对血细胞成像的方法技术

公开了用于在微观尺度上执行生物成像的设备、系统和方法，更具体地，公开了包括被配置为在微观尺度上执行生物成像的一次性测试设备(105)的设备和系统，以及使用一次性测试设备(105)执行生物成像的方法。提供了一种用于执行分类血细胞计数的方法。该方法包括将血液样本移动到样本测试导管(525)中，该样本测试导管具有由成像器芯片(505)的至少一部分形成的第一壁、由透明材料层(540)形成的第二壁以及多个间隔物元件(815)。该方法还包括驱动光发射器(555)以投射光通过室(550)，记录吸光度和荧光中的至少一个的输出信号，并将输出信号转换成血液样本中每种类型的细胞的数量计数或百分比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对血细胞成像的方法优先权要求本申请要求于2017年8月17日提交的美国临时申请No.62/546,713和2018年3月23日提交的美国临时申请No.62/647,421的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术一般而言涉及用于在微观尺度上执行生物成像的设备、系统和方法，并且更具体地涉及包括被配置为在微观尺度上执行生物成像的一次性测试设备的设备和系统，以及使用一次性测试设备执行生物成像的方法。
技术介绍
护理点(POC)样本分析系统通常基于一个或多个可重用的手持式分析器(即，仪器或读取装置)，这些分析器使用单次使用的一次性测试设备(例如，含有分析元件的盒或条带，分析元件例如是用于感测分析物(诸如pH、氧气和葡萄糖以及各种类型的蛋白质、酶和血细胞)的电极或光学器件)执行样本测试。一次性测试设备可以包括流体元件(例如，用于接纳并输送样本到感测电极或光学器件的导管)、校准元件(例如，用于用已知浓度的分析物标准化电极和光学器件的水性流体)以及用于标准化光学器件的具有已知消光系数的染料。仪器或读取装置可以包含用于操作电极或光学器件、进行测量并执行计算的电路系统和其它部件。仪器或读取装置还可以具有显示结果并例如经由计算机工作站或其它数据管理系统将那些结果传送给实验室和医院信息系统(分别为LIS和HIS)的能力。仪器或读取装置与工作站之间以及工作站与LIS或HIS之间的通信可以经由例如红外链路、有线连接、无线通信或能够传输和接收电子信息的任何其它数据通信形式，或其任意组合。在美国专利No.5,096,669中公开了一种著名的护理点系统(系统，雅培护理点公司，普林斯顿，新泽西)，该专利通过引用整体并入本文。系统包括一个或多个与手持式分析器配合操作的一次性测试设备，用于对生物样品(诸如血液)执行各种测量。护理点样本测试系统的好处之一是消除了将样本发送到中央实验室以进行测试需要耗费的时间。护理点样本测试系统允许护士或医生(用户或操作者)在患者床边获得可靠的定量分析结果，该结果在质量上与在实验室中获得的结果相当。在操作中，护士选择具有所需测试面板的测试设备、从患者身上提取生物样本、将生物样本分配(dispenses)到测试设备中、可选地密封测试设备以及将测试设备插入仪器或读取装置中。虽然步骤发生的特定次序可以在不同的护理点系统和提供者之间变化，但在患者位置附近提供快速样本测试结果的意图保持相同。然后，仪器或读取装置执行测试周期，即，执行测试所需的所有其它分析步骤。这种简单性使医生可以更快地了解患者的生理状况，并且，通过减少诊断或监视的周转时间，使医生能够更快地做出适当治疗的决定，从而提高患者成功结果的可能性。如本文所讨论的，护理点样本测试系统通常包括仪器或分析器，该仪器或分析器被配置为使用单性使用的一次性测试设备来执行样本测试，以确定生物样本中的分析物。所执行的样本测试的类型可以变化，并且可以使用一个或多个一次性测试设备来实现，这些一次性测试设备包括例如定性或半定量测试设备(例如，侧向流动或微阵列测定)、定量测试设备(例如，电化学测定)，或定性或半定量测试设备与定量测试设备的组合(例如，既具有侧向流动或微阵列测定又具有电化学测定的测试设备)。为了执行样本测试，仪器或分析器包括被配置为处理来自定性或半定量测试设备的信号的光学传感器和/或被配置为处理来自定量测试设备的信号的电连接器(参见例如美国专利No.9,194,859，该专利通过引用整体并入本文)。特别地，光学传感器包括光学成像器，该光学成像器被配置为对光学测试盒的测定进行成像。测定是定性或半定量的侧向流动测试或微阵列测试(例如，部署在光学测试盒的导管中的一个或多个侧向流动测试条或微阵列)。光学传感器还包括处理器，该处理器被配置为处理由光学成像器生成的信号以显示定性或半定量的测试结果。但是，与这些常规的仪器或分析器相关联的问题是它们无法在微观尺度上执行生物成像，而在微观尺度上执行生物成像对于血液学测定(例如，细胞计数)是重要的。而且，光学成像器是硬连线到非一次性仪器或分析器的设定类型，因此在不改变硬件的情况下，在测试设备内执行多种类型的测定(例如，血液学和免疫测定)的灵活性有限。将光学传感器置于非一次性仪器或分析器中并与硬连线设计相结合所强加的限制不利地影响仪器或分析器在微观尺度上执行生物成像以及在不改变硬件的情况下进行多次测试或测量的能力。常规地，已经使用透镜(诸如用利用物镜放大血细胞的光学显微镜)在微观尺度上执行生物成像(例如，执行血液学测定，诸如细胞计数和分类(differential))。但是，近来，无透镜的成像已经成熟，成为与常规的基于透镜的显微镜相比具有竞争力的一种模态。在无透镜显微镜中，由物体(基于例如散射或荧光)产生的衍射图案被直接记录在数字图像传感器阵列上，而没有被任何透镜元件光学成像或放大。然后，所记录的衍射图案被计算重建，以形成(一个或多个)物体的“图像”。无透镜显微镜的最新成熟很大程度上是由于以下因素实现的：具有小像素尺寸和高像素计数的廉价的数字图像传感器的大量生产，连同用于处理捕获的衍射图案的计算能力和重建算法的改善。与常规的基于透镜的显微镜相比，无透镜方法具有几个关键优点，包括：大空间带宽积(同时的大视场和高分辨率)、高分辨率、成本效益和便携性。为了利用无透镜显微镜，已经使用数字图像传感器和特殊设计的室开发出替代类型的测定系统，该特殊设计的室允许样本中的颗粒物(例如，血细胞)的枚举。例如，通过引用整体并入本文的美国专利No.7,850,916描述了一种用于枚举颗粒物(例如，血细胞)的室，该室包括柔性的第一平面构件、第二平面构件和至少三个分隔器。可以通过使用或者传统的图像处理方法或者在美国专利No.5,321,975、No.6,235,536、No.6,350,613、No.8,797,527和No.9,041,790、美国专利公开No.20130169948和No.20120034647以及AydoganOzcan和EuanMcLeod的LenslessImagingandSensing，Annu.Rev.Biomed.Eng.，2016.18:77-102，doi:10.1146/annurev-bioeng-092515-010849(所有这些均通过引用整体并入本文)中描述的技术对遇到的每个单个血细胞进行分类来执行室内的血细胞的表征(例如，白细胞分类计数)。但是，与这些无透镜显微镜测定系统相关联的问题是通常系统的一个或多个部件(诸如数字图像传感器阵列、光源、成像室和图像处理软件/硬件)未被适当地设计为有助于护理点使用。具体而言，这些常规的无透镜显微镜测试系统缺乏便携性和可处置性(disposability)，而便携性和可处置性是通常与护理点测试设备相关联的方面。因此，在微观尺度的生物成像领域内，特别是对于要在生物样本(诸如血液)中确定细胞和分析物的应用，需要如下设备：能够在患者的护理点处快速且简单地确定细胞和分析物的存在、计数、识别和/或浓度，并且能够由比可以进行常规的基于实验室的测试的人员受过较少培训的人员执行。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行分类血细胞计数的方法，包括：/n提供测试盒，包括样本进入端口、流体连接到样本进入端口的样本测试导管以及包括像素阵列的成像器芯片；/n提供分析器，包括处理器和显示器；/n使测试盒与分析器配合；/n在将测试盒与分析器配合之前或之后，将血液样本引入到样本进入端口中；/n将干燥试剂溶解到血液样本中以生成修正的血液样本；/n将修正的血液样本移动到样本测试导管中，其中样本测试导管包括由成像器芯片的至少一部分形成的第一壁、由透明材料层形成的第二壁以及具有平均间隔物高度并部署在第一壁和第二壁之间的多个间隔物元件，并且其中平均间隔物高度定义在成像器芯片的所述部分和透明材料层之间的室的平均室高度；/n驱动光发射器以投射光通过室和修正的血液样本；/n基于从室和修正的血液样本接收到的光，在像素阵列处记录吸光度和荧光中的至少一个的输出信号；/n使用处理器将输出信号转换成血液样本中每种类型的细胞的数量计数或百分比；以及/n在显示器上显示血液样本中每种类型的细胞的数量计数或百分比。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170817 US 62/546,713;20180323 US 62/647,4211.一种用于执行分类血细胞计数的方法，包括：
提供测试盒，包括样本进入端口、流体连接到样本进入端口的样本测试导管以及包括像素阵列的成像器芯片；
提供分析器，包括处理器和显示器；
使测试盒与分析器配合；
在将测试盒与分析器配合之前或之后，将血液样本引入到样本进入端口中；
将干燥试剂溶解到血液样本中以生成修正的血液样本；
将修正的血液样本移动到样本测试导管中，其中样本测试导管包括由成像器芯片的至少一部分形成的第一壁、由透明材料层形成的第二壁以及具有平均间隔物高度并部署在第一壁和第二壁之间的多个间隔物元件，并且其中平均间隔物高度定义在成像器芯片的所述部分和透明材料层之间的室的平均室高度；
驱动光发射器以投射光通过室和修正的血液样本；
基于从室和修正的血液样本接收到的光，在像素阵列处记录吸光度和荧光中的至少一个的输出信号；
使用处理器将输出信号转换成血液样本中每种类型的细胞的数量计数或百分比；以及
在显示器上显示血液样本中每种类型的细胞的数量计数或百分比。


2.如权利要求1所述的方法，还包括：
将测试盒与分析器解除配合；以及
处置测试盒。


3.如权利要求1所述的方法，其中，所述干燥试剂包括吖啶橙或抗凝剂。


4.如权利要求1所述的方法，其中，所述干燥试剂与血细胞中的核酸DNA键合。


5.如权利要求1所述的方法，其中，配合包括将测试盒插入到分析器的端口中。


6.如权利要求5所述的方法，其中，分析器还包括多端子连接器，测试盒还包括多个分立的连接器触点，成像器芯片电连接到所述多个分立的连接器触点中的至少一个，以及将测试盒插入到分析器的端口中使多端子连接器与所述多个分立的连接器触点电接触。


7.如权利要求6所述的方法，其中，处理器电连接到光发射器，处理器经由所述多个分立的连接器触点中的至少一个和多端子连接器电连接到成像器芯片，经由处理器来驱动光发射器以投射光，并且经由处理器来控制成像器芯片以记录输出信号。


8.如权利要求5所述的方法，分析器还包括泵致动器，测试盒还包括泵，将测试盒插入到分析器的端口中使泵致动器与泵对准，以及将修正的血液样本移动到样本测试导管中包括驱动泵致动器以致动泵并将修正的血液样本移动到样本测试导管中。


9.一种系统，包括：
一个或多个处理器；以及
耦合到所述一个或多个处理器的存储器，所述存储器被编码有被配置为执行处理的指令集，所述处理包括：
从测试盒接收指示插入到分析器中的盒的类型的操作状态信号；
确定盒的类型是具有连接到被配置为对血液样本中的血细胞成像的成像器芯片的触点的测试盒；
驱动泵致动器以致动测试盒上的泵，并将血液样本从样本接纳室移动到样本测试导管中，其中样本测试导管包括由成像器芯片的至少一部分形成的第一壁、由透明材料层形成的第二壁以及部署在第一壁和第二壁之间的多个间隔物元件；
驱动光发射器以投射光通过样本测试导管和血液样本；
基于从样本测试导管和血液样本接收的光，在成像器芯片的像素阵列处记录吸光度和荧光中的至少一个的输出信号；以及
将输出信号转换成血液样本中每种类型的细胞的数量计数或百分比。


10.如权利要求9所述的系统，其中，所述方法还包括驱动泵致动器，以致动测试盒上的泵，并移动血液样本与干燥试剂接触。


11.如权利要求10所述的系统，其中，所述干燥试剂包括吖啶橙或抗凝剂。


12.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·葛世坦，
申请(专利权)人：雅培医护站股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US