[发明专利]用于颗粒分析的系统和方法

说明书

本公开提供了用于分拣细胞的系统和方法。所述系统可以包括流动通道，流动通道被配置为通过通道运输细胞。所述系统可以包括成像装置，成像装置被配置为当通过流动通道运输细胞时，从多个不同角度捕获细胞的图像。所述系统可以包括处理器，处理器被配置为使用深度学习算法分析图像以实现细胞的分拣。

交叉引用

本申请要求于2018年8月15日提交的美国临时专利申请号62/764,965和2018年11月16日提交的美国专利申请号16/194,269的权益，其均通过引用整体并入本文。

背景技术

细胞的物理和形态特性可用于研究细胞类型和细胞状态以及诊断疾病。细胞形状是细胞周期的标志之一。真核细胞显示出依赖于细胞周期的形状的物理变化，诸如经历出芽或裂变的酵母细胞。形状也是细胞状态的指示物，并且可以成为用于临床诊断的指示。由于许多临床病况、疾病和药物，血细胞的形状可能会发生变化，例如由寄生虫感染引起的红细胞形态的变化。诸如细胞膜特征、核-细胞质比、核膜形态和染色质结构的其他参数也可用于识别细胞类型和疾病状态。例如，在血液中，不同的细胞类型通过诸如细胞大小、细胞形状和核形状等因素来区分。

生物学家和细胞病理学家使用细胞大小和形态来识别细胞类型并诊断疾病。这主要是通过某种显微成像和图像的手动分析来完成。结果，现有方法耗时、主观、定性并且易于出错。例如，细胞病理学家使用光学显微镜检查从不同组织制备的载玻片，并寻找类似于疾病特性的特征。该过程耗时且结果是主观的，并且可能受到诸如染色细胞的取向、载玻片的制备方式以及细胞病理学家的专业知识等因素的影响。尽管最近已经进行了细胞学涂片分析自动化的努力，但仍然存在挑战。涂片分析的主要问题之一是存在难以避免的污染物细胞，并使得难以检测稀有细胞或疾病的特定特征特性。其他问题是染色或涂片细胞的角度，角度可能会模糊用于识别细胞类型或状态的重要信息。因此，仍然需要用于细胞分析的改进方法和/或系统。

发明内容

在一方面，本公开提供了一种分拣(sort)细胞的方法，包括：(a)通过流动通道运输细胞；(b)当通过所述流动通道运输所述细胞时，从多个不同角度捕获所述细胞的多个图像；以及(c)使用深度学习算法对所述多个图像进行分析以分拣对所述细胞。

在一些实施方案中，所述方法还包括当通过所述流动通道运输所述细胞时，旋转所述细胞。在一些实施方案中，所述方法在所述细胞上施加速度梯度以旋转所述细胞。在一些实施方案中，所述细胞以第一速度在第一缓冲液中流动，并且其中所述在所述细胞上施加所述速度梯度包括使第二缓冲液以第二速度共流。在一些实施方案中，所述细胞进行所述旋转的轴与所述细胞沿所述流动通道进行迁移的附加轴不同。在一些实施方案中，所述细胞进行所述旋转的所述轴与所述细胞沿所述流动通道进行所述迁移的所述附加轴垂直。

在一些实施方案中，所述方法还包括当通过所述流动通道运输所述细胞时，将所述细胞在所述流动通道内的一定高度处聚焦成流线。在一些实施方案中，所述聚焦包括使所述细胞经受惯性升力，其中所述惯性升力的特征在于雷诺数(Reynolds number)大于1。在一些实施方案中，所述惯性升力的特征在于雷诺数至少20。

在一些实施方案中，以约10帧/秒至约500,000帧/秒的速率捕获所述多个图像。

在一些实施方案中，所述多个角度围绕所述细胞或在所述细胞的一部分上延伸。

在一些实施方案中，从(1)所述细胞的顶侧、(2)所述细胞的底侧、(3)所述细胞的前侧、(4)所述细胞的后侧、(5)所述细胞的左侧或(6)所述细胞的右侧捕获所述细胞的所述多个图像。在一些实施方案中，从选自由以下组成的组的至少两侧捕获所述细胞的所述多个图像：(1)所述细胞的顶侧、(2)所述细胞的底侧、(3)所述细胞的前侧、(4)所述细胞的后侧、(5)所述细胞的左侧和(6)所述细胞的右侧。