CN117881955A - 粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统 - Google Patents

粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统 Download PDF

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Abstract

本发明缩短了工作时间。根据本发明的实施方式的粒子分析系统包括：成像单元(13)，用于检测来自容器中的粒子的光的亮度变化作为事件；第一扫描单元(14)，用于使成像单元的焦点位置在容器的深度方向上被扫描；以及处理单元(103)，用于基于由于第一扫描单元的扫描在成像单元的多个焦点位置处检测到的事件来测量容器中的状态。

Description

粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统
技术领域
本公开涉及粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统。
背景技术
传统地，解释(意味着分析)包括生物相关微粒(如细胞、微生物和脂质体的蛋白质的含义，作为分析(或解释)的方法，在本公开中，存在流式细胞术。用于流式细胞术的装置被称为流式细胞仪(FCM)。在流式细胞仪中，利用具有特定波长的激光照射成线流过流道的微粒，并且从每个微粒发射的诸如荧光、前向散射光、以及侧向散射光的光通过光检测器被转换成电信号并且被量化。此后，对结果进行统计分析，从而确定每个微粒的类型、尺寸、结构等。
此外，近年来，还开发了基于微粒的实时分析结果从鞘流中分选目标微粒的所谓的细胞分选型流式细胞仪。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2011-226970 A
发明内容
技术问题
在分选微粒的微粒分析系统中，诸如细胞分选类型的流式细胞仪，有必要确认微粒是否被正确地分选。
例如，在通过荧光标记从生物样本(其中许多细胞悬浮在液体中)识别和分选特定细胞的流式细胞仪中，当需要将待分选的细胞连接至随后的处理(如以一个细胞为单位的基因分析或培养)时，使用索引分选，用于将识别的细胞逐一分选至阱板中。在这种索引分选中，对于后续的分析/培养步骤的可靠性重要的是可以如预期的将单个细胞分选到每个阱中。然而，由于流式细胞仪的分选机构的随机干扰，在相当大的程度上发生指示两个或更多个细胞被分选到同一阱中或一个细胞不能被分选的误差。为了在执行后续处理之前移除其中发生误差的阱，需要确认阱中是否逐一正确地分选细胞。
然而，传统地，因为使用视觉观察和具有浅焦点深度的帧型相机来确认微粒是否被正确地分选，所以存在执行确认操作花费长时间的问题。
因此，本公开提供一种能够缩短操作时间的粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统。
问题的解决方案
为了解决上述问题，根据本公开的实施方式的粒子分析系统包括：成像单元，被配置为检测来自容器中的粒子的光的亮度变化作为事件；第一扫描单元，被配置为在容器的深度方向上扫描成像单元的焦点位置；以及处理单元，被配置为基于通过第一扫描单元的扫描在成像单元的多个焦点位置处检测到的事件来测量容器中的状态。
附图说明
图1是示出了根据本公开的粒子分析系统的配置实施例的示意图。
图2是示出了根据第一实施方式的粒子分析系统的更具体配置实施例的框图。
图3是示出了根据第一实施方式的图像传感器的示意性配置实施例的框图。
图4是示出了根据第一实施方式的EVS的示意性配置实施例的框图。
图5是示出了根据第一实施方式的粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。
图6是示出了根据第一实施方式的阱板的配置实施例的示图。
图7是示出了图6中示出的阱板的一部分的示图。
图8是示出了使用帧型图像传感器测量分选到每个阱中的生物粒子的情况的示图。
图9是示出了在图8中所示的情况下获取的图像数据的实施例的示图。
图10是示出了使用根据第一实施方式的EVS测量分选到每个阱中的生物粒子的情况的示图。
图11是示出了在图10中所示的情况下构造的三维映射(在下文中，也称为3D映射)的实施例的示图。
图12是示出根据第一实施方式的测量粒子数量的操作的流程的实施例的流程图。
图13是示出了根据第一实施方式的粒子数量的测量处理的实施例的流程图。
图14是示出了通过根据第一实施方式的粒子数量的测量处理测量的粒子数量(粒子数量＝0)的示图。
图15是示出了通过根据第一实施方式的粒子数量的测量处理测量的粒子数量(粒子数量＝1)的示图。
图16是示出了通过根据第一实施方式的粒子数量的测量处理测量的粒子数量(粒子数量＝2)的示图。
图17是示出了根据第一实施方式的用户界面的实施例的示图。
图18是示出了根据第一实施方式的粒子分析系统的设备形式实施例的框图。
图19是示出了根据第一实施方式的粒子分析系统的另一设备形式实施例的框图。
图20是示出了根据第一实施方式的第一变形例的粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。
图21是示出了根据第一实施方式的第二变形例的用于粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。
图22是示出了根据第二实施方式的粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。
图23是示出了根据第二实施方式的测量粒子数量的操作的流程的实施例的流程图。
图24是示出实现根据本公开的信息处理设备的功能的计算机的实施例的硬件配置图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施方式。另外，在以下的各实施方式中，对相同部分标注相同标号并省略重复说明。
此外，将根据以下项目顺序描述本公开。
1.介绍
2.粒子分析系统的示意性配置实施例
3.第一实施方式
3.1系统配置实施例
3.2图像传感器的配置实施例
3.3EVS的配置实施例
3.4粒子数量的测量单元的示意性配置实施例
3.5阱板和阱的配置实施例
3.6关于生物粒子数量的测量
3.7测量粒子数量的操作流程的实施例
3.8粒子数量的测量处理的实施例
3.9粒子数量的测量处理的具体实施例
3.10用户界面的具体实施例
3.11粒子分析系统的设备形式
3.12 作用和效果
3.13 变形例
3.13.1第一变形例
3.13.2第二变形例
3.13.3其他变形例
4.第二实施方式
4.1粒子数量的测量单元的示意性配置实施例
4.2测量粒子数量的操作流程的实施例
4.3作用和效果
5.硬件配置
1.介绍
如上所述，在其中逐一地将识别的细胞单独地分选到阱板中的索引分选中，对于后续的分析/培养步骤的可靠性重要的是可以如预期的将单个细胞分选到每个阱中。然而，由于流式细胞仪的分选机构的随机干扰，在相当大的程度上发生指示两个或更多个细胞被分选到同一阱中或一个细胞不能被分选的误差。期望预先检测发生误差的阱并且在执行后续处理之前移除阱。
作为检测误差而不损坏活细胞的方法，光学显微镜观察是有效的。然而，在能够检测具有约几微米大小的细胞的光学倍率下的聚焦深度通常是0.1mm(毫米)或更小，并且相对于具有约10mm大小的阱中的液体深度，聚焦深度非常小。因此，为了在不遗漏的情况下测量液体中的细胞数量，有必要在深度方向上扫描光学显微镜的焦平面。
在对光学显微镜的焦平面进行扫描的同时对每个焦平面中的细胞数量进行计数的情况下，通常，操作者使用帧型相机逐一对每个焦平面中的细胞数量进行视觉计数或者获取图像。
在视觉计数细胞数量的情况下，需要将焦平面的扫描速度保持在能够清晰地识别细胞图像而不感觉移动模糊的程度，并且此外，需要操作时间来手动记录检查结果，并且因此，花费约5至10秒来检查具有10mm深度的一个阱。
另一方面，在使用帧型相机的情况下，虽然可以比在视觉观察的情况下更快的焦平面扫描速度进行检查，但是以0.1mm的焦深度为单位，在10mm的深度上执行大约100次具有1百万或更多的像素数量的成像，这是使具有几mm直径的整个阱适合于具有能够检测具有几毫米直径的细胞的分辨率的视角所必需的。因此，例如，即使在假设像素灰度为8比特的情况下，需要获取和转移的图像数据的总数据量变为约800Mbits的巨大数据量，并且需要约几秒的长时间来获取和转移图像数据。此外，由于需要将帧获取定时与扫描的焦深度间隔同步，因此需要具有高速度和高位置精度的扫描机构，诸如具有内置位置传感器的步进电机，并且还发生诸如装置成本增加和装置尺寸增加的问题。
因此，在以下实施方式中，提供了能够缩短操作时间的粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统。例如，在以下的一些实施方式中，提供了能够缩短执行关于微粒是否被正确分选的确认操作所需的时间同时抑制装置成本的增加和装置尺寸的增加的粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统。
2.粒子分析系统的示意性配置实施例
图1示出了根据本公开的粒子分析系统的示意性配置实施例。图1中示出的粒子分析系统100包括：光照射单元101，利用光照射流过流道C的生物样本S；检测单元102，检测由照射产生的光；以及信息处理单元103，处理关于检测单元102所检测的光的信息。粒子分析系统100的实施例可以包括流式细胞仪和成像流式细胞仪。粒子分析系统100包括分选单元104，分选单元104分选生物样本S中的特定微粒(在本说明书中，称为生物粒子)P。包括分选单元104的粒子分析系统100的实施例包括细胞分选仪。
(生物样本)
生物样本S可以是包含生物粒子P的液体样本。生物粒子P例如是细胞或非细胞生物粒子。此外，生物粒子P可以是微生物，诸如酵母或细菌。细胞可以是活细胞，并且其更具体的实施例包括血细胞如红血细胞和白血细胞和生殖细胞如精子和受精卵。此外，细胞可以直接从样本如全血收集，或者可以是培养后获得的培养细胞。非细胞生物粒子的实施例包括细胞外小泡，具体是外来体和微小泡。生物粒子P可以用一种或多种标记物质(例如，染料(具体地，荧光染料)和荧光染料标记的抗体)标记。应注意，可通过本公开的粒子分析系统100分析除生物粒子之外的粒子，或者可分析珠子等以进行校准等。
(流道)
流道C可以被配置为允许生物样本S流过其中。具体地，流道C可以具有其中包含在生物样本S中的生物粒子P基本上布置成行的流动。包括流道C的流道结构可被设计为形成层流。具体地，流道结构被设计为形成层流，其中，生物样本S的流(样本流)被鞘液的流包裹。流道结构的设计可以由本领域技术人员适当选择，并且可以采用已知的流道结构。流道C可以形成在诸如微芯片(具有微米级的流道的芯片)或流动池的流道结构中。流道C的宽度是1mm(毫米)或更小，并且可以具体地是10μm(微米)或更大和1mm或更小。流道C和包括流道C的流道结构可以由诸如塑料或玻璃的材料形成。
本公开的设备可被配置为使得流过流道C的生物样本S，具体地，生物样本S中的生物粒子P被来自光照射单元101的光照射。本公开的设备可以被配置为使得光相对于生物样本S的照射点(探询点)在具有形成在其中的流道C的流道结构中，或者可以被配置为使得光的照射点在流道结构的外部。作为前者的实施例，可提及微芯片或流动池中的流道C被光照射的配置。在后者中，离开流道结构(具体地，其喷嘴部分)之后的生物粒子P可以用光照射，并且其实施例包括空气喷射系统的流式细胞仪。
(光照射单元)
光照射单元101包括发射光的检测光源单元和将光引导至流道C的光引导光学系统。检测光源单元包括一个或多个光源。光源的类型可以是例如激光光源或发光二极管(LED)。从每个光源发射的光的波长可以是紫外光、可见光和红外光中的任何波长。光引导光学系统包括例如诸如分束器组、反射镜组或光纤的光学组件。此外，光引导光学系统可包括用于收集光的透镜组，并且可包括例如物镜。生物样本S可以在一个或多个照射点处用光照射。光照射单元101可被配置为针对一个照射点收集从一个或多个不同的光源发射的光。
(检测单元)
检测单元102包括至少一个光检测器，该光检测器检测通过使用光照射单元101使用光照射粒子而产生的光。例如，待检测的光是荧光、散射光(例如，前向散射光、后向散射光、以及侧向散射光中的任意一个或多个)、透射光、或反射光。每个光检测器包括一个或多个光接收元件，例如，光接收元件阵列。每个光检测器可以包括一个或多个光电二极管(如光电倍增管(PMT)和/或雪崩光电二极管(APD)以及多像素光子计数器(MPPC))，作为光接收元件。光检测器包括例如PMT阵列，在PMT阵列中多个PMT布置在一维方向上。此外，检测单元102可以包括诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的成像元件。检测单元102可以通过成像元件获取关于生物粒子P的生物粒子信息。
如上所述，生物粒子信息可包括生物粒子的生物粒子图像、生物粒子的特征量、生物粒子的属性信息等中的至少一个。此外，生物粒子的生物粒子图像可包括例如明场图像、暗场图像、荧光图像等。
检测单元102包括使具有预定检测波长的光到达相应光检测器的检测光学系统。检测光学系统包括诸如棱镜或衍射光栅的分光单元，或诸如二向色镜或滤光器的波长分离单元。例如，检测光学系统可被配置为分散来自生物粒子P的光并且通过多个光检测器检测不同波长区域内的光，多个光检测器的数量大于荧光染料的数量。包括这种检测光学系统的流式细胞仪被称为光谱型流式细胞仪。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区域的光与来自生物粒子P的光分离，并且使相应的光检测器检测分离的光。
此外，检测单元102可以包括将由光检测器获得的电信号转换成数字信号的信号处理单元。信号处理单元可以包括用作执行转换的装置的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传输至信息处理单元103。信息处理单元103可以将数字信号处理为与光相关的数据(在下文中也称为“光数据”)。光数据可以是例如包括荧光数据的光数据。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(可包括诸如面积、高度和宽度的特征量)。
(信息处理单元)
例如，信息处理单元103包括执行各种数据(例如，光数据)的处理的处理单元以及存储各种数据的存储单元。当从检测单元102获取对应于荧光染料的光数据时，处理单元可对光强度数据执行荧光泄漏校正(补偿处理)。此外，在光谱型流式细胞仪的情况下，处理单元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。
可根据例如JP 2011-232259 A中描述的解混方法进行荧光分离处理。当检测单元102包括成像元件时，处理单元可基于由成像元件获取的图像获取生物粒子P的一条形式信息。存储单元可以被配置为能够存储所获取的光数据。存储单元可进一步被配置为能够存储在解混处理中使用的频谱参考数据。
粒子分析系统100包括后面描述的分选单元104，并且信息处理单元103可基于光数据和/或形式信息确定是否对生物粒子P进行分选。然后，信息处理单元103基于确定结果控制分选单元104，并且可通过分选单元104分选生物粒子P。
信息处理单元103可被配置为能够输出各种数据(例如，一种光数据和图像)。例如，信息处理单元103可以输出基于光数据生成的各种数据(例如，二维绘图、光谱绘图等)。此外，信息处理单元103可以被配置为能够接收各种数据的输入，并且例如接收用户对绘图的门控处理。信息处理单元103可以包括输出单元(例如，显示器等)或用于执行输出或输入的输入单元(例如，键盘等)。
例如，信息处理单元103可被配置为通用计算机，并且可被配置为包括中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、以及只读存储器(ROM)的信息处理设备。信息处理单元103可以被包括在设置有光照射单元101和检测单元102的壳体中，或者可以被布置在壳体外部。此外，信息处理单元103的各种处理或各种功能可通过经由网络连接的服务器计算机或云来实现。
(分选单元)
分选单元104可例如根据信息处理单元103的确定结果执行生物粒子P的分选。分选方法可以是其中通过振动产生包含生物粒子P的液滴，将电荷施加至待分选的液滴，并且通过电极控制液滴的行进方向的方法。分选方法可以是控制流道结构中的生物粒子P的行进方向以执行分选的方法。流道结构设置有例如通过压力(注入或抽吸)或电荷的控制机构。流道结构的实施例包括芯片(例如，JP 2020-76736A中描述的芯片)，该芯片被配置为具有流道C在其下游侧分支成收集流道和废液流道的流道结构，并且允许特定生物粒子P被收集到收集流道中。
3.第一实施方式
接下来，将参照附图详细描述根据本公开的第一实施方式的粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统。
3.1系统配置实施例
图2是示出了根据本实施方式的粒子分析系统的更具体的配置实施例的框图。在本实施方式和以下实施方式中，粒子分析系统可以被配置为多个装置彼此组合的系统。
如图2所示，根据本实施方式的粒子分析系统100包括构成光照射单元101的检测光源单元111和光引导光学系统112、构成检测单元102的检测光学系统121、成像单元122、信号处理单元123和速度测量单元124、信息处理单元103、分选单元104和多个微粒的测量单元105，并且实时观察从流过流道C的生物样本S中的生物粒子P发射的荧光、反射光和/或透射光的图像，并且基于观察结果将目标生物粒子P分选到阱板20的每个阱中。然后，分选到阱板20的每个阱中的生物粒子P的数量由粒子数量的测量单元105测量。要注意的是，检测光源单元111、光引导光学系统112、检测光学系统121、信息处理单元103和分选单元104可类似于上面参照图1描述的那些。
更具体地，从检测光源单元111输出的光(在下文中，也称为激发光)由光引导光学系统112收集。所收集的光被施加至在流道C中以高速流动的生物粒子P，生物粒子P悬浮在其中的生物样本S已经流过流道C。从利用光照射的生物粒子P发射的反射光或透射光和/或荧光通过检测光学系统121在成像单元122的光接收表面上成像。
成像单元122包括例如布置成二维格状图案的像素。成像单元122可以是以预定帧速率输出图像数据(也称为帧数据)的帧型图像传感器，或者可以是基于事件的视觉传感器(EVS)，其中，基于入射光的亮度的变化来检测事件的事件像素被布置成二维格状图案。应注意，尽管稍后将描述细节，但是EVS可以是以同步或异步的方式输出事件数据的传感器，而不是帧数据，事件数据包括检测到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/负事件)、检测到事件的时间的信息(时间戳)等。
在成像单元122中以预定帧速率获取的帧数据或者在对应于在成像单元122的光接收表面上移动的生物粒子P的图像的每个像素中生成的一系列事件数据(在下文中，也称为事件流)被传输至信号处理单元123。
速度测量单元124测量例如流过流道C的生物粒子P相对于速度测量单元124的相对速度。在本实施例中，由于举例说明了速度测量单元124相对于流道C是静止的情况，所以在以下描述中，速度测量单元124被称为测量生物粒子P的速度。
对于速度测量单元124，可以采用能够检测生物粒子P的速度的各种检测方法，诸如静电方法和光学方法。根据需要，由速度测量单元124检测的生物粒子P的速度被传输至信号处理单元123。
应注意，在生物粒子P的速度已知的情况下，诸如，通过控制输送生物样本S的泵系统以将流过流道C的生物粒子P的速度控制为保持在期望速度的情况下，可以省去速度测量单元124。然而，即使在已知生物粒子P的速度的情况下，生物粒子P的速度也可能由于环境温度、液体输送系统的电阻的变化等而波动。因此，可以使用速度测量单元124来实际测量生物粒子P的速度。
例如，在成像单元122是帧型图像传感器的情况下，信号处理单元123对输入的帧数据执行诸如白平衡调整和失真校正等预定处理，并且将处理后的帧数据发送至信息处理单元103。另一方面，在成像单元122是EVS的情况下，信号处理单元123根据从成像单元122输入的事件流和生物粒子P的速度来重构生物粒子P的图像的帧数据，并且将重构的帧数据发送至信息处理单元103。
要注意的是，在成像单元122是EVS的情况下，与生物粒子P的到达频率相比，生物粒子P的速度变化足够平缓。因此，用于重构帧数据的生物粒子P的速度不限于包括在要重构的帧数据中的生物粒子P自身的速度，并且可以是到达之前和/或之后的生物粒子P的速度、平均值等。
信息处理单元103分析从信号处理单元123输入的帧数据，并且执行校正以抵消在流道C中移动的生物粒子P的旋转、特征量的提取、生物粒子P的类型的辨别等。此外，信息处理单元103可以包括显示单元，并且可以向用户呈现用于分析的生物粒子信息、基于分析结果的特征量、统计数据、类型辨别结果等。此外，信息处理单元103可通过基于生物粒子P的类型辨别结果控制分选单元104而分选和收集特定类型的生物粒子P。
分选单元104基于通过信息处理单元103对生物粒子P的类型辨别结果将流过流道C的生物粒子P逐一分选到阱板20的每个阱中。特定类型的生物粒子P被分选并收集在阱板20的每个阱中。
尽管稍后详细地描述，微粒数量的测量单元105包括光源单元、成像单元、以及扫描机构，并且在使用光源单元照亮每个阱的同时，通过在深度方向(也称为垂直方向)上扫描阱板20的每个阱来测量分选到每个阱中的生物粒子P的数量。
3.2图像传感器的配置实施例
此处，将描述可用作成像单元122的帧型图像传感器的示意性配置实施例。图3是示出了根据本实施方式的帧型图像传感器的示意性配置实施例的框图。应注意，在本实施例中，示例了互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器，但是本发明不限于此，并且可以使用能够获取彩色图像数据或单色图像数据的各种图像传感器，诸如电荷耦合器件(CCD)型图像传感器。此外，CMOS型图像传感器可以是通过应用或部分地使用CMOS工艺生成的图像传感器。
如图3所示，图像传感器122a例如具有堆叠结构，在该堆叠结构中，堆叠形成像素阵列单元31的半导体芯片和形成外围电路的半导体芯片。外围电路可以包括例如垂直驱动电路32、列处理电路33、水平驱动电路34和系统控制单元35。
图像传感器122a还包括信号处理单元38和数据存储单元39。信号处理单元38和数据存储单元39可设置在与外围电路相同的半导体芯片上，或者可设置在另一半导体芯片上。
像素阵列单元31具有像素30沿行方向和列方向(即，以矩阵中的二维格状)布置的配置，像素30的每个像素都具有生成并累积对应于所接收的光量的电荷的光电转换元件。在此，行方向是指像素行中的像素的布置方向(附图中的横向)，并且列方向是指像素列中的像素的布置方向(附图中的纵向)。
在像素阵列单元31中，相对于矩阵状像素阵列，像素驱动线LD在每个像素行的行方向上布线，并且垂直信号线VSL在每个像素列的列方向上布线。当从像素读取信号时，像素驱动线LD传输用于执行驱动的驱动信号。在图3中，像素驱动线LD中的每个被示为一条布线，但其数量不限于一条。像素驱动线LD的一端连接至与垂直驱动电路32的每行对应的输出端子。
垂直驱动电路32包括移位寄存器、地址解码器等，并且对于所有像素同时或逐行地驱动像素阵列单元31的每个像素。即，垂直驱动电路32与控制垂直驱动电路32的系统控制单元35一起形成控制像素阵列单元31的每个像素的操作的驱动单元。尽管未示出垂直驱动电路32的具体配置，但垂直驱动电路通常包括两个扫描系统，两个扫描系统包括读取扫描系统和扫出扫描系统。
读取扫描系统逐行顺序地选择并扫描像素阵列单元31的像素30，以便从像素30中读出信号。从像素30读取的信号是模拟信号。在读取扫描之前的曝光时间，扫出扫描系统对由读取扫描系统执行读取扫描的读取行执行扫出扫描。
通过由扫出扫描系统执行的扫出扫描，从读取行的像素30的光电转换元件中清除不必要的电荷，由此光电转换元件被重置。然后，通过在扫出扫描系统中扫出(重置)不必要的电荷，执行所谓的电子快门操作。这里，电子快门操作是指丢弃光电转换元件的电荷并且新开始曝光(开始电荷的累积)的操作。
读取扫描系统通过读取操作读取的信号对应于在紧接在前的读取操作或电子快门操作之后接收的光量。然后，从通过紧接在前的读取操作的读取定时或者通过电子快门操作的扫出定时到通过当前读取操作的读取定时的时间段是像素30中的电荷累积时间段(也称为曝光时间段)。
从垂直驱动电路32选择性扫描的像素行的每个像素30输出的信号通过每个像素列的每个垂直信号线VSL输入至列处理电路33。列处理电路33对于像素阵列单元31的每个像素列通过垂直信号线VSL对从所选行的每个像素输出的信号执行预定信号处理，并在信号处理之后临时存储像素信号。
具体地，列处理电路33至少执行噪声去除处理(例如，相关双采样(CDS)处理或双数据采样(DDS)处理)作为信号处理。例如，通过CDS处理去除像素特有的固定模式噪声，诸如像素中的放大晶体管的重置噪声和阈值变化。列处理电路33还具有例如模数(AD)转换功能，并且列处理电路33将从光电转换元件读出的模拟像素信号转换成数字信号，并且输出数字信号。
水平驱动电路34包括移位寄存器、地址解码器等，并且依次选择对应于列处理电路33的像素列的读取电路(在下文中，称为像素电路)。通过水平驱动电路34的选择性扫描，顺次输出在列处理电路33中经受每个像素电路的信号处理的像素信号。
系统控制单元35包括被配置为生成各种定时信号等的定时发生器，并且基于由定时发生器生成的各种定时，对垂直驱动电路32、列处理电路33、水平驱动电路34等进行驱动控制。
信号处理单元38至少具有运算处理功能，并且信号处理单元对从列处理电路33输出的像素信号执行各种类型的信号处理，诸如运算处理。数据存储单元39临时存储信号处理单元38中的信号处理所需的数据。要注意的是，在信号处理单元38具有计算功能(例如，白平衡调整和失真校正)的情况下，可省略图2中的信号处理单元123。
3.3EVS的配置实施例
接下来，将描述可用作成像单元122的EVS的示意性配置实施例。图4是示出了根据本实施方式的EVS的示意性配置实施例的框图。如图4所示，EVS122b包括像素阵列单元41、X仲裁器42、Y仲裁器43、事件信号处理电路44、系统控制电路45以及输出接口(I/F)46。
像素阵列单元41具有基于入射光的每个亮度变化检测事件的多个事件像素40被排布成二维格状图案的配置。需要注意的是，在以下描述中，行方向(也称为行方向)是指像素行中的像素的布置方向(附图中的横向方向)，列方向(也称为列方向)是指像素列中的像素的布置方向(附图中的纵向方向)。
每个事件像素40包括根据入射光的亮度产生电荷的光电转换元件。在基于从光电转换元件流动的光电流来检测入射光的亮度变化的情况下，事件像素40将用于请求从其自身读取的请求输出到X仲裁器42和Y仲裁器43，并且根据X仲裁器42和Y仲裁器43的仲裁输出指示已经检测到事件的事件信号。
每个事件像素40基于根据入射光的亮度的光电流中是否发生超过预定阈值的变化来检测事件的存在或不存在。例如，每个事件像素40检测亮度变化超过预定阈值(正事件)或者低于预定阈值(负事件)作为事件。
当检测到事件时，事件像素40将用于请求准许输出指示事件的发生的事件信号的请求输出到X仲裁器42和Y仲裁器43中的每一者。然后，当从X仲裁器42和Y仲裁器43中的每一者接收到指示准许输出事件信号的响应时，事件像素40将事件信号输出到事件信号处理电路44。
X仲裁器42和Y仲裁器43仲裁用于请求输出从多个事件像素40的每一者提供的事件信号的请求，并且将基于仲裁结果(事件信号的输出的许可/非许可)的响应和用于重置事件检测的重置信号传输到已经输出请求的事件像素40。
事件信号处理电路44对从事件像素40输入的事件信号执行预定信号处理，生成并输出事件数据。
如上所述，在事件像素40中生成的光电流的变化也可被认为是入射在事件像素40的光电转换单元上的光的光量变化(亮度变化)。因此，也可以认为事件是事件像素40的超过预定阈值的光量变化(亮度变化)。指示事件发生的事件数据至少包括位置信息，例如，指示光量随着事件发生而变化的事件像素40的位置的坐标。除了位置信息之外，事件数据还可以包括光量编号的极性。
关于在事件发生时从事件像素40输出的一系列事件数据，只要在事件发生时保持多条事件数据之间的间隔，可以认为事件数据隐含地包括表示事件发生时的相对时间的时间信息。
然而，当由于事件数据存储在存储器等中，在事件发生时，不照原样保持多条事件数据之间的间隔时，丢失隐含包括在事件数据中的时间信息。因此，在多条事件数据之间的间隔不像在事件发生时那样保持之前，事件信号处理电路44可以在事件数据中包括指示事件发生时的相对时间的时间信息，诸如时间戳。
(其他配置)
系统控制电路45包括被配置为生成各种定时信号等的定时发生器等，并且根据由定时发生器生成的各种定时，对X仲裁器42、Y仲裁器43、事件信号处理电路44等进行驱动控制。
输出I/F 46将从事件信号处理电路44逐行输出的多条事件数据作为事件流依次输出到信号处理单元123。另一方面，信号处理单元123通过在预定帧时间段内累积作为事件流输入的事件数据来生成预定帧速率的图像数据(也称为帧数据)。
3.4粒子数量的测量单元的示意性配置实施例
接下来，将描述根据本实施方式的粒子数量的测量单元105的示意性配置实施例。图5是示出根据本实施方式的用于粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。如图5所示，粒子数量的测量单元105包括相机单元10、面内扫描机构15、成像光源单元16、数据处理单元17、显示单元18以及控制单元19。
(成像光源单元16)
与图2中的检测光源单元111相似，成像光源单元16输出用于激发分选到阱板20的每个阱中的生物粒子P的激发光。
(相机单元10)
相机单元10包括物镜11、分束器12、成像单元13和垂直扫描机构14。
分束器12包括例如反射特定波段的光并且透射另一特定波段的光的光谱分束器，诸如二向色镜，反射从成像光源单元16输出的激发光，并且透射从阱中的利用激发光照射的生物粒子P发射的荧光。
物镜11包括例如一个或多个透镜和保持透镜的透镜镜筒。物镜11收集由分束器12反射的激发光，以照射阱板20中的待观察的一个完整阱。物镜11还具有作为成像形成透镜的功能，该成像形成透镜在成像单元13的光接收表面上形成从阱中的用激发光照射的生物粒子P发射的荧光的图像。然而，在分束器12或成像单元13包括形成荧光图像的图像形成透镜的情况下，物镜11可能不具有作为图像形成透镜的功能。
垂直扫描机构14是在Z方向(即，阱板20中的每个阱的深度方向)扫描物镜11的焦点位置的扫描单元。垂直扫描机构14可以通过在Z方向上移动物镜11而在阱的深度方向上扫描物镜11的焦点位置，可以通过在Z方向上移动包括物镜11、分束器12和成像单元13的整个结构(或者其上固定该结构的板)而在阱的深度方向上扫描物镜11的焦点位置，或者可以通过移动组成物镜11的一个或多个透镜中的一个或多个在阱的深度方向上扫描物镜11的焦点位置。另外，垂直扫描机构14可以从阱的底面侧朝向其顶面侧扫描物镜11的焦点位置，或者可以从阱的顶面侧朝向其底面侧扫描焦点位置。
要注意的是，在垂直扫描机构14在Z方向上扫描物镜11的焦点位置的时间段内，在两个或更多个不同的时间点，将物镜11的焦点位置记录在存储单元(例如，存储器(未显示))内。这里，可以以预定的时间间隔记录物镜11的焦点位置，并且此时，可以与记录时间(时间戳等)一起记录。通过使用物镜11的所记录的焦点位置，可以基于从开始扫描起的经过时间和包括在事件数据中的时间戳来估计检测到事件数据的焦点位置。因而，还可以构造更精确的3D映射。此外，在垂直扫描机构14在Z方向扫描物镜11的焦点位置的速度被预先确定的情况下，也可以基于从扫描开始起的经过时间来估计焦点位置。
成像单元13包括EVS131。从阱中的生物粒子P发射的荧光的图像形成在EVS131的光接收表面上。例如，EVS131可具有与图4中示出的EVS122b的配置相似的配置。
(面内扫描机构15)
面内扫描机构15是用于顺序替换位于阱板20中的物镜11的光轴上的阱(即，待观察的阱)的扫描机构。例如，面内扫描机构15将阱板20在XY平面中水平移动一个阱，以顺序地替换位于物镜11的光轴上的阱。然而，本发明不限于此，并且面内扫描机构15可设置在相机单元10中，并且包括物镜11、分束器12和成像单元13的结构(可包括成像光源单元16)可水平移动，使得位于物镜11的光轴上的阱被顺序替换。
(数据处理单元17)
例如，数据处理单元17根据从成像单元13输入的事件流连同物镜11的焦平面的垂直扫描构造3D映射，其中，事件被映射在包括像素坐标轴和事件发生时间轴的三维空间中。然后，数据处理单元17基于所构造的3D映射测量分选到每个阱中的生物粒子P的数量。此时，数据处理单元17可以指定每个阱中的生物粒子P的位置。例如，数据处理单元17可以通过将所构造的3D映射中的时间轴转换成Z方向上的位置并且生成每个阱的三维空间坐标来检测每个阱中的生物粒子P的数量和其位置。
此外，数据处理单元17可以基于测量的生物粒子P的数量及其位置生成用户界面(在下文中，也简称为UI)，该用户界面向用户呈现有多少生物粒子P被分选到阱板20的每个阱中，其中，生物粒子P存在于每个阱中，等等，并且在显示单元18上显示所生成的用户界面。
(显示单元18)
显示单元18包括例如显示器，并且向用户显示由数据处理单元17生成的UI。此外，显示单元18可以显示由数据处理单元17生成的每个阱的三维映射。
应注意，显示单元18可以是诸如智能电话、平板终端或个人计算机的显示单元来代替显示器。在这种情况下，数据处理单元17和显示单元18可以包括用于经由预定网络执行通信的通信单元。
(控制单元19)
例如，控制单元19包括诸如中央处理单元(CPU)的信息处理设备，并且全面地控制针对粒子数量的测量单元105的每个单元的操作。
3.5阱板和阱的配置实施例
接下来，将描述根据本实施方式的阱板和阱。图6是示出根据本实施方式的阱板的配置实施例的示图。图7是示出了图6中示出的阱板的一部分的示图。
如图6中所示，阱板20具有一种配置，其中，作为分选生物粒子P的容器的阱21在被布置成矩阵的状态下由框架22保持，该生物粒子的下落轨迹通过分选单元104而变化。每个阱21的开口形状和/或水平截面形状可以是圆形、椭圆形、或诸如三角形、四边形或六边形的多边形。例如，可以使用96阱板或384阱板。此外，用于分选生物粒子P的容器不限于阱，并且留在板上的液滴可以用作分选生物粒子P的容器。
每个阱21被配置为使用对从稍后描述的成像光源单元16发射的激发光和从生物粒子P发射的荧光透明的构件。在每个阱21的整个底面由框架22支撑的配置的情况下，支撑每个阱21的框架22的底部也可以由对激发光和荧光透明的构件配置。
在图5和图6和以下描述中，举例说明了激发光从每个阱21的底表面侧发射(然而，省略分束器12)的情况，但是本发明不限于此。例如，激发光可以从每个阱21的开口侧(上侧)发射。在这种情况下，可以省略相机单元10中的分束器12。
此外，如图7所示，每个阱21具有例如大约3mm至7mm的开口，以便确保生物粒子P的分选精度，该生物粒子的下落轨迹由分选单元104控制。此外，每个阱21具有大约10mm至15mm的深度，以便在收集时充分地减少施加至生物粒子P的冲击。应注意，在每个阱21中，预定液体(例如，鞘液)可预先存储以便减轻收集生物粒子P时的冲击并且保持收集的生物粒子P的新鲜度。
3.6关于生物粒子数量的测量
接下来，将描述通过根据本实施方式的粒子数量的测量单元105的生物粒子P的数量的测量，即，生物粒子P是否被正确地分选到阱板20的各个阱21的确认操作。
图8是示出使用帧型图像传感器测量分选到每个阱中的生物粒子的情况的示图，图9是示出在图8所示的情况下获取的图像数据的实施例的示图。此外，图10是示出使用EVS测量分选到每个阱中的生物粒子的情况的示图，并且图11是示出在图10中示出的情况下配置的三维映射(在下文中，也称为3D映射)的实施例的示图。
如图8所示，在使用帧型图像传感器931的情况下，需要将帧获取定时与扫描的焦点深度间隔同步。因此，需要具有高速度和高位置精度的扫描机构，诸如包括内置位置传感器的步进电机，并且正因为出现诸如装置成本增加和装置尺寸增加的问题。
此外，可以以比在视觉观察的情况下更快的焦平面扫描速度执行检查，但是以大约0.1mm的焦深度为单位在几十mm的深度上执行成像，该成像具有1百万以上的像素数，该像素数是适配至视角、具有几毫米直径的阱21的整个水平截面所必须的，该阱21具有能够检测具有几毫米直径的生物粒子P的分辨率。例如，在阱21的直径为3mm至7mm并且深度为10mm至15mm的情况下，需要执行具有1百万或更多、一百至几十次的像素数的成像。因此，例如，即使在假设像素灰度为8比特的情况下，需要获取和转移的图像数据的总数据量变成约800Mbits(兆比特)的巨大数据量，并且因此，获取和转移图像数据需要约几秒的长时间。
此外，如在图9中所示，需要通过分析通过在Z方向(深度方向)上以大约0.1mm为单位对阱21进行切片而获得的一百至几十条图像数据来检测阱21中生物粒子P的数量和位置。因此，存在要分析的数据量变得巨大并且结果是图像分析所需的时间变长的问题。
另一方面，如图10所示，在使用EVS131的情况下，垂直扫描机构14相对于阱21的深度方向以不必恒定的任何速度扫描物镜11的焦点位置。如上所述，当使用垂直扫描机构14在要观察的阱21的深度方向上扫描物镜11的焦点位置时，在EVS131的光接收表面上形成的生物粒子P的荧光图像不具有足以确认在焦点位置远离生物粒子P的状态下的存在的亮度，并且当焦点位置接近生物粒子P时从模糊状态变为清晰状态。此后，在焦点位置与生物粒子P一致的状态下，荧光图像变成最清晰状态。然后，随着焦点位置远离生物粒子P移动，状态从清晰状态改变为模糊状态，并且当焦点位置明显远离生物粒子P移动时，不存在足以确认存在的亮度。
因此，如图11所示，通过使用EVS131检测垂直扫描机构14在阱21的深度方向上的扫描期间的亮度变化并且构造时间轴t对应于阱21中的深度方向的3D映射，可以检测在阱21中存在多少生物粒子P。此时，通过单独安装被配置为在事件发生时在深度方向上检测和存储扫描位置的单元，还可以指定生物粒子P在阱21中的深度方向上的位置。被配置为检测并存储扫描位置的单元的实施例包括位置传感器，其中，结合对应于生物粒子P的事件的检测来执行读取和记录。应注意，所生成的事件组的3D映射上的形状为在扫描方向上延伸的沙漏形状，所述事件组与通过在深度方向上扫描物镜11的焦点位置而得到的生物粒子P的荧光相对应。
如上所述，当入射在每个事件像素40上的光增加或减小时，EVS131以同步或异步的方式输出事件作为事件。因此，由于事件数据不是从没有发生亮度变化的事件像素40输出的，并且事件数据在事件发生时被异步地且瞬时地输出，所以通过使用EVS131作为生物粒子P的检测单元，与帧型图像传感器相比，可以利用更小的数据传输量和数据处理量，以更快的响应来检测生物粒子P。
此外，因为不需要将像素读取定时与垂直扫描位置同步，所以垂直扫描机构14的高位置精度和高速度控制是不必要的。例如，即使当使用垂直扫描机构14通过弹簧简单地将相机单元10从垂直扫描的起始点移动到终止点的简单配置在液体深度10mm、大约几百毫秒的时间内执行扫描时，也可以精确地测量存在于阱21中的生物粒子P的数量。结果，与使用帧型图像传感器的情况相比(例如，几秒)，可以在将测量时间缩短到大约1/10的同时降低垂直扫描机构14的成本和尺寸。
3.7测量粒子数量的操作流程的实施例
接下来，将给出关于由根据本实施方式的粒子数量的测量单元105执行的测量粒子数量的操作的流程的实施例的描述。图12是示出了根据本实施方式的测量粒子数量的操作的实施例的流程图。要注意的是，由于在图12中所示的操作可由控制单元19集成，所以在以下描述中，注意控制单元19的操作。
如图12所示，在根据本实施方式的测量粒子数量的操作中，首先，在测量开始时，控制单元19开始驱动成像光源单元16(步骤S101)。因此，阱板20通过物镜11用从成像光源单元16输出的激发光照射。要注意的是，在这个时间点，成像单元13的EVS131可被设置为激活状态。
接下来，例如，控制单元19控制垂直扫描机构14以将物镜11的焦点位置(也称为焦平面)移动到初始位置(步骤S102)。应注意，初始位置可以是在从底表面至顶表面扫描阱21的情况下对应于阱21的底表面的位置，并且可以是在从顶表面至底表面扫描阱21的情况下对应于阱21的顶表面的位置。
接下来，控制单元19控制面内扫描机构15以移动阱板20，从而将待观察的阱21布置在成像单元13的视角内(步骤S103)。例如，面内扫描机构15水平移动阱板20，使得待观察的阱21的中心定位在EVS131的光轴上。应注意，例如，可以顺序从位于阱板20的四个角中的任一个的阱21中选择待观察的阱21。
接下来，控制单元19控制垂直扫描机构14从初始位置在深度方向上扫描物镜11的焦点位置，并且获取在扫描期间从EVS131输出的事件数据(步骤S104)。应注意，从EVS131输出的事件数据被输入到数据处理单元17并且在用于每个阱21的预定存储区域中累积。
接下来，基于与待观察的阱21相关联地累积的事件数据，控制单元19使数据处理单元17针对粒子的数量执行测量处理以检测均被分选到阱21中的生物粒子P的数量和其位置(步骤S105)。应注意，后面将参考图13描述粒子数量的测量处理的细节。此外，在步骤S105中，数据处理单元17可以生成每个阱21的3D映射。
接下来，控制单元19确定对于阱板20中的所有阱21(每个阱用作相应生物粒子P的分选目的地)，是否完全执行对于多个粒子的测量处理(步骤S106)，并且当未完全执行时(步骤S106中的否)，处理返回至步骤S102并且对下一阱21执行后续操作。
另一方面，当对每个均用作分选目的地的所有阱21执行粒子数量的测量处理时(步骤S106中的“是”)，控制单元19停止驱动成像光源单元16(步骤S107)。
随后，控制单元19基于在步骤S105中测量的每个阱21的生物粒子P的数量和其位置，产生用于向用户呈现每个阱21的生物粒子P的数量和/或其位置的UI(步骤S108)，使显示单元18显示所产生的UI(步骤S109)，然后结束该操作。
3.8粒子数量的测量处理的实施例
接下来，将描述图12的步骤S105中指示的粒子数量的测量处理的实施例。图13是示出了根据本实施方式的粒子数量的测量处理的实施例的流程图。
如图13所示，在该操作中，数据处理单元17首先从在图12的步骤S104中获取的事件数据构造待观察的阱21的3D映射(例如，参照图11)(步骤S120)。
接下来，数据处理单元17在3D映射中包括的多条事件数据中选择一个事件(目标事件)(步骤S121)。应注意，可基于例如时间戳、像素位置信息等来选择目标事件。例如，可以从具有由时间戳指示的较早时间的事件数据中按顺序选择目标事件，或者可以在X方向上从像素阵列单元41中的左上事件像素40中按顺序选择目标事件。
接下来，数据处理单元17测量在所选择的目标事件附近发生的事件(在下文中，也称为相邻事件)的数量(在下文中，也称为相邻事件的数量)(步骤S122)。应注意，例如，相邻事件可以是位于X轴方向和Y轴方向附近(即，在XY平面中)的事件，或者可以是位于X轴方向、Y轴方向和t轴方向附近(即，在XYt空间中)的事件。此外，只要该区域在XY平面上，附近可以是X轴方向和Y轴方向上的预定像素(例如，5个像素)内的区域，其中已经检测目标事件的事件像素40作为参考，并且只要该区域在t轴上，附近可以是距离由目标事件的时间戳表示的时间的预定时间(例如，几十微秒)内的范围。
接下来，为了确定目标事件是否是噪声，数据处理单元17确定在步骤S122中测量的相邻事件的数量是否等于或大于预设阈值(步骤S123)。当相邻事件的数量小于阈值时(步骤S123中为否)，数据处理单元17确定目标事件是噪声(步骤S124)，并且进入步骤S128。
另一方面，当相邻事件的数量等于或大于阈值时(步骤S123中为是)，数据处理单元17确定相邻事件是来源于生物粒子P的待测量事件。为了指定检测到相同生物粒子P的一组事件数据，可从累积的事件数据或由事件数据构造的3D映射中指定包括目标事件的一束事件组(步骤S125)。
接下来，为了防止相同生物粒子P的重复计数，数据处理单元17从步骤S121的目标事件的候选中排除在步骤S125中指定的事件组中包括的事件数据(步骤S126)。
此后，数据处理单元17相对于待观察的阱21计数生物粒子P的数量(步骤S127)，并且进行到步骤S128。此时，数据处理单元17可以将在步骤S125中指定为事件组的束(即，对应于一个生物粒子P的事件组)的分布范围的中心或重心的位置指定为待观测的阱21中的生物粒子P的位置。
应注意，在步骤S127中，可测量待观察的阱21中的生物粒子P的位置，而不是相对于待观察的阱21计数生物粒子P的数量。此时，当两个或更多个生物粒子P存在于阱21中时，可测量每个生物粒子P的位置。
在步骤S128中，数据处理单元17确定在步骤S121中包括在3D映射中的所有事件数据(然而，排除的事件数据被排除)是否被完全选择为目标事件，并且在所有事件数据被完全选择的情况下(在步骤S128中为是)，该操作结束。因此，图12中示出的测量粒子数量的操作进行至下一个步骤S106。另一方面，在存在未选择的事件数据的情况下(步骤S128中为“否”)，数据处理单元17返回至步骤S121，将未选择的事件数据选择为目标事件，并且执行后续操作。
应注意，在图13的步骤S123和S124中，已经描述了当定位在目标事件附近的事件数据的条数等于或小于预定阈值时(在步骤S123中为“否”)，换言之，当目标事件是独立事件时，确定目标事件是随机生成的噪声(步骤S124)。然而，关于目标事件是基于生物粒子P还是基于噪声的确定不限于上述方法，并且可以进行各种修改。例如，在以一定的单位度分布的事件数据的分布形状为规定的形状(例如沙漏那样的形状)的情况下，可以将属于事件组的事件数据确定为检测到生物体粒子P的事件数据，将其他事件数据确定为噪声。
此外，对每个阱21执行的粒子数量的测量处理可以在每次垂直扫描每个阱21时执行，或者可以在完成对所有阱21的垂直扫描之后对所有阱21共同执行。
3.9粒子数量的测量处理的具体实施例
图14至图16是示出了通过根据本实施方式的粒子数量的测量处理所测量的粒子数量的示图，图14示出了生物粒子P未被分选到阱21中的情况，图15示出了一个生物粒子P被分选到阱21中的情况，并且图16示出了两个生物粒子P被分选到阱21中的情况。此外，图14至图16的(a)是表示从EVS131输出的所有事件数据的3D映射，并且图14至图16的(b)是表示从在(a)中示出的事件数据的3D映射中提取的生物粒子P的3D映射。应注意，在图14至图16中，面内轴X和Y是传感器的像素坐标，并且垂直轴时间是事件发生时间。
在生物粒子P的数量为0、1以及2的每个情况下，如图14至图16中的每一个的(a)中所示，在去噪之前存在大量事件。然而，如(b)中所示，在应用了基于相邻事件数量的阈值的确定的去噪之后，仅获得与生物粒子P对应的事件组，并且由此可测量粒子的数量。
应注意，在图14至图16中，举例说明了存在于XY平面中的5个像素内和时间轴(Z轴)方向上的10ms内的范围内的相邻事件的数量是5或更小的事件作为噪声的情况，但本发明不限于此，并且可使用其他设置范围和阈值，并且可使用除邻域搜索以外的方法。
3.10用户界面的具体实施例
图17是示出在图12的步骤S109中呈现给用户的UI的实施例的示图。如图17所示，在UI中，例如，根据阱板20中的阱21的布置而布置与阱板20的每个阱21对应的正方形。用于识别各行和各列的索引(A至H，1至12)可以被分配给该阵列。
在每个正方形中，显示了分别分选到相应井21中的生物粒子P的数量。此时，可使用诸如颜色、闪烁或粗体的视觉效果来高亮不满足特定数量(在该实施例中为1)的正方形或超过特定数量的正方形。
此外，指示生物粒子P在阱21中的位置的信息可以显示在每个正方形上。例如，对应于阱21中的生物粒子P的XY平面中的位置的位置可以通过正方形中的点等显示。可选地，可通过切换屏幕或窗口、新窗口等向用户显示与用户使用诸如鼠标、键盘或触摸面板等输入接口选择的正方形对应的阱21的二维映射(在下文中，也称为2D地图)或3D映射。应注意，2D映射可以是在3D映射中存在生物粒子P的XY平面的图像数据，或者可以是从由事件数据构造的3D映射生成的图像数据。
3.11粒子分析系统的设备形式
作为根据本实施方式的粒子分析系统100的设备形式，如图18所示，该设备可以是包括粒子识别机构52(例如，对应于图2中的光照射单元101、检测单元102和信息处理单元103)、索引分选机构53(例如，对应于图2中的分选单元104)和在分选生物粒子P时存储或丢弃废液54的机构的集成型，其中，粒子数量的测量单元105被结合在分析和分选包含生物粒子P的样本51的分选型流式细胞仪(对应于图19中的流式细胞仪100A)中，或者可以是如图19所示的分离型，其中，包括粒子数量的测量单元105的粒子数量的测量设备100与分选型流式细胞仪100A分离设置。
在图18所示的集成型的情况下，移动用于索引分选的阱板20的面内扫描机构55可以照原样用作粒子数量的测量单元105的面内扫描机构15。另一方面，在图19中示出的分离型的情况下，从流式细胞仪100A中取出进行索引分选的阱板20并且将其放置在粒子数量的测量设备100B上，由此执行分选至每个阱21的生物粒子P的计数。
3.12作用和效果
如上所述，根据本实施方式，为了以非接触方式测量悬浮在填充在阱21中的液体中的生物粒子P的数量，通过相机进行拍摄是有效的。然而，在液体的深度大于相机的焦点深度的情况下，有必要在容器的深度方向上扫描相机的焦点平面，以便在没有遗漏的情况下测量粒子的数量。此时，如在本实施方式中，通过使用EVS131(其是事件型图像传感器)代替帧型图像传感器，可以连续并以高速执行在深度方向上的扫描。因此，因为可以在较短时间内精确地测量分选的粒子的数量，所以可以最小化对生物粒子P的损害。另外，可以通过简化深度方向上的扫描机构来使设备小型化并降低成本。
3.13变形例
接下来，将通过一些实施例描述上述实施方式的变形例。
3.13.1第一变形例
图20是示出根据本实施方式的第一变形例的粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。如图20所示，在根据本变形例的粒子数量的测量单元105A中，在与根据第一实施方式的参考图5描述的粒子数量的测量单元105相同的配置中，成像光源单元16被配置为从上方照亮阱21。此外，相机单元10中的分束器12与照明方向的变化一起被省略。
如上所述，通过从与照射阱21的一侧(在该实施例中，上侧)相对的一侧(在该示例中，底表面侧)对阱21成像，可以省略用于分离用于激发生物粒子P的激发光和从生物粒子P发射的荧光的分束器12，使得可以进一步简化相机单元10的配置。
其他配置、操作和效果可类似于上述实施方式的配置、操作和效果，因此这里省略其详细描述。
3.13.2第二变形例
图21是示出根据本实施方式的第二变形例的粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。如图21所示，根据本变形例的粒子数量105B的测量单元被配置为使得垂直扫描机构14以与根据第一实施方式的粒子数量的测量单元105相同的配置在深度方向上扫描阱板20。
如上所述，只要在深度方向上改变物镜11与阱板20之间的相对位置，就可以不同地修改在深度方向上扫描物镜11的焦点位置的配置。如在本变形例中，通过垂直扫描阱板20，与垂直扫描相机单元10侧的情况相比，可以使用更简单的扫描机构，并且因此可以实现设备的进一步小型化和成本降低。
其他配置、操作和效果可类似于上述实施方式或其变形例的配置、操作和效果，因此这里省略其详细描述。
3.13.3其他变形例
此外，在上述实施方式及其变形例中，已经举例说明了通过使用EVS 131观察从生物举例说明P发射的荧光来测量分选到各个阱21中的生物粒子P的数量和其位置的情况，但是本发明不限于这样的配置。例如，通过使用EVS131检查从成像光源单元16输出的光的反射光和散射光，可以测量分选到各个阱21中的生物粒子P的数量及其位置。在那种情况下，在从与照亮阱21的一侧相同的一侧成像阱21的配置中，可以使用半反射镜等代替光谱分束器作为分束器12。
4.第二实施方式
接下来，将参照附图详细描述根据本公开的第二实施方式的粒子分析系统、粒子分析方法和流式细胞仪系统。在以下描述中，引用类似于第一实施方式或其变形例的配置和操作的配置和操作，并且因此省略冗余描述。
在上述第一实施方式及其变形例中，使用从由EVS131获取的事件数据构造的2D映射或3D映射，将阱21中的生物粒子P的位置信息呈现给用户。另一方面，在第二实施方式中，举例说明了成像单元13包括与EVS 131分离的帧型图像传感器，并且使用由图像传感器获取的图像数据将阱21中生物粒子P的位置信息呈现给用户的情况。
4.1粒子数量的测量单元的示意性配置实施例
图22是示出了根据本实施方式的粒子数量的测量单元的示意性配置实施例的框图。如图22所示，根据本实施方式的粒子数量的测量单元205具有这样的配置，其中，相机单元10中的成像单元13被替换为与第一实施方式中参考图5描述的粒子数量的测量单元105相似配置的成像单元213。
成像单元213包括EVS131、帧型图像传感器(在下文中，也称为CIS)232和半反射镜233。
例如，半反射反镜233相对于物镜11的光轴以预定角度(例如，45度)倾斜。EVS131例如被布置在接收通过半反射镜233透射的光的位置，CIS232例如被布置在接收通过半反射镜233反射的光的位置。
其他配置也可以与第一实施方式或其变形例相同。
4.2测量粒子数量的操作流程的实施例
接下来，将给出关于由根据本实施方式的粒子数量的测量单元205执行的测量粒子数量的操作的流程的实施例的描述。图23是示出了根据本实施方式的测量粒子数量的操作的流程的实施例的流程图。要注意的是，由于在图23中所示的操作可由与图12相似的控制单元19控制，所以在以下描述中，注意控制单元19的操作。
如图23所示，在根据本实施方式的测量粒子数量的操作中，通过与图12中的步骤S101至S105相同的操作指定待观察的阱21中的生物粒子P的数量及其位置。
接下来，基于步骤S105中粒子数量的测量处理所指定的阱21中生物粒子P的位置，通过控制垂直扫描机构14，控制单元19将物镜11的焦点位置移动至生物粒子P存在的深度方向上的位置(步骤S201)。
接下来，控制单元19在待观察的阱21中的生物粒子P聚焦的状态下驱动CIS232，从而获取在阱21中存在生物粒子P的XY平面的图像数据(步骤S202)。所获取的图像数据被传输至数据处理单元17。
此后，如在图12中的步骤S106中，控制单元19确定是否对所有的阱21执行粒子数量的测量处理，每个阱用作阱板20中的生物粒子P的分选目的地(步骤S106)。这里，在粒子数量的测量处理未完全执行的情况下(步骤S106中“否”)，处理返回至步骤S102。在粒子数量的测量处理完全执行的情况下(在步骤S106中为“是”)，控制单元19停止驱动成像光源单元16(步骤S107)。
随后，控制单元19基于在步骤S105中测量的每个阱21的生物粒子P的数量和其位置产生用于向用户呈现每个阱21的生物粒子P的数量和/或其位置的UI(步骤S208)。此时，在本实施方式中，在步骤S202中获取的图像数据可以用作表示每个阱21的生物粒子P的位置的信息。例如，可以通过在显示单元18上显示的UI(参照图17)的每个正方形中显示在步骤S202中获取的每个阱21的图像数据(或其缩略图像)，将指示阱21中的生物粒子P的位置的信息呈现给用户。可替换地，对应于由用户使用输入接口(诸如鼠标、键盘或触摸面板)选择的正方形的阱21的图像数据，可以通过切换屏幕或窗口、新窗口等显示给用户。
此后，控制单元19在显示单元18上显示在步骤S208中生成的UI(步骤S109)，并且结束该操作。
4.3作用和效果
如上所述，在本实施方式中，将由帧型图像传感器(CIS232)获取的图像数据作为指示每个阱21的生物粒子P的位置的信息显示给用户。因此，可以向用户提供生物粒子P的更清晰且更详细的位置信息。
其他配置、操作和效果可类似于上述实施方式或其变形例的配置、操作和效果，因此这里省略其详细描述。
5.硬件配置
例如，可通过具有如图24中所示的配置的计算机1000实现根据上述实施方式及其变形例的信号处理单元123、信息处理单元103以及数据处理单元17。图24是示出实现信号处理单元123、信息处理单元103、以及数据处理单元17的功能的计算机1000的实施例的硬件配置图。计算机1000包括CPU 1100、RAM 1200、只读存储器(ROM)1300、硬盘驱动器(HDD)1400、通信接口1500和输入/输出接口1600。计算机1000的各个单元通过总线1050彼此连接。
CPU 1100基于存储在ROM 1300或HDD 1400中的程序来操作，并且控制每个单元。例如，CPU 1100将存储在ROM 1300或HDD 1400中的程序加载到RAM 1200中，并且执行与各种程序相对应的处理。
ROM 1300存储启动程序，诸如当计算机1000启动时由CPU 1100执行的基本输入输出系统(BIOS)、依赖于计算机1000的硬件的程序等。
HDD 1400是非瞬时地记录由CPU 1100执行的程序、由该程序使用的数据等的计算机可读记录介质。具体地，HDD 1400是记录用于实现根据本公开的每个操作的程序的记录介质，这是程序数据1450的实施例。
通信接口1500是被配置为允许计算机1000连接到外部网络1550(例如，互联网)的接口。例如，CPU 1100经由通信接口1500从另一装置接收数据或者向另一装置发送由CPU1100生成的数据。
输入/输出接口1600是被配置为将输入/输出装置1650连接至计算机1000的接口。例如，CPU 1100经由输入/输出接口1600从诸如键盘或鼠标的输入装置接收数据。此外，CPU1100经由输入/输出接口1600将数据传输至诸如显示器、扬声器或打印机的输出装置。此外，输入/输出接口1600可以用作被配置为读取记录在预定记录介质(介质)中的程序等的介质接口。例如，介质是诸如数字通用盘(DVD)或相变可重写盘(PD)的光学记录介质、诸如磁光盘(MO)的磁光记录介质、磁带介质、磁记录介质、半导体存储器等。
例如，在计算机1000用作根据上述实施方式的信号处理单元123、信息处理单元103以及数据处理单元17的情况下，计算机1000的CPU 1100通过执行加载在RAM 1200上的程序来实现信号处理单元123、信息处理单元103以及数据处理单元17的功能。此外，HDD1400存储根据本公开的程序等。注意，CPU 1100从HDD 1400读取程序数据1450并执行程序数据，但是作为另一实施例，可以经由外部网络1550从另一装置获取这些程序。
虽然上面已经描述了本公开的实施方式，但是本公开的技术范围不限于其本身的上述实施方式，并且在不背离本公开的主旨的情况下可以做出各种修改。另外，可以适当地组合不同的实施方式和变形例的组件。
此外，本说明书中描述的每个实施方式的效果仅是实施例并且不受限制，并且可以获得其他效果。
应注意，本技术还可具有以下配置。
(1)
一种粒子分析系统，包括：
成像单元，被配置为检测来自容器中的粒子的光的亮度变化作为事件；
第一扫描单元，被配置为在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置；以及
处理单元，被配置为基于通过所述第一扫描单元的扫描在所述成像单元的所述多个焦点位置处检测的所述事件，测量所述容器中的状态。
(2)
根据(1)的粒子分析系统，还包括存储单元，所述存储单元被配置为在所述第一扫描单元在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置的同时，记录两个或更多个不同时间点的所述成像单元的焦点位置。
(3)
根据(1)或(2)的粒子分析系统，其中
所述成像单元包括：
物镜，面向所述容器；以及
第一传感器单元，包括多个像素，每个所述像素检测通过所述物镜入射的来自所述容器中的粒子的光的亮度变化作为所述事件；以及
所述第一扫描单元被配置为在所述容器的深度方向上扫描所述物镜的焦点位置。
(4)
根据(3)的粒子分析系统，其中所述第一扫描单元被配置为通过改变所述物镜和所述容器之间在所述深度方向上的相对位置来在所述容器的所述深度方向上扫描所述焦点位置。
(5)
根据(3)的粒子分析系统，其中：
所述物镜包括一个或多个透镜；以及
所述第一扫描单元被配置为通过在所述深度方向上移动所述物镜的所述一个或多个透镜中的至少一个透镜来在所述容器的所述深度方向上扫描所述焦点位置。
(6)
根据(1)至(5)中任一项的粒子分析系统，还包括：成像光源单元，被配置为利用光照射所述容器中的所述粒子，
其中，所述成像单元被配置为检测从用来自所述成像光源单元的所述光照射的所述粒子发射的荧光的亮度变化作为所述事件。
(7)
根据(1)至(5)中任一项的粒子分析系统，还包括：成像光源单元，被配置为利用光照射所述容器中的所述粒子，
其中，成像单元被配置为检测从成像光源单元输出并且由粒子反射或散射的光的亮度变化作为事件。
(8)
根据(6)或(7)的粒子分析系统，其中
所述成像单元还包括光学系统，所述光学系统被配置为反射来自所述成像光源单元的光并且允许来自所述容器中的粒子的光透射通过所述光学系统，
用来自所述成像光源单元的由所述光学系统反射的光照射所述容器中的所述粒子，并且
来自所述容器中的所述粒子的光透射通过所述光学系统并且入射在所述成像单元上。
(9)
根据(6)或(7)的粒子分析系统，其中
所述成像光源单元被配置为从第一侧用所述光照射所述容器，并且
所述成像单元被配置为检测来自所述粒子的光的亮度变化作为所述事件，其中所述光行进到与所述第一侧相对的第二侧。
(10)
根据(1)至(9)中任一项的粒子分析系统，其中，处理单元被配置为基于在空间方向和/或时间方向上位于一个事件附近的事件的数量来测量容器中的状态。
(11)
根据(1)至(10)中任一项的粒子分析系统，其中，所述处理单元被配置为基于所述事件测量所述容器中的粒子的数量作为所述容器中的状态。
(12)
根据(1)至(11)中任一项的粒子分析系统，其中，所述处理单元被配置为基于所述事件测量所述粒子在所述容器中的位置作为所述容器中的状态。
(13)
根据(1)至(12)中任一项的粒子分析系统，其中该处理单元被配置为生成将该容器中的所测量的状态呈现给用户的用户界面。
(14)
根据(13)的粒子分析系统，其中处理单元被配置为生成所述容器中的二维映射或三维映射作为所述用户界面，其中由所述事件构造所述二维映射或所述三维映射。
(15)
根据(13)或(14)的粒子分析系统，其中
所述成像单元还包括第二传感器单元，其被配置为对来自所述容器中的所述粒子的光进行成像并且生成图像数据，以及
所述处理单元被配置为基于由所述第二传感器单元获取的所述图像数据生成所述用户界面。
(16)
根据(15)的粒子分析系统，其中
所述第一扫描单元被配置为根据基于所述事件测量的所述容器中的所述状态在所述容器的所述深度方向上移动所述成像单元的所述聚焦位置，以及
所述第二传感器单元被配置为在所述成像单元的所述焦点位置基于所述容器中的状态移动的状态下通过使来自所述容器中的粒子的光成像来生成所述图像数据。
(17)
根据(1)至(15)中任一项的粒子分析系统，还包括第二扫描单元，被配置为在所述成像单元的视角内顺序地移动以矩阵布置的多个所述容器中的一个，其中
所述第一扫描单元被配置为对于每个所述容器，在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置，以及
所述处理单元被配置为基于通过所述第一扫描单元的扫描在所述成像单元的所述多个焦点位置处检测的所述事件来测量所述容器中的每个的所述状态。
(18)
根据(1)至(17)中任一项的粒子分析系统，其中该粒子是细胞或非细胞生物粒子。
(19)
根据(1)至(18)中任一项的粒子分析系统，还包括：
检测光源单元，被配置为用光照射穿过预定流道的粒子；
检测单元，被配置为检测从被来自检测光源单元的光照射的粒子发出的光；以及
分选单元，被配置为基于所述检测单元的检测结果将所述粒子分选到所述容器中。
(20)
根据(1)至(18)中任一项的粒子分析系统，其中，所述容器是独立于平面的液滴。
(21)
一种粒子分析系统的粒子分析方法，所述粒子分析系统包括被配置为检测来自容器中的粒子的光的亮度变化作为事件的成像单元，所述粒子分析方法包括以下步骤：
在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置；以及
基于通过扫描所述焦点位置在所述成像单元的多个焦点位置处检测到的事件，测量所述容器中的状态。
(22)
根据(21)的粒子分析方法，其中，所述容器是独立于平面的液滴。
(23)
一种流式细胞仪系统，包括：
检测光源单元，被配置为利用光照射穿过预定流道的生物粒子；
检测单元，被配置为检测从被来自检测光源单元的光照射的生物粒子发射的光；
分选单元，被配置为基于所述检测单元的检测结果将所述生物粒子分选到预定容器中；
成像光源单元，被配置为利用光照射所述容器中的所述生物粒子；
成像单元，被配置为检测来自容器中的生物粒子的光的亮度变化作为事件，其中用来自成像光源单元的光照射生物粒子；
扫描单元，被配置为在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置；以及
处理单元，被配置为基于通过扫描单元的扫描在成像单元的多个焦点位置处检测到的事件来测量容器中的状态。
参考标号列表
10 相机单元
11 物镜
12 分束器
13 成像单元
14 垂直扫描机构
15、55 面内扫描机构
16 成像光源单元
17 数据处理单元
18 显示单元
19 控制单元
20 阱板
21 阱
22 帧
30 像素
31、41 像素阵列单元
32 垂直驱动电路
33 列处理电路
34 水平驱动电路
35 系统控制单元
38 信号处理单元
39 数据存储单元
40 事件像素
42 X仲裁器
43 Y仲裁器
44 事件信号处理电路
45 系统控制电路
46输出I/F
51 样本
52 粒子识别机构
53 索引分选机构
54 废液
100 粒子分析系统
100A流式细胞仪
100B 粒子数量的测量装置
101 光照射单元
102 检测单元
103 信息处理单元
104 分选单元
105、105A、105B、205粒子数量的测量单元
111 检测光源单元
112 导光光学系统
121 检测光学系统
122 成像单元
122a 图像传感器
122b EVS
123 信号处理单元
124 速度测量单元
131EVS
232CIS(图像传感器)
233 半反射镜
C 流道
P 生物粒子
S 生物样本。

Claims (20)

1.一种粒子分析系统，包括：
成像单元，被配置为检测来自容器中的粒子的光的亮度变化作为事件；
第一扫描单元，被配置为在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置；以及
处理单元，被配置为基于通过所述第一扫描单元的扫描在所述成像单元的多个所述焦点位置处检测的所述事件，测量所述容器中的状态。
2.根据权利要求1所述的粒子分析系统，还包括：存储单元，被配置为在所述第一扫描单元在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的所述焦点位置的同时，在两个以上不同时间点记录所述成像单元的所述焦点位置。
3.根据权利要求1所述的粒子分析系统，其中,
所述成像单元包括：
物镜，面向所述容器；以及
第一传感器单元，包括多个像素，每个像素检测通过所述物镜入射的来自所述容器中的所述粒子的光的所述亮度变化作为所述事件；以及
所述第一扫描单元被配置为在所述容器的深度方向上扫描所述物镜的焦点位置。
4.根据权利要求3所述的粒子分析系统，其中，所述第一扫描单元被配置为通过改变所述物镜与所述容器之间在所述深度方向上的相对位置，来在所述容器的所述深度方向上扫描所述焦点位置。
5.根据权利要求3所述的粒子分析系统，其中：
所述物镜包括一个或多个透镜；以及
所述第一扫描单元被配置为通过在所述深度方向上移动所述物镜的所述一个或多个透镜中的至少一个透镜，来在所述容器的所述深度方向上扫描所述焦点位置。
6.根据权利要求1所述的粒子分析系统，还包括：成像光源单元，被配置为用光照射所述容器中的所述粒子，
其中，所述成像单元被配置为检测从用来自所述成像光源单元的所述光照射的所述粒子发射的荧光的亮度变化作为所述事件。
7.根据权利要求6所述的粒子分析系统，其中，
所述成像单元还包括：光学系统，被配置为反射来自所述成像光源单元的光并且允许来自所述容器中的所述粒子的光透射通过所述光学系统，
用来自所述成像光源单元的由所述光学系统反射的光照射所述容器中的所述粒子，并且
来自所述容器中的所述粒子的光透射通过所述光学系统并且入射在所述成像单元上。
8.根据权利要求6所述的粒子分析系统，其中，
所述成像光源单元被配置为从第一侧用所述光照射所述容器，并且
所述成像单元被配置为检测来自所述粒子的光的所述亮度变化作为所述事件，其中，所述光行进到与所述第一侧相对的第二侧。
9.根据权利要求1所述的粒子分析系统，其中，所述处理单元被配置为基于在空间方向和/或时间方向上位于一个事件附近的事件的数量，来测量所述容器中的状态。
10.根据权利要求1所述的粒子分析系统，其中，所述处理单元被配置为基于所述事件测量所述容器中的所述粒子的数量，作为所述容器中的状态。
11.根据权利要求1所述的粒子分析系统，其中，所述处理单元被配置为基于所述事件测量所述粒子在所述容器中的位置作为所述容器中的状态。
12.根据权利要求1所述的粒子分析系统，其中，所述处理单元被配置为生成将所述容器中的测量的状态呈现给用户的用户界面。
13.根据权利要求12所述的粒子分析系统，其中，所述处理单元被配置为生成所述容器中的二维映射或三维映射作为所述用户界面，其中，由所述事件构建所述二维映射或所述三维映射。
14.根据权利要求12所述的粒子分析系统，其中，
所述成像单元还包括：第二传感器单元，被配置为对来自所述容器中的所述粒子的光进行成像并且生成图像数据，以及
所述处理单元被配置为基于由所述第二传感器单元获取的所述图像数据生成所述用户界面。
15.根据权利要求14所述的粒子分析系统，其中，
所述第一扫描单元被配置为根据基于所述事件测量的所述容器中的所述状态，在所述容器的所述深度方向上移动所述成像单元的所述焦点位置，以及
所述第二传感器单元被配置为在所述成像单元的所述焦点位置基于所述容器中的所述状态而移动的状态下，通过对来自所述容器中的所述粒子的光成像，来生成所述图像数据。
16.根据权利要求1所述的粒子分析系统，还包括：第二扫描单元，被配置为在所述成像单元的视角内顺序地移动以矩阵布置的多个所述容器中的一个容器，其中，
所述第一扫描单元被配置为对于每个所述容器，在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的所述焦点位置，以及
所述处理单元被配置为对于每个所述容器，基于通过所述第一扫描单元的扫描在所述成像单元的多个所述焦点位置处检测的所述事件，来测量所述容器中的所述状态。
17.根据权利要求1所述的粒子分析系统，其中，所述粒子是细胞或非细胞生物粒子。
18.根据权利要求1所述的粒子分析系统，还包括：
检测光源单元，被配置为用光照射穿过预定流道的所述粒子；
检测单元，被配置为检测从被来自所述检测光源单元的所述光照射的所述粒子发射的光；以及
分选单元，被配置为基于所述检测单元的检测结果将所述粒子分选到所述容器中。
19.一种粒子分析系统的粒子分析方法，所述粒子分析系统包括：成像单元，被配置为检测来自容器中的粒子的光的亮度变化作为事件，所述粒子分析方法包括以下步骤：
在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置；以及
基于通过扫描所述焦点位置而在所述成像单元的多个所述焦点位置处检测的所述事件，测量所述容器中的状态。
20.一种流式细胞仪系统，包括：
检测光源单元，被配置为用光照射穿过预定流道的生物粒子；
检测单元，被配置为检测从被来自所述检测光源单元的所述光照射的所述生物粒子发射的光；
分选单元，被配置为基于所述检测单元的检测结果将所述生物粒子分选到预定容器中；
成像光源单元，被配置为用光照射所述容器中的所述生物粒子；
成像单元，被配置为检测来自所述容器中的所述生物粒子的光的亮度变化作为事件，其中，用来自所述成像光源单元的所述光照射所述生物粒子；
扫描单元，被配置为在所述容器的深度方向上扫描所述成像单元的焦点位置；以及
处理单元，被配置为基于通过所述扫描单元的扫描在所述成像单元的多个所述焦点位置处检测的所述事件，来测量所述容器中的状态。
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