微粒分析設(shè)備和微粒分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微粒分析設(shè)備和微粒分析方法。一種微粒分析設(shè)備，包括光檢測單元，被配置為檢測從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光。該光檢測單元包括具有去除包含在進(jìn)入光檢測單元的光中的低頻噪聲的高通濾波器的電路，并根據(jù)前向散射光的預(yù)定頻率切換至高通濾波器。
【專利說明】微粒分析設(shè)備和微粒分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及微粒分析設(shè)備和微粒分析方法。具體地，涉及能夠提高從微粒產(chǎn)生的前向散射光的檢測精度的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)使用了一種微粒分析設(shè)備，該設(shè)備向在微芯片中形成的流動池或通路中流動的微粒輻射光且檢測從該微粒產(chǎn)生的散射光和從該微?；驑?biāo)記在該微粒上的熒光物質(zhì)產(chǎn)生的熒光。這種微粒分析設(shè)備通過檢測從該微粒產(chǎn)生的散射光和熒光等來測量作為分析對象的微粒的光性能。此外，已經(jīng)使用了這樣一種設(shè)備(可以被稱為“流式細(xì)胞儀”或“細(xì)胞分類器”)，所述設(shè)備采用了分類和僅恢復(fù)具有給定特征的微粒的分離系統(tǒng)配置。
[0003]在微粒分析設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】中，為了提高從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的熒光和散射光的檢測精度和分析精度，已經(jīng)提出了各種不同的配置。例如，JP2012-26837A提出了一種微粒測量設(shè)備，所述微粒測量設(shè)備在將從微粒產(chǎn)生的光引導(dǎo)至光檢測器的光路上具有包括熒光的發(fā)射區(qū)和散射光的發(fā)射區(qū)的光學(xué)濾波器，以更有效地獲得背向散射光和熒光。此外，JP2012-47464A描述了一種微粒測量設(shè)備，該設(shè)備包括光聚焦單元，所述光聚焦單元在被劃分為多個(gè)區(qū)域的光接收元件中聚焦沒有散射光的直射光和由微粒散射的散射光，以使得能夠執(zhí)行高精度的測量。該JP2012-47464A提出了使用具有輻射光的阻擋區(qū)域和散射光的發(fā)射區(qū)域的光學(xué)濾波器，作為在微粒測量設(shè)備中的光聚焦單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]如上所述，盡管在微粒測量設(shè)備(微粒分析設(shè)備)領(lǐng)域中已經(jīng)提出了提高分析精度的各種不同的方法，但期望進(jìn)一步提高關(guān)于前向散射光的檢測的分析精度。
[0005]因此，在本公開中，主要的目的在于提供一種微粒分析設(shè)備，該設(shè)備能夠提高關(guān)于從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光的檢測的分析精度。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明人以重復(fù)的方式積極地進(jìn)行研究，以提高關(guān)于前向散射光的檢測的提高分析精度(檢測精度)。在其研究過程中，首先，本發(fā)明的發(fā)明人確定了由于在微粒分析設(shè)備的結(jié)構(gòu)上的機(jī)械振動而不幸地引起了低頻噪聲。由于機(jī)械振動而導(dǎo)致的低頻噪聲是包括在發(fā)射光中而不是在從光源發(fā)出的光中由微粒發(fā)射，且該光進(jìn)入檢測前向散射光的光檢測單元中。更具體地，在進(jìn)入檢測前向散射光的光檢測單元的低頻噪聲中，作為分析對象的微粒的直徑小，這導(dǎo)致了當(dāng)前向散射光的信號輸出電平較低時(shí)，SN比劣化。而且，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)作為分析對象的微粒的直徑小且前向散射光的信號輸出電平低時(shí)，前向散射光的頻率高。隨后，他們提出一個(gè)想法，即，可以通過在那時(shí)去除低頻噪聲來防止SN比的劣化，且可以預(yù)見本技術(shù)。
[0007]根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種微粒分析設(shè)備，包括:光檢測單元，被配置為檢測從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光。所述光檢測單元包括具有去除包含在進(jìn)入所述光檢測單元的光中的低頻噪聲的高通濾波器電路，并根據(jù)所述的前向散射光的預(yù)定頻率切換至高通濾波器。通過這種配置，即使由于在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上的機(jī)械振動而導(dǎo)致的低頻噪聲進(jìn)入光檢測單元，也可以在高通濾波器中去除該低頻噪聲。隨后，通過根據(jù)前向散射光的預(yù)定頻率切換至高通濾波器，當(dāng)這里存在通過低頻噪聲使得由光檢測單元檢測的SN比劣化的可能性的時(shí)候，光檢測單元可以去除該低頻噪聲。在此，在本公開中，“去除低頻噪聲”不僅包括完全去除低頻噪聲還包括去除部分低頻噪聲以及減少該低頻噪聲。
[0008]優(yōu)選的是，當(dāng)所述預(yù)定頻率等于或高于200kHz時(shí)，所述光檢測單元切換至高通濾波器。
[0009]優(yōu)選的是，所述高通濾波器去除包括在泄露光中的低頻噪聲，所述泄露光避開設(shè)置在所述微粒和光檢測單元之間的零階光去除單元，并進(jìn)入所述光檢測單元。
[0010]進(jìn)一步，優(yōu)選的是，所述高通濾波器去除頻率低于2kHz的噪聲。
[0011]優(yōu)選的是，所述電路包括從輸入側(cè)至輸出側(cè)的直接連接的通路和具有高通濾波器的通路。所述直接連接的通路和具有高通濾波器的通路并聯(lián)連接。所述電路包括開關(guān)元件，用來執(zhí)行切換至所述直接連接的通路和具有高通濾波器的通路中的一個(gè)。
[0012]進(jìn)一步，優(yōu)選的是，所述電路包括一個(gè)放大器，被配置為放大前向散射光的檢測信號。
[0013]另外，根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種微粒分析方法，包括根據(jù)從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光的預(yù)定頻率在具有高通濾波器的電路中去除包含在進(jìn)入光檢測單元的光中的低頻噪聲，以分析所述微粒。
[0014]在本技術(shù)的實(shí)施方式中，術(shù)語“微?！本哂袑挿旱暮x，包括生物學(xué)相關(guān)的微粒，例如，細(xì)胞、細(xì)菌、核糖體等，以及合成顆粒，例如，橡膠顆粒、凝膠顆粒、工業(yè)顆粒等。生物學(xué)相關(guān)的微粒的實(shí)例包括形成各種不同細(xì)胞的染色體、脂質(zhì)體、線粒體、細(xì)胞器(細(xì)胞器官)。細(xì)胞的實(shí)例包括動物細(xì)胞(例如，造血細(xì)胞)和植物細(xì)胞。細(xì)菌的實(shí)例包括，例如，E.大腸桿菌的細(xì)菌、諸如煙草花葉病毒的病毒、諸如酵母菌的真菌等。生物學(xué)相關(guān)的微粒的另外的實(shí)例包括核糖酸、蛋白質(zhì)、這些物質(zhì)的復(fù)合物等。工業(yè)顆粒的實(shí)例包括有機(jī)和無機(jī)聚合物材料、金屬等。有機(jī)聚合物材料包括聚苯乙烯、苯乙烯二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯等。無機(jī)聚合物的實(shí)例包括玻璃、硅石、磁性材料等。金屬的實(shí)例包括金屬膠體、鋁等。盡管這些微粒的形狀通常是球形的，但是該微粒也可以具有非球形形狀。另外，這些微粒的尺寸和質(zhì)量沒有特殊限定。
[0015]本公開提供了能夠提高關(guān)于從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光的檢測的分析精度的微粒分析設(shè)備和微粒分析方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本公開實(shí)施方式的描述微粒分析設(shè)備中的光學(xué)檢測系統(tǒng)的配置的模式圖；
[0017]圖2是根據(jù)本公開實(shí)施方式的描述當(dāng)作為分析對象的微粒經(jīng)過微粒分析設(shè)備中的激光束時(shí)檢測的前向散射光的信號電平的模式圖；
[0018]圖3是根據(jù)本公開實(shí)施方式的表示包含在微粒分析設(shè)備中的光檢測單元中的電路的實(shí)例的不圖；[0019]圖4是根據(jù)本公開實(shí)施方式的表示包含在微粒分析設(shè)備中的光檢測單元中的電路的另一個(gè)實(shí)例的不圖；
[0020]圖5是根據(jù)本公開實(shí)施方式的示出證實(shí)微粒分析設(shè)備的效果的根據(jù)實(shí)施方式的示例性結(jié)果的示圖；以及
[0021]圖6是根據(jù)本公開實(shí)施方式的由用來證實(shí)微粒分析設(shè)備的效果的實(shí)例中的光檢測單元檢測的前向散射光的信號數(shù)據(jù)的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在下文中，將會參考附圖詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選的實(shí)施方式。請注意，在說明書和附圖中，將具有基本上相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件標(biāo)示為相同的標(biāo)記，且省略了這些結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)解釋。
[0023]在下文中，參考附圖描述了本公開的優(yōu)選的實(shí)施方式。在此，下文中描述的實(shí)施方式示出了本公開的典型的實(shí)施方式的實(shí)例，但本公開的范圍并不由此被較窄地解釋。以以下順序給出說明。
[0024]1.微粒分析設(shè)備的配置
[0025]2.微粒分析設(shè)備的操作
[0026]〈1.微粒分析設(shè)備的配置>
[0027]根據(jù)本公開的實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備包括諸如流動池和微芯片的通路系統(tǒng)和光學(xué)檢測系統(tǒng)，該光學(xué)檢測系統(tǒng)檢測諸如從通過通路系統(tǒng)的通路的微粒產(chǎn)生的熒光(FL)、前向散射光(FS)和背向散射光(BS)。圖1是根據(jù)本公開實(shí)施方式描述微粒分析設(shè)備I中的光學(xué)識別系統(tǒng)中的前向散射光檢測系統(tǒng)(下文中稱為“FS檢測系統(tǒng)”)的示意性配置的模式圖。
[0028]根據(jù)本實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備的通路系統(tǒng)包括形成在微芯片2中的通路2a。在形成于微芯片2中的通路2a中，流動樣本液體和包括在該樣本液體中的作為樣本對象的微粒(樣本)P。因?yàn)槲⑿酒?適用于一次性使用(一次性的)，所以形成在微芯片2中的通路2a的優(yōu)勢在于可以容易地防止測量(也就是，樣本之間)之間的交叉污染。例如微芯片2包括由各種不同的樹脂材料，諸如玻璃、PC、PMMA, PE、PP、PS和聚二甲硅氧烷(PDMS)形成的基板。例如，可以通過蝕刻、注入成型(injection molding)、納米印刷和機(jī)械處理將通路2a成形在基板上。這里，該通路可以包括由晶體、石英或陶瓷制成的基本上以棱鏡形狀或基本上以圓柱形狀形成的流動池。
[0029]如圖1所示，根據(jù)本公開實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備I的FS檢測系統(tǒng)包括光源3和光檢測單元4，該光檢測單元檢測從來自于光源3的光LI照射的微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2。因?yàn)樵摴鈾z測單元4檢測前向散射光L2，所以下文中將其稱為“前向散射光檢測單元4 (下文中稱為“FS檢測單元4”)”。此外，本實(shí)施方式示例了這樣的配置，即，該配置包括在光源3和通路2a (微粒P)之間的光路上形成從光源3進(jìn)入通路2a (微粒P)的光LI。另夕卜，本實(shí)施方式示例了這樣的配置，其中，在本實(shí)施方式中，F(xiàn)S檢測系統(tǒng)包括在通路2a (微粒P)和FS檢測單元4之間的光路上的零階光去除單元6。
[0030]光源3可以發(fā)出激發(fā)光，且向在通過通路2a的樣本液體中的微粒P照射光(即，激發(fā)光)。作為光源3，適合使用激光二極管(下文中可以稱為“LD”)。除了 LD之外，可以使用SHG (倍頻效應(yīng))激光、固態(tài)激光、氣態(tài)激光和高亮度LED (發(fā)光二極管)作為光源。而且，作為光源3，可以使用具有不同波長的多個(gè)光。
[0031]從光源3發(fā)出的光LI (也就是，激發(fā)光)在圖1中的箭頭A方向上經(jīng)過聚光透鏡5照射至在通路2a中流動的微粒。同時(shí)，從微粒P發(fā)出熒光和諸如前向散射光和背向散射光的要求的散射光。在此，熒光和要求的散射光成分是獲得微粒P的光學(xué)信息(也就是，性能)的重要光學(xué)成分?？梢灾饕獜墓鈱W(xué)分成中的前向散射光LI分析作為分析對象的細(xì)胞的尺寸和形狀。
[0032]FS檢測單元4檢測從激發(fā)光LI照射的微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2。前向散射光L2是從激發(fā)光LI照射的微粒P散射的光并主要獲取關(guān)于微粒(例如，細(xì)胞)的尺寸的信息，激發(fā)光LI通常相對于來自光源3的光LI的光軸以I至19度的角度照射微粒P。例如，F(xiàn)S檢測單元4包括諸如光電二極管(PD)的光檢測器。此外，當(dāng)從微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2入射時(shí)，F(xiàn)S檢測單兀4將前向散射光L2轉(zhuǎn)換為電信號(即，電壓脈沖)。
[0033]設(shè)置在通路2a (微粒P)和FS檢測單元4之間的零階光去除單元6使得從光源3發(fā)出的光LI透過而照射至微粒P，并阻擋光(即，零階光)進(jìn)入FS檢測單元4。將該零階光去除單元6被設(shè)置在通路2a (微粒P)和FS檢測單元4之間的光路上的從光源3發(fā)出的光LI的光軸中心。該零階光去除單元6僅需要包括能夠阻擋根據(jù)從光源3發(fā)出的光LI的波長的光的部件，并且，例如，包括光屏蔽膜、遮光黑布和光學(xué)掩模等。
[0034]甚至通過零階光去除單元6，也不可能從光源3中完全去除光LI，該光LI穿透而不會照射到微粒P，因此，存在光LI的部分光作為泄漏光L3進(jìn)入FS檢測單元4。
[0035]進(jìn)入FS檢測單元4的泄漏光L3可以包括由于在設(shè)備結(jié)構(gòu)上的機(jī)械振動而導(dǎo)致的低頻噪聲。因?yàn)樵撔孤┕釲3直接進(jìn)入FS檢測單元4，所以當(dāng)泄漏光L3相對于前向散射光L2較大時(shí)，很有可能導(dǎo)致FS檢測系統(tǒng)的SN比的劣化。即，當(dāng)作為分析對象的微粒P的直徑小且前向散射光L2的信號輸出電平低(參見圖2B)時(shí),泄漏光L3相對于前向散射光L2相對較大且FS檢測系統(tǒng)的SN比可能劣化。在此，圖2是典型地示出了當(dāng)微粒P經(jīng)過來自于光源(LD)的激光束時(shí)，檢測的前向散射光L2的信號輸出電平的示圖。圖2A示出了微粒P的直徑大且信號輸出電平高的狀態(tài)，且圖2B示出了微粒P的直徑小且信號輸出電平低的狀態(tài)。
[0036]本發(fā)明關(guān)注于，作為分析對象的微粒P的直徑小且接近于設(shè)備的分析能力的限制，并且，當(dāng)從微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2的信號輸出電平低(參見圖2B)，前向散射光L2的頻率高。因此，關(guān)于SN比的劣化，如隨后描述的，假定FC檢測單元4包括根據(jù)前向散射光L2的頻率切換的高通濾波器。在此，一般來說，關(guān)于微粒分析設(shè)備的分析能力，作為分析對象的微粒的直徑處于0.5 ii m到40 ii m的范圍內(nèi)，但是，在現(xiàn)有技術(shù)的微粒分析設(shè)備中，例如當(dāng)微粒的直徑小且小于2 ii m時(shí)，前向散射光的檢測精度低。根據(jù)本實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備使得前向散射光L2甚至在微粒P的直徑小且接近該設(shè)備的分析能力的限制的情況下，仍能夠被精確地檢測。
[0037]例如，如圖3所示，F(xiàn)S檢測單元4包括具有去除低頻噪聲的高通濾波器41的電路40，且采用根據(jù)前向散射光L2的預(yù)定頻率切換至高通濾波器41的配置。更具體地，當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于200kHz時(shí)，更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于250kHz且更優(yōu)選的當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于300kHz時(shí)光檢測單元4切換至高通濾波器41是優(yōu)選的。這是因?yàn)?，?dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于200kHz的情況下，由于作為分析對象的微粒P的直徑小且前向散射光L2的信號輸出電平低，所以當(dāng)該低頻噪聲存在時(shí)，SN比可能劣化。從該SN比改善的角度考慮，在切換至高通濾波器41時(shí)的前向散射光光L2的頻率的上限值沒有特別地限定。然而，例如，當(dāng)考慮到從微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2的頻率是最高時(shí)的情況，可以將該上限值設(shè)置為等于或低于3MHz。
[0038]如上所述，存在避開設(shè)置在通路2a (S卩，微粒P)和FS檢測單元(S卩，光檢測單元)4之間的零階光去除單元6并進(jìn)入FS檢測單元4的泄漏光L3。隨后，這個(gè)泄漏光L3包括由于微粒分析設(shè)備I的結(jié)構(gòu)上的機(jī)械振動引起的低頻噪聲。根據(jù)本實(shí)施方式的該微粒分析設(shè)備I可以以保持在FS檢測單元4中的高通濾波器41去除包括在泄漏光L3中的低頻噪聲。
[0039]由于機(jī)械振動引起的低頻噪聲的頻率高達(dá)例如幾kHz (2kHz左右)。而且，當(dāng)高通濾波器41去除的頻率太大時(shí)，可能影響前向散射光L2的波形。考慮到由于機(jī)械振動引起的低頻噪聲的頻帶(幾kHz)和對應(yīng)該被檢測到前向散射光L2的檢測波形的影響，該高通濾波器41去除頻率低于2kHz的噪聲是合適的。
[0040]考慮到高通濾波器41的頻率特性，在考慮產(chǎn)生的低頻噪聲和信號輸出電平之間的比率后根據(jù)對噪聲要求的衰減率來設(shè)置電路的常量是合適的。例如，優(yōu)選將高通濾波器41中的頻率為200Hz的衰減率設(shè)置為等于或低于_12dB是優(yōu)選的，更優(yōu)選的等于或低于-15dB，且更優(yōu)選的等于或低于-18dB。在此，因?yàn)楦咄V波器具有不通過(或者衰減)低于截止頻率的頻率的特性，所以沒有限制由高通濾波器41去除(或阻擋)的頻率的下限值。
[0041]如圖3示出了具有高通濾波器41的電路40的實(shí)例的圖3中所示，F(xiàn)S檢測單元4中的電路40包括從輸入側(cè)直接連接到輸出側(cè)的通路的第一通路Chl和具有高通濾波器41的第二通路Ch2。此外，第一通路Chl和第二通路Ch2并聯(lián)連接。而且，在電路40中，設(shè)置了第三通路Ch3，該第三通路能夠支持從輸入側(cè)直接連接到輸出側(cè)的通路的情況和通過改變電阻器或電容器常數(shù)來用作高通濾波器的情況。該第三通路Ch3與第一通路Chl和第二通路Ch2并聯(lián)連接。
[0042]在從作為分析對象的微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2的頻率低且前向散射光L2的信號輸出電平更高的情況下(其中，即使上述泄漏光L3包括低頻噪聲，SN比率仍沒有劣化)，選擇直接連接的第一通路Chi。更具體地，如上所述，適合于執(zhí)行設(shè)置從而使得當(dāng)前向散射光L2的頻率低于60kHz時(shí)，更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率低于80kHz時(shí)，更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率低于IOOkHz時(shí)，優(yōu)選地選擇第一通路Chi。
[0043]同時(shí)，在從微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2的頻率高且前向散射光L2的信號輸出電平更低的情況下(其中當(dāng)上述的泄漏光L3包括低頻噪聲時(shí)SN比劣化)，選擇第二通路Ch2(即，高通濾波器41)。更具體地，如上所述，適合于執(zhí)行設(shè)置從而使得當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于200kHz時(shí)，更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于250kHz時(shí)，且更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于300kHz時(shí)，優(yōu)選地選擇第二通路Ch2。
[0044]在從作為分析對象的微粒P的前向散射光L2的頻率等于或高于第一通路Chl的設(shè)置值且低于第二通路Ch2的設(shè)置值的情況下，選擇第三通路Ch3。更具體地，適合于執(zhí)行設(shè)置從而使得當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于60kHz且低于200kHz時(shí)，更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于80kHz且低于250kHz時(shí)，且更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于IOOkHz且低于300kHz時(shí)，優(yōu)選地選擇第三通路Ch3。此外，可以將第三通路Ch3設(shè)置為電阻器和電容器沒有安裝的狀態(tài)，且可以被配置為使得用戶充分地設(shè)置(或替代)電阻器和電容器的常數(shù)以提供高通濾波器的功能。
[0045]如圖3所示，在本實(shí)施方式中，高通濾波器41包括串聯(lián)到輸入信號的兩個(gè)電容器Cl和C2，和并聯(lián)到輸入信號的兩個(gè)電阻器Rl和R2。在高通濾波器41中的電阻器的電阻值是!>[0]且電容器的電容值是c[F]的情況下，截止頻率f[Hz]表示為如下等式(I):
[0046]f=l/2 rc*** (等式 I)
[0047]在像本實(shí)施方式一樣，高通濾波器41具有多個(gè)電阻器和電容器的情況下，上述等式(I)中示出的“r”和“c”表示組合的電阻值r和組合的電容值C。在此，“組合的電阻值”表示在高通濾波器41中用一個(gè)等效電阻代替多個(gè)電阻的情況下的電阻值。此外，“組合的電容量值”表示在高通濾波器41中用一個(gè)等效電容器代替多個(gè)電容器的情況下的電容值。
[0048]適合于提供包括具有合適的電阻r的電阻器的電容器和具有合適的電容值c的電阻器，從而使得由高通濾波器41去除(或阻擋)的頻率(即，截止頻率f)具有上述優(yōu)選的數(shù)值。在此，高通濾波器41中的電阻器和電容器的數(shù)量沒有特別地限制。而且，除了電阻器和電容器之外，可以在高通濾波器41中安裝其他元件。
[0049]例如，可以通過開關(guān)元件執(zhí)行在具有上述高通濾波器41的電路41中的通路Chl到Ch3之間的切換。在本實(shí)施方式中，在上述電路40中安裝能夠在第二通路Ch2和第三通路Ch3之間進(jìn)行切換的開關(guān)元件Swl。此外，在上述電路40中安裝能夠在第一通路Chl和第二通路Ch2與第三通路Ch3中的一個(gè)之間進(jìn)行切換的開關(guān)元件Sw2。在上述電路40中，通過開關(guān)元件Swl和Sw2執(zhí)行根據(jù)上述前向散射光L2的頻率切換至所選的每一個(gè)通路ChUCh2 和 Ch3。
[0050]具有高通濾波器41的電路40可以包括放大上述前向散射光L2的檢測信號的放大器。在本實(shí)施方式中，如圖3中所示，具有高通濾波器41的電路40包括兩個(gè)放大器Aml和 Am2。
[0051]在本實(shí)施方式中，在根據(jù)上述前向散射光L2的頻率選擇直接連接的第一通路Chl的情況下，第一通路Chl和放大器Am2通過開關(guān)元件Sw2連接。通過第一通路Chl的前向散射光L2的檢測信號可以在放大器Am2中通過預(yù)定的增益放大。此時(shí)，因?yàn)榍跋蛏⑸涔釲2的信號電平高，所以，適合將選擇第一通路Chl的情況下的放大器Am2的增益設(shè)置為小于選擇第二通路Ch2的情況下的放大器Am2的增益。
[0052]同樣，在本實(shí)施方式中，在根據(jù)上述前向散射光L2的頻率選擇高通濾波器41的第二通路Chl的情況下,第二通路Ch2和放大器Am2通過開關(guān)元件Swl和Sw2連接。通過第二通路Ch2的前向散射光L2的檢測信號可以在放大器Am2中通過預(yù)定的增益放大。此時(shí)，因?yàn)榍跋蛏⑸涔釲2的信號電平低，所以，適合將選擇第二通路Ch2的情況下的放大器Am2的增益設(shè)置為大于選擇第一通路Chl的情況下的放大器Am2的增益。在選擇第二通路Ch2的情況下，因?yàn)橥ㄟ^高通濾波器41去除低頻噪聲，所以，可以通過放大器Am2放大前向散射光L2的小的信號并可以提高檢測精度而沒有選取(pick up)極少量的低頻噪聲。
[0053]另外，在本實(shí)施方式中，在根據(jù)上述前向散射光L2的頻率選擇高通濾波器41的第三通路Ch3的情況下，通過開關(guān)元件Swl和Sw2連接第三通路Ch3和放大器Am2。通過第三通路Ch3的前向散射光L2的檢測信號可以在放大器Am2中通過預(yù)定的增益放大。適合將選擇第三通路Ch3的情況下的放大器Am2的增益設(shè)置為在選擇第一通路Chl的情況下的增益和在選擇第二通路Ch2的情況下的增益之間。
[0054]在圖3中所示的根據(jù)本實(shí)施方式的電路40中，同時(shí)操作放大器Aml的增益的切換和在第一至第三通路(Chl到Ch3)之間的切換是合適的。通過同時(shí)在放大器Aml中操作切換和在第一至第三通路(Chl到Ch3)之間操作切換，可以共享控制信號。而且，在這種情況下，將放大器Aml設(shè)計(jì)為具有三級增益是合適的。在此，包括在FS檢測單元4中的具有高通濾波器41的電路40可以包括兩個(gè)通路。例如，如圖4中所示，可以提供包括直接連接的通路ChlA和具有去除低頻噪聲的高通濾波器41A的第二通路Ch2A的電路40A，其中，這些通路互相并聯(lián)地設(shè)置。在電路40A中，通路的數(shù)量少，S卩，兩個(gè)，可以簡化具有高通濾波器的電路。
[0055]例如，除了 FS檢測系統(tǒng)外，微粒分析設(shè)備I可以采用下述配置。根據(jù)本公開的實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備可以包括檢測熒光(FL)的熒光學(xué)檢測系統(tǒng)(FL檢測系統(tǒng))和檢測背向散射光(BS)的背向散射光學(xué)檢測系統(tǒng)(即，BS檢測系統(tǒng))。FL檢測系統(tǒng)和BS檢測系統(tǒng)可選地包括光學(xué)透鏡、二向色鏡和光學(xué)濾波器等。FL檢測系統(tǒng)包括熒光檢測單元(S卩，F(xiàn)L檢測單元)，且FL檢測單元檢測熒光。BS檢測單元包括背向散射光檢測單元(即，BS檢測單元)，且BS檢測單元檢測背向散射光。例如，F(xiàn)L檢測單元和BS檢測單元包括光電倍增管(PMT)和諸如CXD和CMOS元件的區(qū)域成像元件。
[0056]除了上述配置以外，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備可以采用分類和恢復(fù)作為分析對象的微粒的分離系統(tǒng)的配置。分離系統(tǒng)的配置可以以與現(xiàn)有技術(shù)中的微粒分析裝置相同的方式形成。例如，分離系統(tǒng)包括:向包括從微芯片放電的微粒的液滴供給電荷的充電單元；一對偏轉(zhuǎn)板，面向并被設(shè)置為覆蓋沿著液滴的移動方向上的液滴；和容納包括微粒的液滴的容器。
[0057]除了上述配置以外，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備像現(xiàn)有技術(shù)中的微粒分析設(shè)備那樣可以包括:用于微粒的光學(xué)性能確定的數(shù)據(jù)分析單元；收集樣本液體等的儲存單元；控制這些部件的控制單元?？刂茊卧梢园ň哂蠧PU、存儲器和硬盤等的通用計(jì)算機(jī)，且硬盤包含OS和執(zhí)行隨后描述的微粒分析方法的程序等。例如，在具有高通濾波器41的電路40中，控制單元可以存儲和設(shè)置當(dāng)每個(gè)通路Chl到Ch3被使用時(shí)的前向散射光L2的頻率。而且，可以在控制單元中執(zhí)行電路40中的通路Chl到Ch3之間的切換(開關(guān)元件Swl和Sw2之間的切換)。
[0058]接下來，描述根據(jù)公開的實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備I的操作效果。根據(jù)本實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備1，通過上述FS檢測單元4的配置，在高通濾波器41中檢測前向散射光L2，所述高通濾波器41根據(jù)從微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2的預(yù)定的頻率去除低頻噪聲。因此，即使在包括由于設(shè)備結(jié)構(gòu)上的機(jī)械振動而導(dǎo)致的低頻噪聲的泄漏光L3進(jìn)入FS檢測單元4的一種情況下，也可以在高通濾波器41中去除低頻噪聲。因此，可以提高與前向散射光L2的檢測相關(guān)的SN比并提高分析精度。當(dāng)微粒P的直徑小且前向散射光L2的信號輸出電平低(參見圖2B)時(shí)，即，當(dāng)前向散射光的頻率高時(shí)，低頻噪聲的存在劣化了 SN比。因此，本實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備I被配置為使得當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于200kHz時(shí)，F(xiàn)S檢測單元4切換至高通濾波器41以檢測前向散射光L2。因此，可以防止由于低頻噪聲而導(dǎo)致的SN比的劣化、提高前向散射光L2的檢測精度并提高分析精度。[0059]〈2.微粒分析設(shè)備的操作>
[0060]然后，描述上述微粒分析設(shè)備I的操作。首先，來自光源3的光(即，激發(fā)光)由聚光透鏡5會聚并照射至在通路2a中流動的微粒P。此外，從光源3中發(fā)出的部分光LI避開零階光去除單元6且以泄漏光L3進(jìn)入FS檢測單元4。從照射了激發(fā)光LI的微粒P發(fā)出熒光和散射光成分(諸如前向散射光L2和背向散射光)此時(shí)，從微粒P產(chǎn)生的前向散射光L2進(jìn)入FS檢測單元4。
[0061]進(jìn)入FS檢測單元4的前向散射光L2在FS檢測單元4中被轉(zhuǎn)換電信號并被檢測。此時(shí)，使用包含在FS檢測單元4中的具有去除低頻噪聲的高通濾波器41的電路40 (參見圖3)，且根據(jù)前向散射光L2的預(yù)定的頻率在高通濾波器41中檢測前向散射光L2。
[0062]作為包含在FS檢測單元4中的具有高通濾波器41的電路40，如上所述，例如，可以使用在圖3中所示的電路。在圖3中所示的電路40的情況下，例如，當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于200kHz時(shí)(更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于250kHz時(shí)，且更優(yōu)選當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于300kHz時(shí))，優(yōu)選地在具有高通濾波器的第二通路Ch2中檢測前向散射光L2。此外，例如，優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率低于60kHz時(shí)(更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率低于80kHz時(shí)，且更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率低于IOOkHz時(shí))，在沒有高通濾波器41的直接連接的第一通路Chl中檢測前向散射光L2。此外，當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于60kHz且低于200kHz時(shí)(更優(yōu)選當(dāng)?shù)厍跋蛏⑸涔釲2的頻率等于或高于80kHz且低于250kHz時(shí)，且更優(yōu)選地當(dāng)前向散射光L2的頻率等于或高于IOOkHz且低于300kHz時(shí))，優(yōu)選地在第三通路Ch3中檢測前向散射光L2。
[0063]在高通濾波器41 (S卩，第二通路Ch2)中檢測前向散射光L2的情況下，通過高通濾波器41去除了上述低頻噪聲。結(jié)果，即使當(dāng)前向散射光L2的信號電平低時(shí)，仍提高了前向散射光L2的檢測的SN比和檢測精度。此外，通過Chl到Ch3每一個(gè)通路的前向散射光L2的檢測信號在放大器Am2中被放大。在高通濾波器中執(zhí)行檢測的情況下，因?yàn)槿コ松鲜龅皖l噪聲，低頻噪聲幾乎不被選取，具有低的前向散射光L2的信號被放大且進(jìn)一步提高了檢測精度。
[0064]在此，可以在包括上述控制單元和記錄介質(zhì)(諸如非易失性存儲器(例如，USB拇指驅(qū)動)、HDD和CD)的硬件資源中將根據(jù)本公開的實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備的操作存儲為程序，并通過控制單元來實(shí)現(xiàn)它。
[0065]另外，也可以按照如下配置本技術(shù)。
[0066](I) 一種微粒分析設(shè)備,包括:
[0067]光檢測單元，被配置為檢測從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光，
[0068]其中，所述光檢測單元包括具有去除包含在進(jìn)入所述光檢測單元的光中的低頻噪聲的高通濾波器的電路，并根據(jù)所述前向散射光的預(yù)定頻率切換至所述高通濾波器。
[0069](2)根據(jù)(I)所述的微粒分析設(shè)備，其中，當(dāng)所述預(yù)定頻率等于或高于200kHz時(shí)，所述光檢測單元切換至所述高通濾波器。
[0070](3)根據(jù)(I )或(2)所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述高通濾波器去除包含中的低頻噪聲，所述泄露光避開設(shè)置在所述微粒和所述光檢測單元之間的零階光去除單元，并進(jìn)入所述光檢測單元。
[0071](4)根據(jù)(I)到(3)任何一個(gè)所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述高通濾波器去除頻率低于2kHz的噪聲。
[0072](5)根據(jù)(I)到(4)任何一個(gè)所述的微粒分析設(shè)備，
[0073]其中，所述電路包括從輸入側(cè)至輸出側(cè)直接連接的通路和具有所述高通濾波器的通路，以及
[0074]其中，所述直接連接的通路和具有高通濾波器的通路并聯(lián)連接。
[0075](6)根據(jù)(5)所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述電路包括開關(guān)元件，用來執(zhí)行切換至所述直接連接的通路和所述具有高通濾波器的通路中的一個(gè)。
[0076](7)根據(jù)(I)到(6)任何一個(gè)所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述電路包括一個(gè)放大器，被配置為放大所述前向散射光的檢測信號。
[0077](8) 一種微粒分析方法，包括:
[0078]根據(jù)從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光的預(yù)定頻率在具有高通濾波器的電路中去除包含在進(jìn)入光檢測單元的光中的低頻噪聲，以分析所述微粒。
[0079][實(shí)例]
[0080]根據(jù)下述實(shí)例描述了本公開的實(shí)施方式的效果。本實(shí)例是通過使用包括如上述圖1中所示的前向散射光學(xué)檢測系統(tǒng)的流式細(xì)胞儀(即，微粒分析設(shè)備)來執(zhí)行本公開的實(shí)施方式的效果確定實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。此外，作為這個(gè)流式細(xì)胞儀中的前向散射光檢測單元，使用了其中安裝了包括去除低頻噪聲的高通濾波器的電路的光電二極管。
[0081]作為包含在光電二極管中的具有高通濾波器的電路，使用如上述圖3中所示的電路。關(guān)于在本施例中使用的電路，在圖3中，其被設(shè)計(jì)為使得對應(yīng)于電阻器Rl和R2的電阻器的電阻值分別被設(shè)置為2.2k Q和4.7k Q且對應(yīng)于電容器Cl和C2的電容器的電容值被設(shè)置為0.1 ii F。此外，該電路中的高通濾波器的截止頻率f (在_3dB的頻率)是1.23kHz且在200Hz的衰減率是-19dB。
[0082]將LED和發(fā)出600nm的光的脈沖發(fā)生器用作光源，考慮到余量，當(dāng)散射3.0 y m直徑的顆粒時(shí)引起的光學(xué)波形(即，受到以秒寬度的半波整流的125kHz的正弦波)被形成并進(jìn)入光電二極管。
[0083]從微珠產(chǎn)生的前向散射光在沒有高通濾波器的直接連接的第一通路(Chl)中和具有高通濾波器的第二通路(Ch2)中被檢測(參見圖3)。圖5示出了這些示例結(jié)果。如圖5所示，在第一通路中的檢測中，可以發(fā)現(xiàn)噪聲較大(參見圖5A)。通過與此對比，在高通濾波器(即，第二通路)中的檢測中，可以發(fā)現(xiàn)噪聲大大地減少了(參見圖5B)。
[0084]此外，在圖6中分別示出了在第一通路和高通濾波器(S卩，第二通路)中檢測的前向散射光的波形。圖6A同時(shí)示出了在第一通路和高通濾波器(S卩，第二通路)中檢測的前向散射光的波形。此外，圖6B示出了在高通濾波器(S卩，第二通路)中檢測的前向散射光的波形且圖6C示出了在第一通路中檢測的前向散射光的波形。如圖6A中所示，可以發(fā)現(xiàn)，在沒有高通濾波器的第一通路中的波形(圖6C中的“默認(rèn)”)和在具有高通濾波器的第二通路中的波形(圖6B中的“HPF”)是匹配的且在這兩個(gè)波形之間沒有出現(xiàn)失真。
[0085]鑒于上述內(nèi)容，對于3.0iim的微粒，發(fā)現(xiàn)可以去除低頻噪聲而不會影響到應(yīng)該被檢測的前向散射光的檢測波形。因此，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的微粒分析設(shè)備，甚至在微粒的直徑小且前向散射光的信號輸出低的情況下，仍可以提高SN比且提高前向散射光的檢測精度(即，分析精度)。[0086]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以進(jìn)行各種不同的修改、組合、子組合和變形，只要它們在所附的權(quán)利要求或其等同替換的范圍內(nèi)。
[0087]本公開包括涉及于2012年9月21日在日本專利局提交的日本在先專利申請JP2012-208319，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
【權(quán)利要求】
1.一種微粒分析設(shè)備，包括: 光檢測單元，被配置為檢測從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光， 其中，所述光檢測單元包括具有去除包含在進(jìn)入所述光檢測單元的光中的低頻噪聲的高通濾波器的電路，并根據(jù)所述前向散射光的預(yù)定頻率切換至所述高通濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒分析設(shè)備，其中，當(dāng)所述預(yù)定頻率等于或高于200kHz時(shí)，所述光檢測單元切換至所述高通濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述高通濾波器去除包含在泄露光中的低頻噪聲，所述泄露光避開設(shè)置在所述微粒和所述光檢測單元之間的零階光去除單元，并進(jìn)入所述光檢測單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述高通濾波器去除頻率低于2kHz的噪聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微粒分析設(shè)備， 其中，所述電路包括從輸入側(cè)至輸出側(cè)直接連接的通路和具有所述高通濾波器的通路，以及 其中，所述直接連接的通路和所述具有所述高通濾波器的通路并聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述電路包括開關(guān)元件，用來執(zhí)行切換至所述直接連接的通路和所述具有所述高通濾波器的通路中的一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微粒分析設(shè)備，其中，所述電路包括放大器，被配置為放大所述前向散射光的檢測信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微粒分析設(shè)備，所述微粒分析設(shè)備進(jìn)一步包括用于所述微粒的光學(xué)性能確定的數(shù)據(jù)分析單元；收集樣本液體的儲存單元；控制所述數(shù)據(jù)分析單元和所述儲存單元的控制單元。
9.一種微粒分析方法，包括: 根據(jù)從作為分析對象的微粒產(chǎn)生的前向散射光的預(yù)定頻率在具有高通濾波器的電路中去除包含在進(jìn)入光檢測單元的光中的低頻噪聲，以分析所述微粒。
【文檔編號】G01N21/01GK103674896SQ201310415518
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月21日
【發(fā)明者】田原克俊 申請人:索尼公司