光纤节距调节

相关申请的交叉引用

本申请要求(提交于2021年4月27日的)美国临时申请63/180,157号“光纤节距调节(Optical Fiber Pitch Adjustment)”的优先权和权益，出于任何和所有目的，该申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及具有可调节光纤间距的组件。

背景技术

在许多流式细胞仪中，一系列激光器在空间中竖直定位，使得粒子可依次通过每个激光器以流体方式递送，从而产生与每个激光器相关联的荧光。在该探询(interrogation)过程中发出的荧光可通过透镜放大并聚焦到专用光纤的端部上。

在此类布置中，根据聚光透镜放大倍率和竖直光束位置的合并方差来定位光纤的竖直图案，使得来自激光照射的粒子的荧光同时聚焦在每个光纤的端部上。因此，本领域长期以来一直需要能够精确且可预测地设置光纤的竖直图案的间距的制品和方法。

发明内容

为了满足所描述的长期需求，本公开提供了一种对齐挠曲件，该对齐挠曲件包括：多个叶片，该多个叶片沿着延伸穿过多个叶片中的每个叶片的第一竖直轴线布置；每个叶片包括中心部分，该中心部分包括用于容纳插入其中的光纤的光纤通道，叶片的光纤通道基本上垂直于第一竖直轴线，并且叶片的光纤通道基本上彼此平行；和与多个叶片接合的叶片调节元件，该叶片调节元件被构造成施加基本上平行于第一竖直轴线的力，该力的施加产生叶片的光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

还提供了方法，该方法包括：利用根据本公开(例如，根据方面1至22中的任一项)的对齐挠曲件，致动叶片调节元件以调节叶片的光纤通道之间的间距。

还公开了流式细胞仪，该流式细胞仪包括：流动通道，该流动通道被构造成容纳具有设置在其中的多个粒子的流；根据本公开(例如，根据方面1至22中的任一项)的对齐挠曲件；该对齐挠曲件被定位成使得将叶片的光纤通道放置成与流动通道对准；和至少一个光纤，该至少一个光纤设置在对齐挠曲件的叶片的光纤通道内，该至少一个光纤被构造成照射设置在流动通道内的粒子，收集从设置在流动通道内的粒子发出的荧光，或这两者。

还公开了方法，该方法包括：利用根据本公开(例如，根据方面24)的流式细胞仪，使粒子通过流动通道传送；以及利用来自至少一个光纤的照明来照射粒子和/或利用至少一个光纤收集来自粒子的荧光。

还公开了光纤对齐组件，该光纤对齐组件包括：沿第一竖直轴线布置的多个光纤通道构件，每个光纤通道构件包括被构造成容纳设置在其中的光纤的光纤通道，该多个光纤通道彼此平行，彼此相邻的光纤通道限定其间的间距，该间距沿第一竖直轴线测量；多个弹性构件，弹性构件设置在相邻的光纤通道构件之间；和调节元件，该调节元件被构造成产生沿第一竖直轴线取向的力，并且调节构件被构造成使得该调节构件的致动改变多个弹性构件的压缩，从而产生相邻光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

还提供了方法，该方法包括：利用组件，该组件包括：多个光纤通道构件，每个光纤通道构件包括被构造成容纳设置在其中的光纤的光纤通道，该多个光纤通道沿第一竖直轴线布置，该多个光纤通道彼此平行，并且彼此相邻的光纤通道限定其间的间距，该间距沿第一竖直轴线测量；多个弹性构件，弹性构件设置在相邻的光纤通道构件之间；和调节元件，该调节元件被构造成产生沿第一竖直轴线取向的力，致动调节元件以便改变多个弹性构件的压缩，从而产生相邻光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上说明了本文件中所论述的各个方面。

在附图中：

图1提供了根据本公开的示例性组件(挠曲件)的视图；

图2提供了图1中所示的示例性组件的放大视图；

图3提供了根据本公开的示例性组件的后视图；

图4提供了根据本公开的示例性组件的前视图；

图5提供了根据本公开的示例性组件的后视图。

具体实施方式

通过参考以下对所需实施方案和其中包含的示例的详细描述，可以更加容易理解本公开。

除非另有定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。如发生矛盾，则以本文件(包含定义)为准。虽然与本文所述的那些方法和材料相似或等效的方法和材料可以用于实践或测试，但是下面描述了优选的方法和材料。本文所提及的所有出版物、专利申请案、专利和其他参考文献通过引用以其整体并入。本文所公开的材料、方法和示例仅是说明性的而不是限制性的。

除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包含多个提及物。

如说明书和权利要求书中所使用的，术语“包括”可包含“由……组成”和“主要由……组成”的实施方案。如本文中所使用，术语“包括”、“包含”、“具有”、“可以”、“含有”及其变体旨在是需要指定成分/步骤存在并且允许其他成分/步骤存在的开放式过渡性短语、术语或词语。然而，此类描述应被理解为还将组合物或方法描述为“由所枚举成分/步骤组成”和“主要由所枚举成分/步骤组成”，这允许仅存在所述成分/步骤连同可能由此产生的任何杂质，并排除其他成分/步骤。

如本文所使用的，术语“约”和“等于或约”是指所讨论的量或值可以是指定为与某个其他值近似或大致相同的值。如本文所使用的，通常理解它为指定的标称值的±10％变化，除非另有说明或推断。术语旨在传达相似的值促进权利要求书中列举的等效结果或效果。也就是说，应当理解，量、大小、配方、参数和其他量和特性不是精确的并且不需要是精确的，而可以是近似的和/或更大的或更小的，根据需要反映了公差、转换因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素。通常，量、大小、配方、参数或其他量或特性是“大约”或“近似”，无论是否明确说明。应当理解，除非另有明确说明，否则在定量值之前使用“约”的情况下，参数还包含具体的定量值本身。

除非有相反的说明，否则数值应被理解为包含与当减少到相同数量的有效数字时相同的数值以及与规定值的差值小于在本申请中描述的用于确定该值的类型的常规测量技术的实验误差的数值。

本文所公开的所有范围都包括列举的端点并且独立于端点，2克和10克和所有中间值)。本文中所公开的范围和任何值的端值不限于精确的范围或值。它们不够精确，可包括近似这些范围和/或值的值。

如本文所使用的，可以应用近似语言来修改任何定量表示，该定量表示可能发生变化，但不会导致与其相关的基本功能发生变化。因此，在一些情况下，由诸如“约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值可能不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。修饰语“约”也应该被视为公开了由两个端值的绝对值限定的范围。例如，表达“约2至约4”也公开了“2至4”的范围。术语“约”可以指所指示的数字的加或减10％。例如，“约10％”可以表示9％到11％的范围，并且“约1”可以指0.9－1.1。“约”的其他含义可以从上下文明显看出，诸如四舍五入，因此，例如“约1”还可以指0.5至1.4。另外，术语“包括”应被理解为具有“包括”的开放式含义，但该术语还包括术语“由……组成”的封闭式含义。例如，包括组分A和B的组合物可以是包含A、B和其他组分的组合物，但也可以是仅由A和B制成的组合物。出于任何和所有目的，本文引用的任何文献均通过引用方式整体并入。

因此，需要一种能够可靠地设置(多达)8个光纤电缆的竖直图案的间距的微精密调节机构。在该系统中，光纤将被调节成使得8个光纤中的每个光纤之间的间距可以在1.3mm－1.7mm之间变化(以考虑聚光透镜放大倍率方差)。光纤直径为0.800mm，留给机械解决方案的空间很小。此外，光纤阵列必须能够定位在期望间距的0.040mm内，其中所有光纤中心位于竖直平面上的导出竖直轴线的0.040mm内。

附图

附图仅是说明性的，并不限制本公开或所附权利要求书的范围。

图1提供了根据本公开的挠曲件100的视图。

图2提供了图1中所示的挠曲件100的放大视图。如图所示，挠曲件可包括第一叶片102、第二叶片104和第三叶片106。第一叶片102可包括中心部分108，该中心部分108可包括位于所述中心部分中的光纤通道110。第二叶片104可包括中心部分126，光纤通道128存在于所述中心部分中。第三叶片106可包括中心部分116，光纤通道114设置在所述中心部分中。如图所示，光纤通道128、110和114可彼此平行，并且还可沿第一竖直轴线112对齐。在一些实施方案中，光纤通道128、110和114的中心沿第一竖直轴线112定位，或者至少位于垂直于所述第一竖直轴线112测量的一定公差距离内。

如图所示，第一叶片102可包括第一上凸缘132和第二上凸缘130。第一叶片102的第一上凸缘132可连接到第二叶片104的第一下凸缘124。类似地，第一叶片102的第二上凸缘130可连接到第二叶片104的第二下凸缘122。以此方式，第一叶片102和第二叶片104可彼此连接。

第一叶片102还可包括第一下凸缘134和第二下凸缘136。第一下凸缘134可连接到第三叶片106的第一上凸缘118。类似地，第二下凸缘136可连接到第三叶片106的第二上凸缘120。

在图1所示的示例性布置中，叶片以手风琴式构造布置。在一些实施方案中，挠曲件是例如通过铸造或甚至通过3D打印由单件材料形成的一体件。

图3提供了安装到柜中的示例性挠曲件100的后视图。如图所示，挠曲件100已经被安装到柜156中，其中光纤144安装到挠曲件100的光纤通道中。如图所示，叶片调节元件(其在图3中包括螺杆)被构造成使得该元件的致动产生推块140沿垂直于光纤的方向的运动。导杆138延伸穿过推块140，并且可操作以使得推块140响应于调节元件142的致动而沿导杆上下滑动。

通过转动调节元件142的螺杆，使用者可实现推块142的向下运动，该运动继而用于压缩挠曲件100中的叶片，该压缩导致相邻光纤之间的距离(或节距)减小。在不受任何特定理论或实施方案约束的情况下，推块可用于将调节螺杆的力传递到最顶部叶片的外边缘上以产生相等(或接近相等)的负载，并且因此产生所有光纤之间的相等(或接近相等)的间距。

由于挠曲件100固有地被构造为弹簧，因此挠曲件的压缩继而导致相邻叶片之间的间距以及相邻光纤通道和相邻光纤之间的间距的线性变化。在不受任何特定理论约束的情况下，弹簧压缩的线性变化可由胡克定律F＝kx描述，其中F＝所施加的力，k＝弹簧常数，并且x＝弹簧的压缩/位移。

图4提供了图3中所示的组件的前视图。如图4所示，光纤144的端部被视为送入挠曲件100的光纤通道中。

如图所示，根据本公开的对齐部件(例如，挠曲件或其他组件)可特别包括推块，以将推力以与力传递到后续叶片相同的方式分配到第一(或最顶部)叶片中。同样如图所示，叶片可包括将光纤保持在适当位置的中心孔。所公开的制品还可包括在整个调节范围内弹性偏转的柔性特征部或部件；此类特征部可以是例如弹簧、弹性体等。制品还可包括一个或多个导杆，以在叶片(或光纤构件)被压缩在一起或被允许彼此间隔开时促进叶片(或光纤构件)的线性运动。

参考本文所示的非限制性叶片/挠曲件设计，可选择几何形状和材料特性以允许在叶片不发生塑性变形的情况下进行一定范围的调节。压缩叶片(即，使相邻叶片彼此更靠近)所需的力适当地使得其克服导杆上的摩擦和光纤的重量的影响，以便确保一致的运动。类似地，叶片(以及它们的相关联的凸缘，参照图2)的几何形状和材料特性可被选择成使得弹簧常数对于整个阵列而言尽可能一致。此类选择可以确保叶片与叶片之间的一致偏转，从而导致每个光纤之间的均匀间距。在一个非限制性设计中，挠曲件被构造成使得30N的力使每个叶片完全塌缩，其中高屈服率不锈钢(根据ASTM A693的17-4PH SS)用于使叶片挠曲件的承载能力最大化。叶片可使用EDM工艺制造，并且挠曲件可被设计成刚好超出其完全伸展状态，以确保工作范围内的所有位置都处于压缩力下，该压缩力用于保持光纤的位置。叶片可包含涂层(例如，根据MIL-DTL-13294的黑氧化物)以确保UV稳定性。

可以确定叶片中的光纤通道的尺寸和位置以使叶片内的光纤芯的位置方差最小化。作为一个示例，将0.800mm的玻璃光纤与不锈钢管装配在一起，将其插入叶片挠曲件中，并且用环氧树脂粘合在适当位置。不锈钢管用于脆性玻璃光纤的应变消除。因此，应当理解，所公开的制品可包括设置在光纤通道的至少一部分内的套筒或其他衬里(诸如涂层)，以便定位在光纤与其中设置光纤通道的叶片或光纤构件之间。

图5示出了根据本公开的组件的另选实施方案。如图所示，多个光纤构件安装在框架156内，其中每个光纤构件具有光纤通道152，该光纤通道被构造成容纳设置在其中的光纤144中的至少一个光纤。弹性构件148(例如，弹簧、弹性体)可放置在相邻光纤构件之间。

调节元件154可被构造成在光纤构件和弹性构件上施加向下的力。如图5所示，调节元件可以是螺杆，该螺杆可与螺纹块150接合。螺杆头可接触光纤构件中的最顶部光纤构件；另选地，垫圈、块或其他中间元件可定位在螺杆头与光纤构件中的最顶部光纤构件之间。如图所示，组件可包括固定块146，该固定块可被安装到框架156上或者甚至是该框架的一部分。固定块146可在其中包括一个或多个光纤通道，并且一个或多个弹性构件可设置在固定块140与相邻光纤构件之间。

致动调节元件154(例如，通过转动螺杆)改变多个弹性构件的压缩，以便产生相邻光纤通道(如果存在固定块，包括设置在固定块内的光纤通道)之间的间距的基本上线性的变化。作为说明性的非限制性示例，相邻光纤通道之间的间距可以是0.1mm，该间距可通过致动调节元件而被调节到例如0.08mm。

方面

以下方面仅是说明性的并且不限制本公开或所附权利要求书的范围。

方面1.一种对齐挠曲件，该对齐挠曲件包括：多个叶片，该多个叶片沿着延伸穿过多个叶片中的每个叶片的第一竖直轴线布置；每个叶片包括中心部分，该中心部分包括用于容纳插入其中的光纤的光纤通道，叶片的光纤通道基本上垂直于第一竖直轴线，并且叶片的光纤通道基本上彼此平行；和叶片调节元件，该叶片调节元件与多个叶片接合，该叶片调节元件被构造成施加基本上平行于第一竖直轴线的力，该力的施加产生叶片的光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

方面2.根据方面1所述的对齐挠曲件，该对齐挠曲件还包括推块，该推块被布置成将力从叶片调节元件传递到多个叶片中的最顶部叶片。推块可被构造成沿基本上平行于第一竖直轴线的方向移动。

方面3.根据方面1至2中任一项所述的对齐挠曲件，该对齐挠曲件还包括导杆，该导杆被插入到形成于多个叶片中的两个或更多个导杆通道内，该两个或更多个导杆通道彼此对准并且基本上平行于第一竖直轴线对齐。

方面4.根据方面1至3中任一项所述的对齐挠曲件，其中叶片调节元件包括螺杆和第一弹性构件。

方面5.根据方面4所述的对齐挠曲件，其中第一弹性构件包括弹簧。

方面6.根据方面4所述的对齐挠曲件，其中第一弹性构件包括弹性体。

方面7.根据方面4至6中任一项所述的对齐挠曲件，其中叶片调节元件包括沿第一竖直轴线取向的螺杆，还包括设置在相邻叶片之间的至少一个中间弹性构件，其中多个叶片中的至少一个叶片是固定叶片，螺杆延伸穿过该固定叶片，并且螺杆被构造成使得螺杆的旋转产生至少一个中间弹性构件的压缩的变化，从而改变相邻叶片之间的间距，该至少一个中间弹性构件设置在该相邻叶片之间。

方面8.根据方面7所述的对齐挠曲件，该对齐挠曲件还包括螺纹块，该螺纹块被构造用于与螺杆接合。

方面9.根据方面8所述的对齐挠曲件，其中螺纹块包括中心部分，该中心部分包括用于容纳插入其中的光纤的光纤通道。

方面10.根据方面7至9中任一项所述的对齐挠曲件，该对齐挠曲件还包括设置在固定叶片和与该固定叶片相邻的第一叶片之间的至少一个中间弹性构件，还包括设置在第一叶片和与该第一叶片相邻的第二叶片之间的至少一个中间弹性构件，并且其中螺杆的旋转产生固定叶片、第一叶片和第二叶片的光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

方面11.根据方面7至10中任一项所述的对齐挠曲件，其中中间弹性构件包括弹簧或弹性体。弹簧被认为是特别合适的。

方面12.根据方面1至6中任一项所述的对齐挠曲件，其中每个叶片包括：(a1)第一上凸缘部分，该第一上凸缘部分从叶片的中心部分沿基本上垂直于叶片的光纤通道的方向延伸；(a2)第一下凸缘部分，该第一下凸缘部分从叶片的中心部分沿基本上垂直于叶片的光纤通道的方向延伸；(b1)第二上凸缘部分，该第二上凸缘部分从叶片的中心部分沿基本上垂直于叶片的光纤通道并远离第一上凸缘部分的方向延伸；和(b2)第二下凸缘部分，该第二下凸缘部分从叶片的中心部分沿基本上垂直于叶片的光纤通道并远离第一下凸缘部分的方向延伸。

方面13.根据方面12所述的对齐挠曲件，其中第一叶片的第一上凸缘部分连接到邻近第一叶片并设置在第一叶片上方的第二叶片的第一下凸缘部分，其中第一叶片的第二上凸缘部分连接到该第二叶片的第二下凸缘部分，其中第一叶片的第一下凸缘部分连接到邻近第一叶片并设置在第一叶片下方的第三叶片的第一上凸缘部分，并且其中第一叶片的第二下凸缘部分连接到该第三叶片的第二上凸缘部分。

方面14.根据方面12所述的对齐挠曲件，其中第一叶片、第二叶片和第三叶片彼此成一整体。例如，第一叶片、第二叶片和第三叶片形成为单个主体，例如一体式主体。此类单个主体可通过3D打印、放电加工(EDM)或其他方法形成。另选地，叶片(及其凸缘)可通过焊接、硬钎焊、胶粘等彼此连接。在一些实施方案中，凸缘可被接合以便形成活动铰链。

方面15.根据方面12所述的对齐挠曲件，其中多个叶片被表征为弹簧，该弹簧大致沿第一竖直轴线的方向施加力。例如，相邻叶片的凸缘可彼此连接。

方面16.根据方面1至15中任一项所述的对齐挠曲件，该对齐挠曲件还包括剪刀机构，该剪刀机构被构造成沿第一竖直轴线的方向可调节地将多个叶片的中心部分彼此分离。

方面17.根据方面4所述的对齐挠曲件，该对齐挠曲件还包括第二弹性构件，该第二弹性构件被构造成沿第一竖直轴线的方向向上施加力，该力大致用于使多个叶片的中心部分彼此分离。

方面18.根据方面1至17中任一项所述的对齐挠曲件，其中沿第一竖直轴线测量，多个叶片的光纤通道的中心之间的间距为约1mm至约2mm。

方面19.根据方面18所述的对齐挠曲件，其中沿第一竖直轴线测量，多个叶片的光纤通道的中心之间的间距为约1.3mm至约1.7mm(例如，约1.5mm)。

方面20.根据方面1至19中任一项所述的对齐挠曲件，其中当垂直于竖直线测量时，光纤通道的中心均位于平行于第一竖直轴线的该竖直线的约0.05mm或更小的范围内。

方面21.根据方面20所述的对齐挠曲件，其中光纤通道的中心均位于该竖直线的约0.04mm或更小的范围内。光纤通道的中心也可位于该竖直线的约0.02mm内，或甚至位于该竖直线的小于0.02mm的范围内。

方面22.根据方面1至21中任一项所述的对齐挠曲件，该对齐挠曲件还包括设置在叶片的光纤通道内的光纤。

方面23.一种方法，该方法包括：利用根据方面1至22中任一项所述的对齐挠曲件，致动叶片调节元件以调节叶片的光纤通道之间的间距。

方面24.一种流式细胞仪，该流式细胞仪包括：流动通道，该流动通道被构造成容纳具有设置在其中的多个粒子的流；根据方面1至22中任一项所述的对齐挠曲件；该对齐挠曲件被定位成使得将叶片的光纤通道放置成与流动通道对准；和至少一个光纤，该至少一个光纤设置在对齐挠曲件的叶片的光纤通道内，该至少一个光纤被构造成照射设置在流动通道内的粒子，收集从设置在流动通道内的粒子发出的荧光，或这两者。

方面25.一种方法，该方法包括：利用根据方面24所述的流式细胞仪，使粒子通过流动通道传送；以及利用来自至少一个光纤的照明来照射粒子以及/或者利用至少一个光纤收集来自粒子的荧光。

方面26.一种光纤对齐组件，该光纤对齐组件包括：沿第一竖直轴线布置的多个光纤通道构件，每个光纤通道构件包括被构造成容纳设置在其中的光纤的光纤通道，该多个光纤通道彼此平行，彼此相邻的光纤通道限定其间的间距，该间距沿第一竖直轴线测量；多个弹性构件，弹性构件设置在相邻的光纤通道构件之间；和调节元件，该调节元件被构造成产生沿第一竖直轴线取向的力，并且调节构件被构造成使得该调节构件的致动改变多个弹性构件的压缩，从而产生相邻光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

方面27.根据方面26所述的光纤对齐组件，其中调节构件包括螺杆。

方面28.一种方法，该方法包括致动根据方面26至27中任一项所述的光纤对齐组件的调节元件，以便产生相邻光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

方面29.一种方法，该方法包括：利用组件，该组件包括：多个光纤通道构件，每个光纤通道构件包括被构造成容纳设置在其中的光纤的光纤通道，该多个光纤通道沿第一竖直轴线布置，该多个光纤通道彼此平行，并且彼此相邻的光纤通道限定其间的间距，该间距沿第一竖直轴线测量；多个弹性构件，弹性构件设置在相邻的光纤通道构件之间；和调节元件，该调节元件被构造成产生沿第一竖直轴线取向的力，致动调节元件以便改变多个弹性构件的压缩，从而产生相邻光纤通道之间的间距的基本上线性的变化。

方面30.根据方面29所述的方法，其中调节元件包括螺杆。