[发明专利]颗粒分配装置和方法

说明书

相关文件的交叉引用

本申请要求于2012年4月12日提交的美国临时专利申请第61/623,136号的优先权，其通过引用并入本文。

背景技术

在多种过程中需要以已知量分配颗粒。生物细胞为经常需要以已知量进行分配的颗粒实例。在生物微流控技术领域中，尤为显著地是在质量和能量传输研究中，并且尤其是在自动化的微流控设备中，以及在细胞的形态学研究和长期监控中，准确并且一致的分配生物细胞是重要的。当前可用的分配设备典型地被设计成分配特定体积的液体(诸如细胞悬浮液)，但是在被分配的体积中，由于诸如细胞相互之间的粘附和细胞的分裂、凝集、凝结以及甚至突变的因素，细胞的数量常有变化。而且，当将被分配的细胞数量较小(诸如小于100)时，液体测量分配方法在细胞计数方面是特别不可靠的。最广泛使用的分配设备是排气吸液管，其为由气动活塞操作的微量吸液管。这些设备传送准确量的小体积的液体悬浮液，但在被传送的体积中，细胞的数量仍然是可变并且不确定的。其它的设备为采用机器人技术进行选择并且输送个体细胞的那些设备。一个实例是CSEM微流控技术的“CellBot”系统(瑞士，纳沙奉尔(Newchatel))。该类型的系统需要对每个细胞进行个体识别和传输。还有其它的设备分配已知量的微滴。一个实例是帝肯(Tecan)系统有限公司(美国加利福尼亚州圣何塞市)的JP D300数字分配仪。然而，该类型的系统不控制实际的细胞计数。

发明内容

本发明涉及用于精确并且有效地分配颗粒悬浮液中的选定数量的颗粒(例如，一个或多个)的方法和装置，该分配过程通过使颗粒经由颗粒计数器进入收集容器内并且一旦计数器检测到已通过选定数量的颗粒，则采用自动化操作来中止颗粒通入容器内而实现，选定数量在本文中也被称为“目标数量”。颗粒计数器为颗粒检测设备，当颗粒通过检测区域时颗粒计数器进行检测，并且自动控制器累积地记录被检测的颗粒数量，将该数量与目标数量进行对比，并且一旦达到目标数量，则停止液流进入收集容器内，从而使容器包含目标数量的颗粒。所述方法也可以包括选定目标数量并且将所述数量编程到控制器内。用于执行该过程的装置包括：颗粒检测设备；泵或其它传输设备或装置，用于将颗粒悬浮液从源容器传输通过颗粒检测设备的检测区域并且进入收集容器内；关闭设备，用于通过可由远程产生的信号操作来关闭到达泵或离开泵的流或者进入收集容器内的流；以及控制器，用以记录所检测的颗粒数量、将所述数量与目标数量进行对比并且将信号发送至关闭设备。本发明不需要并且优选地不包括测量或者检测与颗粒一起被分配的悬浮液的体积。处于本发明范围内的装置和方法的某些实例包括诸如稀释剂容器和管道等附加特征，以在沿着从悬浮液源至收集容器的流路的多个点中的任一点处执行悬浮液的稀释，并且在一些情况下，包括两个或多个颗粒计数器，以提供多个计数，以便验证或证实。

在一些实施例中，提供了一种用于从颗粒悬浮液源中将目标数量的颗粒分配至收集容器内的装置。在一些实施例中，所述装置包括：

颗粒检测设备，所述颗粒检测设备具有检测区域并且检测穿过所述检测区域的颗粒；

传输设备，所述传输设备用于将所述悬浮液从所述源传输通过所述检测区域并且进入所述收集容器内；以及

控制器，所述控制器用于对通过所述检测区域的颗粒进行自动计数，并且从而获得如此检测的颗粒的累积数量，用于将所述累积数量与所述目标数量进行对比，并且用于当所述累积数量等于所述目标数量时产生信号；以及

关闭设备，所述关闭设备用于当收到所述信号时中断所述悬浮液的流进入所述收集容器内。

在一些实施例中，所述传输设备为具有活塞的注射器泵，并且所述关闭设备包括用于中止所述活塞运动的部件。在一些实施例中，所述传输设备为由电源驱动的压电隔膜泵，并且所述关闭设备包括用于关停所述电源的部件。在一些实施例中，所述传输设备为压力泵，并且所述关闭设备包括位于所述泵的吸入侧或排放侧上的电磁阀。在一些实施例中，所述传输设备为由马达驱动的蠕动泵，并且所述关闭设备包括用于关停所述马达的部件。在一些实施例中，所述传输设备为由电场驱动的电泳泵，并且所述关闭设备包括用于除去所述电场的部件。在一些实施例中，所述传输设备为由电源驱动的表面声波泵，并且所述关闭设备包括用于关停所述电源的部件。在一些实施例中，所述传输设备是被布置成从所述源抽取所述悬浮液并且将所述悬浮液排放到所述颗粒检测设备内的泵。在一些实施例中，所述传输设备是被布置成从所述源抽取所述悬浮液通过所述颗粒检测设备的泵。