计数细胞和生物分子的系统和方法技术方案

本发明专利技术一般地涉及用于分析和测量细胞和生物样品的分析和监测系统。更特别地，本发明专利技术涉及用于成像、测量、计数、分析和监测微观颗粒，如溶液样品中的细胞和生物分子的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及可用于分析和测量细胞和生物样品的分析和监测系统。更特别地，本专利技术涉及用于成像、测量、计数、分析和监测微观颗粒，如溶液样品中的细胞和生物分子的系统和方法。专利技术背景 医疗诊断和生物医学研究领域的一个重要方面涉及通过检测生物样品，如血液、脊髓液、细胞培养物和尿液，检测、鉴定、定量和表征各种目标细胞和生物分子。医疗服务提供者和生物医学研究人员常规分析这类生物样品的细胞和生物分子的微观存在和浓度。传统地用于基于细胞试验的荧光检测的是荧光显微镜、荧光读板仪和流式细胞仪。这些方法利用载玻片、微滴定板和流动室进行荧光分析。但是，这些荧光检测方法通常包含昂贵的激发光源(如激光或弧光灯)以进行高强度的激发。通常情况下，用激发光源和带发射滤光片的检测探针来检出特定的荧光信号。在仪器中(如荧光显微镜)，例如，需要二向性滤光器将光从顶端直射(normal)(即以直角)反射到样品室。然后发出的荧光通过二向性滤光器被进入检测器(如照相机、分光计等等)而被检出。因为这些荧光检测方法不是测量特定的流体体积的样品，所以他们也不能用来直接测量样品浓度。以往的荧光细胞计数技术的实例是一种在包含光学器件、照相机和样品架的装置 中利用滤波器室(filter cube)(如由Omega Optical所提供的)的技术。这些装置可以为很多应用提供足够的细胞和其他生物样品的荧光像，并且它提供了用于生成生物样品的荧光像的简单和有效的方法。该技术采用了固定的室容积，其用于直接测量样品的浓度，同时分析荧光强度。然而，它缺乏用于低荧光信号检测和成像的灵敏度。这种系统的一个问题，例如，是激发光可能会泄漏到滤波器室的发射滤波器中。另一个问题是滤波器室形式在颜色选择方面一般是不可变的。仅一个特定的滤波器室和一个LED可用于一种颜色。仪器中没有更多的空间整合其他颜色，因此使其很难用于多色应用。因此，长期以来需要提供低荧光信号(如各种不同类型细胞上的表面标志物)的检测和成像能力的细胞计数系统和方法。专利技术概述本专利技术部分地基于发现独特的设计途径导致检测和成像(例如，测量、分析、计数或监测)微观物体的系统的极大改进。该系统包括荧光激发的非常规设计以使得该系统允许两个或多个斜射激发光束。这种新方法极大地解放了系统的整体设计，并使多个光源能够以各种不同的入射角放置。为提高低荧光信号检测的能力，必须降低样品载片的背景和/或必须加强细胞或生物分子的荧光信号。本文提出的本专利技术描述了通过利用斜射激发光源和多个LED(发光二极管)照明，将样品的荧光信号最大化而同时将样品载片的背景噪音最小化的新方法。该新系统不仅通过放置两个或更多个激发光源为增强(即更强)的激发开避了道路，而且它也使得能够灵活使用和选择激发光束的波长和入射角。通过允许入微激发光束角度的不同组合，可以生成使用现有系统不可能生成或不容易生成的图像。一个方面，本专利技术一般地涉及用于微观物体成像的系统。该系统包括配置为容纳样品中要成像的物体的悬浮液的样品室，其中样品室包括允许暴露样品的光学透明窗；至少一个能够通过所述窗为样品提供荧光激发光束的荧光光源；能够为样品提供明场光束的明场光源；和至少一个用于检测来自样品的光信号的检测装置，从而形成至少一个微观物体的图像，其中荧光激发光束具有垂直于所述窗的表面平面以外的入射角。 在某些优选的实施方案中，该系统包含至少两个荧光光源，其能够为样品同时提供两个具有相同(或不同)波长的激发光束。在某些优选的实施方案中，该系统包含多个荧光光源，其能够为样品同时提供多个具有相同(或不同)波长的激发光束。在某些实施方案中，突光激发光束相对于样品室窗的表面平面的入射角为约10°到约80° (例如，约30°到约70°、约35°到约55°或低于约45°、大于约45°和小于约90。、或约 45° )。可成像、监测、分析、测量或计数的微观物体包括但不仅限于，微珠、细菌、藻类、真菌、哺乳动物细胞、昆虫细胞、植物细胞、蛋白质、DNA分子和表面标志物。在某些实施方案中，优选的微观物体包括生物分子和细胞。样品室可以具有固定的深度，范围是约Ιμπι到约Ι,ΟΟΟμπι。在一些优选的实施方案中，固定的深度的范围是从约I μπι到约200 ym(例如，从约IOym到约100 μ m)。覆盖的样品室可配置为容纳约IuL到约1，OOOyL的样品体积。在某些优选实施方案中，覆盖的样品室可配置为容纳约I μ L到约500 μ L(例如约I μ L到约100 μ L)的样品体积。突光光源可以发射波长范围从约300nm到约10，OOOnm (例如从约300nm到约2，OOOnm或从约300nm到约I，OOOnm)的光束。在另一个方面，本专利技术一般地涉及计数细胞或生物分子的系统。该系统包括配置为容纳样品中细胞或生物分子的悬浮液的覆盖的样品室，其中样品室包含允许暴露样品的光学透明窗；两个或更多个荧光光源，各能够独立地通过所述窗为样品提供荧光激发光束，其中各突光激发光束具有垂直于所述窗的表面平面以外的入射角；能够为样品提供明场光束的明场光源；至少一个用于检测来自样品的光信号的光检测装置；和用于控制明场光束到达样品的通道的光闸。而在另一个方面，本专利技术一般地涉及测定生物样品的特征的方法。该方法包括通过指引明场光束到样品上来获得生物样品的至少一个静态的明场图像；通过指引激发光束到样品上来获得生物样品的至少一个静态的荧光图像；和比较该至少一个明场图像和该至少一个荧光图像来确定生物样品的特征，其中激发光束与明场光束成斜角。在某些优选的实施方案中，通过指引至少两个激发光束到样品上激发获得荧光图像。在某些其他的优选实施方案中，通过指引多个(例如3、4个)激发光束到样品上激发而获得荧光图像。而在另一个方面，本专利技术一般地涉及检测样品中的生物分子的方法。该方法包括通过指引明场光束到样品上来获得生物样品的至少一个静态的明场图像；通过指引激发光束到样品上来获得生物样品的至少一个静态的荧光图像；和比较该至少一个明场图像和该至少一个荧光图像来确定生物样品的特征，其中激发光束与明场光束成斜角。而在另一个方面，本专利技术一般地涉及确定样品的细胞群中特定类型细胞的浓度或计数的方法。该方法包括使包含细胞的样品与特异结合样品中特定类型细胞的荧光标记试剂接触；将样品加载到具有已知高度的覆盖的样品室中，其中细胞群悬浮在样品室中；获得生物样品中细胞群的至少一个静态的明场图像；获得生物样品中细胞群的至少一个静态的荧光图像；和比较明场图像的细胞计数和荧光图像的细胞计数来确定细胞群中特定类型细胞的浓度或细胞计数，其中激发光束与明场光束成斜角。附图简要说明 图I是现有技术的示例性细胞计数系统。图2是依据本专利技术的示例性系统。图3是本文公开的系统的实施方案的示例性描述。图4是本文公开的系统的实施方案的示例性描述。图5是用具有不同波长的多LED以斜入射激发的LinearFlow珠(Invitrogen公司)荧光发射的示例图像。图6是斜入射设置的背景强度降低的示例。图7是用具有相同波长的多LED以斜入射激发的LinearFlow UV荧光珠的示例图像。图8是用多LED在相同波长下5X物镜的激发光增强的示例。图9是灵敏度增强的示例，其中O. 8%的荧光强度的珠能够使用斜入射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.12 US 61/294,2361.一种用于微观物体的成像系统，包括 配置为容纳样品中待成像物体的悬浮液的样品室，其中所述样品室包含允许暴露样品的光学透明窗； 至少一个能够通过所述窗为样品提供突光激发光束的突光光源； 能够为样品提供明场光束的明场光源；和 至少一个用于检测样品的光信号的光检测装置，从而形成所述微观物体的至少一个图像， 其中所述荧光激发光束具有与所述窗的表面平面垂直以外的入射角。2.权利要求I的系统，其中所述系统包括能够为样品同时提供具有相同或不同波长的两个激发光束的至少两个荧光光源。3.权利要求2的系统，其中所述系统包括能够为样品同时提供具有相同或不同波长的四个激发光束的至少四个荧光光源。4.权利要求I的系统，其中所述荧光激发光束相对于所述窗的表面平面的入射角为约10。到约 80°。5.权利要求I的系统，其中所述荧光激发光束相对于所述窗的表面平面的入射角为约30。到约 70。。6.权利要求I的系统，其中所述荧光激发光束相对于所述窗的表面平面的入射角为约35。到约 55°。7.权利要求I的系统，其中所述荧光激发光束相对于所述窗的表面平面的入射角为约45。。8.权利要求I的系统，其中所述荧光激发光束相对于所述窗的表面平面的入射角为小于约45°。9.权利要求I的系统，其中所述突光激发光束相对于所述窗的表面平面的入射角大于45。并小于90°。10.权利要求2的系统，其中所述至少两个荧光激发光束各具有相同的相对于所述窗的表面平面的入射角。11.权利要求2的系统，其中所述至少两个荧光激发光束相对于所述窗的表面平面的入射角不同。12.权利要求10的系统，包含具有相对于所述窗的表面平面的相同入射角的多个荧光激发光束。13.权利要求10的系统，包含具有相对于所述视窗的表面平面的不同入射角的多个荧光激发光束。14.权利要求10或11的系统，其中所述激发光束具有不同的波长。15.权利要求10或11的系统，其中所述激发光束具有相同的波长。16.权利要求10或11的系统，其中所述激发光束包含可选择的波长。17.权利要求I的系统，其中所述微观物体选自于微珠、细菌、藻类、真菌、哺乳动物细胞、昆虫细胞、植物细胞、蛋白质、DNA分子和表面标志物。18.权利要求17的系统,其中所述微观物体选自于蛋白表面标志物、弱突光标记和DNA分子。19.权利要求I的系统，其中所述微观物体包含生物分子。20.权利要求I的系统，其中所述样品室被覆盖。21.权利要求20的系统，其中所述样品室具有固定的深度。22.权利要求21的系统，其中所述固定的深度的范围为约Ιμπι到约Ι,ΟΟΟμπι。23.权利要求22的系统，其中所述固定的深度的范围为约Ιμπι到约200μ m。24.权利要求23的系统，其中所述固定的深度的范围为约10μ m到约100 μ m。25.权利要求20的系统，其中所述覆盖的样品室配置为容纳约Iμ L到约1，000 μ L的样品体积。26.权利要求25的系统，其中所述覆盖的样品室配置为容纳约Iμ L到约500 μ L的样品体积。27.权利要求26的系统，其中所述覆盖的样品室配置为容纳约Iμ L到约100 μ L的样品体积。28.权利要求I的系统，其中所述至少一个荧光光源包含范围为约300nm到约10,OOOnm的波长。29.权利要求28的系统，其中所述至少一个荧光光源包含范围为约300nm到约2，OOOnm的波长。30.一种用于计数细胞或生物分子的系统，包括 配置为容纳样品中细胞或生物分子的悬浮液的覆盖的样品室，其中样品室包含允许暴露所述样品的光学透明窗； 两个或更多个荧光光源，各自能够通过所述窗为样品独立地提供荧光激发光束，其中各荧光激发光束具有与所述窗的表面平面垂直以外...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·L·陈，P·李，
申请(专利权)人：耐克思乐生物科学有限责任公司，
类型：
国别省市：