CN105980059B - 颗粒分选装置、颗粒分选方法和存储程序的非临时性计算机可读存储介质 - Google Patents

颗粒分选装置、颗粒分选方法和存储程序的非临时性计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种颗粒分选装置、一种颗粒分选方法和一种存储程序的非临时性计算机可读存储介质，其即使当分选实物颗粒较大时，也使分选实物颗粒能够以高精度进行分选。在颗粒分选装置中，设置充电单元，其将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分以产生流体流；以及充电控制单元，其根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整充电单元中的电荷施加结束时间。

Description

颗粒分选装置、颗粒分选方法和存储程序的非临时性计算机 可读存储介质
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年2月14日提交的日本优先权专利申请JP 2014-026620的权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本公开涉及一种颗粒分选装置、一种颗粒分选方法和一种存储程序的非临时性计算机可读存储介质。详细地，本公开涉及用于基于通过光学方法分析的结果分选颗粒并且收集颗粒的技术。
背景技术
在过去，使用流式细胞术(流式细胞仪)的光学测量方法已被用来分析活体相关的微粒(诸如细胞、微生物和脂质体)。流式细胞仪是将光辐射到流过形成在流动池或微芯片中的流道的微粒、检测从个别微粒中发出的荧光或散射光，并且分析微粒的设备。
流式细胞仪包括基于分析结果分选只具有特定特性的微粒并且收集微粒的功能。特别地，微粒设备分选细胞被称为“细胞分选仪”。一般来说，在细胞分选仪中，通过振动元件将振动施加到流动池或微芯片以使从流道排出的流体成为液滴(参考PTL 1和PTL 2)。
在将正(+)或负(-)电荷施加到与流体分离的液滴之后，通过偏转板改变液滴的前进方向并且将液滴收集到预定的容器。另外，在过去也建议通过使用细胞分选仪的分选功能将一个特定的细胞分配给用于聚合酶链反应(PCR)方法的基材的每个反应部分的技术(参考PTL 3)。
引文列表
专利文献
PTL 1：JP 2007-532874W
PTL 2：JP 2010-190680A
PTL 3：JP 2010-510782W
发明内容
根据一些实施方案，一种颗粒分选装置包含充电单元，其被配置成将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分；以及充电控制单元，其被配置成根据包括在液滴中的颗粒的尺寸为所施加的电荷调整电荷施加结束时间。
在一些实施方案中，一种颗粒分选方法包含将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分；以及根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间。
实施方案也包括一种存储机器可读指令的非临时性计算机可读存储介质，所述机器可读指令用于使颗粒分选装置的充电控制单元执行根据从孔喷出的液滴中检测到的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间的功能。
技术问题
然而，在根据相关技术的颗粒分选装置(诸如细胞分选仪)中，当使具有不同尺寸的颗粒混合在样品液体中时，液滴的前进方向变得不稳定，颗粒不分配给预定的容器或反应部分，并且分选精度或分选效率变差。由于这个原因，在根据相关技术的颗粒分选装置中，使能够稳定分选的颗粒尺寸设置为等于或小于1/5的孔直径。在这种情况下，然而，有必要根据分选实物颗粒的尺寸和分选速率降低来增加孔直径。
因此，需要提供一种颗粒分选装置、一种颗粒分选方法和一种存储程序的非临时性计算机可读存储介质，其即使当分选实物颗粒较大时，也使分选实物颗粒能够以高精度进行分选。
问题的解决方案
作为严格地执行实验和检查以解决上述问题而获得的结果，本发明人已发现当大细胞或颗粒存在于液滴中时，使从孔排出的流体成为液滴的中断时间倾向于延迟。如果中断时间偏离，则适当的电荷并不施加到液滴。由于这个原因，具有大细胞的液滴比适当充电的液滴更向内下降。即，如果具有大尺寸的颗粒被包括在分选实物颗粒中，则中断时间变得不稳定。因此，侧流的角度是不稳定的，并且在分选实物液滴中产生飞溅。
因此，在本公开中，根据在分选具有大尺寸的颗粒时发生的中断时间的延迟来调整电荷施加结束时间。由此，电荷可以稳定地施加到包括具有大尺寸的颗粒的液滴，并且可以减少飞溅的产生。
即，根据本公开的实施方案的颗粒分选装置包括充电单元，其将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分以产生流体流；以及充电控制单元，其根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整充电单元中的电荷施加结束时间。
充电控制单元根据包括在液滴中的颗粒的尺寸改变电荷施加波形的开始时间。
在一些实施方案中，充电控制单元根据包括在液滴中的颗粒的尺寸改变电荷施加持续时间。
根据本公开的实施方案的颗粒分选装置可以进一步包括前向散射光检测单元，其将光辐射到流过流道的颗粒并且检测通过光辐射从颗粒产生的前向散射光。在这种情况下，充电控制单元基于前向散射光检测单元的检测结果调整电荷施加结束时间。
当由前向散射光检测单元检测的前向散射光的强度等于或大于预设的阈值时，充电控制单元可以控制充电单元，使得与前向散射光的强度小于阈值时相比，电荷施加波形的开始时间被延迟。
根据本公开的实施方案的颗粒分选装置可以进一步包括延迟量计算单元，其基于由前向散射光检测单元检测的前向散射光的强度计算电荷施加波形的延迟量，并且充电控制单元可以控制充电单元，使得电荷施加波形根据由延迟量计算单元计算的延迟量被延迟。
或者，当由前向散射光检测单元检测的前向散射光的强度等于或大于预设的阈值时，充电控制单元可以控制充电单元，使得与前向散射光的强度小于阈值时相比，电荷施加持续时间被延长。
根据本公开的实施方案的颗粒分选装置可以进一步包括施加时间计算单元，其基于由前向散射光检测单元检测的前向散射光的强度计算电荷施加持续时间，并且充电控制单元可以控制充电单元，使得在由施加时间计算单元计算的电荷施加持续时间内施加电荷。
同时，在根据本公开的实施方案的颗粒分选装置中，孔可以形成在可交换微芯片中，并且充电单元可以包括充电电极，其被布置成接触流过设置在微芯片中的流道的鞘液和/或样品液体。
或者，孔可以形成在流动池中。
根据本公开的实施方案的颗粒分选方法包括将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分以产生流体流，以及根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间。
根据本公开的实施方案的存储程序的非临时性计算机可读存储介质使颗粒分选装置的充电控制单元执行根据包括在从孔喷出的液滴中的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间以产生流体流的功能。
本发明的有益效果
根据本公开，即使当分选实物颗粒较大时，也可能以高精度分选这些分选实物颗粒。本文所描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本公开中所描述的任何效果。
附图说明
[图1]图1是示意性地图示根据本公开的第一实施方案的颗粒分选装置的配置实例的图解；
[图2]图2是图示通过电荷施加波形的开始时间的变化的电荷施加结束时间调整方法的流程图；
[图3]图3是图示通过电荷施加持续时间的变化的电荷施加结束时间调整方法的流程图；
[图4]图4是图示电荷施加与处于“正常模式”的液滴形成状态的关系的图解；
[图5]图5是图示在通过电荷施加波形的开始时间的变化调整电荷施加结束时间时的液滴形成状态的图解；
[图6]图6是图示在通过电荷施加持续时间的变化调整电荷施加结束时间时的液滴形成状态的图解；
[图7]图7是图示根据本公开的第一实施方案的第一修改的颗粒分选装置的充电控制机制的配置实例的方框图；
[图8]图8是图示根据本公开的第一实施方案的第一修改的颗粒分选装置中的电荷施加结束时间调整方法的流程图；
[图9]图9是图示根据本公开的第一实施方案的第二修改的颗粒分选装置的充电控制机制的配置实例的方框图；
[图10]图10是图示根据本公开的第一实施方案的第二修改的颗粒分选装置中的电荷施加结束时间调整方法的流程图；
[图11]图11是示意性地图示根据本公开的第二实施方案的颗粒分选装置的配置实例的图解；
[图12]图12是示意性地图示由图11中所示的相机12成像的图像的实例的图解；
[图13]图13是示意性地图示根据本公开的第三实施方案的颗粒分选装置的配置实例的图解；
[图14]图14A是示意性地图示图13中所示的颗粒分选装置中的侧流与孔板的关系的图解，并且图14B是示意性地图示根据相关技术的颗粒分选装置中的侧流与孔板的关系的图解；
[图15]图15是示意性地图示当孔板放置在其中板放置单元是倾斜的板架上时的状态的侧视图；以及
[图16]图16是图示图13中所示的颗粒分选装置的操作实例的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述用于执行本公开的实施方案。本公开不限于下文所描述的每个实施方案。将按照以下顺序给出下面的描述。
1.第一实施方案(根据颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间的颗粒分选装置的实例)
2.第一实施方案的第一修改(包括延迟量计算单元的颗粒分选装置的实例)
3.第一实施方案的第二修改(包括施加时间计算单元的颗粒分选装置的实例)
4.第二实施方案(调整电荷施加结束时间并且基于成像的液滴图像控制振动元件的颗粒分选装置的实例)
5.第三实施方案(其中用于液滴收集的板被倾斜布置的颗粒分选装置的实例)
＜1.第一实施方案＞
首先，将描述根据本公开的第一实施方案的颗粒分选装置。图1是图示根据本公开的第一实施方案的颗粒分选装置的示意性配置的图解。
＜装置的整体配置＞
根据本实施方案的颗粒分选装置1基于通过光学方法分析的结果分选颗粒并且收集颗粒。如图1中所示，颗粒分选装置1包括微芯片2、振动元件3、充电单元4、充电控制单元7以及偏转板5a和5b。
＜关于颗粒＞
在由根据本实施方案的颗粒分选装置1分析和分选的颗粒中，活体相关的微粒(诸如细胞、微生物和核糖体)或合成颗粒(诸如胶乳颗粒、凝胶颗粒和工业颗粒)被广泛地包括在内。
染色体、核糖体、线粒体和构成各种细胞的细胞器被包括在活体相关的微粒中。另外，植物细胞、动物细胞和血细胞被包括在细胞中。另外，诸如大肠杆菌的细菌、诸如烟草花叶病毒的病毒和诸如酵母的真菌被包括在微生物中。另外，活体相关的高分子(诸如核酸、蛋白质和其复合物)可以被包括在活体相关的微粒中。
同时，由有机聚合物材料、无机材料或金属材料形成的颗粒被例示为工业颗粒。聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯基苯和聚甲基丙烯酸甲酯可以被用作有机聚合物材料。另外，玻璃、硅石和磁性材料可以被用作无机材料。胶体金和铝可以被用作金属材料。这些颗粒的形状通常是球形。然而，形状可以是非球形并且尺寸和质量也不受限。
＜微芯片2＞
在微芯片2中，形成其中引入包括分选实物颗粒的液体(样品液体)的进样口22、其中引入鞘液的鞘入口23，以及用于去除堵塞或气泡的抽吸出口24。在微芯片2中，样品液体被引入进样口22中，加入被引入鞘入口23中的鞘液，被发送到样品流道，并且从设置在样品流道的终止处的孔21喷出。
另外，与抽吸出口24连通的抽吸流道连接到样品流道。抽吸流道使样品流道中的压力成为负压，使流动暂时向后，并且当在样品流道中产生堵塞或气泡时去除堵塞或气泡。负压源(诸如真空泵)连接到抽吸出口24。
微芯片2可以由玻璃或各种塑料(PP、PC、COP和PDMS)形成。因为微芯片2具有从下面将要描述的光检测单元辐射的测量光的渗透性，具有小的自发荧光和小的波长色散，所以微芯片的材料优选是具有小的光学误差的材料。
微芯片2的形成可以通过湿法蚀刻或干法蚀刻玻璃衬底、纳米压印、注射成型以及机械加工塑料衬底来执行。微芯片2可以通过由相同材料或不同材料制成的衬底密封具备样品流道的衬底来形成。
＜振动元件3＞
振动元件3将微小的振动施加到流过流道的液体，使从孔21排出的流体成为液滴，并且产生流体流(液滴的流动)S。压电元件可以被用作振动元件3。振动元件3可以设置在振动可以被施加到流过流道的液体所在的位置，可以布置在微芯片2中，可以被布置成接触微芯片2，并且可以附接到管道(诸如鞘管)以将液体引入流道中。
＜充电单元4＞
充电单元4将正或负电荷施加到从孔21喷出的液滴，并且包括充电电极41和电压源(电压供应单元42)以将预定电压施加到充电电极41。充电电极41被布置成接触流过流道的鞘液和/或样品液体并且将电荷施加到鞘液和/或样品液体。例如，充电电极41插入微芯片2的充电电极入口中。
在图1中，充电电极41被布置成接触样品液体。然而，本公开不限于此，并且充电电极41可以被布置成接触鞘液并且可以被布置成接触鞘液和样品液体。然而，如果考虑对分选实物细胞的影响，则充电电极41优选被布置成接触鞘液。
因此，将正或负电荷施加到所需的液滴以给所需的液滴充电，使得包括任何颗粒的液滴可以通过电力来分离。另外，充电单元4的充电时间和提供给振动元件3的电压是同步的，使得只有任何液滴可以被充电。
＜偏转板5a和5b＞
偏转板5a和5b通过作用于施加到液滴的电荷与偏转板之间的电力改变流体流S中的每个液滴的前进方向，并且将液滴引导到预定的收集容器6a至6c。偏转板5a和5b被布置具有其间的流体流S。例如，通常使用的电极可以用于偏转板5a和5b中。
将正或负的不同电压施加到偏转板5a和5b中的每个。如果带电液滴穿过由电压施加所产生的电场，则产生电力(库仑力)并且在偏转板5a和5b的任何一个的方向上吸入每个液滴。在颗粒分选装置1中，可以通过改变施加到液滴的电荷的极性或量来控制由电场吸入的液滴的流(侧流)的方向。因此，可以在同一时间分选多个不同的颗粒。
＜收集容器6a至6c＞
收集容器6a至6c收集已穿过偏转板5a和5b之间的空间的液滴，并且实验和通用塑料管或玻璃管可以被用作收集容器。收集容器6a至6c优选被布置成在装置中可交换。另外，所收集的液滴的液体排出流道可以连接到收集容器，其接收在收集容器6a至6c中的除了分选实物颗粒以外的颗粒。
被布置在颗粒分选装置1中的收集容器的数量或类型不特别限定。例如，当布置四个或更多个收集容器时，可以根据作用于偏转板5a和5b与液滴之间的电力的存在或不存在以及其大小将每个液滴引导到任何收集容器，并且可以将每个液滴收集到收集容器。另外，代替使用收集容器6a至6c，可以使用具备多个反应部分(孔)的基材，并且一个特定的颗粒可以分配给每个反应部分。
＜充电控制单元7＞
充电控制单元7根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整充电单元4中的电荷施加结束时间。确定颗粒的尺寸的方法不特别限定。例如，可以基于由下面将要描述的光检测单元测量的前向散射光的检测结果来确定颗粒的尺寸。在这种情况下，充电控制单元7根据由光检测单元检测的前向散射光的强度是否等于或大于特定值(阈值)来改变电荷施加波形的电荷施加开始时间或改变电荷施加持续时间，并且调整电荷施加结束时间。
具体来说，当前向散射光的强度等于或大于预设的阈值时，充电控制单元7可以控制充电单元4，使得与前向散射光的强度小于阈值时相比，电荷施加波形被延迟或电荷施加持续时间增加。由此，即使分选实物颗粒较大，也可以在适当的时间施加电荷。因此，液滴可以通过偏转板5a和5b被稳定地引导。
＜光检测单元＞
另外，在根据本实施方案的颗粒分选装置1中，设置光检测单元(在附图中未图示)，其将光(激发光)辐射到样品流道的预定部分并且检测从流过样品流道的颗粒产生的光(测量物光)。光检测单元可以具有与根据相关技术的流式细胞术相同的配置。具体来说，光检测单元通过以下来配置：激光光源、辐射系统(包括聚光透镜、分色镜和用于聚光/辐射颗粒的激光的带通滤波器)，以及用于检测通过辐射激光从颗粒产生的测量物光的检测系统。
检测系统通过光电倍增管(PMT)和区域成像元件(诸如CCD或CMOS元件)来配置。辐射系统和检测系统可以通过相同的光路来配置并且可以通过个别光路来配置。由光检测单元的检测系统检测的测量物光是通过辐射激发光从颗粒产生的光。例如，测量物光可以是前向散射光、侧向散射光、各种散射光(诸如瑞利散射或米氏散射)或荧光。
在测量物光中，前向散射光的强度与细胞的表面积成比例地变化，并且前向散射光成为评估颗粒的尺寸的指标。由于这个原因，根据本实施方案的颗粒分选装置1优选包括检测前向散射光的前向散射光检测单元。由此，颗粒分选装置1可以通过充电控制单元7容易地执行电荷施加结束时间的调整。
＜其他＞
除上述个别单元之外，根据本实施方案的颗粒分选装置1还可以包括气动加压设备(诸如压缩机)和气动检测器(诸如压力传感器)以将稳定的空气压力提供给鞘液和样品液体中的每个。由此，可以稳定形成鞘流和样品流，并且可以实现稳定的液滴形成。
＜操作＞
接着，将使用通过使用前向散射光的检测结果来调整充电量的情况作为实例来描述根据本实施方案的颗粒分选装置1的操作，即，使用颗粒分选装置1分选颗粒的方法。
当根据本实施方案的颗粒分选装置1分选颗粒时，将包括分选实物颗粒的样品液体引入进样口22中并且将鞘液引入鞘入口23中。另外，光检测单元在与颗粒的光学特性的检测相同的时间检测颗粒的传输速率(流率)和颗粒的间隔。将所检测的颗粒的光学特性、流率和间隔转换成电信号，并且将电信号输出到装置的整个控制单元(在附图中未图示)。
将已穿过样品流道中的光辐射单元的样品液体和鞘液的层流从孔21排出到微芯片2外部的空间。此时，通过振动元件3将振动施加到液体(诸如流过流道的鞘液)，并且使从孔21排出的流体成为液滴。另外，通过偏转板5a和5b基于光检测单元中的检测结果改变每个液滴的前进方向，并且将每个液滴引导到预定的收集容器6a至6c并收集到收集容器。
此时，在根据本实施方案的颗粒分选装置1中，根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整充电单元4中的电荷施加结束时间。图2是图示通过电荷施加波形的开始时间的变化的电荷施加结束时间调整方法的流程图，并且图3是图示通过电荷施加持续时间的变化的电荷施加结束时间调整方法的流程图。另外，图4是图示电荷施加与处于“正常模式”的液滴形成状态的关系的图解。另外，图5是图示在通过电荷施加波形的开始时间的变化调整电荷施加结束时间时的液滴形成状态的图解，并且图6是图示在通过电荷施加持续时间的变化调整电荷施加结束时间时的液滴形成状态的图解。
充电控制单元7可以基于前向散射光的强度Sfsc为包括每个颗粒的液滴调整电荷施加结束时间。具体来说，对于其中前向散射光的强度等于或大于预设的阈值的颗粒，可以通过执行控制以改变电荷施加波形的开始时间或电荷施加持续时间来自动调整电荷施加结束时间。
例如，当通过改变电荷施加波形的开始时间来调整电荷施加结束时间时，如图2中所示，检测流过流道的每个颗粒，并且获取其前向散射光的强度(Sfsc)。另外，当颗粒的前向散射光的强度小于阈值(Tfsc)时，在图4中所示的正常时间施加电荷，并且当前向散射光的强度等于或大于阈值(Tfsc)时，在比图5中所示的正常时间更慢的时间施加电荷。
即，当前向散射光的强度(Sfsc)等于或大于预设的阈值(Tfsc)时，充电控制单元7控制充电单元4，使得与前向散射光的强度(Sfsc)小于阈值(Tfsc)时相比，电荷施加波形被延迟。这里，电荷施加波形的延迟量可以基于假定的颗粒尺寸被适当选择并且可以被预先设置。
例如，即使当通过改变电荷施加结束时间来调整电荷施加结束时间时，如图3中所示，检测流过流道的每个颗粒并且获取其前向散射光的强度(Sfsc)。另外，当颗粒的前向散射光的强度小于阈值(Tfsc)时，在图4中所示的正常时间内施加电荷，并且当前向散射光的强度等于或大于阈值(Tfsc)时，在比图6中所示的正常时间更长的时间内施加电荷。
即，当前向散射光的强度(Sfsc)等于或大于预设的阈值(Tfsc)时，充电控制单元7控制充电单元4，使得与前向散射光的强度(Sfsc)小于阈值(Tfsc)时相比，电荷施加持续时间被延长。这里，电荷施加的延长时间可以基于假定的颗粒尺寸被适当选择并且可以被预先设置。
因此，对于包括具有大尺寸的颗粒的液滴，电荷施加波形被延迟或电荷施加持续时间被延长，使得可以将电荷稳当地施加到其中中断时间已被延迟的液滴。在测量前调整提供给振动元件3的幅度(驱动值)的时间确定上述“正常电荷施加波形”和“正常电荷施加持续时间”，使得获得最稳定的侧流。此时，根据电荷施加波形与液滴形成的关系，将电荷施加结束时间设置为紧接在液滴脱落之后的时间，这是“正常模式”。
同时，重要的是，施加电荷直到紧接在液滴脱落之后的时间点，以使具有大尺寸的颗粒的分选稳定。当对上述两种电荷施加结束时间调整方法进行相互比较时，根据用于增加电荷施加持续时间的方法，余量被留在电荷施加持续时间并且电荷施加持续时间增加，使得可以将电荷稳当地施加到液滴，而不管中断时间的变化。然而，根据这种方法，当中断时间的变化较大时，施加到每个液滴的电荷量可能会改变。
同时，根据用于延迟电荷施加波形的方法，因为电荷施加持续时间不改变并且施加到每个液滴的电荷的总量变得恒定，所以不产生电荷量的变化。在延迟电荷施加波形的方法中，如果使用下面将要描述的方法以高精度来估计中断时间的延迟量，则根据延迟量来延迟电荷施加波形，使得分选可以变得稳定，同时恒定地保持每个液滴的充电量。
另外，通过创建程序以实现根据包括在液滴中的颗粒的尺寸改变电荷施加波形的开始时间或电荷施加持续时间的功能，并且将程序安装在颗粒分选装置1的充电控制单元7上，可以自动执行电荷施加结束时间的调整。或者，根据需要，用户可以选择“正常模式”和“大直径颗粒模式”并且执行选择的模式。
如上面详细地描述，在根据本实施方案的颗粒分选装置中，因为根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整充电单元中的电荷施加结束时间，所以可以将电荷稳定地施加到包括具有大尺寸的颗粒的液滴。由此，即使当分选实物颗粒较大时，由于中断时间的延迟造成的侧流的干扰可以减轻，并且可能以高精度分选颗粒。
因此，在根据相关技术的分选装置中，当分选大颗粒时，孔直径应增加。然而，根据本公开，因为没有必要增加具有大尺寸的颗粒的孔直径，所以与相关技术相比，可能以高速分选颗粒。
在上述第一实施方案中，已描述使用微芯片2的情况的实例。然而，本公开不限于此。即使当使用流动池而不是微芯片2时，获得相同的效果。
＜2.第一实施方案的第一修改＞
接着，将描述根据本公开的第一实施方案的第一修改的颗粒分选装置。图7是图示根据这个修改的颗粒分选装置的充电控制机制的配置实例的方框图，并且图8是图示其电荷施加结束时间调整方法的流程图。
＜装置配置＞
因为前向散射光的强度Sfsc成为大致与颗粒的表面积(尺寸)成比例的值，所以可以通过基于每个颗粒的前向散射光的强度Sfsc设置电荷施加波形的延迟量来进一步提高分选的稳定性。因此，根据这个修改的颗粒分选装置包括延迟量计算单元9，其基于由光检测单元8检测的前向散射光的强度Sfsc计算电荷施加波形的延迟量D，如图7中所示。
＜操作＞
在根据这个修改的颗粒分选装置中，充电单元4由充电控制单元7控制，使得根据由延迟量计算单元9计算的延迟量D使电荷施加波形延迟。具体来说，如图8中所示，首先，在光检测单元8中检测颗粒并且获取其前向散射光的强度Sfsc。另外，基于前向散射光的强度Sfsc的数据在延迟量计算单元9中计算电荷施加波形的延迟量D。延迟量D的数据被传输到充电控制单元7并且用于控制充电单元4的电荷施加。
因此，在根据这个修改的颗粒分选装置中，从前向散射光的强度Sfsc计算电荷施加波形的延迟量D，并且充电控制单元7基于延迟量的值控制充电单元4的电荷施加波形。因此，可以进一步提高分选稳定性。
根据这个修改的颗粒分选装置中的其他配置和效果与上述第一实施方案中的那些配置和效果相同。
＜3.第一实施方案的第二修改＞
接着，将描述根据本公开的第一实施方案的第二修改的颗粒分选装置。图9是图示根据这个修改的颗粒分选装置的充电控制机制的配置实例的方框图，并且图10是图示其电荷施加结束时间调整方法的流程图。
＜装置配置＞
如上所述，因为前向散射光的强度Sfsc成为大致与颗粒的表面积(尺寸)成比例的值，所以可以通过基于每个颗粒的前向散射光的强度Sfsc设置电荷施加持续时间来进一步提高分选的稳定性。因此，根据这个修改的颗粒分选装置包括施加时间计算单元10，其基于由光检测单元8检测的前向散射光的强度Sfsc计算电荷施加持续时间T，如图9中所示。
＜操作＞
在颗粒分选装置中，充电控制单元7控制充电单元4，使得在由施加时间计算单元10计算的时间T内将电荷施加到液滴。具体来说，如图10中所示，首先，在光检测单元8中检测颗粒并且获取其前向散射光的强度Sfsc。另外，基于其前向散射光的强度Sfsc的数据在施加时间计算单元10中计算电荷施加持续时间T。电荷施加持续时间T的数据被传输到充电控制单元7并且用于控制充电单元4的电荷施加。
如在根据这个修改的颗粒分选装置中，即使从前向散射光的强度Sfsc计算电荷施加持续时间T并且充电控制单元7基于其值控制充电单元4的电荷施加持续时间，也可以进一步提高分选的稳定性。
根据这个修改的颗粒分选装置中的其他配置和效果与上述第一实施方案中的那些配置和效果相同。
＜4.第二实施方案＞
接着，将描述根据本公开的第二实施方案的颗粒分选装置。图11是示意性地图示根据本公开的第二实施方案的颗粒分选装置的配置实例的图解。如图11中所示，除上述第一实施方案的配置之外，根据本实施方案的颗粒分选装置11还包括成像元件(相机)12，其用于获取流体或液滴的图像；以及激励控制单元14，其用于基于由相机12成像的图像控制振动元件3的驱动电压。
＜成像元件(相机)12＞
成像元件(相机)12在从孔21排出的样品液体和鞘液的层流成为液滴所在的位置(断开点BP)成像成为液滴之前的流体和液滴。除成像设备(诸如CCD或CMOS相机)之外，还可以使用各种成像元件(诸如光电转换元件)来成像流体和液滴。
另外，用于改变相机12的位置的位置调整机构15优选设置在相机12中。由此，可以根据来自下面将要描述的激励控制单元14的指令容易地控制相机12的位置。另外，在根据本实施方案的颗粒分选装置11中，除相机12之外，还可以提供用于照射成像区域的光源(在附图中未图示)。
＜电压供应单元13＞
电压供应单元13将驱动电压供应到振动元件3。振动元件3的驱动电压根据正弦波被供应以形成稳定的液滴，并且通过频率(时钟值)和幅度(驱动值)的两个元素来控制。
＜激励控制单元14＞
激励控制单元14基于由相机12成像的图像控制振动元件3的驱动功率，并且根据需要控制相机12的位置。具体来说，激励控制单元14基于在图像中形成液滴之前的流体的状态，或存在于断开点与最靠近断开点的液滴之间的卫星液滴的状态，或流体的状态和卫星液滴的状态，来控制电压供应单元13或位置调整机构15。
激励控制单元14可以通过信息处理设备(包括通用处理器、主存储设备和辅助存储设备)来配置。在这种情况下，通过将由成像元件(诸如相机12)成像的图像数据输入到激励控制单元14并且执行编程控制算法，可以自动控制电压供应单元13或位置调整机构15。这种计算机程序可以存储在记录介质(诸如磁盘、光盘、磁光盘和闪速存储器)中或可以通过网络进行分配。
＜操作＞
接着，将描述根据本实施方案的颗粒分选装置11的操作。除充电控制单元7对充电单元4的控制之外，根据本实施方案的颗粒分选装置11通过相机12在断开点获取流体和液滴的图像，并且基于图像通过激励控制单元14控制振动元件3。
(液滴图像的获取)
通过成像元件(相机)12成像流体和液滴的方法不特别限定。例如，在每个液滴形成周期的恒定时间内从光源发出光，使得可以获取液滴形成的特定时间的液滴图像。另外，在液滴形成时钟的光源发光时间改变，使得可以确认在一个周期内形成液滴的方面。因为液滴形成频率是约10k至30kHz并且成像元件(相机)12的帧频一般是约30fps，所以通过重叠数百至数千的液滴来获得一个液滴图像。
(驱动电压的控制)
当振动元件3的驱动电压由激励控制单元14控制时，准备通过预先将流体或液滴的状态调整到最佳状态来成像的图像(参考图像)，并且调整驱动电压使得在分选时的图像与参考图像匹配。图12是示意性地图示由相机12成像的图像的实例的图解。可以通过从断开点BP到第一卫星SD1的距离(第一卫星上部间隔)d和紧接在成为液滴之前的流体中的收缩部分的宽度(液柱收缩宽度)w来执行参考图像与在分选时的图像的比较。
第一卫星上部间隔d、液柱收缩宽度w和液柱长度L(断开点BP的位置)有密切的关系，并且液柱长度L、第一卫星上部间隔d和液柱收缩宽度w成为直接显示断开点BP的稳定性的指标。另外，基于第一卫星上部间隔d或液柱收缩宽度w的值来控制振动元件3的驱动电压，使得流体流S的液滴形状可以变得稳定。
例如，振动元件3的驱动电压由激励控制单元14控制，使得在分选时的图像中的第一卫星上部间隔d变得与图12中所示的参考图像71中的第一卫星上部间隔dref相同。如果振动元件3的驱动电压增加，则第一卫星上部间隔d的值增加。相反，如果振动元件3的驱动电压减少，则第一卫星上部间隔d的值减少。因此，激励控制单元14可以使用这种关系来控制振动元件3的驱动电压。
第一卫星上部间隔d对流体流S的液滴形状的变化敏感。因此，将第一卫星上部间隔d不断调整成与参考图像71的第一卫星上部间隔dref匹配，使得在分选时的液滴形状可以类似于参考图像保持在稳定状态。
另外，可以使用液柱收缩宽度w而不是第一卫星上部间隔dref来控制振动元件3的驱动电压。在这种情况下，控制振动元件3的驱动电压，使得在分选时的图像中的液柱收缩宽度w的值变得等于图12中所示的参考图像71中的液柱收缩宽度wref。如果振动元件3的驱动电压增加，则液柱收缩宽度w的值减少，并且如果振动元件3的驱动电压减少，则液柱收缩宽度w的值增加。因此，激励控制单元14可以使用这种关系来控制振动元件3的驱动电压。
类似于上述第一卫星上部间隔dref，液柱收缩宽度w也根据流体流S的液滴形状的变化而敏感地变化。因此，将液柱收缩宽度w不断调整成与参考图像71的液柱收缩宽度wref匹配，使得流体流S可以保持在稳定状态，并且断开点BP的位置也变得稳定。
在由激励控制单元14对振动元件3的驱动电压控制中，第一卫星上部间隔d和液柱收缩宽度w中的任何一个可以被用作指标。然而，第一卫星上部间隔d和液柱收缩宽度w都被用作指标，使得流体流S中的液滴形状可以进一步变得稳定。或者，可以只基于流体的状态，而不使用卫星液滴的状态来控制振动元件3的驱动电压。
(相机位置的控制)
在分选时，如果鞘液温度根据环境温度的变化而变化，则流体流S中的液滴间隔根据粘度变化和断开点BP的位置由流率的变化改变，即，液柱长度L变化。由此，图像中的内液柱液滴FD的数量可以改变，并且可能无法稳定地检测和识别断开点BP。
因此，在根据本实施方案的颗粒分选装置11中，根据需要，可以通过激励控制单元14根据图像中的液柱长度L的变化来移动相机12的位置。因此，如果使相机12的位置跟随断开点BP的位置变化，则可以不断保持图像中的液柱长度L的值。因此，因为断开点BP稳定保持在对应于分选图像中的参考图像的预定位置，可以不断保持内液柱液滴FD的数量，并且先前调整的下降延迟时间可以维持很长一段时间。
作为不断保持图像中的断开点BP的位置的方法，除移动相机12的方法之外，改变图像的切割位置的方法是已知的。例如，使用具有广角的相机来成像流体和液滴，从图像中切割包括断开点BP的图像，并且图像被激励控制单元14用来控制。在这种情况下，当断开点BP的位置改变时，图像切割位置改变以抑制液柱长度L的值发生变化。由此，可以实现根据断开点BP的运动来控制成像位置。
因为根据本实施方案的颗粒分选装置基于流体流S的状态执行电荷施加结束时间的调整和振动元件的驱动电压的控制，所以可能以高精度保持断开点BP。由此，液滴形成以及对液滴的充电变得稳定。因此，即使当分选实物颗粒较大时，也可能以高速和高精度分选颗粒。
根据本实施方案的颗粒分选装置中的其他配置和效果与上述第一实施方案中的那些配置和效果相同。
＜5.第三实施方案＞
接着，将描述根据本公开的第三实施方案的颗粒分选装置。在颗粒分选装置(诸如细胞分选仪)中，当分选颗粒(诸如细胞)时，可以执行使用具备多个反应部分(孔)的基材(在下文中，被称为孔板)的板分选。各种类型的孔，诸如6孔、12孔、24孔、48孔、96孔和384孔存在于孔板中用于板分选。当孔的数量增加时，孔的开口的直径减少。
由于这个原因，在根据相关技术的颗粒分选装置中，如果使用具有大量的孔的板，则很难以高精度将目标颗粒分配给孔。另外，在根据相关技术的颗粒分选装置中，如果孔的直径减小，则很容易让液滴撞击壁表面。由于这个原因，当分选实物颗粒是细胞时，分选细胞可能会损坏并且细胞的存活率可能会降低。
＜装置的整体配置＞
图13是示意性地图示根据本实施方案的颗粒分选装置的配置实例的图解，图14A是示意性地图示颗粒分选装置中的侧流与孔板的关系的图解，并且图14B是示意性地图示根据相关技术的颗粒分选装置中的侧流与孔板的关系的图解。在图13中，与图1中所示的颗粒分选装置的组件相同的组件用相同的参考数字表示，并且省略其详细说明。
如图13中所示，根据本实施方案的颗粒分选装置31包括微芯片2、振动元件3、充电单元4、偏转板5a和5b、废液收集容器35和孔板36。另外，在根据本实施方案的颗粒分选装置31中，孔板36被倾斜布置在孔36a的开口面的流体流S的入射角θ接近90度的方向上。
＜废液收集容器35＞
废液收集容器35收集包括除了分选实物颗粒以外的颗粒的液滴，或不包括颗粒的液滴。实验和通用塑料管或玻璃管可以被用作废液收集容器35。所收集的液滴的液体排出流道可以连接到废液收集容器35。另外，废液收集容器35优选被布置成在孔板36的液滴收集，特别是，孔板36的运动不受干扰的位置在装置中可交换。
＜孔板36＞
孔板36被用于PCR方法。多个孔(反应部分)36a形成在衬底上，并且包括特定颗粒的一个或多个液滴被收集到每个孔36a。另外，在根据本实施方案的颗粒分选装置31中，孔板36被布置成倾斜到流体流S。如在图14B中所示的根据相关技术的颗粒分选装置中，如果孔板36被水平布置，则液滴(流体流S)从斜方向入射。由于这个原因，很容易让液滴偏离孔36a的开口(命中率降低)或撞击孔36a的侧壁。
同时，在图14A中所示的根据本实施方案的颗粒分选装置31中，因为孔板36倾斜到侧流S，所以很容易让液滴进入孔36a并且很难让液滴撞击孔36a的侧壁。因此，根据本实施方案的颗粒分选装置31可能以高精度分选颗粒而不损坏颗粒。特别是，当分选实物颗粒是细胞时，分选后的存活率可以增加。
这里，孔板36的入射角不特别限定。然而，孔板36优选被倾斜布置，使得流体流S相对于孔36a的开口面的入射角θ是约90度。另外，用于根据本实施方案的颗粒分选装置31的孔板36中的孔36a的数量不特别限定。然而，当孔36a的数量增加时，上述效果变得明显。此外，孔36a的形状不受限制并且孔可以具有各种形状。例如，底面可以是平面的或弯曲的。
倾斜布置孔板36的方法不特别限定。例如，可以使用以预定的角度使固定孔板36的板架的板放置单元倾斜的方法。图15是示意性地图示当孔板放置在其中板放置单元是倾斜的板架上时的状态的侧视图。如图15中所示，板架37的板放置单元37a根据流体流S的角度以角度α倾斜，使得放置在板架上的孔板36可以倾斜到流体流。
或者，通过将孔板36或在上面放置孔板36的板架放置在以任何角度倾斜的平台上并且使平台倾斜，可以使孔板36倾斜到流体流S。
＜操作＞
接着，将描述根据本实施方案的颗粒分选装置31的操作。根据本实施方案的颗粒分选装置通过移动机构按顺序移动孔板36，使得流体流S和孔板36的孔36a的位置相互匹配，并且将一个特定颗粒或所需数量的特定颗粒分配给每个孔36a。
此时，如果孔板36被倾斜布置，则孔36a之间的水平方向的距离变化。由于这个原因，类似于孔板被水平布置的情况，如果孔板36被移动，则在流体流S和孔36a的位置发生错误。因此，在根据本实施方案的颗粒分选装置31中，设置用于控制移动机构的运动控制单元，并且根据孔板36的入射角调整在分选时孔板36的运动量。由此，即使当孔板36被倾斜布置时，流体流S和孔36a的位置也可以相互匹配。因此，可能以高精度分选颗粒。
当分选细胞时，将缓冲剂(缓冲液)预先存储在孔36a中。在其中孔36a的深度是小的孔板36的情况下，如果孔板被倾斜布置，则缓冲剂可能会泄漏。另外，在孔36a的底部是平面(平底)的情况或将少量缓冲剂存储在孔36a中的情况下，如果孔板36被倾斜布置，则覆盖有缓冲剂的部分减少。
因此，在根据本实施方案的颗粒分选装置31中，可以根据孔板36的类型和/或存储的缓冲量自动调整孔板36的入射角。图16是图示根据本实施方案的颗粒分选装置31的操作实例的流程图。具体来说，如图16中所示，用户输入孔板的类型(孔的数量或形状)或读取存储在条形码中的数据或附着到产品的标签，并且确定孔板的类型。另外，存储在孔中的缓冲剂的量由用户输入或被自动确定。
接着，在被设置在装置中的倾角控制单元中，根据孔板的类型和/或存储的缓冲量确定孔板的倾角。另外，通过倾角调整机构使孔板倾斜，使得角成为确定的倾角。然后，通过被设置在装置中的板运动控制单元来确定在以预定的角度使孔板倾斜时的孔板运动量，并且分选颗粒，同时基于其结果控制孔板的运动。
因此，通过根据孔板的类型或存储的缓冲剂的量来调整孔板的倾角，可以实现高精度的分选。当使用具有少量孔的孔板时，孔的直径足够大的实现流体流S的位置精度。由于这个原因，通过使孔板倾斜获得的优点减少。即，根据本实施方案的配置对使用其中孔的数量是大的并且孔的直径是小的孔板的情况是特别有效的。
因为孔板被倾斜布置到侧流，所以根据本实施方案的颗粒分选装置可能以高精度将分选实物颗粒分选到预定的孔，而不损坏颗粒。
根据本实施方案的颗粒分选装置可以组合上述配置和根据第一实施方案、其修改或第二实施方案的配置。例如，组合上述配置和其中根据包括在液滴中的颗粒的尺寸调整充电单元中的电荷施加结束时间的配置，使得可以将电荷稳定地施加到包括具有较大尺寸的颗粒的液滴，并且可以进一步提高分选精度。另外，调整电荷施加结束时间，并且通过激励控制单元基于流体流的状态来控制振动元件的驱动电压，使得可以将断开点保持在高精度，并且液滴形成以及对液滴的充电可以变得稳定。
本公开可以采取以下配置。
(1)一种颗粒分选装置，包括充电单元，其被配置成将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分；以及充电控制单元，其被配置成根据包括在所述液滴中的颗粒的尺寸为所述施加的电荷调整电荷施加结束时间。
(2)根据(1)所述的颗粒分选装置，其中所述充电控制单元被配置成根据包括在所述液滴中的所述颗粒的所述尺寸改变电荷施加波形的开始时间。
(3)根据(1)或(2)所述的颗粒分选装置，其中所述充电控制单元被配置成根据包括在所述液滴中的所述颗粒的所述尺寸改变电荷施加持续时间。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的颗粒分选装置，进一步包括前向散射光检测单元，其包括光源，所述光源被布置成照射沿着流道流动的颗粒；以及检测器，其被布置成检测通过所述照射从所述颗粒产生的前向散射光，其中所述充电控制单元被配置成基于来自所述前向散射光检测单元的检测结果调整所述电荷施加结束时间。
(5)根据(4)所述的颗粒分选装置，其中当由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度等于或大于预设的阈值时，所述充电控制单元控制所述充电单元，使得与所述前向散射光的所述强度小于所述阈值时相比，电荷施加波形被延迟。
(6)根据(4)或(5)所述的颗粒分选装置，进一步包括延迟量计算单元，其被配置成基于由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度计算电荷施加波形的延迟量，其中所述充电控制单元控制所述充电单元，使得所述电荷施加波形根据由所述延迟量计算单元计算的所述延迟量被延迟。
(7)根据(4)至(6)中任一项所述的颗粒分选装置，其中当由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度等于或大于预设的阈值时，所述充电控制单元控制所述充电单元，使得与所述前向散射光的所述强度小于所述阈值时相比，电荷施加持续时间被延长。
(8)根据(4)至(7)中任一项所述的颗粒分选装置，进一步包括施加持续时间计算单元，其基于由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度计算电荷施加持续时间，其中所述充电控制单元控制所述充电单元，使得在由所述施加持续时间计算单元计算的所述电荷施加持续时间内施加所述电荷。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的颗粒分选装置，其中所述孔形成在可交换微芯片中，并且所述充电单元包括充电电极，其被布置成接触流过设置在所述微芯片中的流道的鞘液和/或样品液体。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的颗粒分选装置，其中所述孔形成在流动池中。
(11)一种颗粒分选方法，包括以下动作：将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分；以及根据包括在所述液滴中的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间。
(12)一种存储计算机可读程序指令的非临时性计算机可读存储介质，所述指令用于使颗粒分选装置的充电控制单元执行根据从孔喷出的液滴中检测到的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间的功能。
本公开中所描述的效果不是限制性而是示例性的，并且可以获得其他效果。
本领域技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变化，只要这些修改、组合、子组合和变化在所附权利要求书或其等效物的范围内。
参考符号列表
1、11、31 颗粒分选装置
2 微芯片
3 振动元件
4 充电单元
5a、5b 偏转板
6a-6c 收集容器
7 充电控制单元
8 光检测单元
9 延迟量计算单元
10 施加时间计算单元
12 成像元件(相机)
13、42 电压供应单元
14 激励控制单元
15 位置调整机构
21 孔
22 进样口
23 鞘入口
24 抽吸出口
35 废液收集容器
36 孔板
36a 孔
37 板架
41 电极
71 延迟量计算单元
72 施加时间计算单元
S 流体流。

Claims (11)

1.一种颗粒分选装置，包含：
充电单元，其被配置成将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分；以及
充电控制单元，其被配置成根据包括在所述液滴中的颗粒的尺寸为所述施加的电荷调整电荷施加结束时间，
其中所述充电控制单元被配置成根据包括在所述液滴中的所述颗粒的所述尺寸改变电荷施加持续时间。
2.根据权利要求1所述的颗粒分选装置，其中所述充电控制单元被配置成根据包括在所述液滴中的所述颗粒的所述尺寸改变电荷施加波形的开始时间。
3.根据权利要求1所述的颗粒分选装置，进一步包含：
前向散射光检测单元，其包括光源，所述光源被布置成照射沿着流道流动的颗粒；以及检测器，其被布置成检测通过所述照射从所述颗粒产生的前向散射光，
其中所述充电控制单元被配置成基于来自所述前向散射光检测单元的检测结果调整所述电荷施加结束时间。
4.根据权利要求3所述的颗粒分选装置，其中当由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度等于或大于预设的阈值时，所述充电控制单元控制所述充电单元，使得与所述前向散射光的所述强度小于所述阈值时相比，电荷施加波形被延迟。
5.根据权利要求3所述的颗粒分选装置，进一步包含：
延迟量计算单元，其被配置成基于由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度计算电荷施加波形的延迟量，
其中所述充电控制单元控制所述充电单元，使得所述电荷施加波形根据由所述延迟量计算单元计算的所述延迟量被延迟。
6.根据权利要求3所述的颗粒分选装置，其中当由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度等于或大于预设的阈值时，所述充电控制单元控制所述充电单元，使得与所述前向散射光的所述强度小于所述阈值时相比，电荷施加持续时间被延长。
7.根据权利要求3所述的颗粒分选装置，进一步包含：
施加持续时间计算单元，其基于由所述前向散射光检测单元检测的所述前向散射光的强度计算电荷施加持续时间，
其中所述充电控制单元控制所述充电单元，使得在由所述施加持续时间计算单元计算的所述电荷施加持续时间内施加所述电荷。
8.根据权利要求1所述的颗粒分选装置，其中所述孔形成在可交换微芯片中，并且所述充电单元包括充电电极，其被布置成接触流过设置在所述微芯片中的流道的鞘液和/或样品液体。
9.根据权利要求1所述的颗粒分选装置，其中所述孔形成在流动池中。
10.一种颗粒分选方法，包含：
将电荷施加到从孔喷出的液滴的至少一部分；以及
根据包括在所述液滴中的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间，
其中还包含根据包括在所述液滴中的所述颗粒的所述尺寸改变电荷施加持续时间。
11.一种存储计算机可读程序指令的非临时性计算机可读存储介质，所述指令用于使颗粒分选装置的充电控制单元执行根据从孔喷出的液滴中检测到的颗粒的尺寸调整电荷施加结束时间的功能，
其中所述指令还用于使所述颗粒分选装置的充电控制单元执行根据包括在所述液滴中的所述颗粒的所述尺寸改变电荷施加持续时间。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5924077B2 (ja) 2012-03-30 2016-05-25 ソニー株式会社 微小粒子分取装置及び微小粒子分取装置における軌道方向判定方法
CN103718020B (zh) 2012-03-30 2016-06-29 索尼公司 微粒分类装置及在该装置中优化流体流的方法
JP5994337B2 (ja) * 2012-03-30 2016-09-21 ソニー株式会社 微小粒子分取装置及びディレイタイム決定方法
EP3910318A1 (en) 2013-01-28 2021-11-17 Sony Group Corporation Microparticle sorting device, and method and program for sorting microparticles
WO2015056516A1 (ja) 2013-10-16 2015-04-23 ソニー株式会社 粒子分取装置、粒子分取方法及びプログラム
EP3690424B1 (en) 2014-02-13 2023-12-27 Sony Group Corporation Particle sorting device, particle sorting method, and program
JP6657625B2 (ja) 2014-09-05 2020-03-04 ソニー株式会社 液滴分取装置、液滴分取方法及びプログラム
US10605714B2 (en) 2015-10-19 2020-03-31 Sony Corporation Image processing device, fine particle sorting device, and image processing method
EP3222353B1 (en) * 2016-03-23 2019-04-24 Scienion AG Method for single particle deposition
WO2017169770A1 (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 富士フイルム株式会社 細胞分析システム
JP6707257B2 (ja) * 2016-05-06 2020-06-10 アライドフロー株式会社 処理装置
SG11201903247VA (en) 2016-10-18 2019-05-30 Menarini Silicon Biosystems Spa Microfluidic device, microfluidic system and method for the isolation of particles
US10466158B2 (en) * 2017-04-11 2019-11-05 Sony Corporation Microparticle sorting apparatus and delay time determination method
US10591400B2 (en) 2018-03-29 2020-03-17 Sony Corporation Micro particle analyzer and micro particle analysis method
JP2020041881A (ja) * 2018-09-10 2020-03-19 ソニー株式会社 制御装置、該制御装置を用いた微小粒子分取装置及び微小粒子分取システム、並びに制御方法、及び制御プログラム
CN109513629B (zh) * 2018-11-14 2021-06-11 深圳蓝胖子机器智能有限公司 包裹分拣方法、装置和计算机可读存储介质
CN109513630B (zh) * 2018-11-14 2021-06-11 深圳蓝胖子机器智能有限公司 包裹分拣系统及其控制方法、存储介质
CN110369293A (zh) * 2018-11-30 2019-10-25 天津京东深拓机器人科技有限公司 分拣系统、分拣小车的落包控制方法、设备和存储介质
CN110479615A (zh) * 2019-07-18 2019-11-22 深圳优地科技有限公司 基于无人机的快递分拣方法、装置及终端设备
JP7353623B2 (ja) 2019-08-05 2023-10-02 アライドフロー株式会社 粒子分別装置及び粒子分別方法
US11754487B2 (en) * 2020-06-24 2023-09-12 Becton, Dickinson And Company Flow cytometric droplet dispensing systems and methods for using the same
CN114130525A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 湖南柿竹园有色金属有限责任公司 一种选矿设备控制方法、装置、设备及介质
WO2023243422A1 (ja) * 2022-06-14 2023-12-21 ソニーグループ株式会社 粒子分取システム、粒子分取方法、及び粒子分取プログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101675334A (zh) * 2007-05-23 2010-03-17 贝克曼考尔特公司 补偿用于流式细胞仪的静电分选器中的颗粒轨迹的变化的方法和设备
CN102317755A (zh) * 2009-02-17 2012-01-11 索尼公司 用于对微粒子进行分选的设备和微芯片

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4817270B2 (ja) * 1997-05-13 2011-11-16 シスメックス株式会社 粒子測定装置
US6248590B1 (en) 1998-02-27 2001-06-19 Cytomation, Inc. Method and apparatus for flow cytometry
US6079836A (en) * 1998-07-20 2000-06-27 Coulter International Corp. Flow cytometer droplet break-off location adjustment mechanism
US6372506B1 (en) * 1999-07-02 2002-04-16 Becton, Dickinson And Company Apparatus and method for verifying drop delay in a flow cytometer
US6809804B1 (en) * 2000-05-11 2004-10-26 Becton, Dickinson And Company System and method for providing improved event reading and data processing capabilities in a flow cytometer
WO2002023163A1 (en) 2000-09-15 2002-03-21 California Institute Of Technology Microfabricated crossflow devices and methods
US6941005B2 (en) 2002-11-01 2005-09-06 Coulter International Corp. Monitoring and control of droplet sorting
EP1608963B1 (en) * 2003-03-28 2009-12-30 Inguran, LLC Apparatus and methods for providing sex-sorted animal sperm
US7232687B2 (en) 2004-04-07 2007-06-19 Beckman Coulter, Inc. Multiple sorter monitor and control subsystem for flow cytometer
DE102005005368B3 (de) * 2005-02-05 2006-06-14 Sartorius Ag Wägesystem
DE102006056694B4 (de) 2006-11-30 2010-08-05 Advalytix Ag Verfahren zum Durchführen einer enzymatischen Reaktion
EP2267430A1 (de) * 2009-06-24 2010-12-29 Masterrind GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Selektion von Partikeln
JP2011145185A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Sony Corp 流路構造、マイクロチップ及び送流方法
JP5381741B2 (ja) * 2010-01-21 2014-01-08 ソニー株式会社 光学的測定装置及び光学的測定方法
CN103180858B (zh) 2011-08-25 2016-01-20 索尼公司 移动微实体流中的运动相关误差的补偿
JP5219227B2 (ja) * 2011-10-05 2013-06-26 ニチコン株式会社 設置型充電システム
JP5905317B2 (ja) * 2012-03-30 2016-04-20 ソニー株式会社 微小粒子分取装置におけるキャリブレーション方法及び該装置
CN103718020B (zh) 2012-03-30 2016-06-29 索尼公司 微粒分类装置及在该装置中优化流体流的方法
JP5924077B2 (ja) * 2012-03-30 2016-05-25 ソニー株式会社 微小粒子分取装置及び微小粒子分取装置における軌道方向判定方法
WO2013192479A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 Bio-Rad Laboratories, Inc. Multi-directional sorting with reduced contamination in a flow cytometer
IN2015KN00621A (zh) * 2012-09-19 2015-07-17 Inguran Llc
JP6065527B2 (ja) * 2012-11-08 2017-01-25 ソニー株式会社 微小粒子分取装置及び微小粒子分取方法
EP3910318A1 (en) 2013-01-28 2021-11-17 Sony Group Corporation Microparticle sorting device, and method and program for sorting microparticles
AU2014250805B2 (en) * 2013-04-12 2017-09-21 Becton, Dickinson And Company Automated set-up for cell sorting
WO2015056516A1 (ja) * 2013-10-16 2015-04-23 ソニー株式会社 粒子分取装置、粒子分取方法及びプログラム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101675334A (zh) * 2007-05-23 2010-03-17 贝克曼考尔特公司 补偿用于流式细胞仪的静电分选器中的颗粒轨迹的变化的方法和设备
CN102317755A (zh) * 2009-02-17 2012-01-11 索尼公司 用于对微粒子进行分选的设备和微芯片

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US10451534B2 (en) 2019-10-22
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