[发明专利]消除旁瓣信号干扰的光学系统及方法

说明书

本发明公开了一种消除旁瓣信号干扰的光学系统及方法，其中光学系统包括鞘流池单元、信号接收处理单元和照明单元，鞘流池单元用于将细胞样本携裹在鞘流中，使细胞逐个通过光学检测区域，照明单元用于照射细胞样本，信号接收处理单元用于收集细胞样本的光信号并转换为电信号；照明单元包括光源、准直模块、光束整形模块和光滤波器，光源用于发射激光，准直模块用于对激光进行准直并形成平行光，光束整形模块用于对平行光进行压缩汇聚，光滤波器用于对压缩汇聚后的光束进行滤波处理；光滤波器包括光滤波器本体和至少一个挡光装置，在光滤波器本体上设有通光孔，每个挡光装置包括一个挡光片，挡光片能够移动以对通光孔的边缘进行遮挡。

技术领域

本发明涉及血液细胞分析技术领域，特别涉及一种消除旁瓣信号干扰的光学系统及方法。

背景技术

在临床诊断和检测工作中，快速、准确计数血小板具有十分重要的价值。血液细胞分析仪是各级医院检验科计数血小板的主要方式，血液细胞分析检测血小板的主要方法有两种：电阻抗法(PLT-I)和激光散射法(PLT-O)。其中，激光散射法(PLT-O)检测血细胞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或者荧光，收集有用的光信息，进行光电转换后再进行数据处理，形成散点图，依据散点图对分析对象进行分析。

如图1所示，上述光学系统一般包括照明单元、鞘流池单元4和信号接收处理单元5。照明单元通常包括光源1、准直模块2和光束整形模块3，光源1发出的光被准直模块2收集后整形成平行光，平行光继续被光束整形模块3进行压缩整形，最终形成椭圆形光斑，照射至鞘流池单元4。鞘流池单元4提供了一个光学检测区域，在该区域中，利用鞘流原理将细胞样本携裹在鞘流中，使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或者荧光。信号接收处理单元5按照设计收集散射光和荧光信息，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甚至三维散点图，从而得到细胞的分类和计数信息。

光源通常为半导体激光二极管，半导体激光二极管以下特点：(1)垂直于结平面的发散角较大，一般介于40°到60°之间；(2)出现纵向像散；(3)出现不稳定基横模。垂直于结平面的发散角大于40°，就得使用数值孔径大于0.65的透镜，而对于一般的非球面准直镜，其数值孔径做到0.65已然接近设计及加工极限，因此降低了垂直于结平面方向的耦合准直效果，在非球面准直镜边缘处的光线未能进行较好的耦合准直，存在较大像差，经柱透镜整形后，在聚焦光斑主峰6两旁附近会形成峰值很小的光斑次峰7，如图2所示。当红细胞经过聚焦光斑时，在红细胞主瓣信号两旁附近也对应产生红细胞旁瓣信号，如图3所示。同样半导体激光二极管的纵向像散和不稳定基横模两个因素的存在，也会使光学系统的像差增大，从而导致旁瓣信号的产生。

通常血小板和红细胞在同一个检测区域进行检测，而血小板的粒径较红细胞的粒径小很多，因此血小板通过鞘流聚焦光斑照射区时产生的前向散射光光强峰值较红细胞小很多，红细胞信号主瓣信号两旁的旁瓣信号的峰值、脉宽和血小板的主瓣信号峰值、脉宽很相近，导致算法在阈值识别时将红细胞旁瓣信号误识别为血小板，如图4所示，从而导致血小板采用激光散射法(PLT-O)的计数结果相对于电阻抗法(PLT-I)偏高。

为了消除旁瓣信号的干扰，现在采用的方法包括：

(1)通过提高非球面准直镜的数值孔径，优化耦合准直效率，降低像差，如专利申请号为CN200610062982.2公开的发明“专利流式细胞仪”，该方法对准直镜的加工精度要求很高，制造成本高；

(2)通过采用光纤耦合的手段来消减大发散角和高阶横模带来的影响，从而消除旁瓣的影响，如专利申请号为CN201620912521.9公开的实用新型专利“一种粒子分析仪用光学系统”，该方法需要采用单模光纤进行传输，实施起来较为复杂；