專(zhuān)利名稱(chēng)：一種便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置，具體的說(shuō)是一種便攜式高通量熒光細(xì)胞計(jì)數(shù) 裝直。
背景技術(shù)：
細(xì)胞計(jì)數(shù)在生物學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床診斷應(yīng)用中都具有非常重要的意義。酵母菌培養(yǎng)過(guò)程中，為對(duì)其生長(zhǎng)速度進(jìn)行測(cè)定，需對(duì)其不同階段的數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；藥物研究中，常需定量考察藥物對(duì)目標(biāo)細(xì)胞的作用效果，需定量對(duì)細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)；為了解感冒病人的病情需要檢測(cè)病人血液中各種類(lèi)型細(xì)胞的數(shù)目；醫(yī)院內(nèi)為得知癌癥病人是否存在癌細(xì)胞擴(kuò)散，也需對(duì)其血液內(nèi)癌細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)；細(xì)胞計(jì)數(shù)對(duì)于白血病患者顯得尤為重要，為準(zhǔn)確得知化療過(guò)程中患者體內(nèi)的造血骨細(xì)胞的數(shù)量以隨時(shí)對(duì)治療方案進(jìn)行修正，醫(yī)生需多次對(duì)患者血液中的細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。以上種種說(shuō)明對(duì)各類(lèi)細(xì)胞，尤其是某些特定的稀少細(xì)胞的快速準(zhǔn)確的定量計(jì)數(shù)顯得異常重要，而發(fā)展出能快速計(jì)數(shù)且輕便易操作的定量細(xì)胞計(jì)數(shù)儀器顯得尤為迫切。用于細(xì)胞計(jì)數(shù)的判定方法有多種，比如通過(guò)染色后來(lái)計(jì)數(shù)，或者對(duì)細(xì)胞進(jìn)行熒光標(biāo)記后來(lái)計(jì)數(shù)，或者直接根據(jù)細(xì)胞尺寸來(lái)計(jì)數(shù)，或者根據(jù)細(xì)胞有無(wú)細(xì)胞核來(lái)計(jì)數(shù)，而基于細(xì)胞熒光計(jì)數(shù)是一種非常有效的方法。由于熒光檢測(cè)具有靈敏度極高，選擇性良好的優(yōu)點(diǎn)，在許多研究中都有被應(yīng)用，如細(xì)胞膜上一些膜蛋白的流動(dòng)，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的研究，細(xì)胞內(nèi)各類(lèi)物質(zhì)的分離分析，蛋白質(zhì)的折疊研究，水質(zhì)中微生物的分析等等都會(huì)利用到熒光來(lái)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。目前，已有一些細(xì)胞計(jì)數(shù)的裝置。比如細(xì)胞計(jì)數(shù)板(專(zhuān)利200920126697. 1)，通過(guò)染色后在顯微鏡下進(jìn)行人工數(shù)數(shù)，這種方法雖然經(jīng)濟(jì)成本低，但分析速度慢，通量低且人力成本消耗大；另外還有用于細(xì)胞計(jì)數(shù)的流式細(xì)胞儀(專(zhuān)利200810038044. 8)，這種儀器主要依據(jù)目標(biāo)細(xì)胞的熒光來(lái)進(jìn)行判定，分析功能強(qiáng)大，但是儀器價(jià)格昂貴，體積龐大，需專(zhuān)人操作。因此，目前已有的這些細(xì)胞計(jì)數(shù)儀難以滿(mǎn)足當(dāng)下各領(lǐng)域特別是臨床領(lǐng)域的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種便攜式高通量熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置，具有攜帶輕便、分析快速、通量高且易操作的特點(diǎn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置，其特征在于，包括 給樣單元，由陣列微流控芯片和樣品載物臺(tái)組成，其陣列微流控芯片微通道中已標(biāo)記
上抗體，用于捕捉目標(biāo)細(xì)胞；樣品載物臺(tái)，用于承載微陣列微流控芯片；
熒光檢測(cè)單元，包括用作激發(fā)光源的LED，用作濾光的激發(fā)濾片與發(fā)射濾片，用作熒光收集并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖片形式的CCD ；
步進(jìn)電機(jī)，用于帶動(dòng)樣品載物臺(tái)的移動(dòng)；
數(shù)字信號(hào)處理單元，用于圖片的數(shù)據(jù)處理及控制整個(gè)CCD的信號(hào)采集和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行；
以及供電電源，用于儀器內(nèi)所有需電部件的供電。如上所述的便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置，其特征在于，數(shù)字信號(hào)處理單元由數(shù)字信號(hào)處理器DSP及相關(guān)電子線路組成，用于對(duì)LED、CCD與步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行進(jìn)行控制，并且能夠?qū)CD所得到結(jié)果圖轉(zhuǎn)化為可讀數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明用標(biāo)記有抗體的陣列微流控芯片作為細(xì)胞計(jì)數(shù)的樣品處理單元，細(xì)胞捕捉效率高，特異性強(qiáng)且樣品消耗量少；同時(shí)用步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸控制樣品載物臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)陣列微流控芯片的移動(dòng)，從而保證高通量的細(xì)胞計(jì)數(shù)；用CCD實(shí)現(xiàn)熒光信號(hào)采集，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為圖片，信號(hào)采集和處理速度快；用數(shù)字信號(hào)處理單元進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，可實(shí)現(xiàn)結(jié)果的同步轉(zhuǎn)化和整個(gè)裝置的有序控制。



圖I是本發(fā)明實(shí)施例的便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置的外觀示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的熒光檢測(cè)單元的示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的陳列微流控芯片的示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的樣品檢測(cè)過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書(shū)限定范圍之內(nèi)。圖中的標(biāo)記說(shuō)明1 一給樣單兀，2—突光檢測(cè)單兀，3—步進(jìn)電機(jī)，4一供電電源，
5—數(shù)字信號(hào)處理單元，21—激發(fā)光源，22—激發(fā)濾片，23—發(fā)射濾片，24- (XD，6—陣列微流控芯片，7一電源，8—箱蓋顯不屏，9一啟動(dòng)按鈕，10一停止按紐。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明所述便攜式高通量檢測(cè)裝置，包括給樣單元1，熒光檢測(cè)單元2，步進(jìn)電機(jī)3，供電電源4及數(shù)字信號(hào)處理單元5。所述給樣單元1，包括陣列微流控芯片和樣品載物臺(tái)。陣列微流控芯片的微通道內(nèi)標(biāo)記有抗體，用于捕捉目標(biāo)細(xì)胞。根據(jù)需要可將其陣列微通道內(nèi)標(biāo)記上不同的抗體。將細(xì)胞懸浮液加入陣列微流控芯片后，放置在樣品載物臺(tái)上。先對(duì)陣列微通道內(nèi)的一個(gè)反應(yīng)單元進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完后，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)樣品載物臺(tái)移動(dòng)一個(gè)距離，讓微通道的第二個(gè)反應(yīng)單元處于被檢測(cè)的位置。所述熒光檢測(cè)單元2，設(shè)于樣品載物臺(tái)上方，由用作激發(fā)光源21的LED，激發(fā)濾片22，發(fā)射濾片23和CXD 24組成。LED發(fā)出的光經(jīng)過(guò)激發(fā)濾片后進(jìn)行樣品激發(fā)，樣品接收光子后發(fā)出熒光，熒光經(jīng)過(guò)發(fā)射濾片濾光后被CCD收集并將該光信號(hào)轉(zhuǎn)化為灰度圖片。數(shù)字信號(hào)處理單元3，由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)及相關(guān)電子線路組成，用于對(duì)LED、CCD與步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行進(jìn)行控制，并且可將CCD所得到結(jié)果圖轉(zhuǎn)化為可讀數(shù)據(jù)。為了方便使用和攜帶，在整套裝置外部加設(shè)一外殼，如圖I所示。外殼上方設(shè)置用戶(hù)界面，殼體右側(cè)設(shè)置外接電源接口，可與不同適配器電源相連。用戶(hù)界面包括顯示界面和操作界面，操作界面可以是觸屏式或按鍵式。插上電源，按動(dòng)操作界面上的啟動(dòng)按紐，LED開(kāi)始發(fā)光，CXD拍第一張圖片，微通道第一個(gè)樣品單元采集完后，CXD停止拍照，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)樣品載物臺(tái)移動(dòng)一個(gè)單元的距離，讓第二個(gè)樣品單元處于被檢測(cè)位置，CCD拍第二張圖片后停止拍照；之后仍以步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，載物臺(tái)移動(dòng)，C⑶拍照后停止這個(gè)程序完成所有樣品單元的檢測(cè)。所有樣品單元檢測(cè)完畢后，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)樣品載物臺(tái)回到初始位置，CCD關(guān)閉，LED關(guān)閉。此時(shí)結(jié)果同步顯示在顯示屏上，給出目標(biāo)細(xì)胞的濃度值。若無(wú)下一組樣品需要檢測(cè)，可以按下關(guān)閉按紐，拔除電源。從整體結(jié)構(gòu)安排來(lái)講，控制面板位于整個(gè)箱體結(jié)構(gòu)的左上表面，數(shù)字信號(hào)處理單元位于箱體內(nèi)的左下位置，熒光檢測(cè)裝置位于箱體右上表面的內(nèi)側(cè)，樣品載物臺(tái)位于箱體內(nèi)右半部分的中間，步進(jìn)電機(jī)和供電電源分別位于樣品載物臺(tái)的前方和后方。本發(fā)明所述的熒光細(xì)胞檢測(cè)裝置的檢測(cè)原理為目標(biāo)細(xì)胞表面標(biāo)記有熒光物質(zhì)，被特異性的吸附到微通道表面的抗體上被固定住。LED發(fā)出的光子經(jīng)過(guò)發(fā)射濾片對(duì)熒光物 質(zhì)進(jìn)行激發(fā)，熒光物質(zhì)吸收激發(fā)光放射出波長(zhǎng)較長(zhǎng)的熒光，熒光被CCD采集并在生成的圖片上會(huì)形成一個(gè)亮點(diǎn)，即對(duì)應(yīng)一個(gè)目標(biāo)細(xì)胞。對(duì)于每個(gè)微通道的樣品單元，有多少目標(biāo)細(xì)胞就會(huì)在圖片上形成對(duì)應(yīng)的亮點(diǎn)個(gè)數(shù)，這張圖片上的亮點(diǎn)數(shù)可以被數(shù)字信號(hào)處理單元識(shí)別后直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字；第二個(gè)樣品單元以同樣的方式被拾取出目標(biāo)細(xì)胞個(gè)數(shù)并與上一樣品單元的數(shù)字進(jìn)行累加。多個(gè)樣品單元被檢測(cè)完后即可得到樣品中目標(biāo)細(xì)胞的總個(gè)數(shù)，以這個(gè)數(shù)字和所進(jìn)樣品的體積即可求出目標(biāo)細(xì)胞的濃度。下面通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)例I :檢測(cè)樣品中HeLa細(xì)胞(宮頸癌細(xì)胞)的濃度。HeLa細(xì)胞和HePG2細(xì)胞(肝癌細(xì)胞)是常用作實(shí)驗(yàn)研究的細(xì)胞。我們將標(biāo)記有綠色熒光物質(zhì)的HeLa細(xì)胞和沒(méi)有標(biāo)記熒光的HePG2細(xì)胞以一定比例混在一起。下面對(duì)這個(gè)樣品為例對(duì)HeLa細(xì)胞的濃度進(jìn)行檢測(cè)以展示本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。光路檢測(cè)部分各元件的選取
HeLa細(xì)胞中的綠色突光物質(zhì)最大激發(fā)波長(zhǎng)約為480 nm,最大發(fā)射波長(zhǎng)約為520 nm。我們選取
光源LED :大功率LED，中心波長(zhǎng)為480 nm ；
激發(fā)濾光片峰值透射波長(zhǎng)480nm,半帶寬15 nm;
發(fā)射濾光片峰值透射波長(zhǎng)525nm,半帶寬15 nm;
操作步驟
I、本實(shí)例以一個(gè)具有4個(gè)樣品單元的陣列微流控芯片作為示例，如圖4所示。微通道上有4個(gè)反應(yīng)單元，呈直線排布。將固定體積(這里設(shè)置為O. I毫升)樣品從通道入口注入，樣品會(huì)沿著微通道流進(jìn)四個(gè)反應(yīng)單元中。II、打開(kāi)裝置右邊的箱蓋，如圖5所示，將陣列微流控芯片6放置在樣品載物臺(tái)上對(duì)就位置，然后將右邊箱蓋蓋上。III、如圖5所示，插上電源7，按下控制面板上的啟動(dòng)按鈕9，本裝置開(kāi)始工作。IV、由數(shù)字信號(hào)處理單元發(fā)出命令，點(diǎn)亮LED并發(fā)出激發(fā)光，第一個(gè)樣品池中的目標(biāo)細(xì)胞發(fā)出的熒光經(jīng)CCD收集并轉(zhuǎn)化為圖片，圖片上的亮點(diǎn)被數(shù)字信號(hào)處理單元所安裝的圖片處理程度拾取并轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的數(shù)字，即完成了第一個(gè)樣品單元的檢測(cè)，CCD停止拍照；此時(shí)，相關(guān)指令會(huì)讓步進(jìn)電機(jī)工作通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)樣品載物臺(tái)移動(dòng)一個(gè)樣品單元的距離，使得第二個(gè)樣品單元處于被檢測(cè)的位置。CCD重新開(kāi)始拍照，采集第二張圖片且目標(biāo)細(xì)胞個(gè)數(shù)被數(shù)字信號(hào)處理單元轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)數(shù)字，CCD停止拍照。第二個(gè)樣品單元中所得目標(biāo)細(xì)胞個(gè)數(shù)與前一個(gè)樣品單元數(shù)值累加求和。V、重復(fù)步驟VI，依次完成其他樣品單元的檢測(cè)并得到目標(biāo)細(xì)胞的總數(shù)N。此時(shí)，裝置根據(jù)細(xì)胞總數(shù)和樣品總體積，在箱蓋顯示屏8上顯示出目標(biāo)細(xì)胞的濃度為N/0. I mL-Ι。
VI、按下停止按紐10，拔除電源。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置，其特征在于，包括 給樣單元，由陣列微流控芯片和樣品載物臺(tái)組成，其陣列微流控芯片微通道中已標(biāo)記上抗體，用于捕捉目標(biāo)細(xì)胞；樣品載物臺(tái)，用于承載微陣列微流控芯片； 熒光檢測(cè)單元，包括用 作激發(fā)光源的LED，用作濾光的激發(fā)濾片與發(fā)射濾片，用作熒光收集并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖片形式的CCD ； 步進(jìn)電機(jī)，用于帶動(dòng)樣品載物臺(tái)的移動(dòng)； 數(shù)字信號(hào)處理單元，用于圖片的數(shù)據(jù)處理及控制整個(gè)CCD的信號(hào)采集和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行； 以及供電電源，用于儀器內(nèi)所有需電部件的供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置，其特征在于，數(shù)字信號(hào)處理單元由數(shù)字信號(hào)處理器DSP及相關(guān)電子線路組成，用于對(duì)LED、CCD與步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行進(jìn)行控制，并且能夠?qū)CD所得到結(jié)果圖轉(zhuǎn)化為可讀數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置，包括給樣單元，由陣列微流控芯片和樣品載物臺(tái)組成，其陣列微流控芯片微通道中已標(biāo)記上抗體，用于捕捉目標(biāo)細(xì)胞；樣品載物臺(tái)，用于承載微陣列微流控芯片；熒光檢測(cè)單元，包括用作激發(fā)光源的LED，用作濾光的激發(fā)濾片與發(fā)射濾片，用作熒光收集并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖片形式的CCD；步進(jìn)電機(jī)，用于帶動(dòng)樣品載物臺(tái)的移動(dòng)；數(shù)字信號(hào)處理單元，用于圖片的數(shù)據(jù)處理及控制整個(gè)CCD的信號(hào)采集和步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行；以及供電電源。本發(fā)明的便攜式熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)裝置具有攜帶輕便、分析快速、通量高且易操作的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/34GK102911860SQ20121037193
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者馮曉均 申請(qǐng)人:武漢斯坦姆賽爾生物技術(shù)有限公司