液流摄像设备的制作方法

液流摄像设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种液流摄像设备，具有用于操作液流图像的宽高比的光学器件或者具有被配置为用于操作液流图像的宽高比的传感元件。本发明也可以涉及一种用于以高速获取用于图像处理以测量并且预测个体形成颗粒的下降延迟的一部分液流的图像的系统。
【专利说明】液流摄像设备
[0001]本申请要求于2011年2月4日提交的美国专利申请61/439,757的优先权，在此通过引用包含该申请的全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明大体涉及流式细胞术领域，并且更特别地，涉及一种液流摄像设备。
【背景技术】
[0003]存在用于分析和分选颗粒的各种流式细胞仪以及微流控系统。这些设备各自具有与其保持精确的分选动作的能力相关的各种缺点。喷射空气流式细胞仪通常用于基于所检测到的特征来分选颗粒的目的。空气喷射流式细胞仪的操作可能涉及到在喷嘴中产生同轴液流。同轴液流具有包括关注颗粒的试样的芯流和鞘液的外部流。鞘液提供了一种用于定位颗粒并且防止堵塞喷嘴，以及用于提供适合用于保持所施加的电荷的导电介质的方法。
[0004]可以使用诸如压电晶体等的振荡器将同轴液流打乱，造成在喷嘴下游形成液滴。液滴可以包含单独的颗粒或者一小组颗粒。基于所需的分选动作，可以在紧挨液滴在断裂点处从液流分离之前对每个液滴充电。用于施加此电荷的适当时间称为下降延迟。因为液滴可以以在每秒20000个至每秒200000个之间的速度形成，所以必须非常精确地计算下降延迟。
[0005]历史上，是通过一组主要包括具有各种下降延迟的试错测试流的方案的迭代序列来确定下降延迟。使滴或者颗粒经过测试流运作并在小坑中收集起来。在各个小坑中收集到的滴或颗粒的数量提供了对下降延迟的指示。这种手工方案耗费时间，并且可能缺少要实现极其准确的分选决定所需要的精度并且不能够进行实时的验证或者调整。
[0006]美国专利6248590描述了一种通过使用用于对液流的一部分摄像的单一照相机或者使用用于对液流的分开的部分摄像的多个照相机来监视下降延迟以诸如确定颗粒在喷嘴处的速度和颗粒在断裂点处的速度等的尝试。通过该信息利用指数衰减模型而求出近似值。然而，液滴的形成可能不那么易于预测，并且由于仅仅监视了流的一部分，因此可能无法可靠地检测到上游的改变。
[0007]美国专利申请公开2001/02218892提供了一种用于拍摄液流的多个图像的安装在可移动台上的照相机。接着将这些图片拼接在一起并确定宽度。根据该信息可以确定检查区之间的多个液滴、峰值和周期以及下降延迟。该配置提供了产生整个液流的合成图像的方法，但是由于照相机必须以比液流自身慢数千倍的速度遍历液流，因此该配置缺少实时监视液流的能力。此外，拼接在一起的图像可能不能精确地反映任何特定时刻的流，并且其生成也很耗时。诸如振荡器频率、振荡器振幅、温度、表面张力以及谐波条件等的操作条件的改变可能在拍摄个体图像的时间期间改变流。由于必须首先拍摄到一系列图像并且接着将其拼接在一起，因此所述的系统不能快速地认识到在操作期间、在启动时或者在其它变化期间激励源或者液滴断裂点的位置改变。
【发明内容】

[0008]本发明的某些方面涉及一种诸如在用于分析和/或分选颗粒的流式细胞仪等中的用于拍摄液流的改进系统。在一个实施例中提供的这样的系统包括:具有用于产生液流的喷嘴的流体传送系统，该流体传送系统具有用于在喷嘴下游的断裂点处将液流打乱成为液滴的振荡器；用于在检查区查询液流的激励能量源；用于操作液流图像的宽高比的光学系统；以及用于感测液流的被操作的图像的传感元件。这种系统可能能够生成用于求出精确的断裂点以及精确的下降延迟的液流的图像，该图像沿流的流向轴和横跨流的流向轴具有足够的细节。
[0009]本发明的其它方面涉及一种诸如在用于分析和分选颗粒的流式细胞仪等中针对液流的改进摄像装置。在一个实施例中提供的该系统包括:具有用于产生液流的喷嘴的流体传送系统，该流体传送系统具有用于在喷嘴下游的断裂点处将液流打乱成为液滴的振荡器；用于在检查区查询液流的激励能量源；用于产生液流的图像的光学系统，液流的图像至少包括了检查区和断裂点；以及用于感测液流图像的高分辨率传感元件。
[0010]本发明的其它方面可以涉及一种实时处理数字图像以预测各个正在形成的液滴的下降延迟的系统。该系统可以包括:具有用于产生液流的喷嘴的流体传送系统，该流体传送系统具有用于在喷嘴下游的断裂点处将液流打乱成为液滴的振荡器；用于在检查区查询液流的激励能量源；用于检测来自检查区的颗粒的电磁辐射并用于确定颗粒特征的检测器；用于基于所检测到的颗粒特征给液流充电的控制器；用于生成液流图像的光学系统，液流的图像至少包括断裂点，其中光学系统对每个液滴拍摄多个图像；用于感测液流的多个图像的传感元件；以及用于处理检测到的液流图像的处理器，其中所包括的处理器响应液流图像以确定和/或预测液滴从液流脱离的时间。
[0011]本发明提供的一个广泛目的可以是一种生成液流的单一图像的照相机，其中该图像包括查询点或检查区以及断裂点这两者、并且以足够的分辨率跨流向轴(流宽度)拍摄形成液滴的颈部以准确地确定或更新下降延迟。通过该图像，从检查区到断裂点的距离的改变可以提供比以前的系统更精确的下降延迟信息。
[0012]本发明的一个目的可以是提供一种用于通过精确地监视液流来进行更准确的分选动作的设备和方法。具体地，这里提供的设备的一个广泛目的是提供将整个液流的图像操作成为允许实时监视整个液流的重要特征的格式的能力。
[0013]这里提供的另一广泛目的可以是对整个液流或部分液流摄像，并且提供足够的分辨率以监视实时形成的液滴，以使得能够对各个分选出的液滴确定或预测特定的下降延迟。可以数字化地处理图像以确定下降延迟或者诸如断裂点位置或检查区位置等的其它参数上的改变。
[0014]本发明的一个广泛目的是提供满足上述需求的用于分选颗粒的设备以及分选颗粒的方法。自然地，本发明的其它目的在整个说明书中提供。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1示出根据这里描述的某些实施例的带有液流摄像设备的流式细胞仪。
[0016]图2示出根据这里描述的某些实施例的液流摄像设备的实施例。
[0017]图3示出根据这里描述的某些实施例的液流摄像设备的实施例。[0018]图4示出沿流向轴在宽高比上具有连续的改变的已操作的液流图像。
[0019]图5示出沿流向轴在宽高比上具有单一不连续的改变的已操作的液流图像。
[0020]图6示出根据这里描述的某些实施例的液流摄像设备的实施例。
[0021]图7示出根据这里描述的某些实施例的液流摄像设备的实施例。
[0022]图8示出根据这里描述的某些实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]这里描述的实施例涉及诸如通过流式细胞仪等对颗粒的分析和分选。以下提供的一些发明概念可以与除流式细胞仪之外的分选系统相结合或应用于除流式细胞仪之外的分选系统。
[0024]现在首先参考图1，将流式细胞仪10的例子示出为喷射空气流式细胞仪。流式细胞仪10可以包括诸如具有喷嘴口 24以将液流18传送到检测系统14的喷嘴16等的流体传送系统。液流18可以由振荡器26打乱成液滴28。液滴28可以通过偏转板40所产生的电磁场。施加在各个液滴28上的电荷会定义进入一个或多个收集容器42的路径。
[0025]液流18可以包括具有试样20的内部芯流和鞘液22的外部流的同轴液流。液流18可以在下游方向以愈加明显的起伏104或者减小的颈部106厚度离开喷嘴口 24，直到到达液滴28从液流18脱离的断裂点30为止。将断裂点30示出为液滴28与液流18相接触的最后一个点。在流式细胞术的领域中，这个位置表示电荷可以被施加至液滴28的最后的时间点。
[0026]检测系统14可以包括诸如激光、发光二极管或者弧光灯等的用于向液流18以及包含在试样20中的关注颗粒提供能量的激励能量源32。激励能量源32与液流18上的检查区34对齐，以在颗粒经过检查区34的时候查询颗粒。检查区34可以位于喷嘴口 24的下游或者可以位于喷嘴口 24上游的吸收池或流室内。液流18和液流18中的颗粒所反射或发出的电磁辐射可以由检测器36收集。检测器36可以包括配置在相对于激励能量源的前方、侧方或后方的任何数量的检测器。诸如滤波器、镜、分色镜、分光器以及其它反射和折射元件等的各种光学器件可以用于以任意数量的波长和/或任意数量的方向以及各种组合来检测电磁辐射。
[0027]可以处理所检测到的信号以用于对液流18中的颗粒分类，并且可以在控制器38做出分选决定。控制器38可以包括用于处理来自检测器的信号以及应用分选逻辑的模拟或数字组件形式的获取和分选电子元件。一旦做出分选决定，控制器38可以在喷嘴16中经由试样22对液流18充电，以使得偏转板40使液滴28偏转入合适的容器42。
[0028]将合适的电荷施加至液流18的时刻必须与颗粒在液滴中在断裂点30的时刻紧密地匹配，以保证精确的分选动作。可以设置摄像装置102以监视或更新在断裂点30与检查区34之间的距离以及液流18中的起伏104的数量以预测当前的或更新的下降延迟。摄像装置102可以包括用于为了修改或者检测合适的下降延迟以得到精确的分选决定的目的而拍摄液流的图像46的光学系统44和传感元件48。
[0029]闪光灯80可以以预测的间隔照亮液流18，以作为液流18的对象所反射的光子来创建液流的图像46。参考附图，液流也称作对象，用特征标记18表示，而在视场内的液流的图像用特征标记46表示。在特征标记18和46指向图像的相同部分的情况下，特征标记18应当被理解为表示液流的对象，而特征标记46应当被理解为由光学系统44所拍摄或采样的液流的图像。光学系统44可以包括用于操作液流的图像46的一系列光学元件。作为一个例子，光学系统44可以包括多个透镜或多个镜、其它反射或折射元件以及不同的反射和折射元件的组合。在一个实施例中，光学系统44可以诸如压缩液流的长度68(见图2)以及扩大液流的宽度70 (见图2)等来操作液流的图像46的宽高比。通过操作宽高比以形成液流50的操作后的图像，光学系统44可以用于保持关于下降延迟的相关信息。作为一个非限制性的例子，液流的图像46的长度68(沿流向轴)可以以大约两倍的因数压缩(或者以0.5的因数放大)。这种压缩可以使得将液流18的整个长度以足以识别并数字化处理液流18中的起伏104和颈部106的分辨率拍摄在图像内。同时，宽度70(跨流向轴)可以以5为因数放大，以放大液流18中诸如颈部106的厚度等特征。这种用于修改液流的图像46的光学系统44可以在单一图像中提供足够的信息以确定或修改下降延迟。
[0030]传感元件48可以是能够将图像转换为一系列电信号或数字信号的任何传感元件
48。作为一个例子，传感元件48可以是电荷耦合装置(CCD)。电荷耦合装置可以基于CCD的各个像素所接收到的光强度产生一系列的模拟脉冲。接着可以将这些脉冲数字化以产生数字图像。类似地，可以使用互补金属氧化物半导体(CMOS)来检测单一像素的脉冲。也可以使用诸如光电二极管阵列和传感器阵列等的用于以高分辨率检测图像的光强度的其它传感器和配置。
[0031]至于图2，示出可以用于针对流式细胞仪10的液流18摄像的摄像装置102。诸如闪光灯80、激光、灯或LED闪光灯等的照明光源可以周期性地或依需求照亮液流18以保证产生液流的图像46。可以通过包括第一光学元件52和第二光学元件54的光学系统44操作流的图像46来在传感元件48上产生液流50的操作后的图像。第一光学元件52和第二光学元件54分别可以是折射光学元件、反射光学元件或者衍射元件。图2将第一光学元件62作为用于在第一轴62上操作流的图像46的第一柱面透镜60示出。针对图2中描述的液流的图像46，可以将第一轴62称作X轴。在以下的描述中，第一轴62将与液流18的宽度70相对应，但是X轴的指定可以认为是任意的。液流50的操作后的图像在通过第一柱面透镜60后可以在诸如与第一轴62正交的Y轴等的第二轴66上保持其尺度。图2在两个不同的平面示出了第一柱面透镜，并且如上所述示出了第一柱面透镜60在各个平面上对光的不同影响。作为一个例子，第一柱面透镜60可以是诸如可从OptoSigma得到的零件编号为022-0160等的25毫米柱面透镜。第一柱面透镜60可以将液流图像46的宽度70放大3倍至20倍以上。
[0032]第二光学元件54可以包括用于操作液流的图像46在第二轴66上的尺度的第二柱面透镜64。在两个不同的平面中示出与第一柱面透镜60大致对齐的第二柱面透镜64，并且在两个平面中都示出在液流的操作后图像50的方向上的合成效果。作为一个非限制性例子，第二柱面透镜64可以减小液流的图像46在第二轴66上的长度68，而不进一步改变液流的图像46在第一轴62上的宽度70。作为一个例子，第二柱面透镜64可以是诸如可从OptoSigma获得的零件编号为022-0290等的40毫米透镜。第二柱面透镜64可以以
0.75至0.125之间的倍率来放大流长度68。第二柱面镜64可以看作是以1/4至10之间的因数压缩液流的图像46的长度68。
[0033]柱面透镜可以协作以将液流的图像46的宽高比操作成10比I的比率。可以使用各种倍率的组合以实现这个比率或其它比率。作为一个非限制性的例子，液流的图像46的长度68可以以因数0.5放大，并且液流的图像46的宽度70可以以因数5放大。这里还设想了诸如用于提供2比1、4比1、10比1、15比1、20比I或者更高的宽高比等的其它配置。光学元件可以以任意顺序放置。
[0034]现在参考图3，示出具有带有第一反射元件72形式的第一光学元件52’和第二反射元件74形式的第二光学元件54’的光学系统44’的摄像装置102。反射元件可以包括镜，特别是用于操作液流图像46的宽高比的镜。第一反射元件72可以包括以与相对于图1所描述的类似的方式扩大液流图像46的宽度70的镜。第二反射元件可以包括以与相对于图1所描述的类似的方式来减小液流图像46的长度68的镜。相对于反射和折射元件应当理解，第一光学元件可以用于操作液流图像46的长度70或者液流图像46的宽度68。此夕卜，这里考虑的实施例包括诸如用于修改液流图像的一个尺度的一个或多个柱面透镜以及用于修改液流图像46的另一尺度的一个或多个镜等的折射元件和反射元件的组合。
[0035]在另一实施例中，可以将衍射元件用于操作液流图像46的宽高比。应当理解，用于操作液流图像46的宽高比的其它光学元件可以与光学系统44 一并使用，以将液流的图像46传送到光学系统44或传感元件48。
[0036]可以使用光学元件的组合以在沿液流18的长度68上的不同点处对液流的操作后图像50的宽高比做不同的修改。图4示出光学系统44所产生的液流的配置为连续梯度的操作后图像50。液流的操作后图像50的顶部的第一宽高比108可以保持为I比I,而在断裂点30附近的第二宽高比110可以是5比1、10比I或者其它比率。良好地解析液流18在断裂点附近的宽度可以增加检测断裂点30以及断裂点30的改变的准确度。可以通过透镜和镜的组合以及一个或多个梯度折射率GRIN透镜来创建连续梯度。
[0037]图5示出了分立图像，其中以诸如I比I等的第一宽高比108传送液流的操作后图像50的第一部分，并且以诸如5比I或者10比I等的第二宽高比110传送液流的操作后图像50的第二部分。应当理解，分立图像可以是诸如具有不同宽高比的3张、4张、5张、8张、10张或者更多个图像等的具有不同宽高比的多个图像的编绘。
[0038]由图2或者图3中的光学元件所创建的各张图像可以以放大或不放大的方式传送到单一传感元件上。作为代替，液流的操作后图像50可以投影到多个传感元件或以下将详细说明的高分辨率传感元件上。
[0039]参考图6，示出具有不操作液流图像46的宽高比的光学系统44’’的摄像装置102。作为代替，光学系统44’ ’可以提供用于将液流图像46投影到高分辨率传感元件96上的缩放因数10。高分辨率传感元件96可以包括诸如具有三十万像素至两千万像素或者更多的高分辨率的CCD。作为非限制性的例子，CCD可以具有一千万或者两千万像素。接着，可以通过裁剪功能在高分辨率传感元件96的水平上操作液流的图像46。裁剪过的高分辨率图像104可以提供与之前描述的使用光学系统44操作后的宽高比类似的操作后宽高比。
[0040]现在参考图7，示出具有单一光学系统44’’’以及两个以上空间上分离的传感元件100a、IOOb的摄像装置102。单一光学系统44’’’可以操作液流图像46的宽高比，或者保持相对于液流长度68和宽度70的I比I的宽高比。单一光学系统44’ ’’也可以提供放大，或者可以仅对液流的图像46聚焦。图7示出具有已操作宽高比的液流的图像46，但是也可以对图像放大或者进行上述的组合。[0041]在具有多个传感元件100的系统中，保证最重要的关注区域落在传感元件上并且不落在间隔造成的任何缺口上可能具有特别的意义。例如，可能需要保证在一个传感元件上良好地拍摄到检查区34并且在另一传感元件上良好地拍摄到断裂点30。这可以帮助保证精确地测量断裂点30并且精确地确定在检查区34到断裂点30之间的距离D。在一个实施例中，与断裂点30相对应的传感元件100可以以与其它传感元件相比改进的分辨率来操作。在另一实施例中，可以在单独的照相机或者传感元件上拍摄图像的带有液滴断裂30的部分。在处理或重新组合的情况下图像中没有不连续时，也可以采用可以将图像的部分分开到在物平面内具有重叠视场的多个传感元件的其它光学配置。
[0042]图8描述了可以将高分辨率传感元件96与高速数据获取和处理器结合使用、以步骤210所示拍摄正在形成的液滴的多个图像并且确定各个液滴从流中分离的精确时刻的方法的实施例。这种高速计算可以在计算机的中央处理器上、单一数字信号处理器上或是现场可编程门阵列上完成。可以对这些处理器中的任一个进行编程以基于对一个或多个图像的数字处理来修改计算出的下降延迟。
[0043]高分辨率传感元件96可以形成可以与图1中所描述的流式细胞仪10结合使用的高速高分辨率照相机的一部分。微处理器可以位于控制器38中或是其它位置，并且可以与高分辨率传感元件96通信、以从高分辨率图像中提取特征并作出关于下一个液滴从液流分离的时刻的决定。如步骤212中所示，可以以足够高的速率将高重复率或者按需的图像拍摄并传送到存储器或其它适合的存储机构中以用于实时处理。在步骤214中，可以使用数字处理算法来提取诸如液滴的厚度或者颈部的宽度等的、可以提供关于液滴将要脱离液流的时刻的有价值信息的某些特征。作为一个非限制性的例子，可以处理某个关注区域以跟踪上一个附加的下降的最后一个颈部的位置。如步骤216所示，在每个液滴形成循环中可以获取并处理多个图像以跟踪并且估计液滴形成进程、特别是下降延迟。最后，在步骤218，利用足够的分辨率，与处理多个图像以确定单一液滴要脱离连续液流的点相关地，处理器可以以逐个液滴为单位来修改下降延迟。这些测量在随着粒子在液流中流动而观察到增加的混沌行为的情况下可能特别有用。由于电子电路内存在一定的延迟，可能不需要观察到实际的液滴形成或者等到实际的液滴形成。实际上，可以使充电电路提前启动以保证在液滴形成事件前对连续的液流施加合适的电压水平。接着，处理器可以基于该信息修改现存的预测的下降延迟、或者已校准的或平均下降延迟。还可以根据这些观察生成预测模型。
[0044]类似地，与处理多个图像以确定在两个正在形成的液滴之间的液流变为断开的点相关地，处理器可以以逐个液滴为单位来修改下降延迟。
[0045]高速照相机可以在每微秒到每50微秒之间快速地拍照。在一个实施例中，高速照相机可以在两种模式中操作:粗略模式和精细模式。粗略模式在液滴刚结束形成的情况下可能适用，而精细模式在液滴接近断裂点的情况下可能适用。高速照相机可以操作为在精细模式中比在粗略模式中更快地拍摄或处理图像。高速照相机可以与液滴形成信号同相位或者异相位或者以特定的相位偏移操作。
[0046]处理器可以包括用于确定下一个液滴离开液流的时刻的写入的可执行计算机指令形式的图像处理算法。图像处理算法可以是存储在数字信号处理器上的指令形式或者是现场可编程门阵列上的位图查询表形式。该算法可以定义粗略模式和精细模式的周期，这样，基于从图像中提取出的特征，算法确定应当拍摄图像的速度。图像可以以两个不连续的速率拍摄，或者可以在两个以上速率之间有连续的转换。算法可以从多个图像拍摄事件中选择性地利用个体图像。
[0047]从液流的图像46中所提取的特征可以包括:边缘检测、液流特征、液滴形状及位置、颈部几何形状及位置、宽高比、对比度、诸如均值和标准差等的统计特征、可以从图像中提取的任何参数以及其它特征。
[0048]从前述能够容易地理解，本发明的基本概念可以以各种方式实施。本发明涉及流式细胞术获取和分选电子器件以及方法的包括但不限于本发明的最佳模式的多种不同的实施例。
[0049]因此，通过说明书所公开的或者本申请随附的图表中所示出的本发明的特定的实施例或元件不意图限制，而是由发明一般包含的多个不同实施例或者相对于其任何特定元件所包含的等同物的示例。此外，对本发明的单一实施例或者元件的特定描述可能没有明确地描述出所有可能的实施例或元件，通过上述描述和图隐含地公开了许多替代例。
[0050]应当理解，设备的各个元件或者方法的各个步骤可以通过设备术语或者方法术语来描述。可以在需要的情况下替换这样的术语以使得本发明包含的隐含的广阔覆盖面明确化。作为其中一个例子，应当理解方法的所有步骤可以作为一个动作、执行动作的方法或者引起该动作的元件公开。类似地，设备的各个元件可以作为物理元件或者物理元件所促进的动作公开。作为其中一个例子，应当理解“传感元件”的公开包括了 “感测”动作的公开(不论是否明确地讨论过)，反之，在存在“感测”动作的有效公开的情况下，这样的公开应当理解为包含了 “传感元件”的公开并且甚至是“感测的方法”的公开。应当理解各个元件或者步骤的这些可替换的术语明确地包括在说明书中。
[0051]此外，应当理解对于所使用的各个术语，除非其在本申请中的用途与下述解释不一致，否则应当理解为在描述中针对各个术语包括如在Random House Webster’sUnabridged Dictionary第二版中所包含的一般的字典定义,这里通过引用而包含各定义。
[0052]此外，出于本发明的目的，术语语“a”或“an”实体代表了一个或多个该实体。例如“一个容器”指的是一个或多个容器。因此，“一个”、“一个或多个”以及“至少一个”在这里可以互换。
[0053]不论是否明确的指出，这里所有的数值都假定为由术语“大约”来修饰。出于本发明的目的，范围可以表示为从“大约”一个特定值到“大约”另一个特定值。在表示这样的范围的情况下，另一实施例包括从一个特定值到另一个特定值。利用端点对数值范围的陈述包括该范围所包含的所有数值。从I到5的数值范围包括了例如数值1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等等。还应理解，各个范围的端点在与另一个端点的关系上以及在独立于另一个端点的方面都很重要。当通过使用前缀“大约”将数值表示为近似值的情况下，应理解该特定值形成了另一实施例。
[0054]因此，应当理解本申请至少要求保护:1)用于修改流体图像的宽高比的液流摄像装置，2)具有高分辨率传感元件的液流摄像装置，3)带有用于拍摄液滴形成并处理那些图像以确定液滴脱离时间的光学系统的流式细胞仪，4)所公开和描述的相关的方法，5)这些装置和方法的各自的类似的、等价的、以及甚至是隐含的变形，6)完成示出的、公开的或者描述的各项功能的那些另外的实施例，7)完成作为完成公开和描述的所隐含的而示出的各项功能的那些其它的设计和方法，8)各个特征、组件以及步骤示出为分离的和单独的发明，9)由所公开的各个系统或者组件所增强的应用，10)通过这样的系统或者组件生产所得到的产品，11)大致如这里之前描述的以及参考任何随附的例子的方法和设备，以及12)各个前述公开的元件的不同的组合和排列。
[0055]本专利申请的【背景技术】部分提供了本发明所属的领域的陈述。本部分还可以与在关于本发明所涉及的技术的状态的相关信息、问题或者关注等方面有用的某些美国专利、专利申请、公开或要求保护的发明的主题的释义相合并或是相包含。不意图将于此引用或者包含的任何美国专利、专利申请、公开、陈述或其它信息i全释为、解释为或视为被承认为相对于本发明的现有技术。
[0056]本说明书所提出的在存在的情况下的任何权利要求，特此通过引用作为发明的本说明书的一部分而包含，并且 申请人:明确地保留权利以使用这样的权利要求的这样包含的内容的全部或者部分作为附加说明来支持权利要求中的任意或全部或者其任何元件或者组件，并且 申请人:还明确保留权利以在必要的情况下将这样的权利要求包含的内容的任何部分或者全部或者其任何元件或者组件从说明书移动至权利要求书、或者反之以定义通过本申请或者任何后续的继续、分割、或者部分继续的申请所寻求保护的事项，或者是为了获得任何国家或者条约的专利法律、法规或规章的任何利益、根据其而减少的费用，或者为了遵守任何国家或者条约的专利法、法则或规章，并且通过引用而包含的这样的内容应当在在本申请的包括其任何后续的继续、分割、或部分继续申请或者之后任何本申请的再颁或延续的全部未决期期间都应当有效。
[0057]本说明书提出的任何权利要求还意图描述本发明的有限数量的优选的实施例的边界和界限，并且不能解释为本发明的最广泛的实施例或者是本发明所要求保护的实施例的完整列表。 申请人:不放弃基于上面提出的说明来发展进一步的权利要求作为任何继续、分割、或者部分继续的申请或者类似申请的一部分的任何权利。
【权利要求】
1.一种流式细胞仪，包括: a.流体传送系统，其具有产生液流的喷嘴，所述流体传送系统具有用于将所述液流在所述喷嘴下游的断裂点打乱成液滴的振荡器； b.激励能量源，用于在检验区查询所述液流； c.光学系统，用于操作所述液流的图像的宽高比；以及 d.传感元件，用于感测所述液流的操作后的图像。
2.根据权利要求1所述的流式细胞仪，其中，所述光学系统还包括用于操作所述液流的图像的所述宽高比的第一光学元件和第二光学元件。
3.根据权利要求1或者2所述的流式细胞仪，其中，一个或多个所述光学元件包括用于改变所述液流的图像的宽高比的折射元件。
4.根据权利要求3所述的流式细胞仪，其中，一个或多个所述折射元件包括透镜。
5.根据权利要求4所述的流式细胞仪，其中，一个或多个所述透镜包括用于在第一轴操作所述液流的图像的比的第一柱面透镜。
6.根据权利要求5所述的流式细胞仪，其中，一个或多个所述透镜包括用于在与所述第一轴正交的第二轴操作所述液流的图像的比的第二柱面透镜。
7.根据权利要求5 或者6所述的流式细胞仪，其中，所述第一透镜在所述第一轴减小所述宽高比。
8.根据权利要求6或者7所述的流式细胞仪，其中，所述第二透镜在所述第二轴增大所述宽高比。
9.根据权利要求6至8所述的流式细胞仪，其中，操作后的第一轴相对于操作后的第二轴的比是10比I。
10.根据权利要求6至8所述的流式细胞仪，其中，所述液流的图像的长度被压缩，并且所述液流的图像的宽度被扩大。
11.根据权利要求1至10所述的流式细胞仪，其中，所述光学元件还包括用于改变所述液流的图像的所述宽高比的反射元件。
12.根据权利要求11所述的流式细胞仪，其中，所述反射元件包括一个或多个镜。
13.根据权利要求11所述的流式细胞仪，其中，所述一个或多个镜包括用于在第一轴操作所述液流的图像的比的第一镜。
14.根据权利要求12所述的流式细胞仪，其中，所述一个或多个镜包括用于在与所述第一轴正交的第二轴操作所述液流的图像的比的第二镜。
15.根据权利要求1至14所述的流式细胞仪，其中，所述光学元件还包括用于改变所述液流的图像的所述宽高比的衍射元件。
16.根据权利要求1至15所述的流式细胞仪，其中，还包括用于照亮所述液流的照明源。
17.根据权利要求16所述的流式细胞仪，其中，所述照明源包括闪光灯。
18.根据权利要求1至17所述的流式细胞仪，其中，所述液流的操作后的图像将所述检验区和所述断裂点包括在所述液流的单个图像中。
19.根据权利要求1至17所述的流式细胞仪，其中，所述液流的操作后的图像将所述喷嘴的一部分和所述断裂点包括在所述液流的单个图像中。
20.根据权利要求1至17所述的流式细胞仪，其中，所述传感元件是从包括照相机、电荷耦合装置、互补金属氧化物半导体、光电二极管阵列、传感器阵列、及其组合的组中选择出的传感元件。
21.根据权利要求1至20所述的流式细胞仪，其中，用于操作所述液流的所述宽高比的所述光学系统还包括用于以在3到20之间的因数来放大所述液流的宽度的光学元件。
22.根据权利要求1至21所述的流式细胞仪，其中，用于操作所述液流的所述宽高比的所述光学系统还包括用于以在1/4到10之间的因数来压缩所述液流的长度的光学元件。
23.根据权利要求1至22所述的流式细胞仪，其中，所述光学系统包括用于在不同位置将所述液流的图像操作为具有不同的宽高比的梯度折射率光学元件。
24.根据权利要求23所述的流式细胞仪，其中，所述液流的图像的所述宽高比在所述检验区被操作为第一宽高比，并且所述液流的图像在所述断裂点被操作为第二宽高比。
25.根据权利要求24所述的流式细胞仪，其中，所述宽高比以连续梯度从所述第一宽高比修改为所述第二宽高比。
26.根据权利要求24的所述流式细胞仪，其中，所述宽高比被修改为两个以上不连续的宽高比。
27.一种流式细胞仪，包括: a.流体传送系统，其具有用于产生液流的喷嘴，所述流体传送系统具有用于在所述喷嘴下游的断裂点处将所述液流打乱成液滴的振荡器； b.激励能量源，用于在检验区查询所述液流；` c.光学系统，用于产生所述液流的图像，所述液流的图像至少包括所述检验区和所述断裂点，以及 d.高分辨率传感元件，用于感测所述液流的图像。
28.根据权利要求27所述的流式细胞仪，其中，所述高分辨率传感元件具有在三百万像素到两千万像素之间的分辨率。
29.根据权利要求27或者28所述的流式细胞仪，其中，对所述液流的由所述高分辨率传感元件感测到的高分辨率图像的宽高比进行操作。
30.根据权利要求27至29的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述高分辨率传感元件包括用于拍摄所述液流的图像的单个的高分辨率电荷耦合装置传感器。
31.根据权利要求27至29的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述高分辨率传感元件包括用于拍摄所述液流的图像的单个的高分辨率互补金属氧化物半导体传感器。
32.根据权利要求27至31的任何一项所述的流式细胞仪，其中，裁剪所述液流的图像以修改所述宽高比。
33.根据权利要求27至29的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述高分辨率传感元件至少包括至少两个等间距的传感元件，所述传感元件各自用来感测所述液流的由普通光学系统所产生的图像的一部分。
34.一种流式细胞仪，包括: a.流体传送系统，其具有用于产生液流的喷嘴，所述流体传送系统具有用于在所述喷嘴下游的断裂点处将所述液流打乱成液滴的振荡器； b.激励能量源，用于在检验区查询所述液流；C.检测器，用于检测来自所述检验区的颗粒的电磁辐射并且确定颗粒特征； d.控制器，用于基于所检测到的颗粒特征来对所述液流进行充电； e.光学系统，用于产生所述液流的图像，所述液流的图像至少包括所述断裂点，其中，所述光学系统对每个液滴拍摄多个图像； f.传感元件，用于感测所述液流的多个图像；以及 g.处理器，用于处理所述液流的检测到的图像，其中，所述处理器响应所述液流的图像以确定液滴从所述液流分离的时刻。
35.根据权利要求34所述的流式细胞仪，其中，所述光学系统和所述传感元件包括高分辨率照相机。
36.根据权利要求34或者35所述的流式细胞仪,其中,所述传感元件包括多个传感元件。
37.根据权利要求34至36的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述控制器在对所述液流进行充电时施加下降延迟以分离颗粒，以及 随着对所述多个图像进行处理以确定个体液滴与连续的液流的断裂点，所述处理器以逐液滴为单位来修改所述下降延迟。
38.根据权利要求34至36的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述控制器在对所述液流进行充电时施加下降延迟以分离颗粒，以及 随着对所述多个图像进行处理以确定两个正形成的液滴之间的所述液流变为断开的点，所述处理器以逐液滴为单位来修改所述下降延迟。
39.根据权利要求34至38的任何一项所述的流式细胞仪，其中，对所述多个图像的检测是通过从以下组中选择出的一个值而被分开，该组包括:1微秒、5微秒、10微秒、20微秒、以及50微秒。
40.根据权利要求34至39的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述多个图像是根据下一个液滴的形成的状态而在时间上被分开。
41.根据权利要求40所述的流式细胞仪，其中，在所述下一个液滴的脱离时刻附近，所述多个图像以较短的时间被分开。
42.根据权利要求34至41的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述处理器还利用由所述处理器所确定的液滴脱离所述液流的时间来修改平均下降延迟、之前校准的下降延迟、或者之前所假定的下降延迟。
43.根据权利要求34至42的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述处理器配置有用于确定液滴将脱离所述液流的时间的图像处理算法。
44.根据权利要求34至43的任何一项所述的流式细胞仪，其中，所述算法包括粗略判断和精细判断。
45.根据权利要求44所述的流式细胞仪，其中，以第一速度拍摄图像以作出粗略判断，以及 以更快的第二速度拍摄图像以作出精细判断。
46.根据权利要求44或者45所述的流式细胞仪，其中，所述算法从所述多个图像中提取出从如下特征中选择出的特征以确定液滴将脱离所述液流的时间:边缘检测、液流特征、液滴形状、宽高比、对比度、及其组合。
【文档编号】G01N15/14GK103460017SQ201280017500
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月3日 优先权日:2011年2月4日
【发明者】J·C·夏普, D·F·佩罗, N·赛德哥拉威兹 申请人:塞通诺米/St有限责任公司