[發明專利]高內涵圖像流式生物顯微分析系統

有效

• 申請號: 201410443148.2
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104266955A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 胡潔;戚進;劉超
• 申請（專利權）人: 上海凱度機電科技有限公司
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及流式細胞術，具體地，涉及高內涵圖像流式生物顯微分析系統。

背景技術

流式細胞術是一種對液流中排成單列的細胞或其它生物微粒(如微球、細菌、小型模式生物等)逐個進行快速定量分析和分選的技術。使用傳統的流式細胞檢測技術，研究人員可以分析成千上萬個細胞，獲得每個細胞的散射光信號和熒光信號的數值，從而得到細胞群體的各種統計數據，并可以找到稀有的細胞亞群。

但是傳統流式細胞檢測技術仍然存在局限，那就是獲得的細胞信息很有限。細胞對研究人員來說，只是散點圖上的一個點，而不是真實的細胞圖像，缺乏細胞形態學、細胞結構及亞細胞水平信號分布的相關信息。要想獲得細胞圖像，研究人員就必須使用顯微鏡進行觀察，但顯微鏡能夠觀察的細胞數量是非常有限的，很難提供細胞群體的量化與統計數據。因此，使用傳統的細胞分析技術，我們就只能面對這樣的兩難選擇，沒有一種技術可以既提供細胞群體的統計數據，又獲得細胞圖像。

發明內容

針對目前現有技術中單個流式細胞儀存在的缺陷，本發明的目的是設計一個合理的光學成像系統，其中，能高速采集經過鞘液室的單個細胞明場和熒光圖像是設計的重點，這樣既可以利用明場圖像來觀察細胞的形態特征，又可以利用熒光來測定細胞中的關鍵成分，實現流式細胞術和顯微成像的有機結合。

根據本發明提供的一種高內涵圖像流式生物顯微分析系統，包括：液流系統、光學系統；

液流系統包括流動室，流動室用于接收注入的樣本細胞懸液和系統鞘液中，并使樣本細胞懸液中的細胞在系統鞘液流的約束下聚焦在液流的中心，逐個流過流動室的檢測窗口；

光學系統包括光源、光路系統、濾光片堆棧；

所述光源，用于照射通過檢測窗口的細胞，從而產生光信號；光源包括用于產生明場細胞圖像的鹵素燈、用于產生熒光細胞圖像的激光器；

光源照射細胞產生的光信號被物鏡收集，通過兩組楔形光柵分別收集前向光信號、側向光信號到兩個TDI相機中，然后通過光路系統傳遞到主要由多個二向色鏡構成的濾光片堆棧，光信號在濾光片堆棧處被分成不同波段投射到一個六通道PMT陣列上；進而所述光學系統產生一個明場細胞圖像，一個六通道熒光細胞圖像及六個不同波段的PMT光強信號。

優選地，還包括激光補光裝置，其中，所述激光補光裝置用于通過在細胞側向補光來調整光強度，降低TDI相機延遲積分的時間，減少細胞的高速流動帶來的積分時間過短造成光強偏弱的缺陷。

優選地，還包括自動對焦裝置，其中，所述自動對焦裝置用于利用激光光點法，通過測量彌散斑的邊緣和尺寸來計算細胞的聚焦位置。

優選地，還包括速度測量裝置，其中，所述速度測量裝置用于利用激光測距來測定限定時間內細胞的運動距離，折算出細胞的運動速率。所述TDI相機根據細胞的運動速率捕獲在流動室內的單細胞的圖像。

優選地，還包括分析系統，其中，所述分析系統采用熒光和明場的圖像配準方式，校正熒光和明場的成像偏差，使得光斑中心重合，并且通過多光譜PMT光信號和多光譜的熒光圖像來校正圖像的熒光強度，使得輸出的熒光強度與PMT保持一致。

優選地，所述分析系統通過PMT光信號來調節熒光圖像的分割閾值，并且通過圖像微觀結構的分析來確定大量細胞中的異常細胞。

優選地，所述物鏡的孔徑數值NA大于0.75。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、本發明既能提供細胞群的統計數據，又可以獲得單個細胞的圖像，從而提供細胞形態學、細胞結構和亞細胞信號分布的信息。

2、本發明將流式細胞術與熒光顯微成像結合于一身，它具有多個檢測通道，能夠對通過流動室的細胞逐個采集的細胞圖像，并利用分析軟件對每個細胞圖像進行量化分析，從而提供細胞群的統計數據以及細胞形態學、細胞結構和亞細胞信號分布的信息。

3、本發明可以用于細胞信號轉導/通路分析、細胞間相互作用、分子共定位與胞內分子轉運、細胞形態學、熒光原位雜交、基因表達分析、細胞凋亡、細胞周期分析、白細胞亞群分析。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明的光路設計原理示意圖；

圖2為本發明的液流系統結構示意圖。

圖中：

1??為多通道激光束；

2??為細胞對焦器；

3??為聚光鏡；

4??為分光鏡；

5??為濾光片；