用于改进流式细胞术和其他应用中的成像和荧光的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种允许流式细胞仪中的明场成像，从而允许收集荧光和高质量图像数据的系统和方法。所公开的技术还产生允许用户在静态系统内产生不同倾斜或结构化照明轮廓的照明模式。利用所公开的方法，用户可以从第一方向照亮样本(例如，利用被配置为产生荧光信息和散射信息中的一者或多者的激光照明)，从第二方向收集散射信息，从第三方向收集荧光信息，并且从第四方向捕获该样本的图像。(上述两个或更多个操作可以同时完成。)还如本文别处所述，用于照亮该样本以进行视觉图像捕获的照明可通过也收集来自该样本的荧光的透镜传送到该样本。到该样本。到该样本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改进流式细胞术和其他应用中的成像和荧光的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求美国专利申请63/125,290号，“Systems And Methods For Improved Imaging And Fluorescence In Flow Cytometry And Other Applications”(2020年12月14日提交)和美国专利申请63/183,126号，“Systems And Methods For Improved Imaging And Fluorescence In Flow Cytometry And Other Applications”(2021年5月3日提交)的优先权和权益。上述申请的全部内容通过引用并入本文用于任何和所有目的。


[0003]本公开涉及实验室照明系统领域。

技术介绍

[0004]流式细胞仪分析以相对高的速度行进的细胞。在典型的此类仪器中，粒子通过一个或多个聚焦的激光束输运，在这些激光束处所产生的荧光和散射光由探测器组收集。可以从每个单独的激光线检测来自多种荧光颜色的数据，通常以高至每秒10,000个细胞的速率。当前的市场趋势是以更低的价格提供越来越多的颜色，使得能够以巨大的统计功效提出更复杂的生物学问题。
[0005]流式细胞术数据通常用于测定细胞大小和粒度以及结合到单个细胞或由单个细胞表达的表型和/或功能性荧光标记的量。示例性图1提供了来自试图在外周血中发现干细胞的流式细胞术实验的数据。临床相关的CD34+细胞在环形门中示出。x轴示出了侧向散射信号，y轴表示细胞的CD34表达，如通过结合到荧光抗CD34抗体的细胞表面所鉴定的。图中的每个点对应于单个细胞的分析。然而，与图1中的每个“点”相关联的数据没有对应的空间信息。因此，细胞计数员必须依赖于分析类似细胞的簇才能可靠地确认所关注的细胞类型的存在。
[0006]示例性图2示出了来自成像细胞仪的数据。这些图像证实了所研究的给定细胞是预期的细胞。该成像日期在理解“点”是否真实地表示所关注的细胞而不是错误的细胞形态、碎片或激光器中同时存在的两个细胞方面是无价的。然而，现有的成像细胞仪存在已知的缺陷，因为它们收集细胞的成像数据的方法导致数据的不确定性，这种不确定性可导致与给定粒子相关联的流式细胞术数据和与该粒子相关联的成像数据之间失去同步。因此，存在对改进的成像细胞仪系统和方法的长期需求。

技术实现思路

[0007]为了满足所描述的长期需求，本公开提供了成像系统，该成像系统包括：样本区域，该样本区域被配置为接收样本；激光照明队列，该激光照明队列被配置为向该样本区域提供激光照明，从而实现该样本区域中的样本的荧光；光学照明队列，该光学照明队列被配置为提供成像照明以照亮该样本区域中的样本用于成像；荧光队列，该荧光队列被配置为
接收从该样本区域引导的照明；与该样本区域光学连通的样本区域透镜，该样本区域透镜被配置为将从该样本区域收集的照明引导到该荧光队列，该样本区域透镜被配置为将照明从该光学照明队列引导到该样本区域；任选地，前向散射探测器，该前向散射探测器被配置为收集来自该样本区域的散射光；以及图像捕获队列，该图像捕获队列被配置为收集由该成像照明照亮的该样本区域中的样本的图像。
[0008]还提供了方法，该方法包括：在样本区域内与样本连通；用来自以不同波长操作的多个激光器的激发照明激发该样本，以便产生该样本的荧光轮廓；用来自光学照明队列的成像照明来照明该样本，该光学照明队列被配置为提供成像照明以照亮该样本用于成像；利用样本区域透镜，(1)将响应于该激发照明而从该样本发射的照明引导到荧光队列，以及(2)将来自该照明队列的成像照明引导到该样本区域；以及当该样本的该荧光轮廓满足一个或多个预定的荧光标准时，用图像捕获队列收集该样本的图像。
附图说明
[0009]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上说明了本文件中所论述的各个方面。在附图中：
[0010]图1提供了从外周血收集的常规流式细胞术数据。CD34+干细胞在环形门中示出。这些细胞是稀少的，并且仅由包含在>36,000个细胞的样本量内的几个点表示。
[0011]图2提供了使用本专利技术内描述的配置从单个样本收集的流过流式细胞仪的粒子的图像。
[0012]图3提供了流式细胞仪的示例性布局。激光器照亮流动池中的粒子。在探测器中沿着激光器的光轴收集前向散射。散射光和荧光通过收集透镜传送到由激光器间距分开的针孔(例如，光纤、孔)(超出页面范围)，每个激光器一个针孔。来自每个激光器的光被空间隔离到收集平面中的针孔。如果使用到探测器组的空气传播，则空间分离的光收集器可以是孔或用于光纤耦合收集的光纤。(粒子流超出页面范围。)
[0013]图4示出了激光器可以沿着粒子的行进方向竖直地定位。来自行进穿过每个激光器的粒子的数据通过定时同步。由于每个粒子所感受到的速度变化，每个激光器之间的距离保持为最小。该距离适当地足够近以最小化定时误差，但是足够远以使得不存在从相邻激光器到光纤/孔中的渗出。
[0014]图5示出了在典型的成像配置中沿着粒子的行进方向竖直定位的激光器，其中摄像头从常规流式细胞术收集移位。由于常规流式细胞术数据收集使用流动池的三个侧面，因此在配置上强加该条件。通过从激光器到摄像头位置的定时来实现图像粒子与常规数据的同步。由于常规数据收集系统和图像收集系统的机械干扰，它们之间的距离可能较大，从而产生较大的定时不确定性。
[0015]图6示出了放置在收集透镜后面的收集平面附近的照明。该照明可以被看作是附加光纤/孔。收集透镜用作光源的聚光器并且将照明光聚焦在流动池中的粒子的位置处。应当注意，为了获得不同的照明轮廓，光源不需要与光纤/孔处于精确的“共轭”平面中。(粒子流超出页面范围。)
[0016]图7示出了放置在收集透镜后面的收集平面附近的照明源。该照明源可以被看作
是通过收集透镜的附加光纤/孔。在该配置中，通过允许图像源位于光纤/孔位置附近，可以极大地减少定时。
[0017]图8示出了在粒子的平面中，照明可以作为照明场内的位置函数而极大地变化。由于作为位置函数的角光谱的变化，可以获得包括倾斜照明的变化的不同类型的照明。位置A、B和C对应于可以不同时间延迟获得的不同照明区域。图9示出了在此类区域中收集的图像。
[0018]图9示出了图8中的位置A、B和C处的粒子的图像。“圆环”形圆盘是通过摄像头观察到的照明场。当时间延迟改变时，可以将粒子放置在不同的照明区域中。从每个位置示出了Jurkat细胞的图像。位置A示出了与倾斜照明相关联的阴影特征。当细胞的位置通过B和C改变时，可以看到图像对比度和结构的进展。
[0019]图10提供了所公开技术的实施方案的视图。
具体实施方式
[0020]通过参考以下对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种成像系统，包括：样本区域，所述样本区域被配置为接收样本；激光照明队列，所述激光照明队列被配置为向所述样本区域提供激光照明，从而实现所述样本区域中的样本的荧光；光学照明队列，所述光学照明队列被配置为提供成像照明以照亮所述样本区域中的样本用于成像；荧光队列，所述荧光队列被配置为接收从所述样本区域引导的照明；样本区域透镜，所述样本区域透镜与所述样本区域光学连通，所述样本区域透镜被配置为将从所述样本区域收集的照明引导到所述荧光队列，所述样本区域透镜被配置为将照明从所述光学照明队列引导到所述样本区域；任选地，前向散射探测器，所述前向散射探测器被配置为收集来自所述样本区域的散射光；和图像捕获队列，所述图像捕获队列被配置为收集由所述成像照明照亮的所述样本区域中的样本的图像。2.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述激光照明队列包括以不同波长操作的多个激光器。3.根据权利要求2所述的成像系统，其中所述系统被配置为使得多个激光器中的激光器向所述样本区域内与所述激光器相关联的位置提供照明，并且任选地其中所述系统被配置为至少部分地基于指示所述样本通过所述样本区域的运动的一个或多个时间间隔来从所述激光器中的一个或多个激光器提供照明。4.根据权利要求3所述的成像系统，其中所述荧光队列，其中所述荧光队列包括多个荧光收集针孔，所述多个荧光收集针孔中的每个荧光收集针孔与所述多个激光器中的不同激光器相关联。5.根据权利要求1至4中任一项所述的成像系统，其中由所述荧光队列接收的与给定样本相关的所述照明限定所述样本的荧光轮廓，并且其中响应于所述样本的所述荧光轮廓来操作所述图像捕获队列。6.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述系统被配置为利用所述图像捕获队列收集具有满足一个或多个预定荧光标准的荧光轮廓的样本的至少一个图像。7.根据权利要求1至6中任一项所述的成像系统，其中所述系统被配置为利用所述图像捕获队列至少部分地基于指示所述样本通过所述样本区域的运动的一个或多个时间间隔来收集所述样本的图像，并且任选地其中所述系统被配置为至少部分地基于指示所述样本在所述样本区域内的运动的一个或多个时间间隔来提供成像照明以照亮所述样本。8.根据权利要求1至7中任一项所述的成像系统，其中所述系统被配置为使得(1)所述样本区域内的第一位置接收来自所述光学照明队列的具有第一组光学性质的照明，并且(2)所述样本区域内的第二位置接收来自所述光学照明队列的具有第二组光学性质的照明。9.根据权利要求1至8中任一项所述的成像系统，其中所述系统被配置为从由所述荧光
队列接收的照明生成所述样本的荧光轮廓，并且响应于所述荧光轮廓操作所述图像捕获队列。10.根据权利要求1至9中任一项所述的成像系统，其中所述激光照明通常沿着相对于所述样本区域的第一取向。11.根据权利要求1至10中任一项所述的成像系统，其中所述样本区域透镜通常沿着相对于所述样本区域的第二取向将从所述样本区域收集的照明引导到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：生命科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：