CN203337547U - 一种紧凑型单光源多通道流式分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种紧凑型单光源多通道流式分析仪，包括光源与光学系统模块，流动室与液流系统，颗粒分选机构，光学检测模块的紧凑型单光源多通道流式分析仪。光源与光学系统模块包括：多波长LED光源、混光模块和光束聚焦模块；颗粒分选机构包括：气流分选模块和光压分选模块。本实用新型采用多波长LED光源，并通过光学混光聚焦模块，用一个LED光源可获得多个激光器组合的功能，实现了单光源的多波长激发，克服了激光器出射波长有限、体积大、成本高的缺点。颗粒分选模式采取了气流分选结构和光压分选结构相结合的方式，根据颗粒大小和实验环境进行灵活选择，减小了电磁波颗粒分选对细胞活性的破坏，具有体积小、灵敏度高、分选速度快、便于维护等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种流式分析仪，具体涉及的是一种紧凑型单光源多通道流式分析仪。
背景技术
流式细胞术就是对于处在快速直线流动状态中的细胞或生物颗粒进行多参数的快速的定量分析和分选的技术，它可高速分析上万个细胞，并能同时从一个细胞中测得多个参数，如粒子形状和大小、细胞周期、细胞表面蛋白、细胞内细胞因子、细胞内或细胞核内抗原、细胞 DNA 含量、细胞凋亡等的分析。与传统荧光镜检查相比，流式细胞术具有速度快、精度高、准确性好等优点，成为当代最先进的细胞定量分析技术。
目前，流式细胞仪生产厂家主要有 BD、Beckman Coulter、Partec、Guava、Union Biometrica、ABI、Amnis等等，其中美国 BD、Beckman Coulter 和德国的 Partec占领着流式细胞仪市场的统治地位，其产品绝大部分采用激光光源，根据荧光探针的不同，选择不同的波长的激光器实现激发，细胞分选机制多采用电磁场分选方式。
目前流式细胞术中采用的激光光源，其发射光束通过二色镜、滤光片、反射镜、聚焦镜等，被引导到许多光学检测区，实现待测颗粒物的光照射。由于在流式细胞仪中使用的许多荧光染料的独特的光谱特性，以及为了待测颗粒物的特定的参数分析，常常必需采用一个以上的激励波长，传统方法是采用多个不同波长激光器，为每个激光器配备单独的二色镜、滤光片、反射镜等光学系统，并为每个激光配备各自独立的自由空间光系统，或者光波导，或者自由空间和光波导的组合，以便将光传送到样品测量区域。多个激光光源的运用，一方面大大了系统成本，另一方面激光光源及配套光学系统大大增大了系统体积。
如图1所示，为采用激光光源和电磁场颗粒分选模式的流式细胞仪原理与构造，主要由以下四部分构成：光源与光学系统模块，流动室与液流系统，颗粒分选机构，光学检测模块。样品池中的样品液经过电磁泵到达流动室，并在鞘液包围下形成单细胞直线排列，激光发出的激发光聚焦到流动室，实现单细胞照射，激发光被检测系统检测与处理，最后待测颗粒在颗粒分选机构中实现分选。
传统机构中光源采用激光光源，为了实现荧光探针的多波长激发，一般需要多个激光光源，形成激光器阵列，实现多波长发射，每个激光光源配备一套二色镜、滤光片、反射镜、聚焦镜等光学系统，因此，系统体积较大，成本较高。聚焦系统包括两块柱面透镜，将横截面为圆形的激光光束聚焦成较小的椭圆形激光光束，保证使聚焦的激光能量成正态分布。颗粒分选机构，包括超声压电晶体、偏转电极等，其中超声压电晶体的高频震动带动流动室高频震动，使流动室喷嘴流出的液流束断成一连串均匀的液滴，每滴中包含着一个样品细胞。液滴中的细胞在满足预定要求下被充电，通过偏转电极发生偏转被收集在相应的容器中。
传统的流式细胞术的颗粒分选方式，包括机械分选、电磁场分选等方式，机械分选方式，利用捕捉管来分离目标细胞，其分选速度较低，它的最大分选速度为300个/秒；电磁场分选通过对流出流动室的直线排列的包含目标细胞的液滴进行充电，静电偏转液滴的方法来对细胞进行分选，但使细胞带电的方式会在一定程度上破坏细胞的活性。
因此，需要设计一种紧凑型的多波长发射的光学系统，替代现有的体积庞大、发光波长受限、价格昂贵的激光光源系统，并改变现有的颗粒分选方式，设计一种高效、快速，同时对细胞活性伤害小的新型的细胞分选方式。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种紧凑型单光源多通道流式分析仪，采用体积紧凑的波长可调的LED光源，实现了单一光源的多波长发射，有效克服了激光光源波长单一、体积庞大的缺点，用单一LED光源实现了多个激光器组合的光发射功能。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种紧凑型单光源多通道流式分析仪，包括光源与光学系统模块、流动室与液流系统、光学检测模块和颗粒分选机构，所述光源与光学系统模块包括多波长LED光源，所述多波长LED光源发出的光束经过混光模块后到透镜，所述透镜发出的光聚焦到所述流动室与液流系统中的流动室；所述流动室与液流系统包括样品池，所述样品池通过样品导管将样品从样品注入端口进入所述流动室，所述流动室通过鞘液将样品形成单细胞直线排列；所述光学检测模块包括散射光信号探测器模块、荧光信号探测器模块和数据分析处理模块，所述颗粒分选机构包括气流分选机构、光压分选机构和收集器。
进一步的，所述光压分选机构包括激光器、光学耦合器和聚焦物镜，所述激光器、光学耦合器和聚焦物镜在同一水平轴上。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型独特的LED准单芯片技术，保证了光源发光面的矩形形状，可以通过光学系统，在流动室中形成照度均匀的矩形光斑，从根本上改变了采用激光器的流式细胞术中椭圆形的聚焦光斑形成的颗粒漏检和光斑纵向尺寸过大的问题，有效减小了传统激光光斑光强呈高斯分布造成的检测信号的波动，提高了检测精度。本实用新型的颗粒分选方式可在气流分选与光压分选之间自由切换，对于低速大直径颗粒，采用气流分选方式，高速小直径颗粒，采用光压分选方式，有效避免了传统电磁场分选对活体细胞的影响，实现了更高效率的颗粒分选。
附图说明
图1为采用激光光源和电磁场颗粒分选模式的流式细胞仪原理与构造；
图2 本实用新型的结构示意图；
图3光压分选模块的结构示意图。
图中标号说明：1、多波长LED光源，2、混光模块，3、透镜，4、样品池，5、样品导管，6、鞘液，7、样品注入端口，8、流动室，9、荧光信号检测模块，10、散射光信号检测模块，11、数据分析处理模块，12、气流分选机构，13、光压分选机构，14、收集器，15、聚焦物镜，16、光学耦合器，17、激光器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
参照图2所示，一种紧凑型单光源多通道流式分析仪，其特征在于：包括光源与光学系统模块、流动室与液流系统、光学检测模块和颗粒分选机构，所述光源与光学系统模块包括多波长LED光源1，所述多波长LED光源1发出的光束经过混光模块2后到透镜3，所述透镜3发出的光聚焦到所述流动室与液流系统中的流动室8；所述流动室与液流系统包括样品池4，所述样品池4通过样品导管5将样品从样品注入端口7进入所述流动室8，所述流动室8通过鞘液6将样品形成单细胞直线排列；所述光学检测模块包括散射光信号探测器模块10、荧光信号探测器模块9和数据分析处理模块11，所述颗粒分选机构包括气流分选机构12、光压分选机构13和收集器14。
如图3所示，所述光压分选机构13包括激光器17、光学耦合器16和聚焦物镜15，所述激光器17、光学耦合器16和聚焦物镜15在同一水平轴上，控制器接收探测器检测到的颗粒流经流动室的信号，精确计算滑落时间，为激光器施加一定的时延，使出射光束经过光学耦合器、聚焦物镜后，聚焦光斑正好落在颗粒上。通过光压作用，实现颗粒不同的下落轨迹，实现分选。本光压分选模块主要针对高速下落的中小直径颗粒，由于光束的高速通断特性，可以实现更高速、更精确的颗粒分选。
进一步的，所述气流分选机构12实现低速大直径颗粒精确分选，能控制气流方向，使从样品室流出的断裂的分离液滴，经过气流作用，沿着不同的轨迹落入相应的样品池，实现颗粒精确分选。
Claims (2)
1.一种紧凑型单光源多通道流式分析仪，其特征在于：包括光源与光学系统模块、流动室与液流系统、光学检测模块和颗粒分选机构，所述光源与光学系统模块包括多波长LED光源（1），所述多波长LED光源（1）发出的光束经过混光模块（2）后到透镜（3），所述透镜（3）发出的光聚焦到所述流动室与液流系统中的流动室（8）；所述流动室与液流系统包括样品池（4），所述样品池（4）通过样品导管（5）将样品从样品注入端口（7）进入所述流动室（8），所述流动室（8）通过鞘液（6）将样品形成单细胞直线排列；所述光学检测模块包括散射光信号探测器模块（10）、荧光信号探测器模块（9）和数据分析处理模块（11），所述颗粒分选机构包括气流分选机构（12）、光压分选机构（13）和收集器（14）。
2.根据权利要求1所述的紧凑型单光源多通道流式分析仪，其特征在于：所述光压分选机构（13）包括激光器（17）、光学耦合器（16）和聚焦物镜（15），所述激光器（17）、光学耦合器（16）和聚焦物镜（15）在同一水平轴上。
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