一种血细胞分析传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种血细胞分析传感器，利用激光照射液流系统中的单个待测细胞，通过多种特制光学反射、透射部件的组合，把多维散射光强信息分不同空域成像在CCD传感器阵面上，在CCD阵面上可同时接收到前向、侧向和后向对应立体角范围内的散射光强分布，依据光散射理论对血细胞模型下光散射分布的计算结果，对此一次采集得到的光信息进行分析计算，可实现血细胞群的分类和计数。本发明专利技术具有散射信息丰富、分类依据充分、传感器结构小、集成化高等优点，适用于血细胞分类和细胞动力学分析的科学研究和临床医学应用领域中的仪器开发，特别适用于便携式仪器开发，满足人们对健康状态和疾病诊断的社区化普及。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于血细胞分析
，具体涉及一种利用光散射理论，将样品多维散 射信息分空域集成到一个阵面上、并根据该光信息分布实现血全细胞分类和计数的光学传 感器。
技术介绍
细胞分析仪以其快速、灵活、大量和定量的特点，广泛应用于医学基础研究和临床 实践各个方面。生物细胞的光散射主要是由光在细胞及细胞核边缘的衍射、细胞质、细胞核 及周围介质的不同折射率、不同光学边界的反射、细胞内的吸收等因素造成的。因此，生物 细胞的光散射图谱中包含了有关细胞尺寸、内部结构、内容物含量等丰富的信息。 激光散射技术通过被照射细胞发射的前向散射光、侧向散射光以及后向散射光的 组合分析，可以将血细胞进行分类，如国内专利技术CN 103471982 A(-种血细胞分析芯 片、分析仪及分析方法），采用多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类，通过四个角 度检测血细胞的散射光，所述四个角度为：前向散射光；狭角散射光；与激光直进方向相对 垂直的方向的散射光；消偏振光散射光。在四个位置分别放置光探测器进行信号的接收； 日本希森美康株式会社专利技术专利技术CN 104075981 A(血细胞分析装置及血细胞分析方 法），利用光散射和荧光检测来分类细胞，同样的在各个不同的散射方向处放置多个光探测 器来接收光散射信号以及荧光信号。 目前，传统的涉及到光散射技术的血细胞分析仪，需要在细胞的各个不同的方位 放置光探测器来接收光散射信号，因此利用到的探测光路是呈发散状，不利于分析仪器进 一步的小型化；利用散射技术对细胞进行信息获取的方法中，对细胞后向散射的利用少之 又少；利用多个探测器浪费了资源，大大减小了产品的使用效率，同时也使得仪器的组装调 试过程复杂化和难度化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单幅、多维光散射信息采集的血细胞分析传感器，能 够在一个CCD传感器阵面上接收到细胞各向散射信号，从而减小系统的大小，降低系统操 作复杂度以及细胞分析仪的成本。 为了解决以上技术问题，本专利技术通过多种特制光学反射、透射部件的组合，基于光 散射技术，利用多种特制光学反射、透射部件的组合，把多维散射光强信息分不同空域成像 在CCD传感器阵面上，其中，特别是把后向大立体角范围内的散射光能汇聚在一点，并通过 椭球反射面的作用，反射到前向，可有效解决后向散射接收难的问题。本传感器可使细胞分 析系统拥有小体积、便携式、低成本、易控制的特点。具体技术方案如下： -种血细胞分析传感器，其特征在于，包括发射光源激光器（1)、用于汇聚激光光 束的第一凸透镜（2)、液流系统样本流通道（3)、用于过滤直射激光的光陷阱（4)、用于反射 细胞各向散射光的球曲面反射镜（5)和椭球曲面反射镜（6)、用于增焦作用的第一凹透镜 、第二凸透镜（8)、由第三凸透镜（9)和第四凸透镜（10)组成的4F系统；所述4F系统 接收到前向、侧向和后向散射光强信号后到达CCD传感器阵面（11)后，分不同空域形成样 品的各向散射光强分布； 所述的激光器（1)、第一凸透镜（2)、液流系统样本流通道（3)、第一凹透镜（7)、第 二凸透镜（8)、第三凸透镜（9)、第四凸透镜（10)和C⑶传感器阵面（11)的中心和焦点都 在同一光轴上；将光轴看做是X轴，球曲面反射镜（5)的焦点和椭球曲面反射镜（6)的第一 焦点重合；球曲面反射镜（5)的球心与椭球曲面反射镜（6)的球心在同一位置，位于椭球曲 面反射镜第一焦点的右侧；所述液流系统样本流通道（3)中的光检测区域在球曲面反射镜 (5)的焦点上；第一凹透镜（7)垂直放置于球曲面反射镜（5)的球心与椭球曲面反射镜（6) 的第二焦点之间；第二凸透镜（8)垂直放置于椭球曲面反射镜（6)的第二焦点上； 所述的4F系统中，第三凸透镜（9)的左焦点和经过增焦后的前向散射光汇聚点 在相同位置；第三凸透镜（9)的右焦点和第四凸透镜（10)的左焦点重合；CCD传感器阵面 (11)过第四凸透镜（10)的右焦点垂直于光轴放置。 所述激光器（1)发出的激光经过第一凸透镜（2)汇聚形成一个椭圆形光斑，光斑 的大小能够覆盖整个待测细胞，待测细胞经鞘流系统的夹流作用后单个逐一地在样本流通 道（3)中流动，流经检测区域被激光照射后向周围发射散射光。 所述待测细胞的各向散射光中，包括被照射的样品发射的正侧向20°范围内的散 射光被球曲面反射镜（5)反射，由于球曲面反射镜的特性：过焦点的入射光线经反射后平 行于光轴出射；位于椭球曲面第一焦点处的样品发射的后向50°范围内的散射光被椭球 曲面反射镜（6)反射，由于椭球曲面反射镜的特性：任意一个焦点发出或通过该焦点的光， 经椭球曲面反射镜反射后都汇聚到第二焦点； 第一凹透镜（7)使后向反射汇聚光束增焦，延长了光束汇聚点至第二焦点的后 方；被照射的样品发射的前向15°~30°范围内的散射光通过第二凸透镜（8)后平行出 射，其中小于15°范围内的散射光被附着于液流系统样本流通道（3)侧壁上的光陷阱（4) 吸收，不会再通过第一凹透镜（7)。 所述第二凸透镜（8)的中间区域，具体为距离光轴4高度内的部分被掏空，以让 前方经过增焦透镜（7)的后向散射光通过；前向散射光信号由于光陷阱（4)的作用，小于 15°范围内的散射光被吸收，15°~30°范围内的散射光直接通过第二凸透镜（8);所述 第一凹透镜（7)合理的高度设置不会干扰到大角前向散射光信号的传输。 所述的4F系统中的第三凸透镜（9)和第四凸透镜（10)，是为了能够使前方多维全 图像被配备在CCD传感器阵面（11)上，确保光散射信息全部被接收。 所述球曲面反射镜（5)、椭球曲面反射镜（6)、第一凹透镜（7)、第二凸透镜（8)、第 三凸透镜（9)、第四凸透镜（10)和C⑶传感器阵面（11)都是在经过光轴的一个平面内进行 分析的，血细胞传感器实物是一个立体形状，将该平面绕光轴旋转360°得到，这样本专利技术 能够接收到相应立体角范围内的细胞光散射强度信号，较传统的血细胞传感器大大提高了 待检光信号的强度。【附图说明】 图1是本专利技术的示意图； 图中：1 :激光器；2 :第一凸透镜；3 :液流系统样本流通道；4 :光陷阱；5 :球曲面 反射镜；6 :椭球曲面反射镜；7 :第一凹透镜；8 :第二凸透镜；9 :第三凸透镜；10 :第四凸透 镜；11 :(XD传感器阵面。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种血细胞分析传感器，其特征在于，包括发射光源激光器(1)、用于汇聚激光光束的第一凸透镜(2)、液流系统样本流通道(3)、用于过滤直射激光的光陷阱(4)、用于反射细胞各向散射光的球曲面反射镜(5)和椭球曲面反射镜(6)、用于增焦作用的第一凹透镜(7)、第二凸透镜(8)、由第三凸透镜(9)和第四凸透镜(10)组成的4F系统；所述4F系统接收到前向、侧向和后向散射光强信号后到达CCD传感器阵面(11)后,分不同空域形成样品的各向散射光强分布；所述的激光器(1)、第一凸透镜(2)、液流系统样本流通道(3)、第一凹透镜(7)、第二凸透镜(8)、第三凸透镜(9)、第四凸透镜(10)和CCD传感器阵面(11)的中心和焦点都在同一光轴上；将光轴看做是X轴，球曲面反射镜(5)的焦点和椭球曲面反射镜(6)的第一焦点重合；球曲面反射镜(5)的球心与椭球曲面反射镜(6)的球心在同一位置，位于椭球曲面反射镜第一焦点的右侧；所述液流系统样本流通道(3)中的光检测区域在球曲面反射镜(5)的焦点上；第一凹透镜(7)垂直放置于球曲面反射镜(5)的球心与椭球曲面反射镜(6)的第二焦点之间；第二凸透镜(8)垂直放置于椭球曲面反射镜(6)的第二焦点上；所述的4F系统中，第三凸透镜(9)的左焦点和经过增焦后的前向散射光汇聚点在相同位置；第三凸透镜(9)的右焦点和第四凸透镜(10)的左焦点重合；CCD传感器阵面(11)过第四凸透镜(10)的右焦点垂直于光轴放置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚伟，骆鹏程，卜敏，季颖，徐媛媛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32