[发明专利]用于操作粒子的方法和装置

说明书

本发明涉及用于操作粒子的方法和装置。用于从粒子流分选目标粒子的一种系统，该系统具有显微镜；光源；CCD摄像机；具有微流体流路的微流体芯片装置；用于检测具有预定特定特征的目标粒子的检测装置；用于响应于目标粒子的检测来生成信号的响应生成装置；以及用于控制光阱移动的光学捕获系统，所述光学捕获系统可操作地链接到响应信号。

技术领域

本发明涉及用于操作粒子的方法和装置，具体地涉及但并不限于用于在粒子流中分选粒子（诸如细胞、微珠等）的方法和装置。

背景技术

存在设计成从粒子流中分离目标粒子（例如细胞）的传统系统。虽然这些系统在一定程度上是有效的，但是它们往往会遇到一个问题或其它问题。例如，一些传统系统由于它们不能同时分选多个粒子而受到限制。其它系统依赖于粒子或生物粒子（其往往具有内在的异质性运动）运动行为的过于简单化的假设。也存在下述系统，其依赖于计算机的大量计算以便跟踪或识别粒子，以及这使得这种系统不适于在连续粒子流中实时处理粒子的分离。

本发明试图解决这些问题或至少向公众提供一种替代方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种操作流动粒子的方法，其包括以下步骤：a）提供流体流路，在该流体流路中分选以恒定速度移动的悬浮粒子层流；b）在由粒子流动通过其的流体流路内提供受关注的区域；c）基于粒子流图像的拍摄（捕获）方法，通过利用图像处理技术在受关注区域中检测流动粒子的单独的一阶运动以及跟踪流动粒子的多个粒子的运动；d）基于来自前述步骤c）的图像处理的结果，从粒子流确定至少一个目标粒子的存在；e）触发光学捕获装置的生成以及通过光学捕获装置来改变从第一流动流横向到达第二流动流的至少一个目标粒子的路径；以及f）标记至少一个目标粒子。

优选地，所述方法可包括通过光阱将至少一个目标粒子移动到目标位置。

在一个实施例中，该方法可包括确定至少一个目标粒子是否已移动到目标位置，如果至少一个目标粒子已移动到目标位置，则从目标粒子释放光学捕获装置，以及如果至少一个目标粒子还没有移动到目标位置，则在数据库中更新与目标粒子当前位置相关联的数据。

在一个实施例中，该方法可包括将至少一个目标粒子的中心位置记录成当前图像帧的步骤。

该方法可进一步包括以下步骤：

i）计算在当前图像帧中至少一个目标粒子和在前一图像帧中相应所标记粒子之间的距离；

ⅱ）确定在步骤i）中的距离是否小于预定距离；

ⅲ）如果在步骤ii）中的距离小于预定距离，则给在当前帧中的至少一个目标粒子分配于相应所标记粒子相同的标记；或者如果在步骤ii）中的距离等于或大于预定距离，则给在当前帧中的至少一个目标粒子分配新的标记。

合适地，在步骤c）中，图像处理技术可适于基于粒子的内在特征诸如形态、大小等来识别粒子。

图像处理技术还适于基于粒子上的外在特征诸如荧光标记、标签等来识别粒子。

合适地，该方法可包括测量层流中至少一个目标粒子速度的步骤。

图像处理技术还可适于区分处于受关注区域内的多个目标粒子以及跟踪多个目标粒子。

光学捕获装置可包括至少一个光阱，以及其中所采用的光阱数目与在受关注区域内的所检测目标粒子的数目和光学捕获装置的能力相对应。

该方法可包括在流体流路中提供分支接点的步骤，其中所述至少一个光阱沿着分支接点以对角线的方式可动或移动，以便将至少一个目标细胞（cell）转移到流体流路的目标流路内。

合适地，在流动方向上沿着分支接点的光阱速度以及层流速度可基本相同。