[发明专利]用于基于流式细胞术的仪器的光电传感器及其照射单元

说明书

技术领域

本发明涉及基于流式细胞术的仪器，特别涉及一种用于基于流式细胞术的仪器的光电传感器及其照射单元。

背景技术

基于流式细胞术的仪器包括流式细胞仪、血液分析仪、尿液分析仪以及粒子分析仪等。这些基于流式细胞术的仪器都是通过一个光电传感器收集和分析粒子的二维或多维光信号数据的方法来识别液体中的不同粒子以将它们分成不同的类别。如图1a、1b所示，现有的用于基于流式细胞术的仪器的光电传感器通常包括照明单元1、流动室2和光电探测单元(图中未示出)。其中照明单元1一般包括一个光源11和光束聚焦模块13，照明单元1提供一个照射光束，所述照射光束经过光束聚焦模块13整形照射到流动室2的通孔21中形成一个供检测用的光照射区，当细胞流过该光照射区的时候，照射光束就会照射到细胞上发生散射或激发荧光发射等。本专利申请中，将细胞流动的方向定义为Y方向，将光传播方向定义为Z方向，将同时垂直于细胞流动的方向和光传播方向的方向定义为X方向。所述光束聚焦模块能将光源11出射的高斯光束聚焦成一个在Y方向上与细胞尺寸相当、在X方向上与流动室2通孔21的内壁尺寸大小相当的光照射区，在这个区域中光的能量高度集中，这样当细胞通过该区域时容易形成强度较大的散射信号以及荧光信号便于光电探测单元接收。

流动室2提供一个细胞流过的通孔21，在这个通孔21中运用流体聚焦原理将细胞包裹在鞘流中，使细胞逐个地通过光照射区，在光照射区中粒子受到激光的照射而产生不同的光信号，如前向散射信号(FSC)、侧向散射信号(SSC)以及多路的荧光信号(FL)等。

光电探测单元对流动室2中产生的各种光信号进行收集并转换成电信号，并将这些电信号送至后续的分析系统进行处理和分析就可以得到流体中存在的各种细胞的参数，进行计数和分类等处理。

现有技术中都是用两个互相垂直的柱面透镜将出射光束聚焦成一个椭圆形光斑照射到细胞上，照射高斯光束通过一个柱面透镜在X方向上汇聚在流动室2的通孔21处、通过另一个柱面透镜在Y方向上汇聚在流动室2附近。如图2所示，在流动室处的光斑形状是椭圆形，其在Y方向上大约为细胞直径大小，在X方向上大约为流动室2的通孔21内壁尺寸，在X和Y两个方向上的光场分布基本上为高斯分布。

现有技术采用一组柱面透镜对高斯光束进行聚焦仅仅考虑到照射光斑的尺寸要求，并没有考虑在不同方向上的光强度分布的要求。因为用柱面透镜并不能实现“平顶”(flat-top)分布，所以在X和Y方向上，光强仍然呈高斯分布，那么同类的粒子在从不同的位置通过这个光照射区时就会由于照射到其上的光强度不同而形成不同强度的光散射信号或荧光信号，导致对这个粒子的判断出现错误。上述错误可以用图3和图4来解释，图3给出了照射光斑的形状以及在X方向上光强度分布，同类的粒子A和B从不同的位置进入到光照射区域3中，由于光强分布的不均匀性导致照射到处于光斑中心的粒子A和偏离光斑中心的粒子B上的光能量不相同。如图4所示，这将导致处于光斑中心的粒子A和偏离光斑中心的粒子B各自形成的光散射信号就会不同，分别形成光散射信号A和光散射信号B。后续的分析模块就有可能根据光散射信号将粒子B判断成为不同于粒子A的一类粒子，造成误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于基于流式细胞术的仪器的光电传感器，能使照射到细胞上的光束在X方向上实现均匀分布，以消除由于细胞从光照区的不同位置进入而产生的误差。

本发明所要解决的另一个技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于基于流式细胞术的仪器的光电传感器的照射单元，能使照射到细胞上的光束在X方向上实现均匀分布，以消除由于细胞从光照区的不同位置进入而产生的误差。

本发明的第一个技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种用于基于流式细胞术的仪器的光电传感器，包括照射单元、流动室和光电探测单元；所述照射单元包括用于发出照射光束的光源和用于将照射光束在流动室内形成光照射区的光束聚焦模块；所述流动室用于使细胞流在鞘液的包裹之下逐个地通过光照射区；所述光电探测单元用于收集细胞在通过流动室时经光照射之后发出的光信息并将光信息转换成电信号；所述光源和光束聚焦模块之间还至少设有用于对X方向的光强分布进行平坦化的光束整形器。

优选地，所述光源为激光光源，包括至少两个发出不同特性的高斯光束的激光器，所述光束整形器是衍射光学元件。

所述衍射光学元件为用于对X方向的光强分布进行平坦化的一维衍射光学元件。