[发明专利]颗粒表征

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测多相(heterogeneous)流体样本的性能的方法和设备，包括检测例如在工业处理中可使用的颗粒或流体液滴的性能。

背景技术

提出了一种用于获取诸如生物材料和细胞(cell)的样本的显微图像的无透镜微流体检测技术。这些技术通过获取非常接近于高分辨率成像检测器的悬浮样本的图像来进行操作。它们小的尺寸造成提出在包括显微镜、智能培养皿(smart petri dishes)以及现场(point-of-care)诊断系统的各种生命科学应用中使用它们。

发明内容

在一个总体方面，本发明的特征在于一种颗粒表征(particle characterization)方法，该方法包括：使颗粒悬浮在流体中；促使悬浮颗粒流过二维阵列检测器；并且当悬浮颗粒流过二维阵列检测器时对悬浮颗粒进行照明。该方法还包括当悬浮颗粒在流体中流过二维阵列检测器时获取颗粒的多个图像；以及将颗粒表征函数应用于针对至少一些悬浮颗粒的图像中。

在优选的实施方式中，应用颗粒表征函数的步骤可在统计上或者根据至少一个形态特征对颗粒进行分类。应用颗粒表征函数的步骤可根据其形状对颗粒进行分类。应用颗粒表征函数的步骤可根据其尺寸对颗粒进行分类述应用颗粒表征函数的步骤可在统计上对颗粒进行分类。照亮步骤可包括使源频闪多个短获取周期的步骤以及在多个短获取周期获取图像的步骤。该方法可进一步包括以分类的缩略图形式显示颗粒的图像的步骤。悬浮步骤、促使步骤、获取步骤以及应用步骤可执行作为分子微生物方法的一部分。悬浮步骤、促使步骤、获取步骤以及应用步骤可以是制造过程质量保证周期的一部分。悬浮步骤、促使步骤、获取步骤以及应用步骤可以是制造过程质量控制评估的一部分。悬浮步骤、促使步骤、获取步骤以及应用步骤可应用评估分散步骤。悬浮步骤、促使步骤、获取步骤以及应用步骤可应用于药物组合物颗粒中。应用颗粒表征函数的步骤可应用污染物检测函数(contaminant detection function)。应用颗粒表征函数的步骤可应用伪造品检测函数(counterfeit detection function)。该方法可进一步包括：在颗粒悬浮在相同的流体的情况下执行另外的颗粒表征操作的步骤。另外的颗粒表征操作可包括激光衍射步骤。另外的颗粒表征操作可与促使步骤、获取步骤以及应用步骤并行地发生。另外的颗粒表征操作可与促使步骤、获取步骤以及应用步骤串行地发生。该方法可进一步包括从在获取步骤中接收到的图像数据提取单独颗粒的图像，并且将这些提取的图像通过通信信道传输至用户计算机的步骤。促使悬浮颗粒流过二维阵列检测器的步骤可促使颗粒沿着具有包括检测器流动区域和一对旁路通道的剖面的单个流动路径流动。促使悬浮颗粒流过二维阵列检测器的步骤可促使颗粒沿着具有基本上无零流动(zero-flow)区域的路径流动。促使悬浮颗粒流过二维阵列检测器的步骤可促使悬浮颗粒以至少每分钟一升的流速流动。

该方法可进一步包括将统计函数应用于二维阵列检测器的图像数据以测量(gage)多相性(heterogeneity，异质性/不均匀性)的步骤。统计函数可包括在多个获取的图像中计算熵的量。可从在每个获取的图像中的像素值或者相邻像素值之间的差值为给定值的概率的总和来计算所述熵的量(measure)。

流体可以是液体。这些颗粒可以是单独颗粒或者在流体中悬浮的颗粒的聚结物，该流体可以是液体或气体。这些颗粒可交替地为在第二液体或气体中分散的第一液体的液滴，第一流体和第二流体是不能混合的。颗粒可以是固体的、多孔的或空心的。颗粒可以是生物颗粒，诸如细胞、蛋白质或病毒颗粒。

在另一个总体方面，本发明的特征在于一种颗粒表征仪器，该仪器包括：二维阵列检测器；通道壁，其安装到检测器中，用于限定通道以保持包含样本的流体与二维检测器相接触；驱动器，用于使流体移动穿过通道；成像照明源，被定位为当流体与二维检测器相接触时对流体中的颗粒进行照明；以及被定位为对流体中的颗粒进行照明的相干散射照明源

相干散射照明源被定位为当流体与二维检测器相接触时与流体相互作用，并且其中，二维检测器被定位为检测来自通过成像照明检测器进行照明的颗粒的光并且检测由通过相干散射照明源进行照明的流体中的颗粒散射的光。该仪器可进一步包括散射检测器，该散射检测器被定位为接收由相干散射照明源照明的在流体中的颗粒散射的光。