本發(fā)明涉及樣本分析技術，特別涉及一種樣本分析儀及其樣本分析方法。

背景技術：

樣本分析儀可以用于分析生物樣本中的細胞粒子，例如進行細胞粒子進行分類及計數(shù)。樣本分析儀可以是血液分析儀或流式細胞分析儀。

樣本分析儀通常有樣本采集裝置，從儀器外部定量采集樣本送至儀器內(nèi)部；試劑供應裝置，從儀器外部吸取試劑，供應給樣本反應裝置。樣本和試劑在樣本反應裝置中混合孵育，獲得試樣。試樣被試樣輸送裝置輸送到光學測量裝置，采集光源照射試樣中的細胞粒子形成的散射光或者熒光，并轉換為電信號，然后通過分析電信號實現(xiàn)細胞分類和計數(shù)。

請參閱圖1，通過同時探測側向散射光和熒光，樣本分析儀可以用于白細胞分類，例如白細胞分類成淋巴細胞、單核細胞、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞，即白細胞五分類。

白細胞五分類可以在一次反應測試中完成，也可以在兩次反應測試中完成，即第一次反應測試中將白細胞區(qū)分為四分類，即淋巴細胞、單核細胞、由中性粒細胞和嗜堿性粒細胞構成的群及嗜酸性粒細胞，第二次反應測試中分類計數(shù)嗜堿性粒細胞，兩次結果結合實現(xiàn)白細胞五分類。

臨床上需要檢測樣本中的幼稚粒細胞和網(wǎng)織紅細胞。

請參閱圖1，幼稚粒細胞是未成熟的粒細胞，越早期的粒細胞其內(nèi)含有的核酸物質越多，與熒光染料結合強度就越大，因而在激光誘發(fā)下發(fā)出的熒光的強度就越大。

因此，利用熒光信號的特異性，樣本分析儀可以檢測出幼稚粒細胞。

請參閱圖2，網(wǎng)織紅細胞是紅細胞的未成熟階段，含有少量核糖核酸(rna)，在熒光染料染色后被激光激發(fā)出的熒光強度比成熟紅細胞(rbc)強。

因此，利用熒光信號的特異性，樣本分析儀可以檢測出網(wǎng)織紅細胞。

可見，熒光信號的檢測非常重要。

然而，樣本分析儀中激發(fā)的熒光的強度非常弱，例如，熒光的強度通常在皮瓦(pw)至納瓦(nw)數(shù)量級，因此，要求光學測量裝置的靈敏度非常高，才能保證熒光信號的精確度。

現(xiàn)在應用比較廣泛的熒光探測器包括真空光電倍增管或雪崩光電二極管。一般而言，它們和檢測電路配合使用。具體如圖3所示，包括光探測器、電路增益模塊、信號調(diào)理電路及模數(shù)(ad)轉換器。光探測器包括光電轉換部分及電流增益部分，而電路增益模塊包括電流-電壓轉換放大電路及電壓放大器。

真空光電倍增管具有靈敏度高、線性好、動態(tài)范圍大、本底噪聲低等優(yōu)點，可以用于探測熒光。但是真空光電倍增管體積大、價格昂貴，不利于樣本分析儀的小型化及降低成本。

雪崩光電二極管相對于真空光電倍增管具有體積小及成本低等優(yōu)點。但是雪崩光電二極管相對于真空光電倍增管存在電流增益小因而靈敏度較低的不足。例如，真空光電倍增管的電流增益普遍可達10⁵-10⁶，雪崩光電二極管的電流增益只有10-10²。因此，雪崩光電二極管的靈敏度難以滿足熒光檢測的要求。

因此，業(yè)內(nèi)還需要研發(fā)新的樣本分析儀，具有更好性價比的光學測量裝置，以滿足臨床需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提供一種樣本分析儀及其樣本分析方法。

本發(fā)明實施方式的樣本分析儀包括：

樣本采集裝置，定量采集樣本，所述樣本中含有細胞粒子；

試劑供應裝置，提供試劑，所述試劑能夠與所述細胞粒子反應；

樣本反應裝置，接受樣本采集裝置提供的樣本，接受試劑供應裝置提供的試劑，所述試劑與所述細胞粒子反應，得到試樣；

試樣輸送裝置，輸送所述試樣用于光學測量；

光學測量裝置，測量所述試樣產(chǎn)生的光信號，得到光信息；

所述光學測量裝置包括：

流動室，所述流動室包括照射區(qū)，所述試樣輸送裝置輸送所述試樣流過所述照射區(qū)以形成柱狀樣本流；

光源，照射所述照射區(qū)，使所述柱狀樣本流中的試樣產(chǎn)生光信號；及

光探測器，所述光探測器用于探測所述光信號并轉化為電信號，所述光探測器至少包括一個硅光電倍增管。

在某些實施方式中，所述光源包括激光器，所述激光器的輸出功率包括1-20mw；

任選地，所述激光器的輸出功率為5-15mw。

在某些實施方式中，所述硅光電倍增管包括陣列排布的多個感光單元，所述感光單元的受光面積小于單個細胞粒子的成像面積；

任選地，所述感光單元的尺寸為10um到50um之間；

任選地，所述感光單元的尺寸為35um。

在某些實施方式中，所述硅光電倍增管包括陣列排布的多個感光單元，所述感光單元的數(shù)量大于或等于500個；

任選地，所述感光單元的數(shù)量大于或等于1000個；

任選地，所述感光單元的數(shù)量大于或等于1280個。

在某些實施方式中，所述硅光電倍增管的感光區(qū)面積小于一感光區(qū)臨界面積，其中該感光區(qū)臨界面積為使一暗計數(shù)脈沖疊加到單個細胞粒子所產(chǎn)生的所述熒光信號脈沖導致脈沖幅值失真的臨界面積。

在某些實施方式中，所述硅光電倍增管的感光區(qū)的面積為1-36mm²；

任選地，所述感光區(qū)包括直徑約為1.1-6.8mm的圓形；

任選地，所述感光區(qū)包括直徑約為2-6mm的圓形；

任選地，所述感光區(qū)包括邊長為1-6mm的正方形；

任選地，所述感光區(qū)包括邊長為3mm的正方形。

在某些實施方式中，所述光學測量裝置還包括：

設置在所述流動室及所述光探測器之間的光路；

所述光路用于會聚光以在所述硅光電倍增管的感光區(qū)上形成光斑，所述光斑的面積為所述感光區(qū)的面積的50％-78％。

在某些實施方式中，所述樣本分析儀包括控制器，所述控制器用于控制施加在所述硅光電倍增管的反向偏置電壓以使過電壓為0-5伏特，所述過電壓為所述反向偏置電壓與所述硅光電倍增管的擊穿電壓之間的差值；

任選地，所述過電壓為3伏特以下；

任選地，所述過電壓為1.5伏特。

在某些實施方式中，所述樣本分析儀控制器根據(jù)不同模式調(diào)整施加在所述硅光電倍增管的反向偏置電壓，得到不同的過電壓。

在某些實施方式中，所述樣本分析儀包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置控制所述硅光電倍增管的溫度為設定溫度值；

任選地，所述設定溫度值為20℃至40℃之間的任一溫度值；

任選地，所述設定溫度值為25℃至35℃之間的任一溫度值。

在某些實施方式中，所述樣本分析儀包括溫度補償裝置，所述溫度補償裝置用于根據(jù)所述硅光電倍增管的溫度調(diào)整施加在所述硅光電倍增管上的反向偏置電壓以使過電壓保持恒定，所述過電壓為所述反向偏置電壓與所述硅光電倍增管的擊穿電壓之間的差值；

任選地，所述溫度補償裝置包括：溫度傳感器、溫度檢測電路、ad轉換器、溫度補償模塊、da轉換器、電壓調(diào)節(jié)電路及輸出可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，所述溫度傳感器和所述溫度檢測電路用于探測所述硅光電倍增管的溫度并產(chǎn)生溫度信號，所述ad轉換器用于將所述溫度信號轉換為數(shù)字信號，所述溫度補償模塊用于根據(jù)所述數(shù)字信號計算出所述硅光電倍增管的反向偏置電壓目標值；所述控制器用于通過控制所述da轉換器改變所述電壓調(diào)節(jié)電路的電路參數(shù)，使得所述輸出可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓達到所述反向偏置電壓目標值。

本發(fā)明實施方式的樣本分析儀的樣本分析方法，包括：

提供試樣，所述試樣中含有經(jīng)過試劑處理的細胞粒子；

提供光學測量裝置，包括流動室、光源和至少包括一個硅光電倍增管的光探測器；

所述試樣形成柱狀樣本流經(jīng)過流動室，所述光源照射流經(jīng)流動室的樣本流產(chǎn)生光信號，光探測器接受光信號并將所述光信號轉成電信號；及

根據(jù)所述電信號將細胞粒子分類。

在某些實施方式中，所述細胞粒子包括白細胞、網(wǎng)織紅細胞和有核紅細胞中的一種或多種。

在某些實施方式中，所述光源的光功率為5-15mw。

在某些實施方式中，所述硅光電倍增管包括陣列排布的多個感光單元，所述感光單元的受光面積小于單個細胞粒子的成像面積。

在某些實施方式中，在所述感光單元上施加的反向偏置電壓大于擊穿電壓。

在某些實施方式中，當所述細胞粒子為白細胞時，在所述感光單元上施加第一反向偏置電壓；當所述細胞粒子為網(wǎng)織紅細胞時，在所述感光單元上施加第二反向偏置電壓；所述第一反向偏置電壓小于第二反向偏置電壓。

本發(fā)明實施方式的樣本分析儀具有靈敏度高、信噪比高、體積小及成本低等優(yōu)點。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點可以從結合下面附圖對實施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是一種白細胞分類散點圖示意圖。

圖2是一種網(wǎng)織紅細胞散點圖示意圖。

圖3是一種熒光檢測電路的功能模塊示意圖。

圖4是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀的功能模塊示意圖。

圖5是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀的光學測量裝置的光路示意圖。

圖6是本發(fā)明實施方式的光學測量裝置的流動室的示意圖。

圖7是本發(fā)明實施方式的硅光電倍增管的結構示意圖。

圖8是一種硅光電倍增管的感光單元探測單個或多個光子的輸出信號特性圖。

圖9是一種感光單元的輸出信號隨時間變化的特性曲線圖。

圖10是一種硅光電倍增管探測不同通量的光的輸出信號特性圖，其中，左圖為探測非常微弱的光(單光子級)的特性圖，右圖為探測較高功率的光的特性圖。

圖11是本發(fā)明實施方式的光學測量裝置的部分光路示意圖。

圖12是一種硅光電倍增管的串擾率隨過電壓變化的特性曲線圖。

圖13是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀的部分功能模塊示意圖。

圖14是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀的控制器的部分功能模塊示意圖。

圖15是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀得到的正常樣本的白細胞分類散點圖。

圖16是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀得到的異常樣本的白細胞分類散點圖。

圖17是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀得到的網(wǎng)織紅細胞散點圖。

圖18是本發(fā)明實施方式的樣本分析儀得到的有核紅細胞散點圖。

主要元件符號說明

樣本采集裝置10、試劑供應裝置20、樣本反應裝置30、試樣輸送裝置40、光學測量裝置50、控制器60和處理器70；

測量電路60a、控制電路60b；

光源501、照射透鏡組502、流動室503、第一光闌504、第一會聚透鏡505、第二光闌506、第一光探測器507、第二會聚透鏡508、二向色鏡509、第三光闌510、第二光探測器511、第四光闌512、長通濾光片513和第三光探測器514；

感光二極管微元514a和大阻值淬滅電阻514b；

溫度傳感器701、溫度檢測電路702、ad轉換器703、溫度補償模塊704、da轉換器705、電壓調(diào)節(jié)電路706和輸出可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源707；

電流-電壓轉換放大器601a、601b、601c、高通濾波器602a、602b、602c、抗混濾波器603a、603b、603c及ad轉換器604a、604b、604c。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，實施方式的示例在附圖中示出，其中，相同或類似的標號自始至終表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。

下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

通過對雪崩光電二極管作為熒光探測器時的靈敏度的研究，發(fā)現(xiàn)可以通過以下的途徑提高其檢測熒光的靈敏度：

(1)控制雪崩光電二極管的感光區(qū)的面積，例如，控制感光區(qū)的直徑或邊長在0.1-2mm的范圍。

然而，如此，熒光探測器的輔助光路的要求變高，例如，會聚透鏡需采用特殊規(guī)格的非球面透鏡。

另外，輔助光路變得非常敏感，調(diào)節(jié)困難。

再有，對光探測器的控制電路的要求也變高，例如，需要根據(jù)雪崩光電二極管的極間電容設置合適的低通濾波器、高通濾波器和基頻調(diào)節(jié)器，導致熒光探測器的控制電路變復雜。

(2)提高樣本分析儀的光源的功率。

假若采用雪崩光電二極管作為熒光探測器，為了提高靈敏度，則樣本分析儀的光源的功率可能需要采用20mw，甚至是25mw的激光，而若采用真空光電倍增管，則光源的功率僅需5mw。而增大光源的功率將增加成本，例如增加一倍的功率，光源成本可能需要翻番。

(3)提高雪崩光電二極管的電路增益。

例如，真空光電倍增管的電路增益一般在10-100kv/a,而為了獲得同樣幅度的輸出信號，雪崩光電二極管的電路增益需增加到1-50mv/a。如此將導致采用雪崩光電二極管探測的熒光信號的噪聲比采用真空光電倍增管探測的熒光信號的噪聲高50％以上。例如，采用真空光電倍增管的熒光檢測電路可以把噪聲控制在150mvpp以下，如此，按ad轉換器的量程為4伏計算，噪聲大約為信號的4％以下，而假若采用雪崩光電二極管并通過提高電路增益來提高靈敏度，則熒光信號的噪聲較難控制在300mvpp以下。

信號噪聲增加可能會導致白細胞五分類的效果變差，更主要的是會影響異常細胞的檢測靈敏度和異常樣本的報警能力。例如，在檢測幼稚粒細胞時，雖然反映在白細胞分類散點圖上，在側向熒光強度方向上，幼稚粒細胞群在中性粒細胞群的上方。但是幼稚粒細胞群與中性粒細胞群連成一片，中間并沒有明顯的間隔。由于中性粒細胞的百分比正常范圍是占白細胞的50％-70％，遠大于幼稚粒細胞的百分比，當熒光信號噪聲較大時，容易導致把中性粒細胞誤判為幼稚粒細胞，或者把幼稚粒細胞誤判為中性粒細胞，出現(xiàn)假陽或者假陰。噪聲越大，出現(xiàn)假陽或者假陰的概率就越大。

另外，成熟紅細胞的數(shù)量遠遠大于網(wǎng)織紅細胞的數(shù)量(正常成年人rbc數(shù)量大約為3.5-5.5×10¹²/l，而網(wǎng)織紅細胞只有大約0.02-0.2×10¹²/l，約占成熟紅細胞的0.5％-1.5％)，因此，在用雪崩二級管檢測得到的網(wǎng)織紅細胞散點圖上，網(wǎng)織紅細胞群與成熟紅細胞群的劃界區(qū)域將變得模糊，在熒光信號噪聲較大時，很容易把成熟紅細胞誤判為網(wǎng)織紅細胞，或者把網(wǎng)織紅細胞誤判為成熟紅細胞，導致網(wǎng)織紅細胞計數(shù)的準確性下降，異常樣本報警靈敏度下降，出現(xiàn)假陽或者假陰概率增大。

研發(fā)還發(fā)現(xiàn)，以上三種途徑要同時使用，才能滿足檢測需要。因此，雪崩光電二極管作為光探測器來檢測熒光，具有難以克服的噪聲控制問題，將導致樣本分析儀對某些與疾病高特異性的細胞如幼稚粒細胞、網(wǎng)織紅細胞等的檢測靈敏度下降，對異常樣本的篩查能力不足，假陽或者假陰概率增加。同時檢測電路復雜，光路調(diào)試困難。

本申請?zhí)峁┝艘环N樣本分析儀。

請參閱圖4，包括樣本采集裝置10、試劑供應裝置20、樣本反應裝置30、試樣輸送裝置40、光學測量裝置50、控制器60和處理器70。

樣本采集裝置10用于定量采集樣本并輸送到樣本反應裝置30。

在某些實施方式中，樣本采集裝置10包括采樣針、注射器和采樣針清洗拭子(圖未示)。

當然，樣本采集裝置10并不限于上面討論的實施方式，而可以根據(jù)需求設置，例如在其他某些實施方式中，樣本采集裝置10還可以包括自動進樣器或者樣本倉和分血閥或者定量泵(圖未示)。

試劑供應裝置20用于從試劑瓶或試劑桶中采集定量試劑并輸送到樣本反應裝置30。

在某些實施方式中，試劑可以包括稀釋液、熒光染料和/或溶血劑，具體根據(jù)測量模式配置。例如只進行白細胞分類測試模式時，試劑包括稀釋液、溶解紅細胞并進行白細胞形態(tài)處理的溶血劑和對白細胞染色的熒光染料；而只進行網(wǎng)織紅細胞測量模式時，試劑包括稀釋液、紅細胞球形化處理的試劑和對網(wǎng)織紅細胞核酸染色的熒光染料。

在某些實施方式中，試劑供應裝置20包括注射器和必要的管路清洗裝置。

當然，試劑供應裝置20并不限于上面討論的實施方式，而在其他實施方式中可以視具體需求作合適的變更。例如，在另外的某些實施方式中，試劑供應裝置20還可以包括定量泵和各種試劑的儲液池。

樣本反應裝置30用于容置樣本和試劑以使樣本和試劑反應制備成試樣。

在某些實施方式中，樣本反應裝置30包括溫度控制裝置及混勻裝置。

溫度控制裝置用于為樣本和試劑反應提供合適的溫度環(huán)境，例如42℃。當然，具體溫度環(huán)境視需求而定并不限于上面討論的實施方式。

混勻裝置用于充分混合樣本和試劑。在某些實施方式中，混均裝置可以采用打氣泡方式混勻樣本和試劑，并可以包括氣泵和控制閥裝置。當然，混均裝置并不限于這些討論的實施方式，而可以在其他實施方式中采用其他合適的方式，例如混勻裝置可以采用電機攪拌方式混均樣本和試劑，并可以包括電機。

可以理解，樣本反應裝置30整體也不應限于上面討論的實施方式，而應在其他實施方式中根據(jù)實際需求配置，例如，假若試劑的反應能力足夠，樣本反應裝置30可以省去溫度控制裝置和/或混勻裝置。又例如，樣本反應裝置30可以包括多個，用于不同測量模式，例如白細胞分類測量模式和網(wǎng)織紅細胞測量模式通常各用一個樣本反應裝置30，一來可以提高測量速率，二則可以避免不同測量模式之間的試劑交叉污染。

試樣輸送裝置40用于試樣輸送到光學測量裝置50中，例如將樣本反應裝置30中反應充分的試樣輸送到光學測量裝置50中。

在某些實施方式中，試樣輸送裝置40可以包括兩個注射器、輸送管路和控制閥。

其中一個注射器用于通過輸送管路驅動試樣通過光學測量裝置50，例如提供壓力使試樣通過光學測量裝置50，另外一個注射器用于通過輸送管路驅動稀釋液形成鞘液，以使鞘液包裹著試樣從而形成窄細的柱狀樣本流流過光學測量裝置50。

控制閥可以設置輸送管路上，用于控制不同樣本反應裝置30到光學測量裝置50的連通或斷開，從而可以選擇合適的試樣進入光學測量裝置50。

當然，試樣輸送裝置40并不限于上面討論的實施方式，而應該視具體需求設定，例如在其他某些實施方式中，注射器也可以換成由壓力推動的液罐及產(chǎn)生壓力的氣源。

光學測量裝置50用于光照射柱狀樣本流、采集柱狀樣本流中各細胞粒子因光照射所產(chǎn)生的散射光和熒光并輸出對應的電信號(散射光信號及熒光信號)。

光學測量裝置

請參閱圖5，在某些實施方式中，光學測量裝置50包括光源501、照射透鏡組502、流動室503、第一光闌504、第一會聚透鏡505、第二光闌506、第一光探測器507、第二會聚透鏡508、二向色鏡509、第三光闌510、第二光探測器511、第四光闌512、長通濾光片513及第三光探測器514。

在某些實施方式中，光源501可以使用激光器，例如工作波長為635nm的激光二極管。

當然，光源501并不限于上面討論的實施方式，而在其他實施方式中可以視需求而作出變更。

請參閱圖6，流動室503用于與試樣輸送裝置40連接以供柱狀樣本流503c流過并形成有照射區(qū)503e。在某些實施方式中，流動室503包括與試樣輸送裝置40連接的入口503a。樣本反應裝置30的試樣在試樣輸送裝置40作用下從入口503a進入流動室503，并在入口503a受鞘液503b的包裹形成柱狀樣本流503c，柱狀樣本流503c的寬度很小，使得細胞粒子503d只能沿著柱狀樣本流503c的流動方向一個一個排列經(jīng)過照射區(qū)503e，接受光源501的照射并產(chǎn)生脈沖形態(tài)的散射光和熒光。

也即是說，樣本分析儀采用流式細胞術進行細胞分類和計數(shù)。

當然，流動室503并不限于上面討論的實施方式，而在其他實施方式中可以視測量的需求而作出變更。

在某些實施方式中，照射透鏡組502設置在光源501與流動室503之間的光路上，用于將光源501發(fā)出的激光會聚成合適的光斑照射到照射區(qū)503e，并打在柱狀樣本流503c內(nèi)的細胞粒子503d上，產(chǎn)生散射光和熒光。

其中，散射光包括與激光光軸成1-10度角左右的低角度前向散射光及與激光光軸基本垂直方向上的側向散射光。前向散射光反映了細胞粒子503d的體積大小，側向散射光反映的是細胞粒子503d內(nèi)部結構的復雜程度。熒光包括與激光光軸基本垂直方向上的側向熒光，側向熒光反映了細胞粒子503d內(nèi)部dna、rna的含量。

前向散射光的強度最強，側向散射光的強度次之，而側向熒光的強度遠遠小于前向散射光及側向散射光。

在某些實施方式中，照射透鏡組502可以包括準直透鏡和柱面鏡。

當然，照射透鏡組502并不限于上面討論的實施方式，而在其他實施方式中可以視測量的需求而作出變更。

第一會聚透鏡505設置在光源501的光軸上且位于流動室503另一側，并用于收集前向散射光。第一光闌504設置于會聚透鏡505前，用于遮擋直射本底光。第一光探測器507設置在第一會聚透鏡505的會聚光路上，例如位于會聚點上，用于采集前向散射光，并轉換為對應的電信號(前向散射光信號)。第二光闌506設置在第一光探測器507前面，用于消除雜光。

可以理解，第一光闌504、第一會聚透鏡505及第二光闌506構成了第一光探測器507的輔助光路，用于提高第一光探測器507的檢測效率及提高信噪比。

當然，第一光探測器507的輔助光路并不限于上面討論的實施方式，而在其他實施方式中可以根據(jù)需求設定。

第二會聚透鏡508設置在流動室503與光源501的光軸基本垂直的光路上，用于收集側向散射光和側向熒光的。二向色鏡509設置在第二會聚透鏡508的會聚光路上，用于分出側向散射光和側向熒光。第二光探測器511設置在二向色鏡509的側向散射光的光路上，例如位于會聚點上，用于采集側向散射光并轉換成對應的電信號(側向散射光信號)。第三光闌510設置在第二光探測器511前面，用于消除雜光。第三光探測器514設置在二向色鏡509的側向熒光的光路上，例如位于會聚點上，用于采集側向熒光并轉換成對應的電信號(熒光信號或側向熒光信號)。長通濾光片513及第四光闌512依次設置在第三光探測器514前方，用于消除熒光波長以外的雜光及光路雜光。

第二會聚透鏡508、二向色鏡509、第三光闌510、長通濾光片513及第四光闌512構成了第二光探測器511及第三光探測器514的輔助光路，用于分光、提高檢測效率及提高信噪比。

當然，第二光探測器511及第三光探測器514的輔助光路不限于上面討論的實施方式，而可以在其他實施方式中根據(jù)需求設定。

可以理解，在某些其他實施方式中，光學測量裝置50可以根據(jù)測量的實際需要省略部分元件，例如第二光闌506等。

在某些實施方式中，考慮到前向散射光和側向散射光的強度相對較強，pin型光電二極管(pinphotodiode)的靈敏度已經(jīng)能夠滿足測量的要求，因此，第一光探測器507及第二光探測器511可以采用成本較低的pin型光電二極管(pinphotodiode)，如此可以降低樣本分析儀的成本。

而由于側向熒光的強度遠遠小于前向散射光及側向散射光，若采用真空光電倍增管，存在體積大及成本高的不足，若采用雪崩二極管雖然成本低但靈敏度不足。本發(fā)明一個實施方式的樣本分析儀采用硅光電倍增管(siliconphotomultiplier,sipm)作為第三光探測器514來檢測熒光，實現(xiàn)低功率光源501條件下，高靈敏度的熒光檢測。

請參閱圖7，第三光探測器514包括組成面陣列的多個感光單元，每個感光單元包括串聯(lián)連接的感光二極管微元514a和大阻值淬滅電阻(quenchresistor)514b。感光單元的尺寸可能在幾微米到上百微米之間，數(shù)量可能在幾百到上萬個之間。淬滅電阻514b的阻值一般在幾百千歐姆到上兆歐姆。

硅光電倍增管具有體積小、靈敏度高(增益高達10⁶，和真空光電倍增管接近)、工作電壓低(一般為幾十伏特)、對磁場不敏感、成本低(不到真空光電倍增管的1/10，和雪崩光電二極管接近)等優(yōu)點。

因此，第三光探測器514采用硅光電倍增管使得光學測量裝置50及樣本分析儀具有靈敏度高、信噪比高、體積小及成本低等優(yōu)點。

請一并參閱圖8，每個感光單元都工作在蓋革模式。例如，在感光單元上施加超過感光二極管微元514a的擊穿電壓的反向偏置電壓時，感光二極管微元514a內(nèi)部由于碰撞產(chǎn)生的電子空穴對會呈冪指數(shù)增長，通過二極管微元514a的電流急劇增加。但是，由于淬滅電阻514b的存在，當電流增大到一定程度時，淬滅電阻514b產(chǎn)生的壓降會使得感光二極管微元514a上的反向偏置電壓小于擊穿電壓，電流放大效應消失，回復初始態(tài)，也即是輸出固定幅度的電流脈沖。在該過程中電流增益可達10⁵-10⁶，因而可用于單光子探測。

感光單元就相當于光子觸發(fā)開關，輸出信號(電流)只有“有”或“無”兩種狀態(tài)，在為“有”的狀態(tài)時，輸出信號的幅度是確定的，不與入射光子數(shù)量成比例關系，所以無論有多少個光子同時入射到感光單元，輸出信號都與一個光子入射到感光單元時基本相同。

請參閱圖9，感光單元的輸出信號存在一個特征，在探測到光子后，輸出信號會在很快時間內(nèi)(通常幾個納秒)達到固定的最大值，隨即開始衰減并回復到零，衰減時間稱為回復時間，又稱死區(qū)時間，通?？蛇_上百納秒。在回復時間里，即使下一個光子達到，感光單元也不會產(chǎn)生任何輸出信號，只有在回復時間過后才能進行下一個光子探測。

對熒光的探測方式，硅光電倍增管及感光單元與雪崩光電二極管有極大的不同。雪崩光電二極管在探測熒光時，為了將不同的光強度轉成不同強度的電信號，是只能工作在線性模式下，即探測熒光時，反向偏置電壓需要在擊穿電壓之下，那么此時，輸出信號的幅度都與入射光強度成正比關系，但在線性模式下，最大電流增益一般只有幾十倍到上百倍。而本申請中的硅光電倍增管在探測熒光時，每個感光單元在工作在蓋革模式，即反向偏置電壓是在擊穿電壓之上的，那么此時，單個感光單元的輸出信號幅度基本是一個固定值，不隨入射光強度增大而增大。好處是，蓋革模式下最大電流增益能達到10⁵-10⁶，可以得到非常高的靈敏度。本申請中的硅光電倍增管，具有陣列式的感光單元，單個感光單元的面積遠小于熒光光斑的面積，或者說單個感光單元的面積小于單個細胞粒子成像的面積，理想狀態(tài)下，單個感光單元會接收單光子的照射產(chǎn)生一個單光子的電信號。由于硅光電倍增管集成了數(shù)量龐大、高密度的感光單元，單位時間內(nèi)的輸出是所有感光單元的輸出的總和，如圖10所示，因而可以將不同的光強度轉成不同強度的電信號，并具有非常高的靈敏度。

控制器

請同時參閱圖4、13及14，控制器60包括測量電路60a和控制電路60b。

在某些實施方式中，測量電路60a可以包括電流-電壓轉換放大器601c、高通濾波器602c、抗混濾波器603c及ad轉換器604c。電流-電壓轉換放大器601c可以設置第三光探測器514(即硅光電倍增管)的電路增益。

除了電流-電壓轉換放大器601c、高通濾波器602c、抗混濾波器603c及ad轉換器604c，測量電路60a還包括電流-電壓轉換放大器601a和601b、高通濾波器602a和602b、抗混濾波器603a和603b及ad轉換器604a和604b。

第一光探測器507、第二光探測器511及第三光探測器514輸出的電信號分別經(jīng)電流/電壓轉換放大器601a、601b和601c進行電流/電壓轉換，并經(jīng)信號調(diào)理后分別進入ad轉換器604a、604b和604c轉換為數(shù)字信號以利于處理器70處理。

也即是說，電流/電壓轉換放大器601a、601b和601c分別用于轉換第一光探測器507、第二光探測器511及第三光探測器514輸出的電流電信號為電壓電信號。

對于前向散射光信號，信號調(diào)理電路通常包括截止頻率較低的高通濾波器602a，有助于濾除直本底光信號以及消除低頻的基線波動。但高通濾波器602b對于側向散射光信號，因為側向散射光的基線波動相對側向散射光信號可以忽略。而與使用雪崩二極管檢測熒光不同，本申請的樣本分析儀使用硅光電倍增管檢測熒光，低頻的基線波動不嚴重，高通濾波器602c也不是必須的。因此，在某些實施方式中高通濾波器602b和602c可以省略。

基于通用的設計原則，信號在進入ad轉換器604a、604b和604c前，優(yōu)選先經(jīng)過抗混疊濾波器603a、603b和603c處理，目的是防止信號中的高頻干擾成分在采樣中轉變?yōu)榕c有用信號混疊的低頻干擾。

另外，在某些實施方式中，測量電路60a在電流/電壓轉換放大器601a/601b/601c之后，還可以包括增益可調(diào)的電壓放大器，目的是實現(xiàn)散點圖位置的校準。

而在另外的某些實施方式中，散點圖位置的校準是通過在處理器70里設置數(shù)字放大器實現(xiàn)。

控制電路60b用于控制樣本采集裝置10、試劑供應裝置20、樣本反應裝置30、試樣輸送裝置40等裝置相關機電、液路、溫控等部件的控制和驅動，完成檢測動作。

處理器70用于處理ad轉換器604a、604b和604c輸出的數(shù)字信號以得到檢測結果。

熟習該項技術者可以了解，控制電路60b與處理器70可整合為單一控制器，以一多功能芯片(mcu)實現(xiàn)，上述終將其分列僅為了清楚說明，不應視為本申請案限制。

請參閱圖15，上述的樣本分析儀，可分出淋巴細胞、單核細胞、中性粒細胞和嗜酸性粒細胞，實現(xiàn)白細胞四分類。將樣本用其他試劑處理后，通過前向散射光強度信息和側向散射光強度信息對嗜堿性粒細胞進行分類計數(shù)，與白細胞四分類的結果結合計算得到白細胞五分類的結果。

進一步的，研發(fā)還發(fā)現(xiàn)，在理想情況下，如果同時入射光子數(shù)少于硅光電倍增管的感光單元的數(shù)量且在照射區(qū)域內(nèi)分布平均的話，那么硅光電倍增管的輸出信號的電流脈沖幅度與入射光的瞬時功率成良好的線性關系。但是，如果有效入射光子數(shù)大于硅光電倍增管的感光單元的數(shù)量，或者入射光子過分集中在硅光電倍增管的少數(shù)感光單元上，則導致同一個感光單元同時入射過多光子，那么硅光電倍增管輸出信號(電流脈沖)的幅度與入射光的瞬時功率之間的關系將偏離線性。

對于樣本分析儀而言，當熒光信號線性不足時，將導致不同的細胞群的間距變小，例如在白細胞分類散點圖中，熒光信號線性不好可能導致單核細胞和中性粒細胞區(qū)分不足，最終影響測量結果和報警靈敏度。同時，線性不足也會導致測量的動態(tài)范圍不足的問題。

為了解決線性不足或動態(tài)范圍不足的問題，通過研究，可以從增加硅光電倍增管的感光單元的數(shù)量和降低單個感光單元同時入射光子數(shù)或者說降低單位面積上的光功率兩個方面來解決。下面分別說明：

措施1：增加硅光電倍增管的感光單元的數(shù)量。

在本申請的一個實施例中，對光探測器上的感光單元的數(shù)量進行了優(yōu)化。

如上所討論的，線性不足的根源可能是多個光子同時入射到同一個感光單元上，使感光單元的輸出信號相當于只有一個光子入射。那么增加單位面積的感光單元數(shù)量，多個光子同時落在同一個感光單元的概率將降低。對感光單元的數(shù)量計算如下。

入射光光功率和入射光子數(shù)有如下關系：

pt＝ne＝nhc/λ

其中，p為入射光功率，t為時間，n為t時間內(nèi)的入射光子數(shù)，e為單光子能量，h＝6.63×10^-34，為普朗克常數(shù)，c＝3×10⁸m/s為光速，λ為波長。

在某些實施方式中，光源501發(fā)射的激光的波長為635nm，激發(fā)的熒光的波長λ＝670nm。因此，可以得到e＝2.97×10^-19j。

細胞粒子503d經(jīng)過照射區(qū)503e被激光照射后產(chǎn)生的熒光脈沖寬度約1us，在這過程中瞬時最大入射光子數(shù)出現(xiàn)在熒光脈沖頂部寬度約t＝100ns的時間內(nèi)。

在某些實施方式中，光源501的功率為5mw，細胞粒子503d產(chǎn)生的熒光的瞬時最大光功率約為p＝30nw，但硅光電倍增管的光子探測效率在670nm波長處大概只有10％左右，也即是說30nw的瞬時最大光功率實際被有效感光的只有3nw左右，對應被感光的光子數(shù)約為n＝pt/e＝1000。

因此，控制熒光光斑完全落在硅光電倍增管的感光區(qū)內(nèi)，假設每一個光子分別照射在每個感光單元的感光區(qū)內(nèi)且沒有重疊，那么感光單元最少需要1000個。再考慮到熒光光斑通常為圓形或橢圓形，而硅光電倍增管的感光區(qū)通常為方形，有效利用面積最大只有78％，那么感光單元至少需要1280個。

但是，硅光電倍增管的感光單元的數(shù)量不應該限于上面討論的實施方式?？梢岳斫?，感光單元數(shù)的具體數(shù)量應該根據(jù)實際需求而定，例如根據(jù)產(chǎn)生的熒光強度確定，當熒光強度較弱時，需要的感光單元數(shù)減小，反之感光單元數(shù)增加。對于某些實施方式，感光單元數(shù)的數(shù)量在500個以上也可以得到較好的線性和動態(tài)范圍。

在本申請中的實施例中，對光探測器的感光區(qū)的面積進行了優(yōu)化。可以適當增加感光區(qū)的面積，不需要控制感光區(qū)的直徑或邊長在0.1-2mm的范圍。

當硅光電倍增管的感光區(qū)的面積在1mm²以下時，要使得熒光光斑準確落在硅光電倍增管感光區(qū)內(nèi)，則對第二光探測器511及第三光探測器514的輔助光路的加工和裝配的精度要求變高，同時光路變得非常敏感，光學的調(diào)試變得困難，導致成本的增加。

另一方面，硅光電倍增管的感光區(qū)面積優(yōu)選小于一感光區(qū)臨界面積，其中該感光區(qū)臨界面積為使一暗計數(shù)脈沖疊加到單個細胞粒子所產(chǎn)生的所述熒光信號脈沖導致脈沖幅值失真的臨界面積。于本實施例中，當硅光電倍增管感光區(qū)面積之感光區(qū)臨界面積優(yōu)選小于36mm²，當硅光電倍增管感光區(qū)面積在36mm²以上時，會導致硅光電倍增管的暗計數(shù)的大幅增大，導致硅光電倍增管的噪聲增大。暗計數(shù)為沒有光輸入情況下每秒鐘硅光電倍增管輸出的電流脈沖個數(shù)，由感光二極管微元514a的熱電子引起的雪崩導致，因此暗計數(shù)的電流脈沖幅度等于單光子電流脈沖幅度。暗計數(shù)率一般處于30kcps/mm²水平(kcps為千個每秒)，硅光電倍增管面積越大，暗計數(shù)越多。最差情況下，暗計數(shù)脈沖將疊加到細胞粒子503d產(chǎn)生的熒光信號脈沖上導致脈沖幅值失真，熒光越弱則影響越嚴重。對于樣本分析儀，細胞粒子503d的熒光信號脈沖的寬度通常約為1us，周期至少10us以上，為減小暗計數(shù)的影響，信號脈沖頂部約0.3us的區(qū)域盡可能不出現(xiàn)暗計數(shù)脈沖，這就要求暗計數(shù)率要控制在約3.3mcps(mcps為百萬個每秒)內(nèi)，也即硅光電倍增管的感光區(qū)面積不大于約36mm²。

因此，合適的硅光電倍增管的感光區(qū)的面積是1-36mm²，感光區(qū)形狀可以是直徑約為1.1-6.8mm的圓形，例如，直徑約為2-6mm的圓形；也可以是邊長為1-6mm的正方形，還可以采用具有相同程度的面積的長方形或其他形狀。在某些實施方式中，硅光電倍增管的感光區(qū)采用邊長為3mm面積為9mm²的正方形。

本申請的一個實施例中，對光探測器的單個感光單元的尺寸進行了優(yōu)化。減小單個感光單元尺寸有助于增加硅光電倍增管內(nèi)感光單元數(shù)量，減少單個感光單元接收多個光子的機率。

當硅光電倍增管的感光區(qū)的面積為1-36mm²，而感光單元至少需要1280個時，按正方形計算那么每個感光單元的尺寸(邊長)要小于約167um。

考慮到，感光單元發(fā)生雪崩效應后的回復時間與感光單元的電容成正向關系，感光單元的尺寸越大，等效電容就越大，則回復時間就越長。由于在回復時間里感光單元無法探測下一個光子，而樣本分析儀產(chǎn)生的側向熒光為持續(xù)時間在1us左右的多光子信號，因此回復時間越長無法探測的光子數(shù)就越多，線性就越受影響。

當感光單元尺寸在50um以上時，回復時間增加到500ns以上，意味著在一個細胞生產(chǎn)的熒光脈沖信號周期里每個感光單元只能探測到兩個光子，可能對探測結果影響較大。因此，合適的感光單元尺寸是控制在50um及以下尺寸，如此一般可獲取得300ns以下的回復時間。

但是，感光單元的尺寸又關系到硅光電倍增管的電流增益，感光單元的尺寸在10um以下時，電流增益將下降到10⁵以下，如此，將需要提高硅光電倍增管的電路增益，導致噪聲增加，不利于獲得與真空光電倍增管相近甚至更優(yōu)的噪聲。

因此，感光單元的合適尺寸應該盡可能控制在10um到50um之間。在某些實施方式中，感光單元的尺寸為35um左右。

綜上，硅光電倍增管的感光區(qū)的面積可以控制在大約1-36mm²之間、感光單元的尺寸可以控制在大約10um-50um之間、感光單元的數(shù)量可以控制在1280個及以上。

措施2：降低單個感光單元同時入射光子數(shù)或者說降低單位面積上的光功率。

要降低單個感光單元同時入射光子數(shù)或者單位面積上的光功率，有兩種方法：一是通過降低光源501的光功率來降低側向熒光的光功率，二是增大側向熒光的光斑面積和硅光電倍增管感光區(qū)的面積。

在本申請的另一個實施例中，對光學測量裝置中的光源的功率進行了優(yōu)化。

由于光源501發(fā)出的激光照射在細胞粒子503d上同時產(chǎn)生前向、側向散射光和側向熒光，當激光功率約為5mw時，側向散射光功率最大值可能達到20uw左右。如前面討論的，為降低儀器成本可以采用pin型光電二極管作為第二光探測器511探測側向散射光，而pin型光電二極管的靈敏度大概約為0.4a/w，因此，為獲得合適幅度的側向散射光信號，pin型光電二極管的檢測電路增益一般設置在700kv/a以上。另外，電路帶寬保持在500khz以上，則pin型光電二極管檢測電路的噪聲可能達到30mvpp以上。激光功率越低，pin型光電二極管檢測電路的噪聲越大，信噪比越差，對白細胞分類散點圖或網(wǎng)織紅細胞散點圖影響越大，最終影響細胞分類及計數(shù)。因此，在某些實施方式中，光源501的功率為5mw以上為好。當然，在其他某些實施方式中，側向散射光如果使用雪崩光電二極管探測散射光，則激光功率可以控制在1mw左右及以下，但成本將會增加。

因此，1mw以上的光源即可用作本申請樣本分析儀的光源，從性能和成本綜合考慮，光源功率不超過20mw較為合適。優(yōu)選的，光源功率選擇在5-15mw。更進一步的，光源的功率可以在此范圍內(nèi)，根據(jù)需要進行動態(tài)調(diào)整。

在本申請的又一個實施例中，對光學測量裝置中熒光光斑與感光區(qū)的關系進行了優(yōu)化。

如果保持光源的光功率不變，那么增大側向熒光的光斑面積，也可以起到降低單個感光單元同時入射光子數(shù)，但為了使側向熒光的光斑面積以盡可能覆蓋硅光電倍增管的感光區(qū)，相應增加硅光電倍增管感光區(qū)的面積，達到相同的提高側向熒光的信號線性的效果。

請參閱圖11，流動室503出來的側向熒光經(jīng)過第二會聚透鏡508聚焦后投射到第三光探測器514的感光區(qū)上。根據(jù)第三光探測器514的感光區(qū)大小，調(diào)整第三光探測器514與第四光闌512之間的距離，即可使得側向熒光的光斑比感光區(qū)小又盡可能占據(jù)整個感光區(qū)。側向熒光的光斑一般是圓形或橢圓形，如果感光區(qū)為方形，那么側向熒光的光斑面積應為感光區(qū)的面積的大約50％-78％之間。

另一個方面，控制光學測量裝置測量熒光時，因為要進行信號的放大，會帶來噪音的問題。

通過研究發(fā)現(xiàn)，硅光電倍增管的噪聲主要來源于暗計數(shù)以及感光單元之間的光串擾。

如前面討論的，硅光電倍增管的感光區(qū)的面積在36mm²以下時，可以較好控制暗計數(shù)帶來的噪聲。在某些實施方式中，硅光電倍增管的感光面積為9mm²，暗計數(shù)率可以控制在大約1mcps下，對信號脈沖的影響可以基本忽略。因此，通過選擇合適的感光區(qū)的面積可以減低暗計數(shù)導致的噪聲問題。

而感光單元之間的光串擾可以從以下幾個方面進行優(yōu)化。

例如，在本申請的再一個實施例中，對光學測量裝置中的過電壓的設定進行了優(yōu)化來降低噪音。

感光單元之間的光串擾來源于一個感光單元發(fā)生雪崩時釋放出光子耦合進入到另一個感光單元中，導致后一個感光單元雪崩產(chǎn)生電流脈沖。目前硅光電倍增管的串擾率普遍在5％-10％之間。換而言之，在不考慮暗計數(shù)的情況下，100個光子入射硅光電倍增管，產(chǎn)生的電流脈沖有可能等于105-110個光子入射得到的電流脈沖，又或者說，感光單元之間的光串擾導致的噪聲幅度約為信號的5％-10％。這樣的噪聲水平比真空光電倍增管差。

然而，硅光電倍增管的串擾率與施加在硅光電倍增管的過電壓(overvoltage)密切相關，過電壓越大則串擾率越高。過電壓為施加在硅光電倍增管上的反向偏置電壓與硅光電倍增管的擊穿電壓之間的差值。

請參閱圖12，經(jīng)實驗測試發(fā)現(xiàn)：當過電壓減小到1.5v時，串擾率可以控制到只有不到1％。如此，硅光電倍增管的光串擾噪聲已經(jīng)優(yōu)于真空光電倍增管的噪聲。

在某些實施方式中，硅光電倍增管的反向偏置電壓設置得比硅光電倍增管的擊穿電壓略大。過電壓可以是1.5v左右。但是，要獲得與真空光電倍增管相當?shù)脑肼曀剑^電壓設置在3v以下都是合適的。當然，在另外一些實施方式中，在噪聲水平允許的情況下，過電壓設置在5v以下也是可以的。

此外，在本申請的樣本分析儀中，通過對硅光電倍增管的溫度控制來降低噪音。

硅光電倍增管是溫度敏感器件，電流增益隨溫度變化明顯。這主要是因為感光二極管微元514a的擊穿電壓隨溫度升高而提高，如果硅光電倍增管的反向偏置電壓不變，那么過電壓將隨溫度升高而降低，而電流增益又與過電壓成正向關系，因此溫度的升高將導致增益下降。樣本分析儀在測量過程中，如果不保持電流增益穩(wěn)定，將影響測量結果。

在一個實施例中，采用恒溫的方式對硅光電倍增管進行溫控，使之工作在設定溫度下，該設定溫度值可以是20℃至40℃之間的任一溫度值，優(yōu)選25℃至35℃之間的任一溫度值。溫控方案需要增加溫度控制裝置，例如封閉的溫控室、加熱/制冷器件以及相關的控制驅動電路，導致樣本分析儀的體積及成本增加。

另外，可以理解，降低硅光電倍增管的溫度有利于降低硅光電倍增管的暗計數(shù)，但對制冷器件和溫控室的要求更高，可能導致成本進一步增加。

在另一個實施例中，通過硅光電倍增管的溫度補償?shù)姆绞浇档驮胍?。例如，對硅光電倍增管的反向偏置電壓進行溫度補償，即根據(jù)當前硅光電倍增管溫度實時調(diào)整硅光電倍增管的反向偏置電壓，使得過電壓保持恒定。溫度補償方案只需實現(xiàn)硅光電倍增管的反向偏置電壓的調(diào)節(jié)，相較于溫控方案，基本上未增加樣本分析儀的體積和成本。因此，在某些實施方式中，采用溫度補償方案保持硅光電倍增管的電流增益的穩(wěn)定性。

請參閱圖13，樣本分析儀包括溫度補償裝置，溫度補償裝置包括溫度傳感器701、溫度檢測電路702、ad轉換器703、集成于控制器60內(nèi)的溫度補償模塊704、da轉換器705、電壓調(diào)節(jié)電路706及輸出可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源707。

溫度傳感器701和溫度檢測電路702用于探測第三光探測器514的環(huán)境溫度并產(chǎn)生溫度信號，溫度信號經(jīng)ad轉換器703轉換為數(shù)字信號進入控制器60，由溫度補償模塊704計算出第三光探測器514的反向偏置電壓目標值。

在某些實施方式中，溫度補償模塊704可以采用下式計算：

vbias＝v0+k(t-t0)+vov

其中，vbias施加在硅光電倍增管上的反向偏置電壓目標值，v0為硅光電倍增管在溫度t0時的擊穿電壓，k為擊穿電壓隨溫度變化的系數(shù)，一般是常數(shù)，t為當前溫度，vov為過電壓。當溫度從t0變化到t時，感光二極管微元514a的擊穿電壓從v0變化到v0+k(t-t0)，因此，只要硅光電倍增管上的反向偏置電壓調(diào)節(jié)到目標值vbias，那么過電壓將保持不變，電流增益保持穩(wěn)定。v0和k都可在硅光電倍增管的器件手冊上獲得，過電壓vov可根據(jù)需要設置，例如在某些實施方式中，vov為1.5v。

在反向偏置電壓目標值vbias確定后，控制器60通過控制da轉換器705改變電壓調(diào)節(jié)電路706的電路參數(shù)(在某些實施方式中是反饋電壓值)，使得輸出可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源707的輸出電壓(即反向偏置電壓)達到反向偏置電壓目標值vbias。

利用上述的樣本分析儀檢測血液樣本，可以實現(xiàn)白細胞分類，還可以檢出異常樣本中的異淋/原始細胞、幼稚粒細胞等，結果如圖16所示。在另外一些實施方式中，也可以通過有核紅細胞計數(shù)的有核紅細胞散點圖中得到嗜堿性粒細胞。

在本申請的再一個實施例的樣本分析儀，可以實現(xiàn)多種測量模式，即測定含不同的細胞粒子時，采用不同的試劑與樣本反應，獲得不同的試樣，或采用不同的光學測量參數(shù)對試樣進行測量。特別是，由于白細胞和網(wǎng)織紅細胞經(jīng)過染色后，熒光信號強度不同，采用不同的光學測量參數(shù)，會得到更高的靈敏度。而在同一個測量模式下，又希望能夠保持光學測量參數(shù)的一致性，以獲得穩(wěn)定可靠的結果。因此，上述的溫度控制裝置或溫度補償裝置，可以使樣本分析儀在同一測量模式的測量過程中保持電流增益穩(wěn)定。同時，控制器60可以根據(jù)不同的測量模式設置不同的過電壓，以獲得不同的電流增益，從而獲得不同的信號放大效果。例如，網(wǎng)織紅細胞測量模式下的熒光往往弱于白細胞分類測量模式，那么網(wǎng)織紅細胞測量模式下，控制器60會調(diào)整過電壓，以增大電流增益。

但是，硅光電倍增管的電流增益的可調(diào)節(jié)范圍一般在5倍左右，而不同測量模式的熒光強度差異可在10倍以上，要在同一儀器上實現(xiàn)網(wǎng)織紅細胞測量模式和白細胞分類測量模式，硅光電倍增管的增益可調(diào)節(jié)范圍仍是偏小。

為此，在某些實施方式中，可同時采用溫度補償裝置調(diào)節(jié)電流增益及采用測量電路調(diào)節(jié)電路增益來滿足不同測量模式的測量需要。

例如，在某些實施方式中，電流-電壓轉換放大器601c可以設置至少兩種電路增益，每種電路增益對應樣本分析儀的一種測量模式，樣本分析儀的測量模式改變時，通過溫度補償裝置改變電流增益，電流-電壓轉換放大器601c同時切換電路增益。

當然，在某些實施方式中，也可以保持電流增益穩(wěn)定，只通過改變放大電路增益以適應不同測量模式的需要，如此可以控制串擾率。另外，在這些實施方式中，由于電路增益遠小于電流增益，電路噪聲可忽略，因此也可以控制信噪比。

在某些實施方式，也可以在不同測量模式下改變光源501的功率來實現(xiàn)散點圖位置校準，如白細胞分類測量模式下功率為5mw，而網(wǎng)織紅細胞測量模式下激光功率設置為15mw，代價是光源501的功率增加導致成本增加。

在一個利用本申請樣本分析儀檢測含有網(wǎng)織紅細胞的樣本的實施例中，設定樣本分析儀為網(wǎng)織紅細胞測量模式下，根據(jù)側向熒光強度信息和前向散射光強度信息，將得到網(wǎng)織紅細胞散點圖，可分出成熟紅細胞、網(wǎng)織紅細胞、血小板以及白細胞等，結果如圖17所示。

同樣的，在另外的實施方式中，還可以在有核紅細胞測量模式下檢測含有有核紅細胞和白細胞的樣本，根據(jù)側向熒光強度信息和前向散射光強度信息得到有核紅細胞散點圖，分出有核紅細胞、嗜堿性粒細胞以及白細胞等。結果如圖18所示。

檢測結果既可以在樣本分析儀的顯示屏顯示，也可以傳輸?shù)接嬎銠C進行顯示，取決于樣本分析儀的配置及檢測的需求。

本申請的另一個方面，提供了一種樣本分析儀的樣本分析方法，包括：

提供試樣，所述試樣中含有經(jīng)過試劑處理的細胞粒子；

提供光學測量裝置，包括流動室、光源和至少包括一個硅光電倍增管的光探測器；

所述試樣形成柱狀樣本流經(jīng)過流動室，所述光源照射流經(jīng)流動室的樣本流產(chǎn)生光信號，光探測器接受光信號并將所述光信號轉成電信號；及

根據(jù)所述電信號將細胞粒子分類。

以試樣中含有選自白細胞、網(wǎng)織紅細胞和有核紅細胞的檢測為例，進行說明。

按如前所述的方式，將處理好的試樣提供給光學測量裝置，用光功率為5-15mw的光源照射流經(jīng)流動室的樣本流，產(chǎn)生光信號。光探測器中的硅光電倍增管具有陣列排布的多個感光單元，每個感光單元的受光面積小于單個細胞粒子的成像面積。在感光單元上施加大于擊穿電壓的反向偏置電壓，光探測器接受光信號并將光信號轉成電信號，每個電信號反映了每個細胞粒子的光信號的強度，例如熒光信號的強度。利用這些電信號的差異，將細胞粒子分類，并計數(shù)。

在另一個實施例中，光學測量裝置的反向偏置電壓可以根據(jù)不同模式分別設置，例如當待測的細胞粒子為白細胞時，在感光單元上施加第一反向偏置電壓；當待測細胞粒子為網(wǎng)織紅細胞時，在感光單元上施加第二反向偏置電壓；第一反向偏置電壓小于第二反向偏置電壓，以使探測網(wǎng)織紅細胞時具有更好的靈敏度。另外，也可以根據(jù)不同模式，設置不同的放大器增益。

經(jīng)臨床性能評估，本發(fā)明實施方式的樣本分析儀分別進行了白細胞分類計數(shù)、網(wǎng)織紅細胞計數(shù)、有核紅細胞計數(shù)、異常樣本報警能力等測試，其結果與使用真空光電倍增管做熒光探測的血細胞分析儀對照樣機測試結果具有很好的一致性。

其他

以上的說明，是儀檢測熒光為例說明，在另外的某些實施方式中，上述的光學測量裝置，也可以測量其他類型的弱光，例如側向散射光，光吸收信號等。

在另外的某些實施方式中，樣本分析儀可以包括有多個光源并形成有多路熒光或弱光，硅光電倍增管可以作為光探測器探測這些熒光或弱光，并結合散射光實現(xiàn)不同細胞粒子及粒子表面特征信息的檢測。

在另外的某些實施方式中，樣本分析儀還可以應用于其他樣本的檢測，而不限于血液樣本。

在另外的某些實施方式中，可以將多個硅光電倍增管組合成面積及感光單元數(shù)量滿足需求的硅光電倍增管陣列作為光探測器。

在本發(fā)明的實施方式的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明的實施方式和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的實施方式的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特征。在本發(fā)明的實施方式的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明的實施方式的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接或可以相互通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明的實施方式中的具體含義。

在本發(fā)明的實施方式中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公開提供了許多不同的實施方式或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式的不同結構。為了簡化本發(fā)明的實施方式的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明的實施方式可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或參考字母，這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施方式和/或設置之間的關系。此外，本發(fā)明的實施方式提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的應用和/或其他材料的使用。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施方式”、“一些實施方式”、“示意性實施方式”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結合所述實施方式或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施方式或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施方式或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施方式或示例中以合適的方式結合。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應被本發(fā)明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。

在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實現(xiàn)在任何計算機可讀介質中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備(如基于計算機的系統(tǒng)、包括處理模塊的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備或結合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設備而使用的裝置。計算機可讀介質的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(ram)，只讀存儲器(rom)，可擦除可編輯只讀存儲器(eprom或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)。另外，計算機可讀介質甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質，因為可以例如通過對紙或其他介質進行光學掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。

應當理解，本發(fā)明的實施方式的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)：具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(pga)，現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)等。

本技術領域的普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執(zhí)行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。

此外，在本發(fā)明的各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。

上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施方式，可以理解的是，上述實施方式是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施實施進行變化、修改、替換和變型。