CN117836606A - 粒子分选装置和粒子分选方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够以高精度稳定地检测粒子速度的技术。提供了一种粒子分选装置等，该装置包括：照射单元，具有多个光源并且利用来自相应光源的光来照射流体中的粒子；检测单元，配备有检测由于利用光的照射而从粒子中辐射的光的亮度变化作为事件的多个像素；以及分选控制单元，基于由检测单元检测的事件数据控制粒子的分选。

Description

粒子分选装置和粒子分选方法

技术领域

本技术涉及粒子分选装置和粒子分选方法。更详细地，本技术涉及能够以高精度稳定地检测粒子速度的粒子分选装置和粒子分选方法。

背景技术

目前，使用称为流式细胞术的技术来检查生物相关的粒子，如细胞和微生物(microorganism)，以及如微珠。流式细胞术是一种检查技术，其中，对齐状态的粒子流入流体中，并且用激光等照射粒子以检测从每个粒子释放的光，从而分析和分选粒子。

当在流式细胞术中分选粒子时，可以基于所检测的光学信息通过控制粒子的分选来选择性地收集指定的粒子。此处，为了有效地控制粒子分选，专利文献1公开了一种技术，其中，使用两个光源以及与光源对应的两个光接收器对粒子在两个检测位置(detectionposition)之间移动所花费的时间进行计数，通过找出粒子速度来计算出粒子到达断开点所花费的时间，并且在根据计算出来的时间的定时对每个粒子进行充电。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开号2009-145213

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在使用两个光接收器找到粒子速度的情况下，存在以下缺点：当两个检测位置随着时间改变时，在粒子速度检测中可能产生归因于改变的误差。

因此，本技术的主要目的是提供一种能够以高精度稳定地检测粒子速度的技术。

问题的解决方案

本技术首先提供一种粒子分选装置，包括：照射单元，包括多个光源并且利用来自多个光源的光来照射流体中包含的粒子；检测单元，包括被配置为将来自每个所述光源的光的照射而引起从所述粒子发射的光的亮度变化检测为事件的多个像素；以及分选控制单元，基于由检测单元检测的事件数据控制粒子的分选。

此外，本技术还提供了一种粒子分选方法，包括：照射步骤，包括多个光源并且利用来自多个光源的光来照射包含在流体中的粒子；检测步骤，将来自每个所述光源的光的照射而引起从所述粒子发射的光的亮度变化检测为事件的多个像素；以及分选控制步骤，基于在检测步骤中检测的事件数据控制粒子的分选。

附图说明

图1是示出了根据本技术的粒子分选装置的配置示例的示意图。

图2是示出了根据本技术的实施方式的粒子分选装置的更具体的配置示例的框图。

图3是示出了基于事件的视觉传感器(EVS)的输出图像的示例的示图。

图4是示出了根据本技术的实施方式的EVS装置的配置示例的框图。

图5是示出了根据本技术的实施方式的粒子分选装置的另一个更具体的配置示例的框图。

图6是示出了根据本技术的实施方式的操作示例的流程图。

图7是示出了在图6中的步骤S106指示的事件流获取操作的更详细的操作示例的流程图。

图8是示出了根据本技术的实施方式的粒子分选装置的光学系统的具体示例的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述用于执行本技术的优选模式。

以下描述的实施方式旨在示出本技术的代表性实施方式的示例，并且本技术的范围不会被这些实施方式解释为更窄。注意，将按照以下顺序给出描述。

1.根据本技术的粒子分选装置100的配置示例

(1)粒子

(2)流路P

(3)照射单元11

(4)检测单元12

(5)分选控制单元13

(6)处理单元14

(7)分选单元15

(8)分析单元16

2.一个实施方式

2-1.根据本实施方式的粒子分选装置100的配置示例

(1)EVS装置122

(2)处理单元14

2-2.EVS装置122的配置示例

2-3.根据本实施方式的粒子分选装置100的另一配置示例

2-4.根据本实施方式的粒子分选装置100的光学系统的具体示例

3.操作流程示例

1.根据本技术的粒子分选装置100的配置示例

图1是示出了根据本技术的粒子分选装置100的配置示例的示意图。图1中示出的粒子分选装置100至少包括：照射单元11，利用光照射在流路P中流动的粒子；检测单元12，检测由照射产生的光；以及分选控制单元13，基于由检测单元12检测的信息控制粒子的分选。此外，粒子分选装置100可根据需要包括处理单元14、分选单元15、分析单元16等。

(1)粒子

在本技术中，“粒子”可以广泛地包括生物相关粒子如细胞、微生物和核糖体，或合成粒子如胶乳粒子、凝胶粒子和工业粒子等。此外，在本技术中，粒子包含在诸如液体样本的流体中。

生物相关粒子可以包括构成各种细胞的染色体、核糖体、线粒体、细胞器(细胞细胞器)等。细胞可以包括动物细胞(诸如作为示例的血细胞)和植物细胞。微生物可以包括细菌如大肠杆菌、病毒如烟草花叶病毒、真菌如酵母等。此外，例如，生物相关粒子还可以包括生物相关聚合物，诸如核酸、蛋白质以及这些的复合物。

例如，工业粒子可以是有机或无机聚合物材料、金属等。有机聚合物材料可以包括聚苯乙烯、苯乙烯/二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸甲酯等。无机聚合物材料可以包括玻璃、二氧化硅、磁性材料等。金属可以包括金胶体、铝等。通常，这些粒子的形状通常是球形的，但在本技术中可以是非球形的，而其尺寸、质量等也没有特别限制。

在本技术中，生物相关粒子作为粒子是特别优选的。

在本技术中，可以用一种或两种以上染料如荧光染料标记粒子。在这些情况下，例如，可以用的荧光染料包括Cascade Blue、太平洋蓝、异硫氰酸荧光素(FITC)、藻红蛋白(PE)、碘化丙啶(PI)、德克萨斯红(TR)、哌啶素叶绿素蛋白(PerCP)、别藻蓝蛋白(APC)、4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)、Cy3、Cy5、Cy7、亮紫(BV421)等。

(2)流路P

流路P可被配置为使得形成粒子以大致直线放置的流。流路P可以预先设置在粒子分选装置100中，但也可以安装市售的流路、设置有流路的一次性芯片等。

流路P的形式也不受特别限制并且可以适当地自由设计。例如，不限于形成在二维或三维塑料、玻璃等的基板T中的流路，还可使用如在常规流式细胞仪中使用的流路。

根据本技术的粒子分选装置100可以被配置为使得包含在流路P内流动的流体中的粒子被来自照射单元11的光照射。此外，光照射点(探询点)可以配置为使得照射点(探询点)位于其中形成流路P的流路结构的内部。具体地，例如，可以提到芯片或流动池内部的流路P被光照射的配置。

流路P的流路宽度、流路深度、流路截面形状等不受特别限制，只要能够形成层流即可，并且可以适当地自由设计。例如，具有1mm或更小的流路宽度的微流路也可在粒子分选装置100中使用。

将粒子倒入流的方法没有特别限制，并且可以根据流路P的形式等使粒子流过流路P。具体地，例如，在如图2所示的形成在基板T中的流路P(芯片方法)的情况下，包含粒子的样品液被引入样品液流路P11中，并且鞘液被分别引入两个鞘液流路P12a和P12b中。然后，样品液体流路P11和两个鞘液流路P12a和P12b合并到主流路P13中。供给到样品液体流路P11内部的样品液体层流和供给到两个鞘液流路P12a和P12b内部的鞘液层流在主流路P13内部合并，由此能够形成其中样品液体层流夹在鞘液层流之间的鞘流。在这些情况下，振动被振动元件赋予基板T的表面的一部分，并且液滴可由从孔口突出的液柱形成。

在流路P内，鞘液和包含粒子的样品液流的层流不彼此混合并平行流动。在样品液的送液压力相对于鞘液的送液压力不高的情况下，样品液的层流基本上在流路P的中心处流动，并且相对于鞘液的层流具有较窄的宽度。因此，粒子以恒定速度在流路P内流动。然而，当样品液体的送液压力增加以便增加检测粒子的事件速率时，样品液体的层流的宽度变宽，并且根据距中心的距离使相应粒子以不同的速度流动。

具体地，本技术可适当地用于如上所述的各个粒子以不同的速度在流路P内流动的情况。

(3)照射单元11

照射单元11包括多个光源并且利用来自多个光源的光来照射包含在流体中的粒子。多个光源可放出具有彼此相同波长的光或者可放出具有彼此不同的波长的光。

用于来自照射单元11的照射的光的类型没有特别限制，但是为了可靠地引起光从粒子产生，具有恒定的光方向、波长和光强度的光是期望的。具体地，例如，可以提及激光、发光二极管(LED)等。

激光的示例包括半导体激光器、氩离子(Ar)激光器、氦氖(He-Ne)激光器、染料激光器、氪(Cr)激光器、组合半导体激光器和波长转换光学元件的固态激光器等，并且还可以组合使用这些激光器中的两种或更多种。

照射单元11可被配置为使得从多个光源释放的光被多路复用，然后，利用多路复用的光来照射粒子。在本技术中，照射单元11优选地被配置为用来自多个光源的光在流体的流动方向上的不同位置处执行照射。在这些情况下，用光照射的位置可以被配置为使得至少两个或更多个(诸如，作为示例，两个、三个、四个、五个、六个或七个)斑点被照射，并且粒子分选装置100可以被配置为使得粒子穿过这些斑点。

为了以这种方式构造照射单元11，照射单元11可以包括用于将该多条光线引导至预定位置的导光光学系统。例如，导光光学系统可以包括诸如分束器组、镜组和光纤的光学组件，以便复用多个光线。另外，导光光学系统可以包括用于会聚复用的激励光的透镜组，并且可以包括例如物镜。

应注意，在图1中，用光照射(比色皿检测法)在流路P中流动的粒子，但是在从流路P的孔口喷射流体作为喷射流的情况下，可以用光照射喷射流的液柱部分(空气检测法中的喷射)。

(4)检测单元12

在本技术中，将每个光线的照射而引起从粒子发射的光的亮度(也称为“光强度”)的变化检测为事件的多个像素被设置为用于获取关于粒子的信息的传感器(检测单元)。具体地，可以使用异步输出已经检测到亮度变化的像素的坐标(位置信息)、检测到亮度变化的时间信息以及亮度变化的方向(极性信息)的基于事件的视觉传感器(EVS)作为事件数据。通过使用EVS作为检测单元12，可以高精度稳定地检测粒子速度，稍后将描述其细节。

应注意关于粒子的信息，例如可包含从事件数据重构的粒子图像数据(粒子图像)、从事件数据或粒子图像数据提取的诸如形状、尺寸或颜色等粒子特征、从事件数据、粒子图像数据、粒子特征等产生的信息、表示正常或异常的属性信息等。

本技术可以包括光检测单元，光检测单元检测由于由照射单元11用光照射粒子而从粒子发射的光(也称为“测量目标光”)。在这些情况下，待检测的光的示例包括荧光、散射光(例如，前向散射光、后向散射光或侧向散射光中的任一个或多个)、透射光、反射光等。光检测单元由至少一个或多个光电检测器构成，并且光电检测器包括一个或多个光接收元件，并且例如包括光接收元件阵列。光电检测器可以包括一个或多个光电二极管，诸如光电倍增管(PMT)和/或雪崩光电二极管(APD)和多像素光子计数器(MPPC)，作为光接收元件。光电检测器可以包括例如PMT阵列，其中多个PMT布置在一维方向上。此外，光电检测器可以包括成像元件，诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)。通过光检测器将测量目标光转换成电信号，并且该电信号被输出至稍后描述的处理单元14并且用于获取关于粒子的信息。

光检测单元可以包括信号处理单元，该信号处理单元将由光电检测器获得的电信号转换成数字信号。此外，信号处理单元可以包括作为执行转换的装置的模数(A/D)转换器。通过信号处理单元的转换获得的数字信号可被发送至稍后描述的处理单元14。数字信号可以由处理单元14处理为与光有关的数据(也称为“光数据”)。光数据的示例包括包含荧光数据的光数据等。更具体地，光数据可以是光强度数据，并且光强度可以是包括荧光的光的光强度数据(作为示例，诸如包括面积、高度和宽度的特征)。

此外，连同光检测单元一起，本技术可以包括使得具有预定检测波长的光到达EVS或上述相应的光电检测器的检测光学系统。检测光学系统可以包括分光单元(诸如棱镜或衍射光栅)或波长分离单元(诸如二向色镜或滤光片)。例如，检测光学系统可被配置为分散来自粒子的光并且在多个光检测器中检测不同波段内的光，多个光检测器的数量大于荧光染料的数量。此外，例如，检测光学系统可被配置为将对应于荧光染料的荧光波长带的光与来自粒子的光分离，并且使上述EVS或相应的光电检测器检测分离的光。

(5)分选控制单元13

分选控制单元13基于由检测单元12和光检测单元检测的信息控制粒子的分选。具体地，基于使用EVS检测的事件数据来控制包含待分选的特定粒子的液滴D的充电定时，其细节将在后面描述。此外，根据基于由光检测单元获取的关于粒子的信息的分选控制信号等，确定是否分选每个粒子。然后，分选控制单元13基于确定结果控制随后描述的分选单元15，从而对粒子进行分选。

(6)处理单元14

处理单元14基于事件数据指定粒子速度。例如，可以基于每次每个粒子穿过每个光源时输出的事件数据执行计算，并且可以获取每个粒子的粒子速度，稍后将描述其细节。此外，处理单元14基于由光检测单元获取的关于粒子的信息(诸如，粒子的特征，包括粒子的尺寸、形式和内部结构，以及关于粒子的属性信息，作为示例)、光数据、由稍后描述的输入单元给出的分选条件等执行分选验证，并且生成分选控制信号。基于分选控制信号，上述分选控制单元13控制稍后描述的分选单元15以执行关于是否对每个粒子进行分选的确定。在此，分选控制信号可以包括关于充电单元充电的存在或不存在以及充电的幅度的信息。

(7)分选单元15

分选单元15包括充电单元，该充电单元对包含粒子的液滴D进行充电，并且对包含待分选的特定粒子的液滴D进行分选。具体地，例如，包含粒子的液滴D通过由振动元件(诸如压电元件)形成的振动产生，根据来自上述分选控制单元13的指令，通过充电单元对待分选的液滴D充电，并且通过对电极控制液滴D的行进方向。在本技术中，可以控制在流路结构内的粒子的行进方向以分选粒子。在这些情况下，流路结构可以设置有例如通过压力(注入或抽吸)或电荷的控制机构，并且流路结构的示例包括如图2所示的芯片等。

(8)分析单元16

分析单元16执行用于执行各种数据(例如，诸如关于粒子的信息、基于检查结果的特征、统计数据、以及类别辨别结果)的处理的信息处理并且存储各种数据。作为信息处理，例如，在从光检测单元获取对应于荧光染料的光数据的情况下，对光强度数据执行荧光泄漏校正(补偿过程)。此外，对光数据执行荧光分离处理，并且获取对应于荧光染料的光强度数据。

例如，可以根据JP 2011-232259 A中公开的反混方法进行荧光分离过程。此外，在光检测单元包括成像元件的情况下，可根据由成像元件获取的图像获取粒子形式信息。在这些情况下，分析单元16可以被配置为使得能够保持所获取的光数据。分析单元16可经配置以使得可进一步保持待在解混过程中使用的光谱参考数据。

此外，分析单元16可以被配置为使得能够输出各种类型的数据。具体地，例如，可以输出基于光数据生成的光数据、图像数据和各种类型的数据(诸如，作为示例的二维曲线图和光谱曲线图)。此外，分析单元16可以被配置为使得能够接受各种类型的数据的输入并且例如接受用户对绘图的门控处理。分析单元16可以包括输出单元(诸如，作为示例的显示器、便携式信息终端、或打印机)或用于使输出或输入被执行的输入单元(诸如，作为示例的鼠标、键盘、或便携式信息终端)。此外，分析单元16可以包括显示单元，该显示单元呈现各种数据，诸如关于粒子的信息、基于检查结果的特征、统计数据、以及类别辨别结果。

分析单元16可被配置为通用计算机并且可被配置为包括例如中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)以及只读存储器(ROM)的信息处理装置。分析单元16可以被包括在设置有照射单元11、检测单元12等的壳体中，或者可以位于壳体外部。应注意，在本技术中，分析单元16不是必不可少的，并且分析单元16的上述各种处理或功能可通过经由网络连接的服务器计算机或云来实现。

2.一个实施方式

接下来，将参照附图详细描述根据本技术的实施方式。

2-1.根据本实施方式的粒子分选装置100的配置示例

图2是示出了根据本技术的实施方式的粒子分选装置100的更具体的配置示例的框图。如图2所示，根据本实施方式的粒子分选装置100包括光源111和构成照射单元11的导光光学系统112、检测光学系统121、EVS装置122、以及构成检测单元12的光检测单元123、分选控制单元13、处理单元14、以及构成分选单元15的充电单元15a和对电极15b，并观察从在流路P中流动的流体中包含的粒子发出的光的图像。要注意的是，光源111、导光光学系统112、检测光学系统121、光检测单元123、分选控制单元13、处理单元14和分选单元15可部分或完全类似于上面参照图1描述的那些。要注意的是，在图2中，省略分析单元16。

更具体地，从光源111输出的光(激励光)由导光光学系统112会聚。会聚光用于照射在流路P内以高速流动的粒子，流体(诸如，生物样本，作为示例)具有漂浮状态的粒子流动。从用光照射的粒子发射的光通过检测光学系统121在EVS装置122的光接收表面上形成为图像或者由光检测单元123检测。从粒子发射的光的示例包括荧光、散射光(例如，前向散射光、后向散射光、或侧向散射光中的任意一个或多个)、透射光、以及反射光。在本实施方式中，由EVS装置122检测的光特别优选地是荧光或散射光。此外，因为在任何激发波长下产生散射光，所以散射光是更优选的，并且在散射光的种类中，具有高光强度的前向散射光是特别优选的。

(1)EVS装置122

EVS装置122包括例如以二维格状图案布置的像素(在下文中，称为“事件像素”)，其细节将在后面描述。每个事件像素基于入射光的亮度变化来检测事件。

图3是当粒子在EVS装置122的光接收表面上通过时的图像(EVS的输出图像的示例)。在图3中，粒子从左到右通过，并且在每个光源的聚光位置处照射光。因此，引起亮度变化。EVS装置122异步地(优选地，异步地)检测亮度变化，并将检测到的亮度变化输出为包括检测到的事件的像素的位置信息(X地址和Y地址)、检测到的事件的极性信息(正事件或负事件)、检测到的事件的时间信息(时间戳)等的事件数据。

因为每次粒子经过每个光源时输出上述事件数据，所以在本实施方式中，分选控制单元13可以通过根据检测到事件的像素的位置信息和检测到事件的时间信息执行计算来获取每个粒子速度。

具体地，分选控制单元13基于每次粒子经过基于光源111的指定斑点110(还参见图3中的斑点110a至110g)时获得的位置信息指定多个光源111之间的光间隔。此外，使用每次粒子基于光源111穿过指定斑点110时获得的时间信息，发现粒子速度＝光间隔/粒子通过时间，并且根据发现的粒子速度和送液距离计算每个粒子的液滴充电定时(延迟时间)。然后，分选控制单元13基于该延迟时间控制分选单元15中的充电单元15a，并在最佳定时将电荷施加至包含待分选的特定粒子的液滴D。

在此，在上述专利文献1中，基于由多个光源照射的两个检测位置(＝激发斑点间隔)发现粒子的移动速度，并且基于发现的移动速度控制包含粒子的液滴的充电定时。然而，在专利文献1中描述的方法中，不认为激发斑点间隔受从照射单元或整个粒子分选装置产生的热等的影响并且随时间而改变。因此，当激发斑点间隔改变时，这导致粒子速度的检测误差，并且不允许计算最佳充电定时。结果，诸如产率、回收率和纯度的分选性能将劣化。

此外，为了通过提高事件速率以高速分选粒子，核心流(样品流)变大，因此各个粒子之间的速度差变大。此外，产生液滴的振动元件的驱动频率变得更高，并且到液滴被充电的断开点的所需时间精度变得严重。

与此相反，在本实施方式中，因为可以使用EVS装置122指定延迟时间，所以可以处理光间隔随时间的变化，并且可以高精度稳定地检测粒子速度。因此，因为可以构造根据单个粒子优化充电的定时的速度补偿系统，所以可以实现具有改善的分选性能(诸如产率、回收率和纯度)的粒子分选装置100。

此外，在本实施方式中，基于每个光源111的光聚集位置不大幅波动的事实，检测到事件的像素的位置信息是提前选通的，并且计算像素的检测位置处的亮度变化，由此能够进一步提高计算速度和检测准确度。

此外，在本实施方式中，在多个光源111由三个或更多个光源111构成的情况下，从EVS装置122的时间分辨率的观点，优选地，通过基于在流体的流动方向上彼此最远的两个光源111的光来照射而检测事件。具体地，例如，在图3中示出的EVS的输出图像的示例中，利用来自七个光源111的光来照射粒子，并且优选地基于每次粒子穿过基于关于流体的流动方向彼此最远的两个光源111的斑点(即，基于七个光源111的斑点110a至110g中的斑点110a和斑点110g)时获得的位置信息指定光的间隔。这能够以更高的精度检测粒子速度。

此外，在多个光源111由三个或更多个光源111构成的情况下，优选地，光源111中的每个以一定间隔定位，使得光源111不彼此相互干扰。此外，在流体的流动方向上彼此最远的两个光源111之间的检测位置间隔(参见图3的L)优选为流动池中的100μm以上，更优选250μm以上，并且再更优选400μm以上。此外，在EVS装置122中散射光被检测为从粒子辐射的光的情况下，激发波长越短，则越容易检测来自具有小尺寸的粒子的散射光。因此，例如，具有可以由EVS装置122检测的最短激发波长的光源111和具有可由EVS装置122检测的第二最短激发波长的光源111可定位在流体的流动方向上的最远位置处。

从在EVS装置122的光接收表面上移动的粒子的图像对应的每个像素产生的事件数据串(也称为“事件流”)被传送到处理单元14。

(2)处理单元14

处理单元14从事件流和从EVS装置122输入的粒子速度重建粒子的图像的帧数据，并且检查重建的帧数据。

此外，处理单元14基于关于粒子的信息和由光检测单元123获取的光数据、输入的分选条件等执行分选验证，并且生成分选控制信号。基于所生成的分选控制信号，分选控制单元13控制分选单元15执行关于是否对每个粒子进行分选的确定。在此，分选控制信号可以包括关于充电单元充电的存在或不存在以及充电的幅度的信息。

2-2.EVS装置122的配置示例

接下来，将参考附图详细描述EVS装置122的配置示例。

图4是示出了根据本实施方式的EVS装置122的配置示例的框图。如图4所示，EVS装置122包括像素阵列单元201、X仲裁器202和Y仲裁器203、事件信号处理电路204、系统控制电路205和输出接口(I/F)206。

像素阵列单元201具有其中每个基于入射光的亮度变化来检测事件的多个事件像素20以二维格状图案排列的配置。要注意的是，在以下描述中，行方向表示在像素行中的像素的设置方向(在图中的横向方向)，并且列方向表示在像素列中的像素的设置方向(在图中的纵向方向)。

每个事件像素20包括光电转换元件，该光电转换元件根据入射光的亮度产生电荷，并且在基于从光电转换元件流出的光电流已经检测到入射光的亮度变化的情况下，向X判别器202和Y判别器203输出要求从自身的事件像素20读取的请求，并且根据X判别器202和Y判别器203的判别，输出指示已经检测到事件的事件信号。

每个事件像素20根据入射光的亮度的光电流中是否产生了超过预定阈值的变化来检测事件的有无。例如，每个事件像素20检测亮度变化已经超过预定阈值(正事件)或已经降至预定阈值以下(负事件)作为事件。

当检测到事件时，事件像素20向X仲裁器202和Y仲裁器203中的每输出要求许可的请求，以输出表示事件发生的事件信号。然后，在由X仲裁器202和Y仲裁器203中的每给出表示允许输出事件信号的响应的情况下，事件像素20将事件信号输出到事件信号处理电路204。

X仲裁器202和Y仲裁器203仲裁对从多个事件像素20中的每提供的事件信号的要求输出的请求，并向已经输出该请求的事件像素20发送基于仲裁的结果(事件信号输出的许可或不许可)的响应和用于重置事件检测的重置信号。

事件信号处理电路204通过对从事件像素20输入的事件信号执行预定信号处理来生成并输出事件数据。

如上所述，在事件像素20中产生的光电流的变化也可被认为是入射在事件像素20的光电转换单元上的光的光量变化(亮度变化)。因此，可以说事件是在事件像素20中的光量变化(亮度变化)超过预定阈值。表示事件发生的事件数据至少包括位置信息，诸如，表示发生光量变化的事件像素20的位置的坐标。事件数据可以包括光量改变的极性以及位置信息。

对于在事件发生的时刻从事件像素20输出的一系列事件数据，只要保持事件发生时的事件数据之间的间隔，事件数据就隐含地包括表示事件发生的相对时间的时间信息。

然而，当因为例如事件数据存储在存储单元中而不像事件发生时那样保持多条事件数据之间的间隔时，隐含地包括在事件数据中的时间信息丢失。因此，在事件数据片段之间的间隔不再像事件发生时那样被保持之前，事件信号处理电路204可以在事件数据中包括表示事件发生的相对时间的时间信息，诸如时间戳。

作为另一种配置，系统控制电路205由定时发生器等构成，定时发生器生成各种定时信号，并且基于定时发生器生成的各种定时对X仲裁器202、Y仲裁器203、事件信号处理电路204等进行驱动控制。

此外，输出I/F206在任何时间(即，异步地)将以行为单位从事件信号处理电路204输出的事件数据作为事件流输出至处理单元14。

2-3.根据本实施方式的粒子分选装置100的另一配置示例

图5是示出了根据本技术的实施方式的粒子分选装置100的另一个更具体的配置示例的框图。如图5所示，根据本实施方式的粒子分选装置100包括光源111和构成照射单元11的导光光学系统112、检测光学系统121、EVS装置122、以及构成检测单元12的光检测单元123、分选控制单元13、处理单元14、以及构成分选单元15的充电单元15a和对电极15b，并观察从在流路P中流动的流体中包含的粒子发出的光的图像。应注意，光源111、导光光学系统112、检测光学系统121、EVS装置122、光检测单元123、分选控制单元13、处理单元14和分选单元15可部分或全部类似于上面参照图1和图2描述的那些。要注意的是，在图5中，省略分析单元16。

根据本实施方式的粒子分选装置100与图2中示出的粒子分选装置100在流路P的配置上不同。如上所述，在本技术中，流路P不限于在图2中示出的二维或三维塑料、玻璃等的基板T中形成的流路，并且还可以使用如在图5中示出的传统流式细胞仪中使用的流路。

在如图5所示的流动池方法的情况下，鞘液和样品液被插入锥形容器中。圆锥形容器安装成其顶点竖直向下，并且用于引入鞘液的管等连接至上侧表面。锥形容器的上表面是开放的，并且振动元件在密封状态下与O形环附接。样品液从容器上方垂直插入。该圆锥形容器在最下部变窄，并且其尖端连接到比色皿部分，其中线性流路P13形成在内部。当形成层流使得鞘液包围锥形容器中的样本液并且样本液原样作为层流行进至试管部分时，在线性流路P13中执行通过光照射的检测。在线性流路P13的端点安装可拆卸的出口喷嘴，并且连接部分具有倾斜的形状以便从试管出口到出口喷嘴连续地变窄。

2-4.根据本实施方式的粒子分选装置100的光学系统的具体示例

图8是示出了根据本技术的实施方式的粒子分选装置100的光学系统的具体示例的示意图。图8示出了在根据本实施方式的粒子分选装置100中构成照射单元11的光源111和导光光学系统112以及构成检测单元12的检测光学系统121、EVS装置122和光检测单元123的一部分的配置示例。分选控制单元13、处理单元14、分选单元15和分析单元16(未示出)可部分或全部类似于上面参考图1、图2和图5描述的那些。要注意的是，在图8中，省略了光检测单元123的光电检测器，而非前向散射光检测器。

根据本实施方式的粒子分选装置100包括七个光源，并且这些光源投射具有彼此不同的波长的光。从每个光源投射的光经由导光光学系统112(诸如透镜、分束器或反射镜)会聚在比色杯内的线性流路P13中的不同位置处。然后，在线性流路P13中流动的粒子被光照射，以产生荧光和前向散射光。前向散射光入射在物镜上，由物镜会聚的前向散射光由半反射镜分离，并且分离的光的一条光线由聚光透镜会聚并且在EVS装置的光接收表面上的不同位置处形成为图像。另外，在通过遮光掩模去除激励光之后，由聚光透镜对分离的光中的另一条光线进行聚光，通过场光阑(针孔)去除干扰分量，通过仅透射特定波长的光的带通滤波器(BPF)去除不必要的光分量，并且通过前向散射光(FSC)检测器检测分离的光中的另一条光线。

3.操作流程示例

接下来，将描述由根据图2中所示的实施方式的粒子分选装置100执行的操作示例。图6和图7是示出根据本实施方式的操作示例的流程图。应注意，下面描述的操作的执行可由控制粒子分选装置100的控制单元(未示出)等控制。

如图6所示，在该操作中，首先，EVS装置122被激活(步骤S101)，包含粒子的流体(诸如，作为示例的生物样品)到流路P的递送开始(步骤S102)，并且从利用来自多个光源111的光执行照射的照射单元11输出的光也开始(步骤S103：照射步骤)。此外，光检测单元123可以在该时刻被激活。注意，可以切换步骤S101至S103的执行顺序。

随后，当开始分选时(步骤S104)，EVS装置122将从粒子发出的光的亮度变化检测为事件(步骤S105：检测步骤)，并将检测结果输入到处理单元14。

在此，利用来自照射单元11的光来照射流路P中的多个指定斑点110。因此，当包含在输送至流路P的流体中的粒子通过多个斑点110时，从每个斑点110发射荧光、散射光等。从每个斑点110发射的这些光线经由检测光学系统121入射在EVS装置122的光接收表面上。因此，EVS装置122中的每个事件像素20将由于当每个粒子穿过每个斑点110时发射的光的图像引起的亮度变化检测为正事件和负事件。针对每个事件像素20检测的事件数据在任何时间(即，异步地)从EVS装置122输出到处理单元14。

应注意，因为包括已经发生的事件的极性和时间戳的事件数据仅针对其中已经发生事件的事件像素20从EVS装置122作为流(事件流)输出至处理单元14，所以与输出所有像素的光接收量的方法相比可显著减少数据传输量。

随后，处理单元14基于从EVS装置122输出的每个事件像素20的事件数据获取每个粒子的事件流(步骤S106)。注意，每个粒子的事件流可以是每个事件像素20的一组事件流。

然后，处理单元14基于每个粒子的事件流指定每个粒子速度(步骤S107)。另外，处理单元14根据各粒子速度和送液距离来计算延迟时间(步骤S108)。此外，在计算延迟时间的同时，处理单元14基于由光检测单元123获取的关于粒子的信息执行分选验证，并且生成包括关于充电的存在或不存在、幅度等的信息的分选控制信号。接着，分选控制单元13根据这些延迟时间和分选控制信号，控制分选单元15中的充电单元15a进行分选(步骤S109：分选控制步骤)。

此后，验证是否终止分选(步骤S110)，在不终止分选的情况下(步骤S110中“否”)，处理返回至步骤S105，并且执行下列操作。另一方面，在分选终止的情况下(步骤S110中的是)，停止从照射单元11输出的光(步骤S111)，也停止将包含粒子的流体输送至流路P(步骤S112)，并且终止该操作。

接下来，将参考图7更详细地描述在图6中的步骤S106中描述的获取事件流的操作。图7是示出在图6中的步骤S106指示的事件流获取操作的更详细的操作示例的流程图。

如图7所示，在图6的步骤S106所示的事件流获取操作中，首先，处理单元14监控从EVS装置122输入的事件数据(事件流)的序列，从而确定粒子是否已经到达流路P中的指定斑点110(步骤S121)。要注意的是，在开始图6所示的操作之后，可以定期执行处理单元14对事件流的监控。

当粒子到达流路P中的指定斑点时(步骤S121为“是”)，处理部14在粒子到达后，开始收集包含表示粒子到达的事件数据在内的事件数据(步骤S122)。注意，从EVS装置122输入的所有事件数据可与步骤S122中的事件数据的收集分开地累积在预定存储区域中。

此后，处理单元14监控从EVS装置122输入的事件数据(事件流)的序列，从而确定粒子是否已完成通过流路P中的指定斑点110(步骤S123)。然后，当粒子已经结束通过流路P中的指定斑点110时(步骤S123中为是)，处理单元14停止收集事件数据(步骤S124)，并且根据收集的事件数据针对每个事件像素20为已经通过流路P中的指定斑点110的每个粒子生成事件流(步骤S125)。此后，处理返回至图6所示的操作。

应注意，本技术还可采用以下配置。

[1]

一种粒子分选装置，包括：

照射单元，包括多个光源并且利用来自多个光源的光来照射包含在流体中的粒子；

检测单元，包括被配置为将来自每个所述光源的光的照射而引起从所述粒子发射的光的亮度变化检测为事件的多个像素；以及

分选控制单元，基于由所述检测单元检测到的事件数据来控制所述粒子的分选。

[2]

根据[1]所述的粒子分选装置，其中，所述照射单元被配置为利用来自所述多个光源的光在所述流体的流动方向的不同位置处执行照射。

[3]

根据[1]或[2]所述的粒子分选装置，其中，所述检测单元异步地将所述光中的亮度变化检测为所述事件。

[4]

根据[1]至[3]中任一项所述的粒子分选装置，其中，所述事件数据包括从由检测到所述事件的像素的位置信息、检测到所述事件的时间信息以及所述事件的极性信息构成的组中的任何一个或多个数据。

[5]

根据[1]至[4]中任一项所述的粒子分选装置，其中，所述事件数据包括检测到所述事件的像素的位置信息和检测到所述事件的时间信息。

[6]

根据[5]所述的粒子分选装置，其中，检测到所述事件的所述像素的所述位置信息是提前选通的。

[7]

根据[1]至[6]中任一项所述的粒子分选装置，进一步包括处理单元，所述处理单元基于所述事件数据来指定所述粒子速度。

[8]

根据[7]所述的粒子分选装置，进一步包括分选单元，所述分选单元对包含所述粒子的液滴进行分选，其中

所述分选单元包括对所述液滴充电的充电单元，并且

所述分选控制单元基于所述粒子速度，通过所述充电单元控制充电定时。

[9]

根据[1]至[8]中任一项所述的粒子分选装置，其中，从所述粒子发出的光是荧光或散射光。

[10]

根据[9]所述的粒子分选装置，其中，所述散射光是前向散射光。

[11]

根据[1]至[10]中任一项所述的粒子分选装置，其中，在所述多个光源由三个或更多个光源构成的情况下，通过用基于在所述流体的流动方向上彼此最远的两个光源的光来照射而检测所述事件。

[12]

根据[1]至[11]中任一项所述的粒子分选装置，其中，所述粒子是生物相关粒子。

[13]

一种粒子分选方法，包括：

照射步骤，包括多个光源并且利用来自所述多个光源的光来照射包含在流体中的粒子；

检测步骤，将来自每个所述光源的光的照射而引起从所述粒子发射的光的亮度变化检测为事件；以及

分选控制步骤，基于在所述检测步骤中检测到的事件数据来控制所述粒子的分选。

附图标记列表

100 粒子分选装置

11 照射单元

110、110a至110g斑点

111 光源

112 导光光学系统

12 检测单元

121 检测光学系统

122 EVS装置

123 光检测单元

13 分选控制单元

14 处理单元

15 分选单元

15a 充电单元

15b 对电极

16 分析单元

20 事件像素

201 像素阵列单元

202 X仲裁器

203 Y仲裁器

204 事件信息处理电路

205 系统控制电路

206输出接口(I/F)

P 流路

P11 样品液体流路

P12a，P12b鞘液流路

P13主流路、线性流路

D 包含粒子的液滴

BOP 断开点。

Claims (13)

1.一种粒子分选装置，包括：

照射单元，包括多个光源并且利用来自所述多个光源的光来照射包含在流体中的粒子；

检测单元，包括被配置为将来自每个所述光源的光的照射而引起从所述粒子发射的光的亮度变化检测为事件的多个像素；以及

分选控制单元，基于由所述检测单元检测到的事件数据来控制所述粒子的分选。

2.根据权利要求1所述的粒子分选装置，其中，所述照射单元被配置为利用来自所述多个光源的光在所述流体的流动方向上的不同位置处执行照射。

3.根据权利要求1所述的粒子分选装置，其中，所述检测单元异步地将所述光中的所述亮度变化检测为所述事件。

4.根据权利要求1所述的粒子分选装置，其中，所述事件数据包括从由检测到所述事件的像素的位置信息、检测到所述事件的时间信息和所述事件的极性信息构成的组中的任何一个或多个数据。

5.根据权利要求1所述的粒子分选装置，其中，所述事件数据包括检测到所述事件的像素的位置信息和检测到所述事件的时间信息。

6.根据权利要求5所述的粒子分选装置，其中，检测到所述事件的所述像素的所述位置信息是提前选通的。

7.根据权利要求1所述的粒子分选装置，进一步包括：处理单元，基于所述事件数据指定粒子速度。

8.根据权利要求7所述的粒子分选装置，进一步包括：分选单元，对包含所述粒子的液滴进行分选，其中，

所述分选单元包括对所述液滴充电的充电单元，并且

所述分选控制单元基于所述粒子速度，通过所述充电单元控制充电定时。

9.根据权利要求1所述的粒子分选装置，其中，从所述粒子发射的光是荧光或散射光。

10.根据权利要求9所述的粒子分选装置，其中，所述散射光是前向散射光。

11.根据权利要求1所述的粒子分选装置，其中，在所述多个光源由三个或更多个光源构成的情况下，通过基于在所述流体的流动方向上彼此最远的两个光源的光来照射而检测所述事件。

12.根据权利要求1所述的粒子分选装置，其中，所述粒子是生物相关粒子。

13.一种粒子分选方法，包括：

照射步骤，包括多个光源并且利用来自所述多个光源的光来照射包含在流体中的粒子；

检测步骤，将来自每个所述光源的光的照射而引起从所述粒子发射的光的亮度变化检测为事件；以及

分选控制步骤，基于在所述检测步骤中检测到的事件数据来控制所述粒子的分选。