[发明专利]超宽光谱多通道激光流式细胞仪

说明书

本发明涉及一种超宽光谱多通道激光流式细胞仪，由多波段半导体激光器组、可调谐白光激光器、光学发射准直器、样品测试碗、气流发生器、光学接收系统、光栅分光器、光电探测器阵列、图像信息处理器和综合显示器组成。多波段半导体激光器组和可调谐白光激光器为激光发射源，光学发射准直器将488nm‑2200nm激光投射到样品测试碗内的样品上；光学接收系统收集由样品反射/散射/发射的激光与荧光信号，经光栅分光器和光电探测器阵列接收后送至图像信息处理器，经处理与计算后得到样品的激光散射强度、被激发标志物的荧光强度和样品粒子的几何参数，呈现在综合显示器上。本发明适用于生物医学检测与大气环保监测等领域。

技术领域

本发明属于光电测量技术领域。超宽光谱多通道激光流式细胞仪同时兼有宽光谱激光粒度仪与多通道流式细胞的主要功能，适用于生物医学检测与大气环保微粒实时监测等领域。

背景技术

流式细胞仪是目前在基础医学、临床医学与生物医学工程研究中最常用的检测设备之一，主要用于对细胞物理参量和激光激发生物标志物荧光信息的检测，通过对细胞散射激光强度的检测，获得被检细胞的几何参数，通过对细胞在激光照射下被激发产生的荧光强度检测，获得所关注细胞的数量，及在细胞总量中的比例，为评估细胞病变状态提供定量分析依据。

目前广泛应用的流式细胞仪多由一个或者数个不同波长的半导体、准分子或者染料激光器等作为照射光源，激光照射波长的数目直接决定着流式细胞仪的用途与成本。多采用鞘液流动系统包裹细胞，依次以单细胞形式通过激光照射光束，测试样品散射的激光信号及被激光激发的特征荧光信号进入接收通道后，由不同波长的滤光片和分光片逐一分离，分别被放置其后的光电倍增管接收，最终经处理后得到样品的几何参数与生物医学信息。这类流式细胞仪的照射激光波长是分立的对一个细胞只有一次照射机会；探测通道的光机结构复杂，调整精度要求高；滤光片逐级分光造成的信号损失大，需使用高灵敏光电倍增管，价格昂贵。总之，一个通道就要对应一整套接收部件，进一步扩展检测通道数的难度很大。

通过对现有流式细胞仪技术体制及对今后增加通道、提高速度和适应大尺度粒子检测迫切需求的调研，看到现有技术赶不上应用需求的迅速发展，该领域目前面临着诸多技术挑战。例如

从相对细胞计数到绝对细胞计数测试与分析。以前的方法是对混合细胞群中的亚细胞进行计数，然后以相对百分比统计数据表示。但由于百分比只能代表每种细胞在混合细胞群中所占比例，而不能体现在单位体积血液中的绝对数量(如艾滋病要求)，因此需要寻找更有效的绝对测量方法。如T淋巴细胞亚群的绝对计数技术近期已在国外实验室成为常规检查项目；干细胞技术发展也提出了对造血干细胞进行绝对数量分析的要求，因此绝对细胞计数将成为一种重要的常规检查项目在临床上广泛采用。

从定性分析到定量分析。在医学分析中，通过对单细胞的抗原或者受体的定量分析，为细胞生物学、分子生物学和免疫学研究提供一种更为精确的手段。目前在对白血病、强直性脊柱炎和艾滋病等的检测中，希望能够通过对特定细胞的XX分子表达量和参考检测分子量之间的定量比较，获得评判与诊断的结果。为此提出对绝对定量分析的需求，采用的方法如定量抗体微球法和定量荧光素分子微球法，即在特制微球上包覆已知分子数的抗体或者荧光素；将包覆有不同分子数的抗体或者荧光素的微球混合在一起；将上述微球与待测样品(包覆荧光素)在同一条件下测荧光强度；最后通过一套算法求出每个细胞上平均抗原分子数或者平均荧光素，故此提出由单一粒子扩展到复杂粒子团的测试要求。

从单色荧光到多色荧光、从细胞膜到细胞内成份、从小细胞到大分子表型的分析。在对淋巴细胞亚群和白血病免疫表型的分析中，目前已经提出了3-6色，甚至多荧光检测通道的需求，因为提高荧光通道的数目，有助于提高对细胞亚群的识别、分选与评估能力；若从现有流式细胞仪对细胞膜免疫表型特征研究到对细胞浆或者细胞内成分进行分析，如通过对急性髓系白血病性原始细胞浆内的髓过氧化物酶的检测，获得系列标志信息与功能变化特征；检测分子细胞中的特异性核酸系列和特异性细胞异常，用于艾滋病病程检测、治疗反应与预后判断等。由此可见，加快扩展检测波段范围和检测通道的数目，已成为对多样化样品实施精细分析的必然所趋。