流式细胞分析仪的光学系统及流式细胞分析仪的制作方法

本申请涉及生化，尤其涉及一种流式细胞分析仪的光学系统及流式细胞分析仪。

背景技术：

1、细胞分析仪作为对各种细胞参数进行计数和分类的仪器已被广泛应用于医学和生物领域，现在的细胞分析仪通常采用流式细胞术。这样的细胞分析仪由光源单元、流动室以及光电探测单元组成。其中流动室提供一个光学检测区域，在这个区域中运用鞘流原理(即流体聚焦原理)将细胞样本流包裹在鞘流中，使细胞逐个地通过检测通道；光源，通常是激光，提供一个照射光束照射到流动室的检测区域上，当细胞(例如血液细胞)流过检测区的时候，照射光束就会照射到细胞上发生散射或激发荧光发射等；光电探测单元将在流动室中产生的各种光学信息收集并转换成电信号，对这些转换后的电信号进行处理和分析就可以得到血液中存在的各种细胞的参数，进行计数和分类等处理。

2、现有的细胞分析仪大多采用激光散射原理进行测量，光源一般采用半导体激光器，由于激光器出射光发散角大，故在采用激光器对细胞进行检测前，需要对光束进行整形才能用于细胞检测，而目前的光束整形方案具有以下缺点：

3、1：通过两片柱面透镜分别对x和y方向上的光束进行独立整形，导致光束整形所需的光程较长，光学系统体积通常较大，空间利用率不高；

4、2：细胞检测精度与检测光斑大小相关，单片柱面透镜对y方向上光斑整形时，受限于一次光束汇聚整形设计，无法做到光斑极小化，对更小的细胞检测精度不足。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种流式细胞分析仪的光学系统及流式细胞分析仪，用于减小光学系统的体积，减小入射光束在样本流上的光斑横截面尺寸，以提升对待测样本液中细胞检测的精度。

2、本申请实施例第一方面提供了一种流式细胞分析仪的光学系统，包括：

3、光源，用于提供照射被检测样本液的入射光束；

4、光束整形模块，用于对所述入射光束进行会聚处理以便用于照射被测样本液；

5、流动室，用于提供测量通道，在所述测量通道中样本液被鞘液裹挟着流过，使得样本液中的被测细胞通过检测区被光照射而产生散射光；

6、所述光束整形模块设置于所述光源和所述流动室之间，所述光束整形模块用于将所述入射光束在第一方向上进行m次会聚，在第二方向上进行n次会聚，以将所述入射光束在所述第一方向上聚焦在所述流动室的样本流上，其中，所述第一方向为样本流动方向，所述第二方向为与所述样本流动方向和所述散射光的光轴方向所构成平面的垂直方向，m和n为正整数，且m大于n。

7、优选的，所述光束整形模块包括沿所述散射光的出射方向依次设置的柱面透镜和聚光透镜，其中，所述柱面透镜在所述第一方向上对所述入射光束进行会聚，所述聚光透镜在所述第一方向和所述第二方向上对所述入射光束进行会聚。

8、优选的，所述光束整形模块还包括设置在所述光源和所述柱面透镜之间的第一光学组件，以用于对所述入射光束进行准直，并使得准直后的入射光束依次通过所述柱面透镜和所述聚光透镜。

9、优选的，其特征在于，所述入射光束经过所述光束整形模块后，整形后的入射光束的瑞利距离覆盖所述流动室的测量通道的宽度。

10、优选的，所述光束整形模块还包括设置在所述第一光学组件和所述柱面透镜之间，与所述第一光学组件共轴设置的光隔离器，以用于隔离所述柱面透镜和/或所述聚光透镜的反射光。

11、优选的，所述入射光束的光斑为椭圆形，所述入射光束在被所述光束整形模块整形前，所述入射光束的光斑长轴与所述第一方向平行，所述入射光束在被所述光束整形模块整形后，聚焦在所述第一方向上的入射光束的光斑短轴与所述第一方向平行。

12、优选的，所述光束整形模块在所述第一方向上的焦距范围为35mm至40mm,在所述第二方向上的焦距范围为45mm至60mm。

13、优选的，聚焦在所述第一方向上的入射光束的光斑短轴的长度范围为9um至11um，在所述第一方向上的入射光束的光斑长轴的长度范围为320um至360um。

14、优选的，所述聚光透镜为球透镜、平凸透镜和双凸透镜中的至少一个。

15、优选的，所述柱面透镜为一个正柱面透镜或多个正柱面透镜的组合，或多个正柱面透镜与多个负柱面透镜的组合。

16、本申请实施例第二方面提供了一种流式细胞分析仪，包括：

17、样本发生单元，包括相互连接的气液传输控制模块和流动室，用于使含有被测细胞的样本液被鞘液包裹着通过流动室；

18、信号处理单元，用于对从所述流动室发生的散射光进行接收、光电转换并进行相应的处理；

19、以及如本申请实施例第一方面所述的流式细胞分析仪的光学系统。

20、从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

21、本申请实施例中流式细胞分析仪的光学系统，包括：光源，用于提供照射被检测样本液的入射光束；光束整形模块，用于对所述入射光束进行会聚处理以便用于照射被测样本液；流动室，用于提供测量通道，在所述测量通道中样本液被鞘液裹挟着流过，使得样本液中的被测细胞通过检测区被光照射而产生散射光；所述光束整形模块设置于所述光源和所述流动室之间，所述光束整形模块用于将所述入射光束在第一方向上进行m次会聚，在第二方向上进行n次会聚，以将所述入射光束在所述第一方向上聚焦在所述流动室的样本流上，其中，所述第一方向为样本流动方向，所述第二方向为与所述样本流动方向和所述散射光的光轴方向所构成平面的垂直方向，m和n为正整数，且m大于n。

22、本申请实施例中，因为在第一方向上对入射光束的会聚次数，大于在第二方向上对入射光束的会聚次数，故入射光束在第一方向上的光斑尺寸，较第二方向上的光斑尺寸更小，且入射光束在第一方向上的焦距小于在第二方向上的焦距。

23、故本申请实施例一方面实现了入射光束在样本流方向上光斑尺寸的极小化，从而实现了对细胞的高精度检测，另一方面缩短了光源与流动室中被检测样本之间的光学路径，从而缩小了流式细胞分析仪中光学系统的体积，实现了流式细胞分析仪中光学系统的小型化。

技术特征：

1.一种流式细胞分析仪的光学系统，包括：

2.根据权利要求1所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述光束整形模块包括沿所述散射光的出射方向依次设置的柱面透镜和聚光透镜，其中，所述柱面透镜在所述第一方向上对所述入射光束进行会聚，所述聚光透镜在所述第一方向和所述第二方向上对所述入射光束进行会聚。

3.根据权利要求2所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述光束整形模块还包括设置在所述光源和所述柱面透镜之间的第一光学组件，以用于对所述入射光束进行准直，并使得准直后的入射光束依次通过所述柱面透镜和所述聚光透镜。

4.根据权利要求3所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述入射光束经过所述光束整形模块后，整形后的入射光束的瑞利距离覆盖所述流动室的测量通道的宽度。

5.根据权利要求3所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述光束整形模块还包括设置在所述第一光学组件和所述柱面透镜之间，与所述第一光学组件共轴设置的光隔离器，以用于隔离所述柱面透镜和/或所述聚光透镜的反射光。

6.根据权利要求3所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述入射光束的光斑为椭圆形，所述入射光束在被所述光束整形模块整形前，所述入射光束的光斑长轴与所述第一方向平行，所述入射光束在被所述光束整形模块整形后，聚焦在所述第一方向上的入射光束的光斑短轴与所述第一方向平行。

7.根据权利要求5所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述光束整形模块在所述第一方向上的焦距范围为35mm至40mm，在所述第二方向上的焦距范围为45mm至60mm。

8.根据权利要求5所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，聚焦在所述第一方向上的入射光束的光斑短轴的长度范围为9um至11um，在所述第一方向上的入射光束的光斑长轴的长度范围为320um至360um。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述聚光透镜为球透镜、平凸透镜和双凸透镜中的至少一个。

10.根据权利要求9所述的流式细胞分析仪的光学系统，其特征在于，所述柱面透镜为一个正柱面透镜或多个正柱面透镜的组合，或多个正柱面透镜与多个负柱面透镜的组合。

11.一种流式细胞分析仪，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例公开了一种流式细胞分析仪的光学系统及流式细胞分析仪，用于实现对细胞的高精度检测。本申请实施例中流式细胞分析仪的光学系统包括：光源、光束整形模块和流动室，光束整形模块设置于光源和流动室之间，光束整形模块用于将入射光束在第一方向上进行M次会聚，在第二方向上进行N次会聚，以将入射光束在第一方向上聚焦在流动室的样本流上，其中，第一方向为样本流动方向，第二方向为与样本流动方向和散射光的光轴方向所构成平面的垂直方向，M和N为正整数，且M大于N。

技术研发人员：夏野,汪东生
受保护的技术使用者：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12