改进的流式血细胞计数器喷嘴和流式血细胞计数器样品的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种用于流式血细胞计数器的改进的喷嘴系统以及应用方法，用于扁平样品和脆弱品种诸如马或牛的精子细胞的高效定向和分类过程。这种改进的喷嘴系统包括一个具有新颖内表面几何形状的喷嘴６，该内表面几何形状可平缓地加速细胞并且在喷嘴即单扭转定向喷嘴６内可包括一类似椭圆的单扭转内表面部件。这种类似椭圆的单扭转内表面部件（例如８、９、１０）具有一层流面并产生用于施加最小力的最简单的流路，以便将扁平细胞１６定位在适当的方向上，用于临床应用中的分析和有效分类过程、用于研究和动物授精业，而所述最小力可以加速度性质或定向流体动力的形式来起作用，即，是单扭转定向力。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的用于流式血细胞计数系统的喷嘴装置以及用于改进流式血细胞计数的方法。具体地说，本专利技术涉及一种新设计的喷嘴内表面几何形状，该形状适合平缓地处理样品并将样品定位在适当的径向上，以便进行分析和有效的分类。本专利技术还涉及用于分类脆弱细胞尤其是活的精子细胞的系统。II.
技术介绍
流式血细胞计数器已经在临床和研究领域使用许多年，而且在动物业例如动物繁殖业的应用业已迅速增多。商业上购得的流式血细胞计数体系典型地利用一种圆柱形流体几何形状的喷嘴。这种类型的流式血细胞计数器具有旋转对称的聚焦流路(正如在一些美国专利US5,602,039，5,483,469，4,660,971，4,988,619，和5,466,572中所描述的)。根据相似性原理，这种设计不能产生在径向上定位的样品。在临床、动物繁殖以及生物研究领域，当对诸如精子细胞这类细胞进行分类时，可以用暴露于激发光源中时会产生荧光的染料来预先染色细胞。正如Lawrence Johnson的US5,135,759中所阐述的，一种可检测垂直于流动轴的发射荧光的流式血细胞计数器能够高精度地用于测量和辨别细胞的DNA内容物。然而，正如别人业已注意到的，当感兴趣的细胞是球形或圆柱形时才能最有效地获得测量DNA内容物的精度(Dean等人，1978，Biophys.J.231-5)。由于对于精子细胞(具有扁平头)，所观察到的荧光强度主要取决于细胞头部相对于检测器的适当取向，精子细胞从其边缘发射的荧光信号要比从其扁平面发射的荧光信号强，因此，荧光信号的强度取决于其经过检测器时精子头部的取向。因为DNA内容物是由荧光测定的并且因为荧光强度受取向的影响，所以DNA内容物的测定由于喷嘴取向的缺乏而复杂化了。由于这个原因，没有径向取向，由正常、随意取向的精子头部而得到的最终荧光强度的分布既反映了DNA的内容物也反映了头部取向。因为细胞从其头部边缘发射的荧光信号较强(Gledhill等人，1976，J.Cell Physiol.87367-376；Pinkel等人，1982，Cytometry 7268-273)，所以DNA内容物测定的准确度(可不同，小到只有3.5％)主要受细胞取向的影响。由于这个原因，业已验证传统的流式血细胞计数器具有局限性，特别是当对扁平的精子细胞或者其它非球形或非圆柱形细胞以及类似细胞进行分类时。另外，某些细胞由于分类过程而显示其功能的减弱。特别是对于诸如哺乳动物的精子细胞这类细胞更是这样，其在机械上不仅是脆弱的，而且还由于分类过程中的一些事故而受到功能损伤(很可能是生育功能减弱了)或者甚至是致命的伤害。关于流式血细胞计数器对脆弱细胞的作用，在能力上业已具有非常大的局限性。这对于高度专业化的精子细胞分类领域是最尖锐的，这不仅是因为细胞本身很少是脆弱的，而且是因为由于生理和实际原因而需要相当高的分类速度。这两个竞争需要业已证实，对用于商业繁殖目的的精子分类的独特领域提出了独特的严格挑战。这样，虽然这两个方面(平缓处理与取向)也许可单独应用于各种情形，但是在许多情形中它们可协同作用。它们各自的性质和协同关系在商业精子分类领域也许是最重要的。有趣的是，这种协同和潜在的相互关系在本专利技术之前还没有充分受到关注。分开来看，含有粒子或细胞的样品的合适取向对于流式血细胞计数器信号强度和质量以及对于分类效率都起着重要的作用。业已对样品进行了流体动力定向的尝试，并且在流过系统和流式血细胞计数器中对样品进行流体动力定向，这在过去的几十年中就已经得到了探讨(Fulwyler，1977，J.Histochem.Cytochem.25781-783；Kachel等人.1977，J.Histochem.Cytochem.25774-780；Dean等人，参见上文)。样品在流式血细胞计数器内的流体动力定向可增强对相关的DNA染色内容物的精确测定，并且还可提供潜在的形态参数(例如细胞厚度和平面的弯曲程度)的有用测量。对于一些应用，该取向是直进的。然而，当涉及脆弱细胞(例如精子细胞)或其它粒子时，就需要更平缓的技术。例如，具有楔形尖端的样品注射管甚至已经用于一些尝试，来增加被定向细胞的百分比(Dean等人，1978，Biophys.J.231-5；Fulwyler，1977，J.Histochem.Cytochem.25781-783；Johnson等人，1986，Cytometry 7268-273；Pinkel等人，1982，Cytometry 31-9；Welch等人1994，Cytometry 17(suppl.7)74)。由于样品注射管的楔形尖端，样品气流倾向于被与圆柱形气流相反的鞘流(sheath fluid)抽入薄带内。具有扁平头的细胞(例如哺乳动物的精子)经常遭遇较高速度(100毫米/秒)的鞘流，然后转动，从而使其扁平侧位于条带的平面上。不幸的是，定向过程与最终分析过程的分离几乎不能导致最佳的结果。因此，该技术实际上已经不具有所期望的那些优点。在一个不同应用中，Kachel和他的同事(Kachel等人，参见上文)证实了相似性原理并讨论了三种影响移动粒子的流路。他们总结，对于扁平粒子(例如扁平的红细胞)，为了利用流体动力获得均匀的径向取向，优选的流路是借此能够获得单向压缩的流路。在与流过系统一起使用时表现出增大的单向压缩的最简单的流路是由具有椭圆形截面的管形成的，并且还终止于一个椭圆形出口。在一种设计中，该椭圆形出口的长轴与压缩椭圆管截面上的长轴成直角。然而，由于该椭圆形出口不产生高速流式血细胞计数细胞分类计所需的液滴种类，因此这种布置倾向于不用于并且已经明显地不用于流式血细胞计数器。在一个类似的尝试中，Rens和他的同事设计了一种具有椭圆形内部和椭圆形出口的喷嘴尖(Rens等人，1998，PCT/US98/15403；Rens等人，1998，Cytometry 33476-481；Rens等人，1999，Mol.Reprod.Dev.5250-56)。该内部包含由过渡区分开的第一椭圆区和第二椭圆区。所有区域每一个都具有一个长轴和一个短轴。第二椭圆区的长轴与第一椭圆区的长轴成90°取向。通过钻而钻成的圆柱形孔位于椭圆形出口的端部并用作最终出口。该装置部分解决了传统的流式血细胞计数器中所存在的随意取向问题，并且通过流式血细胞计数器每次使来自公猪的扁平精子细胞总数的大约60％得到定向。尽管如此，当考虑流路中的流体动力时，通过由Rens及其同事设计的喷嘴的扁平粒子已经接收了不必要的应力。对于脆弱细胞，特别是对于也许是更脆弱的精子细胞(例如马或牛精子细胞)，该方法无论是在取向上还是在细胞寿命上的确都产生不了所需的效率。这样，虽然所需的实施技术和部件早就可以得到，但是对专利技术还存在着一种很深切但不满足的需求。这种需求涉及到对待分析的粒子或细胞的平缓处理和进行定向的能力、适当分析和有效分类的能力，以及使流式血细胞计数器对粒子或细胞所造成的潜在应力状态最小的能力。而且，虽然问题是存在于传统的血细胞计数器中，但是对所存在的问题的充分理解以及该问题是什么，在此之前本领域的技术人员还都是不明了的。为了满足这种需求或者克服这些困难，本领域的技术人员也已进行了许多尝试，但是由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流式血细胞计数系统，包括：ａ．一个具有注射点的样品注射管，通过该注射点可引入样品；ｂ．具有底端的鞘流容器，其中所述样品注射管位于所述鞘流容器内；ｃ．与所述鞘流容器相连的鞘流口；ｄ．至少部分位于所述注射点之下的一个单扭转定 向喷嘴；以及ｅ．在所述单扭转定向喷嘴之下感应的分析系统。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克利斯托弗S布坎南，丽沙赫里克夫，
申请(专利权)人：XY公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]