Системы для динамического детектирования и блокирования света и способы их использования

Группа изобретений относится к области измерений на основе дифференциального детектирования света от образца в проточном потоке, к проточной цитометрии. Системы детектирования света в включают в себя проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток, источник света, выполненный с возможностью облучения образца в проточной ячейке, и систему детектирования, имеющую компонент оптической регулировки, и детектор, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки без рассеивающей планки. Системы выполнены с возможностью дифференциального детектирования света посредством модуляции одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора. Описаны способы дифференциального детектирования света от образца в проточном потоке посредством блока детектора. Раскрыты комплекты, имеющие два или более компонентов для использования в заявленных системах. Технический результат – повышение точности сортировки клеток, улучшение сбора частиц, снижение потребления энергии, эффективность зарядки частиц, более точная зарядка частиц и улучшенное отклонение частиц во время сортировки клеток. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

В соответствии с 35 USC § 119 (е), настоящая заявка испрашивает приоритет по дате подачи предварительной заявки на патент США №62/620916, поданной 23 января 2018 года, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

Введение

Детектирование света часто используется для характеризования компонентов образца (например, биологического образца), например, когда образец используется в диагностировании заболевания или состояния здоровья. Когда образец облучают, свет может рассеиваться образцом, проходить через образец, а также испускаться образцом (например, за счет флуоресценции). Вариации в компонентах образца, такие как морфологии, поглощающая способность и наличие флуоресцентных меток, могут вызывать вариации в свете, который рассеивается, передается или испускается образцом. Эти вариации могут использоваться для характеризования и идентификации наличия компонентов в образце Для количественной оценки этих вариаций, свет собирают и направляют на поверхность детектора. Количество света, которое достигает детектора, может повлиять на общее качество оптического сигнала, выдаваемого детектором. Количество света, которое достигает детектора, может быть увеличено посредством увеличения площади поверхности детектора или увеличения сбора света от образца.

Одной из технологий, использующей детектирование света для характеризования компонентов в образце, является проточная цитометрия. Используя данные, полученные из детектированного света, могут быть зарегистрированы распределения компонентов, и, где желаемый материал может быть отсортирован. Проточный цитометр обычно включает в себя резервуар для образца для вмещения текучего образца, например, образца крови, и резервуар оболочки, содержащий текучую среду-оболочку. Проточный цитометр перемещает частицы (в том числе клетки) в текучем образце в виде потока клеток в проточную ячейку, а также направляет текучую среду-оболочку в проточную ячейку. Внутри проточной ячейки вокруг потока клеток образуется жидкая оболочка для придания по существу однородной скорости потоку клеток. Проточная ячейка гидродинамически фокусирует клетки в потоке для прохождения через центр источника света в проточной ячейке. Свет от источника света может быть детектирован в виде рассеяния или посредством спектроскопии пропускания или может поглощаться одним или более компонентами в образце и переизлучаться в виде люминесценции. Вариации в материалах, таких как морфология или флуоресцентная метка, вызывают вариации в наблюдаемом свете, которые обеспечивают возможность характеризования посредством сбора света на оптическом детекторе.

Раскрытие сущности изобретения

Описаны системы дифференциального детектирования света от образца в проточном потоке (например, в проточном цитометре) по одному или более измерениям. Системы детектирования света в соответствии с вариантами осуществления изобретения включают в себя проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток, источник света, выполненный с возможностью облучения образца в проточной ячейке, и систему детектирования, имеющую компонент оптической регулировки, и детектор, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки без рассеивающей планки. Системы в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения выполнены с возможностью дифференциального детектирования света посредством модуляции одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора. Также описаны способы дифференциального детектирования света от образца в проточном потоке посредством блока детектора без рассеивающей планки. Также раскрыты комплекты, имеющие два или более компонентов для использования в заявленных системах.

Аспекты содержания настоящей заявки включают системы детектирования света, которые выполнены с возможностью дифференциального детектирования света из облучаемой проточной ячейки без рассеивающей планки. Системы в соответствии с определенными вариантами осуществления выполнены с возможностью динамического блокирования света, исходящего от образца (например, рассеяния, флуоресценции, пропускания света и т.д.). Рассматриваемые системы включают в себя проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток, источник света, выполненный с возможностью облучения образца в проточной ячейке, и блок детектора, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки. В некоторых вариантах осуществления блок детектора включает в себя детектор. В этих вариантах осуществления система выполнена с возможностью дифференциального детектирования света посредством модуляции детектора. В других вариантах осуществления блок детектора включает в себя компонент оптической регулировки и детектор. В этих вариантах осуществления блок детектора может быть выполнен с возможностью дифференциального детектирования света посредством модуляции одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора.

В некоторых вариантах осуществления блок детектора включает в себя сплавной волоконно-оптический компонент (например, конусообразный сплавной волоконно-оптический пучок) и детектор (например, матрицу фотодиодов). Компонент оптической регулировки в определенных вариантах осуществления находится в физическом контакте с детектором. В некоторых случаях блок детектора включает в себя светопроводящий материал между компонентом оптической регулировки и детектором, такой как гель (например, гель для согласования коэффициентов преломления). В некоторых вариантах осуществления блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки посредством инактивации подгруппы фотодиодов в матрице. В некоторых случаях инактивация является обратимой. В других случаях инактивация является необратимой. Инактивированная подгруппа фотодиодов может формировать заранее определенный узор, такой как одна или более линий, многоугольный узор, симметричный узор или асимметричный узор.

В других вариантах осуществления блок детектора включает в себя микро-опто-электро-механическую систему (MOEMS), такую как цифровое микрозеркальное устройство и детектор. В некоторых случаях цифровое микрозеркальное устройство выполнено с возможностью модуляции подгруппы зеркал. В одном примере блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки посредством наклона подгруппы зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве. В другом примере блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки посредством инактивации подгруппы зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве. Например, подгруппа зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве может быть гальванически инактивирована. Модулированная подгруппа зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве может образовывать заданную форму или узор на поверхности цифрового микрозеркала, например, одну или более линий, многоугольный узор, симметричный узор или асимметричный узор.

Аспекты содержания настоящей заявки также включают способы дифференциального детектирования света от образца. Способы в соответствии с определенными вариантами осуществления включают в себя облучение источником света проточной ячейки с образцом в проточном потока и детектирование света от проточной ячейки посредством блока детектора, выполненного с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока без рассеивающей планки. В некоторых вариантах осуществления блок детектора включает в себя детектор. В этих вариантах осуществления способы включают в себя дифференциальное детектирование света посредством модуляции детектора. В других вариантах осуществления блок детектора включает в себя компонент оптической регулировки и детектор, а способ дополнительно включает в себя модуляцию одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора. В некоторых случаях блок детектора включает в себя сплавной волоконно-оптический компонент (например, конусообразный сплавной волоконно-оптический пучок) и матрицу фотодиодов детектора, а способы включают в себя инактивацию подгруппы фотодиодов в матрице для дифференциального детектирования света от образца. Например, подгруппа фотодиодов в матрице может быть инактивирована в форме заранее определенного узора, такого как одна или более линий, многоугольные узоры, симметричные узоры или асимметричные узоры. В других случаях блок детектора включает цифровое микрозеркальное устройство и детектор, а способы включают в себя модуляцию подгруппы зеркал на поверхности цифрового микрозеркала для дифференциального детектирования света от образца. Например, подгруппа зеркал может быть наклонена, повернута или инактивирована, например, гальванически инактивирована. Подгруппа зеркал может быть выполнена в форме заданной формы или узора на поверхности цифрового микрозеркала, например, в форме одной или более линий, многоугольных узоров, симметричного узора или асимметричных узоров.

Также раскрыты комплекты, включающие один или более компонентов заявленных систем детектирования света. Комплекты в соответствии с определенными вариантами осуществления включают в себя проточную ячейку и один или более компонентов блоков детектора, в соответствии с описанным выше, таких как компонент оптической регулировки (например, зеркала, линзы, коллиматоры, точечные отверстия, щели, оптоволокно), а также детектор (например, фотодиод, фотоумножитель или матрица фотодиодов или фотоумножителей).

Краткое описание чертежей

Изобретение может быть лучше понято из чтения последующего подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами. Чертежи включают в себя следующие фигуры:

Фиг. 1 изображает цифровое микрозеркальное устройство в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг. 2 изображает систему сбора света, выполненную с возможностью дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке с помощью цифрового микрозеркального устройства в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг. 3 изображает систему детектирования света для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке посредством модулируемой матрицы фотодетекторов в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг. 4 изображает на виде спереди матрицу фотодетекторов, имеющую активированные и инактивированные фотодетекторы по заранее определенному узору в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Осуществление изобретения

Описаны системы дифференциального детектирования света от образца в проточном потоке (например, в проточном цитометре) по одному или более измерениям. Системы детектирования света в соответствии с вариантами осуществления изобретения включают в себя проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток, источник света, выполненный с возможностью облучения образца в проточной ячейке, и систему детектирования, имеющую компонент оптической регулировки, и детектор, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки без рассеивающей планки. Системы в соответствии с определенными вариантами осуществления выполнены с возможностью дифференциального детектирования света посредством модуляции одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора. Также описаны способы дифференциального детектирования света от образца в проточном потоке посредством блока детектора без рассеивающей планки. Также раскрыты комплекты, имеющие два или более компонентов для использования в заявленных системах.

Перед более подробным описанием настоящего изобретения следует отметить, что данное изобретение не ограничивается определенными описанными вариантами осуществления, поскольку таковые могут, конечно же, варьироваться. Также следует понимать, что употребляемая в настоящем документе терминология предназначена исключительно для описания конкретных вариантов реализации изобретения и не является ограничивающей, так как объем настоящего изобретения ограничен только прилагаемой формулой изобретения.

В случае, когда предусмотрен диапазон значений, следует понимать, что каждое промежуточное значение, до десятой единицы нижнего предела, если из контекста явно не следует иное, между верхним и нижним пределом этого диапазона и любое другое указанное или промежуточное значение в этом указанном диапазоне охватывается в пределах изобретения. Верхний и нижний пределы этих меньших диапазонов могут быть независимо включены в меньшие диапазоны, а также включены в данное изобретение, с учетом любого конкретно исключенного предела в указанном диапазоне. Если указанный диапазон включает одно или оба предельных значения, диапазоны, в которые не входит одно или оба из этих предельных значений, также включены в изобретение.

Определенные диапазоны представлены в настоящем документе с числовыми значениями, которым предшествует термин «примерно». Термин «примерно» используется в настоящем документе для обеспечения словесного выражения точного числа, которому он предшествует, а также числа, которое близко к этому числу или приблизительно равно числу, которому предшествует термин. При определении, является ли число близким или приблизительно равным конкретному указанному числу, близкое или приближенно равное неуказанное число может быть числом, которое в представляющем его контексте, обеспечивает по существу эквивалент конкретного указанного числа.

Если не указано иное, все технические и научные термины, использованные в настоящем документе, имеют значения, совпадающие с общепринятыми среди специалистов в области, к которой относится настоящее изобретение. Хотя в практике или тестировании настоящего изобретение могут использоваться любые способы и материалы, аналогичные или эквивалентные тем, которые описаны в настоящем документе, сейчас будут описаны характерные иллюстративные способы и материалы.

Все публикации и патенты, процитированные в этом описании, включены в настоящий документ посредством ссылки, как если бы каждая отдельная публикация или патент были конкретно и индивидуально указаны для включения в качестве ссылки и включены в настоящий документ посредством ссылки для раскрытия и описания способов и/или материалов, в связи с которыми цитируются эти публикации. Цитирование любой публикации предназначено для ее раскрытия до даты подачи и не должно быть истолковано как признание того, что настоящее изобретение не имеет права предшествовать такой публикации посредством предшествующего изобретения. Кроме того, представленные даты публикации могут отличаться от фактических дат публикации, которые могут нуждаться в независимом подтверждении.

Следует отметить, что в настоящем документе и в прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа включают множественное число, если из контекста явно не следует иное. Следует отметить, что формула изобретение может быть сформулирована с исключением любого необязательного элемента. Как таковое, это утверждение предназначено и служит в качестве предпосылки для использования такой исключительной терминологии, как «только», «исключительно» и тому подобное, в связи с указанными элементами формулы изобретения или использования «отрицательного» ограничения.

Как будет понятно специалистам в данной области техники после прочтения этой заявки, каждый из отдельных вариантов осуществления, описанных и проиллюстрированных в настоящем документе, имеет отдельные компоненты и признаки, которые могут быть легко объединены с признаками любого из нескольких других вариантов осуществления или отделены от них без отступления от объема или сущности настоящего изобретения. Любой изложенный способ может быть выполнен в порядке перечисленных действий или в любом другом порядке, который логически возможен.

Хотя устройство и способ должны были или будут описаны для обеспечения грамматической подвижности с функциональными пояснениями, следует четко понимать, что формула изобретения, если она не сформулирована явно в соответствии с § 35 USC §112, не должна толковаться как обязательно ограниченная каким-либо образом такими ограничениями как «средство» или «этап», но должны быть предоставлены в полном объеме значения и эквивалентов определения, представленного в формуле изобретения в соответствии с юридической доктриной эквивалентов, и в случае, когда пункты формулы сформулированы в явной форме в соответствии с 35 USC §112 должны быть предоставлены полные законодательные эквиваленты в соответствии с 35 USC §112.

Как подытожено выше, настоящее изобретение относится к системам детектирования света для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке. В дальнейшем описании вариантов осуществления изобретения, системы детектирования света в соответствии с вариантами осуществления изобретения описаны сначала более подробно. Далее описаны способы дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке. Также раскрыты комплекты, содержащие проточную ячейку, компонент оптической регулировки и блок детектора для дифференциального детектирования света от образца.

Системы детектирования для дифференциального детектирования света

Аспекты настоящей заявки включают в себя системы детектирования света, сконфигурированные для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке. В некоторых вариантах осуществления заявленные системы выполнены с возможностью динамического различения света, исходящего от образца, протекающего через проточную ячейку. Например, система детектирования света может быть выполнена с возможностью динамического различения света от образца в проточной ячейке на основании интенсивности. В других случаях система детектирования света выполнена с возможностью различения света, исходящего от разных популяций частиц в образце, например, для различения различных клеточных популяции в образце.

В других вариантах осуществления системы детектирования света выполнены с возможностью динамического блокирования падающего света от облучающего источника света, например, посредством уменьшения количества, детектируемого падающего света от облучающего источника света 50% или более, например, на 60% или более например, на 75% или более, например, на 80% или более, например, на 85% или более, например, на 90% или более, например, на 95% или более, например, на 97% или более, например, на 99% или более и в том числе уменьшение количества падающего детектируемого света от облучающего источника света на 99,9% или более. За счет уменьшения количества детектируемого падающего света от облучающего источника света интенсивность сигнала детектора от флуоресценции и рассеянного света от образца увеличивается по сравнению с сигналами детектора от флуоресценции и рассеянного света, собираемыми системой сбора света, не выполненной с возможностью дифференциального детектирования света, как описанный в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления интенсивность сигнала детектора от флуоресценции и рассеянного света, измеренная посредством систем детектирования света, описанных в настоящем документе, увеличивают на 10% или более, например, на 25% или более, например, на 50% или более, например, на 75% или более например, на 90% или более и в том числе на 95% или более, например, увеличивают в 1,5 раза или более, например, в 2 раза или более, например, в 3 раза или более, например, в 5 раз или более, в том числе в 10 раз или более.

В вариантах осуществления системы детектирования света включают в себя проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток, источник света, выполненный с возможностью облучения образца в проточной ячейке, и блок детектора, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки без рассеивающей планки. В некоторых вариантах осуществления блок детектора включает в себя компонент оптической регулировки и детектор. В этих вариантах осуществления для дифференциального детектирования света от образца системы детектирования света выполнены с возможностью модулирования одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора. Термин «оптическая регулировка» используется в настоящем документе в его обычном смысле для обозначения компонента, который оптически изменяет свет от образца в проточной ячейке. Например, посредством компонента оптической регулировки могут быть изменены траектория луча, направление, фокусировка или коллимация света от образца. Компоненты оптической регулировки могут включать, но без ограничения, линзы (например, фокусирующие, объективные, увеличивающие и т.д.), коллиматоры, зеркала (например, дихроичные зеркала), щели, точечные отверстия, фильтры (например, полосовые, интерференционные), дифракционные решетки, монохроматоры, среди прочих компонентов оптической регулировки. В некоторых вариантах осуществления компонент оптической регулировки в заявленном блоке детектора представляет собой систему перенаправления света, такую как волоконно-оптическую систему перенаправления света. Любая волоконно-оптическая система перенаправления света может использоваться для передачи света от образца к детектору в блоке детектора. В определенных вариантах осуществления подходящие волоконно-оптические системы перенаправления света для передачи света от образца к детектору включают в себя, но без ограничения, волоконно-оптические системы перенаправления света, такие как описанные в патенте США №6809804, содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. В определенных вариантах осуществления компонент оптической регулировки представляет собой сплавной волоконно-оптический компонент, такой как конусообразный сплавной волоконно-оптический компонент. В некоторых вариантах осуществления световой волоконно-оптический компонент находится в физическом контакте с детектором. В других вариантах осуществления сплавной волоконно-оптический компонент соединен с детектором посредством размещения светопроводящего материала между волоконно-оптическим пучком и поверхностью детектора. Может быть использован любой подходящий светопроводящий материал, такой как светопроводящий гель. Например, светопроводящий материал может представлять собой светопроводящий гель для согласования коэффициентов преломления.

В определенных вариантах осуществления компонент оптической регулировки представляет собой микро-опто-электро-механическую систему (MOEMS), такую как цифровое микрозеркальное устройство (DMD). Термин «цифровое микрозеркальное устройство» относится в настоящем документе в его обычном смысле к микро-опто-электро-механическим системам, имеющим подложку (например, планарную подложку) с множеством микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства, которые являются индивидуально активируемыми. Под «индивидуально активируемым» подразумевается, что каждое микрозеркало может быть индивидуально модулируемым, так что свет, отраженный цифровым микрозеркальным устройством, может отражаться от активной поверхности дифференциально. Модуляция каждого микрозеркала может включать в себя одно или более из поворота, наклона или инактивации (например, гальванической инактивации) зеркала, так что отражательная способность каждого микрозеркала регулируется как требуется. В вариантах осуществления, где микрозеркало модулируют посредством поворота, наклона или инактивации микрозеркала, требуемая отражательная способность микрозеркала может быть уменьшена на 1% или более, например, на 2% или более, например, на 3% или более, например, на 5% или более, например, на 10% или более, например, на 15% или более, например, на 25% или более, например, на 50% или более, например, на 75% или более, например, на 90% или более, например, на 95% или более, например, на 97% или более, например, на 99% или более, и в том числе уменьшение отражательной способности микрозеркала на 100%.

Как более подробно описано ниже, в некоторых вариантах осуществления подгруппа зеркал может модулироваться для увеличения или уменьшения количества света от образца, который передается к детектору. В других вариантах осуществления подгруппа зеркал может модулироваться для маскирования или блокирования света (например, падающего света от облучающего источника света или света от нежелательных групп образцов), который передается к детектору. В еще одних вариантах осуществления подгруппа зеркал может модулироваться для различения света от разных популяций частиц в образце, таких как свет, исходящий от разных типов клеток в образце.

Фиг. 1 изображает цифровое микрозеркальное устройство в соответствии с определенными вариантами осуществления. Цифровое микрозеркальное устройство 100 включает в себя активную поверхность 101, имеющую множество микрозеркал, расположенных в матрице 102. Каждое микрозеркало 103 является индивидуально активируемым, в том числе и в том случае, когда микрозеркало наклоняют, поворачивают или инактивируют для уменьшения или устранения отражения света от модулированного микро зеркала.

Активная поверхность рассматриваемых цифровых микрозеркальных устройств может иметь любую подходящую форму и может иметь прямолинейную форму, например, квадрата, прямоугольника, трапеции, треугольника, шестиугольника и т.д., криволинейную форму, например, круга, овала, а также неправильную форму, например, параболической нижней части, соединенной с плоской верхней частью. В определенных вариантах осуществления цифровое микрозеркальное устройство является планарным, имеющим активную поверхность прямоугольной формы. Рассматриваемые цифровые микрозеркальные устройства могут иметь активную поверхность, длина которой варьируется в диапазоне от 5 мм до 100 мм, например, от 10 мм до 90 мм, например, от 15 мм до 85 мм, например, от 20 мм до 80 мм, например, от 25 мм до 75 мм, например, от 30 мм до 70 мм и в том числе от 35 мм до 65 мм. Ширина активной поверхности также может варьироваться в диапазоне от 5 мм до 100 мм, например, от 10 мм до 90 мм, например, от 15 мм до 85 мм, например, от 20 мм до 80 мм, например, от 25 мм до 75 мм, например, от 30 мм до 70 мм и в том числе от 35 мм до 65 мм. В вариантах осуществления, в зависимости от формы цифрового микрозеркального устройства, активная поверхность может иметь площадь поверхности от 5 мм² до 1000 мм², например, от 10 мм² до 900 мм², например, от 15 мм² до 800 мм², например, от 20 мм² до 700 мм², например, от 25 мм² до 600 мм², от 30 мм² до 500 мм², от 35 мм² до 400 мм² и в том числе от 40 мм² до 300 мм².

Количество индивидуально активируемых зеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства также может варьироваться в зависимости от типа образца, протекающего через проточную ячейку, и размера устройства, и может составлять 50 микрозеркал или более, например, 100 микрозеркал или более, например, 250 микрозеркал или более, например, 500 микрозеркал или более, например, 750 микрозеркал или более, например, 1000 микрозеркал или более, например, из 2500 микрозеркал или более, например, 5000 микрозеркал или более, например, 7500 микрозеркал или более, например, 10000 микрозеркал или более, и в том числе 25000 микрозеркал или более. Каждое микрозеркало может иметь размеры, которые варьируются, причем рассматриваемые микрозеркала имеют длину от 1 до 25 мкм, например, от 2 до 24 мкм, например, от 3 до 23 мкм. например, от 4 до 22 мкм, например, от 5 до 20 мкм, например, от 6 до 19 мкм, например, от 7 до 18 мкм, например, от 8 мкм до 17 мкм, например, от 9 мкм до 16 мкм, в том числе от 10 до 15 мкм. Каждое микрозеркало может иметь ширину от 1 мкм до 25 мкм, например, от 2 мкм до 24 мкм, например, от 3 мкм до 23 мкм, например, от 4 мкм до 22 мкм, например, от 5 мкм до 20 мкм, например, от 6 мкм до 19 мкм, например, от 7 мкм до 18 мкм, например, от 8 мкм до 17 мкм, например, от 9 мкм до 16 мкм, в том числе от 10 мкм до 15 мкм.

В некоторых вариантах осуществления системы детектирования света выполнены с возможностью дифференциального детектирования света посредством модуляции подгруппы микрозеркал в цифровом микрозеркальном устройстве. В некоторых случаях модуляция включает в себя наклон подгруппы микрозеркал для уменьшения требуемой отражательной способности подгруппы зеркал. Каждое микрозеркало может быть наклонено на от 5 до 15° относительно поверхности цифрового микрозеркального устройства, например, от 6° до 14°, например, от 7° до 13°, в том числе наклонены от 8° до 12° относительно поверхности цифрового микрозеркального устройства. В других случаях модуляция включает в себя поворот подгруппы микрозеркал для уменьшения требуемой отражательной способности подгруппы зеркала. Каждое микрозеркало может быть повернуто на от 5° до 15°, например, на от 6° до 14°, например, от 7° до 13°, в том числе от 8° до 12°. В других вариантах осуществления системы детектирования света выполнены с возможностью дифференциального детектирования света посредством инактивации (например, гальванической инактивации) подгруппы микрозеркал в цифровом микро зеркальном устройстве. Любой подходящий протокол может быть использован для инактивации подгруппы микрозеркал, например, когда к подгруппе микрозеркал прикладывают электрический ток, достаточный для уменьшения или устранения отражательной способности микрозеркала, например, когда прикладывают электрический ток достаточный для уменьшения отражательной способности подгруппы микрозеркал на 50% или более, например, на 75% или более, например, на 90% или более, например, на 95% или более, например, на 97% или более например, на 99% или более, в том числе уменьшение отражающей способности подгруппы микрозеркал на 100%.

Количество микрозеркал, модулируемых для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке, варьируется в зависимости от типа света, который дифференциально детектируют или блокируют.В некоторых вариантах осуществления подгруппа модулируемых микрозеркал на активной поверхности цифрового микро зеркально го устройства может включать в себя 5% или более микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства, например, 10%. или более, например, 25% или более, например, 50% или более, например, 75% или более, и в том числе могут модулироваться 90% или более микрозеркал на активной поверхности цифрового микро зеркально го устройства. Подгруппа модулируемых микрозеркал может иметь форму одного или более заранее определенных узоров на активной поверхности цифрового микро зеркально го устройства, таких как прямолинейный узор, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные узоры, например, круги, овалы, а также асимметричные узоры, неправильные узоры, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. В других вариантах осуществления подгруппа микрозеркал, которые модулируются для дифференциального детектирования света от образца, располагается вдоль одной или более линий через поверхность цифрового микрозеркального устройства.

В некоторых вариантах осуществления рассматриваемые системы сбора света включают подгруппу микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства, которые модулируют для различения света от различных частиц в образце, такого как свет, исходящий от различных клеток в образце. В этих вариантах осуществления подгруппа микрозеркал может быть частично или полностью наклонена, повернута или инактивирована, чтобы блокировать свет от нежелательных компонентов образца, такой как рассеянный свет от нежелательных клеточных популяций, фрагментов клеток, примесей или неклеточных компонентов в образце. Например, если требуется конкретно охарактеризовать две различные клеточные популяции в образце, могут быть активированы только те микрозеркала цифрового микрозеркального устройства, которые соответствуют свету от этих клеточных популяций, а другие микрозеркала цифрового микрозеркального устройства могут быть инактивированы, чтобы блокировать свет от других нежелательных клеточных популяций в образце. Как таковой, блок детектора в заявленных системах сбора света может быть выполнен с возможностью конкретного характеризования 1 или более различных клеточных популяций в образце, имеющем множество различных клеточных популяций, например, 2 или более разных клеточных популяций, например, 3 или более, например, 4 или более, например, 5 или более, например, 6 или более, например, 7 или более, и в том числе 10 или более различных клеточных популяций в образце, имеющем множество различных клеточных популяций.

В других вариантах осуществления рассматриваемые системы сбора света включают в себя подгруппу микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства, которые модулируются для блокирования нежелательного света от передачи к поверхности детектора. Например, подгруппа микрозеркал может быть модулирована, чтобы блокировать падающий свет от облучающего источника света от передачи к поверхности детектора. В этих вариантах осуществления подгруппа модулированных микрозеркал может иметь форму одной или более линий через поверхность цифрового микрозеркала, что соответствует рассеянному или иным образом разблокированному падающему свету от облучающего источника света.

Подгруппа микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркала, которые модулируются в любой момент времени, может включать в себя любое подходящее количество микрозеркал, например, 10 микрозеркал или более, например, 25 микрозеркал или более например, 50 микрозеркал или более, например, 100 микрозеркал или более, например, 250 микрозеркал или более, например, 500 микрозеркал или более, например, 1000 микрозеркал или более, например, 2500 микрозеркал или более, и в том числе 5000 микрозеркал или более. Таким образом, подгруппа микрозеркал, которые модулируются для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке, может составлять от 5% до 75% от общего количества микрозеркал на активной поверхности цифрового микро зеркально го устройства, например, от 10% до 70%, например, от 15% до 65%, например, от 20% до 60% и в том числе от 25% до 50% от общего количества микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства. В зависимости от общего размера активной поверхности цифрового микрозеркального устройства, подгруппа микрозеркал, модулируемых для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке, может иметь длину в диапазоне от 0,01 мм до 25 мм, например, от 0,05 мм до 20 мм, например, от 0,1 мм до 15 мм, например, от 0,5 мм до 10 мм, например, от 1 мм до 9 мм и в том числе от 2 мм до 8 мм. Ширина подгруппы микрозеркал, модулируемых для дифференциального детектирования света от образца, также может составлять от 0,01 мм до 25 мм, например, от 0,05 мм до 20 мм, например, от 0,1 мм до 15 мм, например, от 0,5. мм до 10 мм, например, от 1 мм до 9 мм и в том числе от 2 мм до 8 мм. В вариантах осуществления в зависимости от узора подгруппы микрозеркал, модулируемых для дифференциального детектирования света от образца, модулированная подгруппа микрозеркал может занимать площадь поверхности на цифровом микрозеркальном устройстве от 0,1 мм² до 500 мм², например, от 0,5 мм² до 450 мм², например, от 1 мм² до 400 мм², например, от 2 мм² до 350 мм², например, от 3 мм² до 300 мм², например, от 4 мм² до 250 мм², например, от 5 мм² до 200 мм², в том числе от 10 мм² до 100 мм².

В определенных вариантах осуществления подгруппа микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства динамически модулируется, так что одно или более микрозеркал наклоняют, поворачивают или инактивируют в течение требуемой продолжительности, например, в течение 0,001 мкс или более, например, 0,01 мкс или более, например, 0,1 мкс или более, например, 0,5 мкс или более, например, 1 мкс или более, например, 5 мкс или более, например, 10 мкс или более, например, 25 мкс или более, например, 50 мкс или более, например, 100 мкс или более, например, 500 мкс или более, в том числе в течение 1000 мкс или более. В определенных вариантах осуществления подгруппу микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства динамически модулируют в течение продолжительного периода времени, такого как 1 секунда или более, например, 5 секунд или более, например, 10 секунд или более, например, 15 секунд или более, например, 30 секунд или более, например, 60 секунд или более, например, 120 секунд или более, например, 240 секунд или более, например, 360 секунд или более, например, 480 секунд или более и в том числе в течение 600 секунд или более. В определенных случаях подгруппу микрозеркал динамически модулируют в течение всего времени, в течение которого образец в проточной ячейке облучается источником света.

Фиг. 2 изображает систему сбора света, выполненную с возможностью дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке посредством модуляции подгруппы микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства в соответствии с определенными вариантами осуществления. Источник 201 света облучает цифровое микрозеркальное устройство 200, которое отражает свет на образец в проточной ячейке 202. Свет от образца в проточной ячейке 202 (например, рассеянный вперед свет) передается обратно на цифровое микрозеркальное устройство и отражается к детектору 203. Посредством модуляции микрозеркал на облучающем источнике 201 света для отражения света только от цифрового микрозеркального устройства 200 к проточной ячейке 202, а не обратно к детектору 203, падающий свет (например, лазерного рассеяния) может быть заблокирован от сбора и детектирования посредством детектора 203.

Системы сбора света, выполненные с возможностью дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке в соответствии с вариантами осуществления, также включают в себя детектор. Рассматриваемые детекторы могут включать, но без ограничения, оптические датчики или фотодетекторы, такие как датчики с активными пикселями (APS), лавинный фотодиод, датчики изображения, устройства с зарядовой связью (CCD), устройства с усиленной зарядовой связью (ICCD), светоизлучающие диоды, счетчики фотонов, болометры, пироэлектрические детекторы, фоторезисторы, фотоэлектрические элементы, фотодиоды, фотоумножители, фототранзисторы, фотопроводники с квантовыми точками или фотодиоды и их комбинации, среди прочих фотодетекторов. В определенных вариантах осуществления проходящий свет измеряют посредством прибора с зарядовой связью (CCD), полупроводниковых приборов с зарядовой связью (CCD), датчиков активных пикселей (APS), комплементарных МОП (CMOS) датчиков изображения или датчиков изображения (NMOS) МОП-структуры N-типа.

В некоторых вариантах осуществления рассматриваемые детекторы для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке включают в себя множество детекторов. В некоторых случаях блок детектора включает в себя твердотельные детекторы, такие как фотодиоды. В определенных случаях блок детектора включает в себя матрицу фотодетекторов, такую как матрица фотодиодов. В этих вариантах осуществления матрица фото детекторов может включать в себя 4 или более фотодетекторов, например, 10 или более фотодетекторов, например, 25 или более фотодетекторов, например, 50 или более фотодетекторов, например, 100 или более фотодетекторов, например, 250 или более фотодетекторов, например, 500 или более фотодетекторов, например, 750 или более фотодетекторов и в том числе 1000 или более фото детекторов. Например, детектор может представлять собой матрицу фотодиодов, имеющую 4 или более фотодиодов, например, 10 или более фотодиодов, например, 25 или более фотодиодов, например, 50 или более фотодиодов, например, 100 или более фотодиодов, например, 250 или более фотодиодов, например, 500 или более фотодиодов, например, 750 или более фотодиодов и в том числе 1000 или более фотодиодов.

Фотодетекторы могут быть расположены в любой геометрической конфигурации по желанию, причем рассматриваемые расположения включают, но без ограничения, квадратную конфигурацию, прямоугольную конфигурацию, трапециевидную конфигурацию, треугольную конфигурацию, шестиугольную конфигурацию, семиугольную конфигурацию, восьмиугольную конфигурацию, девятиугольную конфигурацию, десятиугольную конфигурацию, двенадцатиугольную конфигурацию, круговую конфигурацию, овальную конфигурацию, а также конфигурацию с неправильным узором. Фотодетекторы в матрице фотодетекторов могут быть ориентированы относительно других (как указано в плоскости X-Z) под углом в диапазоне от 10° до 180°, например, от 15° до 170°, например, от 20° до 160°, например, от 25° до 150°, например, от 30° до 120° и в том числе от 45° до 90°. Матрица фотодетекторов может иметь любую подходящую форму и может иметь прямолинейную форму, например, квадрата, прямоугольника, трапеции, треугольника, шестиугольника и т.д., криволинейную форму, например, круга, овала, а также неправильную форму, например, параболической нижней части, соединенной с плоской верхней частью. В определенных вариантах осуществления матрица фотодетекторов имеет активную поверхность прямоугольной формы.

Каждый фотодетектор (например, фотодиод) в матрице может иметь активную поверхность с шириной от 5 мкм до 250 мкм, например, от 10 мкм до 225 мкм, например, от 15 мкм до 200 мкм, например, от 20 мкм до 175 мкм, например, от 25 мкм до 150 мкм, например, от 30 мкм до 125 мкм, в том числе от 50 мкм до 100 мкм, и длину от 5 мкм до 250 мкм, например, от 10 мкм до 225 мкм, например, от 15 мкм до 200 мкм, например, от 20 мкм до 175 мкм, например, от 25 мкм до 150 мкм, например, от 30 мкм до 125 мкм, включая от 50 мкм до 100 мкм, где площадь поверхности каждого фото детектора (например, фотодиода) в матрице составляет от 25 мкм² до 10000 мкм², например, от 50 мкм² до 9000 мкм², например, от 75 мкм² до 8000 мкм², например, от 100 мкм² до 7000 мкм², например, от 150 мкм² до 6000 мкм², и в том числе от 200 мкм² до 5000 мкм².

Размер матрицы фотодетекторов может варьироваться в зависимости от количества света, передаваемого от образца в проточной ячейке, количества фотодетекторов и требуемой чувствительности, и может иметь длину в диапазоне от 0,01 мм до 100 мм, например, от 0,05 мм. до 90 мм, например, от 0,1 мм до 80 мм, например, от 0,5 мм до 70 мм, например, от 1 мм до 60 мм, например, от 2 мм до 50 мм, например, от 3 мм до 40 мм, например, от 4 до 30 мм, в том числе от 5 до 25 мм. Ширина матрицы фотодетекторов также может варьироваться в диапазоне от 0,01 мм до 100 мм, например, от 0,05 мм до 90 мм, например, от 0,1 мм до 80 мм, например, от 0,5 мм до 70 мм, например, от 1 мм до 60 мм, например, от 2 мм до 50 мм, например, от 3 мм до 40 мм, например, от 4 мм до 30 мм, и в том числе от 5 мм до 25 мм. По существу, активная поверхность матрицы фотодетекторов может иметь площадь в диапазоне от 0,1 мм² до 10000 мм², например, от 0,5 мм² до 5000 мм², например, от 1 мм² до 1000 мм², например, от 5 мм² до 500 мм², и в том числе от 10 мм² до 100 мм².

В некоторых вариантах осуществления каждый фотодетектор в матрице фотодетекторов является индивидуально модулируемым, так что детектор в матрице может дифференциально детектировать свет от образца. В некоторых случаях может модулироваться подгруппа фотодетекторов, например, группа фотодетекторов в конкретной области матрицы или подгруппа фотодетекторов, которые формируют заранее определенный узор или форму, например, линии через матрицу фотодетекторов.

Например, каждый фотодетектор в матрице может быть по желанию инактивирован (обратимо или необратимо) в зависимости от передаваемого образца, так что разные области матрицы фотодетекторов могут быть выполнен с возможностью различного детектирования света. В некоторых вариантах осуществления один или более фотодетекторов в матрице могут быть частично или полностью инактивированы, так что фотодетекторы в конкретной области матрицы выполнены с возможностью детектирования меньшего количества света, например, фото детектор детектирует 95% или менее от света, падающего на поверхность фотодетектора в определенной области, например, 90% или менее, например, 85% или менее, например, 75% или менее, например, 50% или менее, например, 25% или менее, например, 10% или менее, например, 5% или менее, например, 3% или менее, например, 1% или менее, и в том числе 0,1% или менее от света, падающего на поверхность фото детектора в конкретной области. В определенных случаях подгруппу фото детекторов в матрице фотодетекторов инактивируют так, что свет от фотодетекторов в подгруппе не детектируется.

Количество фото детекторов, модулируемых для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке, варьируется в зависимости от типа света, который дифференциально детектируют или блокируют. В некоторых вариантах осуществления подгруппа модулированных фотодетекторов в матрице фото детекторов может включать в себя 5% или более фото детекторов в матрице фотодетекторов, например, 10% или более, например, 25% или более, например, 50% или более, например, 75% или более, в том числе 90% или более фото детекторов в матрице фотодетекторов могут модулироваться. Подгруппа фотодетекторов может иметь форму одного или более заранее определенных узоров в матрице фотодетекторов, таких как прямолинейный узор, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные узоры, например, круги, овалы, а также асимметричные узоры, неправильные узоры, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. В других вариантах осуществления подгруппу фотодетекторов, которые модулируют для дифференциального детектирования света от образца, размещают вдоль одной или более линий через матрицу фотодетекторов.

В некоторых вариантах осуществления рассматриваемые системы сбора света включают в себя подгруппу фотодетекторов в матрице фотодетекторов, которые модулируют для различения света от различных частиц в образце, такого как света, исходящего от разных клеток в образце. В этих вариантах осуществления подгруппа фото детекторов может быть частично или полностью инактивирована, чтобы блокировать свет от нежелательных компонентов образца, такой как рассеянный свет от нежелательных клеточных популяций, фрагментов клеток, примесей или неклеточных компонентов в образце. Например, если требуется конкретно охарактеризовать две различные клеточные популяции в образце, могут быть активированы только фотодетекторы в матрице фотодетекторов, которые соответствуют свету от этих клеточных популяций, а другие фотодетекторы в матрице фотодетекторов могут быть инактивированы для блокирования света, исходящего от других нежелательных клеточных популяций в образце. Как таковой, блок детектора в заявленных системах сбора света может быть выполнен с возможностью конкретного характеризования 1 или более различных клеточных популяций в образце, имеющем множество различных клеточных популяций, например, 2 или более разных клеточных популяций, например, 3 или более, например, 4 или более, например, 5 или более, например, 6 или более, например, 7 или более, и в том числе 10 или более различных клеточных популяций в образце, имеющем множество различных клеточных популяций.

В других вариантах осуществления рассматриваемые системы сбора света включают в себя подгруппу фотодетекторов в матрице фотодетекторов, которые частично или полностью инактивируют для блокирования нежелательного света от детектирования матрицей фотодетекторов. Например, подгруппа фотодетекторов может быть частично или полностью инактивирована, чтобы блокировать падающий свет от облучающего источника света от детектирования посредством детектора. В этих вариантах осуществления подгруппа инактивированных фотодетекторов может иметь форму одной или более линий через матрицу фотодетекторов, которая соответствует рассеянному или иным образом разблокированному падающему свету от облучающего источника света.

Подгруппа фото детекторов в матрице фотодетекторов, которые частично или полностью инактивированы в любой момент времени, может включать в себя любое соответствующее количество фотодетекторов, например, 10 фотодетекторов или более, например, 25 фотодетекторов или более, например, 50 фотодетекторов или более, например, 100 фотодетекторов или более, например, 250 фотодетекторов или более, например, 500 фотодетекторов или более, например, 1000 фотодетекторов или более, например, 2500 фотодетекторов или более и в том числе 5000 фотодетекторов или более. Таким образом, подгруппа фотодетекторов, которые частично или полностью инактивированы для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке, может составлять от 5% до 75% от общего количества фотодетекторов в матрице фотодетекторов, например, от 10% до 70%. например, от 15% до 65%, например, от 20% до 60% и включающее от 25% до 50% от общего количества фотодетекторов в матрице фото детекторов. В зависимости от общего размера матрицы фотодетекторов подгруппа фотодетекторов, которые частично или полностью инактивированы для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке, может иметь длину в диапазоне от 0,01 мм до 25 мм, например, от 0,05 мм до 20 мм, например, от 0,1 мм до 15 мм, например, от 0,5 мм до 10 мм, например, от 1 мм до 9 мм и в том числе от 2 мм до 8 мм. Ширина подгруппы фотодетекторов, которые частично или полностью инактивированы для дифференциального детектирования света от образца, также может составлять от 0,01 мм до 25 мм, например, от 0,05 мм до 20 мм, например, от 0,1 мм до 15 мм, например, от 0,5 мм до 10 мм, например, от 1 мм до 9 мм и в том числе от 2 мм до 8 мм. В вариантах осуществления в зависимости от структуры подгруппы фотодетекторов, которые частично или полностью инактивированы для дифференциального детектирования света от образца, модулированная подгруппа фотодетектора может занимать площадь поверхности от 0,1 мм² до 500 мм², например, от 0,5 мм² до 450 мм², например, от 1 мм² до 400 мм², например, от 2 мм² до 350 мм², например, от 3 мм² до 300 мм², например, от 4 мм² до 250 мм², например, от 5 мм² до 200 мм², и в том числе от 10 мм² до 100 мм².

В определенных вариантах осуществления подгруппа фотодетекторов в матрице фотодетекторов может быть динамически инактивирована, так что один или более из фотодетекторов в матрице частично или полностью инактивируются в течение требуемой продолжительности (например, в течение длительности лазерного импульса), например, в течение 0,001 мкс или более, например, 0,01 мкс или более, например, 0,1 мкс или более, например, 0,5 мкс или более, например, 1 мкс или более, например, 5 мкс или более, например, 10 мкс или более, например, 25 мкс или более, например, 50 мкс или более, например, 100 мкс или более, например, 500 мкс или более, в том числе 1000 мкс или более. В определенных вариантах осуществления подгруппа фотодетекторов в матрице фотодетекторов может быть динамически инактивирована в течение длительного периода времени, например, в течение 1 секунды или более, например, 5 секунд или более, например, 10 секунд или более, например, 15 секунд или более, например, 30 секунд или более, например, 60 секунд или более, например, 120 секунд или более, например, 240 секунд или более, например, 360 секунд или более, например, 480 секунд или более, в том числе в течение 600 секунд или более. В определенных случаях подгруппу фото детекторов в матрице фотодетекторов динамически инактивируют на все время, в течение которого образец в проточной ячейке облучается источником света.

Фиг. 3 изображает систему детектирования света для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке с помощью модулируемой матрицы фотодетекторов в соответствии с определенными вариантами осуществления. Свет от лазера 301 облучает образец, протекающий через проточную ячейку 302. Свет, исходящий от образца, собирают конусообразным волоконно-оптическим компонентом 303 и передают на матрицу 304 фотодетекторов, имеющую множество фотодетекторов 304а. Матрица 304 фотодетекторов (показана на виде спереди) включает в себя подгруппу фотодетекторов 304а1, которые инактивируют для уменьшения количества света от лазера 301, детектируемого матрицей 304 фотодетекторов. Фото детекторы 304а2 полностью активированы и выполнены с возможностью детектирования света от компонентов образца от проточной ячейки 302.

Фиг. 4 изображает на виде спереди матрицу фотодетекторов, имеющую активированные и инактивированные фотодетекторы по заранее определенному узору в соответствии с определенными вариантами осуществления. Посредством инактивации фотодетекторов с определенным узором нежелательный свет (например, от источника падающего излучения или от нежелательных клеточных популяций в образце) может быть блокирован. Матрица 400 фотодетекторов включает в себя активированные фотодетекторы 400а и инактивированные фотодетекторы 400b, которые расположены в виде отчетливого и заранее определенного узора, соответствующего свету, который требуется блокировать.

Рассматриваемые фотодетекторы выполнены с возможностью измерения собранного света с одной или более длинами волн, например, с 2 или более длинами волн, например, с 5 или более различными длинами волн, например, с 10 или более различными длинами волн, например, с 25 или более различными длинами волн, например, с 50 или более различными длинами волн, например, со 100 или более различными длинами волн, например, с 200 или более различными длинами волн, например, с 300 или более различными длинами волн, и в том числе измерение света, испускаемого образцом в проточном потоке с 400 или более различными длинами волн.

В некоторых вариантах осуществления фотодетекторы выполнены с возможностью измерения собранного света в диапазоне длин волн (например, от 200 нм до 1000 нм). В определенных вариантах осуществления рассматриваемые фотодетекторы выполнены с возможностью сбора спектра света в диапазоне длин волн. Например, системы могут включать в себя один или более детекторов, выполненных с возможностью сбора спектров света в одном или более диапазонах длин волн от 200 нм до 1000 нм. В других вариантах осуществления рассматриваемые детекторы выполнены с возможностью измерения света от образца в проточном потока с одной или более конкретными длинами волн. Например, системы могут включать в себя один или более детекторов, выполненных с возможностью измерения света с одной или более длинами волн из 450 нм, 518 нм, 519 нм, 561 нм, 578 нм, 605 нм, 607 нм, 625 нм, 650 нм, 660 нм, 667 нм, 670 нм, 668 нм, 695 нм, 710 нм, 723 нм, 780 нм, 785 нм, 647 нм, 617 нм и любые их комбинации. В определенных вариантах осуществления фотодетекторы могут быть выполнены с возможностью сопряжения с конкретными флуорофорами, такими как те, что используются с образцом в флуоресцентном анализе.

В вариантах осуществления система детектирования света выполнена с возможностью измерения света непрерывно или в дискретных интервалах. В некоторых случаях рассматриваемые фотодетекторы выполнены с возможностью непрерывного измерения собираемого света. В других случаях система детектирования света выполнена с возможностью проведения измерений в дискретных интервалах, например, измерения света каждую 0,001 миллисекунду, каждую 0,01 миллисекунду, каждую 0,1 миллисекунду, каждую 1 миллисекунду, каждые 10 миллисекунд, каждые 100 миллисекунд и в том числе каждые 1000 миллисекунд, или некоторый другой интервал.

Рассматриваемые системы для измерения света от образца включают в себя облучающий источник света. В вариантах осуществления источник света может представлять собой любой подходящий широкополосный или узкополосный источник света. В зависимости от компонентов в образце (например, клетки, пузырьки, неклеточные частицы и т.д.) источник света может быть выполнен с возможностью излучения световых волн различной длины в диапазоне от 200 до 1500 нм, например, от 250 нм до 1250 нм, например, от 300 до 1000 нм, например, от 350 до 900 нм, и в том числе от 400 до 800 нм. Например, источник света может включать в себя широкополосный источник света, излучающий свет с длиной волны от 200 нм до 900 нм. В других случаях источник света включает в себя узкополосный источник света, излучающий длину волны в диапазоне от 200 нм до 900 нм. Например, источником света может быть узкополосный светодиод (1-25 нм), излучающий свет с длиной волны в диапазоне от 200 до 900 нм. В некоторых вариантах осуществления источником света является лазер, например, лазер непрерывного излучения. Например, лазер может быть гелий-неоновым (HeNe) лазером. В определенных вариантах осуществления источник света представляет собой лазер в проточном цитометре.

В других вариантах осуществления источником света является нелазерный источник света, такой как лампа, включая, но без ограничения, галогенную лампу, дуговую дейтериевую лампу, ксеноновую дуговую лампу, светодиод, такой как широкополосный светодиод с непрерывным спектром, суперлюминесцентный светодиод, полупроводниковый светодиод, светодиодный источник белого света широкого спектра, встроенный мультисветодиод. В некоторых случаях нелазерный источник света представляет собой стабилизированный широкополосный источник света с волоконно-оптической связью, источник белого света, среди прочих источников света или любой их комбинации.

Источник света может быть расположен на любом подходящем расстоянии от образца (например, от проточного потока в проточном цитометре), например, на расстоянии 0,001 мм или более от проточного потока, например, 0,005 мм или более, например, 0,01 мм или более, например, 0,05 мм или более, например, 0,1 мм или более, например, 0,5 мм или более, например, 1 мм или более, например, 5 мм или более, например, 10 мм или более, например, 25 мм или более, и в том числе на расстоянии 100 мм и более. Кроме того, источник света облучает образец под любым подходящим углом (например, относительно вертикальной оси проточного потока), например, под углом в диапазоне от 10° до 90°, например, от 15° до 85°, например, от 20° до 80°, например, от 25° до 75°, в том числе от 30° до 60°, например, под углом 90°.

Источник света может быть выполнен с возможностью непрерывного или дискретного облучения образца в проточной ячейке. В некоторых случаях системы включают источник света, выполненный с возможностью непрерывного облучения образца, например, посредством лазера непрерывного облучения, который непрерывно облучает проточный поток в точке опроса в проточном цитометре. В других случаях рассматриваемые системы включают источник света, выполненный с возможностью облучения образца с дискретными интервалами, такими как каждые 0,001 миллисекунды, каждые 0,01 миллисекунды, каждые 0,1 миллисекунды, каждую 1 миллисекунду, каждые 10 миллисекунд, каждые 100 миллисекунд и в том числе каждые 1000 миллисекунд или некоторый другой интервал. Когда источник света выполнен с возможностью облучения образца с дискретными интервалами, системы могут включать в себя один или более дополнительных компонентов для обеспечения возможности прерывистого облучения образца источником света. Например, рассматриваемые системы в этих вариантах осуществления могут включать в себя один или более прерывателей лазерного луча, управляемые вручную или компьютером ограничители луча для блокирования и экспонирования образца для источника света.

В некоторых вариантах осуществления системы включают в себя ячейку потока, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток. При этом может использоваться любая подходящая проточная ячейка, которая передает текучий образец в область опроса образца. Причем в некоторых вариантах осуществления проточная ячейка включает в себя проксимальную цилиндрическую часть, определяющую продольную ось, и дистальную часть в форме усеченного конуса, которая заканчивается плоской поверхностью, имеющей отверстие, которое является поперечным к продольной оси. Длина проксимальной цилиндрической части (измеренная вдоль продольной оси) может варьироваться в диапазоне от 1 мм до 15 мм, например, от 1,5 мм до 12,5 мм, например, от 2 мм до 10 мм, например, от 3 мм до 9 мм в том числе от 4 мм до 8 мм. Длина дистальной части в форме усеченного конуса (измеренная вдоль продольной оси) также может варьироваться в диапазоне от 1 мм до 10 мм, например, от 2 мм до 9 мм, например, от 3 мм до 8 мм и в том числе от 4 мм до 7 мм. Диаметр камеры сопла проточной ячейки может варьироваться в некоторых вариантах осуществления в диапазоне от 1 мм до 10 мм, например, от 2 мм до 9 мм, например, от 3 мм до 8 мм и в том числе от 4 мм до 7 мм.

В определенных случаях проточная ячейка не включает цилиндрическую часть, и вся внутренняя камера проточной ячейки имеет форму усеченного конуса. В этих вариантах осуществления длина внутренней камеры в форме усеченного конуса (измеренная вдоль продольной оси, поперечной к отверстию сопла) может составлять от 1 мм до 15 мм, например, от 1,5 мм до 12,5 мм, например, от 2 мм до 10 мм, например, от 3 мм до 9 мм и в том числе от 4 мм до 8 мм. Диаметр проксимальной части внутренней камеры в форме усеченного конуса может составлять от 1 мм до 10 мм, например, от 2 мм до 9 мм, например, от 3 мм до 8 мм и в том числе от 4 мм до 7 мм.

В некоторых вариантах осуществления проточный поток образца вытекает из отверстия на дистальном конце проточной ячейки. В зависимости от требуемых характеристик проточного потока отверстие проточной ячейки может иметь любую подходящую форму, в которой интересующие формы поперечного сечения включают, без ограничения, прямолинейные формы поперечного сечения, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные формы поперечного сечения, например, круги, овалы, а также неправильные формы, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. В определенных вариантах осуществления рассматриваемая проточная ячейка имеет круглое отверстие. Размер отверстия сопла может варьироваться в некоторых вариантах осуществления в диапазоне от 1 до 20000 мкм, например, от 2 до 17500 мкм, например, от 5 до 15000 мкм, например, от 10 мкм до 12500 мкм, например, от 15 до 10000 мкм, например, от 25 до 7500 мкм, например, от 50 до 5000 мкм, например, от 75 до 1000 мкм, например, от 100 до 750 мкм, в том числе от 150 до 500 мкм. В определенных вариантах осуществления отверстие сопла составляет 100 мкм.

В некоторых вариантах осуществления проточная ячейка включает в себя проход ввода образца, выполненный с возможностью подачи образца в проточную ячейку. В вариантах осуществления система ввода образца выполнена с возможностью обеспечения подходящего потока образца во внутреннюю камеру проточной ячейки. В зависимости от требуемых характеристик проточного потока, расход образца, транспортируемой в камеру проточной ячейки через проход ввода образца, может составлять 1 мкл/мин или более, например, 2 мкл/мин или более, например, 3 мкл/мин или более, например, 5 мкл/мин или более, например, 10 мкл/мин или более, например, 15 мкл/мин или более, например, 25 мкл/мин или более, например, 50 мкл/мин или более, в том числе 100 мкл/мин или более, причем в некоторых случаях расход образца, транспортируемой в камеру проточной ячейки через проход ввода образца, составляет 1 мкл/сек или более, например, 2 мкл/сек или более, например, 3 мкл/сек или более, например, 5 мкл/сек или более, например, 10 мкл/сек или более, например, 15 мкл/сек или более, например, 25 мкл/сек или более, например, 50 мкл/сек или более, в том числе 100 мкл/сек или более.

Проход ввода образца может представлять собой отверстие, расположенное в стенке внутренней камеры, или может представлять собой канал, расположенный на проксимальном конце внутренней камеры. Когда проход ввода образца представляет собой отверстие, расположенное в стенке внутренней камеры, отверстие прохода ввода образца может иметь любую подходящую форму, в которой интересующие формы поперечного сечения включают, но без ограничения, прямолинейные формы поперечного сечения, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные формы поперечного сечения, например, круги, овалы и т.д., а также неправильные формы, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. В определенных вариантах осуществления проход ввода образца имеет круглое отверстие. Размер отверстия прохода ввода образца может варьироваться в зависимости от формы, в определенных случаях, имеет раскрытие от 0,1 мм до 5,0 мм, например, от 0,2 до 3,0 мм, например, от 0,5 мм до 2,5 мм, например, от 0,75 мм до 2,25 мм, например, от 1 мм до 2 мм, в том числе от 1,25 мм до 1,75 мм, например, 1,5 мм.

В определенных случаях проход ввода образца представляет собой канал, расположенный на проксимальном конце внутренней камеры проточной ячейки. Например, проход ввода образца может представлять собой канал, расположенным так, чтобы отверстие прохода ввода образца было расположено на одной линии с отверстием проточной ячейки. Когда проход ввода образца представляет собой канал, расположенный в линию с отверстием проточной ячейки, форма поперечного сечения трубки ввода образца может иметь любую подходящую форму, в которой интересующие формы поперечного сечения включают, но без ограничения, прямолинейные формы поперечного сечения, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные формы поперечного сечения, например, круги, овалы, а также неправильные формы, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. Отверстие канала может варьироваться зависимости от формы, в определенных случаях оно имеет раскрытие в диапазоне от 0,1 мм до 5,0 мм, например, от 0,2 до 3,0 мм, например, от 0,5 мм до 2,5 мм, например, от 0,75 мм до 2,25 мм, такой как от 1 мм до 2 мм и в том числе от 1,25 мм до 1,75 мм, например, 1,5 мм. Форма кончика прохода ввода образца может быть такой же или отличаться от формы поперечного сечения трубки ввода образца. Например, отверстие прохода ввода образца может включать в себя скошенный кончик, имеющий угол скоса в диапазоне от 1° до 10°, например, от 2° до 9°, например, от 3° до 8°, например, от 4° до 7° и в том числе угол скоса 5°.

В некоторых вариантах осуществления проточная ячейка также включает в себя проход ввода текучей среды-оболочки, выполненный с возможностью подачи текучей среды-оболочки в проточную ячейку. В вариантах осуществления система ввода текучей среды-оболочки выполнена с возможностью обеспечения потока текучей среды-оболочки во внутреннюю камеру проточной ячейки, например, совместно с образцом, для создания ламинарного проточного потока текучей среды-оболочки, окружающего проточный поток образца. В зависимости от требуемых характеристик поточного потока, расход текучей среды-оболочки, подаваемый в камеру проточной ячейки, может составлять 25 мкл/сек или более, например, 50 мкл/сек или более, например, 75 мкл/сек или более, например, 100 мкл/сек или более, например, 250 мкл/сек или более, например, 500 мкл/сек или более, например, 750 мкл/сек или более, например, 1000 мкл/сек или более, и в том числе 2500 мкл/с или более.

В некоторых вариантах осуществления проход ввода текучей среды-оболочки представляет собой отверстие, расположенное в стенке внутренней камеры. Отверстие прохода ввода текучей среды-оболочки может иметь любую подходящую форму, в которой интересующие формы поперечного сечения включают, но без ограничения, прямолинейные формы поперечного сечения, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные формы поперечного сечения, например, круги, овалы, а также неправильные формы, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. Размер отверстия прохода ввода образца может варьироваться в зависимости от формы, в определенных случаях, имеет раскрытие от 0,1 мм до 5,0 мм, например, от 0,2 до 3,0 мм, например, от 0,5 мм до 2,5 мм, например, от 0,75 мм до 2,25 мм, например, от 1 мм до 2 мм, в том числе от 1,25 мм до 1,75 мм, например, 1,5 мм.

В определенных вариантах осуществления рассматриваемые системы представляют собой проточные цитометрические системы, использующие вышеописанную систему детектирования света для детектирования света, испускаемого образцом в проточном потоке. Подходящие системы и способы проточной цитометрии для анализа образцов включают, без ограничения, те, что описаны в Ormerod (ed.), Flow Cytometry: A Practical Approach, Oxford Univ. Press (1997); Ярошески и соавт. (ред.), Протоколы проточной цитометрии, Методы в молекулярной биологии №91, Humana Press (1997); Практическая проточная цитометрия, 3-е изд., Wiley-Liss (1995); Вирго и др. (2012) Ann Clin Biochem. Январь; 49 (часть 1): 17-28; Линден и др., Semin Throm Hemost. Октябрь 2004; 30 (5): 502-11; Элисон и др. Дж. Патол, Декабрь 2010; 222 (4): 335-344; и Хербиг и др. (2007) Критическая рецензия систем доставки терапевтического лекарственного средства. 24 (3): 203-255; содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. В определенных случаях рассматриваемые системы проточной цитометрии включают проточный цитометр BD BiosciencesFACSCanto™ BD BiosciencesFACSVantage™, BD BiosciencesFACSort™, BD BiosciencesFACSCount™, BD BiosciencesFACScan™, и системы BD Biosciences FACSCalibur™, сортировщик клеток BD Biosciences Influx™ и сортировщик клеток BD BiosciencesAria™ или тому подобное.

В определенных вариантах осуществления системы по настоящему изобретению представляют собой системы проточных цитометров, которые включают в себя один или более компонентов проточных цитометров, описанных в патентах США №3960449; 4347935; 4667830; 4704891; 4770992; 5030002; 5040890; 5047321; 5245318; 5317162; 5464581; 5483469; 5602039; 5620842; 5627040; 5643796; 5700692; 6372506; 6809804; 6813017; 6821740; 7129505; 7201875; 7544326; 8140300; 8233146; 8753573; 8975595; 9092034; 9,095,494 и 9,097,640, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

В некоторых вариантах осуществления один или более из компонента оптической регулировки (например, цифровое микрозеркальное устройство) и детектора (например, матрица фотодетекторов) могут управляться компьютером, где подгруппа микрозеркал или фотодетекторов, которые модулируют (например, активируют, инактивируют, наклоняют, поворчивают и т.д.) может быть выполнен с возможностью полной автоматизации или частичной автоматизации. В некоторых вариантах осуществления рассматриваемые системы включают в себя компьютер, имеющий машиночитаемый носитель данных с сохраненной на нем компьютерной программой, причем компьютерная программа, когда она загружена на компьютер, включает в себя инструкции для модуляции (например, наклона, поворота, инактивации, например, посредством подачи электрического тока) одного или более микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства. В других вариантах осуществления рассматриваемые системы включают в себя компьютер, имеющий машиночитаемый носитель данных, на котором хранится компьютерная программа, причем компьютерная программа, когда она загружена на компьютер, включает в себя инструкции для активации или инактивации (частичной или полной) одного или более фотодетекторов в матрице фотодетекторов.

Заявленные системы могут включать в себя как аппаратные, так и программные компоненты, причем аппаратные компоненты могут принимать форму одной или более платформ, например, в форме серверов, так что функциональные элементы, то есть те элементы системы, которые выполняют конкретные задачи (такие как управление вводом и выводом информации, обработка информации и т.д.) системы могут выполняться посредством выполнения программных приложений на одной или более компьютерных платформах, представленных в системе, и между ними.

Системы могут включать в себя дисплей и устройство ввода оператора. Устройства ввода оператора могут, например, представлять собой клавиатуру, мышь и т.п. Модуль обработки включает в себя процессор, имеющий доступ к памяти, в которой хранятся инструкции для модуляции (например, наклона, вращения, инактивации, например, посредством подачи электрического тока) одного или более микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройство или для активации или инактивации (частичной или полной) одного или более фото детекторов в матрице фото детекторов.

Модуль обработки может включать в себя операционную систему, контроллер графического пользовательского интерфейса (GUI), системную память, запоминающие устройства и контроллеры ввода-вывода, кэш-память, модуль резервного копирования данных и многие другие устройства. Процессор может представлять собой доступный на рынке процессор или может представлять собой один из других процессоров, которые являются или станут доступными. Процессор исполняет операционную систему, и операционная система взаимодействует с программно-аппаратным обеспечением и аппаратным обеспечением известным способом и способствует процессору в координации и выполнении функций различных компьютерных программ, которые могут быть написаны на различных языках программирования, таких как Java, Perl, С++, других языках высокого или низкого уровня, а также их комбинации, как это известно в данной области техники. Операционная система, обычно во взаимодействии с процессором, координирует и выполняет функции других компонентов компьютера. Операционная система также обеспечивает планирование, управление вводом-выводом, управление файлами и данными, управление памятью, управление коммуникацией и связанными с ними сервисами, в соответствии с известными методами.

Системная память может быть любым из разнообразия известных или будущих запоминающих устройств. Примеры включают в себя любую общедоступную оперативную память (RAM), магнитный носитель, такой как постоянный жесткий диск или ленту, оптический носитель, такой как компакт-диск для чтения и записи, устройства флэш-памяти или другое запоминающее устройство. Запоминающее устройство может быть любым из множества известных или будущих устройств, включая компакт-диск, ленточный накопитель, съемный жесткий диск или накопитель на дискетах. Такие типы запоминающих устройств обычно записывают на программный носитель (не показан) и/или считывают с него, например, соответственно, компакт-диск, магнитная лента, съемный жесткий диск или дискета. Любой из этих программных носителей или другие, которые используются сейчас или могут быть разработаны позднее, могут рассматриваться в качестве компьютерного программного продукта. Понятно, что эти программные запоминающие носители обычно хранят компьютерную программу и/или данные. Компьютерные программы, также называемые логикой управления компьютером, обычно хранятся в системной памяти и/или устройстве хранения программ, используемом совместно с запоминающим устройством.

В некоторых вариантах осуществления описан компьютерный программный продукт, содержащий используемый компьютером носитель, имеющий хранящуюся на нем логику управления (компьютерная программа, включая программный код). Логика управления при исполнении процессором компьютера побуждает процессор выполнять функции, описанные в настоящем документе. В других вариантах осуществления некоторые функции реализуются преимущественно в аппаратном обеспечении, используя, например, аппаратную конечную машину. Реализация аппаратной конечной машины для выполнения функций, описанных в настоящем документе, будет очевидна для специалистов в данной области техники.

Память может представлять собой любое подходящее устройство, в котором процессор может хранить и извлекать данные, например, магнитные, оптические или твердотельные запоминающие устройства (включая магнитные или оптические диски или ленту или RAM, или любое другое подходящее устройство, стационарное или портативное). Процессор может включать в себя цифровой микропроцессор общего назначения, соответствующим образом запрограммированный с машиночитаемого носителя, содержащего необходимый программный код. Программирование может обеспечиваться для процессора удаленно через коммуникационный канал или быть предварительно сохранено в компьютерном программном продукте, таком как память, или на каком-либо другом портативном или стационарном машиночитаемом носителе данных, использующем любое из этих устройств в соединении с памятью. Например, магнитный или оптический диск может содержать программу и может быть прочитан устройством записи/считывания дисков. Системы согласно изобретению также включают в себя программирование, например, в форме компьютерных программных продуктов, алгоритмы для осуществления на практике способов в соответствии с вышеописанным. Программирование в соответствии с настоящим изобретением может быть записано на машиночитаемом носителе, например, любом носителе, который может быть считан и доступен непосредственно через компьютер. Такие носители включают в себя, но без ограничения,: магнитные носители данных, такие как дискеты, жесткие диски и магнитные ленты; оптические носители, такие как CD-ROM; электрические накопители, такие как RAM и ROM; портативный флэш-накопитель; и гибриды этих категорий, такие как магнитные/оптические носители данных.

Процессор также может иметь доступ к коммуникационному каналу для коммуникации с пользователем в удаленном местоположении. Под удаленным местоположением подразумевается, что пользователь не контактирует напрямую с системой, а отправляет вводную информацию в менеджер ввода с внешнего устройства, такого как компьютер, подключенный к глобальной вычислительной сети («WAN»), телефонной сети, спутниковой сети, или любому другому подходящему каналу связи, включая мобильный телефон (например, смартфон).

В некоторых вариантах осуществления системы согласно настоящему раскрытию могут включать коммуникационный интерфейс.В некоторых вариантах осуществления коммуникационный интерфейс включает в себя приемник и/или передатчик для коммуникации с сетью и/или другим устройством. Коммуникационный интерфейс может быть выполнена с возможностью проводной или беспроводной коммуникации, включая, помимо прочего, радиочастотную (РЧ) коммуникацию (например, радиочастотная идентификация (RFID), протоколы коммуникации Zigbee, WiFi, инфракрасная коммуникация, беспроводная универсальная последовательная шина (USB), сверхширокая полоса пропускания (UWB), протоколы связи Bluetooth® и сотовая связь, такая как множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) или глобальная система мобильной связи (GSM).

В одном варианте осуществления коммуникационный интерфейс сконфигурирован включать в себя один или более коммуникационных портов, например, физические порты или интерфейсы, такие как порт USB, порт RS-232 или любой другой подходящий порт электрического соединения, для обеспечения возможности обмена данными между заявленными системами и другими внешними устройствами, такими как компьютерный терминал (например, в кабинете врача или в больничной среде), который сконфигурирован для аналогичной дополнительной передачи данных.

В одном варианте осуществления коммуникационный интерфейс сконфигурирован для инфракрасной связи, связи Bluetooth® или любого другого подходящего протокола беспроводной связи, для обеспечения возможности коммуникации заявленных систем с другими устройствами, такими как компьютерные терминалы и/или сети, мобильные телефоны с поддержкой связи, персональные цифровые помощники или любые другие устройства связи, которые пользователь может использовать вместе с ними, для управления лечением болезней, таких как ВИЧ, СПИД или анемия.

В одном варианте осуществления коммуникационный интерфейс сконфигурирован для обеспечения соединения для передачи данных с использованием Интернет-протокола (ГР) через сеть сотовой связи, службы коротких сообщений (SMS), беспроводного соединения с персональным компьютером (ПК) в локальной сети (LAN), которая подключена к Интернету, или Wi-Fi подключения к Интернету в точке доступа WiFi.

В одном варианте осуществления заявленные системы выполнены с возможностью беспроводной коммуникации с серверным устройством через коммуникационный интерфейс, например, с использованием общего стандарта, такого как протокол 802.11 или Bluetooth® или инфракрасный протокол IrDA. Серверное устройство может быть другим портативным устройством, таким как смартфон, персональный цифровой помощник (PDA) или ноутбук; или устройство большего размера, такое как настольный компьютер, электроприбор и т.д. В некоторых вариантах осуществления серверное устройство имеет дисплей, такой как жидкокристаллический дисплей (LCD), а также устройство ввода, такое как кнопки, клавиатура, мышь или сенсорный экран.

В некоторых вариантах осуществления коммуникационный интерфейс выполнен с возможностью автоматической или полуавтоматической передачи данных, хранящихся в заявленных системах, например, в опциональном модуле хранения данных, с сетевым или серверным устройством, с использованием одного или более вышеописанных протоколов и/или механизмов коммуникации.

Контроллеры вывода могут включать в себя контроллеры для любого из множества известных отображающих устройств для представления информации пользователю, будь то человек или машина, локально или удаленно. Если одно из отображающих устройств предоставляет визуальную информацию, эта информация обычно может быть логически и/или физически организована в виде матрицы элементов изображения. Контроллер графического интерфейса пользователя (GUI) может включать в себя любое из множества известных или будущих программ для обеспечения графических интерфейсов ввода и вывода между системой и пользователем и для обработки пользовательских вводов. Функциональные элементы компьютера могут взаимодействовать друг с другом через системную шину. Некоторые из этих коммуникаций могут быть выполнены в альтернативных вариантах осуществления с использованием сети или других типов удаленной коммуникации. Диспетчер вывода также может предоставлять информацию, сгенерированную модулем обработки, пользователю в удаленном местоположении, например, через Интернет, телефонную или спутниковую сеть, в соответствии с известными методами. Представление данных менеджером вывода может быть реализовано в соответствии с множеством известных методов. В качестве некоторых примеров, данные могут включать документы SQL, HTML или XML, электронную почту или другие файлы или данные в других формах. Данные могут включать в себя URL-адреса в Интернете, чтобы пользователь мог получать дополнительные SQL, HTML, XML или другие документы или данные из удаленных источников. Одна или более платформ, присутствующих в заявленных системах, могут быть любым типом известной компьютерной платформы или типом, который будет разработан в будущем, хотя они, как правило, относятся к классу компьютеров, обычно называемых серверами. Однако они также могут быть центральным компьютером, рабочей станцией или компьютером другого типа. Они могут быть подключены через любой известный или будущий тип кабеля или другую коммуникационную систему, включая беспроводные системы, сетевые или иные. Они могут быть расположены рядом или могут быть физически разделены. Различные операционные системы могут использоваться на любой из компьютерных платформ, возможно, в зависимости от типа и/или марки выбранной компьютерной платформы. Соответствующие операционные системы включают Windows NT, Windows ХР, Windows 7, Windows 8, iOS, Sun Solaris, Linux, OS/400, Compaq Tru64 Unix, SGI IRIX, Siemens Reliant Unix и другие.

Способы дифференциального детектирования света от облученного образца Аспекты настоящей заявки также включают в себя способы дифференциального детектирования света от образца (например, в проточном потоке в проточном цитометре). В практических способах согласно вариантам осуществления, образец облучают источником света, и свет от образца детектируют посредством систем детектирования света, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления образец представляет собой биологический образец. Термин «биологический образец» используется в его общепринятом смысле для обозначения целого организма, растения, грибов или подгрупп животных тканей, клеток или составных частей, которые в определенных случаях могут быть детектированы в крови, слизи, лимфатической жидкости, синовиальной жидкости, спинномозговой жидкости, слюне, бронхоальвеолярных выделениях, амниотической жидкости, амниотическая пуповинной крови, моче, вагинальной жидкости и сперме. Как таковой, «биологический образец» относится как к нативному организму или подгруппе его тканей, так и к гомогенату, лизату или экстракту, полученному из организма или подгруппы его тканей, включая, но без ограничения, например, плазму, сыворотку, спинномозговую жидкость, лимфатическую жидкость, срезы кожи, дыхательных, желудочно-кишечных, сердечнососудистых и мочеполовых путей, слезы, слюну, молоко, клетки крови, опухоли, органы. Биологические образцы могут представлять собой любые типы тканей организма, включая как здоровые, так и пораженные ткани (например, раковые, злокачественные, некротические и т.д.). В определенных вариантах осуществления биологический образец представляет собой жидкий образец, такой как кровь или его производное, например, плазма, слезы, моча, сперма и т.д., причем в некоторых случаях образец представляет собой образец крови, включая цельную кровь, такую как кровь полученный из вены или пальца (причем кровь может или может не быть объединена с любыми реагентами до анализа, такими как консерванты, антикоагулянты и т.д.).

В определенных вариантах осуществления источник образца представляет собой «млекопитающее» или «относящееся к млекопитающим», где эти термины широко используются для описания организмов, относящихся к классу млекопитающих, включая плотоядных животных (например, собак и кошек), грызуны (например, мыши, морские свинки и крысы) и приматы (например, люди, шимпанзе и обезьяны). В некоторых случаях субъектами являются люди. Способы могут быть применены к образцам, полученным от людей обоих полов и на любой стадии развития (то есть от новорожденных, младенцев, детей, подростков, взрослых), причем в определенных вариантах осуществления субъектом-человеком является ребенок, подросток или взрослый. Хотя настоящее изобретение может быть применено к образцам от человека, следует понимать, что способы также могут быть реализованы с образцами от других животных (то есть «не относящихся к человеку субъектов»), таких как, без ограничения, птицы, мыши, крысы, собаки, кошки, домашний скот и лошади.

При практическом применении способов по настоящему изобретению образец (например, в потоке проточного цитометра) облучают светом от источника света. В некоторых вариантах осуществления источник света представляет собой широкополосный источник света, излучающий свет, имеющий широкий диапазон длин волн, такой как, например, охватывающий 50 нм или более, например, 100 нм или более, например, 150 нм или более, например, 200 нм или более, например, 250 нм или более, например, 300 нм или более, например, 350 нм или более, например, 400 нм или более, и в том числе охватывающий 500 нм или более. Например, один подходящий широкополосный источник света излучает свет, имеющий длины волн от 200 нм до 1500 нм. Другой пример подходящего широкополосного источника света включает в себя источник света, который излучает свет с длинами волн от 400 нм до 1000 нм. В тех случаях, когда способы включают облучение широкополосным источником света, рассматриваемые протоколы широкополосного источника света могут включать, но не ограничиваются ими, галогенную лампу, дейтериевую дуговую лампу, ксеноновую дуговую лампу, стабилизированный широкополосный источник света с волоконно-оптической связью, широкополосный светодиод с непрерывным спектром, суперлюминесцентный светодиод, полупроводниковый светодиод, светодиодный источник белого света широкого спектра, встроенный мульти-светодиод белого источника света, среди прочих широкополосных источников света или любой их комбинации.

В других вариантах осуществления способы включают облучение узкополосным источником света, излучающим конкретную длину волны или узкий диапазон длин волн, например, источником света, который излучает свет в узком диапазоне длин волн, таком как диапазон 50 нм или менее, например, 40 нм или менее, например, 30 нм или менее, например, 25 нм или менее, например, 20 нм или менее, например, 15 нм или менее, например, 10 нм или менее, например, 5 нм или менее, например, 2 нм или менее, и в том числе источники света, которые излучают определенную длину волны света (т.е. монохроматический свет). В тех случаях, когда способы включают облучение узкополосным источником света, рассматриваемые протоколы узкополосного источника света могут включать, но без ограничения, узкополосный светодиод, лазерный диод или широкополосный источник света, соединенный с одним или более оптическими полосовыми фильтрами, дифракционными решетками, монохроматорами или любыми их комбинациями.

В определенных вариантах осуществления способы включают облучение образца одним или более лазерами. Как обсуждалось выше, тип и количество лазеров варьируется в зависимости от образца, а также от требуемого сбора света и могут представлять собой газовый лазер, такой как гелий-неоновый лазер, аргоновый лазер, криптоновый лазер, ксеноновый лазер, азотный лазер, углекислый лазер, СО-лазер, аргоново-фторный (ArF) эксимерный лазер, криптон-фторный (KrF) эксимерный лазер, ксенон-хлор (XeCl) эксимерный лазер или ксенон-фторный (XeF) эксимерный лазер или их комбинацию. В других случаях способы включают облучение проточного потока посредством лазера на красителе, такого как стильбеновый, кумариновый или родаминовый лазер. В других случаях способы включают облучение образца в проточной ячейке лазером на парах металлов, таким как гелий-кадмиевый (HeCd) лазер, гелий-ртутный (HeHg) лазер, гелий-селеновый (HeSe) лазер, гелий-серебряный (HeAg) лазер, стронциевый лазер, неон-медный (NeCu) лазер, медный лазер или золотой лазер и их комбинации. В других случаях способы включают облучение потока твердотельном лазером, таком как рубиновый лазер, лазер Nd: YAG, лазер NdCrYAG, лазер Er:YAG, лазер Nd:YLF, лазер Nd: YVO4, Nd:YCa4O(BO3)₃-лазер, Nd:YCOB-лазер, титан-сапфировый лазер, тулимовый YAG-лазер, иттербиевый YAG-лазер, иттербий-2O3-лазер или церий-легированной лазер и их комбинация.

Образец может быть облучен одним или более из вышеупомянутых источников света, такими как 2 или более источников света, таких как 3 или более источников света, таких как 4 или более источников света, таких как 5 или более источников света, и в том числе 10 или более источников света. Источник света может включать в себя любую комбинацию типов источников света. Например, в некоторых вариантах осуществления способы включают облучение образца в проточном потоке посредством матрицы лазеров, такой как матрица, имеющая один или более газовых лазеров, один или более лазеров на красителях и один или более твердотельных лазеров.

Образец может облучаться с длинами волн в диапазоне от 200 нм до 1500 нм, например, от 250 нм до 1250 нм, например, от 300 нм до 1000 нм, например, от 350 нм до 900 нм и в том числе от 400 нм до 800 нм. Например, когда источником света является широкополосный источник света, образец может облучаться с длинами волн от 200 нм до 900 нм. В других случаях, когда источник света включает в себя множество узкополосных источников света, образец может облучаться с конкретными длинами волн в диапазоне от 200 нм до 900 нм. Например, источником света может быть множество узкополосных светодиодов (1 нм - 25 нм), каждый из которых независимо излучает свет, имеющий диапазон длин волн от 200 нм до 900 нм. В других вариантах осуществления узкополосный источник света включает в себя один или более лазеров (например, лазерную матрицу), при этом образец облучают с определенными длинами волн в диапазоне от 200 нм до 700 нм, например, посредством лазерной матрицы, имеющей газовые лазеры, эксимерные лазеры, лазеры на красителях, лазеры на парах металлов и твердотельный лазер, как описано выше.

Если задействовано более одного источника света, образец можно облучать источниками света одновременно или последовательно, или комбинацией этих способов. Например, образец может одновременно облучаться каждым из источников света. В других вариантах осуществления проточный поток последовательно облучают каждым из источников света. Когда для последовательного облучения образца используют более одного источника света, время, в течение которого каждый источник света облучает образец, может независимо составлять 0,001 мкс или более, например, 0,01 мкс или более, например, 0,1 мкс или более, например, 1 мкс или более, например, 5 микросекунд или более, например, 10 микросекунд или более, например, 30 микросекунд или более и в том числе 60 микросекунд или более. Например, способы могут включать облучение образца источником света (например, лазером) в течение времени, которое составляет от 0,001 микросекунд до 100 микросекунд, например, от 0,01 микросекунд до 75 микросекунд, например, от 0,1 микросекунд до 50 микросекунд, например, от 1 микросекунды до 25 микросекунд, и в том числе от 5 микросекунд до 10 микросекунд. В вариантах осуществления, в которых образец облучают последовательно двумя или более источниками света, продолжительность облучения образца каждым источником света может быть одинаковой или различной.

Период времени между облучением каждым источником света также может варьироваться, по желанию, независимо друг от друга с задержкой 0,001 микросекунды или более, например, 0,01 микросекунд или более, например, 0,1 микросекунд или более, например, 1 микросекунда или более, например, 5 микросекунд или более, например, 10 микросекунд или более, например, 15 микросекунд или более, например, 30 микросекунд или более, и в том числе 60 микросекунд или более. Например, период времени между облучением каждым источником света может составлять от 0,001 микросекунд до 60 микросекунд, например, от 0,01 микросекунд до 50 микросекунд, например, от 0,1 микросекунд до 35 микросекунд, например, от 1 микросекунды до 25 микросекунд, и в том числе от 5 микросекунд до 10 микросекунд. В определенных вариантах осуществления период времени между облучением каждым источником света составляет 10 микросекунд. В вариантах осуществления, в которых образец облучают последовательно более чем двумя (то есть, тремя или более) источниками света, задержка между облучением каждым источником света может быть одинаковой или различной.

Образец может облучаться непрерывно или с дискретными интервалами. В некоторых случаях способы включают непрерывное облучение образца в образце источником света. В других случаях образец облучают источником света с дискретными интервалами, например, облучают каждые 0,001 миллисекунды, каждую 0,01 миллисекунду, каждую 0,1 миллисекунду, каждую 1 миллисекунду, каждые 10 миллисекунд, каждые 100 миллисекунд, и в том числе каждые 1000 миллисекунд, или некоторый другой интервал.

В зависимости от источника света образец может облучаться с расстояния, которое варьируется, например, 0,01 мм или более, например, 0,05 мм или более, например, 0,1 мм или более, например, 0,5 мм или более, например, 1 мм или более, например, 2,5 мм или более, например, 5 мм или более, например, 10 мм или более, например, 15 мм или более, например, 25 мм или более, и в том числе 50 мм или более. Кроме того, угол облучения также может варьироваться в диапазоне от 10° до 90°, например, от 15° до 85°, например, от 20° до 80°, например, от 25° до 75°, и в том числе от 30° до 60°, например, представлять собой угол 90°.

Как обсуждалось выше, в вариантах осуществления свет от облученного образца переправляют в систему детектирования света, как описано в настоящем документе, и измеряют одним или более фотодетекторами. При практическом осуществлении заявленных способов согласно определенным вариантам осуществления, свет передается от образца в проточной ячейке к компоненту оптической регулировки. Компонент оптической регулировки в определенных вариантах осуществления используется для оптического изменения одного или более свойств света, таких как траектория луча, направление, фокусировка или коллимация света. Компоненты оптической регулировки могут включать, но без ограничения, линзы (например, фокусирующие, объективные, увеличивающие и т.д.), коллиматоры, зеркала (например, дихроичные зеркала), щели, точечные отверстия, фильтры (например, полосовые, интерференционные), дифракционные решетки, монохроматоры, среди прочих компонентов оптической регулировки. В некоторых вариантах осуществления свет, исходящий от образца, передается посредством сплавного волоконно-оптического компонента, такого как конусообразный сплавной волоконно-оптический компонент. В некоторых вариантах осуществления сплавной волоконно-оптический компонент соединен с детектором посредством светопроводящего материала, например, геля, между сплавным волоконно-оптическим пучком и поверхностью детектора.

В некоторых вариантах осуществления способы включают в себя передачу света от образца к микро-опто-электро-механической системе (MOEMS), например, цифровому микро зеркальному устройству, имеющему множество микрозеркал на активной поверхности цифрового микро зеркального устройства. Для дифференциального детектирования света от облученного образца в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, способы дополнительно включают в себя модуляцию одного или более микрозеркал, например, посредством наклона, поворота или инактивации микрозеркал. Микрозеркала могут модулироваться так, что отражательная способность модулированных зеркал уменьшается на % или более, например, на 2% или более, например, на 3% или более, например, на 5% или более, например, на 10% или более, например, на 15% или более, например, на 25% или более, например, на 50% или более, например, на 75% или более, например, на 90% или более, например, на 95% или более, например, на 97% или более, например, на 99% или более, и в том числе уменьшение отражательной способности микрозеркала на 100%.

В этих вариантах осуществления может модулироваться подгруппа микрозеркал цифрового микрозеркального устройства. При практическом применении способов по настоящему изобретению количество модулированных микрозеркал может изменяться в зависимости от размера цифрового микрозеркального устройства и количества света, которое требуется блокировать, и может составлять 10 микрозеркал и более, например, 25 микрозеркал или более, например, 50 микрозеркал или более, например, 100 микрозеркал или более, например, 250 микрозеркал или более, например, 500 микрозеркал или более, например, 1000 микрозеркал или более, например, 2500 микрозеркал и более, в том числе 5000 микрозеркал и более. Как описано выше, подгруппа микрозеркал, которые модулируются для дифференциального детектирования света от образца, может составлять от 5% до 75% от общего количества микрозеркал на активной поверхности цифрового микро зеркально го устройства, например, от 10% до 70%, например, от 15% до 65%, например, от 20% до 60% и в том числе от 25% до 50% от общего количества микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства. Подгруппа модулируемых микрозеркал может иметь форму одного или более заранее определенных узоров на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства, таких как прямолинейный узор, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные узоры, например, круги, овалы, а также асимметричные узоры, неправильные узоры, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. В других вариантах осуществления способы включают в себя модулирование одной или более линий микрозеркал через цифровое микрозеркальное устройство для дифференциального детектирования света от образца.

Для модулирования подгруппы микрозеркал, в некоторых вариантах осуществления способы включают в себя наклон каждого микрозеркала для уменьшения желаемой отражательной способности зеркал. Каждое микрозеркало может быть наклонено на от 5 до 15° относительно поверхности цифрового микрозеркального устройства, например, от 6° до 14°, например, от 7° до 13°, в том числе наклонены от 8° до 12° относительно поверхности цифрового микро зеркального устройства. В других вариантах осуществления способы включают поворот подгруппы микрозеркал для уменьшения желаемой отражательной способности подгруппы зеркал. Каждое микрозеркало может быть повернуто на величину от 5° до 15°, например, на величину от 6° до 14°, например, от 7° до 13°, и в том числе от 8° до 12°. В еще одних вариантах осуществления способы включают инактивацию, например, за счет гальванической инактивации, подгруппы микрозеркал. Может быть использован любой подходящий протокол инактивации, например, приложение электрического тока, достаточного для уменьшения отражательной способности подгруппы микрозеркал, на 50% или более, например, на 75% или более, например, на 90% или более, например, на 95% или более, например, на 97% или более, например, на 99% или более, и в том числе снижение на 100% отражательной способности подгруппы микрозеркал.

В определенных вариантах осуществления способы включают в себя модуляцию подгруппы микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства для различения света от различных частиц в образце, таком как образец, имеющий множество клеток различного типа. В некоторых случаях способы включают в себя наклон, поворот или инактивацию подгруппы микрозеркал, чтобы блокировать свет от нежелательных компонентов образца, такой как рассеянный свет от нежелательных клеточных популяций, фрагментов клеток, примесей или неклеточных компонентов в образце. Например, если требуется конкретно охарактеризовать две различные клеточные популяции в образце, способы включают модуляцию (например, наклон, поворот или инактивацию) микрозеркал, соответствующих свету от нежелательных клеточных популяций в образце, и поддержании активными микрозеркал цифрового микрозеркального устройства, соответствующие свету от желательных клеточных популяций. Способы могут включать характеризована 1 или более различных клеточных популяций в образце, имеющем множество различных клеточных популяций, например, 2 или более разных клеточных популяций, например, 3 или более, например, 4 или более, например, 5 или более, например, 6 или более, например, 7 или более, и в том числе 10 или более различных клеточных популяций в образце, имеющем множество различных клеточных популяций.

В других вариантах осуществления способы включают в себя модулирование подгруппы микрозеркал на цифровом микрозеркальном устройстве, чтобы блокировать нежелательный свет (например, падающий облучающий свет) от передачи к поверхности детектора. Например, подгруппа микрозеркал может быть наклонена, повернута или инактивирована, чтобы блокировать свет в виде одной или более линий или заданного узора или формы через поверхность цифрового микрозеркала.

При практической реализации заявленных способов, подгруппу микрозеркал на активной поверхности цифрового микрозеркального устройства могут динамически модулировать, причем одно или более микрозеркал наклоняют, поворачивают или инактивируют в течение требуемой продолжительности, например, в течение 0,001 мкс или более, например, 0,01 мкс или более, например, 0,1 мкс или более, например, 0,5 мкс или более, например, 1 мкс или более, например, 5 мкс или более, например, 10 мкс или более, например, 25 мкс или более, например, 50 мкс или более, например, 100 мкс или более, например, 500 мкс или более, в том числе в течение 1000 мкс или более. В определенных вариантах осуществления подгруппу микрозеркал на активной поверхности цифрового микро зеркально го устройства динамически модулируют в течение продолжительного периода времени, такого как 1 секунда или более, например, 5 секунд или более, например, 10 секунд или более, например, 15 секунд или более, например, 30 секунд или более, например, 60 секунд или более, например, 120 секунд или более, например, 240 секунд или более, например, 360 секунд или более, например, 480 секунд или более и в том числе в течение 600 секунд или более. В определенных случаях способы включают в себя динамическое модулирование подгруппы микрозеркал в течение всего времени, в течение которого образец в проточной ячейке облучается источником света.

В некоторых вариантах осуществления способы включают дифференциальное детектирование света от образца посредством матрицы фотодетекторов. Как обсуждалось выше, матрицы фото детекторов включают в себя множество фотодетекторов, например, 4 или более фотодетекторов, например, 10 или более фото детекторов, например, 25 или более фотодетекторов, например, 50 или более фотодетекторов, например, 100 или более фотодетекторов, например, 250 или более фотодетекторов, например, 500 или более фотодетекторов, например, 750 или более фотодетекторов и в том числе 1000 или более фотодетекторов. Для дифференциального детектирования света посредством матрицы фотодетекторов подгруппа фотодетекторов может быть инактивирована (обратимо или необратимо), так что разные области матрицы фотодетекторов могут быть сконфигурированы для различного детектирования света. Способы могут включать в себя полную инактивацию одного или более фотодетекторов в подгруппе. В других вариантах осуществления способы включают в себя частичную инактивацию одного или более фотодетекторов в подгруппе. Например, способы могут включать в себя инактивацию одного или более фотодетекторов, так что фотодетектор детектирует 95% или менее света, падающего на поверхность фотодетектора в определенной области, например, 90% или менее, например, 85% или менее, например, 75% или менее, например, 50% или менее, например, 25% или менее, например, 10% или менее, например, 5% или менее, например, 3% или менее, например, 1% или менее, и в том числе 0,1% или менее света, падающего на поверхность фотодетектора в определенной области. В зависимости от количества фотодетекторов в матрице, способы могут включать в себя инактивацию 5% или более фотодетекторов в матрице фото детекторов, например, 10% или более, например, 25% или более, например, 50% или более, например, 75% или более, в том числе 90% или более фотодетекторов в матрице фотодетекторов. Инактивированные фотодетекторы могут иметь форму одного или более заранее определенных узоров в матрице фото детекторов, таких как прямолинейный узор, например, квадраты, прямоугольники, трапеции, треугольники, шестиугольники и т.д., криволинейные узоры, например, круги, овалы, а также асимметричные узоры, неправильные узоры, например, параболическая нижняя часть, соединенная с плоской верхней частью. В других вариантах осуществления способы включают в себя инактивацию подгруппы фотодетекторов вдоль одной или более линий через матрицу фотодетекторов.

В некоторых вариантах осуществления способы включают в себя инактивацию подгруппы фотодетекторов в матрице фотодетекторов для различения света от различных частиц в образце, например, света, исходящего от различных клеток в образце. В этих вариантах осуществления способы включают в себя частичную или полную инактивацию подгруппы фотодетекторов, чтобы блокировать свет от нежелательных компонентов образца, такой как рассеянный свет от нежелательных клеточных популяций, фрагментов клеток, примесей или неклеточных компонентов в образце. Например, если требуется конкретно охарактеризовать две различные клеточные популяции в образце, могут быть активированы только фотодетекторы в матрице фотодетекторов, которые соответствуют свету от этих клеточных популяций, а другие фотодетекторы в матрице фотодетекторов могут быть инактивированы для блокирования света, исходящего от других нежелательных клеточных популяций в образце.

В других вариантах осуществления способы включают в себя инактивацию подгруппы фотодетекторов в матрице фотодетекторов, чтобы блокировать нежелательный свет от детектирования матрицей фотодетекторов. Например, способы могут включать в себя частичную или инактивацию подгруппы фотодетекторов, чтобы блокировать падающий свет от облучающего источника света от детектирования посредством детектора. В этих вариантах осуществления способы могут включать в себя частичную или полную инактивацию подгруппы фотодетекторов в форме одной или более линий через матрицу фотодетекторов, которая соответствует рассеянному или иным образом разблокированному падающему свету от облучающего источника света.

Свет, падающий на поверхность каждого активированного фотодетектора в матрице фотодетекторов, может измеряться на одной или более длинах волн, например, на 5 или более разных длинах волн, например, на 10 или более разных длинах волн, например, на 25 или более разных длинах волн, например, на 50 или более различных длинах волн, например, на 100 или более различных длинах волн, например, на 200 или более различных длинах волн, например, на 300 или более различных длинах волн, в том числе измерение собранного света на 400 или более различных длинах волн.

В некоторых вариантах осуществления способы включают измерение детектируемого света в диапазоне длин волн (например, 200 нм - 1000 нм). Например, способы могут включать сбор спектров света в одном или более диапазонах длин волн от 200 до 1000 нм. В еще других вариантах осуществления способы включают измерение собранного света на одной или более конкретных длинах волн. Например, собранный свет могут измерять на одной или более из 450 нм, 518 нм, 519 нм, 561 нм, 578 нм, 605 нм, 607 нм, 625 нм, 650 нм, 660 нм, 667 нм, 670 нм, 668 нм, 695 нм, 710 нм, 723 нм, 780 нм, 785 нм, 647 нм, 617 нм и любой их комбинации.

Детектируемый свет может измеряться непрерывно или в дискретных интервалах. В некоторых случаях способы включают непрерывное измерение света. В других случаях свет измеряют в дискретных интервалах, например, свет измеряют каждую 0,001 миллисекунду, каждую 0,01 миллисекунду, каждую 0,1 миллисекунду, каждую 1 миллисекунду, каждые 10 миллисекунд, каждые 100 миллисекунд и в том числе каждые 1000 миллисекунд, или с некоторым другим интервалом.

Измерения собранного света могут проводить один или более раз в процессе заявленных способов, например, 2 или более раз, например, 3 или более раз, например, 5 или более раз, в том числе 10 или более раз. В определенных вариантах осуществления передача света измеряется 2 или более раз, причем данные в определенных случаях усредняются.

Комплекты

Аспекты изобретения дополнительно включают в себя комплекты, включающие в себя проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток, компонент оптической регулировки (например, светоделитель, коллимирующие линзы, зеркала, разделители длины волны, точечные отверстия и т.д.) и выполненную с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока без рассеивающей планки, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления заявленные комплекты включают в себя волоконную оптику, например, конусообразный сплавной волоконно-оптический пучок. В других вариантах осуществления комплекты могут включать в себя цифровое микрозеркальное устройство. В еще одних вариантах осуществления комплекты могут включать в себя матрицу фотодетекторов, например, матрицу лавинных фотодиодов.

В некоторых вариантах осуществления комплекты включают жидкую композицию, например, композицию пищеварительного фермента или буферный раствор. Примеры буферов могут включать, но без ограничения, PBS (фосфатный) буфер, ацетатный буфер, N,N-бис(2-гидроксиэтил)глициновый (бициновый) буфер, буфер 3-{[трис(гидроксиметил)метил]амино} пропансульфоновой кислоты (TAPS), буфер 2-(N-морфолино)этансульфоновой кислоты (MES), цитратный буфер, трис(гидроксиметил)метиламиновый (трис) буфер, N-трис(гидроксиметил) метилглициновый (трициновый) буфер, буфер 3-[N-трис(гидроксиметил)метиламино]-2-гидроксипропансульфоновой кислоты (TAPSO), буфер 4-2-гидроксиэтил-1-пиперазинэтансульфоновой кислоты (HEPES), буфер 2-{[трис(гидроксиметил)метил]амино}этансульфоновой кислоты (TES), буфер пиперазин-N,N'-бис(2-этансульфоновой кислоты) (PIPES), буфер диметиларсиновой кислоты (какодилатный), солевой натрий-цитратный (SSC) буфер, буфер 2(R)-2-(метиламино)янтарной кислоты (янтарной кислоты), калий-фосфатный буфер, буфер N-циклогексил-2-аминоэтансульфоновой кислоты (CHES), среди прочих типов буферных растворов.

В еще одних вариантах осуществления комплекты включают композицию меточного реагента. Например, композиция меточного реагента может представлять собой флуорофор, хромофор, фермент, окислительно-восстановительную метку, радиоактивные метки, акустическую метку, рамановскую метку (SERS), метку массы, метку изотопа, магнитную частицу, микрочастицу или наночастицу, или их комбинацию. В некоторых случаях меточный реагент включает меченую биомолекулу, такую как полипептид, нуклеиновая кислота и полисахарид, который мечен флуорофором, хромофором, ферментом, окислительно-восстановительной меткой, радиоактивными метками, акустической меткой, рамановской (SERS) меткой, масс-меткой, изотопной метка, магнитной частицей, микрочастицей или наночастицей или их комбинацией.

Различные компоненты анализа комплектов могут присутствовать в отдельных контейнерах, или некоторые или все из них могут быть предварительно объединены. Например, в некоторых случаях один или более компонентов комплекта, например, проточная ячейка, цифровое микрозеркальное устройство, матрица фотодетекторов, присутствуют в герметичном пакете, например, в стерильном пакете или конверте из фольги.

В дополнение к вышеупомянутым компонентам заявленные комплекты могут дополнительно включать в себя (в определенных вариантах осуществления) инструкции для практического осуществления заявленных способов. Эти инструкции могут присутствовать в заявленных комплектах в различных формах, одна или более из которых может присутствовать в комплекте. Одна форма, в которой могут присутствовать эти инструкции, представляет собой печатную информацию на соответствующем носителе или подложке, например, листе или листах бумаги, на которых напечатана информация, в упаковке комплекта, во вкладыше в упаковку и т.п. Еще одной формой этих инструкций является машиночитаемый носитель, например, дискета, компакт-диск (CD), портативный флеш-диск и т.п., на котором записана информация. Еще одной формой инструкций, которые могут присутствовать, является адрес веб-сайта, который можно использовать через сеть Интернет для доступа к информации на удаленном сайте.

Применимость

Заявленные системы сбора света для дифференциального детектирования света от образца в проточной ячейке используются во множестве применений. В определенных вариантах осуществления заявленные системы сбора света находят применение для улучшения измерений света от образца (например, флуоресценции или рассеянного света от образца в проточном потоке проточного цитометра). Варианты осуществления настоящего изобретения находят применение там, где требуется повышение эффективности измерений излучения и рассеянного света в проточной цитометрии, например, исследованиях и лабораторных испытаниях с высокой пропускной способностью. Настоящее раскрытие также находит применение, где требуется проточный цитометр с улучшенной точностью сортировки клеток, улучшенным сбором частиц, сниженным потреблением энергии, эффективностью зарядки частиц, более точной зарядкой частиц и улучшенным отклонением частиц во время сортировки клеток.

Настоящее раскрытие также находит применение в областях применения, где клетки, полученные из биологического образца, могут быть желательны для исследований, лабораторных испытаний или для использования в терапии. В некоторых вариантах осуществления заявленные способы и устройства могут облегчать получение отдельных клеток, подготавливаемых из целевого жидкого или тканевого биологического образца. Например, заявленные способы и системы облегчают получение клеток из жидких или тканевых образцов для использования в качестве исследовательского или диагностического образца для заболеваний, например, рака. Аналогичным образом, заявленные способы и системы облегчают получение клеток из жидких или тканевых образцов для использования в терапии. Способы и устройства по настоящему изобретению обеспечивают возможность отделения и сбора клеток из биологического образца (например, органа, ткани, фрагмента ткани, жидкости) с повышенной эффективностью и низкой стоимостью по сравнению с обычными системами проточной цитометрии.

Независимо от прилагаемой формулы изобретения, материалы заявки также определяют следующие положения:

1. Система, содержащая:

проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток;

источник света, выполненный с возможностью облучения образца в проточной ячейке;

блок детектора, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки без рассеивающей планки.

2. Система в соответствии с положением 1, в которой блок детектора содержит детектор.

3. Система в соответствии с положением 2, в которой детектор содержит матрицу детектора.

4. Система в соответствии с положением 3, в которой матрица детектора содержит матрицу фотодиодов.

5. Система в соответствии с положением 4, в которой блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством деактивации подгруппы фотодиодов в матрице.

6. Система в соответствии с положением 5, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует заранее определенный узор.

7. Система в соответствии с положением 6, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует одну или более линий через матрицу фотодиодов.

8. Система в соответствии с положением 6, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует симметричный узор или асимметричный узор.

9. Система в соответствии с положением 8, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует симметричный узор.

10. Система в соответствии с положением 8, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует асимметричный узор.

11. Система в соответствии с любым из положений 5-10, в которой деактивация подгруппы фотодиодов является обратимой.

12. Система в соответствии с любым из положений 5-10, в которой деактивация подгруппы фотодиодов является необратимой.

13. Система в соответствии с положением 1, в которой блок детектора дополнительно содержит компонент оптической регулировки,

при этом блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством модуляции одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора.

14. Система в соответствии с положением 13, в которой компонент оптической регулировки содержит сплавной волоконно-оптический компонент, и детектор содержит матрицу детектора.

15. Система в соответствии с положением 14, в которой сплавной волоконно-оптический компонент содержит конусообразный сплавной волоконно-оптический пучок.

16. Система в соответствии с любым из положений 14-15, в которой блок детектора дополнительно содержит светопроводящий материал, расположенный между сплавным волоконно-оптическим компонентом и матрицей детектора.

17. Система в соответствии с положением 16, отличающаяся тем, что светопроводящий материал содержит гель.

18. Система в соответствии с положением 17, в которой светопроводящий материал содержит гель для согласования коэффициентов преломления.

19. Система в соответствии с положением 13, в которой компонент оптической регулировки содержит одну или более линз.

20. Система в соответствии с любым из положений 13-19, в которой матрица детектора содержит матрицу фотодиодов.

21. Система в соответствии с положением 20, в которой блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством деактивации подгруппы фотодиодов в матрице.

22. Система в соответствии с положением 21, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует заранее определенный узор.

23. Система в соответствии с положением 22, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует одну или более линий через матрицу фотодиодов.

24. Система в соответствии с положением 22, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует симметричный узор или асимметричный узор.

25. Система в соответствии с положением 24, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует симметричный узор.

26. Система в соответствии с положением 24, в которой деактивированная подгруппа фотодиодов формирует асимметричный узор.

27. Система в соответствии с любым из положений 21-26, в которой деактивация подгруппы фотодиодов является обратимой.

28. Система в соответствии с любым из положений 21-26, в которой деактивация подгруппы фотодиодов является необратимой.

29. Система в соответствии с положением 13, в которой компонент оптической регулировки содержит микро-опто-электро-механическую систему.

30. Система в соответствии с положением 29, в которой компонент оптической регулировки содержит цифровое микрозеркальное устройство.

31. Система в соответствии с положением 30, в которой система детектора выполнена с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством модуляции подгруппы зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве.

32. Система в соответствии с положением 31, в которой система детектора выполнена с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством наклона подгруппы зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве.

33. Система в соответствии с положением 31, в которой система детектора выполнена с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством инактивации подгруппы зеркал на цифровом микро зеркальном устройстве.

34. Система в соответствии с положением 33, в которой подгруппа зеркал гальванически инактивирована.

35. Система в соответствии с любым из положений 33-34, в которой инактивированная подгруппа зеркал формирует заранее определенный узор.

36. Система в соответствии с любым из положений 33-35, в которой инактивированная подгруппа зеркал формирует одну или более линий через цифровое микро зеркальное устройство.

37. Система в соответствии с любым из положений 33-36, в которой инактивированная подгруппа зеркал формирует симметричный узор или асимметричный узор.

38. Система в соответствии с положением 37, в которой инактивированная подгруппа зеркал формирует симметричный узор.

39. Система в соответствии с положением 37, в которой инактивированная подгруппа зеркал формирует асимметричный узор.

40. Система в соответствии с любым из положений 1-39, которая представляет собой проточный цитометр.

41. Способ, включающий:

облучение проточной ячейки, содержащей образец в проточном потоке, посредством источника света; и

детектирование света от проточной ячейки посредством блока детектора, выполненного с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки без рассеивающей планки.

42. Способ в соответствии с положением 41, в котором блок детектора содержит детектор.

43. Способ в соответствии с положением 42, в котором детектор содержит матрицу детектора.

44. Способ в соответствии с положением 43, в котором матрица детектора содержит матрицу фотодиодов.

45. Способ в соответствии с положением 44, дополнительно включающий деактивацию подгруппы фотодиодов в матрице.

46. Способ в соответствии с положением 45, включающий деактивацию подгруппы фотодиодов в форме заранее определенного узора.

47. Способ в соответствии с положением 46, включающий деактивацию фотодиодов для формирования одной или более линий деактивированных фотодиодов через матрицу фотодиодов.

48. Способ в соответствии с положением 46, включающий деактивацию фотодиодов для формирования симметричного или асимметричного узора.

49. Способ в соответствии с положением 48, в котором деактивированная подгруппа фотодиодов формирует симметричный узор.

50. Способ в соответствии с положением 48, в котором деактивированная подгруппа фотодиодов формирует асимметричный узор.

51. Способ в соответствии с любым из положений 45-50, дополнительно включающий повторную активацию одного или более деактивированных фотодиодов.

52. Способ в соответствии с положением 41, в котором блок детектора содержит компонент оптической регулировки и детектор,

причем способ дополнительно включает модуляцию одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора.

53. Способ в соответствии с положением 52, в котором компонент оптической регулировки содержит сплавной волоконно-оптический компонент, и детектор содержит матрицу детектора.

54. Способ в соответствии с положением 53, в котором сплавной волоконно-оптический компонент содержит конусообразный сплавной волоконно-оптический пучок.

55. Способ в соответствии с любым из положений 52-54, в котором блок детектора дополнительно содержит светопроводящий материал, расположенный между сплавным волоконно-оптическим компонентом и матрицей детектора.

56. Способ в соответствии с положением 55, в котором светопроводящий материал содержит гель.

57. Способ в соответствии с положением 56, в котором светопроводящий материал содержит гель для согласования коэффициентов преломления.

58. Способ в соответствии с положением 52, в котором компонент оптической регулировки содержит одну или более линз.

59. Способ в соответствии с любым из положений 53-57, в котором матрица детектора содержит матрицу фотодиодов.

60. Способ в соответствии с положением 59, дополнительно включающий деактивацию подгруппы фотодиодов в матрице.

61. Способ в соответствии с положением 60, включающий деактивацию подгруппы фотодиодов в форме заранее определенного узора.

62. Способ в соответствии с положением 61, включающий деактивацию фотодиодов для формирования одной или более линий деактивированных фотодиодов через матрицу фотодиодов.

63. Способ в соответствии с положением 61, включающий инактивацию фотодиодов для формирования симметричного узора деактивированных фотодиодов на матрице фотодиодов или асимметричного узора деактивированных фотодиодов на матрице фотодиодов.

64. Способ в соответствии с положением 63, в котором деактивированная подгруппа фотодиодов формирует симметричный узор.

65. Способ в соответствии с положением 63, в котором деактивированная подгруппа фотодиодов формирует асимметричный узор.

66. Способ в соответствии с любым из положений 60-65, дополнительно включающий повторную активацию одного или более деактивированных фотодиодов.

67. Способ в соответствии с положением 52, в котором компонент оптической регулировки содержит микро-опто-электро-механическую систему.

68. Способ в соответствии с положением 52, в котором компонент оптической регулировки содержит цифровое микрозеркальное устройство.

69. Способ в соответствии с положением 68, дополнительно включающий модуляцию подгруппы зеркал на цифровом микро зеркальном устройстве.

70. Способ в соответствии с положением 69, в котором модуляция включает в себя наклон подгруппы зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве.

71. Способ в соответствии с положением 69, в котором модуляция включает в себя инактивацию подгруппы зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве.

72. Способ в соответствии с положением 71, в котором подгруппа зеркал на цифровом микрозеркальном устройстве инактивируют гальванически.

73. Способ в соответствии с любым из положений 71-72, включающий в себя инактивацию подгруппы микрозеркал в форме заранее определенного узора.

74. Способ в соответствии с любым из положений 71-73, включающий инактивацию микрозеркал для формирования одной или более линий инактивированных микрозеркал через цифровое микрозеркальное устройство.

75. Способ в соответствии с любым из положений 71-74, включающий инактивацию микрозеркал для формирования симметричного узора или асимметричного узора инактивированных микрозеркал на цифровом микрозеркальном устройстве.

76. Способ в соответствии с положением 75, включающий инактивацию микрозеркал для формирования симметричного узора инактивированных микрозеркал на цифровом микро зеркальном устройстве.

77. Способ в соответствии с положением 75, включающий инактивацию микрозеркал для формирования асимметричного узора инактивированных микрозеркал на цифровом микро зеркальном устройстве.

78. Способ в соответствии с любым из положений 71-77, дополнительно включающий повторную активацию одного или более инактивированных микрозеркал.

79. Способ в соответствии с любым из положений 42-78, в котором модулируют один или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора перед облучением образца источником света.

80. Способ в соответствии с любым из положений 42-78, в котором модулируют один или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора при облучении образца источником света.

81. Способ в соответствии с любым из положений 41-80, в котором образец содержит клетки.

82. Способ в соответствии с положением 81, дополнительно включающий идентификацию одного или более различных типов клеточных популяций в образце.

83. Комплект, содержащий:

проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный

поток;

компонент оптической регулировки; и

блок детектора, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки без рассеивающей планки.

84. Комплект в соответствии с положением 83, в котором блок детектора содержит: компонент оптической регулировки; и детектор,

при этом блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки посредством модуляции одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора.

85. Комплект в соответствии с положением 84, в котором компонент оптической регулировки содержит сплавной волоконно-оптический компонент.

86. Комплект в соответствии с положением 85, в котором компонент оптической регулировки содержит конусообразный сплавной волоконно-оптический пучок.

87. Комплект в соответствии с положением 84, в котором компонент оптической регулировки содержит цифровое микрозеркальное устройство.

88. Комплект в соответствии с любым из положений 84-87, в котором блок детектора содержит матрицу детектора.

89. Комплект в соответствии с положением 88, в котором матрица детектора содержит матрицу фотодиодов.

Хотя вышеизложенные варианты осуществления были описаны подробно в целях иллюстрации и примера для ясности понимания, для специалиста в данной области техники будет ясно в свете раскрытия настоящего изобретения, что в изобретение могут быть внесены определенные изменения и модификации без отступления от сущности или объема прилагаемой формулы изобретения.

Соответственно, вышеизложенное предназначено для иллюстрации принципов изобретения. Понятно, что специалисты в данной области техники могут разработать различные конфигурации, которые, хоть и не описаны и не показаны в настоящем документе явно, воплощают принципы изобретения и входят в его сущность и объем. Кроме того, все примеры и условные формулировки, приведенные в настоящем документе, главным образом предназначены для того, чтобы помочь читателю понять принципы изобретения и концепции, внесенные изобретателями в развитие уровня техники, и должны толковаться в без ограничения конкретно указанных примеров и условий. Кроме того, все утверждения в настоящем документе, излагающие принципы, аспекты и варианты осуществления изобретения, а также его конкретные примеры, предназначены охватывать как его структурные, так и функциональные эквиваленты. Кроме того, предполагается, что такие эквиваленты включают как известные в настоящее время эквиваленты, так и эквиваленты, разработанные в будущем, то есть любые разработанные элементы, которые выполняют одну и ту же функцию независимо от структуры. Кроме того, ничто из раскрытого в настоящем документе не предназначено для открытого доступа независимо от того, указано ли такое раскрытие в формуле изобретения.

Следовательно, объем настоящего изобретения не предполагается ограничивать показанными и описанными в настоящем документе примерными вариантами осуществления. Точнее, объем и сущность настоящего изобретения воплощены прилагаемой формулой изобретения. В формуле изобретения, 35 USC §112 (f) или 35 USC §112 (6) явно определены как применяемые для ограничения в пункте формулы только в том случае, когда указана точное словосочетание «средство для» или точное словосочетание «этап для» в начале такого ограничения в пункте формулы; при этом если такое точное словосочетание не использовано в ограничении пункта формуле изобретения, то 35 USC §112 (f) или 35 USC §112 (6) не применяются.

1. Система детектирования света, содержащая: проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток; источник света, выполненный с возможностью облучения образца в проточной ячейке; блок детектора, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки, в которой блок детектора содержит компонент оптической регулировки и детектор, при этом блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством модуляции одного или более компонентов компонента оптической регулировки или детектора.

2. Система по п.1, в которой блок детектора содержит детектор, содержащий матрицу детектора.

3. Система по п.2, в которой матрица детектора содержит матрицу фотодиодов.

4. Система по п.3, в которой блок детектора выполнен с возможностью дифференциального детектирования света от проточного потока посредством деактивации подгруппы фотодиодов в матрице.

5. Система по п.1, в которой компонент оптической регулировки содержит сплавной волоконно-оптический компонент, и детектор содержит матрицу детектора.

6. Система по п.5, в которой сплавной волоконно-оптический компонент содержит конусообразный сплавной волоконно-оптический пучок.

7. Система по любому из пп.5, 6, в которой блок детектора дополнительно содержит светопроводящий материал, расположенный между сплавным волоконно-оптическим компонентом и матрицей детектора.

8. Система по п.1, в которой компонент оптической регулировки содержит одну или более линз.

9. Система по любому из пп.6-8, в которой матрица детектора содержит матрицу фотодиодов.

10. Система по п.1, в которой компонент оптической регулировки содержит микро-опто-электро-механическую систему.

11. Система по п.10, в которой компонент оптической регулировки содержит цифровое микрозеркальное устройство.

12. Система по любому из пп.1-11, которая представляет собой проточный цитометр.

13. Способ детектирования света, включающий: облучение проточной ячейки, содержащей образец в проточном потоке, посредством источника света; и детектирование света от проточной ячейки посредством блока детектора по любому из пп.1-11, выполненного с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки.

14. Комплект детектирования света, содержащий: проточную ячейку, выполненную с возможностью передачи образца в проточный поток; компонент оптической регулировки; и блок детектора по любому из пп.1-11, выполненный с возможностью дифференциального детектирования света от проточной ячейки.