CN107532991A - 用于分选和处理分析物的方法、系统和装置 - Google Patents
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Abstract
一种配置光学系统以减少分析物的测量特性的变异的方法包括：选择来自辐射源的辐射待分解的多个光束，其中，当多个光束从多个方向照射分析物时，分析物的生成测量的变异等于或低于阈值。该方法还包括对准辐射源和光学地耦合到辐射源的多个光学元件，使得所选择数量的光束在辐射源发出辐射时照射分析物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求以下申请的优先权：于2015年3月10日提交的美国临时专利申请第62/130,821号题为“Optical Systems for Irradiating Analytes(用于照射分析物的光学系统)”、于2015年3月10日提交的美国临时专利申请第62/130,825号题为“Sorting of Analytes With Pulses of Radiation(以脉冲辐射分选分析物)”、于2015年3月10日提交的美国临时专利申请第62/131,036号题为“Adjustable Flow Assemblyfor Positioning Core Stream for Use in Flow Cytometric Sorting(用于在流式细胞分选中用于定位芯流的可调节流量组件)”、于2015年3月10日提交的美国临时专利申请第62/131,043号题为“Method of Forming a Flow Cell Nozzle with Complex Curvature(形成具有复曲率的流式细胞喷嘴的方法)”、于2015年3月10日提交的美国临时专利申请第62/130,957号题为“Adjustable Mirror Assembly,System,and Method(可调节镜组件、系统和方法)”、于2015年3月10日提交的美国临时专利申请第62/131,022号题为“Ball Lensand Capillary Tube Assembly(球透镜和毛细管组件)”、于2015年3月30日提交的美国临时专利申请第62/140,173号题为“System and Method for Multi-Beam MorphologyAnalysis Using a QCW Laser(用于使用QCW激光器的多个光束形态分析的系统和方法)”、于2015年3月30日提交的美国临时专利申请第62/140,336号题为“Method and System forConcentrating and Separating a Core Stream in a Flow Cytometer(用于浓缩和分离流式细胞仪中的芯流的方法和系统)”以及于2015年3月30日提交的美国临时专利申请第62/140,199号题为“Method and System for Fluorescence Data Collection UsingSynchronized Illumination and Detection(用于使用同步照明和检测的荧光数据采集的方法和系统)”。各申请的全部内容通过引用整体地并入本文。
技术领域
本公开涉及流式细胞术和流式细胞分选系统的改进，尤其涉及光学系统、射流、分选方案、照明和检测方案以及与这样的系统相关联的电子控制件的改进。
背景技术
许多类型的设备取决于某些光学系统对分析物的照射，分析物是其特性在设备中被识别或测量的物质或材料。这些设备包括：流式细胞仪和分选流式细胞仪，分别配置为分析和分选分析物，包括生物物质(例如，细胞)；质量控制设备，配置为照射非生物的、制造的产品；量子计算设备，配置为经由辐射探测量子系统；检测器，配置为检测挥发性重金属(例如，汞)的痕量；取证(forensic)设备，配置为可视化采集的证据(纤维、指纹等)；结构检查设备，用于识别机械部件或结构中的裂纹或其他缺陷等。
具体地，流式细胞分析可以经由细胞的照射容许关于有机或无机颗粒、细胞、细胞群体、器官、组织或生物体(本文简称“细胞”)的定量和/或定性测定。这种测定可以以多种方式使用，包括但不限于诊断学、生物医学研究、工程、流行病学、医学、农业、畜牧业、畜牧管理、动物学、生物制药工业和其他领域。在操作过程中，典型的分选流式细胞仪照射细胞，测量细胞和/或细胞被“标记”的染料的诸如荧光的特征，并基于测量的荧光选择、富集、分配或分割细胞群体。
然而，依赖于分析物的照射和对应的测量的流式细胞方法和其他方法提出许多挑战，尤其是关于分析物本身(例如，细胞)的物理和光学特性。例如，诸如哺乳动物上皮细胞、红细胞或精细胞的扁平化或其他不对称细胞呈现出各向异性的能量(例如，光)的吸收和发出。细胞内部的复杂几何形状和/或细胞边界的复杂几何形状作用而折射和/或反射光，以高度依赖于细胞相对于用于在细胞间进行区分的任何辐射源和/或检测器的取向或位置的方式。
用于评估流式细胞分选操作有效性的一个常用值是变异系数(CV)。在本文中，CV可以等于测量间隔上的检测到的信号的标准偏差除以检测到的信号的平均值。在一些流式细胞分选操作中，优选小于5％或甚至小于1％的CV。
流式细胞分选容许分析物群体的选择、富集、分配或分割，包括例如细胞或其他所关注的整体或颗粒(以下简称为细胞)。选择标准包括借助或不借助被引起或可以被引起与细胞结合的化学试剂或复合物或整体，能够从细胞外部检测的各个细胞的可测量特性。例如，可以通过检测和/或量化细胞与一种或更多种标记(诸如分子、复合物，或者发荧光或被修饰为呈现荧光的整体)的关联来测量或估计细胞的特性。虽然在本公开中自始至终被称作并描述为细胞，但是本文所述的方法和装置可以与流中任何颗粒或分析物的流式细胞分析一起使用(例如，细胞的芯流的流式细胞分选)。
这种特性的一个示例是二倍体、单倍体或配子基因组中包括的性染色体，其可以是X染色体、Y染色体、Z染色体、W染色体，或性染色体的缺失(称为“0”)，或其组合，取决于细胞类型和生物体。此外，已知有与其他染色体或DNA序列的存在相关的其他性别确定系统。在许多情况下，可以使用一种或多种方法使用直接或间接测量或测定来推断细胞的性染色体含量的测定。这些方法包括测量：相对地或绝对地测定的细胞的DNA含量；某些DNA序列的存在或缺失，或某些DNA序列的存在或缺失的标志物；细胞或细胞的部分或细胞器的大小；蛋白质或表征细胞的性染色体含量的其他标志物的存在、定位或缺失，或组合或这些标志物的表达方式；或反映细胞的性染色体组成的任何其他测量。可以进行许多其他这样的测量，或确定特性，以识别在特定情况、情形、系统、疾病、状况、过程或环境中所关注的细胞。
在制备中，通过所关注的细胞的浓缩、采集、分离、或分割，或通过去除不期望的或不关注的细胞，细胞可以被正向或负向地选择。这种选择可以基于可以如上所述而确定的任何参数、特征，或参数或特征的组合来控制。通过包括或涉及上述的这些的方法识别的细胞可以被分离、分割、浓缩、耗尽或采集为任意数量的组。
存在用于进行细胞的流式细胞分选的许多方法和系统。其中有设计用于进行哺乳动物精细胞的流式细胞分选的方法和系统，尤其是将非人类精细胞(例如，牛、猪或马的雄性的精细胞)分选为携带X染色体的精细胞的群体和/或携带Y染色体的精细胞的群体，目的是提高由经分选的精子对卵子受精将产生具有期望性别的后代的可能性。例如，奶农可能期望对公牛的精子进行分选，以便可以通过人工授精、体外受精或其他手段，使用携带X染色体的精细胞频率增加的精细胞制剂，来生产牛胚胎，以产生额外的雌性牛后代。
流式细胞分选方法提出了一些挑战，尤其是关于为了之后用于生产后代而分选哺乳动物精细胞。重要的是，用于在细胞之间进行标记和/或区分的方法和/或用于分选细胞的方法且不能不利地影响期望细胞的存活力。通常，方法和/或系统涉及的一个或多个目标(例如，更快的分选、改进的准确性等)与方法和/或系统的其他目标相冲突。必须平衡和考虑到各种因素，包括细胞经受的温度、温度变化、压力和/或压力变化，细胞暴露于其中的流体环境，细胞暴露于其中的化学环境和物质，施加到细胞的力，和细胞的寿命。
与分选细胞相关的另一挑战涉及细胞的物理和光学特性。尤其是，扁平的或其他非对称细胞，例如一些哺乳动物的红细胞或精细胞，可以表现出各向异性的能量(例如，光)的发出。细胞内部的复杂几何形状和/或细胞边界的复杂几何形状作用而透射、折射和/或反射光，以高度依赖于细胞相对于用于区分细胞的任何照明源和/或检测器的取向或方位的方式。例如，将哺乳动物精细胞流式细胞分选到含有X或Y的细胞的频率增加的群体中通常涉及，以在细胞内结合到DNA并且当结合时较亮地发荧光的分子对细胞进行染色。大多数哺乳动物(Y染色体通常含有比X染色体少的DNA)的X染色体和Y染色体之间的DNA含量的变异导致来自含有X染色体的细胞的相对更大的荧光。然而，携带X染色体和Y染色体的细胞的DNA含量的差异通常大约只有百分之几(这需要系统中的低CV进行这种分析)，并且通常，除了诸如光学变化的其他因素之外，细胞几何形状和/或取向，也可以以超过X染色体和Y染色体之间的DNA含量中的百分比差异的百分比而影响检测到的荧光。此外，这种分析要求细胞逐个地通过检测区域，使得检测器不将来自两个细胞的荧光解析为来自单个细胞的荧光。
流式细胞术分选系统经常采用鞘包芯式流体机械装置以运载细胞通过检测区域。如图1A所示，细胞102的水性悬浮液的相对缓慢的移动流100被固定导管105注入鞘液的相对更快的移动流动104中。在一些实施方式中，细胞102的水性悬浮液的流100以等于鞘液的流动104的速度被导管105注入。这种布置将细胞102聚集到称为芯流的流106。通过适当选择压力，流体系统的边界和部件的形状、尺寸、取向和材料，以及随之的芯悬浮液和鞘液的速度和组织，由鞘流施加的流体动力使芯流变窄，并且芯流中的细胞纵向分布，使得它们在流动中大部分一个接一个被运载。使芯流伸长和变窄的力具有使细胞102定向的附加益处，使得细胞102的纵轴108通常平行于单个文件流106的流动方向。然而，关于纵轴108的细胞的取向在芯流和鞘流设计为关于流动轴线大致圆柱形对称的系统中仍保持或多或少随机。因此，当每个细胞102通过检测区域时，入射到细胞上的光、从细胞发出的光(例如，荧光或散射光或透射光)，和/或从细胞反射的光，仍然依赖于细胞102的轴向取向。对于许多类型的哺乳动物精细胞尤其如此。
在流式细胞系统中精细胞相对于细胞的照明和检测的取向问题有许多解决方案。例如，图1B示出了一种解决方案，其在将样品流114注入鞘流116的固定导管112上采用切割的有斜面的尖端110。扁平的或有斜面的尖端110有助于在鞘流116中使细胞关于其纵轴108定向(图1A中示出)，使得细胞的平坦表面倾向于沿着一致的方向对准。其他解决方案采用一个或多个检测器估计每个细胞在通过检测区域时的取向并测量被发现以适当定向的那些细胞的荧光，使得可以精确定量荧光信号。与细胞几何形状和取向相关的问题的另一解决方案利用沿着与运载细胞的鞘包芯流相同的轴线的光学检测。在一个这样的解决方案中，顶置式照射光学器件用于照明细胞并检测由细胞发出的光。另一种解决方案利用一个或多个抛物面或椭圆体反射器以均匀地照明细胞和/或从细胞径向地采集光。该系统利用喷嘴以喷射含有细胞个体的液体的流/喷出物。
流式细胞仪的光学器件的配置也可以影响整个系统的CV，并因此影响系统执行的测量和分析的准确性。镜通常用于采集样品散射在各个方向上的电磁能，或者采集从多个光源发出的电磁能束，并且将电磁能重定向到例如检测器、透镜或其他光学元件位于的目标处。将电磁能重定向在目标处的镜的有效性可以取决于镜的光轴的取向。更具体地，镜可以具有沿其光轴对准的一个或多个焦点，并且镜实现期望目的的有效性可以取决于在所关注的一个或多个位置处对准一个或多个焦点，例如，其中样品待照明的位置和/或其中用于检测由样品响应于照明而生成的信号的检测器待定位的位置。
对准镜的一个或多个焦点可以涉及使用粗调机械装置和微调机械装置。最初，粗调机械装置可以用于将一个或多个焦点非常接近于，但是可以不精确的，对准到其所期望的位置。粗调机械装置可以包括，例如，能够在一个或多个线性方向(例如，x方向、y方向和/或z方向)上移动镜的平移支架。在粗调之后，可以使用微调机械装置对镜的光轴的角度取向做出小的调节，使得一个或多个焦点与其所期望位置更好地对准。
一种已知的微调机械装置采用可调节定位螺钉，其直接按压在镜的外部。可调节定位螺钉通常相对于镜的光轴成一定角度布置。这种配置可以使可调节定位螺钉能够围绕横向于光轴的轴线倾斜镜。然而，由可调节定位螺钉施加的压力往往会使镜变形，从而降低其将电磁能反射到所期望位置的能力。此外，这种布置可能需要将镜夹持在由若干个轴承形成的顶部支架和基部支架之间。用于在这些支架之间夹持镜的压缩力、以及由轴承施加的剪切力可能进一步使镜变形，并且降低其适当地将电磁能反射到所期望位置的能力。此外，已知的微调机械装置可能不具有围绕多于一个轴线倾斜镜的能力。
系统的其他方面也可能负面地影响系统的CV和系统进行的分析。这些方面包括：照明和检测光学器件的光路中的折射效应；分析物的变化，包括在使用时分析物的染色(例如，荧光或其他标志物的应用)；检测的发出的变异(因为除了被测量的特征以外的因素)；执行激发和/或检测的电子设备的变化；等等。
其他挑战，特别是对于其中细胞仪的分选的输出用于另一目的的分选流式细胞术，包括平衡产量和纯度，以及保持产品的效用。关于根据每个细胞中包含的性染色体被分选的精细胞——通常是为了生成期望性别的后代(在非人类动物中)——较低纯度增加了用这些细胞的受精产生的后代将成为不期望性别的可能性。同时，在分选程序之后，维持携带期望性染色体的精细胞的存活力也是重要的。
发明内容
一个用于在细胞的流式细胞分选中定位细胞的芯流的可调节流动组件的实施方式包括沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件。导管构件包括从第一端延伸到第二端的导管通道。可调节流动组件还包括沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的针构件。针构件包括从针构件的第一端延伸到第二端的针通道。针构件耦合到导管构件，使得针构件的外部部分从导管构件的第一端延伸，并且导管通道和针通道适于接收细胞的芯流。针构件的第一端从具有沿着管轴线延伸的管通道的管纵向偏移，并且随着细胞的芯流退出针构件的第一端时，管通道适于接收细胞的芯流。可调节流动组件还包括耦合到导管构件和针构件的倾斜调节组件，使得导管构件和针构件在其中导管轴线与管轴线同轴对准的第一倾斜位置与其中导管轴线与管轴线形成倾斜角度的第二倾斜位置之间相对于管可移位。
一种可调节流动组件，用于定位分析物的流，包括沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件。导管构件包括从第一端延伸到第二端的导管通道。针构件沿着导管轴线从第一端延伸到第二端，并且针构件包括从针构件的第一端延伸到第二端的针通道。针构件耦合到导管构件，使得针构件的外部部分从导管构件的第一端延伸，并且导管通道和针通道适于接收分析物的流。随着分析物的流退出针构件的第一端，针构件的第一端从具有适于接收分析物的流的管通道的管纵向偏移，并且管通道沿着管轴线延伸。偏移调节组件耦合到导管构件和针构件，使得导管构件和针构件在其中针构件的第一端从管的一部分纵向偏移第一距离的第一偏移位置与其中针构件的第一端从管的该部分纵向偏移第二距离的第二偏移位置之间相对于管可移位。
一种用于流式细胞术的系统包括具有适于接收分析物的流的管通道的管，以及沿着管轴线延伸的管通道。系统还包括可调节流动组件，用于在管通道内定位分析物的流，并且可调节流动组件包括沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件，导管构件包括从第一端延伸到第二端的导管通道。可调节流动组件还包括沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的针构件，针构件包括从针构件的第一端延伸到第二端的针通道。针构件耦合到导管构件，使得针构件的外部部分从导管构件的第一端延伸。导管通道和针通道适于接收分析物的流，并且随着分析物的流退出针构件的第一端，针构件的第一端从具有适于接收分析物的流的管通道的管纵向偏移。可调节流动组件还包括耦合到导管构件和针构件的倾斜调节组件，使得导管构件和针构件在其中导管轴线与管轴线同轴对准的第一倾斜位置与其中导管轴线与管轴线形成倾斜角度的第二倾斜位置之间相对于管可移位。
用于流式细胞术的另一系统包括具有适于接收分析物的流的管通道的管，以及沿着管轴线延伸的管通道。系统附加地包括可调节流动组件，用于在管通道内定位分析物的流，并且可调节流动组件包括沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件，导管构件包括从第一端延伸到第二端的导管通道。可调节流动组件还具有沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的针构件，针构件包括从针构件的第一端延伸到第二端的针通道。针构件耦合到导管构件，使得针构件的外部部分从导管构件的第一端延伸。导管通道和针通道适于接收分析物的流，并且随着分析物的流退出针构件的第一端，针构件的第一端从具有适于接收细胞的芯流的管通道的管纵向偏移。可调节流动组件还包括耦合到导管构件和针构件的偏移调节组件，使得导管构件和针构件相对于管在第一偏移位置(其中针构件的第一端从管的一部分纵向偏移第一距离)与第二偏移位置(其中针构件的第一端从管的该部纵向偏移第二距离)之间可移位，其中第二距离大于第一距离使得导管构件和针构件在其中针构件的第一端从管的一部分纵向偏移第一距离的第一偏移位置与其中针构件的第一端从管的该部分纵向偏移第二距离的第二偏移位置之间相对于管可移位，其中第二距离大于第一距离。
一种用于流式细胞术的系统包括具有配置为接收分析物的流的管通道的管构件，管通道由通道表面限定并且沿着管轴线从管构件的第一端延伸到管构件的第二端。管通道包括从管构件的第一端延伸到管构件的第一点的过渡部以及从第一点延伸到管构件的第二点的管通道的主要部，并且第一点设置在管构件的第一端和第二点之间。过渡部具有从管构件的第一端到管构件的第一点沿着管轴线变化的正截面几何形状，以及其中根据通过过渡部的分析物将暴露的消能率选择变异的正截面几何形状。
一种减少流式细胞处理中分析物的流的消能率的方法包括确定对于流过管构件的管通道的分析物的流的期望最大消能率。管通道沿着管轴线从第一端延伸到第二端，并且管通道包括从第一端延伸到中间点的过渡部和从中间点延伸到管通道的第二端的主要部。该方法还包括确定管通道的过渡部的三维形状，并且在第一端的过渡部的最大内部宽度大于在中间点的过渡部的最大内部宽度。选择过渡部的三维形状以使消能率小于期望最大消能率。该方法还包括构造管通道的过渡部以具有确定的三维形状。
用于流式细胞术的毛细管包括外表面和设置在外表面的径向内侧的管通道，管通道适于接收分析物的流。管通道由通道表面限定，并且沿着管轴线从毛细管的第一端延伸到毛细管的第二端。管通道包括从毛细管的第一端延伸到毛细管的第一点的过渡部以及从第一点延伸到毛细管的第二点的管通道的主要部。过渡部具有的三维的内表面形状选择为以使消能率小于期望最大消能率。第一点设置在第一端和毛细管的第二点之间，并且过渡部在第一端处具有的最大内部宽度大于在第一点处的最大内部宽度。
一种制造用于流式细胞处理的管构件的方法包括将管构件的预制部定位在模具中，使得管构件的预制部的端部设置在模具的腔中。该方法还包括将成形插入件插入腔中，使得成形插入件的端部设置在预制部的端部中或邻近预制部的端部。该方法还包括将材料注入到腔中以形成包括过渡部和管构件的第一端的管构件的端部。
制造用于流式细胞处理的毛细管构件的方法，所述毛细管构件具有由通道表面限定的管通道，并且管通道沿着管轴线从毛细管构件的第一端延伸到毛细管构件的第二端，包括使用三维打印机打印毛细管构件。
本公开的一个方面包括具有基部支架、镜支架、镜、第一偏置构件和第一可调节定位构件的可调节镜组件。镜支架可以悬挂在基部支架上并可以相对于基部支架可移动。镜可以固定到镜支架上，并且具有凹形内表面、至少一个焦点和通过至少一个焦点的光轴。第一偏置构件可以连接在基部支架和镜支架之间，并且可以施加促使推动镜支架朝向或远离基部支架的第一偏置力。第一可调节定位构件可以连接在基部支架和镜支架之间，并且配置为倾斜镜支架围绕横向于镜的光轴的至少第一轴线。
本公开的另一方面提供了一种用于检测流体样品中的分析物的系统。该系统可以包括照明源、流动池、检测器、基部支架、镜支架、镜、第一偏置构件和第一可调节定位构件。照明源可以配置为生成电磁能以在询问区域照明样品。流动池可以包括样品入口、样品出口和限定在样品入口和样品出口之间的流动路径。流动路径可以通过询问区域。检测器可以配置为响应于照明检测由分析物生成的信号。镜支架可以悬挂在基部支架上并且可以相对于基部支架可移动。镜可以固定到镜支架。镜可以具有凹形内表面、与询问区域一致地对准的第一焦点和通过第一焦点的光轴。第一偏置构件可以连接在基部支架和镜支架之间，并且可以施加第一偏置力促使镜支架朝向或远离基部支架。第一可调节定位构件可以连接在基部支架和镜支架之间，并且配置为围绕横向于镜的光轴的至少第一轴线倾斜镜支架光轴。
本公开的另一方面提供了一种用于调节镜组件的角度取向的方法。镜组件可以包括基部支架、悬挂在基部支架上并相对于基部支架可移动的镜支架、固定到镜支架并具有凹形内表面和光轴的镜。镜组件还可以包括连接在基部支架和镜支架之间的第一偏置构件、连接在基部支架和镜支架之间的第一可调节定位构件，以及连接在基部支架和镜支架之间的第二可调节定位构件。该方法可以包括：(a)调节第一可调节定位构件以增加或减小基部支架和镜支架之间的第一距离，从而围绕横向于镜的光轴的至少第一轴线倾斜镜支架光轴；以及(b)调节第二可调节定位构件以增加或减小基部支架和镜支架之间的第二距离，从而围绕横向于镜的光轴的至少第二轴线倾斜镜支架光轴。
在一个实施方式中，用于执行细胞的流式细胞分选的透镜组件包括沿着管轴线从第一端延伸到第二端的伸长管构件。管构件具有外表面和设置在外表面的径向内侧的内表面。内表面限定从管构件的第一端延伸到第二端的管通道，并且管通道适于接收待分选的细胞的芯流。透镜组件还包括具有外表面和从外表面的第一部分延伸到外表面的第二部分的透镜孔的透镜构件。透镜孔由内表面限定，并且内表面沿着透镜轴线从在透镜构件的外表面的第一部分处或邻近透镜构件的外表面的第一部分的第一端延伸到在透镜构件的外表面的第二部分处或邻近透镜构件的外表面的第二部分的第二端，且管构件的至少一部分设置在透镜孔内，并且透镜构件适于聚焦用于检测设置在管通道内的芯流的一个或多个细胞的特性的光。
在另一实施方式中，用于执行细胞的流式细胞分选的透镜组件包括沿着管轴线从第一端延伸到第二端的伸长管构件，并且管构件具有外表面和设置在外表面的径向内侧的内表面。内表面限定从管构件的第一端延伸到第二端的管通道，并且管通道适于接收待分选的细胞的芯流。透镜组件还包括适于聚焦用于检测设置在管通道内的芯流的一个或多个细胞的特性的光的透镜构件。透镜构件具有外表面和从外表面的第一部分延伸到外表面的第二部分的透镜孔，透镜孔由内表面限定。内表面沿着透镜轴线从在透镜构件的外表面的第一部分处或邻近透镜构件的外表面的第一部分的第一端延伸到在透镜构件的外表面的第二部分处或邻近透镜构件的外表面的第二部分的第二端。管构件的外表面具有具有第一直径的圆形横截面形状，并且限定透镜构件的透镜孔的内表面具有具有第二直径的圆形横截面形状，并且第一直径等于第二直径使得透镜孔的内表面与管构件的外表面之间没有径向间隙形成。
一种配置光学系统以减少分析物的测量特性的变异的方法包括：选择来自辐射源的辐射待分解的多个光束，其而成，其中，当多个光束从多个方向照射分析物时，分析物的生成测量的变异等于或低于阈值。该方法还包括对准辐射源和光学地耦合到辐射源的多个光学元件，使得所选择的多个光束在辐射源发出辐射时照射分析物。
在另一实施方式中，用于分析物的饱和照射的光学系统包括辐射源和多个光学元件。光学元件中的至少一些配置为将辐射源发出的辐射分解为多个光束，多个光束饱和分析物，以及多个光束从多个方向照射分析物，其中饱和分析物并从多个方向照射分析物在分析物的测量特性中产生等于或低于预定阈值的变异。
在另一实施方式中，校准具有多个光束的光学系统的部件的方法包括，对于多个光束中的每一个：阻挡除了该光束之外的所有光束，使得仅该光束照射分析物，使光束从一组方向中的每一个方向照射分析物，并且检测与该组方向对应的分析物的一组测量特性。该方法还包括，对于多个光束中的每一个，对准光束与该组方向中的特定方向，该组方向中的特定方向对应于该组测量特性中的最优值。
在另一实施方式中，校准具有多个光束的光学系统的部件的方法包括(a)对于多个光束中的每一个：阻挡除了该光束之外的所有光束，使得仅该光束照射分析物，以及测量以下至少一项：(i)分析物的测量特性，或(ii)光束的光学特性。该方法还包括(b)确定在(i)分析物的测量特性，或(ii)光学特性的至少一个中多个光束之间的变异，(c)基于在多个光束之间的变异，调节一个或多个光学元件以在多个光束之中平衡以下至少一项：(i)分析物的测量特性，或(ii)光学特性。
在另一实施方式中，用于维持光学系统的校准的系统包括：一个或多个源调节部件，以物理地或光学地至少一种方式耦合到辐射源，一个或多个检测器检测以下至少一个：(i)由来自辐射源的辐射照射的分析物的测量特性，或(ii)由辐射源发出的辐射的光学特性，以及计算设备，以电子地或通信地至少一种方式耦合到一个或多个源调节部件和一个或多个检测器。计算设备配置为：接收以下至少一个的测量值：(i)由来自辐射源的辐射照射的分析物的测量特性，或(ii)辐射的光学特性，基于接收的测量值确定对辐射源的一个或多个调节，并且触发一个或多个源调节部件中的至少一个，以完成所确定的对辐射源的一个或多个调节。
在另一实施方式中，自动地调节流式细胞仪的光学系统的装置包括：配置为引导由流式细胞仪使用的辐射或者非空间地操纵辐射中的至少一个的光学元件，物理地耦合到光学元件的致动器，以及用于检测辐射的传播方向、辐射的非空间特性或由流式细胞仪分析的分析物的测量特性中的至少一个的检测器。该装置还包括与致动器和检测器通信地耦合的一个或多个处理器。一个或多个处理器配置为：从检测器接收辐射的传播方向、辐射的非空间特性，或由流式细胞仪分析的分析物的测量特性中的至少一个的指示，并基于接收的指示控制致动器以自动地调节光学元件。
一种用于执行流式细胞术的系统包括具有入口、出口以及与入口和出口流体连通的流动路径的流动池。流动池配置为运载分析物并且具有沿着流动路径设置的分析区域。光学部件的装置配置为向分析区域传送脉冲激光器能量的两个或更多个光束。两个或更多个光束中的每一个沿着相应的光路行进并且以与两个或更多个光束中的其他光束的每一个的时间偏移到达分析区域。每个光路配置为从相对于流动路径的不同角度将光束从光路传送到分析区域。检测器配置为检测响应于两个或更多个光束中的每一个发生的生成的能量标记，并且输出代表每一个能量标记的信号。分析单元配置为从检测器接收代表能量标记的信号的每一个，并且从代表能量标记的信号确定流动池的分析区域中的分析物的特性。
一种用于执行流式细胞术的系统包括具有入口、出口以及与入口和出口流体连通的流动路径的流动池。流动池配置为在流动路径中创建鞘包芯流，鞘包芯流在鞘包芯流的芯中运载分析物。激发能量源配置为发出指向分析物的脉冲激发能量，并且检测器配置为从分析物中检测响应于脉冲激发能量发出的多个信号中的每一个。响应于脉冲激发能量发出的信号指示分析物的特征。同步电路配置为响应于由激发能量源发出的脉冲激发能量的每一个脉冲生成同步信号。数字转换器电路具有响应于同步信号的输入端，配置为响应于脉冲激发能量发出的每一个信号的代表数字化。
选择用于照射的分析物的方法包括对于在流中行进的多个分析物中的每一个：接收分析物的测量特性的指示，并且确定其中设置分析物的流的条带，流的条带是多个条带之一。此外，该方法包括，对于多个条带中的每一个，基于设置在条带中的多个分析物的子集的测量特性，确定条带是否被由辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
在另一实施方式中，用于选择性地照射分析物的光学系统包括发出辐射的脉冲的辐射源，辐射的脉冲通过的调制器，该调制器运行以选择性地引导辐射的脉冲，以及检测器。光学系统还包括计算设备，以电子地或通信地中的至少一种方式耦合到调制器和检测器。计算设备配置为从检测器接收多个分析物中的每一个的特性的指示，并且基于接收的多个分析物的特性的指示，控制调制器以引导辐射的脉冲中的某些朝向多个分析物的选择子集，并且以引导辐射的脉冲的剩余部分离开多个分析物。
在另一实施方式中，选择用于照射的分析物的方法包括，对于在流中行进的多个分析物中的每一个：接收分析物的测量特性的指示，并且基于测量特性的指示，确定分析物是否将被由辐射源发出的一个或多个脉冲照射。对于在流中行进的多个分析物中的每一个，该方法还包括以下至少一项：如果确定分析物将被照射，使得分析物被一个或多个脉冲照射，或者如果确定分析物不将被照射，使得分析物不被一个或多个脉冲照射。
在另一实施方式中，用于选择性地照射分析物的光学系统包括发出辐射的脉冲的辐射源，辐射的脉冲通过的调制器，该调制器运行用于选择性地引导辐射的脉冲，和检测器。光学系统还包括计算设备，以电子地或通信地中的至少一种方式耦合到调制器和检测器。计算设备配置为对于多个分析物中的每一个：从检测器接收分析物的测量特性的指示，并且基于测量特性的指示，确定分析物是否将被辐射的脉冲照射。此外，计算设备配置为以下至少一项：如果确定分析物将被照射，则控制调制器以引导辐射的脉冲朝向分析物，或者如果确定分析物不将被照射，则控制调制器以引导辐射的脉冲离开分析物。
在另一实施方式中，选择用于照射的分析物的方法包括，对于在流中行进的多个分析物中的每一个：接收分析物的测量特性的指示，以及确定其中设置有分析物的流的条带，流的条带是多个条带之一。该方法还包括对于多个条带中的每一个，基于设置在条带中的多个分析物的子集的测量特性，确定条带是否将被由辐射源发出的辐射照射。
在另一实施方式中，用于选择性地照射分析物的光学系统包括辐射源、检测器和以电子地或通信地中的至少一种方式耦合到调制器和检测器的计算设备。计算设备配置为，对于多个分析物中的每一个，从检测器接收分析物的测量特性的指示，并且基于测量特性的指示，确定分析物是否将被由辐射源发出的辐射照射。计算设备进一步配置为以下至少一项：如果确定分析物将被照射，使得辐射源发出的辐射被引导朝向分析物，或者，如果确定分析物不将被照射，使得辐射源发出的辐射被引导离开分析物。
在另一实施方式中，一种在流中分选精细胞的方法包括选择流中的精细胞以由激光器发出的辐射照射。该方法还包括使用激光器以用辐射来照射流中的精细胞，辐射具有在一百纳米到八百纳米之间的波长，辐射包括具有重复率大于1兆赫的脉冲，并且辐射将大于1微焦耳每平方毫米的能量密度传送到精细胞。
在另一实施方式中，一种用于在流中分选精细胞的系统包括发出辐射的激光器，该辐射：具有在一百纳米到八百纳米之间的波长，包括具有重复率大于1兆赫的脉冲，并且将大于一微焦耳每平方毫米的能量密度传送到精细胞。该系统还包括一个计算设备，配置为使得由激光器发出的辐射被调制，使得精细胞中的选择的精细胞被辐射照射。
根据一个示例性方面，公开了一种在流式细胞处理中产生分析物的浓缩流的方法。该方法包括将鞘液注入到入口喷嘴，经由布置在入口喷嘴中的入口管将包括分析物的芯流注入到鞘液中，并在入口喷嘴中形成包括芯流和鞘液的鞘包芯流。该方法还包括通过布置在入口喷嘴和出口喷嘴之间的管构件将鞘包芯流从入口喷嘴传送到出口喷嘴。该方法还包括一旦鞘包芯流退出管构件，则从鞘包芯流中回收芯流。
根据另一示例性方面，公开了一种用于流式细胞处理的设备。该设备包括入口喷嘴、管构件、出口喷嘴和捕获机械装置。入口喷嘴包括布置为接收包括分析物的芯流的入口管。入口喷嘴限定布置为在入口管周围接收鞘液的入口腔。入口喷嘴配置为形成包括围绕芯流的鞘液的鞘包芯流。管构件具有管通道，管通道具有入口端和与入口端相对的出口端，入口端布置为从入口喷嘴接收鞘包芯流。出口喷嘴布置为经由管构件的出口端从管构件接收鞘包芯流。捕获机械装置接近管构件的出口端定位在出口喷嘴中，使得捕获机械装置配置为一旦鞘包芯流退出管构件，则从鞘包芯流中恢复回收芯流。
附图说明
图1A是已知鞘包芯式流体机械装置的第一实施方式的示意图；
图1B是已知鞘包芯式流体机械装置的第二实施方式的示意图；
图1C是示出根据本公开的各种实施方式的检测和可选地分选分析物体的方法的流程图；
图1D是根据本公开的各种实施方式的装置和方法的控制系统的示意图；
图1E是根据本公开的各种实施方式的用于检测和可选的分选分析物的示例系统的示意图；
图1F是用于流式细胞术的可调节流动组件的实施方式的前视图；
图1G是导管构件和针构件在相对于管的第二倾斜位置中的实施方式的局部视图；
图1H是在图1F的可调节流动组件的实施方式中的导管构件和针构件的实施方式的局部剖视图；
图1I是沿图1F的线1I-1I截取的导管构件的实施方式的局部剖视图；
图1J是在相对于管的第一偏移位置中的导管构件和针构件的实施方式的局部剖视图；
图1K是在相对于管的第二偏移位置中的导管构件和针构件的实施方式的局部剖视图；
图1L是在相对于管的第三偏移位置中的导管构件和针构件的实施方式的局部剖视图；
图1M是第一偏移构件的实施方式的透视图；
图1N是第二偏移构件的实施方式的透视图；
图1O是用于执行细胞的流式细胞分选的可调节流动组件的实施方式的前视图；
图1P是用于执行细胞的流式细胞分选的可调节流动组件的实施方式的前视图；
图1Q是在相对于管的第一倾斜位置中的导管构件和针构件的实施方式的局部剖视图；
图1R是在相对于管的第二倾斜位置中的导管构件和针构件的实施方式的局部剖视图；
图1S是倾斜调节组件的偏置组件的实施方式的局部剖视图；
图1T是在相对于管的第三倾斜位置中的导管构件和针构件的实施方式的局部视图；
图2A是用于执行细胞的流式细胞分选的系统的实施方式的前视图；
图2B是图2A的系统的实施方式的管构件的实施方式的剖视图；
图2C是图2A的系统的实施方式的流动组件的实施方式的剖视图；
图2D是用于管构件的实施方式的模具的实施方式的俯视图；
图2E是用于管构件的实施方式的模具的实施方式的俯视图；
图2F是管构件的实施方式的端部的实施方式的顶部剖视图；
图2G是用于管构件的实施方式的模具的实施方式的顶部局部视图；
图2H是由图2G的模具制造的管构件的实施方式的顶部局部剖视图；
图2I是管构件的实施方式的端部的实施方式的顶部剖视图；
图2J是管构件的实施方式的端部的实施方式的顶部剖视图；
图2K是管构件的实施方式的端部的实施方式的顶部剖视图；
图2L是从管构件的管通道的轴线向下观察的管构件的第一端的实施方式的视图；
图2M是图2L的管构件的实施方式的顶部剖视图；
图2N是图2L的管构件的实施方式的侧剖视图；
图3A是根据本公开的原理构造的可调节镜组件的实施方式的透视图；
图3B是图3A中描述的可调节镜组件的另一透视图；
图3C是图3A所描述的可调节镜组件的分解组件视图；
图3D是沿着图3A的线A-A的剖视图；
图3E是沿着图3A的线B-B的剖视图；
图3F是根据本公开的原理的用于检测流体样品中的分析物的系统的一个实施方式的透视图；
图3G是根据本公开的原理的用于检测流体样品中的分析物的系统的一个实施方式的示意图；
图3H是镜的光轴的可选的布置的示意图；
图3I是根据本公开的原理调节镜组件的方法的一个实施方式的流程图；
图4A是用于进行细胞的流式细胞分选的透镜组件的实施方式的前视图；
图4B是图4A的透镜组件的透视图；
图4C是沿着纵向管轴线截取的图4A的透镜组件的剖视图；
图4D是图4A的透镜组件的管构件的实施方式的剖视图；
图4E是图4A的透镜组件的管构件的另一实施方式的剖视图；
图4F是图4A的透镜组件的透镜构件的实施方式的剖视图；
图4G是透镜组件的实施方式的局部剖视图；
图4H是透镜组件的实施方式的剖视图；
图4I是透镜组件的实施方式的局部剖视图；
图4J是透镜组件的实施方式的剖视图；
图5A和5B包括分别示出作为强度和脉冲能量的函数的分析物的饱和度的曲线图；
图5C和5D包括示出对用于照射分析物的数量的光束和对分析物的饱和度水平的分析物的测量特性中的依赖性变化的曲线图；
图5E是用于至少部分地饱和具有多个光束的分析物的示例光学系统的框图；
图5F示出实现图5E的光学系统的部件的示例布置；
图5G示出将来自辐射源的光分解成多个光束的示例，例如图5E和图5F所示的多个光束；
图5H是用于至少部分地饱和具有多个光束的分析物的另一示例光学系统的框图；
图5I示出实现图5H的光学系统的部件的示例布置；
图5J、图5K、图5L和图5M示出可以在图5H和图5I的光学系统中实现的示例空间调节；
图5N和图5O示出可以在图5H和图5I的光学系统中实现的示例非空间调节；
图5P是用于对准和/或调节图5H和图5I所示的光学系统的示例方法的流程图；
图5Q是可以在图5H和图5I所示的光学系统中实现的用于迭代地对准多个光束的示例方法的流程图；
图5R是可以在图5H和图5I所示的光学系统中实现的用于迭代地平衡多个光束的示例方法的流程图；
图5S是可以在图5H和图5I所示的光学系统中实现的用于监测和调节光学系统的示例方法的流程图；
图5T是可以用于配置图5H和图5I所示的光学系统的用于建模饱和度和多个光束的示例方法的流程图；
图5U包括示出一个或多个检测器的饱和度的荧光性与前向散射的曲线图；
图5V包括示出由一个或多个检测器的饱和引起的背景饱和度的曲线图；
图5W包括示出补偿图5V所示的背景饱和度的分析物的实际饱和度的模型的曲线图；
图5X包括示出分析物的各向异性行为的曲线图；
图5Y是可以在图5E和图5H所示的光学系统中的一个或两个中均实现的示例计算设备的框图；
图6A描述了用于确定分析物的定向和/或形态的照明能源的示例布置；
图6B描述了作为图6A的能源布置的结果检测到的示例信号；
图6C示出在图6A的能源布置中的分析物细胞定向的示例；
图6D描述了作为在图6C中所示的每个分析物细胞定向的结果检测到的示例信号；
图6E是检测多个照明能源的多个检测器的实现的示例；
图6F描述了检测器和镜设置的实施方式；
图6G描述了实现另外的散射检测器的检测器和镜设置的实施方式；
图7A示出一组荧光性信号的示例和各种取样方案的效果；
图7B是具有自由运行检测器的示例分选细胞仪的框图；
图7C是具有同步照明和检测/数字化的示例分选细胞仪的框图；
图7D是描述执行流式细胞术的方法的流程图；
图7E是描述执行流式细胞术的另一方法的流程图；
图8A是用于分选具有辐射的脉冲的分析物的示例光学系统的框图；
图8B示出与通过流行进的分析物的速率相比，由激光器发出的脉冲的示例重复率；
图8C示出可以在图8A的光学系统中产生的示例调制脉冲；
图8D是可以在图8A的光学系统中实现的用于以逐个分析物为基础分选分析物的示例方法的流程图；
图8E示出分析物行进的流的示例条带；
图8F示出可以在图8A的光学系统中产生的其他调制脉冲；
图8G示出可以在图8A的光学系统中使用的辐射的示例重叠脉冲；
图8H示出在图8A的光学系统中可以使用的示例重叠条带；
图8I示出可以在图8A的光学系统中使用的示例间隔开的脉冲和相应的条带；
图8J示出可以在图8A的光学系统中使用的示例非周期性条带和脉冲；
图8K示出可以在图8A的光学系统中使用的非周期性和间隔开的条带和脉冲；
图8L和图8M示出可以在图8A的光学系统中使用的示例分选策略；
图8N和图8O示出可以在图8A的光学系统中使用的另一示例分选策略；
图8P和图8Q示出可以在图8A的光学系统中使用的又另一示例分选策略；
图8R是可以在图8A的光学系统中实现的在一个个条带基础上用于分选分析物的示例方法的流程图；
图8S是示出用于确定用于中和精细胞的必要功率或功率密度的一系列实验的曲线图；
图8T示出示例建模的光束形状；
图8U示出作为激光器功率的函数的精细胞的测量和建模中和率；
图8V是可以在图8A所示的光学系统中实现的示例计算设备的框图；
图9A是根据本公开的原理构造的具有捕获机械装置的用于执行流式细胞术的设备的侧视图；
图9B是图9A的设备的一部分的特写视图；
图9C是在形成捕获管中的图9A的捕获机械装置的第一示例的透视图；
图9D是由图9C的捕获机械装置回收的鞘包芯流的芯流的剖视图；
图9E是在形成可调节捕获管组件中的根据本公开的原理构造的捕获机械装置的第二示例的透视图；
图9F是耦合到设备的出口喷嘴的图9E的捕获机械装置的剖视图；
图9G是图9F的捕获机械装置的特写视图，示出了捕获机械装置如何在与鞘包芯流的流动轴线平行的方向上调节；
图9H是在可调节捕获管组件的形成中根据本公开的原理构造的捕获机械装置的第三示例的透视图；
图9I是耦合到设备的出口喷嘴并可以在垂直于鞘包芯流的流动轴线的两个方向上可移动的图9H的捕获机械装置的特写、剖视图；
图9J是根据本公开的原理构造的在多孔介质的形成中的捕获机械装置的第四示例的剖视图；
图9K是图9J的捕获机械装置的特写视图；
图9L是根据本公开的原理构造的，在多孔介质和设置在其上的捕获管的形成中的捕获机械装置的第五示例的剖视图；
图9M是图9L的捕获机械装置的特写视图；
图9N是示出连接到捕获机械装置中的一个，以施加真空压力帮助虹吸鞘液并将鞘液引导到流体连接容器的真空泵的示意图；以及
图9O是示出连接到捕获机械装置中的一个，以施加真空压力帮助回收芯流并将芯流引导到流体连接容器的真空泵的示意图。
具体实施方式
用于执行流式细胞术的方法
参照图1C，在本公开的实施方式中，用于检测和，可选地，用于高速分选分析物的方法120可以通常顺序地包括，例如，将含有或者疑似含有分析物的样品通过样品入口引入到流动池的流体流动路径(框图122)，使样品通过流体动力聚焦区域(框图124)，在询问区域照明样品，响应于照明，分析物生成可检测信号(框图126)，采集可检测信号并检测分析物或分析物的期望特征(框图128)，在询问区域下游的分选区域中使用导向分析物的分选能量可选地分选分析物或所关注的分析物，分选能量可操作以修改、损坏或毁坏分析物(框图130)，在样品出口或分选区域下游的其他区域可选地物理地分选样品(框图132)，和样品通过流动池出口的退出(框图134)。
虽然方法120的各个步骤在上面分别描述并具体如下，但是应当理解，方法120的步骤可以同时或基本上同时执行。例如，将样品引入流体流动路径和流体动力聚焦可以同时发生，例如，在流动池由毛细管形成的实施方式中。毛细管可以实现样品的近似立即聚焦。在另一个实施方式中，可以在样品入口处提供流体动力聚焦元件，使得样品入口是流体动力聚焦区域，和/或包括流体动力聚焦装置，并且样品在进入流动池的流体流动路径时被聚焦。可选地，流体动力聚焦元件或区域可以设置在样品入口的下游，并且样品可以于在入口处引入之后被聚焦。
可以同时或基本上同时发生的步骤的另一个示例包括在分选区域下游的样品的可选的物理分选，并将样品从样品出口退出。如下面详细描述的，当样品退出样品出口时，物理分选可以发生。在其他实施方式中，在样品出口上游，但是在分选区域下游的物理分选区域也可以被设置为使得在样品退出之前发生物理分选。
例如，样品的照明、可检测信号的采集、和分析物的检测都可以基本上同时发生。通过基本上同时，应当理解，照明、采集和检测步骤以这样的速度执行，即，以该速度样品可以被照明、生成可检测信号、以及可检测信号可以被采集并发射到检测器。例如，这种动作可以以约为电磁能的速度发生，因此可以被认为是基本上同时的。
用于执行流式细胞术的控制系统
如图1D所示，流式细胞术系统可以包括计算机控制系统200。计算机控制系统200可以包括一个或多个计算机设备202，诸如工作站、膝上型计算机、平板计算机、上网本计算机、个人数字助理等等。众所周知，每个计算机设备202可以包括或访问一个或多个微处理器设备204、一个或多个易失性存储器设备(例如，RAM)206和一个或多个非易失性存储器设备(例如，硬盘驱动器、光学存储器设备等)208。微处理器设备204可以在运行时操作期间将机器可执行指令和数据存储在易失性存储器设备206上，并且类似地可以在非易失性存储器设备208上存储指令和/或数据。例如，如众所周知的，用于一个或多个例程或程序的指令可以存储在非易失性存储器设备208中，以供微处理器设备204检索。微处理器设备204可以在执行例程时从非易失性存储器设备208中检索例程并且将例程的副本存储在易失性存储器设备206中。在例程执行期间，微处理器设备204可以另外地将数据存储在易失性存储器设备206和非易失性存储器设备208中的一个或分别均在二者上存储。另外，如下所述，微处理器设备204可以接收、处理和/或存储来自计算机202外部的一个或多个设备的数据在存储器设备206、208中。一个或多个输入/输出(I/O)设备210可以促进微处理器204和外部设备之间以及，另外地在微处理器204和存储器设备206、208之间的通信。此外，I/O设备210可以与显示设备212通信，显示设备212可以在计算机设备202内部或外部、并且可以用于显示用于允许操作者控制细胞计数系统的用户界面。一个或多个输入设备214(例如，鼠标、触摸屏、键盘等)可以允许用户将数据或命令输入到细胞计数系统。
当使用机器可执行指令编程时，微处理器204转换为专用微处理器，其配置为执行与执行流式细胞术相关联的任务，如下文和全部申请中所述。当然，微处理器204可以可选地是专用集成电路(ASIC)设备、现场可编程门阵列(FPGA)设备或另一种类型的处理器，其被专门构建或另外编程以用于执行任务并执行与流式细胞术和/或分选系统的操作相关联的指令。当然，如通常所理解的，微处理器204可以是单个设备或多个设备，可以包括一个或多个分立封装中的一个或多个处理内核等。在本说明书中，术语微处理器将用于指示根据所描述的实施方式配置为执行必需的指令以执行流式细胞术的任何处理设备。
I/O设备210可以促进微处理器204和细胞仪硬件诸如分选能量源250、检测器150、照明源151和流体系统之间的通信。关于流体系统，具体地，I/O设备210可以促进微处理器204和操作以控制从鞘液和样品液的供应源分别到采集容器的鞘液和样品液的流动的流动控制子系统216之间的通信。例如，流动控制子系统216可以控制与鞘液供应源218流体连通的泵218A(参见图1E)，可以控制与样品液供应源220流体连通的泵220A(参见图1E)，和/或可以控制与采集容器224流体连通的泵224A(参见图1E)。此外，流动控制子系统216可以包括传感器或与传感器通信，传感器可操作以感测鞘液流动的、样品液流动的、进入采集容器224的流体流动的、和/或在流式细胞术系统内形成的鞘包芯流动的流动体积或速率。最后，I/O设备210可以促进微处理器204与光学子系统的一个或多个部件230之间的通信。部件230可以包括一个或多个可移动光学元件(例如，镜或透镜)和/或一个或多个电致变色设备，其可用于选择性地引导、重定向和/或阻止来自分选能量源250和/或照明能量源151的能量。此外，部件230可以包括一个或多个可移动的光学元件，其可操作以校准和/或控制以下各项或促进以下各项的校准和/或控制：(1)光学元件的位置；(2)照明能量、分选能量和/或检测到的能量的方向；和/或(3)照明能量、分选能量和/或检测到的能量的强度。
如将理解的，计算机202可以存储和执行用于实现一个或多个例程(其可以包括控制例程、分析例程、分选例程等)的各种计算机可读指令，并且，特别是，以控制鞘液和样品液的相对流动，以接收和分析检测器150输出的数据，以控制照明源151，以控制分选能量源250，以控制光学元件的配置，以分析流体流动的一个或多个特性等。虽然这些例程被描述为存储在有形的、非暂时性存储器设备上并由微处理器设备执行，但例程也可以是硬件模块。硬件模块是能够执行某些操作并且可以以某种方式配置或布置的有形单元。在示例实施方式中，一个或多个计算机系统(例如，独立式、客户端或服务器计算机系统)或计算机系统的一个或多个硬件模块(例如，处理器或一组处理器)可以由软件(例如，应用或应用部)配置为运行以执行如上所述的某些操作的硬件模块。
在各种实施方式中，可以机械地或电子地实现硬件模块。例如，硬件模块可以包括永久配置的专用电路或逻辑(例如，作为专用处理器，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))以执行某些操作。硬件模块还可以包括由软件临时配置以执行某些操作的可编程逻辑或电路(例如，包含在通用处理器或其他可编程处理器内)。应当理解，在专用和永久配置的电路中或在临时配置的电路(例如，由软件配置)中，机械地实现硬件模块的决定可以是由成本和时间考虑所驱使的。
示例流式细胞仪
图1E描述了用于执行流式细胞术的系统300的示例实施方式。如上所述，计算机202控制系统300。计算机202从流动控制子系统216接收传感器信号和其他信息，并将控制信号发送回流动控制子系统216。流动控制子系统216根据从计算机202接收的信号进行操作，以控制泵218A从鞘液供应源218抽取鞘液并且控制泵220A从样品液供应源220抽取样品液。因此，沿流动路径226产生流动。流动路径226包括操作以产生鞘包芯流的流体动力聚焦元件228。由计算机202的处理器204执行的例程导致计算机202向流动控制子系统216提供信号，使得流动控制子系统216维持和/或调节鞘液和样品液的流动以维持稳定的流动并最优化鞘包芯流内的分析物颗粒的间隔。
计算机202还通信地耦合到照明能量源151A和151B，提供给每一个或多个控制信号用于选择性地接通照明能量源151A、151B和/或确定照明能量源151A、151B的功率设置。照明能量149从照明能量源151A、151B中的每一个投射，通过椭圆形采集器元件146中的相应开口282A、282B。照明能量149导向流动路径226中的询问区域148。在询问区域148处的流动池中一体地形成的球形模制件154确保照明能量149在入射到分析物上时不被折射。
当照明能量149入射到询问区域148内的分析物上时，其使分析物以荧光的形式发出可检测信号153。在询问区域148处一体形成在流动池中的球形模制件154在离开流动池时最小化可检测信号153的折射。可检测信号153入射到具有与流动路径226中的询问区域148相一致的第一焦点的椭圆形采集器元件146上。椭圆形采集器元件146将可检测信号153反射向椭圆形采集器元件146的第二焦点，该第二焦点与针孔217的位置相对应。可检测信号153穿过针孔217，然后入射到检测器150上。
通信地耦合到计算机202的检测器150向计算机202发送对应于可检测信号153的信号。计算机202执行例程，其可操作以从检测器150接收信号，并且从检测器150确定发出可检测信号153的分析物是否是处于期望子群体或不处于期望子群体中。
计算机202进一步通信地耦合到分选能量源250。计算机202向分选能量源250发送信号，以当发出可检测信号153的分析物将处于分选区域152中(分选区域152布置在由分选能量源250发出的电磁辐射276的路径中)时，选择性地接通分选能量源250。当分析物不在期望子群体中时，计算机202使分选能量源250发出电磁辐射276，并且当分析物在期望子群体中时使分选能量源250不会发出电磁辐射276。在计算机202上执行的例程可以根据流动的已知参数确定分析物何时处于分选区域152中，已知参数在任何情况下也由计算机202经由流动控制子系统216控制。光束阻挡器278可以防止电磁辐射276入射到系统270的其他部分上。
采集容器224在流动路径226的末端采集含有分选的样品的流体。
下面的描述将会描述许多改进。改进中的每一个可以与上述的控制系统和/或示例流式细胞仪和/或方法采用。虽然将通过示例的方式描述和明确地提及元件的各种组合，但是本领域技术人员将理解，这些示例是非限制性的，并且将容易地理解元件的各种组合是可能的。
可调节样品注入
在实现了鞘包芯流以运载分析物经过和/或通过询问区域的流式细胞仪中，芯流的对准–即，芯流在流动路径内的精确和适当定位是重要的，尤其由于一些这样的系统(诸如分析精细胞或其他各向异性地发出或发射信号的分析物的那些系统)的光学器件从中采集来自分析物的信号的非常狭窄的聚焦体积。由于调节光学器件以解释芯流在流动路径内的移动的困难性和/或复杂性，鞘包芯流中芯流的适当对准对于维持分析物沿着最佳路径的流动使得每个分析物穿过聚焦体积是重要的，其因而对于实现由光学器件采集的信号的期望数量和质量是重要的。实现这种对准是困难的，特别是在闭路细胞仪(即，流动路径在整个分析区域是完全封闭的细胞仪)中，因为非常聚焦的芯流是不稳定的并且容易受到流体扰动的影响，诸如压力变化、温度变化、分析物的颗粒密度变化、流动路径中的碎屑(例如，积垢、堵塞)等。
本文描述的可调节流动池的各种实施方式解决了维持芯流在流动路径内的适当和精确对准的问题，并且在这样做时，经由系统的光学器件改进了从分析物接收的信号的数量和/或质量。因此，减轻了由芯流的路径中的偏差引起的分析物的不良或次佳的限定、区别和/或分离。另外，一些所描述的实施方式可以使用芯流将溶剂、表面活性剂、研磨剂或其他试剂(液体或固体)传送到碎屑或堵塞部位，以在不需要调节的路径的情况下清洁流动池并将芯流的流动恢复到其最佳位置。
如图1F所示，用于在流式细胞术应用(例如，细胞的流的流式细胞分选)中定位分析物的流(例如，细胞的流，诸如非人类精细胞，在鞘包芯流中)的可调节流动组件1010包括沿着导管轴线1014从第一端1016延伸到第二端1018的伸长的导管构件1012。导管构件1012包括导管通道1020，从第一端1016延伸到第二端1018。可调节流动组件1010还包括沿着导管轴线1014从第一端1024延伸到第二端1026的针构件1022。针构件1022包括针通道1028，从针构件1022的第一端1024延伸到第二端1026。针构件1022耦合到导管构件1012，使得针构件1022的外部部分1030从导管构件1012的第一端1016延伸，并且导管通道1020和针通道1028适于接收细胞的芯流。针构件1022的第一端1024从具有沿管轴线1036延伸的管通道1034的管1032纵向偏移，并且管通道1034适于当细胞的芯流随着退出针构件1022的第一端1024时接收细胞的芯流。
仍然参照图1F，可调节流动组件1010还包括耦合到导管构件1012和针构件1022的倾斜调节组件1038，使得导管构件1012和针构件1022相对于管1032在其中导管轴线1014与管轴线1036同轴对准的第一倾斜位置1040(如图1F所示)与其中导管轴线1014与管轴线1036形成倾斜角度θ101的第二倾斜位置1042(如图1G所示)之间可移位。这样配置，可调节流动组件1010可以是流动池的一部分，并且针构件1022的第一端1024可以相对于管1032可调节，从而随着细胞的芯流退出针构件1022的第一端1024，允许细胞的芯流精确地定位在管通道1034内。细胞的芯流在管通道1034内的精确定位允许包括芯流的单个细胞被引导到在管通道1034内并且潜在地在围绕芯流的鞘流动中的精确位置，或处理(例如，检测、分类和/或供能)细胞并且设置在管通道1034的第一端1044的下游的固定装置(例如，激光器)的焦点。
更详细地转向可调节流动组件1010，图1F所示的伸长的导管构件1012可以沿导管轴线1014从第一端1016延伸到第二端1018，并且导管通道1020可以从第一端1016延伸到第二端1018。导管构件1012可以包括端部1050，其沿着导管轴线1014从导管构件1012的第一端1016延伸到向下(即朝向第二端1018)偏移的第一中间点1051。端部1050可以具有圆柱形主体1052和朝向导管构件1012的第一端1016在直径上逐渐减小的锥形或有斜面的端部1053。圆柱形主体1052可以关于导管轴线1014对称。导管构件1012还可以包括设置在第一中间点1051和沿着导管轴线1014向下偏移的第二中间点1055之间的第一衬圈部1054。第一衬圈部1054可以是圆柱形的并且可以关于导管轴线1014对称。第一衬圈部1054可以具有大于端部1050的主体1052的直径的直径。一个或多个鞘通道1058可以从第一衬圈部1054的第一端1059纵向延伸到第一衬圈部1054的第二端1060，通过第一衬圈部1054。一个或多个鞘通道1058中的每一个可以具有纵向或基本上纵向延伸的鞘通道轴线1061，并且每个鞘通道轴线1061可以平行于导管轴线1014并与导管轴线1014径向地(即，在与导管轴线1014垂直的方向上)偏移。在一些实施方式中，三个或更多个鞘通道(例如，介于8个和12个鞘通道1058之间)可以围绕通过第一衬圈部1054径向地和/或一致地排列，如图1I所示。
参照图1F，导管构件1012还可以包括设置在第一衬圈部1054和导管构件1012的第二端1018之间的第二衬圈部1062。具体地，第二衬圈部1062可以设置在设置在第二衬圈部1062的第一端1065处的第三中间点(沿着导管轴线1014从第二中间点1055向下偏移)和设置在第二衬圈部1062的第二端1066处的第四中间点1064(沿着导管轴线1014从第三中间点1063向下偏移)之间。第二衬圈部1062可以是圆柱形的并且可以关于导管轴线1014对称。第二衬圈部1062可以具有大于端部1050的主体1052的直径的直径。例如，第二衬圈部1062可以具有等于或近似等于第一衬圈部1054的直径的直径。
仍然参照1F，中间部1071可以设置在第一衬圈部1054的第二端1060和第二衬圈部1062的第一端1065之间(即，在第二中间点1055和第三中间点1063之间)。中间部1071可以是圆柱形的，并且可以关于导管轴线1014对称。中间部1071可以具有小于(例如，5％至40％小于)第一衬圈部1054和第二衬圈部1062中的一个或两者的直径的直径。因此，限定中间部1071的外表面1067、限定第一衬圈部1054的第二端1060的表面1068和限定第二衬圈部1063的第一端1065的表面1069可以配合以形成圆周的凹部1070。
如图1F所示，可调节流动组件1010还包括刚性地固定到导管构件1012的基部构件1046，并且倾斜调节组件1038的一个或多个调节构件1048可以可移动地耦合到基部构件1046，使得一个或多个调节构件1048相对于基部构件1046的移位导致导管构件1012和针构件1022从第一倾斜位置1040移位到第二倾斜位置1042。基部构件1046可以设置在导管构件1012的第二端1018处或邻近导管构件1012的第二端1018。例如，基部构件1046可以是耦合到导管构件1012的第二端1018的圆柱形凸缘1072(和/或具有圆柱形凸缘1072的形状)。圆柱形凸缘1072可以沿着导管轴线1014从第四中间点1064纵向延伸到导管构件1012的第二端1018。圆柱形凸缘可以具有大于(例如，介于两倍到六倍之间大于)第一衬圈部1054和第二衬圈部1062中的一个或两者的直径的直径。圆柱形凸缘1072可以具有关于导管轴线1014对称的外表面1074。圆柱形凸缘1072可以具有可以垂直于或基本上垂直于(例如，形成90度到85度之间的相对角度)导管轴线1014延伸的顶表面1075，并且顶表面1075可以是平面的或基本上平面的。圆柱形凸缘1072在导管构件1012的第二端1018处或邻近导管构件1012的第二端1018可以另外具有可以垂直于或基本上垂直于(例如，形成90度到85度之间的相对角度)导管轴线1014延伸的底表面1076，并且底表面1076可以是平面的。装配凹部1079可以设置为部分地通过圆柱形凸缘1072，并且可以在导管构件1012的第二端1018处从底表面1076向上延伸到导管构件1012的第一端1016。装配凹部1079可以适于接收与管或储液器(未示出)耦合的配件或耦合件(未示出)，管或储液器供应或提供从导管构件1012的第二端1018(即，入口)到(和离开)导管构件1012的第一端1016流过导管通道1020的细胞的芯流。
参照图1F和图1H，可调节流动组件1010还包括沿着导管轴线1014延伸的针构件1022，并且针构件1022包括沿着针轴线1077从针构件1022的第一端1024延伸到第二端1026的针通道1028。针构件1022可以是圆柱形的，并且可以关于针轴线1077对称，并且针轴线1077可以与导管轴线1014同轴对准。针构件1022可以以任何允许细胞的芯流向上流过导管通道1020以通过针通道1028从第二端1026流动到(和离开)第一端1024的方式耦合到导管构件1012。具体地，针构件1022可以耦合到导管构件1012，使得针构件1022的外部部分1030从导管构件1012的第一端1016延伸。在一些实施方式中，针构件1022的中间点1078可以设置在第一端1024和第二端1026之间的针轴线1077处或邻近针轴线1077，并且针构件1022的外部部分1030从第一端1024延伸到中间点1078，使得针构件1022的中间点1078设置在导管构件1012的第一端1016处或邻近导管构件1012的第一端1016。这样的设置下，设置在第二端1026和中间点1078之间的针构件1022的一部分可以布置在导管通道1020的一部分内。密封件1080可以设置在导管构件1012的第一端1016处或邻近导管构件1012的第一端1016，和/或在针构件1022的中间点1078处或邻近针构件1022的中间点1078，以密封针构件1022的外表面与导管通道1022的内表面之间的间隙。密封件1080可以是任何适当的材料、部件或材料或部件的组合，或诸如环形弹性密封件(例如，O形圈)或蜡、胶水或硬化密封件，例如。
如图1K所示，可调节流动组件1010还包括可以与导管构件1012和针构件1022耦合的偏移调节组件1082，使得导管构件1012和针构件1022相对于管1032可移位，管1032适于当随着细胞的芯流退出针构件1022第一端1024时接收细胞的芯流。具体地，导管构件1012和针构件1022相对于管1032在第一偏移位置1084(图1J所示)和第二偏移位置1086(图1K所示)之间可移位。在图1K的实施方式中，使用偏移调节组件1082将导管构件1012和针构件1022相对于管1032从第一偏移位置1084移位到第二偏移位置1086。
在图1J所示的第一偏移位置1084中，针构件1022的第一端1024在管通道1034的第一端1044处沿着管轴线1036从基准点1087纵向偏移第一距离D101。这样的设置下，基部构件1046的顶表面1075可以耦合到(例如，接触或紧邻表面)相对于管1032固定或静止的结构或表面1094。例如，如图1O所示，结构或表面1094可以是耦合到管1032的主体1095的一部分，其中主体1095包括适于在管通道1034内以将在下面详细描述的方式接收鞘流并且引导鞘流的内部腔1096。
在图1K所示的第二偏移位置1086中，针构件1022的第一端1024在管通道1034的第一端1044处沿着管轴线1036从基准点1087纵向偏移第二距离D102，并且第二距离D102大于第一距离D101。在一些实施方式中，针轴线1077(和/或导管轴线1014)可以在第一偏移位置1084和/或第二偏移位置1086与管轴线1036同轴对准。然而，针轴线1077(和/或导管轴线1014)可以在第一偏移位置1084和/或第二偏移位置1086与管轴线1036形成倾斜角度θ101(例如，在0.10°至15.00°之间的范围，或更具体地，在0.10°至7.00°之间或0.10°至5.00°之间的范围)。
在图1K所示的第二偏移位置1086中，偏移调节组件1082可以包括或包含第一插入构件1088a。第一插入构件1088a可以是具有直径略大于第二衬圈部1062的直径(并且大于第一衬圈部1054的直径)的中心孔的盘(如图1M所示)。第一插入构件1088a可以具有圆柱形形状。具体地，第一插入构件1088a可以具有关于插入轴线1093a对称的外表面1089a，当与导管构件1012耦合时，插入轴线1093a可以与导管轴线1014同轴对准。第一插入构件1088a可以具有可以垂直于或基本上垂直于导管轴线1014和/或插入轴线1093a延伸的顶表面1091a，并且顶表面1091a可以是平面的或基本上平面的。第一插入构件1088a可以另外具有可以垂直于或基本上垂直于导管轴线1014和/或插入轴线93a延伸的底表面1092a，并且底表面1092a可以是平面的或基本上平面的。如图1K所示，第一插入构件1088a可以具有可以等于第二距离D102与第一距离D101之间的差的第一纵向厚度1090a。此外，底表面1092a可以适于与基部构件1046的顶表面1075接触或紧邻。顶表面1091a可以适于耦合到(例如，接触或紧邻表面)可以是主体1095的一部分的结构或表面1094。
任何数量的另外的偏移位置也是可能的。例如，在图1L所示的第三偏移位置1098中，针构件1022的第一端1024在管通道1034的第一端1044处沿着管轴线1036从基准点1087纵向偏移第三距离D103，并且第三距离D103大于第一距离D101和第二距离D102。在第三偏移位置1098中，偏移调节组件1082可以包括或包含第二插入构件1088b(或第二插入构件1088b和第一插入构件1088a)。第二插入构件1088b可以是具有直径略大于第二衬圈部1062的直径(并且大于第一衬圈部1054的直径)的中心孔的盘。如图1N所示，第二插入构件1088b可以具有圆柱形形状，并且第二插入构件1088b可以具有关于插入轴线1093b对称的外表面1089b，当与导管构件1012耦合时，插入轴线1093b可以与导管轴线1014同轴对准。第二插入构件1088b可以具有可以垂直于或基本上垂直于导管轴线1014和/或插入轴线1093b延伸的顶表面1091b，并且顶表面1091b可以是平面的或基本上平面的。第二插入构件1088b可以另外具有可以垂直于或基本上垂直于导管轴线1014和/或插入轴线1093ab延伸的底表面1092b，并且底表面1092b可以是平面的或基本上平面的。如图1L所示，第二插入构件1088b可以具有可以大于第一纵向厚度1090a的第二纵向厚度1090b，并且第二纵向厚度1090a可以是第三距离D103与第一距离D101之间的差。底表面1092b可以适于与基部构件1046的顶表面1075接触或紧邻。顶表面1091b可以适于耦合到(例如，接触或紧邻表面)可以是主体1095的一部分的结构或表面1094(如图1O所示)。第二插入构件1088b(和/或第一插入构件1088a)可以包括单个、单一部件，或者可以由多个部件(例如，多个堆叠的薄盘)组成或包括多个部件。
如图1O所示，可调节流动组件1010还包括倾斜调节组件1038，使得导管构件1012和针构件1022相对于管1032在其中导管轴线1014与管轴线1036同轴对准的第一倾斜位置1040(如图1F所示)与其中导管轴线1014与管轴线1036形成倾斜角度θ101的第二倾斜位置1042(如图1G所示，为清楚起见而放大)之间可移位。
如图1Q所示，倾斜调节组件1038可以包括可移动地耦合到基部构件1046的一个或多个调节构件1122，使得一个或多个调节构件1122(例如，两个、三个、四个或更多个调节构件1122)相对于基部构件1046的移位导致导管构件1012和针构件1022从第一倾斜位置1040(如图1Q所示)移位到第二倾斜位置1042(如图1R所示，倾斜角度θ101为清楚起见而放大)。
如图1Q所示，倾斜调节组件1038可以包括第一调节构件1122a和第二调节构件1122b，并且第一调节构件1122a和第二调节构件1122b中的每一个可以是伸长的并且可以分别从第一端1124a、1124b延伸到第二端1126a、1126b。第一调节构件1122a和第二调节构件1122b中的每一个可以具有布置在第一端1124a、第一端1124b和第二端1126a、1126b之间的螺纹部1128a、1128b，并且螺纹部1128a、1128b可以螺纹地接合穿过基部1046形成的对应螺纹孔1130a、1130b，使得第一调节构件1122a和/或第二调节构件1122b围绕螺纹孔1130a、1130b的轴线的旋转导致第一调节构件1122a和/或第二调节构件1122b相对于基部构件1046的相应的移位。第一调节构件1122a和第二调节构件1122b可以以任何适当的方式旋转。在一些实施方式中，第一调节构件1122a和第二调节构件1122b可以由与计算机或用户接口(未示出)通信的自动驱动器(未示出)旋转。在其他实施方式中，第一调节构件1122a和第二调节构件1122b中的每一个的第二端1126a、1126b可以具有可以适于使用诸如螺丝刀或六角扳手的工具以被手动旋转的头部。
如图1Q所示，第一调节构件1122a和第二调节构件1122b中的每一个的第一端1124a、1124b可以适于接触相对于管1032固定的第一插入构件1088a的底表面1092a的一部分(或图1K所示的第二插入构件1088b的底表面1092b的一部分)。在一些实施方式中，第一调节构件1122a和第二调节构件1122b中的每一个的第一端1124a、1124b可以适于接触可以是与管1032耦合的主体1095的一部分的结构或表面1094(图1O所示)。因此，当第一调节构件1122a和/或第二调节构件1122b围绕螺纹孔1130a、1130b的轴线旋转，使得第一调节构件1122a和/或第二调节构件1122b朝向第一插入构件1088a(或第二插入构件1088b)平移，并且接合第一或第二插入构件1088a、1088b(或图1O的结构或表面1094)的底表面1092a、1092b的部分时，第一调节构件1122a和/或第二调节构件1122b向固定的第一插入构件1088a(或第二插入构件1088b)的进一步移位将使基部构件1046和导管构件1012/针构件1012移位。
在一些实施方式中，可以使用三个调节构件1122(第一调节构件1122a、第二调节构件1122b和第三调节构件1122c)，并且第一调节构件1122a、第二调节构件1122b和第三调节构件1122c可以围绕导管轴线1014径向排列(例如，一致地径向排列)。第三调节构件1122c可以在形状和功能上与第一调节构件1122a和第二调节构件1122b相同。
如图1S所示，可以使用一个或多个偏置组件1132以将基部构件1046的顶表面1075朝向第一插入构件1088a(或第二插入构件1088b)和/或主体1095偏置。具体地，一个或多个偏置组件1132，诸如第一偏置组件1132a，可以具有可以是伸长的并且可以从第一端1134a延伸到第二端1136a的轴1133a。螺纹部1138a可以设置为邻近第一端1134a，并且螺纹部1133a可以螺纹地接合在主体1095中(或者在设置在主体1095的腔或孔中的插入件中)形成的对应的螺纹孔1140a。轴1133a的第二端1136a可以具有延伸超过基部构件1046的底表面1076的扩大的头部1142a。轴1133a可以延伸通过第一插入构件1088a中的孔1146a和/或延伸通过通过基部构件1046的孔1148a，并且孔1146a、1148a中的每一个可以具有大于轴1133a的直径的直径，以当导管构件1012从第一倾斜位置1040(图1F所示)移位到第二倾斜位置1042(图1G所示)或任何其他倾斜位置时，允许轴1133a在孔1146a、1148a内移动。诸如线圈弹簧的偏置构件1144a可以围绕基部构件1046的头部1142a和底表面1076之间的轴1133a设置，并且偏置构件1144a可以提供将基部构件1046朝向管1032和/或第一插入构件1088a和/或主体1095偏置的力。这样定位，偏置构件1144a也可以将第一和/或第二调节构件1122a、1122b的第一端1124a、1124b偏置为与第一或第二插入构件1088a、1088b(或主体1095的结构或表面1094)的底表面1092a、1092b接触或接合。
本领域技术人员将认识到，偏置构件1144a还可以设置在轴1133a处或其附近的任何适当位置，以将基部构件1046朝向管1032和/或第一插入构件1088a和/或主体195偏置。例如，偏置构件1144a可以设置在第一端部1134a处或邻近第一端部1134a，并且第二端部1136a可以固定在基部构件146的底表面1076或者与基部构件146的底表面1076接触。
在一些实施方式中，可以使用三个偏置组件1132(第一偏置组件1132a、第二偏置组件(未示出)和第三偏置组件(未示出))，并且第一偏置组件1132a、第二偏置组件1132b和第三偏置组件1132c可以围绕导管轴线1014径向排列(例如，一致地径向排列)。第二偏置组件1132b和第三偏置组件1132c可以在形状和功能上与第一偏置组件1132a相同。
在使用中，如图1P所示，可调节流动组件1010可以设置为使得可调节流动组件1010的针构件1022的第一端1024，从管1032的管通道1034的第一端1044处沿着管轴线1036的基准点1087纵向偏移。鞘液可以经由鞘入口1150a、1150b通过相应的鞘通道1152a、1152b引入，每个鞘通道1152a、1152b终止在限定于第一衬圈部1054和第二衬圈部1062之间的凹部1070。凹部1070中的鞘液向上流动通过纵向延伸通过第一衬圈部1054并进入内部腔1096的一个或多个鞘通道1058。一旦在内部腔1096内，鞘液由截头圆锥形或波状的表面1156平稳地引导进入管通道1034，其中鞘液围绕退出针构件1022的第一端1024的细胞的芯流。密封件1154可以设置在第一衬圈部1054周围，以防止鞘液流过在第一衬圈部1054的外表面与主体1095的表面之间的间隙。
参照图1F，如果期望相对于管1032重新定位针构件1022的第一端1024以引导细胞的芯流在管通道1034内退出针构件1022的第一端1024，则第一调节构件1122a(图1Q所示)可以如前所述相对于基部构件1046向上移位(即，朝向导管构件1012的第一端1016)，从而使导管构件1012和针构件1022相对于管1032在图1F的第一倾斜位置1040(其中导管轴线1014与管轴线1036同轴对准)与图1G所示的第二倾斜位置1042(其中导管轴线1014与管轴线1036形成倾斜角度θ101)之间移位。在一些实施方式中，导管构件1012和针构件1022可以相对于管1032在第一倾斜位置1040(其中导管轴线1014与管轴线1036形成第一倾斜角度θ101)与第二倾斜位置1042(其中导管轴线1014与管轴线1036同轴对准)之间移位。在其他实施方式中，导管构件1012和针构件1022可以相对于管1032在第二倾斜位置1042(其中导管轴线1014与管轴线1036形成第一倾斜角度θ101)与第三倾斜位置1049(其中导管轴线1014与管轴线1036形成第二倾斜角度θ102(图1T所示))之间移位，并且其中第一倾斜角度θ101与第二倾斜角度θ102不同。为了更准确地微调细胞的芯流的位置，第二调节构件1122b和/或第三调节构件1122c可以以前面描述的方式独立地定位(取代或与第一调节构件1122a结合)。
参照图1K，为了进一步相对于管1032重新定位针构件1022的第一端1024以引导细胞的芯流(在管通道1034内退出针构件1022的第一端1024)，偏移调节组件1082可以沿着导管轴线1014和/或管轴线1036相对于管1032移位导管构件1012和针构件1022。具体地，为了相对于管1032在第一偏移位置1084(图1J所示)和第二偏移位置1086(图1K所示)之间纵向地移位针构件1022的第一端1024，可以将第一偏移构件1088a插入导管构件1012之上，从而使第一插入构件1088a的底表面1092a与基部构件1046的顶表面1075接触或紧邻。这样定位，针构件1022的第一端1024在远离管通道1034的第一端1044处沿着管轴线1036的基准点1087纵向移位等于第一偏移构件1088a的纵向厚度1090a的距离。可以根据需要使用另外的或可选的偏移构件1088(诸如具有纵向厚度1090b的第二偏移构件1088b)。这样的设置下，针构件1022的第一端1024相对于管1032是纵向地且有角度地可调节的，允许随着细胞的芯流退出针构件1022的第一端1024，细胞的芯流精确地定位在管通道1034内。
鉴于上述描述应充分理解，需要三个或更多个调节构件1122，使得针构件1022相对于管轴线1036的角度是三维可调节的。可选的，两个调节构件1122在正交轴上的调节将足以执行针构件1022相对于管轴线1036的三维调节。如果期望更精细的调节能力，则可以提供另外的调节构件1122。
另外，在上述任何实施方式中，调节构件1122可以以任何已知的方式机械地耦合到一个或多个可操作以旋转调节构件1122(或者调节调节构件1122，如果不通过旋转运动致动)的电动机或驱动器(未示出)。应该容易理解，用于调节构件1122中的每一个的电动机或驱动器可以由根据控制例程操作的控制器控制。控制例程可以根据具有作为一个输入的反馈信号的控制算法进行操作。反馈信号可以是，例如，提供从分析物接收的信号的光学信号强度的指示或测量的检测器信号。控制算法可以控制电动机或驱动器调节调节构件1122以最大化反馈信号(例如，检测器信号)，指示芯流的位置与光学器件的聚焦体积对准。在具有在正交方向上调节的两个调节构件的实施方式中，控制算法可以简单地引起电动机或驱动器以“扫描”轴线和“峰值化”(即，使最大化或以其他方式最优化)信号的方式调节调节构件。
或者，反馈信号可以是两个、三个或更多个检测器信号，在相对于管轴线的各个角度提供从分析物接收的信号的光学信号强度的相应的指示或测量。通过分析多个信号，控制算法可以确定芯流的最佳调节位置，并可以相应地控制电动机或驱动器调节调节构件1122。
作为另一个选择，系统可以测量变异系数(CV)值，CV值与通过询问区域并且被经由光学器件接收信号的分析系统分析的分析物的测量相关联。CV通常被理解为概率分布或频率分布的离差的标准化测量，并且被限定为标准偏差与平均值的速率。控制算法可以以使CV最小化的方式控制电动机或驱动器以调节调节机械装置。
组件1010可以采用或被采用在任何适当的流动池配置中，包括在全部本说明书中公开的那些配置。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是本公开并不限于此。可以对已公开的实施方式进行改变，这些实施方式仍然在所附权利要求的范围内。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种用于定位分析物的流的可调节流动组件，所述可调节流动组件包括：沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件，所述导管构件包括从所述第一端延伸到所述第二端的导管通道；沿着所述导管轴线从第一端延伸到第二端的针构件，所述针构件包括从所述针构件的第一端延伸到所述针构件的第二端的针通道，所述针构件耦合到所述导管构件，使得所述针构件的外部部分从所述导管构件的第一端延伸，所述导管通道和所述针通道适于接收所述分析物的流，并且随着所述分析物的流退出所述针构件的第一端，所述针构件的第一端从具有适于接收所述分析物的流的管通道的管纵向偏移，以及其中所述管通道沿着管轴线延伸；倾斜调节组件，耦合到所述导管构件和所述针构件，使得所述导管构件和所述针构件在其中所述导管轴线与所述管轴线同轴对准的第一倾斜位置与其中所述导管轴线与所述管轴线形成倾斜角度的第二倾斜位置之间相对于所述管可移位。
2.根据方面1所述的可调节流动组件，还包括：固定到所述导管构件的基部构件，其中所述倾斜调节组件包括可移动地耦合到所述基部构件的一个或多个调节构件，使得所述一个或多个调节构件相对于所述基部构件的移位导致所述导管构件和所述针构件从所述第一倾斜位置移位到所述第二倾斜位置。
3.根据方面1或2所述的可调节流动组件，还包括：耦合到所述导管构件和所述针构件的偏移调节组件，使得所述导管构件和所述针构件在其中所述针构件的第一端从所述管的一部分纵向偏移第一距离的第一偏移位置与其中所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移第二距离的第二偏移位置之间相对于所述管可移位，其中所述第二距离大于所述第一距离。
4.根据方面1至3中任一项所述的可调节流动组件，其中在所述第一偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准，并且在所述第二偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准。
5.根据方面1至4中任一项所述的可调节流动组件，还包括：固定到所述导管构件的基部构件，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第一插入构件，所述第一插入构件具有等于所述第一距离与所述第二距离之间的差的纵向高度，其中当所述第一插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第二距离。
6.根据方面1至5中任一项所述的可调节流动组件，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第二插入构件，所述第二插入构件具有等于所述第一距离与第三距离之间的差的纵向高度，其中当所述第二插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第三距离。
7.根据方面1至6中任一项所述的可调节流动组件，其中所述第一插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第一插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
8.根据方面1至7中任一项所述的可调节流动组件，其中所述针构件的中间点设置在所述针构件的第一端和所述针构件的第二端之间，以及其中所述针构件的所述外部部分从所述第一端延伸到所述中间部，使得所述针构件的所述中间点设置为邻近所述导管构件的第一端。
9.根据方面1至8中任一项所述的可调节流动组件，其中所述基部构件是耦合到所述导管构件的第二端的圆柱形凸缘。
10.根据方面1至9中任一项所述的可调节流动组件，其中所述一个或多个调节构件是螺纹构件。
11.根据方面1至10中任一项所述的可调节流动组件，其中所述螺纹构件接合通过所述基部构件形成的螺纹孔，使得所述螺纹构件可移动地耦合到所述基部构件。
12.根据方面1至11中任一项所述的可调节流动组件，其中所述一个或多个调节构件包括两个或更多个调节构件，其中所述两个调节构件中的每一个是螺纹构件，以及其中所述螺纹构件中的每一个接合通过所述基部构件形成的螺纹孔，使得所述螺纹构件可移动地耦合到所述基部构件。
13.根据方面1至12中任一项所述的可调节流动组件，其中所述螺纹构件在平行于所述导管轴线的方向上延伸。
14.根据方面1至13中任一项所述的可调节流动组件，其中所述倾斜角度在0.5°与10°之间。
15.根据方面1至14中任一项所述的可调节流动组件，其中所述基部构件与所述导管构件一体地形成。
16.一种用于定位分析物的流的可调节流动组件，所述可调节流动组件包括：沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件，所述导管构件包括从所述第一端延伸到所述第二端的导管通道；沿着所述导管轴线从第一端延伸到第二端的针构件，所述针构件包括从所述针构件的第一端延伸到所述针构件的第二端的针通道，所述针构件耦合到所述导管构件，使得所述针构件的外部部分从所述导管构件的第一端延伸，所述导管通道和所述针通道适于接收所述分析物的流，并且随着所述分析物的流退出所述针构件的第一端，所述针构件的第一端从具有适于接收所述分析物的流的管通道的管纵向偏移，并且其中所述管通道沿着管轴线延伸；偏移调节组件，耦合到所述导管构件和所述针构件，使得所述导管构件和所述针构件在其中所述针构件的第一端从所述管的一部分纵向偏移第一距离的第一偏移位置与其中所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移第二距离的第二偏移位置之间相对于所述管可移位，其中所述第二距离大于所述第一距离。
17.根据方面16所述的可调节流动组件，其中在所述第一偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准，并且在所述第二偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准。
18.根据方面16或17所述的可调节流动组件，还包括：固定到所述导管构件的基部构件，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第一插入构件，所述第一插入构件具有等于所述第一距离与所述第二距离之间的差的纵向高度，其中当所述第一插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第二距离。
19.根据方面16至18中任一项所述的可调节流动组件，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第二插入构件，所述第二插入构件具有等于所述第一距离与第三距离之间的差的纵向高度，其中当所述第二插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第三距离。
20.根据方面16至19中任一项所述的可调节流动组件，其中所述第一插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第一插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
21.根据方面16至20中任一项所述的可调节流动组件，其中所述针构件的中间点设置在所述针构件的第一端和所述针构件的第二端之间，以及其中所述针构件的所述外部部分从所述第一端延伸到所述中间部，使得所述针构件的所述中间点设置为邻近所述导管构件的第一端。
22.根据方面16至21中任一项所述的可调节流动组件，其中所述基部构件是耦合到所述导管构件的第二端的圆柱形凸缘。
23.根据方面16至22中任一项所述的可调节流动组件，其中所述基部构件与所述导管构件一体地形成。
24.一种用于流式细胞术的系统，所述系统包括：管，具有适于接收分析物的流的管通道，所述管通道沿着管轴线延伸；以及可调节流动组件，用于在所述管通道内定位所述分析物的流，所述可调节流动组件包括：沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件，所述导管构件包括从所述第一端延伸到所述第二端的导管通道；沿着所述导管轴线从第一端延伸到第二端的针构件，所述针构件包括从所述针构件的第一端延伸到所述针构件的第二端的针通道，所述针构件耦合到所述导管构件，使得所述针构件的外部部分从所述导管构件的第一端延伸，所述导管通道和所述针通道适于接收所述分析物的流，并且随着所述分析物的流退出所述针构件的第一端，所述针构件的第一端从具有适于接收所述分析物的流的所述管通道的所述管纵向偏移；以及倾斜调节组件，耦合到所述导管构件和所述针构件，使得所述导管构件和所述针构件在其中所述导管轴线与所述管轴线同轴对准的第一倾斜位置与其中所述导管轴线与所述管轴线形成倾斜角度的第二倾斜位置之间相对于所述管可移位。
25.根据方面24所述的系统，还包括：固定到所述导管构件的基部构件，其中所述倾斜调节组件包括可移动地耦合到所述基部构件的一个或多个调节构件，使得所述一个或多个调节构件相对于所述基部构件的移位导致所述导管构件和所述针构件从所述第一倾斜位置移位到所述第二倾斜位置。
26.根据方面24或25所述的系统，还包括：耦合到所述导管构件和所述针构件的偏移调节组件，使得所述导管构件和所述针构件在其中所述针构件的第一端从所述管的一部分纵向偏移第一距离的第一偏移位置与其中所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移第二距离的第二偏移位置之间相对于所述管可移位，其中所述第二距离大于所述第一距离。
27.根据方面24至26中任一项所述的系统，其中在所述第一偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准，并且在所述第二偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准。
28.根据方面24至27中任一项所述的系统，还包括：固定到所述导管构件的基部构件，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第一插入构件，所述第一插入构件具有等于所述第一距离与所述第二距离之间的差的纵向高度，其中当所述第一插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第二距离。
29.根据方面24至28中任一项所述的系统，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第二插入构件，所述第二插入构件具有等于所述第一距离与第三距离之间的差的纵向高度，其中当所述第二插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第三距离。
30.根据方面24至29中任一项所述的系统，其中所述第一插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第一插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
31.根据方面24至31中任一项所述的系统，其中所述针构件的中间点设置在所述针构件的第一端和所述针构件的第二端之间，以及其中所述针构件的所述外部部分从所述第一端延伸到所述中间部，使得所述针构件的所述中间点设置在邻近所述导管构件的第一端。
32.根据方面24至31中任一项所述的系统，其中所述基部构件是耦合到所述导管构件的第二端的圆柱形凸缘。
33.根据方面24至32中任一项所述的系统，其中所述一个或多个调节构件是螺纹构件。
34.根据方面24至33中任一项所述的系统，其中所述螺纹构件接合通过所述基部构件形成的螺纹孔，使得所述螺纹构件可移动地耦合到所述基部构件。
35.根据方面24至34中任一项所述的系统，其中所述一个或多个调节构件包括两个或更多个调节构件，其中所述两个调节构件中的每一个是螺纹构件，以及其中所述螺纹构件中的每一个接合通过所述基部构件形成的螺纹孔，使得所述螺纹构件可移动地耦合到所述基部构件。
36.根据方面24至35中任一项所述的系统，其中所述螺纹构件在平行于所述导管轴线的方向上延伸。
37.根据方面24至36中任一项所述的系统，其中所述倾斜角度在0.5°与10°之间。
38.根据方面24至37中任一项所述的系统，其中所述基部构件与所述导管构件一体地形成。
39.一种用于流式细胞术的系统，所述系统包括：管，具有适于接收分析物的流的管通道，所述管通道沿着管轴线延伸；以及可调节流动组件，用于在所述管通道内定位所述分析物的流，所述可调节流动组件包括：沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长导管构件，所述导管构件包括从所述第一端延伸到所述第二端的导管通道，沿着所述导管轴线从第一端延伸到第二端的针构件，所述针构件包括从所述针构件的第一端延伸到所述针构件的第二端的针通道，所述针构件耦合到所述导管构件，使得所述针构件的外部部分从所述导管构件的第一端延伸，所述导管通道和所述针通道适于接收所述分析物的流，并且随着所述分析物的流退出所述针构件的第一端，所述针构件的第一端从具有适于接收所述分析物的流的管通道的所述管纵向偏移；以及偏移调节组件，耦合到所述导管构件和所述针构件，使得所述导管构件和所述针构件在其中所述针构件的第一端从所述管的一部分纵向偏移第一距离的第一偏移位置与其中所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移第二距离的第二偏移位置之间相对于所述管可移位，其中所述第二距离大于所述第一距离。
40.根据方面39所述的系统，其中在所述第一偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准，并且在所述第二偏移位置，所述导管轴线与所述管轴线同轴对准。
41.根据方面39或40所述的系统，还包括：固定到所述导管构件的基部构件，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第一插入构件，所述第一插入构件具有等于所述第一距离与所述第二距离之间的差的纵向高度，其中当所述第一插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第二距离。
42.根据方面39至41中任一项所述的系统，其中所述偏移调节组件包括不可移动地耦合到所述基部构件的第二插入构件，所述第二插入构件具有等于所述第一距离与第三距离之间的差的纵向高度，其中当所述第二插入构件耦合到所述基部构件时，所述针构件的第一端从所述管的所述一部分纵向偏移所述第三距离。
43.根据方面39至42中任一项所述的系统，其中所述第一插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第一插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
44.根据方面39至43中任一项所述的系统，其中所述针构件的中间点设置在所述针构件的第一端和所述第二端之间，以及其中所述针构件的所述外部部分从所述第一端延伸到所述中间部，使得所述针构件的所述中间点设置在邻近所述导管构件的第一端。
45.根据方面39至44中任一项所述的系统，其中所述基部构件是耦合到所述导管构件的第二端的圆柱形凸缘。
46.根据方面39至45中任一项所述的系统，其中所述基部构件与所述导管构件一体地形成。
47.根据方面1至46中任一项所述的可调节流动组件，其中所述分析物的流是细胞的芯流，以及其中所述可调节流动组件适于用来执行所述细胞的芯流的流式细胞分选。
48.根据方面16至47中任一项所述的可调节流动组件，其中所述分析物的流是细胞的芯流，以及其中所述可调节流动组件适于用来执行所述细胞的芯流的流式细胞分选。
49.根据方面24至48中任一项所述的系统，其中所述分析物的流是细胞的芯流，以及其中在流式细胞术中使用的所述系统是用于执行所述细胞的芯流的流式细胞分选的系统。
50.根据方面39至49中任一项所述的系统，其中所述分析物的流是细胞的芯流，以及其中在流式细胞术中使用的所述系统是用于执行所述细胞的芯流的流式细胞分选的系统。
51.根据方面1至50中任一项所述的可调节流动组件，其中所述第二插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第二插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
52.根据方面19至51中任一项所述的可调节流动组件，其中所述第二插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第二插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
53.根据方面24至52中任一项所述的系统，其中所述第二插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第二插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
54.根据方面39至53中任一项所述的系统，其中所述第二插入构件具有圆柱形形状，所述圆柱形形状具有从平面的底表面纵向偏移所述第二插入构件的所述纵向高度的平面的顶表面。
55.根据方面39至54中任一项所述的系统，还包括：一个或多个驱动器，可操作响应于相应的控制信号以引起所述偏移调节组件的调节；以及控制器，根据控制例程向所述一个或多个驱动器中的每一个提供所述相应的控制信号。
56.根据方面55所述的系统，其中所述控制例程根据从分析系统接收的变异系数信号生成所述相应的控制信号。
57.根据方面55所述的系统，其中所述控制例程根据从分析系统接收的检测器信号生成所述相应的控制信号。
具有复曲率的喷嘴
如图2A所示，用于在分析物的流(例如，细胞的流，诸如非人类精细胞的流)的流式细胞应用(例如，流式细胞术、流式细胞分选等)中使用的系统2010，包括具有管通道2013的管构件2011。管构件2011和管通道2013包括具有非常微小或毛发状内径(例如，少于1mm)的毛细管。管通道2013可以适于接收分析物的流，并且在实施方式中，接收围绕流的鞘流，并且管通道2013可以由通道表面2017限定。管通道2013包括过渡部2025和主要部2029，并且过渡部具有沿着管轴线2015减小的横截面形状，以将分析物的流(以及鞘流，当存在一个鞘流时)引导到可以具有恒定直径的主要部2029。一旦在管通道2013的主要部2029内，分析物的流可以经受将在本文中更详细描述的流式细胞处理(例如，分析和/或分选)。例如，源2089(例如，激光器)(参见图2A)可以生成可以穿过围绕管构件2011的透镜构件2042的光束，以聚焦在管通道2013内的分析物之一上并检测该分析物的特性。
这样的配置下，用于流式细胞应用的系统2010可以适于作为流动池的一部分，并且通道表面2017具有这样的形状(即，当垂直于管轴线观察时的横截面形状)，其被精确地设计为当分析物的流流过管通道2013时，在分析物的流(例如，细胞的流)中产生期望的流动特性(例如，减少湍流消能率)。在许多实施方式中，期望流动特性至少包括被鞘流以芯在空间中基本上被限制的方式围绕的芯流的产生，并且使得芯流的位置随着时间仅在受控限度内变化。由于通道表面2017的形状可能产生的其他流动特性包括，作为示例而非限制，流速、压力变化、随时间或距离的压力梯度、加速度、温度、温度变化、能量、能量分散率、流动稳定性、芯尺寸等。通过建模、计算和/或经验方法，流动池的设计可以适于改进特性，以产生任何期望形状的流动池，以满足这种“理性”设计方法的需要。
控制和/或维持低于最大允许值的分析物的流(其可以被鞘流包围或混合)的消能率，例如，在管构件2011的第一点2027和/或第二点2031(图2A所示)处或其下游降低湍流和/或流体动压。这样的降低的湍流/流体动压降低了在包括分析物的流的分析物上的流体动力，其进而可以阻止、限制或降低对分析物的损害，并且在精子性别鉴定应用中，可以增加在分选程序之后保持可生育的、能动的和/或多产的期望销售的百分比。因为流式细胞应用的成本(例如，分析物的流式细胞分选)是大量的，所以阻止对分析物的损害提高了流式细胞操作的效率产量和收益率，尤其是在涉及基于性别的哺乳动物非人类精细胞的分选的应用中。尽管在本说明书中经常描述该目的，但通过本说明书将会认识到，本文描述的方法适用于实现在流动池中表面几何形状的精确设计的许多潜在目标。
更详细地参见系统2010，管构件2011可以是伸长的并且可以沿着管轴线215从管构件2011的第一端2021延伸到第二端2023，如图2A所示，并且管构件2011可以具有任何适当的纵向长度。如本文所使用的，术语“纵向”是指沿着或平行于管轴线2015和/或图2A的参考坐标系的Z-轴线的方向，并且术语“径向”是指垂直于管轴线2015和/或平行于图2A和图2B的参考坐标系的X轴线的方向。如图2B所示，管构件2011可以包括外表面2038，并且外表面2038可以具有任何适当的形状或形状的组合。例如，外表面2038的全部或一部分可以关于管轴线2015对称。更具体地，外表面2038的全部或一部分可以具有圆形横截面形状(其可以关于管轴线2015对称)，使得外表面2038具有圆柱形形状(或大致上圆柱形的形状)。在一些实施方式中，圆形横截面形状的直径从管构件2011的第一端2021至第二端2023可以是恒定的，使得外表面2038具有恒定的直径D201。然而，在其他实施方式中，圆形横截面形状的直径可以在管轴线2015的全部或部分长度上从管构件2011的第一端2021到第二端2023变化。在另外的其他实施方式中，管构件2011可以具有矩形(即，形成矩形棱镜)的外表面2038和/或内表面和/或可以具有矩形的横截面。
如图2B所示，管构件2011包括设置在外表面2038的径向内侧的通道表面2017。即，通道表面2017与管轴线2015之间的第一径向距离小于垂直于管轴线2015在外表面2038和管轴线2015之间的第二径向距离。通道表面2017在大致纵向方向上限定从管构件2011的第一端2021延伸到第二端2023的管通道2013，并且管通道2013可以适于接收，例如，待分选的细胞的流。
包括过渡部2025和主要部2029的管通道2013可以具有任何适当的形状或形状的组合。如图2B所示，过渡部2025可以具有第一形状或形状的组合，并且主要部2029可以具有第二形状或形状的组合。过渡部2025可以沿着管轴线2015在第一端部2021和从第一端部2021偏移纵向距离的管构件2011的第一点2027之间延伸。过渡部2025可以在第一端部2021和第一点2027之间具有任何适当的正截面形状(即，垂直于管轴线2015观察时的横截面形状)或形状的组合。例如，如图2B所示，当沿管轴线2015观察时，过渡部2025的全部或一部分(或通道表面2017限定管通道2013的过渡部2025)可以具有圆形横截面形状，并且过渡部2025的全部、无任何部分或一部分关于管轴线2015对称。如图2B所示，过渡部2025可以从管构件2011的第一端2021朝向管构件2011的第一点2027汇聚(例如，逐渐汇聚，连续地或不连续地)。这样，过渡部2025可以具有大致圆锥形或截头圆锥形形状，可以具有曲线形状等。如前所述，过渡部2025(和/或主要部2029)的形状被设计为产生期望流动特性，例如作为示例，以便当细胞的流流过管通道2013时，降低细胞的流的消能率。
为了产生通过管通道2013的流体和/或分析物的流动的期望特性，例如，将细胞的流的消能率降低到适当水平，或者维持细胞的流的消能率低于最大值，过渡部2025的纵向横截面形状(即，垂直于管轴线2015选取和/或观察的横截面)(或限定过渡部2025的通道表面2017的形状)可以被精确地确定。例如，过渡部2025的纵向横截面形状可以通过流动方程或通过建模通过管通道2013(或过渡部2025)的流动以确定，使用计算流体动力学(“CFD”)方法和/或适当的软件和/或硬件和/或计算机设备以模拟、预测和/或建模通过通道的流体和/或细胞的特性。使用CFD软件，例如，可以估计过渡部2025的第一纵向横截面形状，并且可以建模该形状用于与CFD软件一起使用。然后可以使用CFD软件建模通过过渡部2025的流动(以及通过主要部2029的流动或通过整个管通道2013的流动)，并且可以确定和分析一个或多个流动参数(例如，压力、流体温度、消能率)。如果一个或多个流动参数在期望范围内(例如，消能率低于最大值)，则过渡部2025的第一纵向横截面形状可以适用于给定的应用。然而，如果一个或多个流动参数在期望范围之外(例如，消能率等于或高于最大值)，则可以估计过渡部2025的第二纵向横截面形状，并且可以建模该形状用于与CFD软件一起使用。可以重复该过程，直到过渡部2025的适当的纵向横截面形状被确定。
在一些实施方式中，当垂直于管轴线2015观察时过渡部2025的全部或一部分可以具有线性纵向横截面形状，使得过渡部2025具有截头圆锥形形状。如图2I所示，当垂直于管轴线2015观察时过渡部2025的全部或一部分可以具有非线性纵向横截面形状。例如，如图2I所示，非线性纵向横截面形状的部分2115(或全部)可以是对数曲线。在其他实施方式中，如图2J所示，非线性纵向横截面形状的部分2117(或全部)可以是抛物线型的。如图2K所示，当垂直于管轴线2015观察时过渡部2025的第一部分2111可以具有纵向非线性横截面形状，并且当垂直于管轴线2015观察时过渡部2025的第二部分2113可以具有纵向线性横截面形状。
管通道2013还包括沿着管轴线2015从管构件2011的第一点2027延伸到第二点2031的主要部2029，并且第一点2027可以从第二点2031纵向偏移，使得第一点2027位于第一端2021和第二点2031之间。主要部2029可以在第一点2027和第二点2031之间具有圆形横截面形状，并且圆形横截面形状可以是恒定的或基本上恒定的。主要部2029的横截面直径可以具有任何适当的值，例如1.00mm至50μm(例如，200pm)。在一些实施方式中，第二点2031可以在管构件2011的第二端2023处或邻近管构件2011的第二端2023。
虽然在图7A-7C中示出了当垂直于管轴线2015观察时具有各种纵向横截面形状，但是在一些实施方式中，当从与管轴线2015垂直的一个或多个角度观察时过渡部2025的纵向横截面形状可以呈现对称。另外，当从与管轴线2015垂直的不同角度观察时过渡部2025的纵向横截面形状可以呈现不同的几何形状。即，在过渡部2025中的管通道2013可以呈现被选择以产生期望流动特性的任意的三维的几何形状。图8A-8C示出了过渡部2025中的一个这样的三维的几何形状。图2L描述了沿着管轴线2015观察的管通道2013的过渡部2025的示例实施方式(即，看进管通道2013的端2021)。
在管通道2013的端2021处，三维形状在第一方向上具有最大宽度D202，在大致垂直于第一方向的第二方向上具有最大宽度D203。从垂直于管轴线2015的方向“A”观察，管构件2011如图2M所描述的那样呈现。管通道2013在管通道2013的第一端2021处具有最大宽度D202。从方向“A”观察，过渡部2025中的管通道2013的几何形状沿着管轴线2015从第一端2021到第一点2027变化，通常从在第一端2021处的最大宽度D202减少(在该实施方式中)到在点2027处(过渡部2025结束和主要部2029开始的地方)的较小宽度。值得注意的是，在图2M所描述的实施方式中，过渡部2025呈现较小的不对称性，即管轴线2015与朝向第一点2027的通道表面2017之间距离D204小于管轴线2015与相对的通道表面2017'之间的距离D205。
图2N描述了从垂直于管轴线2015(以及垂直于方向“A”)的方向“B”观察的管构件2011。管通道2013在管通道2013的第一端2021处具有最大宽度D203。从方向“B”观察，过渡部2025中的管通道2013的几何形状沿着管轴线2015从第一端2021到第一点2027变化，大体从第一端2021处的最大宽度D203减少(在该实施方式中)到中间宽度D206，并且最后减少到在过渡部2025结束和主要部2029开始的点2027处的较小宽度。在图2N所描述的实施方式中，过渡部2025的横截面关于轴线2015对称。
应该清楚的是，图8A-8C所描述的管通道2013的过渡部25的三维几何形状被提供以示出在实践中采用的三维的几何形状可以具有各种特性(例如，对称性、不对称性等)，并且既不将三维的特性限制于图中所描述的特征，也不暗示所描述的特定几何形状呈现任何特定应用可能期望流动特性。
返回到图2B，管通道2013可以包括可以沿着管轴线215从管构件2011的第二点2031延伸到第二端2023的退出部2040，并且第二点2031可以在管构件2011的第一点2027和第二端2023之间。退出部2040可以在第二端2023与第二点2031之间具有任何适当的正截面形状(即，当沿着管轴线2015观察时的横截面形状)或形状的组合。例如，如图2B所示，当沿着管轴线2015观察时退出部2040(或限定管通道2013的退出部2040的通道表面2017)的全部，无任何部分或一部分可以具有圆形横截面形状，并且退出部2040的全部、无任何部分或一部分关于管轴线2015对称。如图2B所示，过渡部2025可以从管构件2011的第二点2031朝向管构件2011的第二端2023偏离(例如，逐渐偏离)。因此，过渡部2025可以具有大致圆锥形或截头圆锥形状，可以具有曲线形状等。如前所述，退出部2040的形状(除了过渡部2025和/或主要部2029之外或与过渡部2025和/或主要部2029相结合)被设计为产生通过管通道2013的流体或分析物的期望流动特性，例如，当细胞的流流过管通道2013时，降低细胞的流的消能率。
如本领域普通技术人员将理解的，退出部2040(或限定退出部2040的通道表面2017的形状)的纵向横截面形状(即，垂直于管轴线2015选取和/或观察的横截面)可以被精确地确定以产生期望流动特性(例如，以将行进通过管通道2013的细胞的流的消能率降低到适当的水平，或者维持细胞的流的消能率低于最大值)。例如，退出部2040的纵向横截面形状(与过渡部2025和/或主要部2029的纵向横截面形状相结合)可以通过流动方程或者通过以任何方式(例如在过渡部2025的讨论中在先描述的方式)对通过管通道2013的流动进行建模来确定。
在一些实施方式中，当垂直于管轴线2015观察时退出部2040的全部或一部分可以具有线性纵向横截面形状，使得退出部2040具有截头圆锥形形状。在其他实施方式中，当从垂直于管轴线2015观察时，退出部2040的全部、无任何部分或一部分可以具有非线性纵向横截面形状。例如，非线性纵向横截面形状的全部、无任何部分或一部分可以是对数曲线或抛物线型的。在另外的实施方式中，当垂直于管轴线2015观察时退出部2040的第一部分可以具有纵向非线性横截面形状，并且退出部2040的第二部分可以具有纵向线性横截面形状。在其他实施方式中，如图2F所示，退出部2040可以具有大致圆柱形形状，其具有可以是螺纹的侧表面，并且可以适于接收可以在管构件2011的第二端2023处或邻近管构件2011的第二端2023固定在退出部内的螺纹的出口配件(未示出)。圆柱形退出部2040可以具有比主要部2029的直径大(例如，大幅度地大于)的直径，并且退出部2040的直径可以对应于相应出口配件的尺寸。
管构件2011的第一端2021可以配置为使得第一端2021处的管通道2013可以接收待分选的细胞的流。然而，管构件2011的第一端2021可以耦合到一个或多个另外的部件，诸如另外的管部(或多个管部)，使得流在进入管构件2011的第一端2021处的管通道2013之前通过另外的管部的相关通道。
管构件2011的第二端2023可以配置为使得分析物(例如，细胞)在第二端2023处退出管通道2013。管构件2011的第二端2023可以耦合到一个或多个另外的部件，诸如另外的管部(或多个管部)，使得流在管构件2011的第二端2023处退出管通道2013后，通过另外的管部的相关通道行进。
管构件2011可以是单个整体部件，或者可以是耦合以形成管构件2011的子部件的组合。管构件2011可以由任何适当的材料或材料的组合制成或包括任何适当的材料或材料的组合，诸如，仅举例石英、玻璃、二氧化硅、熔融石英或塑料。
如图2B所示，系统2010还可以包括设置在管构件2011的一部分的周围或沿该部分的透镜构件2042。透镜构件2042可以具有外表面2032，并且外表面2032可以具有任何适当的形状，以将光(来自，例如，如图2A所示的源2089)聚焦在管通道2013内的一个或多个细胞的流上以检测一个或多个细胞的特性。例如，外表面2032可以具有球形或基本上球形形状。球体可以具有任何适当的直径，以便对向分析光学器件的立体角。在其他实施方式中，外表面2032可以具有部分球形形状、圆柱形形状或椭圆形横截面(即，卵形)形状。
透镜构件2042还可以具有延伸通过外表面2032的透镜孔2034。更具体地，透镜孔2034可以从外表面2032的第一部分2035延伸到外表面2032的第二部分2037，使得透镜孔2034是延伸通过透镜构件2042的通道或通路。外表面2032的第一部分2035可以从管构件2011的第一端2021纵向偏移并且外表面2032的第二部分2035可以从管构件2011的第二端2023纵向偏移。透镜孔2034可以由内表面2036限定，并且内表面2036可以在形状上符合管构件2011的外表面2038的形状。在一些实施方式中，管构件2011的内表面2036和外表面2038可以均为圆柱形的。透镜构件2042可以以任何适当的方式耦合到管构件2011，包括将透镜构件2042定位在一对环形弹性保持架2039a、2039b之间。
管构件2011可以以任何适当的方式制造。例如，管构件2011可以模制为单独且独立的部件。具体地，如图2D所示，管构件2011可以由两个可以是相同的半模2200形成。每个半模2200可以具有与管构件2011的外表面2038的一部分的形状对应的腔2202。过渡部2025可以由成形插入件2204形成，并且成形插入件2204的外表面2206的一部分可以在形状上对应于限定管通道2013的过渡部2025的通道表面2017。成形插入件2204的外表面2206的该部分的形状可以通过先前描述的处理确定，并且成形插入件可以以本领域已知的任何方式制造或形成。例如，可以使用三维打印机机械加工或打印成形插入件2204。主插入件2208可以形成管通道2013的主要部2029。具体地，主插入件2208的外表面2210可以对应于限定主要部2029的圆柱形表面。主插入件2208的第一端2212可以设置或容纳在成形插入件2204的端部2214的孔中。此外，端插入件2216可以在管构件2011的第二端处设置在半模中，以形成螺纹退出部2040。
在其他实施方式中，管构件2011的第一部分可以在第一操作或处理中制成，并且管构件2011的第二部分可以在一个或多个后续操作或处理中制成。例如，可以制造半成品管构件2011a(例如，通过模制或拉制)，并且半成品管构件2011a可以具有在管构件2011的第一端2021和第一点2027之间延伸的主要部2029的一部分。在后续的完成操作中，管通道2013的过渡部2025可以形成(例如，通过激光器切割、研磨等)在管构件2011的第一端2021和第一点2027之间。
在一些实施方式中，如图2G所示，半成品管构件2011a可以在先前的制造操作(或多个操作)中制造，并且半成品管构件2011a的端部2222可以设置在主要部2029的端部(例如，在图2B的管构件2011的第一点2027处或邻近图2B的管构件2011的第一点2027)。半成品管构件2011a可以布置在模具2220(或半模)中，并且半成品管构件2011a的端部2222可以布置在模具2220(或者在每个半模中)的腔2224中。成形插入件2204可以插入腔2224中，使得成形插入件2204的端部2214设置在管通道2013的主要部2209的端部或邻近管通道2013的主要部2209的端部(例如，在图2B的管构件2011的第一点2027处或邻近图2B的管构件2011的第一点2027)，并且成形插入件2204的纵向轴线可以与管轴线2015同轴对准。适当的模制材料(例如，塑料)可以被注入进入腔2224，从而形成包括管构件2011的过渡部2025和第一端2021的管构件2011的端部2119，如图2H所示。半成品管构件11a例如可以从第一点2027延伸到第二点2031。即，半成品管构件2011a可以从主要部2029的第一端延伸到主要部29的第二端。然而，半成品管构件2011a可以从成品管构件2011的任何点延伸，诸如从第一点2027延伸到第二端2023。在另外的其他实施方式中，可以在一个或多个三维的打印处理中制造整个管构件2011(带有或不带有透镜构件2042)。
在其他实施方式中，如图2E所示，半成品管构件2011a可以包括在半成品管构件2011a的第一端2021处的切口2218、管通道2013的主要部2029以及，如果需要，退出部2040在第一处理(例如，任何先前描述的处理)中形成。在第二模制操作中，成形插入件2204可以插入到切口2218中，使得成形插入件2204的端部2214设置在管通道2013的主要部2029中，如先前参考图2G所描述的。然后可以将过渡部2025模制在切口2218的空隙中。
技术人员将认识到管通道2013的退出部2040可以以与过渡部2025相同的方式形成。本领域技术人员还将认识到，退出部2040可以使用先前描述的任何技术形成在管构件2011中，并且过渡部可以使用与退出部2040不同的技术形成。
参考图2C，系统2010还包括可以沿着导管轴线2014从第一端2016延伸到第二端2018的伸长的导管构件2012，并且导管通道2020可以从第一端2016延伸到第二端2018。导管构件2012可以包括从导管构件2012的第一端2016延伸到沿着导管轴线2014向下(即，朝向第二端2018)偏移的第一中间点2051的端部2050。虽然在本说明书中使用了诸如“向上”、“向上地”、“向下”、“向下地”等术语，但是术语旨在反映相对于图的方向，而既不反映绝对方向，也不暗示各种部件的取向不能改变。事实上，系统2010可以在不会对设备的操作造成不利影响的情况下在各种取向中被采用。端部2050可以具有圆柱形主体2052和朝向导管构件2012的第一端2016在直径上逐渐减少的锥形或有斜面的端部2053。圆柱形主体2052可以关于导管轴线2014对称。导管构件2012还可以包括设置在第一中间点2051和沿着导管轴线2014向下偏移的第二中间点2055之间的第一衬圈部2054。第一衬圈部2054可以是圆柱形的并且可以关于导管轴线2014对称。第一衬圈部2054可以具有大于端部2050的主体2052的直径的直径。一个或多个鞘通道2058可以通过第一衬圈部2054从第一衬圈部2054的第一端2059纵向延伸到第一衬圈部2054的第二端2060。一个或多个鞘通道2058中的每一个可以具有纵向或基本上纵向延伸的鞘通道轴线2061，并且每个鞘通道轴线2061可以平行于导管轴线2014并且从导管轴线2014径向地(即，在与导管轴线2014垂直的方向上)偏移。在一些实施方式中，三个或更多个鞘通道2058(例如，八至十二个之间的鞘通道2058)可以通过第一衬圈部2054而径向地且一致地排列。
导管构件2012还可以包括设置在导管构件2012的第一衬圈部2054和第二端2018之间的第二衬圈部2062。具体地，第二衬圈部2062可以设置在设置在第二衬圈部2062的第一端65的第三中间点2063(沿着导管轴线2014从第二中间点2055向下偏移)和设置在第二衬圈部2062的第二端2066的第四中间点2064(沿着导管轴线2014从第三中间点2063向下偏移)之间。第二衬圈部2062可以是圆柱形的，并且可以关于导管轴线2014对称。第二衬圈部2062可以具有大于端部2050的主体2052的直径的直径。例如，第二衬圈部2062可以具有等于或近似等于第一衬圈部2054的直径的直径。
中间部2071可以设置在第一衬圈部2054的第二端2060和第二衬圈部2063的第一端2065之间(即，在第二中间点2055和第三中间点2063之间)。中间部2071可以是圆柱形的并且可以关于导管轴线2014对称。中间部2071可以具有小于(例如，小于5％至40％)第一衬圈部2054和第二衬圈部2062中的一个或两者的直径的直径。因此，限定中间部2071的外表面2067、限定第一衬圈部2054的第二端2060的表面2068和限定第二衬圈部2063的第一端2065的表面2069可以协作以形成圆周的凹部2070。
如图2A所示，流动组件2019还包括刚性地固定到导管构件2012的基部构件2046，并且基部构件2046可以设置在导管构件2012的第二端2018处或邻近导管构件2012的第二端2018。例如，基部构件2046可以是耦合到导管构件2012的第二端2018的圆柱形凸缘2072(和/或具有圆柱形凸缘2072的形状)。圆柱形凸缘2072可以沿着导管轴线2014从第四中间点2064纵向延伸到导管构件2012的第二端2018。圆柱形凸缘可以具有比第一衬圈部2054和第二衬圈部2062中的一个或两者的直径更大(例如，大于两倍到六倍之间)的直径。圆柱形凸缘2072可以具有关于导管轴线2014对称的外表面2074。圆柱形凸缘2072可以具有可以垂直于或者基本上垂直于导管轴线2014延伸的顶表面2075，并且顶表面2075可以是平面的或基本上平面的。圆柱形凸缘2072可以另外地具有底表面2076，该底表面2076可以在导管构件2012的第二端2018处或邻近导管构件2012的第二端2018垂直于或者基本上垂直于导管轴线2014延伸，并且底表面2076可以是平面的或者基本上平面的。装配凹部2079可以设置为部分地通过圆柱形凸缘2072，并且可以从在导管构件2012的第二端2018处的底表面2076朝向导管构件2012的第一端2016向上延伸。装配凹部2079可以适于接收被耦合到管或储液器(未示出)的配件或耦合件(未示出)，该管或储液器供应或提供从第二端2018(即，入口)到(或离开)导管构件2012的第一端2016流过导管通道2020的细胞的流。
仍然参考图2C，流动组件2019还包括沿着导管轴线2014延伸的针构件2022，并且针构件2022包括沿着针轴线2077从针构件2022的第一端2024延伸到第二端2026的针通道2028。针构件2022可以是圆柱形的，并且可以关于针轴线2077对称，并且针轴线2077可以与导管轴线2014同轴对准。针构件2022可以以允许细胞的流向上流过导管通道2020以通过针通道2028从第一端2024流动到(和离开)第二端2026的方式耦合到导管构件2012。具体地，针构件2022可以耦合到导管构件2012，使得针构件2022的外部部分2030从导管构件2012的第一端2016延伸。在一些实施方式中，针构件2022的中间点2078可以布置在第一端2024和第二端2026之间的针轴线2077处或邻近针轴线2077，并且针构件2022的外部部分2030从第一端2024延伸到中间点2078，使得针构件2022的中间点2078设置在导管构件2012的第一端2016处或邻近导管构件2012的第一端2016。这样的设置下，设置在第二端2026和中间点2078之间的针构件2022的一部分可以布置在导管通道2020的一部分内。密封件2080可以设置在导管构件2012的第一端2016处或邻近导管构件2012的第一端2016，和/或在针构件2022的中间点2078处或邻近针构件2022的中间点2078，以密封针构件2022的外表面与导管通道2022的内表面之间的间隙。密封件2080可以是任何适当的材料、部件或材料或部件的组合，或诸如环形弹性密封件(例如，O形圈)或蜡或例如硬化密封件。
在使用中，如图2A所示，流动组件2019可以设置为使得流动组件2019的针构件2022的第一端2024在管构件2011的第一端2021沿着管轴线2015从基准点2087纵向偏移。鞘液可以经由鞘入口2150a、2150b通过相应的鞘通道2152a、2152b引入，每个鞘通道2152a、2152b终止在限定于第一衬圈部2054和第二衬圈部2062之间的凹部2070。凹部2070中的鞘液向上流动(即，朝向流动组件2019的针构件2022的第一端2024和/或朝向管构件2011的第一端2021)通过纵向延伸通过第一衬圈部2054并进入主体2095的上部2099的内部腔2096的一个或多个鞘通道2058，并且上部2099至少部分地围绕针构件2022。一旦在内部腔2096内，鞘液由主体2095的截头圆锥形表面2156平稳地引导进入管通道2013，其中鞘液围绕退出针构件2022的第一端2024的细胞的流或与之相混合。密封件2154可以设置在第一衬圈部2054周围，以防止鞘液流过在第一衬圈部2054的外表面与主体2095的表面之间的间隙。一旦在管通道2013内，由源2089(例如，如图2A所示的激光束)生成的光束穿过透镜构件2042和管构件2011的一部分(在外表面2038和通道表面2017之间)并且被引导到行进通过管通道2013的主要部2029的细胞的流中的一个，以检测流的一个或多个细胞的特性，如前所述。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是本公开并不限于此。系统2010可以采用或被采用在任何适当的流动池配置中，包括在本说明书中公开的那些配置。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是该公开并不限于此。可以对所公开的实施方式进行变化，而实施方式仍然在所附权利要求的范围内。虽然下面对特征的特定组合提出权利要求，但是权利要求中的特征的任何组合都是可以预期的，并且可以形成进一步的权利要求或修改的基础。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种用于流式细胞术的系统，包括：管构件，具有配置为接收分析物的流的管通道，所述管通道由通道表面限定并且沿着管轴线从所述管构件的第一端延伸到所述管构件的第二端，并且其中所述管通道包括从所述管构件的所述第一端延伸到所述管构件的第一点的过渡部以及从所述第一点延伸到所述管构件的第二点的所述管通道的主要部，其中所述第一点设置在所述管构件的所述第一端和所述第二点之间，其中所述过渡部具有从所述管构件的所述第一端到所述管构件的所述第一点沿着所述管轴线变化的正截面几何形状，以及其中根据通过所述过渡部的所述分析物将暴露的消能率选择变化的正截面几何形状。
2.根据方面1所述的系统，其中当垂直于所述管轴线观察时，所述过渡部的全部或一部分具有非线性纵向横截面形状。
3.根据方面1或2所述的系统，其中所述非线性纵向横截面形状的全部或一部分是对数曲线。
4.根据方面1至3中任一项所述的系统，其中所述纵向非线性横截面形状的全部或一部分是抛物线型的。
5.根据方面1至4中任一项所述的系统，其中当垂直于所述管轴线观察时所述过渡部的第一部分具有纵向非线性横截面形状，并且当垂直于所述管轴线观察时所述过渡部的第二部分具有纵向线性横截面形状。
6.根据方面1至5中任一项所述的系统，其中当垂直于所述管轴线观察时，少于全部的所述过渡部具有线性纵向横截面形状。
7.根据方面1至6中任一项所述的系统，其中所述第二点设置在所述第一点和所述管构件的所述第二端之间。
8.根据方面1至7中任一项所述的系统，还包括：具有由腔表面限定的内部腔的伸长接收部，其中所述内部腔接收针构件的第一端，以及其中所述内部腔与适于提供鞘流进入所述内部腔的至少一个入口流体连通。
9.根据方面1至8中任一项所述的系统，其中导管构件的第一端设置在所述内部腔内。
10.根据方面1至9中任一项所述的系统，其中所述腔表面包括在所述管构件的所述第一端处或邻近所述管构件的所述第一端的配合部，以及其中所述配合部的正截面直径等于在所述管构件的所述第一端处的所述过渡部的正截面直径。
11.根据方面1至10中任一项所述的系统，其中所述配合部的所述正截面直径小于所述管通道的第一端的正截面直径。
12.根据方面1至11中任一项所述的系统，其中所述鞘流在所述内部腔内沿着所述导管轴线朝向所述管构件流动。
13.根据方面1至12中任一项所述的系统，其中所述入口在所述主体内形成。
14.一种用于减少流式细胞处理中分析物的流的消能率的方法，所述方法包括：确定对于流过管构件的管通道的所述分析物的流的期望最大消能率，其中所述管通道沿着管轴线从第一端延伸到第二端，并且其中所述管通道包括从所述第一端延伸到中间点的过渡部以及从所述中间点延伸到所述管通道的所述第二端的主要部；确定所述管通道的所述过渡部的三维形状，其中在所述第一端的所述过渡部的最大内部宽度大于在所述中间点的所述过渡部的最大内部宽度，选择所述过渡部的所述三维形状以使消能率小于期望最大消能率；以及构造所述管通道的所述过渡部以具有确定的三维形状。
15.根据方面14所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是非线性的。
16.根据方面14或15所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是对数曲线。
17.根据方面14至16中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是抛物线型的。
18.根据方面14至17中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是线性的。
19.根据方面14至18中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的第一部分是线性的，并且所述过渡部的所述三维形状的第二部分是非线性的。
20.根据方面14至19中任一项所述的方法，其中构造所述管通道的所述过渡部以具有所述确定的三维形状包括将所述过渡部模制到预制的主要部上。
21.根据方面14至20中任一项所述的方法，其中将所述过渡部模制到预制的主要部上包括：将所述预制的主要部放置在模具中；在所述中间点将成型杆放置在所述预制的主要部中，所述成型杆具有对应于所述三维形状的负面的外表面；以及在所述成型杆周围将模制材料注入所述模具，以形成在所述预制的主要部上的所述过渡部。
22.根据方面14至21中任一项所述的方法，其中所述成型杆使用三维印刷技术制造。
23.根据方面14至22中任一项所述的方法，其中所述成型杆通过机械加工一块金属而制造。
24.根据方面14至23中任一项所述的方法，其中构造所述管通道的所述过渡部以具有确定的三维形状包括将所述三维形状激光切割为所述主要部的所述第一端。
25.根据方面14至24中任一项所述的方法，其中构造所述管通道的所述过渡部以具有确定的三维形状包括将所述三维形状研磨为所述主要部的所述第一端。
26.一种用于流式细胞术的毛细管，所述毛细管包括：外表面；以及设置在所述外表面的径向内侧的管通道，所述管通道适于接收分析物的流，所述管通道由通道表面限定并且沿着管轴线从所述毛细管的第一端延伸到所述毛细管的第二端，其中所述管通道包括从所述毛细管的所述第一端延伸到所述毛细管的第一点的过渡部，以及从所述第一点延伸到所述毛细管的第二点的所述管通道的主要部，所述过渡部具有的三维的内表面形状选择为以使消能率小于期望最大消能率，其中所述第一点设置在所述第一端和所述毛细管的所述第二点之间，以及其中所述过渡部在所述第一端处具有的最大内部宽度大于在所述第一点处的最大内部宽度。
27.根据方面26所述的毛细管，其中所述三维内表面形状的一部分是非线性的。
28.根据方面26或27所述的毛细管，其中所述三维内表面形状的一部分是对数曲线。
29.根据方面26至28中任一项所述的毛细管，其中所述三维内表面形状的一部分是抛物线型的。
30.根据方面26至29中任一项所述的毛细管，其中所述过渡部的第一部分具有非线性的三维内表面形状，并且所述过渡部的第二部分具有线性的三维内表面形状。
31.根据方面26至30中任一项所述的毛细管，其中所述管通道包括从所述毛细管的所述第二点延伸到所述毛细管的所述第二端的退出部，以及其中所述退出部在所述毛细管的所述第二点处具有的最大内部宽度小于在所述毛细管的所述第二端处的最大内部宽度。
32.根据方面26至31中任一项所述的毛细管，其中所述退出部的三维形状被选择为以使消能率小于期望最大消能率。
33.根据方面1至13中任一项所述的系统，其中所述过渡部关于所述管轴线非对称。
34.一种制造用于流式细胞处理的毛细管构件的方法，所述毛细管构件具有管通道，所述管通道由通道表面限定并且沿着管轴线从所述毛细管构件的第一端延伸到所述毛细管构件的第二端，所述方法包括：使用三维打印机打印所述毛细管构件。
35.根据方面34所述的方法，还包括：将毛细管构件的三维计算机模型提供给三维打印机。
36.根据方面34或35所述的方法，还包括：确定对于适于流过毛细管构件的管通道的分析物的流的期望最大消能率，其中所述管通道包括从所述第一端延伸到中间点的过渡部以及从所述中间点延伸到所述管通道的所述第二端的主要部；确定所述管通道的所述过渡部的三维形状，其中在所述第一端处的所述过渡部的最大内部宽度大于在所述中间点的所述过渡部的最大内部宽度，选择所述过渡部的所述三维形状以使消能率小于期望最大消能率；以及构造所述三维计算机模型的所述管通道的所述过渡部以具有确定的三维形状。
37.根据方面34至36中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是非线性的。
38.根据方面34至37中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是对数曲线。
39.根据方面34至38中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是抛物线型的。
40.根据方面34至39中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的一部分是线性的。
41.根据方面34至40中任一项所述的方法，其中所述过渡部的所述三维形状的第一部分是线性的，并且所述过渡部的所述三维形状的第二部分是非线性的。
42.根据方面34至41中任一项所述的方法，其中构造所述管通道的所述过渡部以具有确定的三维形状包括将所述过渡部模制到预制的主要部上。
43.根据方面34至42中任一项所述的方法，其中通过使用计算的流体动力学软件确定三维计算机模型的所述通道的形状，以确定对于流过所述管通道的分析物的流的期望最大消能率。
44.根据方面1至13中任一项所述的系统，其中所述分析物的流是细胞的流，以及其中所述系统适用于执行细胞的流的流式细胞分选。
45.根据方面14至24中任一项所述的方法，其中所述分析物的流是细胞的流，以及其中所述流式细胞处理是细胞的流的流式细胞分选。
46.根据方面26至32中任一项所述的毛细管，其中所述分析物的流是细胞的流，以及其中所述系统适用于执行细胞的流的流式细胞分选。
47.一种制造用于流式细胞处理的管构件的方法，所述方法包括：将所述管构件的预制部定位在模具中，使得所述管构件的所述预制部的端部设置在所述模具的腔中；将成形插入件插入到所述腔中，使得所述成形插入件的端部设置在所述预制部的端部中或邻近所述预制部的端部；以及将材料注入所述腔中以形成包括所述过渡部和所述管构件的所述第一端的所述管构件的端部。
48.根据方面47所述的方法，其中所述材料是塑料。
49.根据方面47或48所述的方法，还包括：使用三维打印机制造所述成形插入件。
50.根据方面47至49中任一项所述的方法，其中与所述过渡部对应的所述成形插入件的外表面的一部分的形状被选择为以使所述分析物的流的消能率小于期望最大消能率。
51.一种用于流式细胞术的系统，所述系统包括：管构件，具有配置为接收分析物的流的管通道，所述管通道由通道表面限定并且沿着管轴线从所述管构件的第一端延伸到所述管构件的第二端，并且其中所述管通道包括从所述管构件的所述第一端延伸到所述管构件的第一点的过渡部，以及从所述第一点延伸到所述管构件的第二点的所述管通道的主要部，其中所述第一点设置在所述第一端和所述管构件的所述第二点之间，其中所述管通道的所述过渡部中的通道表面具有选择为实现流体系统的期望流动特征的过渡表面几何形状。
52.根据方面51所述的系统，其中选择所述过渡表面几何形状以产生消能率，通过所述过渡部的分析物将暴露的所述消能率低于期望阈值。
53.根据方面51或52所述的系统，其中根据计算的建模处理选择所述过渡表面几何形状。
54.根据方面51至53中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是消能率。
55.根据方面51至54中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是流速。
56.根据方面51至55中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是压力变化。
57.根据方面51至56中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是随时间的压力梯度或随距离的压力梯度。
58.根据方面51至57中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是加速度。
59.根据方面51至58中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是温度。
60.根据方面51至59中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是温度变化。
61.根据方面51至60中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是流动稳定性。
62.根据方面51至61中任一项所述的系统，其中所述期望流动特征是芯尺寸。
63.一种构建用于流式细胞术的流动池的方法，所述流动池配置为接收流过管构件的管通道的分析物的流，其中所述管通道沿着管轴线从第一端延伸到第二端，并且其中所述管通道包括从所述第一端延伸到中间点的过渡部以及从所述中间点延伸到所述管通道的所述第二端的主要部，所述方法包括：对于预期流过所述流动池的流体或分析物，确定所述流动池的一个或多个可优化特征；选择所述流动池的一个或多个可优化特征中的一个作为选择的特征；建模所述流动池以得出所述流动池的形状以影响选择的特征；确定所述管通道的所述过渡部的三维形状，其中在所述第一端的所述过渡部的最大内部宽度大于在所述中间点的所述过渡部的最大内部宽度；以及构造所述管通道的所述过渡部，以具有确定的三维形状。
64.根据方面63所述的方法，其中构造所述管通道的所述过渡部包括：将所述管通道的预制部定位在模具中，使得所述管构件的所述预制部的端部设置在所述模具的腔中；将成形插入件插入到所述腔中，使得所述成形插入件的端部设置在所述预制部的所述端部中或邻近所述预制部的所述端部；以及将材料注入所述腔中以形成包括所述过渡部和所述管构件的所述第一端的所述管通道的端部。
可调节采集光学器件
可调节镜组件可以在各种应用中实现，包括例如流式细胞分选系统和其他基于电磁能的(例如，基于激光的)检测和/或照明系统。可调节镜组件可以配置为使得镜和其支架是围绕横向于镜的光轴的一个或多个轴线可倾斜的(例如，可旋转的)。围绕一个或多个轴线倾斜镜可以有助于使镜的一个或多个焦点与一个或多个目标对准，包括例如，样品将被照明的照明区域和/或配置为响应于照明检测由样品生成的信号的检测器。可调节镜组件可以与一个或多个平移支架配合使用，使得镜可以沿着多个(例如，两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个和/或十个)平移轴和/或旋转轴对准。另外，镜支架的悬挂配置可以导致施加在镜上的压缩和/或剪切力太小或没有，从而减少镜的反射表面经历非故意的变形的可能性。
图3A和3B描述了根据本公开的原理构造的可调节镜组件3010的实施方式的立体图。可调节镜组件3010可以包括基部支架3012，悬挂在基部支架3012下方的镜支架3014和悬挂在基部支架3012下方的镜3016。基部支架3012可以通过平移支架3018固定到一个或多个线性方向(例如，x方向、y方向和/或z方向)上并在一个或多个线性方向上可移动。镜3016可以包括凹形内表面3044、第一焦点F301、第二焦点F302和通过第一焦点F301和第二焦点F302的光轴A300。多个偏置构件3030a、3030b和3030c可以在基部支架3012和镜支架3014之间延伸并连接基部支架3012和镜支架3014。偏置构件3030a、3030b和3030c可以对镜支架3014施加偏置力将镜支架3014推向基部支架3012。同样在基部支架3012和镜支架3014之间延伸的是多个可调节定位构件3040a、3040b和3040c。可调节定位构件3040a、3040b和3040c可以单独地调节以分别围绕轴线A301、A302和A303倾斜镜支架3014和/或镜3016，每一个轴线可以横向于镜3016的光轴A300。此外，可调节镜组件3010可以可选地包括固定到镜支架3014并且覆盖镜3016的开口端的透明盖3042。
现在将更详细地描述可调节镜组件3010的前述部件中的每一个。
参考图3C，镜3016可以包括围绕并限定内部空间3046的凹形内表面3044。凹形内表面3044可以采集由源(例如，在询问区域的分析物或光源)发出或发射和/或从源发出或发射的电磁能，并将电磁能反射或发射在目标(例如，检测器或在询问区域处的分析物)处。任何数量的凹面、反射表面几何形状可以由凹形内表面3044采用，以将电磁能采集和/或聚焦在目标上，包括抛物面几何形状、椭圆形几何形状、双曲面几何形状、球体几何形状和/或其他几何形状，包括但不限于，在三维的二次方程的一般数学形式的或与之相关的某些表面(例如，f(x，y，z)＝ax2+by2+cz2+2fyz+2gxz+2hxy+2px+2qy+2rz+d＝0)。在本文中将理解，虽然在凹形内表面3044中有破裂、孔或间隙，但是凹形内表面3044可以被认为是例如，大体椭圆体、抛物面体、双曲面体、球体或其他形状。例如，在一些实施方式中，椭圆体的凹形内表面3044可以在其顶点的一个或两个上被截断，但仍然被认为是椭圆体的。
凹形内表面3044可以对应于可以通过围绕其长轴旋转椭圆并且在两端截断生成的三维形状而形成的截顶椭圆体的表面。凹形内表面3044的椭圆体形状可以给予镜3016以第一焦点F301和第二焦点F302。源自于第一焦点F301的电磁能可以由凹形内表面3044反射或发射到第二焦点F302，反之亦然。取决于凹形内表面3044的几何形状，镜3016可以具有多于两个焦点(例如，三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个)或甚至单个焦点。在其中凹形内表面3044具有抛物面几何形状的实施方式中，镜可以在其光轴上具有单个焦点。
返回参考图3A和3B，第一焦点F301和第二焦点F302可以沿着镜3016的光轴A300对准。镜3016的凹形内表面3044可以关于光轴A300和/或凹形内表面3044的椭圆体形状的长轴旋转对称。在一些实施方式中，流动池可以是诸如由流体动力聚焦元件形成的包含鞘包芯流的管，诸如如下所述，其可以基本上沿着光轴A300插入到镜3016的内部空间3046中和/或布置在第一焦点F301处。
镜3016还可以具有顶点3048。如本文所使用的，“顶点”应理解为包括镜3016的对应于顶点的那些区域，而无论镜3016是否包括壁或在顶点处的开口。例如，如图3A所示，具有截断形状的镜3016被认为具有顶点3048，位于如果不截断物理顶点将所处的位置。
参考图3C，镜3016可以具有第一端3050和与第一端3050间隔开的第二端3052。第一端3050和第二端3052可以形成镜3016的相对端。第一端3050可以包括顶点3048和第一开口3054，以及第二端3052可以具有第二开口3056。光轴A300可以通过第一开口3054和第二开口3056中的每一个的中心。第二开口3056可以大于第一开口3054。在一些实施方式中，第一开口3054可以通过沿着在第一焦点F301与最接近第一焦点F301的椭圆体形状的顶点之间正交于光轴A300的平面截断镜3016的椭圆体形状而形成。在一些实施方式中，第二开口3056可以通过沿着椭圆体形状的短轴，或者可选地沿着与光轴A300正交并且设置在椭圆体形状的短轴和第一焦点F301之间的平面截断镜3016的椭圆体形状而形成。在一些实施方式中，第一开口3054和/或第二开口3056可以是圆形的。
仍然参考图3C，多个侧孔3058可以延伸通过镜3016的侧壁。侧孔3058可以设置在与光轴A300正交并且延伸通过第一焦点F301的平面上。在一些实施方式中，一些或所有侧孔3058可以从平面偏移不同的距离。在操作期间，侧孔3058可以容许从不同方向进入的电磁能束，通过镜3016的侧壁并且到达位于镜3016的内部空间3046内并且可以与第一焦点F301一致地对准的目标(例如，流动池)。
参考图3D和图3E中所示的剖视图，镜支架3014可以由环形板3060形成，该环形板3060包括中心开口3061、面向下方的第一轴向端表面3062、面向上方的第二轴向端表面3064、围绕中心开口3061的内圆周表面3066和外圆周表面3068。环形板3060可以具有部分地或整体地沿着环形板3060的长度延伸的圆形横截面。环形板3060的中心轴线可以与镜3016的光轴A300对准。环形板3060还可以包括一个或多个可以是螺纹或非螺纹的孔3069，并且接收用于将镜支架3014连接到镜3016、透明盖3042和/或基部支架3012的紧固件或其他连接构件。
如图3D和图3E所示，镜3016的第二端3052可以固定到镜支架3014，使得镜3016的第一端3050位于镜支架3014的下方。可以在镜3016和镜支架3014之间形成刚性连接，使得镜3016不会相对于镜支架3014移动，并且使得镜支架3014和镜3016作为单个单元一起移动。在一些实施方式中，镜3016的外表面可以附着和/或焊接到镜支架3014的环形板3060的内圆周表面3066，从而避免使用可能使镜3016变形并且干扰凹形内表面3044的反射特性的紧固件。在其他实施方式中，镜3016的第二端3052可以通过多个紧固件可移除地紧固到镜支架3014的环形板3060的第一轴向端表面3062。在另外的实施方式中，镜3016的第二端3052可以具有抵靠在镜支架3014的第二轴向端表面3064上的向外延伸的环形凸缘，该环形凸缘可以被透明盖3042压靠在镜支架3014的第二轴向端表面3064上。或者，镜3016的第二端3052的向外延伸的环形凸缘可以抵靠在从镜支架3014的环形板3060的内圆周表面3066突出的向内延伸的环形凸缘上。在另外的实施方式中，镜3016的第二端3052可以具有大于环形板3060的内圆周表面3066的内径的外径，使得在镜3016的第二端3052与镜支架3014的环形板3060的内圆周表面3066之间形成过盈配合或卡扣配合。
参考图3C，铸封材料3065可以定位在镜支架3014与镜3016之间的界面处，以减少对镜3016的机械冲击和/或振动的传递。铸封材料3065可以由冲击-吸收材料诸如硅橡胶凝胶、热固性塑料或任何其他适当的材料制成。
托架3070a和托架3070b可以用于夹持透明盖3042抵靠在镜支架3014的环形板3060的第二轴向端表面3064和/或镜3016的第二端3052。托架3070a和托架3070b可以通过紧固件3072a和紧固件3072b可移除地紧固到环形板3060。透明盖3042可以密封地接合围绕镜3016的第二开口3056的边。因此，透明盖3042可以用于在镜3016的内部空间3046内容纳介质(例如，气体)。介质可以有助于减轻流动池壁/空气界面的折射效应。
基部支架3012可以由环形板3080形成，其包括中心开口3081、面向下方的第一轴向端表面3082、面向上方的第二轴向端面3084、围绕中心开口3081的内圆周表面3086，以及外圆周表面3088。环形板3080可以具有部分地或整体地沿着环形板3080的长度延伸的圆形横截面。基部支架3012还可以包括从环形板3080向外突出并且可以固定到平移支架3018的凸缘3090。可以在凸缘3090和平移支架3018之间形成刚性连接，使得基部支架3012不会相对于平移支架3018移动，并且使得平移支架3018和基部支架3012作为单个单元一起移动。基部支架3012还可以包括用于分别接收偏置构件3030a、3030b和3030c的第一多个孔3092a、3092b和3092c，以及用于分别接收可调节定位构件3040a、3040b和3040c的第二多个孔3094a、3094b和3094c。基部支架3012和镜支架3014都可以由诸如金属、合金、热塑性塑料、陶瓷或任何其他适当材料的刚性材料制成。
再次参考图3A、图3C和图3D，偏置构件3030a、3030b和3030c可以在基部支架3012和镜支架3014之间延伸并连接基部支架3012和镜支架3014。偏置构件3030a、3030b和3030c中的每一个可以以与光轴A300平行或基本平行的方式定向。偏置构件3030a、3030b和3030c中的每一个可以至少通过压缩弹簧(例如，压缩弹簧3100a、3100b和3100c中的一个)和螺栓(例如，螺栓3102a、3102b和3102c中的一个)的组合形成。如图3D所示，压缩弹簧3100a、3100b和3100c中的每一个可以定位在孔3092a、3092b和3092c中的对应的一个中，并且抵靠在从孔3092a、3092b和3092中的对应的一个向内延伸的环形突起上。螺栓3102a、3102b和3102c中的每一个可以延伸通过其对应的压缩弹簧3100a、3100b和3100c中的一个的空的中心并且通过孔3092a、3092b和3092c中的对应的一个。如图3D所示，螺栓3102a、3102b和3102c中的每一个可以具有螺纹地接合镜支架3014中的螺纹孔的螺纹接口3093a、3093b或3093c，使得螺栓3102a、3102b和3102c可以以刚性的方式固定到镜支架3014。此外，偏置构件3030a、3030b和3030c可以与可调节定位构件3040a、3040b和3040c交替并等距地布置成围绕基部支架3012的环形板3080的一圈，如图3A和图3B所示。如图3A和图3B所描述的，偏置构件3030a可以与可调节定位构件3040a直径地相对，偏置构件3030b可以与可调节定位构件3040b直径地相对，并且偏置构件3030c可以与可调节定位构件3040c直径地相对。
压缩弹簧3100a、3100b和3100c中的每一个在向上的方向上推动螺栓3102a、3102b和3102c中相应的一个的头部。这使得螺栓3102a、3102b和3102c中的每一个分别在镜支架3014上施加第一偏置力、第二偏移力和第三偏移力。每个偏置力将镜支架3014在向上方向上推向基部支架3012。因此，偏置构件3030a、3030b和3030c中的每一个将镜支架3014向基部支架3012偏置。在可选实施方式中，偏置构件3030a、3030b和3030c中的每一个可以对镜支架3014施加偏置力促使镜支架3014远离基部支架3012。
仍然参考图3A、图3C和图3D，可调节定位构件3040a、3040b和3040c中的每一个可以在基部支架3012和镜支架3014之间延伸，并且可以平行或基本上平行于光轴A300。可调节定位构件3040a、3040b和3040c中的每一个可以通过定位螺钉(例如，设置螺钉3110a、3110b和3110c中的一个)和旋钮(例如，旋钮3112a、3112b和3112c中的一个)的组合形成。每个定位螺钉及其对应的旋钮可以形成单一的整体结构，或者可以是固定在一起的分离的部件。定位螺钉3110a、3110b和3110c中的每一个可以延伸通过孔3094a、3094b和3094c中的对应的一个，并且具有螺纹地接合孔3094a、3094b和3094c中的对应的一个的螺纹内表面的螺纹外表面。定位螺钉3110a、3110b和3110c中的每一个的圆形尖端3114a、3114b和3114c可以接触镜支架3014的环形板3060的第二轴向端表面3064。由于偏置构件3030a、3030b和3030c促使镜支架3014朝向基部支架3012，定位螺钉3110a、3110b和3110c中的每一个的圆形尖端3114a、3114b和3114c可以与镜支架3014保持接触。
旋钮3112a、3112b和3112c可以为用户提供把手以手动旋转定位螺钉3110a、3110b和3110c中的每一个。可选地，或另外地，可以使用计算机控制的电动机或压电设备自动且单独地旋转定位螺钉3110a、3110b和3110c中的每一个，例如响应于指示第一焦点F301和/或第二焦点F302是否与其预期目标对准的反馈信号。例如，一个这样的反馈信号可以是由检测器检测的来自分析物的信号，该信号可以通过单独地和迭代地扫描定位螺钉3110的位置而最大化或最优化(“峰化”)。(可以理解的，在最大值不稳定的情况下，可以优选虽然不是最大值但是在附近的稳定的“肩”值以“峰化”系统。)在一些实施方式中，可以使用计算机在流式细胞分选操作期间实时自动化调节一个或多个定位螺钉3110a、3110b和3110c，以当芯在鞘包芯流中波动时保持第一焦点F301与鞘包芯流的芯对准。
定位螺钉3110a、3110b和3110c中的每一个可以分别控制基部支架3012的环形板3080的第一轴向端表面3082与镜支架3014的环形板3060的第二轴向端表面3064之间的第一距离D301、第二距离D302和第三距离D303。沿着顺时针方向旋转定位螺钉3110a、3110b和3110c可以在向下方向上朝向镜支架3014螺纹地推进定位螺钉3110a、3110b和3110c，从而克服由偏置构件3030a、3030b和3030c中的每一个施加的向上偏置力，并将镜支架3014远离基部支架3012移动。相反，沿着逆时针方向旋转定位螺钉3110a、3110b和3110c可以将定位螺钉3110a、3110b和3110c在向上方向上远离镜支架3014螺纹地收回，从而允许由偏置构件3030a、3030b和3030c中的每一个施加的向上的偏置力将镜支架3014朝向基部支架3012移动。
第一距离D301可以对应于在第一可调节定位构件3040a的基部支架3012的环形板3080的第一轴向端表面3082与镜支架3014的环形板3060的第二轴向端表面3064之间的正交距离。第二距离D302可以对应在第二可调节定位构件3040b的基部支架3012的环形板3080的第一轴向端表面3082与镜支架3014的环形板3060的第二轴向端表面3064之间的正交距离。第三距离D303可以对应在第三可调节定位构件3040c的基部支架3012的环形板3080的第一轴向端表面3082与镜支架3014的环形板3060的第二轴向端表面3064之间的正交距离。
调节第一距离D301、第二距离D302和第三距离D303中的一个或多个具有使镜支架3014和镜3016(凭借其刚性附接到镜支架3014)围绕第一轴线A301、第二轴线A302和第三轴线A303中的对应的一个倾斜(例如旋转)的效果。例如，在维持第二距离D302和第三距离D303的同时，改变第一距离D301使镜支架3014和镜3016围绕第一轴线A301倾斜。在保持第一距离D301和第三距离D303的同时，改变第二距离D302使得镜支架3014和镜3016围绕第二轴线A302倾斜。在保持第一距离D301和第二距离D302的同时，改变第三距离D303使镜支架3014和镜3016围绕第三轴线A303倾斜。
围绕第一轴线A301、第二轴线A302和第三轴线A303中的一个或多个倾斜镜3016，有利地允许用户对光轴A300的定向以及相应地第一焦点F301和第二焦点F302的位置，进行小的和/或大的调节。该特征可以有助于用户将第一焦点F301与例如，包括分析物的样品将被照明所在的照明区域对准，并且将第二焦点F302与例如，检测器对准，其配置为响应于分析物的照明检测生成的信号的。此外，当镜支架3014倾斜时，可调节定位构件3040a、3040b和3040c凭借其圆形尖端3114a、3114b和3114c，可以沿着镜支架3014的第二轴向端表面3064滑动而不损坏第二轴向端表面3064。
当可调节定位构件3040a、3040b和3040c中的一个被调节时，可调节定位构件3040a、3040b和3040c中的另外两个可以保持静止，并且单独地或组合地提供，镜支架3014和镜3016可围绕其倾斜的支点。根据这一原理，第一轴线A301可以通过第二可调节定位构件3040b的圆形尖端3114b接触镜支架3014的第二轴向端表面3064的点，以及第三可调节定位构件3040c的圆形尖端3114c接触镜支架3014的第二轴向端表面3064的点，如图3A和图3E所示。轴线A301也在图3B中示出，以有助于阐述轴线A301通过第二可调节定位构件3040b的圆形尖端3114b与第二轴向端表面3064之间的接触点以及第三可调节定位构件3040c的圆形尖端3114c与镜支架的第二轴向端表面3064之间的接触点。类似地，第二轴线A302可以通过第一可调节定位构件3040a的圆形尖端3114a接触镜支架3014的第二轴向端表面3064的点，以及第三可调节定位构件3040c的圆形尖端3114c接触镜支架3014的第二轴向端表面3064的点，如图3A所描述的。类似地，第三轴线A303可以通过第一可调节定位构件3040a的圆形尖端3114a接触镜支架3014的第二轴向端表面3064的点，以及第二可调节定位构件3040b的圆形尖端3114b接触镜支架3014的第二轴向端表面3064的点，如图3A所描述的。作为这种配置的结果，第一轴线A301、第二轴线A302和第三轴线A303中的每一个可以横向于(例如，正交或者以其他方式不平行于)镜3016的光轴A300。
虽然本实施方式的可调节镜组件3010被公开为具有将镜支架朝向基部支架拉动的偏置构件，但是本公开的范围不限于此。相反，可调节镜组件3010的可选实施方式可以布置为使得偏置构件将镜支架从基部支架推离。在这样的可选实施方式中，可调节定位构件中的每一个可以包括螺钉和螺母布置，例如具有压靠基部支架的上表面的螺钉的头部，以及压靠镜支架的下表面的螺母。
另外，虽然可调节镜组件3010的当前实施方式包括三个偏置构件和三个可调节定位构件，但是取决于倾斜轴线的期望数量，可以使用更少或更多的偏置构件和可调节定位构件。例如，可调节镜组件可以具有单个偏置构件和单个可调节定位构件，从而提供用于倾斜镜的单个轴线。另外，可调节镜组件可以具有两个、四个、五个、六个、七个或八个偏置构件和两个、四个、五个、六个、七个或八个定位构件，从而分别提供两个、四个、五个、六个、七个或八个用于倾斜镜的轴线。
此外，虽然偏置构件的数量可以等于可调节定位构件的数量，如在图3A-3E所示的实施方式中，但可选的实施方式可以具有不同于可调节定位构件的数量的偏置构件的数量。例如，偏置构件的数量可以大于可调节定位构件的数量，反之亦然。
参考图3F，平移支架3018可以紧固到基部支架3012并且配置为在一个或多个线性方向(例如，x方向、y方向和/或z方向)上平移基部支架3012。通过平移基部支架3012，镜3016及其光轴A300可以在x方向、y方向和z方向中的一个或多个中平移到期望位置，例如，使得第一焦点F301与其中包括分析物的样品将被照明所在的照明区域对准或基本上对准，并且使得第二焦点F302与配置为响应于分析物的照明检测生成的信号的检测器(或者与设置在检测器和照明区域之间的针孔)对准或基本上对准。第二焦点F302与检测器(或与针孔)的对准程度，可以通过调节该对准以使检测器接收的信号最大化来确定。已被平移支架3018和/或另一机械装置与其期望位置“基本上”对准的焦点可以由另一机械装置(例如，第一可调节定位构件3040a、第二可调节定位构件3040b和/或第三可调节定位构件3040c)进一步调节，使得焦点被移动更接近其期望位置，并且潜在地更为一致地对准其期望位置。在使用可调节定位构件3040a、3040b和3040c之前，平移支架3018可以用作粗调机械装置，以将第一焦点F301和/或第二焦点F302定位在接近其期望位置，但可能不精确地处于其期望位置。
平移支架3018可以包括：配置为在x方向上来回地平移基部支架3012的第一平移调节机械装置3120；配置为在y方向上来回地平移基部支架3012的第二调节机械装置3122，以及配置为在z方向上来回地平移基部支架3012的第三调节机械装置3124。平移调节机械装置3120、3122和3124中的每一个可以包括齿轮-齿条机构，其将把手的手动旋转移动转换成线性运动。可选地，或另外地，可以使用计算机控制的步进电动机自动地和单独地调节调节机械装置3120、3122和3124中的每一个，例如响应于指示第一焦点F301和/或第二焦点F302是否与其期望位置对准的反馈信号。在一些实施方式中，可以使用计算机实时自动地调节调节机械装置3120、3122和3124中的一个或多个，例如在流式细胞分选操作期间，以便当芯在鞘包芯流中波动时保持第一焦点F301与鞘包芯流的芯对准。
可调节组件3010可以在受益于可调节镜的各种光学应用中实现。这样的应用包括流式细胞分选应用，诸如将哺乳动物精细胞流式细胞分选为携带X染色体的群体和/或携带Y染色体的群体，目的是提高由经分选的精子对卵子受精将产生具有期望性别的后代的可能性。奶农可能期望用流式细胞分选对公牛的精子进行分选，以便通过人工授精、体外受精或其他手段，使用携带X染色体的精细胞频率增加的精细胞制剂，来生产牛胚胎，以产生额外的雌性牛后代。
图3G描述了结合上述可调节镜组件3010的用于执行流式细胞术的系统3200的示例实施方式。系统3200可以用于检测流体样品中的一种或多种分析物。系统3200可以包括特征的任何组合，包括在美国专利申请公开第2014/0030696号中描述的特征，其全部内容通过引用并入本文。分析物可以是细胞、蛋白质、细胞因子、激素、化学化合物、分子或任何其他人类或非人类的颗粒，或甚至非生物的颗粒。在一些实施方式中，分析物可以是来自农业动物的非人类细胞，农业动物如公牛、母牛、猪、鸡、野牛、马、绵羊、骆驼、鱼或任何其他非人类动物包括蜜獾。系统3200可以采用任何适当的流动池配置，包括在本说明书中公开的那些。
系统3200可以包括流动池3232(例如，封闭流动池)，其具有样品入口3234、样品出口3236和在样品入口3234和样品出口3236之间延伸的流动路径3238。样品入口3234可以被供应来自样品流体供应源3214的包括分析物3212(例如，非人类哺乳动物精细胞)的流体样品3210(例如，非人类哺乳动物精液)。泵3214A可以配置为将流体样品3210从样品流体供应源3214移动到样品入口3234。流动池3232还可以包括鞘液入口3240，其被供应来自鞘液供应源3222的鞘液3220。泵3222A可以配置为将鞘液3220从鞘液供应源3222移动到鞘液入口3240，用于鞘包芯流的稍后形成。
流动池3232的一部分可以通过镜3016的内部空间3046。例如，如图3G所示，流动池3232可以通过在镜3016的顶点3048处的第一开口3054进入内部空间3046，并通过第二开口3056退出内部空间3046。
系统3200还可以包括照明源3251A和3251B，用于在询问区域3248处的流体样品3210的照明。通过询问区域3248的流动路径3238的该部分可以与镜3016的光轴A300同轴对准。照明源3251A和3251B中的每一个可以通过在镜3016中形成的侧孔3058中的对应的一个发出电磁能束3249，并且朝向询问区域3248。通过经由一个或多个可调节定位构件3040a、3040b和3040c使镜3016围绕一个或多个轴线A301、A302和A303倾斜和/或通过经由平移支架3018使镜3016在x方向、y方向或z方向中的一个或多个中移动，询问区域3248可以与镜3016的第一焦点F301一致地对准。
流动池3232可以包括在鞘液3220内产生流体样品3210的鞘包芯流的流体动力聚焦元件3257。鞘包芯流在通过询问区域之前可以是稳定的或基本上稳定的。鞘包芯流的流速可以在约为(例如，±10％)1m/s至100m/s，或1m/s至80m/s，或1m/s至约3060m/s，或15m/s至50m/s，或20m/s至45m/s或30m/s至40m/s的范围内。鞘包芯流中的分析物3212可以间隔开，使得每秒通过询问区域的分析物3212的数量可以在大约(例如±10％)每秒100至1,000,000个分析物3212，或每秒1000至500,000个分析物3212，或每秒10,000至300,000个分析物3212，或每秒10,000至200,000个分析物3212或每秒25,000至100,000个分析物3212的范围内。分析物3212之间的间隔可以通过，例如调节芯和鞘包芯流的相对速度和/或流速来调节，这又可以通过流动控制系统来实现，其调节传送到泵(其连接到鞘液和样品流体的各个供应源)的各个信号，如下面更详细地讨论的。
在照明时，每个分析物3212反射、发出、发射或以其他方式生成可检测信号3250。镜3016的凹形内表面3044在用于检测可检测信号3250的检测器3252处反射或发射可检测信号3250，或者如图3G所示，在形成在近轴透镜3256中的针孔3254处，该近轴透镜3256在检测器3252上聚焦可检测信号3250。检测器3252或近轴透镜3251的针孔3254可以与镜3016的第二焦点F302一致地对准，通过用一个或多个可调节定位构件3040a、3040b和3040c使镜3016围绕一个或多个轴线A301、A302和A303倾斜和/或通过用平移支架3018使镜3016在x方向、y方向和z方向中的一个或多个上移动。
虽然图3G所示的实施方式的光轴A300是线性的，并且沿着镜3016的长轴整体地延伸，但是可选的实施方式可以用非线性光轴A300布置，例如通过并入光学元件诸如镜，以在光轴A300中形成弯曲或转弯。图3H示出了这样的可选的实施方式。这里，具有平面反射表面3352的镜3350用于在布置在镜3016上方的光轴A300的一部分中产生九十度的角度。因此，第二焦点F302被移动到从与镜3016的凹形内表面3044相关联的长轴偏移的位置。在操作中，镜3016的凹形内表面3044可以将可检测信号3250反射或发射在镜3350的平面反射表面3352处，其进而可以将可检测信号3250反射或发射在第二焦点F302处。类似于图3G中所示的实施方式，第二焦点F302可以与形成在近轴透镜3256中的针孔3254对准，如图3H所示，或与检测器3252对准。使用镜3350改变光轴A300的路径有利地允许检测器3252基于例如空间和/或设计的限制被布置在各种位置中。
返回参考图3G，流动池3232可以具有任何适当的横截面形状，包括但不限于大致圆形、椭圆形、矩形、正方形或任何其他多边形形状。在各种实施方式中，通过镜3016的流动池3232的部分可以是具有圆形横截面形状的圆柱形的。在本文描述的任何实施方式中，流动池3232可以可选地包括围绕询问区域3248的球形模制件3270(如图3G所示)。球形模制件3270可以由具有在流动池3232的壁的折射率的适当容差范围内的折射率的材料在询问区域3248处形成。球形模制件3270可以减轻或消除由流动池壁-空气界面产生的可检测信号3250的折射失真。容差可以例如在大约(例如，±10％)0至0.1的范围内。
系统3200可以可选地包括用于在询问区域3248下游的分选区域3262处分选分析物3212的分选能量源3260。
如本文所使用的，“封闭流动池”是指流动池3232的实施方式，其中至少通过询问区域3248和/或通过分选区域3262的流动路径3238的部分是一个封闭的流动路径。如本文所使用的，“封闭流动路径”是指具有由流动池壁限定且没有分割或分支的整体的流动路径的流动路径。如本文所使用的，“分割”和“分支”是指流动路径的任何分离为两个或更多个分离的路径。因此，流动池3232可以包括在询问区域3248和分选区域3262之间且通过询问区域3248和分选区域3262的、被完全限制并且不分割的流动路径3238。因此，在流动池3232中，在分选区域3262的分选可以由聚焦在分选区域3262上的分选能量来实现，而不是通过将样品物理分选进入分开的流动路径的。流动池3232可以有利地消除由在样品中的液滴和在传统的封闭流动池中的空气之间的干扰引起的对电磁能的非期望折射效应。然而，公开的实施方式还可以包括在分选区域3262下游的物理分选区域，例如在样品出口3236处，用于在应用分选能量之后物理地分选样品，和/或用于将流动流体分割为分离的分量，例如而不是限制的，用于分离来自包含样品分析物的一些或全部鞘液。此外，公开的实施方式可以包括在询问区域3248的下游和分选区域3262的上游的物理分选区域，用于在应用分选能量之前在分选区域3262处将流动流体分割为分离的分量，例如而不是限制的，用于分离来自包含样品分析物的一些或全部鞘液。
系统3200还可以包括配置为控制系统3200的各种元件的计算机3280。计算机3280从流动控制子系统3282接收传感器信号和其他信息，并将控制信号发送回流动控制子系统3282。流动控制子系统3282根据从计算机3280接收的信号进行操作，以控制从鞘液供应源3222泵送鞘液3220的泵3222A，并且控制从样品流体供应源3214泵送流体样品3210的泵3214A。因此，流沿着流动路径3238产生。由计算机3280的处理器3284执行的例程使得计算机3280向流动控制子系统3282提供信号，使得流动控制子系统3282维持和/或调节鞘液3220和流体样品3210的流动，以维持稳定的流动并且优化分析物3212在鞘包芯流中的间隔。
计算机3280还通信地耦合到照明能量源3251A和3251B，对每个能量源提供给一个或多个控制信号，用于选择性地接通照明能量源3251A或3251B和/或确定照明能量源3251A或3251B的功率设置。照明能量束3249通过在镜3016的侧壁中的相应的一个侧孔3058从照明能量源3251A和3251B中的每一个投影。照明能量束3249导向在流动路径3238中的询问区域3248。在询问区域3248的流动池3232中一体形成的球形模制件3270确保照明能量3249入射在分析物3212上时不被折射。
随着照明能量3249入射到询问区域3248内的分析物3212中的一个上，其使得分析物3212发出荧光形式的可检测信号3250。在询问区域3248处的流动池3232中一体形成的球形模制件3270在离开流动池3232时使可检测信号3250的折射最小化。可检测信号3250入射到凹形内表面3044上，其可以使第一焦点F301在流动路径3238中与询问区域3248一致地对准。凹形内表面3044反射可检测信号3250朝向第二焦点F302，第二焦点F302可以与近轴透镜3254的针孔3254的位置一致地对准。可检测信号3250通过针孔3254，然后入射到检测器3252上。此外，可以省略近轴透镜3254，并且检测器3252可以与第二焦点F302一致地对准，使得可检测信号3250在被凹形内表面3044反射后直接入射在检测器3252上。
可以通信地耦合到计算机3280的检测器3252可以向计算机3280发送对应于可检测信号3250的信号。计算机3280执行可操作例程以从检测器3250接收信号，以及从检测器3252确定发出可检测信号3250的分析物3212是否在期望子群体中(例如，携带X染色体的精细胞，或携带Y染色体的精细胞)。
计算机3280进一步通信耦合到分选能量源3260。计算机3280可以向分选能量源3260发送信号，以当发出可检测信号3250的分析物3212在布置在由分选能量源3260发出的光束电磁能3288的路径中的分选区域3262中时，选择性地接通分选能量源3260。计算机3280使得分选能量源当分析物3212不在期望子群体中时发出电磁能3288，并且使得分选能量源3260当分析物3212在期望子群体中时不发出电磁能3288。在计算机3280上执行的例程可以根据流动的已知参数确定分析物3212将何时处于分选区域3262，而在任何情况下，这同样由计算机3280经由流动控制子系统3282控制。光束阻挡器3290防止电磁辐射3288入射到系统3200的其他部分。
系统3200还可以包括在流动路径3238的末端在被分选后采集流体样品3210的采集容器3296。
系统3200还可以包括固定到流动池3232并且配置为在一个或多个线性方向(例如，x方向、y方向和/或z方向)上平移流动池3232的平移支架3298。流动池3232可以由平移支架3298在x方向、y方向和z方向中的一个或多个上平移，使得照明区域3248与第一焦点F301对准或基本上对准。
返回参考图3F，平移支架3298可以包括配置为在x方向上来回地平移流动池3232的第一平移调节机械装置3300、配置为在y方向上来回地平移流动池3232的第二调节机械装置3302以及配置为在z方向上来回地平移流动池3232的第三调节机械装置3304。平移调节机械装置3300、3302和3304中的每一个可以包括齿轮-齿条机构，其将把手的手动旋转移动转换成线性运动。可选地，或另外地，可以使用计算机控制的步进电动机自动地和单独地调节调节机械装置3300、3302和3304中的每一个，例如响应于指示第一焦点F301是否与照明区域3248对准的反馈信号。在一些实施方式中，可以使用计算机实时自动地调节调节机械装置3300、3302和3304中的一个或多个，例如在流式细胞分选操作期间，以使当芯在鞘包芯流中波动时保持第一焦点F301与鞘包芯流的芯对准。
现在将描述操作可调节镜组件3010的方法3500。参考图3I，方法可以在步骤3510开始，调节平移支架3018以在x方向、y方向和z方向的一个或多个上移动镜3016，目的是将照明区域3248与第一焦点F301以及将针孔3525或检测器3252与第二焦点F302对准或基本上对准。接下来，在步骤3520，可以调节平移支架3298以在x方向、y方向和z方向的一个或多个上移动流动池3232，目的是将照明区域3248与第一焦点F301对准或基本上对准。平移支架3018和平移支架3298的调节可以是迭代执行的处理，直到第一焦点F301和第二焦点F302与它们的期望位置对准或基本上对准。已被平移支架3018和/或第二平移支架3298将其期望位置与其“基本上”对准的焦点，可以由另一机械装置(例如，第一可调节定位构件3040a、第二可调节定位构件3040b和/或第三可调节定位构件3040c)进一步调节，使得焦点被移动更接近，或者一致地对准其期望位置。
接下来，在步骤3530，为了使第一焦点F301和第二焦点F302向更靠近它们的期望位置移动，可以调节可调节定位构件3040a、3040b和3040c中的一个或多个以围绕一个或多个轴线A301、A302和A303倾斜镜3016。例如，可调节定位构件3040a可以顺时针或逆时针方向旋转，以分别增加或减少基部支架3012和镜支架3014之间的第一距离D301，从而围绕第一轴线A301倾斜镜支架3014和镜3016。另外地，或可选地，可调节定位构件3040b可以顺时针或逆时针方向旋转，以分别增加或减少基部支架3012和镜支架3014之间的第二距离D302，从而围绕第二轴线A302倾斜镜支架3014和镜3016。另外地，或可选地，可调节定位构件3040c可以被顺时针或逆时针方向旋转，以分别增加或减少基部支架3012和镜支架3014之间的第二距离D303，从而围绕第三轴线A303倾斜镜支架3014和镜3016。调节可调节定位构件3040a、3040b和3040c中的一个或多个可以是迭代执行的处理，直到第一焦点F301与询问区域3248一致地对准和/或第二焦点F302与检测器3250或导向检测器3250的光学元件诸如近轴透镜3256的针孔3254一致地对准。这一迭代处理还可以涉及进一步调节平移支架3018和平移支架3298中的一个或多个。因此，方法3500可以包括评估第一焦点F301和/或第二焦点F302是否与其期望位置适当对准的步骤3540，如果没有，则重复步骤3510、3520和3530中的部分或全部。
从上文可以看出，本公开有利地提供了可调节镜组件的改进配置。通过提供用于倾斜和/或平移镜的多个轴线，可调节镜组件可以用于精确地将镜的一个或多个焦点与一个或多个期望位置对准。此外，通过将镜悬挂在支架上，可调节镜组件降低了装配过程中使镜变形的风险，从而有助于保持镜的反射特性。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是该公开并不限于此。可以对所公开的实施方式进行变化，而实施方式仍然在所附权利要求的范围内。虽然下面以特征的特定组合提出权利要求，但是权利要求中的特征的任何组合都是可以预期的，并且可以形成进一步的权利要求或修改的基础。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种可调节镜组件，包括：基部支架；悬挂在所述基部支架上并且相对于所述基部支架可移动的镜支架；固定到所述镜支架的镜，所述镜具有凹形内表面、至少一个焦点和通过所述至少一个焦点的光轴；第一偏置构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且施加促使所述镜支架朝向或远离所述基部支架的第一偏置力；以及连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且配置为倾斜所述镜支架围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第一轴线的第一可调节定位构件。
2.根据方面1所述的可调节镜组件，包括：第二可调节定位构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且配置为围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第二轴线倾斜所述镜支架。
3.根据方面1或方面2所述的可调节镜组件，包括：平移支架，固定到所述基部支架并且配置为在x方向、y方向或z方向的至少一个上平移所述基部支架。
4.根据前述方面中的任一项所述的可调节镜组件，包括：第二偏置构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且施加促使所述镜支架朝向或远离所述基部支架的第二偏置力。
5.根据方面4所述的可调节镜组件，其中所述第一可调节定位构件和所述第二可调节定位构件与所述第一偏置构件和所述第二偏置构件在围绕所述基部支架的圆圈中交替布置。
6.根据方面4或方面5所述的可调节镜组件，所述第一可调节定位构件与所述第一偏置构件直径地相对，并且所述第二可调节定位构件与所述第二偏置构件直径地相对。
7.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述第一可调节定位构件包括螺纹地接合所述基部支架中的第一孔的第一定位螺钉，以及所述第一偏置构件包括第一弹簧。
8.根据方面7所述的可调节镜组件，所述第一定位螺钉包括：限定用于所述第一定位螺钉的手动旋转的旋钮的第一端；以及与所述第一端间隔开并且具有接触所述镜支架的圆形尖端的第二端。
9.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述镜具有沿着所述镜的所述光轴对准的至少两个焦点。
10.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述镜包括：限定顶点并且具有第一开口的第一端；以及与所述第一端间隔开并且包括比所述第一开口大的第二开口的第二端，所述镜的第二端固定到所述镜支架。
11.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述镜包括多个侧孔，所述多个侧孔协作以允许电磁能的多个光束通过所述镜的所述凹形内表面朝向在所述镜的内部空间内的共同点。
12.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述基部支架包括第一环形板和所述镜支架包括第二环形板。
13.根据方面4至6中任一项所述的可调节镜组件，包括：第三偏置构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且施加促使所述镜支架朝向或远离所述基部支架的第三偏置力；第三可调节定位构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且配置为围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第三轴线倾斜所述镜支架；以及其中所述第一可调节定位构件在第一接触点处接触所述镜支架，所述第二可调节定位构件在第二接触点处接触所述镜支架，并且所述第三可调节定位构件在第三接触点处接触所述镜支架。
14.根据方面13所述的可调节镜组件，其中所述第一轴线通过所述第二接触点和所述第三接触点。
15.根据方面13或方面14所述的可调节镜组件，其中所述第二轴线通过所述第一接触点和所述第三接触点。
16.根据方面13至15中任一项所述的可调节镜组件，其中所述第三轴线通过所述第一接触点和所述第二接触点。
17.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述镜的所述凹形内表面的至少一部分具有椭圆形几何形状。
18.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述镜的所述凹形内表面的至少一部分具有长轴和短轴，其中所述凹形内表面是关于所述长轴旋转地对称的。
19.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述镜的所述凹形内表面的至少一部分具有抛物面几何形状。
20.根据前述方面中任一项所述的可调节镜组件，所述镜的所述光轴是非线性的。
21.一种用于在流体样品中检测分析物的系统，所述系统包括：照明源，配置为生成电磁能以在询问区域照亮所述样品；流动池，包括：样品入口、样品出口和限定在所述样品入口和所述样品出口之间的流动路径，所述流动路径通过所述询问区域；检测器，配置为响应于照明检测所述分析物生成的信号；基部支架；悬挂在所述基座支架上并且相对于所述基部支架可移动的镜支架；镜，固定到所述镜支架，所述镜具有凹形内表面、与所述询问区域一致地对准的第一焦点、和通过所述第一焦点的光轴；第一偏置构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且施加促使所述镜支架朝向或远离所述基部支架的第一偏置力；以及第一可调节定位构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且配置为围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第一轴线倾斜所述镜支架。
22.根据方面21所述的系统，包括第一平移支架，固定到所述基部支架并且配置为在x方向、y方向或z方向的至少一个上平移所述基部支架。
23.根据方面21或方面22所述的系统，包括第二平移支架，固定到所述流动池并且配置为在所述x方向、所述y方向或所述z方向的至少一个上平移所述流动池。
24.根据方面21至23中任一项所述的系统，包括第二可调节定位构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且配置为围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第二轴线倾斜所述镜支架。
25.根据方面21至24中任一项所述的系统，包括第二偏置构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且施加促使所述镜支架朝向或远离所述基部支架的第二偏置力。
26.根据方面21至25中任一项所述的系统，所述第一可调节定位构件和所述第二可调节定位构件与所述第一偏置构件和所述第二偏置构件以围绕所述基部支架的圆圈交替地布置。
27.根据方面25或方面26所述的系统，所述第一可调节定位构件与所述第一偏置构件直径地相对，并且所述第二可调节定位构件与所述第二偏置构件直径地相对。
28.根据方面25至27中任一项所述的系统，包括：第三偏置构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且施加促使所述镜支架朝向或远离所述基部支架的第三偏置力；第三可调节定位构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间并且配置为围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第三轴线倾斜所述镜支架；以及其中所述第一可调节定位构件在第一接触点处接触所述镜支架，所述第二可调节定位构件在第二接触点处接触所述镜支架，以及所述第三可调节定位构件在第三接触点处接触所述镜支架。
29.根据方面28所述的系统，其中所述第一轴线通过所述第二接触点和所述第三接触点。
30.根据方面28或方面29所述的系统，其中所述第二轴线通过所述第一接触点和所述第三接触点。
31.根据方面28至30中任一项所述的系统，其中所述第三轴线通过所述第一接触点和所述第二接触点。
32.根据方面21至31中任一项所述的系统，所述镜具有与所述检测器或配置为在所述检测器上聚焦信号的透镜一致地对准的第二焦点。
33.根据方面21至32中任一项所述的系统，所述镜的所述凹形内表面的至少一部分具有椭圆形几何形状。
34.根据方面21至33中任一项所述的系统，所述镜的所述凹形内表面的所述至少一部分具有长轴和短轴，其中所述凹形内表面关于所述长轴旋转地对称。
35.根据方面21至34中任一项所述的系统，所述镜的所述凹形内表面的至少一部分具有抛物面几何形状。
36.根据方面21至35中任一项所述的系统，所述镜的所述光轴是非线性的。
37.一种调节镜组件的方法，所述镜组件包括：基部支架，从悬挂在所述基部支架上并且相对于所述基部支架可移动的镜支架，固定到所述镜支架并且具有凹形内表面和光轴的镜，连接在所述基部支架和所述镜支架之间的第一偏置构件，连接在所述基部支架和所述镜支架之间的第一可调节定位构件，以及连接在所述基部支架和所述镜支架之间的第二可调节定位构件，所述方法包括：调节所述第一可调节定位构件以增加或减小所述基部支架与所述镜支架之间的第一距离，从而围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第一轴倾斜所述镜支架线；以及调节所述第二可调节定位构件以增加或减少所述基部支架与所述镜支架之间的第二距离，从而围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第二轴线倾斜所述镜支架。
38.根据方面37所述的方法，所述镜具有沿着所述镜的所述光轴对准的至少两个焦点。
39.根据方面36或方面37所述的方法，包括：调节连接在所述基部支架和所述镜支架之间的第三可调节定位构件以增加或减少所述基部支架与所述镜支架之间的第三距离，从而围绕横向于所述镜的所述光轴的至少第三轴线倾斜所述镜支架。
40.根据方面37至39中任一项所述的方法，包括：通过固定到所述基部支架的平移支架在x方向、y方向或z方向中的至少一个上平移所述基部支架。
41.根据方面39或所述的方法，包括：所述第一可调节定位构件、所述第二可调节定位构件和所述第三可调节定位构件布置为围绕所述基部支架的圆圈。
42.根据方面39或方面41所述的方法，其中所述第一可调节定位构件在第一接触点处接触所述镜支架，所述第二可调节定位构件在第二接触点处接触所述镜支架，以及所述第三可调节定位构件在第三接触点处接触所述镜支架。
43.根据方面42所述的方法，其中所述第一轴线通过所述第二接触点和所述第三接触点，所述第二轴线通过所述第一接触点和所述第三接触点，以及所述第三轴线通过所述第一接触点和所述第二接触点。
44.根据方面39至43中任一项所述的方法，包括：当调节所述第一可调节定位构件以增加或减少所述基部支架与所述镜支架之间的所述第一距离时维持所述第二距离和所述第三距离。
45.根据方面39至44中任一项所述的方法，所述镜的所述凹形内表面的至少一部分具有椭圆形几何形状。
46.根据方面39至45中任一项所述的方法，所述镜的所述凹形内表面的所述至少一部分具有长轴和短轴，其中所述凹形内表面关于所述长轴旋转地对称。
47.根据方面39至46中任一项所述的方法，所述镜的所述凹形内表面的至少一部分具有抛物面几何形状。
48.根据方面39至47中任一项所述的方法，所述镜的所述光轴是非线性的。
球透镜结构
如图4B和图4C所示，用于流式细胞术的透镜组件4010(例如，执行分析物的流式细胞分选，诸如哺乳动物精细胞以及，尤其是非人类精细胞)包括沿着管轴线4014从第一端4016延伸到第二端4018的伸长管构件4012。管构件4012具有外表面4020和设置在外表面4020的径向内侧的内表面4022。内表面4022限定从管构件4012的第一端4016延伸到第二端4018的管通道4024，并且管通道4024适于接收待分选的细胞的芯流。透镜组件4010还包括透镜构件4026，其适于聚焦用于检测设置在管通道内的芯流的一个或多个细胞的特性的光。透镜构件4026具有外表面4028和从外表面4028的第一部分4032延伸到外表面4028的第二部分4034的透镜孔4030。透镜孔4030由内表面4036限定，并且内表面4036沿着透镜轴线4038从在透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032处或邻近透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032的第一端4040延伸到在透镜构件4026的外表面4028的第二部分4034处或邻近透镜构件4026的外表面4028的第二部分4034的第二端4042。管构件4012的至少一部分设置在透镜孔4030内，并且径向间隙4052在透镜孔4030的内表面4036和管构件4012的外表面4020之间延伸。流体可以设置在径向间隙4052内，并且流体可以具有等于或基本上等于(例如，在0％至10％的变化范围内)包括透镜构件4026和管构件4012的材料的折射率的折射率。
这样的配置下，透镜组件4010可以适于作为流动池的一部分，并且透镜构件4026适于采集和聚焦围绕完全或部分地设置在管构件4012的管通道4024的检测区域4099(见图4A)内的体积(即，聚焦体积)的光(例如，来自源4068的激光束，如图4A和4C所示和/或由分析物发出、发射或通过分析物的光)。随着来自源4068的一个或多个光束穿过透镜构件4026和管构件4012并进入检测区域4099，当穿过在透镜孔4030的内表面4036与管构件4012的外表面4020之间延伸的径向间隙4052时，一个或多个光束将不会由于折射而大幅度改变方向。因此，当从透镜构件4026穿过到管构件4012或与之相反时，光束的方向不会被显著地影响。在哺乳动物精细胞的情况下，由于穿过检测区域4099的细胞的小尺寸，聚焦在每个细胞上的光束的小直径以及细胞移动通过检测区域4099的速度，在检测芯流的单个细胞的特性或聚焦光束到芯流的单个细胞时维持光的轨迹是至关重要的。
此外，当光穿过在透镜孔4030的内表面4036与管构件4012的外表面4020之间延伸的径向间隙4052时，最小化或消除光的折射也提供了一致的和适当的透镜构件4026的聚焦体积。在哺乳动物精细胞的情况下，例如，可以部分地或完全地在管通道4024内设置的透镜构件4026的聚焦体积，必须足够小以便检测来自细胞的反映细胞内X染色体和Y染色体之间的DNA含量的百分比差异的荧光的小的变异。然而，透镜构件4026的聚焦体积必须足够大，以便溶解穿过管通道4024的检测区域4099(参见图4A)的细胞的芯流的每个整个的单个细胞。因此，通过消除当光穿过径向间隙4052(图4C所示)和/或管构件4012与透镜构件4026之间时光的方向变化，本领域普通技术人员将认识到透镜构件4026的聚焦体积可以维持在适当的尺寸。
更详细地转向透镜组件4010，管构件4012可以是伸长的并且沿着管轴线4014从第一端4016延伸到第二端4018，如图4C和图4D所示，并且管构件4012可以具有任何适当的纵向长度。如本文所使用的，术语“纵向”是指沿着管轴线4014和/或图4D的参考坐标系的X轴线或平行于管轴线4014和/或图4D的参考坐标系的X轴线的方向，并且术语“径向”是指垂直于管轴线4014和/或平行于图4D的参考坐标系的Y轴线的方向。如图4B、4C、4D和4E所示，管构件4012可以包括外表面4020，并且外表面4020可以具有任何适当的形状或形状的组合。例如，外表面4020的全部或一部分可以关于管轴线4014对称。更具体地，外表面4020的全部或一部分可以具有圆形横截面形状(可以关于管轴线4014对称)，使得外表面4020具有圆柱形形状(或大致上圆柱形形状)。在一些实施方式中，圆形横截面形状的直径可以从管构件4012的第一端4016到第二端4018为恒定的，使得外表面4020具有恒定的直径D401。然而，在其他实施方式中，圆形横截面形状的直径可以从管构件4012的第一端4016到第二端4018在管轴线4014的全部或部分长度上变化。在另外的实施方式中，外表面4020的全部或一部分可以具有非圆柱形形状(例如，多边形横截面形状)，其可以从管构件4012的第一端4016到第二端4018在管轴线4014的长度上恒定或变化。外表面4020可以具有一个或多个凸起(或凹入的)表面特征，例如凹槽，当管构件4012至少部分地接收在透镜孔4030中时，表面特征适于接收或被接收在形成在透镜构件4026的透镜孔4030的内表面4036或沿着透镜构件4026的透镜孔4030的内表面4036形成的对应的凸起(或凹入)表面特征中。
如图4D所示，管构件4012包括设置在外表面4020的径向内侧的内表面4022。即，内表面4022和管轴线4014之间的第一径向距离小于在外表面4020与管轴线4014之间垂直于管轴线4014的第二径向距离。内表面4022限定管通道4024，其在大体纵向方向上从管构件4012的第一端4016延伸到第二端4018，并且管通道4024适于接收待分选的细胞的芯流。
管通道4024可以具有任何适当的形状或形状的组合。例如，限定管通道4024的内表面4022的全部或一部分可以具有圆形横截面形状(当沿管轴线4014观察时)，使得内表面4022具有圆柱形形状。在一些实施方式中，限定管通道4024的整个内表面4022可以在第一端4016和第二端4018之间具有圆形横截面形状。
在其他实施方式中，如图4D所示，限定管通道4024的内表面4022的一部分4045可以在第一点4044和从第一点4044偏移纵向距离的第二点4046之间具有圆形横截面形状，该圆形横截面形状可以在第一点4044和第二点4046之间具有恒定的直径。恒定直径可以在5μm至1000μm的范围内，或在50μm至250μm的范围内，或在100μm至250μm的范围内，或在150μm至250μm的范围内，或在190μm至210μm的范围内，诸如200μm。如图4D所示，在管构件4012的第一端4016与第一点4044之间的内表面4022的入口部4048可以从管构件4012的第一端4016朝向管通道4024的第一点4044汇聚(例如，逐渐汇聚)。
入口部4048可以具有任何适当的形状，并且形状可以由流体动力学参数驱动。例如，为了将穿过管通道4024的细胞的芯流的消能率降低到适当的水平，或将细胞的流的消能率维持在最大值以下，入口部4048的纵向横截面形状(即，垂直于管轴线15选取和/或观察的横截面)(或限定入口部4048的内表面4022的形状)可以被精确地确定。例如，在一些实施方式中，入口部4048的全部或一部分当垂直于管轴线4014观察时可以具有线性纵向横截面形状，使得入口部4048具有截头圆锥形形状。在其他实施方式中，入口部4048的全部或一部分可以具有非线性纵向横截面形状(例如，对数横截面形状和/或抛物线型横截面形状)。简而言之，内表面4022的入口部4048可以具有任何期望形状，包括复杂曲线几何形状以实现期望流动特征，诸如流动同心度、流动宽度和流动动力。
仍然参考图4D，管构件4012的第二端4018与第二点4046之间的内表面4022的退出部4050可以从管通道4024的第二点4046朝向管构件4012的第二端4018偏离(例如，逐渐偏离)。类似于进入部4048，退出部4050的形状可以由流体动力学参数驱动(例如，以将穿过管通道4024的细胞的芯流的消能率减少到适当的水平，或维持低于最大值的细胞的流的消能率)，并且进入部4048的纵向横截面形状(即，包含管轴线15的横截面平面和/或垂直于管轴线15观察的横截面)(或者限定退出部4050的内表面4022的形状)可以被精确地确定。纵向横截面形状可以根据横截面平面与包含管轴线15的参考平面形成的径向角度而变化(即，进入部4048和/或退出部4050可以是关于管轴线15不对称的)。在一些实施方式中，退出部4050的全部或一部分当垂直于管轴线4014观察时可以具有线性纵向横截面形状，使得退出部4050具有截头圆锥形形状。在其他实施方式中，退出部4050的全部或一部分可以具有非线性纵向横截面形状(例如，对数横截面形状和/或抛物线型横截面形状)。简单而言，内表面4022的退出部4050可以具有任何期望形状，包括复杂曲线几何形状以实现期望流动特性，诸如流动同心度、流动宽度和流动动力。
管构件4012的第一端4016可以配置为使得在第一端4016处的管通道4024可以接收待分选的芯流。然而，管构件4012的第一端4016可以耦合到一个或多个其他部件，诸如其他的管部(或多个管部)，使得芯流在进入在管构件4012的第一端4016的管通道4024之前行进通过其他的管部的相关联通道。
管构件4012的第二端4018可以配置为使得待分选芯流或已经被分选的芯流在第二端4018处退出管通道4024。管构件4012的第二端4018可以耦合到一个或多个其他部件，诸如其他的管部(或多个管部)，使得芯流在退出在管构件4012的第二端4018的管通道4024之后行进通过其他的管部的相关联通道。
管构件4012可以是单个整体的部件，或者可以是耦合以形成管构件4012的子部件的组件。管构件4012可以由任何适当的材料或材料的组合制造或包括任何适当的材料或材料的组合，诸如，仅举例，石英、玻璃、二氧化硅、熔融石英或塑料。
如图4B、4C和4所示，透镜组件4010还包括具有外表面4028的透镜构件4026，并且外表面4028可以具有任何适当的形状，以允许透镜构件4026聚焦用以检测设置在管通道4024内的芯流的一个或多个细胞的特性的光。例如，外表面4028可以具有球形或基本上球形的形状。外表面4028的球形形状可以具有任何适当的直径，并且本领域技术人员将会认识到球体的直径可以依赖于若干因素中的一个或多个，诸如管通道4024的直径。例如，外表面4028的球形形状的直径可以在0.5mm至30mm的范围内，或在1mm至20mm的范围内，或在2mm至15mm的范围内，或在5mm至12mm的范围内，诸如8mm。在其他实施方式中，外表面4028可以具有部分地球形形状、圆柱形形状或椭圆形横截面形状。透镜构件4026可以由任何适当的材料制造或包括任何适当的材料，诸如，仅举例，石英、玻璃、二氧化硅、熔融石英或塑料。
透镜构件4026还可以具有延伸通过外表面4028的透镜孔4030。更具体地，透镜孔4030可以从外表面4028的第一部分4032延伸到外表面4028的第二部分4034，使得透镜孔4030是延伸通过透镜构件4026的通道或通路。透镜孔4030可以由内表面4036限定，并且内表面4036可以沿着透镜轴线4038从在透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032处或邻近透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032的第一端4040延伸到在透镜构件4026的外表面4028的第二部分4034处或邻近透镜构件4026的外表面4028的第二部分4034的第二端4042。透镜孔4030的内表面4036可以具有任何适当的形状，并且可以大体在形状上对应于管构件4012的外表面4020的形状。例如，内表面4036的全部或一部分可以关于透镜轴线4038对称地形成。更具体地，内表面4036的全部或一部分可以具有圆形横截面形状(关于透镜轴线4038对称地形成)，使得内表面4036具有圆柱形形状。在一些实施方式中，圆形横截面形状可以从内表面4036的第一端4040到内表面4036的第二端4042恒定，使得内表面4036具有恒定直径D402。内表面4036的恒定直径D402可以大于管构件的外表面4020的恒定直径D401，使得当管构件4012至少部分地接收在透镜孔4030中时，径向间隙4052形成在透镜孔4030的内表面4036和管构件4012的外表面4020之间。当管轴线4014与透镜轴线4038同轴对准时，径向间隙4052可以是统一的，并且可以在1μm和300μm的范围内，或在1μm和200μm的范围内，或在3μm和100μm的范围内，或在6μm和100μm的范围内。
在其他实施方式中，内表面4036的圆形横截面形状的直径可以从内表面4036的第一端4040到第二端4042在透镜轴线4038的全部或部分长度上变化。在另外的其他实施方式中，内表面4036的全部或一部分可以具有从内表面4036的第一端4040到第二端4042在透镜轴线4038的长度上恒定或变化的非圆柱形形状(例如，多边形横截面形状)。如前所述，内表面4036可以具有一个或多个凸起(或凹入的)表面特征，诸如凹槽，当管构件4012至少部分地接收在透镜孔4030中时，表面特征适于接收或被接收在形成在管构件4012的外表面4020上或沿着管构件4012的外表面4020形成的对应的凸起(或凹入)表面特征中。
如图4B和图4C所示，管构件4012的至少一部分设置在透镜孔4030内。如图4B和图4C所示，管构件4012延伸通过整个透镜孔4030。即，管构件4012的第一端4016可以从透镜构件4026的透镜孔4030的内表面4036的第一端4040延伸出第一纵向距离，使得设置在管构件4012的第一端4016和透镜孔4030的内表面4036的第一端4040之间的管构件4012的第一部分4054处在透镜孔4030的外部(即，不设置在其内部)。此外，管构件4012的第二端4018可以从透镜构件4026的透镜孔4030的内表面4036的第二端4042延伸第二纵向距离，使得设置在管构件4012的第二端4018与透镜孔4030的内表面4036的第二端4042之间的管构件4012的第二部分4056处在透镜孔4030的外部(即，不设置在其内部)。这样配置下，管构件4012的第三部分4058设置在第一部分4054和第二部分4056之间，并且整个第三部分4058设置在透镜孔4030之内或内部。第一纵向距离、第二纵向距离和第三纵向距离可以具有任何适当的值。
在一些实施方式中，管构件4012的进入部4048和/或退出部4050可以在管构件4012的形成之后附接到管构件4012。具体地，管通道4024可以是独立于进入部4048和/或独立于退出部4050形成的。在一些实施方式中，例如，进入部4048和/或退出部4050分别可以独立于管通道4024形成，并且连接到包括管通道4024的构件。在其他实施方式中，进入部4048和/或退出部4050分别可以模制到管构件4012上，如图4E中大体描述的。在这种情况以及其他情况下，在应用或附接到进入部4048和/或退出部4050之前，可能有必要(或仅仅是优选的)将透镜构件4026固定到管构件4012上。在某些情况下，这可能需要径向间隙4052。
在任何情况下，如图4C所示，透镜组件4010可以包括设置在透镜孔4030的内表面4036的第一端4040处或邻近透镜孔4030的内表面4036的第一端4040的第一密封件4060a。更具体地，第一密封件4060a可以密封地接合管构件4012的外表面4020的一部分和透镜孔4030的内表面4036的第一端4040的一部分和/或透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032的一部分。可以使用任何适当的密封件。例如，参考图4C，第一密封件4060a可以是设置为围绕管构件4012的外表面4020的圆周部的弹性环形密封件4061a，诸如O形环。环形密封件4061a可以具有等于或大于限定透镜孔4030的内表面4036的直径(例如，图4F所示的直径D402)的外径D403。环形密封件4061a的侧向圆周边缘4062可以密封地接合透镜孔4030的内表面4036的第一端4040的一部分(例如，圆周部)和/或透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032的一部分(例如，圆周部)。此外，环形密封件4061a的内圆周边缘4063可以密封地接合管构件4012的外表面4020的一部分(例如，圆周部)。因此，环形密封件4061a的侧向圆周边缘4062和环形密封件4061a的内圆周边缘4063可以协作以密封径向间隙4052的第一端4064。
仍然参考图4C，透镜组件4010可以包括设置在透镜孔4030的内表面4036的第二端4042处或邻近透镜孔4030的内表面4036的第二端4042的第二密封件4060b。更具体地，第二密封件4060b可以密封地接合管构件4012的外表面4020的一部分和透镜孔4030的内表面4036的第二端4042的一部分和/或透镜构件4026的外表面4028的第二部分4034的一部分。第二密封件4060b可以是任何适当的密封件或密封件的组合。例如，参考图4C，第二密封件4060b还可以是设置为围绕管构件4012的外表面4020的圆周部的弹性环形密封件4061b，诸如O形环，并且环形密封件4061b可以在形状和功能上与先前描述的环形密封件4061a相同。即，环形密封件4061a的侧向圆周边缘4062可以密封地接合透镜孔4030的内表面4036的第二端4042的一部分(例如，圆周部)和/或透镜构件4026的外表面4028的第二部分4034的一部分(例如，圆周部)。此外，环形密封件4061b的内圆周边缘4063可以密封地接合管构件4012的外表面4020的一部分(例如，圆周部)。因此，环形密封件4061b的侧向圆周边缘4062和环形密封件4061b的内圆周边缘4063可以协作以密封径向间隙4052的第二端4066，使得设置在径向间隙4052内的流体维持在径向间隙4052内。
如图4G所示，透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032可以设置在外表面4028的平面部4087上，其可以垂直于透镜孔4030的透镜轴线4038并且可以与在透镜孔4030的内表面4036的第一端4040处或邻近透镜孔4030的内表面4036的第一端4040的点相交。圆周第一凹部4089可以设置在第一部分4032中，在透镜孔4030的内表面4036的第一端4040处或邻近透镜孔4030的内表面4036的第一端4040。第一密封件4060a的全部或一部分可以设置在第一凹部4089内。这样的定位下，第一密封件4060a可以密封地接合管构件4012的外表面4020的一部分和凹部4089的圆周部4091和/或第一凹部4089的径向部4093以密封径向间隙4052的第一端4064。
如图4C所示，透镜构件4026的外表面4028的第二部分4034可以设置在外表面4028的平面部4095上(图4C所示)，外表面4028的平面部4095可以垂直于透镜孔4030的透镜轴线4038并且可以与在透镜孔4030的内表面4036的第二端4042处或邻近透镜孔4030的内表面4036的第二端4042的点相交。圆周第二凹部(未示出但与图4G的第一凹部4089相同)可以设置在第二部分4034中在透镜孔4030的内表面4036的第二端4042处或邻近透镜孔4030的内表面4036的第二端4042。第二密封件4060b的全部或一部分可以设置在第二凹部内。这样的定位下，本领域普通技术人员将认识到，第二密封件4060b可以以与第一密封件4060a密封地接合管构件4012和第一凹部4089的方式相同的方式密封地接合第二凹部和管构件4012。
在其他实施方式中，第一密封件4060a和/或第二密封件4060b可以是环氧树脂或其他适当的硬化密封剂的环形环。在这样的实施方式中，环氧树脂可以被应用围绕管构件4012的外表面4020的一部分(例如，圆周部)和透镜孔4030的内表面4036的第一端4040和/或第二端4042的一部分(例如，圆周部)和/或透镜构件4026的外表面4028的第一部分4032和/或第二部分4034的一部分(例如，圆周部)。
利用如上所述密封的径向间隙4052的第一端4064和第二端4066，流体可以设置在第一密封件4060a和第二密封件4060b之间的径向间隙4052内。流体可以具有折射率(即，当进入材料时光弯曲或折射程度的测量)，等于或近似等于包括管构件4012和/或透镜构件4026的材料的折射率(对于通过流体发射的给定波长的光)。例如，透镜构件4026可以由具有第一折射率(在第一波长)的第一材料制成或包括具有第一折射率(在第一波长)的第一材料，并且管构件4012可以由具有第二折射率(在第一波长)的第二材料制成或包括具有第二折射率(在第一波长)的第二材料。第一材料可以与第二材料相同或基本相同(例如，二氧化硅，诸如熔融石英)，使得第一折射率可以等于或基本等于(例如，在0％至10％的变化范围内)第二折射率(在第一波长的光处)。流体可以具有可以等于或基本等于(例如，在0％至10％的变化范围内)第一折射率和/或第二折射率(均在第一波长的光处)的第三折射率(在第一波长的光处)。流体可以是任何适当的液体或气体，诸如油、水(例如，去离子水)、空气或气体(例如，氮或氧)。本领域普通技术人员将认识到，在第二波长的光(不同于第一波长的光)下，第一材料的第一折射率可能不等于(或基本上等于)第二材料的第二折射率。此外，本领域普通技术人员将认识到，在第二波长的光(不同于第一波长的光)下，流体的第三折射率可能不等于(或基本上等于)第一材料的第一折射率或第二材料的第二折射率中的一个或两者。
在一些实施方式中，选择折射率匹配流体(例如，折射率匹配油)以便不与用于形成透镜构件4026、管构件4012和/或密封元件4060a和4060b的材料反应。如果不防止，这种反应性则可能会干扰模制附接。另外，在一些实施方式中，特别是在采用环氧树脂或其他适当的硬化密封剂的环形环作为或用于密封元件4060a和4060b的实施方式中，可以选择密封元件以最小化或消除排气。一些粘合剂在固化时释放气体，例如，这种排气可以，例如将气体释放到折射率匹配流体中，形成可能干扰用于分析物的测量的光的气泡。
除了密封径向间隙4052内的折射率匹配流体外，密封元件4060a和4060b还可以用于将透镜构件4026结合到管构件4012。在透镜构件4026和管构件4012之间实现固体结合可以，在某些实施方式中受益于溶剂漂洗。将要施加粘合剂的表面(例如，管构件4012的外表面4020、透镜构件4026的内表面4036、透镜构件4026的外表面4028等)的溶剂漂洗可以促进改进的粘附性，但是由于溶剂(例如，甲醇、异丙醇、丙酮、乙醇等)污染折射率匹配油，也可能影响折射率匹配油的折射率。
在其他实施方式中，流体本身可以是硬化的流体，诸如环氧树脂或类似材料。在这样的实施方式中，环氧树脂可以设置在径向间隙4052内，并且可以向环氧树脂施加真空和/或热量以硬化环氧树脂而不会产生气泡或其他瑕疵。
在进一步的实施方式中，密封元件4060a和4060b可以用于从折射率匹配流体分离粘合剂或结合剂，以防止结合剂和/或溶剂污染折射率匹配流体，和/或用于防止结合剂排气到折射率匹配流体中。即，可以应用密封元件4060a，折射率匹配流体引入到径向间隙4052中，以及应用密封元件4060b。在应用密封元件4060a、4060b的每个(或两者)之后，可以将结合剂施加在与管构件4012的外表面4020、透镜构件4026的外表面4028和密封元件4060a或4060b接触的密封元件4060a、4060b上，以固定组件。
在一些实施方式中，在应用密封元件4060a和4060b和/或结合剂之前，折射率匹配油或流体的真空脱气可以促进裹入空气的去除，从而防止或减轻在应用密封元件4060a和4060b和/或结合剂之后的在折射率匹配流体中的气泡的形成。
通过第一折射率、第二折射率和第三折射率的匹配，穿过透镜构件4026和管构件4012并导向穿过管通道4024的细胞的芯流中的特定点的光束(例如，源自图4A的源4068的激光束)，当穿过径向间隙4052时基本上不会由于折射和/或反射而改变方向，因此光束的焦点和轨迹得以维持的。由于细胞的较小尺寸，聚焦在每个细胞上的光束的直径，以及细胞移动通过检测区域4099(图4A所示)的速度，如之前所解释的，当光束行进通过透镜构件4026和管构件4012以及透镜在构件4026和管构件4012之间行进时，维持光束的轨迹，在检测特性或将光束聚焦在芯流的单个细胞上是至关重要的。此外，如之前所解释的，当光通过在透镜孔4030的内表面4036和管构件4012的外表面4020之间延伸的径向间隙4052时，最小化或消除光的折射也提供了透镜构件4026的一致的且适当的聚焦体积。
为了进一步减少光束的折射和/或干涉，管构件4012的外表面4020、限定管通道4024的管构件4012的内表面4022、透镜构件4026的外表面4028以及透镜孔4030的内表面4036可以被抛光。
在一些实施方式中，径向间隙4052可以被消除或者可以忽略。例如，透镜孔4030的内表面4036的恒定直径D402可以等于或基本上等于(例如，在0％至10％的变化范围内)管构件4012的外表面4020的恒定直径D401。在这样的实施方式中，透镜孔4030的内表面4036可以耦合或固定到管构件4012的外表面4020。例如，透镜孔4030的内表面4036可以熔合到(使用例如，热和/或压力)管构件4012的外表面4020。在一些实施方式中，透镜构件4026可以模制在管构件4012上。即，管构件4012可以在第一操作(或第一处理或组合或处理)中构造或制造。例如，管构件4012可以在一个或多个牵伸或挤压操作中制造。在其他示例中，管构件4012可以被模制。在随后的第二模制操作中，透镜构件4026可以在管构件4012的一部分(即，外表面4020的圆周部)上模制。在其他实施方式中，如图4H所示，管构件4012可以用透镜构件4026模制和/或机械加工以形成单一的整体部件。在另外的其他实施方式中，管构件4012和透镜构件4026可以使用任何快速原型处理或方法(例如，三维打印)被快速原型加工为单一的整体部件。在消除了径向间隙4052的情况下，从透镜构件4026穿过管构件4012的光束(诸如由图4A所示的源4068生成的光束)将不会经历折射，并且避免了上述折射相关的问题。
在一些实施方式中，可以在管构件4012周围设置多于一个透镜构件4026。例如，如图4J所示，第一透镜构件4026a可以设置在管构件4012的第一圆周部4101处、在管构件4012的第一圆周部4101上或者在管构件4012的第一圆周部4101周围，并且第二透镜构件4026b可以设置在管构件4012的第二圆周部4103周围。第一圆周部4101可以设置在管构件的第一端4016和第二端4018之间，以及第二圆周部4103可以设置在第一圆周部4101和管构件4012的第二端之间。第一透镜构件4026a和第二透镜构件4026b中的每一个可以与先前描述的任何透镜构件4026相同。此外，第一透镜构件4026a和第二透镜构件4026b中的任何一个的径向间隙4052可以以前述的任何方式密封。任何附加数量的另外的透镜构件4026(例如，第三透镜构件4026c、第四透镜构件4026d等)可以设置在管构件4012的对应部分处，在管构件4012的对应部分上或在管构件4012的对应部分周围。
如图4I所示，透镜构件4026可以设置在形成在管构件4012中的圆周凹部4105内。凹部4105的底部4107可以从管构件4012的内表面4022径向偏移，并且(至少)限定透镜孔4030的内表面4036可以设置在凹部4105内。透镜构件4026可以具有小于管构件4012的外表面4020的直径的直径，或者透镜构件4026可以具有大于或等于管构件4012的外表面4020的直径的直径。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是本公开并不限于此。可以对已公开的实施方式进行变化，而实施方式仍然在所附权利要求的范围内。虽然下面对特征的特定组合提出权利要求，但是权利要求中的特征的任何组合都是可以预期的，并且可以形成进一步的权利要求或修改的基础。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种透镜组件，包括：沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长管构件，所述管构件具有外表面和设置在所述外表面的径向内侧的内表面，所述内表面限定从所述管构件的所述第一端延伸到所述第二端的管通道，所述管通道适于接收分析物的流；以及透镜构件，适于聚焦用于检测设置在所述管通道内的所述流中的一种或多种所述分析物的特性的光，所述透镜构件具有外表面和从所述外表面的第一部分延伸到所述外表面的第二部分的透镜孔，所述透镜孔由内表面限定，所述内表面沿着透镜轴线从在所述透镜构件的外表面的所述第一部分处或邻近所述透镜构件的外表面的所述第一部分的第一端延伸到在所述透镜构件的外表面的所述第二部分处或邻近所述透镜构件的外表面的所述第二部分的第二端，其中所述管构件的至少一部分设置在所述透镜孔内，其中径向间隙在所述透镜孔的内表面和所述管构件的外表面之间延伸。
2.根据方面1所述的透镜组件，还包括：邻近所述透镜孔的内表面的第一端设置的第一密封件；以及邻近所述透镜孔的内表面的第二端设置的第二密封件。
3.根据方面1或方面2所述的透镜组件，还包括：设置在所述第一密封件和所述第二密封件之间并且在所述径向间隙内的流体。
4.根据方面1至3所述的透镜组件，其中所述流体是水。
5.根据方面1至4所述的透镜组件，其中所述流体是油。
6.根据方面1至5所述的透镜组件，其中所述流体是空气。
7.根据方面1至6所述的透镜组件，其中所述透镜构件包括在第一波长的光处具有第一折射率的第一材料，所述管构件包括在所述第一波长的光处具有第二折射率的第二材料，并且所述流体在所述第一波长的光处具有第三折射率，以及其中所述第三折射率在所述第一波长处位于所述第一折射率和所述第二折射率中的每一个的10％之内。
8.根据方面1至7所述的透镜组件，其中所述第一材料与所述第二材料相同，以及其中所述第一折射率与所述第二折射率相同。
9.根据方面1至8所述的透镜组件，其中所述第一材料和第二材料是熔融石英。
10.根据方面1至9所述的透镜组件，其中所述透镜构件包括透镜轴线，以及其中所述透镜轴线与所述管轴线同轴。
11.根据方面1至10所述的透镜组件，其中所述透镜构件的外表面关于所述透镜轴线对称。
12.根据方面1至11所述的透镜组件，其中所述透镜孔关于所述透镜轴线对称。
13.根据方面1至12所述的透镜组件，其中所述透镜孔具有圆形横截面形状。
14.根据方面1至13所述的透镜组件，其中所述透镜构件的外表面具有球形形状。
15.根据方面1至14所述的透镜组件，其中所述管构件的外表面是圆柱形的并且关于所述管轴线对称。
16.根据方面1至15所述的透镜组件，其中所述透镜孔的表面是圆柱形的并且关于所述透镜轴线对称，以及其中所述透镜轴线与所述管轴线同轴对准。
17.根据方面1至16所述的透镜组件，其中所述透镜构件的外表面具有球形形状，以及所述球形形状关于所述透镜轴线对称。
18.根据方面1至17所述的透镜组件，其中所述管构件的外表面具有具有第一直径的圆形横截面形状，并且限定所述透镜构件的所述透镜孔的所述内表面具有具有第二直径的圆形横截面形状，其中所述第一直径小于所述第二直径以形成在所述透镜孔的内表面与所述管构件的外表面之间的所述径向间隙。
19.根据方面1至18所述的透镜组件，还包括：设置在所述径向间隙内的结合材料。
20.一种透镜组件，包括：沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长管构件，所述管构件具有外表面和设置在所述外表面的径向内侧的内表面，所述内表面限定从所述管构件的所述第一端延伸到所述第二端的管通道，所述管通道适于接收分析物的流；以及透镜构件，适于聚焦用于检测设置在所述管通道内的所述流中的一种或多种所述分析物的特性的光，所述透镜构件具有外表面和从所述外表面的第一部分延伸到所述外表面的第二部分的透镜孔，所述透镜孔由内表面限定，所述内表面沿着透镜轴线从在所述透镜构件的外表面的所述第一部分处或邻近所述透镜构件的外表面的所述第一部分的第一端延伸到在所述透镜构件的外表面的所述第二部分处或邻近所述透镜构件的外表面的所述第二部分的第二端，其中所述管构件的外表面具有具有第一直径的圆形横截面形状，并且限定所述透镜构件的所述透镜孔的所述内表面具有具有第二直径的圆形横截面形状，其中所述第一直径等于所述第二直径，使得没有径向间隙在所述透镜孔的内表面与所述管构件的外表面之间形成。
21.根据方面20所述的透镜组件，其中所述透镜构件包括在第一波长的光处具有第一折射率的第一材料，并且所述管构件包括在所述第一波长的光处具有第二折射率的第二材料，以及其中所述第一折射率在所述第一波长的光处在所述第二折射率的10％以内。
22.根据方面20或21所述的透镜组件，其中所述第一材料与所述第二材料相同。
23.根据方面20至22所述的透镜组件，其中所述第一材料和第二材料是熔融石英。
24.根据方面20至23所述的透镜组件，其中所述透镜构件包括透镜轴线，以及其中所述透镜轴线与所述管轴线同轴。
25.根据方面20至24所述的透镜组件，其中所述透镜构件的外表面具有球形形状。
26.根据方面20至25所述的透镜组件，其中所述管构件的外表面是圆柱形的并且关于所述管轴线对称。
27.根据方面20至26所述的透镜组件，其中所述透镜孔的所述表面是圆柱形的并且关于所述透镜轴线对称，以及其中所述透镜轴线与所述管轴线同轴对准。
28.根据方面20至27所述的透镜组件，其中所述透镜构件的外表面具有球形形状，以及所述球形形状关于所述透镜轴线对称。
29.一种制造透镜组件的方法，包括：在第一模制操作中模制伸长管构件，所述管构件沿着导管轴线从第一端延伸到第二端，所述管构件具有外表面和设置在所述外表面的径向内侧的内表面，所述内表面限定从所述管构件的所述第一端延伸到所述第二端的管通道，所述管通道适于接收分析物的流；以及在第二模制操作中围绕所述管构件的外表面模制透镜构件，所述透镜构件适于聚焦用于检测设置在所述管通道内的所述流中的一种或多种所述分析物的特性的光，所述透镜构件具有外表面和从所述外表面的第一部分延伸到所述外表面的第二部分的透镜孔，所述透镜孔由与所述管构件的外表面接触的内表面限定。
30.根据方面29所述的方法，其中所述第二模制操作在所述第一模制操作之后执行。
31.根据方面29或30的方法，其中所述透镜构件由在第一波长的光处具有第一折射率的第一材料模制，并且所述管构件由具有第二折射率的第二材料模制，以及其中所述第一折射率在所述第一波长的光处在所述第二折射率的10％以内。
32.根据方面29至31所述的方法，其中所述第一材料与所述第二材料相同。
33.根据方面29至32所述的方法，其中所述第一材料和第二材料是熔融石英。
34.根据方面29至33所述的透镜组件，其中所述分析物的流是细胞的芯流，以及其中所述组件适用于执行所述细胞的芯流的流式细胞分选。
35.根据方面29至34所述的透镜组件，其中所述分析物的流是细胞的芯流，以及其中所述组件适用于执行所述细胞的芯流的流式细胞分选。
36.根据方面29至35所述的方法，其中所述分析物的流是细胞的芯流，以及其中所述组件适用于执行所述细胞的芯流的流式细胞分选。
37.根据方面1至18所述的透镜组件，其中折射率匹配流体设置在所述径向间隙内并且通过所述第一密封件和第二密封件限制在所述径向间隙中，并且还包括：施加在所述第一密封件上并且与所述第一密封件、所述透镜构件的外表面和所述管构件的外表面接触的结合剂；以及施加在所述第二密封件上并且与所述第二密封件、所述透镜构件的外表面和所述管构件的外表面接触的结合剂。
38.一种制造流动池的方法，包括：提供伸长管构件，所述管构件沿着管轴线从管通道的第一端延伸到所述管通道的第二端，所述管构件具有外表面和设置在所述外表面的径向内侧的内表面，所述内表面限定从所述管通道的所述第一端延伸到所述管构件的所述管通道的所述第二端的管通道，所述管通道适于接收分析物的流；提供透镜构件，所述透镜构件适于聚焦用于检测设置在所述管通道内的所述流中的一种或多种所述分析物的特性的光，所述透镜构件具有外表面和从第一开口至第二开口延伸通过所述透镜构件的透镜孔，所述透镜孔由具有的半径大于所述伸长管构件的外表面的半径的内表面限定，所述伸长管构件的外表面与所述透镜孔的内表面之间的距离限定径向间隙；通过所述透镜孔定位所述伸长管构件；以及以折射率匹配流体填充所述径向间隙。
39.根据方面38所述的方法，还包括：密封在所述径向间隙内的所述折射率匹配流体。
40.根据方面38或39所述的方法，其中密封在所述径向间隙内的所述折射率匹配流体包括提供将伸长管构件居中于所述透镜孔中的密封，使得所述管通道的轴线与所述透镜孔的轴线同轴。
41.根据方面38至40所述的方法，其中密封在所述径向间隙内的所述折射率匹配流体包括在密封所述径向间隙内的所述折射率匹配流体之前，采用真空脱气以从所述径向间隙内的所述流体移除空气。
42.根据方面38至41所述的方法，其中密封在所述径向间隙内的所述折射率匹配流体包括在所述第一孔开口和所述第二孔开口中的每一个处放置柔性密封元件，每个柔性密封元件密封地接合所述伸长管构件和所述透镜构件两者以限制在所述径向间隙内的所述折射率匹配流体。
43.根据方面38至42所述的方法，还包括：将所述柔性密封元件中的每一个装入结合剂中以将所述伸长管构件固定到所述透镜构件。
44.根据方面38至43所述的方法，还包括：将入口部固定在所述管通道的第一端，所述入口部具有从所述入口部的第一端延伸到所述入口部的第二端的开口，所述开口在所述入口部的第二端处具有的几何形状匹配所述管通道的第一端的几何形状，在所述入口部的第二端处的所述入口开口小于在所述入口部的第一端处的所述开口。
45.根据方面38至44所述的方法，还包括：将退出部固定到所述管通道的第二端，所述退出部具有从所述入口部的第一端延伸到所述入口部的第二端的开口，所述开口在所述退出部的第二端处具有的几何形状匹配所述管通道的第二端的几何形状，在所述退出部的第二端处的所述入口开口与在所述退出部的第一端处的所述开口相同或者小于在所述退出部的第一端处的所述开口。
46.一种透镜组件，包括：沿着导管轴线从第一端延伸到第二端的伸长管构件，所述管构件具有外表面和设置在所述外表面的径向内侧的内表面，所述内表面限定从所述管构件的第一端延伸到所述第二端的管通道，所述管通道适于接收分析物的流；以及透镜构件，适于聚焦用于检测设置在所述管通道内的所述流中的一种或多种所述分析物的特性的光，所述透镜构件具有从所述管构件的外表面的第一部分延伸到所述管构件的外表面的第二部分的外表面，其中所述管构件的外表面具有具有第一直径的圆形横截面形状，以及其中所述透镜构件与所述管构件整体地形成，使得所述透镜构件与所述管构件形成单一的整体部件。
47.根据方面46所述的透镜组件，其中所述透镜构件和所述管构件包括熔融石英。
48.根据方面46或47所述的透镜组件，其中所述透镜构件的外表面具有球形形状。
49.根据方面46至48所述的透镜组件，其中所述球形外表面关于沿着所述管轴线设置的点对称。
50.一种制造透镜组件的方法，包括：将伸长管构件插入到模具的第一腔中，所述管构件沿着管轴线从第一端延伸到第二端，所述管构件具有外表面和设置在所述外表面的径向内侧的内表面，所述内表面限定从所述管构件的第一端延伸到所述第二端的管通道，所述管通道适于接收分析物的流，其中所述管构件的外表面的一部分设置在所述模具的第二腔内；以及在设置在所述模具的所述第二腔内的在所述管构件的外表面的所述一部分周围模制透镜构件，其中所述透镜构件适于聚焦用于检测设置在所述管通道内的所述流中的一种或多种所述分析物的特性的光。
51.根据方面50所述的方法，其中所述透镜构件具有具有球形形状的外表面。
52.根据方面50或51所述的方法，还包括：在将所述管构件插入到所述模具的所述第一腔之前，挤出所述伸长管构件。
53.根据方面50至52所述的方法，其中所述透镜构件由第一材料模制，所述管构件包括与所述第一材料相同的第二材料。
54.根据方面50至53所述的方法，其中所述第一材料和所述第二材料是熔融石英。
55.根据方面1至18所述的透镜组件，还包括：第二透镜构件，适于聚焦用于检测设置在所述管通道内的所述流中的一种或多种所述分析物的特性的光，所述第二透镜构件具有外表面和从所述外表面的第一部分延伸到所述外表面的第二部分的透镜孔，所述透镜孔被内表面限定，所述内表面沿着透镜轴线从在所述第二透镜构件的外表面的所述第一部分处或邻近所述第二透镜构件的外表面的所述第一部分的第一端延伸到在所述第二透镜构件的外表面的所述第二部分处或邻近所述第二透镜构件的外表面的所述第二部分的第二端，其中所述管构件的至少第二部分设置在所述第二透镜构件的所述透镜孔内，以及其中径向间隙在所述第二透镜构件的所述透镜孔的内表面与所述管构件的外表面之间延伸。
56.根据方面1至18所述的透镜组件，其中所述透镜孔的内表面设置在所述管构件内的圆周凹部内。
光学饱和
现在将描述用于照射分析物的光学系统和方法，具体地，描述光学系统的配置、对准和操作以便至少部分地以来自多个方向的入射到分析物上的辐射来“饱和”分析物。特别地，所描述的光学系统将由辐射源发出的光分成多个光束，每个光束在功率上平衡，并且使得多个光束照明分析物，诸如行进通过分选流式细胞仪的分析物。可以选择性地配置多个光束和/或辐射源的数量、功率、波长等，使得目标分析物的一定百分比的载流子被激发，从而降低来自辐射源的光的任何给定光子激发另一个载流子的概率。以这种方式，诸如荧光的分析物的可检测特性主要仅取决于行进通过流式细胞仪的分析物的量，而不是在被多个光束照射时的分析物的取向或位置。
为了实现和维持多个光束的对准和/或多个光束的平衡的非空间特性，本公开的光学系统可以包括由一个或多个计算设备控制的各种调节和/或对准部件，以调节光学系统的光学元件。计算设备可以接收照射的分析物的测量或检测特性(例如，荧光的测量)的指示和/或多个光束的每一个的特性(强度、角度、偏振等)的指示。然后，计算设备可以共同地和/或单独地分析接收的指示以确定对光学系统的光学元件的适当调节，诸如镜或半波片。计算设备可以触发调节和/或对准部件以完成确定的调节，以配置或维持多个光束的方向性和/或多个光束的平衡功率。
在一些实施方式中，分选流式细胞仪可以利用光学系统，如本文之前讨论的，来照射穿过分选流式细胞仪的细胞(例如，精细胞)。下面的描述参照了在这种分选流式细胞仪中使用的各种示例光学系统。然而，目前公开的光学系统可以在不同于分选流式细胞仪的系统中使用，以照射不同于生物细胞的任何数量的分析物。例如，目前公开的光学系统可以在质量控制设备中用于照射非生物的、制造的产品，在量子计算设备中用于照射非生物的量子系统，在配置为检测挥发性重金属(例如汞)的痕量的检测器中，在取证设备中用于可视化采集的证据(纤维，指纹等)，在用于识别机械部件或结构中的裂纹或其他缺陷检验设备中等。分析物可以包括诸如细胞的生物材料和/或诸如塑料、金属、玻璃等的非生物材料。此外，分析物可以是由光学系统照射的静止物体，或分析物可以相对于光学系统移动，诸如在分选流式细胞仪内在流中行进的细胞。
通过减少对于相应分析物的取向和/或位置的测量的特性的依赖性，本文所讨论的光学系统可以减少由于分析物的环境中的不稳定性(例如，在芯流中漂移)引起的测量的特性的变异，照射源的能量或偏振的变异，或光学系统的其他光学部件(诸如镜或半波片)的变化。在分选流式细胞仪的情况下，这种变化的减少可以允许分选流式细胞仪更一致地和更精确地分类和/或分选细胞(例如，从具有Y性染色体的精细胞区分具有X性染色体的精细胞)和/或更为不频繁地需要繁琐和昂贵的对准、调节或其他修改。
为了便于讨论，下面的描述将使用许多示例，其中照射细胞使得细胞内的细胞，和/或细胞内的染料可检测地发荧光。然而，由分析物的照射产生的或者至少依赖于分析物的照射的分析物的测量的特性可以包括不同于荧光的和/或除荧光之外的特性。作为示例，利用如本文所讨论的光学系统的设备可以测量吸光度、光散射、发光、荧光、磷光、光的偏振或去偏振或其他特性；电特性，包括但不限于电感、电容、电势、电流、或细胞或周围介质的电阻；电磁特性，包括磁性、顺磁性、磁共振和/或细胞与电磁力和/或波的发出的相互作用或电磁力和/或波的发出；成像、图像特性、形态特性或从分析物的图像或图像类似特性的采集和/或分析得到的相关特性。此外，细胞或其他分析物的荧光的测量可以反映分析物的固有荧光，或者分析物的荧光的测量可以反映与分析物结合或相关联、并直接地或间接地或者同时直接并间接地反映分析物的一些特性的荧光染料或荧光颗粒的存在和/或数量。
利用多个光束分析物的饱和
因为诸如行进通过流式细胞仪的细胞的分析物的取向和/或位置通常保持为或多或少随机(至少围绕一个或多个轴线)，入射到分析物上的光、从分析物发出的光(例如，荧光)和分析物反射的光可能依赖于分析物的取向或位置。这种依赖性如果不减轻，可能混淆对应于分析物的测量(例如，妨碍精细胞中的性染色体被区分)并且，随后，混淆依赖于这些测量的设备的一个或多个操作，诸如分选流式细胞仪的分选操作。
本公开的光学系统通过以下方式减轻对分析物取向和/或分析物位置的照射依赖性，或“照射各向异性”：(i)至少部分地饱和分析物以减少非激发或自由载流子的数目；和/或(ii)从多个方向(例如，利用多个光束)照射分析物。在某些情况下，光学系统可以主要依靠分析物的饱和以降低照射各向异性，而在其他情况下，光学系统可以主要依赖于来自多个方向的照射以降低照射各向异性。然而，通常，光学系统可以同时利用饱和(例如，如下所述的至少部分饱和)和来自多个方向的照射，以减少测量的特性中和操作上的变化，诸如依赖于测量的特性的细胞的分选。
关于饱和，光学系统可以传送或给予分析物足够高量的能量以激发分析物内的许多或大部分载流子。换而言之，当传送到分析物的能量或功率增加时，分析物内的许多激发的载流子(例如，非自由或激发的电子)增加，这成比例的减少了用于吸收能量的可用的自由载流子的数量。例如，如果90％的自由载流子被激发，那么，当入射的光子激发了0％的自由载流子时，另外的光子会具有1/10的概率激发自由载流子。在极端情况下，当所有载流子被激发时，分析物变得“饱和”，使得传送到分析物的能量的增加不会产生从分析物发出的光(例如荧光)的增加。此外，由于分析物中的所有载流子或至少许多载流子被激发，所以分析物的取向或位置可以不会显著地影响由分析物的照射产生的分析物的测量的性质，只要测量(例如，检测)对于分析物取向是各向同性的。
图5A和图5B包括示出了当通过连续波(CW)激光器和准连续波(QCW)激光器分别照射时细胞(例如，精细胞)的饱和度的示例图。由于在CW激光器的情况下激光的强度增加，或在QCW激光器的情况下激光的脉冲内的能量(“脉冲能量”)增加，归一化的荧光(由图5A和图5B中的实线代表)扁平化，使得激光的强度的进一步增加或减少不会对荧光(例如，细胞和/或标记细胞的染料的荧光)产生显著变化。如在图5A和5B中通过荧光中(虚线)的归一化线性增加的实际荧光的偏差所可视化地示出的，，这种饱和行为是非线性的。
因此，本文所讨论的光学系统可以以足够的能量照射行进通过流式细胞仪的细胞或其他分析物，以使分析物饱和或至少部分饱和。当使用单个光束从一个方向照明分析物时，可能会发生饱和。然而，其他实施方式可以利用来自多个方向的入射到分析物上的多个光束以部分地饱和分析物且进一步降低照射各向异性。除分析物的部分或全部饱和之外，光学系统可以利用这些多个光束，和/或光学系统可以利用这些多个光束作为使分析物完全饱和的替代。在一些情况下，光学系统甚至可以利用多个光束来促进细胞的饱和。例如，某些光学系统可以通过从多个方向照射分析物而没有使分析物完全饱和(例如，未激发分析物中的所有载流子)以减少测量的特性中的变异。通常，辐射源的能量以及来自辐射源的光将分解的多个光束的能量都以被选择性地配置，以减少在分析物的测量的特性中低于阈值的总体变异(只要测量或检测的特性对于分析物取向或位置是各向同性的)。
图5C包括分选流式细胞仪(例如，检测到的细胞的荧光的变异)中测量的变异或“变异系数”(CV)的曲线图，相对于流式细胞仪中用于照射细胞的光束的数量，每个光束从不同于其他光束的方向照射细胞。随着用于照射细胞的光束的数量增加，变异减少。这种减少至少部分是由于从多个方向照射随机取向的细胞从系统中去除了一些照射各向异性这一事实。因此，从多个方向照射和分析物的饱和均可以减少在照射分析物的设备内的测量到或检测到的特性的变异。
图5D包括示出将特定的流式细胞仪中的CV降低至0.5％或更低所需的多个光束和饱和度水平的各种组合(例如，饱和度的百分比或激发的载流子的百分比)的曲线图。例如，在对应于图5D的特定的流式细胞仪中，从四个不同方向照射细胞的四束光束以及60％的饱和度水平足以将流式细胞仪中的CV降低至0.5％或更低。即，具有少于四个光束和60％饱和度的配置或具有小于60％饱和度和四束光束的配置的特定的流式细胞仪会产生高于0.5％的CV。如图5D所示，类似的CV值(例如，小于或等于0.5％)可以在具有三个光束和80％饱和度、两个光束和90％饱和度、五个光束和30％饱和度等的流式细胞仪中实现。
由于多个光束和饱和度水平的多个组合可以产生诸如荧光的测量的特性上的期望或可接受的变异，所以光学系统的配置可以基于设计限制和/或基于期望或可接受的CV值选择性地包括一定数量的光束和某些非空间照射特性(强度、功率、相位、定时、功率、偏振等)。例如，某种流式细胞仪设计可以被限制(例如，由于空间或预算需要)到仅从两个方向照射细胞的仅两个光束。在这种情况下，假设流式细胞仪以类似于图5D所示的方式操作，则流式细胞仪的光学系统可以配置有允许两束光束以90％的水平饱和细胞(例如，激发载流子的90％)的辐射源。在另一示例光学系统中，辐射源的功率或强度可能被严格地限制，并且因此，考虑到受限的功率，可以选择多个光束以降低CV。
因此，本文所使用的“饱和的”可以不指分析物的全部载流子的激发。相反，饱和的可以指在给定一定数量的照射分析物的光束的情况下，激发分析物中足够数量或百分比的载流子以减少在分析物的测量的特性中的变异低于阈值的情况。该阈值和饱和度水平可以根据应用(某些分选流式细胞仪、某些检测器、某些取证设备等)和/或基于分析物的类型和环境而变化。
在精细胞在某种分选流式细胞仪的流中行进的场景下，CV值可能需要等于或低于0.5％，以便基于测量的精细胞的特性(例如，荧光)区分精细胞的性染色体。光学系统可以用对于该示例应用特定的多个光束和饱和度水平(例如，如图5D所示)的各种组合实现这样的CV值。在另一示例应用中，为了区分纤维类型，取证设备的设计可能需要等于或低于10％的CV。由于在分析物、测量的特性、所需容差、检测算法等上的差异，光学系统可以通过不同于图5D中所示的组合的许多光束和饱和度水平的各种其他组合来实现该范围内的CV。
在另一种场景下，与上述荧光的精细胞的情况相比，分析物的有区别的特性可以产生更宽范围的测量的特性。即，其中实现光学系统的设备可以仅需要等于或低于10％、20％、30％等的CV值以成功地分析特定类型的分析物。在这些情况下，给定特定数量的光束，小于50％的饱和度水平(例如，激发载流子的30％)可以允许光学系统实现所需的CV，只要CV取决于照明各向异性。例如，实现光学系统的设备的CV值可以具有1.2的值而不利用分析物的饱和度，其中需要为1的值用于设备的正常操作。在这种情况下，光学系统可以只需要实现20％的饱和度水平以将CV降低到可接受的值。
在另一种场景下，如本文所使用的“饱和的”可以仅意味分析物的相等的饱和度。换而言之，为了将CV降低到可接受的值或值的范围内，光学系统可以只需要将由设备分析的每个分析物(例如，细胞)饱和至与其他由设备分析的分析物的饱和度水平相等的水平。在这些情况下，由设备分析的所有分析物可以从辐射源接收等量的辐射。等量的辐射可以并不一定意味着在辐射中(例如，在多个光束中的每一个中)的变异缺乏，而是由多个分析物中的每一个接收的等量的辐射可以使多个分析物中的每一个在容差范围内饱和在饱和度的同一水平(例如，20％)。
此外，在整个描述中(例如，对于CV或对于参考角度和/或位置)利用了各种坐标、角度、阈值和容差。这些坐标、角度、阈值和容差通过示例给出，并且不限于阐述本公开的各个部分。通常，光学系统的部件可以根据和/或配置为根据任何适当数量和类型的坐标和角度进行操作，诸如笛卡尔坐标、极坐标、球面坐标、以弧度测量的角度、以度数测量的角度等，并相对于适当的基准点限定。光学系统的部件也可以根据和/或配置为根据任何适当数量和类型的阈值和容差进行操作，诸如根据归一化值、百分比、原始测量值、平均值等限定的阈值和容差。
示例光学系统概述
图5E是根据本公开的一个实施方式构建的示例光学系统5000的框图。示例光学系统5000包括辐射源5002、用于分解/平衡来自辐射源5002的光的光学元件5004、以及用于处理和/或引导光的多个光束5008a-5008n的镜或其他光学处理元件5006a-5006n。在分析物5012穿过的分析点5010处，示例光学系统5000的多个光束5008a-5008n照射分析物5012。例如，分析点5010可以是其中细胞在芯流或在液滴中穿过的分选流式细胞仪的流动池。
行进通过分析点5010的分析物可以在由光束5008a-5008n照射的情况下呈现诸如荧光的可检测特性，并且可检测特性中的一些或全部可以由一个或多个检测器5014测量。例如，一个或多个检测器5014可以包括一个或多个光电二极管、光电倍增管、电荷耦合设备(CCD)等。检测器5014可以电力地和/或通信地耦合到计算设备5016，其中计算设备5016处理来自检测器5014的信号以确定分析物的特性和/或完成一个或多个相应的操作。例如，在光学系统5000是流式细胞仪的一部分的情况下，计算机5016可以基于细胞的荧光性确定穿过分析点5010的精细胞的性染色体，计算机5016可以触发将精细胞分选为具有X染色体的细胞和具有Y染色体的细胞。在这样的示例中，计算机5016可以触发杀死激光器的调制以分选精细胞，如在本说明书中所另行讨论的。
图5F是示出形成光学系统5000的部件的示例布置5050的示意图。为便于讨论和清楚，图5E的某些诸如检测器和计算设备的框图未在图5F中示出。然而，为形成光学系统的光学和其他部件的布置可以包括参考图5E描述的所有部件，或至少基本上类似的部件组。此外，示例布置5050描述了将来自辐射源5002的光分解为四个光束5008a、5008b、5008c和5008d的实现。然而，如参考图5C和图5D所进一步讨论的，其他实现可以将光从辐射源分解为其他数量的光束(三个、五个、六个、七个等)。
在一个实现中，辐射源5002可以包括一个或多个激光器。具体地，辐射源5002可以包括在特定波长上发出光的激光器，选择性地被选择用于激发行进通过分析区域5010的分析物。例如，行进通过分析区域5010的生物细胞可以是“标记的”以容许通过检测任何数量的特征(例如，期望特性)的存在或不存在而进行细胞的识别。有用的标记包括荧光染料、电致密试剂、酶、生物素-链霉亲和素、地高辛、半抗原、抗血清或单克隆抗物质可用的蛋白质或核酸特定染料。这些标记可以最易于或主要地在某些波长的光下被激发(例如，对于荧光)，并且由辐射源5002发出的光可以紧密地匹配这些特定波长的光。
由辐射源5002发出的光可以当由辐射源5002发出时进行偏振。例如，辐射源5002可以发出线性或圆偏振的光。然而，在这些和/或其他实现中，例如，由辐射源5002发出的光可以在从辐射源5002发出之后经由偏振波片被偏振。类似地，由辐射源5002发出的光可以呈现其他非空间特性，诸如相干性、单色构成、多色构成等，或者由辐射源5002发出的光可以在被辐射源5002发出之后被操纵，以使其相干、单色、多色等。
为了将由辐射源5002发出的光分解为多个光束5008a-5008n，光学元件5004可以利用各种类型和数量的光学部件。在一些实现中，光学元件5004可以主要利用偏振分束器和/或半波片以便基于照射的偏振方向分解由辐射源5002发出的光。此外，实现可以使用由两个棱镜、半镀银镜、二向色镜像棱镜、物理拼接光纤和/或配置为分解或至少有助于分解来自辐射源的照射的任何其他适当的光学元件形成的立方体分束器。
在一些实现中，光学系统100可以包括多个辐射源5002，而不是将由辐射源5002发出的光分解为多个光束5008a-5008n。在一个示例中，多个光束5008a-5008n中的每一个可以包括由不同的辐射源(例如，由不同的激光器)发出的辐射，而不是由发出包括在光束5008a-5008n中的其他光束的辐射的辐射源。这些辐射源可以包括多个激光器，诸如多个二极管激光器。通常，光学系统可以包括生成有助于多个光束5008a-5008n的辐射的任何适当数量的辐射源，诸如与光束5008a-5008n的数量相同数量的辐射源，与光束5008a-5008n的数量(例如，其中来自辐射源的辐射被分解以形成光束5008a-5008n)相比更小数量的辐射源，或者与光束的数量相比更大数量的辐射源(例如，其中来自辐射源的辐射以适当的方式组合以形成光束5008a-5008n)。
图5G示出了将来自辐射源5100的光分解为四个光束502a、502b、502c和502d的示例场景。辐射源5100可以是辐射源5002并且光束502a、502b、502c和502d可以是例如光束5008a、5008b、5008c和5008d。虽然图5G利用指向各个方向的箭头示出通过部件的示例布置的光的流动，但是当光进入分束部件和/或退出分束部件时，通过这些和/或其他分束部件的光可以被引导到任何数量的方向。即，图5G中使用示出穿过分束部件的光的箭头可以仅代表通过部件的光的流动，而不是在光学系统中光的传播的实际方向。
在图5G所示的场景中，线偏振光5104从辐射源5100发出。然后，该线偏振光5104被半波片5106从相对于由半波片5106下游的偏振分束器5108所利用的某一轴线的初始偏振方向和/或四十五度方向，旋转四十五度。该旋转产生旋转光5110，以相对于偏振分束器5108的轴线四十五度入射到偏振分束器5108上。偏振分束器5108将旋转光5110分解为具有不同线偏振的两个中间光束5112a和5112b。例如，这些中间光束5112a和5112b可以具有正交偏振。在其他情况下，两个中间光束5112a和5112b中的仅一个在一个方向上被完全偏振，并且两个中间光束5112a和5112b中的另一个包括偏振状态的混合。
光学系统可以多次重复将初始光5104分解为两个中间光束5112a和5112b的上述示例过程，以将中间光束5112a和5112b分解为更多数量的光束。例如，在图5G所示的场景中，中间光束5112a和5112b中的每一个可以分别穿过另一个半波片5114a和5114b和另一个偏振分束器5116a和5116b，以分解为四个光束502a、502b、502c和502d。因为偏振分束器不吸收或消散被拒绝的偏振状态的能量，所以这种类型的布置(例如，利用偏振分束器和半波片)在使用高强度光束的应用或在其中损耗强度可能会禁止正常功能的应用中可以尤其有用。然而通常，光学系统可以使用偏振分束器和诸如立方体分束器的其他类型的分束器的任何适当的组合以将光分解为多个光束。
返回到图5E和图5F，光学处理元件5006a-5006n可以包括，用于在来自辐射源5002的光被分解为多个光束5008a-5008n之后进一步操纵和/或引导多个光束5008a-5008n的各种光学元件或部件。特别地，光学处理元件5006a-5006n可以包括位于一个或多个光束5008a-5008n的路径中的一个或多个镜。这些镜可以将光束5008a-5008n中的每一个从与光束5008a-5008n中的其他光束不同的角度引导朝向分析区域5010。光束5008a-5008n中的每一个可以在与光束5008a-5008n中的其他光束相同的平面中入射到分析区域5010上。然而通常，光束5008a-5008n中的每一个可以从与光束5008a-5008n中的其他光束的三维空间中的任何不同角度入射到分析区域5010上，包括通过分析点5010的不与分析物的流正交的角度。此外，对于光束5008a-5008n中的每一个，光学处理元件5006a-5006n可以包括一个或多个四分之一波片，以确保在照射分析物5012时光束被圆偏振。光束5008a-5008n的这种圆偏振可以消除，或至少显著地减少光束5008a-5008n之间的干涉，使得所需的能量或功率被传送到分析物5012。
包括对准/调节部件的示例光学系统
如上所述，饱和度的水平和分析物被照射的方向的数量都可以有助于测量的特性的变异(或“CV”)的减少。然而，在许多场景中，辐射源(例如，激光器)的特性、光学部件(例如，偏振分束器)的校准和/或分析物的特性(例如，分析区域内的分析物的位置)可能随时间漂移。这种漂移可能影响饱和度的水平和照射分析物的光束的方向性。因此，实现诸如光学系统5000的光学系统的设备(例如，分选流式细胞仪)可以包括允许光学系统实现和/或维持多个光束的对准和平衡(例如，功率上)的各种对准和/或调节部件。在一些实现中，计算设备可以自动地控制这些对准和/或调节部件以对准和/或调节诸如偏振分束器和镜的光学系统的部件，从而减轻漂移并将CV维持在可接受的水平(例如，阈值)以下。在其他实现中，自动的动作(例如，由计算设备实现的)和手动的动作(例如，由光学系统的人类操作者提供的)的适当组合可以对准和/或调节部件，以减轻漂移并将CV维持在可接受的阈值以下。
如本文所使用的“漂移”可以指在光学系统的部件和/或在实现光学系统的设备的部件中的许多不同类型的慢速(例如，在时间尺度上大于二十秒、大于三十秒等)改变。漂移可以影响分析物的饱和度、分析物从其照射的方向以及分析物的测量的特性(例如，荧光)。作为示例而非限制的，在光学系统或其中集成光学系统的设备(例如，流式细胞仪)中的漂移可以包括：(i)空间漂移，诸如来自辐射源发出的光的角度的改变，从多个光束照射分析物和/或在多个光束照射分析物的位置的角度的改变，或分析区域内分析物的位置的改变(例如，鞘内的芯流的位置的改变)；或(ii)非空间漂移，诸如由辐射源发出的光的功率或偏振的改变，照射分析物的一束或多束光束的功率或偏振的改变，或照射分析物的多个光束之间的功率或偏振的相对改变。
为了减轻空间漂移和非空间漂移，如下所述的光学系统的调节和对准可以包括以下之一或两者：(i)对影响来自辐射源和由光分解的多个光束的光的传播方向的部件的空间(例如，方向或位置)调节；以及(ii)对影响除了传播方向以外的光的特性(诸如强度、偏振、相干性等)的部件的非空间调节。如参考图5J-5Q所进一步讨论的，对准/调节光学系统的方法可以包括仅空间调节、仅非空间调节(例如，光束之间的功率平衡)或空间和非空间调节的组合。
图5H是具有配置为实现和/或维持入射在分析区域5210上的多个光束5202a-5202n的方向性和平衡的各种可调节部件的另一光学系统5200的框图。与光学系统5000一样，示例光学系统5200包括辐射源5208、用于分解/平衡来自辐射源5208的光的光学元件5204、以及用于处理和/或引导光的多个光束5202a-5202n的镜或其他光学处理元件5206a-5206n。在分析物穿过或在分析物被设置的分析点5210处，示例光学系统5200的多个光束5202a-5202n可以照射分析物。辐射源5208、光学元件5204和5206a-5206n、分析点5210和分析物检测器5218可以类似于图5E和图5F中所示的辐射源5002、光学元件5004和5006a-5006n、分析点5010和检测器5014。
示例光学系统5200还包括一个或多个源检测器5212，其配置为检测由辐射源5208发出的光的特性(功率、偏振、传播方向等)，多个光束检测器5214a-5214n配置为检测光束5202a-5202n中的每一个的特性(功率、偏振、角度等)，一个或多个分析物检测器配置为检测照射的分析物的特性(例如，荧光)，以及多个快门5216a-5216n，快门5216a-5216n中的每一个配置为选择性地阻挡或阻隔光束5202a-5202n中的一个。在一些实现中，光学系统100可以使用一个或多个声光调制器、普克尔斯盒、束流捕集器等，取代快门5216a-5216n或除快门5216a-5216n之外(即，取代或者除了如图5I所示的实际光学快门之外)。一个或多个计算设备5220a和5220b可以分别从源检测器5212和/或光束检测器5214a-5214n和分析物检测器5218接收诸如电子信号、电流信号或数字信号的信号。计算设备5220a和5220b可以分析来自检测器5212、5214a-5214n和5218的信号，以确定辐射源5208和/或光束5202a-5202n的调节，从而实现和/或维持入射在分析区域5210上的多个光束5202a-5202n的方向性和平衡。该确定和可以实现为计算设备5220a和5220d的示例计算设备的进一步细节将在下面参考图5J-5Q和图5W予以讨论。
为调节和/或对准辐射源5208，计算设备5220a可以基于从源检测器5212接收的信号控制一个或多个源调节部件5222。类似地，计算设备5220b可以基于从光束检测器5214a-5214n接收的信号和/或从分析物检测器5218接收的信号控制一个或多个光束调节部件5224和5226a-5226n。虽然在整个描述中通过示例的方式使用了调节部件的这种自动控制，但是光学系统5200中的一些或甚至所有的调节和/或对准可以由光学系统5200的人类操作者手动地完成。例如，代替通过电动机、压电设备等的部件的自动操纵或除了通过电动机、压电设备等的部件的自动操纵之外，光学系统5200的操作者可以手动调节(例如，移动)光学系统5200的支架、镜、半波片、透镜等以调节和/或对准光学系统5200。
图5I是示出光学系统5200的实现中的部件的示例布置5250的示意图。为便于讨论和清楚，图5H中的某些框图，诸如计算设备和对应的通信或电子连接，在图5I中未示出。然而，用于形成光学系统的光学和其他部件的布置可以包括参考图5H描述的所有部件，或至少基本上相似的部件组。此外，示例布置5250描述了其中将来自辐射源5202的光分解为四个光束5202a、5202b、5202c和5202d的实现。然而，如参考图5C和图5D所进一步讨论的，其他实现可以将光从辐射源分解为其他数量的光束(三个、五个、六个、七个等)。
在一些实现中，计算设备5220a和5220b可以是膝上型计算机、台式机、平板电脑或其他计算机。在这样的实现中，计算设备5220a和5220b可以包括配置为从源检测器、光束检测器5214a-5214n和/或分析物检测器5218接收模拟或数字信号的一个或多个数据采集(DAQ)部件，诸如DAQ卡。计算设备5220a和5220b可以经由一个或多个计算机处理器(例如，CPU)处理这些模拟或数字信号(这些信号可以指示测量的值(例如，位置或强度值))，以确定对辐射源5208和/或光束5202a-5202n的调节，如参考图5J-5Q所进一步讨论的。
在其他实现中，计算设备5220a和5220b中的一个或两个可以是除膝上型计算机、台式机、平板电脑或其他计算机之外的计算设备。例如，计算设备5220a和5220b中的一个或两个可以是配置为从源检测器、光束检测器5214a-5214n和/或分析物检测器5218接收模拟或数字信号的伺服机械装置或伺服系统。响应于这些信号，伺服系统中的旋转编码器或电位计可以使伺服系统调节/对准辐射源5208和/或光束5202a-5202n，如参考图5J-5Q所进一步讨论的。在其他示例中，计算设备5220a和5220b可以包括单板计算机、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、配置为对准/调节光学部件的专用控制器或配置为从检测器接收电子信号并响应于所接收的电子信号控制调节部件的任何其他适当的设备。
虽然在图5H和图5I中示出为两个单独的计算设备5220a和5220b，但是光学系统的一些实现可以包括单个计算设备，用于处理来自所有或大多数检测器的信号，并且控制调节部件以调节/对准辐射源和多个光束。事实上，光学系统可以包括以适当的方式耦合到多个检测器和调节部件的任何数量(一个、两个、三个、四个等)的计算设备(计算机、伺服系统等)。例如，光学系统可以包括检测器和对应的计算机设备以控制光学系统中的每个可调节部件。然而，在其他示例中，光学系统可以包括从多个检测器接收信号并控制多个调节部件的单个计算设备。
源调节部件5222和光束调节部件5224和5226a-5226n中的每一个可以包括，经由一个或多个电引线或电缆、无线网络接口或其他适当的有线或无线连接件分别电力地和/或通信地耦合到计算设备5220a或5220b的各种数量和类型的可调节支架、电动机、致动器、压电设备等。计算设备5220a和5220b可以分别将电子信号(例如，电流或电压信号)传送到源调节部件5222或光束调节部件5224和5226a-5226n，以激活或使可调节支架、电动机、致动器、压电设备等运行。当源调节部件5222和光束调节部件5224和5226a-5226n运行时，源调节部件5222和光束调节部件5224和5226a-5226n使辐射源5208和光束5202a-5202n分别被对准/调节。
在一些实现中，光束调节部件5224和5226a-5226n可以包括机械地和/或光学地耦合到用于分解/平衡来自辐射源5208的光的光学元件5204的一组调节部件5224，以及机械地和/或光学地耦合到用于处理和/或引导多个光束5202a-5202n的光学处理元件5206a-5206n的其他组调节部件5226a-5226n。以这种方式，光学系统5200可以提供影响将光分解为多个光束5202a-5202n的部件的、和影响光束5202a-5202n中的仅一个的方向性和/或非空间特性的部件的空间和/或非空间可调节性。
具体地，在一个实现中，为执行辐射源5208的空间调节，计算设备5220a可以操作源调节部件5222的一个或多个电动机、致动器、压电设备等以移动引导辐射源5208发出的光的一个或多个镜。例如，计算设备5220a可以使电动机或致动器旋转和/或平移镜，辐射源5208发出的光以一定量(例如，一定数量的度数)从镜反射开。镜的这种旋转和/或平移可以将由辐射源5208发出的光与参考位置或角度(例如，编程到计算设备5220a中或由计算设备5220a确定)对准。在一些实现中，计算设备5220a可以控制源调节部件5222以进行任何数量的这样的调节，以便沿着多于一个的轴线对准从辐射源5208发出的光。例如，计算设备5220a可以使电动机或致动器围绕两个或更多个轴线旋转镜以在三维空间中对准从辐射源5208发出的光。
计算设备5220a可以基于从源检测器5212在计算设备5220a接收的信号，确定从辐射源5208发出的光应该如何对准(例如，一个或多个镜应围绕一个或多个轴线被旋转多少角度)。在一个实现中，源检测器5212可以包括一个或多个光电二极管、光电倍增管、电荷耦合设备(CCD)或其他设置在镜后面的适当的检测器，镜将由源调节部件5222调节。这些类型的源检测器5212可以生成能够指示当光从镜反射时由源辐射5208发出的光的位置的信号，因为镜可以允许一小部分(例如，1％)的光穿过镜。然而，在其他实现中，源检测器5212可以包括一个或多个分束器，或其他配置为在由辐射源5208发出的光反射离开由源调节部件5222调节的镜之前，从由辐射源5208发出的光中“摘掉”一部分光的适当的光学部件。在这些实现中的任一个中，计算设备5220a可以存储来自检测器的信号的一个或多个参考值，其中参考值指示由辐射源5208发出的光的对准位置。在从源检测器接收与参考值不同的信号时，计算设备5220a可以使源调节部件5222将辐射源5208发出的光对准，或重新对准到参考值(例如，通过旋转镜，如上所述)。
在一些情况下，计算设备5220a可以仅改正或重新对准从辐射源5208发出的光超过阈值的空间漂移的量。例如，计算设备5220a可以配置为当从辐射源5208发出的光的实际位置偏离参考值或位置一定百分比(例如，1％或5％)时，使从辐射源5208发出的光自动对准(例如，一个或多个镜的旋转)。在这些和其他示例中，计算设备5220a还可以在某些预定的或其他确定的时间和/或当光学系统5200的操作者提示时(例如，通过与计算设备5220a交互)对准或重新对准从辐射源5208发出的光。
图5J、5K、5L和5M示出了使用一个或多个电动机或致动器旋转和/或平移镜的示例空间调节。具体地，图5J示出了从辐射源(诸如辐射源5208)的辐射5272反射开的未对准的镜5270。在镜5270后面，检测器5274检测辐射5272的穿过镜5270的部分5276。检测器5274可以将镜5270上的辐射5272的位置传送到计算设备(诸如计算设备5220a)，并且计算设备5220a可以确定位置与参考值的偏差。该偏差在图5J中由包括参考位置(“X”)的镜5270的区域5278以及代表辐射5272的检测到的位置的点示出。在该示例中，计算设备5220a可以控制一个或多个致动器(例如，电动机或压电设备)以平移镜5270，使得镜5270对准并且使得参考位置与检测到的位置匹配，如图5K所示。
在图5L所示的另一示例中，第一镜5280未对准，使得辐射5282没有在参考位置“X”处从第二镜5284反射，如在第二镜5284的所示区域5286上所描述的。在该示例中，计算设备5220a可以从第二镜5284后面的检测器5288接收检测的位置值，而不是从未对准的第一镜5280后面的检测器接收检测的位置值。基于这些接收的信号，计算设备5220a可以控制一个或多个致动器(例如，电动机或压电设备)以旋转第一镜5280并且，由此改正在第二镜5284处的偏差，如在图5M中所示。
为了对辐射源5208执行非空间调节，在一个实现中，计算设备5220a可以操作源调节部件5222中的一个或多个电动机、致动器、压电设备等，以移动或以其他方式改变由辐射源5208发出的光的路径中的一个或多个光学元件。这些光学元件可以包括例如，配置为操纵来自辐射源5208发出的光的非空间特性的偏振片、光学衰减器、扩散器、透镜或其他光学元件。非空间特性可以包括从辐射源5208发出的光的特性的任何适当数量和组合，特性诸如相位、功率、偏振、相干、准直、定时(例如，入射在分析点5210上的脉冲的定时或延迟)等。计算设备5220a可以使电动机或致动器旋转、平移或以其他方式修改这样的光学元件，以将由辐射源5208发出的光的非空间特性(例如，功率或偏振)调节到参考值。例如，计算设备5220a可以使电动机或致动器来旋转或平移半波片以调节由辐射源5208发出的光的偏振方向，或者计算设备5220a可以使电动机来调节光学衰减器的中性密度滤光片，以便调节由辐射源5208发出的光的功率或强度。在另一示例中，计算设备5220a可以(例如，经由一个或多个致动器和/或一个或多个电信号)控制一个或多个镜、衰减器、调制器等，以调节光束5202a-5202n(例如，由作为辐射源5208实现的准连续激光器最初发出的)的每一个中的脉冲的定时，使得光束5202a-5202n的每一个中的脉冲在同一时刻入射在分析点5210上。
类似于空间调节，计算设备5220a可以基于从源检测器5212在计算设备5220a接收的信号确定从辐射源5208发出的光如何被非空间调节(例如，偏振片应被旋转多少度)。例如，计算设备5220a可以存储来自源检测器5212的信号的一个或多个参考值(例如，指示功率或偏振)。在从源检测器接收到不同于参考值的信号时，计算设备5220a可以使源调节部件5222操纵由辐射源5208发出的光与参考值一致(例如，在容差内)(例如，通过旋转偏振板，通过调节中性密度滤光片等)。计算设备5220a可以在检测到与参考值的偏差超过阈值(例如，1％)时，在预先确定或以其他方式确定的时间，或响应于检测到直接与计算设备5220a交互的操作者，对由辐射源5208发出的光的非空间特性执行这些调节。除了修改现有的光学元件之外或取代修改现有的光学元件，一些调节可以包括操作者或计算设备5220a使一个光学元件与另一个光学元件交换，或使某些光学元件被选择性地放置在来自辐射源5208的辐射的路径中。例如，操作者可以使用半镀银镜将某个光束分解为两个相等(例如，功率)光束，或者操作者可以使用具有相等功率或预先确定功率的一个或多个二极管激光器，以生成传送一定量的能量的光束。
图5N和图5O示出了偏振分束器5290的示例调节，以调节从辐射的源光束5294分解的辐射的两个光束5292a和5292b中的每一个的功率。如图5N所示，偏振分束器5290可能是未对准的，使得光束5292a和5292b中的每一个的功率不平衡(例如，光束5292a和5292b中的每一个的功率不同)。在该示例中，源光束5294具有“P0”的功率，并且如果平衡，则光束5292a和5292b中的每一个应具有“P1”的功率。为了平衡光束，诸如计算设备5220b的计算设备可以基于从一个或多个检测器接收的信号(例如，指示分析物的荧光)，使一个或多个致动器旋转偏振分束器5290，以确保光束5292a和5292b中的每一个的功率在“P1”的容差内，如图5O所示。在使用多个辐射源形成光束5202a-5202n的情况下，计算设备可以以与上述类似的方式控制多于一个偏振分束器的调节，或者计算设备可以控制其他光学元件分别对5202a-5202n中的每一个进行衰减、去相干、改变偏振等。
现在转到如图5H和图5I所示的多个光束5202a-5202n，计算设备5220b可以以与上述基本类似的方式空间对准/调节多个光束5202a-5202n中的每一个，用于从辐射源5208发出的光的空间调节。即，对于光束5202a，计算设备5220b可以引起光束调节部件5226a的组的操作，诸如旋转或平移或一个或多个镜，使得光束5202a的传播方向被修改。类似地，计算设备5220b可以控制光束调节部件5226b的组以调节光束5202b，计算设备5220b可以控制光束调节部件5226c的组以调节光束5202c等。
在一些场景中，计算设备5220b可以基于从光束检测器5214a-5214n接收的信号控制这些空间调节。例如，计算设备5220b可以基于来自光束检测器5214a-5214n的信号确定与参考值的偏差，光束检测器5214a-5214n可以包括设置在引导光束5202a-5202n的镜后面的光电二极管、光电倍增管等。响应于这些偏差增长超过一个或多个阈值(例如，对于光束5202a-5202n中的每一个)的，计算设备5220b可以使调节部件5226a-5226n调节位置或角度或光束5202a-5202n的一个或多个。
在其他场景中，计算设备5220b可以至少部分地基于从分析物检测器5218接收的信号，控制光束5202a-5202n中的每一个的空间调节。如参考图5Q所讨论的，计算设备5220b可以控制光束调节部件5226a-5226n的每一组以关于对应光束5202a-5202n的传播方向最大化、最小化或以其他方式优化来自分析物检测器的信号。
为了对光束5202a-5202n中的一个或多个执行非空间调节以及，特别是，为了平衡光束5202a-5202n(例如，在光束5202a-5202n的功率或另一非空间特性中)，计算设备5220b可以控制光束调节部件5224以调节用于分解/平衡来自辐射源5208的光的光学元件5204。计算设备5220b可以基于从光束检测器5214a-5214n接收的信号，基于从分析物检测器5218接收的信号，或基于从光束检测器5214a-5214n接收的信号和从分析物检测器5218接收的信号，确定对光学元件5204的特定调节(例如，半波片或偏振分束器应由光束调节部件5224旋转或平移多少量)。
在一些实现中，计算设备5220b可以使快门5216a-5216n运行，使得计算设备5220b可以从光束检测器5214a-5214n和分析物检测器5218中的一个或两个接收信号，而光束5202a-5202n中只有一个在分析点5210处照射分析物。计算设备可以在光束5202a-5202n中只有一个照射分析物时利用来自检测器5214a-5214n和5218的接收的信号，和/或，在所有光束5202a-5202n都在照射分析物时利用接收的信号，以确定对光学元件5204的调节，如参考图5P和图5Q所进一步讨论的。然而通常，当确定对光学元件5204的调节时，计算设备5220b可以选择性地以任何数量的光束5202a-5202n照射分析点5210(例如，通过打开和关闭快门5216a-5216n中特定快门)并且从检测器5214a-5214n和/或5218取回相应的信号。
虽然本文通过示例的方式对某些光学元件或部件(波片、镜等)的调节部件和相应调节的某些布置进行了讨论，但是光学系统的实现可以包括不同等级的可调节性。特别地，一些光学系统可以预先配置为以多个光束饱和分析物，并且可以不需要频繁或自动的调节。在这种情况下，光学系统可以仅使用上述调节部件中的一些或者无需使用上述调节部件。然而，在其他情况下，光学系统集成于其中的设备可能对于小空间和/或非空间漂移极为敏感。例如，配置为根据检测到的性染色体分选精细胞的分选流式细胞仪可能对集成的光学系统中的小空间和/或非空间漂移极为敏感。在这些情况下，光学系统可以包括所有或许多调节部件以及相应的功能，如上所述。事实上，一些光学系统可以包括配置为调节和/或对准比在本文的大多数示例中讨论的还要更多的光学部件的调节部件。例如，光学系统可以包括用于光学系统中的每个光学部件(镜、透镜、偏振板等)的调节部件和相应的计算设备，用来控制对于光学系统中所有光学部件的调节。
对准/调节光学系统的方法
图5P是用于实现和维持光学系统的对准和平衡的示例方法5300的流程图。方法5300可以在例如光学系统5200中实现。具体地，计算设备5220a和/或5220b可以实现参考方法5300描述的功能中的至少一些。为了便于讨论，在方法5300的描述中引用了示例光学系统5200的部件，但是通常，方法5300可以用于对准/调节以多个光束照射分析物的任何适当的光学系统。
在方法5300中，计算设备5220a可以空间对准和/或非空间调节辐射源5208(框图5302)。如参考图5H和图5I所进一步讨论的，计算设备5220a可以从检测器5212接收指示从辐射源5208发出的光的位置(例如，在笛卡尔坐标中)或角度(例如，以度为单位)的信号。随后，计算设备5220a可以基于接收的信号确定：(i)辐射源5208与位置/角度和/或强度、偏振或其他非空间特性的参考值的偏差；(ii)对辐射源5208的相应调节，诸如由辐射源5208发出的光的传播方向的修改、由辐射源5208发出的光的强度或偏振的修改等。为了完成这样的调节，计算设备5220a可以控制源调节部件5222。
在示例场景中，计算设备5220a可以使用坐标值(0,0)以代表在镜上的参考位置，其中参考位置(0,0)指示当适当对准时，从辐射源5208发出的光应从镜反射的点。计算设备5220a可以将这样的值存储在计算设备5220a的存储器中。在该场景中，计算设备5220a可以从检测器5212接收指示由辐射源5208发出的光在镜上的测量位置(0.1，2.3)(例如，以微米、毫米等测量)的信号。测量位置(0.1，2.3)代表与参考值的偏差或辐射源5208的未对准。计算设备5220a可以基于该偏差(0.1，2.3)控制一个或多个源调节部件5222将来自(0.1，2.3)的光的位置改正到在参考位置(0，0)处或在参考位置(0，0)的某容差之内。例如，计算设备5220a可以控制一个或多个电动机、致动器等以旋转和平移镜，或者计算设备5220a可以控制一个或多个电动机、致动器等以旋转或平移物理地耦合到辐射源5208的机械支架。
在另一示例场景中，计算设备5220a可以利用零度值或0以代表线偏振的参考角度，其中参考角度指示当辐射源5208适当调节时，从辐射源5208发出的光应该偏振的角度。在该场景中，计算设备5220a可以从检测器5212接收指示由辐射源5208发出的光的偏振角度的三度的测量角度的信号。因此，三度的测量角度代表与参考值的偏差。计算设备5220a可以基于三度的这一偏差控制源调节部件5222中的一个或多个以将光的偏振方向从三度改正到零度的参考角度或在零度的参考角度的某容差内。例如，计算设备5220a可以控制一个或多个电动机、致动器等以旋转和/或平移由辐射源5208发出的光所穿过的半波片。
返回方法5300，计算设备5220b可以空间对准辐射源5208发出的光分解成的多个光束5202a-5202n(框图5304)。在一些实现中，光束5202a-5202n的这种对准可以是迭代的处理，如参考图5Q所进一步描述的。在任何情况下，计算设备5220b可以控制光束调节部件5226a-5226n将光束5202a-5202n对准到分析区域5210上。具体地，计算设备5220b可以控制光束调节部件5226a-5226n对准光束5202a-5202n(例如，通过旋转和/或平移镜)，使得光束5202a-5202n中的每一个在容差内(例如，十微米)入射在分析区域5210的特定点上。例如，当在分选流式细胞仪中使用光学系统5200时，调节部件5226a-5226n可以对准光束5202a-5202n，使得光束中的每一个照射流式细胞仪的流动池(例如，细胞的流从流动池中穿过)。
计算设备5220b还可以调节光束5202a-5202n的非空间特性以根据诸如功率或强度的非空间特性平衡光束5202a-5202n(框图5306)。在一些实现中，光束5202a-5202n的这种平衡可以是迭代的处理，如参考图5R所进一步描述的。计算设备5220b可以控制光束调节部件5224以平衡光束5202a-5202n。例如，计算设备5220b可以使光束调节部件5224(其中的一些可以物理地耦合到光学元件5204)旋转、平移或以其他方式操纵光学元件5204中的一个或多个。光束调节部件5224可以旋转光学元件5204中包括的偏振分束器或半波片，以调节光到光束5202a-5202n的分解(如参考图5G所进一步讨论的)。通过调节光的分解，在一些实现中，光束调节部件5224可以平衡在光束5202a-52020的每一个中的能量的量。
此外，在方法5300中，计算设备5220a和/或计算设备5220b可以监视辐射源5208和光束5202a-5202n的对准和平衡，并且可以自动地调节辐射源5208和光束5202a-5202n的偏差(框图5308)。参考图5S讨论了示例监控和调节处理的其他细节。这样的监视和调节可以在集成了光学系统5200的设备的操作期间发生。在光学系统5200集成到分选流式细胞仪的实现中，当分选流式细胞仪未运行以分选细胞(例如，精细胞)时，计算设备5220a和5220b以及调节部件5222、5224和5226a-5226n可以执行框图5302、5304和5306的功能，而当分选流式细胞仪运行以分选细胞时，计算设备5220a和5220b以及调节部件5222、5224和5226a-5226n可以执行框图5308的功能。
在一些场景中，在其中集成了光学系统5200的设备的操作期间，光束5202a-5202n和/或辐射源5208的偏差可能处于可以被自动地改正的偏差的范围之外。此外，分析物的偏差，诸如行进通过流动池的分析物的流的空间偏差，可能使在其中集成了光学系统5200的设备的操作期间不实际或不可行的重大调节或对准成为必要。因此，在方法5300中，计算设备5220a和/或5220b或另一适当的计算设备可以根据方法5300的框图5304和/或5306确定光束5202a-5202n和/或辐射源5208的重新对准和/或重新平衡是否是必要的(框图5310)。例如，诸如计算设备5220b的计算设备可以确定，尽管有框图5308的自动调节，但在光束5202a-5202n的位置、光束5202a-5202n的平衡、或甚至在分析物的测量值中的偏差正在稳步增加。在另一示例中，诸如计算设备5220b的计算设备可以确定在光束5202a-5202n的位置、光束5202a-5202n的平衡、或在分析物的测量值中的偏差大于一个或多个预先确定的阈值。在确定重新对准或重新平衡为必要的这些或其他示例中，方法5300的流程可以回到框图5302、5304或5306中的一个，诸如图5P所示的框图5304。或者，流程可以回到框图5308，其中计算设备5220a和5220b继续监视和调节光学系统5200。
图5Q示出了用于迭代对准光学系统的多个光束的示例方法5400。方法5400可以在例如光学系统5200中实现。具体地，计算设备5220a和/或5220b可以实现参考方法5400描述的功能中的至少一些功能。为了便于讨论，在方法5400的描述中引用了示例光学系统5200的部件，但是通常，方法5400可以用于对准任何适当的光学系统的多个光束。
在方法5400中，计算设备5220b可以控制快门5216a-5216n，使得除了快门5216a-5216n中一个之外的所有快门关闭(框图5402)。以这种方式，计算设备5220b可以阻挡光束5202a-5202n中一个之外的所有光束。例如，计算设备5220b可以通过一个或多个电信号使快门5216b-5216n关闭，从而只允许光束5202a照射分析区域5210。
在关闭了快门5216a-5216n中一个之外的所有快门时，计算设备5220b或其他适当的计算设备可以使分析物的测量的特性相对于光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束的传播方向最大化(框5404)。测量的特性可以取决于应用(例如，在流式细胞术中)，并且可以包括分析物的吸光度、光散射、发光、荧光、磷光等。在其中集成了光学系统的分选流式细胞仪的应用中，计算设备5220b可以相对于光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束的传播方向使标记的细胞(例如，精细胞)的荧光最大化。以这种方式，光束5202a-5202n中的不受阻挡的一个光束可以与最大化测量特性的传播方向对准。
在一些实现中，为了使测量特性相对于传播方向最大化，计算设备5220b可以在一个或多个范围上“扫除”光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束的传播方向。即，计算设备5220b可以使对应于光束5202a-5202n中的不受阻挡的一个光束的光束调节部件5226a-5226n的组，在方向范围上(例如，限定在x、y坐标系和/或度数中)通过旋转和/或平移一个或多个镜，来调节光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束的传播方向。对于方向范围内的这些传播方向中的每一个，计算设备5220b可以从分析物检测器5218接收分析物的测量特性(例如，荧光)的值。最大化的测量特性可以是这些接收的值中的最大值或峰值。
另外在方法5400中，计算设备5220b或其他适当的计算设备可以确定测量特性(例如，分析物的荧光)是否对于所有的光束5202a-5202n都已最大化(框图5406)。换而言之，计算设备5220b可以确定光束5202a-5202n中的每一个是否已对准，以便最大化测量特性。如果光束5202a-5202n中的一些没有对准以最大化测量特性，则流程可以回到框图5402，其中除了快门5216a-5216n中的不同的一个快门所有快门5216a-5216n均关闭。框图5402、5404和5406可以重复，直到光束5202a-5202n中的全部均已各自对准。一旦光束5202a-5202n中的全部已经对准，方法5400可以结束(框图5408)。
图5R示出了用于平衡光学系统的多个光束的非空间特性(诸如功率)的示例方法5500。方法5500可以在例如光学系统5500中实现。具体地，计算设备5220a和/或5220b可以实现参考方法5500描述的功能中的至少一些功能。为了便于讨论，在方法5500的描述中引用了示例光学系统5200的部件，但是通常，方法5500可以用于平衡任何适当的光学系统的多个光束的非空间特性。
类似于方法5400，在示例方法5500中计算设备5220b可以控制快门5216a-5216n，使得除了快门5216a-5216n中一个之外的所有快门关闭(框图5502)。以这种方式，计算设备5220b可以阻挡光束5202a-5202n中一个之外的所有光束。虽然关闭了快门5216a-5216n中一个之外的所有快门，计算设备5220b可以从分析物检测器5218接收指示由光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束照射的分析物的测量特性(例如，荧光)的一个或多个信号(框图5504)。计算设备5220b还可以从对应于光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束的光束检测器5214a-5214n的特定组中，诸如在反射光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束的镜后面的光电二极管，接收一个或多个信号。
来自光束检测器5214a-5214n的特定组的一个或多个信号可以指示从镜反射的光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束的位置，但是一个或多个信号也可以指示分析物的测量特性或与分析物的测量特性相关。至少在一些情况下，如果光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束给予分析物的能量增加，则分析物的测量特性(诸如荧光)也将增加。此外，如果由光束5202a-5202n中不受阻挡的一个光束给予的能量增加，则检测该能量的至少一部分的光电二极管或其他适当的检测器的信号也将增加。因此，来自光束检测器5214a-5214n的特定组的信号可以与分析物的测量特性相关，如来自分析物检测器5218的信号中所示。该相关性可以不是线性的，如参考图5A和图5B所进一步讨论的。
返回到图5R，计算设备5220b或其他适当的计算设备可以确定对于光束5202a-5202n的每一个光束，分析物的特性(例如，分析物的荧光)和来自光束检测器5214a-5214n的特定组的信号是否已经被测量/采集(框图5506)。即，计算设备5220b可以确定分析物的特性和来自光束检测器5214a-5214n的特定组的信号是否已经被测量/采集，当除了光束5202a所有的光束5202b-5202n被阻挡时，当除了光束5202b的所有的光束5202a和5202c-5202n被阻挡时，当除了光束5202c的所有的光束5202a、5202b和5202d-5202n被阻挡时等。如果对于每个独立光束5202a-5202n信号的测量/采集还没有被完成，则方法5500的流程可以回到框图5502。然而，如果已经进行了所有的测量/采集，则流程可以继续框图5508。
在框图5508，计算设备5220b或其他适当的计算设备可以确定诸如功率的光束5202a-5202n的非空间特性是否在光束5202a-5202n之间被平衡。例如，如果在分析区域5210照射的分析物的测量特性对于每个单独光束5202a-5202n不在容差(0.1％、1％、10％等)内相同，则计算设备5220b可以确定光束5202a-5202n不平衡(例如，光束5202a-5202n需要非空间调节)。在另一个示例中，如果分析物的测量特性对于光束5202a-5202n中的一些是一个值，而测量特性对于光束5202a-5202n中的另一个或多个是另一个值，则计算设备5220b可以确定光束5202a-5202n不平衡。在又一示例中，如果在分析区域5210照射的分析物的的测量特性对于每个单独光束5202a-5202n在容差(0.1％、1％、10％等)内相同，则计算设备5220b可以确定光束5202a-5202n是平衡的(例如，光束5202a-5202n不需要非空间调节)。
如果确定光束5202a-5202n在容差内平衡，示例方法5500的流程可以继续到方法5500结束的框图5510。然而，如果确定光束5202a-5202n在容差内不平衡，则示例方法5500的流程可以继续到框图5512。在框图5512，计算设备5220b可以确定框图5502、5504、5506和5508的迭代次数是否大于阈值。即，计算设备5220b可以确定调节或平衡光束5202a-5202n的非空间特性的尝试次数是否大于阈值。如果迭代次数大于阈值，则方法5500的流程可以继续到框图5516，其中计算设备5220b提示用户(例如，在诸如电子显示器的用户界面上)进行干预(例如，进行手动调节或者以其他方式诊断光束5202a-5202n之间的不平衡)(框图5516)。然而，如果迭代次数小于或等于阈值，则流程可以继续到框图5514。
在框图5514中，计算设备5220b可以确定对光学元件5204的调节以平衡诸如功率的光束5202a-5202n的非空间特性，并且可以控制光束调节部件5224以完成确定的调节。例如，在包括使用半波片和偏振分束器(如图5G所示)分解的四个光束5202a、5202b、5202c和5202d的实现中(如图5I所示)，计算设备5220b可以控制光束调节部件5224的电动机、致动器等，以旋转、平移或以其他方式修改一个或多个半波片和/或偏振分束器。以这种方式，计算设备5220b可以平衡光束5202a、5202b、5202c和5202d中的功率或强度，因为光束的分解在光束5202a、5202b、5202c和5202d中分配能量。例如，通过旋转或平移偏振分束器，能量(以及因此的功率)可以从退出分束器的一个光束获得并分配到退出分束器的另一个光束。
用于平衡光束5202a-5202n的调节可以主要基于来自光束检测器5214a-5214n(例如，光电二极管)的信号、来自分析物检测器5218的信号，或者用于平衡光束5202a-5202n的调节可以基于来自光束检测器5214a-5214n的信号和来自分析物检测器5218的信号两者。如上所述，来自光束检测器5214a-5214n的信号和来自分析物检测器(5218)的信号至少部分地相关。因此，在一个实现中，计算设备5220b可以控制调节以平衡来自光束检测器5214a-5214n的信号。然而，由于某些非线性，主要基于来自光束检测器5214a-5214n的信号的调节可能不在容差(例如，5％)内完全平衡光束5202a-5202n。因此，在进行调节以平衡光束5202a-5202n之后，示例方法5500的流程可以回到框图5502。框图5502、5504、5506和5508可以迭代进行，直到光束在非空间特性上平衡，或直到迭代次数超过阈值，如参考框图5512所讨论的。
虽然在图5J-5P中示出了单独的方法或处理，但计算设备和光学系统的一些实现可以将用来空间对准光束迭代方法(诸如示例方法5400)、以及用来非空间地平衡光束的迭代方法以(诸如示例方法5500)的一些或全部功能进行组合。例如，诸如计算设备5220b的计算设备可以当除了一个快门以外的快门5216a-5216n的所有被关闭时，对于光束5202a-5202n中的单独个体同时空间对准和测量/采集信号。然而，在其他实现中，方法5500可以仅在光束5202a-5202n的全部和辐射源5208被空间对准之后才被实现。
在一些实现中，计算设备可以在其中集成了光学系统5200的设备不运行(例如，作为设备的校准)时实现方法5400和5500。例如，计算设备可以利用方法5400和5500的一些或全部功能以在分选流式细胞仪运行分选细胞之前校准分选流式细胞仪。然而，光学系统也可以在集成了光学系统5200的设备的操作期间自动对准和/或调节。图5S示出了在分选流式细胞仪的操作期间自动调节和/或对准光学系统的示例方法5600。例如，计算设备5220a和5220b中的一个或两者可以实现方法5600的至少一些功能。为了清楚起见并且作为示例，参考图5S讨论了在流式细胞仪操作期间光学系统的对准和/或调节。然而，计算设备可以利用方法5600的功能以自动对准和/或调节集成到设备中的光学系统而不是分选流式细胞仪，诸如质量控制设备、量子计算设备、取证设备等。为了便于讨论，在方法5600的描述中引用了示例光学系统5200的部件，但是通常，方法5600可以用于自动调节任何适当的光学系统。
方法5600可以包括辐射源的对准和/或调节(框图5602)。以这种方式，集成了光学系统5200的分选流式细胞仪可以至少在起初包括校准的辐射源。例如，在实现方法5600之前，如参考图5H、5I和5J-5M所进一步讨论的，计算设备5220a可以空间对准和/或非空间调节辐射源5208。
此外，在方法5600中，诸如计算设备5220b的计算设备可以在框图5602迭代地对准/平衡光束5202a-5202n。例如，计算设备5220b可以实现方法5400和/或5500，如参考图5N-5P所进一步讨论的，以迭代地对准和/或平衡光束5202a-5202n。在光学系统5200集成在流式细胞仪中的这个场景中，光束5202a-5202n的迭代对准和平衡可以导致光学系统5200的校准，使得光束5202a-5202n中的每一个至少在容差(例如，五微米)内入射在与通过流式细胞仪行进的细胞的流相交的点上。光束5202a-5202n的迭代对准和平衡也可以导致光学系统5200的校准，使得光束5202a-5202n中的每一个在容差(例如，3％)内在功率上平衡。
流式细胞仪可以使用这些校准的光束5202a-5202n和校准的辐射源5208开始细胞的分选(框图5604)。在示例细胞分选中，光束5202a-5202n中的每一个可以照射通过流式细胞仪在芯流中行进的细胞，并且诸如计算设备5220b的计算设备可以基于来自分析物检测器5218的信号检测细胞的荧光(或细胞内的染料)。计算设备5220b或另一个适当的计算设备然后可以使得细胞基于检测的荧光进行分选。例如，可以使用在本说明书中其他部分描述的脉冲激光方法分选细胞。
此外，在分选细胞期间，计算设备5220a和/或计算设备5220b可以监视辐射源5208的空间对准和/或辐射源5208的一个或多个非空间特性，诸如功率或偏振(框图5606)。例如，计算设备5220a可以从源检测器5212接收指示由辐射源5208发出的光的传播方向的信号和/或指示由辐射源5208发出的光的诸如偏振的非空间特性的信号。计算设备5220a可以监视这些信号，以便确定辐射源5208的空间对准和/或辐射源5208的非空间特性是否已经偏离参考值(至少高于阈值)。
计算设备5220a可以确定是否需要由源调节部件5222执行的诸如光机械调节的调节以改正辐射源5208的检测偏差(框图5608)。在一些实现中，计算设备5220a可以确定在传播方向、功率、偏振等中的误差是否在可容范围之外。例如，计算设备5220a可以对于偏振角度的偏差利用3％的容差。如果从辐射源发出的光的偏振角度与任何方向上的参考角度相差大于3％，则计算设备5220a可以确定需要调节以改正辐射源5208的偏差。如果不需要调节，则方法5600的流程可以回到框图5606。然而，如果辐射源5208需要调节，则流程可以继续到框图5610。
在框图5610，计算设备5220a可以确定辐射源5208的一个或多个偏差是否高于相应的阈值。即，计算设备5220a可以确定辐射源5208的偏差是否在分选流式细胞仪的操作期间能够可行地被自动改正的偏差范围之外。在一个场景中，计算设备5220a可以确定从辐射源5208发出的光的偏振角度是否偏离参考值20％以上。如果偏差大于20％，则方法5600的流程可以继续到框图5612，其中计算设备5220a可以触发流式细胞仪的分选操作的停止，使得辐射源5208可以被更精确地对准(例如，在框图5602)。如果偏振方向的偏差在3％到20％之间，则方法5600的流程可以继续到框图5614，其中计算设备5220a可以在流式细胞仪的操作期间自动调节/对准辐射源5208。
计算设备5220a可以使用各种范围和/或容差以确定是否需要对辐射源5208进行光机械调节，以及这些调节是否要在流式细胞仪的操作期间完成。例如，计算设备5220a可以确定需要对由辐射源5208发出的光的传播方向的大于1微米、大于5微米、大于1毫米、大于3毫米等的偏差进行空间调节或对准。对于容差的这些示例中的每一个，计算设备5220b还限制在流式细胞仪的操作期间辐射源5208应该被自动调节的偏差范围，诸如一至十微米、五至二十五微米、一至七毫米等。
如果计算设备5220a确定在流式细胞仪的操作期间应该自动调节辐射源5208，则计算设备5220a可以使源调节部件5222调节/对准辐射源5208，以与参考图5H、5I和5J-5M所讨论的方式类似的方式。方法5600的流程然后可以回到框图5606，其中计算设备5220a继续监视辐射源5208。
此外，在细胞的分选期间，计算设备5220a和/或计算设备5220b可以监视由分析物检测器5218所指示的分析物的测量的荧光(框图5616)。例如，当细胞穿过分析区域5210时，计算设备5220a可以从分析物检测器5218接收指示细胞内和/或细胞本身的染料的荧光的信号。在监测测量的荧光中，计算设备5220a可以识别在某些时间尺度，诸如大于或等于二十秒、三十秒、一分钟等的时间尺度上的荧光中的漂移(例如，平均增加或减少)。荧光中的这些漂移可以指示光学系统5200的部件中的未对准或漂移和/或荧光中的漂移可以指示在分析区域5210内的分析物(例如，细胞)的空间漂移。在分析物经由鞘包芯鞘包芯式流体机械装置行进通过流式细胞仪(例如参见图1A)的情况下，包括细胞的芯流可能在产生荧光中的漂移的鞘内转移。
计算设备5220b或其他适当的计算设备可以确定荧光中是否发生漂移(框图5618)。例如，计算设备5220b可以利用检测到的荧光的移动窗口平均值以确定荧光中的负或正的改变是否在平均上漂移超过容许的水平。如果荧光中没有检测到这样的漂移，则方法5600的流程可以回到框图5616，其中计算设备继续监视分析物荧光。如果检测到荧光中的漂移，则流程将继续到框图5620。
在框图5620，计算设备5220b可以确定荧光中的检测到的偏移是否高于阈值(框图5620)。例如，如果荧光在给定的时间周期(例如，移动平均的时间周期)平均上改变了等于或低于某一阈值的量，诸如50个相对荧光单位(RFU)、100个RFU、200个RFU等，则计算设备5220b可以确定要完成流式细胞仪的自动调节以减轻漂移。在这种情况下，方法5600的流程可以继续到框图5622，其中可以调节流式细胞仪的部件，诸如分析区域(例如，流动池)以减轻荧光中的漂移。
然而，如果荧光中的漂移高于阈值，则方法5600的流程可以继续到框图5612，其中计算设备5220a可以触发流式细胞仪的分选操作的停止，使得辐射源5208和/或光束5202a-5202n可以更准确地对准(例如，在框5602)。在一些实现中，流式细胞仪的分选操作的结束可以包括停止通过分析区域5210的分析物的流动。在其他实现中，流式细胞仪的分选操作的结束可以包括放弃穿过分析区域5210的所有分析物。
在其他实现中，分选操作的结束可以包括将不同的分析物(例如，不同于分选流式细胞仪分选的细胞)引入到分析区域5210中。例如，计算设备5220a、计算设备5220b或另一个适当的计算设备可以使合成的(例如，塑料)珠穿过分析区域5210，代替将由分选流式细胞仪分选的细胞或除了将由分选流式细胞仪分选的细胞之外。通过将不同的(例如，合成的)分析物引入分析区域，计算设备可以增加照射的分析区域的荧光，提高测量的荧光值的一致性，或以其他方式影响的测量荧光值，使得在框图5602的对准和/或调节更有效和/或更准确。
在任何情况下，在结束流式细胞仪的分选操作之后，计算设备5220a和5220b可以重复框图5602的对准和/或调节，并且流式细胞仪的分选操作可以通过重新校准的光学系统5200被重新启动或继续(框图5604)。
确定饱和度的水平和/或光束的数量
在一些实现中，诸如光学系统5000或5200的光学系统的操作者可以基于饱和度的模型配置光学系统(例如，依据辐射强度、光束数量等)。特别地，操作者或用户可以利用实验数据和计算机模型的组合预测饱和度的必要水平和/或光束的必要数量，以将设备中的变异(CV)减少到可接受的水平。
图5T是用于确定光学系统的饱和度水平和/或光束的数量的示例方法5700的流程图。例如，计算设备5220a、计算设备5220b或类似于图5Y所示的计算设备的另一个适当的计算设备可以实现方法5700。
方法5700包括建模被照射的分析物的总体检测饱和度，其作为照射分析物的光的一个或多个诸如强度的特性的函数(框图5702)。该总体饱和度的建模可以包括将测量或检测的荧光值拟合为一个或多个建模饱和度的参数化数学公式。例如，诸如计算设备5220a或5220b的计算设备可以使用拟合的荧光值(例如，对于在流式细胞仪中的精细胞)生成图5A和5B中的示出饱和度的曲线。荧光的拟合值可以分别用通过连续波激光器代表饱和度的参数化数学公式和用通过准连续波激光器代表饱和度的参数化数学公式拟合。在一些实现中，计算设备可以为照射分析物的光的各种特性生成这种性质的多个曲线。例如，计算设备可以拟合代表饱和度对光的波长(例如，在恒定强度和偏振)的曲线，代表饱和度对光的偏振(例如，在恒定强度和波长)的曲线，以及代表饱和度对光的强度(例如，在恒定波长和偏振)的曲线。通常，分析物的饱和度可以取决于照射分析物的光的任何数量的非空间特性，诸如强度、波长、脉冲频率、偏振等。
在一些情况下，由于在汇聚测量中使用了对应于检测器的伪像(例如，非线性)，基于分析物的检测特性(例如，荧光)的饱和度的总体测量可能不会精确地代表分析物的饱和度。例如，除了分析物的饱和之外，在分析物检测器5218中使用的光电二极管、光电倍增管等中的材料可能变得饱和。因此，方法5700还可以包括对用于测量分析物的特性的一个或多个检测器的背景饱和度建模(框图5704)。
为了对用于测量分析物的一个或多个检测器的非线性建模，光学系统5200的操作者可以将各种滤光片(诸如中性密度滤光片)放置在照射分析物的光的路径中。这种滤光片应在荧光或另一种测量的特性中产生线性下降，而不会影响光的向前散射。图5U示出了对于各种中性密度滤光片的荧光对光的向前散射的示例测量的曲线图。因为这些测量的斜率对于每个中性密度滤光片是不同的，所以图5U的曲线图代表了用于测量荧光的检测器的饱和度或其他非线性。这些斜率的差异可以允许计算设备从荧光对向前散射数据中提取检测器非线性趋势或曲线，如图5V所示。
返回方法5700，诸如计算设备5220b或5220a的计算设备可以补偿提取的检测器非线性(例如，如图5V所示)，使得分析物的饱和度模型补偿检测器非线性。例如，计算设备5220b可以执行检测器非线性和/或总体检测饱和度的一个或多个变形或反演(例如，如图5A或5B中的一个所示)，以从总体检测饱和度消除检测器非线性的影响(例如，补偿检测器非线性)。如上所述，生成的模型可以将分析物的饱和度表示为一个非空间特性(诸如强度或功率)的函数，或者模型可以将分析物的饱和度表示为多个非空间特性的函数。图5W示出了通过从总体检测饱和度中减去背景饱和度(与一个或多个检测器相关联，例如图5V)产生的示例模型(实线)。
一旦分析物的实际饱和度被建模，诸如计算设备5220a或5220b的计算设备可以生成用于分析物的照射的通用模型(框图5708)。该通用模型可以基于分析物的实际饱和度模型并且基于关于分析物的取向依赖信息模拟分析物的照射(参见框图5706)取向依赖信息可以将光与分析物如何交互(例如，激发)指示为分析物的取向的函数。图5X示出了用于生物细胞的这种取向依赖信息的一个示例。具体地，图5X包括作为某些细胞(例如，精细胞)的相对横截面的函数的兴趣区域(AOI)或与光交互(例如，吸收光)的相关区域的曲线图。建模分析物的照射的计算设备可以利用这种类型的取向依赖信息或其他适当的位置依赖信息与分析物的实际饱和度的模型(例如，图5W)结合以产生通用模型，诸如图5D中所示的模型。这种通用模型可以将分析物的测量特性中的预期变异表示为分析物的饱和度与照射分析物的光束的数量的函数。
再次返回图5T，一旦通用模型生成，操作者可以利用通用模型以确定或选择用于配置光学系统的饱和度水平和/或光束的数量(框图5710)。如参考图5C和图5D所讨论的，操作者可以基于设计限制和/或基于对于某个应用的期望或可接受CV值确定饱和度水平和/或光束的数量。
示例计算设备
图5Y示出了示例计算设备5850，计算设备5850可以被实现为计算设备5220a、5220b或5016中的一个。计算设备5850可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)或处理单元5851(可以称为微控制器或微处理器)、系统存储器5852a和5852b以及将包括系统存储器5852的各种系统部件耦合到处理单元5851的系统总线5854。系统总线5854可以包括工业标准结构(ISA)总线、微通道架构(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)本地总线、外围部件互连(PCI)总线或夹层总线以及外围部件互连快速(PCI-E)总线、媒体定向系统传输(MOST)总线、光学数据连接总线或能够执行系统部件的必要耦合的其他总线。
计算设备5850可以包括计算机可读介质的分选。计算机可读介质可以是可以由计算设备5850访问的任何介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。介质还可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质可以存储诸如计算机可读指令、程序模块、数据结构或其他数据的信息，诸如由辐射源5208发出的光和/或光束5202a-5202n的位置和非空间特性的参考值。计算机存储介质可以包括非暂时介质，诸如RAM5852b、ROM5852a、EEPROM、光学存储盘、磁存储设备以及可以用于存储计算机可访问信息的任何其他非暂时介质。
在实施方式中，ROM5852a和/或RAM5852b可以存储可由处理单元5851执行的指令。例如，包含用于在计算机5850内的部件之间传送信息的算法的基础输入/输出系统(BIOS)可以存储在ROM5852b中。可立即访问或正在被处理单元5851使用的数据或程序模块可以存储在RAM5852a中。当计算设备5850正在运行时通常存储在RAM5852a中的数据可以包括操作系统、应用程序、程序模块和程序数据。特别地，RAM5852a可以存储一个或多个应用5860，其包括实现方法5300、5400、5500、5600和5700的功能的一个或多个例程5862、5864和5866。
计算设备5850还可以包括其他存储介质，诸如可以读取或写入不可移除的非易失性磁性介质的硬盘驱动器、读取或写入可移除的非易失性磁盘的磁盘驱动器以及读取或写入可移除的非易失性光学磁盘的光盘驱动器。可以使用的其他存储介质包括磁带、闪存卡、数字通用盘、数字视频磁带、固态RAM和固态ROM。硬盘驱动器可以通过诸如接口5874的不可移除存储器接口连接到系统总线5854。磁盘驱动器和光盘驱动器可以通过可移除存储器接口(诸如接口5890)连接到系统总线5854。
用户可以通过诸如键盘或指向设备(即，鼠标)的输入设备与计算设备5850交互。用户输入接口5902可以耦合到系统总线5854以允许输入设备与处理单元5851通信。诸如监视器5922的显示设备也可以经由视频接口(未示出)连接到系统总线5854。
例如，计算设备5850可以使用与一个或多个远程计算设备的逻辑连接在网络环境中运行。远程计算设备可以是个人计算机(PC)、服务器、路由器或其他公共网络节点。远程计算设备通常包括关于计算设备5850的许多或所有先前描述的元件。计算设备5850与一个或多个远程计算设备之间的逻辑连接可以包括广域网(WAN)。典型的WAN是因特网。当在WAN中使用时，计算设备5850可以包括用于通过WAN建立通信的调制解调器或其他方式。调制解调器可以经由网络接口5925或其他机械装置连接到系统总线5854。在网络环境中，关于计算设备5850描述的程序模块可以存储在远程存储器存储设备中。可以理解，可以使用在计算设备5850和远程计算设备之间建立通信链路的其他方式。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是本公开并不限于此。可以对已公开的实施方式进行变化，这些实施方式仍然在所附权利要求的范围内。虽然下面以特征的特定组合提出权利要求，但是权利要求中的特征的任何组合都是可以预期的，并且可以形成进一步的权利要求或修改的基础。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种配置光学系统以减少分析物的测量特性的变异的方法，所述方法包括：
选择来自辐射源的辐射待分解的多个光束，其中，当所述多个光束从多个方向照射所述分析物时，所述分析物的生成测量的变异等于或低于阈值；
对准所述辐射源和光学地耦合到所述辐射源的多个光学元件，使得选择的多个光束在所述辐射源发出辐射时照射所述分析物。
2.根据方面1所述的方法，还包括确定作为所述辐射源发出的所述辐射的一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度。
3.根据方面2所述的方法，其中选择所述多个光束包括基于确定的作为所述一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度选择所述多个光束。
4.根据方面2或方面3所述的方法，其中选择所述多个光束包括基于确定的作为所述一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度以及基于所述分析物的各向异性选择所述多个光束。
5.根据方面2至4中任一项所述的方法，其中确定所述分析物的饱和度包括：
确定所述分析物的总体检测饱和度；
确定对应于检测器的检测器非线性，其中所述检测器用于产生所述分析物的生成测量；以及
基于所述总体饱和度和所述检测器非线性，确定作为所述辐射的一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度，使得所述分析物的饱和度补偿所述检测器非线性。
6.根据方面2至5中任一项所述的方法，其中确定所述分析物的饱和度包括当通过连续波激光器照射时，建模所述分析物的饱和度。
7.根据方面2至6中任一项所述的方法，其中确定所述分析物的饱和度包括当通过准连续波激光器照射时，建模所述分析物的饱和度。
7A.根据方面2至6中任一项所述的方法，其中确定所述分析物的饱和度包括当通过脉冲激光器照射时，建模所述分析物的饱和度。
8.根据前述方面中任一项所述的方法，其中选择所述多个光束包括基于所述分析物的各向异性选择所述多个光束。
9.根据前述方面中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的荧光的测量。
10.根据前述方面中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的吸收的测量。
11.根据前述方面中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的磷光的测量。
12.根据前述方面中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的散射的光的测量。
13.根据前述方面中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括由所述分析物的所述辐射的偏振或去偏振的测量。
14.根据前述方面中任一项所述的方法，其中选择所述多个光束包括：基于其中集成了所述光学系统的设备的一个或多个限制确定所述分析物的生成测量的变异的阈值，以及选择所述多个光束，使得由所述多个光束从所述多个方向对所述分析物的照射产生所述分析物的特定水平饱和度，并且产生的所述分析物的生成测量的变异等于或低于所述阈值。
15.根据前述方面中任一项所述的方法，其中对准所述辐射源和所述多个光学元件包括：在由所述辐射源发出的所述辐射的路径中定位第一光学元件，以将所述辐射源发出的所述辐射分解为所述选择的多个光束，以及在所述选择的多个光束的路径中定位第二光学元件，以引导所述选择的多个光束从所述多个方向朝向所述分析物。
16.根据方面15所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括：定位所述第一光学元件以将由所述辐射源发出的所述辐射分解为选择的多个光束，通过迭代地分解由所述辐射源发出的所述辐射，对于由所述辐射源发出的所述辐射的每个迭代分解使用半波片和偏振分束器。
17.根据方面15或方面16所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个立方体分束器。
18.根据方面15至17中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个拼接光纤。
19.根据方面15至18中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个半镀银镜。
20.根据方面15至19中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个二向色镜像棱镜。
21.根据方面15到20中任一项所述的方法，其中，在将来自所述辐射源的所述辐射分解为所述选择的多个光束之后，所述第一光学元件使所述选择的多个光束在非空间特性上平衡。
22.根据方面21所述的方法，其中所述非空间特性是功率。
23.根据方面21或方面22所述的方法，其中所述非空间特性是偏振。
24.根据方面15至23中任一项所述的方法，其中对准所述辐射源和所述多个光学元件还包括在所述选择的多个光束的路径中定位第三光学元件，以确保选择的多个光束中的每一个在选择的多个光束照射所述分析物的点处是圆偏振的。
25.根据方面15至24中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件和所述第二光学元件包括在第一位置定位所述第一光学元件并在第二位置定位所述第二光学元件，所述方法还包括基于所述分析物的测量特性自动地调节所述第一位置或所述第二位置中的至少一个。
26.根据方面15至25中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件和所述第二光学元件包括在第一位置定位所述第一光学元件并在第二位置定位所述第二光学元件，所述方法还包括基于选择的多个光束的测量特性自动地调节所述第一位置或所述第二位置中的至少一个。
27.根据方面15至26中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件和所述第二光学元件包括在第一位置定位所述第一光学元件并在第二位置定位所述第二光学元件，所述方法还包括基于由所述辐射源发出的所述辐射的测量特性自动地调节所述第一位置或所述第二位置中的至少一个。
28.一种用于分析物的饱和照射光学系统，所述系统包括：辐射源；以及多个光学元件，其中所述光学元件中的至少一些配置为将由所述辐射源发出的辐射分解为多个光束，所述多个光束使所述分析物饱和，以及所述多个光束从多个方向照射所述分析物，其中使所述分析物饱和和从多个方向照射所述分析物在所述分析物的测量特性中产生等于或低于预定阈值的变异。
29.根据方面28所述的光学系统，其中所述多个光束在分选流式细胞仪的流动池处从多个方向照射所述分析物。
30.根据方面29所述的光学系统，其中所述测量特性由所述分选流式细胞仪用于分选所述分析物。
31.根据方面29或方面30所述的光学系统，其中所述多个光学元件包括偏振光学元件，配置为确保所述多个光束中的每一个在所述多个光束中的每一个与所述流动池相交的点处具有相同的偏振。
32.根据方面29至31中任一项所述的光学系统，其中所述多个光学元件包括平衡光学元件，配置为确保所述多个光束中的每一个在所述多个光束中的每一个与所述流动池相交的点处具有相同的强度。
33.根据方面28至32中任一项所述的光学系统，还包括与所述多个光学元件物理地耦合的一个或多个对准部件，其中所述一个或多个对准部件中的每一个配置为：从检测器接收基于测量的信号，所述检测器检测由所述辐射源发出的所述辐射的特性、所述多个光束的特性或所述分析物的所述测量特性中的至少一个，并且基于所述信号自动地调节所述多个光学元件中的一个或多个。
34.根据方面33所述的光学系统，其中所述一个或多个对准部件包括一个或多个电动机。
35.根据方面33或方面34所述的光学系统，其中所述一个或多个对准部件包括一个或多个压电设备。
36.根据方面33至35中任一项所述的光学系统，其中基于接收的信号自动地调节所述多个光学元件的一个或多个包括调节所述多个光学元件的一个或多个的一个或多个支架的位置。
37.根据方面36所述的光学系统，其中调节所述多个光学元件的一个或多个的一个或多个支架的所述位置引起所述多个光学元件的一个或多个的旋转。
38.根据方面36或方面37所述的光学系统，其中调节所述多个光学元件的一个或多个的一个或多个支架的位置引起所述多个光学元件的一个或多个的平移。
39.根据方面28至38中任一项所述的光学系统，其中，为将由所述辐射源发出的所述辐射分解为所述多个光束，所述多个光学元件顺序地：
修改由所述辐射源发出的所述辐射的偏振；以及
基于由所述辐射源发出的所述辐射的偏振方向分解由所述辐射源发出并具有所述修改的偏振的辐射。
40.根据方面28至39中任一项所述的光学系统，其中所述多个光学元件进一步配置为偏振所述多个光束中的每一个，使得所述多个光束中的每一个在照射所述分析物时是圆偏振的。
41.一种校准具有多个光束的光学系统的部件的方法，所述方法包括：对于所述多个光束中的每一个：
阻挡除了所述光束之外的所有光束，使得仅所述光束照射分析物；
引起所述光束从一组方向中的每一个照射所述分析物；
检测与所述一组方向对应的所述分析物的一组测量特性，以及
对准所述光束与所述一组方向中的特定一个，所述一组方向中的所
述特定一个对应于所述一组测量特性中的最优值。
42.根据方面41所述的方法，其中对准对应于所述最优值的所述一组方向中的所述特定一个包括对准与所述一组测量特性中的最大值对应的所述一组方向中的所述特定一个。
43.根据方面41或方面42所述的方法，其中对准对应于所述最优值的所述一组方向中的所述特定一个包括对准与所述一组测量特性中的最小值对应的所述一组方向中的所述特定一个。
44.根据方面41至43中任一项所述的方法，还包括：
确定对应于所述多个光束的多组测量特性的最优值中多个光束之间的变异；以及
基于所述多个光束之间的变异，调节一个或多个光学元件以在所述多个光束之中平衡所述多组测量特性的最优值。
45.根据方面44所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件包括自动地旋转一个或多个偏振分束器。
46.根据方面44或方面45所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件包括自动地旋转一个或多个半波片。
47.根据方面41至46中任一项所述的方法，还包括：检测由辐射源发出的辐射的附加光学特性，其中所述辐射被分解以形成所述多个光束；比较所述附加光学特性与所述附加光学特性的参考值，以确定在所述附加光学特性中的变异；以及基于在所述附加光学特性中的变异，调节一个或多个光学元件以减少在所述附加光学特性中的变异。
48.根据方面47所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件以减少在所述光学特性中的变异包括旋转或平移一个或多个镜。
49.根据方面47或方面48所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件以减少在所述光学特性中的变异包括旋转或平移物理地耦合到所述辐射源的一个或多个支架。
50.根据方面47至49中任一项所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件以减少在所述光学特性中的变异包括修改所述一个或多个光学元件以调节所述辐射的非空间特性。
51.一种校准具有多个光束的光学系统的部件的方法，所述方法包括：(a)对于所述多个光束中的每一个：阻挡除了所述光束之外的所有光束，使得仅所述光束照射分析物，并测量以下至少一项：(i)所述分析物的测量特性，或(ii)所述光束的光学特性；(b)确定在(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性的所述至少一个中所述多个光束之间的变异；以及(c)基于所述多个光束之间的变异，调节一个或多个光学元件以在所述多个光束之中平衡，(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性中的所述至少一个。
52.根据方面51所述的方法，其中所述光学特性是功率。
53.根据方面51或方面52所述的方法，其中所述光学特性是偏振。
54.根据方面51至53中任一项所述的方法，其中所述测量特性是荧光。
55.根据方面51至54中任一项所述的方法，其中所述测量特性是吸收。
56.根据方面51至55中任一项所述的方法，其中所述测量特性是磷光。
57.根据方面51至56中任一项所述的方法，其中所述测量特性指示所述分析物的光散射。
58.根据方面51至57中任一项所述的方法，其中所述测量特性指示由所述分析物对所述辐射的偏振或去偏振。
59.根据方面51至58中任一项所述的方法，还包括在步骤(a)、(b)和(c)之前：检测由辐射源发出的辐射的附加光学特性，其中所述辐射被分解以形成所述多个光束；比较所述附加光学特性与所述附加光学特性的参考值，以确定在所述附加光学特性中的变异；以及基于在所述附加光学特性中的变异，调节一个或多个光学元件以减少在所述附加光学特性中的变异。
60.根据方面51至59中任一项所述的方法，还包括迭代重复步骤(a)、(b)和(c)，直到(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性，中的所述至少一个的变异低于阈值。
61.根据方面51至60中任一项所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件包括：基于所述多个光束之间的变异，并且基于描述所述一个或多个光学元件中的每一个与(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性，中的所述至少一个之间的相关性的模型，通过一个或多个处理器，确定对所述一个或多个光学元件中的每一个的调节，以及基于对所述一个或多个光学元件的确定的调节触发一个或多个致动器，其中所述一个或多个致动器物理地耦合到所述一个或多个光学元件。
62.根据方面51至61中任一项所述的方法，其中测量(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光束的所述光学特性，中的至少一个包括测量来自所述分析物的辐射的发出。
63.根据方面62所述的方法，其中所述分析物包括生物细胞。
64.根据方面62或方面63所述的方法，其中所述分析物包括合成颗粒两者。
65.根据方面64所述的方法，其中所述分析物包括合成颗粒和生物细胞。
65A.根据方面51至65中任一项所述的方法，其中所述分析物包括非人类哺乳动物精细胞。
66.一种用于维持光学系统的校准的系统，所述系统包括：一个或多个源调节部件以物理地或光学地中至少一种方式耦合到辐射源；一个或多个检测器检测：(i)由来自所述辐射源的辐射照射的分析物的测量特性，或(ii)由所述辐射源发出的所述辐射的光学特性，中的至少一个；以及计算设备，以电子地或通信地中至少一种方式耦合到所述一个或多个源调节部件和所述一个或多个检测器，其中所述计算设备配置为：接收以下所述至少一个的测量值：(i)由来自所述辐射源的所述辐射照射的所述分析物的测量特性，或(ii)所述辐射的所述光学特性，基于接收的测量值确定所述对辐射源的一个或多个调节，并且触发所述一个或多个源调节部件中的至少一个，以完成确定的对所述辐射源的一个或多个调节。
67.根据方面66所述的系统，其中当所述分析物通过流式细胞仪的流动池时，所述分析物由来自所述辐射源的所述辐射照射，以及其中所述计算设备进一步配置为：基于所述接收的测量值确定对所述流动池的一个或多个流动池调节，并且触发一个或多个流动池调节部件以完成确定的对所述流动池的一个或多个流动池调节。
68.根据方面66或方面67所述的系统，其中对所述辐射源的一个或多个调节是对所述辐射源发出的所述辐射的所述传播方向的调节。
69.根据方面66至68中任一项所述的系统，其中对所述辐射源的一个或多个调节是对所述辐射源发出的所述辐射的所述非空间特性的调节。
70.根据方面66至69中任一项所述的系统，其中所述计算设备配置为接收所述测量值，确定所述一个或多个调节，并且在其中集成了所述光学系统的分选流式细胞仪正在运行以分选所述分析物时触发所述一个或多个源调节部件中的所述至少一个。
71.根据方面70所述的系统，其中所述计算设备进一步配置为：确定所述测量值是否代表在以下至少一个中的变异(i)所述分析物的测量特性，或(ii)所述光学特性，是高于阈值，并且如果所述变异高于所述阈值，则触发所述分选流式细胞仪以停止运行分选所述分析物，或者如果所述变异等于或低于所述阈值，继续接收所述测量值，确定所述一个或多个调节，并且在所述分选流式细胞仪正在运行以分选所述分析物时触发所述一个或多个源调节部件中的所述至少一个。
72.一种自动地调节流式细胞仪的光学系统的装置，所述装置包括：光学元件，配置为引导由所述流式细胞仪使用的辐射或者非空间地操纵所述辐射中的至少一个；致动器，物理地耦合到所述光学元件；检测器，用于检测所述辐射的传播方向、所述辐射的非空间特性或由所述流式细胞仪分析的分析物的测量特性中的至少一个；以及一个或多个处理器，通信地耦合到所述致动器和所述检测器，所述一个或多个处理器配置为：从所述检测器接收，所述辐射的所述传播方向、所述辐射的所述非空间特性或由所述流式细胞仪分析的所述分析物的测量特性中的所述至少一个的指示，并基于接收的指示控制所述致动器以自动地调节所述光学元件。
73.根据方面72所述的装置，其中所述光学元件是镜。
74.根据方面72或方面73所述的装置，其中所述辐射在所述镜的第一侧上反射离开所述镜，以及其中所述检测器设置在所述镜的第二侧上，以检测通过所述镜的所述辐射的一部分。
75.根据方面72至74中任一项所述的装置，其中所述光学元件是半波片。
76.根据方面72至75中任一项所述的装置，其中所述光学元件是偏振分束器。
77.根据方面72至76中任一项所述的装置，其中所述致动器是配置为旋转或平移所述光学元件的电动机。
78.根据方面72至77中任一项所述的装置，其中所述致动器是配置为旋转或平移所述光学元件的压电设备。
79.根据方面72至78中任一项所述的装置，其中控制所述致动器以自动地调节所述光学元件包括：基于所述指示的所述辐射的所述传播方向、所述辐射的所述非空间特性或所述分析物的所述测量特性中的至少一个和参考值之间的差异确定所述光学元件的偏差；确定所述光学元件的调节以改正所述偏差；以及根据确定的调节将电信号传送到所述致动器以调节所述光学元件。
80.根据方面79所述的装置，其中确定的调节是所述光学元件关于一个或多个轴线的旋转。
81.根据方面79或方面80所述的装置，其中确定的调节是所述光学元件在一个或多个维度上的平移。
82.根据方面72至81中任一项所述的装置，其中所述检测器检测所述辐射的传播方向、所述辐射的非空间特性或由所述流式细胞仪分析的所述分析物的测量特性中的两个或更多个。
83.根据方面82所述的装置，其中由所述一个或多个处理器接收的所述指示指示了所述辐射的所述传播方向、所述辐射的所述非空间特性或由所述流式细胞仪分析的所述分析物的所述测量特性中的两个或更多个。
多光束取向和形态分析
如本申请所描述的，依赖于分析物的照射和对应的测量的流式细胞方法和其他方法提出许多挑战，尤其是关于分析物本身(例如，细胞)的物理和光学特性。例如，诸如哺乳动物上皮细胞、红细胞或精细胞的扁平化或其他不对称细胞呈现出各向异性的能量的(例如，光)吸收和发出。细胞内部的复杂几何形状和/或细胞边界的复杂几何形状易于折射和/或反射光，以高度依赖于关于用于区分细胞的任何辐射源和/或检测器的细胞的取向或位置的方式。
在一些系统中，通过运载细胞通过检测或分析区域的鞘包芯流体机械装置，这些挑战至少部分地减轻了。通过适当选择压力和随之的芯悬浮液和鞘液的速度，芯流被鞘流所施加的流体动力变窄，芯流中的细胞纵向分布，使得它们在流动中一个接一个的被运载。使芯流延伸和变窄的力具有使细胞定向的附加益处，使得细胞的长轴线平行于单个文件流的流动方向。然而，围绕长轴线的细胞的取向仍保持或多或少随机。因此，当每个细胞通过检测区域时，入射到细胞上的光、从细胞发出的光(例如，荧光)和/或从细胞反射的光仍然依赖于细胞的取向和/或定位。对于许多类型的哺乳动物精细胞尤其如此。
存在已知先前和/或本文描述的各种方法，以应对分析物细胞围绕细胞的长轴线的未知取向，特别是当细胞是精细胞时。例如，在一些现有技术细胞计数系统中，将分析物样品作为芯流注入鞘流的样品管被成形(例如，使用椭圆形孔或作为斜针)以试图强行使分析物精细胞具有一个围绕长轴线的特定取向。在本文描述的系统的各种实施方式中，系统的光学器件配置为围绕各细胞的纵向轴线各向同性地照射分析物精细胞，和/或围绕各细胞的纵向轴线各向同性地采集信号(例如，荧光)。本文所描述的其他(或相同)系统试图饱和染料中的荧光发射载流子以确保发出的荧光与感兴趣的分析物成比例。在最广泛的意义上，进行这种努力是期望使系统试图测量的特征的信号的变异系数(CV)最小化。在分析细胞以识别群体中的X染色体和Y染色体携带细胞的情况下，例如，如本公开所述，荧光信号表示细胞中与DNA结合的染料的量，Y染色体携带细胞具有稍微较少的DNA，因此，由于较少量的染料而导致稍微较少的荧光。然而，X染色体和Y染色体携带细胞的荧光信号之间的差异很小，因此，由于各种复杂因素的结果，荧光信号的小的变异可以产生足够大的影响，阻止或降低系统确定细胞中存在哪种性染色体的能力。荧光信号的各向异性性质(即，信号从相对于细胞的不同角度是不同的这一事实)是一个这样的复杂因素。
显而易见的是，最小化与分析物的分析有关的CV是有利的。因此，尽管在上述将检测的荧光信号的CV最小化的方法中的每一种在某些方面是有利的，但是每一种方法也是不完美的。例如，诸如斜针的样品管仅在相对低的芯流速度下工作，并且具有变得堵塞的倾向。另外，使用成形的样品管可能在细胞上产生能够减少细胞的持续存活的力，当最终目标是分选细胞以供以后在授精过程中使用时，这一点可能是至关重要的。
在一些实施方式中，具有本文所述特征的组合，系统和方法有助于光学特性(在这种情况下为荧光)的精确测量，而不需要(但不一定没有受益于)如上所述的在鞘包芯流中的围绕每个细胞的纵向轴线的细胞的特定取向和/或各向同性的采集或照明。在利用多个光束在不同时刻从多个角度照明分析物，并且通过分析与各个光束中的每一个对应的检测的信号为每个分析物(无论是细胞还是其他分析物)确定其取向的系统和方法中，该目标实现了。例如，图6A描述了示例光束布置6000。在图6A中，系统的流动轴线6002与页面正交，分析物细胞6004由四个激光束6006a、6006b、6006c、6006d照明，其中每一个光束从不同的角度和在稍微偏离每个其他光束的时间撞击在分析物细胞6004上。
作为光束6006a、6006b、6006c、6006d中的每一个的结果，来自分析物细胞6004的生成荧光发射可以如图6B所示，其描述了荧光发射脉冲6008a、6008b、6008c、6008d，分别与光束6006a、6006b、6006c、6006d中的每一个相关。在图6B中，荧光信号6008a作为光束6006a的结果是最大的，其沿着平面6010撞击在分析物细胞6004上，并且作为光束6006c的结果是最小的，沿着狭窄边缘6012撞击在分析物细胞6004上。知道了当照明能量(例如，激发染料中的载流子的能量)被引导到分析物细胞6004的平面6010时分析物细胞6004的形态导致最大的荧光发射，由四个光束6006a、6006b、6006c，6006d产生的信号的分析将会提供围绕细胞纵轴的细胞6004的轴向定位的信息，其通常与流动轴线6002重合。
知道了对于每个细胞6004，信号6008a、6008b、6008c、6008d中的哪一个代表了来自细胞6004的平面6010(或者实际上细胞6004的任何单个表面)的信号，每个细胞6004的待分析的信号可以被选择为代表从同一面(例如，平面6010)的细胞的照明的信号，其也可以是最大的信号，并且在任何情况下都是一致的信号使得其用于进一步分析的选择具有使个体细胞6004的信号之间的CV最小化的效果。即，先前的方法和系统通过类似地定向所有分析物细胞6004寻求控制分析物细胞6004的取向——例如平面6010面向检测器、照明源或两者——或者寻求通过同时从各个角度照明和/或检测而使分析物细胞6004的取向无关，图6A至6G中描述的实施方式通过分别地确定每个分析物细胞6004的取向并且仅比较对应于从最佳(或至少相同)角度的照明的信号从而有助于最小化CV。
为了说明，图6C描述了穿过流动池的询问区域(当然是在不同的情况下)的四个分析物体细胞6020、6022、6024和6026，每个具有围绕流动轴线6002的不同的取向。结果，每个细胞对四个激光束6006a、6006b、6006c、6006d中的不同的一个呈现平面。细胞6020向光束6006a呈现平面6030；细胞6022和6024向光束6006b呈现各自的平面6032和6034；并且细胞6026向光束6006d呈现平面6036。
图6D描述了由图6C中描述的细胞6020、6022、6024和6026的取向产生的四组荧光发射信号。图表6040中代表的脉冲代表对应于细胞6020的荧光发射信号，并且与图6B中描述的大体相同，其中最高脉冲是与激光束6006a相关联的脉冲，其与细胞6020的表面6030垂直。图表6042和6044中代表的脉冲代表分别对应于细胞6022和6024的荧光发射信号，每个细胞中最高的脉冲是分别与细胞6022和6024的表面6032和6034垂直的激光束6006b相关联的脉冲。图表6046中代表的脉冲代表对应于细胞6026的荧光发射信号，其中最高脉冲是与垂直于细胞6026的表面6036的激光束6006d相关联的脉冲。
虽然图6B和6D中代表的信号没有按比例，但是应该显而易见的是，分析物细胞的轴向取向至少可以影响生成的荧光信号，因为它影响荧光团的相对激发。由于荧光信号强度的差异可能提高信噪比(即，减少本底噪声相对于代表X染色体和Y染色体携带细胞的各个峰值的幅度)，所以荧光团激发的差异可以充分地影响荧光信号而增加CV，更坏地情况可能完全淹没信号。
在分析物细胞的完全饱和或，更精确地，在分析物细胞中荧光团的完全饱和被实现，并且生成的荧光信号的采集是各向同性的(即，取向独立，如在本文所述的一些实施方式中使用的椭圆形采集元件的情况)的情况下，分析物细胞的轴向取向的影响可以是最小的。然而，至少由于可能需要的复杂光学配置，在一些情况下饱和难以实现。使用相对于分析物细胞的取向在空间上时间上偏移的多个激光束脉冲，减少了系统对完全饱和的依赖性，因为如果分析物在共同表面(例如，平面)被全部照明，或者在这种情况下，如果在确定分析物细胞的相对荧光时考虑的信号是来自共同面(例如，平面)照明的信号，则相对于轴线的细胞的取向的影响被最小化。
在实施方式中，使用具有高重复率的一个或多个激光器(例如，准连续波、QCW、激光器)将重复地激发每个细胞，每个细胞取10至100个样品。对于每个样品，系统可以仅采集和/或使用最高检测脉冲的数据，在大多数情况下，该数据来自单个方向(例如，在图6A中的光束6006a)，因为分析物细胞在分析期间不太可能较多的改变其轴向定向。在实施方式中，QCW激光器产生非常短的持续时间脉冲(例如，皮秒)，具有非常低的占空比和高重复率。在一些实施方式中，光束脉冲被定时，使得在每个单独光束脉冲的到达之间经过几个荧光半衰期以允许荧光团在下一个光束脉冲之前恢复。
有利地，与如果尝试自由载流子的饱和度相比，使用本文描述的方法和系统，分析物细胞的分析可以使用更少的激发/照明功率实现。另外，多光束照明系统比各向同性地(即，360度围绕细胞的长轴)照明的系统更容易配置。此外，因为每个光束可以比意图诱导饱和的单个光束的功率低，所以可以减少对流动池的损坏(即，因为大功率激光器-诸如355nm150mW激光器-甚至可能会损坏石英流动池)。此外，当将对轴向取向的分析整合到细胞计数系统和方法中时可以使用的较低功率水平对分析物细胞产生较少损害，这可以产生更大的存活力和/或更高的产量。
在一些实施方式中，如上参考图5E、5F和5G所述，在偏移时间从多个方向撞击分析物细胞的多光束从单个激光器生成。通过将激光分解为多个光束，每个光束从不同的角度撞击细胞，假设激光器402与分析点410之间的光路距离对于每个光束是不同的，则由于有限的光速，光束将以交错的方式到达。特别地，光路长度可以配置为使得根据荧光信号的衰减时间确定每个光束的到达时间的差异，以允许荧光团在再激发之前恢复。在实施方式中，可以采用单个检测器(例如，如图3G所述)，并且检测器可以与来自每个臂的每个子脉冲的到达同步。例如，如果100MHz QCW激光器被分解为4个臂，并且四个臂的光路被设计为使得每个光脉冲的入射到达询问点相距2.5ns，则捕获数据的检测器可以设置在400MHz，使得每个检测器读取与到达分析点410的单个子脉冲(即，来自单个臂的脉冲)一致。在实施方式中，这样的检测器可以通过使来自激光器402的脉冲与本文所述的检测器同步来配置，使得每四次检测与来自激光器402的脉冲同步，使得四个子脉冲到达分析点410。
还应当理解，尽管本文所描述的具有在分析点410处撞击分析物的四个臂和四个子脉冲，但是在各种实施方式中，系统可以以更少或更多激光器脉冲完成所描述的细胞的取向的分析，并且不要求激光器脉冲由单个激光器生成。激光器脉冲可以由不同的激光器设备生成，并且每个光束的功率由相应激光器和分析点410之间的路径中的光学器件校准。在任何情况下，在实施方式中，例如两个子脉冲可以足以提供关于相对于流动轴线的细胞的轴向取向的一些信息，允许系统确定为执行特定分析的目的而考虑哪种荧光信号。在这样的实施方式中，取决于正在执行的分析的性质(即，取决于所确定的特性)，比较响应于每个脉冲生成的和检测的荧光信号的相对读数可以是必要的或有用的。也可以证明在实施方式中在两个脉冲之间求和，和/或根据每个脉冲的相对幅度对它们进行加权是有用的。当系统实现在时间和方向上分离的两个脉冲时，被分析的颗粒的总体形状可以确定脉冲应该从其到达分析点410的最佳两个方向，方向可偏移45度、60度、90度、120度、135度、150度等。类似地，三个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个子脉冲可以是最佳的，取决于所需的特异性和细胞的总体形状。在特定的实施方式中，四个激光子脉冲配置为撞击分析点410，如图6A和6C所示，即，每个光束在分析点410处与流动路径正交并且从其他三个中的一个偏移了90度，从其他三个中的另一个偏移了135度，以及从其他三个中的最后一个偏移了45度或135度。
在实施方式中，可以使用多个检测器代替单个检测器从采集镜接收信号，采集镜具有例如与分析点410重合的第一焦点和配置为将信号引导到检测器的第二焦点。图6E描述了一种这样的实施方式6050。其中，激光束6006a、6006b、6006c、6006d每一个分别与相关联的检测器6052a、6052b、6052c、6052d布置为在细胞6004的相反侧与光束相反。如在采用单个检测器和采集镜的实施方式中，实现多个检测器而不用采集镜实施方式不需要荧光团的饱和，不需要在流动路径中细胞的精确轴向取向。然而，与实施方式实施单个检测器和采集镜不同，这些实施方式不需要采集或镜，并且有利地，与其他正交光学器件布置兼容。
除了使用时间和空间分离的激光束以减轻分析物在流中轴向取向的影响(以及，因此，减少相关测量的CV)，这部分中描述的实施方式也可以在分析物在流中的形态学研究中采用，提供之前从未达到的实况的形态信息的深度。
在一些实施方式中，通过观察生成的散射以及荧光，通过激光检查分析物。这种散射是与荧光衰减时间相比的瞬时响应，并且可以比荧光或其他信号更可观察到得多，例如在某些情况下更亮。
参考图6F，其以剖面描述了检测器和镜结构的实施方式，细胞计数系统在主检测结构上配置有侧散射检测器6060(本身或与荧光检测器结合)，其使用椭圆镜6062(被采用以将光学信号6064从分析物细胞的位置处的第一焦点6066引导到检测器的位置处的第二焦点6068)。在图6G描述的实施方案中，其中视点从检测器6060的方向向下看到镜6062，镜6062包括孔6070a，从孔6070a中激光束6006a、6006b、6006c、6006d进入由镜限定的体积，以及孔6070b与各个孔6070a相对，而孔6070b通过未散射的光。镜6062将散射光发送到检测器6060。在实施方式中，每个臂的检测器6072也接收发送的散射光，并且可以与遮掩/阻挡杆(未示出)一起防止未散射的光被臂的检测器6072检测。
在一些实施方式中，入射光束6006a、6006b、6006c、6006d(和/或其他类似的从不同的角度的光束)可以是线偏振或圆偏振的。检测器6060可以由两个或更多个检测光的不同偏振的检测器代替。以这种方式，与散射光或荧光的偏振相关的特性(例如，其去偏振)可以被测量，偏振是对细胞整体的形态以及细胞的内部部分的敏感测量。
在流式细胞应用的一些实施方式中，观察到来自单个光束的侧向散射的角度轮廓，潜在地用多个检测器，来检查退出角度散射轮廓。然而，在其他实施方式中，可以使用多个时间可分离光束从光的不同入射角度检查散射轮廓(如上所述)。虽然上述被预期为通常在同一平面(即，与分析点410相交并且在分析点410处与流动轴线6002正交的平面)，但是在实施方式中激光束6006a、6006b、6006c、6006d不在与流动轴线6002正交的平面上和/或根本不在平面中。
虽然一个实际的实施方式包括使用单侧散射检测器6060(如图6F所示)，但是镜6062的表面6090可以被直接成像到图像传感器阵列(未示出)上，为每个入射光束6006a、6006b、6006c、6006d提供角度散射轮廓。这需要极为快速的成像传感器以正常工作，或可选的涉及诸如2x2PMT阵列的、可以跟上具有交错脉冲的QCW激光器的高频脉冲速率的低分辨率阵列。当然，如上所述，脉冲的高脉冲速率和交错(即，时间偏移)性质要求数据采集速率必须比其他情况下更高，以解决每个脉冲的每个臂的影响而不是仅每个脉冲的影响。另外，由于QCW激光器脉冲以这种快速连续的方式出现，并且由于每个脉冲进一步分为时间偏移脉冲6006a、6006b、6006c、6006d，所以分析物细胞6004在时间偏移脉冲6006a、6006b、6006c、6006d到达分析物细胞6004的时间段期间可能是准静态的。然而，在穿越照明区域的过程中，分析物细胞6004可以旋转或改变。分析物细胞6004中的任何形态的改变将显示在先前描述的散射检测器分析中。
此外，还可以设置可以是光电倍增管、光电二极管、雪崩光电二极管等的任何检测器阵列，以过滤入射光。这可能非常像拜耳滤光片、多像素光子计数器或任何其他类型的线性或二维感光器阵列。在一些实施方式中，每个像素或所选择的像素在其前面具有一个滤光片，以选择感光器对于光的某些特性的灵敏度。例如，这样的滤光片可以选择具有某些偏振特性的光，或者具有选择范围内的波长的光。在其他实施方式中，可以称为“像素”的光检测器阵列的某些元件布置为使得每个“像素”将光束分解到用于单独分析的两个或更多个检测器。作为示例而非限制，这样的滤光片可以是光谱和/或偏振相关滤波器。
此外，可以在检测器阵列之前，通过将滤光片或其他光学元件放置在来自分析物的光路中而在光撞击在检测器阵列上之前，可以选择撞击到任何所述检测器阵列上的光。以这种方式，例如，散射光和/或荧光可以根据仅允许适当波长的光穿过到阵列的光学滤光片的适当选择，由检测器阵列进行区别地分析。例如但不限于，在样品和检测器阵列之间的合适的光学元件的选择可以为偏振提供角度轮廓并且为每个臂提供散射光的强度，从而允许当分析物穿越分析区域或平面时，分析物的运动/改变以及待追踪的分析物内激光所影响的任何动态处理。
作为进一步的示例而非限制，具有或不具有阻挡杆的前向散射检测器可以在每个激光臂上使用，并且与所描述的系统同时基于前向散射特性以及分析物偏离的光量提供关于分析物的进一步的信息。
总的来说，上述设置允许来自相同激光器的多个光束(例如，光束6006a、6006b、6006c、6006d)在不同的时间和不同的角度撞击分析物细胞6004，其可以或可以不全部在同一平面上，并允许记录光束相互作用的侧向散射/荧光轮廓，从而提供实况的形态信息。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是该公开并不限于此。可以对所公开的实施方式进行变化，而实施方式仍然在所附权利要求的范围内。虽然下面以特征的特定组合提出权利要求，但是权利要求中的特征的任何组合都是可以预期的，并且可以形成进一步的权利要求或修改的基础。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种用于执行流式细胞术的系统，所述系统包括：流动池，具有入口、出口以及与所述入口和所述出口流体连通的流动路径，所述流动池配置为运载分析物并且具有沿着所述流动路径设置的分析区域；光学部件的装置，配置为向所述分析区域传送脉冲激光器能量的两个或更多个光束，所述两个或更多个光束中的每一个沿着相应的光路行进并且以与所述两个或更多个光束中的其他光束的每一个的时间偏移到达所述分析区域，每个光路配置为从相对于所述流动路径的不同角度将所述光束从所述光路传送到所述分析区域；检测器，配置为检测响应于所述两个或更多个光束中的每一个发生的生成的能量标记，并且输出代表所述能量标记的每一个的信号；以及分析单元，配置为从所述检测器接收代表所述能量特征的所述信号的每一个，并且从代表所述能量标记的所述信号确定所述流动池的所述分析区域中的分析物的特性。
2.根据方面1所述的系统，其中响应于所述两个或更多个光束中的每一个发生的所述生成的能量标记是荧光标记。
3.根据方面1或方面2所述的系统，其中所述时间偏移根据所述生成的能量标记的衰减时间选择。
4.根据方面1至3中任一项所述的系统，还包括椭圆形采集器元件，具有与所述分析区域的中心点重合的第一焦点和配置为将所述生成的能量标记中的每一个引导到所述检测器的第二焦点。
5.根据方面1至4中任一项所述的系统，其中所述分析物是非人类哺乳动物精细胞。
6.根据方面1至5中任一项所述的系统，其中所述光学部件的装置包括QCW激光器。
7.根据方面1至6中任一项所述的系统，其中所述光学部件的装置包括输出具有300nm和400nm的波长的脉冲激光能量的激光器，并且优选地具有355nm的波长。
8.根据方面1至7中任一项所述的系统，其中，所述光学部件的装置配置为将从单个激光器接收的脉冲激光能量分解为具有相等功率的所述两个或更多个光束。
9.根据方面1至8中任一项所述的系统，其中，所述光学部件的装置配置为将从所述单个激光器接收的脉冲激光能量分解为具有相等功率的四个光束。
10.根据方面8或方面9所述的系统，其中具有相等功率的所述两个或更多个光束中的每一个通过所述单个激光器和所述分析区域之间的不同的光路长度，以实现与所述两个或更多个光束中的其他光束的每一个的所述时间偏移。
11.根据方面9所述的系统，其中，所述光学部件的装置配置为使得具有相等功率的所述四个光束从不同方向汇聚在所述分析区域的中心点上，并且每个光束在所述分析点处与所述流动路径正交并且与其他三个中的一个偏移了90度，从其他三个中的另一个偏移了135度，以及从其他三个中的最后一个偏移了45度或135度。
12.根据方面1至11中任一项所述的系统，其中所述分析物是非人类哺乳动物精细胞，以及其中所述分析单元配置为从代表所述能量信号的信号确定所述精细胞的取向，通过比较所述生成的能量标记的相对幅度，并且选择具有最大幅度的所述生成的能量标记以代表对从与所述精细胞的平面大致上正交的方向撞击在所述精细胞上的能量光束的响应。
13.根据方面1至12中任一项所述的系统，其中所述分析单元还配置为为所述分析物确定优选生成的能量标记，并将所述优选生成的能量标记与其他分析物的相应的优选生成的能量标记比较，以确定所述分析物的特征。
14.根据方面13所述的系统，其中所述分析物是非人类哺乳动物精细胞，以及其中所述优选生成的能量标记与从大致上正交于所述精细胞的平面的方向撞击在所述精细胞上的所述两个或更多个光束中的一个相对应。
15.根据方面1所述的系统，其中：所述光学部件的装置配置为将从单个激光器接收的脉冲激光能量分解为具有相等功率的所述两个或更多个光束，所述单个激光器是发出具有355nm的波长的脉冲激光能量的QCW激光器，所述分析物是用响应于所述脉冲激光能量发出荧光能量的染料染色的非人类哺乳动物精细胞，所述光路配置为使得所述两个或更多个光束到达所述分析区域的时间相差由所述荧光能量发出的所述衰减时间确定的量，所述分析单元配置为从代表所述能量标记的所述信号确定哪一条光路大致上正交于所述精细胞的平面，以及分析单元进一步配置为从代表从与所述精细胞的所述平面大致上正交的所述光路撞击在所述精细胞上的所述能量信号的信号确定所述精细胞携带X染色体还是携带Y染色体。
16.根据方面1至15中任一项所述的系统，其中所述检测器包括用于所述两个或更多个光束中的每一个的分离检测器。
17.根据方面1至16中任一项所述的系统，其中所述检测器元件包括离散检测器的阵列。
18.根据方面17所述的系统，其中所述离散检测器包括为指定的能量状态离散地选择的光学元件。
19.根据方面17所述的系统，其中所述离散检测器包括为指定的能量状态离散地多路传输的光学元件。
照明/检测同步
如本说明书中所描述的，依赖于分析物的照射和对应的测量的流式细胞方法和其他方法提出许多挑战，尤其是关于分析物本身(例如，细胞)的物理和光学特性。例如，诸如哺乳动物上皮细胞、红细胞或精细胞的扁平化或其他不对称细胞呈现出各向异性的能量(例如，光)的吸收和排放。细胞内部的复杂几何形状和/或细胞边界的复杂几何形状用于折射和/或反射光，以高度依赖于细胞相对于用于区分细胞的任何辐射源和/或检测器的取向或方位的方式。
在分析精细胞以在群体中识别X染色体携带细胞和Y染色体携带细胞的情况下，例如，荧光信号表示细胞中与DNA结合的染料(赫斯特33342)的量，Y染色体携带细胞具有稍微较少的DNA，因此，由于较少量的DNA结合染料而具有稍微较少的荧光。然而，X染色体和Y染色体携带细胞的荧光信号之间的差异较小—在牛的细胞中约为3.7％—，并且因此，由于各种复杂因素的结果，荧光信号中的小的变异可能产生足够大的影响，从而阻止精确确定细胞中存在哪种性染色体。荧光信号的各向异性性质(即，相对于细胞，来自不同的角度的检测信号是不同的这一事实)是一个这样的复杂化因素。
细胞计数系统的光学器件也可以有助于系统的总体CV。流式细胞术分选系统经常采用鞘包芯鞘包芯式流体机械装置以运载细胞通过检测区域。细胞的水性悬浮液的相对缓慢的移动流被固定导管注入鞘液的相对较快的移动流中。在一些实施方式中，细胞的水性悬浮液的流以等于鞘液的流动的速度被导管注入。这种布置将细胞聚集到称为芯流的流中。通过适当选择压力、流体系统的边界和部件的形状、尺寸、取向和材料，以及随之的芯悬浮液和鞘液的速度和组织，由鞘流施加的流体动力的力使芯流变窄，并且芯流中的细胞纵向分布，使得它们在流动中大部分一个接一个的被运载。虽然流式细胞系统中的检测光学器件可以被最优化以从悬浮在鞘包芯流中的样品捕获尽可能多的信号，但是光学器件经常被调谐，使得它们仅对非常小的区域敏感。因此，鞘包芯流中的芯流的甚至微小的移动都可能对采集和检测的信号产生不成比例的影响，并且在任何情况下都可能增加系统的CV。
可能对CV产生负面影响的另外一组因素(即，导致增加的CV)包括发出信号(例如，荧光信号)的衰减时间可能非常短，大约几个纳秒。例如，在精细胞的流式细胞术和分选中使用的赫斯特33342着色具有对于单链DNA1.05ns，对于双链DNA2.2-2.6ns的荧光寿命(即，荧光信号衰变至36.8％的时间)。这对于其中激发和/或检测系统的元件具有时变特性的系统可能是重要的。例如，当荧光的激发通过快速切断的激发光源实现时，来自样品中的荧光分析物的分子的激发的荧光的衰减变得同步。具有这种特征的光源包括Q开关激光器、准分子激光器、锁模激光器、增益切换激光器以及相对于许多荧光分析物的荧光半衰期在非常短暂的脉冲中发出光和/或在短时间内切断的其他类型的激光器。当这样的光源切断时荧光的量变为时变的，根据荧光染料的荧光半衰期，随着时间的推移从初始值衰减。因此，在下一个光脉冲激发来自分析物的增加的荧光之前，荧光可能显著或完全地衰减。光检测器，例如光电倍增管、光电二极管、电荷耦合设备、光电晶体管等可用于测量发出的荧光。这样的检测器也可能具有时变特性，例如与来自这些检测器的信号相加的速率和/或信号被数字化的速率相关的特性。显而易见的是，通过时变检测系统检测时变荧光信号的即使小的时间差也可能在检测信号的量上产生显著的差异。因此，结果是相对于由切断的光源激发的系统中的荧光信号的衰减的定时，检测时间中异常小的变异都会对检测到的荧光信号的量具有较大的影响。
图7A示出了该问题，并且描述了一组荧光信号的示例(尽管不是完全按比例)。通常，如果相对于分析物的运动以足够高的频率运行，照明源(例如，激光器)将发出多个脉冲，当每个分析物穿过分析区域时脉冲将撞击每个分析物。例如，对于流经分析点的一组哺乳动物精细胞中结合DNA的赫斯特33342染料，发出波长为355nm能量的照明激光器的每个脉冲将使染料发荧光。每个荧光脉冲的特征在于发出荧光的急剧增加，随后是峰值和指数(或接近指数)衰减。图7A示出了从撞击通过分析区域的一个或多个染料细胞的各个照明脉冲7101产生的荧光脉冲7102的潜在组7100。如果图7A的x轴是时间，则脉冲7102的组7100可以代表与移动到分析区域中、然后移出分析区域的单个分析物细胞相关联的脉冲，细胞仪配置为最大化来自在分析区域的中心的细胞的荧光的采集，以防止其他相邻分析物细胞的荧光引起干扰。在图7A中，在点7104处将脉冲7102中的每一个数字化(例如，使用从模拟检测器接收信号的模拟数字转换器)。点7104原则上可以在检测器与激光器脉冲7101同步的情况下被选择为峰值荧光点，或者可以选择为指数衰减曲线上的另一个一致点，或者可以与激光器脉冲不同步，取决于数字化事件的定时。
以这种方式，但是应当理解的是，如在细胞计数应用中典型的自由运行的检测系统中，荧光脉冲7102的数字化可能不会对于每个荧光脉冲7102在同时发生，或可能不会发生在每个荧光脉冲7102的峰值处。例如，照明源(例如，激光器)可以使用以例如100MHz运转的照明源中的内部时钟信号触发。数字转换器(例如，模数转换器)也可以在其自己的100MHz时钟信号上以100MHz的速率进行取样。如果两个时钟信号具有相同的频率但是不同的相位，则每个荧光脉冲7102的取样会在不在峰值7104的荧光脉冲7102中的点7106处发生。了解到荧光信号快速衰减(在2.5ns中几乎70％)，并且在100MHz的每个脉冲之间存在10ns，如果照明源和数字转换器的时钟信号异相甚至较小量，则取样脉冲7102会显得弱得多，如图7A由三角形代表的样品7106的组所示。在这种情况下，样品7106产生相同的一般脉冲形状，但是具有较低的总体幅度。需要记住携带X染色体的分析物细胞发出的荧光信号与携带Y染色体的分析物细胞发出的荧光信号之间的差异微小——约为3.7％，如上所述——照明和数字化电路的时钟信号之间的相位差可能使得明显地更难以区分两种分析物类型。
此外，照明源(例如，激光器)可以使用以例如100MHz运转的照明源中的内部时钟信号触发。数字转换器(例如，模数转换器)可以以不同的频率，例如较低或更高的频率(例如150MHz)进行取样。或者，照明源和数字转换器可以具有相同的标称频率(例如，100MHz)，但是因为每个都被触发自己的时钟信号，所以可能(并且甚至很可能地)时钟信号将不是各自都精确地相同。当两个时钟信号具有不同的频率时，采集的数据将代表在荧光上升和衰减曲线上的不一致点处的取样，如图7A所示。在图7A中，与数字转换器相关联的时钟不是以100MHz运行，而是以高于100MHz的某个频率。(为了说明的目的，频率明显更高。)由图7A中的“x”代表的生成的样品7108产生不同的脉冲形状，并且通常具有较低的总体幅度。需要记住携带X染色体的分析物细胞发出的荧光信号7102与携带Y染色体的分析物细胞发出的荧光信号之间的差异微小——约为3.7％，如上所述——照明和数字化电路的时钟信号之间的频率差可能使得明显地更难以区分两种分析物类型。
作为示例，图7B描述了具有自由运行检测器(即，在某些预定频率在其自身的时钟周期上触发的检测器)的分选细胞仪7110的一个实施方式的框图。一般来说，在分选细胞仪7110中，染色细胞7112进入流动池7114。如通常所理解的，流动池7114具有输入端、输出端、在输入端和输出端之间流体连通的流动路径，并且配置为在流动路径中产生鞘包芯流，其中芯运载一种或多种分析物。激发激光器7116(例如，355nm激光器)提供照明能量(也称为激发能量)，其在染料中激发荧光团并引起染色细胞7112和，更具体地，使细胞着色的染料发出荧光7118。在数字转换器站7124中，荧光7118由检测器7120检测，并且检测信号由放大器7122放大。检测和放大的信号用于控制分选触发器7126，分选触发器7126转而控制分选机械装置7128。分选机械装置执行分选操作以产生分选细胞7130。
重要的是，如上所述，检测器7120在分选细胞仪7110中自由运行。因此，检测器7120可能不在荧光信号衰减的同一点处检测荧光7118。即使激发激光器7116和检测器7120以相同的标称频率(例如，100MHz)运行，也很可能是这种情况。例如，如将会被理解的，如果激发激光器7116以100MHz的脉冲速率运行，则它将触发其自身的时钟信号(即，触发由与激发激光器7116相关的自由运行时钟芯片生成的时钟信号)。同时，如果检测器7120以100MHz的检测速率运行，则它将触发与检测器7120相关联的时钟信号。由于触发照明激光器7116和检测器7120的脉冲的各自的时钟信号可以相对于彼此改变，响应于照明激光器7116的各个脉冲，由染料发出的各个荧光脉冲的检测也将改变。因此，由于检测到的荧光信号强度中的变异，检测到的信号的CV高于最优值。
因此，本实施方式中描述的系统有助于更准确地测量光学特性，在这种情况下是荧光，通过触发由照明激光器发出的实际光脉冲上的数据的采集，因为信号将在激发和荧光发射衰减的大致相同的间隔上进行测量从而产生更准确的荧光信号测量，从而实现更大的一致性和改进的CV。图7C中示出了目前描述的系统的一种这样的实施方式。
图7C描述了具有同步照明和检测的系统7150的框图。一般来说，在系统7150中，数据获取系统(例如，数字转换器7152)与来自照明激光器7156的同步信号7154同步。更具体地，染色细胞7158进入流动池7160。流动池7160，类似于流动池7114，包括输入端、输出端、在输入端和输出端之间流体连通的流动路径，并且配置为在流动路径中产生鞘包芯流，其中芯运载一种或多种分析物。激发激光器7156提供照明能量7162(也称为激发能量)，其在染料中激发荧光团并引起染色细胞7158和，更具体地，使细胞着色的染色发出荧光7164。当然可以理解的是，激发能量被引导于分析物。同时，可以包括快速光电二极管7166的同步电路检测由激发激光器7166发出的信号的一部分。还可以包括放大器和比较器7168的同步电路，生成对应的同步信号7154。同步电路响应于由激发激光器7156生成的照明能量7162的每个脉冲生成同步信号。在一些实施方式中，激发激光器7156发出的光束的波长为355nm(例如，在其中染色细胞7158以赫斯特33342染料染色的实施方式中)，图7C所描述的实施方式不旨在限制特定的波长，并且可以，例如，在各种实施方式中在300nm和400nm之间。类似地，在一些实施方式中，激发激光器7156可以是QCW激光器和/或激发激光器7156可以在各种频率中的任一种下以脉冲操作模式运行。在具体实施方式中，激发激光器7156是在100MHz的频率下以脉冲模式运行的QCW激光器，但是通常可以在75MHz和150MHz之间运行。对于以100MHz的脉冲频率运行的激光器，同步信号7154将是对应的100MHz的同步信号。
同时，检测器7170检测荧光7164，并且放大器7172放大由检测器7170输出的信号，并将放大的信号发送到数字转换器电路7152，数字转换器电路7152将放大的信号进行数字化以进行分析。在具体实施方式中，检测器7170是雪崩光电二极管。数字转换器7152可以是以比激发激光器7156的频率更高的频率可操作的数字转换器，并且在实施方式中，可以在激发激光器7156的频率的至少两倍的频率下可操作。在一个实施方式中，数字转换器电路7152在250MHz运行。虽然数字转换器电路7152可以是以比激发激光器7156的频率更高的频率可操作并且能够接受外部同步信号7154的任何数字转换器，但是不要求数字转换器电路7152是与系统的其余部分分离的模块。即，数字转换器电路7152可以作为一个整体被嵌入在系统中，实际上可以是被编程为接受各种信号的现场可编程门阵列(FPGA)(例如，来自放大器7172的模拟信号、同步信号7154等)，执行所需的各种计算和分析(如下所述)，以及输出诸如分选触发的信号(也在下面描述)。数字转换器电路7152还可以是专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或专门编程为接收输入、提供输出以及执行数字转换器电路7152所需的功能的任何其他计算设备。
在一些实施方式中，可以在比较器7168的输出端并入多达10nS的可变延迟，该延迟可用于通过调节同步信号7154的精确定时以精确地控制获取窗口相对于检测器7170的输出发生的位置。这将允许例如由于光的有限速度和荧光脉冲到达检测器7170处可能花费的时间，相对于激发激光器7156发出激发脉冲的时间可能发生的激发脉冲和荧光检测的定时的变化。
在任何情况下，如将被理解的，数字转换器电路7152被编程和/或配置为接收模拟信号(例如，由放大器7172输出的模拟信号，并且代表在染色细胞7158中由染料发出的荧光信号7164)，并将模拟信号转换成可以在其上执行各种计算和/或分析的数字值。数字转换器电路7152以根据同步信号7154确定的频率(例如，根据在一些实施方式中为100MHz的激发激光器7156输出的脉冲的频率)数字化来自放大器7172的模拟信号。
数字转换器电路7152可以包括用于计算代表数字化信号的直方图的模块7174。模块7174可以创建例如包括在特定时间窗口的过程中采集(和数字化)的荧光数据的直方图。时间窗口可以是在绝对时间(例如，100ns、1ms、5ms、10ms等)测量的样本(例如，10个样本、50个样本、100个样本等)中测量的预定值，或以某种其他度量或度量的组合测量的预定值。作为一个示例，对应于特定直方图的时间窗口可以包括直到样本超过特定统计度量(诸如平均值、标准偏差等)的所有样本，直到某些数量的连续样本超过统计度量，直到某些数量在一段时间内的样本超过统计度量等。在任何情况下，当时间窗口超过时，模块7174可以开始计算新的直方图，无论是从新的输入数据，还是从新的输入数据和来自前一个直方图的一定量的数据。
数字转换器电路7152中的分选触发器模块7176使用由直方图模块7174输出的直方图数据对分析物进行分类，并根据确定输出分选触发信号。分选触发模块7176可以使用直方图数据，例如相对于多个样本上检测到的荧光信号强度的分布分析单个检测到的荧光信号。因此，如果对于最近的时间窗口，检测到的荧光信号样品的分布指示数据中的两个明显的峰(在一些实施方式中，对应于分别地携带X染色体和Y染色体的非人类哺乳动物精细胞)，则分选触发模块7176可以根据哪个群体最为相似对最近获取的样本进行分类，并且可以输出相应的信号。
分选触发模块7176输出的信号可以控制分选机械装置7178，并且可以使分选机械装置7178根据细胞是否在期望集合中对分析物(例如，细胞)起作用。例如，如果系统被设置为区分携带X染色体和Y染色体的精细胞，则分选机械装置7178可以使细胞被分离(例如，通过液滴分选，流体切换等)或可以使未被选择的集合被去激活和/或被破坏(例如，使用激光束来烧蚀、破坏或以其他方式使其不存活和/或不能动)。
在特定实施方式中，分选机械装置7178包括配置为选择性地靶向未选择的集合中的细胞的激光器，并且激光器触发由分选触发模块7176输出的信号。由激光器分选机械装置7178输出的光束可以是，例如，波长在200nm和300nm之间，并且在具体实施方式中可以具有266nm的波长。在实施方式中，分选机械装置7178包括与这种激光器光学通信的声光调制器(AOM)，并且AOM根据由分选触发模块7176输出的信号选择性地偏转由激光器发出的激光束。激光在不期望细胞上的选择性撞击(或选择性地应用除激光器以外的分选机械装置)产生分选细胞7180的群体。
现在转到图7D，流程图描述了用于执行流式细胞术的方法7200。虽然方法7200描述了步骤的进展，但是并不需要按照描述或描述的顺序专门地执行步骤，并且本领域普通技术人员将理解，根据这些很明显的相关性可以以任何合适的顺序执行该方法的步骤。在方法7200中，流体系统配置为将芯流注入鞘液流体中以在流动池中形成鞘包芯流(框图7202)。芯流包括分析物，分析物可以是例如含有用于分析的分析物串(例如，精细胞)的样品。方法7200还包括配置激发能量源以发出引导至分析物的脉冲激发能量(框图7204)，以及配置检测器以从分析物检测响应于脉冲激发能量发出的多个信号中的每一个(方框7206)。响应于脉冲激发能量发出的信号通常指示分析物的特征，诸如特定细胞携带的DNA的量，细胞是否具有X染色体或Y染色体等。
仍然参考图7D，还配置同步电路(框图7208)，使得同步电路响应于由激发能量源发出的脉冲激发能量的每个脉冲生成同步信号。配置同步电路可以包括建立设置快速光电二极管，并且在一些实施方式中，设置放大器和比较器，以生成同步信号。数字转换器电路配置为对响应于脉冲激发能量发出的信号的代表数字化(框图7210)。数字转换器具有响应于同步信号的输入端和耦合到检测器的输入端。使用同步信号，数字转换器可以同步由检测器输出的信号的数字化(框图7212)，使得响应于脉冲激发能量(例如，每个荧光信号)发出的每个信号相对于引发相应信号的激发能量的脉冲在固定的时间被数字化。
在方法7200的变型中，图7E描述了执行流式细胞术的方法7300。在方法7300中，通过将包含多个分析物的芯流注入鞘液流中，在流动池中形成了鞘包芯流(框图7302)。由激发能量源发出的能量脉冲串被引导到分析物(框图7304)。检测到响应于能量脉冲串从每个分析物发出的一个或多个信号(框图7306)。从分析物发出的一个或多个信号中的每一个指示分析物的特征。方法7300还包括检测由激发能量源发出的每一个能量脉冲的一部分(框图7308)。每个能量源的部分的检测发生在同步电路中，同步电路在实施方式中包括快速光电二极管，并且在一些实施方式中包括放大器和比较器。同步电路输出同步信号(框图7310)。
同步信号用于触发响应于能量脉冲串发出的一个或多个信号的数字取样(框图7312)，从数字样品确定了分析物特征(框图7314)。
应当理解，在上述段落中描述的同步方法和系统可以在贯穿本说明书中涵盖的许多实施方式中具体地涉及数字化和照明的同步，具体地，在标题为“多光束取向和形态分析”下面描述的实施方式中。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是本公开并不限于此。可以对已公开的实施方式进行变化，而实施方式仍然在所附权利要求的范围内。虽然下面对特征的特定组合提出权利要求，但是权利要求中的特征的任何组合都是可以预期的，并且可以形成进一步的权利要求或修改的基础。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种用于执行流式细胞术的系统，所述系统包括：流动池，具有入口、出口以及与所述入口和所述出口流体连通的流动路径，所述流动池配置为在所述流动路径中创建鞘包芯流，所述鞘包芯流在所述鞘包芯流的芯中运载分析物；激发能量源，配置为发出引导向所述分析物的脉冲激发能量；检测器，配置为从所述分析物中检测响应于所述脉冲激发能量发出的多个信号中的每一个，响应于所述脉冲激发能量发出的所述信号指示所述分析物的特征；同步电路，配置为响应于由所述激发能量源发出的所述脉冲激发能量的每一个脉冲生成同步信号；以及数字转换器电路，具有响应于所述同步信号的输入端并配置为对响应于所述脉冲激发能量发出的每一个信号的代表数字化。
2.根据方面1所述的系统，其中所述分析物包括非人类哺乳动物精细胞。
3.根据方面1或方面2所述的系统，其中所述激发能量源是QCW激光器。
4.根据方面1至3中任一项所述的系统，其中所述激发能量源配置为发出脉冲激光束。
5.根据方面1至4中任一项所述的系统，其中所述激发能量源发出波长在300nm和400nm之间，优选波长为355nm的能量。
6.根据方面1至5中任一项所述的系统，其中所述激发能量源具有在75MHz和150MHz之间的脉冲频率，优选脉冲频率为100MHz。
7.根据方面1至6中任一项所述的系统，其中所述检测器是雪崩光电二极管。
8.根据方面1至7中任一项所述的系统，其中所述检测器配置为从所述分析物中检测响应于所述脉冲激发能量发出的荧光信号。
9.根据方面1至8中任一项所述的系统，还包括从所述检测器接收信号作为输入的放大器电路。
10.根据方面1至9中任一项所述的系统，其中所述同步电路包括光学地耦合到所述激发能量源的快速光电二极管。
11.根据方面1至10中任一项所述的系统，其中所述同步电路包括放大器和电力地耦合到与所述激发能量源光学地耦合的快速光电二极管的比较器。
12.根据方面1至11中任一项所述的系统，其中所述数字转换器电路具有高于所述激发能量源的所述脉冲频率的频率。
13.根据方面1至12中任一项所述的系统，其中所述数字转换器电路包括配置为生成代表从所述检测器接收的多个信号的直方图的模块。
14.根据方面1至13中任一项所述的系统，其中所述数字转换器电路配置为根据从所述检测器接收的多个信号确定所述分析物的特征。
15.根据方面1至14中任一项所述的系统，所述系统还可操作以执行分选功能，并且还包括：分选触发模块，根据从所述检测器接收的并在所述数字转换器电路中分析的多个信号选择性地发送分选触发信号；以及分选机械装置，配置为根据所述分选触发信号执行分选动作。
16.根据方面15所述的系统，其中所述分选机械装置包括能量源。
16A.根据方面16所述的系统，其中所述能量源是激光器。
17.根据方面15、16或16A中任一项所述的系统，其中所述分选机械装置包括声光调制器。
18.根据方面15至17中任一项所述的系统，其中所述分选机械装置包括输出波长为200nm至300nm，优选波长为266nm的能量的激光器。
19.根据方面1至18中任一项所述的系统，其中所述数字转换器电路包括现场可编程门阵列。
20.根据方面1至19中任一项所述的系统，其中所述分析物是非人类哺乳动物精细胞，并且所述分析物的特征是由所述分析物运载的性染色体。
21.一种用于执行流式细胞术的方法，所述方法包括：配置流体系统以将包括分析物的芯流注入鞘液流中，以在流动池中形成鞘包芯流；配置激发能量源以发出引导向所述分析物的脉冲激发能量；配置检测器以从所述分析物检测响应于所述脉冲激发能量发出的多个信号中的每一个，响应于所述脉冲激发能量发出的所述信号指示所述分析物的特征；配置同步电路以响应于由所述激发能量源发出的所述脉冲激发能量的每一个脉冲生成同步信号；配置数字转换器电路以对响应于所述脉冲激发能量发出的信号的代表数字化，所述数字转换器电路具有响应于所述同步信号的输入端；以及使响应于所述脉冲激发能量发出的所述信号的每一个的数字化与所述同步信号同步，使得响应于所述脉冲激发能量发出的所述信号的每一个相对于导致响应于所述脉冲激发能量发出相应信号的所述激发能量的脉冲在固定的时间被数字化。
22.根据方面21所述的方法，其中所述分析物包括非人类哺乳动物精细胞。
23.根据方面21或方面22所述的方法，其中所述激发能量源是QCW激光器。
24.根据方面21至23中任一项所述的方法，其中所述激发能量源配置为发出脉冲激光束。
25.根据方面21至24中任一项所述的方法，其中所述激发能量源发出波长在300nm和400nm之间，优选波长为355nm的能量。
26.根据方面21至25中任一项所述的方法，其中所述激发能量源具有在75MHz和150MHz之间的脉冲频率，优选脉冲频率为100MHz。
27.根据方面21至26中任一项所述的方法，其中所述检测器是雪崩光电二极管。
28.根据方面21至27中任一项所述的方法，其中配置所述检测器包括配置所述检测器从所述分析物中检测响应于所述脉冲激发能量发出的荧光信号。
29.根据方面21至28中任一项所述的方法，还包括配置从所述检测器接收信号作为输入的放大器电路。
30.根据方面21至29中任一项所述的方法，其中所述同步电路包括光学地耦合到所述激发能量源的快速光电二极管。
31.根据方面21至30中任一项所述的方法，其中所述同步电路包括放大器和电力地耦合到与所述激发能量源光学地耦合的快速光电二极管的比较器。
32.根据方面21至31中任一项所述的方法，其中所述数字转换器电路具有高于所述激发能量源的所述脉冲频率的频率。
33.根据方面21至32中任一项所述的方法，还包括配置所述数字转换器电路的模块以生成代表从所述检测器接收的多个信号的直方图。
34.根据方面21至33中任一项所述的方法，还包括配置所述数字转换器电路以根据从所述检测器接收的多个信号确定所述分析物的特征。
35.根据方面21至34中任一项所述的方法，还包括：配置所述系统以执行分选功能；配置分选触发模块以根据从所述检测器接收的并在所述数字转换器电路中分析的多个信号选择性地发射分选触发信号；配置分选机械装置以根据所述分选触发信号执行分选动作；以及分选所述分析物。
36.根据方面35所述的方法，其中所述分选机械装置包括激光器。
37.根据方面35或方面36所述的方法，其中所述分选机械装置包括声光调制器。
38.根据方面35至37中任一项所述的方法，其中所述分选机械装置包括输出波长为200nm至300nm，优选波长为266nm的能量的激光器。
39.根据方面21至38中任一项所述的方法，其中配置所述数字转换器电路包括编程现场可编程门阵列。
40.根据方面21至39中任一项所述的方法，其中所述分析物是非人类哺乳动物精细胞，以及所述分析物的特征是由所述分析物运载的性染色体。
41.一种用于执行流式细胞术的方法，所述方法包括：将包括多个分析物的芯流注入鞘液流中，以在流动池中形成鞘包芯流；在所述分析物上引导由激发能量源发出的能量脉冲串；从每个分析物检测响应于所述能量脉冲串发出的一个或多个信号，所述一个或多个信号指示所述分析物的特征；在同步电路中检测由激发能量源发出的所述能量脉冲的每一个的一部分；响应于由所述激发能量源发出的所述能量脉冲的每一个，从所述同步电路输出同步信号；对根据所述同步信号响应于所述能量脉冲串发出的一个或多个信号数字取样；并根据数字样品确定所述分析物的特性。
42.根据方面41所述的方法，其中所述分析物包括非人类哺乳动物精细胞。
43.根据方面41或方面42所述的方法，其中所述激发能量源是QCW激光器。
44.根据方面41至43中任一项所述的方法，其中所述激发能量源配置为发出脉冲激光束。
45.根据方面41至44中任一项所述的方法，其中所述能量脉冲串包括能量脉冲串每一个具有在300nm和400nm之间的波长，并且优选地，每一个具有355nm的波长。
46.根据方面41至45中任一项所述的方法，其中所述能量脉冲串包括能量脉冲串具有在75MHz和150MHz之间的频率，优选地，具有100MHz的脉冲频率。
47.根据方面41至46中任一项所述的方法，其中从每个分析物检测响应于所述能量脉冲串发出的一个或多个信号包括使用雪崩光电二极管检测所述一个或多个信号。
48.根据方面41至47中任一项所述的方法，其中从每个分析物检测响应于所述能量脉冲串发出的一个或多个信号包括检测响应于所述能量脉冲发出的荧光信号。
49.根据方面41至48中任一项所述的方法，还包括放大所述一个或多个检测信号。
50.根据方面41至49中任一项所述的方法，其中检测所述能量脉冲的每一个的一部分包括在光学地耦合到所述激发能量源的快速光电二极管中检测所述能量脉冲的每一个的所述部分。
51.根据方面41至50中任一项所述的方法，还包括根据确定的特征分选所述多个分析物。
52.根据方面41至51中任一项所述的方法，还包括：根据确定的特征生成分选触发器；将所述分选触发器发送到分选机械装置；以及根据分选触发器分选所述多个分析物。
53.根据方面52所述的方法，其中所述分选机械装置包括激光器。
54.根据方面52或方面53所述的方法，其中所述分选机械装置包括声光调制器。
55.根据方面52至54中任一项所述的方法，其中所述分选机械装置包括输出波长为200nm至300nm，优选波长为266nm的能量的激光器。
56.根据方面41至55中任一项所述的方法，其中所述多个分析物包括非人类哺乳动物精细胞，以及其中所述分析物的所述特征是由所述分析物运载的所述性染色体。
57.一种用于执行流式细胞术的系统，所述系统包括：流动池，具有入口、出口以及与所述入口和所述出口流体连通的流动路径，所述流动池配置为运载分析物并且具有沿着所述流动路径设置的分析区域；光学部件的装置，配置为向所述分析区域传送脉冲激光能量的两个或更多个光束，所述两个或更多个光束中的每一个沿着相应的光路行进并且以与所述两个或更多个光束中的其他光束的每一个的时间偏移到达所述分析区域，每个光路配置为从相对于所述流动路径的不同角度将所述光束从所述光路传送到所述分析区域；检测器，配置为检测响应于所述两个或更多个光束中的每一个发生的生成的能量标记，并且输出代表所述能量标记的每一个的信号；同步电路，配置为响应于由所述激发能量源发出的所述脉冲激发能量的每一个脉冲生成同步信号；数字转换器电路，具有响应于所述同步信号的输入端并且配置为对来自所述检测器的所述输出信号取样以生成响应于所述脉冲激发能量发出的每个信号的数字表示；以及分析单元，配置为从所述数字转换器接收所述数字表示的每一个，并且从所述数字表示中确定在所述流动池的所述分析区域中的分析物的特性。
58.根据方面57所述的系统，还包括方面1至20中的任一项和/或在前一节中的方面2至19中的任一项。
平衡产量和纯度的方法
现在将描述用于分选分析物的光学系统和方法，具体地，产生脉冲辐射的光学系统的配置和操作，其中脉冲辐射选择性地中和(杀死、固定、破坏等)某些在流中行进的分析物。特别地，光学系统可以将激光器调制为，或者将辐射的脉冲引导向在流中行进的分析物，或者将辐射的脉冲引导远离在流中行进的分析物。当辐射的脉冲引导向分析物时，其在分选点照射分析物以中和分析物。以这种方式，光学系统可以产生分选分析物的流，包括：(i)不受辐射的脉冲改变的期望分析物(例如，具有X染色体的有活力的精细胞)；和(ii)由辐射的脉冲中和的不期望分析物(例如，被杀死，被固定或以其他方式中和的具有Y染色体的精细胞)。计算设备可以基于分析物的动态的确定的特性和预定的选择策略控制激光器的调制以产生辐射的脉冲。
在一些实施方式中，激光器可以以辐射的脉冲的形式发出辐射，其中辐射的脉冲具有比分析物穿过分选点的速率相似或更大的重复率。即，如果引导向分析物，则可以以不同于照射其他分析物的脉冲组的特定脉冲组(例如，包括一个或多个脉冲)照射每个分析物。在这些实现中，光学系统可以单独地确定是否中和分析物并且基于对每个分析物的确定来选择性地调制脉冲。
在其他实施方式中，激光器可以以辐射的脉冲的形式发出辐射，其中辐射的脉冲的重复率低于分析物穿过分选点的速率。即，如果引导向分析物，则可以通过也照射其他分析物的特定脉冲照射每个分析物。取代仅基于对每个分析物的确定调制激光器，这些实现中的光学系统可以基于那些分析物的确定特性和一个或多个预先确定的分选策略确定流的某些“条带”中的分析物是否被中和。流的“条带”可以对应分析物的流的某些长度，每个长度代表可以被一个辐射的脉冲选择性地照射的流的一部分。
分选流式细胞仪可以利用如本文所讨论的光学系统，对穿过分选流式细胞仪的细胞(例如，精细胞)进行分选。下面的描述参考在这种分选流式细胞仪中使用的各种示例光学系统。然而，本公开的光学系统可以用于除了分选流式细胞仪之外的设备中以对除生物细胞以外的任何数量的分析物进行分选。通常，如本文所讨论的光学系统可以被集成到任何适当的配置为选择性地照射在流中行进的生物和/或非生物颗粒的设备中，在流中对颗粒的照射导致颗粒被修饰。
经脉冲激光器的脉冲照射后被选择的分析物的一个示例修饰是生物细胞的“中和”。细胞的这种中和将在本说明书中以举例的方式使用，并且可以包括细胞的固定化、细胞膜或细胞的其他部分的破裂、细胞内或细胞周围的环境中的有害温度变化、或破坏或降低细胞的存活力的任何数量的细胞的其他修饰。然而，由对分析物的选择性照射产生的对生物细胞以外的分析物的修饰可以包括与生物细胞的中和相关联的修饰以外的修饰。例如，修饰(例如，对非生物的或合成的分析物)可以包括分析物的特性的任何适当组合的修饰，诸如磁化、电荷、相位、形状、数量、温度、压缩或拉伸强度、光谱吸收、荧光发射等的修饰。
为了便于讨论，下面的描述将利用许多示例，其中至少部分地基于检测到的细胞的荧光细胞被选择性地照射。然而，通过辐射的脉冲形成选择性照射的基础的分析物的测量特性可以包括不同于荧光的特性和/或荧光之外的特性。例如，利用本文所讨论的光学系统的设备可以测量：光吸收、光散射、发光、荧光、磷光、光的偏振或去偏振或其他特性；电的特性，包括但不限于电感、电容、电势、电流、或细胞或周围介质的电阻；电磁特性，包括磁性、顺磁性、磁共振和/或细胞与电磁力和/或波的相互作用或电磁力和/或波的发出；成像、图像特性、形态特性或从分析物的图像或图像类似特性的采集和/或分析得到的相关特性。此外，细胞或其他分析物的荧光测量可以反映分析物的固有荧光，或者分析物的荧光测量可以反映与分析物结合或相关联、并直接地或间接地或者同时直接并间接地反映分析物的一些特性的荧光染料或荧光颗粒的存在和/或数量。
示例光学系统
图8A是用于分选诸如精细胞的分析物的示例光学系统8000的框图。光学系统8000包括产生通过光束操纵元件8004和调制器8006的辐射光束的激光器8002。调制器8006基于来自计算设备8012的信号(例如，电信号)将来自激光器8002的辐射光束引导至分选点8008或束流收集器8010中的一个，从而生成照射分选点8008的辐射的脉冲。诸如携带X性染色体和Y性染色体的精细胞的未分选分析物8014穿过分选点8008，取决于调制器8006的操作，激光器8002照射某些未分选分析物8014以产生分选分析物8016(例如，携带X性染色体或Y性染色体的精细胞的富集群体)。
在一些实现中，激光器8002可以是锁模激光器。在这些实现中，激光器8002可以发出包括重复率高达许多千兆赫(GHz)的辐射的脉冲的辐射。单个脉冲可以具有在5飞秒和数百皮秒之间的持续时间。在其他实现中，激光器8002可以利用Q开关(也称为“巨脉冲形成”或“Q突变”)。与锁模激光器相比，这种Q开关激光器可以具有大约几百赫到几兆赫(MHz)低重复率和大约一百皮秒到数百纳秒的脉冲持续时间。另一方面，Q开关激光器可以产生具有高峰值功率(例如，大约千兆瓦)的脉冲。通常，激光器8002可以利用这些和/或其他适当的机械装置的组合生成辐射。事实上，一些光学系统可以包括采用Q开关和锁模技术，或者甚至连续波激光器的激光器。
虽然通过上面的示例提供了与特定类型的激光器(例如，Q开关和锁模)相对应的特定重复率，但是光学系统的实现可以包括在一个或多个其他重复率发出辐射的脉冲的激光器。事实上，在与上述示例重复率类似或不类似的一个或多个重复率发出的激光器可以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物以任何数量的特定方式被选择性地修饰。例如，激光器可以以大于1MHz、大于100MHz、大于250MHz、大于500MHz、大于750MHz、大于1000MHz(即，1GHz)，以小于250MHz、小于500MHz、小于750MHz或小于1000MHz的重复率发出辐射的脉冲，诸如在1MHz至250MHz、1MHz至500MHz、1MHz至750MHz、1MHz至1000MHz、250MHz至500MHz、250MHz至750MHz、250MHz至1000MHz、500MHz至750MHz、500MHz至1000MHz、750MHz至1000MHz、1GHz至5GHz、100MHz至120MHz或90MHz至130MHz范围内的重复率，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。在其他示例中，激光器可以以大于1Hz、大于500Hz、大于1000Hz(即，1kHz)、大于500kHz、大于1000kHz(即，1MHz)、小于1Hz、大于500Hz、小于1000Hz、小于500kHz或小于1000kHz的重复率发出辐射的脉冲，诸如在1Hz至500Hz、1Hz至1kHz、1Hz至500kHz、1Hz至1000kHz、500Hz至1kHz、500Hz至500kHz、500Hz至1000kHz、1kHz至500kHz、1kHz至1000kHz、1kHz至50kHz或20kHz至40kHz范围内的重复率，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。
另外，虽然通过上面的示例提供了与特定类型的激光器(例如，Q开关和锁模)相对应的特定脉冲持续时间，但是光学系统的实现可以包括发出具有一个或多个其他脉冲持续时间的辐射的脉冲的激光器。事实上，发出具有与上述示例脉冲持续时间类似或不类似的一个或多个脉冲持续时间的脉冲的激光器可以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物以任何数量的特定方式被选择性地修饰。例如，激光器可以发出具有大于1飞秒(fs)、大于250fs、大于500fs、大于750fs、大于750fs、大于1000fs(即，1ps)、小于250fs、小于500fs、小于750fs、小于750fs、或小于1000fs的脉冲持续时间的辐射的脉冲，诸如在1fs至250fs、1fs至500fs、1fs至750fs、1fs至1000fs、250fs至500fs、250fs至750fs、250fs至1000fs、500fs至750fs、500fs至1000fs或750fs至1000fs范围内的脉冲持续时间，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。在其他示例中，激光器可以发出具有大于1皮秒(ps)、大于250ps、大于500ps、大于750ps、大于1000ps、小于250ps、小于500ps、小于750ps或小于1000ps的脉冲持续时间的辐射的脉冲，诸如在1ps至250ps、1ps至500ps、1ps至750ps、1ps至1000ps、250ps至500ps、250ps至750ps、250ps至1000ps、500ps至750ps、500ps至1000ps、750ps至1000ps范围内的脉冲持续时间，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。在另外的示例中，激光器可以发出具有大于1纳秒(ns)、大于250ns、大于500ns、大于750ns、大于1000ns、小于250ns、小于500ns、小于750ns或小于1000ns的脉冲持续时间的辐射的脉冲，诸如在1ns至250ns、1ns至500ns、1ns至750ns、1ns至1000ns、250ns至500ns、250ns至750ns、250ns至1000ns、500ns至750ns、500ns至1000ns、750ns至1000ns范围内的脉冲持续时间，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。
由激光器8002发出的辐射可以包括任何数量的适当的波长(一个、两个、三个等)。然而，在一些情况下，激光器8002可以发出具有选择性的挑选的波长的单色辐射，以某种方式影响穿过分选点8008的分析物。例如，行进穿过分选点8008的生物细胞内的某些结构或发色团可以吸收激光器8002发出的在单色辐射的波长的辐射，或反之被其激发。因此，通过利用选定的辐射波长，光学系统可以“靶向”生物细胞或生物细胞内的某些结构或发色团(也称为“光热分解”或“选择性光热分解”)。例如，激光器8002可以在266nm波长处或接近266nm波长处发出辐射以靶向精细胞内的蛋白质，并且当以一定功率以266nm辐射照射时(参见图8S、8T和8U以及相应的描述)，精细胞可以被固定(例如，显著降低被照射精子与卵子的受精概率)。
虽然通过上述示例提供266nm的特定波长，但是光学系统的实现可以包括在一个或多个其他波长上发出辐射的激光器。事实上，在一个或多个波长(包括266nm波长和/或其他波长)上发出的激光器可以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物以任何数量的特定方式被选择性地修饰。例如，激光器可以在大于10nm、大于100nm、大于200nm、大于300nm、大于400nm、大于500nm、大于600nm、或大于700nm、小于100nm、小于200nm，小于300nm、小于400nm、小于500nm、小于600nm、小于700nm、小于800nm、诸如在10nm至800nm、10nm至700nm、10nm至600nm、10nm至500nm、10nm至400nm、10nm至300nm、10nm至200nm、10nm至100nm、100nm至800nm、100nm至700nm、100nm至600nm、100nm至500nm、100nm至400nm、100nm至300nm、100nm至200nm、200nm至800nm、200nm至700nm、200nm至600nm、200nm至500nm、200nm至400nm、200nm至300nm、250nm至280nm、260nm至270nm、300nm至800nm、300nm至700nm、300nm至600nm、300nm至500nm、300nm至400nm、400nm至800nm、400nm至700nm、400nm至600nm、400nm至500nm、500nm至800nm、500nm至700nm、500nm至600nm、600nm至800nm、600nm至700nm或700nm至800nm范围内的波长的一个、二个、三个、四个等的紫外线或可见波长上发出辐射，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。在其他示例中，激光器可以在大于1μm、大于20μm、大于40μm、大于60μm、大于80μm、大于100μm、大于120μm、大于140μm、小于20μm、小于40μm、小于60μm、小于80μm、小于100μm、小于120μm、或小于140μm的一个、二个、三个、四个等的红外波长上发出辐射，诸如在1μm至20μm、1μm至40μm、1μm至60μm、1μm至80μm、1μm至100μm、1μm至120μm、1μm至140μm、20μm至40μm、20μm至60μm、20μm至80μm、20μm至100μm、20μm至120μm、20μm至140μm、40μm至60μm、40μm至80μm、40μm至100μm、40μm至120μm、40μm至140μm、60μm至80μm、60μm至100μm、60μm至120μm、60μm至140μm、80μm至100μm、80μm至120μm、80μm至140μm、100μm至120μm、100μm至140μm或120μm 140μm范围内的波长,，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。在其他示例中，激光器可以在大于1mm、大于1cm、大于1dm或大于1m，诸如在1mm至1cm、1mm至1dm、1mm至1m、1cm至1dm、1cm至1m或1dm至1m范围内的波长的一个、二个、三个、四个等的极高频、特高频、超高频、较高频、高频、中频、低频或非常低频率波长上发出辐射，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。在另外的示例中，激光器可以在大于1pm、大于250pm、大于500pm、大于750pm、大于1nm或大于5nm、小于250pm、小于500pm、小于750pm、小于1nm、小于5nm或小于10nm，诸如在1pm至250pm、1pm-500pm、1pm-750pm、1pm-1nm、1pm-5nm、1pm至10nm、250pm至500pm、250pm至750pm、250pm至1nm、250pm至5nm、250pm至10nm、500pm至750pm、500pm至1nm、500pm至5nm、500pm至10nm、750nm至1nm、750nm至5nm、750nm至10nm、1nm至5nm、1nm至10nm或5nm至10nm范围内的波长的一个、二个、三个、四个等的X射线或伽马射线波长上发出辐射，以使诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物被选择性地修饰。在另外的示例中，激光器可以在包括由上述波长范围代表的伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线或其他波长的适当组合的二个、三个、四个等波长上发出辐射。
在其他示例中，与靶向分析物中的某些结构相反或者除此之外，激光器8002可以发出具有选择性挑选的波长的辐射，以加热分析物周围的环境。例如，在分析物在至少部分地由水构成的流中行进的情况下，激光器8002可以发出红外辐射以选择性地加热某些分析物周围的水。分析物周围环境的这种温度变化可能导致分析物的中和。
通常，激光器8002可以发出任何数量的波长的辐射，以经由任何数量的机制损坏或以其他方式修饰选择的分析物。这些机制可以包括例如单光子机制(例如，光热分解)和多光子机制(光诱导的光学击穿、相爆炸、正常沸腾、晶格加热、表面下加热等)。
由激光器8002发出的辐射可以在激光器8002发出时具有特定的空间和/或非空间特性，诸如光束形状、相干性、准直和偏振。可选地或另外地，辐射可以在由激光器8002发出之后由光束操纵元件8004进行空间和/或非空间操纵。光束操纵元件8004可以包括任何适当的数量和类型的光学元件以空间和/或非空间地操纵来自激光器8002的辐射，以产生用于特定应用的具有期望特征辐射(例如，分选流式细胞仪)。例如，光束操纵元件8004可以包括滤光片、减光器、线发生器、镜、聚光器、束流收集器、透镜、放大设备、准直调节设备、光束分析仪、机械狭缝等配置为聚焦、扩散、相干、去相干、形成、引导、偏振等由激光器8002发出的辐射。
调制器8006可以配置为选择性地(例如，基于来自计算设备8012的信号)使得由激光器8002发出的辐射被引导到束流收集器8010或分选点8008中的一个。具体地，调制器8006使得由激光器8002发出的辐射仅照射某些未分选的分析物8014，以对未分选的分析物8014进行分选(或产生分选分析物8016)。在一些实现中，调制器8006可以是具有“导通”状态和“断开”状态的声光调制器(AOM)。在“导通”状态下，AOM可以将由激光器8002发出的辐射引导到分选点8008和束流收集器8010中的一个，而在“断开”状态下，AOM可以将激光器8002发出的辐射引导到分选点8008和束流收集器8010中的另一个。这些“导通”和“断开”状态可以由来自计算设备8012的信号触发，计算设备经由一个或多个有线或无线连接(例如，电引线)通信。一些实现可以利用AOM“断开”状态(例如，当AOM未激活时)将辐射引导到束流收集器8010。这一配置可以使某些未分选分析物8014的不需要的照射最小化。其他实现可以利用AOM“断开”状态(例如，当AOM未激活时)以将辐射引导到分选点8008。这一示例配置可以使传送到某些未分选分析物8014的辐射的功率最大化。
调制器8006可以包括普克尔斯盒，取代AOM或除了AOM之外。普克尔斯盒可以从计算设备8012(例如，经由一个或多个电引线)接收可变电压，并且基于这些可变电压，普克尔斯盒可以修改由激光器8002发出的辐射的一个或多个非空间特性。特别地，光学系统8000的实现可以包括普克尔斯盒与一个或多个偏振板的组合，用于修改辐射的偏振状态并将偏振变化转换成传输的光学幅度和功率的变化。
在一些实现中，光学系统8000可以利用“可控”激光器作为激光器8002，取代或除了利用调制器8006以调制由激光器8002发出的辐射之外。“可控”激光器可以是配置为当被来自控制可控激光器的设备(诸如计算设备8012)的信号(例如，“触发信号”)触发时，仅发出辐射的脉冲的任何适当的激光器。例如，计算设备8012可以选择性地通信信号(例如，电流或电压信号)到激光器8002，在这些实现中，使得激光器8002在特定时间发出辐射的脉冲。以这种方式，计算设备8012可以仅使未分选分析物8014中的某些被照射。
如上所述，来自计算设备8012的信号(例如，通过电引线或电线通信的电流或电压信号)可以使可控激光器或调制器8006选择性地将由激光器8002发出的辐射引导到分选点8008，从而产生调制辐射，或脉冲，照射分选点8008。计算设备8012还可以设置一个或多个单独设备(例如，与计算设备8012分别操作)用于控制调制器8006的某些值，取代或除了将信号直接传达到调制器8006之外。例如，计算设备8012可以设置由诸如模拟判定电路/比较器的单独设备使用的一个或多个值。基于来自检测器8018的这些一个或多个值和信号，单独设备可以控制调制器8006将来自激光器8002的辐射引导到或远离未分选分析物8014。
在一些实现中，计算设备8012可以是膝上型计算机、台式机、平板电脑或其他计算机。在这样的实现中，计算设备8012可以包括配置为从一个或多个检测器8018接收模拟或数字信号的诸如DAQ卡的一个或多个数据获取(DAQ)部件。计算设备8012可以处理这些模拟或数字信号，这些信号可以经由一个或多个计算机处理器(例如，CPU)指示未分选分析物8014的测量特性，以确定如何控制(例如，何时以及如何触发)调制器8006，如参考图8D和8R进一步讨论的。
在其他实现中，计算设备8012可以是除膝上型计算机、台式机、平板电脑或其他计算机之外的计算设备。例如，计算设备8012可以包括单板计算机、包括光学比较器的模拟判定电路/比较器、嵌入式处理器、伺服器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、配置为控制调制器8006的专用控制器，或配置为从检测器8018接收电子信号并且响应于接收的电子信号控制调制器8006的任何其他适当的设备。
检测器8018可以包括光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管，电荷耦合设备(CCD)等，配置为检测未分选分析物8014中的每一个的特性。如本说明书中另外所述，当光学系统8000在分选流式细胞仪中实现时，当未分选分析物8014行进通过流式细胞仪的分析区域8020时，检测器8018可以检测未分选分析物8014中的每一个的荧光。检测器8018可以将该荧光的指示或未分选分析物8014中的每一个的其他适当的特性传达到计算设备8012。基于这些指示，计算设备8012可以控制调制器8006。例如，如果检测器8018指示某个未分选分析物8014具有不期望特性(例如，不需要的性染色体)，则计算设备8012可以触发调制器8006将激光器8002发出的辐射引导到该未分选分析物8014。在其他实现中，计算设备8012可以基于来自检测器8018的多个指示触发调制器8006将激光器8002发出的辐射引导到多个未分选分析物8014。使用该功能的方法参考图8R进一步讨论。
在一些实现中，光学系统8000还可以包括一个或多个反馈检测器8022，其检测在分选点8008处的被照射的分析物的一个或多个特性。反馈检测器8022还可以包括光电二极管、光电倍增管、电荷耦合设备(CCD)等，以检测未分选分析物8014的特性，诸如荧光。然而，与检测器8018相反，当由激光器8002发出的辐射被调制器8006引导到分选点8008时，反馈检测器可以检测被激光器8002照射时分析物8014的特性。反馈检测器8022可以将未分选分析物8014的测量特性的指示通信(例如，经由一个或多个电子引线)到计算设备8012。然后，计算设备8012可以利用来自反馈检测器8022的指示调节调制脉冲的定时、穿过分选点8008的分析物的吞吐率、或影响未分选分析物8014的分选的其他定时或速率。
未分选分析物8014可以在流中行进通过分析区域8020和/或分选点8008。特别地，集成了光学系统8000的设备可以采用鞘包芯流体机制以运载未分选分析物8014通过分析区域8020和/或分选点8008。如图1A和1B所描述的，分析物(例如，精细胞)的水性悬浮液的相对缓慢的移动流可以被注入鞘液的相对较快的移动流中。这一示例布置将细胞聚焦到流中，称为“芯流”。通过适当选择芯悬浮液和鞘液的压力和随之的速度，可以通过鞘流所施加的流体动力使芯流变窄，并且芯流中的分析物可以纵向分布，使得它们在流体中主要一个接一个的被运载。
用辐射的脉冲分选单个分析物
在激光器8002以处于未分选分析物8014穿过分选点8008的速率的相同数量级或大于其的重复率发出辐射的脉冲的情况下，光学系统可以以逐个分析物为基础对未分选分析物8014分选(例如，选择性地照射至少一些未分选分析物8014)。即，由激光器8002发出的每个脉冲可以仅照射一个特定的分析物，并且因此，如果针对特定的分析物，脉冲可以中和单个分析物。此外，计算设备8012可以以逐个分析物为基础处理来自检测器8018的指示。对于未分选分析物8014中的每一个，检测器8018可以指示分析物的特性(例如，荧光)到计算设备8012。基于该指示，计算设备8012可以确定是否中和分析物并因此确定如何控制调制器8006。
图8B示出了由激光器发出的脉冲8050的定时，来自激光器的发出的脉冲8050的调制版本8052以及在流8056中行进的分析物8054。发出的脉冲8050可以由激光器8002发出，例如，在一个实现中，激光器8002是锁模激光器。如发出的脉冲8050和分析物8054的每一个的宽度所示，分析物8054中的每一个可以被多个发出的脉冲8050照射。在这一示例场景下，每个分析物8054可以被大约二十个脉冲照射，但是在其他场景下，分析物可以被来自激光器(诸如激光器8002)的一个、两个、三个……十五个、十六个、……三十个、三十一个等的脉冲照射。
为了选择性地仅照射分析物8054中的所选择的一些，使用发出的脉冲8050的诸如光学系统8000的光学系统可以调制发出的脉冲8050以产生所发出的脉冲8050的调制版本8052。取代由发出的脉冲8050照射所有的分析物8054，分析物8054可以被发出的脉冲8050的调制版本8052照射。发出的脉冲8050的示例调制版本8052可以包括如在区域8058中所示的引导到分析物的发出的脉冲8050的部分(例如，子集)，而引导向别处(例如，束流收集器)的发出的脉冲8050的其他部分如区域8060所示。例如，调制器8006可以响应于来自计算设备8012的信号产生发出的脉冲8050的调制版本8052。
引导到分析物的发出的脉冲8050的每个子集可以包括在发出的脉冲8050的子集的前导端和后尾端由于诸如调制器8006的调制器的切换、激活、去激活等而被衰减的某些脉冲。如图8B中的区域8062所示，前导端的这些衰减脉冲可以在“上升时间”上被衰减，并且如图8B中的区域8064所示，后尾端上的衰减脉冲可以在“下降时间”上衰减。引导到分析物8054的发出的脉冲8050的子集的上升和下降时间对于各种类型的调制器(诸如AOM和普克尔斯盒)可能不同，并且上升而下降时间可能会彼此不同。然而，由于分析物8054各自被包括许多未衰减的多个发出的脉冲8050照射，至少在一些实现中，多个发出的脉冲8050仍可以中和所选择的分析物8054。关于中和分析物的功率需求的更多细节参考图8S、8T和8U进行讨论。
图8C示出了通过调制由激光器发出的辐射、由激光器发出的辐射形成的调制脉冲8100的另一定时。图8C还示出了在流8104中行进的分析物8102和用于生成调制脉冲8100的调制器的状态8106的定时。激光器8002可以发出包括在调制脉冲8100中的辐射的脉冲，并且调制器8006可以调制由激光器8002发出的发出脉冲。
调制脉冲8100包括照射选定的分析物8110的脉冲8108a的第一子集和照射其他选定的分析物8112a和8112b的脉冲8108b的第二子集。在脉冲8108a和8108b的这些子集之外，分析物8114a、8114b和8114c可以不被脉冲照射，如扁平线8116所示。因此，所选择的分析物8110、8112a和8112b分别由脉冲8108a的第一子集和脉冲8108b的第二子集中和(例如，固定化)，留下分析物8114a、8114b和8114c不变(例如，存活的)。
在这一示例场景中，AOM可以使用AOM的“导通”状态和“断开”状态生成调制脉冲8100。特别地，在“断开”状态下，AOM可以允许由激光器发出的辐射传播到诸如束流收集器8010的束流收集器。在“导通”状态下，AOM可以引导由激光器发出的辐射朝向在流8104(例如，在分选点8008)中行进的分析物8102。状态8106示出了AOM的这种操作以生成调制脉冲8100。AOM的各种“导通”状态8116a和8116b可以将脉冲8108a和8108b的子集引导朝向所选择的分析物8110、8112a和8112b。各种“断开”状态8118a、8118b和8118c可以允许来自激光器的辐射传播到束流收集器，取代照射分析物8114a、8114b和8114c。普克尔斯盒或其他类型的调制器可以产生类似的脉冲调制，虽然传送到普克尔斯盒的信号(例如，变化的电压值)和普克尔斯盒的状态可能与图8C中所示的不同。
脉冲、分析物和调制器的导通/断开状态的描述通过示例的方式给出并且在图8B和8C中进一步的说明。脉冲、流和分析物的实际宽度、高度、时间、间距、幅度、形状等可以与在图8B和8C中所示的那些不同。此外，在一些实现中，由于路径长度差异、传播速度、干扰等，计算设备可以控制调制器在分析物穿过分选点的时间之前和/或之后的一定量的时间而转为“导通”或“断开”。在一些实现中，计算设备8012或计算设备8012的操作者可以通过对来自反馈检测器8022的信号的分析确定这些一定量的时间。例如，当分析物8110、8112a和8112b中的每一个被脉冲8108a和8108b的子集照射时，分析物8110、8112a和8112b可以是荧光。反馈检测器8022可以基于对于分析物8110、8112a和8112b中的每一个的这种荧光的存在或不存在、基于对于分析物8110、8112a和8112b中的每一个的不一致的荧光量、或者基于从检测到的荧光导出的其他适当的度量来检测该荧光，计算设备8012和/或计算设备8012的操作者可以调节传达至调制器8006的信号(例如，诸如信号8106)的定时。
图8D是用于以逐个分析物为基础分选分析物的示例方法8150的流程图。方法8150可以在光学系统8000中实现，例如在激光器8002发出具有类似于或大于未分选分析物8014穿过分选点8008的速率的重复率的辐射的脉冲的情况下。特别地，计算设备8012可以实现参考方法8150讨论的功能中的至少一些功能。为了便于讨论，下面参考发出具有某一重复率的辐射的脉冲的激光器来描述方法8150。然而，使用连续波激光器而不是发出脉冲的激光器(例如，锁模激光器)的光学系统也可以实现方法8150，其中由连续波激光器发出的辐射被调制(例如，通过AOM或普克尔斯盒)以生成辐射的脉冲。
在方法8150中，计算设备8012可以接收未分选分析物8014中的特定一个的特性(例如，荧光)的指示(框图8152)。例如，检测器8018可以将未分选分析物8014之一的荧光的指示传达(例如，经由一个或多个模拟或数字信号)到计算设备8012，其中未分选分析物8014的荧光在分析区域8020检测。在一些实现中，检测器8018可以将未分选分析物8014的特性的多个指示传达到计算设备8012。即，检测器8018可以随着未分选分析物8014通过分析区域8020而多次检测未分选分析物8014中的特定一个的特性。
基于未分选分析物8014的指示的特性，计算设备8012可以确定分析物是否将被中和(框图8154)。在进行这一确定时，计算设备8012可以采用与未分选分析物8014的指示的特性进行比较的一个或多个阈值、参考值、模型、平均值等。在未分选分析物8014是精细胞并且光学系统8000正在通过性染色体分选精细胞以产生仅具有X染色体的精细胞的群体的一种场景下，计算设备8012可以确定未分选分析物8014(例如，单个精细胞)中的特定一个的荧光是否处于、低于或高于阈值或参考值。处于或低于这一阈值荧光(例如，以相对的荧光单位测量的)发荧光的精细胞(或细胞内的染料)指示具有X染色体的细胞，并且高于这一阈值荧光发荧光的精细胞指示具有Y染色体的细胞。计算设备8012可以确定如果未分选分析物8014中的特定一个高于阈值发荧光，则未分选分析物144中的特定一个将被中和(被杀死、被固定、被破坏等)。
计算设备8012还确定未分选分析物8014中的特定一个穿过分选点8008的时间或时间范围(框图8156)。如在本说明书中所讨论的，芯流可以将未分选分析物8014运载到并穿过分选点8008，这一芯流具有相应的速度。基于芯流的速度、检测器8018向计算设备8012指示未分选分析物8014的特性的时间、以及未分选分析物8014的大小，计算设备可以确定未分选分析物8014将在分选点8008处被排除的时间或时间范围。在一个场景下，计算设备8012可以确定：(i)时间范围Δt检测，在此期间，未分选分析物8014在空间的第一点d1处通过分析区域8020，基于检测器向计算设备8012指示未分选分析物8014的特性(例如，荧光)的时间；(ii)时间t行进，未分选分析物8014从d1行进到分选点8008在空间的第二点d2处花费的时间，基于芯流的速度；以及(iii)时间范围Δt分选，在此期间，未分选分析物8014基于t行进、Δt检测和未分选分析物8014的大小例如，(由Δt检测或存储在计算设备8012中的参考值确定)将处于分选点8008处。
在一些实现中，确定未分选分析物8014中的特定一个穿过分选点8008的时间或时间范围可以是操作设备以对未分选分析物分选之前的预先确定的时间。即，对于给定的设备(例如，分选流式细胞仪)，计算设备8012可以基于已知的、平均的、预测的、模式化的等的时间的值确定或配置为利用(例如，经由专门的编程)时间或时间范围。例如，计算设备8012可以确定未分选分析物8014穿过分选点8008的时间是检测到分析物的特性的脉冲预定时间的时间。
如果未分选分析物8014中的特定一个被中和(框图8158)，则流程继续到框图8160。在框图8160处，计算设备8012可以触发或控制调制器8006，以将来自激光器8002的辐射在确定的时间或时间范围(例如，Δt分选)引导到分选点8008。如参考图8A、8B和8C进一步讨论的，计算设备8012可以向调制器8006发送模拟或数字信号(例如，经由一个或多个有线或无线连接)，使得调制器8006将来自激光器8002的脉冲在确定的时间引导在分选点8008处，确定的时间指示未分选分析物8014的特定一个何时穿过分选点8008。在一些实现中，计算设备8012可以虑及当触发调制器8006时的某些延迟、路径长度差。例如，计算设备8014可以使AOM稍微在时间期间Δt分选开始之前(例如，之前预先确定的时间)切换状态，并且再次在时间期间Δt分选结束之前补偿路径长度差异、延迟等。
如果确定未分选分析物8014中的特定一个不应被激光器8002照射(框图8158)，则流程可以继续到框图8162。在框图8162，计算设备8012可以触发或控制调制器8006以将来自激光器8002的辐射引导朝向束流收集器8010，使得在所确定的时间或时间范围(例如，Δt分选)，没有或仅有允许量的辐射入射到未分选分析物8014上。
方法8150的步骤可以针对未分选分析物8014中的每一个进行迭代。因此，利用方法8150，光学系统8000可以以逐个分析物为基础对未分选分析物8014分选，以产生分选分析物8016。分选分析物8016可以包括在方法8150的框图8160处被中和(被杀死、被固定、被破坏等)的特定分析物和未被来自激光器8002的辐射改变的其他分析物。
用辐射的脉冲分选条带
在激光器8002以处于未分选分析物8014穿过分选点8008的速率的相同一数量级或低于其的重复率发出辐射的脉冲的情况下，光学系统可以基于未分选分析物8014在其中行进的流(例如，芯流)的“条带”对未分选分析物8014(例如，选择性地照射至少一些未分选分析物8014)分选。如果引导向未分选分析物8014，则未分选分析物8014中的每一个可能被同样照射未分选分析物8014中的其他分析物的某一脉冲照射。取代仅基于对未分选分析物8014中的每一个的确定调制激光器8002，光学系统8000可以基于子集中未分选分析物8014的确定特性并且基于一个或多个预先确定的分选策略来确定流的某个“条带”中的未分选分析物8014的子集是否被中和(例如，被固定)。
图8E示出了辐射的发出的脉冲8200的另一定时和在流8204中行进的分析物8202。例如，在激光器8002利用Q开关的实现中，发出的脉冲8200可以由激光器8002发出。如发出的脉冲8200和分析物8204中的每一个的宽度所描述的，发出的脉冲8200中的每一个可以照射多个分析物8202。这一示例场景发出的脉冲8200中的每一个平均可以照射零到三个分析物8202，但是在其他场景中，脉冲可以照射一个、两个、三个……十四个、十五个、十六个等穿过分选点8008的分析物。
由单个发出的脉冲8200照射的流8204的每个区域可以被称为“条带”(“条带1”、“条带2”等)。如上所述，这些条带可以包含不同数量的分析物8202。条带的长度L可以是由计算设备8012所使用的预定值，或者计算设备8012可以基于流8204的速度和激光器8002的重复率动态地确定长度L。
为了选择性地仅照射所选择的条带，利用发出的脉冲8200的诸如光学系统8000的光学系统可以调制发出的脉冲8200以产生脉冲8200的调制版本8250，如图8F所示。取代由发出的脉冲8200照射所有条带，条带可以被脉冲8200的调制版本8250照射。发出的脉冲8200的示例调制版本8250可以包括被引导向分析物8202的发出的脉冲8200的某些脉冲8252a、8252b和8252c，并且可以不包括被引导到别处(例如，束流收集器)的其他发出的脉冲8200。
图8F还示出了用于生成调制脉冲8250的调制器的状态8254的定时。类似于图8C中所描述的场景，AOM可以使用AOM的“导通”状态和“断开”状态生成调制脉冲8250。特别地，在“断开”状态下，AOM可以允许由激光器发出的辐射传播到诸如束流收集器8010的束流收集器。在“导通”状态下，AOM可以将由激光器发出的辐射引导朝向在流8204中行进的分析物8202(例如，在分选点8008)。AOM的各种“导通”状态8256a和8256b可以分别将脉冲8252a、8252b和8252c引导朝向“条带1”、“条带4”和“条带5”。各种“断开”状态708a和708b可以允许来自激光器的辐射传播到束流收集器，而不是分别照射“条带1”和“条带3”。普克尔斯盒或其他类型的调制器可以产生类似的脉冲调制，尽管传送到普克尔斯盒的信号(例如，变化的电压值)和普克尔斯盒的状态可能与图8F所示的不同。
类似于图8B和8C，脉冲、分析物、条带和调制器的导通/断开状态的描述通过示例的方式给出并且在图8E和8F中进一步的说明。脉冲、流、条带和分析物的实际宽度、高度、时间、间距、幅度、形状等可以与在图8E和8F中所示的那些不同。此外，在一些实现中，计算设备可以控制调制器在分析物穿过分选点的时间之前和/或之后的一定量的时间由于路径长度差异、传播速度、干扰等而转为“导通”或“断开”。
虽然图8F中未示出，但是引导向分析物8202的脉冲8252a、8252b和8252c中的每一个可以包括由于调制器(诸如调制器8006)的切换、激活、去激活等而导致的衰减部分。由于这个原因和/或由于集成了光学系统的设备的其他设计限制，计算设备8012可以以来自激光器的调制辐射限定条带和/或同步条带，使得对应于第一条带的辐射的脉冲与对应于相邻条带的脉冲重叠。图8G示出了这样的场景，其中多个脉冲8300中的每一个与对应于其他条带8302的相邻脉冲重叠。在一些情况下，基于这样的脉冲的重叠以及脉冲的幅度、波长、形状等的模型可以用于确定最小或期望功率或功率密度，以中和分析物。参考图8S、8T和8U进一步讨论这些模型和确定。
通常，条带和/或辐射条带的相应的脉冲不需要在空间或时间上周期性地重复或在空间或时间上彼此相邻。条带可以对应于可以被一个辐射的脉冲选择性地照射的分析物的流的任何适当的部分，而无论该条带或脉冲与其他条带或脉冲的定时或空间关系如何。例如，参考图8G讨论的条带8302可以根据在空间和/或时间上重叠的脉冲8300限定。在图8H和8I所示的其他示例中，多个条带8322可以重叠以便与重叠脉冲8320相对应，并且另外的多个条带8342可以被间隔开(即，可以具有间隙)、并且可以对应于也被彼此间隔开的脉冲8340(例如，在时间和/或空间上)。在图8J和8K所示的另一个示例中，多个条带8362可以具有各种长度以对应于具有各种脉冲持续时间和/或形状的脉冲8360，并且另外的多个条带8372可以不均匀地被间隔开并且可以对应于不均匀地间隔开的(例如，非周期性重复)脉冲8370。光学系统的实现可以利用这些类型的条带的任何组合。
因为流中的每个条带可能包括多个未分选分析物，条带可能包括应该被激光照射的分析物(即，不期望分析物)、不应该被激光照射的分析物(即，期望分析物)、应该和不应该被激光照射的分析物的混合物，或者根本没有分析物(例如，空的条带)。因此，计算设备8012可以利用许多分选策略中的一个以确定哪个条带应该被中和。图8L、8M、8N、8O、8P和8Q示出了示例分选策略，其中计算设备8012可以在对未分选分析物8014分选中使用示例分选策略。这些分选策略通过示例给出，并且光学系统的一些实现可以利用限制流中的哪些条带被中和(被杀死、被固定等)的其他适当的分选策略。
图8L示出了示例分选策略，其中包括“不期望”(例如，待照射)分析物的流8402中的每个条带都被中和。在这一场景中和图8N、8O、8P和8Q中所示的场景中的“期望”分析物，可以限定为如果布置在没有任何其他分析物的条带中则被照射的分析物，而“不期望”分析物可以是如果布置在没有任何其他分析物的条带中则不被照射的分析物。在图8L中，填充的椭圆代表不期望分析物，而未填充的椭圆代表期望分析物。分析物(期望和不期望的)被布置在具有各种条带8400的流8402中，其中条带8400可以包括各种数量的分析物。
在图8L所示的分选策略中，具有至少一个不期望分析物的条带8400的每一个被中和(例如，被杀死或被固定)，如图8L中的流8402的阴影区域所示。换而言之，只有包括期望分析物和没有不期望分析物的那些条带8400或者根本不包括分析物的那些条带8400保持不变(例如，不被照射)。这种分选策略在本文中可以被称为“100％纯度分选”。在实现中，“100％纯度分选”策略可以产生每条带的一些分选分析物，作为每条带的一些分析物的函数，以及一些附带损坏的分析物(例如，同时具有期望和不期望分析物的条带中被中和的期望分析物)作为每条带的一些分析物的函数，如图8L的曲线图8420所示。图8M包括进一步说明这一“100％纯度分选”策略的每条带的一些分选分析物与一些附带损坏的分析物之间的关系的参数曲线图。虽然这种策略在本文中被称为“100％纯度分选”，但是由于各种影响，诸如非正确确定(例如，伪确认)、未对准等，该策略可能不会在分选分析物中产生100％的纯度。因此，“100％纯度分选”可以是指基于对所有不期望分析物的尝试中和的分选策略，但是实施“100％纯度分选”的光学系统可能并不总是产生100％的纯度结果。
图8N示出了另一个示例分选策略，其中仅包括“不期望”分析物的流8502中的特定的条带8500被中和。没有包括分析物的、包括期望和不期望分析物的混合物的，或仅包括期望分析物的条带8500保持不变(例如，不被照射)，而仅包括不期望分析物的条带8500被照射，如流8502的阴影区域所示。这一分选策略在本文中可以被称为“最大吞吐量分选”。在实现中，“最大吞吐量分选”策略可以产生每条带的一些分选分析物，作为每条带的一些分析物的函数，以及分选分析物的纯度作为每条带的一些分析物的函数，如图8N的曲线图8520所示。图8O包括进一步说明这一“最大吞吐量分选”策略的每条带的一些分选分析物与分选分析物的纯度之间的关系的参数曲线图。
图8P示出了另一示例分选策略，其中流8602中的特定条带8600被中和。这些特定的条带8600包括与“期望”分析物相同数量的“不期望”分析物，或者包括比“期望”分析物更多的“不期望”分析物。条带8600中包括更多期望分析物多于不期望分析物、仅包括期望分析物，或不包括分析物的那些条带保持不变(例如，不被照射)，并且条带8600中包括比期望分析物更多的不期望分析物或包括相同数量的期望分析物与不期望分析物的那些条带被照射，如流8602的阴影区域所示。这一分选策略在本文中可以称为“混合分选”。在一个实现中，“混合分选”策略可以产生每条带的一些分选分析物作为每条带的一些分析物的函数，一些附带损坏的分析物作为每条带的一些分析物的函数，以及分选分析物的纯度作为每条带的一些分析物的函数，如图8N的曲线图8620所示。图8Q包括进一步说明这一“混合分选”策略的每条带的一些分选分析物与分选分析物的纯度之间的关系的参数曲线图。
配置光学系统8000的操作者可以将计算设备8012配置为根据这些中的一个或另外适当的分选策略控制调制器8006。操作者可以根据分选分析物8016的纯度要求、集成了光学系统8000的设备(例如，流式细胞仪)的设计限制、集成了光学系统8000的设备的吞吐量需求、成本限制等选择分选策略。特别地，给定分选分析物的所需或期望产量和/或纯度，配置光学系统8000的操作者可以“拨入”(即，针对特定需求调节和/或最优化)光学系统8000以实现接近最大分选率或吞吐量。这一拨入可以包括选择上述策略之一，选择和修改上述策略之一，或实现与特定应用、期望产量和/或纯度和/或吞吐量特别关联的分选策略。
在一个示例场景中，配置光学系统8000的操作者可能期望实现最大或最优化的吞吐量(例如，穿过分选点8008的分析物的速率)，同时在分选分析物8016中维持80％的纯度。即，操作者可能要求至少80％的分选分析物8016是期望分析物。如图8N所示，操作者可以通过选择“最大吞吐量分选”策略并调节分析物的流动的速度和/或激光器8002的重复率，使得平均值为0.5或更少的分析物被布置在条带中实现至少80％的纯度。另一方面，如图8P所示，操作者可以通过选择“混合分选”策略并调节分析物的流动的速度和/或激光器8002的重复率，使得平均值大于0.5的分析物(例如，1.4或更多)被布置在条带中实现至少80％的纯度。因此，由于“混合分选”策略允许更多的分析物被布置在给定的条带中(即，与使用“最大吞吐量分选”策略的场景相比，允许分析物的流动的速率增加)，操作者可以选择“混合分选”策略，以最大化或最优化给定要求为80％纯度的吞吐量分析物。
在另一个示例场景中，配置光学系统8000的操作者可能期望实现最大或最优化吞吐量的平均值(例如，穿过分选点8008的分析物的速率)，同时将附带损坏的分析物的百分比维持在20％或低于20％。如图8P所示，操作者可以通过选择“混合分选”策略并调节分析物的流动的速度和/或激光器8002的重复率，使得平均值为1或更少的分析物被布置在条带中以实现处于或低于20％的附带损坏分析物。另一方面，如图8L所示，操作者可以通过选择“100％纯度分选”策略并调节分析物的流动的速度和/或激光器8002的重复率，使得平均值大于0.5的分析物(例如，1、2、3、4或更多)被布置在条带中以实现处于或低于20％的附带损坏分析物。因此，由于“100％纯度分选”策略允许更多的分析物被布置在给定的条带中(即，与使用“混合分选”策略的场景相比，允许分析物的流动的速率增加)，操作者可以选择“100％纯度分选”策略，以最大化或最优化给定要求为处于或低于20％的附带损坏分析物的吞吐量分析物。
虽然上面描述了光学系统的配置的具体示例，但是操作者可以根据“100％纯度分选”策略、“最大吞吐量分选”策略、“混合分选”策略或与这些分选策略类似或不类似的其他适当的分选策略配置光学系统，以最优化分选分析物8016的一个或多个特性，同时维持一个更多的限制。例如，操作者可以选择和/或修改分选策略以实现，例如，每条带的分析物的平均数量大于0.1、大于1、大于2、大于3、大于4、大于5、大于6、大于7、大于8、大于9、大于10、小于1、小于2、小于3、小于4、小于5、小于6、小于7、小于8、小于9、或小于10，诸如每条带的分析物的数量在0.1至1、0.1至2、0.1至3、0.1至4、0.1至5、0.1至6、0.1至7、0.1至8、0.1至9、0.1至10、1至2、1至3、1至4、1至5、1至6、1至7、1至8、1至9、1至10、2至3、2至4、2至5、2至6、2至7、2至8、2至9、2至10、3至4、4至5、3至6、3至7、3至8、3至9、3至10、4至5、4至6、4至7、4至8、4至9、4至10、5至6、5至7、5至8、5至9、5至10、6至7、6至8、6至9、6至10、7至8、7至9、7至10、8至9、8至10或9至10的范围内。在其他示例中，操作者可以选择和/或修改分选策略以实现，例如，穿过分选点8008的分析物的速率或频率大于1MHz、大于100MHz、大于250MHz、大于500MHz、大于750MHz、大于1000MHz(即，1GHz)、小于250MHz、小于500MHz、小于750MHz或小于1000MHz，诸如穿过分选点8008的分析物的频率的范围在1至250MHz、1至500MHz、1至750MHz、1至1000MHz、250MHz至500MHz、250MHz至750MHz、250MHz至1000MHz、500MHz至750MHz、500MHz至1000MHz、750MHz至1000MHz、1GHz至5GHz、100MHz至120MHz，或90MHz至130MHz。在另外的示例中，操作者可以选择和/或修改分选策略以实现，例如，穿过分选点8008的分析物的速率或频率大于1Hz、大于500Hz、大于1000Hz(即，1kHz)、大于500kHz、大于1000kHz(即，1MHz)、小于1Hz、大于500Hz、小于1000Hz、小于500kHz或小于1000kHz，诸如穿过分选点8008的分析物的频率的范围在1Hz至500Hz、1Hz至1kHz、1Hz至500kHz、1Hz至1000kHz、500Hz至1kHz、500Hz至500kHz、500Hz至1000kHz、1kHz至500kHz、1kHz至1000kHz、1kHz至50kHz或20kHz至40kHz。
在另外的示例中，操作者可以选择和/或修改分选策略以实现，例如，分选分析物8016的纯度大于1％、大于20％、大于40％、大于60％、大于80％、小于20％、小于40％、小于60％、小于80％，或小于100％，诸如纯度的范围在1％至20％、1％至40％、1％至60％、1％至80％、1％至100％、20％至40％、20％至60％、20％至80％、20％至100％、40％至60％、40％至80％、40％至100％、60％至80％、60％至100％或80％至100％。在另外的示例中，操作者可以选择和/或修改分选策略以实现，例如，附带损坏的分析物的百分比大于1％、大于20％、大于40％、大于60％、大于80％、小于20％、小于40％、小于60％、小于80％，或小于100％，诸如纯度的范围在1％至20％、1％至40％、1％至60％、1％至80％、1％至100％、20％至40％、20％至60％、20％至80％、20％至100％、40％至60％、40％至80％、40％至100％、60％至80％、60％至100％，或80％至100％。
图8R是基于流的“条带”中的分析物的特性并基于分选策略的用于分选分析物的示例方法8700的流程图。例如，在激光器8002发出具有小于未分选分析物8014穿过分选点8008的速率的重复率的辐射的脉冲情况下，方法8700可以在光学系统8000中实现。特别地，计算设备8012可以实现参考方法8700讨论的功能中的至少一些功能。为了便于讨论，下面参考发出具有某一重复率的辐射的脉冲的激光器描述方法8700。然而，使用连续波激光器而不是发出脉冲的激光器(例如，采用Q开关的激光器)的光学系统也可以实现方法8700，其中由连续波激光器发出的辐射被调制以生成辐射的脉冲。
在方法8700中，计算设备8012可以确定流的特定条带的位置和定时(框图8702)，诸如包括未分选的精细胞的芯流的条带。计算设备8012可以利用存储在计算设备8012上或由计算设备8012可访问的条带的预定参考长度，或者计算设备可以基于未分选分析物8014在其中行进的流的速度、激光器8002的重复率、和/或分析区域8020与分选点8008之间的距离来确定条带的长度。此外，基于流的速度和条带的大小(例如，长度)，计算设备8012可以确定特定条带将穿过分选点8008的期间的时间范围Δt分选。
计算设备8012还，对于布置在特定条带中的未分选分析物8014中的每一个，接收未分选分析物8014的特性的指示(框图8704)。例如，检测器8018可以将布置在特定条带中的未分选分析物8014中的每一个的荧光指示传达(例如，经由一个或多个模拟或数字信号)到计算设备8012。在一些实现中，检测器8018可以传达布置在特定条带中的未分选分析物8014中的每一个的特性(例如，荧光)的多个指示。
基于特定条带内的所有分析物的指示特性，并且基于分选策略，计算设备8012可以确定特定条带是否被中和(框图8706)。在一个场景中，计算设备8012可以基于“100％纯度分选”策略进行配置。在这一场景中，计算设备8012可以确定特定条带是否包括不期望分析物(例如，具有不期望性染色体的精细胞)。如果特定条带确实具有不期望分析物，则计算设备8012可以确定特定条带被中和。在另一场景中，计算设备8012可以基于“最大吞吐量分选”策略进行配置。在这一场景中，计算设备8012可以确定特定条带是否包括期望分析物(例如，具有期望性染色体的精细胞)。如果特定条带确实包括期望分析物，则计算设备8012可以确定特定条带将保持不变(例如，不被照射)。在另一场景中，计算设备8012可以基于“混合分选”策略进行配置。在这一场景中，计算设备8012可以确定特定条带是否包括比不期望分析物更多的期望分析物。如果特定条带确实包括比不期望分析物更多的期望分析物，则计算设备8012可以确定特定条带保持不变(例如，不被照射)。
如果将中和特定条带(框图8708)，则方法8700的流程继续到框图8710。在框图8710，计算设备8012可以触发或控制调制器8006以将来自激光器8002的辐射在确定的时间或时间范围(例如，Δt分选)引导到分选点8008处。如参考方法8150所述，在一些实现中，计算设备8012可以虑及当触发调制器8006时的某些延迟、路径长度差等。
如果确定特定条带不应被激光器8002照射(框图8708)，则流程可以继续到框图8712。在框图8712，计算设备8012可以触发或控制调制器8006以将来自激光器8002的辐射引导朝向束流收集器8010，使得在所确定的时间或时间范围(例如，Δt分选)，没有或仅有允许量的辐射入射到特定条带上。
方法8150的步骤可以针对流中的每一个条带进行迭代。因此，利用方法8700，光学系统8000可以以逐个条带为基础对未分选分析物8014分选以产生分选分析物8016。分选分析物8016可以包括在方法8700的框图8710处被中和(被杀死、被固定、被破坏等)的特定分析物和未被来自激光器8002的辐射改变的其他分析物。取决于分选策略，分选分析物8016可以包括不期望分析物和期望分析物，其中不期望分析物是分选分析物8016的群体中的少数(例如，不期望分析物等于或低于特定应用要求的阈值纯度)。
中和分析物所需功率
在某些场景中，诸如光学系统8000的光学系统的操作者可以进行各种实验并利用各种模型来确定中和分析物所需的功率范围或功率密度。例如，在用于分选生物细胞的光学系统中，操作者可以进行实验并利用一个或多个模型来确定固定(或降低可动性)、损坏(例如，爆破细胞膜)、或以其他方式中和生物细胞所需的功率量或功率密度。操作者然后可以配置激光器和/或光束操纵元件以实现确定的功率。这一配置可以包括选择适当的激光器、调节光束形状、修改辐射的非空间特性(例如，偏振)等。
图8S包括来自用于确定降低精细胞的可动性的必要平均功率的示例系列实验的数据的曲线图。在实验中，诸如AOM的调制器滴定测量激光的功率，使得传送到精细胞的平均功率发生变化。随着平均功率的增加，精细胞的测量的可动性下降。对于根据性染色体对精细胞进行分选的应用，精细胞的中和可以对应于等于或低于40％的可动性。
此外，操作者可以利用一个或多个模型以及这些实验来确定中和分析物的必要功率或功率密度。例如，操作者在确定必要功率时所使用的模型可以模拟脉冲形状、脉冲之间的重叠(参见图8G)、重复率、光束轮廓的饱和度等。图8T示出了补偿光束轮廓中的饱和度的拟合(例如，建模的)光束轮廓。模型可以利用这一光束轮廓来建模条带中的精细胞或多个精细胞的照射，作为由建模的脉冲传送的能量的函数。图8U包括作为激光功率的函数的精细胞的建模中和率以及作为激光功率的函数的精细胞的测量中和率(例如，基于图8T的建模光束形状)的曲线图。
光学系统8000的操作者可以利用这些类型的实验和模型用于各种类型的激光器、激光器的各种配置(波长、重复率等)、分析物的各种配置(速度、数量等)等以确定中和用于特定应用的分析物所需的功率或功率密度。例如，在如图8T和8U所示的精细胞由某些激光照射的情况下，操作者可以确定传送到精细胞的能量精细胞的阈值为128μJ/mm2。对于激光器和分析物的那一组合，接收小于128μJ/mm2的精细胞可能会被不充分地中和(例如，保持一定百分比的可动性)，而接受等于或大于128μJ/mm2的精细胞则可能会被应用充分中和。
虽然通过上面的示例，提供了由128μJ/mm2的光学系统的激光器传送的特定能量密度，但是光学系统的实现可以包括发出辐射的激光器，使得其他能量密度被供应到(例如，并且至少部分地导致激发)分析物。事实上，具有产生等于或不同于128μJ/mm2的能量密度的功率的激光器可能导致诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)的分析物以任何数量的特定方式被选择性地修饰。例如，激光可以以大于1μJ/mm2、大于20μJ/mm2、大于40μJ/mm2、大于60μJ/mm2、大于80μJ/mm2、大于100μJ/mm2、大于120μJ/mm2、大于140μJ/mm2、大于160μJ/mm2、小于20μJ/mm2、小于40μJ/mm2、小于60μJ/mm2、小于80μJ/mm2、小于100μJ/mm2、小于120μJ/mm2、小于140μJ/mm2或小于160μJ/mm2的能量密度照射分析物，诸如能量密度的范围在1μJ/mm2至20μJ/mm2、1μJ/mm2至40μJ/mm2、1μJ/mm2至60μJ/mm2、1μJ/mm2至80μJ/mm2、1μJ/mm2至100μJ/mm2、1μJ/mm2至120μJ/mm2、1μJ/mm2至140μJ/mm2、1μJ/mm2至160μJ/mm2、20μJ/mm2至40μJ/mm2、20μJ/mm2至60μJ/mm2、20μJ/mm2至80μJ/mm2、20μJ/mm2至100μJ/mm2、20μJ/mm2至120μJ/mm2、20μJ/mm2至140μJ/mm2、20μJ/mm2至160μJ/mm2、40μJ/mm2至60μJ/mm2、40μJ/mm2至80μJ/mm2、40μJ/mm2至100μJ/mm2、40μJ/mm2至120μJ/mm2、40μJ/mm2至140μJ/mm2、40μJ/mm2至160μJ/mm2、60μJ/mm2至80μJ/mm2、60μJ/mm2至100μJ/mm2、60μJ/mm2至120μJ/mm2、60μJ/mm2至140μJ/mm2、60μJ/mm2至160μJ/mm2、80μJ/mm2至100μJ/mm2、80μJ/mm2至120μJ/mm2、80μJ/mm2至140μJ/mm2、80μJ/mm2至160μJ/mm2、100μJ/mm2至120μJ/mm2、100μJ/mm2至140μJ/mm2、100μJ/mm2至160μJ/mm2、120μJ/mm2至140μJ/mm2、120μJ/mm2至160μJ/mm2、140μJ/mm2至160μJ/mm2或160μJ/mm2至1000μJ/mm2，以使得分析物诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)被选择性地修饰。在其他示例中，激光器可以以大于1nJ/mm2、大于250nJ/mm2、大于500nJ/mm2、大于750nJ/mm2、大于1000nJ/mm2、小于250nJ/mm2、小于500nJ/mm2、小于750nJ/mm2，或小于1000nJ/mm2的能量密度照射分析物，诸如能量密度范围在1nJ/mm2至250nJ/mm2、1nJ/mm2至500nJ/mm2、1nJ/mm2至750nJ/mm2、1nJ/mm2至1000nJ/mm2、250nJ/mm2至500nJ/mm2、250nJ/mm2至750nJ/mm2、250nJ/mm2至1000nJ/mm2、500nJ/mm2至750nJ/mm2、500nJ/mm2至1000nJ/mm2，或750nJ/mm2至1000nJ/mm2，以使得分析物诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)被选择性地修饰。在另一些示例中，激光器可以以大于1mJ/mm2、大于250mJ/mm2、大于500mJ/mm2、大于750mJ/mm2、大于1000mJ/mm2、小于250mJ/mm2、小于500mJ/mm2、小于750mJ/mm2，或小于1000mJ/mm2的能量密度照射分析物，诸如能量密度范围在1mJ/mm2至250mJ/mm2、1mJ/mm2至500mJ/mm2、1mJ/mm2至750mJ/mm2、1mJ/mm2至1000mJ/mm2、250mJ/mm2至500mJ/mm2、250mJ/mm2至750mJ/mm2、250mJ/mm2至1000mJ/mm2、500mJ/mm2至750mJ/mm2、500mJ/mm2至1000mJ/mm2，或750mJ/mm2至1000mJ/mm2，以使得分析物诸如哺乳动物繁殖细胞(例如，精子)被选择性地修饰。
示例计算设备
图8V示出了示例性计算设备8850，计算设备8850可以被实现为计算设备8012之一。计算设备8850可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)或处理单元8851(可以称为微控制器或微处理器)、系统存储器8852a和8852b以及将包括系统存储器8852的各种系统组件耦合到处理单元8851的系统总线8854。系统总线8854可以包括工业标准结构(ISA)总线、微通道架构(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)本地总线、外围部件互连(PCI)总线或夹层总线以及外围部件互连快速(PCI-E)总线。
计算设备8850可以包括计算机可读介质的分选。计算机可读介质可以是可以由计算设备8850访问的任何介质。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。介质还可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质可以存储诸如计算机可读指令、程序模块、数据结构或其他数据的信息，诸如条带长度的参考值和分选策略的指示。计算机存储介质可以包括非暂时介质，诸如RAM8852b、ROM8852a、EEPROM、光学存储盘、磁存储设备以及可以用于存储计算机可访问信息的任何其他非暂时介质。
在实施方式中，ROM8852a和/或RAM8852b可以存储可由处理单元8851执行的指令。例如，包含用于在计算机8850内的部件之间传送信息的算法的基础输入/输出系统(BIOS)可以存储在ROM8852b中。可立即访问或正在被处理单元8851使用的数据或程序模块可以存储在RAM8852a中。当计算设备8850正在运行时通常存储在RAM8852a中的数据可以包括操作系统、应用程序、程序模块和程序数据。特别地，RAM8852a可以存储一个或多个应用8860，其包括实现示例方法8150和8700的功能的一个或多个例程8862、8864和8866。
计算设备8850还可以包括其他存储介质，诸如可以读取或写入不可移除的非易失性磁性介质的硬盘驱动器、读取或写入可移除的非易失性磁盘的磁盘驱动器以及读取或写入可移除的非易失性光学磁盘的光盘驱动器。可以使用的其他存储介质包括磁带、闪存卡、数字通用盘、数字视频磁带、固态RAM和固态ROM。硬盘驱动器可以通过诸如接口8874的不可移除存储器接口连接到系统总线8854。磁盘驱动器和光盘驱动器可以通过可移除存储器接口(诸如接口8890)连接到系统总线8854。
用户或操作者可以通过诸如键盘或指向设备(即，鼠标)的输入设备与计算设备8850交互。用户输入接口8902可以耦合到系统总线8854以允许输入设备与处理单元8851通信。诸如监视器8922的显示设备也可以经由视频接口(未示出)连接到系统总线8854。
例如，计算设备8850可以使用与一个或多个远程计算设备的逻辑连接在网络环境中运行。远程计算设备可以是个人计算机(PC)、服务器、路由器或其他公共网络节点。远程计算设备通常包括关于计算设备8850的许多或所有先前描述的元件。计算设备8850与一个或多个远程计算设备之间的逻辑连接可以包括广域网(WAN)。典型的WAN是因特网。当在WAN中使用时，计算设备8850可以包括用于通过WAN建立通信的调制解调器或其他方式。调制解调器可以经由网络接口8925或其他机械装置连接到系统总线8854。在网络环境中，相对于计算设备8850描述的程序模块可以存储在远程存储器存储设备中。可以理解，可以使用在计算设备8850和远程计算设备之间建立通信链路的其他方式。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是本公开并不限于此。可以对已公开的实施方式进行变化，这些实施方式仍然在所附权利要求的范围内。虽然下面以特征的特定组合提出权利要求，但是权利要求中的特征的任何组合都是可以预期的，并且可以形成进一步的权利要求或修改的基础。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。如前所述，流体动力聚焦、照明、流动池、镜、镜调节机械装置、流动池调节机械装置、分选和样品采集的各种实施方式中的任何实施方式可以以任意组合方式使用。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种选择用于照射的分析物的方法，所述方法包括：对于在流中行进的多个分析物中的每一个：接收所述分析物的测量特性的指示，并且确定其中设置所述分析物的流的条带，所述流的所述条带是多个条带之一；以及对于所述多个条带中的每一个：基于设置在所述条带中的所述多个分析物的子集的所述测量特性，确定所述条带是否将被由辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
2.根据方面1所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括：分析所述多个分析物的所述子集的所述测量性质，以确定所述多个分析物的所述子集是否包括不期望分析物，如果所述多个分析物的所述子集包括不期望分析物，确定所述条带将被照射，以及如果所述多个分析物的所述子集不包括不期望分析物，确定所述条带不将被照射。
3.根据方面1或方面2所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括：分析所述多个分析物的所述子集的所述测量性质，以确定所述多个分析物的所述子集是否包括期望分析物，如果所述多个分析物的所述子集包括期望分析物，确定所述条带不将被照射，以及如果所述多个分析物的所述子集不包括期望分析物，确定所述条带将被照射。
4.根据前述方面中任一项所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括：分析所述多个分析物的所述子集的所述测量性质，以确定所述多个分析物的所述子集是否包括多于不期望分析物的期望分析物，如果所述多个分析物的所述子集包括多于不期望分析物的期望分析物，确定所述条带不将被照射，以及如果所述多个分析物的所述子集不包括多于不期望分析物的期望分析物，确定所述条带将被照射。
5.根据前述方面中任一项所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括：分析所述多个分析物的所述子集的所述测量性质，以确定所述多个分析物的所述子集是否包括期望分析物，如果所述多个分析物的所述子集包括期望分析物，确定所述条带不将被照射，以及如果所述多个分析物的所述子集不包括期望分析物并且包括至少一个不期望分析物，确定所述条带将被照射。
6.根据前述方面中任一项所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括：分析所述多个分析物的所述子集的所述测量性质，以确定所述多个分析物的所述子集是否包括多于不期望分析物的期望分析物，如果所述多个分析物的所述子集包括多于不期望分析物的期望分析物，确定所述条带不将被照射，以及如果所述多个分析物的所述子集包括所述多个分析物中的至少一个分析物并且不包括多于不期望分析物的期望分析物，确定所述条带将被照射。
7.根据前述方面中任一项所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括：分析所述多个分析物的所述子集的所述测量性质，以确定所述多个分析物的所述子集是否包括多于不期望分析物的期望分析物或同样数量的期望分析物和不期望分析物，如果所述多个分析物的所述子集包括多于不期望分析物的期望分析物或同样数量的期望分析物和不期望分析物，确定所述条带不将被照射，以及如果所述多个分析物的所述子集不包括多于不期望分析物的期望分析物或所述同样数量的期望分析物和不期望分析物，确定所述条带将被照射。
8.根据前述方面中任一项所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括：分析所述多个分析物的所述子集的所述测量性质，以确定所述多个分析物的所述子集是否包括多于不期望分析物的期望分析物或同样数量的期望分析物和不期望分析物，如果所述多个分析物的所述子集包括多于不期望分析物的期望分析物或同样数量的期望分析物和不期望分析物，确定所述条带不将被照射，以及如果所述多个分析物的所述子集包括所述多个分析物中的至少一个分析物并且不包括多于不期望分析物的期望分析物或所述同样数量的期望分析物和不期望分析物，确定所述条带将被照射。
9.根据前述方面中任一项所述的方法，还包括，对于所述多个条带中的每一个，进行以下之一：如果确定所述条带将被照射，控制调制器以在分选点处引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲朝向所述条带，或者如果确定所述条带不将被照射，控制所述调制器以引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲离开所述条带。
10.根据方面9所述的方法，其中引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲离开所述条带包括引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲朝向束流收集器。
11.根据方面9或方面10所述的方法，其中控制所述调制器以引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲朝向所述条带包括触发声光调制器从一个状态切换到另一个状态。
12.根据方面9至11中任一项所述的方法，其中控制所述调制器以引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲朝向所述条带包括向普克尔斯盒提供电压信号。
13.根据前述方面中任一项所述的方法，其中接收所述分析物的所述测量特性的指示包括接收所述分析物的荧光的指示。
14.根据前述方面中任一项所述的方法，其中接收所述分析物的所述测量特性的指示包括接收所述分析物的光吸收的指示。
15.根据前述方面中任一项所述的方法，其中接收所述分析物的所述测量特性的指示包括接收所述分析物的磷光的指示。
16.根据前述方面中任一项所述的方法，其中接收所述分析物的所述测量特性的指示包括接收所述分析物的光散射的指示。
17.根据前述方面中任一项所述的方法，其中对于在流中行进的多个分析物中的每一个，接收所述测量特性的指示并且确定所述流的所述条带包括对于在所述流中行进的多个生物细胞中的每一个，接收所述测量特性的指示，以及确定所述流的所述条带。
18.根据方面17所述的方法，其中确定所述条带是否将被照射包括基于所述多个分析物的子集的所述测量特性确定与所述多个分析物的所述子集中的每一个相对应的性染色体。
19.根据前述方面中任一项所述的方法，其中对于在流中行进的多个分析物中的每一个，接收所述测量特性的指示并且确定所述流的所述条带包括对于在所述流中行进的多个非生物分析物中的每一个，接收所述测量特性的指示，以及确定所述流的所述条带。
20.根据前述方面中任一项所述的方法，其中确定所述流的所述条带包括估计所述分析物将通过分选点的时间，其中由所述辐射源发出的一个或多个脉冲在所述分选点处与所述流相交。
21.根据前述方面中任一项所述的方法，还包括：选择分选策略，其中，对于所述多个条带中的每一个，确定所述条带是否将被照射包括基于设置在所述条带中的所述多个分析物的所述子集的所述测量特性并且基于所述分选策略确定所述条带是否将被照射；以及对于所述多个条带中的每一个，进行以下之一：如果确定所述条带将被照射，控制调制器以在分选点处引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲朝向所述条带，或者如果确定所述条带不将被照射，控制所述调制器以引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲离开所述条带。
22.根据方面21所述的方法，其中所述多个分析物包括期望分析物和不期望分析物，并且其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，小于80％的所述期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
23.根据方面21或方面22所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，小于60％的所述期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
24.根据方面21至23中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，小于40％的所述期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
25.根据方面21至24中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，小于20％的所述期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
26.根据方面21至25中任一项所述的方法，其中所述多个分析物包括期望分析物和不期望分析物，并且其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，大于20％的所述不期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
27.根据方面21至26中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，大于40％的所述不期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
28.根据方面21至27中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，大于60％的所述不期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
29.根据方面21至28中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲时，大于80％的所述不期望分析物被由所述辐射源发出的一个或多个脉冲照射。
30.根据方面21至29中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲朝向所述条带时，所述条带中平均数量大于或等于0.1的所述多个分析物被所述一个或多个脉冲照射。
31.根据方面21至30中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲朝向所述条带时，所述条带中平均数量大于或等于1的所述多个分析物被所述一个或多个脉冲照射。
32.根据方面21至31中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲朝向所述条带时，所述条带中平均数量大于或等于2的所述多个分析物被所述一个或多个脉冲照射。
33.根据方面21至32中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲朝向所述条带时，所述条带中平均数量大于或等于3的所述多个分析物被所述一个或多个脉冲照射。
34.根据方面21至33中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲朝向所述条带时，所述条带中平均数量大于或等于4的所述多个分析物被所述一个或多个脉冲照射。
35.根据方面21至34中任一项所述的方法，其中选择所述分选策略包括选择所述分选策略，使得当所述调制器被控制以引导所述一个或多个脉冲朝向所述条带时，所述条带中平均数量大于或等于5的所述多个分析物被所述一个或多个脉冲照射。
36.一种用于选择性地照射分析物的光学系统，所述光学系统包括：发出辐射的脉冲的辐射源；所述辐射的脉冲通过的调制器，所述调制器运行以选择性地引导所述辐射的脉冲；检测器；以及计算设备，以电子地或通信地中的至少一种方式耦合到所述调制器和所述检测器，所述计算设备配置为：从所述检测器接收多个分析物中的每一个的特性的指示，并且基于接收的所述多个分析物的特性的指示，控制所述调制器以引导所述辐射的脉冲中的某些朝向所述多个分析物的选择子集，并且以引导所述辐射的脉冲的剩余部分离开所述多个分析物。
37.根据方面36所述的光学系统，其中所述调制器是声光调制器。
38.根据方面37所述的光学系统，其中所述声光调制器具有导通状态和断开状态，以及其中所述声光调制器在所述导通状态引导所述辐射脉冲朝向所述多个分析物的所述选择子集。
39.根据方面37或方面38所述的光学系统，其中所述声光调制器具有导通状态和断开状态，以及其中所述声光调制器在所述断开状态引导所述辐射的脉冲朝向所述多个分析物的所述选择子集。
40.根据方面36至39中任一项所述的光学系统，其中所述调制器包括一个或多个普克尔斯盒。
41.根据方面36至40中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源是利用Q开关的激光器。
42.根据方面36至41中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源是锁模激光器。
43.根据方面36至42中任一项所述的光学系统，其中所述多个分析物的所述选择子集中的每一个对应其中设置有所述多个分析物的流的多个条带中的一个。
44.根据方面36至43中任一项所述的光学系统，其中所述计算设备还配置为基于接收的所述多个分析物中的每一个的特性的指示，确定所述多个分析物的所述选择子集。
45.根据方面36至44中任一项所述的光学系统，其中所述多个分析物的所述选择的子集中的每一个仅包括不期望分析物。
46.根据方面36至45中任一项所述的光学系统，其中所述多个分析物的所述选择的子集中的每一个包括至少一个不期望分析物。
47.根据方面36至46中任一项所述的光学系统，其中所述多个分析物的所述选择的子集中的每一个包括与第二数量的期望分析物相同或大于第二数量的期望分析物的第一数量的不期望分析物。
48.根据方面36至47中任一项所述的光学系统，其中所述多个分析物的所述选择的子集中的每一个包括大于第二数量的期望分析物的第一数量的不期望分析物。
49.一种选择用于照射的分析物的方法，所述方法包括：对于在流中行进的多个分析物中的每一个：接收所述分析物的测量特性的指示，基于所述测量特性的指示，确定所述分析物是否将被由辐射源发出的一个或多个脉冲照射，以及进行以下之一：如果确定所述分析物将被照射，使得所述分析物被所述一个或多个脉冲照射，或者如果确定所述分析物不将被照射，使得所述分析物不被所述一个或多个脉冲照射。
50.根据方面49所述的方法，其中使得所述分析物被所述一个或多个脉冲照射包括：确定所述分析物通过分选点的时间，其中所述一个或多个脉冲在所述分选点与所述流相交，以及控制调制器以在所确定的时间引导所述一个或多个脉冲朝向所述流。
51.根据方面49或方面50中任一项所述的方法，其中确定所述分析物通过所述分选点的时间包括预先确定所述分析物通过所述分选点的时间。
52.根据方面49至51中任一项所述的方法，其中所述多个分析物中的每一个是精细胞，以及其中确定所述分析物是否将被照射包括基于所述测量特性的指示确定所述精细胞的性染色体。
53.一种用于选择性地照射分析物的光学系统，所述光学系统包括：发出辐射的脉冲的辐射源；所述辐射的脉冲通过的调制器，所述调制器运行以选择性地引导所述辐射的脉冲；检测器；以及计算设备，以电子地或通信地中的至少一种方式耦合到所述调制器和所述检测器，所述计算设备配置为：对于多个分析物中的每一个：从所述检测器接收所述分析物的测量特性的指示，基于所述测量特性的指示确定所述分析物是否将被所述辐射的脉冲照射，以及进行以下之一：如果确定所述分析物将被照射，控制所述调制器以引导所述辐射的脉冲朝向所述分析物，或者如果确定所述分析物不将被照射，控制所述调制器以引导所述辐射的脉冲离开所述分析物。
54.根据方面53所述的光学系统，其中所述多个分析物在流中行进，其中所述多个分析物以第一速率通过分选点，其中所述辐射的脉冲在所述分选点处与所述流相交，以及其中所述源或辐射以大于或等于所述第一速率的第二速率发出所述辐射的脉冲。
55.根据方面54所述的光学系统，其中控制所述调制器以引导所述辐射的脉冲朝向所述分析物包括引导多个所述辐射的脉冲朝向所述分选点。
56.根据方面53至55中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源是利用锁模的激光器。
57.根据方面53至56中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源利用Q开关和锁模技术以生成所述辐射的脉冲。
58.根据方面53至57中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源以大于或等于1千兆赫的重复率发出所述辐射的脉冲。
59.根据方面53至58中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源以大于或等于100千赫的重复率发出所述辐射的脉冲。
60.根据方面53至59中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源以大于或等于1兆赫的重复率发出所述辐射的脉冲。
61.根据方面53至60中任一项所述的光学系统，其中所述辐射的脉冲中的每一个具有小于或等于一百皮秒的脉冲持续时间。
62.根据方面53至61中任一项所述的光学系统，其中所述辐射的脉冲中的每一个具有小于或等于一百纳秒的脉冲持续时间。
63.一种选择用于照射的分析物的方法，所述方法包括：对于在流中行进的多个分析物中的每一个：接收所述分析物的测量特性的指示，并且确定其中设置有所述分析物的流的条带，所述流的所述条带是多个条带之一；以及对于所述多个条带中的每一个：基于设置在所述条带中的所述多个分析物的子集的所述测量特性，确定所述条带是否将被由辐射源发出的辐射照射。
64.根据方面63所述的方法，还包括，对于所述多个条带中的每一个：如果确定所述条带将被照射，控制调制器以引导由所述辐射源发出的所述辐射在分选点处朝向所述条带，或者如果确定所述条带不将被照射，控制所述调制器以引导由所述辐射源发出的所述辐射离开条带。
65.根据方面64所述的方法，其中控制所述调制器以引导由所述辐射源发出的所述辐射朝向所述条带包括触发声光调制器从一个状态切换到另一个状态。
66.根据方面64或方面65所述的方法，其中控制所述调制器以引导由所述辐射源发出的一个或多个脉冲朝向所述条带包括向普克尔斯盒提供电压信号。
67.根据方面63至66中任一项所述的方法，还包括，对于所述多个条带中的每一个，如果确定所述条带将被照射，控制所述辐射源在分选点处发出辐射的脉冲朝向所述条带，或者如果确定所述条带不将被照射，控制所述辐射源在分选点处不发出引导朝向所述条带的辐射。
68.一种用于选择性地照射分析物的光学系统，所述光学系统包括：辐射源；检测器；以及以电子地或通信地中的至少一种方式耦合到所述调制器和所述检测器的计算设备，所述计算设备配置为：对于多个分析物中的每一个：从所述检测器接收所述分析物的测量特性的指示，基于所述测量特性的指示确定所述分析物是否将被由所述辐射源发出的辐射照射，以及进行以下之一：如果确定所述分析物将被照射，使得由所述辐射源发出的所述辐射被引导朝向所述分析物，或者如果确定所述分析物不将被照射，使得由所述辐射源发出的所述辐射被引导离开所述分析物。
69.根据方面68所述的光学系统，其中所述辐射源是连续波激光器。
70.根据方面68或方面69所述的光学系统，还包括调制器，由所述辐射源发出的所述辐射通过所述调制器，所述调制器配置为选择性地引导所述辐射。
71.根据方面70所述的光学系统，其中使得由所述辐射源发出的所述辐射被引导朝向所述分析物包括控制所述调制器以引导所述辐射朝向所述分析物。
72.根据方面55或方面71所述的光学系统，其中使得由所述辐射源发出的所述辐射被引导离开所述分析物包括控制所述调制器以引导所述辐射离开所述分析物。
73.根据方面68至72中任一项所述的光学系统，其中所述辐射源是可控激光器，其中所述可控激光器配置为在接收到一个或多个触发信号时发出辐射的脉冲。
74.根据方面73所述的光学系统，其中使得由所述辐射源发出的所述辐射被引导朝向所述分析物包括将所述一个或多个触发信号传达到所述可控激光器。
75.根据方面73或方面74所述的光学系统，其中使得由所述辐射源发出的所述辐射被引导离开所述分析物包括不将所述一个或多个触发信号传达到所述可控激光器。
76.一种在流中分选精细胞的方法，所述方法包括：选择所述流中的精细胞以由激光器发出的辐射照射；并且使用所述激光器以用所述辐射来照射在所述流中的所述精细胞，所述辐射具有在一百纳米到八百纳米之间的波长，所述辐射包括具有重复率大于1兆赫的脉冲，以及所述辐射将大于一微焦耳每平方毫米的能量密度传送到所述精细胞。
77.根据方面76所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用具有在二百纳米到三百纳米之间的波长的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
78.根据方面76或方面77所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用具有在二百五十纳米到二百八十纳米之间的波长的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
79.根据方面76至78中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用具有在二百六十纳米到二百七十纳米之间的波长的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
80.根据方面76至79中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用包括具有的重复频大于一百兆赫的脉冲的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
81.根据方面76至80中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用包括具有的重复频在一百兆赫到二百兆赫之间的脉冲的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
82.根据方面76至81中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用包括具有的重复频在一百兆赫到一百二十百兆赫之间的脉冲的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
83.根据方面76至82中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用包括所述脉冲的辐射来照射在所述流中的所述精细胞，所述脉冲中的每一个具有小于一百皮秒的脉冲持续时间。
84.根据方面76至83中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用包括所述脉冲的辐射来照射在所述流中的所述精细胞，所述脉冲中的每一个具有小于一百皮秒的脉冲持续时间。
85.根据方面76至84中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用包括所述脉冲的辐射来照射在所述流中的所述精细胞，所述脉冲中的每一个具有小于一皮秒的脉冲持续时间。
86.根据方面76至85中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用将大于一百微焦耳每平方毫米的能量密度传送到所述精细胞的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
87.根据方面76至86中任一项所述的方法，其中使用所述激光器照射在所述流中的所述精细胞包括使用所述激光器以用将在一百微焦耳每平方毫米到一百四十微焦耳每平方毫米之间的能量密度传送到所述精细胞的辐射来照射在所述流中的所述精细胞。
88.一种用于在流中分选精细胞的系统，所述系统包括：发出辐射的激光器，所述辐射：具有在一百纳米到八百纳米之间的波长，包括具有大于1兆赫的重复率的脉冲，并且将大于一微焦耳每平方毫米的能量密度传送到所述精细胞；以及计算设备，配置为使得由所述激光器发出的所述辐射被调制，使得所述精细胞中的选择的精细胞被所述辐射照射。
89.根据方面88所述的系统，其中所述辐射具有在二百纳米到三百纳米之间的波长。
90.根据方面88或方面89所述的系统，其中所述辐射具有在二百六十纳米到二百七十纳米之间的波长。
91.根据方面88至90中任一项所述的系统，其中所述脉冲具有大于一百兆赫的重复率。
92.根据方面88至91中任一项所述的系统，其中所述脉冲具有在一百兆赫到一百二十兆赫之间的重复率。
93.根据方面88至92中任一项所述的系统，其中所述能量密度大于一百微焦耳每平方毫米。
94.根据方面88至93中任一项所述的系统，其中所述能量密度在一百微焦耳每平方毫米到一百四十微焦耳每平方毫米之间。
95.根据方面88至94中任一项所述的系统，其中所述脉冲中的每一个具有小于一百皮秒的持续时间。
96.根据方面88至95中任一项所述的系统，其中所述脉冲中的每一个具有小于一皮秒的持续时间。
97.根据方面88至96中任一项所述的系统，其中所述激光器是锁模激光器。
98.根据方面88至97中任一项所述的系统，其中所述激光器利用Q开关。
99.根据方面88至98中任一项所述的系统，其中所述激光器利用Q开关和锁模技术。
芯流恢复
至此应该显然的是，重要的是要认识到分析物细胞可能是脆弱的，尤其是当那些细胞是意图稍后在受精过程中使用的哺乳动物精细胞时。因此，表征和/或分选分析物细胞的过程可能导致分析物细胞的附带或非预期的损坏。这种附带损坏可以由任何数量的因素引起，包括：暴露于特别是长时间的暴露于鞘包芯流中的鞘液，并通过与鞘液混合而稀释细胞；由于细胞仪系统的射流对细胞施加过多力，包括减压、减速和/或射流紊流；暴露于环境病原体等。这些因素中的任何一个可能会对细胞的生育力、活力、运动性和/或其他质量的决定因素产生负面影响。
因此，本公开部分地涉及系统、设备和方法，所述系统、设备和方法至少部分地减轻可能导致对分析物细胞的附带损坏的一些上述因素，例如：(1)减少潜在有害的减压、紊流和/或稀释效应；(2)捕获和/或浓缩退出流动池的芯流，以便为分析物细胞提供退出流动池的低稀释和低应力通道；以及(3)捕获退出流动池的芯流，以简化退出其中使用鞘包芯流流动池的分析物细胞的随后回收和/或处理，其中分析物细胞基本上位于芯流中。
图9A-9D示出了根据本公开的原理构造的设备9000的一个示例。在图示的示例中，设备9000采用流动池的形式，通常包括入口喷嘴9004、管构件9008、出口喷嘴9012和捕获机械装置9016。捕获机械装置9016定位在出口喷嘴9012中接近管构件9008的端部并且配置为一旦或当鞘包芯流退出管构件9008时，从鞘包芯流中回收芯流，如下面将更详细描述的。
如图9A和9B所示，入口喷嘴9004布置在设备9000的入口9020处，并且限定入口腔9024。入口管9028在该示例中为针形，设置在入口喷嘴9004的入口腔9024中，使得入口管9028被布置为接收包括分析物(例如，非人类哺乳动物精细胞)的芯流9032。入口腔9024具有主要部9036，其被布置为接收以比围绕入口管9028的芯流9032更高的压力和速度注入的鞘液9040，以及过渡部9044，其具有直径减小的横截面形状(在这种情况下，圆锥形横截面形状)以便聚集芯流9032和鞘液9040以形成鞘包芯流9048。鞘包芯流9048包括围绕芯流9032的鞘液9040(其通常包含分析物)。
在所示示例中的管构件9008采用具有用于照明、检测和杀死目的的球的圆形毛细管的形式，耦合到入口喷嘴9004和出口喷嘴9012并在入口喷嘴9004和出口喷嘴9012之间布置。在替代实施方式中，管构件9008可以具有不同的横截面形状和/或功能。管构件9008具有邻近入口喷嘴9004的出口端9056设置的入口端9052，和类似地设置在出口喷嘴9012的入口端9064附近的出口端9060。管构件9008具有或限定了在入口喷嘴9004和出口喷嘴9012之间传送鞘包芯流9048的管通道9068。更具体地，管通道9068具有布置为从入口喷嘴9004的过渡部9044接收鞘包芯流9048的入口端9072；鞘包芯流9048又传送到或朝向出口喷嘴9012。在这种情况下，鞘包芯流9048，特别是分析物的流可以经受流式细胞术处理(例如，分析和/或分选)。
如图9B所示，出口喷嘴9012布置在设备9000的出口9076处，以便从管构件9008接收鞘包芯流9048。出口喷嘴9012限定具有与管通道9068的出口端9092流体连通的入口端9084的出口腔9080。出口喷嘴9012，特别是出口腔9080，因此布置为当或者一旦鞘包芯流9048经由出口端9092退出时从管通道9068接收鞘包芯流9048。
在出口喷嘴9012处，允许鞘包芯流9048减速并扩张，这生成对包含在鞘包芯流中的分析物显著的、通常是有害的力。因此，捕获机械装置9016定位在接近管通道9068的出口端9092的出口喷嘴9012中。如此布置，当或者一旦鞘包芯流退出管构件9008时，捕获机械装置9016从鞘包芯流9048中回收或采集芯流。这用于将分析物与大多数鞘液分离，其保护分析物免受在出口喷嘴9012中发生的有害物理作用力(当流动减速和扩张时)。换而言之，捕获机械装置9016建立分析物与减速的紊流作用之间的保护屏障。捕获机械装置9016还防止分析物的显著稀释，因为回收的流体基本上由芯流9032(其中包含分析物)组成。
图9A-9D所示的捕获机械装置9016采取捕获管9100的形式。捕获管9100，如图所示可以是针，具有或限定与鞘包芯流9048的流动轴线9108同轴的纵向轴线9104，并且具有大于芯流9032的直径但小于鞘液9040的直径的内径9108，使得芯流9032在退出管构件9008时通过捕获管9100，而鞘液9040(或至少大部分鞘液)绕捕获管9100通过。在一个示例中，捕获管9100的内径9108等于大约20μm。如图9C和9D所最好展示的，捕获管9100在位于最靠近管构件9008的捕获管9100的端部9116处具有暴露尖端9112。暴露尖端9112成形为在退出管构件9008时容纳芯流9032的扩张流，当扩张流从中通过时进而使芯流9032的消能率(EDR)最小化，并且更具体地，最小化给予分析物的颗粒的动能。通过使芯流9032的EDR最小化，尖端9112有助于减少芯流9032中包含的分析物上的有害物理应力。
在一些情况下，可能期望容许调节捕获管9100以使捕获管9100在与管轴线9104平行并且平行于流动轴线9108的方向上移动更靠近或远离管构件9008的出口。图9E-9F示出了可以使用捕获机械装置9200而不是捕获机械装置9016来促进这种移动的示例。在其他情况下，可能期望容许捕获管9100在这个方向上和在垂直于管轴线9104并且垂直于流动轴线9108的一个或多个方向上调节。图9H和9I示出了可以使用的捕获机械装置9300而不是捕获机械装置9016以促进这种移动的示例。
图9E-9F所示的捕获机械装置9200采用可调节捕获管组件的形式，具有可移动地设置在出口喷嘴9012中的伸长导管9204、密封元件9208和配置为将密封元件9208紧固到导管9204的紧固件9212。具体如图9E所示，伸长导管9204具有与第一端9216相对的第一端9216和第二端9220。伸长导管9204包括在第一端9216处或接近第一端9216的螺纹部9222。调节器9224(在该示例中为六边形调节器)布置在伸长导管9204上，接近第二端9220。捕获管9100设置在伸长导管9204中，使得尖端9112从第一端9216向外突出。如图9F所示，所示示例中的密封元件9208是具有螺纹外表面9228的垫圈。紧固件9212具有对应的螺纹内表面9232，使得紧固件9212可以被拧到密封元件9208上，以将密封元件9208围绕伸长导管9204固定就位，如图9F所示。
当捕获机械装置9200与出口喷嘴9012相耦合时，如图9F和9G所示，包括导管9204的螺纹部9222和管9100的尖端9112的捕获机械装置9200的第一部分9236布置在出口喷嘴9012中，而包括导管9204的调节器9224、密封元件9208和紧固件9212的捕获机械装置9200的第二部分9240布置在出口喷嘴9012的外部。捕获管9100因此被定位为当或一旦鞘包芯流退出管构件9008时，从鞘包芯流9048回收或采集芯流9032。导管9204的螺纹部9222螺纹地接合出口喷嘴9012的对应螺纹部9242。未被管9100回收的流体，即鞘液9040，围绕管9100流动并经由鞘液线9244转移。密封元件9208布置为防止鞘液9040，即未回收的流体，在导管9204和出口喷嘴9012之间通过或泄漏，并且如上所述，被紧固件9212固定就位。
当期望移动捕获管9100更靠近或远离管构件9008的出口时，可以旋转调节器9224，这又驱动导管9204的螺纹部9222相对于出口喷嘴9212向下或向上，如图9G所最好的示出。例如，当期望移动捕获管9100更靠近管构件9008的出口时，调节器9224至少在这一示例中可以沿顺时针方向旋转，这又驱动导管9204的螺纹部9222相对于出口喷嘴9012的螺纹部向下。同样地，当期望移动捕获管9100从管构件9008的出口进一步远离时，调节器9224可以至少在这一示例中沿逆时针方向旋转，这又驱动导管9204的螺纹部9222相对于出口喷嘴9012的螺纹部向上。
图9H和9I所示的捕获机械装置9300采用可调节捕获管组件的形式，其基本上类似于结合9E-9F描述的可调节捕获管组件，其中通用部件使用通用参考标号。除了这些共同的部件之外，捕获机械装置9300包括两个附加的调节器——第一附加调节器9304和第二附加调节器9308。第一附加调节器9304和第二附加调节器9308在垂直于管轴线9104并且垂直于流动轴线9108的方向上移动捕获管9100。第一附加调节器9304在平行于鞘液线9244的流动轴线9312的方向9310上移动捕获管9100，而第二附加调节器9308在垂直于流动轴线9312并垂直于轴线9104、9108的方向9314上移动捕获管9100。第一附加调节器9304和第二附加调节器9308分别采用螺纹杆的形式，螺纹杆通过一对紧固件9316拧到螺纹杆中的每一个以耦合到伸长导管9204。每对紧固件9316还用于将一对密封元件9320耦合到第一调节器9304和第二调节器9308中的相应一个。
当期望在这些方向中的一个或两个方向上移动捕获管9100时，可以通过旋转紧固件9316中的相应的一个开动第一调节器9304和/或第二调节器9308，进而在期望方向驱动第一调节器9304和/或第二调节器9308。例如，当期望在方向9310上移动捕获管9100时，可以旋转与调节器9304对应的紧固件9316中的一个，进而在方向9310上向前或向后驱动相关联的螺纹杆，并且进而以类似的方式移动伸长导管9204。同样地，当期望在方向9314上移动捕获管9100时，可以旋转与调节器9308对应的紧固件9316中的一个，进而在方向9310上向前或向后驱动相关联的螺纹杆，并且进而以类似的方式移动伸长导管9204。
图9J和9K示出了可以用于代替捕获机械装置9016的捕获机械装置9400的另一示例。捕获机械装置9400采用多孔介质9404的形式，其与捕获机械装置9016一样，可以定位在出口喷嘴9012内接近管通道9068的出口端9092。多孔介质9404布置为设置在一对相对的壁9406之间并由此固定在该位置。或者，多孔介质9404取圆柱形或棱柱状形状，并且被包围在适当的容纳边界9406(其以横截面示出)内。多孔介质9404优选地由例如或制成，并且具有通过其形成或限定的开口9408。开口9408限定通过多孔介质9404的流动路径，其具有与鞘包芯流9048的流动轴线9108同轴的中心轴线9414。多个孔在多孔介质9404中形成或限定。孔通常具有小于芯流9032的尺寸的尺寸，使得芯流9032在退出管构件9008时不受阻碍地通过开口9408(并且不能被引出介质9404)而流出出口喷嘴9012，同时鞘液9040的大部分被过滤出或通过孔虹吸出，或者在退出管构件9008并到达多孔介质9404时，或者当与芯流9032一起流经通过开口9408时。孔的确切尺寸当然会根据给定的应用而变化。例如，在关于精细胞的流式细胞术和/或分选被执行的应用中，孔可以被定型为使得孔小于细胞的尺寸，以防止细胞被虹吸通过孔。孔可以例如具有小于约1μm的尺寸、小于约3μm的尺寸、小于约5μm的尺寸或大约在0.5μm和5μm之间的尺寸。在任何情况下，捕获机械装置9400通过过滤或虹吸鞘液9040的大部分而被配置为从鞘包芯流9048中回收或采集芯流9032。应当注意的是，这种设计的优势是，随着沿着设备9400的中心轴线9414通过的总的流体量在入口和出口之间减少，而逐渐减缓芯流。本领域内技术人员将容易地理解，引出通过多孔基材9404的流体应力和速率的适当选择将导致芯流的减缓，而不会引入可能损害其中的敏感分析物的紊流。
图9L和9M示出了可以代替捕获机械装置9016的捕获机械装置9500的另一示例。捕获机械装置9500类似于图9J和9K中所示的捕获机械装置9400，其通用部件使用通用参考标号，但也包括捕获管9504，例如上述的捕获管9100。捕获管9504定位在多孔介质9404的开口9408中，与管通道9068的出口端9092有一定距离。如上所述，多孔介质9404操作以通过介质9404的孔过滤或虹吸鞘液9040。多孔介质9404还操作以在流过其中的芯流9032上产生反应力，有助于维持芯流9032进入捕获管9504的流动，并允许带有非常少的鞘液9040的芯流9032被回收或采集(被滤出或虹吸出)。
如图9N所示，虹吸出或过滤出的鞘液9040可以通过经由与多孔介质9404流体连通的鞘液流线9554将鞘液9040引导到鞘液采集容器9550而被采集为废物。这可以，如图9N所示，通过对鞘液9040施加真空(负)压力(例如，经由真空泵9558，其经由流线9560耦合到容器9550)来促进。真空压力有助于通过多个孔将鞘液9040从多孔介质9404中引出，并且有助于维持鞘液9040经由流线9554进入容器9550的流动。在其他实施方式中，真空压力可以以不同的方式应用和/或可以采用差分压力促进这种处理。
如图9O所示，芯流9032，一旦通过捕获机械装置(在这种情况下为捕获机械装置9300)一次回收或采集(具有非常少的鞘液9040)，可以通过经由与捕获机械装置流体连通的芯流流体流动线9566将回收的芯流9032朝向容器9562引导，而在芯流采集容器9562中采集。这也可以如图90示，通过向鞘液9032施加真空(负)压力(例如，经由真空泵9570，其经由流体线9574耦合到容器9562)来促进。真空压力有助于将回收的芯流9032引出或拉出捕获机械装置，并且有助于维持芯流9032经由流线9566将进入容器9562的流动。在其他实施方式中，真空压力可以以不同的方式应用和/或可以采用差分压力促进这种处理。
最后，可以理解，图9N和9O所示的概念可以与本文所示的任何概念(例如，捕获机械装置9016)组合使用。此外，应当理解，结合图9A-9O描述的任何概念可以与本文所述的任何其他概念组合使用。
虽然上面已经描述了各种实施方式，但是本公开并不限于此。可以对已公开的实施方式进行变化，这些实施方式仍然在所附权利要求的范围内。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。作为示例而非限制，本公开至少考虑以下方面：
1.一种在流式细胞处理中产生分析物的浓缩流的方法，所述方法包括：将鞘液注入到入口喷嘴；经由布置在所述入口喷嘴中的入口管将包括分析物的芯流注入到所述鞘液中；在所述入口喷嘴中形成包括所述芯流和所述鞘液的鞘包芯流；通过布置在所述入口喷嘴和所述出口喷嘴之间的管构件将所述鞘包芯流从所述入口喷嘴传送到所述出口喷嘴；以及一旦所述鞘包芯流退出所述管构件，从所述鞘包芯流中回收所述芯流。
2.根据方面1所述的方法，其中形成所述鞘包芯流包括使用所述入口喷嘴聚集所述芯流和所述鞘液。
3.根据方面1或2所述的方法，其中回收所述芯流包括：使用接近所述管构件的出口端定位的捕获管捕获所述芯流；以及从所述捕获管周围传送所述鞘液的主要部分。
4.根据方面3所述的方法，其中捕获所述芯流包括：定位所述捕获管接近所述管构件的所述出口端，使得所述捕获管的纵向轴线与所述鞘包芯流的流动轴线同轴；以及传送所述芯流通过所述捕获管。
5.根据方面3或4的方法，其中所述捕获管具有的直径大于所述芯流的直径，但小于所述鞘液的直径。
6.根据方面3至5中任一项所述的方法，还包括调节所述捕获管的位置。
7.根据方面5或6所述的方法，其中调节所述位置包括在平行于所述管构件的纵向轴线并且平行于通过所述管构件的所述鞘包芯流的流动轴线的方向上，移动所述捕获管更靠近或更远离所述管构件的所述出口端。
8.根据方面6或7所述的方法，其中调节所述位置包括在垂直于所述流动轴线的方向上移动所述捕获管。
9.根据方面1或2所述的方法，其中回收所述芯流包括：定位所述出口喷嘴中的多孔介质接近所述管构件的出口端；传送所述鞘包芯流通过在所述多孔介质中形成的开口，所述开口通过所述多孔介质限定具有与所述鞘包芯流的流动轴线同轴的中心轴线的流动路径；以及通过在所述多孔介质中形成的多个孔过滤所述鞘液的主要部分，所述多个孔具有的尺寸小于所述芯流的尺寸。
10.根据方面9所述的方法，其中所述孔的所述尺寸在约0.5μm到约5μm之间的范围内。
11.根据方面9所述的方法，其中所述孔的所述尺寸小于约1μm。
12.根据方面9至11中任一项所述的方法，其中所述开口沿着与所述鞘包芯流的流动轴线基本上平行的轴线延伸通过所述管构件。
13.根据方面9至12中任一项所述的方法，其中当所述鞘液的所述主要部分退出所述管构件时，当其流动经过形成在所述多孔介质中的所述开口时，或二者的组合时，所述鞘液的所述主要部分进入所述多个孔。
14.根据方面9至13中任一项所述的方法，其中回收所述芯流还包括使用设置在所述多孔介质的所述开口中的、距所述管构件的所述出口端一定距离处的捕获管捕获所述芯流，所述捕获管具有与所述鞘包芯流的流动轴线同轴的管轴线。
15.根据方面14所述的方法，其中所述捕获管具有的直径大于所述分析物的直径，但小于所述鞘液的直径。
16.根据方面9至15中任一项所述的方法，其中通过所述多个孔过滤所述鞘液的所述主要部分包括对所述多孔介质施加真空压力以将所述鞘液通过所述多个孔引出。
17.根据方面1至16中任一项所述的方法，还包括将回收的芯流经由芯流流线传送到配置为存储所述分析物的流的容器。
18.根据方面17所述的方法，其中将所述芯流传送到所述容器包括通过施加真空压力将所述芯流引入到所述容器。
19.根据方面1至18中任一项所述的方法，其中所述分析物包括非人类哺乳动物细胞。
20.一种用于流式细胞处理的设备，包括：包括入口管的入口喷嘴，所述入口管布置为接收包括分析物的芯流，所述入口喷嘴限定布置为在所述入口管周围接收鞘液的入口腔；所述入口喷嘴配置为形成包括围绕所述芯流的所述鞘液的鞘包芯流；具有管通道的管构件，所述管通道具有入口端和与所述入口端相对的出口端，所述入口端布置为从所述入口喷嘴接收所述鞘包芯流；出口喷嘴，布置为经由所述管构件的所述出口端从所述管构件接收所述鞘包芯流；以及捕获机械装置，接近所述管构件的所述出口端定位在所述出口喷嘴中，所述捕获机械装置配置为一旦所述鞘包芯流退出所述管构件，从所述鞘包芯流回收所述芯流。
21.根据方面20所述的设备，其中所述捕获机械装置包括捕获管，所述捕获管具有的直径大于所述芯流的直径，但小于所述鞘液的直径，使得所述芯流通过所述捕获管并且所述鞘液围绕所述捕获管传送。
22.根据方面21所述的设备，其中所述捕获管具有暴露尖端，所述尖端成形为当所述芯流通过所述尖端时，最小化给予所述分析物的颗粒的消散的动能。
23.根据方面21所述的设备，其中所述捕获管具有暴露尖端，所述尖端成形为当所述芯流通过所述尖端时最小化所述芯流的消能率。
24.根据方面21至23中任一项所述的设备，其中所述捕获管定位为在退出所述管构件时容纳所述芯流的扩张流，从而最小化所述芯流的消能率。
25.根据方面21至24中任一项所述的设备，其中所述捕获管相对于所述管构件的所述出口端可移动。
26.根据方面25所述的设备，其中所述捕获管相对于所述管构件的所述出口端在平行于通过所述管构件的所述鞘包芯流的流动轴线的方向上可移动。
27.根据方面21至26中任一项所述的设备，其中所述捕获管在垂直于所述流动轴线的方向上可移动。
28.根据方面25至27中任一项所述的设备，其中所述捕获机械装置包括可移动地设置在所述出口喷嘴中的伸长导管，所述伸长导管包括调节器，并且所述捕获管设置在所述伸长导管中，以及其中所述调节器配置为相对于所述出口喷嘴移动所述伸长导管，从而移动所述捕获管。
29.根据方面28所述的设备，其中所述调节器配置为在平行于所述流动轴线的方向上和/或在垂直于所述流动轴线的方向上移动所述伸长导管。
30.根据方面28或29所述的设备，其中所述伸长导管包括布置为接合所述出口喷嘴的对应的螺纹部的螺纹部，以及其中所述调节器配置为相对于所述出口喷嘴的对应的螺纹部移动所述伸长导管的螺纹部，从而移动所述捕获管。
31.根据方面21至30中任一项所述的设备，其中所述捕获管包括捕获针。
32.根据方面20所述的设备，其中所述捕获机械装置包括多孔介质，所述多孔介质包括限定通过所述多孔介质的流动路径的开口，所述流动路径具有与所述鞘包芯流的流动轴线同轴的中心轴线，所述多孔介质具有多个孔，所述多个孔具有的尺寸小于所述分析物的尺寸，使得所述鞘包芯流通过所述开口，并且所述鞘液的主要部分通过所述多个孔被过滤出。
33.根据方面32所述的设备，其中所述孔的尺寸在约0.5μm到约5μm之间的范围内。
34.根据方面32所述的设备，其中所述孔的尺寸小于约1μm。
35.根据方面32至34中任一项所述的设备，其中所述捕获机械装置还包括设置在所述多孔介质的所述开口中的距所述管构件的所述出口端一定距离处的捕获管，所述捕获管具有的直径大于所述分析物的直径，但小于所述鞘液的直径，使得所述芯流通过所述捕获管并且所述鞘液通过所述多个孔被过滤出。
36.根据方面35所述的设备，其中所述捕获管包括捕获针。
37.根据方面32至36中任一项所述的设备，还包括耦合到所述捕获机械装置的真空泵，所述真空泵配置为对所述多孔介质施加真空压力以通过所述多个孔引出所述鞘液。
38.根据方面20至37中任一项所述的设备，还包括配置为存储所述分析物的流的容器，所述容器经由芯流线与所述捕获机械装置耦合。
39.根据方面20至38中任一项所述的设备，其中所述分析物包括非人类哺乳动物细胞。
其他注意事项
阅读该公开后，本领域的普通技术人员将会理解用于光学系统配置为照射分析物的另外的替代的结构和功能设计。因此，虽然已经示出和描述了特定的实施方式和应用，但是应当理解，所公开的实施方式不限于本文所公开的精确构造和部件。对于本领域技术人员显而易见的各种修改、变更和变化可以在本文所公开的布置、操作和方法和装置的细节中作出，而不脱离所附权利要求书限定的精神和范围。
任何特定实施方式的特定特征、结构或特征可以以任何适当的方式以及以一种或多种其他实施方式的任何适当的组合来组合，包括使用所选择的特征而不对应使用其他特征。此外，可以进行许多修改以适应本公开的基本范围和精神的特定应用、情况或材料。应当理解，根据本文的教导，本文描述和示出的本公开的实施方式的其他变化和修改是可能的，并且将被认为是本公开的精神和范围的一部分。
在本说明书中，多个实例可以实现被描述为单个实例的部件、操作或结构。虽然一个或多个方法的单独操作被示出和描述为单独的操作，但是可以同时执行一个或多个单独操作，并且不需要以所示的顺序执行操作。作为示例配置中的分离部件呈现的结构和功能可以被实现为组合的结构或部件。类似地，作为单个部件呈现的结构和功能可以被实现为单独部件。这些和其他变化、修改、增加和改进属于本文主题事项的范围。
除非另有说明，本文使用诸如“处理”、“计算”、“估算”、“确定”、“分析”、“识别”、“呈现”、“显示”或等词语可以指代特别配置为在一个或多个存储器(例如，易失性存储器、非易失性存储器或其组合)、寄存器或其他接收、存储、发射或显示信息的机器部件内操纵或转换代表物理(例如电子、磁性或光学)量的数据的机器的动作或处理(例如，计算机处理器)。
当以软件实现时，本文描述的任何应用、服务和模块可以存储在任何有形的、非暂时性的计算机可读存储器中，诸如磁盘、激光盘、固态存储器设备、分子存储器存储设备或其他存储介质，存储在计算机或处理器的RAM或ROM中等。虽然本文公开的示例系统被公开为包括，在其他部件之中的，硬件上执行的软件和/或固件，应该指出这种系统仅仅是说明性的，不应该被认为是限制性的。例如，预期这些硬件、软件和固件部件中的任何一个或全部可以专门以硬件、专门以软件或硬件和软件的任何组合来实现。因此，本领域普通技术人员将容易地理解，所提供的示例不是实现这种系统的唯一方式。
因此，虽然已经参考仅旨在说明而不是限制本发明的具体示例描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对公开的实施方式进行改变、添加或者删除。
Claims (83)
1.一种配置光学系统以减少分析物的测量特性的变异的方法，所述方法包括：
选择来自辐射源的辐射待分解的多个光束，其中，当所述多个光束从多个方向照射所述分析物时，所述分析物的生成测量的变异等于或低于阈值；
对准所述辐射源和光学地耦合到所述辐射源的多个光学元件，使得选择的多个光束在所述辐射源发出辐射时照射所述分析物。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定作为所述辐射源发出的所述辐射的一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中选择所述多个光束包括基于确定的作为所述一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度选择所述多个光束。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中选择所述多个光束包括基于确定的作为所述一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度以及基于所述分析物的各向异性选择所述多个光束。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中确定所述分析物的饱和度包括：
确定所述分析物的总体检测饱和度；
确定对应于检测器的检测器非线性，其中所述检测器用于产生所述分析物的生成测量；以及
基于所述总体饱和度和所述检测器非线性，确定作为所述辐射的一个或多个非空间特性的函数的所述分析物的饱和度，使得所述分析物的饱和度补偿所述检测器非线性。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中确定所述分析物的饱和度包括当通过连续波激光器照射时，建模所述分析物的饱和度。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中确定所述分析物的饱和度包括当通过准连续波激光器照射时，建模所述分析物的饱和度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中选择所述多个光束包括基于所述分析物的各向异性选择所述多个光束。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的荧光的测量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的吸收的测量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的磷光的测量。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述分析物的散射的光的测量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分析物的生成测量包括所述辐射的偏振或去偏振的测量。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中选择所述多个光束包括：
基于其中集成了所述光学系统的设备的一个或多个限制，确定所述分析物的生成测量的变异的阈值，以及
选择所述多个光束，使得由所述多个光束从所述多个方向对所述分析物的照射产生所述分析物的特定水平饱和度，并且产生的所述分析物的生成测量的变异等于或低于所述阈值。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对准所述辐射源和所述多个光学元件包括：
在由所述辐射源发出的所述辐射的路径中定位第一光学元件，以将所述辐射源发出的所述辐射分解为所述选择的多个光束，以及
在所述选择的多个光束的路径中定位第二光学元件，以引导所述选择的多个光束从所述多个方向朝向所述分析物。
16.根据权利要求15所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括：定位所述第一光学元件以将由所述辐射源发出的所述辐射分解为所述选择的多个光束，通过迭代地分解由所述辐射源发出的所述辐射，对于由所述辐射源发出的所述辐射的每个迭代分解使用半波片和偏振分束器。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个立方体分束器。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个拼接光纤。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个半镀银镜。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件包括定位一个或多个二向色镜像棱镜。
21.根据权利要求15到20中任一项所述的方法，其中，在将来自所述辐射源的所述辐射分解为所述选择的多个光束之后，所述第一光学元件使所述选择的多个光束在非空间特性上平衡。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述非空间特性是功率。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其中所述非空间特性是偏振。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的方法，其中对准所述辐射源和所述多个光学元件还包括在所述选择的多个光束的路径中定位第三光学元件，以确保所述选择的多个光束中的每一个在所述选择的多个光束照射所述分析物的点处是圆偏振的。
25.根据权利要求15至24中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件和所述第二光学元件包括在第一位置定位所述第一光学元件并在第二位置定位所述第二光学元件，所述方法还包括基于所述分析物的测量特性自动地调节所述第一位置或所述第二位置中的至少一个。
26.根据权利要求15至25中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件和所述第二光学元件包括在第一位置定位所述第一光学元件并在第二位置定位所述第二光学元件，所述方法还包括基于所述选择的多个光束的测量特性自动地调节所述第一位置或所述第二位置中的至少一个。
27.根据权利要求15至26中任一项所述的方法，其中定位所述第一光学元件和所述第二光学元件包括在第一位置定位所述第一光学元件并在第二位置定位所述第二光学元件，所述方法还包括基于由所述辐射源发出的所述辐射的测量特性自动地调节所述第一位置或所述第二位置中的至少一个。
28.一种用于分析物的饱和照射光学系统，所述系统包括：
辐射源；以及
多个光学元件，其中所述光学元件中的至少一些配置为将由所述辐射源发出的辐射分解为多个光束，所述多个光束使所述分析物饱和，以及所述多个光束从多个方向照射所述分析物，
其中使所述分析物饱和和从多个方向照射所述分析物在所述分析物的测量特性中产生等于或低于预定阈值的变异。
29.根据权利要求28所述的光学系统，其中所述多个光束在分选流式细胞仪的流动池处从多个方向照射所述分析物。
30.根据权利要求29所述的光学系统，其中所述测量特性由所述分选流式细胞仪用于分选所述分析物。
31.根据权利要求29或权利要求30所述的光学系统，其中所述多个光学元件包括偏振光学元件，配置为确保所述多个光束中的每一个在所述多个光束中的每一个与所述流动池相交的点处具有相同的偏振。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的光学系统，其中所述多个光学元件包括平衡光学元件，配置为确保所述多个光束中的每一个在所述多个光束中的每一个与所述流动池相交的点处具有相同的强度。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的光学系统，还包括与所述多个光学元件物理地耦合的一个或多个对准部件，其中所述一个或多个对准部件中的每一个配置为：
从检测器接收基于测量的信号，所述检测器检测由所述辐射源发出的所述辐射的特性、所述多个光束的特性或所述分析物的所述测量特性中的至少一个，并且
基于所述信号自动地调节所述多个光学元件中的一个或多个。
34.根据权利要求33所述的光学系统，其中所述一个或多个对准部件包括一个或多个电动机。
35.根据权利要求33或权利要求34所述的光学系统，其中所述一个或多个对准部件包括一个或多个压电设备。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的光学系统，其中基于接收的信号自动地调节所述多个光学元件的一个或多个包括调节所述多个光学元件的一个或多个的一个或多个支架的位置。
37.根据权利要求36所述的光学系统，其中调节所述多个光学元件的一个或多个的一个或多个支架的位置引起所述多个光学元件的一个或多个的旋转。
38.根据权利要求36或权利要求37所述的光学系统，其中调节所述多个光学元件的一个或多个的一个或多个支架的位置引起所述多个光学元件的一个或多个的平移。
39.根据权利要求28至38中任一项所述的光学系统，其中，为将由所述辐射源发出的所述辐射分解为所述多个光束，所述多个光学元件顺序地：
修改由所述辐射源发出的所述辐射的偏振；以及
基于由所述辐射源发出的所述辐射的偏振方向分解由所述辐射源发出并具有所述修改的偏振的辐射。
40.根据权利要求28至39中任一项所述的光学系统，其中所述多个光学元件进一步配置为偏振所述多个光束中的每一个，使得所述多个光束中的每一个在照射所述分析物时是圆偏振的。
41.一种校准具有多个光束的光学系统的部件的方法，所述方法包括：对于所述多个光束中的每一个：
阻挡除了所述光束之外的所有光束，使得仅所述光束照射分析物；
引起所述光束从一组方向中的每一个照射所述分析物；
检测与所述一组方向对应的所述分析物的一组一组测量特性，以及
对准所述光束与所述一组方向中的特定一个，所述一组方向中的所述特定一个对应于所述一组测量特性中的最优值。
42.根据权利要求41所述的方法，其中对准对应于所述最优值的所述一组方向中的所述特定一个包括对准与所述一组测量特性中的最大值对应的所述一组方向中的所述特定一个。
43.根据权利要求41或权利要求42所述的方法，其中对准对应于所述最优值的所述一组方向中的所述特定一个包括对准与所述一组测量特性中的最小值对应的所述一组方向中的所述特定一个。
44.根据权利要求41至43中任一项所述的方法，还包括：
确定对应于所述多个光束的多组测量特性的最优值中多个光束之间的变异；以及
基于所述多个光束之间的变异，调节一个或多个光学元件以在所述多个光束之中平衡所述多组测量特性的最优值。
45.根据权利要求44所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件包括自动地旋转一个或多个偏振分束器。
46.根据权利要求44或权利要求45所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件包括自动地旋转一个或多个半波片。
47.根据权利要求41至46中任一项所述的方法，还包括：
检测由辐射源发出的辐射的附加光学特性，其中所述辐射被分解以形成所述多个光束；
比较所述附加光学特性与所述附加光学特性的参考值，以确定在所述附加光学特性中的变异；以及
基于在所述附加光学特性中的变异，调节一个或多个光学元件以减少在所述附加光学特性中的变异。
48.根据权利要求47所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件以减少在所述光学特性中的变异包括旋转或平移一个或多个镜。
49.根据权利要求47或权利要求48所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件以减少在所述光学特性中的变异包括旋转或平移物理地耦合到所述辐射源的一个或多个支架。
50.根据权利要求47至49中任一项所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件以减少在所述光学特性中的变异包括修改所述一个或多个光学元件以调节所述辐射的非空间特性。
51.一种校准具有多个光束的光学系统的部件的方法，所述方法包括：
(a)对于所述多个光束中的每一个：阻挡除了所述光束之外的所有光束，使得仅所述光束照射分析物，并测量以下至少一项：(i)所述分析物的测量特性，或(ii)所述光束的光学特性；
(b)确定在(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性的所述至少一个中所述多个光束之间的变异；以及
(c)基于所述多个光束之间的变异，调节一个或多个光学元件以在所述多个光束之中平衡，(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性的所述至少一个。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述光学特性是功率。
53.根据权利要求51或权利要求52所述的方法，其中所述光学特性是偏振。
54.根据权利要求51至53中任一项所述的方法，其中所述测量特性是荧光。
55.根据权利要求51至54中任一项所述的方法，其中所述测量特性是吸收。
56.根据权利要求51至55中任一项所述的方法，其中所述测量特性是磷光。
57.根据权利要求51至56中任一项所述的方法，其中所述测量特性指示所述分析物的光散射。
58.根据权利要求51至57中任一项所述的方法，其中所述测量特性指示所述辐射的偏振或去偏振。
59.根据权利要求51至58中任一项所述的方法，还包括在步骤(a)、(b)和(c)之前：
检测由辐射源发出的辐射的附加光学特性，其中所述辐射被分解以形成所述多个光束；
比较所述附加光学特性与所述附加光学特性的参考值，以确定在所述附加光学特性中的变异；以及
基于在所述附加光学特性中的变异，调节一个或多个光学元件以减少在所述附加光学特性中的变异。
60.根据权利要求51至59中任一项所述的方法，还包括迭代地重复步骤(a)、(b)和(c)，直到(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性中的所述至少一个的变异低于阈值。
61.根据权利要求51至60中任一项所述的方法，其中调节所述一个或多个光学元件包括：
基于所述多个光束之间的变异，并且基于描述所述一个或多个光学元件中的每一个与(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光学特性中的所述至少一个之间的相关性的模型，通过一个或多个处理器，确定所述一个或多个光学元件中的每一个的调节；以及
基于对所述一个或多个光学元件的确定的调节触发一个或多个致动器，
其中所述一个或多个致动器物理地耦合到所述一个或多个光学元件。
62.根据权利要求51至61中任一项所述的方法，其中测量(i)所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述光束的所述光学特性中的至少一个包括测量来自所述分析物的辐射的发出。
63.根据权利要求62所述的方法，其中所述分析物包括生物细胞。
64.根据权利要求62或权利要求63所述的方法，其中所述分析物包括合成颗粒。
65.根据权利要求64所述的方法，其中所述分析物包括合成颗粒和生物细胞两者。
66.一种用于维持光学系统的校准的系统，所述系统包括：
一个或多个源调节部件，以物理地或光学地中至少一种方式耦合到辐射源；
一个或多个检测器，检测以下至少一个：(i)由来自所述辐射源的辐射照射的分析物的测量特性，或(ii)由所述辐射源发出的所述辐射的光学特性；以及
计算设备，以电子地或通信地中至少一种方式耦合到所述一个或多个源调节部件和所述一个或多个检测器，
其中所述计算设备配置为：
接收以下所述至少一个的测量值：(i)由来自所述辐射源的所述辐射照射的所述分析物的所述测量特性，或(ii)所述辐射的所述光学特性；
基于接收的测量值确定对所述辐射源的一个或多个调节；以及
触发所述一个或多个源调节部件中的至少一个，以完成确定的对所述辐射源的一个或多个调节。
67.根据权利要求66所述的系统，其中当所述分析物通过流式细胞仪的流动池时，所述分析物由来自所述辐射源的所述辐射照射，以及其中所述计算设备进一步配置为：
基于所述接收的测量值确定对所述流动池的一个或多个流动池调节；以及
触发一个或多个流动池调节部件以完成确定的对所述流动池的一个或多个流动池调节。
68.根据权利要求66或权利要求67所述的系统，其中对所述辐射源的一个或多个调节是对由所述辐射源发出的所述辐射的传播方向的调节。
69.根据权利要求66至68中任一项所述的系统，其中对所述辐射源的一个或多个调节是对由所述辐射源发出的所述辐射的所述非空间特性的调节。
70.根据权利要求66至69中任一项所述的系统，其中所述计算设备配置为接收所述测量值，确定所述一个或多个调节，并且在其中集成了所述光学系统的分选流式细胞仪正在运行以分选所述分析物时触发所述一个或多个源调节部件中的所述至少一个。
71.根据权利要求70所述的系统，其中所述计算设备进一步配置为：
确定所述测量值是否代表在以下至少一个中的变异(i)所述分析物的测量特性，或(ii)所述光学特性高于阈值，以及以下的一个：
如果所述变异高于所述阈值，触发所述分选流式细胞仪以停止运行分选所述分析物，或者如果所述变异等于或低于所述阈值，继续接收所述测量值，确定所述一个或多个调节，并且在所述分选流式细胞仪正在运行以分选所述分析物时触发所述一个或多个源调节部件中的所述至少一个。
72.一种自动地调节流式细胞仪的光学系统的装置，所述装置包括：
光学元件，配置为引导由所述流式细胞仪使用的辐射或非空间地操纵所述辐射中的至少一个；
致动器，物理地耦合到所述光学元件；
检测器，用于检测所述辐射的传播方向、所述辐射的非空间特性或由所述流式细胞仪分析的分析物的测量特性中的至少一个；以及
一个或多个处理器，通信地耦合到所述致动器和所述检测器，所述一个或多个处理器配置为：
从所述检测器接收，所述辐射的所述传播方向、所述辐射的所述非空间特性或由所述流式细胞仪分析的所述分析物的测量特性中的所述至少一个的指示，并基于接收的指示控制所述致动器以自动地调节所述光学元件。
73.根据权利要求72所述的装置，其中所述光学元件是镜。
74.根据权利要求72或权利要求73所述的装置，其中所述辐射在所述镜的第一侧上反射离开所述镜，以及其中所述检测器设置在所述镜的第二侧上，以检测通过所述镜的所述辐射的一部分。
75.根据权利要求72至74中任一项所述的装置，其中所述光学元件是半波片。
76.根据权利要求72至75中任一项所述的装置，其中所述光学元件是偏振分束器。
77.根据权利要求72至76中任一项所述的装置，其中所述致动器是配置为旋转或平移所述光学元件的电动机。
78.根据权利要求72至77中任一项所述的装置，其中所述致动器是配置为旋转或平移所述光学元件的压电设备。
79.根据权利要求72至78中任一项所述的装置，其中控制所述致动器以自动地调节所述光学元件包括：
基于所述指示的所述辐射的所述传播方向、所述辐射的所述非空间特性或所述分析物的测量特性中的至少一个和参考值之间的差异确定所述光学元件的偏差；
确定所述光学元件的调节以改正所述偏差；以及
根据确定的调节将电信号传送到所述致动器以调节所述光学元件。
80.根据权利要求79所述的装置，其中所述确定的调节是所述光学元件关于一个或多个轴线的旋转。
81.根据权利要求79或权利要求80所述的装置，其中所述确定的调节是所述光学元件在一个或多个维度上的平移。
82.根据权利要求72至81中任一项所述的装置，其中所述检测器检测所述辐射的传播方向、所述辐射的非空间特性或由所述流式细胞仪分析的所述分析物的测量特性中的两个或更多个。
83.根据权利要求82所述的装置，其中由所述一个或多个处理器接收的所述指示指示所述辐射的所述传播方向、所述辐射的所述非空间特性或由所述流式细胞仪分析的所述分析物的测量特性中的两个或更多个。
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