CN105980831A - 粒子分捡装置、粒子分捡方法、程序以及粒子分捡系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能够简便地检测液滴中的气泡、杂质等的粒子分捡装置、粒子分析方法、程序和粒子分捡系统。该粒子分捡装置包括判断单元，以判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后所拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后所拍摄的液滴的图像的亮度有关。

Description

粒子分捡装置、粒子分捡方法、程序以及粒子分捡系统
技术领域
本发明涉及一种粒子分捡装置、一种粒子分捡方法及程序，以及一种粒子分捡系统。特别是本技术涉及一种基于液滴的图像检测液滴中是否存在气泡、杂质等的技术。
背景技术
流式细胞术(流式细胞分析仪)被广泛应用于分析细胞、微生物和生物相关的微粒，例如微脂囊(参见非专利文件1)。流式细胞术是这样一种方法：，通过检测从由特定波长的激光(激发光)照射的每粒子发出的荧光或散射光线，对排成一线通过流动通道的粒子逐一进行分析。流式细胞术通过将光电检测器检测到的光转变成数字化电信号并进行统计分析，从而确定单个粒子的类型、大小和结构。
一些流式细胞分析仪具有基于分析结果仅仅对拥有特定的特征的微粒才进行分捡和回收的功能。具体的，要进行细胞分捡的微粒分捡装置叫做细胞分捡仪。在细胞分捡仪中，通常通过振动元件或类似的元件将振动施加到流动的细胞或者微芯片上，从而将从从流动通道排出的流体变成液滴(参见专利文献1和2)。
在细胞分捡仪中，气泡、杂质等进入到鞘线或样本线中破坏了层流或液滴，这导致分析数据可靠性降低或分捡精度和纯度降低。例如，专利文献3披露了一种关于配备了气泡检测仪的细胞分捡器的技术。根据这一技术，在流动通道中出现的气泡可以被连接到流动通道的气泡检测仪检测出来。
引文列表
专利文献
专利文献1：PCT申请的日文译文号2007-532874。
专利文献2：日本专利申请公开号2010-190680。
专利文献3：美国专利申请公开号2007/0257215。
非专利文献
非专利文献1：“细胞工程学分册，实验方案丛书，流式细胞术专业”，第2版，中内启光编辑，株式会社秀润社，2006年8月31日出版(“SeparateVolume of Cell Technology,Experimental Protocol Series,Master of FlowCytometry”,Second Edition,edited by Hiromitsu Nakauchi,published byShuujunsha on Aug.31,2006)。
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，专利文献3中公开的粒子分捡装置需要在其中设置气泡检测仪，这增加了装置的成本，也限制了结构上的自由度。此外，除了气泡外，还需要检测到杂质等。
因此本发明的主要的目的是提供一种能够简便地检测到滴液中的气泡、杂质等的粒子分捡装置。
问题的解决方案
本发明提供了一种粒子分捡装置，包括判断单元，用于判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后所拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后所拍摄的液滴的图像的亮度有关。
所述基准图像信息可以包括所述基准液滴图像信息和基准背景图像信息，所述基准背景图像信息与除所述液滴之外的背景图像的亮度有关，并且基准背景图像信息的峰值亮度值比所述基准液滴图像信息的峰值亮度值高，并且所述拍摄图像信息可以包括所述拍摄液滴图像信息和拍摄背景图像信息，所述拍摄背景图像信息与除所述液滴之外的亮度有关，其峰值亮度值比所述拍摄液滴图像信息高。
进一步，判断单元可以判断所述拍摄液滴图像信息的所述峰值亮度值是否高于所述基准液滴图像信息的所述峰值亮度值。
进一步，判断单元可以判断所述拍摄液滴图像信息的从所述基准液滴图像信息中所述液滴图像的所述峰值亮度值起预定亮度范围内的像素数量是否小于所述基准液滴图像信息。。
进一步，判断单元可以判断所述拍摄液滴图像信息的从所述基准图像信息中除所述液滴之外的所述图像的所述峰值亮度值起预定亮度范围内的像素数量是否小于所述基准液滴图像信息。
进一步，粒子分捡装置可以包括：充电单元，对至少部分从所述孔口排出的液滴施加电荷；偏转板，隔着由所述液滴形成的液流而彼此相对地设置，以改变所述液滴的移动方向；第一成像单元，在从所述孔口排出的液体变为液滴的位置拍摄所述液滴的图像，以生成所述基准图像信息和所述拍摄图像信息。
在这种情况下，粒子分捡装置可以进一步包括存储单元，用于存储基准图像信息。
进一步，基准图像信息可以是包括不含有粒子的液滴的图像的图像信息。
进一步，粒子分捡装置可以进一步包括：第二成像单元，拍摄已经从所述偏转板之间穿过的所述液滴的图像，其中所述判断单元可以判断由所述第二成像单元获取的所述液滴的第二图像信息是否是预先设定的稳定的图像信息，并且其中当所述第二图像信息是所述稳定的图像信息时，可以将由所述第一成像单元拍摄的与所述第二图像信息有关的所述液滴的图像信息确定为所述基准图像信息。
进一步，粒子分捡装置可以进一步包括通知单元，用于在所述拍摄图像信息相对于所述基准图像信息发生变化时，将警告信息通知给用户。
进一步，粒子分捡装置可以进一步包括控制单元，用于在所述拍摄图像信息相对于所述基准图像信息发生变化时，其自动停止对含粒子液滴的分捡。
本发明还提供了一种粒子分捡方法，包括允许判断单元判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化的步骤，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与从孔口排出后拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后拍摄的液滴的图像的亮度有关。
本发明还提供了一种程序，其允许粒子分捡装置执行判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化的功能，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后所拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后所拍摄的液滴的图像的亮度有关。
本发明还提供了一种粒子分捡系统，包括判断单元，用于判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后拍摄的液滴的图像的亮度有关。
本发明的有益效果
根据本发明，可以简便地检测液滴中的气泡、杂质等。应该注意到，此处记载的有益效果仅用作说明作用，本发明的技术效果并不局限于此，可以是任何本发明记载的任何一种有益效果。
附图说明
图1是描述根据本发明的第一实施方式的粒子分捡装置1的结构的示例的原理图
图2是描述使用根据本发明的本实施方式的粒子分捡装置1来检测气泡、杂质等的方法的概要流程图
图3A和3B是被第一成像单元8拍摄的图像示例
图4是基准图像信息80和拍摄图像信息81的示例的直方图
图5是描述根据本发明的第二实施方式的粒子分捡系统102的结构的示例的原理图
图6是描述使用本发明的本实施方式的粒子分捡装置102来检测气泡、杂质等的方法的概要流程图
图7是描述根据本发明的第三实施方式的粒子分捡系统103的结构的示例的原理图
图8是描述使用根据本发明的本实施方式的粒子分捡装置103来检测气泡、杂质等的方法的概要流程图
图9A至9D是被第二成像单元9拍摄的图像示例
具体实施方式
在下文中，将参考附图的同时详细地描述本发明的实施方式。应该注意到，本发明不局限于以下的实施方式。具体实施方式将在下面的内容中进行描述。
第一实施方式
(基于预先存储的基准图像信息来检测气泡、杂质等的分捡装置的示例)
第二实施方式
(使用不含有粒子的无粒子液滴的图像信息作为基准图像信息的分捡装置的示例)
第三实施方式
(从侧流的图像信息中确定基准图像信息的分捡装置的示例)
第四实施方式
(由不同装置在液滴中进行粒子分捡以及气泡、杂质等的检测的系统的示例)
<1.第一实施方式>
首先，将对根据本发明的第一实施方式的粒子分捡装置1进行说明。图1是描述根据本发明的第一实施方式的粒子分捡装置1的结构的示例的原理图
[装置的整体结构]
根据本实施方式的粒子分捡装置1旨在基于拍摄图像的信息在含粒子液滴中检测气泡、杂质等。如图1所示，粒子分捡装置1包括微芯片2、振动元件3、充电单元4、偏转板5a和5b、判断单元7、存储单元10等。
[粒子]
根据本实施方式由粒子分捡装置1进行分析和分捡的粒子主要包括细胞、微生物、生物相关的微粒(例如核糖体)、合成粒子(例如乳胶粒子、凝胶粒子、工业粒子)。
生物相关的微粒的示例包括构成各种细胞的染色体、核糖体、线粒体、细胞器(细胞器官)。细胞的示例包括植物细胞、动物细胞和血液细胞。微生物的示例包括细菌(例如大肠杆菌)、病毒(例如烟草花叶病毒)、真菌(例如酵母)。生物相关的微粒还包括生物相关的聚合物(例如核酸、蛋白质及其复合物)。
另一方面，工业粒子的示例包括那些由有机聚合物材料，无机材料，或金属材料制成的粒子。所使用的有机聚合物材料的示例包括聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯苯，和聚甲基丙烯酸甲酯。所使用的无机材料的示例包括玻璃、石英和磁性材料。所使用的金属材料的示例包括胶体金和铝。需要注意的是，这些粒子通常是球形的，但可能是非球形的，大小或质量也没有特别的限定。
[微芯片2]
微芯片2包括：引入含有待分捡粒子的液体(样本液)的样本入口22；引入鞘液的鞘入口23和排出阻塞物或气泡的吸出口24。在微芯片2中，样本液被引入到样本入口22中，与引入至鞘入口23的鞘液合流，发送到样本流通道，并从设置在样本流通道末端的孔口21排出。
进一步，样本流通道连接到与吸出口24连通的吸流通道。吸流通道旨在消除阻塞物或气泡。更具体地，当阻塞物或气泡出现在样本流通道中时，在样本流通道中形成负压，以暂时使样本流通道中的液体倒流。吸出口24与负压源(例如真空泵)相连接。
微芯片2可以由玻璃或任何一种塑料(PP、PC、COP，PDMS)制成。微芯片2最好由能透过从(将在后面描述的)光电检测器发射的测量光的材料制成。该材料几乎没有自发荧光，并且由于很小的波长色散因此具有很小的光学误差。
微芯片2可以通过对玻璃衬底进行湿法或干法蚀刻、或通过对塑料衬底进行纳米压印、注塑成型或机械加工的来制造。微芯片2例如可以通过将形成有样本流通道的衬底利用由与之相同或不同材料制成的衬底进行密封的方式制造。
[振动元件3]
振动元件3旨在将微小振动施加到在流动通道中流过的液体，从而将从孔口21排出的流体转变为液滴以便形成液流(液滴流)S。使用的振动元件3可以是压电元件等。振动元件3可以设置在能够将振动施加到流过流动通道的液体的位置上。例如，振动元件3可以设置在微芯片2的内侧，或者紧靠着微芯片2设置，也可以附接至将液体引入流动通道的管道(例如鞘管)。
[充电单元4]
充电单元4旨在对从孔口21排出的液滴施加正电荷或负电荷，其包括用于充电的电极41和用于对电极41施加预定电压的电压源(电压供给单元42)。用于充电的电极41被设置为与鞘液和/或流过流动通道的样本液相接触，从而将电荷施加到鞘液和/或样本液上。例如，用于充电的电极41插入微芯片2的充电电极入口。
需要注意的是，在图1中，用于充电的电极41被设置为与样本液相接触，但本发明不限于此。用于充电的电极41可以设置为与鞘液接触，或可以设置为与样本液和鞘液两者都接触。然而，优选地，考虑到对将被分捡的细胞的影响，用于充电的电极41与鞘液接触。
通过上述方式对所需的液滴通过施加正或负电电荷进行充电，可以将任意的液滴用电场力分离出来。进一步，只有在将充电单元4的充电时间与对振动元件3的电压供应同步的情况下，任意的液滴才可以被充电。
[偏转板5a和5b]
偏转板5A和5B在液体流S两侧彼此相对设置，从而利用在偏转板之间分布的电场力以及施加至液滴的电荷改变液流S中的每个液滴的行进方向，从而液滴被引导到预定的回收容器6a～6c中。使用的这些偏转板5A和5B例如可以是常用的电极。
不同的正、负电压被分别施加到偏转板5a和5b上，从而产生电场。当带电液滴通过电场时，产生电场力(库仑力)使得每个液滴被朝向偏转板5a或5b吸引。粒子分捡装置1可以通过改变施加到液滴上的电荷的极性(正或负)或电荷量，来控制被电场吸引的液滴流的方向(侧流)。这样就可以同时分捡大量彼此不同的粒子。
[回收容器6a～6c]
回收容器6a～6c旨在回收已从偏转板5a和5b之间穿过的液滴。实验用的回收容器6a～6c实验可以是通用塑料管或玻璃管。这些回收容器6a～6c优选为可更换地设置在装置中。当接收到非目标粒子时，回收容器6a～6c中的一个或两个可以连接到用于排放回收的液滴的流体通道。
需要注意的是，在粒子分捡装置1中设置的回收容器的数量或类型并没有特殊的限制。进一步，当设置三个或更多的回收容器时，基于在液滴和偏转板5a和5b之间是否存在分布的电场力的以及该电场力的大小，每个液滴可被引导并回收到任意回收容器中。
[判断单元7]
判断单元7判断拍摄图像信息81相对于基准图像信息80是否发生了改变。如在后面将被描述的，基准图像信息80是包括基准液滴图像信息801的图像信息，所述基准液滴图像信息801是通过拍摄从孔口排出的不含有气泡、杂质等的液滴的图像而获得的。拍摄图像信息81是包括拍摄液滴图像信息811的图像信息，所述拍摄液滴图像信息811与含有粒子的液滴的图像的亮度相关。
当判断单元7判断拍摄图像信息81相对于基准图像信息80已发生改变时，很明显在液滴中含有了气泡、杂质等。因此，当含有气泡、杂质等时，可以停止分捡，以保持装置的稳定性或可靠性。
[第一成像单元(照相机)8]
第一成像单元(照相机)8在从孔口排出的流体被转变成液滴(间断点)的位置处拍摄液滴的图像，以产生基准图像信息80和拍摄图像信息81。值得注意的是，液滴的图像不仅可以通过如CCD或CMOS照相机的成像设备获得，也可以由如光电转换元件的任何成像元件来获得。第一成像单元8可以具有用于改变其位置的移动系统。根据本实施方式的粒子分捡装置1不仅包括第一成像单元8，还包括照亮成像区域的光源(未显示)。通过允许第一成像单元8在每个液滴形成周期内的特定时间段内发出闪频光，液滴图像可以在形成液滴的特定时间拍摄。
[存储单元10]
存储单元10使用用于存储各种数据的装置，例如包括磁存储装置(例如硬盘驱动器(HDD))、半导体存储装置，光学存储装置或磁光存储装置。存储单元10通过输入输出接口存储由第一成像单元8获得的图像信息。特别是，如将在后面描述的，存储单元10可以预先存储基准图像信息80。
[控制单元11]
控制单元11可以控制粒子分捡装置1，从而在拍摄图像信息81相对于基准图像信息80发生改变时，自动停止对含粒子液滴的分捡。用户可以任意提前设置是否允许控制单元11执行此功能。
[通知单元12]
通知单元12在拍摄图像信息81相对于基准图像信息80发生变化时，将警告信息通知用户。这个警告信息没有特别的限制，只要用户可以理解液滴中含有了气泡、杂质等。例如，警告信息可以是显示信息(例如设置在粒子分捡装置1上的的灯的闪光)或者是输出信息(例如声音警报)。
[光检测单元]
根据本实施方式的粒子分捡装置1还包括，例如，光检测单元(未显示)，其用光(测量光)向样本流通道的预定区域进行照射，并且对从流过样本流通道的粒子发射的光(待测光)进行监测。光检测单元可以与传统的流式细胞术中使用方式的相同的方式配置。更具体地说，光检测单元包括：激光光源；照射系统，其包括使激光会聚的会聚透镜，并利用激光照射粒子；二色镜；带通滤波器；以及检测系统，检测从激光照射的粒子发射的待测光。
检测系统例如包括，光电倍增管(PMT)或区域成像元件(例如CCD或CMOS元件)。需要注意的是，照射系统和检测系统可以被配置为使用相同的光路或分离的光路。此外，由光检测单元的检测系统检测的待测光是从由检测光照射的粒子发出的光，并且例如可以是任何散射光，例如向前散射光、侧向散射光、瑞利散射或Mie散射或荧光。
[实施]
在下文中，将描述根据本实施方式的粒子分选装置1的操作，这是利用粒子分选装置1来检测含有了样本粒子的液滴中含有气泡，杂质等的方法。
图2是流程图，显示了一种利用根据本实施方式的粒子分捡装置1来检测气泡、杂质等的方法的概要。首先，从存储单元10中读出基准图像信息80步骤S11)。
图3显示了由第一成像单元8拍摄的图像的例子，其中图3A是关于基准图像信息80的图像，图3B是关于后面要描述的拍摄图像信息81的图像。基准图像信息80是预先设定的图像信息，包括关于从孔口21排出后拍摄的液滴图像的亮度的基准液滴图像信息801，也就是包括不含有气泡、杂质等的液滴的图像信息。值得注意的是，附图标记802表示关于背景(而不是液滴)的图像的基准背景图像信息。值得注意的是，液滴的形成频率为10至30千赫，并且第一成像单元8运行在约30帧每秒，因此每个图3所示的图像是由几百到几千图像叠加而成的。
然后，在粒子分捡装置1中设置样本，以便开始分捡液滴(图2中的步骤S12和S13)。然后，液滴由第一成像单元8成像从而获得如图3B所示的拍摄图像信息81(步骤S14)。
然后，判断单元7判断拍摄图像信息81是否相对于基准图像信息80发生了改变(步骤S15)。图4显示了关于基准图像信息80和拍摄图像信息81的直方图的示例。这个直方图提供了从图3所示的由第一成像单元8拍摄的图像中得到的信息。这是由将亮度作为横坐标、将在每个亮度值上的像素数量作为纵坐标的图表展示的信息。
基准图像信息80主要有2个峰值。其中之一是在高亮度侧(参见图4中的附图标记B)像素数量最多的峰值，另一个峰值是在低亮度侧(参见图4中的附图标记D)像素数量最多的峰值Iref。具有峰值Iref的低亮度侧图像信息是基准液滴图像信息801。另一方面，在高亮度侧具有峰值的图像信息是关于除液滴之外的背景图像的亮度的基准背景图像信息802。值得注意的是，在附图标记D标注的一侧和附图标记B标注的一侧之间的边界处的亮度值可以适当设置为任何值。
同样，由第一成像单元成像的液滴的拍摄液滴图像信息81也有2个峰值。其中之一是在高亮度侧像素数量最多的峰值亮度值，另一个是在低亮度侧像素数量最多的峰值亮度值I。具有峰值亮度值I的低亮度侧图像信息是拍摄液滴图像信息811。另一方面，在高亮度侧具有峰值亮度值的图像信息是关于除液滴之外的背景图像的亮度的拍摄背景图像信息812。
在这个时候，判断单元7判断峰值亮度值I是否相对于峰值亮度值Iref发生了变化。更具体地，如图3所示，当拍摄到含有气泡、杂质等的液滴被成像时，关于拍摄液滴图像信息811的图像与关于基准液滴图像信息801的图像相比，颜色更浅并且整体模糊。因此，峰值亮度值I与峰值亮度值Iref相比向高亮度侧移动了。
进一步，在这个时候，判断单元7优选地判断峰值亮度值I是否在Iref±i的范围内。当亮度共具有256级灰度时，i优选是10至30。这样可以更准确地检测气泡、杂质等的进入。
进一步，判断单元7判断拍摄图像信息81在Iref±i的范围内的像素数量是否比基准图像信息80小预定值或更多。预定值优选是基准图像信息80的范围内的像素数量的大约25-50％，因为这样能够更加准确地检测气泡、杂质等的进入。
另一方面，判断单元7可以判断拍摄背景图像信息812的在从高亮度侧的峰值亮度值起的预定范围内的像素数量是否比基准背景图像信息802的小。当拍摄背景图像信息812的该像素数量比基准背景图像信息802小时，判定成像的液滴中含有气泡、杂质等。预定范围优选是在基准背景图像信息80的范围内的像素数量的大约5-10％，因为这样能够更加准确地检测气泡、杂质等的进入。在这种方式下，气泡、杂质等的存在可以通过判断单元7依据基准液滴图像信息801和基准背景图像信息802而准确的检测出来。
在这种方式下，当判断单元7判断拍摄图像信息8与基准图像信息80相比发生了变化时，可以判定气泡、杂质等已经进入了粒子分捡装置1中(步骤S16)。在这种情况下，例如，控制单元11自动停止样本分捡，或者通知单元12向用户发出报警信息。此时，也可以利用层流产生单元中设置的抽吸口(未示出)来自动抽吸样本从而稳定流动通道。另一方面，当判断单元7判定拍摄图像信息81相对于基准图像信息80没有改变时，粒子分捡设备1继续分捡液滴。
如上面描述的，使用根据本实施方式的粒子分捡装置1，可以简单地通过比较液滴的基准图像信息80和拍摄图像信息81来发现气泡、杂质等的存在。因此，当存在气泡、杂质等时，可以停止样本分捡，这样就可以防止由杂质的进入导致的(例如)流体通道堵塞等情况的发生。这可以提高粒子分捡装置1的稳定性或可靠性。进一步，当粒子分捡装置1完成对其中待分捡的样本组的分捡，从而使得液滴中含有气泡时，样本分捡操作可以自动停止。这样也可以改进粒子分捡装置1的便利性。进一步，通过第一成像单元8可以简便地发现气泡等的存在，这样就不必在粒子分捡装置1中单独提供如气泡检测传感器的设备。这就给了粒子分捡装置1更大的结构的自由度以及降低生产成本。
应该注意到，上面已经基准使用了微芯片2的粒子的情况来说明了第一实施方式。但是本发明不局限于此，用流通池代替微芯片2也可以实现相同的技术效果。
<2.第二实施方式>
下面将对本发明的根据第二实施方式的粒子分捡装置102进行说明。图5是描述根据本发明的第二实施方式的粒子分捡装置102的结构的示例的原理图。图6是描述使用本发明的本实施方式的粒子分捡装置102来检测气泡、杂质等的方法的概要的流程图。气泡、杂质等经常通过样本入口22进入，并且因此不含有粒子的流通常是稳定的(即，液滴不含有气泡、杂质等)。根据本实施方式的粒子分捡装置102产生了不含有粒子的流(无粒子流)，在这个流中的液滴图的像信息被用作基准图像信息80。因此，与上面描述的第一实施方式不同，根据本实施方式的粒子分捡装置102在检测气泡、杂质等的步骤中不需要从存储单元10中读出数据。
首先，如图6所示，根据本实施方式的粒子分捡装置102产生不含有粒子的无粒子流(步骤S21)。然后，通过允许第一成像单元8拍摄无粒子流中的液滴的图像获得图像信息作为基准图像信息80(步骤S22)。此时，基准图像信息80可以存储或不存储在存储单元10中。
然后，设置待分捡的样本，粒子分捡装置102通过与第一实施方式的方法(步骤S12-S16)相同的方式来判断在含粒子流中是否含有气泡、杂质等。粒子分捡装置102除了上面描述的一点以外的特征及其技术效果都与本发明的第一实施方式相同。
如上面描述的，根据本实施方式的粒子分捡装置102在分捡样本前，获取在不含有气泡、杂质等的无粒子流中的液滴的图像信息作为基准图像信息80。因此，通常不需要从存储单元10中读出预先存储的基准图像信息80，这就可以简便地判断气泡、杂质等的存在。
<3.第三实施方式>
下面将说明本发明的根据第三实施方式的粒子分捡装置103。图7是描述根据本发明的第三实施方式的粒子分捡装置103的结构的示例的原理图。图8是描述使用根据本发明的本实施方式的粒子分捡装置103来检测气泡、杂质等的方法的概要的流程图。
如图7所示，与根据第一实施方式的粒子分捡装置1和根据第二实施方式的粒子分捡装置102不同，根据本实施方式的粒子分捡装置103包括第二成像单元(照相机)9，拍摄已经从偏转板5a和5b之间穿过的液滴的图像。在根据本实施例的粒子分捡装置103中，第二成像单元9拍摄侧流(side stream)的图像来获得第二图像信息。当第二图像信息是稳定的图像信息时，第一成像单元8获得的液滴的图像信息被用作基准图像信息80。
应该注意的是，液滴的图像不仅可以通过成像设备(例如CCD或CMOS照相机)拍摄，还可以通过任何成像元件(例如光电转换元件)拍摄。第二成像单元9可以具有用于改变其位置的移动系统。
如图8所示，粒子分捡装置103首先有规律地向液滴提供正或负电荷，以产生侧流(步骤S31)。侧流中的每个液滴可以含有粒子，也可以不含有。然后，第二成像单元9拍摄从偏转板5a和5b之间穿过的侧流的图像以得到第二图像信息(步骤S32)。
图9示出了通过第二成像单元9拍摄的图像的示例，图9A中显示的是稳定图像信息90，图9B-9D的现实的图像是不稳定图像信息91-93。如图9A所示，当关于侧流的图像901和902的每一个都是线性图像(例如其在形成所述流的方向上的长度等于或大于任意设置的长度L，以及其宽度等于或小于任意设置的宽度W)时，判断单元7判定图像信息为稳定的图像信息90。长度L和宽度W的比例(L/W)可以适当地设置在预定的优选范围内。然后，判断单元7判定液滴不含有气泡、杂质等，由第一成像单元8获得的液滴图像信息可以作为基准图像信息80(步骤S33和S34)。
另一方面，如图9B所示，当关于侧流的图像911和912的每一个包括两个或两个以上的线性图像，判断单元7判定图像信息是不稳定图像信息91，而由第一成像单元8获得的液滴图像信息不作为基准图像信息。进一步，如图9C所示，当关于侧流的图像921和921的每一个宽度等于或大于任意设置的宽度W时，判断单元7判定图像信息是不稳定的图像信息92。进一步，如图9D所示，在除了侧流的线性图像931和932之外，还拍摄到像素数量等于或大于任意设定值N的图像933时，判断单元7判定图像信息是不稳定的图像信息93。
如上所述，当侧流稳定从而可以获得稳定图像信息90时，由第一成像单元8获得的液滴的图像信息作为基准图像信息80使用(图8中的步骤S35)。在这个时候，基准图像信息80可以被存储在存储单元10，也可以不存储。另一方面，当获得不稳定的图像信息91时，第二成像单元9继续拍摄侧流的图像，直到获得稳定的图像信息。
然后，设置待分捡的样本，粒子分捡装置103通过与根据第一和第二实施方式的粒子分捡装置1和102同样的方式，来判断样本中的液滴是否含有气泡、杂质等(步骤S12-S16)。粒子分捡装置103除了上面描述的一点以外的特征及其技术效果都与本发明的第一和第二实施方式相同。
如上所述，根据本实施方式的粒子分捡装置103使用形成稳定侧流的液滴的图像信息作为基准图像信息80，因此可以更准确和更简便地判断液滴中气泡、杂质等的存在。
<4.第四实施方式>
在下文中，将描述根据本发明的第四实施方式的粒子分捡系统。在根据本实施方式的粒子分捡系统中，判断单元7所做的分析由不同于根据本发明的第一、第二或第三实施方式的执行粒子分捡和探测的粒子分捡装置1、102、103的装置执行。粒子分捡装置1、102、103和包括判断单元7的装置(未示出)可以，例如，直接通过服务器连接或者为了通过互联网互联而连接。需要注意的是，根据本实施方式的粒子分捡系统除了判断单元7设置在不同于粒子分捡装置的装置中以外，其具有的特征和效果与根据本发明的第一、第二或第三实施方式的粒子分捡装置1、102或103相同。
进一步，本发明可以提供以下内容。
(1)
一种粒子分捡装置，包括判断单元，用于判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后所拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后所拍摄的液滴的图像的亮度有关。
(2)
根据上面描述的粒子分捡装置(1)，其中所述基准图像信息包括所述基准液滴图像信息和基准背景图像信息，所述基准背景图像信息与除所述液滴之外的背景图像的亮度有关，并且基准背景图像信息的峰值亮度值比所述基准液滴图像信息的峰值亮度值高，并且
所述拍摄图像信息包括所述拍摄液滴图像信息和拍摄背景图像信息，所述拍摄背景图像信息与除所述液滴之外的亮度有关，其峰值亮度值比所述拍摄液滴图像信息高。
(3)
根据上面描述的粒子分捡装置(2)，其中所述判断单元判断所述拍摄液滴图像信息的所述峰值亮度值是否高于所述基准液滴图像信息的所述峰值亮度值。
(4)
根据上面描述的粒子分捡装置(2)或(3)，其中所述判断单元判断所述拍摄液滴图像信息的从所述基准液滴图像信息中所述液滴图像的所述峰值亮度值起预定亮度范围内的像素数量是否小于所述基准液滴图像信息。
(5)
根据任意上面描述的粒子分捡装置(2)～(4)，其中所述判断单元判断所述拍摄液滴图像信息的从所述基准图像信息中除所述液滴之外的所述图像的所述峰值亮度值起预定亮度范围内的像素数量是否小于所述基准液滴图像信息。
(6)
根据任意上面描述的粒子分捡装置(1)～(5)，包括
充电单元，对至少部分从所述孔口排出的液滴施加电荷；
偏转板，隔着由所述液滴形成的液流而彼此相对地设置，以改变所述液滴的移动方向；
第一成像单元，在从所述孔口排出的液体变为液滴的位置拍摄所述液滴的图像，以生成所述基准图像信息和所述拍摄图像信息。
(7)
根据任意上面描述的粒子分捡装置(1)～(6)，进一步包括存储单元，用于存储基准图像信息。
(8)
根据任意上面描述的粒子分捡装置(1)～(6)，其中所述基准图像信息是包括不含有粒子的液滴的图像的图像信息。
(9)
根据上面描述的粒子分捡装置(6)，进一步包括
第二成像单元，拍摄已经从所述偏转板之间穿过的所述液滴的图像，其中
所述判断单元判断由所述第二成像单元获取的所述液滴的第二图像信息是否是预先设定的稳定的图像信息，并且其中
当所述第二图像信息是所述稳定的图像信息时，将由所述第一成像单元拍摄的与所述第二图像信息有关的所述液滴的图像信息确定为所述基准图像信息。
(10)
根据任意上面描述的粒子分捡装置(1)～(9)，进一步包括通知单元，用于在所述拍摄图像信息相对于所述基准图像信息发生变化时，将警告信息通知给用户。
(11)
根据任意上面描述的粒子分捡装置(1)～(10)，进一步包括控制单元，用于在所述拍摄图像信息相对于所述基准图像信息发生变化时，其自动停止对含粒子液滴的分捡。
(12)
一种粒子分析方法，包括允许判断单元判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化的步骤，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与从孔口排出后拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后拍摄的液滴的图像的亮度有关。
(13)
一种程序，其允许粒子分捡装置执行判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化的功能，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后所拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后所拍摄的液滴的图像的亮度有关。
(14)
一种粒子分捡系统，包括判断单元，用于判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后拍摄的液滴的图像的亮度有关。
附图标记列表
1,102,103 粒子分捡装置
2 微芯片
3 振动原件
4 充电单元
5a，5b 偏转板
6a-6c 回收容器
7 判断单元
8 第一成像单元
9 第二成像单元
10 存储单元
11 控制单元
12 通知单元
21 孔口
22 样本入口
23 鞘入口
24 抽吸口
41 电极
42 电压供给单元
80 基准图像信息
81 拍摄图像信息
90 稳定图像信息
801 基准液滴图像信息
802 基准背景图像信息
811 拍摄背景图像信息
812 拍摄液滴图像信息
S 液流

Claims (14)

1.一种粒子分捡装置，包括判断单元，用于判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后所拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后所拍摄的液滴的图像的亮度有关。
2.根据权利要求1所述的粒子分捡装置，其中所述基准图像信息包括所述基准液滴图像信息和基准背景图像信息，所述基准背景图像信息与除所述液滴之外的背景图像的亮度有关，并且基准背景图像信息的峰值亮度值比所述基准液滴图像信息的峰值亮度值高，并且
所述拍摄图像信息包括所述拍摄液滴图像信息和拍摄背景图像信息，所述拍摄背景图像信息与除所述液滴之外的亮度有关，其峰值亮度值比所述拍摄液滴图像信息高。
3.根据权利要求2所述的粒子分捡装置，其中所述判断单元判断所述拍摄液滴图像信息的所述峰值亮度值是否高于所述基准液滴图像信息的所述峰值亮度值。
4.根据权利要求2所述的粒子分捡装置，其中所述判断单元判断所述拍摄液滴图像信息的从所述基准液滴图像信息中所述液滴图像的所述峰值亮度值起预定亮度范围内的像素数量是否小于所述基准液滴图像信息。
5.根据权利要求2所述的粒子分捡装置，其中所述判断单元判断所述拍摄液滴图像信息的从所述基准图像信息中除所述液滴之外的所述图像的所述峰值亮度值起预定亮度范围内的像素数量是否小于所述基准液滴图像信息。
6.根据权利要求1所述的粒子分捡装置，包括
充电单元，对至少部分从所述孔口排出的液滴施加电荷；
偏转板，隔着由所述液滴形成的液流而彼此相对地设置，以改变所述液滴的移动方向；
第一成像单元，在从所述孔口排出的液体变为液滴的位置拍摄所述液滴的图像，以生成所述基准图像信息和所述拍摄图像信息。
7.根据权利要求6所述的粒子分捡装置，进一步包括存储单元，用于存储所述基准图像信息。
8.根据权利要求6所述的粒子分捡装置，其中所述基准图像信息是包括不含有粒子的液滴的图像的图像信息。
9.根据权利要求6所述的粒子分捡装置，进一步包括
第二成像单元，拍摄已经从所述偏转板之间穿过的所述液滴的图像，其中
所述判断单元判断由所述第二成像单元获取的所述液滴的第二图像信息是否是预先设定的稳定的图像信息，并且其中
当所述第二图像信息是所述稳定的图像信息时，将由所述第一成像单元拍摄的与所述第二图像信息有关的所述液滴的图像信息确定为所述基准图像信息。
10.根据权利要求1所述的粒子分捡装置，进一步包括通知单元，用于在所述拍摄图像信息相对于所述基准图像信息发生变化时，将警告信息通知给用户。
11.根据权利要求1所述的粒子分捡装置，进一步包括控制单元，用于在所述拍摄图像信息相对于所述基准图像信息发生变化时，其自动停止对含粒子液滴的分捡。
12.一种粒子分析方法，包括允许判断单元判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化的步骤，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与从孔口排出后拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后拍摄的液滴的图像的亮度有关。
13.一种程序，其允许粒子分捡装置执行判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化的功能，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后所拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后所拍摄的液滴的图像的亮度有关。
14.一种粒子分捡系统，包括判断单元，用于判断拍摄图像信息与预先设定的基准图像信息相比是否发生了变化，其中所述拍摄图像信息包括拍摄液滴图像信息，所述拍摄液滴图像信息与在从孔口排出后拍摄的含粒子液滴的图像的亮度有关，并且所述基准图像信息包括基准液滴图像信息，所述基准液滴图像信息与在从所述孔口排出后拍摄的液滴的图像的亮度有关。
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