对样品进行光谱测定的方法、系统以及流式细胞仪技术方案

本公开提供一对样品进行光谱测定的方法、系统以及流式细胞仪。在该方法和系统中，采用波分模块将来自光源的所述广谱光束在空间上分离获得具有不同波长段的多个波长分量的波分光束，采用调制模块同时对波分光束的不同波长段的多个波长分量以不同的调制频率进行调制，形成具有多个已调制波长分量的调制波分光束，使多个已调制波长分量中的至少一部分同时照射样品，并且通过吸收光谱模块组对包含样品吸收光谱信息的待解调信号进行解调，或者通过荧光光谱模块组对包含样品荧光信息的待解调信号进行解调。本公开提供了一种紧凑型吸收光谱和/或荧光光谱检测系统，可以同时用多个波长分量照射样品，进而可以快速实时地获得样品的全部的荧光和/或吸收光信息。的全部的荧光和/或吸收光信息。的全部的荧光和/或吸收光信息。

【技术实现步骤摘要】
对样品进行光谱测定的方法、系统以及流式细胞仪


[0001]本公开涉及对样品进行光谱测定的
，尤其涉及对样品进行吸收光谱及荧光光谱测定的方法及系统。

技术介绍

[0002]现有技术中已有各种对样品进行吸收光谱和荧光光谱进行测定的仪器，借助于吸收光谱和荧光光谱的测定，可以对样品的进行各种定性和定量的分析。
[0003]吸收光谱仪和荧光光谱仪互补地涵盖了化学科学和生物科学中大多数物质的定性和定量分析。越来越多的场合要求能够同时获取物质吸收光谱和荧光光谱。
[0004]中国专利申请CN103649726A公开了一种用于荧光和吸收率分析的系统。该系统包括输入光源、从输入光源接收光并用多个波长中的每一个波长循序地照亮该样品的双减色单色仪、接收并基本同时检测该样品对该多个激发波长中的每一个激发波长发射的多个光波长的多通道荧光检测器、接收并检测穿过该样品的光的吸收检测器、以及计算机，该计算机与单色仪、荧光检测器及吸收检测器通信，以控制单色仪用多个波长中的每一个波长循序地照亮该样品，同时基于从该荧光和吸收检测器接收到的多个信号测量该样品的吸收和荧光。
[0005]此外，现有的荧光光谱仪通常具有可动的光学机械部件，这些可动的光学机械部件需要有非常高的重复性精度才能保证光谱仪的测量重复性。然而，由于这些运动部件的存在，在实际工业应用中很难使得光谱仪实现小型化，且可动部件也会降低仪器使用的可靠性。虽然，可以采用诸如电荷注入检测器(CCD)、多像素光子计数器(MPPC)等高灵敏度和高分辨率的检测器阵列，以减少部分运动部件的使用，但仍不能完全解决可动部件带来的问题。
[0006]此外，对于荧光光谱在化学分析中有很多应用，现有的连续荧光测定光谱仪需要分别扫描激发波长和荧光波长以获得一维(荧光波长为横坐标)或者二维(激发波长和荧光波长分别为一个坐标轴)荧光光谱。这样的操作比较费时，而且通常只适用于静态样品，对于流动样品，由于样品在流动过程中浓度会发生变化，因此，现有的技术不适合对流动样品的荧光光谱进行测定。另外，目前有一些流式细胞仪虽然可以测量连续流动的细胞样品的荧光，但所获得的荧光光谱在波长域是不连续的，即例如其激发光波长分别为405nm、488nm、 561nm、637nm，荧光检测使用8
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16个滤波片，获得8
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16个不同的且不连续波段的荧光。

技术实现思路

[0007]为克服现有技术中的不足，本公开提供了一种对样品进行光谱测定的方法，包括以下步骤：
[0008]a.将广谱光束中不同波长段的波长分量在空间上分离，从而获得包括具有不同波长段的多个波长分量的波分光束；
[0009]b.同时对波分光束中的不同波长段的多个波长分量以不同的调制频率进行调制，形成具有多个已调制波长分量的调制波分光束；以及
[0010]c.使多个已调制波长分量中的至少一部分同时照射样品；
[0011]本公开的方法还包括以下用于获得样品吸收光谱的第一组步骤和用于获得样品荧光光谱的第二组步骤中的至少一组。
[0012]第一组步骤包括：
[0013]d1.同时接收穿过样品的多个已调制波长分量，以获得第一待解调信号；和
[0014]e1.对第一待解调信号进行解调，以获得样品的吸收光谱。
[0015]第二组步骤包括：
[0016]d2.同时接收样品由多个已调制波长分量激发的荧光，以获得第二待解调信号；和
[0017]e2.对第二待解调信号进行解调，以获得样品的荧光光谱。
[0018]采用本公开的方案，可以同时用多个波长分量照射样品，进而可以快速实时地获得样品的全部的荧光和/或吸收光信息。譬如要获得样品在 200nm
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400nm(分辨率10nm)波段范围内的激发光照射下的荧光400
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900nm(分辨率10nm)所有光谱，如果需要循序地扫描激发光，需要20次，假设荧光积分时间1s，则至少需要20s完成测量，并且需要在这20s内将样品保持在样品池内。而本公开的方案由于采用多个波长分量同时照射样品，因此在同样的荧光积分时间为1s情况下，总共只需要1s即可获得上述荧光光谱，样品只需要在1s内保持在样品池内即可，因此非常适合流动样品的测量，相应也显著提高了光谱测定的效率。
[0019]较佳地，在步骤b中，以不同的质数频率对不同波长段的多个波长分量进行调制。更佳地，多个调制频率被选择为任何两个频率间的差值都不相同。由此，可以避免高次谐波干扰，提高检测的精度。
[0020]较佳地，在第二组步骤中，步骤e2还包括：将第二待解调信号转换为二维荧光光谱。采用本公开的方案，可以从流动的样品中获得二维的荧光光谱，提高的检测效率。
[0021]较佳地，步骤d1进一步包括：分别同时接收穿过样品的多个已调制波长分量中的第一部分和穿过样品的多个已调制波长分量中的第二部分，获得包括分别对应于第一部分和第二部分的两部分时域信号的第一待解调信号；步骤e1 进一步包括：将两部分时域信号分别进行解调，并根据第一部分和第二部分的光强比例以及根据第一部分和第二部分的接收放大比率获得样品的吸收光谱。第一部分的光强通常与第二部分的光强不同。将多个已调制波长分量分成两部分进行解调，能够显著增大信号检测的动态范围。
[0022]较佳地，当采用获得样品吸收光谱的第一组步骤时，在步骤b之后步骤c 之前，同时接收多个已调制波长分量中的未照射到所述样品的部分，并获得该部分的时域信号作为参考时域信号；在步骤e1中，第一待解调信号为时域信号，对参考时域信号和第一待解调信号进行解调获得样品的吸收光谱。较佳地，未照射到样品的部分的光强小于等于所述调制波分光束的光强的50％。由于引入了参考时域信号，因此，可以有利地消除光源本身的噪声和波动，提高吸收光谱的信噪比。
[0023]根据本公开再一个方面，在对样品进行光谱测定的方法中，步骤d2还包括：分别同时接收荧光的第一荧光部分和第二荧光部分，获得包括分别对应于所述第一荧光部分和第二荧光部分的两部分待解调信号的第二待解调信号，所述第一荧光部分的光强小于可接收荧光的总光强的10％；步骤e2还包括：对第二待解调信号进行解调，并根据第一荧光部分和
第二荧光部分的光强比例以及第一荧光部分和第二荧光部分的接收放大比率获得样品的荧光光谱。将荧光分成接收荧光分成两部分进行解调，能够显著增大信号检测的动态范围。
[0024]此外，本公开还提供了一种对样品进行光谱测定的系统，包括：光源，光源构造成发射广谱光束；波分模块，波分模块将来自光源的广谱光束中不同波长段的波长分量在空间上分离，从而获得具有不同波长段的多个波长分量的波分光束；调制模块，所述调制模块同时对波分光束的不同波长段的多个波长分量以不同的调制频率进行调制，形成具有多个已调制波长分量的调制波分光束；以及样品模块，样品模块构造成允许多个已调制波长分量中的至少一部分同时照射样品；系统还包括以下吸收光谱模块组和荧光光谱模块组中的至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对样品进行光谱测定的方法，包括以下步骤：a.将广谱光束中不同波长段的波长分量在空间上分离，从而获得包括具有不同波长段的多个波长分量的波分光束；b.同时对所述波分光束中的不同波长段的多个波长分量以不同的调制频率进行调制，形成具有多个已调制波长分量的调制波分光束；以及c.使所述多个已调制波长分量中的至少一部分同时照射所述样品；所述方法还包括以下第一组步骤和第二组步骤中的至少一组：其中所述第一组步骤包括：d1.同时接收穿过所述样品的多个所述已调制波长分量，以获得第一待解调信号；和e1.对所述第一待解调信号进行解调，以获得所述样品的吸收光谱；所述第二组步骤包括：d2.同时接收所述样品由多个所述已调制波长分量激发的荧光，以获得第二待解调信号；和e2.对所述第二待解调信号进行解调，以获得所述样品的荧光光谱。2.如权利要求1所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，步骤b还包括：
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以不同的质数频率对所述不同波长段的所述多个波长分量进行调制。3.如权利要求2所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，所述步骤b还包括:
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多个所述调制频率被选择为任何两个频率间的差值都不相同。4.如权利要求1所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，所述方法包括所述第二组步骤，其中步骤e2还包括：
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将所述第二待解调信号转换为二维荧光光谱。5.如权利要求1所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，所述方法包括所述第一组步骤，其中步骤d1还包括：
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分别同时接收穿过所述样品的多个所述已调制波长分量中的第一部分和穿过所述样品的多个所述已调制波长分量中的第二部分，获得包括分别对应于所述第一部分和所述第二部分的两部分时域信号的所述第一待解调信号；步骤e1还包括：
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将所述两部分时域信号分别进行解调，并根据所述第一部分和所述第二部分的光强比例以及根据所述第一部分和所述第二部分的接收放大比率获得所述样品的吸收光谱。6.如权利要求5所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，所述第一部分的光强与所述第二部分的光强不同。7.如权利要求1所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，所述方法包括第一组步骤，其中在步骤b之后步骤c之前还包括：
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同时接收所述多个已调制波长分量中的未照射到所述样品的部分，并获得该部分的时域信号作为参考时域信号；在步骤e1中，所述第一待解调信号为时域信号；其中所述步骤e1还包括：
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所述参考时域信号和所述第一待解调信号进行解调获得所述样品的吸收光谱。8.如权利要求7所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，所述未照射到所述样品的部分的光强小于所述调制波分光束的光强的50％。9.如权利要求1所述的对样品进行光谱测定的方法，其特征在于，所述方法包括所述第二组步骤，其中步骤d2还包括：
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分别同时接收所述荧光的第一荧光部分和第二荧光部分，获得包括分别对应于所述第一荧光部分和所述第二荧光部分的两部分待解调信号的第二待解调信号，所述第一荧光部分的光强小于所述荧光的总光强的10％，步骤e2还包括：对所述第二待解调信号进行解调，并根据所述第一荧光部分和所述第二荧光部分的光强比例以及所述第一荧光部分和所述第二荧光部分的接收放大比率获得所述样品的荧光光谱。10.一种对样品进行光谱测定的系统，包括：光源，所述光源构造成发射广谱光束；波分模块，所述波分模块将来自所述光源的所述广谱光束中不同波长段的波长分量在空间上分离，从而获得具有不同波长段的多个波长分量的波分光束；调制模块，所述调制模块同时对所述波分光束的不同波长段的多个波长分量以不同的调制频率进行调制，形成具有多个已调制波长分量的调制波分光束；以及样品模块，所述样品模块构造成允许所述多个已调制波长分量中的至少一部分同时照射所述样品；所述系统还包括以下吸收光谱模块组和荧光光谱模块组中的至少一个模块组；所述吸收光谱模块组包括：第一检测模块，所述第一检测模块同时接收穿过所述样品的多个已调制波长分量，并获得第一待解调信号；和第一解调模块，所述第一解调模块对所述第一待解调信号进行解调，以获得所述样品的吸收光谱；所述荧光光谱模块组包括：第二检测模块，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴升海，张营，欧阳力，
申请(专利权)人：赛默飞世尔上海仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：