[发明专利]微装配成像流式细胞仪

说明书

本申请为2011年3月3日提交的、标题为“Microassembled Imaging Flow Cytometer”的第13/039,990号美国专利申请的PCT申请，并且要求于2010年3月15日提交的、标题为“Microassembled Confocal Imaging Flow Cytometer”的第61/314,056号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用合并于此。

背景技术

细胞计量术是涉及生物细胞的计数和表征的技术专业。图1示出了用于执行被称为成像流式细胞计量术的技术的系统的简化图。在成像流式细胞计量术的基本形式中，细胞101悬浮在流体中并在狭窄的透明管102内单行（single-file）夹带。该夹带可以通过包括流体动力聚焦的几种方法中的任一种来实现。当每个细胞101经过测量位置时，光源103照射每个细胞101。光源103可以例如为激光器。来自光源103的光因正被测量的细胞101而散射。部分光105被物镜106聚集并被重导向以在光传感器107处形成图像。光传感器107可以例如为显微镜或摄像装置的部件。各种光学部件可以与物镜106协作将光105导向传感器107，例如包括部分反射镜108和附加透镜109。来自传感器107的输出信号被发送至处理单元110，该处理单元110可以存储并分析这些信号以识别与每个细胞有关的信息，例如细胞的大小和与细胞的内部结构有关的一些信息。

在一些应用中，会期望紧凑型细胞计量系统，例如用于便携式使用、或用于在小诊所中的循环肿瘤细胞筛选。

发明内容

根据一个方面，一种微装配成像细胞仪包括经历与细胞的相对运动的感测位置、光源以及聚焦元件。该聚焦元件将来自光源的光聚焦为在感测位置处的多个聚焦照射点，以使得细胞在穿过感测位置时被一个或多个聚焦照射点照射。该细胞仪还包括阵列光传感器和聚光透镜（collection lens），该聚光透镜将从细胞发出的光聚集并重新聚焦到阵列光传感器上。在一些实施例中，微装配成像细胞仪还包括流道（flow channel），细胞通过该流道被流动流体输送，该流道至少部分地被壁限界，该壁的至少一部分基本上是透明的。相对运动可以至少部分地由细胞的移动产生。相对运动可以至少部分地由细胞仪的一部分的移动产生。在一些实施例中，细胞附于载片，其中，相对运动至少部分地由载片的移动产生。在一些实施例中，从感测位置的一侧执行对细胞的照射，并且从感测位置的同一侧执行对从细胞发出的光的感测。在一些实施例中，从感测位置的一侧执行对细胞的照射，并且从感测位置的不同侧执行从细胞发出的光的感测。聚焦元件可以包括具有球面的微透镜的阵列。聚焦元件可以包括具有非球面的微透镜的阵列。聚焦元件可以包括至少一个衍射元件。光源可以包括激光器。在一些实施例中，阵列光传感器包括像素的阵列并产生表示落在像素上的光的强度和分布的信号，并且该细胞仪还包括至少部分地基于信号来构建细胞的数字图像的处理单元。在一些实施例中，处理单元部分地通过对在不同时间从细胞的不同部分取得的光强度读数进行空间关联来构建细胞的数字图像。在一些实施例中，至少部分地基于细胞穿过感测位置的速度来执行对在不同时间从细胞的不同部分取得的光强度读数的关联。聚焦元件可以包括微透镜的线性阵列。聚焦元件可以包括微透镜的二维阵列。阵列光传感器可以包括像素的线性阵列。阵列光传感器可以包括像素的二维阵列。在一些实施例中，微装配成像细胞仪还包括在感测位置与阵列光传感器之间的至少一个光滤波器。在一些实施例中，阵列光传感器包括选自以下组的至少一个传感器：该组包括电荷耦合器件传感器、电子倍增电荷耦合器件传感器、雪崩光电二极管传感器、光电倍增管以及互补金属氧化物半导体传感器。在一些实施例中，多个聚焦照射点形成聚焦照射点的阵列，该阵列相对于细胞的运动和感测位置而歪斜。微装配成像细胞仪还可以包括接近阵列光传感器的光学元件，该光学元件将微装配成像细胞仪配置为基本上共焦。光学元件可以包括微孔（microaperture）的阵列。光学元件可以包括光纤束。在一些实施例中，聚光透镜聚集并重新聚焦从细胞通过荧光发出的光。