專利名稱：光照射裝置、微粒分析裝置和光照射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光照射裝置、微粒分析裝置以及光照射方法。 特別地，本發(fā)明涉及一種用光照射流道中的樣本的技術(shù)。
背景技術(shù)：
用諸如激光的定向光照射的技術(shù)^皮廣泛應(yīng)用于光譜測定法、加 工技術(shù)等。定向光具有單一波長和線列相位。當(dāng)用透鏡等會(huì)聚定向 光時(shí)，光可^C聚集成一個(gè)小點(diǎn)。因而，定向光有照射點(diǎn)具有高能量 密度的特性。
激光光譜法可分為線性激光光譜法、非線性激光光譜法等。與 4吏用現(xiàn)有光源的光語法相比，用于吸收光i普或激發(fā)光"i普的測量的線 性激光光譜法具有高靈敏度和分辨率。非線性激光光譜法可以提供 有更高靈敏度和分辨率的光譜。例如，非線性激光光譜法包括激光 誘導(dǎo)熒光光譜法、激光拉曼光譜法、相干反斯托克斯拉曼光譜法 (CARS)、偏光光i昝法、共才展電離光i普法、光聲光i普法等等。特別
例如，激光照射技術(shù)^皮用在流動(dòng)細(xì)胞計(jì)量術(shù)中(參考"細(xì)胞工
程學(xué)附加巻試-驗(yàn)方案系列，靈活的流動(dòng)細(xì)胞計(jì)量術(shù)(Cell Technology Supplementary Volume: Experiment Protocol Series, Flow Cytometry With Flexibility )" , Hiromitsu Nakauchi著，2006年8月 31日由ShujunshaCo. Ltd.出片反，第二片反，12 ~ 13頁)。；克動(dòng)細(xì)月包i十 量術(shù)是一種將活細(xì)胞作為測量對象進(jìn)行分類，并且分析例如細(xì)胞功 能的測量方法。將細(xì)胞送入層流，并且用激光照射通過流動(dòng)單元的 細(xì)胞。照射引起熒光或散射光的產(chǎn)生，并且對該光進(jìn)行測量。脈沖 檢測系統(tǒng)檢測當(dāng)細(xì)胞通過激光照射點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的焚光或散射光，諸如 電月永沖。脈沖4企測系統(tǒng)通過分析電3永沖的"永沖高度、^永沖寬度、月永 沖面積來分析細(xì)胞。利用從單個(gè)細(xì)胞發(fā)射的熒光或散射光的檢測， 可以分析活細(xì)胞的特性。

發(fā)明內(nèi)容
然而，當(dāng)必須連續(xù)或長時(shí)間地提供利用諸如激光的定向光的照 射時(shí)，激光等光源的壽命或工作時(shí)間受到限制。同樣地，當(dāng)用定向 光照射流道中的才羊本時(shí)，才艮才居流道中的樣本的位置與激光照射點(diǎn)的 位置之間的關(guān)系，可能產(chǎn)生照射不均勻、照射偏離或散焦。
因此，希望4是供一種可以防止照射不均勻、照射偏離或散焦產(chǎn) 生的光照射裝置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了 一種用定向光照射流道中的樣本 的光照射裝置。光照射裝置至少包括光源，發(fā)射定向光；以及照射 控制單元，用光照射在流道中的樣本、獲得樣本的位置信息、并且 基于該位置信息來控制定性光的照射。
因?yàn)轭A(yù)先獲得了流道中的樣本的位置信息，所以定向光可以照 射更精確的位置或深度。因此，可以為流道中的樣本精確地才是供照
射，而無需連續(xù)或長時(shí)間的照射。同樣地，可以減少照射不均勻、 照射偏離以及散焦。
在此實(shí)施例中，用于獲得位置信息的光的照射目標(biāo)位置優(yōu)選為 在流道中位于定向光的照射目標(biāo)位置上游的位置。并且，用于獲得 位置信息的光優(yōu)選照射在流道中的多個(gè)位置。因此，可以獲得更精 確的位置信息。
在此實(shí)施例中，用于獲得位置信息的光優(yōu)選通過分離所發(fā)射的 定向光而獲得。由于定向光^皮分離，所以可以減少所需的光源4汰量。 因此，可以簡化光照射裝置的構(gòu)造。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種微粒分析裝置。
樣丈粒分析裝置包括光照射部，其具有光源，發(fā)射定向光；以及照射
控制單元，用光照射在流道中的微粒、獲得微粒的位置信息、并且 基于該位置信息來控制定向光的照射。因?yàn)轭A(yù)先獲得了在流道中的 樣本的位置信息，所以可以減少定性光的照射不均勻、照射偏離以 及散焦。因此，該微粒分析裝置可以提供更加高度精確的分析。
在此實(shí)施例中，微粒分析裝置優(yōu)選還包4舌基于位置信息對流道 中的微粒進(jìn)行加工的加工部、基于位置信息對流道中的微粒進(jìn)行處 理的處理部、以及基于位置信息對流道中的纟效粒進(jìn)行分類的分類部 中的至少一個(gè)。因此，不^f又可將位置信息反映^會(huì)利用光照射部進(jìn)行 的光照射，還可以反映給加工、處理或分類的工序。因此，可以高 度精確地執(zhí)行加工、處理或分類的工序。
這里，"力口工"意為對樣本進(jìn)行的任何加工的加合。力口工包括 才幾才成加工和人工加工。"處理"意為對樣本進(jìn)4亍的4壬4可處理的加合。
"分類"意為按照特定標(biāo)準(zhǔn)對樣本進(jìn)行分類。
此外，根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供了用定向光照射在流道
中的樣本的光照射方法。此方法至少包括以下步驟用光照射在流 道中的樣本，并獲得該樣本的位置信息，并且基于該位置信息用定 向光來照射樣本。
利用此實(shí)施例，由于獲4尋了在流道中的樣本的位置4言息，故可 以寸吏定向光照射適當(dāng)?shù)奈恢谩?br>

圖1是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第 一實(shí)施例的光照射裝置的 示圖2是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光照射裝置的 示圖3是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光照射裝置的 示圖4是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的光照射裝置的 示圖5是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的光照射裝置的 示圖；以及
圖6是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的光照射裝置的 示具體實(shí)施例方式
下文中，將參照附圖4根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來描述光照射裝置。應(yīng)注意，在附圖中示出的實(shí)施例僅是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例的實(shí)例，其并不意為限制本發(fā)明的范圍。
圖1是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光照射裝置的示圖。
在圖1中，示出了光照射裝置1?？梢愿鶕?jù)使用目的來選擇光 照射裝置1的尺寸和排列?？稍诒景l(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)或修改光照射 裝置1的構(gòu)造。
光照射裝置1至少包括存在樣本A的流道11、以及光源12和 13。光源12發(fā)射用于照射的光L12以獲得樣本A的位置信息。光 源12用作對于光源13的照射控制單元。光源13發(fā)射定向光L13。
光源13發(fā)射的定向光并沒有具體的限制。例如，可以4吏用 ;敫光或發(fā)光二才及管(LED)的定向光。
例如，當(dāng)使用激光時(shí)，激光類型不受限制?？蛇x擇適合于使用 目的的激光。使用目的可以是分析、測量、加熱或加工?？蛇x擇適 合于使用目的的介質(zhì)。例如，介質(zhì)可以是半導(dǎo)體激光器、液體激光 器、氣體激光器或固體激光器。
半導(dǎo)體激光器可以是GaAs激光器或者InGaAsP激光器。氣體 激光器可以是He-Ne激光器(紅色)、Ar激光器(可見，藍(lán)色或綠色)、C02激光器(紅外線)或受激準(zhǔn)分子激光器(紫色或其他顏色)。 液體激光器可以是染料激光器。固體激光器可以是紅寶石激光器、 YAG激光器或玻璃激光器。并且，可以使用二^ l管泵浦固體激光器(DPSS)。 DPSS通過激光二極管(LD)激發(fā)諸如Nd:YAG的固態(tài) 介質(zhì)用于振蕩。
樣本A沿在流道11中的箭頭F指示的方向流動(dòng)。光源12用光 L12照射樣本A。光L12的照射位置對應(yīng)于照射點(diǎn)S12的位置。當(dāng) 用光L12照射樣本A時(shí)，生成測量對象光L12'。；險(xiǎn)測器14測量該 測量對象光L12'。因此，可以獲得樣本A的位置信息。
才莫數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC )等將測量對象光L12'的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)，并且計(jì)算機(jī)用算術(shù)方法處理該信號(hào)。盡管未示出，處理過 的信號(hào)可以反饋給檢測器14，作為用于控制光源13的照射的信息。
測量對象光L12'的類型不受限制?？梢钥紤]樣本A的類型、 測量條件等采用適合的檢測方法。測量對象光L12'可以是從樣本A 產(chǎn)生的熒光或散射光。檢測方法的實(shí)例可以是預(yù)先用熒光材料標(biāo)記 樣本A,光源12使用作為光L12的激發(fā)光來照射樣本A,并且檢 測作為照射結(jié)果而產(chǎn)生的焚光(作為測量對象光L12')。
當(dāng)使用熒光染料時(shí)，可以使用與L12的波長(例如激光的波長) 相對應(yīng)的焚光染料。例如，當(dāng)使用Ar離子激光(488 nm)時(shí)，可 以使用諸如異硫氰酸熒光素(FITC)、藻紅蛋白(PE)或多曱藻葉 綠素蛋白(PerCP)的焚光染料。當(dāng)使用He-Ne激光器(633 nm ) 時(shí)，可以使用諸如別藻藍(lán)蛋白(APC)、或APC-Cy7的熒光染料。 當(dāng)4吏用染料激光器(598 nm)時(shí)，可以使用諸如德克薩斯紅(Texas Red) (TR)的焚光染料。當(dāng)使用鉻激光器(407 nm )或半導(dǎo)體激 光器時(shí)，可以使用諸如喀斯喀特藍(lán)(Cascade Blue )的熒光染料。
使用測量對象光L12'的檢測方法的另 一個(gè)實(shí)例是不執(zhí)行標(biāo)記 等，而^r測從樣本A的散射光。例如，可以^r測當(dāng)激光通過樣本A 時(shí)產(chǎn)生的散射光。
基于所獲得的位置信息，其后的光源13向照射點(diǎn)S13發(fā)射定 向光L13。照射控制單元基于所獲得的位置信息來控制照射條件。
當(dāng)樣本A在流道11中移動(dòng)(參見圖1中的箭頭F)時(shí)，由于 用定向光L13進(jìn)行的照射依賴于樣本A在流道11中移動(dòng)的速度或 樣本A的位置，故可能產(chǎn)生照射不均勻。在過去，只是在樣本A 通過定向光的照射點(diǎn)時(shí)^r測和測量樣本A。因此，4艮難獲得詳細(xì)的 位置信息。因此，用定向光L13照射樣本A可能不充分，必須沖丸行 長時(shí)間的照射，并且增加照射點(diǎn)的直徑。
具體地i兌，當(dāng)樣本A的尺寸小于流道11的流道寬度時(shí)，才羊本 A以一定自由度在流道11中移動(dòng)。這樣，才艮據(jù)定向光L13的照射 點(diǎn)S13的光束直徑，可能會(huì)引起照射不均勻、照射偏離或散焦。這 種有缺陷的照射可能是定向光L13的照射效率降低的因素。另夕卜， 用定向光L13進(jìn)行的照射必須持續(xù)進(jìn)行以克服上述問題。因此，光 源13的壽命減少了，并且其工作時(shí)間受到限制。
相反，預(yù)先在位于照射點(diǎn)S13的上游位置通過照射控制單元4全 測樣本A的位置信息。因此，可以獲4尋在流道11中的樣本A的移 動(dòng)速度、位置和層流寬度。照射控制單元可以基于位置信息調(diào)節(jié)例 如照射強(qiáng)度、照射時(shí)間和照射位置。
樣本A的位置信息表示了與流道11中的樣本A的流速和三維 位置有關(guān)的信息。位置信息包含與流道ll中的樣本A的向量有關(guān) 的各種信息。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，利用流道11中的樣本A的位置信息， 可以調(diào)節(jié)或伊"匕定向光L13的照射強(qiáng)度、照射時(shí)間和照射4立置。結(jié) 果，可以減少照射不均勻、.照射偏離、散焦等等。而且，利用位置 4言息，可以預(yù)計(jì)才羊本A 乂人照射點(diǎn)S12移動(dòng)到照射點(diǎn)S13的時(shí)間。
因此，利用本發(fā)明的實(shí)施例，可以^是供一種控制使得當(dāng)樣本A 到達(dá)照射點(diǎn)S13時(shí)用定向光L13照射樣本A。利用此控制，光源 13不必連續(xù)地發(fā)射定向光L13。這可以有利于增加光源的壽命，并 減小光照射裝置的負(fù)荷。
例如，基于樣本A從照射點(diǎn)S12移動(dòng)到照射點(diǎn)S13的時(shí)間，可 以予貞計(jì)才羊本A到達(dá)照射點(diǎn)S13的時(shí)間，/人而確定用定向光L13照 射樣本A的時(shí)刻。用定向光L13進(jìn)行的照射不必連續(xù)進(jìn)行。故可以 進(jìn)一步增加光源13的壽命。而且，可以檢測包含樣本深度(Z方向) 和樣本的移動(dòng)速度的位置信息。因此，可以將檢測數(shù)據(jù)反映給用于 對樣本進(jìn)行加工、處理或分類的工序(獨(dú)立地4丸行這些工序)。即， 才企測^t一居可以:被用作這些工序的觸發(fā)定時(shí)。
如果需要，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光照射裝置1可以檢測作為 測量光L13'(當(dāng)光源13用光照射樣本A時(shí)產(chǎn)生)的光。在此情況 下，光照射裝置1可以被用作例如光譜測定儀器。具體地說，可以 -i殳置對應(yīng)于光源13的光4妄收部15。在jt匕情況下，如上所述，可以 檢測萸光或散射光作為測量光。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在流道11中的樣本A的類型不受限制。 例如，即使當(dāng)樣本A是諸如細(xì)胞或珠的纟效粒或結(jié)構(gòu)時(shí)，也可以精確 地照射樣本A。在流道ll中提供的介質(zhì)可以是任意的溶液或氣體， 只要該介質(zhì)是流體。可以考慮樣本A的類型、照射條件等來適當(dāng)?shù)?選擇介質(zhì)。
同樣地，向其反映位置信息的構(gòu)造不限于用于光照射的光學(xué)系 統(tǒng)。例如，可以i殳置流速控制單元。流速控制單元基于樣本的位置 信息(具體地說，移動(dòng)速度等)控制介質(zhì)在流道11中的流速。利 用基于位置信息調(diào)節(jié)介質(zhì)在流道11中的流速，定向光L13可以照 射更精確的樣本A的位置。
此外，可以i殳置定位單元。定位單元基于位置信息定位樣本A， 該才羊本A是作為在定向光L13的照射點(diǎn)S13處的照射對象?？梢?預(yù)計(jì)樣本^皮送至照射點(diǎn)S13的時(shí)刻，,人而只在預(yù)定期間內(nèi)的適當(dāng)時(shí) 刻定位樣本A。利用定位單元，定向光L13可以照射更精確的位置。 用于調(diào)節(jié)流速的單元和用于定位的單元不限于上述單元。例如，流 速可以直4妄進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者流道可以由彈性樹脂等構(gòu)成并且流道寬 度可以通過擠壓等變形。
光L12的照射點(diǎn)S12的光點(diǎn)直徑不受限制。優(yōu)選地，光點(diǎn)直徑 可小于流道11的流道寬度Dy。因?yàn)楣恻c(diǎn)直徑小于流道寬度Dy,故 可以獲得更精確的位置信息。位置信息提供樣本A在流道寬度Dy 方向上的位置。
用于獲得位置信息的光L12的照射點(diǎn)S12優(yōu)選位于緊挨定向光 L13的照射點(diǎn)S13的上游。因?yàn)楂@得了位于緊挨照射點(diǎn)S13上游的 位置的位置信息，故可以更4青確地獲得定向光L13的照射點(diǎn)S13的 適當(dāng)?shù)恼丈淠繕?biāo)位置。
而且，定向光L13的照射點(diǎn)S13的光點(diǎn)形狀、光點(diǎn)尺寸(例如， 光束直徑)、光量、能線圖(energy profile)等沒有具體的限制，而 可以根據(jù)使用目的來適當(dāng)確定。
圖2是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光照射裝置的 示圖。
在圖2中，示出了光照射裝置2。光照射裝置2與第一實(shí)施例 的光照射裝置的不同在于獲得位置信息的光照射位置。下文中，將 主要描述不同點(diǎn)，而省略與第一實(shí)施例的相同點(diǎn)的描述。圖2只示 出了光照射的照射光點(diǎn)位置，省略了其他部分。
光照射裝置2用光照射在流道21中的樣本A以獲得位置信息， 光^皮發(fā)射到多個(gè)照射點(diǎn)S22、 S23和S24。然后，基于獲得的位置 信息將定向光發(fā)射到照射點(diǎn)S25。
因?yàn)橛糜讷@得位置信息的光被發(fā)射到多個(gè)照射點(diǎn)S22、 S23和 S24 ，所以可以;險(xiǎn)測到樣本A的詳細(xì)的位置信息。
例如，在圖2中，當(dāng)樣本A位于某一位置/人而l吏其在照射點(diǎn) S22和S23之間延伸(參見圖2中的虛線區(qū)域)時(shí)，基于從^皮發(fā)射 到照射點(diǎn)S22的光獲得的測量對象光(未示出)和從被發(fā)射到照射 點(diǎn)S23的光獲得的測量對象光(未示出)，可以檢測到樣本A的位
置信息。
為了更一青確地獲得樣本A在流道21的流道方向(Dx )和流道
的寬度方向(Dy)上的位置，需要在流道方向和流道的寬度方向上
的不同位置i殳置多個(gè)照射點(diǎn)。具體地-說，參照圖2，將照射點(diǎn)S23
i殳置在照射點(diǎn)S22的下游和下方，而爿夸照射點(diǎn)S24 i殳置在照射點(diǎn)
S23的下游和下方。利用此配置，可以獲得樣本A的時(shí)間差位置信 臺(tái)、
檢測不限于二維位置信息(Dx和Dy)的檢測。當(dāng)要檢測三維 位置4言息時(shí)，可以調(diào)節(jié)和i殳置多個(gè)照射點(diǎn)的焦點(diǎn)4立置。因此，可以 檢測在深度方向(Z方向)上的位置信息。
用于獲得多個(gè)位置的位置信息的光發(fā)射方法不受限制。可以分 別為照射點(diǎn)提供多個(gè)光源、單個(gè)光源可以在掃描期間執(zhí)行照射、或 者可以分離從單個(gè)光源發(fā)射的光。
當(dāng)單個(gè)光源掃描時(shí)，掃描不限于二維掃描，而可以是包含在流 道21的深度方向上的掃描的三維掃描。掃描單元沒有具體的限制。 而可以4吏用3見有的掃描單元。
盡管未示出，可以分別為照射點(diǎn)S22、 S23和S24設(shè)置檢測器。
利用這些檢測器，基于通過4企測器獲得的測量數(shù)據(jù)，可以獲得樣本 A的精確的位置信息。
圖3是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光照射裝置的 示圖。
在圖3中，示出了光照射裝置3。光照射裝置3與第一實(shí)施例 的光照射裝置的不同在于獲得位置信息的光照射的照射點(diǎn)位置、流 道31的形狀等。下文中，將主要描述不同點(diǎn)，而省略與第一實(shí)施 例的相同點(diǎn)的描述。圖3只示出了光照射的照射點(diǎn)位置，而省略了 其他部分。
光照射裝置3包括具有朝著照射位置的上游側(cè)方向分盆的結(jié)構(gòu) 的;充道31。以移動(dòng)方向F！送入的才羊本A禾口以移動(dòng)方向F2送入的才羊 本A匯合，然后以移動(dòng)方向F3纟皮送向照射位置。
光照射裝置3用光照射流道31中的樣本A用于獲得位置信息， 光被發(fā)射到9個(gè)照射點(diǎn)S32。然后，基于所獲得的位置信息將定向 光發(fā)射到照射點(diǎn)S33。
因?yàn)橛糜讷@得位置信息的光^皮發(fā)射到在流道31中的多個(gè)照射 點(diǎn)S32，所以可以4企測到?jīng)_羊本A的詳細(xì)的4立置4言息。在光照射裝置 3中，假想流道31被分成基本上以網(wǎng)格形式排列的區(qū)域。用于獲得 位置信息的光被發(fā)射到每個(gè)區(qū)域。
當(dāng)流道31分盆時(shí)，樣本A以移動(dòng)方向Fj皮送入流道31,并伴
隨有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或其他運(yùn)動(dòng)。在此情況下，可以增加用于獲得位置信 息的光的照射點(diǎn)S32的數(shù)量4吏其覆蓋流道31中的流道空間。因此， 可以獲得樣本A的時(shí)間差位置信息。結(jié)果，可以;險(xiǎn)測到更精確的位 置信息。
圖4是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的光照射裝置的 示圖。
在圖4中，示出了光照射裝置4。光照射裝置4與第一實(shí)施例 的光照射裝置的不同在于作為用于獲得位置信息的光照射的結(jié)果 的照射點(diǎn)位于定向光的照射點(diǎn)的上游和下游。下文中，將主要描述 不同點(diǎn)，而省略與第一實(shí)施例的相同點(diǎn)的描述。圖4只示出了光照 射的照射點(diǎn)位置，而省略了其他部分。
光照射裝置4用光照射流道41中的樣本A用于獲得位置信息， 該光4皮發(fā)射到照射點(diǎn)S42。然后，定向光#皮發(fā)射到照射點(diǎn)S43。 ot匕 外，用于獲得位置信息的光^皮發(fā)射到位于照射點(diǎn)S43下游的照射點(diǎn) S44。因?yàn)橛糜讷@得位置信息的光被發(fā)射到照射點(diǎn)S42和S44，所 以可以獲得更精確的位置信息。
另夕卜，因?yàn)樵诙ㄏ蚬獗话l(fā)射到照射點(diǎn)S43之后，用于獲得位置 信息的光被發(fā)射到照射點(diǎn)S44，所以可以獲得位于流道41下游區(qū)域 的用定向光照射的樣本A的位置。即使未在上游的照射點(diǎn)S42斗企測 到測量只于象光，也可以在下游的照射點(diǎn)S44才全測到測量只于象光。因 此，可以獲得更精確的位置信息。如上所述，可以將在流道41的 下游區(qū)域的樣本A的位置信息反映^會(huì)定向光的光照射。
雖未示出，^f旦是當(dāng)在流道41的下游區(qū)域?qū)颖続進(jìn)行分類時(shí)， 可以反映位置信息以獲得樣本在流道41中的位置及其朝向預(yù)期的 分類位置的速度。這將在稍后進(jìn)行描述。
圖5是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的光照射裝置的 示圖。
在圖5中，示出了光照射裝置5。光照射裝置5與第一實(shí)施例 和其他實(shí)施例的光照射裝置的不同在于用于獲得位置信息的光在
掃描期間發(fā)射。下文中，將主要描述不同點(diǎn)，而省略與第一實(shí)施例
的相同點(diǎn)的描述。圖5只示出了光照射的照射點(diǎn)位置，而省略了其
他部分。
光照射裝置5在流道51的流道寬度方向上設(shè)置了照射點(diǎn)S521、
5522、 S523、 S524和S525，作為用于照射在流道51中的樣本A 的照射點(diǎn)。在照射點(diǎn)上的光照射由在掃描期間發(fā)射光的單個(gè)光源提 供(參見圖5中的箭頭)。在掃描期間的光照射的照射點(diǎn)S521、S522、
5523、 S524和S525可以是用于獲得位置信息的光的照射點(diǎn)，或者 是定向光的照射點(diǎn)。
由于用于獲得位置信息的光執(zhí)行掃描，故光源數(shù)量可以為一 個(gè)。因此，可以簡化光照射裝置的構(gòu)造。用于獲得位置信息的光優(yōu) 選為定向光。具體地說，作為用定向光照射流道51中的樣本A的 優(yōu)選的光照射方法，當(dāng)在流道51的流道寬度方向上進(jìn)行掃描時(shí)， 將提供小于流道51的流道寬度的照射點(diǎn)的定向光發(fā)射到樣本A上。
而且，因?yàn)樵趻呙杵陂g提供定向光的照射，故可以相對增加照 射點(diǎn)的面強(qiáng)度密度(參見圖5中的斜線區(qū)域)。結(jié)果，可以減小光 源的原始強(qiáng)度、提高激光聚集效率、并且減少耗電量。
通過光學(xué)掃描可以在流道51的所需位置形成多個(gè)照射點(diǎn)。因 此，不管在流道51中樣本A的位置如何，都可以通過在流道51中 高速的光照射掃描來檢測位置信息和測量對象光(熒光或散射光)。
定向光的掃描速度不限于恒定的速度，而可以考慮到使用目 的、照射條件等而變化。然而，高速掃描是優(yōu)選的。因此，可以可 靠地為在流道51中移動(dòng)的樣本A^是供光照射。此外，可以多次扭^ 行光照射。更具體地說，光照射優(yōu)選在如下的表達(dá)式(1)的條件 下執(zhí)行
<formula>formula see original document page 17</formula>其中Vi是樣本在流道中的移動(dòng)速度，V2是定向光的掃描速度，D, 是流道寬度，而D2是照射光點(diǎn)直徑。
用"樣本A在流道51中的移動(dòng)速度Vi"除"照射光點(diǎn)直徑D2" 得到表達(dá)式(1)的左側(cè)。這近似于樣本A通過照射光點(diǎn)直徑的時(shí) 間。照射光點(diǎn)直徑D2沒有具體的限制，然而，優(yōu)選在從l^im 100 )_im的范圍內(nèi)。樣本的移動(dòng)速度Vl沒有具體的限制，然而，優(yōu)選在 乂人0.1 m/s ~ 10 m/s的范圍內(nèi)。
用"定向光的掃描速度V2"除"流道寬度D,得到表達(dá)式(1 ) 的右側(cè)。這近似于定向光掃描流道寬度的掃描時(shí)間。流道寬度Dj 沒有具體的限制，然而，伊C選在/人10 jum~l mm的范圍內(nèi)。定向 光的掃描速度V2沒有具體的限制，然而，優(yōu)選在從1 m/s~50 m/s 的范圍內(nèi)。
即，當(dāng)樣本A通過照射光點(diǎn)直徑的同時(shí)至少用光照射整個(gè)流道 寬度一次。因此，為了增加掃描次數(shù)，需要(D2/v,)充分地大于 (D/V2)。具體》也i兌，需要(D2/v)比(D"V2)大2~10倍。在:t匕 情況下，當(dāng)樣本A通過照射點(diǎn)(例如，照射點(diǎn)S523)的同時(shí)可以 才丸4亍2~ 10次掃描。因此，可以增加定向光的效率。通過多次掃描 的積分檢測信號(hào)，可以進(jìn)一步改善定向光的信/噪(S/N)比。例如， 當(dāng)使用諸如熒光的相對較暗的對象時(shí)，熒光信號(hào)可得到增強(qiáng)而噪聲 被減少。
而且，當(dāng)用減小流道寬度Dt來代替高速掃描時(shí)，可以獲得相 似的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)闇p小了流道寬度D,，所以可減少照射點(diǎn)的掃描時(shí)間
(即，D,/V2)。利用掃描條件和流道結(jié)構(gòu)，可以用光多次照射樣本。
例如，當(dāng)^丸行N次光照射時(shí)，通過積分獲得的信號(hào)，可以進(jìn)一步將 檢測信號(hào)的信噪比改進(jìn)(N) 1/2倍。
光照射的掃描單元沒有具體的限制，然而，照射點(diǎn)的掃描優(yōu)選 通過檢流計(jì)鏡、電光元件、多棱鏡、MEMS元件等執(zhí)行。具體地說， 因?yàn)殡姽庠]有可動(dòng)的部分，因而穩(wěn)定且可靠，所以電光元件是 <尤選的?？梢浴嚼粲枚鄠€(gè)掃描單元。
圖6是簡要地示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的光照射裝置的 示圖。
在圖6中，示出了光照射裝置6。光照射裝置6的特征在于， 用于獲得位置信息的光和定向光是從單個(gè)光源發(fā)射的。下文中，將 主要描述不同點(diǎn)，而省略與第 一實(shí)施例的相同點(diǎn)的描述。
光照射裝置6 4吏用作為定向光的5敫光對存在樣本A的流道61 寺丸行激光照射。光照射裝置6包括發(fā)射激光L的光源62、激光控 制單元63、反射4竟64、光4冊裝置65和物4竟66。而且，光照射裝置 6包括檢測測量對象光L'的4企測器67以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC ) 68。
光源62可以是激光振蕩器，從中發(fā)射激光L。激光控制單元 63可以控制發(fā)射的激光L以獲得所需的照射強(qiáng)度、照射波長和照 射點(diǎn)。激光控制單元沒有具體限制，而可以考慮使用目的、照射的 定向光的類型等采用適當(dāng)?shù)姆椒ā?br> 例如，可以-使用作為光束擴(kuò)展器的凸透4竟等以調(diào)節(jié)激光L的光 束直徑。
激光L經(jīng)由反射4竟64入射到光柵裝置65上。激光L #:光柵裝 置65分離成三個(gè)激光光束，然后激光光束通過物4竟66，并且激光 光束被分別發(fā)射到流道61中的照射點(diǎn)(未示出)。
例如，光柵裝置可以是光柵、全息圖、MEMS元件、棱鏡等等。
只要光柵可以將激光L分解成多個(gè)激光光束，光柵的類型和結(jié) 構(gòu)沒有具體限制。光柵可以是利用反射型光柵等的單色器。光柵與 棱鏡相比具有增加色散的優(yōu)點(diǎn)，并且提供良好的波長分辨率。
全息圖是具有將入射激光分離成激光光束，并且使激光光束在 預(yù)定目標(biāo)位置上入射的功能的元件。例如，聚光鏡聚集從激光振蕩 器產(chǎn)生的激光L,并且全息圖透射聚集的激光L。全息圖具有與使 用聚集然后分解的激光光束L照射的照射點(diǎn)(未示出)的目標(biāo)位置 相對應(yīng)的干涉圖樣。因此，激光L可^皮分離成多個(gè)激光光束。
MEMS元件可以是例如壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS元件。在此情況下， 控制施加于MEMS元件的電壓值。因此，可以將激光L進(jìn)行振蕩 以使其沿著以預(yù)定角度稍微傾斜于激光L的入射方向的方向而發(fā) 射。在光源和書亍射光學(xué)元件等(未示出)之間i殳置這種MEMS元 件，從而可以投映出激光L的入射光的每一波長的衍射圖樣。
4皮分離成三個(gè)激光光束的激光L可^f吏用在用于獲得位置信息 的光的照射以及用主照射激光的照射中。具體地說，因?yàn)閬碜杂趩?個(gè)光源的激光^皮分離成激光光束，故部分激光光束可^皮用于才企測位 置信息。所分離的激光光束的數(shù)量不限于三個(gè)，而可以是任何所需 的數(shù)量。
當(dāng)在流道61的照射點(diǎn)4是供激光照射時(shí)，獲得測量對象光L，。 檢測器67檢測測量對象光L'。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 68將通過檢測
器67獲得的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。CPU等(未示出)用算術(shù) 方法處理作為位置信息的數(shù)字信號(hào)。
將所獲得的位置信息傳輸給激光控制單元63。因此，可以將位 置信息反映給激光的照射強(qiáng)度、照射時(shí)間等。當(dāng)作為獨(dú)立的工序而 執(zhí)行樣本的加工、處理或分類時(shí)，可將位置信息作為觸發(fā)信號(hào)反映 纟合這些工序。
如上所述，因?yàn)槭褂脝蝹€(gè)光源62來發(fā)射多個(gè)定向光光束，故 可進(jìn)一步簡化光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造，并且可以簡化整個(gè)光照射裝置的構(gòu)造。
光照射裝置可包括激光光源；發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，引導(dǎo)激光從激光 光源發(fā)射到照射點(diǎn)；光學(xué)^:測系統(tǒng)，4企測從照射點(diǎn)產(chǎn)生的測量對象 光；算術(shù)處理部，用算術(shù)方法處理從光學(xué)4全測系統(tǒng)獲得的測量凄t據(jù)， 從而獲得作為位置信息的處理數(shù)據(jù)；以及照射控制單元，基于位置 信息至少控制主激光的照射。至少激光^皮分解成激光光束，從而將 激光光束發(fā)射到照射點(diǎn)。
如上所述，因?yàn)槲恢眯畔⒈环答伣o照射控制單元，所以可以將 主激光發(fā)射到更精確的位置上。此外，因?yàn)閺膯蝹€(gè)光源發(fā)射的激光 ^皮分離并且發(fā)射，故可以簡化光照射裝置的構(gòu)造，并且可以減少光 源凄t量，乂人而節(jié)省成本，并且可以4吏光照射裝置的維護(hù)更便利。
在光照射裝置6中的照射點(diǎn)的模式可以采用根據(jù)在圖1~圖5 所示的實(shí)施例的照射點(diǎn)的任何模式。可才艮據(jù)使用目的適當(dāng)?shù)卮_定照 射點(diǎn)的模式。
根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施例的光照射裝置和光照射方法可應(yīng)用 于多種技術(shù)領(lǐng)域。例如，這些構(gòu)造可以應(yīng)用于微粒尺寸分布測量、
流體圖像分析、坐標(biāo)測量以及諸如激光顯孩"竟的使用定向光的測量 儀和分析器。具體地說，這些構(gòu)造可以應(yīng)用于樣史粒分析裝置等，這 些裝置利用用光照射流道中的樣本的技術(shù)來測量作為測量對象的 微粒。
孩丈粒分析裝置可以是分析器，例如流動(dòng)細(xì)胞計(jì)量器、或i朱化-驗(yàn) (流動(dòng)玉朱化-瞼)。即，該構(gòu)造可以應(yīng)用于用光照射樣t粒、作為照射 結(jié)果獲得諸如熒光或散射光的測量對象光、并且對^f敖粒進(jìn)行分類的 技術(shù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微粒分析裝置可進(jìn)一步包括基于 位置信息對流道中的樣本進(jìn)行加工的加工部?？蛇x地或者附加地， 微粒分析裝置可包括基于位置信息對流道中的樣本進(jìn)行處理的處 理部。又為可選地或者附加地，樣t粒分析裝置可包括基于位置信息 對流道中的樣本進(jìn)行分類的分類部。
利用本發(fā)明的實(shí)施例，不4又至少力P工部、處J里部或分類部與光 照射裝置向結(jié)合，而且可將樣本的位置信息反饋給該部。因此，可 以精確而有效地執(zhí)行諸如加工、處理或分類的工序。
力口工4卩包4舌纟會(huì)才羊本添力口4壬4可種類的力口工的才勾造。侈']3口 ，力口工包 括機(jī)械加工、激光力n工、表面處理等。處理部包括給樣本添加任何
種類的處理的結(jié)構(gòu)。例如，處理包4^R:學(xué)處理、物理處理、活4匕、 加熱、清洗等。分類部包括根據(jù)特定標(biāo)準(zhǔn)對樣本進(jìn)行分類的構(gòu)造。 例如，分類包括樣本分離、樣本分類等等。
例如，當(dāng)4艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的樣t粒分析裝置^皮用于流動(dòng)細(xì)月包 計(jì)量術(shù)時(shí)，該構(gòu)造可專注于微粒的尺寸、結(jié)構(gòu)等的測量，或可以基 于微粒的測量尺寸、結(jié)構(gòu)等對微粒進(jìn)行分類。具體地說，用于分類 細(xì)胞的構(gòu)造可用作細(xì)胞分類器。利用細(xì)胞分類器，每一秒可迅速測 量并分類幾萬到幾十萬個(gè)細(xì)月包。
為了分類微粒，可以使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光照射技術(shù)作 為光學(xué)檢測機(jī)構(gòu)。即，因?yàn)榭梢栽诹鞯乐械奈⒘?生物細(xì)胞等)的 精確位置提供激光照射，所以即使當(dāng)微粒是例如以極小數(shù)量存在于 生物細(xì)胞中的干細(xì)胞時(shí)，也可以精確而有效地對微粒進(jìn)行分類。
如上所述，因?yàn)榭梢詾榱鞯乐械暮⑹妨?細(xì)胞、i朱等)^是供適合 的激光照射同時(shí)最小化未照射的區(qū)域，所以可以執(zhí)行更加高度精確 的檢測。此外，微粒分析裝置可以提供實(shí)時(shí)檢測。
本領(lǐng)域的^支術(shù)人員應(yīng)理解，才艮據(jù)i殳計(jì)要求和其他因素，可以有 多種修改、組合、子組合和變化，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求或 等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用定向光照射流道中的樣本的光照射裝置，至少包括:光源，發(fā)射所述定向光；以及照射控制裝置，用于用光照射所述流道中的所述樣本、獲得所述樣本的位置信息、并且基于所述位置信息控制所述定向光的照射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光照射裝置，其中，用于獲得所述位置 信息的所述光的照射目標(biāo)位置是在所述流道中位于所述定向 光的照射目標(biāo)位置上游的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光照射裝置，其中，用于獲得所述位置 信息的光照射所述流道中的多個(gè)位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光照射裝置，其中，用于獲得所述位置 信息的光通過分離所述發(fā)射的定向光而獲得。
5. 微粒分析裝置，包括光照射部，包4舌光源，發(fā)射定向光，以及照射控制裝置，用于用光照射流道中的^f鼓粒、獲得所 述微粒的位置信息、并且基于所述位置信息控制所述定向 光的照射。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微粒分析裝置，還包括以下至少一個(gè)加工部，基于所述位置信息對所述流道中的所述孩t粒進(jìn) 行力口工； 處理部，基于所述位置信息對所述流道中的所述纟敬粒進(jìn)行處理；以及分類部，基于所述位置信息對所述流道中的所述^f效粒進(jìn) 行分類。
7. —種光照射方法，用定向光照射流道中的樣本，至少包括以下 步驟用光照射所述流道中的所述樣本，并且獲得所述樣本的 ^f立置^言息；以及基于所述位置信息用所述定向光照射所述樣本。
8. —種用定向光照射流道中的樣本的光照射裝置，至少包括光源，發(fā)射定向光，以及照射控制單元，用光照射所述流道中的所述樣本、獲得 所述樣本的位置信息、并且基于所述位置信息控制所述定向光 的照射。
9. 一種樣么粒分析裝置，包括光照射部，包括-光源，發(fā)射定向光，以及照射控制單元，用光照射流道中的^L粒、獲得所述擲: 粒的位置信息、并且基于所述位置信息控制所述定向光的 照射。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光照射裝置、微粒分析裝置以及光照射方法。光照射裝置用定向光照射流道中的樣本，其包括光源，發(fā)射定向光；以及照射控制單元，用光照射流道中的樣本、獲得樣本的位置信息、并且基于該位置信息控制定向光的照射。
文檔編號(hào)G01N15/00GK101382499SQ20081014759
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者篠田昌孝 申請人:索尼株式會(huì)社