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】
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设备。
技术介绍
公知的成像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 的渐晕或像差的情况下，NA内的来自物平面的所有光被均勻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 不承载重要信息。一个示例性的成像系统是单个圆透镜或一对圆透镜。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，并激发荧光。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。此透镜化使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Rens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圆截面。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。—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月观 日提交的标题为“SYSTEM AND METHOD FOR MANIPULATING ANDPROCES SING NANOMATERIALS USING HOLOGRAPHIC OPTICALTRAPPING” 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 CELLULARSEPARATION 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；图2是根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；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矢量成像的光学系统)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10A)，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1IA-IIB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保存 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，而另一些是公知的。在提交于2005 年 2 月 1 日的、标题为“Novel Method For In Vivo Staining ofCells 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(即性别区别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，本专利技术也很适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3M用于接纳样品流体328，样品流体3 包含液体 介质和分散于其中的细胞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用于第一被分选样品，334C用 于第二被分选样品，而334L用于又另一被分选样品。鞘液326以所选流速率在外侧输入32本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于在物平面上对物体成像的传感器，包括：使用Ｋ矢量成像来照射所述物体的光源；收集透镜，其设置在距所述物平面预定距离处，该预定距离等于所述收集透镜的有效焦距；其中，照射所述物体产生光束，所述光束离开所述收集透镜并且被准直为小束，所述小束被分开从而形成所述物体的多个像，所述物体的所述多个像采取以相对于所述传感器的中心轴的不同角度离开所述物平面的光的形式；并且，其中，每个准直小束的横向定位主要由其从所述物平面出射的角度来确定；以及响应于来自所述物体的光的检测器。
【技术特征摘要】
...
【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
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