用于表征和量化微粒样本的图像细胞仪

摘要

本发明涉及表征和量化微粒样本的图像细胞仪。根据本发明，提供了用于捕获和分析样本在动量域中的图像细胞仪。该细胞仪设置有：光源，用于使用光束来照射样本；光学变换系统，其沿光束传播方向布置在样本之后以用于生成在空间平面中的傅里叶变换；光传感器阵列；以及空间选择滤波器，其相对于光学系统布置成使得将傅里叶变换成像在光传感器阵列上。

权利要求

1.一种用于表征和量化微粒样本的图像细胞仪，包括：光源，用于生成输入光束，所述输入光束被引导朝向所述样本以使得在所述光束经过所述样本之后生成真实空间中的光信号；

光学变换系统，其布置在所述样本之后以用于生成所述光信号在空间频率域中的傅里叶变换；

空间选择滤波器，其布置在所述光学变换系统的多个焦点处，其中，所述焦点是来自所述样本上的点的光线汇聚的点；以及光传感器阵列，其布置在所述焦点处以用于检测所成像的傅里叶变换。

2.根据权利要求1所述的细胞仪，其中，所述光学变换系统是光学透镜、曲面镜或针孔。

3.根据权利要求1或2所述的细胞仪，其中，所述空间选择滤波器是微型透镜的阵列。

4.根据权利要求3所述的细胞仪，其中，所述微型透镜是直径小于1毫米优选地10微米的小透镜，以在支承基板上形成二维阵列。

5.根据权利要求1或2所述的细胞仪，其中，所述空间选择滤波器是吸收性聚合物掩模。

6.根据权利要求5所述的细胞仪，其中，所述吸收性聚合物掩模具有深度小于1毫米优选地10微米的间距的井，其中，所述井的孔径比间距小1％至30％。

7.根据权利要求5或6所述的细胞仪，其中，所述掩模的高度在1毫米与10毫米之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的细胞仪，其中，所述光传感器阵列包括：二维光电二极管阵列，用于使得所述光信号数字化；以及处理装置，用于取回表示所述样本的信息。

9.根据前述权利要求中任一项所述的细胞仪，包括在所述样本之后的辅助光学透镜，以将所述光信号聚焦至所述传感器阵列上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的细胞仪，进一步包括布置在所述样本与所述光学变换系统之间的荧光带通滤波器。

11.根据权利要求10所述的细胞仪，其中，所述荧光滤波器是多频带荧光带通滤波器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的细胞仪，其中，所述光传感器阵列包括移动装置如移动电话、智能电话、智能平板电脑或网络摄像机的图像传感器。

13.根据前述权利要求中任一项所述的细胞仪，其中，所述样本容器是光学透明腔、比色皿或微流控装置。

14.根据前述权利要求中任一项所述的细胞仪，其中，所述样本体积使用微粒过滤器和浓缩器装置来适配。

说明书

用于表征和量化微粒样本的图像细胞仪

技术领域

[0001] 本发明涉及光学装置，更具体地涉及图像细胞仪。

背景技术

[0002] 当将光学技术应用于检测生物样本和致病样本中的微量微粒时，光学技术可以是非常有用的。更具体地，在大实验室和诊所中，光学显微技术也广泛地用于与荧光标记法结合以用于对微粒(细胞、微生物等)进行高分辨率成像。由于市售的荧光显微镜具有繁重复杂的组件并且由高成本的光学元件形成，所以市售的荧光显微镜是体积庞大且昂贵的。在过去的几年中，已经致力于寻找下述更紧凑且价格低廉的成像解决方案来满足市场需求：使用基于电荷耦合装置(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器阵列的低成本成像技术。

[0003] 流式细胞测量术是众所周知的基于激光的荧光技术，近年来，该技术得到了显著的发展和创新。这个分析实验室技术可以快速地且非常容易地测量与单细胞和微粒有关的不同的参数。使用电荷耦合装置(CCD)的进展在下述方面具有大的潜力：通过使用较便宜——便宜高达两个数量级——的发光二极管来替换昂贵的激光光源并且使用较简单且更经济的接近度检测方案来替换精密的显微技术来降低价格。这些装置已知为图像细胞仪(I-CYT)并且可以通过在计算机屏幕上进行直接细胞成像而容易地被操作。与流式细胞测量术不同，I-CYT不是通过使用激光器逐个地照射细胞来工作，而是通过对单个图片中的数以千计的细胞进行成像和分析来工作。出于这些原因，I-CYT逐渐进入市场，这是因为I-CYT与传统的流式细胞测量术提供相似的特征和有益效果，但是却具有较低的成本。专利US 8,866,063和US 7,872,796公开了一种使用图像传感器的显微镜系统(这也同样适用于图像细胞仪)，该显微镜系统检测作为样本在空间域(已知为真实空间或坐标空间)中的复制品的图像。然而，检测空间域中的图像意味着在空间分辨率、视场(FOV)和景深(DOF)之间进行权衡。光学显微镜系统的分辨率受(光源的波长λ的阶数的)衍射极限的限制。在US 7,872,
796中，使用小透镜阵列来增大装置的DOF。然而，FOV仍然受系统中的显微镜物镜的限制；因此，使用US 7,872,796中所公开的装置可以潜在地实现λ/2分辨率，但是FOV减小。专利US 
8,866,063描述了下述装置，该装置通过使用被配置成沿至少两个方向扫描样本的照明光源以及捕获多个扫描位置处的图像而具有提高的FOV。然而，DOF受限制并且所提出的增大FOV的解决方案意味着要进行冗长的计算以根据所捕获的多个图像来重建样本；其还需要繁重的机械调节来提供光源扫描。

发明内容

[0004] 本发明在包含空间频率信息的平面中捕获和分析样本在空间频率域(也已知为动量域或傅里叶域)的图像。然后，可以通过傅里叶分析来重建真实(空间)图像。在下文中，将使用术语“频率”来替代“空间频率”。

[0005] 为此，本发明设置有：光源，用于使用光束来照射样本；光学变换系统，其沿光束传播方向被布置在样本之后以用于生成在空间平面中的傅里叶变换；光传感器阵列；以及空间选择滤波器，其相对于光学变换系统被布置使得将傅里叶变换成像在光传感器阵列上。

[0006] 假定通过频率域而非空间域中的数据来取回样本信息，则本发明能够：由于大FOV与DOF结合因此能够在单次捕获中对大体积(从1毫升至10毫升)进行分析；自动地且准确地估计微粒的浓度；以及鉴于尺寸和复杂性(吸收性)来区分种群。另外，使用所公开的系统，在选择合适的光传感器阵列的情况下，针对大视场而言，空间分辨率可以达到亚微米分辨率，而这不需要任何机械调节或复杂的计算。

附图说明

[0007] 附有一组附图来完成描述并且提供对本发明的更好的理解。所述附图示出了本发明的优选实施方式，本发明的优选实施方式不应当理解为限制本发明的范围，而是仅作为可以如何实施本发明的示例。

[0008] 图1示出了本发明的一般实现。

[0009] 图2示出了使用光学透镜作为OTS的一个实施方式。

[0010] 图3示出了在本发明中用作空间选择滤波器的微型透镜阵列。

[0011] 图4示出了作为空间选择滤波器的吸收性聚合物掩模。

[0012] 图5示出了使用荧光滤波器的一个实施方式。

[0013] 图6示出了根据本发明的使用反射滤波器的荧光细胞仪的另一实施方式。

[0014] 图7示出了以某一角度布置光源以避免使用滤波器的一个实施方式。

[0015] 图8示出了使用双频带荧光带通滤波器的一个实施方式。

[0016] 图9示意性示出了数据如何被处理。

[0017] 图10示出了本发明中所使用的微型透镜阵列。

[0018] 图11示出了本发明中所使用的吸收性聚合物掩模。

[0019] 图12示出了根据图3的证明是扩大的装置FOV的实施方式的原始捕获。

[0020] 图13示出了不管样本至OTS的距离如何而均从样本取回相同的数据，从而提供大的装置DOF能力(≈1毫米)。

[0021] 图14示出了通过处理使用图3的实施方式捕获的两种不同的微生物的样本体积而获取的图。

[0022] 图15示出了通过处理具有使用图3的实施方式捕获的混合种群的微生物的水样本而获取的图。

[0023] 图16示出了通过处理图14的使用与FITC结合的抗E.coli抗体标记并且使用图5的实施方式捕获的水样本而获取的图。

具体实施方式

[0024] 本发明如下那样进行。由光源照射样本。针对给定的样本体积而言，所述体积与光源的相互作用导致发射宽频带的频率。发射处理是不相干的，因此，强度相加并且不引起干涉效应。样本被布置在光学变换系统(OTS)之前并且接近光学变换系统。因为OTS使得能够取回通过样本体积与光束之间的相互作用而生成的光束的傅里叶变换，所以OTS是关键部件。可能的OTS的示例为透镜、曲率半径等于透镜的焦距的二倍的曲面镜或者针孔。

[0025] 最后，在OTS之后适于实现与样本相互作用的光束的傅里叶变换的距离处布置空间选择滤波器。通过使用空间选择滤波器的子结构进行采样入射光束沿XY平面被分割成多个区域，从而创建一组子图像。换言之，频率信息选择性地包括在子图像中。空间采样包括由空间选择滤波器产生并且由对应的光传感器检测的子图像。传感器阵列被定位在空间选择滤波器之后并且接近于空间选择滤波器。所得到的图像是所有的子图像的组合，每个子图像包括在与样本体积相互作用之后的光束的傅里叶变换的一部分。对所得到的这些子图像的强度分布的测量意味着了解样本能量频谱的知识。

[0026] OTS的优选实施方式是汇聚透镜。如将要阐述的那样，这样的透镜实质上进行二维傅里叶变换。假定下述一般几何结构：由振幅A的正常入射的平面波照射被定位在透镜之前的样本。由tA来表示样本的振幅透射率。在这种情况下，离开样本并且入射在透镜上的光束可以描述为：

[0027] UL(x,y)＝A·tA(x,y)

[0028] 由于镜片而造成的透镜对入射光束的作用可以由下式描述：

[0029] tl(x,y)＝exp[-j·(k/2·f)·(x2+y2)]

[0030] 因此，透镜之后的振幅分布成为：

[0031] UL’(x,y)＝UL(x,y)·exp[-j·(k/2·f)·(x2+y2)]

[0032] 使用菲涅尔衍射公式，可以找到距透镜为距离z处的分布Uf(u,v)。Uf(u,v)＝{exp[j·(k/(2·z))·(u2+v2)]·(1/(j·λ·z))·∫∫UL(x,y)·exp[-j·(k/2·f)·(x2+y2)][0033] ·exp[j·(k/(2·z))·(x2+y2)]·exp[-j·(2π/(λ·z))·(x·u+y·v)]dxdy[0034] 因此，场分布Uf(u,v)与由具有平方律相位因子的透镜孔径对向的入射场的二维傅里叶变换成比例，并且光在坐标(u,v)处的振幅和相位与输入光谱在频率(u/(λf),v/(λf))处的振幅和相位有关。

[0035] 假定汇聚透镜具有焦距“f”。假定样本体积受来自光源的正常入射的光束均匀地照射。在透镜之后，复杂的场分布与透镜孔径内的二维傅里叶变换成比例。然后，可以根据所测量的频率(f’＝u/(λ·f))处的傅里叶分量的振幅和相位来重建已经经过样本体积的光场在空间域中的振幅和相位。因此，可以根据在OTS之后所测量的功率(能量)分布取回样本信息。假定以下更具体的几何结构：由正常入射的校准光来照射被定位在汇聚透镜前方(接近于汇聚透镜)的距离“d”——其中，“d”远远小于“f”——处的输入样本体积。在汇聚透镜之后距离“f”处对在样本体积之后的光束的傅里叶变换进行成像。

[0036] 针对针孔而言，从空间域至频率域的变换如以下那样进行：

[0037] 入射在孔径[A(x)]上的光的平面波将在图像平面上产生A(x)的傅里叶变换。特别地，假定衍射孔径为圆形而非矩形，以及假定孔径的半径为w。因此，如果q是孔径的平面内的半径坐标，则tA(q)＝circ(q/w)。圆对称的问题建议将傅里叶变换重新写为傅里叶贝塞尔(Fourier-Bessel)变换。夫琅禾费(Fraunhofer)衍射图案中的振幅分布为：

[0038] U(r)＝A·exp[j·k·z]·exp[j·k·r^2/(2z)]·(1/(j·λ))·[2·J1(k·w·r/z)/(k·w·r/z)]

[0039] 其中，J1为第一阶的贝塞尔函数。

[0040] 当镜的曲率半径等于透镜的焦距(f)的二倍时，曲面镜等同于透镜。

[0041] 当已经借助于OTS对光信号进行变换时，借助于空间滤波器来选择图像。这样的滤波器的示例为孔径、微型透镜阵列和吸收性聚合物掩模，即由能够对入射光束进行空间滤波的若干孔径构造的二维阵列型结构。每个孔径选择保留与其振幅和相位二者有关的信息的入射光束的部分。在对由光传感器阵列检测到的图像进行合适的数据处理之后，从而可以取回在空间选择滤波器之后检测到的光信号中包括的样本信息。已知多个二维阵列型结构符合空间选择滤波要求以实现所公开的发明。在多个二维阵列型结构中，构成传输井阵列的微型透镜阵列和吸收性聚合物掩模被认为是本发明的优选解决方案。符合本说明书的透镜阵列、聚合物掩模或任何其他结构的间距会限定由光传感器阵列捕获的子图像的周期性。微型透镜、井或等同物的孔径会限定空间选择滤波器的空间滤波能力。

[0042] 在微型透镜阵列配置的情况下，通过每个微型透镜的角孔径(Nm)来限定滤波能力:

[0043]

[0044] 在等式中，“fm”表示每个微型透镜的焦距以及“Dm”表示每个微型透镜的直径。

[0045] 微型透镜是小透镜，通常具有小于1毫米(mm)并且通常小至10微米(μm)的直径。一般的微型透镜可以是具有用于折射光的一个球形凸面和一个平面表面的单个元件。由于微型透镜如此小，因此支承微型透镜的基板通常比透镜厚。更复杂的透镜可以使用非球面表面，以及其他透镜可以使用若干层光学材料来获得所设计的性能。微型透镜阵列包含在支承基板上形成一维阵列或二维阵列的多个微型透镜。如果各个透镜都具有圆形孔径并且不允许交叠，则可以将他们以六边形阵列形式布置以获得对基板的最大覆盖。然而，在透镜之间仍然会存在间隙，所述间隙仅可以通过制作具有非圆形孔径的微型透镜来减小。使用光学传感器阵列，非常小的透镜系统用于将光聚焦并且集中到光电二极管表面上而不是使光落到像素装置的非光敏区域上。填充因子是有效折射面积(即将光引导至检测表面的面积与由微型透镜阵列占据的总的连续面积)的比率。微型透镜阵列作用为扫描显微镜物镜经过体积样本的光学傅里叶变换的点的阵列。

[0046] 在吸收性聚合物掩模的情况下，可以将滤波效应描述为如下：

[0047]

[0048] 在等式中，“dm”表示掩模孔径元件的直径，“Lm”表示掩模的高度以及角表示与入射光束的空间频率固有地联系的、相对于法线的接收角。

[0049] 吸收性聚合物掩模为具有以下间距的井阵列，该间距与微型透镜阵列的间距相等，但是井阵列的孔径小于透镜的直径(1％至30％)，从而提供鲁棒的结构。掩模的高度限定滤波能力。所述高度应当在避免混叠和欠采样两者的范围内；所述高度应当优选地导致掩模的高度与井孔径之间的高宽比(AR＝Lm/dm)为从1至10，其等于从6度至45度的接收角。6度以下的接收角会导致对光学信号欠采样并且因此没有足够的信息进行样本恢复，而高于45度的接收角会导致严重不利的混叠。掩模越厚(高度增大)，结构选择性越高。然而，在高选择性与会导致信息的缺失的对信号的欠采样之间存在折衷。

[0050] 最后，借助于光传感器阵列来检测所得到的图像。这样的阵列的示例是CCD、常规的移动电话或任何其他便携式装置中的相机等。

[0051] 数据取回是基于傅里叶光学原理的；通过以下等式来给出所检测的图案强度：

[0052]

[0053] 在二维几何结构的情况下，这表示空间频率分布。图像的中心是零空间频率以及其他强度点(nλZif0)中的每个强度点表示所捕获的信号的谐波。

[0054] 子图像中的每个子图像包含关于样本体积的统计参数如微粒尺寸和复杂性，以进一步允许对微粒进行计数。复杂性和尺寸信息可以被配对成分散图以将结果呈现给用户。所述分散图将允许区分单个样本体积内的多种微粒。复杂性参数指对样本的吸收率的度量，即由样本吸收了多少入射光束。

[0055] 以下参照附图示出了不同的实施方式。

[0056] 图1示出了本发明的一般示意图，包括：波长频带受限光源(A1)、光学变换系统(OTS)(B1)、空间选择滤波器(B2)以及光传感器阵列(A2)。该附图还指示样本(C1)在装置内的位置。样本要被布置在光源与OTS之间。

[0057] 在图2中，光学透镜用作OTS(B11)。空间选择滤波器(B2)被布置在透镜的角频率平面处，并且样本体积(C1)被布置在OTS透镜附近。

[0058] 图3示出了将使用用作空间选择滤波器和光学透镜的微型透镜阵列来将光源聚焦到样本上以改善照明的实施方式。聚焦光学透镜(例如，焦距为50mm)(B3)将波长频带受限LED光源(A1)聚焦到样本体积的区域上，所得到的光束通过OTS(B1)收集。离开OTS的光束入射到微型透镜阵列(B21)上，该微型透镜阵列(B21)使通过OTS(B1)生成的空间傅里叶变换分量分解。所述阵列可以具有10mm×10mm阵列的面积，其中，针对总共1111个微型透镜的间距为300μm以及厚度为1.2mm。光传感器阵列(A2)可以是商业上可购得的以下CMOS图像传感器：使用拜耳滤波器技术，尺寸为5.70mm×4.28mm，以及间距为2.2μm。

[0059] 图4示出了本发明的使用吸收性聚合物掩模替代微型透镜阵列以防止或至少降低在检测到的信号中的混叠效应的另一实施方式。装置中的其他部件与图2的实施方式中的部件相同。吸收性聚合物掩模可以是测量由直径为250μm以及间距为300μm的二维孔径阵列构成的10mm×10mm×6mm(XYZ)的结构。所得到的总体结构是由1111个不同孔径构成的，1111个不同的孔径中的每个孔径对光传感器阵列上的入射光束独立地进行采样。

[0060] 图5示出了使用荧光滤波器的一个实施方式。适当的荧光滤波器衰减(吸收)泵浦光并且允许荧光信号透过。这对系统引入了另外的特殊性程度，尤其当尺寸和/或复杂性不足以对微粒进行区分时。已经证实图1中所描述的系统对尺寸小至3um差异的微粒进行区分。然而，要分析的许多生物样本可能具有相等尺寸的若干微生物。在这种情形下，标记并且添加图5的荧光滤波器使得能够区分目标微生物。聚焦光学透镜(B3)(例如，焦距为50mm)将波长频带受限LED光源(A1)聚焦到样本体积(C2)的区域上。这个样本体积生成通过OTS(B1)收集的荧光光束(C3)。剩余的泵浦信号被荧光滤波器(B4)衰减(过滤)，从而仅剩下通过空间选择滤波器(B2)并且被光传感器阵列(A2)检测的荧光发射。

[0061] 图6示出了使用反射滤波器(B5)来抑制在样本体积之后剩余的泵浦光束的另一实施方式。在荧光检测的情况下对泵浦的去除尤其重要。如果泵浦被去除多于荧光信号，则可以不需要荧光过滤器。荧光发射是全方位的，因此，即使一些荧光信号会被反射滤波器反射，足够的荧光强度也会到达光传感器阵列(A2)以根据捕获来取回样本信息。

[0062] 在图7的实施方式中，入射泵浦光束以一定角度进入样本体积。从而可以避免使用滤波器。

[0063] 图8示出了多荧光(双荧光)I-CYT配置。光源(A1)表示一个或两个波长频带受限LED光源。使用了双频带荧光带通滤波器(B6)代替图5中的荧光滤波器。更具体地，该系统可以适用于使用中心在激励峰内的单个LED光源以及524nm/676nm双频带荧光带通滤波器来分析用FITC(激励波长和发射波长分别为495nm和519nm)和PerCP(激励波长和发射波长分别为470nm和670nm)荧光标记的样本体积。通过使用彩色图像传感器并且针对每个发射波长从对应的颜色通道取回数据来在传感器处使信息单体化。因为现在可以通过复杂性、尺寸和荧光发射来对微粒进行分类，所以这对系统引入另一特殊性。

[0064] 针对荧光信号所述的可以适用于自发体荧光几何体。这意味着在这种情况下泵浦从微粒直接诱导荧光以进行检测而不需要荧光标记。这是因为来自标记的荧光附着于微粒而来自微粒自身的自发体荧光来自同一样本体积区，因此可以以相同的方式处理信号并且因此可以应用本发明。

[0065] 本发明的可操作性允许使用标准光学腔、比色皿和流控装置(没有移动部件的装置)来分配体积样本。光学腔或比色皿是下述小管：横截面为圆形或方形，在一端密封，由塑料、玻璃或熔融石英(用于UV光)制成并且被设计成容置用于实验的样本。在速度比高精度更重要的快速分析时通常使用一次性塑料比色皿。

[0066] 此外，原始样本可以在使用标准浓缩过滤器被浓缩的同时被过滤和提纯。微粒浓缩器是一次性的，仅单独使用具有用于浓缩和/或提纯生物样本的聚合物膜的超过滤装置。本发明对微粒的数量的光信号响应是线性的，因此当使用浓缩装置来更好的测量真实的微粒浓度时，本发明需要单值校正因子。

[0067] 图9示出了光学数据处理。如果样本体积(C1)被布置在OTS(B1)附近，则在距(B1)的距离(B8)处傅立叶光学原理成立，该位置已知为空间频率平面或傅立叶平面，所接收的信号(C4)将与对通过OTS(B1)收集的输入光束的傅立叶变换等同。通过在所述点(B8)处布置空间选择滤波器(B2)，将生成空间傅立叶变换的若干子图像，若干子图像中的每个子图像与滤波器的一个子结构对应。在传感器(A2)处捕获由上述子图像组成的完整图像。

[0068] 图10中示出本发明的一个实施方式中使用的微型透镜阵列(B21)的示意图。(B211)指阵列沿一个方向的全尺寸，(B212)指沿正交方向的尺寸，(B213)指示阵列的厚度以及(B214)是透镜之间的间距。对于图2的优选实施方式而言，微型透镜阵列沿(B211)的长度为10mm，沿(212)的长度为10mm，厚度(B213)为1.2mm以及间距(B214)为300μm，这形成具有总共1111个微型透镜的阵列。

[0069] 图11中示出在本发明的一个实施方式中所使用的吸收性聚合物掩模(B22)的示意图。(B221)指沿方向X和方向Y的全尺寸，(B222)指沿正交的Z方向的尺寸，(B223)指示掩模的孔径之间的间距以及(B224)是所述孔径的直径。对于图3的优选实施方式而言，吸收性聚合物掩模沿(B221)的长度为10mm，沿(B222)的长度为6mm，间距(B223)为300μm以及孔径尺寸(B224)为250μm，这形成具有总共1111个孔径的结构。

[0070] 图12示出了根据图3的证明是扩大的装置FOV的实施方式的原始捕获。在用于成像应用的现有技术包括光场显微技术的情况下，FOV取决于装置中使用的显微镜物镜。例如，对于16倍物镜透镜而言，FOV是1.3mm2。在本发明中，样本被布置在捕获傅立叶变换的透镜之后并且非常靠近捕获傅立叶变换的透镜。因此，系统中的放大因子是近似为1。因此，样本捕获的面积等于成像在传感器上的面积即5.70mm×4.28mm＝24.39mm2，从而获得大的FOV＝24.39mm2。相比而言，在现有技术中，捕获真实空间中的图像意味着样本必须远离透镜布置，并且因此大于1的放大因子减小了有效视场。

[0071] 在图13中，5μm微粒的样本在距OTS的若干距离处被捕获并且被处理以取回样本尺寸和复杂性信息。所示出的结果图指示不管样本距OTS的距离如何均从样本取回相同的数据，从而证明大的装置DOF能力(≈1mm)。对微粒的检测在取回的尺寸和复杂性信息方面是重复的。

[0072] 图14示出了通过处理使用图3的实施方式捕获的两个样本体积而获取的分散图，其中，OTS(B1)是如图2中所示的光学透镜(B11)。捕获和处理了两者都在磷酸盐缓冲盐水4
(PBS)中稀释的浓度为10CFU/ml的大肠杆菌的样本(E.coli)以及具有相似浓度的酿酒酵母(S.cerevisiae)的样本。已知E.coli的微生物具有2μm的平均尺寸，而S.cerevisiae具有
5μm的平均尺寸。该图显示了在所分析的体积样本内的微粒的复杂性(水平轴)和尺寸(垂直轴)。从图中明显的是不同的微生物可以按照从捕获的信号中取回的其尺寸和复杂性参数而被检测、表征和区分。

[0073] 图15示出了通过处理使用图3的实施方式所捕获的被污染的水样本而获取的分散图。样本初始具有未知的各种微生物。为了确保E.coli的存在，将被稀释在具有与异硫氰酸荧光素(FITC)荧光标记物结合的抗E.coli抗体的PBS中的1ml的104CFU/ml浓度的E.coli添加至2ml的被污染的水样本中。这个过程确保荧光标记所添加的104CFU/ml浓度的E.coli。结果图示出了与样本的完整微生物负载对应的信息。

[0074] 图16示出了与相同样本对应的分散图，这次是使用图5的实施方式捕获的。在这种情况下，仅取回了与发射FITC的E.coli微生物对应的数据。

[0075] 在本文中，术语“包括”及其派生词(如“包含”等)不应当理解为具有在排他的意义，也就是说，这些术语不应当被理解为排除所描述的和所限定的内容可以包括另外的元件/步骤等的可能性。

[0076] 另一方面，本发明显然不限于本文所描述的一个或更多个具体实施方案，而且本发明还涵盖可以由任何本领域技术人员考虑到的本发明的如在权利要求中所限定的一般范围内的(例如，关于材料、尺寸、部件、配置等的选择的)任何变型。