[發(fā)明專利]具有增強(qiáng)圖像分辨率的熒光成像流式細(xì)胞術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780025417.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN109477784B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃里克·迪博爾德;基根·奧斯利;喬納森·林;馬修·巴爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: BD生物科學(xué)公司
• 主分類號(hào): G01N15/14
• 分類號(hào): G01N15/14;G06T7/521;G01N21/53;G01N21/64
• 代理公司: 北京柏杉松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

在一個(gè)方面，公開了用于進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)的系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生用于照射樣品的激光輻射的激光器，至少一個(gè)用于檢測(cè)響應(yīng)于所述照射而從樣品發(fā)出的輻射的至少一部分以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述檢測(cè)到的輻射的時(shí)間信號(hào)的檢測(cè)器，以及用于接收所述時(shí)間信號(hào)并基于正演模型對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以重建所述樣品的圖像的分析模塊。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求于2016年5月12日提交的標(biāo)題為“Fluorescence Imaging FlowCytometry With Enhanced Image Resolution”的臨時(shí)專利申請(qǐng)第62/335,359號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其通過引用整體并入本文。本申請(qǐng)還涉及2017年3月17日提交的標(biāo)題為“Cell SortingUsing A High Throughput Fluorescence Flow Cytometer”的實(shí)用新型專利申請(qǐng)第15/461,124號(hào)，所述實(shí)用新型專利申請(qǐng)通過引用整體并入本文。

背景技術(shù)

本發(fā)明總體上涉及用于樣品的熒光分析的裝置和方法，更具體地涉及用于基于熒光的流式細(xì)胞術(shù)的裝置和方法。

熒光成像具有多種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如，在獲得關(guān)于生物樣品的分子組成的信息。在生物醫(yī)學(xué)流式細(xì)胞術(shù)中，收集并分析由外源和/或內(nèi)源細(xì)胞熒光團(tuán)發(fā)射的熒光輻射，以導(dǎo)出關(guān)于細(xì)胞的化學(xué)和/或物理性質(zhì)的信息。

然而，在常規(guī)的基于熒光的流式細(xì)胞術(shù)中，獲取高速流動(dòng)的細(xì)胞或其它快速現(xiàn)象(諸如亞毫秒生化動(dòng)力學(xué))的無模糊圖像可具有挑戰(zhàn)性。特別地，許多熒光團(tuán)的弱光學(xué)發(fā)射與在千赫茲范圍內(nèi)的成像幀速率下的樣品的短曝光相結(jié)合使得難以獲得無模糊圖像。此外，許多常規(guī)系統(tǒng)僅在一種成像模式下操作，因此不能為樣品分析提供足夠的靈活性。

因此，需要用于熒光分析的增強(qiáng)方法和系統(tǒng)，特別是需要用于進(jìn)行基于熒光的流式細(xì)胞術(shù)的增強(qiáng)方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，公開了用于進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)的系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生用于照射樣品(例如，細(xì)胞)的激光輻射的激光器，至少一個(gè)被布置來檢測(cè)響應(yīng)于所述照射而從樣品發(fā)出的輻射的至少一部分并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述檢測(cè)到的輻射的時(shí)間信號(hào)的檢測(cè)器，以及被連接到接收所述時(shí)間信號(hào)的檢測(cè)器并基于諸如正演模型(forward model)的模型執(zhí)行所述信號(hào)的統(tǒng)計(jì)分析以重建所述樣品的圖像的分析模塊。在一些實(shí)施方案中，正演模型是線性模型，而在其它實(shí)施例中，正演模型是非線性模型。

在一些實(shí)施方案中，從樣品發(fā)出的輻射可以是熒光輻射。從而時(shí)間信號(hào)為熒光信號(hào)，分析模塊對(duì)所述熒光信號(hào)進(jìn)行操作以形成樣品的熒光圖像。

在一些實(shí)施方案中，從樣品發(fā)出的輻射可以是由樣品散射的激光輻射的一部分，并且分析模塊可對(duì)對(duì)應(yīng)于散射的激光輻射的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行操作以生成樣品的暗場(chǎng)圖像。

在一些實(shí)施方案中，從樣品發(fā)出的輻射可以是透射通過樣品的照射激光輻射的一部分，并且分析模塊可對(duì)對(duì)應(yīng)于透射的激光輻射的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行操作以生成樣品的明場(chǎng)圖像。

在一些實(shí)施方案中，統(tǒng)計(jì)分析基于生成所述模型的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的最大似然估值。舉例來說，統(tǒng)計(jì)分析可采用最小二乘法方法通過最小化對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的時(shí)間信號(hào)與從正演模型推斷的相應(yīng)時(shí)間信號(hào)之間的差的殘差平方和來重建樣品的圖像。

適用于本發(fā)明實(shí)踐的統(tǒng)計(jì)分析的一些實(shí)例包括但不限于最小二乘優(yōu)化、梯度下降優(yōu)化、粒子群優(yōu)化、遺傳算法優(yōu)化和貝葉斯頻譜估計(jì)。

在一些實(shí)施方案中，分析模塊形成樣品的初始圖像，并將所述圖像用作所述統(tǒng)計(jì)分析的初始(種子)圖像。舉例來說，分析模塊可采用傅里葉變換和鎖定檢測(cè)中的任一種來形成初始圖像。

在一些實(shí)施方案中，分析模塊將檢測(cè)到的時(shí)間信號(hào)的模型用作多個(gè)時(shí)間區(qū)段。舉例來說，可將每個(gè)時(shí)間區(qū)段建模為具有正弦和余弦項(xiàng)。在此類實(shí)施方案中，統(tǒng)計(jì)分析可采用最小二乘回歸法，以便通過最小化對(duì)應(yīng)于建模的時(shí)間區(qū)段與對(duì)應(yīng)的測(cè)量的時(shí)間區(qū)段之間的差的殘差平方和來獲得建模的時(shí)間信號(hào)的參數(shù)的值，例如正弦項(xiàng)和余弦項(xiàng)的幅度和相位。