本申請要求于2015年7月7日申請的名稱為“Flow Cytometry Apparatus and Methods”的美國專利申請?zhí)?4/793,626的優(yōu)先權，后者要求于2014年7月10日申請的名稱為“Flow Cytometry Apparatus and Methods”的美國臨時專利申請?zhí)?2/022,662的優(yōu)先權，這兩個申請通過引用全部被并入本文中。

背景技術：

通過流式細胞術(Flow Cytometry)的細胞分析已經達到了高水平的精密度和并行度，使得其能夠廣泛用于生命科學研究中以及同樣用于醫(yī)療診斷中。然而盡管作為一項技術其取得了顯著的成功，但為了滿足應用方面的重大需要，仍有許多事要做。

流式細胞術尚未取得顯著進展但可能會潛在地帶來巨大效益的領域之一是對非常罕見的事件的分析。循環(huán)腫瘤細胞(CTC)的診斷/預測領域以及母體血中胚胎細胞的檢測是可以被稱作特別罕見事件分析的眾所周知的示例；這里，“感興趣的”細胞占據了樣本中總細胞的一小部分。例如，在血液中正常細胞的濃度為～10⁹個細胞/毫升中，具有臨床意義的CTC可以從10⁵到小于1個細胞/毫升變化。另外，基于表面抗原綁定(無論是否以磁為媒介)的當前技術由于設計會遺漏不由表面抗原限定的細胞群。遺漏的相關細胞在CTC分析中是特別嚴重的，其中，假陰性在最好情況下可能降低測定有效性，在最壞情況下可能造成較高的患者死亡率。由于流式細胞術不局限于表面抗原識別，而是可以基于細胞內標記物(例如，對于間充質細胞為波形蛋白或細胞角蛋白)、核酸含量以及甚至形態(tài)另外識別細胞，所以其會提供援助；很大程度上并不是這樣，到目前為止，是其關于罕見事件分析在容積樣品傳送和分析通量方面的當前局限性的一種控訴。

如果人們能夠打破流式細胞術的當前技術限制，并傳送急劇提高的容積通量(“極限通量”)，可以產生許多益處。在針對CTC的罕見事件分析的示例中，人們會設想在幾分鐘內而不是幾小時甚至幾天內執(zhí)行協(xié)議，大大地降低診斷和監(jiān)視的成本；更重要的是，今天不能完成的化驗會一下子變成完成是可實現的(是負擔得起的)。此創(chuàng)新通過允許患者標本的快速、例行分析，避免當前做法中涉及的大多數復雜的樣本制備步驟，從根本上簡化現有的工作流。此外，在將提出的方法應用到罕見事件分析中會涉及比只是將通量提高到極限水平(本質上是足夠的動力)更多的轉換變化。通過使流式細胞術的分析率達到針對CTC應用的基于免疫捕獲技術的水平，人們不僅僅會給混合物增加了另一種分析形態(tài)：人們會利用五十年的平臺和測定開發(fā)成果。流式細胞術已經顯示出隨時間變化適應不斷發(fā)展的科研成果的驚人的能力：當新標記物出現，當新的細胞識別策略被識別和開發(fā)時，基于流的協(xié)議已經快速將新可能性并入該技術和學科中。結果是令人驚訝的靈活的工具箱，其可以用來計數、識別、分析、特征化、選擇和(通過分選)捕獲并提純混合物中的期望細胞。使此工具箱承擔CTC分析的新興領域會為研究者并最終為臨床醫(yī)生努力理解、控制和戰(zhàn)勝癌癥帶來巨大的機會。具體地，極限通量分析儀會允許基于多個選擇標準、隨時間變化可更新的標準的CTC檢測(以及最終捕獲)，并且使用比當前可用的技術更簡單的樣本制備做得更快、更可靠。最終，預期這種分析儀通過返回更準確的結果并提供對轉移過程的更早、更靈敏的檢測來有助于顯著提高癌癥患者的生存機率。

更廣義地講，依賴熟悉的已建立的測定和協(xié)議格式的極限通量流式細胞術技術平臺的發(fā)展會使該工具不僅對研究實驗室有吸引力，而且在高通量篩選(HTS)的背景下對藥物開發(fā)以及對通常執(zhí)行例行的基于流的試驗的臨床環(huán)境有吸引力，這又是通過大大地提高性能，通過簡化樣本制備程序并通過傳送提高的靈敏度實現的。

技術實現要素：

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-檢測器，所述檢測器被配置成檢測來自所述芯流的信號，所述信號由所述芯流中的粒子與所述光束的相互作用產生。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；

-檢測器，所述檢測器被配置成檢測來自所述芯流的信號，所述信號由所述芯流中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-第一分選致動器，所述第一分選致動器與所述流動室連接，并在暴露于所述光束的所述芯流的所述片斷的下游；以及

-多個分選通道，所述多個分選通道與所述流動路徑流體連接，并在所述第一分選致動器的下游；

-所述第一分選致動器具有多個致動狀態(tài)，每個致動狀態(tài)被配置成將所述芯流的至少一部分向所述多個分選通道的對應分選通道引導。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；

-檢測器，所述檢測器被配置成檢測來自所述芯流的信號，所述信號由所述芯流中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-第一分選致動器，所述第一分選致動器與所述流動室連接，并在暴露于所述光束的所述芯流的所述片斷的下游；以及

-多個分選通道，所述多個分選通道與所述流動路徑流體連接，并在所述第一分選致動器的下游；

-所述第一分選致動器具有多個致動狀態(tài)，每個致動狀態(tài)被配置成將所述芯流的至少一部分向所述多個分選通道的對應分選通道引導；以及

-第二分選致動器，所述第二分選致動器與所述流動室連接、并與所述第一分選致動器相對，所述第二分選致動器能夠與所述第一分選致動器協(xié)同操作。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-檢測器，所述檢測器被配置成檢測來自所述芯流的信號，所述信號由所述芯流中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-其中，所述光束以不超過45度的角度對準所述芯流的所述最大橫截面尺寸。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-檢測器，所述檢測器被配置成檢測來自所述芯流的信號，所述信號由所述芯流中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-其中，所述光束基本沿著所述芯流的所述最大橫截面尺寸對準。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-第一多個分選致動器，所述第一多個分選致動器與所述流動室連接，所述第一多個分選致動器被定位在暴露于所述光束的所述芯流的所述片斷的下游；

-所述第一多個分選致動器基本對準所述芯流的所述最大橫截面尺寸；以及

-多個分選通道，所述多個分選通道與所述流動路徑流體連接，并在所述第一多個分選致動器的下游；

-所述第一多個分選致動器的分選致動器具有多個致動狀態(tài)，每個致動狀態(tài)被配置成將所述芯流的至少一部分向所述多個分選通道的對應分選通道引導。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-第一多個分選致動器，所述第一多個分選致動器與所述流動室連接，所述第一多個分選致動器被定位在暴露于所述光束的所述芯流的所述片斷的下游；

-所述第一多個分選致動器基本對準所述芯流的所述最大橫截面尺寸；

-多個分選通道，所述多個分選通道與所述流動路徑流體連接，并在所述第一多個分選致動器的下游；

-所述第一多個分選致動器的分選致動器具有多個致動狀態(tài)，每個致動狀態(tài)被配置成將所述芯流的至少一部分向所述多個分選通道的對應分選通道引導；以及

-第二多個分選致動器，所述第二多個分選致動器與所述流動室連接并與所述第一多個分選致動器相對，所述第二多個分選致動器中的致動器能夠與所述第一多個分選致動器中的致動器協(xié)同操作。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-其中，所述光束以不超過45度的角度對準所述芯流的所述最大橫截面尺寸。

一種粒子分析儀，包括：

-非高斯基本無衍射的光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-其中，所述光束基本沿著所述芯流的所述最大橫截面尺寸對準。

一種粒子分析儀，包括：

-光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生。

一種粒子分析儀，包括：

-光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-第一多個分選致動器，所述第一多個分選致動器與所述流動室連接，所述多個分選致動器被定位在暴露于所述光束的所述芯流的所述片斷的下游；

-所述多個分選致動器基本對準所述芯流的所述最大橫截面尺寸；以及

-多個分選通道，所述多個分選通道與所述流動路徑流體連接，并在所述第一多個分選致動器的下游；

-所述第一多個分選致動器的分選致動器具有多個致動狀態(tài)，每個致動狀態(tài)被配置成將所述芯流的至少一部分向所述多個分選通道的對應分選通道引導。

一種粒子分析儀，包括：

-光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-第一多個分選致動器，所述第一多個分選致動器與所述流動室連接，所述多個分選致動器被定位在暴露于所述光束的所述芯流的所述片斷的下游；

-所述多個分選致動器基本對準所述芯流的所述最大橫截面尺寸；

-多個分選通道，所述多個分選通道與所述流動路徑流體連接，并在所述第一多個分選致動器的下游；

-所述第一多個分選致動器的分選致動器具有多個致動狀態(tài)，每個致動狀態(tài)被配置成將所述芯流的至少一部分向所述多個分選通道的對應分選通道引導；以及

-第二多個分選致動器，所述第二多個分選致動器與所述流動室連接并與所述第一多個分選致動器相對，所述第二多個分選致動器中的致動器能夠與所述第一多個分選致動器中的致動器協(xié)同操作。

一種粒子分析儀，包括：

-光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-其中，所述光束以不超過45度的角度對準所述芯流的所述最大橫截面尺寸。

一種粒子分析儀，包括：

-光束的源；

-流動路徑，所述流動路徑被配置成在流動室中產生帶狀芯流，所述芯流具有至少4的橫截面長寬比和至少50微米的最大橫截面尺寸；

-所述流動室被配置成使所述芯流的片斷暴露于所述光束；以及

-多個檢測器，由此所述多個檢測器中的個別檢測器被配置成接收來自所述芯流的對應部分的信號，所述信號由所述芯流的所述對應部分中的粒子與所述光束的相互作用產生；

-其中，所述光束基本沿著所述芯流的所述最大橫截面尺寸對準。

附圖說明

圖1是現有技術的粒子分析儀的流動室的光-粒子相互作用區(qū)的示意橫截面表示。

圖2是粒子分析儀/分選器的流動室的光-粒子相互作用區(qū)和基本無衍射的光束和延長的芯流的示意橫截面表示。

圖3是反射空間光調制器的示意表示，反射空間光調制器用來動態(tài)地修改入射光束的相位和/或強度分布，并產生基本無衍射的出射束。

圖4是透射空間光調制器的示意表示，透射空間光調制器用來動態(tài)地修改入射光束的相位和/或強度分布，并產生基本無衍射的出射束。

圖5是用來以固定方式修改入射光束的相位和/或強度分布，并產生基本無衍射的出射束的反射相/強度掩膜的示意表示。

圖6是用來以固定方式修改入射光束的相位和/或強度分布，并產生基本無衍射的出射束的透射相/強度掩膜的示意表示。

圖7是用于樣本中的單個粒子的高通量分析的設備的系統(tǒng)配置的示意圖示。

圖8是用于樣本中的單個粒子的高通量分析和分選的設備的系統(tǒng)配置的示意圖示。

圖9是具有單光譜檢測帶的高通量粒子分析儀/分選器的光收集和檢測子系統(tǒng)的示意圖示。

圖10是具有多個光譜檢測帶的高通量粒子分析儀/分選器的光收集和檢測子系統(tǒng)的示意圖示。

圖11是具有位置解析檢測器陣列的高通量粒子分析儀/分選器的光收集和檢測子系統(tǒng)的示意圖示。

圖12(a)和(b)是使用致動器陣列的高通量粒子分析/分選方法的兩個步驟或狀態(tài)的示意平面圖圖示。

圖13(a)和(b)是使用致動器陣列的高通量粒子分析/分選方法的兩個步驟或狀態(tài)的示意等距圖示。

圖14(a)和(b)是使用兩個分選狀態(tài)和單側致動的高通量粒子分析/分選方法的兩個步驟或狀態(tài)的示意橫截面圖示。

圖15(a)和(b)是使用兩個分選狀態(tài)和單側致動的高通量粒子分析/分選方法的兩個步驟或狀態(tài)的示意橫截面圖示。

圖16(a)和(b)是使用兩個分選狀態(tài)和雙側致動的高通量粒子分析/分選方法的兩個步驟或狀態(tài)的示意橫截面圖示。

圖17是使用致動器陣列和多個分選通道的高通量粒子分析/分選方法的一個步驟或狀態(tài)的示意等距圖示。

圖18(a)和(d)是使用多個分選通道的五個分選狀態(tài)和單側致動的高通量粒子分析/分選方法的四個狀態(tài)的示意橫截面圖示。

圖19是提供高通量粒子分析儀/分選器的數據處理系統(tǒng)的示意圖示。

具體實施方式

本發(fā)明屬于液流(fluid stream)中的粒子的分析領域。在一些實施例中，粒子分析儀是流式細胞儀。具體地，本發(fā)明的實施例能夠實現粒子分析特別是流式細胞術中提高的流動通過量。除了其分析能力之外，本發(fā)明的一些實施例能夠實現粒子的分選(sorting)。

本發(fā)明的一些實施例通過將典型的流式細胞儀的容積分析率提高至少40倍，從而具有傳送期望的極限通量的能力；在一些實施例中，這種提高可以高達超過100倍。在一些實施例中，這是通過去掉當前流式細胞儀的設計的關鍵約束之一–窄聚焦的芯流(core stream)實現的，窄聚焦的芯流通常將流式細胞儀限制到不超過～100μL/min的容積分析率。通過集中于罕見事件應用上，細胞必須在單個縱隊(file)中流動的典型需求被放松，以允許有比常規(guī)大得多的芯流橫截面。正如在現有技術中的那樣，本發(fā)明的一些實施例能夠一次分析一個細胞，但每個單位時間處理的流體的體積大幅增加，成比例地降低分析時間。

本發(fā)明的一些實施例可以包括以下的能力：(1)在光傳播的方向上將芯流拉伸超過一個數量級；(2)結構化詢問激光光束，以在細長的芯流的橫截面的整個長度尺寸上保持幾乎沒有衍射的傳播。這些能力示意性地示于圖2中，與圖1中所示的現有技術的流式細胞儀的典型實現形成對比。

為了實現這些能力，本發(fā)明的實施例構造了具有聚焦二維分布的光束，其在從大約100μm到1000μm或者更大的傳播長度上有最小的變化。另外的技術設計元素可以包括于本發(fā)明的實施例中。

一些實施例包括具有高長寬比的流動室?guī)缀涡螤?，以充分利用流體力學聚焦，并生成拉伸的芯流。這些實施例可以利用矩形流動室橫截面的高長寬比，以迫使承受樣本的芯流從標準圓形噴嘴出來進入由鞘液包圍的非常薄的帶中。

一些實施例包括聲聚焦以進一步或替代性地使芯流中的細胞同軸，以緊密地排列成薄的帶。芯流的主要成形可以由流動室設計和流體力學聚焦行為的性質自動地執(zhí)行；共振聲聚焦可以給薄的芯流帶賦予附加的動態(tài)穩(wěn)定性，以確保魯棒的光學詢問。替代性地，只有聲聚焦可以用于生成帶狀芯流的目的。

另外，本發(fā)明的實施例可以包括出于對所選細胞的后續(xù)分析目的并避免與使用傳統(tǒng)的空氣中噴射(jet-in-air)分選中的固定液的沖擊關聯(lián)的相對大的力的設計措施。

直到現在，一直存在這樣的假設，即薄的寬的芯流帶的幾何形狀會引起來自比如說帶本身的相對邊緣處相對中心處的細胞的光信號的不期望的不同。以下預言性示例圖解說明在這方面本發(fā)明的性能的預期好處：

例如，盡管帶狀芯流與“筆狀”芯流相比要細長得多(在光傳播的前向方向上)，甚至此示例中預期的超寬的帶將芯流中的細胞局限在足夠小的體積，使得在前向散射方面的位置差可忽略。獲得的薄的寬的芯流帶的幾何形狀不可能引起來自比如說帶本身的相對邊緣處相對中心處的細胞的光信號的不期望的不同。具體地，本發(fā)明的實施例的此示例可以在前向散射幾何形狀中產生由收集光瞳對著的標準10°半錐形，距離流動室大約30mm(通常對于許多類型的分析儀)。根據離流動室中心更近還是更遠，正好不在流動室中心的細胞會產生由相同光瞳收集的光錐稍寬或稍窄。在此示例中，基于480μm的長維度的帶設計，半錐角的范圍從9.92°到10.07°。這種變化對散射信號的幅值帶來的效應取決于許多變量，諸如粒子大小、組成和使用的光的波長；基于代表性示例的米氏散射計算產生低于0.2％的變化系數(CV，等于一組測量值除以其平均值的標準差)。與對測量不確定性的其它儀器貢獻相比，這些值是非常小的，并且相比自然的細胞變化基本上是不可檢測的。簡而言之，引入的微小的附加不確定性對幾乎所有應用沒有任何可察覺的影響。

直到現在一直存在的另一關心的問題指帶狀流對側散射和熒光信號的潛在影響。具體地，從熒光的觀點看，假設是提出的“極限”帶狀流會引起信號變化，原因是(a)帶中不同點處的激勵光束的不同功率密度，或(b)光束中細胞的不同停留時間。這些參數已經在本發(fā)明的實施例中被設計以克服此問題：在流動室?guī)缀涡螤?、流體注射速率和光束分布方面的設計選擇已經被調整成根據多個標準優(yōu)化性能。具體地，要點(a)可以通過設計通過使用相結構的基本無衍射的光束來控制，其性質實際上是在比高斯光束長得多并足以跨越帶狀芯流的縱向寬度的傳播長度上維持幾乎均勻的橫截面。要點(b)還是可以通過設計以幾種方式控制。例如：首先，通過確保流動室橫截面長維度足夠大，以使芯距離流動室壁足夠遠，因此最小化對帶邊沿的粘滯曳力；其次，通過可選地利用在流動室的最上游部分的過渡區(qū)，這里根據泊肅葉定律(Poiseuille’s Law)液流尚未完全發(fā)展成拋物線分布。這些設計要素可以一起用來將帶狀芯中的細胞速度變化保持在可接受的最小值。

在討論延長的芯流時已經提出的另一障礙是重合(或雙重)事件，即當超過一個細胞同時出現在照明體積中時。以下預言性示例圖解說明為什么這不可能成為本發(fā)明的問題：

我們可以查看在本發(fā)明中執(zhí)行測定的示例性方法，特別是查看所述方法的稀釋比，并估計在詢問體積中細胞的平均數。使用本發(fā)明的一些實施例，可以通過輕輕地將紅細胞溶解于全血中(從而用紅細胞試劑有效地稀釋殘留白細胞)，或者通過用與細胞溶解制備中的與白細胞濃度相當的濃度呈現細胞懸浮形成樣本；例如，在兩種情況中大約產生200細胞/微升的濃度是典型的(血小板和紅細胞碎片會足夠小，以通過檢測通道上的適當的觸發(fā)器設置被容易地區(qū)分)。在本發(fā)明的實施例中的詢問體積可以是大約145pL；這產生大約0.029個細胞的平均占據數(意思是，平均講，每個細胞與另一細胞分開大約35個詢問體積)。即便考慮泊松統(tǒng)計，這些濃度的預測重合率是非常低的。實際上，細胞濃度比這里假設的高得多，沒有導致任何重大的與重合相關的問題。

重要的是要注意，假設的稀釋比(對于全血大約為1:20)完全與本發(fā)明實施例的典型的極限通量分析率一致。通過將基本無衍射的貝塞耳光束邊緣與極寬但薄的芯流耦合，本發(fā)明的實施例能夠用超過4000微升/分鐘的容積樣本通量–大約是現有的流式細胞儀容積樣本通量的大約40倍的值操作粒子分析儀，諸如流式細胞儀。以近似4300微升/分鐘的噴射芯的流動速率，在紅細胞溶解試劑中以1:20稀釋的整個7.5mL管子的外周全血可以在35分鐘內被分析：相對現有技術有顯著的提高。本發(fā)明的一些實施例能夠實現大約10,000微升/分鐘的流或者是當前流式細胞儀的典型容積通量的大約100倍。通過生成具有更長的橫截面長軸線，可選地具有更長的橫截面短軸線的帶狀樣本芯流，并且在對應更長的距離上詢問光束具有基本無衍射的行為，以包圍通過芯流的長的橫截面尺寸的更長的傳播，這樣可以實現一些實施例的更高的容積通量。

表1說明本發(fā)明的示例性和優(yōu)選實施例的選擇設計和性能方面。

表1

圖1圖解說明要在現有技術的流動室(flowcell)中被分析的光和粒子之間的典型相互作用區(qū)的橫截面，該橫截面垂直于液流的方向。流動室的內表面110在圖中示意性指出，并為液流提供通道。提供鞘液120以限制要被分析的攜帶粒子的流體。鞘液和攜帶粒子的流體通常通過流體力學手段，替代性地通過聲聚焦、通道微觀結構、確定的橫向位移、介電電泳或其它粒子聚焦手段被聚焦到流動室的腔中；這些聚焦產生被鞘液界定的緊密樣本芯流130。鞘液和樣本芯流在垂直于頁面的平面的方向x上朝觀察者流動。提供具有定制的衍射行為的詢問高斯束140以與樣本芯流130中的粒子相互作用。光束140在基本上垂直于流動方向的方向z上傳播。通常具有高斯強度分布的光束140大致被聚焦到樣本芯流130的平面中的相對密的點。由于光波的性質和衍射原理，密的光束點由強會聚的輸入光束產生，并導致形成強發(fā)散的輸出束。結果，光束點近似均勻和緊密的縱向范圍(與光的量相關的范圍，在本領域稱作瑞利范圍)相對小。光束一般在垂直于光傳播方向z即沿著x軸線和y軸線的兩個方向上聚焦。

如圖2中圖示的，本發(fā)明的一些實施例能夠在粒子分析儀中生成在光傳播方向上細長的芯流。圖2圖解說明要在本發(fā)明的流動室的實施例中被分析的光和粒子之間的相互作用區(qū)的橫截面，該橫截面垂直于液流的方向。與圖1中圖示的現有技術相比，流動室200在光傳播方向201上是明顯細長的；樣本芯流230只在與光傳播垂直的橫向方向y上是緊密的，在與光傳播平行的方向z上是延長的；提供具有非高斯性質、被設計成產生延長的瑞利范圍的詢問光束240。光束240的傳播方向201基本對準延長的樣本芯流的橫截面長軸線(在圖2中是z維度)。在本發(fā)明的一些實施例中，光傳播方向與延長的樣本芯流的橫截面長軸線形成介于0和45度之間的角度，以使樣本芯流中的粒子更直接地暴露于詢問光。

在現有技術的流式細胞儀中，由于衍射效應(即光束的會聚進入并從束腰(beam waist)平面發(fā)散出來)，在樣本芯流的被照射部分上局部光強的變化對于典型的芯流尺寸(大約10-20μm)和束腰尺寸(參照圖1，在x流動方向上大約10-25μm，在橫向方向y上大約50-100μm)大致在小于1％的量級。由于光束分布的形狀造成的光強的變化大致在1到5％的量級，由于詢問光束和芯流之間的相互作用造成的信號變化應當保持小于5％，以提供有用的總系統(tǒng)結果，這通常被認為是可接受的。在采用具有定制衍射性質的傳統(tǒng)光束的現有技術的流式細胞儀中，符合這些要求的最大縱向(參照圖1，z方向)芯流大小是大約150μm。本發(fā)明的非高斯光束的延長的瑞利范圍可以實現光強低于大約1％的變化，同時允許有400μm或更大的縱向(參照圖2，z方向)芯流尺寸；并且使用100μm或更大的縱向芯流尺寸，可以實現低于大約5％的變化。本文中，具有此性質的光束被稱作“基本無衍射的”光束。

具有優(yōu)于高斯光束的傳播特征的基本無衍射的光束的一個示例是本領域中稱作貝塞爾光束的光束類型。這些光束的一個優(yōu)選特點是在比相當強度、波長和最小光束點腰部的通常衍射的高斯光束更長的范圍上保持近似均勻的光束點大小。此延長的范圍或者延長的聚焦深度使得它可以詢問在縱向方向z上延長的樣本芯流中的粒子。由于其縱向(沿著光傳播的方向z)比橫向(橫跨光傳播的方向，沿著方向y)有大得多的范圍，此延長的樣本芯流230被稱作帶狀。流動室尺寸以例如通過流體力學聚焦生成具有期望尺寸和橫截面長寬比的樣本芯流的方式被設計。通過控制樣本芯流注射壓力或流動速率，通過控制鞘注射壓力或流動速率并通過控制兩者之間的關系，芯流尺寸是可更改的。此外，可以根據方位，沿著激光束與樣本芯流相交的流動室微通道施加一定程度的控制，以充分利用流動分布尚未聚合成平移不變形式的流體力學形成區(qū)。

圖3圖解說明在本發(fā)明中用來產生非高斯光束的光學裝置的一個可能的實施例。提供在本領域中被稱作空間光調制器(SLM)的裝置310，以通過反射與具有沿入射傳播方向322行進的高斯強度分布的普通輸入光束320相互作用，并產生非高斯輸出光束330，非高斯輸出光束330具有沿出射傳播方向332行進的基本無衍射的強度和相位分布。通過反射的相互作用由SLM的多個元件340實現，每個元件通過電子手段單獨可尋址，以給撞擊它的輸入光束的一部分傳播期望量的相移。輸入光束被制成以便覆蓋許多單獨的SLM元件的大小。撞擊的輸入光束的面積和單獨的SLM元件的面積之間的比率越大，分辨率和對輸出光束的傳播特征的控制越精細。單獨的SLM元件用電子方式編程以給撞擊每個元件的光束部分傳播用數學方式定義的相移，產生具有基本無衍射傳播特征的輸出光束，束腰具有近似一致的非典型的長范圍。在SLM的下游輸出光束獲得并維持基本無衍射的腰部特征的方位被設計成與流動室中的帶狀樣本芯流的方位重疊。反射型SLM的一個示例是每個單獨可尋址的元件340是微鏡。反射型SLM的另一優(yōu)選示例是每個單獨可尋址的元件340是具有反射背板的二維液晶陣列中的像素，每個這種像素對撞擊它的波頭部分傳播可變的期望的相移，并通過液晶傳播到反射背板，并退出。為了對SLM 310編程以傳送期望的光束特征，一個可能的程序從定義特定表面處(例如，在樣本芯流的中間的詢問點)的期望光束分布和發(fā)散行為開始，根據麥克斯韋等式或功能等同的處理基于本領域標準的光波的描述，用數學方法或計算方法將波頭后向傳播到在系統(tǒng)的光學模型的上游的SLM的表面，從而推導出隨后在實際的前向傳播實現中產生期望效應所需的SLM配置的需求。這些計算基于來自儀器上的傳感器的反饋或者基于對包括例如時間、環(huán)境條件和材料的折射率的因素系統(tǒng)的光學或物理參數的投影變化被處理單元周期性刷新。

圖4圖解說明在本發(fā)明中用來產生基本無衍射的光束430的光學裝置410的另一可能的實施例。除了與輸入光束420的相互作用是通過透射而不是通過反射之外，光學裝置410在構思上與圖3中圖示的裝置相似。透射型SLM的一個示例是每個單獨可尋址的元件440是排列成二維陣列的透射型液晶像素。入射高斯光束420沿入射傳播方向422行進，經歷可由SLM 410中的像素位置編制的相移，并沿出射傳播方向432向外行進，作為非高斯的基本無衍射的光束430。用來確定每個像素440需要的相位和/或強度變換的過程類似于用來計算光學裝置310的類似變換的過程，一個區(qū)別是在裝置410情況下的變換是在透射過程中而不是在如裝置310的情況下的反射過程中經歷的。

圖5圖解說明在本發(fā)明中用來產生基本無衍射的光束530的光學裝置510的另一可能的實施例。除了不包括動態(tài)地改變單獨可尋址的元件的配置的手段之外，光學裝置510在構思上與圖3中圖示的裝置相似，其提供相位/強度掩膜510，包括一組永久性靜止相位-和/或強度-控制元件540，這些元件預先設計成對撞擊的輸入光束520實現期望效應。入射高斯光束520沿入射傳播方向522行進，經歷取決于掩膜510中的像素位置的相移，并沿出射傳播方向532行進出來，作為非高斯的基本無衍射的光束530。反射型相位/強度掩膜的一個示例是每個預先設計的相位-/強度-控制元件540是微型柱，其具有可變的裝有鏡子的，可選的具有可變方位的頂刻面以及對撞擊的輸入光束產生期望相移和強度調制計算的自基線起的高度。產生這種永久的相位/強度掩膜–“靜態(tài)SLM”的手段包括用期望的外形特征(寬度、相對基線的高度、表面方向和單獨的波頭控制元件的反射率)蝕刻硅表面，并使用此表面作為母版由不貴重材料比方說例如聚合物通過諸如注塑的工藝產生模具。在反射型靜態(tài)SLM的情況下，聚合物模具會用反射材料諸如金屬(取決于所需的反射率和設計波長范圍，例如鋁、銀或金)的薄的共形層敷涂，以產生靜態(tài)微鏡的二維陣列。根據常見做法，在母版/模具處理中，母版硅表面以模具獲得期望外形的微鏡元件的方式蝕刻–換言之，蝕刻程序產生與最終期望的表面互補的硅表面。產生反射型靜態(tài)SLM的替代性手段包括例如熱模壓、微圖案化、微壓印、微機械加工和附加的制造技術，諸如3-D制造、激光燒結和雙光子聚合。用來確定每個相位-/強度-控制元件(像素)540所需的相位和/或強度變換的過程類似于用來計算光學裝置310的類似變換的過程，一個區(qū)別是在裝置510的情況下的性質是固定的，因此被計算以解決設備遇到的最可能的或常見的操作條件。

圖6圖解說明在本發(fā)明中用來產生基本無衍射的光束630的光學裝置610的另一可能的實施例。除了與輸入光束620的相互作用是通過透射而不是通過反射之外，光學裝置610在構思上與圖5中圖示的裝置相似。入射高斯光束620沿入射傳播方向622行進，經歷取決于掩膜610中的像素位置的相移，并沿出射傳播方向632行進出來，作為非高斯的基本無衍射的光束630。透射型相位/強度掩膜的一個示例是每個預先設計的相位-/強度-控制元件640是透明微型柱，其具有對撞擊的輸入光束產生期望的相移和強度調制而計算的自基線起的高度。透射型靜態(tài)SLM的制造可以通過與參照圖5的反射型靜態(tài)SLM描述的類似的手段實現，除了中間組件(例如，其包括聚合物模具或激光燒結玻璃的示例)不用金屬層敷涂，但可以可選地用抗反射層敷涂，可選地是逐像素可變化的。用來確定每個相位-/強度-控制元件(像素)640所需的相位和/或強度變換的過程類似于用來計算光學裝置410的類似變換的過程，一個區(qū)別是在裝置610的情況下性質是固定的，因此被計算以解決設備遇到的最可能的或常見的操作條件。

圖7示意性圖解說明本發(fā)明的示例性實施例的系統(tǒng)配置，其提供用于樣本中的單個粒子的高通量分析的設備。光源750例如激光產生具有期望波長、功率和尺寸的光束702。此光束借助中繼光學器件752(可以包括例如透鏡、反射鏡、棱鏡或光纖)作為光束722引導到空間光調制器(SLM)754。在本申請的背景下，中繼光學器件旨在代表從系統(tǒng)中的一點向另一點發(fā)射光束的裝置，還旨在代表根據尺寸和會聚、發(fā)散或校準形成光束的裝置。在此申請的背景下，SLM會被認為表示反射型和透射型SLM，還會被認為表示動態(tài)SLM以及靜態(tài)相位/強度掩膜。SLM 754可以是分別來自圖3、4、5或6的光學裝置310、410、510、610中的任何一個，或者被設計成實現基本相似的相位和/或強度變換的任何其它適當的光學裝置。在動態(tài)SLM的情況下，SLM驅動器756提供在SLM 754中產生單獨可尋址的元件的配置以產生期望的輸出光束傳播特征所需的指令771。來自SLM的輸出光束732向另一組中繼光學器件758(例如，可以包括透鏡、反射鏡、棱鏡或光纖)引導，其可以另外可選地執(zhí)行聚焦功能。此第二組中繼光學器件然后將光束708向流動室700引導。流動室700通過傳送包含所述粒子的樣本流740和圍繞并限制所述樣本流的鞘液流742，提供要被分析的粒子(其可以包括例如細胞、細菌、外來體、脂質體、微泡、微粒子、納米粒子和天然或合成微球體)的通道，如在上文關于圖2描述的。流動室的輸入部分例如通過流體力學手段聚焦樣本流和周圍的鞘液流以產生流過流動室的微通道部分的由鞘液包圍的緊密的樣本芯流。鞘液和樣本芯流在通過流動室的詢問部分之后被引導至單個出口744(通常作為廢物丟棄)。流動室的微通道部分的橫截面具有長寬比，由此與詢問光束的傳播垂直(圖2中的方向y)的尺寸比與詢問光束的傳播平行(圖2中的方向z)的尺寸小得多。流動室橫截面的長寬比被選擇為產生這樣的樣本芯流，其具有大致垂直于光束的緊密尺寸以及大致對準光束的延長尺寸。當詢問光束通過散射、吸收、熒光和其它手段與樣本芯流中的粒子相互作用時，生成光信號710。這些光信號被位于流動室周圍的盒子760(可以包括例如單透鏡、雙透鏡、多透鏡元件、反射鏡、棱鏡、光纖或波導)中的中繼光學器件收集，然后傳送到盒子760(可以包括例如彩色濾波器、分色鏡、分色光束分離器、帶通濾波器、長通型濾波器(longpass filter)、短通型濾波器(shortpass filter)、多頻帶濾波器、衍射光柵、棱鏡或全息光學元件)中的濾波光學器件，然后作為濾波的光信號712由盒子760中的另外的中繼光學器件傳送到一個或多個檢測器770(可以包括例如光電二極管、雪崩二極管、光電倍增管、硅光電倍增器或雪崩光電二極管流動室陣列)。檢測器把光信號712變換成電信號772，電信號772可選地又被放大和修整以降低不期望的噪聲的影響。電信號然后被發(fā)送到電子處理單元790(可以包括例如單機計算機、單板計算機、微處理器、現場可編程門陣列、數字信號處理板或這些當中的兩個或更多個的組合)，電子處理單元790對這些電子信號執(zhí)行另外的處理步驟。處理過的信號774然后被發(fā)送到數字存儲單元792(可以包括例如只讀存儲器單元、閃存單元、硬盤驅動器、光存儲單元、外部存儲單元或通過有線數據網絡、Wi-Fi鏈接、紅外通信鏈接或蜂窩電話網絡連接連接到儀器的遠程或虛擬存儲單元)。存儲的或預先處理好的數據或這兩者還可以對操作員可用以可選地檢查結果。

圖8示意性圖解說明本發(fā)明的示例性實施例的系統(tǒng)配置，其提供用于樣本中的單個粒子的高通量分析和分選的設備。除了另外提供基于其特征分選和收集粒子的能力之外，其在配置上類似于圖7的系統(tǒng)配置。電子處理單元890基于要被分析的粒子的預定特征的存在或不存在或程度或性質實時地生成分選控制信號876。例如，可能希望一旦被詢問光束激勵，識別并分選粒子，在超過預定閾值的水平發(fā)射預定義光譜帶的熒光。一旦來自每個粒子的已處理信號滿足預定義的分選標準集合，則處理單元觸發(fā)信號876使其傳送到致動驅動器894。致動驅動器是連接至一個或多個分選致動器880的電子控制模塊。分選致動器可以位于詢問區(qū)附近和下游的流動室中、流動室上、緊挨著流動室或接近流動室。響應于來自處理單元890的觸發(fā)信號876，一個或多個分選致動器880被來自致動驅動器894的驅動信號878暫時激活，導致樣本芯流或樣本芯流的一部分的暫時發(fā)散，遠離默認分選通道846，并進入一個或多個分選通道848中。默認分選通道846可選地將其接收的流體引導至默認容器847中。分選通道848將樣本芯流的所選部分向一個或多個接收分選容器849引導。在暫時激活一個或多個分選致動器880之后緊接著，(若干)致動器回到其靜止狀態(tài)，樣本芯流回到其默認分選通道846。例如使用致動驅動器894，使用內置控制、使用來自處理單元890的直流電壓或電流控制或使用直接來自與一個或多個檢測器870連接的邏輯電路的電信號，分選致動器880是可控制的，以獲得多個致動狀態(tài)。

在圖9、10和11中，分別示出液流、光傳播和橫向方向的相對方位，作為x、z和y的軸系，這類似于圖2中的描繪。

圖9圖解說明本發(fā)明的可能的光收集配置的橫截面，其垂直于液流的方向。在流動室中的帶狀樣本芯流930被基本無衍射的詢問光束940照射。要被分析的樣本芯流中的粒子(在樣本芯流的橫截面內的許多可能的方位之一處示出代表粒子955)與光束940中的光相互作用，以通過光處理，例如包括散射、吸收或熒光生成光信號910。光信號910被收集光學器件960收集。收集的光信號912然后被傳送到光譜濾波光學器件962，以選擇光信號的適當光譜帶用于檢測。光譜濾波光學器件962可以是例如反射、透射、吸收、衍射或本質上是全息的或基于干涉或其組合。產生的光譜濾波光信號914然后通過聚焦光學器件964作為信號916被傳送到檢測器970。檢測器將光信號916變換成電信號972，電信號972然后被傳送到處理單元990以進一步分析、處理，并且可選地存儲，如上文參照圖7和8描述的。收集光學器件960和聚焦光學器件964可以一起被稱作中繼光學器件。

在一些實施例中，可以生成超過一個光譜帶輸出。例如，圖10圖解說明本發(fā)明的另一可能的光收集配置的橫截面，其垂直于液流的方向。除了光譜濾波光學器件1062產生根據光譜特征分開的超過一個光譜帶輸出1014(A和B)之外，圖10在構思上類似于圖9圖示的配置。每個光譜帶然后被傳送到單獨的一組聚焦光學器件1064(A和B)和單獨的檢測器1070(A和B)，產生各自分開的電變換信號1072(A和B)。為了簡潔起見，圖10描繪了兩組光譜帶、聚焦光學器件和檢測器；對本領域技術人員顯然，任何個數的這些組被本發(fā)明的范圍包括。

圖11圖解說明本發(fā)明的又一可能的光收集配置的橫截面，其垂直于液流的方向。圖11提供與圖9描述的類似的一組收集、光譜濾波和聚焦功能，此外，其還在帶狀樣本芯流1130中保存粒子1155的空間方位信息。此配置的光學布局在本領域中被稱作成像布局。樣本芯流1130被基本無衍射的詢問光束1140照射的那部分的圖像通過成像和光譜濾波光學器件1160(可以包括例如單透鏡、雙透鏡、多透鏡元件、反射鏡、棱鏡、光纖或波導)形成于檢測器陣列1170上。成像光學器件的示例是兩個正(例如，平凸、兩面凸、最佳形式、非球面或復合消色差雙合透鏡或其它多元件)透鏡的集合，每個透鏡設置在與其各自的有效焦距對應的距離處，第一透鏡(最靠近流動室)的焦距遠離帶狀樣本芯流的x-z平面，第二(最靠近檢測器陣列)透鏡的焦距遠離檢測器陣列的有效表面的x-z平面，在這兩個之間插入一些距離。光譜濾波光學器件可以插入到兩個透鏡之間的空間中。來自單個粒子1155的光射線1110通過關于圖9在上文描述的成像和光譜濾波光學器件1160被收集，并中繼到檢測器陣列1170上。檢測器陣列可以是例如檢測器元件1175的線性陣列或檢測器元件1175的二維陣列。與樣本芯流橫截面的長維度(即沿著方向z的維度)對應的檢測器陣列的維度被設計成對樣本芯流成像，使得沿著方向z在樣本芯流1130內的類似粒子1155的粒子的位置和沿著檢測器陣列的所述維度的位置之間產生單調的1:1映射關系。來自被分析的單個粒子的光信號可以導致檢測器陣列的單個元件或多個元件1177被照射。任何類似粒子1155的粒子的常規(guī)數字圖像(即，包括二維陣列中的多個像素)沒有必要形成到檢測器陣列1170上；本文中提到的成像光學器件1160的性質的特征在于，物體無論其尺寸是被放大、被縮小還是未改變(即樣本芯流的被照射部分)在物體平面上的相對真實、相對無畸變的再現，作為共軛圖像平面(即檢測器陣列)上的圖像。此真實再現在本領域稱作“圖像”，而不管被分析的任何給定粒子是被檢測器陣列的超過一個元件(從而形成傳統(tǒng)的多像素圖像)還是只被檢測器陣列的單個元件檢測。檢測器陣列1170將撞擊到一個或多個其被照射的元件1177上的光信號信息1112變換成電子信號1172，電子信號1172被傳送到處理單元，以用于進一步分析、處理，以及可選地存儲，正如參照圖7和8在上文描述的。

在上文公開的實施例中的多個檢測器在優(yōu)選實施例中被描述為陣列。應當理解，任何適當的多個檢測器不管被配置為陣列還是其它都可以用于所指出的目的。

盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括多個檢測器，但具有單個檢測器的實施例包括于本發(fā)明的范圍內。其構造可以完全類似于多個檢測器的任何一個檢測器。

圖12(a)和12(b)圖解說明本發(fā)明的高通量分析和分選方法的兩個步驟的示例性實施例。在圖12(a)和12(b)中，液流、光傳播和橫向方向的相對方位分別顯示為軸系x、z和y。軸線和方向的分配類似于圖2中的，不過，在圖12(a)和12(b)中，與圖2相比，軸線的方位關于頁面旋轉，光傳播和流動方向在頁面的平面內。兩個圖各自示出流動室1200的詢問區(qū)1231和分選區(qū)1232的側視圖的示意表示。如果提供流動室的聚焦區(qū)的話(例如通過流體力學手段)，其在圖片的左邊；被鞘液1220包圍的帶狀樣本芯流1230從左邊進來，朝右邊流動。鞘液1220被流動室1200的內壁界定，樣本芯流1230被鞘液1220界定。在左邊的詢問區(qū)1231中，基本無衍射的光束1240通過外部光學器件被傳送到流動室，并與樣本芯流1230相交。在右邊的分選區(qū)1232中，一個或多個致動器(圖中顯示為致動器陣列1280)與流動室接觸或靠近其提供，以此方式被定位以覆蓋樣本芯流1230的位置。

圖12(a)示出在樣本的處理中的第一時間步驟，由此樣本芯流1230中的單個粒子1255進入詢問區(qū)1231(在詢問區(qū)1231處光束1240與樣本芯流1230相交)。光-粒子相互作用生成如上文參照圖11描述的光信號，光信號被收集并被中繼到檢測器陣列。基于成像光學布局的設計，檢測器陣列記錄沿方向z粒子1255在帶狀樣本芯流1230中的位置，并將該信息如圖8中示意性圖示的傳送到處理單元。如參照圖8在上文描述的，處理單元使用該信息產生致動驅動器的觸發(fā)信號，此驅動器又激活圖12(a)中致動器陣列1280的元件。圖12(b)示出樣本的處理中的第二時間步驟，由此在圖12(a)中描繪的步驟中檢測的粒子1255沿著方向x在流動室中跟隨路徑1265之后，到達流動室的分選區(qū)1232中的致動器陣列1280的附近的點。成像光學布局和檢測、處理和控制電子的設計使得被激活的致動器元件1287是在儀器設計或組裝中，被計算、估計、預測或經校驗發(fā)現或用經驗確定為最接近沿著相似路徑的通過粒子的元件。觸發(fā)信號的定時(即從粒子檢測到分選致動的相對延遲)被設計成根據本領域已知的并基于經驗或建模信息修改的泊肅葉流的特征考慮流動室中的液流的平均速率和其在流動室橫截面上的空間分布。每個致動器元件1287的觸發(fā)延遲被類似地計算、校準或確定。

在上文公開的實施例中的多個致動器在優(yōu)選實施例中描述為陣列。應當理解，任何適當的多個致動器不管配置為陣列還是其它都可以用于所指出的目的。

盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括多個致動器，但具有單個致動器的實施例包括于本發(fā)明的范圍內。其構造可以全部類似于多個致動器中的任何一個致動器。

在圖13(a)、13(b)和17中，液流、光傳播和橫向方向的相對方位分別顯示為軸系x、z和y。軸線和方向的分配類似于圖2中的，不過在圖13(a)、13(b)和17中，與圖2相比，軸線的方位關于頁面旋轉，液流和橫向方向在頁面的平面內。

圖13(a)是本發(fā)明的一個代表實施例的默認狀態(tài)的流動室的分選區(qū)的示意等距描繪。如果提供流動室的聚焦區(qū)的話(例如通過流體力學手段)，其在圖片的左邊；被鞘液1320包圍的帶狀樣本芯流1330從左邊進來，朝右邊流去。流動室1300在分選區(qū)分成兩個通道：默認分選通道1346和分選通道1348。致動器陣列1380被描繪為實現于默認分選通道側上的流動室的內壁中、與內壁接觸或鄰近。在默認狀態(tài)的此圖示中，所有的致動器元件都在關斷(OFF)狀態(tài)，導致整個樣本芯流1330通過設計流入默認分選通道1346中。

圖13(b)是本發(fā)明的一個代表實施例的示例性分選狀態(tài)的流動室的分選區(qū)的示意等距描繪。描繪的與圖13(a)共有的元件如上文參照圖13(a)描述的。在示例性分選狀態(tài)的此圖示中，陣列1380中的致動器元件1387之一被激活，而剩余部分處于關斷狀態(tài)。激活的致動器元件(或若干元件)的選擇基于使用檢測器陣列的現有檢測步驟，如關于圖11和12(a)和12(b)在上文描述的。指示的致動器元件1387的激活導致樣本芯流的分選部分1331轉向到最靠近被激活元件的分選通道1348中，該部分包含在上游檢測的并通過分析算法自動選擇的觸發(fā)分選致動的期望粒子1355，而樣本芯流1330的剩余部分繼續(xù)無轉向地流入默認分選通道1346中。

在圖14(a)和(b)、15(a)和(b)、16(a)和(b)和18(a)-(d)中，液流、光傳播和橫向方向的相對方位分別顯示為軸系x、z和y。軸線和方向的分配與圖2中的類似，不過，在圖14(a)和(b)、15(a)和(b)、16(a)和(b)和18(a)-(d)中，與圖2相比，軸線的方位相對于頁面旋轉，液流和橫向方向在頁面的平面內。在圖14(a)和14(b)、15(a)和(b)、16(a)和(b)和18(a)-(d)中描繪的橫截面平面是包含正被分析和分選的粒子的平面。

圖14(a)和14(b)圖解說明本發(fā)明的高通量分選方法的兩個狀態(tài)的一個實施例。兩個圖各自顯示流動室的分選區(qū)的橫截面視圖的示意表示。與圖13(a)和(b)中描繪的情況相似，如果提供流動室的聚焦區(qū)的話(例如通過流體力學手段)，其在圖片的左邊；由鞘液1420包圍的帶狀樣本芯流1430從左邊進入，朝右邊流動。流動室1400在分選區(qū)分成兩個通道：默認分選通道1446和分選通道1448。致動器陣列的元件1487描繪為實現于默認分選通道側上的流動室1400的內壁中、與內壁接觸或鄰近。與圖13(a)描述的狀態(tài)相似，圖14(a)示出默認狀態(tài)的配置，其中，致動器元件1487在關斷狀態(tài)，在此橫截面視圖中示出的樣本芯流1430的一部分通過設計流入默認分選通道1446中。與13(b)描繪的狀態(tài)類似，圖14(b)示出分選狀態(tài)的配置，致動器元件1487處于接通(ON)狀態(tài)，生成瞬態(tài)氣體、蒸汽、或氣體-蒸汽氣泡或加熱或冷卻的、不太密集的鞘液1495的區(qū)域(通過例如包括熱手段、電解手段和氣體注射手段的手段)，這在所描述的橫截面平面和在其緊鄰的附近產生局部流動轉向，此轉向使在此橫截面視圖中示出的樣本芯流的部分1431偏轉到分選通道1448中，該部分包含在上游檢測并通過分析算法自動選擇以觸發(fā)分選致動的粒子1455。在所描述的致動器元件1487去激活之后緊接著，瞬態(tài)氣體、蒸汽、氣體-蒸汽氣泡或不太密集的流體1495的區(qū)域收縮或消失，流動模式回到圖14(a)的原始默認狀態(tài)。

圖15(a)和15(b)圖解說明本發(fā)明的高通量分選方法的兩個狀態(tài)的另一實施例。除了在設計和致動性質之外，其類似于圖14(a)和14(b)圖示的實施例。這里，陣列中的致動器(在此橫截面視圖中示出其中的代表元件1587)位于可擴展腔室1597附近，可擴展腔室1597鄰近流動室內壁并通過柔性膜1596與鞘液1520分開。致動器元件1587處于如圖15(a)示出的關斷(OFF)或默認狀態(tài)，可擴展腔室1597在其默認配置中處于被設計成與膜方位處的流動室內部的流體的壓力匹配的壓力，導致扁平形狀的膜，以匹配流動室內壁的形狀。致動器元件1587處于如圖15(b)示出的接通(ON)或分選狀態(tài)，可擴展腔室1597被加壓(通過包括例如熱手段、機械手段、液壓和氣體注射手段的手段)到比默認配置更高的壓力；此壓力差使膜1596彎曲到流動室中，直到達到新的平衡。膨脹的膜使流動模式以與之前圖14(b)所示的相似方式位移，導致樣本芯流的所示部分1531被轉向到分選通道1548中，該部分包含在上游檢測的并通過分析算法自動選擇的以觸發(fā)分選致動的粒子1555。在描述的致動器元件1587去激活之后緊接著，允許或使可擴展腔室1597回到其默認壓力狀態(tài)，膜1596回到其默認扁平形狀，流動模式回到圖15(a)的原始默認配置。

圖16(a)和16(b)圖解說明本發(fā)明的高通量分選方法的兩個狀態(tài)的又一實施例。除了在致動設計之外，其類似于圖15(a)和15(b)圖示的實施例。這里的分選致動是通過位于流動室的相對側上的兩個致動器陣列實現的，每個陣列的每個元件(在此橫截面視圖中示出一對，兩個代表元件，元件1688用于默認側陣列，元件1689用于分選側陣列)位于可擴展腔室(對于默認側是1697，對于分選側是1699)附近，可擴展腔室鄰近流動室內壁并通過柔性膜(對于默認側是1696，對于分選側是1698)與鞘液分開。在如圖16(a)中描繪的默認狀態(tài)，默認側和分選側的致動器元件的可擴展腔室1697和1699在其默認配置中處于被設計成與膜1696和1698的方位處的流動室內部的流體的壓力匹配的壓力，導致扁平形狀的膜，以匹配流動室內壁的形狀。在如圖16(b)中描繪的分選狀態(tài)，默認側致動器元件1688的可擴展腔室1697通過致動以關于圖15(b)描繪的類似方式被加壓(通過包括例如加熱手段、機械手段、液壓手段和氣體注射手段的手段)；相對于鞘液中的局部壓力此壓力差引起膜1696膨脹到流動室中，直到達到新的平衡。同時，分選側致動器元件1689的可擴展腔室1699通過致動被減壓(通過包括例如冷卻手段、機械手段、液壓手段和氣體吸入手段的手段)到比默認配置更低的壓力；相對于鞘液中的局部壓力的此壓力差引起膜1698彎曲遠離流動室，直到達到新的平衡。向內膨脹的默認側膜1696和向外彎曲的分選側膜1698的組合使流動模式以與之前圖14(b)和15(b)示出的相似方式位移，導致樣本芯流的顯示部分1631被轉向到分選通道1648中，該部分包含上游檢測的并通過分析算法自動選擇的以觸發(fā)分選致動的粒子1655。在所描述的致動器元件對去激活之后緊接著，允許或使默認側和分選側可擴展腔室1697和1699回到其默認壓力狀態(tài)，默認側和分選側膜1696和1698回到其默認扁平形狀，流動模式回到圖16(a)的原始默認配置。

圖17是本發(fā)明的另一代表實施例的示例性分選狀態(tài)的流動室的分選區(qū)的示意等距描繪。此配置類似于參照圖13(b)描繪的配置，除了代替單個分選通道，沿平行于光傳播方向和帶狀樣本芯流1730(被鞘液1720界定)的橫截面長軸線的方向z提供多個分選通道1748。此實施例的一個優(yōu)點是具有多個不同容器的能力，取決于期望粒子被上游檢測器陣列以上文關于圖11描述檢測的在樣本芯流1730內的方位，樣本可以被分選到不同容器中。在致動器陣列1780中的一些元件和分選通道1748之間可以存在某種關系，因此某些致動器元件(例如如描繪的1787)的激活可以對應于樣本芯流的相應部分(例如1731)優(yōu)選轉向到一個分選通道(例如1749)中，該部分包含在上游檢測的并通過分析算法自動選擇的以觸發(fā)分選致動的粒子1755；盡管對于致動器陣列中的其它元件，對應的樣本芯流可以被部分地轉向到一個分選通道中，并部分轉向到另一個分選通道中。在圖17的實施例中，示出比致動器陣列1780中的元件數目更少數目的分選通道1748；本發(fā)明的其它實施例包括小于、等于或大于致動器陣列1780中的元件數目的分選通道1748的數目。同樣出于示意簡潔，致動器陣列1780中的元件顯示為彼此鄰近；本發(fā)明的其它實施例包括被定位成以便在每個元件和與其鄰近的元件之間插入某些空間的致動器陣列的元件。

圖18(a)-(d)圖解說明本發(fā)明的高通量分選方法的多通路分選實施例。四個圖分別示出流動室的分選區(qū)的橫截面視圖的示意表示。除了代替單個分選通道，沿橫向方向y提供多個分選通道1841-1844之外，該配置類似于參照圖14(a)和(b)描繪的配置。此實施例的一個優(yōu)點是具有多個不同容器的能力，取決于由詢問光束、信號檢測器和關聯(lián)的電子和邏輯觸發(fā)器電路進行的上游分析的結果，樣本可以被分選到不同容器中。例如，響應于樣本的上游詢問檢測到的信號可以指示檢測的粒子例如粒子1851具有為選擇目標的性質的某個集合A(例如，表面抗原或與某些種類的癌細胞關聯(lián)的細胞內標記物的存在)?？赡芟Ｍ麑⒕哂羞@些性質的粒子分選到某個收集容器中，例如提供的從分選通道1841接收流出物的容器，如圖18(b)圖示的。另一粒子，例如粒子1852可以流過詢問點并產生對為選擇目標的性質的不同集合B的存在進行指示的信號(例如，表面抗原或與某些種類的干細胞關聯(lián)的細胞內標記物的存在)?？赡芟Ｍ麑⒕哂屑?B性質的類似粒子1852的粒子分選到與為收集具有集合-A性質的粒子設計的不同的容器中：例如，提供的從分選通道1842接收流出物的容器，如圖18(c)中圖示的。同樣對于性質的又一集合D，類似粒子1854的粒子被檢測為具有那些性質，分選通道1844被設計成流入容器中以收集這些粒子。因此，圖18(a)-(d)中圖示的實施例提供本發(fā)明的多通路分選能力的示例，除了默認分選通道1846之外還有許多分選通道1841-1844。圖18(a)-(d)示例性地清楚示出四個這種分選通道。對本領域技術人員顯然，除了默認分選通道之外，具有多于或少于四個分選通道的附加配置不偏離公開的本發(fā)明的范圍。

每個分選通道1841-1844(以及默認分選通道1846)可以可選地與被設計成從相應通道收集液流的接收容器連接。具體分選通道(或默認分選通道)作為用于接收樣本芯流的期望分選部分的目標的選擇是通過致動器陣列的元件1887之一(或更多)的致動實現的。在兩通路分選中，有兩個主要分選狀態(tài)，這兩個主要分選狀態(tài)可以描述為關于圖14(a)–(b)，15(a)–(b)和16(a)–(b)參照致動器陣列中的任何一個元件如上文描述的關斷(默認)和接通(分選)。另一方面，在多通路分選中，通?？梢杂信c分選“通路”或可能的分選通道一樣多的分選狀態(tài)。參照圖18(a)-(d)，顯示五個可能的分選通道(默認分選通道1846加上四個分選通道1841-1844)；因此，這被稱作五通路分選。提供致動過程，以產生與不同的分選通道的選擇對應的樣本芯流部分的不同程度的偏轉。

在圖18(a)中，致動器陣列的元件1887被描繪為實現于默認分選通道側上的流動室1800的內壁中，與內壁接觸或鄰近。與圖14(a)描繪的狀態(tài)相似，圖18(a)示出默認狀態(tài)的配置，其中，致動器元件1887處于OFF狀態(tài)，在此橫截面視圖中示出的樣本芯流1830的一部分通過設計流入默認分選通道1846中。與圖14(b)中描繪的狀態(tài)相似，圖18(b)-(d)示出各個分選狀態(tài)的配置，其中，致動器元件1887分別處于等級1、2和4的ON狀態(tài)，分別(通過包括例如熱手段、電解手段和氣體注射手段的手段)生成瞬態(tài)區(qū)1891、1892和1894(包括例如氣體、蒸汽、氣體-蒸汽氣泡或不太密集的鞘液區(qū))，這在描繪的橫截面平面和在其緊鄰處產生各自的局部流動轉向，該轉向分別使此橫截面視圖中示出的樣本芯流的一部分1831、1832和1834以及分別對應的粒子1851、1852和1854偏轉到相應的分選通道1841、1842和1844中。在描述的致動器元件去激活之后緊接著，瞬態(tài)氣泡收縮或消失，流動模式回到圖18(a)的原始默認狀態(tài)。沒有示出與致動等級3對應的圖18(c)和18(d)的分選狀態(tài)中間的分選狀態(tài)的配置，因此，在區(qū)1892和1894的尺寸中間尺寸的瞬態(tài)區(qū)將在此橫截面視圖中示出的樣本芯流的一部分轉向到分選通道1843中。

圖14(a)、15(a)、16(a)和18(a)中的繪圖在上文描述為代表在包含被激活的致動器元件的橫截面平面內，在本發(fā)明的相應實施例中流動室的分選區(qū)的默認狀態(tài)。這些圖還代表在包含剩余致動器元件(沒有被激活的那些元件)的每個橫截面平面中流動室的分選區(qū)的分選狀態(tài)。換言之，樣本芯流的流動模式被設計成主要只在包含被激活的致動器元件的平面附近被局部地影響，而此平面外的樣本芯流的流動模式被設計成保持主要不被這些激活影響。圖13(b)示意性總結本發(fā)明的此方面。

在本公開中，術語“默認分選通道”已經與致動器或致動器元件的OFF狀態(tài)關聯(lián)，滿足不執(zhí)行任何粒子分選的無源狀態(tài)，芯流的關聯(lián)部分通常被收集并作為廢物丟棄。術語“分選通道”已經與致動器或致動器元件的ON狀態(tài)關聯(lián)，滿足致動器或致動器元件的激活狀態(tài)，在此狀態(tài)，執(zhí)行粒子的有源分選。盡管對于一些實施例，這可能是優(yōu)選配置，但本發(fā)明不這樣被限制，在本發(fā)明的范圍內包括這樣的實施例，其中，致動器或致動器元件的無源狀態(tài)與粒子收集關聯(lián)，致動器或致動器元件的有源狀態(tài)與來自粒子分析儀的廢物流的生成關聯(lián)。

圖19示出數據處理系統(tǒng)1900的示例性實施例的框圖，數據處理系統(tǒng)1900提供如本文中描述的高通量單粒子分析和分選系統(tǒng)。在一個實施例中，數據處理系統(tǒng)1900是執(zhí)行方法的控制系統(tǒng)的一部分，所述方法包括：形成帶狀樣本芯流；形成基本無衍射的詢問光束；傳送芯流中的粒子以由基本無衍射的光束分析；基于這些分析提供分選致動的手段；以及如本文中描述的分選粒子。在一些實施例中，數據處理系統(tǒng)1900分別由圖7、8和9中描繪的任何一個電子處理單元790、890和990代表。

數據處理系統(tǒng)1900包括處理單元1901，其可以包括微處理器或微處理器，諸如Intel微處理器(例如，Core i7,Core 2Duo,Core 2Quad,Atom)、Sun微系統(tǒng)微處理器(例如，SPARC)、IBM微處理器(例如，IBM 750)、Motorola微處理器(例如，Motorola 68000)、Advanced Micro Devices(“AMD”)微處理器、Texas Instrument(德州儀器)微控制器和任何其它微處理器或微控制器。

處理單元1901可以包括個人計算機(PC)，諸如(來自加利福尼亞州庫珀蒂諾市的蘋果公司)，基于的PC(來自華盛頓的雷德蒙市的微軟公司)或運行UNIX操作系統(tǒng)或其它操作系統(tǒng)的各種硬件平臺之一。對于至少一些實施例，處理單元1901包括基于Intel、AMD、Motorola、IBM、Sun微系統(tǒng)、IBM處理器系列或任何其它處理器系列的通用或專用數據處理系統(tǒng)。如圖19所示，存儲器1903通過總線1923耦連至處理單元1901。存儲器1903具有存儲于其上的指令和數據1904，這些指令和數據在由處理單元1901訪問時，引起處理單元1901執(zhí)行提供如本文中描述的無標簽或天然粒子分析的方法。

存儲器1903可以是動態(tài)隨機存取存儲器(“DRAM”)，并且還可以包括靜態(tài)隨機存取存儲器(“SRAM”)?？偩€1923將處理單元1901耦連至存儲器1903，并且還耦連至非易失存儲裝置1909、顯示控制器1905(如果使用顯示器)、(若干)輸入/輸出(I/O)控制器1911。顯示控制器1905以傳統(tǒng)方式控制顯示裝置1907上的顯示器，顯示裝置1907可以是陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)或任何其它顯示裝置。輸入/輸出裝置1917可以包括鍵盤、磁盤驅動器、打印機、掃描儀、照相機和其它輸入和輸出裝置，包括鼠標或其它定點裝置。I/O控制器1911耦連至一個或多個音頻輸入裝置1913，比方說例如一個或多個麥克風。

顯示控制器1905和I/O控制器1911可以用傳統(tǒng)的眾所周知的技術實現。音頻輸出1915，比方說例如一個或多個揚聲器可以耦連至I/O控制器1911。非易失性存儲裝置1909通常是磁盤、光盤或用于大量數據的另一種形式的存儲裝置。這些數據中的一些在執(zhí)行數據處理系統(tǒng)1900中的軟件的過程中通常由直接存儲器存取過程寫入存儲器1903中，以執(zhí)行本文中描述的方法。

本領域技術人員會立即認識到術語“計算機可讀介質”和“機器可讀介質”包括可由處理單元1901訪問的任何類型的存儲裝置。數據處理系統(tǒng)1900可以與外部系統(tǒng)通過調制解調器或網絡接口1921相接。要認識到，調制解調器或網絡接口1921可以被認為是數據處理系統(tǒng)1900的一部分。此接口1921可以是模擬調制解調器、ISDN調制解調器、電纜調制解調器、令牌環(huán)接口、衛(wèi)星傳輸接口或用于將數據處理系統(tǒng)耦連至其它數據處理系統(tǒng)的其它接口。

要認識到，數據處理系統(tǒng)1900是具有不同架構的許多可能的數據處理系統(tǒng)的一個示例。例如，基于Intel微處理器的個人計算機通常具有多個總線，總線中的一個可以是用于外圍設備的輸入/輸出(I/O)總線，一個是直接地連接處理單元1901和存儲器1903的總線(通常稱作存儲器總線)。這些總線通過橋組件連接在一起，橋組件執(zhí)行由于不同的總線協(xié)議造成的任何必需的轉換。

網絡計算機是可以用于如本文中描述的實施例的另一類型的數據處理系統(tǒng)。網絡計算機通常不包括硬盤或其它大容量存儲裝置，并且可執(zhí)行程序從網絡連接加載到存儲器1903中，以由處理單元1901執(zhí)行。典型的數據處理系統(tǒng)通常會包括至少一個處理器、存儲器和將存儲器耦連至處理器的總線。

還要認識到，數據處理系統(tǒng)1900可以由操作系統(tǒng)軟件控制，操作系統(tǒng)軟件包括文件管理系統(tǒng)，諸如磁盤操作系統(tǒng)，其是操作系統(tǒng)軟件的一部分。操作系統(tǒng)軟件可以是來自加利福尼亞州庫珀蒂諾市的蘋果公司的被稱作操作系統(tǒng)(Mac)或Mac OS的操作系統(tǒng)系列，或者來自來自華盛頓的雷德蒙市的微軟公司的被稱作的操作系統(tǒng)系列，以及其關聯(lián)的文件管理系統(tǒng)。文件管理系統(tǒng)通常存儲在非易失性存儲裝置1909中，并使處理單元1901執(zhí)行操作系統(tǒng)輸入和輸出數據并在存儲器中存儲數據(包括在非易失性存儲裝置1909上存儲文件)所需的各個動作。

在各個實施例中，硬件電路可以與軟件指令結合使用，以實現本文中描述的方法。非瞬態(tài)機器可讀介質可以用來存儲軟件和數據，這些軟件和數據在由數據處理系統(tǒng)執(zhí)行時使系統(tǒng)執(zhí)行本文中描述的各個方法。此可執(zhí)行的軟件和數據可以存儲在各個地方，包括例如ROM、易失性RAM、非易失性存儲器和/或緩存。此軟件和/或數據的部分可以存儲在這些存儲裝置的任何一個中。

因此，機器可讀介質包括任何提供(即，存儲和/或傳送)機器(例如，計算機、網絡裝置或具有一個或多個處理器集合的任何裝置，等等)可訪問形式的信息的機制。例如，機器可讀介質包括可記錄/不可記錄介質(例如，只讀存儲器(ROM)；隨機存取存儲器(RAM)；磁盤存儲介質；光存儲介質；閃存裝置；等等)。

本文中描述的方法可以使用專用硬件(例如，使用現場可編程門陣列或專用集成電路)或共享電路(例如，微處理器或微控制器)在存儲于機器可讀介質中的程序指令的控制下實現。本文中描述的方法還可以實現為計算機指令，以在數據處理系統(tǒng)，諸如圖19的系統(tǒng)1900上執(zhí)行。

公開了使用粒子分析儀分析流體中的粒子的方法，包括步驟：

-創(chuàng)建具有最大橫截面尺寸的帶狀芯流；

-使帶狀芯流暴露于流動室中的非高斯基本無衍射的光束；

-創(chuàng)建由非高斯基本無衍射的光束與流體中的粒子相互作用產生的信號；以及

-用檢測器檢測信號。

公開了使用粒子分析儀分析并分選流體中的粒子的方法，包括步驟：

-創(chuàng)建具有最大橫截面尺寸的帶狀芯流；

-使帶狀芯流暴露于流動室中的非高斯基本無衍射的光束；

-創(chuàng)建由非高斯基本無衍射的光束與流體中的粒子相互作用產生的信號；

-用檢測器檢測信號；

-通過處理單元將信號傳送到分選致動驅動器；

-響應于所述信號，使用分選致動驅動器使分選致動器成為期望的分選狀態(tài)；以及

-使用分選致動器的期望分選狀態(tài)，將具有粒子的芯流的一部分向期望的分選通道引導。

公開了使用粒子分析儀分析流體中的粒子的方法，包括步驟：

-創(chuàng)建具有最大橫截面尺寸的帶狀芯流；

-使帶狀芯流暴露于流動室中的非高斯基本無衍射的光束；

-創(chuàng)建由非高斯基本無衍射的光束與流體中的粒子相互作用產生的信號；

-用檢測器檢測信號；

-其中，檢測器是多個檢測器中的一個，由此各個檢測器被配置成從暴露的帶狀芯流的對應部分接收信號。

公開了使用粒子分析儀分析并分選流體中的粒子的方法，包括步驟：

-創(chuàng)建具有最大橫截面尺寸的帶狀芯流；

-使帶狀芯流暴露于流動室中的非高斯基本無衍射的光束；

-創(chuàng)建由非高斯基本無衍射的光束與液體中的粒子相互作用產生的信號；

-用檢測器檢測信號；

-通過處理單元將信號傳送到分選致動驅動器；

-響應于所述信號，使用分選致動驅動器使分選致動器成為期望的分選狀態(tài)；

-使用分選致動器的期望分選狀態(tài)，將具有粒子的芯流的一部分向期望的分選通道引導；

-其中，檢測器是多個檢測器中的一個，由此各個檢測器被配置成從暴露的帶狀芯流的對應部分接收信號，以及

-其中，分選致動器是多個分選致動器中的一個，多個分選致動器基本對準帶狀芯流的最大橫截面尺寸。

在前面的說明書中已經參照其特定的示例性實施例描述了本發(fā)明的實施例。然而，顯然在不偏離本發(fā)明的更寬泛的精神和范圍下可以對其進行各種變形和變化。本領域技術人員會清楚本文中公開的本發(fā)明的各個方面的組合包括在本公開中，并不偏離本發(fā)明的范圍。例如，關于致動公開的任何方法和配置(例如，圖14(a)和(b)、圖15(a)和(b)以及圖16(a)和(b)中所示的配置)可以與關于分選通道公開的任何方法和配置(例如，圖13(a)和(b)、17以及18(a)-(d)中所示的配置)組合。同樣，關于光收集和檢測公開的任何方法和配置(例如圖9、10和11中所示的配置)可以與任何致動和分選配置組合，關于SLM公開的任何方法和配置可以與任何光收集和檢測以及致動和分選配置組合。舉一個具體示例，圖17中圖示的分選配置的組合可以與圖18(a)-(d)中圖示的分選配置組合，以產生二維陣列的分選通道，一個維度沿方向z，一個維度沿方向y，提供在帶狀樣本芯流內根據兩個方位的多種分選選擇和光詢問的結果。舉另一示例，本文中圖示和描述為采用檢測器陣列和致動器陣列的實施例可以替代性地使用單點檢測器和單致動器實現：在后一種情況下，圖14(a)和(b)、15(a)和(b)、16(a)和(b)以及18(a)-(d)的圖示被看作是通過流動室的橫截面投影而不是單個橫截面平面的示意表示；并且圖13(b)中，整個致動器的致動導致帶狀芯流1330的整個橫截面而不是只是部分1331暫時分選到分選通道1348中。舉又一具體示例，在本發(fā)明的一些實施例中，默認分選通道和分選通道之間的關系(例如13(a)和(b)中圖示的)可以被反轉，其中，致動器陣列1380的致動器元件通常全部處于ON狀態(tài)，使整個樣本芯流1330向分選通道1348偏轉；并且其中，一個或多個致動器元件(例如，與圖13(b)類似，元件1387)在由檢測算法觸發(fā)之后被關斷，使包含期望粒子1355的樣本芯流的期望部分1331偏轉到默認分選通道1346。舉又一具體示例，關于16(a)和(b)描述的致動器對結構和關于18(a)-(d)描述的多個致動狀態(tài)的組合在一些實施例中可以用處于最上面位置的默認分選通道實現，如圖18(a)所示；在其它實施例中可以用處于中間位置的默認分選通道(與圖18(c)中的通道1842對應)實現，分選狀態(tài)中的一些被設計成使樣本芯流的部分向通道1842一側的通道(例如，圖18(a)和(b)中的通道1841、1846)偏轉，分選狀態(tài)中的一些被設計成使樣本芯流的部分向通道1842另一側的通道(例如，圖18(c)和(d)中的通道1843、1844)偏轉。換言之，默認分選通道可以被設計成是任何可用的分選通道。使用多個檢測器和/或多個分選致動器的本發(fā)明的一些實施例還可以使用具有傳統(tǒng)衍射性質的高斯光束實現。因此，說明書和附圖應以示意性而不是限制性意義來考慮。