[发明专利]一种用于血细胞分析仪的光学系统

说明书

本发明公开了一种用于血细胞分析仪的光学系统，用于采用流式细胞方法分析血细胞的分析仪。本发明取消了收集透镜和分束棱镜，使用一个光阑和一个集成化的光电二极管配合，让散射光信号直接进入光电二极管的接受面元。这就使得信号收集系统收集的散射光范围更大，角度更加准确。同时由于取消了2个组件，使得系统的结构复杂度降低，使仪器简化，优化完的光学系统体积约为原系统的1/3。

技术领域

本发明涉及血细胞分析仪，尤其涉及血细胞分析仪用的光学系统。

背景技术

在血细胞的分类计数领域，常用的技术手段为电阻抗法和流式细胞法。电阻抗法是让细胞通过一个狭长的通道，通道中充满带有一定电导率的电解液。而细胞本身是近乎绝缘的，这样，在通道两侧加上一定的恒定电流，当细胞通过该通道时，由于通道中电阻率的变化，会导致通道两侧的电压产生变化。据此，可以推断出细胞的大小。

流式细胞法是让细胞被鞘液携裹着通过一检测区域。在该区域中，细胞被照射光照亮，并向全空域发出散射光，收集一定角度的散射光，比如说与照明主光轴夹角为1~5度（小角度）和6~22度（大角度）的两部分散射光，进行光电转换后形成二维散点图，事实上，一般认为小角度的散射光信号代表了细胞的大小，大角度的散射光代表细胞内部的复杂程度。

因为电阻抗法只能检测细胞的大小，而不能检测其他的细胞信息，因此其使用的场合比较有限，比如，电阻抗法不能区分白细胞中的中性粒细胞和嗜碱性粒细胞。

在血细胞分析领域，一般都是结合上述两种方案，使用电阻抗发检测红细胞和血小板，使用流式细胞法检测白细胞的五分类，综合上述结果后，得到完整的血细胞分析计数的数据。

上述流式细胞法的光学系统一般包括照明单元、鞘流池单元、压力液路单元和信号处理单元。其中照明单元将光源（一般为激光）发出的光准直整形后，变成横截面为椭圆型的光斑，照射至鞘流池。鞘流池提供了一个光学检测区域，在该区域中，利用鞘流原理将白细胞样本携裹在鞘流中，使白细胞逐个通过该区域。通过该区域的细胞被照明单元照亮后，在全空域发出散射光；信号处理单元按照散射光角度的不同收集散射光信息，并转换为电信号。这些电信号经甄别、处理、分析后可形成直观的一维直方图或者二维散点图，从而得到白细胞的分类和计数信息。

现有技术中，如图1所示，通常的白细胞计数仪都需要将光源11发出的光经过一个光学系统12、13聚焦在鞘流池2的中心区域。当细胞通过鞘流池2的中心区域时将被激光照亮，发出的散射光如图2所示，被信号处理单元收集、整形后，进行光电转换。

在图2中收集透镜31 的主要作用是收集鞘流池2中细胞发出的散射光，并整形为平行光，平行光进入分束棱镜32后，按能量平均分为两份，一份透射至小光阑33A，一份反射至大光阑33B。小光阑33A为一个环形透光区域的光阑，其透射的散射光与照射主光轴的夹角为1~5度左右。大光阑33B也为一个环形透光区域的光阑，其透射的散射光与照射主光轴的夹角为6~22度左右。散射光被光阑按角度过滤后，进入后续的汇聚透镜34A或者34B，被汇聚成一个小光电，进入35A或者35B进行光电转换。电信号被放大，滤波、整形后转化为数字信号，形成2维散点图，对被检测的细胞进行分类。

上述系统出现的一个问题是，如图2中所述的收集系统中，收集透镜31的收集能力即数值孔径（NA）决定着能被收集的最大的散射光角度。从目前的技术水平来看，即使采用非球面透镜，收集透镜31比较合适的NA值也应不大于0.5，由此，能够收集的最大散射角度不大于22度。这就对散射光信号的收集进行了一定的限制，其能够反应细胞内部结构的更高角度的散射光都不能进入收集系统。

上述系统出现的另一个问题是，在图2中，32为分束棱镜，事实上是一种干涉滤光片，主要作用是将45度射入的平行光一部分透射，一部分反射，其理想的透射反射比为1:1。但是，典型的分束棱镜分光曲线如图3所示，P分量表示电矢量平行于入射面的光束分量，S分量表示电矢量垂直与入射面的光束分量，事实上，P分量和S分量即为光束的偏振方向。