[发明专利]颗粒分选的设备和方法

说明书

本申请是基于申请日为2003年9月16日、申请号为03825178.7、发明名称为“颗粒分选的设备和方法”的申请所提交的分案申请。

相关申请

本申请要求2002年9月16日提交的序列号为60/411143的美国临时专利申请和2002年9月16日提交的序列号为60/411058的美国临时专利申请的优先权，在此引入其内容作为参考。本申请还要求2002年12月23日提交的10/329008号美国专利申请的优先权并作为其部分后续申请，而该10/329008号专利又为2002年6月24日提交的10/179488号美国专利申请的部分后续申请，在此引入这些专利的内容作为参考。

技术领域

本发明涉及用于分选悬浮液中的颗粒的方法和设备，其中分选模块的流体进入通道被分成几个流出通道。本发明尤其涉及一种具有多个互连分选模块用以提高颗粒通过量的颗粒分选系统。

背景技术

在生物技术领域，尤其是细胞学和药物筛选领域，需要以高通过量来分选颗粒。需要分选的颗粒是各种类型的细胞，如血小板、白细胞、肿瘤细胞、胚胎细胞等等。在细胞学领域这些颗粒是人们尤其感兴趣的。其它颗粒有(大)分子物质，例如蛋白质、酶和多聚核苷酸。在新药物的开发的药物筛选领域中，该颗粒家族是人们特别感兴趣的。

用于分选颗粒的方法和设备是已知的，并且现有技术中所描述的大部分是在如下情况下工作的，颗粒悬浮于流经具有至少一个下游分支点的通道网络的液体之中，并且依照检测-决定-导流的原理工作。首先要分析移动的颗粒的特定特性，诸如吸光度、荧光强度、尺寸大小等等。根据该检测阶段的结果，决定在下游阶段如何进一步处理该颗粒。再将所做决定的结果加以应用，使特定的颗粒朝着通道网络的预定分支方向偏转(deflect)。

分选设备的通过量，即单位时间内可分选颗粒的数量，是十分重要的因素。对于每单个分选单元，采用闭合通道中的颗粒悬浮液流的分选器的典型分选速率为几百颗粒每秒至几千颗粒每秒。

美国专利No.4175662中描述了分选装置的例子，在此引入其内容作为参考(下文中称为‘662专利)。在‘662专利中，颗粒流，此处为细胞，流经直型通道的中央，直型通道在下游分支点处岔分成两个垂直通道(T型分支)。流入颗粒被相容流体构成的外层所包围，使得该颗粒限制在通道的中央。在通常情况下，可调节通过两个分支的流量比，使颗粒自动地流过其中之一。在通道的一个区域内可用例如光学系统的检测器检测颗粒的特性(检测阶段)。在决定阶段，当检测器检测到具有预定特性的颗粒时，检测器就发出信号。在导流阶段，一旦检测到颗粒，导流器就被激活使该颗粒发生偏转。在此例中，导流器包括安装在通道分支处的电极对，在该分支处颗粒通常流经处于非激活状态的导流器。通过应用电流脉冲，水溶液被电解，在电极对之间释放出所产生的气泡。释放阶段中随着气泡尺寸的增大，通过该分支的流速降低。在施加了电流脉冲之后，气泡停止了增大，并且被流体携带着。结果，通过特定分支的流体暂时减少，而目标颗粒改变了流路流向另一分支的下游。

‘662专利中的装置对于分选颗粒是有效的。然而有一个严重的缺陷在于产生的气泡可能会在流控网络的某个点聚集。该气泡的产生可能会阻塞流动通道，造成错误分选。另一个缺点在于所产生的气体(主要是氧气和氢气)和离子物质(主要为OH^-和H⁺)影响了颗粒流经具有电极对的分支。另外，细胞和易损伤的蛋白质如酶是非常脆弱的，会被与气泡共同产生的污染成分所破坏。另一个缺点在于整个分选装置很复杂。特别是在系统的小型通道中安装和组装微电极构造是十分复杂的。因此，分选单元的成本相对较高。

美国专利3984307中描述了现有技术的颗粒分选系统的另一个例子，在此引入其内容作为参考(下文中称为‘307专利)。在‘307专利中，被流动的外层液体限制的颗粒流经通道的中央。经过检测器区域之后，该通道岔分为之间成锐角的两个通道(例如，Y型分支)。在通道的分支点稍前处，安装了一个电激活的换能器，用于偏转具有适当预定特性的特定的颗粒。所述换能器为压电致动器或者超声换能器，电激活后在通道中产生压力波。所产生的压力波会暂时干扰一个分支中的流动，从而使目标颗粒偏转到另一个分支中。