Устройство для отбора биологических клеток

( 9) 5)5 6 01 Й 3 ИСАНИ ЗОБРЕТЕН НТ К(57) Изобрете биологически точности отб имеется бази личные сред ния отобран потока. 3 з. и ено для отбора ью повышения нных размеров амерой и разния и удержа- каправителем ние предназнач х клеток. С целора клеток зада с с проточнойства для выделеных клеток с, ф-лы, 17 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Руководство по микробиологической дагностике инфекционных болезней/ Под реМатвеева, М.: Медицина, 1973, с. 117 - 118,Изобретение относится к бборудоваию и способам разделения биологических леток, . Цель изобретения - . повышение точности отбора клеток заданных размеров.На фиг. 1 изображена решетка для отбора клеток, общий вид; на фиг. 2 - сечение отверстий решетки; на фиг, 3 - то же; на фиг.4 - проточная камера, общий вид; на фиг. 5 - базис для решетки; на фиг, 6 - устройство для отбора клеток в сечении, вид сбоку; на фиг. 7 - устройство с направителем потока; на фиг, 8 - вариант проточной камеры с оптическим анализатором; на фиг. 9 - вариант базиса для решетки с проточной камерой, общий вид; на фиг; 10 - вид А на фиг.11; на фиг. 11 - устройство с приспособлением для получения разности давлений; на фиг. 12 - то же в сечении; на фиг. 13 - вариант проточной камеры с базисом: на фиг. 14 - вариант решетки для клеток; на фиг. 15 - элемент решетки для клеток; на Фиг, 1 б - устройство для отделения клеток, сканирования и анализа: на фиг. 17 - вариТВО ДЛЯ ОТБОРА БИОЛОГИОК ант решетки для клеток с электромагнитным приспособлением,Решетка 1 клеток может иметь различные конфигурации апертур или отверстий 2, равно как и способов, по которым они размещаются. Размеры отверстий выбраны таким образом, чтобы они могли принимать лимфоциты, среди которых имеются клетки, д двух основных размеров, составляющих с около 7 мкм и около 10-15 мкм, На верхнейповерхности стороны решетки 1 апертур О имеют размер поперечного сечения, состав- ( ) ляющий приблизительно 10 мкм. Апертуры (у на нижней поверхности решетки имеют поперечное сечение, равное приблизительно 6 мкм, Боковые стенки апертур могут сходиться непрерывно или ступенчато.В общем случае апертура должна иметь такую форму, чтобы либо на ее нижней стороне или в поперечном сечении, расположенном между сторонами решетки, размер этого сечения оказывался бы меньшим, чем на верхней стороне, так чтобы искомая клетка, входящая в апертуру, не могла бы пройти насквозь через отверстие. а вмес)о этого177 б 352 оставитель З.Николаеваехред М.Моргентал ректор С.Пекар кт Производственно-изддтельский комбинат "Патент", г. Ужгород д, ул. Гагарин Заказ 4051 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/51776352 10 15 20 30 40 4550 55 задерживалась бы внутри, Кроме этого, очень важно ограничить толщину решетки между ее сторонами для предотвращения возможности смывания клетки при осуществлении операции промывания,Отверстия 2 в решетке 1 расположены, например, рядами и колоннами для того, чтобы обеспечить возможность четкой идентификации положения каждого отверстия 2, например, по их координатам по осям Х и У в плоскости решетки. Количество отверстий выбирается в зависимости от числа клеток, которое будет переноситься. Решетка 1 может иметь круговую периферическую поверхность (фиг, 12), Решетка имеет множество ушек 3, предназначенных для установки в фиксирующие элементы 4.Решетка 1 может быть выполнена из любого материала, например, их металлов, таких как медь, золото, никель, серебро и других, или из пластических материалов, которые могут быть снабжены участками, обладающими злектропроводностью. Таким образом, можно воздействовать электрическим потенциалом на любое из отверстий, содержащее клетку, для того, чтобы обеспечить взаимодействие с электрическим зарядом самой клетки. Посредством регулирования потенциала в различных отверстиях можно обеспечить электрическое связывание находящихся в них клеток, равно как и высвободить их.На решетку клеток наносят несколько капель раствора, содержащего лимфоциты, например, крови, Жидкость проходит через отверстия в решетке, Однако клетки остаются на решетке, поскольку размеры отверстий 2 выбраны таким образом, чтобы принимать в себя только лимфоциты, которья и входят в эти отверстия, В каждое отверстие входит только одна клетка. Избыточное количество клеток данной группы и клетки других групп смываются с поверхности решетки. После этого, для того, чтобы предотвратить возможность ухода клеток из решетки, они могут быть закреплены на ней с помощью различных средств, например, путем покрывания решетки прилипающим коллоидным веществом, и обеспечением электрического заряжения ее, равно как посредством электрического или магнитного полей. При этом за счет того, что клетки обладают электрическими поверхностными зарядами, устройство может быть использовано для селективного высвобождения и удерживания нужных клеток, где решетка снабжена электрическими проводниками 38, проходящими между отверстиями 2, электрически изолированными друг от друга. На периферийной поверхности решетки 1 проводники присоединены известным способом (по методике интегральной схемы) к переключающему устройству, регулируемому ЭВМ, для обеспече 5 ния селективнаго наведения электрического потенциала на каждый из проводников. Для прикрепления клеток к решетке все проводники могут поддерживаться под одним и тем же потенциалом, знак которого противоположен потенциалу заряда клетки, в результате чего обеспечивается электрическое притяжение клеток (фиг. 17).В первом варианте фиг. 4, 5, 6, 7) множество клеток помещены на базисе 5, который расположен наверху проточной камеры 6, устанавливается с возможностью снятия на центральной части 7 проточной камеры 6. Центральная часть 7 определяет множество каналов 8, каждый из которых присоединяется обоими концами к одной из множества трубок для подачи и выведения требуемого раствора, Центральная часть 7 прирепляется к проточной камере 6 посредством прозрачной стенки 10, которая необходима при использовании методики анализа клеток, находящихся нарешетках,связанных с. применением отраженного и поглощаемого излучения. Устройство для направления потока 11,гарантирует, что раствор входит в контакт с решеткой 1, которая может быть покрыта стеклянной пластинай 12, На фиг; 11, 12 представлен модифицированный базис 5, который имеет волнообразную форму, чтобы обеспечить возможность погружения составляющих его лотков 13 в растворы, протекающие через каналы 8 на более высоком уровне. Решетка клеток установлена на дне латков 13 и может смачиваться для того, чтобы прополаскивать или стимулировать каким-либо другим способом клетки как с верхней, так и с нижней стороны решетки, Поэтому в этом варианте нет необходимости в применении устройств для направления потока.На фиг, 10 проиллюстрирован вариант проведения оптического анализа. В первом варианте, предназначенном для использования с оптическим анализатором на основе микроскопа, нижняя часть 14 проточной камеры 6 содержит водонепроницаемые эластичные (выполненные из резины) держатели 15 стекла 16 и обеспечивает возможность для объектива 17 микроскопа приближаться достаточно близко к решетке 1 клетокдля сканирования имеющихся на ней отдельных мест или отверстий снизу, Если объектив микроскопа находится в самом нижнем своем положении, канал проточной камеры в этом случае раскрывается на всю свою исходную ширину. В модификацииэтого варианта нижняя и боковая стенки проточной камеры выполнены как единичное целое из резины.Во втором варианте фиг, 15) оптический анализ осуществляется с верхней стороны, Однако базис 5 для решетки 1 клеток помещается идущим сверху вниз на нижней части 14 проточной камеры 6 после того, как клетки помещаются в специальный блок, т,е, такой, где имеющие коническую форму отверстия в решетках 1 расширяются книзу. Для того, чтобы Держивать клетки в нужном месте и для того, чтобы эффективным образом связывать их с решеткой, обеспечивается разница давлений между нижней частью 14 и верхней частью 18 проточной камеры, причем жидкость в нижней части 14 имеет слегка более высокое давление, чем в верхней части 18, Уплотняющие выступы 19 . предотвращают воэможность утечки жидкости из обеих частей проточной камеры,Базис 5 (фиг. 13) размещен на конструкции из трубок 20, каждая из которых разделяется по длине на верхнюю часть 21 инижнюю часть 22. Нижняя часть 22 образуеттрубопровод для жидкости воздуха) более низкого давления для того, чтобы отнестижидкости и ненужные кровяные клетки от верхней части 21. Верхняя часть содержитмостики 23, под которыми сделаны дренажные отверстия 24 и между которыми имеются всасывающие отверстия 25, установленные на одноР линии. Нэ фиг, 13 показаны держатели для размещения клеток только от одного пациента. По верхней и нижней частям 21 и 22 подается жидкость, например, ра:твор РВ, который проходит под мостиками 23, Жидкость в нижней части 22 с помощью выступов 26 принуждается кперемещению с большей скоростью в области, где расположены дренажные отверстия 24 и всасывающие отверстия 25, в результате чего создается местное понижение давления в этих отверстиях. Поэтому жидкость,первоначально протекавшая через верхнюю часть 21, чэстично втягивается в нижнюю часть через упомянутые давления,Элемент 27 подачи крови, установленный с вээможностью снятия с базиса 5, предусмотрен для подачи крови на решетку 1. Ножки 28 элемента 27 подэчи крови предотвращают воэможность прохождения жидкости от одного ряда щелей 29 к другому,Решетка 1 кле 1 ок имеет каналы 30, 31, проходящие поперечно относительно друг друга, и внутренние трубопроводы 32, 33, также проходящие и поперечном направлении друг относительно друга. На каждом пересечении каналов размещаются отверстия 2 решетки на вращэемом держателе5101520 30 40 34, который образован зубчатым колесом35, которое взаимодействует с соответствующей зубчатой рейкой 36. Одна зубчатаярейка приводит в движение все держатели34 соответствующей колонны. Направлениеподачи крови для грубого разделения, т,е.для отделения группы лимфоцитов от другой группы кровяных клеток, перпендикулярно плоскости, в которой осуществляетсясканирование решетки клеток под микроскопом. Таким образом, после отделениялимфоцитов от других кровяных телец, держатели 34 поворачиваются на 90 для проведения операции сканирования,Часть канала, которая пересекает держатель 34, выполнена в форме стекляннойтрубки 37, которая разделена по длине. Таким образом становится возможным обеспечить горизонтальный поток жидкостичерез держатель, в то время как одновременно с этим обеспечивается пропусканиеизлучения в вертикальном направлении, Понижение давления в этой системе вызываетсяналичием внутренних трубопроводов 32,5 33, которые сделаны закрытыми и болеетонкими, в то время, как верхние каналы 30,31 сделаны более широкими и открытыми,Тот же самый эффект может быть достигнутс помощью других способов, таких, например, как увеличение скорости потока вовнутренних трубопроводах по сравнению соскоростью потока в верхних каналах.На фиг. 16 показана система отделенияклеток, сканирования и анализа (диагности 5 ки).При осуществлении методики отборабольшое количество клеток, например, лимфоцитов, ".оторое можно рассматривать вкачестве представителей группы или популяции клеток, вначале отделяется от всехдругих клеток, т,е. от различных групп популяций клеток. В ходе осуществления способа отделения отделенные лимфоциты, вдополнение к тому, что они отделяются от5 других клеток, отделяются также друг отдруга, причем каждый из них находится визвестном месте, которое впоследствии называется адресом клетки, Все отделенныелимфоциты затем подвергаются одновре 0 менно определенным испытаниям, послечего каждая из клеток исследуется по отдельности для того, чтобы определить. проявляет она или нег в результате испытанияили стимулирования конкретные свойства.5 При этом регистрируется адрес каждой изклеток, проявившей упомянутое свойство.Таким образом, после того, как были исследованы все отделенные клетки, становятсяизвестными адреса всех клеток, которыепроявили некоторое конкретное свойство, 1776352Эти клетки представляют собой конкретную подгруппу лимфоцитов внутри большей полной группы лимфоцитов, Как только произошла идентификация клеток в подгруппе, они вместе с остальными лимфоцитами могут быть подвергнуты одному или нескольким испытаниям, Однако, что касается исследования свойств клеток в результате этих дополнительных испытаний, они могут быть ограничены только клетками, входящими в подгруппу. Каждая клетка в подгруппе исследуется по отдельности посредством направления обеспечивающих зто исследование приборовизвестное место нахождения или адрес каждой отдельной клетки; Таким образом, как только происходит идентификация клеток в подгруппе, они подвергаются последующему исследованию, в то время как все остальные клетки, хотя они принадлежат к той же самой группе, но не являются членами подгруппы, игнорируются в том смысле, что они не подвергаются исследованию. Следовательно, как только произведена идентификация конкретной подгруппы, производится исследование тех клеток, которые в нее входят, в результате чего время исследования ограничивается исследованием только клеток подгруппы, которая представляет интерес, Кроме того, поскольку исследование делается в режиме клетка за клеткой, получаютсяболее точные данные, что обеспечивает повышение точности всего анализа,Формула изобретения5 1, Устройство для отбора биологическихклеток, содержащее решетку с калиброванными отверстиями, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности отбораклеток заданных размеров, оно снабжено10 базисом для решетки и размещенной подним проточной камерой, имеющими возможность свободного перемещения относительно друг друга, а также средствамивыделения и удержания отобранных клеток,15 удаления некалиброванных клеток и направителем потока отбираемых клеток, приэтом отверстия решетки выполнены ступенчатыми и/или коническими.2.Устройство по п,1, отл ича ю щее 20 с я тем, что проточная камера имеет каналы,расположенные под рядами отверстий решетки, и трубопроводы для введения и выведения раствора.З,Устройство поп.1,отл ича ю щее 25 с я тем, что оно содержит электромагнитноеприспособление для привлечения и отталкивания клеток,4. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно содержит приспособлениеЭО для получения разности давлений,