CN110530783B - 用于流式细胞仪的侧向光束收集方法、装置及流式细胞仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于流式细胞仪的侧向光束收集方法、装置以及流式细胞仪，其中用于流式细胞仪的侧向光束收集装置包括：光束干涉组件，光束干涉组件用于接收流式细胞仪的侧向光束，并使侧向光束发生干涉形成干涉图数据，而后将干涉图数据发送给流式细胞仪的信号处理装置，通过该侧向光束收集装置，能够简化流式细胞仪。

Description

用于流式细胞仪的侧向光束收集方法、装置及流式细胞仪

技术领域

本申请涉及医疗检测技术领域，特别是涉及一种用于流式细胞仪的侧向光束收集方法、装置及流式细胞仪。

背景技术

流式细胞仪能够对细胞进行分选和定量，是集结了细胞与分子生物学、激光光学技术、流体力学技术、光电技术、算法识别技术、免疫荧光技术的高科技仪器。

流式细胞仪通常使用一个激光或者多个激光作为光源，激光经过聚焦整形合束后，垂直照射在鞘流池中的样本流上附有荧光染料的细胞，附有荧光染料的细胞在激光光束的照射下，产生散射光和荧光，不同的荧光染料会产生不同波长的荧光，为实现对不同波长的荧光的检测，流式细胞仪一般在垂直于激光入射的方向有一个侧向荧光收集光路，用于收集不同波长的荧光。现有的流式细胞仪的侧向荧光收集光路一般由聚焦透镜、二向色镜、滤光片以及光电倍增管组成，其中通过聚焦透镜收集荧光，利用二向色镜和滤光片对收集的不同波长的荧光进行分选，然后由光电倍增管将接收到的荧光信号输送至主机做信号处理分析。

本申请的发明人在长期的研究中发现，现有的流式细胞仪至少有2、3路激光，激发的荧光波段很多，因此会有很多的荧光接收通道，荧光接收通道增多，相应要增加好多二向色镜、滤光片以及光电倍增管，导致侧向荧光收集光路因荧光接收通道的增多而变得复杂、体积庞大，不利于调节，而且二向色镜以及滤光片本身会损耗一小部分的荧光信号，从而会降低荧光信号信噪比。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种用于流式细胞仪的侧向光束收集方法、装置及流式细胞仪，能够简化流式细胞仪。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种用于流式细胞仪的侧向光束收集装置，包括：

光束干涉组件，所述光束干涉组件用于接收流式细胞仪的侧向光束，并使所述侧向光束发生干涉形成干涉图数据，而后将所述干涉图数据发送给流式细胞仪的信号处理装置。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种流式细胞仪，包括上述的用于流式细胞仪的侧向光束收集装置。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种流式细胞仪侧向光束的收集方法，所述方法包括：

接收流式细胞仪中的侧向光束，并使所述侧向光束发生干涉以形成干涉图数据。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的用于流式细胞仪的侧向光束收集装置包括：光束干涉组件，光束干涉组件用于接收流式细胞仪的侧向光束，并使侧向光束发生干涉形成干涉图数据，而后将干涉图数据发送给流式细胞仪的信号处理装置，在该用于流式细胞仪的侧向光束收集装置中，无需针对不同波长的侧向光束设置不同的收集通道，因此随着侧向光束波长的增多，侧向光束收集装置的体积不变，无需再增加新的器件，从而达到简化侧向光束收集装置及流式细胞仪的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请用于流式细胞仪的侧向光束收集装置一实施方式的结构示意图；

图2是本申请用于流式细胞仪的侧向光束收集装置另一实施方式的结构示意图；

图3是本申请流式细胞仪一实施方式的结构示意图；

图4是本申请流式细胞仪另一实施方式的结构示意图；

图5是本申请流式细胞仪侧向光束的收集方法一实施方式的流程示意图；

图6是本申请流式细胞仪侧向光束的收集方法另一实施方式的流程示意图

图7是本申请流式细胞仪侧向光束的收集方法又一实施方式中步骤S101的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请用于流式细胞仪的侧向光束收集装置一实施方式的结构示意图，该侧向光束收集装置10包括：光束干涉组件11。

光束干涉组件11用于接收流式细胞仪的侧向光束，并使侧向光束发生干涉形成干涉图数据，而后将干涉图数据发送给流式细胞仪的信号处理装置。

流式细胞仪在分析待检测样本时，其光源装置发射一束多波长的混合光束，该多波长的混合光束一般会包括一种或多种波长激光光束，照射在流动室中的待检测样本上，其中，待检测样本既可以是附有荧光染料的细胞，也可以是荧光微球，待检测样本在经过多波长的混合光束照射后，产生散射光和荧光，其中，散射光又包括前向散射光和侧向散射光，前向散射光与混合光束的入射方向相同，侧向散射光与混合光束的入射方向大致呈90°角。侧向光束收集装置10与混合光束的入射方向呈90°角，用于收集待检测样本被混合光束照射后产生的侧向光束，以便后续的信号处理装置对待检测样本进行定量分析和分类。

在本实施方式中，光束干涉组件11用于接收侧向光束A，侧向光束A是待检测样本被一束多波长的混合光束照射后产生的，其一般包括侧向散射光和荧光，在某些应用场景中，侧向光束A可能只包括荧光或散射光。

同时光束干涉组件11使侧向光束A发生干涉形成干涉图数据，而后将干涉图数据发送给流式细胞仪的信号处理装置，此时流式细胞仪的信号处理装置可对干涉图数据进行处理，从而对待检测样本进行定量和分类。

可选的，流式细胞仪的信号处理装置对干涉图数据进行傅里叶变换而得到对应的光强随波长变化的二维数据图，并据此统计出不同波段的光强度，进而对待检测样本进行分析。具体地，傅里叶变换技术以其高光通量、多通道和高信噪比的优点在图像处理方面一直占有很大的优势。信号处理装置利用傅里叶变换分析处理干涉图数据，能够得到光强随波长变化的二维数据图，即光谱图，该二维数据图中横坐标表示的波长，纵坐标表示的光强，当得到光强随波长变化的二维数据图后，统计出不同波段的光强度，具体的，某一波段的光的总强度即为该波段的光强度，从而利用不同波段的光强对待检测样本进行定量和分类，例如通过荧光的强度计算出待检测样本中所关注对象的数量及样本种类物医学信息。

现有方式中，侧向光束收集装置需要设置不同的收集通道实现对不同波长的侧向光束进行分选，而本实施方式中，对不同波长的侧向光束进行分选无需由侧向光束收集装置完成，侧向光束收集装置无需针对不同波长的侧向光束设置不同的收集通道，因此随着侧向光束波长的增多，侧向光束收集装置的体积不变，无需再增加新的器件，从而能够简化侧向光束收集装置以及流式细胞仪。

参阅图2，图2是是本申请用于流式细胞仪的侧向光束收集系统另一实施方式的结构示意图，与上述实施方式不同的是，在本实施方式中，侧向光束收集系统10还包括：光束准直组件12。

光束准直组件12设置在光束干涉组件11的光路之前，光束准直组件12用于接收流式细胞仪发散的侧向光束B，并使发散的侧向光束B变成平行的侧向光束C，使平行的侧向光束C进入光束干涉组件11。

一般而言，待检测样本在经过混合光束照射后产生的侧向光束向四面八方发散，因此为了尽可能多地收集侧向光束，光束准直组件12将发散的侧向光束B变为平行的侧向光束C，从而将平行的侧向光束C投射出去，使其进入光束干涉组件11。可选的，光束准直组件12包括：准直镜，其数量可以是一个，或者，光束准直组件12是由多个透镜组成的准直模块。

继续参阅图2，可选的，光束干涉组件11具体包括：沿侧向光束C的光路依次设置的光束分束器件111、光束聚焦器件112以及光电转换器件113。

光束分束器件111用于接收侧向光束C，并使侧向光束C分成两束相干光D，光束聚焦器件112用于将两束相干光D聚焦在光电转换器件113上而使两束相干光D发生干涉得到对应的干涉图数据，光电转换器件113用于将干涉图数据转变为电信号发送给流式细胞仪的信号处理装置。

发生干涉的条件是两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致，由两个普通独立光源发出的光，其不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相位差，因此本实施方式中，采用光束分束器件111将侧向光束C分成两束频率相同、相位差恒定、振动方向一致的两束相干光D，使其满足发生干涉的条件。

光束聚焦器件112将两束相干光D聚焦在光电转换器113上，使带有光程差的两束相干光D在光电转换器113上相遇，从而使两束相干光D发生干涉，并在光电转换器113上形成对应的干涉图数据，其中干涉图数据具体可以是干涉条纹。

光电转换器113是将光信号转换为电信号的元器件，其将干涉图数据转变为电信号发送给流式细胞仪的信号处理装置，以便信号处理装置对干涉图数据进行分析处理。

可选的，在一个应用场景中，光束分束器件111包括：塞格纳克型分束器，或者，光束分束器件111包括：线偏振器和沃拉斯顿棱镜。

塞格纳克型分束器利用塞格纳克型效应构成的，其相比较于由线偏振器、沃拉斯顿棱镜等器件构成的光束分数器件111，具有体积小、器件数量小等优点，可选的，当光束分束器件111包括塞格纳克型分束器时，塞格纳克型分束器的数量可以是一个。

可选的，在一个应用场景中，光束聚焦器件112包括：聚焦透镜，其数量也可以是一个。

可选的，在一个应用场景中，光电转换器件113包括：电荷耦合器件图像传感器。电荷耦合器件图像传感器简称CCD，其使用一种高感光度的半导体材料制成，能够把照射上面的光线转变成电荷，是一种光电转换器件，电荷耦合器件图像传感器能够将收集到的干涉图数据转变为电信号发送给信号处理装置。其中，电荷耦合器件图像传感器的数量可以是一个，也可以是多个，多个电荷耦合器件图像传感器形成电荷耦合器件图像传感器阵列。当然，在其他实施方式中，光电转换器件113也可以包括：硅光电二极管或雪崩光电二极管等其他光电转换器件，在此不做限制。

从上述实施方式可以看出，本实施方式中的侧向光束收集装置10可以只需要一个塞格纳克型分束器、一个聚焦透镜、一个电荷耦合器件图像传感器，就可以替换现有技术中侧向光束收集装置中所有的二向色镜、滤光片和光电倍增管，从而大大简化侧向光束收集装置，缩小侧向光束收集装置的体积，同时也能够避免二向色分光镜、滤光片等带来的信号损耗，能够提高信号的信噪比。

参阅图3，图3是本申请流式细胞仪一实施方式的结构示意图，该流式细胞仪1包括侧向光束收集装置10。

侧向光束收集装置10为上述任一项实施方式中的侧向光束收集装置10，详细的侧向光束收集装置10可参见上述实施方式，在此不再赘述。

参阅图4，图4是本申请流式细胞仪另一实施方式的结构示意图，与上述实施方式不同的是，该流式细胞仪1还包括：信号处理装置20。

信号处理装置20与光束干涉组件11连接，用于对光束干涉组件11发送的干涉图数据进行傅里叶变换而得到对应的光强随波长变化的二维数据图，并统计出不同波段的光强度，进而对待检测样本进行分析。

具体地，信号处理装置20利用傅里叶变换分析处理光束干涉组件11发送的干涉图数据，能够得到光强随波长变化的二维数据图，即光谱图，该二维数据图中横坐标表示的波长，纵坐标表示的光强，当得到光强随波长变化的二维数据图后，统计出不同波段的光强度，具体的，某一波段的光的总强度即为该波段的光强度，从而利用不同波段的光强对待检测样本进行定量和分类，例如通过荧光的强度计算出待检测样本中所关注对象的数量及样本种类物医学信息。

也就是说，通过信号处理装置20实现对侧向光束进行分选，从而通过分选后不同波段的光束的强度实现对待检测样本进行分析，即，本申请中流式细胞仪对侧向光束进行分选不再由侧向光束收集装置10进行，从而侧向光束收集装置10无需针对不同波长的侧向光束设置不同的收集通道，因此随着侧向光束波长的增多，侧向光束收集装置10的体积不变，无需再增加新的器件，从而达到简化侧向光束收集装置及流式细胞仪的目的。

可选的，继续参阅图4，流式细胞仪进一步还包括：光源装置30、流动室装置40以及前向散射检测装置50。

流动室装置40用于提供待检测样本，待检测样本可以是附有荧光染料的细胞或者是荧光微球，流动室装置40具体包括流动室、待检测样本管路、鞘液管路等，其中，流动室利用流体动力学聚焦原理，将鞘流和待检测样本流在流动室内汇聚，使待检测样本流形成稳定的层流，此时鞘液包围在待检测样本周围，待检测样本流形成稳定的直线流动液体，依次被多波长的混合光束照射。

光源装置30用于提供一束多波长的混合光束，并照射至在流动室装置40内的待检测样本上，进而产生侧向光束，以使侧向光束进入光束干涉组件11。

可选的，在一应用场景中，光源装置30为多波长激光合束聚焦系统，多波长激光合束聚焦系统用于将多个波长的激光整形后合束成一束多波长的混合光束，并将一束多波长的混合光束聚焦至流动室装置40，其具体可以包括：激光器、光束整形器、发射镜、二向色镜、聚焦透镜等器件。其中，激光器的数量不止一个，可以为多个，用于发射至少一种激光。

前向散射检测装置50用于收集和检测前向散射光束，并进而对待检测样本进行分析。前向散射检测装置50与混合光束的入射方向相同，其包括光阑、光电二极管接收器等器件，通过对前向散射光束进行分析，能够根据前向散射光束的强度分析出待检测样本中所关注对象的尺寸大小。

参阅图5，图5是本申请流式细胞仪侧向光束的收集方法一实施方式的流程示意图，该方法包括：

步骤S101：接收流式细胞仪中的侧向光束，并使侧向光束发生干涉以形成干涉图数据。

通过使流式细胞仪中的侧向光束发生干涉形成对应的干涉图数据，以便后续分析处理该干涉图数据，对待检测样本进行分析。

参阅图5，图5是本申请流式细胞仪侧向光束的收集方法另一实施方式的流程示意图，该方法进一步包括：

步骤S102：对干涉图数据进行傅里叶变换而得到对应的光强随波长变化的二维数据图，并统计出不同波段的光强度，进而对待检测样本进行分析。

通过使流式细胞仪中的侧向光束发生干涉形成对应的干涉图数据，以便利用傅里叶变换处理分析步骤S101中的干涉图数据而得到对应的光强随波长变化的二维数据图，并据此统计出不同波段的光强度，进而对待检测样本进行分析。

具体地，利用傅里叶变换分析处理干涉图数据，能够得到光强随波长变化的二维数据图，即光谱图，该二维数据图中横坐标表示的波长，纵坐标表示的光强，当得到光强随波长变化的二维数据图后，统计出不同波段的光强度，具体的，某一波段的光的总强度即为该波段的光强度，从而利用不同波段的光强对待检测样本进行定量和分类，例如通过荧光的强度计算出待检测样本中所关注对象的数量及样本种类物医学信息。

可选的，本申请流式细胞仪侧向光束的收集方法为采用上述任一项实施方式中的侧向光束收集装置10收集侧向光束的方法，具体的侧向光束收集装置10可参见上述实施方式，在此不再赘述。

参阅图7，图7是本申请流式细胞仪侧向光束的收集方法又一实施方式中步骤S101的流程示意图，该步骤具体包括：

步骤S1011：接收流式细胞仪中的侧向光束，使侧向光束分成两束相干光；

步骤S1012：聚焦两束相干光而使两束相干光相遇发生干涉以形成干涉图数据。

通过将侧向光束分成两束相干光，使其满足发生干涉的条件。

可选的，在其他实施方式中。步骤S101还可以具体包括：

步骤S1013：接收流式细胞仪中发散的侧向光束，准直发散的侧向光束而使发散的侧向光束变成平行的侧向光束。

步骤S1014：使平行的侧向光束发生干涉以形成干涉图数据。

通过准直发散的侧向光束，保证尽可能接收更多的流式细胞仪中的侧向光束。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种流式细胞仪，其特征在于，包括：

侧向光束收集装置，所述侧向光束收集装置包括光束干涉组件，所述光束干涉组件用于接收流式细胞仪的侧向光束，并使所述侧向光束发生干涉形成干涉图数据，而后将所述干涉图数据发送给流式细胞仪的信号处理装置；

信号处理装置，与所述光束干涉组件连接，用于对所述光束干涉组件发送的所述干涉图数据进行傅里叶变换而得到对应的光强随波长变化的二维数据图，并统计出不同波段的光强度，进而对待检测样本进行分析；

光束准直组件，设置在所述光束干涉组件的光路之前，所述光束准直组件用于接收流式细胞仪发散的侧向光束，并使所述发散的侧向光束变成平行的侧向光束，使所述平行的侧向光束进入所述光束干涉组件；

前向散射检测装置，用于接收和检测流式细胞仪的前向散射光束；

其中，所述光束干涉组件包括沿所述侧向光束的光路依次设置的光束分束器件、光束聚焦器件以及光电转换器件；所述光束分束器件用于接收所述侧向光束，并使所述侧向光束分成两束相干光，所述光束聚焦器件用于将所述两束相干光聚焦在所述光电转换器件上而使所述两束相干光发生干涉得到对应的干涉图数据，所述光电转换器件用于将所述干涉图数据转变为电信号发送给流式细胞仪的信号处理装置。

2.根据权利要求1所述的流式细胞仪，其特征在于，

所述光束分束器件包括：塞格纳克型分束器或线偏振器和沃拉斯顿棱镜。

3.根据权利要求1所述的流式细胞仪，其特征在于，

所述光束聚焦器件包括：聚焦透镜。

4.根据权利要求1所述的流式细胞仪，其特征在于，

所述光电转换器件包括：电荷耦合器件图像传感器。

5.根据权利要求1所述的流式细胞仪，其特征在于，

所述光束准直组件包括：准直镜。

6.一种流式细胞仪侧向光束的收集方法，其特征在于，所述流式细胞仪侧向光束的收集方法为采用权利要求1-5中任一项所述的流式细胞仪中的所述侧向光束收集装置收集侧向光束的方法，所述方法包括：

接收流式细胞仪中的侧向光束，并使所述侧向光束发生干涉以形成干涉图数据；

对所述干涉图数据进行傅里叶变换而得到对应的光强随波长变化的二维数据图，并统计出不同波段的光强度，进而对待检测样本进行分析；

其中，所述接收流式细胞仪的侧向光束，并使所述侧向光束发生干涉以形成干涉图数据，包括：接收流式细胞仪中发散的侧向光束，准直所述发散的侧向光束而使所述发散的侧向光束变成平行的侧向光束；使所述平行的侧向光束发生干涉以形成干涉图数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接收流式细胞仪的侧向光束，并使所述侧向光束发生干涉以形成干涉图数据，包括：

接收流式细胞仪中的所述侧向光束，使所述侧向光束分成两束相干光；

聚焦所述两束相干光而使所述两束相干光相遇发生干涉以形成所述干涉图数据。