[发明专利]用于细胞的微滴检测的装置和方法

说明书

提供了用于操纵和/或确定包含在生物样本中的细胞的一个或多个特性的装置、系统和相关联的方法。特别地，提供了一种装置及使用该装置的方法，该装置包括：分选部件，该分选部件被构造成将含有细胞的微滴与空的微滴分离成含有细胞的第一微滴群体；微滴操纵部件，该微滴操纵部件被构造成使用真实电润湿电极或虚拟电润湿电极操纵第一微滴；以及光学检测系统，该光学检测系统被构造成通过一个或多个检测窗检测来自微滴的光学信号。

背景技术

根据本发明，提供了用于快速标识、操纵和选择细胞的装置和相关方法。它对于操纵来自无限增殖化细胞培养物样本或直接来自组织样本的哺乳动物细胞特别有用。它对被认为含有感染证据的患者样本进行快速、并行筛选也特别有用。

用于操纵液滴或磁珠的装置在本领域中先前已经被描述；参见例如US6565727、US20130233425和US20150027889。在液滴的情况下，这种结果通常可以通过使液滴(例如在不混溶的载体流体存在下的情况下)穿过由盒或微流体管的两个相对壁限定的微流体空间来实现。嵌入在这些壁中的一个或两个壁中的是覆盖有介电层的微电极，这些微电极中的每一个都连接到A/C偏置电路，该A/C偏置电路能够以一定间隔快速接通和断开，以修改该层的电场特性。这在微电极附近产生了局部的定向毛细作用力，该定向毛细作用力可以用于沿着一个或多个预定路径操控液滴。这种装置(其采用下文中并且结合本发明将被称为“真正的”电润湿电极)在本领域中以首字母缩略词EWOD(电介质上的电润湿)装置而被熟知。

这种方法的变型(其中电润湿力是光学介导的、在本领域中作为光电润湿并且在下文中作为相对应的首字母缩写为OEWOD熟知)已经在例如US20030224528、US20150298125、US20160158748、US20160160259和Applied Physics Letters 93 221110(2008)中公开。特别地，这三个专利申请中的第一个公开了各种微流体装置，所述微流体装置包括由第一壁和第二壁限定的微流体腔，并且其中第一壁具有复合设计并且包括基底、光电导层和绝缘(电介质)层。在这个单面实施例中，在光电导层和绝缘层之间设置导电单元阵列，这些导电单元彼此电隔离并耦接到光活性层，并且其功能是在绝缘层上生成相对应的电润湿电极位置。在这些位置处，液滴的表面张力特性可以通过如上所述的电润湿场来修改。然后，可以通过入射在光电导层上的光来暂时接通导电单元。这种方法具有这样的优点，即，尽管其实用性在某种程度上仍然受到电极的布置的限制，但切换变得容易且快速得多。另外，存在关于液滴可以被移动的速度和实际液滴路径可以变化的程度的限制。

这个后一种方法的双面实施例已经由Pei在伯克利加州大学UCB/EECS-2015-119中公开。在一个示例中，描述了一种单元，该单元允许使用电偏置非晶硅上的光图案在沉积在介电层上的特氟隆表面上使用光电润湿来操纵尺寸范围为100μm至500μm内的相对较大的液滴。然而，在例示的装置中，介电层很薄(100nm)，并且仅设置在承载光活性层的壁上。

在我们公开的申请WO 2018/234445(其的全部内容通过引用结合于此)中，我们已经描述了一种用于操纵微滴的装置，该装置使用光电润湿来提供动力。在这种光学介导的电润湿(OEWOD)装置中，微滴被移动通过由容纳壁限定的微流体空间；例如其间夹有微流体空间的一对平行板。容纳壁中的至少一个包括下文中称为“虚拟”电润湿电极位置，这些位置通过选择性地照射掩埋在其中的半导体层的区域而生成。通过利用来自单独光源的光选择性地照射该层，可以瞬时生成虚拟电润湿电极位置的虚拟路径，其中可以使微滴沿着该虚拟路径移动。

在我们相对应的公开专利WO2018/234448(其全部内容通过引用结合于此)中，描述了将该装置作为核酸测序仪的操作部分的用途。

发明内容

我们现在已经开发了一种用于将类似于支撑我们先前描述的测序仪的那些方法的微滴方法应用于含有细胞的生物样本的快速筛选和操作的装置。

因此，根据本发明，提供了一种用于操纵和/或确定分析包含在生物样本中的细胞的一个或多个特性的装置，该装置包括：