CN114450574A - 生物粒子分析装置和微粒分析装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能够防止用于散射光检测的光学系统的质量劣化的生物粒子分析装置和微粒分析装置。本发明提供了一种生物粒子分析装置，其包括散射光检测模块，该散射光检测模块包括用于将由于激光照射通过流动路径的生物粒子而生成的散射光与激光的一部分分离的滤光器和被滤光器分离的散射光进入的物镜。本发明还提供了一种微粒分析装置，其包括散射光检测模块，该散射光检测模块包括用于将由于激光照射通过流动路径的微粒而生成的散射光与激光的一部分分离的滤光器和被滤光器分离的散射光进入的物镜。

Description

生物粒子分析装置和微粒分析装置
技术领域
本技术涉及生物粒子分析仪和微粒分析仪。更具体地，本发明涉及包括散射光检测模块的生物粒子分析仪和微粒分析仪。
背景技术
为了分析生物粒子，经常使用通过用光照射生物粒子而生成的光。已经提出了各种关于用于检测光的光学系统的建议。例如，下面的专利文献1公开了一种透射型荧光显微镜，其中，在使用透射照明的荧光显微镜中，在样本与物镜之间插入用于切割激发光的装置(means)。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开第H09-292570号。
发明内容
本发明要解决的问题
散射光检测光学系统可用于分析生物粒子。在散射光检测光学系统中，例如，用激光束照射生物粒子，并且由散射光检测器检测通过照射生成的散射光。在散射光到达散射光检测器之前，散射光例如由聚光光学部件(诸如物镜)会聚，并且然后根据需要可以由像差校正光学部件(诸如双合透镜)进行像差校正。这些光学部件通常具有通过粘合剂粘合多个透镜的配置。
根据散射光检测光学系统的配置，激光束可以到达聚光光学部件或像差校正光学部件。由于这些光学部件包含如上所述的粘合剂，所以当激光束到达粘合剂时，粘合剂可能劣化。粘合剂的劣化导致这些光学部件的光学质量劣化，这也可能导致由散射光检测器检测到的散射光的质量劣化。具体地，近年来，随着激光束生成装置的改进，激光束的功率密度已经得到改善，并且趋于出现这些问题。
因此，本技术的主要目的是防止用于生物粒子分析的散射光检测光学系统的质量劣化。
问题的解决方案
本技术提供了一种生物粒子分析仪，其包括散射光检测模块，该散射光检测模块包括：滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道的生物粒子而生成的散射光与激光束中的部分光分离；以及物镜，被滤光器分离的散射光入射到该物镜上。
在本技术中，滤光器可以是具有波长选择性的滤光器。
在本技术的一个实施方式中，滤光器具有透射散射光而不透射激光束中的部分光的光学特性。
在该实施方式中，滤光器可以具有不透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性。
在该实施方式中，滤光器可以反射激光束中的部分光。
在该实施方式中，滤光器可以被布置为使得由滤光器反射的光到达通道外部的区域。
在该实施方式中，可以进行布置，使得激光束在滤光器上的入射角大于0度。
在该实施方式中，滤光器可以吸收激光束中的部分光。
在该实施方式中，滤光器也可以是从包括LWPF、SWPF、BPF和分色镜的组中选择的任一个。
在本技术的另一实施方式中，滤光器具有反射散射光并透射激光束中的部分光的光学特性。
在该实施方式中，滤光器可以具有透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性。
在该实施方式中，滤光器可以是从包括LWPF、SWPF、BPF和分色镜的组中选择的任一个。
此外，在本技术中，散射光可以是前向散射光。
此外，在本技术中，生物粒子可以是细胞。
此外，本技术还提供了一种微粒分析仪，其包括散射光检测模块，该散射光检测模块包括：滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道的微粒而生成的散射光与激光束中的部分光分离；以及物镜，被滤光器分离的散射光入射到该物镜上。
附图说明
图1是示出包括在本技术的生物粒子分析仪中的滤光器和物镜的布置示例的示图。
图2是示出本技术的生物粒子分析仪的配置示例的示图。
图3是示出生物粒子分析微芯片的粒子分类单元的结构示例的示图。
图4是示出光学系统的配置示例的示图。
图5是示出滤光器中光的透射率与波长之间的关系的曲线图。
图6是示出光学系统的配置示例的示图。
图7是控制单元的框图的示例。
图8是示出本技术的生物粒子分析仪的另一配置示例的示图。
具体实施方式
在下文中，将描述实现本技术的优选模式。注意，下面描述的实施例示出了本技术的代表性实施例的一个示例，并且不会导致狭义地解释本技术的范围。将按以下顺序描述本技术。
1.第一实施例(生物粒子分析仪)
(1)第一实施例的描述
(2)生物粒子分析仪的配置示例
(2-1)生物粒子分析微芯片
(2-2-1)滤光器透射散射光的实施方式
(2-2-2)滤光器反射散射光的实施方式
(2-2)光学系统
(2-3)控制单元
(3)生物粒子分析仪的另一配置示例
2.第二实施例(微粒分析仪)
(1)第二实施例的描述
(2)微粒
1.第一实施例(生物粒子分析仪)
(1)第一实施例的描述
包括在本技术的生物粒子分析仪中的散射光检测模块包括：滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道的微粒而生成的散射光与激光束中的部分光分离；以及物镜，被滤光器分离的散射光入射到该物镜上。滤光器优选地具有波长选择性。滤光器可以防止激光束的至少一部分入射到物镜上。因此，可以防止物镜的光学质量由于粘合剂劣化而劣化。此外，滤光器还可以防止包括粘合剂的其他光学部件的质量劣化。
下面将参考图1描述包括在散射光检测模块中的滤光器和物镜。图1是用于解释滤光器具有透射散射光而不透射激光束中的部分光的光学特性的实施方式的示图。图1示出了包括在本技术的生物粒子分析仪中的滤光器和物镜的布置示例。
如图1所示，滤光器145布置在通道C与物镜139之间。用激光束L1照射流经通道C的生物粒子P。通过照射，生成前向散射光FSC。所生成的前向散射光FSC透射通过滤光器145，并且然后入射到物镜139上。前向散射光FSC由物镜139会聚，并且然后由前向散射光检测器(未示出)检测。
例如，在通过合成具有不同波长的多个激光束获得激光束L1的情况下，不需要由前向散射光检测器检测的光也可以从通道C朝向物镜139传播。例如，当光入射到物镜139上时，粘合包括在物镜139中的透镜组的粘合剂可能会劣化。尤其是在光的波长较短的情况下，可能发生劣化。
如图1所示，滤光器145布置在通道C与物镜139之间的光路上。滤光器145具有不透射激光束L1中的部分光的光学特性。因此，可以防止不需要检测的至少一部分光入射到物镜139上，并且可以防止物镜139的光学质量劣化。此外，还可以防止包括粘合剂并且可能存在于物镜139与前向散射光检测装置之间的光路上的其他光学部件的光学质量劣化。
滤光器145可以具有反射不需要被检测的至少一部分光的光学特性，或者可以具有吸收至少一部分光的光学特性。在图1中，滤光器145具有反射部分光L2的光学特性。
图1所示的示例涉及前向散射光的检测，但是在本技术中，散射光检测模块可以例如是侧散射光、后向散射光等的检测模块。
通道C可以例如是设置在生物粒子分析微芯片中的通道，并且具体地可以是用光照射生物粒子的部分的通道。
生物粒子的示例包括但不限于细胞、微生物、生物衍生的固体成分、脂质体等。
细胞可以包括动物细胞和植物细胞。动物细胞的示例包括肿瘤细胞和血细胞。微生物可以包括例如细菌(诸如大肠杆菌)和真菌(诸如酵母)。生物衍生的固体成分的示例包括在活体中产生的固体晶体。此外，在本技术中，生物粒子可以例如是多个粒子(诸如两个或三个粒子)的结合物质。
根据本技术的一种实施方式，生物粒子尤其可以是细胞。本技术的生物粒子分析仪适用于分析细胞，即，可以用于分析细胞。
在本技术中，生物粒子优选处于包含在流体中的状态。流体包括液体和气体。优选地，流体是液体。本领域技术人员可以根据粒子的类型适当选择液体的类型。例如，在生物粒子是细胞的情况下，例如，水、水溶液(例如，缓冲溶液)或培养液可以用作液体。
(2)生物粒子分析仪的配置示例
图2示出了本技术的生物粒子分析仪的配置示例。图2所示的生物粒子分析仪100包括光照射单元101、包括散射光检测模块10的检测单元102、控制单元103和生物粒子分析微芯片150。控制单元103包括信号处理单元104、确定单元105和分类控制单元106。
在下文中，将详细描述根据本技术的生物粒子分析仪100。
(2-1)生物粒子分析微芯片
生物粒子分析微芯片150设置有样本液体入口151和鞘液入口153。样本液体和鞘液分别从这些入口引入到样本液体通道152和鞘液通道154。样本液体包含生物粒子。
样本液体和鞘液在合并部分162合并，以形成层流，在该层流中，样本液体的周边被鞘液包围。层流通过主通道155流向粒子分类单元157。
主通道155包括检测区域156。在检测区域156中，用光照射样本液体中的生物粒子。基于通过用光照射生成的荧光和/或散射光，分析生物粒子，并且此外，可以确定是否应该收集生物粒子。可以用一束光照射检测区域156中的一个位置，或者可以用光照射检测区域156中的多个位置中的每一个。例如，微芯片150可以被配置为使得检测区域156中的两个不同位置中的每一个都被光照射(即，检测区域156中有两个被光照射的位置)。在这种情况下，例如，是否应该收集生物粒子可以基于在一个位置处的生物粒子由光照射生成的光(例如，荧光和/或散射光等)来确定。此外，基于由一个位置处的光照射生成的光的检测时间与由另一位置处的光照射生成的光的检测时间之间的差异，也可以计算通道中生物粒子的速度。为了计算，可以预先确定两个照射位置之间的距离，并且可以基于两个检测时间之间的差异和距离来确定生物粒子的速度。此外，可以基于速度精确地预测到达下述粒子分类单元157的时间。通过精确预测到达时间，可以优化形成进入粒子分类通道159的流的时间。此外，在特定生物粒子到达粒子分类单元157的时间与特定生物粒子之前或之后的生物粒子到达粒子分类单元157的时间之间的差异等于或小于预定阈值的情况下，也可以确定特定生物粒子不分类。在特定生物粒子与特定生物粒子之前或之后的生物粒子之间的距离较窄的情况下，当抽吸特定生物粒子时，之前或之后的生物粒子很有可能收集在一起。在之前或之后的生物粒子很有可能收集在一起的情况下，可以通过确定特定生物粒子不分类来防止收集之前或之后的生物粒子。因此，可以提高所收集的生物粒子中目标生物粒子的纯度。例如，在日本专利申请公开第2014-202573号中描述了检测区域156中的两个不同位置中的每一个被光照射的微芯片和包括该微芯片的装置的具体示例。
在微芯片150中的粒子分类单元157中，流经主通道155的层流分别流入两个分支通道158。图2所示的粒子分类单元157具有两个分支通道158，但是分支通道的数量不限于两个。粒子分类单元157可以设置有例如一个或多个(例如，两个、三个或四个)分支通道。如图2所示，分支通道可以被配置为在一个平面上以Y形分支，或者可以被配置为三维分支。
此外，在粒子分类单元157中，仅在应当收集的生物粒子流动的情况下，形成进入粒子分类通道159的流，并且收集生物粒子。可以例如通过在粒子分类通道159中产生负压，来形成进入粒子分类通道159的流。为了产生负压，例如，致动器107可以附接到微芯片150的外部，使得粒子分类通道159的壁可以变形。壁的变形改变了粒子分类通道159的内部空间，并且可能产生负压。致动器107可以例如是压电致动器。当生物粒子被吸入粒子分类通道159时，包括在层流中的样本液体或包括在层流中的样本液体和鞘液也可以流入粒子分类通道159。以这种方式，生物粒子在粒子分类单元157中分类。
图3示出了粒子分类单元157的放大视图。如图3A所示，主通道155和粒子分类通道159经由与主通道155同轴的孔口部分170彼此连通。如图3B所示，应该收集的生物粒子通过孔口部分170流入粒子分类通道159。不应该收集的生物粒子流入分支通道158，如图3C所示。
为了防止不应该收集的生物粒子通过孔口部分170进入粒子分类通道159，孔口部分170可以设置有闸流入口(gate flow inlet)171。当从闸流入口171引入鞘液，并且由引入的鞘液的一部分形成从孔口部分170朝向主通道155的流时，防止不应该收集的生物粒子进入粒子分类通道159。注意，引入的鞘液的剩余部分流入粒子分类通道159。
已经流入分支通道158的层流可以在分支通道端160排放到微芯片的外部。此外，收集到粒子分类通道159中的生物粒子可以在粒子分类通道端161排放到微芯片的外部。以这种方式，目标生物粒子被微芯片150分类。
容器可以连接到粒子分类通道端161。由粒子分类单元157分类的生物粒子被收集到容器中。
此外，粒子收集通道可以连接到粒子分类通道端161。粒子收集通道的一端可以连接到粒子分类通道端161，另一端可以连接到容器(未示出)，用于收集分类到粒子分类通道159中的生物粒子。如上所述，根据本技术的一个实施方式，生物粒子分析仪100可以包括粒子收集通道，用于将由粒子分类单元157分类的生物粒子收集到容器中。分类的生物粒子通过粒子收集通道收集到容器中。
在本技术中，“微”是指包括在生物粒子分析微芯片150中的通道的至少一部分具有μm数量级的尺寸，特别是具有μm数量级的横截面尺寸。即，在本技术中，“微芯片”是指包括μm数量级的通道的芯片，尤其是包括具有μm数量级的横截面尺寸的通道的芯片。例如，根据本技术，包括粒子分类单元的芯片可以被称为微芯片，该粒子分类单元包括具有μm数量级的横截面尺寸的通道。在本技术中，微芯片可以包括例如粒子分类单元157。在粒子分类单元157中，主通道155的横截面例如是矩形的，并且在粒子分类单元157中，主通道155的宽度可以是例如100μm至500μm，特别是100μm至300μm。从主通道155分支的分支通道的宽度可以小于主通道155的宽度。孔口部分170的横截面例如是圆形的，并且在孔口部分170与主通道155之间的连接部分处的孔口部分170的直径可以是例如10μm至60μm，特别是20μm至50μm。关于通道的这些尺寸可以根据生物粒子的尺寸适当地改变。
微芯片的通道尺寸可以根据上述生物粒子的尺寸和质量适当地选择。在本技术中，根据需要，化学或生物标记(诸如荧光染料)可以附着到生物粒子上。标签可以进一步促进生物粒子的检测。本领域技术人员可以适当地选择应该附着的标签。
在本技术的生物粒子分析微芯片150中流动的流体例如是液体、液体材料或气体，并且优选是液体。本领域技术人员可以根据例如待分类的生物粒子的类型等适当地选择流体的类型。例如，可商购的鞘液和样本液体或者本技术领域中已知的鞘液和样本液体可以用作流体。
可以通过技术领域中已知的方法制造生物粒子分析微芯片150。例如，可以通过结合其上形成预定通道的两个或多个衬底来制造生物粒子分析微芯片150。例如，通道可以形成在所有两个或更多个衬底中(特别是两个衬底)，或者可以仅形成在两个或更多个衬底中的一些衬底中(特别是两个衬底中的一个)。为了在结合衬底时更容易地调整位置，通道优选地仅形成在一个衬底上。
作为用于形成生物粒子分析微芯片150的材料，可以使用技术领域中已知的材料。例如，材料的示例包括但不限于聚碳酸酯、环烯烃聚合物、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯、聚苯乙烯、玻璃和硅。具体地，聚合物材料(诸如聚碳酸酯、环烯烃聚合物和聚丙烯)是特别优选的，因为它们具有优异的可加工性，并且能够使用成型设备廉价地制造微芯片。
生物粒子分析微芯片150优选是透明的。例如，在生物粒子分析微芯片150中，光(激光束和散射光)通过的至少一部分可以是透明的，并且例如，检测区域可以是透明的。整个生物粒子分析微芯片150可以是透明的。
注意，在本实施例中，示出了在一次性生物粒子分析微芯片150中形成生物粒子流过的通道的情况，但是在本技术中，该通道可以不形成在微芯片150中。
在这种情况下，通道的形式没有特别限制，并且可以自由设计。例如，可以使用在衬底(诸如二维或三维塑料或玻璃)中形成的通道。
此外，该通道可以例如是设置在流动池中的通道。
(2-2)光学系统
(2-2-1)滤光器透射散射光的实施方式
在本技术的一个实施方式中，滤光器可以具有透射散射光而不透射激光束中的部分光的光学特性。将参考图4描述根据该实施方式的光学系统的配置示例。图4示出了用于用激光束照射流经通道的生物粒子，并检测通过照射生成的荧光和/或散射光的光学系统130的配置示例。
光学系统包括光照射单元101和检测单元102。光照射单元101用光(例如，激发光等)照射在生物粒子分析微芯片150中的通道中流动的生物粒子，以激发散射光和/或荧光。检测单元102检测由光照射单元101的光照射从生物粒子生成的散射光和/或荧光。
光照射单元101可以包括激光束生成单元131、反射镜134和135以及物镜136，物镜将激发光会聚在检测区域中流动的生物粒子上。光源可以由本领域技术人员根据分析目的适当地选择，并且可以例如是激光二极管、SHG激光器、固态激光器、气体激光器或高强度LED或者其两种或多种的组合。根据需要，光照射单元101可以包括其他光学元件。
激光束生成单元131生成照射检测区域156的激光束。激光束生成单元131包括例如激光束源132-1、132-2和132-3，并且还包括合成从这些激光束源发射的激光束的一组反射镜133-1、133-2和133-3。
激光束源132-1、132-2和132-3发射具有不同波长的激光束。
激光束源132-1发射具有例如550nm至800nm波长(例如，637nm波长)的激光束。反射镜133-1具有反射激光束的光学特性。
激光束源132-2发射具有例如450nm至550nm波长(例如，488nm波长)的激光束。反射镜133-2具有反射激光束并透射从激光束源132-1发射的激光束的光学特性。
激光束源132-3发射具有例如380nm至450nm波长(例如，405nm波长)的激光束。反射镜133-3具有反射激光束并透射从激光束源132-1和132-2发射的两个激光束的光学特性。
通过如图4所示布置三个激光束源和三个反射镜，合成照射生物粒子的激光束。
激光束通过反射镜134透射，然后被反射镜135反射，并入射到物镜136上。激光束通过物镜136透射并到达生物粒子分析微芯片150的检测区域156。用激光束照射流过检测区域156的生物粒子，并且生成荧光和散射光。
激光束的光束直径可以例如是2mm或更小，特别是1.5mm或更小，更特别是1mm或更小。光束直径可以例如是0.005mm或更大，特别是0.015mm或更大，更特别是0.05mm或更大。
激光束的功率密度例如为0.09kW/cm2至5kW/cm2，特别是0.4kW/cm2至3kW/cm2，更特别是0.9kW/cm2至2kW/cm2。随着功率密度更高，更有可能出现上述粘合剂劣化的问题。在使用具有这种功率密度的激光束的情况下，容易表现出本技术的效果。
检测单元102包括检测荧光的荧光检测器137。荧光入射到物镜136上，并且然后被物镜136会聚。由物镜136会聚的荧光透过反射镜135，并由荧光检测器137检测。
检测单元102包括散射光检测模块10。图4所示的配置示例示出了散射光检测模块10特别是前向散射光检测模块的情况。散射光检测模块10包括：滤光器145，被配置为透射通过用激光束照射流经通道的生物粒子而生成的散射光；以及物镜139，通过滤光器145透射的散射光入射到该物镜上。此外，滤光器145具有不透射激光束中的部分光的光学特性。
物镜具有使用粘合剂的结合表面，并且众所周知，通过用激光束中的部分光照射流经通道的生物粒子，粘合剂劣化，因此，光学表面的质量劣化。另一方面，在本技术中，由于散射光检测模块10包括滤光器145，所以可以防止物镜被激光束中的部分光照射，并防止物镜的质量劣化。
滤光器145具有透射通过用激光束照射流经通道的生物粒子而生成的散射光并且不透射激光束中的部分光的光学特性。滤光器145可以通过诸如反射或吸收的活动选择性地仅提取包括在散射光中的光的信息的一部分。例如，波长选择性或光强度选择性可以提供光学特性。
注意，在图4中，滤光器145具有反射部分光的光学特性，但是滤光器145可以具有吸收部分光的光学特性。
在本技术中，滤光器145的示例包括彩色玻璃滤光器和干涉滤光器。彩色玻璃滤光器的示例包括例如锐截止滤光器(阻挡波长等于或短于特定波长或等于或长于特定波长的光并且透射波长长于特定波长或短于特定波长的光的滤光器)。干涉滤光器的示例包括带通滤光器和分色镜或分色滤光器。滤光器145的形状可以根据部分光适当地选择，并且可以例如是圆形、椭圆形、四边形、多边形等。滤光器145的厚度可以例如是0.001mm至10mm，特别是0.05mm至5mm，更特别是0.Imm至3mm。
滤光器145可以具有波长选择性。可以根据不应该被滤光器145透射的光的波长来选择波长选择性。
更具体地，滤光器145优选地具有不透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分或全部的波长范围的光的光学特性，更优选地具有不透射440nm或更小的波长范围中的至少一部分或全部的波长范围的光的光学特性，并且特别优选地具有不透射430nm或更小的波长范围中的至少一部分或全部的波长范围的光的光学特性。由于这种短波长范围的光容易导致粘合剂劣化，所以在本技术中，具有上述光学特性的滤光器是优选的。
此外，滤光器145可以具有不透射至少具有400nm至410nm波长范围的光的光学特性，并且可以具有不透射至少具有405nm波长的光的光学特性。在这种情况下，滤光器145可以具有不透射包括波长范围内的光或具有该波长的光的光学特性，并且可以具有例如不透射430nm或更小的所有光的光学特性。
在该实施方式中，滤光器145可以反射激光束中的部分光。反射型滤光器145可以反射部分光，以防止部分光入射到物镜139上。当采用反射型滤光器145时，与吸收型的情况相比，可以防止部分光的泄漏，并且不需要考虑当吸收部分光时生成的热量。
具体地，作为反射部分光的滤光器145，例如，可以使用长波长通滤波器(LWPF)、短波长通滤波器(SWPF)、带通滤波器(BPF)或分色镜。
图5是示出在滤光器145是长波长通过滤光器(LWPF)的情况下光的透射率(％)与波长(nm)之间的关系的曲线图。如图5所示，LWPF不透射波长等于或小于特定波长的光。
此外，为了反射可能导致粘合剂劣化的短波长范围的光，滤光器145可以优选地是LWPF、BPF或分色镜。
在该实施方式中，滤光器145可以被布置为使得由滤光器145反射的光到达通道外部的区域。例如，滤光器145可以被布置为使得由滤光器145反射的光至少到达检测区域156外部的区域。更具体地，例如，滤光器145的表面可以相对于通道的散射光发射表面成一定角度布置，使得由滤光器145反射的光到达通道外部的区域或检测区域156外部的区域，如上所述。这种布置使得可以防止由于被滤光器145反射的光到达检测区域156而导致的检测信号质量的劣化。
在该实施方式中，在滤光器145被配置为反射部分光的情况下，滤光器145可以被布置为使得激光束在滤光器145上的入射角(具体地，激光束的光轴部分的入射角)大于0度，并且可以被布置为使得例如入射角为0.1度或更大，特别是0.5度或更大，更特别是1度或更大，并且甚至更特别是2度或更大。入射角可以例如是45度或更小，特别是10度或更小，更特别是5度或更小。
通过将入射角设置为例如大于0度，可以防止检测信号的质量劣化，这可能是由到达通道的反射光引起的。此外，在入射角过大的情况下，可能发生所谓的蓝移，因此入射角优选等于或小于上述上限值。
此外，在该实施方式中，滤光器145可以被配置为吸收部分光。通过采用吸收型滤光器145，与采用反射型的情况相比，不需要考虑返回光。滤光器的示例包括LWPF、SWPF和BPF。此外，为了反射可能导致粘合剂劣化的短波长范围的光，滤光器145可以优选地是LWPF或BPF。
在该配置示例中，前向散射光入射到滤光器145上，并且透射通过滤光器45的散射光的一部分入射到物镜139上并且然后被反射镜140分离成红光和蓝光。反射镜140可以例如是半反射镜，并且具有反射红光和透射蓝光的光学特性。
红光由反射镜141反射，并且然后被散射光检测器138-2检测。散射光检测器138-2选择性地检测具有例如550nm至800nm波长(例如，637nm波长)的光。
蓝光由散射光检测器138-3检测。散射光检测器138-2选择性地检测具有例如450nm至550nm波长(例如，488nm波长)的光。
例如，在前向散射光的光路上，可以设置双合透镜142、143和144。这些双合透镜校正透射通过每个双合透镜的光的像差。类似于物镜139，双合透镜142、143和144也具有使用粘合剂的结合表面。因此，通过包括滤光器145，可以防止粘合剂的劣化，因此，可以避免这些双合透镜的光学表面质量的劣化。
检测单元102包括散射光检测器138-1，其检测散射光中的后向散射光。后向散射光入射到物镜136上，并且然后被物镜136会聚。由物镜136会聚的后向散射光被反射镜135反射，然后被反射镜134进一步反射，并且然后被散射光检测器138-1检测。散射光检测器138-1检测例如绿光。散射光检测器138-1选择性地检测具有例如380nm至450nm波长(例如，405nm波长)的光。
作为检测单元102中的检测器，可以使用PMT、光电二极管、CCD、CMOS等，但是检测器不限于此。根据需要，检测单元102可以包括其他光学元件。检测单元102可以通过光电转换将检测到的光转换成模拟电信号。检测单元102还可以通过AD转换将模拟电信号转换成数字电信号。
(2-2-2)滤光器反射散射光的实施方式
在本技术的另一实施方式中，滤光器具有反射散射光并透射激光束中的部分光的光学特性。下面将参考图6描述该实施方式。
包括在图6所示的光学系统230中的滤光器245具有反射散射光并透射激光束中的部分光的光学特性。滤光器245的其他部件与包括在图4所示的光学系统130中的部件相同。同样，对于具有这种配置的光学系统，表现出与上述“(2-2-1)滤光器透射散射光的实施方式”中描述的效果相似的效果。
滤光器245优选地具有透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性，更优选地具有透射440nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性，并且特别优选地具有透射430nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性。
滤光器245可以反射超过上述上限值的波长范围内的全部或部分光。滤光器245优选地具有反射应当被检测的散射光的波长的光的光学特性。
在该实施方式中，例如，透射短波长范围内的光，而长波长范围内的光可以被滤光器245反射。由于被滤光器245反射的光入射到物镜139上，并且短波长范围内的光不入射到物镜139上，所以可以避免由于物镜139的短波长区域内的光而导致的粘合劣化。
滤光器245可以具有至少透射400nm至410nm波长范围内的光的光学特性，并且可以具有至少透射405nm波长的光的光学特性。在这种情况下，例如，滤光器245可以具有不透射(优选地，反射)波长超过波长范围的光的光学特性，并且可以具有不透射(优选地，反射)所有波长超过430nm的光的光学特性。
作为反射部分光的滤光器245，例如，可以使用LWPF、SWPF、BPF或分色镜。优选地，滤光器245可以是SWPF、BPF或分色镜，以便透射短波长范围的光。
(2-3)控制单元
图7是控制单元的框图的示例。控制单元103通过根据由检测单元102检测到的光的特性来控制生物粒子分析微芯片150中的流动，仅对应该收集的生物粒子进行分类。
包括在控制单元103中的信号处理单元104可以处理由检测单元102获得的数字电信号的波形，并且生成关于用于由确定单元105确定的光的特性的信息。作为关于光的特性的信息，信号处理单元104可以从数字电信号的波形中获取例如以下的一个、两个或三个：波形的宽度；波形的高度；以及波形的区域。此外，关于光的特性的信息可以包括例如检测到光的时间。
基于通过用光照射在通道中流动的生物粒子而生成的光，包括在控制单元103中的确定单元105确定是否对生物粒子进行分类。更具体地，由光照射单元101对生物粒子的光照射生成的光由检测单元102检测，由检测单元102获得的数字电信号的波形由控制单元103处理，并且确定单元105基于通过处理生成的光的特性来确定是否对生物粒子进行分类。
包括在控制单元103中的分类控制单元106通过生物粒子分析微芯片150控制生物粒子分类。更具体地，分类控制单元106可以控制生物粒子分析微芯片150中的分类单元157中的流体的流动，以便对通过确定单元105执行的确定而被确定为要分类的生物粒子进行分类。为了控制流动，分类控制单元106可以控制例如设置在分类单元附近的致动器107的驱动。可以基于例如检测到光的时间来设置致动器107的驱动时间。
此外，控制单元103可以控制光照射单元101的光照射和/或检测单元102的光检测。此外，控制单元103可以控制泵的驱动以将流体供应到生物粒子分析微芯片150中。控制单元103可以包括例如存储了用于使生物粒子分析仪执行根据本技术的生物粒子分析方法的OS和程序的CPU、存储器和硬盘。例如，控制单元103的功能可以在通用计算机中实现。该程序可以记录在记录介质(诸如microSD存储卡、SD存储卡或闪存)中。记录在记录介质中的程序可以由包括在生物粒子分类装置1000中的驱动器读取，并且然后控制单元103可以使生物粒子分析仪100根据所读取的程序执行根据本技术的生物粒子分析方法。
(3)生物粒子分析仪的另一配置示例
例如，本技术的生物粒子分析仪可以被配置为装置，诸如流式细胞仪，其生成施加有电荷的包含生物粒子的液滴，并且然后通过控制液滴的移动方向来对生物粒子进行分类。下面将参考图8描述这种配置的示例。
在图8中，生物粒子分类装置800包括微芯片1、散射光检测模块3、对电极4和接地对电极6，生物粒子分类装置生成施加有电荷的包含生物粒子的液滴，并且然后通过控制液滴的移动方向来对生物粒子进行分类。此外，生物粒子分类装置800可以包括用于收集移动方向受到控制的液滴的容器51至53。
微芯片1生成包含生物粒子的液滴。在微芯片1中，形成包含生物粒子的液体流过的通道11。在通道11中，包含生物粒子的液体以层流的形式流动。在层流中，生物粒子以一定间隔排成一行。
包含生物粒子的液体从设置在通道11一端的孔口12排放到芯片外部的空间。此时，当微芯片1被振动元件2振动时，从包含生物粒子的液体获得液滴D。
散射光检测模块3用激光束照射在通道11中流动的生物粒子，并检测通过照射生成的散射光。散射光检测模块3包括：滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道11的生物粒子而生成的散射光与激光束中的部分光分离；以及物镜，被滤光器分离的散射光入射到该物镜上。散射光检测模块3可以配置为如上述“(1)第一实施例的描述”和“(2)生物粒子分析仪的配置示例”中所述。
液滴D可以包括生物粒子，作为分类目标。对电极4沿着排放到芯片外部空间中的液滴的移动方向布置，并且被布置为彼此面对，移动的液滴介于对电极之间。根据由散射光检测模块3检测到的散射光，充电装置(未示出)向排放的液滴施加电荷。对电极4通过相对于施加到液滴上的电荷的电排斥力(或吸力)来控制液滴的移动方向，并将液滴引导到容器51至53中的任一个。因此，作为分类目标的生物粒子可以收集在容器51至53中的任两个中(例如，51和53)，并且不是分类目标的生物粒子可以收集在另一容器(例如，52)中。可选地，作为分类目标的生物粒子可以收集在例如容器51至53中的任一个(例如，52)中，并且不是分类目标的生物粒子可以收集在其他容器(例如，51和53)中。以这种方式，对作为分类目标的生物粒子进行分类。
2.第二实施例(微粒分析仪)
(1)第二实施例的描述
本技术的微粒分析仪包括散射光检测模块，该散射光检测模块包括：滤光器，被配置为透射通过用激光束照射流经通道的微粒而生成的散射光；以及物镜，透射通过滤光器的散射光入射到该物镜上，并且该滤光器具有不透射激光束中的部分光的光学特性。
除了分析目标是微粒之外，本技术的微粒分析仪类似于上述生物粒子分析仪。
(2)微粒
微粒的示例包括但不限于上述生物粒子和合成粒子，诸如乳胶珠、凝胶珠、磁珠和量子点。
合成粒子可以是包括例如有机或无机聚合物材料、金属等的粒子。有机聚合物材料包括聚苯乙烯、苯乙烯/二乙烯基苯、聚甲基丙烯酸甲酯等。无机聚合物材料包括玻璃、二氧化硅、磁性材料等。金属可以包括金胶体、铝等。
注意，本技术也可以具有以下配置。
[1]一种生物粒子分析仪，包括：
散射光检测模块，包括：
滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道的生物粒子而生成的散射光与激光束中的部分光分离；以及
物镜，被滤光器分离的散射光入射到该物镜上。
[2]根据[1]的生物粒子分析仪，其中，滤光器是具有波长选择性的滤光器。
[3]根据[1]或[2]的生物粒子分析仪，其中，滤光器具有透射散射光而不透射激光束中的部分光的光学特性。
[4]根据[3]的生物粒子分析仪，其中，滤光器具有不透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性。
[5]根据[3]或[4]的生物粒子分析仪，其中，滤光器反射激光束中的部分光。
[6]根据[5]的生物粒子分析仪，其中，滤光器被布置为使得由滤光器反射的光到达通道外部的区域。
[7]根据[3]至[6]中任一项的生物粒子分析仪，其中，滤光器被布置为使得激光束在滤光器上的入射角大于0度。
[8]根据[3]的生物粒子分析仪，其中，滤光器吸收部分光。
[9]根据[3]至[8]中任一项的生物粒子分析仪，其中，滤光器是从包括LWPF、SWPF、BPF和分色镜的组中选择的任一个。
[10]根据[1]的生物粒子分析仪，其中，滤光器具有反射散射光并透射激光束中的部分光的光学特性。
[11]根据[10]的生物粒子分析仪，其中，滤光器具有透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性。
[12]根据[10]或[11]的生物粒子分析仪，其中，滤光器是从包括LWPF、SWPF、BPF和分色镜的组中选择的任一个。
[13]根据[1]至[12]中任一项的生物粒子分析仪，其中，散射光是前向散射光。
[14]根据[1]至[13]中任一项的生物粒子分析仪，其中，生物粒子是细胞。
[15]一种微粒分析仪，包括：
散射光检测模块，包括：
滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道的微粒而生成的散射光与激光束中的部分光分离；以及
物镜，被滤光器分离的散射光入射到该物镜上。
参考标记列表
10 散射光检测模块
100 生物粒子分析仪
101 光照射单元
102 检测单元
103 控制单元
104 信号处理单元
105 确定单元
106 分类控制单元
107 致动器
130 光学系统
136、139 物镜
142、143、144 双合透镜
145 滤光器
150 生物粒子分析微芯片
C 通道。

Claims (15)

1.一种生物粒子分析仪，包括：
散射光检测模块，包括：
滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道的生物粒子而生成的散射光与所述激光束中的部分光分离；以及
物镜，被所述滤光器分离的所述散射光入射到所述物镜上。
2.根据权利要求1所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器包括具有波长选择性的滤光器。
3.根据权利要求1所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器具有透射所述散射光而不透射所述激光束中的所述部分光的光学特性。
4.根据权利要求3所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器具有不透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性。
5.根据权利要求3所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器反射所述激光束中的所述部分光。
6.根据权利要求5所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器被布置为使得由所述滤光器反射的光到达所述通道外部的区域。
7.根据权利要求3所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器被布置为使得所述激光束在所述滤光器上的入射角大于0度。
8.根据权利要求3所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器吸收所述激光束中的所述部分光。
9.根据权利要求3所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器包括从包括LWPF、SWPF、BPF和分色镜的组中选择的任一个。
10.根据权利要求1所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器具有反射所述散射光并透射所述激光束中的所述部分光的光学特性。
11.根据权利要求10所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器具有透射450nm或更小的波长范围中的至少一部分的波长范围的光的光学特性。
12.根据权利要求10所述的生物粒子分析仪，其中，所述滤光器包括从包括LWPF、SWPF、BPF和分色镜的组中选择的任一个。
13.根据权利要求1所述的生物粒子分析仪，其中，所述散射光包括前向散射光。
14.根据权利要求1所述的生物粒子分析仪，其中，所述生物粒子包括细胞。
15.一种微粒分析仪，包括：
散射光检测模块，包括：
滤光器，被配置为将通过用激光束照射流经通道的微粒而生成的散射光与所述激光束中的部分光分离；以及
物镜，被所述滤光器分离的所述散射光入射到所述物镜上。
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