CH651930A5 - Apparatus for analysis and sorting of particles - Google Patents

Apparatus for analysis and sorting of particles Download PDF

Info

Publication number
CH651930A5
CH651930A5 CH1549/83A CH154983A CH651930A5 CH 651930 A5 CH651930 A5 CH 651930A5 CH 1549/83 A CH1549/83 A CH 1549/83A CH 154983 A CH154983 A CH 154983A CH 651930 A5 CH651930 A5 CH 651930A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
particles
particle
flow
liquid
downstream
Prior art date
Application number
CH1549/83A
Other languages
French (fr)
Inventor
John D Hollinger
Raul Pedroso
Original Assignee
Coulter Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coulter Corp filed Critical Coulter Corp
Publication of CH651930A5 publication Critical patent/CH651930A5/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1404Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/1031Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
    • G01N15/12Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects by observing changes in resistance or impedance across apertures when traversed by individual particles, e.g. by using the Coulter principle
    • G01N15/13Details pertaining to apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/149Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N2015/1019Associating Coulter-counter and optical flow cytometer [OFC]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N2015/1028Sorting particles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N15/14Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1404Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing
    • G01N2015/1413Hydrodynamic focussing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

The particle-analyser apparatus for measurements of particles in a stream comprises a flow unit (16) having a pair of channels (18, 20) connected by a particle-detection aperture (22) interposed between them, through which aperture the particles pass. A nozzle (24) is mounted near the downstream end of the downstream channel (20), and means (32) are provided for introducing a sleeve of liquid into the downstream end of the downstream channel (20) in order to surround and hydrodynamically focus the stream of particles when it passes through the downstream channel (20) from the detection aperture (22) towards the nozzle (24). <IMAGE>

Description

La présente invention a pour objet, d'une façon générale, un appareil d'analyse et de triage de particules et, plus particulièrement, un appareil à l'aide duquel des études peuvent être effectuées de systèmes particulaires en utilisant le principe de la détection d'impédance et les mesures optiques. The subject of the present invention is, in general, an apparatus for analyzing and sorting particles and, more particularly, an apparatus using which studies can be carried out of particulate systems using the principle of detection. impedance and optical measurements.

Depuis sa conception au début des années 1950, le principe du comptage et du dimensionnement des particules inventé par Wallace H. Coulter a débouché sur de nombreuses méthodes et de nombreux appareils à flux traversant pour le comptage électronique de dimensionnement et d'analyse de particules microscopiques qui sont observées en suspension dans un fluide, comme décrit et représenté dans le brevet USA de pionnier N° 2656508 de Coulter. Dans l'état de la technique, un courant électrique continu est établi entre deux récipients en suspendant des électrodes dans les corps respectifs du fluide de suspension. La seule liaison pour le fluide entre les deux récipients a lieu à travers une ouverture. De ce fait, un flux de courant et de champ électriques est établi dans cette ouverture. Cette ouverture et le champ électrique résultant dans celle-ci et autour de celle-ci constituent une zone de détection. Lorsque chaque particule passe dans la zone de détection, pendant la durée de son passage, l'impédance des contenus de la zone de détection change, ce qui module le flux de courant et le champ électrique dans la zone de détection et produit un signal qui est appliqué à un détecteur agencé de façon à répondre à ce signal. Since its conception in the early 1950s, the principle of particle counting and sizing invented by Wallace H. Coulter has led to numerous methods and numerous flow-through devices for the electronic counting of sizing and analysis of microscopic particles. which are observed in suspension in a fluid, as described and represented in the US pioneer patent No. 2656508 of Coulter. In the prior art, a direct electric current is established between two containers by suspending electrodes in the respective bodies of the suspension fluid. The only connection for the fluid between the two containers takes place through an opening. Therefore, a flow of electric current and field is established in this opening. This opening and the resulting electric field therein and around it constitute a detection zone. When each particle passes through the detection zone, during the duration of its passage, the impedance of the contents of the detection zone changes, which modulates the current flow and the electric field in the detection zone and produces a signal which is applied to a detector arranged to respond to this signal.

Pour de nombreuses applications d'analyseurs automatiques de particules à flux traversant, il n'est pas possible d'utiliser seulement un petit nombre de paramètres de particules pour l'identification de chaque type de cellule présent dans une population de cellules hété-rodispersées d'un échantillon. Jusqu'à présent, de nombreux systèmes à flux de courant mesurent la fluorescence, la dispersion de lumière et le volume électronique des cellules (détection d'impédance). En outre, on a développé des analyseurs de particules à flux traversant dans lesquels les particules sont placées à l'intérieur de gouttelettes de liquide, ces gouttelettes étant triées lors des mesures décrites ci-dessus. De tels analyseurs de particules sont représentés dans le brevet USA N° 3710933 de Fulwyler et al. et dans un article intitulé «A Volume-Activated Cell Sorter», publié dans «The Journal of Histochemistry and Cytochemistry», par E. Menke et al., vol. 25, pp. 796-803,1977. For many applications of automatic flow-through particle analyzers, it is not possible to use only a small number of particle parameters for the identification of each cell type present in a population of heterodispersed cells d 'a sample. So far, many current flow systems have measured fluorescence, light scattering and the electronic volume of cells (impedance detection). In addition, cross-flow particle analyzers have been developed in which the particles are placed inside droplets of liquid, these droplets being sorted during the measurements described above. Such particle analyzers are shown in US Patent No. 3,710,933 to Fulwyler et al. and in an article entitled "A Volume-Activated Cell Sorter", published in "The Journal of Histochemistry and Cytochemistry", by E. Menke et al., vol. 25, pp. 796-803.1977.

Des problèmes majeurs de construction naissent de l'utilisation à la fois des mesures optiques et des mesures d'impédance dans les analyseurs et trieurs de particules. Les analyseurs et trieurs de particules décrits ci-dessus, appartenant à l'état de la technique, effectuent des mesures électroniques de volumes de cellules avant des mesures optiques, ce qui rend nécessaire de produire une corrélation entre les deux types de mesure. Ce problème de corrélation n'a pas d'importance pour des vitesses de flux très faibles. Par contre, à des hautes vitesses de flux de particules, il est possible que les signaux détectés soient brouillés par des facteurs étrangers tels qu'agrégats de cellules qui se séparent après avoir traversé une ouverture de détection de volume de façon à se déplacer alors séparément jusqu'à la zone de détection optique, d'où la présence de particules non fluorescentes et la possibilité que deux cellules voisines échangent leur position dans le flux. En outre, cela nécessite l'utilisation de circuits spéciaux pour compenser les retards entre les signaux optiques et électroniques pour une particule donnée. Major construction problems arise from the use of both optical and impedance measurements in particle analyzers and sorters. The particle analyzers and sorters described above, belonging to the state of the art, perform electronic measurements of cell volumes before optical measurements, which makes it necessary to produce a correlation between the two types of measurement. This correlation problem does not matter for very low flow velocities. On the other hand, at high particle flow speeds, it is possible that the detected signals are scrambled by foreign factors such as aggregates of cells which separate after passing through a volume detection opening so as to then move separately. to the optical detection area, hence the presence of non-fluorescent particles and the possibility that two neighboring cells change their position in the flux. In addition, this requires the use of special circuits to compensate for delays between optical and electronic signals for a given particle.

Pour les cas où le triage n'est pas nécessaire, on a développé un analyseur de particules électro-optique dans lequel les mesures sont effectuées simultanément, ce qui élimine ainsi la complexité et l'incertitude des valeurs de corrélation obtenues des mesures séquentielles. Cet analyseur électro-optique de particules est décrit dans un article intitulé «Combined Optical and Electronic Analysis of Cells with AMAC Transducers», par Thomas et al., publié dans «The Journal of Histochemistry and Cytochemistry», vol. 25, N° 7 (1977), pp. 827-835. Cet analyseur de particules à multiparamètres utilise une ouverture de détection carrée dans laquelle tous les paramètres sont mesurés simultanément. L'ouverture carrée est logée à l'intérieur d'un tube formé par l'adhérence de quatre pyramides les unes aux autres. For cases where sorting is not necessary, an electro-optical particle analyzer has been developed in which the measurements are carried out simultaneously, which thus eliminates the complexity and the uncertainty of the correlation values obtained from the sequential measurements. This electro-optical particle analyzer is described in an article entitled “Combined Optical and Electronic Analysis of Cells with AMAC Transducers”, by Thomas et al., Published in “The Journal of Histochemistry and Cytochemistry”, vol. 25, No. 7 (1977), pp. 827-835. This multiparameter particle analyzer uses a square detection aperture in which all parameters are measured simultaneously. The square opening is housed inside a tube formed by the adhesion of four pyramids to each other.

La présente invention se rapporte à un appareil d'analyse et de triage de particules en suspension, comprenant une unité d'écoulement de particules présentant une ouverture de détection de particules traversée par un flux de particules en suspension, ladite unité d'écoulement de particules présentant un canal amont et un canal aval, l'ouverture de détection de particules étant placée entre eux et constituant la seule liaison pour le fluide entre lesdits canaux, et des moyens de sortie situés à proximité de l'extrémité aval dudit canal aval. The present invention relates to an apparatus for analyzing and sorting suspended particles, comprising a particle flow unit having a particle detection opening through which a flow of suspended particles passes, said particle flow unit. having an upstream channel and a downstream channel, the particle detection opening being placed between them and constituting the only connection for the fluid between said channels, and outlet means located near the downstream end of said downstream channel.

Cet appareil est caractérisé par des moyens d'introduction de liquide agencés et situés à l'aval de l'extrémité aval dudit canal aval et servant à introduire un liquide qui s'écoule à la fois dans lesdits moyens de sortie à travers l'ouverture de détection de particules, placée en amont, pour focaliser hydrodynamiquement le flux de particules lorsqu'il s'écoule vers l'aval à partir de ladite ouverture de détection de particules par lesdits moyens de sortie. This device is characterized by liquid introduction means arranged and located downstream of the downstream end of said downstream channel and serving to introduce a liquid which flows at the same time into said outlet means through the opening detection sensor, placed upstream, to hydrodynamically focus the particle flow when it flows downstream from said particle detection opening by said outlet means.

5 5

10 10

îs is

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

651 930 651,930

Il est à remarquer que, jusqu'à présent, le triage par gouttelettes n'a jamais été inclus Jans un appareil électro-optique dans lequel l'impédance électrique et les mesures optiques sont effectuées simultanément. En outre, on a trouvé que, en dépit du petit volume de la chambre d'écoulement, la focalisation hydrodynamique du flux de particules par un manchon de liquide pouvait être réalisée en introduisant le manchon de liquide dans le fond de l'orifice aval et, de ce fait, sans interférer avec l'ensemble optique. It should be noted that, until now, droplet sorting has never been included in an electro-optical device in which the electrical impedance and the optical measurements are carried out simultaneously. Furthermore, it has been found that, despite the small volume of the flow chamber, the hydrodynamic focusing of the particle flow by a liquid sleeve could be achieved by introducing the liquid sleeve in the bottom of the downstream orifice and , therefore, without interfering with the optical assembly.

Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. The drawing represents, by way of example, an embodiment of the subject of the invention.

La fig. 1 illustre une vue partiellement en action droite et partiellement sous forme de schéma bloc d'un appareil d'analyse et de triage de particules, et la flg. 2 est une coupe agrandie de la zone d'ouverture de détection du flux de cellule de l'appareil de la flg. 1. Fig. 1 illustrates a view partially in right action and partially in the form of a block diagram of an apparatus for analysis and sorting of particles, and FIG. 2 is an enlarged section of the opening area for detecting the cell flow of the apparatus of FIG. 1.

La flg. 1 illustre un appareil d'analyse et de triage de particules à flux traversant 10 comportant un tube d'introduction d'échantillon 12, un tube formant manchon 14 entourant, en position coaxiale, le tube 12, et une unité ou cellule d'écoulement optiquement transparente 16 placée à l'extrémité du tube 12. L'unité d'écoulement 16 comporte, ménagée dans celle-ci, une paire de perçages ou canaux opposés 18 et 20 et une ouverture de détection microscopique 22 qui forment un passage pour le fluide entre les extrémités des canaux. L'ouverture 22 définit une zone de détection de particules qui sera décrite ci-après. Un courant de liquide contenant des particules individuelles en suspension provenant d'un réservoir sous pression 23A circule dans le tube 12. Un manchon de liquide salin laminaire provenant d'un autre réservoir sous pression 23B circule dans le tube 14 de manière à entourer le flux des particules. Lorsque le flux du liquide des particules sort du tube 12 et pénètre dans le premier canal 18, les pressions hydrodynamiques réduisent le diamètre du flux de particules lorsque celui-ci atteint la vitesse du manchon liquide. Ce dernier agit également pour centrer le flux de particules de telle manière que les particules traversent l'ouverture 22. Après avoir abandonné l'ouverture 22, les particules pénètrent dans le second canal 20 de l'unité d'écoulement 16. The flg. 1 illustrates an apparatus for sorting and sorting of flow-through particles 10 comprising a sample introduction tube 12, a sleeve tube 14 surrounding, in coaxial position, the tube 12, and a flow unit or cell optically transparent 16 placed at the end of the tube 12. The flow unit 16 comprises, formed therein, a pair of opposing bores or channels 18 and 20 and a microscopic detection opening 22 which form a passage for the fluid between the ends of the channels. The opening 22 defines a particle detection zone which will be described below. A stream of liquid containing individual particles in suspension coming from a pressure tank 23A circulates in the tube 12. A sleeve of laminar saline liquid coming from another pressure tank 23B flows in the tube 14 so as to surround the flow particles. When the flow of the liquid from the particles leaves the tube 12 and enters the first channel 18, the hydrodynamic pressures reduce the diameter of the flow of particles when it reaches the speed of the liquid sleeve. The latter also acts to center the flow of particles in such a way that the particles pass through the opening 22. After having abandoned the opening 22, the particles penetrate into the second channel 20 of the flow unit 16.

Différents composants du système sont supportés par un bâti cylindrique 25. Une buse 24 dans laquelle est ménagé un orifice de sortie 26 est montée à l'extrémité de l'unité d'écoulement 16 de telle manière que cette buse 24 et le second canal 20 définissent une chambre d'écoulement 28 remplie de liquide. Different components of the system are supported by a cylindrical frame 25. A nozzle 24 in which is formed an outlet orifice 26 is mounted at the end of the flow unit 16 so that this nozzle 24 and the second channel 20 define a flow chamber 28 filled with liquid.

Un tube 29 est relié au bâti 25 par un conduit 30. Un second manchon liquide est amené par le tube 29 à une cavité pour le liquide 31 qui est en communication avec les orifices d'entrée 32 ménagés dans la paroi de l'unité d'écoulement 16. En raison de la baisse de pression associée à l'ouverture 22, il est nécessaire d'introduire le second manchon de liquide dans la chambre d'écoulement 28 pour créer un second manchon ayant des pressions hydrodynamiques suffisantes pour faire passer les particules par la chambre d'écoulement 28 et hors de l'orifice de sortie 26. A tube 29 is connected to the frame 25 by a conduit 30. A second liquid sleeve is brought by the tube 29 to a cavity for the liquid 31 which is in communication with the inlet orifices 32 formed in the wall of the unit d flow 16. Due to the pressure drop associated with the opening 22, it is necessary to introduce the second sleeve of liquid into the flow chamber 28 to create a second sleeve having hydrodynamic pressures sufficient to pass the particles through the flow chamber 28 and out of the outlet 26.

Contrairement aux dispositions connues, le second manchon décrit est introduit à la partie inférieure de la chambre d'écoulement 28, ce qui est avantageux en ce qui concerne l'illumination optique et la connexion qui sera décrite ci-après. Plus spécifiquement, le manchon liquide entre dans le second canal 20 par une pluralité d'orifices d'entrée 22 placés en des endroits considérablement au-dessous et en aval de l'ouverture de détection 22. De plus, le second manchon liquide est introduit d'une façon non concentrique par rapport au flux de particules sortant de l'ouverture de détection 22 et est injecté dans un volume intérieur relativement petit du second canal 20. En dépit du petit volume du second canal 20 et de l'introduction non concentrique du second manchon liquide, au bout du second canal 20, il a été trouvé qu'une partie du second manchon liquide circule en remontant pour capturer le courant de particules sortant de l'ouverture de détection 22 alors qu'une partie du second manchon liquide va immédiatement à l'orifice de sortie 26 et à tout point situé entre eux. De cette manière, une bonne focalisation hydrodynamique du courant de particules dans la chambre d'écoulement 28 est obtenue, permettant ainsi au courant de sortir par l'orifice de sortie 26. Dans la forme d'exécution préférée, trois orifices d'entrée 32 sont prévus. Cependant, il est entendu que le nombre des orifices 32 est une simple question de choix et qu'un seul suffira, suivant son diamètre, alors qu'il est plus commode d'en avoir plusieurs pour permettre le nettoyage et le rinçage de la chambre d'écoulement 28. Unlike the known arrangements, the second sleeve described is introduced into the lower part of the flow chamber 28, which is advantageous with regard to the optical illumination and the connection which will be described below. More specifically, the liquid sleeve enters the second channel 20 through a plurality of inlet orifices 22 placed at locations considerably below and downstream of the detection opening 22. In addition, the second liquid sleeve is introduced in a non-concentric manner with respect to the flow of particles leaving the detection opening 22 and is injected into a relatively small internal volume of the second channel 20. Despite the small volume of the second channel 20 and the non-concentric introduction of the second liquid sleeve, at the end of the second channel 20, it has been found that part of the second liquid sleeve circulates upward to capture the stream of particles leaving the detection opening 22 while part of the second liquid sleeve immediately goes to outlet 26 and any point between them. In this way, good hydrodynamic focusing of the stream of particles in the flow chamber 28 is obtained, thus allowing the stream to exit through the outlet port 26. In the preferred embodiment, three inlet ports 32 are provided. However, it is understood that the number of orifices 32 is a simple matter of choice and that only one will suffice, depending on its diameter, while it is more convenient to have several to allow the cleaning and rinsing of the chamber flow 28.

Les composants du système représentés schématiquement sous forme de blocs sont ceux qui existent normalement dans les systèmes d'analyse et de triage de particules usuels désignés parfois comme étant des systèmes de triage à flux cytométrique. Seuls les composants des analyseurs et trieurs de particules 10 ont été représentés qui sont nécessaires à la compréhension du fonctionnement de la présente disposition. The components of the system represented schematically in the form of blocks are those which normally exist in the analysis systems and sorting of usual particles sometimes designated as sorting systems with cytometric flow. Only the components of the particle analyzers and sorters 10 have been shown which are necessary for understanding the operation of this provision.

D'une façon usuelle, de l'énergie vibratoire est appliquée au jet de liquide 34 sortant de l'orifice de sortie 26 par des moyens vibratoires 36. Une possibilité consiste à réaliser les moyens vibratoires 36 au moyen d'un cristal piézo-électrique. L'unité d'écoulement 16 est montée et est supportée par un cristal piézo-électrique qui la fait vibrer à haute fréquence. La fréquence exacte à laquelle l'unité 16 vibre dépend du diamètre choisi de l'orifice de sortie 26. Ces vibrations produisent de légères perturbations, normalement des ondulations, à la surface du jet 34, qui grandissent en raison des effets de tension de surface bien connus et, éventuellement, brisent le jet, en un point de rupture 38, en des gouttelettes 40 bien définies. Le diamètre de l'orifice de sortie 26, la vitesse du jet de liquide 34 et la dilution de la suspension de particules sont prédéterminés de telle manière qu'il n'y ait normalement pas plus d'une cellule dans une gouttelette donnée 40. Usually, vibrational energy is applied to the liquid jet 34 exiting the outlet 26 by vibrating means 36. One possibility consists in producing the vibrating means 36 by means of a piezoelectric crystal . The flow unit 16 is mounted and is supported by a piezoelectric crystal which vibrates it at high frequency. The exact frequency at which the unit 16 vibrates depends on the chosen diameter of the outlet orifice 26. These vibrations produce slight disturbances, normally ripples, on the surface of the jet 34, which increase due to the effects of surface tension. well known and, possibly, break the jet, at a breaking point 38, into well defined droplets 40. The diameter of the outlet orifice 26, the speed of the liquid jet 34 and the dilution of the suspension of particles are predetermined in such a way that there is normally no more than one cell in a given droplet 40.

Au moyen d'un agencement de triage usuel 60, les gouttelettes sélectionnées 40 sont chargées par exemple, par un collier de charge ayant une tension qui y est appliquée. D'autres gouttelettes ne sont pas chargées. L'agencement de triage 60 comporte également une paire de plaques déflectrices ayant une différence de potentiel électrique appliqué entre elles. Lorsque les gouttelettes passent entre les plaques, les gouttelettes chargées sont déviées dans le champ électrique, ce qui permet aux gouttelettes chargées d'être séparées des gouttelettes non chargées. La décision de charger une gouttelette donnée est fondée sur les mesures optiques et d'impédance décrites précédemment pour la particule contenue dans cette gouttelette. La description qui précède de la formation des gouttelettes et du triage des gouttelettes est donnée brièvement, puisque cette partie de l'appareil 10 est connue en soi. By means of a conventional sorting arrangement 60, the selected droplets 40 are charged, for example, by a charging collar having a tension applied thereto. Other droplets are not loaded. The sorting arrangement 60 also includes a pair of deflector plates having a difference in electrical potential applied between them. As the droplets pass between the plates, the charged droplets are deflected into the electric field, allowing the charged droplets to be separated from the uncharged droplets. The decision to charge a given droplet is based on the optical and impedance measurements described above for the particle contained in that droplet. The foregoing description of the droplet formation and droplet sorting is given briefly, since this part of the apparatus 10 is known per se.

Dans l'unité d'écoulement 16, la suspension de particules est illuminée de façon usuelle, alors qu'elle passe par l'ouverture de détection 22, par un faisceau lumineux produit par une source lumineuse 42, par exemple un faisceau laser. La réponse de la particule dans la suspension d'échantillon à l'illumination est typiquement une réflexion de lumière, une fluorescence ou une absorption et est détectée par un système de détection optique 44. Comme cela est bien connu dans ce domaine, il y a de nombreux dispositifs d'illumination et de collection de lumière qui peuvent être utilisés avec l'unité d'écoulement 16. Cependant, en plaçant l'orifice d'entrée 32 sensiblement en aval de l'ouverture 22, les orifices 32 n'interfèrent pas avec la lumière d'illumination et de collection. De ce fait, des angles solides plus grands d'illumination et de collection de lumière sont possibles. In the flow unit 16, the suspension of particles is illuminated in the usual way, as it passes through the detection opening 22, by a light beam produced by a light source 42, for example a laser beam. The response of the particle in the sample suspension to illumination is typically a reflection of light, fluorescence or absorption and is detected by an optical detection system 44. As is well known in this field, there are many illumination and light collecting devices which can be used with the flow unit 16. However, by placing the inlet port 32 substantially downstream of the opening 22, the ports 32 do not interfere not with illumination and collection light. As a result, larger solid angles of illumination and light collection are possible.

L'ouverture de détection 22 sert non seulement comme zone de détection optique, comme décrit ci-dessus, mais également comme zone de détection de volume électronique, selon le principe de Wallace Coulter, comme cela sera décrit ci-après. Une électrode amont 46 est de préférence montée à l'intérieur du manchon 14. Une électrode aval 48 est de préférence montée dans une chambre éloignée 50 qui est en communication avec la chambre d'écoulement 28 par le tube 29. Un courant à basse fréquence, à savoir un courant continu, ou une source de courant à haute fréquence 52, ou tous les deux, The detection opening 22 serves not only as an optical detection zone, as described above, but also as an electronic volume detection zone, according to the Wallace Coulter principle, as will be described below. An upstream electrode 46 is preferably mounted inside the sleeve 14. A downstream electrode 48 is preferably mounted in a remote chamber 50 which is in communication with the flow chamber 28 through the tube 29. A low frequency current , namely a direct current, or a high frequency current source 52, or both,

sont électriquement reliés aux électrodes 46 et 48 au moyen de conducteurs électriques 54 et 56, respectivement. Lorsque des particules traversent l'ouverture 22, elles modulent le courant électrique de fa5 are electrically connected to the electrodes 46 and 48 by means of electrical conductors 54 and 56, respectively. When particles pass through the opening 22, they modulate the electric current in fa5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

651930 651930

4 4

çon à produire des impulsions de particules détectées par une circuitene de détection usuelle 58. La source de courant 52 et la circuitene de détection 58 sont représentées dans les brevets USA N°s 3710933, 3502974 et 3502973. Lesson in producing pulses of particles detected by a conventional detection circuit 58. The current source 52 and the detection circuit 58 are represented in US patents Nos. 3710933, 3502974 and 3502973.

De préférence, mais pas nécessairement, les canaux 18 et 20 ont une section droite circulaire de 1,25 mm alors que la longueur hors tout de l'unité d'écoulement 16 est de 6,25 mm. L'unité d'écoulement 16 est formée d'une pièce de quartz monolithique qui permet à ladite unité 16 d'être petite. Plus la dimension de l'unité d'écoulement 16 est petite, meilleures sont les caractéristiques optiques en ce sens que l'unité d'écoulement s'approche alors d'une source ponctuelle pour les signaux optiques. La section droite de l'ouverture de détection de particules 22 sera de préférence sensiblement un carré. Preferably, but not necessarily, the channels 18 and 20 have a circular cross section of 1.25 mm while the overall length of the flow unit 16 is 6.25 mm. The flow unit 16 is formed of a piece of monolithic quartz which allows said unit 16 to be small. The smaller the size of the flow unit 16, the better the optical characteristics in the sense that the flow unit then approaches a point source for the optical signals. The cross section of the particle detection opening 22 will preferably be substantially a square.

Comme visible dans l'agrandissement de la fig. 2, les extrémités des canaux 18 et 20 présentent des surfaces sphériques 62 et 64 qui sont chacune interrompues par l'ouverture 22. En prévoyant des extrémités arrondies pour les perçages, l'ouverture 22 n'a pas à être localisée 5 avec précision. Les surfaces extérieures sont plates et parallèles aux parois de l'ouverture 22. Typiquement, l'ouverture 22 a des parois dont la longueur sera de 50 à 100 [im. De préférence, l'ouverture 22, l'orifice de sortie 26 et les canaux 18 et 20 seront en alignement coaxial. Les dimensions décrites ci-dessus et les configurations décri-10 tes dans ce paragraphe sont uniquement illustratives et peuvent être différentes. As seen in the enlargement of fig. 2, the ends of the channels 18 and 20 have spherical surfaces 62 and 64 which are each interrupted by the opening 22. By providing rounded ends for the bores, the opening 22 does not have to be located with precision. The exterior surfaces are flat and parallel to the walls of the opening 22. Typically, the opening 22 has walls the length of which will be from 50 to 100 [im. Preferably, the opening 22, the outlet 26 and the channels 18 and 20 will be in coaxial alignment. The dimensions described above and the configurations described in this paragraph are only illustrative and may be different.

Bien que l'appareil soit utilisé principalement pour l'étude de cellules, il pourra être applicable à d'autres genres de particules. Although the device is used mainly for the study of cells, it may be applicable to other kinds of particles.

R R

1 feuille dessin 1 drawing sheet

Claims (6)

651930651930 1. Appareil d'analyse et de triage de particules pour l'étude de particules en suspension, comprenant une unité (16) d'écoulement de particules présentant une ouverture de détection de particules (22) traversée par un flux de particules en suspension, ladite unité d'écoulement de particules présentant un canal amont (18) et un canal aval (20), l'ouverture de détection de particules (22) étant placée entre eux et constituant la seule liaison pour le fluide entre lesdits canaux, et des moyens de sortie (24, 26) situés à proximité de l'extrémité aval dudit canal aval, caractérisé par des moyens d'introduction de liquide (32) agencés et situés à l'aval de l'extrémité aval dudit canal aval (20) et servant à introduire un liquide qui s'écoule à la fois dans lesdits moyens de sortie (24, 26) à travers l'ouverture de détection de particules (22), placée en amont, pour focaliser hydrodynamique-ment le flux de particules lorsqu'il s'écoule vers l'aval à partir de ladite ouverture de détection de particules par lesdits moyens de sortie. 1. Particle analysis and sorting apparatus for studying suspended particles, comprising a particle flow unit (16) having a particle detection opening (22) traversed by a flow of suspended particles, said particle flow unit having an upstream channel (18) and a downstream channel (20), the particle detection opening (22) being placed between them and constituting the only connection for the fluid between said channels, and outlet means (24, 26) located near the downstream end of said downstream channel, characterized by liquid introduction means (32) arranged and located downstream of the downstream end of said downstream channel (20) and serving to introduce a liquid which flows at the same time into said outlet means (24, 26) through the particle detection opening (22), placed upstream, to hydrodynamically focus the flow of particles when '' it flows downstream from said detection opening particles by said outlet means. 2. Appareil d'analyse de particules suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'introduction de liquide (31, 32) sont disposés et agencés par rapport au flux de particules de manière à introduire le liquide de façon non concentrée. 2. Particle analysis apparatus according to claim 1, characterized in that said liquid introduction means (31, 32) are arranged and arranged with respect to the particle flow so as to introduce the liquid in a non-concentrated manner . 2 2 REVENDICATIONS 3. Appareil d'analyse de particules suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'introduction (30, 31, 32) sont agencés par rapport au flux de particules de telle manière que le liquide pénètre dans ladite unité d'écoulement de cellules à approximativement angle droit par rapport au flux des particules. 3. Particle analysis apparatus according to one of claims 1 or 2, characterized in that said introduction means (30, 31, 32) are arranged with respect to the particle flow in such a way that the liquid penetrates in said cell flow unit at approximately right angles to the flow of the particles. 4. Appareil d'analyse de particules suivant l'une des revendications 1 à 3, comprenant en outre des moyens d'illumination (42) produisant une radiation illuminant les particules dans ladite ouverture de détection (22), caractérisé par le fait que lesdits moyens d'illumination et leur radiation sont orientés et situés à distance desdits moyens d'introduction du liquide (32). 4. Particle analysis apparatus according to one of claims 1 to 3, further comprising illumination means (42) producing a radiation illuminating the particles in said detection opening (22), characterized in that said illumination means and their radiation are oriented and located at a distance from said liquid introduction means (32). 5. Appareil d'analyse de particules suivant l'une des revendications l à 4, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'introduction de liquide (32) sont situés à proximité desdits moyens de sortie (26), ces derniers comprenant une buse (24) ayant un orifice de sortie (26) pour pulvériser le flux de particules sous la forme d'un jet de liquide (34). 5. Particle analysis apparatus according to one of claims l to 4, characterized in that said liquid introduction means (32) are located near said outlet means (26), the latter comprising a nozzle (24) having an outlet (26) for spraying the stream of particles in the form of a jet of liquid (34). 6. Appareil d'analyse de particules suivant la revendication 5, caractérisé par des moyens de perturbation (36) perturbant périodiquement le jet de liquide (34) pour le rompre en gouttelettes contenant les particules, des moyens de triage (60) desdites gouttelettes étant commandés par des signaux produits lorsque des particules traversent ladite ouverture de détection de particules (22). 6. Particle analysis apparatus according to claim 5, characterized by disturbance means (36) periodically disturbing the jet of liquid (34) to break it into droplets containing the particles, sorting means (60) of said droplets being controlled by signals produced when particles pass through said particle detection opening (22).
CH1549/83A 1983-03-24 1983-03-22 Apparatus for analysis and sorting of particles CH651930A5 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB08308181A GB2137352B (en) 1983-03-24 1983-03-24 Particle analyzing and sorting apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH651930A5 true CH651930A5 (en) 1985-10-15

Family

ID=10540165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1549/83A CH651930A5 (en) 1983-03-24 1983-03-22 Apparatus for analysis and sorting of particles

Country Status (7)

Country Link
AU (1) AU1279083A (en)
CH (1) CH651930A5 (en)
DE (1) DE3310551C2 (en)
FR (1) FR2543298B1 (en)
GB (1) GB2137352B (en)
NL (1) NL8301045A (en)
SE (1) SE431487B (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2653885B1 (en) * 1989-10-27 1994-01-14 Abx APPARATUS FOR COUNTING AND DETERMINING AT LEAST ONE LEUKOCYTAIC SUB-POPULATION.
DE19520298A1 (en) * 1995-06-02 1996-12-05 Bayer Ag Sorting device for biological cells or viruses
EP2264427B1 (en) 1997-01-31 2017-05-03 Xy, Llc Optical apparatus with focussing reflector for converging radiation onto a flow of particles, and related method of analysis
US6149867A (en) 1997-12-31 2000-11-21 Xy, Inc. Sheath fluids and collection systems for sex-specific cytometer sorting of sperm
US6228652B1 (en) * 1999-02-16 2001-05-08 Coulter International Corp. Method and apparatus for analyzing cells in a whole blood sample
US7208265B1 (en) 1999-11-24 2007-04-24 Xy, Inc. Method of cryopreserving selected sperm cells
US7713687B2 (en) 2000-11-29 2010-05-11 Xy, Inc. System to separate frozen-thawed spermatozoa into x-chromosome bearing and y-chromosome bearing populations
BRPI0115792B1 (en) 2000-11-29 2020-05-05 Colorado State Univ system for separating frozen / thawed sperm in populations with x-chromosome and y-chromosome
WO2002075284A2 (en) * 2001-03-20 2002-09-26 Abb Bomem Inc. Flow-through cell
US8486618B2 (en) 2002-08-01 2013-07-16 Xy, Llc Heterogeneous inseminate system
JP4595067B2 (en) 2002-08-01 2010-12-08 エックスワイ,エルエルシー Low-pressure sperm cell separation system
CA2534394C (en) 2002-08-15 2013-01-08 Xy, Inc. High resolution flow cytometer
US7169548B2 (en) 2002-09-13 2007-01-30 Xy, Inc. Sperm cell processing and preservation systems
ES2918578T3 (en) 2003-03-28 2022-07-19 Inguran Llc Apparatus and methods for providing sexed animal sperm
NZ544103A (en) 2003-05-15 2010-10-29 Xy Llc Efficient haploid cell sorting for flow cytometer systems
CA2561519C (en) 2004-03-29 2017-08-22 Monsanto Technology Llc Sperm dispersions for use in insemination
CA2574499C (en) 2004-07-22 2016-11-29 Monsanto Technology Llc Process for enriching a population of sperm cells

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE793185A (en) * 1971-12-23 1973-04-16 Atomic Energy Commission APPARATUS FOR QUICKLY ANALYZING AND SORTING PARTICLES SUCH AS BIOLOGICAL CELLS
US3826364A (en) * 1972-05-22 1974-07-30 Univ Leland Stanford Junior Particle sorting method and apparatus
DE2632962C3 (en) * 1976-07-22 1980-08-21 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V., 3400 Goettingen Particle separator
DE2712360A1 (en) * 1977-03-22 1978-09-28 Zoeld Tibor Dr Phys Counter and sizing appts. for suspended particles - has narrow aperture outlet and electrodes positioned outside flow path
DE2750447C2 (en) * 1977-11-11 1986-04-17 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen Device for measuring certain properties of particles suspended in a particle suspension
DE2943116C2 (en) * 1979-10-25 1986-06-19 Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH, 8000 München Device for flow cytometric reaction and / or diffusion measurement

Also Published As

Publication number Publication date
FR2543298B1 (en) 1985-08-09
SE431487B (en) 1984-02-06
GB8308181D0 (en) 1983-05-05
SE8301630L (en) 1984-02-06
GB2137352B (en) 1986-10-15
NL8301045A (en) 1984-10-16
AU1279083A (en) 1984-09-27
DE3310551C2 (en) 1994-07-28
DE3310551A1 (en) 1984-09-27
GB2137352A (en) 1984-10-03
SE8301630D0 (en) 1983-03-24
FR2543298A1 (en) 1984-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH651930A5 (en) Apparatus for analysis and sorting of particles
EP0165868B1 (en) Optical system with high collection efficiency, and cytofluorimeter using such a system
US4361400A (en) Fluidic assembly for an ultra-high-speed chromosome flow sorter
US4673288A (en) Flow cytometry
EP0068404B1 (en) Analyzer for simultaneously determining volume and light emission characteristics of particles
JP3891925B2 (en) Device for obtaining information on biological particles
US20060180517A1 (en) Methods and apparatus for sorting particles hydraulically
FR2470377A1 (en) APPARATUS AND METHOD FOR EXPLORING PARTICLES
EP2671063B1 (en) Device and method for multiparametric measurements of microparticles in a fluid
WO2010063936A9 (en) Sheath-fluid-free flow cytometry method and device
FR2545009A1 (en) APPARATUS AND METHOD FOR PARTICLE SORTING BY GAS STIRRING
CH654925A5 (en) METHOD FOR ANALYZING AND SORTING PARTICLES SUSPENDED IN A LIQUID AND APPARATUS FOR CARRYING OUT SAID METHOD.
EP0654661B1 (en) Intensity detector for light diffused by films in colloidal media
EP0310504A1 (en) Method for the fabrication of a device for the optical analysis of a flow of particles and application of the same for the fabrication of a cytofluorimeter
CA3068599C (en) Measuring cuvette for counting and/or characterizing cells
EP0685725B1 (en) High sensitivity selector of charged particles
FR2489518A1 (en) PARTICLE ANALYSIS APPARATUS OF THE COULTER COUNTER TYPE
EP0790495A1 (en) Dynamic mobility selector for aerosol-particles
EP0064110A1 (en) Light scattering photometer
FR2604257A1 (en) INSTRUMENT FOR MEASURING ULTRA-FINE PARTICLES
CH653132A5 (en) Flow cell for apparatus for analysis of individual particles in suspension in a liquid and analysis apparatus using this cell
FR2627286A1 (en) Antigens optical detection for immunity investigation - using carriers illuminated by laser, forward and lateral scattered light collected by photodetectors connected to microprocessor
JPS63126480A (en) Cell discriminating and collecting device
JPH023458B2 (en)
FR2532425A1 (en) Flow cell for an optical flow system for analysing particles in suspension.

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased