一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统及其多角度探测方法与流程

本发明属于医学检验技术及新设备-临床医学生理、生化、病理检验的专用多功能快速检测装置与技术领域，特别涉及一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统。本发明还涉及一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统的多角度探测方法。

背景技术：

在流式细胞检测系统中，液流系统可将细胞颗粒排成一条线，经过整形后的光束照射在毛细管中的细胞上，每一个细胞都会有各个方向的散射光。在流式细胞检测中，主要探测前向小角度散射光和90°侧向散射光。

前向散射光和激光穿过颗粒的直透光在同一个方向，因此需要在前向散射探测器前面，放置一个光束挡板，滤掉直透光。该光束挡板根据光路需要可以为矩形、十字形或其他异形结构。在使用过程中，流动室的内壁会或多或少吸附一些杂质或气泡，造成内壁上出现大量的杂散光。由于流动室的内径很小，对于采集透镜而言，内壁和颗粒的物距几乎相等(相差100微米左右)，它们的像距也几乎相等。因此，大量的杂散光将和前向散射光一起被聚焦到探测器上，很容易就淹没了信号。

技术实现要素：

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，其结构设计合理，能够准确进行散射光信号的采集。本发明还提供一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统的多角度探测方法，通过合理布设前向角散射光集光器能够准确接收前向光。

技术方案：一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，包括液流单元、光源单元、第一测速对焦成像单元、第二测速对焦成像单元和第三测度对焦成像单元，所述液流单元的出液口可排出细胞悬浮液，所述光源单元、第一测速对焦成像单元、第二测速对焦成像单元和第三测度对焦成像单元均匀布设在以液流单元为中心的圆周上，并且光源单元、第一测速对焦成像单元、第二测速对焦成像单元和第三测度对焦成像单元间隔90°设置，所述液流单元内的细胞悬浮液匀速并排通过成像检测区域，光源单元的照射光射向液流单元排出的细胞悬浮液，进过细胞悬浮液的不同角度的散射光分别进入第一测速对焦成像单元、第二测速对焦成像单元和第三测度对焦成像单元，获得细胞悬浮液的运动速度、离焦量、明场、暗场和荧光图像。

进一步的，上述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，所述光源单元包括第一光源、第二光源、第三光源和第四光源，所述第一光源、第二光源、第三光源和第四光源处于同一水平面上，并且第一光源、第二光源、第三光源和第四光源均匀布设在90°夹角范围内，所述第一光源为led光源，功率2w，中心波长450nm，所述第二光源用于暗场照明，功率为80mw，中心波长785nm，所述第三光源用于荧光激发，功率为90mw，中心波长561nm，所述第四光源用于荧光激发，功率为150mw，中心波长488nm。

进一步的，上述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，所述第一测速对焦成像单元包括第一测速对焦单元和第一成像单元，所述第一成像单元包括第一显微物镜、第一两向色镜、第一多光谱分光镜组、第一成像物镜和第一tdiccd，所述光源单元照射液流单元中的细胞悬浮液，产生的侧向散射光经过第一显微物镜和第一两向色镜进入第一测速对焦单元，获得细胞悬浮液的运动速度和离焦量，实现对第一显微物镜和第一tdiccd的反馈控制，所述第二光源和第四光源、第三光源和第四光源经过细胞悬浮液的光经过第一显微物镜、第一多光谱分光镜组、第一成像物镜，在第一tdiccd得到细胞的明、暗场和荧光图像。

进一步的，上述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，所述第一测速对焦单元包括第一分光镜、第一聚焦镜组、第一光栅、第一光电探测器、第二聚焦镜组、第二光栅和第二光电探测器，所述侧向散射光经过第一显微物镜、第一两向色镜和第一分光镜分为两束散射光，一束散射光经第一聚焦镜组、第一光栅后由第一光电探测器接收；另一束散射光经第二聚焦镜组和第二光栅后由第二光电探测器接收，根据第一光电探测器和第二光电探测器接收散射光的强度和频率，获得待测样品的运动速度和离焦量，实现对第一tdiccd和显微物镜的反馈控制。

进一步的，上述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，所述第二测速对焦成像单元包括第二测速对焦单元和第二成像单元，所述第二成像单元包括第二显微物镜、第二两向色镜、第二多光谱分光镜组、第二成像物镜和第二tdiccd，所述光源单元照射液流单元中的细胞悬浮液，产生的侧向散射光经过第二显微物镜和第二两向色镜进入第二测速对焦单元，获得细胞悬浮液的运动速度和离焦量，实现对第二显微物镜和第二tdiccd的反馈控制，所述第二光源和第四光源、第三光源和第四光源经过细胞悬浮液的光经过第二显微物镜、第二多光谱分光镜组、第二成像物镜，在第二tdiccd得到细胞的明、暗场和荧光图像。

进一步的，上述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，所述第二测速对焦单元包括第二分光镜、第三聚焦镜组、第三光栅、第三光电探测器、第四聚焦镜组、第四光栅和第四光电探测器，所述侧向散射光经过第二显微物镜、第二两向色镜和第二分光镜分为两束散射光，二束散射光经第三聚焦镜组、第三光栅后由第三光电探测器接收；另二束散射光经第四聚焦镜组和第四光栅后由第四光电探测器接收，根据第三光电探测器和第四光电探测器接收散射光的强度和频率，获得待测样品的运动速度和离焦量，实现对第二tdiccd和显微物镜的反馈控制。

进一步的，上述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，所述第三测度对焦成像单元包括第三测速对焦单元和第三成像单元，所述第三成像单元包括第三显微物镜、第三两向色镜、第三多光谱分光镜组、第三成像物镜和第三tdiccd，所述光源单元照射液流单元中的细胞悬浮液，产生的侧向散射光经过第三显微物镜和第三两向色镜进入第三测速对焦单元，获得细胞悬浮液的运动速度和离焦量，实现对第三显微物镜和第三tdiccd的反馈控制，所述第二光源和第四光源、第三光源和第四光源经过细胞悬浮液的光经过第三显微物镜、第三多光谱分光镜组、第三成像物镜，在第三tdiccd得到细胞的明、暗场和荧光图像。

进一步的，上述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，所述第三测速对焦单元包括第三分光镜、第五聚焦镜组、第五光栅、第五光电探测器、第六聚焦镜组、第六光栅和第六光电探测器，所述侧向散射光经过第三显微物镜、第三两向色镜和第三分光镜分为两束散射光，三束散射光经第五聚焦镜组、第五光栅后由第五光电探测器接收；另三束散射光经第六聚焦镜组和第六光栅后由第六光电探测器接收，根据第五光电探测器和第六光电探测器接收散射光的强度和频率，获得待测样品的运动速度和离焦量，实现对第三tdiccd和显微物镜的反馈控制。

本发明还提供一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统的多角度探测方法，包括以下步骤：

a、第一角度探测：

1）细胞悬浮液进入液流单元，液流单元保持细胞悬浮液单个、并排地通过成像检测区域，第一光源、第二光源和第四光源在第一方向照射，侧向散射光经过第一显微物镜、第一两向色镜和第一分光镜、第一聚焦镜组和二聚焦镜组以及第一光栅和第二光栅，由第一光电探测器和第二光电探测器得到第一成像单元系统所需的细胞运动速度和离焦量信息；

2）第二光源作为暗场、荧光激发光源，第三光源作为明场光源，细胞的散射和荧光信号经过第一显微物镜、第一多光谱分光镜组和第一成像物镜，在第一tdiccd得到细胞的明、暗场和荧光图像；

b、第二角度探测：

3）细胞悬浮液进入液流单元，液流单元保持细胞悬浮液单个、并排地通过成像检测区域，第一光源、第二光源和第四光源在第一方向照射，侧向散射光经过第二显微物镜、第二两向色镜和第二分光镜、第三聚焦镜组和第四聚焦镜组以及第三光栅和第四光栅，由第三光电探测器和第四光电探测器得到第二成像单元系统所需的细胞运动速度和离焦量信息；

4）第二光源作为暗场、荧光激发光源，第三光源作为明场光源，细胞的散射和荧光信号经过第二显微物镜、第二多光谱分光镜组和第二成像物镜，在第二tdiccd得到细胞的明、暗场和荧光图像；

c、第三角度探测：

5）细胞悬浮液进入液流单元，液流单元保持细胞悬浮液单个、并排地通过成像检测区域，第一光源、第二光源和第四光源在第一方向照射，侧向散射光经过第三显微物镜、第三两向色镜和第三分光镜、第五聚焦镜组和第六聚焦镜组以及第五光栅和第六光栅，由第五光电探测器和第六光电探测器得到第三成像单元系统所需的细胞运动速度和离焦量信息；

6）第二光源作为暗场、荧光激发光源，第三光源作为明场光源，细胞的散射和荧光信号经过第三显微物镜、第三多光谱分光镜组和第三成像物镜，在第三tdiccd得到细胞的明、暗场和荧光图像；

d、通过a第一角度探测、b第二角度探测和c第三角度探测，在空间相对位置可以确定该细胞器在细胞内部结构的空间分布。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，可用于定位较低的流式细胞仪，维护成本较低，可面向即时测试市场等，可填补国内较低定位市场的空白；检测前向散射光时，使用光栅可挡去不需要的光信号，大大提高了前向散射光的检测精度；同时侧向散射光探测光路可分别检测不同波长的侧向散射光，且使用三维空间元件排布设计可大大节省空间，为今后系统升级提供更大可能性。

附图说明

图1为本发明所述的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统的工作原理图。

图中：液流单元1、光源单元2、第一光源21、第二光源22、第三光源23、第四光源24、第一测速对焦成像单元3、第一测速对焦单元31、第一分光镜311、第一聚焦镜组312、第一光栅313、第一光电探测器314、第二聚焦镜组315、第二光栅316、第二光电探测器317、第一成像单元32、第一显微物镜321、第一两向色镜322、第一多光谱分光镜组323、第一成像物镜324、第一tdiccd325、第二测速对焦成像单元4、第二测速对焦单元41、第二分光镜411、第三聚焦镜组412、第三光栅413、第三光电探测器414、第四聚焦镜组415、第四光栅416、第四光电探测器417、第二成像单元42、第二显微物镜421、第二两向色镜422、第二多光谱分光镜组423、第二成像物镜424、第二tdiccd425、第三测度对焦成像单元5、第三测速对焦单元51、第三分光镜511、第五聚焦镜组512、第五光栅513、第五光电探测器514、第六聚焦镜组515、第六光栅516、第六光电探测器517、第三成像单元52、第三显微物镜521、第三两向色镜522、第三多光谱分光镜组523、第三成像物镜524、第三tdiccd525。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1所示的流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统，包括液流单元1、光源单元2、第一测速对焦成像单元3、第二测速对焦成像单元4和第三测度对焦成像单元5，所述液流单元1的出液口可排出细胞悬浮液，所述光源单元2、第一测速对焦成像单元3、第二测速对焦成像单元4和第三测度对焦成像单元5均匀布设在以液流单元1为中心的圆周上，并且光源单元2、第一测速对焦成像单元3、第二测速对焦成像单元4和第三测度对焦成像单元5间隔90°设置，所述液流单元1内的细胞悬浮液匀速并排通过成像检测区域，光源单元2的照射光射向液流单元1排出的细胞悬浮液，进过细胞悬浮液的不同角度的散射光分别进入第一测速对焦成像单元3、第二测速对焦成像单元4和第三测度对焦成像单元5，获得细胞悬浮液的运动速度、离焦量、明场、暗场和荧光图像。其中，光源单元2包括第一光源21、第二光源22、第三光源23和第四光源24，所述第一光源21、第二光源22、第三光源23和第四光源24处于同一水平面上，并且第一光源21、第二光源22、第三光源23和第四光源24均匀布设在90°夹角范围内，所述第一光源21为led光源，功率2w，中心波长450nm，所述第二光源22用于暗场照明，功率为80mw，中心波长785nm，所述第三光源23用于荧光激发，功率为90mw，中心波长561nm，所述第四光源24用于荧光激发，功率为150mw，中心波长488nm。此外，第一测速对焦成像单元3包括第一测速对焦单元31和第一成像单元32，所述第一成像单元32包括第一显微物镜321、第一两向色镜322、第一多光谱分光镜组323、第一成像物镜324和第一tdiccd325，所述光源单元2照射液流单元1中的细胞悬浮液，产生的侧向散射光经过第一显微物镜321和第一两向色镜322进入第一测速对焦单元31，获得细胞悬浮液的运动速度和离焦量，实现对第一显微物镜321和第一tdiccd325的反馈控制，所述第二光源22和第四光源24、第三光源23和第四光源24经过细胞悬浮液的光经过第一显微物镜321、第一多光谱分光镜组323、第一成像物镜324，在第一tdiccd325得到细胞的明、暗场和荧光图像。第一测速对焦单元31包括第一分光镜311、第一聚焦镜组312、第一光栅313、第一光电探测器314、第二聚焦镜组315、第二光栅316和第二光电探测器317，所述侧向散射光经过第一显微物镜321、第一两向色镜322和第一分光镜311分为两束散射光，一束散射光经第一聚焦镜组312、第一光栅313后由第一光电探测器314接收；另一束散射光经第二聚焦镜组315和第二光栅316后由第二光电探测器317接收，根据第一光电探测器314和第二光电探测器317接收散射光的强度和频率，获得待测样品的运动速度和离焦量，实现对第一tdiccd325和显微物镜的反馈控制。再次，第二测速对焦成像单元4包括第二测速对焦单元41和第二成像单元42，所述第二成像单元42包括第二显微物镜421、第二两向色镜422、第二多光谱分光镜组423、第二成像物镜424和第二tdiccd425，所述光源单元2照射液流单元1中的细胞悬浮液，产生的侧向散射光经过第二显微物镜421和第二两向色镜422进入第二测速对焦单元41，获得细胞悬浮液的运动速度和离焦量，实现对第二显微物镜421和第二tdiccd425的反馈控制，所述第二光源22和第四光源24、第三光源23和第四光源24经过细胞悬浮液的光经过第二显微物镜421、第二多光谱分光镜组423、第二成像物镜424，在第二tdiccd425得到细胞的明、暗场和荧光图像。第二测速对焦单元41包括第二分光镜411、第三聚焦镜组412、第三光栅413、第三光电探测器414、第四聚焦镜组415、第四光栅416和第四光电探测器417，所述侧向散射光经过第二显微物镜421、第二两向色镜422和第二分光镜411分为两束散射光，二束散射光经第三聚焦镜组412、第三光栅413后由第三光电探测器414接收；另二束散射光经第四聚焦镜组415和第四光栅416后由第四光电探测器417接收，根据第三光电探测器414和第四光电探测器417接收散射光的强度和频率，获得待测样品的运动速度和离焦量，实现对第二tdiccd425和显微物镜的反馈控制。另外，第三测度对焦成像单元5包括第三测速对焦单元51和第三成像单元52，所述第三成像单元52包括第三显微物镜521、第三两向色镜522、第三多光谱分光镜组523、第三成像物镜524和第三tdiccd525，所述光源单元2照射液流单元1中的细胞悬浮液，产生的侧向散射光经过第三显微物镜521和第三两向色镜522进入第三测速对焦单元51，获得细胞悬浮液的运动速度和离焦量，实现对第三显微物镜521和第三tdiccd525的反馈控制，所述第二光源22和第四光源24、第三光源23和第四光源24经过细胞悬浮液的光经过第三显微物镜521、第三多光谱分光镜组523、第三成像物镜524，在第三tdiccd525得到细胞的明、暗场和荧光图像。第三测速对焦单元51包括第三分光镜511、第五聚焦镜组512、第五光栅513、第五光电探测器514、第六聚焦镜组515、第六光栅516和第六光电探测器517，所述侧向散射光经过第三显微物镜521、第三两向色镜522和第三分光镜511分为两束散射光，三束散射光经第五聚焦镜组512、第五光栅513后由第五光电探测器514接收；另三束散射光经第六聚焦镜组515和第六光栅516后由第六光电探测器517接收，根据第五光电探测器514和第六光电探测器517接收散射光的强度和频率，获得待测样品的运动速度和离焦量，实现对第三tdiccd525和显微物镜的反馈控制。

本发明一种流式细胞分析仪前向散射光信号探测收集系统的多角度探测方法，包括以下步骤：

a、第一角度探测：

1）细胞悬浮液进入液流单元1，液流单元1保持细胞悬浮液单个、并排地通过成像检测区域，第一光源21、第二光源22和第四光源24在第一方向照射，侧向散射光经过第一显微物镜321、第一两向色镜322和第一分光镜311、第一聚焦镜组312和二聚焦镜组315以及第一光栅313和第二光栅316，由第一光电探测器314和第二光电探测器317得到第一成像单元32系统所需的细胞运动速度和离焦量信息；

2）第二光源22作为暗场、荧光激发光源，第三光源23作为明场光源，细胞的散射和荧光信号经过第一显微物镜321、第一多光谱分光镜组323和第一成像物镜324，在第一tdiccd325得到细胞的明、暗场和荧光图像；

b、第二角度探测：

3）细胞悬浮液进入液流单元1，液流单元1保持细胞悬浮液单个、并排地通过成像检测区域，第一光源21、第二光源22和第四光源24在第一方向照射，侧向散射光经过第二显微物镜421、第二两向色镜422和第二分光镜411、第三聚焦镜组412和第四聚焦镜组415以及第三光栅413和第四光栅416，由第三光电探测器414和第四光电探测器417得到第二成像单元42系统所需的细胞运动速度和离焦量信息；

4）第二光源22作为暗场、荧光激发光源，第三光源23作为明场光源，细胞的散射和荧光信号经过第二显微物镜421、第二多光谱分光镜组423和第二成像物镜424，在第二tdiccd425得到细胞的明、暗场和荧光图像；

c、第三角度探测：

5）细胞悬浮液进入液流单元1，液流单元1保持细胞悬浮液单个、并排地通过成像检测区域，第一光源21、第二光源22和第四光源24在第一方向照射，侧向散射光经过第三显微物镜521、第三两向色镜522和第三分光镜511、第五聚焦镜组512和第六聚焦镜组515以及第五光栅513和第六光栅516，由第五光电探测器514和第六光电探测器517得到第三成像单元52系统所需的细胞运动速度和离焦量信息；

6）第二光源22作为暗场、荧光激发光源，第三光源23作为明场光源，细胞的散射和荧光信号经过第三显微物镜521、第三多光谱分光镜组523和第三成像物镜524，在第三tdiccd525得到细胞的明、暗场和荧光图像；

d、通过a第一角度探测、b第二角度探测和c第三角度探测，在空间相对位置可以确定该细胞器在细胞内部结构的空间分布。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。