[发明专利]批量颗粒分选

说明书

提供了一种用于批量分选颗粒的系统和方法。批量分选系统的示例包括微流体喷射器、在一端流体耦合到微流体喷射器的流动通道、以及耦合到与微流体喷射器相对的流动通道端的储存器。计数器被设置在微流体喷射器上游的流动通道中，以在从微流体喷射器喷射之前对颗粒进行计数。光学传感器用于对流动通道成像。控制器被配置为至少部分基于图像来定位流动通道中的目标颗粒，以及至少部分基于来自计数器的计数来在收集器皿中捕获目标颗粒。

背景技术

当前，荧光激活细胞分选（FACS）是研究实验室中用于分选细胞的主要技术。在FACS中，振动流动室用于产生微滴线。当微滴离开振动流动室时，光学系统用于收集平均光学信息，诸如微滴中细胞的平均荧光和散射。微滴带电，并且基于电荷而偏转到不同的收集管中。

附图说明

某些示例性实施例在以下详细描述中并且参考附图进行描述，其中：

图1是根据示例的使用包括微流体喷射器阵列的管芯的批量分选系统的图；

图2是根据示例的可以用于批量分选系统中的环状镜的图；

图3是根据示例的另一批量分选系统的图，其中照明光学系统提供与返回到摄像机的光共线的照明；

图4是根据示例的可以用于批量颗粒分选的管芯的图；

图5(A)和5(B)是根据示例的集成颗粒分选单元（PSU）的图，所述集成颗粒分选单元（PSU）可以使用图4的管芯来实现批量颗粒分选；

图6是根据示例的系统的图，所述系统可以使用多个光学检测器来分析批量颗粒分选方法的图像；

图7是根据示例的施行批量颗粒分选的控制器的图；

图8是根据示例的批量颗粒分选系统的图，所述批量颗粒分选系统将微流体喷射器与微滴充电系统相组合以操纵微滴；

图9是根据示例的包括用于操纵微滴的高压电极的镜子的图；

图10是根据示例的使用包括多个微流体喷射器的管芯使用图像处理来分选批量的颗粒的方法的过程流程图；

图11(A)直至(E)是根据示例的流动通道的一部分的图，所述流动通道包括用荧光染料染色之后成像的九个细胞；

图12是根据示例的训练和使用卷积神经网络（CNN）来标识感兴趣区域和感兴趣区域中的颗粒的过程的示意图；

图13是根据示例的批量颗粒分选的过程的示意图；

图14是根据示例的用于批量地分选颗粒的过程的框图；

图15是根据示例的使用和训练模型来对诸如细胞之类的颗粒进行分类的过程的框图；以及

图16是根据示例的训练和使用卷积神经网络来同时标识感兴趣区域和对感兴趣区域中的颗粒进行分类的过程的示意图。

具体实施方式

当前的FACS系统复杂、昂贵、并且需要专业人员来维护和操作。因此，更简单的系统将是有价值的。本文中公开了用于经由对微流体喷射器阵列的非破坏性和连续光学监视来对诸如细胞之类的颗粒进行光学分选的系统和方法。微流体喷射器类似于喷墨打印机中使用的喷射器，并且可以包括热致动喷射器或压电单元喷射器。

该系统包括具有流体溶液的储存器，所述流体溶液包含形状、荧光或大小或可以光学区分的其它性质不同的颗粒。在一些示例中，颗粒是细胞。在其它示例中，颗粒是纳米复合材料，诸如用于电视和监视器的硫化镉球体。储存器向流动通道进料，所述流动通道向独立控制的微流体喷射器的喷嘴进料。诸如显微镜之类的成像系统监视例如通向喷射器的流动通道中喷射器的进料，而不干扰喷射的材料到达目标目的地，诸如多井板中的井、收集器皿或其它容器。成像系统包括例如具有中心孔径的环状镜，其被放置在光路中以将成像系统聚焦在微流体喷射器上。包含目标颗粒的喷射微滴穿过孔径到目标目的地中。

目标颗粒由控制器选择，该控制器处理由光学系统收集的图像，以标识容纳颗粒的流动通道内的感兴趣区域。计数被分配给从喷嘴前的最终颗粒开始并从储存器移回以进料到流动通道的颗粒。