[发明专利]用于衍射成像流式细胞仪的流体动力学聚焦装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于衍射成像流式细胞仪的流体动力学聚焦装置。特别是涉及一种可保证在低流速下获得具有精确定位的核流的稳定层流，对核流实现流体动力学聚焦的用于衍射成像流式细胞仪的流体动力学聚焦装置。

背景技术

上世纪六十年代以来对以细胞为代表的微粒在携载流体层流内快速流动状态下进行了深入的光学测量研究。在这些研究基础之上，形成了流式细胞仪技术，为一种集流体力学，激光技术，光电测量以及数据处理研究成果之大成的可对大量单个细胞进行快速测量分析的仪器。流式细胞仪利用同心液体管道和流体压强差在样品室内形成由样品流和鞘流组成的层流。环包在样品流外的鞘流通过压强差减小含有微粒的样品流直径，迫使所携载的微粒以单列方式准确地流动通过激发光束，被激发光束照射的微粒会产生与激发光波长相同的散射光，其强度随散射角度变化而变化。这种波长与激发光波长相等的散射光也称为弹性散射光，是由于微粒内部的被激发光束电磁场感应而形成的分子电偶极子产生的辐射。微粒内部的感应分子电偶极子浓度分布由其内部的光折射率分布表达，因此微粒内部三维结构可通过其光折射率三维分布表达。如微粒内部的光折射率三维分布不均匀或与其所悬浮的载体材料光折射率不同，散射光即存在，并且通常是微粒被光照的条件下所产生的各种光信号中最强的信号。被激发光束照射的微粒如含有荧光分子还会产生荧光，是由于微粒内部的荧光分子被激发后产生的辐射光，其波长一般大于激发光波长。许多包括细胞在内的微粒不含或含有很少的荧光分子，所以这些微粒只有在染色后才可产生足够强度荧光信号。目前流式细胞仪技术主要通过测量染色后微粒产生的荧光信号对微粒进行快速分析辨别，其处理速度可达每秒数千个微粒。在分析包含大量微粒的群落时，流式细胞仪方法可做单微粒分析，其速度远大于光学显微分析方法，因此在获得具有统计意义的数据方面有其独特的优势。自上世纪八十年代以来，流式细胞仪在细胞生物学研究，污染监测和其他领域领域内得到广泛应用。

目前流式细胞仪产品可按其光学信号测量方式分为角度积分型与非相干成像型两种。绝大多数现有流式细胞仪为角度积分型，在这种流式细胞仪中，流动微粒在入射光束照射下产生的散射光信号和荧光信号由不同的单体光电传感器(如光电二极管，光电倍增管等)接受而产生相应的输出电信号。单体传感器为只输出1个电信号的传感器，其信号强度正比于散射光或荧光信号强度在传感器面积相对于光源所形成的立体角度内的积分值，简称为散射光或荧光信号。荧光信号与微粒内部包含的特定分子(如细胞中的可与荧光分子结合的某种蛋白质分子)存在与否以及数量有关，而角度积分后的散射光信号则只与微粒体积和内部光折射率均匀度即颗粒度有关，无法反映微粒内部光折射率的三维分布。将散射光和荧光信号结合，通过计算机进行数据分析，可对包含大量微粒的群落进行自动分析辨别，达到将群落中的微粒进行快速种类区分的目的。目前角度积分型流式细胞仪通常可测量2到10个荧光信号以及2个散射光信号。荧光信号不包含结构信息，虽然2个散射光信号(前向与侧向散射光信号)可提供体积和内部颗粒度的信息，但其结构信息含量极其有限，因而角度积分型流式细胞仪主要依靠荧光信号对微粒进行快速分析辨别。而在非相干成像型流式细胞仪中，其荧光图像由于荧光波长相对于激发光束波长的变化为非相干图像，而明视场或暗视场图像则一般是在非相干白光照射条件下获得的，也属于非相干图像，无法分析待测微粒的三维结构特征。