[發(fā)明專利]用于照亮粒子的設(shè)備以及用于粒子成像的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880083259.3
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN111512141B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉誠迅;D·韋克呂斯;N·范瑞倫;A·尤特
• 申請（專利權(quán)）人: IMEC非營利協(xié)會
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 楊潔;陳斌

一種用于照亮粒子的設(shè)備(110)，包括：被布置在襯底(114)上的光波導(112；412a、412b；512a、512b)；被配置成輸出形成片狀形狀的光束(150；450a、450b；550a、550b)的輸出耦合器(118)，該片狀形狀具有在第一方向上的延伸大于粒子尺寸的橫截面；以及被布置在所述襯底(114)上的流體通道(116；416；516)，所述流體通道用于沿著所述流體通道(116；416；516)的縱向方向引導粒子流；其中該光束(150；450a、450b；550a、550b)的片狀形狀被布置在流體通道(116；416；516)內(nèi)，并且該光束(150；450a、450b；550a、550b)的橫截面的第一方向與流體通道(116；416；516)的縱向方向成一角度。一種用于對該粒子進行成像的系統(tǒng)(100)，包括該設(shè)備、光檢測元件(132；432a、432b；532)的陣列(130；430a、430b；530)、以及透鏡(120)，該透鏡將光會聚到該陣列(130；430a、430b；530)以使得每一個光檢測元件(132；432a、432b；532)檢測源自流體通道(116；416；516)中的對應位置的光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明構(gòu)思涉及一種用于照亮流體通道中的粒子的設(shè)備。本發(fā)明構(gòu)思還涉及一種用于粒子成像的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在流式細胞儀中，細胞懸浮在流體流中，該流體流可以經(jīng)過電子檢測設(shè)備。流式細胞儀可以允許每秒同時分析數(shù)千個粒子的多個物理和化學特性。流式細胞儀通常可用于細胞計數(shù)和細胞分選。然而，流式細胞儀可能無法獲得細胞的形態(tài)。

另一方面，顯微術(shù)可以生成細胞圖像，并允許以比在流式細胞術(shù)中獲得的空間分辨率更高的空間分辨率來確定細胞的詳細信息，諸如確定細胞形態(tài)。然而，顯微術(shù)可能受限于非常低的細胞吞吐量。

圖像細胞儀獲取流式細胞儀中快速流動的細胞的細胞圖像。圖像細胞儀是綜合了細胞顯微術(shù)（信息豐富但吞吐量低）和常規(guī)流式細胞儀（吞吐量高但信息受限）的優(yōu)點的新興技術(shù)。

然而，當前的圖像細胞儀技術(shù)需要專用的慢速成像器或者復雜的光學系統(tǒng)。結(jié)果，細胞成像吞吐量對于實際應用仍然不足，實際應用可能需要每秒對10000個細胞進行成像或更高。此外，當前系統(tǒng)中所涉及的復雜光學器件意味著儀器昂貴且使用麻煩。

圖像細胞儀的示例在Han?Y.、Lo?Y.-H.發(fā)表在2015年第五期Scientific?Reports上的“Imaging?Cells?in?Flow?Cytometer?Using?Spatial-Temporal?Transformation（在流式細胞儀中使用時空變換來進行細胞成像）”中提供。該方法將數(shù)學算法和空間濾波器用作給予流式細胞儀成像能力所需的唯一硬件。在流式細胞儀中使用光電倍增管檢測器，而不是CCD或者成像系統(tǒng)中找到的任何百萬像素相機，來獲取快速移動的細胞的高質(zhì)量圖像，由此以與現(xiàn)有細胞儀完全兼容的方式獲得高吞吐量。

然而，該裝置仍然很笨重，并且在多個光路上需要多個光學元件。此外，應用的吞吐量可能仍需要提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明構(gòu)思的目的是使得能夠?qū)αＷ舆M行成像以使得可獲取具有高空間分辨率的圖像，同時允許高粒子吞吐量。

本發(fā)明構(gòu)思的這些和其他目的由如在獨立權(quán)利要求中限定的本發(fā)明來至少部分地滿足。優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中陳述。

根據(jù)第一方面，提供了一種用于照亮流體通道中的粒子的設(shè)備，該設(shè)備包括：被布置在襯底上的光波導；被配置成輸出來自光波導的光以形成光束的輸出耦合器，其中該光束形成片狀形狀以使得在距該輸出耦合器一距離處該光束具有在第一方向上的延伸大于粒子尺寸的橫截面；以及被布置在該襯底上的流體通道，該流體通道用于沿著該流體通道的縱向方向引導粒子流通過該流體通道；其中該光波導和該流體通道彼此相關(guān)地布置以使得在距該輸出耦合器所述距離處的光束被布置在流體通道內(nèi)，其中該光束的橫截面的第一方向與該流體通道的縱向方向成一角度。