CN116106523A - 血液分析装置 - Google Patents
血液分析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116106523A CN116106523A CN202310380525.1A CN202310380525A CN116106523A CN 116106523 A CN116106523 A CN 116106523A CN 202310380525 A CN202310380525 A CN 202310380525A CN 116106523 A CN116106523 A CN 116106523A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- light beam
- wavelength
- conversion module
- nonlinear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004159 blood analysis Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 253
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 84
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 claims abstract description 64
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 58
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 49
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 claims description 21
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 10
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 8
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 claims 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- RFVFQQWKPSOBED-PSXMRANNSA-N 1-myristoyl-2-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)O[C@@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)COC(=O)CCCCCCCCCCCCC RFVFQQWKPSOBED-PSXMRANNSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
- G01N33/49—Blood
- G01N33/4915—Blood using flow cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1434—Optical arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Hematology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Ecology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本申请公开了血液分析装置,该血液分析装置包括:光学流动室,待测液体从光学流动室中流过;光源,光源用于朝光学流动室发射相干光光束,相干光光束照射在光学流动室中流过的待测液体中的粒子上,激发生成荧光光束,粒子含有荧光染液;非线性光电转换模块,非线性光电转换模块用于对荧光光束进行光电转换;相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值小于10纳米,和/或,相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于15纳米。基于上述方式,可有效提高流式检测的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及样本检测技术领域,特别是涉及血液分析装置。
背景技术
现有技术中,在采用血液分析装置进行流式检测时,通常会采用光源对光学流动室中流过的内含荧光染液的样本进行照射,当光源发射出的相干光光束照射在样本上,激发生成相应的荧光光束后,通过非线性光电转换模块接收该荧光光束,得到相应的检测结果,完成检测。
现有技术的缺陷在于,由于样本中的荧光染液吸收相干光光束的能量而相应激发生成的荧光光束的光强较弱,或由于相干光光束的波长与荧光光束的波长相近而易使得血液分析装置误将接收到的相干光光束识别为荧光光束,从而使得血液分析装置基于该荧光光束进行流式检测的准确性较低。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是如何提高流式检测的准确性。
为了解决上述技术问题,本申请采用的技术方案是:一种血液分析装置,包括:光学流动室,待测液体从光学流动室中流过;光源,光源用于朝光学流动室发射相干光光束,相干光光束照射在光学流动室中流过的待测液体中的粒子上,激发生成荧光光束,其中,粒子含有荧光染液;非线性光电转换模块,非线性光电转换模块用于对荧光光束进行光电转换;其中,相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值小于10纳米,和/或,相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于15纳米。
其中,荧光染液的最大激发峰的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于10纳米,和/或,荧光光束的最大发射峰值波长为650-675纳米。
其中,相干光光束照射在光学流动室中流过的待测液体中的粒子上激发生成荧光光束并散射形成散射光束;血液分析装置还包括分光模块和线性光电转换模块;分光模块位于荧光光束和散射光束的重合中心光路上,分光模块用于透射荧光光束并反射散射光束;线性光电转换模块用于对散射光束进行光电转换;其中,反射波段与透射波段部分重合,散射光束的波长小于分光模块的透射波段的最小波长,且散射光束的波长与分光模块的透射波段的最小波长的波长之间的差值大于5纳米,和/或,荧光光束的峰值波长大于分光模块的反射波段的最大波长,且荧光光束的峰值波长与分光模块的反射波段的最大波长的波长之间的差值大于5纳米。
其中,分光模块为二向色镜;二向色镜对荧光光束的透射率大于90%,和/或,二向色镜对散射光束的反射率大于95%,和/或,二向色镜的波长误差处于-0.5%-0.5%的边缘波长之间,和/或,二向色镜的波长范围处于250纳米-1000纳米之间,和/或,二向色镜的陡度小于4%边缘波长,和/或,二向色镜的透过波前差小于在632.8纳米下的0.01λ每英寸。
其中,荧光光束的峰值波长大于非线性光电转换模块的峰值灵敏度波长,且荧光光束的峰值波长与非线性光电转换模块的峰值灵敏度波长之间的差值小于280纳米,和/或,所述非线性光电转换器件的光灵敏度大于7*104安/瓦,和/或,非线性光电转换模块的过电压大于0.5伏,和/或,非线性光电转换模块的过电压小于4.5伏。
其中,荧光光束的峰值波长大于非线性光电转换模块的光子探测效率的峰值波长,且荧光光束的峰值波长与非线性光电转换模块的光子探测效率的峰值波长之间的差值小于310纳米,和/或,所述非线性光电转换模块的光子探测效率大于10%,和/或,非线性光电转换模块的反向电压大于器件击穿电压且非线性光电转换模块的过电压大于0.5伏。
其中,非线性光电转换模块中的每一个非线性光电转换单元的感光面的像素尺寸大于等于25微米,和/或,非线性光电转换模块中的全部非线性光电转换单元的总数量大于500个,和/或,非线性光电转换模块中的每一个非线性光电转换单元的光子探测效率大于12%,和/或,非线性光电转换模块的感光面的总面积大于等于36平方毫米,和/或,非线性光电转换模块中的全部非线性光电转换单元的感光面的面积之和占非线性光电转换模块的感光面的总面积的比例不小于70%。
其中,非线性光电转换模块的采样脉冲周期包括上升段和下降段;上升段的总时长分别与非线性光电转换模块的总结电容和非线性光电转换单元的电阻呈正相关关系,和/或,下降段的总时长分别与非线性光电转换模块的总结电容和淬灭电阻呈正相关关系;非线性光电转换模块的采样脉冲周期的总时长不大于单个待测液体中的粒子对应的脉冲宽度的总时长的十分之一。
其中,光学流动室与非线性光电转换模块之间还设置有平顶光模块和/或筒状光阑模块;平顶光模块用于将荧光光束转化成平顶光束,非线性光电转换模块用于对经平顶光模块转化后的荧光光束进行光电转换;筒状光阑模块具有一筒状内腔,荧光光束从筒状内腔的入光口入射并从筒状内腔的出光口出射,筒状内腔的内壁设置成能够反射进入筒状内腔的荧光光束,非线性光电转换模块用于对从出光口出射的荧光光束进行光电转换。
其中,入光口的直径大于等于从入光口处入射的荧光光束的横截面的直径,且筒状内腔在入光口之后的至少一处的横截面的直径小于等于相应位置处的荧光光束的横截面的直径;各横截面分别与相应位置处的荧光光束的中心光径垂直。
本申请的有益效果在于:区别于现有技术,本申请的技术方案中,血液分析装置包括光学流动室、光源、非线性光电转换模块,光源向光学流动室中流过的含有荧光染液的待测液体进行照射,当相干光光束照射到待测液体中的含有荧光染液的粒子上时,即可激发生成相应的荧光光束,非线性光电转换模块用于对荧光光束进行光电转换得到相应数据以进行处理分析,得到检测结果,由于相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值小于10纳米,使得相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长较为接近,进而提高了粒子中的荧光染液吸收相干光光束的能量以产生相应的荧光光束的效率,也即能够在相同的相干光光束的光强下,提高所激发生成的荧光光束的光强,而由于相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于15纳米,使得相干光光束与荧光光束的区分度较大,减小了血液分析装置将相干光光束误识别为荧光光束的可能性,从而提高了血液分析装置基于该荧光光束进行流式检测的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请血液分析装置的第一实施例的结构示意图;
图2是本申请荧光染液的激发和发射的波形示意图;
图3是本申请分光模块透射率和反射率的波形示意图;
图4是本申请非线性光电转换模块的灵敏度与波长关系的波形示意图;
图5是本申请非线性光电转换模块的灵敏度与反向电压关系的波形示意图;
图6是本申请非线性光电转换模块的光子探测效率与波长关系的波形示意图;
图7是本申请血液分析装置的第二实施例的结构示意图;
图8是本申请血液分析装置的第三实施例的结构示意图;
图9是本申请血液分析装置的第四实施例的结构示意图;
图10是本申请血液分析装置的第五实施例的结构示意图;
图11是本申请非线性光电转换模块和筒状光阑模块的一实施例的结构示意图;
图12是本申请筒状光阑模块和荧光光束的一实施例的结构示意图;
图13是本申请非线性光电转换模块的感光面和光斑的一实施例的示意图。
附图标记:光学流动室11,光源12,非线性光电转换模块13,分光模块14,线性光电转换模块15,反射模块16,光学处理模块17,平顶光模块171,筒状光阑模块172。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是,以下实施例仅用于说明本申请,但不对本申请的范围进行限定。同样的,以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
本申请的描述中,需要说明书的是,除非另外明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械来能接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间隔相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况连接上述属于在本申请的具体含义。
本申请提出一种血液分析装置,参见图1,图1是本申请血液分析装置的第一实施例的结构示意图,如图1所示,血液分析装置包括光学流动室11、光源12和非线性光电转换模块13。
含有待检测的粒子的待测液体从光学流动室11中流过,其中,粒子含有荧光染液。
其中,光学流动室11用于供粒子从其中流过,光源12用于朝光学流动室11发射相干光光束,以使得相干光光束照射在光学流动室11中流过的粒子上,激发生成相应的荧光光束。其中,血液样本中的粒子从光学流动室11中流过,粒子可以是附着有荧光染液的待测细胞,也可以是其它类型的能够因受相干光光束照射而激发生成荧光光束的粒子,此处不作限定。相干光光束打在粒子上,能够通过相干光光束中的光子对粒子中的荧光染液进行激发,以生成相应的荧光光束,该荧光光束可从粒子处朝任意方向进行发散。该粒子具体可以是红细胞或血小板或其它待进行样本检测的粒子,此处不作限定。
非线性光电转换模块13,非线性光电转换模块13用于对荧光光束进行光电转换。
其中,非线性光电转换模块13可以是基于单光子雪崩二极管阵列的检测模块。非线性光电转换模块13具体可以是非线性模式(Geiger-Mode)下的单光子雪崩二极管阵列所构成的检测模块。
第一,相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值小于10纳米。
需要说明的是,参见图2,图2是本申请荧光染液的激发和发射的波形示意图,如图2所示,荧光染液的激发波形A中,纵轴所代表的相对能量越强,则说明荧光染液的吸收相应波长的光束的吸收效率越高。
在纵轴所对应的相对能量最强时,其对应的波长C即为荧光染液的最大激发峰的波长,也即荧光染液对波长C的相干光光束的吸收效率相比于其它波长的相干光光束最高。
如图2所示,在一定波长范围内,相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值越小,则荧光染液对该相干光光束的吸收转换为荧光光束的吸收效率越高,吸收效率越高则代表荧光染液被相同相干光光束照射所激发生成的荧光光束的光强越强。
相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值可以是小于10纳米,也可以是小于8纳米,还可以是小于6纳米,还可以是其它取值,其中,该差值小于6纳米时的荧光染液的吸收效率大于该差值小于8纳米时的荧光染液的吸收效率,该差值小于8纳米时的荧光染液的吸收效率大于该差值小于10纳米时的荧光染液的吸收效率。
基于上述方式,通过使得相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值小于10纳米,即可使得荧光染液的吸收效率达到需求标准之上,以在相同的相干光光束的光强下,提高所激发生成的荧光光束的光强,从而提高了血液分析装置基于该荧光光束进行流式检测的准确性。
第二,相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于15纳米。
需要说明的是,如图2所示,荧光染液的发射波形B中,纵轴所代表的相对能量越强,则说明荧光染液受照射所激发发射的全部波长荧光光束中相应波长的荧光光束光强越高。
在纵轴所对应的相对能量最强时,其对应的波长D即为荧光染液的最大发射峰的波长,也即荧光染液受照射所激发发射的全部波长荧光光束中,波长D的荧光光束的光强最高。
如图2所示,在一定波长范围内,相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值越大,则由于荧光光束中波长等于最大发射峰的波长的部分光强最高,使得荧光光束与相干光光束的区分度越大,该区分度越大则代表非线性光电转换模块13将接收到的相干光光束误识别为荧光光束,从而造成检测结果错误的可能性越低,进一步提高了流式检测的准确性。
相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值可以是大于15纳米,也可以是大于20纳米,还可以是大于25纳米,还可以是其它取值,其中,该差值大于25纳米时的上述区分度大于该差值大于20纳米时的上述区分度,该差值大于20纳米时的上述区分度大于该差值大于15纳米时的上述区分度。
基于上述方式,通过使得相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于15纳米,即可使得荧光光束和相干光光束的区分度得到提高,从而降低非线性光电转换模块13将接收到的相干光光束误识别为荧光光束的可能性,以提高血液分析装置基于该荧光光束进行流式检测的准确性。
此外,还需要说明的是,相干光光束的波长可以小于或等于或大于上述荧光染液的最大激发峰的波长,此处不作限定。
区别于现有技术,本申请的技术方案中,血液分析装置包括光学流动室11、光源、非线性光电转换模块13,光源向光学流动室11中流过的含有荧光染液的待测液体进行照射,当相干光光束照射到待测液体中的含有荧光染液的粒子上时,即可激发生成相应的荧光光束,非线性光电转换模块13用于对荧光光束进行光电转换得到相应数据以进行处理分析,得到检测结果,由于相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值小于10纳米,使得相干光光束的波长与荧光染液的最大激发峰的波长较为接近,进而提高了粒子中的荧光染液吸收相干光光束的能量以产生相应的荧光光束的效率,也即能够在相同的相干光光束的光强下,提高所激发生成的荧光光束的光强,而由于相干光光束的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于15纳米,使得相干光光束与荧光光束的区分度较大,减小了血液分析装置将相干光光束误识别为荧光光束的可能性,从而提高了血液分析装置基于该荧光光束进行流式检测的准确性。
在一实施例中,荧光染液的最大激发峰的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于10纳米,
和/或,荧光光束的最大发射峰值波长为650-675纳米。
具体地,基于上述方式,可通过选取合适类型的荧光染液,使得荧光染液的最大激发峰的波长与荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于10纳米,从而避免因荧光染液的最大激发峰的波长与最大发射峰的波长之间的差值过小,而导致用于激发生成荧光的相干光的波长与荧光光束的主要波长较为接近的情况发生,进而降低非线性光电转换模块13将接收到的相干光光束误识别为荧光光束的可能性,以提高血液分析装置基于该荧光光束进行流式检测的准确性。
此外,还可通过选取合适类型的荧光染液,使得荧光光束的最大发射峰值波长为650-675纳米,当荧光光束的最大发射峰值波长处于该范围时,非线性光电转换模块13接收该荧光光束的光子生成相应的电子空穴对的概率较高,也即,非线性光电转换模块13在接收650-675纳米波长的荧光光束的光子成功生成相应载流子的概率较高,这将使得非线性光电转换模块13在接收650-675纳米波长的荧光光束时的光子探测效率较高,进而在相同荧光光束的前提下,提高非线性光电转换模块13所生成电信号的强度,进而提高血液分析装置的可靠性。
在一实施例中,相干光光束照射在光学流动室11中流过的待测液体中的粒子上激发生成荧光光束并散射形成散射光束。
如图1所示,血液分析装置还包括分光模块14和线性光电转换模块15。
分光模块14位于荧光光束和散射光束的重合中心光路上,分光模块14用于透射荧光光束并反射散射光束。
线性光电转换模块15用于对散射光束进行光电转换。
反射波段与透射波段部分重合。
散射光束的波长小于分光模块14的透射波段的最小波长,且散射光束的波长与分光模块14的透射波段的最小波长的波长之间的差值大于5纳米,
和/或,荧光光束的峰值波长大于分光模块14的反射波段的最大波长,且荧光光束的峰值波长与分光模块14的反射波段的最大波长的波长之间的差值大于5纳米。
具体地,参见图3,图3是本申请分光模块14透射率和反射率的波形示意图,如图3所示,在透射率曲线E中,波长大于G的波段即为上述透射波段,分光模块14能够对处于透射波段内的光束(例如荧光光束)进行透射处理,并且,在反射率曲线F中,波长小于H的波段即为上述反射波段,分光模块14能够对处于反射波段内的光束(例如相干光光束)进行反射处理。
如图3所示,反射波段与透射波段部分重合,也即,分光模块14对于波长大于G且小于H的波段内的光束的部分进行反射且部分进行透射。
通过使得散射光束的波长小于分光模块14的透射波段的最小波长G,且散射光束的波长与波长G之间的差值大于5纳米,即可使得相干光光束散射形成的散射光束在经过分光模块14时能够尽可能被全部反射,而不会被透射。同理,通过使得荧光光束的峰值波长大于分光模块14的反射波段的最大波长H,且荧光光束的峰值波长与波长H之间的差值大于5纳米,即可使得荧光光束在经过分光模块14时尽可能被全部透射,而不会被反射。
基于上述方式,可尽可能使得荧光光束被非线性光电转换模块13所接收,和/或,可尽可能使得散射光束被线性光电转换模块15所接收,提高了光能利用率和流式检测的准确率。
具体地,血液分析装置还可包括反射模块16,反射模块16用于对透射后的荧光光束进行反射,以使得反射后的荧光光束的方向与相干光光束的方向平行。
可选地,分光模块14为二向色镜。
二向色镜对荧光光束的透射率大于90%,
和/或,二向色镜对散射光束的反射率大于95%,
和/或,二向色镜的波长误差处于-0.5%-0.5%的边缘波长之间,
和/或,二向色镜的波长范围处于250纳米-1000纳米之间,
和/或,二向色镜的陡度小于4%边缘波长,
和/或,二向色镜的透过波前差小于在632.8纳米下的0.01λ每英寸。
具体地,二向色镜对荧光光束的透射率大于90%,能够提高血液分析装置对荧光光束的利用率。
二向色镜对散射光束的反射率大于95%,能够提高血液分析装置对散射光束的利用率。
二向色镜中,波长误差<±0.5% Edge wavelength,波长误差具体可以是指二向色镜的分光波长误差值,通过使得波长误差处于-0.5%-0.5%的边缘波长之间,能够降低二向色镜误将荧光光束反射或误将散射光束透射的可能性,进而提高血液分析装置进行流式检测的准确率。
波长范围为250纳米-1000纳米,二向色镜的能够对处于该波长范围内的光束,按照对应的波长进行相应的透射或反射处理,提高了二向色镜的适用范围。
陡度小于4 % Edge wavelength,陡度具体可以是指如图3的波长G至波长H之间的波形陡度,当陡度小于4 %边缘波长时,能够减小既能被该二向色镜反射又能被透射的光束的波长宽度,进而提高能够被二向色镜完全反射或完全透射的光束的波长宽度,也能够减少荧光光束被误反射或散射光束被误透射的可能性。
透过波前差(RMS):*优0.01λper inch @ 632.8 nm,基于该透过波前差的二向色镜进行分光,能够使得荧光光束在透过前后保持其中心光径的一致,避免二向色镜对透过的荧光光束造成负面影响,提高了血液分析装置进行流式检测的准确性。
基于上述方式,能够降低二向色镜所反射和透射的光束的波长不符合需求的可能性,进而血液分析装置进行流式检测的准确性。
在一实施例中,荧光光束的峰值波长与非线性光电转换模块13的峰值灵敏度波长之间的差值小于280纳米,和/或,非线性光电转换模块13的过电压大于0.5伏。
具体地,参见图4,图4是本申请非线性光电转换模块13的灵敏度与波长关系的波形示意图,如图4所示,I即为非线性光电转换模块13灵敏度最高时的波长,也即峰值灵敏度波长。
通过使得荧光光束的峰值波长与非线性光电转换模块13的峰值灵敏度波长之间的差值小于280纳米,即可提高非线性光电转换模块13接收到光束的光强,进而提高血液分析装置的准确性。
非线性光电转换模块13的灵敏度是非线性光电转换模块13中光输出电流与入射到非线性光电转换模块13的比值,灵敏度用于表示非线性光电转换模块13的光探测灵敏度,光探测灵敏度越高则代表非线性光电转换模块13接收到相同光强的光束所生成的信号越强,灵敏度与非线性光电转换模块13的增益值呈正比,而非线性光电转换模块13的增益值与其反向电压呈正比,因此,参见图5,图5是本申请非线性光电转换模块13的灵敏度与反向电压关系的波形示意图,如图5所示,非线性光电转换模块13的灵敏度随反向电压的增长而增长。
通过使得非线性光电转换模块13的光灵敏度大于7*104安/瓦,能够增强非线性光电转换模块13的光电转换能力,进而在相同荧光光束的前提下,提高非线性光电转换模块13所生成电信号的强度,进而提高血液分析装置的可靠性。
通过使得非线性光电转换模块13的过电压大于0.5伏,能够提高非线性光电转换模块13的灵敏度,进而在相同荧光光束的前提下,提高非线性光电转换模块13所生成电信号的强度,进而提高血液分析装置的可靠性。
在一实施例中,非线性光电转换模块13的过电压小于4.5伏。
具体地,非线性光电转换模块13包括多个感光单元,相邻感光单元之间容易产生串扰,串扰率为5-10%,该串扰将会产生相应电压幅值的噪声,且该串扰与非线性光电转换模块13的过电压呈正相关关系,其中,过电压为施加在非线性光电转换模块13上的反向偏置电压与击穿电压之间的差值。
过电压可小于4.5伏,也可小于3伏,还可以小于1.5伏,或是小于其它电压值,此处不作限定。
基于上述方式,能够使过电压所影响的噪声降低至所需水平之下,进而提高血液分析仪进行流式检测的准确性。
在一实施例中,荧光光束的峰值波长大于非线性光电转换模块13的光子探测效率的峰值波长,荧光光束的峰值波长与非线性光电转换模块13的光子探测效率的峰值波长之间的差值小于310纳米,
和/或,非线性光电转换模块13的光子探测效率大于10%,
和/或,非线性光电转换模块13的反向电压大于器件击穿电压且非线性光电转换模块13的过电压大于0.5伏,
具体地,参见图6,图6是本申请非线性光电转换模块13的光子探测效率与波长关系的波形示意图,如图6所示,J即为非线性光电转换模块13光子探测效率最高时的波长,也即光子探测效率的峰值波长。
光子探测效率具体可指非线性光电转换模块13探测到的光子数与接收到的光子数之间的比例,用以表征器件的光电转换能力,光子探测效率越高则光电转换能力越强,也即,由于非线性光电转换模块13的感光面容易反射一定的光,从而导致抵达感光面的光子不一定能进入非线性光电转换模块13并生成相应的电信号,故该光子探测效率通常小于100%,其中,光子探测效率分别与填充因子、量子效率和雪崩概率呈正相关关系,关系式如下所示:
PDE=Fg*QE*Pa(1)
式(1)中,PDE为光子探测效率,Fg为填充因子,QE为量子效率,Pa为雪崩概率。
光子探测效率量化了非线性光电转换模块13检测光子的能力,也即能够表征检测到的光子数与非线性光电转换模块13的全部光子数之比,光子探测效率的计算函数还可以是关于非线性光电转换模块13中的过电压和入射光束(如荧光光束)的波长的函数。此外,光子探测效率还可与有效透过率相关,有效透过率用于描述抵达非线性光电转换模块13的感光面而未被反射的光子数占全部抵达感光面的光子数的比例。
填充因子与有效探测面积比占比呈正相关关系,有效探测面积为非线性光电转换模块13的感光面的总面积中能够用于进行光子的探测的面积的占比,在非线性光电转换模块13中,通常具有多个非线性光电转换单元,通过将多个非线性光电转换单元的感光面进行排布即可得到整个非线性光电转换模块13的感光面,但邻近的非线性光电转换单元之间通常存在有一定的间隙,光子打在该间隙所在区域则不会引起雪崩现象,也即打在该间隙所在区域的光子不会被有效探测到,因此,可通过非线性光电转换模块13的感光面总面积中,非线性光电转换单元的感光面总面积的占比,表征非线性光电转换模块13的有效探测面积比。
该有效探测面积比越大则代表,相邻的非线性光电转换单元之间的间隙所在区域的总面积越小,此时的填充因子越大,光子探测效率越高。
该有效探测面积比越小则代表,相邻的非线性光电转换单元之间的间隙所在区域的总面积越大,此时的填充因子越小,光子探测效率越低。
通常来讲,在非线性光电转换模块13的感光面总面积一定的情况下,非线性光电转换模块13中单个非线性光电转换单元的感光面面积越小,则间隙数量越多,有效探测面积比通常越小,光子探测效率越低。
量子效率即为光子进入感光面后转换成电子空穴对的概率,也即产生载流子的概率,量子效率与进入感光面的荧光光束的峰值波长相关联。
雪崩概率即为非线性光电转换模块13中产生载流子雪崩倍增现象的概率,雪崩概率分别与过电压和反向电压呈正相关关系,也即过电压或反向电压越大则雪崩概率越大,光子探测效率越大。
基于上述方式中的任意一种方式,均可通过影响上述填充因子、量子效率和雪崩概率中的至少一项,从而提高非线性光电转换模块13的光子探测效率,进而在相同荧光光束的前提下,提高非线性光电转换模块13所生成电信号的强度,进而提高血液分析装置的可靠性。
在一实施例中,非线性光电转换模块13中的每一个非线性光电转换单元的感光面的像素尺寸大于等于25微米,
和/或,非线性光电转换模块13中的全部非线性光电转换单元的总数量大于500个,
和/或,非线性光电转换模块13中的每一个非线性光电转换单元的光子探测效率大于12%,
和/或,非线性光电转换模块13的感光面的总面积大于等于36平方毫米,
和/或,非线性光电转换模块13中的全部非线性光电转换单元的感光面的面积之和占非线性光电转换模块13的感光面的总面积的比例不小于70%。
具体地,在非线性光电转换模块13中的每一个非线性光电转换单元的感光面的像素尺寸等于25微米时,光子探测效率为10%,在非线性光电转换模块13中的每一个非线性光电转换单元的感光面的像素尺寸等于50微米时,光子探测效率为15%,在非线性光电转换模块13中的每一个非线性光电转换单元的感光面的像素尺寸等于75微米时,光子探测效率为12%,也即,在非线性光电转换模块13的感光面的总面积一定的情况下,非线性光电转换模块13中的每一个非线性光电转换单元的感光面的像素尺寸越大则光电子探测效率越高,非线性光电转换模块13中的全部非线性光电转换单元的总数量越大则光电探测效率也越高。
此外,还可通过使得非线性光电转换模块13中的全部非线性光电转换单元的感光面的面积之和占非线性光电转换模块13的感光面的总面积的比例不小于70%,即提高有效探测面积与MPPC总面积的比值,减少非线性光电转换模块13中的相邻非线性光电转换单元之间存在的间隙大小或数量,提高有效探测面积比,进而提高光子探测效率。
基于上述方式,能够减少前文实施例所提及的非线性光电转换模块13中的相邻非线性光电转换单元之间存在的间隙大小或数量,从而达到提高上述有效探测面积比的目的,提高非线性光电转换模块13的光电探测效率,从而提高非线性光电转换模块13基于相同光强的荧光光束所生成电信号的强度,进而提高血液分析装置进行流式检测的准确性。
非线性光电转换模块13的感光面的总面积大于等于36平方毫米的情况下,能够尽可能接收荧光光束所形成的光斑的全部部分,从而提高对荧光光斑的利用率。
可选地,非线性光电转换模块13的感光面的形状具体可以是的边长大于6毫米的正方形,也可以是其它满足条件的形状,此处不作限定。
基于上述方式,能够使得非线性光电转换模块13具备面积足够大的感光面,以尽可能完整接收荧光光束形成的面积较大的光斑,进而提高血液分析装置的流式检测的准确性。
在一实施例中,在荧光光束在非线性光电转换模块13的感光面上形成的光斑面积与非线性光电转换模块13的感光面的面积之比大于70%的情况下,具体地,如图13所示,虚线构成的圆形代表光斑轮廓。
如图13的(A)所示,在荧光光束仅在非线性光电转换模块13的感光面上形成光斑的情况下,光斑面积占感光面的面积的比例最大可以是π/4,约为78.54%。光斑面积占感光面的面积的比例也可是大于等于70%的其它值,如71%或75%,此处不作限定。
如图13的所示,若荧光光束不仅在非线性光电转换模块13的感光面上形成光斑,而是可以使得光斑的部分位于感光面之外,那么,在如图13的(B)所示的光斑位于感光面之外的阴影部分的面积,不大于感光面上不存在光斑的面积的情况下,通过合理设置光斑在感光面上的大小和位置,能够使得荧光光束在非线性光电转换模块13的感光面上形成的光斑面积与非线性光电转换模块13的感光面的面积之比大于π/4。基于该方式,能够在尽可能确保光斑利用率足够高的前提下,提高非线性光电转换模块13的感光面的利用率。
基于上述方式,能够扩大光斑面积所占感光面面积的比例,以尽可能使得感光面上的光斑的能量分布均匀化,以提高流式检测的准确性,同时,也能够提高非线性光电转换模块13的感光面的利用率,减少资源的浪费。
在一实施例中,非线性光电转换模块13的采样脉冲周期包括上升段和下降段。
上升段的总时长分别与非线性光电转换模块13的总结电容和非线性光电转换单元的电阻呈正相关关系,
和/或,下降段的总时长分别与非线性光电转换模块13的总结电容和淬灭电阻呈正相关关系。
非线性光电转换模块13的采样脉冲周期的总时长不大于单个待测液体中的粒子对应的脉冲宽度的总时长的十分之一。
具体地,非线性光电转换模块13具体可以是基于单光子雪崩二极管阵列的检测模块,也即,非线性光电转换模块13中的各非线性光电转换单元即为单光子雪崩二极管,非线性光电转换单元的电阻具体可以是指单光子雪崩二极管的电阻。
非线性光电转换模块13的采样脉冲周期中,上升段的总时长分别与非线性光电转换模块13的总结电容和非线性光电转换单元的电阻呈正相关关系,而下降段的总时长分别与非线性光电转换模块13的总结电容和淬灭电阻呈正相关关系。
通过使得非线性光电转换模块13的采样脉冲周期的总时长不大于单个待测液体中的粒子对应的脉冲宽度的总时长的十分之一,能够减少因流式检测所检测的单个粒子的脉冲宽度中的采样频率过低,而导致无法准确获得相应粒子的流失检测结果的情况发生的可能性,提高了血液分析装置的流失检测的准确性。
举例说明,在单个粒子的脉冲宽度为600纳秒时,采样脉冲周期的总时长不大于60纳秒。
在一实施例中,光学流动室11与非线性光电转换模块13之间还设置有平顶光模块171和/或筒状光阑模块172。
平顶光模块171用于将荧光光束转化成平顶光束,非线性光电转换模块13用于对经平顶光模块171转化后的荧光光束进行光电转换。
筒状光阑模块172具有一筒状内腔,荧光光束从筒状内腔的入光口入射并从筒状内腔的出光口出射,筒状内腔的内壁设置成能够反射进入筒状内腔的荧光光束,非线性光电转换模块13用于对经过筒状光阑模块172后的荧光光束进行光电转换。
具体地,在第一示例中,如图7所示,光学流动室11与非线性光电转换模块13之间仅设置有平顶光模块171。
可基于平顶光模块171将反射后的荧光光束进行相应转化,形成相应的平顶光光束至非线性光电转换模块13的感光面上,平顶光模块171是应用最广泛的衍射光学元件(DOE)之一,英文名为Beam shaper,其作用是获得能量分布均匀、边界陡峭,同时具有特定形状的平顶光斑(Top-hat)。平顶光模块171也是一种光场映射光学***,可使光强分布不均匀的输入光束转换为一个光强分布相对均匀的平顶光束。采用上述光场映射光学***的设计,使得经转换后的光束的光强分布相对平坦均匀,以提高荧光光束在非线性光电转换模块13上形成的光斑的能量分布均匀性,进而提高了流式检测的准确性。
在第二示例中,如图8所示,光学流动室11与非线性光电转换模块13之间仅设置有筒状光阑模块172。
由于筒状光阑模块172的筒状内腔的内壁设置成能够反射进入筒状内腔的荧光光束,具体可以是其内壁具有反射涂层,也可以是该筒状内腔的材质能够反射荧光光束,还可以是其它方式使筒状内腔具备反射荧光光束的能力。由于一般情况下,荧光光束的光强分布为中间强而四周弱,而在图12的(A)中的阴影部分的荧光经反射后叠加到图12的(B)中的阴影部分后,图12的(B)中的阴影部分的荧光光强要比没有反射叠加的情况下有所增加,从而图12的(B)中的阴影部分的荧光得到相应的增强,而中间部分的荧光光强没有发生变化。也即,能够使得经过筒状光阑模块172的荧光光束所形成的光斑能量分布均匀化。使得经过该筒状内腔后的荧光光束相较于经过之前,所形成的光斑的能量分布更为均匀,或者使得杂散光无法进入到非线性光电转换模块13,进而提高非线性光电转换模块13所接收到的光电数据的准确性,从而提高流式检测的准确性。
在第三示例中,如图9所示,光学流动室11与非线性光电转换模块13之间同时设置有平顶光模块171和筒状光阑模块172。
平顶光模块171和筒状光阑模块172均能够对经过的光束进行处理,以提高荧光光束在非线性光电转换模块13上形成的光斑的能量分布均匀性,提高了流式检测的准确性。
可选地,在光学流动室11与非线性光电转换模块13之间设置有筒状光阑模块172的时候。筒状内腔的入光口的直径大于等于从入光口处入射的荧光光束的横截面的直径,且筒状内腔在入光口之后的至少一处的横截面的直径小于等于相应位置处的荧光光束的横截面的直径。各横截面分别与相应位置处的荧光光束的中心光径垂直。由于一般情况下,荧光光束的光强分布为中间强而四周弱,筒状内腔在入光口之后的至少一处的横截面的直径小于等于相应位置处的荧光光束的横截面的直径,则使得该处接收的光向四周的偏中间处进行反射传播,则四周的偏中间处的荧光光强有所增强,而中间处的荧光光强没有变化,进而使得光斑能量分布均匀化。
以图11和图12为例,荧光光束按照其被筒状内腔的内壁反射前的发射方向会传播到四周处,以形成如图12的(A)中的阴影部分的光斑部分,由于图11所示的筒状光阑模块172的P2处的横截面的直径小于等于P2处的荧光光束的横截面的直径,使得原本传播到四周处的荧光(如图12的(A)中的阴影部分的荧光)在反射后叠加到四周的偏中间处(如图12的(B)中的阴影部分),四周的荧光(如图12的(B)中的阴影部分)的光强要比没有反射叠加的情况下有所增加,从而使得图12的(B)中的阴影部分的荧光得到相应的增强,而中间部分的荧光光强没有发生变化。也即,能够使得经过筒状光阑模块172的荧光光束所形成的光斑能量分布均匀化。
在第四示例中,如图10所示,光学流动室11与非线性光电转换模块13之间设置有光学处理模块17,光学处理模块17包括平顶光模块171和筒状光阑模块172。
平顶光模块171和筒状光阑模块172可以是一体化结构,也可以是拼接结构,还可以是同一模块中的两个部分,也可以为同一模块,此处不作限定。
具体地,如图8或图10所示,在光学流动室11与非线性光电转换模块13之间设置有筒状光阑模块172的时候,如图11所示,筒状光阑模块172在入光口处P1的直径需大于等于从该入光口处P1入射的荧光光束的横截面直径,从而能够尽可能使得全部荧光光束均能够射入筒状光阑模块172中,减少对荧光光束的传播造成阻挡的可能性。
进一步地,筒状光阑模块172在入光口处P1的直径可等于从该入光口处P1入射的荧光光束的横截面直径,从而最大程度的减少了杂散光对到非线性光电转换模块13的负面影响。
如图11所示,筒状光阑模块172至少还存在一处P2的直径小于等于或小于荧光光束在该处的横截面的直径,如图12所示,能够将图12的(A)中的阴影部分的荧光光束进行反射,以使得经过筒状光阑模块172的荧光光束,形成横截面如图12的(B)所示的荧光光束。由于一般情况下,荧光光束的光强分布为中间强而四周弱,图12的(A)中的阴影部分的荧光反射后叠加到图12的(B)中的阴影部分后,图12的(B)中的阴影部分的荧光光强要比没有反射叠加的情况下有所增加,从而图12的(B)中的阴影部分的荧光得到相应的增强,而中间部分的荧光光强没有发生变化。也即,能够使得经过筒状光阑模块172的荧光光束所形成的光斑能量分布均匀化。
如图11所示,图11的(A)中的筒状光阑模块172的剖面形状、图11的(B)中的筒状光阑模块172的剖面形状、图11的(C)中的筒状光阑模块172的剖面形状各不相同,但其均满足入光口处P1的直径大于等于从该入光口处P1入射的荧光光束的横截面直径,以及至少还存在一处P2的直径小于等于荧光光束在该处的横截面的直径的两个条件,因此,图11所示三类筒状光阑模块172均能够基于其具备光束反射能力的筒状内腔内壁,对触碰到内壁的荧光光束进行反射,如图11中的P2处,由于该处的筒状内腔的剖面直径小于等于该处的荧光光束的横截面直径,从而使得部分荧光光束被其内壁所反射,从而使得经过筒状光阑模块172出射的荧光光束中原本会从边缘处发散的光束受反射而改变其传播方向,而这些反射后被改变传播方向的光束会叠加在非线性光电转换模块13的方形感光面内的边缘区域上,而该边缘区域的光强在接收到该叠加的光束前就偏弱,而在叠加后能够得到增强,进而可提高荧光光束所形成光斑的光强分布的均匀性。
综上,基于上述方式,任意满足上述两个条件的筒状光阑模块172,如图11示出的三种筒状光阑模块172,均能够提高荧光光束在非线性光电转换模块13的感光面上形成的光斑的光强分布的均匀性。
在一具体示例中,沿荧光光束的传播方向,筒状光阑模块172的筒状内腔的剖面先减小再增大,该剖面与从筒状光阑模块172中穿过的荧光光束的中心光径垂直。
由于该筒状内腔的剖面先减小后增大,能够使得荧光光束向四周发散的光束部分受到内壁的反射,而在筒状内腔中朝荧光光束的中心光径方向偏移,进而达到使得荧光光束所形成光斑的能量分布的均匀性提高的效果。举例说明,参见图12,图12是本申请的一实施例的结构示意图,以非线性光电转换模块13具备正方形的感光面且筒状光阑模块172的剖面为正方形为例,如图12的(A)所示,在未设置筒状光阑模块172时,荧光光束通常会存在如阴影部分所示的光束部分发散到感光面外,如图12的(B)所示,在上述筒状光阑模块172的作用下,荧光光束发散出去的阴影部分对应的光束部分能够经内壁的反射而叠加在正方形剖面内的相应位置处,从而使得荧光光束在非线性光电转换模块13上形成的光斑不会因部分光束的发散而产生能量分布不均匀的状况,提高了流式检测的准确性。
筒状内腔中的全部剖面中面积最小的剖面即为筒状光阑模块172中的荧光光束的光路的焦平面。
基于上述方式,通过构建上述筒状光阑模块172,以使其筒状内腔的内壁能够反射荧光光束,即可以较为简单的构造形成一具备平顶光处理能力的筒状光阑模块172,提高了流式检测的准确性。
进一步地,剖面的形状可以是多边形或圆形。
具体地,举例说明,若剖面的形状为圆形,则筒状内腔可以是由两个圆锥内腔构成并使两个圆锥的顶端相连的内腔。
此外,该圆形具体可以是正圆形,该多边形具体可以是正多边形,例如正方形。
基于上述方式,能够提高筒状光阑模块172所输出的荧光光束的光斑的能量分布均匀性,进一步提高流式检测的准确性。
在一实施例中,荧光光束在非线性光电转换模块13的感光面上形成的光斑面积与非线性光电转换模块13的感光面的面积之比大于70%。
具体地,如图13所示,实线构成的圆形代表光斑的轮廓,实线构成的方形代表非线性光电转换模块13的感光面的轮廓。
如图13的(A)所示,在荧光光束仅在非线性光电转换模块13的感光面上形成光斑M的情况下,光斑M的光斑面积占感光面的面积的比例最大可以是π/4,约为78.54%。光斑面积占感光面的面积的比例也可是大于等于70%的其它值,如71%或75%或78%,此处不作限定。
如图13的(B)所示,若荧光光束不仅在非线性光电转换模块13的感光面上形成光斑N,且使得光斑N的部分位于感光面之外,那么,在如图13的(B)所示的光斑N位于感光面之外的阴影部分的面积,不大于感光面上不存在光斑的面积的情况下,通过合理设置光斑在感光面上的大小和位置,能够使得荧光光束在非线性光电转换模块13的感光面上形成的光斑面积与非线性光电转换模块13的感光面的面积之比大于π/4。尤其是在光斑刚刚超过非线性光电转换模块13的感光面时,虽然有一部分荧光无法得到利用,但光斑在感光面上增加的另一部分荧光的光斑面积相较于该无法利用部分荧光的光斑面积更大,因此,基于该方式,能够在尽可能确保光斑利用率足够高的前提下,提高非线性光电转换模块13的感光面的利用率。
单光子雪崩二极管阵列可由多个单光子雪崩二极管单元组成,单光子雪崩二极管单元与单光子雪崩二极管单元之间存在间隙,而光子打到这个区域不会引起雪崩,通常叫做死区,这就导致了有效探测面积会小于单光子雪崩二极管阵列总面积。如果考虑到死区部分,在光斑刚刚超过非线性光电转换模块13的感光面时,虽然有一部分荧光无法得到利用,但光斑在感光面上增加的另一部分荧光的光斑面积更大,更能够在尽可能确保光斑利用率足够高的前提下,提高非线性光电转换模块13的感光面的利用率。基于上述方式,能够扩大光斑面积所占感光面面积的比例,以尽可能使得感光面上的光斑的能量分布均匀化,以提高流式检测的准确性,同时,也能够提高非线性光电转换模块13的感光面的利用率,减少资源的浪费。
进一步地,通过构建上述筒状光阑模块172,并使其筒状内腔的内壁具备反射荧光光束的能力,即可以较为简单的构造形成一具备平顶光处理能力的筒状光阑模块172,且使得经过筒状光阑模块172的荧光光束在非线性光电转换模块13的感光面上形成光斑面积与非线性光电转换模块13的感光面的面积之比大于π/4,π/4约为78.54%。该面积之比具体可以是80%或95%或其它值,此处不作限定。通过筒状光阑模块172使得大部分荧光均能得到利用,使得在感光面上形成的光斑中,四周部分的原本较弱的荧光光强有所增强,而中心部分的原本较强的荧光光强不变,进而使得荧光光束在非线性光电转换模块13的感光面上形成光斑的能量分布均匀化,且突破了圆形光斑与非线性光电转换模块13的方形感光面积的形状限制,大大提升了非线性光电转换模块13的线性范围,进一步提高了流式检测的准确性。
在本申请的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行***、装置或设备(可以是个人计算机,服务器,网络设备或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用,或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器( RAM ),只读存储器(ROM ),可擦除可编辑只读存储器( EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器( CDROM )。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
以上所述仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种血液分析装置,其特征在于,包括:
光学流动室,待测液体从所述光学流动室中流过;
光源,所述光源用于朝所述光学流动室发射相干光光束,所述相干光光束照射在所述光学流动室中流过的所述待测液体中的粒子上,激发生成荧光光束,其中,所述粒子含有荧光染液;
非线性光电转换模块,所述非线性光电转换模块用于对所述荧光光束进行光电转换;
其中,所述相干光光束的波长与所述荧光染液的最大激发峰的波长之间的差值小于10纳米,
和/或,所述相干光光束的波长与所述荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于15纳米。
2.根据权利要求1所述的血液分析装置,其特征在于,所述荧光染液的最大激发峰的波长与所述荧光染液的最大发射峰的波长之间的差值大于10纳米,
和/或,所述荧光光束的最大发射峰值波长为650-675纳米。
3.根据权利要求1所述的血液分析装置,其特征在于,
所述相干光光束照射在所述光学流动室中流过的所述待测液体中的粒子上激发生成荧光光束并散射形成散射光束;
所述血液分析装置还包括分光模块和线性光电转换模块;
所述分光模块位于所述荧光光束和所述散射光束的重合中心光路上,所述分光模块用于透射所述荧光光束并反射所述散射光束;
所述线性光电转换模块用于对所述散射光束进行光电转换;
其中,所述分光模块的反射波段与所述分光模块的透射波段部分重合;
所述散射光束的波长小于所述分光模块的透射波段的最小波长,且所述散射光束的波长与所述分光模块的透射波段的最小波长的波长之间的差值大于5纳米,
和/或,所述荧光光束的峰值波长大于所述分光模块的反射波段的最大波长,且所述荧光光束的峰值波长与所述分光模块的反射波段的最大波长的波长之间的差值大于5纳米。
4.根据权利要求3所述的血液分析装置,其特征在于,所述分光模块为二向色镜;
所述二向色镜对所述荧光光束的透射率大于90%,
和/或,所述二向色镜对所述散射光束的反射率大于95%,
和/或,所述二向色镜的波长误差处于-0.5%-0.5%的边缘波长之间,
和/或,所述二向色镜的波长范围处于250纳米-1000纳米之间,
和/或,所述二向色镜的陡度小于4%边缘波长,
和/或,所述二向色镜的透过波前差小于在632.8纳米下的0.01λ每英寸。
5.根据权利要求1所述的血液分析装置,其特征在于,
所述荧光光束的峰值波长大于所述非线性光电转换模块的峰值灵敏度波长,且所述荧光光束的峰值波长与所述非线性光电转换模块的峰值灵敏度波长之间的差值小于280纳米,
和/或,所述非线性光电转换模块的光灵敏度大于7*104安/瓦,
和/或,所述非线性光电转换模块的过电压大于0.5伏,
和/或,所述非线性光电转换模块的过电压小于4.5伏。
6.根据权利要求1所述的血液分析装置,其特征在于,
所述荧光光束的峰值波长大于所述非线性光电转换模块的光子探测效率的峰值波长,且所述荧光光束的峰值波长与所述非线性光电转换模块的光子探测效率的峰值波长之间的差值小于310纳米,
和/或,所述非线性光电转换模块的光子探测效率大于10%,
和/或,所述非线性光电转换模块的反向电压大于器件击穿电压且所述非线性光电转换模块的过电压大于0.5伏。
7.根据权利要求1所述的血液分析装置,其特征在于,
所述非线性光电转换模块中的每一个非线性光电转换单元的感光面的像素尺寸大于等于25微米,
和/或,所述非线性光电转换模块中的全部所述非线性光电转换单元的总数量大于500个,
和/或,所述非线性光电转换模块中的每一个非线性光电转换单元的光子探测效率大于12%,
和/或,所述非线性光电转换模块的感光面的总面积大于等于36平方毫米,
和/或,所述非线性光电转换模块中的全部非线性光电转换单元的感光面的面积之和占所述非线性光电转换模块的感光面的总面积的比例不小于70%。
8.根据权利要求1所述的血液分析装置,其特征在于,
所述非线性光电转换模块的采样脉冲周期包括上升段和下降段;
所述上升段的总时长分别与所述非线性光电转换模块的总结电容和非线性光电转换单元的电阻呈正相关关系,
和/或,所述下降段的总时长分别与所述非线性光电转换模块的所述总结电容和淬灭电阻呈正相关关系;
所述非线性光电转换模块的采样脉冲周期的总时长不大于单个所述待测液体中的粒子对应的脉冲宽度的总时长的十分之一。
9.根据权利要求1至8任一项所述的血液分析装置,其特征在于,
所述光学流动室与所述非线性光电转换模块之间还设置有平顶光模块和/或筒状光阑模块;
所述平顶光模块用于将所述荧光光束转化成平顶光束,所述非线性光电转换模块用于对经所述平顶光模块转化后的所述荧光光束进行光电转换;
所述筒状光阑模块具有一筒状内腔,所述荧光光束从所述筒状内腔的入光口入射并从所述筒状内腔的出光口出射,所述筒状内腔的内壁设置成能够反射进入所述筒状内腔的所述荧光光束,所述非线性光电转换模块用于对从所述出光口出射的所述荧光光束进行光电转换。
10.根据权利要求9所述的血液分析装置,其特征在于,
所述入光口的直径大于等于从所述入光口处入射的所述荧光光束的横截面的直径,且所述筒状内腔在入光口之后的至少一处的横截面的直径小于等于相应位置处的所述荧光光束的横截面的直径;
各所述横截面分别与相应位置处的所述荧光光束的中心光径垂直。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310380525.1A CN116106523B (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 血液分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310380525.1A CN116106523B (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 血液分析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116106523A true CN116106523A (zh) | 2023-05-12 |
CN116106523B CN116106523B (zh) | 2023-09-15 |
Family
ID=86262008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310380525.1A Active CN116106523B (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 血液分析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116106523B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1492556A (en) * | 1973-10-30 | 1977-11-23 | Biophysics Syst Inc | Method for fluorescence analysis of white cells |
US4599307A (en) * | 1983-07-18 | 1986-07-08 | Becton, Dickinson And Company | Method for elimination of selected cell populations in analytic cytology |
EP0405480A2 (en) * | 1989-06-28 | 1991-01-02 | Kirin Beverage Corporation | Method of and apparatus for detecting microorganisms |
US20110147613A1 (en) * | 2008-04-14 | 2011-06-23 | Centre National De La Recherche Scientifique- Cnrs | Device and method for enhanced analysis of particle sample |
CN102507508A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-20 | 天津大学 | 检测肿瘤细胞的流动测量***及分析和监测方法 |
US20170102314A1 (en) * | 2015-10-13 | 2017-04-13 | Omega Biosystems Incorporated | Multi-Modal Fluorescence Imaging Flow Cytometry System |
CN113670800A (zh) * | 2020-05-14 | 2021-11-19 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 样本分析仪及样本分析方法 |
JP2023008411A (ja) * | 2021-07-06 | 2023-01-19 | 株式会社エビデント | 蛍光顕微鏡装置、観察条件最適化方法、及びプログラム |
-
2023
- 2023-04-11 CN CN202310380525.1A patent/CN116106523B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1492556A (en) * | 1973-10-30 | 1977-11-23 | Biophysics Syst Inc | Method for fluorescence analysis of white cells |
US4599307A (en) * | 1983-07-18 | 1986-07-08 | Becton, Dickinson And Company | Method for elimination of selected cell populations in analytic cytology |
EP0405480A2 (en) * | 1989-06-28 | 1991-01-02 | Kirin Beverage Corporation | Method of and apparatus for detecting microorganisms |
US20110147613A1 (en) * | 2008-04-14 | 2011-06-23 | Centre National De La Recherche Scientifique- Cnrs | Device and method for enhanced analysis of particle sample |
CN102507508A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-06-20 | 天津大学 | 检测肿瘤细胞的流动测量***及分析和监测方法 |
US20170102314A1 (en) * | 2015-10-13 | 2017-04-13 | Omega Biosystems Incorporated | Multi-Modal Fluorescence Imaging Flow Cytometry System |
CN113670800A (zh) * | 2020-05-14 | 2021-11-19 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 样本分析仪及样本分析方法 |
JP2023008411A (ja) * | 2021-07-06 | 2023-01-19 | 株式会社エビデント | 蛍光顕微鏡装置、観察条件最適化方法、及びプログラム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
F. CORSI ET AL: "Electrical Characterization of Silicon Photo-Multiplier Detectors for Optimal Front-End Design", 《IEEE NUDEAR SEIENCE SYPOSIUM CONFERENCE RECORD》, pages 1276 - 1280 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116106523B (zh) | 2023-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4802768A (en) | Two light source reference system for a fluorometer | |
US5123731A (en) | Particle measuring device | |
US5221958A (en) | Reflection fluorometer | |
WO2011085465A1 (en) | Flow cytometry analysis across optical fiber | |
CN107462566B (zh) | 用于检测特定窄波数范围的拉曼光谱仪 | |
CN101939633A (zh) | 荧光检测装置和荧光检测方法 | |
CN207300890U (zh) | 用于检测特定窄波数范围的拉曼光谱仪 | |
CN110108677B (zh) | 生物延迟发光探测*** | |
US6384914B1 (en) | Method for optical detection of analyte molecules in a natural biological medium | |
JP2021503608A (ja) | 落射蛍光測定用の光学フローサイトメータ | |
US11898951B2 (en) | Forward scattered light detection system, flow cytometer and method for measuring cell diameter | |
CN107561042A (zh) | 一种用于荧光分析仪的光斑整形光学*** | |
CN116106523B (zh) | 血液分析装置 | |
US20130200272A1 (en) | Optical system for fluorescence detection and fine particle analyzing apparatus | |
CN211086086U (zh) | 一种使信号倍增的装置 | |
CN208766107U (zh) | 一种荧光检测器的荧光收集装置 | |
CN102095712A (zh) | 一种蓝藻检测光电传感器 | |
JPH01132932A (ja) | 流れ式粒子分析装置の信号光検出光学系 | |
CN109164078A (zh) | 一种荧光检测器的荧光收集装置 | |
CN105588826A (zh) | 一种基于光参量放大的飞秒时间分辨多道锁相荧光光谱仪 | |
CN116106524B (zh) | 血液分析装置 | |
JP4763159B2 (ja) | フローサイトメータ | |
CN115096795A (zh) | 一种流式荧光检测光学*** | |
CN116087067B (zh) | 一种用于血细胞表征的光学流式细胞仪 | |
JP2006242623A (ja) | フローサイトメータ及び蛍光集光方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |