CN113049476B - 用于分析样品中的颗粒和/或细胞的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及装置、装置系统以及用于分析样品中的细胞(例如，血细胞)和/或颗粒的方法。本公开提供各种装置和装置系统，其可以包括：光源，聚光透镜，以及一个、两个或多个检测器。这些装置和装置系统还可以包括流动室或包括有流动室的卡盒装置。本公开提供各种方法，其可以包括步骤：使用光源来发出照射光；使用该照射光来照明样品流；并且使用一个、两个或多个检测器来检测被聚集的散射光和荧光。这些方法可以包括使用流动室来形成样品流。这些方法还可以包括步骤：将样品接收到具有流动室的卡盒装置中；使用该卡盒装置来混合样品与试剂以形成测量样品；并且使用该流动室来形成该测量样品的样品流。
Description
本申请是申请日为2018年06月12日、申请号为2018800397417、发明名称为用于细 胞分析的装置和方法的专利申请的分案申请。
优先权声明
本申请要求于2017年6月14日提交的标题为“用于细胞分析的装置和方法(Devices and Methods for Cell Analysis)”的美国临时专利申请第62/519,467号的优先权，其全部内容通过引用并入本文并作为依据。
技术领域
本公开涉及药物、细胞计数和医疗装置。
背景技术
本文引用的所有出版物都通过引用全部并入本文，就如同每个单独的出版物或专利申请被具体并单独地指出通过引用并入本文一样。以下描述包括可以用于理解本公开的信息。这并不承认本文所提供的任何信息是现有技术或与本公开相关或任何具体或隐含地引用的出版物是现有技术。
流式细胞计数(flow cytometry)是用于检测样品中的细胞并高通量地分析其特征的强大方法。通过在流动室内形成样品流并使用来自于光源的光照射该样品流，信号例如具有前向角的散射光、具有侧向角的散射光以及荧光可以从单个细胞中被检测到，并且该信号可以用于分析该细胞的特征例如细胞大小、细胞粒度、细胞核酸、细胞膜完整性以及细胞抗原表达等。
在临床应用中，流式细胞计数已被广泛用于检测和分析人体或动物血液中的细胞，例如计数血细胞的数量、将血细胞分为不同的类型(例如白细胞、红细胞和血小板)、以及分析细胞的抗原表达(例如，CD4+抗原、CD8+抗原等)。例如，在血液分析中，流式细胞计数已被用于测量每个样品体积中白细胞的总数、红细胞的总数和血小板的总数，并将白细胞进一步分为不同的亚型(例如，淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞以及嗜碱性粒细胞)并确定他们各自的百分比。再例如，流式细胞计数用于在AIDS诊断中计数血液中的CD4+淋巴细胞和CD8+淋巴细胞的数目。
用于流式细胞计数分析的传统分析仪通常具有固定的流动室来形成样品流。流动室与光学检测部件之间的对准是固定的并且没有偏差。相反，在具有可更换或一次性流动室的分析仪中，每当流动室被更换时，流动室与光学检测部件之间的对准可能具有显著的偏差。该对准偏差对于流动室在每次样品测量后被处理和更换的分析仪而言会成为突出的问题。
此外，传统分析仪中的流动室通常具有至少两个用于信号检测的光学透明表面，其中一个表面被用来测量来自于样品流的具有前向角的散射光(例如，散射角小于约20度)，并且另一个表面被用来测量来自于样品流的具有侧向角的散射光(例如，散射角大于约70度)、以及荧光或两者。然而，在一些分析仪中，流动室(例如，一些通过塑料注射成型工艺制成的低成本流动室)可能仅具有一个用于信号检测的光学透明表面。低成本的可更换或一次性流动室对于许多应用例如即时诊断而言是必要的。但是，仅具有一个用于信号检测的光学透明表面的流动室可能限制可检测信号的选择。
另外，可更换或一次性流动室通常被构建在卡盒装置中，并且卡盒装置的表面或光路中任何其他表面可以将光反射回光源并引入不想要的噪声。而且，从可更换或一次性流动室内的目标(例如，颗粒和细胞)检测到的光信号的强度可能是弱的，因此提高光信号的聚集效率具有挑战性。
为了应对这些挑战，本公开提供用于分析颗粒和细胞的各种装置和方法。
发明内容
将结合装置、系统和方法描述并说明以下实施例及其方面，其是示例性和说明性的，并非限制范围。
为了解决上面讨论的那些挑战，本公开提供用于分析颗粒和细胞的各种装置和方法。在各种实施例中，本公开提供用于分析血液样品中的细胞的各种装置和方法。在各种实施例中，这些装置和方法也可以用于分析样品中的其他颗粒(例如，珠、纳米颗粒、蛋白质分子、核酸分子等)。在各种实施例中，这些装置和方法适用于可更换或一次性的流动室。在各种实施例中，这些装置和方法适用于仅具有一个用于信号检测和测量的光学透明表明的流动室。在各种实施例中，这些装置和方法也与其他流动室兼容，例如，固定的流动室和具有超过一个用于信号检测和测量的光学透明表面的流动室。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：光源，其被配置为发出用于照明样品流的照射光，其中所述样品流包括颗粒和/或细胞；聚光透镜，其被配置为聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测所述具有前向角的散射光的信号和所述荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：流动室，其被配置为形成测量样品的样品流，所述测量样品包括颗粒和/或细胞；光源，其被配置为发出用于照明所述样品流的照射光；聚光透镜，其被配置为聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测所述具有前向角的散射光的信号和所述荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒或/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种分析样品流中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用光源来发出照射光；使用所述照射光来照明所述样品流；使用聚光透镜来聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光；并且使用一个、两个或多个检测器来检测所述具有前向角的散射光的信号和所述荧光的信号。
本公开的各种实施例提供一种分析测量样品中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用流动室来形成所述测量样品的样品流；使用光源来发出照射光；使用所述照射光来照明所述样品流；使用聚光透镜来聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光；并且使用一个、两个或多个检测器来检测所述具有前向角的散射光的信号和所述荧光的信号。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：光源，其被配置为发出用于照明所述样品流的照射光，其中所述样品流包括颗粒和/或细胞；聚光透镜，其被配置为聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的具有侧向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测所述具有侧向角的散射光的信号和所述荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：流动室，其被配置为形成测量样品的样品流，所述测量样品包括颗粒和/或细胞；光源，其被配置为发出用于照明所述样品流的照射光；聚光透镜，其被配置为聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的具有侧向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测所述具有侧向角的散射光的信号和所述荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种分析样品流中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用光源来发出照射光；使用所述照射光来照明所述样品流；使用聚光透镜来聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞具有侧向角的散射光以及荧光；并且使用一个、两个或多个检测器来检测所述具有侧向角的散射光的信号和所述荧光的信号。
本公开的各种实施例提供一种分析测量样品中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用所述流动室来形成所述测量样品的样品流；使用光源来发出照射光；使用所述照射光来照明所述样品流；使用聚光透镜来聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞具有侧向角的散射光以及荧光；并且使用一个、两个或多个检测器来检测所述具有侧向角的散射光的信号和所述荧光的信号。
本公开的各种实施例提供用于分析样品中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：将所述样品接收到具有流动室的卡盒装置中；使用所述卡盒装置来混合所述样品与试剂以形成测量样品；使用所述流动室来形成所述测量样品的样品流；使用光源来发出照射光；使用所述照射光来照明所述样品流；使用聚光透镜来聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的散射光以及荧光两者；并且使用一个、两个或多个检测器来检测所述散射光的信号和所述荧光的信号。在一些实施例中，所述散射光包括前向散射光，即，具有前向角的散射光(例如，散射角小于约25度)。在其他实施例中，所述散射光包括侧向散射光，即，具有侧向角的散射光(例如，散射角大于约25度)。
附图说明
参考附图中示出了示例性实施例。本文公开的实施例和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。
图1A根据本公开的各种实施例示出了如本文所公开的装置或装置系统的一个非限制性示例，该示例包括样品供应单元、检测单元和信号分析单元。
图1B根据本公开的各种实施例示出了检测单元的一个非限制性示例，该示例包括光源、聚焦模块、流动室、聚光透镜、接收模块和检测器。
图2A和图2B根据本公开的各种实施例示出了检测单元的一个非限制性示例，在该示例中流动室被用来形成测量样品的样品流。
图3A根据本公开的各种实施例示出了当阻挡照射光时，光束阻挡器还阻挡具有小于θ1的散射角的散射光。
图3B根据本公开的各种实施例示出了光束阻挡器可以是包括不透明材料的光阻挡条。
图4A根据本公开的各种实施例示出了光束阻挡器可以被定位在流动室与聚光透镜之间。
图4B根据本公开的各种实施例示出了光束阻挡器可以被定位在聚光透镜的后面。
图5A根据本公开的各种实施例示出了球面透镜具有至少一个具有球面形状的曲面。
图5B根据本公开的各种实施例示出了非球面透镜具有至少一个由方程式定义的非球面形状的曲面。
图6A和6B根据本公开的各种实施例示出了流动室可以被定位在一个透镜的焦点处或该透镜的焦点附近(图6A)，并且远离另一个透镜的焦点(图6B)。
图6C和6D根据本公开的各种实施例示出了椭圆光斑沿着样品流方向的直径(d1)(即，沿着y轴的直径)是窄的，并且椭圆光斑垂直于样品流方向的直径(d2)(即，沿着x轴的直径)是宽的。
图7A根据本公开的各种实施例示出了一个非限制性示例，其中圆形光斑被用来照射样品流。
图7B根据本公开的各种实施例示出了当光斑与样品流具有对准偏差ΔX时，光斑不再能够照射样品流。
图7C根据本公开的各种实施例示出了一个非限制性示例，其中椭圆光斑被用来照射样品流。
图7D根据本公开的各种实施例示出了在对准偏差ΔX相同的情况下，光斑仍能够照射样品流。
图8根据本公开的各种实施例示出了图2B中的检测单元的放大视图。
图9A和9B根据本公开的各种实施例示出了获得椭圆光斑的另一个非限制性示例，其中聚焦模块903包括聚束透镜909和柱面透镜911。
图10A根据本公开的各种实施例示出了可被使用的具有鞘流的流动室，其中在流动室内样品流被鞘流包围。
图10B根据本公开的各种实施例示出了可被使用的无鞘流的流动室，其中在流动室内没有鞘流包围样品流。
图11根据本公开的各种实施例示出了光源的一个非限制性示例，该示例包括发光部件、光纤和聚束透镜。
图12根据本公开的各种实施例示出了荧光和散射光的散布图的一个非限制性示例，在该示例中每个点代表一个在样品流中正被检测的白细胞。
图13根据本公开的各种实施例示出了直方图的一个非限制性示例，在该示例中荧光的强度被绘制为x轴，并且被检测到的具有相应强度的荧光的细胞的数量被绘制为y轴。
图14根据本公开的各种实施例示出了荧光和散射光的散布图的一个非限制性示例，在该示例中每个点代表一个在样品流中正被检测的红细胞或血小板。
图15根据本公开的各种实施例示出了直方图的一个非限制性示例，在该示例中散射光的强度被绘制为x轴，并且被检测到的具有相应强度的散射光的细胞的数量被绘制为y轴。
图16A和16B根据本公开的各种实施例示出了检测单元的另一个非限制性示例。
图16C根据本公开的各种实施例示出了光源、聚焦模块和流动室的放大视图。在该非限制性示例中，球面透镜1605的光轴和柱面透镜1606的光轴是共轴的，并且它们还与从光源发出的光的中心轴1616共轴。
图16D根据本公开的各种实施例示出了光源、聚焦模块和流动室的放大视图。在该非限制性示例中，球面透镜1605的光轴和柱面透镜1606的光轴是共轴的，但是它们不与从光源发出的光的中心轴1616共轴。
图16E根据本公开的各种实施例示出了检测单元的一个非限制性示例，在该示例中两个透镜1605和1606彼此共轴，但是它们不与从光源1602发出的光的中心轴1616共轴。
图16F根据本公开的各种实施例示出了检测单元的一个非限制性示例，在该示例中透镜1606与发出的光的中心轴1616共轴，但是透镜1605不与发出的光的中心轴1616共轴。
图16G根据本公开的各种实施例示出了光源、聚焦模块和流动室的放大视图。在该非限制性示例中，流动室1601以流动室的表面1621不垂直于照射光1617的方式倾斜。例如，表面1621与照射光1617的中心轴1616之间的角θ3不等于90度。
图17示出了可以与本文所公开的任何实施例一起使用的双合透镜的示例实施例。
图18A和18B根据本公开的各种实施例示出了检测单元的一个非限制性示例，在该示例中使用双合透镜来提高聚集效率。
具体实施方式
本文引用的所有参考文献均全部通过引用并入本文，如同在本文中完全阐述的一样。除非另有定义，否则本文所使用的技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。Tabelling，《微流体力学导论(再版)》(Introduction toMicrofluidics)，牛津大学出版社(2010年)；Hguyen等人，《微流体的基本原理和应用(第2版)》(Fundamentals and Applications of Microfluidics 2nd ed.)，Artech HouseIncorporated(2006年)；Berg等人，《用于医疗应用的微流体》(Microfluidics forMedical Applications)，皇家化学学会(2014年)；Gomez等人，《微流体的生物学应用(第1版)》(Biological Applications of Microfluidics 1st ed.)，Wiley-Interscience(2008年)；和Colin等人，《微流体(第1版)》(Microfluidics 1st ed.)，Wiley-ISTE(2010年)为本领域技术人员提供了本申请中使用的许多术语的一般指导。
本领域技术人员将认识到类似于或等同于本文所述那些的许多方法和材料可以用于实践本公开。通过以下结合附图的详细描述，本公开的其他特征和优点将变得显而易见，附图以示例的方式示出了本公开的实施例的各种特征。实际上，本公开决不限于所描述的方法和材料。为了方便起见，本文在说明书、示例和所附权利要求书中使用的某些术语在此被收集。
除非另有说明或上下文暗示，以下术语和短语包括以下提供的含义。除非另有明确说明或从上下文中显而易见，否则以下术语和短语不排除该术语或短语在其所属领域中获得的含义。除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。应当理解，本公开不限于本文所述的具体方法、方案和试剂等，因此可以变化。本文所使用的定义和术语是为了帮助描述特定的实施例，而不是为了限制权利要求。
如本文所用，术语“包括(comprising)”或“包括(comprises)”用于指组合物、方法及其各自的组分，所述组合物、方法及其各自的组分可以用于实施例，但包括未指定的要素，无论是否有用。本领域技术人员将理解，一般而言，本文所使用的术语通常旨在作为“开放性”术语(例如，术语“包括(including)”应解释为“包括但不限于”、术语“具有”应解释为“至少具有”、术语“包括(includes)”应解释为“包括但不限于”等)。
除非另外说明，否则在描述本申请的特定实施例的上下文中(特别是在权利要求的上下文中)使用的术语“一个(a)”和“一个(an)”和“该”以及类似的参考可以被解释为涵盖单数和复数。本文中数值范围的叙述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法。除非本文另有说明，否则将每个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中被单独引用一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文中关于某些实施例提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本申请，而不对所要求保护的本申请的范围构成限制。缩写“例如(e.g.)”衍生自拉丁语exempli gratia，并且在本文用于指示非限制性示例。因此，缩写“例如(e.g.)”与术语“例如(for example)”同义。说明书中的任何语言都不应被解释为指示实践本申请所必需的任何未要求保护的元件。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：光源，其被配置为发出用于照明样品流的照射光，其中样品流包括颗粒和/或细胞；聚光透镜，其被配置为聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测具有前向角的散射光的信号和荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：流动室，其被配置为形成测量样品的样品流，测量样品包括颗粒和/或细胞；光源，其被配置为发出用于照明样品流的照射光；聚光透镜，其被配置为聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测具有前向角的散射光的信号和荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：光源，其被配置为发出用于照明样品流的照射光，其中样品流包括颗粒和/或细胞；聚光透镜，其被配置为聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有侧向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测具有侧向角的散射光的信号和荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：流动室，其被配置为形成测量样品的样品流，测量样品包括颗粒和/或细胞；光源，其被配置为发出用于照明样品流的照射光；聚光透镜，其被配置为聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有侧向角的散射光以及荧光两者；以及一个、两个或多个检测器，其被配置为检测具有侧向角的散射光的信号和荧光的信号。如本文所公开的装置或装置系统可以被用于分析样品中的颗粒和/或细胞。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括聚焦模块，该聚焦模块被配置为聚焦照射光以在样品流上形成椭圆光斑。在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括接收模块，该接收模块被配置为将被聚光透镜所聚集的散射光和荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括双合透镜，该双合透镜被配置为聚焦被聚集的荧光。在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括信号分析单元，该信号分析单元被配置为分析散射光的信号和荧光的信号以分析颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供分析样品流中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用光源来发出照射光；使用该照射光来照明样品流；使用聚光透镜来聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光两者；并且使用一个、两个或多个检测器来检测具有前向角的散射光的信号和荧光的信号。
本公开的各种实施例提供一种分析样品流中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用流动室来形成测量样品的样品流；使用光源来发出照射光；使用照射光来照明样品流；使用聚光透镜来聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有前向角的散射光以及荧光；并且使用一个、两个或多个检测器来检测具有前向角的散射光的信号和荧光的信号。在一些实施例中，两个独立的检测器被用来检测具有前向角的散射光的信号和荧光的信号。在各种实施例中，该方法还包括使用聚焦模块来聚焦照射光以在样品流上形成椭圆光斑。在各种实施例中，该方法还包括使用接收模块来将被聚光透镜所聚集的具有前向角的散射光以及荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。在各种实施例中，该方法还包括使用双合透镜来聚焦被聚集的荧光。在各种实施例中，该方法还包括使用信号分析单元来分析具有前向角的散射光的信号和荧光的信号以分析颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供分析样品流中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用光源来发出照射光；使用该照射光来照明样品流；使用聚光透镜来聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有侧向角的散射光以及荧光两者；并且使用一个、两个或多个检测器来检测具有侧向角的散射光的信号和荧光的信号。
本公开的各种实施例提供一种分析样品流中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：使用流动室来形成测量样品的样品流；使用光源来发出照射光；使用照射光来照明样品流；使用聚光透镜来聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的具有侧向角的散射光以及荧光；并且使用一个、两个或多个检测器来检测具有侧向角的散射光的信号和荧光的信号。在一些实施例中，两个独立的检测器被用来检测具有侧向角的散射光的信号和荧光的信号。在各种实施例中，该方法还包括使用聚焦模块来聚焦照射光以在样品流上形成椭圆光斑。在各种实施例中，该方法还包括使用接收模块来将被聚光透镜所聚集的具有侧向角的散射光以及荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。在各种实施例中，该方法还包括使用双合透镜来聚焦被聚集的荧光。在各种实施例中，该方法还包括使用信号分析单元来分析具有侧向角的散射光的信号和荧光的信号以分析颗粒和/或细胞。
本公开的各种实施例提供一种用于分析样品中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：将样品接收到具有流动室的卡盒装置中；使用卡盒装置来混合样品与试剂以形成测量样品；使用流动室来形成测量样品的样品流；使用光源来发出照射光；使用照射光来照明样品流；使用聚光透镜来聚集来自于样品流中的颗粒和/或细胞的散射光以及荧光两者；并且使用一个、两个或多个检测器来检测散射光的信号和荧光的信号。在一些实施例中，散射光包括前向散射光，即，具有前向角的散射光(例如，散射角小于约25度)。在其他实施例中，散射光包括侧向散射光，即，具有侧向角的散射光(例如，散射角大于约25度)。在各种实施例中，两个独立的检测器被用来检测散射光的信号和荧光的信号。在各种实施例中，该方法还包括使用聚焦模块来聚焦照射光以在样品流上形成椭圆光斑。在各种实施例中，该方法还包括使用接收模块来将被聚光透镜所聚集的散射光和荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。在各种实施例中，该方法还包括使用双合透镜来聚焦被聚集的荧光。在各种实施例中，该方法还包括使用信号分析单元来分析散射光的信号和荧光的信号以分析颗粒和/或细胞。
在各种实施例中，光源包括激光二极管、发光二极管(LED)、激光模块或卤素灯，或者激光二极管、发光二极管(LED)、激光模块和卤素灯的组合。在一些实施例中，光源包括激光二极管和光纤。
在各种实施例中，聚光透镜包括球面透镜、非球面透镜或双合透镜，或者球面透镜、非球面透镜和双合透镜的组合。在一些实施例中，聚光透镜是球面透镜。在一些实施例中，聚光透镜是非球面透镜。在一些实施例中，聚光透镜是双合透镜。
在各种实施例中，如本文所公开的装置或装置系统包括两个独立的检测器：一个检测器被配置为检测具有前向角的散射光的信号并且另一个检测器被配置为检测荧光的信号。在各种实施例中，如本文所公开的装置或装置系统包括两个独立的检测器：一个检测器被配置为检测具有侧向角的散射光的信号并且另一个检测器被配置为检测荧光的信号。
在各种实施例中，如本文所公开的装置或装置系统包括第一检测器，该第一检测器被配置为检测具有前向角的散射光的信号，以及第二检测器，该第二检测器被配置为检测荧光的信号。在各种实施例中，如本文所公开的装置或装置系统包括包括第一检测器，该第一检测器被配置为检测具有侧向角的散射光的信号，以及第二检测器，该第二检测器被配置为检测荧光的信号。根据本公开，术语“第一”和“第二”被用于分辨不同的检测器，并且它们不指示任何顺序关系。
在各种实施例中，用于荧光的检测器包括光电二极管、雪崩光电二极管或硅光电倍增管，或者光电二极管、雪崩光电二极管和硅光电倍增管的组合。
在各种实施例中，被聚集的散射光包括具有小于约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25度的散射角的前向散射光，或者由具有小于约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25度的散射角的前向散射光组成。在各种实施例中，被检测的前向散射光包括具有小于约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25度的散射角的散射光，或者由具有小于约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25度的散射角的散射光组成。
在各种实施例中，被聚集的散射光包括具有大于约25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度的散射角的侧向散射光，或者由具有大于约25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度的散射角的侧向散射光组成。在各种实施例中，被检测的散射光包括具有大于约25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度的散射角的侧向散射光，或者由具有大于约25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度的散射角的侧向散射光组成。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括聚焦模块。
在一些实施例中，聚焦模块被配置为聚焦照射光以在样品流上形成椭圆光斑。在一些实施例中，聚焦模块包括与照射光的中心轴或者不共轴或者不垂直的透镜。
在各种实施例中，椭圆光斑具有大于流动室的宽度的宽度。在各种实施例中，椭圆光斑覆盖超过流动室的整个宽度。在各种实施例中，椭圆光斑的长轴(d2)垂直于样品流的方向并且椭圆光斑的短轴(d1)沿着样品流的方向。在各种实施例中，d2︰d1的比例大于1或者在约为2-5、5-10、10-15、15-20或20-25的范围内。
在各种实施例中，椭圆光斑的长轴(d2)大于流动室的宽度(d3)。在各种实施例中，d2︰d3的比例在约为2-5、5-10、10-15、15-20或20-25的范围内。
在各种实施例中，位于流动室上的椭圆光斑在平行于样品流的方向上具有约为4-5、5-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、90-99、或99-100μm的直径，并且在垂直于样品流的方向上具有约为40-100、100-500、500-1000、1000-1500、1500-2000、2000-2500、2500-3000、3000-3500、3500-4000、4000-4500、或4500-5000μm的直径。在一些实施例中，位于流动室上的椭圆光斑在平行于样品流的方向上具有约为15-16、16-20、20-30、30-40或40-50μm的直径，并且在垂直于样品流的方向上具有约为150-160、160-200、200-500、500-1000、1000-1500、1500-2000或2000-2500μm的直径。
在各种实施例中，在流动室内形成的样品流在垂直于样品流的方向上具有约为4-5、5-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90或90-100μm的宽度。在一些实施例中，在流动室内形成的样品流在垂直于样品流的方向上具有约为20-30、30-40或40-50μm的宽度。
在各种实施例中，流动室在垂直于样品流的方向上具有约为4-5、5-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90或90-100μm的宽度。在一些实施例中，流动室在垂直于样品流的方向上具有约为20-30、30-40或40-50μm的宽度。在各种实施例中，流动室具有范围约为1-10、10-40、40-100或100-200μm的宽度；以及范围约为1-10、10-40、40-100或100-200μm的深度。在各种实施例中，流动室具有范围约为1-10、10-100、100-1000、1000-5000或5000-10000μm的长度。
在一些实施例中，流动室被配置为在无鞘流的情况下形成样品流。在其他实施例中，流动室被配置为通过鞘流形成的样品流。在一些实施例中，样品流无鞘流。在其他实施例中，样品流被鞘流包围。
在各种实施例中，流动室包括被照射光照明的表面，并且该表面被定位为与该照射光的中心轴不垂直。在一些实施例中，该表面与该照射光的中心轴之间的角可以约为45-50、50-55、55-60、60-65、65-70、70-75、75-80、80-85、85-89或89-89.9度。
在各种实施例中，流动室是卡盒装置的一部分，卡盒装置被配置为被放置在读取仪中进行分析，并且读取仪包括光源、聚光透镜、检测器和信号分析单元。在各种实施例中，卡盒装置包括被照射光照明的表面，并且该表面被定位为与该照射光的中心轴不垂直。在一些实施例中，该表面与该照射光的中心轴之间的角可以约为45-50、50-55、55-60、60-65、65-70、70-75、75-80、80-85、85-89或89-89.9度。
在各种实施例中，流动室或容纳该流动室的卡盒装置被定位为或被倾斜为这样的方位，即流动室或卡盒装置的反射面与照射光的中心轴不垂直并且导引反射光远离光源。在某些实施例中，这样的反射面与照射光的中心轴之间的角可为约45-50、50-55、55-60、60-65、65-70、70-75、75-80、80-85、85-89或89-89.9度。
在一些实施例中，聚焦模块中的一个透镜被定位为或被倾斜为这样的方位，即该透镜的反射面与照射光的中心轴不垂直并且导引反射光远离光源。在某些实施例中，这样的反射面与照射光的中心轴之间的角可为约45-50、50-55、55-60、60-65、65-70、70-75、75-80、80-85、85-89或89-89.9度。
在各种实施例中，卡盒装置被配置为混合样品与试剂以形成测量样品并在流动室内形成测量样品的样品流。在各种实施例中，如本文所述的方法还包括使用该卡盒装置来混合样品与试剂以形成测量样品并在流动室内形成测量样品的样品流。在各种实施例中，试剂包括荧光标记化合物、渗透压重量摩尔浓度调节化合物、成球化合物或裂解化合物，或者包括荧光标记化合物、渗透压重量摩尔浓度调节化合物、成球化合物和裂解化合物的组合。试剂的非限制性示例可以在本公开和美国专利申请第15/819,416号中找到，在此，通过引用将这些专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。
在各种实施例中，试剂包括荧光标记化合物。在各种实施例中，荧光标记化合物包括与荧光基团结合的抗体、与荧光颗粒结合的抗体或荧光染料，或者包括与荧光基团结合的抗体、与荧光颗粒结合的抗体和荧光染料的组合。在各种实施例中，试剂包括荧光染料。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括接收模块。
在各种实施例中，接收模块被配置为将被聚光透镜所聚集的具有前向角的散射光以及荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。在各种实施例中，接收模块被配置为将被聚光透镜所聚集的具有侧向角的散射光以及荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。在各种实施例中，接收模块包括分光器、二向分色镜、棱镜或衍射光栅，或者包括分光器、二向分色镜、棱镜和衍射光栅的组合。在一些实施例中，接收模块包括双合透镜，该双合透镜被配置为聚焦被聚集的荧光。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括双合透镜，该双合透镜被配置为聚焦被聚集的荧光。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括信号分析单元，该信号分析单元被配置为分析具有前向角的散射光的信号和荧光的信号以分析颗粒和/或细胞。
在各种实施例中，测量样品包括血细胞。在各种实施例中，样品包括血细胞。
在各种实施例中，分析颗粒和/或细胞包括分析血细胞。在各种实施例中，分析血细胞包括以下的一种或多种：测量白细胞的数量和/或百分比、将白细胞鉴别为亚型(例如，淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞以及嗜碱性粒细胞)、测量白细胞的一种亚型的数量和/或百分比、测量红细胞的数量和/或百分比、以及测量血小板的数量和/或百分比。在一些实施例中，分析血细胞包括测量红细胞的数量和血小板的数量。
在各种实施例中，如图1A所示，如本文所公开的装置或装置系统包括样品供应单元、检测单元和信号分析单元。样品供应单元向检测单元提供包含细胞或颗粒或两者的测量样品。在各种实施例中，如图1B所示，检测单元包括光源、聚焦模块、流动室、聚光透镜、接收模块和检测器。样品供应单元向检测单元的流动室提供测量样品。测量样品通过流动室以形成样品流。从光源发出的光被用于照射样品流并且来自于样品流的光信号(例如，具有前向角的散射光、荧光或两者)被检测器测量。在照射样品流之前，从光源发出的光被聚焦模块成形为期望的光斑。在被检测器测量之前，来自于样品流的光信号被聚光透镜聚集并且被接收模块导向检测器。信号分析单元分析被检测器所测量的光信号以获得所需结果(例如，细胞的数量、单个细胞的特征以及测量样品中细胞群的分布和表征)。接收模块可以被用于各种其他功能：将被聚集的光分为多个光路、从被聚集的光中滤除某些波长的光、将被聚集的光聚焦在具有特定大小或形状的目标点上或执行其他光处理功能。在各种实施例中，一个、两个或多个检测器可以被用于测量来自于样品流的一种、两种或多种类型的光信号。
图2A(侧视图)和图2B(俯视图)示出了检测单元的一个非限制性示例，在该示例中流动室201被用来形成测量样品的样品流。光源202发出照射光来照射该样品流。聚焦模块203将照射光聚焦在样品流上并成形为特定的光束形状。聚光透镜204聚集来自于被照射光所照明的样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者。接收模块205将被聚集的光分为两个光路。两个检测器即检测器206和检测器207在两个光路上检测并测量被聚集的光。光束阻挡器208可以被定位在流动室与其中一个检测器之间的光路上并且阻挡穿过流动室的照射光。
在该非限制性示例中，聚焦模块203包括聚束透镜209，以及两个柱面透镜210和211。从光源201发出的照射光被聚束透镜209准直并形成具有圆形光束形状或者椭圆光束形状的平行光。两个柱面透镜被定位为这样的方位，即透镜210的圆柱轴线与透镜211的圆柱轴线彼此垂直。流动室201被定位为位于透镜211的焦点处或位于透镜211的焦点附近并且远离透镜210的焦点，其中在样品流上照射光被聚焦并成形为具有椭圆形状的光束。
聚光透镜204是一个聚束透镜并且流动室201可以被定位在聚光透镜204的焦点处或位于聚光透镜204的焦点附近。来自于测量样品的信号在进入接收模块205之前被聚光透镜204聚集并聚束。被聚集的信号包括但不限于来自于样品流的具有前向角的散射光以及荧光。来自于测量样品的信号由聚光透镜204准直为平行光。此外，光束阻挡器208可以被定位为位于聚光透镜204的后面以阻挡照射光进入接收模块。
接收模块205包括二向分色镜212，该二向分色镜212相对于被聚集的平行光以45度角倾斜。二向分色镜212是长通(long-pass)二向分色镜，该二向分色镜反射具有小于指定阈值的波长的光。来自于样品流的散射光具有与照射光相同或接近的波长。来自于样品流的荧光具有包括大于照射光的波长的波长光谱。通过选择具有大于照射光但小于所期望的荧光的阈值波长的二向分色镜，其将散射光和荧光分为两个光路。可选地，接收模块可以使用其他光学配置(例如，分光器、分光器与光学滤波器的组合、棱镜、衍射光栅等)来分为散射光和荧光。在该示例中，聚束透镜213被定位为位于检测器206的前面，并且将穿过二向分色镜的光聚束在该检测器上。被二向分色镜反射的光被接收到检测器207。由不透明材料制成并且中心具有透明开口的光圈214可以被定位为位于检测器207的前面。光圈214阻挡透明开口外的光进入检测器207。
检测单元中的聚光透镜204被用来聚集来自于样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者。在一些实施例中，被聚集的散射光包括具有小于约20度的散射角的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括具有小于约15度的散射角的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括具有小于约10度的散射角的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括具有小于约5度的散射角的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括具有小于约4度的散射角的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括具有小于约3度的散射角的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括来自于弹性散射的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括来自于非弹性散射的光。在各种实施例中，聚光透镜是球面透镜、非球面透镜或双合透镜，或者是球面透镜、非球面透镜和双合透镜的组合。
在传统分析仪例如美国专利第7580120号所描述的分析仪中，具有前向角的散射光以及荧光不被聚集在相同的聚光透镜中；相反，具有前向角的散射光被聚集在一个聚光透镜中并且荧光被聚集在另一个聚光透镜中。聚集荧光的透镜被定位为垂直于照射光的方向，因此仅聚集具有侧向角的散射光，该散射光通常具有大于约70度的散射角。这种配置要求流动室具有至少两个光学透明表面，一个用于具有前向角的散射光的聚集且另一个用于荧光信号的聚集。
相反，通过将荧光和具有前向角的散射光聚集在相同的聚光透镜中，一个光学透明表面足以用于两个信号的检测。在低成本流动室例如采用塑料注射成型构造的那些流动室中，具有一个光学透明表面比具有两个光学透明表面更具成本效益。
荧光和散射光的强度可以显著低于照射光的强度。为了检测具有令人满意的信噪比(SNR)的信号，因此，期望将照射光从被聚集的光中移除。在图2A和图2B的非限制性示例中，光束阻挡器208被用于阻挡位于流动室后面的光。当阻挡照射光时，如图3A所示，光束阻挡器还阻挡具有小于θ1的散射角的散射光。θ1值既由光束阻挡器的大小和形状来调节，也由光束阻挡器到样品流的距离来调节。如图3B所示的非限制性示例，光束阻挡器可以是包括不透明材料的光阻挡条。光阻挡条的大小被指定为大于照射光在光束阻挡器处的光斑。在一些实施例中，光束阻挡器具有最小化照射光的反射以减少检测单元中的杂散光的表面。该表面的示例包括但不限于由吸光材料(例如，黑色涂料和阳极氧化铝)制成的表面等。
光束阻挡器被定位为位于流动室与其中一个检测器之间的光路上以阻挡照射光。在图4A的非限制性示例中，光束阻挡器被定位在流动室与聚光透镜之间。在图4B的非限制性示例中，光束阻挡器被定位在聚光透镜的后面。
在一些实施例中，将光束阻挡器定位为位于聚光透镜的后面是有利的。为了聚集来自于样品流的荧光，优选地，聚光透镜在距离上接近流动室，从而扩大荧光的聚集角度。如果光束阻挡器被定位在流动室与聚光透镜之间，那么从样品流到光束阻挡器的距离受到限制，并且给定大小的光束阻挡器可以阻挡具有很大的θ1的散射光。通过将光束阻挡器定位为位于聚光透镜的后面，其在不牺牲从样品流至聚光透镜的距离的情况下增加了从样品流至光束阻挡器的距离。由此，对于给定大小的光束阻挡器，角θ1可以被减小。在一些实施例中，聚光透镜本身可以具有范围为5-15mm的厚度。该透镜厚度可以有助于在样品流与光束阻挡器之间增加相当的距离。
在一些实施例中，球面透镜被用作聚光透镜来聚集来自于样品流的荧光和具有前向角的散射光。如图5A所示，球面透镜具有至少一个具有球面形状的曲面。在一些实施例中，球面透镜被用作聚光透镜来聚集荧光和具有前向角的散射光。非球面透镜有利于增加来自于样品流的荧光的聚集效率。如图5B所示，非球面透镜具有至少一个具有由下列方程式定义的非球面形状的曲面：
X：在光轴方向上的位置；
Y：在光轴前进的方向上距透镜中心的距离；
K：形状系数；
C0：代表基底表面(非球面的球面基底)的曲率的系数；
Ci：非球面系数；以及
i：整数(1至n)。
在图2A和图2B的检测单元中，椭圆光斑被用于照射流动室内的样品流。该椭圆光斑通过使用两个柱面透镜210和211来获得。两个柱面透镜被定位为这样的方位，即它们的圆柱轴线彼此垂直。如图6A所示，流动室被定位为位于透镜211的焦点处或位于透镜211的焦点附近。因此，椭圆光斑沿样品流方向的直径(d1)即如图6C和图6D所示的沿y轴方向的直径窄。与此同时，如图6B所示，流动室被定位为远离透镜210的焦点。因此，椭圆光斑垂直于样品流方向的直径(d2)即如图6C和图6D所示的沿x轴方向的直径宽。椭圆光斑的纵横比R定义为：
R＝d2/d1。
椭圆光斑具有R>1的纵横比。当R＝1，光斑变成圆形。如图6D所示，被光斑所照射的样品流宽度表示为d3。使用椭圆光斑的一个益处是两个直径d1和d2可以分别被优化。在各种实施例中，通过调整聚焦模块的配置，例如，调整光源的位置、调整两个柱面透镜210和211的位置和调整流动室的位置，或者通过更换这些组件，d1和d2可以在如本文所述的装置或装置系统中被调整。
例如，直径d1可以被优化以测量不同大小的细胞。为了使用光斑充分照射细胞，直径d1应当大于目标细胞的直径。然而，为了减少被光斑照射的背景，直径d1应尽可能小。因此，直径d1常被选为接近目标细胞的直径或略大于目标细胞的直径。这有助于增加来自于测量样品的荧光的幅值并且有助于改善来自于目标细胞的荧光的信噪比。
在一些实施例中，约为4-7μm的d1被用于测量具有约为1-3μm的直径的细胞。在一些实施例中，约为7-10μm的d1被用于测量具有约为1-6μm的直径的细胞。在一些实施例中，约为10-20μm的d1被用于测量具有约为1-9μm的直径的细胞。在一些实施例中，约为20-30μm的d1被用于测量具有约为1-19μm的直径的细胞。在一些实施例中，约为30-50μm的d1被用于测量具有约为1-29μm的直径的细胞。在一些实施例中，约为50-80μm的d1被用于测量具有约为1-49μm的直径的细胞。在一些实施例中，约为80-99μm的d1被用于测量具有约为1-79μm的直径的细胞。
再例如，直径d2可以针对样品流与光斑中的照射光之间的对准进行优化。一些传统分析仪例如美国专利申请第2015/0309049A1号所公开的分析仪，使用圆形光斑来照射样品流。圆形光斑具有R＝1(即d2＝d1)的纵横比。在针对细胞尺寸选择d1之后，圆形光斑限制d2的选择。图7A示出了圆形光斑被用于照射样品流的一个非限制性示例。如图7B所示，当光斑与样品流具有对准偏差ΔX，光斑不再能够照射样品流。例如，当光斑具有20μm的d1，圆形光斑将d2限制为等于d1。对于20μm的样品流宽度d3，20μm的对准偏差将导致光斑不照射样品流。
相反，在椭圆光斑中d1和d2两个直径可以分别被优化。椭圆光斑具有R>1(即，d2>d1)的纵横比。图7C示出了椭圆光斑被用于照射样品流的一个非限制性示例。如图7D所示，在对准偏差ΔX的量相同的情况下，光斑仍可以照射样品流。例如，当光斑具有20μm的d1，椭圆光斑仍可以具有大于d1的d2，例如，200μm。对于20μm的样品流宽度d3而言，即使对准偏差为20μm，光斑仍可以照射样品流。流动室与光斑之间的对准偏差的容差对于流动室在测量后是可更换或一次性的应用尤其重要。此外，具有高斯光束分布的照射光常被用在细胞计数分析中，并且宽的d2还有助于提高照射光沿样品流宽度的均匀性。
在一些实施例中，约为40-500μm的d2被用于照射具有约为4-10μm的样品流宽度的流动室。在一些实施例中，约为100-1000μm的d2被用于照射具有约为10-20μm的样品流宽度的流动室。在一些实施例中，约为200-1500μm的d2被用于照射具有约为20-30μm的样品流宽度的流动室。在一些实施例中，约为300-2000μm的d2被用于照射具有约为30-40μm的样品流宽度的流动室。在一些实施例中，约为400-2500μm的d2被用于照射具有约为40-50μm的样品流宽度的流动室。在一些实施例中，约为500-5000μm的d2被用于照射具有约为50-100μm的样品流宽度的流动室。
在图2A和图2B的示例中，光圈214被用于阻挡位于光圈的透明开口外的光进入检测器207。图8是图2B的检测单元的放大视图，如图8所示，通过将光圈214的透明开口定位为位于检测器207的中心处并调整该开口的大小，光圈可以被用于阻挡具有大于阈值角θ2的散射角的散射光。
在图2A和图2B的示例中，通过利用包括两个柱面透镜210和211的聚焦模块203来聚焦从光源发出的光来获得椭圆光斑。在其他实施例中，可以通过使用其他聚焦模块配置来获得椭圆光斑，其包括但不限于仅具有一个柱面透镜的模块、无柱面透镜的模块、具有变形棱镜对的模块(例如，美国专利第5596456号，在此，通过引用将这些专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样)、具有衍射光栅部件的模块以及具有其他光束成形光学器件的模块(例如，美国专利第6975458号，在此，通过引用将这些专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样)等。
图9A(侧视图)和图9B(俯视图)示出了为获得椭圆光斑的另一个非限制性示例，其中聚焦模块903包括聚束透镜909和柱面透镜911。从光源902发出的光被聚束透镜909准直为平行光，并进而穿过柱面透镜911。沿着透镜911的圆柱轴线，光束被柱面透镜的曲面聚焦(即，沿着此处的y轴被聚焦)。垂直于透镜911的圆柱轴线的光束不被聚焦并保持平行。通过流动室定位为位于柱面透镜901的焦点处或位于柱面透镜901的焦点附近，照射光在样品流上形成椭圆光斑。在各种实施例中，通过调整聚焦模块配置，例如，调整光源的位置、调整聚束透镜909的位置、调整柱面透镜911的位置和调整流动室的位置，或者更换这些组件，d1和d2可以在如本文所述的装置或装置系统中被调整。
在该示例中，聚光透镜904被用于聚集来自于样品流的荧光和具有前向角的散射光两者。光束阻挡器908被定位为位于聚光透镜的后面以阻挡照射光进入接收模块905。接收模块905包括二向分色镜912，二向分色镜912将具有前向角的散射光以及荧光分为两个光路。聚束透镜913穿过二向分色镜的荧光聚束在检测器906上。位于检测器907前面的光圈914限制可被接收到检测器907上的散射光。
检测单元可以使用任何类型的流动室设计，包括但不限于具鞘流动室、无鞘流动室等。在一些实施例中，如图10A所示，具有鞘流的流动室可以被使用，其中在流动室内样品流被鞘流包围。鞘流将样品流聚焦为包括具有在垂直于样品流的方向上小于流动室的内宽的宽度的流(stream)。在一些实施例中，如图10B所示，不具有鞘流的流动室可以被使用。在该无鞘流动室设计中，样品流被流动室的物理几何形状限制，并且具有在垂直于样品流的方向上等于流动室的内宽的宽度。在某些实施例中，检测单元使用无鞘流动室。无鞘流动室的示例包括但不限于美国专利申请第62/497075号、美国专利申请第15/803133号、美国专利申请第15/819416号所公开的那些，在此，通过引用将这些专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。
检测单元可以使用任何类型的光源来提供照明样品流的照射光，包括但不限于激光模块、激光二极管、LED装置、卤素灯等。在一些实施例中，如图11所示，光源包括发光部件、光纤和聚束透镜。发光部件发出被聚束透镜聚焦在光纤的一端的光。从光纤的另一端射出的光被用于照射样品流。在某些实施例中，光纤是单模光纤。使用单模光纤可以是有利的。例如，当多模光进入单模光纤时，该多模光的一些成分被该单模光纤移除并且从单模光纤射出的光变成单模的(例如，基本高斯模)。在某些实施例中，发光部件是激光二极管、LED装置或卤素灯。
流式细胞计的检测单元可以使用任何类型的光检测器来测量荧光和散射光的信号，包括但不限于双极型光电晶体管、光敏场效应晶体管、光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)、光电二极管、CCD装置、CMOS装置和硅光电倍增管(SiPM)等。在一些实施例中，检测单元测量光信号的强度。在一些实施例中，检测单元测量光信号的持续时间。在一些实施例中，检测单元测量光信号的空间分布。在一些实施例中，检测单元测量光信号的图像信息。
在各种实施例中，信号分析单元被用于分析被检测单元的检测器所测量的信号。在一些实施例中，信号分析单元分析来自于检测单元的散射光的信号和荧光的信号以测量样品流中的颗粒和/或细胞。
在各种实施例中，流动室是卡盒装置的一部分。美国专利申请第15/803133号和美国专利申请第15/819416号示出了具有流动室的卡盒装置的非限制性示例，在此，通过引用将这些专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。在各种实施例中，卡盒装置被放置在包括光源、聚光透镜和检测器的分析仪装置中以对流动室内的样品流的颗粒和/或细胞进行测量。在各种实施例中，测量完成后，卡盒装置从分析仪装置中被移除。在一些实施例中，卡盒装置接收具有颗粒和/或细胞的样品并进一步准备来自于具有颗粒和/或细胞的样品的测量样品以及试剂，然后将该测量样品提供给流动室以形成用于测量的样品流。
如本文所述的装置或装置系统可以被用于分析任何类型的包含有细胞的样品。它还可以用于分析任何类型的包含有颗粒的样品，包括但不限于液滴、分子(例如，核酸分子、蛋白质分子等)病毒、珠子、纳米颗粒等。它的样品供应单元向它的检测单元提供包含有细胞、颗粒或两者的测量样品。它的检测单元检测来自于测量样品中的细胞、颗粒或两者的各种信号。它的分析单元分析被检测的信号(例如，具有前向角的散射光、荧光或两者)来获得测量样品的信息(例如，细胞数量、单个细胞的固有荧光、用荧光基团标记的单个细胞的荧光乖)。基于被检测的信号，分析单元可以进一步获得测量样品的附加信息，例如，将细胞分为不同类型、表征单个细胞、表征测量样品中的细胞群等。
在一些实施例中，本文所述的装置或装置系统被用于分析血液样品中的细胞(例如，来自于人或其他物种例如犬、猫、马、牛、雪貂、沙鼠、兔、猪、小型猪和豚鼠等的血液样品)。作为非限制性示例，装置或装置系统可以被用于分析人类血液样品，以检测人类血液样品中的细胞并将其分为三种主要类型包括白细胞、红细胞和血小板。装置或装置系统还可以被用于将白细胞分为五种主要亚型包括淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。装置或装置系统还可以被用于检测细胞的抗原表达的存在和水平，并使用该抗原表达水平来将细胞分为不同的类型。对于一个非限制性示例而言，装置或装置系统可以被用于将淋巴细胞分为T细胞、NK细胞、CD4+细胞、CD8+细胞等。装置或装置系统可以被用于进一步检测和分类人类血液样品中的其他细胞，例如，如美国专利申请第2014/0170680A1号所描述的那些细胞，在此，通过引用将该专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。
对于任何类型的用于测量的生物样品而言，样品中的细胞具有已知的大小范围。因此，流动室内的样品流的大小以及椭圆光斑的直径可以在检测单元中相应地被优化。例如，人类血液样品中的细胞可以被分析。人类血细胞具有已知的大小范围，例如，血小板细胞的直径约为1-3μm，红细胞的直径约为6-8μm，白细胞的直径约为7-15μm。相应地，检测单元可以使用具有约为20-50μm的d3的样品流、和具有约为16-50μm的d1和约为160-2500μm的d2的椭圆光斑。
在一些实施例中，如本文所描述的装置或装置系统被用于分析血液样品中的白细胞。在一些实施例中，样品供应单元通过混合血液样品与至少包含有荧光标记化合物的着色试剂来准备测量样品，荧光标记化合物包括但不限于结合荧光基团的抗体、结合荧光颗粒的抗体和荧光染料等。荧光标记化合物以高亲和力标记白细胞。
在一些实施例中，样品供应单元通过混合血液样品与至少包含有荧光染料的着色试剂来准备测量样品。该荧光染料可以是核酸染料。荧光染料的示例包括但不限于美国专利第6004816号所公开的碘化丙锭、溴化乙锭、DAPI、Hoechst染料、吖啶橙、7-AAD、LDS751、TOTO染料家族、TO-PRO染料家族、SYTO染料家族、噻唑橙色、碱性橙色21、Auramine-O以及染料化合物等，在此，通过引用将该专利中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。荧光染料以高亲和力标记白细胞的核酸。
已备好的测量样品被供应到检测单元的流动室内以形成样品流。样品流被照射光照明，并且来自于样品流的信号(例如，荧光和具有前向角的散射光)被检测单元中的两个检测器测量。分析单元分析检测到的信号(例如，荧光和散射光的强度)来获得测量样品的信息，其包括但不限于以下参数中的一个或多个：白细胞的总数、以及白细胞中不同亚型(淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜本性粒细胞和嗜碱性粒细胞等)的计数和百分比。
在一些实施例中，着色试剂还包括将血液样品中的红细胞裂解的裂解化合物。由于红细胞的浓度通常高于白细胞的浓度，这有助于改善来自于样品流中的白细胞的信号的检测。裂解化合物的示例包括但不限于铵盐、季铵盐、吡啶鎓盐、羟胺盐、非离子表面活性剂、离子表面活性剂、十二烷基硫酸钠(SDS)、月桂基硫酸钠(SLS)以及铵盐、季铵盐、吡啶鎓盐、羟胺盐、非离子表面活性剂、离子表面活性剂、十二烷基硫酸钠(SDS)、月桂基硫酸钠(SLS)的组合，以及任何其他已知的红细胞裂解化合物。
在一个非限制性示例中，着色试剂中的荧光染料是噻唑橙。具有长通阈值波长为506nm的二向分色镜被用于将荧光信号从被聚集的光中分离。阻挡条被用作光束阻挡器以阻挡照射光。阻挡条具有阻挡具有小于约4度的θ1的散射角的散射光的条宽度。具有透明开口的光圈在检测器的前面被使用，该光圈接收包括散射光的光，并且光圈阻挡具有大于约12度的θ2的散射角的散射光进入检测器。分析单元使用荧光和散射光的被检测的信号以生成散布图。在散布图的一个非限制性示例中，如图12所示，每个点代表一个样品流中正被检测的白细胞。分析单元计数散布图中的点的总数量以确定血液样品中的白细胞的总计数。此外，散布图中的点落入不同的簇中。分析单元历数每个簇中的点的数量以确定白细胞(包括淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞)中不同亚型的计数和百分比。
在另一个非限制性示例中，着色试剂中的荧光染料是吖啶橙。具有610nm的长通阈值波长的二向分色镜被用于将荧光信号从被聚集的光中分离。分析单元使用被检测的荧光的信号来生成直方图。在直方图的一个非限制性示例中，如图13所示，荧光强度被绘制为x轴，而被检测的具有相应荧光强度的细胞的数量被绘制为y轴。直方图指示出三个不同的峰。具有低荧光强度的峰对应于淋巴细胞；具有中等荧光强度的峰对应于单核细胞；并且具有高荧光强度的峰对应于包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的粒细胞。分析单元历数所有峰中的细胞的数量以确定白细胞的总计数，并且还历数每个峰中的细胞的数量以确定淋巴细胞、单核细胞和粒细胞的计数和百分比。
在一些实施例中，如本文所述的装置或装置系统被用于分析血液样品中的红细胞和血小板。在一些实施例中，样品供应单元通过混合血液样品与至少包含有荧光标记化合物的着色试剂来准备测量样品，荧光标记化合物包括但不限于结合荧光基团的抗体、结合荧光颗粒的抗体和荧光染料等。荧光标记化合物以高亲和力标记红细胞和血小板。
在一些实施例中，样品供应单元通过混合血液样品与至少包含有荣光染料的着色试剂来准备测量样品。荧光染料可以是核酸染料。核酸染料的示例包括但不限于美国专利第6004816号所公开的碘化丙锭、溴化乙锭、DAPI、Hoechst染料、吖啶橙、7-AAD、LDS751、TOTO染料家族、TO-PRO染料家族、SYTO染料家族、噻唑橙色、碱性橙色21、Auramine-O以及染料化合物等，在此，通过引用将该专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。荧光染料以高亲和力标记红细胞和血小板的核酸。
已备好的测量样品被供应于检测单元的流动室以形成样品流。样品流被照射光照明，并且来自于样品流的信号(例如，荧光和具有前向角的散射光)由检测单元中的两个检测器测量。分析单元分析检测的信号(例如，荧光和散射光的强度)来获得测量样品的信息，该信息包括但不限于以下参数中的一个或多个：红细胞的总计数、血小板的总计数、单个红细胞的大小、红细胞群的大小分布、单个血小板的大小以及血小板群的大小分布、网织红细胞的计数和网织血小板的计数等。
在一些实施例中，着色试剂还包括成球化合物。成球化合物被用于将已备好的样品中的红细胞从饼形转变为球形。在球形的情况下，来自于单个红细胞的散射光的强度变为独立于流动室中的细胞的方位。成球化合物的示例包括但不限于例如十二烷基硫酸钠(SDS)和月桂基硫酸钠(SLS)等表面活性剂。
在一个非限制性示例中，被使用在着色试剂中的荧光染料是吖啶橙。具有590nm的长通阈值的二向分色镜被用于将荧光信号从被聚集的光中分离。阻挡条被用作光束阻挡器来阻挡照射光。阻挡条具有阻挡具有小于约1度的θ1的散射角的散射光的条宽度。具有透明开口的光圈在检测器的前面被使用，该光圈接收包括散射光的光，并且光圈阻挡具有大于约5度的θ2的散射角的散射光进入检测器。分析单元使用荧光和散射光的被检测的信号以生成散布图。在散布图的一个非限制性示例中，如图14所示，每个点代表一个样品流中正被检测的细胞。散布图中的落入两个不同的簇。具有较低散射光强度和较高荧光强度的簇对应于血小板，而具有较高散射光强度和较低荧光强度的簇对应于红细胞。分析单元历数每个簇中的点的数量以确定血小板的总计数和红细胞的总计数。分析单元可以评估红细胞簇中的所有点的散射光强度以确定测量样品中的单个红细胞的大小和红细胞群的大小分布。分析单元还可以评估血小板簇中的所有点的散射光强度以确定测量样品中的单个血小板的大小和血小板群的大小分布。
在一些实施例中，如本文所述的装置或装置系统被用于分析血液样品中的红细胞和血小板。样品供应单元通过混合血液样品与至少包含有调节已备好的样品的渗透浓度的稀释试剂来准备测量样品。该试剂被用于稀释已备好的样品中的红细胞的浓度，同时最小化红细胞的不希望的裂解。渗透浓度调节化合物的示例包括但不限于：包含有阳离子的盐(例如，包含有Na+、K+、NH4+、Ca2+和Mg2+的盐)；包含有阴离子的盐(例如，Cl-、Br-、NO3 -、CO3 2-、HCO3 -、SO4 2-、HSO4 -、PO4 3-、HPO4 2-、H2PO4 -、COOH-和CH3COO-)；有机化合物例如糖(例如，葡萄糖和蔗糖)；和酒精(例如，乙醇和甲醇)等。已备好的测量样品被供应于检测单元的流动室来形成样品流。样品流由照射光照明，并且具有前向角的散射光的信号在检测器中被测量。分析单元分析被检测的信号来获得测量样品的信息，该信息包括但不限于以下参数中的一个或多个：红细胞的总计数、血小板的总计数、单个红细胞的大小、红细胞群的大小分布、单个血小板的大小以及血小板群的大小分布、网织红细胞的计数和网织血小板的计数等。
在一个非限制性示例中，稀释试剂中的渗透浓度调节化合物是氯化钠。在该示例中，可以不需要二向分色镜。阻挡条被用作光束阻挡器来阻挡照射光。阻挡条具有阻挡具有小于约1度的θ1的散射角的散射光的条宽度。具有透明开口的光圈在检测器的前面被使用，该光圈接收包括散射光的光，并且光圈阻挡具有大于约7度的θ2的散射角的散射光进入检测器。如图15所示，分析单元使被检测的散射光的信号以生成散布图。在该直方图中，散射光强度被绘制为x轴，并且被检测的具有相应散射光强度的细胞的数量被绘制为y轴。直方图指示出两个不同的峰。具有较低强度的峰对应于血小板；并且具有较高强度的峰对应于红细胞。分析单元历数每个峰中的细胞的数量以确定血小板的总计数和红细胞的总计数。分析单元可以评估来自于红细胞峰中的细胞的散射光强度以确定样品中的单个红细胞的大小和红细胞群的大小分布。分析单元还可以评估来自于血小板峰中的细胞的散射光强度以确定样品中的单个血小板的大小和血小板群的大小分布。
在一些实施例中，如本文所述的装置或装置系统被用于分析血液样品中的白细胞、红细胞和血小板。样品供应单元通过混合血液样品的一部分与至少包含有第一荧光染料的第一着色试剂来准备一个测量样品。另外，样品供应单元通过混合血液样品的另一部分与至少包含有第二荧光染料的第二着色试剂来准备另一个测量样品。第一着色试剂和第二着色试剂可以是相同或不同的。第一荧光染料和第二荧光染料可以是相同或不同的。它们可以是核酸染料。荧光染料的示例包括但不限于美国专利第6004816号所公开的碘化丙锭、溴化乙锭、DAPI、Hoechst染料、吖啶橙、7-AAD、LDS751、TOTO染料家族、TO-PRO染料家族、SYTO染料家族、噻唑橙色、碱性橙色21、Auramine-O以及染料化合物等，在此，通过引用将该专利中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。
在检测单元中，一个测量样品首先被供应于流动室以形成第一样品流；第一样品流由第一照射光照明；并且信号(例如，荧光和具有前向角的散射光)由两个检测器测量。完成第一样品流的测量后，另一个测量样品被供应于流动室以形成第二样品流；第二样品流由第二照射光照明；并且信号(例如，荧光和具有前向角的散射光)由两个检测器测量。第一照射光和第二照射光可以是相同或不同的。
分析单元分析被检测的信号(例如，荧光和散射光)来获得测量样品的信息，该信息包括但不限于以下参数中的一个或多个：白细胞的总计数、白细胞的不同亚型(例如，淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等)的计数和百分比、红细胞的总计数、血小板的总计数、单个红细胞的大小、红细胞群的大小分布、单个血小板的大小、血小板群的大小分布、网织红细胞的计数和网织血小板的计数等。
在一些实施例中，如本文所述的装置或装置系统被用于分析血液样品中的白细胞、红细胞和血小板。样品供应单元通过混合血液样品的一部分与第一试剂来准备第一测量样品。样品供应单元还通过混合第一测量样品的一部分与第二试剂来准备第二测量样品。第一试剂至少包含有荧光染料。
在检测单元中，首先将第二测量样品供应到流动室以形成样品流并且两个光信号(例如，荧光和具有前向角的散射光)由两个检测器测量。被测量的荧光和散射光的信号被信号分析单元使用以确定红细胞的计数或血小板的计数或两者。在测量第二样品后，第一测量样品随后被供应到流动室以形成样品流并且两个光信号(例如，荧光和具有前向角的散射光)被两个检测器测量。被测量的荧光和散射光的信号被信号分析单元使用以确定白细胞的计数、白细胞的不同亚型(例如，淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等)的计数以及白细胞的不同亚型(例如，淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等)的百分比等。在其他实施例中，第一测量样品可以在第二测量样品在流动室内被测量之前在流动室内被测量。
当聚光透镜被用于聚集荧光和散射光两者的时候，聚集光信号的效率是重要的考虑因素。例如，荧光通常具有低强度并且优化的聚集效率对于改善检测灵敏度和信噪比而言是重要的。
图16A(俯视图)和图16B(侧视图)示出了检测单元的一个非限制性示例。测量样品在流动室1601内被形成为样品流。激光二极管1602被用作光源。聚焦模块包括非球面透镜1603、光圈1604、球面透镜1605和柱面透镜1606。从激光二极管1602发出的照射光首先被非球面透镜1603准直为平行光，并进一步被透镜对1605和1606聚焦为位于流动室上的呈椭圆形的光斑。光圈1604被用于限定被准直的光的直径。聚光透镜1608被用于将来自于流动室的信号光聚集为被准直的光。检测模块还包括位于流动室与聚光透镜之间的光束阻挡器1607以阻挡照射光。接收模块包括分光器1609、聚焦透镜1610、滤波器1611、第二聚焦透镜1613和光圈1614。分光器1609将来自于聚光透镜的被准直的光分为两个光路。在一个光路中，信号光穿过聚焦透镜1610和滤波器1611，并随后被检测器1612测量。在另一个光路中，信号光穿过聚焦透镜1613和光圈1614，并随后被检测器1615测量。通过选取长通滤波器或带通滤波器作为滤波器1611，检测器1612测量来自于样品流的荧光的强度。在一些实施例中，分光器1609是二向分色镜。在某些实施例中，二向分色镜具有与荧光波长匹配的通带。
聚光透镜1608和聚焦透镜1610的选取对于提高来自于流动室的荧光的聚集效率而言是重要的。首先，聚光透镜1608限制可以被聚集为准直光的荧光的最大量，并且最大量由聚光透镜的数值孔径确定。其次，聚光透镜1608和聚焦透镜1610的选取确定到达检测器1612的荧光的聚焦光斑尺寸。当聚焦光斑尺寸大于检测器的有效检测区，荧光在该有效检测区以外的部分不被检测器测量。这降低了可检测的信号强度并且需要更灵敏的检测器。这种问题对于具有小的有效检测区的检测器(例如，光电二极管、雪崩二极管(APD)和硅光电倍增管(SiPM))而言尤其重要。例如，为了使用雪崩二极管(APD)作为检测器来测量荧光，非球面透镜被用作聚光透镜(例如，美国专利第7894047号和美国专利第7580120号，在此，通过引用将该专利所记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样)。
在如本文所述的装置或装置系统的一个非限制性示例中，球面透镜被用作聚光透镜1608并且双合透镜被用作聚焦透镜1610以达到最佳聚集效率。双合透镜是由两个配对在一起的单片透镜制成的。图17示出了双合透镜的一个非限制性示例，其包括在交界表面处配对在一起的第一简单透镜1701和第二简单透镜1702。双合透镜通常被用于减少消色差，消色差意为不同波长的光之间的像差。在此，双合透镜被用于在如本文所述的装置或装置系统中提高荧光的聚集效率。
图18A和图18B示出了一个非限制性示例，其展示了在使用双合透镜的情况下聚集效率的提高。在图18A中，球面透镜1803被用作聚光透镜以聚集来自于流动室1801的荧光信号1802。另一个球面透镜1804被用作第一聚焦透镜以将被聚集的荧光聚焦为位于检测器1806上的聚焦光斑1805。相比之下，如图18所示，双合透镜1807被用作第一聚焦透镜，并且被聚集的荧光被聚焦为聚焦光斑1808。相比于图18A的聚焦光斑1805，图18B的聚焦光斑1808具有小得多的尺寸。因此，具有较小有效检测区的检测器可以用于具有双合透镜的测量。
如图16A和图16B的非限制性示例所示，在照射光的光路上存在可以将照射光的一部分反射回光源的数个表面。图16C是光源、聚焦模块和流动室的放大图。在该配置中，球面透镜1605的平面表面1619、柱面透镜1606的平面表面1620以及流动室1601的平面表面1621中的每一个都可以将照射光1617的一部分反射回光源1602。如果该被反射的光1618进入光源，则其可以造成照射光的强度产生波动。光源的一些类型例如激光二极管尤其容易受到来自于反射光的干扰。光源的这种波动问题，加上这样的事实即由低成本塑料材料制成的可更换或一次性的流动室的表面可以反射大量的照射光，会导致检测单元对颗粒和/或细胞的检测不精确。因此，优选地，照射光的反射被消除或被最小化。例如，反射光可以被导引为远离光源。
在一些实施例中，聚焦模块被配置为消除或最小化照射光从聚焦模块中的部件的表面、流动室的一个表面或者容纳流动室的卡盒装置的一个表面反射。美国专利申请第15/803133号和美国专利申请第15/819416号描述了容纳流动室的卡盒装置的非限制性示例，在此，通过引用将该专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。卡盒装置被接收到读取仪中以进行分析。在一些实施例中，检测单元是读取仪仪器的部件。作为一个非限制性示例，为了减少照射光的反射，抗反射涂层可以应用在聚焦模块中的部件的表面上、流动室的表面上或者容纳流动室的卡盒装置的表面上。
在图16C的配置中，球面透镜1605的光轴和柱面透镜1606的光轴是共轴的。它们还与从光源发出的照射光的中心轴1616共轴。在该配置中，照射光1617被流动室1601的表面1621反射，并且反射光1618被导向光源1602。
在一些实施例中，聚焦模块被配置为将照射光的反射导向远离光源，或者阻挡照射光的反射进入光源。
在如图16D所示的一个非限制性示例中，球面透镜1605的光轴和柱面透镜1606的光轴是共轴的。然而，它们不与从光源发出的照射光的中心轴1616共轴。由此，反射光1618被导引为远离光源并且被光圈1604阻挡而不能进入光源。图16E示出了具有两个彼此共轴但不与从光源1602发出的光的中心轴1616共轴的透镜1605和1606的检测单元的概览。
图16F示出了另一个非限制性示例，在该示例中透镜1606与照射光的中心轴1616共轴，但透镜1605不与照射光的中心轴1616共轴。在该配置中，流动室的表面或容纳流动室的卡盒装置的表面对照射光的反射可以被导向远离光源1602、并且被光圈1604阻挡而不能进入光源1602。
其他配置也可以起作用，如果它们包括至少一个不与照射光的中心轴共轴的透镜。例如，如果透镜1606不与照射光的中心轴1616共轴，但透镜1605与照射光的中心轴1616共轴，流动室的表面或容纳流动室的卡盒装置的表面对照射光的反射也可以被指引为远离光源1602、并且被光圈1604阻挡而不能进入光源1602。
在各种实施例中，聚焦模块中的一个或多个光学部件被定位为不与从光源发出的照射光的中心轴共轴。在一些实施例中，这种不共轴的光学部件包括柱面透镜、球面透镜或两者。在一些实施例中，这种不共轴的光学部件的光轴被定位在远离照射光的中心轴约0.01至0.1、0.1至1、1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7、7-8、8-9、9-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、或90-100mm的范围内。
在各种实施例中，光圈被用在聚焦模块中以阻挡反射光进入光源。光圈的透明区的尺寸需足够大以限定被准直的照射光的直径，并且该尺寸需足够小以阻挡被反射的照射光。在一些实施例中，光圈的透明区的直径的范围为约0.1至1、1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7、7-8、8-9、9-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、或90-100mm。
在一些实施例中，聚焦模块的其他配置也可以被用于导引被反射的照射光远离光源。图16G示出了一个非限制性示例，在该示例中，流动室1601以流动室的表面1621不垂直于照射光1617的方式被倾斜。例如，表面1621与照射光1617的中心轴1616之间的角θ3不等于90度，并且可以为约45-50、50-55、55-60、60-65、65-70、70-75、75-80、80-85、85-89或89-89.9度。由此，反射光1618被导引为远离光源1602并且被光圈1604阻挡而不能进入光源1602。在各种实施例中，流动室或容纳流动室的卡盒装置被定位或被倾斜为这样的方位，即流动室或容纳流动室的卡盒装置的反射表面不垂直于照射光的中心轴并且导引反射光远离光源。在一些实施例中，聚焦模块中的透镜被定位或被倾斜为这样的方位，即该透镜的表面不垂直于反射光的中心轴并导引反射光远离光源。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统。该装置或装置系统包括：流动室，其被配置为形成测量样品的样品流；光源，其被配置为发出用于照明样品流的照射光；聚光透镜，其被配置为聚集来自于样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；第一光检测器，其被配置为检测被聚集的散射光；第二光检测器，其被配置为检测被聚集的荧光。
本公开的各种实施例提供一种用于分析细胞(例如，血细胞)的装置或装置系统。该装置或装置系统包括：流动室，其被配置为形成包括细胞的测量样品的样品流；光源，其被配置为发出用于照明样品流的照射光；聚光透镜，其被配置为聚集来自于样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；第一光检测器，其被配置为检测被聚集的散射光；第二光检测器，其被配置为检测被聚集的荧光。在各种实施例中，细胞是血细胞。在一些实施例中，细胞是白细胞、红细胞或血小板，或者白细胞、红细胞和血小板的组合。在一些实施例中，细胞是淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞或嗜碱性粒细胞，或者淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的组合。在各种实施例中，血细胞被标记有荧光染料。在各种实施例中，荧光染料是核酸染料。
在各种实施例中，照射光在样品流上形成椭圆光斑。在各种实施例中，椭圆光斑的长轴(d2)垂直于样品流的方向并且椭圆光斑的短轴(d1)沿着样品流的方向。在一些实施例中，d2︰d1比率大于1。在一些实施例中，d2︰d1比率约为2-5。在一些实施例中，d2︰d1比率约为5-10。在一些实施例中，d2︰d1比率约为10-15。在一些实施例中，d2︰d1比率约为15-20。在一些实施例中，d2︰d1比率约为20-25。在一些实施例中，d2︰d1比率约为25-40。在各种实施例中，d2约为样品流宽度(d3)的5-10、10-15、15-20、20-25、25-40或40-60倍。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括聚焦模块，其被配置为将照射光在样品流上塑形为椭圆光斑。在一些实施例中，聚焦模块包括一个柱面透镜。在其他实施例中，聚焦模块包括两个柱面透镜，其中两个柱面透镜被定位为它们的圆柱轴线彼此垂直。在其他实施例中，聚焦模块包括超过两个柱面透镜。在各种实施例中，聚焦模块包括柱面透镜、变形棱镜对或衍射光栅部件，或者柱面透镜、变形棱镜对和衍射光栅部件的组合。
在各种实施例中，检测单元的聚光透镜被用于聚集荧光和散射光两者。在一些实施例中，检测单元的聚光透镜被用于聚集荧光和前向散射光(即，具有前向角的散射光(例如，小于约25度的散射角))两者。在一些实施例中，检测单元的聚光透镜被用于聚集荧光和侧向散射光(即，具有侧向角的散射光(例如，大于约25度的散射角))两者。
在各种实施例中，被聚光透镜所聚集的散射光包括具有前向角的散射光。在各种实施例中，被聚光透镜所聚集的散射光包括具有小于约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器所检测的散射光包括具有前向角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器所检测的散射光包括具有小于约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25度的散射角的散射光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括来自于弹性散射的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括来自于非弹性散射的光。
在各种实施例中，被聚光透镜所聚集的散射光包括具有侧向角的散射光。在各种实施例中，被聚光透镜所聚集的散射光包括具有大于约25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器所检测的散射光包括具有侧向角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器所检测的散射光包括具有大于约25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度的散射角的散射光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括来自于弹性散射的光。在一些实施例中，被聚集的散射光包括来自于非弹性散射的光。
在各种实施例中，检测单元可以测量荧光和侧向散射光两者以分析样品流中的颗粒和/或细胞。美国专利第7894047号公开了这种分析方法的一个非限制性示例，在此，通过引用将该专利中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。在这样的示例中，分析仪使用聚光透镜来聚集荧光和侧向散射角两者，并进一步测量荧光和侧向散射角以分析样品中的白细胞。
在各种实施例中，检测单元可以测量荧光和前向散射光两者以分析样品流中的颗粒和/或细胞。美国专利第6004816号公开了这种分析方法的一个非限制性示例，在此，通过引用将该专利中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。
在某些实施例中，聚光透镜是一个透镜。在一些实施例中，一个聚光透镜被配置为聚集来自于样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者。在各种实施例中，被聚集的散射光和被聚集的荧光被两个独立的检测器所检测。在各种实施例中，被聚集的散射光和被聚集的荧光被分为两个独立的光路。
在各种实施例中，第二检测器包括双极型光电二极管、光敏场效应晶体管、光电倍增管、雪崩光电二极管、光电二极管、CCD装置或CMOS装置，或者双极型光电二极管、光敏场效应晶体管、光电倍增管、雪崩光电二极管、光电二极管、CCD装置和CMOS装置的组合。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括接收模块，其被配置为将被聚集的散射光和被聚集的荧光分为两个独立的光路。在各种实施例中，接收模块包括用于将被聚集的散射光和被聚集的荧光分为两个独立的光路的二向分色镜。在一些实施例中，接收模块将散射光反射至第一光检测器并将荧光传送至第二光检测器。在其他实施例中，接收模块将散射光传送至第一光检测器并将荧光反射至第二光检测器。
在一些实施例中，被光斑照射的样品流被形成在无鞘流的流动室内(即，无鞘流动室)。无鞘流动室的示例包括但不限于美国专利申请第62/497075号、美国专利申请第15/803133号和美国专利申请第15/819416号所公开的无鞘流动室，在此，通过引用将该专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。在其他实施例中，被光斑照射的样品流被形成在具鞘流动室内。
在一些实施例中，照射光是高斯光束。在各种实施例中，光源包括激光二极管、LED装置或卤素灯，或者激光二极管、LED装置和卤素灯的组合。在各种实施例中，光源包括：发光部件，其被配置为发出光；光纤；以及聚束透镜，其被配置为将光聚焦在光纤的一端，从而光在光纤的另一端射出。在各种实施例中，发光部件包括激光二极管、LED装置或卤素灯，或者激光二极管、LED装置和卤素灯的组合。在一些实施例中，光纤是单模光纤。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括位于样品流与聚光透镜之间的光束阻挡器，其中光束阻挡器被配置为阻挡照射光。在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括位于聚光透镜的后面的光束阻挡器，其中光束阻挡器被配置为阻挡照射光。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括位于从样品流至第一光检测器的光路上的光圈，其中光圈被配置为限制散射光进入第一光检测器。
本公开的各种实施例提供一种方法。该方法包括：使用流动室来形成测量样品的样品流；使用从光源发出的照射光来照明样品流；使用聚光透镜来聚集来自于样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；使用第一光检测器来检测被聚集的散射光；并且使用第二光检测器来检测被聚集的荧光。在一些实施例中，使用相同的流动室来执行该方法两次或更多次。在某些实施例中，聚光透镜是一个透镜。
本公开的各种实施例提供一种方法。该方法包括：使用流动室来形成第一测量样品的第一样品流；使用从光源发出的照射光来照明第一样品流；使用聚光透镜来聚集来自于第一样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；使用第一光检测器来检测被聚集的散射光；使用第二光检测器来检测被聚集的荧光；使用相同的流动室来形成第二测量样品的第二样品流；使用从光源发出的照射光来照明第二样品流；使用聚光透镜来聚集来自于第二样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；使用第一光检测器来检测被聚集的散射光；并且使用第二光检测器来检测被聚集的荧光。在某些实施例中，聚光透镜是一个透镜。
本公开的各种实施例提供一种用于分析细胞(例如，血细胞)的方法。该方法包括：使用流动室来形成包括细胞的测量样品的样品流；使用从光源发出的照射光来照明样品流；使用聚光透镜来聚集来自于样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；使用第一光检测器来检测被聚集的散射光；并且使用第二光检测器来检测被聚集的荧光。在某些实施例中，聚光透镜是一个透镜。在各种实施例中，细胞是血细胞。在一些实施例中，细胞是白细胞、红细胞或血小板，或者白细胞、红细胞和血小板的组合。在一些实施例中，细胞是淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞或嗜碱性粒细胞，或者淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的组合。在各种实施例中，血细胞被标记有荧光染料。在某些实施例中，荧光染料是核酸染料。在一些实施例中，使用相同的流动室来执行该方法两次或多次。
本公开的各种实施例提供一种用于分析细胞(例如，血细胞)的方法。该方法包括：使用流动室来形成包括细胞的第一测量样品的第一样品流；使用从光源发出的照射光来照明第一样品流；使用聚光透镜来聚集来自于第一样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；使用第一光检测器来检测被聚集的散射光；使用第二光检测器来检测被聚集的荧光；使用相同的流动室来形成包括细胞的第二测量样品的第二样品流；使用从光源发出的照射光来照明第二样品流；使用聚光透镜来聚集来自于第二样品流的具有前向角的散射光以及荧光两者；使用第一光检测器来检测被聚集的散射光；并且使用第二光检测器来检测被聚集的荧光。在某些实施例中，聚光透镜是一个透镜。
在各种实施例中，第一测量样品中的细胞被荧光染料标记。在某些实施例中，荧光染料是核酸染料。在各种实施例中，第一测量样品中的细胞是血细胞。在一些实施例中，第一测量样品中的细胞是白细胞、红细胞或血小板，或者白细胞、红细胞和血小板的组合。在一些实施例中，第一测量样品中的细胞是淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞或嗜碱性粒细胞，或者淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的组合。在各种实施例中，第一测量样品中的血细胞被荧光染料标记。在各种实施例中，第二测量样品中的细胞被荧光染料标记。在某些实施例中，荧光染料是核酸染料。在各种实施例中，第二测量样品中的细胞是血细胞。在一些实施例中，第二测量样品中的细胞是白细胞、红细胞或血小板，或者白细胞、红细胞和血小板的组合。在一些实施例中，第二测量样品中的细胞是淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞或嗜碱性粒细胞，或者淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的组合。
在一些实施例中，如本文所述的方法还包括通过混合样品与第一着色和/或稀释试剂来准备测量样品。
在各种实施例中，如本文所述的方法还包括使用散射光和/或荧光的被检测信号来分析测量样品中的细胞(例如，血细胞)。
在各种实施例中，如本文所述的方法还包括将被聚集的散射光和被聚集的荧光分为两个独立的光路。
在各种实施例中，如本文所述的方法还包括使用位于样品流与聚光透镜之间的光束阻挡器来阻挡照射光。在各种实施例中，如本文所述的方法还包括使用位于聚光透镜的后面的光束阻挡器来阻挡照射光。
在各种实施例中，测量样品包括细胞或颗粒，或者细胞和颗粒的组合。细胞的示例包括但不限于血细胞。颗粒的示例包括但不限于液滴、分子(例如，核酸分子、蛋白质分子等)、病毒和珠。在一些实施例中，测量样品包括白细胞、红细胞或血小板，或者白细胞、红细胞和血小板的组合。在一些实施例中，测量样品包括淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞或嗜碱性粒细胞，或者淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞的组合。在一些实施例中，测量样品包括液滴、分子(例如，核酸分子、蛋白质分子等)、病毒或珠，或者液滴、分子(例如，核酸分子、蛋白质分子等)、病毒和珠的组合。在各种实施例中，细胞被荧光染料标记。在各种实施例中，颗粒或者是荧光的或者被荧光染料标记。在各种实施例中，如本文所述的方法还包括使用荧光染料标记细胞。
本公开的各种实施例提供一种装置或装置系统，其包括：流动室，其用于从测量样品形成样品流；光源，其用于发出照射光以照射流动室内的样品流；聚焦模块，其用于将照射光在流动室上聚焦为椭圆形的光斑；聚光透镜，其用于聚集来自于测量样品的荧光和散射光两者；接收模块，其用于将被聚集的光分为至少两个光路，其中一个光路中的光包括散射光并被第一检测器所检测，另一个光路中的光包括荧光并被第二检测器所检测；分析单元，其分析来自于第一和/或第二检测器的信号以获得测量样品的信息；在各种实施例中，被分析信号包括被第一检测器所检测的信号和被第二检测器所检测的信号这两个信号中的至少一个。在各种实施例中，测量样品是血液样品。
被第一检测器检测的散射光的范围可以通过例如调节聚光透镜的配置来选取(例如，其大小、其到样品流的距离和其相对于照射光方向的方位)。在各种实施例中，聚光透镜被定位为大体朝向散射光的方向。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有前向角(即，前向角散射光)的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约3度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约5度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约10度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约15度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约20度的散射角的散射光。
在各种实施例中，位于流动室上的椭圆光斑在平行于样品流的方向上具有约为4-5、5-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、90-99或99-100μm的直径，并在垂直于样品流的方向上具有约为40-100、100-500、500-1000、1000-1500、1500-2000、2000-2500、2500-3000、3000-3500、3500-4000、4000-4500或4500-5000μm的直径。在各种实施例中，被形成在流动室内的样品流在垂直于样品流的方向上具有约为4-5、5-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90或90-100μm的宽度。
在一些实施例中，被光斑照射的样品流被形成在不具有鞘流的流动室内(即，无鞘流动室)。无鞘流动室的示例包括但不限于美国专利申请第62/497075号、美国专利申请第15/803133号以及美国专利申请第15/819416号所公开的那些无鞘流动室，在此，通过引用将该专利申请中记载的全部内容并入本文，如同完全阐述的一样。在其他实施例中，被光斑照射的样品流被形成在具鞘流动室内。
在各种实施例中，聚焦模块包括至少一个柱面透镜。在各种实施例中，聚焦模块包括变形棱镜对。
在各种实施例中，聚光透镜是非球面透镜。在各种实施例中，装置或装置系统还包括用于阻挡照射光的光束阻挡器。在各种实施例中，光束阻挡器被定位在从聚光透镜至两个检测器中的一个检测器的光路上。在各种实施例中，光束阻挡器被定位在从流动室至聚光透镜的光路上。在各种实施例中，光束阻挡器是包括光阻挡材料的阻挡条。在各种实施例中，阻挡条具有阻挡照射光以及小于约1、3或5的散射角的散射光的条宽度。
在各种实施例中，光源包括激光二极管、LED装置或卤素灯。在各种实施例中，光源包括被配置为发出光的发光部件、光纤以及被配置为将光聚焦在光纤的一端的聚光器，由此，从光纤的另一端射出的光能够照射测量样品。在各种实施例中，发光部件是激光二极管、LED装置或卤素灯。在各种实施例中，用于检测荧光的检测器包括光电二极管。在各种实施例中，照射光是高斯光束。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统还包括样品供应单元，其被配置为通过混合样品与着色和/或稀释试剂来准备测量样品。在各种实施例中，稀释试剂包括至少一种渗透浓度调节化合物。在各种实施例中，着色试剂包括至少一种荧光染料。在各种实施例中，荧光染料是核酸染料，其选择性地与核酸结合。在各种实施例中，着色试剂还包括裂解红细胞的裂解化合物。在各种实施例中，着色试剂还包括使用红细胞球形化的成球化合物。在各种实施例中，稀释试剂还包括使红细胞球形化的成球化合物。在各种实施例中，样品是血液样品。
在各种实施例中，如本文所述的装置或装置系统可以被用于分析血液样品并获得血液样品中的血细胞的信息。在各种实施例中，分析单元将测量样品中的白细胞分为一种或多种亚型，其包括但不限于淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。在各种实施例中，分析单元将测量样品中的血细胞分为红细胞和血小板。
本公开的各种实施例提供一种用于分析血液样品的方法。其包括：通过混合血液样品的一部分或全部与着色和/或稀释试剂而准备至少一个测量样品；在流动室内形成测量样品的样品流；将来自于光源的照射光在流动室内的样品流上聚焦为椭圆光斑；使用聚光透镜来聚集来自于测量样品的荧光和散射光；将来自于聚光透镜的被聚集的光分为至少两个光路，其中在包括散射光的一个光路中的光被第一检测器检测，在包括荧光的另一个光路中的光被第二检测器检测；并且分析来自于检测器的信号以获得测量样品中的血细胞的信息。在各种实施例中，被分析的信号包括被第一检测器检测的信号和被第二检测器检测的信号两个信号中的至少一个。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有前向角的散射光(即，前向角散射光)。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约3度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约5度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约10度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约15度的散射角的散射光。在各种实施例中，被第一检测器检测的散射光包括具有小于约20度的散射角的散射光。
在各种实施例中，方法还包括将血细胞分为包括但不限于白细胞、红细胞和血小板中的一种或多种类型。在一些实施例中，方法还包括将血细胞分为红细胞和血小板。在各种实施例中，方法还包括将测量样品中的白细胞分为淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞中的一种或多种亚型。在各种实施例中，红细胞例如在已备好的用于分析白细胞的测量样品中的红细胞是被裂解的。在各种实施例中，方法还包括通过混合血液样品的一部分或全部与裂解化合物来准备至少一个测量样品，由此在测量样品中红细胞被裂解。在各种实施例中，方法还包括通过混合血液样品的一部分或全部与成球化合物来准备至少一个测量样品，由此在测量样品中红细胞被球形化。
在各种实施例中，如本文所述的方法包括：通过混合血液与第一着色和/或稀释试剂来准备第一测量样品；在流动室内形成第一测量样品的第一样品流；分析来自于检测器的信号以获得第一测量样品中的白细胞的信息；通过混合血液与第二着色和/或稀释试剂来准备第二测量样品；在流动室内形成第二测量样品的样品流；并且分析来自于检测器的信号以获得第一样品中的红细胞和血小板的信息，其中第一样品流与第二样品流分别被形成在流动室内。在各种实施例中，被获得的白细胞的信息包括以下参数中的至少一种：白细胞的总数量、淋巴细胞的数量、单核细胞的数量、中性粒细胞的数量、嗜酸性粒细胞的数量和嗜碱性粒细胞的数量。在各种实施例中，被获得的红细胞和血小板的信息包括以下参数中的至少一种：红细胞的数量、血小板的数量、单个红细胞的大小、红细胞群的大小分布、单个血小板的大小、血小板群的大小分布、网织红细胞的数量以及网织血小板的数量等。
根据本公开，术语“第一”和“第二”被用于标示身份而不是被用于指示任何时间顺序。
在本公开的实施例中已经公开了许多变型和替代元件。另外的变型和替代元件对于本领域技术人员来说是显而易见的。在这些变型中，但不限于选择用于本公开的装置和方法的流体单元、部件和结构，以及可用其分析的样品。本公开的各种实施例可以具体地包括或排除任何这些变化或元件。
在一些实施例中，用于描述和要求保护本公开的某些实施例的表示成分的量、性质，比如浓度、反应条件等的数字应理解为在一些情况下由术语“约”修饰。作为一个非限制性示例，本领域普通技术人员通常将不超过10％的值差(增加或减少)视为术语“约”的含义。因此，在一些实施例中，在书面说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数是近似值，其可根据寻求由特定实施例获得的所需性质而变化。在一些实施例中，应根据所报告的有效数字的数目并通过应用常规舍入技术未解释数字参数。尽管阐述本公开的一些实施例的宽范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实施例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。在本公开的一些实施例中呈现的数值可以包括由在它们各自的测试测量中发现的标准偏差必然导致的某些误差。
本文所公开的本公开的替代元件或实施例的分组不应被解释为限制。每个组元件可以单独地或与该组的其他元件或本文中发现的其他元件任意组合地被引用和要求保护。出于方便和/或专利性的原因，一个组的一个或多个元件可包括在该组中或从该组中删除。当发生任何这样的包括或删除时，本说明书在此被认为包括所修改的组，从而满足在所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
通过各种示例来解释本公开，这些示例旨在纯粹是本公开的示例，而不应被认为是以任何方式限制本公开。提供各种示例以更好地说明所要求保护的公开内容，且不应将其解释为限制本公开的范围。就提及的具体材料而言，其仅用于说明的日的，而不旨在限制本公开。本领域技术人员可以开发等同的手段或反应物，而不践行发明能力并且不背离本公开的范围。
尽管已经在某些实施例和示例的上下文中公开了本申请，但是本领域技术人员应当理解，本申请的实施例延伸超出具体公开的实施例到其他替代实施例和/或其使用和修改以及等效物。
Claims (20)
1.一种用于分析样品中的颗粒和/或细胞的装置，其包括：
卡盒装置、光源、聚焦模块、聚光透镜以及一个、两个或多个检测器，
所述卡盒装置具有无鞘流动室，所述卡盒装置配置为混合具有颗粒和/或细胞的样品与试剂以形成测量样品，并在所述无鞘流动室中形成所述测量样品的样品流；所述光源被配置为发出用于照明所述样品流的照射光；所述聚焦模块被配置为聚焦所述照射光以在所述样品流上形成椭圆光斑；所述聚光透镜被配置为聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的散射光或荧光两者之一、或两者；所述一个、两个或多个检测器被配置为检测所述散射光的信号和/或所述荧光的信号。
2.如权利要求1所述的装置，其中，
还包括接收模块，所述接收模块被配置为将被所述聚光透镜所聚集的所述散射光以及所述荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。
3.如权利要求1所述的装置，其中，
所述散射光为具有前向角的散射光，并且所述具有前向角的散射光和所述荧光聚集在相同的聚光透镜中。
4.如权利要求3所述的装置，其中，
所述具有前向角的散射光包括具有小于 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25 度的散射角的散射光，或者由具有小于 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25 度的散射角的散射光组成。
5.如权利要求3或4所述的装置，其中，
还包括光束阻挡器，所述光束阻挡器被定位在从所述流动室至所述聚光透镜的光路上来阻挡穿过所述流动室的照射光。
6.如权利要求1所述的装置，其中，
所述聚焦模块还被配置为将所述照射光的反射光导向远离所述光源或阻挡所述照射光的反射光进入所述光源。
7.如权利要求6所述的装置，其中，
所述聚焦模块包括与所述照射光的中心轴或者不共轴或者不垂直的透镜。
8.如权利要求6所述的装置，其中，
所述流动室包括被所述照射光照明的表面，并且该表面被定位为与所述照射光的中心轴不垂直。
9.如权利要求1所述的装置，其中，
所述椭圆光斑的长轴垂直于所述样品流的方向并且所述椭圆光斑的短轴沿着所述样品流的方向，所述椭圆光斑的长轴大于所述流动室的宽度。
10.如权利要求9所述的装置，其中，
所述聚焦模块包括至少一个柱面透镜，并且所述流动室定位为位于其中一个柱面透镜的焦点处或焦点附近。
11.一种用于分析样品中的颗粒和/或细胞的方法，其包括：
将所述样品接收到具有无鞘流动室的卡盒装置中；使用所述卡盒装置来混合所述样品与试剂以形成测量样品；使用所述流动室来形成所述测量样品的样品流；使用光源来发出照射光；使用所述照射光来照明所述样品流；使用聚焦模块来聚焦所述照射光以在所述样品流上形成椭圆光斑；使用聚光透镜来聚集来自于所述样品流中的颗粒和/或细胞的散射光或荧光两者之一、或两者；并且使用一个、两个或多个检测器来检测所述散射光的信号和所述荧光的信号。
12.如权利要求11所述的方法，其中，
使用接收模块来将被所述聚光透镜所聚集的所述散射光以及所述荧光分为分别朝向两个独立的检测器的两个独立的光路。
13.如权利要求11所述的方法，其中，
所述散射光为具有前向角的散射光，并且所述具有前向角的散射光和所述荧光聚集在相同的聚光透镜中。
14.如权利要求13所述的方法，其中，
所述具有前向角的散射光包括具有小于 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25 度的散射角的散射光，或者由具有小于 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24 或 25 度的散射角的散射光组成。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，
还包括使用光束阻挡器来阻挡穿过所述流动室的照射光。
16.如权利要求11所述的方法，其中，
所述聚焦模块还被配置为将所述照射光的反射光导向远离所述光源或阻挡所述照射光的反射光进入所述光源。
17.如权利要求11所述的方法，其中，
所述椭圆光斑的长轴垂直于所述样品流的方向并且所述椭圆光斑的短轴沿着所述样品流的方向，所述椭圆光斑的长轴大于所述流动室的宽度。
18.如权利要求11所述的方法，其中，
所述试剂包括荧光标记化合物，所述荧光标记化合物包括与荧光基团结合的抗体、与荧光颗粒结合的抗体或荧光染料、或其组合。
19.如权利要求11所述的方法，其中，
还包括将所述卡盒装置放置在包含光源、聚光透镜和检测器的分析仪装置中，以对所述流动室内的样品流的颗粒和/或细胞进行测量。
20.如权利要求19所述的方法，其中，
还包括测量完成后，将所述卡盒装置从所述分析仪装置中移除。
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|---|---|---|---|
| CN202110216919.4A CN113049476B (zh) | 2017-06-14 | 2018-06-12 | 用于分析样品中的颗粒和/或细胞的装置和方法 |
Applications Claiming Priority (5)
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