СПОСОБ, СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОТОЧНОЙ ЦИТОМЕТРИИ

1. Устройство для определения аналита в жидкостном образце, включающее:
источник света для получения электромагнитной энергии для освещения образца в зоне исследования;
вогнутый собирающий элемент, включающий верхушку, оптическую ось и точку фокусировки, причем зона исследования совпадает с точкой фокусировки вогнутого собирающего элемента;
замкнутую проточную кювету, включающую:
отверстие для ввода образца,
отверстие для вывода образца,
путь тока, определяемый между отверстием для ввода и отверстием для вывода образца, и такой путь тока проходит через зону исследования и сортирующий участок, расположенный после зоны исследования, при этом участок тока жидкости, проходящий через зону исследования, коаксиален оптической оси вогнутого собирающего элемента, и при этом, по меньшей мере, участок тока жидкости, проходящий через зону исследования и сортирующий участок, ограничен стенкой проточной кюветы для образования непрерывного замкнутого пути тока жидкости, без разделения или разветвления, и
образец, включающий аналит или подозреваемый на содержание аналита и текущий в потоке жидкости, при этом
образец протекает в виде потока «ядро в оболочке» или ламинарного потока, по меньшей мере, через зону исследования,
образец имеет направление тока, двигаясь от зоны исследования по направлению к верхушке собирающего элемента, или направление тока, двигаясь от верхушки собирающего элемента по направлению к зоне исследования, и часть тока жидкости проходит через внутренний объем собирающего элемента, и
аналит генерирует определяемый сигнал в ответ на освещение; и детектор для обнаружения определяемого сигнала.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детектор коаксиален оптической оси вогнутого собирающего элемента.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зона исследования находится в интересуемой точке.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник света освещает образец при угле, который по существу перпендикулярен пути тока жидкости в зоне исследования.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник света освещает образец при угле, который по существу перпендикулярен пути тока жидкости в зоне исследования, по меньшей мере, в двух направлениях.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник света сфокусирован коаксиально пути тока жидкости для освещения участка пути тока жидкости, проходящей через зону исследования.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник света освещает образец из одного или нескольких направлений при углах дуги, превышающих О° и менее или равных 360°, на плоскости, которая, по существу, перпендикулярна пути тока жидкости в зоне исследования.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник света освещает образец из одного или нескольких направлений при углах дуги, превышающих О° и менее или равных 360°, на плоскости под углом, диагональным к пути тока жидкости в зоне исследования.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник света освещает образец из одного или нескольких направлений вдоль точек, дуг, углов, телесных углов или участков произвольной формы на поверхности виртуальной сферы, окружающей зону исследования.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник света освещает образец, по существу, с ротационной симметрией вокруг оси потока в зоне исследования, за исключением прерываний препятствиями по пути луча света.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает:
конический оптический элемент, при этом конический оптический элемент получает электромагнитную энергию от источника света; и
вогнутый оптический элемент, включающий точку фокусировки, совпадающую с зоной исследования, при этом вогнутый оптический элемент отражает электромагнитную энергию от конического элемента и фокусирует электромагнитную энергию на зоне исследования для освещения образца.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает:
конический оптический элемент, при этом конический оптический элемент получает электромагнитную энергию от источника света; и
кольцеобразный оптический элемент, присоединенный относительно конического оптического элемента для сбора электромагнитной энергии от конического элемента и фокусировки электромагнитной энергии на зоне исследования для освещения образца.
13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что оно дополнительно включает один или несколько планарных оптических элементов для отклонения электромагнитной энергии от любого места между источником света и зоной исследования.
14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что источник света и конический элемент расположены коаксиально.
15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает первый и второй вогнутые оптические элементы, расположенные таким образом, что первый вогнутый оптический элемент получает электромагнитную энергию от источника света и отражает кольцевой луч электромагнитной энергии на второй вогнутый оптический элемент, и второй вогнутый оптический элемент фокусирует кольцевой луч электромагнитной энергии на зоне исследования для освещения образца.
16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что первый и второй вогнутые оптические элементы каждый включают оптическую ось, и оптические оси расположены коаксиально.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оптические оси первого и второго вогнутых оптических элементов расположены коаксиально оптической оси собирающего элемента, и второй вогнутый оптический элемент фокусирует кольцевой луч электромагнитной энергии на зоне исследования оси симметрично относительно зоны исследования.
18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что участок пути тока жидкости проходит через стенку собирающего элемента.
19. Устройство по п.15, отличающееся тем, что первый вогнутый оптический элемент эллипсоидный, параболический или сферический.
20. Устройство по п.15, отличающееся тем, что второй вогнутый оптический элемент эллипсоидный, параболический или сферический.
21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что собирающий элемент эллипсоидный, параболический или сферический.
22. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проточная кювета дополнительно включает сферический элемент, окружающий зону исследования, причем сферический элемент имеет показатель преломления, который на 0,1 больше или меньше коэффициента преломления стенки проточной кюветы.
23. Устройство по п.1, отличающееся тем, что собирающий элемент наполняют средой с коэффициентом преломления, который на 0,1 больше или меньше коэффициента преломления стенки проточной кюветы в зоне исследования.
24. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает плоское зеркало, которое фокусирует определяемый сигнал, отражаемый собирающим элементом, на детектор.
25. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает устройство с крошечным отверстием, присоединенное к детектору для фокусировки определяемого сигнала, отражаемого собирающим элементом на детектор.
26. Устройство по п.1, отличающееся тем, что образец имеет направление тока, двигаясь от верхушки собирающего элемента по направлению к зоне исследования.
27. Устройство по п.1, отличающееся тем, что образец имеет направление тока, двигаясь от зоны исследования по направлению к верхушке собирающего элемента.
28. Устройство по п.1, отличающееся тем, что проточная кювета является капиллярной трубкой.
29. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно включает гидродинамический фокусирующий элемент, расположенный в проточной кювете перед зоной исследования.
30. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аналит включает первый и второй аналиты, и устройство дополнительно включает логический протокол, работающий на процессоре, соединенном с детектором, и логический протокол служит для (1) определения на основе определяемого сигнала того, является ли аналит, от которого был получен определяемый сигнал, первым аналитом или вторым аналитом, и (2) вывода сигнала на основе определения.
31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно дополнительно включает контролируемый распознающий источник энергии, соединенный с логическим протоколом и служащий для избирательной сортировки в сортируемом участке первого или второго аналита в соответствии с исходящим сигналом от логического протокола.
32. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детектор функционирует для вывода сигнала при обнаружении определяемого сигнала, и устройство дополнительно включает контролируемый распознающий источник энергии, соединенный с детектором и служащий для сообщения энергии аналиту в сортирующем участке в соответствии с сигналом, исходящим от детектора.
33. Способ определения аналита в жидкостном образце с использованием устройства, включающего источник света, вогнутый собирательный элемент, имеющий верхушку, оптическую ось и точку фокусировки, и зону исследования, совпадающую с точкой фокусировки вогнутого собирающего элемента, и такой способ включает:
контроль тока образца в замкнутой проточной кювете для создания направления тока (1) от верхушки собирающего элемента по направлению к зоне исследования, или (2) от зоны исследования по направлению к верхушке собирающего элемента, причем проточная кювета включает:
отверстие для ввода образца,
отверстие для вывода образца, и
путь тока, определяемый между отверстием для ввода образца и отверстием для вывода образца, и такой путь тока проходит через зону исследования и сортирующий участок, расположенный книзу от зоны исследования, при этом участок тока жидкости, проходящий через зону исследования, коаксиален оптической оси вогнутого собирающего элемента, и при этом, по меньшей мере, участок тока жидкости, проходящий через зону исследования и сортирующий участок, ограничен стенкой проточной кюветы для образования непрерывного замкнутого пути тока жидкости, без разделения или разветвления,
при этом участок тока жидкости проходит через собирающий элемент, и направление тока проходит от зоны исследования по направлению к верхушке собирающего элемента;
освещение образца в зоне исследования, при этом аналит генерирует определяемый сигнал в ответ на освещение;
сбор определяемого сигнала вогнутым собирающим элементом, при этом собирающий элемент отражает определяемый сигнал на детектор, и
обнаружение определяемого сигнала детектором.
34. Способ по п.33, отличающийся тем, что замкнутая проточная кювета дополнительно включает сферический элемент, окружающий зону исследования, причем сферический элемент имеет коэффициент преломления, который на 0,1 больше или меньше коэффициента преломления стенки проточной кюветы.
35. Способ по п.33, отличающийся тем, что детектор коаксиален оптической оси собирающего элемента.
36. Способ по п.33, отличающийся тем, что участок освещения находится в точке освещения.
37. Способ по п.33, отличающийся тем, что он включает освещение образца перпендикулярно оси тока в зоне исследования.
38. Способ по п.33, отличающийся тем, что он включает освещение образца перпендикулярно оси тока в зоне исследования, по меньшей мере, в двух направлениях.
39. Способ по п.33, отличающийся тем, что освещение образца включает расположение источника света коаксиально оси тока жидкости и освещение участка пути тока жидкости, проходящего через зону исследования.
40. Способ по п.33, отличающийся тем, что освещение образца включает:
отражение электромагнитной энергии от источника света к вогнутому оптическому элементу с использованием конического оптического элемента; и
фокусировку электромагнитной энергии на зоне исследования с использованием вогнутого оптического элемента, причем вогнутый оптический элемент включает точку фокусировки, совпадающую с зоной исследования.
41. Способ по п.33, отличающийся тем, что освещение образца включает:
отражение электромагнитной энергии от источника света к кольцеобразному оптическому элементу с использованием конического оптического элемента, при этом конический оптический элемент расположен относительно кольцеобразного оптического элемента таким образом, что электромагнитная энергия поступает на кольцеобразный оптический элемент, и
фокусировку электромагнитной энергии на зоне исследования с использованием кольцеобразного оптического элемента.
42. Способ по п.40, отличающийся тем, что он дополнительно включает отражение электромагнитной энергии от источника света на конический оптический элемент с использованием планарного оптического элемента.
43. Способ по п.41, отличающийся тем, что источник света и конический оптический элемент расположены коаксиально.
44. Способ по п.33, отличающийся тем, что освещение образца включает отражение электромагнитной энергии от источника света в виде кольцевого луча на втором вогнутом оптическом элементе с использованием первого вогнутого оптического элемента; и
фокусировку кольцевого луча электромагнитной энергии на зоне исследования с использованием второго вогнутого оптического элемента.
45. Способ по п.44, отличающийся тем, что первый и второй вогнутые оптические элементы каждый включают оптическую ось, и оптические оси расположены коаксиально.
46. Способ по п.45, отличающийся тем, что оптические оси первого и второго вогнутых оптических элементов расположены коаксиально оптической оси собирающего элемента.
47. Способ по п.33, отличающийся тем, что направление тока образца проходит от верхушки собирающего элемента по направлению к зоне исследования, и часть тока жидкости проходит через собирающий элемент.
48. Способ по п.44, отличающийся тем, что первый вогнутый оптический элемент эллипсоидный, параболический или сферический.
49. Способ по п.44, отличающийся тем, что второй вогнутый оптический элемент эллипсоидный, параболический или сферический.
50. Способ по п.33, отличающийся тем, что собирающий элемент наполняют средой с коэффициентом преломления, который на 0,1 больше или меньше коэффициента преломления стенки проточной кюветы в зоне исследования.
51. Способ по п.33, отличающийся тем, что он дополнительно включает отражение определяемого сигнала от собирающего элемента с использованием плоского зеркала.
52. Способ по п.33, отличающийся тем, что он дополнительно включает фокусировку определяемого сигнала от собирающего элемента с использованием устройства с крошечным отверстием, присоединенного к детектору,
53. Способ по п.33, отличающийся тем, что он включает контроль тока образца для создания направления тока жидкости, движущейся от верхушки собирающего элемента по направлению к зоне исследования.
54. Способ по п.33, отличающийся тем, что он включает контроль тока образца для создания направления тока жидкости, движущейся от зоны исследования по направлению к верхушке собирающего элемента.
55. Способ по п.33, отличающийся тем, что проточная кювета является капиллярной трубкой.
56. Способ по п.33, отличающийся тем, что он дополнительно включает создание тока по типу «ядро в оболочке» в токе образца, по меньшей мере, через зону исследования.
57. Способ по п.33, отличающийся тем, что аналит включает первый и второй аналиты, и такой способ дополнительно включает:
получение данных от детектора после обнаружения определяемого сигнала;
определение на основе полученных данных присутствия в зоне исследования аналита; и
определение на основе полученных данных, является ли аналит первым или вторым аналитом.
58. Способ по п.57, отличающийся тем, что он дополнительно включает контролируемый распознающий источник энергии для избирательной сортировки в сортирующем участке одного из первого или второго аналитов на основе определения аналита, являющегося первым или вторым аналитом.
59. Способ по п.58, отличающийся тем, что избирательная сортировка включает дериватизацию, уничтожение, повреждение, модификацию, разрушение или фрагментацию первого или второго аналита.
60. Способ по п.33, отличающийся тем, что он дополнительно включает:
получение данных от детектора после обнаружения определяемого сигнала, и
контроль распознающего источника энергии для губительного сообщения энергии аналиту в сортирующем участке на основе полученных данных.
61. Способ по п.60, отличающийся тем, что сообщение энергии аналиту включает дериватизацию, уничтожение, повреждение, модификацию, разрушение или фрагментацию аналита.
62. Способ по п.33, отличающийся тем, что аналит является сперматозоидом.
63. Способ по п.33, отличающийся тем, что аналит включает первый и второй аналиты, первый аналит является сперматозоидом, включающим Х хромосому, и второй аналит является сперматозоидом, включающим Y хромосому.
64. Способ по п.62, отличающийся тем, что он дополнительно включает гидродинамическую фокусировку образца таким образом, что сперматозоиды ориентированы в одинаковом направлении и объединены в жидкостном образце.
65. Способ по п.33, отличающийся тем, что он дополнительно включает акустическую фокусировку аналита для центрирования аналита в образце.
3
3
66. Способ по п.33, отличающийся тем, что образец течет через проточную кювету при скорости от приблизительно 0,1 мм в секунду до приблизительно 30 мм в секунду.
3
3
67. Способ по п.33, отличающийся тем, что образец течет по типу «ядро в оболочке» и проточная жидкость течет при скорости от приблизительно 20 мм в секунду до приблизительно 600 мм в секунду.
68. Способ по п.33, отличающийся тем, что он включает обнаружение определяемого сигнала от более чем 100000 аналитов в секунду при прохождении аналитов через зону исследования.