用于低溫下的粒子的光學分析的方法和設備技術

一種用于執行粒子(2)的光學分析的方法和設備(1b)，該粒子以懸浮的方式包含在布置在微流體設備(4)內的流體(3)中，該微流體設備將該流體保持在顯著地低于室溫的溫度下；通過應用熱流(F)避免微流體設備的覆蓋物的外表面(8)上的濕氣的形成，該熱流決定覆蓋物的外表面(8)的溫度增加至高于冷凝溫度(Td)，或者決定覆蓋物(8)的附近的室溫(和/或濕度)的降低，以便使冷凝溫度(Td)(露點)低于由內部操作溫度決定的覆蓋物的表面(8)的溫度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】一種用于執行粒子(2)的光學分析的方法和設備(1b)，該粒子以懸浮的方式包含在布置在微流體設備(4)內的流體(3)中，該微流體設備將該流體保持在顯著地低于室溫的溫度下；通過應用熱流(F)避免微流體設備的覆蓋物的外表面(8)上的濕氣的形成，該熱流決定覆蓋物的外表面(8)的溫度增加至高于冷凝溫度(Td)，或者決定覆蓋物(8)的附近的室溫(和/或濕度)的降低，以便使冷凝溫度(Td)(露點)低于由內部操作溫度決定的覆蓋物的表面(8)的溫度。【專利說明】用于低溫下的粒子的光學分析的方法和設備
本專利技術涉及當必須在低于室溫的溫度下對被操縱的粒子進行光學分析時，用于操縱流體(例如包含在導電或高導電溶液中)中懸浮的粒子的方法和設備。本專利技術可主要應用于進行對活細胞的生物學報告。
技術介紹
授予G.Medoro的專利申請PCT/W000/69565描述了一種用于通過使用封閉的介電泳電勢籠(dielectrophoretic potential cages)來操縱粒子的設備和方法。用于保持粒子懸浮或者用于使粒子在微室內部移動的力通過焦耳效應消耗功率，該功率與施加的電壓的幅度(amplitude，振幅)的平方成比例并隨著懸浮的液體的導電率的增加而線性增長，從而導致該微室內部的溫度非受控的增加。可通過存儲元件的編程和與整體形成在相同基板上的電極陣列中的每個元件相關的電路來單獨控制操縱操作；所述的電路促使溫度增力口，從而消耗與懸浮液體直接接觸的基板上的功率。由于存在于具有高導電率的溶液的樣本中的基因表達上的變異或由于壓力的高水平或由于生物粒子的死亡，因此這導致產生重大的局限性，從而限制了這些方法和設備應用于珠(beads)或死細胞的使用。已知技術的局限性通過在相同 申請人:的名義下的專利申請EP1945368來克服，該專利申請允許通過在PCT/W000/69565中描述的技術(或通過產生熱量的其他技術)來操縱生物粒子，該技術獨立于所使用的力和/或懸浮的液體的傳導率來保持細胞的活性和生物功能，因此允許操縱活細胞。然而，很多應用在操縱步驟的過程中要求將懸浮液體和/或微室的整個內部保持處于遠低于室溫的溫度下，例如處于低于10°c的溫度下，并且更經常地，在3與5°C之間，例如 4。。。在這樣的低溫下，環境濕氣在微室覆蓋物的外表面上冷凝，該覆蓋物由透明材料制成以便允許通過該微室外部的設備或傳感器(例如光學顯微鏡)或者通過在微室內部的光學傳感器(整體形成在基板上)對懸浮的細胞的進行觀察和光學分析，然而這需要充足的外部照明以便正確地起作用。微室覆蓋物上的冷凝濕氣的存在導致可從外部獲得的圖像模糊以及外部光的通道的改變，從而妨礙分析報告的正確執行，除非完全依靠非光學內部傳感器，例如阻抗計量傳感器(impedentiometric sensors),但是這不總是可能的或方便的。專利技術主題本專利技術涉及一種用于執行粒子的光學分析的方法和設備，該粒子以懸浮的方式包含在流體(通常是液體)中，該流體布置在微流體設備中，該微流體設備將該流體保持在顯著地低于室溫的溫度下，并且以致引起在該微流體設備的外表面上的冷凝現象。通常，在同時要求相對低的操作溫度以及被操縱的粒子的位置和/或外觀的光學分析的性能的情況下，或者為了形態學參數的檢測或者為了熒光強度的量化，該微流體設備用于執行粒子位置的操縱和/或控制，例如通過在導電溶液中的電力場，以及更普遍地通過任何其他系統。該力場可為介電質上的介電電泳(正或負)、磁力電泳、電泳、動電學(electrohydro-dynamic)或電潤濕,或這些現象的組合,其特征在于，用于粒子的一組穩定平衡的點。還可使用光鑷。本專利技術的主要目的涉及防止在以相對低的內部溫度操作的微流體設備的覆蓋物的外表面上的濕氣冷凝，這通過提高該覆蓋物的外表面的溫度至冷凝溫度(露點)之上來防止，或者通過降低在該微流體設備的覆蓋物附近的溫度和/或環境濕度來防止，以便使冷凝溫度(露點)低于該微流體設備的內部操作溫度。為了所述目的，該系統可得益于一個或多個整體形成的或外部的傳感器的使用，該傳感器用于通過反饋控制來控制溫度以及(如果必要)覆蓋物的外表面的環境濕度和溫度。此外，本專利技術允許使用傳送類型的外部光學系統。附圖的簡要說明圖1A和圖1B以縱向截面示意性地示出了實施本專利技術的方法的第一實施方式的微流體設備的兩個不同的實施方式；圖2示意性地示出了圖1的微流體設備的實施方式的俯視平面圖；圖3以放大比例示意性地示出了圖2的微流體設備的豎直截面；圖4是示出了根據空氣的濕度和溫度的露點(dew point)的變化的圖表；圖5以縱向截面示意性地示出了實施本專利技術的方法的第二實施方式的微流體設備；以及圖6和圖7是示出了圖2的微流體設備的上表面的溫度基于一些操作參數的變化而產生的變化圖表。【具體實施方式】在下文中，術語粒子將用于表示微米級或納米級的實體(自然的或者人造的)，諸如細胞、亞細胞成分、病毒、脂質體、泡囊(niosome)、微珠和納米珠，或者還表示更小的實體，諸如大分子、蛋白質、DNA、RNA等，還表示不溶于懸浮介質中的液滴，例如水中的油或油中的水，或者還表示氣體中的液滴(諸如空氣中的水)或者液體中的氣泡(諸如水中的空氣)O本專利技術的目的是提供一種用于在低于室溫的溫度下并且特別地在相對低的溫度(3-60C )下的粒子的光學分析的方法和設備，粒子在布置在微流體設備內部的流體(通常是液體)中保持懸浮，該微流體設備還允許操縱粒子。我們用操縱表示的意思是控制單個粒子或粒子群的位置，或者控制所述粒子或粒子群在空間中的運動。所述操縱可通過整體形成在根據本專利技術的設備中或從外部與該設備相互作用的任何裝置來執行。根據PCT/W000/69565中的描述，通常，該操縱通過電極陣列來執行，該電極陣列可被選擇性地激活或處理(addressed)，整體形成在基板上并且面向一個單一的反電極，該反電極還用作該微室的覆蓋物，將PCT/W000/69565的內容結合在本文中以用于描述必要的部分。參照圖1A、圖B以及圖2,參考標號la、Ib分別表不用于對以懸浮的方式包含在流體3 (通常是液體)中的粒子2進行光學分析的設備，該設備能夠通過將粒子2和液體3保持在低于室溫的溫度下進行操作，并且特別地在接近零攝氏度，通常在3與6°C之間并優選地在大約4°C的溫度下進行操作。根據圖1A和圖1B所示的概括的示意圖(為了簡明的目的在圖中通過相同的參考標號表示相似或相同的細節)，設備la、Ib包括:至少一個微室4，該微室在使用中包含流體3并且界定在第一表面5與第二表面6之間；以及冷卻裝置，總體上由7表示，該冷卻裝置通過第一熱阻RLW與表面5熱耦合。我們用術語“微室”在這里和下文中表達的意思是適于包含小體積的流體3的室，通常在I納升與5000微升之間，并且優選地在I微升與100微升之間，并且測量的該室的三個維度中的一個小于1mm。此外，設備I還包括熱檢測表面8，該熱檢查表面通過第二熱阻RHI與表面6熱耦八口 ο冷卻裝置7可為在設備la/lb是操作的并對粒子2進行操縱時適于減去微室4中一數量的熱量的任何合適的類型，以便將流體3保持在第一預設溫度Tl下，低于室溫，如已經表明的典型的4°C。在圖1B所示的實例中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于粒子(2)的光學分析的方法，所述粒子以懸浮的方式包含在低于露點溫度的溫度下的流體中，所述方法包括以下步驟：ⅰ.將所述粒子以懸浮的方式布置在至少一個微室(4)內，所述微室包含所述流體并且界定在第一表面與第二表面(5，6)之間；ⅱ.通過第一熱阻(RLW)將所述第一表面(5)熱耦合至適于從所述流體中汲取熱量的第一冷卻裝置(7)，并且通過第二熱阻(RHI)將所述第二表面(6)熱耦合至光學檢查表面(8)；ⅲ.通過所述第一冷卻裝置使所述流體達到低于露點溫度的第一溫度(T1)；ⅳ.在所述粒子(2)正被光學分析時，在所述光學檢查表面(8)處建立熱流(F)，使得將所述光學檢查表面恒定地保持處于高于包含在包圍所述光學檢查表面(8)的空氣中的環境濕氣的露點溫度(Td)的第二溫度(T2)；選擇所述第一熱阻和所述第二熱阻，使得所述第二熱阻(RHI)具有的熱導率值優選地比所述第一熱阻(RLW)的熱導率值低至少一個數量級，并且在任何情況下所述第二熱阻的熱導率值等于所述第一熱阻(RLW)的熱導率的至少一半。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：詹尼·梅多羅，阿列克斯·卡蘭卡，尼科洛·馬納雷西，
申請(專利權)人：硅生物系統股份公司，
類型：發明
國別省市：意大利;IT