顆粒分選裝置、顆粒分選方法和存儲程序的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本公開提供一種顆粒分選裝置、一種顆粒分選方法和一種存儲程序的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)，其即使當(dāng)分選實物顆粒較大時，也使分選實物顆粒能夠以高精度進行分選。在顆粒分選裝置中，設(shè)置充電單元，其將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分以產(chǎn)生流體流；以及充電控制單元，其根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整充電單元中的電荷施加結(jié)束時間。
【專利說明】顆粒分選裝置、顆粒分選方法和存儲程序的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年2月14日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2014-026620的權(quán)益，所述申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及一種顆粒分選裝置、一種顆粒分選方法和一種存儲程序的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)。詳細地，本公開涉及用于基于通過光學(xué)方法分析的結(jié)果分選顆粒并且收集顆粒的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]在過去，使用流式細胞術(shù)(流式細胞儀)的光學(xué)測量方法已被用來分析活體相關(guān)的微粒(諸如細胞、微生物和脂質(zhì)體)。流式細胞儀是將光輻射到流過形成在流動池或微芯片中的流道的微粒、檢測從個別微粒中發(fā)出的熒光或散射光，并且分析微粒的設(shè)備。
[0005]流式細胞儀包括基于分析結(jié)果分選只具有特定特性的微粒并且收集微粒的功能。特別地，微粒設(shè)備分選細胞被稱為“細胞分選儀”。一般來說，在細胞分選儀中，通過振動元件將振動施加到流動池或微芯片以使從流道排出的流體成為液滴(參考PTL I和PTL 2)。
[0006]在將正(+)或負(-)電荷施加到與流體分離的液滴之后，通過偏轉(zhuǎn)板改變液滴的前進方向并且將液滴收集到預(yù)定的容器。另外，在過去也建議通過使用細胞分選儀的分選功能將一個特定的細胞分配給用于聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)方法的基材的每個反應(yīng)部分的技術(shù)(參考PTL 3)。
[0007]引文列表
[0008]專利文獻
[0009]PTL I:JP 2007-532874W
[0010]PTL 2:JP 2010-190680A
[0011]PTL 3:JP 2010-510782W

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]根據(jù)一些實施方案，一種顆粒分選裝置包含充電單元，其被配置成將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分；以及充電控制單元，其被配置成根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸為所施加的電荷調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0013]在一些實施方案中，一種顆粒分選方法包含將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分；以及根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0014]實施方案也包括一種存儲機器可讀指令的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)，所述機器可讀指令用于使顆粒分選裝置的充電控制單元執(zhí)行根據(jù)從孔噴出的液滴中檢測到的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間的功能。
[0015]技術(shù)問題
[0016]然而，在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的顆粒分選裝置(諸如細胞分選儀)中，當(dāng)使具有不同尺寸的顆?；旌显跇悠芬后w中時，液滴的前進方向變得不穩(wěn)定，顆粒不分配給預(yù)定的容器或反應(yīng)部分，并且分選精度或分選效率變差。由于這個原因，在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的顆粒分選裝置中，使能夠穩(wěn)定分選的顆粒尺寸設(shè)置為等于或小于1/5的孔直徑。在這種情況下，然而，有必要根據(jù)分選實物顆粒的尺寸和分選速率降低來增加孔直徑。
[0017]因此，需要提供一種顆粒分選裝置、一種顆粒分選方法和一種存儲程序的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)，其即使當(dāng)分選實物顆粒較大時，也使分選實物顆粒能夠以高精度進行分選。
[0018]問題的解決方案
[0019]作為嚴格地執(zhí)行實驗和檢查以解決上述問題而獲得的結(jié)果，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)當(dāng)大細胞或顆粒存在于液滴中時，使從孔排出的流體成為液滴的中斷時間傾向于延遲。如果中斷時間偏離，則適當(dāng)?shù)碾姾刹⒉皇┘拥揭旱?。由于這個原因，具有大細胞的液滴比適當(dāng)充電的液滴更向內(nèi)下降。即，如果具有大尺寸的顆粒被包括在分選實物顆粒中，則中斷時間變得不穩(wěn)定。因此，側(cè)流的角度是不穩(wěn)定的，并且在分選實物液滴中產(chǎn)生飛濺。
[0020]因此，在本公開中，根據(jù)在分選具有大尺寸的顆粒時發(fā)生的中斷時間的延遲來調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。由此，電荷可以穩(wěn)定地施加到包括具有大尺寸的顆粒的液滴，并且可以減少飛濺的產(chǎn)生。
[0021]S卩，根據(jù)本公開的實施方案的顆粒分選裝置包括充電單元，其將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分以產(chǎn)生流體流；以及充電控制單元，其根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整充電單元中的電荷施加結(jié)束時間。
[0022]充電控制單元根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸改變電荷施加波形的開始時間。
[0023]在一些實施方案中，充電控制單元根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸改變電荷施加持續(xù)時間。
[0024]根據(jù)本公開的實施方案的顆粒分選裝置可以進一步包括前向散射光檢測單元，其將光輻射到流過流道的顆粒并且檢測通過光輻射從顆粒產(chǎn)生的前向散射光。在這種情況下，充電控制單元基于前向散射光檢測單元的檢測結(jié)果調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0025]當(dāng)由前向散射光檢測單元檢測的前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值時，充電控制單元可以控制充電單元，使得與前向散射光的強度小于閾值時相比，電荷施加波形的開始時間被延遲。
[0026]根據(jù)本公開的實施方案的顆粒分選裝置可以進一步包括延遲量計算單元，其基于由前向散射光檢測單元檢測的前向散射光的強度計算電荷施加波形的延遲量，并且充電控制單元可以控制充電單元，使得電荷施加波形根據(jù)由延遲量計算單元計算的延遲量被延遲。
[0027]或者，當(dāng)由前向散射光檢測單元檢測的前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值時，充電控制單元可以控制充電單元，使得與前向散射光的強度小于閾值時相比，電荷施加持續(xù)時間被延長。
[0028]根據(jù)本公開的實施方案的顆粒分選裝置可以進一步包括施加時間計算單元，其基于由前向散射光檢測單元檢測的前向散射光的強度計算電荷施加持續(xù)時間，并且充電控制單元可以控制充電單元，使得在由施加時間計算單元計算的電荷施加持續(xù)時間內(nèi)施加電荷。
[0029]同時，在根據(jù)本公開的實施方案的顆粒分選裝置中，孔可以形成在可交換微芯片中，并且充電單元可以包括充電電極，其被布置成接觸流過設(shè)置在微芯片中的流道的鞘液和/或樣品液體。
[0030]或者，孔可以形成在流動池中。
[0031]根據(jù)本公開的實施方案的顆粒分選方法包括將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分以產(chǎn)生流體流，以及根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0032]根據(jù)本公開的實施方案的存儲程序的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)使顆粒分選裝置的充電控制單元執(zhí)行根據(jù)包括在從孔噴出的液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間以產(chǎn)生流體流的功能。
[0033]本發(fā)明的有益效果
[0034]根據(jù)本公開，即使當(dāng)分選實物顆粒較大時，也可能以高精度分選這些分選實物顆粒。本文所描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本公開中所描述的任何效果。
【附圖說明】
[0035][圖1]圖1是示意性地圖示根據(jù)本公開的第一實施方案的顆粒分選裝置的配置實例的圖解；
[0036][圖2]圖2是圖示通過電荷施加波形的開始時間的變化的電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖；
[0037][圖3]圖3是圖示通過電荷施加持續(xù)時間的變化的電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖；
[0038][圖4]圖4是圖示電荷施加與處于“正常模式”的液滴形成狀態(tài)的關(guān)系的圖解；
[0039][圖5]圖5是圖示在通過電荷施加波形的開始時間的變化調(diào)整電荷施加結(jié)束時間時的液滴形成狀態(tài)的圖解；
[0040][圖6]圖6是圖示在通過電荷施加持續(xù)時間的變化調(diào)整電荷施加結(jié)束時間時的液滴形成狀態(tài)的圖解；
[0041][圖7]圖7是圖示根據(jù)本公開的第一實施方案的第一修改的顆粒分選裝置的充電控制機制的配置實例的方框圖；
[0042][圖8]圖8是圖示根據(jù)本公開的第一實施方案的第一修改的顆粒分選裝置中的電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖；
[0043][圖9]圖9是圖示根據(jù)本公開的第一實施方案的第二修改的顆粒分選裝置的充電控制機制的配置實例的方框圖；
[0044][圖10]圖10是圖示根據(jù)本公開的第一實施方案的第二修改的顆粒分選裝置中的電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖；
[0045][圖11]圖11是示意性地圖示根據(jù)本公開的第二實施方案的顆粒分選裝置的配置實例的圖解；
[0046][圖12]圖12是示意性地圖示由圖11中所示的相機12成像的圖像的實例的圖解；
[0047][圖13]圖13是示意性地圖示根據(jù)本公開的第三實施方案的顆粒分選裝置的配置實例的圖解；
[0048][圖14]圖14A是示意性地圖示圖13中所示的顆粒分選裝置中的側(cè)流與孔板的關(guān)系的圖解，并且圖14B是示意性地圖示根據(jù)相關(guān)技術(shù)的顆粒分選裝置中的側(cè)流與孔板的關(guān)系的圖解；
[0049][圖15]圖15是示意性地圖示當(dāng)孔板放置在其中板放置單元是傾斜的板架上時的狀態(tài)的側(cè)視圖；以及
[0050][圖16]圖16是圖示圖13中所示的顆粒分選裝置的操作實例的流程圖。
【具體實施方式】
[0051]在下文中，將參照附圖詳細地描述用于執(zhí)行本公開的實施方案。本公開不限于下文所描述的每個實施方案。將按照以下順序給出下面的描述。
[0052]1.第一實施方案(根據(jù)顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間的顆粒分選裝置的實例)
[0053]2.第一實施方案的第一修改(包括延遲量計算單元的顆粒分選裝置的實例)
[0054]3.第一實施方案的第二修改(包括施加時間計算單元的顆粒分選裝置的實例)
[0055]4.第二實施方案(調(diào)整電荷施加結(jié)束時間并且基于成像的液滴圖像控制振動元件的顆粒分選裝置的實例)
[0056]5.第三實施方案(其中用于液滴收集的板被傾斜布置的顆粒分選裝置的實例)
[0057]?第一實施方案>
[0058]首先，將描述根據(jù)本公開的第一實施方案的顆粒分選裝置。圖1是圖示根據(jù)本公開的第一實施方案的顆粒分選裝置的示意性配置的圖解。
[0059]<裝置的整體配置>
[0060]根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I基于通過光學(xué)方法分析的結(jié)果分選顆粒并且收集顆粒。如圖1中所示，顆粒分選裝置I包括微芯片2、振動元件3、充電單元4、充電控制單元7以及偏轉(zhuǎn)板5a和5b。
[0061 ] <關(guān)于顆粒>
[0062]在由根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I分析和分選的顆粒中，活體相關(guān)的微粒(諸如細胞、微生物和核糖體)或合成顆粒(諸如膠乳顆粒、凝膠顆粒和工業(yè)顆粒)被廣泛地包括在內(nèi)。
[0063]染色體、核糖體、線粒體和構(gòu)成各種細胞的細胞器被包括在活體相關(guān)的微粒中。另夕卜，植物細胞、動物細胞和血細胞被包括在細胞中。另外，諸如大腸桿菌的細菌、諸如煙草花葉病毒的病毒和諸如酵母的真菌被包括在微生物中。另外，活體相關(guān)的高分子(諸如核酸、蛋白質(zhì)和其復(fù)合物)可以被包括在活體相關(guān)的微粒中。
[0064]同時，由有機聚合物材料、無機材料或金屬材料形成的顆粒被例示為工業(yè)顆粒。聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯基苯和聚甲基丙烯酸甲酯可以被用作有機聚合物材料。另外，玻璃、硅石和磁性材料可以被用作無機材料。膠體金和鋁可以被用作金屬材料。這些顆粒的形狀通常是球形。然而，形狀可以是非球形并且尺寸和質(zhì)量也不受限。
[0065]〈微芯片2>
[0066]在微芯片2中，形成其中引入包括分選實物顆粒的液體(樣品液體)的進樣口22、其中引入鞘液的鞘入口23，以及用于去除堵塞或氣泡的抽吸出口24。在微芯片2中，樣品液體被引入進樣口22中，加入被引入鞘入口23中的鞘液，被發(fā)送到樣品流道，并且從設(shè)置在樣品流道的終止處的孔21噴出。
[0067]另外，與抽吸出口24連通的抽吸流道連接到樣品流道。抽吸流道使樣品流道中的壓力成為負壓，使流動暫時向后，并且當(dāng)在樣品流道中產(chǎn)生堵塞或氣泡時去除堵塞或氣泡。負壓源(諸如真空栗)連接到抽吸出口 24。
[0068]微芯片2可以由玻璃或各種塑料(PP、PC、C0P和PDMS)形成。因為微芯片2具有從下面將要描述的光檢測單元輻射的測量光的滲透性，具有小的自發(fā)熒光和小的波長色散，所以微芯片的材料優(yōu)選是具有小的光學(xué)誤差的材料。
[0069]微芯片2的形成可以通過濕法蝕刻或干法蝕刻玻璃襯底、納米壓印、注射成型以及機械加工塑料襯底來執(zhí)行。微芯片2可以通過由相同材料或不同材料制成的襯底密封具備樣品流道的襯底來形成。
[0070]<振動元件3>
[0071]振動元件3將微小的振動施加到流過流道的液體，使從孔21排出的流體成為液滴，并且產(chǎn)生流體流(液滴的流動)S。壓電元件可以被用作振動元件3。振動元件3可以設(shè)置在振動可以被施加到流過流道的液體所在的位置，可以布置在微芯片2中，可以被布置成接觸微芯片2，并且可以附接到管道(諸如鞘管)以將液體引入流道中。
[0072]<充電單元4>
[0073]充電單元4將正或負電荷施加到從孔21噴出的液滴，并且包括充電電極41和電壓源(電壓供應(yīng)單元42)以將預(yù)定電壓施加到充電電極41。充電電極41被布置成接觸流過流道的鞘液和/或樣品液體并且將電荷施加到鞘液和/或樣品液體。例如，充電電極41插入微芯片2的充電電極入口中。
[0074]在圖1中，充電電極41被布置成接觸樣品液體。然而，本公開不限于此，并且充電電極41可以被布置成接觸鞘液并且可以被布置成接觸鞘液和樣品液體。然而，如果考慮對分選實物細胞的影響，則充電電極41優(yōu)選被布置成接觸鞘液。
[0075]因此，將正或負電荷施加到所需的液滴以給所需的液滴充電，使得包括任何顆粒的液滴可以通過電力來分離。另外，充電單元4的充電時間和提供給振動元件3的電壓是同步的，使得只有任何液滴可以被充電。
[0076]<偏轉(zhuǎn)板5a和5b>
[0077]偏轉(zhuǎn)板5a和5b通過作用于施加到液滴的電荷與偏轉(zhuǎn)板之間的電力改變流體流S中的每個液滴的前進方向，并且將液滴引導(dǎo)到預(yù)定的收集容器6a至6c。偏轉(zhuǎn)板5a和5b被布置具有其間的流體流S ο例如，通常使用的電極可以用于偏轉(zhuǎn)板5a和5b中。
[0078]將正或負的不同電壓施加到偏轉(zhuǎn)板5a和5b中的每個。如果帶電液滴穿過由電壓施加所產(chǎn)生的電場，則產(chǎn)生電力(庫侖力)并且在偏轉(zhuǎn)板5a和5b的任何一個的方向上吸入每個液滴。在顆粒分選裝置I中，可以通過改變施加到液滴的電荷的極性或量來控制由電場吸入的液滴的流(側(cè)流)的方向。因此，可以在同一時間分選多個不同的顆粒。
[0079]<收集容器6a至6c>
[0080]收集容器6a至6c收集已穿過偏轉(zhuǎn)板5a和5b之間的空間的液滴，并且實驗和通用塑料管或玻璃管可以被用作收集容器。收集容器6a至6c優(yōu)選被布置成在裝置中可交換。另外，所收集的液滴的液體排出流道可以連接到收集容器，其接收在收集容器6a至6c中的除了分選實物顆粒以外的顆粒。
[0081]被布置在顆粒分選裝置I中的收集容器的數(shù)量或類型不特別限定。例如，當(dāng)布置四個或更多個收集容器時，可以根據(jù)作用于偏轉(zhuǎn)板5a和5b與液滴之間的電力的存在或不存在以及其大小將每個液滴引導(dǎo)到任何收集容器，并且可以將每個液滴收集到收集容器。另外，代替使用收集容器6a至6c，可以使用具備多個反應(yīng)部分(孔)的基材，并且一個特定的顆?？梢苑峙浣o每個反應(yīng)部分。
[0082]<充電控制單元7>
[0083 ]充電控制單元7根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整充電單元4中的電荷施加結(jié)束時間。確定顆粒的尺寸的方法不特別限定。例如，可以基于由下面將要描述的光檢測單元測量的前向散射光的檢測結(jié)果來確定顆粒的尺寸。在這種情況下，充電控制單元7根據(jù)由光檢測單元檢測的前向散射光的強度是否等于或大于特定值(閾值)來改變電荷施加波形的電荷施加開始時間或改變電荷施加持續(xù)時間，并且調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0084]具體來說，當(dāng)前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值時，充電控制單元7可以控制充電單元4，使得與前向散射光的強度小于閾值時相比，電荷施加波形被延遲或電荷施加持續(xù)時間增加。由此，即使分選實物顆粒較大，也可以在適當(dāng)?shù)臅r間施加電荷。因此，液滴可以通過偏轉(zhuǎn)板5a和5b被穩(wěn)定地引導(dǎo)。
[0085]〈光檢測單元〉
[0086]另外，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I中，設(shè)置光檢測單元(在附圖中未圖示)，其將光(激發(fā)光)輻射到樣品流道的預(yù)定部分并且檢測從流過樣品流道的顆粒產(chǎn)生的光(測量物光)。光檢測單元可以具有與根據(jù)相關(guān)技術(shù)的流式細胞術(shù)相同的配置。具體來說，光檢測單元通過以下來配置:激光光源、輻射系統(tǒng)(包括聚光透鏡、分色鏡和用于聚光/輻射顆粒的激光的帶通濾波器)，以及用于檢測通過輻射激光從顆粒產(chǎn)生的測量物光的檢測系統(tǒng)。
[0087]檢測系統(tǒng)通過光電倍增管(PMT)和區(qū)域成像元件(諸如CXD或CMOS元件)來配置。輻射系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)可以通過相同的光路來配置并且可以通過個別光路來配置。由光檢測單元的檢測系統(tǒng)檢測的測量物光是通過輻射激發(fā)光從顆粒產(chǎn)生的光。例如，測量物光可以是前向散射光、側(cè)向散射光、各種散射光(諸如瑞利散射或米氏散射)或熒光。
[0088]在測量物光中，前向散射光的強度與細胞的表面積成比例地變化，并且前向散射光成為評估顆粒的尺寸的指標。由于這個原因，根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I優(yōu)選包括檢測前向散射光的前向散射光檢測單元。由此，顆粒分選裝置I可以通過充電控制單元7容易地執(zhí)行電荷施加結(jié)束時間的調(diào)整。
[0089]< 其他 >
[0090]除上述個別單元之外，根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I還可以包括氣動加壓設(shè)備(諸如壓縮機)和氣動檢測器(諸如壓力傳感器)以將穩(wěn)定的空氣壓力提供給鞘液和樣品液體中的每個。由此，可以穩(wěn)定形成鞘流和樣品流，并且可以實現(xiàn)穩(wěn)定的液滴形成。
[0091]< 操作 >
[0092]接著，將使用通過使用前向散射光的檢測結(jié)果來調(diào)整充電量的情況作為實例來描述根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I的操作，即，使用顆粒分選裝置I分選顆粒的方法。
[0093]當(dāng)根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I分選顆粒時，將包括分選實物顆粒的樣品液體引入進樣口 22中并且將鞘液引入鞘入口 23中。另外，光檢測單元在與顆粒的光學(xué)特性的檢測相同的時間檢測顆粒的傳輸速率(流率)和顆粒的間隔。將所檢測的顆粒的光學(xué)特性、流率和間隔轉(zhuǎn)換成電信號，并且將電信號輸出到裝置的整個控制單元(在附圖中未圖示)。
[0094]將已穿過樣品流道中的光輻射單元的樣品液體和鞘液的層流從孔21排出到微芯片2外部的空間。此時，通過振動元件3將振動施加到液體(諸如流過流道的鞘液)，并且使從孔21排出的流體成為液滴。另外，通過偏轉(zhuǎn)板5a和5b基于光檢測單元中的檢測結(jié)果改變每個液滴的前進方向，并且將每個液滴引導(dǎo)到預(yù)定的收集容器6a至6c并收集到收集容器。
[0095]此時，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置I中，根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整充電單元4中的電荷施加結(jié)束時間。圖2是圖示通過電荷施加波形的開始時間的變化的電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖，并且圖3是圖示通過電荷施加持續(xù)時間的變化的電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖。另外，圖4是圖示電荷施加與處于“正常模式”的液滴形成狀態(tài)的關(guān)系的圖解。另外，圖5是圖示在通過電荷施加波形的開始時間的變化調(diào)整電荷施加結(jié)束時間時的液滴形成狀態(tài)的圖解，并且圖6是圖示在通過電荷施加持續(xù)時間的變化調(diào)整電荷施加結(jié)束時間時的液滴形成狀態(tài)的圖解。
[0096]充電控制單元7可以基于前向散射光的強度Sfs。為包括每個顆粒的液滴調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。具體來說，對于其中前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值的顆粒，可以通過執(zhí)行控制以改變電荷施加波形的開始時間或電荷施加持續(xù)時間來自動調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0097]例如，當(dāng)通過改變電荷施加波形的開始時間來調(diào)整電荷施加結(jié)束時間時，如圖2中所示，檢測流過流道的每個顆粒，并且獲取其前向散射光的強度(Sfs。)。另外，當(dāng)顆粒的前向散射光的強度小于閾值(Tfsc)時，在圖4中所示的正常時間施加電荷，并且當(dāng)前向散射光的強度等于或大于閾值(Tfs。)時，在比圖5中所示的正常時間更慢的時間施加電荷。
[0098]S卩，當(dāng)前向散射光的強度(Sfs。)等于或大于預(yù)設(shè)的閾值(Tfs。)時，充電控制單元7控制充電單元4，使得與前向散射光的強度(Sfs。)小于閾值(Tfs。)時相比，電荷施加波形被延遲。這里，電荷施加波形的延遲量可以基于假定的顆粒尺寸被適當(dāng)選擇并且可以被預(yù)先設(shè)置。
[0099]例如，即使當(dāng)通過改變電荷施加結(jié)束時間來調(diào)整電荷施加結(jié)束時間時，如圖3中所示，檢測流過流道的每個顆粒并且獲取其前向散射光的強度(Sfs。)。另外，當(dāng)顆粒的前向散射光的強度小于閾值(Tfsc)時，在圖4中所示的正常時間內(nèi)施加電荷，并且當(dāng)前向散射光的強度等于或大于閾值(Tfsc)時，在比圖6中所示的正常時間更長的時間內(nèi)施加電荷。
[0100]S卩，當(dāng)前向散射光的強度(Sfs。)等于或大于預(yù)設(shè)的閾值(Tfs。)時，充電控制單元7控制充電單元4，使得與前向散射光的強度(Sfsc )小于閾值(Tfsc )時相比，電荷施加持續(xù)時間被延長。這里，電荷施加的延長時間可以基于假定的顆粒尺寸被適當(dāng)選擇并且可以被預(yù)先設(shè)置。
[0101]因此，對于包括具有大尺寸的顆粒的液滴，電荷施加波形被延遲或電荷施加持續(xù)時間被延長，使得可以將電荷穩(wěn)當(dāng)?shù)厥┘拥狡渲兄袛鄷r間已被延遲的液滴。在測量前調(diào)整提供給振動元件3的幅度(驅(qū)動值)的時間確定上述“正常電荷施加波形”和“正常電荷施加持續(xù)時間”，使得獲得最穩(wěn)定的側(cè)流。此時，根據(jù)電荷施加波形與液滴形成的關(guān)系，將電荷施加結(jié)束時間設(shè)置為緊接在液滴脫落之后的時間，這是“正常模式”。
[0102]同時，重要的是，施加電荷直到緊接在液滴脫落之后的時間點，以使具有大尺寸的顆粒的分選穩(wěn)定。當(dāng)對上述兩種電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法進行相互比較時，根據(jù)用于增加電荷施加持續(xù)時間的方法，余量被留在電荷施加持續(xù)時間并且電荷施加持續(xù)時間增加，使得可以將電荷穩(wěn)當(dāng)?shù)厥┘拥揭旱危还苤袛鄷r間的變化。然而，根據(jù)這種方法，當(dāng)中斷時間的變化較大時，施加到每個液滴的電荷量可能會改變。
[0103]同時，根據(jù)用于延遲電荷施加波形的方法，因為電荷施加持續(xù)時間不改變并且施加到每個液滴的電荷的總量變得恒定，所以不產(chǎn)生電荷量的變化。在延遲電荷施加波形的方法中，如果使用下面將要描述的方法以高精度來估計中斷時間的延遲量，則根據(jù)延遲量來延遲電荷施加波形，使得分選可以變得穩(wěn)定，同時恒定地保持每個液滴的充電量。
[0104]另外，通過創(chuàng)建程序以實現(xiàn)根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸改變電荷施加波形的開始時間或電荷施加持續(xù)時間的功能，并且將程序安裝在顆粒分選裝置I的充電控制單元7上，可以自動執(zhí)行電荷施加結(jié)束時間的調(diào)整?；蛘?，根據(jù)需要，用戶可以選擇“正常模式”和“大直徑顆粒模式”并且執(zhí)行選擇的模式。
[0105]如上面詳細地描述，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置中，因為根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整充電單元中的電荷施加結(jié)束時間，所以可以將電荷穩(wěn)定地施加到包括具有大尺寸的顆粒的液滴。由此，即使當(dāng)分選實物顆粒較大時，由于中斷時間的延遲造成的側(cè)流的干擾可以減輕，并且可能以高精度分選顆粒。
[0106]因此，在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的分選裝置中，當(dāng)分選大顆粒時，孔直徑應(yīng)增加。然而，根據(jù)本公開，因為沒有必要增加具有大尺寸的顆粒的孔直徑，所以與相關(guān)技術(shù)相比，可能以高速分選顆粒。
[0107]在上述第一實施方案中，已描述使用微芯片2的情況的實例。然而，本公開不限于此。即使當(dāng)使用流動池而不是微芯片2時，獲得相同的效果。
[0108]<2.第一實施方案的第一修改>
[0109]接著，將描述根據(jù)本公開的第一實施方案的第一修改的顆粒分選裝置。圖7是圖示根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置的充電控制機制的配置實例的方框圖，并且圖8是圖示其電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖。
[0110]<裝置配置>
[0111]因為前向散射光的強度Sfs。成為大致與顆粒的表面積(尺寸)成比例的值，所以可以通過基于每個顆粒的前向散射光的強度Sfs。設(shè)置電荷施加波形的延遲量來進一步提高分選的穩(wěn)定性。因此，根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置包括延遲量計算單元9，其基于由光檢測單元8檢測的前向散射光的強度Sfsc計算電荷施加波形的延遲量D，如圖7中所示。
[0112]< 操作 >
[0113]在根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置中，充電單元4由充電控制單元7控制，使得根據(jù)由延遲量計算單元9計算的延遲量D使電荷施加波形延遲。具體來說，如圖8中所示，首先，在光檢測單元8中檢測顆粒并且獲取其前向散射光的強度Sfs。。另外，基于前向散射光的強度Sfsc的數(shù)據(jù)在延遲量計算單元9中計算電荷施加波形的延遲量D。延遲量D的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)匠潆娍刂茊卧?并且用于控制充電單元4的電荷施加。
[0114]因此，在根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置中，從前向散射光的強度Sfs。計算電荷施加波形的延遲量D，并且充電控制單元7基于延遲量的值控制充電單元4的電荷施加波形。因此，可以進一步提尚分選穩(wěn)定性。
[0115]根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置中的其他配置和效果與上述第一實施方案中的那些配置和效果相同。
[0116]<3.第一實施方案的第二修改>
[0117]接著，將描述根據(jù)本公開的第一實施方案的第二修改的顆粒分選裝置。圖9是圖示根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置的充電控制機制的配置實例的方框圖，并且圖10是圖示其電荷施加結(jié)束時間調(diào)整方法的流程圖。
[0118]<裝置配置>
[0119]如上所述，因為前向散射光的強度Sfs。成為大致與顆粒的表面積(尺寸)成比例的值，所以可以通過基于每個顆粒的前向散射光的強度Sfs。設(shè)置電荷施加持續(xù)時間來進一步提高分選的穩(wěn)定性。因此，根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置包括施加時間計算單元10，其基于由光檢測單元8檢測的前向散射光的強度Sfs。計算電荷施加持續(xù)時間T，如圖9中所示。
[0120]< 操作 >
[0121]在顆粒分選裝置中，充電控制單元7控制充電單元4，使得在由施加時間計算單元1計算的時間T內(nèi)將電荷施加到液滴。具體來說，如圖1O中所示，首先，在光檢測單元8中檢測顆粒并且獲取其前向散射光的強度Sfs。。另外，基于其前向散射光的強度Sfs。的數(shù)據(jù)在施加時間計算單元1中計算電荷施加持續(xù)時間T。電荷施加持續(xù)時間T的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)匠潆娍刂茊卧?并且用于控制充電單元4的電荷施加。
[0122]如在根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置中，即使從前向散射光的強度Sfs。計算電荷施加持續(xù)時間T并且充電控制單元7基于其值控制充電單元4的電荷施加持續(xù)時間，也可以進一步提尚分選的穩(wěn)定性。
[0123]根據(jù)這個修改的顆粒分選裝置中的其他配置和效果與上述第一實施方案中的那些配置和效果相同。
[0124]<4.第二實施方案>
[0125]接著，將描述根據(jù)本公開的第二實施方案的顆粒分選裝置。圖11是示意性地圖示根據(jù)本公開的第二實施方案的顆粒分選裝置的配置實例的圖解。如圖11中所示，除上述第一實施方案的配置之外，根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置11還包括成像元件(相機)12，其用于獲取流體或液滴的圖像；以及激勵控制單元14，其用于基于由相機12成像的圖像控制振動元件3的驅(qū)動電壓。
[0126]<成像元件(相機)12>
[0127]成像元件(相機)12在從孔21排出的樣品液體和鞘液的層流成為液滴所在的位置(斷開點BP)成像成為液滴之前的流體和液滴。除成像設(shè)備(諸如CCD或CMOS相機)之外，還可以使用各種成像元件(諸如光電轉(zhuǎn)換元件)來成像流體和液滴。
[0128]另外，用于改變相機12的位置的位置調(diào)整機構(gòu)15優(yōu)選設(shè)置在相機12中。由此，可以根據(jù)來自下面將要描述的激勵控制單元14的指令容易地控制相機12的位置。另外，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置11中，除相機12之外，還可以提供用于照射成像區(qū)域的光源(在附圖中未圖示)。
[0129]<電壓供應(yīng)單元13>
[0130]電壓供應(yīng)單元13將驅(qū)動電壓供應(yīng)到振動元件3。振動元件3的驅(qū)動電壓根據(jù)正弦波被供應(yīng)以形成穩(wěn)定的液滴，并且通過頻率(時鐘值)和幅度(驅(qū)動值)的兩個元素來控制。
[0131]<激勵控制單元14>
[0132]激勵控制單元14基于由相機12成像的圖像控制振動元件3的驅(qū)動功率，并且根據(jù)需要控制相機12的位置。具體來說，激勵控制單元14基于在圖像中形成液滴之前的流體的狀態(tài)，或存在于斷開點與最靠近斷開點的液滴之間的衛(wèi)星液滴的狀態(tài)，或流體的狀態(tài)和衛(wèi)星液滴的狀態(tài)，來控制電壓供應(yīng)單元13或位置調(diào)整機構(gòu)15。
[0133]激勵控制單元14可以通過信息處理設(shè)備(包括通用處理器、主存儲設(shè)備和輔助存儲設(shè)備)來配置。在這種情況下，通過將由成像元件(諸如相機12)成像的圖像數(shù)據(jù)輸入到激勵控制單元14并且執(zhí)行編程控制算法，可以自動控制電壓供應(yīng)單元13或位置調(diào)整機構(gòu)15。這種計算機程序可以存儲在記錄介質(zhì)(諸如磁盤、光盤、磁光盤和閃速存儲器)中或可以通過網(wǎng)絡(luò)進行分配。
[0134]< 操作 >
[0135]接著，將描述根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置11的操作。除充電控制單元7對充電單元4的控制之外，根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置11通過相機12在斷開點獲取流體和液滴的圖像，并且基于圖像通過激勵控制單元14控制振動元件3。
[0136](液滴圖像的獲取)
[0137]通過成像元件(相機)12成像流體和液滴的方法不特別限定。例如，在每個液滴形成周期的恒定時間內(nèi)從光源發(fā)出光，使得可以獲取液滴形成的特定時間的液滴圖像。另外，在液滴形成時鐘的光源發(fā)光時間改變，使得可以確認在一個周期內(nèi)形成液滴的方面。因為液滴形成頻率是約1k至30kHz并且成像元件(相機)12的幀頻一般是約30fps，所以通過重疊數(shù)百至數(shù)千的液滴來獲得一個液滴圖像。
[0138](驅(qū)動電壓的控制)
[0139]當(dāng)振動元件3的驅(qū)動電壓由激勵控制單元14控制時，準備通過預(yù)先將流體或液滴的狀態(tài)調(diào)整到最佳狀態(tài)來成像的圖像(參考圖像)，并且調(diào)整驅(qū)動電壓使得在分選時的圖像與參考圖像匹配。圖12是示意性地圖示由相機12成像的圖像的實例的圖解?？梢酝ㄟ^從斷開點BP到第一衛(wèi)星SDl的距離(第一衛(wèi)星上部間隔)d和緊接在成為液滴之前的流體中的收縮部分的寬度(液柱收縮寬度)w來執(zhí)行參考圖像與在分選時的圖像的比較。
[0140]第一衛(wèi)星上部間隔d、液柱收縮寬度w和液柱長度L(斷開點BP的位置)有密切的關(guān)系，并且液柱長度L、第一衛(wèi)星上部間隔d和液柱收縮寬度w成為直接顯示斷開點BP的穩(wěn)定性的指標。另外，基于第一衛(wèi)星上部間隔d或液柱收縮寬度w的值來控制振動元件3的驅(qū)動電壓，使得流體流S的液滴形狀可以變得穩(wěn)定。
[0141]例如，振動元件3的驅(qū)動電壓由激勵控制單元14控制，使得在分選時的圖像中的第一衛(wèi)星上部間隔d變得與圖12中所示的參考圖像71中的第一衛(wèi)星上部間隔dref相同。如果振動元件3的驅(qū)動電壓增加，則第一衛(wèi)星上部間隔d的值增加。相反，如果振動元件3的驅(qū)動電壓減少，則第一衛(wèi)星上部間隔d的值減少。因此，激勵控制單元14可以使用這種關(guān)系來控制振動元件3的驅(qū)動電壓。
[0142]第一衛(wèi)星上部間隔d對流體流S的液滴形狀的變化敏感。因此，將第一衛(wèi)星上部間隔d不斷調(diào)整成與參考圖像71的第一衛(wèi)星上部間隔dref匹配，使得在分選時的液滴形狀可以類似于參考圖像保持在穩(wěn)定狀態(tài)。
[0143]另外，可以使用液柱收縮寬度w而不是第一衛(wèi)星上部間隔dref來控制振動元件3的驅(qū)動電壓。在這種情況下，控制振動元件3的驅(qū)動電壓，使得在分選時的圖像中的液柱收縮寬度w的值變得等于圖12中所示的參考圖像71中的液柱收縮寬度如果振動元件3的驅(qū)動電壓增加，則液柱收縮寬度w的值減少，并且如果振動元件3的驅(qū)動電壓減少，則液柱收縮寬度w的值增加。因此，激勵控制單元14可以使用這種關(guān)系來控制振動元件3的驅(qū)動電壓。
[0144]類似于上述第一衛(wèi)星上部間隔dref，液柱收縮寬度W也根據(jù)流體流S的液滴形狀的變化而敏感地變化。因此，將液柱收縮寬度W不斷調(diào)整成與參考圖像71的液柱收縮寬度Wrrf匹配，使得流體流S可以保持在穩(wěn)定狀態(tài)，并且斷開點BP的位置也變得穩(wěn)定。
[0145]在由激勵控制單元14對振動元件3的驅(qū)動電壓控制中，第一衛(wèi)星上部間隔d和液柱收縮寬度w中的任何一個可以被用作指標。然而，第一衛(wèi)星上部間隔d和液柱收縮寬度w都被用作指標，使得流體流S中的液滴形狀可以進一步變得穩(wěn)定。或者，可以只基于流體的狀態(tài)，而不使用衛(wèi)星液滴的狀態(tài)來控制振動元件3的驅(qū)動電壓。
[0146](相機位置的控制)
[0147]在分選時，如果鞘液溫度根據(jù)環(huán)境溫度的變化而變化，則流體流S中的液滴間隔根據(jù)粘度變化和斷開點BP的位置由流率的變化改變，即，液柱長度L變化。由此，圖像中的內(nèi)液柱液滴FD的數(shù)量可以改變，并且可能無法穩(wěn)定地檢測和識別斷開點BP。
[0148]因此，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置11中，根據(jù)需要，可以通過激勵控制單元14根據(jù)圖像中的液柱長度L的變化來移動相機12的位置。因此，如果使相機12的位置跟隨斷開點BP的位置變化，則可以不斷保持圖像中的液柱長度L的值。因此，因為斷開點BP穩(wěn)定保持在對應(yīng)于分選圖像中的參考圖像的預(yù)定位置，可以不斷保持內(nèi)液柱液滴H)的數(shù)量，并且先前調(diào)整的下降延遲時間可以維持很長一段時間。
[0149]作為不斷保持圖像中的斷開點BP的位置的方法，除移動相機12的方法之外，改變圖像的切割位置的方法是已知的。例如，使用具有廣角的相機來成像流體和液滴，從圖像中切割包括斷開點BP的圖像，并且圖像被激勵控制單元14用來控制。在這種情況下，當(dāng)斷開點BP的位置改變時，圖像切割位置改變以抑制液柱長度L的值發(fā)生變化。由此，可以實現(xiàn)根據(jù)斷開點BP的運動來控制成像位置。
[0150]因為根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置基于流體流S的狀態(tài)執(zhí)行電荷施加結(jié)束時間的調(diào)整和振動元件的驅(qū)動電壓的控制，所以可能以高精度保持斷開點BP。由此，液滴形成以及對液滴的充電變得穩(wěn)定。因此，即使當(dāng)分選實物顆粒較大時，也可能以高速和高精度分選顆粒。
[0151]根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置中的其他配置和效果與上述第一實施方案中的那些配置和效果相同。
[0152]<5.第三實施方案>
[0153]接著，將描述根據(jù)本公開的第三實施方案的顆粒分選裝置。在顆粒分選裝置(諸如細胞分選儀)中，當(dāng)分選顆粒(諸如細胞)時，可以執(zhí)行使用具備多個反應(yīng)部分(孔)的基材(在下文中，被稱為孔板)的板分選。各種類型的孔，諸如6孔、12孔、24孔、48孔、96孔和384孔存在于孔板中用于板分選。當(dāng)孔的數(shù)量增加時，孔的開口的直徑減少。
[0154]由于這個原因，在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的顆粒分選裝置中，如果使用具有大量的孔的板，則很難以高精度將目標顆粒分配給孔。另外，在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的顆粒分選裝置中，如果孔的直徑減小，則很容易讓液滴撞擊壁表面。由于這個原因，當(dāng)分選實物顆粒是細胞時，分選細胞可能會損壞并且細胞的存活率可能會降低。
[0155]<裝置的整體配置>
[0156]圖13是示意性地圖示根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置的配置實例的圖解，圖14A是示意性地圖示顆粒分選裝置中的側(cè)流與孔板的關(guān)系的圖解，并且圖14B是示意性地圖示根據(jù)相關(guān)技術(shù)的顆粒分選裝置中的側(cè)流與孔板的關(guān)系的圖解。在圖13中，與圖1中所示的顆粒分選裝置的組件相同的組件用相同的參考數(shù)字表示，并且省略其詳細說明。
[0157]如圖13中所示，根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31包括微芯片2、振動元件3、充電單元4、偏轉(zhuǎn)板5a和5b、廢液收集容器35和孔板36。另外，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31中，孔板36被傾斜布置在孔36a的開口面的流體流S的入射角Θ接近90度的方向上。
[0158]<廢液收集容器35>
[0159]廢液收集容器35收集包括除了分選實物顆粒以外的顆粒的液滴，或不包括顆粒的液滴。實驗和通用塑料管或玻璃管可以被用作廢液收集容器35。所收集的液滴的液體排出流道可以連接到廢液收集容器35。另外，廢液收集容器35優(yōu)選被布置成在孔板36的液滴收集，特別是，孔板36的運動不受干擾的位置在裝置中可交換。
[0160]< 孔板 36>
[0161]孔板36被用于PCR方法。多個孔(反應(yīng)部分)36a形成在襯底上，并且包括特定顆粒的一個或多個液滴被收集到每個孔36a。另外，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31中，孔板36被布置成傾斜到流體流S。如在圖14B中所示的根據(jù)相關(guān)技術(shù)的顆粒分選裝置中，如果孔板36被水平布置，則液滴(流體流S)從斜方向入射。由于這個原因，很容易讓液滴偏離孔36a的開口(命中率降低)或撞擊孔36a的側(cè)壁。
[0162]同時，在圖14A中所示的根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31中，因為孔板36傾斜到側(cè)流S，所以很容易讓液滴進入孔36a并且很難讓液滴撞擊孔36a的側(cè)壁。因此，根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31可能以高精度分選顆粒而不損壞顆粒。特別是，當(dāng)分選實物顆粒是細胞時，分選后的存活率可以增加。
[0163]這里，孔板36的入射角不特別限定。然而，孔板36優(yōu)選被傾斜布置，使得流體流S相對于孔36a的開口面的入射角Θ是約90度。另外，用于根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31的孔板36中的孔36a的數(shù)量不特別限定。然而，當(dāng)孔36a的數(shù)量增加時，上述效果變得明顯。此夕卜，孔36a的形狀不受限制并且孔可以具有各種形狀。例如，底面可以是平面的或彎曲的。
[0164]傾斜布置孔板36的方法不特別限定。例如，可以使用以預(yù)定的角度使固定孔板36的板架的板放置單元傾斜的方法。圖15是示意性地圖示當(dāng)孔板放置在其中板放置單元是傾斜的板架上時的狀態(tài)的側(cè)視圖。如圖15中所示，板架37的板放置單元37a根據(jù)流體流S的角度以角度α傾斜，使得放置在板架上的孔板36可以傾斜到流體流。
[0165]或者，通過將孔板36或在上面放置孔板36的板架放置在以任何角度傾斜的平臺上并且使平臺傾斜，可以使孔板36傾斜到流體流S。
[0166]< 操作 >
[0167]接著，將描述根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31的操作。根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置通過移動機構(gòu)按順序移動孔板36，使得流體流S和孔板36的孔36a的位置相互匹配，并且將一個特定顆?；蛩钄?shù)量的特定顆粒分配給每個孔36a。
[0168]此時，如果孔板36被傾斜布置，則孔36a之間的水平方向的距離變化。由于這個原因，類似于孔板被水平布置的情況，如果孔板36被移動，則在流體流S和孔36a的位置發(fā)生錯誤。因此，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31中，設(shè)置用于控制移動機構(gòu)的運動控制單元，并且根據(jù)孔板36的入射角調(diào)整在分選時孔板36的運動量。由此，即使當(dāng)孔板36被傾斜布置時，流體流S和孔36a的位置也可以相互匹配。因此，可能以高精度分選顆粒。
[0169]當(dāng)分選細胞時，將緩沖劑(緩沖液)預(yù)先存儲在孔36a中。在其中孔36a的深度是小的孔板36的情況下，如果孔板被傾斜布置，則緩沖劑可能會泄漏。另外，在孔36a的底部是平面(平底)的情況或?qū)⑸倭烤彌_劑存儲在孔36a中的情況下，如果孔板36被傾斜布置，則覆蓋有緩沖劑的部分減少。
[0170]因此，在根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31中，可以根據(jù)孔板36的類型和/或存儲的緩沖量自動調(diào)整孔板36的入射角。圖16是圖示根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置31的操作實例的流程圖。具體來說，如圖16中所示，用戶輸入孔板的類型(孔的數(shù)量或形狀)或讀取存儲在條形碼中的數(shù)據(jù)或附著到產(chǎn)品的標簽，并且確定孔板的類型。另外，存儲在孔中的緩沖劑的量由用戶輸入或被自動確定。
[0171]接著，在被設(shè)置在裝置中的傾角控制單元中，根據(jù)孔板的類型和/或存儲的緩沖量確定孔板的傾角。另外，通過傾角調(diào)整機構(gòu)使孔板傾斜，使得角成為確定的傾角。然后，通過被設(shè)置在裝置中的板運動控制單元來確定在以預(yù)定的角度使孔板傾斜時的孔板運動量，并且分選顆粒，同時基于其結(jié)果控制孔板的運動。
[0172]因此，通過根據(jù)孔板的類型或存儲的緩沖劑的量來調(diào)整孔板的傾角，可以實現(xiàn)高精度的分選。當(dāng)使用具有少量孔的孔板時，孔的直徑足夠大的實現(xiàn)流體流S的位置精度。由于這個原因，通過使孔板傾斜獲得的優(yōu)點減少。即，根據(jù)本實施方案的配置對使用其中孔的數(shù)量是大的并且孔的直徑是小的孔板的情況是特別有效的。
[0173]因為孔板被傾斜布置到側(cè)流，所以根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置可能以高精度將分選實物顆粒分選到預(yù)定的孔，而不損壞顆粒。
[0174]根據(jù)本實施方案的顆粒分選裝置可以組合上述配置和根據(jù)第一實施方案、其修改或第二實施方案的配置。例如，組合上述配置和其中根據(jù)包括在液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整充電單元中的電荷施加結(jié)束時間的配置，使得可以將電荷穩(wěn)定地施加到包括具有較大尺寸的顆粒的液滴，并且可以進一步提高分選精度。另外，調(diào)整電荷施加結(jié)束時間，并且通過激勵控制單元基于流體流的狀態(tài)來控制振動元件的驅(qū)動電壓，使得可以將斷開點保持在高精度，并且液滴形成以及對液滴的充電可以變得穩(wěn)定。
[0175]本公開可以采取以下配置。
[0176](I) 一種顆粒分選裝置，包括充電單元，其被配置成將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分；以及充電控制單元，其被配置成根據(jù)包括在所述液滴中的顆粒的尺寸為所述施加的電荷調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0177](2)根據(jù)(I)所述的顆粒分選裝置，其中所述充電控制單元被配置成根據(jù)包括在所述液滴中的所述顆粒的所述尺寸改變電荷施加波形的開始時間。
[0178](3)根據(jù)(I)或(2)所述的顆粒分選裝置，其中所述充電控制單元被配置成根據(jù)包括在所述液滴中的所述顆粒的所述尺寸改變電荷施加持續(xù)時間。
[0179](4)根據(jù)(I)至(3)中任一項所述的顆粒分選裝置，進一步包括前向散射光檢測單元，其包括光源，所述光源被布置成照射沿著流道流動的顆粒；以及檢測器，其被布置成檢測通過所述照射從所述顆粒產(chǎn)生的前向散射光，其中所述充電控制單元被配置成基于來自所述前向散射光檢測單元的檢測結(jié)果調(diào)整所述電荷施加結(jié)束時間。
[0180](5)根據(jù)(4)所述的顆粒分選裝置，其中當(dāng)由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值時，所述充電控制單元控制所述充電單元，使得與所述前向散射光的所述強度小于所述閾值時相比，電荷施加波形被延遲。
[0181](6)根據(jù)(4)或(5)所述的顆粒分選裝置，進一步包括延遲量計算單元，其被配置成基于由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度計算電荷施加波形的延遲量，其中所述充電控制單元控制所述充電單元，使得所述電荷施加波形根據(jù)由所述延遲量計算單元計算的所述延遲量被延遲。
[0182](7)根據(jù)(4)至(6)中任一項所述的顆粒分選裝置，其中當(dāng)由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值時，所述充電控制單元控制所述充電單元，使得與所述前向散射光的所述強度小于所述閾值時相比，電荷施加持續(xù)時間被延長。
[0183](8)根據(jù)(4)至(7)中任一項所述的顆粒分選裝置，進一步包括施加持續(xù)時間計算單元，其基于由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度計算電荷施加持續(xù)時間，其中所述充電控制單元控制所述充電單元，使得在由所述施加持續(xù)時間計算單元計算的所述電荷施加持續(xù)時間內(nèi)施加所述電荷。
[0184](9)根據(jù)(I)至(8)中任一項所述的顆粒分選裝置，其中所述孔形成在可交換微芯片中，并且所述充電單元包括充電電極，其被布置成接觸流過設(shè)置在所述微芯片中的流道的鞘液和/或樣品液體。
[0185](10)根據(jù)(I)至(9)中任一項所述的顆粒分選裝置，其中所述孔形成在流動池中。
[0186](11)一種顆粒分選方法，包括以下動作:將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分；以及根據(jù)包括在所述液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。
[0187](12)—種存儲計算機可讀程序指令的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)，所述指令用于使顆粒分選裝置的充電控制單元執(zhí)行根據(jù)從孔噴出的液滴中檢測到的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間的功能。
[0188]本公開中所描述的效果不是限制性而是示例性的，并且可以獲得其他效果。
[0189]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以進行各種修改、組合、子組合和變化，只要這些修改、組合、子組合和變化在所附權(quán)利要求書或其等效物的范圍內(nèi)。
[0190]參考符號列表
[0191]1、11、31顆粒分選裝置
[0192]2微芯片
[0193]3振動元件
[0194]4充電單元
[0195]5a、5b 偏轉(zhuǎn)板
[0196]6a-6c收集容器
[0197]7充電控制單元
[0198]8光檢測單元
[0199]9延遲量計算單元
[0200]10施加時間計算單元
[0201]12成像元件(相機)
[0202]13,42電壓供應(yīng)單元
[0203]14激勵控制單元
[0204]15位置調(diào)整機構(gòu)
[0205]21 孔
[0206]22 進樣口
[0207]23 鞘入口
[0208]24抽吸出口
[0209]35廢液收集容器
[0210]36 孔板
[0211]36a 孔
[0212]37 板架
[0213]41 電極
[0214]71延遲量計算單元
[0215]72施加時間計算單元
[0216]S流體流。
【主權(quán)項】
1.一種顆粒分選裝置，包含: 充電單元，其被配置成將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分；以及 充電控制單元，其被配置成根據(jù)包括在所述液滴中的顆粒的尺寸為所述施加的電荷調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒分選裝置，其中所述充電控制單元被配置成根據(jù)包括在所述液滴中的所述顆粒的所述尺寸改變電荷施加波形的開始時間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒分選裝置，其中所述充電控制單元被配置成根據(jù)包括在所述液滴中的所述顆粒的所述尺寸改變電荷施加持續(xù)時間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒分選裝置，進一步包含: 前向散射光檢測單元，其包括光源，所述光源被布置成照射沿著流道流動的顆粒；以及檢測器，其被布置成檢測通過所述照射從所述顆粒產(chǎn)生的前向散射光， 其中所述充電控制單元被配置成基于來自所述前向散射光檢測單元的檢測結(jié)果調(diào)整所述電荷施加結(jié)束時間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顆粒分選裝置，其中當(dāng)由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值時，所述充電控制單元控制所述充電單元，使得與所述前向散射光的所述強度小于所述閾值時相比，電荷施加波形被延遲。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顆粒分選裝置，進一步包含: 延遲量計算單元，其被配置成基于由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度計算電荷施加波形的延遲量， 其中所述充電控制單元控制所述充電單元，使得所述電荷施加波形根據(jù)由所述延遲量計算單元計算的所述延遲量被延遲。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顆粒分選裝置，其中當(dāng)由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度等于或大于預(yù)設(shè)的閾值時，所述充電控制單元控制所述充電單元，使得與所述前向散射光的所述強度小于所述閾值時相比，電荷施加持續(xù)時間被延長。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顆粒分選裝置，進一步包含: 施加持續(xù)時間計算單元，其基于由所述前向散射光檢測單元檢測的所述前向散射光的強度計算電荷施加持續(xù)時間， 其中所述充電控制單元控制所述充電單元，使得在由所述施加持續(xù)時間計算單元計算的所述電荷施加持續(xù)時間內(nèi)施加所述電荷。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒分選裝置，其中所述孔形成在可交換微芯片中，并且所述充電單元包括充電電極，其被布置成接觸流過設(shè)置在所述微芯片中的流道的鞘液和/或樣品液體。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒分選裝置，其中所述孔形成在流動池中。11.一種顆粒分選方法，包含: 將電荷施加到從孔噴出的液滴的至少一部分；以及 根據(jù)包括在所述液滴中的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間。12.—種存儲計算機可讀程序指令的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)，所述指令用于使顆粒分選裝置的充電控制單元執(zhí)行根據(jù)從孔噴出的液滴中檢測到的顆粒的尺寸調(diào)整電荷施加結(jié)束時間的功能。
【文檔編號】B01L3/02GK105980059SQ201580007164
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月5日
【發(fā)明人】大塚史高, 河西弘人, 宮田隆志, 加藤貴之, 畑本耕平
【申請人】索尼公司