[发明专利]用于低温下的粒子的光学分析的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及当必须在低于室温的温度下对被操纵的粒子进行光学分析时，用于操纵流体(例如包含在导电或高导电溶液中)中悬浮的粒子的方法和设备。本发明可主要应用于进行对活细胞的生物学报告。

背景技术

授予G.Medoro的专利申请PCT/WO00/69565描述了一种用于通过使用封闭的介电泳电势笼(dielectrophoretic potential cages)来操纵粒子的设备和方法。用于保持粒子悬浮或者用于使粒子在微室内部移动的力通过焦耳效应消耗功率，该功率与施加的电压的幅度(amplitude，振幅)的平方成比例并随着悬浮的液体的导电率的增加而线性增长，从而导致该微室内部的温度非受控的增加。可通过存储元件的编程和与整体形成在相同基板上的电极阵列中的每个元件相关的电路来单独控制操纵操作；所述的电路促使温度增加，从而消耗与悬浮液体直接接触的基板上的功率。由于存在于具有高导电率的溶液的样本中的基因表达上的变异或由于压力的高水平或由于生物粒子的死亡，因此这导致产生重大的局限性，从而限制了这些方法和设备应用于珠(beads)或死细胞的使用。

已知技术的局限性通过在相同申请人的名义下的专利申请EP1945368来克服，该专利申请允许通过在PCT/WO00/69565中描述的技术(或通过产生热量的其他技术)来操纵生物粒子，该技术独立于所使用的力和/或悬浮的液体的传导率来保持细胞的活性和生物功能，因此允许操纵活细胞。

然而，很多应用在操纵步骤的过程中要求将悬浮液体和/或微室的整个内部保持处于远低于室温的温度下，例如处于低于10℃的温度下，并且更经常地，在3与5℃之间，例如4℃。

在这样的低温下，环境湿气在微室覆盖物的外表面上冷凝，该覆盖物由透明材料制成以便允许通过该微室外部的设备或传感器(例如光学显微镜)或者通过在微室内部的光学传感器(整体形成在基板上)对悬浮的细胞的进行观察和光学分析，然而这需要充足的外部照明以便正确地起作用。

微室覆盖物上的冷凝湿气的存在导致可从外部获得的图像模糊以及外部光的通道的改变，从而妨碍分析报告的正确执行，除非完全依靠非光学内部传感器，例如阻抗计量传感器(impedentiometric sensors)，但是这不总是可能的或方便的。

发明主题

本发明涉及一种用于执行粒子的光学分析的方法和设备，该粒子以悬浮的方式包含在流体(通常是液体)中，该流体布置在微流体设备中，该微流体设备将该流体保持在显著地低于室温的温度下，并且以致引起在该微流体设备的外表面上的冷凝现象。通常，在同时要求相对低的操作温度以及被操纵的粒子的位置和/或外观的光学分析的性能的情况下，或者为了形态学参数的检测或者为了荧光强度的量化，该微流体设备用于执行粒子位置的操纵和/或控制，例如通过在导电溶液中的电力场，以及更普遍地通过任何其他系统。该力场可为介电质上的介电电泳(正或负)、磁力电泳、电泳、动电学(electrohydro-dynamic)或电润湿，或这些现象的组合，其特征在于，用于粒子的一组稳定平衡的点。还可使用光镊。

本发明的主要目的涉及防止在以相对低的内部温度操作的微流体设备的覆盖物的外表面上的湿气冷凝，这通过提高该覆盖物的外表面的温度至冷凝温度(露点)之上来防止，或者通过降低在该微流体设备的覆盖物附近的温度和/或环境湿度来防止，以便使冷凝温度(露点)低于该微流体设备的内部操作温度。

为了所述目的，该系统可得益于一个或多个整体形成的或外部的传感器的使用，该传感器用于通过反馈控制来控制温度以及(如果必要)覆盖物的外表面的环境湿度和温度。

此外，本发明允许使用传送类型的外部光学系统。

附图的简要说明

图1A和图1B以纵向截面示意性地示出了实施本发明的方法的第一实施方式的微流体设备的两个不同的实施方式；

图2示意性地示出了图1的微流体设备的实施方式的俯视平面图；

图3以放大比例示意性地示出了图2的微流体设备的竖直截面；

图4是示出了根据空气的湿度和温度的露点(dew point)的变化的图表；

图5以纵向截面示意性地示出了实施本发明的方法的第二实施方式的微流体设备；以及

图6和图7是示出了图2的微流体设备的上表面的温度基于一些操作参数的变化而产生的变化图表。

具体实施方式