用于在流式细胞仪系统中测量来自多个并行流动通道的多个发射的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于在流式细胞仪系统中测量来自多个并行流动通道的多个发射的系统及方法，其中利用不同的频率来调制各个激发源。使用一个检测器来收集由全部流动通道中的全部源所激发的荧光发射，并且通过使用傅里叶变换技术来分离此发射。该系统和方法非常适于微流体应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及流式细胞仪系统，具体而言，涉及用于在流式细胞仪系统中测量来自多个并行流动通道的多个发射的系统及方法。
技术介绍
二十多年前，基于流式细胞仪的细胞分选术被首次引入到研究领域。这是一种已经被广泛用于生命科学研究等诸多领域的技术，成为遗传学、免疫学、分子生物学和环境学等领域工作人员的重要工具。与诸如免疫淘选(immuno-parming)和磁柱分离之类的体 (bulk)细胞分离技术不同，基于流式细胞仪的细胞分选设备以每秒几千个细胞或者更高的速度对个别细胞或粒子连续地进行测量、归类并分选。这种对单个细胞“逐个”进行的快速处理使得流式细胞仪成了从其它异质细胞悬液中提取高纯度细胞亚群的、独特且极具价值的工具。用以分选的材料通常用荧光材料以某种方式标记。当细胞经过聚焦集中、强度极高的光束(通常为激光光束)时，关联于该细胞的荧光探测器便发出荧光。计算机记录用于各细胞的发射强度。这些数据接着被用来对各细胞进行归类以用于具体的分选操作。基于流式细胞仪的细胞分选已经被成功地应用到上百种细胞类型、细胞成分和微生物，以及多种尺寸相当的无机粒子中。流式细胞仪也被广泛地用来快速地分析异质细胞悬液以识别成分亚群。其中发现使用了基于流式细胞仪的细胞分选的应用示例包括用于AIDS研究的免疫系统细胞的稀有群体的分离、用于癌症研究的畸形细胞的基因分离、用于遗传学研究的特定染色体的分离和用于环境学研究的各种微生物的分离。例如，被荧光标记的单克隆抗体通常被用作识别免疫细胞诸如T淋巴细胞和B淋巴细胞的“标记”，临床实验室经常使用该技术来对HIV 感染者的“CD4阳性”T细胞进行计数，并且他们还使用该技术来识别与各种白血病和淋巴瘤癌相关的细胞。最近，人们感兴趣的两个领域除了严格的研究应用之外，便是让细胞分选走近临床和对病人的治疗应用。首先是从对化学制药的研发转向对生物制药的研发。例如，许多新的癌症疗法利用了生物材料。这些疗法包括一类基于抗体的癌症治疗。基于流式细胞仪的细胞分选器可以在这些产品的识别、发展、净化以及最终的生产过程中发挥重要的作用。与此相关的便是在护理病人过程中转向使用细胞代替治疗。目前关于干细胞的热门研究均围绕一个全新的医学领域展开，其通常被称为再生疗法或再生医学。这些疗法可能往往要求从病人的组织中分离出大量的比较罕见的细胞。例如，可从骨髓中分离出成年干细胞，并且最终将其作为再注入物的一部分返回到分离了成年干细胞的病人体内。流式细胞仪和细胞分选是能够提供这种疗法的重要组织处理工具。存在两种目前正被广泛使用基本类型的细胞分选器。他们分别是“液滴细胞分选器(droplet cell sorter) ”和“流体切换细胞分选”。液滴细胞分选器利用微液滴作为容纳体来将所选择的细胞输送到收集器。通过将超声波能量耦合到喷射流来形成该微液滴。 接着以静电方式将该液滴引导到所期望的位置，其中该液体含有被选择用以分选的细胞。 这是一个非常高效的处理，每秒钟允许从单流中分选多达90，000个细胞，该处理主要受液滴生成频率和照明所需时间的限制。Durack等人的美国公开专利申请No. 2005/0112541对现有的流式细胞仪系统进行了详细的描述。然而，液滴细胞分选器在生物安全(biosafe)方面并不十分优异。在一部分液滴形成处理中所生成的气溶胶会携有生物危险材料。由此，已经发展了一种包含在生物安全柜中的生物安全液滴细胞分选器，其可以在基本封闭的环境中操作。不幸的是，这种类型的系统自身并不适用于临床环境下患者样本的常规分选所需求的无菌状态和操作保护。基于流式细胞仪的细胞分选器的第二种类型为流体切换细胞分选器。大多数流体切换细胞分选器利用压电装置来驱动机械系统，其中该机械系统会将一部分流动样品转移到收集容器中。与液滴细胞分选器相比，流体切换细胞分选器因被用来转移样品流的机械系统的循环时间而具有较低的最大细胞分选率。该循环时间，即样品的初始分流与恢复到稳定的未分选的流动之间的时间，通常远远高于液滴细胞分选器上液滴生成器的周期。而该较长的循环时间限制了流体切换细胞分选器每秒钟处理细胞的速率。由于同样的原因， 被流体细胞分选器所切割的流段通常至少是来自液滴发生器的单个微滴的体积的十倍。相应地，这会导致流体切换分选器的收集容器与液滴分选器的收集容器相比，细胞浓度较低。新一代微流体技术极有希望提高流体切换装置的效率并在概念上类似于电子集成电路的芯片上提供细胞分选功能。已经证实许多微流体系统能够成功地分选异质细胞群中的细胞。其优点在于其完全地自我包含、易于消毒并且可以作为一次性部件被大规模制造(由此获得足够的生产效率)。图1示出了普通的微流体装置，总体上由标号1表示。微流体装置1包括基底2， 其中基底2具有通过本领域所公知的任何常规处理形成于其中的流体流通道3。基底2可以由玻璃、塑料或任何其它常规材料形成，并且可以是大致透明的或者其一部分可以是大致透明的。基底2还具有三个耦合到该基底2的端口 4、5和6。端口 4是用于管状流体的入口。端口 4具有流体连通到与流体流通道3结合的流体流通道7的中心轴通路，使得从外部供应器(未示出)进入端口 16的管状流体可进入流体流通道7中，并接着流入到流体流通道3中。该管状流体供应器可以通过本领域技术人员所公知的任何常规耦合机构连接到端口 4。端口 5也具有通过样品注入管8流体连通到流体流通道3的中心轴通路。样品注入管8被布置为与流体流通道3的水平轴同轴。在管状流体被注入到端口 4中的同时，将细胞的液体样品注入到端口 4中，因此这会导致流经流体流通道3的细胞被管状流体所包围。流体流通道3和7，以及样品注入管8的维度和构造被选择为使得当管状/样品流体流经该装置1时，其呈现出本领域所公知的层流。端口 6被耦合到流体流通道3的末端，使得该管状/样品流体可以从该微流体装置1中流出。当管状/样品流体流经流体流通道3时，可以在样品注入管8与出口 6之间的一些位置处使光源透过基底2并照射到流体流通道3中，并通过细胞仪技术对其进行分析。另夕卜，可以更改微流体装置1，以用于本领域所公知的细胞分选操作。但是，这些微流体技术并未被广泛地采用，主要是考虑到在这样的装置上达到最大细胞分选吞吐量的成本。最快的微流体细胞分选器以每秒1000至2000个细胞的速率工作，比目前可用的液滴细胞分选系统慢将近40倍。微流体的支持者建议可以将大量并行分选通道集成到一个一次性芯片上，以将总吞吐量增加至与液滴细胞分选系统相同的数量级。表面上，这是一个有吸引力的提议，直到有人分析了使用大量并行微流体芯片来提供使细胞分选器运作所需要的所有组件的成本。对于每个细胞分选通道而言，激光器、滤光器和光探测器以及数据获取元件共计数千美元。当40通道微流体分选系统能够与基于单个液滴的细胞分选系统的吞吐量匹敌时，大多数潜在用户都不愿意(或不能)为所需系统组件的其它组件支付40倍的费用。例如，很容易计算出单细胞分选通道所需的激光器、滤光器、 光探测器和数据采集元件的一般价格为$15，000，所以制造40通道微流体分选系统将花费 $600，000以上，而当零售时，制造商为了获取利润，还将抬高此价格。相比而言，基于单流动通道液滴的常规细胞分选器的零售价为$350，000。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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·杜拉克，
申请(专利权)人：索尼公司，索尼美国公司，
类型：发明
国别省市：