[发明专利]用于移动粒子三维成像的系统、装置与方法

权利要求书

1.用于移动粒子的三维(3D)成像的系统，包括：

粒子移动装置，包括用于允许粒子在第一方向上沿着行进路径移动的基板；

光学照明系统，用于在粒子的所述行进路径的范围中产生光的非对称照明区域，所述光学照明系统在所述粒子正在移动的同时在多个时间点处扫描所述粒子的多个部分，光的所述非对称照明区域包括一个比其他照明维度更薄以形成类似于照明平面的形状的照明维度，所述光学照明系统包括：用于产生光束的光源，所述光源与光重定向装置光学耦合，以通过将所述光束重定向至不同的角度来修改所述光束，以使得光的所述非对称照明区域指向粒子移动的所述行进路径；

光学检测系统，与所述粒子移动装置光学连接，并且可操作以获得在所述粒子沿所述行进路径移动期间与所述粒子的、对应于所述粒子的体积的不同部分相关联的光信号数据，其中，所述光学检测系统包括：一个或多个光电探测器和空间滤波器，其中，所述空间滤波器位于所述粒子移动装置与所述一个或多个光电探测器之间，所述空间滤波器包括多个孔，以选择性地允许所述粒子的扫描部分上的光的所述非对称照明区域的一部分穿过所述空间滤波器并被所述一个或多个光电探测器检测到；以及

数据处理单元，与所述光学检测系统进行通信，所述数据处理单元包括处理器，所述处理器配置为处理由所述光学检测系统获得的所述光信号数据并产生包括指示所述粒子的3D特征的信息的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，光的所述非对称照明区域在垂直于所述第一方向的第二方向上指向所述行进路径的所述范围，以使得光的所述非对称照明区域的第一扫描形成包括所述第一方向和所述第二方向的第一平面；以及其中，所述光学检测系统的图像平面沿着垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向布置，以使得光的所述非对称照明区域的第二扫描形成与所述第一平面平行的且沿着所述第三方向随着与所述第一平面的距离而变化的第二平面。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述光学照明系统配置为：在所述粒子在所述第一方向上移动的同时，在第一时间点扫描所述粒子的、在所述第一平面中的第一部分，并在第二时间点扫描所述粒子的、在所述第二平面中的第二部分，从而产生空间上映射到所述粒子的时序信号。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述空间滤波器的所述孔沿着所述第二方向定位，以使得每个孔配置为过滤光的所述非对称照明区域，以对应于所述粒子的体素。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据处理单元可操作地逐体素产生所述粒子的3D图像。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述粒子的3D图像数据包括：在三个轴上的至少1μm的空间分辨率，以及在所述三个轴上的大约20μm的视场。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述粒子移动装置包括：粒子流动池，包括在所述基板上形成的通道，以允许包含所述粒子的流体流经作为所述行进路径的所述通道。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述粒子在所述通道中的流速为至少0.2ms^-1，并且其中，所述系统可操作为以每秒500个粒子的吞吐量产生所述粒子的所述数据。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述粒子被固定到所述基板，并且其中，所述粒子移动装置包括定位系统，以相对于所述光学照明系统和所述光学检测系统移动所述基板，以使得所述粒子沿着所述行进路径移动并被带入光的所述非对称照明区域被扫描的范围。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述空间滤波器的所述多个孔以图案布置，其中，所述图案的每个孔沿着所述第一方向间隔开并且所述图案的每个孔的位置相对于所述图案的另一个孔沿着垂直于所述第一方向的第二方向变化。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光重定向装置包括声光偏转器(AOD)。