一种颗粒分选方法及颗粒分选设备

摘要

本发明实施例公开了一种颗粒分选方法及颗粒分选设备。该颗粒分选方法包括：对液流室中待测颗粒被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第一光信号探测，并对所述待测颗粒进行成像探测；对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令；根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选。本发明实施例的方案提高了分选效率及分选准确度。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及颗粒分析分选技术，尤其涉及一种颗粒分选方法及颗粒分选设备。

背景技术

流式细胞仪属于典型的颗粒分选设备，该设备依赖于液体流动流中的细胞或其他颗粒的流动确定所研究的颗粒的一个或多个特征。例如，将包含细胞的液体样品以快速移动的液体流通过流式细胞仪，使得每个细胞连续地并且一次一个通过感测区域，当每个细胞通过感测区域时，如果探测光束指向感测区域，则细胞在穿过其中时散射该光线。此外，探测光束的激发能量可以激发标记细胞发出荧光，通过检测该荧光可以识别特定标记的细胞。

现有技术中通过流式细胞设备对待测颗粒进行分选时通常通过获取荧光和散射光能量判断细胞成分，再根据细胞成分数据分选细胞，然而现有的流式细胞设备无法获取分选细胞的细胞形貌，需要根据分选出的细胞在荧光显微镜上观察获得，因此费时费力，且无法获得大样本的统计数据容易造成误选。

发明内容

本发明提供一种颗粒分选方法及颗粒分选设备，以提高分选效率及分选准确度。

第一方面，本发明实施例提供了一种颗粒分选方法，该方法包括：

对液流室中待测颗粒被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第一光信号探测，并对所述待测颗粒进行成像探测；

对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令；

根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选。

可选的，对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令，包括：

根据第一光信号探测结果和/或成像探测结果确定所述待测颗粒是否为设定颗粒；

若是，则所述分选指令确定为将由液流室流出的包裹所述设定颗粒的液滴分选到设定的分选门。

可选的，根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选，包括：

对包裹所述设定颗粒的液滴进行充电；

对充电后的所述液滴施加设定的电压，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入所述分选门。

可选的，该方法还包括：

根据所述成像探测结果确定所述液流室中相邻所述待测颗粒之间的间隔；

根据所述间隔调整对所述包裹所述设定颗粒的液滴的充电频率。

可选的，该方法还包括：

获取所述包裹所述设定颗粒的液滴的形貌信号；

根据所述形貌信号调节所述液流室中液滴的振动频率和振幅。

可选的，该方法还包括：

对所述包裹所述设定颗粒的液滴在不同位置被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第二光信号探测；

获取所述液滴包裹所述设定颗粒的液滴的运动轨迹；

根据第二光信号探测结果和所述运动轨迹确定分选的准确性。

可选的，该方法还包括：

根据所述成像探测结果调整分选门的位置和充电电量，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入设定的分选门。

可选的，该方法还包括：

由多个上样孔中依次获取包含待测颗粒的样本，并将所述样本依次加入到所述液流室。

可选的，对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，包括：

调节所述待测颗粒在所述液流室的流动速度小于预设阈值，对成像探测结果进行分析；

或者，调节所述待测颗粒的流动速度大于预设阈值，对第一光信号探测结果进行分析。

第二方面，本发明实施例还提供了一种颗粒分选设备，该包括：

第一探测模块，对液流室中待测颗粒被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第一光信号探测，并对所述待测颗粒进行成像探测；

控制模块，对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令；

分选模块，根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选。

可选的，所述控制模块用于根据第一光信号探测结果和/或成像探测结果确定所述待测颗粒是否为设定颗粒；

若是，则所述分选指令确定为将由液流室流出的包裹所述设定颗粒的液滴分选到设定的分选门。

可选的，所述分选模块包括：

充电单元，用于对包裹所述设定颗粒的液滴进行充电；

分选单元，用于对充电后的所述液滴施加设定的电压，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入所述分选门。

可选的，该设备还包括：

间隔确定模块，用于根据所述成像探测结果确定所述液流室中相邻所述待测颗粒之间的间隔；

充电频率调整模块，用于根据所述间隔调整对所述包裹所述设定颗粒的液滴的充电频率。

可选的，该设备还包括：

形貌获取模块，用于获取所述包裹所述设定颗粒的液滴的形貌信号；

振动调节模块，用于根据所述形貌信号调节所述液流室中液滴的振动频率和振幅。

可选的，该设备还包括：

第二探测模块，用于对所述包裹所述设定颗粒的液滴在不同位置被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第二光信号探测；

轨迹确定模块，用于获取所述液滴包裹所述设定颗粒的液滴的运动轨迹；

分选判断模块，用于根据第二光信号探测结果和所述运动轨迹确定分选的准确性。

可选的，该设备还包括：

分选调整模块，用于根据所述成像探测结果调整分选门的位置和充电电量，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入设定的分选门。

可选的，该设备还包括：

上样模块，用于由多个上样孔中依次获取包含待测颗粒的样本，并将所述样本依次加入到所述液流室。

可选的，所述控制模块用于调节所述待测颗粒在所述液流室的流动速度小于预设阈值，对成像探测结果进行分析；

或者，调节所述待测颗粒的流动速度大于预设阈值，对第一光信号探测结果进行分析。

本发明实施例通过对待测颗粒进行成像探测，可以实时获取高速移动的待测颗粒的图像，从而实时获取细胞等颗粒的微观形貌，增加了颗粒探测手段，同时可以结合光学探测方式获取细胞等颗粒的荧光特征和结构特征，提高待测颗粒的分析准确率，从而提高颗粒分选准确率，本实施例的方案无需将分选出的微粒送入荧光显微镜逐一观察，相较于传统的探测方式分析分选效率分析分选准确率可大大提高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种颗粒分选方法的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种待测颗粒示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种颗粒分选方法的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种上样孔的分布示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种上样孔的分布示意图；

图6是本发明实施例提供的一种颗粒分选设备的示意图；

图7是本发明实施例提供的一种分选模块的示意图；

图8是本发明实施例提供的一种分选门的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

目前通过流式细胞仪对颗粒进行分选时通常采用如下步骤：

a、准备染色的微粒(细胞、细菌等)，送入样品管；

b、将样品管分成多份(大于等于2份)；

c、将其中一份样品管放入流式细胞分选设备；

d、流式细胞分选设备分析微粒的成分；识别出分选门；

e、将另一份或多份样品管手动、半自动的，或者全自动送入流式细胞分；选设备，根据识别出的分选门，分选细胞等微粒；

f、将分选出的微粒送入荧光显微镜逐一观察，统计出分选效果；

g、根据分选效果，重新设定分选门或者继续分选；

h、将分选出的微粒手动的、半自动的，或者全自动的分选到样品管或者培养皿上；

上述步骤中，第f步极大地延长了分选时间，降低细胞等待测颗粒的存活率和分选效率。基于此，本发明提出了以下解决方案：

本实施例提供了一种颗粒分选方法，图1是本发明实施例提供的一种颗粒分选方法的示意图，参考图1，该颗粒分选方法包括：

步骤110：对液流室中待测颗粒被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第一光信号探测，并对所述待测颗粒进行成像探测。

步骤120：对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令。

步骤130：根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选。

其中，该探测光可以为卤素光或激光等，探测光可以包括多种波长的激光，如分别为488nm、355nm或、640nm等多种波长的激光。待测颗粒可以是细胞，细菌等微小物质。待测颗粒被液流室聚集在狭窄的区域内，每次仅有一个颗粒经过探测光照射区，探测光照射到高速流动的待测颗粒上，待测颗粒被探测光照射后，产生散射光和荧光。通过对散射光进行探测可以获得其待测颗粒的大小等信息，内部成分和颗粒复杂度等信息；通过对荧光进行探测可以获取待测颗粒的标记信息；通过对待测颗粒进行成像探测可以实时获取流动的待测颗粒的形貌图像。通过对成像探测结果和第一光信号探测结果的实时分析，实时确定分选指令，确保分选状态和结果正确，提高设备分选效率和分选准确率。

本实施例通过对待测颗粒进行成像探测，可以实时获取高速移动的待测颗粒的图像，从而实时获取细胞等颗粒的微观形貌，增加了颗粒探测手段，同时可以结合光学探测方式获取细胞等颗粒的荧光特征和结构特征，提高待测颗粒的分析准确率，从而提高颗粒分选准确率，本实施例的方案无需将分选出的微粒送入荧光显微镜逐一观察，相较于传统的探测方式分析分选效率分析分选准确率可大大提高。

可选的，对所述待测颗粒进行成像探测，包括：

获取所述待测颗粒的散射光图像，或者，获取所述待测颗粒的荧光图像。

具体的，可以对待测颗粒内部或表面被荧光素标记过的物质进行荧光成像，也可以对待测颗粒被探测光照射的区域进行散射光成像。另外，可以一次获取待测颗粒的多张图像，示例性的可以分别获取待测颗粒的三维图像，以及内部不同层面的二维图像等，该三维图像和二维图像均可以为荧光图像或散射光图像。示例性的，可以获取待测颗粒的三维形貌图像、二维剖面形貌、三维荧光图像或二维荧光图像。另外，成像探测可以通过时间延时积分(Time Delay Integration，TDI)相机等图像采集装置完成。

图2是本发明实施例提供的一种待测颗粒示意图，示例性的，参考图2，第一待测颗粒A、第二待测颗粒B和第三待测颗粒C的长度分别为H1、H2和H3，且H1＝H2＝H3，第一待测颗粒A、第二待测颗粒B和第三待测颗粒C的截面宽度分别为S1、S2和S3，S1＝S3≠S2。若A、B和C三个待测颗粒的其他特性相同，仅形貌不同，则只对三个待测颗粒进行光信号探测时，由于H1＝H2＝H3，S1＝S3≠S2，则A和C会被探测为同种颗粒，并且当仅对颗粒的长度进行探测时，则A、B和C均会被探测为同种颗粒，导致颗粒分选准确率较低。通过对待测颗粒进行成像探测，可以得到待测颗粒的三维形貌图像或二维剖面形貌，通过该形貌图像可避免上述误判，提高颗粒分选准确率。

可选的，对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令，包括：根据第一光信号探测结果和/或成像探测结果确定所述待测颗粒是否为设定颗粒；若是，则所述分选指令确定为将由液流室流出的包裹所述设定颗粒的液滴分选到设定的分选门。

具体的，可以将第一光信号探测结果和成像探测结果分别与所述设定颗粒的荧光信号、散射光信号以及成像信号进行比较。若所述第一光信号探测结果与所述设定颗粒的荧光信号和散射光信号相符，所述成像探测结果与所述设定颗粒的成像信号相符，则所述待测颗粒确定为设定颗粒。

可选的，根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选，包括：

对包裹所述设定颗粒的液滴进行充电；

对充电后的所述液滴施加设定的电压，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入设定的分选门。

具体的，可以根据不同的分选指令确定不同的充电电量以及不同的电压。在包裹待测颗粒液滴流出液流室后对其进行充电，充电后的液滴在通过施加不同的电压的分选板时，分选板上的电压施加到充电后的液滴上，使液滴产生相应的位移偏转，而送入相应的分选门中。需要说明的是，本实施例仅示例性的示出了对液滴进行充电从而进行分选，并非对本发明的限定，在其他实施方式中，还可以通过其他方式将液滴引导如设定的分选门。

图3是本发明实施例提供的又一种颗粒分选方法的示意图，可选的，参考图3，所述分选方法包括：

步骤110：对液流室中待测颗粒被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第一光信号探测，并对所述待测颗粒进行成像探测。

步骤120：对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令。

步骤130：根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选。

步骤140：对所述包裹所述设定颗粒的液滴在不同位置被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第二光信号探测。

步骤150：获取所述液滴包裹所述设定颗粒的液滴的运动轨迹；

步骤160：根据第二光信号探测结果和所述运动轨迹确定分选的准确性。

具体的，可以在液滴由液流室流出到进入设定分选门的路径中，通过探测光照射该液滴，在该液滴的多个不同位置采集该液滴包裹的设定颗粒被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号。根据多个不同位置的散射光信号和荧光信号可以确定液滴的运动轨迹。也可以在液滴由液流室流出到进入设定分选门的路径中，获取液滴在多个不同位置的图像，根据多个位置的图像确定液滴的运动轨迹。根据该散射光信号和荧光信号的第二光信号探测结果确定该液滴是否为包裹设定颗粒的液滴，并判断该液滴的运动轨迹是否正确，即液滴是否进入设定的分选门，从而确定分选的准确性。

根据分选准确性可以实时的生成分选修正指令，如对充电电量、充电频率等的分选修正指令，进一步提高分选的准确性。另外，根据分选准确性的判断，可以对发生错误的颗粒进行计数等，为用户提供参考，同时可以将对已发生的错误轨迹颗粒做计数，并分选到废弃通道，确保分选的纯度。

可选的，所述分选方法还包括：

根据所述成像探测结果确定所述液流室中相邻所述待测颗粒之间的间隔；

根据所述间隔调整对所述包裹所述设定颗粒的液滴的充电频率。

具体的，参考图2，沿液流室11的中心轴线111的延伸方向，液流室11中的待测颗粒A、D、E以及F等细胞的间隔不相等，包裹相应的待测颗粒的液滴的产生时间间隔不等，相应的充电时间不完全是液滴频率的整数倍，需要提前根据间隔信号，调整充电频率，避免误充，从而提高分选准确性。其中，待测颗粒在液流室11中的间隔，可以根据成像探测结果确定。具体的，可以根据成像探测结果确定待测颗粒的形貌信息，且由于液流室11中样本的流速一定，可以根据探测到相邻两个待测颗粒的成像探测信号的时间间隔并结合待测颗粒的形貌信息确定相邻两待测颗粒的间隔。

可选的，该方法还包括：

根据所述成像探测结果调整分选门的位置和充电电量，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入设定的分选门。

其中，根据成像探测结果可以确定待测颗粒的形貌信息，从而确定待测颗粒的体积等信息，对于相同形貌的待测颗粒达到同一分选门的充电量相同。可以根据成像探测结果调整对待测颗粒的充电电量，以及分选门的位置，使得具有相同形貌的待测颗粒进入同一分选门。由于根据形貌信号确定的充电电量更为准确，因此对待测颗粒的分选更为准确，避免充电电量不准确，导致待测颗粒无法到达设定的分选门，从而提高分选准确率。

另外，对于同一待测颗粒，当根据其形貌信息确定其到达某分选门所需的充电电量较大，不利于降低设备功耗时，可以调整分选门的位置，使该待测颗粒能够充较小的电量即可到达该分选门，从而降低设备功耗。另外每一分选门可以对应一个颗粒接收器，如试管或培养皿等，当一个颗粒接收器接收完成时，可以通过调整下一分选门的位置，使下一分选门直接移动到当前液滴接收位置(即上一分选门接收液滴的位置)，无需改变充电参数即可实现对液滴的接收。通过自动调节分选门的位置，使得待测颗粒可以自动的分选到多个接收器中，进一步提高分选效率。

可选的，所述分选方法还包括：

获取所述包裹所述设定颗粒的液滴的形貌信号；

根据所述形貌信号调节所述液流室的振动频率和振幅。

具体的，在进行分选时，通常通过振动液流室使液滴流出液流室，然而该液滴有时会带有卫星液滴，或者液滴的间隔不合适，导致无法对待测颗粒进行准确的分选。通过获取液滴的图像，可以获取该液滴的形貌信号，并根据该形貌信号判断该液滴的形貌以及间隔是否符合分选要求，当液滴不符合分选要求时，可以调节液流室的振动频率和振幅，直至形成符合要求的液滴。另外，该形貌信号可以在液滴流出液流室后到达分选板之前的过程中获取。

可选的，所述分选方法还包括：

由多个上样孔中依次获取包含待测颗粒的样本，并将所述样本依次加入到所述液流室。

图4是本发明实施例提供的一种上样孔的分布示意图，图5是本发明实施例提供的另一种上样孔的分布示意图，参考图4和图5，上样孔101可以按照圆周的方式排列，也可以阵列式排列，相应的，进行上样时，可以按照圆形径向扫描方式依次获取上样孔101中的样本，也可以采用不仅扫描的方式，依次获取上样孔101中的样本。

通过由多个上样孔101中自动获取样本并将自动将样本加入到液流室，相对于手动或半自动上样，进一步提高了分选效率。

可选的，对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，包括：

调节所述待测颗粒的流动速度小于预设阈值，对成像探测结果进行分析。

或者，调节所述待测颗粒的流动速度大于预设阈值，对第一光信号探测结果进行分析。

具体的，可以通过成像探测获取待测颗粒的三维形貌图，二维剖面形貌图和三维荧光建构图，光信号探测可以获取待测颗粒的二维荧光信号和二维散射光信号图。当待测颗粒的流速小于预设阈值时，此时，三维形貌，二维剖面形貌和三维荧光建构图比较清晰，能够真实的反馈细胞等微粒的真实物理形貌，直观的体现细胞的状态和特征，可以采用成像探测与光信号探测相结合的方式对待测颗粒进行分选，或者进采用成像探测的方式对待测颗粒进行分选，可以获得较高的分析分选效率以及较高的准确率。当待测颗粒的流速大于预设阈值时，二维荧光信号图和二维散射光维脉冲信号将能够快速的获取细胞等微粒的荧光特性和颗粒大小等特征，可以采用光信号探测的方式对待测颗粒进行分析分选，便于高速的分析和分选，通过对上述多种种模式的自由切换，可以确保分选准确性和分析效率。其中，预设阈值的具体数值本实施例并不做具体限定，示例性的可以为1m/s。另外，当所述待测颗粒的流动速度大于预设阈值，若对成像的要求不高，可以同时对第一光信号探测结果和成像探测结果进行分析，确定分选指令。

本实施例还提供了一种颗粒分选设备，图6是本发明实施例提供的一种颗粒分选设备的示意图，参考图6，该设备包括：

第一探测模块210，用于对液流室中待测颗粒被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第一光信号探测，并对所述待测颗粒进行成像探测；

控制模块220，用于对第一光信号探测结果和/或成像探测结果进行分析，确定分选指令；

分选模块230，用于根据所述分选指令对所述待测颗粒进行分选。

本实施例通过对待测颗粒进行成像探测，可以实时获取高速移动的待测颗粒的图像，从而实时获取细胞等颗粒的微观形貌，增加了颗粒探测手段，同时可以结合光学探测方式获取细胞等颗粒的荧光特征和结构特征，提高待测颗粒的分析效率和准确率，从而提高颗粒分选效率和分选准确率，相较于传统的探测方式分析分选效率可提高5倍以上。

可选的，控制模块220用于根据第一光信号探测结果和/或成像探测结果确定所述待测颗粒是否为设定颗粒；

若是，则所述分选指令确定为将由液流室流出的包裹所述设定颗粒的液滴分选到设定的分选门。

可选的，分选模块230包括：

充电单元，用于对包裹所述设定颗粒的液滴进行充电；

分选单元，用于对充电后的所述液滴施加设定的电压，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入所述分选门。

其中，分选单元可以为分选板。

可选的，该设备还包括：

间隔确定模块，用于根据所述成像探测结果确定所述液流室中相邻所述待测颗粒之间的间隔；

充电频率调整模块，用于根据所述间隔调整对所述包裹所述设定颗粒的液滴的充电频率。

可选的，该设备还包括：

形貌获取模块，用于获取所述包裹所述设定颗粒的液滴的形貌信号；

振动调节模块，用于根据所述形貌信号调节所述液流室中液滴的振动频率和振幅。

可选的，该设备还包括：

第二探测模块，用于对所述包裹所述设定颗粒的液滴在不同位置被探测光照射后产生的散射光信号和荧光信号进行第二光信号探测；

轨迹确定模块，用于获取所述液滴包裹所述设定颗粒的液滴的运动轨迹；

分选判断模块，用于根据第二光信号探测结果和所述运动轨迹确定分选的准确性。

其中，第二探测模块与第一探测模块可以为同一探测模块。

图7是本发明实施例提供的一种分选模块的示意图，图8是本发明实施例提供的一种分选门的示意图，可选的，参考图7和图8，分选模块包括：

分选调整模块231，用于根据所述成像探测结果调整分选门232的位置和充电电量，使所述包裹所述设定颗粒的液滴进入设定的分选门。

参考图8，分选模块可以包括多个对称排列的分选门232，通过调整分选门的位置，使包裹设定颗粒的液滴进入设定的分选门。

可选的，分选设备还包括：

上样模块，用于由多个上样孔中依次获取包含待测颗粒的样本，并将所述样本依次加入到所述液流室。

可选的，所述控制模块用于调节所述待测颗粒在所述液流室的流动速度小于预设阈值，对成像探测结果进行分析；

或者，调节所述待测颗粒的流动速度大于预设阈值，对第一光信号探测结果进行分析。

本实施例提供的分选设备与本发明任意实施例提供的分选方法属于同一发明构思，具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节，可参考本发明任意实施例所提供的颗粒分选方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。