本發(fā)明涉及流式細胞儀技術領域，尤其涉及的是一種使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)。

背景技術：

流式細胞技術是一種在液流系統(tǒng)中，快速測定單個細胞或細胞器的生物學性質，并把特定的細胞或細胞器從群體中加以分類收集的技術。其特點是通過快速測定庫爾特電阻、熒光、光散射和光吸收來定量測定細胞 DNA含量、細胞體積、蛋白質含量、酶活性、細胞膜受體和表面抗原等許多重要參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)將不同性質的細胞分開，以獲得供生物學和醫(yī)學研究用的純細胞群體。

血細胞被相應試劑溶解或者染色后，采用鞘流技術，使血細胞從鞘流池中依次一個接一個的排隊通過。在細胞通過時，使用一個橢圓型的光斑照射細胞，光斑在細胞流向上的寬度應略大于細胞直徑，以確保能夠充分照明細胞，在垂直細胞流向上的長度應略大于鞘流寬度。它們會一個一個的通過激光照射區(qū)。當各種不同的細胞被激光照射時，其前向散射光，側向散射光和側向熒光的信號都是不同的。利用這種不同，選擇最能明顯區(qū)分兩種或者幾種細胞的兩路。

細胞經(jīng)過光斑照射時會產(chǎn)生散射光。小角度散射光（2~8度）的強弱主要表征了細胞的體積信息，大角度散射光（18~24度）的強弱則主要表征了細胞內部顆粒復雜度的信息。由大小角度光強度構成二維坐標系，則每一個通過的細胞將在坐標系內表征為一個點。多個細胞通過檢測區(qū)域后，就形成了散點圖。

目前，請參考圖1，細胞大小角度的光學信息在實際測量中一般被分成兩路信號以單獨測量，而這兩路信號一般是應用分光棱鏡100來分開的。但是依據(jù)菲涅爾公式，光在電介質分界面上反射與折射會跟入射角度不同而不同，即材料對p光和s光的透射度不同，這就導致了光線通過分光棱鏡1中的晶體時，所攜帶的光學信號不能完全的被傳遞，會對需要測量的信號造成損失。

因此，現(xiàn)有技術還有待于改進和發(fā)展。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術中使用分光棱鏡對經(jīng)細胞散射后的兩路光線進行分光，所攜帶的光學信號不能完全的被傳遞，會對需要測量的信號造成損失，從而降低測試精度的缺陷。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，包括依次設置的照明單元、樣本單元、信號收集單元及信號處理單元；其中：

所述照明單元，用于使光束橫向匯聚至樣本單元，并使光束縱向匯聚至信號收集單元中的條形光闌；

所述樣本單元，用于使樣本中的細胞依次通過，并在照明單元發(fā)出的光束下產(chǎn)生多種角度的散射光；

所述信號收集單元包括用于采集指定角度的散射光并進行分光的積分球，及用于采集分光后的散射光的探測器；

所述信號處理單元，用于接收探測器傳輸?shù)纳⑸涔鈹?shù)據(jù)，并進行對應運算處理。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述照明單元包括：

激光管；

光闌，用于將激光管發(fā)出的光束限定至指定光束孔徑；

整形透鏡，用于將限定光束孔徑后的光束進行整形；

第一柱面鏡，用于使光束橫向匯聚至樣本單元；

第二柱面鏡，用于使光束縱向匯聚至信號收集單元中的條形光闌。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述整形透鏡的面型曲線為球面或非球面，或者所述整形透鏡的面型橫截面曲線為球面或非球面。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述激光管發(fā)出的光束經(jīng)光闌限定光束孔徑后，在樣本單元中的細胞上形成橢圓形光斑，所述橢圓形光斑的長軸為80~280um，短軸為9~16um。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述樣本單元包括鞘流池，所述鞘流池內部液體通路橫截面為圓形或正方形。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述積分球上設置有正對樣本單元以接收散射光入射的入射孔，用于使入射光中角度為2-8°的散射光射出的小角度通光孔，及用于使入射光中角度為18-22°的散射光經(jīng)過漫反射后射出的大角度通光孔。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述小角度通光孔的中心軸與所述入射孔的中心軸在同一直線上，所述大角度通光孔的中心軸與所述小角度通光孔的中心軸垂直。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述小角度通光孔的孔徑2d*tan8°；其中，d等于樣本單元與入射孔之間的直線距離。

所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，其中，所述探測器包括小角度探測器及大角度探測器，其中所述小角度通光孔的出口處設置有所述小角度探測器，所述大角度通光孔的出口處設置有所述大角度探測器。

有益效果：本發(fā)明采用積分球代替分光棱鏡進行分光，可以有效避免晶體表面折射而造成的偏振效應使信號損失，從而提高測試的準確度。而且探測器與積分球直接相連，可以大大縮小整個光學系統(tǒng)的尺寸，減少收集鏡的使用，更加節(jié)約成本。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中使用分光棱鏡的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)的示意圖。

圖2a為本發(fā)明所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)較佳實施例的結構框圖。

圖2b為本發(fā)明所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)較佳實施例的示意圖。

圖3為本發(fā)明所述激光管發(fā)出的光束在樣本單元中的細胞上形成橢圓形光斑的示意圖。

圖4為本發(fā)明所述激光管發(fā)出的光束在第二柱面鏡上形成光斑的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請同時參見圖2a和圖2b，其中圖2a為本發(fā)明所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)較佳實施例的結構框圖，圖2b為本發(fā)明所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)較佳實施例的示意圖。所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，包括依次設置的照明單元200、樣本單元300、信號收集單元400及信號處理單元500；其中：

所述照明單元200，用于使光束橫向匯聚至樣本單元，并使光束縱向匯聚至信號收集單元中的條形光闌；

所述樣本單元300，用于使樣本中的細胞依次通過，并在照明單元200發(fā)出的光束下產(chǎn)生多種角度的散射光；

所述信號收集單元400包括用于采集指定角度的散射光并進行分光的積分球8，及用于采集分光后的散射光的探測器（圖中未標出）；

所述信號處理單元500，用于接收探測器傳輸?shù)纳⑸涔鈹?shù)據(jù)，并進行對應運算處理。

積分球8又稱為光通球，是一個中空的完整球殼。內壁涂白色漫反射層，且球內壁各點漫射均勻。光源在球壁上任意一點上產(chǎn)生的光照度是由多次反射光產(chǎn)生的光照度疊加而成的。其基本的工作原理為：光線由輸入孔入射后，光線在球內部被均勻的反射及漫射，在球面上形成均勻的光強分布，因此輸出孔所得到的光線為非常均勻的漫射光束。而且入射光的入射角度、空間分布、以及極性都不會對輸出的光強和均勻度造成影響。同時因為光線經(jīng)過積分球內部的均勻分布后才射出，其輸出強度與輸入強度比大約為：光輸出孔面積/積分球內部的表面積。使用積分球可有效降低測量時因探測器上的入射光源不均勻分布或光束偏移所造成的微小誤差。

本發(fā)明的實施例中，采用積分球8代替分光棱鏡進行分光，可以有效避免晶體表面折射而造成的偏振效應使信號損失，從而提高測試的準確度。

優(yōu)選的，如圖2b所示，所述照明單元200包括：

激光管1；

光闌2，用于將激光管1發(fā)出的光束限定至指定光束孔徑；

整形透鏡3，用于將限定光束孔徑后的光束進行整形；

第一柱面鏡4，用于使光束橫向匯聚至樣本單元；

第二柱面鏡5，用于使光束縱向匯聚至信號收集單元中的條形光闌。

在具體實施時，所述激光管1的光源為10w，波長635nm，其波長一定，發(fā)散角可以相同或者不同。 所述整形透鏡3的面型曲線為球面或非球面，或者所述整形透鏡3的面型橫截面曲線為球面或非球面，用于對激光器1發(fā)出的光束進行準直、均勻、匯聚整形處理。所述激光管1發(fā)出的光束經(jīng)光闌2限定光束孔徑并通過第一柱面鏡4后，在樣本單元300中的細胞上形成橢圓形光斑，請參考圖3，所述橢圓形光斑的長軸為80~280um，短軸為9~16um；最佳的，所述橢圓形光斑的長軸為110um，短軸為7um。所述激光管1在樣本單元中的細胞上形成橢圓形光斑中，激光能量分布均勻，橢圓形光斑中心處與距橢圓形光斑中心5um處光能量密度差異不超過20%。

優(yōu)選的，如圖2b所示，所述樣本單元300包括鞘流池6，所述鞘流池6內部液體通路橫截面為圓形或正方形，當鞘流池6內部液體通路橫截面為圓形時其直徑小于25um，當鞘流池6內部液體通路橫截面為正方形時其邊長小于25um。所述樣本單元300除了包括鞘流池6以外，還包括注樣針以及其他管路。其中只有鞘流池6在光路中，樣本中的細胞會一個個的通過鞘流池6，照明單元200發(fā)出的光束會照射在鞘流池6的中央，并且在其中央聚焦。在鞘流池6中，鞘液攜裹著樣本中的每一細胞依次流過。

進一步的，所述積分球8與所述鞘流池6之間還設置有條形光闌7，所述激光管1發(fā)出的光束經(jīng)光闌2并通過第二柱面鏡5后，在條形光闌7上也形成光斑，該光斑也為橢圓形，這也是照明單元200在光路中的第二個焦點，使光束在橫軸方向進行聚焦。

優(yōu)選的，所述積分球8上設置有正對樣本單元300以接收散射光入射的入射孔，用于使入射光中角度為2-8°的散射光射出的小角度通光孔，及用于使入射光中角度為18-22°的散射光經(jīng)過漫反射后射出的大角度通光孔。

其中，所述小角度通光孔的中心軸與所述入射孔的中心軸在同一直線上，所述大角度通光孔的中心軸與所述小角度通光孔的中心軸垂直。所述小角度通光孔的孔徑2d*tan8°；其中，d等于樣本單元300與入射孔之間的直線距離。

所述探測器包括小角度探測器10及大角度探測器9，其中所述小角度通光孔的出口處設置有所述小角度探測器10，所述大角度通光孔的出口處設置有所述大角度探測器9。本發(fā)明中2-8°的散射光射出的小角度通光孔后，被小角度探測器10接收； 18-22°的散射光由積分球8內壁進行反射，被大角度探測器9接收。由于探測器與積分球8直接相連，可以大大縮小整個光學系統(tǒng)的尺寸，減少收集鏡的使用，更加節(jié)約成本。

綜上所述，本發(fā)明所述使用積分球的白細胞分類計數(shù)儀用光學系統(tǒng)，包括依次設置的照明單元、樣本單元、信號收集單元及信號處理單元；照明單元，用于使光束橫向匯聚至樣本單元，并使光束縱向匯聚至信號收集單元中的條形光闌；樣本單元，用于使樣本中的細胞依次通過，并在照明單元發(fā)出的光束下產(chǎn)生多種角度的散射光；信號收集單元包括用于采集指定角度的散射光并進行分光的積分球，及用于采集分光后的散射光的探測器；信號處理單元，用于接收探測器傳輸?shù)纳⑸涔鈹?shù)據(jù)，并進行對應運算處理。本發(fā)明采用積分球進行分光，可有效避免晶體表面折射而造成的偏振效應使信號損失，從而提高測試準確度。而且探測器與積分球直接相連，可縮小整個光學系統(tǒng)的尺寸。

應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。