光谱显微镜制造技术

在一个实现中，光谱显微镜可以包括具有平面透镜的衬底，平面透镜包括包含轴向焦点和倾斜焦点的相位剖面；光源，用以激发多个粒子之中的粒子的信号；以及检测器，用以接收来自平面透镜的轴向焦点的从光源生成的光和来自平面透镜的倾斜焦点的所述粒子的受激发信号的光谱颜色分量。

Spectral microscope

In an implementation, a spectral microscope can include a substrate with a plane lens, a plane lens including a phase section containing an axial focus and a tilt focus; a light source is used to stimulate the signals of particles in a number of particles; and a detector is used to receive light generated from the light source from the axial focus of a plane lens. The spectral color component of the excited signal of the particle from the tilt focus of the plane lens.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光谱显微镜
技术介绍
荧光信号的光谱(spectral)分析是用在许多不同的生命科学领域中的常见工具。使用光谱显微镜的光谱分析的一个示例是流式细胞术，其除生命科学中的其它领域之外还可以用于免疫学、分子生物学中的粒子的检测和分析，和/或癌症检测。流式细胞术中的光谱分析可以提供粒子的多个物理和化学特性。附图说明图1图示了与本公开一致的光谱显微镜的示例的图。图2图示了与本公开一致的光谱显微镜的示例的图。图3图示了与本公开一致的光谱显微镜的示例方法的流程图。图4图示了与本公开一致的用于光谱显微镜的检测器的示例的图。具体实施方式本文描述用于光谱显微镜的数个设备和方法。光谱显微镜的一个示例可以是流式细胞仪。常规的流式细胞仪可能要求光学组件的组合的使用以提供光谱分析功能性。例如，常规的流式细胞仪可能要求光学组件，诸如具有复杂和/或微妙的对准配置的特殊光栅和/或棱镜。此外，常规的流式细胞仪可能是可能昂贵的大仪器。光学组件的尺寸、成本以及复杂和/或微妙的对准可能致使常规的流式细胞仪不适合于某些功能，诸如不适合于照护点医疗保健应用。如本文所使用的，光谱显微镜可以是指可以提供成像以及光谱检测而没有对于复杂且微妙的光学组件对准的需要的设备。也就是说，光谱显微镜可以包括具有平面透镜的衬底，所述平面透镜包括包含轴向焦点和倾斜焦点的相位剖面(phaseprofile)，激发多个粒子之中的粒子的信号的光源，以及从平面透镜的轴向焦点接收从光源生成的光并且从平面透镜的倾斜焦点接收粒子的受激发信号的光谱颜色分量的检测器。图1图示了与本公开一致的光谱显微镜100的示例的图。光谱显微镜100可以包括透明芯片104、通道102、粒子101、衬底110、平面衍射透镜112、光源108和检测器114。检测器114可以包括轴向位置116和倾斜位置118-1、118-2、118-3。如本文所使用的，光谱显微镜可以是用于由检测装置、通过传递包括粒子(例如粒子101)的流体而进行的粒子计数、成像、分类(sorting)和/或检测的设备。如本文所使用的，粒子可以是包括荧光化学化合物的微量物质。例如，要被计数、成像、分类和/或检测的粒子在尺寸方面可以从0.6微米(μm)变动至20.0μm，但是本公开的实施例不被如此限制。尽管将光谱显微镜100描述为用于粒子计数、成像、分类和/或检测的设备，但是本公开的示例不被如此限制。例如，光谱显微镜100可以执行与粒子相关的其它功能。此外，光谱显微镜100可以执行与牵涉流体的粒子不相关的其它功能。例如，除其它功能之外，光谱显微镜100还可以用于对表面增强的拉曼光谱学衬底进行成像，对计数腔中的细胞进行计数，和/或空气(例如微阵列、载玻片上的固定细胞等)中的粒子计数/分析。光谱显微镜100可以包括位于透明芯片104中的通道102，其中通道102可以包括多个粒子(例如粒子101)。粒子101可以是悬浮在流体中的数个粒子之中的粒子。例如，除悬浮在流体中的其它类型的粒子之外，粒子101还可以是经荧光染色的红血细胞或白血细胞、蛋白质和/或核酸。通道102可以是位于透明芯片104中的微流体通道。尽管将粒子101描述为悬浮在流体中，但是本公开的实施例不被如此限制。例如，粒子101可以是未悬浮在流体中的粒子。透明芯片104可以是透明材料以允许来自光源(例如光源108)的光传播通过透明芯片104，如本文将进一步描述的。例如，透明芯片104可以是熔融硅石。作为另一示例，透明芯片104可以是熔融石英。尽管将透明芯片104描述为是诸如熔融硅石或熔融石英之类的透明材料，但是本公开的示例不被如此限制。例如，透明芯片104可以是一个类型的玻璃、透明聚合物或允许来自光源108的光传播通过透明芯片104的任何其它类型的透明材料。如图1中所示，光谱显微镜100可以包括具有平面衍射透镜112的衬底110。平面衍射透镜112可以包括包含轴向焦点和倾斜焦点的相位剖面。平面衍射透镜112可以是具有两个焦点(例如轴向焦点和倾斜焦点)的高数值孔径衍射透镜。例如，平面衍射透镜112的数值孔径可以在0.2和0.6之间，但是本公开的示例不被如此限制。作为附加示例，平面衍射透镜112的数值孔径可以是0.45。平面衍射透镜112的轴向焦点可以用于成像，并且平面衍射透镜112的倾斜焦点可以用于光谱检测，如本文将进一步描述的。平面衍射透镜112的相位剖面可以包括轴向相位剖面。平面衍射透镜112的轴向相位剖面可以使得光以轴向方式被聚焦，这可以被称为平面衍射透镜112的轴向聚焦。例如，以特定波长的光可以以轴向方式通过轴向相位剖面聚焦在检测器的焦平面上的位置(例如检测器108上的轴向位置116，如本文将进一步描述的)处。如本文所使用的，检测器(例如检测器108，如本文将进一步描述的)的焦平面可以是垂直于平面衍射透镜112的轴并且穿过平面衍射透镜112的焦点的平面。平面衍射透镜112的相位剖面可以包括倾斜相位剖面。平面衍射透镜112的倾斜相位剖面可以使得光以倾斜方式被聚焦，这可以被称为平面衍射透镜112的倾斜聚焦。例如，以各种波长的光可以以倾斜方式通过倾斜相位剖面聚焦在检测器的焦平面上的各种位置(例如检测器108上的倾斜位置118-1、118-2、118-3，如本文将进一步描述的)处。在一些示例中，平面衍射透镜112可以位于衬底110上。例如，平面衍射透镜112可以是衬底110上图案化的透镜。平面衍射透镜112可以通过光刻而在衬底110上图案化。如本文所使用的，光刻可以是在微制造或纳米制造中使用以使所沉积的材料成形和/或更改以形成晶片(例如衬底110)上的图案的过程。晶片可以涂有诸如光致抗蚀剂或电子束(e-束)抗蚀剂之类的化学品，并且晶片然后经由掩模而暴露于短波长光或暴露于电子束。所暴露的区可以通过溶液洗掉。作为另一示例，纳米压印光刻可以用于图案化衬底110上的平面衍射透镜112。如本文所使用的，纳米压印光刻可以是通过其经由压印抗蚀剂的机械变形来创建图案的过程。图案化衬底110上的平面衍射透镜112可以包括图案化衬底110上的轴向相位剖面和倾斜相位剖面。例如，平面衍射透镜112的相位剖面可以包括作为轴向相位剖面和倾斜相位剖面的组合的二元(binary)近似的轴向相位剖面和倾斜相位剖面。可以通过光刻的单个步骤在衬底110上图案化轴向相位剖面和倾斜相位剖面。也就是说，相位剖面可以是衬底110上的轴向相位剖面和倾斜相位剖面的单个图案近似。平面衍射透镜112的相位剖面可以通过组合轴向相位剖面和倾斜相位剖面来限定。例如，可以针对轴向相位剖面和倾斜相位剖面确定正弦光栅，并且加和轴向相位剖面和倾斜相位剖面导致平面衍射透镜112的相位剖面。在一些示例中，平面衍射透镜112的相位剖面可以通过迭代数值优化来限定。例如，焦平面中的相位可以用作自由参数，并且目标函数可以被限定为针对感兴趣的波长的期望位置(例如轴向和/或倾斜)处的最大聚焦强度。在一些示例中，平面衍射透镜112可以被划分成离散空间区段。例如，一个空间区段可以包括轴向相位剖面，并且另一空间区段可以包括倾斜相位剖面。平面衍射透镜112的相位剖面然后通过对应于衬底110中的离散蚀刻深度的离散数目的相位等级来包裹(wrap)和近似。具有平面衍射透镜11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱显微镜，包括：具有平面透镜的衬底，平面透镜包括包含轴向焦点和倾斜焦点的相位剖面；光源，用以激发多个粒子之中的粒子的信号；以及检测器，用以接收：来自平面透镜的轴向焦点的从光源生成的光；以及来自平面透镜的倾斜焦点的所述粒子的受激发信号的光谱颜色分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光谱显微镜，包括：具有平面透镜的衬底，平面透镜包括包含轴向焦点和倾斜焦点的相位剖面；光源，用以激发多个粒子之中的粒子的信号；以及检测器，用以接收：来自平面透镜的轴向焦点的从光源生成的光；以及来自平面透镜的倾斜焦点的所述粒子的受激发信号的光谱颜色分量。2.权利要求1的光谱显微镜，其中所述多个粒子位于流体中。3.权利要求1的光谱显微镜，其中倾斜焦点的光谱颜色分量对应于受激发信号的波长。4.权利要求1的光谱显微镜，其中平面透镜的相位剖面包括：基于平面透镜的轴向焦点的轴向相位剖面；以及基于平面透镜的倾斜焦点的倾斜相位剖面。5.权利要求1的光谱显微镜，其中平面透镜是衍射透镜。6.权利要求1的光谱显微镜，其中光源是发光二极管。7.权利要求1的光谱显微镜，其中光源是激光器。8.一种方法，包括：通过光源生成激发光以激发流体的多个粒子的多个荧光信号，其中流体位于透明芯片中的通道中；在检测器处从平面透镜的轴向焦点接收激发光；在检测器处从平面透镜的倾斜焦点接收在检测器的多个位置处的所述多个荧光信号的多个光谱颜色分量；以及通过检测器基于以下来确定所述多个荧光信号的波长：从平面透镜的轴向焦点接收的激发光；以及检测器处的相应位置，在所述相应位置处从平面透镜的倾斜焦点接收到所述多个光谱颜色分...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·埃塔，C·M·桑托里，A·罗加奇，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US