生物样本分析器和流式细胞仪制造技术

[问题]为了在抑制芯片面积增大的同时扩大动态范围。[解决方案]根据本公开的生物样本分析器包括：第一半导体光电检测器，检测通过照射生物样本而生成的第一光并且生成第一信号；第二半导体光电检测器，检测通过第一半导体光电检测器反射的第二光和第一光的一部分并且生成第二信号；以及处理电路，基于第一信号和第二信号来获取与第一光相关的信息。号和第二信号来获取与第一光相关的信息。号和第二信号来获取与第一光相关的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物样本分析器和流式细胞仪


[0001]本公开涉及生物样本分析器和流式细胞仪。

技术介绍

[0002]已知有将用于检测光的微小元件作为像素铺在基板上的半导体光电检测元件(光电检测器)。这样的光电检测器被称为像素化光电检测器(PPD)。硅光电倍增管(SiPM)和多像素光子计数器(MPPC)已知为PPD的示例。
[0003]这样的半导体光电检测元件的像素通常包括光电二极管。具体地，在光电二极管包括雪崩光电二极管(APD)的情况下，当将超过击穿电压的反向电压施加至APD时，光电二极管可以在盖革模式下操作，在该盖革模式下，单光子检测是可能的。
[0004]然而，在这样的盖革模式下操作的半导体光电检测元件中，由像素的数量确定动态范围(DR)。因此，存在动态范围不足以用于具有从暗粒子到亮粒子的宽动态范围的应用(诸如流式细胞仪)的问题。此外，与光电倍增管(PMT)相比，可以调整光接收灵敏度的范围窄，因此存在无法处理极亮粒子的问题。
[0005]尽管可以通过增加像素的数量拓宽动态范围，但是为了维持量子效率，需要在保持像素尺寸的同时增加像素的数量。
[0006]然而，当在保持像素尺寸的同时增加像素的数量时，存在芯片面积(元件尺寸)与像素的数量成比例增大并且成本增加的问题。此外，由于为了处理增大的元件尺寸，需要增大要照射的光束直径，因此存在光学系统变大的问题。
[0007]引用列表
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本专利申请公开第2015
‑
508494号。
[0010]专利文献2：日本专利申请公开第2011
‑
232259号。
[0011]专利文献3：日本专利申请公开第2020
‑
76736号。

技术实现思路

[0012]本专利技术要解决的问题
[0013]考虑到上述问题做出本公开，并且本公开的目的是在抑制芯片面积增大的同时扩展动态范围。
[0014]问题的解决方案
[0015]本公开的生物样本分析器包括：第一半导体光电检测元件，其检测通过照射生物样本而生成的第一光并且生成第一信号；第二半导体光电检测元件，其检测第一光中通过第一半导体光电检测元件反射的第二光并且生成第二信号；以及处理电路，其基于第一信号和第二信号来获取关于第一光的信息。
附图说明
[0016]图1是根据本公开的流式细胞仪的框图。
[0017]图2是根据本公开的实施例的流式细胞仪的配置图。
[0018]图3是根据本公开的实施例的光接收元件的示意性截面图。
[0019]图4是示出根据本公开的实施例的多个光接收元件的布置示例的示图。
[0020]图5是示出根据本公开的实施例的处理电路的示例的框图。
[0021]图6是示出模拟加法器的输出特性的曲线图。
[0022]图7是示出保护电路的电路图。
[0023]图8是示出根据本公开的实施例的处理电路的另一示例的框图。
[0024]图9是示出根据本公开的实施例的处理电路的又一示例的框图。
[0025]图10是示出图9的配置的修改示例的示图。
[0026]图11是示出根据本公开的实施例的处理电路的又一示例的框图。
[0027]图12是示出根据本公开的实施例的光接收元件的安装示例的示图。
[0028]图13是示出根据本公开的实施例的光接收元件的另一安装示例的示图。
[0029]图14是根据本公开的实施例的流式细胞仪的操作的示例的流程图。
[0030]图15是根据本公开的实施例的半导体光电检测器的布置的修改示例的示图。
具体实施方式
[0031]<<1.假设的代表性场景>>
[0032]图1示出了本公开的生物样本分析器的配置示例。图1所示的生物样本分析器6100包括：用光照射流过通道C的生物样本S的光照射单元6101、检测通过用光照射生物样本S而生成的光的检测单元6102、以及处理关于通过检测单元检测的光的信息的信息处理单元6103。例如，生物样本分析器6100是流式细胞仪或成像细胞仪。生物样本分析器6100可以包括分选出生物样本中的特定生物粒子P的分选单元6104。包括分选单元的生物样本分析器6100例如是细胞分选仪。
[0033](生物样本)
[0034]生物样本S可以是包含生物粒子的液体样品。生物粒子例如是细胞或非细胞生物粒子。细胞可以是活细胞，并且其更具体的示例包括诸如红细胞和白细胞的血细胞、以及诸如精子和受精卵的生殖细胞。此外，细胞可以是从诸如全血的样本中直接收集的细胞，或者可以是培养后获得的培养细胞。例如，非细胞生物粒子是细胞外囊泡，或具体地，外泌体和微泡。可以用一种或多种标记物质(诸如染料(具体地，荧光染料)和荧光染料标记的抗体)标记生物粒子。注意，可以通过本公开的生物样本分析器来分析除生物粒子之外的粒子，并且可以分析珠粒(beads)等以进行校准等。
[0035](流动通道)
[0036]流动通道C被设计为使得形成生物样本S的流。具体地，流动通道C可以被设计为使得形成包含在生物样本中的生物粒子在一行中大致对齐的流。包括流动通道C的流动通道结构可以被设计为形成层流。具体地，流动通道结构被设计为使得形成生物样本的流(样品流)被鞘液的流包围的层流。流动通道结构的设计可以由本领域技术人员适当地选择，或者可以采用已知的设计。流动通道C可以形成为诸如微芯片(具有微米级的流动通道的芯片)
或流动池的流动通道结构。流动通道C的宽度为1mm或更小，或具体地，可以为10μm或更大、1mm或更小。流动通道C和包括流动通道C的流动通道结构可以由诸如塑料或玻璃的材料制成。
[0037]本公开的生物样本分析器被设计为使得用来自光照射单元6101的光照射在流动通道C中流动的生物样本，或者具体地，生物样本中的生物粒子。本公开的生物样本分析器可以被设计为使得生物样本上的光的照射点位于形成流动通道C的流动通道结构中，或者可以被设计为使得照射点位于流动通道结构的外部。前一种情况的示例可以是光被发射到微芯片或流动池中的流动通道C上的配置。在后一种情况下，在离开流动通道结构(具体地，其喷嘴部分)之后的生物粒子可以用光照射，并且例如可以采用空气喷射型的流式细胞仪。
[0038](光照射单元)
[0039]光照射单元6101包括发射光的光源单元和将光引导至照射点的导光光学系统。光源单元包括一个或多个光源。光源的类型例如是激光光源或LED。从每个光源发射的光的波长可以是紫外光、可见光和红外光的任何波长。例如，导光光学系统包括诸如分束器、反射镜或光纤的光学组件。导光光学系统还可以包括用于会聚光的透镜组，并且例如包括物镜。可能存在生物样本和光相交的一个或多个照射点。光照射单元6101可以被设计为收集从一个光源或不同的光源对一个照射点发射的光。
[0040]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生物样本分析器，包括：第一半导体光电检测元件，检测通过照射生物样本而生成的第一光并且生成第一信号；第二半导体光电检测元件，检测所述第一光中通过所述第一半导体光电检测元件反射的第二光并且生成第二信号；以及处理电路，基于所述第一信号和所述第二信号来获取关于所述第一光的信息。2.根据权利要求1所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路将所述第一信号和所述第二信号相加，并且基于通过将所述第一信号和所述第二信号相加而获得的信号来获取关于所述第一光的信息。3.根据权利要求2所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路将通过将所述第一信号和所述第二信号相加而获得的信号转换为数字信号，并且基于转换后的所述数字信号来获取关于所述第一光的信息。4.根据权利要求2所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路选择所述第一信号和所述第二信号中的一个，并且基于所选择的信号来获取关于所述第一光的信息。5.根据权利要求4所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路基于指示选择所述第一信号和所述第二信号中的哪一个的指示信号来选择所述第一信号和所述第二信号中的一个。6.根据权利要求2所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路对所述第一信号和所述第二信号进行加权，并且将加权后的所述第一信号和加权后的所述第二信号相加。7.根据权利要求1所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路将所述第一信号转换为第一数字信号，将所述第二信号转换为第二数字信号，将所述第一数字信号和所述第二数字信号相加，并且基于通过将所述第一数字信号和所述第二数字信号相加而获得的信号来获取关于所述第一光的信息。8.根据权利要求7所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路选择所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个，并且基于所选择的数字信号来获取关于所述第一光的信息。9.根据权利要求8所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路基于指示选择所述第一信号和所述第二信号中的哪一个的指示信号来选择所述第一数字信号和所述第二数字信号中的一个。10.根据权利要求7所述的生物样本分析器，其中，所述处理电路对所述第一数字信号和所述第二数字信号进行加权，并且将加权后的所述第一数字信号和加权后的所述第二数字信号相加。11.根据权利要求1所述的生物样本分析器，进一步包括：第一放大器，接收作为电...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水达夫，冈本好喜，山腰隆道，
申请(专利权)人：索尼集团公司，
类型：发明
国别省市：