[发明专利]多路分类系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

依据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2011年4月29日提交的美国临时专利申请第61/480,867号的提交日期的优先权；并将所述申请的公开内容以引用的方式并入本文。

引言

本发明关于流式细胞分析仪和用于粒子（如细胞）的高速识别和分类的仪器。

流式细胞分析法是诸如细胞和构成分子的生物粒子的分析和单离的有用方法。因此，其具有广泛的诊断和治疗应用性。所述方法利用流体流线性偏析粒子，使其可以单行形式通过检测设备。可根据在流体流中的位置和可检测标记物的存在性区分个别细胞。因此，流式细胞分析仪可用于产生一群生物粒子的诊断概况。

已通过给流式细胞分析仪增加分类或收集能力来实现生物粒子的单离。在偏析流中被检测到具有一种或多种所需特性的粒子通过机械或电学被移除而从样品流个别地单离。常见流动分类技术利用液滴分类，其中使含有线性偏析粒子的流体流断裂成液滴和使含有受关注粒子的液滴带电和通过电场，使其偏转到收集管中。

一般来说，在液流中的线性偏析粒子是在通过正好位于喷嘴尖端下方的观察点时被特征化。一旦粒子被识别为符合一个或多个所需标准，便可预测到达液滴断裂点并从液流断裂成液滴的时间。理想上，在含有所选择粒子的液滴从液流断裂的前一刻将短暂电荷施加到流体流且随后在液滴断开后立即接地。待分类的液滴在从流体流断裂开始保持带有电荷，而且所有其它液滴保持不带电。带电液滴因电场而从其它液滴的下行轨线向一旁偏转并被收集到样品管中。不带电液滴直接落入排水管中。

液滴分类器通过将电荷（一般为50伏特至150伏特）施加给液滴而使含有受关注细胞的液滴偏转。液滴是被静电场偏转，并且视电荷沿不同轨线移动，从而到达收集管。可通过施加不同电荷将细胞分配为多个组，每种不同电荷将液滴引导到特定的管。以前，将细胞群分为两组：左类和右类。最近，分类方向（组）数已增加到4个（大部分分类器）或甚至6个。具有多个收集管的实例流式细胞分析仪系统提供在美国专利第5,483,469号中，所述案是以引用其全文的方式并入本文。

分类方向数当前受限于在分配液滴的轴上可放置的收集管的数目。沿一个方向的常见液滴扩散范围为约22mm。试管中心相隔14mm，因此在分类达到三组时会遇到困难。

试管尺寸并非限制分类方向数的唯一因素。还会因液滴带有电荷而难以将经过分类的液滴放置成彼此靠近。因此，带电液滴将彼此排斥。当液滴积累到较大体积时，电荷将极快地增长。由于电荷积累，分类细胞体积倾向于断裂成更小的液滴。这些液滴彼此排斥和推开，导致液滴错误地跳向周围，有时甚至跳到带有相反电荷的液滴的邻近试管中，从而影响类别的纯度。

发明概述

本发明提供改进的多路细胞分类系统和方法。例如，提供收集沿多个方向被分类的细胞的系统和方法。所述系统和方法允许构造一种多路分类器（例如，在当前只允许四路分类的空间中构造十路分类器）。此外，所述装置可以主动感测液滴（含受关注细胞）到达样品管，并当液滴的到达偏离预期模式时触发警报。这种信号可用于将收集管移动到安全位置，从而防止分类样品被污染。所述装置可用于临床分类。所述装置还适合作为一次性单元。

所提出的系统和方法给液滴积累问题提供了解决方法，而且允许使偏转液滴流彼此靠近而不影响液流稳定性。

所提出的示例性系统和方法包括分类液滴接收器（或载具），其由一行两侧开口的分类管（或偏转管）组成。偏转液滴相应地瞄准分类管内侧。每个分类管个别地接地以使在液滴上的电荷以无负面作用的方式向大地偏转。如此一来，液滴不再带有电荷而且可生长成较大液滴向下滑入分类管。每个分类管被插入样品收集管的开口中。由于分类管可弯曲，所以收集管无需放置成直线，而且可按照交错模式布置。如此一来，本来沿直线一次可固持三个管的收集区域现在可按照交错布局容纳五个管。由于分类管比收集管窄，所以可将五个分类管的顶部沿20mm直线放置，使这些管的底部指向放置在20mm×30mm区域中的五个交错收集管。

在一个实施方案中，可采用带有十个分类管的十个收集管的布局，并将其固定在标准显微镜载玻片的区域上。可用具有显微镜载玻片尺寸的塑料载具保持约十个薄壁不锈钢偏转管。使十个偏转管指向被附接到塑料载具底部的十个塑料收集管。可以将整个单元制作成一个无菌且一次性单元。