CN113167714A 用于颗粒分析的系统和方法 （迪普赛尔公司）

PCT/US2019/04655720WO2020/037070EN2020.02.通过通道运输细胞。所述系统可以包括成像装25.根据权利要求2所述的方法，其中所述细胞进行旋转的轴与所述细胞沿所述流动通6.如权利要求5所述的方法，其中所述细胞进行旋转的轴与所述细胞沿所述流动通道10.根据权利要求1所述的方法，其中以约10帧/秒至约500,000帧/秒的速率捕获所述13.根据权利要求12所述的方法，其中从选自由以下组成的组的至少两侧捕获所述细通过将所述细胞引导至所述流体通道的下游的多个通18.根据权利要求17所述的方法，其中所述验证包括使用所述光的阻挡或散射来确定319.根据权利要求18所述的方法，其中与所述细胞相关的所述信息包括所述细胞的大20.根据权利要求17所述的方法，其中所述验证包22.根据权利要求14所述的方法，其中所述分拣26.根据权利要求24所述的方法，其中所述分类器被配置为基于与所述多个细胞的多27.根据权利要求1所述的方法，其中所述细方法还包括基于所述分析的多个图像来确定所述受试28.根据权利要求27所述的方法，其中所述受试者的所述生物样品选自由以下组成的30.根据权利要求1所述的方法，其中所述捕获包括用闪光灯以小于1毫秒的曝光时间照射所述细胞，其中所述闪光灯包括选自由以下组成的组的波长：470纳米(nm)、530nm、31.根据权利要求1所述的方法，还包括(i)使用深度学习算法的集合对所述多个图像33.根据权利要求1所述的方法，还包括识别有核红以及(ii)如果所述细胞的预测到达时间(1)在步骤(c)完成之前或(2)在所述分拣汇接点处436.根据权利要求35所述的方法，还包括确定所述细胞在所述预测到达时间到达所述38.根据权利要求35所述的方法，其中调节所述细胞的速度以延迟所述细胞到达所述39.根据权利要求35所述的方法，还包括(胞群的亚群进行第一次分析以检测靶细胞，(iii)如果所述亚群中的所述靶细胞的数量高51.根据权利要求1所述的方法，还包括(i)捕获经分拣的细胞中的至少一个细胞的一52.根据权利要求51所述的方法，还包括基于对所述至少一个经分拣的细胞的所述分55.根据权利要求54所述的系统，其中所述系统还被配置为当通过所述流动通道运输556.根据权利要求55所述的系统，其中所述系统还被配置为在所述细胞上施加速度梯57.根据权利要求56所述的系统，其中所述流动通道被配置为通过所述流动通道以第58.根据权利要求55所述的系统，其中所述细胞进行旋转的轴与所述细胞沿所述流动59.根据权利要求58所述的系统，其中所述细胞进行旋转的轴与所述细胞沿所述流动60.根据权利要求54所述的系统，其中所述系统还被配置为当通过所述流动通道运输61.根据权利要求60所述的系统，其中所述系统被配置为使所述细胞经受惯性升力以63.根据权利要求54所述的系统，其中所述流动通道的宽度或高度沿所述流动通道的64.根据权利要求55所述的系统，其中所述流动通道的所述宽度或所述高度沿通过所66.根据权利要求54所述的系统，其中以约10帧/秒至约567.根据权利要求54所述的系统，其中所述多个角度围绕所述细胞或在所述细胞的一69.根据权利要求68所述的系统，其中从选自由以下组成的组的至少两侧捕获所述细70.根据权利要求54所述的系统，其中所述多个图像中的每个图像包括二维图像或三71.根据权利要求54所述的系统，其中所述流动通道被配置为通过所述流动通道运输72.根据权利要求71所述的系统，其中所述成像装置被配置为捕获所述多个细胞的单73.根据权利要求71所述的系统，其中所述成像装置被配置为单独捕获所述多个细胞674.根据权利要求71所述的系统，其中所述成像装置被配置为从相对于所述多个细胞75.根据权利要求54所述的系统，其中所述流动通道在所述流动通道的下游分支成多个通道，并且其中所述系统被配置为通过将所述细胞引导至所述多个通道中的选定通道，述阀门被配置为调节通过所述多个通道中的80.根据权利要求79所述的系统，其中所述验证模块被配置为向所述细胞提供光以确81.根据权利要求80所述的系统，其中与所述细胞相关的所述信息包括所述细胞的大82.根据权利要求80所述的系统，其中所述验证模84.根据权利要求75所述的系统，其中所述系统被配置为通过以下步骤对所述细胞进85.根据权利要求54所述的系统，其中所述处理器被86.根据权利要求54所述的系统，其中所述处理器被88.根据权利要求86所述的系统，其中所述分类器被配置为基于与所述多个细胞的多方法还包括基于所述分析的多个图像来确定所述受试90.根据权利要求89所述的系统，其中所述受试者的所述生物样品选自由以下组成的792.根据权利要求54所述的方法，其中所述成像装置93.根据权利要求54所述的系统，其中所95.根据权利要求54所述的系统，其中所述处理器被配置为基于所述分析识别有核红97.根据权利要求54所述的系统，其中所述系统还被配置98.根据权利要求97所述的系统，其中所述系统还被配置为确定所述细胞在所述预测99.根据权利要求97所述的系统，其中调节所述细胞的所述速度包括降低所述细胞的101.根据权利要求97所述的系统，其中所述系统还被配置为(iii)检测所述细胞到达103.根据权利要求54所述的系统，其中所述系统被配置为还包括(i)对细胞群的亚群104.根据权利要求103所述的系统，其中所述成像装置被配置为捕获所述亚群中的每105.根据权利要求104所述的系统，其中所述成像装置被配置为从单个角度捕获每个8112.根据权利要求103所述的系统，其中所述系统被配置为通过以下步骤对所述亚群113.根据权利要求54所述的系统，其中所述系统还被配置为(i)捕获经分拣的细胞中114.根据权利要求113所述的系统，其中所述成像装置或附加的成像装置被配置为捕115.根据权利要求113所述的系统，其中所述处理器或附加的处理器被配置为使用深116.根据权利要求113所述的系统，其中所述系统还被配置为基于所述至少一个经分9[0001]本申请要求于2018年8月15日提交的美国临时专利申请号62/764,965和2018年11所述细胞经受惯性升力，其中所述惯性升力的特征在于雷诺数(Reynoldsnumber)大于1。定通道上提供至少两个光斑，以及(ii)确定所述细胞在所述至少两个光斑之间的行进时[0012]在一些实施方案中，所述方法还包括使用分类器来分拣包含所述细胞的多个细[0014]在一些实施方案中，所述捕获包括用闪光灯以小于1毫秒的曝光时间照射所述细[0015]在一些实施方案中，所述方法还包括(i)使用深度学习算法的集合(ensemble)对[0017]在一些实施方案中，所述方法还包括(i)预测所述细胞到达分拣汇接点的到达时间，以及(ii)如果所述细胞的预测到达时间(1)在步骤(c)完成之前或(2)在所述分拣汇接拣汇接点的实际到达时间，以及(iv)基于所述预测到达时间与所述实际到达时间的比较，细胞群的亚群进行第一次分析以检测靶细胞，(iii)如果所述亚群中的所述靶细胞的数量[0019]在一些实施方案中，所述方法还包括(i)捕获经分拣的细胞中的至少一个细胞的述处理器被配置为使用深度学习算法对所述多个图像进[0021]在一些实施方案中，所述系统还被配置为当通过所述流动通行所述旋转的轴与所述细胞沿所述流动通道进行迁移的附加轴不同。在一些实施方案中，所述细胞进行所述旋转的所述轴与所述细胞沿所述流动通道进行所述迁移的所述附加轴[0022]在一些实施方案中，所述系统还被配置为当通过所述流动通[0023]在一些实施方案中，所述流动通道的宽度或高度沿所述流动通道的轴是不均匀被配置为从相对于所述多个细胞中的每个细胞的多个不同角度捕获所述多个细胞的所述所述阀门被配置为调节通过所述多个通道中的一个或多个通道的流量。在一些实施方案[0031]在一些实施方案中，所述处理器被配置为以至少10个细胞/秒的速率分拣多个细[0032]在一些实施方案中，所述处理器被配置为(i)使用分类器来分拣包含所述细胞的[0034]在一些实施方案中，所述成像装置被配置为通过用闪光灯以小于1毫秒的曝光时间照射所述细胞来捕获所述多个图像，其中所述闪光灯包括选自由以下组成的组的波长：[0035]在一些实施方案中，所述处理器还被配置为(i)使用深度学习算法的集合对所述[0037]在一些实施方案中，所述系统还被配置为(i)预测所述细胞到达分拣汇接点的到实际到达时间的比较，修改一个或多个细胞分析算法和/或所述一个或多个阀门的致动信[0038]在一些实施方案中，所述系统被配置为还包括(i)对细胞群的亚群进行第一次分[0039]在一些实施方案中，所述系统还被配置为(i)捕获经分拣细胞中的至少一个细胞[0040]本公开内容的另一方面提供了一种包含机器可执行代码的非暂时性计算机可读[0041]本公开内容的另一方面提供了一种包括一个或多个计算机处理器和耦合到其上[0047]图2概念性地示出了具有可控长度的示例性长流动通道，以确保系统中的物体在[0053]图8概念性地示出了对残差网络50(Resnet50)所作的修改，其中早期层被拉长以[0059]图14A概念性地示出了本公开的系统的两个激光以紧密接近的方式重新组合的技[0069]在给定的分类和/或分拣系统中使用的具体浓度通常取决于系统的能力。可以固实施方案的分类和/或分拣系统可以对活的、固定的和/或WrightGiemsa染色的细胞进行导溶液和油均通过微流体通道。在一些实施例中，(i)水溶液可以形成悬浮在油中的液滴对于彼此并联和/或串联配置。多个成像装置可以被配置在流动池105的一个或多个侧面(例如，两个相邻侧面或两个相对侧面)上。多个成像装置可以被配置为相对于(i)流动池105的长度(例如，流动池105的直通道的长度)或(ii)流动池105中一个或多个颗粒(例如，[0086]成像系统的成像装置(例如，高速相机)可以包括电磁辐射传感器(例如，IR传感胞)反射和/或透射的电磁辐射的至少一部分。成像装置可以与一个或多个电磁辐射源(例紫外(UV)射线(约10.0nm至约380nm；或约8×1016Hz至约1015Hz)、可见光(约380nm至约[0087]成像装置可以被配置为拍摄细胞的二维图像(例如，一个或多个像素)和/或细胞置包括闪光灯和相机的组合。闪光灯(strobelight)、频闪观测器(strobe)、频闪灯视图，并且同一细胞的得到的多个图像可足以对细胞进行分类(例如，确定细胞的具体类[0094]在一些实施方案中，可以通过叠加单个细胞的多个图像生成细胞的二维“全息[0098]容易理解的是，所捕获的图像的数量取决于给定应用的要求或给定系统的序区域和细胞旋转区域被讨论为以特定顺序影响样品，但是本领域普通技术人员将理解，可以不同地布置各个区域，其中样品中细胞的聚焦、排序和/或旋转可以以任何顺序来执像装置(或可操作地连接至成像装置的处理器)可以被配置为当多个细胞沿流动通道运输[0101]在一些实施方案中，根据本公开的各种实施方案的分类和/或分拣系统消除了依[0102]在一些实施方案中，分类和/或分拣系统包括可以以至少100个细胞/秒的速率捕案中，分类和/或分拣系统包括可以以至少500个细胞/秒的速率捕获图像的成像系统和可统包括可以以至少1000个细胞/秒的速率捕获图像的成像系统和可以以至少1000个细胞/秒的速率进行分类的计算系统。在一些实施方案中，分类和/或分拣系统包括可以以至少2000个细胞/秒的速率捕获图像的成像系统和可以以至少2000个细胞/秒的速率进行分类率捕获图像的成像系统和可以以至少5000个细胞/秒的速率进行分类的计算系统。在一些[0103]在一些实施方案中，分类和/或分拣系统包括可以以高达100个细胞/秒的速率捕获图像的成像系统和可以以高达100个细胞/秒进行分类的计算系统。在一些实施方案中，分类和/或分拣系统包括可以以高达500个细胞/秒的速率捕获图像的成像系统和可以以高高达1000个细胞/秒的速率捕获图像的成像系统和可以以高达1000个细胞/秒进行分类的捕获图像的成像系统和可以以高达2000个细胞/秒进行分类的计算系统。在一些实施方案可以以高达10,000个细胞/秒的速率捕获图像的成像系统和可以以高达10,000个细胞/秒[0105]尽管上文关于图1A和图1B描述了特定的分类和/或分拣系统、流动池以及微流体蚀剂和图案化光(patternedlight)来产生模具，该模具在衬底(通常是硅晶片)的顶部上[0107]从模具中可以浇铸材料，以产生包含负浮雕图案(negativereliefpattern)的的宽度或高度可以沿着流动通道的部分(section)增加，以及沿着流动通道的不同的部分m、1000％/μm或更多。通道的宽度或高度沿流动通道的方向的增加或减少可以为至多约[0113]如容易理解的，微流体装置可以使用适合于给定应用的要求的各种材料来聚氟聚醚二醇甲基丙烯酸酯(PFPE_DMA)制成。在一些实施方案中，微流体装置由聚氨酯实现多种方法中的任何一种来制造根据本公开的各[0115]根据本公开的若干种实施方案的微流体装置可以在微流体装置的入口处或更下种实施方案种使用的微流体装置上实现多种微流体过滤[0117]聚焦区域经由上游部分接收随机排列的细胞流。细胞流入收缩[0119]细胞分拣系统可以被配置为在流动通道内、沿流动通道的轴线在宽度和/或高度转区域136)使用无颗粒缓冲液的共流以通过使用共流在细胞之间施加差速梯度来诱导细粒或包含一种或多种颗粒，诸如聚合物或磁性颗粒)的共流以对通道内的一个或多个细胞多个图像)，这可以提供比在单个图像或者在没有任何显著程度旋转的细胞的图像序列中小的尺寸以及垂直于成像平面的尺寸)的变化来实现跨细胞的速度梯度的类似变化。通道可以通过(i)改变通道的底表面(例如，按压通道的底表面)和/或(ii)改变通道的顶表面案，微流体通道的细胞旋转区域在成像区域之前并入了微流体通道的横截面的在z轴线尺方法使用惯性聚焦将细胞聚焦到距离通道底部的一定高度(DinoDiCarlo,2009,Labon[0131]在一些实施方案中，本公开的系统和方法利用基于流体动力的z聚焦系统来获得通道是长通道，并且基于以下因素确定通道的长度：包括但不限于(i)作出决定的估计时以通过将颗粒引导到更宽和/或更高的通道中来以受控的方式增加颗粒的速度。在一些实或者，可以改变通道的至少一部分的长度(例如，通过拉伸、缩短或弯曲通道的至少一部[0140]在一些方面，本文公开的方法和系统确保了颗粒在作出决定且完成阀致动时(或预测到达时间晚于(i)作出细胞分类的决定时以及(ii)完成阀致动之后的预定持续时间。[0144]可以利用各种技术来对根据本公开的各种实施方案的分类和/或分拣系统捕获的间的超高速照相机以减少输出图像中的模糊。获得来自颗粒的额外特征，如果将多个图像组合成多维重构(例如二维全息图或三维重[0150]在一些实施方案中，图像的分析和/或颗粒的分类是人工进行的，例如由人来进算法可以在多轮细胞分类和分拣期间连续地更新和修正分类器(例如，更新和修正靶细胞[0154]在一些实施方案中，本文公开的系统和方法使用专门为细胞图像分类(例如用于通过修改神经网络(诸如AlexNet、VGGNet、GoogLeNet、ResNet(残差网络)、DenseNet和以通过向网络的较早部分添加背部隐藏层(backhiddenlayer)而至少部分地补偿。在一[0158]通过本文公开的方法设计的示例性增强型神经网络在图8中示出。通过修改称为推断时间的增加为使用以下公式的百分比增加：推断时间的百分比增加＝(使用增强型神经网络的推断时间一使用已知神经网络的推断时间)/使用已知神经网络的推断时间X100。[0161]在一些实施方案中，通过使用用于分类的集合方法(ensemblemethod)来进一步胞角度获得的图像连结到分类器来利用所获取的数据的多视图性质(multi_view定细胞在多个图像中的每个图像中是对焦(infocus)还是离焦(outoffocus)(即“模的一种或多种流动机制(例如，本文提供的基于惯性的z聚焦)以调整微流体通道内的细胞或多个所需特性可以包括从细胞的图像分析的和/或获得的细胞特性。一个或多个细胞特到两个通道之一(正通道)，而不具有一个或多个所需特性的细胞被引导到另一个通道(负第一所需特性和第二所需特性的细胞被引导到三个颗粒的下游速度)以及(ii)在速度测量/计算位置与分叉点之间的距离来预测颗粒到达的下，分拣器可以使用布置在成像区域138或邻近成像区域布置的任何一个成像装置(例如，颗粒的速度(颗粒的旋转速度和/或下游速度)以预测颗粒到达分叉点的时间。处理器可以像装置的传感器)，其能够(i)预测物品的到达时间和/或(ii)当颗粒到达分叉点时对其进批量分拣，其中依次或同时监测样品中的颗粒亚组中的阳性颗粒(例如具有一个或多个所组进行成像和分析以检测靶细胞的存在。如果亚组中的靶细胞的数量(或其在亚组中的比在与流动池流体连通的容器中或在单独的容器中)，直到整个细胞样品经历级联分拣的第[0180]在一些实施方案中，本文公开的方法和系统可以使用任何分拣技术来分拣在图11中示出了用于对细胞进行分拣的示例性设计，其中将所需细胞引导/分拣到阳性收[0187]在一些实施方案中，本公开的系统和方法包括技术的组合，其中图形处理单元[0190]在一些实施方案中，验证单元(例如激光辅助系统)位于分叉点之后(例如在阳性光斑的形状。可以通过在光路的一个或两个分支中利用棱镜或棱镜对(诸如德芙(Dove)或长轴旋转(即到达(clocked))为垂直于两个聚焦光斑中的另一个的长轴。这种非平行激光径的补偿光学元件以及与顶部和底部光束路径两者光学连通的聚焦透镜以在同一焦平面视场中。在一些方面，出口颗粒可以通过它们的位置和/或速度与正向通道颗粒比较来识颗粒可能会被转移(例如手动)到一个或多个的仪器中，该仪器配置为执行额外处理和/或[0198]用于细胞染色(或标记)的探针的实施例可以包括但不限于荧光探针(例如，用于[0209]用于检测胎儿异常和性别确定的常规产前筛查方法使用通过侵入性技术(诸如羊[0210]对35岁以上的妇女和/或已知携带遗传病(如平衡易位或微缺失)的妇女提供产前[0211]在妊娠的第9周和第14周之间进行绒毛活检术(CVS)。CVS包括通过子宫颈插入导将胎儿成纤维细胞进一步培养1至2周，然后对其进行细胞遗传学和/或荧光原位杂交本身或胎儿DNA的数量或质量相关的任何母体或胎儿病症或特征的确定以及与胎儿中存在[0222]在一些实施方案中，本文公开的系统和方法用于测量胎儿有核红细胞(RBC)的计光子发射计算机体层摄影(SPECT)可以显示甚至比乳房X线照片所探测的更小的肿瘤。然[0227]通常通过获得疑似组织的样品并在显微镜下检查组织中是否存在恶性细胞来诊络使用源自细胞图像的纹理信息来执行癌细胞的识别，其中包括角二阶矩(angular开识别某些细菌物种，包括但不限于：蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)、枯草杆菌(Bacillussubtilis)、产气荚膜梭菌(Clostridiumperfringens)、棒状杆菌属cloacae)、产酸克雷伯氏菌(Klebsiellaoxytoca)、痤疮丙酸杆菌(Propionibacteriumacnes)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)、猪霍乱沙门氏菌(Salmonellaaureus)、表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)、化脓性链球菌(Streptococcus[0248]在一些实施方案中，本文公开的系统和方法使得能够获取晶体[0250]液体活检包括从患有原发性或复发性疾病的癌症患者中收集血液和/或尿液，以及分析血液和/或尿液中与癌症相关的生物标志物。液体活检是外科手术活检的简单且非自同一患者的先前成像的或测试的样品或其析其释放促炎细胞因子和抗炎细胞因子的能力的变化来评估患者对免疫调节疗法的免疫疗剂对其释放促炎细胞因子和抗炎细胞因子的能力的影响、来鉴定治疗剂的功效和/或指用本文公开的系统鉴定治疗剂的功效是通过治疗之前和之后获得的细胞的图像并分析图