颗粒分选设备和方法技术

本发明专利技术提供一种颗粒分析和/或分选设备及相关方法。所述实施例的一个方面涉及具有采用用于对检测到的信号进行处理的现场可编程门阵列形式的获取和分选电子器件的分析器或分选器。另一方面，涉及用于对颗粒进行分析和分选的基于液滴的方法，并且还可以包括动态下降延迟这样的动态元素。在又一广泛方面中，提供用于动态地改变其它分选参数的设备和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种颗粒分析和/或分选设备及相关方法。所述实施例的一个方面涉及具有采用用于对检测到的信号进行处理的现场可编程门阵列形式的获取和分选电子器件的分析器或分选器。另一方面，涉及用于对颗粒进行分析和分选的基于液滴的方法，并且还可以包括动态下降延迟这样的动态元素。在又一广泛方面中，提供用于动态地改变其它分选参数的设备和方法。【专利说明】本申请要求2011年2月4日提交的美国临时专利申请61/439，757的优先权，其全部内容通过引用包含于此。
本专利技术大体涉及用于对颗粒进行分选的颗粒分选设备和相关方法，并且更特别地，涉及用于控制、操作和最优化针对富集群的颗粒的流式细胞仪的方法和系统。
技术介绍
为了分析和分离颗粒的目的，存在各种流式细胞仪和微流控系统。这些仪器各自均存在使它们对于特定应用而言不太理想的各种缺点。早期的流式细胞仪能够对液流中的颗粒计数，并且最终能够对具有诸如不同大小等的不同特征的颗粒进行辨别并计数。随着新染料和染色过程的发展，流式细胞仪的用以辨别颗粒特征的能力有所改善，从而产生了用于根据细胞的形状、密度、大小、DNA含量和DNA序列等来分析这些细胞的各种流式细胞仪和技术。细胞的DNA含量可用来确定细胞周期、癌症的有无，或者在精子的情况下，可用来将携带X染色体的精子细胞与携带Y染色体的精子细胞区分开。这些较老的系统利用无法辨别特定近似度内的颗粒的模拟的获取和分选电子器件进行工作，这导致大量颗粒无法分析或分选。通过引入数字信号获取和数字信号处理，流式细胞仪每秒能够评价数量增加的颗粒，并且能够进行更加复杂的多参数分析。Ellison等(W001/28700)描述了用于与第一数字信号处理器并行地进行诸如平移等的运算的多数字信号处理器配置。同样，Durack等(W004/088283)描述了用于获取并处理流式细胞仪信号以对颗粒进行分选的具有四个数字信号处理器的分选器。Durack等和Ellison等各自依赖于触发事件，之后确定并发率并且以FIFO方式向事件应用下降延迟以进行分选。即使在能够并行地独立进行工作的四个数字信号处理器之间分担任务的流式细胞仪的情况下，在快速连续地检测到足够颗粒时，系统也可能出现瓶颈，从而要求对表示颗粒事件的传入数据进行线索提示(cue)。在到达特定线索提示之后，事件被中止以节省处理时间。这些瓶颈和中止可能会导致错误的分选决定。各数字信号处理器一次能进行单一任务并且需要若干数量的时钟周期以实现各任务。在超过40，000个/秒的事件率对事件进行分类并且对颗粒进行分选所需的复杂计算，可能超过四个并行数字信号处理器所能进行的时钟周期的数量。因此，存在针对用于精确地追踪各个体颗粒和各预期液滴周围的参数、并且执行准确的分选决定的稳健方法和设备的需求。分选所用的常用流式细胞仪是诸如HofTman等(W001/29538)所描述的喷射空气流式细胞仪。该喷射空气流式细胞仪使颗粒集中在液流内以进行分析并且利用振荡器干扰该液流以分离出颗粒。干扰该液流导致在对颗粒进行查询和分析的检查区的下游形成液滴。为了对液流内的颗粒进行分选，可以紧挨在包括关注颗粒的形成液滴在断裂点处分离之前对该液流进行充电。液滴保持电荷，并且随着该液滴通过断裂点的下游的电磁场，该液滴指向期望位置。需要使液滴电荷信号与包含要分选的颗粒的液滴的断裂精确地协调。过去，该协调需要凭经验的迭代过程，以首先确定下降驱动频率的周期内的然后确定下降驱动频率的一小部分内的下降延迟。随后，诸如美国专利申请公开2011/0221892 (Neckels等)所述等，出现了用于计算下降延迟的自动化系统。这些系统各自具有与同液滴中的颗粒位置影响用于对所述液滴进行充电的正确窗口相关联的以前未认识到的问题有关的特定缺点。过去为静态的该参数是进行准确的分选动作所需的最重要的判断之一。因此，需要用于对颗粒、特别是可能影响喷射空气流式细胞仪的诸如下降延迟等的操作参数的颗粒进行分选的改进方法和系统。
技术实现思路
本专利技术的特定方面涉及用于对颗粒进行分析、分类和分选的改进系统和方法。这种系统的提供在一个实施例中包括:颗粒输送装置，用于将颗粒输送至检查区；电磁辐射源，用于在所述检查区处查询颗粒；检测系统，用于基于来自被查询颗粒的发射或反射电磁辐射来产生至少一个信号；具有现场可编程门阵列的处理单元，其与所述检测系统进行通信，所述现场可编程门阵列包括用于根据所述至少一个信号确定事件参数的指令、用于对颗粒分类的指令和用于应用分选逻辑以作出分选决定的指令；以及分离器，用于根据相应的分选决定来对颗粒进行分选。本专利技术的一个方面提供如下系统，其中该系统具有采用经由安装在台式个人计算机(PC)或笔记本电脑上的PCIe板连接的FPGA形式的获取和分选电子器件。这样，获取和分选电子器件可以与PC的图形用户界面共享共用总线。而上述的喷射空气流式细胞仪包括包含模拟获取和分选电子器件的一架电子器件或者包含多个数字信号处理器的大型主板，本专利技术的特定方面涉及能够进行具有多个数字信号处理器的系统的高速分选但足够紧凑以集成到标准台式PC上的分选和获取电子器件。可选地，还可以使用具有外部PCIe接口的台式计算机。在可选方面中，这里所述的实施例可以涉及采用与现场可编程门阵列上所采用的相同的脉冲检测和辨别特征、但不具有用于形成液滴或进行分选的机构的分析器。本专利技术的另一方面涉及用于利用基于液滴的方法进行分选的改进的系统和方法。这种方法可以通过生成具有与液滴的预期形成相对应的事件窗口以对颗粒进行分选的事件存储器映射来实现。可以将事件存储器映射编译到FPGA的随机存取存储器(RAM)中，以追踪与表不颗粒的各事件有关的彳目息以及追踪与各预期液滴有关的事件和参数。在一个方面中，事件存储器映射提供与液滴的形成相关联的事件参数的编译。针对各液滴的事件参数可以包括液滴中的颗粒的数量、液滴中的颗粒的位置、液滴内的颗粒的分类以及与液滴和颗粒有关的其它信息。可以响应于如存储在事件存储器映射中那样的预期液滴和周围液滴的事件参数，根据编译在状态机上的分选逻辑来作出分选决定。本专利技术的一个方面涉及包括用于基于事件存储器映射中所存储的事件参数来动态修改分选器的操作参数的指令或步骤的改进系统和方法。作为一个非限制性示例，可以针对颗粒位于液滴的尾端附近的个体液滴修改下降延迟。还可以基于相关的事件参数，针对个体预期液滴来修改为了分选而应用于液流的电荷信号的振幅、持续时间或者甚至形状。其它的操作参数可以包括为了形成液滴所产生的下降驱动信号的形状、频率、相位或振幅，对试样或鞘液的压力，甚至分选模式。可以基于累积统计或基于对任一个事件参数的统计采样来修改这些操作参数。作为另一非限制性示例，可以改变试样压力从而增加或减少包含一个以上的颗粒的液滴的数量。本专利技术的特定方面涉及用于利用基于液滴的方法对颗粒进行分析、分类和分选的改进系统和方法。这种方法的提供包括以下步骤:生成具有事件窗口的事件存储器映射；将包含颗粒的液流输送至检查区，并且利用电磁辐射源在所述检查区处查询所述颗粒，其中被查询颗粒产生发射或反射电磁辐射；检测被查询颗粒的发射或反射电磁辐射并且产生包含表示被查询颗粒的特性的脉冲的至少一个信号；将所述至少一个信号与触发阈本文档来自技高网...

【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：N·赛德哥拉威兹，J·C·夏普，S·B·埃尔利希，E·T·M·玛卡多，
申请(专利权)人：塞通诺米ST有限责任公司，
类型：
国别省市：