整され、微細加工した外壁９１０及び微細加工した内壁又は仕切り部材８２２（一般に仕切り部材８２２と称する）を有している。分離エレメント８２０の外壁９１０は、仕切り部材８２２が形成される内部空間又は内面９１２、１又はそれ以上の流入口９１４及び１又はそれ以上の流体出口９１６を規定する。流入口９１４は、例えば、流入チューブ８３１といった溶液１８の供給源に流体連通し、流体出口９１６は例えば流出チューブ８３２に流体連通する。
【００３５】
図示する実施例では、矩形となるよう仕切り部材８２２を形成し得るが、仕切り部材８２２は、使用する微細加工技術及び機器に応じて、例えば、正方形、三角形、ダイアモンド状、及び他の形状といった他の形状及び構成を有し得る。図９は、既知の微細加工技術及び材料を用いてどのように実施例を実施し得るのかを表した略矩形の仕切り部材８２２を示す。
【００３６】
図示する実施例では、仕切り部材８２２が、内部空間又は内面８２３を規定する４つの側面９２０ａ乃至ｄを有している。第１の側面９２０ａは、１又はそれ以上の入口開口又はゲート９２２を規定する（一般に入口開口９２２と称する）。１つの入口開口９２２を説明するために示すが、側面９２０ａが他の数の入口開口９２２を規定し得ることが明らかであろう。上流側又は下流側の側面９２０ｂが出口開口９２４を規定し得る。図示する実施例では、側面９２０ｃ及び９２０ｄが中実であり、入口又は出口開口を規定しない。このため図示する実施例では、仕切り部材８２２は、入口開口９２２のみを規定する特定の側面９２０ａ、出口開口９２４のみを規定する特定の側面９２０ｂ、中実で開口部を規定しない特定の側面９２０ｃ、ｄを有している。
【００３７】
入口９１４に流体連通し、流入口８３１に流体連通する微細加工流体流路９３０が、仕切り部材８２２の第１の側面９２０ａと外壁９１０との間に規定される。ベース部材８１０は約６ｍｍの厚さを有しており、分離エレメント８２０がベース部材８１０の中に成型され、流体流路９３０は約７０乃至約１００ミクロンの大きさであり、約４０ミクロンの奥行である。図示する実施例では、流路９３０が側面９２０ａ、ｂによって規定される仕切り部材８２２の隅部の周囲を延在する。検体１４の細胞１６を有する溶液１８が、流入口８３１から入口９１４を通って導入される。溶液１８は、入口９１４から仕切り部材８２２の側面９２０ａに沿った流路９３０を通って下流側に流れる。
【００３８】
溶液１８は、最初にこの流路を通って第１の方向９４１（概略的に流路９３０に平行な矢印によって表される）に流れ、又はそうでなければ層流、又は乱れのない溶液１８の流れと称される。流路９３０の中の層流９４１は、比較的予測可能な方法で溶液１８の流れを与える。第１の方向９４１に流路９３０を通って流れる溶液１８の一部は、（例えば、圧力差及び／又は表面接着によって）方向を変えて仕切り部材８２２の第１の側面９２０ａによって規定される入口開口９２２を通って流れる。そうでなければ、これは、層流と称され、又は第１の方向とは異なる第２の方向（矢印９４１又は流路９３０に平行ではない矢印によって概略的に表される）に流れる。一実施例によれば、第２の方向９４２への溶液１８の流れが、第１の方向９４１に流路９３０を通る層流に対してほぼ横方向又は垂直方向になるように、分離エレメント８２０が製造される。一実施例によれば、第２の方向９４２が第１の方向９４１に対して約４５度乃至９０度の角度である。
【００３９】
溶液１８によって搬送される単一細胞１６又は細胞クラスタ１７は、溶液１８が入口開口９２２を通ってレセプタクル９５０に向けて流れた後に、仕切り部材８２２の中に配置される細胞レセプタクル９５０によって取り込まれる。このような目的のために、レセプタクル９５０の開口又は受容端が入口開口９２２に面し、第２の方向９４２に入口開口９２２を通って流れる溶液１８の経路の中にくるように、レセプタクル９５０を対応する角度に配置し得る。
【００４０】
仕切り部材８２２に入りレセプタクル９５０を越えて流れる溶液１８は、仕切り部材８２２の内部８２３を通って下流側に流れ続け、出口開口９２４を通って仕切り部材８２２を出て、仕切り部材に入らずに流路９３０を通って側面９２０ａ、ｂの周囲を流れる溶液１８と合流する。そして、溶液１８は、出口９１６に向けて流体出口８３２を通って下流側に流れ続ける。
【００４１】
入口開口９２２を通る第２の方向９４２への溶液１８の横方向の流れが、潤滑剤及び血液及び粘液を含む体液といった成分による入口開口９２２の詰まりを最小限にするため、微細加工構造及び様々な方向への溶液１８の流れは有益である。さらに、第１の方向９４１への溶液１８の流れが、大き過ぎて入口開口９２２を通過しない粒子を流すことによって、入口開口９２２の詰まりを抑制する一方、（単一細胞１６又は細胞クラスタ１７といった）十分小さい粒子が入口開口９２２を通過且つ移動して、レセプタクル９５０の中にとどまり得る。
【００４２】
特に、図９に示すように、さらに図１０及び１１を参照すると、一実施例が、単一細胞１６を保持するための形状及び大きさを有する細胞レセプタクル９５０を有している。図示する実施例では、細胞レセプタクル９５０は、別々の２つのアーチ形の部品９５１、９５２を有しており、「Ｃ」形又は「Ｕ」形構造を形成するよう構成され、それらの間に流体通路９５３を規定する。レセプタクルの他の実施例は、流体通路９５３といったものを規定しない単一の部品から成るレセプタクルとすることができるが、説明の簡単のために流体通路９５３を規定するレセプタクル９５０について説明する。
【００４３】
使用中に、検体１４の細胞１６を含む溶液１８が、入口開口９２２を通ってレセプタクル９５０に向けて第２の方向９４２に横方向に流れ、図１１に示すように細胞１６を捕らえる。レセプタクル９５０の構成に応じて、溶液１８は捕らえた細胞１６及びレセプタクル９５０の周囲を流れ、出口開口９２４を通って仕切り部材８２２を出る。また、レセプタクルがそのように構成されると、細胞１６が通路９５３を完全に閉塞しない場合、少量の溶液１８が通路９５３を通って流れる。
【００４４】
図１２及び１３は、流体流路を規定する他のレセプタクル９５０の構成を示しており、それは単一細胞１６又は細胞クラスタ１７を捕捉又は採取するための実施例で使用される。一実施例では、図１２に示すように、細胞レセプタクル９５０は、「Ｖ」形構造であって、流体通路１２０３をその間に規定する２つの略直線状の部品１２０１、１２０２を有している。図１３は、３つの部品１３０１、１３０２、１３０３を有する代替的なレセプタクル９５０を示す。２つの部品１３０１、１３０２は略平行に構成されており、第３の部品１３０３が他の２つの部品１３０１、１３０２に対して略直交して、第１及び第２の部品１３０１、１３０２及び第３部品１３０３の間に流体通路１３０４を規定するよう構成される。しかしながら、流体通路１２０３及び１３０４といった流体通路を規定しないレセプタクル９５０を有する他のレセプタクル９５０の構成を使用でき、様々な形状、大きさ及び構成のレセプタクル９５０を使用して単一細胞１６及び細胞クラスタ１７を採取又は捕捉し得ることに留意されたい。
【００４５】
例えば、図９乃至１１に示す細胞レセプタクル９５０は、単一細胞１６を採取するよう構成でき、このような目的のために、約７５ミクロンの幅又は直径及び約２５ミクロンの奥行を有する開口又は受容端を規定する。また、細胞レセプタクル９５０を細胞クラスタ１７を捕らえるよう構成でき、このような目的のために、約１５０ミクロンの幅又は直径及び約５０ミクロンの奥行を有する開口又は受容端を規定し得る。仕切り部材８２２の構成、入口開口９２２の数及びレセプタクル９５０の数を、様々な数及び大きさの単一細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７を分離するよう選択し得る。このため、本実施例は、都合よく利用して細胞１６の配列、クラスタ１７の配列、又は単一細胞１６及びクラスタ１７の混合物の配列を分離でき、必要に応じて、例えば、染色及び画像処理をすることでさらに処理することができる。
【００４６】
図１４を参照すると、一実施例では、仕切り部材８２２が、複数の入口開口９２２ａ乃至ｅ（全体として９２２）及び複数の細胞レセプタクル９５０ａ乃至ｅ（全体として９５０）を規定する。具体例として５つのレセプタクル９５０を示すが、仕切り部材８２２は、様々な数、例えば数百及び数千のレセプタクル９５０といったレセプタクル９５０を有し得ることに留意されたい。図示する実施例では、各細胞レセプタクル９５０が単一細胞１６を採取するための形状及び大きさを有している。このような目的のために、仕切り部材８２２の一方の側部９２０ａによって規定される入口開口９２２の特定の構成が与えられており、全ての細胞レセプタクル９５０は同じ方向、すなわち、対応する入口開口９２２に向かって面している。例えば、溶液１８が、仕切り部材８２２の第１の側部９２０ａと外壁９１０との間の流路９３０を通って第１の方向９４１に流れ、その後で方向を変えて入口開口９２２ａ乃至ｅを通って第２の方向９４２にほぼ横方向に流れることができるため、各レセプタクル９５０ａ乃至ｅによって単一細胞１６が捕捉される。
【００４７】
一実施例にしたがって構成された単一細胞１６を分離するための仕切り部材８２２の一例が、仕切り部材８２２の中に約１００の入口開口９２２及び約５００のレセプタクル９５０を有している。仕切り部材８２２は、約５００ミクロンの幅及び数ミリメートルの高さを有し得る。各入口開口９２２は、約７５乃至２００ミクロンの幅を有し、入口開口９２２間の間隔は約１００ミクロンとすることができる。入口開口９２２、レセプタクル９５０及び仕切り部材８２２の他の様々な数量及び構成を使用でき、所望の数の単一細胞１６を捕捉するよう必要に応じて変え得ることに留意されたい。
【００４８】
図１５を参照すると、別の実施例によれば、仕切り部材８２２が、単一細胞のクラスタ１７を捕捉するための形状及び大きさを有する複数の入口開口９２２ａ乃至ｃ（全体として９２２）及び複数の細胞レセプタクル９５０ａ乃至ｃ（全体として９５０）を規定する。具体例として３つのレセプタクル９５０を示すが、仕切り部材８２２が、様々な数量の、例えば、数百及び数千のレセプタクル９５０といったレセプタクル９５０を有し得ることに留意されたい。このような目的のために、仕切り部材８２２の一方の側部９２０ａによって規定される入口開口９２２の特定の構成が与えられ、全ての細胞レセプタクル９５０が同じ方向、すなわち対応する入口開口９２２に面している。
【００４９】
一実施例にしたがって構成される細胞クラスタ１７を分離するための仕切り部材８２２の一例が、仕切り部材８２２の中に約２５の入口開口９２２及び約１２５のレセプタクル９５０を有している。仕切り部材８２２は、約５００ミクロンの幅及び数ミリメートルの高さを有し、各入口開口９２２は約２００ミクロンの幅を有し、入口開口９２２間の間隔は、約１００ミクロンとすることができる。入口開口９２２、レセプタクル９５０及び仕切り部材８２２の他の様々な数量及び構成を使用でき、所望の数のクラスタ１７を捕捉するよう必要に応じて変え得ることに留意されたい。
【００５０】
他の実施例では、分離エレメント８２０は、例えば対応する側部９２０ａ乃至ｄを具えた配列が並んで構成された複数の仕切り部材といった、複数の仕切り部材を有している。このような構成により、細胞１６及び／又は細胞クラスタ１７の対応する配列を捕捉及び処理し得る。例えば、図１６を参照すると、別の実施例にしたがって構成された分離部材８２０が、複数の仕切り部材８２２−ｇ（全体として８２２）を有しており、その各々が単一細胞１６を捕捉するよう構成された入口開口９２２及び細胞レセプタクル９５０を有している。図示する実施例では、分離エレメント８２０の外壁９１０が、様々な流路９３０（９３０ａ乃至ｆ）（全体として９３０）に溶液１８を導入するための複数の入口９１４ａ乃至ｃ（全体として９１４）を有している。
【００５１】
図示する構成では、入口開口９２２が各仕切り部材８２２の同じ側９１０ａに形成される。第１の流路９３０ａが、（図９、１４及び１５に示すように）仕切り部材８２２ａの側部９２０ａと外壁９１０との間に規定される。さらなる流路９３０ｂ乃至ｆが、入口開口９２２を有する仕切り部材８２２の側部９２０ａと入口開口９２２を有しない別の仕切り部材の対向する側部９２０ｃとの間に規定される。例えば、流路９３０ｆが、入口開口９２２を有する仕切り部材８２２ｇの右側側部９２０ａと入口開口９２２を有しない隣接する仕切り部材８２２ｆの左側側部９２０ｃとの間に規定される。外壁９１０の入口９１４ａ乃至ｃを、（図１６に示すように）１つの流路又は複数の流路に溶液１８を供給するよう構成し得る。仕切り部材８２２が、さらなる下流側の入口開口９２２を有し得ることに留意されたい。さらに、異なる仕切り部材８２２が様々な数の入口開口９２２及びレセプタクル９５０を有し得る。
【００５２】
図１７を参照すると、別の実施例にしたがって構成された分離部材８２０が、複数の仕切り部材８２２を有しており、その各々が細胞クラスタ１７を捕捉するよう構成された入口開口９２２及び細胞レセプタクル９５０を有している。仕切り部材８２２がさらなる上流側の入口開口９２２を有し得ることに留意されたい。さらに、異なる仕切り部材が様々な数の入口開口９２２及びレセプタクル９５０を有し得る。
【００５３】
図１８は、単一細胞１６及び細胞クラスタ１７の双方を採取するよう構成された複数の仕切り部材８２２を有する分離エレメント８２０の別の代替的な実施例を示す。本実施例では、仕切り部材８２２が、入口開口９２２を通って流れる単一細胞１６を通過させ且つ捕捉するよう構成された入口開口９２２（上流側開口部）及びレセプタクル９５０を有している。また、仕切り部材８２２は、小さな開口部９２２及び各レセプタクル９５０に対して入口９１４から離れた、より大きな開口部９２２（下流側開口部）及びレセプタクル９５０を有している。より大きな開口部９２２は、細胞クラスタ１７を通過させるよう構成されており、レセプタクル９５０は仕切り部材８２２の内側に配置され、大きな入口開口９２２を通って流れる細胞クラスタ１７を捕捉する。このような構成では、大き過ぎて小さな上流側の入口開口９２２を通って通過できない細胞クラスタ１７を含む溶液１８が、第１の方向９４１に流路９３０を通って流れ続け、その後、下流側の大きな入口開口９２２を通って第２の方向又は横方向９４２にほぼ横方向に流れ、下流側の大きな細胞レセプタクル９５０によってクラスタ１７が採取される。都合よいことに、このような構成により、１つの分離エレメント８２０を用いて単一細胞１６及び細胞クラスタ１７の双方を分離し、撮像し分析することが可能となる。
【００５４】
図１７乃至１９は、例えば、７個の仕切り部材８２２といった複数の仕切り部材８２２を含む分離エレメント８２０を示す。しかしながら、分離エレメント８２０が、例えば約５０乃至約４００の仕切り部材８２２といった様々な数量の仕切り部材８２２を有し得ることに留意されたい。さらに、図１７乃至１９は、１つの列で構成された仕切り部材８２２を示しているが、例えば複数の行、列、互い違いの構成等といった、他の配列を使用することもできる。したがって図１７乃至１９は、様々な流体流れ及び様々な方向の流体流れを用いて細胞１６及び細胞クラスタ１７をどのようにして捕捉し得るのかを全体的に表すよう提供される。
【００５５】
図１９を参照すると、必要に応じて、１又はそれ以上の顕微鏡スケール又はマクロスケールの予処理チャンバ１９００を、分離エレメント８２０の上流側であるが流体口８３１といった溶液１８の供給源の下流側に配置して、細胞の分離のために溶液１８を調整又は前処理し得る。例えば、より小さなクラスタ１７又は単一細胞１６にクラスタ１７を分離又は分解するのに十分なせん断力をクラスタ１７に加えることにより、大きな細胞クラスタ１７を分解させることによって、単一細胞１６を損傷させることなく細胞溶液１８を前処理し得る。代替的に又は付加的に、溶解した血液細胞の構成要素及び他の破片を、細胞１６及びクラスタ１７よりも小さい開口部又は孔の大きさを有するゲート又は濾過要素によって除去し得る。さらに、染色液の組み合わせ又は手順を染色処理のために段階分けすることができる。例えば、さらなる専用の入口及び出口ポート（図示せず）を、捕捉した細胞１６及びクラスタ１７の上に染料を流すために使用し得る。代替的に、溶液１８を導入するための流入口８３１及び流体出口８３２と同じものを、例えば、適切な流体分岐機構を使用して、染色液及び染料液を導入及び排出するために使用し得る。
【００５６】
一実施例では、図２０を参照すると、前処理エレメント２０００が、一般に、互いに分かれて十分に広く細胞１６及び／又は小さなクラスタ１７を含んだ溶液１８が流路２００３を通過し得るよう流路２００３を規定する第１の部材２００１及び第２の部材２００２を有する先細のチューブ又は注射器のような形式である。図示する実施例では、部材２００１、２００３の遠位端によって規定される先細の領域２００４を通過する際に、溶液１８のクラスタ１７に十分な力を加え、これによりクラスタ１７を分解する。前処理チャンバ１９００は、様々な数の前処理エレメント２０００を有し得る。他の前処理エレメント構成も使用し得ることに留意されたい。
【００５７】
さらなる実施例では、細胞レセプタクル９５０の中で捕捉された細胞１６を放出して、放出した細胞の代わりに別の細胞１６を捕捉し得る。例えば、レセプタクル９５０によって始めに捕捉された細胞１６を撮像且つ試験し得る。そして、細胞検査技師は特定の細胞１６が異常又は疑わしい可能性があると判断することができ、このようなケースでは、これらの細胞１６を保存し、正常であると判定された細胞１６を放出して、捕捉した他の細胞１６と試験のために交換し得る。このような方式では、多数の細胞１６が再検査され、正常な細胞１６を放出し異常又は疑わしい他の細胞１６と交換することによって、より徹底的且つ精密な分析を提供する。捕捉された細胞１６の放出を、既知の機械的、光学的又は、例えば、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｊｏｈａｎｎによる「Ｃｅｌｌ ｔｒａｐｐｉｎｇ ｉｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈｉｐｓ」に記載されているような電子的方法で実行し得る。
【００５８】
基板８１０と一体となり又はこれに取り付けられた分離エレメント８２０を用いて分離した細胞１６及び細胞クラスタ１７をそのままで、すなわち、採取した細胞１６及びクラスタ１７が基板８１０及び／又は分離エレメント８２０を通して見えるため、採取した細胞１６及びクラスタ１７を別の基板又は検体スライドに移すことなしに、直接的に撮像し得る。このような性能は、（細胞質領域といった）測定を達成して（核小体／細胞質比といった）重要な手作業による分類評価指標を自動的に測定し得るように、多くの細胞境界規定を有する検体標本の自動化検査を強化する。代替的に、採取した細胞１６及びクラスタ１７を、分離エレメント８２０から、ガラス検体スライドといった別の基板に移して、その後に、様々な既知の細胞撮像システムを使用して、移した細胞１６及びクラスタ１７を撮像してもよい。
【００５９】
図２１は、一般に、分離エレメントの実施例を用いて調整した検体の画像を自動的に取得するよう使用し得る撮像システム２１１０の一例を示す。捕捉した細胞１６を（例えば、図８Ｂに示すような）別の基板又はスライドに移さず、細胞を（例えば、図８Ｄ、Ｅに示すような）異なる搬送手段に移す適用例の撮像でシステム２１１０を使用し得る。典型的な撮像システム２１００は、プロセッサ、コンピュータ又はコントローラ２１０２、光学的スタック、及びロボット２１０４を有している。光学的スタックは、移動制御ボードコンピュータ又はコントローラ２１０６、ステージ２１０８、光源２１１０、顕微鏡２１１２及びカメラ２１１４に見られるようなレンズ又は光学素子の組み合わせを有している。基板（基板８１０は適切な大きさであると仮定する）又はガラススライド８１０上に配置された分離エレメント８２０によって分離した細胞１６又は細胞クラスタ１７を含む検体の供給及び除去のためにロボット２１０４を構成し得る。ロボット２１０４は、カセット２１１６から検体を取り出し、スライド８１０をステージ２１０８に置く。コンピュータ２１０２が、移動制御ボード２１０６がステージ２１０８を移動させてカメラ２１１４及びレンズ２１１２の下方にスライド８１０を置くように、移動制御ボード２１０６を制御する。光源２１１０が起動し、スライド８１０上に配置された分離エレメント８２０の検体（すなわち、１又はそれ以上の単一細胞１６又はクラスタ１７）の一部の画像が、カメラ２１１４によって取得されてコンピュータ２１０２に出力される。コンピュータ２１０２は、移動制御ボードコンピュータ２１０６に指示を出して、ステージ２１０８及びその上のスライド８１０（すなわち、他の細胞１６又はクラスタ１７）を、第１の位置から第２の位置まで非常に短い距離移動させる。第２の場所でのスライド８１０の検体の次の部分の画像をカメラ２１１４によって取得し、コンピュータ２１０２に出力する。分離した全ての細胞及び細胞クラスタを撮像するまで、このようなプロセスを繰り返す。そして、ロボット２１０４がステージ２１０８から撮像したスライド８１０を外して、上述のように撮像するためにカセット２１１６からステージ２１０８上に別のスライド８１０を置く。
【００６０】
光学的スタックによって生成された、分離した細胞１６及び細胞クラスタ１７の画像は、分析のためにコンピュータ２１０２に出力される。分離した検体細胞１６及び細胞クラスタ１７を取得した後に画像を処理して、診断する上で関心のある細胞又は細胞クラスタを特定又は分類する。あるシステムでは、これは、悪性又は悪性になりそうな細胞に対応する特性を最も有していそうなこれらの細胞及びスライド上でのそれらの場所（ｘ−ｙ座標）を特定することを含んでいる。例えば、プロセッサ２１０２が、プロセッサ２１０１によって選択された細胞１６及び細胞クラスタ１７の場所を特定するｘ−ｙ座標を有する、約２０視野、例えば２２視野を選択し得る。このような視野及び座標情報は顕微鏡に出力され、特定したｘ−ｙ座標を通して出され、細胞又は細胞クラスタを技術者の視野の中に置く。
【００６１】
説明することを目的として様々な部品の寸法が与えられ、説明した実施例の部品の大きさを必要に応じて変え得ることに留意されたい。さらに、マイクロ流体細胞分離器具の実施例は、様々な数の分離エレメントを有することができ、各分離エレメントは様々な数量及び構成の仕切り部材、入口開口、出口開口及び細胞レセプタクルを有し得る。さらに、実施例を実施することで、様々な形状及び大きさの様々な数の受容部材を有する細胞レセプタクルを用いて、単一細胞のみ、細胞クラスタのみ、又は必要に応じて単一細胞及び細胞クラスタの組み合わせを捕捉し得る。また、頸部の検体とは別のタイプの検体の細胞の分離及び分析に実施例を採用又は適用することができ、検体は様々な溶液の中にあってよい。さらに、微細加工及び流体力学に関連して実施例を説明しているが、光学的又は誘電泳動技術を含む他のマイクロ流体技術を用いて実施例を実施することもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具であって：
基板と；
前記基板に結合されるマイクロ流体細胞分離エレメントと；を具えており、前記分離エレメントが、
入口、出口、及び分離エレメント内部を規定する外壁と、
前記分離エレメント内部の中に規定され、前記外壁の入口と流体連通する流路と、
前記分離エレメント内部の中に配置され、入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具える仕切り部材と、
前記仕切り部材内部の中に配置されたレセプタクルと、を具えており、
前記分離エレメントが、前記外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に前記流路を通って流れるように構成されており、
前記仕切り部材が、流体が前記流路から前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記仕切り部材の入口開口を通って前記仕切り部材内部の中に流れるように配置されており、
前記レセプタクルが、前記流体によって運ばれる細胞を捕捉及び保持するよう前記仕切り部材の入口に対して配置されていることを特徴とする器具。
【請求項２】
前記第２の方向が、前記第１の方向に対して実質的に横方向であることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【請求項３】
前記第１の方向が、前記内壁の縦寸法に対して略平行であることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【請求項４】
前記分離エレメントが、ポリマを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【請求項５】
前記レセプタクルが、互いに間隔を空け且つ単一細胞を捕捉するよう構成された複数のレセプタクル要素を具えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項６】
前記内壁が、複数の入口開口を規定しており、
対応する複数のレセプタクルが、前記流路から前記仕切り部材のそれぞれの入口開口を通って前記仕切り部材内部の中に流れる流体によって運ばれる１又はそれ以上の細胞を、それぞれ捕捉及び保持するよう前記仕切り部材内部の中に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項７】
前記レセプタクルが、同じ方向に向いていることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項８】
前記レセプタクルが、異なる大きさであることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項９】
前記レセプタクルが、単一細胞を捕捉及び保持するような大きさの小さい方のレセプタクルと、細胞クラスタを捕捉及び保持するような大きさの大きい方のレセプタクルと、を有しており、
前記小さい方のレセプタクルが、前記大きい方のレセプタクルよりも前記外壁の入口の近くに配置されることを特徴とする請求項８に記載の器具。
【請求項１０】
前記入口開口が、ほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項１１】
前記入口開口が、異なる大きさであることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項１２】
前記入口開口が、単一細胞が通過し得る大きさの小さい方の開口と、細胞クラスタが通過し得る大きさの大きい方のレセプタクルと、を有しており、
前記小さい方の入口開口が、前記大きい方の入口開口よりも前記外壁の入口の近くに配置されることを特徴とする請求項１１に記載の器具。
【請求項１３】
前記分離エレメントの内部が、複数の仕切り部材と複数の流路とを有しており、
各流路が前記外壁の入口と流体連通しており、
少なくとも１の流路が、隣接する仕切り部材の壁の間に規定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項１４】
さらに、前記分離エレメントの外側に配置され、前記流体で運ばれる細胞クラスタを分解するよう構成された前処理エレメントを具えることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【請求項１】
細胞学的検体の細胞を分離するためのマイクロ流体器具であって：
基板と；
前記基板に結合されるマイクロ流体細胞分離エレメントと；を具えており、前記分離エレメントが、
入口、出口、及び分離エレメント内部を規定する外壁と、
前記分離エレメント内部の中に規定され、前記外壁の入口と流体連通する流路と、
前記分離エレメント内部の中に配置され、入口開口、出口開口、及び仕切り部材内部を規定する内壁を具える仕切り部材と、
前記仕切り部材内部の中に配置されたレセプタクルと、を具えており、
前記分離エレメントが、前記外壁の入口を通って導入される流体が第１の方向に前記流路を通って流れるように構成されており、
前記仕切り部材が、流体が前記流路から前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記仕切り部材の入口開口を通って前記仕切り部材内部の中に流れるように配置されており、
前記レセプタクルが、前記流体によって運ばれる細胞を捕捉及び保持するよう前記仕切り部材の入口に対して配置されていることを特徴とする器具。
【請求項２】
前記第２の方向が、前記第１の方向に対して実質的に横方向であることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【請求項３】
前記第１の方向が、前記内壁の縦寸法に対して略平行であることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【請求項４】
前記分離エレメントが、ポリマを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【請求項５】
前記レセプタクルが、互いに間隔を空け且つ単一細胞を捕捉するよう構成された複数のレセプタクル要素を具えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項６】
前記内壁が、複数の入口開口を規定しており、
対応する複数のレセプタクルが、前記流路から前記仕切り部材のそれぞれの入口開口を通って前記仕切り部材内部の中に流れる流体によって運ばれる１又はそれ以上の細胞を、それぞれ捕捉及び保持するよう前記仕切り部材内部の中に配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項７】
前記レセプタクルが、同じ方向に向いていることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項８】
前記レセプタクルが、異なる大きさであることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項９】
前記レセプタクルが、単一細胞を捕捉及び保持するような大きさの小さい方のレセプタクルと、細胞クラスタを捕捉及び保持するような大きさの大きい方のレセプタクルと、を有しており、
前記小さい方のレセプタクルが、前記大きい方のレセプタクルよりも前記外壁の入口の近くに配置されることを特徴とする請求項８に記載の器具。
【請求項１０】
前記入口開口が、ほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項１１】
前記入口開口が、異なる大きさであることを特徴とする請求項６に記載の器具。
【請求項１２】
前記入口開口が、単一細胞が通過し得る大きさの小さい方の開口と、細胞クラスタが通過し得る大きさの大きい方のレセプタクルと、を有しており、
前記小さい方の入口開口が、前記大きい方の入口開口よりも前記外壁の入口の近くに配置されることを特徴とする請求項１１に記載の器具。
【請求項１３】
前記分離エレメントの内部が、複数の仕切り部材と複数の流路とを有しており、
各流路が前記外壁の入口と流体連通しており、
少なくとも１の流路が、隣接する仕切り部材の壁の間に規定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項１４】
さらに、前記分離エレメントの外側に配置され、前記流体で運ばれる細胞クラスタを分解するよう構成された前処理エレメントを具えることを特徴とする請求項１に記載の器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公表番号】特表２０１０−５３９９０７（Ｐ２０１０−５３９９０７Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２６０５０（Ｐ２０１０−５２６０５０）
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７７２５７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４２５５０
【国際公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５０７１３００１５）サイテック コーポレイション (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７７２５７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４２５５０
【国際公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（５０７１３００１５）サイテック コーポレイション (18)
【Ｆターム（参考）】
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