[发明专利]光学测量设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于识别样品(诸如在通道中流动的微小颗粒)的光学测量设备，尤其涉及一种用于通过检测从利用具有特定波长的激光照射的样品产生的荧光来识别样品的种类等的技术。

背景技术

在识别诸如细胞、微生物以及核糖体的生物微小颗粒的情况下，通常利用使用流式细胞技术(流式细胞仪)的光学测量方法(例如参见Hiromitsu Nakauchi，supervisor，“Cell Engineering Separate Volume，Experimental Protocol Series，Flow Cytometry Jiyujizai，”Second Ed.，Shujunsha Co.，Ltd(August 31，2006))。流式细胞术是通过向微小颗粒施加具有特定波长的激光并检测从被照射了激光的每个微小颗粒产生的荧光或散射光来单独识别在通道中成行流动的多个微小颗粒的方法。

更具体地，包含作为检测对象的多个微粒的样品液和在样品液周围流动的鞘液在流动池(flow cell)中形成层流，以使样品液中包含的微粒排成行。在此条件下，将激光施加到流动池，使得微粒单独地通过激光束。此时，每个微粒被激光激发以产生荧光和/或散射光，接着被利用诸如CCD(电荷耦合器件)或PMT(光电倍增管)的光电检测器检测。由光电检测器检测的光被转换为电信号并被数字化以进行统计分析，由此确定每个微粒的种类、大小、结构等。

在相关技术中，提出了使用诸如多阳极光电倍增管的具有多个检测通道的多通道光电检测器的流式细胞仪(例如参见美国专利7280204号(下文中称为专利文献1)和日本特开平5-10946号公报(下文中称为专利文献2))。这种如专利文献1和2所述的使用多通道光电检测器的现有流式细胞仪能够同时测量具有不同波长的多个光束。在专利文献2描述的设备中，多阳极光电倍增管被用作光电检测器以通过对光子计数来检测每个检测通道的光强度，由此提高检测率和再现性。

发明内容

然而，如专利文献1和2描述的使用多通道光电检测器的现有流式细胞仪具有下面的问题。最近几年，已经开发了诸如32通道光电倍增管的多通道光电倍增管。通过利用这种光电倍增管作为检测器，能够同时检测更多种类的染色物质。然而，当将这种多通道光电倍增管用作检测器时，每个通道可检测的光子的数量减少，检测率下降。

在使用具有代替流动池的、形成有通道的塑料基底的片(chip)进行测量的情况下，荧光也从构成片的塑料基底产生，使得噪声分量增加以至于造成检测准确度下降。通过在光路上提供针孔，能够去除这种从样品之外的任意物质产生的干扰分量。然而，当针孔的直径小时，检测率下降，而当针孔的直径大时，噪声分量增加。

此外，在诸如流式细胞仪的光学测量设备中，提供诸如衍射光栅、分束器以及汇聚透镜的各种光学部件，以根据特定波长分离从样品产生的荧光，造成设备的尺寸增加。

期望提供一种光学测量设备，其能够以高灵敏度检测从样品产生的荧光，并且尽管多通道光电倍增管用作检测器仍能够做得紧凑。

根据本实施例，提供一种光学测量设备，包括：光施加部分，配置为向在通道中流动的样品施加激光；荧光检测部分，配置为检测从用激光照射的样品产生的荧光；荧光检测部分包括：具有能够同时检测多个光束的多个检测通道的多通道光电倍增管，光分离器，配置为根据波长分离荧光以提供多个光束，通过透射光栅或棱镜提供光分离器，以及远心汇聚透镜，配置为从光分离器接收多个光束，并将多个光束导向多通道光电倍增管的多个检测通道，使得多个光束的光轴彼此平行。

在根据本实施例的光学测量设备中，用透射光栅或棱镜分离荧光。因此，与现有的反射光栅相比，能够减少荧光的损失，并可以节省用于安装透射光栅的空间。此外，被透射光栅或棱镜分离的光束由远心汇聚透镜汇聚到多通道光电倍增管的检测通道。因此，尽管多通道光电倍增管被用作检测器，仍能够以高灵敏度检测从样品产生的荧光。

优选地，通过组合多个不同特性的透镜配置远心汇聚透镜，并且远心汇聚透镜对500到800nm波长范围的光具有90％或更高的透射率。在这种情况下，可以极大地减少荧光的损失，可以将焦点位置设定在距远心汇聚透镜不远处。

在光分离器由棱镜提供的情况下，远心汇聚透镜优选地包括非球面透镜。

优选地，光分离器包括至少一个具有正折射率温度系数的棱镜和至少一个具有负折射率温度系数的棱镜。

优选地，荧光检测部分还包括在远心汇聚透镜和多通道光电倍增管之间提供的微透镜阵列；以及从远心汇聚透镜出射的多个光束通过微透镜阵列，以进入多通道光电倍增管的多个检测通道。