无操作员式颗粒处理系统和方法相关申请
本申请要求2013年3月14日提交的名称为“OperatorlessParticle
ProcessingSystemsandMethods”的美国临时申请序列号61/784,170的优先
权，其内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本发明涉及可以以无操作员的方式进行工作的颗粒处理系统和方法，并
且更特别地涉及不需要人为干预和/或人为干预为最低限度的与处理颗粒相
关联的组件、系统、方法和步骤。
背景技术
通常，已知有颗粒处理(例如，细胞计数)系统(例如，细胞计数仪)和方
法。例如，针对诸如分选流式细胞仪和其它颗粒处理系统等的颗粒处理或分
析(例如，细胞纯化)系统的一些方法已被证明在生命科学研究、工业、农业、
诊断和其它医疗应用方面是有用的。
通常，细胞计数仪可被描述为如下系统，其中该系统可以测量大量的均
质和/或异质颗粒集，以实现可用于对存在于给定颗粒群内(例如，一个或多
个样本内)的亚群进行分组和/或标识的统计相关数据集。在颗粒流通过测量
或检查区时，这些测量有时以光学方式进行(无论是固有的还是针对光学刺
激作出响应的)，或者这些测量可以在本质(或者一些其它物理、化学或生物
特性)方面是电气的。颗粒集可以包括诸如细胞(例如，细菌、病毒、细胞器、
酵母、孢子、遗传物质、精子、卵细胞、多细胞机体)等的生物实体、或者
其它有机体、或者其它自然发生或合成/合成派生的物体。
通过添加分选功能，细胞计数仪还可用于通过人/操作员控制使一个或
多个关注颗粒与所给出/所呈现的样本隔离(例如，物理分离)。例如，参见全
部内容通过引用全部包含于此的美国专利6,248,590。通常，该技术可用于按
操作员的定义对一个或多个群进行分类和/或分离(例如，纯化或富集)。
发明内容
本发明涉及可以以自主方式进行工作的颗粒处理系统、方法和步骤，并
且更特别地涉及不需要人为干预的用于分析、分选和/或处理颗粒的组件、系
统、方法和步骤。本发明还涉及可以以半自主方式进行工作的颗粒处理系统
和方法，并且更特别地涉及人为干预为最低限度的用于分析、分选和/或处理
颗粒的组件、系统、方法和步骤。
本发明提供可以自主地进行工作(即，无需操作员干预和/或具有远程控
制特征的)有利的颗粒处理或分析提供和方法。通常，本发明的系统、组件
和方法通过提供使所公开的系统和方法的多个功能、特征和/或步骤显著自动
化的系统和方法，来有利地改善颗粒处理系统(例如，细胞纯化系统、细胞
计数仪)的运行性能。在典型实施例中，本发明提供不需要人为干预和/或人
为干预为最低限度的与设置、校准、对准、分析、分选和/或处理(例如，纯
化、测量、隔离、检测、监测和/或富集)颗粒(例如，细胞、微观颗粒等)相关
联的改进型组件、系统、方法和处理步骤。
本发明提供一种颗粒处理系统，包括：检测区域；颗粒处理区域；一个
或多个传感器，用于感测所述颗粒处理系统的一个或多个操作特性；以及处
理器，其被编程为和/或被配置为基于所述一个或多个传感器所感测到的一个
或多个操作特性来自动改变所述颗粒处理系统的一个或多个参数。
本发明还提供一种颗粒处理系统，包括：颗粒输送组件；信号源组件；
颗粒分析区域组件；颗粒收集组件；信号检测器组件；至少一个传感器组件，
其适用于感测或监测所述颗粒输送组件、所述信号源组件、所述颗粒分析区
域组件、所述颗粒收集组件或所述信号检测器组件的至少一个处理特征；以
及至少一个处理器，用于与所述至少一个传感器组件以及所述颗粒输送组
件、所述信号源组件、所述颗粒分析区域组件、所述颗粒收集组件或所述信
号检测器组件进行通信，其中，所述至少一个处理器和所述至少一个传感器
组件以及所述颗粒输送组件、所述信号源组件、所述颗粒分析区域组件、所
述颗粒收集组件或所述信号检测器组件被配置为且适用于以无操作员方式
处理颗粒。
本发明还提供一种颗粒处理系统，包括：颗粒输送组件，用于与第一感
测构件进行通信，所述第一感测构件适用于感测或监测所述颗粒输送组件的
至少一个处理特征；信号源组件，用于与第二感测构件进行通信，所述第二
感测构件适用于感测或监测所述信号源组件的至少一个处理特征；颗粒分析
区域组件，用于与第三感测构件进行通信，所述第三感测构件适用于感测或
监测所述颗粒分析区域组件的至少一个特征；颗粒收集组件，用于与第四感
测构件进行通信，所述第四感测构件适用于感测或监测所述颗粒收集组件的
至少一个处理特征；信号检测器组件，用于与第五感测构件进行通信，所述
第五感测构件适用于感测或监测所述信号检测器组件的至少一个处理特征；
以及至少一个处理器，用于与以下组件进行通信：(i)所述第一传感器组件、
所述第二传感器组件、所述第三传感器组件、所述第四传感器组件和所述第
五传感器组件；以及(ii)所述颗粒输送组件、所述信号源组件、所述颗粒分析
区域组件、所述颗粒收集组件和所述信号检测器组件，其中，所述至少一个
处理器以及所述第一传感器组件、所述第二传感器组件、所述第三传感器组
件、所述第四传感器组件、所述第五传感器组件、所述颗粒输送组件、所述
信号源组件、所述颗粒分析区域组件、所述颗粒收集组件和所述信号检测器
组件被配置为且适用于以无操作员方式处理颗粒。
本发明还提供一种颗粒处理系统，包括：颗粒输送组件，所述颗粒输送
组件被配置为将包含颗粒的流输送至颗粒检查区域；电磁辐射源组件；颗粒
收集组件；信号检测器组件；至少一个传感器组件，其适用于感测或监测所
述颗粒输送组件、所述电磁辐射源组件、所述颗粒检查区域、所述颗粒收集
组件或所述信号检测器组件的至少一个处理特征；以及至少一个处理器，用
于与所述至少一个传感器组件以及所述颗粒输送组件、所述电磁辐射源组
件、所述颗粒检查区域、所述颗粒收集组件或所述信号检测器组件进行通信，
其中，所述至少一个处理器和所述至少一个传感器组件以及所述颗粒输送组
件、所述电磁辐射源组件、所述颗粒检查区域、所述颗粒收集组件或所述信
号检测器组件被配置为且适用于以无操作员方式处理颗粒。
本发明还提供一种颗粒处理系统，包括：颗粒输送组件；电磁辐射源组
件；微流体组件，所述微流体组件包括颗粒检查区域；颗粒收集组件；光学
检测器组件；至少一个传感器组件，其适用于感测或监测所述颗粒输送组件、
所述电磁辐射源组件、所述微流体组件、所述颗粒收集组件或所述光学检测
器组件的至少一个处理特征；以及至少一个处理器，用于与所述至少一个传
感器组件以及所述颗粒输送组件、所述电磁辐射源组件、所述微流体组件、
所述颗粒收集组件或所述光学检测器组件进行通信，其中，所述至少一个处
理器和所述至少一个传感器组件以及所述颗粒输送组件、所述电磁辐射源组
件、所述微流体组件、所述颗粒收集组件或所述光学检测器组件被配置为且
适用于以无操作员方式处理颗粒。
本发明还提供一种颗粒处理系统，包括：多个颗粒处理组件，各所述颗
粒处理组件包括：检测区域；颗粒处理区域；一个或多个传感器，所述一个
或多个传感器用于感测相关联的颗粒处理组件的一个或多个操作特性；以及
处理器，其被编程为和/或被配置为基于所述一个或多个传感器所感测到的一
个或多个操作特性，来自动改变与所述处理器相关联的颗粒处理组件的一个
或多个参数。
本发明还提供一种颗粒处理系统，包括：检测区域；颗粒处理区域；一
个或多个传感器，用于感测所述颗粒处理系统的一个或多个操作特性；以及
远程处理器，所述远程处理器被编程为和/或被配置为基于所述一个或多个传
感器所感测到的一个或多个操作特性，来远程地控制或改变所述颗粒处理系
统的一个或多个参数。
设想了实施例的任何组合或置换。通过以下的说明、特别是在结合附图
进行阅读的情况下，将明白本发明的所公开的系统、组件和方法的附加的有
利特征、功能和应用。
附图说明
参考附图来进一步说明本发明的典型实施例。要注意，以下所述的并且
在附图中示出的各个特征以及特征的组合可以不同方式配置和/或组织，以得
到仍在本发明的精神和范围内的实施例。为了辅助本领域普通技术人员制造
和使用所公开的系统、组件和方法，请参考附图。
图1是根据本发明的颗粒处理系统的典型实施例的框图。
图2是根据本发明的颗粒处理系统的另一典型实施例的框图。
图3示出图2的示例性颗粒处理系统。
图4(i)和4(ii)示出根据本发明的颗粒处理系统的方面的典型实施例的屏
幕截图。
图5示出来自图3的系统的示例性流体稳定性监测器的屏幕截图。
图6是根据本发明的颗粒处理系统的另一典型实施例的框图。
图7示出图6的示例性颗粒处理系统。
图8示出本发明的示例性微流体组件。
图9示出穿过本发明的示例性微流体组件的通道的截面。
图10示出本发明的另一示例性微流体组件。
图11～16示出本发明的用于使微流体组件对准的示例性处理/方法。
图17～24示出本发明的用于使微流体组件对准的另一示例性处理/方法。
在以下的说明中，在整个说明书和附图中，分别利用相同的附图标记来
标记相同的部分。附图未必是按比例绘制的，并且在某些视图中，为了清楚，
可能放大示出了部件。
具体实施方式
本发明涉及可以自主方式进行工作的颗粒处理(例如，包括使用液滴分
选器和基于微流体的分选器的流式细胞计数的细胞计数以及/或者细胞纯化)
系统和方法，并且更特别地涉及不需要人为干预和/或人为干预为最低限度的
用于分析、分选和/或处理(例如，纯化、测量、隔离、检测、监测和/或富集)
颗粒(例如细胞、微观颗粒等)的组件、系统和方法。
本发明提供可以以自主方式(或者以大致自主方式)进行工作的改进型颗
粒处理(例如，细胞计数和/或细胞纯化)系统和方法。通常，本发明提供不需
要人为干预或人为干预为最低限度的用于分析、分选和/或处理颗粒的组件、
系统和方法。换言之，本发明的系统、组件和方法通过使所公开的系统和方
法的多个功能、特征和/或步骤自动化以显著减轻和/或大致消除人为干预的
操作负担，来有利地改善颗粒处理系统(例如，细胞纯化系统、细胞计数仪)
的运行性能或操作特性。
在当前实践中，在利用或操作颗粒处理系统或组件时出现的挑战中的一
些挑战对人类操作员提出了许多需求和技能要求以确保运行性能或仪器操
作。通常，可以从以下方面测量运行性能：1)准备样本或细胞计数仪开始测
量或分选(包括仪器启动、校准、准备、以及/或者样本和诸如收集器皿等的
任何其它关联组件的插入)所需的时间；2)进行特定测量和/或分选(例如，将
样本呈现至测量区域并且获得所需数据集和/或隔离颗粒分馏(fraction))的速
率；3)运行质量(例如，特定测量或分选操作期间的持续校准和性能)、处理
效率、期望颗粒的回收和/或产出(yield)、与细胞计数仪相接触或细胞计数仪
所使用的样本的加工(以及因此状态)；4)通过测量获得数据的可靠性和精度；
5)颗粒或颗粒群的成功识别、枚举、隔离、纯化、富集和/或分选；6)输入和
/或输出样本的去除；7)在运行更多样本或仪器关机之前的仔细/受控的测量
后清洗过程；以及8)与预防性或计划外保养或维修有关的所有系统功能的持
续监控。
在典型实施例中，本发明提供针对颗粒处理步骤中的一部分或全部、不
需要人为干预或使人为干预为最低限度的改进型颗粒处理(例如，细胞计数
和/或细胞纯化)系统和方法，由此结果提供显著的商业和/或操作优势。
这里将不需要人为干预(或大致不需要人为干预)的采用自主或(大致自
主)方式的操作称为“无操作员”。可以以无操作员模式进行工作的处理或子处
理不需要熟练操作员并且不需要基于与处理中的颗粒或系统的内在机制有
关的知识来作出决定。因而，例如，即使系统要求用户定期按下按钮或以某
种方式与系统互动以继续无操作员操作、将结果指向特定计算机存储位置、
以其它方式维持现状或者作出其它非处理特有的、非功能的、非表征的、非
分析的和/或非诊断的决定等，该系统也可被视为“无操作员的”。本发明涉及
可以以无操作员方式进行工作的颗粒处理系统和方法，并且更特别地涉及实
质不需要人为干预的与对颗粒进行处理相关联的组件、系统、方法和步骤。
现在参考附图，并且特别是参考图1，示出根据本发明的颗粒处理系统
10的典型实施例的框图。通常，颗粒处理系统10被配置为、被尺寸设计为且
适用于分析、分选和/或处理(例如，纯化、测量、隔离、检测、监测和/或富
集)微粒(例如细胞、微观颗粒等)等，其中对于颗粒处理步骤中的一部分或全
部，不需要人为干预和/或人为干预为最低限度。
例如，系统10可以是细胞计数仪和/或细胞纯化系统等，尽管本发明不
限于此。注意，示例性细胞计数系统10可以包括但不限于液滴分选器(例如，
微滴或连续喷射系统)等或者微流体流式分选器(例如，不形成液滴的基于微
流体芯片的系统)等。
如图1所示，系统10包括至少一个处理器14(例如，中央自动化处理器或
主处理器)。系统10还包括与处理器14进行通信的至少一个显示装置12。注
意，处理器14可以是系统10的主中央处理单元，或者处理器14可以是向系统
10的接入点。此外，处理器14可以是分布式处理器。
在典型实施例中，系统10包括颗粒输送组件18、信号源组件20、颗粒分
析或处理区域组件22、颗粒收集组件24和信号检测组件26。处理器14与颗粒
输送组件18、信号源组件20、颗粒分析区域组件22、颗粒收集组件24和/或信
号检测组件26进行通信。这些组件可以是物理组件或物理子组件的分组、功
能组件或功能子组件的分组或者物理子组件和功能子组件的组合。
通常，系统10包括至少一个传感器组件/构件16，其中该传感器组件/构
件16被配置为且适用于感测或监测系统10的至少一个操作特性或处理特征
(例如，感测或监测颗粒输送组件18、信号源组件20、颗粒分析区域组件22、
颗粒收集组件24和/或信号检测器组件26的至少一个特性或特征)。该至少一
个传感器组件16可以包括多个个体传感器或检测器。这些个体传感器或检测
器可以分布在任何给定的组件18、20、22、24、26内并且具有任何功能。传
感器组件16与处理器14进行信号通信(例如，有线和/或无线通信)。
传感器组件/构件16可以以非限制性示例的方式包括光检测器和/或摄像
装置。
如图1所示，处理器14可以与(例如，一个或多个)键盘和/或用户站11、
第三方装置13以及/或者附加处理器或控制器15进行通信。此外，处理器14
可能能够与网络或因特网17进行通信，并且可能能够发送或接收音频、视频
和/或数据等。
处理器14通常被编程和/或被被配置为基于一个或多个传感器构件16所
感测到的一个或多个操作特性来监测并根据需要改变(例如，自动改变)系统
10的(例如，颗粒输送组件18、信号源组件20、颗粒分析区域组件22、颗粒
收集组件24和/或信号检测器组件26的)一个或多个参数。更特别地，系统10
包括至少一个传感器组件16，其中该传感器组件16适用于感测或监测颗粒输
送组件18、信号源组件20、颗粒分析区域组件22、颗粒收集组件24和/或信号
检测器组件26的至少一个处理特征。处理器14通常被配置为且适用于使得系
统10能够或促进系统10以无操作员方式处理颗粒(例如，以基于一个或多个
传感器构件16所感测到的一个或多个操作特性来自动改变系统10的一个或
多个参数)。通常，处理器14被配置为相对于传感器组件16以及/或者颗粒输
送组件18、信号源组件20、颗粒分析区域组件22、颗粒收集组件24和/或信号
检测器组件26进行信号(例如，命令和/或状况信号)等的发送和/或接收，从而
改变颗粒输送组件18、信号源组件20、颗粒分析区域组件22、颗粒收集组件
24和/或信号检测器组件26的状况和/或操作参数。换言之，处理器14通常与
传感器16和/或系统10的组件进行通信以用于控制和/或通信目的。
例如，处理器14可以(例如，基于传感器组件16所感测到的操作特性)将
命令信号发送至与颗粒输送组件18相关联的传感器组件16(以及/或者直接
发送至组件18)，以控制和/或改变颗粒输送组件18的状况或操作参数。此外，
处理器14可以从传感器组件16接收与系统10的组件的状况(例如，信号检测
器组件26的状况等)有关的状况信号。
要注意，各传感器组件16可以包括本地处理器和/或处理或控制单元(例
如，信号处理控制单元)等或者与该本地处理器和/或处理或控制单元等相关
联。如此，(例如，独立于处理器14和/或与处理器相结合的)各传感器组件16
可以与系统10的至少一个组件(例如，组件18)进行通信以用于控制和/或通信
目的。例如，各传感器组件16本地的和/或与各传感器组件16相关联的处理器
和/或处理控制单元可以将命令信号直接发送至系统10的组件(例如，组件18)
以控制和/或改变该组件的状况或操作参数。这些命令信号可能来自于处理器
14或者可能不是来自于处理器14，并且可以传送至和/或传送自处理器14，尽
管本发明不限于此。在典型实施例中，各组件18、20、22、24和/或26可以包
括可以独立于处理器14和/或与处理器14相结合地进行工作以用于与系统10
的组件相关联的控制和/或通信目的的处理器等。
在典型实施例中并且如图1所示，系统10包括：第一传感器组件16a，其
被配置为且适用于感测或监测颗粒输送组件18的至少一个操作特性或处理
特征；第二传感器组件16b，其被配置为且适用于感测或监测信号源组件20
的至少一个操作特性或处理特征；第三传感器组件16c，其被配置为且适用
于感测或监测颗粒分析区域组件22的至少一个操作特性或处理特征；第四传
感器组件16d，其被配置为且适用于感测或监测颗粒收集组件24的至少一个
操作特性或处理特征；以及第五传感器组件16e，其被配置为且适用于感测
或监测信号检测器组件26的至少一个操作特性或处理特征。如此，处理器14
可被配置为且适用于使得或促进系统10或系统10的某些方面能够基于第一、
第二、第三、第四和/或第五传感器组件16a～16e所感测到的操作特性来以无
操作员方式处理颗粒。要注意，一个或多个传感器组件可以与各组件18、20、
22、24和/或26相关联。此外，要注意，系统10可以具有与处理器14进行通信
的任何数量的传感器组件16a～16“n”。
如以下进一步所论述的，可以(例如，经由传感器16)监测/感测和/或(例
如，经由处理器14和传感器16)以无操作员方式运行/维护的操作特性中的一
些操作特性可以包括但不限于系统10的组件的以下方面和/或特征：
(i)仪器启动(例如，功率源；电气源；激光源；激发源；流体技术；空
气/真空；泵；检测系统；处理器/计算机；子系统；安全机构；自测
试；自校准；自我诊断问题；分选所用的当前状态(例如，就绪)的自
我识别；状况的通信)；
(ii)输入样本(例如，输入样本的识别(该样本是什么，以用于记录、可
追溯、接受、定序、测量或分选)以及/或者输入样本器皿；样本的存
在；任何给定时间的样本量)；
(iii)样本的插入(例如，(来自于容器或在容器内的)样本向系统10的初
始插入；样本的行进(流动)；动态地(定期地和/或针对在仪器设置/制
造/校准期间自动或预先定义的设置点)调节和/或控制样本流和/或样
本流速；监测样本体积或水平；针对颗粒事件(输入)率监测事件率并
改变样本压力和/或脱落率以实现期望设置点)；
(iv)分选收集(例如，器皿插入/移除；单一盒的器皿(废弃物、分选部
分)的位置；使得系统10能够进行工作所需的流体和/或其它所需连接
的密封；测量和/或分选的关注颗粒或颗粒群的识别和/或选择)；
(v)操作条件的分选模式和/或自动化调整/对准(例如，以使得能够实现
预定义/用户指定的纯度/效率和/或回收/产出模式(事件率、门控方
案、分选率、中止率、峰谷比)；应用各种数据操纵算法以计算和/
或自动调整可被视为数据集和/或二变量数据图的一个或多个维度
的转动或其它平移函数的数据，从而辅助将数据投影到直方图视图
中；调整参数以使颗粒群在可接受的信号极值内以使得能够进行颗
粒的可靠测量或者以使得能够使用软件/固件或硬件来可视地显示
特定数据(灵敏度/增益/位置和/或光检测器放大))；
(vi)基于特定数据表示来监测颗粒集群/群和/或集群位置(例如，监测然
后调整数据/分选区域条件或边界(追踪)，以解释所测量信号水平的
细微波动，以使得分选(颗粒处理)可以在对分选纯度和回收的影响最
小的情况下继续)；
(vii)调整分选机制(例如，分选监测器和/或液滴监测器和/或测流/校准/
定时和/或颗粒/液滴轨迹和/或速度以及预期到达分选位置/机制，以
使得颗粒分离的可靠/可重复/稳定性能能够满足期望结果(诸如给定
数量的颗粒、纯度、率、回收、产出、特征属性、同质性、异质性、
大小、形态、荧光、光散射性和DNA含量等)；
(viii)调整光学测量设备(例如，通过定位各种机械或光学组件、或者通
过影响一个或多个光路或颗粒路径的方向或位置以使得能够对在系
统10内(例如，在细胞计数设备内或与细胞技术设备相关联地)流动的
颗粒进行可靠且一致的测量和/或分选)；
(ix)监测和控制功能(例如，系统泄漏(气体/液体)；出界(功率、安全关机、
通用电源、安全和控制网络等)；趋势(例如，样本质量、分选率、分
选分馏、样本内的活/死细胞比的评估、样本的调度、警报状况和警
报)；诸如通过对系统10的参数(例如，温度、压力、真空、对准移动
等)以及/或者可能影响系统操作的参数变化作出反应等的诸如自我
修复、自我调节或其它行为等的智能错误处理)；
(x)各种警告和/或警报(例如如下警告/警报：告诫装置/用户系统正接近
可接受极限或正超出可接受极限外工作；运行和控制流体(鞘、废弃
物、样本、分选分馏以及分选和非分选分馏的轨迹)水平监测和再充
填；清洁线路；样本废弃物；等等)；
(xi)安全方面(例如，环境或者操作员或样本或系统/仪器的环境的安全)；
样本相对于环境、设备和其它样本的潜在暴露；
(xii)样本、鞘流体、分选输出分馏、废弃物和其它所需流体、耗材、
校准部、清洁用品等的自动化和/或机器人进给(例如，用以使得能够
在无需人为干预的情况下在延长的时间段内(例如，针对不同的样本)
进行连续操作的系统/方法)；
(xiii)远程控制特征和/或操作(例如，降低针对操作员要在系统10的前方
的要求，可以从相对于系统10的远程位置/房间控制系统10；在存在
与样本污染问题(作为非限制性示例，在样本之间、或者在样本和系
统/环境之间、或者在样本和操作员之间)有关的担忧、或者涉及病原
体或传染性疾病等或其它传病媒介的担忧(例如，丙型肝炎、流感病
毒株、疟疾、H1N1、HIV、BSE、TB等)的情况下，远程控制特征可
以特别有用；
(xiv)系统10的其它方面或特征(例如，喷嘴对准；激光对准；激发源对
准；检测器对准；识别和变焦所用的数据操纵；群识别；群分选区
域；设置点纯度；等等)；
(xv)自动转动和/或平移(例如，计算并自动调整一个或多个二变量图上
的数据转动以辅助将数据投影到直方图视图和相关门控或分选策略
中；调整荧光补偿参数)；
(xvi)流体稳定性(例如，监测微滴脱离图像并且自动调整振幅和相位控
制以将位置和分布/形状维持在最后附着液滴的颈部)；
(xvii)分选定时(例如，在无需用户干预的情况下确定微滴脱离或定时微
流体致动/开关延迟)；
(xviii)样本流速(例如，监测事件率并且控制样本压力以针对颗粒事
件率实现期望设置点)；
(xix)喷射或微流体通道的光学对准(例如，喷嘴和/或激发源的基于图像
的对准至相对于预期条件调整图像的预定义位置)；
(xx)基于数据的对准(例如，使用来自所测量的光检测器信号(例如，来
自校准或目标颗粒；在期望细胞或其它颗粒群周围识别和定位分选
区域)的反馈的喷嘴、微流体芯片通道、激发源和/或检测器位置的基
于数据的对准(非限制性示例包括：使用系统10以通过测量DNA含量
以识别并隔离携带X和/或Y染色体的精子来分选精子；隔离诸如使用
免疫、内部、表面、标记或其它固有特性所隔离等的人类治疗性应
用所用的细胞；隔离工业处理或生命科学研究中的细胞，其中可以
基于固有特性或者跟随样本准备步骤的一些其它属性(诸如通过添
加染料作为非限制性示例等)来识别并选择细胞)；和/或
(xxi)分选流路径和/或轨迹(例如，确定诸如位置、通风、充电定时、废
弃物中心等的微滴偏转条件)。
将针对以下示例来进一步说明本发明；然而，本发明的范围不限于此。
以下示例例示本发明的用于以自主方式分析、分选和/或处理(例如，纯化、
测量、隔离、检测、监测和/或富集)颗粒(例如，细胞、微观颗粒等)等的系统
和方法。
示例1：液滴分选器颗粒处理系统
再次参考附图，并且特别地参考图2，示出根据本发明的颗粒处理系统
100的另一典型实施例的框图。与系统10相同，颗粒处理系统100被配置为、
被尺寸设计为且适用于分析、分选和/或处理(例如，纯化、测量、隔离、检
测、监测和/或富集)颗粒(例如，细胞、微观颗粒等)等，其中不需要人为干预
或人为干预为最低限度。
例如，系统100可以是细胞计数和/或细胞纯化系统等，尽管本发明不限
于此。在典型实施例中，系统100是液滴分选器颗粒处理系统100(例如，细
胞计数仪系统；微滴或连续喷射系统等)等。例如，在美国专利8,277,764、
美国专利7,012,689、美国专利6,372,506和美国专利6,248,590以及美国专利公
开2012/0200857和美国专利公开2012/0202237中公开了示例性的液滴分选器
颗粒处理系统/组件；上述专利的内容通过引用全部包含于此。
与系统10相同并且如图2所示，系统100包括至少一个处理器114(例如，
中央自动化处理器或主处理器)。至少一个显示装置112与处理器114进行通
信。处理器114还可以与(例如，一个或多个)键盘和/或用户站111、第三方装
置113以及/或者附加处理器或控制器115进行通信。处理器114可能能够与网
络或因特网117进行通信，并且可能能够发送和/或接收音频、视频和/或数据
等。
在典型实施例中，系统100包括颗粒输送组件118，其中该颗粒输送组件
118通常被配置为且被尺寸设计为将包含颗粒等的流136输送至颗粒检查区
域组件122(图2～3)。系统100还包括被设置为电磁辐射源组件120的信号源组
件、颗粒收集组件124和信号检测器/检测组件126。处理器114与颗粒输送组
件118、电磁辐射源组件120、颗粒检查区域组件122、颗粒收集组件124和/
或信号检测器组件126进行通信。
与系统10相同，颗粒处理系统100包括至少一个传感器组件/构件116，其
中该传感器组件/构件116被配置为且适用于感测或监测系统100的至少一个
操作特性或处理特征(例如，感测或监测颗粒输送组件118、电磁辐射源组件
120、颗粒检查区域组件122、颗粒收集组件124和/或信号检测器组件126的至
少一个特性或特征)。各传感器组件116a～116“n”可以与处理器114进行通信
(例如，电气通信、无线通信等)以及/或者可操作地连接至处理器114。系统
100可以包括多个传感器组件116a～116e。
参考图2和3，要注意，系统100可以是微滴分选器系统等，并且可以包
括处理器114、多个组件118、120、122、124和/或126以及多个传感器
116a～116“n”。此外，系统100可以是多喷嘴式液滴分选器系统等，并且可以
包括多个处理器114、多个任何或所有的组件118、120、122、124、126以及
多个任何或所有的传感器116a～116“n”。
通常，处理器114被配置为基于一个或多个传感器构件116所感测到的一
个或多个操作特性来改变或调整系统100的一个或多个参数、特征、特性和/
或组件。在特定实施例中，可以向操作员请求少量输入。在特定优选实施例
中，系统100可被配置为基于一个或多个传感器构件116所感测到的一个或多
个操作特性来自动改变或调整一个或多个参数、特征、特性和/或组件。如此，
处理器114通常可被配置为且适用于使系统100能够或促进系统100处理颗粒
或者以无操作员方式进行特定颗粒处理步骤。
通常，处理器114被配置为相对于传感器组件116a～116e以及/或者颗粒输
送组件118、电磁辐射源组件120、颗粒检查区域组件122、颗粒收集组件124
和/或信号检测器组件126进行信号(例如，命令/状况信号)等的发送和/或接
收，从而改变颗粒输送组件118、电磁辐射源组件120、颗粒检查区域组件122、
颗粒收集组件124和/或信号检测器组件126的状况和/或操作参数。换言之，
处理器114与传感器116a～116e和/或系统100的组件进行通信以用于控制和/
或通信目的。
例如，处理器114可以将命令信号发送至与颗粒输送组件118相关联的传
感器组件116a(和/或直接发送至颗粒输送组件118内的组件)以控制颗粒输送
组件118的操作参数。此外，处理器114可以从传感器组件116a～116e接收与系
统100的组件的状态有关的状况信号。
各传感器组件116可以包括本地处理器和/或处理控制单元(例如，信号处
理控制单元)等或者与该本地处理器和/或处理控制单元相关联。如此，各传
感器组件116可以(例如，独立于处理器114和/或与处理器114相结合地)与系
统100的至少一个组件(例如，组件118)进行通信以用于控制和/或通信目的。
例如，各传感器组件116本地的和/或与各传感器组件116相关联的处理器或控
制单元可以将命令信号直接发送至系统100的组件(例如，组件118)以控制该
组件的操作参数。这些命令信号可能来自于处理器114或者可能不是来自于
处理器114，并且可以向着和/或从处理器114传送这些命令信号，尽管本发明
不限于此。在典型实施例中，各组件118、120、122、124和/或126可以包括
可以独立于处理器114和/或与处理器114相结合地进行工作以用于与系统100
的组件相关联的控制和/或通信目的的本地处理器等。
处理器114和/或传感器116a～116e可以有利地被配置为且适用于使得或
促进系统100或系统100的特定方面基于传感器组件116a～116e所感测到的操
作特性来以无操作员方式处理颗粒。再次，系统100可以具有与处理器114进
行通信的任何数量的传感器组件116a～116“n”。
现在转向图3，将液滴分选器颗粒处理系统100等的示例例示为液滴细胞
计数器系统100(例如，在空气中激发(jet-in-air)流式细胞仪系统)，尽管本发
明不限于此。相反，注意，所述的系统和方法还可应用于其它颗粒处理系统。
如以上所述，示例性系统100包括颗粒和/或流体输送组件118。组件118
可以包括具有喷嘴口134的喷嘴132，其中该喷嘴口134用于将流体流136输送
至辐射源组件120附近的颗粒检查区域122。
可以利用振荡器140使流体流136扰动成微滴138。微滴138可以通过颗粒
收集组件124的偏转板142所产生的电磁场。在典型实施例中，施加至各微滴
138的电荷定义至颗粒收集组件124的一个或多个收集容器或构件114其中之
一的路径。
在特定实施例中，流体流136可以定义具有样本或颗粒146的内芯流和鞘
流体148的外流的大致同轴流体流。颗粒可以是诸如细菌等的单细胞有机体
或者诸如各种血球、精子或来自组织的细胞核等的流体中的个体细胞。根据
应用，可以利用为了区分颗粒或颗粒特性所选择的各种染色剂、探测器或标
记来使颗粒染色。一些染色剂或标记仅结合至特定结构，而诸如DNA/RNA
染料等的其它染色剂或标记可以以某种方式结合至核DNA或RNA。可以利用
响应于激发源而发出荧光的荧光染料来使颗粒染色。作为一个非限制性示
例，可以利用结合至X染色体和Y染色体的Hoechst3334来使精子染色。美国
专利5,135,759和美国专利7,758,811描述了用于使精子染色的示例性方法，并
且各自均通过引用包含于此。
在定向的精子中，可以确定Hoechst33342的相对量，从而提供用于将携
带X染色体的精子与携带Y染色体的精子区分开的方式。另外，设想了利用
DNA序列特异性染料和性别特异性染料进行工作的特定实施例。
流体流136可以以明显的起伏104不断增加或者颈部106的厚度不断减小
的状态沿下游方向从喷嘴口134离开，直到到达微滴138从流体流136脱离的
脱离点150为止。将脱离点150例示为微滴138接触流体流136的大致最后一个
点。通常，该位置表示可以向微滴138施加电荷的最后时间点，作为用于提
供物理分选机构的方式。
辐射源组件120可以包括激发能量源152，其中该激发能量源152用于向
流体流136和样本146中所包含的关注颗粒提供能量(例如，作为非限制性示
例，激光器、发光二极管或弧光灯)。在典型实施例中，激发能量源152与流
体流136上的检查区154对准，以在颗粒通过颗粒检查区域122的检查区154时
查询这些颗粒。注意，检查区154可以位于喷嘴口134的下游、可以位于试管
内、或者位于喷嘴口134的上游或下游的流室中。
可以利用信号检测器组件126的检测器或传感器组件156收集来自流体
流136的反射和/或发射电磁辐射以及流体流136中的颗粒。检测器组件156可
以包括相对于激发能量源152配置在前方向、侧方向和/或后方向上的任何数
量的检测器或装置。例如，组件126可以利用各种光学器件(例如，滤波器、
镜、分色镜、分割器以及其它反射和/或折射元件等)来检测任何数量的波长
处和/或任何数量的方向中以及各种组合中的电磁辐射。
在典型实施例中，可以对所检测到的信号进行处理以对流体流136内的
颗粒进行分类，并且可以在控制器158中进行分选决定。控制器158可以是与
信号检测器组件126相关联的本地控制器。控制器158可以包括采用模拟和/
或数字组件的形式的获取和分选电子器件，其中这些获取和分选电子器件用
于对来自检测器组件156的信号进行处理并且应用分选逻辑。一旦作出了分
选决定，则控制器158可以将用以对流体流136进行充电(或不进行充电)的信
号经由喷嘴132中的样本146发送至充电装置，由此微滴138被偏转板142偏转
(或没有偏转)到适当容器144内。
通常，向流体流136应用适当电荷的时刻应与在脱离点150处关注颗粒在
微滴138’中的时间紧密匹配，从而确保精确的分选动作。此外，液滴延迟值
(DDV)可以确定为从在检测区154中检测到关注颗粒的时间到在脱离点150
处该关注颗粒位于微滴138’中的时间。在典型实施例中，可以提供摄像组件
102，以监测或更新脱离点150和检测区154之间的距离，并且确定、监测并
更新流体流136中的起伏104的数量以预测当前或更新液滴延迟值。然后可以
将该液滴延迟信息通信至或发送至传感器组件116和/或处理器114以用于控
制和/或通信目的。
例如，在一个实施例中，摄像组件102可以包括用于捕获流体流136的图
像166的光学系统160和感测元件162，以用于修改或检测适当的液滴延迟值
以进行准确分选决定的目的。感测元件162(例如，电荷耦合装置)可能能够
将图像转换成一系列电气或数字信号。还可以使用用于以高分辨率检测图像
的光强度的其它传感器和结构(例如，光电二极管阵列或传感器阵列)。频闪
器164等可以按预测间隔对流体流136进行照射以随着光子与流体流136的物
体相互作用来创建流体流136的图像。光学系统160可以包括用于操纵流体流
136的图像166的一系列光学元件。作为一个示例，光学系统160可以包括多
个透镜或多个镜、其它反射或折射元件以及不同的反射和折射元件的组合。
在一个实施例中，如内容通过引用全部包含于此的美国专利公开
2012/0200857中所公开的和所描述的，工作中的光学系统160可以操纵流体流
136的图像166的高宽比，诸如对流体流的长度进行压缩和/或扩大流体流的宽
度等。通过操纵高宽比以形成流体流的操纵图像，示例性光学系统160可用
于获取并保存与液滴延迟值有关的相关信息。用于修改流体流166的图像的
这种光学系统160可以在单个图像中提供足够的信息以确定或修改液滴延迟
值。在典型实施例中，可以将这种信息通信至传感器组件116和/或处理器114
以用于控制和/或通信目的。然而，要注意，如以下进一步所论述的，光学系
统160和/或摄像组件102可以采用各种其它形式，或者光学系统160和/或摄像
组件102可用于各种其它步骤、特征或功能。
组件126的光学系统160和/或摄像组件102可以具有自己的处理器等，其
中该处理器被配置为、被编程为且适用于(独立于处理器114和/或与处理器
114相结合地)监测和/或控制系统100的至少一个组件(例如，组件126的)的操
作特性或特征。在特定实施例中，组件126的光学系统160和/或摄像组件102
可以使其自身的处理器与处理器114进行通信，并且可以基于从处理器114所
接收到的指示(或基于系统100的至少一个传感器116的被监测特性)进行改
变。
如以上所述并且如图3所示，颗粒处理系统100包括被配置为且适用于感
测或监测系统100的至少一个操作特性或处理特征的至少一个传感器组件/构
件116。在典型实施例中，系统100包括多个传感器组件116a～116“n”。在特定
实施例中并且如图2所示，系统100包括：第一传感器组件116a，其被配置为
且适用于感测或监测颗粒输送组件118的至少一个操作特性或处理特征；第
二传感器组件116b，其被配置为且适用于感测或监测电磁辐射源组件120的
至少一个操作特性或处理特征；第三传感器组件116c，其被配置为且适用于
感测或监测颗粒检查区域122的至少一个操作特性或处理特征；第四传感器
组件116d，其被配置为且适用于感测或监测颗粒收集组件124的至少一个操
作特性或处理特征；以及第五传感器组件116e，其被配置为且适用于感测或
监测信号检测器组件126的至少一个操作特性或处理特征。注意，系统100可
以具有与处理器114进行通信的任何数量的传感器组件116a～116“n”。
示例性处理器114被配置为相对于传感器组件116以及/或者颗粒输送组
件118、电磁辐射源组件120、颗粒检查区域122、颗粒收集组件124和/或信号
检测器组件126进行信号(例如，命令信号和状况信号)等的发送和/或接收，
从而改变系统100的组件的状况和/或操作参数。简言之，处理器114与传感器
116和/或系统100的组件进行通信以用于控制和/或通信目的。如此，示例性
处理器114被配置为且适用于使得系统100能够或促进系统100基于传感器组
件116所感测到的操作特性来以无操作员方式处理颗粒。
通常，与颗粒输送组件118相关联的传感器组件116a可被配置为感测或
监测颗粒输送组件118的喷嘴132、喷嘴口134、振荡器140、样本146、鞘流
体148和/或流体输送系统(例如，泵、储存部、阀、管道系统等)的至少一个
特性或特征，以使得处理器114可以基于所感测或所监测的特征来监测和/或
改变组件118的一个或多个参数或特征，以使得组件118能够以无操作员方式
进行工作。
例如而非限制性的，与颗粒输送组件118相关联的传感器组件116a可以
感测或监测颗粒输送组件118和/或系统100的喷嘴132、振荡器140、样本146、
鞘流体148和/或其它组件的示例性特性或特征，其中这些示例性特性或特征
包括：适当压力水平、泵速度、真空水平、样本146的特性、鞘流体148的特
性、废弃物状况和控制、稳定性、对准调整问题、流速、识别、持续时间、
(例如，样本146和/或鞘流体148的)存在、(例如，样本146和/或鞘流体148的)
插入、(例如，样本146和/或鞘流体148的)的去除、更换以及/或者温度。
同样，与电磁辐射源组件120相关联的传感器组件116b可以感测或监测
电磁辐射源组件120/系统100的能量源152和/或其它组件的示例性特性或特
征，其中这些示例性特性或特征包括但不限于适当功率、强度、束大小、波
长、位置、稳定性和/或运动。
同样，与颗粒检查区域组件122相关联的传感器组件116c可以感测或监
测颗粒检查区域122和/或系统100的微滴138、流136和/或其它组件的示例性
特性，其中这些示例性特性包括但不限于监测流、监测滴形成和/或确定分选
定时。
此外，与颗粒收集组件124相关联的传感器组件116d可以感测或监测颗
粒收集组件124和/或系统100的偏转板142、微滴138、收集构件144和/或其它
组件的示例性特性，其中这些示例性特性包括但不限于：适当分选控制(例
如，振幅、充电、在充电的情况下的速率等)、适当偏转、流稳定性、非喷
射、方向、(例如，构件144的)插入、识别、(例如，构件144的)去除、水平
监测器(144、146、148)、体积存在、光学对准和/或位置、时间和/或持续时
间、分选滴的数量、颗粒和/或细胞、纯度、产出以及/或者回收。
此外，与信号检测器组件126相关联的传感器组件116e可以感测或监测
信号检测器组件126和/或系统100的检测器组件156、控制器158、摄像组件
102、光学系统160和/或其它组件的示例性特性，其中这些示例性特性包括但
不限于警报、进度、安全、仪器启动、光学对准、方向、位置以及/或者监测
和/或控制功能。
通常，处理器114被配置为基于一个或多个传感器构件116所感测到的一
个或多个操作特性来监测并调整(例如，自动改变)系统100的一个或多个参
数、特征、特性和/或组件。如此，处理器114通常被配置为且适用于使得系
统100能够或促进系统100以无操作员方式处理颗粒。
在典型实施例中，可以(例如，经由传感器116)监测或感测以及/或者(例
如，经由处理器114和传感器116)以无操作员方式运行的系统100的组件的其
它操作特性或特征可以包括但不限于以下内容：
(i).仪器启动(例如，功率源；电气源；激光源(可以自动接通激光器152
以确保该激光器在使用之前已升温或达到均衡状态，可以远程地控
制激光器152，或者可以基于一些其它条件来控制激光器152)；激发
源；流体技术(样本146、鞘148)；空气/真空；泵；检测系统(组件156)；
处理器/计算机；子系统；安全机构；自测试；自校准；自我诊断问
题；分选所用的当前状态(例如，就绪)的自我识别；状况的通信)；
(ii).输入样本(例如，输入样本146的识别(识别该样本是什么以用于记录、
可追溯、接受、定序、测量或分选)以及/或者输入样本器皿；样本146
的存在；任何给定时间的样本146的量)；
(iii).样本146的插入(例如，样本146向系统100(来自于容器或在容器内)
的初始插入；样本146的行进(流动)或暂停；动态地(定期地和/或针对
在仪器设置/制造/校准期间自动或预先定义的设置点)调节和/或控制
样本流和/或样本流速；监测样本体积或水平；针对颗粒事件(输入)
率监测事件率并改变样本压力和/或脱落率以实现期望设置点)；
(iv).分选收集(例如，器皿144插入/移除；单一盒的器皿144(废弃物、
分选部分)的位置；使得系统100能够进行工作所需的流体和/或其它
所需连接的密封；测量和/或分选的关注颗粒或颗粒群的识别和/或选
择(期望颗粒群上的分选设门的识别和/或位置)；将分选区域自动放
置在活的、适当定向或对准的或其它特性的细胞群或其它颗粒上或
这些颗粒的周围(例如识别活的和死的群，识别定向或对准的分馏，
应用诸如数据操纵、转动、平移、变焦等的条件，识别细胞或其它
颗粒群，创建具有适当几何形状的分选设门以确保期望的纯度、恢
复、富集、效率和/或分选率。应用适当的信号和/或电气增益以移动
或维持群在可接受的信号范围、视场和/或关注区域内)；
(v).操作条件的分选模式和/或自动化调整或对准(例如，以使得能够实现
预定义/用户指定的纯度/效率和/或回收/产出模式(事件率、门控方
案、分选率、中止率、峰谷比等)；应用各种数据操纵算法以计算和
/或自动调整可被视为数据集和/或二变量数据图的一个或多个维度
的转动或其它平移函数的数据，从而辅助将数据投影到直方图视图
中；调整参数以使颗粒群在可接受的信号极值内以使得能够进行颗
粒的可靠测量或者以使得能够使用软件/固件或硬件来可视地显示特
定数据(灵敏度/增益/位置和/或光检测器放大)(示例包括调整光检测
器电压和/或增益(直到群在期望位置为止)，使用颗粒/模拟颗粒或诸
如光源/图像处理/机器视觉等的其它光学方案启用的光学对准功能
(激发源和/或关联的光学和/或机械元件、流室(颗粒)、检测器)))；
(vi).基于特定数据表示来监测颗粒集群/群和/或集群位置(例如，监测
然后调整数据/分选区域条件或边界(追踪)，以解释所测量信号水平
的细微波动，以使得分选(颗粒处理)可以在对分选纯度和回收的影响
最小的情况下继续)；
(vii).调整分选机制(例如，分选监测器和/或液滴监测器和/或测流/校准/
定时和/或颗粒/液滴轨迹和/或速度并且预期到达分选位置/机制，以
使得颗粒分离的可靠/可重复/稳定性能能够满足期望结果(诸如给定
数量的颗粒、纯度、率、回收、产出、特征属性、同质性、异质性、
大小、形态、荧光、光散射性和DNA含量等)；
(viii).调整光学测量设备(例如，通过定位各种机械或光学组件、或者通
过影响一个或多个光路或颗粒路径的方向或位置以使得能够对在系
统100内流动或与系统100相关联的颗粒进行可靠且一致的测量和/或
分选)；
(ix).监测和控制功能(例如，系统泄漏(气体/液体)；出界(功率、安全关
机、通用电源、安全和控制网络等)；趋势(例如，样本质量、分选率、
分选分馏、样本内的活/死细胞比的评估、样本的调度、警报状况和
警报)；诸如通过对系统100的可能影响系统/仪器操作的参数(例如，
诸如温度、压力、真空、对准移动等的参数变化)作出反应等的诸如
自我修复、自我调节或其它行为等的智能错误处理)；
(x).警告和/或警报(例如如下警告或警报：告诫装置或用户系统正接近可
接受极限/窗口或正在超出可接受极限/窗口外工作；运行和控制流体
(鞘、废弃物、样本、分选分馏以及分选和非分选分馏的轨迹)水平监
测器和再充填；清洁线路；样本废弃物；等等)；
(xi).安全方面(例如，环境或者操作员或来自样本或系统/仪器的环境的
安全)；样本相对于环境、设备和其它样本的潜在暴露；诸如鞘流体
148、分选输出分馏、废弃物和其它所需流体、耗材、校准部、清洁
用品等的样本的自动化和/或机器人进给(例如，用以使得能够在无需
人为干预的情况下在延长的时间段内(例如，针对不同的样本146)进
行连续操作的系统/方法)；
(xii).远程控制特征和/或操作(例如，降低针对操作员在系统100的前方
的要求，可以从相对于系统100的遥远位置/房间控制系统100；在存
在与样本污染问题(作为非限制性示例，在样本之间、或者在样本和
系统/环境之间、或者在样本和操作员之间)有关的担忧、或者涉及病
原体或传染性疾病等或其它人类或非人类传病媒介的担忧(例如，丙
型肝炎、流感病毒株、疟疾、H1N1、HIV、BSE、TB等)的情况下，
远程控制特征可以特别有用)；
(xiii).系统100的其它方面或特征(例如，喷嘴132对准；激光152对准；
激发源152对准；检测器156对准；识别和变焦所用的数据操纵；群
识别；群分选区域；设置点纯度；等等)；
(xiv).自动转动(例如，计算并自动调整一个或多个二变量图上的数据转
动以辅助将数据投影到直方图视图和相关门控或分选策略中)；
(xv).流体稳定性(例如，监测微滴138脱离图像并且自动调整振幅和相
位控制以将位置和分布/形状维持在最后附着液滴138的颈部)；
(xvi).分选定时(例如，在无需用户干预的情况下确定微滴138脱离)；
(xvii).样本流速(例如，监测事件率并且控制样本压力以针对颗粒事件率
实现期望设置点)；
(xviii).喷射的光学对准(例如，喷嘴132和/或激发源152的基于图像的
对准至相对于预期条件调整图像的预定义位置)；
(xix).基于数据的对准(例如，使用来自所测量到的光检测器信号(例如，
来自校准或目标颗粒；在细胞或其它颗粒群周围识别和定位分选区
域)的反馈的喷嘴132、激发源152和/或检测器156的位置的基于数据
的对准)；
(xx).分选流(例如，确定诸如位置、通风、充电定时、废弃物中心等的
微滴138偏转条件)；和/或
(xxi).事件率(例如，监测事件率并控制样本压力以针对颗粒事件率实现
期望设置点)。
此外，本发明的处理器114和传感器组件116可以有利地用于感测/监测系
统100的甚至其它特性/方面，其中这些特性/方面例如包括各自通过引用全部
包含于此的美国专利8,277,764、美国专利7,012,689、美国专利6,372,506和美
国专利6,248,590以及美国专利公开2012/0200857和美国专利公开
2012/0202237中所公开并描述的其它特征/方面。
颗粒亚群的示例性确定：
在特定实施例中，系统100可被配置为自动确定一个或多个细胞或颗粒
亚群。参考图4(i)和4(ii)，例如可以将细胞群显示在一个或多个二变量图(例
如，侧散射-荧光、面积-峰值等)上。以前，操作员通过在二变量图上在关注
的细胞亚群周围绘制封闭区域来定义围绕关注的细胞亚群的设门区域。例
如，将基于针对细胞群的预期特性的掌握以及操作员在将选择标准应用于细
胞群的预期特性方面的经验，来选择例如用以定义分选所用的亚群的设门区
域。因而，例如，可以已知关注细胞存在于二变量图的具有强侧散射信号和
强荧光信号的区域中。在可以辨别出展现这些预定特性的细胞的亚群或集群
的情况下，操作员将绘制包围这些细胞的门。有经验的操作员将选择并绘制
设门区域以排除不想要的细胞和/或包括期望细胞。如果设门区域被绘制得过
于广泛，则不想要的细胞可能不期望地包括在分选亚群中。如果设门区域被
绘制得过于具体，则分选亚群的纯度可以得以提高但产出可能不期望地下
降。因而，设门区域的大小、形状、定向、周长等影响分选亚群的纯度和产
出。
在系统100的典型实施例中，基于所测量或感测到的细胞的特性和选择
标准，可以识别细胞亚群以及/或者可以自动绘制设门区域。例如，可以基于
诸如光散射或荧光信号等的第一特征来识别细胞群。可以将细胞的第一特征
亚群识别为具有满足第一选择标准(例如，该第一特征的预定上和/或下阈值)
的第一测量或感测特征的细胞。可以进行第一特征亚群的统计分析以确定其
分布和/或其它关注属性。可以使用统计分析来进一步细化细胞的第一特征亚
群。可以基于诸如散射或荧光信号等的第二特征来识别细胞群。可以将细胞
的第二特征亚群识别为具有满足第二选择标准(例如，该第二特征的预定阈
值)的第二测量或感测特征的细胞。可以进行第二特征亚群的统计分析以确
定其分布和/或其它关注属性。可以使用该统计分析来进一步细化细胞的第二
特征亚群。可以定义满足第一选择标准和第二选择标准的细胞的组合亚群。
可以进行细胞的组合亚群的统计分析以确定其分布和/或其它关注属性。可以
使用细胞的组合亚群的统计分析来进一步细化细胞的组合亚群。可选地，可
以使用第三、第四等测量或感测特性来识别亚群和/或细化亚群。
用于识别细胞(或颗粒)的特定亚群的特征可被作为数量或数量值(相对
或绝对)、百分比、差、比、数学等式或算法、查找表、统计事件、另一特
征的函数、它们的组合等来提供。
根据一些实施例，可以基于满足第一组选择标准的细胞的第一组测量、
感测和/或确定特征来定义细胞的特定亚群。作为非限制性典型实施例，可以
将细胞的亚群定义为散射信号强度为预定散射阈值以上且荧光信号强度为
预定荧光阈值以上的细胞。上阈值也可以是预先确定的并且被应用作为包括
在细胞的亚群内的条件。这些预定阈值可以是绝对值和/或相对值。例如，可
以将预定散射下阈值设置为与整个群的侧散射范围的70％相等的值。
然后，如使用第一组测量、感测和/或确定特征所确定的落在该第一亚
群内的细胞可以经受满足第二组选择标准的细胞的第二组测量、感测和/或确
定特征以进一步进行子分组。作为非限制性典型实施例，可以将细胞的亚群
的子分组定义为荧光信号下方的面积为预定面积阈值以上和/或峰荧光强度
信号值为预定峰强度阈值以上的细胞。上阈值也可以是预先确定的，并且被
应用作为包括在细胞的亚群的子组内的条件。这些预定阈值可以是绝对值和
/或相对值。例如，可以将预定下阈值设置为与整个亚群的荧光信号的平均面
积相等的值。
因而，应当理解，关注细胞群的选择可以是使用各种测量、感测和/或
确定特征中的任何特征以及预定阈值或其它选择标准的多步骤处理。
根据特定实施例，对于多通道颗粒处理系统，针对流经任何微流体通道
的颗粒或细胞的选择标准可以基于来自颗粒处理系统中的其它微流体通道
的实时数据。因而，例如，选择标准可能要求颗粒的信号落在流经满足下阈
值的多个微流体通道的所有颗粒的平均值的标准偏差(或任何其它测量标准)
内。该平均值可以是在特定时间间隔内、针对特定数量的颗粒事件和/或针对
它们的组合所计算出的。
设门区域的示例性确定：
根据特定方面并且参考图4(ii)，可以在细胞的子群和/或子组的周围自动
定义设门区域。可以使用预定设门选择标准来在组合子群的周围绘制设门区
域。例如，可以定义设门区域以包括组合子群的100％。可选地，可以定义
设门区域以包括组合子群的存在于该子群的测量、感测或确定特征的平均值
的两个标准偏差内的一部分。作为非限制性示例，可以在组合子群的落在以
平均荧光信号强度为中心的荧光信号强度的范围内和/或落在散射信号的2.5
个标准偏差内的该部分周围绘制设门区域。设门区域可以是在细胞的子群或
子组的周围自动定义的、并且是实时适用的、并且/或者可以按固定间隔和/
或在触发设门更新标准的情况下定期更新。
通常，预定设门选择标准可以是辅助满足针对待分选群所期望的纯度和
/或产出的任何选择标准。针对任何单独识别的亚群和/或针对单独识别的亚
群的任何组合，可以基于绝对信号值、基于相对信号值、基于统计参数等来
设置设门选择标准。设门区域选择标准可以基于如可以反映在特征-时间图、
单变量直方图、二变量图、设置阈值(绝对和/或相对)和其统计分析等以及/
或者它们的任何组合上的任何测量、感测和/或确定特征。
可以使用任何适当的数学算法来确定实际设门区域。因而，例如，设门
区域可以是规则或不规则多边形、即多个直线线段所定义的区域。可选地，
可以利用多阶曲线拟合程序来定义设门区域的周界的一个或多个线段。例
如，在待分选亚群基于预定特征通常形成圆形或椭圆形集群的情况下，可以
在该集群的周围定义圆形或椭圆形的设门区域。在预期待设门群具有特征或
签名形状的情况下，可以应用预定设门形状。该预定义的边界形状可以相对
于颗粒亚群的质量中心而配置、以及/或者可被调整大小以包含该亚群的预定
百分比。可选地，可以将设门区域的边界的一部分或区段提供作为具有预定
形状或由预定数学算法来定义的区段。二阶曲线可以提供足够的定义。
根据另一方面，可以在一个以上的细胞亚群的周围定义设门区域。因而，
在特定实施例中，可以在要发送至第一储存部(例如，分选或保持室)的细胞
集群的周围定义第一设门区域，并且可以在要发送至第二储存部(例如，废
弃物室)的细胞集群的周围定义第二设门区域。在其它实施例中，可以在要
经过初级分选操作的细胞集群的周围定义第一设门区域，在要经过次级分选
的细胞集群的周围定义第二设门区域，并且在未经分选的细胞集群的周围定
义第三设门区域或者不定义设门区域。可选地，可以使用一个或多个设门区
域来识别并分选(即，拒绝)细胞群，因此使未被设门的细胞或颗粒的细胞群
富集。
可以根据预定选择标准以及测量、感测和/或确定特性来独立地识别这
些细胞亚群各自。此外，可以根据预定设门选择标准来独立地对细胞亚群各
自设门。单独地对细胞亚群进行识别和设门可以提供确保关注的细胞亚群的
质量和置信度的方式。例如，如果主要关注确保来自所识别的亚群的细胞没
有与初级设门亚群分选到一起(即，初级设门亚群没有被来自第二设门亚群
的细胞污染)，则识别第二设门亚群可能很重要。
在设计多于一个独立确定的设门区域的一些应用中，设门区域彼此大致
隔离。然而，在其它应用中，独立确定的设门区域可能彼此邻接而存在并且
可能甚至重叠。因而，根据一个方面，在(例如，期望或不期望的)细胞亚群
的两个集群或设门区域具有潜在的明显重叠的情况下，针对期望的细胞亚群
自动确定设门区域可以包括在两个集群之间定义缓冲区。
在一个示例实施例中，可以缩小设门区域其中之一或这两者，直到不存
在重叠为止。可选地，可以缩小设门区域其中之一或这两者，直到在设门区
域之间存在缓冲区或间隙为止。在设门区域的大小缩小时，还可以维持设门
区域的整体形状。可选地，可以使邻接的设门区域其中之一或这两者的邻接
边向内拉(即，远离其它设门区域)，而设门区域的其余边界部分保持不动。
通常，如果维持所期望的或初级设门区域的纯度很重要，则改变(即，增大
或减小)初级设门区域可以是有利的。
在另一示例实施例中，可以确定两个邻接或重叠的设门区域之间的共用
边界。该共用边界可被设置为位于相对于各个细胞亚群的质量中心等距的位
置的线、相对于细胞亚群的图上的两个预定点等距的线、预定形状或预定数
学算法、与邻接或重叠的设门区域其中之一的边界区段其中之一一致的区段
和/或两个邻接或重叠的设门区域的邻接边界区段之间的等距区段等。此外，
可以看出，共用边界可以向任意设门区域或远离任意设门区域而偏移。例如，
代替相对于各个细胞亚群的质量中心位于等距(即，50/50)的位置，共用边界
可以位于相比亚群其中之一更靠近亚群中的另一个的质量中心的位置(例
如，60/40或70/30或80/20分割)。
另外，根据特定实施例，可以使用邻接的设门区域之间的共用定义的边
界来进一步隔离设门区域。共用边界可被分割成两个边界(各自具有共用边
界的相同形状)并且(平行地或沿着某些其它期望几何形状)移动分开，以在两
个邻接设门区域之间创建缓冲区或间隙。该缓冲区或间隙可以延伸得超过各
个设门细胞亚群的质量中心之间的距离的任何百分比。例如，如果缓冲区在
两个设门区域之间居中，则百分比距离(从质量中心到第一设门边界/跨缓冲
区/从第二设门边界到质量中心)可以在从50/0/50到45/10/45到40/20/40到
35/30/35等的范围内。此外，如以上针对共用边界所论述的，缓冲区可以向
着或远离初级设门区域而偏移。因而，通过非限制性示例的方式，可以将百
分比距离分割成30/30/40、40/30/30、50/20/30、60/10/40等。
操作员熟悉使用直方图来确认设门细胞亚群足够明显和/或隔离。在细
胞亚群大致彼此隔离的情况下，沿着二变量图的轴所获得的细胞的直方图将
显示所谓的高“谷峰”比。细胞亚群隔离的程度越大，细胞群之间的谷越深且
越宽。然而，在一些应用中，设门区域可能彼此邻接而存在并且甚至可能重
叠(即，占据特征景象的共用部分)。在这些情况下，沿着二变量图的轴所获
得的细胞的直方图可以显示低的谷峰比，并且在一些实例中，甚至可能无法
清楚显示任何谷。这种直方图无法显示明显峰(或无法显示足够高的谷峰比)
可能是由于设门区域的实际重叠、以及/或者可能是由于尽管占据二变量图的
明显部分但在直方图所绘制的同一数据范围内延伸的设门区域。
根据特定方面，可以使用上述共用边界并且根据共用边界标绘细胞的正
常距离来形成直方图。这可以提供适当地定义设门区域的视觉验证。
根据甚至更多方面，自动确定细胞亚群和/或设门区域可以基于一维、
两维、三维、四维、…、“n”维细胞数据。
颗粒群的示例性监测和/或追踪
在典型实施例中，系统100(例如，经由传感器116和处理器114)可被配
置为且适用于追踪细胞群以进行无操作员操作、以及/或者对颗粒进行分选以
应对系统100的不断变化的操作条件(例如，作为非限制性示例，仪器和/或仪
器组件变化、系统100周围的不断改变的环境以及/或者样本之间的变化)。通
常，可以监测颗粒群(例如，被视为相似的细胞的分区)和/或基于特定数据表
示的群集位置，然后可以调整(或“追踪”)数据和/或分选门和/或区域条件或边
界，以应对测量信号水平的细微变化，使得分选(颗粒处理)可以在对分选纯
度和回收的影响最小的情况下继续。
例如，在一个示例性系统100的区域追踪算法中，该算法响应于来自现
场可编程门阵列(“FPGA”)或其它适当处理器的包含颗粒事件信息(例如，可
以包括脉冲高度、宽度、面积或其它特性的光脉冲特性)的数据，来调整如
二变量数据图上所显示的有效分选区域(例如，分选门)相对于颗粒群的位置。
根据特定方面，一旦(无论是由人还是如上所述由机器/无操作员技术)
在特定亚群的一部分或全部的周围定义了区域，则可以计算所追踪区域的重
心(centroid)。所追踪区域可以适用于细胞或颗粒的群或亚群以指定、追踪和
/或监测细胞或颗粒，并且还可用于分选目的。在对颗粒进行处理时，可以计
算来自处理器的一组当前数据包(例如，一个或多个颗粒事件的指定数据量)
中的颗粒事件的质量中心。可以预设针对各数据包的指定数量的颗粒事件。
此外，可以调整组中所包括的数据包的数量以使追踪或多或少具有响应性。
接着，可以计算区域的重心和颗粒事件的质量中心之间的距离。
在典型实施例中，系统100然后可以进行以下步骤：(i)计算所追踪区域
的当前重心；(ii)对于来自处理器的新的各组数据包，计算新数据或累积数据
的当前质量中心；(iii)计算所追踪区域的当前重心和数据的当前质量中心之
间的差；(iv)如果该差为所定义的阈值以上，则这可以表示分选器的所谓的
“样本提升”操作或某些其它不正常事件，并且可能不必移动设门区域；(v)
如果差为所定义的阈值以下，则利用该差来调整设门区域的位置；(vi)重复
步骤i和v。可以实时地进行这些步骤，从而有效地追踪数据位置并因此有效
地追踪颗粒或细胞群。
针对上述的步骤(ii)，可以仅针对新的一组数据计算质量中心，或者可以
针对累积颗粒数据计算质量中心，以及/或者可以针对新数据的特定子集和/
或先前获取到的颗粒数据计算质量中心。例如，可以基于新获取到的数据包
和预定数量个预先获取到的数据包来计算质量中心。数据包的大小可以与事
件率相关联。例如，高的事件率可以将数据包局限于仅在数秒处理内所收集
到的数据。
可选地，可以考虑其它阈值。例如，如果差为下阈值以下，则分选区域
的位置可被视为在目标区内并且可以不进行调整。此外，如果在步骤(iv)中
针对预定数量的查询、差为上阈值以上，则可以利用该差来调整设门区域。
此外，可以使用除设门区域的重心和数据包的质量中心以外的数据来追
踪和/或调整设门区域。通过非限制性示例的方式，如果群的高度、宽度、形
状、密度等发生改变，则该区域可能放大、收缩或重新整形等，以确保将相
关事件包括在该区域中。
示例性微滴脱离和/或微滴颈部厚度监测
颗粒处理系统中的微滴的微滴脱离可能由于影响纯度的各种原因(例
如，温度或样本效果)而发生波动，由此需要人类操作员定期关注。此外，
传统的颗粒处理系统的稳定操作是单调任务，并且这些系统的操作期间的异
常可能在一段时间内被忽略。
因而，根据甚至其它方面，系统100(例如，经由摄像组件102等)可被配
置为且适用于监测微滴138’的脱离图像，并且自动调整微滴生成器的振幅和
相位控制以维持最后附着的微滴138’的颈部的位置和/或分布。
在特定实施例中，系统100被配置为经由液滴驱动振幅(“DDA”)和液滴驱
动相位(“DDP”)的调整来维持微滴138’的稳定脱离点和颈部厚度。系统100还
可以计算并设置液滴延迟。
在本发明的典型实施例中，系统100通过提供微滴138’的脱离点和颈部
厚度的实时处理、监测和调整来辅助用户。可以经由液滴驱动振幅(“DDA”)
和液滴驱动相位(“DDP”)参数的实时和/或按需无操作员调整来控制微滴脱
离点和微滴颈部厚度。
高速照相机可以以快达每微秒～每50微秒的速度拍摄微滴流(包括微滴
脱离点和/或微滴颈部区域)的照片。高速照相机可以以与微滴形成信号或特
定相位偏移同相或异相的方式进行工作。从流体流的照相机图像所提取的特
征可以包括：边缘检测、流体流特征(例如，厚度、波长、微滴形状和位置、
颈部几何形状和位置)、高宽比、对比度、诸如任何参数的平均值和标准偏
差等的统计特性等。此外，可以以较低的频率、但以与微滴形成动力学同步
或异步的方式通过快速照射序列模仿高速获取，来获取图像。
作为非限制性示例，系统100然后可以以无操作员方式进行以下步骤：
(i)利用微滴生成器以预定输入振荡频率、振幅和相位驱动流以形成微滴；(ii)
在预定微滴脱离点的附近形成微滴流的图像-这些图像与微滴生成器的频率
同步；(iii)比较流的序列图像(即，在固定的z轴位置(即沿着流的长度)比较与
流相关联的连续像素计数以判断连续像素计数是不断发生改变还是保持大
致相同)；(iv)在需要的情况下，通过调整图像生成器的频率、直到与固定z
轴位置相关联的像素计数大致恒定为止，来使流的图像稳定；(v)确定流的宽
度首先变为零的z轴“零”位置(即，流的宽度的图像的像素计数为零)；(vi)重
复步骤(v)并且计算顺次确定的z轴“零”位置之间的“零”位置差；(vii)调整DDP
以减小或消除“零”位置差；(viii)通过在邻接的z轴站比较流宽度像素计数来
确定流的宽度首先在z轴“零”位置实现局部极小值的“颈部”宽度；(ix)重复步
骤(viii)并且计算顺次确定的“颈部”宽度之间的“颈部”宽度差；(x)调整DDA以
减小或消除“颈部”宽度差；以及(xi)重复步骤(iii)～(x)。针对步骤(v)，流的宽
度在最后附着的微滴138’的正下方变为零。针对(vi)，z轴“零”位置正上方的
局部极小值与微滴脱离点相对应。可以实时地进行这些步骤，从而在不需要
操作员干预的情况下有效地将流体流维持在恒定结构中并且消除微滴形成
的波动或可变性。可以使用包括上述算法的变形的其它算法来将微滴脱离点
维持于固定站。
图5示出来自与系统1000相关联的示例性液滴脱离监测器的屏幕快照。
在典型实施例中，系统100的液滴脱离和/或颈部厚度的无操作员监测使得能
够设置微滴138’的脱离点和/或颈部厚度目标，并且在需要的情况下自动调整
DDA和/或DDP。系统100的示例性液滴脱离监测可以包括电子表格准备文
件，并且可以标绘颈部厚度-时间和/或脱离点-时间。图5示出在最后附着的
微滴138’处的喷射和颈部厚度的放大图。
示例性液滴延迟监测
在颗粒处理系统中，检测区中的颗粒(或细胞)的检测和包含该所检测颗
粒的微滴的充电之间的时间(即，液滴延迟)可能由于各种原因(例如，温度、
压力、样本特性等)而发生波动，由此需要人类操作员定期关注。因而，根
据甚至其它方面，系统100(例如，经由摄像组件102等)可被配置为且适用于
自动监测和/或计算液滴延迟。基于液滴延迟的无操作员实时确定，可以将电
荷应用于最后附着的微滴138’。
在颗粒处理系统100的特定实施例中，在流体流从口离开时，可以利用
振荡器(即，微滴生成器)使该流扰动成微滴。典型地，在离开喷嘴或口时，
流体流在下游方向上展现出越来越明显的起伏和/或不断减小的颈部厚度，直
到到达微滴从流体流脱离的脱离点为止。脱离点被定义为微滴接触流体流的
最后点，因而该位置表示可以向微滴施加电荷以使电荷净保留在微滴上以供
后续静电偏转的最后时间点。已知用以施加该电荷的适当时间作为液滴延
迟。通常，根据检测到颗粒的时间来计算或确定液滴延迟。在可以以约20,000
个/秒～200,000个/秒的速率形成微滴时，必须非常精确地计算出液滴延迟。
在施加了电荷和脱离之后，微滴可以通过偏转板所产生的静电场。因而，施
加至各微滴的电荷将确定液滴将沿着哪条路径行进并且该微滴将落入哪个
收集容器或其它位置和/或物体中或其上。
在典型实施例中，系统100被配置为基于实时测量的流波动来自动计算
并设置液滴延迟。换句话说，可以基于以下内容来向微滴充电：(i)检测区中
的颗粒检测的时间；(ii)颗粒检测区和液滴脱离位置之间的距离；以及(iii)流
穿过该检测区向脱离距离行进的时间的实时处理和确定。
作为非限制性示例，系统100可以以无操作员方式进行以下步骤：(i)利
用微滴生成器以预定的输入振荡频率、振幅和相位驱动流以形成微滴；(ii)
生成微滴流的至少一个图像以包括检测区和脱离点之间的至少一个起伏；(iii)
确定流的特征起伏长度(例如，确定与起伏流的邻接局部极小值(即，颈部)
之间的距离相关联的像素计数、以及/或者确定与起伏流的邻接局部极大值
(即，微滴最大直径)之间的距离相关联的像素计数)；(iv)基于所确定的与液
体生成器相关联的特征起伏长度和特征振荡频率来计算流的特征速度；(iv)
基于所确定的流的瞬时速度和所确定的检测区与脱离点之间的距离来计算
流从检测区行进至脱离点所需的时间。所确定的检测区和脱离点之间的距离
可以：被设置为输入；基于流特性以及所测量的振荡频率和/或相位来确定；
如以上所呈现的，基于流的“零”位置和/或“颈部”位置的瞬时实时计算来确
定；等等。
根据一些实施例，可以拍摄到多个图像并且可以使用各(或选择)图像来
确定流的瞬时起伏长度。可以使用与同液滴发生器相关联的瞬时振荡频率相
结合的瞬时起伏来计算流的瞬时速度。可以使用与所计算出的流的瞬时速度
相结合的所检查图像之间的增量时间来确定图像之间的流所行进的增量距
离。可以通过将检测区和脱离点之间的距离除以增量距离(即，在图像之间
行进的距离)、然后将增量时间(即，图像之间的时间)乘以该比率来计算液滴
延迟。可选地，可以检查一系列多个图像，并且重复地确定多个增量时间和
关联增量距离以应对液滴延迟时间跨度内流的速度的变化。可以(例如，使
用现场可编程门阵列)与高速数据获取和处理相结合地使用高分辨率摄像元
件，以拍摄流的多个图像并且确定在图像拍摄之间所行进的精确距离。可以
以微滴为单位来瞬时确定液滴延迟。可以在不需要操作员干预的情况下使用
包括以上所公开的算法的变形的其它算法来确定液滴延迟。
第一示例性对准算法：
在典型实施例中，可以在有颗粒或者无颗粒的情况下(例如，经由传感
器116和处理器114)实现系统100的对准。通常，可以通过定位各种机械和/
或光学组件、或者通过实行一个或多个光路或颗粒路径的方向或位置以使得
能够实现在系统100内流动的颗粒的可靠且一致测量和/或分选，来(例如，经
由传感器116和处理器114)调整系统100的光学测量装置。
可以在系统100的组装期间进行激发能量源152、检测器、激发束路径中
的光学组件和收集束路径中的光学组件的基本对准。可以使用平移和/或转动
级将这些对准位置锁定在标称位置中或者用作标称位置以用于任何进一步
调整。
例如，可以在测量点(例如，通过改变源152以及或者与源152相关联的
镜或透镜的位置)来改变激发能量源152的位置。还可以改变喷嘴132和/或颗
粒检查区域122的位置。另外，可以改变检测器组件156的检测器的位置(这
些检测器中的一个或多个检测器可以是固定的并且其它检测器可以在这些
固定组件周围移动)。
然后可以进行(具有或不具有样本、目标颗粒、校准珠)的流的自动对准。
该流对准可以利用流的平移和/或转动定位，以使得流与从激发能量源152延
伸至检测器组件的光路的相交最优化。在优选实施例中，例如喷嘴132的流
形成元件可以沿着三个平移轴移动。在期望的情况下，可以利用附加的调整
自由度。
例如，可以基于使用机器视觉等的开环以及/或者基于可以使用来自信
号签名的反馈的闭环来改变这些组件的位置，例如，喷嘴132和/或激发源152
的向预定义位置的基于图像的对准(在该位置处，可以针对预期条件来调整
图像，其中在用户期望的情况下可以进行控制以对系统100进行微调)，以及
/或者使用来自所测量到的光检测器信号(例如，来自校准或目标颗粒)的反馈
对喷嘴132、激发源152和/或检测器位置的基于数据的对准。
最后，根据特定实施例，在微调对准过程中，使用基于利用激发能量源
152对样本、颗粒、珠等的照射的来自光检测器信号的反馈，可以物理地调
整(例如，使用校准或目标细胞/颗粒的)针对样本的发射信号的信号收集和/
或发送路径的一个或多个组件，以使光检测器所接收到的信号最优化。例如，
可以运行校准样本并且可以物理地调节或微调沿着收集和发送路径的一个
或多个组件，以使检测器组件所进行的各种信号(散射、荧光等)的接收优化。
可以基于检测器组件所接收到的并且电子器件进行了分析的信号来控制电
动调整级(平移和/或角度轴)。
作为非限制性示例，可以对散射信号进行微调，以使得散射直方图将示
出明显的峰部和谷部、以及/或者将使峰谷比最大。可以通过使光学组件在收
集/发送路径内平移和/或转动来实现收集/发送路径的这种物理微调。例如，
检测器组件可以横向(并排和/或上下)移动至束路径，以确保信号强度最大
化。
每次进行颗粒分析和/或分选处理时，可以执行这些流对准和/或完全对
准序列。可选地，可以提供有条件和/或自适应对准算法。作为示例实施例，
可以将先前运行的参数与阈值参数进行比较，以判断是否应进行对准序列。
参数可以包括环境条件(例如，温度、湿度、压力等及其变化)；操作条件(例
如，运行之间的时间、自上次对准起的运行时间次数、机器更新(软件、固
件和/或硬件)、用户经验、用户识别等及其变化)；样本条件(例如，样本批次
或批号、样本协议、样本年龄、样本唯一性等及其变化)；以及过去运行中
的异常(例如，堵塞、不期望数据等)。将特定预定参数与预定微调标准和/
或阈值进行比较可以触发用以进行微调对准过程或其一部分的指示。将相同
或其它预定参数与预定操作标准和/或阈值进行比较可以触发用以进行操作
对准过程或其一部分、然后微调对准过程或其一部分的指示。因而，根据条
件已经改变或尚未改变的程度，可能不必进行任何对准序列。这种条件和/
或自适应对准算法可以减少稳定处理系统在对准模式中所花费的时间量。
第二示例性对准算法：
根据特定方面，可以在不要求样本(或其它校准颗粒)流经检测区域的情
况下使系统100完全对准。换句话说，可以在无需使用来自光检测器从一组
激发的校准或目标颗粒接收发射信号的反馈的情况下使系统100对准。这可
被称为流线或减少的对准算法。
在非流线或全对准过程中，使用来自光检测器信号的反馈，可以物理地
调整(例如，使用校准或目标细胞/颗粒)针对样本的发射信号的信号收集和/
或发送路径的组建以使光检测器所接收到的信号优化。例如，过去可能已运
行了校准样本，并且可能已物理地调节或微调了收集和发送路径以使检测器
组件所进行的各种信号(散射、荧光等)的接收优化。因而，将需要附加调整
级(平移和/或角度轴)以移动/调整发射信号收集/发送路径中的光学元件的一
个或多个。作为非限制性示例，可能已微调了散射信号，使得散射直方图将
示出明显的峰部和谷部以及/或者将使峰谷比最大。这种收集/发送路径的物
理微调即使在自动化的情况下，通常也需要数个附加级并且将花费10～15分
钟。每次进行颗粒分析和/或分选处理时，可以执行该全对准序列。
在流线或减少对准算法中可以消除系统100的该微调对准。
在典型实施例中，可以使用仅两个步骤来实现系统100的物理对准。在
第一步骤中，在最初对系统100进行组装的情况下，可以使激发能量源152与
检测器组件156物理对准。在第二步骤中，可以使用三个平移级(X、Y和Z)
来相对于激发能量源152调整喷嘴132和/或颗粒检查区域组件122的位置。这
可以是如上所述可以自动化的喷嘴132的基于图像的物理对准。这两个对准
步骤不需要存在可检测的样本(例如，校准珠、细胞、颗粒等)。
因而，根据特定实施例，可以利用仅三个相对平移来实现颗粒检测系统
(即，激发能量源152、激发能量源光学组件、检测器组件156、信号收集光
学组件和喷嘴132)的组装后对准。在组装期间，激发能量源152、激发能量
源光学组件、检测器组件156和信号收集光学组件可以对准然后锁定。组装
后并且在处理样本(或校准珠)之前，可以使样本流在X、Y和/或Z方向上移动，
以使样本流在激发束的路径中对准。无需进行包括颗粒检测子系统的元件或
组件的进一步物理移动或调整。
因而，有利地，包括激发能量源152、激发能量源光学组件、检测器组
件156和信号收集光学组件的组件不需要可调整安装级。
可选地，即使针对包括激发能量源152、激发能量源光学组件、检测器
组件156和信号收集光学组件的组件其中之一设置了可调整安装级，在样本
流位于激发源内之后以及/或者在每个颗粒处理运行之前，也无需调用涉及这
些可调整安装级的对准算法。
根据特定实施例，可以使用基于数据的信号操纵来微调数据收集，由此
使得不必(例如，使用校准或目标细胞/颗粒)来物理地调整样本的发射信号的
收集和/或发送路径，以使光检测器所接收到的信号优化。换句话说，可以利
用检测器组件156接收到在潜在的欠最佳条件下的样本的发射信号(例如，侧
散射、荧光等)，并且可以自动分析该发射信号以识别目标亚群、识别非目
标亚群、确定设门区域和/或进行分选操作。如以上针对颗粒群集/亚群和/或
设门区域的确定所述，仍可以利用正以期望的纯度和产出捕获期望细胞的置
信度对发射欠最佳的侧散射信号的颗粒或细胞的亚群进行识别并设门。因
而，可以消除样本的发射信号的收集/发送路径的物理微调。
示例II：微流体流式分选器颗粒处理系统
现在参考图6，示出根据本发明的颗粒处理系统200的另一典型实施例的
框图。与系统10和100相同，颗粒处理系统200被配置为、被尺寸设计为且适
用于分析、分选和/或处理(例如，纯化、测量、隔离、检测、监测和/或富集)
颗粒(例如，细胞、微观颗粒等)等，其中不需要人为干预和/或人为干预为最
低限度。
例如，系统200可以是细胞计数仪和/或细胞纯化系统等，尽管本发明不
限于此。在典型实施例中，系统200是微流体流式分选器颗粒处理系统200(例
如，基于微流体芯片的系统)等。例如，在以下专利中公开了示例性微流体
流式分选器颗粒处理系统/组件等：美国专利8,277,764、美国专利8,123,044、
美国专利7,569,788、美国专利7,492,522和美国专利6,808,075；美国专利公开
2012/0009025、美国专利公开2012/0277902、美国专利公开2011/0196637和美
国专利公开2009/0116005；以及美国专利申请序列号61/647,821和美国专利申
请序列号61/702,114，其中上述专利的全部内容通过引用包含于此。
与系统10和100相同并且如图6所示，系统200包括至少一个处理器214
(例如，中央自动化处理器或主处理器)。至少一个显示装置212与处理器214
进行通信。处理器214还可以与(例如，一个或多个)键盘和/或用户站211、第
三方装置213以及/或者附加处理器或控制器215进行通信。处理器214通常能
够与网络或因特网217进行通信，并且能够发送或接收音频、视频和/或数据
等。
系统200包括微流体组件218，其中该微流体组件218与颗粒检查区域组
件222进行通信。系统200还包括电磁辐射或光源组件220、颗粒收集组件22
和光学检测器组件226。处理器214与微流体组件218、电磁辐射源组件220、
颗粒检查区域组件222、颗粒收集组件224和/或光学检测器组件226进行通信。
与系统10和100相同，颗粒处理系统200包括至少一个传感器组件/构件
216，其中该传感器组件/构件216被配置为且适用于感测或监测系统200的至
少一个操作特性或处理特性(例如，感测微流体组件218、电磁辐射源组件
220、颗粒检查区域组件222、颗粒收集组件224和/或光学检测器组件226的至
少一个特性)。各传感器组件216与处理器214进行电气通信，并且系统200可
以包括多个传感器组件216a～216“n”。
要注意，系统200可以包括多个组件218、220、222、224和/或226以及/
或者多个处理器214和传感器216。此外，微流体组件可以包括多个微流体通
道。
通常，处理器214被配置为基于一个或多个传感器构件216所感测到的一
个或多个操作特性来改变(例如，自动改变)系统200的一个或多个参数、特征、
特性和/或组件。如此，处理器214通常被配置为且适用于使得系统200能够或
促进系统200以无操作员方式处理颗粒。
处理器214通常被配置为相对于传感器组件216以及/或者微流体组件
218、电磁辐射源组件220、颗粒检查区域组件222、颗粒收集组件224和/或光
学检测器组件226进行信号(例如，命令信号和/或状况信号)的发送和/或接收，
从而改变微流体组件218、电磁辐射源组件220、颗粒检查区域组件222、颗
粒收集组件224和/或光学检测器组件226的状况参数和/或操作参数。换言之，
处理器214与传感器216和/或系统200的组件进行通信以用于控制和/或通信
目的。
例如，处理器214可以将命令信号发送至与微流体组件218相关联的传感
器组件216(和/或直接发送至微流体组件218)，以控制或改变微流体组件218
的状况或操作参数。此外，处理器214可以从传感器组件216接收与系统200
的组件的状况有关的状况信号。
各传感器组件216可以包括处理器和/或处理单元(例如，信号处理和/或
控制单元)等或者与该处理器和/或处理单元相关联。如此，各传感器组件216
可以(例如，独立于处理器214和/或与处理器214相结合地)与系统200的至少
一个组件(例如，组件218)进行通信，以用于控制和/或通信目的。例如，处
各传感器组件216本地的或与各传感器组件216相关联的处理器或处理控制
单元可以将命令信号直接发送至系统200的组件(例如，组件218)，以控制或
改变该组件的状况或操作参数。
这些命令信号可能来自于处理器214或者可能不是来自于处理器214，并
且可以与处理器214进行这些命令信号的通信，尽管本发明不限于此。在典
型实施例中，各组件218、220、222、224和/或226可以包括能够独立于处理
器214和/或与处理器214相结合地进行工作以用于与系统200的组件相关联的
控制和/或通信目的的处理器等。
通常，处理器214和/或传感器216被配置为使得系统200能够基于传感器
组件216所感测到的操作特性来以无操作员方式处理颗粒。系统200可以具有
与处理器214进行通信的任何数量的传感器组件216。
现在转向图7，示出微流体流式分选器颗粒处理系统200等的示例，尽管
本发明不限于此。相反，注意，所述的系统和方法还可应用于其它颗粒处理
系统。
图7示出适合用于实现本发明的例示性实施例的系统200。如图7～8所示，
系统200包括微流体组件218(例如，微流体芯片)。组件218包括多个通道203，
其中这多个通道203用于在内部输送诸如颗粒或细胞等的物质。如以下所论
述的，微流体组件218包括颗粒检查区域组件222和颗粒样本流体输入区域
223以及/或者与这两者进行通信。
如图8所示，微流体组件218包括内部配置有多个通道203(例如，微通道)
的基板201。这些通道输送流体和/或颗粒经过组件218以(例如，针对液体样
本)处理、应对和/或进行任何适当操作。组件218可以包括用于输送流体经过
组件218的任何适当数量的微通道203。
在典型实施例中，设置有连同微流体组件218一起使用的光学检测器组
件226(图7)。可以在颗粒检查区域组件222中实现光学检测器组件226的至少
一部分以查询该区域中的颗粒。光学检测器组件226的至少一部分可以同时
监测经由多个通道203的流动。在典型实施例中，组件226可以对个体颗粒检
查诸如大小、形式、荧光、光学散射等的一个或多个特定特性以及其它特性。
注意，组件226不限于用在颗粒或细胞分选系统中，并且可以在使要监测的
诸如颗粒等的物质流经一个或多个通道的任何适当系统中实现。
图7示出可以是为了连同微流体组件218一起使用而实现的光学检测组
件226的概述。然而，组件226还可以在任何适当的系统中实现并且不限于连
同微流体组件218一起使用。
系统200还包括电磁辐射源组件220。在特定实施例中，电磁辐射源组件
220包括一个或多个电磁辐射或光源221(例如，激光源等)，其中该一个或多
个电磁辐射或光源221耦合至束整形光学器件225(例如，分节镜等、平顶元
件和/或其它光学元件)以及/或者与该束整形光学器件225进行通信，以产生
并形成穿过光掩膜229(图9)的一个或多个电磁辐射束(例如，光)227，其中
这一个或多个电磁辐射束227被例示为与微流体芯片组件218中的颗粒输送
通道203的阵列对准的针孔229a、229b(图9)的阵列。
针孔所导入的电磁辐射227随后通过输送通道203本身。经由一个或多个
关联针孔导入各通道203的电磁辐射束227的一部分与经由通道203所输送的
颗粒相交以产生光学信号。在束227与颗粒相交时在光学颗粒分析、细胞计
数和/或分选中可以产生的光学信号的示例包括但不限于光学消光、角度依赖
光学散射和荧光。光学消光是指颗粒消除、吸收或阻挡的电磁辐射或光的量。
角度依赖光学散射是指以远离或向着入射电磁辐射书的角度发生散射或弯
曲的电磁辐射的一部分。荧光电磁辐射是被颗粒中的分子吸收并以较长的波
长重新发射的电磁辐射。
在典型实施例中，光学检测器组件226的例如包括光学消光检测子系统
231、光学散射检测子系统233和荧光检测子系统235的检测器光学器件(在一
些实施例中位于通道203的与电磁辐射源组件220的相对侧)捕获并观察通过
电磁辐射束与通道203中的颗粒相交所生成的光学信号。在特定实施例中，
光学消光检测子系统231以与电磁辐射源221正好相对的状态配置并且与用
于检测光学消光的入射电磁辐射路径227对准。光学散射检测子系统233可以
以与入射电磁辐射路径227大致垂直的状态配置在由入射光矢量和该入射光
矢量所相交的微流体通道形成的平面中。可选地，光学散射检测子系统233
可以以与微流体芯片基板大致垂直的状态配置。荧光检测子系统235从颗粒
荧光捕获光学信号。荧光检测子系统235可以包括大的高数值孔径透镜239和
/或伴随这些光学元件的其它元件。如图所示，荧光检测子系统235配置在微
流体芯片218的上方以捕获尽可能多的荧光光子，然后将这些荧光光子成像
到检测器235上。光纤阵列236从像面延伸出并且将信号输送至检测器235以
分析该信号。检测器231、233、235可以是光电倍增管、光电二极管、雪崩
二极管、照相机或其它适当装置。
电磁辐射源组件220和光学检测器组件226是在芯片218的查询区域或颗
粒检查区域组件222中实现的。通常，可以使用系统220来观察任何适当数量
的通道230。
图9示出经由微流体芯片218的包含一对微通道203a和203b的一部分的
截面的例示图。该截面在切穿微通道以及掩模229的针孔229a、229b的平面
中。入射电磁辐射227被针孔层229部分阻挡，并且使初始束27缩小为由各针
孔229a、229b所定义的聚焦束。该聚焦束与各通道相交以对允许颗粒在芯流
中流动的区域进行照射。
根据一些实施例，杂散电磁辐射可以被针孔层229阻挡，其中该针孔层
229可以是与微流体芯片218分开的部分或者可以利用适当方法(例如，光刻
法)制造在芯片218的表面上。
如以上所述并且如图8～11所示，颗粒处理系统20包括至少一个传感器组
件/构件216，其中该被配置为且适用于感测或监测系统200的至少一个操作特
性或处理特征(例如，感测微流体组件218、电磁辐射源组件220、颗粒检查
区域组件222、颗粒收集组件224和/或光学检测器组件226至少一个特性)。如
图8～11所示，示例性系统200包括多个传感器组件216a～216“n”。
在特定实施例中并且如图6所示，系统200包括：第一传感器组件216a，
其被配置为且适用于感测或监测微流体组件218的至少一个操作特性或处理
特征；第二传感器组件216b，其被配置为且适用于感测或监测电磁辐射源组
件220的至少一个操作特性或处理特征；第三传感器组件216c，其被配置为
且适用于感测或监测颗粒检查区域组件222的至少一个操作特性或处理特
征；第四传感器组件216d，其被配置为且适用于感测或监测颗粒收集组件224
的至少一个操作特性或处理特征；以及第五传感器组件216e，其被配置为且
适用于感测或监测光学检测器组件226的至少一个操作特性或处理特征。系
统200可以具有与处理器214进行通信的任何数量的传感器组件
216a～216“n”。
示例性处理器214被编程为和/或被配置为相对于传感器组件216以及/或
者微流体组件218、电磁辐射源组件220、颗粒检查区域组件222、颗粒收集
组件224和/或光学检测器组件226进行信号(例如，命令信号和/或状况信号)
等的发送和/或接收，从而改变系统200的组件的状况和/或操作参数。如此，
处理器214通常与传感器216和/或系统200的组件进行通信以用于控制和/或
通信目的。示例性处理器214被编程为、被配置为和/或适用于使得系统200
能够或促进系统200基于传感器组件216所感测到的操作特性来以无操作员
方式处理颗粒。
与微流体组件218相关联的传感器组件216a可被配置为感测或监测样本
颗粒输入区域223、通道203、颗粒检查区域组件222和/或颗粒收集组件224
的至少一个特性或特征，以使得处理器214可以基于所感测到或所监测的特
征来改变组件218、组件222和/或组件224的一个或多个参数或特性，从而以
无操作员方式进行工作。
例如并且非限制性的，与组件218相关联的传感器组件216a可以感测或
监测组件218或系统200的样本输入区域223、通道203、颗粒检查区域组件
222、颗粒收集组件224和/或其它组件的示例性特性，其中这些示例性特性包
括：芯片218的插入和/或移除、芯片218的对准和/或定位、适当压力水平、
样本特性、鞘流体特性、废弃物状况和控制、稳定性、对准调整问题、流速、
识别、持续时间、适当分选控制、信号处理、水平监测器、体积存在、分选
次数、纯度、产出和/或回收。
同样，与电磁辐射源组件220相关联的传感器组件216b可以感测或监测
组件220/系统200的电磁辐射或光源221、束整形光学器件225和/或其它组件
的示例性特性，其中这些示例性特性包括但不限于束整形/制备、激发源、适
当功率、强度、束/光大小、波长、位置、稳定性和/或运动。
此外，与光学检测器组件226相关联的传感器组件216e可以感测或监测
组件226或系统200的检测器光学器件231、233、235和/或其它组件的示例性
特性，其中这些示例性特性包括但不限于警报、运行进度、安全方面、仪器
启动、调整和/或对准、方向、位置以及/或者监测或控制功能。
通常，处理器214被配置为基于一个或多个传感器构件216所感测到的一
个或多个操作特性来改变(例如，自动改变)系统200的一个或多个参数、特征、
特性和/或组件。如此，处理器214通常被编程为、被配置为和/或适用于使得
系统200能够或促进系统200以无操作员方式处理颗粒。
在特定实施例中，可以(例如，经由处理器214和/或传感器216)以无操作
员方式监测或感测(例如，经由传感器组件216)以及/或者操作的系统200的组
件的其它特征/方面可以包括但不限于以下内容：
(i).仪器启动(例如，功率源；电气源；激光源；激发源；流体技术；空
气/真空；泵；检测系统；处理器/计算机；子系统；安全机构；自测
试；自校准；自我诊断问题；分选所用的当前状态(例如，就绪)的自
我识别；状况的通信)；
(ii).输入样本(例如，输入样本的识别(该样本是什么以用于记录、可追溯、
接受、定序、测量或分选)以及/或者输入样本器皿；样本的存在；任
何给定时间的样本量)；
(iii).样本的插入(例如，样本向系统10(来自于容器或在容器内)的初始
插入；样本的行进(流动)；动态地(定期地和/或针对在仪器设置/制造
/校准期间自动或预先定义的设置点)调节和/或控制样本流和/或样本
流速；监测样本体积或水平；针对颗粒事件(输入)率监测事件率并改
变样本压力和/或脱落率以实现期望设置点)；
(iv).分选收集(例如，器皿插入/移除；单一盒的容器(废弃物、分选部
分)的位置；使得系统10能够进行工作所需的流体和/或其它所需连接
的密封；测量和/或分选的关注颗粒或颗粒群的识别和/或选择)；
(v).操作条件的分选模式和/或自动化调整和/或对准(例如，以使得能够
实现预定义和/或用户指定的纯度/效率和/或回收/产出模式(事件率、
门控方案、分选率、中止率、群分辨率等)；应用各种数据操纵算法
以计算和/或自动调整可被视为一个或多个维度和/或二变量数据图
的转动或其它平移函数的数据，从而辅助将数据投影到直方图视图
中；调整参数以使颗粒群在可接受的信号极值内以使得能够进行颗
粒的可靠测量或者以使得能够使用软件/固件或硬件来可视地显示特
定数据(群的灵敏度、增益、位置和/或光检测器放大)(示例-调整光检
测器电压和/或增益(直到群位于期望位置为止)，然后使得能够使用
颗粒和/或模拟颗粒或诸如作为非限制性示例的光源、图像处理方法
或机器视觉等的其它光学方案来实现光学对准功能(激发源和/或关
联的光学和/或机械元件、流室(颗粒)、检测器)))；
(vi).调整分选机制(例如，侧校准定时和/或速度并且预期到达分选位置
/机制以使得能够实现颗粒分选的可靠且稳定性能，从而满足期望结
果(诸如给定数量的颗粒、期望纯度、率、回收、产出、特征属性、
同质性、异质性、大小、形态、荧光、光散射性、免疫标记物谱和
DNA含量等)(示例-直接地(例如，测量实际时间)或间接地(例如，速
度)确定颗粒从检查区向诸如分选/开关区域等的处理区域行进所用
的飞行时间)；
(vii).调整光学测量设备(例如，通过定位各种机械或光学组件、或者通
过影响一个或多个光路或颗粒路径的方向或位置以使得能够对在系
统200内(例如，在细胞计数设备内)流动的颗粒进行可靠且一致的处
理和/或分选)；监测和控制功能(例如，系统泄漏(气体/液体)；出界(功
率、安全关机、仪器安全和控制网络、通用电源等)；趋势(例如，样
本质量、分选率、分选分馏、样本内的活/死细胞比的评估、样本的
调度、警报状况和警报)；诸如通过对系统200的可能影响系统/仪器
操作的参数(例如，诸如温度、压力、真空、对准移动等的参数变化)
作出反应等的诸如自我修复、自我调节或其它行为等的智能错误处
理)；
(viii).各种警告和/或警报(例如，告诫装置或用户系统正接近可接受极限
/窗或正在可接受极限/窗外工作的警告/警报；运行和控制鞘(废弃物、
样本、分选分馏以及分选和非分选分流的轨迹)水平监测器和充填；
清洁线路；样本废弃物；等等)；
(ix).安全方面(例如，环境或者来自操作员或样本或系统/仪器的环境的
安全)；样本相对于环境、设备和其它样本的潜在暴露；
(x).诸如鞘流体、分选输出分馏、废弃物和其它所需流体、耗材、校准
部、清洁用品等的样本的自动化和/或机器人进给(例如，用以使得能
够在无需人为干预的情况下在延长的时间段内(例如，针对不同的样
本)进行连续操作的系统/方法)；
(xi).远程控制特征和/或操作(例如，降低针对操作员在系统200的前方
的要求，可以从相对于系统200的遥远位置/房间控制系统200；在存
在与样本污染问题(作为非限制性示例，在样本之间、或者在样本和
系统/环境之间、或者在样本和操作员之间)有关的担忧、或者涉及病
原体或传染性疾病等或其它传病媒介的担忧(例如，乙型肝炎、流感
病毒株、疟疾、H1N1、HIV、BSE、TB等)的情况下，远程控制特征
可以特别有用)；
(xii).系统200的其它方面(例如，激光对准；激发源对准；检测器对准；
识别和变焦所用的数据操纵；群识别；群分选区域；设置点纯度；
等等)；
(xiii).自动转动(例如，计算并自动调整一个或多个二变量图上的数据转
动以辅助将数据投影到直方图视图和相关门控或分选策略中)；
(xiv).事件率(例如，监测事件率并控制样本压力以针对颗粒事件率实现
期望的设置点)；
(xv).路线对准(例如，芯片和/或激发源与相对于预期条件调整图像的预
定义位置的基于图像的对准)；和/或
(xvi).精细对准(例如，使用来自所测量到的光检测器信号的反馈的芯
片、激发源和/或检测器位置的基于数据的对准(例如，来自校准或目
标颗粒；在诸如已被识别为提供治疗潜力以进一步用于研究或工业
活动的细胞等的特定细胞群周围识别并定位特定分选区域、或者作
为非限制性示例的活的定向X和/或Y精子细胞))。
此外，本发明的处理器214和传感器组件216可有利地用于感测或监测系
统200的例如包括在以下专利中所公开和所述的其它特性或方面的甚至其它
特性：美国专利8,277,764、美国专利8,123,044、美国专利7,569,788、美国专
利7,492,522和美国专利6,808,075；美国专利公开2012/0009025、美国专利公
开2012/0277902、美国专利公开2011/0196637和美国专利公开2009/0116005；
以及美国专利申请序列号61/647,821和美国专利申请序列号61/702,114，其中
各个专利通过引用全部包含于此。
在典型实施例中，可以在存在或不存在颗粒或细胞的情况下实现系统
200(例如，经由传感器216和处理器214)的对准。通常，可以通过定位各种机
械或光学组件、或者通过影响一个或多个光路或颗粒路径的方向或未知以使
得能够进行在系统200内流动的颗粒的可靠且一致的测量和/或分选来(例如，
经由传感器216和处理器214)调整系统200的光学测量装置。在特定实施例
中，系统200被配置为且适用于一个或多个微流体芯片218(例如，分选器结
构)的无操作员对准(在存在或不存在颗粒的情况下)。
在典型实施例中，系统200(例如，经由传感器216和处理器214)被配置
为且适用于通过利用光学技术以及/或者通过利用其它的一个或多个微流体
芯片218来在一个或多个微流体芯片218的插入之前使系统200的各种光学组
件预对准。在特定实施例中，系统200被配置为调整其光学组件以产生具有
预定义和/或可接受的分布、大小、能量密度、发散和/或收敛、波长、空间
和/或时间特性的一个或多个电磁辐射或激发束227。
系统200还可被配置为使束227相对于光学检测器组件226的电磁辐射收
集路径和/或检测器对准。例如，这种对准可以传感器216来确定，其中传感
器216的类型包括光检测器(例如，光电二极管、光电倍增管、诸如光电倍增
器阵列等的多元件装置、线性CCD阵列和照相机等)。
系统200可被配置为将微流体芯片218引入和/或移动到适当位置，以使
得电磁辐射束227入射到诸如颗粒查询区域222a等的关注区域上或其附近。
然后，系统200可以调整芯片218以及/或者一个或多个轴中的光路位置(例如，
包括x、y、z、横摆或θ、纵摇或滚动轴的一个或多个)，并且对于基板201上
的单个芯片218内的多个微流体分选器的情况，调整一个或多个轴中的全局
平移或转动。系统200还可以微调对准步骤以进一步调整颗粒测量，诸如利
用光学孔径(芯片上或芯片外218或者这两者的组合)以隔离激发和/或光收集
的特定区域。例如，可以期望通过将光学孔径放置在适当位置来(除可能已
在使用中的掩模外)提供芯片218的更紧密位置。
可以利用系统(例如，经由运动控制级)修改芯片218、系统200的各种光
学组件和/或光学路径，以确定或设置系统200的任何参数的位置。例如，可
以进行一次或多次线性扫描以扫描多个位置，使得可以求出峰信号(例如，
激发、荧光、散射等)强度或功率或某些其它位置。此外，还可以利用系统
200进行转动和/或线性扫描动作的组合以实现相似目的。
此外，可以使用芯片218的任何孔的形状和/或位置作为对准所用的进一
步辅助。例如，在非限制性的情况下，在系统200内的组件的对准发生改变
时，可以处理芯片218的两个或多个孔所发送的电磁辐射的相对量(例如，比)。
可以使用峰值比等来识别何时电磁辐射或激发源221相对于微流体分选器
218和/或颗粒测量位置222a适当定位。
此外，系统200的光学对准技术可以包括通过监测多个颗粒测量位置
222a和/或多个电磁辐射或光收集组件或光路的对准。在特定实施例中，可以
使用光纤或光纤束和/或者阵列(例如，检测器231)来进行电磁辐射收集，并
且可以单独或整体移动以调整相对于电磁辐射源221以及一个或多个微流体
分选器218的电磁辐射检测。
可以以使用监测和/或调整系统200的一个或多个组件的特定信号和/或
未知的算法的自动方式来进行这些功能。例如，可以使用编程有软件算法的
处理器214等来确定和/或控制系统200的光学对准。在其它实施例中，可以在
诸如但不限于微处理器、现场可编程门阵列等的其它装置中实现软件算法。
可以利用系统200的其它适当机械组件和/或可动组件来进行任一个或多个维
度上的所需运动。如所述，可以在存在或不存在流经一个或多个微流体分选
器218的情况下进行测量和/或无操作员光学对准功能。
示例性微流体对准：
在典型实施例中，系统200(例如，经由传感器216和处理器214)被配置
为且适用于通过跟随以下所述的步骤，在无需操作员干预的情况下使一个或
多个微流体芯片218内的多个微流体分选器对准。例如，处理器214可以控制
(例如，以编程方式控制或进行)以下步骤以便于无操作员对准：
1)系统200的处理器214使检测器(例如，轴向电磁辐射消光光纤带(线性
阵列)组件231)相对于来自分节镜225的电磁辐射227对准(对于多个电磁辐射
束，注意，可能存在束和/或路径与电磁辐射收集和检测路径的一对一或其它
关系)。
a.系统200以编程方式将电磁辐射221设置为低功率，以避免对电磁辐射
光纤组件231的任何部分造成损坏。
b.然后，例如使用芯片级y轴来使微流体芯片218返回原处(例如，返回
至已知的参考位置或起始位置)，以将微流体芯片218从电磁辐射路
径移除(例如，无干扰)。如这里所使用的，“x轴”和“y轴”在电磁辐射
束的界面的平面内的方向上延伸，并且“z轴”在沿着电磁辐射束的轴
的方向上延伸。如此，在x轴、y轴或z轴级所述的情况下的任何特定
组件的移动或调整是相对于该组件在电磁辐射束的路径中的位置。
另外，y轴在与流体流相交(即，横向)的方向上延伸。X轴在与流体
流对准(即，纵向)的方向上延伸。
c.系统200使检测器组件(例如，电磁辐射消光检测器)级x轴和y轴定位于
标称(例如，预先确定、校准或教导的)位置。
d.系统200通过扫描标称范围(可以等于或小于一个或多个轴的整个运
动范围的关注场)、然后确定所测量到的光学功率值并且使所有流微
控分选器检测通道203的期望位置进行平均，来针对大多数电磁辐射
使检测器组件(例如，消光检测器)级x轴对准至期望位置。可以使用
两个扫描。第一个扫描通过利用大的步进值扫描标称宽范围来产生
粗略对准位置。根据来自粗略扫描的期望位置，系统200利用小的步
进值扫描与期望位置有关的窄范围。这样产生了精细对准位置。
e.系统200针对大部分电磁辐射使电磁辐射消光y轴对准至期望位置(与
以上所论述的相同的扫描方法)。
2)系统200使芯片218相对于来自分节镜225的电磁辐射227对准
a.然后系统200提供经由芯片218的流体流动(可以仅利用鞘来提供流
动；不需要样本、颗粒或珠)。
b.系统200使芯片218移动到电磁辐射路径中的标称(例如，已知、先前、
预期和/或参考)位置。
c.系统200将激光设置为(更)高功率。
d.系统200在x轴上推动(例如，移动)消光源以补偿经由芯片218的电磁场
辐射(例如，激光光)的折射。
e.系统200通过扫描标称范围、记录所测量到的光学功率值并且对所有
流动通道203的位置进行平均，针对大多数电磁辐射使芯片218的x轴
对准至期望位置(例如，经由芯片218微分选器流动通道203)。
f.使芯片218的y轴对准至位置(与上述相同的方法)。
g.使芯片θ(转动)轴对准至位置(与上述相同的方法)。
3)系统200重新对准消光带231的x轴。
a.芯片218在从上述的步骤(2)起的对准位置处，仍正流动流体(例如，可
以仅是鞘而不是样本或颗粒)。
b.系统200通过扫描标称范围、记录所测量到的光学功率值并且对所有
通道203的位置进行平均，来使消光x轴对准至经由微分选器流动通
路203的最大电磁辐射传输的位置。
4)系统200对准芯片218的峰值比。
a.系统200使鞘和样本流动至芯片218(例如，利用作为校准颗粒的珠、
细胞或其它颗粒)。
b.系统200根据芯片218的针孔的几何形状来计算期望峰值比。例如，对
于多个针孔，可以求出期望峰值比(例如，小于1:1、或者大于1:1)。
c.系统200通过扫描标称方位来针对峰值比对准芯片218的x轴，并且针
对各通道203仅使用良好的事件率等为预定阈值以上的位置。然后，
系统200求出哪个有效位置最接近目标峰值比。
d.系统200通过扫描标称范围来针对峰值比使芯片218绕θ轴对准，并且
针对各通道203，仅使用良好事件率(即，被视为相对于诸如信号强
度、阈值相交等的所定义的事件接受属性可接受的事件)等为预定阈
值以上的位置。然后进行有效位置的线拟合。
e.如果线拟合的斜率为阈值以上，则系统200使用斜率的符号来判断移
动θ轴的方向以减小线斜率。然后，系统200进行其它扫描并且重新
计算。
f.如果线拟合的斜率为阈值以下，则芯片218的θ峰值比对准完成。
5)系统200沿x轴对准侧散射带。
a.系统200使鞘或样本与珠、细胞或其它颗粒一起流经芯片218。
b.系统200通过扫描标称范围、记录所测量到的侧散射值并且针对所有
通道的位置进行平均，来使侧散射带223的x轴对准至大部分电磁辐
射的位置。
6)系统200沿x轴、y轴、z轴对准荧光带235。
a.系统200利用珠、细胞或其它颗粒使鞘或样本流经芯片218。
b.系统200通过扫描标称范围、记录所测量到的侧散射值并且针对所有
通道的位置进行平均，来使荧光带235的x轴对准至大部分电磁辐射
的位置。
c.通过扫描标称范围、记录所测量到的侧散射值并且针对所有通道的位
置进行平均，来使荧光带235的y轴对准至大部分电磁辐射的位置。
d.通过扫描标称范围、记录所测量到的侧散射值并且针对所有通道的位
置进行平均，来使荧光带235的z轴对准至大部分电磁辐射的位置。
要理解，针对以上所述的任何对准方法，可以消除以上描述的步骤和/
或子步骤中的一个和/或多个，不必按以上所呈现的顺序进行这些步骤和/或
子步骤，可以重复一个或多个步骤、子步骤以及/或者这些步骤和/或子步骤
的块，以及/或者可以插入附加和/或其它的步骤和/或子步骤。
示例性微流体组件/芯片218对准方法：
在典型实施例中，系统200可被配置为且适用于(例如，经由传感器216
和处理器214)使系统200的芯片218上的针孔阵列与分节镜(或其它束整形光
学器件)225和光学检测器子系统(例如，光学消光检测器子系统231)之间的光
路自动对准，以确保以大致未被妨碍的方式经由芯片218传输最大电磁辐射。
光学检测器系统可以用作光学功率检测器阵列。
注意，每次新将芯片218插入系统200的芯片保持件等可以在多个轴(x、
y、z、横摆(θ)、俯仰、滚动)中的任何轴上产生数(或数十)微米的微小位移。
如此，芯片218或系统200的微米精度要求可以确保芯片218经过对准过程。
通常，系统200的芯片保持件级和/或容器可以针对各轴具有一个机动级，以
使得能够对芯片218进行软件控制的自动化对准。
通常，机器视觉系统可以使用光学传感器等(例如，一次感测一个点的
逐点扫描传感器、一次感测一个线的一维阵列传感器、一次感测整个二维场
景的二维传感器阵列)。在典型实施例中，部分由于针对高空间分辨率的需
求和其它硬件设计考虑，本发明的系统200可以利用逐点扫描传感器和一维
阵列传感器的混合。在特定实施例中，芯片218上的关注区域等可能大致为
约70mm×约4mm。
在典型实施例中，系统200的芯片218对准是如下处理：以逐级或递增方
式主动(自动)移动芯片218，以使得可以使芯片218上的特定检测位置222a(例
如，针孔的操作行)相对于电磁辐射向检测器组件226的光学传输(即，激光
光)227适当地定位。这可以涉及电磁辐射227从分节镜(或其它束整形光学器
件)225向光学消光子组件231的光纤带上的传感器和/或个体检测器的光学
传输。
在特定实施例中，注意，系统200所使用的芯片218可以是一次性的，因
而可能需要每天将数个新芯片218插入系统200。此外，由于一些芯片保持件
/插入方法不精确等，通常可能需要在插入之后对准各插入芯片218。还注意，
通常，手动芯片218对准处理可能是冗长、耗时、主观和/或不可靠的处理。
在典型实施例中，系统200的自动(即，无操作员)对准系统和方法可以是
高度可重复的，其中对准结果(光学传输)在各对准重复之间没有明显改变。
通常，芯片218的自动对准方法和系统可以是高度精确的，其中对准位置通
常在期望位置的约5微米内。可选地，如果不需要这种紧密对准公差，则对
准可以精确到10微米内、20微米内或者甚至30微米内。此外，芯片218的自
动对准系统和方法可以完全自动化以在x、y和θ(以及其它)轴空间内自我导
航。此外，可以在短的时间量内(例如，在小于约5分钟内、在小于约30秒内、
在小于约5秒内、或者在小于约1秒内)实现系统200的芯片218的自动对准系
统和方法。作为非限制性示例，如果期望更高的精度，则扫描增量可以约为
5微米，并且对准所用的时间可以约为若干分钟。作为另一非限制性示例，
如果更标称的精度足够，则扫描增量可以约为30微米并且对准所用的时间可
以约为若干分钟。
在典型实施例中并且如图10所示，微流体芯片218可以包括至少一个基
准标记。基准是基准点；基准标记是摄像系统的视场中所放置的在所产生的
图像中出现的物体，以用作参考点或度量。根据方面，芯片218可以包括至
少一个Y基准标记255和至少一个X基准标记257。X基准标记和Y基准标记可
以是彼此垂直(或成另一角度)定向的细长标记。例如，Y基准标记可以具有
在x方向上(即，在与芯片218上的微流体通道203大致平行的方向上)延长的可
检测特征，并且X基准标记可以具有在y方向上(即，在与芯片218上的微流体
通道203大致垂直的方向上)延长的可检测特征。在特定实施例中，芯片218
包括靠近芯片218的第一端261的第一Y基准标记255和第一X基准标记257、
以及靠近芯片218的第二端263的第二Y基准标记255’和第二X基准标记257’。
注意，芯片218可以包括任何数量的Y基准标记255和/或X基准标记257。此外，
芯片218可以包括仅Y基准标记255或仅X基准标记257。通常，基准标记可以
是任何形状、数量和/或定向。此外，通常，基准标记可以包括消光、反射、
折射、衍射和/或甚至荧光元件，因而可以使用任何激发/检测系统来进行无
操作员芯片对准处理。在优选方面中，无操作员芯片对准处理可以使用计划
用于查询流经芯片218的微流体通道203和光学消光子组件231的样本的相同
电磁辐射227。在这种实例中，基准元件可以是透光基板上所形成的消光元
件、可以是透光基板上所形成的掩模元件、可以是非透光基板上所形成的孔
等。
在典型实施例中，系统200可被配置为且适用于(例如，经由传感器216
和处理器214)使芯片218上的针孔阵列229与分节镜(和束整形光学器件)225
和光学功率检测器阵列231之间的光路自动对准，以确保最大电磁辐射以大
致未受阻碍的方式通过芯片218。在特定实施例中并且如以下所述，可以通
过利用Y基准标记255和/或X基准标记257或者大致仅利用基准标记255和/或
257来实现这种自动对准。在其它实施例中并且如以下所论述的，可以经由
基准标记255和/或257导航与利用芯片218上的其它伪影/标记的导航的组合
来实现这种自动对准。
例如，在一个实施例中，可以利用系统200来定位基准标记255、257，
并且至少部分基于已知的芯片218拓扑结构等，然后系统200可以计算(或确
定)芯片21的操作针孔的坐标。在典型实施例中，可以通过以下操作来实现
这种无操作员对准：(i)粗略到精细方法；(ii)θ的计算而不是针对各种θ角度(θ
轴)的扫描；以及/或者(iii)基于高斯拟合所实现的子样本空间分辨率。
在又一典型实施例中并且如图11～16所示，系统200可被编程为、被编程
为且适用于通过利用以下步骤来自动对准芯片218：
(i)针对Y基准标记255和/或255’，在y方向上粗略扫描芯片218(参考图
12(i)中的箭头)；
(ii)确定芯片218的Y轴的粗略位置(Ycoarse)、即提供最大强度的Y轴的
位置；
(iii)针对X基准标记257和/或257’，在x方向上粗略扫描芯片218(参考
图12(i)中的箭头)；
(iv)确定芯片218的倾斜角θcoarse(参考图13)；
(v)去除芯片218的θcoarse的倾斜(参考图13)；
(vi)在x方向上精细地重新扫描芯片218以到达精细Xalign位置(参考图
14(i))；
(vii)确定细微倾斜角θalign(参考图14(ii))；
(viii)去除θalign的倾斜；
(ix)在Ycoarse周围在y方向上精细扫描并且找到Yalign位置(参考图15)；
(x)移动至芯片218的Xalign、Yalign位置；以及
(xi)获取信号(例如，通过芯片218的电磁辐射)(参考图16)。
图11示出粗略扫描过程，其中：(i)使用马达驱动台来在y方向上移动微
流体芯片218以检测Y基准点；以及(ii)针对粗略扫描过程的各增量，收集并
标绘数据。在第一个三维图中，针对各微流体通道并且针对各y方向扫描增
量或位置，将数据呈现为信号强度。在该特定图中，y方向上的递增扫描步
长为100微米。在二维图中，针对各微流体通道及其扫描位置标绘峰值信号
强度。
图12示出粗略扫描过程，其中：(i)在x方向上移动微流体芯片218以检测
X基准点；以及(ii)针对粗略扫描过程的各增量，收集并标绘数据。在三维图
中，针对各微流体通道并且针对各x方向扫描增量或位置，将数据呈现为信
号强度。在该特定图中，x方向上的递增扫描步长为100微米。
图13示出可以根据通过图12的粗略扫描步骤所生成的数据来确定路线
倾斜角度。在三维图中，针对各微流体通道并且针对各x方向扫描增量或位
置，将数据呈现为信号强度。在该特定图中，x方向上的递增扫描步长为100
微米。在下部的二维图中，跨通道标绘两个基准标记257、257’的峰值信号
强度。如果芯片218完全对准，则针对第一X基准257的扫描增量之间的差将
与针对第二X基准257’的扫描增量相同。使用针对第一X基准点和第二X基准
点的扫描增量值之间的差以及这些基准点之间的已知距离来计算θcourse值。然
后，可以使芯片218转动与θcourse值的负值相等的量以获得粗略对准的角度位
置。
图14示出精细扫描处理，其中：(i)在x方向上移动微流体芯片218以检测
X基准点；以及(ii)收集、标绘并分析数据以基于该精细扫描处理来确定精细
Xalign值和精细θalign值。在三维图中，针对各微流体通道并且针对各X方向扫
描增量或位置，将数据呈现为信号强度。在该特定图中，x方向上的递增扫
描步长为10微米。在下部的二维图中，跨通道标绘两个基准标记257、257’
的峰值信号强度。使用针对第一X基准点和第二X基准点的扫描增量值之间
的差以及这些基准点之间的已知距离来计算θalign值。然后，可以使芯片218
转动与θcourse值的负值相等的量以获得精细对准的角度位置。
图15示出精细扫描处理，其中：(i)在y方向上移动微流体芯片218以检测
Y基准点；以及(ii)收集、标绘并分析数据以确定精细Yalign定位值。
图16示出微流体芯片218经由其精细Xalign定位值和精细Yalign定位值到其
精细对准位置移动。如此各微流体通道自动与电磁辐射源适当对准，由此可
以获取到颗粒处理数据。可以获取数据以验证对准。
在扫描操作期间，可以在x方向或y方向上对微流体芯片218进行马达驱
动。可以在各步骤期间收集消光数据。典型的路线扫描步长维度可以在50微
米～300微米内。优选地，路线扫描步长维度可以小于约150微米。作为示例，
与图11和12相关联的粗略扫描步长维度可以为100微米。典型的精细扫描步
长维度可以为5微米～50微米。优选地，精细扫描步长维度可以小于约20微米。
作为示例，与图14和15相关联的精细扫描步长维度可以为10微米。通常，粗
略扫描增量可以为细微扫描增量的5倍～20倍。在优选实施例中，粗略扫描增
量可以为精细扫描增量的约10倍。X方向上的扫描增量(粗略和/或精细)不必
与y方向上的扫描增量(粗略和/或精细)相同。基于与基准点相关联的已知维
度和所测量到的基准信号的相对位置来计算θ。在去倾斜操作期间，可以绕z
轴马达驱动微流体芯片218。
通常，X基准点和Y基准点可以是任何长度、定向和/或形状。通常，X
基准点和Y基准点可以位于在颗粒处理运行期间所利用的针孔阵列229和/或
信号收集区域的外部。
根据特定实施例，可以仅设置单个Y基准点。在这种情况下，可以针对
Y基准点在y方向上扫描微流体芯片218，可以在x方向上平移芯片218，然后
可以在第二x方向站处针对Y基准点在y方向上重新扫描芯片218。因而，可以
基于单个Y基准点来确定θ。
根据一些实施例，仅设置单个X基准点。在这种情况下，可以针对X基
准点在x方向上扫描微流体芯片218，可以在y方向上平移芯片218，然后可以
在第二y方向站处针对X基准点在x方向上重新扫描芯片218。因而，可以基于
单个X基准点来确定θ。
根据一些实施例，可以仅基于Y基准点来确定θ。可以使用一个或多个X
基准点来在x方向上定位芯片218。可选地，可以仅基于X基准点来确定θ。可
以使用一个或多个Y基准点来在y方向上定位芯片218。
根据其它实施例，可以将针对X基准点步骤(iii)的x方向上的粗略扫描从
对准过程中去除。
根据甚至其它实施例，可以仅进行粗略扫描，并且可以基于粗略扫描数
据来进行去倾斜操作。可选地，可以仅进行精细扫描，并且可以基于精细扫
描数据来进行去倾斜操作。作为甚至另一替代例，可以进行仅x方向上的粗
略扫描并且可以进行仅y方向上的精细扫描(反之亦然)。
在甚至其它实施例中并且如图17～24所示，可以利用系统200来定位基准
标记的子集(例如，在x基准标记257、257变模糊的情况下为Y基准标记255、
255)，并且可以识别出芯片218上的其它假象/标记(针孔、行、通道203、致
动点等)以导航至和/或计算芯片218的操作针孔的坐标。
更具体地并且如图17～24所示，系统200可被配置为且适用于通过利用以
下步骤来自动地对准芯片218：
(i)针对Y基准标记255和/或255'在y方向上粗略扫描芯片218(参考图17(i)
中的箭头)；
(ii)求出芯片218的粗略Y位置值(Ycoarse)；
(iii)针对针孔在x方向上粗略扫描芯片218(Xcoarse)(参考图18(i)中的箭
头)；
(iv)(例如，使用具有亚精度的Radon变换或其它适当的数学算法)基于针
孔的粗略扫描来确定芯片218的精细倾斜θslant；
(v)去除芯片218的精细倾斜角度的负值-θslant的倾斜(参考图19的去倾斜
后的芯片218)；
(vi)在x方向上粗略地重新扫描芯片218并且确定中间针孔行Xcoarse(例
如，对光学传输的积分使用自相关函数以求出间距然后求出第二峰
值)(参考图19和20)；
(vii)绕Xcoarse在x方向上进行精细扫描(参考图21)，然后(例如使用高斯
拟合)求出Xalign(参考图22)；
(viii)绕Ycoarse在y方向上进行精细扫描，然后(例如使用高斯拟合)求出
Yalign(参考图23)；
(ix)移动至芯片218的Xalign和Yalign位置；以及
(x)获取信号(例如，通过芯片218的电磁辐射)(参考图24)。
图17示出粗略扫描处理，其中：(i)使用马达驱动台在y方向上移动微流
体芯片218以检测Y基准点；以及(ii)针对粗略扫描处理的各增量，收集并标
绘数据。在上图中，利用针对各流体通道并且针对各y方向扫描增量或位置
所标绘的相对信号强度，三维地呈现数据。在该示例图中，y方向上的增量
扫描步长为100微米。在下图中，针对各微流体通道及其扫描位置标绘峰值
信号强度。
图18示出粗略扫描处理，其中：(i)在x方向上移动微流体芯片218以检测
与各微流体通道相关联的针孔；以及(ii)针对粗略扫描处理的各递增收集并标
绘数据。在三维图中，将数据呈现为针对各微流体通道并且针对各x方向扫
描增量或位置的相对信号强度。在该上图中，x方向上的递增扫描步骤为100
微米。在下图中，针对各微流体通道及其扫描位置标绘针对各针孔的峰值信
号强度。
在图19中，已对微流体芯片218进行了使用诸如Radon变换等的数学算法
根据路线扫描步骤所生成的数据所确定的倾斜角度θalign的负值的去倾斜。在y
方向上粗略地扫描去倾斜后的芯片218并且测量与各针孔相关联的信号强度
(图19(i))。在图19(ii)的图中，针对各微流体通道并且针对各y方向扫描增量
或位置标绘针对各针孔229的相对信号强度。
参考图20，将针对在图19中所收集的数据的针孔的光学传输用图表示为
扫描增量的函数并且确定中间针孔行的位置。这样提供了粗略X位置(Xcoarse)。
可以通过将自相关函数用在光学传输的积分上以求出间距、然后求出第二峰
值，来确定中间针孔行229b的位置。
图21示出精细扫描处理，其中：(i)在x方向上移动微流体芯片218以检测
从第二针孔发出的信号；以及(ii)收集、标绘并分析数据以确定精细X位置值
(Xalign)。在三维图中，将数据呈现为针对与微流体通道相关联的中间针孔各
自以及针对各x方向扫描增量或位置的信号强度。在该图中，x方向上的递增
扫描步长为10微米。在下部的二维图中，针对各个微流体通道标绘针对各第
二针孔的峰值信号强度和信号强度分布。
通常，激发源具有高斯分布。可以期望发现该分布的边缘和/或峰值。
如图22所示，可以使用针孔强度信号的高斯拟合来针对各针孔确定峰值和边
缘值。图22(i)示出针对第一微流体通道的第二针孔的光功率数据；图22(ii)
示出针对第四微流体通道的第二针孔的光功率数据。
图23示出精细扫描处理，其中：(i)在y方向上移动微流体芯片218以检测
从第二针孔发出的信号；以及(ii)收集、标绘并分析数据以确定精细Y位置值
(Yalign)。在三维图中，将数据呈现为针对与微流体通道相关联的各个中间针
孔以及针对各y方向扫描增量或位置的信号强度。在该图中，y方向上的递增
扫描步长为10微米。在下部的二维图中，针对各个微流体通道标绘针对各第
二针孔的峰值信号强度和信号强度分布。再次，可以使用针孔强度信号的高
斯拟合来确定针对各针孔的峰值和边缘值。
图24示出微流体芯片218经由其精细Xalign定位值和其精细Yalign定位值移
动至其最终对准位置。因而，各微流体通道与电磁辐射源自动地适当对准，
以使得可以获取到颗粒处理数据。可以获取到数据以验证对准。
根据特定实施例，所有的精细扫描步骤可以使用高斯拟合来确定精细
Xalign和/或Yalign位置值。作为非限制性示例，精细扫描增量可以为10微米，并
且高斯拟合可以具有子集精度。
应当理解，针对上述任何处理，可以消除以上所述的步骤和/或子步骤
中的一个或多个，不必按以上所呈现的顺序进行这些步骤和/或子步骤，可以
重复步骤、子步骤以及/或者步骤和/或子步骤的块中的一个或多个，以及/或
者可以插入附加和/或其它的步骤和/或子步骤。
尽管已经参考本发明的典型实施例说明了本发明的系统、组件和方法，
但本发明不限于这些典型实施例和/或实现。例如，已经针对系统100所述的
特定方面可以等同地适用于系统200(反之亦然)。实际上，如本领域技术人
员根据本发明将容易明白，本发明的系统、组件和方法容易受到许多实现和
应用影响。本发明明确地包含所公开的实施例的这些变形、增强和/或变化。
由于可以对上述结构进行许多修改、并且可以在没有背离本发明的范围的情
况下进行本发明的多个不同实施例，因此意图附图和说明书中所包含的所有
事项均应被解释为例示性而非限制性的含义。在上述发明中意图包含附加的
修改、变化和替换。因此，应当理解，应从广义上并且以与本发明的范围一
致的方式构建所附权利要求书。