JP2023552703A - モジュール式フロー・サイトメトリ・システム及びサンプル処理方法 - Google Patents

モジュール式フロー・サイトメトリ・システム及びサンプル処理方法 Download PDF

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Abstract

本明細書では、サンプルを処理するためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システム及び方法が説明される。このシステムは、取外し可能且つ置換可能な、自動モジュール又は半自動モジュールを含む。サンプル通路モジュールは、取り外され、洗浄のためにマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールに設置され、次いで、後に使用するために、再設置されるか又は保管されてよい。このシステムは、光学系モジュール、電子系モジュール、並びに混合及び採集モジュールをさらに含む。光学系モジュールが含む、光で傷をつける組立体及び検出レーザ組立体は、フロー・サイトメトリ・デバイスの平面又は表面に対して同一の側に、且つ検出組立体の反対側にあってよい。レーザ・ビームのビーム・ウエストは、流れの方向よりも流れに対して垂直な方向において、より広い。混合及び採集モジュールは、サンプル管に採集されているサンプルを自動的に混合することができ、他の管が満杯のとき別のサンプル管に交換することができる。

Description

本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０２１年８月６日に出願した米国仮出願第６３／２３０，５６８号、２０２１年３月１７日に出願した米国仮出願第６３／１６２，２２２号、２０２０年１２月１日に出願した米国仮出願第６３／１１９，７６９号、及び２０２０年１１月２３日に出願した米国仮出願第６３／１１７，１０４号の優先権を主張するものである。
本出願は、２０２１年１１月１２日に出願した米国出願第１７／５２５，１２５号、名称ＭＯＤＵＬＡＲ ＦＬＯＷ ＣＹＴＯＭＥＴＲＹ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＳＡＭＰＬＥＳ（Ｋｌａｓら）、整理番号ＧＳ－３８－２０２１－ＵＳ２の全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、サンプルを処理する自動及び半自動システム並びに方法に関する。より詳細には、本発明は、サンプルにおける流体及び成分又は粒子を分析、取扱、且つ処理するフロー・サイトメータベースのシステムにおけるシステム及び方法に関する。
本発明は、フロー・サイトメータ・システムにおけるサンプル通路を洗浄するモジュール式フロー・サイトメトリ・システム及び方法を特徴とする。
本発明は、マイクロ流体系チップなどのマイクロ流体系デバイスで電磁放射及び検出を使用する粒子選別を含むフロー・サイトメトリにおける粒子の検出及び選別に使用される光学システムも特徴とする。
本発明は、サンプルにおける粒子又は成分を媒体と混合し、サンプル及び媒体における粒子又は成分の、均一な混合物などの所望の懸濁液を維持する混合及び採集システムをさらに特徴とする。
フロー・サイトメトリの分野では、粒子がフロー・サイトメータ内で適切に整列され、各液滴が個々の粒子を含む一連の液滴として分注されるか、又はフロー・サイトメータの内部検出領域を通って移動されたかのいずれかの後、個々の細胞などの粒子を識別且つ選別することが必要になることがよくある。いくつかの用途では、フローの流れから特定の粒子を取り除く、又はフローの流れにおいて粒子を別の方法で選別するか、不活発にするか、若しくは不活性化することがさらに必要になることがある。
いくつかのシステムでは、マイクロ流体系チップなどのマイクロ流体系デバイスを使用して、粒子サンプル及び／又はシース若しくは指向流体を受け、マイクロ流体系デバイスの１つ又は複数のチャネルにおける流体フロー内に粒子サンプルからの個々の粒子を集束、整理、又は別の方法で配置する。粒子及び流体は、粒子に対して検出、選別、及び／又は破壊プロセスが行われるマイクロ流体系デバイスのチャネルにおける１つ又は複数の問合せ及び／又は作用場所を通って流れてもよい。粒子は、次いで、流体フロー又は圧力によってなどのマイクロ流体系デバイスから放出又は別の方法で取り除かれてもよい。
フロー・サイトメトリベースのシステムによってサンプルにおける粒子又は成分を処理する既存のシステム及び方法は、多数のステップ、構成要素、及び要素を含み、それらの多くが人間の介入及び手動プロセスに依存する。フロー・サイトメトリにおけるオペレータの介入、較正、及び動作を広範に使用すると、不正確なシステムのパラメータ又は較正、サンプルの誤取扱、汚染、及び全体的な誤差の可能性が高まる。プロセスの全ての態様では人間のオペレータに主に依存する既存のシステム及び方法も、必要とされる広範な専門の手動介入に基づいて、ダウンタイムが延長され調整及び較正のステップが長くなる。手動プロセスには、サンプルを準備し、サンプル及びシース流体の流量を構成し、電磁放射発光器（例えば、レーザ・モジュール）の光通路を構成又は較正し、電力及び持続時間を含むレーザ・モジュール発光特性を構成し、検出器を構成し、サンプル処理特性を構成又はプログラミングし、サンプルを捕捉し又は進路を変えさせ、処理されたサンプルを混合且つ収納することを含んでもよい。
マイクロ流体システムなどのフロー・サイトメトリ・デバイスにおいて複数の細胞を含む生体流体サンプルなどのサンプルを処理する既存のシステム、装置、及び方法は、使い捨てのマイクロ流体系チップ、カセット、又はカートリッジを使用することを含む。他のシステム及び方法は、サンプル処理通路を通して洗浄液又は空気を流してもよいフロー・サイトメトリ・デバイスを含む。さらに他のシステム及び方法には、マイクロ流体系チップ、カセット、又はカートリッジを洗浄する別個の独立型デバイスが含まれる。
しかしながら、既存のシステムには、フロー・サイトメトリ又はマイクロ流体分析デバイスから流体サンプルによって使用されたサンプル通路を完全に隔離するものはない。例えば、既存のシステムでは、マイクロ流体系チップ又はカセットなどのサンプル通路の一部が除去されてもよいが、流体サンプルによって接触されるサンプル通路の他の部分は、フロー・サイトメトリ・デバイス自体の一部であり、システムから取り外すことができない。これらの部分は、サンプル収納若しくは搭載エリアとマイクロ流体系チップ自体との間の通路を含んでもよい。サンプル・ラン間には、フロー・サイトメトリ・デバイスの広範なクリーニング及びフラッシングを行わなければならない。これにより、別々の流体サンプルの処理の間に広範のダウンタイムが生じるが、生物学的又はその他の汚染の可能性を排除し、生物学的サンプルの処理に関連する様々な規則及び規制に準拠することが必要である。例えば、第１の雄動物からの精液サンプルなどの第１の流体サンプルを処理した後、システムは、第２の雄動物からの精液サンプルなどの第２の流体サンプルとの交差汚染の可能性を排除するために広範なクリーニングを必要とする。サンプルが異なる遺伝物質又は形質を含み、汚染によってサンプルが使用に適さなくなる場合は、交差汚染の排除が必要である。
既存のシステム及び方法に関する追加の問題は、システムの部分がクリーニングのために取り外されてもよい一方で、クリーニング・プロセス自体が労働集約的であり、広範な手動入力及び構成を必要とすることがあることである。しかしながら、多くのシステムは、マイクロ流体系チップ、カートリッジ、カセットなどのコンポーネントを使い捨て可能で単一使用アイテムとして扱い、ラボによる単一使用のプラスチック又はガラス廃棄物の量を大幅に増加させる。
必要なのは、フロー・サイトメトリ・デバイスから取り外して別個のクリーニング・デバイスで洗浄されてもよい取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールである。サンプル通路モジュールは、サンプル処理のフロー・サイトメトリ・デバイスをほぼ連続して作動するために、フロー・サイトメトリ・デバイス上のサンプル通路モジュール間の交換を行うために再利用可能且つ容易に取外し可能であるべきである。
さらに、既存のシステム及び方法は、アバランシェ・フォトダイオードなどの検出器によって検出された粒子の蛍光に基づいて粒子の１つ又は複数の性質を決める手段を含む。粒子は、レーザなどの電磁放射の指向且つ集束された放射によって蛍光を生じさせてもよい。検出された蛍光は、選別決定又は破壊決定の基準として使用されてもよい。
選別決定では、特定の性質を持つ特定の蛍光特性を有し、又は１つ又は複数の検出器によって検出された特定の閾値を満たす特定の粒子が、それらの特性に基づいて選別される。この選別は、特定の特性を有する粒子を、磁場、マイクロバルブ、又は空気圧若しくは油圧パルス若しくはジェットを含む手段によって、異なるフローの流れ及び／又は異なる採集容器内へ向けることを含んでもよい。
フロー・サイトメトリで粒子を処理するために選別決定又は破壊決定のいずれかを使用することには、利点及び不利な点がある。フロー・サイトメトリの特定の分野、精子細胞を性判別する目的でＸ染色体又はＹ染色体のいずれかのＤＮＡを含むものとする精子細胞の選別では、フロー・サイトメータ・システムにおいて処理された後の精子細胞の生存可能性又は受胎能力を保存することが重要である。選別決定プロセス又は方法は、選択された又は望ましい精子細胞に過度のストレスを引き起こし、精子細胞の採集されたサンプルの生存可能性又は受胎能力を低下させることがある。破壊決定プロセス又は方法は、採集されたサンプルにおいて完全には不活性化されなかった精子細胞を残し、サンプル全体の生存可能性又は受胎潜在能力を低下させることがある。
粒子の不活発化又は損傷を含む破壊決定では、特定の蛍光特性を有し、特定の性質を含み、又は１つ若しくは複数の検出器によって検出される特定の閾値を満たす特定の粒子が損傷又は不活性化されてもよい。この破壊は、レーザによる電磁放射の指向且つ集束された放射による切除又は光損傷を含んでもよい。精子などの生細胞は、破壊又は不活性化の決定が細胞の死をもたらすため、「キル事象」又は「細胞キル事象」と呼ばれることがある。
さらに、破壊決定プロセスに関して、破壊プロセスで使用されたレーザ又は他の電磁放射発光デバイスを整列することは、適切に行うために広範なトレーニング及び専門知識を必要とする、特に時間のかかるプロセスである。この問題点は、精液処理において異なる雄動物からの未処理の精子サンプル間で変更するときなど、特定の粒子のサンプル・バッチ間で変更するときに特によく見られる。既存のシステム及び方法は、幅が制御されず、レーザ発散の関数であるフロー・サイトメータの問合せ又は作用場所内の破壊又はキル場所の高さ（例えば、長手若しくはフロー方向におけるキル・ビーム若しくはキル場所のサイズ）の調整を行うのみである。また、既存のレーザ・ベースのフロー・サイトメータ・システムは、隣接する問合せ若しくは作用場所の単一若しくはセットで、蛍光及び「キル」レーザ、並びに関連する検出器システムを設けるための複数の光学システム及び経路を含んでもよい。これらの既存システムは、適切に機能するために、複雑で時間のかかる正確な調整及び構成を必要とすることがある。不正確に調整されると、これらの既存のシステムは、もしあれば、所望された通りに機能しないことがある。複数の光通路は、別々の光学システム間のクロストーク及び干渉の問題を引き起こすこともある。
必要なのは、特定の蛍光特性を有し、特定の性質を有し、又は１つ若しくは複数の検出器によって検出される特定の閾値を満たす粒子に対して、破壊の割合、比率、若しくは率を改良するフロー・サイトメータ・システムにおける問合せ又は作用場所での粒子の検出及び破壊のための改良されたシステム及び方法である。必要なのは、レーザ・キル場所に対して調整可能、整調可能、又は改良された幅を有するレーザ・ベースのフロー・サイトメータである。
さらにまた、既存のシステムでのサンプル混合は、オペレータが定期的に、例えば、５分ごとに捕獲管の内容物を緩やかに旋回させる手動混合プロセスを要する。このプロセスは、緩やかな旋回として規定されるもの、５分ごとに混合を達成する際のオペレータごとの差異、及びサンプル、例えば、細胞の経路からの管の取外しの解釈の範囲で、又はサンプルを過剰混合により管から飛び散らせる、いくつかの形態の誤差を生じる。既製品の軌道シェーカは自動化できるが、それら自体の不利な点を有する。１つは、高すぎて分注機器の下に収まらない場合、空間を占有する可能性がある。別の不利な点は、軌道移動により捕獲管を滴下サンプルの経路から離すか、又は外側に取り出すことがある。ボルテクサなどのよりコンパクトな混合器は、素早い振動運動を誘発し、急速に混合を行う。しかしながら、これらの解決策は細胞へストレスを引き起こすことがある。必要なのは、サンプルの採集及び混合プロセスを改良するシステム及び方法である。
さらに、効率を改良し、ダウンタイムを低減し、オペレータが誘発した誤差を低減するために、少なくとも上述の手動プロセスの自動化又は半自動化を含む、フロー・サイトメトリ・システムでのサンプルの処理に要するプロセスの一部又は全てを自動化する必要がある。
既存のサイトメータ・システムは、大型で、かさばり、非モジュール式である。それらのコンポーネントは別々に出荷され、又は互いから分解されてもよいので、調整及び操作には専門家又は専門的なトレーニングを必要とする。組み立てられると、コンポーネントは機器自体へ組み込まれ、デバイス全体又はデバイスのテーブルを広範に分解しない限り、個々に取外し又は修理できない。これらのシステムは入り組んで複雑であり、相対的に熟練していない技術者による現場での修理又は較正の助けとならない。さらに、これらのシステムは、メンテナンス、修理、又は洗浄のために長時間のダウンタイムを必要とし、熟練した技術者がいない場合は数時間以上の中断を生じる。したがって、専門的なトレーニングを必要とすることなく、どのようなオペレータでも容易に調整、操作、修理できるモジュール式組立体を備えるサイトメータ・システムを有することが望ましい。
ここで説明された問題又は問題点は例示的であり、対処され得る全ての問題又は問題点を含むわけではなく、当業者であれば、上記で定義された問題に対する解決策を提供するか、又は対処するシステム、装置、又は方法が、他の類似した、補完的な、又は未定義の問題を解決又は対処することを理解する。
ＵＳ８９６１９０４ ＵＳ９５８８１００ ＵＳ１０４８８３２０ ＵＳ１０９２８２９８ ＵＳ１０５３２３５７ ＵＳ１６／２７９４３０ ＵＳ１６／４１９７５６ ＵＳ１６／５９７２３５ ＵＳ１６／７０４１７５ ＵＳ１６／７４１６０８
本明細書では、フロー・サイトメトリ・ベースのシステムにおいてサンプルを処理するための、自動化されたシステム、装置、及び方法、並びに半自動化された、システム、装置、及び方法が提供される。いくつかの態様では、本発明は、サンプルを処理するためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムを特徴とする。
いくつかの実施例では、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムは、支持構造体、電子系モジュール、サンプル通路モジュール、流体系モジュール、問合せモジュール、並びにサンプル混合及び採集モジュールを備え得る。各モジュールは、支持構造体からの別個の取外しや再設置、又は別の同一モジュールでの置換が可能なように構成されて、支持構造体に配設され得る。いくつかの実施例では、システムは、サンプル通路モジュールを洗浄するためのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールをさらに備え得る。
いくつかの他の実施例では、サンプルを処理するためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムは、支持構造体と、１つ又は複数のコンピュータ・プロセッサ及び電子的ポートを備える電子系モジュールと、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルを有するマイクロ流体系モジュールを備えるサンプル通路モジュールと、サンプル通路モジュールを通して１つ又は複数の流体を循環させるように、サンプル通路モジュールに流体結合された流体系モジュールと、検出器を含み、電子系モジュールに動作可能に結合された問合せモジュールと、マイクロ流体系チップを通って流れるサンプルを処理するための検出レーザ及びキル・レーザと、マイクロ流体系モジュールから出てくる処理されたサンプルを採集して混合するように構成されたサンプル混合及び採集モジュールとを備え得る。各モジュールは、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムのほぼ連続的な運転のために、支持構造体からの別個の取外しや再設置、又は別の同一モジュールでの置換が可能なように構成されて、支持構造体に配設され得る。キル・レーザと検出レーザとは、互いに、問合せモジュールの共通の側に配設されてよい。サンプル混合及び採集モジュールは、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することができ、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にする。いくつかの実施例では、システムは、サンプル通路モジュールを洗浄するためのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールをさらに備え得る。
いくつかの実施例では、本発明は、サンプルの性判別のためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムを特徴とする。システムは、複数のレベルに区分されたシャーシを備え得る。シャーシの複数のレベルのうち最も低い第１のレベルには、１つ又は複数のコンピュータ・プロセッサ及び複数の電子系ポートを含む電子系モジュールが配設されている。シャーシの第２のレベルには、マイクロ流体系チップを保持するためのマイクロ流体系モジュールを含むサンプル通路モジュールと、サンプル通路モジュールを通して１つ又は複数の流体を循環させるように、サンプル通路モジュールに流体結合された流体系モジュールとが配設されている。シャーシの第３のレベルには、電子系モジュールに動作可能に結合された問合せモジュールが配設されており、問合せモジュールは、検出組立体に動作可能に結合された検出レーザと、マイクロ流体系チップを通って流れるサンプルを処理するために検出組立体に動作可能に結合されたキル・レーザとを含み、キル・レーザと検出レーザとは、互いに、問合せモジュールの共通の側に配設されている。また、シャーシの同じ第２のレベルにおいて、マイクロ流体系モジュールの下に、マイクロ流体系チップから出てくる処理されたサンプルを採集して自動的に混合するように構成されたサンプル混合及び採集モジュールが配設されている。サンプル混合及び採集モジュールは、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にする。各モジュールは、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムのほぼ連続的な運転のために、支持構造体からの別個の取外しや再設置、又は別の同一モジュールでの置換が可能なように構成されて、支持構造体に配設され得る。
他の実施例では、サンプル通路モジュールは、マイクロ流体系モジュールに流体結合された分配ブロックをさらに備え得る。分配ブロックは、第１の流体系ラインを通してマイクロ流体系モジュールにサンプルを配送し、第２の流体系ラインを通してマイクロ流体系モジュールにシース流体を配送することができる。他の実施例では、システムはシース流体を必要とせず、マイクロ流体系モジュールは、サンプルを配送する単一の流体系ラインからのみ流入物を受け入れればよい。いくつかの実施例では、分配ブロックは流体系マニホールドを備える。他の実施例では、分配ブロックはサンプル・チューブ・ローダをさらに備える。
いくつかの実施例では、システムは、サンプル通路モジュールを洗浄するためのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールをさらに備え得る。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、サンプル通路モジュールを通して流体を循環させるサンプル通路モジュールを洗浄するように適合されている。いくつかの実施例では、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールは、流体リザーバのセットと、ポンプ組立体と、分配ブロック固定要素及び分配ブロック調整要素を備える分配ブロック・インターフェイスとを備え得る。分配ブロック・インターフェイスは、少なくとも１つが流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する流体インターフェイスのセットと、マイクロ流体系デバイス固定要素及びマイクロ流体系デバイス整列要素を備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスとをさらに備える。マイクロ流体系デバイス・インターフェイスは、流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する流体インターフェイスをさらに備える。分配ブロック・インターフェイスは、その上に分配ブロックを固定するように適合されてよく、マイクロ流体系デバイス・インターフェイスは、その上にマイクロ流体系モジュールを固定するように適合されてよい。
いくつかの実施例によれば、問合せモジュールは、光学系モジュールを冷却するために自然対流によって空気を引き込むことができる、レーザ用のレーザ・ヒートシンクをさらに含み得る。一実施例では、キル・レーザと検出レーザとは、それぞれマイクロ流体系チップの主面に関連して共通の側に配設される。別の実施例では、キル・レーザ及び検出レーザは、それぞれ、焦点面において楕円のビーム・プロファイルを含むレーザ・ビームを放射するように適合される。好ましい実施例では、問合せモジュールの問合せ構成要素は、取り外され得、置換又は再接続が可能である。
他の実施例では、サンプル混合及び採集モジュールは、回転ベースと、回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと、流体レベル・センサとを備え得る。採集管のうち１つは、処理されたサンプルが前記採集管に採集されるように、マイクロ流体系チップの下に配置され得る。サンプル混合及び採集モジュールは、前記採集管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、処理されたサンプルを採集するために別の採集管と交換するように構成されている。いくつかの実施例では、サンプル混合及び採集モジュールは、マイクロ流体系モジュールを出る、処理されたサンプルが、サンプル混合及び採集モジュールに入るのを防止するように構成された機械的ダイバータをさらに備え得る。
他の実施例では、電子系モジュールは、コンピュータ・プロセッサ及び他の電子部品を収容するための、取外し可能な蓋付きの電子系ボックスを含む。電子部品は電子系ボックスから取外し可能であり、置換又は再接続され得る。いくつかの実施例では、電子系ボックスは、容易に移動できるようにレール上に配設される。他の実施例では、電子系モジュールは、電子部品を冷却するための１つ又は複数のファンを含む。
いくつかの実施例では、１つ又は複数の識別要素が、マイクロ流体系チップの表面上に配設されてよく、又は前記表面にエッチングされてもよい。１つ又は複数の識別要素の実例は、それだけではないが、文字数字の列、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、基準マーカ、又はこれらの組合せを含む。一実施例では、マイクロ流体系モジュールに現在搭載されているチップを識別するために、１つ又は複数の識別要素が使用され得る。別の実施例では、検出レーザ及びキル・レーザに対してマイクロ流体系チップを自動的に整列させて配置するために、１つ又は複数の識別要素が使用され得る。例えば、識別要素付きマイクロ流体系チップは、多軸ステージに取り付けられ得、多軸ステージは、検出器、カメラ、スキャナ又はセンサによる識別要素の読取りを基に、必要に応じてマイクロ流体系チップを再配置するように調節され得る。
いくつかの実施例では、システムは、サンプル流量を利用してサンプル・レベルを決定するように適合された自動サンプル・レベル検出器をさらに備え得る。サンプル流量は細胞率に関連付けられる。細胞率が、目標の細胞率よりも低いか若しくは高い場合、又は公差範囲に入らない場合には、自動サンプル・レベル検出器は、入力サンプル圧力を調節することによってサンプル流量を調節することができる。入力サンプル圧力が閾値圧力を越えると、自動サンプル・レベル検出器は、サンプル・レベルが低いか又は閾値レベル未満であるという通知を供給することができる。
一実施例では、サンプルは、人以外の哺乳動物からの精子細胞を含む精液サンプルである。人以外の哺乳動物の非限定的実例は、牛、豚、馬、羊、及び山羊を含む。
他の実施例によれば、本発明は精子の性判別の方法を提供する。一実施例では、精子の性判別方法は、精子細胞を、第１の特性、第２の特性、又は第３の特性を有するものとして分類するステップと、それらの分類を基に、精子細胞の少なくとも一部に選択的に傷をつけるステップとを含む。第１の特性は、１つの精子細胞からのＸ染色体の存在であり得、一重項と称される。第２の特性は、１つの精子細胞からのＹ染色体の存在であり得る。第３の特性は、Ｘ染色体とＹ染色体との両方の存在、又は複数の精子細胞による、多生子とも称される、染色体のうち１つの繰返しであり得る。非限定的実例として、第３の特性は、２つの精子細胞による、Ｘ染色体及びＸ染色体、Ｘ染色体及びＹ染色体、Ｙ染色体及びＸ染色体、又はＹ染色体及びＹ染色体であり得る。
別の実施例では、精子の性判別方法は、染色された精子細胞に、第１の放射線源を用いて応答指令信号を送って蛍光放射を生成させるステップと、前記蛍光放射を検出するステップと、検出された蛍光放射に基づいて精子細胞を分類するステップと、これらの分類に基づき、精子細胞に、第２の放射線源を用いて選択的に傷をつけるステップとを含み得る。
さらに別の実施例では、精子の性判別方法は、問合せ位置に、染色された精子細胞を含む流体流れを配送するステップと、染色された精子細胞に、第１のレーザを用いて応答指令信号を送って蛍光放射を生成させるステップと、前記蛍光放射を検出するステップと、検出された蛍光放射に基づいて精子細胞を分類するステップと、これらの分類に基づき、分類された精子細胞の１つ又は複数の部分母集団に、第２のレーザを用いて選択的に傷をつけるステップとを含む。他の実施例では、この方法は、精子細胞を染色して、染色された精子細胞を生成するステップをさらに含み得る。精子細胞は、蛍光性のＤＮＡ結合性色素を用いて染色され得る。
いくつかの実施例では、染色された精子細胞に応答指令信号を送ると、１つの精子細胞に対応する蛍光放射又は複数の精子細胞に対応する蛍光放射を生成する。一実施例では、精子細胞に傷をつけると、細胞に対してＤＮＡ損傷及び／又は膜傷をもたらし得る。一実施例では、精子細胞に傷をつけると、前記精子細胞が不妊の精子細胞又は死んだ精子細胞になる。
他の実施例によれば、本発明は、性判別された精液製品を生成するための方法を提供する。一実施例では、この方法は、電子系モジュールと、サンプル通路モジュールと、流体系モジュールと、問合せモジュールと、サンプル混合及び採集モジュールとを備えるモジュール式フロー・サイトメトリ・システムを用意するステップであって、各モジュールが、別個に取り外して再設置されるか又は同一モジュールの別のもので置換されるように構成されて支持構造体の中に配設される、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムを用意するステップと、染色された精子細胞を有する精液サンプルを、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通して流すステップと、シース流体を、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通して流すステップと、問合せモジュールにおける検出レーザを使用して、染色された精子細胞に蛍光発光させるステップと、染色された精子細胞の蛍光を検出するステップと、検出された蛍光を基に、問合せモジュールにおけるキル・レーザを使用して、染色された精子細胞の部分母集団に傷をつけることにより、性判別された精液製品を生成するステップと、サンプル通路モジュールから流れる性判別された精液製品を、サンプル混合及び採集モジュールに採集するステップと、採集された性判別された精液製品を混合するステップとを含む。
他の実施例では、この方法は、精子細胞を含む精液サンプルを染色して、染色された精子細胞を生成するステップをさらに含み得る。さらなる他の実施例では、この方法は、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールを使用してサンプル通路モジュールを洗浄するステップをさらに含み得る。いくつかの実施例では、検出レーザ及びキル・レーザからの放射は、楕円のビーム・プロファイルを含み得る。他の実施例では、サンプル混合及び採集モジュールは、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きで、性判別された精液製品の混合を可能にする。
別の実施例では、性判別された精液製品を生成するための方法は、本明細書で説明されたモジュール式フロー・サイトメトリ・システムを用意するステップと、精子細胞を含む精液サンプルを染色して、染色された精子細胞を生成するステップと、精液サンプルを、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通して流すステップと、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通してシース流体を流すステップであって、シース流体、マイクロ流体系チップにおける１つ又は複数のチャネル、又はそれらの組合せが、マイクロ流体系チップ内を流れるとき、染色された精子細胞に的を絞る、シース流体を流すステップと、検出レーザからの、楕円のビーム・プロファイルを含む放射によって、染色された精子細胞に蛍光発光させるステップと、検出組立体によって精子細胞の蛍光を検出するステップと、検出された蛍光に基づき、キル・レーザからの放射によって、染色された精子細胞の１つ又は複数の部分母集団を不活性化することにより、性判別された精液製品を生成するステップであって、キル・レーザからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含み、検出レーザとキル・レーザとがマイクロ流体系チップの同一の側に配設されている、性判別された精液製品を生成するステップと、マイクロ流体系チップから流れる性判別された精液製品を、サンプル混合及び採集モジュールに採集するステップと、採集された性判別された精液製品を、処理されるサンプルに関連する定義されたサンプル混合パラメータのセットに基づいて自動的に混合するステップとを含み得る。サンプル混合及び採集モジュールは、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することができ、制御された均一な動きで、性判別された精液製品の混合を可能にする。
いくつかの実施例では、この方法は、マイクロ流体系チップから出てくる性判別された精液製品の流れを、サンプル混合及び採集モジュールから離れるように個別の採集器に進路を変えるステップをさらに含み得る。他の実施例では、この方法は、マイクロ流体系チップ上に配設された識別要素を使用することにより、マイクロ流体系チップを、検出レーザ及びキル・レーザに対して自動的に整列させて配置するステップをさらに含み得る。いくつかの他の実施例では、この方法は、自動サンプル・レベル検出器を使用してサンプル・レベルを判定するステップと、サンプル・レベルが閾値レベル未満であるときにはそのことを通知するステップとをさらに含み得る。さらなる実施例では、この方法は、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールを使用してサンプル通路モジュールを洗浄するステップを含み得る。
いくつかの実施例では、この方法は、サンプル混合及び採集モジュールの採集管が、性判別された精液製品で所望のレベルまで充填されたとき、性判別された精液製品の流れを、マイクロ流体系チップから離れるように進路を変えるステップと、第２の採集管が、性判別された精液製品を採集するように配置されるように、サンプル混合及び採集モジュールの回転ベースを回転させるステップと、性判別された精液製品の流れを第２の採集管に進路を変えるステップとをさらに含み得る。
他の実施例によれば、本発明は、フロー・サイトメトリ・デバイスに用いる取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールを提供するためのシステム、方法、及び装置と、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールを自動的又は半自動的に洗浄するためのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムとを特徴とするものである。サンプル通路モジュールは、マイクロ流体系モジュールと流体接続又は流体連通する分配ブロックを備える。取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールの、分配ブロックと、マイクロ流体系モジュールと、その間の流体接続とは、流体サンプルが、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールを通ってフロー・サイトメトリ・デバイスによって処理される流体通路全体を備える。取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールの、分配ブロックと、マイクロ流体系モジュールとは、洗浄又は処理用の１つ又は複数の流体を受け入れるために、フロー・サイトメトリ・デバイス又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムのいずれかの対応するインターフェイスを用いてインターフェイスに接続する。取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールは、フロー・サイトメトリ・デバイス又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールに解放可能に固定され、流体サンプルを処理するために、使用され得、取り外され得、洗浄され得て、再利用又は置換され得る。
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、上記で説明され取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールなどのサンプル通路モジュールを洗浄するための自動式又は半自動式のシステムを備える。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、サンプル通路モジュールの分配ブロック及びマイクロ流体系モジュール用のインターフェイスを備え、１つ又は複数の流体が、サンプル通路モジュールを洗浄するために、サンプル通路モジュールを通って処理され得る。１つ又は複数の内部又は外部のリザーバのセットが、クリーニング・プロセスにおいて使用される１つ又は複数の洗浄液を含有する。クリーニング・プロセスを制御するために、コンピュータ、タブレット、若しくは専用マイクロプロセッサなどの内部又は外部の制御システムが使用される。制御システムは、１つ又は複数の内部弁、１つ又は複数の内部ポンプを含む、他の内部デバイスの動作を制御するため、また、近接センサ、カメラ又は画像センサ、及び弁又はポンプの動作を制御するためのフロー・センサなどの１つ又は複数のセンサからの信号を処理するために使用される。
加えて、本発明の、いかなる理論又は機構への限定も望むことなく、本明細書で説明された方法及びシステムは、取外し可能、置換可能、且つ洗浄可能なモジュール式サンプル通路モジュールと、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムとにより、流体サンプル中の粒子の処理に使用されるフロー・サイトメトリ・デバイスにおいてサンプル・ラン又はマイクロ流体系チップを交換するとき一般的に費やされる使用不能時間が解消されるか又は実質的に短縮されるので、有利であると考えられる。
第１の実施例では、フロー・サイトメータ・システムで使用される取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールが提供され、この流体通路は、流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成し、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通ってフロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、サンプル通路とを備える。
マイクロ流体系デバイス固定装置は、マイクロ流体系モジュールにおいて、マイクロ流体系チップ又はマイクロ流体系カセットのうち１つを固定するように適合されている。マイクロ流体系デバイス固定装置は、マイクロ流体系チップ又はマイクロ流体系カセットの位置を調節するように適合された１つ又は複数の調節手段を備え得る。分配ブロックは流体系マニホールドを備え得る。分配ブロックはサンプル管ローダをさらに備え得る。流体通路モジュールは分配ブロックをさらに備えてよく、流体入口のセットの別の入口が、流体出口のセットの別の出口と流体連通して第１の緩衝流体経路要素を形成し、マイクロ流体系モジュールの流体入口のセットの別の入口が、流体出口のセットの別の出口と流体連通して第２の緩衝流体経路要素を形成する。流体通路には、第１の緩衝流体経路要素と第２の緩衝流体経路要素とを接合し、流体連通させて、緩衝流体通路を形成する、第２の部分がさらに備わっており、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通って処理される緩衝流体は、処理中は緩衝流体通路に閉じ込められる。
分配ブロック及びマイクロ流体系モジュールは、それぞれが、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールをフロー・サイトメータ・システムに固定するように適合された解放可能な固定手段をさらに備え得る。解放可能な固定手段は少なくとも１つの鉄プレート又は少なくとも１つの磁性プレートを備え得る。取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールは、固定手段を解放することにより、フロー・サイトメータ・システムから取外し可能になり得る。取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの解放可能な固定手段は、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを流体通路クリーニング・システムに固定するようにさらに適合され得る。
サンプルは哺乳類の精液サンプルでよい。一実施例では、サンプルは、豚、牛、馬、及び羊を含む人以外の精子細胞などの精子細胞を含み得る。精子細胞は、色素をしみ込ませて染色され得る。フロー・サイトメータ・システムは、サンプルを処理して、サンプルにおける部分母集団を識別し得る。このシステムは、サンプルを処理して、精液の性判別動作を実行し得る。
いくつかの実施例では、流体通路モジュールは識別要素を備え得る。識別要素は、光学的識別要素又は無線識別要素を備え得る。光学的識別要素は、マイクロ流体系モジュールにおけるマイクロ流体系チップ上に特徴又は基準のセットを備え得る。
別の実施例では、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムが提供され、このシステムは、流体リザーバのセットと、ポンプ組立体と、分配ブロック固定要素及び分配ブロック調整要素を備える分配ブロック・インターフェイスとを備える。分配ブロック・インターフェイスは、少なくとも１つが流体リザーバと流体連通する流体インターフェイスのセットと、マイクロ流体系デバイス固定要素及びマイクロ流体系デバイス整列要素を備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスとをさらに備える。マイクロ流体系デバイス・インターフェイスは、流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する流体インターフェイスをさらに備え、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、分配ブロック・インターフェイス及びマイクロ流体系デバイス・インターフェイスに固定された、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通して、流体を循環させるように適合されている。
取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールは、フロー・サイトメータ・システムにおいて使用するように適合されており、しかも、流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成し、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通ってフロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、流体通路とをさらに備える。
流体リザーバのセットは、洗浄液リザーバ及び廃液リザーバを備える。流体リザーバのセットは、システムのハウジングの外部に配設されてよい。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、流体リザーバの外部セットに対する流体接続をもたらす複数の解放可能な接続部をさらに備え得る。ポンプ組立体は、液体ポンプ及び空気ポンプを備え得る。ポンプのうち少なくとも１つは蠕動ポンプを備える。フロー・サイトメータ・システムは、内部の流体流れを制御するための弁のセットをさらに備え得る。フロー・サイトメータ・システムは、同システムの１つ又は複数の要素における流量を指示する信号を供給するように適合された流体フロー・センサのセットをさらに備え得る。フロー・サイトメータ・システムは、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの存否を指示する信号を供給するように適合された近接センサのセットをさらに備え得る。フロー・サイトメータ・システムは、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュール、分配ブロック・インターフェイス、又はマイクロ流体系デバイス・インターフェイスの画像のセットを取り込むための撮像デバイスをさらに備え得る。
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、プロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスを備える監視及びインターフェイスのシステムをさらに備え得る。監視及びインターフェイスのシステムは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム用のクリーニング・プロトコルを選択するか又は構成するための入力のセットを受け取るように適合され得る。入力のセットは、ユーザ入力のセットを含み得る。入力のセットは、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの性質又は特性を基に自動的に決定されてよい。監視及び入力のシステムは、少なくとも１つのセンサから入力のセットを受け取って、これを基にクリーニング・プロトコルを変更するように適合され得る。監視及び入力のシステムは、クリーニング・プロトコルを基に、１つ又は複数の弁、アクチュエータ、又はポンプに、制御信号のセットを伝送するように適合され得る。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、フロー・サイトメトリ・デバイスをさらに備え得る。フロー・サイトメトリ・デバイスは、蛍光ベースの検出及びレーザ・アブレーションのフロー・サイトメトリ・デバイスを備え得る。
別の実施例では、フロー・サイトメトリ・システム用のサンプル通路モジュールの置換及び洗浄のための方法が提供され、この方法は、フロー・サイトメトリ・システムによってサンプルを処理するための流体通路全体を備えるサンプル通路モジュールを、フロー・サイトメトリ・デバイスから解放するステップと、フロー・サイトメトリ・デバイスからサンプル通路モジュールを取り外すステップと、サンプル通路モジュールを、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの対応する受け部に接続するステップと、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム用のクリーニング・パラメータのセットを構成するステップと、クリーニング・パラメータのセットを基に、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムによって、サンプル通路モジュールを自動的に洗浄するステップとを含む。
いくつかの実施例では、サンプル通路モジュールは、フロー・サイトメトリ・システムにおいて使用するように適合され、流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、流体通路を形成し、サンプル通路モジュールを通ってフロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中は流体通路に閉じ込められる、流体通路とをさらに備える。この方法は、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムからサンプル通路モジュールを取り外すステップをさらに含み得る。この方法は、洗浄液の量又は体積、流体圧力、及びクリーニング手順の期間を含む、クリーニング・パラメータのセットをさらに含み得る。クリーニング手順の期間は、洗浄されるサンプル通路容積の数である、掃除される経路の数を含み得る。クリーニング手順の期間は、少なくとも１つの乾燥サイクルを含み得る。
いくつかの実施例では、この方法は、撮像センサを使用してサンプル通路モジュールにおける遮断物を検出し、自動クリーニングを停止するステップをさらに含み得る。自動クリーニングを停止するステップは、エラー指示を供給するステップをさらに含み得る。この方法は、少なくとも１つのフロー・センサを使用して、自動クリーニングに使用される流体の体積を測定するステップをさらに含み得る。測定された体積は、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに関するメンテナンス・イベントを決定するために使用され得る。
他の実施例では、この方法は、少なくとも１つの近接センサからの、サンプル通路モジュールが正しく接続されていることを指示する信号を、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに伝送するステップと、伝送された信号を基に自動クリーニングを始動するステップとをさらに含み得る。サンプル通路モジュールは、フロー・サイトメトリ・システムにおいて使用するように適合され得る。サンプルを処理するための流体通路全体は、流体連通している流体入口と流体出口とを備えるサンプル通路と、流体入口のセット及び流体出口のセットを備えるマイクロ流体系チップであって、流体入口のセットが流体出口のセットと流体連通して、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルを形成し、サンプル通路の流体入口と流体出口との間にマイクロ流体系チップが配設されており、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルがサンプル通路の要素を備え、サンプル通路モジュールを通ってフロー・サイトメトリ・システムによって処理されるサンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、マイクロ流体系チップとをさらに備え得る。
別の実施例では、複数の粒子を含む流体サンプルを処理するために用いる流体通路モジュールが提供され、この流体通路は、流体連通している流体入口と流体出口とを備えるサンプル通路と、流体入口のセット及び流体出口のセットを備えるマイクロ流体系チップであって、流体入口のセットが流体出口のセットと流体連通して、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルを形成し、サンプル通路の流体入口と流体出口との間にマイクロ流体系チップが配設されており、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルがサンプル通路の要素を備え、流体通路モジュールを通ってフロー・サイトメトリ・デバイスによって処理される流体サンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、マイクロ流体系チップとを備える。
上記の実施例の流体通路モジュールは、流体連通している流体入口と流体出口とを備えるシース流体通路をさらに備え得る。シース流体通路の流体入口と流体出口との間にマイクロ流体系チップが配設され得、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルがサンプル通路の要素を備える。流体通路モジュールは、流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系チップを固定するように適合されたマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成する、流体通路とをさらに備え得る。
分配ブロックは流体系マニホールドを備え得る。分配ブロックはサンプル管ローダをさらに備え得る。流体通路モジュールは、流体通路モジュールをフロー・サイトメータ・システムに固定するように適合された解放可能な固定手段をさらに備え得る。解放可能な固定手段は少なくとも１つの鉄プレート又は少なくとも１つの磁性プレートを備え得る。流体通路モジュールは、固定手段を解放することにより、フロー・サイトメータ・システムから取外し可能になり得る。取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの解放可能な固定手段は、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを流体通路クリーニング・システムに固定するようにさらに適合され得る。流体サンプルは複数の精子細胞を含む哺乳類の精液サンプルでよい。フロー・サイトメータ・システムは、サンプルを処理して、流体サンプルにおける部分母集団を識別し得る。フロー・サイトメータ・システムは、サンプルを処理して、精液の性判別動作を実行し得る。流体通路モジュールは識別要素を備え得る。識別要素は、光学的識別要素又は無線識別要素を備え得る。光学的識別要素は、マイクロ流体系モジュールにおけるマイクロ流体系チップ上に特徴又は基準のセットを備え得る。
別の実施例によれば、本発明は、フロー・サイトメータにおける問合せ位置及び／又はアクション位置に電磁放射を送達するための改善された光路と要素の組合せとを備えるフロー・サイトメータ・システムを提供するものである。本発明の新規のシステムは、サンプル流体の流れと同方向から、検出レーザとキル・レーザ又はアブレーション・レーザとの両方を放射する。
本発明は、フロー・サイトメータ・システムにおいて粒子を光学的に検出して破壊するための既知のシステム及び方法における既存の問題に対処するものである。既存のシステムでは、２つ以上のレーザから個別のビーム通路を通してビームを導くと、構成要素の経時的な被害又は劣化の可能性が増加する。加えて、流動流れの別々の側から電磁放射を放射すると、複雑なビーム通路と、電磁放射から導出された信号を合焦して検出するための要素の複雑な配向及び配置とが必要になる可能性がある。本発明は、染色プロセスを経た粒子などに蛍光発光させるための検出レーザと、キル・レーザ又はアブレーション・レーザとの両方を、サンプル流体の流れと同一の方向から放射することによって、これらの問題に対処するものである。
加えて、精子の性判別プロセスに使用されるフロー・サイトメータ・システムのアブレーション領域におけるキル・ビーム・スポットの形状は、サンプル流れ内の特定のポイントに供給される光子用量にかなり影響を与え、個々のセルに対するキル・レーザの効果に影響を及ぼす。本発明が提供するキル・レーザのキル・ビーム又はキル位置の広さは、流れチャネルの広さ又はフロー・サイトメータ・システムにおける液滴サイズ以上である。本発明は、フロー・サイトメータ・システムにおけるビーム・ウエスト又は焦点面におけるレーザ・ビーム放射の幅の調節を提供するものであり、この幅は、焦点面においてビームの高さを調節することによって決定されるようなレーザ発散の関数ではない。
加えて、本発明の、いかなる理論又は機構への限定も望むことなく、より高速のキル・アライメント、選別される粒子のより確実且つ均一なずれ（すなわち、選別プロセスの最後には所望のタイプの粒子がより多く採集される）、及びフロー・サイトメータ選別システムのより均一な性能を提供するので、本明細書の方法及びシステムは有利であると考えられる。本発明はまた、サンプル流体の流れと同一方向からの検出レーザ及びキル・レーザの位置決め及び放射によってもたらされる簡素化した光学的通路に基づき、既存のシステム及び方法と比較して、より高速の、又は簡単な訓練及びセットアップを提供し得る。本発明の簡単なシステムは、広範囲のマイクロ流体システム又はフロー・サイトメトリ・システムにも適用又は使用が可能であり、既存のシステム及び方法と比較して実施の融通性が向上する。
加えて、本発明の、いかなる理論又は機構への限定も望むことなく、調節可能なビーム拡大器、シリンドリカル・レンズ及び非球面レンズと偏光ビーム・スプリッタなどのビーム結合器との組合せは、マイクロ流体系チップに対して共通の側におけるキル・レーザ組立体及び検出のレーザ組立体の位置決めをもたらす一方で、焦点面において、マイクロ流体系チャネル又はチップのタイプ又はサイズに特に構成され得る調節可能な楕円のビーム・ウエストをもたらすので、本明細書の方法及びシステムは有利であると考えられる。
第１の実施例では、本発明は、粒子検出のための、レーザ・ベースのフロー・サイトメトリ・システムを提供するものであり、このシステムは、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体を備えるレーザ組立体を備え、キル・レーザ組立体と検出レーザ組立体とは、互いに、フロー・サイトメトリ・システムに対して共通の側に配設されている。フロー・サイトメトリ・システムは、マイクロ流体系チップ又はマイクロ流体系カセットなどのマイクロ流体系デバイスを備え得る。キル・レーザ組立体と検出レーザ組立体とは、マイクロ流体系デバイスの主面に対して共通の側に配設されている。主面は頂面又は底面でよい。レーザ組立体は偏光ビーム・スプリッタをさらに備え得る。キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体の各々が、電磁放射を焦点面に導くように適合された光学的通路をさらに備え得る。キル・レーザ組立体の光学的通路及び検出レーザ組立体の光学的通路は、それぞれが高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器を備える。検出レーザの光学的通路は、一対のシリンドリカル・レンズを備え得る。キル・レーザ組立体用の光学的通路の高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器は、キル・レーザ組立体の高速軸ビーム幅及び低速軸ビーム幅を調節するように適合され得る。検出レーザ組立体用の光学的通路の高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器は、検出レーザ組立体の高速軸ビーム幅及び低速軸ビーム幅を調節するように適合され得る。検出レーザの光学的通路のシリンドリカル・レンズは、検出レーザ組立体の高速軸ビーム幅及び低速軸ビーム幅を調節するとともにビーム成形するように適合され得る。
いくつかの実施例では、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体は、焦点面において楕円のビーム・プロファイルを含むレーザ・ビームを放射するように適合され得る。キル・レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において測定したとき０．５～５μｍの高速軸ビーム幅を有し得る。キル・レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において測定したとき５～３５μｍの低速軸ビーム幅を有し得る。キル・レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において測定したとき、３．４５～５μｍの高速軸ビーム幅及び５～３５μｍの低速軸ビーム幅を有し得る。検出レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において測定したとき、３．５～２０μｍの高速軸ビーム幅及び３０～１５０μｍの低速軸ビーム幅を有し得る。キル・レーザ組立体は、１パルスごとに１～５μＪのパルス・エネルギーで動作し得る。キル・レーザ組立体は、パルス持続時間が１～５００ナノ秒のパルス・レーザ・モジュールを備え得る。キル・レーザ組立体は、パルス持続時間が５～３０ナノ秒のパルス・レーザ・モジュールを備え得る。検出レーザ組立体は、連続波レーザ・モジュール、疑似連続波レーザ・モジュール、又はパルス・レーザ・モジュールを備え得る。システムは、検出組立体をさらに備え得る。検出組立体は、検出レーザ組立体からの放射によって励起された粒子の１つ又は複数の蛍光、キル・レーザ組立体からの放射による粒子の非活性化、検出イベントの画像、又はキル・イベントの画像を検出するように適合され得る。検出組立体は、少なくとも１つのアバランシェ・フォトダイオードを備え得る。少なくとも１つのアバランシェ・フォトダイオードが、検出レーザ組立体からの放射によって励起された粒子の蛍光を検出するように適合され得る。少なくとも１つのアバランシェ・フォトダイオードが、キル・レーザ組立体からの放射による粒子の非活性化を検出するように適合され得る。検出組立体はＣＣＤカメラを備え得る。ＣＣＤカメラは、検出イベントの画像を取り込むように適合され得る。ＣＣＤカメラは、キル・イベントの画像を取り込むように適合され得る。
別の実施例では、本発明は、レーザ・モジュール及び光学的通路を備えるレーザ組立体を提供するものであり、光学的通路は、レーザ・モジュールからの電磁放射ビーム放射を、焦点面において楕円のプロファイルに成形するように適合されている。
いくつかの実施例では、レーザ組立体は、検出レーザ組立体及びキル・レーザ組立体のうちの１つである。光学的通路は、高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器を備え得る。光学的通路は一対のシリンドリカル・レンズを備え得る。高速軸ビーム拡大器は、ビーム放射用の高速軸ビーム幅を調節するように適合され得る。低速軸ビーム拡大器は、ビーム放射用の低速軸ビーム幅を調節するように適合され得る。対のシリンドリカル・レンズは、ビーム放射の焦点面においてビーム・プロファイルを調節するように適合され得る。レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において測定したとき０．５～５μｍの高速軸ビーム幅を有し得る。レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において５～３５μｍの低速軸ビーム幅を有し得る。レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において、３．４５～５μｍの高速軸ビーム幅及び５～３５μｍの低速軸ビーム幅を有し得る。レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において、３．５～２０μｍの高速軸ビーム幅及び３０～１５０μｍの低速軸ビーム幅を有し得る。レーザ・モジュールは、１パルスごとに１～５μＪのパルス・エネルギーで動作し得る。レーザ・モジュールは、パルス持続時間が１～５００ナノ秒のパルス・レーザ・モジュールを備え得る。レーザ・モジュールは、パルス持続時間が５～３０ナノ秒のパルス・レーザ・モジュールを備え得る。レーザ・モジュールは、連続波レーザ・モジュール、疑似連続波レーザ・モジュール、又はパルス・レーザ・モジュールを備え得る。対のシリンドリカル・レンズは、Ｆ２５シリンドリカル・レンズ及びＦ１５０シリンドリカル・レンズを備え得る。光学的通路は非球面レンズを備え得る。光学的通路は偏光ビーム・スプリッタを備え得る。光学的通路は高調波セパレータを備え得る。光学的通路は波長板を備え得る。
別の実施例では、本発明は、フロー・サイトメトリに用いるレーザ組立体用の光学的通路を提供するものであり、光学的通路は、ビーム拡大器、波長板、非球面レンズ、及び偏光ビーム・スプリッタを備え、ビーム拡大器は、レーザ・モジュールからの電磁放射ビーム放射を、焦点面において楕円のビーム・プロファイルに成形するように適合されている。
いくつかの実施例では、ビーム拡大器は、高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器を備える。高速軸ビーム拡大器は、ビーム放射用の高速軸ビーム幅を調節するように適合され得る。低速軸ビーム拡大器は、ビーム放射用の低速軸ビーム幅を調節するように適合され得る。楕円のビーム・プロファイルは、焦点面において測定したとき、０．５～５μｍの高速軸ビーム幅及び５～３５μｍの低速軸ビーム幅を有し得る。レーザ・モジュールは、１パルスごとに１～５μＪのパルス・エネルギーで動作し得る。レーザ・モジュールは、パルス持続時間が１～５００ナノ秒のパルス・レーザ・モジュールを備え得る。レーザ・モジュールは、持続期間が５～３０ナノ秒のパルス・レーザを備え得る。光学的通路は高調波セパレータをさらに備え得る。
別の実施例では、本発明は、性判別された、人以外の哺乳類の精液製品を提供するものであり、この製品は、性判別されていない、人以外の精液のサンプルから導出された、性判別された、人以外の哺乳類の精子細胞の収集物を含む。性判別されていない、人以外の精液は、性判別されていない、人以外の精液のサンプルを染色するステップと、性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルを、フロー・サイトメトリ・デバイスに挿入するステップと、フロー・サイトメトリ・デバイスにシース流体を挿入するステップであって、シース流体及びフロー・サイトメトリ・デバイスのチャネルが、性判別されていない、人以外の精液のサンプルにおいて、細胞を配向し且つ位置決めする、シース流体を挿入するステップと、性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルにおける色素を、第１のレーザ・モジュールからの放射によって蛍光発光させるステップであって、第１のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含む、色素を蛍光発光させるステップと、性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルにおける各精子細胞に関する蛍光が検出器によって検出されるステップと、検出された蛍光に基づき、第２のレーザ・モジュールからの放射によって、人以外の精液のサブセットを不活性化して、性判別された、人以外の精液を作成するステップであって、第２のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含み、第１のレーザ・モジュール及び第２のレーザ・モジュールが、フロー・サイトメトリ・デバイスの、検出器とは反対側の共通の側に配設されている、性判別された、人以外の精液を作成するステップと、性判別された、人以外の精液を採集するステップとを含む、性判別プロセスによって性判別されている。
別の実施例では、本発明は、人以外の哺乳類の精液を性判別するための方法を提供するものであり、この方法は、性判別されていない、人以外の精液のサンプルを染色するステップと、性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルを、フロー・サイトメトリ・デバイスに挿入するステップと、フロー・サイトメトリ・デバイスにシース流体を挿入するステップであって、シース流体及びフロー・サイトメトリ・デバイスのチャネルが、性判別されていない、人以外の精液のサンプルにおいて、細胞を配向し且つ位置決めする、シース流体を挿入するステップと、性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルにおける色素を、第１のレーザ・モジュールからの放射によって蛍光発光させるステップであって、第１のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含む、色素を蛍光発光させるステップと、性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルにおける各精子細胞に関する蛍光が検出器によって検出されるステップと、検出された蛍光に基づき、第２のレーザ・モジュールからの放射によって人以外の精液のサブセットを不活性化して、性判別された、人以外の精液を作成するステップであって、第２のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含み、第１のレーザ・モジュール及び第２のレーザ・モジュールが、フロー・サイトメトリ・デバイスの、検出器とは反対側の共通の側に配設されている、性判別された、人以外の精液を作成するステップと、性判別された、人以外の精液を採集するステップとを含む。
さらに別の実施例によれば、本発明は、例えばマイクロ流体系チップ・ベースのフロー・サイトメトリ・システムにおいて、処理されるサンプルの経路設定又は進路尾変更と混合とのための自動システム又は半自動システムを提供するものである。処理されるサンプルを取り扱うための自動システム又は半自動システムを用意すれば、サンプルの処理から、手動のステップ又はオペレータ集約的なステップが解消され、プロセスの効率及び処理されるサンプルの品質を改善する。自動化されたサンプルの経路設定及び混合を手段とする、より均一な動作により、サンプル処理動作における自動ルーチン又は反復可能なステップによって、オペレータによる間違いの可能性が低減する。
本発明の別の目的は、自動混合と、より均一な混合時間と、管の内径が常に細胞の経路の下にあることを保証するための経路とを可能にするシステム及び方法を提供することである。本発明の実施例は、ピボットに沿って静かに混合する混合システムを備え、制限された空間を適用するための混合の自動化を可能にする。本発明の実施例は、混合動作を制御することによって細胞ストレスを低減すること、並びに細胞が流体の過剰濃度溶液の中にある時間を短縮することができる。
いくつかの態様では、本発明はサンプル混合システムを特徴とする。サンプル混合システムは、構成分子又は粒子を含むサンプルを処理するためのフロー・サイトメトリ・システムとともに使用される。例えば、サンプル混合システムは、マイクロ流体系チップ・ベースのフロー・サイトメトリ・システムとともに使用されてよく、複数の細胞を含む生物学的サンプル又は遺伝子サンプルなどのサンプルは、レーザなどの電磁気ビームの放射デバイスのセットによって処理される。サンプルにおける細胞は、マイクロ流体系チップにおいて、サンプルのサブセットが、マイクロ流体系チップにおける処理に続いて、不活性化され、破壊され、又は取り除かれるように処理されてよく、サンプルはチップの端子端部における１つ又は複数の出口によってマイクロ流体系チップから放出される。処理されたサンプルは、基準又はパラメータのセットを満たすことに基づき、サンプル混合システム上に配設されたサンプル捕獲管に流れ込むことを許容されるか又は廃棄物収集容器に進路を変えられる。
いくつかの実施例では、サンプル混合システムは、回転ベース、回転ベース上に配設された複数の採集管ホルダ、及び複数の採集管を備え得る。各採集管は、採集管ホルダに配設されるように構成されている。採集管は、緩衝媒体などの媒体を含有してよく、これに関して、混合が緩衝を維持し、緩衝の程度を制御する。回転ベースは、採集管ホルダ及び採集管が回転するか又は弓形経路で動くように回転することができる。この動きが、採集管の内容物の混合を引き起こす。
いくつかの実施例では、回転ベースは、プラットフォーム上に配設された円板でよい。一実施例では、回転ベースは、前記回転ベースを中心軸のまわりで回転させるモータに動作可能に結合される。回転ベースは、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数に基づいて回転される。いくつかの実施例では、回転ベースは往復回転することができる。回転ベースは約１０°～１８０°回転する。
他の実施例では、回転ベースは、互いに離れて配置された磁石を含有し得る。関連して、各採集管ホルダのベースが磁石を含有している。各採集管ホルダは、前記採集管ホルダの磁石と回転ベースの磁石のうち１つの磁石との間の磁力によって回転ベースに取り付けられ得る。
いくつかの実施例では、サンプル混合システムは、１つ又は複数のホール効果センサをさらに備え得る。例えば、回転ベースにおける磁石のうち１つのＳ極が１つ又は複数のホール効果センサの方へ配向されてよく、他の磁石のＮ極が、同じ１つ又は複数のホール効果センサの方へ配向される。
他の実施例では、サンプル混合システムは、約２～６個の採集管ホルダを備え得る。それぞれの採集管ホルダが、ベースから上方へ突き出る２つ以上のアームを備え得る。２つ以上のアームが、ベース上に直立した採集管を保持するように構成されている。いくつかの実施例では、２つ以上のアームが、様々なサイズの採集管に収容するように伸長可能である。
いくつかの実施例では、分配機器が採集管のうちの１つにサンプルを分配するように、システムは分配機器の下に配置され得る。好ましくは、前記採集管がサンプルを混合するために弓形経路で移動するとき、サンプルを受け入れている採集管は分配機器の分配経路の下にとどまる。システムは、採集管において、ある期間（例えば５～１０分）にわたってサンプルを混合した後に、サンプルを別の採集管に分配するように、分配機器の下に別の採集管を自動的に設置する。
他の実施例では、サンプル混合システムは、採集管の中の液位を検出するためのセンサをさらに備え得る。このセンサは、採集管の外表面又はその近くに配置され得る。さらなる他の実施例では、サンプル混合システムは、採集管に流れが入るのを防止するように構成された自動ダンプをさらに備え得る。
他の態様では、本明細書で説明されたサンプル混合システムは、選別されたサンプルを混合する方法において使用され得る。この方法は、選別されたサンプルをサンプル混合システムの採集管に採集するステップと、採集管ホルダに配設された採集管が、弓形経路において、制御された動きで均一に回転するか又は移動して採集されたサンプルを混合するように回転ベースを回転させることによって、採集管の中に採集されたサンプルを自動的に混合するステップとを含み得る。さらなる実施例では、この方法は、採集管が所望のレベルまで充填されたとき、選別されたサンプルの流れを、採集管から個別の採集器に進路を変えるステップと、第２の採集管が、選別されたサンプルを採集するように配置されるように、回転ベースを回転させるステップと、選別されたサンプルの流れを第２の採集管に進路を変えるステップとを含み得る。
本発明の独創的な固有の技術的特徴の１つには、サンプル管の円弧状の往復によって自動的に誘起される混合がある。本発明の、いかなる理論又は機構への限定も望むことなく、本発明の技術的特徴により、マイクロ流体系ベース又は液滴ベースのフロー・サイトメータなどの分配機器の下の、採集管のより均一な自動混合が有利に可能になると考えられる。円弧状の動きは、細胞を、管の中へ、媒体の上に徐々に滴らせながら、サンプル管の中の細胞媒体と細胞との間の均一な濃度を保証するものである。１つの管の混合が完了した後に、交換能力により、モータが、「使用中」の管から「待機中」の管へと素早く動くことができる。また、本発明のサンプル混合システムは、性判別機器の内部に割り当てられた空間に適応するように十分に小型であり、人の介入もより少なくて済む。現在知られている従前の参考文献又は著作物には、本発明の固有の独創的な技術的特徴を有するものはない。
他の実施例によれば、本発明は、少なくとも１つの特性を基にサンプル中の粒子又は構成分子を処理するためのフロー・サイトメトリ組立体を備える粒子処理システムと、定義されたパラメータのセットを基に、フロー・サイトメトリ組立体によって処理されたサンプルを自動的に混合するように構成された自動サンプル混合システムとを特徴とする。一実施例では、自動サンプル混合システムは、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することができ、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にする。定義されたパラメータのセットは、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数を含む。
一実施例では、自動サンプル混合システムは、回転ベースと、回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットとをさらに備える。別の実施例では、自動サンプル混合システムは、流体レベル・センサをさらに備える。自動サンプル混合システムは、第１の管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、採集管のセットにおいて第１の管と第２の管とを交換するように構成されている。
いくつかの実施例では、粒子処理システムは、フロー・サイトメータからの処理されたサンプルを含む出力流れが自動サンプル混合システムに入るのを防止するように構成された機械的ダイバータをさらに備える。
別の実施例によれば、粒子処理システムは、少なくとも１つの特性を基にサンプル中の粒子又は構成分子を処理するためのフロー・サイトメトリ組立体と、定義されたパラメータのセットを基に、フロー・サイトメータからの処理されたサンプルを含む出力流れがサンプル回収容器に入るのを防止するように構成された機械的ダイバータとを備える。機械的ダイバータは、フロー・サイトメータからの処理されたサンプルを含む出力流れが自動サンプル混合システムに入るのを防止するように構成されている。機械的ダイバータ向けに定義されたパラメータのセットは、サンプルの純度、サンプル中の粒子の数、及び回収容器の充填レベルのうち１つ又は複数を含み得る。
他の実施例では、粒子処理システムは、サンプル回収容器に採集された、フロー・サイトメトリ組立体によって処理されたサンプルを、定義されたパラメータのセットを基に自動的に混合するように構成された自動サンプル混合システムをさらに備え得る。自動サンプル混合システム向けに定義されたパラメータのセットは、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数を含む。非限定的な実施例では、自動サンプル混合システムは、回転ベースと、回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットとを備え得る。自動サンプル混合システムは、第１の管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、採集管のセットにおいて第１の管と第２の管とを交換するように構成されている。いくつかの実施例では、自動サンプル混合システムは、流体レベル・センサをさらに備える。
さらなる実施例では、本発明は、性判別された、人以外の精液製品を生成するための方法を提供するものである。この方法は、フロー・サイトメトリ装置内の精液サンプルを処理して、少なくとも１つの望ましくない特性を含むサンプルの第２の部分母集団から、少なくとも１つの望ましい特性を含むサンプルの第１の部分母集団を選択するステップと、サンプル回収容器内の、少なくとも１つの望ましい特性を含む第１の部分母集団を主として含むサンプルを採集するステップと、本明細書で説明したサンプル混合システムのうちのいずれかを使用して、サンプル回収容器内の採集されたサンプルを自動的に混合するステップとを含み得る。採集されたサンプルの混合は、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数など、処理されるサンプルに関連する定義されたサンプル混合パラメータのセットに基づき得る。サンプル混合システムは、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することができ、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にする。
いくつかの実施例では、この方法は、処理されたサンプルがフロー・サイトメトリ装置を出た後に、サンプル回収容器に採集される、処理されたサンプルの一部を機械的に進路を変えるステップをさらに含む。処理されたサンプルを機械的に進路を変えるステップは、サンプルの純度、サンプル中の粒子の数、及び回収容器の充填レベルを含む、１つ又は複数の定義されたパラメータに基づき得る。他の実施例では、この方法は、第１の管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、採集管のセットにおいて第１の管と第２の管とを交換するステップを含む。
本明細書で説明されたあらゆる特徴又は特徴の組合せは、そのような組合せに含まれる特徴が互いに矛盾していない限り本発明の範囲内に含まれることが、状況、本明細書、及び当業者の知見から技術的に明らかであろう。本発明のさらなる利点及び態様は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲において明らかである。
本発明の完全な理解を容易にするために、同様の要素は同様の数字で参照される添付の図面に示される例示的な実施例がここで参照される。これらの図面は、本発明を限定するものと解釈されるべきではなく、例示であり、参照のためであることが意図される。
本発明のモジュール式フロー・サイトメトリ・システムの非限定的な実施例を示す。 ３つのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムの正面図で、それぞれにモニター、シース槽及びスケール組立体、マウス、採集トレイ、スキャナを備える。 本発明のモジュール式フロー・サイトメトリ・システムの正面図を示す。 本発明のモジュール式フロー・サイトメトリ・システムの背面図を示す。 本発明のモジュール式フロー・サイトメトリ・システムの機器ワークフローのブロック図を示す。 取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール及びサンプルを処理且つ分析するフロー・サイトメトリ・デバイスの実施例を示す正面斜視図である。 取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール及び取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールを洗浄するマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの実施例を示す正面斜視図である。 分配ブロック及びマイクロ流体系モジュールからそれぞれの合せ穴までの、合せピンとボールとの間の経路を示す。 分配ブロック及びマイクロ流体系モジュールからそれぞれの合せ穴までの、合せピンとボールとの間の経路の別の図である。 流体系モジュールの内部コンポーネントを示す。 流体系モジュールがシステムの後端流体系ポートへどのように接続されるかを示す。 フロー・サイトメータ・システムにおいて取外し可能且つ置換可能なサンプル通路を使用するための、及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムを使用して取外し可能且つ置換可能なサンプル通路を洗浄するためのプロセス及び方法の実施例を示すフローチャートである。 フロー・サイトメータ・システムにおいて取外し可能且つ置換可能なサンプル通路を使用するための、及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムを使用して取外し可能且つ置換可能なサンプル通路を洗浄するためのシステム及び方法の実施例を示すブロック図である。 フロー・サイトメータ・システムにおいて取外し可能且つ置換可能なサンプル通路を使用するための、及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムを使用して取外し可能且つ置換可能なサンプル通路を洗浄するためのシステム及び方法の実施例を示すブロック図である。 外部流体リザーバを備えるマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの実施例を示すブロック図である。 内部流体リザーバ及び制御システムを備えるマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの実施例を示すブロック図である。 マイクロ流体系モジュール及び分配ブロックを備える取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールの実施例を示すブロック図である。 マイクロ流体系モジュール及び分配ブロックを備える取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールの実施例を示す別の図である。 図１５Ａの分配ブロックの断面図を示す。 取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールのマイクロ流体系モジュールの実施例の側面図を示すブロック図である。 識別要素を備えるマイクロ流体系チップの非限定的な実施例を示す。 マイクロ流体系チップの識別要素を利用してマイクロ流体系チップを自動的に整列且つ配置する非限定的な配列を示す。 フロー・サイトメトリ・デバイス、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム、サンプル通路モジュール、ローカル制御システム、及びリモートサーバを含むシステムの実施例を示すブロック図である。 マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム内の流体フローの実施例を示すブロック図である。 本発明の光学系モジュール（問合せモジュール）の実施例を示す。光学系モジュールは、サイトメトリ・システムの残りの部分とは別に浮遊できて、ゴム製足部で隔離される。 図１９Ａの光学系モジュールの内部レイアウトを示す。 本発明のサイトメトリ・システムに配設される電子系モジュールの実施例を示す。 蓋で覆われた電子系モジュールを示す。 電子系モジュールの内部コンポーネントを示す。 サイトメトリ・システムの背面に配設された制御盤を示す。制御盤は、電子系及び流体系ポートを含む。 サイトメトリ・システムの背面に配設された制御盤を示す。制御盤は、電子系及び流体系ポートを含む。 サイトメトリ・システムの電子ブロック図を示す。 サイトメトリ・システムの電子ブロック図を示す。 本発明の実施例によるキル・レーザの電磁放射線放射のためのビーム幅の図である。 本発明の実施例による焦点面に円形ビーム・ウエスト・プロファイルを有するキル・レーザ・ビームに対する、焦点面での楕円形ビーム・ウエスト・プロファイルを有するキル・レーザ・ビームの性能を示すチャートである。 本発明の実施例による焦点面に円形ビーム・ウエスト・プロファイルを有するキル・レーザ・ビームに対する、焦点面での楕円形ビーム・ウエスト・プロファイルを有するキル・レーザ・ビームの性能を示すチャートである。 本発明の実施例によるレーザ・ベースの粒子処理システムの電気的、光学的、及び光学機械的要素のブロック図である。 本発明の実施例によるレーザ・ベースの粒子処理システムの電気的、光学的、及び光学機械的要素のブロック図である。 本発明の実施例による検出レーザ・モジュールからの電磁放射ビーム放射のための光通路の概略図である。 本発明の実施例によるキル・レーザ・モジュールからの電磁放射ビーム放射のための光通路の概略図である。 本発明の実施例による検出組立体の光学的及び電気的要素の略図である。 本発明の実施例による検出組立体による検出のための焦点面での作用又は問合せエリアにおけるキル・スポット及び検出スポットでの放射の概略図である。 本発明の実施例による検出レーザ・ビームの測定の出力を表す例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェースを示す。 本発明の実施例によるキル・レーザ・ビームの測定の出力を表す例示的なグラフィカル・ユーザ・インターフェースを示す。 サンプルの流れを検出及びキル・レーザへ整列されて所望の分解能及びキル計数を達成する方法のブロック図を示す。 本発明に利用できる整列手順を示す。 サンプル・レベルを自動的に測定し、サンプル・レベルが低い場合を決めるためのブロック図を示す。 サンプル混合モジュール及び自動ダンプ・コンポーネントを含むフロー・サイトメトリベースの粒子処理システムを示す。 回転ベースに配設された磁気採集管を備える本発明のサンプル混合システムを示す。 採集管ホルダの磁気取付を示す断面図である。 サンプル混合システムのモータ内へ組み込まれたホール効果センサの上面図である。ホール効果センサは南極によって作動し、位置検出に使用される。単数の磁石は、そのＳ極がセンサへ配向され、他の全ての磁石は、Ｎ極がセンサへ配向される。 サンプル分注機器内へ組み込まれたサンプル混合システムを示す。 サンプル分注機器内へ組み込まれたサンプル混合システムを示す。 より大きな採集管を備えたサンプル混合システムの別の実施例を示す。 より大きな採集管を備えたサンプル混合システムの別の実施例を示す。 より大きな採集管を備えたサンプル混合システムの別の実施例を示す。 サンプル混合システムと併用されている液体レベル・センサの一実施例を示す。 図３８Ａにおける液体レベル・センサの近接図を示す。 サンプル混合システムと併用されている液体レベル・センサの別の実施例を示す。液体レベル・センサは、採集管から約１０ｍｍ離れて配置される。 液体レベル・センサが採集管から約６ｍｍ離れて配置されていることを示す。 サンプル混合システムの自動ダンプ・コンポーネントを示す。 サンプル混合システムの自動ダンプ・コンポーネントを示す。 本発明の実施例によるサンプルを処理するための非限定的なフローチャートである。 本発明によるサンプルを採集且つ混合する方法のブロック・フロー図である。 本発明によるサンプルを採集且つ混合する方法のブロック・フロー図である。
本発明を次に、添付の図面に示されるような例示の実施例を参照してより詳細に記載する。本発明は、例示の実施例を参照して本明細書に記載されるが、本発明はそのような例示の実施例に限定されないことを理解されたい。当分野における通常の技術を所有し、本明細書の教示を利用する機会を有するものは、追加の実装形態、修正形態及び実施例並びに本発明の使用の他の用途を認識し、これらは、本明細書に開示されクレーム主張されるような本発明の範囲内であるように本明細書では十分に企図されており、それに関して、本発明は、かなり有益であり得る。
一態様において、本開示は、精子及び他の粒子又は細胞などの粒子又は細胞物質を種々の成分及び部分に分離することができるフロー・サイトメトリ・システム及び方法に関する。例えば、本発明の種々の実施例は、生存可能であり運動性の精子を生存不可能又は非運動性精子から隔離する、性別及び他の性別を分類する変形形態によって精子を隔離する、幹細胞を母集団の中の細胞から隔離する、１つ又は複数のラベル付けされた細胞を、ラベル付けされない細胞から隔離して、望ましい／望ましくない特性を区別する、指定された特性に従って核ＤＮＡにおける遺伝子を隔離する、表面マーカーに基づいて細胞を隔離する、膜の完全性（生存能力）、潜在的、又は予測される生殖状態（繁殖力）、凍結後の生き残る能力などに基づいて細胞を隔離する、汚染物質又はゴミから細胞を隔離する、損傷した細胞（すなわち癌細胞）から健康な細胞を隔離する（骨髄摘出においてなど）、血漿混合物における白血球細胞及び血小板から赤血球を隔離する、並びに任意の他の細胞成分からの任意の細胞を対応する部分に隔離するなど、混合物における成分を隔離することを実現する。
本明細書で使用される際、精子サンプルは、ヒト以外の哺乳類から提供されるべきであると理解される。精子サンプルは、ソース動物から新たに採集されたサンプル、又はソース動物からの予め冷凍保存されたものの解凍サンプルであってよい。ソース動物の例には、これに限定するものではないが、牛、羊、山羊、馬、豚、又はウサギ、アルパカ、犬、猫、フェレット、ラット、ネズミ又はバッファローなどの他の哺乳類ソースが含まれる。例えば、牛の精子細胞は、国産牛、バイソン、アフリカンバッファロー、水牛又はヤクからの精子細胞を含むことができる。さらに、サンプルは、単一の精液、同じ哺乳類からの複数回のためた精液、又は２頭以上の動物からの複数回のためた精液であってもよい。
本明細書で使用される際、用語「通路」は、その中を流体が流れることができる流体ライン、チャネル又は配管を指す。例えば、シース流体通路は、その中をシース流体が流れることができるライン、チャネル又は配管を指し、サンプル通路は、その中をサンプル流体が流れることができるライン、チャネル又は配管を指し、空気通路は、その中を空気が流れることができるライン、チャネル又は配管を指すなどである。本明細書に記載されるサンプル通路モジュールにおいて、前記モジュールは、サンプルがその中を通って流れ、これにより採集以外の処理中にサンプル流体を他のモジュールから隔離する全体のサンプル通路を備える。これは、異なるサンプル流体間の相互汚染を阻止することができ、またサンプル通路を他のモジュールから切り離して洗浄することも可能にすることができる。全体のサンプル通路は、その中をサンプル流体が流れる通路全てを指し、別個であり、別の構成要素によって互いから物理的に隔てられた経路を含める。同様のやり方において、用語「全体の通路」は、主に、全体の通路が、特定の流体が中を通って流れる通路全てを備え、別個であり、別の構成要素によって互いから物理的に隔てられた通路を含めるという点において、シース流体、空気又は任意の他の流体に適用することができる。
本明細書で使用される際、用語「掃除される経路」は、洗浄されるべきサンプル通路容積の数を指す。
本明細書で使用される際、用語「モジュール」は、取り外すことができる、再設置することができる、又は１つのユニットとして置換することができる複数の構成要素を指す。個々の構成要素が、取り外されてよい、再設置されてよい、又は置換されてよい場合、個々の構成要素は、モジュールではない。
いくつかの実施例によると、本発明は、図１～図２に示されるように、シャーシ、及び複数のモジュールが中に配置されたモジュール式フロー・サイトメトリ・システムを特徴とする。これらのモジュールは、これに限定するものではないが、電子機器、及び制御モジュール、問合せ（又は光学系）モジュール、流体系モジュール、サンプル通路モジュール、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュール、並びに自動混合及び採集モジュールを含む。通気穴又はスロットを、シャーシに沿って複数の場所に位置決めすることで、電子機器への適切で十分な空気流と冷却を可能にすることができる。本発明を特定の理論又は機構に限定することを望む訳ではないが、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムは、これに限定するものではないが、チップ・ステージを介するチップ位置の自動調節、検出スポットの自動調節、キル・スポットの自動調節、自動のサンプル及びシーススループット、自動採集及び攪拌、自動ダンプ（例えば、サンプル採集における失敗状態、例えば、高過ぎる死滅細胞のパーセント、低すぎる分解能、汚染の手違い、位置合せエラーなどからの）を含む、自動化機構を有することができる。自動化機構は、サイトメータのコンピュータシステム構成要素によって制御され、操作され得る。
図２に示されるように、シース槽は、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムに流体結合されてよい。シース槽は、搬送し易くするための車輪付き組立体と、槽内のシース流体の量を監視するための目盛りとを含んでよい。モジュール式フロー・サイトメトリに動作可能に結合され得る追加の構成要素は、これに限定するものではないが、マウス、モニタ、タッチスクリーン、キーボード、バーコード、ＱＲコード（登録商標）又はＲＦＩＤスキャナなどの識別スキャナを含む。
図３Ａは、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムの異なる構成要素をより詳細に示す。いくつかの実施例において、マイクロ流体系モジュールは、チップ・カートリッジと、システムに対して磁気的に保持されるマイクロ流体系チップとを中に含む。シース・ラインは、シース入口ポート及びマイクロ流体系チップ・シース・チャネルからの流体間の配管経路である。サンプル・ラインは、サンプル管及びマイクロ流体系チップ・サンプル・チャネルからの流体間の配管経路である。流体系モジュールは、サンプル入口及びシース入口からの流体、並びに流体系組立体からの流体を、マイクロ流体系チップ内のそのそれぞれのポートに誘導する。流体系アクセスねじは、流体系組立体内へのメンテナンスを可能にする。液体レベル・センサは、サンプル管内の採集充填量を検出する容量センサであってよい。採集モジュールは、「待機中」位置と「採集」位置の間を切り替える、採集管を保持する採集管ホルダを中に含む回転可能システムを備える。バイザは、採集中に環境変動からチップ・モジュールを保護するスイング・カバーである。サンプル管は、精液サンプル又はクリーニング・サンプルを中に含むサンプルを保持して、マイクロ流体系サンプル・チャネルに吐き出すことができるリザーバである。収納トレイは、動作中に、簡便になるように追加の管及びキャップを保持することができる。
図３Ｂを参照すると、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムの裏側構成要素は、制御盤及びカバーを中に含む制御ボックス・モジュールと、シース入口へのクイック・ディスコネクトを中に含む流体系ポートと、廃棄物出力と、空気入力と、シース槽への空気出力と、電源及びメインコンピュータを中に含む電子系ボックス・モジュールと、電子系ボックスに電力を供給するためにケーブルにプラグ接続するための電子機器電力ポートと、全体のシステム状態を示す状態指示器とを含む。
光学系組立体は、キル・レーザ及び検出レーザからマイクロ流体系チップまでのビーム経路の位置合せ及び成形に関与している。チップは、焦点レンズを通してカメラの中まで眺められる。検出レーザは、細胞がマイクロ流体系チップの中を流れているとき、各個々の細胞の中を通る光を放出し、ＡＰＤ検出センサを通して放出を集めて細胞の性別を評価することに関与している。キル・レーザはその後、ソフトウェア内でゲート制御されていない各細胞における光のパルスを送信し、ゲート制御されていない細胞の各々をスライシングし、不活発にすることに関与している。ソフトウェアから、オペレータは、チップ・ステージ及び検出ビームの移動を制御することで、細胞の性別検出分解能及びキル・スライス精度を最適化することが可能である。
本発明において実施される性判別法の非制限的実施例では、精子サンプルは、マイクロチャネルに取り込まれ、シース流体によって囲まれ、全４方向に集中させられる。モジュール式フロー・サイトメトリ・システムが稼働しているとき、サンプル内の染色された精子細胞は、蛍光発光させるために、レーザ（パルス波又は連続波のいずれか）によって照らされる。細胞の蛍光発光からの光又は光子が、アバランシェ・フォトダイオード（「ＡＰＤ」）にぶつかるとき、システム内のセンサにおいて決定プロセスが開始する。ＡＰＤからの信号は処理され、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）に送信される。ＦＰＧＡにおいて、最後の検出イベントから適切な時間のデッドタイムが経過した場合、このとき、新たなイベント状態が開始する、そうでなければ、イベントは全く起こり得ない。
イベント状態決定の開始において、信号値が閾値を超え、且つ信号値が、下降ヒステリシス値を超えた場合、このとき、イベント・カウンターが増分される。そのイベントが、マルチピーク・イベントであるか、シングルピーク・イベントであるかが次に決定される。信号又はピークに関して、信号の屈折変化の方向が決定され、信号は、マルチピーク・イベント（二重項）における第１のピークであるか、マルチピーク・イベントにおける第２の、すなわちその後のピークであるかが決定される。イベントがマルチピーク・イベントである場合、ピークカウント、ピーク電圧、及びピーク時間を使用して、マルチピーク・イベントを処理する。一重項又は二重項は、ほぼ同じピーク高さを有するため、それらは、ピーク高さ（「強度」）の１－Ｄヒストグラム上の同じ場所に現れる。しかしながら、領域が有意に異なることが理由で、それらは、ピーク高さと領域を有する２－Ｄヒストグラム上では異なる場所に現れる。
イベントがマルチピーク・イベントである場合、以下のデータ、すなわちピーク電圧、ピーク時間、積分領域及びイベントについてのスパン値が、イベントの終わりが決定されるまで、信号が処理される際に、イベント内の各データポイントについて更新される。スパン値が、イベントについての最小値を超えた場合、イベントは、有効なイベントであり、ＦＰＧＡは、「ゲート・モード」に入り、ゲーティング結果を決定し、この結果を使用して始動するか否かを決定する。既に死滅した細胞に対応するピークは、始動しないことの決定となる。ピーク電圧、領域及びスパンを含めたＦＰＧＡ結果は、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）に送信される。ＤＳＰは、追加のゲーティング決定を作成することができる、又はそれはＦＰＧＡ結果を使用して始動するかどうかを決定することができる。ＤＳＰゲーティングにおいて、ＦＰＧＡからのイベント・データが処理されて、イベント・データポイントが事前定義されたゲーティング多角形内にあるかどうかを決定する。
ＦＰＧＡは、信号をＤＳＰに送信した後、ＤＳＰゲーティング結果を待ち、ＤＳＰゲーティング結果に基づいて、イベント内のピークについてのタイム・スタンプに基づいて１つ又は複数のピークがキル・スケジュールに追加される。シングルピークの場合、１つのイベントが、レーザ・トリガ・スケジュールに追加され、マルチピーク・イベントの場合、現在の設定に基づいて、マルチピーク・イベント内の１つ又は全てのピークがレーザ・トリガ・スケジュールに追加される。レーザ・トリガについて、ＥＰＧＡは、新たなトリガ要求がスケジュールに追加されたかどうかを知るために絶えずチェックし、トリガ要求がスケジュールに追加された場合、要求に基づいて遅延が設定される。遅延の後、ＦＰＧＡからの出力は、レーザに、特定のトリガ要求に対応する精子細胞において始動するようにさせる。
いくつかの実施例において、流体系モジュールは、流体系マニホールドからマイクロ流体系チップまでのシース・ラインとサンプル・ラインとの間の流れの速度を正確に制御して、マイクロ流体系チップを通る最適な細胞流量を可能にし、チップ内の細胞間の最大の許容可能な間隔を可能にする、液体取扱装置である。流体系モジュールは、システムから取外し可能である。
いくつかの実施例において、流体系モジュールは、システム内を通るシース流体及びサンプル流体に対して流れの速度を制御するための流体レギュレータと、流体弁とを含む。流体系モジュールはまた、機器内で筐体空気圧を約５５ｐｓｉまで降下させることができ、シース槽への空気圧を２５ｐｓｉ未満まで降下させることができる二重空気レギュレータ組立体をシステムの背面付近に含んでよい。流体系モジュールは、流体制御ＰＣＢ及び制御可能デバイスを収容して、機器を通る流体の流量を正確に制御する。流体系モジュールには、ラッチを開放する、又はノブを緩むまでねじるなどによって、解放機構を始動させ、その後モジュールを外に摺動させることによって到達することができる。図９Ａを参照すると、流体系モジュールがひとたび機器から引っ張り出されると、メンテナンス・スタッフは、最初に流体盤への電気ポートからプラグを抜き、その後、モジュールの頂部に位置するハンドルを保持して、ユニットを引っ張り上げることによってモジュールに迅速に到達することができる。流体系モジュールは、例えばメンテナンス又は診断のために、システムから切り離し、取り外すことができ、バックアップ流体系モジュールで置換することができることで、システムはなおも作動可能なままである。例えば流体系モジュールは、予防メンテナンスのために一月に一回シース・ライン・フィルタを交換するために取り外されてもよい。
システム内を何らかの流体が流れるために、マイクロ流体系モジュール及び流体系モジュールは共に、そのそれぞれのスポットに適切に設置される必要がある。偶発的な漏出の機会を減らすためにマニホールドが所定の場所にあることを検出するためにセンサが存在する。両マニホールドとも、把持し易くするために装着されたハンドルを有する。いくつかの実施例において、チップ及び流体系マニホールドは共に、同時に取り扱われることが意図される。流体系モジュール及びチップ・モジュールを搭載するために、バイザが持ち上げられ、その後モジュールが、システム上のその意図される位置まで動かされる。流体系モジュールの場合、モジュールからの２つのドエルピンが、流体系モジュール・ベースにある穴に位置合せされ、その後所定の場所へと押し込まれる。チップ・モジュールの場合、モジュールの背面にある位置決めボールがチップ・モジュール・ベースにある位置決め穴と位置合せされ、その後、システム上の所定の位置へと摺動するように前方に押される。両方のモジュールとも、それらが磁気的に保持されるとき、カチッと音を立てて所定の場所になるべきである。シース・ライン及びサンプル・ラインは、ラインを所定の場所に保持するために、バイザの真下のクリップ上のそのそれぞれのスロットに挿入される。最後に、バイザが閉じられる。流体系モジュール及びチップ・モジュールをシステムから取り出すのは、搭載手順の反対である。
いくつかの実施例において、所望の流体を有する５ｍＬ管サンプルは、管をサンプル管ローダ上に配置し、搭載されたサンプル管ローダを、機器面に垂直に流体系モジュールの真下に位置決めすることによって、流体系モジュールに搭載される。サンプル管がひとたびサンプル管の中心に位置合せされると、サンプル管ローダは、頂部面が流体系モジュールに接触するまで押し上げられる。サンプル管ローダは、ローダと流体系モジュールとの間の磁力で所定の場所の中にロックする。サンプル管を取り出すためには、サンプル管ローダをねじって、流体系モジュールとの磁力を断ち切り、下に引っ張って、それを流体系マニホールドから外す。
他の実施例において、採集モジュールは、システムの採集プロセスのいくつかの部分を自動化することができる。それは、採集管が一杯になったときにそのことを検出するためのセンサを有する。液体レベル・センサは、サンプル管が事前に定義されたレベルまで一杯になったときに作動するように較正される。採集モジュールは、一杯になった採集管を、待機中の空の採集管に切り替え、５分毎に管内の内容物を自動的に混合することができる。いくつかの実施例において、自動化された採集モジュールは、ターンテーブル・ベースを中に含んでおり、これは、２つのサンプル管を保持する。採集ベースはまた、採集中、特有の配向でサンプル管ホルダを所定の場所に保持するために磁石を中に含む。収集が行われている間、採集モジュールは、内容物を頻繁に混合することができる。サンプルが管内に採集されるのが終わったとき、モジュールは、サンプルを採集している管を待機中の管に切り替える。最終的に、流れを止める必要なしに、サンプル流れを廃棄物ラインに向け直すための自動化されたシステムが存在する。
性判別システムの監視中、オペレータは、採集モジュールと主にやりとりをする。ソフトウェアの起動時、採集モジュールは、所定の場所へと戻る。採集モジュールが移動する場合を除いて、「採集」位置と呼ばれるサンプル採集ゾーンと一直線に１つのサンプル管ホルダが常に存在する。サンプル採集ゾーンの真下でサンプル管ホルダから直接横切るのは、第２のサンプル管ホルダである。第２のサンプル管ホルダは、「待機中」位置と呼ばれる。
サンプル採集中、採集管は、自動的に混合する。混合プロトコルは、採集管を数秒間往復旋回させ、その後、採集位置に戻す。新たな採集管が、採集位置になるように切り替えられたとき、終了した管は、待機中位置に戻るように切り替えられ、一杯になった採集管は取り外され、採集トレイ内に置かれる。新たな採集管が、採集管ホルダ内に配置され、待機中位置に戻るように搭載される。
特定の理論又は機構に拘泥することを望まずに、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムの新規且つ進歩的な機構は、空間の有効利用を可能するための互いに対するモジュールの構成及び位置である。システムは、３つの別個のレベル又はフロアに分割することができる。第１のフロア（例えば底部フロア）では、電子系モジュールが、シャーシの内外に摺動することができる。それは、上部レベルにある流体からの保護のために隔壁プレート又はプレートを含む。よって、電子系モジュールは、他のモジュールから物理的に隔離されている。第２のフロア（例えば中央フロア）では、流体系モジュールは、オペレータに到達することを容易にするために前方部分に備わっている。第３のフロア（例えば頂部フロア）は、レーザ、検出器及び他の光学構成要素を中に含む光学系モジュールを収容する。光学系モジュールは、光学構成要素を妨害しないように、移動する空気から隔離されている。レーザが最大の熱を生成するために、光学系モジュールは、最適な通気のために最上レベルにある。光学構成要素の周りで空気を乱す可能性のあるファンを使用する代わりに、レーザのためのヒートシンクが、構成要素を冷却するために、自然対流を介して空気を引き込むことができる。光学系モジュールは、これらのモジュールが共に熱を生成することが理由で、電子系モジュールから隔てられなければならない。電子構成要素を冷却するために、ファンが、第１のフロアに、及び／又は電子系モジュールの近くに配置されてもよい。モジュールのレイアウトは、頻繁なメンテナンスの領域に到達することをさらに可能にする。
本発明の別の独自で進歩的な機構は、種々のモジュールの組立、並びにメンテナンス及び／又は置換のための取外しを容易にすることを有利に可能にし、その結果ダウンタイムが小さくなり、ほぼ連続運転となる、システム全体のモジュール性質である。例えば、コンピュータは、移動し易くするためにレール上に配置されてよく、同様の電子系モジュールで置換することができる。光学系モジュールにおいて、レーザは、取り外す、置換する、又は接続し直すことができる。他の光学構成要素、検出器、カメラ、レンズなどもまた、取り外す、置換する、又は接続し直すことができる。サンプル通路モジュールは、取り外して、クリーニング・モジュールを使用して洗浄することができる。流体系モジュールもまた、取り外して洗浄することができる。メンテナンスの間、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールは、他の洗浄されたモジュールで置換することができる。流体系モジュール又はその構成要素の置換は、フロー・サイトメータの連続運転を可能にすることができる。システムは、専門の技術者又は特殊な訓練を必要とせずに、容易に作動させ、維持することができる。さらにモジュールの性質はまた、配送後に必要となる組み立てがほとんどないか、全く必要ない、システムの容易な出荷も可能にする。
本発明の別の独自で進歩的なさらに別の特徴は、システムのダウンタイムが小さくなり、製品の汚染が低下し、改善された製品の均一性及び純度となる、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムの自動化された又は半自動化された性質である。例えば、マイクロ流体系チップの物理的な場所は、それが自動化されたチップ・ステージ調整手順を使用することを必要とする場所に対して調節することができる。処理後のサンプルを中に含むサンプル管の混合もまた、サンプルが採集されているときに、前記管を回転させることによって自動化され、これによりサンプルロスを減少させ、精子細胞の損傷を低減させる。システムの自動化機構のさらなる実例は、処理後のサンプル流れを廃棄物収集に向け直すことを可能にする自動ダンプ・モジュールと、サンプル・レベルが低いときにそのことをオペレータに知らせる自動化されたサンプル・レベル検出とを含む。
以下のセクションは、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムの種々のモジュールをより詳細に記載する。代替品及び等価物は、本発明の範囲内にある。
サンプル通路モジュール及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュール
商業的な精液処理の分野では、例えば、精液性判別作業では、サンプル・ラン間の汚染を防ぐために、マイクロ流体系チップ、カセット、又はカートリッジを洗浄すべきであるという要件がある。
精液性判別において、プロセスは、流体サンプル変更サブ・プロセス、例えば、雄牛変更サブ・プロセスであり、ここでは、１つの流体サンプル（例えば精液サンプル）の処理が完了し、システムは、それに続くサンプルを処理するための準備をしなければならない。雄牛の変更中、最初の雄牛からの精液サンプルについての性判別プロセスに使用されているマイクロ流体系チップは、洗浄されなければならず、新たな雄牛の精液を使用する次の性判別プロセスを行うために、前の雄牛の精液を全て取り除く必要がある。或いは、新たな、又は別個のマイクロ流体系チップが使用される場合もある。雄牛間、又はより一般的には動物間、又は遺伝学的流体サンプル間で、汚染は、完璧に洗浄されなかったマイクロ流体系チップの起こり得る結果である。相互汚染は、汚染された製品が農業者に達した場合、結果として子孫の間違った品種又は間違った性別になる恐れがあるため、大きな問題である。
既存のシステム及び方法において、雄牛間の汚染を低減させることは、マイクロ流体系チップをフロー・サイトメトリ・デバイス又は機器内に固定して維持することによって達成される。チップ・クリーニング手順は、フロー・サイトメトリ・デバイス上で行われ、そこでは、洗浄溶液又は洗浄液、ＰＡＲＶＯＳＯＬなど、及びシース液又は緩衝液が、雄牛の変更の間の期間内のおおよそ１０分のクリーニング・プロセスの間、フロー・サイトメトリ・デバイス内のマイクロ流体系チップを通して処理される。手順は、半自立式プロセスであり、この場合、オペレータは、クリーニングのための圧力を設定し、洗浄液の流れを構成し、１０分のクリーニング・タイマーを設定する。
しかしながら商業的精液処理設定では、フロー・サイトメトリ・デバイスは、精液処理のための貴重な時間が、代わりにチップを洗浄するために使用されている場合、その貴重な時間を失うことになる。半自律式クリーニング手順においては、マイクロ流体系チップが完全には洗浄されない可能性もある。フロー・サイトメトリ・デバイス上で行われる半自律式クリーニング手順は、クリーニング流れを正確に設定すること、タイマーを正確に設定すること、クリーニング・サイクルが早期に終わらないこと、及び十分なクリーニング溶液、例えばＰＡＲＶＯＳＯＬがクリーニング・サイクル全体においてサンプル管の中にあることを監視し保証することをオペレータの判断に任せている。
よって、本発明の目的は、マイクロ流体系チップ、カセット又はカートリッジを有し、且つ分配ブロック又は流体系マニホールドをさらに備えるマイクロ流体系モジュールを備える、置換可能又は取外し可能なサンプル通路モジュールを含むフロー・サイトメトリ・システムを提供することである。いくつかの実施例において、フロー・サイトメトリ・システムは、事前にプログラムされた、又は構成されたクリーニング・プロトコルを使用してサンプル通路モジュールの自動クリーニングを行うマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムを含んでもよい。
本発明をいかなる理論又は機構にも限定することを望まずに、本明細書に記載される方法及びシステムは有利であると考えられるが、その理由は、取外し可能且つ置換可能な流体又はサンプル通路モジュールは、マイクロ流体系チップ及び分配ブロック又は流体系マニホールドを保持するマイクロ流体系モジュールを備え、可搬式であり、チップ・クリーニング・ステーションまで運ぶことができ、それにより、完全に自律式のクリーニング・サイクルを実現し、フロー・サイトメトリ・デバイスのほぼ連続する運転を実現するからである。
例示の実施例では、マイクロ流体系チップ及び分配ブロック又はマニホールドを保持するマイクロ流体系モジュールを備える取外し可能且つ置換可能な流体又はサンプル通路モジュールは、フロー・サイトメトリ・システムに解放可能に保持され（例えば磁気的に）、外向きの力によってなど、オペレータが、サンプル通路モジュールをフロー・サイトメトリ・システムから取り外すことによって解放可能に取り外すことができる。サンプル通路モジュールはその後、チップ・クリーニング・ステーションまで運ぶことができ、チップ・クリーニング・ステーションは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムであり、ここで、磁力がサンプル通路モジュールをマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに解放可能に固定してよく、そのためオペレータは、サンプル通路モジュールをマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに容易に装着することができる。
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム上になると、オペレータは、サンプル管を分配ブロックに押しつけるのに使用されたサンプル管ローダを取り外し、それを、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム上のサンプル・リザーバで置換する。オペレータは、一体式又は装着された制御システム又はコンピュータのユーザ・インターフェースを通してクリーニング・プロトコル又はクリーニング・パラメータを選択することによってクリーニング手順を開始する。これは、自動化されたクリーニング手順を開始し、これは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの背部に接続された容器又はリザーバからクリーニング溶液（例えばＰＡＲＶＯＳＯＬ）を引き出し、クリーニング・プロトコルによって事前に決定されたレベル（例えば４．５ｍＬ）までサンプル・リザーバを満たす。その後、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、シース・ライン又は緩衝液ライン或いはサンプル通路モジュールの流れ経路を通して、脱イオン水又は微生物学的グレードの水をプライミングし、サンプル通路モジュールを通るようにそれを流す。その後、圧力がサンプル・リザーバに加えられて、クリーニング溶液（例えばＰＡＲＶＯＳＯＬ）をサンプル・ライン又は流れ経路を通して、よってサンプル通路モジュールを通して押し込む。手順はその後、クリーニング溶液と脱イオン水の両方を、サンプル通路モジュールを通して、クリーニング・プロトコルによって決められたような時間量にわたって、例えば１０分間流す。最後に、空気が、チップを通してサンプル・ライン及びシース・ラインの両方を通るように吹き込まれる。
いくつかの実施例において、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、種々の液体の切り替えを可能にする、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム内の一セットのマニホールド及び弁を備える。これは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムが、フロー・サイトメトリ・システム上と同じ手順をチップ・クリーニングの始動及び停止のために実行することも可能にする。
マイクロ流体系チップ及び分配ブロック又はマニホールドを保持するマイクロ流体系モジュールを備える取外し可能且つ置換可能な流体又はサンプル通路モジュールは、固定されることに対してここでは可搬式である。これは、オペレータが、雄牛サンプルなどの生体液サンプルを流した後、サンプル通路モジュールをフロー・サイトメトリ・システムから取り外し、機器をきれいにするために、不必要な又は過剰なシステム処理のダウンタイムなしに、サンプル通路モジュールをマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムまで運び（すなわち、フロー・サイトメトリ・デバイスから離して）、収納庫から清潔なサンプル通路モジュールを獲得し、フロー・サイトメトリ・デバイス上に運んで設置することを可能にする。チップ・クリーニング・ステーションは自動化されており、そこでは、クリーニング・プロトコルのパラメータ、例えば流量及びタイマーが、クリーニング・プロトコルの一部として事前に構成される、又はプログラムされる。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム及びクリーニング・プロトコルは、流量が合致し、サンプル通路モジュール内のマイクロ流体系チップの完璧なクリーニングを実現するためにマニホールドが所定の場所にあることを保証するための内蔵ロジック及びアルゴリズムを備える。
自動化されたシステム、並びにマイクロ流体系チップ及び分配ブロック又はマニホールドを保持するマイクロ流体系モジュールを備える取外し可能且つ置換可能な流体又はサンプル通路モジュールを使用することは、フロー・サイトメトリ・システムのダウンタイムの時間を短縮しつつ、クリーニング・プロセスが、フロー・サイトメトリ・システムで、又はフロー・サイトメトリ・システム上で行われることを要求する既存のシステム及び方法に劣らない程、又はそれより優れた結果となる。いくつかの実施例において、オペレータが、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム上の雄牛変更クリーニング・プロセスを実行するのにおおよそ１３分から１６分かかる可能性がある。クリーニング・プロセスの期間は、将来の最適化及び訓練のプラスを通してさらに最適化される可能性がある。
一般に、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム、並びにマイクロ流体系チップ及び分配ブロック又はマニホールドを保持するマイクロ流体系モジュールを備える取外し可能且つ置換可能な流体又はサンプル通路モジュールは、ダウンタイムをなくす、又はフロー・サイトメトリ・システムにつき、流体サンプル交換につき１０分のダウンタイムを実質的に短縮するが、このダウンタイムは、フロー・サイトメトリ・デバイス上でマイクロ流体系チップを洗浄するための要件によってこれまでは生じていた。
自律式クリーニング・サイクルは、完全なクリーニングを実現し、オペレータからの監視をあまり必要としない。クリーニング溶液、ＰＡＲＶＯＳＯＬなどは、オペレータがクリーニング・ルーチンにつき個々の５ｍＬ管を満たすことを要求する代わりに、１つ又は複数のより大きなリザーバで共有される。追加で、マイクロ流体系チップ及び分配ブロック又はマニホールドを保持するマイクロ流体系モジュールを備える取外し可能且つ置換可能な流体又はサンプル通路モジュールは、目詰まりが現れた場合に、取り替えたり、置換したりするのが容易であり、既存のシステムにおいてマイクロ流体系チップを置換するダウンタイムを低減させる。
図５に関して、サンプルを処理し分析するための取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１００及びフロー・サイトメトリ・システム１０の一実施例を例示する前方斜視図が提供される。フロー・サイトメトリ・システム１０は、粒子の観察された又は決定された特性に基づいて１つ又は複数の粒子間を区別することが可能な、いかなるタイプの粒子処理システムであってもよい。例えば、フロー・サイトメトリ・システム１０は、レーザ・ベース検出及び不活性化システムであってよく、サンプル流れの中の細胞などの粒子の特性を決定するために、及び粒子のサブセットを不活性化するために１つ又は複数のレーザ及び検出器を使用する。流体選別、ジェット選別、レーザ操縦、ホログラフィック光学トラッピング、又は電気泳動などの粒子選別、粒子分離又は粒子不活性化の他の方法が、フロー・サイトメトリ・システム１０において使用される場合もある。
取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１００は、フロー・サイトメトリ・システム１０によって処理されているサンプルのための全体の流体通路を備える。サンプル通路モジュール１００は、分配ブロック１１０及びマイクロ流体系モジュール１５０を備える。分配ブロック１１０は、本体１１２、デバイス面１１１、ハンドル１１４、位置合せピン又はロッドのセット１１６及びサンプル・ストロー１１８を備える。サンプル通路管継ぎ手１０３及びシース流体管継ぎ手又は緩衝液管継ぎ手１０５を含めた一セットの解放可能な管継ぎ手を使用して、分配ブロック１１０内のサンプル流体通路及びシース流体通路又は緩衝液通路をそれぞれのサンプル流体配管１０２（例えば第１の流体系ライン）及びシース配管又は緩衝液配管１０４（例えば第２の流体系ライン）を介してマイクロ流体系モジュール１５０内の対応する通路に接合する。代替の実施例では、これはシース流体を必要とせず、分配ブロック１１０内のサンプル流体通路は、緩衝液配管１０４の必要性をなくしつつ、サンプル流体配管１０２を介してマイクロ流体系モジュール１５０内の対応する通路に結合されてもよい。サンプル流体配管１０２及びシース流体配管又は緩衝液配管１０４は、分配ブロック１１０上で使用されるものと同様の一セットの解放可能な管継ぎ手によってマイクロ流体系モジュール１５０に固定されてよい。分配ブロック１１０上及びマイクロ流体系モジュール１５０上で使用される解放可能な管継ぎ手のセットは、とげ付き取付具、ロックカラー取付具、ねじ込み取付具、又はフロー・サイトメトリ・システム１０によって処理されているサンプルの動作可能且つ加圧条件下で配管１０２及び１０４を固定することが可能な他の好適な取付具などの取付具であってよい。
マイクロ流体系モジュール１５０は、本体１５２、ハンドル１５４及びマイクロ流体デバイス・ホルダ１５６を備える。マイクロ流体系デバイス・ホルダ１５６は、マイクロ流体系チップ又はカセットをマイクロ流体系デバイス・ホルダ１５６内に固定し位置決めするのに使用される。図１４に示されるように、ノブ、ハンドル、ねじ込みロッド、又は他の位置決めデバイスを使用して、マイクロ流体系チップ又はカセットをマイクロ流体系デバイス・ホルダ１５６内に固定し位置を調整して、チップ又はカセットをフロー・サイトメトリ・システム１０内の検出及び／又は不活性化光学系と位置合せしてもよい。
マイクロ流体デバイス・ホルダ及び分配ブロック１１０は各々、サンプル通路モジュール１００をフロー・サイトメトリ・システム１０に解放可能に固定するのに使用されてよい１つ又は複数の第１鉄の、鉄の又はフェリ磁性の、或いは他の磁気プレート又はブロックを備えてよい。追加で、又は磁石ベースの固定システムを使用する代替の実施例において、他のラッチ、ロック又は締め具を使用して、サンプル通路モジュール１００をフロー・サイトメトリ・システム１０に解放可能に固定してもよい。しかしながら、サンプル通路モジュール１００の迅速で容易な固定、並びにサンプル通路モジュール１００のフロー・サイトメトリ・システム１０から迅速で容易な解放を実現する固定システム、例えば磁石ベースの固定システムなどは、使い易さ、及び単純化された操作に関連する追加の利点を提供してよい。
フロー・サイトメトリ・システム１０に対して固定されるとき、サンプル通路モジュール１００は、フロー・サイトメトリ・システム１０によって処理されているサンプルのための全体の流体通路を備える。例えば、サンプル管１２内に収納されたサンプルは、サンプル管１２が分配ブロックに搭載される、又は分配ブロックに対して固定されるとき、例えば、サンプルをサンプル・ストロー１１８を通して分配ブロック１１０に押しやるサンプル管１２内の空気圧又はガス圧などの流体圧の作用によって、サンプル・ストロー１１８を介してサンプル通路モジュール１１０を通ってポンプで汲み上げられる、押し上げられる、又は供給される。サンプル管１２への流体圧は、分配ブロック１１０のデバイス面１１１上の一セットの流体入口などの１つ又は複数の流体入口を介してフロー・サイトメトリ・システム１０から提供される。フロー・サイトメトリ・システム１０内の蠕動ポンプなどのポンプ又は外部の空気圧源が、サンプル管１２に空気圧を提供する。
流体サンプルは、精子細胞などの粒子を含んでよく、分配ブロック１１０を通って、サンプル流体配管１０２を介してマイクロ流体系モジュール１５０まで通過する。マイクロ流体系モジュール１５０において、マイクロ流体系チップ又はカセットが流体サンプルの処理に使用される。処理後、流体サンプルは、自動流体採集システム１４内に採集される、或いは廃棄物収集管、リザーバ又はコンテナ内に入るように自動的に進路が変えられてもよい。処理中は、サンプル管１２からの流体サンプルは、処理後の廃棄物収集リザーバ以外は、フロー・サイトメトリ・システム１０のいかなる部分にも決して接触することはない。この方法において、サンプル通路モジュール１００は、他のその後に処理されるサンプルの汚染のいかなるリスクもなしに、流体サンプルが処理された後、フロー・サイトメトリ・システム１０から取り外されてよい。
例えば、精子細胞を有する精液サンプルなどの第１の流体サンプルは、サンプル通路モジュール１００を介してフロー・サイトメトリ・システム１０によって処理される場合、サンプル通路モジュール１００は、処理後にフロー・サイトメトリ・システム１０から解放される、又は取り外されて、第１の流体サンプルと第２の流体サンプルの間の相互汚染のいかなるリスクもなしに、第２の流体サンプルを処理するために、別の同様の、又は同一のサンプル通路モジュールで置換されてよい。これは、相互汚染が望ましくないだけでなく、生体サンプルを処理し分配するための法律、規則、又はガイドラインに反する可能性がある場合に生体サンプルを処理する際にとりわけ重要である。相互汚染は、遺伝子型決定又は遺伝学的シークエンシングがサンプルに対して行われる場合に問題をさらに生み出す可能性がある。サンプル通路モジュール１００は、個々のサンプル間の相互汚染の可能性を効果的になくす、又は少なくとも大いに低下させるフロー・サイトメトリ・デバイスにおいて使用される、又はそのようなフロー・サイトメトリ・デバイスと共に使用するために隔離され、完全に中に含まれた、取外し可能なサンプル通路モジュールを提供する。
次に図６を参照すると、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１００と、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１００を洗浄するためのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０（又はクリーニング・モジュール）の一実施例を例示する前方斜視図が提供される。図６に示されるように、サンプル通路モジュール１００は、図５に示されるようにフロー・サイトメトリ・システム１０から取り外されてよく、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０と位置合せされ、その上に配置される、そこに対して固定される、又は締結されてもよい。
図６のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０（そのブロック図実施例は図１２及び図１３に示される）は、筐体２２、前部２４、背部２６、マイクロ流体系モジュール又はチップ・インターフェイス２８及び分配ブロック又は流体系マニホールド・インターフェイス３０を備える。廃棄物収集管３２は、廃棄物を、マイクロ流体系モジュール１５０内のマイクロ流体系チップ又はカセットから筐体２２の前部２４にあるグロメット又は開口３４を通して廃棄物収集リザーバ内に誘導する。洗浄液又は加圧空気などの流体が、１つ又は複数の内部若しくは外部流体リザーバから、開口又はグロメット３６を通る接続部を介して洗浄液リザーバ３８に提供される。
一実施例において、並びに図５のフロー・サイトメトリ・システム１０及び図６のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０を参照して、一セットの弁取付具が、サンプル通路モジュール１００の分配ブロック１１０又はマイクロ流体系モジュール１５０のインターフェイスで使用されてよい。弁取付具は、フロー・サイトメトリ・システム１０、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０又はサンプル通路モジュール１００内の流体が、接続部が形成されたとき、又は切り離されたときに、システムから漏れる、又はシステムを出て行くことを許可しないように、取付具が接続されたとき弁を開放し、取付具が切り離されたとき弁を閉鎖する取付具を備える。これは、生体汚染を防ぎ、クリーニング溶剤などの危険な廃棄物又は物質にデバイス又はオペレータが曝されるのをさらに防ぐ。弁又はポートは、外されたとき、又は切り離されたとき、閉鎖の位置を採り、接続が行われたときにのみ流体流れを許可するために開放する。一実施例において、弁取付具は、アクチュエータ又はモータによって、或いは弁の手動操作によって始動される取付具をさらに備える。
サンプル通路モジュール１００などの取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールを使用する、フロー・サイトメトリ・システム１０などのフロー・サイトメトリ・システム及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０などのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの動作を、図１０に提供されるフローチャートに示されるプロセス３００を参照して次に記載する。プロセス３００は、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールを使用してフロー・サイトメータを作動させ、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムでの洗浄のためにフロー・サイトメータからサンプル通路モジュールを取り外すための一例の方法を記載する。
プロセス３００は、サンプル通路モジュールがフロー・サイトメトリ・デバイス上で処理実行する準備ができているステップ３０２で始まる。処理実行のためのサンプル通路モジュールを準備することは、サンプル通路モジュールをフロー・サイトメトリ・デバイスに設置すること、又は固定することを含んでよい。サンプル通路モジュールをフロー・サイトメトリ・デバイスに対して固定することは、サンプル通路モジュールを、フロー・サイトメトリ・デバイス上の分配ブロック・インターフェイス及びマイクロ流体系デバイス又はチップ・インターフェイスのうちの１つ又はその両方に対して位置合せすることを含んでよい。一実施例において、マイクロ流体系デバイスを位置合せすることは、サンプル通路モジュール設置のためのフロー・サイトメトリ・デバイスに対して正確に位置決めするために位置合せピン又はロッドを使用することを含んでよい。他の位置合せデバイスが使用されてもよく、サンプル通路モジュール及びフロー・サイトメトリ・デバイス上の一セットの割り出しマーク、サンプル通路モジュール及びフロー・サイトメトリ・デバイスの相補的な幾何学的に対応する面又は表面、或いはサンプル通路モジュールを設置のためにフロー・サイトメトリ・デバイスに対して位置合せし、位置決めするための位置合せチャネル、ガイド、又はレールを含んでもよい。
いくつかの実施例において、サンプル通路モジュールは、サンプル通路モジュール又はフロー・サイトメトリ・デバイスの面上の第１鉄の、鉄の又はフェリ磁性の、或いは他の磁気材料プレートと、対抗する表面上の対応する磁気プレートと、によってフロー・サイトメトリ・デバイスに対して固定されてもよい。例えば、一実施例において一セットの４枚のプレートが分配ブロックの面上に配置されてよく、対応するセットの４つの磁石が、フロー・サイトメトリ・デバイスのインターフェイス表面に配置されて、サンプル通路モジュールの分配モジュールをフロー・サイトメトリ・デバイスに対して位置合せし、解放可能に固定してもよい。１つ又は複数の磁石及び対応するプレートを使用して、サンプル通路モジュールのマイクロ流体系モジュール及び分配ブロックのいずれか、又はその両方を固定してもよい。別の実施例において、一セットのラッチ、一セットのロックタブ、一セットのボルトなどの一セットの締め具、バネ荷重維持ピン、或いは維持又はロックラグを使用してサンプル通路モジュールをフロー・サイトメトリ・デバイスに対して固定してもよい。
追加として、サンプル管は、手動で、又は自動で、分配ブロック上のサンプル管ローダに対して固定されてよい。例えば、一実施例においてサンプル管は、収納領域から取り出され、又は取り外され、蓋又はカバーが、取り外され、サンプル管は、サンプル管ローダ内に位置決めされ、押し込まれ、ばね荷重機構、例えばサンプル管の作用によって偏位され、サンプル管を分配ブロック上の所定の場所に固定する付勢ばねの作用によって元の場所に戻る一セットの固定ラグ又はタブなどによって固定される。別の実施例において、サンプル管は、サンプル管の対応するねじ込みネック、及び分配ブロックの開口を介して分配ブロックの中に、又は分配ブロックに対してねじ込まれる。別の実施例において、アクチュエータ駆動式ローダが、サンプル管を収納領域から移動させ、例えばばね荷重サンプル管ローダによってサンプル管を分配ブロックに対して固定する。
ひとたびフロー・サイトメトリ・システムに対して固定されると、サンプル通路モジュールは、流体サンプルを処理するためにプライミングされてよい。プライミング作業は、空気、緩衝液などの流体又はその両方で、流体サンプルを処理する前に、サンプル通路モジュールを洗い流す、又はプライミングすることを含んでよい。ステップ３０４において、サンプルが、フロー・サイトメトリ・デバイスによってサンプル通路モジュールを通して処理される。分配ブロックに搭載されたサンプル管が、圧縮機、空気ポンプなどのフロー・サイトメトリ・デバイス内の加圧ガス源を介して、又は外部の加圧空気源によって加圧される。加圧ガスは、分配ブロックを通ってサンプル管へと通され、サンプル管内の加圧ガスは、流体サンプルを分配ブロックのサンプル・ストローを通させる。サンプル管が加圧されているのと同時に、緩衝液又はシース流体が、ポンプ又は加圧ガスによってフロー・サイトメトリ・デバイスの内部又は外部リザーバから汲み上げられる。シース流体又は緩衝液並びにサンプル管からの流体サンプルは、流体接続部、例えば解放可能な締め具によって所定の場所に保持された可撓性ホース又は管を介して、分配ブロックを通ってマイクロ流体系モジュールに移動する。マイクロ流体系モジュールにおいて、流体サンプル及びシース流体又は緩衝液は、マイクロ流体系チップ、カートリッジ又はカセットを通って通過する、又はそこを通って流れる。
流体サンプル中の粒子は、上記に記載された方法になどによって、粒子の１つ又は複数のサブグループ又はサブセットを識別する目的で、粒子の１つ又は複数の品質又は特性を決定するために、フロー・サイトメトリ・デバイスによって分析される。処理後、シース流体又は緩衝液及び流体サンプルがサンプル採集管に集められ、サンプル採集管内のサンプル採集媒体内に集められてよい。汚染、不適切な識別、機器の較正不良、或いは理想的ではない選別状況を生み出す他のシステム又はサンプル問題などの望ましくない特性又は状況が確認された場合、このとき、流体サンプル或いはシース流体又は緩衝液の一部若しくはその全てが、サンプル採集管に集められる代わりに、廃棄物収集リザーバへと進路が変えられてよい。分配ブロックに搭載されたサンプル管内の全ての流体サンプルが処理された後、フロー・サイトメトリ・デバイスによるサンプルの処理は完了する。
次に、ステップ３０６において、サンプル管は、サンプル通路モジュールから取り外され、サンプル通路モジュールは、フロー・サイトメトリ・システムから取り外される。サンプル通路モジュールは、磁気引力によって所定の場所に保持される場合、フロー・サイトメトリ・システムから単に引っ張るだけでよい、或いは一セットのラッチ又は締め具が取り外される、又は解放されて、サンプル通路モジュールをフロー・サイトメトリ・システムから切り離すことを可能にしてもよい。サンプル通路モジュールがフロー・サイトメトリ・システムから取り外された後、ばね荷重機構であり得るサンプル管ローダが分配ブロックから任意選択的に取り外されてもよい。このステップは、クリーニング・ステップにおいてマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムによって使用される洗浄液リザーバが、サンプル管ローダと適合可能である場合には必要でない場合もある。
ステップ３０７において、ちょうど取り外されたものと同様の又は異なる構成の置換サンプル通路モジュールが、上記に記載した同様のやり方でフロー・サイトメトリ・システムに設置される、又は接続される。第１のサンプル通路モジュールによって処理された流体サンプルは、フロー・サイトメトリ・システム自体のいかなる部分にも接触せず、これにより、サンプル処理実行間又はサンプル通路モジュール間に相互汚染が全く生じないことを保証するため、交換可能なサンプル通路モジュールによるサンプルの処理の前のフロー・サイトメトリ・システムの追加のクリーニング又は衛生化は、全く必要とされない。フロー・サイトメトリ・システム上に設置した後、置換サンプル通路モジュールは、新たな流体サンプルを処理するためにすぐに使用されてよい。
ステップ３０８において、フロー・サイトメトリ・システムから取り外された第１のサンプル通路モジュールは、クリーニング・ステーションに設置される、又は接続され、このクリーニング・ステーションは、一実施例では、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールである。サンプル通路モジュールのマイクロ流体デバイス・クリーニング・モジュール上の接続又は設置は、サンプル通路モジュールのフロー・サイトメトリ・システム上の設置と同様である。しかしながらサンプル管を分配ブロックに接続する代わりに、洗浄液リザーバが分配ブロックに接続される。適合可能である場合、洗浄液リザーバを固定するのにサンプル管ローダが使用されてもよく、そうでなければ、洗浄液リザーバは、一セットの締め具によって、又は磁気引力によって固定されてもよい。
ステップ３１０において、サンプル通路モジュールを洗浄するためのクリーニング・プロトコルが選択される。半自動作動において、サンプル通路モジュールのマイクロ流体系モジュール内のマイクロ流体系チップ、カセット又はカートリッジのタイプを含めたサンプル通路モジュールの構成に基づいて、且つサンプル通路モジュールによって処理される流体サンプルタイプにさらに基づいて、オペレータによってクリーニング・プロトコルが選択される。クリーニング・プロトコルは、複数のクリーニング・プロトコルのうちの１つの選択を提供し、クリーニング・プロトコルの１つ又は複数のパラメータの構成を提供するユーザ・インターフェースを使用して選択される。例えば、一実施例において、クリーニング・プロトコルを選択するために、表示器及び一セットのユーザ・インターフェース要素（例えばスイッチ、ボタン、ジョイスティック、ノブなど）が使用される。別の実施例において、クリーニング・プロトコルを選択するために、タッチスクリーン表示器及び１つ又は複数のグラフィカル・ユーザ・インターフェース要素が使用される。別の実施例において、表示器及びインターフェイス要素は、グラフィカル・ユーザ・インターフェースに提示されても、物理的制御装置として提示されても、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム上にある、又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムと一体式である。別の実施例において、表示器及びインターフェイス要素を備える別個の制御コンピュータ又はシステムが提供される。一実施例において共通の制御システムが、フロー・サイトメトリ・デバイス及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに対して提供される。
完全に自動の作動において、サンプル通路モジュールのためのクリーニング・プロトコルは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムによって自動的に決定される。
サンプル通路モジュール上の識別子は、サンプル通路モジュールのタイプを識別するのに使用され、サンプル通路モジュールによって最後に処理された流体サンプルのタイプを識別するのにさらに使用されてよい。一実施例において、光学的に可読な識別子がサンプル通路モジュール上で使用される。光学的に可読な識別子は、バーコード、クイックレスポンス（「ＱＲ」）コード、又は個々のサンプル通路モジュールを識別することが可能な他の光学的に可読なコード若しくは識別子であってよい。別の実施例において、電波識別子がサンプル通路モジュール上で使用される。電波識別子は、無線周波数識別子（「ＲＦＩＤ」）タグ若しくはチップ、近接場通信（「ＮＦＣ」）タグ若しくはチップ、ブルートゥース（登録商標）無線ベースデバイス、又は個々のサンプル通路モジュールを識別することが可能な他の電波識別子であってよい。
サンプル通路モジュールと共に使用されるいずれのタイプの識別子についても、サンプル通路モジュールのタイプは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム上で局所的に決定されてよい、又はサンプル通路モジュールから読み取られた識別子は、処理又は検索のために中央システム又はサーバに伝送又は送信されてもよい。例えば、サンプル通路モジュールから読み取られた識別子は、特有のサンプル通路モジュールを識別するために、既知のサンプル通路モジュールのデータベース又はテーブルと比較されてよい。一セットの特性が、サンプル通路モジュールと関連付けられた少なくとも１つのデータベースエントリ、フィールド又はレコードから読み取られてよく、この場合、データベースエントリ、フィールド又はレコードのうちの１つは、１つのクリーニング・プロトコル、又は一セットのクリーニング・プロトコル構成情報を含む。
「クリーニング・プロトコル」は、サンプル通路モジュールに対してマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムのクリーニング作業を規定する一セットのパラメータを含む。「クリーニング・プロトコル」は、使用される洗浄液のタイプ（例えば、ＰＡＲＶＯＳＯＬ、第四アンモニウム洗浄溶液、殺生剤（すなわち抗ウイルス性、抗菌性、抗真菌性）洗浄溶液、漂白剤（例えば、次亜塩素酸ナトリウム溶液）、アルコール（例えばイソプロピルアルコール）、使用される洗浄液の体積、使用されるすすぎ液のタイプ（例えば脱イオン水、分子生物学グレードの水、生物学的に中性の溶剤）、クリーニングの持続時間（例えば、０～５分、少なくとも５分、５分、５～１０分、少なくとも１０分、１０分、１０～１５分、少なくとも１５分、１５分、１５～２０分、少なくとも２０分、２０分、２０～２５分、少なくとも２５分、２５分、２５～３０分、少なくとも３０分、３０分）、サンプル通路モジュール内のサンプル経路の容積、洗浄すべきサンプル通路容積の数（「掃除される経路」）、使用される圧力（例えば、５ＰＳＩ、１０ＰＳＩ、１５ＰＳＩ、２０ＰＳＩ、２５ＰＳＩ、３０ＰＳＩ、３５ＰＳＩ、４０ＰＳＩ、４５ＰＳＩ、５０ＰＳＩ、５５ＰＳＩ、６０ＰＳＩ、６５ＰＳＩ、７０ＰＳＩ、７５ＰＳＩ、８０ＰＳＩ、８５ＰＳＩ、９０ＰＳＩ、９５ＰＳＩ、１００ＰＳＩ、少なくとも２０ＰＳＩ、少なくとも３０ＰＳＩ、少なくとも４０ＰＳＩ、少なくとも５０ＰＳＩ）、クリーニング・サイクルの数（例えば、少なくとも１回、１回、１回以上、連続して）、使用される温度（例えば少なくとも２０°Ｃ、少なくとも３０°Ｃ、少なくとも４０°Ｃ、少なくとも５０°Ｃ、少なくとも６０°Ｃ、少なくとも７０°Ｃ、少なくとも８０°Ｃ、少なくとも９０°Ｃ、少なくとも１００°Ｃ）、目詰まり検出手順、警告手順、乾燥手順（例えば指定された時間量の間、加圧ガスで流体通路全体を乾燥させる、検出された水分含有量が指定されたレベルを下回るまで下がるまで流体通路全体を乾燥させる）、一セットのメンテナンス手順又はロギング手順（例えば、各クリーニング・サイクル又は動作について全てのクリーニング・プロトコル・パラメータ及びセンサ・データをログする）を含んでよい。
追加で、「クリーニング・プロトコル」は、消毒手順又は作業、衛生化手順又は作業、或いはクリーニング手順又は作業のうちの１つ又は複数を含んでよい。クリーニング手順は、「微生物」、バクテリア、菌類又はウイルスの量の削減を伴う、又は伴わない、汚染物質又はゴミの物理的除去を含んでよい。衛生化手順は、汚染物質又はゴミの物理的除去を伴う、又は伴わない、「微生物」、バクテリア、菌類又はウイルスの量の削減を含んでよい。消毒手順又は衛生化手順は、汚染物質又はゴミの物理的除去を伴う、又は伴わない、全ての「微生物」、バクテリア、菌類又はウイルスを完全に殺傷する。クリーニング・プロトコルは、クリーニング手順又は作業、衛生化手順又は作業、或いは消毒手順又は作業のうちの１つ又は複数を達成するための特有のパラメータ又は構成を含んでよい。クリーニング・プロトコルに関して上記に記載したパラメータのセットは、流体による消毒又は衛生化に加えて、且つクリーニングに加えて消毒又は衛生化を達成するために、サンプル通路モジュールの１つ又は複数の部分の照射（例えば紫外線による）、或いはサンプル通路モジュールの１つ又は複数の部分の温度の上昇をさらに含んでよい。
例えば、一実施例においてクリーニング・プロトコルは、洗浄液（例えばＰＡＲＶＯＳＯＬ）、クリーニングの持続時間（例えば１０分）、行われるべき掃除される経路の数（例えば２０個）、温度（例えば２４℃）、圧力（例えば１３８ｋＰａ）、警告手順（例えば、クリーニングの停止及び音声警報、目詰まり検出手順（例えば規定された限界値までの流体圧力の増加）、すすぎ液又はフラッシング液（例えば脱イオン水又は微生物学グレードの水）、及び乾燥手順（例えば規定された期間の間サンプル通路モジュールを通るように加圧空気を流す）を特定することを含んでよい。当業者は、これらは例示のクリーニング・プロトコル・パラメータであり、他の構成可能なクリーニング・プロトコル・パラメータが、本開示の範囲内で考慮されることを理解するであろう。
使用されるクリーニング・プロトコルを決定することは、洗浄されているサンプル通路モジュールを識別することに基づいてよい。一実施例において、サンプル通路モジュールは、マイクロ流体系チップ上の１つ又は複数の識別要素に基づいて識別される。例えば、識別要素は、画像センサからの信号又は画像を処理することによって視覚的に識別されるマイクロ流体系チップ上の特徴又は基準であってよい。一実施例において、サンプル通路モジュールは、サンプル通路モジュール上の１つ又は複数の識別要素に基づいて識別される。例えば、サンプル通路モジュールを識別するために、サンプル通路モジュールの外側表面上の光学的又は無線識別子がスキャン・デバイスによってスキャンされる。任意の実施例では、サンプル通路モジュールの識別に基づいて、１つのクリーニング・プロトコル又は一セットのクリーニング・プロトコル・パラメータがシステムによって自動的に特定されてもよい。或いは、又は自動識別に加えて、サンプル通路モジュールに対応付けられた一セットの情報がグラフィカル・ユーザ・インターフェース内でユーザに提示されてもよい。一実施例において、ユーザは、グラフィカル・ユーザ・インターフェース内に提示された情報に一部基づいて、一セットのクリーニング・プロトコルから選択してもよい。
一実施例において、任意のデバイスの下流のいかなる流れ抵抗も識別するために、目詰まり検出のためアルゴリズムが、流体通路内のフロー・センサからの信号データを監視する。例えば、予測される流量より低いことを示す信号を送信している構成要素の下流のフロー・センサは、フロー・センサの上流の構成要素において、目詰まり、閉塞又は他の障害物を示していると解釈されてよい。システムは、予測される流量より低いことを示している特有のフロー・センサに基づいて応答する。一実施例において、マイクロ流体系チップを備えるマイクロ流体系モジュールの下流にあるフロー・センサは、低流量を示す信号を送信する。システムは、下流フロー・センサから送信された信号に基づいて、低流量の発生源はマイクロ流体系チップであるようだと特定する。一実施例において、目詰まりがマイクロ流体系チップ内に存在するとの決定に基づいて、目詰まりをなくすように試みるために流量又は圧力が増大される。別の実施例において、ユーザが目詰まりをなくすための適切な行動を採ることができるように、視覚的、聴覚的、又は視聴覚的警報、警告又は通知が、ユーザに提供される。別の実施例において、目詰まりした構成要素を取り外す、又は手作業で洗浄することを可能にするために運転が中止される。別の実施例において、フロー・センサの使用に追加して、又はその代替で、マイクロ流体系チップなどの透明な構成要素内などにおいて目詰まりを視覚的に識別するために画像センサが使用されてもよい。別の実施例において、目詰まり又は閉塞が検出されると、二次運転モードが開始される。別の実施例において、目詰まり又は閉塞が検出されると、手動オーバーライドモードが開始される。
ステップ３１２において、クリーニング・プロトコルが決定され選択された後、クリーニング・プロトコルがマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムによって使用されて、クリーニング・プロトコルのパラメータに従ってサンプル通路モジュールに対してクリーニング作業を行う。
いくつかの実施例において、代替のクリーニング・プロトコルが、特有の用途又は管轄範囲において使用されるサンプルに対して使用されてもよい。例えば、ある管轄範囲において製造されるべき、使用されるべき、若しくは販売されるべきサンプルに対して、又はより高度のクリーニング又は安全標準を要求する用途に対して、その用途又は管轄範囲に固有のフロー・サイトメトリ・デバイス、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム又はサンプル通路モジュールなどのシステム要素が使用されてもよい。管轄範囲又は用途固有のシステム構成要素は、任意の他の管轄範囲又は用途に使用される任意の他の構成要素の処理若しくはクリーニングにおいて、又はそのクリーニングのために使用されることはない。一実施例において、管轄範囲又は用途固有のシステムは、特有の管轄範囲又は用途のために流体サンプルを処理するために使用される１つ又は複数のフロー・サイトメトリ・デバイス、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム及びサンプル通路モジュールを備えてよい。一実施例において、管轄範囲は、地理学的、経済学的、又は政治的に編成された領域であってよい。一実施例において用途は、固有の供給源からの特有の流体サンプルを処理するためであってよい。一実施例において、用途は、特有の管轄範囲と対応付けられた哺乳類動物からの精液サンプルを処理するためであってもよい。
クリーニング・プロトコルが完了した後、ステップ３１４において、サンプル通路モジュールは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムから取り外され、ステップ３１６において衛生化された安全な収納場所に配置される、又はステップ３０７において同じ、又は別のフロー・サイトメトリ・システム上に設置されるかのいずれかである。
図１１Ａ～図１１Ｂを次に参照すると、フロー・サイトメトリ・システム１０において取外し可能且つ置換可能なサンプル通路１００を使用し、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０を使用して取外し可能且つ置換可能なサンプル通路１００を洗浄するためのシステム及び方法の一実施例を例示するブロック図４００と、フロー・サイトメトリ・システム又はデバイス１０において取外し可能且つ置換可能なサンプル通路５０２を使用し、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０を使用して取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール５０２を洗浄するためのシステム及び方法の一実施例を例示するブロック図５００がそれぞれ提供される。
図１１Ａにおいて、サンプル通路モジュール１００がフロー・サイトメトリ・システム１０上に位置決めされて、又は設置されて示される。サンプル通路モジュール１００は、フローチャート３００に記載されるように、且つ制御システム４０２によって制御されるように設置され作動されてよい。一実施例において、制御システム４０２及び４０４は共通のシステムである、又は情報蓄積、管理及び処理を行う中央サーバ若しくはデータセンタに接続されたリモート若しくは「シン」クライアントである。サンプル管１２は、流体サンプルをフロー・サイトメトリ・システム１０によって処理するためにサンプル通路モジュール１００に提供する。フロー・サイトメトリ・システム１０によるサンプル管１２内の流体サンプルの処理後、サンプル通路モジュール１００は、フロー・サイトメトリ・システム１０から取り外されてよい。サンプル通路モジュール１００はその後、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０上に位置決めされる、接続される、又は設置されてよい。洗浄液リザーバ３８が、サンプル通路モジュール１００の分配ブロックに接続される。洗浄液リザーバ３８は、サンプル通路モジュール１００の単一のクリーニング作業のために必要な少量の洗浄液を保持し、１つ又は複数のより大きな内部又は外部流体リザーバから満たされる。
図１１Ｂにおいて、サンプル通路モジュール５０２がフロー・サイトメトリ・システム１０上に位置決めされて、又は設置されて示される。サンプル通路モジュール５０２は、フローチャート３００に記載されるように、且つ制御システム４０２によって制御されるように設置され作動されてよい。サンプル通路モジュール５０２は、サンプル通路モジュール５０２は、マイクロ流体系モジュール及び分配ブロック又はマニホールドを単一要素に合体させるという点において、図１１Ａに示されるサンプル通路モジュール１００とは異なる。サンプル通路モジュール１００は、１つ又は複数の流体接続部によって接合された別個のマイクロ流体系モジュール１５０と、分配ブロック１１０とを備えているが、これらの構成要素は共に、サンプル通路モジュール５０２内では単一の要素に合体される。サンプル通路モジュール５０２のこの構成は、サンプル通路モジュール５０２のより簡素な設計及び動作を実現し、この場合、フロー・サイトメトリ・システム１０の構成は、合体したマイクロ流体系モジュール及び分配ブロックが使用されることを可能にする。サンプル管１２は、フロー・サイトメトリ・システム１０によって処理されるためにサンプル通路モジュール５０２に流体サンプルを提供する。フロー・サイトメトリ・システム１０によるサンプル管１２内の流体サンプルの処理後、サンプル通路モジュール５０２は、フロー・サイトメトリ・システム１０から取り外されてよい。サンプル通路モジュール５０２はその後、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０上に位置決めされる、接続される、又は設置されてよい。洗浄液リザーバ３８が、サンプル通路モジュール５０２の分配ブロックに接続される。洗浄液リザーバ３８は、サンプル通路モジュール５０２の単一のクリーニング作業のために必要な少量の洗浄液を保持し、１つ又は複数のより大きな内部又は外部流体リザーバから満たされる。
図１２を次に参照すると、外部流体リザーバを備えたマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００の一実施例を例示するブロック図が提供される。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００は、一セットの流体リザーバ（流体リザーバ１ ６１０ａ、流体リザーバ２ ６１０ｂ、及び流体リザーバｎ ６１０ｎ）及び廃棄物リザーバ６５０が解放可能且つ流体式に接続される一次筐体又は本体６０２を備える。流体リザーバ６１０ａ～６１０ｎは、ＰＡＲＶＯＳＯＬ、７Ｘ、脱イオン水、微生物学グレードの水、イソプロピルアルコール、エタノール、或いは他の好適な洗浄、湿潤又はすすぎ溶液若しくは溶剤を含んでよい、１つ又は複数の洗浄液若しくは他の流体を保持する。
コンピューティング又は制御システム６９０は、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００の１つ又は複数の要素と電子通信しており、市販のマイクロプロセッサ、ＦＰＧＡ又は他の好適なプロセッサ（例えばＲＩＳＣ、ＡＲＭ、ｘ８６、ｘ６４など）であり得るプロセッサ６９２と、メモリ６９３と、ネットワーキング・インターフェイス又はトランシーバ６９４と、入／出力（「Ｉ／Ｏ」）インターフェイス６９５とを備える。表示器６９１は、コンピューティング・システム６９０と一体式である、又はそれと電気通信していてよく、任意のユーザ・インターフェース、グラフィカル・ユーザ・インターフェース、警告、システム情報或いはシステムによって要求される、又はユーザによって要望される他の出力を含めた、コンピューティング・システム６９０からの出力を表示する。コンピューティング又は制御システム６９０は、メモリ６９３内に、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００の動作を制御又は管理する一セットのクリーニング・プロトコル又は手順を記憶する。プロトコルは、上記に記載されるパラメータ又は機構を含んでよいが、ユーザ入力に基づいて、或いはマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００のフロー・センサ、近接センサ又は画像センサからのセンサ信号に基づいて修正又は調節されてもよい。追加で、クリーニング・プロトコルは、目詰まり又は低い流体流れが検出された場合など障害検出及び応答を制御するためのアルゴリズム又はプロセスを含んでよい。障害の応答は、流体流れ又は圧力の一時的な増大、動作の中止、又は聴覚、視覚又は視聴覚警報の提供などを含んでよい。
流体リザーバ６１０ａ～６１０ｎは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００の本体６０２のポート又は開口に解放可能に接続される。一セットの弁６１２ａ、６１２ｂから６１２ｎまでは、それぞれのリザーバからの流体流れを制御し、コンピューティング・システム６９０から受け取った制御信号に基づいて作動される。一セットのフロー・センサ６１４ａ、６１４ｂから６１４ｎまでは、それぞれの流体リザーバからマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００への流れの体積又は流量に関連してコンピューティング・システム６９０に信号を提供する。ポンプ組立体６２０は、液体ポンプ及び空気ポンプを含めた単一のポンプ又は複数のポンプであってよく、そのうちの１つ又は複数は、蠕動ポンプであってよく、リザーバ６１０ａ～６１０ｎから分配インターフェイス６３０に流体を汲み上げる。ポンプ組立体６２０によって汲み上げられた流体は、加圧空気を含む加圧ガスを含んでよい。ポンプ組立体６２０は、１つ又は複数の流体通路を通して流体を汲み上げ、ポンプ組立体は、別個の制御弁６２１及び６２２と、フロー・センサ６２３、６２４及び６２５を有してよい。弁６２１及び６２２は、流体流れ制御を実現し、弁６２１などにおいて、１つ又は複数の流体流れ通路間から流体流れの進路を変えるために使用されてよい。
一実施例において、分配インターフェイス６３０は、サンプル通路モジュールの分配ブロック又は分配マニホールドを留めるための一セットの磁石６３２を備える。ラッチ、ロックラグ又は締め具などの他の固定デバイスが使用されてもよい。近接センサ６３４は、分配ブロックが、分配インターフェイス６３０に対して適切に位置合せされる、位置決めされる、又は固定されることを示す信号をコンピューティング・システム６９０に提供するように構成された光学、超音波、又は磁気近接センサであってよい。分配インターフェイス６３０のポンプ側からの一セットの流体入口が、一セットの流体出口６３１に通じている。流体出口６３１は、圧縮ガス又は洗浄液などの流体が、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００から分配ブロック内に通過することを可能にする。流体は、サンプル通路モジュールの分配ブロックを通って、クリーニング処置によって制御されるようにクリーニング・プロセス中に、サンプル通路モジュールのマイクロ流体系モジュール内のマイクロ流体系チップ、カセット又はカートリッジまで通過する、又はその中を通って処理される。
一実施例において、チップ・インターフェイス６４０は、サンプル通路モジュールのマイクロ流体系モジュールを留めるための一セットの磁石６４２を備える。ラッチ、ロックラグ又は締め具などの他の固定デバイスが使用されてもよい。近接センサ６４４は、マイクロ流体系モジュールが、チップ・インターフェイス６４０に対して適切に位置合せされる、位置決めされる、又は固定されることを示す信号をコンピューティング・システム６９０に提供するように構成された光学、超音波、又は磁気近接センサであってよい。画像センサ６４６は、電荷結合素子（「ＣＣＤ」）センサ又はアクティブ・ピクセル・センサ、例えば相補形金属酸化物半導体（「ＣＭＯＳ」）センサであってよく、コンピューティング・システム６９０によって処理され得る画像情報を捕らえて、目詰まりがマイクロ流体系モジュール内のマイクロ流体系チップ、カセット又はカートリッジ内に存在するかどうか判定する。より簡素なセンサ、フォトレジスタ又はフォトダイオードなどもまた、目詰まりが存在するかどうか判定するのに使用されてよい。いずれのセンサタイプについても画像センサ６４６は、流体通路内の目詰まりを示す画像データをコンピューティング・システム６９０に提供する。そのような画像データは、低下した光レベル、増大したブラック・レベル、オン信号、又はオフ信号を含んでよく、これらは、何らかの物体又はゴミが流体流れ経路を塞いでいることを示す可能性がある。コンピューティング・システム６９０は、この入力データを処理して障害プロセス又は目詰まり除去プロセスを開始してよい。画像センサ６４６はまた、特徴、基準マーカー、参照画像又は参照マーキングなどの、マイクロ流体系チップ上の識別マーキングの画像を捕らえるのに使用されてもよく、これらは、コンピューティング・システム６９０によって処理されて、特有のマイクロ流体系チップを識別し、光学又はセンサ構成要素についての較正情報又は調整情報を提供してもよい。マイクロ流体系チップを光学的に識別することは、マイクロ流体系チップ又はサンプル通路モジュールのためのクリーニング・プロトコル又は一セットのクリーニング・パラメータを自動的に決定するのに使用されてよい。
弁６５２及びフロー・センサ６５４は、ガス、洗浄溶液、及びすすぎ溶液又は他の溶液を含めた流体の流れがマイクロ流体系チップ、カセット又はカートリッジを出て、廃棄物リザーバ６５０へと流れるときに、それらをそれぞれ制御及び監視するのに使用されてよい。一実施例において、マイクロ流体系チップをさらに滅菌し洗浄するために、ＵＶ発光ダイオード（「ＬＥＤ」）であり得る、紫外線（「ＵＶ」）発光滅菌デバイス６４８が流体ベースのクリーニング及び滅菌と組み合わせて使用される。
弁のセット、画像センサ及び近接センサは、コンピューティング・システム６９０によって処理される信号出力を提供して、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００の１つ又は複数の状態又は状況を判定し、判定した、又は検出した状態を、理想の、又は所望のシステム状態と比較する。例えば、フロー・センサを使用して、１つ又は複数のリザーバから流れた流体の量を判定してよく、これをその後使用して、リザーバ内に残っている流体の量を判定し、リザーバの流体が低く、置換を必要としていることをオペレータに信号で伝えてもよい。フロー・センサはまた、メンテナンス寿命又はサイクルの終わりに、ポンプ又は管を置換するなど、その構成要素についてのメンテナンス・イベントを判定するのに使用されるべき特定の構成要素、管又は配管行程を通って流れた流体の量を判定するのに使用されてもよい。例えば、蠕動ポンプは、所定の寿命を有してよく、運転寿命の終わりに置換される必要がある。ポンプの前又は後の流体流れを測定することによって、ポンプをいつ置換しなければならないかについて正確な判定を行うことができる。
構成要素又はデバイスを置換する必要があるときについての指示を提供するために、測定された値が、メンテナンス期間又は有効寿命などの記憶された値と比較され得る任意のシステム構成要素に対して、同様の測定値及びフィードバックが提供されてよい。別の実例では、画像センサが単独で、或いは１つ又は複数のフロー・センサと組み合わせて使用されて、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００の構成要素が目詰まりしたときにそのことを検出又は決定してもよい。測定されたシステム条件によって判定される目詰まりのタイプに基づいて、信号がオペレータに送信されてよい、或いは中止動作又は目詰まりを破壊するために流れ速度又は圧力を増大させるなど、障害状況動作がトリガされてもよい。フロー・センサを含めたセンサはまた、サンプル通路モジュールの掃除される体積（例えば掃除される経路の数）を追跡して、サンプル通路モジュールが、クリーニング動作を終了するためにサンプル通路モジュールが十分に清潔であるときを正確に判定するのに使用されてもよい。
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム内の弁を使用して、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００内の流体の流れを制御し、例えば、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００の特定の構成要素への流体の流れの進路を変える又は中止する、或いは特定の構成要素からの流体の流れの進路を変える、又は中止するのに使用されてよい。弁は、コンピューティング・システム６９０からの制御信号によって作動されるソレノイド弁、アクチュエータ制御弁、又は空気圧式又は油圧式制御弁であってよい。
図１３は、内部流体リザーバ及び制御システムを備えたマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム７００の一実施例を例示するブロック図を提供する。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム７００は、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００と実質的に同様であるが、コンピューティング・システム６９０、表示器６９１、廃棄物リザーバ６５０及び流体リザーバ６１０ａ、６１０ｂから６１０ｎを含めた全てのシステム要素が本体又は筐体７０２内に配置される点が異なる。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム６００及び７００の両方において、リザーバの数及び場所、並びにコンピューティング・システム６９０の構成は、特定の実装形態又は処理の要望に基づいて修正（例えば、含まれる、又は省略される、或いは内部又は外部にある）されてよい。例えば、一実施例において、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、洗浄液と廃棄物流体の両方に使用される単一の外部流体リザーバ６６０を備えてもよく、この中で、流体は濾過される、又は再利用される。別の実施例において、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、内部の廃棄物リザーバと、１つの外部流体リザーバとを備えてもよい。別の実施例において、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、２つの内部流体リザーバと、１つの外部廃棄物リザーバとを備えてもよい。実施例のいずれにおいても、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムは、内部ガス圧縮機又はポンプ、或いは外部加圧ガス供給源への接続部を備えてよい。
図１４を次に参照すると、マイクロ流体系モジュール８５０及び分配ブロック８１０を備えた取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール８００の一実施例を例示するブロック図が提供される。サンプル通路モジュール８００は、分配ブロック８１０からマイクロ流体系モジュール８５０まで連続するサンプル流体通路８３０及びシース流体通路８３２を備える。サンプル通路モジュール８００は、フロー・サイトメトリ・デバイスと共に使用されてよい、又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムと共に使用されてもよい。図１４における実施例に表されるように、サンプル通路モジュール８００は、フロー・サイトメトリ・デバイス又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムのいずれかに共通である構成であると理解すべきである。
分配ブロック８１０は、サンプル通路要素８１４、ガス経路要素８１５、シース流体又は緩衝液経路要素８１７及び接続経路要素８１６を備える本体又はマニホールド８１１を備える。ばね荷重サンプル管ローダ８１３は、分配ブロック本体８１１の底部表面などの表面に当接して流体リザーバ８２２を留め、密封する。或いは、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの場合など、サンプル管ローダ８１３は、取り外されてもよく、流体リザーバ８２２は、他の好適な手段によって分配ブロック８１０に対して適位置に保持されてもよい。一実施例において、流体リザーバ８２２は、対応するねじ又はラグと、一セットの磁石とによって分配ブロック８１０に当接して留められる、洗浄液リザーバである。一実施例において、流体リザーバ８２２は、サンプル管ローダ８１３内で十分に保持され、留められるサンプル流体リザーバであり、サンプル管ローダ８１３は、一セットの磁石によって分配ブロック１１０に対して解放可能に固定される。別の実施例において、サンプル管ローダ８１３は、サンプル管などの流体リザーバ８２２に圧力を加えるためのばね、又はばね付勢手段をさらに備えることで、サンプル・ストロー８１２に当接するシールが、流体リザーバ８２２内に延び、中に含まれる流体８２４まで延びることを保証する。フロー・サイトメトリ・システムにおいて、生体流体サンプルを処理する際、流体８２４は、精液サンプルであってよく、流体リザーバ８２２は、サンプル管であってよい。マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムにおいて、流体リザーバ８２２内の流体８２４は、洗浄液、溶液又は溶剤、或いは脱イオン水又は微生物学グレードの水などの水であってもよい。
加圧ガスなどの加圧流体が、ポート又は開口８２０を通ってサンプル管に進入する。加圧ガスからの圧力は、流体８２４をサンプル・ストロー８１２を通り、サンプル通路要素８１４の中に推し進められるか又は流れる。シース流体又は緩衝液、或いはフラッシング液又はすすぎ液若しくは溶剤が、シース流体又は緩衝液経路要素８１７を通って流される、又はそこを通ってポンプで汲み上げられる。加圧ガスはまた、フラッシング又は乾燥するなどのために、加圧ガスをシース流体通路８３２内に提供するために、例えば内部弁又は外部弁などによって、ガス経路８１５から接続経路要素８１６を通ってシース流体又は緩衝液経路要素８１６まで進路が変えられてもよい。同様に、加圧ガスは、サンプル流体経路８３０を洗浄する又は乾燥させるために、サンプル通路要素８１４を通るように進ませる場合もある。ホース、管又はパイプ８３１及び８３３は、取付具セット８１９及び８５２と、８１８及び８５３とによって、所定の場所に解放可能に保持され、分配ブロック８１０及びマイクロ流体系モジュール８５０を流体接続部内に接合し、サンプル流体通路８３０及びシース流体又は緩衝液通路８３２それぞれの部分を形成する。
マイクロ流体系モジュール８５０は、マイクロ流体系チップ（マイクロ流体系カセット又はカートリッジであってもよい）８８０が中に位置決めされ、マイクロ流体系デバイス・ホルダ８５６によって保持される本体８５１を備える。デバイス・ホルダ８５６は、マイクロ流体系チップ８８０を本体８５１の中に固定し、位置決めするのに使用される。デバイス・ホルダ８５６は、マイクロ流体系チップ８８０をフロー・サイトメトリ・デバイス内の検出光学システム又はレーザ・キル光学システムと、或いはマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム内の画像センサと位置合せするために、例えばつまみねじ、ねじ込みロッド又は他の好適な位置決め手段によって、マイクロ流体系チップ８８０の相対位置及び角度を調節するのに使用される。別の実施例において、マイクロ流体系チップ８８０の位置は、ピンによって、又はマイクロ流体系モジュール８５０の対応する幾何学形状によってマイクロ流体系モジュール８５０内に固定され、キル・レーザ、検出レーザ又は他の光学デバイスの位置は、フロー・サイトメータ内又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム内でマイクロ流体系チップ８８０に対してＸ、Ｙ又はＺ方向に調節される。
例示の実施例において、マイクロ流体系チップ８８０は、本体８８１と、一セットの内部流体系チャネルとを備える。マイクロ流体系モジュール本体８５１におけるチャネル８５５は、シース流体、洗浄液又は加圧ガスをシース入力８８２内に誘導し、シース・チャネル８８３を通って、共通のチャネル８８６内に、検出領域８８７を通って、廃棄物流体８９２として廃棄物リザーバ８９０内に集められるために１つ又は複数の出口８８８及び８８９を通って外に出るように誘導する。マイクロ流体系モジュール本体８５１におけるチャネル８５４は、サンプル流体、洗浄液又は加圧ガスをサンプル入力８８４内に誘導し、サンプルチャネル８８５を通って、共通のチャネル８８６内に、検出領域８８７を通って、廃棄物流体８９２として廃棄物リザーバ８９０内に集められるために１つ又は複数の出口８８８及び８８９を通って外に出るように誘導する。
サンプル通路モジュール８００は、フロー・サイトメトリ・デバイスから取り外され、完全に自動化されたクリーニング・プロセスのためにマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム上に配置され得る完全にモジュール式のデバイスである。サンプル通路モジュール８００の構成要素、例えば、分配ブロック８１０及びマイクロ流体系モジュール８５０などは、クリーニング又はメンテナンス目的で別々に取り外され、分離され、置換されてよい。サンプル通路モジュール８００のサンプル流体通路８３０は、サンプル通路モジュール８００がフロー・サイトメトリ・デバイスと共に使用されるとき、サンプル流体のための全体のサンプル流体通路を備える。フロー・サイトメトリ・デバイス内でサンプル通路モジュール８００によって処理されるサンプル流体は、サンプルが、サンプル採集管内に採集されるとき、又は廃棄物収集コンテナに進路が変えられるとき以外は、フロー・サイトメトリ・デバイスのいかなる部分にも接触することはない。これは、例えば、精液サンプルの供給源の変更などのために、サンプル・ラン間にサンプル通路モジュール８００を簡単に且つ迅速に置換することを実現する。置換可能で、取外し可能で、再利用可能で、モジュール式のサンプル通路モジュール８００の性質は、商業的フロー・サイトメトリ機器のダウンタイムを短縮する、又はなくし、使い捨て、又は一回使用のマイクロ流体系デバイスの使用によって生じる可能性がある廃棄物をさらに減らす。
図１６Ａを次に参照すると、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュールのマイクロ流体系モジュール９５０の一実施例の側面図を例示するブロック図が提供される。マイクロ流体系チップ８８０は、描かれるように内部のサンプル流体及び緩衝液又はシース流体流れチャネルを備えるマイクロ流体系チップであってよい、或いは、当業者に明白である、サンプル及び緩衝液又はシース流体流れチャネルの任意の構成を有してもよく、マイクロ流体系モジュール９５０の本体９５１のチップ固定装置９５５内に配置される。サンプル・ラインは、接続部９５２に接続され、内部通路９５４を通ってマイクロ流体系チップ８８０に供給され、シース流体ライン又は緩衝液ラインは、接続部９５３に接続され、内部通路９５５を通ってマイクロ流体系チップ８８０に供給される。接続部９５２及び９５３は、上記に記載したように解放可能な接続部であってよく、マイクロ流体系チップ８８０の特性及び機能は、上記に記載されるようなものであってよく、当業者に知られる修正を受けてもよい。
本発明のシステム及び方法に従って使用され得るマイクロ流体系チップの追加の詳細及び実施例は、以下の共同で所有される特許及び特許出願、すなわちＵＳ８９６１９０４、ＵＳ９５８８１００、ＵＳ１０４８８３２０、ＵＳ１０９２８２９８、ＵＳ１０５３２３５７、ＵＳ１６／２７９４３０、ＵＳ１６／４１９７５６、ＵＳ１６／５９７２３５、ＵＳ１６／７０４１７５及びＵＳ１６／７４１６０８に見いだすことができ、その内容及び仕様は参照により本明細書に組み込まれる。
マイクロ流体系チップ８８０は、チップ固定装置９５５の面上のプレート及び締め具９５９によって、一セットの留めピン９６０によって、一セットの対応する幾何学形状機構９６１によって、又はこれらの要素の任意の組合せによってチップ固定装置９５５内に留められる。マイクロ流体系モジュール９５０の前部、前面又は前方プレート要素９５６は、チップ固定装置９５５に概ね直交している。前部９５６は、マイクロ流体系モジュール９５０をフロー・サイトメータ又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに対して解放可能に固定するのに使用される１つ又は複数の磁石９５６を備える。
図１７を次に参照すると、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０、サンプル通路モジュール１１００、ローカル制御システム１４００及びリモートサーバ１５００を備えるモジュール式フロー・サイトメトリ・システム１０００の実施例を例示するブロック図が提供される。システム１０００において、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１１００が、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０と共に使用される。一実施例において、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０は、分配ブロック・インターフェイス１０１８、マイクロ流体系モジュール・インターフェイス１０１６、サンプル管ホルダ内に留められた一セットの未処理のサンプル管１０１２及び自動処理されたサンプルの混合ステーション１０１４を備える。一実施例において、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０は、分配ブロック・インターフェイス１６３０、マイクロ流体系デバイス・インターフェイス１６４０及び洗浄液リザーバ１０３８を備える。洗浄液は、１つ又は複数の内部又は外部流体槽からリザーバ１０３８へと供給されてよく、廃棄物洗浄液は、内部又は外部収納のために、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０に戻されてよい。
マイクロ流体系モジュール・インターフェイス１０１６及びマイクロ流体系デバイス・インターフェイス１６４０は、サンプル通路モジュール１１００のマイクロ流体系モジュール内のマイクロ流体系チップに対して光学撮像デバイス（例えば、カメラ、顕微鏡用撮像デバイス）、検出器（例えば、光電子増倍管、アバランシェ・フォトダイオード）又は照射デバイス（例えば、キル・レーザ又は検出レーザ）を位置決めするための調節可能要素を各々備える。調節可能要素の位置及び角度は、手動で（例えば一セットのねじなどによって）、又はフロー・サイトメトリ・システム１０１０若しくはマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０の要素（例えばアクチュエータ、ステッパ・モータ）によって調節されてよい。これは、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０又はマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０の任意の光学又は検出要素を、サンプル通路モジュール１１００内のマイクロ流体系チップの一部（例えば作用領域、検出領域又は較正マーキング）に対して正確に位置決めすることを実現する。
調節可能要素は、Ｘ、Ｙ若しくはＺ方向に、又はそれらの方向の任意の組合せで移動されてよい、或いは、調節可能要素を適切に位置合せするために、マイクロ流体系チップに対して傾けられてもよい。
サンプル通路モジュール１１００は、一セットの磁石などによって、保持又は収納ステーション１７００に保持及び留められ、このステーションはフロー・サイトメトリ・デバイス１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０の一方又はその両方に物理的に隣接している。流体サンプルを処理するのに使用するためにフロー・サイトメトリ・デバイス１０１０に接続される、又は設置される前に、光学又は無線識別タグ（例えばバーコード・スキャナ又はＲＦＩＤリーダ）を読み取る又はスキャンすることが可能なデバイスであるスキャン・デバイス１７２０を使用して、サンプル通路モジュール１１００上の識別要素１９５６を読み取る又はスキャンする。この情報は、ローカル制御システム１４００に送信される。ローカル制御システム１４００は、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、タブレット・コンピュータ、シン・クライアント・コンピュータ又は他の好適なコンピュータなどの１つ又は複数のコンピューティング・デバイスであり、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０の外側にあってよく、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０の一方又はその両方と一体式であってよく、フロー・サイトメトリ・システム１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０によって共有されてよい、或いはフロー・サイトメトリ・システム１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０の各々のための別個のステーション又はターミナルを備えてもよい。
ローカル制御システム１４００は、サンプル通路モジュール１１００からスキャン・デバイス１７２０によってスキャンされた識別情報を受信し処理する。グラフィカル・ユーザ・インターフェース１４１０は、サンプル通路モジュール１１００がどのように使用され構成されているかについてユーザに知らせるために、構成、マイクロ流体系チップのタイプ、適切なフロー・サイトメトリ又はクリーニング・プロトコル若しくはパラメータ、メンテナンス情報或いは警告情報などのサンプル通路モジュール１１００に対応付けられた情報を表示する。追加で、この情報は、サンプル通路モジュール１１００の構成に基づいてフロー・サイトメトリ・プロトコル又はクリーニング・プロトコルを自動的に構成するためにそれぞれフロー・サイトメトリ・システム１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０によって使用されてもよい。追加で、又は代替として、スキャンを使用して、サンプル通路モジュール１１００の場所又は状態を追跡し、同様の識別要素が、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０及びマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０上でスキャンされて、サンプル通路モジュール１１００がいつどのように使用されたかを具体的に追跡し、サンプル通路モジュール１１００が任意の所与の時間にどこにあるかを特定してもよい。
ローカル制御システム１４００によって使用される情報は、ローカルに記憶されてよい、或いは１つ又は複数のデータベースを備えるリモートサーバ１５００に記憶されてもよい。リモートサーバ１５００内に記憶されるデータベースは、特有のサンプル通路モジュール１１００に関する情報を含み、これには、利用ログ、メンテナンス情報、構成情報、フロー・サイトメトリ・プロトコル及びクリーニング・プロトコルが含まれる。この情報は、ローカル制御システム１４００に代替として記憶されてもよい。一実施例においてローカル制御システム１４００又はリモートサーバ１５００に記憶される情報は、複数のシステム間で、すなわち２つ以上のシステム間で共有されてよい。例えば一実施例において、１つのフロー・サイトメトリ・デバイス１０１０からの構成情報及び利用情報は、他のフロー・サイトメトリ・システムと共有されてもよく、１つのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム１０２０からの構成情報及び利用情報は、他のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムと共有されてもよく、サンプル通路モジュール１１００に関する情報は、任意の接続されたデバイス又はシステム間で伝達され、共有されてもよい。
ユーザ・インターフェース１４１０は、ユーザにＧＵＩ及び一セットのユーザ操作可能又は制御可能要素、例えばグラフィカル・ユーザ・インターフェース要素を提供して、システム１１００の任意の態様に対応付けられたパラメータ又は情報の閲覧及び制御を実現する。例えば、一実施例において、特有のサンプル通路モジュール１１００のため、及び精液サンプルなどの処理されている特有のサンプルのためにフロー・サイトメトリ・プロトコルを構成するために、ユーザに、ユーザ・インターフェース１４１０内の一セットのユーザ・インターフェース要素が提供される。別の実施例において、特有のサンプル通路モジュール１１００のためのクリーニング・プロトコルを構成するために、ユーザに、ユーザ・インターフェース１４１０内の一セットのユーザ・インターフェース要素が提供される。ユーザ・インターフェース１４１０は、フロー・サイトメトリ・デバイス１０１０又はマイクロ流体系デバイスの現在の動作状況に関する警告又は情報を提供するようにさらに構成される。
一実施例において、任意のフロー・サイトメトリ・システム（例えば、フロー・サイトメトリ・システム１０）、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム（例えば、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０）及びサンプル通路モジュール（例えばサンプル通路モジュール１００）並びに任意の流体通路、すなわち流体と物理的に接触する任意の構成要素は、化学的に不活性でなければならない。例えば、ケイ酸塩ガラス、ポリフッ化ビニリデン（「ＰＶＤＦ」）、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）、ペルフルオロアルコキシアルカン（「ＰＦＡ」）、ポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）、又は他の好適な物質が、腐食性物質（例えば酸、酸化剤、塩基）或いはクリーニング・プロセス又は手順において使用され得る他の危険物質に曝される可能性のある構成要素内の損傷、腐食、又は他の望ましくない反応を阻止するのに使用されてよい。具体的には、任意の流体通路内の構成要素のための材料の選択は、クリーニング作業又はサンプル処理作業若しくはプロセスにおいて使用される何らかの化学物質と接触した状態でも安全に配置され得る材料を優先するべきであり、実質的に化学的に不活性である材料を使用するべきである。
図１８を次に参照すると、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム２０、６００、７００又は１０２０などのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム内の流体流れの一実施例を例示するブロック図２０００が提供される。図２０００は、流体がマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに入る、その中を通る、及びそこから出る移動及び制御の一実施例を例示する。シース・ライン源２０１０、サンプル・ライン源２０１２及びガス源２０１４を含む一セットの流体源は、その各々が、内部又は外部供給源であってよく、それらは流体リザーバ（例えば、バッグ、容器、タンク）、圧縮ガス源又はタンクから提供されてよく、洗浄溶液、水などの溶剤、及び圧縮空気を含んでよく、流体システムのための入力のセットを備える。全体的に、３つの流体通路が設けられ、シース流体ライン又は経路２００２、ガスライン又は経路２００６及びサンプル・ライン又は経路２００４である。シース流体ライン２００２において、供給源２０１０のうちの１つからの流体の流れは、対応する弁２０２０によって制御されて、シース・ライン・マニホールド２０３０への流れを可能にする、又は制限する。サンプル流体ライン２００４において、供給源２０１２のうちの１つからの流体の流れは、対応する弁２０２２によって制御されて、サンプル・ライン・マニホールド２０３２への流れを可能にする、又は制限する。１つ又は複数の流体入力、例えば特定の洗浄液又は溶液、水などの溶剤或いは他の流体は、シース流体ライン２００２及びサンプル・ライン２００４の両方に共有され、又は提供されてよい。共有される流体のための流体経路の制御は、弁２０２０又は２０２２のセット内の適切な対応する弁の動作によって達成される。ガスライン２００６に関して、ガス又は空気入力２０１４からのガス圧は、加圧された外部又は内部ガス源であってよく、流体システム内の加圧ガスを許可する、又は調整するために、空気レギュレータ２０４０によって調整される。
シースライ２００２において、シース・ライン・ポンプ２０５０は、蠕動ポンプ又は他の好適なポンプであってよく、供給源２０１０からメイン流体系マニホールド２０８０に１つ又は複数の流体を引き込む、又は汲み上げる。シース・ライン・ポンプ２０５０によって汲み上げられるような流体の流れは、ポンプの下流のフロー・センサ２０６０によって測定され、弁２０７０によって制御される。サンプル・ライン２００４において、サンプル・ライン・ポンプ２０５２は、蠕動ポンプ又は他の好適なポンプであってよく、供給源２０１０又は２０１２からメイン流体系マニホールド２０８０に１つ又は複数の流体を引き込む、又は汲み上げる。サンプル・ライン・ポンプ２０５２によって汲み上げられるような流体の流れは、フロー・センサ２０６０によって測定され、フロー・センサの下流の弁の動作によって制御されてよい。フロー・センサ２０６０は、流れラインを通って移動した流体の量又は流れラインを通る流体流れの速度を測定するのに使用され、流体流れラインにおける目詰まり又は障害物を示す可能性がある、所望の流体流速より低いことを検出又は識別するのに使用されてよい。空気入力２０１４からの圧縮ガスは、空気レギュレータ２０４０によって調整され、圧縮ガスの流れは、弁２０７２及び２０７４によって制御されて、ガスが流体系マニホールド２０８０内に、又はシース流体ライン２００２に流れ込むのを可能にする。ガスは、サンプル・ライン２００４又はシース流体ライン２００２をきれいにするのに使用され、クリーニング作業後、流体ラインを乾燥させるのに使用される。
ガスを含めた流体は、流体系マニホールド２０８０に流れ込み、チップ・マニホールド２０９０において戻る前に、サンプル通路モジュールを通って流れる。洗浄液及びすすぎ剤を含めた廃液は、廃棄物出力２１００へと流れ、そこで受け取られ、この出力が、廃液を内部又は外部廃液リザーバ又はドレンラインへと誘導する。廃棄物弁２１０２は、サンプル・ライン２００４、シース流体ライン２００２又はガスライン２００６からのいかなる流体も、サンプル通路モジュールを通過せずに、直接廃棄物出力２１００に入るように進路を変えるのに使用される。流体の進路変更は、検出された目詰まり又は障害物に基づくものを含めたエラー又は障害状態の結果として、手動又は自動操作によって行われてよい。
オン・チップ識別
図１６Ａ及び図１６Ｂを次に参照すると、マイクロ流体系チップは、マイクロ流体系チップを自動焦点合せするためにオン・システムの物体の識別及び参照のための識別要素９５７を含んでよい。例えば、１つ又は複数の識別要素９５７が、チップの前部９５６に配置されてよい。識別要素９５７は、ＱＲコード（登録商標）又はバーコードなどの視覚又は光学識別要素であってよい、或いは、ＲＦＩＤ又はＮＦＣタグなどの無線識別要素であってもよい、或いは、光学又は視覚要素と、無線識別要素の組合せであってもよい。
各マイクロ流体系チップは、幾何学的に同じになることが意図されているが、製造中のばらつきによって、チップがわずかに異なる場合がある。識別要素は、機器性能に対するチップの比較を可能にすることができ、このことは、性能が劣るチップをなくし、高性能チップを識別するのに有益である。識別要素はまた、チップをクリーニングのために取り外す必要があるときをユーザに知らせるために、チップがどのくらいの間使用されているかを自動で追跡することも可能にする。
いくつかの実施例において、識別要素９５７は、特有のマイクロ流体系モジュール９５０、及びモジュール９５０内に設置された、又は配置されたマイクロ流体系チップ８８０を識別するのに使用される。これは、相互汚染を回避する目的で、クリーニング、収納及び取り出しのために、並びに、識別要素９５７によって識別されるようなマイクロ流体系チップ８８０及びマイクロ流体系モジュール９５０のタイプ及び構成に基づいた、フロー・サイトメトリ又はクリーニング・パラメータ若しくはプロトコルの構成のための、要素の容易な識別を実現する。
他の実施例において、識別要素はまた、マイクロ流体系チップをフロー・サイトメトリ・デバイス内に自動的に位置合せし、位置決めするのに使用することができる。これは、マイクロ流体系チップを手動で焦点を合わせ、位置合せする必要性をなくすことによってオペレータの時間を節約することができる。図１６Ｃに示されるように、一実施例において、識別要素を備えたマイクロ流体系チップは、３軸線ステージ上に設置され、これは、３本の軸の上を移動することができるステージである。カメラ及び明視野ＬＥＤ光などの光源は、マイクロ流体系チップを撮像し、チップを適切に位置合せするために３軸線ステージにフィードバックを提供するのに使用されてよい。カメラ及び光源は、所定の場所に固定され、代替のレベルの照明が必要とされる場合がある。識別要素の寸法は、カメラの視野内で完全に見ることができるように十分小さくすべきである。３軸線ステージは、カメラを焦点合せし直す、及び位置決めし直す代わりに、チップを、よってエッチング・パターンを移動させることによって、チップを焦点が合うように動かすように位置決めし直すことを可能にする。
いくつかの実施例において、チップは、１つ又は複数の識別要素９５７を有する場合がある。例えば、多数の識別要素９５７が、正確な焦点合せ及び位置決めを達成するのに必要とされる場合がある。いくつかの実施例において、識別要素９５７は、各チップ内にレーザエッチングすることができる。識別要素は、画像分析を通して解読することができる任意のパターンであり得る。パターンには、これに限定するものではないが、文字数字のシーケンス、バーコード、ＱＲコード（登録商標）などが含まれ、これらは適用可能で等価である。
別の用途では、識別要素９５７は、どのチップが現在マイクロ流体系モジュール上に搭載されているかを示すのに使用されてもよい。エッチング・パターンは、情報を記憶することができるので、フロー・サイトメトリ・デバイスは、どのチップが機器上にあるかを示すのにチップ上のエッチング・パターンを読み取ることが可能であり得る。
光学系モジュール及び電子系モジュール
本発明を特定の用途又は実施例に限定することを望まずに、取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１００などの本明細書に記載されるシステム、装置及び方法は、精液選別システム（例えばフロー・サイトメトリ・システム１０）などの粒子処理システムと共に使用されてよい。一実施例において、精液選別システムは、サンプル粒子を含む流体流れを粒子問合せ場所を通るように誘導するように構成されたフロー・チャンバを備える、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイスを備えてよい。サンプル粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスに進入する前に染色された、又はそれ以外の方法で処理された精子などの細胞であってよい。フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスは、ビーム経路に沿って粒子問合せ場所まで電磁放射を放射するように構成されたレーザと、粒子からの放射を検出するように構成された検出器とをさらに備えてよい。検出の後に、粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスを出て行く前に、又は出て行った後に、例えば電磁放射による切除によって選別される、又は不活性化されてよい。粒子の不活性化の効果を判定する、例えば個々の粒子が暴露された電磁放射の量又は分量を判定又は検出し、個々の粒子が、十分に不活性化されたか、又は十分に損傷されたかどうかを判定するのに追加の検出器が使用されてもよい。粒子は、Ｘ染色体又はＹ染色体選別された、或いは性判別された精液、例えばＸ染色体性判別精液であってよく、この場合、１つ又は複数の採集容器に採集される。
取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１００はまた、粒子がフロー・サイトメトリ装置内又はマイクロ流体系チップ内若しくはマイクロ流体系デバイス内で問合せ場所を通って流れるとき、流体流れに含まれる精子細胞などの粒子を分析するための方法で、又はそのような方法において使用されてもよい。そのような方法は、レーザから放射される電磁放射を使用して流体流れ及びその中に含まれる粒子を照らすことを含む。検出器は、粒子によって問合せ場所から放射される電磁放射を検出し、プロセッサが、検出器からの信号に一部基づいて流体流れにおける粒子の特性を決定する。検出の後、粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスを出て行く前に、又は出て行った後、物理的選別及び除去プロセスなどによって、或いは電磁放射による切除又は光損傷による不活性化によって選別される、又は不活性化されてよい。粒子は、Ｘ染色体又はＹ染色体選別された、或いは性判別された精液であってよく、例えばＸ染色体又はＹ染色体を有する性判別された精液であってよく、その後１つ又は複数の採集容器に採集されてよい。
取外し可能且つ置換可能なサンプル通路モジュール１００はまた、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイスを使用して、精子細胞の核の中のＤＮＡの総数を評価するための方法で、又はそのような方法において使用されてもよい。方法は、精子細胞の核の中のＤＮＡを染色することと、その後、精子細胞が、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスの対応する領域内でレーザを通過するとき、精子細胞の核の中の染色されたＤＮＡを、レーザなどの電磁放射デバイスによって放射することとを含んでよい。アバランシェ・フォトダイオードなどの検出器が、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイス内の検出場所又は問合せ場所で、精子細胞の核の中の照射され染色されたＤＮＡから放射された蛍光性の光を検出する。方法は、精子細胞の核の中のＤＮＡの検出された総量を使用して、精子細胞の雌雄を最初に決定し、その後、前記雌雄の決定に基づいて複数の精子細胞を区別することによって、精子細胞を有するＸ染色体と、精子細胞を有するＹ染色体を区別をすることをさらに含んでよい。精子細胞の特性は、精子細胞の核の中の対応するＤＮＡの総数を含んでよい。方法は、所与の精子細胞の核の中の決定したＤＮＡの総数に基づいて、所与の精子細胞を不活性化することをさらに含んでよい。前記不活性化することは、電磁放射の放射によって所与の精子細胞を光損傷させる、又は切除することを含んでよい。方法は、取り込まれた前記精子細胞の１つを有する複数の液滴を形成することと、前記液滴に取り込まれた前記精子細胞の前記性分化特性に基づいて、前記液滴の各々を別々に帯電させることと、前記液滴の１つを偏向させることと、前記液滴中に取り込まれた前記精子細胞の前記性分化特性に基づいて、前記液滴の各々を異なるように採集することとをさらに含んでよい。方法は、精子細胞がマイクロ流体系デバイスを出て行くとき、決定、選別又は不活性化の後、精子細胞を採集することをさらに含んでよい。粒子は、Ｘ染色体又はＹ染色体選別された、或いは性判別された精液であってよく、例えばＸ染色体又はＹ染色体を有する性判別精液であってよく、１つ又は複数の採集容器に採集される。
いくつかの実施例において、本発明は、焦点面において調節可能な楕円形ビーム・ウエスト・プロファイルを有するより大きな放射された、電磁放射キル・ビームであって、高さ及び幅が独立して調節可能であり、且つ互いの要因ではない、又は互いに由来するものではない電磁放射キル・ビームと、サンプル流体の流れに対して同じ方向から、又はフロー・サイトメトリ・デバイスに関して共通の側からの検出レーザ及びキル・レーザの位置決め及び放射の両方のために、光学及び光学機械モジュールを提供する。
図１９は、検出光学系と、検出レーザ及びキル・レーザとを中に含む問合せ又は光学系モジュール７０２０の一実施例を示す。光学系モジュールは、モジュール・システムの残りの部分とは別個に浮遊しており、ゴム製の脚で隔離されてよい、すなわちシャシから取外し可能である。図２０は、光学系モジュールの内部配置を示す。検出及びキルは共に、ビーム・キューブの使用と組み合わせて一方の側からやって来る。光学系モジュールは、同じ波長の「Ｓ」及び「Ｐ」偏光ビームを合体させる。対象物の前方のフィルタが、それを損傷から保護する。非球面レンズが、対象物ではなくキル・レーザの焦点を合わせる。両レーザとも、チップの場所でスポット・サイズを制御するために、成形レンズを有する。
図２０Ａ～図２０Ｂ及び図２１Ａ～図２１Ｂは、電気構成要素及び制御盤を収容する電子ボックスを備える電子系モジュール７０１０を示す。ボックスは、ボックスの内部を保護する取外し可能な蓋を含む。電子系モジュールは、同様にシャシからも取り外すことができる。図２２は、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムの電子構成要素の概略図である。
図２３を次に参照すると、本発明の一実施例による焦点面において楕円形プロファイルを有するキル・レーザの電磁放射線放射のビーム幅を例示する図が提供される。ビームの幅は、Ｘ方向に幅が５μｍから３５μｍになるように構成される、較正される、又は調節され、この場合、Ｙ方向は、一セットの粒子を含むサンプル、及び／又はシース流体が中を流れるマイクロ流体系デバイスにおける流れ経路又はチャネルの長さに沿って長手方向である。示されるようなキル・ビームの幅は、２０μｍであり、これは、示される例示の芯幅より幅広である。５～２０μｍの芯幅は、サンプル流体などの流体の幅であり、他の焦点合せ流体によって境界が決められており、必ずしも物理的チャネル壁によってではない。フロー・サイトメータにおける物理的チャネルは、１００μｍ幅を超えてもよいが、制約された流体であり、粒子又はサンプルが配置される芯は、５～２０μｍの幅である。例えば、単一のシース設計マイクロ流体系チップ（「ＳＳＭＣ」）チャネルは、５～２０μｍの芯幅を有してよく、二重シース設計マイクロ流体系チップ（「ＤＳＭＣ」）は、５～１５μｍの芯幅を有してよい。キル・ビームの幅は、マイクロ流体系チャネルの作用又は問合せ領域において芯幅と等しい、又は芯幅より大きいビーム幅を提供するために、例えば図２５Ａ、図２５Ｂ及び図２６Ｂに提供されるように、１つ又は複数の光学又は光学機械構成要素の調節によって構成される。
キル・ビームは、焦点面において楕円形のプロファイルを有し、ガウス強度プロファイルを有し、この場合、電磁放射線放射の最も高い集中、例えば光子は、キル・ビームの中心である。マイクロ流体系チャネルの作用又は問合せ領域における、又は液滴ベースのフロー・サイトメータにおける液滴における焦点面を通過する粒子を不活性化する、又は破壊する際のキル・ビームの効果の要因は、その空間を通過する、例えば精子細胞などの粒子にぶつかる、単位空間内の、例えば光子などの電磁放射線放射の量である。キル・ビームは、粒子が光損傷又は切除などによって十分に不活性化されたことを保証するために粒子の表面領域にわたって十分な強度を有する必要がある。キル・ビームを生成するのに使用されるレーザ・モジュールは、パルス・レーザ・モジュールであり、例えば、１～５００ナノ秒のパルス持続時間を有し、パルス当たり１～５μＪの利用可能なエネルギーの利用可能なパルス・エネルギーを有するパルス・レーザ・モジュールである。別の実施例において、パルス・レーザ・モジュールは、５～３０ナノ秒のパルス持続時間を有する。パルス・エネルギーを増大させることは、キル・ビームのサイズを大きくする。既存のシステム及び方法において、このことは、焦点面においてビームの半径及び外周を増大させることなどによって、円形に成形されたビームに増大したビーム・ウエストを有するようにさせる可能性がある。しかしながら、楕円形プロファイルのキル・ビームを利用することはより有効であり、これは、既存の円形プロファイル・ビームよりも、より低いパルス・エネルギーで、且つ焦点面においてより幅広の面積にわたって、単位面積当たり同量の電磁放射線放射を出力することができる。キル・ビームの高さではなく、幅を拡張することによって楕円形プロファイルを提供することは、同じ面積の円形キル・ビームと比べて、レーザ・モジュールの同じパルス・エネルギー・レベルで増大したキル幅又は有効面積を提供する。
図２４Ａを次に参照すると、図は、本発明の一実施例による特定のビーム形状について、μｍで、ビーム幅を増大させるビームについて、どのくらいパルス・エネルギーをμＪで増大するかを例示する。本発明の拡張された、又は楕円形ビーム形状の、粒子を不活性化する、又は破壊するのに十分な分量の電磁放射線放射が存在する焦点面におけるキル幅、すなわち有効面積は、レーザ・パルス・エネルギーが増大するときに増大されるが、標準の円形ビームと比べたとき、任意の所与のパルス・エネルギー・レベルにおいてより高くなる。拡張された、楕円形ビームは、粒子を完全に不活性化するために焦点面に十分な電磁放射が存在する標準の円形ビームよりμｍでより大きなキル幅を有する。図２４Ａにおける図に提供される例示の実施例では、拡張ビームと標準ビームのこの差は、より低いパルス・エネルギー、例えば１．８μＪでは、おおよそ２．５μｍであるが、より高いパルス・エネルギー、例えば３μＪでは、７．５μｍほどになり得る。拡張ビームは、粒子を部分的に不活性化する、又はスライスするために焦点面に十分な電磁放射が存在する標準ビームよりもμｍで大きなキル・ビーム幅を有する。拡張ビームと標準ビームのこの差は、より低いパルス・エネルギー、例えば１．８μＪでは、おおよそ２．５μｍであるが、より高いパルス・エネルギー、例えば３μＪでは、５μｍほどになり得る。同様の結果が、より低いパルス・エネルギー、例えば１μＪで、及びより高いパルス・エネルギー、例えば５μＪで達成される。
図２３に示されるビームなどの、楕円形キル・ビームのビーム幅が３０μｍまで増大された場合、楕円形キル・ビームと標準の円形キル・ビームとの差は、スライスされた粒子幅において１．３３＋／－０．０６%であってよく、死滅した、又は完全に不活性化された粒子幅においては１．２９＋／－０．１５%であってよい。この差は、１μＪから５μＪのレーザ放射パルス・エネルギーにおいて存在し、レーザ放射パルス・エネルギーが増大するとき、さらに大きくなる可能性がある。
本発明を特定の理論又は機構に限定することを望まずに、本発明の光学及び光学機械システムは、キル・レーザによって放射されるビームのキル幅を増大させ、Ｘ寸法又はＺ寸法（この場合Ｙ寸法は、フロー・サイトメータ・システムにおける流れ方向の寸法である）におけるキル体積に関して同様のキル性能又は効果を提供する。
例えば、図２４Ｂに示されるチャートを参照すると、１つの非制限的な例示の実施例において、焦点面において楕円形プロファイルを有する３０μｍ幅のキル・ビームが２．４μＪの放射エネルギーにおいて使用された。しかしながら、放射されたパルス・エネルギーは、パルス当たり１～５μＪであってもよく、パルス持続時間は１～５００ナノ秒であってもよい、又は一実施例では５～３０ナノ秒であってもよい。この例示の実施例では、３０μｍ幅のキル・ビームが、キル・レーザの電磁放射によって切除された、又は光損傷された粒子のパーセンテージとして、改善されたキル計数を示した。焦点面において楕円形プロファイルを有する３０μｍ幅のキル・ビームは、理想の、又は決定されたキル若しくは作用場所から＋／－１０μｍの相対位置において異なる改善を提供した。焦点面において円形プロファイルを有する１８μｍ幅未満の典型的なキル・ビーム又はキル場所は、理想の、又は決定されたキル場所から＋／－１０μｍを超えて、粒子を効果的に殺傷したり、不活性化したり、有意に光損傷したり、切除することができなかったのに対して、焦点面において楕円形プロファイルを有する改善された３０μｍ幅のキル・ビームは、キル・レーザに供された粒子の少なくとも９０％の不活性化、殺傷、破壊又は有意な光損傷若しくは切除を実現する。より幅の狭い円形ビームによって殺傷された、死滅した、又はスライスされた精子細胞などの粒子を比較すると、より幅広の楕円形ビームの改善は、殺傷効果又はスライシングに関して容易に明らかである。
本発明を特定の実施例に限定することを望まずに、上記に記載したより幅広のキル・ビームは、既存のフロー・サイトメトリ・システムと共に、且つ既存のフロー・サイトメトリ光学系構成において使用されてよい。しかしながら、本明細書に記載したより幅広のキル・ビームは、マイクロ流体系チップなどのフロー・サイトメトリ装置の主面又は主要面に対して共通の側に位置決めされた検出レーザ及びキル・レーザ又は不活性化レーザを有するフロー・サイメトリ・システムと共に使用されるときに、追加の利点を提供する。これらの利点には、さらなる調節能力及び構成能力、並びにシステムの共通の側に位置決めされた光学構成要素又は光学経路を有することによって提供されるような、ビームサイズ、形状及び位置決めに関してそうすることが容易であることが含まれる。
図２５Ａを次に参照すると、本発明の一実施例による、マイクロ流体系チップの主（例えば頂部又は底部）面の同じ側にある検出レーザ組立体３４３０及びキル・レーザ組立体３４２０を備える一セットのレーザ組立体３４１０と、反対側にある検出組立体３４５０とを位置決めするための光学機械システム３４００のブロック図が提供される。光学機械システム３４００は、粒子の特定の特性を検出し、マイクロ流体系チップのチャネル内などのフロー・サイトメータ・システムの流れ経路３４０２における作用又は問合せ領域３４０４を通過する精子細胞などの粒子を不活性化する、殺傷する、光損傷させる、又は切除するために使用される。光学機械システム３４００は、殺傷作用又は光損傷切除イベントの結果（例えば成功、失敗、一部成功）を検出するのにさらに使用されてもよい。キル・レーザ組立体３４２０は、１～５００ナノ秒のパルス持続時間を有するパルス・レーザ・モジュールであり得るキル・レーザ３４２２と、一セットの１つ又は複数のビーム・エキスパンダ光学系３４２４と、シリンドリカル・レンズ対３４２６とを備える。ビーム・エキスパンダ３４２４のレンズ及びシリンドリカル・レンズ対３４２６のレンズのプロファイル又は形状及び構成は、＋／－５°までの位置合せ不良の補償を実現する。これは、より簡素な位置合せ及び較正プロセスを実現し、位置合せ及び較正におけるオペレータのエラーに対するいくらかのマージンをさらに提供する。検出レーザ組立体３４３０は、コヒーレント連続波（「ＣＷ」）レーザ、準ＣＷレーザ又はパルス・レーザであり得る検出レーザ３４３２と、一セットの１つ又は複数のビーム・エキスパンダ光学系３４３４と、シリンドリカル・レンズ対３４３６とを備える。ミラー３４２８は、キル・レーザ３４２２の電磁放射線放射（「ビーム」）をビーム・コンバイナー３４１２に向けて誘導して、キル・レーザ３４２２のビーム放射を検出レーザ３４３２のビーム放射と結合して、両方のビーム放射を、流れ経路３４０２の作用又は問合せ領域３４０４内にある焦点面３４５２に向けてさらに誘導する。ここで「結合する」は、ビーム放射の物理的結合又はオーバーラップのみを指すのではなく、同じ方向に誘導され、ビーム放射が一致しない接近した物理的近接に位置決めされるべきビームのうちの１つ又は複数の再配向も指す場合がある。
光学機械システム３４００の検出器側では、検出組立体３４５０が、ショート又はロング・パス・フィルタ３４５４などの１つ又は複数のフィルタ、ミラー３４５６、近紫外（「ＮＵＶ」）対物レンズ３４５８、ミラー３４６０、ミラー３４６２、キル・センサ３４６４、カメラ３４６８及び検出センサ３４７０を備える。キル・センサ３４６４及び検出センサ３４７０は、アバランシェ・フォトダイオードタイプのセンサであってよく、カメラ３４６８は、電荷結合素子（「ＣＣＤ」）カメラであってよい。別の実施例において、キル・センサ３４６４及び検出センサ３４７０は、光電子増倍管（「ＰＭＴ」）、相補形金属酸化膜半導体（「ＣＭＯＳ」）センサ、又は電子増倍電荷結合素子（「ＥＭＣＣＤ」）タイプのセンサを各々備えてもよい。別の実施例において、カメラ３４６８は、相補形金属酸化膜半導体（「ＣＭＯＳ」）又は電子増倍電荷結合素子（「ＥＭＣＣＤ」）タイプのセンサを備えてもよい。
本発明を特定の用途又は実施例に限定することを望まずに、本発明のシステム、装置及び方法、例えば、光学機械システム３４００は、精液選別システムなどの粒子処理システムと共に使用されてよい。一実施例において、精液選別システムは、サンプル粒子を含む流体流れを粒子問合せ場所（例えば作用又は問合せ場所３４０４）を通るように誘導するように構成された流れチャンバを備えるフロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイスを備えてよい。サンプル粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスに進入する前に染色されている、又はそれ以外の方法で処理された精子などの細胞であってよい。フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスは、ビーム経路に沿って粒子問合せ場所まで電磁放射を放射するように構成されたレーザ（例えば検出レーザ組立体３４３０）と、粒子からの放射を検出するように構成された検出器（例えば検出組立体３４５０）とをさらに備えてよい。検出の後に、粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスを出て行く前に、又は出て行った後に、電磁放射による（例えばキル・レーザ組立体３４２０による）切除などによって選別される、又は不活性化されてよい。粒子の不活性化の効果を決定するために、例えば個々の粒子が暴露された電磁放射の総量又は分量を決定する、又は検出するために、且つ個々の粒子が十分に不活性化されたかどうか、又は十分に損傷されたかどうかを決定するのに追加の検出器が使用されてもよい。粒子は、Ｘ染色体又はＹ染色体選別された、或いは性判別された精液であってよく、例えばＸ染色体性判別精液であってよく、その後１つ又は複数の採集容器に採集される。
光学機械システム３４００はまた、粒子がフロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイス内の問合せ場所（例えば作用又は問合せ場所３４０４）を通って流れるときに、流体流れに含まれる精子細胞などの粒子を分析するための方法と共に、又はそのような方法において使用されてもよい。そのような方法は、レーザ（例えば検出レーザ組立体３４３０）から放射された電磁放射を使用して、流体流れ及びその中に含まれる粒子を照らすことを含む。検出器（例えば検出組立体３４５０）は、粒子によって問合せ場所から放射された電磁放射を検出し、プロセッサが、検出器からの信号に一部基づいて流体流れの中の粒子の特性を決定する。検出の後に、粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスを出て行く前に、又は出て行った後に、物理的選別及び除去プロセス、或いは（例えばキル・レーザ組立体３４２０による）電磁放射による切除又は光損傷などによって選別される、又は不活性化されてよい。粒子は、Ｘ染色体又はＹ染色体選別された、或いは性判別された精液であってよく、例えばＸ染色体又はＹ染色体を有する性判別精液であってよく、その後１つ又は複数の採集容器に採集される。
光学機械システム３４００はまた、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイスを使用して、精子細胞の核の中のＤＮＡの量を評価するための方法と共に、又はそのような方法において使用されてもよい。方法は、精子細胞の核の中のＤＮＡを染色することと、その後、精子細胞が、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスの対応する領域（例えば作用又は問合せ場所３４０４）内でレーザを通過するとき、精子細胞の核の中の染色されたＤＮＡをレーザ（例えば検出レーザ組立体３４３０）などの電磁放射デバイスによって放射することとを含んでよい。アバランシェ・フォトダイオードなどの、検出器（例えば検出組立体３４５０）は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイス内の検出又は問合せ場所（例えば作用又は問合せ３４０４）において、精子細胞の核の中の放射され染色されたＤＮＡから放射された蛍光性の光を検出する。方法は、精子細胞の核の中のＤＮＡの検出された量を使用して、精子細胞の雌雄を最初に決定し、その後、前記雌雄の決定に基づいて複数の精子細胞を区別することによって、Ｘ染色体を有する精子細胞と、Ｙ染色体を有する精子細胞を区別することをさらに含んでよい。精子細胞の特性は、精子細胞の核の中のＤＮＡの対応する量を含んでよい。方法は、所与の精子細胞の核の中のＤＮＡの決定した量に基づいて、所与の精子細胞を不活性化することをさらに含んでよい。前記不活性化することは、電磁放射の放射（例えばキル・レーザ組立体３４２０による）によって、所与の精子細胞を光損傷させる、又は切除することを含んでよい。方法は、取り込まれた前記精子細胞の１つを有する複数の液滴を形成することと、前記液滴中に取り込まれた前記精子細胞の前記性分化特性に基づいて、前記液滴の各々を別々に帯電させることと、前記液滴の１つを偏向させることと、前記液滴中に取り込まれた前記精子細胞の前記性分化特性に基づいて、前記液滴の各々を異なるように採集することとをさらに含んでよい。方法は、精子細胞がマイクロ流体系デバイスを出て行くとき、決定、選別又は不活性化の後、精子細胞を採集することをさらに含んでよい。粒子は、Ｘ染色体又はＹ染色体選別された、或いは性判別された精液であってよく、例えばＸ染色体又はＹ染色体を有する性判別精液であってよく、１つ又は複数の採集容器に採集される。
本発明を特定の用途又は実施例に限定することを望まずに、光学機械システム３４００は、一セットのレーザ組立体３４１０のキル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０を、マイクロ流体系チップなどのフロー・サイトメトリ・デバイスの共通の側に位置決めすることによって、粒子に問い合わせる、粒子を検出する、及び粒子を不活性化のための既存のシステム及び方法に対して改善を提供する。例えば、キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０は、マイクロ流体系チップの頂部面又は前面に対して、或いはマイクロ流体系チップの底部面又は背面に対して同じ、又は共通の側に位置決めされる、又は配置されてよく、検出組立体３４５０は、レーザ組立体３４１０に対して反対側に位置決めされる、又は配置されてよい。この構成は、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体が、フロー・サイトメトリ装置の流れ面の反対側に位置決めされる構成に対して利点を提供する。
例えば、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体をフロー・サイトメトリ装置の流れ面の反対側に位置決めすることを含む構成では、キル・レーザ組立体の放射ビームは、検出組立体の対物レンズを通過する必要がある場合がある。このことは、検出組立体の１つ又は複数の光学構成要素の損傷又は劣化を引き起こす可能性がある。キル・レーザ組立体３４２０を検出レーザ組立体３４３０と共通の側に位置決めすることによって、キル・レーザ組立体３４２０の放射ビームは、不必要な、又は望ましくない劣化、損傷又は摩耗を引き起こす可能性がある検出組立体３４５０のいずれの光学構成要素も最初に通過する必要がない。
追加で、キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０をフロー・サイトメトリ装置の共通の側に位置決めすることは、システム３４００の光学及び機械要素の設定、位置合せ及び組立を簡素化する。これは、システム３４００の優れた安定性を提供し、検出解像度の改善及び信号ノイズ比の削減もさらに実現する。キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０を共通に位置決めすることは、システム３４００の検出組立体３４５０側での望ましくない波長をなくすためのさらに優れた能力を提供する。さらに、キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０が共通に位置決めされる場合、レーザ組立体３４１０のセットは、システムの複雑さを低減し、組立体が光学通路内で構成要素のサブセットを共有するときのシステムの物理的振動又は移動のための固有の補償を提供する、光学構成要素を共有してよい。キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０が光学構成要素を共有せず、共通に位置決めされない場合、システム３４００の振動は、組立体３４２０及び３４３０の両方からの放射ビームが独立して移動する、又は振動するようにさせ、検出及び不活性化の精度及び効果に関する問題を生じさせる可能性がある。しかしながら共通に位置決めされる場合、振動は、キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０の放射ビームを共通に振動するようにさせ、検出及び不活性化の効果及び精度におけるロスを減少させる。
図２５Ａにおける光学機械システム３４００を続けて参照すると、キル・レーザ組立体３４２０の構成のみが、上記に記載した利点を提供するのではなく、図１～図３に示され記載されるようなより幅広のキル・ビームと共に使用されてもよい。例えば、電磁放射線放射又はレーザ・ビームは、キル・レーザ・モジュール３４２２（例えば１～５００ナノ秒のパルス持続時間を有し、１～５μＪのパルス・エネルギーでのパルス・レーザ・モジュール）であり得るレーザ・ヘッドから放射される。ビームは、一連の光学構成要素、すなわちビーム・エキスパンダ３４２４を通過して、ビームを所望の形状及びサイズに成形し、これは典型的には円形である。ビームは、ビームを円形プロファイルから楕円形プロファイルに続けて成形する一対のシリンドリカル・レンズ３４２６を続けて通過する。ビームはその後、ミラー３４２８によってビーム・コンバイナー３４１２に向かって誘導され、そこで、キル・レーザ・モジュール３４２２及び検出レーザ・モジュール３４３２からのビームは、結合され、焦点面に向けて投影される。
追加で、キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０の位置は、交換される、又は反対にされてもよく、その結果、キル・レーザ組立体３４２０からのビーム又は放射は、偏光ビーム・スプリッタ又はコンバイナー３４１２を直接通過し、検出レーザ組立体３４３０からのビーム又は放射は、焦点面に向かって９０度向け直される。キル・レーザ組立体３４２０及び検出レーザ組立体３４３０からの放射は、完全に結合されても、完全に結合されなくてもよく、すなわち、放射は、組立体が使用されるフロー・サイトメータ及び粒子処理作業に応じて、焦点面３４５２において完全に一致しなくてもよい。
図２５Ｂを次に参照すると、本発明の一実施例による、マイクロ流体系チップの主（例えば頂部又は底部）面の同じ側にあり、検出組立体３５５０の反対側にある検出レーザ組立体３５３０及びキル・レーザ組立体３５２０を備える一セットのレーザ組立体３５１０を位置決めするための光学機械システム３５００のブロック図が提供される。光学機械システム３５００は、粒子の特定の特性を検出し、マイクロ流体系チップのチャネル内などのフロー・サイトメータ・システムの流れ経路３５０２における作用又は問合せ領域３５０４を通過する精子細胞などの粒子を不活性化する、殺傷する、光損傷させる、又は切除するために使用される。光学機械システム３５００は、殺傷作用又は光損傷切除イベントの結果（例えば成功、失敗、一部成功）を検出するのにさらに使用されてもよい。キル・レーザ組立体３５２０は、１～５００ナノ秒のパルス持続時間を有するパルス・レーザ・モジュールであり得るキル・レーザ３５２２と、一セットの１つ又は複数のビーム・エキスパンダ光学系３５２４と、ウェーブ・プレート３５２６と、非球面レンズ３５２８とを備える。検出レーザ組立体３５３０は、コヒーレント連続波（「ＣＷ」）レーザ、準ＣＷレーザ又はパルス・レーザであり得る検出レーザ３５３２と、シリンドリカル・レンズ３５３４とを備える。ミラー３５１２は、検出レーザ３５３２の電磁放射線放射（「ビーム」）を、偏光ビーム・スプリッタであるビーム・コンバイナー３５１４に向けて誘導して、キル・レーザ３５２２のビーム放射を検出レーザ３５３２のビーム放射と結合して、両方のビーム放射を、流れ経路３５０２の作用又は問合せ領域３５０４内にある焦点面３５５２に向けてさらに誘導する。ここで「結合する」は、ビーム放射の物理的結合又はオーバーラップのみを指すのではなく、同じ方向に誘導され、接近した物理的近接に位置決めされるべきビームのうちの１つ又は複数の再配向も指す場合がある。
光学機械システム３５００の検出器側で、検出組立体３５５０は、ハイ・パス・フィルタ３５５４などのフィルタ、ＮＵＶ対物レンズ３５５６、ダイクロイック・ミラー３５５８、キル・センサ３５６４、カメラ３５６０、ビーム・スプリッタ３５６２及び検出センサ３５６６を備える。キル・センサ３５６４及び検出センサ３５６６は、アバランシェ・フォトダイオード・タイプのセンサであってよく、カメラ３５６０は、ＣＣＤカメラであってよい。別の実施例において、キル・センサ３５６４及び検出センサ３５６６は各々、ＰＭＴ、ＣＭＯＳセンサ又はＥＭＣＣＤタイプのセンサを備えてもよい。別の実施例において、カメラ３５６０は、ＣＭＯＳ又はＥＭＣＣＤタイプのセンサを備えてもよい。
本発明を特定の用途又は実施例に限定することを望まずに、光学機械システム３５００などの、本発明のシステム、装置及び方法は、図２５Ａに示されるシステム３４００に関して上記に記載した精液選別システムなどの粒子処理システムと共に使用されてよい。
光学機械システム３５００はまた、図２５Ａに示されるシステム３４００に関して上記に記載した方法など、粒子が、フロー・サイトメトリ装置内の、又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイス内の問合せ場所（例えば作用又は問合せ場所３５０４）を通って流れるときに、流体流れに含まれる、精子細胞などの、粒子を分析するための方法と共に、又はそのような方法において使用されてもよい。
光学機械システム３５００はまた、図２５Ａに示されるシステム３４００に関して上記に記載した方法など、フロー・サイトメトリ装置或いはマイクロ流体系チップ又はデバイスを使用して、精子細胞の核の中のＤＮＡの量を評価するための方法と共に、又はそのような方法において使用されてもよい。
本発明を特定の用途又は実施例に限定することを望まずに、光学機械システム３５００は、マイクロ流体系チップなどのフロー・サイトメトリ・デバイスの共通の側にレーザ組立体のセット３５１０のキル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０を位置決めすることによって、粒子に問い合わせる、粒子を検出する、及び粒子を不活性化するための既存のシステム及び方法に対する改善を提供する。例えば、キル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０は、マイクロ流体系チップの頂部面又は前面に対して、或いはマイクロ流体系チップの底面又は背面に対して同じ、又は共通の側に位置決めされる、又は配置されてよく、検出組立体３５５０は、レーザ組立体３５１０に対して反対側に位置決めされる、又は配置されてよい。この構成は、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体が、フロー・サイトメトリ装置の流れ面の反対側に位置決めされる構成に対して利点を提供する。
例えば、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体をフロー・サイトメトリ装置の流れ面の反対側に位置決めすることを含む構成では、キル・レーザ組立体の放射ビームは、対物レンズを通過する必要がある場合がある。このことは、検出組立体の１つ又は複数の光学構成要素の損傷又は劣化を引き起こす可能性がある。キル・レーザ組立体３５２０を検出レーザ組立体３５３０と共通の側に位置決めすることによって、キル・レーザ組立体３５２０の放射ビームは、不必要な、又は望ましくない劣化、損傷又は摩耗を引き起こす可能性がある検出組立体３５５０のいずれの光学構成要素も最初に通過する必要がない。
追加で、キル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０をフロー・サイトメトリ装置の共通の側に位置決めすることは、システム３５００の光学及び機械要素の設定、位置合せ及び組立を簡素化する。これは、システム３５００の優れた安定性を提供し、検出解像度の改善及び信号ノイズ比の削減もさらに提供する。キル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０を共通に位置決めすることは、システム３５００の検出組立体３５５０側での望ましくない波長をなくすためのさらに優れた能力を提供する。さらに、キル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０が共通に位置決めされる場合、レーザ組立体３５１０のセットは、システムの複雑さを低減し、システムの物理的振動又は移動のための固有の補償を提供する、光学構成要素を共有してよい。キル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０が光学構成要素を共有せず、共通に位置決めされない場合、システム３５００の振動は、組立体３５２０及び３５３０の両方からの放射ビームが独立して移動する、又は振動するようにさせ、検出及び不活性化の精度及び効果に関する問題を生じさせる可能性がある。しかしながら共通に位置決めされる場合、振動は、キル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０の放射ビームを共通に振動するようにさせ、検出並びに不活性化の効果及び精度におけるロスを減少させる。
図２５Ｂにおける光学機械システム３５００を続けて参照すると、キル・レーザ組立体３５２０の構成のみが、上記に記載した利点を提供するのではなく、図１～図３に示され記載されるようなより幅広のキル・ビームと共に使用されてもよい。例えば、電磁放射線放射又はレーザ・ビームは、キル・レーザ・モジュール３５２２（例えば１～５００ナノ秒のパルス持続時間を有するパルス・レーザ・モジュール）であり得るレーザ・ヘッドから放射される。ビームは、一連の光学構成要素、すなわちビーム・エキスパンダ３５２４を通過して、ビームを所望の形状及びサイズに成形し、これは典型的には円形である。ビームは、引き続き、ビームがプレートを通過するときにビームの偏光状態を変えるウェーブ・プレート３５２６を通過し、その後非球面レンズ３５２８を通過し、プロファイルを円形から楕円形に変更する。これらの構成要素は、焦点面３５５２においてビームの楕円形プロファイルの高さ及び幅を独立して調整するために調整されてよい。ビームはその後、ビーム・コンバイナー３５１４を通るように誘導され、そこで、キル・レーザ・モジュール３５２２及び検出レーザ・モジュール３５３２からのビームは、結合され、焦点面に向けて投影される。キル・レーザ組立体３５２０及び検出レーザ組立体３５３０からの放射は、完全に結合されても、完全に結合されなくてもよく、すなわち、放射は、組立体が使用されるフロー・サイトメータ及び粒子処理作業に応じて、焦点面３５５２において完全に一致しなくてもよい。
検出レーザ組立体（例えば検出レーザ組立体３４３０及び３５３０）並びにキル・レーザ組立体（例えばキル・レーザ組立体３４２０及び３５２０）のための光学通路は、システム３５００及び３４００と共に使用されてもよく、図２６Ａ及び図２６Ｂに示される例示の実施例においてそれぞれ提供される。例示の実施例におけるレーザ・ベースの粒子検出及び不活性化システムは、図２６Ａに示される、光学通路３６００を有する検出レーザ組立体と、図２６Ｂに示される光学通路３７００を有するキル・レーザ組立体とを備える。検出レーザのための光学通路３６００は、検出レーザ・モジュール３６０２、第１の高調波セパレータ３６０４、第２の高調波セパレータ３６０６、Ｆ１５０シリンドリカル・レンズ３６０８、Ｆ２５シリンドリカル・レンズ３６１０、偏光ビーム・スプリッタ３６１２を備え、焦点面又はマイクロ流体系チップにおいて終わる。
キル・レーザ組立体のための光学経路３７００は、キル・レーザ・モジュール３７０２、第１の高調波セパレータ３７０４、Ｆ５０シリンドリカル・レンズ３７０６、Ｆ２５シリンドリカル・レンズ３７０８、ウェーブ・プレート３７１０、第２の高調波セパレータ３７１２、Ｆ－２５シリンドリカル・レンズ３７１４、Ｆ１５０シリンドリカル・レンズ３７１６、第３の高調波セパレータ３７１８、非球面レンズ３７２０、偏光ビーム・スプリッタ３７２２を備え、焦点面又はマイクロ流体系チップにおいて終わる。
本発明を特定の用途又は実施例に限定することを望まずに、本発明の改善されたシステム及び光学経路は、図２５Ａに示される光機械システム３４００、図２５Ｂに示される光機械システム３５００及び図２６Ａ及び図２６Ｂにそれぞれ示される光学通路３６００及び３７００は、少なくともキル・レーザ・ビーム経路に球面レンズを組み込むことを通して、且つキル・レーザ・モジュールと検出レーザ・モジュールからの放射を組み合わせるための偏光ビーム・スプリッタの使用を通して、既存のシステムを改善する。具体的には、例示の実施例に示されるものなどの構成で非球面レンズを使用して、非球面レンズを含めた光学要素に対する損傷のリスクなしに、より高いパルス・エネルギー・レーザからのビーム放射を成形することを実現する。非球面レンズは、焦点において最適なビーム形状及びサイズを獲得するために、ビーム放射の正確な調整及び／又は較正をさらに実現する。このような光学構成要素の使用は、焦点面におけるビーム放射のために、ビーム・ウエストの高さ及び幅の独立した調整をさらに実現する。追加で、例示の実施例では、キル・レーザ・モジュール及び検出レーザ・モジュールからのビーム放射を組み合わせるのに偏光ビーム・スプリッタが使用されてもよく、この場合、両方のビーム放射は共通の波長である、又は共通の波長に近く、両方のモジュールの放射が偏光される。ビーム放射を組み合わせるための他の方法、例えばダイクロイック・ミラーは、フロー・サイトメータの共通の側に、且つ検出モジュール又は組立体の反対側に位置決めされたキル・レーザ・モジュール及び検出レーザ・モジュールを有するフロー・サイトメータ・システムにおいては適さない、又は最適ではない場合がある。例示の構成のこのタイプは、偏光ビーム・スプリッタの変則的な使用が、他のビーム結合システム又は方法と比べて優れた結果を達成する。
図２８を次に参照すると、検出スポット４００１及びキル・スポット４００３からの放射の線図が提供される。検出放射４０１４は、焦点面４００２の作用又は問合せ場所において検出スポット４００１で発生し、キル放射４０１２は、焦点面４００２のキル・スポット４００３で発生する。図２７に示されるものなどの光学通路の光学要素は、検出放射４０１４及びキル放射４０１２の両方が、図２７に提供されるシステム４４００など、１つ又は複数のセンサ又はデバイスによって別々に分析される、検出される、及び／又は捕らえられることができるように、両方の放射を成形し誘導する。
図２７を次に参照すると、本発明の一実施例による検出組立体４４００の光学、光学機械及び電気要素の線図が提供される。検出組立体４４００は、粒子の検出レーザ励起（検出放射４４１４）から、又は粒子のキル・レーザ励起（キル放射４４１２）からのいずれかの電磁放射線放射をフィルタリングする、分割する、及び／又は向け直すために、ハイ・パス・フィルタであってよいフィルタ４４０４と、ＮＵＶ ２０ｘ対物レンズであってよい対物レンズ４４０６と、１００ｍｍ又は２００ｍｍチューブ・レンズであってよいチューブ・レンズ４４０８と、ダイクロイック・ミラー４４２０及びスプリッタ４４２２などの１つ又は複数のフィルタ又はスプリッタとを備える。検出放射４４１４は、焦点面４４０２の作用又は問合せ場所において検出スポットで発生し、キル放射４４１２は、焦点面４４０２のキル・スポットで発生する。少なくともフィルタ４４０４、対物レンズ４４０６及びチューブ・レンズ４４０８は、検出放射４４１４及びキル放射４４１２の両方が、ＣＣＤカメラ４４３０、キル・アバランシェ・フォトダイオード（「ＡＰＤ」）又はキル検出器４４３２及び検出器４４３４などの１つ又は複数のセンサ若しくはデバイスによって別々に分析される、検出される、及び／又は捕らえられることができるように、両方の放射を成形し誘導する。ＣＣＤカメラ４４３０は、放射４４１２及び４４１４の画像を取り込むのに使用され、キル・レーザ又は検出レーザの電磁放射線放射によって生じる粒子の蛍光発光の量の決定など、放射のタイプ又は品質の決定において使用されてよい。ダイクロイック・ミラー４４２０は、放射４４１２及び４４１４の一部又はごく少量をＣＣＤカメラ４４３０に向けて反射させ、放射の残りが、キル検出器４４３２及び検出器４４３４に向かって通過することを可能にするのに使用される。キル検出器４４３２は、粒子を不活性化するためのキル・レーザによるキル・イベントが成功したか否かを検出するのに使用される。検出器４４３４は、粒子放射４４１４内などの、粒子の放射のタイプ及び品質を決定して、細胞の蛍光発光の決定したレベルに基づいて、精子細胞のＤＮＡ含有量などの粒子の品質又は特性を決定するのに使用される。
「実例１」
本発明を特定の用途又は実施例へ限定することは望まないが、以下の例示的な実施例を説明する。
フロー・サイトメトリ粒子選別システムは、検出レーザ組立体、マイクロ流体系チップ、検出センサ、信号処理電子系のセット、グラフィカル・ユーザ・インターフェース、ＣＣＤカメラ、キル・レーザ・モジュール、及びキル・センサを備える。検出レーザ組立体は、個々の精子細胞であってもよい粒子内でヘキスト色素などの色素を励起するように構成される。検出レーザからのビームは、３．５～２０μｍの速軸及び３０～１５０μｍの遅軸を有する楕円形などの指定のサイズへ集束される。マイクロ流体系チップは、精子を含む射出サンプルなどの粒子サンプルを受け入れ、チップにおける１つ又は複数のマイクロチャネル内のシース流体を使用して粒子を集束又は配向させる。検出センサは、検出レーザ場所で放射を採集する。信号処理電子系は、プロセッサ及びメモリを含むデジタル電子コンポーネントを含むか、又はアナログ電子コンポーネント、又はデジタルとアナログとの処理コンポーネントの組合せを含んでもよい。信号処理電子系は、１つ又は複数のセンサ又はカメラから１つ又は複数の信号を受信し、信号を変換又は解釈して、入力信号に基づいて判定を行う。この判定は、細胞におけるＤＮＡの量に基づいて検出された蛍光に基づく精子細胞の性又は性別判定であってもよい。グラフィカル・ユーザ・インターフェース（「ＧＵＩ」）は、処理率、レーザ・パルス・エネルギー、キル率、検出率、流体レベル、サンプル採集レベルを含むシステムのステータスに関する情報を表示し、レーザ・パルス・エネルギー、流量、温度、圧力、及び所望のサンプルのゆがみなどのシステム要素を構成するための１つ又は複数のユーザ・インターフェース要素をさらに提供する。ＣＣＤカメラは、キル場所及び検出場所の一方又は両方の画像を捕捉し、システムの光学的及び光学機械的要素のユーザ整列のためにＧＵＩを介してフィードバックを提供する。キル・レーザは、望ましくない粒子を死なせる又は不活性化する。キル・レーザ放射は、精子細胞などの粒子を効果的にスライスする、切除する、光損傷させる、又は別の方法で死なせるために、小さな場所又はスポットへ集束される。集束されたレーザ放射は、３．５～５μｍの速軸及び５～３５μｍの遅軸を有する楕円形のプロファイル形状であってもよい。
検出レーザ組立体は、ＣＷレーザ・モジュール、レーザ・シャッタ、１つ又は複数の高調波セパレータのセット、水平方向に配向されたＦ１５０シリンドリカル・レンズ、垂直方向に配向されたＦ２５シリンドリカル・レンズ、及び偏光ビーム・スプリッタを備える。ＣＷレーザ・モジュールは、粒子に蛍光発光を引き起こすために使用されるＣＷレーザ・ビームを放射する。レーザ・シャッタは、安全スイッチが作動した場合にレーザがユーザのアクセス・ポイントに到達するのを妨げる。高調波セパレータは、他の波長の光を透過しながら３５５ｎｍの光を反射し、レーザ・ビームから３５２ｎｍ及び１０６４ｎｍのキャリア波長を取り除くために使用する。Ｆ１５０シリンドリカル・レンズは、チップ又は焦点面での検出レーザの水平寸法を成形し、ビーム位置を水平方向に調整できる調整可能なベース又はステージに配設される。Ｆ２５シリンドリカル・レンズは、チップ又は焦点面での検出レーザの垂直寸法を成形し、ビーム位置を垂直方向に調整できるベース又はステージに配設される。偏光ビーム・スプリッタは、Ｐ偏光レーザ光を透過しながらＳ偏光を反射し、検出レーザ・ビームがビーム・スプリッタを通してチップ又は焦点面上へ透過することを可能にする。
キル・レーザ組立体は、キル・レーザ・モジュール、１つ又は複数のＵＶミラーのセット、垂直方向に配向されたＦ－２５シリンドリカル・レンズ、垂直方向に配向されたＦ＋１５０シリンドリカル・レンズ、Ｆ２５非球面レンズ、及び偏光ビーム・スプリッタを備える。キル・レーザ・モジュールは、１～５μＪでパルス・レーザ・ビームを放射するパルス・レーザ・モジュールである。１つ又は複数のＵＶレンズのセットは、それぞれ、レーザ・ビームを９０度反射し、キル・レーザ・ビームを操縦する又は向けるための倒す／傾ける取付台に取り付けられる。Ｆ－２５シリンドリカル・レンズは、Ｆ＋１５０シリンドリカル・レンズと併用してキル・レーザ・ビームを垂直方向に拡張する。Ｆ－２５シリンドリカル・レンズ及びＦ＋１５０シリンドリカル・レンズの分離を調整することで、チップ又は焦点面でのキル・レーザの高さを制御できる。Ｆ－２５及びＦ＋１５０シリンドリカル・レンズは、キル・レーザ・ビームを１ｍｍから６ｍｍへ拡張できる。Ｆ２５非球面レンズは、全ての軸のキル・レーザ・ビームをマイクロ流体系チップでの焦点面の小さい楕円形のスポットへ集光するために使用されてもよい。非球面レンズは、標準又は一般的な球面レンズと比較して球面収差を低減する。
細胞検出組立体は、対物レンズ、３９０長パス・フィルタ、第１のＦ１００球面管レンズ、９０：１０ビーム・スプリッタ、検出センサ、キル・センサ、第２のＦ１００球面管レンズ、及びＣＣＤカメラを備える。対物レンズは、フロー・サイトメトリ・デバイス内の流体経路（例えば、マイクロ流体系チップのマイクロチャネル）の焦点面での検出場所とキル場所との両方からの色素発光を採集し、レーザ・スポットのサイズを測定するためにキル・レーザ及び検出レーザからレーザ波長の一部をさらに採集する。３９０長パス・フィルタは、３９０ｎｍよりも長い波長を透過し、３９０ｎｍ未満の波長を反射し、光の一部をＣＣＤカメラへ向けて反射し、残りの光はキル・センサ及び検出センサへ透過できる。９０：１０ビーム・スプリッタは、全ての光の９０％を透過し、１０％を反射し、３９０長パス・フィルタを通過する光の９０％を検出センサへ透過させ、光の１０％をキル・センサへ反射する。検出センサは、検出場所で発した光を採集するアバランシェ・フォトダイオードである。キル・センサは、キル場所で発した光を採集するアバランシェ・フォトダイオードである。第１のＦ１００球面管レンズは対物レンズから採集された光を検出センサ及びキル・センサ上へ集束させ、第２のＦ１００球面管レンズは対物レンズから採集された光の一部を３９０長パス・フィルタによって反射されたようにＣＣＤカメラ上へ集束させる。ＣＣＤカメラは、対物レンズによって採集された光を撮像し、システム整列並びにレーザ・スポットのサイズの測定のためのユーザのフィードバック源である。
「実例２」
本発明を特定の用途又は実施例へ限定することは望まないが、以下の例示的な実施例を説明する。
通常、パルス・レーザは、フロー・サイトメトリ・システムにおける粒子では蛍光色素に使用される。例えば、精子における精液の性判別のための既存のシステムは、パルス・レーザを使用して、精子細胞におけるヘキスト３３３２４などのヘキスト色素を蛍光発光させて、性判別プロセスにおいて精子細胞におけるＤＮＡの量、したがってタイプを決める。しかしながら、ＣＷレーザを使用すると、従来のパルス・レーザと比較して、効率、較正、及び調整に利点をもたらす。本発明におけるＣＷレーザの使用は、統計的に有意な誤差範囲内でこの様式で選別された精子細胞の同じ受胎能力又は生存可能性を維持しながら、既存のパルス検出レーザ及び検出レーザ組立体に対して上記改良をもたらす。ＣＷレーザによって照射された細胞の受胎能力の測定値としての受胎率は、パルス・レーザで照射された細胞よりも状況によっては良くないにしても、少なくとも同じくらい良好であった。詳細には、受胎能力の差は約１％であり、測定誤差の範囲内であった。したがって、粒子検出におけるＣＷレーザの使用は、対照と比較してＣＷレーザを使用して処理された精子細胞の生存可能性又は受胎能力に測定可能な影響を与えない。
「実例３」
本発明を特定の用途又は実施例へ限定することは望まないが、以下の例示的な実施例を説明する。
レーザ・ベースの粒子検出及び不活性化システムは、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体を備える。キル・レーザ組立体は、３５０ｍＷ～２Ｗの電力で動作してもよい。検出レーザ組立体の電力は、１０ｍＷから５０ｍＷへ設定されてもよい。検出レーザ組立体によって出力される電力は、約１０％の電力損失と、２４時間にわたって＋／－１％未満の測定された電力ドリフトを負う可能性がある。正確で安定した検出レーザ電力は、操作の最初の１分間でレーザ電力を増加し、その後レーザ電力を下げて、摂氏約４度の上昇温度で安定した検出電力を提供することによって達成されてもよい。
ここで図２９Ａ及び図２９Ｂを参照すると、焦点面での検出レーザ・ビームのサイズ及び強度（図２９Ａ）並びに焦点面でのキル・レーザ・ビームのサイズ及び強度（図２９Ｂ）を測定する代表的なグラフィカル・ユーザ・インターフェース出力のそれぞれの図が示される。図２９Ａ及び図２９Ｂに示される出力は、本明細書での上述の実例３に説明されるレーザ・モジュール電力設定を使用して達成されてもよい。検出レーザの楕円の長軸は９５から１１０μｍの間であり、楕円の短軸は１２から１５μｍの間である。詳細には図２９Ａに示されるように、長軸又は遅軸は１０４．２μｍ、短軸又は速軸は１１．２μｍである。キル・レーザの楕円の長軸は２０から２５μｍの間であり、楕円の短軸は２から４μｍの間である。詳細には図２９Ｂに示されているように、長軸又は遅軸は２０．９μｍ、短軸又は速軸は３．４５μｍである。しかしながら、光学的要素を配置する及び置くことは、調整又は較正されてもよく、レーザ・モジュールのためのパルス・エネルギーは、ビーム放射を所望どおりに成形するように調整されてもよい。
「実例４」
本発明を特定の用途又は実施例へ限定することは望まないが、以下の例示的な実施例を説明する。
レーザ・ベースの粒子検出及び不活性化システムは、キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体を備える。検出レーザ組立体は、環状発光ダイオード（「ＬＥＤ」）及び電力センサを備える。環状ＬＥＤは６ｍｍの内径を有し、検出レーザの光通路におけるシリンドリカル・レンズのセットの間に配置される。電力センサはＴＯ－５パッケージングを備え、プリント回路基板に配設される。電力センサは、偏光ビーム・スプリッタなどによって、検出レーザの光通路内又は隣接して配置され、検出レーザ・ビームの電力を検出する。これは、出力電力の監視を連続して行い、オペレータにフィードバックを行うために使用される。検出された電力は、フィードバック・ループでも使用されて、出力電力を自動又は半自動で調整してもよい。
「実例５」
以下は、マイクロ流体系チップ内のサンプルの流れにおける粒子の速度を決める非限定的な例であり、キル・トリガ遅延タイミング、流量調整などに使用できる。
細胞速度較正では、細胞速度は次のように計算される。
速度＝検出スポットＹ－キル・スポットＹ／トリガ遅延
現在の速度が目標速度から大きく逸脱する場合は、次の等式を使用して新しい流量が計算される。
（フロー１／速度１）＝（フロー２／速度２）
本式では、フロー１及び速度１は現在の値、速度２は目標速度、及びフロー２は新しい流量である。
事象／秒に等しい細胞率（細胞／秒）は、一定に維持されることが望ましい流体パラメータである。フロー・サイトメータは、最後の１秒で検出器によって報告された細胞又は事象の数を追跡する。この流体パラメータは、流体系モジュールにおいて圧力レギュレータを介して制御されるので、細胞／秒が低すぎると圧力が上昇し、セル／秒が高すぎると圧力が低下する。圧力はサンプルへ加えられるので、圧力が高いほど、サンプルのより多くがフロー・サイトメータに押し通される。サンプルはシース流体と混合され、シース流体は流体系モジュールにおいて作動するＰＩＤコントローラによって一定の流量にとどめる。いくつかの実施例では、シース・フローは、圧力レギュレータなどのバルブの開閉によって制御される。
整列手順
既存のシステムは、標的細胞を効果的に死なせるために、オペレータがキル・レーザを細胞コアの流れへ整列することを必要とする。オペレータは、１つのカメラが細胞場所を監視し、別のカメラがキル・レーザを監視するように２つのカメラ・システムを使用して、コアの流れを３次元でレーザへ整列させる。各スポットには、画像内の重心場所が与えられる。スポット間の位置関係は、次に、採集中に維持される。整列は、画像、２軸ステージ、及び時間遅延を使用して達成される。２軸ステージにより、レーザの中心での整列が可能になり、時間遅延により、レーザは、マイクロ流体系チャネルを通過する細胞を標的とすることができる。コアの流れを焦点に集束させることにより、レーザ・エネルギーの大部分が細胞に集中し、高純度の製品が得られる。整列後、オペレータは適切な母集団にゲートを設け、その母集団の外側の細胞はキル・レーザによって標的とされる。動作中に発生する問題は、標的とされる細胞が効果的に死なされない又は見逃されるシステムの誤整列を引き起こすレーザ・ドリフト及び細胞速度ドリフトを含む。オペレータは、誤整列を識別且つ修正する必要がある。
しかしながら、オペレータは、必要な周波数で誤整列を識別且つ修正して製品の純度を維持する際、信頼できない。さらに、オペレータはカメラ間のドリフトを修正できない、つまり、両方の測定デバイス自体がドリフトし、測定精度が整列を許容範囲内に維持するには十分に正確ではなかった。整列プロセスを自動化することで、人件費を低減し、製品の一貫性を改良し、オペレータに依存しないことで製品の品質を向上させる。
したがって、いくつかの実施例において、本発明は、誤整列が許容範囲内になるまで、誤整列を測定し、ステージ位置又は遅延を漸進的に修正することによる自動整列修正を特徴とする。
図３０を参照すると、所望の分解能を達成するためにマイクロ流体系チップ・ステージを検出レーザ及びキル・レーザと整列する手順が示されている。まず、マイクロ流体系チップ・ステージは検出レーザと整列されて、所望の検出解像度を達成する。次に、マイクロ流体系チップ・ステージの位置はキル・レーザがサンプルの流れの中心と整列されるように調整され、それによって所望の分解能を達成する。キル計数がキル計数閾値を下回っている場合、マイクロ流体系チップ・ステージは、キル計数閾値に到達する又は超えるまで、キル・レーザに対して再配置される。
図３１は、キル・レーザに対するコアの流れの位置を調整し、キル・レーザ及び細胞コアの流れによって生成される蛍光の特性を測定することによって機器を整列させる手順を示す。初期整列中に、オペレータはコア・レーザに対するコアの流れの位置を最適化する。２Ｄ画像空間におけるこのスポットには、画像に重ねられた十字線がつけられる。オレンジ色の十字線は固定され、採集中に維持する位置として使用される。赤い十字線は、画像上のスポットの活性測定値である。スポットが移動した場合、赤い十字線は続くが、オレンジ色の十字線は続かない。
いくつかの実施例では、コアの流れが元の位置から左又は右にずれた場合に、左右調整が必要とされることがある。十字線間の距離が測定され、十字線間の距離がゼロになるまでチップ／コアの流れは左又は右に移動される。他の実施例では、焦点は、ゼロ・スロープ条件が焦点最適化測定規準で満たされるまで、１つの極端から一方向に掃引することによって最適化されてもよい。
いくつかの実施例では、細胞速度又は検出レーザとキル・レーザとの間の距離が変化した場合に、遅延調整が必要とされることがある。左右及び焦点最適化の後、画像上のスポットの場所が目標場所として印がつけられることがある。細胞が発火し、画像内の上記セルの現在場所が目標場所に対して測定される。十字線間の距離を測定した後、目標場所に対する現在の場所がゼロになるまで遅延が調整される。例えば、遅延はそれに応じて、十字線間の距離がゼロになるまで、減少又は増加される。
本発明を特定の理論又は機構へ限定することは望まないが、整列手順は、レーザ位置を測定するために追加のハードウェアを必要としないという利点を有していた。さらに、このシステムは光学的に安定しており、レーザは採集中に０～１μｍ移動するのみである。これにより、移動するキル・レーザの場所を測定することも、製品の品質を維持するために頻繁に再整列することもなく、検証後も初期整列を維持することができる。
枯渇したサンプルの検出
精液処理では、精液の活力を維持するために、動作の時間にわたっていくつかのサンプルを作る必要がある。したがって、一度に３～５ｍＬの容量が処理され、前のサンプルがなくなると新しく作られたサンプルに置き換えられる。オペレータは、サンプル管のレベルを視覚的に確認することにより、サンプルが少ないときにそのことを識別し、それがいつ交換されるべきであるかについて判断した。これにより、サンプルが完全に枯渇して、ダウンタイムが長くなる可能性がある。
したがって、本発明は、サンプルが完全に枯渇する前にサンプルが枯渇しているときの指標を提供することによってこの問題点を解決し、オペレータの負担を低減し、機器のダウンタイムを低減するのに役立つ。この解決策の独自性は、既知の変化パターンを検出する手段としてコントローラの出力を監視することである。
図３２を参照すると、サンプルは、流体の上方へ圧力を加えることによって、５ｍＬ容器から、小径配管を通って流される。管におけるサンプルは均一な濃度であると仮定されるので、細胞が容器を離れる率（又は細胞率）は、加えられる圧力へ比例する。圧力が増加すると、細胞率が増加する。理想的には、細胞率は一定の機器性能を維持するために一定に保持される。濃度並びに下流の圧力における局所的な変動により、細胞率を目標に維持するには、圧力をわずかに調整する必要がある。
実際には、濃度はサンプルの持続時間を通して均一のままではない。沈降が起こり、細胞は底へ向かって落下し、サンプルの下部は上部よりも濃縮されたままになる。流体レベルが減少すると、管出口付近の局所濃度は連続して減少する。一定のスループットを維持するために、必要な圧力が増加する。この圧力は、サンプルが枯渇し始めると指数関数的に増加する。本発明の方法は、採集中の圧力のこの変化を監視することを要する。オペレータは、次いで、圧力の変化が閾値を超えると、通知される。
図３２に示されるように、サンプル容器は溶液に精子細胞を含む。圧力レギュレータは、供給源から一定の圧力を受ける。圧力設定点はＰＣ／ＧＵＩから受信される。圧力は精子細胞を含むサンプル管へ出力され、流体レベルより上へ加えられる。小径配管は、配管の端部を容器の底部近くに設けて、サンプル容器の内部に置かれる。配管の他方の端部は、細胞率の測定のためにフロー・サイトメータ内で細胞を集束させるために使用されるマイクロ流体系チップ内へ挿入される。細胞は、圧力が加えられると、小径配管を通って容器の外側に駆動される。フロー・サイトメータは、細胞率及び性別を測定する。細胞率は、一定の細胞率を維持するためにフィードバック・ループ内へ入力される。
フィードバック・コントローラは、セル率を入力、圧力を出力として使用するＰＩＤベースのコントローラであってもよい。ＰＩＤコントローラの目的は、一定のセル率を維持することであり、これはユーザ指定であってもよい。一定の細胞率がベースラインから逸脱する、例えば、細胞率が減少する場合、フィードバック・コントローラは、一定の細胞率を維持するために、圧力レギュレータからサンプル容器内へ出力される圧力を増加させる。圧力が圧力設定点を超える場合、これは容器におけるサンプルの量が少ないことを示し、オペレータに低レベルが通知される。
上述の解決策は、サンプル流体レベルを決めるために追加のハードウェアを必要としないという利点を有する。しかしながら、代替実施例では、本発明は、レベルを直接測定するために、液体レベル・センサなどの１つ又は複数の追加コンポーネントを使用してもよい。液体レベル・センサの例を本明細書に説明する。
粒子処理
図３３を参照すると、精子細胞を含む精液サンプルであってもよいサンプルは、サンプル通路を通ってマイクロ流体系チップ８５０に入り、シース流体は１つ又は複数のシース流体通路を通ってチップに入る。サンプル及びシース流体は、流体ポンプ、注射器ポンプ、又は他の好適な圧送手段によって、個々のサンプルに好適な速度及び圧力でチップ内へ圧送されてもよい。
いくつかの実施例において、１つ又は複数の電磁放射発光器は、光通路を使用してチップで又はチップへ向けられる。レーザ検出モジュールは、連続波レーザに基づいてもよく、サンプルにおける粒子又は成分に注入された色素において蛍光発光を生じさせるように構成されてもよい。レーザ・キル・モジュールは、パルス又はマイクロパルスのレーザに基づいてもよく、レーザ検出モジュールによって検出されたサンプルの特性に基づいて、サンプルにおける１つ又は複数の粒子又は成分を、光切除などによって不活性化するように構成されてもよい。検出モジュールは、サンプルにおいて粒子又は成分からの放射を採集又は検出して、ＤＮＡの量又はタイプなどの粒子又は成分の１つ又は複数の特性を識別し、システム及び／又はオペレータへフィードバックを行う。検出モジュールは、カメラ、光電子増倍管、又はアバランシェ・フォトダイオード・ベースの検出器のうちの１つ又は複数を備えてもよい。検出された特性に基づいて、発光モジュールにおけるキル・レーザはキル・レーザ・ビームを放射し、サンプルにおける粒子又は成分のサブセットを不活性化又は破壊する。
処理されたサンプルは、チップの末端での１つ又は複数の開口部を通ってチップ８５０から出る。自動ダンプ組立体５１６０は、アクチュエータ及び機械的ダイバータを備える。アクチュエータは、２位置線状アクチュエータ又は他の好適な機械的若しくは電気機械的作動手段であってもよい。アクチュエータは、チップを出る処理されたサンプルの経路の内外にダイバータを移動させて、サンプルが採集管５１３０内へ通過することを可能にするか、又はサンプルを廃棄物収集容器又はエリア内へ進路を変えさせるかのいずれかとなるように動作する。判定は、純度などのサンプルの１つ又は複数の品質に基づき、又はオペレータの入力に基づく。判定は、サンプル管がサンプル採集経路に存在するか否かに基づいてもよい。
いくつかの実施例では、サンプル混合組立体又はモジュール５１００は、回転ベース５１１０へ一体化又は固定されている１つ又は複数の採集管ホルダ５１２０に保持された１つ又は複数のサンプル採集容器又は管５１３０を備える。回転ベース５１１０は、プラットフォーム５３６０へ磁気的に固定され、又はボルト、若しくは、ねじ付きキャップによって保持される。回転ベース５１１０は、回転ベース５１１０を回転させることができるステッパ・モータ、リニア・アクチュエータ、ブラシレス・モータ、又は他の好適な駆動手段であってもよいアクチュエータ又はモータ５３４０によって回転、振動、又は移動される。回転ベース５１１０は、弓形経路で回転して、サンプル採集管５１３０に採集されたサンプルを混合し、又はベース上のサンプル採集管をサンプル採集経路内へ回転させる。
サンプルを検出する光学的手段が説明されたが、他の検出手段が本発明のモジュール式フロー・サイトメトリ・システムにおいて使用されてもよいことが理解される。サンプルの検出に関する実施例に代えて、又はそれと併せて、サンプルは、電極、カメラ、磁石、電気穿孔法、インピーダンス性、又は導電率を使用して検出されてもよい。
サンプルを損傷させるキル・レーザが説明されたが、細胞を損傷させる他の手段が、本発明のモジュール式フロー・サイトメトリ・システムにおいて使用されてもよいことが理解される。細胞を損傷させることに関する実施例に代えて又はそれと併せて、細胞は、物理的変形、又は電極の使用若しくは電気穿孔法などの電気的手段を使用して不活性にされるか又は死なされてもよい。
他の代替実施例では、性判別された精子細胞は、物理的障壁、液滴分離、音響的手段、レーザ操縦、電極、又はそれらの組合せを含むが、これらに限定されない分離手段を使用して、２つ以上の部分母集団内へ分離されてもよい。
自動混合及び採集モジュール
ここで図３４を参照すると、本発明は、回転ベース５１１０、回転ベースの上部に配設された複数の採集管ホルダ５１２０、及び複数の採集管５１３０を備えるサンプル混合システム５１００を特徴とする。各管は、複数の採集管の採集管ホルダに収まり且つ配設されるように構成される。本発明を特定の理論又は機構に限定することは望まないが、回転ベース５１１０は、その中に配設される採集管ホルダ５１２０及び採集管５１３０が弓形経路で回転又は移動するように回転することができ、採集管５１３０における内容物は、上記運動によって混合される。
いくつかの実施例では、回転ベース５１１０は、それが配設されるプラットフォーム５３６０の上で往復回転できる。回転ベース５１１０は、その中心軸を中心に上記回転ベース５１１０を回転させるモータ５３４０へ動作可能に結合されてもよい。回転ベース５１１０は、その中心軸を中心に第１の方向、第２の方向、又は両方向に回転できる。例えば、回転ベース５１１０は、第１の方向、第２の方向、又は両方向に回転して、「使用中」採集管から次の又は隣接する「待機中」採集管へ変化できる。切替え目的のために、いくつかの実施例では、回転ベース５１１０は、約４５°から３６０°まで回転できる。
いくつかの実施例では、モータは、サンプル管の円弧状の往復の混合を自動的に誘起するために使用されるステッパ・モータである。他の混合解決策から、これはピボットベースの運動である。モータは円弧に沿って移動し、これにより、採集管５１３０はマイクロ流体系モジュールの下の滴下経路内に留まることができる。いくつかの実施例では、混合目的のために、回転ベース５１１０は約１０°～４０°回転できる。
他の実施例では、回転ベース５１１０は、軌道シェーカの運動、すなわち軌道移動と同様に、旋回運動でサンプル管の混合を誘起するように軌道経路を移動できる。軸回転に代えて、又は軸回転と併せて、回転ベースの軸は、採集管５１３０もマイクロ流体系モジュールの滴下経路の下に留まりながら円形経路を移動するように、短径を有する円形経路に沿って移動できる。
いくつかの好ましい実施例では、混合技術は、採集管の緩やかなかき混ぜ又は混合を可能にする。いくつかの実施例では、混合技術は定期的に実行される。例えば、採集管は、持続時間の間、定期的に混合される。例えば、採集管は、約１０～１２０秒の範囲の持続時間、約３～８分ごとに混合される。いくつかの実施例では、システム５１００は、内部の内容物を混合する主タスクに焦点を合わせながら、「使用中」採集管から「待機中」採集管への自動切替えを可能にする。いくつかの実施例では、設計は、混合装置がモジュール式フロー・サイトメトリ・システム内に設けられた空間内に収まるように構成されるように最適化される。
一実施例では、ステッパ・モータ５３４０のための混合プロファイルは、可能な１６００ステップのうち、＋／－５０ステップの左、中心へ戻る、及び右の運動を含んでもよい。非限定的な実施例では、例えば、左、中心へ戻る、及び右の運動のそれぞれに対して＋／－５０ステップの混合プロファイルは、２２．５度の全弓形運動に対する＋／－１１．２５度の円弧を含んでもよい。しかしながら、この範囲は、サンプル出力の流れのサイズ、サンプル採集容器若しくは管のサイズ、及び必要な混合の程度に基づいて増加又は減少してもよい。例えば、より短くより急速な移動を引き起こすより小さいステップを使用して、より強い混合プロファイルが得られ得る。これにより、揺れ運動の代わりに、かき混ぜられた又は混合されたサンプルにインパルス・タイプの運動が引き起こされる。別の例では、各方向に５０ステップを超える運動及び２２．５度を超える弓形運動を有する混合プロファイルが、より大きなサンプル容器、より粘性のあるサンプル、より徹底的又は均一な混合を必要とするサンプル、又はより大きなサンプルのサイズのいずれに対しても所望又は必要とされ得る。さらに、ベースを回転させる若しくはベースを往復運動で移動させるリニア・アクチュエータ、ベースを回転若しくは移動させるブラシ付き若しくはブラシレス電動モータ、ベースを回転若しくは移動させる空気圧アクチュエータなどの流体アクチュエータ、又はベースを攪拌若しくは移動させる圧電アクチュエータなどの、回転ベース５１１０を回転させる他の手段がベースを回転又は移動するために使用されてもよい。
混合プロファイルの指定の構成は、ユーザによって手動で構成され、処理されている個々のサンプルに対して一意であってもよく、又は混合プロファイルの指定の構成がサンプルのタイプに基づいて自動的に決められてもよい。例えば、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、又はＲＦＩＤタグなどの情報記憶手段から読み取られたコードは、機械によってサンプル容器から読み取られてもよく、サンプルのための混合プロファイルを画定するために使用される構成情報のセットを構成、検索又は別の方法で識別するために使用されてもよい。情報記憶手段は、混合プロファイル情報を含んでもよく、又は、そのような情報が見出される場所、ポインタ、若しくはアドレスを含んでもよい。本発明のシステム内へ入力された、又は本システムによって読み取られた混合プロファイルは、ユーザ又はオペレータからの最小の追加の入力又は作用の有無にかかわらず、混合プロファイルによって、サンプル混合器で処理されたサンプルを自動的に混合する、かき混ぜる、又は攪拌するために使用される。
いくつかの実施例では、回転ベース５１１０は円板である。図３５Ａを参照すると、回転ベース５１１０は、互いから別々に配置される磁石５１１２を含んでもよい。各採集管ホルダのベース５１２２も磁石５１２４を含む。採集管ホルダ５１２０は、上記採集管ホルダの磁石５１２４と回転ベースの磁石５１１２のうちの１つとの間の磁気引力によって回転ベース５１１０へ取り付けることができる。別の実施例では、磁石５１２４の使用の代わりに、又は加えて、回転ベース５１１０を対応するねじ付きロッド又はボルトへ固定するために、ねじ付きナット又はノブが使用されてもよい。
いくつかの実施例では、システムは、約２～６の採集管ホルダ５１２０を備えてもよい。回転ベース磁石５１１２の数及び場所は、採集管ホルダの数によって決められてもよい。例えば、システムが２つの採集管ホルダ５１２０を備える場合、管ホルダは正反対又は１８０°離れている。４つの採集管ホルダ５１２０の場合、配置は９０°離れてもよく、６つの採集管ホルダ５１２０の場合、配置は６０°離れてもよい。
他の実施例では、採集管ホルダは、ベース５１２２から上方に突出する２つ以上のアーム５１２６を備えてもよい。２つ以上のアーム５１２６は、採集管５１３０を直立させて保持するように構成されている。いくつかの実施例では、管ホルダベースは、円形又は正方形であってもよい。非限定的な実施例では、図３４は、管ホルダベース５１２２の両側に配設され、それらから上方に突出する２つのアーム５１２６を備える採集管ホルダを示す。別の実施例は、互いから等距離の、例えば９０°離れた、又は正方形ベースの角にある４つのアーム５１２６を備えてもよい。一実施例では、アーム５１２６は、管ホルダベース５１２２の縁辺へ接続されてもよく、或いは、アーム５１２６は、管ホルダベース５１２２の上面へ取り付けられてもよい。別の実施例では、アーム５１２６は、上方から見たときに湾曲し、側方から見たときにまっすぐであってもよい。或いは、アーム５１２６は、上方から見ても側方から見てもまっすぐであることができる。さらに他の実施例では、採集管ホルダ５１２０は、完全に密閉された側面を有する円形又は正方形の管を備えてもよい。別の実施例では、採集管ホルダは、採集管又は容器を採集管ホルダへ固定するための固定手段を有する少なくとも１つのアーム又は突起を備えてもよい。固定手段は、摩擦嵌合開口部、１セットの磁石、磁石及び磁気受容材料の要素、金属若しくはプラスチックのクリップ若しくはファスナ、面ファスナ、又は止め輪若しくはカラーであってもよい。
好ましい実施例では、２つ以上のアーム５１２６は、様々なサイズの採集管５１３０を収容するために拡張可能である。一実施例では、採集管の容積容量は約５０ｍｌ～約３００ｍｌの範囲である。例えば、採集管は、５０ｍｌ又は２５０ｍｌの容積を有してもよい。別の実施例では、採集管の直径は、約１００ｍｍ～約２００ｍｍの範囲であってもよい。別の実施例では、採集管の直径は、約５０ｍｍ～約１５０ｍｍの範囲であってもよい。採集管の高さは、約１５０ｍｍ～約２５０ｍｍの範囲であってもよい。他の実施例では、管ホルダの高さは、採集管よりも短くてもよい。管ホルダの高さは５０ｍｍ～１００ｍｍの範囲であってもよい。しかしながら、本明細書に記載されるような任意の好適な手段によって回転可能又は移動可能な基板へ固定された任意の好適な採集管又は容器が使用されてもよい。
いくつかの実施例では、サンプル混合システム５１００は、１つ又は複数のホール効果センサをさらに備えてもよい。非限定的な実施例では、図３５Ｂに示されるように、回転ベース５１１０における磁石５１１２のうちの１つは、その南極が１つ又は複数のホール効果センサへ配向されてもよく、他の磁石５１１２は、それらの北極が１つ又は複数のホール効果センサへ向けられるように配向されてもよい。ベース５１１０の上部及び下部にある磁石５１１２の北端又は北極は、サンプル管搭載器をベース５１１０上の定位置に保持又は留めるように構成される。サンプル管搭載器は、サンプル採集管又は容器を磁石の位置で保持且つ配置する。別の実施例では、１つ又は複数のサンプル管ホルダは、ベース５１１０へ一体化される。別の実施例では、サンプル管ホルダは、ベース上の対応する開口部内への圧入、１つ又は複数のプラスチック・クリップ、ばね仕掛けのクランプ、又はスクリュー、ボルト、若しくはリベットなどの１つ若しくは複数のファスナによって留められる。一実施例では、ベース５１１０の上部に配設された南端又は南極を有する磁石５１１２は、戻り位置又は位置０まで追跡する又は帰るために使用される。ホール効果センサを使用して、この磁石を検出又は識別して位置０を決め、その後、ベース５１１０は採集位置へ回転させ又は回されてもよい。光学的センサ及びベース５１１０の対応する印又は物理的特徴、電気スイッチ、ベース５１１０上の導電性エリアと固定位置での対応する導電性エリア、機械的スイッチ、ベース５１１０上の物理的リップ、縁辺若しくは係合タブなどのハード・ストップ、又は絶対的符号器のような他のセンサが、戻り位置又は位置０へ追跡する又は帰るために、ホール効果センサ及び対応する磁石の代わりに使用されてもよい。これらのセンサ・タイプのいずれも、戻り位置又は位置０を識別し、ベース５１１０を指定位置又は設定位置へ移動させるために使用されてもよい。
いくつかの実施例によれば、サンプル混合システム５１００は、サンプルを混合する方法で実施されてもよい。例えば、本発明は、精液サンプルの処理、例えば、精子細胞の混合に使用できる。このようにサンプル処理システムで使用されるとき、サンプル混合システム５１００は、サンプルにおけるコンポーネント又は粒子の処理においてマイクロ流体系チップ及び１つ又は複数の光学的コンポーネントを採用するものなどの、フロー・サイトメトリ・システムのコンポーネントであってもよい。これは、例えば、精子細胞におけるＤＮＡの量又はタイプなどの粒子の特性の判定であってもよい。このようにフロー・サイトメトリ・システムによって処理されたサンプルは、処理領域を出て、サンプル採集容器又は管に採集され、サンプルが均一に混合された懸濁液などの懸濁液に留まることが必要とされる追加の媒体又は流体で採集されてもよい。
図３６Ａ及び図３６Ｂに示されるように、一実施例では、システム５１００は分注機器の下に配置できる。分注機器は、回転ベースが弓形経路を移動するときに、サンプルを採集管５１３０のうちの１つの中へ分注できる。好ましい実施例では、サンプルを受ける採集管５１３０は、上記採集管５１３０が弓形経路を移動するとき、分注機器の分注経路の下に留まり、それによって採集管５１３０においてサンプルを混合する。非限定的な実施例では、サンプルは精子細胞を含んでもよく、採集管５１３０は媒体を含むことができる。本発明を特定の理論又は機構へ限定することは望まないが、本方法は、細胞が媒体の過剰濃縮溶液中にある時間を低減できる。例えば、媒体は、サンプルを添加する前に管内にある、又はサンプルと共に添加された緩衝媒体であってもよい。媒体は、緩衝を維持し、緩衝の程度を制御するために混合又は攪拌される。
いくつかの実施例では、サンプルは、採集管内へ滴下されてもよい。他の実施例では、サンプルは、採集管内へ連続して分注されてもよい。マイクロ流体系チップなどのフロー・サイトメータ・デバイスにサンプルを強制的に通すために、注射器ポンプ、又は他の好適な油圧若しくは空気圧ポンプなどの流体ポンプを使用してもよい。サンプルは、フロー・サイトメータ内へ挿入され、フロー・サイトメータの１つ又は複数のシステム又は要素によって処理され、フロー・サイトメータの末端にある１つ又は複数の出口から放出される。例えば、一実施例では、サンプル及び少なくとも１つのシース流体はマイクロ流体系チップ内へ挿入され、サンプルは、１セットの電磁放射発光デバイス（例えば、レーザ・モジュール及び関連する光学系）などのマイクロ流体系チップの作用又は問合せ領域で処理され、サンプルはマイクロ流体系チップの末端での１つ又は複数の出口から放出される。処理されたサンプルは、次に、流体圧力及び／又は重力の動作によって、１つ若しくは複数のチャネル又は開口部を通してサンプル採集管内へ滴下、落下、又は排水される。
１つの採集管５１３０、例えば「使用中」の管におけるサンプルを一定時間、混合した後、システム５１００は、サンプルが上記採集管５１３０内へ分注されるように、別の採集管５１３０、例えば「待機中」の管を分注機器の下に自動的に置いてもよい。いくつかの実施例では、混合のための時間は約３～８分である。
液体レベル・センサ
いくつかの実施例では、サンプル混合システムは、採集管内部の液体レベルを検出するセンサを含む。センサは、採集管の表面又はその近くに配置されてもよい。例えば、センサは表面から１～１０ｍｍに配置される。一実施例では、図３８Ａ及び図３８Ｂは、液体レベル検出の正方形静電容量センサの例を示す。別の実施例では、図３９Ａ及び図３９Ｂは、液体レベル検出の管状静電容量センサの例を示す。他の実施例では、液体レベル・センサは赤外線センサである。
特定の理論又は機構に縛られることは望まないが、液体レベル・センサは、採集管において所望のレベルの流体に達したときにそのことを検出できる。液体レベルが満たされると、システム５１００は、別の採集管５１３０を分注機器の下に自動的に置いて、液体レベル・センサは、次いで、この採集管の内部の液体レベルを検出する。これは、例えば、ベース１１０を回転させて、別の採集管をサンプル採集場所又はサンプル分注経路の下に配置することによってなされてもよい。第１の管が所望のレベルまで充填されていると決められると、又はセンサが特定のレベルの流体を検出すると、例えば、第１の採集管においてサンプル流体を混合することによって流体が特定の点まではね散らされ又は上昇させると、第１の採集管は、サンプル分注経路の外に回転させ、第２の管が経路内へ回転されてもよい。サンプル分注経路の下又はサンプル分注場所に採集管がないとき、処理されているサンプルは、以下に説明するように廃棄物収集場所内へ投棄又は進路を変えられてもよい。
自動ダンプ・モジュール
図４０Ａ及び図４０Ｂを参照すると、いくつかの実施例では、自動ダンプ・サブシステムがサンプル混合システムと結合されてもよい。「自動ダンプ」システムは、マイクロ流体系チップ・ベースのシステムなどのフロー・サイトメータによって処理されたサンプルの経路を決めるように構成された機械的ダイバータを備える。自動ダンプの機械的ダイバータは、決められたセットのパラメータに基づいて、処理されたサンプルの通路を自動的に進路を変えさせ、再度決めて、又は変更するために使用される。例えば、自動ダンプの機械的ダイバータは、サンプルがフロー・サイトメトリ・システムによって適切に処理されなかった成分又は粒子（例えば、精子細胞などの細胞）を含むという判定に基づいて、処理されたサンプルの経路を自動的に進路変更又は再度決めるように構成されてもよい。一実施例において、これは、フロー・サイトメータのレーザ・ベースの「レーザ・キル」システムによって完全に又は適切に不活性化されなかった精液サンプルにおける１つ又は複数の精子細胞であってもよい。不活性化されるべきであった細胞が処理されたサンプルに存在する場合、サンプルは廃棄物収集場所内へ進路を変えさせてもよい。
本発明を制限することは望まないが、機械的ダイバータ又は自動ダンプは、フローがソフトウェアの裁量で自律システムを通って採集管に入るのを防止するように構成される。いくつかの実施例では、自動ダンプは、シース流体を採集シュートから離して分散させるキャップを備えてもよい。自動ダンプ・キャップは、ＣＹＴＯＰ（商標）などのフルオロポリマーで被覆されてもよい。他の実施例では、流体液滴はキャップの下で転動することができない。一実施例では、キャップは、さらに確実に流体がキャップの下に入らないようにするためにアンダーカットを含んでもよい。
一実施例では、マイクロ流体系チップ・ベースのシステムなどのフロー・サイトメトリ・システムは、サンプルを連続して処理する。処理されたサンプル全体がサンプル採集管に採集され、サンプルは、マイクロ流体系チップ内で廃棄物収集場所などの別の採集場所へ進路変更されない。しかしながら、処理されたサンプルは、特定の状況下でマイクロ流体系チップにおける出口から放出された後、進路が変えられることが望ましいことがある。例えば、レーザ光学的コンポーネントなどの処理しているコンポーネントが較正されていないか、又は誤整列された場合、処理されているサンプルは、処理システムによって取り除かれる又は不活性化されるべきであった望ましくない要素を含むことがある。これは、処理システムによって取り除かれる又は不活性化されるべきであったサンプルにおける細胞などの、取り除かれる又は不活性化されるべきであったサンプルのサブセットであってもよい。これが生じた場合、不適切に処理されたサンプルは、サンプル採集管に採集されないように機械的に進路が変えられる。これにより、望ましくない特性を含む処理されたサンプルが、望ましい特性を含むサンプルと混合すること、又はこのサンプルを汚染することを防ぐ。
これは、「フィルタリングする」又は「フィルタリングしない」と称されてもよい。例えば、デフォルト位置は、所望の条件のセットが満たされない限り、マイクロ流体系チップからの全てのサンプルを「フィルタリングする」通常は閉じている機械的ダイバータであってもよい。これは、サンプルが、ＤＮＡ部分などの特定の特性を有する細胞若しくは粒子を含むのみである若しくは主として含む場合、又は処理されたサンプルを採集するために適切なサンプル採集管が配置されているときであってもよい。所望の条件が満たされると、機械的ダイバータが、処理されたサンプルをフィルタリングしないように開けられる。ダイバータを開くと、処理されたサンプルは、サンプル採集管などによって採集されてもよい。フィルタリングされたサンプルは、廃棄物収集用大型箱、又は廃棄物収集用に指定されたサンプル採集管などの廃棄物収集場所内へ投棄又は進路を変えさせてもよい。
機械的ダイバータは、２位置リニア・アクチュエータ、ソレノイドなどのリニア・アクチュエータ、又は処理されたサンプルがサンプル採集管に採集されることができる少なくとも１つの開口部を有する回転キャップを含む空気圧作動回転システムなどの流体作動回転システムによって動作されてもよい。
いくつかの実施例では、自動ダンプ・サブシステムは、プロセスで使用された全ての化学物質を許容できる。サブシステムは、採集シュートが開いているか閉じているかを判定することもできる。他の実施例では、サブシステムは、機器の内部のメンテナンスのために分解し、再度組立ができる。例えば、２つのスクリューは、図４０Ａにおいて丸で囲まれたエリアであるが、自動ダンプ・サブシステム５１６０のアクチュエータを取り外すために取り外されることができる。
本発明を特定の用途又は実施例へ限定することは望まないが、本発明のシステム、装置、及び方法は、図４１に実証される精液性判別システムなどの粒子処理システムと併用されてもよい。一実施例では、精液性判別システムは、サンプル粒子を含む流体の流れを粒子問合せ場所に通して向けるように構成されたフロー・チャンバを備えるフロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイスを備えてもよい。サンプル粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスに入る前に染色又は他の方法で処理された精子などの細胞であってもよい。フロー・サイトメトリ・デバイスは、粒子問合せ場所へのビーム経路に沿って電磁放射を放射するように構成されたレーザと、粒子からの放射を検出するように構成された検出器とをさらに備えてもよい。検出に続いて、粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスを出る前又は後に、電磁放射による切除などによって選別又は破壊されてもよい。本発明のサンプル混合システムは、問合せ、判定、及び選別若しくは破壊プロセスに続いて採集された粒子及び流体のサンプルを混合するために使用されてもよい。
本発明のサンプル混合システムは、粒子がフロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイスにおいて問合せ場所を通って流れるとき、流体の流れに含まれる精子細胞などの粒子を分析する方法と併用、又はこの方法に使用されてもよい。このような方法は、レーザから放射された電磁放射を使用して、流体の流れとそれに含まれる粒子とを照明することを含む。アバランシェ・フォトダイオードなどの検出器は、粒子によって問合せ場所から放射される電磁放射を検出し、プロセッサは、検出器からの信号に部分的に基づいて流体の流れにおける粒子の特性を決める。検出に続いて、粒子は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスを出る前又は後に、電磁放射による切除又は光損傷などによって選別又は破壊されてもよい。本発明のサンプル混合システムは、問合せ、判定、及び選別若しくは破壊プロセスに続いて採集された粒子及び流体のサンプルを混合するために使用されてもよい。
本発明のサンプル混合システムは、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系チップ若しくはデバイスを使用して精子細胞の核内のＤＮＡの量を評価する方法と併用、又はこの方法に使用されてもよい。この方法は、精子細胞の核内のＤＮＡに染色し、次いで、精子細胞がフロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイスの対応する領域でレーザを通り過ぎるときに、レーザなどの電磁放射デバイスによって精子細胞の核内の染色されたＤＮＡに照射することを含んでもよい。アバランシェ・フォトダイオードなどの検出器は、フロー・サイトメトリ装置又はマイクロ流体系デバイス内の検出又は問合せ場所で、精子細胞の核内の照射及び染色されたＤＮＡから発する蛍光を検出する。この方法は、精子細胞の核内の検出された量のＤＮＡを使用して精子細胞の性別を最初に決めて、次いで上記性別判定に基づいて複数の精子細胞間で区別することによって、Ｘ染色体担持精子細胞及びＹ染色体担持精子細胞を区別することをさらに含んでもよい。精子細胞の特性は、精子細胞の核内に対応する量のＤＮＡを含んでもよい。この方法は、所与の精子細胞の核内の決められた量のＤＮＡに基づいて所与の精子細胞を不活性化することをさらに含んでもよい。上記不活性化は、電磁放射の放射によって所与の精子細胞を光損傷又は切除することを含んでもよい。
他の実施例では、この方法は、運ばれた上記精子細胞のうちの１つを有する複数の液滴を形成し、上記液滴に運ばれた上記精子細胞の上記性別区別特性に基づいて上記液滴の各々に差分的に帯電させ、上記液滴の各々を偏向させ、上記液滴に運ばれた上記精子細胞の上記性別区別特性に基づいて上記液滴の各々を差分的に採集することをさらに含んでもよい。この方法は、精子細胞がマイクロ流体系デバイスから出るときに、判定、選別、又は不活性化後に精子細胞を採集することをさらに含んでもよい。本発明のサンプル混合システムは、問合せ、判定、及び選別若しくは破壊プロセスに続いて採集された粒子及び流体のサンプルを混合するために使用されてもよい。
追加の自動化機能
いくつかの実施例では、機械的ダイバータ又は自動ダンプを使用してサンプル経路を決めることを自動化することに加えて、及びサンプル混合システムを使用してサンプル混合プロセスを自動化することに加えて、フロー・サイトメトリベースの粒子処理システムの追加の要素が自動化されてもよい。例えば、サンプルと共に使用される流体圧力、使用されるシース流体の量、容積若しくは速度、レーザ・モジュールの電力若しくは持続時間、又は細胞などの粒子において識別される所望の特性に関するパラメータは、フロー・サイトメトリ・システムによって検出された、又はオペレータによって入力されたサンプル・タイプに基づいて自動的に決められてもよい。一実施例では、これは、オペレータによって、サンプル上のタグ又は識別子をスキャンすることを含んでもよい。タグ又は識別子は、サンプル上のバーコード、ＱＲコード（登録商標）、ＲＦＩＤタグ、又は同様の情報符号化タグであってもよいが、フロー・サイトメトリ・システムのための構成情報のセットを含んでもよく、又は、そのような情報が格納される場所へのアドレス、ポインタ、若しくはリンクを含んでもよい。サンプル上のタグ又は識別子でスキャンされた情報に基づいて、フロー・サイトメトリ・システムは、個々のサンプル又はサンプル・タイプに最適なパラメータで自動的に構成されてもよい。
例えば、個体のボスおうし座雄牛からの精液サンプルは、一貫性、精子細胞密度、ｐＨ（例えば、酸性度）、受胎能力、又は脆弱性において異なることがあり、精液サンプルの処理、例えば、精子細胞を含むＸ染色体又は精子細胞を含むＹ染色体などのＤＮＡの量又はタイプを含むサンプル内から精子細胞を識別及び不活性化するなどを成功させるために、特定のパラメータを必要とすることがある。特定の処理要件は、サンプル上のタグ若しくは識別子、又はタグ若しくは識別子によって識別されたデータベース記録若しくは場所に格納されてもよく、それらの処理要件は、フロー・サイトメトリベースのシステムの構成要件を含んでもよい。
サンプル及びシース流体の流量及び／又は圧力、検出される染色体タイプ、レーザ力及び／又は持続時間、媒体のｐＨ、システムによって自動的に導入される添加剤の量又はタイプ、並びに他のパラメータは、その指定のサンプルに対してシステムによって設定且つ自動的に実行されてもよい。このようにして、サンプルは、人間のオペレータがこの情報を断片的に使用してフロー・サイトメトリ・システムを検索、構成、又は較正することを必要とすることなく、指定のサンプルにとって理想的な条件下で処理されてもよい。
実施例
以下の実施例は、単なる例示であって、制限することのないように意図されている。
実施例セットＡ：
「実施例Ａ１」
サンプルを処理するためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムであって、
－ 支持構造体と、
－ 電子系モジュールと、
－ サンプル通路モジュールと、
－ 流体系モジュールと、
－ 問合せモジュールと、
－ サンプル混合及び採集モジュールと
を備えるシステムにおいて、
－ 各モジュールが、別個に取り外して再設置されるか又は同一モジュールの別のもので置換されるように構成されて、支持構造体に配設されている、
システム。
「実施例Ａ２」
サンプル通路モジュールを洗浄するためのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールをさらに備える、実施例Ａ１に記載のシステム。
「実施例Ａ３」
サンプルを処理するためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムであって、
－ 支持構造体と、
－ １つ又は複数のコンピュータ・プロセッサ及び電子的ポートを備える電子系モジュールと、
－ 少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルを有するマイクロ流体系モジュールを備えるサンプル通路モジュールと、
－ サンプル通路モジュールを通して１つ又は複数の流体を循環させるように、サンプル通路モジュールに流体結合された流体系モジュールと、
－ 電子系モジュールに動作可能に結合された問合せモジュールであって、
検出器、並びにマイクロ流体系チップを通って流れるサンプルを処理するための検出レーザ及びキル・レーザを含む問合せモジュールと、
－ マイクロ流体系モジュールから出てくる処理されたサンプルを採集して混合するように構成されたサンプル混合及び採集モジュールと
を備えるシステムにおいて、
－ モジュールの各々が、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムのほぼ連続的な運転のために、別個に取り外して再設置されるか又は同一モジュールの別のもので置換されるように構成されて、支持構造体に配設されている、
システム。
「実施例Ａ４」
キル・レーザと検出レーザとが、互いに、問合せモジュールの共通の側に配設されている、実施例Ａ３に記載のシステム。
「実施例Ａ５」
サンプル混合及び採集モジュールが、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にする、実施例Ａ３又は実施例Ａ４に記載のシステム。
「実施例Ａ６」
サンプルを性判別するためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムであって、
－ 複数のレベルに区分されたシャーシと、
－ シャーシの複数のレベルのうち最低の第１のレベルに配設された電子系モジュールであって、１つ又は複数のコンピュータ・プロセッサ及び複数の電子系ポートを含む電子系モジュールと、
－ シャーシの第２のレベルに配設されたサンプル通路モジュールであって、マイクロ流体系チップを保持するためのマイクロ流体系モジュールを含むサンプル通路モジュールと、
－ シャーシの第２のレベルに配設された流体系モジュールであって、サンプル通路モジュールを通して１つ又は複数の流体を循環させるように、サンプル通路モジュールに流体結合された流体系モジュールと、
－ マイクロ流体系チップを通って流れるサンプルを処理するために検出組立体に動作可能に結合された検出レーザ及びキル・レーザを含み、シャーシの第３のレベルに配設されて、電子系モジュールに動作可能に結合された問合せモジュールであって、キル・レーザと検出レーザとが、互いに、問合せモジュールの共通の側に配設されている、問合せモジュールと、
－ マイクロ流体系チップから出てくる処理されたサンプルを採集して自動的に混合するように構成され、シャーシの同じ第２のレベルにおいてマイクロ流体系モジュールの下に配設されている、サンプル混合及び採集モジュールであって、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にするサンプル混合及び採集モジュールと
を備えるシステムにおいて、
－ それぞれのモジュールが、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムのほぼ連続的な運転のために、別個に取り外して再設置されるか又は同一モジュールの別のもので置換されるように構成されている、
システム。
「実施例Ａ７」
サンプル通路モジュールが、マイクロ流体系モジュールに流体結合された分配ブロックをさらに備え、分配ブロックが、第１の流体系ラインを通してマイクロ流体系モジュールにサンプルを配送し、第２の流体系ラインを通してマイクロ流体系モジュールにシース流体を配送する、実施例Ａ３～Ａ６のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ８」
分配ブロックが流体系マニホールドを備える、実施例Ａ７に記載のシステム。
「実施例Ａ９」
分配ブロックがサンプル管ローダをさらに備える、実施例Ａ７又は実施例Ａ８に記載のシステム。
「実施例Ａ１０」
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールをさらに備える、実施例Ａ３～Ａ９のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１１」
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールが、
－ 流体リザーバのセットと、
－ ポンプ組立体と、
－ 分配ブロック固定要素及び分配ブロック調整要素を備える分配ブロック・インターフェイスであって、流体インターフェイスのセットをさらに備え、流体インターフェイスのセットのうち少なくとも１つが流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する、分配ブロック・インターフェイスと、
－ マイクロ流体系デバイス固定要素及びマイクロ流体系デバイス整列要素を備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスであって、流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する流体インターフェイスをさらに備える、マイクロ流体系デバイス・インターフェイスと
を備えるマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールを備え、
－ 分配ブロック・インターフェイスが、その上に分配ブロックを固定するように適合されており、マイクロ流体系デバイス・インターフェイスが、その上にマイクロ流体系モジュールを固定するように適合されており、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムが、サンプル通路モジュールを通して流体を循環させるサンプル通路モジュールを洗浄するように適合されている、
実施例Ａ１０に記載のシステム。
「実施例Ａ１２」
キル・レーザ及び検出レーザが、それぞれマイクロ流体系チップの主面に関連して共通の側に配設されている、実施例Ａ６～Ａ１１のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１３」
キル・レーザ及び検出レーザが、それぞれ、焦点面において楕円のビーム・プロファイルを含むレーザ・ビームを放射するように適合されている、実施例Ａ３～Ａ１２のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１４」
サンプル混合及び採集モジュールが、
－ 回転ベースと、
－ 回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、
－ それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと、
－ 流体レベル・センサと
を備える、システムであって、
－ 採集管のうち１つが、処理されたサンプルが前記採集管に採集されるように、マイクロ流体系チップの下に配置されており、
－ サンプル混合及び採集モジュールが、前記採集管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、処理されたサンプルを採集するために別の採集管と交換するように構成されている、
実施例Ａ１～Ａ１３のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１５」
サンプル混合及び採集モジュールが、マイクロ流体系モジュールから出てくる処理されたサンプルがサンプル混合及び採集モジュールに入るのを防止するように構成された機械的ダイバータをさらに備える、実施例Ａ１～Ａ１４のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１６」
問合せモジュールがレーザ用のレーザ・ヒートシンクを備え、レーザ・ヒートシンクが、問合せモジュールを冷却するために、自然対流によって空気を引き込むことができる実施例Ａ１～Ａ１５のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１７」
サンプルが、精子細胞を含む精液サンプルである、実施例Ａ１～Ａ１６のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１８」
電子系モジュールが、コンピュータ・プロセッサ及び他の電子部品を収容するための、取外し可能な蓋付きの電子系ボックスを含み、電子部品が、取外し可能であり置換又は再接続され得る、実施例Ａ１～Ａ１７のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ１９」
電子系ボックスが、容易に移動できるようにレール上に配設されている、実施例Ａ１８に記載のシステム。
「実施例Ａ２０」
電子系モジュールが、電子部品を冷却するための１つ又は複数のファンを含む、実施例Ａ１～Ａ１９のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ２１」
問合せモジュールの問合せ構成要素が、取外し可能であり置換又は再接続され得る、実施例Ａ１～Ａ２０のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ２２」
１つ又は複数の識別要素が、マイクロ流体系チップの表面上に配設され、又は前記表面にエッチングされている、実施例Ａ６～Ａ２１のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ２３」
１つ又は複数の識別要素が、文字数字の列、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、基準マーカ、又はこれらの組合せを含む、実施例Ａ２２に記載のシステム。
「実施例Ａ２４」
１つ又は複数の識別要素が、マイクロ流体系モジュールに現在搭載されているチップを識別するために使用される、実施例Ａ２２又は実施例Ａ２３に記載のシステム。
「実施例Ａ２５」
識別要素が、検出レーザ及びキル・レーザに対してマイクロ流体系チップを自動的に整列させて配置するために使用される、実施例Ａ２２～Ａ２４のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ２６」
マイクロ流体系チップの位置を再調整する多軸ステージに、識別要素付きマイクロ流体系チップが取り付けられている、実施例Ａ２２～Ａ２５のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ２７」
サンプル流量を利用してサンプル・レベルを決定し、サンプル・レベルが閾値レベル未満になったときにはそのことを通知するように適合された、自動サンプル・レベル検出器をさらに備える、実施例Ａ１～Ａ２６のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ａ２８」
精子の性判別の方法であって、
－ 精子細胞を、第１の特性、第２の特性、又は第３の特性を有するものとして分類するステップと、
－ これらの分類を基に、精子細胞の少なくとも一部に、選択的に傷をつけるステップと
を含む方法。
「実施例Ａ２９」
第１の特性が、１つの精子細胞からのＸ染色体の存在であり、第２の特性が、１つの精子細胞からのＹ染色体の存在であって、第３の特性が、Ｘ染色体とＹ染色体との両方の存在、又は複数の精子細胞による、染色体のうち１つの繰返しである、実施例Ａ２８に記載の方法。
「実施例Ａ３０」
精子の性判別の方法であって、
－ 染色された精子細胞に、第１の放射線源を用いて応答指令信号を送って蛍光放射を生成させるステップと、
－ 前記蛍光放射を検出するステップと、
－ 検出された蛍光放射に基づいて精子細胞を分類するステップと、
－ これらの分類に基づき、精子細胞に、第２の放射線源を用いて選択的に傷をつけるステップと
を含む方法。
「実施例Ａ３１」
精子の性判別の方法であって、
－ 問合せ位置に、染色された精子細胞を含む流体流れを配送するステップと、
－ 染色された精子細胞に、第１のレーザを用いて応答指令信号を送って蛍光放射を生成させるステップと、
－ 前記蛍光放射を検出するステップと、
－ 検出された蛍光放射に基づいて精子細胞を分類するステップと、
－ これらの分類に基づき、分類された精子細胞の１つ又は複数の部分母集団に、第２のレーザを用いて選択的に傷をつけるステップと
を含む方法。
「実施例Ａ３２」
精子細胞を染色して、染色された精子細胞を生成するステップさらに含む、実施例Ａ２８～Ａ３１のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ３３」
前記精子細胞が蛍光性のＤＮＡ結合性色素を用いて染色される、実施例Ａ２８～Ａ３２のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ３４」
染色された精子細胞に応答指令信号を送ることにより、１つの精子細胞に対応する蛍光放射又は複数の精子細胞に対応する蛍光放射を生成する、実施例Ａ３０～Ａ３３のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ３５」
精子細胞に傷をつけることにより、細胞に対してＤＮＡ損傷及び／又は膜傷をもたらす、実施例Ａ２８～Ａ３４のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ３６」
精子細胞に傷をつけることにより、前記精子細胞を不妊の精子細胞又は死んだ精子細胞にする、実施例Ａ２８～Ａ３５のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ３７」
性判別された精液製品を生成するための方法であって、
－ 電子系モジュールと、サンプル通路モジュールと、流体系モジュールと、問合せモジュールと、サンプル混合及び採集モジュールとを備えるモジュール式フロー・サイトメトリ・システムを用意するステップであって、各モジュールが、別個に取り外して再設置されるか又は同一モジュールの別のもので置換されるように構成されて支持構造体の中に配設される、モジュール式フロー・サイトメトリ・システムを用意するステップと、
－ 染色された精子細胞を有する精液サンプルを、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通して流すステップと、
－ シース流体を、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通して流すステップと、
－ 問合せモジュールにおける検出レーザを使用して、染色された精子細胞に蛍光発光させるステップと、
－ 染色された精子細胞の蛍光を検出するステップと、
－ 検出された蛍光を基に、問合せモジュールにおけるキル・レーザを使用して、染色された精子細胞の部分母集団に傷をつけることにより、性判別された精液製品を生成するステップと、
－ サンプル通路モジュールから流れてくる性判別された精液製品を、サンプル混合及び採集モジュールに採集するステップと、
－ 採集された性判別された精液製品を混合するステップと
を含む方法。
「実施例Ａ３８」
検出レーザ及びキル・レーザからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含む、実施例Ａ３７に記載の方法。
「実施例Ａ３９」
精子細胞を含む精液サンプルを染色して、染色された精子細胞を生成するステップをさらに含む、実施例Ａ３７又は実施例Ａ３８に記載の方法。
「実施例Ａ４０」
サンプル混合及び採集モジュールが、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きで、性判別された精液製品の混合を可能にする、実施例Ａ３７～Ａ３９のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ４１」
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールを使用してサンプル通路モジュールを洗浄するステップをさらに含む、実施例Ａ３７～Ａ４０のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ４２」
性判別された精液製品を生成するための方法であって、
－ 実施例Ａ６～Ａ２７のいずれか１つに記載のモジュール式フロー・サイトメトリ・システムを用意するステップと、
－ 精子細胞を含む精液サンプルを染色して、染色された精子細胞を生成するステップと、
－ 精液サンプルを、流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通して流すステップと、
－ 流体系モジュール及びサンプル通路モジュールを通してシース流体を流すステップであって、シース流体、マイクロ流体系チップにおける１つ又は複数のチャネル、又はそれらの組合せが、マイクロ流体系チップ内を流れるとき、染色された精子細胞に的を絞る、シース流体を流すステップと、
－ 検出レーザからの、楕円のビーム・プロファイルを含む放射によって、染色された精子細胞に蛍光発光させるステップと、
－ 検出組立体によって精子細胞の蛍光を検出するステップと、
－ 検出された蛍光に基づき、キル・レーザからの放射によって、染色された精子細胞の１つ又は複数の部分母集団を不活性化することにより、性判別された精液製品を生成するステップであって、キル・レーザからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含み、検出レーザとキル・レーザとがマイクロ流体系チップの同一の側に配設されている、性判別された精液製品を生成するステップと、
－ マイクロ流体系チップから流れてくる性判別された精液製品を、サンプル混合及び採集モジュールに採集するステップと、
－ 採集された性判別された精液製品を、処理されるサンプルに関連する定義されたサンプル混合パラメータのセットに基づいて自動的に混合するステップであって、サンプル混合及び採集モジュールが、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きで、性判別された精液製品の混合を可能にするステップと
を含む方法。
「実施例Ａ４３」
マイクロ流体系チップから出てくる性判別された精液製品の流れを、サンプル混合及び採集モジュールから離れるように個別の採集器に進路を変えるステップをさらに含む、実施例Ａ４２に記載の方法。
「実施例Ａ４４」
－ サンプル混合及び採集モジュールの採集管が、性判別された精液製品で所望のレベルまで充填されたとき、性判別された精液製品の流れを、マイクロ流体系チップから離れるように進路を変えるステップと、
－ 第２の採集管が、性判別された精液製品を採集するように配置されるように、サンプル混合及び採集モジュールの回転ベースを回転させるステップと、
－ 性判別された精液製品の流れを第２の採集管に進路を変えるステップと
をさらに含む、実施例Ａ４２又は実施例Ａ４３に記載の方法。
「実施例Ａ４５」
マイクロ流体系チップ上に配設された識別要素を使用することにより、マイクロ流体系チップを検出レーザ及びキル・レーザに対して自動的に整列させて配置するステップをさらに含む、実施例Ａ４２～Ａ４４のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ４６」
自動サンプル・レベル検出器を使用してサンプル・レベルを判定し、サンプル・レベルが閾値レベルを下回ったときにはそのことを通知するステップをさらに含む、実施例Ａ４２～Ａ４５のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ａ４７」
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールを使用してサンプル通路モジュールを洗浄するステップをさらに含む、実施例Ａ４２～Ａ４６のいずれか１つに記載の方法。
実施例セットＢ：
「実施例Ｂ１」
フロー・サイトメータ・システムで使用される取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールであって、流体通路が、
－ 流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、
－ 流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、
－ 分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成する、流体通路と
を備える、流体通路モジュールにおいて、
－ 取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通ってフロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、
流体通路モジュール。
「実施例Ｂ２」
マイクロ流体系デバイス固定装置が、マイクロ流体系モジュールにおいて、マイクロ流体系チップ又はマイクロ流体系カセットのうち１つを固定するように適合されている、実施例Ｂ１に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ３」
マイクロ流体系デバイス固定装置が、マイクロ流体系チップ又はマイクロ流体系カセットの位置を調節するように適合された１つ又は複数の調節手段を備える、実施例Ｂ２に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ４」
分配ブロックが流体系マニホールドを備える、実施例Ｂ１～Ｂ３のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５」
分配ブロックがサンプル管ローダをさらに備える、実施例Ｂ１～Ｂ４のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ６」
－ 分配ブロックが、別の流体出口のセットと流体連通している別の流体入口のセットをさらに備えて、第１の緩衝流体経路要素を形成し、
－ マイクロ流体系モジュールが、別の流体出口のセットと流体連通している別の流体入口のセットをさらに備えて、第２の緩衝流体経路要素を形成し、
－ 流体通路に、第１の緩衝流体経路要素と第２の緩衝流体経路要素とを接合し、流体連通させて、緩衝流体通路を形成する、第２の部分がさらに備わっている、
流体通路モジュールであって、
－ 取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通って処理される緩衝流体が、処理中は緩衝流体通路に閉じ込められる、
実施例Ｂ１～Ｂ５のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ７」
分配ブロック及びマイクロ流体系モジュールのそれぞれが、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールをフロー・サイトメータ・システムに固定するように適合された解放可能な固定手段をさらに備える、実施例Ｂ１～Ｂ６のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ８」
解放可能な固定手段が、少なくとも１つの鉄プレート又は少なくとも１つの磁性プレートを備える、実施例Ｂ７に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ９」
取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールが、固定手段を解放することにより、フロー・サイトメータ・システムから取外し可能になる、実施例Ｂ７又は実施例Ｂ８に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１０」
取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの解放可能な固定手段が、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを流体通路クリーニング・システムに固定するようにさらに適合されている、実施例Ｂ７～Ｂ９のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１１」
サンプルが哺乳類の精液サンプルである、実施例Ｂ１～Ｂ１０のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１２」
フロー・サイトメータ・システムが、サンプルを処理して、サンプルにおける部分母集団を識別する、実施例Ｂ１～Ｂ１１のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１３」
フロー・サイトメータ・システムが、サンプルを処理して、精液の性判別動作を実行する、実施例Ｂ１～Ｂ１２のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１４」
流体通路モジュールが識別要素を備える、実施例Ｂ１～Ｂ１３のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１５」
識別要素が光学的識別要素又は無線識別要素を備える、実施例Ｂ１４に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１６」
光学的識別要素が、マイクロ流体系モジュールにおけるマイクロ流体系チップ上に特徴又は基準のセットを備える、実施例Ｂ１５に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ１７」
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムであって、
－ 流体リザーバのセットと、
－ ポンプ組立体と、
－ 分配ブロック固定要素及び分配ブロック調整要素を備える分配ブロック・インターフェイスであって、流体インターフェイスのセットをさらに備え、流体インターフェイスのセットのうち少なくとも１つが流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する、分配ブロック・インターフェイスと、
－ マイクロ流体系デバイス固定要素及びマイクロ流体系デバイス整列要素を備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスであって、流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する流体インターフェイスをさらに備える、マイクロ流体系デバイス・インターフェイスと
を備え、
－ 分配ブロック・インターフェイス及びマイクロ流体系デバイス・インターフェイスに固定された取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通して流体を循環させるように適合されている、
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ１８」
取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールがフロー・サイトメータ・システムにおいて使用されるように適合されており、同モジュールが、
－ 流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、
－ 流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、
－ 分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成する、流体通路と
をさらに備える、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムであって、
－ 取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通ってフロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、
実施例Ｂ１７に記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ１９」
流体リザーバのセットが洗浄液リザーバ及び廃液リザーバを備える、実施例Ｂ１７又は実施例Ｂ１８に記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２０」
流体リザーバのセットがシステムのハウジングの外部に配設されている、実施例Ｂ１７～Ｂ１９のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２１」
流体リザーバの外部セットに対する流体接続をもたらす複数の解放可能な接続部をさらに備える、実施例Ｂ１７～Ｂ２０のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２２」
ポンプ組立体が液体ポンプ及び空気ポンプを備える、実施例Ｂ１７～Ｂ２１のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２３」
ポンプのうち少なくとも１つが蠕動ポンプを備える、実施例Ｂ２２に記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２４」
内部の流体流れを制御するための弁のセットをさらに備える、実施例Ｂ１７～Ｂ２３のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２５」
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの１つ又は複数の要素における流量を指示する信号を供給するように適合された流体フロー・センサのセットをさらに備える、実施例Ｂ１７～Ｂ２４のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２６」
取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの存否を指示する信号を供給するように適合された近接センサのセットをさらに備える、実施例Ｂ１７～Ｂ２５のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２７」
取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの画像、分配ブロック・インターフェイスの画像、又はマイクロ流体系デバイス・インターフェイスの画像のセットを取り込むための撮像デバイスをさらに備える、実施例Ｂ１７～Ｂ２６のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２８」
プロセッサ、メモリ、及び入出力インターフェイスを備える監視及びインターフェイスのシステムをさらに備える、実施例Ｂ１７～Ｂ２７のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ２９」
監視及びインターフェイスのシステムが、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム用のクリーニング・プロトコルを選択するか又は構成するための入力のセットを受け取るように適合されている、実施例Ｂ２８に記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ３０」
入力のセットがユーザ入力のセットを含む、実施例Ｂ２９に記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ３１」
入力のセットが、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの性質又は特性を基に自動的に決定される、実施例Ｂ２９又は実施例Ｂ３０に記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ３２」
監視及び入力のシステムが、少なくとも１つのセンサから入力のセットを受け取って、これを基にクリーニング・プロトコルを変更するように適合されている、実施例Ｂ２９～Ｂ３１のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ３３」
監視及び入力のシステムが、クリーニング・プロトコルを基に、１つ又は複数の弁、アクチュエータ、又はポンプに、制御信号のセットを伝送するように適合されている、実施例Ｂ２９～Ｂ３２のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ３４」
フロー・サイトメトリ・デバイスをさらに備える、実施例Ｂ１７～Ｂ３３のいずれか１つに記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ３５」
フロー・サイトメトリ・デバイスが、蛍光ベースの検出及びレーザ・アブレーションのフロー・サイトメトリ・デバイスを備える、実施例Ｂ３４に記載のマイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム。
「実施例Ｂ３６」
フロー・サイトメトリ・システム用のサンプル通路モジュールを置換し、洗浄するための方法であって、
－ フロー・サイトメトリ・システムによってサンプルを処理するための流体通路全体を備えるサンプル通路モジュールを、フロー・サイトメトリ・デバイスから解放するステップと、
－ フロー・サイトメトリ・デバイスからサンプル通路モジュールを取り外すステップと、
－ サンプル通路モジュールを、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムの対応する受け部に接続するステップと、
－ マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システム用のクリーニング・パラメータのセットを構成するステップと、
－ クリーニング・パラメータのセットを基に、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムによって、サンプル通路モジュールを自動的に洗浄するステップと
を含む方法。
「実施例Ｂ３７」
フロー・サイトメータ・デバイスにおいて使用するように適合されたサンプル通路モジュールが、
－ 流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、
－ 流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、
－ 分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、流体通路を形成する、流体通路とをさらに備える、
方法であって、
－ サンプル通路モジュールを通ってフロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中は流体通路に閉じ込められる、
実施例Ｂ３６に記載の方法。
「実施例Ｂ３８」
マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムからサンプル通路モジュールを取り外すステップをさらに含む、実施例Ｂ３６又は実施例Ｂ３７に記載の方法。
「実施例Ｂ３９」
クリーニング・パラメータのセットが洗浄液の量又は体積を含む、実施例Ｂ３６～Ｂ３８のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｂ４０」
クリーニング・パラメータのセットが流体圧力を含む、実施例Ｂ３６～Ｂ３９のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｂ４１」
クリーニング・パラメータのセットがクリーニング手順の期間を含む、実施例Ｂ３６～Ｂ４０のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｂ４２」
クリーニング手順の期間が掃除される経路の数を含む、実施例Ｂ４１に記載の方法。
「実施例Ｂ４３」
クリーニング手順の期間が少なくとも１つの乾燥サイクルを含む、実施例Ｂ４１又はＢ４２に記載の方法。
「実施例Ｂ４４」
撮像センサを使用して、サンプル通路モジュールにおける遮断物を検出し、自動クリーニングを停止するステップをさらに含む、実施例Ｂ３６～Ｂ４３のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｂ４５」
自動クリーニングを停止するステップが、エラー指示を供給するステップをさらに含む、実施例Ｂ４４に記載の方法。
「実施例Ｂ４６」
少なくとも１つのフロー・センサを使用して、自動クリーニングに使用される流体の体積を測定するステップをさらに含む、実施例Ｂ３６～Ｂ４５のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｂ４７」
測定された体積が、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに関するメンテナンス・イベントを決定するために使用される、実施例Ｂ４６に記載の方法。
「実施例Ｂ４８」
－ 少なくとも１つの近接センサからの、サンプル通路モジュールが正しく接続されていることを指示する信号を、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムに伝送するステップと、
－ 伝送された信号を基に自動クリーニングを始動するステップと
をさらに含む、実施例Ｂ３６～Ｂ４７のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｂ４９」
サンプル通路モジュールがフロー・サイトメータ・デバイスにおいて使用するように適合されており、サンプルを処理するための流体通路全体が、
－ 流体入口及び流体出口を備えるサンプル通路であって、流体入口と流体出口とが流体連通しているサンプル通路と、
－ 流体入口のセット及び流体出口のセットを備えるマイクロ流体系チップであって、流体入口のセットが流体出口のセットと流体連通して、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルを形成する、マイクロ流体系チップと
をさらに備える、方法であって、
－ サンプル通路の流体入口と流体出口との間にマイクロ流体系チップが配設されており、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルがサンプル通路の要素を備え、
－ サンプル通路モジュールを通ってフロー・サイトメータ・デバイスによって処理されるサンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、
実施例Ｂ３６～Ｂ４８のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｂ５０」
複数の粒子を含む流体サンプルを処理するのに用いる流体通路モジュールであって、流体通路が、
－ 流体入口及び流体出口を備えるサンプル通路であって、流体入口と流体出口とが流体連通しているサンプル通路と、
－ 流体入口のセット及び流体出口のセットを備えるマイクロ流体系チップであって、流体入口のセットが流体出口のセットと流体連通して、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルを形成する、マイクロ流体系チップと
を備える、流体通路モジュールにおいて、
－ サンプル通路の流体入口と流体出口との間にマイクロ流体系チップが配設されており、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルがサンプル通路の要素を備え、
－ 流体通路モジュールを通ってフロー・サイトメトリ・デバイスによって処理される流体サンプルが、処理中はサンプル通路に閉じ込められる、
流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５１」
流体入口及び流体出口を備えるシース流体通路であって、流体入口と流体出口とが流体連通しているシース流体通路をさらに備える、実施例Ｂ５０に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５２」
シース流体通路の流体入口と流体出口との間にマイクロ流体系チップが配設されており、少なくとも１つのマイクロ流体系チャネルがサンプル通路の要素を備える、実施例Ｂ５１に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５３」
－ 流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、
－ 流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系チップを固定するように適合されたマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、流体入口のセットのうち少なくとも１つが、流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、
－ 分配ブロックの流体出口のセットとマイクロ流体系モジュールの流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、流体通路の一部が、第１のサンプル通路要素と第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成する、流体通路と
をさらに備える、実施例Ｂ５０～Ｂ５２のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５４」
分配ブロックが流体系マニホールドを備える、実施例Ｂ５３に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５５」
分配ブロックがサンプル管ローダをさらに備える、実施例Ｂ５３及び実施例Ｂ５４に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５６」
流体通路モジュールをフロー・サイトメータ・システムに固定するように適合された解放可能な固定手段をさらに備える、実施例Ｂ５０～Ｂ５５のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５７」
解放可能な固定手段が少なくとも１つの鉄プレート又は少なくとも１つの磁性プレートを備える、実施例Ｂ５６に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５８」
固定手段を解放することにより、流体通路モジュールがフロー・サイトメータ・システムから取外し可能になる、実施例Ｂ５６又は実施例Ｂ５７に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ５９」
取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールの解放可能な固定手段が、取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを流体通路クリーニング・システムに固定するようにさらに適合される、実施例Ｂ５６～Ｂ５８のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ６０」
流体サンプルが、複数の精子細胞を含む哺乳類の精液サンプルである、実施例Ｂ５０～Ｂ５９のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ６１」
フロー・サイトメータ・システムが、サンプルを処理して、流体サンプルにおける部分母集団を識別する、実施例Ｂ５０～Ｂ６０のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ６２」
フロー・サイトメータ・システムが、サンプルを処理して、精液の性判別動作を実行する、実施例Ｂ５０～Ｂ６１のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ６３」
流体通路モジュールが識別要素を備える、実施例Ｂ５０～Ｂ６２のいずれか１つに記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ６４」
識別要素が光学的識別要素又は無線識別要素を備える、実施例Ｂ６３に記載の流体通路モジュール。
「実施例Ｂ６５」
光学的識別要素が、マイクロ流体系モジュールにおけるマイクロ流体系チップ上に特徴又は基準のセットを備える、実施例Ｂ６４に記載の流体通路モジュール。
実施例セットＣ：
「実施例Ｃ１」
フロー・サイトメトリ・システムのチャネル内に流れるサンプル・ストリーム中の粒子を区別するように適合された、粒子検出用のレーザ・ベースのフロー・サイトメトリ・システムであって、
－ キル・レーザ組立体、及び
－ 検出レーザ組立体を備える、レーザ組立体備える、
システムにおいて、
－ キル・レーザ組立体と検出レーザ組立体とが、互いに、フロー・サイトメトリ・システムに対して共通の側に配設されている、
システム。
「実施例Ｃ２」
マイクロ流体系デバイスを備える、実施例Ｃ１に記載のシステム。
「実施例Ｃ３」
マイクロ流体系デバイスがマイクロ流体系チップである、実施例Ｃ２に記載のシステム。
「実施例Ｃ４」
キル・レーザ組立体と検出レーザ組立体とが、マイクロ流体系デバイスの主面に対して共通の側に配設されている、実施例Ｃ２又は実施例Ｃ３に記載のシステム。
「実施例Ｃ５」
主面が頂面又は底面である、実施例Ｃ４に記載のシステム。
「実施例Ｃ６」
レーザ組立体が偏光ビーム・スプリッタをさらに備える、実施例Ｃ１～Ｃ５のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ７」
キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体の各々が、電磁放射を焦点面に導くように適合された光学的通路を備える、実施例Ｃ１～Ｃ６のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ８」
キル・レーザ組立体の光学的通路が高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器を備える、実施例Ｃ７に記載のシステム。
「実施例Ｃ９」
キル・レーザ組立体用の光学的通路の高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器が、キル・レーザ組立体の高速軸ビーム幅及び低速軸ビーム幅を調節するように適合されている、実施例Ｃ８に記載のシステム。
「実施例Ｃ１０」
検出レーザ組立体用の光学的通路が、検出レーザ組立体用の高速軸ビーム幅及び低速軸ビーム幅を調節するように適合された一対のシリンドリカル・レンズを備える、実施例Ｃ７～Ｃ９のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ１１」
キル・レーザ組立体及び検出レーザ組立体のそれぞれが、焦点面において楕円のビーム・プロファイルを含むレーザ・ビームを放射するように適合されている、実施例Ｃ１～Ｃ１０のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ１２」
キル・レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルが、焦点面又はビーム・ウエストにおいて、３．４５～５μｍの高速軸ビーム幅及び５～３５μｍの低速軸ビーム幅を含む、実施例Ｃ１１に記載のシステム。
「実施例Ｃ１３」
検出レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルが、焦点面又はビーム・ウエストにおいて、３．５～２０μｍの高速軸ビーム幅及び３０～１５０μｍの低速軸ビーム幅を含む、実施例Ｃ１１又は実施例Ｃ１２に記載のシステム。
「実施例Ｃ１４」
キル・レーザ組立体が１～５μＪのパルス・エネルギーで動作する、実施例Ｃ１～Ｃ１３のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ１５」
キル・レーザ組立体が、パルス持続時間が１～５００ナノ秒のパルス・レーザ・モジュールを備える、実施例Ｃ１～Ｃ１４のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ１６」
検出レーザ組立体が連続波レーザ・モジュール又は疑似連続波レーザ・モジュールのうち１つを備える、実施例Ｃ１～Ｃ１５のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ１７」
検出組立体をさらに備える、実施例Ｃ１～Ｃ１６のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ１８」
検出組立体が、検出レーザ組立体からの放射によって励起された粒子の１つ又は複数の蛍光、キル・レーザ組立体からの放射による粒子の非活性化、検出イベントの画像、又はキル・イベントの画像を検出するように適合されている、実施例Ｃ１７に記載のシステム。
「実施例Ｃ１９」
検出組立体が少なくとも１つのアバランシェ・フォトダイオードを備える、実施例Ｃ１７又は実施例Ｃ１８に記載のシステム。
「実施例Ｃ２０」
少なくとも１つのアバランシェ・フォトダイオードが、検出レーザ組立体からの放射によって励起された粒子の蛍光を検出するように適合されている、実施例Ｃ１９に記載のシステム。
「実施例Ｃ２１」
少なくとも１つのアバランシェ・フォトダイオードが、キル・レーザ組立体からの放射による粒子の非活性化を検出するように適合されている、実施例Ｃ１９又は実施例Ｃ２０に記載のシステム。
「実施例Ｃ２２」
検出組立体がＣＣＤカメラを備える、実施例Ｃ１７～Ｃ２１のいずれか１つに記載のシステム。
「実施例Ｃ２３」
ＣＣＤカメラが検出イベントの画像を取り込むように適合されている、実施例Ｃ２２に記載のシステム。
「実施例Ｃ２４」
ＣＣＤカメラがキル・イベントの画像を取り込むように適合されている、実施例Ｃ２２又は実施例Ｃ２３に記載のシステム。
「実施例Ｃ２５」
フロー・サイトメトリ・システムのチャネル内に流れるサンプル流れにおける粒子を区別するように適合されたフロー・サイトメトリ・システムにおいて使用するレーザ組立体であって、
－ レーザ・モジュールと、
－ レーザ・モジュールからの電磁放射ビーム放射を、焦点面において楕円のプロファイルに成形するように適合された光学的通路と
を備えるレーザ組立体。
「実施例Ｃ２６」
検出レーザ組立体及びキル・レーザ組立体のうちの１つである、実施例Ｃ２５に記載の組立体。
「実施例Ｃ２７」
キル・レーザ組立体の光学的通路が高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器を備える、実施例Ｃ２６に記載の組立体。
「実施例Ｃ２８」
高速軸ビーム拡大器が、ビーム放射用の高速軸ビーム幅を調節するように適合されており、低速軸ビーム拡大器が、ビーム放射用の低速軸ビーム幅を調節するように適合されている、実施例Ｃ２７に記載の組立体。
「実施例Ｃ２９」
検出レーザ組立体用の光学的通路が、ビーム放射用の低速軸ビーム幅及び高速軸ビーム幅を成形し且つ調節するように適合された一対のシリンドリカル・レンズを備える、実施例Ｃ２６～Ｃ２８のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３０」
レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルが３．４５～５μｍの高速軸ビーム幅及び５～３５μｍの低速軸ビーム幅を有する、実施例Ｃ２５～Ｃ２９のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３１」
レーザ組立体の楕円のビーム・プロファイルが３．５～２０μｍの高速軸ビーム幅及び３０～１５０μｍの低速軸ビーム幅を有する、実施例Ｃ２５～Ｃ３０のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３２」
レーザ・モジュールが１～５μＪのパルス・エネルギーで動作する、実施例Ｃ２５～Ｃ３１のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３３」
レーザ・モジュールが、パルス持続時間が１～５００ナノ秒のパルス・レーザを備える、実施例Ｃ２５～Ｃ３２のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３４」
レーザ・モジュールが連続波レーザ・モジュール又は疑似連続波レーザ・モジュールのうち１つを備える、実施例Ｃ２５～Ｃ３３のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３５」
光学的通路が一対のシリンドリカル・レンズを備える、実施例Ｃ２５～Ｃ３４のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３６」
対のシリンドリカル・レンズの位置決めが調節可能である、実施例Ｃ３５に記載の組立体。
「実施例Ｃ３７」
対のシリンドリカル・レンズが、Ｆ２５シリンドリカル・レンズ及びＦ１５０シリンドリカル・レンズを備える、実施例Ｃ３５又は実施例Ｃ３６に記載の組立体。
「実施例Ｃ３８」
光学的通路が非球面レンズを備える、実施例Ｃ２５～Ｃ３７のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ３９」
光学的通路が偏光ビーム・スプリッタを備える、実施例Ｃ２５～Ｃ３８のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ４０」
光学的通路が高調波セパレータを備える、実施例Ｃ２５～Ｃ３９のいずれか１つに記載の組立体。
「実施例Ｃ４１」
フロー・サイトメトリ・システムのチャネル内に流れるサンプル流れにおける粒子を区別するように適合されたフロー・サイトメトリ・システムにおける使用のためのレーザ組立体用の光学的通路であって、
－ 高速軸ビーム拡大器と、
－ 低速軸ビーム拡大器と、
－ 偏光ビーム・スプリッタと
を備える光学的通路において、
－ 高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器が、レーザ・モジュールからの電磁放射ビーム放射の放射を、焦点面において楕円のビーム・プロファイルに成形するように適合されている、
光学的通路。
「実施例Ｃ４２」
高速軸ビーム拡大器が、ビーム放射用の高速軸ビーム幅を調節するように適合されている、実施例Ｃ４１に記載の通路。
「実施例Ｃ４３」
低速軸ビーム拡大器が、ビーム放射用の低速軸ビーム幅を調節するように適合されている、実施例Ｃ４１又は実施例Ｃ４２に記載の通路。
「実施例Ｃ４４」
楕円のビーム・プロファイルが、３．４５～５μｍの高速軸ビーム幅及び５～３５μｍの低速軸ビーム幅を有する、実施例Ｃ４１～Ｃ４３のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ４５」
楕円のビーム・プロファイルが、３．５～２０μｍの高速軸ビーム幅及び３０～１５０μｍの低速軸ビーム幅を有する、実施例Ｃ４１～Ｃ４４のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ４６」
レーザ・モジュールが１～５μＪのパルス・エネルギーで動作する、実施例Ｃ４１～Ｃ４５のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ４７」
レーザ・モジュールが、パルス持続時間が１～５００ナノ秒のパルス・レーザ・モジュールを備える、実施例Ｃ４１～Ｃ４６のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ４８」
レーザ・モジュールが連続波レーザ・モジュール又は疑似連続波レーザ・モジュールのうち１つを備える、実施例Ｃ４１～Ｃ４７のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ４９」
光学的通路が一対のシリンドリカル・レンズを備える、実施例Ｃ４１～Ｃ４８のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ５０」
対のシリンドリカル・レンズの位置決めが調節可能である、実施例Ｃ４９に記載の通路。
「実施例Ｃ５１」
対のシリンドリカル・レンズが、Ｆ２５シリンドリカル・レンズ及びＦ１５０シリンドリカル・レンズを備える、実施例Ｃ４９又は実施例Ｃ５０に記載の通路。
「実施例Ｃ５２」
非球面レンズをさらに備える、実施例Ｃ４１～Ｃ５１のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ５３」
偏光ビーム・スプリッタをさらに備える、実施例Ｃ４１～Ｃ５２のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ５４」
高調波セパレータをさらに備える、実施例Ｃ４１～Ｃ５３のいずれか１つに記載の通路。
「実施例Ｃ５５」
性判別されていない、人以外の精液のサンプルから導出された、性判別された、人以外の哺乳類の精子細胞の採集を含む、性判別された、人以外の哺乳類の精液製品であって、性判別されていない、人以外の精液が、
－ 性判別されていない、人以外の精液のサンプルを染色するステップと、
－ 性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルを、フロー・サイトメトリ・デバイスに挿入するステップと、
－ フロー・サイトメトリ・デバイスにシース流体を挿入するステップであって、シース流体及びフロー・サイトメトリ・デバイスのチャネルが、性判別されていない、人以外の精液のサンプルの細胞を配向し且つ位置決めする、シース流体を挿入するステップと、
－ 性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルにおける色素を、第１のレーザ・モジュールからの放射によって蛍光発光させるステップであって、第１のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含む、色素を蛍光発光させるステップと、
－ 性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプル中の各精子細胞の蛍光を、検出器によって検出するステップと、
－ 検出された蛍光に基づき、第２のレーザ・モジュールからの放射によって、人以外の精液のサブセットを不活性化して、性判別された、人以外の精液を作成するステップであって、第２のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含み、第１のレーザ・モジュール及び第２のレーザ・モジュールが、フロー・サイトメトリ・デバイスの、検出器とは反対側の共通の側に配設されている、性判別された、人以外の精液を作成するステップと、
－ 性判別された、人以外の精液を採集するステップと
を含む性判別プロセスによって性判別されたものである、性判別された、人以外の哺乳類の精液製品。
「実施例Ｃ５６」
人以外の哺乳類の精液を性判別するための方法であって、
－ 性判別されていない、人以外の精液のサンプルを染色するステップと、
－ 性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルを、フロー・サイトメトリ・デバイスに挿入するステップと、
－ フロー・サイトメトリ・デバイスにシース流体を挿入するステップであって、シース流体及びフロー・サイトメトリ・デバイスのチャネルが、性判別されていない、人以外の精液のサンプルにおいて、細胞を配向し且つ位置決めする、シース流体を挿入するステップと、
－ 性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプルにおける色素を、第１のレーザ・モジュールからの放射によって蛍光発光させるステップであって、第１のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含む、色素を蛍光発光させるステップと、
－ 性判別されていない、人以外の精液の染色されたサンプル中の各精子細胞の蛍光を、検出器によって検出するステップと、
－ 検出された蛍光に基づき、第２のレーザ・モジュールからの放射によって、人以外の精液のサブセットを不活性化して、性判別された、人以外の精液を作成するステップであって、第２のレーザ・モジュールからの放射が楕円のビーム・プロファイルを含み、第１のレーザ・モジュール及び第２のレーザ・モジュールが、フロー・サイトメトリ・デバイスの、検出器とは反対側の共通の側に配設されている、性判別された、人以外の精液を作成するステップと、
－ 性判別された、人以外の精液を採集するステップと
を含む方法。
実施例セットＤ：
「実施例Ｄ１」
－ 少なくとも１つの特性を基にサンプル中の粒子又は構成分子を処理するためのフロー・サイトメトリ組立体と、
－ 定義されたパラメータのセットを基に、フロー・サイトメトリ組立体によって処理されたサンプルを自動的に混合するように構成された自動サンプル混合システムであって、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することにより、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にするサンプル混合システムと
を備える粒子処理システム。
「実施例Ｄ２」
フロー・サイトメトリ組立体がマイクロ流体系チップを備える、実施例Ｄ１に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ３」
サンプルが精液サンプルであり、粒子又は構成分子が精子細胞である、実施例Ｄ１又は実施例Ｄ２に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ４」
少なくとも１つの所望の特性がＤＮＡの量又はタイプである、実施例Ｄ１～Ｄ３のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ５」
自動サンプル混合システムが、
－ 回転ベースと、
－ 回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、
－ それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと
をさらに備える、実施例Ｄ１～Ｄ４のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ６」
自動サンプル混合システムが流体レベル・センサをさらに備える、実施例Ｄ５に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ７」
自動サンプル混合システムが、第１の管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、採集管のセットにおいて第１の管と第２の管とを交換するように構成されている、実施例Ｄ６に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ８」
定義されたパラメータのセットが、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数を含む、実施例Ｄ１～Ｄ７のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ９」
フロー・サイトメータからの処理されたサンプルを含む出力流れが自動サンプル混合システムに入るのを防止するように構成された機械的ダイバータをさらに備える、実施例Ｄ１～Ｄ８のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１０」
サンプルの構成分子又は粒子が、色素がしみ込んだ構成分子又は粒子を含む、実施例Ｄ１～Ｄ９のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１１」
フロー・サイトメトリ組立体によって処理され、実施例Ｄ１に記載の自動サンプル混合システムによって混合されたサンプルを含む、性別がある、人以外の精液製品。
「実施例Ｄ１２」
－ 少なくとも１つの特性を基にサンプル中の粒子又は構成分子を処理するためのフロー・サイトメトリ組立体と、
－ 定義されたパラメータのセットを基に、フロー・サイトメータからの処理されたサンプルを含む出力流れがサンプル回収容器に入るのを防止するように構成された機械的ダイバータと
を備える粒子処理システム。
「実施例Ｄ１３」
フロー・サイトメトリ組立体がマイクロ流体系チップを備える、実施例Ｄ１２に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１４」
サンプルが精液サンプルであり、粒子又は構成分子が精子細胞である、実施例Ｄ１２又は実施例Ｄ１３に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１５」
少なくとも１つの所望の特性がＤＮＡの量又はタイプである、実施例Ｄ１２～Ｄ１４のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１６」
サンプル回収容器に採集された、フロー・サイトメトリ組立体によって処理されたサンプルを、定義されたパラメータのセットを基に自動的に混合するように構成された自動サンプル混合システムをさらに備える、実施例Ｄ１２～Ｄ１５のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１７」
機械的ダイバータが、フロー・サイトメータからの処理されたサンプルを含む出力流れが自動サンプル混合システムに入るのを防止するように構成されている、実施例Ｄ１６に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１８」
自動サンプル混合システムが、
－ 回転ベースと、
－ 回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、
－ それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと
をさらに備える、実施例Ｄ１６又は実施例Ｄ１７に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ１９」
自動サンプル混合システムが流体レベル・センサをさらに備える、実施例Ｄ１７又は実施例Ｄ１８に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ２０」
自動サンプル混合システムが、第１の管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、採集管のセットにおいて第１の管と第２の管とを交換するように構成されている、実施例Ｄ１８又は実施例Ｄ１９に記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ２１」
自動サンプル混合システム向けに定義されたパラメータのセットが、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数を含む、実施例Ｄ１６～Ｄ２０のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ２２」
機械的ダイバータ向けに定義されたパラメータのセットが、サンプルの純度、サンプル中の粒子の数、及び回収容器の充填レベルのうち１つ又は複数を含む、実施例Ｄ１２～Ｄ２１のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ２３」
サンプルの構成分子又は粒子が、色素がしみ込んだ構成分子又は粒子を含む、実施例Ｄ１２～Ｄ２２のいずれか１つに記載の粒子処理システム。
「実施例Ｄ２４」
実施例Ｄ１２～Ｄ２３のいずれか１つに記載のフロー・サイトメトリ組立体によって処理されたサンプルを含む、性別がある、人以外の精液製品。
「実施例Ｄ２５」
性判別された、人以外の精液製品を生成するための方法であって、
－ フロー・サイトメトリ装置内の精液サンプルを処理して、少なくとも１つの望ましくない特性を含むサンプルの第２の部分母集団から、少なくとも１つの望ましい特性を含むサンプルの第１の部分母集団を選択するステップと、
－ サンプル回収容器内の、少なくとも１つの望ましい特性を含む第１の部分母集団を主として含むサンプルを採集するステップと、
－ 処理されたサンプルに関連する定義されたサンプル混合パラメータのセットを基に、サンプル混合システムを使用して、サンプル回収容器内の採集されたサンプルを自動的に混合するステップであって、サンプル混合システムが、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することにより、制御された均一な動きでサンプルの混合を可能にする、サンプルを自動的に混合するステップと
を含む方法。
「実施例Ｄ２６」
処理されたサンプルが、フロー・サイトメトリ装置を出た後にサンプル回収容器に採集される、処理されたサンプルの一部を機械的に進路を変えるステップをさらに含む、実施例Ｄ２５に記載の方法。
「実施例Ｄ２７」
フロー・サイトメトリ装置がマイクロ流体系チップである、実施例Ｄ２５又は実施例Ｄ２６に記載の方法。
「実施例Ｄ２８」
少なくとも１つの望ましい特性がＤＮＡの量又はタイプである、実施例Ｄ２５～Ｄ２７のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｄ２９」
ＤＮＡの量又はタイプが、ＤＮＡを有するＸ染色体又はＤＮＡを有するＹ染色体の検出された存在である、実施例Ｄ２８に記載の方法。
「実施例Ｄ３０」
自動サンプル混合システムが、
－ 回転ベースと、
－ 回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、
－ それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと
をさらに備える、実施例Ｄ２５～Ｄ２９のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｄ３１」
自動サンプル混合システムが流体レベル・センサをさらに備える、実施例Ｄ３０に記載の方法。
「実施例Ｄ３２」
第１の管が所望の充填レベルに達したことを流体レベル・センサが検出したとき、採集管のセットにおいて第１の管と第２の管とを交換するステップをさらに含む、実施例Ｄ３１に記載の方法。
「実施例Ｄ３３」
自動サンプル混合システム向けに定義されたパラメータのセットが、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数を含む、実施例Ｄ３２に記載の方法。
「実施例Ｄ３４」
機械的に進路を変えるステップが、サンプルの純度、サンプル中の粒子の数、及び回収容器の充填レベルを含む、１つ又は複数の定義されたパラメータを基に進路を変えるステップを含む、実施例Ｄ２６～Ｄ３３のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｄ３５」
精液サンプルが、色素がしみ込んだ精子細胞を含む、実施例Ｄ２５～Ｄ３４のいずれか１つに記載の方法。
「実施例Ｄ３６」
フロー・サイトメトリ装置により、実施例Ｄ２５～Ｄ３５のいずれか１つに記載の方法によって処理されたサンプルを含む、性別がある、人以外の精液製品。
「実施例Ｄ３７」
－ 回転ベースと、
－ 回転ベースの上に配設された複数の採集管ホルダと、
－ それぞれが複数の採集管の採集管ホルダに配設されるように構成された複数の採集管と
を備えるサンプル混合システムであって、
－ 回転ベースが、採集管ホルダ及びそこに配設された採集管を弓形経路で回転させるか又は動かすことにより、採集管内の内容物を混合するように、回転するように構成されている、
サンプル混合システム。
「実施例Ｄ３８」
回転ベースが、前記回転ベースをその中心軸のまわりで回転させるモータに動作可能に結合されており、度で定義された混合円弧、ステップで定義された混合円弧、及び回転速度のうち１つ又は複数に基づいて回転される、実施例Ｄ３７に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ３９」
回転ベースが往復回転する、実施例Ｄ３８に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４０」
回転ベースが１０°～１８０°回転する、実施例Ｄ３９に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４１」
回転ベースが円板である、実施例Ｄ３７～Ｄ４０のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４２」
回転ベースが、互いに別個に配置された磁石を含有している、実施例Ｄ３７～Ｄ４１のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４３」
１つ又は複数のホール効果センサをさらに備えるサンプル混合システムであって、回転ベースにおける磁石のうち１つのＳ極が１つ又は複数のホール効果センサの方へ配向されており、他の磁石のＮ極が、同じ１つ又は複数のホール効果センサの方へ配向されている、実施例Ｄ４２に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４４」
それぞれの採集管ホルダのベースが磁石を含有しているサンプル混合システムであって、それぞれの採集管ホルダが、前記採集管ホルダの磁石と回転ベースの磁石のうち１つの磁石との間の磁力によって回転ベースに取り付けられている、実施例Ｄ４２又は実施例Ｄ４３に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４５」
採集管ホルダが、ベースから上方へ突き出る２つ以上のアームを備え、２つ以上のアームが採集管を直立して保持する、実施例Ｄ４４に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４６」
採集管ホルダが備える２つ以上のアームが、様々なサイズの採集管を収容するように伸長可能である、実施例Ｄ４５に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４７」
約２～６個の採集管ホルダを備える、実施例Ｄ３７～Ｄ４６のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４８」
１８０°間隔で配置された２つの採集管ホルダ、９０°間隔で配置された４つの採集管ホルダ、又は６０°間隔で配置された６つの採集管ホルダを備える、実施例Ｄ３７～Ｄ４７のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ４９」
採集管の容積容量が約５０ｍｌ～約３００ｍｌである、実施例Ｄ３７～Ｄ４８のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５０」
採集管の直径が約１００ｍｍ～約２００ｍｍである、実施例Ｄ３７～Ｄ４９のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５１」
分配機器が採集管のうちの１つにサンプルを分配するように、分配機器の下に配置されたサンプル混合システムであって、前記採集管がサンプルを混合するために弓形経路で移動するとき、サンプルを受け入れる採集管が分配機器の分配経路の下にとどまる、実施例Ｄ３７～Ｄ５０のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５２」
サンプルが精子細胞を含み、採集管が媒体を含有する、実施例Ｄ５１に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５３」
媒体が緩衝媒体を含み、混合が緩衝を維持し、緩衝の程度を制御する、実施例Ｄ５１又は実施例Ｄ５２に記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５４」
１つの採集管において、ある期間にわたってサンプルを混合した後に、サンプルを別の採集管に分配するように、分配機器の下に別の採集管を自動的に設置する、実施例Ｄ５１～Ｄ５３のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５５」
採集管の中の液位を検出するためのセンサをさらに備えるサンプル混合システムであって、同センサが、採集管の外表面又はその近くに配置されている、実施例Ｄ３７～Ｄ５４のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５６」
採集管に流れが入るのを防止するように構成された自動ダンプをさらに備える、実施例Ｄ３７～Ｄ５５のいずれか１つに記載のサンプル混合システム。
「実施例Ｄ５７」
選別されたサンプルを混合する方法であって、
－ 実施例Ｄ３７～Ｄ５６のいずれか１つに記載のサンプル混合システムを用意するステップと、
－ 選別されたサンプルをサンプル混合システムの採集管に採集するステップと、
－ 採集管ホルダに配設された採集管が弓形経路で回転するか又は動くように回転ベースを回転させることにより、採集管内の採集されたサンプルを、均一且つ制御された動きで自動的に混合するステップと
を含む方法。
「実施例Ｄ５８」
－ 採集管が所望のレベルまで充填されたとき、選別されたサンプルの流れを、採集管から個別の採集器に進路を変えるステップと、
－ 第２の採集管が、選別されたサンプルを採集するように配置されるように、回転ベースを回転させるステップと、
－ 選別されたサンプルの流れを第２の採集管に進路を変えるステップと
をさらに含む、実施例Ｄ５７に記載の方法。
本明細書で使用される「約」は、引用された数の±１０％を指す。
以下の特許請求の範囲において列挙される参照番号は、単にこの特許出願の検討を容易にするための例示であり、特許請求の範囲を、図中の対応する参照番号を有する特定の特徴に限定することを意図するものではない。いくつかの実施例では、この特許出願において提供された図は、角度、寸法比などを含めて原寸に比例するものである。いくつかの実施例では、図は代表でしかなく、特許請求の範囲が図の寸法によって制限されることはない。
いくつかの実施例では、本明細書で、「～を備える」という慣用句を使用して記述された本発明の説明は、「基本的に～から成る」又は「～から成る」と記述され得る実施例を含み、そのため、本発明の１つ又は複数の実施例を特許請求するために、「基本的に～から成る」又は「～から成る」という慣用句を使用して記述された説明要件が満たされる。
本発明は特定の好ましい実施例を参照して説明されているが、説明された発明概念の趣旨及び範囲の内部で多数の変更形態が作製され得ることを理解されたい。実施においては、発明概念は、自動的に実行されてよく、又は半自動的に、すなわちある程度の人の介入を伴って実行されてもよい。また、本発明の範囲が、本明細書で説明した特定の実施例によって制限されることはない。本明細書で説明されたものに加えて、本発明の他の様々な実施例及び本発明に対する様々な修正形態は、当業者には、前述の説明及び添付図面から明らかになることが十分に企図されている。したがって、他のそのような実施例及び修正形態は、以下に添付される特許請求の範囲に含まれるように意図されている。さらに、本発明は、本明細書において、特定の実施例、実装形態、及び用途、並びに特定の環境の状況で説明されているが、当業者なら、本発明の有用性はそれらに限定されることなく、本発明が、任意数の目的のために、任意数の環境に、任意数のやり方で有利に適用され得ることを理解するであろう。したがって、以下で明記される特許請求の範囲は、本明細書で開示された本発明の全体の広さ及び趣旨の観点から解釈されるべきである。

Claims (36)

  1. サンプルを処理するためのモジュール式フロー・サイトメトリ・システムであって、
    ａ．支持構造体と、
    ｂ．電子系モジュールと、
    ｃ．サンプル通路モジュールと、
    ｄ．流体系モジュールと、
    ｅ．問合せモジュールと、
    ｆ．サンプル混合及び採集モジュールと
    を備えるモジュール式フロー・サイトメトリ・システムにおいて、
    各モジュールが、別個に取り外されて再設置されるか又は同一モジュールの別のもので置換されるように構成され、前記支持構造体に配設されている、モジュール式フロー・サイトメトリ・システム。
  2. 前記問合せモジュールが、検出器、検出レーザ及びキル・レーザを備え、前記キル・レーザと前記検出レーザとが、互いに、前記問合せモジュールの共通の側に配設されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記キル・レーザ及び前記検出レーザ体のそれぞれが、焦点面において楕円のビーム・プロファイルを含むレーザ・ビームを放射するように適合されている、請求項２に記載のシステム。
  4. 前記サンプル混合及び採集モジュールが、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きで前記サンプルの混合を可能にする、請求項１に記載のシステム。
  5. 複数のレベルに区分されたシャーシをさらに備えるシステムであって、
    ａ．前記電子系モジュールが、前記シャーシの複数のレベルのうち最低の第１のレベルに配設されており、１つ又は複数のコンピュータ・プロセッサ及び複数の電子系ポートを含み、
    ｂ．前記サンプル通路モジュールが、前記シャーシの第２のレベルに配設されており、マイクロ流体系チップを保持するためのマイクロ流体系モジュールを含み、
    ｃ．前記流体系モジュールが、前記シャーシの前記第２のレベルに配設されて、前記サンプル通路モジュールを通して１つ又は複数の流体を循環させるように、前記サンプル通路モジュールに流体結合されており、
    ｄ．前記問合せモジュールが、前記シャーシの第３のレベルに配設され、前記電子系モジュールに動作可能に結合されており、前記問合せモジュールが、検出組立体に動作可能に結合された検出レーザと、前記マイクロ流体系チップを通って流れるサンプルを処理するために前記検出組立体に動作可能に結合されたキル・レーザとを含み、前記キル・レーザと前記検出レーザとが、互いに、前記問合せモジュールの共通の側に配設されており、
    ｅ．前記サンプル混合及び採集モジュールが、前記マイクロ流体系チップから出てくる前記処理されたサンプルを採集して自動的に混合するように構成されて、前記シャーシの同じ前記第２のレベルにおいて前記マイクロ流体系モジュールの下に配設され、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転して、制御された均一な動きで前記サンプルの混合を可能にする、
    システムにおいて、
    それぞれのモジュールが、前記モジュール式フロー・サイトメトリ・システムのほぼ連続的な運転のために、別個に取り外して再設置されるか又は同一モジュールの別のもので置換されるように構成されている、
    請求項１に記載のシステム。
  6. 前記サンプル通路モジュールが、前記マイクロ流体系モジュールに流体結合された分配ブロックをさらに備え、前記分配ブロックが、第１の流体系ラインを通して前記マイクロ流体系モジュールに前記サンプルを配送し、第２の流体系ラインを通して前記マイクロ流体系モジュールにシース流体を配送する、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記サンプル通路モジュールを洗浄するためのマイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールをさらに備えるシステムであって、前記マイクロ流体系デバイス・クリーニング・モジュールが、
    ａ．流体リザーバのセットと、
    ｂ．ポンプ組立体と、
    ｃ．分配ブロック固定要素及び分配ブロック調整要素を備える分配ブロック・インターフェイスであって、流体インターフェイスのセットをさらに備え、前記流体インターフェイスのセットのうち少なくとも１つが前記流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する、分配ブロック・インターフェイスと、
    ｄ．マイクロ流体系デバイス固定要素及びマイクロ流体系デバイス整列要素を備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスであって、前記流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する流体インターフェイスをさらに備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスと
    を備え、
    前記分配ブロック・インターフェイスが、その上に前記分配ブロックを固定するように適合されており、前記マイクロ流体系デバイス・インターフェイスが、その上に前記マイクロ流体系モジュールを固定するように適合されており、マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムが、前記サンプル通路モジュールを通して流体を循環させる前記サンプル通路モジュールを洗浄するように適合されている、
    請求項６に記載のシステム。
  8. １つ又は複数の識別要素が、前記マイクロ流体系チップの表面上に配設されるか又は前記表面にエッチングされており、前記マイクロ流体系モジュールに現在搭載されているチップを識別して、前記検出レーザ及び前記キル・レーザに対して前記マイクロ流体系チップを自動的に整列させて配置するために使用される、請求項５に記載のシステム。
  9. 前記識別要素を使用して前記マイクロ流体系チップの位置を再調整する多軸ステージに、前記識別要素付きの前記マイクロ流体系チップが取り付けられている、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記サンプル通路モジュールが、少なくとも１つの特性に基づいてサンプル中の粒子又は構成分子を処理するように構成されており、前記サンプル混合及び採集モジュールが、定義されたパラメータのセットを基に、前記サンプル通路モジュールによって処理された前記サンプルを自動的に混合するように構成されており、前記自動サンプル混合システムが、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することにより、制御された均一な動きで前記サンプルの混合を可能にする、請求項１に記載のシステム。
  11. 前記サンプル混合及び採集モジュールが、
    ａ．回転ベースと、
    ｂ．前記回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、
    ｃ．それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと
    をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  12. 前記サンプル混合及び採集モジュールが、流体レベル・センサをさらに備え、第１の管が所望の充填レベルに達したことを前記流体レベル・センサが検出したとき、前記採集管のセットにおいて前記第１の管と第２の管とを交換するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
  13. フロー・サイトメトリ・システムのチャネル内に流れるサンプル・ストリーム中の粒子を区別するように適合された、粒子検出用の、レーザ・ベースの、フロー・サイトメトリ・システムであって、
    ａ．レーザ組立体を備える、前記フロー・サイトメトリ・システムにおいて、前記レーザ組立体が、
    ｉ．キル・レーザ組立体と、
    ｉｉ．検出レーザ組立体と
    を備え、前記キル・レーザ組立体と前記検出レーザ組立体とが、互いに、前記フロー・サイトメトリ・システムに対して共通の側に配設されている、フロー・サイトメトリ・システム。
  14. マイクロ流体系デバイスを備える、請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記キル・レーザ組立体と前記検出レーザ組立体とが、前記マイクロ流体系デバイスの主面に対して共通の側に配設されている、請求項１４に記載のシステム。
  16. 前記レーザ組立体が偏光ビーム・スプリッタをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
  17. 前記キル・レーザ組立体及び前記検出レーザ組立体の各々が、電磁放射線放射を焦点面に導くように適合された光学的通路を備える、請求項１３に記載のシステム。
  18. 前記キル・レーザ組立体の前記光学的通路が高速軸ビーム拡大器及び低速軸ビーム拡大器を備える、請求項１７に記載のシステム。
  19. 前記キル・レーザ組立体用の前記光学的通路の前記高速軸ビーム拡大器及び前記低速軸ビーム拡大器が、前記キル・レーザ組立体の高速軸ビーム幅及び低速軸ビーム幅を調節するように適合されている、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記検出レーザ組立体用の前記光学的通路が、前記検出レーザ組立体用の高速軸ビーム幅及び低速軸ビーム幅を調節するように適合された一対のシリンドリカル・レンズを備える、請求項１７に記載のシステム。
  21. 前記キル・レーザ組立体及び前記検出レーザ組立体のそれぞれが、焦点面において楕円のビーム・プロファイルを含むレーザ・ビームを放射するように適合されている、請求項１３に記載のシステム。
  22. 検出組立体をさらに備えるシステムであって、前記検出組立体が、前記検出レーザ組立体からの放射によって励起された粒子の１つ又は複数の蛍光、前記キル・レーザ組立体からの放射による粒子の非活性化、検出イベントの画像、又はキル・イベントの画像を検出するように適合されている、請求項１３に記載のシステム。
  23. ａ．少なくとも１つの特性を基にサンプル中の粒子又は構成分子を処理するためのフロー・サイトメトリ組立体と、
    ｂ．定義されたパラメータのセットを基に、前記フロー・サイトメトリ組立体によって処理された前記サンプルを自動的に混合するように構成された自動サンプル混合システムであって、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することにより、制御された均一な動きで前記サンプルの混合を可能にする、自動サンプル混合システムと
    をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
  24. 前記自動サンプル混合システムが、
    ａ．回転ベースと、
    ｂ．前記回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、
    ｃ．それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと
    をさらに備える、請求項２３に記載のシステム。
  25. 前記自動サンプル混合システムが、流体レベル・センサをさらに備え、第１の管が所望の充填レベルに達したことを前記流体レベル・センサが検出しとき前記採集管のセットにおいて前記第１の管と第２の管とを交換するように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
  26. 取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを備えるフロー・サイトメトリ・システムであって、流体通路が、
    ａ．流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、前記流体入口のセットのうち少なくとも１つが、前記流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、
    ｂ．流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、前記流体入口のセットのうち少なくとも１つが、前記流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、
    ｃ．前記分配ブロックの前記流体出口のセットと前記マイクロ流体系モジュールの前記流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、前記流体通路の一部が、前記第１のサンプル通路要素と前記第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成する、流体通路と
    を備える、フロー・サイトメトリ・システムにおいて、
    前記取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通って前記フロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中は前記サンプル通路に閉じ込められる、
    フロー・サイトメトリ・システム。
  27. 前記マイクロ流体系デバイス固定装置が、前記マイクロ流体系モジュールにおいて、マイクロ流体系チップ又はマイクロ流体系カセットのうち１つを固定するように適合されている、請求項２６に記載のシステム。
  28. 前記マイクロ流体系デバイス固定装置が、前記マイクロ流体系チップ又は前記マイクロ流体系カセットの位置を調節するように適合された１つ又は複数の調節手段を備える、請求項２７に記載のシステム。
  29. 前記分配ブロックの前記流体入口のセットの別の流体入口が、前記分配ブロックの前記流体出口のセットの別の出口と流体連通することにより、第１の緩衝流体経路要素を形成し、
    前記マイクロ流体系モジュールの前記流体入口のセットの別の流体入口が、前記マイクロ流体系モジュールの前記流体出口のセットの別の流体出口と流体連通して、第２の緩衝流体経路要素を形成し、
    前記流体通路には、前記第１の緩衝流体経路要素と前記第２の緩衝流体経路要素とを接合し、流体連通させて、緩衝流体通路を形成する、第２の部分がさらに備わっており、
    前記取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通って処理される緩衝流体が、処理中は前記緩衝流体通路に閉じ込められる、
    請求項２６に記載のシステム。
  30. 前記分配ブロック及び前記マイクロ流体系モジュールのそれぞれが、前記取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを前記フロー・サイトメータ・システムに固定するように適合された解放可能な固定手段をさらに備え、前記取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールが、前記固定手段を解放することにより、前記フロー・サイトメータ・システムから取外し可能になる、請求項２６に記載のシステム。
  31. 前記流体通路モジュールが識別要素を備える、請求項２６に記載のシステム。
  32. ａ．流体リザーバのセットと、
    ｂ．ポンプ組立体と、
    ｃ．分配ブロック固定要素及び分配ブロック調整要素を備える分配ブロック・インターフェイスであって、流体インターフェイスのセットをさらに備え、前記流体インターフェイスのセットのうち少なくとも１つが前記流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する、分配ブロック・インターフェイスと、
    ｄ．マイクロ流体系デバイス固定要素及びマイクロ流体系デバイス整列要素を備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスであって、前記流体リザーバのセットのうち少なくとも１つと流体連通する流体インターフェイスをさらに備えるマイクロ流体系デバイス・インターフェイスと
    をさらに備えるシステムであって、
    前記マイクロ流体系デバイス・クリーニング・システムが、前記分配ブロック・インターフェイス及び前記マイクロ流体系デバイス・インターフェイスに固定された取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通して流体を循環させるように適合されている、
    請求項２６に記載のシステム。
  33. 前記取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールが、前記フロー・サイトメータ・システムにおいて使用されるように適合されており、
    ａ．流体入口のセット及び流体出口のセットを備える分配ブロックであって、前記流体入口のセットのうち少なくとも１つが、前記流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第１のサンプル通路要素を形成する、分配ブロックと、
    ｂ．流体入口のセット、流体出口のセット、及びマイクロ流体系デバイス固定装置を備えるマイクロ流体系モジュールであって、前記流体入口のセットのうち少なくとも１つが、前記流体出口のセットのうち少なくとも１つと流体連通して第２のサンプル通路要素を形成する、マイクロ流体系モジュールと、
    ｃ．前記分配ブロックの前記流体出口のセットと前記マイクロ流体系モジュールの前記流体入口のセットとの間を流体連通させる流体通路であって、前記流体通路の一部が、前記第１のサンプル通路要素と前記第２のサンプル通路要素とを接合し、流体連通させて、サンプル通路を形成する、流体通路とをさらに備える、
    システムであって、
    前記取外し可能且つ置換可能な流体通路モジュールを通って前記フロー・サイトメータ・システムによって処理されるサンプルが、処理中は前記サンプル通路に閉じ込められる、請求項３２に記載のシステム。
  34. ａ．少なくとも１つの特性を基にサンプル中の粒子又は構成分子を処理するためのフロー・サイトメトリ組立体と、
    ｂ．定義されたパラメータのセットを基に、前記フロー・サイトメトリ組立体によって処理された前記サンプルを自動的に混合するように構成された自動サンプル混合システムであって、弓形経路で動くようにピボットのまわりを回転することにより、制御された均一な動きで前記サンプルの混合を可能にする、自動サンプル混合システムと
    をさらに備える、請求項２６に記載のシステム。
  35. 前記自動サンプル混合システムが、
    ａ．回転ベースと、
    ｂ．前記回転ベースの上に配設された採集管ホルダのセットと、
    ｃ．それぞれが採集管のセットの採集管ホルダに配設されるように構成された採集管のセットと
    をさらに備える、請求項３４に記載のシステム。
  36. 前記自動サンプル混合システムが、流体レベル・センサをさらに備え、第１の管が所望の充填レベルに達したことを前記流体レベル・センサが検出しとき前記採集管のセットにおいて前記第１の管と第２の管とを交換するように構成されている、請求項３５に記載のシステム。
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