血液学系统和方法技术方案

本发明专利技术的各方面和实施例提供了粒子和/或细胞内细胞器配向剂，该配向剂供用来分析样品中所含的粒子的粒子分析仪使用。示例性粒子和/或细胞内细胞器配向剂包含水溶液、粘度改性剂和/或缓冲剂。实施例还涵盖用于分析包含粒子的样品的系统、组合物和方法。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。可例如使用某些聚焦技术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，其中所述样品料流以因流动和粘度参数而在鞘液层之间变平的带的形式流动。可使用动态范围扩展方法和系统采集和分析血细胞图像。围扩展方法和系统采集和分析血细胞图像。围扩展方法和系统采集和分析血细胞图像。

【技术实现步骤摘要】
血液学系统和方法
[0001]本申请是申请日为2014年03月18日、申请号为201480015388.0(国际申请号为PCT/US2014/030942)、名称为“血液学系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关专利申请的交叉引用
[0003]本申请要求提交于2013年3月15日的美国临时专利申请No.61/799,152以及美国专利申请No.14/215,834、14/216,533、14/216,339、14/216,811和14/217,034的优先权权益，它们的内容以引用的方式并入本文。本申请还涉及提交于2014年3月17日的多份国际专利申请No.PCT/US2014/030902、PCT/US2014/030928、PCT/US2014/030850以及2014年3月18日提交的PCT/US2014/030939。这些提交文档中的每一者的内容均以引用方式并入本文。

技术介绍

[0004]本专利技术涉及用于粒子分析的装置、系统、组合物和方法的领域，所述粒子分析包括使用全部或部分自动化的设备使流体样品中的粒子成像以区分和定量样品中的粒子诸如血细胞。本专利技术还涉及可用于分析来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(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。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。本专利技术的组合物、系统、设备和方法也可用于检测、计数和表征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，并且可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。
[0005]血细胞分析是最常执行的用以提供患者健康状态概况的医学测试之一。可从患者身体抽取血样并保存在含有防止凝血的抗凝血剂的试管中。全血样通常包含三种主要类别的血细胞，包括红血细胞(红血球)、白血细胞(白血球)和血小板(凝血细胞)。每一类别可进一步划分成多个成员的亚类别。例如，五种主要类型或亚类别的白血细胞(WBC)具有不同形状和功能。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。还有红血细胞类型的亚类别。样品中的粒子的外观可根据病理条件、细胞成熟度和其他原因而有所差异。红血细胞亚类别可包括网织红细胞和有核红血细胞。
[0006]可手动地或使用自动分析仪进行血细胞计数来估计RBC、WBC或血小板浓度。当手动地进行血细胞计数时，将一滴血在显微镜载片上涂成薄层涂片。传统上，使用显微镜载片上的干燥染色血涂片的手动检查来确定五种类型的白血细胞的数量或相对量。使用组织学染料和染液对细胞或细胞结构进行染色。例如，瑞氏染液是用于对血涂片染色以在光学显微镜下检查的组织学染液。可使用自动化分析仪获得全血细胞计数(CBC)，其中一种类型的自动化分析仪是基于粒子或细胞沿着小管穿过感测区时的阻抗或动态光散射，对血样中的不同粒子或细胞的数量进行计数。自动化CBC可采用仪器或方法来区分包括RBC、WBC和血小板(PLT)的不同类型的细胞，这些细胞可单独地进行计数。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不能被正确地计数或识别。彼此附着的小细胞可能被错误地计数为大细胞。当怀疑存在错误计数时，可能需要对仪器的结果进行人工复核以验证并识别细胞。
[0007]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流路，并且对单个血细胞的通过进行感测和计数。已使用流式细胞方法来检测悬浮于流体中的粒子，诸如血样中的细胞，并且针对粒子类型、尺度和体积分布来分析粒子以便推断血样中的各自粒子类型或粒子体积的浓度。用于分析悬浮于流体中的粒子的合适方法的例子包括沉降、显微表征、基于阻抗和动态光散射的计数。这些工具易出现测试误差。另一方面，粒子类型和浓度的准确表征在诸如医学诊断的应用中可能是关键的。
[0008]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穿过观察区的制备样品的像素数据图像。像素图像数据可使用数据处理技术进行分析，并且也显示于监视器上。
[0009]具有流通池的自动化诊断系统的各方面公开于授予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，所述专利据此以引用方式并入如同在本文完全地阐述。
[0010]已使用利用动态光散射或阻抗的自动化系统来获得全血细胞计数(CBC)：总白血细胞计数(WBC)、红血细胞的总细胞体积(RBC分布)、血红蛋白HGB(血液中的血红蛋白的量)；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)；以及MCHC(HGB/HCT)(细胞中的血红蛋白的平均浓度)。已使用自动化或部分自动化方法来帮助白血细胞五部分分类计数和血样分析。
[0011]虽然此类当前已知的粒子分析系统和方法以及相关医学诊断技术可为医生、临床医生和患者提供实际益处，但还需要进一步改进。例如，对于在使用自动化系统执行基于图像的样品分析时可用于粒子和/或细胞内细胞器配向的改进方法和组合物有着持续的需求。本专利技术的实施例对这些尚未解决的需求中的至少一些提供了解决方案。

技术实现思路

[0012]本专利技术的实施例涉及用于分析含有粒子的制备样品的装置、系统、组合物和方法。在一些方面，系统包括可为视觉分析仪的分析仪。在一些方面，装置包含视觉分析仪和处理器。在一个方面，本专利技术涉及自动化粒子成像系统，其中使含有所关注粒子的液体样品流过具有观察口的流通池，高光学分辨率成像设备通过该观察口来捕获图像。在一些方面，高光学分辨率成像设备包括相机诸如数码相机。在一个方面，高光学分辨率成像设备包括物镜镜头。
[0013]流通池耦合到样品流体源诸如制备样品，并且耦合到粒子和/或细胞内细胞器配向液(PIOAL)源。系统允许捕获流动的样品中的粒子的聚焦图像。在一些实施例中，图像可用于自动化、高通量方法以对粒子进行分类和子分类。示例性视觉分析仪可包括处理器以帮助图像的自动化分析。在一些情况下，视觉分析仪可用于本专利技术的方法以提供自动化的基于图像的WBC分类计数或其他血样粒子分析方案。在一些情况下，本专利技术的方法涉及自动化识别形态异常以便对受试者是健康还是具有疾病、病症、异常和/或感染进行确定、诊断、预后、预测和/或支持诊断，并且监测受试者是对治疗响应还是无响应。
[0014]PIOAL使非球形粒子配向于基本上平行于流动方向的平面中，以致图像优化。PIOAL还帮助球形细胞将细胞内结构、细胞器或裂片(lobe)定位、重定位和/或更好定位成
基本上平行于流动方向。在一些实施例中，将血小板、网织红细胞、有核RBC和WBC(包括中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞)以及未成熟WBC(包括母细胞、早幼粒细胞、中幼粒细胞或晚幼粒细胞)作为粒子进行计数和分析。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用粒子分析系统对多个粒子进行成像的方法，所述粒子分析系统被配置成用于组合式粘度和几何流体聚焦，所述粒子包含在具有样品流体粘度的血液流体样品中，所述方法包括：使鞘液沿着流通池的流路流动，所述鞘液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液粘度；将所述血液流体样品注射到所述流通池内的所述流动鞘液中以便提供被所述鞘液包围的样品流体料流；使所述样品流体料流和所述鞘液穿过流路尺寸的缩减段流向成像位点，使得与所述粘度差相关的所述鞘液和所述样品流体料流之间的相互作用所引起的粘度流体聚焦作用连同与所述流路尺寸的缩减段相关的所述鞘液和所述样品流体料流之间的相互作用所引起的几何流体聚焦作用有效地在所述成像位点在所述多个粒子的至少一些中提供靶标成像状态，同时所述鞘液中的粘度剂保持所述样品流体料流中细胞的活力，使得所述细胞从所述样品流体料流延伸到所述流动鞘液中时所述细胞的结构和内容物完好无损；以及在所述成像位点对所述多个粒子成像。2.一种用于对血液流体样品中的多个粒子成像的系统，所述血液流体样品具有样品流体粘度，所述系统与具有鞘液粘度的鞘液一起使用，所述鞘液粘度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，所述系统包括：流通池，所述流通池具有流路和样品流体注射管，所述流路具有流路尺寸的缩减段；鞘液输入口，所述鞘液输入口与所述流通池的所述流路流体连通以便沿着所述流通池的所述流路传递所述鞘液流；血液流体样品输入口，所述血液流体样品输入口与所述流通池的所述注射管流体连通以便将所述血液流体样品流注射到所述流通池内的所述流动鞘液中，使得当所述鞘液和所述样品流体穿过所述流路尺寸的缩减段流向成像位点时，与所述粘度差相关的所述鞘液和所述样品流体之间的相互作用所引起的粘度流体聚焦作用连同与所述流路尺寸的缩减段相关的所述鞘液和所述样品流体之间的相互作用所引起的几何流体聚焦作用在所述成像位点在所述多个粒子的至少一些中提供靶标成像状态，同时所述鞘液中的粘度剂保持所述样品流体料流中细胞的活力，使得所述细胞从所述样品流体料流延伸到所述流动鞘液中时所述细胞的结构和内容物完好无损；以及在所述成像位点对所述多个粒子成像的成像设备。3.一种用于组合式粘度和几何流体聚焦分析仪的粒子和细胞内细胞器配向液(PIOAL)，所述PIOAL引导被注射到所述视觉分析仪的变窄流通池过渡区的给定粘度的血样流体的流动，以便产生被所述PIOAL包裹的样品流体料流，所述PIOAL包含：粘度比所述血样流体的粘度更高的流体，其中与所述粘度差相关的所述PIOAL流体和所述样品流体之间的相互作用所引起的粘度流体聚焦作用连同与所述变窄流通池过渡区相关的所述PIOAL流体和所述样品流体之间的相互作用所引起的几何流体聚焦作用有效地在所述视觉分析仪的成像位点在所述多个粒子的至少一些中提供靶标成像状态，同时所述PIOAL中的粘度剂保持所述样品流体料流中细胞的活力，使得所述细胞从所述样品流体料流延伸到所述流动鞘液中时所述细胞的结构和内容物完好无损。
4.一种用于分析血液流体样品中的多个细胞的方法，所述血液流体样品具有样品流体粘度，所述细胞具有相对的主表面，所述方法包括：使鞘液沿着流通池的流路流动，所述鞘液具有高于所述样品流体粘度的鞘液粘度；将所述血液流体样品注射到所述流通池内的所述流动鞘液中，所述多个细胞包括具有横向于成像路径的取向而取向的主表面的第一亚组；在所述多个细胞包括具有横向于所述成像路径而取向的所述主表面的第二亚组时使所述粒子沿着所述成像路径在成像位点成像，所述第二亚组的数量比所述第一亚组更多；引导所述流体血液样品和所述鞘液穿过流路尺寸的缩减段，使得与所述不同粘度相关的所述鞘液和所述样品流体之间的相互作用使所述多个细胞中的至少一些重新取向，使得所述第二亚组的数量比所述第一亚组更多。5.一种用于对血液流体样品中的多个细胞成像的系统，所述血液流体样品具有样品流体粘度，所述系统与具有高于所述样品流体粘度的鞘液粘度的鞘液一起使用，所述细胞具有相对的主表面，所述系统包括：流通池，所述流通池具有流路和样品流体注射管；鞘液输入口，所述鞘液输入口与所述流通池的所述流路流体连通以便沿着所述流通池的所述流路传递所述鞘液流；血液流体样品输入口，所述血液流体样品输入口与所述流通池的所述注射管流体连通以便将所述血液流体样品流注射到所述流通池内的所述流动鞘液中，使得所述多个注射的细胞包括具有横向于成像路径的取向而配向的主表面的第一亚组；所述流通池的所述流路，所述流路具有流路尺寸发生变化的区，其被配置成使得与所述不同粘度相关的所述鞘液与所述血样流体之间的相互作用使所述粒子中的至少一些重新取向；以及使所述多个粒子沿着所述成像路径在成像位点成像，而所述多个细胞的所述第二亚组的所述主表面横向于所述成像路径取向。6.一种使用粒子分析系统使粒子成像的方法，所述粒子分析系统被配置成用于组合式粘度和几何流体聚焦，所述粒子包含于血液流体样品内，所述方法包括：沿着所述粒子分析仪的流通池的流路注射鞘液，所述鞘液具有与所述血液流体样品的粘度不同的粘度；将所述血液流体样品以一定流速从样品流体注射管注射到所述流通池内的所述流动鞘液中以便提供具有邻近所述注射管的第一厚度的样品流体料流，所述流通池的所述流路具有流路尺寸的缩减段使得所述样品流体料流的厚度从初始厚度降低到邻近图像捕获位点的第二厚度；在所述流通池的所述图像捕获位点处使来自所述样品的第一多个所述粒子成像；其中所述流路尺寸的缩减段由具有近侧厚度的近侧流路部分和具有小于所述近...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
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：