CN212845402U - 用于分析血细胞的光学检测***及血细胞分析仪 - Google Patents
用于分析血细胞的光学检测***及血细胞分析仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种用于分析血细胞的光学检测***及血细胞分析仪。其中光学检测***(20)包括激光器(21)、前光处理组件(22)、流动室(23)、后光处理组件(24)和第一散射光检测器(25),后光处理组件(24)的反射镜(243)使入射到反射镜(243)的散射光改变前进方向再进入第一散射光检测器(25)。通过设置该反射镜,能够使得散射光的光路进行转折,进而能够减小光学检测***的尺寸。
Description
技术领域
本实用新型涉及血细胞检测领域,并且更具体地,涉及一种用于分析血液样本中的血细胞的光学检测***及一种具有该光学检测***的血细胞分析仪。
背景技术
血细胞分析仪中的光学检测***一般采用激光器作为光源,例如五分类血细胞分析仪大多采用激光散射原理对血液样本中的血细胞进行测量,并且可以利用至少两路测量通道、尤其是三路测量通道对血细胞进行计数和分类,其中,低角通道用于测量血细胞体积,侧向90°散射光通道用于测量血细胞表面复杂程度,侧向90°荧光通道用于测量血细胞内核酸含量。
但是激光器容易受到光路中的反射光的影响,从而导致激光不稳定,会产生振幅变化、频率移动或功率尖峰等等。进一步地,会导致输出功率不稳定,从而影响对血细胞进行测量和分析的精度。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于分析血液样本中的血细胞的光学检测***及一种具有该光学检测***的血细胞分析仪,其反射镜能够使得散射光的光路进行转折,进而能够减小光学检测***的尺寸,尤其是横向尺寸。
本实用新型第一方面提供了一种用于分析血液样本中的血细胞的光学检测***,包括激光器、前光处理组件、流动室、后光处理组件和第一散射光检测器,其中:
所述流动室配置用于供血液样本中的血细胞沿第一方向流动;
所述激光器配置用于朝向所述流动室发射激光光束;
所述前光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置在所述激光器与所述流动室之间并且包括第一聚光组件,所述第一聚光组件用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室,从而在所述流动室中流动的血细胞产生散射光;
所述后光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置于所述流动室之后,所述后光处理组件配置用于对所述散射光进行后光处理并且包括反射镜,所述反射镜用于使入射到所述反射镜的反射面上的散射光改变前进方向然后进入所述第一散射光检测器;
所述第一散射光检测器配置用于检测预设角度的散射光的光强。
在一种实现方式中,所述反射镜的反射面与入射到所述反射镜的反射面上的散射光的传播方向之间的夹角为5度至120度之间的任一值。
在一种实现方式中,所述反射镜的反射面与入射到所述反射镜的反射面上的散射光的传播方向之间的夹角为45度。
在一种实现方式中,所述激光器被设计为具有20毫瓦至50毫瓦范围内的输出功率。
在一种实现方式中,所述激光器被设计为具有30毫瓦至40毫瓦范围内的输出功率。
在一种实现方式中,所述激光器被设计为具有35毫瓦至40毫瓦范围内的输出功率。
在一种实现方式中,所述激光器配置用于发射紫光或蓝光或绿光或黄光,或者所述激光器发射波长小于600纳米的激光光束。
在一种实现方式中,所述激光器发射波长为450纳米、488纳米或520纳米的激光光束。
在一种实现方式中,所述前光处理组件还包括沿所述激光光束的发射方向依次设置的且位于所述第一聚光组件之间的准直透镜和光隔离器,其中,所述准直透镜用于对所述激光光束进行准直处理以使所述激光光束成为平行光束进入所述光隔离器,所述光隔离器用于将反射杂光与所述激光器隔离,所述反射杂光由沿所述激光光束的发射方向设置在所述光隔离器之后的器件所反射产生。
在一种实现方式中,所述光隔离器上设置有用于至少部分吸收被所述光隔离器隔离的所述反射杂光的消光组件。
在一种实现方式中,所述消光组件被设计为能吸收至少95%至99%的所述反射杂光。
在一种实现方式中,所述消光组件被构造为表面镀有减反膜的消光材料;或者,所述消光组件被构造为经过消光发黑工艺表面处理的金属片。
在一种实现方式中,所述消光材料为玻璃材料。
在一种实现方式中,所述光隔离器包括偏振分光组件和偏振态转换组件;
所述偏振分光组件配置为能反射入射的所述激光光束的S偏振分量和所述反射杂光以及能透射入射的所述激光光束的P偏振分量;
所述偏振态转换组件配置为能改变经所述偏振分光组件透射的所述P偏振分量的偏振态,使所述P偏振分量从线偏振光变成圆偏振光,以及能改变所述圆偏振光的反射光的偏振态为S偏振光,以被所述偏振分光组件反射。
在一种实现方式中,所述消光组件包括第一消光部,设置在所述反射杂光被所述偏振分光组件反射后出射的第一出射方向上,所述第一消光部用于至少部分吸收被所述偏振分光组件反射的所述反射杂光。
在一种实现方式中,所述消光组件还包括第二消光部,设置在所述激光光束被所述偏振分光组件反射后的所述S偏振分量出射的第二出射方向上,所述第二消光部用于至少部分吸收被所述偏振分光组件反射的所述S偏振分量。
在一种实现方式中,所述消光组件设置在所述反射杂光被所述偏振分光组件反射后出射的第一出射面上。
在一种实现方式中,所述消光组件还设置在所述S偏振分量被所述偏振分光组件反射后出射的第二出射面上。
在一种实现方式中,所述偏振分光组件被构造为偏振分光棱镜PBS,所述偏振分光棱镜与所述偏振态转换组件采用粘合方式相互连接。
在一种实现方式中,所述偏振分光棱镜被设计使得,当经所述准直透镜准直的所述激光光束垂直入射所述偏振分光棱镜时,所述偏振分光棱镜的入射面反射率不大于0.1%或者不大于0.05%。
在一种实现方式中,所述偏振分光组件被构造为PBS窗口片,所述PBS窗口片的入射面上镀有PBS分光膜,并且所述PBS窗口片与所述激光光束的发射方向呈45°放置并以其入射面朝向所述激光器。
在一种实现方式中,所述光隔离器的光隔离度不小于30dB或者不小于25dB。
在一种实现方式中,所述前光处理组件还包括沿所述激光光束的发射方向设置在所述准直透镜与所述光隔离器之间的第一小孔光阑,经所述准直透镜准直的激光光束经所述第一小孔光阑的小孔进入所述光隔离器。
在一种实现方式中,所述前光处理组件还包括设置在所述第一聚光组件之前的反馈组件,所述反馈组件包括光电探测器,所述光电探测器设置用于接收由所述激光器发射的激光光束的一部分并转换成电信号,以监控所述激光器的输出功率。
在一种实现方式中,所述反馈组件还包括分光镜,所述分光镜用于将入射到所述分光镜的激光光束的一部分透射形成要进入所述第一聚光组件的第一光束以及将入射到所述分光镜的激光光束的其余部分反射形成第二光束,所述光电探测器用于接收所述第二光束并转换成电信号,以监控所述激光器的输出功率。
在一种实现方式中,所述反馈组件还包括第二小孔光阑,所述第二光束通过所述第二小孔光阑的小孔进入所述光电探测器。
在一种实现方式中,所述分光镜的透射反射比大于5:1。
在一种实现方式中,所述光电探测器的入射面与垂直于所述第二光束的平面之间呈预定角度,所述预定角度处于1度至85度的范围内。
在一种实现方式中,所述预定角度为5度。
在一种实现方式中,所述分光镜的入射面与垂直于所述第一光束的平面之间呈45度,以使所述第一光束垂直于所述第二光束。
在一种实现方式中,所述光电探测器为光电二极管。
在一种实现方式中,所述后光处理组件还包括第二聚光组件及第三小孔光阑,所述第二聚光组件配置为使所述散射光聚焦,所述反射镜使从所述第二聚光组件入射到所述反射镜的散射光改变前进方向然后聚焦于所述第三小孔光阑处,并且经所述第三小孔光阑的小孔进入所述第一散射光检测器。
在一种实现方式中,所述后光处理组件还包括挡直光阑,用于收集第一预设角度范围内的散射光。
在一种实现方式中,所述第一预设角度范围为1度至10度。
在一种实现方式中,所述第一聚光组件包括第一聚光镜和第二聚光镜,其中,
所述第一聚光镜用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室;
所述第二聚光镜用于将激光光束在垂直于所述第一方向的第二方向上聚焦在所述挡直光阑处。
在一种实现方式中,所述光学检测***配置为能根据所述散射光检测所述血液样本中的血小板。
在一种实现方式中,所述第一散射光检测器配置为对在所述流动室中流动的血细胞经照射后所产生的前向散射光进行检测。
在一种实现方式中,所述光学检测***还包括:
第二散射光检测器,沿与所述激光光束的发射方向所呈处于第二预设角度范围内的方向设置,配置为对与所述激光光束的发射方向所呈角度处于第二预设角度范围内的散射光进行检测;和/或
荧光检测器,沿与所述激光光束的发射方向所呈角度处于第三预设角度范围内的方向设置,配置为对在所述流动室中流动的血细胞经照射后所产生的荧光进行检测。
本实用新型第二方面提供了一种用于分析血液样本中的血细胞的光学检测***,包括激光器、前光处理组件、流动室和第一散射光检测器,其中:
所述流动室配置用于供血液样本中的血细胞沿第一方向流动;
所述激光器配置用于朝向所述流动室发射激光光束;
所述前光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置在所述激光器与所述流动室之间并且沿所述激光光束的发射方向依次包括反馈组件和第一聚光组件,其中,所述反馈组件包括光电探测器,所述光电探测器用于接收由所述激光器发射的激光光束的一部分并转换成电信号以监控所述激光器的输出功率,所述第一聚光组件用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室,从而在所述流动室中流动的血细胞产生散射光;
所述第一散射光检测器配置用于检测预设角度的散射光的光强。
在一种实现方式中,所述反馈组件还包括分光镜,所述分光镜沿所述激光光束的发射方向设置在所述第一聚光组件之前并且用于将入射到所述分光镜的激光光束的一部分透射形成要进入所述第一聚光组件的第一光束以及将入射到所述分光镜的激光光束的其余部分反射形成第二光束,所述光电探测器用于接收所述第二光束并转换成电信号,以监控所述激光器的输出功率。
在一种实现方式中,所述反馈组件还包括第二小孔光阑,所述第二光束通过所述第二小孔光阑的小孔进入所述光电探测器。
在一种实现方式中,所述分光镜的透射反射比大于5:1。
在一种实现方式中,所述光电探测器的入射面与垂直于所述第二光束的平面之间呈预定角度,所述预定角度处于1度至85度的范围内。
在一种实现方式中,所述预定角度为5度。
在一种实现方式中,所述分光镜的入射面与垂直于所述第一光束的平面之间呈45度,以使所述第一光束垂直于所述第二光束。
在一种实现方式中,所述光电探测器为光电二极管。
本实用新型第三方面提供了一种血细胞分析仪,包括采样部、反应部、光学检测***和控制器,其中:
所述采样部用于采集血液样本,并将所述血液样本输送至所述反应部;
所述反应部具有反应池和试剂供应部件,其中所述试剂供应部件用于提供试剂,所述反应池用于提供反应场所从而供所述血液样本和所述试剂进行反应;
所述光学检测***包括激光器、前光处理组件、流动室、后光处理组件和第一散射光检测器,其中,所述流动室配置用于供所述血液样本中的血细胞沿第一方向流动;所述激光器配置用于朝向所述流动室发射激光光束;所述前光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置在所述激光器与所述流动室之间并且包括第一聚光组件,所述第一聚光组件用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室,从而在所述流动室中流动的血细胞产生散射光;所述后光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置于所述流动室之后,所述后光处理组件配置用于对所述散射光进行后光处理并且包括反射镜,所述反射镜用于使入射到所述反射镜的反射面上的散射光改变前进方向然后进入所述第一散射光检测器;所述第一散射光检测器配置用于检测预设角度的散射光的光强;
所述控制器配置用于从所述光学检测***接收散射光强度信号并根据所述散射光强度信号得出血细胞检测结果。
在一种实现方式中,所述光学检测***为按照本实用新型第一方面提供的上述任一实现方式的光学检测***。
本实用新型第四方面提供了一种血细胞分析仪,包括采样部、反应部、光学检测***和控制器,其中:
所述采样部用于采集血液样本,并将所述血液样本输送至所述反应部;
所述反应部具有反应池和试剂供应部件,其中所述试剂供应部件用于提供试剂,所述反应池用于提供反应场所从而供所述血液样本和所述试剂进行反应;
所述光学检测***包括激光器、前光处理组件、流动室和第一散射光检测器,其中,所述流动室配置用于供所述血液样本中的血细胞沿第一方向流动;所述激光器配置用于朝向所述流动室发射激光光束;所述前光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置在所述激光器与所述流动室之间并且沿所述激光光束的发射方向依次包括反馈组件和第一聚光组件,其中,所述反馈组件包括光电探测器,所述光电探测器用于接收由所述激光器发射的激光光束的一部分并转换成电信号以监控所述激光器的输出功率,所述第一聚光组件用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室,从而在所述流动室中流动的血细胞产生散射光;所述第一散射光检测器配置用于检测预设角度的散射光的光强;
所述控制器配置用于从所述光学检测***接收散射光强度信号并根据所述散射光强度信号得出血细胞检测结果。
在一种实现方式中,所述光学检测***为按照本实用新型第二方面提供的上述任一实现方式的光学检测***。
由此,本实用新型提供了用于分析血液样本中的血细胞的光学检测***以及具有该光学检测***的血细胞分析仪,其中光学检测***中的反射镜能够使得预定角度的散射光的光路进行转折,即反射,进而能够减小光学检测***的尺寸。此外,其中光学检测***中的光电探测器能够监控激光器的输出功率,进而能够保证激光器的输出功率的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案,下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的实施例的血细胞分析仪10的一个结构示意图。
图2是本实用新型的实施例的光学检测***20的一个示意框图。
图3是本实用新型的实施例的光学检测***20的另一个示意框图。
图4是本实用新型的实施例的光学检测***20的一个结构示意框图。
图5是本实用新型的实施例的前光处理组件22的一个结构示意图。
图6是本实用新型的实施例的光隔离器222的一个结构示意图。
图7是本实用新型的实施例的光隔离器222的另一个结构示意图。
图8是本实用新型的实施例的前光处理组件22的另一个结构示意图。
图9是本实用新型的实施例的光学检测***20的另一个结构示意图。
图10是不包括反射镜的后光处理组件24的一个结构示意图。
图11是本实用新型的实施例的控制器150的一个结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图,对本实用新型的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种光学检测***,可以应用于血细胞分析仪,如图1所示,是血细胞分析仪的一个结构示意图。图1示出的血细胞分析仪10包括第一机壳110、第二机壳120、采样部130、反应部140、光学检测***20、控制器150以及输出部160。
结合图1,光学检测***20和控制器150可以设置在第二机壳120的内部,例如可以分别设置在第二机壳120的两侧。反应部140可以设置在第一机壳110的内部。采样部130和输出部160可以设置在第一机壳110的外表面。示例性地,输出部160可以实现为用户界面,从而用户可以从输出部160查看可视化信息。
采样部130可以具有采样针和驱动部,该驱动部用于驱动采样针采集血液样本,并将采集到的血液样本输送至反应部140。
反应部140可以具有反应池和试剂供应部件,反应池用于提供反应场所,试剂供应部件用于提供试剂,从而采样部130采集到的血液样本和试剂供应部件所提供的试剂能够在反应池中进行反应,得到待检测样本。反应部140还可以具有管路和驱动部件(如注射器、气泵等),使得待检测血液样本中的血细胞能够逐一地流经光学检测***20的流动室。试剂供应部件所提供的试剂例如包括用于溶解待测血液样本中的红细胞的溶血剂和用于对待测血液样本中的血细胞进行染色的荧光染料。
光学检测***20用于对待检测血液样本中的血细胞在流经流动室时进行光照射并收集血细胞因光照射而产生的光学信息。
控制器150可以用于根据光学检测***20得到的光学信息,对待检测血液样本中的血细胞进行检测分析,得到血细胞检测结果。
输出部160可以用于输出血细胞检测结果,例如,可以显示在用户界面上。
下面将结合图2至图10来详细描述光学检测***20。示例性地,该光学检测***20可以用于分析血液样本中的血细胞,尤其地可以用于分析血液样本中的体积较小的血细胞,例如血小板。例如,光学检测***20也可以用于获取经过溶血剂和荧光染料处理的血液样本中的白细胞和血小板的光学信息,以对该经处理的血液样本中的白细胞和血小板进行计数和/或分类。
如图2所示,光学检测***20,即用于分析血液样本中的血细胞的光学检测***,可以包括激光器21、前光处理组件22、流动室23和第一散射光检测器25。流动室23配置用于供血液样本中的血细胞沿第一方向流动。激光器21配置用于朝向流动室23发射激光光束。前光处理组件22沿激光光束的发射方向设置在激光器21与流动室23之间并且激光光束在第一方向上聚焦于流动室23,从而在流动室23中流动的血细胞能产生散射光。第一散射光检测器25配置用于检测预设角度的散射光的光强。
示例性地,如图3和图4所示,作为一种实现方式,光学检测***20还可以包括后光处理组件24。后光处理组件24可以沿激光器21的激光光束的发射方向被设置于流动室23之后,并且后光处理组件24被配置用于对散射光进行后光处理,使得经后光处理的散射光进入第一散射光检测器25以进行光强检测。如图4所示,后光处理组件24包括反射镜,使得入射到反射镜的反射面上的散射光改变前进方向然后再进入第一散射光检测器25,如下面结合图9进行的详细描述。这样,通过设置反射镜,能够使得散射光、尤其是前向散射光的光路进行转折(反射),进而能够减小光学检测***的尺寸,尤其是在激光光束的发射方向上的尺寸。
可选地但非必须地,前光处理组件22可以包括光隔离器,用于将反射杂光与激光器21隔离。该反射杂光由沿激光光束的发射方向设置在光隔离器之后的器件(例如光学器件或安装光学器件的机械构件)所反射产生。光隔离器上设置有用于至少部分吸收被所述光隔离器隔离的反射杂光的消光组件,从而减小甚至避免了反射杂光的影响,提高了对血细胞、尤其是体积较小的血细胞(例如血小板)进行测量和分析的精度。如下结合图5至图7描述了该光隔离器。
可选地但非必须地,前光处理组件22可以包括反馈组件,反馈组件包括光电探测器,所述光电探测器用于接收由所述激光器发射的激光光束的一部分并转换成电信号以监控所述激光器的输出功率。通过设置光电探测器,能够监控激光器的输出功率,进而能够保证激光器的输出功率的稳定性。如下结合图7和图8描述了该反馈组件。
示例性地,如图3和图4所示,作为一种实现方式,光学检测***20还可以包括第二散射光检测器26或荧光检测器27,或者包括第二散射光检测器26和荧光检测器27。
第一散射光检测器25例如可以配置用于对与激光光束的发射方向所呈角度处于第一预设角度范围、即低角度范围内的散射光进行检测,因此,第一散射光检测器25也称为前向散射光检测器。示例性地,第一预设角度范围为1~10°。可选地,光隔离器上设置消光组件能够大大提高前向散射光检测器收集的前向低角度散射光信号的质量,进而能够实现微小血细胞(例如血小板)的有效识别。这在采用发射短波长(例如蓝光)的激光光束的激光器的情况下是更加有利的。
第二散射光检测器26,沿与激光光束的发射方向所呈处于第二预设角度范围内的方向设置,配置为对与激光光束的发射方向所呈角度处于第二预设角度范围内的散射光进行检测。
荧光检测器27,沿与激光光束的发射方向所呈角度处于第三预设角度范围内的方向设置,配置为对在流动室23中流动的血细胞经照射后所产生的荧光进行检测。
示例性地,第二预设角度范围和第三预设角度范围可以为90°附近的范围,例如80°到100°,本实用新型对此不限定。
应当注意的是,尽管图3和图4中同时示出了包括后光处理组件24、第二散射光检测器26和荧光检测器27,但是本实用新型对此不限定,例如可以包括后光处理组件24、第二散射光检测器26和荧光检测器27中的部分或全部。
下面对光学检测***20的各个组成部分进行详细的说明。
激光器21
激光器21可以被配置用于朝向流动室23发射激光光束。示例性地,激光器21可以为半导体激光器或P线偏振激光器。其中,激光器21所发射的激光光束的波长决定了光路主要参数的设计,比如透镜的选型、信号收集角度的选择等等;并且激光光束的波长也与在血液分析仪的检测中所用到的试剂(如荧光染料)等有关。
示例性地,激光器21可以优选被配置用于发射紫光或蓝光或绿光或黄光,即短波长的激光光束。在本实用新型中,紫光的波长范围约为370nm~435nm,蓝光的波长范围约为436nm~500nm,绿光的波长范围约为501nm~560nm,黄光的波长范围约为561nm~599nm。或者说,激光器21所发射的激光光束的波长可以小于600纳米(nm),例如,该波长可以是488nm或450nm或520nm。在这些实施例中,短波长的激光光束经整形后光斑尺寸较小,粒子分辨率较高,因此特别适合用于检测血液样本中体积较小的血细胞,例如血小板。
当然,激光器21所发射的激光光束的波长也可以大于600nm(例如红光),例如该波长为650nm或该波长为630nm至640nm中的任一值。
示例性地,激光器21可以被设计为具有20毫瓦至50毫瓦范围内的输出功率。进一步地,激光器21可以具有30毫瓦至40毫瓦范围内的输出功率。更进一步地,激光器21可以具有35毫瓦至40毫瓦范围的输出功率。在这些实施例中,与现有技术相比,激光器21的输出功率较大,从而导致反射杂光较大,因此消光组件的设置是特别有利的。
然而,应注意的是,此处给出的输出功率的范围仅是示意性的,激光器21也可以具有其他的输出功率范围。
前光处理组件22
前光处理组件22沿激光光束的发射方向设置在激光器21与流动室23之间,并且沿激光光束的发射方向包括第一聚光组件223,如图4和图5所示。
激光光束的发射方向即激光光束的传播方向,示例性地可以为光束的光轴方向,示例性地该方向可以为图4和图5中从左向右的水平方向。为了方便描述,图5中同时示出了坐标系,如左上角的正交右手系。结合该坐标系,激光光束的发射方向沿Z轴的正向。
可选地,前光处理组件可以包括准直透镜221和光隔离器222。准直透镜221用于对激光光束进行准直处理以使激光光束成为平行光束进入光隔离器222。
第一聚光组件223用于将从光隔离器222出射的激光光束在第一方向(即血细胞在流动室中流动的方向)上聚焦于流动室23,从而在流动室23中流动的血细胞产生散射光。在图4和图5中,第一方向为垂直于纸面的方向,而激光器21发射的激光光束的传播方向为平行于纸面方向。
可选地,在一个实施例中,第一聚光组件223可以包括第一聚光镜2231和第二聚光镜2232,如图4和图5所示。第一聚光镜2231用于将从光隔离器222出射的激光光束在第一方向上聚焦于流动室23,从而在流动室23中流动的血细胞产生散射光。第二聚光镜2232用于将从光隔离器23出射的激光光束在垂直于第一方向的第二方向上聚焦在后光处理组件24处,例如后光处理组件24所包括的挡直光阑处。应注意,挡直光阑将在下文中结合图9和图10进行描述。
本实用新型的实施例中,第一方向是指血液样本中的血细胞在流动室中流动的方向,第二方向垂直于第一方向。示例性地,第一方向可以为纵向,第二方向可以为横向。结合本实用新型的附图,第一方向可以为垂直于纸面的方向,例如可以为出面方向或者入面方向。结合图5中的坐标系,第一方向可以沿Y轴的正向或负向,第二方向可以沿Z轴的正向或负向。
本实用新型中,第一聚光镜2231和第二聚光镜2232可以为柱面镜,例如,第一聚光镜2231为第一柱面镜,第二聚光镜2232为第二柱面镜。并且,第一聚光镜2231和第二聚光镜2232可以具有不同的光学参数(如焦距)。
假设第二聚光镜2232为第二柱面镜,那么针对到达该第二柱面镜的激光光束,第二聚光镜2232在第一方向上不对激光光束进行处理,而只在第二方向上对激光光束进行处理,即在第二方向上将激光光束进行压缩使得激光光束在第二方向上聚焦在下面还要进一步说明的挡直光阑处。
下面将结合图6和图7来描述光隔离器222。
光隔离器222至少用于将反射杂光与激光器21隔离,反射杂光由沿激光光束的发射方向设置在光隔离器222之后的器件所反射产生。也就是说,由激光器21发出的激光光束在传播过程中会遇到各种器件表面而形成反射杂光,光隔离器22配置为隔离激光器21发出的激光光束在光路中传播所产生的反射杂光。
光隔离器222上设置有消光组件2223,用于至少部分吸收被光隔离器222隔离的反射杂光,从而能够避免反射杂光等对激光器21的影响,防止激光器21的输出功率产生波动,保证了光学基线的稳定性。
本实用新型中,消光组件2223能够至少部分吸收被光隔离器222隔离的反射杂光。作为一例,消光组件2223可以被设计使得能够吸收至少95%的反射杂光。作为另一例,消光组件2223可以被设计使得能够吸收至少98%或99%的反射杂光。
本实用新型中,光隔离器222的光隔离度不小于30dB。作为一种实现方式,光隔离器222的光隔离度不小于25dB。
示例性地,光隔离器222可以包括偏振分光组件2221、偏振态转换组件2222和消光组件2223。偏振分光组件2221配置为能反射入射的激光光束的S偏振分量和反射杂光以及能透射入射的激光光束的P偏振分量。偏振态转换组件2222配置为能改变经偏振分光组件透射的P偏振分量的偏振态,使P偏振分量从线偏振光变成圆偏振光,以及能改变圆偏振光的反射光的偏振态为S偏振光,以被偏振分光组件2221反射。
偏振分光组件2221、偏振态转换组件2222和消光组件2223例如通过粘合方式相互连接。
在一个实施例中,偏振态转换组件2222可以为1/4波片或磁光晶体等。1/4波片能够使其出射光与入射光之间的相位差为1/4波长,例如将线偏振光变成圆偏振光或将圆偏振光变成S偏振光。磁光晶体能够使其出射光相对于其入射光,偏振方向旋转45°。可选地,偏振态转换组件2222还可以为旋光晶体等,这里不再罗列。
偏振分光组件2221能够将入射到其上的激光光束的S偏振分量进行反射,例如反射到消光组件2223上,从而被消光组件吸收。偏振分光组件2221能够将入射到其上的激光光束的P偏振分量进行透射,例如使该P偏振分量入射到偏振态转换组件2222上。
另外,偏振分光组件2221还能够将经由偏振态转换组件2222入射到其上的S偏振光进行反射,例如反射到消光组件2223上,从而被消光组件吸收。
也就是说,本实用新型中的消光组件2223不仅用于至少部分吸收偏振分光组件2221反射的反射杂光,即沿激光光束的发射方向的相反方向入射到偏振分光组件2221上的反射杂光。消光组件2223还用于至少部分吸收上述所说的激光光束的S偏振分量,即沿激光光束的发射方向入射到偏振分光组件2221上被反射的S偏振分量。可选地,消光组件2223还可以用于吸收其他环境光。
作为另一个实施例,消光组件2223可以包括第一消光部2223(1),设置在反射杂光被偏振分光组件2221反射后出射的第一出射方向D1上,以至少部分吸收被偏振分光组件2221反射的反射杂光。可选地,第一消光部2223(1)可以与第一出射方向D1垂直设置。如上所述,经由偏振态转换组件2222入射到偏振分光组件2221上的反射杂光例如是S偏振光形式,因此第一消光部能够至少部分吸收该S偏振光。可选地,除了第一消光部2223(1)之外,消光组件2223还可以包括第二消光部2223(2),设置在激光光束被偏振分光组件2221反射后的S偏振分量出射的第二出射方向D2上,以便至少部分吸收被偏振分光组件2221反射的S偏振分量。可选地,第二消光部2223(2)可以与第二出射方向D2垂直设置。
作为一个实施例,消光组件2223可以设置(例如胶合)在反射杂光被偏振分光组件2221反射后出射的第一出射面S1上,以及可选地也设置(例如胶合)在激光光束的S偏振分量被偏振分光组件2221反射后出射的第二出射面S2上。
作为一个实施例,偏振分光组件2221可以被构造为偏振分光棱镜(PolarizingBeam Splitter,PBS),并且偏振分光棱镜与偏振态转换组件2222采用粘合方式相互连接。
可理解,偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏振光。具体地,将P偏振光完全透射通过,而将S偏振光以45度角反射出去,并且被反射的S偏振光的出射方向与P偏振光成90度角。偏振分光棱镜可以由一对高精度直角棱镜胶合而成,其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。
示例性地,当经过准直透镜221准直后的激光光束垂直入射偏振分光棱镜时,该偏振分光棱镜的入射面反射率不大于0.1%。作为一例,偏振分光棱镜的入射面反射率可以优选地不大于0.05%。
作为另一个实施例,偏振分光组件2221可以被构造为检偏器,并且检偏器与偏振态转换组件2222可以采用粘合方式相互连接。其中,检偏器可以被配置为:针对经过准直透镜221准直后的入射到检偏器上的激光光束,仅允许其P偏振分量通过。示例性地,检偏器可以将除P偏振分量之外的其他的激光光束进行反射。在该实施例中,偏振态转换组件2222可以为以下任一种:旋光晶体、磁光晶体、1/4波片等。
以偏振态转换组件为磁光晶体为例进行说明,当激光光束入射检偏器时,仅激光光束中的P偏振光能够通过检偏器,经过检偏器的P偏振光进入磁光晶体,经过磁光晶体的P偏振光的偏振态发生改变,其偏振方向旋转45°。该偏振光被后级光路反射形成的反射光再次经过磁光晶体后,偏振方向再次旋转45°,形成与原P偏振光的偏振态垂直的S偏振光而被检偏器隔离,不会回馈到激光器。
在一些实施例中,分光棱镜、检偏器可以和1/4波片、磁光晶体、旋光晶体中任一个进行组合实现光路中反射杂光的隔离。
作为另一个实施例,偏振分光组件2221可以被构造为带通滤光片,偏振态转换组件2222可以被构造为倍频晶体,并且带通滤光片与倍频晶体可以采用粘合方式相互连接。其中,带通滤光片被配置为使波长为λ的激光光束通过。倍频晶体被配置为对经带通滤波片的激光光束进行倍频;并对倍频后的激光光束的反射光再次进行倍频,再次倍频后的反射光被带通滤光片进行滤除。
作为另一个实施例,偏振分光组件2221可以被构造为PBS窗口片,该PBS窗口片的入射面上镀有PBS分光膜,并且该PBS窗口片与激光光束的发射方向呈基本上45°放置并以其入射面朝向激光器21。
本实用新型中,偏振分光组件2221(偏振分光棱镜或PBS窗口片)的入射面,也即光隔离器222的入射面,其可以是指如图5中光隔离器222的最左侧的朝向准直透镜221的那一面(或者理解为图6中的侧视图和俯视图的最左侧的那一面),该入射面的反射率可以由该反射面的镀膜工艺等进行设计。该反射面的反射率不大于0.1%,优选不大于0.05%,这样能使得足够多的激光光束进入后续的光路,且足够小的反射率能够减小反射光对激光器21的影响。
图6示出了光隔离器222的一例,其中,偏振分光组件2221为偏振分光棱镜。在图6所示的实施例中,包括光隔离器222的侧视图、俯视图和前视图。假设将激光光束的发射方向定义为Z方向,基于笛卡尔坐标系(如图5中示出的坐标系),可以认为侧视图、俯视图和前视图依次为YZ平面、XZ平面和XY平面的视图。
图6中,偏振分光组件2221为偏振分光棱镜(PBS),偏振态转换组件2222为1/4波片。下面结合图6中的侧视图进行描述,具体地结合图6的侧视图中示出的侧视图所在的YZ平面的坐标系进行描述。当带有一定消光比(消光比为50:1)的光束01(图6的侧视图中沿Z轴正向)入射到偏振分光组件2221上后,被分成02和03两束相互垂直的线偏振光。具体地,02为比例为1的S偏振分量,如图6的侧视图中沿Y轴负向的箭头所示;03为比例为50的P偏振分量,如图6的侧视图中虚线(该虚线表示偏振分光棱镜的45°斜面)右侧的沿Z轴正向的箭头所示。P偏振分量03透过偏振态转换组件2222,偏振态发生改变,由线偏振光变成圆偏振光(图6的侧视图中未特别示出)。圆偏振光经过后续的光路后还会产生反射光,图6的侧视图中示出为偏振态转换组件2222右侧的沿Z轴负向的箭头所示的反射光04。该反射光04经过偏振态转换组件2222后,偏振态发生改变,由圆偏振光变成S偏振光05,如图6的侧视图中虚线与偏振态转换组件2222之间的入射到该虚线上的光。而S偏振光05会被偏振分光组件2221的45°斜面反射出去,如图6的侧视图中沿Y轴正向的箭头所示的反射光06。
在图6的示例中,消光组件2223包括第一消光部2223(1)和第二消光部2223(2)。第一消光部2223(1)设置在与S偏振光形式的反射杂光(即反射光06)出射的第一出射方向D1上,以吸收该反射杂光,进而保证准直透镜后的光学表面反射回光无法进入激光器,使激光器功率保持稳定。第一出射方向D1为沿Y轴正向。第一消光部2223(1)设置为平行于Z轴的水平方向,使得沿Y轴正向的反射光06垂直入射到第一消光部2223(1)。第二消光部2223(2)设置在激光光束被偏振分光组件2221反射后的S偏振分量(即S偏振分量02)出射的第二出射方向D2上,第二出射方向D2为沿Y轴负向,以吸收该S偏振分量。第二消光部2223(2)设置为平行于Z轴的水平方向,使得沿Y轴负向的S偏振分量02垂直入射到第二消光部2223(2)。在图6所示的实施例中,第一消光部2223(1)被粘接在反射杂光被偏振分光组件2221反射后出射的第一出射面S1上,第二消光部2223(2)被粘接在S偏振分量被偏振分光组件2221反射后出射的第二出射面S2上。
图7示出了光隔离器222的另一例,其中,偏振分光组件2221为PBS窗口片,偏振态转换组件2222为1/4波片。应当理解,图7示出的是光隔离器222的侧视图,即YZ平面的视图。并且关于图7中PBS窗口片对光束的反射、消光组件2223对反射光的吸收等可以参见上述结合图6所描述的实施例,这里不再重复。
本实用新型中,消光组件2223可以被构造为表面镀有减反膜的消光材料,例如为玻璃材料。或者,消光组件2223可以被构造为经过消光发黑工艺表面处理的金属片。示例性地,可以在偏振分光棱镜的上下表面分别装配、例如胶合经过消光发黑工艺表面处理的金属片,结合上述实施例,胶合在下表面的经过发黑工艺表面处理的金属片可以被理解为是第一消光部2223(1),胶合在上表面的经过发黑工艺表面处理的金属片可以被理解为是第二消光部2223(2),该示例中的发黑工艺可以是散光发黑表面处理工艺,光泽度可以被控制在2.7以下,也就是说光反射率不大于0.2%。或者示例性地,可以使用表面镀减反膜后的元器件作为消光组件2223,该元器件可以是有色玻璃,可以通过镀减反膜这样一种光学镀膜技术,确保其反射率不大于1%,从而可以作为消光组件2223。
由此可见,本实用新型中的光隔离器222能够将反射杂光等与激光器21隔离并且由消光组件2223吸收,能够避免反射杂光等对激光器21的影响,防止激光器21的输出功率产生波动,保证了光学基线的稳定性。
结合图8和图9,本实用新型中的前光处理组件22还可以包括第一小孔光阑224,其可以沿着激光光束的发射方向设置在准直透镜221与光隔离器222之间,从而经准直透镜221准直后的激光光束经该第一小孔光阑224的小孔之后再进入光隔离器222。这样,通过设置第一小孔光阑224,能够限制入射到光隔离器222上的光束的孔径,从而优化光束的质量。
依然结合图8和图9,本实用新型中的前光处理组件22还可以包括反馈组件225,其可以沿着激光光束的发射方向设置在第一聚光组件223之前,尤其是可以布置在光隔离器222之前。反馈组件225可以包括光电探测器2253,用于接收由激光器21发射的激光光束的一部分并转换成电信号,以监控激光器21的输出功率。
光电探测器2253所接收的激光光束的一部分可以小于激光光束的20%,例如是激光光束的10%、5%、或其他值等等。
示例性地,反馈组件225还包括分光镜2251,可选地,还可以进一步包括第二小孔光阑2252。分光镜2251可以沿着激光光束的发射方向设置在准直透镜221与光隔离器222之间,并且分光镜2251用于将入射到分光镜2251的激光光束的一部分透射形成要进入光隔离器222的第一光束以及将入射到分光镜2251的激光光束的其余部分反射形成第二光束。
示例性地,分光镜2251的入射面可以与垂直于第一光束的平面之间呈基本上45度,以使第一光束垂直于第二光束。在图8和图9所示的俯视图中,第一光束是沿Z轴正向的,第二光束可以是沿X轴负向的,两者相互垂直。
示例性地,分光镜2251的透射反射比可以大于5:1,也就说,第一光束与第二光束的能量之比可以大于5。作为一例,分光镜2251的透射反射比可以等于9:1,也就是说,入射到分光镜2251的激光光束的90%被透射形成第一光束,入射到分光镜2251的激光光束的10%被反射形成第二光束。
其中,在反馈组件225还包括第二孔光阑2252的实施例中,分光镜2251反射形成的第二光束通过第二小孔光阑2252的小孔进入光电探测器2253。其中,光电探测器2253用于接收通过第二小孔光阑2252的小孔的第二光束并转换成电信号,以监控激光器21的输出功率。
示例性地,光电探测器2253可以为光电二极管。示例性地,光电探测器2253的入射面(靶面)与垂直于第二光束的平面之间可以呈预定角度,该预定角度可以处于1度至85度的范围内。作为一例,该预定角度可以为基本上5度。这样,通过使光电探测器2253的入射面与垂直于第二光束的平面之间呈预定角度,进一步配合第二小孔光阑2252的孔径设计,能够防止光电探测器2253的反射回光再次进入激光器21。
应当理解,图8和图9中的反馈组件225只是示意性的,只要光电探测器2253能够接收到一部分激光光束用于监控激光器21的输出功率即可。例如反馈组件225可以不包括第二小孔光阑2252,再例如分光镜2251的设置方向可以使得第二光束沿X轴正向,并且光电探测器2253设置在第二光束前进的方向,用于接收第二光束并将光信号转换成电信号以便监控激光器21的输出功率。
本实用新型中,通过设置反馈组件225,能够由光电探测器2253监控激光器21的输出功率,进而能够保证激光器21的输出功率的稳定性。
应当注意的是,尽管图8和图9中的前光处理组件22同时包括第一小孔光阑224和反馈组件225,但是本实用新型对此不限定,例如可以只包括第一小孔光阑224,而不包括反馈组件225。
作为一种实现方式,本申请中的前光处理组件22可以包括反馈组件225和第一聚光组件223,而不包括准直透镜221、光隔离器222和第一小孔光阑224;作为一种实现方式,本申请中的前光处理组件22可以包括准直透镜221、反馈组件225和第一聚光组件223,而不包括光隔离器222和第一小孔光阑224;作为一种实现方式,本申请中的前光处理组件22可以包括准直透镜221、第一小孔光阑224、反馈组件225和第一聚光组件223,而不包括光隔离器222;等等。
还应当注意的是,图5和图8的前光处理组件22的示例中,未示出激光光束,具体地可以参见后续图9中所示。
后光处理组件24
后光处理组件24沿激光光束的发射方向设置于流动室23之后,并且配置用于对散射光进行处理,使得散射光经处理后进入第一散射光检测器25进行光强检测。其中,后光处理组件24包括使光路发射转折的反射镜243,从而能够减小光学检测***的尺寸。
如图9和图10所示,在一些实施例中,后光处理组件24包括第二聚光组件241及第三小孔光阑244,第二聚光组件241配置为使散射光聚焦于第三小孔光阑244处,并经第三小孔光阑244的小孔进入第一散射光检测器25。具体地,第二聚光组件241使散射光聚焦并经反射镜243反射之后聚焦在第三小孔光阑244处。
示例性地,后光处理组件24还可以包括挡直光阑242。挡直光阑242可以在沿激光光束的方向设置在第二聚光组件241之前。挡直光阑242可以用于收集第一预设角度范围内的散射光。作为一种方式,第一预设角度范围可以为1°至10°,也就是说,挡直光阑242对低角度散射信号的收集角度进行约束,同时还可以对在第二方向上汇聚于挡直光阑242处的激光光束(如结合图5的第二聚光镜2232所述)进行阻挡。进而,后光处理组件24可以对汇聚于挡直光阑242处的激光光束进行处理,并且经处理后的散射光能够经第三小孔光阑244进入第一散射光检测器25,以便第一散射光检测器25进行光强检测。
本实用新型中,第二聚光组件241为以下之一:(1)至少一个平凸透镜与至少一个双凸透镜构成的透镜组;(2)至少两个平凸透镜构成的透镜组;(3)至少两个双凸透镜构成的透镜组;(4)至少两个球面透镜构成的透镜组;(5)非球面镜。作为一例,在图10所示的实施例中,第二聚光组件241包括平凸透镜2411和双凸透镜2412。
如图9所示,后光处理组件24所包括的反射镜243可以沿激光光束的发射方向设置在第二聚光组件241之后,用于使从第二聚光组件241入射到反射镜243的反射面上的散射光改变前进方向,然后聚焦于第三小孔光阑244处。
在一些实施例中,反射镜243可以这样布置,使得入射到反射镜243的反射面上的散射光被反射后的传播方向D4相对于入射前的传播方向D3偏转60度至175度之间的任一角度,优选偏转至少90度。也即是说,入射到反射镜243的反射面上的散射光在被反射前后的传播方向的夹角α为60度至175度之间的任一值。作为一例,如图9中示出的,入射到反射镜243的反射面上的散射光在被反射前后的传播方向的夹角为基本上90度,即,入射到反射镜243的反射面上的散射光的传播方向为沿Z轴正向,经过该反射镜243的反射面反射之后的散射光的传播方向为沿X轴正向,并且经反射之后的沿X轴正向的光束经过第三小孔光阑244的小孔进入第一散射光检测器25。
这样,通过类似于图9所摆放的反射镜243,能够使得激光光束的光路进行转折或者说偏转(即反射),相对于不存在反射镜(图10所示)的场景,能够减小光学检测***的尺寸,尤其地能够减小光学检测***在Z方向(即横向)的尺寸。
以图9为例,描述本实用新型的实施例提供的光学检测***的一种示例性的工作过程。从激光器21发出的激光光束经过准直透镜221变为平行激光光束,经过第一孔径光阑224限制出射光束孔径,优化光束质量,然后通过分光比为1:9的分光镜2251,将比例为10%的平行激光光束反射至第二小孔光阑2252处,然后进入光电探测器2253上,以监控激光器21的输出功率。分光镜2251将剩余90%的平行激光光束透射进入光隔离器22(光隔离器由上下两片消光片2223、PBS分光棱镜2221和四分之一波片2222组成),其中光隔离器的主要作用在于抑制反馈光(反馈光主要来自于光隔离器后面各器件、例如光学元器件的反射)进入激光器,防止激光器输出功率产生波动,保证光学基线稳定。然后,从光隔离器22射出的激光光束经第一柱面镜2231在垂直纸面方向、即第一方向(血细胞在流动室23中的流动方向)上聚焦于流动室23中心处作为检测光斑,聚焦于流动室23的激光光束照射到流动室中的血细胞(例如经过溶血试剂处理和荧光染料处理的血液样本中的血细胞)而产生光散射。经第一柱面镜2231的激光光束进入第二柱面镜2232,在横向、即第二方向(平行于纸面方向)上被压缩,在横向上汇聚于挡直光阑242处。当经过试剂处理的血细胞流过流动室23时会同时产生FS低角散射光、SS侧向90°散射光、FL荧光。其中,FS低角散射光由第二聚光组件241(后光收集透镜)进行收集,使低角散射光通过挡直光阑242约束在1°至10°,经反射镜15进行光路转折汇聚于第三小孔光阑244处,然后进入第一散射光检测器(例如光电探测器)25。如图4所示,SS侧向90°散射光由第二散射光检测器26收集检测,FL荧光由荧光检测器27收集检测。根据各个散射光检测器和荧光检测器收集的光信号,能够对血液样本中的血细胞进行识别和分析,例如对白细胞进行计数和分类,以及可选地还能够对血小板进行计数。
本实用新型中的光学检测***通过设置反射镜,能够使得激光光束的光路进行转折,即反射,进而能够减小光学检测***的尺寸。该光学检测***通过设置光电探测器,能够监控激光器的输出功率,进而能够保证激光器的输出功率的稳定性。本实用新型的光学检测***能够用于检测血液样本中的血细胞。尤其地,该光学检测***能够检测血液样本中的体积较小的血细胞(血细胞的最小检测下限可达到0.4um),例如血小板。由于体积较小的血细胞流经流动室形成小脉冲,由于上述光隔离器不仅能够很好的隔离激光光束在光路中传播时产生的反射杂光而且能够进一步部分吸收反射杂光,使得激光器能够稳定输出激光光束,避免了反射杂光进入激光器产生的功率尖峰出现的小脉冲,也即避免了干扰小脉冲和小体积血细胞形成的小脉冲相互混淆,极大的提高了检测精度。
另外,本实用新型还提供了一种血细胞分析仪,可以包括:采样部、反应部、光学检测***和控制器。
采样部用于采集血液样本,并将血液样本输送至反应部。例如,可以为结合图1所描述的采样部130。
其中,反应部具有反应池和试剂供应部件,试剂供应部件用于提供试剂,反应池用于提供反应场所从而供血液样本和试剂进行反应。例如,可以为结合图1所描述的反应部140。
光学检测***可以包括激光器、前光处理组件、流动室、后光处理组件和第一散射光检测器。其中:流动室配置用于供血液样本中的血细胞沿第一方向流动;激光器配置用于朝向流动室发射激光光束;前光处理组件沿激光光束的发射方向设置在激光器与流动室之间并且包括第一聚光组件,第一聚光组件用于将激光光束在第一方向上聚焦于流动室,从而在流动室中流动的血细胞能产生散射光;后光处理组件沿激光光束的发射方向设置于流动室之后,后光处理组件配置用于对散射光进行后光处理并且包括反射镜,该反射镜用于使入射到反射镜的散射光改变前进方向然后进入第一散射光检测器;第一散射光检测器配置用于检测散射光的光强。
控制器配置用于从光学检测***接收散射光强度信号并根据散射光强度信号得出血细胞检测结果。
作为另一例,血细胞分析仪所包括的光学检测***可以包括激光器、前光处理组件、流动室和第一散射光检测器,其中,流动室配置用于供血液样本中的血细胞沿第一方向流动;激光器配置用于朝向流动室发射激光光束;前光处理组件沿激光光束的发射方向设置在激光器与流动室之间并且沿激光光束的发射方向依次包括反馈组件和第一聚光组件,其中,反馈组件包括光电探测器,光电探测器用于接收由激光器发射的激光光束的一部分并转换成电信号以监控激光器的输出功率,第一聚光组件用于将激光光束在第一方向上聚焦于流动室,从而在流动室中流动的血细胞产生散射光;第一散射光检测器配置用于检测预设角度的散射光的光强。
示例性地,血细胞分析仪还可以包括输出部,可以被配置用于将控制器得到的血细胞的检测结果进行输出,例如显示在诸如显示器等的用户界面上。
示例性地,光学检测***可以为上述结合图2至图10所描述的光学检测***20,在此不再赘述。
在一些实施例中,如图11所示,控制器150(也称为控制装置)至少包括处理组件151、RAM 152、ROM 153、通信接口154、存储器156和I/O接口155。处理组件151、RAM 152、ROM153、通信接口154、存储器156和I/O接口155通过总线157进行通信。处理组件151可以为CPU,GPU或其它具有运算能力的芯片。存储器156中装有操作***和应用程序等供处理组件151执行的各种计算机程序及执行该计算机程序所需的数据。另外,在血液样本分析过程中,如有需要本地存储的数据,均可以存储到存储器156中。I/O接口155由比如USB、IEEE1394或RS-232C等串行接口、SCSI、IDE或IEEE 1284等并行接口以及由D/A转换器和A/D转换器等组成的模拟信号接口构成。I/O接口155上连接有由键盘、鼠标、触摸屏或其它控制按钮构成的输入设备,用户可以用输入设备直接向控制器150输入数据。另外,I/O接口155上还可以连接由具有显示功能的输出部160,例如:液晶屏、触摸屏、LED显示屏等。控制器150可以将处理的数据以图像显示数据输出到输出部160上进行显示,例如:分析数据、仪器运行参数等。通信接口154是可以是目前已知的任意通信协议的接口。通信接口154通过网络与外界进行通信。控制器150可以通过通信接口154以一定的通信协议,与通过该网连接的任意装置之间传输数据。
在说明书各个实施例、附图和权利要求书中描述的各个单个特征或特征组合,只要在本实用新型的实施例范围内是有意义的并且不会相互矛盾,均可以任意相互组合。针对本实用新型的实施例提供的光学检测***20所描述的细节、特征和优点以相应的方式适用于本实用新型的实施例提供的血液分析仪10,反之亦然。
应当注意的是,本实用新型发实施例结合附图进行了具体实施例的描述,但是这些描述不应当被解释为保护范围的限制,本领域技术人员可以在此基础上进行修改等,依然在本申请的保护范围之内。
Claims (42)
1.一种用于分析血细胞的光学检测***,其特征在于,包括激光器、前光处理组件、流动室、后光处理组件和第一散射光检测器,其中:
所述流动室配置用于供血液样本中的血细胞沿第一方向流动;
所述激光器配置用于朝向所述流动室发射激光光束;
所述前光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置在所述激光器与所述流动室之间并且包括第一聚光组件,所述第一聚光组件用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室,从而在所述流动室中流动的血细胞产生散射光;
所述后光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置于所述流动室之后,所述后光处理组件配置用于对所述散射光进行后光处理并且包括反射镜,所述反射镜用于使入射到所述反射镜的反射面上的散射光改变前进方向然后进入所述第一散射光检测器;
所述第一散射光检测器配置用于检测预设角度的散射光的光强。
2.根据权利要求1所述的光学检测***,其特征在于,所述反射镜布置使得入射到所述反射镜的反射面上的散射光被反射后的传播方向相对于入射前的传播方向偏转60度至175度之间的任一角度。
3.根据权利要求2所述的光学检测***,其特征在于,布置使得入射到所述反射镜的反射面上的散射光被反射后的传播方向相对于入射前的传播方向偏转至少90度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述激光器被设计为具有20毫瓦至50毫瓦范围内的输出功率。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述激光器发射波长小于600纳米的激光光束。
6.根据权利要求5所述的光学检测***,其特征在于,所述激光器发射波长为450纳米、488纳米或520纳米的激光光束。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述前光处理组件还包括沿所述激光光束的发射方向依次设置的且位于所述第一聚光组件之间的准直透镜和光隔离器,其中,所述准直透镜用于对所述激光光束进行准直处理以使所述激光光束成为平行光束进入所述光隔离器,所述光隔离器用于将反射杂光与所述激光器隔离,所述反射杂光由沿所述激光光束的发射方向设置在所述光隔离器之后的器件所反射产生。
8.根据权利要求7所述的光学检测***,其特征在于,所述光隔离器上设置有用于至少部分吸收被所述光隔离器隔离的所述反射杂光的消光组件。
9.根据权利要求8所述的光学检测***,其特征在于,所述消光组件被设计为能吸收至少95%至99%的所述反射杂光。
10.根据权利要求8所述的光学检测***,其特征在于,所述消光组件被构造为表面镀有减反膜的消光材料;或者,所述消光组件被构造为经过消光发黑工艺表面处理的金属片。
11.根据权利要求10所述的光学检测***,其特征在于,所述消光材料为玻璃材料。
12.根据权利要求8所述的光学检测***,其特征在于,所述光隔离器包括偏振分光组件和偏振态转换组件;
所述偏振分光组件配置为能反射入射的所述激光光束的S偏振分量和所述反射杂光以及能透射入射的所述激光光束的P偏振分量;
所述偏振态转换组件配置为能改变经所述偏振分光组件透射的所述P偏振分量的偏振态,使所述P偏振分量从线偏振光变成圆偏振光,以及能改变所述圆偏振光的反射光的偏振态为S偏振光,以被所述偏振分光组件反射。
13.根据权利要求12所述的光学检测***,其特征在于,所述消光组件包括第一消光部,设置在所述反射杂光被所述偏振分光组件反射后出射的第一出射方向上,所述第一消光部用于至少部分吸收被所述偏振分光组件反射的所述反射杂光。
14.根据权利要求13所述的光学检测***,其特征在于,所述消光组件还包括第二消光部,设置在所述激光光束被所述偏振分光组件反射后的所述S偏振分量出射的第二出射方向上,所述第二消光部用于至少部分吸收被所述偏振分光组件反射的所述S偏振分量。
15.根据权利要求12所述的光学检测***,其特征在于,所述消光组件设置在所述反射杂光被所述偏振分光组件反射后出射的第一出射面上,或者可选地,所述消光组件还设置在所述S偏振分量被所述偏振分光组件反射后出射的第二出射面上。
16.根据权利要求12所述的光学检测***,其特征在于,所述偏振分光组件被构造为偏振分光棱镜PBS,所述偏振分光棱镜与所述偏振态转换组件采用粘合方式相互连接。
17.根据权利要求16所述的光学检测***,其特征在于,所述偏振分光棱镜被设计使得,当经所述准直透镜准直的所述激光光束垂直入射所述偏振分光棱镜时,所述偏振分光棱镜的入射面反射率不大于0.1%或者不大于0.05%。
18.根据权利要求12所述的光学检测***,其特征在于,所述偏振分光组件被构造为PBS窗口片,所述PBS窗口片的入射面上镀有PBS分光膜,并且所述PBS窗口片与所述激光光束的发射方向呈45度放置并以其入射面朝向所述激光器。
19.根据权利要求7所述的光学检测***,其特征在于,所述光隔离器的光隔离度不小于30dB或者不小于25dB。
20.根据权利要求7所述的光学检测***,其特征在于,所述前光处理组件还包括沿所述激光光束的发射方向设置在所述准直透镜与所述光隔离器之间的第一小孔光阑,经所述准直透镜准直的激光光束经所述第一小孔光阑的小孔进入所述光隔离器。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述前光处理组件还包括设置在所述第一聚光组件之前的反馈组件,所述反馈组件包括光电探测器,所述光电探测器设置用于接收由所述激光器发射的激光光束的一部分并转换成电信号,以监控所述激光器的输出功率。
22.根据权利要求21所述的光学检测***,其特征在于,所述反馈组件还包括分光镜,所述分光镜用于将入射到所述分光镜的激光光束的一部分透射形成要进入所述第一聚光组件的第一光束以及将入射到所述分光镜的激光光束的其余部分反射形成第二光束,所述光电探测器用于接收所述第二光束并转换成电信号,以监控所述激光器的输出功率。
23.根据权利要求22所述的光学检测***,其特征在于,所述反馈组件还包括第二小孔光阑,所述第二光束通过所述第二小孔光阑的小孔进入所述光电探测器。
24.根据权利要求22所述的光学检测***,其特征在于,所述分光镜的透射反射比大于5:1。
25.根据权利要求22所述的光学检测***,其特征在于,所述光电探测器的入射面与垂直于所述第二光束的平面之间呈预定角度,所述预定角度处于1度至85度的范围内。
26.根据权利要求25所述的光学检测***,其特征在于,所述预定角度为5度。
27.根据权利要求22所述的光学检测***,其特征在于,所述分光镜的入射面与垂直于所述第一光束的平面之间呈45度,以使所述第一光束垂直于所述第二光束。
28.根据权利要求21所述的光学检测***,其特征在于,所述光电探测器为光电二极管。
29.根据权利要求1至3中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述后光处理组件还包括第二聚光组件及第三小孔光阑,所述第二聚光组件配置为使所述散射光聚焦,所述反射镜使从所述第二聚光组件入射到所述反射镜的散射光改变前进方向然后聚焦于所述第三小孔光阑处,并且经所述第三小孔光阑的小孔进入所述第一散射光检测器。
30.根据权利要求1至3中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述后光处理组件还包括挡直光阑,用于收集第一预设角度范围内的散射光。
31.根据权利要求30所述的光学检测***,其特征在于,所述第一聚光组件包括第一聚光镜和第二聚光镜,其中,
所述第一聚光镜用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室;
所述第二聚光镜用于将激光光束在垂直于所述第一方向的第二方向上聚焦在所述挡直光阑处。
32.根据权利要求1至3中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述第一散射光检测器配置为对在所述流动室中流动的血细胞经照射后所产生的前向散射光进行检测。
33.根据权利要求32所述的光学检测***,其特征在于,所述光学检测***还包括:
第二散射光检测器,沿与所述激光光束的发射方向所呈处于第二预设角度范围内的方向设置,配置为对与所述激光光束的发射方向所呈角度处于第二预设角度范围内的散射光进行检测;和/或
荧光检测器,沿与所述激光光束的发射方向所呈角度处于第三预设角度范围内的方向设置,配置为对在所述流动室中流动的血细胞经照射后所产生的荧光进行检测。
34.一种用于分析血细胞的光学检测***,其特征在于,包括激光器、前光处理组件、流动室和第一散射光检测器,其中:
所述流动室配置用于供血液样本中的血细胞沿第一方向流动;
所述激光器配置用于朝向所述流动室发射激光光束;
所述前光处理组件沿所述激光光束的发射方向设置在所述激光器与所述流动室之间并且沿所述激光光束的发射方向依次包括反馈组件和第一聚光组件,其中,所述反馈组件包括光电探测器,所述光电探测器用于接收由所述激光器发射的激光光束的一部分并转换成电信号以监控所述激光器的输出功率,所述第一聚光组件用于将激光光束在所述第一方向上聚焦于所述流动室,从而在所述流动室中流动的血细胞产生散射光;
所述第一散射光检测器配置用于检测预设角度的散射光的光强。
35.根据权利要求34所述的光学检测***,其特征在于,所述反馈组件还包括分光镜,所述分光镜沿所述激光光束的发射方向设置在所述第一聚光组件之前并且用于将入射到所述分光镜的激光光束的一部分透射形成要进入所述第一聚光组件的第一光束以及将入射到所述分光镜的激光光束的其余部分反射形成第二光束,所述光电探测器用于接收所述第二光束并转换成电信号,以监控所述激光器的输出功率。
36.根据权利要求35所述的光学检测***,其特征在于,所述反馈组件还包括第二小孔光阑,所述第二光束通过所述第二小孔光阑的小孔进入所述光电探测器。
37.根据权利要求35所述的光学检测***,其特征在于,所述分光镜的透射反射比大于5:1。
38.根据权利要求35所述的光学检测***,其特征在于,所述光电探测器的入射面与垂直于所述第二光束的平面之间呈预定角度,所述预定角度处于1度至85度的范围内。
39.根据权利要求38所述的光学检测***,其特征在于,所述预定角度为5度。
40.根据权利要求35所述的光学检测***,其特征在于,所述分光镜的入射面与垂直于所述第一光束的平面之间呈45度,以使所述第一光束垂直于所述第二光束。
41.根据权利要求34至40中任一项所述的光学检测***,其特征在于,所述光电探测器为光电二极管。
42.一种血细胞分析仪,其特征在于,包括采样部、反应部、光学检测***和控制器,其中:
所述采样部用于采集血液样本,并将所述血液样本输送至所述反应部;
所述反应部具有反应池和试剂供应部件,其中所述试剂供应部件用于提供试剂,所述反应池用于提供反应场所从而供所述血液样本和所述试剂进行反应;
所述光学检测***为根据权利要求1至41中任一项所述的光学检测***;
所述控制器配置用于从所述光学检测***接收散射光强度信号并根据所述散射光强度信号得出血细胞检测结果。
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