Устройство многофракционной сортировки клеток, хромосом и микрочастиц Советский патент 1992 года по МПК G01N15/10 

Изобретение относится к устройствам индивидуального разделения клеток и микрочастиц, находящихся в суспензированном состоянии, и может найти применение в биотехнологии, биохимии, цитологии, молекулярной биологии и медицинской генетике.

Целью изобретения является увеличение производительности устройства и экономия биологического материала путем одновременного выделения нескольких (более 2) фракций клеток, хромосом или микрочастиц на основании индивидуального анализа их оптических характеристик и последующей сортировки заключающих их микрокапель.

На чертеже представлена блок-схема устройства многофракционной сортировки клеток, хромосом и микрочастиц.

Устройство многофракционной сортировки клеток, хромосом и микрочастиц содержит систему подачи 1 образца(микрочастиц . или клеток, находящихся в суспензированном состоянии) в струю оболочечной жидкости, системы 2 формирования струи, источник 3 монохроматического света, конденсор 4, фотодетекторы 5, электронные усилители сигналов 6, аналого-цифровые

Ч 1

00

о ы

преобразователи сигналов 7, электронный логический анализатор сигналов 8, вибратор 9, формирователь 10 прямоугольных заряжающих импульсов, заряжающие электроды 11, отклоняющую систему 12, сборники фракций 13, регулятор амплитуды 14 заряжающих импульсов с синхронизирующим 15 и кодирующим 16 входами.

Отклоняющая система 12 выполнена в виде набора нескольких пар изолированных друг от друга пластин, с последовательным увеличением расстояния от оси струи, причем напряжение на каждой следующей паре пластин больше, чем на предыдущей.

Сборник фракций 13 выполнен в двух вариантах.

Первый ва( 1ант сборника фракций - подвижная ПОР рхность, соединенная с замораживающим устройством и установленная на направляющих, перпендикулярных плоскости развертки фракций. Второй вариант сборника фракций - многоячеистая линейная конструкция электрически изолированных друг от друга микроячеек с пористым фильтрующим дном, пространство под которым связано с системой создания разрежения.

Устройство работает следующим образом.

Суспензия клеток или микрочастиц подается из сосуда системы подачи 1 через трубопровод в камеру системы 2 формирования струи, где фокусируется током оболо- чечной обжимающей жидкости и выходит по оси струи через тонкую фильеру. Система формирования струи вибрирует под действием ультразвукового вибратора 9. После выхода из фильеры струя разбивается на отдельные капли, некоторые из которых содержат частицы или клетки, подлежащие выделению. Струя пересекает пучок монохроматического света, сфокусированного в узкой зоне с помощью конденсора 4. При прохождении микрочастиц или клеток через освещенную зону в фотодетекторах 5 регистрируются оптические сигналы (светорассеяния, флуоресценции, изменения пропускания света), которые в виде электрических импульсов поступают на входы усилителей 6, а затем на аналого-цифровые преобразователи 7 (АЦП) С АЦП сигналы поступают на многоканальный логический анализатор сигналов (ЛАС) 8, который выполняет две группы функций: а) запоминает величины поступивших сигналов, строит запрограммированные функции распределения сигналов по их амплитудам в виде однопараметрических гистограмм или двух- и более параметрических цитограмм, а также обеспечивает визуализацию полученных

распределений, б) генерирует электрические сигналы-команды на формирователь 10 прямоугольных импульсов, если поступивший сигнал или совокупность сигналов находится в пределах установленных порогов (микрочастица или клетка принадлежит к фракции, подлежащей выделению), в) генерирует в соответствии с установленной логической программой управляющие

0 импульсы, кодирующие номер выделяемой фракции, и передает их на регулятор амплитуды 14 заряжающих импульсов. Сигналы- команды из ЛАС 8 поступают в формирователь 10, где формируются им5 пульсы с задержкой, равной времени перемещения микрочастиц или клеток от места освещения сфокусированным пучком до точки отрыва капель от струи.

Прямоугольные электрические импуль0 сы формирователя 10 поступают на вход 15 регулятора амплитуды 14 в соответствии с номером фракции, который приписан по программе ЛАС этой клетке или микрочастице. С регулятора амплитуды 14 импульсы

5 поступают на заряжающие электроды 11. Расстояние, на которое отклоняются капли после пролета в поле отклоняющей системы 12, определяется величиной заряда капли и величиной постоянного отклоняющего

0 напряжения на системе пластин. Таким образом, изменение амплитуды и знака заря- жающих прямоугольных импульсов, поступающих из регулятора амплитуды 14 на электроды 11, определяют изменение

5 траектории капель с клетками или микрочастицами и место их попадания на сборник фракций 13. Количество отдельных фракций, собираемых справа и слева от струи, определяется расстоянием максимального

0 отклонения капель, то-есть конфигурацией пластин отклоняющей системы 12 и напряжением между ними, а также величиной случайного разброса капель при постоянной величине заряжающих импульсов. Сборник

5 фракций 13 осуществляет пространственную фиксацию поступающих на него микрокапель с клетками или микрочастицами за счет их замораживания на поверхности передвижной гравированной пластины или

0 другими способами. Замораживание препятствует растеканию капель и обеспечивает сохранность биологических обьектов. Передвижение пластины не допускает избыточного накопления микрокапель на ог5 раниченном пространстве. Для упрощения конструкции в режиме однопараметриче- ского анализа возможен вариант упрощенной системы, в которой вход 16 регулятора амплитуды 14 заряжающих импульсов связан с выходом аналого-цифрового преобразователя 7, ведущего обработку рабочего сигнала. В этом варианте кодирование номера фракции в регуляторе 14 осуществляется кодовыми импульсами с выхода АЦП 7.

Кроме того, регулятор амплитуды 14 заряжающих импульсов может подвергаться кодированию-управлению аналоговым сигналом, поступающим с выхода электронного усилителя 6 рабочего сигнала.

Предлагаемое устройство позволяет выделять из смеси клеток или микрочастиц несколько фракций, для которых присвоение номеров производится на основании многопараметрического анализа нескольких оптических сигналов от исследуемых клеток или микрочастиц, каждому номеру фракции соответствует определенная амплитуда заряжающего импульса, наносящего заряд на каплю в момент ее отрыва от струи, величина заряда на капле, будучи пропорциональной амплитуде заряжающего импульса, будет определять величину отклонения капли при пролете ее между отклоняющими пластинами.

Формула изобретения

1. Устройство многофракционной сортировки клеток, хромосом и микрочастиц, содержащее последовательно соединенные систему подачи образца в струю оболо- чечной жидкости, систему формирования струи, механически связанную с вибратором, оптически сопряженные источник монохроматического света, конденсор и оптические детекторы, соединенные через электронные усилители и аналого-цифровые преобразователи сигналов с электрон- , ным логическим анализатором сигналов, который выходом связан с синхронизирующим входом формирователя прямоугольных заряжающих импульсов, заряжающие электроды, отклоняющую систему, приемник фракций клеток, хромосом или микрочз5 стиц. отличающееся тем, чго, с целью увеличения производительности устройства и экономии биологического материала путем одновременного выделения нескольких (более двух) фракций клеток, хромосом

0 или микрочастиц, оно дополнительно содержит регулятор амплитуды заряжающих импульсов, синхронизирующий и кодирующий входы которого соединены, соответственно с выходами формирователя заряжающих

5 импульсов и электронного логического анализатора, а выход регулятора электрически связан с заражающими электродами, причем сборник фракций выполнен в виде плоской конструкции, а отклоняющая система 0 в виде набора нескольких пар изолированных одна от другой пластин с последовательным увеличением угла наклона и расстояния от оси струи, причем напряжение на каждой последующей паре больше,

5 чем на предыдущей.

2.Устройство по п. 1,от-личающее- с я тем, что сборник фракций выполнен подвижным, соединенным с замораживающим устройством и установленным на на0 правляющих, перпендикулярных плоскости развертки фракций.

3.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что сборник фракций выполнен в

виде многоячеистой линейной конструкции 5 электрически изолированных однз от другой микроячеек с пористым фильтрующим дном, пространство под которым связано с системой создания разрежения.

И

вГШ&-й

о-Л-Vvj

-#лЗ%,

/Ж f d

;j

Изобретение относится к устройствам индивидуального разделения клеток и микрочастиц, находящихся в суспензированном состоянии, и может найти применение в биотехнологии, биохимии и медицине. Целью изобретения является увеличение производительности устройства и экономия биологического материала путем одновременного выделения нескольких (более 2) фракций клеток., хромосом или микрочастиц на основании индивидуального анализа их оптических характеристик и последующей сортировки заключающих их микрокапель. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено регулятором амплитуды заряжающих импульсов, сборник фракций выполнен в виде плоской конструкции, а отклоняющая система - в виде набора нескольких пар изолированных пластин с последовательным увеличением угла наклона и расстояния от оси струи, причем напряжение на каждой последующей паре больше чем на предыдущей. В преимущественном выполнении устройства сборник фракций может быть выполнен подвижным и соединенным с замораживающим устройстоом, а также он может быть в виде многоячеистой линейкой конструкции. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 1Л