[发明专利]串行线扫描编码多色荧光显微术及成像流式细胞仪

说明书

技术领域

本申请要求于2009年3月20日提交的美国临时专利申请No.61/162,072和于2009年8月7日提交的美国临时专利申请No.61/232,113的优先权，所述两个临时专利申请的公开内容通过引用并入本文中。

背景技术

细胞仪是关于生物细胞的计数和特征化的一门技术专业。图1示出了一种被称为流式细胞仪的技术的简图。在流式细胞仪的基本形式中，细胞101悬浮在流体中并以一列纵队的方式在一个狭窄的透明管子102内输送。该输送可以通过几种包括流体力学聚焦的方法中的任一种实现。当细胞101通过测量位置104时光源103照射每一个细胞101。光源103可以为例如激光器。来自光源103的光由被测细胞101散射。一些光105在行进到达细胞101时通常沿同一方向散射。光105有时被称作“前向散射”，可以被前向传感器106收集。一些光也可以沿着其它方向散射。该光被称为“侧向散射”，侧向散射的光107中的一些可以被一个或多个其它的传感器108收集。传感器106和传感器108的输出信号被发送到计算机109，计算机109可以存储并分析这些信号。通过分析散射光的量和分布，可以辨识每一个细胞的信息，例如细胞的大小和关于其内部结构的一些信息。

流式细胞仪可以直接测量散射光，或者可以利用荧光。在荧光细胞仪中，细胞可以以一种或多种荧光团进行标记，荧光团被来自光源103的光激发从而通过荧光性产生光。

图1示出的技术完全依赖散射光的测量来推断细胞结构的信息，但不产生任何特定细胞的图像。在另一种称为“图像细胞仪”的技术中，单个细胞的图像可以被相机或显微镜记录。

发明内容

一种改进的图像细胞仪系统使用线性光传感器执行高速、高分辨率的细胞仪功能。在一些实施例中，来自光源的光被集中到一个椭圆形的扫描区域，照射被输送通过扫描区域的细胞。光学系统将扫描区域的一部分的图像聚焦到线性光传感器上。系统重复读取落在线性传感器上的光。系统可以包括位于线性光传感器附近的狭缝孔，以使所述系统执行半共焦成像。

在一些实施例中，来自光源的光照射被输送通过扫描区域的细胞。光学系统将扫描区域的一部分的图像聚焦到至少两个平行的线性光传感器上。系统重复读取落在线性光传感器上的光。系统可以包括位于线性光传感器附近的狭缝孔，以使所述系统执行半共焦成像。在一些实施例中，各线性光传感器采集的图像被组合以形成与通过单个线性光传感器采集的图像相比具有改进的信噪比特性的图像。所述组合可以通过将各图像的对应于细胞上基本相同的各位置的像素值进行数字化组合来执行。所述组合可以通过时间延迟积分来执行。在一些实施例中，来自光源的光被集中到扫描区域的一个椭圆形场上。

在另一个实施例中，用于执行细胞仪功能的系统包括：被包括至少第一波长带和第二波长带的光照射的扫描区域；以及用于将细胞输送通过扫描区域使得细胞被照射的装置。所述系统还包括光学系统和第一组和第二组线性光传感器，每组线性光传感器包括至少一个线性光传感器。所述光学系统将从细胞发射的光选择性地导向两个线性光传感器组，使得在第三波长带的发射光主要导向第一线性光传感器组，而在第四波长带的发射光主要导向第二线性光传感器组。当细胞被输送通过扫描区域时系统重复读取落在线性传感器上的光。每一线性光传感器组可以包括至少两个线性光传感器。可以由于荧光辐射而发射出所述发射光。所述系统可以包括：用于接收和重导向(redirect)从细胞发射的光的物镜；以及用于将重导向光的第一部分反射到第一线性光传感器组并透射重导向光的第二部分的镜子。系统可以包括第一镜筒透镜，第一镜筒透镜接收光的第一部分并与物镜配合在第一线性光传感器组上形成细胞的图像。在一些实施例中，系统还可以包括第二镜筒透镜，第二镜筒透镜接收光的第二部分并与物镜配合在第二线性光传感器组上形成细胞的图像。系统可以包括位于线性光传感器组中至少一组的附近的狭缝孔，以使所述系统执行半共焦成像。在一些实施例中，每一组线性光传感器包括至少两个线性光传感器，并且对于每一组线性光传感器，组中的各线性光传感器采集的图像被组合以形成与通过组中的单个线性光传感器采集的图像相比具有改进的信噪比特性的图像。所述组合可以通过将对应于细胞上基本相同的各位置的各图像的像素值进行数字化组合来执行。所述组合可以通过时间延迟积分来执行。