顆粒分選設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種顆粒分析和/或分選設(shè)備及相關(guān)方法。所述實(shí)施例的一個(gè)方面涉及具有采用用于對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列形式的獲取和分選電子器件的分析器或分選器。另一方面，涉及用于對(duì)顆粒進(jìn)行分析和分選的基于液滴的方法，并且還可以包括動(dòng)態(tài)下降延遲這樣的動(dòng)態(tài)元素。在又一廣泛方面中，提供用于動(dòng)態(tài)地改變其它分選參數(shù)的設(shè)備和方法。
【專利說明】顆粒分選設(shè)備和方法
[0001]本申請(qǐng)要求2011年2月4日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/439，757的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過引用包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明大體涉及用于對(duì)顆粒進(jìn)行分選的顆粒分選設(shè)備和相關(guān)方法，并且更特別地，涉及用于控制、操作和最優(yōu)化針對(duì)富集群的顆粒的流式細(xì)胞儀的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]為了分析和分離顆粒的目的，存在各種流式細(xì)胞儀和微流控系統(tǒng)。這些儀器各自均存在使它們對(duì)于特定應(yīng)用而言不太理想的各種缺點(diǎn)。早期的流式細(xì)胞儀能夠?qū)σ毫髦械念w粒計(jì)數(shù)，并且最終能夠?qū)哂兄T如不同大小等的不同特征的顆粒進(jìn)行辨別并計(jì)數(shù)。隨著新染料和染色過程的發(fā)展，流式細(xì)胞儀的用以辨別顆粒特征的能力有所改善，從而產(chǎn)生了用于根據(jù)細(xì)胞的形狀、密度、大小、DNA含量和DNA序列等來分析這些細(xì)胞的各種流式細(xì)胞儀和技術(shù)。細(xì)胞的DNA含量可用來確定細(xì)胞周期、癌癥的有無，或者在精子的情況下，可用來將攜帶X染色體的精子細(xì)胞與攜帶Y染色體的精子細(xì)胞區(qū)分開。這些較老的系統(tǒng)利用無法辨別特定近似度內(nèi)的顆粒的模擬的獲取和分選電子器件進(jìn)行工作，這導(dǎo)致大量顆粒無法分析或分選。
[0004]通過引入數(shù)字信號(hào)獲取和數(shù)字信號(hào)處理，流式細(xì)胞儀每秒能夠評(píng)價(jià)數(shù)量增加的顆粒，并且能夠進(jìn)行更加復(fù)雜的多參數(shù)分析。Ellison等(W001/28700)描述了用于與第一數(shù)字信號(hào)處理器并行地進(jìn)行諸如平移等的運(yùn)算的多數(shù)字信號(hào)處理器配置。同樣，Durack等(W004/088283)描述了用于獲取并處理流式細(xì)胞儀信號(hào)以對(duì)顆粒進(jìn)行分選的具有四個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器的分選器。Durack等和Ellison等各自依賴于觸發(fā)事件，之后確定并發(fā)率并且以FIFO方式向事件應(yīng)用下降延遲以進(jìn)行分選。即使在能夠并行地獨(dú)立進(jìn)行工作的四個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器之間分擔(dān)任務(wù)的流式細(xì)胞儀的情況下，在快速連續(xù)地檢測(cè)到足夠顆粒時(shí)，系統(tǒng)也可能出現(xiàn)瓶頸，從而要求對(duì)表示顆粒事件的傳入數(shù)據(jù)進(jìn)行線索提示(cue)。在到達(dá)特定線索提示之后，事件被中止以節(jié)省處理時(shí)間。這些瓶頸和中止可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的分選決定。各數(shù)字信號(hào)處理器一次能進(jìn)行單一任務(wù)并且需要若干數(shù)量的時(shí)鐘周期以實(shí)現(xiàn)各任務(wù)。在超過40，000個(gè)/秒的事件率對(duì)事件進(jìn)行分類并且對(duì)顆粒進(jìn)行分選所需的復(fù)雜計(jì)算，可能超過四個(gè)并行數(shù)字信號(hào)處理器所能進(jìn)行的時(shí)鐘周期的數(shù)量。因此，存在針對(duì)用于精確地追蹤各個(gè)體顆粒和各預(yù)期液滴周圍的參數(shù)、并且執(zhí)行準(zhǔn)確的分選決定的穩(wěn)健方法和設(shè)備的需求。
[0005]分選所用的常用流式細(xì)胞儀是諸如HofTman等(W001/29538)所描述的噴射空氣流式細(xì)胞儀。該噴射空氣流式細(xì)胞儀使顆粒集中在液流內(nèi)以進(jìn)行分析并且利用振蕩器干擾該液流以分離出顆粒。干擾該液流導(dǎo)致在對(duì)顆粒進(jìn)行查詢和分析的檢查區(qū)的下游形成液滴。為了對(duì)液流內(nèi)的顆粒進(jìn)行分選，可以緊挨在包括關(guān)注顆粒的形成液滴在斷裂點(diǎn)處分離之前對(duì)該液流進(jìn)行充電。液滴保持電荷，并且隨著該液滴通過斷裂點(diǎn)的下游的電磁場(chǎng)，該液滴指向期望位置。[0006]需要使液滴電荷信號(hào)與包含要分選的顆粒的液滴的斷裂精確地協(xié)調(diào)。過去，該協(xié)調(diào)需要憑經(jīng)驗(yàn)的迭代過程，以首先確定下降驅(qū)動(dòng)頻率的周期內(nèi)的然后確定下降驅(qū)動(dòng)頻率的一小部分內(nèi)的下降延遲。隨后，諸如美國(guó)專利申請(qǐng)公開2011/0221892 (Neckels等)所述等，出現(xiàn)了用于計(jì)算下降延遲的自動(dòng)化系統(tǒng)。這些系統(tǒng)各自具有與同液滴中的顆粒位置影響用于對(duì)所述液滴進(jìn)行充電的正確窗口相關(guān)聯(lián)的以前未認(rèn)識(shí)到的問題有關(guān)的特定缺點(diǎn)。過去為靜態(tài)的該參數(shù)是進(jìn)行準(zhǔn)確的分選動(dòng)作所需的最重要的判斷之一。因此，需要用于對(duì)顆粒、特別是可能影響噴射空氣流式細(xì)胞儀的諸如下降延遲等的操作參數(shù)的顆粒進(jìn)行分選的改進(jìn)方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的特定方面涉及用于對(duì)顆粒進(jìn)行分析、分類和分選的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。這種系統(tǒng)的提供在一個(gè)實(shí)施例中包括:顆粒輸送裝置，用于將顆粒輸送至檢查區(qū)；電磁輻射源，用于在所述檢查區(qū)處查詢顆粒；檢測(cè)系統(tǒng)，用于基于來自被查詢顆粒的發(fā)射或反射電磁輻射來產(chǎn)生至少一個(gè)信號(hào)；具有現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的處理單元，其與所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列包括用于根據(jù)所述至少一個(gè)信號(hào)確定事件參數(shù)的指令、用于對(duì)顆粒分類的指令和用于應(yīng)用分選邏輯以作出分選決定的指令；以及分離器，用于根據(jù)相應(yīng)的分選決定來對(duì)顆粒進(jìn)行分選。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方面提供如下系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)具有采用經(jīng)由安裝在臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或筆記本電腦上的PCIe板連接的FPGA形式的獲取和分選電子器件。這樣，獲取和分選電子器件可以與PC的圖形用戶界面共享共用總線。而上述的噴射空氣流式細(xì)胞儀包括包含模擬獲取和分選電子器件的一架電子器件或者包含多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器的大型主板，本發(fā)明的特定方面涉及能夠進(jìn)行具有多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器的系統(tǒng)的高速分選但足夠緊湊以集成到標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式PC上的分選和獲取電子器件?？蛇x地，還可以使用具有外部PCIe接口的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。在可選方面中，這里所述的實(shí)施例可以涉及采用與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上所采用的相同的脈沖檢測(cè)和辨別特征、但不具有用于形成液滴或進(jìn)行分選的機(jī)構(gòu)的分析器。
[0009]本發(fā)明的另一方面涉及用于利用基于液滴的方法進(jìn)行分選的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。這種方法可以通過生成具有與液滴的預(yù)期形成相對(duì)應(yīng)的事件窗口以對(duì)顆粒進(jìn)行分選的事件存儲(chǔ)器映射來實(shí)現(xiàn)?？梢詫⑹录鎯?chǔ)器映射編譯到FPGA的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)中，以追蹤與表不顆粒的各事件有關(guān)的彳目息以及追蹤與各預(yù)期液滴有關(guān)的事件和參數(shù)。在一個(gè)方面中，事件存儲(chǔ)器映射提供與液滴的形成相關(guān)聯(lián)的事件參數(shù)的編譯。針對(duì)各液滴的事件參數(shù)可以包括液滴中的顆粒的數(shù)量、液滴中的顆粒的位置、液滴內(nèi)的顆粒的分類以及與液滴和顆粒有關(guān)的其它信息?？梢皂憫?yīng)于如存儲(chǔ)在事件存儲(chǔ)器映射中那樣的預(yù)期液滴和周圍液滴的事件參數(shù)，根據(jù)編譯在狀態(tài)機(jī)上的分選邏輯來作出分選決定。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及包括用于基于事件存儲(chǔ)器映射中所存儲(chǔ)的事件參數(shù)來動(dòng)態(tài)修改分選器的操作參數(shù)的指令或步驟的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。作為一個(gè)非限制性示例，可以針對(duì)顆粒位于液滴的尾端附近的個(gè)體液滴修改下降延遲。還可以基于相關(guān)的事件參數(shù)，針對(duì)個(gè)體預(yù)期液滴來修改為了分選而應(yīng)用于液流的電荷信號(hào)的振幅、持續(xù)時(shí)間或者甚至形狀。其它的操作參數(shù)可以包括為了形成液滴所產(chǎn)生的下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)的形狀、頻率、相位或振幅，對(duì)試樣或鞘液的壓力，甚至分選模式?？梢曰诶鄯e統(tǒng)計(jì)或基于對(duì)任一個(gè)事件參數(shù)的統(tǒng)計(jì)采樣來修改這些操作參數(shù)。作為另一非限制性示例，可以改變?cè)嚇訅毫亩黾踊驕p少包含一個(gè)以上的顆粒的液滴的數(shù)量。
[0011]本發(fā)明的特定方面涉及用于利用基于液滴的方法對(duì)顆粒進(jìn)行分析、分類和分選的改進(jìn)系統(tǒng)和方法。這種方法的提供包括以下步驟:生成具有事件窗口的事件存儲(chǔ)器映射；將包含顆粒的液流輸送至檢查區(qū)，并且利用電磁輻射源在所述檢查區(qū)處查詢所述顆粒，其中被查詢顆粒產(chǎn)生發(fā)射或反射電磁輻射；檢測(cè)被查詢顆粒的發(fā)射或反射電磁輻射并且產(chǎn)生包含表示被查詢顆粒的特性的脈沖的至少一個(gè)信號(hào)；將所述至少一個(gè)信號(hào)與觸發(fā)閾值進(jìn)行比較以判斷顆粒事件的發(fā)生；使各顆粒事件與所述事件存儲(chǔ)器映射中的事件窗口協(xié)調(diào)；針對(duì)各顆粒事件確定測(cè)量到的脈沖參數(shù)；基于測(cè)量到的脈沖參數(shù)來對(duì)顆粒分類；針對(duì)各事件窗口確定事件參數(shù)；基于與各事件窗口相關(guān)聯(lián)的事件參數(shù)和顆粒分類來應(yīng)用分選邏輯以作出分選決定；根據(jù)各分選決定來在各事件窗口內(nèi)對(duì)顆粒進(jìn)行分選；以及收集至少一個(gè)群的分選顆粒。
[0012]基于液滴的方法的一個(gè)方面涉及在分選處理期間對(duì)事件存儲(chǔ)器映射進(jìn)行編譯的方法和設(shè)備。該事件存儲(chǔ)器映射可以包括與對(duì)應(yīng)于液滴的各檢測(cè)脈沖和各預(yù)期液滴有關(guān)的信息，而與該液滴及其附近液滴是否包含顆粒無關(guān)。這樣，這里提供的特定方面得到對(duì)所有事件和所有液滴的更精確追蹤。事件存儲(chǔ)器映射內(nèi)的與事件窗口相關(guān)聯(lián)的事件參數(shù)可以如前面所述用于對(duì)操作分選參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，或者可以被提供為數(shù)學(xué)模型中的輸入以用于作出分選決定。該數(shù)學(xué)模型可以包括用于預(yù)測(cè)與分類有關(guān)的概率、與顆粒最終處于哪個(gè)液滴中有關(guān)的概率、預(yù)計(jì)純度或其它相關(guān)信息的模型。事件存儲(chǔ)器映射提供具有改進(jìn)解譯的邏輯更清晰的工具，以經(jīng)由結(jié)構(gòu)化的變量追蹤實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的分選系統(tǒng)。作為示例，事件存儲(chǔ)器映射可以記錄針對(duì)周圍的預(yù)期液滴的事件參數(shù)，并且應(yīng)用用于處理當(dāng)前液滴之前的液滴和當(dāng)前液滴之后的液滴這兩者的分選邏輯。
[0013]基于液滴的方法的另一方面涉及具有在單一現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)上實(shí)現(xiàn)的清晰明確的邏輯以進(jìn)行更好的解釋及更準(zhǔn)確的分選動(dòng)作的方法和設(shè)備。單一 FPGA可被編程為并行地進(jìn)行數(shù)千個(gè)任務(wù)。該結(jié)構(gòu)可以提供始終準(zhǔn)備好除去下一事件的獲取和分選處理器，從而有效地消除由并行數(shù)字信號(hào)處理器的限制所創(chuàng)建的線索提示的需求。例如，F(xiàn)PGA可以編程有如下指令，其中這些指令用于檢測(cè)表示液流內(nèi)的顆粒的有無的脈沖，以及計(jì)算該脈沖的測(cè)量到的脈沖參數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上的其它指令可以包括用于基于測(cè)量到的脈沖參數(shù)來對(duì)顆粒分類的指令，以及確定與預(yù)期脈沖要被分選至的液滴有關(guān)的事件參數(shù)的指令。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還可以包括用于基于與預(yù)期液滴相關(guān)聯(lián)的事件參數(shù)以及基于預(yù)期液滴內(nèi)的所有脈沖的分類來應(yīng)用分選邏輯的指令。
[0014]本發(fā)明的目的可以是提供用于進(jìn)行更準(zhǔn)確的分選動(dòng)作的設(shè)備和方法。具體地，這里提供的方法和系統(tǒng)的一個(gè)廣義目的提供在能夠無需線索提示的情況下處理檢測(cè)到的各事件、以基于處理能力來防止中止事件的設(shè)備和方法。
[0015]這里提供的另一廣義目的可以是與事件是否與各液滴相關(guān)聯(lián)無關(guān)地追蹤各事件及追蹤各液滴周圍的參數(shù)。
[0016]本發(fā)明的又一目的是提供用于動(dòng)態(tài)地修改與分選有關(guān)的操作參數(shù)以提高分選精度的系統(tǒng)和設(shè)備。
[0017]本發(fā)明的廣義目的是提供用于分選顆粒的設(shè)備和滿足上述需求的用于分選顆粒的方法。自然，在整個(gè)說明書中提供了本發(fā)明的其它目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的特定方面的具有安裝在PCIe板上的獲取和分選電子器件的流式細(xì)胞儀。
[0019]圖2示出圖1中的流式細(xì)胞儀的特定方面的俯視圖。
[0020]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的特定方面的微流控芯片的實(shí)施例。
[0021]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的特定方面的包括獲取和分選電子器件的流式細(xì)胞儀的實(shí)施例的示意圖。
[0022]圖5示出表示通過檢查區(qū)的顆粒的示例脈沖。
[0023]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的特定方面的測(cè)量到的脈沖參數(shù)的單變量標(biāo)繪圖。
[0024]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的特定方面的雙變量標(biāo)繪圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]這里所述的實(shí)施例涉及諸如利用流式細(xì)胞術(shù)等對(duì)顆粒的分析和分選?？梢詫⒁韵滤峁┑亩鄠€(gè)創(chuàng)造性的概念相結(jié)合或者應(yīng)用于除流式細(xì)胞儀以外的分選系統(tǒng)。
[0026]顆粒分選系統(tǒng)
[0027]現(xiàn)在首先參考圖1，將顆粒分選系統(tǒng)10的示例作為噴射空氣流式細(xì)胞儀來進(jìn)行說明。顆粒分選系統(tǒng)10可以包括采用有時(shí)被稱為分選頭的噴射空氣流式細(xì)胞儀分選頭50的形式的顆粒輸送裝置12，其中該顆粒輸送裝置12用于將顆粒14輸送至檢測(cè)系統(tǒng)22，然后輸送至分離器34。
[0028]顆粒14可以是流體內(nèi)的諸如細(xì)菌等的單細(xì)胞組織或個(gè)體細(xì)胞，諸如各種血細(xì)胞、精子或從組織衍生的核等。根據(jù)應(yīng)用，可以利用所選擇的各種染劑、探測(cè)器或標(biāo)記對(duì)顆粒14染色以辨別顆?；蝾w粒特征。一些染劑或標(biāo)記將僅結(jié)合至特定結(jié)構(gòu)，而諸如DNA/RNA染料等的其它染劑或標(biāo)記可以以化學(xué)計(jì)量的方式結(jié)合至核DNA或RNA。顆粒14可以被響應(yīng)于激發(fā)源而發(fā)出熒光的熒光染料染色。作為一個(gè)非限制性示例，可以利用以化學(xué)計(jì)量方式結(jié)合至X染色劑和Y染色體的Hoechst33342對(duì)精子染色。美國(guó)專利5，135，759 (Johnson等)和美國(guó)專利7，758，811 (Durack等)描述了用于對(duì)精子染色的方法，并且各自通過引用被包含于此。在有方向的精子中，可以確定H0echst33342的相對(duì)量從而提供用于將攜帶X染色體的精子與攜帶Y染色體的精子區(qū)分開的方式。另外，設(shè)想特定實(shí)施例利用順次的DNA序列特定染料和性別特定染料進(jìn)行工作。
[0029]分選頭50可以提供用于將顆粒14輸送至檢測(cè)系統(tǒng)22、更具體為輸送至檢查區(qū)16的部件。這里，考慮使用諸如流體通道等的其它顆粒輸送裝置12。分選頭50可以包括用于形成液流64的噴嘴組件62。液流64可以是同軸液流64，其中該同軸液流64具有:被稱為芯流的內(nèi)流66，其包含試樣54 ；以及外部流70，其包括鞘液56。試樣54可以包括關(guān)注的細(xì)胞或顆粒，以及用于將細(xì)胞保存在活的有機(jī)體內(nèi)的生物流體、以及其它增容劑或成分。試樣54可以經(jīng)由試樣入口 88連接至噴嘴組件62而進(jìn)入具有上游端82和下游端84的噴嘴體80內(nèi)。注射針90可以與試樣入口 88流體連通以將噴嘴體80內(nèi)的中央的試樣54的內(nèi)流66向著下游端84輸送?？梢越?jīng)由噴嘴體80的上游端82處的鞘入口 86來供給鞘液56。鞘液56可以形成用于使試樣54的內(nèi)流66向著噴嘴體80的下游端84在流體力學(xué)上會(huì)聚的外部流70。
[0030]除了液流64的形成以外，噴嘴組件62可以用于使試樣54中的顆粒14定向。與定向前端124相結(jié)合的噴嘴體80的內(nèi)部幾何形狀可以向諸如非球形顆粒等的顆粒施加趨于使這些顆粒取相似方位的力。Buchanan等的美國(guó)專利6，263，745和美國(guó)專利6，784，768中描述了用于使顆粒定向的內(nèi)部噴嘴體幾何形狀的示例，其中各專利通過引用包含于此。還考慮將本發(fā)明的教導(dǎo)與諸如傳統(tǒng)噴射空氣流式細(xì)胞儀等的被配置成無定向部件的流式細(xì)胞儀或其它裝置、或者浸沒透鏡流式細(xì)胞儀、或者諸如美國(guó)專利6，819，411所述的具有徑向收集或徑向照明部件的裝置一起使用。
[0031]為了進(jìn)行分離顆粒的功能，噴嘴組件62還可以包括振蕩器72，其中該振蕩器72用于使液流64在檢查區(qū)16的下游側(cè)分離成液滴74。振蕩器72可以包括響應(yīng)于下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)78來可預(yù)測(cè)地干擾液流64的壓電晶體。在圖1中，下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)78通過與承載下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)78的振蕩器72的電連接來表示。下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形形狀、相位、振幅和頻率可能會(huì)直接影響液滴的形狀和大小以及隨體的存在。在分選期間，可以響應(yīng)于各種操作參數(shù)或事件參數(shù)來修改下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)78的振幅、形狀、相位或頻率。
[0032]圖1提供包括內(nèi)流66和外部流70的液流64的放大圖。以表示包含可以是精子細(xì)胞150的顆粒14的預(yù)期液滴100 (a?g)的區(qū)段來示出液流64。內(nèi)流66、外部流70、預(yù)期液滴100或顆粒14中的任一個(gè)的尺寸可以是不按比例示出的。各預(yù)期液滴100中所包括的液流的長(zhǎng)度依賴于下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)78的頻率。同樣，內(nèi)流66和外部流70的寬度分別可以由將試樣54和鞘液供給至噴嘴體80的壓力來確定。大致在檢查區(qū)16處例示出包含顆粒輸送裝置12所輸送以供檢查的顆粒14的預(yù)期液滴100d。還例示出包含單一顆粒的三個(gè)其它預(yù)期液滴100a、100b、100g，而例示出包含兩個(gè)顆粒的一個(gè)預(yù)期液滴100e，并且將其它兩個(gè)預(yù)期液滴IOOcUOOf例示為空。
[0033]一旦將諸如染色顆粒等的顆粒14輸送至檢查區(qū)16，就可以利用電磁輻射源18來查詢顆粒14。電磁輻射源18可以是弧光燈或激光。作為一個(gè)非限制性示例，電磁輻射源18可以是以指定波長(zhǎng)發(fā)射輻射52的光子的脈沖激光。脈沖激光的波長(zhǎng)可以基于關(guān)注顆粒特征來選擇，并且可以被選擇為與辨別該特征所使用的任何染劑或標(biāo)記的激發(fā)波長(zhǎng)一致。作為非限制性示例，可以利用從Newport Spectra-Physics取得的脈沖型Vanguard Laser來查詢UV可激發(fā)染劑族，并且該族可以具有355nm的發(fā)射波長(zhǎng)并且可以以175mW進(jìn)行工作。
[0034]檢查區(qū)16處的顆粒14可以響應(yīng)于激光查詢而產(chǎn)生以發(fā)射(熒光)或反射(散射)電磁輻射20的形式的二次電磁輻射。發(fā)射或散射電磁輻射20的特性可以提供與顆粒14的特征有關(guān)的信息?？梢栽诙鄠€(gè)方向和/或以多個(gè)指定波長(zhǎng)對(duì)發(fā)射或散射電磁輻射20的強(qiáng)度進(jìn)行定量，以提供與查詢顆粒有關(guān)的大量信息。
[0035]圖1示出包括有時(shí)稱為至少一個(gè)檢測(cè)器的第一檢測(cè)器128的檢測(cè)系統(tǒng)22，其中該第一檢測(cè)器被配置為檢測(cè)來自檢查區(qū)16中的顆粒14的發(fā)射或反射電磁輻射20。檢測(cè)系統(tǒng)22可以包括在相對(duì)于檢查區(qū)16的一個(gè)或多個(gè)方向配置的任意數(shù)量的檢測(cè)器。第一檢測(cè)器128和任何其它檢測(cè)器向處理單元24通信信號(hào)以辨別顆粒及確定分選動(dòng)作。作為非限制性示例，第一檢測(cè)器128可被配置成沿著前方向、或者沿著光子從電磁輻射源18向著檢查區(qū)16傳播的相同方向。第一檢測(cè)器128可以是包括用于遮擋特定波長(zhǎng)以下的任何電磁輻射的濾波器的前向熒光檢測(cè)器。可以沿著包括后方向、前方向和/或側(cè)方向的多個(gè)方向來配置多個(gè)檢測(cè)器。各方向可以包括集光透鏡、反射元件、或者與分光器相組合的物鏡、分色鏡、濾波器和用于檢測(cè)從任何特定方向收集到的各種波長(zhǎng)的強(qiáng)度的其它光學(xué)元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)。還可以采用用于檢測(cè)消光或光散射的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0036]簡(jiǎn)要參考圖2，從俯視圖示出檢測(cè)器系統(tǒng)22的示例。第一檢測(cè)器128可以與可被視為前方向或處于0°的電磁輻射源18所發(fā)射的輻射52的光子對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一檢測(cè)器128可以是用于產(chǎn)生定量地表示入射到第一檢測(cè)器128上的發(fā)射或反射電磁輻射20的電信號(hào)的光電倍增管(PMT)。從Hamamtsu公司取得示例性的光電倍增管。
[0037]可以使位于第一方向上的物鏡152會(huì)聚以沿著第一方向收集發(fā)射或反射電磁輻射20。還考慮與上述系統(tǒng)一起使用的其它的集光透鏡或元件?？梢赃x擇與物鏡152成直線的濾波器154以濾除電磁輻射源18所發(fā)射的輻射52的光子。還可以采用包括分色鏡、低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和薄膜濾波器的其它光學(xué)元件來引導(dǎo)發(fā)射或反射的電磁輻射20。作為一個(gè)示例，濾波器129可以濾除波長(zhǎng)小于420nm的光，從而使得第一檢測(cè)器128能夠產(chǎn)生與入射到第一檢測(cè)器128上的突光的量成比例的電輸出?？蛇x地，濾波器154可以包括用于收集特定波長(zhǎng)的光的帶通濾波器。
[0038]第二檢測(cè)器130可以沿著第二方向配置。作為示例，第二檢測(cè)器130可以沿著相對(duì)于輻射52的光子傳播成90°的側(cè)方向(大致垂直于用于收集側(cè)向熒光的第一檢測(cè)器)配置。第二檢測(cè)器130可以包括:物鏡156，用于在第二方向會(huì)聚入射到PMT上的電磁輻射；以及濾波器158，用于遮擋特定波長(zhǎng)的電磁輻射。第一檢測(cè)器128和第二檢測(cè)器130可以沿著任意方向配置，并且哪個(gè)檢測(cè)器被稱為第一檢測(cè)器、哪個(gè)檢測(cè)器被稱為第二檢測(cè)器可以是任意的。
[0039]仍參考圖2，在液流64的內(nèi)流66中可以看見顆粒14。顆粒14被示出具有寬的扁平側(cè)和較窄側(cè)。這些非球形顆粒的示例可以是紅細(xì)胞或精子細(xì)胞。根據(jù)關(guān)注的特性，當(dāng)這些顆粒14進(jìn)入檢查區(qū)16時(shí)，可以將這些顆粒14大體定向?yàn)槌蜻@兩個(gè)檢測(cè)器的其中一個(gè)均勻地呈現(xiàn)扁平面并且朝向另一個(gè)檢測(cè)器均勻地呈現(xiàn)窄邊。
[0040]返回圖1，利用用于調(diào)整各檢測(cè)器128中的增益的PMT控制器140來控制各檢測(cè)器128。各檢測(cè)器所產(chǎn)生的信號(hào)在被傳遞至處理單元24之前可以在檢測(cè)器前置放大器142處進(jìn)行放大。根據(jù)關(guān)注的顆粒特性，可以采用包括但不限于光電二極管或雪崩光電二極管的除PMT以外的傳感器。
[0041]在特定實(shí)施例中，處理單元24可以是包括響應(yīng)于檢測(cè)器128、130所產(chǎn)生的信號(hào)來使分選頭50和分離器34工作所需的所有獲取和分選電子器件40的個(gè)人臺(tái)式計(jì)算機(jī)。在另一實(shí)施例中，處理單元24可以包括具有到總線的外部PCIe接口的筆記本電腦。示例性的臺(tái)式PC可以運(yùn)行諸如Windows XP或最近的Windows操作系統(tǒng)的32位操作系統(tǒng)，并且可以包括雙核處理器并且具有至少256MB的RAM。獲取和分選電子器件40可以在具有可編程處理器的PCIe板44上實(shí)現(xiàn)?？删幊烫幚砥骺梢允菑腦ILINX，San Jose, California US取得的諸如Spartan3A等的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列26。還可以使用包括數(shù)千個(gè)可配置邏輯塊的其它現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。期望現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列26可以具有可以與主時(shí)鐘異步工作的可配置邏輯塊。還期望現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列可以具有有分布式RAM存儲(chǔ)器和沒有分布式RAM存儲(chǔ)器的可配置邏輯塊。[0042]與放大單元112相結(jié)合,處理單元24包括能夠替換包括模擬電子器件的大支架的一些流式細(xì)胞儀的數(shù)字升級(jí)。具體地，來自模擬MoFlo?(Beckman Coulter,以前可從Cytomation取得)流式細(xì)胞儀的支架可以被放大單元112和臺(tái)式計(jì)算機(jī)替換,其中該臺(tái)式計(jì)算機(jī)包括具有這里所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列26 (FPGA)的PCIe板44。PCIe板44應(yīng)被理解為包括具有PCIe接口 46的板或卡。
[0043]獲取和分選電子器件40或PCIe板44可以經(jīng)由臺(tái)式計(jì)算機(jī)內(nèi)的共用總線48相連接以將所獲取信號(hào)的單變量直方圖、雙變量標(biāo)繪圖及其它圖形表示顯示在圖形用戶界面94(GUI)所用的顯示器上。諸如監(jiān)視器、觸摸屏監(jiān)視器、鍵盤或鼠標(biāo)等的輸入裝置可以與GUI94相關(guān)聯(lián)以控制分選頭50或分離器34的各方面。
[0044]如以下將更詳細(xì)說明地，具有FPGA26的PCIe板44可以進(jìn)行工作以通過獲取第一檢測(cè)器128或第二檢測(cè)器130所產(chǎn)生的信號(hào)并且在PCIe板44上執(zhí)行指令來識(shí)別這些信號(hào)中的脈沖23 (參見圖5)的發(fā)生。檢測(cè)到的各脈沖23可以表示在檢查區(qū)16內(nèi)存在顆粒14并且可以定義事件或顆粒事件。通常，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列包含數(shù)千個(gè)可編程、可互連邏輯塊。本發(fā)明的實(shí)施例包括用于跨編程互連的路徑進(jìn)行并行操作以進(jìn)行以下功能中的一個(gè)或多個(gè)的FPGA:檢測(cè)脈沖，計(jì)算測(cè)量到的脈沖參數(shù)，使測(cè)量到的脈沖參數(shù)平移；對(duì)顆粒進(jìn)行分類；編譯事件參數(shù)；以及作出分選決定。可以將編程架構(gòu)存儲(chǔ)在個(gè)體可配置塊中、或者包括具有RAM的可配置塊和不具有RAM的可配置塊的可配置塊的組合中。寫入的指令可以包括在這些可配置塊和可配置塊的組合中，并且該指令可以包括位圖查找表(LUT)狀態(tài)機(jī)和其它編程架構(gòu)。在一個(gè)方面中，存儲(chǔ)在FPGA上的寫入的指令可以是為了構(gòu)件事件存儲(chǔ)器映射而提供的，其中該事件存儲(chǔ)器映射針對(duì)各液滴追蹤事件參數(shù)、以及追蹤各液滴內(nèi)的各事件的參數(shù)。
[0045]FPGA26可以產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)116以控制分選頭50。控制信號(hào)116可以控制用戶在GUI94處設(shè)置的控制操作參數(shù)，或者可以基于檢測(cè)到的事件參數(shù)來動(dòng)態(tài)地調(diào)整參數(shù)?？刂菩盘?hào)116可以包括:下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)78，用于對(duì)振蕩器72進(jìn)行控制；以及電荷信號(hào)92，用于基于分選決定來對(duì)液流64的電荷進(jìn)行控制。在圖1中，電荷信號(hào)92通過用于將電荷信號(hào)92從處理單元24傳送至放大單元112的電連接和用于從放大單元112將電荷信號(hào)92在噴嘴組件62內(nèi)傳送至電荷連接126的電連接來代表。從放大單元112傳送至電荷連接126的電荷信號(hào)92與鞘液56進(jìn)行通信。附加控制信號(hào)116可以包括由從FPGA26到放大單元112和從放大單元112到閃光燈122的電連接表示的頻閃信號(hào)120。
[0046]—旦針對(duì)特定顆粒14確定了分選決定，則緊挨在液滴74從液流64斷裂從而包成顆粒14之前，可以利用適當(dāng)電荷對(duì)液流64進(jìn)行充電?？梢允挂旱?4經(jīng)受分離器34所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)以基于期望特性來從物理上分離顆粒14。在空氣噴射流式細(xì)胞儀的情況下，分離器34可以包括偏轉(zhuǎn)板114。偏轉(zhuǎn)板114可以包括用于產(chǎn)生在液滴74通過時(shí)作用于液滴74的電磁場(chǎng)的高極性電壓。偏轉(zhuǎn)板114可以被充電直至±3，000伏以使液滴74以高速偏轉(zhuǎn)至收集容器126內(nèi)。
[0047]簡(jiǎn)要參考圖3，以微流控芯片58的形式示出可選的顆粒輸送裝置12’和分離器34’。顆粒輸送裝置12’可以包括用于使包含顆粒14的試樣54進(jìn)入流體室54’以穿過檢查區(qū)16’的試樣入口 88’。試樣54可以與內(nèi)部通道壁絕緣以及/或者與經(jīng)由鞘入口 86’引入的鞘液56在流體力學(xué)上會(huì)聚。在檢查區(qū)16’進(jìn)行檢查之后，利用如針對(duì)圖2所述的測(cè)量系統(tǒng)那樣的測(cè)量系統(tǒng)，可以利用分離器34’使流體室54’內(nèi)的顆粒14機(jī)械地指向第一流路57或第二流路59，以改變流體壓力或使流體流轉(zhuǎn)向。例示的分離器34’包括在被按壓時(shí)可以使顆粒轉(zhuǎn)向至第二流路59內(nèi)的隔膜。還可以使用諸如變換器和開關(guān)等的其它機(jī)械或電機(jī)械開關(guān)部件來使顆粒流轉(zhuǎn)向。
[0048]現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上的PCIe板處理
[0049]圖4提供諸如圖1所示的系統(tǒng)等的顆粒分選系統(tǒng)10的圖示。顆粒分選系統(tǒng)10可以包括檢測(cè)系統(tǒng)22，其中該檢測(cè)系統(tǒng)22與處理單元24進(jìn)行通信，用于檢測(cè)并處理顆粒14在檢查區(qū)16處所產(chǎn)生的信號(hào)。處理單元24可以包括獲取和分選電子器件40和圖形用戶界面(⑶1)94，用于進(jìn)行顆粒分類、作出液滴分選決定、顯示數(shù)據(jù)以及修改顆粒輸送裝置12的操作參數(shù)。
[0050]圖4提供了專注于處理單元24、特別是采用包括FPGA26的PCIe板44的形式的獲取和分選電子器件40。從物理上，F(xiàn)PGA26可以包括數(shù)千個(gè)可配置邏輯塊、輸入/輸出塊、塊RAM和主塊208。為了圖4的目的，RAM206可以表示在物理上位于FPGA26內(nèi)的一個(gè)位置處的塊RAM以及整個(gè)FPGA26內(nèi)的分布式RAM這兩者。分布式RAM可以包括觸發(fā)器、移位寄存器和用于調(diào)用所存儲(chǔ)的變量的其它軟件和硬件架構(gòu)?？膳渲眠壿媺K可以利用用于進(jìn)行多個(gè)邏輯功能或計(jì)算的寫入指令來進(jìn)行單獨(dú)編程，并且可配置邏輯塊可以單獨(dú)或作為塊的集合進(jìn)行任務(wù)。如圖4所示，省略了輸入/輸出塊，并且一些可配置邏輯塊根據(jù)它們進(jìn)行的功能而被分組和進(jìn)行特征表現(xiàn)。
[0051]檢測(cè)系統(tǒng)22可以提供來自第一檢測(cè)器128和第二檢測(cè)器130的信號(hào)，其中這些信號(hào)可以由檢測(cè)器前置放大器142進(jìn)行緩沖和/或放大并且由模數(shù)轉(zhuǎn)換器102 (ADC)進(jìn)行采樣，從而以105MSPS的采樣率從該信號(hào)中進(jìn)行16位獲取。從Analog Devices Inc.可獲得示例性的ADC轉(zhuǎn)換器。一旦數(shù)字化，則這些信號(hào)可以通過特定指令由FPGA26進(jìn)行處理，其中這些特定指令用于檢測(cè)有時(shí)被稱為事件或顆粒事件的脈沖23的有無，針對(duì)各事件計(jì)算測(cè)量到的脈沖參數(shù)，基于測(cè)量到的脈沖參數(shù)來對(duì)顆粒分類，確定與預(yù)期液滴有關(guān)的事件參數(shù)，并且基于這些事件參數(shù)和顆粒分類來向液滴應(yīng)用分選邏輯。
[0052]根據(jù)試樣流體的顆粒大小和壓力，顆粒14可能需要約1.3秒來穿過檢查區(qū)16，由此通過ADC102得到200次數(shù)據(jù)獲取。另外，根據(jù)下降驅(qū)動(dòng)頻率，預(yù)期液滴還可以具有約1500次獲取的等同量。一旦通過ADC102獲取產(chǎn)生了諸如16位參數(shù)等的、表示來自PMT的原始熒光值的數(shù)字信號(hào)，則可以利用閾值比較器將該數(shù)字信號(hào)與閾值104進(jìn)行比較以確定脈沖23或顆粒事件。閾值104可以包括用于確定脈沖的開始、或用于確定脈沖23的上升沿的發(fā)生的第一閾值。可以采用第二閾值來確定下降沿或脈沖23的末端。第一閾值和第二閾值可以是相同值，或者第一閾值可以是比第二閾值高的值。原始熒光值和與峰有關(guān)的信息可以存儲(chǔ)在FPGA26內(nèi)的RAM上，并且由并行的可配置邏輯塊的組再次調(diào)用以進(jìn)行其它處理、以及確定與個(gè)體顆粒14以及液滴100相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)位。
[0053]簡(jiǎn)要參考圖5，將表示顆粒事件的脈沖23示出為隨時(shí)間經(jīng)過的以mV為單位的檢測(cè)器信號(hào)。電壓可以表示第一檢測(cè)器128或第二檢測(cè)器130的放大輸出并且可以包含根據(jù)這些信號(hào)可以確定的測(cè)量脈沖參數(shù)。例示出脈沖峰值108作為該峰信號(hào)值。有時(shí)被稱為脈沖寬度的脈沖持續(xù)時(shí)間144可以表示信號(hào)保持在閾值104以上的事件，但還可以被表示為在閾值104以上的獲取的次數(shù)。[0054]返回圖4，F(xiàn)PGA26包括用于基于獲取到的信號(hào)來確定測(cè)量脈沖參數(shù)106的具有寫入指令的一組可配置邏輯塊。在超過閾值104的時(shí)間段內(nèi)，一組可配置邏輯塊可以執(zhí)行寫入指令，以進(jìn)行將后續(xù)的各獲取值與來自第一檢測(cè)器(前向檢測(cè)器)的前一最高值進(jìn)行比較以確定前向脈沖峰132的功能。同樣，另一組可配置邏輯塊可以執(zhí)行寫入指令，以進(jìn)行將后續(xù)的各獲取值與來自第二檢測(cè)器(側(cè)向檢測(cè)器)的前一最高值進(jìn)行比較以確定側(cè)向脈沖峰138的功能。可以根據(jù)關(guān)注顆粒來采用具有各種濾波器的附加檢測(cè)器，以對(duì)來自各方向和/或以各波長(zhǎng)的附加峰值進(jìn)行編譯。
[0055]測(cè)量脈沖參數(shù)106組內(nèi)的又一組可配置邏輯塊可以包括用于對(duì)后續(xù)的各獲取值相加以確定脈沖面積的指令。圖4示出根據(jù)來自第一檢測(cè)器128的前向信號(hào)所確定的前向脈沖面積134。脈沖持續(xù)時(shí)間144可以根據(jù)任意檢測(cè)器來計(jì)算，并且可以代表在閾值104以上的獲取的次數(shù)。前向峰值132、側(cè)向峰值138、前向面積134和脈沖持續(xù)時(shí)間144各自是在FPGA26上可以計(jì)算出的測(cè)量脈沖參數(shù)的非限制性示例?；讷@取到的檢測(cè)器信號(hào)在FPGA26上可以計(jì)算出的其它值可以包括擴(kuò)展窗口面積、縮減窗口面積、偏移峰、上升斜率、下降斜率、其比率及其組合。
[0056]基于FPGA26架構(gòu)，可以并行地計(jì)算測(cè)量到的脈沖參數(shù)106。一旦脈沖23或顆粒事件結(jié)束，則測(cè)量到的脈沖參數(shù)106立即可用于進(jìn)一步處理，并且讀取可配置邏輯門以根據(jù)新事件進(jìn)行與獲取有關(guān)的運(yùn)算操作。
[0057]可以利用一系列可配置邏輯門在FPGA26上操作針對(duì)前一脈沖獲取到的數(shù)據(jù)。該操作可以包括數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)用元件210以提高用戶區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的能力。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)操作可以包括對(duì)漂移或其它因素的補(bǔ)償。
[0058]還可以利用FPGA26上的寫入指令來處理操作數(shù)據(jù)以對(duì)顆粒分類?？膳渲眠壿媺K可以包括用于將旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)或未旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)與一個(gè)或多個(gè)位圖查找表300 (LUT)進(jìn)行比較的寫入指令。LUT(300)可以存儲(chǔ)在RAM206中或者可以分布在可配置邏輯塊之間。在例示示例中，第一 LUT300a可以包括前向峰熒光值和側(cè)向峰熒光值以判斷顆粒是否定向。第二 LUT300b可以獲取來自第一 LUT300a的輸入以及前向峰值和前向面積，從而辨別其它顆粒特征。在精子的情況下，第一 LUT300a可以將定向精子與非定向精子區(qū)分開，并且第二LUT300b可以基于DNA含量的差異來將攜帶X染色體的精子與攜帶Y染色體的精子區(qū)分開。可以包括可配置邏輯塊或一系列可配置邏輯塊的、特征表現(xiàn)為狀態(tài)機(jī)的分類元件212可以獲取來自LUT300的輸出并且向各事件分配一個(gè)以上的分類。
[0059]基于位圖LUT300，各事件可被分類成幾個(gè)類別。在脈沖持續(xù)事件超過閾值的事件中，該事件可被分類為多顆粒事件。在精子的情況下，根據(jù)所述的前向檢測(cè)器和側(cè)向檢測(cè)器，這些事件可被分類為活精子、死精子、定向精子、非定向精子、攜帶X染色體的鏡子、攜帶Y染色體的精子、其它類型的精子及其組合。然而，還可以在FPGA26上實(shí)現(xiàn)其它結(jié)構(gòu)。任意數(shù)量的檢測(cè)器可以配置有用于檢測(cè)如前面所述的指定波長(zhǎng)的發(fā)射或反射電磁輻射20的任意數(shù)量的濾波器。同樣，任意數(shù)量的LUT300可被配置為將多個(gè)細(xì)胞或顆粒特性區(qū)分開。
[0060]可以在FPGA26上實(shí)現(xiàn)一組狀態(tài)機(jī)以確定各液滴的事件參數(shù)118并且在FPGA26的RAM206中構(gòu)造事件存儲(chǔ)器映射96?？梢岳脕碜韵陆凋?qū)動(dòng)信號(hào)生成器76的輸入在事件存儲(chǔ)器映射96中創(chuàng)建事件窗口 98。下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器76可以從主時(shí)鐘208接收時(shí)鐘信號(hào)，并且按期望頻率產(chǎn)生用戶定義的波形作為輸出。該下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以經(jīng)由數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器214 (DAC)然后提供至用于將液流64干擾成液滴74的振蕩器72。DAC214能夠以50MSPS對(duì)16位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行采樣以產(chǎn)生模擬信號(hào)。DAC214可以將模擬信號(hào)提供至分選頭以對(duì)附加分選操作進(jìn)行控制、諸如使偏轉(zhuǎn)板114工作并且對(duì)液流64進(jìn)行充電等。作為向著事件存儲(chǔ)器映射96的輸入，下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器76可以提供液滴的預(yù)期前端和液滴74的尾端的精確表示?？梢岳檬录鎯?chǔ)器映射96使包括顆粒分類212的事件參數(shù)118與特定事件窗口 98 (a?g)相關(guān)聯(lián)，從而可以對(duì)應(yīng)于預(yù)期液滴100 (a?g)(參見圖1)。
[0061]可以根據(jù)測(cè)量到的脈沖參數(shù)106、顆粒分類212、閾值104和下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器76來確定附加事件參數(shù)118。例如，可以利用事件窗口 98中的超過閾值104的次數(shù)來確定預(yù)期液滴100中的顆粒數(shù)。同樣，參考下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器76，超過閾值104的時(shí)刻可以提供顆粒14在各液滴74中的位置的指示。所確定的各事件參數(shù)118可以由一組可配置邏輯塊并行確定并且作為狀態(tài)位存儲(chǔ)在RAM206中。然后,可以將這些狀態(tài)位編譯到事件存儲(chǔ)器映射96中，或者可以進(jìn)一步處理以求出事件存儲(chǔ)器映射96用的變量或其它狀態(tài)位。
[0062]狀態(tài)記錄302可以由狀態(tài)機(jī)基于事件存儲(chǔ)器映射96中的信息來進(jìn)行編譯?？梢詫顟B(tài)記錄302應(yīng)用于具有用以作出分選決定32的寫入指令的幾組狀態(tài)機(jī)。這些指令還可被稱為分選邏輯32并且用來得出分選決定36。狀態(tài)記錄302可以針對(duì)關(guān)注液滴內(nèi)的各事件包括相關(guān)事件參數(shù)118。另外,狀態(tài)記錄302可以包括針對(duì)關(guān)注液滴以及前一液滴和下一液滴的相關(guān)事件參數(shù)118。圖4示出用于基于具有當(dāng)前液滴的事件來進(jìn)行分選決定的第一組狀態(tài)機(jī)218。作為一個(gè)示例，第一組狀態(tài)機(jī)218能夠?qū)εc多達(dá)六個(gè)顆粒有關(guān)的具有分類和其它相關(guān)信息的狀態(tài)記錄302進(jìn)行處理。第一組狀態(tài)機(jī)218可以基于當(dāng)前液滴來提供關(guān)于與分選試樣的期望純度和預(yù)期純度有關(guān)的統(tǒng)計(jì)決定的指令。第二組狀態(tài)機(jī)220可以提供與液滴內(nèi)的顆粒的位置以及前一液滴的狀況和下一液滴的狀況有關(guān)的寫入指令。一旦從分選邏輯32得到分選決定36，則可以將該分選決定36應(yīng)用于考慮到以前所應(yīng)用的電荷的一系列分選序列狀態(tài)機(jī)222，從而產(chǎn)生為了應(yīng)用于當(dāng)前分選電荷信號(hào)92的表示正確的電壓振幅的信號(hào)。作為其中一個(gè)非限制性示例，在連續(xù)液滴針對(duì)同一分選路徑進(jìn)行充電的示例中，各顆粒可能需要比前一電壓大20%的電壓。
[0063]最后，可以向表不電荷信號(hào)92的信號(hào)應(yīng)用下降延遲224。然后,可以將電荷信號(hào)92經(jīng)由DAC214傳遞至放大單元112，然后傳遞至用于對(duì)鞘液56進(jìn)行充電以進(jìn)行期望分選的分選頭50。
[0064]除了電荷信號(hào)92和振蕩器72以外，F(xiàn)PGA26可以包括用于控制閃光燈122和偏轉(zhuǎn)板114a、114b的寫入指令。可以基于下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器76、利用在FPGA26內(nèi)的一系列互連可配置邏輯塊上的寫入指令來生成頻閃信號(hào)120。例如，以利用10%的占空周期根據(jù)下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成頻閃信號(hào)。
[0065]FPGA26還可以包括用于產(chǎn)生表示偏轉(zhuǎn)板是應(yīng)關(guān)閉還是打開的信號(hào)的一組高電壓狀態(tài)機(jī)226?？梢詫⒃撔盘?hào)傳遞通過DAC214，然后通過放大單元112以向各偏轉(zhuǎn)板114a、114b提供高電壓。
[0066]經(jīng)由與具有FPGA26的PCIe板共享共用總線48的計(jì)算機(jī)38上的⑶194，可以將針對(duì)下降延遲、下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器、閃光燈、高電壓的設(shè)置、對(duì)LUT300的修改以及分選邏輯應(yīng)用于FPGA26。共用總線48可以經(jīng)由PCIe接口 46連接PCIe板44。PCIe接口 46可以以180兆字節(jié)/秒的速率提供數(shù)據(jù)傳送。經(jīng)由PCIe接口 46流向⑶194的數(shù)據(jù)可以包括根據(jù)測(cè)量到的脈沖參數(shù)和其它變量生成的事件速率、中止速率、總分選顆粒、旋轉(zhuǎn)或未旋轉(zhuǎn)的標(biāo)繪圖。
[0067]圖6示出諸如利用⑶194的監(jiān)視器或觸摸屏可以顯示那樣的、一個(gè)軸表示前向峰熒光并且另一軸表示側(cè)向峰熒光的雙變量標(biāo)繪圖146。在本發(fā)明的一些方面中，在經(jīng)由PCIe接口 46與圖形用戶界面進(jìn)行通信之前，可以利用存儲(chǔ)在FPGA26上的指令使雙變量數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)可以通過響應(yīng)于當(dāng)前雙變量標(biāo)繪圖146的用戶輸入來實(shí)現(xiàn)。
[0068]圖7示出可以形成與分選處理相關(guān)聯(lián)的圖形顯示的一部分的單變量直方圖148。作為非限制性示例，該單變量直方圖可以例示具有特定峰強(qiáng)度或面積的顆粒的計(jì)數(shù)。單變量直方圖148可以向用戶提供與變化的系數(shù)有關(guān)的視覺反饋。用戶可以調(diào)整操作參數(shù)，或者可以利用GUI94將指令存儲(chǔ)在FPGA或計(jì)算機(jī)上用于調(diào)整操作參數(shù)、以實(shí)現(xiàn)期望的變化系數(shù)。
[0069]事件存儲(chǔ)器映射
[0070]在操作中，大致如圖1所述的顆粒分選系統(tǒng)10可以提供包含多個(gè)顆粒14的液流
64。各顆粒14表示在檢查區(qū)16中產(chǎn)生發(fā)射或反射電磁輻射20的脈沖23的事件。脈沖23可以由檢測(cè)系統(tǒng)22檢測(cè)到并且由處理單元24轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0071]在處理單元24處，可以在FPGA26的RAM206中生成事件存儲(chǔ)器映射96。可以根據(jù)來自下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器78的輸入將事件存儲(chǔ)器映射96劃分成事件窗口 98 (a?g),以提供液滴之間的時(shí)刻的精確表示。事件窗口 98能夠存儲(chǔ)與一個(gè)顆粒和六個(gè)顆粒之間有關(guān)的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，事件窗口 98(a?g)可以包括與在單一液滴內(nèi)所預(yù)期的多達(dá)12個(gè)顆粒有關(guān)的信息。除了下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)以外，必須確定下降延遲以確保事件窗口 98(a?g)(圖4)與預(yù)期液滴100 (a?9)(圖1)精確相對(duì)應(yīng)。在下降延遲動(dòng)態(tài)地改變的實(shí)施例中，可以將用戶定義的校準(zhǔn)后的下降延遲稱為初始下降延遲。
[0072]在預(yù)期液滴100內(nèi)，各脈沖23可以表示顆粒14。可以針對(duì)前面所述的測(cè)量到的脈沖參數(shù)106對(duì)各脈沖23進(jìn)行處理，并且各脈沖23可以使一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)位與各顆粒相關(guān)聯(lián)。第一狀態(tài)位可以與脈沖23超過閾值104時(shí)所確定的事件的存在相關(guān)?？梢源_定附加狀態(tài)位，諸如顆粒的分類、是否超過表示一個(gè)以上的顆粒粘在一起的脈沖持續(xù)時(shí)間閾值、以及與顆粒有關(guān)的其它信息?？梢詫⒏鶕?jù)測(cè)量到的脈沖參數(shù)106所確定的分類存儲(chǔ)在事件存儲(chǔ)器映射96中的針對(duì)分類顆粒的相關(guān)事件窗口 98中?？梢园纯梢允?位字、16位字、32位字、64位字或128位字的狀態(tài)位的形式對(duì)分類進(jìn)行分選?？蛇x地，其它參數(shù)和測(cè)量脈沖參數(shù)106可以并行地獨(dú)立確定，然后編譯在事件存儲(chǔ)器映射96中。這樣，可以通過對(duì)可配置邏輯門的相關(guān)或獨(dú)立組進(jìn)行的異步操作來充分利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列26的容量，由此提供用于追蹤與各單獨(dú)事件相關(guān)聯(lián)的參數(shù)以及與各液滴相關(guān)聯(lián)的參數(shù)的高效穩(wěn)健的方法。
[0073]除了個(gè)體事件特有的信息以外，與液滴100是否包含顆粒14無關(guān)地，事件存儲(chǔ)器映射96可以具有與預(yù)期液滴100相關(guān)聯(lián)的事件參數(shù)118。作為一個(gè)示例，脈沖開始的時(shí)刻可以與下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)交叉參考，從而推導(dǎo)出顆粒14在預(yù)期液滴100內(nèi)的位置。這樣，可以確定顆粒14的位置的精確判斷。這些事件參數(shù)118可以由可配置邏輯塊組來確定，而這些可配置邏輯塊組產(chǎn)生可以存儲(chǔ)在事件存儲(chǔ)器映射96上的狀態(tài)位。對(duì)于顆粒位置的示例，在顆粒過于接近液滴前端或接近液滴尾端的情況下，可以產(chǎn)生狀態(tài)位。同樣，針對(duì)在FPGA26上確定的其它事件參數(shù)118中的任何事件參數(shù)，可以產(chǎn)生作為8位字、16位字、32位字、64位字或128位字的狀態(tài)位。
[0074]作為另一示例，事件參數(shù)118可以包括表示預(yù)期液滴中的各事件是否具有相同分類的狀態(tài)位。該狀態(tài)位可以在純度模式分選中被利用以得到分選決定。在其它分選模式中，可以將預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的各分類的數(shù)量與位圖進(jìn)行比較或者可以采用LUT或其它統(tǒng)計(jì)過程。
[0075]可以將表示事件存儲(chǔ)器映射96中的事件參數(shù)118的各狀態(tài)位編譯到狀態(tài)記錄302中，其中該狀態(tài)記錄302僅可以包含與作出特定分選決定有關(guān)的參數(shù)。然后，可以將狀態(tài)記錄302作為輸入應(yīng)用于作為狀態(tài)機(jī)工作的可配置邏輯塊組，其中該狀態(tài)機(jī)用于應(yīng)用分選邏輯32以作出分選決定36。
[0076]可以將分選決定36自身存儲(chǔ)為針對(duì)與下一液滴和前一液滴有關(guān)的確定的狀態(tài)位。例如，在后續(xù)液滴中需要不同的電荷以實(shí)現(xiàn)相同的分選路徑。
[0077]動(dòng)態(tài)分選
[0078]設(shè)置和其它操作參數(shù)還可以獨(dú)立于來自用戶在⑶194處的輸入而動(dòng)態(tài)地改變。操作參數(shù)可以包括表示流式細(xì)胞儀的操作的輸入?yún)?shù)，其中這些輸入?yún)?shù)包括但不限于下降驅(qū)動(dòng)頻率、下降驅(qū)動(dòng)振幅、下降驅(qū)動(dòng)波形、下降相位、下降延遲、電荷信號(hào)振幅、電荷信號(hào)持續(xù)時(shí)間、試樣流速、試樣流動(dòng)壓力、鞘流速、鞘流動(dòng)壓力。另外，操作參數(shù)可以與諸如但不限于事件發(fā)生率、中止率、分選率、總分選顆粒和分選純度等的輸出參數(shù)有關(guān)。在一個(gè)方面中，事件存儲(chǔ)器映射96可以提供用于對(duì)顆粒分選系統(tǒng)10進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的部件。為了周期性地調(diào)整與分選相關(guān)聯(lián)的各種參數(shù)，可以周期性地對(duì)來自事件存儲(chǔ)器映射96的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。用于改變分選參數(shù)的判斷可以基于期望吞吐量、期望純度、系統(tǒng)性能、變化系數(shù)或其它參數(shù)。例如，可以周期性地調(diào)整試樣壓力和/或鞘壓力以提高吞吐量或純度。可以基于事件存儲(chǔ)器映射上的諸如液滴內(nèi)的事件的位置等的信息，以個(gè)體為單位針對(duì)特定液滴修改諸如下降延遲等的其它參數(shù)。
[0079]作為非限制性示例，一些細(xì)胞、特別是具有尾部的精子細(xì)胞在位于期望液滴的尾部邊緣時(shí)實(shí)際上會(huì)影響形成液滴的表面張力特性并且改變精確校準(zhǔn)后的下降延遲。使向形成液滴施加電荷的時(shí)間與下降延遲緊密關(guān)聯(lián)，從而確保各液滴接收正確的電荷。由于針對(duì)大多數(shù)分選功能、流式細(xì)胞儀以20kHz?IOOkHz的頻率形成液滴，因此液滴延遲的極小變化也可能導(dǎo)致向期望液滴施加電荷的錯(cuò)誤。即使下降延遲的相位略微偏離，液滴也可能無法接收到想要接收的充足電荷，并且應(yīng)當(dāng)為中性的液滴可能接收到小電荷且傾向于維持良好質(zhì)量/細(xì)流。這可能會(huì)使與預(yù)期保持中性的液滴上的感應(yīng)電荷有關(guān)的形成氣流的現(xiàn)象劣化。
[0080]因此，需要如下裝置和方法，其中該裝置和方法用于精確地追蹤顆粒在預(yù)期液滴內(nèi)的位置，并且在預(yù)料到顆粒位置會(huì)改變液滴從液流分離的下降延遲的情況下動(dòng)態(tài)地修改該下降延遲。
[0081]特定實(shí)施例可以提供用于確定動(dòng)態(tài)變化的下降延遲的方法和系統(tǒng)并且可以從確定噴射空氣流式細(xì)胞儀中的初始下降延遲的步驟開始。該初始下降延遲可以在流體細(xì)胞術(shù)的校準(zhǔn)步驟中確定。該初始下降延遲校準(zhǔn)可以從用于確定要形成的液滴所需的周期數(shù)的粗略校準(zhǔn)開始。在該粗略確定之后可以進(jìn)行表示周期的一小部分的精細(xì)確定。這些小部分可以以周期的1/20或1/32為單位。根據(jù)下降驅(qū)動(dòng)頻率，可以在FPGA上以小至下降周期的1/1000的增量來表示這些小部分。
[0082]例如，精子可以根據(jù)物種而具有使核的長(zhǎng)度延長(zhǎng)了 2?4倍的尾部?；谝旱蔚拇笮?，尾部可能延伸穿過形成液滴的端部的可能性增大，并且如此這些尾部可能會(huì)影響局部表面張力特性并且改變液滴的預(yù)測(cè)斷裂點(diǎn)。諸如性別分選等的許多應(yīng)用中所使用的染劑選擇性地結(jié)合至核DNA。因此，僅基于檢測(cè)系統(tǒng)所產(chǎn)生的信號(hào)，難以區(qū)分精子最終是否尾部首先對(duì)準(zhǔn)。因此，可能期望在精子位于前端的情況下也減少下降延遲。在精子位于液滴的前端右側(cè)的情況下，還可能期望減少前一液滴的下降延遲。
[0083]作為一個(gè)具體示例，在精子的情況中，在液滴的最末1/4中越過事件閾值的情況下，下降延遲可能略微延長(zhǎng)。同樣，對(duì)于位于液滴的最初1/4的精子，下降延遲可能減小。在諸如液滴的最初1/20、或最初1/1000等的小得多的窗口中越過閾值的情況下，還可以修改前向閾值。
[0084]可以通過用于區(qū)分顆粒特性的各種檢測(cè)系統(tǒng)來檢測(cè)并分析顆粒從而提供對(duì)各液滴的分選決定。除了分選決定以外，還可以以前面論述的方式或者通過其它相似方法來確定各顆粒在液滴內(nèi)的位置。
[0085]FPGA分選和獲取分選
[0086]染色-在美國(guó)專利7，208，265的表3所述的已知用于分選精子的改性TALP緩沖劑中，以7.4的pH將精子稀釋為每ml約160 X IO6個(gè)精子。將從牛采集的試樣在34°C下利用H0echst33342培養(yǎng)45?60分鐘。在培養(yǎng)之后，添加等體積的第二個(gè)改性TALP，以使?jié)舛葴p小為約80 X IO60第二個(gè)改性TALP包括了與第一個(gè)改性TALP相同的成分，但添加了 4%的蛋黃、40mM的紅色食用色素N0.40 (20g/L)，并且利用HCl使pH下降為5.5。將試樣分成兩部分。
[0087]分選-緊挨在分選之前，經(jīng)由40 μ m的尼龍網(wǎng)來過濾各試樣。以40psi在MoFloSX(Beckman Coulter, Inc., CA USA)上對(duì)試樣的第一部分進(jìn)行分選。將觸發(fā)率和并發(fā)率的組合(統(tǒng)稱為有效事件發(fā)生率)維持為42，500/秒并且針對(duì)攜帶X染色體的精子進(jìn)行分選。在對(duì)試樣的第一部分進(jìn)行分選之后，利用包括具有編程用以分選精子的FPGA處理器的PCIe板的個(gè)人計(jì)算機(jī)來替換模擬獲取和分選電子器件。還利用用于向分選頭提供信號(hào)的放大單元來替換MoFlo放大器。這些修改需要約I小時(shí)。然后，利用新的獲取和分選電子器件以40psi的壓力和約41,000/秒的事件發(fā)生率,在同一分選頭上對(duì)同一試樣的第二部分進(jìn)行分選。對(duì)于這兩個(gè)分選，分選頭對(duì)約60%的精子進(jìn)行了定向，而約10%的精子是死的。
[0088]結(jié)果-以42，500個(gè)事件/秒的事件發(fā)生率對(duì)試樣的第一部分有效地進(jìn)行分選。在這些事件中，每秒6，800個(gè)并發(fā)或者過近而無法處理，另外每秒2000個(gè)由于分選邏輯而中止，從而達(dá)到每秒分選出5，100個(gè)攜帶X染色體的精子。以41，000個(gè)事件/秒的事件發(fā)生率來對(duì)試樣的第二部分進(jìn)行分選。在41，000個(gè)事件/秒中，3，400個(gè)由于分選邏輯而中止，同時(shí)消除了并發(fā)或者過近而無法處理的事件，從而得到每秒6，300個(gè)攜帶X染色體的精子的分選率。這兩個(gè)分選是針對(duì)收集到的試樣以約91%的純度提供的，而FPGA獲取和分選電子器件在相當(dāng)?shù)氖录l(fā)生率下在分選率上展現(xiàn)出約23.5%的增加。
[0089]如通過前述可以容易地理解的那樣，本發(fā)明的基本概念可以以各種方式來體現(xiàn)。本發(fā)明涉及流式細(xì)胞儀獲取和分選電子器件以及方法的包括但不限于本發(fā)明的最佳模式的多種不同實(shí)施例。[0090]如此，說明書所公開的或者本申請(qǐng)附帶的圖或表所示的本發(fā)明的特定實(shí)施例或元件不意圖限制，而是本發(fā)明一般包含的多種實(shí)施例或針對(duì)其任何特定元件所包含的等同物的示例。另外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例或元件的特定說明可能沒有明確描述可能的所有實(shí)施例或元件；上述描述和附圖隱含地公開了多個(gè)替代例。
[0091]應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)備的各元件或方法的各步驟可以利用設(shè)備術(shù)語或方法術(shù)語來描述?？梢愿鶕?jù)需要替換這些術(shù)語以使本發(fā)明所包含的隱含廣闊范圍明確化。作為其中一個(gè)示例，應(yīng)當(dāng)理解，可以將方法的所有步驟作為動(dòng)作、用于進(jìn)行該動(dòng)作的方式、或引發(fā)該動(dòng)作的元件公開。同樣，可以將設(shè)備的各元件作為物理元件或使該物理元件進(jìn)行的動(dòng)作公開。作為其中一個(gè)示例，“分選器”的公開應(yīng)被理解為包含“分選”的行為的公開(無論是否明確論述)，相反，在有效地公開了“分選”的行為的情況下，這種公開應(yīng)被理解為包含“分選器”以及甚至“用于進(jìn)行分選的部件”的公開。各元件或步驟的這些替代術(shù)語應(yīng)被理解為明確包括在說明書中。
[0092]另外，關(guān)于所使用的各術(shù)語，應(yīng)當(dāng)理解，除非其在本申請(qǐng)中的應(yīng)用與下述解釋不一致，否則應(yīng)當(dāng)理解為在描述中針對(duì)各術(shù)語包括應(yīng)被理解為包括在如《蘭登書屋韋伯斯特未刪節(jié)詞典》(第二版)所包含的一般的字典定義，這里通過引用而包含各定義。
[0093]此外，出于本發(fā)明的目的，術(shù)語“a”或“an”實(shí)體是指一個(gè)或多個(gè)該實(shí)體；例如，“容器”是指一個(gè)或多個(gè)的容器。如此，這里可以可互換地使用術(shù)語“a”或“an”、“一個(gè)或多個(gè)”以及“至少一個(gè)”。
[0094]與是否明確表示無關(guān)地，假定利用術(shù)語“約”來修飾這里的所有數(shù)值。對(duì)于本發(fā)明的目的，可以將范圍表示為“約” 一個(gè)特定值?“約”另一特定值。在表示這種范圍的情況下，另一實(shí)施例包括一個(gè)特定值?另一特定值。利用端點(diǎn)陳述的數(shù)值范圍包括在該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值。I?5的數(shù)值范圍例如包括數(shù)值1、1.5、2、2.75、3、3.80、4，5等。還應(yīng)當(dāng)理解，各范圍的端點(diǎn)在與另一端點(diǎn)有關(guān)以及獨(dú)立于另一端點(diǎn)方面均很重要。在通過使用先行詞“約”來將值表示為近似值的情況下，應(yīng)當(dāng)理解，該特定值構(gòu)成另一實(shí)施例。
[0095]因而， 申請(qǐng)人:應(yīng)被理解為要求保護(hù)以下內(nèi)容:i)這里所公開的具有獲取和分選電子器件的流式細(xì)胞儀；ii)所公開和所描述的相關(guān)方法；iii)這些裝置和方法各自的相似、等同甚至隱含的變形；iv)實(shí)現(xiàn)所示、所公開或所述的各功能的替代實(shí)施例；v)實(shí)現(xiàn)隱含示出的各功能從而實(shí)現(xiàn)所公開和描述的該功能的替代設(shè)計(jì)和方法；vi)作為單獨(dú)和獨(dú)立發(fā)明所示出的各特征、組件和步驟；vii)所公開的各種系統(tǒng)或組件所提高的應(yīng)用這些系統(tǒng)或組件所產(chǎn)生的結(jié)果產(chǎn)品；ix)基本如以上并且參考任一所附示例所述的方法和設(shè)備；以及X)前面公開的各元件的各種組合和排列。
[0096]本專利申請(qǐng)的【背景技術(shù)】部分提供了本發(fā)明屬于的研究領(lǐng)域的說明。該部分還可以包括或包含特定美國(guó)專利、專利申請(qǐng)、公開或者在敘述本發(fā)明所涉及的技術(shù)狀態(tài)有關(guān)的信息、問題或關(guān)注時(shí)使用的要求保護(hù)的本發(fā)明的主題的釋義。這里所引用或包含的任何美國(guó)專利、專利申請(qǐng)、公開、陳述或其它信息并不意圖被解釋、構(gòu)造或視為認(rèn)作本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0097]本申請(qǐng)所陳述的權(quán)利要求在存在的情況下通過引用作為本發(fā)明的該說明書的一部分而被包含于此，并且本 申請(qǐng)人:明確有權(quán)使用這些權(quán)利要求的這些包含內(nèi)容的全部或一部分作為用以支持權(quán)利要求中的任意或全部或其任何元件或組件的附加說明，并且本 申請(qǐng)人:還明確有權(quán)根據(jù)需要將這些權(quán)利要求的包含內(nèi)容中的一部分或全部或者其任何元件或組件從本說明書移動(dòng)至權(quán)利要求書或者反之亦然，以定義本申請(qǐng)或任何后續(xù)申請(qǐng)或繼續(xù)、分案或部分繼續(xù)申請(qǐng)所要求保護(hù)的事項(xiàng)，或者符合任何國(guó)家或條約的專利法律、法規(guī)或規(guī)章而獲得費(fèi)用減免所依據(jù)的任何權(quán)益，或者以符合任何國(guó)家或條約的專利法律、法規(guī)或規(guī)章，并且通過引用所包含的這些內(nèi)容在本申請(qǐng)的包括任何后續(xù)的繼續(xù)、分割或部分繼續(xù)申請(qǐng)或者任何再頒或延續(xù)的整個(gè)未決期間應(yīng)當(dāng)有效。
[0098]本申請(qǐng)所陳述的權(quán)利要求在存在的情況下還意圖說明本發(fā)明的有限數(shù)量的優(yōu)選實(shí)施例的邊界和界限，并且不應(yīng)當(dāng)被解讀為本發(fā)明的最寬實(shí)施例或可以要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施例的完整列表。 申請(qǐng)人:不放棄基于以上作為任何繼續(xù)、分案或部分繼續(xù)或類似申請(qǐng)的一部分所述的說明書來發(fā)展更多權(quán)利要求的權(quán)利。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)顆粒進(jìn)行分選的方法，包括以下步驟: a.將包含顆粒的液流輸送至檢查區(qū)，并且利用電磁輻射源在所述檢查區(qū)處查詢所述顆粒，其中被查詢顆粒產(chǎn)生發(fā)射或反射電磁輻射； b.檢測(cè)被查詢顆粒的發(fā)射或反射電磁輻射并且生成包含表示被查詢顆粒的特性的脈沖的至少一個(gè)信號(hào)； c.將所述至少一個(gè)信號(hào)與觸發(fā)閾值進(jìn)行比較以判斷顆粒事件的發(fā)生； d.生成具有事件窗口的事件存儲(chǔ)器映射； e.使各顆粒事件與所述事件存儲(chǔ)器映射中的事件窗口協(xié)調(diào)； f.根據(jù)所述至少一個(gè)信號(hào)針對(duì)各顆粒事件確定測(cè)量到的脈沖參數(shù)； g.基于測(cè)量到的脈沖參數(shù)來對(duì)顆粒分類； h.針對(duì)各事件窗口確定事件參數(shù)； 1.基于與各事件窗口相關(guān)聯(lián)的事件參數(shù)和顆粒分類來應(yīng)用分選邏輯以作出分選決定; j.根據(jù)各分選決定來在各事件窗口內(nèi)對(duì)顆粒進(jìn)行分選；以及 k.收集至少一個(gè)群的分選顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成包含表示被查詢顆粒的特性的脈沖的至少一個(gè)信號(hào)的步驟還包括以下步驟: a.基于在所述檢查區(qū)處被激發(fā)的顆粒在第一方向上產(chǎn)生的發(fā)射或反射電磁輻射來生成第一信號(hào)；以及 b.基于在所述檢查區(qū)處被激發(fā)的顆粒在第二方向上產(chǎn)生的發(fā)射或反射電磁輻射來生成第二信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，使各事件與所述事件存儲(chǔ)器映射中的事件窗口協(xié)調(diào)的步驟還包括將事件的時(shí)間戳與所述事件存儲(chǔ)器映射中的事件窗口進(jìn)行比較的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，各所述事件窗口與表示能夠分選的單位的時(shí)間量相對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述能夠分選的單位包括預(yù)期液滴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，還包括以下步驟: a.使所述液流在所述檢查區(qū)的下游側(cè)形成液滴； b.根據(jù)與所述液滴相關(guān)的分選決定來對(duì)所述液滴充電；以及 c.使充電后的液滴偏轉(zhuǎn)至收集容器中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成液滴的步驟還包括向振蕩器施加下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)以使所述液流形成液滴的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述事件存儲(chǔ)器映射的事件窗口是響應(yīng)于所述下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)而生成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，還包括針對(duì)各事件窗口將所述分選決定記錄在所述事件存儲(chǔ)器映射中的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，還包括記錄導(dǎo)致所述事件窗口未被分選的事件參數(shù)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述事件參數(shù)是從以下中所選擇的:液滴數(shù)量、液滴時(shí)間戳、液滴內(nèi)的事件數(shù)量、分選結(jié)果、光散射、消光、熒光、事件持續(xù)時(shí)間、事件開始時(shí)間、顆粒在液滴中的位置、顆粒分類及其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，測(cè)量到的脈沖參數(shù)是從包括以下的組中所選擇的:前向脈沖峰、側(cè)向脈沖峰、前向脈沖面積、側(cè)向脈沖面積、前向脈沖斜率、偵_脈沖斜率、脈沖持續(xù)時(shí)間及其組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述顆粒包括精子細(xì)胞，以及所述顆粒分類包括從包括以下的組中所選擇的分類:攜帶X染色體的精子、攜帶Y染色體的精子、定向精子、非定向精子、活精子、死精子及其組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述至少一個(gè)信號(hào)與所述觸發(fā)閾值進(jìn)行比較以確定顆粒事件的發(fā)生的步驟、使各顆粒事件與所述事件存儲(chǔ)器映射中的事件窗口協(xié)調(diào)的步驟、針對(duì)各顆粒事件確定測(cè)量到的脈沖參數(shù)的步驟、以及基于測(cè)量到的脈沖參數(shù)來對(duì)顆粒分類的步驟是在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上進(jìn)行的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，基于測(cè)量到的脈沖參數(shù)來對(duì)顆粒分類的步驟還包括將測(cè)量到的脈沖參數(shù)與采用查找表形式的位圖進(jìn)行比較的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中，還包括從所述事件存儲(chǔ)器映射生成狀態(tài)記錄的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述狀態(tài)記錄包括作出所述分選決定所需的信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述事件存儲(chǔ)器映射中所存儲(chǔ)的信息按分選邏輯應(yīng)用于后續(xù)顆粒。`
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，還包括對(duì)單一事件窗口內(nèi)的顆粒分類進(jìn)行比較的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，還包括基于收集到的分選顆粒的群的預(yù)計(jì)純度來針對(duì)具有多于一個(gè)的顆粒分類的事件窗口修改分選決定的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述顆粒包括精子細(xì)胞。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，將測(cè)量到的脈沖參數(shù)與位圖查找表進(jìn)行比較以將精子細(xì)胞的子群分類為定向活精子細(xì)胞。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，將測(cè)量到的脈沖參數(shù)與位圖查找表進(jìn)行比較，以將精子細(xì)胞分類為攜帶X染色體的精子細(xì)胞或攜帶Y染色體的精子細(xì)胞。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，僅將被分類為定向活精子細(xì)胞的精子細(xì)胞進(jìn)一步分類為攜帶X染色體的精子細(xì)胞或攜帶Y染色體的精子細(xì)胞。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法，其中，還包括從所述事件存儲(chǔ)器檢測(cè)操作參數(shù)的預(yù)期變化的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，還包括在根據(jù)所述事件存儲(chǔ)器映射中所包含的信息檢測(cè)到操作參數(shù)的預(yù)期變化的情況下應(yīng)用補(bǔ)償?shù)牟襟E。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述操作參數(shù)包括下降延遲，以及在檢測(cè)到操作參數(shù)的預(yù)期變化的情況下應(yīng)用補(bǔ)償?shù)牟襟E還包括在預(yù)期液滴的尾端處檢測(cè)到顆粒的情況下改變所述下降延遲。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的方法，其中，應(yīng)用補(bǔ)償?shù)牟襟E還包括針對(duì)個(gè)體預(yù)期液滴修改下降延遲的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的方法，其中，針對(duì)顆粒位于液滴尾端的預(yù)期液滴，下降延遲增大。
30.根據(jù)權(quán)利要求26至29中任一項(xiàng)所述的方法，其中，針對(duì)顆粒位于液滴前端的預(yù)期液滴，下降延遲減小。
31.一種對(duì)顆粒進(jìn)行分選的方法，包括以下步驟: a.確定噴射空氣流式細(xì)胞儀中的初始下降延遲； b.區(qū)分所述噴射空氣流式細(xì)胞儀所產(chǎn)生的液流中的顆粒以確定分選決定； c.確定所述噴射空氣流式細(xì)胞儀所形成的預(yù)期液滴中的顆粒的位置； d.基于預(yù)期液滴中的顆粒的位置來調(diào)整所述初始下降延遲； e.基于調(diào)整后的下降延遲和所述分選決定來進(jìn)行分選動(dòng)作。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，基于預(yù)期液滴中的顆粒的位置來調(diào)整所述初始下降延遲的步驟是針對(duì)個(gè)體液滴進(jìn)行的。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的方法，其中，基于預(yù)期液滴中的顆粒的位置來調(diào)整所述初始下降延遲的步驟還包 括在預(yù)期液滴的尾端檢測(cè)到顆粒的情況下增大所述下降延遲的步驟。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，調(diào)整所述初始下降延遲的步驟還包括在顆粒位于從包括以下的組中所選擇的位置的情況下增大所述下降延遲的步驟:預(yù)期液滴的最末1/3、預(yù)期液滴的最末1/4、預(yù)期液滴的最末1/5、預(yù)期液滴的最末1/8、預(yù)期液滴的最末1/10、預(yù)期液滴的最末1/20。
35.根據(jù)權(quán)利要求31至34中任一項(xiàng)所述的方法，其中，基于預(yù)期液滴中的顆粒的位置來調(diào)整所述初始下降延遲的步驟還包括在預(yù)期液滴的前端檢測(cè)到顆粒的情況下減小所述下降延遲的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，減小所述下降延遲的步驟還包括在顆粒位于從包括以下的組中所選擇的位置的情況下減小所述下降延遲的步驟:預(yù)期液滴的最初1/3、預(yù)期液滴的最初1/4、預(yù)期液滴的最初1/5、預(yù)期液滴的最初1/8、預(yù)期液滴的最初1/10、預(yù)期液滴的最初1/20、預(yù)期液滴的最初1/32、預(yù)期液滴的最初1/1000。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，還包括利用針對(duì)各預(yù)期液滴的事件窗口來構(gòu)建事件存儲(chǔ)器映射的步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，還包括根據(jù)下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)來推導(dǎo)出所述事件存儲(chǔ)器映射中的事件窗口的步驟。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，預(yù)期液滴中的顆粒的位置是根據(jù)所述初始下降延遲和所述下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)確定的。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的方法，其中，所述分選決定是基于預(yù)期液滴中的各顆粒分類以及顆粒在前一預(yù)期液滴和下一預(yù)期液滴中的位置。
41.一種顆粒分選系統(tǒng)，包括: a.顆粒輸送裝置，用于將顆粒輸送至檢查區(qū)； b.電磁輻射源，用于在所述檢查區(qū)處查詢顆粒；C.檢測(cè)系統(tǒng)，用于基于來自被查詢顆粒的發(fā)射或反射電磁輻射來產(chǎn)生至少一個(gè)信號(hào)； d.具有現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的處理單元，其與所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列包括用于根據(jù)所述至少一個(gè)信號(hào)確定事件參數(shù)的指令、用于對(duì)顆粒分類的指令和用于應(yīng)用分選邏輯以作出分選決定的指令；以及 e.分離器，用于根據(jù)相應(yīng)的分選決定來對(duì)顆粒進(jìn)行分選。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述處理單元包括具有獲取和分選電子器件的個(gè)人計(jì)算機(jī)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述獲取和分選電子器件包括可編程處理器。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述可編程處理器包括所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列集成于具有PCIe接口的PCIe板上。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述PCIe板與所述個(gè)人計(jì)算機(jī)共享共用總線。
47.根據(jù)權(quán)利要求41至46中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述顆粒輸送裝置包括噴射空氣流式細(xì)胞儀分選頭，所述噴射空氣流式細(xì)胞儀分選頭用于將試樣和鞘液的同軸液流輸送至所述檢查區(qū)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，還包括多個(gè)噴射空氣流式細(xì)胞儀分選頭，所述多個(gè)噴射空氣流式細(xì)胞儀分選頭用于將試樣和鞘液的多個(gè)同軸液流輸送至多個(gè)所述檢查區(qū)。
49.根據(jù)權(quán)利要求41至46中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述顆粒輸送裝置包括微流控芯片，所述微流控芯片用于將通道內(nèi)的顆粒輸送至所述檢查區(qū)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述微流控芯片包括具有多個(gè)檢查區(qū)的多個(gè)通道。
51.根據(jù)權(quán)利要求41至48中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述顆粒輸送裝置包括噴嘴組件，所述噴嘴組件用于將液流輸送至所述檢查區(qū)，其中所述液流是包括被鞘液的外部流所包圍的包含顆粒的試樣的芯流的同軸液流。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述噴嘴組件還包括: a.振蕩器，用于使所述同軸液流在所述檢查區(qū)的下游側(cè)形成液滴；以及 b.下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器，其與所述振蕩器進(jìn)行通信，用于對(duì)形成液滴的頻率進(jìn)行控制。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器產(chǎn)生具有從包括正弦波、方波、鋸齒波和三角波的組中所選擇的波形的下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器產(chǎn)生具有不規(guī)則波形的下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
55.根據(jù)權(quán)利要求52至54中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器產(chǎn)生具有周期可變的波形的下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
56.根據(jù)權(quán)利要求52至55中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器產(chǎn)生具有周期依賴于所述噴嘴組件中的元件或液流的共振頻率的波形的下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
57.根據(jù)權(quán)利要求42至46中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述獲取和分選電子器件包括具有所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的PCIe板。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列進(jìn)行通信，并且所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列生成具有與各預(yù)期液滴相對(duì)應(yīng)的液滴事件窗口的事件存儲(chǔ)器映射。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信，以檢測(cè)并測(cè)量來自所述檢測(cè)系統(tǒng)的、包含表示顆粒特性的脈沖的信號(hào)。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列測(cè)量所述信號(hào)的電平并且將所述信號(hào)的電平與觸發(fā)閾值進(jìn)行比較。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，在達(dá)到所述觸發(fā)閾值的情況下，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列根據(jù)所述信號(hào)計(jì)算測(cè)量到的脈沖參數(shù)，并且測(cè)量到的脈沖參數(shù)是從包括脈沖峰、脈沖面積、脈沖時(shí)間、脈沖斜率、脈沖上的點(diǎn)之間的飛行時(shí)間及其組合的組中所選擇的。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列處理檢測(cè)到的信號(hào)和測(cè)量到的脈沖參數(shù)以確定從包括以下的組中所選擇的事件參數(shù):預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的有無、預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的數(shù)量、預(yù)期液滴中的至少一個(gè)顆粒的位置、預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的分類及其組合。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述事件參數(shù)中的至少一個(gè)存儲(chǔ)在所述事件存儲(chǔ)器映射中的與預(yù)期液滴相對(duì)應(yīng)的液滴事件窗口處。
64.根據(jù)權(quán)利要求4 1至63中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)至少包括與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列進(jìn)行通信的第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器，以及所述第二檢測(cè)器用于以與所述第一檢測(cè)器所進(jìn)行的測(cè)量垂直的方式在所述檢查區(qū)中進(jìn)行測(cè)量。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列處理來自所述第一檢測(cè)器和所述第二檢測(cè)器的信號(hào)以計(jì)算從包括以下的組中所選擇的測(cè)量到的脈沖參數(shù):前向脈沖峰、前向脈沖面積、前向脈沖斜率、側(cè)向脈沖峰、側(cè)向脈沖面積、側(cè)向脈沖斜率、脈沖持續(xù)時(shí)間、比率及其組合。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列根據(jù)測(cè)量到的脈沖參數(shù)產(chǎn)生單變量直方圖和/或雙變量標(biāo)繪圖。
67.根據(jù)權(quán)利要求65或66所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括用于使在所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上確定的測(cè)量到的脈沖參數(shù)旋轉(zhuǎn)的寫入指令。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括用于將旋轉(zhuǎn)后的測(cè)量到的脈沖參數(shù)與采用查找表形式的位圖進(jìn)行比較以確定顆粒分類的寫入指令。
69.根據(jù)權(quán)利要求65至68中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列處理檢測(cè)到的信號(hào)和測(cè)量到的脈沖參數(shù)以確定從包括以下的組中所選擇的事件參數(shù):預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的有無、預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的數(shù)量、預(yù)期液滴中的至少一個(gè)顆粒的位置、預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的分類及其組合。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述事件參數(shù)包括8位字、16位字、64位字或128位字。
71.根據(jù)權(quán)利要求69或70所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，針對(duì)各事件，所述事件參數(shù)包括I-8個(gè)32位參數(shù)。
72.根據(jù)權(quán)利要求69至71中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列處理檢測(cè)到的信號(hào)和測(cè)量到的脈沖參數(shù)以確定脈沖的狀態(tài)位，其中所述狀態(tài)位包括顆粒的分類或者顆粒是否并存。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，將所述狀態(tài)位中的至少一個(gè)記入所述事件存儲(chǔ)器映射中的與預(yù)期液滴相對(duì)應(yīng)的液滴事件窗口中。
74.根據(jù)權(quán)利要求41至73中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述事件參數(shù)還包括針對(duì)預(yù)期液滴的分選決定。
75.根據(jù)權(quán) 利要求74中所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，將所述分選決定記入所述事件存儲(chǔ)器映射中的與預(yù)期液滴相對(duì)應(yīng)的液滴事件窗口中。
76.根據(jù)權(quán)利要求41至75中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述噴嘴組件還包括定向前端，所述定向前端用于使所述液流中的顆粒定向。
77.根據(jù)權(quán)利要求41至76中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，向所述分選決定應(yīng)用下降延遲。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括用于確定預(yù)期液滴中的顆粒的位置的指令，以及所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括用于在預(yù)測(cè)為預(yù)期液滴內(nèi)的顆粒的位置改變所述下降延遲的情況下、針對(duì)個(gè)體預(yù)期液滴來補(bǔ)償所述下降延遲的指令。
79.一種顆粒分析系統(tǒng)，包括: a.顆粒輸送裝置，用于將顆粒輸送至檢查區(qū)； b.檢測(cè)系統(tǒng)，用于產(chǎn)生表示所述檢查區(qū)處的顆粒的顆粒特性的至少一個(gè)信號(hào)；以及 c.具有現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的處理單元，其與所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列包括用于針對(duì)各顆粒確定測(cè)量到的脈沖參數(shù)的指令和用于對(duì)顆粒分類的指令。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述處理單元包括獲取和分選電子器件，所述獲取和分選電子器件還包括集成于具有PCIe接口的PCIe板上的所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述PCIe板與個(gè)人計(jì)算機(jī)共享共用總線。
82.根據(jù)權(quán)利要求79至81中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述顆粒輸送裝置包括流式細(xì)胞儀，所述流式細(xì)胞儀用于將試樣和鞘液的同軸液流輸送至所述檢查區(qū)。
83.根據(jù)權(quán)利要求79至81中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述顆粒輸送裝置包括微流控芯片，所述微流控芯片用于將通道內(nèi)的顆粒輸送至所述檢查區(qū)。
84.根據(jù)權(quán)利要求79至83中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通信，以檢測(cè)并測(cè)量來自所述檢測(cè)系統(tǒng)的、包含表示顆粒特性的脈沖的信號(hào)。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列測(cè)量所述信號(hào)的電平并且將所述信號(hào)的電平與觸發(fā)閾值進(jìn)行比較。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，在達(dá)到所述觸發(fā)閾值的情況下，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列根據(jù)所述信號(hào)計(jì)算測(cè)量到的脈沖參數(shù)，并且測(cè)量到的脈沖參數(shù)是從包括脈沖峰、脈沖面積、脈沖時(shí)間、脈沖斜率、脈沖上的點(diǎn)之間的飛行時(shí)間及其組合的組中所選擇的。
87.根據(jù)權(quán)利要求79至86中任一項(xiàng)所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)系統(tǒng)至少包括與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列進(jìn)行通信的第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器，以及所述第二檢測(cè)器用于以與所述第一檢測(cè)器所進(jìn)行的測(cè)量垂直的方式在所述檢查區(qū)中進(jìn)行測(cè)量。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列處理來自所述第一檢測(cè)器和所述第二檢測(cè)器的信號(hào)以計(jì)算從包括以下的組中所選擇的測(cè)量到的脈沖參數(shù):前向脈沖峰、前向脈沖面積、前向脈沖斜率、側(cè)向脈沖峰、側(cè)向脈沖面積、側(cè)向脈沖斜率、脈沖持續(xù)時(shí)間及其組合。
89.根據(jù)權(quán)利要求88所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列根據(jù)測(cè)量到的脈沖參數(shù)產(chǎn)生單變量直方圖和/或雙變量標(biāo)繪圖。
90.根據(jù)權(quán)利要求88或89所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括用于使在所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上確定的測(cè)量到的脈沖參數(shù)旋轉(zhuǎn)的寫入指令。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列還包括用于將旋轉(zhuǎn)后的測(cè)量到的脈沖參數(shù)與采用查找表形式的位圖進(jìn)行比較以確定顆粒分類的寫入指令。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的顆粒分選系統(tǒng)，其中，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列處理檢測(cè)到的信號(hào)和測(cè)量到的脈沖參 數(shù)以確定脈沖的狀態(tài)位。
【文檔編號(hào)】G01N15/14GK103460018SQ201280017504
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月4日
【發(fā)明者】N·賽德哥拉威茲, J·C·夏普, S·B·埃爾利希, E·T·M·瑪卡多 申請(qǐng)人:塞通諾米/St有限責(zé)任公司