CN107250761A - 使用多个激光器的细胞分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种能将细胞分类到不同类型以及不需考虑细胞转动同时能以较高精度分类细胞的光散射细胞分类技术。根据本发明的一个实施例一种使用多个激光器的细胞分析装置，包括：多个安置在待分类细胞移动穿过的移动路径周围的激光发生器，其能以不同角度照射激光束到所述移动路径上的一个测量点；安置在所述一个测量点周围的多个光电探测器，其收集第二激光束，其是源自所述激光发生器照射的激光束入射到细胞上然后被散射而产生的激光束；以及根据通过所述光电探测器收集的所述第二激光束对待分类细胞进行分类的细胞分析单元。

Description

使用多个激光器的细胞分析装置

技术领域

本发明涉及一种通过多激光束照射到分类靶细胞上以及后续分析被所述靶细胞散射的激光束的细胞分类技术，尤其是，一种能够最小化因细胞运动或是类似情况导致的分类精度降低的技术，因而能够实现更为细化的细胞分类。

背景技术

在流式细胞仪中，白血球（WBC）分类计数，或是类似的，各类细胞，例如，白血球，被分类以区分正常细胞和异常细胞。这些测试已被用于测试各种疾病，其准确性，即正确分类不同类型的细胞，是非常重要的。

韩国专利公开号第2005-094097号公开了一种细胞分类方法，其包括：使用激光束源照射细胞，例如激光二极管；根据由细胞组件造成的光散射效应收集散射光线分布，例如细胞核，随着光线穿过所述细胞；以及基于所述收集的散射光线对所述细胞进行分类。

上述常规技术是通过单束激光束照射来分类细胞类型，在所述细胞被照射激光束直接穿过的部分提供多个光电探测器，以及基于在光线散射时在所述细胞周围形成光路的角度测量光密度，从而识别所述细胞。

但是，根据上述技术，当所述细胞在用于分类靶细胞的激光束的移动路径上进行移动时，随着所述细胞的转动，所述细胞组分的分布也会发生变化，而作为结果，即使是在所述激光束沿单一方向照射同一细胞时，通过所述光电探测器收集到的不同角度的光密度也许会发生变化。因此，需要注意到的是所述细胞不能被精确分类。

此外，由于使用单一激光束，在血细胞中就会存有一个问题，其可能会被识别成不同细胞尽管形状相同，也就不能被正确的分析和分类。

此外，由于使用单向激光器，就会有一个问题即可以划分的细胞类型（例如，5种类型的WBC）的数量非常有限，而作为结果，细胞分类的效率被极大的降低了。

发明内容

技术问题

因此，本发明的一个目的是提供一种光线散射细胞分类技术，其能将细胞精确分为不同类型，并且同时能以高精确度对细胞分类，即使在细胞存有转动或是构型差异时。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的一个实施例一种使用多个激光器的细胞分析装置，包括：安置在分类靶细胞进行移动的移动路径周围的多个激光发生器，并被设置为照射第一激光束， 作为具有至少一个频率的至少一个激光束，照射到存在于所述移动路径上的一个测量点上；安置在所述测量点周围的多个光电探测器，并被设置为收集第二激光束，其是由所述激光发生器照射的第一激光束入射到细胞上然后折射，反射，传播或是发出荧光后产生的激光束；以及设置为根据由所述光电探测器收集的所述第二激光束对分类靶细胞进行分类的细胞分析单元。

有益效果

根据本发明，第二激光束，其在不同角度照射或是在包括具有不同频率的不同激光束的第一激光束照射到所述细胞上后被所述细胞传播，折射，反射或是发荧光后产生，通过多个光电探测器收集。因此，所述细胞能够被更精确的分析，使得所述细胞被归类为不同类型。

特别是，即使所述细胞在移动路径上转动，也能够通过多角度照射激光束来确定第二激光束的三维分布。进一步的，由于包括不同频率的第一激光束从同一轴线上照射以及所述细胞是以此为基础进行分析，所述细胞能够被以较高的精确性所分类而不用考虑参数，例如，所述细胞在移动路径上的转动，以及具有相同形状的不同类型细胞也能被精确的识别。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例中的使用多个激光器的细胞分析装置的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例中的使用多个激光器的细胞分析装置的光电探测器安装结构的俯视图；

图3是根据本发明的一个实施例中的使用多个激光器的细胞分析装置的光电探测器安装结构的立体图；

图4图示了激光发生器和光电探测器的一个具体设置用以说明以同轴和不同角度照射第一激光束以及收集由所述细胞产生的第二激光束的一个具体实例，根据本发明的一个实施例；以及

图5是根据本发明一个实施例的应用中的细胞分类流程图。

具体实施方式

以下，将结合附图对根据本发明一个实施例中的使用多个激光器的细胞分析装置进行说明。

很明确的是以下实施例的详细描述是为了帮助理解本发明，而不是为了限制本发明的范围。相应的，等同发明，其能够执行与本发明相同的功能，也是落入本发明的范围内。

此外，在为每一附图中的组件添加参考标号中，值得注意的是相似的组件会用相似的参考标号即使组件是在不同的附图中图示。在本说明的以下描述中，其中加入的已知功能和配置的详细描述会被省略当能够确定该详细描述可能会使得本发明的主题模糊不清时。

进一步的，在描述本发明的组件时，术语，例如，“第一”，“第二”，“A”,“B”, “a”,“b”可能会被使用。这些术语用于区分组件与其他组件，但组件的性质、顺序和数量不受术语限制。在一个组件被描述与另一组件“连接”、“配接”或是“结合”的情况下，应该理解的是，虽然前者可能是直接与后者连接，配接或是结合，但第三组件是可以插入在所述组件之间以便彼此间的“连接”、“配接”或“结合”。

图1是根据本发明一个实施例中的使用多个激光器的细胞分析装置的结构示意图。

参照图1，一细胞分析装置，其根据本发明的一个实施例使用多个激光器，包括多个激光发生器21和22，多个光电探测器31和32，以及细胞分析单元40。

所述多个激光发生器21和22被设置在分类靶细胞100进行移动的移动路径10的周围以实施照射具有至少包括一固定频率（波长或颜色）的至少一激光束为第一激光束到所述移动路径10上的一个测量点11上的功能。

从所述多个激光发生器21和22发射的第一激光束具有不同的固有频率，即使是所述第一激光束由于激光束的特性会聚在一个测量点11处，所述第一激光束间不会相互干扰。

同时，在由所述多个激光发生器21和22生成的所述第一激光束中，具有不同频率的激光束可以包括在一个第一激光束中。也就是说，具有多个频率的激光束可以包括在构成同一轴线的第一激光束中。如上所述，由于激光束的特性，即使具有多个频率的激光束沿同一轴线混合照射，激光束间不会互相干扰。

同时，如图1所示，不同的角度能够形成在所述多个激光发生器21和22之间基于所述测量点11。也就是说，当所述激光发生器21和22被用作参照时，一预设角度（例如，90度）会依据所述测量点11形成，因此所述第一激光束能够以不同角度照射到所述测量点11上。

所述分类靶细胞100包括所有需要进行分类确定症状的细胞，包括正常细胞（例如，中性粒细胞，嗜酸性粒细胞，淋巴细胞，淋巴细胞，和单核细胞）以及作为白血球的异常细胞（例如，白血病细胞），但不限于此。

所述分类靶细胞100经由细胞输入路径13和为所述分类靶细胞100提供移动力穿过所述测量点11的流体输入路径12移动到出口14。此时，当所述分类靶细胞100定位在所述测量点11上时，从所述激光发生器21和22发射的所述第一激光束照射到所述分类靶细胞100上。

当由所述激光发生器21和22发射的所述第一激光束照射到所述分类靶细胞100上时，所述第一激光束入射到所述分类靶细胞100上，然后会被传播，反射，折射，以及发出荧光（所述第一激光束遭受频率调制的现象）。作为结果，产生了其它激光束，而所述多个光电探测器31和32收集第二激光束，即以这种方式产生的这些激光束。为了这个目的，如图1所示，所述多个光电探测器31和32可以安置在所述测量点11的周围，优选的位置是对应由所述激光发生器21和22产生的被所述分类靶细胞100散射（传播，反射，折射或是发出荧光）的光的方向。

在本发明中，所述第二激光束应被理解为一个包括被所述分类靶细胞100传播，反射，折射或是发出荧光的所有激光束的概念。换句话说，所述光电探测器31和32也可以设置在他们能够收集反射激光束的位置而非仅仅是图1所示的位置，并能够被设置为收集荧光线。也就是说，为了收集所述第二激光束，至少一些所述光电探测器31和32的安置位置那里被所述分类靶细胞反射的反射光线能够包括在所述第二激光束中并在收集所述第二激光束时被收集。优选的，所述多个光电探测器31和32能够排列围绕在后续描述的如图3所示的所述测量点11的周围。

同时，如图1所示，所述多个光电探测器31和32能够设置在一个测量点11的周围用以以不同频率的第二激光束或是由不同激光发生器21和22产生的第二激光束分别由不同的光电探测器收集的方式分别收集由各自激光发生器21和22照射的所述第一激光束所产生的第二激光束。也就是说，安置的所述光电探测器31所收集（探测）到的所述第二激光束是由所述激光发生器21照射的被所述分类靶细胞100散射而产生的激光束，而安置的所述光电探测器32收集（探测）到的所述第二激光束是由所述激光发生器22照射的被所述分类靶细胞100散射而产生的激光束。

然而，在本发明的另一实施例中，取决于所述激光发生器21和22的安置位置和角度对应两个或更多频率的所述第二激光束能够入射到所述多个光电探测器31和32中的一些上，或者考虑到所述第二激光束的特性全部的所述光电探测器31和32会被安置收集对应于具有多个频率的激光束的所述第二激光束。

相应的，本发明的又一实施例中，所述多个光电探测器31和32能够不是为每一上述的激光发生器21和22所设置。相反的，所述多个光电探测器31和32能够收集全部频率的所述第二激光束，并能够测量收集到的所述第二激光束的频率以检测频率值。当由每个所述多个光电探测器31和32收集的所述第二激光束的光量信息发送到待后续描述的所述细胞分析单元40时，所述光量信息是以所述光量信息包括所述第二激光束的频率信息的方式进行发送，并以上述说明的方式进行测量。

同时，所述细胞分析单元40根据由所述光电探测器31和32收集的所述第二激光束实施对分类靶细胞100进行分类的功能。具体而言，以下为所述细胞分析单元40对所述分类靶细胞100的分类过程。

根据构成细胞的组分例如细胞核，当激光束照射到所述细胞时，所述激光束会基于所述分类靶细胞100进行传播，折射，反射或是发出荧光。应用这一效应，所述第二激光束的分布，也就是，每一第二激光束的散射角度和光量会被收集并与预先存储的参考信息进行比对以进行细胞分类。

在本发明中，由所述激光发生器21和22产生的多个第一激光束会以多个角度入射到所述分类靶细胞100上。所述入射光会被上述的所述分类靶细胞100的组分传播，折射，反射或是发出荧光，从而产生所述第二激光束。因为多角度或是多频率照射激光束的性质所述第二激光束的散射角度能够三维形成。

为了使用上述三维第二激光束信息，当对每个预先存储的分类细胞照射所述第一激光束时参考第二激光束信息会存储在所述细胞分析单元40中作为通过取样多个预先设置的三维第二激光束的光量信息获得的信息。

考虑到所述分类靶细胞100的转动，所述参考第二激光束信息会被设置为关于三维第二激光束分布度信息，而非对应与每个三维确定坐标的第二激光束信息。

而且，为了细胞分类的目的与参考第二激光束信息的每一部分匹配的所述细胞类型能够包括至少一个正常细胞类型以及至少一个异常细胞类型。以白血球为例，正常细胞（例如，嗜中性粒细胞，嗜酸性粒细胞，腺癌，淋巴细胞，单核细胞）和异常细胞（例如，白血病细胞）可以，但不排他的，列为各自分类的细胞类型。

在此基础上，所述细胞分析单元40使用光量信息和频率信息为每一频率的激光束计算光量作为由上述的每个光电探测器31和32接收的和收集的第二激光束信息，根据计算到的光量计算三维第二激光束分布信息，然后将所述信息与预先存储的第二激光束信息进行比对，由此所述分类靶细胞100通过将他们与对应于由预先存储细胞类型间的比对结果决定的参考第二激光束信息的细胞类型进行匹配来分类。

这样，由于所述第二激光束分布能通过以多角度照射激光束确定，以及所述细胞能够通过使用所述第二激光束分布来进行分类，从而得到以下效果。

如上所述，传统的细胞分类方法根据仅照射单向光束的所述第二激光束来分类细胞。相应的，由于所述细胞因自身特性会在所述移动路径上转动，激光束照射的所述细胞的组分分布的位置可能会改变，而作为结果，即使是同一细胞，所述光电探测器在每一角度收集的光密度，也就是，所述第二激光束的分布，可能是变化的。相应的，就会存有一个问题即细胞不能被精确分类。此外，由于单向的简单性，只能将细胞分类到有限数量的细胞类型中。

进一步的，即使在细胞具有相同形状的情况下，所述细胞由于细胞成分的差别也可能被分到不同类型中。然而，在使用单频激光束进行分析的情况下，就会存有一个问题即不同的细胞可能无法区分。

然而，如上所述，当所述第一激光束甚至以两个或更多角度或同轴角度并以不同频率照射时以及由此获得的所述第二激光束的二维或是三维分布以上述描述方式进行使用时，是能够克服由所述细胞转动而产生的所述第二激光束分布分析的局限，因而能够实施精确分类。此外，其是能够通过细胞对不同频率的光化学反应将具有相同形状的细胞精确分类到不同细胞类型中。进一步的，通过确定多角度下所述第二激光束的分布，所述细胞能够被精确的识别， 因而所述细胞能被归类到很多类型中。

图2是根据本发明的一个实施例中的使用多个激光器的细胞分析装置的光电探测器安装结构的俯视图。在以下的说明中，将省略与上述结合参照图1做出的说明相重叠的说明。

参照图2，提供两个激光发生器21和22以形成，例如，相对所述分类靶细胞100的直角。本发明的图1至3图示说明了两个激光发生器21和22间的安置为形成彼此直角。然而，这仅仅是一个用于说明本发明的一个实例，3个或是更多数量的激光发生器被安置形成不同的角度是很显然的。

随着由相应的激光发生器21和22发射出的所述第一激光束入射到所述分类靶细胞100上，第二激光束产生了，分别如点划线和虚线所示。当然，如上所述，所述第二激光束的角度不会限制于图2所示，但也可以形成为反射角。可以理解的是图2说明的有限角度下的第二激光束仅仅是为了说明以上提到的功能。

不同于图1，在图2中，能够看到为了更近的测量上述第二激光束的分布，多个光电探测器31至35被安置成一个围绕所述分类靶细胞100的排列。

所述多个光电探测器31至35能够以对应各自激光发生器21和22的方式提供，如图1的说明中所揭示的。例如，能够看到所述光电探测器31和32以及所述光电探测器34和35示出了分别照射仅仅由所述激光发生器21照射所述第一激光束产生的第二激光束以及由所述激光发生器22照射所述第一激光束产生的第二激光束。

同时，如上所述，例如，所述光电探测器33能收集由所述全部激光发生器21和22产生的所述第二激光束。所述光电探测器的功能已结合参照图1进行说明。

如上所述，所述多个光电探测器31至35被围绕设置在被所述第一激光束照射的所述测量点位置周围，也就是，所述分类靶细胞100，因此能够测量出很多种类的第二激光束分布。

同时，图3是根据本发明的一个实施例中的使用多个激光器的细胞分析装置的光电探测器安装结构的立体图。在以下图3的说明中，将省略与上述结合参照图1和2做出的说明相重叠的说明。

参照图3，其是基于图2，由所述多个激光发生器21和22发射的光束并不只在二个维度上传播，反射，折射或是发出荧光，也会在三个维度上。也就是，尽管图2说明了一个用于收集形成二维角度的第二激光束的设置，但从图3中可以看出，多个光电探测器30可以安置围绕在所述激光束入射的所述测量点的三维区域，当所述分类靶细胞100进行移动穿过所述流体输入路径12和所述细胞输入路径13时，以上结合参照图1已对其进行说明，因而所述光电探测器是三维的围绕所述对应的测量点。

此时，如图3所示，由于所述光电探测器30的安置是为了收集上述三维第二激光束，就可能在三维上更精确的测量所述第二激光束分布，因此本发明的功能能够被实施。

图4图示了一个激光发生器和光电探测器的具体设置来说明以同轴和不同角度照射第一激光束以及收集由所述细胞产生的第二激光束的一个具体实例，根据本发明的一个实施例。更具体的，图4图示了一个以多角度和同轴线照射具有多频率的第一激光束，以及通过在不同位置的多个光电探测器收集所述第二激光束的实例。

首先，在图4中，以大写字母“L”开头标识的组件是指能够产生第一激光束的全部组件，例如激光二极管和激光照射装置。同时，以大写字母“S”开头标识的组件是指能够用作光电探测器的全部组件，例如光电二极管和光电倍增管（PMT）。以大写字母“M”开头标识的组件是指镜子，以大写字母“BC”开头标识的组件是指光束组合器，以及以大写字母“BS”开头标识的组件是指分束器。

如图4所示，激光束是由一个单轴激光发生器的多个光源L_x1至L_xn所产生，而所述产生的激光束通过镜子M_x1和光束组合器BC_x1混合后作为第一激光束照射到分类靶细胞100上。

同时，激光束也能由其他轴线上的激光发生器的多个光源L_y1至L_yn所产生，而所述产生的激光束通过镜子M_y1和光束组合器BC_y1混合后作为第一激光束以不同于上述单轴激光发生器的角度照射到所述分类靶细胞100上。

当包括具有至少一个频率激光束的所述第一激光束以不同于上述的角度照射到所述分类靶细胞100上时，所述第一激光束会被所述分类靶细胞100传播，反射，折射或是发出荧光，因而产生第二激光束。

参照图4的实例，由光束L_x1传播产生的第二激光束在S_x3处收集，由光束L_xn传播产生的第二激光束在S_x2处收集，由光束L_y1传播产生的第二激光束在S_y2处收集，由光束L_yn传播产生的第二激光束在Syn处收集。

同时，折射和反射光束的收集如下。参照图4的实例，由光束L_x1折射或是反射产生的第二激光束分别在S_β1和S_∂n处收集。由光束L_xn折射或是反射产生的第二激光束在S_y1处收集。由光束L_y1折射或是反射产生的第二激光束在S_x4处收集，以及由光束L_yn折射或是反射生成的第二激光束在S_xn处收集。

同时，荧光束也能被收集。当光束发出荧光，其频率被调制使得其光束颜色可能发生改变，其以多个光束的方式体现，其分别在S_βn，S_∂1， S_∂n，以及S_x1处被收集，如图4中所示。

每个收集的光束都可以被分类并通过镜子M_β1，M_y2，M_∂1以及M_x2和光分束器BS_βn，BS_y1至BS_yn，BS_∂n,以及BS_x1至BS_x4在每一频率收集。

图5是一个根据本发明一个实施例应用中的细胞分类流程图。

参照图5，传送给所述细胞分析单元的关于第二激光束的收集的信息，也就是，关于在每一光电探测器（包括D1至D4）收集的所述第二激光束（包括G1至G4）的光量的信息可以包括各自光电探测器D1至D4的识别信息200，通过所述光电探测器（包括F1至F4）收集的光束的频率信息201，以及光量信息202。

所述细胞分析单元，其接收上述信息，将计算三维第二激光束分布信息210，其能包括，例如，设置在三维上的每个测量点211（C1至Cn）上的累积第二激光束密度212（GT1至GTn）。

所述三维第二激光束分布信息会与存储在数据库50内的参考第二激光束信息比较，而与参考第二激光束信息匹配的细胞类型信息300会被分类为分类靶细胞类型。

即使构成一个实施例的全部组件间的整体连接或是功能连接，都已被说明，但也应当理解本发明并不必须被限制在此实施例中。也就是说，在本发明目的的范围内，一个或多个组件是能被可选的连接来运作。此外，全部组件都能单独作为一个独立的硬件装置来运作。然而，一些或是全部组件也可以选择性组合并能作为一个具有程序模组能实施组合在单一装置或是多装置硬件内的一些或是全部功能的计算机程序实施。 代码或是代码段，其设置在计算机程序内，可以被本领域的一般技术人员所构想。这中计算机程序可以存储在计算机可读存储介质内，并能被计算机读取和执行，进而实施本发明的一个实施例。所述计算机程序的存储介质可以包括磁记录介质，光记录介质等等。

在前文说明中使用的术语“包括”“配置”和“有”是指另一个组件可能被包括在内除非另外特别说明，并能理解为其他组件也可以被进一步的包括在内，而不是被排除在外。全部术语，包括技术术语和科学术语，与通常属于本发明所属的技术人员通常理解的术语具有相同的含义，除非另有定义。常用术语，例如预先定义的术语，应被解释为与相关技术领域的上下文意义相一致，除非明确定义，否则不应被理解为理想的或过于正式的意义。

上述描述仅是说明本发明的技术构思，本领域一般技术人员可以在不背离本发明本质特征下对其作出改变或是修改。因此，此处揭示的实施例并不是用于限制本发明的范围，而是说明本发明的技术构思，而本发明技术构思的范围也不能受限于实施例。本发明的保护范围应基于以下的权利要求解释，其等效范围内的所有技术构思应被解释为包含在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种使用多个激光器的细胞分析装置，其特征在于：所述细胞分析装置包括：

安置在分类靶细胞进行移动穿过的移动路径周围的多个激光发生器，并设置照射具有一个或是多个频率的一个或是多个激光束为第一激光束到存在于所述移动路径上的测量点；

安置在所述一个测量点周围的多个光电探测器，并被设置收集第二激光束，其是由自所述激光发生器照射的第一激光束入射到细胞上然后被折射，反射，传播或是发出荧光所产生的；以及

一设置为根据由所述光电探测器收集的所述第二激光束对分类靶细胞进行分类的细胞分析单元。

2.根据权利要求1所述的细胞分析装置，其特征在于：其中所述多个光电探测器排列设置在所述测量点周围使得所述测量点位于中心。

3.根据权利要求1所述的细胞分析装置，其特征在于：其中所述多个激光发生器以不同角度照射所述第一激光束到所述测量点，而包括在所述第一激光束中的激光束的频率是彼此不同的。

4.根据权利要求3所述的细胞分析装置，其特征在于：其中所述多个光电探测器以不同频率的所述第二激光束分别被不同的光电探测器来收集的方式提供。

5.根据权利要求3所述的细胞分析装置，其特征在于：其中所述多个光电探测器测量收集到的第二激光束的频率，并当所述多个光电探测器中的每个收集到的所述第二激光束的光量信息被发送到所述细胞分析单元时，所述光量信息是以所述光量信息包括测量到的所述第二激光束的频率信息的方式发送。

6.根据权利要求3所述的细胞分析装置，其特征在于：其中所述细胞分析单元存储的参考第二激光束信息是通过取样多个三维第二激光束的光量分布信息得到的信息，当照射激光束到每个预先存储的细胞类型上时其会预先设置，以及

其中所述细胞分析单元计算所述第二激光束的光量，其是由所述多个光电探测器中的每个在每个频率上接收和收集到的，从而计算三维第二激光束分布信息，并将所述计算出的三维第二激光束分布信息与所述参考第二激光束信息进行比较从而匹配所述分类靶细胞到任意一个预先存储的细胞类型中。

7.根据权利要求6所述的细胞分析装置，其特征在于：其中所述预先存储的细胞类型包括至少一个正常细胞类型和至少一个异常细胞类型。

8.根据权利要求1所述的细胞分析装置，其特征在于：其中提供的至少一些所述多个激光发生器使得作为所述第一激光束照射的激光束通过同轴照射具有多个频率的多个激光束。