CN113358570A - 分光结构及包含该结构的微粒检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及分光结构及包含该结构的微粒检测装置及其检测方法，包括分光结构,分光结构包括第一镜体，第一镜体用于将光信号分离为第一光信号和第二光信号；第一光学组件设置于第一镜体的出射端，第一光学组件用于将第一光信号分离成第一待检荧光信号；第二镜体，第二镜体用于将第二光信号反射；第二光学组件，第二光学组件用于接收反射的第二光信号并分离为不同方向及不同光谱的第二待检荧光信号。本发明还涉及微粒检测装置，微粒检测装置包括光源、流动室、分光结构以及探测器。通过设置分光结构为不同波长的荧光在各自荧光通道内被对应的探测器所检测，使用户使用不同的荧光素时不需要频繁更换滤光片，减少了激光器的使用数量并增加了检测参数。
Description
技术领域
本发明涉及光学设备技术领域，尤其涉及分光结构及包含该结构的微粒检测装置及其检测方法。
背景技术
目前，在进行微粒检测时，待检测的微粒通常需要携带荧光素，如异硫氰荧光素(FITC)、藻红蛋白(PE)、别藻红蛋白(PECY5)等，这些荧光素在被激光激发后会发出不同波长的荧光，通过光电探测器来检测每段荧光的强度。理论上每一种荧光通过选择合适的滤光片可被相应的光电探测器检测，而不受其他荧光的干扰。但目前的荧光染料都具有宽发射谱性质，尽管它们的发射峰各有不同，但发射谱范围有一定的重叠，因此相邻的探测器会检测到彼此的荧光信号，从而影响了检测结果的准确性。为了保证每个探测器能够接收到特定波长的荧光并且提高检测结果的准确性，避免受其他荧光的干扰，在荧光探测光路中会采用光学元件，但采用上述光学元件之后导致激光器激发出的荧光通道数量有限，而为了检测不同荧光通道中不同波长的荧光，需要根据荧光素更换光学元件或者切换不同波长的激光器，无形之中增加检测成本。同样的，上述光学元件的参数特性使得制造出后即光学特性就被固定，因此检测装置为了具备多种荧光的探测能力需要具备较多荧光探测参数通道，而每一组荧光参数通道一旦配置即被固定，若需要改变通道荧光通过的种类和带宽就需要改变光学元件的配置方案并且更换光学元件。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供分光结构及包含该结构的微粒检测装置及其检测方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
分光结构,所述分光结构包括
至少一第一镜体，所述第一镜体用于接收光信号并将所述光信号分离为第一光信号和第二光信号；
第一光学组件，所述第一光学组件设置于所述第一镜体的出射端，所述第一光学组件用于接收所述第一光信号并将所述第一光信号分离成不同方向及不同光谱的第一待检荧光信号；
至少一第二镜体，所述第二镜体用于接收所述第二光信号并将所述第二光信号反射；
第二光学组件，所述第二光学组件用于接收反射的所述第二光信号并分离为不同方向及不同光谱的第二待检荧光信号。
进一步的，所述第一光学组件包括至少一第三镜体以及第四镜体，其中
所述第三镜体为单个时，所述第四镜体位于所述第三镜体的出射端；
所述第三镜体为多个时，所述第四镜体位于末端第三镜体的出射端。
进一步的，所述第二光学组件包括至少一第五镜体以及第六镜体，其中
所述第五镜体为单个时，所述第六镜体位于所述第五镜体的出射端；
所述第五镜体为多个时，所述第六镜体位于末端第五镜体的出射端。
进一步的，在所述第一光学组件的出射端设置第一滤光模组。
进一步的，在所述第二光学组件的出射端设置第二滤光模组。
微粒检测装置，所述微粒检测装置包括光源、流动室、上述述的分光结构以及至少一探测器，其中
所述光源用于发射光束；
所述流动室用于限制颗粒流动，所述颗粒在所述流动室被所述光束照射产生荧光光束；
所述探测器用于接收从所述分光结构出射的第一待检荧光信号以及第二待检荧光信号进行检测。
所述分光结构设置于所述流动室的出射端。
所述分光结构的一部分设置于所述流动室的入射端，所述分光结构的另一部分设置于所述流动室的出射端。
一种微粒检测装置的检测方法，包括以下步骤：
光源输出光束；
所述光束照射于流经流动室的微粒并产生荧光信号，所述荧光信号由所述分光结构的一部分分离为第一荧光信号和第二荧光信号；
所述分光结构的另一部分接收所述第一荧光信号和所述第二荧光信号并由检测器检测。
一种微粒检测装置的检测方法，包括以下步骤：
光源输出光束；
所述光束由分光结构的一部分分离为第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和所述第二光信号照射流经流动室的微粒形成第一荧光信号和第二荧光信号；
所述分光结构的另一部分接收所述第一荧光信号和第二荧光信号并由检测器检测。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下:
(一)分光结构的设置使得在单路激光照射时产生多段不同波长的荧光，同时通过设置分光结构为不同波长的荧光在各自荧光通道内被对应的探测器所检测，使用户使用不同的荧光素时不需要频繁更换滤光片或切换不同波长的激光器，减少了激光器的使用数量并增加了检测参数。
(二)进一步的，由于不需要频繁的更换滤光片，因此可以有效避免和当前使用的激光器的光谱通道重合进而无法检验的问题。
附图说明
图1示出了本发明实施例一分光结构及包含该结构的微粒检测装置及其检测方法的结构示意图。
图2示出了本发明实施例二分光结构及包含该结构的微粒检测装置及其检测方法的结构示意图。
附图中标记：100、激光；101、荧光；1011、第一荧光信号；1012、第二荧光信号；102、第一光信号；103、第二光信号；200、激光器；300、流动室；400、微粒；501、第一分光镜；502、第一反射镜；503、第二反射镜；504、第三反射镜；601、第一二向色镜；602、第二二向色镜；603、第三二向色镜；604、第四二向色镜；605、第五二向色镜；606、第六二向色镜；607、第七二向色镜；701、第一滤光片；702、第二滤光片；703、第三滤光片；704、第四滤光片；705、第五滤光片；706、第六滤光片；707、第七滤光片；708、第八滤光片；801、第一探测器；802、第二探测器；803、第三探测器；804、第四探测器；805、第五探测器；806、第六探测器；807、第七探测器；808、第八探测器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的分光结构及包含该结构的微粒检测装置及其检测方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
实施例一：
下面首先描述分光结构的具体结构如下：
请参考图1，所述分光结构包括至少一第一镜体，在本实施例一所述分光结构中第一镜体优选为第一分光镜501，所述第一分光镜501为单个并且用于接收荧光101，同时将所述荧光101分离为透射的第一荧光信号1011以及反射的第二荧光信号1012。
进一步的，请继续参考图1，所述分光结构还包括第二镜体，在本实施例一所述分光结构中第二镜体优选为第一反射镜502，所述第一反射镜502用于第二荧光信号1012并将所述第二荧光信号1012反射至第二光学组件。
进一步的，请继续参考图1，所述分光结构还包括第一光学组件，所述第一光学组件设置于所述第一分光镜501的出射端，所述第一光学组件用于接收所述第一荧光信号1011并将所述第一荧光信号1011分离成不同方向及不同光谱的第一待检荧光信号。
具体的，请继续参考图1，所述第一光学组件在本实施例一所述分光结构中优选为包括第一二向色镜601、第二二向色镜602、第三二向色镜603、第四二向色镜604以及第二反射镜503，其中上述第一荧光信号1011经过第一二向色镜601之后分离为荧光信号A1和荧光信号A2，该荧光信号A2又通过第二二向色镜602分离为荧光信号A3和荧光信号A4，该荧光信号A4又通过第三二向色镜603分离为荧光信号A5和荧光信号A6，该荧光信号A6又通过第四二向色镜604分离为荧光信号A7和荧光信号A8，所述荧光信号A8通过第二反射镜503反射为荧光信号A9，上述荧光信号A1、荧光信号A3、荧光信号A5、荧光信号A7以及荧光信号A9即为不同方向、不同光谱的荧光通道。
进一步的，请继续参考图1，所述分光结构还包括第一滤光模组，所述第一滤光模组布置于所述第一光学组件的出射端。具体的，所述第一滤光模组包括第一滤光片701、第二滤光片702、第三滤光片703、第四滤光片704以及第五滤光片705分别对应荧光信号A1、荧光信号A3、荧光信号A5、荧光信号A7以及荧光信号A9，上述滤光片用于滤除不必要的杂光，以保证信号强度，提升检测器检测的信噪比。所述第一滤光片701、第二滤光片702、第三滤光片703、第四滤光片704以及第五滤光片705的带宽为20～60nm，优选的，上述第一滤光片701、第二滤光片702、第三滤光片703、第四滤光片704以及第五滤光片705可以选用525/40BP、585/42BP、610/20BP、690/50BP、780/60BP中的任意一种。
进一步的，请继续参考图1，本实施例一所述分光结构还包括第二光学组件，具体的，所述第二光学组件包括第五二向色镜605、第六二向色镜606以及第三反射镜504，其中上述第二荧光信号1012经过第五二向色镜605之后分离为荧光信号B1和荧光信号B2，该荧光信号B2又通过第六二向色镜606分离为荧光信号B3和荧光信号B4，该荧光信号B4又通过第三反射镜504反射为荧光信号B5。
进一步的，请继续参考图1，所述分光结构还包括第二滤光模组，所述第二滤光模组布置于所述第二光学组件的出射端。具体的，所述第二滤光模组包括第六滤光片706、第七滤光片707、第八滤光片708，第六滤光片706、第七滤光片707、第八滤光片708分别对应荧光信号B1、荧光信号B3、荧光信号B5，上述滤光片用于滤除不必要的杂光，以保证信号强度，提升检测器检测的信噪比。优选的，为了保证与第一荧光信号1011中荧光波段的错开检测，上述第六滤光片706、第七滤光片707、第八滤光片708可以选用660/10BP、712/25BP、450/45BP中的任意一种。
相应的，本发明还提供一种微粒检测装置，所述微粒检测装置包括光源、流动室、上述分光结构以及至少一探测器。
其中所述光源用于发射光束，所述光源优选可以发射400nm波长的激光100的激光器200，所述激光器200通常配置有4～6个荧光通道。相应的，在光源的光束到达流动室之前，也可以通过透镜将其聚焦，为了保证微粒或样品中细胞受到的光强度一致，样本流与光束正交并且相交于激光能量分布峰值处。
当然，在本发明的其他实施例中，所述光源也可以采用发射488nm波长的激光，为了扩展多色检测能力，也可以同时配备488nm、638nm或561nm等，对此本发明不作进一步限制。
所述流动室300用于使微粒400(即包含颗粒的液滴)依次受上述激光100的照射并产生荧光101。
所述分光结构设置于所述流动室300的出射端，光源发射的激光100照射于流经流动室300的微粒400之后产生出荧光101，所述分光结构用于接收该荧光101。
所述探测器采用光电探测器，请参考图1，在本实施例一所述微粒检测装置中，所述探测器具体为第一探测器801、第二探测器802、第三探测器803、第四探测器804、第五探测器805、第六探测器806、第七探测器807以及第八探测器808。进一步的，所述第一探测器801对应第一滤光片701并用于对荧光信号A1进行检测，同样的，所述第二探测器802对应第二滤光片702并用于对荧光信号A3进行检测，以此类推，所述第三探测器803对应第三滤光片703并用于对荧光信号A5进行检测，所述第四探测器804对应第四滤光片704并用于对荧光信号A7进行检测，所述第五探测器805对应第五滤光片705并用于对荧光信号A9进行检测，所述第六探测器806对应第六滤光片706并用于对荧光信号B1进行检测，所述第七探测器802对应第七滤光片707并用于对荧光信号B3进行检测，所述第八探测器808对应第八滤光片708并用于对荧光信号B5进行检测。
进一步的，上述各探测器与各滤光片以及二向色镜的数量是一一对应的，当然，在本发明的其他实施例中，所述探测器、滤光片、二向色镜的数量跟根据不同的工况增加或减少，对此，本发明不作进一步限制。
进一步的，在本发明实施例一所述分光结构中，上述各探测器对应的滤光片均采用带通的滤光片，该带通的滤光片允许一个固定范围内的波长的光通过，例如500/50BP即代表允许波长475nm～525nm范围的光通过，而不允许大于525nm或小于475nm的光通过。
利用上述微粒检测装置进行检测的方法如下：
S1：由激光器200发射400nm波长的激光100。
S2：激光100照射流经流动室300的微粒400之后产生荧光101。
S3：第一分光镜501接收所述荧光101并将所述荧光101分离为第一荧光信号1011以及第二荧光信号1012。
S4：第一荧光信号1011经过第一二向色镜601之后分离为荧光信号A1和荧光信号A2，该荧光信号A2又通过第二二向色镜602分离为荧光信号A3和荧光信号A4，该荧光信号A4又通过第三二向色镜603分离为荧光信号A5和荧光信号A6，该荧光信号A6又通过第四二向色镜604分离为荧光信号A7和荧光信号A8，所述荧光信号A8通过第二反射镜503反射为荧光信号A9，荧光信号A1、荧光信号A3、荧光信号A5、荧光信号A7以及荧光信号A9分别对应第一滤光片701、第二滤光片702、第三滤光片703、第四滤光片704以及第五滤光片705，通过上述各滤光片消除杂光之后并通过对应的第一探测器801、第二探测器802、第三探测器803、第四探测器804、第五探测器805检测。
S5：第二荧光信号1012依次经过第五二向色镜605、第六二向色镜606以及第三反射镜504，上述第二荧光信号1012经过第五二向色镜605之后分离为荧光信号B1和荧光信号B2，该荧光信号B2又通过第六二向色镜606分离为荧光信号B3和荧光信号B4，该荧光信号B4又通过第三反射镜504反射为荧光信号B5。第六滤光片706、第七滤光片707、第八滤光片708，第六滤光片706、第七滤光片707、第八滤光片708分别消除对应的荧光信号B1、荧光信号B3、荧光信号B5的杂光并通过第六探测器806、第七探测器807以及第八探测器808检测。
通过增加分光结构以及第一光学组件、第二光学组件可以增加488nm激光器配置下可检测荧光波段的数量，使用户在使用不同的荧光素时，不需要频率更换滤光片或者不需要切换不同波长的激光器，降低了企业的检测成本。
实施例二：
请参考图2，实施例二与实施例不同的是第一分光镜501与第一反射镜502的位置不同，其中第一分光镜501与第一反射镜502分别位于激光器200与流动室300之间，其中激光100经过第一分光镜501后分为第一光信号102以及第二光信号103，其中第一光信号102照射流经流动室300的微粒400之后产生第一荧光信号1011，第二光信号103经过第一反射镜502反射之后再次照射流经流动室300的微粒400之后产生第二荧光信号1012。
请继续参考图2，第一荧光信号1011经过第一二向色镜601之后分离为荧光信号A1和荧光信号A2，该荧光信号A2又通过第二二向色镜602分离为荧光信号A3和荧光信号A4，该荧光信号A4又通过第三二向色镜603分离为荧光信号A5和荧光信号A6，该荧光信号A6又通过第四二向色镜604分离为荧光信号A7和荧光信号A8，所述荧光信号A8通过第二反射镜503反射为荧光信号A9，荧光信号A1、荧光信号A3、荧光信号A5、荧光信号A7以及荧光信号A9分别对应第一滤光片701、第二滤光片702、第三滤光片703、第四滤光片704以及第五滤光片705，通过上述各滤光片消除杂光之后并通过对应的第一探测器801、第二探测器802、第三探测器803、第四探测器804、第五探测器805检测。
请继续参考图2，第二荧光信号1012依次经过第五二向色镜605、第六二向色镜606以及第三反射镜504，上述第二荧光信号1012经过第五二向色镜605之后分离为荧光信号B1和荧光信号B2，该荧光信号B2又通过第六二向色镜606分离为荧光信号B3和荧光信号B4，该荧光信号B4又通过第三反射镜504反射为荧光信号B5。第六滤光片706、第七滤光片707、第八滤光片708，第六滤光片706、第七滤光片707、第八滤光片708分别消除对应的荧光信号B1、荧光信号B3、荧光信号B5的杂光并通过第六探测器806、第七探测器807以及第八探测器808检测。
当然，在本发明的其他实施例中，所述分光结构中第一分光镜501、第一反射镜502可以如实施例一与实施例二相结合分别设置于流动室300的入射端和出射端，其只要满足能对多个荧光通道进行检测即可，对此本发明不作进一步限制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.分光结构，其特征在于：所述分光结构包括
至少一第一镜体，所述第一镜体用于接收光信号并将所述光信号分离为第一光信号和第二光信号；
第一光学组件，所述第一光学组件设置于所述第一镜体的出射端，所述第一光学组件用于接收所述第一光信号并将所述第一光信号分离成不同方向及不同光谱的第一待检荧光信号；
至少一第二镜体，所述第二镜体用于接收所述第二光信号并将所述第二光信号反射；
第二光学组件，所述第二光学组件用于接收反射的所述第二光信号并分离为不同方向及不同光谱的第二待检荧光信号。
2.如权利要求1所述的分光结构，其特征在于：所述第一光学组件包括至少一第三镜体以及第四镜体，其中
所述第三镜体为单个时，所述第四镜体位于所述第三镜体的出射端；
所述第三镜体为多个时，所述第四镜体位于末端第三镜体的出射端。
3.如权利要求1所述的分光结构，其特征在于：所述第二光学组件包括至少一第五镜体以及第六镜体，其中
所述第五镜体为单个时，所述第六镜体位于所述第五镜体的出射端；
所述第五镜体为多个时，所述第六镜体位于末端第五镜体的出射端。
4.如权利要求2所述的分光结构，其特征在于：在所述第一光学组件的出射端设置第一滤光模组。
5.如权利要求3所述的分光结构，其特征在于：在所述第二光学组件的出射端设置第二滤光模组。
6.微粒检测装置，其特征在于：所述微粒检测装置包括光源、流动室、如权利要求1～5任意一项所述的分光结构以及至少一探测器，其中
所述光源用于发射光束；
所述流动室用于限制颗粒流动，所述颗粒在所述流动室被所述光束照射产生荧光光束；
所述探测器用于接收从所述分光结构出射的第一待检荧光信号以及第二待检荧光信号进行检测。
7.如权利要求6所述的微粒检测装置，其特征在于：所述分光结构设置于所述流动室的出射端。
8.如权利要求6所述的微粒检测装置，其特征在于：所述分光结构的一部分设置于所述流动室的入射端，所述分光结构的另一部分设置于所述流动室的出射端。
9.一种微粒检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
光源输出光束；
所述光束照射于流经流动室的微粒并产生荧光信号，所述荧光信号由所述分光结构的一部分分离为第一荧光信号和第二荧光信号；
所述分光结构的另一部分接收所述第一荧光信号和所述第二荧光信号并由检测器检测。
10.一种微粒检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
光源输出光束；
所述光束由分光结构的一部分分离为第一光信号和第二光信号，所述第一光信号和所述第二光信号照射流经流动室的微粒形成第一荧光信号和第二荧光信号；
所述分光结构的另一部分接收所述第一荧光信号和第二荧光信号并由检测器检测。
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