CN112485167A - 粒子分析仪的光学系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种粒子分析仪的光学系统，包括前光组件、流动室和散射光收集组件，散射光收集组件包括低角度光阑、低角度光电感应装置、中角度光阑、中角度光电感应装置、大角度光阑和大角度光电感应装置。在此，没有采用散射光收集透镜，散射光收集组件直接接收散射光，细胞被光束激发后发出的散射光未经准直、会聚和/或整形处理而直接到达低角度光阑、中角度光阑和大角度光阑，并通过低角度光阑、中角度光阑和大角度光阑后分别直接到达低角度光电感应装置、中角度光电感应装置和大角度光电感应装置，因此散射光收集光路的结构得到简化，大幅缩短了光路长度、减小光学系统体积。
Description
技术领域
本申请涉及采用光散射法识别粒子的粒子分析仪，尤其涉及粒子分析仪的光学系统。
背景技术
无论在临床领域还是科学研究领域，如细胞等微小粒子分类的自动化检测都有着巨大的应用价值，例如作为粒子分析仪的血液细胞分析仪通过对细胞的识别可输出人体血液样本中红细胞、白细胞和血小板的数量、体积等信息。
根据对粒子检测计数的原理不同，粒子分类方法通常可分为阻抗法和光散射法。
阻抗法基于库尔特原理，以血液细胞分析仪为例，仪器通过测量悬浮在电解液中的血液细胞流过小孔时在小孔两端电极上的阻抗变化来对血细胞进行分析计数。探测通电的电极板之间的脉冲数量即为通过小孔的细胞数量，而脉冲的强度与细胞的体积成正比。通过信号识别与采集，加以特定的软件系统和分类算法既可对血液细胞数量和体积进行简单的分析。该方法最大不足在于仅能通过血细胞的大小对血细胞进行分群，白细胞分为淋巴细胞(LYM)、单核细胞(MONO)、中性粒细胞(NEU)、嗜酸性粒细胞(EOS)和嗜碱性粒细胞(BASO)这五种。由于中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的体积相似，阻抗法无法测量这三种极具临床意义的细胞数量，因此采用阻抗法的血液细胞分析仪一般称为三分群血液细胞分析仪。
光散射法可以有效的避免阻抗法带来的不足，一般原理如下：血样准备单元将一定量的稀释后的样本与试剂发生作用后输送给流体单元，然后流体单元运输该作用后的样本给检测单元中的流动室，其中流动室提供一个光学检测区域，在这个区域中运用鞘流原理将血液细胞样本流包裹在鞘流中，使血液细胞逐个地通过检测通道，检测单元中的光源，通常是激光，提供一个照射光束照射到流动室的检测区域上，当细胞流过检测区的时候，照射光束照射到细胞上就会发生光散射等，通过对两个散射角范围内散射光的探测收集，并将光信号转换为电脉冲输出，最终根据脉冲的大小，在二维平面形成二维散点图。
其中低角度(LAS)散射光反映细胞体积大小，而中角度(MAS)散射光反映细胞内部复杂度，并根据两个角度方向脉冲强度将每个测量细胞绘制在二维的散点图上。通常需要进行两次鞘流，第一次为DIFF(Differential，白细胞分类)通道，该测量通道使用溶血剂处理样本，获得的DIFF散点图，如图1(a)，在DIFF散点图中可将淋巴细胞，单核细胞，中性粒细胞核，嗜酸性粒细胞区分开。第二次为BASO(Basophilic Granulocyte，嗜碱性粒细胞)通道，在该通道的散点图中分出嗜碱性粒细胞与其他四种白细胞，如图1(b)。运用这种检测原理的血液细胞分析仪称为五分类血液细胞分析仪。
通常光学系统的实现方法如图2所示，半导体激光器101发射的激光束经过准直透镜102，2个柱面镜103、104整形后，在流动室105内形成长椭圆光束，激发白细胞后的散射光经过散射光收集透镜106准直后，经分束镜107分成两束强度相等的光束，分别经过低角光阑108和中角光阑109分选出对应的散射角度，经过两个汇聚透镜110分别汇聚到各自的探测器112和113上，探测器前有消杂光光阑111用于消杂光。
采用这种光学系统虽然能够区分出细胞的五分类，但当测试嗜酸性粒细胞增多的样本时，DIFF散点图上嗜酸性粒细胞与中性粒细胞之间界限模糊，影响分类识别，带来临床风险。在这种情况下，如果能够检测到高角度散射光，获得更多的细胞内部的细节信息，获得低、中、高三个角度的数据，将有利于提高嗜酸性粒细胞识别的准确性。但目前常用的光学系统其散射光收集透镜受到数值孔径(NA)的限制，所收集的散射光的散射角上限难以大于20°，因此无法收集到高角度散射光，且分束镜将散射光一分为二，也难以扩展到三个或三个以上通道的散射角收集。
发明内容
本申请提供一种能够检测低、中、大三个角度的数据粒子分析仪的光学系统，该光学系统的散射光收集光路的结构简单，光路长度短，光学系统体积小。
为实现上述目的，本申请提供一种粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达低角度光阑；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号，其中，所述通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达低角度光电感应装置；
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达中角度光阑；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号，其中，所述通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达中角度光电感应装置；
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达大角度光阑；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号，其中，所述通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达大角度光电感应装置；
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围。
进一步的，所述大角度光阑相对于所述光轴倾斜设置，使得所述光轴不经过所述大角度光阑的通光孔的圆心。
在一种实施例中，所述大角度光电感应装置与所述大角度光阑平行设置。
优选的，所述大角度光阑相对于所述光轴成30°～60°角设置。例如，所述大角度光阑相对于所述光轴成40°、43°、45°、47°、50°角或基本成40°、43°、45°°、47°、50°角设置。
在一种实施例中，所述光学系统，还包括第一结构件和第二结构件，所述第一光阑板、低角度光电感应装置和中角度光电感应装置安装在第一结构件上，所述第一结构件装配在与所述流动室具有一定距离且垂直于所述光轴的平面上，使得所述第一光阑板、所述低角度光电感应装置设置于和光轴垂直的平面上；所述大角度光阑和所述大角度光电感应装置安装在所述第二结构件上，所述第二结构件装配在与所述流动室具有一定距离且相交但不垂直于所述光轴的平面上，使得所述大角度光阑与所述光轴倾斜设置。
有利的，所述第二结构件具有与大角度光阑呈45°或呈基本45°的倒角面，所述倒角面贴合在第一光阑板上，以使大角度光阑与所述光轴成45°或基本成45°。
在一种实施例中，所述低角度光阑与所述中角度光阑彼此平行地设置在与所述光轴垂直的平面上，尤其是所述低角度光阑和所述中角度光阑设置在与所述光轴垂直的同一平面上。
在一种实施例中，所述低角度光阑和中角度光阑整合在第一光阑板上，所述低角度光电感应装置和中角度光电感应装置分别与其对应的低角度光阑和中角度光阑平行设置。
在一种实施例中，所述低角度光阑的通光孔的形状为中间设有挡光条的第一角度范围散射光的散射圆，低角度光阑的通光孔的圆心位于所述光轴上。
在一种实施例中，所述挡光条的宽度根据第一角度范围中的最小角度确定。
在一种实施例中，所述挡光条的宽度等于1°散射光散射圆的直径。
在一种实施例中，所述中角度光阑的通光孔的形状为由直边、与所述直边相对的第二角度范围中最大角散射光的散射圆弧和与所述直边垂直的两平行边围合成的形状，所述直边与第二角度范围最小角散射光的散射圆相切；或所述中角度光阑的通光孔的形状为由直边和第二角度范围中最大角散射光的散射圆弧围合成的形状，所述直边与第二角度范围最小角散射光的散射圆相切。
在一种实施例中，所述低角度光阑的通光孔的形状为中间设有挡光条的第一角度范围散射光的散射圆，低角度光阑的通光孔的圆心位于光轴上。所述中角度光阑的通光孔的形状为由直边、与所述直边相对的第二角度范围中最大角散射光的散射圆弧和与所述直边垂直的两平行边围合成的形状，所述直边与低角度光阑通光孔的边相距第一设定距离，第一设定距离等于第二角度范围最小角散射光的散射圆半径与第一角度范围中最大角散射光的散射圆半径之差，所述两平行边之间具有第二设置距离，第二设置距离小于第二角度范围中最大角散射光的散射圆的直径。
在一种实施例中，所述低角度光电感应装置、中角度光电感应装置和大角度光电感应装置分别包括矩形的光电二极管面元，所述低角度光电感应装置、中角度光电感应装置和大角度光电感应装置焊接在PCB板上，该PCB板的背面有信号输出端子，从而可通过信号线将低角度散射光信号、中角度散射光信号和大角度散射光信号输出至放大电路。
优选的，第一角度范围为1°～4°，第二角度范围为6°～20°。
优选的，第三角度范围为22°～42°。
有利的是，所述大角度光阑开孔为矩形；优选的，所述大角度光阑的矩形开孔设置有缺口。
在一种实施例中，所述大角度光阑的数量仅为一个；所述大角度光电感应装置的数量仅为一个。
为实现上述目的，本申请还提供一种粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号；
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号；
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号；
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围；
其中，所述大角度光阑相对于所述光轴倾斜设置，使得所述光轴不经过所述大角度光阑的通光孔的圆心。
为实现上述目的，本申请又提供一种粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光未经任何处理地直接到达低角度光阑；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号，其中，与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光通过低角度光阑后直接到达低角度光电感应装置；
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光未经任何处理地直接到达中角度光阑；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号，其中，与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光通过中角度光阑后直接到达中角度光电感应装置；
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光经未经任何处理地直接到达大角度光阑；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号，其中，与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光通过大角度光阑后直接到达大角度光电感应装置；
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围；
其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光在不经过大角度光阑的情况下直接到达低角度光阑，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光在不经过大角度光阑的情况下直接到达中角度光阑。
为实现上述目的，本申请还提供一种粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光未经任何处理地直接到达低角度光阑；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号，
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光经未经任何处理地直接到达中角度光阑；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号，
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光未经任何处理地直接到达大角度光阑；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号，
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围，所述第三角度范围为22°～42°。
本申请通过将对应的三个光阑分别设置在低角度散射光、中角度散射光和大角度散射光的光路上，从而实现了对被测粒子被激发后发出的低、中、大三种角度范围散射光的收集，可得到被测粒子的三维数据，通过收集大角度范围的散射光，可获得更多的粒子信息，可提高粒子分类的准确性。在此，尤其是没有采用散射光收集透镜，散射光收集组件直接接收散射光，细胞被光束激发后发出的散射光未经准直、会聚和/或整形处理而直接到达低角度光阑、中角度光阑和大角度光阑，并通过低角度光阑、中角度光阑和大角度光阑后分别直接到达低角度光电感应装置、中角度光电感应装置和大角度光电感应装置，因此散射光收集光路的结构得到简化，大幅缩短了光路长度、减小光学系统体积。
附图说明
图1a和图1b分别为五分类血液细胞分析仪经两次鞘流绘制的二维散点图；
图2为五分类血液细胞分析仪光学系统的一种光路图；
图3为本申请一种实施例中粒子分析仪的光学系统的光路图；
图4为本申请一种实施例中中、低角度光阑的结构示意图；
图5为本申请一种实施例中中、低角度光电感应装置的结构示意图；
图6为本申请一种实施例中中、低角度光阑和光电感应装置的装配示意图；
图7为本申请一种实施例中大角度光阑的结构示意图；
图8为本申请实施例中高角度光阑和光电感应装置的装配图；
图9为本申请一种实施例中第一结构件和第二结构件的装配示意图；
图10为本申请一种实施例中第一结构件和第二结构件装配后的结构示意图；
图11a为本申请一种实施例中大角度光电感应装置装配位置对比图；
图11b为光电感应装置对入射光的响应与入射角度的关系图；
图12为本申请一种实施例中光学系统的整体结构示意图；
图13a为本申请一种实施例中DIFF通道的三维散点图；
图13b为本申请一种实施例中BASO通道的三维散点图；
图14a为图13a所示三维散点图在两个方向投影得到的两张二维散点图；
图14b为图13b所示三维散点图在两个方向投影得到的两张二维散点图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本申请做进一步详细说明。
被测粒子被光束激发后发出散射光，在本申请实施例中，收集三个角度范围的散射光，其中第三角度范围大于第二角度范围，第二角度范围大于第一角度范围，即第一角度范围的散射光为低角度的散射光、第二角度范围的散射光为中角度的散射光，第三角度范围的散射光为大角度的散射光，第一、二、三角度范围之间并非一定要求连续，而是可以有设定角度的间隔，例如，第一角度范围为0°-8°，第二角度范围为10°-20°，第三角度范围为23°-40°。在本申请实施例中设置三个光阑，分别收集三个角度范围的散射光，将低角度光阑的通光孔和低角度光电感应装置设置在与所述散射光光轴的夹角为第一角度范围的散射光的光路上，用于收集第一角度范围的散射光。将中角度光阑的通光孔和中角度光电感应装置设置在与所述散射光光轴的夹角为第二角度范围的散射光的光路上，用于收集第二角度范围的散射光。将大角度光阑的通光孔和大角度光电感应装置设置在与所述散射光光轴的夹角为第三角度范围的散射光的光路上，用于收集第三角度范围的散射光。
在本申请的一个具体实施例中，为减少光电感应装置的面积，低角度光阑和中角度光阑位于同一平面，该平面垂直于散射光光轴，而大角度光阑相对于散射光光轴倾斜设置，使第三角度范围的散射光以尽量大的入射角入射到通过大角度光阑入射到光电感应装置上。
下面以粒子分析仪为血液细胞分析仪为例对本申请进行具体说明，本领域技术人员应当理解，粒子分析仪还可以是其它应用光散射法识别粒子的仪器。
如图3所示粒子分析仪的光学系统原理图，血液细胞分析仪的光学系统包括前光组件905、流动室105和散射光收集组件906。前光组件905用于提供照射被检测血液细胞的光束；流动室105用于提供被检测细胞被光束照射的场所，通常情况下，流动室105是一个具有可供鞘液裹挟着细胞通过的小孔的透明小室；散射光收集组件906用于直接接收被检测粒子被光束激发后的散射光，散射光收集组件906与流动室105之间没有对散射光进行准直、会聚和/或整形处理的光学器件。
在一种具体实例中，前光组件905包括激光发生器101和沿激光光路设置的准直透镜102、两个相互垂直放置的柱面镜103和104，激光发生器101例如可以为激光二极管。流动室105位于柱面镜和散射光收集组件906之间，准直透镜102、两个相互垂直放置的柱面镜103和104对激光进行收集汇聚后，在流动室105处形成光斑。散射光收集组件906包括低角度光阑201、低角度光电感应装置202、中角度光阑203、中角度光电感应装置204、大角度光阑205和大角度光电感应装置206，其中，低角度光阑201和中角度光阑203整合在第一光阑板301上，如图3和6所示，第一光阑板301设置在与散射光光轴垂直的平面上。在其它具体实例中，低角度光阑201和中角度光阑203也可以不设置在同一平面上，低角度光阑201和中角度光阑203之间可以具有一定的夹角或平行设置。本实施例中，低角度光电感应装置202和中角度光电感应装置204也可以整合为一体，分别与其对应的低角度光阑201和中角度光阑203平行设置。大角度光阑205相对于散射光光轴呈30°-60°夹角设置；大角度光电感应装置206与大角度光阑205平行设置。
在流动室后垂直光轴的每个平面上，不同散射角在同一平面上形成不同直径的散射同心圆，通过在该平面上放置光阑，加工出不同直径的开孔，即可控制入射光阑后面散射光的角度范围。本实施例中，低角度光阑201和中角度光阑203设置在垂直于光轴的同一平面上，两光阑的通光孔的尺寸根据其通过的对应角度范围的散射光和光阑到流动室的距离而确定，在本实施例中，定义第一角度范围为1°-4°，第二角度范围为6°-20°，第三角度范围为22°-42°，当低角度光阑201和中角度光阑203所在平面到流动室的距离确定后，低角度光阑201和中角度光阑203的通光孔的尺寸也可确定。
如图4所示为低角度光阑201和中角度光阑203所在平面的正面视图，系统的光轴通过点划线十字交叉点，低角度光阑201的通光孔的形状为中间设有挡光条401的第一角度范围散射光的散射圆，本实施例中，低角度光阑201的通光孔为中间设有挡光条401的4°散射光的散射圆403，低角度光阑201的通光孔的圆心位于光轴上，挡光条的作用是遮挡光轴上的光和与光轴夹角很小的光，因为在光轴上，激光的光强远大于细胞发出的散射光的强度，为减少误差，滤除光轴上的光和与光轴夹角很小的光。挡光条的宽度根据第一角度范围中的最小角度确定，本实施例中，挡光条的宽度等于1°散射光散射圆的直径，从而可使低角度光阑201通过1°～4°的散射光。
中角度光阑203的通光孔受光电感应装置的面积和形状的影响，其形状可以为由直边402、与直边402相对的第二角度范围中最大角散射光的散射圆弧404和与直边402垂直的两平行边405、406围合成的形状，其中直边402与第二角度范围最小角散射光的散射圆相切，本实施例中，直边402与6°散射光的散射圆相切，散射圆弧404为20°散射圆弧，从而可实现6°～20°散射光通过中角度光阑203。因光电感应装置的感光面通常是矩形，为了尽量多的通过散射光，两平行边之间具有距离H，本实施例中，H长度由其后的大角度光电感应装置的感光面尺寸确定，H越大则接收到散射信号越完整，信号强度越大。中角度光阑203的通光孔的这种形状与矩形的光电感应装置比较适配。当然，本领域技术人员根据本申请公开的内容，也可以将直边402延长到两平行边405、406消失、而直边402直接与散射圆弧404相接，即中角度光阑203的通光孔的形状为由直边402和散射圆弧404围合成的形状。
如图5、6所示，低角度光电感应装置202和中角度光电感应装置204整合为一体的中低角度光电感应装置501包括等大且中间留有一定间隙的矩形光电二极管面元A和面元B，第一光阑板301中的低角度光阑和中角度光阑分别对准中角度光电感应装置的面元B和低角度光电感应装置的面元A。中低角度光电感应装置501采用贴片陶瓷封装，直接焊接在PCB板502上，PCB板502背面有信号输出端子，可通过信号线将低角度和中角度散射光信号输出至放大电路。第一光阑板301、中低角度光电感应装置501通过螺钉装配至第一结构件601上，第一结构件601装配到与流动室105具有一定距离且垂直于光轴的平面上。
如图7所示，大角度光阑205开孔为矩形，以实现水平面内22°～42°的高角度散射光通过。大角度光阑205采用贴片陶瓷封装，直接焊接在PCB板701上，PCB板背面有信号输出端子，可通过信号线将大角度散射光信号输出至放大电路。
如图8所示，大角度光阑205和大角度光电感应装置206通过螺钉装配至第二结构件801上。如图9所示，第二结构件801上具有与大角度光阑呈一定角度的倒角面802，将第二结构件801通过螺钉与第一结构件601连接，在连接时，将第二结构件801上倒角面贴合在第一光阑板301上，以使大角度光阑205与散射光光轴成一定角度，装配后的第一结构件601和第二结构件801如图10所示。因此通过该倒角面802的倒角度数，可控制大角度光阑205与散射光光轴的夹角。当然，第一结构件和第二结构件也可以加工成一体成型的结构。本实施例中，大角度光阑205与大角度光电感应装置206都相对于散射光光轴倾斜45°角或基本倾斜45°角(即45°附近的角)放置，这有利于减少大角度光电感应装置的感光面积和提高大角度光电感应装置的光响应。
如图11a所示，将倾斜45°放置的大角度光电感应装置206与垂直光轴放置的光电感应装置206a进行比较，分析不同倾斜角的光响应。典型光电二极管的归一化响应与入射光线与感光面夹角的关系曲线如11b所示，光线垂直入射响应最大，倾斜入射响应迅速减小。以图11a为示意图，设流动室内孔细胞散射角为θ，流动室内孔鞘液折射率为n，经流动室折射后，散射光入射光电感应装置206和光电感应装置206a的入射角分别为i1和i2。则
i1＝min[135°-arcsin(n sinθ)，45°+arcsin(n sinθ)]
i2＝90°-arcsin(n sinθ)
大角度散射角范围在22°～42°之间，出射流动室后的折射角很大。以30°散射角和流动室内孔鞘液折射率n＝1.33269为例带入上面的公式，得到i1＝86.79°，i2＝41.79°。由11b可知垂直光轴放置光电感应装置206a其响应是倾斜45°放置的大角度光电感应装置206的30％，其他高角度散射光也基本如此。可见本实施例中设置大角度光阑205和大角度光电感应装置206与光轴呈45°放置，可以大幅提高大角度散射光的响应，降低大角度信号通道光电放大电路的增益，抑制噪声，提高电路信噪比。
当然，本领域技术人员应当理解，大角度光阑205和大角度光电感应装置206与光轴的夹角也可以是其它角度值，例如40°、43°、47°或50°。
整体光学系统如图12所示，包括前光组件905、整流组件904、流动室105、流动室调节滑块903、散射光收集组件906、基板901、减震垫902，基板901下方的四个橡胶减震垫902起到隔振缓冲效果，以保护光学基板上各光学元件；流动室105与整流组件904装配在一起，与散射光收集组件906一同安装在流动室调节滑块903上。
值得注意的是，本申请实施例中没有采用散射光收集透镜，散射光收集组件是直接接收散射光，细胞被光束激发后发出的散射光直接到达低角度光阑、中角度光阑和大角度光阑，即细胞发出的散射光未经准直、会聚和/或整形处理而直接到达低角度光阑、中角度光阑和大角度光阑，并通过低角度光阑、中角度光阑和大角度光阑后分别直接到达低角度光电感应装置、中角度光电感应装置和大角度光电感应装置，因此散射光收集光路的结构得到简化，大幅缩短了光路长度、减小光学系统体积，光学系统的尺寸远小于现有五分类血液细胞分析仪光学系统，大约仅为现有五分类血液细胞分析仪光学系统的1/4。
以血液细胞分析仪为例，本实施方式的具体工作过程为，由激光发生器101产生激光，经过准直非球面透镜102将激光束准直，后经过相互垂直放置的柱面镜103和104整形汇聚到流动室105中。测量计数时液路系统将试剂处理后含有白细胞的样本液注入流动室105内，样本液被鞘液包裹压缩至流动室105内孔中央狭窄区域快速流过激光照射区域，发出散射光。散射光经过流动室105折射后出射，不经过散射光收集透镜会聚，直接入射到流动室后面放置的三个光阑和光电感应装置，分别检测低、中、大三个角度范围的散射光信号，并把光信号转化电脉冲信号后输出。操作时，精确调节流动室105与第一结构件601和第二结构件801的位置，使其达到角度设计要求。
白细胞分类计数测量采用DIFF+BASO的双通道方法，即在一个测量周期内先后进行DIFF和BASO通道两次鞘流推样时序，可生成三维的DIFF和BASO散点图，如图13a所示为DIFF通道的三维散点图，图13b所示为BASO通道的三维散点图。将图13a和13b的三维散点图在两个方向投影，可分别得到两张二维散点图，如图14a和图14b所示，其中图14a的DIFF散点图信息最为丰富，负责淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞核和异常细胞的分类；图14b的BASO散点图负责嗜碱性粒细胞和异常细胞的分类。可见，在高嗜酸性粒细胞样本的DIFF散点图中，LAS-WAS(高角度)投影方向嗜酸性粒细胞与中性粒细胞核界限明显，很容易将二者区分开来。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (22)
1.粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达低角度光阑；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号，其中，所述通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达低角度光电感应装置；
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达中角度光阑；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号，其中，所述通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达中角度光电感应装置；
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达大角度光阑；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号，其中，所述通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光在不经过任何器件的情况下直接到达大角度光电感应装置；
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围。
2.如权利要求1所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，其中，所述大角度光阑相对于所述光轴倾斜设置，使得所述光轴不经过所述大角度光阑的通光孔的圆心。
3.如权利要求2所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述大角度光电感应装置与所述大角度光阑平行设置。
4.如权利要求2或3所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述大角度光阑相对于所述光轴成30°～60°角设置。
5.如权利要求4所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述大角度光阑相对于所述光轴成40°、43°、45°、47°、50°角或基本成40°、43°、45°°、47°、50°角设置。
6.如权利要求1至5中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，还包括第一结构件和第二结构件，所述第一光阑板、低角度光电感应装置和中角度光电感应装置安装在第一结构件上，所述第一结构件装配在与所述流动室具有一定距离且垂直于所述光轴的平面上，使得所述第一光阑板、所述低角度光电感应装置设置于和光轴垂直的平面上；所述大角度光阑和所述大角度光电感应装置安装在所述第二结构件上，所述第二结构件装配在与所述流动室具有一定距离且相交但不垂直于所述光轴的平面上，使得所述大角度光阑与所述光轴倾斜设置。
7.如权利要求6所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述第二结构件具有与大角度光阑呈45°或呈基本45°的倒角面，所述倒角面贴合在第一光阑板上，以使大角度光阑与所述光轴成45°或基本成45°。
8.如权利要求1至7中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述低角度光阑与所述中角度光阑彼此平行地设置在与所述光轴垂直的平面上。
9.如权利要求8所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述低角度光阑和所述中角度光阑设置在与所述光轴垂直的同一平面上。
10.如权利要求9所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述低角度光阑和中角度光阑整合在第一光阑板上，所述低角度光电感应装置和中角度光电感应装置分别与其对应的低角度光阑和中角度光阑平行设置。
11.如权利要求1至10中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述低角度光阑的通光孔的形状为中间设有挡光条的第一角度范围散射光的散射圆，低角度光阑的通光孔的圆心位于所述光轴上。
12.如权利要求11所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述挡光条的宽度根据第一角度范围中的最小角度确定。
13.如权利要求11所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述挡光条的宽度等于1°散射光散射圆的直径。
14.如权利要求1至13中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述中角度光阑的通光孔的形状为由直边、与所述直边相对的第二角度范围中最大角散射光的散射圆弧和与所述直边垂直的两平行边围合成的形状，所述直边与第二角度范围最小角散射光的散射圆相切；或所述中角度光阑的通光孔的形状为由直边和第二角度范围中最大角散射光的散射圆弧围合成的形状，所述直边与第二角度范围最小角散射光的散射圆相切。
15.如权利要求1至14中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述低角度光电感应装置、中角度光电感应装置和大角度光电感应装置分别包括矩形的光电二极管面元，所述低角度光电感应装置、中角度光电感应装置和大角度光电感应装置焊接在PCB板上，该PCB板的背面有信号输出端子，从而可通过信号线将低角度散射光信号、中角度散射光信号和大角度散射光信号输出至放大电路。
16.如权利要求1至15中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，第一角度范围为1°～4°，第二角度范围为6°～20°。
17.如权利要求1至16中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，第三角度范围为22°～42°。
18.如权利要求1至17中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述大角度光阑开孔为矩形；优选的，所述大角度光阑的矩形开孔设置有缺口。
19.如权利要求1至18中任一项所述的粒子分析仪的光学系统，其特征在于，所述大角度光阑的数量仅为一个；所述大角度光电感应装置的数量仅为一个。
20.粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号；
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号；
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号；
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围；
其中，所述大角度光阑相对于所述光轴倾斜设置，使得所述光轴不经过所述大角度光阑的通光孔的圆心。
21.粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光未经任何处理地直接到达低角度光阑；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号，其中，与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光通过低角度光阑后直接到达低角度光电感应装置；
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光未经任何处理地直接到达中角度光阑；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号，其中，与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光通过中角度光阑后直接到达中角度光电感应装置；
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光经未经任何处理地直接到达大角度光阑；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号，其中，与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光通过大角度光阑后直接到达大角度光电感应装置；
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围；
其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光在不经过大角度光阑的情况下直接到达低角度光阑，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光在不经过大角度光阑的情况下直接到达中角度光阑。
22.粒子分析仪的光学系统，包括：
前光组件，用于提供照射被检测粒子的光束；
流动室，用于提供被检测粒子被光束照射的场所；
散射光收集组件，用于接收被检测粒子被光束激发后的散射光，其特征在于，所述散射光收集组件包括：
低角度光阑，所述低角度光阑的通光孔设置在与所述散射光的光轴的夹角为第一角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第一角度范围的散射光未经任何处理地直接到达低角度光阑；
低角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第一角度范围的光路上，用于感应通过所述低角度光阑的第一角度范围的散射光并输出电信号，
中角度光阑，所述中角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第二角度范围的散射光经未经任何处理地直接到达中角度光阑；
中角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第二角度范围的光路上，用于感应通过所述中角度光阑的第二角度范围的散射光并输出电信号，
大角度光阑，所述大角度光阑的通光孔设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，其中，从流动室出射后的与所述光轴的夹角为第三角度范围的散射光未经任何处理地直接到达大角度光阑；
大角度光电感应装置，其设置在与所述光轴的夹角为第三角度范围的光路上，用于感应通过所述大角度光阑的第三角度范围的散射光并输出电信号，
所述第二角度范围大于第一角度范围，第三角度范围大于第二角度范围，所述第三角度范围为22°～42°。
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