[发明专利]用于微流体单一颗粒分析的指状电极

说明书

技术领域

本发明涉及研究颗粒的领域，且更具体地涉及通过围住载体液体用于传输颗粒的测量通道中的阻抗谱来区别例如生物细胞的颗粒。本发明可以在微加工流式细胞仪中使用。

背景技术

使用一次性盒和更小装置格式的护理点装置的医疗保健趋势要求微型化现有的基于流体的测试。分析更小流体体积的结果需求已经驱动微流体芯片的发展，从而在单一颗粒基础上测量溶液中颗粒的属性。

用于电学颗粒分析的当前技术现状原理是库尔特（Coulter）计数器。在这里，电解质溶液中的颗粒被牵引通过分隔两个电极的小开口，电流在所述两个电极之间流动。在开口两端应用的电压形成“检测区域”。通过该开口的颗粒使它们自己的电解质体积位移并且因此改变开口的阻抗。这种阻抗改变产生一脉冲，该脉冲表征颗粒的大小。此设备使得能够确定该流体中颗粒的大小分布和浓度。库尔特计数器也已经在微流体格式中实现。

微流体系统还使得能够按照向侧面的方式探测通道中的阻抗。因此提出了通过通道内部的相对或相邻电极来探测该流体。在宏流体系统中，已经提出了在开口内部并且具有多个电极对的类似结构。

Cheung等人在“Impedance Spectroscopy Flow Cytometry: On-Chip Label-Free Cell Differentiation”, Cytometry Part A 65A: 124-132(2005)中描述一种微流体芯片，该微流体芯片使用位于窄微流体通道12内部的两对电极10a、11a和10b、11b，如图1所示。此处，在其中一个电极对检测颗粒时，另一对用作参照。

上电极11a、11b均连接到相同的AC或DC输入信号（A=B），而下电极10a、10b连接到地（信号C）。通过左和右电极对之间的微流体通道12中的流体的电流被测量，并且左和右电极对之间的相应阻抗被确定、放大，以及由标准模拟电子器件取它们的差值。使用标准锁定技术测量结果AC信号的同相和异相部分。无颗粒通过电极10a、11a；10b、11b时，所确定的差值信号优选地为零，不过不一定为零（由于电子部件不精确的原因，实践中总是会存在偏差）。如果来自左方的颗粒13先通过左电极对10a、11a，在检测电极对之间的阻抗差值时产生正的几乎类似高斯形状的信号。当颗粒13之后通过右电极对10b、11b时，在检测电极对之间的阻抗差值时产生负的高斯形状信号。可以在图1的底部看到结果的反对称的双高斯信号形状。

分析测量结果的标准方式（如在上面提到的参考文献中也有描述）是使用阈值算法来发现颗粒事件。仅使用所述双高斯信号的幅值。它是通过简单地取信号曲线的最大值和最小值之间的差值来确定。最大值和最小值之间的时间延迟T可以用于确定颗粒13的速度。

发明内容

本发明各实施例的目的是提供一种具有良好灵敏度的用于执行颗粒研究的装置和方法。

上述目的是通过根据本发明的装置和方法来达成。

本发明的具体和优选的各方面在所附独立和从属权利要求中给出。来自从属权利要求的各特征可以与独立权利要求的各特征以及与其它从属权利要求的各特征适当地且不是纯粹如权利要求中所明确地列举的那样组合。

在第一方面，本发明提供一种用于研究悬浮在载体液体中的颗粒的测量装置。该测量装置至少包括用于实施颗粒的电学测量的第一对测量电极，其中这对测量电极的至少一个电极是具有多个指的指状电极。

在本发明各实施例中，一电极对的两个电极是指状电极。在本发明的可替换实施例中，一电极对的一个电极为指状电极，而另一个电极为非指状电极，例如电极板。

在本发明各实施例中，一电极对的两个电极位于微流体通道的相对侧。在可替换实施例中，一电极对的电极位于微流体通道的相同侧。

研究悬浮在载体液体中的颗粒可以引起对这种颗粒进行区别，例如一种类型的颗粒可以区别于另一类型的颗粒。

在本发明的具体实施例中，电学测量可以是阻抗测量。

通过标准信号处理技术可以整理在测量电极获得的测量信号。

与使用具有一个测量电极指和一参照电极指的现有技术测量装置（其生成双高斯信号形状）获得的信号形状相比，根据本发明各实施例的指状电极的图案形成更长且更复杂的信号形状。所获得的更长的信号形状引起测量灵敏度显著提高。信号形状的长度和复杂度取决于一对电极的（多个）指状电极上的指的数目，并且取决于测量电极对的数目。