用于分选细胞的方法和设备技术

用于对精子细胞进行分选和定向的设备，包括：形成具有入口、下游出口和中间检测器区（３３８）的流室（３１２）的相面对的一对壁（３１４，３１６）。该入口接纳输入流体的第一和第二间隔开的流以及包含待被分选的细胞（３３０）的样品流体（３２８）的第三流。第一和第二流具有相应的相对于第三流的流速率，使得第三流被缩窄，从而形成相对窄的样品流，以使得细胞（３３０）平行于壁（３１４，３１６）而被定向。检测器（３４０）检测期望细胞（３３０），且在检测器（３４０）下游的分选仪（３５６）从该流中分选期望细胞（３３０）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种采用多角度区别检测和成像系统的、用于分选细胞的 流分选仪。本专利技术的另 一方面涉及一种用于光学检测以及用于物体成像的 方法和i殳备。
技术介绍
7>知的成4象系统趋向于是方位角对称(azimuthally symmetric )的， 在由成像系统的数值孔径(NA)建立的特定角度范围内接受光。在没有 过小的孔径或光学器件所产生的渐晕或^f象差的情况下，NA内的来自物平 面的所有光被均匀地理想传输到成像平面。这种设计的理由是具有合理 高的光收集效率(即高NA)是所期望的，并且强度的角度变化常常不承 载重JHT息。一个示例性的成4象系统是单个圓透镜或一对圓透镜。对于期望高收集 效率的情形，如在暗的成像系统中，使用这样的光学元件来设计高NA系 统，该光学元件与物体尺寸相比是大的并且与物体尺寸相比是近的。这样， 透镜捕捉了大部分的光。高NA对于最大化分辨率和获得窄的焦深也是重 要的。流细胞仪是使用光学散射和荧光来区别细胞或其它小物体如荧光珠 并基于经区别的光学测量结果对它们进行分选的装置。当物体流过窄喷口 时，输入激光散射，碰撞在物体上，并、H荧光。以变化的角度检测散射 光和荧光信号，以特征化和区别具有不同特性的物体。性别分选精子的一个困难是精子、尤其是牛精子的非常扁平的形状。 与DNA相对于水环境的较高折射率相结合，扁平形状造成包括源于精子 头中的荧光的光的透镜化和内反射。此透镜化4吏得光优先地通过精子的边 缘发出，而通过精子头的两个扁平面的发射则低得多。因此，精子的X 或Y染色体内容的确定和光强度的检测依赖于精子的可靠对齐和从多角 度查看精子荧光的能力。 公知的对齐系统采用这样一种装置，其中精子细胞借助于诸如Rcns 等人的美国专利No. 5,985,216中说明的喷嘴来被定向并喷射到检测带中。 在这种装置中，分选喷嘴具有用于对扁平的细胞进行定向的椭圓截面。 Rens的一个缺点是如果流速率高于约5000精子细胞/秒，则所述细胞 不能被可靠地成像和特征化。5000精子细胞/秒的精子流速率是低效且耗 时的。用于精子分选的更为实用的速率约为100，000精子细胞/秒或更高。一种用于操纵小颗粒的成像系统在下列专利申请中进行了描述2004 年10月28日提交的标题为"SYSTEM AND METHOD FOR MANIPULATING AND PROCESSING NANOMATERIALS USING HOLOGRAPHIC OPTICAL TRAPPING"的美国专利申请No.10/974,976 以及2004年9月3日提交的标题为"MULTIPLE LAMINAR FLOW-BASED PARTICLE AND CELLULAR SEPARATION WITH LASER STEERING"的美国专利申请No.10/934,597,这两个专利申请的 教导通过引用结合于此。
技术实现思路
本专利技术涉及一种采用多角度区别检测和成像系统、用于分选细胞的流 分选仪。本专利技术的一个方面涉及一种用于光学检测和用于物体成像的方法 和设备。特别而言，本专利技术涉及一种用于通过性别来特征化和分选牛精子 的方法和设备。然而，应理解也可以使用本专利技术来分选其它类型的哺乳动 物精子细胞等等。本专利技术基于如下发现 一种用于对细胞进行分选和定向的流分选仪采 用具有入口、出口、中间检测带以及任选的分选区的流通道。入口接纳输入鞘液(sheath fluid )的交替间隔的流中的每一个以及在鞘流之间的包含 待被分选的细胞的样品流。鞘流和样品流在流室中具有相应的流速率或压 力，使得样品流被缩窄，从而在检测区中形成相对窄的样品流，由此细胞 被定向在所选择的相对于输入光的方向上。采用多角度或K矢量成像设 置的检测器被聚焦于检测带中，以便于区别期望细胞和非期望细胞。附图说明图1是用于分选已染有荧光染料的细胞的步骤的流程图2是才艮据本专利技术的流装置或筒(cartridge)的透视示意性图示;图3是用于分选的单通道流装置的示意性图示； 图4是用于分选的多通道流装置的侧视图4A是面向图4中所示的多通道系统的输入的俯视图(边视图)；图5是用于感测散射光的单通道传感器(即用于K矢量成Y象的光学 系统)的示意性表示；图5A-5D图示了图5的布置中采用的可替选光学元件；图6是使用K矢量成像来检测荧光和散射光的单通道传感器的示意 性表示；图7是利用散射光和荧光的激发和检测来进行K矢量成像的多通道 通道装置。图8是调整用于分选细胞的通道或装置中的流速的外部激励器的示 意性表示；图9是用于检测和分选细胞的多通道装置或筒的顶视图的示意性表示；图10A-10D示出了在M、 W、 F上使用三个激励器(图IOA)，在S1、 S2上使用两个激励器(图10B )，在Sl上使用一个激励器(图10C )以 及在M、 F上使用两个激励器(图10D)来操纵细胞的各种可替选方式；图11A-11B示出了通过激光杀灭或激活(图11A)以及电杀灭或激活 (图11B)来杀灭细胞的各种可替选方式。具体实施例方式图1图示了阐述用于特征化、分选并处理物体、特别是牛精子细胞以 便低温M的步骤的流程图。从收集100、延伸101到慢冷却102的第一阶段是各个工序的主题， 这些工序中的一些是新颖的，而另一些是7>知的。在提交于2005年2月1日的、标题为"Novel Method For In Vivo Staining of Cells for Identification and Sorting"的未决美国专利申请序列 号(待分配)中阐述了一种为了分选而对细胞进行准备的新颖系统，该申 请的教导通过引用结合于此。所述步骤包括将样品装载到一次性片中200;过滤样品以去除大的粒料(aggregate material)如卵黄粒(yolk aggregate )201;采用如下文中 阐述的基于流的对齐202;采用并行化的性别检测203、区别(即性别区 別204)以及激励(即性别激励205)步骤；被动浓度平衡206，并递送 到输出储器207。该方法还可以任选地省略某些步骤，而包括用于去除非 期望的活精子的区别和杀灭步骤。包括上述内容的性别分选步骤103之后是慢冷却到4-C并稳定104; 最终延伸105;包装在茎管中106;稳定107和冷冻108步骤。图2-3以各种形式图示了根据本专利技术的流细胞仪300。该装置可以是 单通道系统。然而，本专利技术也^it合于特别是必须在合理的时间量内分选 大量精子细胞的精子细胞分选应用中的多通道应用。在图2-3中，装置300包括由一对相面对壁314和端壁316 (图1中 只示出其中的一个)、开放顶部或输入318以及开放底部或输出320构成 的体或流室312。输入318分成三部分，包括外侧输入322以及中央或样品输入324。 外侧输入322用于在其中接纳鞘液326,而中央输入324用于接纳样品流 体328，样品流体328包含液体介质和介軟于其中的细胞330。输出320具有外侧输出部分332以及中央样品收集通道，即左输出样 品通道334L、中央输出样品通道334C和右输出样品通道334R。通道334L 用于笫一被分选样品，334C用于第二被分选样品，而334L用于又另一 被分选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对细胞进行分选和定向的流装置设备，包括：　　　　相面对的一对壁，其形成具有形成流通道的入口、下游出口和中间检测器区的流室，所述入口用于接纳输入鞘液的第一和第二间隔开的流以及在所述第一和第二鞘流之间的包含待被分选的细胞的样品流体的第三流，所述第一和第二鞘流在所述流室中具有相应的相对于所述第三流的流速率或压力的流速率或压力，使得所述第三流在其间被缩窄，从而至少在所述检测区中形成相对窄的样品流，由此所述细胞被定向在所选择的相对于所述壁的方向上；　　　　用于检测期望细胞并产生指示该期望细胞的输出的、在所述检测器区中的检测器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔米特，艾米L安德森，克里斯托弗R克努特松，约瑟夫普莱瓦，
申请(专利权)人：阿尔利克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]