專利名稱:光學測量裝置、流量現(xiàn)場測量計及光學測量方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種用于通過液流通路來光學檢測樣本的光學測量裝置。具體而言, 本發(fā)明涉及用于光學檢測流過液流通路的樣本的光學測量裝置、使用光學測量裝置的流量 現(xiàn)場測量計(flow sitemeter)及光學測量裝置所采用的光學測量方法。
背景技術:
近年來,隨著分析技術的發(fā)展,也開發(fā)出了在驅(qū)動微粒子流過液流通路的處理中 用于測量微粒子、分析所測量的微粒子以及對所分析的微粒子進行分選的技術。在開發(fā)了 所述技術的處理中,生物微粒子或普通微粒子被驅(qū)動流過液流通路。生物微粒子的典型實 例為細胞和微生物,而普通微粒子的典型實例為微珠(microbead)。用于測量流過液流通路 的微粒子、分析所測量的微粒子以及對所分析的微粒子進行分選的技術的典型實例為稱作 流量現(xiàn)場測量技術(flow-site-metry technique)的分析技術。流量現(xiàn)場測量技術的技術 正在很快地發(fā)展。流量現(xiàn)場測量技術為一種分析技術,根據(jù)該技術,作為分析對象的微粒子以排成 一列的狀態(tài)被驅(qū)動進入流體、將激光等照射到微粒子以檢測由于照射而引起的由微粒子發(fā) 射的熒光或散射光,基于檢測的熒光或散射光,對微粒子進行測量、分析以及分選。在可以 被劃分為流體系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、電學系統(tǒng)以及分選系統(tǒng)的總系統(tǒng)中執(zhí)行流量現(xiàn)場測量處理。 流體系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、電學系統(tǒng)以及分選系統(tǒng)描述如下。(1)流體系統(tǒng)在流體系統(tǒng)中,作為分析對象的微粒子在流量單元(flow cell)(或液流通路)內(nèi) 排列成一行。具體而言,以確定的流速將鞘流(sheath flow)驅(qū)動進入流量單元,在這種狀 態(tài)下,將包括微粒子的樣本流緩慢注入流量單元的中心。此時,根據(jù)層流原理(laminarflow principle),鞘流和樣本流不會彼此混合。而是,鞘流和樣本流形成層流,該層流是包括流 層的液流。隨后,同其它的量,根據(jù)作為分析對象的每個微粒子的尺寸,調(diào)節(jié)鞘流和樣本流 的流速,從而驅(qū)動每個微粒子在排成一列的狀態(tài)。(2)光學系統(tǒng)在光學系統(tǒng)中,用激光等照射作為分析對象的微粒子,并且檢測微粒子由于照射 而發(fā)射的熒光或散射光。驅(qū)動在流體系統(tǒng)(1)中處于排成一列的狀態(tài)的每個微粒子流過激 光照射部,并且每當一個微粒子通過激光照射部時,通過對應于每個參數(shù)的光學檢測器來 檢測由于向微粒子的照射激光引起的微粒子發(fā)射的熒光和散射光以分析微粒子。(3)電學系統(tǒng)在電學系統(tǒng)中,由光學系統(tǒng)⑵檢測的光學信息被轉(zhuǎn)換成模擬電信號(為一系列電壓脈沖)。隨后,對得到的模擬電信號進行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換處理。隨后,基于作為模擬-數(shù) 字轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲取的數(shù)字數(shù)據(jù),使用用于分析的計算機軟件以在分析過程中產(chǎn)生提 取的柱狀圖。(4)分選系統(tǒng)在分選系統(tǒng)中,完成了在流體系統(tǒng)(1)、光學系統(tǒng)⑵及電學系統(tǒng)⑶中執(zhí)行的測 量處理的微粒子在被收集之前被彼此分離。根據(jù)典型的分選方法,正負電荷被添加至完成 了測量處理的微粒子,并且流量單元由具有彼此不同的電位的兩個偏轉(zhuǎn)板D夾在中間。根 據(jù)被添加至微粒子的電荷的極性,充電的每個微粒子被兩個偏轉(zhuǎn)板D中的一個吸引。諸如用于分析并分選流過液流通路的微粒子的流量現(xiàn)場測量技術的技術被廣泛 應用于諸如醫(yī)學領域、制藥領域、臨床檢查領域、食品領域、農(nóng)業(yè)領域、工程領域、法醫(yī)學領 域以及犯罪鑒定領域的多種領域中。具體地,在醫(yī)學領域的情況下,流量現(xiàn)場測量技術在諸 如病理學、腫瘤免疫學、移植學、遺傳學、再生醫(yī)學以及化學療法的子領域中起著重要作用。如上所述,在非常廣泛的各種領域中都需要用于測量流過液流通路的微粒子、分 析所測量的微粒子以及分選所分析的微粒子的技術。在能夠被劃分為流體系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、 電學系統(tǒng)以及分選系統(tǒng)的如上所述的總系統(tǒng)中執(zhí)行采用基于這種技術的流量現(xiàn)場測量技 術的流量現(xiàn)場測量處理。用于在流體系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、電學系統(tǒng)以及分選系統(tǒng)中執(zhí)行處理所 需的技術的開發(fā)正在日新月異地發(fā)展。例如,如日本專利公開第2007-101314號(下文中 稱作專利文獻1)中所披露的,提出了一種微粒子分析裝置,其中,形成包括作為分析對象 的染色微粒子的微粒子懸浮液,并且向微粒子懸浮液的液流照射光,以獲取具有不同種類 的多種光信號(每種均反映微粒子的特性)。隨后,將每種光信號轉(zhuǎn)換成輸出電信號,從而, 即使不準備多種不同類型的信號處理電路板,也能夠通過微粒子分析裝置執(zhí)行彼此不同的 各種類型的分析。另一方面,如JP-T-2007-518991中所披露的,提出了一種用于擴大流量現(xiàn)場測量 計的動態(tài)范圍的方法。根據(jù)這種方法,由單個光源發(fā)出的熒光被分割成多個熒光束,并且通 過檢測這些熒光束,能夠增大流量現(xiàn)場測量計的動態(tài)范圍。JP-T-2009-063305披露了一種用于消除照射不規(guī)則性和照射位置偏移及焦點位 置偏移的方法。根據(jù)這種方法,將定向光照射至樣本以獲取液流通路中的樣本的位置信息。 隨后,基于該信息,再次將定向光照射至樣本以消除照射不規(guī)則性和照射位置偏移及焦點 位置偏移。
發(fā)明內(nèi)容
如上所述,已經(jīng)為每種處理提出了各種技術。通過分析對信息執(zhí)行的AD(模擬數(shù) 字)轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果來分析流過液流通路的樣本的信息。因此,提高AD轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的 精度是非常重要的。為了提升AD轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的精度,期望增大AD轉(zhuǎn)換處理的輸入范 圍并增加輸出比特數(shù)。但是,應該注意的是,AD轉(zhuǎn)換IC自身的輸入范圍是固定的,而AD轉(zhuǎn) 換IC的輸出比特數(shù)為16 18范圍內(nèi)的值。另外,為了使AD轉(zhuǎn)換處理的輸入范圍在實時的基礎上可調(diào)節(jié),存在一種設想的方 法,用于延遲光學拾取產(chǎn)生的原始模擬數(shù)據(jù)。但是,這種方法帶來了一個問題,即,延遲原始 模擬數(shù)據(jù)的電學處理不利地劣化了數(shù)據(jù)。延遲原始模擬數(shù)據(jù)的電學處理也稱作模擬數(shù)據(jù)延
5遲處理。 為了避免上述問題,根據(jù)現(xiàn)有技術,最初的幾十至幾百份樣本用于調(diào)節(jié)放大器的 增益。因此,如果采用這種方法,帶來了一個問題,即,最初的幾十至幾百份樣本的數(shù)據(jù)被不 期望地浪費。另外,根據(jù)這種方法,如果用于預先調(diào)節(jié)增益的樣本為微粒子和巨核細胞的混 合物,則最優(yōu)化是不可能的。 如上所述,在用于光學檢測流過液流通路的樣本的技術中,用于提高AD (模擬_數(shù) 字)轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的精度的技術帶來了上述各種問題。因此,期望提供一種在用于光學檢測流過液流通路的樣本的工藝中所采用的技 術,以作為用于以高效和高可靠度提高AD (模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的精度的創(chuàng)新的技 術。作為進行了銳意研究的結(jié)果,注意到樣本移動通過液流通路時的特征現(xiàn)象,本發(fā) 明的發(fā)明者已經(jīng)開發(fā)了一種用于放大由在電學系統(tǒng)中執(zhí)行的處理所產(chǎn)生的電信號的方法, 并且已經(jīng)完成了本發(fā)明。首先,本發(fā)明提供了一種光學測量裝置,該光學測量裝置至少采用液流通路,樣 本流過其中;第一光照射部,配置為將光照射至流過液流通路的樣本;第一光檢測部,配置 為檢測由于由第一光照射部照射的光而從樣本發(fā)出的光學信息;以及第一光電轉(zhuǎn)換部,配 置為執(zhí)行將由第一光檢測部檢測的光學信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號的光電轉(zhuǎn)換處理。光學測量 裝置進一步至少采用第一 AD (模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換部,配置為執(zhí)行將由第一光電轉(zhuǎn)換部輸出 的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的AD轉(zhuǎn)換處理;第二光照射部,相對于第一光照射部設置 在液流通路的下游側(cè),作為配置為將光照射至樣本的光照射部;以及第二光檢測部,配置為 檢測由于由第二光照射部照射的光而從樣本發(fā)出的光學信息。光學測量設備進一步至少采 用第二光電轉(zhuǎn)換部,配置為執(zhí)行將由第二光檢測部檢測的光學信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號的 光電轉(zhuǎn)換處理;放大部,配置為基于作為AD轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的由第一AD轉(zhuǎn)換部輸出的數(shù)字 電信號來放大由第二光電轉(zhuǎn)換部輸出的模擬電信號;以及第二 AD轉(zhuǎn)換部,配置為將由放大 部放大的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置中,樣本流 過液流通路。因此,可以在相對于第一部件的液流通路的下游側(cè)設置第二部件,以通過使用 由第一部件獲取的信息的第二部件來提高所得的信息的精度。需要注意,根據(jù)本發(fā)明實施 例的光學測量裝置設置有第二部件以及第一部件,但是,如后所述,可以根據(jù)第一部件獲取 的信息進行控制,以便不操作第二部件。根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置可以很好地應用于流量現(xiàn)場測量計,并且可以 作為實施本發(fā)明所提供的光學測量方法的裝置。更具體地,通過為根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置提供配置為根據(jù)由第二 AD 轉(zhuǎn)換部輸出的數(shù)字電信號來分選樣本的樣本分選部,光學測量裝置可以用作流量現(xiàn)場測量 計。本發(fā)明說明書中使用的技術術語“樣本”被如下定義。樣本可以為任意物質(zhì),只要 所述物質(zhì)能夠流過液流通路。樣本的典型實例為生物微粒子和合成粒子。生物微粒子的典 型實例為細胞、微生物、脂質(zhì)體、DNA物質(zhì)以及蛋白質(zhì)物質(zhì),而合成粒子的典型實例為乳膠粒 子、凝膠粒子以及工業(yè)粒子。在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置中,以基于作為由第一部件對同一樣本執(zhí)行的測量處理的最終結(jié)果而產(chǎn)生的數(shù)字電信號來確定的最佳放大增益來放大作為由第二部 件對樣本執(zhí)行的測量處理的最終結(jié)果而產(chǎn)生的模擬電信號。隨后,第二 AD轉(zhuǎn)換部將以最佳 放大增益被放大的模擬電信號轉(zhuǎn)換成最終由光學測量裝置輸出的數(shù)字電信號。因此,不浪 費樣本,就可以有效可靠地提高數(shù)字電信號的精度。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置的模型的概圖;圖2是示出了根據(jù)與圖1中所示的實施例不同的另一個實施例的光學測量裝置的 模型的概圖;圖3是示出了表示以雙峰形式流動的兩個鄰近樣本的脈沖信號和以三峰形式流 動的三個鄰近樣本的脈沖信號的曲線圖的示圖;圖4是示出了根據(jù)與圖1和圖2所示的實施例不同的另一個實施例的光學測量裝 置的模型的概圖;圖5是示出了根據(jù)與圖1、圖2以及圖4中所示的實施例不同的再一個實施例的光 學測量裝置的模型的概圖;圖6是示出了根據(jù)與圖1、圖2、圖4以及圖5中所示的實施例不同的再一個實施 例的光學測量裝置的模型的概念圖;圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的流量現(xiàn)場測量計的模型的概圖;以及圖8示出了表示本發(fā)明提供的光學測量方法的流程圖。
具體實施例方式接下來,將參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。優(yōu)選實施例只是本發(fā)明的代表 性實施例。即,本發(fā)明的范圍絕不限于優(yōu)選實施例。需要注意的是,在以如下順序安排的章 節(jié)段落中按順序說明優(yōu)選實施例。1光學測量裝置1
(1-1)液流通路2
(1-2)第--光照射部11
(1-3)第--光檢測部12
(1-4)第--光電轉(zhuǎn)換部13
(1-5)第-- AD轉(zhuǎn)換部14
(1-6)第二光照射部21
(1-7)第二光檢測部22
(1-8)第二光電轉(zhuǎn)換部23
(1-9)放大部3
(1-10)第-二 AD轉(zhuǎn)換部24
(1-11)流速測量部4
(1-12)流速控制部5
(1-13)溫度控制部6
2流量現(xiàn)場測量計
11、第 21、第
(2-1)分選部7 3光學測量方法
(3-1)流處理I (3-2)第一光照射處理II (3-3)第一光檢測處理III (3-4)第一光電轉(zhuǎn)換處理IV (3-5)第一 AD轉(zhuǎn)換處理V (3-6)第二光照射處理VI (3-7)第二光檢測處理VII (3-8)第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII (3-9)放大處理IX (3-10)第二 AD轉(zhuǎn)換處理X (3-11)流速測量處理XI (3-12)流速控制處理XII (3-13)溫度控制處理XIII (3-14)分選處理XIV 1光學測量裝置1
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1的模型的概圖。 如圖所示,根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1采用液流通路2、第一光照射部 光檢測部12、第一光電轉(zhuǎn)換部13、第一 AD (模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換部14、第二光照射部 光檢測部22、第二光電轉(zhuǎn)換部23、放大部3以及第二 AD轉(zhuǎn)換部24。如果需要,光學 測量裝置1可以設置有諸如流速測量部4、流速控制部5、及溫度控制部6的其它部件。下 面,詳細說明構(gòu)成光學測量裝置1的每個部件。(1-1)液流通路2樣本S正流過液流通路2。隨后將描述的第一光照射部11和第二光照射部21的 每一個將光照射至樣本S的預定部位(member),以檢測所述部位的各種信息。根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中可用的液流通路2的形狀不做具體規(guī)定。 而是,可以以高自由度設計液流通路2的形狀。例如,在圖1所示的光學測量裝置1的情況 下,在通常由諸如塑料或玻璃的材料制成的2維或3維基板T內(nèi)構(gòu)成液流通路2。但是,可 以將具有另一種形狀的液流通路用作液流通路2。例如,可以使光學測量裝置1設置有在現(xiàn) 有流量現(xiàn)場測量計中采用的液流通路2,如圖2所示的另一個實施例的情況。另外,不具體規(guī)定液流通路2的寬度、深度以及截面形狀中的每一個,而是可以以 高自由度確定。例如,還可以將具有不大于1mm通道寬度的微液流通路用作根據(jù)本發(fā)明實 施例的光學測量裝置1的液流通路2。具體地,通過具有10微米至1mm范圍內(nèi)的通道寬度 的微液流通路,可以采用如隨后描述的本發(fā)明提供的光學測量方法。需要注意,如果采用在基板T上構(gòu)成的液流通路2,則期望可以用透明材料制造液 流通路2的底部。在圖1所示的光學測量裝置1的情況下,在通過液流通路2的樣本流的 上游側(cè),設置在基板T上方的第一光照射部11和設置在基板T下方的第一光檢測部12從 兩側(cè)包圍基板T。同樣地,在通過液流通路2的樣本流的下游側(cè),設置在基板T上方的第二光照射部21和設置在基板T下方的第二光檢測部22從側(cè)面包圍基板T。因此,在這種結(jié)構(gòu) 中,可以檢測穿過液流通路2的透明底部產(chǎn)生的光學信息。(1-2)第一光照射部11第一光照射部11是用于將光L照射至正在流過液流通路2的樣本S的部件。并不具體規(guī)定第一光照射部11照射的光L的類型。但是,為了以高可靠度獲取樣 本S產(chǎn)生的熒光或散射光,期望發(fā)射具有恒定方向、恒定波長以及恒定強度的光L。例如,第 一光照射部11照射的光L為激光或由LED(發(fā)光設備)發(fā)射的光。如果將由第一光照射部 11發(fā)射的激光作為光L,則也不具體規(guī)定激光的類型。即,激光類型可以為任意激光類型或 多個激光類型的組合。激光類型的典型實例為Ar (氬離子)激光、He-Ne (氦氖)激光、染 色激光(dyelaser)以及Kr (氪)激光。(1-3)第一光檢測部12第一光檢測部12是用于檢測由于從第一光照射部11對樣本S的光L的照射而由 樣本S產(chǎn)生的光學信息的部件。并不具體規(guī)定可用于根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中的第一光檢測部12 的類型。即,只要第一光檢測部12能夠檢測由樣本S產(chǎn)生的光學信息,則第一光檢測部12 的類型可以為任意類型。換句話說,能夠以高自由度從公知的光檢測器中選擇光學測量裝 置1中采用的第一光檢測部12。可選地,可以以高自由度通過組合兩種以上具有不同類型 的公知的光檢測器來構(gòu)成第一光檢測部12。通常,公知的光檢測器的典型實例為熒光測量 設備、散射光測量設備、透射光測量設備、反射光測量設備、衍射光測量設備、紫外光譜測量 設備、紅外光譜測量設備、拉曼光譜測量設備、FRET測量設備、FISH測量設備、其它各種類 型的分光鏡以及所謂的多通道光檢測器(為包括多個光檢測器的陣列)。另外,也不具體規(guī)定第一光檢測部12在光學測量裝置1中安裝的位置。即,第一 光檢測部12可以安裝在光學測量裝置1中的任意位置,只要在所述位置處,第一光檢測部 12可以檢測由樣本S產(chǎn)生的光學信息。因此,可以以高自由度選擇和設計第一光檢測部12 在光學測量裝置1中安裝的位置。例如,如圖1和圖2所示,將第一光檢測部12安裝在光 學測量裝置1中關于液流通路2與第一光照射部11相對側(cè)的位置處。通過將第一光檢測 部12安裝在光學測量裝置1中關于液流通路2與第一光照射部11相對側(cè)的位置處,可以 以更自由的結(jié)構(gòu)設置第一光照射部11和后述的第二光照射部21。(1-4)第一光電轉(zhuǎn)換部13第一光電轉(zhuǎn)換部13是用于將第一光檢測部12檢測的光學信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號 的部件。由第一光電轉(zhuǎn)換部13產(chǎn)生的模擬電信號通常為電壓脈沖。在圖1中,附加在第一 光電轉(zhuǎn)換部13右側(cè)的箭頭一指向該電壓脈沖。(1-5)第一 AD 轉(zhuǎn)換部 14第一 AD轉(zhuǎn)換部14是用來執(zhí)行AD (模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換處理以將由第一光電轉(zhuǎn)換部 13輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的部件。在現(xiàn)有光學測量裝置中,通常在以預先確定的增益放大模擬電信號后,執(zhí)行將作 為模擬電信號的電壓脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的AD轉(zhuǎn)換處理。但是,在根據(jù)本發(fā)明實施例的 光學測量裝置1的情況下,不需要預先設定增益。即,在以任意增益放大模擬電信號后,第 一 AD轉(zhuǎn)換部14執(zhí)行第一 AD轉(zhuǎn)換處理。沒有必要說,第一 AD轉(zhuǎn)換部14也可 不必放大模擬電信號,就執(zhí)行將作為模擬電信號的電壓脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的AD轉(zhuǎn)換處理。作為由第一 AD轉(zhuǎn)換部14執(zhí)行的AD轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果而獲取的數(shù)字電信號被用于 確定隨后將描述的放大部3的增益。(1-6)第二光照射部21第二光照射部21是相對于第一光照射部11設置在液流通路2的下游側(cè)以用來將 光照射至樣本S的部件。即,第二光照射部21也能夠?qū)⒐釲再次照射至已經(jīng)被第一光照射 部11照射過的同一樣本S。在大多數(shù)現(xiàn)有的均使用液流通路的光學測量裝置中,對流過液 流通路的樣本S的光學測量通常僅執(zhí)行一次。但是,在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1 的情況下,只要樣本S正在液流通路2中流過,就可以執(zhí)行所需次數(shù)的樣本S的光學測量。 因此,在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中,設置第二光照射部21,以用作能夠在樣本 S正在液流通路2中流過的同時在光從第一光照射部11照射至樣本S后再次向樣本S照射 光的部件。此外,根據(jù)在由第一光檢測部12、第一光電轉(zhuǎn)換部13以及第一 AD轉(zhuǎn)換部14執(zhí)行 的各種測量處理中產(chǎn)生的結(jié)果,可以自由地選擇不操作第二光照射部21的選項。例如,如 果在由第一光檢測部12、第一光電轉(zhuǎn)換部13以及第一AD轉(zhuǎn)換部14執(zhí)行的各種測量處理中 產(chǎn)生的結(jié)果已經(jīng)為理想數(shù)據(jù),則存在不需要由第二光照射部21、第二光檢測部22、第二光 電轉(zhuǎn)換部23、放大部3以及第二 AD轉(zhuǎn)換部24以高精度執(zhí)行測量處理的可能的情況。在兩種以上樣本S正在持續(xù)流動的情況或類似情況下,即使通過第二光照射部 21、第二光檢測部22、第二光電轉(zhuǎn)換部23、放大部3以及第二 AD轉(zhuǎn)換部24執(zhí)行測量處理, 也不可能獲取可以用于分析樣本S的數(shù)據(jù)。圖3示出了表示以雙峰形式流動的兩個鄰近樣本S的脈沖信號和以三峰形式流動 的三個鄰近樣本S的脈沖信號的曲線圖的示圖。以由圖3所示的雙峰曲線圖所表示的形式 流動的兩個鄰近樣本S的脈沖信號和以由圖3所示的三峰曲線圖所表示的形式流動的三個 鄰近樣本S的脈沖信號的每一個不期望地具有多個峰,以致使得樣本S不能被分析。如果 這樣的結(jié)果最終出現(xiàn)在由第一光檢測部12、第一光電轉(zhuǎn)換部13以及第一AD轉(zhuǎn)換部14執(zhí)行 的測量處理中,則可以執(zhí)行控制以選擇不操作第二光照射部21的選項。因此,可以消除浪 費的測量處理。結(jié)果,可以高效地執(zhí)行需要的測量處理。另外,由于可以預先略去不能分析 的數(shù)據(jù),所以可以簡化分析作為需要的測量處理的結(jié)果而獲取的數(shù)據(jù)所需的算法。同樣,也不具體規(guī)定由第二光照射部21發(fā)射的光L的類型。但是,為了以高可靠 度獲取由樣本S產(chǎn)生的熒光或散射光,期望發(fā)射具有恒定方向、恒定波長、及恒定強度的光 L。如,由第二光照射部21發(fā)射的光L為激光或由LED (發(fā)光設備)發(fā)射的光。如果將第二 光照射部21發(fā)射的激光作為光L,也不具體規(guī)定激光的類型。即,激光類型可以為任意激光 類型或多種激光類型的組合。激光類型的典型實例為Ar(氬離子)激光、He-Ne(氦-氖) 激光、染色激光以及Kr (氪)激光??梢詫⒌诙庹丈洳?1設置為與第一光照射部11分開的部件或如圖4所示與第 一光照射部11集成的部件。圖4是示出了根據(jù)與圖1和圖2所示的實施例不同的另一個 實施例的光學測量裝置1的模型的概圖。如圖4所示,由第一光照射部11發(fā)射的光L的光 路被分成兩束。即,第一光照射部11看起來也充當?shù)诙庹丈洳?1。通過將第二光照射 部21與第一光照射部11集成以這種方式在光學測量裝置1中形成單個光源,該單個光源
10可以對減小光學測量裝置1的尺寸有所貢獻。(1-7)第二光檢測部22第二光檢測部22是用來檢測由于光從第二光照射部21照射至樣本S而由樣本S 產(chǎn)生的光學信息的部件。在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中,第二光檢測部22用作 當樣本S正在流過液流通路2時用來再次檢測由樣本S產(chǎn)生的光學信息的部件,其中,由樣 本S產(chǎn)生的光學信息已經(jīng)被第一光檢測部12檢測過了。應該注意的是,如果基于第一部件12、13以及14執(zhí)行的測量處理中產(chǎn)生的結(jié)果選 擇停用第二光照射部21的選項,則也可以執(zhí)行控制以便不操作第二光檢測部22。并不具體規(guī)定可用在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中的第二光檢測部22 的類型。即,只要第二光檢測部22可以檢測樣本S產(chǎn)生的光學信息,第二光檢測部22可以 為任意類型。換句話說,可以以高自由度從公知的光檢測器中選擇光學測量裝置1中采用 的第二光檢測部22??蛇x地,可以通過以高自由度組合兩種以上具有不同類型的公知的光 檢測器來構(gòu)成第二光檢測部22。公知的光檢測器的典型實例為熒光測量設備、散射光測量 設備、透射光測量設備、反射光測量設備、衍射光測量設備、紫外光譜測量設備、紅外光譜測 量設備、拉曼光譜測量設備、FRET測量設備、FISH測量設備、其它各種類型的分光鏡以及所 謂的多通道光檢測器(為多個光檢測器陣列)。另外,并不具體規(guī)定第二光檢測部22在光學測量裝置1中安裝的位置。即,第二 光檢測部22可以安裝在光學測量裝置1中的任意位置,只要在所述位置處,第二光檢測部 22可以檢測由樣本S產(chǎn)生的光學信息。因此,可以以高自由度選擇和設計第二光檢測部22 在光學測量裝置1中安裝的位置。例如,如圖1和圖2所示,第二光檢測部22安裝在光學 測量裝置1中關于液流通路2與第二光照射部21相對側(cè)的位置處。以這種方式通過將第 二光檢測部22安裝在光學測量裝置1中關于液流通路2與第二光照射部21相對側(cè)的位置 處,可以以更自由的結(jié)構(gòu)設置第二光照射部21和之前描述的第一光照射部11??梢詫⒌诙鈾z測部22設置為與第一光檢測部12分開的部件或如圖4所示與第 一光檢測部12集成的部件。如圖4所示,驅(qū)動第一光檢測部12,使其看上去也充當?shù)诙?檢測部22。由于被驅(qū)動以便看上去也充當?shù)诙鈾z測部22的第一光檢測部12,為了防止 從接收由第一光照射部11照射的光L的樣本S(流過液流通路2)檢測出光學信息而同時 又從接受由第二光照射部12照射的光L的另一個樣本S(流過液流通路2)檢測出光學信 息,如前所述,期望控制樣本S的流速。通過將第二光檢測部22與第一光檢測部12集成以 這種方式形成單個光檢測器,單個光檢測器可以對減小光學測量裝置1的尺寸有所貢獻。(1-8)第二光電轉(zhuǎn)換部23第二光電轉(zhuǎn)換部23是用來將由第二光檢測部22檢測的光學信息轉(zhuǎn)換成電信號的 部件。如果基于第一部件12、13以及14執(zhí)行的測量處理中產(chǎn)生的結(jié)果選擇不操作第二 光照射部21和第二光檢測部22的選項,則也可以執(zhí)行控制從而不操作第二光電轉(zhuǎn)換部23。第二光電轉(zhuǎn)換部23可以設置成是與第一光電轉(zhuǎn)換部13分開的部件或如圖4所示 與第一光電轉(zhuǎn)換部13設置在同一電路板8上。如圖4所示,設置第一光電轉(zhuǎn)換部13以便 與第二光電轉(zhuǎn)換部23在同一電路板8上起作用。由于第二光電轉(zhuǎn)換部23與第一光電轉(zhuǎn)換 部13設置在同一電路板8上,第一光電轉(zhuǎn)換部13和第二光電轉(zhuǎn)換部23可以對減小光學測量裝置1的尺寸有所貢獻。另外,上述第一 AD轉(zhuǎn)換部14、以下將被描述的放大部3以及以 下也將被描述的第二 AD轉(zhuǎn)換部24也可以與第一光電轉(zhuǎn)換部13和第二光電轉(zhuǎn)換部23設置 在同一電路板8上。(1-9)放大部 3放大部3是用于以基于由第一 AD轉(zhuǎn)換部14輸出的數(shù)字電信號確定的增益來放大 第二光電轉(zhuǎn)換部23輸出的模擬電信號的部件。在圖1中,由第二光電轉(zhuǎn)換部23產(chǎn)生的模 擬電信號(通常為由附加在第二光電轉(zhuǎn)換部23右側(cè)的箭頭一指向的電壓脈沖)被放大部3 放大為由附加在放大部3右側(cè)的箭頭一指向的模擬電信號。通常,由附加在放大部3的右 側(cè)的箭頭一指向的放大的模擬電信號為如圖1所示的電壓脈沖。在現(xiàn)有的光學測量裝置中,通常,預測樣本S的類型,在用作模擬電信號的電壓脈 沖被轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號之前,將該電壓脈沖以根據(jù)預測的類型所得的增益而放大。但是,在 根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量方法的情況下,假設樣本S具有彼此不同的尺寸和/或也具 有彼此不同的類型。與根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置不同,現(xiàn)有的光學測量裝置不能 維持這樣的樣本S。因此,如在專利文獻1中披露的通過提前預測流過液流通路的樣本S的 類型,不可能從具有彼此不同的尺寸和/或也具有彼此不同的類型的樣本S產(chǎn)生可分析的 數(shù)據(jù)。結(jié)果,在某些情況下,僅僅是在浪費樣本S。但是,在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1的情況下,已經(jīng)由第一部件11、12、 13以及14獲得了流過液流通路2的樣本S的測量數(shù)據(jù)。因此,可以根據(jù)由第一 AD轉(zhuǎn)換部 14輸出的數(shù)字電信號將放大部3的增益設定為對樣本S的尺寸和類型來說最佳的值。艮口, 放大部3能夠以對樣本S的尺寸和類型來說最佳的增益來放大模擬電信號。另外,由于放 大部3能夠以對樣本S的尺寸和類型來說最佳的增益來放大模擬電信號,所以很少出現(xiàn)最 終獲取的數(shù)據(jù)無法分析的情況。結(jié)果,可以將樣本S的浪費數(shù)量降低至最小。應該注意的是,如果基于由第一部件12、13以及14執(zhí)行的測量處理中產(chǎn)生的結(jié)果 選取不操作第二光照射部21、第二光檢測部22以及第二光電轉(zhuǎn)換部23的選項,則可以執(zhí)行 控制,從而也將放大部3置于不操作狀態(tài)。并不具體規(guī)定設置放大部3的位置。例如,如圖4所示,放大部3可以與前述的第 一光電轉(zhuǎn)換部13、第一 AD轉(zhuǎn)換部14、第二光電轉(zhuǎn)換部23以及第二 AD轉(zhuǎn)換部24設置在同 一電路板8上。(1-10)第二 AD 轉(zhuǎn)換部 24第二 AD轉(zhuǎn)換部24是用來在AD轉(zhuǎn)換處理中將放大部3輸出的放大的模擬電信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的部件。在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中,如前所描述,放大部3以最佳增益放大 由第二光電轉(zhuǎn)換部23輸出的模擬電信號。因此,通過在由第二 AD轉(zhuǎn)換部24執(zhí)行的AD轉(zhuǎn) 換處理中將放大部3輸出的放大的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號,能夠以高精度獲取詳細 數(shù)據(jù)。第二 AD轉(zhuǎn)換部24可以設置為與第一 AD轉(zhuǎn)換部14分開的部件或如圖4所示與第
一AD轉(zhuǎn)換部14在同一電路板8上的部件。如該圖所示,設置第一 AD轉(zhuǎn)換部14以便與第
二AD轉(zhuǎn)換部24在同一電路板8上起作用。由于第二 AD轉(zhuǎn)換部24與第一 AD轉(zhuǎn)換部14設 置在同一電路板8上,所以,第一 AD轉(zhuǎn)換部14和第二 AD轉(zhuǎn)換部24可以對減小光學測量裝
12置1的尺寸有所貢獻。(1-11)流速測量部4流速測量部4是用來測量正流過液流通路2的樣本S的流速的部件。在本發(fā)明中, 流速測量部4不是絕對需要的部件,而是可選的部件。但是,通過設置流速測量部4,可以根 據(jù)樣本S的流速來控制來自前述的第一光照射部11和第二光照射部21的光照射的定時。并不具體規(guī)定流速測量部4設置的位置。即,流速測量部4可以被設置在任意位 置處,只要在所述位置處,流速測量部4可以用來測量樣本S的流速。此外,可以以高自由 度確定和設計安裝流速測量部4的位置。例如,如圖5所示,可以在液流通路2的相對上游 側(cè)的位置處設置流速測量部4。另外,也不具體規(guī)定安裝流速測量部4的位置的數(shù)量。即,為了測量液流通路2的 上游側(cè)和下游側(cè)之間的流速的差并且以高精度測量流速,也可以設置兩個或以上的流速測
量部4。應該注意的是,也不具體規(guī)定可用于根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中的流 速測量部4的類型。S卩,只要流速測量部4可以用于測量樣本S的流速,流速測量部4可以 為任意類型。例如,可以從公知的流速測量計中以高自由度選擇流速測量部4作為在光學 測量裝置1中使用的部件。(1-12)流速控制部5流速控制部5是用來控制正流過液流通路2的樣本S的流速的部件。在本發(fā)明 中,流速控制部5不是絕對需要的部件,而是可選的部件。但是,通過設置流速控制部5,可 以調(diào)節(jié)樣本S的流速,以使其與來自前述的第一光照射部11和第二光照射部21的光照射 的定時匹配。如果可以調(diào)節(jié)樣本S的流速,以使其與來自第一光照射部11和第二光照射部 21的光照射的定時匹配,則可以以更高可靠度從樣本S中獲得各種數(shù)據(jù)。因此,可以提高測 量處理的精度。另外,控制樣本S的流速,也為了防止如前所述的從接收由第一光照射部11照射 的光L的樣本S(流過液流通路2)檢測出光學信息而同時又從接受由第二光照射部12照 射的光L的另一個樣本S(流過液流通路2)檢測出光學信息。通過以這種方式控制樣本S 的流速,可以將第一光檢測部12和第二光檢測部22彼此集成,以形成單個光檢測器。通過 這種單個光檢測器,可以減小光學測量裝置1的尺寸。并不具體規(guī)定設置流速控制部5的位置。S卩,流速控制部5可以設置在任意位置 處,只要在所述位置處,流速控制部5可以用于控制樣本S的流速。另外,可以以高自由度 確定和設計安裝流速控制部5的位置。例如,流速控制部5可以以圖中未示出的結(jié)構(gòu)與前 述的第一光電轉(zhuǎn)換部13、第一 AD轉(zhuǎn)換部14、第二光電轉(zhuǎn)換部23、放大部3、及第二 AD轉(zhuǎn)換 部24設置在同一電路板上。也不具體規(guī)定流速控制部5采用的控制方法。即,可以以高自由度為流速控制部5 選擇任意控制方法,只要所述方法能可以用來控制正流過液流通路2的樣本S的流速。例 如,根據(jù)在圖中未示出的結(jié)構(gòu)中執(zhí)行的典型的控制方法,調(diào)節(jié)鞘流F102相對液流通路2的 的流速和樣本流F101相對液流通路2的流速,以與前述的來自第一光照射部11和第二光 照射部21的光照射的定時匹配。對于也是在下面給出的描述中提及的鞘流F102,建議讀者 參照圖7。
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(1-13)溫度控制部6溫度控制部6是用來控制液流通路2內(nèi)部溫度的部件。如前所述,根據(jù)本發(fā)明,在 液流通路2中不同的位置處執(zhí)行測量處理。因此,如果液流通路2中的溫度隨著位置的改 變而不期望地變化,則無法以高精度執(zhí)行測量處理。因此,期望在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學 測量裝置1中提供溫度控制部6。并不具體限定溫度控制部6采用的控制方法。即,可以以高自由度為溫度控制 部6選擇任意控制方法,只要所述方法可以控制液流通路2中的溫度。例如,將采用加熱 器和溫度控制器H的溫度控制部6設置在底板(board)上,而將溫度傳感器G安裝在液流 通路2上。加熱器通常具有圖案化的電極,而溫度控制器H通常使用控制加熱器的珀爾貼 (Peltier)設備。溫度傳感器G檢測的溫度被反饋至溫度控制部6以控制液流通路2中的 溫度。對于加熱器和溫度傳感器G,建議讀者參照圖6。2流量現(xiàn)場測量計利用根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1的高精度,本發(fā)明的發(fā)明者將所述光學 測量裝置1應用于流量現(xiàn)場測量計。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的流量現(xiàn)場測量計10 的模型的概圖。如圖所示,本發(fā)明提供的流量現(xiàn)場測量計10至少采用液流通路2、第一光照射部 11、第一光檢測部12、第一光電轉(zhuǎn)換部13、第一 AD轉(zhuǎn)換部14、第二光照射部21、第二光檢測 部22、第二光電轉(zhuǎn)換部23、放大部3、第二 AD轉(zhuǎn)換部24以及分選部7。應該注意的是,液流 通路2、第一光照射部11、第一光檢測部12、第一光電轉(zhuǎn)換部13、第一 AD轉(zhuǎn)換部14、第二光 照射部21、第二光檢測部22、第二光電轉(zhuǎn)換部23、放大部3以及第二 AD轉(zhuǎn)換部24與在光學 測量裝置1中采用的相同,為了避免說明的重復,該章節(jié)中不再描述。(2-1)分選部 7分選部7是用來基于作為由第二 AD轉(zhuǎn)換部24執(zhí)行的模擬數(shù)字處理的結(jié)果而得到 的數(shù)字電信號來分選樣本S的部件。通常,作為由第二 AD轉(zhuǎn)換部24執(zhí)行的模擬數(shù)字處理 的結(jié)果而得到的數(shù)字電信號代表了每個樣本S的屬性。例如,樣本的屬性包括樣本S的尺 寸、狀態(tài)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此,分選部7通常在液流通路2的下游側(cè)使用偏轉(zhuǎn)板D等作為用 來基于每種樣本S的尺寸、狀態(tài)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)來分選樣本S的板。在圖7所示的典型結(jié)構(gòu)中,流量現(xiàn)場測量計10在液流通路2的下游側(cè)采用分支液 流通路。但是,應該注意的是,本發(fā)明的范圍決不限于這種典型結(jié)構(gòu)。例如,在圖中未示出 的結(jié)構(gòu)中,在液流通路2的下游側(cè),用超聲波來產(chǎn)生包含樣本S的液滴,并且將電荷添加至 每個液滴。隨后,將偏轉(zhuǎn)板D等用來分選樣本S。3光學測量方法圖8示出了本發(fā)明提供的光學測量方法100的流程圖。執(zhí)行本發(fā)明提供的光學測量方法100,以至少實施諸如流處理I、第一光照射處理 II、第一光檢測處理III、第一光電轉(zhuǎn)換處理IV、第一 AD轉(zhuǎn)換處理V、第二光照射處理VI、第 二光檢測處理VII、第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII、放大處理IX以及第二 AD轉(zhuǎn)換處理X的主要處 理。另外,如果需要,只是本發(fā)明提供的光學測量方法100,以實施流速測量處理XI、流速控 制處理XII、溫度控制處理XIII以及分選處理XIV。(3-1)流處理 I
流處理為驅(qū)動樣本S流過液流通路2的處理。并不具體規(guī)定驅(qū)動樣本S流過液流通路2的方法。例如,可以采用用來驅(qū)動樣本S 流過液流通路2的方法作為一種方法,通過該方法,當包括樣本S的樣本流F101與來自液 流通路2兩側(cè)的源頭的兩股鞘流F102合并時,兩股鞘流F102用于加速輸送樣本S的液流 的整流(rectification)的目的。通常,兩股鞘流F102中的每一個都為液體介質(zhì)流。通過 以這種方式輸送樣本S,可以形成包括樣本S的液流F101的層流。因此,更好的樣本S流是 可能的。如果將作為鞘流F102的液體介質(zhì)流用作具有加快(輸送樣本S的)液流的整流 的功能的液流,則也不具體規(guī)定液體介質(zhì)流的類型。但是,例如,如果樣本S為細胞,則可以 將生理鹽溶液用作液體介質(zhì)。期望通過諸如熒光物質(zhì)(諸如熒光色素)的熒光標識物質(zhì)、放射性物質(zhì)、添加 劑(intercalate!")或微珠等來預先處理(modify)樣本S,以便在隨后描述的第一光檢測 處理III和第二光檢測處理VII中,可以從樣本S中檢測光學信息。如果使用熒光色素 (fluorescentpigment),則不具體規(guī)定熒光色素的類型。即,可以從公知的熒光色素中選擇 熒光色素??蛇x地,熒光色素可以為從公知的熒光色素中選擇的兩種以上色素的組合。公知 的熒光色素的典型實例為瀑布藍(Cascade Blue)、太平洋藍(Pacific Blue)、FITC (異硫氰 酸熒光素)、PE (藻紅蛋白)、PI (碘化丙啶)、TR(Texas Red,德克薩斯紅)、PerCP (Peridinin Chlorophyll Protein,多甲藻黃素葉綠素蛋白質(zhì))、APC(Allophycocyanin,別藻藍蛋白)、 DAPI (4,,6-Diamidino-2-phenylindole,4,,6- 二脒-2-苯基吲哚)、Cy3、Cy5、及 Cy7。如果樣本S自身發(fā)出像熒光蛋白質(zhì)的情況一樣的光,則不需要通過熒光標識物質(zhì) 處理樣本S。另外,如果樣本S為能夠像FRET原理的情況一樣由于在液流通路2內(nèi)的材料 中的相互作用的進行而改變其熒光色素的物質(zhì),則也不需要熒光標識材料來處理樣本S。(3-2)第一光照射處理II第一光照射處理II為由第一光照射部11執(zhí)行以將光L照射至正流過液流通路2 的樣本S的處理。并不具體規(guī)定第一光照射處理II中發(fā)出的光L的類型。但是,為了以高可靠度獲 取樣本S產(chǎn)生的熒光或散射光,期望能夠發(fā)出具有恒定方向、恒定波長以及恒定強度的光 L。例如,在第一光照射處理II的執(zhí)行中由第一光照射部11發(fā)出的光L為激光或LED(發(fā) 光設備)發(fā)出的光。如果在第一光照射處理II的執(zhí)行中發(fā)出激光,則也不具體規(guī)定激光的 類型。即,激光類型可以為任意激光類型或多種激光類型的組合。激光類型的典型實例為 Ar(氬離子)激光、He-Ne(氦-氖)激光、染色激光以及Kr(氪)激光。(3-3)第一光檢測處理III第一光檢測處理III為由第一光檢測部12執(zhí)行以檢測光學信息的處理,該光學信 息是由于在第一光照射處理II中從第一光照射部11向樣本S的光L的照射引起的由樣本 S而產(chǎn)生的。并不具體規(guī)定第一光檢測處理III的執(zhí)行中第一光檢測部12采用的光檢測方法。 即,在第一光檢測處理III的執(zhí)行中的光檢測方法可以為任意光檢測方法,只要所述方法 可以用于檢測由樣本S產(chǎn)生的光學信息。換句話說,可以以高自由度在公知的光檢測方法 中選擇第一光檢測處理III的執(zhí)行中的光檢測方法??蛇x地,可以通過以高自由度組合兩 種以上公知的光檢測方法來形成第一光檢測處理III的執(zhí)行中的光檢測方法。公知的光檢
15測方法的典型實例為熒光測量法、散射光測量法、透射光測量法、反射光測量法、衍射光測 量法、紫外光譜測量法、紅外光譜測量法、拉曼光譜測量法、FRET測量法、FISH測量法、各種 其它的光譜測量法以及能夠檢測多種色素的所謂的多通道光檢測法。(3-4)第一光電轉(zhuǎn)換處理IV第一光電轉(zhuǎn)換處理IV為由第一光電轉(zhuǎn)換部13執(zhí)行以將在第一光檢測處理III中 由第一光檢測部12檢測的光學信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號的光電轉(zhuǎn)換處理。在第一光電轉(zhuǎn)換 處理IV的執(zhí)行中產(chǎn)生的模擬電信號通常為電壓脈沖。在圖1中,由附加在第一光電轉(zhuǎn)換部 13右側(cè)的箭頭一指向電壓脈沖。(3-5)第一 AD轉(zhuǎn)換處理V第一 AD (模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換處理V為由第一 AD轉(zhuǎn)換部14執(zhí)行以將在第一光電轉(zhuǎn)換 處理IV中由第一光電轉(zhuǎn)換部13輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的AD轉(zhuǎn)換處理。根據(jù)現(xiàn)有的光學測量方法,通常在以預先確定的增益放大模擬電信號之后,執(zhí)行 將作為模擬電信號的電壓脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的AD轉(zhuǎn)換處理。但是,在根據(jù)本發(fā)明實施 例的第一 AD轉(zhuǎn)換處理V中,不必要預先設定增益。即,第一 AD轉(zhuǎn)換部14在以任意增益放 大模擬電信號之后執(zhí)行第一 AD轉(zhuǎn)換處理V。沒有必要說,第一 AD轉(zhuǎn)換部14也可以執(zhí)行第 一 AD轉(zhuǎn)換處理V,而無需放大模擬電信號。作為第一 AD轉(zhuǎn)換處理V的結(jié)果而得到的數(shù)字電信號被用于確定如后所述的放大 處理IX的增益。(3-6)第二光照射處理VI第二光照射處理VI為在液流通路2的下游側(cè)的位置處由第二光照射部21執(zhí)行的 光照射處理。第二光照射處理VI也為將光L照射至樣本S的處理。即,執(zhí)行第二光照射處 理VI,以再次將光L照射至已經(jīng)在第一光照射處理II中被照射了光的同一樣本S。在大多 數(shù)現(xiàn)有的均使用液流通路的光學測量方法中,流過液流通路的樣本S的光學測量通常僅執(zhí) 行一次。但是,在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量方法的情況下,只要樣本S正流過液流通路 2,可以執(zhí)行所需次數(shù)的樣本S的光學測量。因此,在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量方法中, 設置第二光照射部21,以作為用于當樣本S正流過液流通路2時在由第一光照射部11向樣 本S的光照射之后執(zhí)行向樣本S再次照射光的第二光照射處理VI的部件。另外,根據(jù)在第一處理III、IV以及V中執(zhí)行的各種測量處理而產(chǎn)生的結(jié)果,可以 自由選擇不執(zhí)行第二光照射處理VI的選項。例如,如果在由第一處理III、IV以及V中執(zhí) 行的各種測量處理產(chǎn)生的結(jié)果已經(jīng)為理想數(shù)據(jù),則存在可以想見的情況,其中不需要通過 驅(qū)動第二光照射部21、第二光檢測部22、第二光電轉(zhuǎn)換部23、放大部3以及第二 AD轉(zhuǎn)換部 24以分別執(zhí)行第二光照射處理VI、第二光檢測處理VII、第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII、放大處理 IX以及第二 AD轉(zhuǎn)換處理X來以高精度執(zhí)行測量處理。在兩種或以上樣本S持續(xù)流動的情況或類似情況中,即使執(zhí)行第二處理VI、VII、 VIII、IX以及X,也不可能獲得可以用于分析樣本S的數(shù)據(jù)。圖3是示出了表示以雙峰形式流動的兩個鄰近樣本S的脈沖信號和以三峰形式流 動的三個鄰近樣本s的脈沖信號的曲線圖的示圖。以由圖3中所示的雙峰曲線圖表示的形 式流動的兩個鄰近樣本S的脈沖信號和以由圖3中所示的三峰曲線圖表示的形式流動的三 個鄰近樣本S的脈沖信號的每一個都不期望地具有多個峰,從而使得樣本S無法被分析。如
16果這樣的結(jié)果最終產(chǎn)生在由第一部件12、13以及14執(zhí)行的測量處理中,則可以執(zhí)行控制, 以選擇不驅(qū)動第二光照射部21來執(zhí)行第二光照射處理VI的選項。因此,可以消除多余的測 量處理。結(jié)果,可以以高效執(zhí)行需要的測量處理。另外,由于預先略去了無法分析的數(shù)據(jù), 所以可以簡化為分析作為需要的測量處理的結(jié)果而獲取的數(shù)據(jù)而所需的算法。同樣,也不具體規(guī)定在第二光照射處理VI的執(zhí)行中發(fā)出的光L的類型。但是,為 了以高可靠度獲取樣本S產(chǎn)生的熒光或散射光,期望能夠發(fā)出具有恒定方向、恒定波長以 及恒定強度的光L。例如,在第二光照射處理VI的執(zhí)行中由第二光照射部21發(fā)出的光L為 激光或由LED (發(fā)光設備)發(fā)出的光。如果將在第二光照射處理VI的執(zhí)行中由第二光照射 部21發(fā)出的激光作為光L,則也不具體規(guī)定激光類型。即,激光類型可以為任意激光類型或 多種激光類型的組合。激光類型的典型實例為Ar(氬離子)激光、He-Ne(氦-氖)激光、 染色激光以及Kr (氪)激光。(3-7)第二光檢測處理VII第二光檢測處理VII為由第二光檢測部22執(zhí)行以檢測光學信息的處理,該光學信 息是在第二光照射處理VI的執(zhí)行中由于從第二光照射部21向樣本S的光照射而由樣本S 產(chǎn)生的。在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中,第二光檢測部22用作這樣一個部件, 該部件用來在第二光檢測處理VII的執(zhí)行中,當樣本S正流過液流通路2時,再次檢測由樣 本S產(chǎn)生的光學信息,其中,由樣本S產(chǎn)生的該光學信息在第一光檢測處理III的執(zhí)行中已 經(jīng)被檢測過。應該注意的是,如果根據(jù)基于第一處理III、IV以及V中產(chǎn)生的結(jié)果而選擇的選項 沒有執(zhí)行第二光照射處理VI,則也可以執(zhí)行控制,從而不執(zhí)行第二光檢測處理VII。并不具體規(guī)定用來執(zhí)行第二光檢測處理VII的光檢測方法的類型。即,光檢測方 法的類型可以為任意類型,只要所述光檢測方法可以用于檢測由樣本S產(chǎn)生的光學信息。 換句話說,能夠以高自由度從公知的光檢測器中選擇第二光檢測部22??蛇x地,可以以高自 由度通過組合兩種或以上具有不同類型的公知的光檢測器來構(gòu)成第二光檢測部22。公知 的光檢測器的典型實例為熒光測量設備、散射光測量設備、透射光測量設備、反射光測量設 備、衍射光測量設備、紫外光譜測量設備、紅外光譜測量設備、拉曼光譜測量設備、FRET測量 設備、FISH測量設備、其它各種類型的分光鏡以及所謂的多通道光檢測器(為多個光檢測 器的陣列)。(3-8)第二光電轉(zhuǎn)換處理VI11第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII為由第二光電轉(zhuǎn)換部23執(zhí)行以將在第二光檢測處理VII 中由第二光檢測部22檢測的光學信息轉(zhuǎn)換成電信號的處理。如果根據(jù)基于第一處理III、IV以及V中產(chǎn)生的結(jié)果選擇的選項沒有執(zhí)行第二光 照射處理VI和第二光檢測處理VII,則也可以執(zhí)行控制,從而不驅(qū)動第二光電轉(zhuǎn)換部23來 執(zhí)行第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII。(3-9)放大處理 IX放大處理IX為由放大部3執(zhí)行從而以一個增益來放大在第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII 中由第二光電轉(zhuǎn)換部23輸出的模擬電信號的處理,所述增益基于由第一 AD轉(zhuǎn)換部14輸出 的作為圖1中第一 AD轉(zhuǎn)換處理V的結(jié)果的數(shù)字電信號,放大部3將由第二光電轉(zhuǎn)換部23 產(chǎn)生的模擬電信號(通常作為由附加在第二光電轉(zhuǎn)換部23右側(cè)的箭頭一指向的電壓脈沖)
17放大為由附加在放大部3右側(cè)的箭頭一指向的模擬電信號。通常,如圖1所示,由附加在放 大部3右側(cè)的箭頭一指向的放大的模擬電信號為電壓脈沖。在現(xiàn)有的光學測量裝置中,通常,預測樣本S的類型,并且作為模擬電信號的電壓 脈沖在被轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號之前,將該電壓脈沖以根據(jù)預測的類型而得的增益放大。但是, 在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量方法的情況下,假設樣本S具有彼此不同的尺寸和/或也 具有彼此不同的類型。與根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置不同,現(xiàn)有的光學測量裝置不 能維持這樣的樣本S。因此,如專利文獻1中所披露的通過預先預測流過液流通路的樣本S 的類型,不可能從具有彼此不同尺寸和/或也具有彼此不同類型的樣本S產(chǎn)生可分析的數(shù) 據(jù)。結(jié)果,在某些情況下,樣本S僅僅是被浪費。但是,在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1的情況下,已經(jīng)通過第一部件11、 12,13以及14獲取了流過液流通路2的樣本S的測量數(shù)據(jù)。因此,根據(jù)由第一 AD轉(zhuǎn)換部 14輸出的數(shù)字電信號可以將放大部3的增益設定為對樣本S的尺寸和類型來說最佳的值。 即,放大部3能夠以對樣本S的尺寸和類型來說最佳的增益放大模擬電信號。另外,由于放 大部3能夠以對樣本S的尺寸和類型來說最佳的增益放大模擬電信號,所以很少存在最終 獲取的數(shù)據(jù)無法分析的情況。結(jié)果,可以將樣本S的浪費數(shù)量降低至最小值。應該注意的是,如果根據(jù)基于由第一部件11、12、13以及14測量的結(jié)果選擇的選 項而不執(zhí)行第二光照射處理VI、第二光檢測處理VII以及第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII,則可以 執(zhí)行控制以將放大部3也置于不執(zhí)行放大處理IX的無效狀態(tài)(inoperative state)。(3-10)第二 AD 轉(zhuǎn)換處理 X第二 AD轉(zhuǎn)換處理X為由第二 AD轉(zhuǎn)換部24執(zhí)行以將在放大處理IX的執(zhí)行中由放 大部3輸出的放大的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的處理。依照根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量方法,放大部3在如前所述的放大處理IX的執(zhí) 行中以最佳增益放大在第二光電轉(zhuǎn)換處理VIII的執(zhí)行中已經(jīng)被輸出的模擬電信號。因此, 通過將放大的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號,能夠以高精度獲取詳細數(shù)據(jù)。(3-11)流速測量處理XI流速測量處理XI為由流速測量部4執(zhí)行以測量正流過液流通路2的樣本S的流 速的處理。在本發(fā)明中,流速測量處理XI不是絕對必須的處理,而是可選的處理。但是,通 過提供具有流速測量部4的光學測量裝置1,可以根據(jù)樣本S的測量的流速來控制第一光照 射處理II和第二光照射處理VI中的光照射的定時。并不具體規(guī)定執(zhí)行流速測量處理XI的次數(shù),以及執(zhí)行流速測量處理XI的定時。 即,能夠高自由度地以任意定時執(zhí)行所需次數(shù)的流速測量處理XI,只要流速測量處理XI是 在流處理I的執(zhí)行之后執(zhí)行即可。在本發(fā)明的情況下,如圖8所示,尤其期望可以在第一光 照射處理II之前和第二光照射處理VI之前執(zhí)行流速測量處理XI。這是因為,作為樣本S 的流速的在第一光照射處理II之前執(zhí)行的流速測量處理XI中測量的流速可以用于控制第 一光照射處理II中光照射的定時。同樣,作為樣本S的流速的在第二光照射處理VI之前 執(zhí)行的流速測量處理XI中測量的流速可以用于控制第二光照射處理VI中光照射的定時。應該注意的是,并不具體規(guī)定由流速測量部4所采用來執(zhí)行流速測量處理XI的流 速測量方法。即,允許流速測量部4采用任意流速測量方法,只要所述方法可以用于測量樣 本S的流速。例如,通常能夠以高自由度選擇使用公知的流速測量計等的流速測量方法。
(3-12)流速控制處理XII流速控制處理XII為由流速控制部5執(zhí)行以控制正流過液流通路2的樣本S的流 速的處理。在本發(fā)明中,流速控制處理XII不是絕對必須的處理,而是可選的處理。但是, 通過提供具有流速控制部5的光學測量裝置1,可以調(diào)整樣本S的流速以使其與第一光照射 處理II和第二光照射處理VI中的光照射定時匹配。如果可以調(diào)節(jié)樣本S的流速以使其與 第一光照射處理II和第二光照射處理VI中的光照射定時匹配,則能夠以高可靠度從樣本 S獲取各種類型的數(shù)據(jù)。因此,可以提高測量處理的精度。另外,控制樣本S的流速,也為了防止如前所述的從接收由第一光照射部11照射 的光L的樣本S(流過液流通路2)檢測出光學信息而同時又從接受由第二光照射部12照 射的光L的另一個樣本S (流過液流通路2)檢測出光學信息。通過以這種方式控制樣本S 的流速,可以將第一光檢測部12和第二光檢測部22彼此集成,以形成單個光檢測器。因此, 可以減小光學測量裝置1的尺寸。并不具體規(guī)定執(zhí)行流速控制處理XII的次數(shù),以及執(zhí)行流速控制處理XII的定時。 即,能夠以高自由度以任意定時執(zhí)行所需次數(shù)的流速控制處理XII,只要流速控制處理XII 是在流動處理I的執(zhí)行之后執(zhí)行即可。在本發(fā)明的情況下,如圖8所示,尤其期望可以在第 一光照射處理II之前和第二光照射處理VI之前執(zhí)行流速控制處理XII。這是因為,通過在 第一光照射處理II之前執(zhí)行流速控制處理XII,可以用調(diào)節(jié)為第一光照射處理II的光照射 定時的定時來控制樣本S的流速。同樣,通過在第二光照射處理VI之前執(zhí)行流速控制處理 XII,可以用調(diào)節(jié)為第二光照射處理VI的光照射定時的定時來控制樣本S的流速。并不具體規(guī)定在執(zhí)行流速控制處理XII中流速控制部5采用的控制方法。S卩,能夠 以高自由度為流速控制部5選擇任意的控制方法,只要所述方法可以用于控制流過液流通 路2的樣本S的流速。例如,根據(jù)以圖中未示出的結(jié)構(gòu)執(zhí)行的典型控制方法,調(diào)節(jié)鞘流F102 相對液流通路2的流速和樣本流FlOl相對液流通路2的流速以與第一光照射處理II和第 二光照射處理VI中的光照射定時匹配。(3-13)溫度控制處理XIII溫度控制處理XIII為由溫度控制部6執(zhí)行以控制液流通路2內(nèi)部的溫度的處理。 如前所述,根據(jù)本發(fā)明,在液流通路2中不同位置處執(zhí)行測量處理。因此,如果液流通路2 中的溫度從一個位置到另一個位置不期望地發(fā)生變化,則無法以高精度執(zhí)行測量處理。因 此,期望依照根據(jù)本發(fā)明實施例的光學控制方法來執(zhí)行溫度控制處理XIII。并不具體規(guī)定執(zhí)行溫度控制處理XIII的次數(shù),以及執(zhí)行溫度控制處理XIII的定 時。即,能夠以高自由度以任意定時執(zhí)行所需次數(shù)的溫度控制處理XIII,只要可以控制液流 通路2中的溫度。在本發(fā)明的情況下,如圖8所示,為了使流過液流通路2的樣本S的溫度 保持恒定,期望始終具體控制液流通路2中的溫度。通過這種方式,可以提高測量處理的精 度。并不具體規(guī)定執(zhí)行溫度控制處理XIII中溫度控制部6采用的控制方法。S卩,能夠 以高自由度為溫度控制部6選擇任意的控制方法,只要所述方法可以用于控制液流通路2 中的溫度。例如,將采用加熱器和溫度控制器H的溫度控制部6設置在底板上,而將溫度傳 感器G安裝在液流通路2上。加熱器通常具有圖案化的電極,而溫度控制器H通常使用控 制加熱器的珀爾貼設備。由溫度傳感器G檢測的溫度被反饋至溫度控制部6以控制液流通路2中的溫度。對于加熱器和溫度傳感器G,建議讀者參照圖6的概圖。
(3-14)分選處理 XIV 分選處理XIV為由分選部7執(zhí)行以基于作為由第二 AD轉(zhuǎn)換部24執(zhí)行的AD (模擬 數(shù)字)處理X的結(jié)果而獲取的數(shù)字電信號來分選樣本S。在本發(fā)明中,分選處理XIV不是絕 對必須的處理,而是可選的處理。但是,通過提供具有作為執(zhí)行分選處理XIV的部件的分選 部7的光學測量裝置1,根據(jù)本發(fā)明實施例的光學控制方法可以作為流量現(xiàn)場測量處理的 方法被執(zhí)行。根據(jù)典型的分選方法,作為由第二 AD轉(zhuǎn)換部24執(zhí)行的模擬數(shù)字處理X的結(jié)果而 獲取的數(shù)字電信號代表了樣本S的屬性。通常,樣本的屬性包括樣本S的尺寸、狀態(tài)以及內(nèi) 部結(jié)構(gòu)。因此,分選部7使用在液流通路2的下游側(cè)上的偏轉(zhuǎn)板D等,作為基于每個樣本S 的尺寸、狀態(tài)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)分選樣本S的平板。工業(yè)可應用性在根據(jù)本發(fā)明實施例的光學測量裝置1中,放大部3以基于由第一部件11、12以 及13早先產(chǎn)生的作為同一樣本S信息的信息所確定的最佳增益來放大作為由第二部件21、 22以及23執(zhí)行的處理的結(jié)果而產(chǎn)生的作為樣本S的信號的模擬電信號。隨后,第二 AD轉(zhuǎn) 換部24執(zhí)行AD(模擬數(shù)字)處理,以將放大的模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。因此,沒有 樣本S被浪費。結(jié)果,可以有效可靠地提高從模擬-數(shù)字處理得到的數(shù)字電信號的精度。 因此,通過根據(jù)本發(fā)明實施例的技術,可以對諸如醫(yī)學領域、制藥領域、臨床檢查領域、食品 領域、農(nóng)業(yè)領域、工程領域、法醫(yī)學領域以及犯罪鑒定領域的各種領域中的樣本分選和分析 技術的提高有所貢獻。具體地,在醫(yī)學領域的情況下,根據(jù)本發(fā)明實施例的技術在諸如病理 學、腫瘤免疫學、移植學、遺傳學、再生醫(yī)學以及化學療法的子領域中起到重要作用。本領域的技術人員應該理解,根據(jù)設計要求以及其他因素,可以存在各種修改、組 合、再組合以及改進,只要其在所附權(quán)利要求或等同物的范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種光學測量裝置,至少包括液流通路,樣本從所述液流通路流過;第一光照射裝置,用于將光照射至流過所述液流通路的所述樣本;第一光檢測裝置,用于檢測由于由所述第一光照射裝置向所述樣本照射的所述光而從所述樣本發(fā)出的光學信息;第一光電轉(zhuǎn)換裝置,用于執(zhí)行將由所述第一光檢測裝置檢測的所述光學信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號的光電轉(zhuǎn)換處理;第一模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置,用于執(zhí)行將由所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換處理;第二光照射裝置,相對于所述第一光照射裝置設置在所述液流通路的下游側(cè),作為向所述樣本照射光的光照射裝置;第二光檢測裝置,用于檢測由于由所述第二光照射裝置照射的所述光而從所述樣本發(fā)出的光學信息;第二光電轉(zhuǎn)換裝置,用于執(zhí)行將由所述第二光檢測裝置檢測的所述光學信息轉(zhuǎn)換成模擬電信號的光電轉(zhuǎn)換處理;放大裝置,用于基于作為所述模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的由所述第一模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述數(shù)字電信號來放大由所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述模擬電信號;以及第二模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置,用于將由所述放大裝置放大的所述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學測量裝置,所述光學測量裝置進一步具有流速測量裝 置,用于測量正流過所述液流通路的所述樣本的流速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學測量裝置,所述光學測量裝置進一步具有流速控制裝 置,用于控制正流過所述液流通路的所述樣本的流速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學測量裝置,所述光學測量裝置進一步具有溫度控制裝 置,用于控制所述液流通路中的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學測量裝置,其中,所述第一光照射裝置還起到所述第二 光照射裝置的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學測量裝置,其中,所述第一光檢測裝置還起到所述第二 光檢測裝置的作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學測量裝置,其中,所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置還起到所述第 二光電轉(zhuǎn)換裝置的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學測量裝置,其中,所述第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置還起到所 述第二模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的作用。
9.一種流量現(xiàn)場測量計,至少包括 液流通路,樣本流過所述液流通路;第一光照射裝置,用于將光照射至流過所述液流通路的所述樣本; 第一光檢測裝置,用于檢測由于由所述第一光照射裝置照射的所述光而從所述樣本發(fā) 出的光學信息;第一光電轉(zhuǎn)換裝置,用于執(zhí)行將由所述第一光檢測裝置檢測的所述光學信息轉(zhuǎn)換成模 擬電信號的光電轉(zhuǎn)換處理;第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置,用于執(zhí)行將由所述第一光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述模擬電信 號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換處理;第二光照射裝置,相對于所述第一光照射裝置設置在所述液流通路的下游側(cè),作為向 所述樣本照射光的光照射裝置;第二光檢測裝置,用于檢測由于由所述第二光照射裝置照射的所述光而從所述樣本發(fā) 出的光學信息;第二光電轉(zhuǎn)換裝置,用于執(zhí)行將由所述第二光檢測裝置檢測的所述光學信息轉(zhuǎn)換成模 擬電信號的光電轉(zhuǎn)換處理;放大裝置,用于基于作為所述模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換處理的結(jié)果的由所述第一模擬_數(shù)字轉(zhuǎn) 換裝置輸出的所述數(shù)字電信號來放大由所述第二光電轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述模擬電信號;第二模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置,用于將由所述放大裝置放大的所述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電 信號;以及分選裝置,用于基于由所述第二模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置輸出的所述數(shù)字電信號來分選所 述樣本。
10. 一種光學測量方法,至少包括以下步驟 驅(qū)動樣本流過液流通路;第一光照射步驟,向流過所述液流通路的所述樣本照射光;第一光檢測步驟,檢測由于由所述第一光照射步驟中照射的所述光而從所述樣本發(fā)出 的光學信息;第一光電轉(zhuǎn)換步驟,執(zhí)行將在所述第一光檢測步驟中檢測的所述光學信息轉(zhuǎn)換成模擬 電信號的光電轉(zhuǎn)換處理;第一模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換步驟,執(zhí)行將在所述第一光電轉(zhuǎn)換步驟中輸出的所述模擬電信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換處理;第二光照射步驟,在所述液流通路的相對于執(zhí)行所述第一光照射步驟的位置的下游側(cè) 的位置處,向流過所述液流通路的所述樣本照射光;第二光檢測步驟,檢測由于在所述第二光照射步驟中照射的所述光而從所述樣本所發(fā) 出的光學信息;第二光電轉(zhuǎn)換步驟,執(zhí)行將在所述第二光檢測步驟中檢測的所述光學信息轉(zhuǎn)換成模擬 電信號的光電轉(zhuǎn)換處理;放大步驟,基于在所述第一模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換步驟中輸出的所述數(shù)字電信號來放大在所 述第二光電轉(zhuǎn)換步驟中輸出的所述模擬電信號;以及將在所述放大步驟中放大的所述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光學測量裝置、流量現(xiàn)場測量計及光學測量方法,所述光學測量裝置至少包括樣本流過的液流通路;第一光照射部;第一光電轉(zhuǎn)換部;第一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換部;第二光照射部;第二光檢測部;第二光電轉(zhuǎn)換部;放大部以及第二模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換部。
文檔編號G01N21/64GK101923046SQ20101019822
公開日2010年12月22日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者村木洋介 申請人:索尼公司