用于体液样品中的粒子分析的自聚焦系统和方法技术方案

可通过数字图像处理器对粒子诸如血细胞进行分类和计数。可将数字显微镜相机引导到流通池中，所述流通池限定对称变窄的流路，其中样品料流以因流动和粘度参数而在鞘流体层之间变平的带的形式流动。在所述流通池上设置了用于自聚焦的对比光栅，例如在后照明开口的边缘处。所述图像处理器由像素数据对比度评估焦点精确度。定位电机沿着光轴移动所述显微镜和/或流通池以用于自聚焦于所述对比光栅靶标。所述处理器随后使显微镜和流通池位移所述对比光栅和所述样品料流之间的已知距离，从而聚焦于所述样品料流。从该位置采集血细胞图像，直至通过输入信号或当检测所述图像数据中的温度变化或焦点不精确度时周期性地再引发自聚焦。

【技术实现步骤摘要】
用于体液样品中的粒子分析的自聚焦系统和方法本申请是2014年3月17日提交的，申请号为201480015291.X(PCT/US2014/030928)，专利技术名称为“用于血液样品中的粒子分析的自聚焦系统和方法”的专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本专利申请是2013年3月15日提交的美国临时专利申请No.61/799,152的非临时性申请并要求其优先权权益，所述临时专利申请的内容以引用方式并入本文。本申请还涉及美国专利申请No.14/215,834、14/216,533、14/216,339、14/216,811和14/217,034；以及均提交于2014年3月17日的多份国际专利申请No.(sheathfluid,flowcell,dynamicrange,contrastagent,hematology)(鞘流体、流通池、动态范围、对比剂、血液学)。这些专利提交中的每一者的内容均以引用方式并入本文。
技术介绍
本公开涉及使用全自动化或部分自动化设备区分和定量样品中的粒子(诸如血细胞)的粒子分析(包括对流体样品中的粒子成像)的装置、系统、组合物和方法领域。本公开还涉及可用于分析得自受试者的样品中的粒子的粒子和/或细胞内细胞器配向液体(particleand/orintracellularorganellealignmentliquid,PIOAL)，用于制备所述液体的方法，以及使用所述液体检测和分析粒子的方法。本专利技术还公开了可用于进行基于图像的生物流体样品分析的组合物、系统、设备和方法。本公开的组合物、系统、设备和方法还可用于对生物流体中的粒子(诸如红血细胞、网织红细胞、有核红血细胞、血小板)进行检测、计数和表征，以及用于基于图像和形态的白血细胞分类计数、分类、子分类、表征和/或分析。血细胞分析是用于提供患者健康状态的概况的最常执行的医学检验之一。血液样品可从患者身体抽取并储存在含有抗凝血剂以防止凝结的试管中。全血样品通常包含三大类血细胞，包括红血细胞(红血球)、白血细胞(白血球)和血小板(凝血细胞)。每一类可进一步分为成员亚类。例如，五大类型或亚类的白血细胞(WBC)具有不同的形状和功能。白血细胞可包括中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。也存在红血细胞类型的亚类。样品中粒子的外观可根据病理状况、细胞成熟度和其他原因而不同。红血细胞亚类可包括网织红细胞和有核红血细胞。用于估计RBC、WBC或血小板浓度的血细胞计数可以由人工方式或使用自动化分析仪进行。当血细胞计数以人工方式进行时，将一滴血作为薄层涂片而施加到显微镜载片上。传统上，对显微镜载片上的干燥、染色血涂片的人工检查已被用来确定五种类型的白血细胞的数量或相对量。已将组织学染料和染剂用于对细胞或细胞结构染色。例如，瑞氏染剂是已用于对血涂片染色以在光学显微镜下检查的组织学染剂。全血计数(CBC)可使用自动化分析仪获得，其中一种类型基于粒子或细胞沿着小管通过感测区时的阻抗或动态光散射而对血液样品中的不同粒子或细胞的数量计数。自动化CBC可采用多种仪器或方法区分不同类型的细胞，这些细胞包括RBC、WBC和血小板(PLT)，它们可单独地进行计数。例如，要求最小粒度或体积的计数技术可用于仅对大细胞计数。血液中的某些细胞(诸如异常细胞)可能无法正确计数或识别。彼此粘附的小细胞可能被错误地计数为大细胞。当怀疑计数有误时，可能需要对仪器结果进行人工复查以确认和识别细胞。自动化血细胞计数技术可涉及流式细胞术。流式细胞术涉及提供窄的流路，以及对单个血细胞的通过进行感测和计数。流式细胞术方法已用于检测悬浮在流体中的粒子，诸如血液样品中的细胞，以及用于分析粒子的粒子类型、尺寸和体积分布以便推断出血液样品中相应粒子类型或粒子体积的浓度。分析悬浮在流体中的粒子的合适方法的例子包括沉降、微观表征、基于阻抗的计数和动态光散射。这些工具易出现测试误差。另一方面，准确表征粒子的类型和浓度在诸如医学诊断的应用中可能至关重要。在基于成像的计数技术中，使用耦合到数码相机的显微镜物镜镜头捕获可能正在通过观察区的制备样品的像素数据图像。像素图像数据可用数据处理技术加以分析，并且还显示在监视器上。具有流通池的自动化诊断系统的多个方面在授予Turner等人的美国专利No.6,825,926以及均授予Kasdan等人的美国专利No.6,184,978、6,424,415和6,590,646中有所公开，它们据此以引用方式并入，如同在本文完整示出一样。使用动态光散射或阻抗的自动化系统已用于获得全血计数(CBC)：总白血细胞计数(WBC)、红血细胞总细胞体积(RBC分布)、血红蛋白HGB(血红蛋白在血液中的量)；平均细胞体积(MCV)(红细胞的平均体积)；MPV(平均PLT体积)；血细胞比容(HCT)；MCH(HGB/RBC)(每个红血细胞的血红蛋白的平均量)；和MCHC(HGB/HCT)(细胞中血红蛋白的平均浓度)。自动化或部分自动化方法已用来方便白血细胞五部分分类计数和血液样品分析。虽然此类目前已知的粒子分析系统和方法连同相关的医学诊断技术可为医生、临床医生和患者提供真正的益处，但是仍需要进一步的改进。本专利技术的实施例为这些待解决的需求中的至少一些提供了解决方案。
技术实现思路
本专利技术的实施例涵盖某些聚焦技术，其允许血液学系统和方法产生存在于流体血液样品中的粒子的高质量图像。此类高质量图像为实现高区分水平提供了基础，其允许使用具有高放大倍率和高数值孔径的物镜的光学系统，从而用于准确地对细胞分类。示例性光学配向或聚焦技术有利于产生具有高分辨率水平的图像，且具有与输运粒子的流体样品的薄带相对应的短视野深度。在一些情况下，可定期地重新聚焦血液学系统以针对局部温度和其他因素的变化进行调整。例如，如本文所述的自聚焦技术可补偿存在于血液学分析仪中的热膨胀或其他因素，它们会改变成像物镜与流通池之间的距离，从而例如通过产生偏离焦点的图像而对成像结果造成负面影响。本专利技术的实施例还涵盖用于血液学仪器的自聚焦系统和方法，其涉及使成像系统自动地聚焦而无需聚焦液体或溶液或其他用户干预。例如，示例性自聚焦技术可涉及获得对相对于流通池固定的靶标的初始聚焦，而非使用基于使出现于图像中的主题自身的对比度最大化的技术。本专利技术的某些实施例至少部分地基于这样的观察：流通池内的料流位置不会响应于温度波动而变化，并且可涉及使靶标聚焦在流通池的某处，然后使用固定偏移量实现对样品料流的良好聚焦。此类方法可在不使用流过流通池的聚焦溶液的情况下具体实施，并且可自动地且对用户完全透明化地执行。根据一些实施例，本专利技术涉及用于使包含悬浮于液体中的粒子的样品成像的视觉分析仪，其中装置包括耦合到样品源和耦合到PIOAL源的流通池，其中流通池限定内部流路，流通池被配置成将被PIOAL包封的带形样品料流的流引导穿过流通池中的观察区。与高光学分辨率成像设备相关的物镜镜头设置在与带形样品料流相交的光轴上。物镜和流通池之间的相对距离可通过耦合到控制器的电机驱动器的操作来改变，以便在光敏元件阵列上分辨和采集数字化图像。自聚焦光栅或成像靶标设置在相对于流通池固定的位置处，自聚焦光栅位于离制备的带形样品料流的平面的预定距离处。光源照明带形样品料流和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使体液样品中的粒子成像的方法，所述方法使用被配置用于几何流体聚焦的粒子分析系统，所述粒子包含在具有样品流体粘度的所述体液样品中，所述方法包括：将所述体液样品注入流通池内的流路中以使得所述体液样品以流动料流宽度大于流动料流厚度的样品流动料流流动，所述样品流动料流流过流路尺寸的缩减段并横越成像轴；通过使成像靶标成像来使图像捕获设备聚焦，所述图像捕获装置具有视野，并且在所述视野内，所述成像靶标具有相对于所述流通池固定的位置；以及使用所述图像捕获设备在所述流动料流内采集适用于粒子表征和计数的所述粒子的聚焦图像，其中使用位移距离使所述图像捕获设备聚焦于所述样品流动料流，所述位移距离为沿着所述成像轴的所述成像靶标和所述样品流动料流之间的距离。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/799,1521.一种使体液样品中的粒子成像的方法，所述方法使用被配置用于几何流体聚焦的粒子分析系统，所述粒子包含在具有样品流体粘度的所述体液样品中，所述方法包括：将所述体液样品注入流通池内的流路中以使得所述体液样品以流动料流宽度大于流动料流厚度的样品流动料流流动，所述样品流动料流流过流路尺寸的缩减段并横越成像轴；通过使成像靶标成像来使图像捕获设备聚焦，所述图像捕获装置具有视野，并且在所述视野内，所述成像靶标具有相对于所述流通池固定的位置；以及使用所述图像捕获设备在所述流动料流内采集适用于粒子表征和计数的所述粒子的聚焦图像，其中使用位移距离使所述图像捕获设备聚焦于所述样品流动料流，所述位移距离为沿着所述成像轴的所述成像靶标和所述样品流动料流之间的距离。2.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述鞘流体沿着所述流通池的所述流路流动，其中所述粒子分析系统可被配置用于组合式粘度和几何流体聚焦，其中所述鞘流体具有与所述样品流体粘度相差一个处于预定粘度差范围内的粘度差的鞘流体粘度，并且其中所述鞘流体与所述体液样品之间的所述粘度差，与流路尺寸的所述缩减段相结合，有效地在所述成像轴处流体聚焦所述样品流动料流，同时所述鞘流体中的粘度剂保持所述样品流动料流中的细胞的活力，使得所述细胞从所述样品流动料流延伸到所述流动鞘流体中时所述细胞的结构和内容物完整。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像靶标位于观察孔窗口上，所述观察孔窗口设置在所述样品流动料流与所述图像捕获设备之间，或者其中所述成像靶标位于照明窗口与观察孔窗口之间，或者其中所述成像靶标包括用于将所述图像捕获设备的所述成像轴相对于所述样品流动料流定位的刻度，或者其中所述成像靶标包括相对于所述成像轴配向的光圈，使得所述成像粒子设置在由所述光圈限定的孔内，并且在自聚焦期间使所述光圈的一个或多个边缘部分成像。4.根据权利要求1所述的方法，其中采集所述聚焦图像包括使用所述位移距离调节所述图像捕获设备与所述流通池之间的距离。5.根据权利要求4所述的方法，其中调节所述图像捕获设备和所述流通池之间的所述距离包括移动所述图像捕获设备的部件，并且其中所述部件包括选自变焦镜头和包括所述图像捕获设备的组件的成员，或者其中调节所述图像捕获设备和所述流通池之间的所述距离包括移动所述流通池，或者其中调节所述图像捕获设备与所述流通池之间的所述距离包括移动所述图像捕获设备的至少一个光学元件和所述流通池。6.根据权利要求1所述的方法，还包括自聚焦，其中所述自聚焦步骤包括：将测试流体样品注入鞘流体中以形成所述流通池内的测试样品流动料流；使用所述图像捕获设备获得所述成像靶标的第一聚焦图像，所述聚焦的成像靶标和所述图像捕获设备限定第一焦距；使用所述图像捕获设备获得所述测试样品流动料流的第二聚焦图像，所述聚焦的测试样品流动料流和所述图像捕获设备限定第二焦距；以及通过计算所述第一焦距与所述第二焦距之间的差值来获得所述位移距离。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：检测自聚焦再引发信号；响应于所述自聚焦再引发信号而重复所述自聚焦和图像采集步骤。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述自聚焦再引发信号包括选自温度的变化、聚焦质量的降低、流逝的时间间隔或用户输入的成员。9.根据权利要求1所述的方法，其中通过在所述流通池和所述图像捕获设备之间实施旋转调节将所述图像捕获设备聚焦于所述样品流动料流。10.根据权利要求1所述的方法，所述体液样品包括：血清、脑脊髓液、胸膜液、腹膜液、唾液、尿液、精液、泪液、汗液、母乳、羊膜液、灌洗液、骨髓穿刺液、渗漏液、渗出液、经处理产生细胞悬液的活检样品、经处理产生细胞悬液的粪便样品、或细胞培养样品。11.一种粒子分析系统，所述粒子分析系统执行几何流体聚焦以便使体液样品中的粒子成像，所述系统包括：流通池，所述流通池具有带有注入管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴特·J·万德斯，布雷特·乔丹，格雷戈里·A·法雷尔，托马斯·H·亚当斯，沃伦·格罗纳，
申请(专利权)人：艾瑞思国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US