[发明专利]实时分析流体中悬浮的颗粒的装置和分析所述颗粒的方法

说明书

本发明涉及一种用于分析颗粒的装置，其包括被配置为容纳定位流体的分析室。利用检测和控制单元来检测悬浮在定位流体中的颗粒的参数。在颗粒分析操作期间，基于所检测到的颗粒的参数来启用和停用定位单元。检测和控制单元可以启用至少一个定位单元以在定位流体中产生临时定位流，使得所述临时定位流直接作用于颗粒并且驱动颗粒的位置以使该颗粒移动到分析室内的预定义位置。在待分析颗粒处于预定义位置的情况下，检测和控制单元还可以停用至少一个定位单元，使得定位流体静止。

技术领域

本发明涉及用于分析浸在流体中的颗粒的装置。特别地，本发明涉及包括用于控制分析室中的待分析颗粒的位置的定位单元的装置。针对待分析颗粒的位置的控制通过利用在分析室内的流体中选择性地产生的流驱动待分析颗粒而发生。本发明还涉及用于分析浸在流体中的颗粒的方法。

背景技术

根据现有技术已知用于通过使用微流体系统来执行生物材料、特别是单细胞的分析的装置和方法。具体地，细胞分析或生物材料的分析所用的微流体系统使得能够将待分析材料引入分析室并且在分析室中俘获待分析材料。为了分析的目的，细胞或待分析材料必须在预定时间段内保持处于预定义位置(其中该预定义位置可以是光学分析系统的焦点)。

根据现有技术已知使得能够在分析室或微流体通道的准确位置俘获细胞或颗粒的各种解决方案。具体地，已知通过光学阱(optical trap)来控制待分析颗粒的位置的微流体分析系统。在这种系统中，使用聚焦激光束来向颗粒转移动量，从而在该激光束的方向上俘获该颗粒并且操纵该颗粒。可选地，已知通过介电泳阱(dielectrophoretic trap)来提供针对待分析颗粒的位置的控制的解决方案。在这些系统中，可以通过生成可变的非均匀电场来控制介电颗粒的位置。作为代替，可以使用磁阱来俘获磁性颗粒。根据现有技术已知的其它解决方案提供了使得能够例如通过粘合来在准确部位处阻挡待分析颗粒的机械阱的使用。

这些解决方案存在如下缺点：所使用的系统需要诸如激光器、四极配置或电磁系统等的用于俘获待分析颗粒的相当复杂的装置。在期望不是沿着仅一个方向而是在三个空间维度上控制待分析颗粒的位置的情况下，设计和经济方面的工作量增加。这些解决方案的另一缺点是由以下事实给出的：上述阱使待分析颗粒经受机械、化学和/或热型应力。这些解决方案的又一缺点是由以下事实给出的：对细胞进行培养和分析的流体必须遵守针对装置操作的严格特性，例如对于光学阱而言缺少浮动小体、或者在介电泳阱的情况下电导率低。如果待分析颗粒是细胞或生物材料，则这些应力可能会损害或破坏细胞本身，从而改变或者甚至毁坏分析。另外，使用机械阱的分析装置除以上列出的缺点外，在必须使先前俘获到的颗粒移动或使其从该装置移除的情况下，还不能容易地重新定位该颗粒。

根据现有技术已知的其它系统提供使得能够利用流体动力阱来俘获待分析颗粒的装置。这种微流体系统包括主输送通道和多个横向通道，其中在该主输送通道中，采用流体来输送待分析颗粒。各个横向通道具有使得能够在主通道中流动的流体的一部分被吸引到所述横向通道内的情况下经由吸力来俘获细胞的大小。即使这种系统使得能够在仪器的明确位置俘获待分析颗粒，基于流体动力阱的装置也不允许灵活地控制待分析颗粒在分析室中的位置：可以俘获颗粒，然后该颗粒仅在横向通道处才可以维持预定义位置。在这种系统中无法准确地调节待分析颗粒在分析室中的任意部位处的位置。此外，一旦被吸入到二级室内，待分析颗粒可以附着至二级室的壁，从而使待分析颗粒经受可能的机械应力。另外，如果待分析颗粒是细胞，则细胞附着至通道的壁可能会引起细胞的变化，由此使分析结果失真。

用于观察和/或分析颗粒的其它装置使得能够通过在分析室中引入连续且相对的流体流来利用流体动力阱俘获待分析颗粒，从而在分析室中产生流体具有零速度的平衡点或滞留点。在US 2014/0087412 A1和US 2006/0005634A1中可以发现利用这种原理的系统的示例。