【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光谱散射流式细胞仪的光学配置方法相关申请的交叉引用本申请涉及2016年10月21日提交的美国临时专利申请第62/411,324号以及2017年10月23日提交的名称为“分子纳米标签”的PCT申请，其每一个的公开内容在此都通过引用以其整体并入。本申请要求2017年10月23日提交的美国临时专利申请第62/575,988号的权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入。
本专利技术的领域是包括流式细胞仪的微流控设备和方法。致谢政府支持本专利技术是在美国国家癌症研究所的美国国立卫生研究院的项目编号Z01BC011502的政府支持下完成的。美国政府拥有本专利技术的某些权利。
技术介绍
用于单个纳米颗粒检测、分辨率和/或分选的改进方法和装置对于临床和研究目的都是有利的。例如，它们对于识别和分析细胞释放的细胞外囊泡(EV)和其它纳米级颗粒将很有用，这些颗粒具有重要的生物学功能和巨大的生物医学潜力，可用作治疗剂、靶标或生物标记物。人们普遍认为，EV的组成成分和生物学功能会根据产生它们的细胞类型和...
【技术保护点】
1.一种设备，所述设备包括：/n照射源，所述照射源被配置成产生多波长照射光束并将所述多波长照射光束引导至能够包括纳米标签的微流控靶；/n检测器，所述检测器被配置成从所述微流控靶接收多波长检测光束并产生检测信号，其中，所述多波长检测光束包括通过所述多波长照射光束与所述微流控靶中的所述纳米标签之间的相互作用而弹性地侧向散射的光；以及/n处理器，所述处理器被配置成接收所述检测信号，并通过将所述检测信号的多波长侧向散射强度特征与一种或多种纳米标签类型的预定的多波长弹性侧向散射强度分布进行比较，确定所述微流控靶中所述纳米标签的存在。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171023 US 62/575,9881.一种设备，所述设备包括：
照射源，所述照射源被配置成产生多波长照射光束并将所述多波长照射光束引导至能够包括纳米标签的微流控靶；
检测器，所述检测器被配置成从所述微流控靶接收多波长检测光束并产生检测信号，其中，所述多波长检测光束包括通过所述多波长照射光束与所述微流控靶中的所述纳米标签之间的相互作用而弹性地侧向散射的光；以及
处理器，所述处理器被配置成接收所述检测信号，并通过将所述检测信号的多波长侧向散射强度特征与一种或多种纳米标签类型的预定的多波长弹性侧向散射强度分布进行比较，确定所述微流控靶中所述纳米标签的存在。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，确定所述微流控靶中所述纳米标签的存在包括确定单个纳米标签的存在。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的设备，其中，所述处理器被配置成基于所述比较而确定具有附着于细胞外囊泡(EV)的至少一个纳米标签的所述EV的存在。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其中，所述处理器被配置成从所述检测信号确定同时存在于所述微流控靶中的多种纳米标签类型的存在。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述多种纳米标签类型附着在共同的细胞外囊泡(EV)上。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的设备，其中，通过使用所述预定的多波长弹性侧向散射强度分布对所述检测信号解卷积来执行所述比较。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的设备，其中，所述单个纳米颗粒具有球形或非球形特征，并且具有与所述球形特征相关联的直径，或与所述非球形特征相关联的特征尺寸，其中所述直径或所述特征尺寸为100nm或更小。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备，其中，所述弹性侧向散射强度分布对应于峰值散射。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的设备，其中，所述纳米标签类型包括由金制成的一种或多种纳米标签类型和由银制成的一种或多种纳米标签类型。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，其中，其中所述一种或多种纳米标签类型包括具有在10nm至30nm的范围内选择的直径的纳米标签类型。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的设备，其中，所述照射源包括：
宽带照射源，所述宽带照射源被设置成产生具有预定波长光谱的宽带照射光束；并且
其中，所述设备包括波长分离系统，所述波长分离系统光学耦合至所述宽带照射光束并且被设置成将所述宽带照射光束分离为多个子光束，每个子光束都具有预定波长光谱的单独的波长子带，并沿着不同的相应的光路引导和聚焦所述子光束，以便基于相应的波长子带的色彩聚焦距离将所述子光束聚焦在所述微流控靶上。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述宽带照射源包括超连续谱激光器。
13.根据权利要求11至12中的任一项所述的设备，其中，所述波长分离系统包括多个二向色性光学元件，所述二向色性光学元件被设置成将分离的子光束沿着共线或平行的光路引导至所述微流控靶。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的设备，其中，所述波长分离系统包括光学地耦合到相应的所述子光束的多个聚焦系统，以便将所述子光束聚焦到所述微流控靶的公共位置。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的设备，其中，所述检测系统包括：
收集光学器件，所述收集光学器件被设置成接收由所述微流控靶弹性地侧向散射的光以便形成所述多波长检测光束；以及
棱镜光学器件，所述棱镜光学器件被设置成从所述收集光学器件接收所述多波长检测光束，并将所述多波长检测光束分成基于波长在空间上分离的多个检测子光束。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述检测系统还包括：
具有单独的微透镜的微透镜阵列，所述微透镜被设置成接收和聚焦相应的检测子光束；并且
其中，所述检测器包括被设置成接收相应的所述检测子光束的多个检测器通道。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述检测器包括一个或多个雪崩光电二极管、单光子检测雪崩光电二极管、光电倍增管、硅光电倍增器，或者3-D高分辨率、高灵敏度、高帧频光场彩色记录装置或其组合。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的设备，其中，所述照射源包括：
多个单色激光源，所述单色激光源被设置成产生不同波长的相应激光束，以便对应于所述多波长照射光束。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述照射源还包括光束聚焦光学器件，所述光束聚焦光学器件被设置成基于所述激光束的波长的彩色聚焦特性将每个相应的激光束聚焦在所述微流控靶上。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述照射源还包括多个二向色性光学元件，所述二向色性光学元件被设置成沿着共线的光路引导所述激光束，使得所述激光束被聚焦到所述微流控靶上的共同位置。
21.根据权利要求18至20中的任一项所述的设备，其中，所述检测器是检测系统的一部分，所述检测系统包括收集光学器件，所述收集光学器件被设置成接收不同波长的光，所述光被所述微流控靶弹性地侧向散射，以便形成所述多波长检测光束。
22.根据权利要求21所述的设备，其中，所述收集光学器件包括：第一收集光学器件，所述第一收集光学器件相对于由所述微流控靶接收的所述多波长照射光束的光路垂直地布置；和第二收集光学器件，所述第二收集光学器件相对于所述光路垂直地布置且与所述第一收集光学器件相邻。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述第二收集光学器件处于所述微流控靶的与所述第一收集光学器件相反的一侧上。
24.根据权利要求22至23中的任一项所述的设备，其中，所述第二收集光学器件被配置为具有与所述第一收集光学器件不同的收集光学器件参数，所述参数使米氏共振在给定波长下偏移预定量。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，所述收集光学器件参数包括收集光学器件角度和检测孔径几何形状中的一个或两个。
26.根据权利要求22至25中的任一项所述的设备，其中，所述检测器包括耦合到所述第一收集光学器件的第一检测器和耦合到所述第二收集光学器件的第二检测器，其中，所述第一检测器和所述第二检测器的灵敏度被选择为不同以增加对不同大小的颗粒的动态检测范围。
27.根据权利要求21至26中的任一项所述的设备，其中，所述检测系统还包括：
至少一个二向色性光学元件，所述二向色性光学元件被设置成会聚地接收所述多波长检测光束并将所述多波长检测光束分离成多个检测子光束，每个检测子光束都对应于不同波长之一；
其中，所述检测器包括多个光学检测器，所述光学检测器被设置成从所述至少一个二向色性元件接收相应的检测子光束，并且被设置成相对于所述至少一个二向色性元件成间隔关系，所述间隔关系基于由所述收集光学器件提供的聚焦距离和在所述检测子光束之间的焦点的光路长度差，所述光路长度差与所述收集光学器件...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·博卓夫斯基，J·C·琼斯，J·A·韦尔什，W·G·特尔福德，A·罗斯纳，
申请(专利权)人：美国政府由卫生和人类服务部的部长所代表，
类型：发明
国别省市：美国;US
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