CN104155242B - 流体分析设备的光路装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流体分析设备的光路装置。它包括激光照射单元、流体池、荧光分光单元，所述流体池中承载有流动的流体样品，流体样品中含有荧光染料标记的待测物，所述激光照射单元对流体池的流体样品进行激光照射，激发得到所标记的荧光，通过所述荧光分光单元分光后由该流体分析设备的荧光接收器接收，所述分光单元包括用于将所述荧光分散为多个荧光束的角锥棱镜，所述角锥棱镜位于流体池与该流体分析设备的荧光接收器之间。本发明的目的是提供一种用于流式细胞仪等流体分析设备的光路装置，其能够减少荧光分光中的光能损失，提高荧光收集效率，增强后续电路微弱信号的处理能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种流体分析设备的光路装置，特别是一种流式细胞仪的光路装置。
背景技术
流式细胞仪是集光学、电子学、流体力学、细胞化学和计算机技术于一体的精密生物医学分析仪器，用于细胞的快速定量分析与分选。随着各科技术的发展，流式细胞仪成为生物和医学研究的重要工具，具有更高的灵敏度、分辨率和更多的激发波长是流式细胞仪开发和研究人员的目标。结合图
1
所示的现有技术中流式细胞仪的光路装置结构示意图，流式细胞仪多个激光器
10
产生的多路激光（如
405nm
，
488nm
，
633nm
等）都采用激光合束镜
20
合束，通过合束镜
20
实现多路激光合成，通过一共用的聚焦透镜
30
把激光束聚焦在流体池
40
内部。因为激光合束时使用相同的聚焦透镜，导致光谱范围宽，需要对聚焦光学***消色差，也较难实现焦斑均匀和光能的有效利用。目前荧光收集光学***采用的都是收光镜
50
配合光纤等导光单元
60
传输，虽然后续光路布置灵活方便，带来的主要问题是光纤端的耦合效率不高，造成荧光信号更加微弱，对后续微弱信号的探测带来更大的挑战。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于流式细胞仪等流体分析设备的光路装置，其能够减少荧光分光中的光能损失，提高荧光收集效率，增强后续电路微弱信号的处理能力。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种流体分析设备的光路装置，包括激光照射单元、流体池、荧光分光单元，所述流体池中承载有流动的流体样品，流体样品中含有荧光染料标记的待测物，所述激光照射单元对流体池的流体样品进行激光照射，激发得到所标记的荧光，通过所述荧光分光单元分光后由该流体分析设备的荧光接收器接收，所述分光单元包括用于将所述荧光分散为多个荧光束的角锥棱镜，所述角锥棱镜位于流体池与该流体分析设备的荧光接收器之间。
优选地，所述激光照射单元包括多个激光器，各激光器生成的激光束分别通过至少一个聚焦透镜被聚焦在流体池的流体样品处形成聚焦光斑，多个所述激光器生成的激光束的波长不同。
更优选地，该光路装置还包括一用于将各聚焦光斑激发出的荧光投射到角锥棱镜上的第一反射镜，各所述激光束从第一反射镜的一侧或两侧向流体池入射。
进一步地，所述流体池为多面柱状，所述流体池的侧面包括反射面、与所述反射面正对的出射面、位于所述反射面和出射面之间的多个入射面，所述第一反射镜正对反射面设置，各所述激光束分别从入射面入射，所述角锥棱镜正对出射面设置。
更进一步地，所述流体池为八面柱状，所述激光器为三个，三个激光束分别从位于所述第一反射镜同一侧的三个入射面入射，所述角锥棱镜为三棱锥形角锥棱镜。
更进一步地，所述流体池为八面柱状，所述激光器为六个，六个激光束分别从位于所述第一反射镜两侧的六个入射面入射，所述角锥棱镜为六棱锥形角锥棱镜。
进一步地，所述第一反射镜为自由曲面反射镜或非球面反射镜。
优选地，所述光路装置还包括光阑，各所述荧光束分别通过光阑去除杂光后由荧光接收器接收。
优选地，所述光路装置还包括准直镜，各所述荧光束分别通过准直镜准直后有荧光接收器接收。
优选地，所述光路装置还包括设置于所述角锥棱镜的侧部的用于调整荧光束的传输方向的第二反射镜。
本发明采用以上结构，具有如下优点：通过角锥棱镜将聚焦光斑激发出的荧光按波长不同分散为多个荧光束后，由流体分析设备的荧光接收器接收后进行进行检测分析，实现了多荧光点的投射，避免了现有技术中光纤的使用，能偶减少荧光分光与收集中的光能损失，提高荧光收集效率，增强后续电路微弱信号的处理能力。
附图说明
图
1
为现有技术中流体分析设备的光路装置；
图
2
为本发明实施例一的结构意图；
图
3
为本发明实施例一中三棱锥形角锥棱镜的结构示意图；
图
4
为本发明实施例二的结构示意图。
其中：
10
、激光器；
20
、合束镜；
30
、聚焦透镜；
40
、流体池；
50
、收光镜；
60
、导光单元；
11
、激光器；
21
、聚焦透镜；
31
、第一反射镜；
41
、流体池；
51
、三棱锥形角锥棱镜；
61
、第二反射镜；
71
、光阑；
81
、准直镜；
12
、激光器；
22
、聚焦透镜；
32
、第一反射镜；
42
、流体池；
52
、六棱锥形角锥棱镜；
62
、第二反射镜；
72
、光阑；
82
、准直镜。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
实施例一
结合图
2
所示为一种流体分析设备的光路装置，图中箭头所示方向为激光束或荧光束的传播路径。该光路装置包括激光照射单元、流体池
41
、荧光分光单元，所述流体池
41
中承载有流体样品，流体样品中含有荧光染料标记的待测物，所述激光照射单元对流体池
41
的流体样品进行激光照射，激发得到所标记的荧光，通过所述分光***分光后由该流体分析设备的荧光接收器接收，所述分光单元包括用于将所述荧光分散为多个荧光束的角锥棱镜，所述角锥棱镜位于流体池
41
与该流体分析设备的荧光接收器之间。多个荧光束的波长不同。
所述激光照射单元包括三个激光器
11
，各激光器
11
生成的激光束分别通过一个聚焦透镜
21
被聚焦在流体池
41
的液流部位形成聚焦光斑，三个激光器
11
生成的激光束的波长不同。本发明中述及激光器
11
生成的激光束均是指经过整形和扩束后的准直光束。三个聚焦透镜
21
用于分别对三个激光束聚焦。三个激光束从不同的角度入射，每个激光束在流体池
41
的聚焦位置可灵活调整，光斑聚焦质量更高。其中以位于中间的激光束作为前向信号（
FSC
）的照明光源。
该光路装置还包括一用于将各聚焦光斑激发出的荧光投射到角锥棱镜上的第一反射镜
31
，各所述激光束从第一反射镜
31
的一侧或两侧向流体池
41
入射。
所述流体池
41
为多面柱状，具体根据激光束的入射角度和数量。所述流体池
41
的侧面包括反射面、与所述反射面正对的出射面、位于所述反射面和出射面之间的多个入射面，所述第一反射镜
31
正对反射面设置，各所述激光束分别从入射面入射，所述角锥棱镜正对出射面设置。
具体到本实施例中，所述流体池
41
为八面柱状，流体池
41
的侧面由一个反射面、一个正对反射面的出射面、分别位于反射面和出射面之间的六个入射面组成，三个激光束分别从位于所述第一反射镜
31
同一侧的三个入射面入射。根据激光束的入射角度和数量可调整流体池
41
侧面的面数，流体池
41
内部的流体腔的孔径小于
200
um
。
所述角锥棱镜为三棱锥形角锥棱镜
51
。三棱锥形角锥棱镜
51
的顶点正对流体池
41
的出射面设置，并具有三个朝向流体池
41
的侧面和一个背向流体池
41
的底面。聚焦光斑激发出的荧光经三个侧面分光后形成三个具有不同波长的荧光束，三个荧光束分别通过光阑
71
和准直镜
81
后，由荧光接收器接收。光阑
71
的设置位置为各荧光束的投射焦点，光阑
71
用于滤除各荧光束的杂光，提高信噪比，根据焦点的大小设置光阑
71
孔的大小。准直镜
81
用于将各荧光束准直。所述角锥棱镜的侧部还分别设置有一用于调整荧光束的传输方向的第二反射镜
61
。本实施例中三棱锥形角锥棱镜
51
的三个侧面分别对应设置一第二反射镜
61
（图
2
中，位于纸面后方的侧面所对应的第二反射镜
61
未示出）。从三棱锥形角锥棱镜
51
侧面投射的荧光经第二反射镜
61
调整传输方向后在对应的光阑
71
处聚焦，第二反射镜
61
可以灵活调整荧光光路的传输方向，便于光路的布置。
所述第一反射镜
31
为自由曲面反射镜或非球面反射镜，用于将流体池
41
内各聚焦光斑激发出的荧光投射于角锥棱镜上，三棱锥形角锥棱镜
51
的每个侧面对应某一个波长的激发的荧光信号，投射的荧光在某个位置形成焦点，而所述光阑
71
设置在该焦点处。
结合图
3
所示，三棱锥形角锥棱镜
51
的底面和侧面之间的倾斜角
θ
可根据荧光束的分离程度及荧光束的投射角度调整，一般控制在
10~60
°之间。
实施例二
结合图
4
所示，本实施例与实施例一的区别在于，所述激光器
12
为六个经六个聚焦透镜
22
聚焦为六个激光束，六个激光束分别从位于所述第一反射镜
32
两侧的六个入射面入射，所述角锥棱镜为六棱锥形角锥棱镜
52
。六棱锥形角锥棱镜
52
的顶点正对流体池
42
的出射面设置，并且具有六个朝向流体池
41
的侧面和一个背向流体池
42
的底面。通过第一反射镜
32
将聚焦光斑激发出的荧光投射到六棱锥形角锥棱镜
52
，经六个侧面分光后形成六个具有不同波长的荧光束。六棱锥形角锥棱镜
52
的六个侧面分别对应地设置有一第二反射镜
62
，六个荧光束依次经由第二反射镜
62
调整传播方向、光阑
72
滤除杂光、准直镜
82
准直后由荧光接收器接收，其中对应六棱锥形角锥棱镜
52
位于纸面后方的两个侧面设置的第二反射镜
62
、与其相对应的两个光阑
72
和准直镜
82
在图中未示出。其它设置方式同实施例一。
本发明的光路装置可应用于流失细胞仪、血液或尿液等流体分析设备上。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种流体分析设备的光路装置，包括激光照射单元、流体池、荧光分光单元，所述流体池中承载有流动的流体样品，流体样品中含有荧光染料标记的待测物，所述激光照射单元对流体池的流体样品进行激光照射，激发得到所标记的荧光，通过所述荧光分光单元分光后由该流体分析设备的荧光接收器接收，其特征在于：所述分光单元包括用于将所述荧光分散为多个荧光束的角锥棱镜，所述角锥棱镜位于流体池与该流体分析设备的荧光接收器之间，
所述激光照射单元包括多个激光器，各激光器生成的激光束分别通过至少一个聚焦透镜被聚焦在流体池的流体样品处形成聚焦光斑，多个所述激光器生成的激光束的波长不同，
该光路装置还包括一用于将各聚焦光斑激发出的荧光投射到角锥棱镜上的第一反射镜，各所述激光束从第一反射镜的一侧或两侧向流体池入射。
2.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述流体池为多面柱状，所述流体池的侧面包括反射面、与所述反射面正对的出射面、位于所述反射面和出射面之间的多个入射面，所述第一反射镜正对反射面设置，各所述激光束分别从入射面入射，所述角锥棱镜正对出射面设置。
3.根据权利要求2所述的光路装置，其特征在于：所述流体池为八面柱状，所述激光器为三个，三个激光束分别从位于所述第一反射镜同一侧的三个入射面入射，所述角锥棱镜为三棱锥形角锥棱镜。
4.根据权利要求2所述的光路装置，其特征在于：所述流体池为八面柱状，所述激光器为六个，六个激光束分别从位于所述第一反射镜两侧的六个入射面入射，所述角锥棱镜为六棱锥形角锥棱镜。
5.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述第一反射镜为自由曲面反射镜或非球面反射镜。
6.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述光路装置还包括光阑，各所述荧光束分别通过光阑去除杂光后由荧光接收器接收。
7.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述光路装置还包括准直镜，各所述荧光束分别通过准直镜准直后
由荧光接收器接收。
8.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于：所述光路装置还包括设置于所述角锥棱镜的侧部的用于调整荧光束的传输方向的第二反射镜。
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