[发明专利]用于流动中的自动单细胞细胞学分类的系统和方法

说明书

根据本发明各种实施例的系统和方法能够基于细胞形态学特性快速分析和分类细胞样品。在若干实施例中，悬浮在流体介质中的细胞通过微流体通道，在那里它们聚焦成单个流线并连续成像。在许多实施例中，微流体通道建立流动，使得各个细胞能够在短时间内以多个角度成像。图案识别系统可以分析从流经该系统的细胞的高速图像捕获的数据并对目标细胞进行分类。通过这种方式，自动化平台为广泛的研究和临床应用(例如(但不限于)护理点服务)创造了新的可能性。

技术领域

本申请一般涉及流动中的细胞的成像，更具体地涉及流动中的自动高通量(throughput)单细胞细胞学分类。

背景技术

细胞的物理和形态特性长期以来被用于研究细胞类型和细胞状态以及诊断疾病。细胞形状是细胞周期的标志之一。真核细胞显示出会依赖于细胞周期的形状的物理变化，诸如经历出芽或裂变的酵母细胞。形状也是细胞状态的指示物，并且可以成为用于临床诊断的指示。由于许多临床条件、疾病和药物，血细胞形状可能会改变，诸如由寄生虫感染引起的红细胞形态的变化。其他参数如细胞膜特征、核-细胞质比、核膜形态和染色质结构也可用于识别细胞类型和疾病状态。例如，在血液中，不同的细胞类型通过诸如细胞大小和核形状之类的因素来进行区分。

生物学家和细胞病理学家通常使用细胞大小和形态来识别细胞类型和诊断疾病。这主要通过某种显微成像和图像的手动分析来完成。结果，现有方法耗时、主观、定性且容易出错。例如，细胞病理学家使用光学显微镜检查从不同组织制备的载玻片，并寻找类似于疾病特性的特征。这个过程是不及时的，结果是主观的，并受到染色细胞的取向、如何制备载玻片以及细胞病理学家的专业知识的影响。尽管最近已经进行了细胞学涂片分析自动化的努力，但仍然存在挑战。涂片分析的主要问题之一是存在难以避免的污染细胞，并且使得难以检测稀有细胞或疾病的特定特征特性。其他问题有染色或涂抹的细胞的角度，其可能模糊用于识别细胞类型或状态的重要信息。

发明内容

示出了根据本发明各种实施例的用于流动中的自动单细胞细胞学分类的系统和方法。一个实施例包括细胞学分类系统，所述细胞学分类系统包括：成像系统；流动池，所述流动池包括：入口、出口和微流体通道，所述微流体通道包括成像区域，其中所述微流体通道经由所述入口接收流体并且具有通道壁，所述通道壁被形成为：将来自样品的细胞聚焦成单个流线，使单个流线内的细胞间隔开，以及使单个流线内的细胞旋转；和灌注系统，被配置为经由所述入口将样品注入流动池。

在另一实施例中，注入所述流动池的样品包括1×10⁵个细胞/mL和5×10⁵个细胞/mL范围内的细胞浓度。

在又一实施例中，注入所述流动池的样品包括来自如下的组的细胞，所述组包括固定细胞和用有色染料染色的细胞。

在又一实施例中，所述流动池被实现为微流体装置。

在又一实施例中，所述成像系统包括光源，所述光源被配置成照明所述微流体通道的成像区域。

在还有的实施例中，所述成像系统还包括物镜系统，所述物镜系统被配置为放大通过所述微流体通道的成像区域的细胞。

在还有的实施例中，所述成像系统还包括高速相机系统，所述高速相机系统被配置为以100,000和500,000帧/秒之间捕获图像。

在另一实施例中，所述微流体通道被形成为使得所述成像系统捕获所述微流体通道的成像区域内的旋转细胞的图像序列以提供所述细胞的完整360°视图。

在还有的实施例中，所述成像系统捕获所述微流体通道的成像区域内的细胞的至少10个图像。

在另一实施例中，所述成像系统以至少1000个细胞/秒捕获图像，并且计算系统以至少1000个细胞/秒进行分类。

在还有的实施例中，所述微流体通道还包括过滤区域。