CN104718444A - 微粒测量装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种微粒测量装置，能够精确检测在通道内流动的微粒的位置。该微粒测量装置具有用于利用光照射通道内流动的微粒的光照射单元以及用于检测从微粒发出的散射光的散射光检测器，其中该散射光检测器设有：用于收集从微粒发出的光的物镜，用于将由物镜收集的光中的散射光分离成第一散射光和第二散射光的光分离元件，用于接收S偏振光分量的第一散射光检测器，以及设置在光分离元件与第一散射光检测器之间并且向第一散射光施加象散的象散元件；并且该散射光检测器被设置使得从物镜的后侧主点至象散元件的前侧主点的长度(L)与象散元件的焦距(f)之间的关系满足以下公式(I)：1.5f≤L≤2.5f(I)。

Description

微粒测量装置
技术领域
本技术涉及用于通过光学方法来分析微粒的微粒测量装置。更具体地，本技术涉及用于通过利用光照射微粒从通过流道流动的微粒来检测荧光或者散射光的微粒测量装置。
背景技术
使用流式细胞计数(流式细胞计数器(flow cytometer))的光学测量方法被用于诸如细胞、微生物、或者脂质体的生物微粒的分析。流式细胞计数器是一种用于利用光照射经在流动池、微芯片等中形成的流道中流动的微粒，并且检测和分析从每个微粒发出的荧光或者散射光的装置。
例如，对于使用流式细胞计数器对从诸如细胞或者粒珠等的微粒发出的荧光的检测，利用光照射每个微粒，作为激发光具有在预定强度的特定波长。在通过透镜等收集从每个微粒发出的荧光之后，采用滤光器、二向色镜等分离并且选择目标波长，并且通过诸如光电倍增管(PMT)的光接收元件检测该光。
在流式细胞计数器中，形成用于使微粒大体上经过流道的中心的层流，但是各个微粒可能在流动位置上有变化。各个微粒的不同的流动位置引起微粒与用于光照射或者光检测的光学系统之间的位置关系的变化，使荧光或者散射光的检测的强度改变，并且使数据精确度退化。因此，提出一种用于检测微粒的流动位置来提高检测精确度的技术(例如，参见专利文献1和2)。
在专利文献1的流体颗粒分析装置中，通过象限光电二极管、区域电荷耦合器件(CCD)等检测经过分束器从前向散射光、侧向散射光、或者后向散射光提取的检测光(散射光)。基于检测位置来检测激发光的中心与鞘液流的中心之间的位移，以及调节流动池的位置使得位移处于预定范围内。
此外，专利文献2公开了一种用于使用在来自微粒的散射光中产生的偏振角的变化，通过检测微粒的位置信息来调节激发光的焦点位置或者流动池或者微芯片的位置的技术。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号9-166541
专利文献2：日本专利申请公开号2011-149822
发明内容
本发明要解决的问题
然而，不能说以上提及的专利文献1和2的技术对微粒在位置上的检测具有足够的精确度。因此，需要进一步改善检测精确度。
因此，本公开内容的目的是提供一种用于高度准确地检测通过流道流动的微粒的位置的微粒测量装置。
问题的解决方案
根据本公开内容的一种微粒测量装置包括光照射单元和散射光检测单元。光照射单元利用光照射通过流道流动的微粒。散射光检测单元检测来自微粒的散射光。散射光检测单元至少包括物镜、光分离元件、第一散射光检测器以及象散元件。物镜收集从微粒发出的光。光分离元件将通过物镜收集的光中的散射光划分为第一散射光和第二散射光。第一散射光检测器接收第一散射光。象散元件布置在光分离元件与第一散射光检测器之间并向第一散射光施加象散。从物镜的后侧主点至象散元件的前侧主点的长度L与象散元件的焦距f之间的关系满足以下公式1。
[数学公式1]
1.5f≤L≤2.5f
在此，“后侧主点”表示使用从光学系统的前侧(光照射单元侧)输入的平行光以及从光学系统的后侧(检测器侧)输出的光衍生的主点，并且还称为象侧主点。另外，“前侧主点”表示使用从光学系统的后侧(检测器侧)输入的平行光以及从光学系统的前侧(光照射单元侧)输出的光衍生的主点，并且还称为物体侧主点。
在微粒测量装置中，光分离元件是用于将散射光分成S偏振光分量和P偏振光分量的偏振元件，并且第一散射光可以是S偏振光分量。
此外，对于象散元件，可以采用圆柱形透镜。
在该配置中，象散元件可以布置在与y方向垂直的平面上以在象散元件的母线与沿x方向延伸的线或者沿z方向延伸的线之间具有0°至5°的角度，其中，将光到微粒的输入方向定义为z方向，将微粒的流动方向定义为x方向，以及将与z和x方向垂直的方向定义为y方向。
第一散射光检测器可以是光接收面被分成多个区域的检测器，并且可以采用例如，象限光电二极管。
在这种情况下，第一散射光检测器可以布置在与y方向垂直的平面上以在第一散射光检测器的分界线(dividing line，分割线)与沿x方向延伸的线或者沿z方向延伸的线之间具有40°至50°的角度，其中，将光到微粒的输入方向定义为z方向，将微粒的流动方向定义为x方向，以及将与z和x方向垂直的方向定义为y方向。
此外，在该微粒测量装置中，可以基于第一散射光的光接收位置的变化来检测微粒的流动位置。
当第一散射光检测器的光接收面被分成格子形状以具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域时，第一散射光检测器可以基于第一区域的检测值A与没有邻近于第一区域的第三区域的检测值C之间的差值(A-C)获取微粒的位置信息。
替代地，可以基于第一区域的检测值A和没有邻近于第一区域的第三区域的检测值C之间的总和(A+C)与邻近于第一区域的第二区域的检测值B和没有邻近于第二区域的第四区域的检测值D的总和(B+D)之间的差值((A+C)-(B+D))获取微粒的位置信息。
此外，光照射单元可以利用光照射通过包含微通道的分析芯片流动的微粒。
发明效果
根据本公开内容，因为微粒在流动方向上的位置波动的影响受到限制，所以与传统的装置相比较，可以高度准确地检测通过流道流动的微粒的位置。
附图说明
[图1]是示出了根据本公开内容的第一实施方式的微粒测量装置的示意图。
[图2]是示出在图1中示出的微粒测量装置1的位置检测光学系统的示例性配置的示图。
[图3]是示出了在图2中示出的位置检测光学系统的每个光学组件的配置的示意图。
[图4]是示出微粒10的流动位置与通过颗粒位置检测器7检测的投影图像之间的关系。
[图5]是示出与在图3中示出的在y方向上发生位移的投影图像的移动的示图。
[图6]是示出在图3中示出的在z方向上发生位移的投影图像的移动的示图。
[图7]A至C是示出在图3中示出的x方向上发生位移的投影图像的移动的示图。
[图8]A是示出检测信号的行为的示图以及B是示出当微粒在流动方向上的波动不受限制时投影图像的行为的示图。
[图9]A是示出检测信号的行为的示图以及B是示出当微粒在流动方向上的波动受限制时投影图像的行为的示图。
[图10]A是示出当微粒在流动方向上的波动不受限制时，检测信号的测量值的照片，以及B是示出当微粒在流动方向上的波动受限制时，检测信号的测量值的照片。
[图11]是示出了在根据本公开内容的第一实施方式的变形的微粒测量装置中的位置检测光学系统的每个光学组件的配置的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图详细地描述用于实施本公开内容的模式。本公开内容不旨在局限于如下所述的每个实施方式。将按以下顺序进行描述。
1.第一实施方式
(象散元件的与X轴垂直设置的母线的示例)
2.第一实施方式的变形
(象散元件的与X轴平行设置的母线的示例)
<1.第一实施方式>
作为为了解决上述问题而进行深入实验和研究的结果，本发明人获得如下所述的知识。在以上提及的专利文献1和2的技术中，当利用激光束照射微粒时发出的散射光投射在光接收元件上。投射在光接收元件上的散射光对颗粒在物镜视野(objective view)中的位置敏感，并且当颗粒的位置改变时，其在光接收元件上的投射位置和形状改变。
通过光接收元件检测投射位置和形状的变化以映射在流道中的颗粒通过位置。此外，基于微粒的位置信息校正各种光检测值，并且因此，可以在荧光和散射光的强度方面预期改善变化系数的值或者改善荧光光谱形状的精确度。
另一方面，在专利文献1和2的技术中，在两个方向(即，垂直于微粒流动的方向和激发光的光轴方向)获得微粒的位置信息，并且叠加微粒在流动方向上的波动，作为这两种位置信息的误差。在这时候，为了进一步准确地检测微粒的流动位置，有必要限制微粒在流动方向上的波动。
因此，在根据本实施方式的微粒测量装置中，为了改善微粒位置检测精度，在特定构造设置位置检测光学系统以限制微粒在流动方向上的位置波动的影响。
[装置的整体构造]
根据本实施方式的微粒测量装置包括光照射单元和光检测单元。光照射单元利用光照射通过流道流动的微粒。光检测单元检测从微粒发出的荧光或者散射光。图1是示出了根据本实施方式的微粒测量装置的示意图。
[关于微粒10]
通过根据本实施方式的微粒测量装置1测量的微粒10优选是通过被激发光11照射而发出荧光12和散射光13的微粒，并且包括诸如细胞、微生物、或者核糖体的生物微粒，或者诸如胶乳颗粒、凝胶颗粒或者工业颗粒的合成颗粒。
生物微粒包括构成各种细胞的染色体、核糖体、线粒体、细胞器等。细胞包括植物细胞、动物细胞、造血细胞等。此外，微生物包括诸如大肠杆菌的细菌、诸如烟草斑纹病毒的病毒、诸如酵母菌的真菌等。生物微粒还可以包括诸如核酸、蛋白质或者其缀合物的生物聚合物。
另一方面，工业颗粒包括，例如，有机高分子材料、无机材料、或者金属材料。有机高分子材料可以包括聚苯乙烯、苯乙烯二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸甲酯等。另外，无机材料可以包括玻璃、硅石、磁性材料等。金属材料可以包括例如，金胶体或者铝。这些微粒通常具有球形形状，但是可以具有非球形的形状，并且也不旨在对大小或者质量有具体限制作用。
[光照射单元的构造]
除了被配置为发出激发光11的光源2之外，光照射单元还包括被配置为收集朝向微粒10的激发光11的物镜。这里使用的光源2可以根据测量等进行适当地选择，但是例如可以采用激光二极管、二次谐波生成(SHG)激光器、气体激光器、或者高亮度发光二极管(LED)。
此外，带通滤波器(未示出)也可以设置在光源2与物镜之间。带通滤波器仅使具有特定波长的光通过并且反射其他光。光照射单元优选具有用于利用具有特定波长的光(激发光11)照射微粒10的构造，可以适当地选择诸如光源、透镜、和滤光器等的各种光学部件的种类和布置，而不旨在局限于以上提及的构造。
[光检测单元的构造]
光检测单元包括被配置为检测荧光12的荧光检测单元以及被配置为检测散射光13的散射光检测单元。物镜(未示出)、光谱过滤器4等布置在荧光检测单元和散射光检测单元与微粒10之间。物镜收集从微粒10发出的荧光12或者散射光13，及光谱过滤器4使荧光12与散射光13进行分离。
(荧光检测单元)
荧光检测单元设置有分光元件8、荧光检测器9等。分光元件8进一步将已与散射光13分离的荧光12分为预定的波长，并且荧光检测器9检测通过分光元件8而分散的各个荧光14。作为荧光检测器9，例如，使用具有多个并排地布置的独立的检测通道的光接收元件阵列。具体地，除了其中光接收元件9a至9z(诸如光电倍增管(PMT)或者光电二极管(PD))一维地布置的PMT阵列、光电二极管阵列等，还可以采用诸如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)的二维光接收元件。
另外，在根据本实施方式的微粒测量装置1中，诸如滤波器或者二向色镜的波长选择元件、及诸如PMT的光接收元件的多重组合允许多种荧光色素的检测和分析。此外，具有不同波长的多个激发光源被组合为增加可分析颜色的数目。
(散射光检测单元)
散射光检测单元设有散射光强度检测器6和颗粒位置检测器7、及偏振元件5等。散射光强度检测器6和颗粒位置检测器7检测从微粒10发出的散射光13，并且偏振元件5等可用作被配置为将散射光13分成两个分量的光分离元件。
偏振元件5使输入的非偏振光分成具有彼此垂直的振动方向的两个偏振光分量，并且在根据本实施方式的微粒测量装置1中，散射光13被分为S偏振光13s与P偏振光13p。具体地，偏振元件5使输入散射光13的P偏振光13p通过，并且将S偏振光13s反射。因此，仅P偏振光13p输入到散射光强度检测器6内，并且仅S偏振光13s输入到颗粒位置检测器7内。
此外，散射光强度检测器6检测从微粒10发出的前向散射光的强度，并且优选检测通过偏振元件5分散的P偏振光13p。如上所述，检测到前向散射光(P偏振光13p)的强度，并且从而可以获得有关微粒10的例如，尺寸的信息。
颗粒位置检测器7检测从微粒10发出的散射光13的偏振角的变化，并且优选检测通过偏振元件5而分散的S偏振光13s。微粒位置检测器7可以采用光接收面被分为多个区域的检测器，尤其是，象限光电二极管、CCD等。
在微粒10中，激发光11的光散射现象引起激发光11与散射光13之间的偏振角的变化。例如，当从光源2发出的激发光11仅P偏振光被偏振，仅具有旋转偏振角的分量(S偏振光13s)从在微粒10中生成的散射光13分离并且通过颗粒位置检测器7检测时，可以知道流道3中的微粒10的位置。
[关于位置检测光学系统]
接下来，将对被配置为在根据本实施方式1的微粒测量装置中检测微粒10的流动位置的光学系统(位置检测光学系统)进行详细说明。图2是示出微粒测量装置1的位置检测光学系统的示例性构造的示图，及图3是示出了位置检测光学系统的各个光学组件的构造的示意图。应注意，在图1至图3中，为了说明的清楚起见，将适当地省去与说明不特别相关的组件。
如在图2中示出的，根据本实施方式的微粒测量装置1的位置检测光学系统包括物镜21、光谱过滤器4、偏振元件5、象散元件22、聚光透镜23等。物镜21收集从微粒10发出的散射光13，并且从检测灵敏度的观点来看，物镜21优选具有高的数值孔径NA。
象散元件22旨在使散射光(S偏振光13s)通量象散，并且代表性地包括圆柱形透镜。当象散元件22布置在聚光透镜23的后面时，还可以采用布置为向散射光(S偏振光13s)的行进方向倾斜的玻璃板等。
聚光透镜23被配置为将通过象散元件22所象散的S偏振光13s收集到颗粒位置检测器7。应注意，聚光透镜23在位置上没有具体的限制，优选布置在象散元件22的前面或者后面，并且适当地根据其F数来设定使得S偏振光13s收集在颗粒位置检测器7的图像表面上。
根据本实施方式的微粒测量装置1被设计使得从物镜21的后侧主点(象侧主点)至象散元件22的前侧主点(物体侧主点)的长度L与象散元件22的焦距f之间的关系满足以下公式2。在此，“后侧主点(象侧主点)”表示使用从光学系统的前侧(光照射单元侧)输入的平行光以及从光学系统的后侧(检测器侧)输出的光衍生的主点。此外，“前侧主点(物体侧主点)”表示使用从光学系统的后侧(检测器侧)输入的平行光以及从光学系统的前侧(光照射单元侧)输出的光衍生的主点。
[数学公式2]
1.5f≤L≤2.5f
具体地，在根据本实施方式的微粒测量装置1中，确定象散元件22的焦距f，或者确定物镜21和象散元件22的位置使得满足公式2。应注意，当长度L和象散元件22的焦距f之间的关系没有满足公式2时，不能在微粒10在流动方向x存在非直线性时限制信号波动。象散元件22的长度L和焦距f之间的关系优选表示为L＝2f，并且因此，不考虑微粒10的流动位置，图像可以形成在图像表面上的固定位置。
然而，如在图3中示出的，在根据本实施方式的微粒测量装置1中，象散元件22优选具有设置在y轴上的大致与微粒10的流动方向x垂直的母线22a。具体地，象散元件22优选布置在与y轴垂直的平面上以在母线22a与沿着Z轴方向延伸的线之间具有0°至5°的角度。
此外，颗粒位置检测器7也布置在y轴上。例如，象限检测器优选具有布置使得大体位于与微粒10的流动方向x成±45°的分界线7a。具体地，颗粒位置检测器7优选布置在与y轴垂直的平面上以在分界线7a与沿着x轴方向和z轴方向延伸的线之间具有40°至50°的角度。在该构造中，象散元件22的母线22a与颗粒位置检测器7的分界线7a之间的角度也大体上是±45°。
由于光学系统的这种布置，有效地限制了微粒在流动方向x上的波动。应注意，术语“波动”表示由微粒的流动位置的变化所引起的通过散射光13表示的物体的高度上的变化，以及光轴的倾斜的变化引起的在颗粒位置检测器7上的投射的颗粒图像的位置和形状的变化，。
在图3中，参考标记x表示其中包括微粒10的层流30在微芯片20中流动的方向。参考标记z表示照射微芯片20的激发光照射单元31的激发光11的辐射方向，及参考标记y表示与x方向和z方向垂直的方向。在图3中，x方向和y方向由实线示出，z方向由虚线示出，相同的方式应用于激发光11和散射光13的行进方向。此外，当如在图3中示出的布置光学系统时，优选通过反射镜24和25等在其行进方向调节散射光13。
[操作]
接下来，将描述微粒测量装置1的操作，或者用于使用根据本实施方式的微粒测量装置1对微粒10进行分析的方法。如在图1中示出的，在根据本实施方式的微粒测量装置1中，激发光11从设置在光照射单元的光源2辐射至通过流道流动3的微粒10，并且在光检测单元中，检测从微粒10发出的荧光12或者散射光13。
具体地，从微粒10发出的荧光12通过光谱过滤器4与散射光13分离，通过诸如棱镜或者光栅的分光元件8进行分散，并且通过荧光检测器9的各个光接收元件9a至9z检测各个分散的荧光14。在每一个光接收元件9a至9z中，电流等被电检测，并且将荧光强度信息变为电信息。基于结果，例如，分析并且显示荧光强度的波长特性。应注意，在根据本实施方式的微粒测量装置1中，除了利用滤光器检测多个波长片段之外，还可以测量荧光光谱。
然而，在从微粒10发出的散射光13通过光谱过滤器4与荧光12分离之后，散射光13通过偏振元件5分散成P偏振光分量13p和S偏振光分量13s。P偏振光分量13p通过散射光强度检测器6来检测，而S偏振光分量13s通过颗粒位置检测器7来检测。
图4是示出微粒10的流动位置与通过颗粒位置检测器7检测的投影图像之间的关系的示图。图5是示出在图3中示出的y方向上发生位移的投影图像的移动的示图，及图6是示出在z方向上发生位移的投影图像的移动的示图。此外，图7的A至C是示出在图3中示出的x方向上发生位移的投影图像的移动的示图。
通过颗粒位置检测器7获得的投影图像是通过从微粒10发出的散射光13的S偏振光13s形成的图像。如在图4中示出的，当微粒10存在于设置在光照射单元的物镜的焦点位置时，提供完美圆形(full-circle)图像，但是当微粒存在于焦点位置以外的位置时，提供椭圆形的图像。可以基于S偏振光13s的光接收位置中的变化来检测微粒的流动位置。
例如，颗粒位置检测器7是象限检测器，微粒10在y方向上的位移(misaligment)，在图5中示出的，可以通过(A-C)计算出，其中，将在各个光接收区域a、b、c和d中获得的信号值定义为A、B、C和D。此外，微粒10在z方向上的位移，在图6中示出的，通过{(A+C)-(B+D)}计算出。
然而，如在图7A中示出的，颗粒位置检测器7的投影图像也在与图5中示出的微粒10在y方向上的位移所引起的移动垂直的方向上变动。传统的检测方法配置使得，在这种状态中，由波动所引起的投影图像的位置变化被叠加为关于微粒10在y方向和z方向上的计算的误差，并且这是检测精度劣化的原因。此外，投影图像的位置与颗粒位置检测器7的中心位置的偏移减小了检测器的有效直径，并且使检测的动态范围和对颗粒直径的线性度劣化。
可以调节检测器的位置以限制由位移所引起的投影图像的波动，但是在这种情况下，如在图7B中示出的，投影图像变形为椭圆形，并且因此同样使检测的动态范围和对颗粒直径的线性度劣化。与此相反，在根据本实施方式的微粒测量装置中，光学系统布置在特定的构造中，并且因此，可以有效地限制由微粒10在流动方向上的位移所引起的投影图像的波动，如在图7C中示出的。
图8A是示出检测信号的行为的示图和图8B是示出当微粒在流动方向上的波动不受限制时，投影图像的行为的示图。图9A是示出检测信号的行为的示图和图9B是示出当微粒在流动方向上的波动受限制时，投影图像的行为的示图。
通常地，理想的是颗粒位置检测器7的各个光接收面a、b、c和d中的信号彼此叠加，但是如在图8A和图8B中示出的，当微粒10在流动方向x上的波动不受限制时，各个光接收面a、b、c和d中的信号值彼此偏离。然而，如在根据本实施方式的微粒测量装置1中，当微粒10在流动方向x上的波动受限制时，信号值之间的偏差减小，如在图9A和图9B中示出的。
为了确认微粒10在流动方向x上的波动的限制的作用，具有488nm波长的激光束作为激发光11从光源2发出到在流道3中流动的微粒10，并且检测到从微粒10发出的荧光12和散射光13。具体地，从微粒10发出的光通过物镜收集，并且使用光谱过滤器4分散成荧光12和取决于波长的散射光13。
使用棱镜作为分光元件8使荧光12分散到荧光14，通过棱镜使根据波长分散的荧光14投射在32通道的光接收元件阵列(荧光检测器9)，并且被检测。然而，散射光13通过偏振元件5而被分散。P偏振光13p通过散射光强度检测器6检测，而S偏振光13s投射在象限光电二极管(颗粒位置检测器7)上。
图10A是示出当微粒在流动方向上的波动不受限制时，检测信号的测量值的照片，和图10B是示出当微粒在流动方向上的波动受限制时，检测信号的测量值的照片。如在图10A和图10B示出的，确认的是受限制的波动使投射的图像的波动导致的信号值之间的偏差减小，该图像的波动由于通过微粒10在流动方向x上的位移所引起。
如上所述，根据本实施方式的微粒测量装置1被配置为光学限制微粒10在流动方向x上的波动，并且因此，防止微粒的流动位置的检测信号与不必要的误差信号叠加。因此，当基于微粒的位置信息校正各种光检测值时使噪音减小，使得荧光和散射光的强度可以在荧光光谱形状中的CV值或者精度方面得到改善。例如，通过用于使流经层流30中的某个位置范围的微粒10的分析缩小的修整处理，测量值中的变化减小，并且可以改善分散或者CV值。
此外，因为根据本实施方式的微粒测量装置1除了用于荧光12和散射光13的检测的系统之外还设有用于位置检测的光学系统，所以可以除去限制观察的针孔，并且可以增加投射在颗粒位置检测器7的光接收面上的观察的范围。因此，检测信号的线性度得到改善。此外，散射在颗粒中的光在相对于光轴倾斜的同时被透射，这显著具有大直径的颗粒。然而，根据本实施方式的微粒测量装置1被配置为捕获信号，包括在相对于光轴倾斜的同时透射的散射光，因此，也可以增加动态范围。
根据本实施方式的微粒测量装置1被配置为通过偏振元件5使散射光13分散，但是本公开内容不限于该构造，并且被配置为将散射光13划分成两个分量的光分离元件优选设置在散射光强度检测器6和颗粒位置检测器7前面。除了以上提及的偏振元件5之外，光分离元件可以采用没有偏振分离特性的功率分离元件。在该构造中，输入到散射光强度检测器6的光与输入到颗粒位置检测器7的光的比率优选近似9：1。
此外，位置检测光学系统的微型芯片20和各个光学组件的构造也不局限于在图3中示出的构造，并且，例如，可以改变反射镜25的方位以在z轴上排列象散元件22和颗粒位置检测器7。在该构造中，优选根据信号行为来调节象散元件22和颗粒位置检测器7的设定角度。
<2.第一实施方式的变形>
在图3中示出的微粒测量装置1具有其中象散元件22被设置使得母线22a与微粒10的流动方向x垂直的构造，但是本公开内容不限于该构造，并且母线22a可以布置为与微粒10的流动方向x平行。图11是示出了在根据本公开内容的第一实施方式的变形的微粒测量装置中的位置检测光学系统的每个光学组件的构造的示意图。
如在图11中示出的，在根据本变形的微粒测量装置中，象散元件22具有布置在y轴上以大体上与微粒10的流动方向x平行的母线22a。具体地，象散元件22布置在与y轴垂直的平面上以在母线22a与沿x轴方向延伸的线之间具有0°至5°的角度。
此外，颗粒位置检测器7也布置在y轴上。例如，象限检测器具有布置为使得大体定位在与微粒10的流动方向x成±45°的分界线7a。具体地，颗粒位置检测器7优选布置在与y轴垂直的平面上以在分界线7a与沿着x轴方向和z轴方向延伸的线之间具有40°至50°的角度。也在该构造中，象散元件22的母线22a与颗粒位置检测器7的分界线7a之间的角度大体上是±45°。
也在本变形中，作为类似于以上提及的根据第一实施方式的微粒测量装置，因为可以限制微粒在流动方向上的位置波动的影响，所以与传统的装置相比较，可以高度准确地检测通过流道流动的微粒的位置。应注意，本变形的其他构造和效果与上述的第一实施方式的那些类似。
此外，本公开内容也可以采用以下构造。
(1)一种微粒测量装置，包括：
光照射单元，被配置为利用光照射通过流道流动的微粒；以及
散射光检测单元，被配置为检测来自微粒的散射光，
散射光检测单元至少包括：
物镜，被配置为收集从微粒发出的光；
光分离元件，被配置为将通过物镜收集的光中的散射光划分为第一散射光和第二散射光；
第一散射光检测器，被配置为接收第一散射光；以及
象散元件，布置在光分离元件与第一散射光检测器之间，象散元件被配置为向第一散射光施加象散，
其中，从物镜的后侧主点至象散元件的前侧主点的长度L与象散元件的焦距f之间的关系满足以下公式(I)
1.5f≤L≤2.5f  (I)。
(2)根据(1)所述的微粒测量装置，其中，光分离元件是被配置为将散射光分成S偏振光分量和P偏振光分量的偏振元件，并且第一散射光是S偏振光分量。
(3)根据(1)或者(2)所述的微粒测量装置，其中，象散元件是圆柱形透镜。
(4)根据(1)至(3)的任一项所述的微粒测量装置，其中，当将光到微粒的输入方向定义为z方向，将微粒的流动方向定义为x方向，以及将与z和x方向垂直的方向定义为y方向时，象散元件布置在与y方向垂直的平面上以在象散元件的母线与沿x方向延伸的线或者沿z方向延伸的线之间具有0°至5°的角度。
(5)根据(1)至(4)的任一项所述的微粒测量装置，其中，第一散射光检测器是具有被分为多个区域的光接收面的检测器。
(6)根据(1)至(5)的任一项所述的微粒测量装置，其中，第一散射光检测器是象限光电二极管。
(7)根据(1)至(6)的任一项所述的微粒测量装置，其中，当将光到微粒的输入方向定义为z方向，将微粒的流动方向定义为x方向，以及将与z和x方向垂直的方向定义为y方向时，第一散射光检测器布置在与y方向垂直的平面上以在第一散射光检测器的分界线与沿x方向延伸的线或者沿z方向延伸的线之间具有40°至50°的角度。
(8)根据(1)至(7)的任一项所述的微粒测量装置，其中，基于第一散射光的光接收位置的变化来检测微粒的流动位置。
(9)根据(1)至(8)的任一项所述的微粒测量装置，其中，
第一散射光检测器的光接收面被分成格子形状以具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域，以及
第一散射光检测器基于第一区域的检测值A与没有邻近于第一区域的第三区域的检测值C之间的差值(A-C)获取微粒的位置信息。
(10)根据(1)至(8)的任一项所述的微粒测量装置，其中，
第一散射光检测器的光接收面被分成格子形状以具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域，以及
第一散射光检测器基于第一区域的检测值A和没有邻近于第一区域的第三区域的检测值C之间的总和(A+C)与邻近于第一区域的第二区域的检测值B和没有邻近于第二区域的第四区域的检测值D的总和(B+D)之间的差值((A+C)-(B+D))获取微粒的位置信息。
(11)根据(1)至(10)的任一项所述的微粒测量装置，其中，光照射单元利用光照射通过包含微通道的分析芯片流动的微粒。
参考标记列表
1 微粒测量装置
2 光源
3 流道
4 光谱过滤器
5 偏振元件
6 散射光强度检测器
7 颗粒位置检测器
7a  分界线
8 分光元件
9 荧光检测器
9a至9z 光接收元件
10   微粒
11   激发光
12、14  荧光
13   散射光
13s  S偏振光
13p  P偏振光
20   微芯片
21   物镜
22   象散元件
22a  母线
23   聚光透镜
24、25  反射镜
30   层流
31   激发光照射单元

Claims (11)

1.一种微粒测量装置，包括：
光照射单元，被配置为利用光照射通过流道流动的微粒；以及
散射光检测单元，被配置为检测来自所述微粒的散射光，
所述散射光检测单元至少包括：
物镜，被配置为收集从所述微粒发出的光；
光分离元件，被配置为将通过所述物镜收集的所述光中的所述散射光划分为第一散射光和第二散射光；
第一散射光检测器，被配置为接收所述第一散射光；以及
象散元件，布置在所述光分离元件与所述第一散射光检测器之间，所述象散元件被配置为向所述第一散射光施加象散，其中
从所述物镜的后侧主点至所述象散元件的前侧主点的长度L与所述象散元件的焦距f之间的关系满足以下公式(I)
1.5f≤L≤2.5f    (I)。
2.根据权利要求1所述的微粒测量装置，其中，所述光分离元件是被配置为将所述散射光分成S偏振光分量和P偏振光分量的偏振元件，并且所述第一散射光是所述S偏振光分量。
3.根据权利要求1所述的微粒测量装置，其中，所述象散元件是圆柱形透镜。
4.根据权利要求3所述的微粒测量装置，其中，当将光对所述微粒的输入方向定义为z方向，将所述微粒的流动方向定义为x方向，并将与所述z方向和所述x方向垂直的方向定义为y方向时，所述象散元件布置在与所述y方向垂直的平面上以在所述象散元件的母线与沿所述x方向延伸的线或者沿所述z方向延伸的线之间具有0°至5°的角度。
5.根据权利要求1所述的微粒测量装置，其中，所述第一散射光检测器是具有被分成多个区域的光接收面的检测器。
6.根据权利要求5所述的微粒测量装置，其中，所述第一散射光检测器是象限光电二极管。
7.根据权利要求6所述的微粒测量装置，其中，当将光对所述微粒的输入方向定义为z方向，将所述微粒的流动方向定义为x方向，并将与所述z方向和所述x方向垂直的方向定义为y方向时，所述第一散射光检测器布置在与所述y方向垂直的平面上以在所述第一散射光检测器的分界线与沿所述x方向延伸的线或者沿所述z方向延伸的线之间具有40°至50°的角度。
8.根据权利要求1所述的微粒测量装置，其中，基于所述第一散射光的光接收位置的变化来检测所述微粒的流动位置。
9.根据权利要求8所述的微粒测量装置，其中
所述第一散射光检测器的光接收面被分为格子形状以具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域，以及
所述第一散射光检测器基于所述第一区域的检测值A与不邻近所述第一区域的所述第三区域的检测值C之间的差值(A-C)获取所述微粒的位置信息。
10.根据权利要求8所述的微粒测量装置，其中
所述第一散射光检测器的光接收面被分成格子形状以具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域，以及
所述第一散射光检测器基于所述第一区域的检测值A和不邻近所述第一区域的所述第三区域的检测值C的总和(A+C)与邻近于所述第一区域的所述第二区域的检测值B和不邻近于所述第二区域的所述第四区域的检测值D的总和(B+D)之间的差值((A+C)-(B+D))获取所述微粒的位置信息。
11.根据权利要求1所述的微粒测量装置，其中，所述光照射单元利用光照射通过包含微通道的分析芯片流动的所述微粒。
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