BR112020019247A2

BR112020019247A2 - Conjunto de óptica de laser de um citômetro de fluxo, citômetro de fluxo, e, método de montagem de um conjunto de óptica de laser de um citômetro de fluxo

Info

Publication number: BR112020019247A2
Application number: BR112020019247-3A
Authority: BR
Inventors: Garland Christian Misener; Michael Ryan Moon; Spencer Franklin McElwain; Alan Papale
Original assignee: Idexx Laboratories, Inc.
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2021-01-12
Also published as: EP3776051B1; CN115901581A; US20230305262A1; AU2019242902B2; AU2022200534B2; AU2023286023A1; US20190302391A1; CA3211350A1; WO2019191419A3; JP7191975B2; US11662542B2; JP2021519432A; MX2020010052A; CA3094373C; EP4343304A3; EP4343304A2; US20210132322A1; CA3094373A1; EP3776051A2; CN111936905B

Abstract

são providos um citômetro de fluxo, conjunto de óptica de laser dos mesmos, e métodos de montagem dos mesmos. o citômetro de fluxo é capaz de produzir resultados compatíveis e precisos apesar da exposição a condições ambientais adversas como, por exemplo, mudanças de temperatura dentro de uma faixa de temperatura relativamente ampla e/ou uma quantidade relativamente grande de vibração mecânica de eixo geométrico aleatório. o citômetro de fluxo da presente descrição é adicional ou alternativamente insensível em relação aos deslocamentos da corrente do núcleo reais ou aparentes, emprega um feixe convergente lentamente ao longo do eixo geométrico perpendicular ao fluxo da corrente do núcleo, e provê a capacidade para medir precisamente o tempo de voo.

Description

1 / 29 CONJUNTO DE ÓPTICA DE LASER DE UM CITÔMETRO DE FLUXO, CITÔMETRO DE FLUXO, E, MÉTODO DE MONTAGEM DE UM

CONJUNTO DE ÓPTICA DE LASER DE UM CITÔMETRO DE FLUXO REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório U.S. nº 62/650.783, intitulado “FLOW CYTOMETER, LASER

OPTICS ASSEMBLY THEREOF AND METHODS OF ASSEMBLING THE SAME” e depositado em 30 de março de 2018, sendo todo o conteúdo do mesmo aqui incorporado por referência.

FUNDAMENTOS CAMPO DA TÉCNICA

[002] A presente descrição se refere à citometria de fluxo e, mais particularmente, a um citômetro de fluxo, a um conjunto de óptica de laser para um citômetro de fluxo e a métodos de montagem do mesmo.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA RELACIONADA

[003] Os citômetros de fluxo normalmente requerem que um feixe de laser passe através de uma corrente do núcleo de amostra relativamente estreita, de modo que as partículas que fluem através da corrente do núcleo de amostra sejam iluminadas pelo feixe de laser, absorvendo e espalhando a luz do laser de acordo com os índices de refração, tamanhos, formas e outras propriedades das partículas. Para cada partícula, as intensidades de luz absorvidas e dispersas são medidas. As medições de absorção e espalhamento são usadas para identificar e quantificar os tipos e características das partículas. Mais recentemente, as medições do tempo de voo foram adicional ou alternativamente utilizadas para determinar os tipos e/ou características de partículas.

[004] Como pode ser apreciado, de modo a manter um desempenho preciso, um citômetro de fluxo deve funcionar de forma consistente de teste para teste. Uma maneira de garantir a consistência é eliminar tantos fatores

2 / 29 ambientais quanto possível, por exemplo, mudanças de temperatura, vibrações mecânicas, etc., e/ou calibrar continuamente o citômetro de fluxo para garantir que os fatores ambientais e/ou outras variáveis não estão afetando o desempenho. No entanto, embora esta possa ser uma solução prática em um laboratório de precisão, não é prática em muitos outros ambientes, como, por exemplo, no consultório de um médico ou no campo.

[005] Seria desejável, portanto, prover um citômetro de fluxo e conjunto de ópticas de laser do mesmo que sejam capazes de suportar condições ambientais adversas e sejam relativamente insensíveis a outras variáveis, de modo que o citômetro de fluxo e conjunto de ópticas de laser produzam resultados consistentes e precisos sem exigir alinhamento e/ou calibração repetidos. Métodos de montagem do mesmo também seriam desejáveis.

SUMÁRIO

[006] A presente descrição provê um citômetro de fluxo e conjunto de óptica de laser do mesmo capazes de produzir resultados compatíveis e precisos apesar da exposição a condições ambientais adversas como, por exemplo, mudanças de temperatura dentro de uma faixa de temperatura relativamente ampla e/ou uma quantidade relativamente grande de vibração mecânica de eixo geométrico aleatório. O citômetro de fluxo da presente descrição também é relativamente insensível aos deslocamentos da corrente do núcleo reais ou aparentes, opera sem a necessidade para um batente do feixe, emprega um feixe convergente lentamente ao longo do eixo geométrico perpendicular ao fluxo da corrente do núcleo, e provê a capacidade para medir com precisão tempo de voo. Métodos de montagem o citômetro de fluxo e conjunto de óptica de laser são também fornecidos. Estes e outros aspectos e características da presente descrição são detalhados abaixo. Na medida em que for consistente, qualquer um dos aspectos e recursos detalhados neste documento pode ser utilizado com ou sem qualquer um dos outros aspectos e

3 / 29 recursos detalhados neste documento, independentemente de tais aspectos e recursos serem descritos juntos ou separadamente a seguir.

[007] São providos de acordo com os aspectos da presente descrição, um conjunto de óptica de laser de um citômetro de fluxo incluindo uma placa de base definindo um barril, um conjunto de colimação pelo menos parcialmente disposto dentro do barril, uma primeira lente pelo menos parcialmente disposta dentro do barril, uma segunda lente pelo menos parcialmente disposta dentro do barril, e uma terceira lente pelo menos parcialmente disposta dentro do barril. O conjunto de colimação, a primeira lente, a segunda lente, e a terceira lente são fixadas em relação à placa de base para resistir 10 G’s de vibração mecânica de eixo geométrico aleatório por pelo menos 30 segundos sem afetar o movimento do conjunto de colimação, a primeira lente, a segunda lente, ou a terceira lente em relação à placa de base.

[008] Em um aspecto da presente descrição, pelo menos uma placa de cobertura fixa o conjunto de colimação, a primeira lente, a segunda lente, e a terceira lente em relação à placa de base. A pelo menos uma placa de cobertura pode ser aparafusada à placa de base.

[009] Em um outro aspecto da presente descrição, uma placa de cobertura separada fixa cada um do conjunto de colimação, da primeira lente, da segunda lente, e da terceira lente em relação à placa de base. Cada uma das placas de cobertura pode ser aparafusada à placa de base.

[0010] Em ainda um outro aspecto da presente descrição, o conjunto de colimação inclui um diodo de laser e uma lente de colimação disposta em alinhamento com o diodo de laser.

[0011] Ainda em um outro aspecto da presente descrição, o barril da placa de base define uma primeira câmara configurada para pelo menos parcialmente receber o conjunto de colimação, uma segunda câmara configurada para pelo menos parcialmente receber a primeira lente, uma terceira câmara configurada para pelo menos parcialmente receber a segunda

4 / 29 lente, e uma quarta câmara configurada para pelo menos parcialmente receber a terceira lente.

[0012] Em ainda um outro aspecto da presente descrição, a primeira, segunda, e terceira lentes são fixadas dentro de respectivos primeiro, segundo, e terceiro suportes de lente pelo menos parcialmente dispostos dentro da segunda, terceira, e quarta câmaras do barril da placa de base, respectivamente.

[0013] Em um outro aspecto da presente descrição, pelo menos um do primeiro, segundo, ou terceiro suportes de lente inclui um dedo que se estende a partir dos mesmos configurado para permitir o ajuste rotacional do suporte de lente dentro da câmara correspondente durante a montagem. Pelo menos um do primeiro, segundo, ou terceiro suportes de lente pode incluir um dedo que se estende a partir dos mesmos configurado para permitir o ajuste axial do suporte de lente dentro da câmara correspondente durante a montagem. Além disso ou alternativamente, pelo menos um do primeiro, segundo, ou terceiro suportes de lente pode incluir um dedo que se estende a partir dos mesmos configurado para permitir tanto o ajuste axial quanto o rotacional do suporte de lente dentro da câmara correspondente durante a montagem.

[0014] Ainda em um outro aspecto da presente descrição, a primeira lente é uma lente cilíndrica positiva, a segunda lente é uma lente cilíndrica negativa, e a terceira lente é uma lente objetiva cilíndrica. A primeira, segunda, e terceira lente, em tais aspectos, podem ser dispostas em ordem ao longo do barril que se estende a partir do conjunto de colimação.

[0015] Um citômetro de fluxo provido de acordo com os aspectos da presente descrição inclui um subconjunto de lente incluindo uma pluralidade de lentes dispostas ao longo de um eixo geométrico, uma célula de fluxo posicionada no eixo geométrico descendente a partir do subconjunto de lente, e um subconjunto de colimação posicionado no eixo geométrico ascendente a partir do subconjunto de lente. O subconjunto de colimação inclui um diodo

5 / 29 de laser configurado para emitir um feixe, uma lente de colimação configurada para colimar o feixe, e pelo menos dois suportes configurados para manter uma distância axial prescrita entre o diodo de laser e a lente de colimação. Os pelo menos dois suportes são formados de materiais tendo coeficientes de expansão térmica que se equilibram de modo que a distância axial prescrita seja mantida através de uma variação de temperatura de até 30ºC.

[0016] Em um aspecto da presente descrição, a variação de temperatura é de 10ºC a 40ºC.

[0017] Em um outro aspecto da presente descrição, o primeiro suporte é formado de PEEK e o segundo suporte é formado de latão.

[0018] Em ainda um outro aspecto da presente descrição, três suportes configurados para manter a distância axial prescrita são formados de materiais tendo coeficientes de expansão térmica que se equilibram. Em tais aspectos, o primeiro suporte pode ser formado de PEEK, o segundo suporte pode ser formado de latão, e o terceiro suporte pode ser formado de alumínio.

[0019] Ainda em um outro aspecto da presente descrição, o citômetro de fluxo ainda inclui uma plataforma de montagem tendo o subconjunto de lente, o subconjunto de colimação, e um alojamento que suporta a célula de fluxo montada nele para manter uma distância axial prescrita entre a célula de fluxo e o subconjunto de lente. Em tais aspectos, o alojamento e a plataforma de montagem são formados de materiais tendo coeficientes de expansão térmica que se equilibram de modo que a distância axial prescrita entre a célula de fluxo e o subconjunto de lente seja mantida através de uma variação de temperatura de até 30ºC.

[0020] Em ainda um outro aspecto da presente descrição, o alojamento é formado de um copoliéster e a plataforma de montagem é formada de alumínio.

[0021] Um método de montagem de um conjunto de óptica de laser de

6 / 29 um citômetro de fluxo provido de acordo com os aspectos da presente descrição inclui fixar um conjunto de colimação pelo menos parcialmente dentro de um barril de uma placa de base. O conjunto de colimação inclui um diodo de laser e uma lente de colimação configurada para produzir um feixe de laser ao longo de um eixo geométrico, em que o feixe de laser tem um primeiro diâmetro da cintura de feixe em uma primeira direção e um segundo diâmetro da cintura de feixe em uma segunda direção. O método ainda inclui posicionar uma terceira lente pelo menos parcialmente dentro do barril da placa de base no eixo geométrico, ajustar de modo rotatório a terceira lente em torno do eixo geométrico, de modo que o primeiro diâmetro da cintura de feixe seja minimizado, fixar a terceira lente em relação à placa de base, posicionar uma primeira lente pelo menos parcialmente dentro do barril da placa de base no eixo geométrico, ajustar de modo rotatório a primeira lente em torno do eixo geométrico de modo que o primeiro diâmetro da cintura de feixe seja mantido, fixar a primeira lente em relação à placa de base, posicionar uma segunda lente pelo menos parcialmente dentro do barril da placa de base no eixo geométrico, ajustar de modo rotatório a segunda lente em torno do eixo geométrico de modo que o primeiro diâmetro da cintura de feixe seja mantido, ajustar axialmente a segunda lente ao longo do eixo geométrico de modo que o segundo diâmetro do feixe seja ajustado a um valor desejado, e fixar a segunda lente em relação à placa de base.

[0022] Em um aspecto da presente descrição, a terceira lente é posicionada mais distante a partir do conjunto de colimação, a primeira lente é posicionada mais próxima ao conjunto de colimação, e a segunda lente é posicionada entre a primeira e terceira lentes.

[0023] Em um outro aspecto da presente descrição, a terceira lente é uma lente objetiva cilíndrica, a primeira lente é uma lente cilíndrica positiva, e a segunda lente é uma lente cilíndrica negativa.

[0024] Em ainda um outro aspecto da presente descrição, a terceira

7 / 29 lente é posicionada dentro de uma terceira câmara do barril que está configurada para restringir axialmente a terceira lente e permitir a rotação da terceira lente antes de fixar a terceira lente, a primeira lente é posicionada dentro de uma primeira câmara do barril que está configurada para restringir axialmente a primeira lente e permitir a rotação da primeira lente antes de fixar a primeira lente, e a segunda lente é posicionada dentro de uma segunda câmara do barril que está configurada para permitir a rotação e translação da segunda lente antes de fixar a segunda lente.

[0025] Ainda em um outro aspecto da presente descrição, a primeira cintura do feixe tem um diâmetro de 1/e2 de 6,7 µm a 9 µm.

[0026] Em ainda um outro aspecto da presente descrição, o segundo feixe tem um diâmetro de 1/e2 de 190 µm a 210 µm. Mais especificamente, o segundo feixe pode ter um diâmetro de 1/e2 de 200 µm.

[0027] Um outro citômetro de fluxo provido de acordo com os aspectos da presente descrição inclui uma célula de fluxo definindo uma direção de fluxo, um conjunto de colimação incluindo diodo de laser e uma lente de colimação configurada para produzir um feixe de laser ao longo de um eixo geométrico, uma lente cilíndrica positiva disposta no eixo geométrico e configurada para receber o feixe de laser a partir do conjunto de colimação, uma lente cilíndrica negativa disposta no eixo geométrico e configurada para receber o feixe de laser a partir da lente cilíndrica positiva, uma lente objetiva cilíndrica disposta no eixo geométrico e configurada para receber o feixe de laser a partir da lente cilíndrica negativa e projetar o feixe de laser na célula de fluxo de modo que o incidente de feixe de laser na célula de fluxo define um primeiro diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe em uma direção paralela à direção de fluxo da célula de fluxo de 6,7 µm a 9 µm e um segundo diâmetro de 1/e2 de feixe em uma direção perpendicular à direção de fluxo da célula de fluxo de 190 µm a 210 µm.

[0028] Em um aspecto da presente descrição, o primeiro diâmetro de

8 / 29 1/e2 da cintura do feixe e segundo diâmetro de feixe de 1/e2 são selecionados de modo que o desempenho não seja degradado apesar de um deslocamento real da corrente do núcleo radial dentro da célula de fluxo de até 15 µm.

[0029] Em um outro aspecto da presente descrição, o primeiro diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe e segundo diâmetro de 1/e2 do feixe são selecionados de modo que o desempenho não seja degradado apesar de um deslocamento aparente da corrente do núcleo radial resultante de um deslocamento de um ponto focal do feixe de laser de até 15 µm.

[0030] Em um outro aspecto da presente descrição, o primeiro diâmetro da cintura do feixe de 1/e2 é selecionado de modo que o tempo de medições de voo é capaz de distinguir o tamanho de partícula ou célula dentro de 1 µm dada uma variação de taxa de fluxo através da célula de fluxo de menos do que ou igual a 2%.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0031] Vários aspectos e características do citômetro de fluxo presentemente divulgado e conjunto de óptica de laser do mesmo são descritos neste documento com referência aos desenhos, em que números de referência semelhantes identificam elementos semelhantes ou idênticos e: a Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma óptica de laser, célula de fluxo, e módulo de sensor de um citômetro de fluxo provido de acordo com a presente descrição; a Figura 2 é uma vista em seção transversal longitudinal do módulo da Figura 1; as Figuras 3 e 4 são respectivas vistas em perspectivas dianteira e traseira de um conjunto de óptica de laser do módulo da Figura 1; a Figura 5 é uma vista em seção transversal parcial em perspectiva do conjunto de óptica de laser da Figuras 3 e 4; as Figuras 6 e 7 são respectivas vistas em perspectivas dianteira e traseira de um subconjunto de colimação do conjunto de óptica de

9 / 29 laser da Figuras 3 e 4; a Figura 8 é uma vista em seção transversal longitudinal do subconjunto de colimação das Figuras 6 e 7; a Figura 9 é uma vista em seção transversal parcial em perspectiva do subconjunto de colimação das Figuras 6 e 7; a Figura 10 é uma vista em perspectiva de um subconjunto de lente do conjunto de óptica de laser das Figuras 3 e 4; ‘ a Figura 11 é uma vista em seção transversal do conjunto de óptica de laser das Figuras 3 e 4 ilustrando o subconjunto de lente da Figura 10; as Figuras 12 a 14 são diagramas esquemáticos da vista lateral do módulo da Figura 1 ilustrando o ajuste axial de uma lente cilíndrica negativa do conjunto de óptica de laser; e as Figuras 15 a 17 são diagramas esquemáticos da vista superior do módulo da Figura 1 ilustrando o ajuste axial da lente cilíndrica negativa do conjunto de óptica de laser.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0032] Retornando às Figuras 1 e 2, a presente descrição provê um citômetro de fluxo incluindo uma óptica de laser, célula de fluxo, e módulo de sensor mostrado geralmente identificado pelo numeral de referência 10. Embora não mostrado, o citômetro de fluxo também pode incluir, por exemplo, um alojamento externo envolvendo os componentes operáveis internos do citômetro de fluxo, um módulo eletrônico configurado para controlar o módulo 10 e processar os resultados do teste recebidos a partir dele, um módulo de recepção de amostra configurado para receber uma amostra a ser testada, um módulo de bomba configurado para bombear a amostra e um fluido de invólucro para o conjunto de célula de fluxo 300 e um módulo de resíduos configurado para permitir a coleta segura da amostra e fluido de invólucro após o teste. Alternativamente ou além disso, quaisquer

10 / 29 outros módulos, componentes e/ou recursos adequados para uso com o módulo 10 do citômetro de fluxo da presente descrição também são contemplados.

[0033] Continuando com referência às Figuras 1 e 2, o módulo 10 inclui uma plataforma de montagem 100, um conjunto de óptica de laser 200 fixado à plataforma de montagem 100, um conjunto de célula de fluxo 300 fixado à plataforma de montagem 100 e de maneira operável posicionado em relação ao conjunto de óptica de laser 200, e um conjunto de sensor 400 de maneira operável posicionado em relação ao conjunto de óptica de laser 200 e conjunto de célula de fluxo 300 para detecção de dispersão frontal e lateral. Conjunto de óptica de laser 200, conjunto de célula de fluxo 300 e conjunto de sensor 400 são, cada um, independentemente fixados na plataforma de montagem 100 usando parafusos 110 e/ou quaisquer outras estruturas de fixação adequadas para manter as posições relativas desses conjuntos 200 -

400.

[0034] Como detalhado abaixo, o módulo 10 é configurado de modo que o citômetro de fluxo seja capaz de operar em uma ampla faixa de temperatura, como, por exemplo, 10ºC a 40ºC, e para suportar 10 G’s de vibração de eixo geométrico aleatório por 30 segundos sem degradação do desempenho. A degradação do desempenho é definida aqui como uma perda de intensidade e/ou sensibilidade maior do que 5%.

[0035] Além disso, como também detalhado abaixo, o módulo 10 é configurado de modo que o citômetro de fluxo seja: relativamente insensível aos deslocamentos da corrente do núcleo reais ou aparentes de, por exemplo, até um deslocamento radial de 15 µm em relação ao eixo geométrico de fluxo previamente alinhado da corrente do núcleo; opera sem a necessidade de um batente de feixe para bloquear a luz de laser não espalhada de alcançar os sensores de espalhamento direto do conjunto de sensor 400; e emprega um feixe convergente lentamente ao longo do eixo geométrico perpendicular ao

11 / 29 fluxo do núcleo que permite que o feixe seja definido, em modalidades, uma largura de 1/e2 na corrente do núcleo.

[0036] Ainda adicionalmente e, novamente, como detalhado abaixo, o módulo 10 provê o citômetro de fluxo com a capacidade para medir o tempo de voo com uma precisão de 1 µm para partículas na faixa de 4 a 16 mícrons em diâmetro quando a taxa de fluxo da corrente do núcleo é estável dentro de 2%.

[0037] Com referência às Figuras 2 a 5, o conjunto de óptica de laser 200 inclui um subconjunto de braçadeira 210, um subconjunto de colimação 230, e uma pluralidade de subconjuntos de lente 270, 280, 290. Subconjunto de braçadeira 210 inclui uma placa de base 212 definindo pelo menos um par, por exemplo, dois pares, de pés 214 ao longo de lado oposto que inclui aberturas 216 definidas através dos mesmos para permitir que o conjunto óptico de laser 200 seja montado com segurança na plataforma de montagem 100 usando parafusos 110. A placa de base 212 define ainda um cilindro geralmente cilíndrico 218 que se estende ao longo da placa de base 212 entre os pés 214. O cilindro 218 define a primeira, segunda, terceira e quarta câmaras 219, 221, 223 e 225 alinhadas ao longo de um comprimento do cilindro 218. Câmaras 219, 221, 223 e 225 são configuradas para receber o subconjunto de colimação 230 e os subconjuntos de lente 270, 280, 290, respectivamente, nas mesmas. O subconjunto de braçadeira 210 inclui ainda placas de cobertura 220, 222, 224, 226 configuradas para serem montadas com segurança na placa de base 212 usando parafusos 228 para encerrar e fixar o subconjunto de colimação 230 e subconjuntos de lentes 270, 280, 290 dentro das câmaras 219, 221, 223 e 225, respectivamente, e um em relação ao outro. O conjunto do subconjunto de colimação 230 e dos subconjuntos de lentes 270, 280, 290 dentro do subconjunto de braçadeira 210, e o alinhamento dos mesmos, é detalhado abaixo.

[0038] Com referência às Figuras 6 a 9, o subconjunto de colimação

12 / 29 230 inclui um disco de suporte 232, um cubo de suporte 234, uma inserção 236 e uma arruela de pressão 237 que são configurados para engatar operacionalmente um ao outro e reter uma lente de colimação 238 do subconjunto de colimação 230 em posição em relação a um diodo de laser 240 do subconjunto de colimação 230.

[0039] O disco de suporte 232, mais especificamente, define uma face externa 242a e uma face interna 242b e inclui uma abertura central 244 e uma pluralidade de aberturas radiais 246 (Figura 2) definidas através da mesma entre as faces externa e interna 242a, 242b, respectivamente. A abertura central 244 define uma abertura externa no lado da face externa do disco de suporte 232 que é maior do que uma abertura interna da abertura central 244 definida no lado da face interna do disco de suporte 232 de modo que o diodo de laser 240 possa ser inserido através da abertura externa para dentro da abertura central 244, mas é impedido de passar pela abertura interna. Como tal, o diodo de laser 240 pode ser inserido através da abertura interna da abertura central 244 e assentado na mesma para fixar o diodo de laser 240 em relação ao disco de suporte 232. O diodo de laser 240 inclui conectores elétricos adequados 241 que permitem a conexão dos mesmos aos eletrônicos de energia e controle (não mostrado). O diodo de laser 240 pode ser configurado para emitir luz vermelha com um comprimento de onda na faixa de 630 a 665 nm ou, em modalidades, na faixa de 635 a 650 nm.

[0040] O cubo de suporte 234 define uma configuração geralmente em forma de T incluindo uma porção de disco 247 posicionada para encostar na face interna 242a do disco de suporte 232 e uma porção de corpo 248 se estendendo da porção de disco 247 em uma direção oposta do disco de suporte 232. Um lúmen central 250 se estende através da porção do disco 247 e da porção do corpo 248 e uma pluralidade de furos radiais 252 (Figura 2) são definidos dentro da porção do disco 247. A rosca 254 está disposta em pelo menos uma porção da superfície interna do cubo de suporte 234 que

13 / 29 define o lúmen 250.

[0041] A inserção 236 define uma configuração geralmente cilíndrica definindo uma passagem interna 256 através da mesma. A inserção 236 inclui ainda a rosca 258 disposta em pelo menos uma porção da superfície externa da mesma que está configurada para engatar a rosca 254 do cubo de suporte

234. A inserção 236, mais especificamente, é configurada para reter a lente de colimação 238 dentro da passagem 256, por exemplo, usando um adesivo, e é configurada para posicionamento dentro do lúmen central 250 do cubo de suporte 234 em engate roscado com o mesmo. A arruela de pressão 237 é configurada para posicionamento dentro do lúmen central 250 entre a inserção 236 e o disco de suporte 232 para manter a tensão entre os mesmos.

[0042] Continuando com referência às Figuras 6 a 9, para montar o subconjunto de colimação 230, o diodo de laser 240 é fixado dentro do disco de suporte 232 e a lente de colimação 238 é fixada dentro da inserção 236. A inserção 236 é então rosqueada para engate dentro do lúmen central 250 do cubo de suporte 234. Com o diodo de laser 240 fixo dentro do disco de suporte 232 e inserção 236 (fixando a lente de colimação 238 nele) engatado dentro do cubo de suporte 234, o disco de suporte 232 e o cubo de suporte 234 são posicionados um em relação ao outro de modo que a face interna 242a do disco de suporte 232 encosta no cubo de suporte 234, central a abertura 244 do disco de suporte 232 está alinhada com o lúmen central 250 do cubo de suporte 234 e as aberturas radiais 246 do disco de suporte 232 estão alinhadas com os furos radiais 252 correspondentes do cubo de suporte 234 (consultar, Figura 2). Um acessório (não mostrado) pode ser utilizado para manter o disco de suporte 232 e o cubo de suporte 234 nesta posição e para facilitar o alinhamento dos mesmos, conforme detalhado abaixo.

[0043] Com o disco de suporte 232 e o cubo de suporte 234 posicionados conforme detalhado acima, os parafusos 260 são inseridos através das aberturas radiais 246 e engatados dentro de furos radiais 252, por

14 / 29 exemplo, por meio de engate roscado, para fixar o disco de suporte 232 e o cubo de suporte 234 em relação a um outro (consultar, Figura 2). Ajustes de posição, por exemplo, ajuste vertical e/ou horizontal, entre o disco de suporte 232 e o cubo de suporte 234 podem ser feitos antes ou depois do engate de cada parafuso 260 por meio de, por exemplo, botões de ajuste (não mostrados) associados ao acessório, de modo a alinhar o diodo de laser 240 em relação à lente de colimação 238 de modo que um feixe emitido do diodo de laser 240 seja bem colimado e apontando em uma direção coaxial com o eixo geométrico óptico da lente de colimação 238. Um expansor de feixe reverso (não mostrado) associado com o acessório também pode ser utilizado para verificar este alinhamento.

[0044] De modo a ajustar a distância axial entre lente de colimação 238 e diodo de laser 240, a inserção 236 é rosqueada para dentro ou fora do lúmen central 250 do cubo de suporte 234, movendo assim a lente de colimação 238 em direção ou para longe do diodo de laser. O expansor de feixe reverso (não mostrado) pode novamente ser utilizado para garantir que a distância axial prescrita entre a lente de colimação 238 e o diodo de laser 240 seja alcançada. Com a inserção 236 rosqueada na posição apropriada, correspondendo à distância axial prescrita entre a lente de colimação 238 e o diodo de laser 240, a arruela de pressão 237 mantém a tensão entre a inserção 236 e o disco de suporte 232, eliminando assim qualquer folga entre eles e garantindo a distância axial prescrita entre a lente de colimação 238 e o diodo de laser 240 são mantidos apesar, por exemplo, das vibrações mecânicas aplicadas ao subconjunto de colimação 230.

[0045] Uma vez que o feixe e o eixo geométrico óptico da lente de colimação 238 e o diodo de laser 240, respectivamente, são coaxiais um com o outro e o feixe é colimado, os parafusos 260 podem ser devidamente apertados para travar o disco de suporte 232 e o cubo de suporte 234 em relação a um outro, mantendo assim o engate e o posicionamento entre o

15 / 29 disco de suporte 232 e o cubo de suporte 234, apesar, por exemplo, das vibrações mecânicas aplicadas ao subconjunto de colimação 230.

[0046] O travamento detalhado acima do disco de suporte 232 e do cubo de suporte 234 em relação um ao outro fixa o alinhamento horizontal, vertical e axial da lente de colimação 238 e do diodo de laser 240 em relação um ao outro para garantir o alinhamento acima mencionado.

[0047] Com referência ainda às Figuras 6 a 9, o subconjunto de colimação 230 é configurado para manter a distância axial prescrita entre lente de colimação 238 e diodo de laser 240 apesar das mudanças de temperatura ambiente. Mais especificamente, o subconjunto de colimação 230 é configurado para manter suficientemente a distância axial prescrita entre a lente de colimação 238 e o diodo de laser 240 dentro de uma faixa de 30ºC, como, por exemplo, de 10ºC a 40ºC, sem degradação de desempenho. Isso é conseguido formando o cubo de suporte 234 e a inserção 236 ou, nas modalidades, o disco de suporte 232, o cubo de suporte 234 e a inserção 236, a partir de materiais com diferentes coeficientes de expansão térmica que mantêm a distância axial prescrita entre o diodo de laser 240 e a lente de colimação 238 para o citômetro de fluxo operando na faixa de 10ºC a 40ºC e, portanto, não prejudica o desempenho. Em modalidades, isso é conseguido formando o cubo de suporte 234 de latão (tendo um coeficiente linear de expansão térmica de 1,8 x 10-5) e a inserção 236 de PEEK (polieteretercetona) (tendo um coeficiente linear de expansão térmica de 4,5 x 10-5), embora outros materiais adequados com coeficientes lineares de expansão térmica que, em oposição, equilibram a resposta do citômetro de fluxo a flutuações de temperatura na faixa de 10ºC a 40ºC, também sejam contemplados. Esse equilíbrio inclui não apenas a compensação dos coeficientes lineares de expansão térmica de alguns dos componentes do citômetro de fluxo, mas também leva em conta as mudanças dependentes da temperatura nos índices de refração dos componentes ópticos do citômetro de fluxo. “Distância axial

16 / 29 prescrita”, tal como aqui utilizado, é entendido como abrangendo uma faixa de distâncias de modo a levar em consideração, por exemplo, mudanças dependentes da temperatura na distância axial alvo entre a lente de colimação 238 e o diodo de laser 240. Esta faixa pode incluir variações da distância axial prescrita entre a lente de colimação 238 e o diodo de laser 240 de não mais do que 0,025% ou, nas modalidades, de não mais do que 0,012%.

[0048] Com referência adicional às Figuras 2 a 5, de modo a montar o subconjunto de colimação 230 com o subconjunto de braçadeira 210, a porção do corpo 248 do cubo de suporte 234 do subconjunto de colimação 230 está assentado dentro da primeira câmara 219 do cilindro 218 da placa de base 212 do subconjunto de colimação 210 e, posteriormente, a placa de cobertura 220 é posicionada sobre a porção de corpo 248 do cubo de suporte 234 e engatada com a placa de base 212 em ambos os lados do cubo de suporte 234 por meio de parafusos 228 para encerrar a porção de corpo 248 do cubo de suporte 234 dentro da primeira câmara 219 e fixa o subconjunto de colimação 230 em posição em relação à placa de base 212 sob compressão. Em modalidades, o subconjunto de colimação 230 é montado com o subconjunto de braçadeira 210 antes da montagem dos subconjuntos de lentes 270, 280, 290. Antes de apertar os parafusos 218, o subconjunto de colimação 230 é girado conforme necessário para garantir que o eixo geométrico rápido de o feixe de laser está alinhado perpendicularmente à superfície inferior da placa de base 212.

[0049] Retornando às Figuras 10 e 11, em conjunto com as Figuras 2 a 5, como observado acima, o conjunto óptico de laser 200 inclui três subconjuntos de lentes 270, 280, 290. Cada subconjunto de lentes 270, 280, 290 inclui um suporte de lente 272, 282, 292, respectivamente, definindo um bolso de lente 274, 284, 294, respectivamente, configurados para reter fixamente uma lente respectiva 276, 286, 296 nele. A lente 276 é configurada como uma lente cilíndrica positiva e, como parte do subconjunto de lente 270, é configurada para ser posicionada dentro da segunda câmara 221 do cilindro

17 / 29 218 da placa de base 212 e fixada na mesma através da segunda placa de cobertura 222 de modo que a lente cilíndrica positiva 276 está posicionada mais próxima da lente de colimação 238. A lente 286 é configurada como uma lente cilíndrica negativa e, como parte do subconjunto de lente 280, é configurada para ser posicionada dentro da terceira câmara 223 do cilindro 218 da placa de base 212 e fixada nela através da terceira tampa placa 224 de modo que a lente cilíndrica negativa 286 seja posicionada ao lado da lente cilíndrica positiva 276 em um lado oposto da mesma em relação ao subconjunto de colimação 230. A lente 296 é configurada como uma lente objetiva cilíndrica e, como parte do subconjunto de lente 290, é configurada para ser posicionada dentro da quarta câmara 225 do cilindro 218 da placa de base 212 e fixado na mesma por meio da quarta placa de cobertura 226 de modo que a lente objetiva cilíndrica 296 seja posicionada ao lado de lente cilíndrica negativa 286 em um lado oposto da mesma em relação à lente cilíndrica positiva 276.

[0050] Cada suporte de lente 272, 282, 292 inclui um dedo 278, 288, 298 se estendendo radialmente para fora a partir dele. Os dedos 278, 288, 298 são configurados para se estenderem através de fendas (não mostradas explicitamente) definidas dentro da placa de base 212 câmaras adjacentes 221, 223, 225, respectivamente, de modo que os dedos 278, 288, 298 se estendam da placa de base 212 em um lado inferior da mesma.

[0051] Para montar subconjuntos de lente 270, 280, 290 dentro de subconjunto de braçadeira 210, as lentes 276, 286, 296 são engatadas dentro dos bolsos 274, 284, 294 dos suportes de lentes 272, 282, 292, respectivamente, e suportes de lentes 272, 282, 292 estão posicionados dentro das câmaras 221, 223, 225, respectivamente. Suportes 272 e 292 definem espessuras que geralmente se aproximam das larguras das câmaras 221 e 225, respectivamente, e/ou incluem recursos complementares para manter os suportes 272 e 292 e, assim, as lentes 276 e 296, respectivamente, em posição

18 / 29 axial fixa dentro das respectivas câmaras 221 e 225 após o posicionamento. No entanto, os dedos 278 e 298 dos suportes de lente 272, 292 podem ser manipulados para girar os suportes de lente 272, 292 e, assim, as lentes 276 e 296, respectivamente, em relação à placa de base 212. Suporte de lente 282, por outro lado, define uma espessura reduzida em relação à largura da câmara 223 de modo que o suporte 282 e, assim, a lente 286, possam transladar axialmente ao longo do cilindro 218 mediante a manipulação correspondente do dedo 288 de suporte de lente 282. O dedo 288 também pode ser manipulado para girar o berço de lente 282 e, assim, a lente 286, em relação à placa de base 212. A configuração detalhada acima permitindo o alinhamento rotacional das lentes 276, 286, 296 e o posicionamento axial da lente 286 é vantajoso, pois estes foram encontrados para ser alinhamentos importantes para garantir o desempenho preciso do citômetro de fluxo.

[0052] Durante a montagem, uma vez que o subconjunto de colimação 230 é instalado, o subconjunto de lente 290 é então inserido na câmara 225, ajustado de modo rotatório usando o dedo 298 e fixado usando a placa de cobertura 226 e parafusos 228 para fixar o subconjunto de lente 290 em posição em relação à placa de base 212 sob compressão. A placa de base 212 está configurada de modo que o subconjunto de lente 290 seja instalado a uma distância da lente de colimação 238 aproximadamente igual à soma das distâncias focais da lente 296 e da lente de colimação 238. Uma vez que o subconjunto de lente 290 instalado, como detalhado acima, uma verificação é conduzida para garantir que um diâmetro da cintura do feixe de 1/e2 de 6,7 µm a 9 µm, em uma direção paralela a uma direção ao longo de que a corrente do núcleo flui através da célula de fluxo 340 (consultar, Figura 2), foi obtida.

[0053] Após a montagem e verificação do subconjunto de lente 290, o subconjunto de lente 270 é inserido na câmara 221, ajustado de modo rotatório usando o dedo 278 e fixado usando a placa de cobertura 222 e

19 / 29 parafusos 228 para fixar o subconjunto de lente 270 na posição em relação à placa de base 212 sob compressão. A lente cilíndrica positiva 276 do subconjunto de lente 270 está de modo rotatório alinhada de modo que seu eixo geométrico de potência dióptrica seja perpendicular ao da lente objetiva cilíndrica 296, e isso é verificado novamente confirmando que o diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe de 6,7 µm a 9 µm, em paralelo à direção do fluxo da corrente central, é mantida.

[0054] Em seguida, o subconjunto de lente 280 é inserido na câmara 223, rotacional e/ou axialmente ajustado usando o dedo 288 e fixado usando a placa de cobertura 224 e os parafusos 228 e para fixar o subconjunto de lente 280 na posição em relação à placa de base 212 sob compressão. A lente cilíndrica negativa 286 do subconjunto de lente 280 está de modo rotatório alinhada de modo que seu eixo geométrico de potência dióptrica seja perpendicular ao da lente cilíndrica objetiva 296 e paralelo ao da lente cilíndrica positiva 276, e isso é verificado confirmando novamente que o diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe de 6,7 µm a 9 µm, em paralelo à direção do fluxo do núcleo, é mantido. O espaçamento axial da lente cilíndrica negativa 286 é ajustado de modo a obter uma largura de 1/e2 do feixe de, em modalidades, 190 µm a 210 µm ou, em modalidades, 200 µm, em uma direção perpendicular à direção a corrente do núcleo flui através da célula de fluxo 340 (consultar, Figura 2).

[0055] O acessório adequado (não mostrado) para reter os vários componentes e facilitar a manipulação dos dedos 278, 288, 298 para permitir o ajuste durante a montagem pode ser utilizada, assim como qualquer equipamento de teste adequado para medir a largura do feixe durante as verificações acima mencionadas. Uma vez totalmente montado e verificado conforme detalhado acima, conjunto de óptica de laser 200 provê um diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe de 6,7 µm a 9 µm na direção paralela e uma largura de 1/e2 do feixe de 190 µm a 210 µm (ou 200 µm) na direção

20 / 29 perpendicular.

[0056] Com referência às Figuras 12 a 17, as Figuras 12 a 14 mostram a faixa de divergência de diferentes diodos de laser em relação ao eixo geométrico rápido (mais divergente) do diodo de laser 240, que é definido paralelo ao fluxo de núcleo na célula de fluxo 340 e, como afirmado anteriormente, perpendicular à superfície inferior de a placa de base 212. As Figuras 15 a 17 mostram a faixa de divergência de diferentes diodos de laser em relação ao eixo geométrico lento (menos divergente) do diodo de laser 240, que é definido perpendicular à corrente de núcleo na célula de fluxo 340 e paralelo à superfície inferior da placa de base 212. Em uma modalidade, o diodo de laser 240 (por exemplo, um diodo de laser Ushio HL6363MG-A) terá uma divergência de eixo geométrico rápido maior do que sua divergência de eixo geométrico lento, mas essas duas divergências são independentes uma da outra.

[0057] A divergência de eixo geométrico rápido do diodo de laser 240 (paralelo à corrente do núcleo na célula de fluxo 340) governa a cintura do feixe na corrente do núcleo da célula de fluxo em um sistema bem alinhado. O feixe mais divergente do diodo de laser (representado na Figura 12) provê a cintura mínima do feixe, 6,7 µm, na corrente do núcleo e o diodo de laser menos divergente (representado na Figura 14) provê a cintura máxima do feixe, 9,0 µm, no fluxo principal. Novamente, em um sistema bem alinhado e independentemente da disposição axial da lente cilíndrica negativa 286 dentro de sua faixa de ajuste, a cintura do feixe paralela ao fluxo do núcleo é mantida.

[0058] Entretanto, ligeiras mudanças na posição axial da lente cilíndrica negativa 286 permitem o ajuste da largura de 1/e2 do feixe do diodo de laser (perpendicular ao fluxo da corrente do núcleo) dentro da célula de fluxo 340 a uma faixa de 190 µm a 210 µm ou, em modalidades, 200 µm. Estas mudanças de posição axial de algumas centenas de mícrons não são

21 / 29 perceptíveis nas Figuras 15 a 17, mas, em todas as três figuras, a largura de 1/e2 do feixe de laser é 200 µm perpendicular a e na linha central do fluxo do núcleo. A Figura 15 representa o feixe de laser de eixo geométrico lento mais divergente e a Figura 17 o feixe de laser de eixo geométrico lento menos divergente. Na Figura 15, a lente cilíndrica negativa 286 está localizada mais distante do diodo de laser 240, enquanto na Figura 17, a lente cilíndrica negativa 286 está localizada mais perto do diodo de laser 240. Observe também que a posição do foco axial do eixo geométrico lento varia com diferentes divergências do eixo geométrico lento e posicionamentos da lente cilíndrica negativa 286; o foco do eixo geométrico lento está mais próximo do diodo de laser 240 na Figura 15 e mais distante do diodo de laser 240 na Figura 17.

[0059] Como detalhado abaixo, o conjunto de óptica de laser 200, tendo um tal diâmetro de 1/e2 do feixe na direção perpendicular ao fluxo da corrente do núcleo através da célula de fluxo 340 (Figura 2), é vantajosamente insensível aos deslocamentos da corrente do núcleo radial (real ou aparente) dentro de um raio de 15 µm e, portanto, os deslocamentos da corrente do núcleo radial (real ou aparente) dentro de um raio de 15 µm não resultam na degradação do desempenho.

[0060] Retornando às Figuras 1 a 5, o conjunto detalhado acima do conjunto óptico de laser 200 não apenas facilita a montagem e o alinhamento, mas também provê uma configuração em que o subconjunto de colimação 230 e os subconjuntos de lente 270 - 290 são individual e independentemente fixados à placa de base 212. Esta configuração do conjunto óptico de laser 200 mostrou a capacidade de suportar 10 G’s de vibração de eixo geométrico aleatório por 30 segundos sem mais de 5% de mudança em um diâmetro da cintura do feixe de 1/e2 do conjunto de óptica de laser 200. Mais especificamente, teste de vibração foi realizado com um sistema de tampo de mesa de vibração omni-axial Qualmark OVTTTM 18, disponível na ESPEC

22 / 29 North America Inc. de Denver, Colorado, EUA. Os testes de vibração foram realizados fixando o conjunto de óptica de laser 200 na mesa de vibração e definindo a mesa para 10 G’s de vibração mecânica de eixo geométrico aleatório por pelo menos 30 segundos. A aceleração foi verificada com um acelerômetro OmegaTM HHVB82, disponível na Omega Engineering, Inc. de Norwalk, Connecticut, EUA.

[0061] Com referência às Figuras 1 e 2, como observado acima, o conjunto de célula de fluxo 300 é montado na plataforma de montagem 100. O conjunto de célula de fluxo 300, mais especificamente, inclui uma entrada 310 acoplada a um bocal 320 definido por um alojamento 330 para prover a amostra e fluido de revestimento ao bocal 320, uma célula de fluxo 340 conectada a jusante do bocal 320 para receber a amostra e a bainha (não mostrada) fluido da mesma e uma saída 350 disposta a jusante da célula de fluxo 340 para direcionar a amostra e o fluido de bainha para um reservatório de coleta adequado após o teste. O alojamento 330 do conjunto de célula de fluxo 300 está assentado dentro de uma abertura 120 definida através da plataforma de montagem 100 e é fixamente fixado à plataforma de montagem 100 usando uma pluralidade de parafusos 110 para manter uma distância prescrita entre a célula de fluxo 340 e a lente objetiva cilíndrica 296, que é uma distância importante para controlar para garantir a precisão do citômetro de fluxo.

[0062] O alojamento 330 do conjunto de célula de fluxo 300 e a plataforma de montagem 100 são configurados para manter suficientemente a distância prescrita entre a célula de fluxo 340 e a lente objetiva cilíndrica 296 dentro de uma faixa de 30ºC, como, por exemplo, de 10ºC a 40ºC, sem degradação do desempenho. Isso é conseguido formando o alojamento 330 do conjunto de célula de fluxo 300 e a plataforma de montagem 100 a partir de materiais com diferentes coeficientes lineares de expansão térmica, configurados para manter uma distância axial prescrita entre a lente objetiva

23 / 29 296 e a célula de fluxo 340 através da faixa de 10ºC a 40ºC. Em modalidades, isso é conseguido formando o alojamento 330, que entra em contato direto com a amostra, por exemplo, sangue e fluido de invólucro e, portanto, também deve ser adequado para tal fim, a partir de Eastman TritanTM Copoliéster MX811 (tendo um coeficiente linear de expansão térmica de 8,0 x 10-5), disponibilizado por Eastman Chemical Company of Kingsport, Tennessee, EUA, e formando a plataforma de montagem 100 de alumínio (tendo um coeficiente linear de expansão térmica de 2,38 x 10-5), embora outras combinações de materiais adequadas com coeficientes lineares de expansão térmica que, em oposição, equilibram a resposta do citômetro de fluxo a flutuações de temperatura na faixa de 10ºC a 40ºC, também sejam contempladas. Este equilíbrio inclui não apenas a compensação dos coeficientes lineares de expansão térmica de alguns dos componentes do citômetro de fluxo, mas também leva em conta as mudanças dependentes da temperatura nos índices de refração dos componentes ópticos do citômetro de fluxo 10. Da mesma forma como acima, “distância axial prescrita” é entendida como abrangendo uma faixa de distâncias de modo a levar em consideração, por exemplo, mudanças dependentes da temperatura na distância axial alvo entre a lente objetiva 296 e a célula de fluxo 340. Esta faixa pode incluir variações do axial prescrito distância entre a lente objetiva 296 e a célula de fluxo 340 não maior do que 0,01% ou, nas modalidades, não maior do que 0,005%.

[0063] Com o conjunto de célula de fluxo 300 montado na plataforma de montagem 100, a face da célula de fluxo 340 não é orientada paralela à face plana da lente objetiva cilíndrica 296, mas, em vez disso, é deslocada em um ângulo de 5º, a fim de garantir que qualquer especular os reflexos dele não voltam para a ótica do laser. A célula de fluxo 340 também é revestida com um revestimento antirreflexo para fins semelhantes.

[0064] Continuando com referência às Figuras 1 e 2, o conjunto de

24 / 29 sensor 400 inclui um subconjunto de dispersão frontal 410 e um subconjunto de dispersão lateral 420. O subconjunto de dispersão frontal 410 inclui uma placa 412 e uma matriz de sensores 414 incluindo um sensor de extinção, um sensor de baixo ângulo de dispersão frontal, e um sensor de alto ângulo de dispersão frontal. O subconjunto de dispersão lateral 420 inclui uma montagem de lente 422 (Figura 2), uma lente 424 (Figura 2) suportada dentro da montagem de lente 422 (Figura 2) e um sensor de dispersão lateral (não mostrado). O ângulo de captura central do subconjunto de dispersão lateral 420 é 78º da direção do feixe de laser, em vez de um ângulo reto (isto é, 90º), para aumentar o sinal de dispersão lateral.

[0065] Com referência geral às Figuras 1 a 2, a insensibilidade do módulo 10 aos deslocamentos da corrente do núcleo radial (real ou aparente) dentro de um raio de 15 µm, observada acima, é descrita em mais detalhes abaixo. Como é tradicional, um sistema de coordenadas cartesianas é definido em que a corrente do núcleo flui na direção positiva do eixo geométrico y e os pontos de fluxo do feixe de laser na direção positiva do eixo geométrico z. Ao controlar o diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe ao longo do eixo geométrico y, e também o diâmetro de 1/e2 do feixe ao longo do eixo geométrico x, é possível definir áreas elípticas dentro das quais a intensidade máxima do feixe de laser não diminui mais do que um montante definido. Conforme detalhado abaixo, o módulo 10 é configurado para permanecer insensível aos deslocamentos da corrente do núcleo radial (real ou aparente) dentro de um raio de 15 µm, mantendo assim o desempenho (uma diminuição na intensidade igual ou inferior a 5%), apesar de tais deslocamentos da corrente do núcleo radial.

[0066] O feixe de laser do conjunto de óptica de laser 200 está alinhado com a corrente de núcleo fluindo através da célula de fluxo 340 do conjunto de célula de fluxo 300, enquanto a luz de laser espalhada, proveniente de partículas fluindo nela, é monitorada e convertida em sinais

25 / 29 elétricos. A posição relativa do conjunto óptico de laser 200 e da célula de fluxo 340 é ajustada nas direções x e z para maximizar esses sinais. Antes da conclusão deste alinhamento dos eixos geométricos x e z, os sensores do conjunto de sensor 400 são alinhados horizontalmente com o feixe de laser; assim, nenhum alinhamento adicional na direção y é necessário.

[0067] O citômetro de fluxo da presente descrição faz medições com base no sinal de espalhamento máximo ou na área máxima sob o perfil do sinal de espalhamento e, assim, a cintura do feixe na direção y não precisa ser considerada, exceto por seu efeito sobre a intensidade do feixe de laser em função da distância ao longo do eixo geométrico z. Na direção z, a intensidade relativa é definida na equação (1): − 12 Iz   z  2  = 1 +    I0 ,z   zR   onde I0,z é a intensidade em z = 0 (a localização da cintura do feixe, alinhada ao centro da corrente do núcleo), e a posição z e faixa de Rayleigh zR são definidas em micrômetros (µm). Por definição, então, a equação (2) é provida: πω02,y zR = 4λM 2 ω 0 ,y onde o diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe na direção y é , definido em µm, λ = 0,64 µm para o comprimento de onda do laser nominal e fator de qualidade do feixe, M2 = 1,2.

[0068] O diâmetro de 1/e2 do feixe de direção x sendo relativamente grande (por exemplo, 190 µm a 210 µm), minimiza o efeito sobre a intensidade do feixe de laser em função da distância ao longo do eixo geométrico z. No entanto, o diâmetro do feixe na direção x afeta a quantidade de intensidade do feixe disponível para ser espalhada, se o fluxo do núcleo se deslocar ao longo do eixo geométrico x de sua posição alinhada. Na direção x, a intensidade relativa é definida na equação (3):

26 / 29 2   Ix −8 x ω   x  = e I 0 ,x em que, semelhante às Equações (1) e (2), I0,x é a intensidade em x = 0 (novamente, o centro do diâmetro do feixe, alinhado com o centro do fluxo do núcleo) e a posição x e diâmetro de 1/e2 do feixe na direção x ωx são definidos em µm.

[0069] O produto das Equações (1) e (3), para determinado diâmetro ω 0 ,y de 1/e2 da cintura do feixe e diâmetro de 1/e2 do feixe ωx , pode ser resolvido para combinações das posições x e z que descrevem os limites externos de uma diminuição da intensidade do feixe de um valor considerado, como 5%. Por exemplo, equação (4): Ix ∗ Iz

0.95 = I02

[0070] Visto que os diâmetros de viga são definidos ao longo de eixos geométricos ortogonais que são equivalentes aos eixos geométricos de coordenadas, a equação (5) é verdadeira: I 0 = I 0 ,z = I 0 , x

[0071] De acordo com o acima disposto, os diâmetros do feixe são selecionados para garantir que em um deslocamento da corrente do núcleo radial de até 15 µm, em relação ao eixo geométrico y, a intensidade nesse centro deslocado seja mantida dentro de 5% do centro original, ao qual o sistema foi alinhado. Esses deslocamentos do fluxo do núcleo podem ser reais (no caso de o fluxo do núcleo se mover radialmente de seu centro original) ou aparentes (no caso de o ponto focal da óptica do laser mudar devido aos deslocamentos em um ou mais componentes).

[0072] Levando em consideração o acima disposto, e também considerando que a extensão da direção x do diâmetro do feixe de 1/e2 pode ser limitada para mitigar reflexos fora das bordas internas da célula de fluxo 340, o diâmetro de 1/e2 do feixe na direção x de 190 µm a 210 µm (ou 200 µm), é selecionado. Levando em consideração o acima disposto e também

27 / 29 considerando que a extensão da direção y do diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe pode ser limitada para aumentar a capacidade de fazer medições de tempo de voo (TOF) relevantes, conforme detalhado abaixo, o diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe na direção y de 6,7 µm a 9 µm é selecionado.

[0073] Uma outra consideração importante para ambos os componentes do diâmetro do feixe (eixo geométrico x e eixo geométrico y) é que um diâmetro de feixe mais largo espalha a potência do laser por uma área maior. Na verdade, a intensidade do feixe ao longo de um determinado eixo geométrico é inversamente proporcional ao seu diâmetro do feixe ao longo desse mesmo eixo geométrico. O Módulo 10 equilibra as restrições detalhadas acima, fornecendo o diâmetro de 1/e2 do feixe na direção x de 190 µm a 210 µm (ou 200 µm) e o diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe na direção y de 6,7 µm a 9 µm. Assim, uma grande área dentro da qual a corrente do núcleo pode realmente ou aparentemente se deslocar é alcançada, enquanto as contribuições de dispersão de luz difusa fora das paredes laterais da célula de fluxo 340 são mitigadas. Além disso, essas restrições equilibradas permitem medições de TOF precisas, conforme detalhado abaixo, e minimizam os requisitos de energia do laser do módulo 10.

[0074] No que diz respeito à medição de TOF, conforme uma célula ou partícula flui através da célula de fluxo 340, ela primeiro encontra o aumento da intensidade do laser, até que a célula ou partícula coincida com a intensidade máxima do laser e, então, a partícula encontra a diminuição da intensidade do laser Por conseguinte, como uma aproximação geral, a intensidade de espalhamento de uma determinada partícula ou célula é proporcional ao volume de sobreposição entre a intensidade do feixe de laser incremental e o volume incremental da seção transversal da partícula. Assim, considerando como as partículas esféricas de uma faixa de diâmetros se sobrepõem ao feixe de laser, as larguras em escala relativas das diferentes sobreposições de partículas podem ser comparadas. E, desde que as taxas de

28 / 29 fluxo da célula permaneçam consistentes, a TOF será dimensionada de acordo.

[0075] Com base no exposto acima, e utilizando as mudanças de largura total na metade do máximo (FWHM) estimadas como a mudança proporcional máxima na largura da curva de intensidade de espalhamento, para uma determinada partícula ou célula, pode ser determinado o que as larguras do feixe do eixo geométrico ainda permitirão que o diâmetro da partícula ou célula seja classificado dentro de ± 1 µm de seu diâmetro real, com um nível de confiança de aproximadamente 95%. No entanto, a variabilidade da taxa de fluxo limita a capacidade de determinar com precisão o diâmetro de uma partícula ou célula e, portanto, deve ser levada em consideração.

[0076] Utilizando o diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe na direção y de 6,7 µm a 9 µm e controlando a variabilidade da taxa de fluxo em aproximadamente 2% da média, como é provido pelo citômetro de fluxo divulgado atualmente, permite a discriminação de TOF entre partículas ou células (entre 4 e 16 µm de diâmetro) com diâmetros que diferem em pelo menos ± 1 µm. Além disso, a variabilidade da taxa de fluxo periódica pode ser compensada, por exemplo, usando um sensor de pressão para detectar a variabilidade da taxa de fluxo e, com base nisso, corrigir as variações no fluxo pulsátil (a partir do módulo de bomba bombeando a amostra e o fluido de invólucro através da célula de fluxo 340).

[0077] Entende-se que a referência a qualquer valor numérico específico neste documento abrange uma faixa de valores para levar em consideração as tolerâncias de material e de fabricação geralmente aceitas na técnica e/ou margens de erro de equipamentos de medição geralmente aceitos na técnica.

[0078] A partir do precedente e com referência às diversas figuras dos desenhos, as pessoas versadas na técnica apreciarão que certas modificações

29 / 29 também podem ser feitas à presente descrição sem que se afaste do escopo da mesma.

Embora diversas modalidades da descrição tenham sido mostradas nos desenhos, não se pretende que a descrição seja limitada às mesmas, uma vez que se pretende que a descrição seja tão ampla quanto a técnica permitir e que o relatório descritivo seja lido da mesma forma.

Portanto, a descrição acima não deve ser interpretada como limitante, mas apenas como exemplificações de modalidades particulares.

As pessoas versadas na técnica imaginarão outras modificações dentro do escopo e do espírito das reivindicações apensas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de óptica de laser de um citômetro de fluxo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma placa de base definindo um barril; um conjunto de colimação pelo menos parcialmente disposto dentro do barril; uma primeira lente pelo menos parcialmente disposta dentro do barril; uma segunda lente pelo menos parcialmente disposta dentro do barril; e uma terceira lente pelo menos parcialmente disposta dentro do barril, em que o conjunto de colimação, a primeira lente, a segunda lente, e a terceira lente são fixadas em relação à placa de base para resistir 10 G’s de vibração mecânica de eixo geométrico aleatório por pelo menos 30 segundos sem resultar em mais do que um deslocamento de 5% em um diâmetro da cintura do feixe de 1/e2 do conjunto de óptica de laser.

2. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma placa de cobertura fixa o conjunto de colimação, a primeira lente, a segunda lente, e a terceira lente em relação à placa de base.

3. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que uma placa de cobertura separada fixa cada um do conjunto de colimação, da primeira lente, da segunda lente, e da terceira lente em relação à placa de base.

4. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma placa de cobertura é aparafusada à placa de base.

5. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de colimação inclui um diodo de laser e uma lente de colimação disposta em alinhamento com o diodo de laser.

6. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o barril da placa de base define uma primeira câmara configurada para pelo menos parcialmente receber o conjunto de colimação, uma segunda câmara configurada para pelo menos parcialmente receber a primeira lente, uma terceira câmara configurada para pelo menos parcialmente receber a segunda lente, e uma quarta câmara configurada para pelo menos parcialmente receber a terceira lente.

7. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a primeira, segunda, e terceira lentes são fixadas dentro de respectivos primeiro, segundo, e terceiro suportes de lente, e em que o primeiro, segundo, e terceiro suportes de lente são pelo menos parcialmente dispostos dentro da segunda, terceira, e quarta câmaras do barril da placa de base, respectivamente.

8. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro, segundo, ou terceiro suportes de lente inclui um dedo que se estende a partir dos mesmos configurado para permitir o ajuste rotacional do suporte de lente dentro da câmara correspondente durante a montagem.

9. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro, segundo, ou terceiro suportes de lente inclui um dedo que se estende a partir dos mesmos configurado para permitir o ajuste axial do suporte de lente dentro da câmara correspondente durante a montagem.

10. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro, segundo, ou terceiro suportes de lente inclui um dedo que se estende a partir dos mesmos configurado para permitir tanto o ajuste axial quanto o rotacional do suporte de lente dentro da câmara correspondente durante a montagem.

11. Conjunto de óptica de laser de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira lente é uma lente cilíndrica positiva, a segunda lente é uma lente cilíndrica negativa, e a terceira lente é uma lente objetiva cilíndrica, e em que a primeira, segunda, e terceira lente dispostas em ordem ao longo do barril que se estende a partir do conjunto de colimação.

12. Citômetro de fluxo, caracterizado pelo fato de que compreende: um subconjunto de lente incluindo uma pluralidade de lentes dispostas ao longo de um eixo geométrico; uma célula de fluxo posicionada no eixo geométrico descendente a partir do subconjunto de lente; e um subconjunto de colimação posicionado no eixo geométrico ascendente a partir do subconjunto de lente, o subconjunto de colimação incluindo: um diodo de laser configurado para emitir um feixe; uma lente de colimação configurada para colimar o feixe; pelo menos dois suportes configurados para manter uma distância axial prescrita entre o diodo de laser e a lente de colimação, em que os pelo menos dois suportes são formados de materiais tendo coeficientes lineares de expansão térmica que mantêm a distância axial prescrita entre o diodo de laser e a lente de colimação através de uma variação de temperatura de até 30ºC.

13. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a distância axial prescrita é mantida através de uma variação de temperatura de 10ºC a 40ºC.

14. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro suporte é formado de PEEK e o segundo suporte é formado de latão.

15. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que três suportes configurados para manter a distância axial prescrita são formados de materiais tendo coeficientes de expansão térmica que se equilibram.

16. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro suporte é formado de PEEK, o segundo suporte é formado de latão, e o terceiro suporte é formado de alumínio.

17. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: uma plataforma de montagem tendo o subconjunto de lente, o subconjunto de colimação, e um alojamento que suporta a célula de fluxo montada nele para manter uma distância axial prescrita entre a célula de fluxo e o subconjunto de lente, em que o alojamento e a plataforma de montagem são formados de materiais tendo coeficientes de expansão térmica que mantêm a distância axial prescrita entre a célula de fluxo e o subconjunto de lente através de uma variação de temperatura de até 30ºC.

18. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o alojamento que suporta a célula de fluxo é formado de um copoliéster e a plataforma de montagem é formada de alumínio.

19. Método de montagem de um conjunto de óptica de laser de um citômetro de fluxo, caracterizado pelo fato de que compreende: fixar um conjunto de colimação pelo menos parcialmente dentro de um barril de uma placa de base, o conjunto de colimação incluindo diodo de laser e uma lente de colimação configurada para produzir um feixe de laser ao longo de um eixo geométrico, o feixe de laser tendo um primeiro diâmetro da cintura de feixe em uma primeira direção e um segundo diâmetro do feixe em uma segunda direção; posicionar uma terceira lente pelo menos parcialmente dentro do barril da placa de base no eixo geométrico; ajustar de modo rotatório a terceira lente em torno do eixo geométrico de modo que o primeiro diâmetro da cintura de feixe seja minimizado; fixar a terceira lente em relação à placa de base; posicionar uma primeira lente pelo menos parcialmente dentro do barril da placa de base no eixo geométrico; ajustar de modo rotatório a primeira lente em torno do eixo geométrico de modo que o primeiro diâmetro da cintura de feixe seja mantido; fixar a primeira lente em relação à placa de base; posicionar uma segunda lente pelo menos parcialmente dentro do barril da placa de base no eixo geométrico; ajustar de modo rotatório a segunda lente em torno do eixo geométrico de modo que o primeiro diâmetro da cintura de feixe seja mantido; ajustar axialmente a segunda lente ao longo do eixo geométrico de modo que o segundo diâmetro do feixe seja definido para um valor desejado; e fixar a segunda lente em relação à placa de base.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a terceira lente é posicionada o mais distante a partir do conjunto de colimação, a primeira lente é posicionada mais próxima ao conjunto de colimação, e a segunda lente é posicionada entre a primeira e a terceira lentes.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a terceira lente é uma lente objetiva cilíndrica, a primeira lente é uma lente cilíndrica positiva, e a segunda lente é uma lente cilíndrica negativa.

22. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que: a terceira lente é posicionada dentro de uma terceira câmara do barril que está configurada para restringir axialmente a terceira lente e permitir a rotação da terceira lente antes de fixar a terceira lente, a primeira lente é posicionada dentro de uma primeira câmara do barril que está configurada para restringir axialmente a primeira lente e permitir a rotação da primeira lente antes de fixar a primeira lente, e a segunda lente é posicionada dentro de uma segunda câmara do barril que está configurada para permitir a rotação e translação da segunda lente antes de fixar a segunda lente.

23. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a primeira cintura do feixe tem um diâmetro de 1/e2 de 6,7 µm a 9 µm.

24. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o segundo feixe tem um diâmetro de 1/e2 de 190 µm a 210 µm.

25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o segundo feixe tem um diâmetro de 1/e2 de 200 µm.

26. Citômetro de fluxo, caracterizado pelo fato de que compreende: uma célula de fluxo definindo uma direção de fluxo; um conjunto de colimação incluindo diodo de laser e uma lente de colimação configurada para produzir um feixe de laser ao longo de um eixo geométrico; uma lente cilíndrica positiva disposta no eixo geométrico e configurada para receber o feixe de laser a partir do conjunto de colimação; uma lente cilíndrica negativa disposta no eixo geométrico e configurada para receber o feixe de laser a partir da lente cilíndrica positiva; uma lente objetiva cilíndrica disposta no eixo geométrico e configurada para receber o feixe de laser a partir da lente cilíndrica negativa e projetar o feixe de laser na célula de fluxo de modo que o incidente de feixe de laser na célula de fluxo defina um primeiro diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe em uma direção paralela à direção de fluxo da célula de fluxo de 6,7 µm a 9 µm e um segundo diâmetro de 1/e2 do feixe em uma direção perpendicular à direção de fluxo da célula de fluxo de 190 µm a 210 µm.

27. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o primeiro diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe e segundo diâmetro de 1/e2 do feixe são selecionados de modo que o desempenho não seja degradado apesar de um deslocamento real da corrente do núcleo radial dentro da célula de fluxo de até 15 µm.

28. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o primeiro diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe e segundo diâmetro de 1/e2 do feixe são selecionados de modo que o desempenho não seja degradado apesar de um deslocamento aparente da corrente do núcleo radial resultante de um deslocamento de um ponto focal do feixe de laser de até 15 µm.

29. Citômetro de fluxo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o primeiro diâmetro de 1/e2 da cintura do feixe é selecionado de modo que o tempo de medições de voo é capaz de distinguir o tamanho de partícula ou célula dentro de 1 µm dada uma variação de taxa de fluxo através da célula de fluxo de menos do que ou igual a 2%.