專利名稱：：用于流式細胞計數(shù)的多波長光的頻率復用檢測的制作方法
背景技術：
：本發(fā)明涉及細胞計數(shù)儀，尤其涉及細胞計數(shù)儀的光學系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及以光學方式獲取有關細胞計數(shù)儀的液流中微觀顆?；虺煞值男畔ⅰ１景l(fā)明涉及BernardFritz等人于2002年8月21日提交的美國專利申請序列號10/225325，標題為“光學對準檢測系統(tǒng)”(參見“OpticalAlignmentDetectionSystem”)，它通過引用結合于本文；以及本發(fā)明涉及AravindPadmanabhan等人于2002年11月26日提交的美國專利申請序列號10/304773，標題為“便攜式散射和熒光細胞計數(shù)儀”(參見“PortableScatteringandFluorescenceCytometer”)，它通過引用結合于本文。本發(fā)明還涉及Cabuz等人于2003年4月15日提交的美國專利號6549275B1，標題為“流式細胞計數(shù)儀的光學檢測系統(tǒng)”(參見“OpticalDetectionSystemforFlowCytometry”)；Cabuz等人于2003年7月22日提交的美國專利號6597438B1，標題為“便攜式流式細胞計數(shù)儀”(參見“PortableFlowCytometer”)；Cabuz等人于2002年5月7日提交的美國專利號6382228B1，標題為“流式細胞術的流體驅(qū)動系統(tǒng)”(參見“FluidDrivingSystemforFlowCytometry”)；Fritz于2004年3月2日提交的美國專利號6700130B2，標題為“流式細胞術的光學檢測系統(tǒng)”(參見“OpticalDetectionSystemforFlowCytometry”)；以及Ohnstein等人于2001年6月5日提交的美國專利號6240944B1，標題為“用于按比例的壓力或流速控制的可尋址閥門陣列”(參見“AddressableValveArraysforProportionalPressureorFlowControl”)；所有這些通過引用結合于本文。術語“流體”可以在本文用作包括作為物種的氣體和液體的一般術語。例如，空氣、氣體、水和油都是流體。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是一種使用復用方案的細胞計數(shù)器的光學系統(tǒng)，用于檢測多種波長的光來獲取關于光撞擊細胞計數(shù)儀的流通道中的顆粒的信息。圖1示出具有一個檢測器的復用多波長光散射系統(tǒng)；以及圖2是光信號與它們各自調(diào)制頻率的圖表。圖3是作為可以使用復用多波長光散射系統(tǒng)的示范示例的細胞計數(shù)儀的示意圖。具體實施例方式可以通過在多個波長下測量顆粒的光學散射特性來實現(xiàn)性能的改進(即精度、選擇性、可靠性等)。本發(fā)明可以提供對所有波長使用單個檢測器裝置來實現(xiàn)此測量方法的方式。可以按唯一頻率調(diào)制每個波長的光源，其充分與其他調(diào)制的光源分開以使它的信號能夠在檢測器的輸出處清楚地被解復用?？梢栽谙嗤瑱z測器裝置上收集來自所有調(diào)制的光源而被測顆粒散射的光。利用流式細胞計數(shù)儀，可以通過執(zhí)行多維測量，例如顆粒容積、在各種角度的散射和在各種波長中散射來實現(xiàn)計數(shù)和辨別多個顆粒類型(例如血液細胞)上提高鑒別和精度。本發(fā)明可以呈示對該光學探詢技術(即多波散射)的改進?？梢栽谘刂魍ǖ赖目臻g上分開的位置處進行多個波長散射。這可能要求定時上的仔細同步以及多個檢測器陣列和頻譜濾波器?？梢允褂酶鞣N波長光源的調(diào)制頻率復用來避免此難題?？梢园次ㄒ磺易銐蚋叩念l率調(diào)制每個光源以滿足系統(tǒng)帶寬的要求。可以將這些光源疊合到一個光學輸入路徑中，并同時聚焦到相同顆粒位置上。然后可以將按多種波長散射光收集到相同檢測器陣列上，以確定角度信息，可以通過對檢測器信號執(zhí)行時間濾波(例如傅里葉變換方法)來分離不同波長的信號。圖1示出實現(xiàn)本發(fā)明的示范示例。該附圖示出通道11的截面圖。通道11可以是細胞計數(shù)儀的流或測量通道。它可以具有通過通道11移動的顆粒12的核心流?？梢詫⒑蓄w粒12的核心流視為流入附圖的表面。通道11可以是長的?？梢允惯B同顆粒12的核心流與通道11的內(nèi)表面保持距離，其中通道11具有環(huán)繞核心流的外套流體(sheathingfluid)。通道11的截面位置可以是可置入光源和檢測器設置的地方。通道11可以具有透明窗口13和14以利于光源檢測器設置。光束15可以通過窗口13進入通道11，撞擊顆粒12，由此可能將光束15散射成可以通過窗口14離開通道11的光16。光16可以被檢測器17感測到。檢測器17可以是環(huán)類型的，具有對光敏感的表面區(qū)域18的圓環(huán)?？梢酝ㄟ^也對光16敏感的另一個圓環(huán)表面區(qū)域19來延伸檢測器17。光敏表面18和19可以是通過對光不敏感的圓環(huán)區(qū)域21彼此隔離的形式。還可以通過中央光敏區(qū)域22進一步延伸檢測器17，中央光敏區(qū)域22通過對光不敏感的圓環(huán)區(qū)域23與光敏圓環(huán)19隔離。可以將檢測器17延伸以包括按需要數(shù)量的圓環(huán)檢測器，每個檢測器對應它自己的預定圓環(huán)間隔。圓環(huán)檢測器或該檢測器的其他類型的檢測器陣列可以提供表示按各個角度撞擊檢測器的光的電信號。即，一個電信號可以表示第一角度的檢測到的光；另一個電信號可以表示第二角度的檢測到的光；并依此類推?？梢詮纳⑸涔猥@取有關顆粒12的各種類型的信息。首先，可以利用至檢測器17的光束15的連續(xù)間斷來進行顆粒12的計數(shù)?？梢詮淖矒魴z測器17的散射光獲取有關顆粒12的尺寸、形狀、表面等的其他信息?？梢愿鶕?jù)來自各種檢測器17表面的信號以電子方式記錄散射光的量值和此類光在檢測器17上的位置。如果已知各種波長的散射光，則可以從散射光獲取另一個信息維。各種波長的光束15可以不同方式從顆粒12散射。即一個波長的光束可以與相同位置上顆粒(或甚至相同顆粒)的相同撞擊點的另一個波長的光束不同的方式散射。這些散射的差異可以提供有關顆粒的附加信息。為了實現(xiàn)投影，可以利用本發(fā)明實現(xiàn)具有各種但是可識別頻率的光的光束15。光束15可以由多(n)個光源24、25和26的光組成。光源24可以發(fā)射或發(fā)出具有波長λ1的光束27，光源25可以發(fā)射或發(fā)出具有波長λ2的光束28，以及光源26可以發(fā)出具有波長λn的光束29。在光源25和光源26之間可以是大量分別具有不同波長的光束的相似光源。光束27可以從光源24傳播到疊合分色鏡組30中的分量分色鏡31。鏡31可以將光束27的至少一部分約90度地反射到通道11。光束28可以傳播到分色鏡組30的分色鏡32。鏡32可以將光束28的至少一部分約90度地偏轉(zhuǎn)和/或反射到通道11。光束29可以傳播到分色鏡組30的分色鏡33。鏡33可以將光束29的至少一部分約90度地反射到通道11。在光束28和29之間和鏡32和33之間分別可以有附加的光束和鏡。當光束27向通道11傳播時，它可以至少部分通過鏡32和33和這些鏡之間的任何附加反射鏡。相似地，當光束28向通道11傳播時，它可以至少部分經(jīng)過鏡33和鏡32與33之間的任何鏡。最終的光束15可能包含光束27、28和29和由位于分色鏡組30的鏡32和33之間的其他鏡反射或偏轉(zhuǎn)的任何光束。光束15可以通過通道11的孔徑34、光學元件35和窗口13。因為光束15可以通過通道11的窗口13，撞擊顆粒12并作為光束16散射，光束16通過窗口14到達檢測器17，所以可能感興趣的是確定光束16的每一個具有哪個波長。在從檢測器17輸出的電信號中識別反射光的波長或光源的方式中也許并沒有明顯答案。為了識別所檢測到的光16的波長(散射的或非散射的)，可以通過對來自每個光源的光進行調(diào)制來實現(xiàn)。即，調(diào)制器36可以利用頻率f1來調(diào)制光源24的輸出。同樣，調(diào)制器37可以利用頻率f2來調(diào)制光源25的輸出，以及調(diào)制器38可以利用頻率fn來調(diào)制光源26的輸出。在調(diào)制器37和38之間，可以有其他調(diào)制器以調(diào)制可設在光源25和26之間的其他波長的附加光源。該方法可以視為光源的頻率復用。可以通過計算機/處理器40連接并控制調(diào)制器36、37、38和其他調(diào)制器。檢測器17的輸出可以經(jīng)過頻率分析儀39，頻率分析儀39可以將檢測到的光16和15信號解復用，并根據(jù)信號的波長和各自光源將光分離成分量信號?？梢詫⑦@些信號提供計算機/處理器40以供執(zhí)行分析、計數(shù)、識別、記錄和/或其他操作。與信號頻率相比，調(diào)制頻率可以相對較高。圖2呈示根據(jù)頻率復用信號的圖表。作為示范示例，信號41的波長可以具有在10.0MHz處復用的波長λ1，信號42可具有在10.3MHz處復用的波長λ2，以及信號43可具有在10.6MHz處復用的波長λn。可以在其他頻率處復用其他波長的附加信號，以供在檢測器17的輸出處解復用。圖3是可以結合復用的多波長光散射系統(tǒng)的示范應用的細胞計數(shù)儀的示意圖。細胞計數(shù)儀45可以具有顆粒12的核心流的通道11。雖然本發(fā)明是參考至少一個示范實施例來描述的，但是顯然閱讀和理解了本說明書時本領域技術人員將顯見到許多變化和修改。因此，應該在現(xiàn)有技術的角度將所附權利要求盡可能廣義地解釋為包括所有此類變化和修改。權利要求1.一種多波長光系統(tǒng)，包括多個光源；所述多個光源附近的至少一個反射鏡；連接到所述多個光源的至少一個復用器；目標附近的檢測器；以及連接到所述檢測器的解復用器。2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述至少一個復用器和所述檢測器的處理器。3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個復用器是頻率調(diào)制器；以及所述處理器包括頻率分析儀。4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測器具有在各種角度間隔檢測光的光敏部分。5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述檢測器的解復用器。6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述至少一個復用器和所述解復用器的處理器。7.一種多波長光系統(tǒng)，包括具有第一波長的第一光源；具有第二波長的第二光源；具有第一調(diào)制頻率且連接到所述第一光源的第一調(diào)制器；具有第二調(diào)制頻率且連接到所述第二光源的第二調(diào)制器；在所述第一和第二光源附近的光組合器；在所述光組合器的輸出附近的檢測器機構；以及連接到所述檢測器的頻率解復用器。8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測器機構是檢測器陣列。9.如權利要求7所述的系統(tǒng)，還包括具有第三波長的第三光源；以及具有第三調(diào)制頻率且連接到所述第三光源的第三調(diào)制器；以及其中，所述光組合器在所述第三光源附近。10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中，將所述光組合器的輸出聚焦到目標上；以及所述檢測器機構在所述目標附近。11.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，可以根據(jù)光源拆分來自所述檢測器機構的信號。12.如權利要求10所述的系統(tǒng)，其中，可以根據(jù)撞擊所述檢測器機構的光的波長來將從所述檢測器機構輸出的信號解復用。13.一種多波長光學系統(tǒng)，包括多個光源；連接到每個光源的頻率調(diào)制器；在每個光源附近具有部件以及具有導向目標的光輸出的疊合分色鏡；所述目標附近的光檢測器；以及連接到所述光檢測器的頻率分析儀。14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述多個光源的至少一個光源發(fā)射具有波長不同于另一個光源發(fā)射的光的波長的光；以及所述至少一個光源發(fā)射具有頻率不同于調(diào)制另一個光源發(fā)射的光所用的頻率的光。15.如權利要求14所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述檢測器的頻率分析儀；以及其中，由所述頻率分析儀將所述多個光源的一個波長的所述至少一個光源發(fā)射的光所導致的信號從所述多個光源的另一個波長的另一個光源發(fā)射的光所導致的信號區(qū)分出來。16.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述疊合分色鏡將所述多個光源的每個光源發(fā)射的光疊合成導向目標的一個光輸出。17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述光檢測器包括圓環(huán)檢測器。18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述光檢測器包括同心的圓環(huán)檢測器陣列。19.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述目標是細胞計數(shù)儀的液流通道的核心流。20.如權利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述光檢測器包括FALS檢測器。21.如權利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述光檢測器包括SALS檢測器。22.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述光檢測器包括計數(shù)檢測器。23.如權利要求22所述的系統(tǒng)，還包括所述液流通道附近的第二光檢測器；以及其中，將所述一個光輸出的一部分導向所述液流通道的另一個部分。24.如權利要求23所述的系統(tǒng)，其中，來自所述第一和第二光檢測器的信號可具有有關所述核心流的速度信息。25.一種用于識別檢測到的具有不同波長的光束的分量的方法，包括利用第一頻率調(diào)制具有第一波長的第一光；利用另一個頻率調(diào)制具有另一個波長的至少另一個光；將具有所述第一波長的光與具有所述另一個波長的所述至少另一個光組合成光束；利用檢測器檢測所述光束，所述檢測器將檢測到的光轉(zhuǎn)換成電信號；以及將所述電信號分析成表示所述第一波長的光的信號和表示具有另一個波長的所述至少另一個光的信號。26.如權利要求25所述的方法，還包括將所述光束導向到目標。27.如權利要求26所述的方法，其中，所述目標是細胞計數(shù)儀液流通道的核心流。28.如權利要求26所述的方法，其中，所述檢測器檢測所述目標散射的光。29.如權利要求28所述的方法，其中，所述檢測器是圓環(huán)檢測器。30.如權利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測器具有同心的圓環(huán)檢測器陣列。31.如權利要求28所述的方法，其中，所述檢測器包括用于確定光方向的不同角度間隔上的光量的個體檢測器陣列。32.從表示光的電信號中根據(jù)波長識別光分量的裝置，包括用于提供具有第一波長的第一光的裝置；用于提供具有另一個波長的至少另一個光的裝置；用于利用第一頻率調(diào)制所述第一光的裝置；用于利用另一個頻率調(diào)制所述至少另一個光的裝置；用于將所述第一光和所述至少另一個光組合成單個光的裝置；用于將所述單個光轉(zhuǎn)換成電信號的裝置；以及用于分別根據(jù)所述第一頻率和另一個頻率，將所述電信號分析成表示所述第一光的第一信號和表示所述至少另一個光的至少另一個信號的裝置。33.如權利要求32所述的裝置，還包括用于將所述單個光導向到目標的裝置。34.如權利要求33所述的裝置，其中，所述目標是細胞計數(shù)儀的液流通道的核心流。35.如權利要求34所述的裝置，其中，所述單個光是散射光。36.如權利要求35所述的裝置，其中，用于將所述單個光轉(zhuǎn)換成電信號的裝置還包括，檢測各種角度散射的光并將所述光轉(zhuǎn)換成表示所述各種角度的光的電信號。37.如權利要求35所述的裝置，其中，將所述電信號分開的裝置是頻率分析儀。全文摘要一種具有組合成一個光束的各種波長的光輸出的復用光源組。該光束可以撞擊細胞計數(shù)儀的流通道中的顆粒?？梢杂蓹z測器感測離開流通道的光，并根據(jù)波長區(qū)分該光。文檔編號G01N15/14GK101052867SQ200580036698公開日2007年10月10日申請日期2005年9月1日優(yōu)先權日2004年9月1日發(fā)明者J·A·科克斯,D·J·祖克申請人:霍尼韋爾國際公司