JP2015520396A - 粒子特性評価 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粒子又は流体小滴の特性を検出する工程を含む、不均質流体試料の特性を検出する方法及び装置に関する。これらは例えば産業プロセスで使用することができる。
[背景技術]
生体物質や生体細胞等の試料の顕微鏡画像を得るために、レンズを持たないマイクロ流体検出技術が提案されてきた。これらの技術は、高解像度画像検出装置に対する至近距離において懸濁資料の画像を得ることによって行われる。これらは寸法が小さいので、顕微鏡、高性能ペトリ皿、及びポイントオブケア診断システム等の様々なライフサイエンス分野での利用が提案されてきた。
[発明の概要]
一態様において、本発明は、流体内に粒子を懸濁する工程と、懸濁粒子を2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程と、このように行っている際に懸濁粒子に対して照射する工程とを含む、粒子特性評価方法を備えている。本方法はまた、流体内で懸濁粒子が2次元アレイ検出器を通過するように流入する際に粒子の複数の画像を取得する工程と、懸濁粒子のうちの少なくともいくつかに対する画像に粒子特性評価機能を適用する工程とを含む。
本方法はさらに、試料の1つ以上の部分をさらに吸い込んで試料を混合してもよい。
懸濁工程、流入工程、取得工程、及び適用工程は、分子微生物学的方法の一部として実行され、又は生物試料、医薬品試料、産業用試料に対して行われ、又は製造プロセス品質管理評価の一部として存在してもよい。
粒子特性評価機能の適用工程は混入物検出機能又は偽造物検出機能を適用してもよい。
図1を参照して、本発明に係る粒子特性評価システム10は、産業プロセス等において粒子源12からの粒子の特性評価を行う。このプロセスは、粒子に対して様々なタイプの処理、例えば粒子の生成、改良、及び/又は混合等を数多く実行可能である。一例では、このプロセスは、医薬品の活性成分と非活性成分とを分散させる分散プロセスである。
図2〜3とともに示されているような流路ブロックは、エポキシセメントを用いて5メガピクセルのiPhone(登録商標)カメラチップに接着されている。懸濁液は80マイクロメートルと20マイクロメートルのポリスチレン微小球の混合液で構成されていて、大径の微小球と比べて4倍の量の小径の微小球が水中に懸濁された状態である。この懸濁液を毎分2リットルの流量で流路内へと注入する。
粒子特性評価システム10は、パージや水洗を行わずに、試料粒子がある状態でフラットフィールド補正の実行を可能にするソフトウェア制御を提供する。このフラットフィールド補正は撮像エラー源、例えば照射の不均一、表面反射、欠陥(例えば表面の傷)、及び検出器の画素応答の不均一等に合わせて補正を行う。この種の補正を処理進行中に機器をパージせずに行うことにより、処理が大幅に高速化できるとともに、専用のパージ又は水洗経路の必要がなくなることにより構成要素の接続が簡素化できる。
・ステップ1:N個の連続した枠を選択する。
・ステップ2:各画素に対して、N個の枠全部の平均と標準偏差σを計算する。
・ステップ3:各画素に対して、それらの値を用いて反復し、平均値からq×σよりも大きく外れた値を排除する。ここでqは実験によって決定される(通常q=1)。
・ステップ4:各画素に対して、外れ値を排除した後に残っている値を平均化する。
・平均値からなる「枠」は再構成されたバックグラウンドを表す。
図12〜14も参照すると、図6に示されている湿式分散処理において、カーボンブラックからなる試料を投入し、第1画像130を取得する(図13)。この最初の画像は、最初にはかなり凝集した粒子が多数存在していることを示しており、これは初期の分散指標が低い(図12の範囲121)ことに反映されている。図12に示されているように、超音波処理が行われると(範囲123)、分散指標が上昇して最終的に高いレベルで安定する(範囲125)。安定化後に取得された画像(図14)によって、凝集した粒子がすでに分散されていることが確認される。この例では、分散指標は、上述のようにエントロピーの評価基準から求めたものである。したがって、取得された画像のエントロピーの上昇は、試料内の粒子の分散が増えたことを示している。
Claims (30)
- 流体内に粒子を懸濁する工程と、
前記懸濁粒子を2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程と、
前記流体内で前記懸濁粒子が前記2次元アレイ検出器を通過するように流入する際に、前記懸濁粒子に対して照射する工程と、
前記流体内で前記粒子が前記2次元アレイ検出器を通過するように流入する際に、前記粒子の複数の画像を取得する工程と、
前記懸濁粒子のうちの少なくともいくつかについて前記複数の画像を取得する工程の結果に、粒子特性評価機能を適用する工程と、を含む、粒子特性評価方法。 - 前記粒子特性評価機能を適用する工程は、前記粒子を統計的に、又は、形状あるいは大きさなどの少なくとも1つの形態的特性に応じて分類する、請求項1記載の方法。
- 前記照射工程は、複数の短い取得期間で照射源をストロボ発光する工程を含み、前記取得工程は前記画像を前記複数の短い取得期間の間に取得する、請求項1又は2に記載の方法。
- さらに、前記粒子の前記画像を並び替え済みサムネイル表示で表示する工程を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記懸濁工程、流入工程、取得工程、及び適用工程は、分子微生物学的方法、製造プロセス品質保証サイクル、又は製造プロセス品質管理評価の一部として実行され、各工程は任意で医薬組成物粒子に適用される、及び/又は分散工程の評価に適用される、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記粒子特性評価機能の適用工程は、混入物検出機能又は偽造物検出機能を適用する、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、前記粒子が同じ流体に懸濁している間に追加の粒子特性評価処理を行い、前記追加粒子特性評価処理は任意でレーザー回折する工程を含み、前記追加粒子特性評価処理は任意で前記流入工程、取得工程、及び適用工程と並行して、もしくは連続して行われる、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、前記取得工程で受け取った画像データから個々の粒子の画像を抽出し、これらの抽出画像を通信チャネルを介してユーザのコンピュータへ転送する工程を含む、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記懸濁粒子を2次元アレイ検出器へ流入させる工程は、検出流域と1対のバイパス流路とを有する形状をした1つの流路に沿って、及び/又は、ゼロフロー領域が実質的にない通路に沿って、前記懸濁粒子を流入しており、前記懸濁粒子は任意で少なくとも毎分1リットルの流量で前記2次元アレイ検出器を通過するように流れている、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、不均質を評価するために、前記2次元アレイ検出器からの画像データに統計関数を適用する工程を含む、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記統計関数は、前記複数の取得画像におけるエントロピーの評価基準を計算する工程を含む、請求項10記載の方法。
- 前記エントロピーの評価基準は、ある所定の値である各取得画像における、画素値の確率の合計、又は隣り合う画素値の間の差の確率の合計から計算される、請求項11記載の方法。
- 前記流体は液体である、請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、
前記粒子が前記流体内で前記2次元アレイ検出器を通過して流れる際に、前記粒子の複数の較正画像を取得し、
前記粒子の前記試料画像を前記較正画像を用いて補正する請求項1から13のいずれか1項に記載の粒子特性評価方法。 - 前記補正工程はフラットフィールド補正を行う請求項14記載の方法。
- 前記粒子の複数の較正画像の取得工程は、照射された画像と暗画像とを取得する、請求項14又は15に記載の方法。
- さらに、前記取得された較正画像を平均化して、該平均化工程の結果における前記懸濁粒子の影響を低減する工程を含み、前記方法は任意で、前記平均化工程の前に前記較正画像において所定のしきい値を超えている画素を破棄する請求項14から16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記懸濁粒子は懸濁粒子からなる第1サブセット及び第2サブセットのうちの第1サブセットであり、前記2次元アレイ検出器は第1の2次元アレイ検出器であり、前記方法は、
前記懸濁粒子の前記第2サブセットを第2の2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程と、
前記流体内で前記第2サブセットが前記第2の2次元アレイ検出器を通過するように流入する際に、前記懸濁粒子の前記第2サブセットを照射する工程と、
前記流体内で前記第2サブセットが前記第2の2次元アレイ検出器を通過するように流入する際に、前記粒子の第2サブセットの複数の画像を取得する工程と、を含む請求項1から17のいずれか1項に記載の粒子特性評価方法。 - 前記懸濁粒子の第1サブセットを前記第1の2次元アレイ検出器へ流入させる工程と前記懸濁粒子の第2サブセットを前記第2の2次元アレイ検出器へ流入させる工程とは、連続して、又は並行して行われる、請求項18記載の方法。
- さらに、前記第1の2次元アレイ検出器及び前記第2の2次元アレイ検出器それぞれからの前記画像から得られる情報を結合する工程を含む、請求項18又は19に記載の方法。
- 前記懸濁粒子の第1サブセットを前記第1の2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程と、前記懸濁粒子の第2サブセットを前記第2の2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程とはともに、前記第2アレイ検出器に流れる粒子の平均径を前記第1アレイ検出器に流れる粒子の平均径よりも大きくさせる、請求項18から20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記懸濁粒子の第1サブセットを前記第1の2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程は、前記粒子の第1サブセットを、前記第1の検出器の前にあり第1の深さを有する第1流路を通過するように流入させ、前記懸濁粒子の第2サブセットを前記第2の2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程は、前記粒子の第2サブセットを、前記第2の検出器の前にあり第2の深さを有する第2流路を通過するように流入させ、前記第1の深さは前記第2の深さよりも深い、請求項18から21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記懸濁粒子の第1サブセットを前記第1の2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程は、前記粒子の第1サブセットを、撮像サブ流路と該撮像流路よりも大きい1つ以上のバイパスサブ流路とを有する第1複合流路を通過するように流入させ、前記懸濁粒子の第2サブセットを前記第2の2次元アレイ検出器を通過するように流入させる工程は、前記粒子の第2サブセットを、撮像サブ流路と該撮像流路よりも大きい1つ以上のバイパスサブ流路とを有する第2複合流路を通過するように流入させる、請求項18から22のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、
前記懸濁粒子の1つ以上の追加サブセットを1つ以上の追加2次元アレイ検出器を通過するように流入させ、
前記流体内で前記懸濁粒子の追加サブセットが前記追加2次元アレイ検出器を通過するように流入する際に、前記懸濁粒子の追加サブセットに対して照射し、
前記流体内で前記粒子の追加サブセットが前記追加2次元アレイ検出器を通過するように流入する際に、前記粒子の追加サブセットの複数の画像を取得する、請求項18から23のいずれか1項に記載の方法。 - 2次元検出器と、
前記2次元検出器に搭載され、前記2次元検出器と接触している試料を含有する流体を保持する流路を区画する流路壁と、
前記流体が前記流路を通過する流れを発生させる駆動部と、
前記流体が前記2次元検出器に接触している間、前記流体内の粒子を照射するように配置されている撮像照射源を備えた粒子特性評価機器。 - 前記流体内の粒子を照射するように配置されているコヒーレント散乱照射源を備える、請求項25記載の粒子特性評価機器。
- 前記コヒーレント散乱照射源は、前記流体が前記2次元検出器に接触している間に前記流体と相互作用するように配置されており、前記2次元検出器は、前記撮像照射検出器による照射を受けた粒子からの光を検出するとともに、前記コヒーレント散乱照射源による照射を受けた前記流体内の粒子によって散乱された光を検出するように配置されている、請求項26記載の粒子特性評価機器。
- 前記コヒーレント散乱照射源による照射を受けた前記流体内の粒子によって散乱された光を受け取るように配置されている散乱検出器をさらに備える、請求項25から27のいずれか1項に記載の粒子特性評価機器。
- 前記2次元検出器は第1の2次元検出器であり、前記機器は第2の2次元検出器をさらに備え、前記流路壁は、前記第1の2次元検出器と前記第2の2次元検出器とに搭載されており、前記第1の2次元検出器と接触している試料を含有する流体を保持する第1流路を区画しているとともに、前記第2の2次元検出器と接触している試料を含有する流体を保持する第2流路を区画しており、前記第1流路及び前記第2流路は水圧で接続されていて断面が異なり、前記駆動部は、前記流体が前記流路を通過するように流れを生じさせるように構成されており、前記撮像照射源は、前記流体が前記第1の2次元検出器と前記第2の2次元検出器とに接触している間、前記流体内の粒子を照射するように配置されている、請求項25から28のいずれか1項に記載の粒子特性評価機器。
- 前記流路壁は直列接続している流路を区画する、請求項29記載の装置。
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