[发明专利]在声细胞计中的颗粒分析

说明书

本申请是申请日为2008年12月19日，申请号为200880127473.0(国际申请号为PCT/US2008/087579)，发明名称为“在声细胞计中的颗粒分析”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年12月19日提交的美国临时专利申请序号61/008,422、2008年9月11日提交的美国专利申请序号12/283,461和2008年9月11日提交的美国专利申请序号12/283,491的权益，这些专利申请中各自的全部内容均通过引用结合到本文中。

技术领域

以下发明一般涉及颗粒分析领域。本发明也一般涉及细胞计和声学。

背景

早在流式细胞术的发展中就认识到，颗粒的光散射强度的角度相关性包含与颗粒的内在性质和外在性质有关的大量信息。例如，Mullaney等实验证明了约0.5度-约2度的前向光散射用于细胞尺寸估计的用途。在同一时期，也认识到，对于不具有平行于流动方向的轴对称性的颗粒，相对于入射光束的细胞定向可以引入影响群体分辨率和仪器灵敏度的人为结果。Loken等显示，固定的鸡红细胞形式的非球形颗粒产生与圆盘细胞结构的边上(rim-on)或面上(face-on)光照有关的双峰散射分布。也证明了由于出现于精细胞复杂几何形状中的不对称性导致的颗粒定向依赖性散射效应。一些研究者已经提出通过使样品喷嘴成型来定向颗粒的被动解决方案，以将不对称性引入流体动力学鞘系统的速度流场。已经显示，在流式细胞计数分拣中的有效X和Y精子区分中，最关键的方面是在光学散射平面中精子的定向。最近，新的喷嘴几何学已经证明，在分析速率接近2000颗粒/s时，在光学散射平面中高达60％的精子头部的合适定向戏剧性地影响分拣效率。其它研究者已经使用扫描流式细胞计(SFC)，通过在大的散射角排列上收集数据，以较低的颗粒分析速率(约400颗粒/s)为代价，解决了颗粒的不对称性。系统已经显示了跨越70度的连续角散射数据，但该数据是相对于任意颗粒定向而取得的，这对于不对称颗粒而言导致收集的角度谱产生大的变化。

Doblhoff等进行了使用声力(acoustic force)分离生物细胞的最早大规模论证之一。在该系统中，将声辐射压力用于活的杂交瘤细胞的选择性保留，目的是从20升生物反应器中除去不能存活的细胞和较小的细胞碎片。该系统基于多平面转换器设计，并证明了高达99.5％的活细胞保留率，并且细胞碎片排除(rejection)具有不同的结果。早期的系统需要大功率的输入，典型地超过15W，因此需要用于驱动转换器的冷却单元。新近，Feke和合作者开发了依赖声辐射压力和次级声力的新的颗粒分离策略。在声驻波中，将高多孔性聚酯网状物(孔径比粒度大两个数量级)用作收集基质，其中将波节点位置的颗粒捕获于网孔内，且次级声力形成颗粒聚集物，并在网孔表面形成引力。在杂交瘤细胞保留的类似证明中，达到约95％的保留效率，且对细胞存活力的影响可忽略不计。该系统用仅数百毫瓦特(mWatts)的输入功率达到约1.5×10⁸细胞/mL的高细胞密度。

概述

本发明的实施方案包括按声处理(acoustically manipulate)颗粒并停止颗粒流动的设备(apparatus)。该设备优选包含毛细管，该毛细管用于使其中含颗粒的流体流动；按声处理颗粒的产生声信号的转换器，和停止流动的装置(device)。该停止流动的装置优选为泵或一个或多个阀。该实施方案可包含颗粒分拣器、颗粒分级分离器(fractionator)和/或流式细胞计。该实施方案可还包含分析颗粒的分析器和/或成像器。

本发明的一个实施方案包括用于按声处理一种或多种颗粒的方法。该实施方案优选包括使其中含颗粒的流体流动、将声辐射压力施加至流体并按声处理一种或多种颗粒、使流体停止和检查至少一种颗粒。在本发明的该实施方案中，检查至少一种颗粒可以包括分析至少一种颗粒，和/或分拣至少一种颗粒。也可以使颗粒流动通过流式细胞计。

本发明的另一个实施方案包括按声处理颗粒并反转颗粒流动的设备。该设备优选包括用于使其中含颗粒的流体流动的毛细管、按声处理颗粒的产生声信号的转换器和逆流装置。该逆流装置优选包含泵和/或一个或多个阀。该实施方案的设备可还包含用于分析颗粒的分析器和/或成像器。该实施方案的设备可以任选包含分拣器、分级分离器和/或流式细胞计。