(57)【要約】  本開示は、病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザに関連する。マイクロ流体フローアナライザは、複数のバッファチャネル、サンプルチャネル、中央流路、複数の励起光チャネルおよび複数の受信光チャネルを含む。複数の励起光チャネルおよび複数の受信光チャネルは、中央流路に所定の角度で配置される。複数の励起光チャネルは、中央流路を流れるサンプル溶液中の細胞を励起する。励起される細胞は、１または２以上の光信号を生成する。１または２以上の光信号は、複数の受信光チャネルにより受信される。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の光信号の１つを検出するための複数の受信光チャネルのそれぞれに配置される複数の検出器を含む。検出される光信号は、病理学的検出のための演算器へ送られる。
2015512615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザであって、
複数のバッファチャネルのそれぞれがバッファ溶液を運ぶ複数のバッファチャネル、
サンプル溶液を運ぶためのサンプルチャネル、
複数のバッファチャネルおよびサンプルチャネルが、サンプル溶液が中央流路内を流れるように中央流路内に狭い通路を形成するために中央流路の入口側で合流する、バッファ溶液およびサンプル溶液を受け取るために構成される中央流路、
複数の第１励起光チャネルのそれぞれが、１または２以上の第１光信号を生成するために中央流路を流れるサンプル溶液中の細胞を励起するためのファイバ連結レーザ光源の第１セットに連結される、中央流路に対して直角に配置される複数の第１励起光チャネル、
複数の第１受信光チャネルのそれぞれが、１または２以上の第１光信号の１つを受信するために複数の第１励起光チャネルのそれぞれの光軸に対して所定の角度で各々配置される複数の第１受信光チャネル、
複数の第１検出器のそれぞれが、１または２以上の第１光信号の少なくとも１つを検出するために第１受信光チャネルのそれぞれに配置される、複数の第１検出器、
１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれが、中央流路に対して所定の角度で配置され、１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれが、１または２以上の第２光信号を生成するために、中央流路を流れるサンプル溶液中の細胞を励起するためのファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される、１または２以上の第２励起光チャネル、
１または２以上の第２受信光チャネルのそれぞれが、１または２以上の第２光信号の１つを受信するために中央流路に対して所定の角度で配置される、１または２以上の第２受信光チャネル、および
１または２以上の第２検出器のそれぞれが、１または２以上の第２光信号の少なくとも１つを検出するために１または２以上の第２受信光チャネルのそれぞれに配置される、１または２以上の第２検出器
を含む、前記マイクロ流体フローアナライザ。
【請求項２】
複数のバッファチャンネルおよびサンプルチャネルのそれぞれに連結される少なくとも１つの注入ポンプをさらに含み、少なくとも１つの注入ポンプが、複数のバッファチャネルおよびサンプルチャンネルの各々を流れるバッファ溶液およびサンプル溶液の流量を制御する、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項３】
複数のバッファチャネルおよびサンプルチャネルが、マイクロ流体チップで構成される、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザであって、複数の第３検出器をさらに含み、複数の第３検出器のそれぞれが、
励起された細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する１または２以上の第１光信号の１つを検出するために中央流路の中心軸および複数の第１励起光チャネルの１つの光軸の交点、および
励起された細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する１または２以上の第２光信号の１つを検出するために中央流路の中心軸および１または２以上の第２励起光チャネルの１つの光軸の交点
に配置される、前記マイクロ流体フローアナライザ。
【請求項５】
複数の第３検出器のそれぞれが、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである、請求項４に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項６】
複数の第１受信光チャネルのそれぞれが配置される所定の角度が、複数の各第１励起光チャネルのそれぞれの光軸に対して±５度である、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項７】
１または２以上の第１光信号および１または２以上の第２光信号が、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および励起される細胞から放出される蛍光信号の少なくとも１つである、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項８】
複数の第１検出器のそれぞれによって検出される１または２以上の第１光学信号の１つが、励起される細胞から前方方向に散乱する信号である、請求項７に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項９】
１または２以上の第２受信光チャネルの１つが中央流路に対して直角に配置されるとき、１または２以上の第２検出器の１つが、１または２以上の第２光信号からの蛍光信号を検出する、請求項７に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１０】
１または２以上の第２受信光チャネルの１つが中央流路に対して４５度の角度で配置されるとき、１または２以上の第２検出器の１つが、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を検出する、請求項７に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１１】
１または２以上の第２受信光チャネルの１つが中央流路に対して±４０度の角度で配置されるとき、１または２以上の第２検出器の１つが、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を検出する、請求項７に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１２】
複数の第１検出器のそれぞれが、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１３】
１または２以上の第２検出器のそれぞれが、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１４】
複数の第１励起光チャネルのそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第１セットおよび１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第２セットが、レンズドファイバで終端となる、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１５】
１または２以上の第２受信光チャネルの１つが、１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれから放出されるレーザ光をフィルタリングするためにファイバブラッググレーティングで構成される、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１６】
１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれが配置される所定の角度が、４０度〜９０度の範囲である、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１７】
１または２以上の第２受信光チャネルのそれぞれが配置される所定の角度が、４０度〜９０度の範囲である、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１８】
中央流路から分析後の廃棄サンプルを収集するために少なくとも１つの廃棄物容器（Ｗ）をさらに含む、請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザ。
【請求項１９】
請求項１に記載のマイクロ流体フローアナライザであって、
複数の第１光検出器のそれぞれおよび複数の第３光検出器のそれぞれによって検出される１または２以上の第１光信号を受信すること、
複数の第２光検出器のそれぞれおよび複数の第３光検出器のそれぞれによって検出される１または２以上の第２光信号を受信すること、および
病理学的検出のために受信した１または２以上の第１光信号および１または２以上の第２光信号を分析すること
が可能な演算器をさらに含む、前記マイクロ流体フローアナライザ。
【請求項２０】
マイクロ流体フローアナライザを使用する病理学的検出のための方法であって、
複数のバッファチャネルおよびサンプルチャネルの各々を介して、中央流路によってバッファ溶液およびサンプル溶液を受け取ること、ここで、複数のバッファチャネルおよびサンプルチャネルが、サンプル溶液が中央流路内を流れるように中央流路内に狭い通路を形成するために中央流路の入口側で合流する、
１または２以上の第１光信号を生成するために複数のファイバ連結レーザ光源の第１セットによって中央流路を流れるサンプル溶液中の細胞を励起すること、ここで、複数のファイバ連結レーザ光源の第１セットが、複数の第１励起光チャネルに各々連結される、
複数の第１検出器によって１または２以上の第１光信号の１つを検出すること、ここで、複数の第１検出器のそれぞれが、複数の第１受信光チャネルのそれぞれに各々配置される、
病理学的検出のために演算器によって検出される１または２以上の第１光信号の１つを受信すること、
１または２以上の第２光信号を生成するために複数のファイバ連結レーザ光源の第２セットによってサンプル溶液中の細胞を励起すること、ここで、レーザ光源に連結される複数の各第２ファイバセットが、１または２以上の第２励起光チャネルに各々連結される、
１または２以上の第２検出器によって１または２以上の第２光信号の少なくとも１つを検出すること、ここで、１または２以上の第２検出器のそれぞれが、１または２以上の各第２受信光チャネルに各々配置される、および
病理学的検出のために演算器によって検出される１または２以上の第２光信号の少なくとも１つを受信すること
を含む、前記方法。
【請求項２１】
バッファ溶液が、水、フルオレセイン溶液、血清、リン酸バッファ生理食塩水（ＰＢＳ）および他の生理食塩水バッファを含む群から選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
サンプル溶液が、血液細胞、培養細胞株からの単一細胞、血清、バクテリア、純粋な液体中の汚染物質および蛍光標識された細胞を含む群から選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
１または２以上の第１光信号および１または２以上の第２光信号が、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および励起される細胞から放出される蛍光信号の少なくとも１つである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
１または２以上の第２受信光チャネルの１つが、中央流路に対して直角に配置されるとき、１または２以上の第２検出器の１つが、１または２以上の第２光信号からの蛍光信号を検出する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
１または２以上の第２受信光チャネルの１つが中央流路に対して４５度の角度で配置されるとき、１または２以上の第２検出器の１つが、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を検出する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
１または２以上の第２受信光チャネルの１つが中央流路に対して±４０度の角度で配置されるとき、１または２以上の第２検出器の１つが、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を検出する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
複数の第１検出器のそれぞれによって検出される１または２以上の第１光信号の１つが、励起される細胞から前方方向に散乱する光信号である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
複数の第１励起光チャネルのそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第１セットおよび１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第２セットが、レンズドファイバで終端となる、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１２年２月４日に出願されたインド特許出願番号４０６７／ＣＨＥ／２０１１に対して優先権を主張するものであり、その内容全体は、参照により本願に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本開示は、マイクロ流体フローアナライザに関する。特に、本開示は、病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザに関する。
【背景技術】
【０００３】
ヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）は２００９年には世界全体で３３３０万人近くの感染者を有する最も深刻な感染症の１つである。これらの感染者のうち２５０万人は１５歳未満であり、１４６０万人が抗レトロウイルス療法（ＡＲＴ）を必要としていると推定される。３５０よりも少ない細胞数を持つ人々は通常ＡＲＴを施される。
【０００４】
後天性免疫不全症候群（ＡＩＤＳ）患者において、ＨＩＶは、ＣＤ４細胞の有意な減少を引き起こす。ＣＤ４細胞は、体の免疫応答を開始する。ゆえに、ＡＩＤＳを監視する有効な方法は、ＨＩＶの治療の間、患者の血液サンプル中のＣＤ４細胞の割合を測定することである。患者は、疾患の進行を確認するために３〜６ヶ月ごとに監視される必要がある。
【０００５】
現在、ＨＩＶ診断は、酵素結合免疫吸着法（ＥＬＩＳＡ）または従来のフローサイトメトリ技術を使用して行われる。ＥＬＩＳＡは、ＨＩＶを診断するために使用される一般的で定性的な手法であり、それはＨＩＶ検出の有効な方法である。従来、フローサイトメータは、免疫応答の間に増加するＣＤ４細胞数によってＨＩＶ感染のレベルを測定するために使用される。これらの大きい装置は、それらがメンテナンスの際に高価な化学物質を必要とし、経験豊富な医療専門家が操作し、それらを効果的に維持することが必要とされる点において不利である。このことは、現時点において、エイズ診断を非常に高価で面倒なものにする。
ゆえに、病理学的検出のための費用効果的なシステムおよび技術の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
明細書に記載の方法およびシステムの提供によって従来技術の欠点が克服され、追加の利点が提供される。
【０００７】
一態様において、本開示は、病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザを提供する。マイクロ流体フローアナライザは、複数のバッファチャネル、サンプルチャネル、中央流路、複数の第１励起光チャネル、複数の第１受信光チャネル、複数の第１検出器、１または２以上の第２励起光チャネル、１または２以上の第２受信光チャネルおよび１または２以上の第２検出器を含む。複数のバッファチャネルは、バッファ溶液を運ぶように構成され、サンプルチャネルは、サンプル溶液を運ぶように構成される。中央流路は、バッファ溶液およびサンプル溶液を受け取るように構成され、ここで、複数のバッファチャネルおよびサンプルチャネルが、サンプル溶液が中央流路内に流れるように中央流路内に狭い通路を形成するために中央流路の入口側で合流する。複数の第１励起光チャネルは、中央流路に対して直角に配置される。複数の第１励起光チャネルのそれぞれは、１または２以上の第１光信号を生成するために、中央流路を流れるサンプル溶液中の細胞を励起するレーザ光源に連結した第１ファイバセットに連結される。複数の第１受信光チャネルのそれぞれは、１または２以上の第１光信号を受信するために、複数の第１励起光チャネルのそれぞれの光軸に対して所定の角度で各々配置される。複数の第１受信光チャネルのそれぞれに配置される複数の第１検出器のそれぞれは、１または２以上の第１光信号の少なくとも１つを検出する。
【０００８】
１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれは、中央流路に対して所定の角度で配置される。１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれは、１または２以上の第２光信号を生成するために、中央流路を流れるサンプル溶液中の細胞を励起するファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される。中央流路に対して所定の角度で配置される１または２以上の第２受信光チャネルのそれぞれは、１または２以上の第２光信号を受信するように構成される。１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２光信号の少なくとも１つを検出するために、１または２以上の第２受信光チャネルのそれぞれに配置される。
【０００９】
一態様において、本開示は、マイクロ流体フローアナライザを使用する病理学的検出のための方法を提供する。該方法は、複数のバッファチャネルおよびサンプルチャネルを各々介してバッファ溶液およびサンプル溶液を中央流路で受け取ることを含み、ここで、複数のバッファチャネルおよびサンプルチャネルは、サンプル溶液が中央流路内に流れるように中央流路内に狭い通路を形成するために中央流路の入口側で合流する。バッファ溶液およびサンプル溶液を中央流路で受け取る際に、中央流路を流れるサンプル溶液中の細胞は、１または２以上の第１光信号を生成するために複数のファイバ連結レーザ光源の第１セットにより励起される。複数のファイバ連結レーザ光源の第１セットは、複数の第１励起光チャネルに各々連結される。１または２以上の第１光信号は、複数の第１受信光チャネルにより受信される。１または２以上の第１光信号を受信する際に、複数の第１受信光チャネルのそれぞれに配置される複数の第１検出器のそれぞれは、１または２以上の第１光信号の１つを各々検出する。検出される１または２以上の第１光信号の１つは、病理学的検出のために演算器に受け取られる。該方法はまた、１または２以上の第２光信号を生成するために複数のファイバ連結レーザ光源の第２セットによりサンプル溶液中の細胞を励起することを含み、ここで、複数のファイバ連結レーザ光源の第２セットは、１または２以上の第２励起光チャネルに各々連結される。１または２以上の第２光信号は、複数の第２受信光チャネルにより受信される。１または２以上の第２信号を受信する際に、複数の第２受信光チャネルのそれぞれに各々配置される複数の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２光信号の１つを検出する。検出される１または２以上の第２光信号の１つは、病理学的検出のために演算器に受け取られる。
【００１０】
前述の概要は、単なる例示であり、決して限定を意図するものではない。上述の例示的な側面、態様および特徴に加えて、さらなる側面、態様および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することにより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示の新規な特徴および特性は、添付の特許請求の範囲に記載される。しかしながら開示自体、ならびに好ましい使用形態、さらなる目的および利点は、添付の図面と併せて読む場合に以下の例示的な態様の詳細な説明を参照することにより最も良く理解されるであろう。以下、単に例として、１または２以上の態様が、同種の参照番号が同種の要素を表す添付の図面を参照しながら記載される：
【００１２】
【図１】図１は、本開示の一態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの概略設計を示す図である。
【図２】図２は、本開示の別の態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの例示的な概略設計を示す図である。
【図３】図３は、本開示の別の態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの例示的な概略設計を示す図である。
【図４】図４は、本開示の別の態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの例示的な概略設計を示す図である。
【図５】図５は、本開示の別の態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの例示的な概略設計を示す図である。
【００１３】
【図６ａ】図６ａは、励起される細胞から生成される１または２以上の光信号を示す図である。
【図６ｂ】図６ｂは、所定の角度で配置される１または２以上の励起光チャネルを介して細胞が励起されるときに生成される１または２以上の光信号の強度のグラフを示す。
【図７】図７は、本開示の一態様による病理学的検出のためのシステム図を示す。
【図８】図８は、励起される細胞から生成される光信号を検出および分析するためのハードウェアシステムのブロック図である。
【図９ａ】図９ａは、サンプル溶液の入射レーザパルスのグラフを示す。
【図９ｂ】図９ｂは、検出されるパルスの振幅が減少している検出されるパルスのグラフを示す。
【図１０】図１０は、本開示の例示的な態様に従って検出されるデータのバブル表示のためのユーザインタフェースを示す。
【００１４】
図面は、例示のみを目的として、本開示の態様を示す。当業者は、本明細書に示す構造および方法の代替の態様が、本明細書に記載の開示の原理から逸脱することなく採用され得ることを以下の説明から直ちに認識するであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
詳細な説明
上記は、以下の開示の詳細な説明をより良く理解できるようにするために本開示の特徴および技術的利点を広く概説した。本開示の特許請求の範囲の主題を形成する本開示の追加の特徴および利点は、以下に説明する。開示された概念および特定の態様は、本開示と同じ目的を実行するために他の構造に変更および設計するための基礎として直ちに利用できることが当業者には理解されるべきである。また、かかる同等の構成が、添付の特許請求の範囲に記載されたようなとおりの開示の精神および範囲から逸脱しないことも、当業者によって理解されるべきである。その機構および操作方法の両方に関し、本開示の特性であると考えられる新規な特徴は、さらなる目的および利点とともに、添付の図面と関連して考慮すると、以下の記載からより良く理解されるだろう。しかしながら、図面のそれぞれは例示および説明のみを目的として提供され、本開示を制限する定義として意図していないことが明確に理解されるべきである。
一態様において、本開示は、病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザを提供する。
【００１６】
図１は、本開示の一態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの概略設計を示す。マイクロ流体フローアナライザは、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）、サンプルチャネル（Ｓ）、中央流路（Ｃ）、廃棄物容器（Ｗ）、複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）、複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）、複数の第１検出器（図示せず）、１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ４ａ）、１または２以上の第２受信光チャネル（Ｆ２、Ｆ４ｂ）および１または２以上の第２検出器（図示せず）を含む。複数のバッファチャネル（Ｂ１およびＢ２）のそれぞれは、バッファ溶液を運ぶように構成され、およびサンプルチャネル（Ｃ）は、サンプル溶液を運ぶように構成される。バッファ溶液は、限定されないが、水、フルオレセイン溶液、血清、リン酸生理食塩水（ＰＢＳ）および他の生理食塩水バッファを含む。サンプル溶液は、限定されないが、血液細胞、培養細胞株からの単一細胞、血清、バクテリア、純粋な液体における汚染物質および蛍光標識された細胞を含んでもよい。中央流路（Ｃ）は、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）各々からバッファ溶液およびサンプル溶液を受け取るように構成される。複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）は、サンプル溶液が中央流路（Ｃ）内に流れるように中央流路（Ｃ）内に狭い通路を形成するため中央流路（Ｃ）の入口側で合流する。サンプルチャネル（Ｓ）のための狭い通路は、サンプル溶液中の各細胞に直線的な動きをさせる。一態様において、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）は、マイクロ流体チップ中に構成される。廃棄物容器（Ｗ）は、中央流路から分析後のサンプルを収集するために中央流路（Ｃ）の出口側に構成される。
【００１７】
一態様において、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）は、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）各々を通って流れるバッファ溶液およびサンプル溶液の流れを制御するために注入ポンプに連結される。複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）それぞれに連結される注入ポンプは、演算装置に接続される。複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれは、中央流路に対して直角に配置される。複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれは、ファイバ連結レーザ光源の第１セットに連結される。ファイバ連結レーザ光源の第１セットは、レンズドファイバで終端となる。複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）のそれぞれは、複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれの光軸に対して所定の角度で各々配置される。一態様において、複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）のそれぞれが配置される所定の角度は、複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれの光軸に対して±５度の角度である。
【００１８】
複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第１セットは、中央流路（Ｃ）を流れるサンプル溶液（Ｓ）中の細胞を励起する。励起される細胞は、１または２以上の第１光信号を生成する。１または２以上の第１光信号は、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および励起される細胞から放出される蛍光信号の少なくとも１つである。複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）のそれぞれは、励起される細胞によって生成される１または２以上の第１光信号を受信する。
【００１９】
一態様において、複数の第１検出器のそれぞれは、複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）のそれぞれに配置される。複数の第１検出器は、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである。ＦＲ３に配置される第１検出器は、１または２以上の第１光信号の１つを検出する。第１光検出器によって検出される１または２以上の第１光学信号の１つは、励起される細胞から前方方向に散乱する信号である。ＦＲ３に配置される第１検出器は、検出される１または２以上の第１光信号の１つを演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために励起される細胞から前方方向に散乱する信号を分析する。励起される細胞から前方方向に散乱する信号の強度は、細胞サイズまたは直径にほぼ比例する。ＦＲ４に配置される第１検出器は、１または２以上の第１光信号の１つを検出する。第１光検出器によって検出される１または２以上の第１光信号の１つは、励起される細胞から前方方向に散乱する信号である。ＦＲ４に配置される第１検出器は、検出される１または２以上の第１光信号の１つを演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために励起される細胞から前方方向に散乱する信号を分析する。複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）からの制御フィードバックは、順に、バッファ溶液およびサンプル溶液の流量を制御するシリンジポンプを制御するために使用される。
【００２０】
一態様において、１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ４ａ）のそれぞれは、中央流路（Ｃ）に対して所定の角度で配置される。例えば、Ｆ１は、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置され、Ｆ４ａは、中央流路（Ｃ）に対して４５度の角度で配置される。１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ４ａ）のそれぞれは、サンプル溶液中の細胞を励起するためにファイバ連結レーザ光源の第２セットと連結される。ファイバ連結レーザ光源の第２セットは、レンズドファイバで終端となる。第２励起光チャネルＦ１は、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットと連結され、第２励起光チャネルＦ４ａは、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットと連結される。１または２以上の第２励起光チャネルＦ１およびＦ４ａのそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第２セットは、１または２以上の第２光信号を生成するためにサンプル溶液中の細胞を励起する。１または２以上の第２光信号は、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および励起される細胞から放出される蛍光信号の少なくとも１つである。
【００２１】
１または２以上の第２受信光チャネル（Ｆ２、Ｆ４ｂ）のそれぞれは、１または２以上の第２光信号を受信する。１または２以上の第２受信光チャネル（Ｆ２、Ｆ４ｂ）のそれぞれは、中央流路（Ｃ）に対して所定の角度で配置される。Ｆ２は、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置され、Ｆ４ｂは、中央流路（Ｃ）に対して４５度の角度で配置される。Ｆ１およびＦ２の両方の光軸は同一である。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２検出器をさらに含み、１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２受信光チャネル（Ｆ２、Ｆ４ｂ）のそれぞれに配置される。複数の第２検出器は、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである。１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２光信号の１つを検出する。Ｆ２に配置される第２検出器は、励起される細胞から放出される蛍光信号を検出し、検出される蛍光信号を演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために蛍光信号を分析する。Ｆ４ｂに配置される第２検出器は、励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を検出し、検出される信号を演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を分析する。一態様において、１または２以上の第２受信光チャネルの１つは、１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ４ａ）のそれぞれから放出されたレーザ光をフィルタリングするために、ファイバブラッググレーティングで構成される。例として、Ｆ２はファイバブラッググレーティングで構成される。
【００２２】
図２は、本開示の別の態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの概略設計を示す。マイクロ流体フローアナライザは、２つのバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）を含む。バッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）は、中央流路（Ｃ）の入口側で合流する。マイクロ流体フローアナライザは、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置される複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）を含む。複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第１セットは、１または２以上の第１光信号を生成するために、中央流路（Ｃ）を流れるサンプル溶液中の細胞を励起する。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第１光信号を受信するために、複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれの光軸に対して所定の角度で各々配置される複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）を含む。光チャネルＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３およびＦＲ４を使用するマイクロ流体フローアナライザによる病理学的検出の方法は、図１に示すとおりである。
【００２３】
マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２励起光チャネルを含む。この態様において、マイクロ流体フローアナライザは、中央流路に対して所定の角度で配置される単一の第２励起光チャネル（Ｆ１）を含む。例えば、Ｆ１は、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置される。また、Ｆ１は、サンプル溶液中の細胞を励起するためにファイバ連結レーザ光源の第２セットと連結される。ファイバ連結レーザ光源の第２セットは、レンズドファイバで終端となる。Ｆ１に連結されるファイバ連結レーザ光源の第２セットは、１または２以上の第２光信号を生成するために、サンプル溶液中の細胞を励起する。１または２以上の第２光信号は、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および励起される細胞から放出される蛍光信号の少なくとも１つである。
【００２４】
マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２光信号を受信するための１または２以上の第２受信光チャネルを含む。この態様において、マイクロ流体フローアナライザは、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置される単一の第２受信光チャネル（Ｆ２）を含む。さらに、Ｆ１およびＦ２の両方の光軸は同一である。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２検出器を含み、１または２以上の第２検出器のそれぞれは、第２受信光チャネル（Ｆ２）に配置される。複数の第２検出器は、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである。１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２光信号の１つを検出する。Ｆ２に配置される第２検出器は、励起される細胞から放出される蛍光信号を検出し、検出される蛍光信号を演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために蛍光信号を分析する。一態様において、Ｆ２は、第２励起光チャネル（Ｆ１）から放出されるレーザ光をフィルタリングするために、ファイバブラッググレーティングで構成される。
【００２５】
マイクロ流体フローアナライザはまた、複数の第３検出器を含む。複数の第３検出器のそれぞれは、励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する１または２以上の第１光信号の１つを検出するために、中央流路（Ｃ）の中心軸および複数の第１励起光チャネルの１つの光軸の交点に配置される。第３検出器は、中央流路の中心軸およびＦＲ２の光軸の交点に配置される。第３検出器は、励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する光信号を検出する。第３検出器は、検出される光信号を演算器へ送信し、演算器は、病理学的検出のために励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を分析する。第３検出器のそれぞれは、励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する１または２以上の第２光信号の１つを検出するために、中央流路の中心軸および１または２以上の第２励起光チャネルの１つの光軸の交点に配置される。
【００２６】
また、もう１つの第３検出器は、中央流路（Ｃ）の中心軸およびＦ１の光軸の交点に配置される。第３検出器は、励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する光信号を検出する。第３検出器は、検出される光信号を演算器へ送信し、演算器は、病理学的検出のために励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を分析する。
【００２７】
図３は、本開示の一例による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの概略設計を示す。マイクロ流体フローアナライザは、２つのバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）を含む。バッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）は、中央流路（Ｃ）の入口側で合流する。マイクロ流体フローアナライザは、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置される複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）を含む。複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第１セットは、１または２以上の第１光信号を生成するために、中央流路（Ｃ）を流れるサンプル溶液中の細胞を励起する。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第１光信号を受信するために、複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれの光軸に対して所定の角度で各々配置される複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）を含む。光チャネルＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３およびＦＲ４を使用するマイクロ流体フローアナライザを用いた病理学的検出の方法は、図１に示すとおりである。
【００２８】
マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ３ａ、およびＦ４ａ）を含む。１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ３ａおよびＦ４ａ）のそれぞれは、中央流路（Ｃ）に対して所定の角度で配置される。Ｆ１は、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置され、Ｆ３ａおよびＦ４ａは、中央流路（Ｃ）に対して４５度の角度で配置される。Ｆ１、Ｆ３ａおよびＦ４ａは、サンプル溶液中の細胞を励起するために、ファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される。Ｆ１は、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットと連結される。Ｆ３ａは、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される。Ｆ４ａは、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される。複数の第２励起光チャネルＦ１、Ｆ３ａおよびＦ４ａのそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第２セットのそれぞれは、１または２以上の第２光信号を生成するために、サンプル溶液中の細胞を励起する。１または２以上の第２光信号は、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および励起される細胞から放出される蛍光信号の少なくとも１つである。
【００２９】
マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２光信号を受信するために、１または２以上の第２受信光チャネル（Ｆ２、Ｆ３ｂ、およびＦ４ｂ）を含む。例えば、Ｆ２は、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置される。Ｆ３ｂは、中央流路（Ｃ）に対して４５度の角度で配置され、Ｆ４ｂは、中央流路（Ｃ）に対して±４０度の角度で配置される。代替の態様において、図４に示すように、Ｆ４ｂは、中央流路（Ｃ）に対して４５度の角度で配置される。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２検出器を含み、１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２受信光チャネル（Ｆ２、Ｆ３ｂおよびＦ４ｂ）のそれぞれに配置される。複数の第２検出器は、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである。１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２光信号の１つを検出する。Ｆ２に配置される第２検出器は、励起される細胞から放出される蛍光信号を検出し、検出される蛍光信号を演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために蛍光信号を分析する。一態様において、Ｆ２は、１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれから放出されるレーザ光をフィルタリングするために、ファイバブラッググレーティングで構成される。Ｆ３ｂに配置される第２検出器は、励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を検出し、検出される信号を演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を分析する。Ｆ４ｂに配置される第２検出器は、励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を検出し、検出される信号を演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために励起される細胞からの前方方向以外のすべての方向に散乱する信号を分析する。
【００３０】
図５は、本開示の一例示的態様による病理学的検出のためのマイクロ流体フローアナライザの概略設計を示す。マイクロ流体フローアナライザは、２つのバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）を含む。バッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）は、中央流路（Ｃ）の入口側で合流する。マイクロ流体フローアナライザは、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置される複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）を含む。複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第１セットは、１または２以上の第１光信号を生成するために、中央流路（Ｃ）を流れるサンプル溶液中の細胞を励起する。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第１光信号を受信するために、複数の第１励起光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２）のそれぞれの光軸に対して所定の角度で各々配置される複数の第１受信光チャネル（ＦＲ３、ＦＲ４）を含む。光チャネルＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３およびＦＲ４を使用するマイクロ流体フローアナライザによる病理学的検出の方法は、図１に示すとおりである。
【００３１】
マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ３ａおよびＦ４ａ）を含む。１または２以上の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ３ａおよびＦ４ａ）のそれぞれは、中央流路（Ｃ）に対して所定の角度で配置される。Ｆ１は、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置され、Ｆ３ａおよびＦ４ａは、中央流路（Ｃ）に対して４５度の角度で配置される。Ｆ１、Ｆ３ａおよびＦ４ａは、サンプル溶液中の細胞を励起するために、ファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される。Ｆ１は、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットと連結される。Ｆ３ａは、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される。Ｆ４ａは、レンズドファイバで終端となるファイバ連結レーザ光源の第２セットに連結される。複数の第２励起光チャネル（Ｆ１、Ｆ３ａおよびＦ４ａ）のそれぞれに連結されるファイバ連結レーザ光源の第２セットのそれぞれは、１または２以上の第２光信号を生成するために、サンプル溶液中の細胞を励起する。１または２以上の第２光信号は、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および励起される細胞から放出される蛍光信号の少なくとも１つである。
【００３２】
マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２光信号を受信するために、１または２以上の第２受信光チャネルを含む。この態様において、マイクロ流体フローアナライザは、中央流路（Ｃ）に対して直角に配置される単一の第２受信光チャネル（Ｆ２）を含む。マイクロ流体フローアナライザは、１または２以上の第２検出器を含み、１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２受信光チャネルのそれぞれに配置される。１または２以上の第２検出器は、ファイバ連結インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）検出器、シリコン−光電子増倍管（Ｓｉ−ＰＭＴ）ベースの光検出器、シリコンベースの光検出器およびシリコンアバランシェフォトダイオードの少なくとも１つである。１または２以上の第２検出器のそれぞれは、１または２以上の第２光信号の１つを検出する。Ｆ２に配置される第２検出器は、励起される細胞から放出される蛍光信号を検出し、検出される蛍光信号を演算器へ送信する。演算器は、病理学的検出のために蛍光信号を分析する。一態様において、Ｆ２は、１または２以上の第２励起光チャネルのそれぞれから放出されるレーザ光をフィルタリングするために、ファイバブラッググレーティングで構成される。
【００３３】
一態様において、励起される細胞から前方方向に散乱する信号は、サンプル溶液中の細胞の大きさおよび生存率に関する情報を提供する。励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号は、粒度などの細胞の表面の粗さおよび内部構造に関する情報を提供する。蛍光信号は、細胞に染色される特異的マーカーを定量化するためのものである。
【００３４】
図６ａは、励起される細胞から生成される１または２以上の光信号を示す。サンプル溶液中の細胞がファイバ連結レーザ光源によって励起されると、細胞は、１または２以上の光信号を生成する。１または２以上の光信号は、励起される細胞から前方方向に散乱する信号および励起される細胞から前方方向以外のすべての方向（直角方向）に散乱する信号である。生成される１または２以上の光信号は、ファイバ連結レーザ光源と同じ波長を有することになる。図６ｂに示すように、生成される１または２以上の光信号の強度は、低角度で高く、高角度で低くなる。励起される細胞から前方方向に散乱する信号の強度は、細胞の大きさまたは直径にほぼ比例し、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号の強度は、細胞内の粒状構造の量または細胞表面の複雑性にほぼ比例する。
【００３５】
一態様において、励起される細胞から前方方向に散乱する信号（ＦＳ）、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号（ＬＳ）が、血液試料中のヒトリンパ球、単球および顆粒球を区別するために使用される。リンパ球はより小さく粒状で、低いＦＳおよびＬＳを示す。好中球は大きく粒状で、高いＦＳおよびＬＳを示す。単球はリンパ球および好中球の中間を示す。
【００３６】
図７は、本開示の一態様による病理学的検出のためのシステム図を示す。システムは、マイクロ流体フローアナライザ、レーザ電子機器、演算装置、検出器およびポンプ電子機器および複数の注入ポンプを含む。マイクロ流体フローアナライザは、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）、サンプルチャネル（Ｓ）、中央流路（Ｃ）、廃棄物容器（Ｗ）および中央流路（Ｃ）に対して所定の角度で配置される複数の光チャネル（ＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３、ＦＲ４、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４ａおよびＦ４ｂ）を含む。複数の注入ポンプのそれぞれは、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）のそれぞれに連結される。注入ポンプは、複数のバッファチャネル（Ｂ１、Ｂ２）およびサンプルチャネル（Ｓ）各々を通って流れるバッファ液およびサンプル溶液の流れを制御する。
【００３７】
複数の注入ポンプのそれぞれは、検出器およびポンプ電子機器によって制御され、検出器とポンプ電子機器は、分析のための必要なバッファ溶液およびサンプル溶液を提供する。ＦＲ１およびＦＲ２は、中央流路（Ｃ）を流れるサンプル溶液中の細胞を励起するために使用され、励起される細胞は、１または２以上の第１光信号を生成する。ＦＲ３およびＦＲ４は、励起される細胞によって生成される１または２以上の第１光信号を受信するために使用される。Ｆ１およびＦ４ａは、中央流路（Ｃ）を流れるサンプル溶液中の細胞を励起するために使用され、励起された細胞は、１または２以上の第２光信号を生成する。Ｆ２およびＦ４ｂは、励起される細胞によって生成される１または２以上の第２光信号を受信するために使用される。レーザ電子機器は、ファイバ連結レーザ光源の第１セットおよびファイバ連結レーザ光源の第２セットを含む。ファイバ連結レーザ光源の第１セットは、レンズドファイバで終端となり、ＦＲ１およびＦＲ２に連結され、ファイバ連結レーザ光源の第２セットは、レンズドファイバで終端となり、Ｆ１およびＦ４ａに連結される。
【００３８】
レーザ電子機器は、サンプル溶液中の細胞を励起するために使用されるレーザの波長を制御する。少なくとも１つの第１光検出器は、１または２以上の第１光信号の少なくとも１つを検出するためにＦＲ３およびＦＲ４に配置される。検出される１または２以上の光信号の少なくとも１つは、演算装置へ送信される。演算装置は、病理学的検出のために、受信され、検出される信号を分析する。少なくとも１つの第２光検出器は、１または２以上の第２光信号の少なくとも１つを検出するためにＦ２およびＦ４ｂに配置される。検出される１または２以上の第２光信号の少なくとも１つは、演算装置へ送信される。演算装置は、病理学的検出のために、受信され、検出される信号を分析する。検出器およびポンプ電子機器は、第１および第２光検出器を制御する。
【００３９】
図８は、励起される細胞から生成される光信号を検出および分析するためのハードウェアシステムのブロック図を示す。一例として、マイクロ流体フローアナライザは、励起される細胞から生成される１または２以上の光信号の１つを検出するために光検出器としてアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を使用する。検出される光信号がアナログであることから、検出される光信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を介して分析するためにフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）または演算装置に提供される。ＡＰＤからの検出されるアナログ光信号は、ＡＤＣによってデジタルデータに変換され、ＦＰＧＡに提供される。アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）のサンプリングレートは、ＦＰＧＡによって制御可能であり、７２ＭＨｚに設定される。ＦＰＧＡは、レーザドライバおよびＡＰＤへのバイアス電圧の供給を制御する。ＡＰＤは、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を介してＦＰＧＡに接続される。ＡＰＤのバイアス電圧は、典型的には、３０Ｖ〜７０Ｖの範囲であり、誤検出を最小にしながら、検出器の感度を最大にするためにＦＰＧＡによって制御される。レーザドライバは、レーザ光源の波長をサンプル溶液に入射するように制御する。５ボルトの電力供給がＡＤＣに提供され、３．３ボルトの電力供給がＤＡＣおよびＡＰＤバイアスに提供される。
【００４０】
ＡＰＤは、より良好な感度を得るために、検出器として使用される。トランスインピーダンス増幅器は、入射電力を電圧に変換するために使用される。レーザドライバは、２つのチャネルを有し、それぞれがパルス動作中に適切な電流を供給する能力があり、比較的低い電流での２つの異なるレーザか、または高電力での単一レーザの動作を可能にする。レーザドライバチップを組み込むことによってオペレーティングレーザの数をさらに増加させることができる。レーザ光源からの入射光が散乱し、細胞に付着した分析物が蛍光を発する。散乱する信号は、受信光チャネルによって拾われ、その後、１または２以上の検出器に供給される。検出器に到達する光は、ＡＰＤにおいて比例的な電流の流れを引き起こす。トランスインピーダンス増幅器は、電流を比例的な電圧に変換する。アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）のサンプリングレートは、ＦＰＧＡによって制御可能であり、本態様において７２ＭＨｚに設定される。ＡＰＤのバイアス電圧は、典型的には３０Ｖ〜７０Ｖの範囲であり、それが誤検出を最小にしながら、検出器の感度を最大にするためにＦＰＧＡによって制御される。
【００４１】
一態様において、ＡＰＤバイアス電圧は、第２ゲートパルス電圧の印加によりさらに引き上げられる。一態様において、ゲートパルス電圧は、励起レーザ光源から誘導される。別の態様において、ゲートパルス電圧は、ＦＰＧＡによって生成される。励起信号およびゲート検出の変調は、ジグナル・ノイズ比を増加させるのに役立つ。
【００４２】
一態様において、マイクロ流体フローアナライザは、サンプルおよびシース液の速度を調整することにより、サンプルの流量を監視および制御する。マイクロ流体フローアナライザは、低電力の赤外線レーザを作動させ、レーザを変調するために正弦波信号を生成する。光は、励起光チャネルから直線に配置される受信光チャネルによって検出される。また、検出される光は、正弦波的に変調される。電子ローパスフィルタは、光学ノイズを除去し、得られた正弦波信号は混合器に送られる。混合器では、正弦波信号は、ＤＣ電圧を生成するために別の正弦波信号と掛け合わされる。励起光が細胞によって収集ファイバから遮断されるとき、ＤＣ電圧が低下する。ＤＣ電圧は、比較器を使用して閾値電圧と比較され、比較器の出力がマイクロコントローラに送られる。光ファイバの二組目は、流体チャネルのさらに下流に配置され、また、その回路からのＤＣ電圧は、マイクロコントローラに送られる。マイクロコントローラは、２つの比較器信号の間の時間差を測定し、細胞の速度を計算するクロックを有している。マイクロコントローラは、細胞の速度が一定になるように、バッファおよびサンプル溶液の流量を変化させる。
【００４３】
一態様において、マイクロ流体フローアナライザは、励起レーザをオン／オフし、励起される細胞から前方方向に散乱する信号、励起される細胞から前方方向以外のすべての方向に散乱する信号および蛍光信号を検出する。マイクロ流体フローアナライザは、高出力パルスレーザに適した高電流ドライバで構成される。マイクロ流体フローアナライザ内のマイクロコントローラは、光パルスを生成するためにレーザを脈打たせる電流のパルスを生成するために高電流ドライバに送信されるデジタルパルスを発生する。同時に、マイクロ流体フローアナライザは、別のパルスの３つのコピーを生成する。各コピーは、３つの検出器のゲートパルスとして機能する。各検出器のゲートパルスは、光パルスが検出器に当たると同時に検出器に送られる。各検出器の出力は、比較器に供給され、電圧は閾値電圧と比較される。比較器の出力は、各検出器における信号の存在を記録するマイクロコントローラに送られる。マイクロコントローラは、演算装置へさらなる処理のために情報を送信し、グラフィカル・ユーザ・インタフェースにおいてユーザに提示される。
【００４４】
一態様において、パルス発生器、比較器およびアナログ−デジタル変換器は、マイクロコントローラの内部構成要素である。ＦＰＧＡにおける適用は、ＡＰＤによって検出されるｍＶでの出力を計算およびプロットするために、入力としてレーザ出力および平均値を使用する。ファイバに連結されるレーザ光源からの変調された光は、研究中のサンプルおよびバッファ溶液が通過する中央流路（Ｃ）に対する入射である。レーザは、図９ａに示すようにレーザ駆動回路を使用し、デジタル回路によって制御されて非常に短い時間（〜１０ｎＳ、１ＭＨｚの繰返し率）電力供給される。検出器信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用してデジタル化される。ＡＤＣのサンプリングレートは、ＦＰＧＡによって設定される。さらに、ノイズの低減が１μｓごとにサンプリングされた信号を平均化することによって達成される。パルス幅、電力、および繰り返し時間などのレーザパラメータ、ＡＰＤバイアス電圧、平均の数は、ユーザインタフェースを介してユーザにより設定される。すべてのサイクルの最大値が出力として送信される。サンプルがレーザビームを通過するとき、光の検出器への到達が遮られ、パルスの振幅が減少し、図９ｂのユーザインタフェースキャンバスにパターンが示される。
【００４５】
一態様において、ファイバブラッググレーティングフィルタは、励起光チャネルおよび受信光チャネルが比較的高い連続的な平均出力のレーザ空洞を形成するために、受信光チャネルに追加される。細胞に付着する分析物は、受信光チャネルにおいて収集された光信号の低下によって検出される。
【００４６】
連続的なデータ取得を可能にするために、開始および停止ボタンが図１０に示されるユーザインタフェースにおいて提供される。プロットに示したデータは、水をシースと、空気をサンプルと解釈する。レーザが気泡を通過するとき、飽和値からの光の強度の低下がある。図１０は、赤外線パルスレーザおよび前方散乱の減少のための単一アバランシェフォトダイオード検出器を使用するマイクロ流体フローアナライザから検出される気泡のデータ表示のためのユーザインタフェースを示す。
【００４７】
検出速度および角度は、比較的小さいサイズのサンプルからの高速で散乱する信号を拾うために最適化される。赤外線レーザは、散乱信号と共に蛍光信号を収集するために可視光励起源に置き換えられる。
【００４８】
背景で述べた欠点を克服するために、本開示は、蛍光標識された免疫細胞を検出するのみならず、感染のレベルなどの定量的情報を与えるマイクロ流体フローアナライザを提供する。図１に示す本開示のマイクロ流体フローアナライザは、大幅にＨＩＶスクリーニングセンターの設立のためのインフラストラクチャ費用を低減する。本ミニチュアフローアナライザのコストは、おおよそ２０〜４０万ルピーになるのに対し、従来のフローサイトメータは、５００〜１０００万の範囲である。今度は、新しいＨＩＶスクリーニングセンターの設立をサポートするインセンティブを政府に提供するであろう。
【００４９】
マイクロ流体フローアナライザは、ＨＩＶ監視のみに使用されるものではなく、非蛍光性の細胞集団のバックグランドから細胞を数える細胞計数のための大学モデルなどの他の多種多様な用途に利用することができ、それゆえ、細胞培養アッセイ、水汚染カウンタなどの環境制御、血球計算および細胞増殖を検出するための腫瘍学的用途に有用である。
【００５０】
マイクロ流体フローアナライザは、低コスト、可搬性、必要なサンプルの量が少ない、使いやすさ、メンテナンスの容易さ、改変およびアップグレードの容易さなどの利点を有する。
【００５１】
マイクロ流体フローアナライザは、ＰＩＮフォトダイオードを使用するより安価な検出器技術と共に使用することができる。非線形振動分光法は、細胞の大きさを検出するためにマイクロ流体デバイスと一体化される。
【００５２】
現在の技術は、ＨＩＶ検査で使用するための従来のフローサイトメータの高コストおよび可搬性の欠如の問題に対処しようとするものである。現在の定量的ＨＩＶ検出技術と比較して、本開示によって得られる実質的な利点がある。
【００５３】
最後に、本明細書で使用される言語は、主として読みやすさおよび説明目的のために選択され、本発明の主題を線引きまたは限定するために選択されたものではない。したがって、本発明の範囲はこの詳細な説明によって限定されるものではなく、むしろ、本明細書に基づく本願についての特許請求の範囲すべてによって限定されることが意図される。したがって、本発明の態様の開示は、例示することを意図しているが、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定するものではない。
【００５４】
本明細書中、実質的にあらゆる複数形および／または単数形の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または出願に適切なように、複数形から単数形へおよび／または単数形から複数形へ置き換えることができる。様々な単数形／複数形の置き換えは、明確性の便宜上、本明細書に明示的に記載されてもよい。
【００５５】
さらに、本開示の特徴または側面がマーカッシュグループで記載される場合、当業者は、本開示がそれらによってマーカッシュグループのすべての個別のメンバーまたはサブグループのメンバーという意味においても記載していることを認識するであろう。
【００５６】
様々な側面および態様が本明細書に開示されるが、他の側面および態様が当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な側面および態様は例示の目的のためであり、限定を意図するものではなく、以下の特許請求の範囲によって示される真の範囲および精神を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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