[发明专利]用于移动粒子三维成像的系统、装置与方法

说明书

公开了用于移动中的粒子的无相机、高吞吐量三维成像的方法、装置、系统以及应用。在一些方面，系统包括：粒子移动装置，以允许粒子沿着行进路径移动；光学照明系统，以在粒子的行进路径的范围中产生光的非对称照明区域，该光学照明系统在粒子移动的同时在多个时间点处扫描粒子的多个部分；光学检测系统，与粒子移动装置光学连接，以获得与在行进路径上的移动期间与粒子体积相对应的粒子不同部分相关联的光信号数据；以及数据处理单元，以处理由光学检测系统获得的光信号数据并产生包括指示粒子的3D特征的信息的数据。

相关申请的交叉引用

本专利文件要求于2018年2月16日提交的标题为“三维成像流式细胞术的系统、装置与方法(SYSTEMS,DEVICES AND METHODS FOR THREE-DIMENSIONAL IMAGING FLOWCYTOMETRY)”的第62/710,576号美国临时专利申请的优先权和权益。上述专利申请的全部内容通过引用作为本专利文件的公开内容的一部分并入本文。

联邦赞助的研究或开发

本发明是在美国国立卫生研究院(NIH)的政府支持下完成的，批准号为DA045460。政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本专利文件涉及用于流式细胞术的技术与系统。

背景技术

流式细胞术是用于在诸如活细胞等的粒子通过流体流动时检测和分析这些粒子的技术。例如，流式细胞术装置可用于当细胞和/或生化分子或分子簇以串行方式被询问时，基于细胞和/或生化分子或分子簇的光、电、声和/或磁响应来表征细胞和/或生化分子或分子簇的物理和生化特性。典型地，流式细胞术使用外部光源来询问粒子，从中可检测到由输入光和粒子之间的一种或多种相互作用(例如，前向散射、侧面散射和荧光)引起的光信号。通过流式细胞术测量的性质包括粒子的相对尺寸、粒度和/或荧光强度。

发明内容

公开了与三维成像流式细胞术(3D-IFC)有关的方法、装置、系统和应用。

在一些方面，用于对移动的粒子进行三维(3D)成像的系统包括：粒子移动装置，包括基板，用于允许粒子在第一方向上沿着行进路径移动；光学照明系统，用于在粒子的行进路径的范围中产生光的非对称照明区域，该光学照明系统在粒子移动的同时在多个时间点处扫描粒子的多个部分，光的非对称照明区域包括一个比其他照明维度更薄的形成类似于照明平面的形状的照明维度，该光学照明系统包括产生光束的光源，该光源与光重定向装置光学耦合，以通过重定向光束将光束修改至不同的角度，以使光的非对称照明区域指向粒子移动的行进路径；光学检测系统，与粒子移动装置光学连接，且可操作为获得在粒子沿行进路径移动期间与对应于粒子的体积的粒子不同部分相关联的光信号数据，其中光学检测系统包括：一个或多个光电探测器和位于粒子移动装置和一个或多个光电探测器之间的空间滤波器，该空间滤波器包括多个孔，以选择性地允许粒子的扫描部分上的光的非对称照明区域的一部分穿过空间滤波器并被一个或多个光电探测器检测到；以及数据处理单元，与光学检测系统进行通信，该数据处理单元包括处理器，其中，处理器配置为处理由光学检测系统获得的光信号数据并产生包括指示粒子的3D特征的信息的数据。

在一些方面，用于对移动的粒子进行三维(3D)成像的方法包括：沿第一方向移动粒子；在粒子移动的同时，通过将单独的光的非对称照明区域指向相应范围，逐部分地扫描粒子的多个部分；对移动中的粒子的扫描部分上的光的非对称照明区域的部分进行空间滤波，以允许检测通过空间滤波器的与粒子体积相对应的某些光信号；检测经过空间滤波的光信号，以获得映射到检测时间点的三个维度中的单独的体素。

本专利文件和所附附录中描述的主题内容可以以提供以下一个或多个特征的特定方式来实现。

附图说明

图1A示出了根据本技术的三维成像流式细胞术(3D-IFC)系统的示例性实施方式的框图。