WO2022068630A1 - 一种光学测量装置以及样本分析仪 - Google Patents
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Abstract
一种光学测量装置(10,25)以及样本分析仪(20),该光学测量装置(10,25)包括:半导体激光器(11),用于输出测量待测样本的激光束,以使得待测样本产生光信号;前光组件(12),用于将激光束汇聚至待测样本流;流动室(13),设置有照射区(131),用于在待测样本流经照射区(131)时形成待测样本流;探测收集组件(14),用于探测光信号并转化为电信号;半导体激光器(11)进一步包括谐振腔以及设置在谐振腔内的增益介质,其中,增益介质由半导体材料组成。通过上述方式,由半导体激光器(11)给光学测量装置(10,25)提供光源,能有效降低成本以及提高测量效率。
Description
本发明涉及样本分析技术领域,特别涉及一种光学测量装置以及样本分析仪。
目前,现有的光学测量装置包括光源、流动室、收集装置及探测装置等。其中,传统的光源包括氦氖激光器、卤素灯等。氦氖激光器具有发热量小、光斑可调性强等优点,但是氦氖激光器体积大、价格昂贵,不利于样本分析仪的小型化及降低成本。
卤素灯相对于氦氖激光器具有体积小、成本低及在流动室上形成光斑均匀等优点。但是卤素灯相对于氦氖激光器存在驱动电源更大,效率低而且发热量大、输出光斑及波长更宽,需要复杂整形透镜组,最后调节也更复杂等缺点。
因此,业内还需要研发新的样本分析仪,具有更高性价比的光学测量装置以及光源,以满足临床需要。
【发明内容】
本发明提供一种光学测量装置以及样本分析仪。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种光学测量装置,所述光学测量装置包括:
半导体激光器,用于输出测量所述待测样本的激光束,以使得所述待测样本产生光信号;
前光组件,用于将所述激光束汇聚至所述待测样本流;
流动室,设置有照射区,用于在待测样本流经所述照射区时形成待测样本流;
探测收集组件,用于探测所述光信号并转化为电信号;
所述半导体激光器进一步包括谐振腔以及设置在所述谐振腔内的 增益介质,其中,所述增益介质由半导体材料组成。
根据本发明提供的一实施方式,所述谐振腔包括相对设置的第一反射腔和第二反射腔,所述增益介质设置在所述第一反射腔和所述第二反射腔之间;
所述第一反射腔朝向所述第二反射腔的腔面设置有第一高反射膜,和/或所述第二反射腔朝向所述第一反射腔的腔面设置有第二高反射膜。
根据本发明提供的一实施方式,所述第一反射腔和/或所述第二反射腔的反射系数大于30%。
根据本发明提供的一实施方式,所述第一反射腔与所述第二反射腔之间的距离范围为:200μm~300μm。
根据本发明提供的一实施方式,所述半导体材料为磷化砷铟镓、磷化铟镓以及磷砷化镓中的一种或多种混合物。
根据本发明提供的一实施方式,所述探测收集组件进一步包括前向散射组件、侧向散射组件、侧向荧光组件,分别通过不同的光学检测信号通道对所述待测样本中的血细胞进行计数分类;
其中,所述前向散射组件获取的前向散射信号反应血细胞的体积,所述侧向散射组件获取的侧向散射信号反映血细胞的颗粒度。所述侧向荧光组件获取的侧向荧光信号反映血细胞的核酸量。
根据本发明提供的一实施方式,所述探测收集组件还包括侧向透镜组件以及二向色镜;
所述待测样本产生的光信号通过所述侧向透镜组件,一部分光信号透过所述二向色镜由所述侧向荧光组件探测,另一部分光信号经由所述二向色镜反射,并由所述侧向散射组件探测。
根据本发明提供的一实施方式,所述侧向荧光组件包括荧光滤光片,所述荧光滤光片用于探测所述待测样本的光信号,得到所述待测样本的电信号。
根据本发明提供的一实施方式,所述前光组件进一步包括第一柱面镜、第二柱面镜和凹透镜,其中,所述半导体激光器与所述第一柱面镜、所述第二柱面镜、所述凹透镜同轴设置。
根据本发明提供的一实施方式,所述半导体激光器的管芯结构为双异质结三层平板波导结构、大光腔结构或分别限制异质结结构。
根据本发明提供的一实施方式,所述半导体激光器进一步包括泵浦光源。
为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种样本分析仪,所述样本分析仪包括:
样本采集装置,定量采集样本,所述样本中含有细胞粒子;
试剂供应装置,提供试剂,所述试剂用于与所述细胞粒子反应;
样本反应装置,接收所述样本采集装置提供的样本,接收所述试剂供应装置提供的试剂,所述试剂与所述细胞粒子反应,得到待测样本;
试样输送装置,输送所述待测样本;
光学测量装置,测量所述待测样本产生的光信号,得到电信号;
其中,所述光测量装置为上述实施例的光学测量装置。
有益效果:区别于现有技术,本发明提供一种光学测量装置,该光学测量装置包括:半导体激光器,用于输出测量待测样本的激光束,以使得待测样本产生光信号;前光组件,用于将激光束汇聚至待测样本流;流动室,设置有照射区,用于在待测样本流经照射区时形成待测样本流;探测收集组件,用于探测光信号并转化为电信号;半导体激光器进一步包括谐振腔以及设置在谐振腔内的增益介质,其中,增益介质由半导体材料组成。通过上述方式,由半导体激光器给光学测量装置提供光源,能有效降低成本以及提高测量效率。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,这些附图示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。
图1是本申请提供的光学测量装置一实施例的结构示意图;
图2是本申请提供的样本分析仪一实施例的结构示意图。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“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。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
请参阅图1,图1是本申请提供的光学测量装置一实施例的结构示意图。如图1所示,本申请提供的光学测量装置10包括半导体激光器11、前光组件12、流动室13以及探测收集组件14。
其中,半导体激光器11,用于输出测量待测样本的激光束,以使得激光束照射在待测样本上产生光信号;前光组件12,用于将激光束汇聚至待测样本流;流动室13,设置有照射区131,用于在待测样本流经照射区时形成待测样本流;探测收集组件14,用于探测待测样本的光信号,并将光信号转化为电信号。光学测量装置10进一步可以将电信号传输给计算机,由计算机分析电信号实现细胞分类和计数,光学测量装置10还可以由内置的处理器分析电信号实现细胞分类和计数,光学测量装置10直接输出待测样本的细胞信息。
具体地,半导体激光器11进一步包括泵浦光源、谐振腔以及设置在谐振腔内的增益介质,其中,增益介质由半导体材料组成,半导体材料包括但不限于以下材料及其混合物:磷化砷铟镓(InGaAlP)、磷化铟镓(InGaP)以及磷砷化镓(GaAsP)等。
以磷化砷铟镓(InGaAlP)材料为例,由磷化砷铟镓作为增益介质的半导体激光器可以采用双异质结结构,分为增益导引、折射率导引和多量子阱结构三种。其中,折射率导引型能够有效地实现光模限制、降低像散并抑制阈值电流的增加;多量子阱结构的优点是可以降低激光器的阈值电流、提高激光器的工作温度,从而改善激光器在高功率工作下的温度特性和可靠性。
进一步地,本公开实施例的谐振腔至少包括相对设置的第一反射腔和第二反射腔,其中,增益介质设置在第一反射腔和第二反射腔之间。需要说明的是,本公开实施例对于谐振腔的改进和限制均适用于市面上不同结构的谐振腔,例如V型谐振腔、W型谐振腔等。
第一反射腔与第二反射腔之间的距离范围为:200μm~300μm。相较于现有的谐振腔宽度,本公开实施例的谐振腔增大反射腔之间的距离范围,从而增加反射腔之间的增益介质的长度,从而尽量减少光子在增益介质内部的损耗,降低半导体激光器11的阈值增益。
为了进一步降低半导体激光器11的阈值增益,本公开实施例的谐振腔还可以对非输出腔面设置高反射膜。具体地,第一反射腔朝向第二反射腔的腔面设置有第一高反射膜,和/或第二反射腔朝向第一反射腔的腔面设置有第二高反射膜。其中,第一反射腔和/或第二反射腔的反射系数大于30%。
进一步地,本公开实施例的半导体激光器11的管芯结构可以为双异质结三层平板波导结构(DH结构)、大光腔结构(LOC结构)或分别限制异质结结构(SCH结构)中的任意一种。
请继续参阅图1,前光组件12进一步包括第一柱面镜121、第二柱面镜122以及凹透镜123。其中,半导体激光器11与第一柱面镜121、第二柱面镜122、凹透镜123同轴设置。本公开实施例的前光组件12的光学系统并不唯一,前光组件12的作用为将半导体激光器11输出的激光束汇聚至待测样本流,因此,工作人员可以基于该功能对前光组件12的光学系统做合理性的变形和改进。
如图1所示,探测收集组件14进一步包括侧向荧光组件141、侧向 散射组件142以及前向散射组件143,分别通过不同的光学检测信号通道对待测样本中的血细胞进行计数分类。
其中,侧向荧光组件141获取的侧向荧光信号反映血细胞的核酸量,侧向散射组件142获取的侧向散射信号反映血细胞的颗粒度,前向散射组件143获取的前向散射信号反应血细胞的体积。
侧向荧光组件141、侧向散射组件142以及前向散射组件143分别相对流动室13设置于不同的位置,能够探测到流动室13中待测样本产生并散射到不同位置的光信号。
具体地,探测收集组件14还包括侧向透镜组件144和二向色镜145。其中,前向散射组件143直接探测流动室13中待测样本产生的光信号,而侧向荧光组件141、侧向散射组件142则需要通过侧向透镜组件144和二向色镜145探测流动室13中待测样本产生的光信号。
具体位置关系请参阅图1,流动室13中待测样本产生的光信号通过侧向透镜组件144发射至二向色镜145,由于二向色镜145的特性,可以让一部分波长的光信号直接透过由侧向荧光组件141探测,其余部分波长的光信号则经由二向色镜145反射,并由侧向散射组件142探测。
进一步地,上述侧向荧光组件141进一步包括荧光滤光片1411,荧光滤光片1411用于探测待测样本的光信号,得到待测样本的电信号。
请继续参阅图2,图2是本申请提供的样本分析仪一实施例的结构示意图。如图2所示,本公开实施例的样本分析仪20包括:样本采集装置21、试剂供应装置22、样本反应装置23、试样输送装置24以及光学测量装置25。其中,光学测量装置25为上述公开实施例描述的光学测量装置10,在此不再赘述。
其中,样本采集装置21,定量采集样本,样本中含有细胞粒子;试剂供应装置22,提供试剂,试剂用于与细胞粒子反应;样本反应装置23,接收样本采集装置21提供的样本,接收试剂供应装置22提供的试剂,试剂与细胞粒子反应,得到待测样本;试样输送装置24,输送待测样本;光学测量装置25,测量待测样本产生的光信号,得到电信号。
其中,本公开实施例的试剂可以为荧光试剂,荧光试剂可以将血细 胞内的核酸进行荧光染色,当血细胞通过流动室被激发光照射时,能够发出波长更长的荧光。使用相应检测波长的光学测量装置25可以检测血细胞内荧光信号强度,进而反映出血细胞内的核酸量。这种测量方式可以克服传统的散射光学法难以准确区分的幼稚粒细胞(IG)和正常粒细胞,以及网织红细胞(RET)和普通红细胞(RBC)。
以上仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结果或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (16)
- 一种光学测量装置,其特征在于,所述光学测量装置包括:半导体激光器,用于输出测量所述待测样本的激光束,以使得所述待测样本产生光信号;前光组件,用于将所述激光束汇聚至所述待测样本流;流动室,设置有照射区,用于在待测样本流经所述照射区时形成待测样本流;探测收集组件,用于探测所述光信号并转化为电信号;所述半导体激光器进一步包括谐振腔以及设置在所述谐振腔内的增益介质,其中,所述增益介质由半导体材料组成。
- 根据权利要求1所述的光学测量装置,其特征在于,所述谐振腔上设置有高反射膜。
- 根据权利要求2述的光学测量装置,其特征在于,所述谐振腔包括相对设置的第一反射腔和第二反射腔,所述增益介质设置在所述第一反射腔和所述第二反射腔之间;所述第一反射腔朝向所述第二反射腔的腔面设置有第一高反射膜,和/或所述第二反射腔朝向所述第一反射腔的腔面设置有第二高反射膜。
- 根据权利要求3述的光学测量装置,其特征在于,其中,所述第一反射腔和/或所述第二反射腔的反射系数大于30%。
- 根据权利要求3述的光学测量装置,其特征在于,所述第一反射腔与所述第二反射腔之间的距离范围为:200μm~300μm。
- 根据权利要求1所述的光学测量装置,其特征在于,所述半导体材料为磷化砷铟镓、磷化铟镓以及磷砷化镓中的一种或多种混合物。
- 根据权利要求6所述的光学测量装置,其特征在于,所述半导体材料为磷化砷铟镓,所述半导体激光器采用双异质结结构。
- 根据权利要求7所述的光学测量装置,其特征在于,所述半导体激光器采用增益导引、折射率导引和多量子阱结构中任意一种双异质结结构。
- 根据权利要求1所述的光学测量装置,其特征在于,所述探测收集组件进一步包括前向散射组件、侧向散射组件、侧向荧光组件,分别通过不同的光学检测信号通道对所述待测样本中的血细胞进行计数分类;其中,所述前向散射组件获取的前向散射信号反应血细胞的体积,所述侧向散射组件获取的侧向散射信号反映血细胞的颗粒度。所述侧向荧光组件获取的侧向荧光信号反映血细胞的核酸量。
- 根据权利要求9述的光学测量装置,其特征在于,所述探测收集组件还包括侧向透镜组件以及二向色镜;所述待测样本产生的光信号通过所述侧向透镜组件,一部分光信号透过所述二向色镜由所述侧向荧光组件探测,另一部分光信号经由所述二向色镜反射,并由所述侧向散射组件探测。
- 根据权利要求10述的光学测量装置,其特征在于,所述侧向荧光组件包括荧光滤光片,所述荧光滤光片用于探测所述待测样本的光信号,得到所述待测样本的电信号。
- 根据权利要求1所述的光学测量装置,其特征在于所述前光组件进一步包括第一柱面镜、第二柱面镜和凹透镜,其中,所述半导体激光器与所述第一柱面镜、所述第二柱面镜、所述凹透镜同轴设置。
- 根据权利要求1所述的光学测量装置,其特征在于,所述半导体激光器的管芯结构为双异质结三层平板波导结构、大光腔结构或分别限制异质结结构。
- 根据权利要求1所述的光学测量装置,其特征在于,所述半导体激光器进一步包括泵浦光源。
- 一种样本分析仪,其特征在于,所述样本分析仪包括:样本采集装置,定量采集样本,所述样本中含有细胞粒子;试剂供应装置,提供试剂,所述试剂用于与所述细胞粒子反应;样本反应装置,接收所述样本采集装置提供的样本,接收所述试剂供应装置提供的试剂,所述试剂与所述细胞粒子反应,得到待测样本;试样输送装置,输送所述待测样本;光学测量装置,测量所述待测样本产生的光信号,得到电信号;其中,所述光测量装置为上述权利要求1~14任一项所述的光学测量装置。
- 根据权利要求15述的样本分析仪,其特征在于,所述试剂为荧光试剂。
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