本申請案主張2014年8月26日申請的第62/041,806號美國申請案以及2014年2月28日申請的第61/9469,579號美國申請案的優(yōu)先權(quán)，所述申請案的揭示內(nèi)容全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及流式細胞儀中的光學系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：流式細胞測量術(shù)是用于主要在生物科學研究和醫(yī)學方面的大量應(yīng)用中粒子和細胞的分析的強大的工具。所述技術(shù)的分析強度在于其能夠使單一粒子(包含生物粒子，例如細胞、細菌和病毒)快速連續(xù)地以高達數(shù)千粒子/秒的速率游行穿過通常來自激光的聚焦光點。此焦點處的高光子通量通過粒子產(chǎn)生光的散射和/或從粒子或附接到可收集和分析的粒子的標簽產(chǎn)生光的發(fā)射。此給予用戶關(guān)于個別粒子的大量信息，此可快速與關(guān)于粒子或細胞的群體的統(tǒng)計信息結(jié)合。在流式細胞測量術(shù)中，通常使用多射束多波長激勵來增加可充當光學報導子的熒光團的可用數(shù)目。增加的頻譜空間允許針對個別目標的較大程度的測定多路復用。多射束流式細胞測量術(shù)可以若干不同方式實施。最簡單的方式是，沿著相同光軸協(xié)同定位射束。在此情況下，多路復用受到由協(xié)同定位射束的波長激勵的熒光團的頻譜重疊限制。在大多數(shù)系統(tǒng)中，射束以堆疊方式遞送到流動池，射束之間具有小距離。此允許針對每一激光或其它類型的光的空間上分離的詢問區(qū)。在這些系統(tǒng)中，空間分離的量值經(jīng)選擇以減小鄰近激光之間的串擾，同時最小化歸因于流體系統(tǒng)的波動的粒子位置的不確定性。隨著空間分離增加，串擾減小，但粒子位置的不確定性增加。歸因于要求高粒子分析速率和高照明強度的系統(tǒng)要求，需要目標處的小激光點大小。在大多數(shù)系統(tǒng)中，需要匯聚射束來實現(xiàn)目標上的此水平的聚焦。匯聚射束通常通過擴展激光(例如準直或部分準直)且隨后使其傳播穿過聚焦透鏡來產(chǎn)生。對于具有多個激光的系統(tǒng)，準直光束可堆疊，存在幾百微米的位移以產(chǎn)生所述次序中的最終光點分離。準直射束隨后穿過單一聚焦透鏡，如圖1中所見，且隨后傳播到詢問區(qū)，粒子在詢問區(qū)傳遞。單透鏡方法已經(jīng)證實是有效的且好幾十年一直是主流。它的缺點是，聚焦透鏡同時耦合到系統(tǒng)中的所有射束。單一聚焦透鏡的調(diào)整或?qū)嵤┢渌哥R操縱來改進一個射束的聚焦會使鄰近射束的聚焦降級。此系統(tǒng)可產(chǎn)生較低質(zhì)量數(shù)據(jù)，需要更多工作來校準聚焦，并且還使光源(例如激光)的互換性極其困難。如本文呈現(xiàn)的這些缺點的解決方案是一種系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中匯聚射束可代替準直射束傳播穿過光學鏈，且不引入像差。參看圖2。此系統(tǒng)將允許調(diào)整每一激光束，而不干擾鄰近激光束的光學路徑，且實現(xiàn)改進的數(shù)據(jù)和結(jié)果。技術(shù)實現(xiàn)要素：在一個方面中，揭示一種用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)。所述光學系統(tǒng)可包含流動池，其包含粒子詢問區(qū)。所述光學系統(tǒng)可包含至少兩個光學子單元，其包括產(chǎn)生光束的光源和經(jīng)配置以將光束轉(zhuǎn)換為匯聚光束的匯聚元件。在一個方面中，揭示一種組合流式細胞儀中的光束的方法。所述方法可包含提供至少兩個光束。所述方法可包含使所述光束中的每一者以每匯聚元件一個光束的比率通過匯聚元件，其中離開匯聚元件的光束為匯聚光束。所述方法可包含使匯聚光束中的至少一者通過至少一個二向色元件。所述方法可包含在進入流動池內(nèi)的詢問區(qū)后使匯聚光束彼此空間上分離。在一個方面中，揭示一種流式細胞儀光學對準方法。所述方法可包含產(chǎn)生至少兩個匯聚光束，其中所述匯聚光束中的每一者通過使光源產(chǎn)生的光束通過匯聚元件而產(chǎn)生，其中光源和匯聚元件附著到光學-機械安裝件。所述方法可包含使匯聚光束中的至少一者通過二向色元件。所述方法可包含使匯聚光束中的每一者在一組空間上相異的第一位置中通過流動池。所述方法可包含調(diào)整光學-機械安裝件中的至少一者以再定位至少一個光源和至少一個匯聚元件。所述方法可包含使匯聚光束中的每一者在一組空間上相異的第二位置中通過流動池。附圖說明為了更加全面地理解本文中所揭示的原理以及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖所作的以下描述，附圖中：圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)的說明。圖2為根據(jù)各種實施例中的一者用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)的說明。圖3為根據(jù)各種實施例中的一者用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)的一部分的特寫視圖的說明。圖4說明根據(jù)各種實施例中的一者的流程圖。圖5A為根據(jù)使用準直射束的現(xiàn)有技術(shù)的用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)的說明。圖5B為根據(jù)使用匯聚射束的各種實施例中的一者的用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)的說明。雖然結(jié)合各種實施例來描述本發(fā)明教示，但是并不打算將本發(fā)明教示限于這類實施例。相反，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本教示涵蓋各種替代方案、修改和等效物。此外，在描述各種實施例時，本說明書可能將方法和/或過程呈現(xiàn)為特定序列的步驟。然而，在方法或過程不依賴于本文闡述的步驟的特定次序的程度上，方法或過程不應(yīng)限于所描述的步驟的特定序列。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將了解，步驟的其它序列可以是可能的。因此，在說明書中闡述的步驟的特定次序不應(yīng)理解為對權(quán)利要求書的限制。另外，針對方法和/或過程的權(quán)利要求書不應(yīng)限于以書寫的次序進行其步驟，并且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以易于了解的是所述序列可以變化并且仍保持在各種實施例的精神和范圍內(nèi)。為了可更容易理解本發(fā)明，首先界定特定術(shù)語。貫穿具體實施方式陳述額外定義。具體實施方式隨附描述和圖式(其包含展現(xiàn)1)中描述用于流式細胞儀中的光學系統(tǒng)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的實施例。圖式中，陳述許多特定細節(jié)以提供對某些實施例的徹底理解。熟練的技術(shù)人員將能夠理解，本文中所描述的光學系統(tǒng)可用于使用光學鏈的多種工具中，包含(但不限于)流式細胞儀。另外，熟練的技術(shù)人員將理解，可在沒有這些特定細節(jié)的情況下實踐某些實施例。此外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易理解，方法得以呈現(xiàn)和執(zhí)行的特定序列是說明性的，且預期所述序列可變化且仍保持在某些實施例的精神和范圍內(nèi)。雖然結(jié)合各種實施例來描述本發(fā)明教示，但是并不打算將本發(fā)明教示限于這類實施例。相反，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本教示涵蓋各種替代方案、修改和等效物。此外，在描述各種實施例時，本說明書可能將方法和/或過程呈現(xiàn)為特定序列的步驟。然而，在方法或過程不依賴于本文闡述的步驟的特定次序的程度上，方法或過程不應(yīng)限于所描述的步驟的特定序列。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將了解，步驟的其它序列可以是可能的。因此，在說明書中闡述的步驟的特定次序不應(yīng)理解為對權(quán)利要求書的限制。另外，針對方法和/或過程的權(quán)利要求書不應(yīng)限于以書寫的次序進行其步驟，并且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以易于了解的是所述序列可以變化并且仍保持在各種實施例的精神和范圍內(nèi)。為了可更容易理解本發(fā)明，首先界定特定術(shù)語。貫穿具體實施方式陳述額外定義。如本文所使用，“約”意味著正或負20％，更優(yōu)選地正或負10％，更優(yōu)選地正或負5％，最優(yōu)選地正或負2％。如本文所使用，“二向色”意味著波長選擇性地反射元件。如本文所使用，“流動池”意味著具有選自以下形狀的內(nèi)部形狀的通道、腔室或毛細管：矩形、正方形、橢圓形、扁球形、圓形、八邊形、七邊形、六邊形、五邊形和三角形。如本文所使用，“通道”意味著具有至少一入口和優(yōu)選地一出口的路線、路徑或?qū)Ч?，其可含有一定量的流體且具有選自以下形狀的內(nèi)部形狀：矩形、正方形、橢圓形、扁球形、圓形、八邊形、七邊形、六邊形、五邊形和三角形。如本文所使用，“粒子”意味著小單元的物質(zhì)，包含(但不限于)：生物細胞，例如真核和原核細胞、古菌、細菌、霉菌、植物細胞、酵母、原蟲、阿米巴、原生生物、動物細胞；細胞器；有機/無機元素或分子；微球體；以及例如水包油等不可混溶的流體的液滴。如本文所使用，“分析物”意味著待分析的物質(zhì)或材料。如本文所使用，“探針”意味著經(jīng)標記或以其它方式標示且用于檢測或識別流體或樣本中的另一物質(zhì)的物質(zhì)。如本文所使用，“目標”意味著將與匯聚射束接觸的任何事物如本文所使用，“詢問區(qū)”是其中光束(例如激光)與粒子相交的點，或光學系統(tǒng)檢測到光散射和熒光的地點。如本文所使用，“最終聚焦透鏡”意味著位于光學鏈中某處的匯聚元件。如本文所使用，“流體流”意味著攜載和對準粒子使得其成一列縱隊穿過光束的流。在各種實施例中，本申請案中所揭示的光學系統(tǒng)可與關(guān)于流式細胞測量術(shù)的各種設(shè)備、系統(tǒng)和方法結(jié)合使用。參看第12/239,390和12/209,084號美國專利申請案，其兩者全文以引用的方式并入本文中。在流式細胞測量術(shù)中，常常采用多射束激勵來增加可用作光學報導子的熒光團的可用數(shù)目。增加的頻譜空間允許針對個別目標的較大程度的測定多路復用。多射束流式細胞測量術(shù)可以若干不同方式實施。最簡單的方式是，沿著相同光軸協(xié)同定位射束。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，干擾、頻譜重疊和串擾將限制多路復用的程度。為緩解此問題，射束以堆疊方式遞送到流動池。參看圖1，展示流式細胞測量術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)光學系統(tǒng)的示意圖。此系統(tǒng)包括產(chǎn)生準直光束104的至少一個光源102?，F(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)使用板二向色元件106，準直光束104穿過所述元件。準直光束104在其穿過二向色元件106時保持準直以便聚焦在光學鏈的末端。準直的一個效應(yīng)是，其最小化當光束穿過板二向色元件106時像差的引入。如果使用匯聚射束，那么此些像差將導致較差數(shù)據(jù)質(zhì)量且是例如流式細胞測量術(shù)中使用的光學系統(tǒng)等光學系統(tǒng)中的重要擔憂。當光束命中詢問區(qū)內(nèi)的目標或粒子時，射束剖面具有通常被稱為“光斑尺寸”的區(qū)域。通常，如果光束可配合到較小空間，那么其射束強度增加，這導致相對于背景噪聲的較高信號發(fā)射。為了使激光的光斑尺寸具有高信號與背景噪聲比率，在光學鏈的末端使用匯聚元件108以減小射束的光斑尺寸且增加目標的詢問之前的射束強度。正如幾乎所有光學系統(tǒng)中的情況，像差的降低和恰當聚焦是合乎需要的。在流式細胞測量術(shù)中常?？臻g上分離(堆疊)光束使得目標可由不同光源102在不同時間詢問，且光源102不會彼此干擾或形成涉及串擾的問題。如圖1中所展示的系統(tǒng)的最大問題是，若干準直光束104正以堆疊方式進入準直匯聚元件108，且為了恰當?shù)鼐劢箓€別光束，匯聚元件108可需要移動。射束經(jīng)由匯聚元件108耦合，且移動透鏡以調(diào)整一個射束可不利地影響鄰近光束的調(diào)整。另外，恰當?shù)匦蚀斯鈱W系統(tǒng)可涉及若干復雜透鏡操縱，且盡最大努力也可能仍導致光學系統(tǒng)的不太完美的校準。所得數(shù)據(jù)的質(zhì)量可較差，這可導致在背景噪聲上方不可檢測到重要信息，且導致基本研究中數(shù)據(jù)遺漏或醫(yī)療應(yīng)用中的不當診斷。圖1中呈現(xiàn)的問題的解決方案的一個實施例在圖2、3和5B中說明，其中可通過將最終聚焦元件移動到光學路徑前方使每一光源102的光學路徑獨立于另一光源102。此區(qū)別在比較圖1和圖5B中的匯聚元件108的位置時可看見。此系統(tǒng)可具有與一個光源102成對的一個匯聚元件108。此系統(tǒng)通過使每一個別光源路徑內(nèi)進行的許多透鏡操縱解耦而使制造過程中和所屬領(lǐng)域中的光學對準簡單得多。一種模塊化方法，借助所述模塊化方法，具有產(chǎn)生聚焦到最終光斑尺寸的匯聚光束206所必需的所有光學硬件的完全組裝的光學子單元502可安裝到儀器中或被移除和更換。因此，光學系統(tǒng)的對準是光學子單元502的簡單操縱，借此，一次僅可調(diào)整一個光學路徑。用于以堆疊或共線方式組合匯聚光束206的標準方法(圖1)將利用板二向色元件106來引導匯聚光束206。但，這對于上文描述的在光學路徑開始處產(chǎn)生匯聚光束206的光學設(shè)置將不可能實現(xiàn)。板二向色元件106將引入像差(散光和慧形像差)，借此使激光強度剖面的最終空間分布降級，且借此使儀器的性能降級。由板二向色元件106引入到匯聚光束206的像差在已知技術(shù)中描述。J.Bratt，《針對傾斜平面平行板的波前像差系數(shù)的分析表達(Analyticalexpressionsforthewave-frontaberrationcoefficientsofatiltedplane-parallelplate)》，應(yīng)用光學，第36期，8459-8467(1997)。j.vandenEerenbeemd和S.Stallinga，《針對包括傾斜平面并行板的系統(tǒng)的緊湊型系統(tǒng)描述(Compactsystemdescriptionforsystemscomprisingatiltedplaneparallelplate)》，應(yīng)用光學，第46期，319-326(2007)。如圖1中所展示，用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)可包含流動池110和至少兩個光學子單元502，如圖5B如中所見。流動池110可包含粒子詢問區(qū)。大體來說，光束可聚焦到詢問區(qū)上，在詢問區(qū)中粒子可穿過聚焦光束。光學子單元502可包括光源102和匯聚元件108。在各種實施例中，光源102可產(chǎn)生大體上單色光束。在各種實施例中，光源102可產(chǎn)生多色光束。匯聚元件108可經(jīng)配置以將單色或多色光轉(zhuǎn)換為匯聚光束206。在各種實施例中，匯聚光束可聚焦到約10微米的直徑。在各種實施例中，匯聚光束可聚焦到約一微米與20微米之間的直徑。在各種實施例中，匯聚光束可聚焦到約五微米與一百微米之間的直徑。在各種實施例中，進入?yún)R聚元件108的光束可擴展、匯聚或準直。在各種實施例中，光學子單元502可附著到光學-機械安裝件。光學-機械安裝件可由操作者操縱以調(diào)整匯聚光束206的空間分離，或可經(jīng)操縱以調(diào)整流動池110內(nèi)匯聚光束206的聚焦。此系統(tǒng)將允許調(diào)整每一激光束，而不干擾鄰近激光束的光學路徑，且實現(xiàn)改進的數(shù)據(jù)和結(jié)果。在各種實施例中，光學系統(tǒng)進一步包括至少一個二向色元件204，其經(jīng)配置以將匯聚光束206引導到流動池110。二向色元件204可包括兩個鄰接棱鏡304和位于鄰接棱鏡304之間的波長選擇性涂層302。在各種實施例中，可使用三向色或更多向色的元件，且可利用任何數(shù)目的棱鏡304和任何數(shù)目的波長選擇性涂層302。在各種實施例中，所使用的二向色元件204可呈立方體的形狀。立方體形狀可允許進入面近似垂直于傳入射束，且退出面可近似垂直于所透射的匯聚光束206。在各種實施例中，立方體結(jié)構(gòu)可減少或幾乎消除像差的引入。在各種實施例中，立方體可通過接合兩個45度棱鏡304來構(gòu)造。在各種實施例中，波長選擇性涂層302可放置在棱鏡304之間的鄰接表面上。因為匯聚波前穿過立方體的傳播允許匯聚光束206中較少和較不明顯的像差，所以不必使準直光束104傳播穿過二向色立方體。在各種實施例中，多激光系統(tǒng)中的最終聚焦透鏡(例如圖5B中的匯聚元件108)可在光學路徑中較早重定位，其中其可從其它光軸解耦。在此類實施例中，具有獨立匯聚元件108的透鏡組合件可安裝在三軸光學-機械安裝件上，具有用于瞄準和聚焦匯聚光束206的獨立機械調(diào)整。在各種實施例中，可針對每一匯聚光束206個別地調(diào)整每一射束腰部和位置的定位，而不影響其它匯聚光束206的聚焦。此些配置還消除色度和球面像差所導致的問題，所述問題在不同波長的若干射束傳播穿過相同準直匯聚元件108且具有聚焦在相同平面中的要求時復雜化。在使用二向色立方體(或具有類似特性的其它幾何形狀)的各種實施例中，可構(gòu)造多個光源102的匯聚光束206配置，其中每一光束光學路徑的光學組件的調(diào)整解耦。另外，此類實施例允許創(chuàng)建模塊化流式細胞儀。在解耦光束線路的各種實施例中，添加額外光束線路并不需要必須調(diào)整耦合的光學組件。此類實施例在所屬領(lǐng)域中和制造環(huán)境中特別有利。至少兩個光學子單元502與至少一個二向色元件204的組合之前尚未實踐過。一個原因可為，與含有少得多的材料的板二向色元件204相比，立方體或其它幾何形狀的形式的二向色元件204的成本增加。另外，光學子單元502的產(chǎn)生更復雜。在各種實施例中，波長選擇性涂層302充當長通濾波器。在其它實施例中，波長選擇性涂層302充當短通濾波器。在額外實施例中，鏡面元件112可用于當前光學系統(tǒng)的各種實施例中。在各種實施例中，可在x、y和z坐標系上調(diào)整光學-機械安裝件。在光學-機械安裝件上放置光學子單元502可允許獨立于用于創(chuàng)建恰當聚焦和光斑尺寸的其它光源102調(diào)整每一光源102，同時具有特定應(yīng)用必需的較少和較不明顯的像差。過去已經(jīng)使用板二向色元件106，因為其對于大部分應(yīng)用以減少的成本運作良好。然而，當前系統(tǒng)的各種實施例出于上文所描述原因優(yōu)于透射準直光束104的板二向色系統(tǒng)的各種實施例。在各種實施例中，粒子移動穿過流動池110。在此類實施例中，粒子可由匯聚光束206中的每一者獨立地詢問。在各種實施例中，匯聚元件108可為凸面透鏡。在各種實施例中，當通過詢問區(qū)時，空間分離可在約80微米到約200微米之間。在各種實施例中，空間分離可在約10微米到約100微米之間。在各種實施例中，空間分離可為約150微米。在各種實施例中，匯聚光束206可具有平坦頂部強度剖面。在各種實施例中，匯聚光束206可具有高斯強度剖面。在各種實施例中，強度剖面可取決于應(yīng)用而更改。圖4為展示根據(jù)各種實施例用于流式細胞儀光學對準的方法400的示范性流程圖。在步驟402中，可提供至少兩個光束。在步驟404中，光束中的每一者可以每匯聚元件一個光束的比率穿過匯聚元件，其中離開匯聚元件的光束可為匯聚光束206。在步驟406中，匯聚光束206中的至少一者可穿過至少一個二向色元件204。在步驟408中，匯聚光束206可在進入流動池110內(nèi)的詢問區(qū)后彼此空間上分離。在所述方法的各種實施例中，光束可為單色光發(fā)射，且可由光源102產(chǎn)生。在各種實施例中，光源102和匯聚元件108可附著到光學-機械安裝件。在各種實施例中，光學-機械安裝件可在x、y和z坐標系上調(diào)整。在各種實施例中，另一步驟可包含用經(jīng)配置成以第二波長產(chǎn)生單色發(fā)光的第二光源102更換經(jīng)配置成以第一波長產(chǎn)生單色發(fā)光的第一光源102。在所述方法的各種實施例中，二向色元件204可經(jīng)配置以防止向匯聚光束206中引入像差。在各種實施例中，二向色元件204可呈立方體的形狀。在各種實施例中，二向色元件204可為長通濾波器或短通濾波器。在各種實施例中，另一步驟可包含用經(jīng)配置以通過第二范圍的波長的至少一個第二二向色元件204更換經(jīng)配置以通過第一范圍的波長的至少一個第一二向色元件204。在所述方法的各種實施例中，光學-機械安裝件的調(diào)整可在x、y和z軸上發(fā)生。在所述方法的各種實施例中，另一步驟可包含詢問粒子，其中所述粒子正在流體流中通過流動池110。在各種實施例中，流體可為液體。在各種實施例中，另一步驟可包含用檢測元件檢測光散射。在各種實施例中，檢測元件可包括光電倍增管。在各種實施例中，可存在當匯聚光束206撞擊目標時產(chǎn)生的前向和側(cè)向散射光。在各種實施例中，側(cè)向散射光可通過檢測透鏡，且隨后進入針孔收集纖維陣列，其中每一針孔可對應(yīng)于已以空間上分離的方式進入流動池110的特定匯聚光束206。在各種實施例中，空間分離可以在約80微米到約200微米的范圍內(nèi)變化。在各種實施例中，空間分離可在約10微米到約100微米之間。在各種實施例中，空間分離可為約150微米。在各種實施例中，光纜可將來自每一針孔的光連接到收集塊。在各種實施例中，收集塊可包含準直儀、濾波器元件和光電倍增管。在各種實施例中，信號可從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，所述數(shù)字數(shù)據(jù)隨后可在計算機上存儲和分析。在各種實施例中，前向散射光可通過阻擋桿、聚光透鏡，且從模擬數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)信號。在各種實施例中，數(shù)字數(shù)據(jù)信號可隨后在計算機上存儲和分析。在各種實施例中，另一步驟可包含向粒子應(yīng)用流體動力和/或聲學聚焦。在各種系統(tǒng)、設(shè)備和方法實施例中，光學子單元502、二向色元件204和收集塊可與第一波長的光相關(guān)聯(lián)。在各種實施例中，上文描述的光學子單元502、二向色元件204和收集塊可從流式細胞儀系統(tǒng)的其余部分移除，且隨后用與第二波長的光相關(guān)聯(lián)的不同的光學子單元502、二向色元件204和收集塊替換。在各種實施例中，其中存儲數(shù)字數(shù)據(jù)的計算機可用光學組件的此改變編程，且隨后使用新參數(shù)集分析數(shù)據(jù)。在所述方法的各種實施例中，二向色元件204可經(jīng)配置以防止向匯聚光束206中引入像差。如先前論述，板二向色元件106(如圖3中所見)向匯聚光束206而非準直光束104中引入像差。在各種實施例中，二向色元件204可呈立方體的形式，這可允許匯聚光束206的所有部分同時進入立方體，這因此可允許匯聚光束206進入具有不同折射率的新的媒體，且引入極少像差或不引入像差。在這種配置中，退出的匯聚光束206可進入空氣或其源于的另一媒體，也不在后端引入像差。在所述方法的各種實施例中，匯聚光束206可具有平坦頂部強度剖面。此平坦頂部強度剖面可允許關(guān)于目標的均勻詢問：所述目標為粒子、細胞、珠粒還是其它?，F(xiàn)參看圖5A和圖5B，說明現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的另一比較。在圖5A中，可看見光源102產(chǎn)生準直光束104。在一些光束操縱發(fā)生(未圖示)之后，準直光束104通過匯聚元件108，且隨后撞擊目標504。在此說明中，存在全部通過單一匯聚元件108的三個光束。每一光束必須通過移動匯聚元件108來聚焦。在此說明中清楚的是，通過改變匯聚元件108的位置聚焦一個光束將影響另外兩個光束，因為所有三個光束通過相同匯聚元件108。此系統(tǒng)比不上圖5B中所見的系統(tǒng)。圖5B描繪用于流式細胞儀的光學系統(tǒng)的一個實例實施例。圖5B中，每一匯聚光束206可產(chǎn)生自含有光源102和匯聚元件108兩者的光學子單元502。在此系統(tǒng)中，光學子單元502可安裝到光學-機械安裝件(未圖示)以聚焦和調(diào)整匯聚光束206。此系統(tǒng)可允許針對每一匯聚光束206獨立于其它匯聚光束206調(diào)整(通常)聚焦或光斑尺寸。此系統(tǒng)提供較高數(shù)據(jù)質(zhì)量、更容易的配置和模塊性，如遍及本說明書詳述。提供以下實例是為了說明但非限制本文中所揭示的實施例。實例1通過設(shè)定在45度角的平板二向色元件時的平坦頂部匯聚激光束剖面改變0平板二向色元件1平板二向色元件2平板二向色元件3平板二向色元件匯聚激光束在0與3平板二向色元件之間通過，且所得射束通過相機成像。x軸表示射束位置，且y軸表示射束強度。y軸上的強度已正規(guī)化到1(或100％)，其中1為所達到的最高強度。對于大多數(shù)應(yīng)用，射束寬度應(yīng)在90％下約跨50微米。在各種實施例中，射束寬度可約跨40微米或約跨10微米，同時維持至少約90％的射束強度。在各種實施例中，射束強度應(yīng)為至少約80％、至少約70％、至少約60％，或至少約50％，同時維持至少約跨50微米的射束寬度。當使用0二向色板時可看見最佳射束，但當即使添加1平板二向色元件時，也不能滿足粒子的最佳詢問的條件。此實例說明將匯聚光束206技術(shù)與板二向色元件106技術(shù)組合并不是最佳的。如上文所論述，匯聚光束206允許產(chǎn)生獨立的光學鏈。因此，另一技術(shù)(例如呈棱鏡的形式的二向色元件)必須并入到這些各種實施例中。實例2通過立方體形狀的二向色元件時的平坦頂部匯聚激光束剖面改變0立方體二向色元件1立方體二向色元件2立方體二向色元件匯聚激光束在0與2立方體二向色元件之間通過，且所得射束通過相機成像。x軸表示射束位置，且y軸表示射束強度。y軸上的強度已正規(guī)化到1(或100％)，其中1為所達到的最高強度。對于最佳詢問條件，射束寬度應(yīng)約跨50微米，且至少約90％強度電平或更高。選擇50微米是因為該區(qū)域允許足夠高的射束強度有效，同時使光斑尺寸最大化。當使用0、1或2二向色立方體時可看見最佳射束。此實例表明與匯聚光束206兼容的二向色解決方案。不同于實例1，幾乎不存在可允許產(chǎn)生獨立光學路徑的射束剖面中的降級。實例3設(shè)定在45度角的二向色板的波前像差系數(shù)值(1/π)像差W400.0431最低階球面像差W600.0004第六階球面像差W222.2018最低階球面像差W42-0.0204第五階散光W31-0.7685第三階線性慧形像差W51-0.0065第五階線性慧形像差W33-0.0443立方慧形像差T＝1mm；n＝1.5145；λ＝637nm；光瞳半徑＝9mm；傾角＝45度；r＝1實例3呈現(xiàn)眾所周知的計算，其表明為何在匯聚光(例如激光)系統(tǒng)中使用二向色板產(chǎn)生具有顯著散光和慧形像差的不可接受的射束剖面。此些像差大大降低數(shù)據(jù)的質(zhì)量。T＝所使用的板的厚度；n＝折射率；λ＝光的波長；光瞳半徑＝其中發(fā)生計算的玻璃上的光斑尺寸；傾角＝板的角度；且r＝距光軸(光瞳半徑的出口)的距離。實例4用于二向色立方體的波前像差系數(shù)值(1/π)像差W400.6345最低階球面像差W600.0094第六階球面像差W220.000最低階球面像差W420.000第五階散光W310.000第三階線性慧形像差W510.000第五階線性慧形像差W330.000立方慧形像差T＝20mm；n＝1.5145；l＝637nm；光瞳半徑＝9mm；傾角＝0度；r＝1等式請參看上文實例4呈現(xiàn)眾所周知的計算，其表明使用二向色立方體代替二向色板產(chǎn)生零慧形像差或散光。相比于將匯聚光(例如激光)射束并入到二向色板光學系統(tǒng)中的儀器，這些減少產(chǎn)生高得多的質(zhì)量的數(shù)據(jù)。實例5-共面聚焦藍激光束聚焦紫激光束聚焦藍和紫激光束聚焦實例5中的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)使用各自包括光源和匯聚元件的兩個光學子單元，其在不使用最終聚焦透鏡的情況下獨立聚焦。在此實例中的子單元包含可空間上調(diào)整的光學-機械安裝件。更確切地說，在以上實例中的光源被為藍激光和紫激光。通過使用光學子單元發(fā)生聚焦，其貫穿本發(fā)明更詳細地論述。標題為“藍激光束聚焦”的圖是兩個激光系統(tǒng)，其中藍激光束已獨立于已被阻擋裝置阻擋的紫激光束而聚焦到相機中。對于流式細胞儀內(nèi)的最佳詢問條件，射束寬度為約跨50微米，至少約90％強度電平或更高。高斯聚焦約2微米。激光束剖面和聚焦可取決于應(yīng)用而具有不同最佳配置。標題為“紫激光束聚焦”的圖是相同的兩個激光系統(tǒng)，其中紫激光束已獨立于已被阻擋裝置阻擋的藍激光束而聚焦到相機中。對于流式細胞儀內(nèi)的最佳詢問條件，射束寬度為約跨50微米，至少約90％強度電平或更高。高斯聚焦約2微米。激光束剖面和聚焦可取決于應(yīng)用而具有不同最佳配置。標題為“藍和紫激光束聚焦”的圖呈現(xiàn)表明激光束及其射束塑形光學元件兩者已經(jīng)使用包含光學-機械安裝件系統(tǒng)的光學子單元獨立地聚焦的數(shù)據(jù)。展示平坦頂部激光束剖面的左下部分已正規(guī)化到藍激光束，這是為何紫激光束展示不跨越曲線的高度的射束強度。然而，展示在已獨立調(diào)整每一子單元之后，每一激光的強度的約90％在約50微米的射束寬度上發(fā)生。針對每一激光束的高斯聚焦為約2微米。使用如現(xiàn)有技術(shù)中所使用的最終聚焦透鏡的此些調(diào)整將不允許獨立調(diào)整來聚焦每一激光束。對于最終聚焦透鏡的批評是，在優(yōu)化一個激光束剖面的同時，用戶可能減少另一激光束剖面的優(yōu)化。此問題在其中實現(xiàn)獨立射束剖面優(yōu)化的系統(tǒng)中不會發(fā)生。實例6-減少像差射束堆疊藍激光束聚焦具有3mm45度窗口的藍激光束-處于高斯聚焦具有3mm45度窗口的藍激光束-處于流頂部聚焦藍激光束以2二向色立方體聚焦實例6將激光束穿過具有3mm寬度的45度平坦窗口(例如二向色板)時引入到光學系統(tǒng)的像差的量和強度與穿過二向色立方體元件、兩個二向色立方體或不穿過光學元件時的情況進行比較。標題為“藍激光束聚焦”的圖展示在不使用任何二向色元件的情況下聚焦到相機中的藍激光束。來自平坦頂部射束的數(shù)據(jù)在左下曲線中呈現(xiàn)，其中約90％的射束強度覆蓋約47微米的平坦頂部寬度。聚焦在高斯軸上為約2微米。標題為“具有3mm45度窗口的藍激光束-處于高斯聚焦”的圖呈現(xiàn)來自相機處聚焦的藍激光束的數(shù)據(jù)，其中玻璃窗以約45度入射到激光源與相機之間的激光束傾斜。玻璃窗約3毫米厚且由玻璃構(gòu)成。聚焦在高斯軸上為約2微米。左下曲線展示不再存在平坦頂部射束剖面，且射束寬度的僅約2.5微米在約90％射束強度之上延伸。此數(shù)據(jù)與來自第一圖的數(shù)據(jù)之間的差異是歸因于由于使激光束通過光學元件而引入像差。此光學配置并不適于需要特定光學條件多種儀器，包含流式細胞測量術(shù)。當射束剖面呈現(xiàn)此圖中展示的特性時，數(shù)據(jù)內(nèi)產(chǎn)生大量噪聲。標題為“具有3mm45度窗口的藍激光束-處于平坦頂部聚焦”的圖呈現(xiàn)來自相機處聚焦的藍激光束的數(shù)據(jù)，其中玻璃窗以約45度入射到激光束傾斜。玻璃窗約3毫米厚且由玻璃構(gòu)成。通過最大平坦頂部剖面強度和寬度在何處發(fā)生而確定聚焦。相反情況在此圖中與上一圖一樣發(fā)生。在此情況下，平坦頂部射束處于約90％強度，延伸約48微米。然而，高斯已在約90％射束強度下約2微米上方較好延伸(到約13.7微米)。此數(shù)據(jù)與來自第一圖的數(shù)據(jù)之間的差異是歸因于由于使激光束通過光學元件而引入像差。所獲取數(shù)據(jù)中的噪聲也將隨著此射束剖面增加。標題為“藍激光束以2二向色立方體聚焦”的圖呈現(xiàn)來自穿過兩個光學元件(二向色立方體)聚焦且聚焦到相機上的藍激光的數(shù)據(jù)。在此實例中相比于第一圖，激光束剖面極其緊密地匹配，其展示所述兩個二向色立方體已經(jīng)引入極少像差(如果存在的話)。這是因為當傳播穿過兩個二向色立方體時維持平坦頂部激光束剖面。平坦頂部聚焦具有約51.9微米的射束寬度，高斯聚焦具有約2微米的寬度。不同于由約3毫米玻璃窗口產(chǎn)生的射束剖面(其將很可能產(chǎn)生流式細胞測量術(shù)和其它應(yīng)用中不可用的數(shù)據(jù))，此射束剖面將產(chǎn)生高質(zhì)量數(shù)據(jù)。實例7-變化的百分比系數(shù)在流式細胞測量術(shù)中，粒子的復制測量值彼此一致的程度可表征為變化系數(shù)(CV)。信號強度的可變性的量度隨著粒子重復通過光源(例如激光束)而產(chǎn)生?？勺冃员磉_為平均信號強度的百分比。此統(tǒng)計測量值在此項技術(shù)中眾所周知，且被界定為100乘以標準偏差除以均值。通常，較低CV意味著復制測量值彼此一致。下圖中的每一者呈現(xiàn)兩個圖形曲線。點線曲線顯示CV，且虛線曲線顯示強度。y軸正規(guī)化到百分比，其中1.0為100百分比。x軸具有微米為單位。激光束在這些數(shù)據(jù)集中的每一者中匯聚。使用數(shù)據(jù)射線束'R2依次收集數(shù)據(jù)。通過將射束高度聚焦到約10微米來優(yōu)化激光聚焦。變化系數(shù)(CV)使用約50微米窗口寬度計算。下方的曲線顯示正規(guī)化強度以及移動窗口CV。針對自由空間中的射束的強度和CV針對傳播穿過15mmBK7二向色立方體的射束的強度和CV針對以45度入射角傳播穿過3mmBK7板的射束的強度和CV標題為“針對自由空間中的射束的強度和CV”的圖中的數(shù)據(jù)通過將激光束聚焦到相機上來獲取，其中光學路徑中不具有二向色光學元件。所述數(shù)據(jù)展示平坦頂部激光束剖面，其中約50微米的激光束在約90％強度電平之上。CV下降到約0.5或約5％。標題為“針對傳播穿過約15mmBK7二向色立方體的射束的強度和CV”的圖中的數(shù)據(jù)通過將激光束聚焦到相機上來獲取，其中激光束傳播穿過約15毫米BK7二向色立方體。BK7玻璃因其高透射速率和具有約1.5的折射率(取決于正透射的光的波長)而著名。所述數(shù)據(jù)展示平坦頂部激光束剖面，其中約50微米的激光束在約90％強度電平之上。CV下降到約0.5或約5％。更確切地說，激光束剖面不變，引入極少像差或不引入像差。標題為“針對以約45度入射角傳播穿過約3mmBK7板的射束的強度和CV”的圖中的數(shù)據(jù)通過將激光束聚焦到相機上來獲取，其中激光束以約45度入射角傳播穿過約3毫米BK7二向色板。所述數(shù)據(jù)展示激光束剖面，其中約明顯小于約50微米的激光束在約90％強度電平之上。CV的質(zhì)量如此差以致于y軸已更改為適應(yīng)高CV。例如此激光束剖面的激光束剖面已引入多個嚴重像差。所收集的數(shù)據(jù)將含有大量噪聲且可能不可用。在此實例中、清楚地展示標準平板二向色板不能夠適應(yīng)此系統(tǒng)中的匯聚激光束。優(yōu)選CV為約10％或更小。更優(yōu)選的CV為約9％或更小。更優(yōu)選的CV為約8％或更小。比8％更優(yōu)選的CV為約7％或更小。比7％更優(yōu)選的CV為約6％或更小。比6％更優(yōu)選的CV為約5％或更小。比5％更優(yōu)選的CV為約4％或更小。比4％更優(yōu)選的CV為約3％或更小。比3％更優(yōu)選的CV為約2％或更小。最優(yōu)選的CV為約1％或更小。當前光學系統(tǒng)可通過能夠在光學鏈的開始將光源獨立地聚焦到匯聚光束且隨后使所述匯聚光束穿過二向色立方體而非二向色板(此項技術(shù)中隨處可見的光學元件，其常常以45度成角入射到入射光源)而從每一個別光源(例如激光束)實現(xiàn)此些CV值。最佳光束剖面具有平坦頂部。最佳光束寬度為約30到約70微米之間。更佳光束寬度在約35到約65微米之間。更佳光束寬度在約40到約60微米之間。更佳光束寬度在約45到約55微米之間。光學鏈可包括一或多個二向色立方體、一或多個二向色板、一或多個鏡面、一或多個透鏡、一或多個自旋盤、一或多個濾光輪、一或多個物鏡、能夠反射或透射的元件，或此項技術(shù)中任何已知的光學元件。另外，光學元件可包括塑料、玻璃，或任何其它已知或有用的材料或材料的組合。舉例來說，玻璃表面可涂覆有反射材料，其中所述反射材料可為除玻璃外的材料。雖然結(jié)合各種實施例來描述本發(fā)明教示，但是并不打算將本發(fā)明教示限于這類實施例。相反，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本教示涵蓋各種替代方案、修改和等效物。另外，在描述各種實施例的過程中，說明書可能將方法和/或過程呈現(xiàn)為特定序列的步驟。然而，在方法或過程不依賴于本文闡述的步驟的特定次序的程度上，方法或過程不應(yīng)限于所描述的步驟的特定序列。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將了解，步驟的其它序列可以是可能的。因此，在說明書中闡述的步驟的特定次序不應(yīng)理解為對權(quán)利要求書的限制。另外，針對方法和/或過程的權(quán)利要求書不應(yīng)限于以書寫的次序進行其步驟，并且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以易于了解的是所述序列可以變化并且仍保持在各種實施例的精神和范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3