[发明专利]采用光栅逆向色散的多波长光束合束装置及其应用

说明书

  

技术领域

本发明涉及一种用于医疗检测仪器类流式细胞仪的激发光合束装置，具体涉及一种采用光栅逆向色散的多波长光束合束装置及其应用。 

背景技术

1、流式细胞术（Flow Cytometry， FCM ) 和流式细胞仪 

  流式细胞术（FCM）是在显微镜技术、染色化学、电子学技术和计算机等领域的综和进步的结合下得以发展起来的对处于快速直线流动中的单细胞的特性及其成分，或其他各种微小颗粒（如细菌）及其负载物进行多参数分析和分选的技术，它不仅可测量细胞大小、内部颗粒的性状,还可检测细胞表面和细胞浆抗原、细胞内DNA、RNA含量等，可对群体细胞在单细胞水平上进行分析。在短时间内检测分析大量细胞，并收集、储存和处理数据,进行多参数定量分析；能够分类收集(分选)某一亚群细胞。在血液学、免疫学、肿瘤学、药物学、遗传学、临床检验学、分子生物学、细胞动力学、环境微生物分析等学科中有着广泛的应用。

流式细胞仪是集流体力学、光学和激光技术、电子工程学、生物信息学、生物物理学、荧光化学、标记技术、计算机等学科为一体的新型高科技仪器；用于对高速直线流动的细胞或生物微粒进行快速定量测定、分析和分选。细胞内几乎所有能够被荧光染料标记的成分或某种变化都可以用流式细胞仪进行检测。其特点是检测速度快、测量参数多、采集信息量大、分析全面、方法灵活，还能分选出特定细胞群进行深入研究。 

  2、流式细胞仪发展简史 

从1930年瑞典科学家 Caspersson 和 Thorell 用显微镜研究染色细胞的结构开始，到现今日益完善的大型分析型和台式临床型的各式流式细胞仪的整个进程，充满了半个多世纪来无数的精心研究和辛苦劳动。1934 年，加拿大人 Andrew Moldavan 是首次提出了使悬浮的单个血红细胞等流过玻璃毛细管，在亮视野下用显微镜进行计数，并用光电记录装置计测的设想,将靜態顯微鏡（static microscopy）轉換成流式系統（flowing system），从此，迈出了从显微镜观察静止细胞向流式细胞术发展的第一步。1936年，Caspersson 等引入显微光度术。1940年，美国人 Albert Coons提出用结合荧光素的抗体去标记细胞内的特定蛋白。 1949年, 美国人Walance H. Coulter 提交了发明专利，并在1953年获得了此项专利 U.S. Pat. No.2656508, “MEANS FOR COUNTING PARTICLES SUSPENDED IN FLUID ”(“悬浮在液体中的粒子计数方法“)。1958年, Walance H. Coulter 和他的弟弟Joseph Coulter, Jr. 共同创建了”库尔特电子公司”，开始销售库尔特血细胞计数仪。从此开启了血细胞计数和分析自动化的新纪元。1959年，B型 Coulter Counter 问世，它就是今日流式細胞仪的前身，因為它具备流式細胞仪的所有特性：能使單一細胞一个接一个的快速通過孔洞、能以电子信号來偵測細胞及具有信号分析的自动化。1953年 Crosland–Taylor根据雷诺对牛顿流体在圆形管中流动规律的研究，设计了一个流体系统：使待分析的细胞悬浮液都集聚在圆管轴线附近流过而其外层则包裹着鞘液，细胞悬液和鞘液都保持着高速层流运动状态，使細胞能在液柱的中央內一个接一个地流动，并依此原理设计出了红细胞光学自动计数器，奠定了现代流式细胞术中流体聚焦技术的基础。1965年，Kamemtsky 等提出两个设想，即用分光光度计定量细胞成分和结合测量值对细胞进行分类。 1967年，Kamemtsky 和 Melamed 在 Moldaven 的方法基础上提出细胞分选的方法。Fulwyler 結合了Coulter technology 及 RG Sweet 給电脑噴墨打印机使用的噴墨技术（ink jet technology）而发展出第一台具有篩选（sorting）功能的流式細胞筛选仪，即现在的 cell sorter 的前身。噴墨技术的基本原理即是利用高頻率振盪的噴嘴（vibration of nozzle），將液柱（stream）分裂成液滴（drop）並使打算筛选的液滴帶上电荷，再利用高压电场使液滴產生偏折而被导入收集管中。後來 Fulwyler 再加以改進，依照 Coulter 仪器測量到的电子信号 ‘Coulter volume’來決定給予含有特定細胞大小的液滴帶相应的电荷，然后利用电场使之偏折，如此即可分离出特定的細胞种类。1969年，Van Dilla 发明第一台荧光检测细胞计。此仪器利用 argon laser 取代传統的显微鏡灯源以激發荧光物质，並結合 hydrodynamic focusing 及 Fulwyler’s sorter 的技术，发展了今日流式細胞仪 FACS（fluorescence activated cell sorter）的前身。不久，以 Stanford 大学 Herzenberg 教授為首的团队发展出类似的仪器，除了上述特点外，还結合 multi-parameter fluorescence、light scatter、coulter volume 及 cell sorting 的功能，确立了现在广为使用的FACS 的架构。当今兩大FACS cytometer 的制造厂商，总部位於美國東岸的Coulter公司（Beckman Coulter）、西岸的 Becton Dickinson （BD），即分別由 Coulter Technology 及与 Stanford 大学研究的技术结合所衍生出來的。