JPH09196855A - 液体噴流の分離を監視する方法および装置 - Google Patents
液体噴流の分離を監視する方法および装置Info
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- JPH09196855A JPH09196855A JP8345863A JP34586396A JPH09196855A JP H09196855 A JPH09196855 A JP H09196855A JP 8345863 A JP8345863 A JP 8345863A JP 34586396 A JP34586396 A JP 34586396A JP H09196855 A JPH09196855 A JP H09196855A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1404—Handling flow, e.g. hydrodynamic focusing
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 たとえば細胞選別装置において生じるような
液体噴流の分離を自動的に監視できるようにする。 【解決手段】 液体噴流における分離の画像が記録さ
れ、液体噴流から個々の液滴が分解する分離点の位置
が、画像分析に手法により求められる。その際、分離点
の可変の位置を検出する検出手段と、検出された位置を
少なくとも1つの位置限界値と比較することで分離点の
検出された位置を評価する評価手段と、求められた位置
が限界値を上回ったかないしは下回ったかに依存して、
プロセスを中止したり警報を発したりする作動手段とが
設けられている。
液体噴流の分離を自動的に監視できるようにする。 【解決手段】 液体噴流における分離の画像が記録さ
れ、液体噴流から個々の液滴が分解する分離点の位置
が、画像分析に手法により求められる。その際、分離点
の可変の位置を検出する検出手段と、検出された位置を
少なくとも1つの位置限界値と比較することで分離点の
検出された位置を評価する評価手段と、求められた位置
が限界値を上回ったかないしは下回ったかに依存して、
プロセスを中止したり警報を発したりする作動手段とが
設けられている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴流の分離を
監視する方法および装置に関する。
監視する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】化学、生物学および医学における事象で
は、液体噴流の分離が重要な役割を果たすことが頻繁に
ある。その際に多くの場合、分析ならびに高精度の分離
プロセスおよび調量プロセスにあたって、著しく希薄に
された溶液がノズル、ピペットまたは他の器具類によっ
て精確に調量される。微粒子を選別する場合にも、たと
えば細胞選別装置を用いて動植物から細胞を選別する場
合も、液体噴流の分離は重要な役割を果たし、このこと
は "Herzenberg LA, Sweet RG, Herzenberg LA:Floursc
ence-activated cell Sorting. Sci Amer 234(3):108,
3. 1976" に記載されている。これらの理由から、この
種の液体噴流をたとえば液滴速度、液滴の大きさ、液滴
の間隔、分離点の位置のようなそれらの外見上のパラメ
ータならびにそれらの規則性について、自動的に監視で
きるようにしたいという強い要望がある。
は、液体噴流の分離が重要な役割を果たすことが頻繁に
ある。その際に多くの場合、分析ならびに高精度の分離
プロセスおよび調量プロセスにあたって、著しく希薄に
された溶液がノズル、ピペットまたは他の器具類によっ
て精確に調量される。微粒子を選別する場合にも、たと
えば細胞選別装置を用いて動植物から細胞を選別する場
合も、液体噴流の分離は重要な役割を果たし、このこと
は "Herzenberg LA, Sweet RG, Herzenberg LA:Floursc
ence-activated cell Sorting. Sci Amer 234(3):108,
3. 1976" に記載されている。これらの理由から、この
種の液体噴流をたとえば液滴速度、液滴の大きさ、液滴
の間隔、分離点の位置のようなそれらの外見上のパラメ
ータならびにそれらの規則性について、自動的に監視で
きるようにしたいという強い要望がある。
【0003】目下のところ、このような自動的な監視を
確実に行わせるような装置および方法は知られていな
い。
確実に行わせるような装置および方法は知られていな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、液体噴流の分離を自動的に監視できるようにした
方法および装置を提供することにある。
題は、液体噴流の分離を自動的に監視できるようにした
方法および装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、a)検出手段が設けられており、該検出手段は、液
体縦列体から個別の液滴が分解する分離点の可変の位置
を検出し、b)評価手段が設けられており、該評価手段
は少なくとも1つの所定の位置限界値に依存して、検出
された位置を少なくとも1つの位置限界値と比較するこ
とで、分離点の検出された位置を評価し、c)作動手段
が設けられており、該作動手段は、検出された位置が前
記の少なくとも1つの位置限界値を上回ったときないし
下回ったときに動かされることにより解決される。
は、a)検出手段が設けられており、該検出手段は、液
体縦列体から個別の液滴が分解する分離点の可変の位置
を検出し、b)評価手段が設けられており、該評価手段
は少なくとも1つの所定の位置限界値に依存して、検出
された位置を少なくとも1つの位置限界値と比較するこ
とで、分離点の検出された位置を評価し、c)作動手段
が設けられており、該作動手段は、検出された位置が前
記の少なくとも1つの位置限界値を上回ったときないし
下回ったときに動かされることにより解決される。
【0006】従属請求項には本発明の有利な実施形態が
示されている。
示されている。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明による装置の格別な利点
は、この装置により分離点の位置が適合され、適切な評
価手段によって、分離点が調整不可能な限界値を超えて
その位置を変えてしまうことがないようにされる。しか
しそのことが生じてしまったならば、有利には自動的に
作動手段が動かされる。
は、この装置により分離点の位置が適合され、適切な評
価手段によって、分離点が調整不可能な限界値を超えて
その位置を変えてしまうことがないようにされる。しか
しそのことが生じてしまったならば、有利には自動的に
作動手段が動かされる。
【0008】本発明による装置の場合、分離点の位置を
カメラによって監視するのが殊に有利となる。それとい
うのは、カメラによって簡単に静止画を形成することが
でき、分離点の位置の評価に多くの時間を利用できるか
らである。
カメラによって監視するのが殊に有利となる。それとい
うのは、カメラによって簡単に静止画を形成することが
でき、分離点の位置の評価に多くの時間を利用できるか
らである。
【0009】本発明による装置の場合、評価をコンピュ
ータにより実行させるのが殊に有利である。それという
のは、限界値の超過が検出されたときに適切なインター
フェースを介して実質的に時間遅延なくコンピュータに
よって作動手段を起動させることができるからである。
ータにより実行させるのが殊に有利である。それという
のは、限界値の超過が検出されたときに適切なインター
フェースを介して実質的に時間遅延なくコンピュータに
よって作動手段を起動させることができるからである。
【0010】本発明による方法の格別な利点は、監視の
ために操作員が拘束されないことである。
ために操作員が拘束されないことである。
【0011】殊に有利には、記憶されたカメラ画像の評
価をそこに存在している画素情報を用いて実施できる。
それというのは、液体噴流の分離は幾何学的に著しく簡
単な基本構造を有しており、画像情報内容を適切な手法
により主要なものに低減することができ、そのことでコ
ンピュータによる評価の複雑さを著しく低減できるから
である。このために殊に有利には、画素構造体つまりデ
ィスプレイにおける座標形式の構造が行および列の形で
利用される。さらに、コンピュータにフレームキャプチ
ャが設けられており、そこにおいて画像全体がメモリに
格納されて、個々の画素の色情報をそれらの処理のため
に別個にアクセス可能であれば、このような評価をきわ
めて簡単に行える。
価をそこに存在している画素情報を用いて実施できる。
それというのは、液体噴流の分離は幾何学的に著しく簡
単な基本構造を有しており、画像情報内容を適切な手法
により主要なものに低減することができ、そのことでコ
ンピュータによる評価の複雑さを著しく低減できるから
である。このために殊に有利には、画素構造体つまりデ
ィスプレイにおける座標形式の構造が行および列の形で
利用される。さらに、コンピュータにフレームキャプチ
ャが設けられており、そこにおいて画像全体がメモリに
格納されて、個々の画素の色情報をそれらの処理のため
に別個にアクセス可能であれば、このような評価をきわ
めて簡単に行える。
【0012】本発明による装置において殊に有利である
のは、非常時にプロセスが自動的に遮断されることであ
る。それというのは、操作員はそのように迅速には反応
できないからである。たとえばこの形式の方法の場合、
分離点を絶えず何時間にもわたって観察する必要があ
り、場合によって分離点がずれたときには迅速に反応し
なければならない。なぜならば、さもなければ分離プロ
セス全体を繰り返さなければならないからである。操作
員が反応する時間はゆっくりであるので、障害発生時に
は実質的に純粋な分別を得ることはできない。
のは、非常時にプロセスが自動的に遮断されることであ
る。それというのは、操作員はそのように迅速には反応
できないからである。たとえばこの形式の方法の場合、
分離点を絶えず何時間にもわたって観察する必要があ
り、場合によって分離点がずれたときには迅速に反応し
なければならない。なぜならば、さもなければ分離プロ
セス全体を繰り返さなければならないからである。操作
員が反応する時間はゆっくりであるので、障害発生時に
は実質的に純粋な分別を得ることはできない。
【0013】したがって有利には本発明による方法は、
障害発生時にほとんど時間的に遅延することなく選別プ
ロセスを中止できるように構成されている。
障害発生時にほとんど時間的に遅延することなく選別プ
ロセスを中止できるように構成されている。
【0014】有利には本発明による装置において作動装
置は、液体噴流の分離の不規則性を指示するための警報
装置として設けられている。
置は、液体噴流の分離の不規則性を指示するための警報
装置として設けられている。
【0015】本発明による装置において作動装置とし
て、アクチュエータにより分離点の位置を追従調整する
ように構成するのが殊に有利である。それというのは、
自動的な追従調整は、プロセスの中止、警報のトリガお
よび操作員による外部パラメータの補正よりも困難なこ
とが多いからである。
て、アクチュエータにより分離点の位置を追従調整する
ように構成するのが殊に有利である。それというのは、
自動的な追従調整は、プロセスの中止、警報のトリガお
よび操作員による外部パラメータの補正よりも困難なこ
とが多いからである。
【0016】本発明による装置を細胞選別装置において
使用すると殊に有利である。なぜならば、分離プロセス
を監視する目的でこれまで操作員により著しく時間を費
やして観察を行う必要があったからである。
使用すると殊に有利である。なぜならば、分離プロセス
を監視する目的でこれまで操作員により著しく時間を費
やして観察を行う必要があったからである。
【0017】本発明による方法において、液体噴流から
個別の液滴が分解する分離点の位置を監視し、その位置
を記録された画像の画像分析により求めるようにすると
殊に有利である。なぜならばその位置は良好に監視可能
だからであり、まえもって規定された位置限界値を超え
たときに本発明による方法に対し定められた作動条件が
生じる。
個別の液滴が分解する分離点の位置を監視し、その位置
を記録された画像の画像分析により求めるようにすると
殊に有利である。なぜならばその位置は良好に監視可能
だからであり、まえもって規定された位置限界値を超え
たときに本発明による方法に対し定められた作動条件が
生じる。
【0018】殊に有利には本発明による方法によれば、
記録された画像の液体噴流の方向を、画像を行ごとない
し列ごとに分析することで求める。その際、有利には本
発明による方法は、液体噴流はディスプレイ上で実質的
に1つの直線により表されること、ならびに個々の画素
値の着色について行ごとないし列ごとに画像分析するこ
とで噴流の進行方向を精確に求めることができることを
利用している。さらに有利には本発明による方法は以下
のことを利用している。すなわち、噴流は画像の一方の
側から連続的に入ってきており、分離点から個々の液滴
が分解した後、噴流中には途切れた個所が存在し、した
がって個々の画素の色値を噴流の対称軸に沿って検査す
ることで分離点の位置を精確に検出できる。最初の大き
な色変化が生じたときに画像中の分離点の位置が検出さ
れ、その画素の座標によりコンピュータにおいて分離点
の位置が表される。本発明による方法を始めるにあた
り、液体噴流の分離をその値に合わせて精確に正規化す
ることができ、このことで分離点の位置限界値をそれに
対して相対的に規定することができる。
記録された画像の液体噴流の方向を、画像を行ごとない
し列ごとに分析することで求める。その際、有利には本
発明による方法は、液体噴流はディスプレイ上で実質的
に1つの直線により表されること、ならびに個々の画素
値の着色について行ごとないし列ごとに画像分析するこ
とで噴流の進行方向を精確に求めることができることを
利用している。さらに有利には本発明による方法は以下
のことを利用している。すなわち、噴流は画像の一方の
側から連続的に入ってきており、分離点から個々の液滴
が分解した後、噴流中には途切れた個所が存在し、した
がって個々の画素の色値を噴流の対称軸に沿って検査す
ることで分離点の位置を精確に検出できる。最初の大き
な色変化が生じたときに画像中の分離点の位置が検出さ
れ、その画素の座標によりコンピュータにおいて分離点
の位置が表される。本発明による方法を始めるにあた
り、液体噴流の分離をその値に合わせて精確に正規化す
ることができ、このことで分離点の位置限界値をそれに
対して相対的に規定することができる。
【0019】本発明による方法において、分離点を中心
として対称に配置された小さい評価ウィンドウを形成す
るのが有利である。それというのはそのことで画像分析
の複雑さが著しく低減されるからである。
として対称に配置された小さい評価ウィンドウを形成す
るのが有利である。それというのはそのことで画像分析
の複雑さが著しく低減されるからである。
【0020】殊に有利には記録された瞬時画像の画像情
報が、たとえば行ごとまたは列ごとの平均値形成により
求められた2つの色値を用いることで離散化される。こ
れにより最小値よりも小さいすべての色値はたとえば黒
に選定され、最小値よりも大きいすべての色値はたとえ
ば白に選定され、このようにして画像分析の複雑さをさ
らに低減することができ、ひいてはたくさんの液滴列を
有する液体噴流の分離を監視することができるし、ある
いは本発明による方法を適用するために性能のあまり高
くないコンピュータを使用することもできる。
報が、たとえば行ごとまたは列ごとの平均値形成により
求められた2つの色値を用いることで離散化される。こ
れにより最小値よりも小さいすべての色値はたとえば黒
に選定され、最小値よりも大きいすべての色値はたとえ
ば白に選定され、このようにして画像分析の複雑さをさ
らに低減することができ、ひいてはたくさんの液滴列を
有する液体噴流の分離を監視することができるし、ある
いは本発明による方法を適用するために性能のあまり高
くないコンピュータを使用することもできる。
【0021】次に、図面に基づき本発明を詳細に説明す
る。
る。
【0022】
【実施例】図1は、細胞分類装置に本発明による装置を
適用した様子を示す概略図である。ここに示されている
この装置の特別な構成部分は、任意の液体噴流FLであ
り、そこから1つの液滴TR1が落ちてきて1つの分離
点が形成される。第2の液滴TR2は、分離点APから
分解した第1の液滴である。この過程はカメラないしそ
の他の検出器VIDを用いることで観察され、これによ
りその信号がライン100を介して処理ユニットへ転送
される。処理ユニットには参照符号PCが付されてお
り、これはたとえばコンピュータとすることができる
し、あるいは検出器の信号を評価するために用いられる
他のハードウェアであってもよい。ここではさらに別の
液滴が示されており、それらは参照符号TRNに至るま
で番号付けされている。
適用した様子を示す概略図である。ここに示されている
この装置の特別な構成部分は、任意の液体噴流FLであ
り、そこから1つの液滴TR1が落ちてきて1つの分離
点が形成される。第2の液滴TR2は、分離点APから
分解した第1の液滴である。この過程はカメラないしそ
の他の検出器VIDを用いることで観察され、これによ
りその信号がライン100を介して処理ユニットへ転送
される。処理ユニットには参照符号PCが付されてお
り、これはたとえばコンピュータとすることができる
し、あるいは検出器の信号を評価するために用いられる
他のハードウェアであってもよい。ここではさらに別の
液滴が示されており、それらは参照符号TRNに至るま
で番号付けされている。
【0023】細胞選別装置では、個別化された生物の細
胞またはその他の粒子が導電性の懸濁液中において、適
切な方式で光学的または電気的な手段により特徴が抽出
され、それらの特性に応じて互いに選り分けられる。そ
れらはノズルから出た後、順次連続して液体噴流FL中
に存在している。液体噴流FLから分解した液滴は、電
極EL1とEL2との間の電界中を案内され、その結
果、帯電した粒子は偏向されて試験管の中へ向かう。液
滴は液体噴流FLから分離したとき、液体噴流FLの目
下の電荷により荷電する。液体噴流の電荷は、選別すべ
き粒子の光学的ないし電気的特性により決められた選別
基準に従うものである。
胞またはその他の粒子が導電性の懸濁液中において、適
切な方式で光学的または電気的な手段により特徴が抽出
され、それらの特性に応じて互いに選り分けられる。そ
れらはノズルから出た後、順次連続して液体噴流FL中
に存在している。液体噴流FLから分解した液滴は、電
極EL1とEL2との間の電界中を案内され、その結
果、帯電した粒子は偏向されて試験管の中へ向かう。液
滴は液体噴流FLから分離したとき、液体噴流FLの目
下の電荷により荷電する。液体噴流の電荷は、選別すべ
き粒子の光学的ないし電気的特性により決められた選別
基準に従うものである。
【0024】評価手段PCはここではたとえばディスプ
レイBSと接続されており、このディスプレイ上に分離
点APが表示される。たとえばパーソナルコンピュータ
とすることのできる評価手段PCにおいて、分離周縁部
または分離点APがどの程度まで位置を変えたのかを評
価することができる。この目的でまずはじめにたとえば
操作員によって、実質的に時間的にも位置的にも一定に
分離点APから分解する適正に分離した液体噴流FLが
得られるよう調整が行われる。次にたとえば装置全体が
正規化され、分離点に対する位置限界として安全間隔が
設定される。そして分離プロセス中に分離点APが変位
すると、そのことはディスプレイに表示され、まえもっ
て定められた限界値を超えると、たとえばインタフェー
スIFへのライン200を介して作動手段が操作され
る。この作動手段はたとえばスピーカLS、無線アラー
ムSENまたは液体噴流FLを遮断する電磁弁である。
別の作動手段としてたとえばソレノイドSOLを設ける
ことができ、これはライン300により操作される電磁
石を用いて試験管PRを方向EINの試験噴流から遠ざ
ける。
レイBSと接続されており、このディスプレイ上に分離
点APが表示される。たとえばパーソナルコンピュータ
とすることのできる評価手段PCにおいて、分離周縁部
または分離点APがどの程度まで位置を変えたのかを評
価することができる。この目的でまずはじめにたとえば
操作員によって、実質的に時間的にも位置的にも一定に
分離点APから分解する適正に分離した液体噴流FLが
得られるよう調整が行われる。次にたとえば装置全体が
正規化され、分離点に対する位置限界として安全間隔が
設定される。そして分離プロセス中に分離点APが変位
すると、そのことはディスプレイに表示され、まえもっ
て定められた限界値を超えると、たとえばインタフェー
スIFへのライン200を介して作動手段が操作され
る。この作動手段はたとえばスピーカLS、無線アラー
ムSENまたは液体噴流FLを遮断する電磁弁である。
別の作動手段としてたとえばソレノイドSOLを設ける
ことができ、これはライン300により操作される電磁
石を用いて試験管PRを方向EINの試験噴流から遠ざ
ける。
【0025】なお、ここに示されている細胞選別装置の
形態は、本発明による装置の適用事例に関する実例とし
て描かれているにすぎないことに留意されたい。この場
合、プロセスはきわめて概略的にしか示されておらず、
また、全く異なる検出器VIDも考えられる。そのよう
な検出器はたとえば光電検出器、超音波センサまたは容
量式センサとすることができる。これらの検出手段は、
分離点APの位置を十分精確に検出可能であることを保
証するものであればよい。細胞選別装置の場合にはカメ
ラを使用するのがよい。それというのは、操作員が分離
点をディスプレイBS上で観察できるようにするために
カメラがすでに設けられているからである。したがって
有利には本発明では、評価手段においてディスプレイの
内容が画像分析により評価される。この目的でたとえ
ば、液体噴流における分離の瞬時記録が形成され、本発
明による方法に従って行ごとおよび列ごとに個々の画素
の色値を分析することにより、分離点APの位置が見つ
けられる。たとえば画素の色値を単に2つの値に離散化
する(これはコントラストを増加するのと同じである)
ような適切な措置により、評価手段PCにおける計算の
煩雑さも単純化される。そしてこのことで、性能がそれ
ほど高くないプロセッサを使用することができるように
なり、ないしは著しく高い液滴周波数を観察できるよう
になる。所望の分解能に応じて本発明による方法をリア
ルタイムに実行させることができるし、あるいは単に個
々の液滴だけをストロボスコープ的に瞬時記録すること
で、たとえばPC内のフレームキャプチャで結像させる
ことができ、その結果、たとえば分離点が10回目の液
滴プロセスごとにしか記録されないようになる。本発明
による方法および装置の適用においては、このような分
解能を選ぶためにコストと所望の分解能とが問題にな
る。それというのは、分解能が高まれば計算の煩雑さが
増大し、ひいては評価手段のためのコストも増大するか
らである。
形態は、本発明による装置の適用事例に関する実例とし
て描かれているにすぎないことに留意されたい。この場
合、プロセスはきわめて概略的にしか示されておらず、
また、全く異なる検出器VIDも考えられる。そのよう
な検出器はたとえば光電検出器、超音波センサまたは容
量式センサとすることができる。これらの検出手段は、
分離点APの位置を十分精確に検出可能であることを保
証するものであればよい。細胞選別装置の場合にはカメ
ラを使用するのがよい。それというのは、操作員が分離
点をディスプレイBS上で観察できるようにするために
カメラがすでに設けられているからである。したがって
有利には本発明では、評価手段においてディスプレイの
内容が画像分析により評価される。この目的でたとえ
ば、液体噴流における分離の瞬時記録が形成され、本発
明による方法に従って行ごとおよび列ごとに個々の画素
の色値を分析することにより、分離点APの位置が見つ
けられる。たとえば画素の色値を単に2つの値に離散化
する(これはコントラストを増加するのと同じである)
ような適切な措置により、評価手段PCにおける計算の
煩雑さも単純化される。そしてこのことで、性能がそれ
ほど高くないプロセッサを使用することができるように
なり、ないしは著しく高い液滴周波数を観察できるよう
になる。所望の分解能に応じて本発明による方法をリア
ルタイムに実行させることができるし、あるいは単に個
々の液滴だけをストロボスコープ的に瞬時記録すること
で、たとえばPC内のフレームキャプチャで結像させる
ことができ、その結果、たとえば分離点が10回目の液
滴プロセスごとにしか記録されないようになる。本発明
による方法および装置の適用においては、このような分
解能を選ぶためにコストと所望の分解能とが問題にな
る。それというのは、分解能が高まれば計算の煩雑さが
増大し、ひいては評価手段のためのコストも増大するか
らである。
【0026】図2には、図1によるディスプレイBSの
画面の一部分の実例が示されている。このディスプレイ
にはたとえば、行Zと列SPで分割されているラスタス
クリーンが用いられる。この場合、液体噴流はたとえば
右から対称軸SYMに沿って正の列方向SPへ向かって
画面BS1に現れてくる。分離点APはここではライン
L10でマークされている。この場合も、図1のように
やはり液滴TR1が示されている。画面BS1には、分
離点に対する位置限界値L15とL5がはっきりと示さ
れている。有利にはこの位置限界値は、液滴間隔に比例
する分離点APからの距離を有するように選定される。
分離プロセスは実質的に対称軸SYMに沿った噴流状の
プロセスであるので、有利には本発明による方法によれ
ば、この噴流に沿った画像内容だけを検査するようにし
ている。この目的でたとえば、対称軸を中心として幅B
Rの領域が選定されている。ここではこの領域は、正の
列方向で白色の帯として示されている。
画面の一部分の実例が示されている。このディスプレイ
にはたとえば、行Zと列SPで分割されているラスタス
クリーンが用いられる。この場合、液体噴流はたとえば
右から対称軸SYMに沿って正の列方向SPへ向かって
画面BS1に現れてくる。分離点APはここではライン
L10でマークされている。この場合も、図1のように
やはり液滴TR1が示されている。画面BS1には、分
離点に対する位置限界値L15とL5がはっきりと示さ
れている。有利にはこの位置限界値は、液滴間隔に比例
する分離点APからの距離を有するように選定される。
分離プロセスは実質的に対称軸SYMに沿った噴流状の
プロセスであるので、有利には本発明による方法によれ
ば、この噴流に沿った画像内容だけを検査するようにし
ている。この目的でたとえば、対称軸を中心として幅B
Rの領域が選定されている。ここではこの領域は、正の
列方向で白色の帯として示されている。
【0027】有利には本発明による方法によれば、画像
分析を用いた分離点の検出のために以下の手順が行われ
る。
分析を用いた分離点の検出のために以下の手順が行われ
る。
【0028】対称線の位置を見つけるため、画像を介し
て液体噴流の経過に応じて行ごとまたは列ごと最大黒色
化部分(反転画像では最大白色化部分)の位置が探さ
れ、これにより液体噴流の対称特性が利用される。それ
というのは、1つの液滴はディスプレイ内容全体に比べ
て小さい面積であること、および噴流は対称軸に沿って
進むことが知られているからである。個々の行内容ない
し列内容を分析することにより、黒色化または白色化の
高まった部分の一連の画素座標が得られる。1つの行な
いし列に沿って複数の画素値が得られた場合には、各画
素の個々の座標値の平均値を形成することで、最小値な
いし最も重要な画素値を見つけることができる。このよ
うにして対称軸に沿って、液体噴流の経過を表し殊に対
称軸SYMの経過を表す種々の点が見つけられる。本発
明による方法をさらに実施するため、有利には対称軸に
沿って個々のディスプレイ画素の色値を離散化すること
ができる。本発明による方法を実施する際の分析の複雑
さを軽減するため、個々の画素は有利には2つの色しか
有しておらず、たとえば黒と白が割り当てられる。これ
ら両方の色値を離散化するために、つまり黒と白とを区
別する境界を見つけるために、たとえば対称軸に沿って
すべての色値が積分されて行ないし列の個数で除算さ
れ、その結果、色値全体に対する平均値が精確に得られ
るようになる。そしてこの平均値は、たとえば黒と白と
を区別するための境界として用いられる。その際たとえ
ば、平均値よりも下のすべての色値は値黒となり、平均
値よりも上のすべての色値は値白となる。同じ手順は、
画像情報をさらに簡単にするためそれぞれ別のつまり行
/列方向や列/行方向においても行われる。そして液滴
噴流がこのようなやり方で準備処理された後、本発明に
よる方法を用いて分離点APを探すことができる。この
ためには、画像へ液体噴流の入ってくる方向が既知であ
ることが前提とされる。本発明による方法によれば、そ
のような画像の周縁から始まって対称軸に沿って、色値
の変化している画素座標が探される。それらの画素座標
により、分離点APの位置が精確に表される。その目下
の画素値を基礎として、たとえば分離点L15とL5に
対する位置限界値が、有利には分離点からの液滴の距離
に比例する間隔で定められる。それらの位置限界値は所
定の画素座標と結びついている。そこで本発明による方
法を周期的に実行することができ、本発明による手順に
より常に分離点が見つけられる。分離点APが限界値L
15またはL5の一方に達した場合、このことは分離点
APの座標値がL5またはL15をとることを意味し、
その場合にはたとえば、分離点APの位置を補正するた
めに適切な措置を導入することができる。そのような措
置により、たとえばプロセスをただちに中止させること
もでき、アラームにより操作員を呼ぶこともできるし、
あるいは分離点を正しい位置へ戻すために適切な自動装
置を起動させることもできる。
て液体噴流の経過に応じて行ごとまたは列ごと最大黒色
化部分(反転画像では最大白色化部分)の位置が探さ
れ、これにより液体噴流の対称特性が利用される。それ
というのは、1つの液滴はディスプレイ内容全体に比べ
て小さい面積であること、および噴流は対称軸に沿って
進むことが知られているからである。個々の行内容ない
し列内容を分析することにより、黒色化または白色化の
高まった部分の一連の画素座標が得られる。1つの行な
いし列に沿って複数の画素値が得られた場合には、各画
素の個々の座標値の平均値を形成することで、最小値な
いし最も重要な画素値を見つけることができる。このよ
うにして対称軸に沿って、液体噴流の経過を表し殊に対
称軸SYMの経過を表す種々の点が見つけられる。本発
明による方法をさらに実施するため、有利には対称軸に
沿って個々のディスプレイ画素の色値を離散化すること
ができる。本発明による方法を実施する際の分析の複雑
さを軽減するため、個々の画素は有利には2つの色しか
有しておらず、たとえば黒と白が割り当てられる。これ
ら両方の色値を離散化するために、つまり黒と白とを区
別する境界を見つけるために、たとえば対称軸に沿って
すべての色値が積分されて行ないし列の個数で除算さ
れ、その結果、色値全体に対する平均値が精確に得られ
るようになる。そしてこの平均値は、たとえば黒と白と
を区別するための境界として用いられる。その際たとえ
ば、平均値よりも下のすべての色値は値黒となり、平均
値よりも上のすべての色値は値白となる。同じ手順は、
画像情報をさらに簡単にするためそれぞれ別のつまり行
/列方向や列/行方向においても行われる。そして液滴
噴流がこのようなやり方で準備処理された後、本発明に
よる方法を用いて分離点APを探すことができる。この
ためには、画像へ液体噴流の入ってくる方向が既知であ
ることが前提とされる。本発明による方法によれば、そ
のような画像の周縁から始まって対称軸に沿って、色値
の変化している画素座標が探される。それらの画素座標
により、分離点APの位置が精確に表される。その目下
の画素値を基礎として、たとえば分離点L15とL5に
対する位置限界値が、有利には分離点からの液滴の距離
に比例する間隔で定められる。それらの位置限界値は所
定の画素座標と結びついている。そこで本発明による方
法を周期的に実行することができ、本発明による手順に
より常に分離点が見つけられる。分離点APが限界値L
15またはL5の一方に達した場合、このことは分離点
APの座標値がL5またはL15をとることを意味し、
その場合にはたとえば、分離点APの位置を補正するた
めに適切な措置を導入することができる。そのような措
置により、たとえばプロセスをただちに中止させること
もでき、アラームにより操作員を呼ぶこともできるし、
あるいは分離点を正しい位置へ戻すために適切な自動装
置を起動させることもできる。
【0029】図3にも、図2で示した画像部分BS1が
描かれている。図3には監視ウィンドウUFが示されて
おり、これは図2で示したようにして分離点APが探し
出された後に分離点APの周囲に規定することができ
る。ここでわかるように、監視ウィンドウUFは面積と
して全ディスプレイよりも著しく小さい部分しか占有し
ておらず、たとえばディスプレイ内容の5%であって、
このことは本発明の方法による分析を著しく速く短い期
間内でその際に情報を損失することなく実行できること
を意味している。したがってこの場合、本発明による方
法はたとえばこの監視ウィンドウUF内でのみ実行され
ることを前提とする。さらに、下方と上方のディスプレ
イ周縁部を表す境界R1とR2とを設けることができ
る。このことで対称軸SYMのドリフトが許され、対称
軸SYMがこれらの限界値R1,R2を超えたときにだ
け、適切な措置を導入してそれを再びセンタリングさせ
るようにすればよい。
描かれている。図3には監視ウィンドウUFが示されて
おり、これは図2で示したようにして分離点APが探し
出された後に分離点APの周囲に規定することができ
る。ここでわかるように、監視ウィンドウUFは面積と
して全ディスプレイよりも著しく小さい部分しか占有し
ておらず、たとえばディスプレイ内容の5%であって、
このことは本発明の方法による分析を著しく速く短い期
間内でその際に情報を損失することなく実行できること
を意味している。したがってこの場合、本発明による方
法はたとえばこの監視ウィンドウUF内でのみ実行され
ることを前提とする。さらに、下方と上方のディスプレ
イ周縁部を表す境界R1とR2とを設けることができ
る。このことで対称軸SYMのドリフトが許され、対称
軸SYMがこれらの限界値R1,R2を超えたときにだ
け、適切な措置を導入してそれを再びセンタリングさせ
るようにすればよい。
【0030】図4には、周期的に実行される本発明によ
る方法のフローチャートが示されている。本発明による
方法のステップ100において、たとえば測定サイクル
が開始される。ステップ200においてたとえば、画像
中の各列ないし各行における画素色値の和S(x,y)
が計算される。ステップ300においてたとえば、求め
られた色値の平均値が形成され、このことで個々の画素
色値を2つの色に離散化することができる。このように
して、水平方向にディスプレイを横切る方向での色経過
特性が得られる。ステップ400において、この色経過
特性が微分されて、最小値ないし最大値の個所が求めら
れる。この最大値または最小値の通過により対称線SY
Mの位置が表される。次にたとえばステップ500にお
いて、分離点からの比例する液滴距離が求められる。こ
れは図2および図3で示したチャネル幅BRに対応す
る。このチャネル幅は色経過特性から、この関数の最大
値ないし最小値とゼロ点通過との差を形成することによ
り求められる。そしてこの距離は、画像分析にあたり監
視空間を制限するための重要な尺度を成す。さらにこれ
により、分離点に対する位置限界値を求めるためにも良
好な尺度となる。この距離尺度は、たとえば境界L5と
L15を定めるために用いられる。しかもこの場合、こ
れらの限界値は、液滴距離に比例する分離点からの距離
を有するように選定される。
る方法のフローチャートが示されている。本発明による
方法のステップ100において、たとえば測定サイクル
が開始される。ステップ200においてたとえば、画像
中の各列ないし各行における画素色値の和S(x,y)
が計算される。ステップ300においてたとえば、求め
られた色値の平均値が形成され、このことで個々の画素
色値を2つの色に離散化することができる。このように
して、水平方向にディスプレイを横切る方向での色経過
特性が得られる。ステップ400において、この色経過
特性が微分されて、最小値ないし最大値の個所が求めら
れる。この最大値または最小値の通過により対称線SY
Mの位置が表される。次にたとえばステップ500にお
いて、分離点からの比例する液滴距離が求められる。こ
れは図2および図3で示したチャネル幅BRに対応す
る。このチャネル幅は色経過特性から、この関数の最大
値ないし最小値とゼロ点通過との差を形成することによ
り求められる。そしてこの距離は、画像分析にあたり監
視空間を制限するための重要な尺度を成す。さらにこれ
により、分離点に対する位置限界値を求めるためにも良
好な尺度となる。この距離尺度は、たとえば境界L5と
L15を定めるために用いられる。しかもこの場合、こ
れらの限界値は、液滴距離に比例する分離点からの距離
を有するように選定される。
【0031】ステップ600においてたとえば、個々の
画素色値を加算して列ないし行の個数で除算することに
より、対称線上における平均グレー値が求められる。次
のステップ700において、画像部分の2値化が行われ
る。2値化のための閾値として、上記の平均グレー値が
用いられる。ステップ800において、2値化された画
像部分での色値の和が算出される。この目的で本発明に
よる方法によれば、連続的な液体噴流つまり液体の縦列
体が画像に入るところである画像周縁部から和の形成が
行われる。和にはもはや寄与しない列または行が現れた
とき、分離点が検出される。有利には、列ないし行ごと
の和の変化を観察することもでき、つまり和の関数を微
分して第1の最小値が現れたときに分離点の位置が検出
されるようにすることもできる。次に本発明による方法
のステップ1000において、分離点の位置が位置境界
L15またはL5に達したか否かが検査される。達して
いれば、ステップ900において適切な措置がとられ
る。達していなければ、新たな測定サイクルが開始され
る。
画素色値を加算して列ないし行の個数で除算することに
より、対称線上における平均グレー値が求められる。次
のステップ700において、画像部分の2値化が行われ
る。2値化のための閾値として、上記の平均グレー値が
用いられる。ステップ800において、2値化された画
像部分での色値の和が算出される。この目的で本発明に
よる方法によれば、連続的な液体噴流つまり液体の縦列
体が画像に入るところである画像周縁部から和の形成が
行われる。和にはもはや寄与しない列または行が現れた
とき、分離点が検出される。有利には、列ないし行ごと
の和の変化を観察することもでき、つまり和の関数を微
分して第1の最小値が現れたときに分離点の位置が検出
されるようにすることもできる。次に本発明による方法
のステップ1000において、分離点の位置が位置境界
L15またはL5に達したか否かが検査される。達して
いれば、ステップ900において適切な措置がとられ
る。達していなければ、新たな測定サイクルが開始され
る。
【図1】細胞選別装置に本発明による装置を使用した実
例を示す図である。
例を示す図である。
【図2】液体噴流における分離の記録された瞬時画像を
示す図である。
示す図である。
【図3】液体噴流における分離の記録された瞬時画像を
示す図である。
示す図である。
【図4】本発明による方法のフローチャートの実例を示
す図である。
す図である。
FL 液体噴流 AP 分離点 VID 検出器 PR 試験管 SOL ソレノイド PC 評価手段 BS ディスプレイ画面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596185130 ゲーエスエフ−フォルシュングスツェント ルム フュア ウムヴェルト ウント ゲ ズントハイト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ドイツ連邦共和国 オーバーシュライスハ イム インゴルシュテッター ラントシュ トラーセ 1 (72)発明者 ヨアヒム エルヴァルト ドイツ連邦共和国 ミュンヘン テングシ ュトラーセ 2 (72)発明者 インゴルフ カールス ドイツ連邦共和国 フェルトキルヒェン シュテルンシュトラーセ 2
Claims (14)
- 【請求項1】 液体噴流の分離を監視する装置におい
て、 a)検出手段が設けられており、該検出手段は、液体縦
列体から個別の液滴が分解する分離点の可変の位置を検
出し、 b)評価手段が設けられており、該評価手段は少なくと
も1つの所定の位置限界値に依存して、検出された位置
を少なくとも1つの位置限界値と比較することで、分離
点の検出された位置を評価し、 c)作動手段が設けられており、該作動手段は、検出さ
れた位置が前記の少なくとも1つの位置限界値を上回っ
たときないし下回ったときに動かされることを特徴とす
る、 液体噴流の分離を監視する装置。 - 【請求項2】 前記検出手段は監視カメラとして設けら
れており、該監視カメラは、少なくとも1つの分離点瞬
時記録を保持するのに適した画像記憶手段と共働する、
請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記評価手段はコンピュータとして設け
られている、請求項1または2記載の装置。 - 【請求項4】 前記コンピュータはフレームキャプチャ
を備えたグラフィックカードを有しており、前記評価手
段は、瞬時画像として記憶された画像情報に基づき位置
限界値のグラフィカルな評価が実行されるように構成さ
れており、前記位置限界値は画素座標値として設けられ
ている、請求項2または3記載の装置。 - 【請求項5】 前記作動手段は警報装置として設けられ
ている、請求項1〜4のいずれか1項記載の装置。 - 【請求項6】 液体噴流を自動的に遮断する作動手段が
設けられている、請求項1〜4のいずれか1項記載の装
置。 - 【請求項7】 作動手段として分離点を追従調整するア
クチュエータが設けられている、請求項1〜4のいずれ
か1項記載の装置。 - 【請求項8】 細胞選別装置において液体噴流の分離点
が監視される、請求項1〜7のいずれか1項記載の装
置。 - 【請求項9】 液体噴流の分離を監視する方法におい
て、 a)液体縦列体から個別の液滴が分解する分離点の画像
を捕捉し、 b)画像分析により前記分離点の画像上の位置を求め、 c)前記分離点の求められた位置を位置に関して少なく
とも1つの限界値と比較し、 d)求められた位置が限界値を上回ったか否かないしは
下回ったか否かに依存して所定の措置を導入することを
特徴とする、液体噴流の分離を監視する方法。 - 【請求項10】 a)画像分析のために液滴方向を求
め、画像の画素情報を行ないし列ごとに着色の多い位置
について調べ、それらの位置を平均値形成後に1つの直
線により結び、該直線は液体噴流の対称線を成し、 b)該対称線に沿って、液体縦列体が画像に入る既知の
側から始めて他方の画像の側へと続けて、着色の僅かな
位置を調べ、該位置を画像上の分離点の位置として求め
る、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 分離周縁部の周囲に画像面積よりも著
しく小さいサーチウィンドウを規定する、請求項9また
は10記載の方法。 - 【請求項12】 画像の行方向および/または列方向に
おいて画素色値の極値を求め、各画素の色値に単に2つ
の離散値だけを割り当て、極値を超えたないしは超えて
いないすべての値が一方の色値を有し、個々の行ないし
列における他のすべての値が他方の色値を有するよう、
極値の割り当てにおいてその下回りを用いる、請求項8
〜11のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 前記の所定の措置として液体噴流を遮
断する、請求項8〜12のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】 前記所定の措置として選別器の管を液
体噴流から遠ざける、請求項8〜13のいずれか1項記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19549015A DE19549015C1 (de) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | Verfahren und Anordnung zur Überwachung eines abreißenden Flüssigkeitstrahls |
DE19549015.0 | 1995-12-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09196855A true JPH09196855A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=7781578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8345863A Withdrawn JPH09196855A (ja) | 1995-12-28 | 1996-12-25 | 液体噴流の分離を監視する方法および装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5916449A (ja) |
EP (1) | EP0781985B1 (ja) |
JP (1) | JPH09196855A (ja) |
AT (1) | ATE200352T1 (ja) |
DE (2) | DE19549015C1 (ja) |
DK (1) | DK0781985T3 (ja) |
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JP2016521362A (ja) * | 2013-04-12 | 2016-07-21 | ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニーBecton, Dickinson And Company | 細胞分取のための自動セットアップ |
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US10605714B2 (en) | 2015-10-19 | 2020-03-31 | Sony Corporation | Image processing device, fine particle sorting device, and image processing method |
US11119030B2 (en) | 2014-02-13 | 2021-09-14 | Sony Corporation | Particle sorting device, particle sorting method, program, and particle sorting system |
US11193874B2 (en) | 2012-03-30 | 2021-12-07 | Sony Corporation | Micro-particle sorting apparatus and method of determining a trajectory of an ejected stream carrying micro-particles |
US11313784B2 (en) | 2013-01-28 | 2022-04-26 | Sony Corporation | Microparticle sorting device, and method and program for sorting microparticles |
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NZ509434A (en) | 1998-07-30 | 2004-03-26 | Univ Colorado State Res Found | Equine system for non-surgical artificial insemination |
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US7024316B1 (en) * | 1999-10-21 | 2006-04-04 | Dakocytomation Colorado, Inc. | Transiently dynamic flow cytometer analysis system |
US7208265B1 (en) | 1999-11-24 | 2007-04-24 | Xy, Inc. | Method of cryopreserving selected sperm cells |
EP2258169B1 (en) | 2000-05-09 | 2019-07-10 | Xy, Llc | Method for isolating X-chromosome bearing and Y-chromosome bearing populations of spermatozoa |
AU2002237689B2 (en) | 2000-11-29 | 2008-01-10 | Xy, Llc. | System to separate frozen-thawed spermatozoa into X-chromosome bearing and Y-chromosome bearing populations |
US7713687B2 (en) | 2000-11-29 | 2010-05-11 | Xy, Inc. | System to separate frozen-thawed spermatozoa into x-chromosome bearing and y-chromosome bearing populations |
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WO2004012837A2 (en) | 2002-08-01 | 2004-02-12 | Xy, Inc. | Low pressure sperm cell separation system |
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