微粒测量设备制造技术

本发明专利技术涉及一种微粒测量设备，包括：液流通路，包含微粒的溶液流经该液流通路；光学检测单元，用于将激光束引导至经过液流通路的微粒，检测从微粒发出的用于测量的光，以及将因此检测到的光转换成电信号；溶液供给单元，配置为向液流通路供给包含待测微粒的样本溶液或包含表现出相同的光学特性的参考微粒的校准溶液；以及光轴校正单元，配置为响应于来自参考微粒的电信号的强度使液流通路相对于激光束的相对位置最优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微粒测量设备，更具体地，涉及一种能够高度准确地测量的微粒 测量设备，该设备在测量期间以任意的或指定的定时校正其光轴。
技术介绍
已存在一种设备，用于光学识别如与活体(例如，细胞、微生物以及脂质体)和与 工业(例如，乳胶颗粒、凝胶颗粒以及合成颗粒)相关的微粒的特有性能。因此进行设计使 得将微粒的分散体导入液流通路并且将光束指向经过该液流通路的微粒。在用于测量与活体相关联的微粒的设备中，最常用的是一种用于流式血细胞计数 (flow cytometry)的血细胞计数器。(见“SaibouKougaku (Cell Engineering), supplement volume, Experiment ProtocolSeries, Mastering of Flow Cytometry,"by H. Nakauchi, issued byShuujunsha, 2nd edition, issued August 31,2006.)其中一种类型仅用来识别 微粒的特有性能，而另一种类型被设计为根据由第一种类型获得的测量结果来分馏具有期 望的特性的微粒。后者(其用于分馏细胞)被称为“细胞分选器(cell sorter)现有的流式血细胞计数器被设计为按以下方式确定如细胞和微珠的微粒的特有 性能(例如，尺寸和结构)。将样本溶液(包含待测的微粒)导入经过液流单元(flow cell)的鞘液(sheath solution)的层流的中心，以便微粒在液流单元中排成一列。用激 光束照射成直线经过液流单元的微粒，并且检测从这些微粒发出的散射光或荧光，以确定 这些微粒的特有性能。用于将激光束引导至光学检测单元中的样本流的系统被划分为“封 闭系统”(其被设计为在液流单元中完成激光束的照射)和“空中喷射系统”(jet-in-air system)(其被设计为使激光束被引导至从喷射管流出的喷射水柱)。在前述的步骤之后， 可选地，可以以如下方式进行对具有期望的特有性能的微粒的分馏使包含微粒的样本溶 液以液滴的形式从液流单元流出，并且在不同的控制方向上移动各个液滴。日本专利公开第2007-46947号公开了一种现有的细胞分选器(如其图7所示)， 该细胞分选器由液流单元、光学系统以及细胞分馏系统组成，该液流单元具有使得细胞 (用荧光标记试剂进行了染色)在其中直线排列的液流通路，该光学系统用激光束照射细 胞并且检测散射光或荧光，该细胞分馏系统控制流出液流单元的液滴的移动方向。这个细 胞分选器设置有封闭系统的光学检测单元。为了使光学检测单元能够有效检测从微粒发出的散射光或荧光，需要调节激光束 以使其与样本液流垂直相交并聚焦在该样本液流上。这一步骤通常称为光轴校正或“校 准”。通过使用于校准的微珠流动并在观察这种微珠的柱状图数据的同时调节聚光透镜的 位置和焦点来完成光轴的校正。以这种方式，使激光束、样本流以及检测器的相对位置最优化。日本专利公开第11-83724号和日本专利特公开第9-196916号公开了用于光轴校正的 校准微珠。同时，近来已开发了一种微芯片，该微芯片由硅或玻璃基板以及形成在硅或玻璃 基板中的区域或液流通路组成，在该区域或液流通路中进行化学或生物分析。使用这种微 芯片的分析系统称为μ-TAS (微型全分析系统)或片上实验室(lab-on-chip)或生物芯 片。该μ-TAS可应用于微粒分馏技术，该技术在微粒经过形成在芯片中的液流通 路或区域时，通过光学、电学或磁学设备来检测微粒的特有性能。例如，日本专利公开第 2003-107099公开了用于微粒分离的微芯片，该微芯片由基板和如下所列的形成在基板中 的元件组成用于导入包含微粒的溶液的液流通路；用以在其中形成鞘液并被沿着所述第 一液流通路的至少一侧设置的液流通路；用以测量如此引入的微粒的微粒测量单元；用以 分馏和回收微粒的设置在微粒测量单元的下游的两个或多个微粒分馏液流通路。前述微芯 片具有从微粒测量单元起靠近微粒分馏液流通路的入口的电极。设置有这种微芯片的微粒 分馏设备能够通过电极的电场和微粒之间的相互作用来控制微粒的运动方向，从而对微粒 进行分馏。基于μ-TAS的流式血细胞计数器(微芯片型)可具有形成在可丢弃的微芯片中 的液流通路，从而防止测量过程中样本的交叉污染。
技术实现思路
具有封闭系统的流式血细胞计数器具有精确定位的液流单元，并且几乎不允许激 光束、样本液流通路以及检测器的相对位移，因此，在几次测量之后仅要求一次光轴校正。 另一方面，具有空中喷射系统的流式血细胞计数器需要拆卸喷嘴并清理其中导致堵塞的样 本的操作。该操作改变了喷射水柱的位置，因此在每次测量时都需要光轴校正。而且，微芯 片型流式血细胞计数器每次更换芯片都需要光轴校正，原因是当更换芯片时芯片安装位置 改变。然而，即使如上所述执行了光轴校正，由于设备受到振动、鞘液的压力变化、设备 的温度变化、液流单元中的样本液流通路的位置变化以及喷射水柱的位置变化，因此，在实 际测量过程中，校正了的光轴有时位置发生移动。在微芯片型的流式血细胞计数器的情况 下尤其如此，这是因为由塑料制成的微芯片易受到由于激光照射引起的温度变化的影响并 且液流通路中的样本液流的位置移动。在测量过程中，由于振动及压力和温度的变化而出 现的光轴的移位降低了测量的准确性，甚至使测量不能进行。因此，本专利技术的一个实施例提供了一种微粒测量设备，其能够自动校正在测量过 程中出现的光轴的移位，因此允许高准确性的测量。根据本专利技术，通过微粒测量设备获得上述实施例，该微粒测量设备包括液流通 路，包含微粒的溶液流经该液流通路；光检测装置，用于将激光束引导至经过液流通路的微 粒，并检测从微粒发出的用于测量的光，以及将因此检测到的光转换成电信号；溶液供给装 置，用于向液流通路供给包含待测微粒的样本溶液或包含表现出相同光学特性的参考微粒 的校准溶液；以及光轴校正装置，用于响应于来自参考微粒的电信号的强度使液流通路相 对于激光束的相对位置最优化。可以对上述的微粒测量设备进行变形，以便光轴校正装置在激光束的入射方向上 和/或在垂直于包含该方向和液流通路的流动方向的平面的方向上移动并最优化该相对 位置，以便从参考微粒发出的电信号的强度达到预定值。可进一步对上述的微粒测量设备进行变形，以便溶液供给装置向液流通路交替地 供给样本溶液或校准溶液，并且光轴校正装置响应于参考微粒发出的电信号的强度，在样 本溶液流向液流通路时，使相对位置最优化，从参考微粒发出的电信号的强度是先前在校 准溶液流向液流通路时进行测量的。上述的微粒测量设备可附加地具有加速度传感器，以适当地检测该设备的振动， 在这种情况下，可对该设备进行变形，以便溶液供给装置响应于来自于加速度传感器的检 测信号的输出而在预定的时间段内向液流通路供给校准溶液。可将上述的微粒测量设备构造为使得液流通路在微芯片中形成，并且设置有用于 测量微芯片的温度的温度传感器。在这种情况下，可对该设备进行变形，以便在由温度传感 器测量的值超过预定值时，溶液供给装置在预定的时间段内向液流通路供给校准溶液。在本专利技术的实施例中使用的术语“微粒”涵盖与活体相关联的任意微粒(诸如，细 胞、微生物以及脂质体)和用于工业应用的任意合成微粒(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微粒测量设备，包括：液流通路，包含微粒的溶液流经所述液流通路；光学检测装置，用于将激光束引导至经过所述液流通路的微粒，检测从所述微粒发出的用于测量的光，以及将所检测到的光转换成电信号；溶液供给装置，用于向所述液流通路供给包含待测微粒的样本溶液或包含表现出相同的光学特性的参考微粒的校准溶液；以及光轴校正装置，用于响应于来自所述参考微粒的电信号的强度使所述液流通路相对于所述激光束的相对位置最优化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：村木洋介，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]