使用制造技术

用于细胞分析的系统

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用ChemFET传感器阵列进行细胞分析的系统、装置和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2020
年
12
月
21
日提交的美国临时申请第
63/128,751
号的权益，该美国临时申请以全文引用的方式并入本文
。
[0003]概述
[0004]细胞行为的电生理学和代谢表型仍然是现代细胞生物学研究的重要途径，并且研究人员在例如工程化组织
、
原代细胞类型和肿瘤学发现的领域中的大量需求未得到满足
。
当前，对细胞兴奋性的成功测量被繁琐的膜片钳和微电极伏安法所阻碍，而对代谢功能进行的询问仍然受到大规模人群和生化工作流程的技术局限性的阻碍，无法有效用来获取单个细胞行为的关键度量
。
[0005]越来越明显的是，在单个细胞水平上对模型系统进行的研究将会在病理病状
(
如癌症
、
糖尿病和神经退行性疾病
)
期间提供对正常细胞生理学和改变的更深入了解
。
突出显示单个细胞研究相对于细胞群研究的优点的最新应用包含例如对转录组学和衰老的研究
、
对细胞内的信号传导途径的研究以及对代谢的生物能量学测量
。
[0006]因此，本公开的系统
、
装置和方法可向终端用户提供细胞群中单个细胞的实时细胞分析和成像
。
本公开的细胞分析系统可以在单次分析中针对例如约
10
个细胞至约
100,000
个细胞利用亚细胞可寻址能力和同时数据获取来测量单一活细胞的电活性和代谢活性
。
本公开的细胞分析系统可以提供电镜成像，电镜成像是由
ChemFET
传感器检测到的细胞反应的图像，例如来自覆盖细胞足迹的传感器的细胞反应的图像或检测细胞外排的传感器的细胞反应的图像
。
[0007]另外，本公开的细胞分析系统可以提供光学成像，光学成像可以与电镜成像进行比较
。
为了提供细胞相容的流体环境，本公开的细胞分析系统可包括自动化流体系统，其为终端用户提供对用于将试剂递送至分析室中的细胞的选择和流动参数以及与各种试剂和溶液平衡的气体的选择的控制
。
另外，用户选择的对
ChemFET
装置
、
试剂和溶液以及分析隔室的精确温度控制提供了细胞分析系统环境的一致性
。
附图说明
[0008]本公开的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述
。
通过参考以下详细描述和附图，将获得对本文所公开内容的特征和优点的更好理解，以下详细描述阐述了利用本公开的原理的用于细胞分析的系统
、
装置和方法的特征和优点的说明，在附图中：
[0009]图
1A
是大致示出本公开的细胞分析系统的各种部件的框图
。
[0010]图
1B
是大致示出流体系统的各种元件与本公开的芯片接口装置和芯片装置的集成的框图
。
[0011]图2是大致示出本公开的细胞分析系统中使用的传感器阵列装置的分解图
。
[0012]图3是传感器阵列装置的透视剖视图，该透视剖视图大致示出了由传感器阵列装置限定的流动池室的一部分的各个方面
。
[0013]图
4A
是大致示出本公开的细胞分析系统中使用的传感器阵列装置的透视图，该传
感器阵列装置能够提供
ChemFET
的多个区段用于平板接种细胞样品
。
图
4B
是图
4A
的上部的分解图
。
[0014]图
5A
大致示出了本公开的
ChemFET
传感器阵列上的细胞的电模型
。
[0015]图
5B
是大致示出没有用于细胞分析的微孔的
ChemFET
传感器的结构部件的传感器芯片上的细胞的示意性剖视图
。
[0016]图
5C
是大致示出具有用于细胞分析的微孔的
ChemFET
传感器的结构部件的传感器芯片上的细胞的示意性剖视图
。
[0017]图
6A
是大致示出本公开的细胞分析系统的芯片夹具组件的示意图
。
[0018]图
6B
是大致示出在本公开的芯片接口装置和芯片装置之间形成的流动池的示意图
。
[0019]图7是大致示出本公开的细胞分析系统的芯片夹具组件的分解透视图
。
[0020]图
8A
是大致示出具有集成的显微镜组件的本公开的细胞分析系统的芯片夹具组件的示意图
。
[0021]图
8B
是大致示出在本公开的芯片接口装置和芯片装置之间形成的流动池的示意图
。
[0022]图
9A
是大致示出与集成显微镜组件一起使用的本公开的芯片夹具组件的分解透视图
。
[0023]图
9B
是大致示出显微镜物镜在本公开的传感器阵列装置上的对准的透视剖视图
。
[0024]图
10A
是大致示出与集成显微镜组件一起使用的本公开的芯片夹具组件的侧面透视图
。
[0025]图
10B
是大致示出与集成显微镜组件一起使用的本公开的芯片夹具组件的底部透视图
。
[0026]图
10C
是大致示出与集成显微镜组件一起使用的本公开的芯片夹具组件的分解透视图
。
[0027]图
11
是大致示出与芯片装置相关的本公开的芯片接口装置的一部分的分解图
。
[0028]图
12A
和图
12B
是大致示出与本公开的各种子组件相关的具有光学接口的芯片接口装置的一部分的分解图
。
[0029]图
13
是大致示出本公开的细胞分析系统的透视图
。
[0030]图
14A
是热电冷却
(TEC)
装置维持的温度随时间间隔变化的图，而图
14B
是废弃物管线中测量的流出溶液的温度随图
15A
的时间间隔变化的图
。
[0031]图
15
是比较本公开的芯片热控制组件中的
TEC
的目标设定点温度与
TEC
的测量温度的一组图
。
[0032]图
16A
是示例性传感器阵列装置上的
HEPG2
细胞的显微照片，而图
16B
是常规显微镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种分析系统，包括：用于将接口装置可逆地耦合到传感器装置的设备，其中所述接口装置包括在将所述接口装置耦合到所述传感器装置时形成的流体源与流动池之间的流体接口；用于对所述传感器装置进行热调节的热控制组件；与所述传感器装置流体连通的参考电极，其中所述参考电极向传感器阵列装置的传感器阵列提供稳定的参考电位；和被配置为用于通过所述流动池进行可控液体递送的流体系统
。2.
根据权利要求1所述的分析系统，其中所述热控制组件在
4℃
至
60℃+/
‑
0.1℃
的温度范围内提供所述传感器装置的热调节
。3.
根据权利要求1所述的分析系统，其中所述分析系统还包括阵列控制器，所述阵列控制器被配置为向所述传感器装置提供电源电压和偏置电压以及控制信号和定时信号，并且向系统处理器提供从所述传感器阵列装置获取的数据
。4.
根据权利要求1所述的分析系统，其中所述分析系统还包括显微镜组件
。5.
根据权利要求4所述的分析系统，其中所述接口装置还在所述显微镜组件和所述传感器装置之间提供光学接口
。6.
根据权利要求1所述的分析系统，还包括：容纳所述设备和所述热控制组件的分析隔室；试剂和溶液隔室；和用于所述分析隔室以及所述试剂和溶液隔室的热调节的环境控制系统
。7.
根据权利要求6所述的分析系统，其中所述环境控制系统在
32℃
至
60℃+/
‑
0.5℃
的温度范围内提供所述分析隔室的热调节
。8.
根据权利要求6所述的分析系统，其中所述环境控制系统在
20℃
至
37℃+/
‑
0.3℃
的温度范围内提供所述试剂和溶液隔室的热调节
。9.
根据权利要求1所述的分析系统，其中所述传感器装置包括
ChemfET
传感器阵列
。10.
根据权利要求9所述的分析系统，其中所述传感器阵列中的每个
ChemfET
传感器具有
1fF
至约
10fF
之间的输入电容
。11.
根据权利要求9所述的分析系统，其中所述传感器阵列具有
850nm
至
3.3
μ
m
之间的间距
。12.
根据权利要求9所述的分析系统，其中所述
ChemfET
传感器是离子选择性场效应晶体管
(ISFET)
传感器
。13.
根据权利要求
12
所述的分析系统，其中所述
ISFET
传感器对氢离子具有选择性
。14.
一种传感器装置，包括：安装在衬底上的
ChemFET
传感器阵列，其中所述
ChemfET
传感器具有
850nm
至
3.3
μ
m
之间的间距和
1fF
至
10fF
之间的输入电容；和安装在所述衬底上的框架；所述框架具有内壁面，所述内壁面是使得能够可逆地形成流动池的密封面
。15.
根据权利要求
14
所述的传感器装置，其中所述传感器装置具有约
15fps
至约
120fps
之间的帧速率
。16.
根据权利要求
14
所述的传感器装置，其中所述
ChemFET
传感器阵列是
ISFET
传感器
阵列
。17.
根据权利要求
16
所述的传感器装置，其中所述
ISFET
传感器对氢离子具有选择性
。18.
根据权利要求
14
所述的传感器装置，其中所述传感器装置还包括电容性地耦合到所述传感器阵列的微孔阵列
。19.
根据权利要求
14
所述的传感器阵列，还包括装配在所述框架上的可拆卸盖
。20.
根据权利要求
14
所述的传感器装置，还包括样品分隔件，用于提供所述传感器阵列的隔离区域，以对每个空间上划分的细胞样品进行平板接种
。21.
根据权利要求

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：生命科技公司，
类型：发明
国别省市：