用于流式细胞仪的光学系统的制作方法_2

文档序号:9583524阅读:来源:国知局
于在其上生成用户界面,向用户呈现与液流中颗粒的特征有关的信息。计算设备112通常包括至少一台处理装置(例如中央处理单元)和至少某种形式的计算机可读介质(例如计算机可读存储介质)。计算机可读介质的实例在本文中有描述。
[0034]在一些实施例中,流式细胞仪100为分选式流式细胞仪,其中计算设备兼控制电子设备112用于至少部分地基于传感器分析仪110检测到的发射光将颗粒分选到样品收集器106的多个不同容器中。例如,液流中的液滴被液流喷嘴102有选择地充电后,便在液流喷嘴102处基于液滴中所含颗粒的检测到的特征从液流束脱离。这些液滴随后穿过样品收集器106处的荷电板,被分选到不同的容器中。荷电板使这些液滴转向,引导它们进入合适的容器。
[0035]图2为示出示例性流式细胞仪100的一部分(例如图1所示流式细胞仪100的一部分)的示意图。流式细胞仪100的图示部分绘出了光束LB、液流F流束、从液流F流束射出的光线LR,和光学系统108。在该实例中,滤光罩120邻近液流束定位于光学系统108前端(该位置为焦点不敏感区域,本文将较详细讨论)。
[0036]在光束LB进入液流F后,液流(和液流中包含的任何颗粒)使光线LR沿不同方向(由发射角Θ描绘)射出。光线LR不仅沿垂直方向还沿水平方向射出。图2示出光线LR沿垂直方向射出,射出范围介于45° (向上)与-45° (向下)之间。光线LR还沿水平方向射出,射出范围例如介于-12° (从光束LB的视角观察向左)与+12° (向右)之间。所述射出还可能在这些范围外发生,在一些实施例中,需要收集、过滤和/或评估这些范围外的光线LR。
[0037]然而,已经发现,在评估样品的一个或多个特征时,并非所有的光线LR都同样有用。因此,可使用滤光罩120有选择地将某些部分的光线阻挡,同时允许所关注的光线通过。
[0038]举一个假想例来说,假设所关注的光线只是具有介于+20°和+35°间,以及-20°和-35°间的发射角Θ的那些光线。接下来,可按照图2至图3描绘的方式运用滤光罩120。在该实例中,滤光罩120包括主体122,用于将不需要的那部分光线(例如发射角介于-20°与+20°之间的那些光线,和发射角超过+35°或-35°的那些光线)阻挡。滤光罩120还包括在主体122中形成的多个孔124,这些孔124准确地位于允许具有所关注发射角Θ (例如介于+20°和+35°间,以及-20°和-35°间的发射角Θ)的光线LR从中穿过的位置。
[0039]穿过滤光罩120的光线随后被光学系统108收集,并被引导至传感器分析仪110 (图1),其中在传感器分析仪110处,评估样品的所述一个或多个特征。
[0040]图2所示配置的一种有益效果是可以精准滤过具有特定发射角的光线LR,这种效果的实现主要受以下两种能力限制:一是在滤光罩120中的准确位置形成多个孔的能力,二是将滤光罩120恰当地相对于光束LB的方向A1定位的能力。
[0041]另一种有益效果是可选择具有针对特定应用优化的期望特征的多个滤光罩,将它们用于流式细胞仪。例如,可将第一滤光罩插入光学系统,该第一滤光罩具有使其可用于第一种应用的第一组特征。随后可将第一滤光罩移除,替换上用于第二种应用的不同滤光罩。在一些实施例中,除了移除第一滤光罩,替换上具有期望特征的另一个滤光罩之外,无需对光学系统作出其他改变。本文还描述了另外的实例。
[0042]图3为图2的示例性滤光罩120的前视立面图。在该实例中,滤光罩120包括主体122和多个孔124。
[0043]滤光罩120的主体122被布置和构造为将发射光线LR的某些部分阻挡,不让其通过。例如,在一些实施例中,表面涂有或形成有会吸收掉大部分甚至所有光线LR的材料。滤光罩120可由(例如)塑料或金属等材料形成。
[0044]滤光罩120还包括在主体122中形成的多个孔124。这些孔124定位在主体122上允许具有某些发射角Θ的发射光线LR从中穿过的特定位置。在该实例中,将多个孔定位成允许具有介于+20°和+35°间、以及-20°和-35°间的标称垂直发射角,和介于-12°和+12°间的标称水平发射角的光线LR从中穿过。
[0045]可使用将发射角映射到光学系统内恰当物理位置的转移函数来确定滤光罩120的实际物理尺寸。在一些实施例中,发射角与滤光罩特征结构的物理位置线性相关。举例来说,一旦确定流路FP与滤光罩120间的距离Dl(示于图1),并知道所需的发射角Θ后,就可以采用三角法计算需要在主体122中形成多个孔的位置。例如,孔124最靠近中心的边缘定位在与原点(光束LB所指向的点)垂直相距H2和H3的位置处,其中H2和H3使用距离D1和发射角θ(例如,+/-20° )计算得到。相似地,孔124的最外侧边缘定位在与原点垂直相距Η4和Η5的位置处,其中Η4和Η5使用距离D1和发射角Θ (例如,+/-35° )计算得到。孔124的水平边缘定位在与原点水平相距W2和W3的位置处,其中W2和W3使用距离D1和水平发射角(例如,+/-12° )计算得到。
[0046]然而,在一些实施例中,转移函数可以是非线性的,譬如具有对数关系、抛物线关系或其他非线性关系。在此类实施例中,可根据光学系统的具体特征确定转移函数,以便允许在发射角和期望的滤光罩特征结构的物理位置间映射。
[0047]选择滤光罩120的总体尺寸(高度Η1和宽度W1),以便阻挡所有不需要的光线LR,不让其向前穿过光学系统108。在该实例中,为针对垂直发射角介于+45°与-45°之间以及水平发射角介于+12°与-12°之间的光线,以及针对光学系统与流路FP的距离D1,来选择高度Η1和宽度W1。
[0048]图3的实例示出了具有与恒定的垂直发射角对准的笔直内外边缘的孔124,其中内边缘例如在+/-20°处,外边缘例如在+/-35°处。在另一个可行的实施例中,孔124的一条或多条边缘是弯曲的,例如沿着恒定的发射角大小是弯曲的。换句话说,如要收集以特定角度范围自照射颗粒射出的光线,在一些实施例中,则孔的内外边缘离探询点的径向距离需恒定不变。在一些实施例中,孔的内外边缘是以原点为中心的圆上的圆弧,而非笔直的边缘。然而,可以在一些实施例中使用笔直边缘来近似弧形边缘,尤其是在孔的宽度较窄时。
[0049]本文示出和描述的滤光罩120只是其他实施例中可用的多种不同滤光罩的一个实例。可将滤光罩120构造成具有任何期望的布置方式,以允许与某些需要的发射角相关联的光线通过,同时阻挡与不需要的发射角相关联的其他光线。例如,在一些实施例中,滤光罩的阻光区域的近侧边缘和远侧边缘是弯曲的(例如,离激光束路径的径向距离恒定不变)。有关可用于光学系统108中的示例性滤光罩120的更多细节在与本申请同日提交的标题为“RADIATED LIGHT FILTERING FOR A FLOW CYTOMETER”(用于流式细胞仪的发射光过滤)的共同待审美国专利申请序列号61/798,548(代理人案卷号30429.0160USP1)中有描述,该专利申请的公开内容据此以引用方式全文并入。
[0050]图4至图6示出了流式细胞仪100的另一个实例。在该实例中,,通过使用光学系统108收集发射光线LR,并将它们引导至滤光罩120,来将滤光罩120重新定位以移到离液流F的流路FP更远的地方。这就例如方便了对滤光罩120的触及。然而,该实例的缺点是,光学系统108对流路的位置变化非常敏感,这将在下文较详细讨论。
[0051]图4为另一种示例性流式细胞仪100的示意性框图。该实例类似于图1示出的实例,不同的是将滤光罩120从光学系统108前部(像在图1中那样)移到了光学系统108后部,如图所示。在该位置布置滤光罩120的好处比如是能够更方便地触及滤光罩120。另夕卜,将滤光罩120布置在该位置后,就可沿光学路径额外安设杂散光控制特征结构,用于阻挡具有不需要的/未加控制的发射角的光线,让它们不能到达滤光罩120。
[0052]类似于图1所示,流式细胞仪100包括液流喷嘴102、光源104、样品收集器106、光学系统108、传感器分析仪110和计算设备兼控制电子设备112。
[0053]然而,如上文提及,滤光罩120朝着光学系统108后端定位,以更便于触及滤光罩,以便,比如说,更轻松地移除滤光罩120并替换上不同的滤光罩120。光学系统108和滤光罩120的一个实例结合图5较详细示出和描述。
[0054]在该实例中,滤光罩120定位在聚焦敏感位置(例如图5示出的区域136),下文将较详细讨论。
[0055]在一些实施例中,光学系统108包括集光光学组件(例如图5所不),其被布置和构造为收集液流F发射的光线(LR)。因此,该集光光学组件被选择和定位以使得该集光光学组件的焦点正好位于液流F的流路FP和光束LB的交点处。
[0056]然而,已经发现,光束LB与液流F的交点不是固定的,随时都在变化。举例来说,液流流路或样品可能移动到离光学系统108稍近一点的位置(如流路FP+所示),也可能移动到离光学系统108稍远一点的位置(如流路FP所示)。举例来说,流路FP+朝光学系统108偏移了距离+D2,且流路FP朝远离光学系统108的方向偏移了距离-D2。除此之夕卜,液流束内的颗粒位置也可能偏移。虽然这些变化可能都是细微的(例如在约+50μπι至约-50 μ m的范围内),但由于这些变化既可以导致流路FP和/或颗粒与焦点对准又可以导致不对准,所以这些变化会被光学系统108放大。
[0057]因此,虽然该实例在流路FP定位在光学系统108的焦点处时能很好地过滤光线LR(使用滤光罩120),但是,
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