CN104024813B - 流式细胞仪中的uv二极管激光器激发 - Google Patents
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Abstract
本发明总体上涉及一种用于激发粒子的方法和装置，并且更具体地涉及用于以多模二极管激光器来激发荧光地标记的粒子的分析器或分拣器和用于依据该多模二极管激光器光束激发进行高分辨率测定的光学器件。
Description
本国际专利合作条约专利申请书要求于2011年5月12日提交的美国临时专利申请61/485,566的权益，该申请通过引用结合在此。
技术领域
本发明总体上涉及一种用于激发粒子的方法和装置，并且更具体地涉及用于以多模二极管激光器来激发荧光地标记的粒子的分析器或分拣器和用于依据该多模二极管激光器光束激发进行高分辨率测定的光学器件。
背景技术
具体在实验室和工业应用中（比如在精子分拣中）存在着降低流式细胞仪设备的整体成本和大小的动机。目前，在紫外线波长运行的精子分拣和其他流式细胞仪应用需要昂贵、笨重、高能耗的激发源。在精子分拣和其他UV应用中，对用于（在用于最优激发的合适波长、以均匀的空间光束轮廓、并以足够低的噪声）获得足够的激光功率以便提供要消除各种粒子之间的微小差异所要求的必要保真度的激光器有着很大的需求。固态和二极管激光器的最新发展为用更小、更高效、更低成本的激光器来代替商用激光器带来了很大的希望，然而，这些系统还没有满足组合功率、波长、空间均匀性、和成本要求。
日亚化工（一家日本公司）发布了第一个可商购的‘高功率’（即，>20mW）UV激光二极管作为工程样品。但是，此系统的规格一看就显得并不适合某些应用，比如精子分拣。370到380nm200mW系统并未显得能够满足进行高分辨率DNA含量测量的功率和轮廓要求。此类激光器显得不适合用于分拣精子是因为存在多种同时的激光模，这些激光模会导致在该激光光束轮廓上产生一个高度不规则的、或可变的光强图案（垂直于传播轴）。这些不利属性预计会使所发布的UV二极管激光器不适合应用到精子DNA含量测量。进一步地，虽然所限定的200mW功率输出可以表明这样的激发源对一个运行在355nm的150mW脉冲80MHZ的NdYAG激光器而言可以是一个临时替代品（drop-in replacement），用于精子分拣的主要荧光染料（Hoechst33342）的激发功率从将近100%（在355nm）降低到了大约只有50%（在370到380nm范围）。因此，为了与该NdYAG激光器传送的能量匹配以获得相似的激发功率和荧光响应（以获得良好的X-Y‘分离’），人们将需要在此单元中提供的200mW中有50%的增加。进一步限制了使用这样的系统的可能性，一旦被组装到一个集成的激光器模块中，在具有耦合损失的情况下保持满200mW比较困难，并且如果考虑激光二极管的寿命，那么建议激光器在产生更低功率的输入电流处操作以避免过早的组件失效。
发明内容
在此描述的实施例总体上涉及用于将多模二极管激光器结合到分析器和分拣器中的多种系统和方法。
在一些实施例中，一个带有光束整形光学器件的仪器产生一个利用多模二极管激光器的合适的分析器或分拣装置，比如一个运行在紫外线波长并具有一个带有多种可变空间光强特征的光束轮廓的多模二极管激光器。一些实施例的一个目的可以是要创造一个流式细胞仪系统，该流式细胞仪系统结合一个能够以高分辨率照亮荧光染料的更小、更轻的多模UV二极管激光器（比如Hoechst33342）；例如，具有足够的分辨率来区别承载着X染色体的精子与承载着Y染色体的精子，取决于物种，一般在2%-5%内变化。
在一些实施例中，一个仪器可以包括：多个流式细胞仪部件，用于将多个粒子沿着一个流动轴线传送到一个询问区；以及一个多模二极管激光器，用于产生一个沿着一个光束轴线的多模光束，该多模光束在该询问区将多个粒子照亮。该多模光束可以具有一个带有多种可变空间光强特征的光束轮廓，并且可以用该光束轴线中的光束整形光学器件对此光束轮廓进行修改。此修改过的光束轮廓可以具有多种均匀的空间光强特征。来自这些照亮了的粒子的反射光和/或荧光光可以被产生代表多种粒子特征的信号的检测器检出，并且一个处理器能够对此信号进行分析以用于确定多种粒子特征并产生分拣决定。
一些实施例涉及一种利用多模二极管激光器处理粒子的方法（比如分析或分拣粒子），该多模二极管激光器可以具有一个带有多种可变空间光强特征的光束轮廓。这样的方法可以以使粒子沿着一个具有一个询问区的液体流动路径流动开始。具有多种可变空间光强特征的多模光束可以在该询问区被引导并被光束整形光学器件操控，以形成一个带有多种均匀空间光强特征的光束。然后可以用此受操控的光束和光将在此检查区的粒子照亮，此光是从这些粒子反射或荧光的并可以被检测以用于对粒子进行分类。
本发明的一个进一步的目的可以是要以一个第二空间地可变的光束操控一个空间地可变的光束以产生一个带有更均匀（或接近均匀）的空间光强特征的光束。
自然地，本发明的更多的目的披露在说明书以及权利要求书的其他区域各处。
附图说明
图1展示了一个包括一个多模二极管激光器和光束整形光学器件的流式细胞仪的原理图。
图2展示了图1中所展示的流式细胞仪的一些特征的一个更近的视图。
图3展示了光束整形光学器件和一个多模二极管激光器的原理图的两个视图。
图4A和图4B展示了受操控和非受操控的多模二极管激光器的光束轮廓。
图5展示了一个多模激光器和光束整形光学器件的精子分拣应用的一个柱状图和二元变量图。
图6展示了一个结合了两个多模激光器光束的实施例。
虽然本发明可以以各种各样的修改和替代形式体现，在图中展示了并在此通过示意性示例的方式描述了特定实施例。应当理解，附图和详细描述并不旨在将本发明范围限制为披露的具体形式，而是所有落入权利要求书精神和范围内的修改、替代方案、以及等效物旨在被包含。
具体实施方式
首先参照图1和图2，一个仪器（10）被展示成一个用于分拣粒子（14）（比如精子细胞（16））的流式细胞仪（50）。应当理解，其他的粒子和细胞也可以用类似的仪器来分析和/或分拣。精子细胞（16）充当一个需要高分辨率荧光测量以区分具体细胞特征的粒子的示例。虽然图1以及说明书的其他附图和部分反映了一个喷入空气式流式细胞仪（50），其他分拣器和分析器可以获益于本发明。此类仪器可以没有限制地包括外照明分析器和分拣器、激光烧蚀分拣器（杀灭器）、闭腔式分析器和分拣器、和微流体性芯片分析器和分拣器。
这些粒子（14）或细胞（比如精子细胞（16））可以以一种允许这些粒子（14）被鞘流体（48）环绕并通过一个喷嘴孔（58）引入到液流（52）中的方式被沉积在一个流动源（12）（比如一个喷嘴（68））内。该喷嘴（68）可以配备有一个合适的内部几何结构以充当定向装置（66），该定向装置用于将这些粒子（14）以期望的取向偏置到该液流（52）中。美国专利6,263,745、6,782,768、和6,357,307提供了用于定向装置的合适的内部几何结构的非限制示例，并通过引用以其全文结合在此。鞘流体（48）可以由一个鞘流体源（46）供给，从而使得该流动源（12）将这些粒子（14）（当其被馈送穿过该喷嘴（68）时）同时地供给到该鞘流体（48）中。以此方式，该鞘流体（48）可以为这些粒子形成一个鞘流体环境。
可以通过一个振荡器控制装置（56）精确地控制振荡器（54）（比如压电晶体），以建立在该喷嘴（68）内并朝向离开喷嘴孔（58）的流体的压力波。由该振荡器（54）产生的压力波作用在该鞘流体（46）、离开该喷嘴孔（58）的流（52）上以在该喷嘴孔（58）下游某距离处有规律地形成液滴（60）。被该液流（52）包围的这些粒子（14）变成搭乘在单独的液滴（60）内并可以被隔离用于收集带有具体的所测量的特征的粒子。
所测量的特征可以通过一个粒子或细胞感测系统（76）确定。此粒子或细胞感测系统（76）可以包括一个检测器（36），该检测器对包含在液流（52）内的粒子（14）做出响应。该粒子或细胞感测系统（76）可以产生一个代表一种特征的相对存在或相对不存在的信号。该粒子或细胞感测系统（76）还可以产生一个代表定量值的信号，比如被结合到一个细胞内的DNA的许多已经被一个照射源（比如激光器（22）激发了的）荧光物。
用于这样的激发的激光器（22）可以是一个多模二极管激光器（24）。作为一个示例，该多模二极管激光器（24）可以运行在紫外线波长，比如在约350nm和约400nm之间或约370nm和约380nm之间。暂时参考图4A，对于一个这样的运行在紫外线频率范围内的多模二极管激光器（24）可以看到一个光束轮廓。横跨最长的轴线，光束光强中的空间变化可以看成一系列波峰。此轮廓可以被认为具有可变的空间光强特征，因为光束光强从光束中心点移动离开时是可变的。在分析器和分拣应用中高斯光束轮廓可能是令人期望的，因为当粒子跨过该光束光斑横跨稍微不同的路径时，它们可以接收到稍微不同的总曝光量。虽然不是完美的，高斯轮廓为跨过该光束光斑横跨稍微不同的路径提供了更均匀的曝光量。相反，4B中描绘的轮廓呈现了大量突然的光强变化。由于这些原因，多模二极管激光器（24）的不规则形状对于分拣和分析操作是非常不令人希望的。出人意料地发现这样的多模二极管激光器（24）产生的光束在照亮或激发流（52）中的粒子（14）之前可以穿过光束整形光学器件（32），并可以被压缩到一个接近均匀或伪高斯光束轮廓。出人意料的是，此种配置可以提供适合多种应用（比如分拣精子）的光束轮廓（这需要区分DNA含量中非常小的差别），如图5所示。在图4B中可以看到此受操控的光束轮廓显示了均匀的空间光强特征。在此使用的术语“均匀”同伪高斯一样应理解为包括呈现相对平滑的光强轮廓的光束轮廓，或带有从一个光束中心移动离开时具有相对一致的变化的轮廓，而不是展示为多个节点的光强的空间变化。
参照图2，所展示的多模二极管激光器（24）产生了一个沿着光束轴线（28）的多模光束（26）。在该多模激光器（24）处产生的多模光束（26）具有一个带有多种可变的空间光强特征（30）的光束轮廓。位于该光束轴线（28）上的光束整形光学器件（32）接收该多模光束26并产生一个带有多种均匀的空间光强特征（34）的受操控的光束轮廓。一旦该受操控的光束到达一个询问区（20），沿着液流（52）的流动轴线（18）的粒子（14）或精子（16）被照亮从而激发自身荧光以及荧光物并产生反射光和/或荧光光（38）。此反射光或荧光光（38）可以由一个检测器（36）检出并测量。
粒子、细胞、或细胞核DNA可以用至少一种类型的荧光物染色，并且可以基于对所使用的具体类型的荧光物可用的结合位点的数目将不同数量的荧光物结合到每个单独的粒子或细胞。相对于精子，Hoechst33342着色剂的结合位点的可用性取决于包含在每个精子细胞内部的DNA数量。因为承载着X染色体的精子比承载着Y染色体的精子包含的DNA多，承载着X染色体的精子可以比承载着Y染色体的精子结合的染色物的数量大。因此，通过在激发时测量结合的荧光物所发射的荧光，可以区分承载X的精子和承载Y的精子。
返回参照图1，描绘了基于粒子或细胞特征获得分离和隔离的装置。反射光或荧光光（38）可以由检测器（36）接收并馈送到一个分离鉴别系统或分析器（62），该分离鉴别系统或分析器具有一个用于对粒子（14）进行分类和/或做分拣决定的处理器（42）。该分离鉴别系统或分析器（62）可以被耦合到一个液滴充电器，该液滴充电器基于包含在此液滴（60）内的粒子或细胞的特征对各液滴（60）进行区别地充电。以此方式，该分离鉴别系统或分析器（62）作用以允许静电偏转盘（74）基于液滴（60）是否包含合适的粒子和细胞来将其偏转。可以用其他的分离技术和装置（比如激光烧蚀或液体开关）替代液滴充电器和偏转盘（74）使用。
其结果是，该流式细胞仪（50）作用以通过致使粒子或细胞被引导到一个或多个收集容器（64）将这些粒子或细胞分离。例如，当分析器基于一种精子细胞特征区分精子细胞时，搭乘着承载着X染色体的精子的液滴可以被阳性地充电并在一个方向被偏转，同时搭乘着承载着Y染色体的精子的液滴可以被阴性地充电并在另一个方向被偏转。无用的流可以包括未搭乘粒子或细胞或搭乘着不希望的或无法分拣的细胞的液滴，并可以留着不充电以在一个非偏转流收集到一个吸管等中。在美国专利6,149,867中论述了一个这样的系统，特此通过引用结合于此。自然地，可以用各种程度的正和/负电荷建立无数的偏转轨道以用于在每个方向产生可以被同时收集的多个流。
图3提供了光束整形光学器件（32）的一个示例的图示，该光束整形光学器件用来在流式细胞仪（50）中将多模二极管激光器（24）带入一个适合分析细胞的光束轮廓中。L1展示为一个第一元件（150）或第一圆柱透镜（160），并且L2展示为一个第二元件（152）或第二圆柱透镜（164）以使空间上不均匀的多模激光器轮廓聚焦并成型。图3将L1和L2展示为交叉或彼此取向90°的圆柱透镜，但是应当认识到可以用球面透镜代替L1或L2中的任一个。还可以使用用于执行类似或等价功能的其他光学元件。在所展示的实施例中，L1对该流动轴线（18）中的该多模光束进行变换，同时L2作用以沿着光束宽度或在该横向流动轴线（78）中对该多模光束（26）进行压缩。出人意料的是，发现该横向流动轴线（78）中带有足够的压缩的情况下，一个多模二极管激光器（24）可以被压缩到一个合适的光束形状以用于分拣精子，并将具有一个足够均匀的光强轮廓以用于区别DNA含量中的小变化。此种配置能够将图4A中展示的多节点非高斯光束轮廓变换成图4B中见到的具有更均匀的光强分布的轮廓。所调整的光束轮廓并不需要必须是高斯的或甚至接近高斯的，但是应该提供穿过一个非常恒定的激光器功率剂量的各粒子，即使当路径中有轻微变化时，各粒子横穿过该光束光斑。出人意料的是，此种配置能够获得适合用于性别分拣的精子的X-Y分离，如在图5中的荧光柱状图和二元变量图中所展示的。可以使用的光束轮廓的非限制性示例包括：高斯的、平顶的、矩形的、梯形的及其组合。
作为一个非限制性示例，L1可以具有一个80mm的焦距，并且L2可以具有一个30mm的焦距。在所描述的配置中，这些透镜可以用于产生一个光束轮廓，此轮廓具有如下形状：具有一个大致140μm的宽度和一个大致24μm的高度的形状。在此考虑了其他类似的配置，这些配置可以包括高度地压缩一个多模激光器的光束宽度，以及使该光束成型为一个合适的光束光斑以用于分拣精子。
现在转到图6，描绘了一个替代性实施例，其中多模二极管激光器（24）与一个第二多模二极管激光器（88）结合。光学器件（94）被展示以用于将该多模光束（26）与一个第二多模光束（90）组合，并且还可以使用任何替代的或等价的光学配置。一旦被组合，所结合的多模光束（92）像之前描述的那些那样穿过光束整形光学器件（32）。产生的受操控的光束（92）可以具有适合在询问区分拣和分析粒子的提高的功率和均匀的光强特征。
示例1
具有一个约6800μm的初始光束宽度和约1900μm的光束高度的一个150mWUV二极管激光器被操作在一个在370-380nm范围中的波长处，并被用光束整形光学器件修改以产生合适的精子分拣配置。在图4A中可见该光束轮廓的光强。该激光器被以一个合适的取向安装以提供一个具有合适的纵横比的光束，以与在流式细胞仪的检查点处的所希望的纵横比和光束轮廓匹配。
该激光器具有一个多模横向光束轮廓（M的平方大于1.5）并被使用光学元件（比如透镜/折射元件、反射镜/反射元件、相位元件等）成型或聚焦以改变光束轮廓以在检查点处为细胞照明提供足够的光强和均匀性。具体而言，一个带有一个80mm焦距的圆柱透镜被放置在该光束轴线中以便压缩流动轴线中的光束高度。一个带有一个30mm焦距的圆柱透镜被放置在光束轴线中（与第一个垂直）以提供横向流动轴线中的光线宽度压缩。此方法产生了图4B中见到的伪高斯轮廓光束，通过压缩激光光束的空间模式，产生了一个最终光束光斑，此最终光束光斑在流动轴线中具有一个约24μm的光束高度并且在横向流动轴线中具有一个约140μm的光束宽度。
在一种精子分拣配置中以Hoechst33342染色的精子细胞核被流动穿过此光束光斑以产生两个不同的部分（如图5中的柱状图和二元变量图所见）。通过使（有待测量的）细胞穿过所改变的激光光束，散射光和/或荧光光可以被收集并带有合适的光谱选择性吸收元件，并被划分/分离到一个或多个检测器，并且可以进行测量以识别和表征不同的细胞（比如对于精子细胞的情况）X或Y染色体的存在。此信息可以进而被用来确定对此细胞的进一步处理步骤，比如（作为非限制性示例）选择、分拣、改变细胞的功能。
示例2
一个具有一个约1700μm的初始光束宽度和约200μm的光束高度的200mW UV二极管激光器被操作在一个在370-380nm范围中的波长处，并被用光束整形光学器件修改以产生合适的精子分拣配置。该激光器被以一个合适的取向安装以提供一个具有合适的纵横比的光束，以与在流式细胞仪的检查点处的所希望的纵横比和光束轮廓匹配。即，该激光器（关于光束轴线）以90度安装以提供一个初始激光光束纵横比，此纵横比非常适合进一步的提供足够均匀的细胞照明环境的光束成型和聚焦光学元件。具体而言，最终期望的横纵比在约20μm×160μm附近。
该激光器具有一个多模横向光束轮廓（M的平方大于1.5）并被使用光学元件（比如透镜/折射元件、反射镜/反射元件、相位元件等）成型或聚焦以改变光束轮廓以在检查点处为细胞照明提供足够的光强和均匀性。具体而言，在光束轴线中放置了一个具有一个15mm焦距的圆柱透镜以便压缩流动轴线中的光束高度。一个具有一个25mm焦距的圆柱透镜被放置在光束轴线中（与第一个垂直）以提供横向流动中的光线宽度压缩。此种配置通过压缩激光光束的空间模式产生了一个伪高斯轮廓光束或其他均匀的光束轮廓。此种交叉的圆柱透镜对的安排被用来产生一个适合分拣精子的26μm（竖直的，细胞流动轴线）乘160μm（水平的，横跨流动轴线）光斑。这些维度可以被改变，例如提供一个26乘100μm的光斑。
如从上文可以容易地了解到，本发明的基本概念可以多种方式体现。因此，由说明书披露或本申请所随附的图显示的本发明的具体实施例或元件并不打算具限制性，而是示例了一般由本发明涵盖的众多并且不同的实施例或关于其任何具体元件涵盖的等效物。另外，本发明的一个单一实施例或元件的具体描述可能不明确地描述所有可能的实施例或元件；许多替代物由说明书和图隐含地披露。
应了解，一个设备的每个元件或一种方法的每个步骤可以由一个设备术语或方法术语描述。此类术语可以在希望使本发明所有权获得的隐含地广泛涵盖范围明确时被取代。作为一个示例，应了解，一种方法的所有步骤都可以被披露为一个行动、采取该行动的一种手段或造成该行动的一个元件。类似地，一个设备的每个元件都可以被披露为物理元件或该物理元件促进的行动。但是作为一个示例，“分拣器”的披露应理解为涵盖“分拣”的行动的披露（无论是否明确地论述），并且相反地，有效地存在“分拣”的行动的披露，这样的披露应理解为涵盖一个“分拣器”和甚至一种“用于分拣器的手段”的披露。用于每个元件或步骤的此类替代术语被理解为明确地包括在说明书中。
另外，关于所使用的每个术语，应了解，除非其在本申请中的利用与这种解释不一致，否则常见词典定义应理解为包括在如兰登书屋韦氏未删节词典（Random HouseWebster's Unabridged Dictionary），第二版中包含的每个术语的描述中，每个定义通过引用结合在此。
而且，为了本发明的目的，术语“一个”或“一种”实体指一个或多个这种实体，例如，“一个/一种容器”指一个或多个这种容器。这样，术语“一个”或“一种”、“一个或多个”以及“至少一个”在此可以相互交换地使用。
本文所有的数值（不论是否明确地表明）都假定由术语“约”修饰。为了本发明的目的，可以将范围表示为从“约”一个具体值到“约”另一个具体值。当表示了这样一个范围时，另一个实施例会包括从该一个具体值到另一个具体值。用端点对数值范围的叙述包括所有包含在此范围内的数值。一个一到五的数值范围包括（例如）数值1、1.5、2.75、3、3.80、4、5，以此类推。将理解的是，各范围的端点关于另一个端点以及单独于另一个端点都有重要意义。当一个值通过使用先行词“约”表示为近似值时，将理解的是，具体的值会形成另一个实施例。
本专利申请的背景部分提供了本发明从属的奋斗领域的一个陈述。这个部分还可以合并或包含可用于关于本发明接近的技术状态的相关信息、问题或关注点的某些美国专利、专利申请、公开或所要求的发明的主题的解释。不希望在此列举或合并的任何美国专利、专利申请、公开、陈述或其他信息被解释、视为或看作承认为就本发明来说的现有技术。
本说明书中陈述的权利要求（如果有的话）通过引用结合在此作为本发明的本说明书的一部分，并且申请人明确地保留使用此类权利要求的这种结合的内容的全部或一部分作为支撑权利要求中任一项或全部或其任何元件或组件的另外的说明书的权利，并且申请人视需要进一步明确地保留将此类权利要求的结合的内容中任何部分或全部或其任何元件或组件从说明书移动到权利要求书中的权利或反之亦然，以界定由本申请或由其任何后续申请或接续申请、部分申请或部分接续申请寻求保护的主题，或获得减少依据或符合任何国家或条约的专利法、规则或法规的费用的任何好处，并且通过引用结合的这种内容在本申请（包括其任何后续接续申请、部分申请或部分接续申请）的整个待定或对其的任何再颁布或延伸期间应继续存在。
本说明书中陈述的权利要求（如果有的话）进一步打算描述本发明的有限数目的优选实施例的边界，并且不应被视为本发明的最广泛实施例或可以要求的本发明的实施例的一份完整清单。本申请人不放弃基于以上陈述的说明书开发其他权利要求作为接续申请、部分申请或部分接续申请或类似申请的一部分的任何权利。
Claims (31)
1.一种处理粒子的仪器，包括：
a.一个流动源，用于将多个粒子沿着一个流动轴线传送到一个询问区；
b.一个多模二极管激光器，用于产生一个沿着一个光束轴线的多模光束，该多模光束在该询问区将多个粒子照亮，其中，该多模光束具有一个带有多种可变空间光强特征的光束轮廓；
c.该光束轴线中的光束整形光学器件，用于将带有多种可变空间光强特征的该光束轮廓改变成一个沿着光束宽度或在横向流动轴线中带有多种均匀光强特征的受压缩的光束轮廓；
d.一个检测器，用于检测来自这些在该询问区被照亮的粒子的反射光和/或荧光光，并用于产生一个代表多种粒子特征的信号；以及
e.一个与该检测器通信的处理器，用于分析该信号并确定多种粒子特征。
2.如权利要求1所述的仪器，其中，该光束轮廓包括一个光束高度和一个光束宽度。
3.如权利要求2所述的仪器，其中，该光束整形光学器件进一步包括：
a.一个第一元件，用于改变该横向流动轴线中的该光束轮廓的光束宽度；以及
b.一个第二元件，用于改变该流动轴线中的该光束轮廓的光束高度。
4.如权利要求3所述的仪器，其中，该第一元件位于该光束轴线上并包括一个圆柱透镜。
5.如权利要求3所述的仪器，其中，该第二元件位于该光束轴线上并包括一个圆柱透镜。
6.如权利要求1所述的仪器，其中，该多模二极管激光器产生一个波长在350nm和400nm之间的多模光束。
7.如权利要求6所述的仪器，其中，该多模二极管激光器产生一个波长在370nm和380nm之间多模光束。
8.如权利要求1所述的仪器，其中，带有多种均匀空间光强特征的该受压缩的光束轮廓在该询问区为精子提供了足够的均匀激光曝光量以用于性别分拣。
9.如权利要求1所述的仪器，其中，该光束整形光学器件包括一对交叉的圆柱透镜。
10.如权利要求9所述的仪器，其中，各交叉的圆柱透镜相对于另一个透镜取向为90°。
11.如权利要求10所述的仪器，其中，第一圆柱透镜具有一个在10mm和150mm之间的焦距。
12.如权利要求10所述的仪器，其中，第二圆柱透镜具有一个在10mm和150mm之间的焦距。
13.如权利要求1所述的仪器，其中，该光束被聚焦到一个26μm乘160μm的光束光斑中。
14.如权利要求1所述的仪器，其中，该光束被聚焦到一个29μm乘100μm的光束光斑中。
15.如权利要求1所述的仪器，其中，该多模二极管激光器关于该光束轴线取向为90度。
16.如权利要求1所述的仪器，进一步包括一个用于将流动路径内的多个粒子定向的定向设备。
17.如权利要求1所述的仪器，进一步包括一个分拣设备，用于基于这些确定的粒子特征对这些粒子进行分拣。
18.如权利要求17所述的仪器，其中，该分拣设备包括选自由以下内容组成的组的一个：多个偏光板、一个流体开关元件、和一个烧蚀激光器。
19.如权利要求1所述的仪器，其中该检测器包括一对正交的光电检测器。
20.如权利要求1所述的仪器，其中，该多模二极管激光器包括一个在200mW处操作的UV多模二极管激光器。
21.如权利要求1所述的仪器，其中，该光束整形光学器件包括多个微机电元件以对该光束的全部或多个部分进行重新引导以便使该光束轮廓成型。
22.如权利要求1所述的仪器，进一步包括一个第二多模二极管激光器，用于产生一个第二光束。
23.如权利要求22所述的仪器，进一步包括光束组合光学器件，用于从该多模二极管激光器和该第二多模二极管激光器产生一个沿着该光束轴线的组合光束，其中，该组合光束具有提高的功率和多种提高的均匀的光强特征。
24.一种处理粒子的方法，包括以下步骤：
a.使多个粒子沿着一个具有一个询问区的液体流动路径流动；
b.产生一个在该询问区处引导的多模光束，其中，该多模光束具有多种可变的空间光强特征；
c.操控该多模光束以创造一个沿着光束宽度或在横向流动轴线中带有多种均匀空间光强特征的受压缩的光束；
d.用该受压缩的光束在该询问区将多个粒子照亮；
e.当多个粒子穿过该询问区时对来自这些粒子的反射光和/或荧光光进行检测并产生一个信号；
f.基于这些所产生的信号对多个粒子进行分类。
25.根据权利要求24的所述的处理粒子的方法，进一步包括以下步骤：
a.基于多个粒子的类别对其进行选择；
b.收集选定的多个粒子。
26.根据权利要求24所述的处理粒子的方法，其中，操控该多模光束的步骤进一步包括以下步骤：
a.对该多模光束进行聚焦；以及
b.使该多模光束成型。
27.根据权利要求26所述的处理粒子的方法，其中，操控该多模光束的步骤进一步包括以下步骤：
a.用一个第一元件将该光束轮廓的光束高度压缩到一个在10和30微米之间的光束高度。
28.根据权利要求26所述的处理粒子的方法，其中，操控该多模光束的步骤进一步包括以下步骤：
a.将该光束轮廓的光束宽度压缩到一个在100微米和200微米之间的光束宽度。
29.根据权利要求26所述的处理粒子的方法，进一步包括将该光束轮廓的高宽比修改为在1比4和1比5之间的步骤。
30.根据权利要求26所述的处理粒子的方法，其中，操控该多模光束的步骤进一步包括以下步骤：使该多模光束聚焦和改变该光束高度与该光束宽度的纵横比直到该光束光强轮廓中的多种空间变化被减小或消除。
31.根据权利要求28所述的处理粒子的方法，其中，将该光束光强轮廓中的多种空间变化减少到足以分拣精子的步骤。
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