分类颗粒的方法和设备技术

一种用来对移过毛细管大小的封闭通道系统的颗粒进行分类的方法和设备，其包括气泡阀，其用来选择地产生压力脉冲以将具有预定特性的颗粒与颗粒流分开。颗粒分类系统还可以包括用来吸收压力脉冲的缓冲器，颗粒分类系统可以包括多个紧密结合的分类组件，它们被结合以进一步增加分类率。为了降低出错率，颗粒分类系统可以包括多级分类设备，用来连续地对颗粒流进行分类。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对悬浮液中的颗粒进行分类的方法和设备，其中分类组件的输入流路 径能分成几个输出通道，更具体地，本专利技术涉及一种颗粒分类系统，其中多个分类组件互相 连接以便获得增加的颗粒通过量。
技术介绍
在生物工程
，特别是细胞学和药品筛选领域，需要颗粒的高通过量分类。 需要分类的颗粒的例子是各种类型的细胞，例如血小板、白血球、肿瘤细胞、胚细胞等等，在 细胞学领域中人们对这些颗粒特别感兴趣。其它颗粒是(大)分子类的，例如蛋白质、酶类 和多核苷酸，在新药品研制期间，在药品筛选领域中人们对这个颗粒家族特别感兴趣。 颗粒分类的方法和设备是已知的，现有技术中描述的大多数都在这样一种条件下 工作，即颗粒悬浮在流过通道网络的液体中并根据检测决定偏移的原理工作，所述通道网 络在下游具有至少一个分支点。首先分析移动颗粒的特定特性，例如光吸收、荧光强度、尺 寸等等，依据该检测阶段的结果，决定在下游怎样对颗粒进行进一步处理，然后，应用决定 的结果以将特定颗粒的方向朝着通道网络的预定分支偏移。 重要的是分类设备的通过量，即，每单位时间能分类多少颗粒。对于单独的分类单 元，在封闭通道中利用颗粒悬浮流的分类器的通常分类速度处于每秒几百个颗粒到每秒几 千个颗粒的范围中。 在美国专利4175662中描述了一种分类设备的例子，其内容在此并入作为参考 (在下文中称为'662专利)。在'662专利中，在该情况下是细胞的颗粒流流过笔直通道的 中央，笔直通道在一下游的分支点分支成两个垂直通道(T形分支)，进入的颗粒被兼容液 体护层环绕，使颗粒保持被封闭在通道的中央。在正常情况下，对通过两个分支的流量比进 行调节以便颗粒自动流过分支之一，在通道的一个部分中，用检测器确定颗粒特性，检测器 可以是光学系统(检测阶段)。在决定阶段中，当检测器检测到拥有预定特性的颗粒时，检 测器产生一个信号。在偏移阶段，一旦颗粒被检测到，就致动一偏移器以使颗粒偏移。在该 例子中，偏移器包括位于通道分支中的电极对，颗粒通常在偏移器的非致动状态中流过所 述通道。通过电流脉冲的应用，水成液被电解，产生在电极对之间放出的气泡。由于气泡尺寸增大，在放出气泡阶段期间通过该分支的流量减小。在应用电流脉冲之后，气泡增长停 止，气泡与液流一起被携带，结果，通过特定分支的液流瞬间减小，感兴趣的颗粒改变路径 并沿着另一个分支流动。 '662专利的装置对于分类颗粒是有效的，然而，一个严重的缺点是产生了可能堆 积在流体网络的某些点处的气泡，该气泡生成可能阻塞流动通道，产生错误的分类。另一个 缺点是产生的气体(主要是氧气和氢气)和离子种类(主要是0H—和H+)影响了流过具有 电极对的分支的颗粒。另外，细胞和例如酶类的细微蛋白质是非常脆弱的，可能被与气泡一 起产生的污垢成分破坏。另一个缺点是整个分类设备的复杂性，具体地说，微电极构造对于 在系统的细小通道中安装和装配是非常复杂的，结果，分类单元的成本相对较大。 在US3984307中披露了现有技术的颗粒分类系统的另一个例子，其内容在此并入 作为参考(在下文中称为'307专利)。在'307专利中，颗粒正在流过通道中央，被流动的 护层液体封闭。在经过检测器部分之后，通道分支成两个其间形成锐角的通道(例如Y形分 支)，就在分支点之前， 一个电致动的换能器位于通道中用来偏移具有合适的、预定特性的 特定颗粒，描述的换能器是压电式致动器或超声换能器，其在电激励时在通道中产生压力 波，产生的压力波立刻扰乱一个分支中的流动，从而将感兴趣的颗粒偏移到另一个分支中。 在'307专利的装置中，如同前述装置中，偏移器结合到通道系统内，导致相对大 的构造成本。该装置的另一个缺点是所用的偏移器原理，产生的压力波不局限于分支点，而 是向上游传播到检测器部分中，以及向下传播到两个分支中，这影响通过通道的整个流动， 如果该类型的分类器串联连接或并联连接，这两种连接通常被采用以构造高通过量的分类 系统，则这尤其是一个缺点，那时，在一个分类器中产生的压力波能在相邻的分类器单元中 影响流动和颗粒的偏移。 在美国专利4756427中披露了另一种分类器，其内容在此并入作为参考。该分类器与'662专利中的分类器类似，然而，在该例子中，一个分支中的液流由于瞬间改变分支阻力而受到干扰，阻力由于外部致动器改变分支通道的高度而被改变。在优选实施方式中，该外部致动器是粘合在通道顶部上的压电盘，在触发时其使得通道向下移动。 虽然在'427专利中描述的分类器构造没有前述分类器结构复杂，但将多个所述类型的分类器组件结合在一起来增加分类速度仍是有问题的，如同'307专利所述的分类器中一样，这是因为产生的压力波对其它分类器组件造成干涉。 在美国专利5837200中披露了另一个颗粒分类设备，其内容在此并入作为参考。 '200专利描述了一种分类设备，其基于颗粒的磁性质，用磁偏移组件来分类或选择颗粒， '200专利还描述了并行处理和分离单个的颗粒流。
技术实现思路
本专利技术提供了一种给移动经过毛细管大小的封闭通道系统的颗粒进行分类的方 法和设备，本专利技术的颗粒分类系统提供了一种分类组件，其能以低成本装配，同时提供了一 种在每时间单位分类大量颗粒的精密手段。颗粒分类系统可以包括多个紧密结合的分类组 件，它们被组合起来以进一步增加分类速度。为了降低出错率，颗粒分类系统可以包括多级 分类设备以连续给颗粒流分类。 颗粒分类系统实施根据本专利技术的改进的流体颗粒开关方法和开关装置，颗粒分类系统包括用来分类颗粒的毛细管大小的封闭通道系统，通道系统包括用来引入颗粒流的第 一供给管道和用来供应载液的第二供给管道，第一供给管道形成一喷嘴以将颗粒流引入载 液的流动中，第一供给管道和第二供给管道与测量管道流体连通，测量管道在一个分支点 分支成第一分支和第二分支，测量区域限定在测量管道中并与检测器相关联以在测量区域 中检测颗粒的预定特性，两个相对的气泡阀定位成与测量管道并且彼此相对隔开，气泡阀 通过一对相对的侧通路与测量管道连通，允许液体部分地填充这些侧通路以在其中形成弯 液面，该弯液面作为载液与气泡阀的贮存器的分界。还提供了外部致动器以致动气泡阀中 的一个，当外部致动器致动时，致动的气泡阀的贮存器中的压力增加，使弯液面偏移，在测 量管道中引起流动扰动以偏移其中的液流。 当位于测量区域中的传感器在流过测量区域的颗粒中感知到预定特性时，传感器响应检测到的特性产生一信号，外部致动器响应于传感器在第一气泡阀的压縮室中引起一压力脉冲，偏移具有预定特性的颗粒，使得选出的颗粒沿着第二分支管道流动。 在一个方面中，本专利技术包括一种分类颗粒的方法，其包括下列步骤提供具有入口和分支点的测量管道，测量管道在分支点处分成两个分支管道，将其中悬浮着颗粒流的流体流引导到所述管道入口中，以便颗粒通常流过分支管道中的第一个，和从分支点向上游提供两个相对的侧通路，用来瞬间偏移测量管道中的所述流。侧通路中的第一个液压地连接到第一气泡阀的压縮室，外部致动器对其起作用以改变其中的压力，侧通路中的第二个与第二气泡阀的缓冲室液压地连接以吸收压力变化。方法还包括沿着侧通路上游的测量管道提供测量站，用来检测流体流中颗粒的预定特性和在检测到预定特性时产生一信号。方法还包括下列步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种颗粒分类系统，它包括：　　　　第一分类通道，限制在载液中的悬浮颗粒流流过第一分类通道，第一分类通道都具有检测区域和开关区域，检测区域用来检测颗粒中的预定特性，开关区域用来将具有预定特性的颗粒与不具有预定特性的颗粒分开，具有预定特性的颗粒进入第一接收通道，而不具有预定特性的颗粒流入第二接收通道；　　　　集合区域，用来从第一接收通道集合具有预定特性的颗粒，　　　　浓缩区域，用来在具有预定特性的颗粒集合之后，调节环绕具有预定特性的颗粒的载液的体积；和　　　　至少一个与第一分类通道串连的第二分类通道，用来从第一接收通道收集颗粒，并将第二分类通道中具有预定特性的颗粒与第二分类通道中的其它颗粒分开。

【技术特征摘要】
US 2002-4-17 60/373256;US 2002-6-24 10/179488;US 2一种颗粒分类系统，它包括第一分类通道，限制在载液中的悬浮颗粒流流过第一分类通道，第一分类通道都具有检测区域和开关区域，检测区域用来检测颗粒中的预定特性，开关区域用来将具有预定特性的颗粒与不具有预定特性的颗粒分开，具有预定特性的颗粒进入第一接收通道，而不具有预定特性的颗粒流入第二接收通道；集合区域，用来从第一接收通道集合具有预定特性的颗粒，浓缩区域，用来在具有预定特性的颗粒集合之后，调节环绕具有预定特性的颗粒的载液的体积；和至少一个与第一分类通道串连的第二分类通道，用来从第一接收通道收集颗粒，并将第二分类通道中具有预定特性的颗粒与第二分类通道中的其它颗粒分开。2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，浓縮区域从具有预定特性的颗粒上除去过 剩的载流流体。3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分类通道为多个平行的第一分类 通道。4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浓縮区域包括 与所述接收通道之一相交的浓縮通道；禾口 将浓縮通道与所述接收通道分开的膜片。5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浓縮区域包括 与所述集合区域相交的浓縮通道；禾口 将浓縮通道与集合区域分开的膜片。6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浓縮区域包括 与第二分类通道相交的浓縮通道；禾口 将浓縮通道与第二分类通道分开的膜片。7. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个第一分类通道的检测区域包括传感器， 用来测量对应的第一通道中的颗粒速度。8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括在浓縮区域之后将第二载流流体 加到颗粒上的水合装置。9. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，其还包括将浓縮区域连接到第一分类通道 的再循环通道，用来将所述除去过剩的载流流体引入到第一分类通道中。10. —种分类颗粒的方法，它包括通过多个平行的第一分类通道传送多个限制在载液中的悬浮颗粒流，每个第一分类 通道都具有检测区域和开关区域，检测区域用来检测颗粒中的预定特性，开关区域用来将 具有预定特性的颗粒与不具有预定特性的颗粒分开，具有预定特性的颗粒进入第一接收通 道，不具有预定特性的颗粒流入第二接收通道；将具有预定特性的颗粒与不具有预定特性的颗粒分开； 在集合区域中集合来自第一接收通道的具有预定特性的颗粒； 在具有预定特性的颗粒集合之后，调节环绕具有预定特性的颗粒的载液的体积； 通过至少一个第二分类通道传送所选的具有预定特性的颗粒，第二分类通道与多个平 行的第一分类通道串连；禾口将第二分类通道中具有预定特性的颗粒与第二分类通道中的其它颗粒分开。11. 一种颗粒分类系统，它包括用来传送载液中的颗粒流的管道，其包括入口、第一出口和第二出口，其中，颗粒从入 口流入第一出口；用来感知其中一个所述颗粒的预定特性的传感器；致动器，用来在检测到颗粒的所述预定特性时，选择地向载流液体施加压力脉冲以将 颗粒流中的所述具有预定特性的颗粒偏移到第二出口中；禾口 用来吸收压力脉冲的缓冲器。12. 如权利要求11所述的颗粒分类系统，其特征在于，所述致动器包括压电柱、步进电 机、电磁致动器、热力气动致动器和热脉冲发生器中的一种，用来在流动液体中产生汽泡。13. 如权利要求11所述的颗粒分类系统，其特征在于，所述致动器包括与所述管道连 通的侧通道，邻近侧通道定位的密封室，其中载液在侧通道中...

【专利技术属性】
技术研发人员：M德斯潘德，JR吉尔伯特，
申请(专利权)人：塞通诺米ST有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[]