CN115004008A - 用于对流进行测量的电光设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对流进行测量的电光设备，包括测量罐(8)，待表征的流体的流流过该测量罐(8)，用于发射具有不同光谱的光的至少两个枪(4、6)，允许测量小角度衍射的触发枪(9)，以及允许测量衰减和获取至少一种荧光的接收枪(10)。第一发射枪(4)包括限定垂直于流体的流的主光轴的光源(40)，并且第二发射枪(6)包括限定基本上垂直于主光轴和流体的流的次光轴。第一发射枪(4)和第二发射枪(6)设置在测量罐(8)的一侧，接收枪(10)设置在测量罐(8)沿主光轴的另一侧，且触发枪(9)设置在测量罐(8)沿次光轴的另一侧。接收枪(10)包括用于测量衰减的检测通道(12)和用于测量至少一个荧光信号的至少一个检测通道(14)，以及用于收集来自在第一发射枪(4)和第二发射枪(6)之间的光束与流体的流中的粒子的相互作用的光束的单个物镜(11)，所述物镜被布置成使得光束基本上沿着主光轴朝向检测通道(12)校准以用于测量衰减，接收枪(10)形成单个机械单元，其至少一部分可相对于测量罐(8)移动。接收枪(10)还包括位于聚光物镜(11)的下游的第一分色镜(18)，在该处光束基本校准，所述分色镜布置成部分透射由在第一发射枪(4)和在向用于测量衰减的检测通道的流体的流中的粒子之间的相互作用产生的光束，并用于部分反射由在第二发射枪(6)与在流体流中的粒子的相互作用产生的光束到至少一个用于测量至少一个荧光信号的检测通道(14)。

Description

用于对流进行测量的电光设备

本发明涉及用于对流进行测量以表征微粒、特别是生物细胞的电光设备领域，包括测量室，待表征的流体的流在该测量室中循环，并且包含待表征的细胞。该领域依赖于使用基于使用电学和光学测量的分析方法来计数和区分在待分析样品中存在的细胞。

本发明更具体地涉及用于细胞计数和表征的多参数电光设备。待表征的流体优选为血液样本，但也可以是以下类型的其他性质的生物液体：脑脊液、尿液、胸膜液、滑液、细胞悬液、骨髓等。样本还可以包含任何性质的颗粒(细胞、蛋白质、生物标志物等)，需要对其进行区分和计数。

更准确地说，本发明涉及包括至少两个光源的设备、用于测量电阻率或阻抗的设备和用于测量光学参数(通常是衰减测量、大角度衍射的测量和荧光测量)的多个检测器。

这些测量允许对在流体中存在的生物细胞或颗粒进行表征和计数。

电阻抗测量使得对颗粒进行计数并获得有关其尺寸的信息成为可能。

光学参数(折射、漫射、吸收和弯曲)使得提取细胞的形态信息(诸如形状、体积、大小和内部结构)成为可能。光源(诸如激光、卤素光源或发光二极管)使得产生的光线将被透镜聚光并照亮通过测量罐的生物细胞成为可能。在与生物细胞接触时，光与细胞相互作用。在光束的入射轴上，光被多个透镜收集并且可以被光圈在空间上过滤，以便通过光电二极管检测器检测。该测量在所选的角度的范围内给出了与结构信息相结合的生物元素的尺寸的指示。此外，可以在光束的入射轴上进行另一测量。入射光被止动件(光束停止器)阻挡，且由细胞漫射的信号在光电二极管类型的传感器上被检测，以生成FSC(前向散射)测量值。在选定的角度的范围内，该测量给出了生物元素的尺寸的指示和/或可用于触发对小颗粒的测量。另一部分光被沿正交方向收集并通过另一组透镜和一组半反射镜，以在传感器上被测量，以生成SSC(尺寸散射)信号。该正交光测量给出了生物元素的密度及其粒度(结构)或其细胞内含量的指示。

荧光的测量用于揭示用作细胞标记或作为特定于生物元素的结构或功能的分子探针的荧光染料。例如，如果使用特定于某一细胞类别的抗体，与荧光染料偶联，则可能揭示该细胞类别，即精确表征细胞并对其计数。同时使用多种荧光染料使得最佳地表征感兴趣的生物细胞成为可能。

当流体是血液样本时，血液的代表元素，即红细胞(或红血球)、白细胞(或白血球)和血小板(或凝血细胞)的系，被定量(计数)和定性(公式)确定。这种分析称为血象图或血液配方计数(BFC)。在BFC中的异常可以提醒医生潜在的疾病(贫血、癌症等)。

所有这些细胞都来自位于骨髓中的同一细胞株，称为嗜血细胞。这些细胞株接下来分化成几个亚群。

因此，在造血细胞的情况下，本领域技术人员知道，通过阻抗、衍射或吸收获得的对细胞的分析允许区分主要细胞系，包括红血球或红细胞、凝血细胞或血小板、和白血球或白细胞。后者群体本身被细分为几个类别，诸如淋巴细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。血液通常由不再分裂的成熟细胞组成。

如在申请人提交的专利US 5,138,181中所述，可以通过同时确定体积和表观白光衰减来实现细胞计数和分化。例如在专利WO 2006/053960中描述了在准单色光的一个实施例中开发的设备。

对于上述每种细胞类型，各种成熟水平是已知的。因此，红细胞(也称为红血球)首先以原红细胞的形式制造，然后是嗜碱性红细胞，然后是中幼红细胞，其发育成嗜酸性红细胞，再发育成在嗜酸性红细胞的核排出后获得的网织红细胞。正是这些网织红细胞在残留的RNA完全丧失后，在循环血液中分化为红血球。

白细胞或白血球以成髓细胞的先前形式来自骨髓，然后将产生原粒细胞，然后转化为嗜碱性、嗜酸性或嗜中性粒细胞，首先是不分节的，然后细胞核会随着它们成熟越来越多地分节。

这些成髓细胞还产生单核细胞系，该单核细胞系将产生单核细胞、前单核细胞，然后是单核细胞，这些单核细胞将通过外周血。

成髓细胞产生的多能株细胞也通过以淋巴株细胞形式的分化产生淋巴细胞系，其中的一部分，T淋巴细胞系，将继续在胸腺中成熟并且神经节和其他部分将留在骨髓中，以提供B淋巴细胞系。这些B淋巴细胞一旦以浆细胞的形式被激活，就会产生对抗病原体抗原的抗体。

血小板或凝血细胞，就其本身而言来自巨核细胞，它们本身来自成髓细胞所产生的髓系祖细胞，其一旦到达其成熟的最终阶段，即血小板生成性巨核细胞，通过分裂它们的细胞质产生血小板。其他血小板，交联血小板，含有RNA负载，这是它们原始细胞的剩余部分。

诊断某些病理需要对在循环血液中的造血细胞进行越来越精细的计数和表征。特别是，有必要能够揭示特定的群体，诸如网织红细胞和有核红细胞，它们是红血球的未成熟版本。同样，揭示未成熟细胞(白血球的前体，称为未成熟淋巴细胞、单核细胞或粒细胞)非常重要。活化淋巴细胞或交联血小板的分类和计数也将使得真正改善患者的诊断。

细胞的特定的荧光标记使得提供高度特异性以及检测未成熟或非典型细胞成为可能。因此，可以使用与荧光染料偶联的特定的抗体精确地表征和计数各种类型的淋巴细胞。也可以在荧光标记后检测到在血液中异常遇到的其他细胞，例如非典型淋巴细胞和前体未成熟细胞。同样，交联血小板可以通过荧光染料进行特定地标记。

为了最佳地区分在样品中包含的每个颗粒群，申请人在专利申请FR 2 971 337中提出了一种用于对流进行测量的电光设备。该设备具有很多优点。然而，由于其配置，该设备的调整很复杂，并且对测量罐提供的访问非常有限。

本发明改善了这种情况。

为此目的，本发明提出了一种用于对流进行测量的电光设备，该设备包括测量罐，待表征的流体的流流过该测量罐，用于发射具有不同光谱的光的至少两个枪，允许测量小角度衍射的触发枪，以及允许测量衰减和获取至少一种荧光的接收枪。

该电光设备使得：

-第一发射枪光源，其包括具有大于580nm的中心波长并限定垂直于流体的流的主光轴，

-第二发射枪，其包括第二光源，具有小于580nm的中心波长并限定与主光轴和流体的流基本正交的次光轴，

-第一发射枪和第二发射枪设置在测量罐的一侧，接收枪设置在测量罐沿主光轴的另一侧，以及触发枪设置在测量罐沿次光轴的另一侧，

-接收枪包括用于测量衰减的检测通道和用于测量至少一个荧光信号的至少一个检测通道，以及用于收集来自在第一发射枪和第二发射枪之间的光束与在流体的流中的粒子相互作用的光束的单个物镜，所述聚光物镜布置成使得其发射的光束为基本上沿主光轴朝向检测通道校准以用于测量衰减的光束，接收枪形成单个机械单元，其至少一部分能够相对于测量罐移动，接收枪还包括第一分色镜，第一分色镜放置在光束基本校准的聚光物镜的下游，被布置用于部分透射由在第一发射枪与向用于测量衰减的检测通道的流体的流中的粒子之间的相互作用产生的光束，并且用于部分反射由在第二发射枪和在流体的流中的粒子之间的相互作用产生的光束部分到至少一个用于检测至少一个荧光信号的检测通道。

该设备是有利的，因为它提供了对测量罐的自由访问，而且由于接收枪以单个机械单元的形式生产而易于调整。此外，与专利申请FR 2 971 337的设备相比，它提供了更高的稳健性。

在各种变体中，本发明可以具有以下特征中的一个或多个：

-接收枪包括用于测量大角度衍射的检测通道和第二分色镜，该第二分色镜放置在聚光物镜的下游，并布置为部分地反射由在第二发射枪与在流体的流中的粒子之间的相互作用产生的光束，所述光束朝向来自用于测量荧光的至少一个检测通道和用于测量大角度衍射的检测通道中的至少一个，

-用于测量衰减的检测通道包括布置用于测量红光的量的检测器，用于测量至少一种荧光的至少一个检测通道包括用于测量绿光的量和橙光或近红外的量的检测器，以及用于测量大角度衍射的检测通道包括布置用于测量蓝光的量的检测器，

-布置用于测量红光的量的检测器是光电二极管，布置用于测量绿光的量的检测器是光电倍增管或硅光电倍增管，以及布置用于测量蓝光的量的光电检测器是光电二极管，

-接收枪是单件的，且能够相对于测量罐整体移动，

-第二分色镜放置在反射光束的路径中第一分色镜的下游，并布置用于将部分光束朝向检测通道反射以测量荧光并将其部分传输到检测通道以测量大角度衍射，

-用于测量衰减的检测通道、用于测量一个或多个荧光信号的一个或多个检测通道和用于测量大角度衍射的检测通道各自包括光学器件，跟随其后的是在其各自检测器的上游的光权，

-聚光物镜包括两个透镜，其中一个透镜能够相对于测量罐移动，接收枪的其余部分相对于测量罐不具有移动性，以及设置在两个透镜的下游的光圈，

-第二分色镜放置在反射光束的路径中第一分色镜的上游，并被布置用于将部分光束朝向检测通道反射以测量大角度衍射并将其部分传输到第一分色镜，

-第一发射枪包括为红色LED的第一发射源，

-第二发射枪包括为蓝色激光的第二发射源，

-该设备还包括一个或多个调节元件，其布置用于允许通过移动接收枪的全部或部分来调整该设备并在检测通道中测量，以及

-该设备还包括一个或多个反射镜，其布置用于偏移一个或多个基本校准的光束。

通过阅读以下描述，本发明的其他特征和优点将更清楚地显现出来，这些描述源自以说明方式给出的示例，并且非限制性地源自附图，其中：

-[图1]显示了根据本发明的设备的第一实施例，

-[图2]显示了根据本发明的设备的第二实施例，

-[图3]示出了根据本发明的设备的第三实施例。

附图和以下描述基本上包含特定特征的元素。因此，它们不仅可以用于给出对本发明的最佳理解，而且在适用的情况下也有助于对其的定义。

图1显示了根据本发明的设备的第一实施例。

设备2包括设置在测量罐8一侧的第一发射枪4和第二发射枪6、设置在测量罐8另一侧的触发枪9和接收枪10。接收枪10包括聚光物镜11、三个检测通道12、14和16，以及下文描述的用于将在测量罐8中传播的光束分离成具有不同波长的多个光束并且特定于三个检测通道12、14和16中的每一个的分色镜18和20(在此处描述的示例中为红色、蓝色、绿色)。检测通道12用于测量衰减，检测通道14用于测量荧光，检测通道16用于测量90°衍射(也称为SSC)。

在此处描述的示例中，第一发射枪4包括第一发射源40、成形光学器件42和分化板44以及用于减小来自分化板片44的矩形的尺寸的聚光光学器件45，该矩形被投影到测量罐8上。

第一发射源40在此处描述的示例中是EpitexSMB660NR-1100红色LED并且具有与朗伯源相似的强度分布，使得获得所需的均匀性成为可能。LED 40的发射光谱是宽的并且以660nm为中心。LED 40的芯片具有1.1mm²的有效表面积。由LED 40在第一发射枪4的输出处，即在测量罐8的中心处传递的光功率为45μW。一般而言，该第一发射源具有中心波长大于580nm的发射光谱。相反，如下文将看到的，第二发射源具有中心波长小于580nm的发射光谱。实施该二分法是为了能够将在红色中的测量值与在蓝色或绿色中的测量值分开。

在此处描述的示例中，成形光学器件42包括位于LED 40和分化板44之间的两个聚光透镜。这两个透镜投射孔径光圈，从而使得确保照射在测量罐8中传播的生物细胞的流的光束的均匀性成为可能。考虑到LED 40的光谱覆盖了噻唑橙的荧光发射光谱的一部分这一事实，并且为了限制在测量荧光的检测通道14上产生的噪声，有色或干涉滤光片可以可选地放置在成形光学器件42的两个透镜之间，其中光束被校准。这使得切断LED 40的绿色分量成为可能。

分化板44在此处描述的示例中是矩形形状(150x500μm²)。因此，结合LED 40和成形光学器件42，系统至细胞的近轴放大率为0.172。因此，在细胞的流上的分化板44的近轴图像是86μm×25.8μm的矩形(分别为500μm×0.172和150μm×0.172)。此外，在Zemax上的仿真表明，完美的“真实”系统(受衍射限制)应该给出90μm x 28.8μm(使用Zemax Cross X和cross Y在弯头处获得的尺寸)的点。图像的尺寸的实验测量与完美的“真实”系统产生的测量非常相似。

在测量罐(8)的水平面上，来自LED 40的点的光束(对应于LED 40的图像并且没有分化板)被校准，这意味着孔径光圈被投射到无限远。这是通过使其图像与系统的焦点重合来设计的。

第一发射枪4使得利用检测枪12测量由在运动中的生物细胞对660nm附近的LED光束的衰减成为可能。该测量通过精确控制光束的形式和在细胞处照明的均匀性而得到改善。

在此处的示例中，用于测量衰减的检测枪12位于接收通道10的分色镜18的下游，并且包括聚光透镜122、光圈124和检测器126。

在此处描述的示例中，分色镜18是Semrock FF605-DiO2滤光片，其将由聚光物镜11校准的具有大于605nm波长的光束的一部分传输到检测通道12，而由聚光物镜11校准的波长低于605nm光束的另一部分，被反射向检测通道14和检测通道16。此处的分色镜18透射98％的红色，同时反射99％的蓝色和绿色。根据分色镜18的规格，聚光物镜11对来自测量罐8的光束进行校准，使其以小于2°的半角到达滤光片18。

在此处的示例中，带通滤波器120是Semrock FF01-655/40带通干涉滤波器，它可能仅传输来自LED40的红色波长(从635nm到675nm)。在此处描述的示例中，聚光透镜122将光束聚焦在光圈124中，光圈124的直径测量为1mm并且定位在距聚光透镜22mm处。在此处描述的示例中，聚光透镜122是按订单生产的模型。该平凸透镜的曲率半径为12.42毫米，由N-BK7材料制成。然而，可以使用其他透镜。最后，此处的示例的检测器126是位于距光圈124且因此距焦点6.75mm处的HamamatsuS1223光电二极管。光束进入检测通道12的半角小于7°，是针对带通滤波器120规定的，并且从测量罐出现的该光束的数值孔径由于接收枪12中的光圈而被限制为0.31。

在此处描述的示例中，第二发射枪6包括第二发射源60和成形光学器件62。

在此处描述的示例中，第二发射源60是蓝色激光源，其包括由Osram制造的在488nm处发射的功率为50mW的功率的激光二极管，其输出由变形透镜成形，使得光束在激光源60的输出处是椭圆形的。

在此处描述的示例中，成形光学器件62包括具有75mm的焦距的球面透镜，例如一对Thorlabs AC127-075-A。具有相当长焦距的透镜使得在生物细胞和光束之间的相互作用处具有更大的景深成为可能。在测量罐和垂直极化中椭圆的尺寸约为200μm x 30μm(在l/e²处)。

激光源60具有在测量罐8的细胞流中的焦点处的优点，这使得获得优异的光束质量和更好的再现性成为可能。此外，这使得在横向定位和纵向定位上获得高公差成为可能。这是因为横向定位得益于在测量罐中激光束的长度(扁平椭圆)，而纵向公差取决于在激光与测量罐之间的距离。

激光源60被荧光测量检测通道14和检测通道16用于测量90°衍射。这两个检测通道处理由聚光物镜11校准的波长小于605nm并被分色镜18反射的光束的部分。分色镜20放置在分色镜18的下游，在用于将该光束一分为二的光束的路径中。在此处描述的示例中，反射镜20是SemrockFF506-Di03滤光片，其反射低于506nm的波长并透射高于506nm的波长。

因此，用于测量荧光的检测通道14测量来自标记生物细胞的核酸的噻唑橙的荧光在绿色中的波长。因此，检测通道14设置在由分色镜18反射的光束的轴上。检测通道14包括一对透镜140、光圈142和检测器144。一对透镜140使得将通过分色镜20透射的光束聚焦在具有1.5mm直径的光圈142中成为可能。光圈142提供空间滤波并且使得获得高信噪比成为可能。接下来由检测器144测量荧光信号，在此描述的示例中，检测器是HamamatsuH10723光电倍增管。检测通道14的数值孔径为0.6。

被分色镜20反射的部分光束被导向检测通道16以测量90°衍射，该衍射来自在激光和蓝色中的生物细胞之间的相互作用。

检测通道16在此处描述的示例中包括聚光透镜160、光圈162和检测器164。聚光透镜160在此处描述的示例中是Thorlabs LA-1270-A参考透镜并且光圈162具有1.5mm的直径，而光电二极管164是Hamamatsu S1223光电二极管。再次，光圈162提供空间滤波并使得获得高信噪比成为可能。

如上所述，测量罐8的下游的聚光物镜11为检测通道12、14和16所共用。在此处的示例中，聚光物镜11具有相当大的0.6的数值孔径，以便收集从测量罐8发出的最大流。该物镜的聚焦距离选择得足够大，以便能够方便地接近测量罐(在此处描述的示例中，在测量罐和该对之间的距离为5.2毫米)。在此处的示例中，聚光物镜11是一对透镜，由于存在的波长是不同的(从488nm到700nm)，因此也使得限制色差成为可能。

接收枪10用直径为0.3mm的光圈(图1中未示出)调节，该光圈被引入代替检测枪12的光圈124。使用小直径(0.3mm)的光圈使得高精度的调整成为可能。接收枪10的最佳位置对应于由光电二极管126检测到的最大强度。为此，测量罐8相对于接收枪10的位置通过用于移动接收接收通道10的所有元件的机械单元的设备在三个轴上进行调整。这使得通过一次精确调整来调整三个检测器成为可能。由于它使用与衰减检测器126相同的检测器，因此该调整得以简化。这避免了必须使用笨重的设施，诸如照相机，这对售后服务人员特别有利。

可选地，专用于衰减120(红色)到90°衍射(SSC)(蓝色)和荧光(绿色)的带通滤波器分别具有85％、90％和96％的透射率，可以在各自的检测通道12、14和16中添加。因此，由于分色镜18和20的特性，对于在透镜的界面上1％的反射，透射率为78％的衰减、83％的衍射和86％的荧光。

在衰减中，杂散光的百分比在蓝色和绿色中为2.10^-6％。在90°衍射，这个百分比在红色中为2.10^-6％且在绿色中为9.10^-3％。由于荧光信号弱，光电倍增管144的增益非常高，且正是因为这个原因重要的是要考虑在该通道中的杂散光，特别是与激光相关的蓝色，其在蓝色和红色中为3.10^-4％。

触发通道9包括光束阻挡器90和检测器92。在此处描述的示例中，在488nm处的轴中的信号检测被用作触发信号。触发通道9包括用于消除激光的入射光束的光束阻挡器。光束阻挡器在此处描述的示例中是宽度为0.8mm的垂直条，其位于激光源60的轴线上距测量罐8的5.5mm处。其宽度足以阻挡源60的激光束，其在水平轴上的尺寸相当稳定并且保持在300μm以下。检测器92，在此说明的例子中，是使得进行小角度衍射测定(也称为FSC)成为可能的Hamamatsu S1223。

申请人的临床研究表明，该设备允许白细胞分类：LMNE(淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞)、Baso(嗜碱性粒细胞)、IG(未成熟颗粒)、LYA(非典型淋巴细胞)、HRC(高RNA含量)，ERB(成红细胞)。该设备使得区分红细胞和网织红细胞的3个成熟指数和血小板成为可能。

此外，具有其一体式接收枪10的该设备比已知设备明显更容易调整，同时提供了更加容易地接近测量罐8，这极大地方便了其维护，且因此既长期维护了测量质量又优化使用相同的成本。

图2所示的设备显示了第二实施例，其中进一步推动了一体式接收枪的概念，以进一步简化调整过程并降低生产该设备的成本。

在本实施例中，第一发射枪4、测量罐8和触发枪9与图1中描述的设备相同。

第二发射枪6的不同之处在于激光源60在此处描述的示例中是具有10mW功率的激光二极管。10mW的低功率使得不通过珀尔帖效应而具有任何热调节成为可能，从而使得减小尺寸和成本成为可能。然而，为了增加功率密度，在测量罐中的光束高度被降低。激光二极管的光束由变形透镜成形，使得光束在激光器的输出处呈椭圆形。光束通过相同的成形光学器件62聚焦在测量罐8中的生物细胞的流上。

如以下将看到的，为了将设备的可移动部分限制为单个透镜，检测通道12、14和16具有包括分色滤光片18和20的公共轴线，分色滤光片20被放置在分色滤光片18的上游以使检测通道12保持在第一发射源4的轴线上。通过聚光物镜11的设计，分色滤光片18和20的尺寸小于第一实施例的分色滤光片的尺寸，这构成了显着的经济来源以及光学系统的小型化，因此更紧凑。此外，由于通过检测通道12进行调整，使检测器144更靠近检测器124，使得更精确地确定在检测器144上的光束的位置成为可能。分色滤光片18不变，分色滤光片20在此为Semrock FF518-Di01滤光片，其分离波长为518nm。因此蓝色辐射被发送到检测通道16，绿色辐射被发送到检测通道14，红色辐射被发送到检测通道12。

由于光束的尺寸的减小，衰减检测通道12被简化为仅包括光电二极管126。可选地，可以提供基本上以发射源40的发射波长为中心的聚光透镜和/或带通滤波器。

同样，荧光检测通道14被简化，以便在输入处仅包括SemrockFF01-550/49干涉滤光片(可选且未显示)，随后是聚光透镜140，该聚光透镜140将光束聚焦在光电倍增管144上，此处简化为硅光电倍增管(SiPM)。

由于光束尺寸的减小，90°衍射检测通道16被简化为仅包括光电二极管164。可选地，可以提供以检测波长为中心的聚光透镜和/或带通滤波器(例如Semrock FF01-482/35滤光片)。

由于分色镜18、20和带通滤波器固定在同一个机械部分上(即接收枪10，除了可动透镜112)，因此提高了精度。实际上，分色滤光片的角度得到了更好的控制并且公差更小。

如上所述，该实施例中的主要变化在于聚光物镜11，其在此以测量罐8的下游的两个透镜110和112的形式实现，在靠近测量罐8并且在第一发射通道4、光圈114和透镜116的发射轴中，透镜116放置在光圈114的下游，使得光圈114在透镜116的焦平面上。

透镜110具有高数值孔径(这里为0.6)和大直径(25.4mm)。它的焦距相当大，以在测量罐和透镜110之间留出空间。这便于接近测量罐，透镜110的第一表面的中心位于距测量罐8 4.6mm处。在所描述的示例中，透镜110是非球面透镜，这使得限制球面像差成为可能。

透镜112接下来将光束聚焦在光圈114处，光圈114提供空间过滤，并且由此过滤的光束被6mm直径的透镜116反射到无穷远。光圈114在此处描述的示例中具有1.5mm的直径。透镜112使得减小光束的尺寸以获得更紧凑的光学系统并降低光学元件的价格成为可能。

在透镜110和112之后的光束的聚焦使得在减小光束的尺寸的同时实现空间过滤成为可能。因此，设备的其余部分的过滤器和检测器可以选择比以前更小的尺寸，因此工程更紧凑。物镜的大焦距和直径使得远离测量罐8移动，从而便于接近测量罐8(特别是更换测量罐8)成为可能。

聚光物镜11的该实施方式还非常有利，因为它允许比在第一实施例中更加简单和可靠的调节。这是因为，与第一实施例的需要相对于测量罐8移动整个接收枪10的情况不同，在第二实施例的情况下，仅需要移动透镜112，其已被制成是可移动的。为了进行调整，移除检测通道12的光电二极管126以引入调整工具，该调整工具包括聚光透镜、放置在聚光透镜的焦平面处的直径为0.3mm、厚度为1mm的光圈，以及光电二极管放回原位。由于光圈的直径很小，进行调整时只有一个操作点，对应于在光电二极管上测得的最大强度。为此，在三个轴上调整透镜112相对于光圈114的位置。此外，由于光电二极管126构成用于进行调整的电子器件，因此可靠且使用简单。添加调整工具还可以使得可能拥有更紧凑的光具座。

在该第二实施例中实施的设备比第一实施例更紧凑且生产成本更低。尽管如此，它确实具有测量罐的可接近性的相同优点，尤其是其机械设计明显简化，因为透镜112是该设备的唯一移动部分。

图3所示的设备代表第三个实施例，其中测量了两个荧光信号。在添加测量时，单件接收枪的概念仍然是基本的。

在本实施例中，第一发射枪4、测量罐8和触发枪9与图1和图2的设备相同。发射枪6可以与图1的设备相同，也可以与图2的设备相同。该选择可以取决于在测量罐中所需的光能，例如根据使用的抗体和荧光染料。

在本实施例中，物镜11和接收枪的调整与图2的设备的调整相同。

分色滤光片18不变，分色滤光片20在此为分离波长为500nm的Semrock FF500-Di01滤光片。在此配置中，添加了分色滤光片，即Semrock FF555-Di03滤光片，其分离波长以555nm为中心。因此蓝色辐射被发送到检测通道16，绿色辐射被发送到检测通道14，黄色辐射被发送到检测通道22以及红色辐射被发送到检测通道12。

衰减检测通道12、物镜11、90°衍射检测通道16和光具座的调整与图2的设备相同。关于荧光检测通道14，这与图2中的相同，不同之处在于所使用的检测器是光电倍增管或硅光电倍增管(SiPM)。

该设备还包括荧光检测通道22，其在输入处包括FF01-585/40干涉滤光片(可选且未示出)，随后是与将光束聚光到光电倍增管或硅光电倍增管(SiPM)244上的透镜140相同的聚光透镜240。

上面针对已提供精确参考的部分描述了配置。不言而喻，本发明不仅限于这些部分，并且可以使用本领域技术人员将能够在适用时选择和适应的其他可比较的元件，涉及激光器的波长，滤光片、光学器件、物镜或透镜以及检测器。此外，触发枪还可用于在轴上进行衍射测量，以对尺寸进行测量。还必须注意，上述实施例使得一起使用两个发射通道成为可能，这使得同时进行所有测量成为可能。这使得获得测量速率更高的系统成为可能。在一个变体中，发射枪可以顺序启动。此外，在上述和权利要求中，光束可以随后被一个或多个反射镜偏移，特别是当提到光束基本上沿轴校准时。

Claims (13)

1.用于对流进行测量的电光设备，包括待表征的流体的流流过的测量罐(8)、用于发射具有不同光谱的光的至少两个枪(4、6)、允许测量小角度衍射的触发枪(9)，以及允许测量衰减和获取至少一种荧光的接收枪(10)，所述电光设备使得：

-第一发射枪(4)包括光源(40)，其具有大于580nm的中心波长并限定垂直于流体的流的主光轴，

-第二发射枪(6)，其包括第二光源(60)，其具有小于580nm的中心波长并限定与主光轴和流体的流基本正交的次光轴，

-第一发射枪(4)和第二发射枪(6)设置在测量罐(8)的一侧，接收枪(10)设置在测量罐(8)沿主光轴的另一侧，以及触发枪(9)设置在测量罐(8)沿次光轴的另一侧，

-接收枪(10)包括用于测量衰减的检测通道(12)和用于测量至少一个荧光信号的至少一个检测通道(14)，以及用于收集来自第一发射枪(4)和第二发射枪(6)之间的光束与在流体的流中的粒子相互作用的光束的单个物镜(11)，所述聚光物镜(11)布置成使得其发射的光束为基本上沿主光轴朝向检测通道(12)校准以用于测量衰减的光束，接收枪(10)形成单个机械单元，其至少一部分能够相对于测量罐(8)移动，

接收枪(10)，其还包括第一分色镜(18)，所述第一分色镜(18)放置在光束基本校准的聚光物镜(11)的下游，被布置用于部分透射由在第一发射枪(4)与在向用于测量衰减的检测通道(12)的流体的流中的粒子之间的相互作用产生的光束，并用于部分反射由在第二发射枪(6)与流体的流中的粒子之间的相互作用产生的光束到至少一个用于测量至少一个荧光信号的检测通道(14)。

2.根据权利要求1所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，接收枪(10)包括检测通道(16)和第二分色镜(20)，所述检测通道(16)用于测量大角度衍射，所述第二分色镜(20)放置在聚光物镜(2)的下游并且被布置成部分地反射由在第二发射枪(6)与流体的流中的粒子之间的相互作用产生的光束到用于测量荧光的至少一个检测通道(14)和用于测量大角度衍射的检测通道(16)中的至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，用于测量衰减的检测通道(12)包括被布置用于测量红光的量的检测器(126)，用于测量至少一种荧光的至少一个检测通道(14)包括用于测量绿光的量和橙光或近红外线的量的检测器(144)，以及用于测量大角度衍射的检测通道(16)包括被布置用于测量蓝光的量的检测器(164)。

4.根据权利要求3所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，布置用于测量红光的量的检测器(126)是光电二极管，布置用于测量绿光的量的检测器(144)是光电倍增管或硅光电倍增管，以及被布置用于测量蓝光的量的光电探测器(164)是光电二极管。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，接收枪(10)为单件并且能够相对于测量罐(8)整体地移动。

6.根据权利要求5所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，第二分色镜(20)被放置在反射光束的路径中的第一分色镜(18)的下游，并且被布置用于部分地将光束朝向检测通道(14)反射以测量荧光并将其部分传输到检测通道(16)以测量大角度衍射。

7.根据权利要求6所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，用于测量衰减的检测通道(12)、用于测量一个或多个荧光信号的一个或多个检测通道(14)、以及用于测量大角度衍射的检测通道(16)中的每个均包括光学器件(122、140、160)，跟随其后的是位于它们各自检测器(126、144、164)的上游的光圈(124、142、162)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，聚光物镜(11)包括两个透镜(110、112)，其中一个透镜能够相对于所述测量罐(8)移动，接收枪(10)的其余部分相对于测量罐(8)不具有移动性，以及设置在两个透镜(110、112)的下游的光圈(114)。

9.根据权利要求8所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，第二分色镜(20)被放置在反射光束的路径中的第一分色镜(18)的上游，并且被布置用于部分地将光束朝向检测通道(16)反射，以测量大角度衍射并将其部分传输到第一分色镜(18)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，第一发射枪(4)包括为红色LED的第一发射源(42)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的用于对流进行测量的电光设备，其特征在于，第二发射枪(6)包括为蓝色激光的第二发射源(62)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的用于对流进行测量的电光设备，还包括一个或多个调节元件，所述调节元件布置用于允许通过移动接收枪(12)的全部或部分来调节设备和在检测通道(12)中测量。

13.根据前述权利要求中任一项所述的用于对流进行测量的电光设备，还包括一个或多个反射镜，所述反射镜被布置用于偏移一个或多个基本校准的光束。

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