血液分析装置的制作方法

本实用新型涉及血液分析的技术领域，特别是涉及一种血液分析装置。

背景技术：

五分类血细胞分析仪一般用于对血液中的白细胞进行分析，以将白细胞分为淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞五类。五分类血细胞分析仪一般采用激光技术结合荧光标记技术对白细胞进行分类。其原理是：采用激光作为光源照射经过荧光标记处理的细胞样本时，会产生前向散射光、侧向散射光和侧向荧光，前向散射光和侧向散射光可以反映白细胞体积大小、细胞内含物的情况(细胞核以及颗粒情况)，侧向荧光则可以反映细胞内脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的含量。前向散射光、侧向散射光和侧向荧光经检测装置收集可转化成电信号，分析电信号即可对白细胞进行五分类。

一般的五分类血细胞分析仪，其散射光收集系统(侧向散射光收集系统或前向散射光收集系统)包括较多的光学元器件，众多的光学元器件组装后，散射光收集系统的尺寸较长。

技术实现要素：

基于此，有必要针对一般的五分类血细胞分析仪散射光收集系统的尺寸较长的问题，提供一种血液分析装置。

一种血液分析装置，采用激光对流动室内的血细胞进行分析，所述血液分析装置包括：

准直聚焦透镜组，位于所述流动室的一侧，所述准直聚焦透镜组具有第一光轴，所述第一光轴沿第一方向延伸，且所述第一光轴穿过所述流动室的检测区；所述准直聚焦透镜组用于将激光准直化并聚焦于所述检测区；

收集透镜，位于所述流动室的另一侧，所述收集透镜具有第二光轴，所述第二光轴穿过所述检测区；所述收集透镜用于收集由所述流动室出射的散射光；及

探测组件，与所述收集透镜位于所述流动室的同一侧，且所述收集透镜位于所述探测组件和所述流动室之间；所述探测组件用于收集由所述收集透镜出射的散射光；

所述收集透镜的主点与所述检测区的中心的距离为L，L的范围为d＜L≤f(D,α)；其中，D为所述收集透镜的有效通光孔径，α为所述散射光的收集半角，f(D,α)为D和α的函数，d为所述检测区的中心与所述流动室的外表面的距离。

在其中一个实施例中，所述收集透镜的主点与所述检测区的中心的距离L由以下公式表示：

f(D,α)＝(D-δ)/(2*tanα)

其中，δ为所述收集透镜的调节容差。

在其中一个实施例中，D的单位为毫米，所述收集透镜的调节容差δ的范围为0.5毫米～1.0毫米。

在其中一个实施例中，所述第二光轴沿第二方向延伸，所述收集透镜用于收集由所述流动室出射的侧向散射光和侧向荧光。

在其中一个实施例中，所述收集透镜为球面透镜组，所述收集透镜的数值孔径大于0.39。

在其中一个实施例中，所述收集透镜为非球面透镜，所述收集透镜的数值孔径大于0.39，所述收集透镜的焦距为2.5毫米～6.0毫米。

在其中一个实施例中，所述探测组件包括二向色镜、第一探测模组和第二探测模组，所述二向色镜、所述第一探测模组和所述第二探测模组位于所述流动室的同一侧，且所述二向色镜位于所述第一探测模组和所述收集透镜之间；所述二向色镜用于分离侧向散射光和侧向荧光，所述第一探测模组用于收集由所述二向色镜出射的侧向荧光，所述第二探测模组用于收集由所述二向色镜出射的侧向散射光。

在其中一个实施例中，所述第二探测模组包括侧散光阑和侧散探测器，所述侧散光阑上开设有腰型孔，所述侧散光阑用于过滤由所述二向色镜出射的侧向散射光，所述侧散探测器用于接收由所述侧散光阑过滤的侧向散射光。

在其中一个实施例中，所述第二光轴沿所述第一方向延伸，所述收集透镜用于收集由所述流动室出射的前向散射光。

在其中一个实施例中，所述收集透镜为球面透镜组，所述收集透镜的数值孔径大于0.17。

在其中一个实施例中，所述探测组件具有中轴线，所述中轴线与所述第二光轴的夹角为5度～30度。

在其中一个实施例中，所述中轴线与所述第二光轴的夹角为5度～10度。

上述血液分析装置，激光入射至准直聚焦透镜组上，经准直聚焦透镜组准直化并聚焦于流动室的检测区，激光在检测区内照射至待测细胞上，即可产生前向散射光、侧向散射光和侧向荧光。当收集透镜处于侧向散射光的光路上时，侧向散射光和侧向荧光由流动室出射至收集透镜后，由收集透镜收集并出射至探测组件，探测组件即可将侧向散射光和侧向荧光由光信号转换为电信号以对血细胞进行分析。当收集透镜的主点与检测区的中心的距离L处于d＜L≤f(D,α)的范围内时，通过调整收集透镜的主点与检测区的中心的距离，使得收集透镜的主点远离流动室的外表面，即可使得收集透镜的物距增大，收集透镜的像点就能够向流动室方向靠近，进使得整个侧向散射光收集系统的尺寸缩小，从而可以有效缩小侧向散射光收集系统的占用空间，并降低五分类血细胞分析仪的制造成本。同理，当收集透镜处于前向散射光的光路上时，通过使得收集透镜的主点与检测区的中心的距离L处于d＜L≤f(D,α)的范围内，同样能够有效缩小前向散射光收集系统的占用空间，并降低五分类血细胞分析仪的制造成本。

附图说明

图1为一实施例中血液分析装置的俯视图；

图2为图1所示血液分析装置的主视图；

图3为图1所示血液分析装置的物像关系图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考图1和图2，在一实施例中，血液分析装置采用激光对流动室10内的血细胞进行分析。该血液分析装置包括准直聚焦透镜组200、收集透镜和探测组件。在图1所示实施例中，以水平方向为第一方向，以竖直方向为第二方向。准直聚焦透镜组200位于流动室10的一侧，准直聚焦透镜组200具有第一光轴，第一光轴沿第一方向延伸，且第一光轴穿过流动室10的检测区。在一实施例中，准直聚焦透镜组200包括准直透镜210、第一柱面镜220和第二柱面镜230，准直透镜210、第一柱面镜220和第二柱面镜230从左至右依次排布。在一实施例中，以准直透镜210的光轴作为第一光轴，第一柱面镜220的光轴和第二柱面镜230的光轴均与第一光轴的延伸方向一致。进一步，在一实施例中，第一柱面镜220的光轴和第二柱面镜230的光轴均与第一光轴重合。在一实施例中，血液分析装置还可以包括激光器30。激光器30出射的激光沿第一方向传播时，经准直透镜210后即可变为平行光束，平行光束依次经过第一柱面镜220和第二柱面镜230，即可聚焦于流动室10的中心(即检测区)。

在一实施例中，收集透镜处于侧向散射光路上，即此时的收集透镜为侧向收集透镜400，侧向收集透镜400位于流动室10的另一侧。在一实施例中，第二方向为竖直方向，侧向收集透镜400为非球面透镜，第二光轴即为侧向收集透镜400的光轴，第二光轴沿竖直方向延伸，且第二光轴穿过检测区。侧向收集透镜400用于收集由流动室10出射的侧向散射光和侧向荧光。与侧向收集透镜400相对应，此时，探测组件为侧向探测组件500。侧向探测组件500与侧向收集透镜400位于流动室10的同一侧，且侧向收集透镜400位于侧向探测组件500和流动室10之间。侧向探测组件500用于收集由侧向收集透镜400出射的侧向散射光或侧向荧光。侧向散射光或侧向荧光经过侧向探测组件500后，即可由光信号转化为电信号，通过分析电信号，即可对血液中的血细胞进行分析。

同时参考图3，将检测区内的血细胞抽象成物点o，由凸透镜成像的物像公式可知，物点o位置不变时，调整侧向收集透镜400与物点o的距离使得侧向收集透镜400远离物点o(即增大物距)，即使得侧向收集透镜400由位置a移动至位置a'，侧向收集透镜400的像点即可由位置b移动至位置b'，即使得像点向检测区靠近。由于像点的光信号采用侧向探测组件500予以接收，因此增大物距时，可减小侧向探测组件500与流动室10的距离，从而可以缩短侧向散射光收集系统的长度。

在一实施例中，侧向收集透镜400的主点(光轴与物方主面的交点)与检测区的中心的距离为L(即物距)，L的范围为d＜L≤f(D,α)。其中，D为侧向收集透镜400的有效通光孔径，α为侧向散射光的收集半角，f(D,α)为D和α的函数，d为检测区的中心与流动室10的外表面的距离。进一步，在一实施例中，侧向收集透镜400的主点与检测区的中心的距离L由以下公式表示：

f(D,α)＝(D-δ)/(2*tanα)

其中，δ为侧向收集透镜400的调节容差，δ与D、L的单位相同。调节容差δ的作用在于，其容许侧向散射光在侧向收集透镜400上投射的光斑的外圆与侧向收集透镜400的有效通光孔径形成的外圆之间存在间隙，以使得侧向散射光在侧向收集透镜400上投射的光斑能够完全落入侧向收集透镜400的有效通光孔径内，从而保证侧向散射光的接收。在一实施例中，当D、L的单位为毫米时，侧向收集透镜400的调节容差δ的范围为0～1.0毫米。在一实施例中，δ取值为0，侧向收集透镜400的主点与检测区的中心的距离L取值范围为d＜L≤(D/(2*tanα))。当L取值为(D/(2*tanα))，即物距取最大值时，侧向散射光收集系统的长度最小。进一步，在一实施例中，侧向收集透镜400的调节容差δ的取值范围为0.5毫米～1.0毫米，即L的上限的取值范围在((D-1)/(2*tanα))至((D-0.5)/(2*tanα))之间。当L的上限处于该范围内时，有利于光学系统的调节和机械结构的设计。在一实施例中，侧向收集透镜400的焦距为4.0136毫米，有效通光孔径为5.1毫米，当物距增加2.66％时，光学系统侧向尺寸可缩小46.65％，同时可保证侧向散射光的有效收集。

可以理解的是，当收集透镜处于前向光路上，即收集透镜为前向收集透镜600时，前向收集透镜600的主点与检测区的中心的距离L同样可以处于d＜L≤f(D,α)的范围内，此时，D为前向收集透镜600的有效通光孔径，α为前向散射光的收集半角。侧向收集透镜400的主点与检测区的中心的距离L的设计公式及侧向收集透镜400的调节容差的设计同样适用于前向光路，此处不再赘述。

上述血液分析装置，激光入射至准直聚焦透镜组200上，经准直聚焦透镜组200准直化并聚焦于流动室10的检测区，激光在检测区内照射至待测细胞上，即可产生前向散射光、侧向散射光和侧向荧光。当收集透镜处于侧向散射光的光路上时，侧向散射光和侧向荧光由流动室10出射至收集透镜后，由收集透镜收集并出射至探测组件，探测组件即可将侧向散射光和侧向荧光由光信号转换为电信号以对血细胞进行分析。当收集透镜的主点与检测区的中心的距离L处于d＜L≤f(D,α)的范围内时，通过调整收集透镜的主点与检测区的中心的距离，使得收集透镜的主点远离流动室10的外表面，即可使得收集透镜的物距增大，收集透镜的像点就能够向流动室10方向靠近，进使得整个侧向散射光收集系统的尺寸缩小，从而可以有效缩小侧向散射光收集系统的占用空间，并降低五分类血细胞分析仪的制造成本。同理，当收集透镜处于前向散射光的光路上时，通过使得收集透镜的主点与检测区的中心的距离L处于d＜L≤f(D,α)的范围内，同样能够有效缩小前向散射光收集系统的占用空间，并降低五分类血细胞分析仪的制造成本。

在侧向收集透镜400为非球面透镜的实施例中，侧向收集透镜400的数值孔径大于0.39，侧向收集透镜400的焦距为2.5毫米～6.0毫米。当侧向收集透镜400的数值孔径的取值和焦距的取值处于上述范围内时，有利于保证侧向收集透镜400对侧向散射光和侧向荧光的接收。在另一实施例中，侧向收集透镜400为球面透镜组，侧向收集透镜400的数值孔径大于0.39。当球面透镜组的数值孔径取值处于上述范围内时，同样有利于保证侧向收集透镜400对侧向散射光和侧向荧光的接收。由于球面透镜组的价格一般低于非球面透镜，采用球面透镜组作为侧向收集透镜400还有利于降低血液分析装置的光学元器件的成本。

参考图1，在一实施例中，侧向探测组件500包括二向色镜510、第一探测模组520和第二探测模组530，二向色镜510、第一探测模组520和第二探测模组530位于流动室10的同一侧，且二向色镜510位于第一探测模组520和侧向收集透镜400之间。二向色镜510用于分离侧向散射光和侧向荧光，第一探测模组520用于收集由二向色镜510出射的侧向荧光，第二探测模组530用于收集由二向色镜510出射的侧向散射光。

具体地，在一实施例中，第一探测模组520包括小孔光阑521、滤光片523和荧光探测器525。小孔光阑521、滤光片523和荧光探测器525沿第二方向依次排布，小孔光阑521位于靠近二向色镜510的一侧。由流动室10出射的侧向散射光和侧向荧光首先由侧向收集透镜400收集，继而出射至二向色镜510上。二向色镜510将侧向散射光和侧向荧光分离，侧向散射光继而穿过二向色镜510出射至小孔光阑521。穿过小孔光阑521的光线继续出射至滤光片523，通过滤光片523可以进一步过滤侧向散射光，侧向荧光则可以顺利透过滤光片523。由滤光片523出射的侧向荧光继而出射至荧光探测器525上，荧光探测器525即可将光信号转化为电信号。

在一实施例中，第二探测模组530包括侧散光阑531和侧散探测器533，侧散光阑531位于二向色镜510和侧散探测器533之间。由二向色镜510分离的侧向散射光经二向色镜510反射至侧散光阑531上，侧散光阑531对侧向散射光进行过滤，穿过侧散光阑531的光线继续出射至侧散探测器533上，侧散探测器533即可将侧向散射光由光信号转化为电信号。在一实施例中，侧散光阑531上开设有腰型孔(图未示)，腰型孔用于过滤由二向色镜510出射的侧向散射光，即腰型孔可以将由二向色镜510出射的侧向散射光中的杂散光屏蔽掉。腰型孔的作用还在于，其能够降低侧向散射光接收系统的调试难度。

在收集透镜为前向收集透镜600的实施例中，第二光轴即为前向收集透镜600的光轴，第二光轴沿第一方向延伸，前向收集透镜600用于收集由流动室10出射的前向散射光，此时，探测组件为前向探测组件700。具体地，在一实施例中，前向收集透镜600为球面透镜组，前向收集透镜600的数值孔径大于0.17。当球面透镜组的数值孔径取值处于上述范围内时，有利于保证前向收集透镜600对前向散射光的有效收集，并且采用非球面透镜还能降低光学器件的成本。在其他实施方式中，前向收集透镜600也可以采用非球面透镜，当采用非球面透镜时，同样能够保证前向收集透镜600对前向散射光的有效收集。

参考图1，在前向收集透镜600为球面透镜组的实施例中，前向收集透镜600包括平凸透镜610和双凸透镜620，平凸透镜610位于流动室10和双凸透镜620之间，双凸透镜620位于平凸透镜610和前向探测组件700之间。在一实施例中，平凸透镜610的光轴即为第二光轴，双凸透镜620的光轴沿第二光轴的方向延伸。进一步，在一实施例中，平凸透镜610的光轴和双凸透镜620的光轴重合。在一实施例中，血液分析装置还可以包括挡直射光阑800，挡直射光阑800位于前向收集透镜600和流动室10之间。由流动室10出射的前向散射光，经挡直射光阑800过滤后，出射至前向收集透镜600，经前向收集透镜600收集后，出射至前向探测组件700。挡直射光阑800用于过滤前向散射光中的直流量，以减弱出射至前向探测组件700的光线的能量，防止前向探测组件700产生的电流饱和。在一实施例中，前向探测组件700包括前散光阑710和前散探测器720，前散光阑710位于前向收集透镜600和前散探测器720之间。前散光阑710上开设有小孔，通过小孔可以过滤由前向收集透镜600出射的光线，前散探测器720接收由前散光阑710过滤的光线并将光信号转化为电信号。

参考图1和图2，在一实施例中，前向探测组件700具有中轴线730，中轴线730与第二光轴的夹角为5度～30度。进一步，在一实施例中，前向探测组件700的中轴线730与第二光轴的夹角为5度～10度。通过将前向探测组件700倾斜安装，使得前向探测组件700的中轴线730与第二光轴的夹角处于上述范围内时，可以防止进入前散探测器720的光线发生二次反射再次进入前散探测器720。即通过前向探测器700的倾斜安装，可以将二次反射的光线的能量屏蔽掉，以避免二次反射的光线进入前散探测器720，造成前散探测器720接收的光信号的能量不稳定。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。