[發明專利]細胞分類系統和方法

有效

• 申請號: 201280019150.6
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN103517980A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 蓋爾·范·丹·恩格
• 申請（專利權）人: 貝克頓·迪金森公司
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12Q1/24;C12N13/00
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

相關申請的交叉引用

依據35U.S.C.§119(e)，本申請要求2011年4月29日提交的美國臨時專利申請第61/480,872號的提交日期的優先權；并將所述申請的公開內容以引用的方式并入本文。

引言

本發明關于流式細胞分析儀和用于粒子（如細胞）的高速識別和分類的儀器。

流式細胞分析法是諸如細胞和構成分子的生物粒子的分析和單離的有用方法。因此，其具有廣泛的診斷和治療應用性。所述方法利用流體流線性偏析粒子，使其可以單行形式通過檢測設備。可根據在流體流中的位置和可檢測標記物的存在性區分個別細胞。因此，流式細胞分析儀可用于產生一群生物粒子的診斷概況。

已通過給流式細胞分析儀增加分類或收集能力來實現生物粒子的單離。在偏析流中被檢測到具有一種或多種所需特性的粒子通過機械或電學被移除而從樣品流個別地單離。這種流動分類方法已被用于分類不同類型的細胞、針對動物育種分離帶有X和Y染色體的精子、分類用于基因分析的染色體和從復雜生物群單離特定生物體。

常見流動分類技術利用液滴分類，其中使含有線性偏析粒子的流體流斷裂成液滴和使含有受關注粒子的液滴帶電和通過電場，使其偏轉到收集管中。電流液滴分類系統能夠使流體流以每秒100,000滴的速率形成液滴，然后使液滴通過具有小于100微米直徑的噴嘴。液滴分類要求在離噴嘴尖端的固定距離處使液流斷裂成液滴。所述距離一般為離噴嘴尖端幾毫米而且可通過在預定頻率下振蕩噴嘴尖端維持流體流不被擾動。

一般來說，在液流中的線性偏析粒子是在通過正好位于噴嘴尖端下方的觀察點時被特征化。一旦粒子被識別為符合一個或多個所需標準，便可預測到達液滴斷裂點并從液流斷裂成液滴的時間。理想上，在含有所選擇粒子的液滴從液流斷裂的前一刻將短暫電荷施加到流體流且隨后在液滴斷開后立即接地。待分類的液滴在從流體流斷裂開始保持帶有電荷，而且所有其它液滴保持不帶電。帶電液滴因電場而從其它液滴的下行軌線向一旁偏轉并被收集到樣品管中。不帶電液滴直接落入排水管中。

流體流中的擾動，包括由存在于常見生物樣品中的粒子尺寸的差異或細胞分析儀組件的漂移導致的湍流會顯著影響預測含有受關注粒子的液滴的能力。對含有粒子的液滴的不正確預測可導致通常以少量存在于生物樣品中的有用粒子損失。甚至在準確預測液滴內含物的能力上的輕微缺陷也可使所需粒子部分被不需要的粒子污染，從而損害所述部分的品質或導致不適合用于治療施與。

雖然診斷性流式細胞分析儀已經可常用于各種不同環境，但流動分類更為復雜而且主要限制于配有專門操作人員的核心設施。現時，流動分類器需要進行相對復雜設置和對準過程，這通常需要由訓練有素的操作人員來完成。雖然已通過自動化和簡化大量地改進了流動分析儀的易用性，但對流動分類器的大部分改進采取的是提高分類速度和增大所使用的參數數量。速度的提高和參數數量的增加造成了復雜度增大并影響流動分類器所需的準確度。

例如，在常見細胞分類系統中，操作人員需要準確地設置在激光與射流的交點（即，激光-射流-交點（LJI））處的事件（例如，細胞檢測）與將電荷脈沖施加到射流之間的延遲時間。電荷脈沖與含有測定細胞的液滴從主射流分離的時間點應在斷裂點（BOP）處重疊。現時，這個時間延遲調節是在分類前通過手動完成，造成了分類的準確度和純度受主觀標準影響。此外，由于時間延遲是在分類前調節，所以很容易因分類期間發生壓力和溫度變化而漂移。

發明概述

本文提供改進的細胞分類系統和方法。這些系統和方法提供自穩定分類射流以進行自動校準并解決細胞分類系統漂移的問題。所提出的系統和方法使得可以利用細胞分類器中的電路系統自動確定和設置電荷延遲間隔（CDI）。這些電路可持續地設置、監測和調節時間延遲，從而獲得完全自動、自主、全套的自穩定分類器射流。

本文還提出用于自動確定射流斷裂點的相位（PBP）的系統和方法，從而使得可以知曉含有細胞的液滴何時從射流分離。通過將所提出的系統和方法與用于確定當事件（例如，細胞）通過激光與細胞分類器（如美國專利第7,679,039號所描述，并將所述專利以引用其全文的方式并入本文）的射流的交點時液滴驅動信號的相位的方法組合，可將測定點（例如，在LJI）與射流斷裂點（BOP）之間的距離設置并維持在獲得整數（n）液滴下。