Flow Cytometry: OEM Laser Engines Deliver Multiple Benefits
Permanently aligned laser engines based on miniaturized components lower costs, simplify assembly, and deliver better CV for next-generation flow cytometers.
July 26, 2022 by Coherent
Die Durchflusszytometrie, insbesondere die Multi-Parameter-Durchflusszytometrie, ist eine der anspruchsvollsten Instrumentenanwendungen für Laser überhaupt. Das liegt daran, dass mehrere Laserstrahlen integriert, geformt, ausgerichtet und fokussiert werden müssen, und das alles mit einer Präzision und Wiederholbarkeit von wenigen Mikrometern.
Die Herausforderung wird immer größer, da die Hersteller von Durchflusszytometern unter dem Druck des Marktes stehen, die Kosten und die Größe ihrer Geräte zu reduzieren und gleichzeitig die Leistung und Zuverlässigkeit im Einsatz zu maximieren.
Laser-Engines – integrierte Module mit Lasern, Elektronik und Optomechanik – erweisen sich als Schlüsselelemente, die alle diese Faktoren gleichzeitig berücksichtigen. Die neueste Entwicklung im Bereich der Laser-Engines umfasst den revolutionären Einsatz von miniaturisierten, permanent ausgerichteten Optiken in den OEM-Laser-Engines der 3. Generation.
Sehen wir uns an, warum dies ein bahnbrechender Fortschritt ist.
Was genau ist ein Lasermotor der 3. Generation?
Die erste Generation von Laser-Engines bot zum ersten Mal mehrere Laserwellenlängen. Aber sie waren im Grunde genommen eine Box oder ein Breadboard mit mehreren einzelnen, vollständig verpackten Lasern. Das bedeutete zwangsläufig Redundanz – mehrere PCBAs und Schnittstellen sowie unnötige Gehäuse. Und der Instrumentenbauer musste große, justierbare Optiken und Halterungen bereitstellen und ausrichten, um die Strahlen zu lenken, zu formen und zu fokussieren.
Die zweite Generation zeichnet sich durch die Miniaturisierung des Lasers aus. Sie verwendeten mehrere Laser-„Kerne“, die von einer einzigen PCBA gesteuert wurden, mit einer Schnittstelle, einer Stromversorgung und nur einem Gehäuse. Das bedeutete auch, dass diese CellX-Engines kleiner sein konnten. Und die Gesamtgröße wurde nicht mehr durch die Laser begrenzt, sondern durch den Bedarf an konventionellen Optiken und Halterungen, die es den Instrumentenbauern ermöglichten, alle einzelnen Strahlen einzustellen und zu optimieren.
Die neuen Laser-Engines der dritten Generation – CellX PT genannt – verwenden eine miniaturisierte Optomechanik namens PermaTrack™ anstelle von herkömmlichen Optiken und verstellbaren Halterungen.
Basierend auf einer Technologie, die sich seit Langem für den anspruchsvollen Einsatz in Coherent-Lasern innerhalb der Kavität bewährt hat, werden die Optiken mit kleinem Durchmesser während der Herstellung ausgerichtet und dauerhaft fixiert.
Dies verringert nicht nur die Gesamtgröße dieser OEM-Motoren – um etwa 50 % – sondern senkt auch die Kosten und erhöht die Stabilität und langfristige Zuverlässigkeit. Das liegt daran, dass alle Laser und Optiken jetzt in einer hermetisch versiegelten Umgebung untergebracht sind, die auch Getter enthält, um makellose Bedingungen zu gewährleisten. Und da die PermaTrack-Technologie auf automatisierter (d. h. robotergestützter) Montage und Ausrichtung basiert, erhöht sie auch die Konsistenz von Einheit zu Einheit.
Ja, aber wie sieht es mit der Berücksichtigung von Abweichungen und Toleranzen bei Instrumenten aus?
Die Coherent CellX PT Laser Engines sind derzeit werkseitig mit einer Auswahl von vier verschiedenen sichtbaren Wellenlängen erhältlich. Diese werden als Leiter von Linienfoki projiziert, um optimal zu den Standard-Fließzellengeometrien zu passen. Die Leistung, die Linienform und das Strahlprofil werden alle an der Fließzelle festgelegt und garantiert, wodurch Designunsicherheiten eliminiert werden.
Of course, instruments always include inevitable physical tolerances. CellX PT fully accommodates these variations using a final focusing lens that is flexure mounted outside the sealed cavity. This is user-adjusted to optimize the position of the ladder of beams in all three axes X, Y, and Z.
And instruments also vary in their design and optical requirements. CellX PT is an OEM solution using a common platform that can be readily factory configured to specific volume requirements in terms of wavelengths, power, focus stripe size, spacing, and sequence. This results in fast delivery to support every stage of the instrument cycle, from prototypes through volume production. A CellX PT lifetime is typically more than 5,000 hours. And the adjustable focal position means the CellX PT unit can be easily replaced in the field. The unit is then factory serviceable by Coherent, an option that further increases its value.
Where do laser engines go from here?
Coherent has a 50-plus-year history of innovation so you can bet we will continue to develop laser engines. In the future, you can expect to see more wavelengths and output beam shapes to match developments not just in flow cytometry, but other instrumentation fields too. Anywhere there is a multi-faceted benefit for OEMs to specify and source a complete and integrated photonic solution, not just a laser.
Erfahren Sie mehr über Coherent-Laser und Laser-Engines für die Durchflusszytometrie.
