本发明专利技术涉及用于分拣颗粒和提供性别分拣的动物精子的设备、方法和程序，包括：收集精子；选择着色条件；利用DNA选择性荧光染料对精子着色；根据性别染色体含量分拣精细胞；和低温储藏分拣的精子群组直至人工受精。一实施例包括利用共享一整体平台的多个流式细胞术单元分拣精细胞的设备和方法。在一实施例中，流式细胞术分拣包括使用下列设备和方法：具有挡板的定向喷嘴；外照射光学系统；在细胞核内的局部DNA区域的狭缝扫描；数字信号处理，包括模拟输出信号的同步采样、在脉冲的一个点处的脉冲波形的第一级导数的近似值的脉冲波形的特征抽取；多种分拣策略中的任何一种；以及自动分拣校准系统。在一实施例中，数字信号处理包括在相对于从照射激光发出的脉冲的时间处对模拟输出信号采样。其它实施例与上述的大不相同，包括涉及可用于任何各种应用(包括颗粒分析)的各个步骤或者系统的实施例。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动物精子收集的设备和方法，更具体地说，涉及利用包括流式细胞术的各种技术产生富含具有一个或者多个所需特征的精细胞的精子群(例如根据动物养殖业所使用的DNA特征分拣的活精细胞群)以预先选择动物后代性别的设备和方法。
技术介绍
利用人工受精(Al)使得动物受精和在体外受精后进行胚胎移植是一种常规实施方法。在畜牧业中，朝向具有一个或者多个所需特征的后代而影响生殖结果的能力具有显而易见的优点。例如，在乳品加工业中趋向于雌性预先选择后代以确保乳牛的养殖是具有经济效益的。如在美国专利US6, 357，307 (Buchanan等)、US 5，985，216 (Rens等)和US5，135，759 (Johnson)中公开的，人们已经对利用分拣X和Y精细胞的流式细胞术来实现这个目标进行了尝试。但是，这些尝试都没有导致能够产生大量具有足以有效受精的游动性的性别相对纯的精细胞的商业上成功的高生产能力的系统的形成。因此，在动物养殖业中目前需要一种在商业上使用的基于DNA特征(或者其它特征)有效隔离精细胞以产生大量的这样的细胞的可行的高速系统。还需要一种当这样的被隔离的精子被隔离系统处理时能够保持其生存力以及在准备使用能够保存这样的被隔离的精子的精子管理系统。本专利技术满足这些需要。更概括地，本专利技术涉及流式细胞术的改进。一般地，流式细胞术被定义为通过一种测量装置当颗粒基本单列在流体流中通过时测量各个颗粒的特征，流式细胞术通常提供根据所选择的特征对颗粒分类的信息。或者，接着可利用一些技术(包括液滴分拣、液滴干涉分拣和流体交换)对颗粒进行分类。另一种选择是选择性地分裂不想要的颗粒，例如利用光切除。在基于光学的流式细胞术系统中，利用光学器件将光束(例如可见光或者UV光)引导和聚焦在含有颗粒的流体流中并且收集来自于颗粒的辐射(包括散射光和/或来自于颗粒荧光辐射)。例如在一种常用的光学系统中，光束(例如激光束)被聚焦在流体流上并且辐射被一对收集单元收集，一个位于激光器前面以收集散射光辐射，另一个垂直于流体流和激光器设置以收集荧光辐射。每一个收集单元包括分离的光检测器，这增加了系统的费用。另外，在常规光学系统中，光检测器将所收集的辐射转化为电信号，利用模拟系统分析电信号以根据所选择的颗粒特征对颗粒分类。模拟系统是较低廉的，但仅有限的信息可从信号中得出。人们还试图开发可用于处理精细胞以得到富含具有所需性别染色体的精子的精细胞群的技术。但是，现有的技术达不到这里所述的本专利技术技术。例如，Johnson等(美国专利US 5，135，759)描述了利用流式细胞计/细胞分拣器根据DNA内容将完整的带X和Y染色体的精子群分离成带X和Y染色体的精子富集群。如该文献所述的，精子在30至39°C的温度下在I小时(39°C )至I. 5小时(30°C )与DNA选择性染料结合。接着利用流式细胞计测量当精子通过刺激染料的激光束时发出的荧光量。由于带X染色体的精子含有比带Y染色体的精子更多的DNA，并且大多数动物具有3至5%的差异，因此带X染色体的精子发出比带Y染色体的精子多的荧光。为了说明荧光测量可根据精细胞的转动取向而改变的情况，使用两个光检测器。首先确定精细胞取向是否适当，然后进行测量以根据具有X或者Y染色体对精子分类。利用振荡器使得包含精子的流体流 在精子通过激光束的位置的下游分裂成液滴。具有预定荧光强度的包含单个精子的液滴被提供电荷并且被静电偏转到收集容器中。被收集的性别强化精子群接着用于显微注射、体外受精或者人工受精。Seidel等(W0 02/43574)还描述了利用流式细胞术将精子分成带X和Y染色体的细胞的性别强化群。Seidel等描述了在30°C和40°C之间的温度下对细胞着色。美国专利申请公开号为2003/0157475Al(Schenk，2003年8月21日)描述了一种低温冷藏已经根据X或者Y染色体含量进行分拣的精细胞的方法。如这里所述的，需要在精细胞被低温冷藏之前为精细胞添加一种防冻剂以在低温冷藏过程中保护精细胞。例如，甘油是一种通常在低温冷藏之前添加到牛的精细胞的防冻剂。但是，为了从防冻剂获得更好的保护，需要在使得精细胞处于低于(TC的温度下之前等待防冻剂与精细胞平衡。在平衡时间内，防冻剂渗透细胞膜以除了由防冻剂提供的细胞外保护以外还提供细胞内保护。这样，在美国专利申请公开号为2003/0157475A1中描述的低温冷藏方法描述了在精细胞被冷至5°C之后添加一种包含甘油的添加剂。接着在精细胞遭遇较低的温度之前使得精细胞和甘油在I和18小时之间的时间内在5 °C下平衡。所披露的内容建议3和6小时之间的平衡时段以获得最佳结果。遗憾的是，3至6小时的平衡时间所涉及的时间和费用对于商业精子分拣方法的收益带来负面影响。另外，对于商业精子分拣方法，相信通常通过减小精子收集和低温冷藏之间的时间(其它因素是等同的)来改善精子的健康。也从该观点出发，希望可以使用不需要长平衡时间来达到防冻剂最佳效果的低温冷藏技术。另外，据说已知的低温冷藏技术对精子的游动性产生有害的影响，这表明精子生育力降低。这样，需要与常规技术相比保存精子生育力的低温冷藏技术。
技术实现思路
本专利技术涉及一种基于一个或者多个所需的特征分析、分类和分拣颗粒的改进系统(方法和设备)；在一个实施例中，提供这样一种系统，即使用流式细胞术根据DNA含量精确地隔离和分拣细胞的系统；在某些实施例中，提供这样一种系统，即包括能够使得系统的产量作为一个或者多个因素的函数被控制的分拣协议的系统，这些因素包括需要分拣的颗粒群的纯度、所需颗粒群被收集的速度、没有被分拣到所需群中的所需颗粒的损失以及其它因素；在一个实施例中，提供这样一种系统，即高速操作以提供适合动物养殖业商业使用的性别分拣精子的系统；提供这样一种系统，即可在不对细胞(包括精细胞的游动性)产生很大的不良影响的情况下用于分拣细胞的系统；提供一种系统，该系统可用于在对细胞(包括精细胞的游动性)产生的最小不良影响的情况下保存分拣的精细胞直至需要它们时；提供这样一种系统，当该系统涉及有性别精子的产生时，该系统包含提高速度和分类准确度和精细胞的分拣的技术；提供一种流式细胞术系统，该系统利用外照射(epi-illumination)光学器件检测待分析以及(可选择的)待分拣的颗粒的各种特征；提供这样一种制造经济的外照射流式细胞术系统；在一个实施例中，提供这样一种系统，该系统包括多个流式细胞术单元，所述多个流式细胞术单元共享一个集成平台以便以高生产率分类和(可选择地)分拣颗粒(诸如一般意义上的细胞，特别是精细胞)；提供这样一种多通道系统，该系统共享公共部件和系统以减小通道之间的差异以更有效的操作；以及在一个实施例中，提供这样一种分拣系统，该系统包括能够使得一个样本被迅速测试以确定样本的质量以可评价进一步分拣的收益性的协议。另外，本专利技术涉及用于数字处理表示荧光的信号的改进系统(方法和设备)；在一个实施例中，提供这样一种数字系统，该系统用于检测作为背景特征的函数的模拟数字转换脉冲；在一个实施例中，提供这样一种数字系统，该系统用于鉴别参数初始化；在一个实施例中，提供这样一种数字系统，该系统用于检测对应于波形脉冲的数字信息；在一个实施例中，提供这样一种数字本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于分拣包括具有特征A的颗粒和具有特征B的颗粒的颗粒混合物的流式细胞术系统，所述系统包括：用于输送包含所述颗粒的流体的流体输送系统；用于接收所述流体、使其形成流体流以及根据所述特征利用流式细胞术对颗粒分类的流式细胞术设备；以及根据所述分类并根据分拣策略分拣颗粒、以提供包含所需颗粒的至少一个群组的分拣系统，其特征在于：模拟数字转换器，该模拟数字转换器对来自于所述流式细胞术设备的随时间变化的模拟输出进行同步采样，并且提供包括与所述随时间变化的模拟输出相应的数字信息的输出，其中所述随时间变化的模拟输出和相应的数字信息表示特征A或者特征B；数字信号处理器，该数字信号处理器分析和分类数字信息，并且根据被分析和分类的数字信息为所述分拣系统提供分拣信号。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G·杜拉克，J·T·哈彻，L·A·韦斯特福尔，D·R·黑尔布林，J·D·华莱士，G·P·万德雷，B·迪迪翁，N·V·纳亚克，M·安扎尔，C·L·路德维格，J·A·格雷厄姆，K·S·克劳利，
申请(专利权)人：英格朗公司，
类型：发明
国别省市：
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