用于流式细胞仪的光学系统的制作方法_4

文档序号:9583524阅读:来源:国知局
了流式细胞仪100的另一个实例。在该实例中,光学系统108包括二次成像仪。使用二次成像仪的一个优点是能够将光学路径拉长,从而允许滤光罩120定位在离液流流路FP更远的位置。
[0091]图10为流式细胞仪100的另一个实例的示意性框图。该实例类似于图7示出的实例,不同的是在光学系统108内添加了二次成像仪162。因此,该流式细胞仪100实例不仅获得了图7所示实例的好处,例如对流路FP位置变化的敏感性降低,还允许滤光罩120(和流式细胞仪100下游部件的一部分甚至全部)重新安置在更合意的位置。
[0092]类似于图1、图4和图7所示的实例,该流式细胞仪100实例包括液流喷嘴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。光学系统108包括二次成像仪162,和位于焦点不敏感区域处的滤光罩120。光学系统108的较详细实例示于图11中。
[0093]图11为图10的示例性光学系统108的示意性横截面侧视图,其中光学系统108包括二次成像仪162。更具体地讲,在该实例中,光学系统108包括集光光学组件132、二次成像仪162、准直器134和滤光罩120。传感器分析仪110被布置为接收并检测通过光学系统108的光线。为了方便说明和理解,在图11中大幅放大了光线位移度。
[0094]在该实例中,光线被集光光学组件132收集,再被引导会聚于焦点164。如图所示,光线LR的来源不同(例如,来自流路FP、FP+或FP ),焦点164的位置也不同。光线经过焦点164后开始发散。二次成像仪162定位在焦点164以外的位置,用于在来自集光光学组件132的光线LR发散后接收这些光线LR。
[0095]二次成像仪162接收发散光线LR,改变其方向,让这些光线再次朝焦点166会聚。光线在焦点166处会聚后再次开始发散。在一些实施例中,二次成像仪162能够消除色差,如上文讨论的那样。使用二次成像仪162是为了改变发散光线LR的方向,让其朝焦点166偏转。
[0096]即便用到了二次成像仪,但在一些实施例中,二次成像仪的成像质量并不足以,只要能将发射角保留下来即可。
[0097]准直器134定位在焦点166以外的位置,用于在光线LR发散后接收这些光线。准直器134引导光线LR朝滤光罩120射去。
[0098]光线的来源不同,在穿过准直器134后,所循的光学路径也不同。然而,所有光学路径都在焦点不敏感区域138处相交,因而把滤光罩120定位在焦点不敏感区域138处。随后用传感器分析仪110接收并检测穿过滤光罩120的光线。
[0099]该光学系统108实例的一个优点是,添加二次成像仪162让光学系统108的总长度D4能够偏移D3的一段距离,但不会改变光学路径的总体尺寸(例如,当二次成像仪162和准直器134处的光学路径长度是相同的时候)。距离D3是二次成像仪162焦距的两倍长,因此,选用具有需要的焦距的二次成像仪162,就可以获得各种距离D3。举例来说,二次成像仪的焦距在约25mm至约50mm的范围内,但另外的实施例可以有不同的焦距。另外,可将二次成像仪162移到离焦点164更近或更远的位置,并且类似地将准直器134移到离第二焦点166更近或更远的位置,借此调整光学系统108的总长度。
[0100]另外,运用二次成像仪162增大了焦点不敏感区域138的宽度。该宽度增大,流式细胞仪100使机械公差更容易实现,另外,对滤光罩120安置位置微小变化的敏感性降低。
[0101]光学系统108的整个光学路径用距离D4示出。在一个实例中,距离D4在约150mm至约250mm的范围内,但另外的实施例可以有不同的距离D4。
[0102]图12为图11示意性描绘的示例性光学系统108的示例性物理实施方式的横截面侧视图。
[0103]该示例性光学系统108如上所述那样包括集光光学组件132、二次成像仪162、准直器134和滤光罩120。传感器分析仪110接收并检测穿过整个光学系统108的光线。
[0104]在一些实施例中,集光光学组件132由多个透镜形成,包括透镜172和透镜174。举例来说,透镜172为前表面平坦、后表面为非球面的施密特校正镜。在一些实施例中,集光光学组件为与镜筒透镜配对使用的多元件显微物镜。适用成对透镜的实例为可向美国新泽西州巴灵顿市爱特蒙特光学股份有限公司(Edmund Optics, Inc., Barrington, NJ)购买的58-373号透镜和54-774号透镜。在一些需要较大集光角的实施例中,可以使用其他成对透镜,例如与镜筒透镜配对使用的数值孔径较大的显微物镜,或定制光学器件。适用成对透镜的实例为可向美国新泽西州巴灵顿市爱特蒙特光学股份有限公司(EdmundOptics, Inc.,Barrington, NJ)购买的59-880号透镜和54-774号透镜。在一些实施例中,光学组件132包括四个透镜元件,用于如图所示那样将预备使用的所有波长(颜色)范围内的光线LR会聚到单个焦点。如果流式细胞仪使用波长范围较窄的光或只使用一种波长的光,那么便可以选配复杂度降低的光学组件132。
[0105]透镜174的实例为三合透镜,其包括用紧固件(例如粘合剂)连接起来的三个透镜元件。第一元件有两个凸面,第二元件有两个凹面,第三元件有两个凸面。
[0106]在一些实施例中,二次成像仪162由多个元件构成。在该实例中,二次成像仪162包括两个消色差双合透镜176和178。双合透镜176包括第一元件和第二元件,第一元件具有相对平坦(或略凸)的前表面和凹形后表面,第二元件具有两个凸面。这两个元件连接在一起构成双合透镜176。双合透镜178也由两个元件构成,这两个元件前后颠倒排列。适用于二次成像仪162的双合透镜176的实例为可向美国新泽西州纽顿市Thorlabs股份有限公司(Thorlabs Incorporated, Newton, NJ)购买的型号为AC127-019-A的双合透镜。尽管一些实施例采用相同的双合透镜176和178,但另外的实施例也可利用特征不同(例如焦距不同)的一些双合透镜。
[0107]在一些实施例中,准直器134由多个元件构成。在该实例中,准直器134为消色差双合透镜180,该双合透镜180与双合透镜176相似,但可视情况具有不同的尺寸和/或不同的特征。适用于准直器134的双合透镜180的实例为可向美国新泽西州纽顿市Thorlabs股份有限公司(Thorlabs Incorporated, Newton, NJ)购买的型号为AC080-010-A的双合透镜。
[0108]图13至图15示出了流式细胞仪100的另一个实例。在该实例中,光学系统108包括光束分离组件182,用于把光线分成或过滤成两个或更多个光束。此外,在一些实施例中,光学系统108包括两个或更多个滤光罩120,用于过滤分离的光束。
[0109]图13为流式细胞仪100的另一个实例的示意性框图。该实例类似于图10示出的实例,不同的是在光学系统108中添加了光束分离组件182,用于把光线LR分成两个或更多个光束,添加光束分离组件182后,便例如能够添加多个滤光罩120,或拓宽光线LR的选择标准(例如基于光的偏振程度或波长的标准)。
[0110]类似于图1、图4、图7和图10所示的实例,该流式细胞仪100实例包括液流喷嘴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。光学系统108包括二次成像仪162、光束分离组件182,和多个定位在焦点不敏感区域处的滤光罩120。光学系统108的较详细实例示于图14至图15中。
[0111]图14至图15示出了图13的示例性光学系统108的示例性物理实施方式。图14为光学系统108的横截面侧视图。图15为光学系统108的横截面顶视图。
[0112]在该实例中,光学系统108包括集光光学组件132、二次成像仪162、准直器134、光束分离组件182、滤光罩120,以及另外一些可能的光学部件184。
[0113]这些示例性物理实施方式与图12示出的实例类似。举例来说,在一些实施例中,集光光学组件132包括透镜172和三合透镜174,二次成像仪162包括双合透镜176和178,准直器134包括双合透镜180。
[0114]另外,一些实施例包括光束分离组件182,该光束分离组件182被布置和构造为将光线分成两个或更多个光束,例如光束192和光束194 (示于图15)。在该实例中,光束分离组件182包括分束器202和反射镜204。分束器202定位在光学系统108的光学路径中,被构造为(例如)反射光线的一部分以形成光束194,并且透射光线的其余部分以形成光束192。在一些实施例中,反射镜204被布置用于改变光束194的方向,让其朝传感器分析仪偏转,使得光束194与光束192平行。在一些实施例中,由于传感器分析仪110沿着光束194的路径布置,所以不必使用反射镜204。如果需要的话,可例如再添加一个或多个分束器,把分束后的光线LR继续分束。
[0115]在另一个可行的实施例中,光线取决于其本身的其他特性(例如偏振程度或波长),被分离或过滤成两个或更多个光束。换句话讲,通过利用一个或多个分束器和一个或多个各种滤光罩,可例如通过评估光线的波长、偏振程度、发射角、时间依赖程度或其他特征,来评估与液流中的颗粒有关的众多信息。
[0116]随后可分别但同时过滤并分析独立光束192和194中的每一个。在该实例中,光束192和194各自通过独立的滤光片120A和120B。滤光片120A和120B可
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