WO2023007777A1 - 粒子分取装置及び粒子分取方法 - Google Patents

粒子分取装置及び粒子分取方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023007777A1
WO2023007777A1 PCT/JP2022/004854 JP2022004854W WO2023007777A1 WO 2023007777 A1 WO2023007777 A1 WO 2023007777A1 JP 2022004854 W JP2022004854 W JP 2022004854W WO 2023007777 A1 WO2023007777 A1 WO 2023007777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
event
particles
particle
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/004854
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
務 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Group Corp
Original Assignee
Sony Group Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Group Corp filed Critical Sony Group Corp
Priority to JP2023538220A priority Critical patent/JPWO2023007777A1/ja
Priority to US18/578,428 priority patent/US20240319069A1/en
Priority to CN202280051429.6A priority patent/CN117836606A/zh
Publication of WO2023007777A1 publication Critical patent/WO2023007777A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01N15/1429—Signal processing
    • G01N15/1433—Signal processing using image recognition
    • 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
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G01N15/1492—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties within droplets
    • 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
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means using imaging; using holography
    • 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
    • G01N15/1425—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry using an analyser being characterised by its control arrangement
    • 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
    • G01N15/1429—Signal processing
    • 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
    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • 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
    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • 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
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • 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
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N2015/0294—Particle shape
    • 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
    • G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
    • 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
    • G01N2015/1027—Determining speed or velocity of a particle
    • 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
    • G01N15/1434—Optical arrangements
    • G01N2015/144—Imaging characterised by its optical setup
    • 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
    • G01N2015/1493—Particle size
    • 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
    • G01N2015/1497—Particle shape

Definitions

  • This technology relates to a particle sorting device and a particle sorting method. More specifically, the present invention relates to a particle sorting device and a particle sorting method that are capable of stably and accurately detecting particle velocities.
  • flow cytometry is the process of pouring aligned particles into a fluid, irradiating the particles with laser light or the like, and detecting the light emitted from each particle, thereby facilitating particle analysis and fractionation. It is an analysis method to carry out.
  • the main purpose of this technology is to provide a technology that can stably and accurately detect particle velocities.
  • an irradiation unit that has a plurality of light sources and irradiates particles contained in a fluid with light from the plurality of light sources; as an event, and a fractionation control unit for controlling fractionation of the particles based on the event data detected by the detection unit. do.
  • a plurality of light sources are provided, and an irradiation step of irradiating particles contained in a fluid with light from the plurality of light sources; is detected as an event, and a fractionation control step of controlling the fractionation of the particles based on the event data detected in the detection step.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a particle sorting device according to the present technology
  • FIG. It is a block diagram showing a more concrete example of composition of a particle sorting device concerning one embodiment of this art. It is a figure which shows an example of the output image of EVS.
  • 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an EVS device according to an embodiment of the present technology
  • FIG. It is a block diagram showing another more specific configuration example of a particle sorting device according to an embodiment of the present technology.
  • 6 is a flowchart illustrating an operation example according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 7 is a flowchart showing a more detailed operation example of the event stream acquisition operation shown in step S106 of FIG. 6
  • FIG. It is a mimetic diagram showing a specific example of an optical system of a particle sorting device concerning one embodiment of this art.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a particle sorting device 100 according to the present technology.
  • the particle sorting device 100 may include a processing section 14, a sorting section 15, an analyzing section 16, etc., as required.
  • particles can broadly include bio-related particles such as cells, microorganisms, and ribosomes, or synthetic particles such as latex particles, gel particles, industrial particles, and the like. Moreover, in the present technology, the particles are included in a fluid such as a liquid sample.
  • Bio-related particles can include chromosomes, ribosomes, mitochondria, organelles, etc. that constitute various cells.
  • Cells can include animal cells (eg, blood cells, etc.) and plant cells.
  • Microorganisms can include bacteria such as E. coli, viruses such as tobacco mosaic virus, fungi such as yeast, and the like.
  • Bio-related particles may also include bio-related macromolecules such as nucleic acids, proteins, and complexes thereof.
  • Technical particles can be, for example, organic or inorganic polymeric materials, metals, and the like.
  • Organic polymeric materials may include polystyrene, styrene-divinylbenzene, polymethylmethacrylate, and the like.
  • Inorganic polymeric materials may include glass, silica, magnetic materials, and the like.
  • Metals may include colloidal gold, aluminum, and the like.
  • the shape of these particles is generally spherical, but in the present technology, they may be non-spherical, and their size, mass and the like are not particularly limited. In the present technology, bio-related particles are particularly preferred as the particles.
  • the particles may be labeled with one or more dyes such as fluorescent dyes.
  • fluorescent dyes include, for example, Cascade Blue, Pacific Blue, Fluorescein isothiocyanate (FITC), Phycoerythrin (PE), Propidium iodide (PI), Texas red (TR), Peridinin chlorophyll protein (PerCP), Allophycocyanin (APC), 4',6-Diamidino-2-phenylindole (DAPI), Cy3, Cy5, Cy7, Brilliant Violet (BV421) and the like.
  • the channel P can be configured to form a flow in which particles are aligned substantially in a line.
  • the channel P may be provided in advance in the particle sorting device 100, but it is also possible to install a commercially available channel or a disposable chip provided with a channel.
  • the form of the flow path P is also not particularly limited, and can be designed freely as appropriate.
  • it is not limited to a channel formed in a substrate T such as two-dimensional or three-dimensional plastic or glass, and a channel used in a conventional flow cytometer can also be used.
  • the particle sorting device 100 can be configured such that particles contained in the fluid flowing in the flow path P are irradiated with light from the irradiation unit 11 .
  • the light irradiation point may be configured to be in the channel structure in which the channel P is formed. Specifically, for example, a configuration in which the light is applied to the channel P in the chip or the flow cell can be mentioned.
  • the channel width, channel depth, channel cross-sectional shape, etc. of the channel P are not particularly limited as long as a laminar flow can be formed, and can be designed freely as appropriate.
  • a microchannel with a channel width of 1 mm or less can also be used in the particle sorting device 100 .
  • the method of feeding the particles is not particularly limited, and the particles can be made to flow through the channel P according to the form of the channel P and the like.
  • the particles can be made to flow through the channel P according to the form of the channel P and the like.
  • a channel P chip system
  • the sample liquid flow path P11 and the two sheath liquid flow paths P12a and P12b merge to form a main flow path P13.
  • the sample liquid laminar flow fed through the sample liquid flow path P11 and the sheath liquid laminar flow fed through the two sheath liquid flow paths P12a and P12b merge in the main flow path P13.
  • a sheath flow can be formed in which the sample liquid laminar flow is sandwiched between the sheath liquid laminar flows.
  • a portion of the surface of the substrate T can be vibrated by the vibrating element to form droplets from the liquid column ejected from the orifice.
  • the channel P laminar flows of the sheath liquid and the sample liquid containing particles flow in parallel without being mixed with each other.
  • the liquid feeding pressure of the sample liquid is not so high as compared to the liquid feeding pressure of the sheath liquid, the laminar flow of the sample liquid flows almost in the center of the channel P, and the width becomes narrower than the laminar flow of the sheath liquid.
  • the particles flow through the channel P at a constant speed.
  • the liquid feeding pressure of the sample liquid is increased in order to increase the particle detection event rate
  • the width of the laminar flow of the sample liquid becomes wider, and each particle flows at different speeds depending on the distance from the center.
  • the present technology can be suitably used particularly when particles flow through the flow path P at different velocities.
  • the irradiation unit 11 has a plurality of light sources and irradiates particles contained in the fluid with light from the plurality of light sources.
  • the plurality of light sources may emit light of the same wavelength, or may emit light of different wavelengths.
  • the type of light emitted from the irradiation unit 11 is not particularly limited, but light with a constant light direction, wavelength, and light intensity is desirable in order to reliably generate light from the particles.
  • laser light LED, and the like can be mentioned.
  • laser light include semiconductor lasers, argon ion (Ar) lasers, helium-neon (He-Ne) lasers, dye lasers, krypton (Cr) lasers, and combinations of semiconductor lasers and wavelength conversion optical elements. Solid-state lasers and the like can be mentioned, and two or more of these can be used in combination.
  • the irradiation unit 11 may be configured such that the light emitted from the plurality of light sources is combined, and the particles are irradiated with the combined light.
  • the irradiation unit 11 is preferably configured to irradiate the light from the plurality of light sources at different positions in the flow direction of the fluid. In this case, at least two or more (for example, two, three, four, five, six, or seven) spots are irradiated with the light.
  • the particle sorting device 100 can be configured so that the particles pass through the spot.
  • the irradiation unit 11 may include a light guiding optical system for guiding the plurality of lights to predetermined positions.
  • the light guide optical system may include optical components such as a beam splitter group, a mirror group, and an optical fiber in order to combine a plurality of lights.
  • the light guide optical system may include a lens group for condensing the combined excitation light, and may include an objective lens, for example.
  • light is applied to the particles flowing through the flow path P (Cuvette detection method).
  • Light may be applied to the liquid column (Jet in Air detection method).
  • a sensor for acquiring information about particles
  • changes in luminance also referred to as "light intensity”
  • luminance also referred to as "light intensity”
  • It comprises a plurality of pixels.
  • an EVS Event-based Vision Sensor
  • asynchronously outputs the coordinates (position information) of the pixel where the luminance change was detected, the time information when the luminance change was detected, and the direction of the luminance change (polarity information) as event data. ) can be used.
  • the information about particles includes image data of particles (particle images) reconstructed from the event data, feature amounts such as the shape, size, and color of particles extracted from the event data and the image data of particles, and the event data.
  • image data of particles particle images
  • feature amounts such as the shape, size, and color of particles extracted from the event data and the image data of particles
  • the event data information generated from image data of particles, feature amounts of particles, etc., attribute information indicating normality or abnormality, and the like may be included.
  • the present technology can include a light detection unit that detects light emitted from the particles (also referred to as "measurement target light") when the irradiation unit 11 irradiates the particles with light.
  • the light to be detected includes, for example, fluorescence, scattered light (for example, one or more of forward scattered light, backscattered light, and side scattered light), transmitted light, reflected light, and the like.
  • the photodetector includes at least one or more photodetectors, and the photodetectors include one or more light receiving elements, for example, a light receiving element array.
  • the photodetector may include one or more PMTs (photomultiplier tubes) and/or photodiodes such as APDs (Avalanche Photodiodes) and MPPCs (Multi-Pixel Photon Counters) as light receiving elements.
  • the photodetector may include, for example, a PMT array in which a plurality of PMTs are arranged in one dimension.
  • the photodetector may also include an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor).
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
  • the photodetector may include a signal processor that converts the electrical signal obtained by the photodetector into a digital signal.
  • the signal processing unit may include an A/D converter as a device that performs the conversion.
  • a digital signal obtained by conversion by the signal processing unit can be transmitted to the processing unit 14, which will be described later.
  • the digital signal can be handled by the processing unit 14 as data related to light (also referred to as “optical data”).
  • the optical data include optical data including fluorescence data. More specifically, the light data may be light intensity data, and the light intensity may be light intensity data of light containing fluorescence (for example, feature amounts such as Area, Height, Width, etc.). .
  • the present technology may include, in addition to the photodetector, a detection optical system that causes light of a predetermined detection wavelength to reach the EVS or a corresponding photodetector described above.
  • the detection optical system may include a spectroscopic section such as a prism or diffraction grating, or a wavelength separation section such as a dichroic mirror or optical filter.
  • the detection optical system may be configured, for example, to disperse the light from the particles and detect light in different wavelength ranges with a plurality of photodetectors, the number of which is greater than the number of fluorescent dyes.
  • the detection optical system for example, is configured to separate light corresponding to the fluorescence wavelength range of the fluorescent dye from the light from the particles, and detect the separated light by the above-described EVS or a corresponding photodetector. may have been
  • the fractionation control section 13 controls the fractionation of the particles based on the information detected by the detection section 12 and the light detection section. Specifically, although the details will be described later, the timing of charging droplets D containing specific particles to be sorted is controlled based on event data detected using EVS. Further, it is determined whether or not to sort each particle based on the sorting control signal based on the information about the particles acquired by the photodetector. Then, the fractionation control unit 13 controls the fractionation unit 15, which will be described later, based on the result of the determination, thereby fractionating the particles.
  • the processing unit 14 determines the particle velocity based on the event data. Although the details will be described later, for example, the particle velocity of each particle can be acquired by performing an operation based on the event data output each time each particle passes through each light source. In addition, the processing unit 14 receives information about the particles acquired by the light detection unit (for example, particle feature amounts such as particle size, morphology, and internal structure, particle attribute information, etc.), optical data, and an input unit described later. Based on the sorting conditions and the like received from, sorting determination is made, and a sorting control signal is generated. Based on the fractionation control signal, the fractionation control unit 13 described above controls the fractionation unit 15 described later so as to determine whether or not to fractionate each particle.
  • the fractionation control signal may include information regarding the presence or absence of charging by the charging section and the magnitude of the charge.
  • the sorting unit 15 includes a charging unit that charges the droplets D containing the particles, and sorts the droplets D containing the specific particles to be sorted. Specifically, for example, droplets D containing particles are generated by vibration formed by a vibrating element such as a piezo element, and droplets D to be sorted are generated according to instructions from the sorting control unit 13 described above. On the other hand, the droplet D is charged by the charging section, and the advancing direction of the droplet D is controlled by the counter electrode. In the present technology, fractionation may be performed by controlling the traveling direction of the particles within the channel structure.
  • the channel structure may be provided with, for example, a control mechanism based on pressure (ejection or suction) or electric charge, and examples of the channel structure include a chip as shown in FIG. mentioned.
  • the analysis unit 16 stores information processing for processing various data (for example, information about particles, feature amounts based on analysis results, statistical data, classification results, etc.) and stores the various data.
  • information processing for example, when optical data corresponding to a fluorescent dye is acquired from the light detection unit, fluorescence leakage correction (compensation processing) is performed on the light intensity data. Further, fluorescence separation processing is performed on the optical data to obtain light intensity data corresponding to the fluorescent dye.
  • the fluorescence separation process may be performed, for example, according to the unmixing method described in JP-A-2011-232259. Further, when the photodetector includes an imaging device, morphological information of particles may be acquired based on an image acquired by the imaging device. In this case, the analysis unit 16 may be configured to store the acquired optical data. The analysis unit 16 may further be configured to store spectral reference data used in the unmixing process.
  • the analysis unit 16 may be configured to be able to output various data. Specifically, for example, optical data, image data, and various data generated based on the optical data (eg, two-dimensional plot, spectrum plot, etc.) can be output. Furthermore, the analysis unit 16 may be configured to accept input of the various data, for example, accept gating processing on the plot by the user.
  • the analysis unit 16 may include an output unit (eg, display, personal digital assistant, printer, etc.) or an input unit (eg, mouse, keyboard, personal digital assistant, etc.) for executing the output or the input.
  • the analysis unit 16 may also include a display unit that presents various data such as information about particles, feature amounts based on analysis results, statistical data, classification results, and the like.
  • the analysis unit 16 may be configured as a general-purpose computer, for example, configured as an information processing device including a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), and ROM (Read only memory).
  • the analysis unit 16 may be included in the housing in which the irradiation unit 11, the detection unit 12, etc. are provided, or may be outside the housing. Note that the analysis unit 16 is not essential in the present technology, and the above-described various processes or functions by the analysis unit 16 may be realized by a server computer or cloud connected via a network.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a more specific configuration example of the particle sorting device 100 according to one embodiment of the present technology.
  • the particle sorting apparatus 100 includes a light source 111 and a light guide optical system 112 that constitute an irradiation unit 11, a detection optical system 121 that constitutes a detection unit 12, an EVS device 122, and a light detection unit 123, a fractionation control unit 13, a processing unit 14, and a charging unit 15a and a counter electrode 15b that constitute the fractionation unit 15. Observe the image of the emitted light.
  • the light source 111, the light guide optical system 112, the detection optical system 121, the light detection unit 123, the fractionation control unit 13, the processing unit 14, and the fractionation unit 15 are the same as those described above with reference to FIG. Some or all may be the same. Note that the analysis unit 16 is omitted in FIG.
  • the light (excitation light) output from the light source 111 is collected by the light guiding optical system 112 .
  • the condensed light is applied to particles flowing at high speed in a channel P in which a fluid (for example, a biological sample, etc.) in which particles are suspended is flowed.
  • Light emitted from the irradiated particles passes through the detection optical system 121 and forms an image on the light receiving surface of the EVS device 122 or is detected by the photodetector 123 .
  • Examples of light emitted from particles include fluorescence, scattered light (eg, one or more of forward scattered light, backscattered light, and side scattered light), transmitted light, and reflected light.
  • the light detected by the EVS device 122 is preferably fluorescent or scattered light, among others. Further, since scattered light occurs at any excitation wavelength, scattered light is more preferable, and forward scattered light with high light intensity is particularly preferable among scattered light.
  • the EVS device 122 has pixels arranged in a two-dimensional lattice (hereinafter referred to as "event pixels"), for example, although the details will be described later.
  • Each event pixel detects an event based on the luminance change of incident light.
  • FIG. 3 is an image (an example of an EVS output image) when particles pass over the light-receiving surface of the EVS device 122 .
  • the particles pass from left to right and light is emitted at the collection position of each light source, resulting in a change in brightness.
  • the EVS device 122 detects the luminance change asynchronously (preferably asynchronously), position information (X address and Y address) of the pixel that detected the event, polarity information of the detected event (positive event/negative event). , and output as event data including time information (time stamp) at which the event was detected.
  • the fractionation control unit 13 Since the event data described above is output each time a particle passes through each light source, in the present embodiment, the fractionation control unit 13 performs calculations based on the position information of the pixel where the event was detected and the time information when the event was detected. to obtain each particle velocity.
  • the fractionation control unit 13 controls the position between the plurality of light sources 111 based on position information obtained each time a particle passes through a specific spot 110 (see also 110a to 110g in FIG. 3) based on the light source 111. Identify light intervals.
  • particle velocity light interval/particle transit time is obtained. to calculate the droplet charging time (delay time). Then, the fractionation control unit 13 controls the charging unit 15a in the fractionation unit 15 based on this delay time, and charges the droplets D containing the specific particles to be fractionated at the optimum timing. do.
  • the method described in Patent Literature 1 does not take into consideration that the excitation light spot interval changes over time due to the influence of heat generated by the irradiation unit and the particle sorting device itself. Therefore, when the excitation light spot interval changes, it leads to a detection error of the particle velocity, the optimum charging timing cannot be calculated, and as a result, the sorting performance such as yield, recovery rate and purity deteriorates.
  • the core flow (sample flow) is increased, so the speed difference between particles is increased.
  • the time accuracy to the break-off point of charging the droplets required is also tight.
  • the delay time can be specified using the EVS device 122, it is possible to cope with changes in the light interval over time, and the particle velocity can be stably and accurately detected. becomes possible.
  • the position information of the pixel where the event is detected is gated in advance, and the luminance change at the detection position is calculated. By doing so, it is possible to further improve the calculation speed and the detection accuracy.
  • the event is the two light sources 111 furthest apart in the fluid flow direction from the viewpoint of the time resolution of the EVS device 122. It is preferably detected by irradiation of light based on. Specifically, for example, in the example of the EVS output image shown in FIG. It is preferable to specify the light interval based on the positional information obtained each time the particles pass through the two spots based on the two light sources 111 that are farthest apart in the direction of flow, ie, the spots 110a and 110g. Thereby, the particle velocity can be detected with higher accuracy.
  • the detection position interval (see L in FIG. 3) between the two light sources 111 farthest apart in the flow direction of the fluid is preferably 100 ⁇ m or more, more preferably 250 ⁇ m or more, It is more preferably 400 ⁇ m or more.
  • the light source 111 with the shortest excitation wavelength and the light source 111 with the second shortest excitation wavelength detectable by the EVS device 122 may be positioned furthest apart in the flow direction of the fluid.
  • a series of event data (also referred to as an "event stream") generated in each pixel corresponding to the image of the particles moving on the light receiving surface of the EVS device 122 is sent to the processing unit 14.
  • the processing unit 14 reconstructs frame data of the particle image from the event stream and particle velocity input from the EVS device 122, and analyzes the reconstructed frame data. Further, the processing unit 14 performs fractionation determination based on the information about the particles and the optical data acquired by the photodetection unit 123, the input fractionation conditions, and the like, and generates a fractionation control signal. Based on the fractionation control signal, the fractionation control unit 13 controls the fractionation unit 15 to determine whether or not to fractionate each particle.
  • the fractionation control signal may include information regarding the presence or absence of charging by the charging section and the magnitude of the charge.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the EVS device 122 according to this embodiment.
  • the EVS device 122 includes a pixel array section 201, an X arbiter 202 and a Y arbiter 203, an event signal processing circuit 204, a system control circuit 205, an output interface (I/F) 206, Prepare.
  • I/F output interface
  • the pixel array section 201 has a configuration in which a plurality of event pixels 20 each detecting an event based on a change in luminance of incident light are arranged in a two-dimensional lattice.
  • the row direction also referred to as “row direction” refers to the arrangement direction of pixels in a pixel row (horizontal direction in the drawings)
  • the column direction also referred to as “column direction” refers to It refers to the arrangement direction of pixels in a pixel column (vertical direction in the drawings).
  • Each event pixel 20 has a photoelectric conversion element that generates a charge according to the luminance of incident light, and when detecting a change in the luminance of incident light based on the photocurrent that flows from the photoelectric conversion element, requests reading from itself. request to the X arbiter 202 and Y arbiter 203, and according to arbitration by the X arbiter 202 and Y arbiter 203, an event signal indicating detection of an event is output.
  • Each event pixel 20 detects the presence or absence of an event depending on whether or not the photocurrent corresponding to the luminance of incident light has changed by exceeding a predetermined threshold. For example, each event pixel 20 detects as an event that the change in brightness exceeds a predetermined threshold (positive event) or falls below it (negative event).
  • the event pixel 20 When the event pixel 20 detects an event, it outputs a request to the X arbiter 202 and the Y arbiter 203 to request permission to output an event signal representing the occurrence of the event.
  • the event pixel 20 outputs an event signal to the event signal processing circuit 204 when it receives a response indicating permission to output the event signal from each of the X arbiter 202 and the Y arbiter 203 .
  • the X arbiter 202 and the Y arbiter 203 arbitrate requests requesting the output of event signals supplied from each of the plurality of event pixels 20, and respond based on the arbitration results (permission/non-permission of event signal output), and A reset signal for resetting event detection is sent to the event pixel 20 that issued the request.
  • the event signal processing circuit 204 generates and outputs event data by executing predetermined signal processing on the event signal input from the event pixel 20 .
  • the change in the photocurrent generated by the event pixel 20 can also be regarded as the change in the amount of light (luminance change) incident on the photoelectric conversion portion of the event pixel 20 . Therefore, it can be said that an event is a light amount change (brightness change) of the event pixel 20 exceeding a predetermined threshold.
  • the event data representing the occurrence of an event includes at least position information such as coordinates representing the position of the event pixel 20 where the change in the amount of light has occurred as an event.
  • the event data can also include the polarity of the change in the amount of light in addition to the positional information.
  • the event data is the relative time when the event occurred. It implicitly contains time information representing
  • the event signal processing circuit 204 includes time information such as a time stamp that indicates the relative time when the event occurred before the interval between the event data is not maintained as it was when the event occurred. good too.
  • the system control circuit 205 is composed of a timing generator that generates various timing signals. 204 or the like is controlled.
  • the output I/F 206 outputs the event data output in units of rows from the event signal processing circuit 204 to the processing unit 14 as an event stream at any time, that is, asynchronously.
  • FIG. 5 is a block diagram showing another more specific configuration example of the particle sorting device 100 according to an embodiment of the present technology.
  • the particle sorting apparatus 100 includes a light source 111 and a light guide optical system 112 that constitute an irradiation unit 11, a detection optical system 121 that constitutes a detection unit 12, an EVS device 122, and a light detection unit 123, a fractionation control unit 13, a processing unit 14, and a charging unit 15a and a counter electrode 15b that constitute the fractionation unit 15. Observe the image of the emitted light.
  • the light source 111, the light guide optical system 112, the detection optical system 121, the EVS device 122, the light detection unit 123, the fractionation control unit 13, the processing unit 14, and the fractionation unit 15 are the same as those shown in FIGS. may be partially or wholly the same as those described using . Note that the analysis unit 16 is omitted in FIG.
  • the configuration of the flow path P is different from that of the particle sorting device 100 shown in FIG.
  • the flow path P is not limited to the flow path formed in the two-dimensional or three-dimensional substrate T such as plastic or glass shown in FIG. Channels such as those used in cytometers can also be used.
  • the sheath liquid and sample liquid are injected into a conical container.
  • the conical container is installed with its apex facing vertically downward, and a tube or the like for introducing the sheath liquid is connected to the upper side surface.
  • the upper surface of the conical container is open and the vibrating element is mounted sealed with an O-ring.
  • the sample liquid is injected vertically from above the container.
  • the conical container narrows at the bottom, and is connected to a cuvette portion in which a linear flow path P13 is formed.
  • a laminar flow is formed in the conical container in such a manner that the sheath liquid surrounds the sample liquid, and when the laminar flow proceeds to the cuvette portion as it is, detection is performed by irradiation of light in the linear flow path P13.
  • a detachable outlet nozzle is installed at the end point of the straight flow path P13, and the connecting portion has a slope shape that narrows continuously from the cuvette outlet to the outlet nozzle.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a specific example of the optical system of the particle sorting device 100 according to one embodiment of the present technology.
  • FIG. 8 shows the light source 111 and the light guide optical system 112 constituting the irradiation unit 11, the detection optical system 121 constituting the detection unit 12, the EVS device 122, and the light detection unit in the particle sorting apparatus 100 according to the present embodiment.
  • 123, and the fractionation control unit 13, the processing unit 14, the fractionation unit 15, and the analysis unit 16 are described above with reference to FIGS. Some or all of them may be similar to those described. Note that, in FIG. 8, photodetectors other than the forward scattered light detector in the photodetector 123 are omitted.
  • the particle sorting device 100 has seven light sources, which emit lights of different wavelengths.
  • the light emitted from each light source is condensed at different positions of the linear flow path P13 inside the cuvette via a light guiding optical system 112 such as a lens, beam splitter or mirror.
  • a light guiding optical system 112 such as a lens, beam splitter or mirror.
  • the particles flowing through the straight flow path P13 are irradiated with the light to generate fluorescence and forward scattered light.
  • the forward scattered light is incident on the objective lens, and the forward scattered light collected by the objective lens is separated by a half mirror, and one of the separated lights is collected by the collecting lens and received by the EVS device. Imaged at different positions on the plane.
  • the excitation light is removed by a light shielding mask, the light is condensed by a condenser lens, and the disturbance component is removed by a field stop (pinhole).
  • Unwanted light components are removed by a filter (BPF) and detected by a forward scattered light (FSC) detector.
  • FIG. 2 is a flowchart showing operation examples according to the present embodiment. Note that the execution of the operation described later may be controlled by a controller (not shown) or the like that controls the particle sorting device 100 .
  • step S101 the EVS device 122 is activated (step S101), and fluid containing particles (for example, a biological sample) is started to be delivered to the channel P (step S102).
  • step S103 light output from the irradiation unit 11 for irradiating light from the plurality of light sources 111 is started (step S103: irradiation step).
  • step S103 the photodetector 123 may be activated. Note that the execution order of steps S101 to S103 may be changed.
  • step S104 when sorting is started (step S104), the EVS device 122 detects changes in the brightness of the light emitted from the particles as events (step S105: detection step), and inputs the detection results to the processing unit 14. do.
  • a plurality of specific spots 110 on the flow path P are irradiated with light from the irradiation section 11 . Therefore, when particles contained in the fluid sent to the flow path P pass through the plurality of spots 110, each spot 110 radiates fluorescence, scattered light, and the like. These lights emitted from each spot 110 are incident on the light receiving surface of the EVS device 122 via the detection optical system 121 . Therefore, each event pixel 20 in the EVS device 122 detects, as a positive event and a negative event, the luminance change due to the light image emitted when each particle passes each spot 110 . Event data detected for each event pixel 20 is output from the EVS device 122 to the processing unit 14 at any time, that is, asynchronously.
  • the event data including the polarity and time stamp of only the event pixels 20 where the event has occurred is output from the EVS device 122 to the processing unit 14 as a stream (event stream), all pixels are output. Compared with the method of outputting the amount of received light, it is possible to greatly reduce the amount of data transfer.
  • the processing unit 14 acquires an event stream for each particle based on the event data for each event pixel 20 output from the EVS device 122 (step S106).
  • the event stream for each particle may be a set of event streams for each event pixel 20 .
  • the processing unit 14 determines the velocity of each particle based on the event stream for each particle (step S107). In addition, the processing unit 14 calculates a delay time (Delay Time) from each particle velocity and the liquid feeding distance (step S108). At the same time as calculating the delay time, the processing unit 14 makes a fractionation determination based on the information about the particles acquired by the photodetection unit 123, and generates a fractionation control signal including information about the presence or absence of charge, size, etc. do. Next, the fractionation control section 13 controls the charging section 15a in the fractionation section 15 according to the delay time and the fractionation control signal to carry out sorting (step S109: fractionation control step).
  • step S110 it is determined whether or not to end the sorting (step S110), and if not (NO in step S110), the process returns to step S105 and the subsequent operations are executed.
  • step S110 when sorting is to be finished (YES in step S110), the light output from the irradiation unit 11 is stopped (step S111), and the delivery of the fluid containing particles to the flow path P is stopped (step S112). , this operation ends.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a more detailed operation example of the event stream acquisition operation shown in step S106 of FIG.
  • step S106 of FIG. 7 in the event stream acquisition operation shown in step S106 of FIG. It is determined whether or not a particle has arrived at a specific spot 110 on P (step S121). Note that the monitoring of the event stream by the processing unit 14 may be continuously performed after the operation shown in FIG. 6 is started.
  • the processing unit 14 When particles arrive at a specific spot on the channel P (YES in step S121), the processing unit 14 starts collecting event data after the arrival of the particles, including event data indicating the arrival of the particles (step S122). . Note that all the event data input from the EVS device 122 may be accumulated in a predetermined storage area separately from the collection of event data in step S122.
  • the processing unit 14 monitors the sequence of event data (event stream) input from the EVS device 122 to determine whether or not the particles have finished passing through a specific spot 110 on the channel P (step S123). Then, when the particles have finished passing through the specific spot 110 on the channel P (YES in step S123), the processing unit 14 stops collecting event data (step S124), and determines the flow rate from the collected event data. An event stream for each particle passing through a specific spot 110 on the path P is generated for each event pixel 20 (step S125). After that, the process returns to the operation shown in FIG.
  • an irradiation unit having a plurality of light sources and irradiating particles contained in the fluid with light from the plurality of light sources; a detection unit comprising a plurality of pixels for detecting, as an event, changes in luminance of light emitted from the particles due to irradiation with the light; a fractionation control unit that controls fractionation of the particles based on the event data detected by the detection unit; A particle sorting device.
  • the irradiation unit is configured to irradiate the light from the plurality of light sources at different positions in the flow direction of the fluid.
  • [3] The particle sorting device according to [1] or [2], wherein the detection unit asynchronously detects a change in brightness of the light as an event.
  • the event data is any one or more of the group consisting of position information of a pixel where the event is detected, time information of the event detection, and polarity information of the event;
  • the particle sorting device according to any one of 1.
  • the particle sorting apparatus according to any one of [1] to [4], wherein the event data is position information of the pixel where the event was detected and time information when the event was detected.
  • [6] The particle sorting device according to [5], wherein the positional information of the pixel that detected the event is gated in advance.
  • the particle sorting apparatus according to any one of [1] to [6], further comprising a processing unit that determines the particle velocity based on the event data.
  • a sorting section for sorting droplets containing the particles;
  • the sorting unit includes a charging unit that charges the droplets,
  • the particle fractionation device according to [7], wherein the fractionation control unit controls charging timing by the charging unit based on the particle velocity.
  • the particle sorting device according to any one of [1] to [8], wherein the light emitted from the particles is fluorescence or scattered light.
  • the particle sorting device according to [9], wherein the scattered light is forward scattered light.
  • the event is detected by irradiation of light based on two light sources farthest apart in the flow direction of the fluid, [1] to [10] ].
  • the particle sorting device according to any one of [1] to [11], wherein the particles are biologically relevant particles.
  • a particle sorting method comprising:

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

粒子速度検出を安定して、精度高く行うことが可能な技術を提供すること。　複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する照射部と、それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出する複数の画素を備える検出部と、前記検出部で検出されたイベントデータに基づいて、前記粒子の分取を制御する分取制御部と、を有する、粒子分取装置などを提供する。

Description

粒子分取装置及び粒子分取方法
　本技術は、粒子分取装置及び粒子分取方法に関する。より詳しくは、粒子速度検出を安定して、精度高く行うことが可能な、粒子分取装置及び粒子分取方法に関する。
　現在、細胞や微生物等の生体関連粒子、マイクロビーズなどの粒子の分析には、フローサイトメトリーという技術が利用されている。フローサイトメトリーとは、粒子を流体中に整列させた状態で流し込み、該粒子にレーザー光等を照射することにより、各粒子から発せられた光を検出することで、粒子の解析や分取を行う分析手法である。
　フローサイトメトリーにおいて粒子を分取する際には、検出した光学的情報に基づいて粒子の分取を制御することで、特定の粒子を選択的に収集することが可能となる。ここで、特許文献１には、粒子の分取を効率的に制御するために、２つの光源とそれに対応する２つの受光器とを用いて、粒子が２つの検出位置を移動する時間を計測し、粒子速度を求めることにより、ブレイクオフポイントに到達するまでの時間を計算して、これに応じたタイミングで各粒子に荷電する技術が開示されている。
特開２００９－１４５２１３号公報
　しかしながら、２つの受光器を用いて粒子速度を求める場合、２つの検出位置が経時的に変化すると、それに伴って粒子速度検出に誤差が生じてしまうという問題があった。
　そこで、本技術では、粒子速度検出を安定して、精度高く行うことが可能な技術を提供することを主目的とする。
　本技術では、まず、複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する照射部と、それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出する複数の画素を備える検出部と、前記検出部で検出されたイベントデータに基づいて、前記粒子の分取を制御する分取制御部と、を有する、粒子分取装置を提供する。
　また、本技術では、複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する照射工程と、それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出する検出工程と、前記検出工程で検出されたイベントデータに基づいて、前記粒子の分取を制御する分取制御工程と、を含む、粒子分取方法も提供する。
本技術に係る粒子分取装置の構成例を示す模式図である。 本技術の一実施形態に係る粒子分取装置のより具体的な構成例を示すブロック図である。 ＥＶＳの出力画像の一例を示す図である。 本技術の一実施形態に係るＥＶＳデバイスの構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施形態に係る粒子分取装置のより具体的な他の構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施形態に係る動作例を示すフローチャートである。 図６のステップS106に示すイベントストリーム取得動作のより詳細な動作例を示すフローチャートである。 本技術の一実施形態に係る粒子分取装置の光学系の具体例を示す模式図である。
　以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。
　以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
 
１．本技術に係る粒子分取装置１００の構成例
（１）粒子
（２）流路Ｐ
（３）照射部１１
（４）検出部１２
（５）分取制御部１３
（６）処理部１４
（７）分取部１５
（８）解析部１６
２．一実施形態
２－１．本実施形態に係る粒子分取装置１００の構成例
（１）ＥＶＳデバイス１２２
（２）処理部１４
２－２．ＥＶＳデバイス１２２の構成例
２－３．本実施形態に係る粒子分取装置１００の他の構成例
２－４．本実施形態に係る粒子分取装置１００の光学系の具体例
３．動作フロー例
 
１．本技術に係る粒子分取装置１００の構成例
　図１は、本技術に係る粒子分取装置１００の構成例を示す模式図である。図１に示す粒子分取装置１００は、流路Ｐを流れる粒子に光を照射する照射部１１と、前記照射によって生じた光を検出する検出部１２と、前記検出部１２により検出された情報に基づいて前記粒子の分取を制御する分取制御部１３と、を少なくとも有する。また、粒子分取装置１００は、必要に応じて、処理部１４、分取部１５、解析部１６等を含んでいてもよい。
（１）粒子
　本技術において、「粒子」には、細胞や微生物、リボソーム等の生体関連粒子、或いはラテックス粒子、ゲル粒子、工業用粒子等の合成粒子などが広く含まれ得る。また、本技術において、当該粒子は、液状試料等の流体に含まれる。
　生体関連粒子には、各種細胞を構成する染色体、リボソーム、ミトコンドリア、オルガネラ（細胞小器官）などが含まれ得る。細胞には、動物細胞（例えば、血球系細胞など）及び植物細胞が含まれ得る。微生物には、大腸菌等の細菌類、タバコモザイクウイルス等のウイルス類、イースト菌等の菌類などが含まれ得る。また、生体関連粒子には、核酸やタンパク質、これらの複合体等の生体関連高分子なども包含され得る。
　工業用粒子は、例えば、有機又は無機高分子材料、金属等であってよい。有機高分子材料には、ポリスチレン、スチレン・ジビニルベンゼン、ポリメチルメタクリレート等が含まれ得る。無機高分子材料には、ガラス、シリカ、磁性体材料等が含まれ得る。金属には、金コロイド、アルミ等が含まれ得る。これらの粒子の形状は、一般的には球形であるのが普通であるが、本技術では、非球形であってよく、その大きさ、質量等も特に限定されない。
　本技術においては、前記粒子として、特に、生体関連粒子が好ましい。
　本技術において、前記粒子は、１種又は２種以上の蛍光色素等の色素で標識されていてよい。この場合、使用可能な蛍光色素としては、例えば、Cascade Blue、Pacific Blue、Fluorescein isothiocyanate（FITC）、Phycoerythrin（PE）、Propidium iodide（PI）、Texas red（TR）、Peridinin chlorophyll protein（PerCP）、Allophycocyanin（APC）、4’,6-Diamidino-2-phenylindole（DAPI）、Cy3、Cy5、Cy7、Brilliant Violet（BV421）などが挙げられる。
（２）流路Ｐ
　流路Ｐは、粒子が略一列に並んだ流れが形成されるように構成され得る。流路Ｐは、粒子分取装置１００に予め備えられていてもよいが、市販の流路や流路が設けられた使い捨てのチップなどを設置することも可能である。
　流路Ｐの形態も特に限定されず、適宜自由に設計できる。例えば、２次元又は３次元のプラスチックやガラス等の基板Ｔ内に形成した流路に限らず、従来のフローサイトメータで用いられているような流路も用いることができる。
　本技術に係る粒子分取装置１００は、流路Ｐ内を流れる流体に含まれる粒子に、照射部１１からの光が照射されるように構成され得る。また、光の照射点（Interrogation Point）が、流路Ｐが形成されている流路構造体中にあるように構成されていてよい。具体的には、例えば、チップ又はフローセル内の流路Ｐに前記光が照射される構成を挙げることができる。
　流路Ｐの流路幅、流路深さ、流路断面形状等も、層流を形成することができれば特に限定されず、適宜自由に設計できる。例えば、流路幅１ｍｍ以下のマイクロ流路も、粒子分取装置１００に用いることができる。
　粒子の送流方法は特に限定されず、流路Ｐの形態等に応じて、流路Ｐ内を通流させることができる。具体的には、例えば、図２に示すような基板Ｔ内に形成された流路Ｐ（チップ方式）の場合、粒子を含むサンプル液はサンプル液流路Ｐ１１に、シース液は２本のシース液流路Ｐ１２ａ，Ｐ１２ｂに、それぞれ導入される。そして、サンプル液流路Ｐ１１と２本のシース液流路Ｐ１２ａ，Ｐ１２ｂとは合流して主流路Ｐ１３となる。サンプル液流路Ｐ１１内を送液されるサンプル液層流と２本のシース液流路Ｐ１２ａ，Ｐ１２ｂ内を送液されるシース液層流とは前記主流路Ｐ１３内で合流し、これにより、サンプル液層流がシース液層流に挟み込まれたシースフローを形成できる。この場合、基板Ｔ表面の一部に対して振動素子により振動を与え、オリフィスから射出された液柱から液滴を形成し得る。
　流路Ｐ内では、シース液と粒子を含むサンプル液とが流れる層流が混ざりあうことなく、平行に流れている。サンプル液の送液圧力がシース液の送液圧力に対してそれほど高くない場合、サンプル液の層流は流路Ｐのほぼ中心を流れ、シース液の層流に対して幅が狭くなるため、粒子は一定の速度で流路Ｐ内を流れる。しかしながら、粒子を検出するイベントレートを上げるためにサンプル液の送液圧力を上げると、サンプル液の層流の幅が広くなり、中心からの距離により異なる速度で各粒子が流れるようになる。
　本技術は、特に、このように流路Ｐ内を異なる速度で各粒子が流れる場合において好適に用いることができる。
（３）照射部１１
　照射部１１は、複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する。前記複数の光源は、互いに同一の波長の光を出射してよく、互いに異なる波長の光を出射してもよい。
　照射部１１から照射される光の種類は特に限定されないが、粒子から光を確実に発生させるためには、光方向、波長、及び光強度が一定の光が望ましい。具体的には、例えば、レーザー光、ＬＥＤなどを挙げることができる。
　レーザー光としては、例えば、半導体レーザー、アルゴンイオン（Ar）レーザー、ヘリウム－ネオン（He-Ne）レーザー、ダイ（dye）レーザー、クリプトン（Cr）レーザー、半導体レーザーと波長変換光学素子とを組み合わせた固体レーザーなどが挙げられ、これらを２種以上組み合わせて用いることもできる。
　照射部１１は、前記複数の光源から出射された光が合波され、そして、合波された光が粒子に照射されるように構成され得る。本技術において、照射部１１は、前記複数の光源からの光を、前記流体の流れ方向に異なる位置で照射するように構成されていることが好ましい。この場合、光が照射される位置は、少なくとも２つ以上（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又は７つなど）のスポットに照射されるように構成されていてよく、当該スポットを粒子が通過するように、粒子分取装置１００は構成され得る。
　照射部１１をこのような構成にするために、照射部１１はこれら複数の光を所定の位置に導くための導光光学系を含み得る。当該導光光学系は、複数の光を合波するために、例えば、ビームスプリッター群、ミラー群、光ファイバなどの光学部品を含んでいてよい。また、前記導光光学系は、合波された励起光を集光するためのレンズ群を含んでいてよく、例えば、対物レンズを含み得る。
　なお、図１では、流路Ｐを通流中の粒子に対して光を照射しているが（Cuvette検出方式）、流路Ｐのオリフィスから流体をジェットフローとして噴出する場合は、ジェットフローの液柱部に対して光を照射してもよい（Jet in Air検出方式）。
（４）検出部１２
　本技術では、粒子に関する情報を取得するためのセンサ（検出部）として、それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度（「光強度」ともいう。）変化をイベントとして検出する複数の画素を備える。具体的には、輝度変化を検出した画素の座標（位置情報）・輝度変化を検出した時間情報・輝度変化の方向（極性情報）をイベントデータとして、非同期に出力するＥＶＳ（Event-based Vision Sensor）を用いることができる。検出部１２としてＥＶＳを用いることにより、その詳細については後述するが、粒子速度検出を安定して、精度高く行うことが可能となる。
　なお、粒子に関する情報には、前記イベントデータから再構成した粒子の画像データ（粒子画像）、前記イベントデータや粒子の画像データから抽出した粒子の形状や大きさや色等の特徴量、前記イベントデータや粒子の画像データや粒子の特徴量等から生成した情報、正常又は異常等を示す属性情報などが含まれてもよい。
　本技術では、照射部１１による粒子への光照射により、前記粒子から放射した光（「測定対象光」ともいう。）を検出する光検出部を備え得る。この場合、検出する光としては、例えば、蛍光、散乱光（例えば、前方散乱光、後方散乱光、及び側方散乱光のいずれか１つ以上）、透過光、反射光などが挙げられる。光検出部は、少なくとも１以上の光検出器で構成され、当該光検出器は、１以上の受光素子を含み、例えば、受光素子アレイを有する。光検出器は、受光素子として、１又は複数のＰＭＴ（光電子増倍管）及び／又はＡＰＤ（Avalanche Photodiode）及びＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）などのフォトダイオードを含んでいてもよい。当該光検出器は、例えば、複数のＰＭＴを一次元方向に配列したＰＭＴアレイを含み得る。また、光検出器は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの撮像素子を含んでいてもよい。前記測定対象光は、前記光検出器により電気信号に変換され、当該電気信号は、後述する処理部１４に出力され、粒子に関する情報の取得に供される。
　光検出部は、前記光検出器により得られた電気信号をデジタル信号に変換する信号処理部を含み得る。また、当該信号処理部が、当該変換を行う装置として、Ａ／Ｄ変換器を含んでいてよい。当該信号処理部による変換により得られたデジタル信号が、後述する処理部１４に送信され得る。前記デジタル信号が、処理部１４により、光に関するデータ（「光データ」ともいう。）として取り扱われ得る。前記光データとしては、例えば、蛍光データを含む光データなどが挙げられる。より具体的には、前記光データは、光強度データであってよく、当該光強度は、蛍光を含む光の光強度データ（例えば、Area、Height、Width等の特徴量など）であってよい。
　更に、本技術では、前記光検出部の他、所定の検出波長の光を、前述したＥＶＳ又は対応する光検出器に到達させる検出光学系を含み得る。検出光学系は、プリズムや回折格子等の分光部、又はダイクロイックミラーや光学フィルタ等の波長分離部を含み得る。当該検出光学系は、例えば、粒子からの光を分光し、蛍光色素の数より多い複数の光検出器にて異なる波長域の光が検出されるよう構成されていてよい。また、前記検出光学系は、例えば、粒子からの光より蛍光色素の蛍光波長域に対応する光を分離し、当該分離された光を、前述したＥＶＳ又は対応する光検出器に検出させるよう構成されていてもよい。
（５）分取制御部１３
　分取制御部１３は、前記検出部１２及び前記光検出部により検出された情報に基づいて前記粒子の分取を制御する。具体的には、その詳細については後述するが、ＥＶＳを用いて検出されたイベントデータに基づいて、分取対象となる特定の粒子を含む液滴Ｄに対する荷電タイミングを制御する。また、前記光検出部で取得した粒子に関する情報等に基づく分取制御信号に基づき、各粒子を分取するか否かの判定を実行する。そして、分取制御部１３は、当該判定の結果に基づき後述する分取部１５を制御することで、粒子の分取が行われる。
（６）処理部１４
　処理部１４は、前記イベントデータに基づいて、粒子速度を決定する。その詳細については後述するが、例えば、各光源を各粒子が通過する毎に出力されるイベントデータに基づいて演算を行い、粒子毎の粒子速度を取得することができる。また、処理部１４は、前記光検出部で取得した粒子に関する情報（例えば、粒子の大きさ、形態、内部構造等の粒子の特徴量、粒子の属性情報など）、光データ、後述する入力部から受け取った分取条件等に基づき分取判断を行い、分取制御信号を生成する。当該分取制御信号に基づき、前述した分取制御部１３は、各粒子を分取するか否かの判定を実行するよう後述する分取部１５を制御する。ここで、分取制御信号は、荷電部による荷電の有無、電荷の大きさに関する情報を含んでいてよい。
（７）分取部１５
　分取部１５は、前記粒子を含む液滴Ｄに荷電する荷電部を備えており、分取対象となる特定の粒子を含む液滴Ｄを分取する。具体的には、例えば、ピエゾ素子等の振動素子によって形成された振動により粒子を含む液滴Ｄを生成し、上述した分取制御部１３からの指示により、分取対象となる液滴Ｄに対して荷電部により荷電し、当該液滴Ｄの進行方向を対向電極により制御する。本技術では、流路構造体内にて粒子の進行方向を制御し、分取を行ってもよい。この場合、当該流路構造体には、例えば、圧力（噴射若しくは吸引）又は電荷による制御機構が設けられていてよく、当該流路構造体の例としては、図２に示すようなチップなどが挙げられる。
（８）解析部１６
　解析部１６は、各種データ（例えば、粒子に関する情報、分析の結果に基づいた特徴量、統計データ、種別の判別結果など）の処理を実行する情報処理や、前記各種データを記憶する。情報処理としては、例えば、蛍光色素に対応する光データを前記光検出部より取得した場合、光強度データに対し蛍光漏れ込み補正（コンペンセーション処理）を行う。また、光データに対して蛍光分離処理を実行し、蛍光色素に対応する光強度データを取得する。
　前記蛍光分離処理は、例えば、特開２０１１－２３２２５９号公報に記載されたアンミキシング方法に従って行われてよい。また、前記光検出部が撮像素子を含む場合、撮像素子により取得された画像に基づき、粒子の形態情報を取得してよい。この場合、解析部１６は、取得された光データを格納できるように構成されていてよい。解析部１６は、更に、前記アンミキシング処理において用いられるスペクトラルリファレンスデータを格納できるように構成されていてよい。
　また、解析部１６は、各種データを出力することができるように構成されていてよい。具体的には、例えば、光データ、画像データ、当該光データに基づき生成された各種データ（例えば、二次元プロット、スペクトルプロットなど）を出力し得る。更に、解析部１６は、前記各種データの入力を受け付けることができるように構成されていてよく、例えば、ユーザーによるプロット上へのゲーティング処理を受け付ける。解析部１６は、当該出力又は当該入力を実行させるための出力部（例えば、ディスプレイ、携帯情報端末、プリンタなど）又は入力部（例えば、マウス、キーボード、携帯情報端末など）を含み得る。また、解析部１６は、粒子に関する情報や分析の結果に基づいた特徴量や統計データや種別の判別結果等の各種データを提示する表示部を備え得る。
　解析部１６は、汎用のコンピュータとして構成されてよく、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read only memory）を備えている情報処理装置として構成されていてよい。解析部１６は、照射部１１、検出部１２等が備えられている筐体内に含まれていてよく、又は当該筐体の外にあってもよい。なお、本技術において、解析部１６は必須ではなく、解析部１６による上述した各種処理又は機能は、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータ又はクラウドにより実現されてもよい。
２．一実施形態
　つづいて、本技術に係る一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
２－１．本実施形態に係る粒子分取装置１００の構成例
　図２は、本技術の一実施形態に係る粒子分取装置１００のより具体的な構成例を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る粒子分取装置１００は、照射部１１を構成する光源１１１及び導光光学系１１２と、検出部１２を構成する検出光学系１２１、ＥＶＳデバイス１２２、及び光検出部１２３と、分取制御部１３と、処理部１４と、分取部１５を構成する荷電部１５ａ及び対向電極１５ｂと、を有し、流路Ｐを流れる流体に含まれる粒子から放射された光の像を観察する。なお、光源１１１、導光光学系１１２、検出光学系１２１、光検出部１２３、分取制御部１３、処理部１４、及び分取部１５は、上述において、図１を用いて説明したそれらと一部又は全部が同様であってよい。なお、図２において、解析部１６は省略している。
　より具体的には、光源１１１から出力された光（励起光）は、導光光学系１１２により集光される。集光された光は、粒子が浮遊した状態の流体（例えば、生体試料など）を流した流路Ｐ中を高速に流れる粒子に照射される。光が照射された粒子から放射した光は、検出光学系１２１を通して、ＥＶＳデバイス１２２の受光面上に結像され、或いは、光検出部１２３により検出される。粒子から放射した光は、例えば、蛍光、散乱光（例えば、前方散乱光、後方散乱光、及び側方散乱光のいずれか１つ以上）、透過光、反射光などが挙げられるが、本実施形態において、ＥＶＳデバイス１２２で検出する光は、特に、蛍光、又は散乱光であることが好ましい。また、どの励起波長でも散乱光は生じることから、散乱光であることがより好ましく、散乱光の中でも特に、光強度が大きい前方散乱光が好ましい。
（１）ＥＶＳデバイス１２２
　ＥＶＳデバイス１２２は、その詳細については後述するが、例えば、２次元格子状に配列する画素（以下、「イベント画素」という。）を備える。各イベント画素は、入射光の輝度変化に基づいてイベントを検出する。
　図３は、ＥＶＳデバイス１２２の受光面上を粒子が通過するときのイメージ（ＥＶＳの出力画像の一例）である。図３において、粒子は、左から右に通過し、各光源の集光位置で光が放出されるため、輝度変化が起きる。ＥＶＳデバイス１２２は、その輝度変化を非同期（好ましくは、非同期）で検出し、イベントを検出した画素の位置情報（Ｘアドレス及びＹアドレス）、検出されたイベントの極性情報（正イベント／負イベント）、イベントを検出した時間情報（タイムスタンプ）等を含むイベントデータとして出力する。
　各光源を粒子が通過する毎に上述したイベントデータが出力されるので、本実施形態において、分取制御部１３は、イベントを検出した画素の位置情報、及びイベントを検出した時間情報により演算を行い、各粒子速度を取得することができる。
　具体的には、分取制御部１３は、光源１１１に基づく特定のスポット１１０（図３の１１０ａ～１１０ｇも参照）を粒子が通過する毎に得られる位置情報に基づき、複数の光源１１１間の光の間隔を特定する。また、光源１１１に基づく特定のスポット１１０を粒子が通過する毎に得られる時間情報を用いて、粒子速度＝光の間隔／粒子の通過時間を求め、当該粒子速度と送液距離によって、粒子毎の液滴荷電時刻（ディレイタイム）を算出する。そして、分取制御部１３は、分取部１５における荷電部１５ａをこのディレイタイムに基づいて制御し、分取対象となる特定の粒子を含む液滴Ｄに対して最適なタイミングで電荷を付与する。
　ここで、前述した特許文献１では、複数の光源により照射される２つの検出位置（＝励起光スポット間隔）に基づいて粒子の移動速度を求め、当該移動速度に基づいて粒子を含有する液滴への荷電タイミングを制御している。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、励起光スポット間隔が、照射部や粒子分取装置自体が発生する熱等の影響を受け、経時的に変化することが考慮されていない。そのため、励起光スポット間隔が変化すると、粒子速度の検出誤差に繋がり、最適な荷電タイミングを算出することができず、結果として、収量や回収率や純度等のソーティング性能が悪化してしまう。
　また、イベントレートを上げて高速に粒子を分取するためには、コアフロー（サンプル流）が大きくなるために粒子毎の速度差が大きくなり、また、液滴生成を行う振動素子の駆動周波数が高くなり、要求される液滴を荷電するブレイクオフポイントまでの時間精度も厳しくなる。
　これに対して、本実施形態では、ＥＶＳデバイス１２２を用いてディレイタイムを特定できることから、経時的な光の間隔の変化にも対応することができ、粒子速度検出を安定して、精度高く行うことが可能となる。その結果、個々の粒子に応じて荷電するタイミングを最適化する速度補償システムを構築することができるため、収量や回収率や純度等のソーティング性能が改善された粒子分取装置１００を実現できる。
　また、本実施形態では、各光源１１１の集光位置は大きくは変動しないことに基づき、前記イベントを検出した画素の位置情報を、予めゲーティングしておき、その検出位置の輝度変化を演算することで、演算速度や検出精度を更に向上させることができる。
　更に、本実施形態では、前記複数の光源１１１が３つ以上の光源１１１からなる場合、前記イベントは、ＥＶＳデバイス１２２の時間分解能の観点から、前記流体の流れ方向に最も離れた２つの光源１１１に基づく光の照射により、検出されたものであることが好ましい。具体的には、例えば、図３で示したＥＶＳの出力画像の一例では、７つの光源１１１からの光が粒子に照射されており、７つの光源１１１に基づくスポット１１０ａ～１１０ｇのうち、前記流体の流れ方向に対して最も離れた２つの光源１１１に基づくスポット、すなわち、スポット１１０ａ及びスポット１１０ｇを粒子が通過する毎に得られる位置情報に基づき、前記光の間隔を特定することが好ましい。これにより、より精度高く粒子速度を検出することができる。
　また、前記複数の光源１１１が３つ以上の光源１１１からなる場合、各光源１１１は互いに干渉し合わない程度に間隔をあけて配置されていることが好ましい。更に、前記流体の流れ方向に最も離れた２つの光源１１１同士の検出位置間隔（図３のＬ参照）は、フローセル上で、１００μｍ以上であることが好ましく、２５０μｍ以上であることがより好ましく、４００μｍ以上であることが更に好ましい。また、ＥＶＳデバイス１２２において粒子から放出した光として散乱光を検出する場合は、励起波長が短くなるほどサイズの小さい粒子からの散乱光を検出し易くなるため、例えば、ＥＶＳデバイス１２２で検出可能である励起波長が一番短い光源１１１とＥＶＳデバイス１２２で検出可能である励起波長が二番目に短い光源１１１とを前記流体の流れ方向に最も離れた位置に配置し得る。
　ＥＶＳデバイス１２２の受光面上を移動する粒子の像に対応して各画素で発生する一連のイベントデータ（「イベントストリーム」ともいう。）は、処理部１４に送られる。
（２）処理部１４
　処理部１４は、ＥＶＳデバイス１２２から入力されたイベントストリームと粒子速度とから粒子の像のフレームデータを再構成し、再構成されたフレームデータを分析する。
　また、処理部１４は、光検出部１２３で取得した粒子に関する情報や光データ、入力された分取条件等に基づき分取判断を行い、分取制御信号を生成する。当該分取制御信号に基づき、分取制御部１３は、各粒子を分取するか否かの判定を実行するよう分取部１５を制御する。ここで、分取制御信号は、荷電部による荷電の有無、電荷の大きさに関する情報を含んでいてよい。
２－２．ＥＶＳデバイス１２２の構成例
　つづいて、ＥＶＳデバイス１２２の構成例について、図面を参照して詳細に説明する。
　図４は、本実施形態に係るＥＶＳデバイス１２２の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、ＥＶＳデバイス１２２は、画素アレイ部２０１と、Ｘアービタ２０２及びＹアービタ２０３と、イベント信号処理回路２０４と、システム制御回路２０５と、出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２０６と、を備える。
　画素アレイ部２０１は、それぞれ入射光の輝度変化に基づいてイベントを検出する複数のイベント画素２０が２次元格子状に配列した構成を備える。なお、以下の説明において、行方向（「ロウ方向」ともいう。）とは画素行の画素の配列方向（図面中、横方向）をいい、列方向（「カラム方向」ともいう。）とは画素列の画素の配列方向（図面中、縦方向）をいう。
　各イベント画素２０は、入射光の輝度に応じた電荷を生成する光電変換素子を備え、光電変換素子から流れ出した光電流に基づいて入射光の輝度変化を検出した場合、自身からの読出しを要求するリクエストをＸアービタ２０２及びＹアービタ２０３へ出力し、Ｘアービタ２０２及びＹアービタ２０３による調停に従って、イベントを検出したことを示すイベント信号を出力する。
　各イベント画素２０は、入射光の輝度に応じた光電流に、所定の閾値を超える変化が生じたか否かによって、イベントの有無を検出する。例えば、各イベント画素２０は、輝度変化が所定の閾値を超えたこと（正イベント）、又は、下回ったこと（負イベント）をイベントとして検出する。
　イベント画素２０は、イベントを検出した際に、イベントの発生を表すイベント信号の出力許可を要求するリクエストを、Ｘアービタ２０２及びＹアービタ２０３にそれぞれに出力する。そして、イベント画素２０は、イベント信号の出力許可を表す応答をＸアービタ２０２及びＹアービタ２０３それぞれから受け取った場合、イベント信号処理回路２０４に対してイベント信号を出力する。
　Ｘアービタ２０２及びＹアービタ２０３は、複数のイベント画素２０それぞれから供給されるイベント信号の出力を要求するリクエストを調停し、その調停結果（イベント信号の出力の許可／不許可）に基づく応答、及びイベント検出をリセットするリセット信号を、リクエストを出力したイベント画素２０に送信する。
　イベント信号処理回路２０４は、イベント画素２０から入力されたイベント信号に対して所定の信号処理を実行することで、イベントデータを生成して出力する。
　上述したように、イベント画素２０で生成される光電流の変化は、イベント画素２０の光電変換部に入射する光の光量変化（輝度変化）とも捉えることができる。したがって、イベントは、所定の閾値を超えるイベント画素２０の光量変化（輝度変化）であるともいえる。イベントの発生を表すイベントデータには、少なくとも、イベントとしての光量変化が発生したイベント画素２０の位置を表す座標等の位置情報が含まれる。イベントデータには、位置情報の他、光量変化の極性を含ませることもできる。
　イベント画素２０からイベントが発生したタイミングで出力されるイベントデータの系列については、イベントデータ同士の間隔がイベントの発生時のまま維持されている限り、イベントデータは、イベントが発生した相対的な時刻を表す時間情報を暗示的に含んでいる。
　ただし、イベントデータが記憶部に記憶されることなどにより、イベントデータ同士の間隔がイベントの発生時のまま維持されなくなると、イベントデータに暗示的に含まれる時間情報が失われる。そのため、イベント信号処理回路２０４は、イベントデータ同士の間隔がイベントの発生時のまま維持されなくなる前に、イベントデータに、タイムスタンプ等のイベントが発生した相対的な時刻を表す時間情報を含めてもよい。
　その他の構成として、システム制御回路２０５は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどによって構成され、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミングに基づき、Ｘアービタ２０２、Ｙアービタ２０３、イベント信号処理回路２０４などの駆動制御を行う。
　また、出力Ｉ／Ｆ２０６は、イベント信号処理回路２０４から行単位で出力されたイベントデータを随時、すなわち、非同期で、イベントストリームとして処理部１４へ出力する。
２－３．本実施形態に係る粒子分取装置１００の他の構成例
　図５は、本技術の一実施形態に係る粒子分取装置１００のより具体的な他の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態に係る粒子分取装置１００は、照射部１１を構成する光源１１１及び導光光学系１１２と、検出部１２を構成する検出光学系１２１、ＥＶＳデバイス１２２、及び光検出部１２３と、分取制御部１３と、処理部１４と、分取部１５を構成する荷電部１５ａ及び対向電極１５ｂと、を有し、流路Ｐを流れる流体に含まれる粒子から放射された光の像を観察する。なお、光源１１１、導光光学系１１２、検出光学系１２１、ＥＶＳデバイス１２２、光検出部１２３、分取制御部１３、処理部１４、及び分取部１５は、上述において、図１及び図２を用いて説明したそれらと一部又は全部が同様であってよい。なお、図５において、解析部１６は省略している。
　本実施形態に係る粒子分取装置１００では、流路Ｐの構成が、図２で示した粒子分取装置１００とは異なる。このように、本技術では、流路Ｐとして、図２で示した２次元又は３次元のプラスチックやガラス等の基板Ｔ内に形成した流路に限らず、図５に示すような従来のフローサイトメータで用いられているような流路も用いることができる。
　図５に示すようなフローセル方式の場合、シース液、及びサンプル液は、円錐状容器内へ注入される。当該円錐状容器は、その頂点を垂直下向きにして設置されており、上部側面にシース液を導入するためのチューブ等が接続されている。円錐状容器の上面は開放されており、振動素子がＯリングでシールされた状態で取り付けられている。サンプル液は容器上方から垂直に注入される。前記円錐状容器は最下部で狭まり、その先は直線流路Ｐ１３が内部に形成されたキュベット部へ連結している。円錐状容器内でシース液がサンプル液を取り囲むようにして層流が形成され、そのまま層流としてキュベット部へ進行すると、直線流路Ｐ１３において光の照射による検出が行われる。直線流路Ｐ１３の終点では脱着可能な出口ノズルが設置されており、接続部はキュベット出口から出口ノズルへ連続的に狭まるようスロープ状となっている。
２－４．本実施形態に係る粒子分取装置１００の光学系の具体例
　図８は、本技術の一実施形態に係る粒子分取装置１００の光学系の具体例を示す模式図である。図８では、本実施形態に係る粒子分取装置１００における、照射部１１を構成する光源１１１及び導光光学系１１２と、検出部１２を構成する検出光学系１２１、ＥＶＳデバイス１２２、光検出部１２３の一部の構成例を示しており、不図示の分取制御部１３、処理部１４、分取部１５、及び解析部１６は、上述において、図１、図２及び図５を用いて説明したそれらと一部又は全部が同様であってよい。なお、図８では、光検出部１２３のうち、前方散乱光検出器以外の光検出器は省略している。
　本実施形態に係る粒子分取装置１００では、７つの光源を有し、これらは互いに異なる波長の光を射出する。各光源から射出された光は、レンズ、ビームスプリッター又はミラー等導光光学系１１２を介して、キュベット内の直線流路Ｐ１３の異なる位置に集光される。そして、当該直線流路Ｐ１３を流れる粒子に照射され、蛍光及び前方散乱光を生じる。当該前方散乱光は、対物レンズへ入射し、対物レンズで集光された前方散乱光は、ハーフミラーにより分離され、分離された一方の光は、集光レンズにより集光され、ＥＶＳデバイスの受光面に異なる位置に結像される。また、分離された他方の光は、遮光マスクにより励起光が除去され、集光レンズにより集光され、視野絞り（ピンホール）により外乱成分が除去され、特定波長の光のみを透過するバンドパスフィルター（ＢＰＦ）により不要な光成分が除去され、前方散乱光（ＦＳＣ）検出器により検出される。
３．動作フロー例
　つづいて、図２で示した一実施形態に係る粒子分取装置１００が実行する動作例について説明する。図６及び図７は、本実施形態に係る動作例を示すフローチャートである。なお、後述する動作の実行は、粒子分取装置１００を制御する不図示の制御部等よって制御されていてもよい。
　図６に示すように、本動作では、まず、ＥＶＳデバイス１２２を起動し（ステップS101）、粒子を含む流体（例えば、生体試料など）の流路Ｐへの送出を開始するとともに（ステップS102）、複数の光源１１１からの光を照射する照射部１１からの光出力を開始する（ステップS103：照射工程）。また、このタイミングで、光検出部１２３を起動してもよい。なお、ステップS101～S103の実行順序は、入れ替わってもよい。
　次いで、ソーティングが開始されると（ステップS104）、ＥＶＳデバイス１２２が、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出し（ステップS105：検出工程）、当該検出の結果を処理部１４に入力する。
　ここで、流路Ｐ上の複数の特定のスポット１１０には、照射部１１からの光が照射されている。したがって、流路Ｐへ送出された流体に含まれる粒子が複数のスポット１１０を通過する際には、各スポット１１０から蛍光や散乱光等が放射される。各スポット１１０から放射されたこれらの光は、検出光学系１２１を介してＥＶＳデバイス１２２の受光面に入射する。そこで、ＥＶＳデバイス１２２における各イベント画素２０は、各粒子が各スポット１１０を通過した際に放射された光の像による輝度変化を、正イベント及び負イベントとして検出する。イベント画素２０ごとに検出されたイベントデータは、随時、すなわち、非同期で、ＥＶＳデバイス１２２から処理部１４へ出力される。
　なお、ＥＶＳデバイス１２２から処理部１４へは、イベントの発生したイベント画素２０のみの、発生したイベントの極性とタイムスタンプとを含むイベントデータがストリーム（イベントストリーム）として出力されるため、全画素の受光量を出力する方式と比較して、大幅にデータ転送量を低減することが可能となる。
　次いで、処理部１４は、ＥＶＳデバイス１２２から出力されたイベント画素２０毎のイベントデータに基づいて、粒子毎のイベントストリームを取得する（ステップS106）。なお、各粒子のイベントストリームは、イベント画素２０毎のイベントストリームの集合であってよい。
　そして、処理部１４は、粒子毎のイベントストリームに基づいて、各粒子速度を決定する（ステップS107）。また、処理部１４は、各粒子速度と送液距離とにより、ディレイタイム（Delay Time）を算出する（ステップS108）。また、処理部１４は、ディレイタイムの算出と同時に、光検出部１２３にて取得した粒子に関する情報に基づき分取判断を行い、荷電の有無や大きさ等に関する情報を含む分取制御信号を生成する。次いで、分取制御部１３は、このディレイタイム及び分取制御信号に従って、分取部１５における荷電部１５ａを制御し、ソーティングを実施する（ステップS109：分取制御工程）。
　その後、ソーティングを終了するか否が判断され（ステップS110）、終了しない場合（ステップS110のＮＯ）、ステップS105へと戻り、以降の動作が実行される。一方で、ソーティングを終了する場合（ステップS110のＹＥＳ）、照射部１１からの光出力が停止されるとともに（ステップS111）、粒子を含む流体の流路Ｐへの送出が停止され（ステップS112）、本動作が終了する。
　つづいて、図６のステップS106で説明したイベントストリームの取得する動作について、図７を用いてより詳細に説明する。図７は、図６のステップS106に示すイベントストリーム取得動作の、より詳細な動作例を示すフローチャートである。
　図７に示すように、図６のステップS106に示すイベントストリーム取得動作では、まず、処理部１４は、ＥＶＳデバイス１２２から入力されるイベントデータの列（イベントストリーム）を監視することで、流路Ｐ上の特定のスポット１１０に粒子が到来したか否かを判定する（ステップS121）。なお、処理部１４によるイベントストリームの監視は、図６で示した動作を開始した後、常時実行されていてよい。
　流路Ｐ上の特定のスポットに粒子が到来すると（ステップS121のＹＥＳ）、処理部１４は、粒子の到来を示すイベントデータを含む粒子の到来以降のイベントデータの収集を開始する（ステップS122）。なお、ＥＶＳデバイス１２２から入力された全てのイベントデータは、ステップS122によるイベントデータの収集とは別に、所定の記憶領域に蓄積されていてよい。
　その後、処理部１４は、ＥＶＳデバイス１２２から入力されるイベントデータの列（イベントストリーム）の監視することで、粒子が流路Ｐ上の特定のスポット１１０を通過し終えたか否かを判定する（ステップS123）。そして、粒子が流路Ｐ上の特定のスポット１１０を通過し終えると（ステップS123のＹＥＳ）、処理部１４は、イベントデータの収集を停止し（ステップS124）、収集されたイベントデータから、流路Ｐ上の特定のスポット１１０を通過した粒子毎のイベントストリームを、イベント画素２０毎に生成する（ステップS125）。その後、図６で示した動作へリターンする。
　なお、本技術では、以下の構成を採用することもできる。
〔１〕
　複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する照射部と、
　それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出する複数の画素を備える検出部と、
　前記検出部で検出されたイベントデータに基づいて、前記粒子の分取を制御する分取制御部と、
を有する、粒子分取装置。
〔２〕
　前記照射部は、前記複数の光源からの光を、前記流体の流れ方向に異なる位置で照射するように構成される、〔１〕に記載の粒子分取装置。
〔３〕
　前記検出部は、前記光の輝度変化をイベントとして非同期で検出する、〔１〕又は〔２〕に記載の粒子分取装置。
〔４〕
　前記イベントデータは、前記イベントを検出した画素の位置情報、前記イベントを検出した時間情報、及び前記イベントの極性情報からなる群のうちいずれか１以上のデータである、〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の粒子分取装置。
〔５〕
　前記イベントデータは、前記イベントを検出した画素の位置情報、及び前記イベントを検出した時間情報である、〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の粒子分取装置。
〔６〕
　前記イベントを検出した画素の位置情報は、予めゲーティングされたものである、〔５〕に記載の粒子分取装置。
〔７〕
　前記イベントデータに基づいて、前記粒子速度を決定する処理部を更に有する、〔１〕から〔６〕のいずれかに記載の粒子分取装置。
〔８〕
　前記粒子を含む液滴を分取する分取部を更に有し、
　前記分取部は、前記液滴に荷電する荷電部を備え、
　前記分取制御部は、前記粒子速度に基づいて、前記荷電部による荷電タイミングを制御する、〔７〕に記載の粒子分取装置。
〔９〕
　前記粒子から放射した光は、蛍光、又は散乱光である、〔１〕から〔８〕のいずれかに記載の粒子分取装置。
〔１０〕
　前記散乱光は、前方散乱光である、〔９〕に記載の粒子分取装置。
〔１１〕
　前記複数の光源が３つ以上の光源からなる場合、前記イベントは、前記流体の流れ方向に最も離れた２つの光源に基づく光の照射により、検出されたものである、〔１〕から〔１０〕のいずれかに記載の粒子分取装置。
〔１２〕
　前記粒子は、生体関連粒子である、〔１〕から〔１１〕のいずれかに記載の粒子分取装置。
〔１３〕
　複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する照射工程と、
　それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出する検出工程と、
　前記検出工程で検出されたイベントデータに基づいて、前記粒子の分取を制御する分取制御工程と、
を含む、粒子分取方法。
１００：粒子分取装置
１１：照射部
１１０，１１０ａ～１１０ｇ：スポット
１１１：光源
１１２：導光光学系
１２：検出部
１２１：検出光学系
１２２：ＥＶＳデバイス
１２３：光検出部
１３：分取制御部
１４：処理部
１５：分取部
１５ａ：荷電部
１５ｂ：対向電極
１６：解析部
２０：イベント画素
２０１：画素アレイ部
２０２：Ｘアービタ
２０３：Ｙアービタ
２０４：イベント信号処理回路
２０５：システム制御回路
２０６：出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）
Ｐ：流路
Ｐ１１：サンプル液流路
Ｐ１２ａ，Ｐ１２ｂ：シース液流路
Ｐ１３：主流路、直線流路
Ｄ：粒子を含む液滴
ＢＯＰ：ブレイクオフポイント
 

Claims (13)

  1. 　複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する照射部と、
    　それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出する複数の画素を備える検出部と、
    　前記検出部で検出されたイベントデータに基づいて、前記粒子の分取を制御する分取制御部と、
    を有する、粒子分取装置。
  2. 　前記照射部は、前記複数の光源からの光を、前記流体の流れ方向に異なる位置で照射するように構成される、請求項１に記載の粒子分取装置。
  3. 　前記検出部は、前記光の輝度変化をイベントとして非同期で検出する、請求項１に記載の粒子分取装置。
  4. 　前記イベントデータは、前記イベントを検出した画素の位置情報、前記イベントを検出した時間情報、及び前記イベントの極性情報からなる群のうちいずれか１以上のデータである、請求項１に記載の粒子分取装置。
  5. 　前記イベントデータは、前記イベントを検出した画素の位置情報、及び前記イベントを検出した時間情報である、請求項１に記載の粒子分取装置。
  6. 　前記イベントを検出した画素の位置情報は、予めゲーティングされたものである、請求項５に記載の粒子分取装置。
  7. 　前記イベントデータに基づいて、粒子速度を決定する処理部を更に有する、請求項１に記載の粒子分取装置。
  8. 　前記粒子を含む液滴を分取する分取部を更に有し、
    　前記分取部は、前記液滴に荷電する荷電部を備え、
    　前記分取制御部は、前記粒子速度に基づいて、前記荷電部による荷電タイミングを制御する、請求項７に記載の粒子分取装置。
  9. 　前記粒子から放射した光は、蛍光、又は散乱光である、請求項１に記載の粒子分取装置。
  10. 　前記散乱光は、前方散乱光である、請求項９に記載の粒子分取装置。
  11. 　前記複数の光源が３つ以上の光源からなる場合、前記イベントは、前記流体の流れ方向に最も離れた２つの光源に基づく光の照射により検出されたものである、請求項１に記載の粒子分取装置。
  12. 　前記粒子は、生体関連粒子である、請求項１に記載の粒子分取装置。
  13. 　複数の光源を有し、流体に含まれる粒子に前記複数の光源からの光を照射する照射工程と、
    　それぞれの前記光の照射により、前記粒子から放射した光の輝度変化をイベントとして検出する検出工程と、
    　前記検出工程で検出されたイベントデータに基づいて、前記粒子の分取を制御する分取制御工程と、
    を含む、粒子分取方法。
     
PCT/JP2022/004854 2021-07-26 2022-02-08 粒子分取装置及び粒子分取方法 Ceased WO2023007777A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023538220A JPWO2023007777A1 (ja) 2021-07-26 2022-02-08
US18/578,428 US20240319069A1 (en) 2021-07-26 2022-02-08 Particle sorting apparatus and particle sorting method
CN202280051429.6A CN117836606A (zh) 2021-07-26 2022-02-08 粒子分选装置和粒子分选方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-121980 2021-07-26
JP2021121980 2021-07-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023007777A1 true WO2023007777A1 (ja) 2023-02-02

Family

ID=85086653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/004854 Ceased WO2023007777A1 (ja) 2021-07-26 2022-02-08 粒子分取装置及び粒子分取方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240319069A1 (ja)
JP (1) JPWO2023007777A1 (ja)
CN (1) CN117836606A (ja)
WO (1) WO2023007777A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078307A1 (ja) * 2007-12-14 2009-06-25 Bay Bioscience Kabushiki Kaisha 液体フローに含まれる生物学的粒子を分別する装置ならびにその方法
JP2014202573A (ja) * 2013-04-04 2014-10-27 ソニー株式会社 粒子分取装置及び粒子分取方法
WO2015114750A1 (ja) * 2014-01-29 2015-08-06 株式会社島津製作所 フローサイトメータ
JP2020510222A (ja) * 2017-04-11 2020-04-02 ソニー株式会社 微粒子分類装置と遅延時間決定方法
JP6685057B1 (ja) * 2019-07-30 2020-04-22 株式会社Ｃｙｂｏ イメージングフローサイトメーター、ソート方法、及び、キャリブレーション方法
WO2020149042A1 (ja) * 2019-01-15 2020-07-23 ソニー株式会社 微小粒子分取装置、微小粒子分取システム、液滴分取装置、及び液滴制御装置、並びに、液滴制御用プログラム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078307A1 (ja) * 2007-12-14 2009-06-25 Bay Bioscience Kabushiki Kaisha 液体フローに含まれる生物学的粒子を分別する装置ならびにその方法
JP2014202573A (ja) * 2013-04-04 2014-10-27 ソニー株式会社 粒子分取装置及び粒子分取方法
WO2015114750A1 (ja) * 2014-01-29 2015-08-06 株式会社島津製作所 フローサイトメータ
JP2020510222A (ja) * 2017-04-11 2020-04-02 ソニー株式会社 微粒子分類装置と遅延時間決定方法
WO2020149042A1 (ja) * 2019-01-15 2020-07-23 ソニー株式会社 微小粒子分取装置、微小粒子分取システム、液滴分取装置、及び液滴制御装置、並びに、液滴制御用プログラム
JP6685057B1 (ja) * 2019-07-30 2020-04-22 株式会社Ｃｙｂｏ イメージングフローサイトメーター、ソート方法、及び、キャリブレーション方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AHMED NABIL BELBACHIR ; MICHAEL HOFSTATTER ; MARTIN LITZENBERGER ; PETER SCHON: "High-Speed Embedded-Object Analysis Using a Dual-Line Timed-Address-Event Temporal-Contrast Vision Sensor", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ., USA, vol. 58, no. 3, 1 March 2011 (2011-03-01), USA , pages 770 - 783, XP011345430, ISSN: 0278-0046, DOI: 10.1109/TIE.2010.2095390 *
LEE, SEONG-WHAN ; LI, STAN Z: "SAT 2015 18th International Conference, Austin, TX, USA, September 24-27, 2015", vol. 10317 Chap.21, 2 June 2017, SPRINGER , Berlin, Heidelberg , ISBN: 3540745491, article RIDWAN IFFATUR; CHENG HOWARD: "An Event-Based Optical Flow Algorithm for Dynamic Vision Sensors", pages: 182 - 189, XP047417518, 032548, DOI: 10.1007/978-3-319-59876-5_21 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20240319069A1 (en) 2024-09-26
JPWO2023007777A1 (ja) 2023-02-02
CN117836606A (zh) 2024-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107202903B (zh) 样本分析仪及其样本分析方法
CN110121643B (zh) 用于流式细胞仪的光学检测系统、流式细胞仪系统及其使用方法
JP5446563B2 (ja) 微小粒子分取装置、および該微小粒子分取装置を用いたフローサイトメーター
EP1574838A1 (en) Device for collecting information on biological particle
CN102435313A (zh) 荧光强度补偿方法及荧光强度计算装置
JP7568048B2 (ja) 微小粒子分取装置、微小粒子分取システム、液滴分取装置、及び液滴制御装置、並びに、液滴制御用プログラム
WO2021192786A1 (ja) イメージングフローサイトメーター、ソート方法、及びキャリブレーション方法
CN108474730A (zh) 微粒测量设备、信息处理设备、以及信息处理方法
US8913242B2 (en) Fine particle measurement device
CN111521548A (zh) 一种颗粒分析分选装置及方法
JPH08128944A (ja) 粒子分類装置
US12298218B2 (en) Particle detection apparatus, information processing apparatus, information processing method, and particle detection method
JP7677154B2 (ja) 光学測定装置及び情報処理システム
CN117501107A (zh) 生物样品分析装置
WO2023007777A1 (ja) 粒子分取装置及び粒子分取方法
US11686662B2 (en) Microparticle sorting device and method for sorting microparticles
JP6249049B2 (ja) 微小粒子測定装置
US20230375459A1 (en) Particle detection device, particle detection system, and particle detection method
US20250237596A1 (en) Particle sorting system and particle sorting method
WO2023276298A1 (ja) 生体試料分析システム、情報処理装置、情報処理方法及び生体試料分析方法
US20250389637A1 (en) Droplet sorting system, droplet sorting method, and droplet sorting program
US20250334504A1 (en) Particle sorting system, particle sorting method, and particle sorting program
US20250377281A1 (en) Biological sample analysis system and biological sample analysis method
WO2026034014A1 (ja) 粒子分析システム及び粒子分析装置
US20250347610A1 (en) Flow cytometer and method for setting waveform parameters of signal for driving droplet-generating vibration element of flow cytometer

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22848861

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023538220

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18578428

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280051429.6

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22848861

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1