CN103852409B - 用于流式细胞仪中血细胞的成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于流式细胞仪中血细胞的成像系统，包括激光器、半透半反镜、柱透镜、单透镜、流动检测池、聚光镜、物镜、单透镜、准直透镜和全息窄带滤光片。本发明具有以下有益效果：不仅能获取每个细胞的散射光信号和荧光信号的数值，从而得到细胞群体的统计数据，而且能够对流式细胞仪的血细胞进行成像，获得对血细胞图像的研究。

Description

用于流式细胞仪中血细胞的成像系统

技术领域

本发明涉及细胞成像技术领域，具体为一种用于流式细胞仪中血细胞的成像系统。

背景技术

流式细胞仪是集光子、电子学、流体力学、细胞化学、生物学、免疫学以及激光和计算机等多门学科技术为一体的先进科学技术设备，它被广泛应用于临床医学、细胞学、生物学、微生物学、制药学、生殖学等领域。是现代科学研究中的先进仪器之一，被誉为实验室的“CT”。它对快速直线流动状态中的单列细胞或生物颗粒进行逐个、多参数、快速的定性、定量分析或分选的技术，具有检测速度快、测量参数多、采集数据大、分析全面、分选纯度高、方法灵活等特点，在各学科中发挥着重要的作用。

使用传统的流式细胞检测技术，研究人员可以分析成千上万个细胞，获得每个细胞的散射光信号和荧光信号的数值，从而得到细胞群体的各种统计数据，并可以找到稀有的细胞亚群。但是，传统流式细胞检测技术仍然存在局限，那就是获得的细胞信息很有限。细胞对研究人员来说，只是散点图上的一个点，而不是真实的细胞图像，缺乏细胞形态学、细胞结构及亚细胞水平信号分布的相关信息。要想获得细胞图像，研究人员就必须使用显微镜进行观察，但显微镜能够观察的细胞数量是非常有限的，很难提供细胞群体的量化与统计数据。因此，使用传统的细胞分析技术，我们就只能面对这样的两难选择，目前没有一种技术可以既提供细胞群体的统计数据，又获得细胞图像。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种既能提供细胞群体的统计数据，又能获得细胞图像的用于流式细胞仪中血细胞的成像系统。

为解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种用于流式细胞仪中血细胞的成像系统，包括第一激光器和第二激光器，还包括依顺次同轴设置的半透半反镜、柱透镜、单透镜和流动检测池，以及依顺次同轴设置的聚光镜、物镜、单透镜、准直透镜和全息窄带滤光片,所述第一激光器和第二激光器的光轴均与半透半反镜成45度角，所述半透半反镜、柱透镜、单透镜和流动检测池与第一激光器的光轴同轴，所述聚光镜、物镜、单透镜、准直透镜以及全息窄带滤光片均与第一激光器的光轴成270度夹角，与物镜的轴线成90度夹角的轴线上依顺次同轴设置有成像透镜和多通道CCD。

进一步的，沿所述流动检测池周向设置有多个荧光通道和多个散射光探测器。

进一步的，所述多个荧光通道包括第一荧光通道、第二荧光通道、第三荧光通道和第四荧光通道，所述多个散射光探测器包括前向散射光探测器和90度侧向散射光探测器，所述90度侧向散射光探测器位于聚光镜对面。

进一步的，所述柱透镜包括第一柱透镜和第二柱透镜。

优选的，所述物镜的孔径为0.68mm。

本发明具有以下有益效果：

1.不仅能获取每个细胞的散射光信号和荧光信号的数值，从而得到细胞群体的统计数据，而且能够对流式细胞仪的血细胞进行成像，获得对血细胞图像的研究。

2.由于流式细胞仪血细胞的成像系统位于90度侧向散射光探测器的对面，所以系统的结构紧凑、外形美观，并且易于装配、具有造价低廉，使用方便等优势。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为CCD通道细胞成像示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步说明本发明。

实施例：参见图1所示，本发明所述的用于流式细胞仪中血细胞的成像系统，包括激光辐射以及光束整形单元、流动检测池、以及侧向散射光与荧光的成像单元。激光辐射单元中互相垂直排列的第一激光器110和第二激光器120经过与光轴成45度角的半透半反镜130合束后，通过相互垂直摆放的第一柱透镜140、第二柱透镜150及单透镜160整形后，形成一个椭圆形光斑聚焦在前方流动检测池200的样品上，从而产生散射光和荧光，半透半反镜130与第一柱透镜140、第二柱透镜150以及单透镜160在同一条轴线上；与激光器110光束照射方向成270度夹角的方向上，侧向散射光与激发荧光经过聚光镜310的聚集后被大数值孔径的物镜320收集，物镜320孔径一般为0.68mm，再经过单透镜330的聚集，通过准直透镜340的准直，形成平行的光束垂直的入射到全息窄带滤光片350上，聚光镜310、物镜组320、单透镜330、准直透镜340以及全息窄带滤光片350均位在同一轴线上，并且位于与第一激光器110光束照射方向成270度夹角的方向上。成像透镜360与多通道CCD370位于同一条轴线上并且与物镜320的轴线成90度的夹角，侧向散射光与激发荧光的光信号经过全息窄带滤光片350分光后，被分成不同的波段经过成像透镜360投射到多通道CCD370的各个通道上，多通道CCD370的每个通道上都有细胞图像，图2所示为多通道CCD的各个通道所成的像，包括一个侧向散射光所成的细胞结构图像和四个荧光通道的细胞图像。

本发明的成像光束是侧向散射光以及荧光信号，利用荧光显微成像技术，对血细胞进行成像，能清楚的观察到血细胞的内部结构以及微小颗粒的形貌特征，同时能提供对亚细胞水平信号的分析。在流式细胞术测量中，常用的是两种散射方向的散射光测量：1.前向角，即0度角散射FSC；2.侧向散射SSC，又称90度角散射，这时所说的角度指的是激光束照射方向与收集散射光信号的光电倍增管轴向方向之间大致所成的角度。侧向散射光的测量主要用来获取有关细胞内部精细结构的颗粒性质的有关信息。侧向散射光虽然也与细胞的形状和大小有关，但它对细胞膜、胞质、核膜的折射率更为敏感，也能对细胞质内较大颗粒给出灵敏反映，SSC用于检测细胞内部结构属性，可以获得有关细胞内超微结构和颗粒性质的参数。当细胞携带荧光素标记物，通过激光照射区时，细胞内的荧光物质吸收符合其波长范围的光能量后，内部的电子受激发上升到高能级，然后迅速衰落回到基态，释放过剩能量成为光子，产生代表细胞内不同物质、不同波长的荧光信号，这些信号以细胞为中心，向空间360 度立体角发射，产生散射光和荧光信号，由于侧向散射光以及荧光，的强度很微弱，为了满足本发明成像系统的要求，必须对侧向散射光和荧光进行聚集，使其与准直系统匹配，提高荧光和侧向散射光的信号强度。侧向散射光的成像能够很好的反应细胞内部的复杂结构，这样我们就具有了细胞结构的图像，受激发而产生的荧光的细胞成像能够用于对亚细胞水平信号分布的相关分析。通过对这类荧光信号的检测和定量分析就能了解所研究细胞参数的存在与定量。

本发明中成像光谱的分离：在一块直角棱镜斜面上制作位相型透射体全息光栅，并与另一块相同的棱镜用环氧树脂胶合起来，构成立方体。这样对环境湿度极为敏感的DCG全息图即被封装在两块棱镜的斜面之间，可以长期保存；HTBF作为带通式滤光片的同时，其中在中心处加上圆孔的掩膜构成空间的全息窄带滤光片350。本发明中侧向散射光与荧光被大数值孔径的物镜320收集后，根据Bragg条件，可以将光信号分成不同波段的光谱投射到多通道CCD370的不同通道上。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于流式细胞仪中血细胞的成像系统，包括第一激光器（110）和第二激光器（120），其特征在于还包括依顺次同轴设置的半透半反镜（130）、柱透镜、第一单透镜（160）和流动检测池（200）；以及依顺次同轴设置的聚光镜（310）、物镜（320）、第二单透镜（330）、准直透镜（340）和全息窄带滤光片（350）,所述第一激光器（110）和第二激光器（120）的光轴均与半透半反镜（130）成45度角，所述半透半反镜（130）、柱透镜、第一单透镜（160）和流动检测池（200）与第一激光器（110）的光轴同轴，所述聚光镜（310）、物镜（320）、第二单透镜（330）、准直透镜（340）以及全息窄带滤光片（350）均与第一激光器（110）的光轴成270度夹角，与物镜（320）的轴线成90度夹角的轴线上依顺次同轴设置有成像透镜（360）和多通道CCD（370），沿所述流动检测池（200）周向设置有多个荧光通道和多个散射光探测器，所述多个荧光通道包括第一荧光通道(410)、第二荧光通道（420）、第三荧光通道（430）和第四荧光通道（440)，所述多个散射光探测器包括前向散射光探测器（450）和90度侧向散射光探测器（460），所述90度侧向散射光探测器（460）位于聚光镜（310）对面，所述柱透镜包括第一柱透镜（140）和第二柱透镜（150），所述物镜（320）的孔径为0.68mm，所述聚光镜（310）连接于流动检测池（200），所述成像透镜（360）连接于全息窄带滤光片（350）,所述多通道CCD（370）连接于成像透镜（360）。