[发明专利]一种血细胞分析传感器

说明书

技术领域

本发明属于血细胞分析技术领域，具体涉及一种利用光散射理论，将样品空域中多维散射信息集成到一个阵面上，并依据光信息分布实现血全细胞分类和计数的光学传感器。

背景技术

细胞分析仪以其快速、灵活、大量和可定量化等特点，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。

激光散射技术是结合细胞的前向散射光、侧向散射光以及后向散射光进行组合分析，可将血细胞进行分类。例如国内专利技术CN 103471982 A(一种血细胞分析芯片、分析仪及分析方法)是利用四个不同角度的偏振光散射信号对白细胞进行分类。四个角度散射光分别为前向散射光、狭角散射光、垂直激光直进方向的散射光与消偏振光散射光。因此需在这四个位置处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发明专利技术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，大部分传统光散射血细胞分析仪存在以下不足：一是需要在细胞各个不的方位放置光探测器来接收光散射信号，导致其探测光路是呈发散状，不利于分析仪器的小型化；二是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；三是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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单次拍摄多维光散射信息采集的血细胞分析传感器，以便在一个CCD传感器阵面上接收到细胞各方向散射信号，从而减小系统的大小，简化系统操作以及降低细胞分析仪的成本。

为了解决以上技术问题，本发明基于光散射技术，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汇聚在一点，并通过椭球反射面反射到前向，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、易控制等特点。具体技术方案如下：

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)、用于延长光束聚焦的第一凹透镜(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系统可接收到前向、侧向和后向散射光强信号，然后传输到CCD传感器阵面(11)后,在CCD不同空域处可测量出细胞的各向散射光强分布；

所述激光器(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)的左焦点和与经过第一凹透镜(7)后的前向散射光汇聚点重合；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液流系统样本流通道(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，包括待测细胞发射的正侧向20°范围内的散射光被球曲面反射镜(5)反射，其中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细胞发射的后向50°范围内的散射光被椭球曲面反射镜(6)反射，致使发出或通过该焦点任意一束光，经椭球曲面反射镜反射后都汇聚到第二焦点；