光学测量设备制造技术

一种光学测量设备，包括：光施加部分，配置为向在通道中流动的样品施加激光；以及荧光检测部分，配置为检测从用激光照射的样品产生的荧光；荧光检测部分包括：具有多个检测通道能够同时检测多个光束的多通道光电倍增管，光分离器，配置为根据波长分离荧光以提供多个光束，通过透射光栅或棱镜提供光分离器，以及远心汇聚透镜，配置为从光分离器接收多个光束，并将该多个光束导向多通道光电倍增管的多个检测通道，使得该多个光束的光轴彼此平行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于识别样品(诸如在通道中流动的微小颗粒)的光学测量设备，尤其涉及一种用于通过检测从利用具有特定波长的激光照射的样品产生的荧光来识别样品的种类等的技术。
技术介绍
在识别诸如细胞、微生物以及核糖体的生物微小颗粒的情况下，通常利用使用流式细胞技术(流式细胞仪)的光学测量方法(例如参见Hiromitsu Nakauchi， supervisor,Cell Engineering Separate Volume, Experimental Protocol Series, Flow CytometryJiyujizai， Second Ed. ， Shuj墜ha Co. ， Ltd (August 31,2006))。流式细胞术是通过向微小颗粒施加具有特定波长的激光并检测从被照射了激光的每个微小颗粒产生的荧光或散射光来单独识别在通道中成行流动的多个微小颗粒的方法。 更具体地，包含作为检测对象的多个微粒的样品液和在样品液周围流动的鞘液在流动池(flow cell)中形成层流，以使样品液中包含的微粒排成行。在此条件下，将激光施加到流动池，使得微粒单独地通过激光束。此时，每个微粒被激光激发以产生荧光和/或散射光，接着被利用诸如CCD(电荷耦合器件)或PMT(光电倍增管)的光电检测器检测。由光电检测器检测的光被转换为电信号并被数字化以进行统计分析，由此确定每个微粒的种类、大小、结构等。 在相关技术中，提出了使用诸如多阳极光电倍增管的具有多个检测通道的多通道光电检测器的流式细胞仪(例如参见美国专利7280204号(下文中称为专利文献1)和日本特开平5-10946号公报(下文中称为专利文献2))。这种如专利文献1和2所述的使用多通道光电检测器的现有流式细胞仪能够同时测量具有不同波长的多个光束。在专利文献2描述的设备中，多阳极光电倍增管被用作光电检测器以通过对光子计数来检测每个检测通道的光强度，由此提高检测率和再现性。
技术实现思路
然而，如专利文献1和2描述的使用多通道光电检测器的现有流式细胞仪具有下面的问题。最近几年，已经开发了诸如32通道光电倍增管的多通道光电倍增管。通过利用这种光电倍增管作为检测器，能够同时检测更多种类的染色物质。然而，当将这种多通道光电倍增管用作检测器时，每个通道可检测的光子的数量减少，检测率下降。 在使用具有代替流动池的、形成有通道的塑料基底的片(chip)进行测量的情况下，荧光也从构成片的塑料基底产生，使得噪声分量增加以至于造成检测准确度下降。通过在光路上提供针孔，能够去除这种从样品之外的任意物质产生的干扰分量。然而，当针孔的直径小时，检测率下降，而当针孔的直径大时，噪声分量增加。 此外，在诸如流式细胞仪的光学测量设备中，提供诸如衍射光栅、分束器以及汇聚透镜的各种光学部件，以根据特定波长分离从样品产生的荧光，造成设备的尺寸增加。4 期望提供一种光学测量设备，其能够以高灵敏度检测从样品产生的荧光，并且尽 管多通道光电倍增管用作检测器仍能够做得紧凑。 根据本实施例，提供一种光学测量设备，包括光施加部分，配置为向在通道中流 动的样品施加激光；荧光检测部分，配置为检测从用激光照射的样品产生的荧光；荧光检 测部分包括具有能够同时检测多个光束的多个检测通道的多通道光电倍增管，光分离器， 配置为根据波长分离荧光以提供多个光束，通过透射光栅或棱镜提供光分离器，以及远心 汇聚透镜，配置为从光分离器接收多个光束，并将多个光束导向多通道光电倍增管的多个 检测通道，使得多个光束的光轴彼此平行。 在根据本实施例的光学测量设备中，用透射光栅或棱镜分离荧光。因此，与现有的反射光栅相比，能够减少荧光的损失，并可以节省用于安装透射光栅的空间。此外，被透射光栅或棱镜分离的光束由远心汇聚透镜汇聚到多通道光电倍增管的检测通道。因此，尽管多通道光电倍增管被用作检测器，仍能够以高灵敏度检测从样品产生的荧光。 优选地，通过组合多个不同特性的透镜配置远心汇聚透镜，并且远心汇聚透镜对500到800nm波长范围的光具有90%或更高的透射率。在这种情况下，可以极大地减少荧光的损失，可以将焦点位置设定在距远心汇聚透镜不远处。 在光分离器由棱镜提供的情况下，远心汇聚透镜优选地包括非球面透镜。 优选地，光分离器包括至少一个具有正折射率温度系数的棱镜和至少一个具有负折射率温度系数的棱镜。 优选地，荧光检测部分还包括在远心汇聚透镜和多通道光电倍增管之间提供的微 透镜阵列；以及从远心汇聚透镜出射的多个光束通过微透镜阵列，以进入多通道光电倍增 管的多个检测通道。 在这种情况下，优选地，微透镜阵列由多个圆柱透镜组成，多个圆柱透镜排列为使圆柱透镜的轴彼此平行，圆柱透镜的数量对应于多通道光电倍增管的检测通道的数量；以及圆柱透镜的排列方向与多通道光电倍增管的检测通道的排列方向相同。 优选地，荧光检测部分还包括配置为汇聚从样品产生的荧光的物镜；以及通过组合不同特性的多个透镜配置物镜，并且物镜具有8mm或更大的焦距、0. 8或更大的数值孔径NA以及150 ii m或更大的视场直径。 在这种情况下，优选地，荧光检测部分还包括在物镜和光分离器之间提供的矩形 狭缝或针孔，矩形狭缝具有0. 2到1. 5mm的长度和0. 4mm或更小的宽度；以及狭缝排列为使 得狭缝的纵方向与样品的流动方向平行。 在这种情况下，优选地，荧光检测部分还包括在物镜和光分离器之间设置的偏振 分束器和菲涅耳棱体；偏振分束器能够将具有500到800nm波长范围的光分离为平行偏振 光分量和正交偏振光分量；菲涅耳棱体能够将由偏振分束器分离的平行偏振光分量和正交 偏振光分量之一的偏振方向旋转90。。 根据本专利技术，由透射光栅或棱镜分离的光束由远心汇聚透镜汇聚到多通道光电倍 增管的检测通道。因此，尽管将多通道光电倍增管用作检测器，也能够以高灵敏度检测从样 品产生的荧光。此外，由于焦点位置可被设定在距远心汇聚透镜不远处，所以设备可做得紧凑。附图说明 图1是示出根据本专利技术第一优选实施例的光学测量设备的结构的示意图； 图2A是示出图1所示的光学测量设备的荧光检测部分中的每个光学部件的位置和效率的示意图； 图2B是示出在利用透射光栅的情况下，波长和衍射效率之间的关系的曲线图，其中横轴代表波长，纵轴代表衍射效率； 图3A是示出在现有设备中利用反射光栅的检测部分的结构的示意图； 图3B是示出在使用反射光栅的情况下，波长和衍射效率之间的关系的曲线图，其中横轴代表波长，纵轴代表衍射效率； 图4A是示出远心汇聚透镜的结构的示意图； 图4B是示出图4A所示的远心汇聚透镜中波长和透射率之间的关系的曲线图，其中横轴代表波长，纵轴代表透射率； 图5是示出根据本专利技术的二优选实施例的光学测量设备的结构的示意图； 图6是示意地示出光束入射到图5所示的光学测量设备中使用的微透镜阵列上的状态的立体图； 图7A是示意地示出沿构成图5所示的微透镜阵列的每个圆柱透镜的光轴方向截取的、入射到微透镜阵列上的光束的光路变化的放大截面 图7B是沿圆柱透镜的排列方向截取的视图； 图8是示出根据本专利技术第三优选实施例的光学测量设备的结构的示意 图9是示意地示出图8所示的光学测量设备中使用的狭缝的结构的平面 图10是示出根据本专利技术第四优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学测量设备，包括：光施加部分，配置为向在通道中流动的样品施加激光；荧光检测部分，配置为检测从用所述激光照射的所述样品产生的荧光；所述荧光检测部分包括：具有能够同时检测多个光束的多个检测通道的多通道光电倍增管，光分离器，配置为根据波长分离所述荧光以提供所述多个光束，通过透射光栅或棱镜提供所述光分离器，以及远心汇聚透镜，配置为从所述光分离器接收所述多个光束，并将所述多个光束导向所述多通道光电倍增管的所述多个检测通道，使得所述多个光束的光轴彼此平行。

【技术特征摘要】
JP 2008-10-16 2008-267202;JP 2009-8-21 2009-192617一种光学测量设备，包括光施加部分，配置为向在通道中流动的样品施加激光；荧光检测部分，配置为检测从用所述激光照射的所述样品产生的荧光；所述荧光检测部分包括具有能够同时检测多个光束的多个检测通道的多通道光电倍增管，光分离器，配置为根据波长分离所述荧光以提供所述多个光束，通过透射光栅或棱镜提供所述光分离器，以及远心汇聚透镜，配置为从所述光分离器接收所述多个光束，并将所述多个光束导向所述多通道光电倍增管的所述多个检测通道，使得所述多个光束的光轴彼此平行。2. 根据权利要求1所述的光学测量设备，其中，通过组合多个不同特性的透镜配置所 述远心汇聚透镜，并且所述远心汇聚透镜对500到800nm波长范围的光具有90%或更高的 透射率。3. 根据权利要求2所述的光学测量设备，其中，通过所述棱镜提供所述光分离器，且所 述远心汇聚透镜包括非球面透镜。4. 根据权利要求1所述的光学测量设备，其中，所述光分离器包括至少一个具有正折 射率温度系数的棱镜和至少一个具有负折射率温度系数的棱镜。5. 根据权利要求l所述的光学测量设备，其中所述荧光检测部分还包括在所述远心汇聚透镜和所述多通道光电倍增管之间设置的 微透镜阵列；以及从所述远心汇聚透镜出射的所述多个光束通过所述微透镜阵列，以进入所述多通道光 电倍增管的所述多个检测通道。6. 根据权利要求5所述的光学测量设备，其中所述微透镜阵列由多个圆柱透镜组成，所述多个圆柱透镜排列为使所述圆柱透镜的轴 彼此平行，所述圆柱透镜的数量对应于所述多通道光电倍增管的所述检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：今西慎悟，新井健雄，堂胁优，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]