[发明专利]流式细胞仪中用于增强照明效果的照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种对运动物体照明，并探测和分析运动物体的性质的装置和方法，该方法通过增加照射到物体上的光通量，用以增强散射或者激发光信号强度，该物体可以是细胞。

背景技术

随着流式技术的发展，其功能得到了很多发展，但是对于其功能和性能的要求也是越来越高，比如对于普通细胞的检测已经不能满足大量的其它的研究，包括对于微小细菌等尺度小于200纳米的对象，目前典型的流式细胞仪还很难对其进行研究。就一般流式细胞仪本身，信噪比，灵敏度和高度是其重要的性能指标，主要原因在于，光线对于相同细胞照射在不同的侧面，散射光的分布也是不同的，并且散射出的荧光属于很微弱的信号，因此在流式细胞仪当中就会产生很多的随机干扰信号。急需一种能有效提高入射到细胞上的光的系统，用于提高该系统的信噪比(SNR)。

在非成像式的流式细胞仪中，通常使用光电倍增管(PMT)用于微弱散射光的探测，但是探测信号的质量依赖于流动时内照射到细胞上的光强强度，也就是说，需要采用高功率的激光器才能得到高质量的荧光信号。

流式细胞仪噪声在光学系统方面来说主要来源于光信号本身的随机性，这种随机性符合泊松统计。在入射到物体(细胞，微球，微生物等)上光子数固定的情况下，这种随机性是不可避免的，因此要想提高信噪比，只能提高照射到物体上的光子数。要想提高入射到探测器上的光子数量，除了直接提高光源强度以外，还可以对入射光进行重复利用，这样同样可以增强，比如在专利US6947136B2中公开的一种，利用两个相对成锐角的反射面，入射光入射到第一反射面后又经过液流，经过第二反射面反射，后又穿过液流，如此反复，直到光线射出该腔体。但是该发明对于安装精度要求很高，而且只能利用直线穿过液柱的光线，而由于液柱无法避免的对入射光具有折射的作用，会改变光线的方向，因此光照效果就会受到影响，因此降低了光的有效利用率。在流式细胞仪当中，保持细胞被多角度均匀照射是重要的，因为流式细胞仪照明系统中照明系统和被照射物体存在相对运动，物体存在一定的空间分布，通常做法是把入射光的宽度展宽，保证在一定物体分布范围之内能被有效的照射，但是这样牺牲了照射在物体上的平均光强，因此降低了信号强度。

有必要提供一种能更有效利用光能量，能量利用对折射效应不敏感，而且全面收集光线剩余能量的方法。

发明内容

本发明为解决现有流式细胞仪中照明系统只能利用直线穿过液柱的光线，而由于液柱无法避免对入射光具有折射的作用，会改变光线的方向，因此光照效果受到影响，降低了光的有效利用率。进而降低了信号强度等问题，提供一种用于增强照明效果的装置。

流式细胞仪中用于增强照明效果的照明系统，该照明系统由一个内表面形状为椭球的腔体组成，所述椭球为一个长轴，两个相等短轴的椭球，在所述内表面上设有液流入孔，液流出孔，入射孔，出射孔，所述液流入孔和液流出孔中心连线垂直穿过椭球长轴，且交点与椭球的第一焦点重合，光源发出的入射光线经入射孔穿过第一焦点并垂直于液流入孔和液流出孔的中心连线，出射光线垂直于中心连线和入射光线；

经所述液流入孔流入液流柱内的物体经过被检测位置后从液流出孔射出照明系统，所述入射光线穿过被检测位置对液流柱内的物体照明，入射光线穿过液流柱，部分光线经椭球内壁发生多次反射，实现对被检测位置的液流柱内的物体多次照射；最终反射光线经出射孔进入光学系统，获得物体的像。

本发明的有益效果：本发明所述的照明系统用于增强照射到通过反射腔体的物体上光强。反射腔体内表面为椭球形状，在该反射腔体有若干小孔分布在该椭球面上。液流经由该椭球上的两个孔穿过该椭球，并穿过该椭球的第一焦点。一束入射光照射经由该椭球上的入射孔进入该反射腔体，光线在该反射腔体内经该椭球内表面来回反射多次，以此增强照射在物体上的光强强度。从物体上发出的散射光，经由出射孔被光学元件接收。利用该反射腔体对入射光的重复利用，提高了信号的信噪比和探测系统的灵敏度。本发明能有效提高照射到物体(这里的物体指细胞，标准珠，微生物等，下同)的光强，同时椭球体外壳屏蔽了部分杂散光，因而增强从物体上发出的光强强度，提高信噪比(SNR)，以此提高了检测结果的一致性。本发明降低了对光源强度的要求，且其照射效果对折射不敏感。

附图说明

图1为本发明所述的流式细胞仪中用于增强照明效果的照明系统的示意图；

图2为本发明所述的流式细胞仪中用于增强照明效果的照明系统中优选的增加数值孔径的照明系统