专利名称：流动通道装置、复电容率测量设备和介电细胞计数系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从含有诸如细胞的生物样本的液体测量复相对电容率(下文中， 缩写为复电容率(complex permittivity))的频率弥散(介电谱(dielectric spectrum)) 并根据测量结果计算生物样本的物理特性或确定其细胞类型的技术。
背景技术：
已知一种测量含有多个细胞的液体的平均介电谱的方法，作为测量细胞的介电谱的技术。在该测量方法中，不同于测量各细胞的介电谱的情况，本质上讲，基于测量的细胞的物理特性信息从100个细胞中辨别出一个异常细胞的应用是不可能的。通常，通过使用具有用于对溶液施加电场的电极的溶液保持器来电测量电极之间的复电容或复阻抗，计算出其复电容率或频率弥散。关于测量液体中含有的各细胞的介电谱的技术，已经提出了一种设备，该设备包括流动通道，其允许各细胞顺序流动；以及两个板电极，其被彼此平行且相对地布置在流动通道的内表面的部分上，并具有与细胞相同的尺寸(例如，参见NPL 1)。引用文献列表[NPL l]Hywel Morgan Tao Sun, David Holmes, Shady Gawad, and Nicolas G Green(Nanoscale Systems Integration Group, School of Electronics and Computer Science, University of Southampton, S017 IBJ UK) , Single cell dielectric spectroscopy, JOURNAL OF PHYSICS D :APPLIED PHYSICS, Appl.Phys.40 (2007)61-70

发明内容
当使用电极对含有细胞的溶液施加电场时，必然发生被称作电极极化的现象，并且因此含有要测量的细胞的溶液的复电容被串联耦合到形成在电极与溶液之间的界面中的电双层的电容。通常，电双层的电容非常大并表现出弛豫(下文中，还被称作“电极极化弛豫”)。当指示电极极化弛豫的特征频率为fEP，电双层的电容为Cs，以及整个流动通道的
电导为Gt时，可以用以下表达式来表达特征频率fEP。
权利要求
1.一种流动通道装置，在其中形成有流动通道，含有应据以测量复电容率的多个生物样本的液体流经所述流动通道，所述流动通道装置包括布置在所述流动通道的流入端口与流出端口之间的收缩部，其包括所述多个生物样本的单个生物样本能够通过的入口和出口 ；布置在所述流动通道的所述流入端口与所述收缩部的所述入口之间的流动通道部中的电极，其用作交流电压的一个施加目标；以及布置在所述收缩部的所述出口与所述流动通道的所述流出端口之间的流动通道部中的电极，其用作所述交流电压的另一个施加目标，其中，所述收缩部在下限频率处的电导小于所述流动通道部的电导，并且所述收缩部在上限频率处的电容小于所述流动通道部的电容。
2.根据权利要求1所述的流动通道装置，其中，与液体溶剂接触的电极部分的面积等于或大于由于形成在所述电极表面与所述液体溶剂之间的界面中的电双层而引起的弛豫不与由于所述生物样本而引起的介电弛豫交叠的面积。
3.根据权利要求1所述的流动通道装置，其中，当用通过使1/2π乘以下限频率处的电极间的电导与电双层的电容之比而获得的值来表达指示由于形成在所述电极表面与液体溶剂之间的界面中的所述电双层而引起的电极极化弛豫的特征频率时，所述值低于通过将指示由于所述生物样本而引起的所述介电弛豫的频带中的最低频率的数字位数减少两位而获得的频率。
4.根据权利要求1所述的流动通道装置，其中，当用通过使1/2π乘以下限频率处的电极间的电导与电双层的电容之比而获得的值来表达指示由于形成在所述电极表面与液体溶剂之间的界面中的所述电双层而引起的电极极化弛豫的特征频率时，以及当用通过使所述液体溶剂的相对电容率和真空电容率乘以接触所述液体溶剂的电极部分的面积与所述电双层的厚度之比而获得的值来表达所述电双层的电容时，接触所述液体溶剂的所述电极部分具有满足以下条件关系的面积所述特征频率低于指示由于所述生物样本而引起的所述介电弛豫的所述频带的最低频率。
5.根据权利要求2所述的流动通道装置，其中，所述收缩部包括所述多个生物样本的单个生物样本通过的空间。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的流动通道装置，其中，所述流动通道的所述流入端口和所述流出端口被可拆卸地连接到耦合端，并且所述电极被可拆卸地连接到连接端。
7.一种流动通道装置，在其中形成有流动通道，含有应据以测量复电容率的多个生物样本的液体流经所述流动通道，所述流动通道装置包括布置在所述流动通道的流入端口与流出端口之间的收缩部，其包括所述多个生物样本的单个生物样本能够通过的入口和出口，并且其中能够存在一个或几个生物样本；布置在所述流动通道的所述流入端口与所述收缩部的所述入口之间的流动通道部中的电极，其用作交流电压的一个施加目标；以及布置在所述收缩部的所述出口与所述流动通道的所述流出端口之间的流动通道部中的电极，其用作所述交流电压的另一个施加目标，其中，所述电极的面积等于或大于由于形成在所述电极表面与所述液体溶剂之间的界面中的电双层而引起的伪弛豫不与由于所述生物样本而引起的介电弛豫交叠的面积。
8.一种复电容率测量设备，包括布置在含有应测量复电容率的多个生物样本的液体流经的流动通道的流入端口与流出端口之间的收缩部，其包括所述多个生物样本的单个生物样本能够通过的入口和出口 ；布置在所述流动通道的所述流入端口与所述收缩部的所述入口之间的流动通道部中的电极；布置在所述收缩部的所述出口与所述流动通道的所述流出端口之间的流动通道部中的电极；以及测量装置，其用于对所述电极施加交流电压，并且用于根据所述电极中流动的电流的值来测量存在于所述收缩部中的所述生物样本的复电容率，其中，所述收缩部在下限频率处的电导小于所述流动通道部的电导，并且所述收缩部在上限频率处的电容小于所述流动通道部的电容。
9.一种介电细胞计数系统，包括流形成系统单元，其发射含有要测量的多个生物样本的液体；测量系统单元，其测量从所述流形成系统单元发射的所述液体中含有的所述生物样本的复电容率；以及分离系统单元，其将从流动通道流出的所述液体分离成废液和含有生物样本的液体，其中，所述测量系统单元包括布置在所述液体流经的所述流动通道的流入端口与流出端口之间的收缩部，其包括所述多个生物样本的单个生物样本能够通过的入口和出口；布置在所述流动通道的所述流入端口与所述收缩部的所述入口之间的流动通道部中的电极；布置在所述收缩部的所述出口与所述流动通道的所述流出端口之间的流动通道部中的电极；以及测量装置，其用于对所述电极施加交流电压，并且用于根据所述电极中流动的电流的值来测量存在于所述收缩部中的所述生物样本的复电容率，并且其中，所述收缩部在下限频率处的电导小于所述流动通道部的电导，并且所述收缩部在上限频率处的电容小于所述流动通道部的电容。
全文摘要
提供了能够改进测量准确度的流动通道装置、复电容率测量设备和介电细胞计数系统。具有收缩空间(CS)的收缩部(11A)被布置在流动通道(11)的流入端口(IF)与流出端口(OF)之间。电极(12A和12B)被布置在流入端口(IF)与收缩部(11A)之间以及流出端口(OF)与收缩部(11A)之间。收缩部(11A)在下限频率处的电导小于流入通道部(11B)和流出通道部(11C)的组合电导。收缩部(11A)在上限频率处的电容小于流入通道部(11B)和流出通道部(11C)的组合电容。
文档编号G01N15/10GK102282460SQ201080003939
公开日2011年12月14日 申请日期2010年1月7日 优先权日2009年1月9日
发明者大森真二, 胜本洋一 申请人:索尼公司