用于流式细胞仪检测的反射式分光模块及分光方法与流程

1.本发明涉及光电检测领域，尤其涉及一种用于流式细胞仪检测的反射式分光模块及分光方法。


背景技术：

2.流式细胞术就是以激光为光源对细胞的散射光和荧光的一系列光学信号进行分析。
3.流式细胞术研究的对象是动植物细胞、细菌、病毒以及其中的遗传物质、各种蛋白或者其他分子。具体来说流式细胞术可以对细胞膜上、细胞质中的蛋白、细胞因子和其他各种特异标志，以及细胞核中dna、rna和蛋白等进行分析。上述各种细胞成分要用到带有荧光素的特异抗体或者染料进行染色，细胞经过激光激发，被激发出荧光信号，通过光学分光模块从而被探测器检测到。在检测项目中，一种细胞上通常会带有一种或者多种荧光素，因此会同时被激发，导致物镜收集的荧光光束中，混合着多种荧光，不同荧光素的能级差不同，发出的荧光颜色不同。一般直接采用滤光片将物镜收集的光束分成不同的荧光波长探测。这种方案结构简单，荧光信号损耗小，但是体积较大，且通道数多时，光程较长，光束发散大，探测点的光斑较大，不利于探测器的选择。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于流式细胞仪检测的反射式分光模块及分光方法，旨在提供一种结构紧凑，体积小且减小光传输损耗的流式光学分光模块。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种用于流式细胞仪检测的反射式分光模块，包括光纤，所述光纤用于传输物镜收集的荧光信号；
6.与所述光纤连接的光线准直单元，所述光线准直单元用于将光纤传输的发散光束转变为平行光束；
7.设置在所述光线准直单元一侧的光束传输单元，所述平行光束进入所述光束传输单元后进行多级滤光产生多个滤光光线，并进行多级平面或聚焦反射形成反射光线；
8.设置在所述光束传输单元一侧的光束聚焦单元，用于多个滤光光线进入所述光束聚焦单元后分别聚焦；
9.与所述光束聚焦单元连接的光线探测单元，所述光线探测单元用于对聚焦的滤光光线检测分析。
10.其中，所述光线准直单元为平凸透镜、弯月镜、胶合镜或者非球面镜中任意一种，焦距为5-20mm。
11.其中，所述光束传输单元包括多个二向色滤光片和多个反射镜，多个所述二向色滤光片和多个所述反射镜设置于两侧，并交替设置；
12.所述平行光束照到所述二向色滤光片产生滤光光线和反射光线，所述滤光光线进入所述光束聚焦单元，所述反射光线照射到所述反射镜上反射到下一个二向色滤光片上。
13.其中，所述二向色滤光片为长通滤光片、短通滤光片或者带通滤光片中任意一种。
14.其中，所述反射镜为平面反射镜或者平凸反射镜。
15.其中，所述光束传输单元还包括反射棱镜，所述反射棱镜具有光线进入面、滤光面和反射面，所述光线进入面靠近所述光线准直单元，所述滤光面和所述反射面位于所述反射棱镜的两侧，多个所述二向色滤光片设置在所述滤光面的一侧，多个所述反射镜设置在所述反射面的一侧。
16.其中，所述光束聚焦单元为聚焦透镜。
17.其中，所述光束探测模块可以为光电倍增管、硅光电倍增管或者雪崩光电二极管中任意一种。
18.其中，所述平行光束进入所述光束传输单元的入射角为8
°‑
45
°
。
19.本发明的一种用于流式细胞仪的反射式分光模块和分光方法，物镜可以收集在流式细胞检测中产生的荧光信号，然后采用光纤进行传输，其中光纤为多模光纤，芯径为100-1000um，数值孔径为0.1-0.69。光纤输出端口传输的是发散光，容易在传输的中消耗，因此通过所述光线准直单元进行转换形成平行光束；然后平行光束进入到所述光束传输单元中，进行多级滤光和多级平面或聚焦反射，最终可以得到多组经过选择的光线信号，然后进入到所述光束聚焦单元中进行聚焦，最终通过所述光束探测单元进行检测，从而可以减小光线在传输过程中的损失，提高光线的传输效率，使得光线检测效果更好。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明的一种用于流式细胞仪检测的反射式分光模块的结构图；
22.图2是本发明的一种用于流式细胞仪检测的反射式分光模块的扩展结构图；
23.图3是本发明的光束在反射棱镜的传输路径扩展顶视图；
24.图4是光束在带有契形块的反射棱镜中的传输路径扩展顶视图；
25.图5是本发明的光束在空气中的传输路径扩展顶视图。
26.1-光纤、2-光线准直单元、3-二向色滤光片、4-反射镜、5-光束聚焦单元、6-光线探测单元、7-光束传输单元、8-反射棱镜、81-光线进入面、82-滤光面、83-反射面。
具体实施方式
27.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。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.请参阅图1～图4，本发明提供一种用于流式细胞仪检测的反射式分光模块：
30.包括光纤1，所述光纤1用于传输物镜收集的荧光信号；
31.与所述光纤1连接的光线准直单元2，所述光线准直单元2用于将光纤1传输的发散光束转变为平行光束；
32.设置在所述光线准直单元2一侧的光束传输单元7，所述平行光束进入所述光束传输单元7后进行多级滤光产生多个滤光光线，并进行多级反射形成反射光线；
33.设置在所述光束传输单元7一侧的光束聚焦单元5，用于多个滤光光线进入所述光束聚焦单元5后分别进行聚焦；
34.与所述光束聚焦单元5连接的光线探测单元6，所述光线探测单元6用于对聚焦的滤光光线进行检测分析。
35.在本实施方式中，物镜可以收集在流式细胞检测中产生的荧光信号，然后采用光纤1进行传输，其中光纤1为多模光纤1，芯径为100-1000um，数值孔径为0.1-0.69。光纤1的输出端口中传输的是发散光，容易在传输的中消耗，因此通过所述光线准直单元2进行转换形成平行光束；然后平行光束进入到所述光束传输单元7中，进行多级滤光和多级平面或聚焦反射，最终可以得到多组经过选择的光线信号然后进入到所述光束聚焦单元5中进行聚焦，最终通过所述光束探测单元进行检测，从而可以减小光线在传输过程中的损失，提高光线的传输效率，使得光线检测效果更好。
36.进一步的，所述光线准直单元2为平凸透镜、弯月镜或者非球面镜中任意一种，焦距为5-20mm。
37.在本实施方式中，光线准直单元2可以将带有发散角的光信号聚焦。
38.进一步的，所述光束传输单元7包括反射棱镜8、多个二向色滤光片3和多个反射镜4，所述反射棱镜8具有光线进入面81、滤光面82和反射面83，所述光线进入面81靠近所述光线准直单元2，所述滤光面82和所述反射面83位于所述反射棱镜8的两侧，多个所述二向色滤光片3和多个所述反射镜4交替设置，所述二向色滤光片3位于所述滤光面82的一侧，所述反射镜4位于所述反射面83的一侧；
39.所述平行光束照到所述二向色滤光片3产生滤光光线和反射光线，所述滤光光线进入所述光束聚焦单元5，所述反射光线照射到所述反射镜4上反射到下一二向色滤光片3上。所述二向色滤光片3为长通滤光片、短通滤光片或者带通滤光片中任意一种。所述反射镜4为平面反射镜4或者平凸反射镜4。
40.在本实施方式中，所述反射棱镜8可以根据传输光路以及安装需要进行定制，从而方便对二向色滤光片3和多个所述反射镜4进行组装。述二向色滤光片3可以选择长通滤光片、短通滤光片或者带通滤光片等，二向色滤光片3可根据被激发的荧光信号波长选择带宽范围。所述反射镜4可以选择平面反射镜4或者平凸反射镜4等。反射镜4为集成式反射镜4，其中包括平面反射镜4与平凸反射镜4相互交替放置对光束进行反射与聚焦反射。
41.进一步的，所述光束聚焦单元5为聚焦透镜。
42.在本实施方式中，聚焦透镜的作用是收集经过所述二向色滤光片3透射出的光信号。
43.进一步的，所述光束探测模块可以为光电倍增管、硅光电倍增管或者雪崩光电二
极管中任意一种。
44.进一步的，所述平行光束进入所述光束传输单元7的入射角为8
°‑
45
°
。
45.以下采用一具体实施例进行说明。
46.示例中所述光线准直单元采用消色差透镜；二向色滤光片优选为带通滤光片3a～3f；反射镜为集成式反射镜4a～4f；聚焦透镜优选为平凸透镜5a～5f；光线探测单元6优选为雪崩光电二极管6a～6f。
47.光纤1发射的带有发散角的光信号光束被消色差透镜2收集，经过透镜后，将带有发散角的光信号聚焦并最终成像至平凸反射镜4b处。平凸反射镜4b处的图像大小保持与准直透镜2后表面的图像有效大小相同，因此在消色差透镜2与平凸反射镜4b之间传播的光信号被有效准直。反射棱镜在靠近光线准直单元内的一侧还可以设置楔形块，使得光线传输信号更好。
48.其中集成式反射镜4a～4f可以选择不同种类的反射镜进行排布。比如平面反射镜和平凸反射镜两个一组交替排布；或者棱镜中两个平面反射镜和一个平凸反射镜，三个一组交替排布。
49.光纤出射光经过消色差透镜2以倾斜角度8
°‑
45
°
照射到第一带通滤光片3a上，在滤光片有效带宽范围内的荧光信号经过第一带通滤光片3a，到达第一聚焦透镜5a，在透镜后被聚焦成一个不大于3mm的光斑且被光线探测单元6a探测；
50.不在滤光片带宽范围内的荧光信号被反射至反射镜4a处，且使用的是平面反射镜4a，再被反射到第二带通滤光片3b上。在第二带通滤光片3b有效带宽范围内的荧光信号经过第二带通滤光片3b，到达第二聚焦镜5b,在透镜后被聚焦成一个不大于3mm的光斑且被光线探测单元6b探测；
51.不在第二滤光片带宽范围内的荧光信号被反射至反射镜4b处，且使用的是平凸反射镜4b，再被反射到第二带通滤光片3c上，经过平凸反射镜4b后，产生的光束直径与带通滤光片3b处的光束直径相似，使得准直光束被有效的加长传输距离。
52.另外，请参阅图5，光束在传播过程中也可以不借助反射棱镜进行传输。
53.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。