用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法
2023-05-07 15:50:51
用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法，所述裝置中的樣本前處理系統包括樣本前處理裝置、調節反應參數的輸入裝置、精確定量吸取和加注裝置和反應控制裝置；裝置中的流式細胞分析系統，能夠獲得某類待測目標物的絕對濃度。本發明還公開了應用上述裝置對待測目標物進行分析的各種工作方式。利用本發明公開的裝置和方法，能夠自動化、精確地控制標記反應和溶血反應等的過程，且反應時間和反應用量等參數可由操作者根據需要調節，使實驗的一致性和可重複性得到保證；而且能夠對待測目標物進行絕對濃度分析，不需要額外的人工或設備。
【專利說明】用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法
一、【技術領域】:
[0001]本發明涉及用於樣品處理和微粒分析的裝置及方法。特別地，本發明涉及一種應用流式細胞分析技術，用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法。
二、【背景技術】:
[0002]流式細胞分析技術(Flow Cytometry)應用流體動力學聚焦原理,使待分析的微粒排成一條線，逐個地流過聚焦的光檢測區，被微粒散射的光和被激發出的螢光被多個探測器檢測，經過信號處理和採樣，進行數據處理，實現針對目標物的分類和計數。
[0003]流式細胞分析技術被廣泛地應用於各種微粒的分析。這裡，微粒指人或其他動物、植物的各種細胞和各種人造微球，如有機材料或無機材料製成的微球，這些微球攜帶或包被標記物(如抗體或染料等)，用於特異性地識別和結合溶於人或其他動物的血清、體液中的各種生物分子，如蛋白質、抗原、核酸等，這些可溶性的生物分子是臨床診斷的重要分析目標。
[0004]流式細胞分析儀通常裝備多種雷射和多色螢光檢測裝置，結合最新開發的單克隆抗體技術和各種螢光染料，可用於分析很多種目標物。如結合各種單克隆抗體，流式細胞儀可分析攜帶特定抗原的特異性細胞，如淋巴細胞的免疫分型和造血幹細胞等。結合特異性螢光染料，流式細胞術可分析核酸及特異性紅細胞和血小板，如網織紅細胞和有核紅細胞等。近年來，流式分析技術還被發展用於分析各種可溶性分子，即液相晶片技術，其結合微球和標記物的技術，可用於核酸和腫瘤標誌物等生物分子的高通量檢測。
[0005]淋巴細胞的免疫分型，即相對或絕對計數淋巴細胞中T、B、NK各細胞亞群以及T淋巴細胞中的Helper和Suppressor亞類,能更深入地揭示人體免疫系統的病情，對診斷和治療人體免疫系統的疾病有重要的參考意義，是較常用的流式細胞分析項目。
[0006]流式細胞儀的分析功能十分強大，可用於分析很多種目標物；但常用的流式細胞分析儀在使用中也有許多不足之處:
[0007]a.待測的樣本如全血或血清等，通常需要先進行標記反應，使待測目標物與標記物進行特異性地結合，如待測抗原和螢光抗體的結合、細胞核酸物質與螢光染料的結合、或腫瘤標誌物等可溶性生物分子與攜帶標記物的微球的結合等。現在，這種標記反應通常是手工進行的，操作繁複，對操作者的技術要求較高，而且反應時間不能精確控制。
[0008]b.待測的全血樣本進行標記後，在分析測試前通常必須使用一種或多種試劑與待測樣本進行反應，來完全裂解紅細胞，從而不幹擾待測細胞的分析；並對待測細胞進行一定的處理，然後應用流式分析技術進行分類和計數。溶血反應通常是手工進行的，反應時間較長。實踐中，有些項目的分析對溶血反應很敏感，反應時間稍長，溶血劑就會破壞待測目標物。因此，若要進行非常快速的溶血反應，手工操作幾乎不能控制。
[0009]由於這些樣品處理的反應過程通常由手工進行，因此現在流式細胞分析儀主要用於科學研究實驗和小批量的臨床檢驗，而不適合大批量的樣本分析。而且反應時間不能精確控制，使實驗的一致性和可重複性成為問題。[0010]C.流式細胞分析儀通常不能進行待測目標物的絕對計數分析，如T淋巴細胞中的Helper亞類和Suppressor亞類的絕對計數(個數/升)。現有的方法是在待測目標物的樣本中加入數量已知的另一種標準粒子；或是用人工或在自動化血液分析儀上對待測目標物進行絕對濃度檢測。這些方法都需要額外的設備，且操作繁複。
[0011]針對流式細胞分析中的上述問題，需要對樣品處理和微粒分析的過程進行改進。
三、
【發明內容】
:
[0012]本發明的目的是為克服流式分析中樣品處理對人工的消耗和實驗的可重複性問題，以及需要額外的人工或設備對待測目標物進行絕對濃度(個數/升)檢測的問題，本發明提出了一種用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法，能夠自動地、精確地控制標記反應和溶血反應等的過程，且反應時間和反應用量等參數可由操作者根據需要調節，而且能夠對待測目標物進行絕對計數分析。
[0013]為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案:
[0014]本發明的裝置包括樣本前處理系統和流式細胞分析系統。
[0015]樣本前處理系統包括樣本前處理裝置、調節反應參數的輸入裝置、精確定量吸取和加注裝置和反應控制裝置，能夠根據需要完成自動化的樣本標記反應、全血樣本的溶血反應、或其它樣本與試劑的反應。
[0016]為適應不同的檢測種類和樣本數量，本發明的裝置中的樣本前處理裝置包含多個部件，包括溶血和細胞分類反應池、標記反應池、標記物忙存池、樣本吸取針裝置、標記物吸取針裝置和樣本進樣位置。
[0017]其中，溶血和細胞分類反應池可設一個或多個，並帶有溫度控制；使用一種或多種試劑與待測樣本進行反應，完全裂解紅細胞，並對待測目標物進行一定的處理，然後應用流式分析技術進行分類和計數。這裡待測目標物通常指白細胞或某類細胞，如淋巴細胞等。
[0018]標記反應池可設一個或多個，並帶有溫度控制，供不同的樣本與標記物分別在不同的標記反應池中進行反應。
[0019]本發明的裝置採用標準的微量離心管或定製的其他容器來貯存標記物。
[0020]標記物貯存池可設一個或多個，並帶有溫度控制；多個標準的微量離心管或定製的其他容器分別放置於標記物貯存池中。在一個容器中可貯存大量的某種標記物，供多次吸取，加入標記反應池中，分別與樣本進行標記反應；也可在一個容器中只貯存一次標記反應用的標記物，則標記反應可在此容器中直接進行，而不用吸取再加入標記反應池中與樣本進行標記反應。
[0021]樣本吸取針裝置可帶動樣本吸取針，沿橫向和豎向的導軌或轉動機構等移動，精確地到達某個指定的空間位置，實現對樣本的精確吸取和加入各個反應池中參與反應。樣本吸取針裝置也可精確吸取標記物等試劑並加入各個反應池中參與反應。
[0022]標記物吸取針裝置可帶動標記物吸取針，沿橫向和豎向的導軌或轉動機構等移動，精確地到達某個指定的空間位置，實現對標記物等試劑的精確吸取和加入各個反應池中參與反應。標記物吸取針裝置也可精確吸取樣本並加入各個反應池中參與反應。
[0023]樣本通常盛放於試管等容器中，由人工或自動化的機構送入樣本進樣位置。樣本吸取針可到達這個位置，吸取樣本用於後續的反應。[0024]本發明的裝置中的調節反應參數的輸入裝置是一種人機互動界面，如計算機等，操作者可根據需要，調節控制反應過程的各種參數，如標記反應或溶血反應等過程的反應時間，或參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注過程，從而精確地控制反應過程。
[0025]本發明的裝置中的精確定量吸取和加注裝置採用精密注射器等手段對參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的用量進行精確計量，並分別加入各反應池中。
[0026]本發明的裝置中的反應控制裝置可接收輸入裝置傳來的調節反應參數的設置，控制參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注過程，以及控制樣本的標記反應、全血樣本的溶血反應、或樣本與試劑的其它反應的整個過程，反應時間結束時待測樣品馬上被送入下一步反應或送入流式細胞分析系統進行分析。這樣，整個樣品處理和微粒分析的過程都是自動化、精確地進行。
[0027]本發明的裝置中的流式細胞分析系統包含流路子系統、光學子系統、信號處理子系統和信息處理子系統等，能夠實現多個角度的散射光和多色螢光的測量。基於測量的多種信息，應用智能的信息處理和識別技術，完成針對目標物的分類和計數。特別地，在流路子系統中採用精密注射器等手段對每次流式分析的量進行精確計量，因此流式細胞分析系統除了可以獲得各種待測目標物的比例和計數的信息；還可根據參與反應的樣本和試劑的用量以及每次分析的量，計算出某類待測目標物的絕對濃度(個數/升)。
[0028]本發明的裝置可根據需要，靈活地設定不同的反應控制參數:
[0029]A.針對不同的實驗和臨床檢驗的要求，操作者可根據需要，調節標記反應和溶血反應等過程的反應時間，由調節反應參數的輸入裝置送入反應控制裝置；反應控制裝置根據參數設置，精確地控制樣本標記反應、全血樣本的溶血反應、或樣本與試劑的其它反應的整個過程。其中，標記反應和溶血反應等過程的反應時間可以變化，但要在系統設定的允許限度內，且系統有適當的混勻方式來保證。
[0030]B.針對不同的實驗和臨床檢驗的要求，操作者也可根據需要，調節參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注步驟，由調節反應參數的輸入裝置送入反應控制裝置；反應控制裝置根據參數設置，精確吸取定量的樣本、標記物和溶血劑等試劑，並在設定的時刻，按設定的步驟，分別加入各反應池或容器中進行反應，從而精確地控制樣本標記反應、全血樣本的溶血反應、或樣本與試劑的其它反應的整個過程。其中，參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量可以變化，但要在系統設定的允許限度內，且系統有適當的混勻方式來保證。
[0031]本發明的裝置可根據需要，靈活地設定不同的工作方式:
[0032]a.標記物貯存池中的容器中可分別貯存大量的某種標記物，供多次吸取，則可由本裝置自動地完成大量樣本的標記反應。在樣本的標記反應中，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的待測樣本，然後移動並加入標記反應池中。標記物吸取針裝置帶動標記物吸取針，從標記物貯存池的容器中精確吸取定量的某種標記物，然後移動並加入標記反應池中。不同的待測樣本與標記物分別在不同的標記反應池中混合，並由適當的方式進行混勻，進行標記反應。當設定的標記反應的反應時間到達時，被標記的待測樣本由樣本吸取針裝置加入溶血和細胞分類反應池與試劑進行反應。
[0033]b.標記物貯存池的一個容器中可只貯存一次標記反應用的標記物，由操作者根據需要自行加入，則標記反應可在此容器中直接進行，而不用吸取再加入標記反應池中與樣本進行標記反應。在樣本的標記反應中，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的待測樣本，然後移動並加入標記物貯存池中的已貯存一次標記反應用的標記物的一個容器中。待測樣本與標記物分別在不同的上述容器中混合，並由適當的方式進行混勻，進行標記反應。當設定的標記反應的反應時間到達時，被標記的待測樣本由樣本吸取針裝置加入溶血和細胞分類反應池與試劑進行反應。
[0034]c.在溶血和細胞分類反應中,樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針精確吸取定量的在本裝置中已被標記的待測樣本；或者樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的已標記的或未標記的待測樣本；然後移動並加入溶血和細胞分類反應池中與試劑進行混合，並由適當的方式進行混勻，進行溶血和細胞分類反應。當設定的溶血和細胞分類反應的反應時間到達時，反應後的待測樣本被送入流式細胞分析系統進行檢測，獲得各種待測目標物的比例和計數的信息。由於參與反應的樣本和試劑的量，以及每次分析的量都是精確計量的，因此所述的裝置和方法能進而求出待測目標物的絕對濃度。
[0035]這裡，待測樣本可以是全血、血清或體液。標記物可以是特異性的抗體或染料等；也可以是攜帶或包被特異性的抗體或染料等的各種人造微球，如有機材料或無機材料製成的微球，這些微球攜帶標記物，用於特異性地識別和結合溶於全血、血清或體液中的各種生物分子或細胞，如蛋白質、抗原、核酸等。因此，所述的裝置和方法不僅可以分析人或其他動物、植物的各種細胞，還可以分析各種可溶性分子。
[0036]由於採用了以上技術方案，本發明能夠實現的有益效果在於:
[0037]利用本發明的裝置和方法，應用流式細胞分析技術，在樣品處理和微粒分析的過程中，能夠自動化、精確地控制標記反應和溶血反應等的過程，且反應時間和反應用量等參數可由操作者根據需要調節，使實驗的一致性和可重複性得到保證；而且能夠對待測目標物進行絕對濃度分析，不需要額外的人工或設備。
四、【專利附圖】
【附圖說明】:
[0038]圖1.本發明的裝置的基本組成，包括樣本前處理系統和流式細胞分析系統。
[0039]圖2.本發明的裝置中的流式細胞分析系統的組成。
[0040]圖3.本發明的裝置實現樣品處理和微粒分析的自動化處理的原理示意圖。
[0041]圖4.本發明的裝置中的樣本前處理裝置的組成。
五、【具體實施方式】:
[0042]本發明的裝置和方法應用流式細胞分析技術，可用於分析各種微粒。這裡，微粒指人或其他動物、植物的各種細胞和各種人造微球，如有機材料或無機材料製成的微球，這些微球攜帶標記物(如抗體或染料等)，用於特異性地識別和結合溶於人或其他動物的血清、體液中的各種生物分子，如蛋白質、抗原、核酸等，這些可溶性的生物分子是臨床診斷的重要分析目標。
[0043]本發明的裝置包括樣本前處理系統和流式細胞分析系統，如圖1所示。
[0044]本發明的裝置中的流式細胞分析系統包含流路子系統、光學子系統、信號處理子系統和信息處理子系統等，如圖2所示，能夠實現多個角度的散射光和多色螢光的測量。基於測量的多種信息，應用智能的信息處理和識別技術，完成針對目標物的分類和計數。特別地，在流路子系統中採用精密注射器等手段對每次分析的量進行精確計量，因此流式細胞分析系統除了可以獲得各種待測目標物的比例和計數的信息；還可根據參與反應的樣本和試劑的用量以及每次分析的量，計算出某類待測目標物的絕對濃度(個數/升)。
[0045]樣本前處理系統包括樣本前處理裝置、調節反應參數的輸入裝置、精確定量吸取和加注裝置和反應控制裝置，如圖3所示，能夠根據需要完成自動化的樣本標記反應、全血樣本的溶血反應、或其它樣本與試劑的反應。
[0046]為適應不同的檢測種類和樣本數量，本發明的樣本前處理系統中的樣本前處理裝直包含了多種部件，如圖4所不:
[0047]a.溶血和細胞分類反應池，如圖4中11所示。在流式細胞分析中，為了對待測目標物進行分類和計數(待測目標物通常指白細胞或某類細胞，如淋巴細胞等)，需要使用一種或多種試劑，完全裂解紅細胞，並對待測細胞進行一定的處理，然後應用流式分析技術，結合一定的光學方法，實現對某類待測目標物的分類和計數。由於參與反應的樣本和試劑的量，以及每次分析的量都是精確計量的，因此本發明的裝置能實現對某類待測目標物的分類和絕對計數。為分析多種細胞或微粒，本發明的溶血和細胞分類反應池11可設置一個或多個，每個反應池可連接不同的試劑進入參與反應。本發明的溶血和細胞分類反應池11一般由金屬製成，如不鏽鋼；還設置了溫度控制裝置，可為最優的反應提供溫度控制，如35攝氏度。
[0048]b.標記物貯存池，如圖4中22所示。在流式細胞分析中，需要多種標記物，如⑶3、CD4、CD8和CD34單抗等。本發明的裝置中採用了多個標準的微量離心管(如圖4中25所示)來貯存標記物，一個標準微量離心管25貯存一種標記物。在分析測試前，將標記物裝入標準微量離心管25中，然後分別放入標記物貯存池22中，標記物貯存池可根據需要設置一個或多個。一個標準微量離心管25的容量至少是500微升，一次標記反應的用量通常是20到50微升，因此裝滿一個標準微量離心管的標記物至少可供標記10到25個樣本用。多個標準微量離心管25可分別放置於多個標記物貯存池22中，標記物貯存池22的內部形狀和尺寸可與標準微量離心管25的外形緊密配合；還可設有可開合的蓋子等機構，將放置於標記物貯存池中的標準微量離心管25壓住固定。本發明的標記物貯存池22 —般由金屬製成，如不鏽鋼；還設置了溫度控制裝置，可為標記物貯存提供最優的溫度控制，如4攝氏度。
[0049]c.標記反應池,如圖4中33所示。在流式細胞分析中，需要對樣本進行一種或多種標記反應，如用⑶3和⑶4單抗標記T淋巴細胞中的Helper亞類。本發明的標記反應池33可根據需要設置一個或多個，供不同的樣本與標記物分別進行反應。優化的狀況下，標記反應池的內部形狀和尺寸可與標準微量離心管25的內腔的形狀和尺寸相同。本發明的標記反應池33 —般由金屬製成，如不鏽鋼；還可設置溫度控制裝置，為最優的反應提供溫度控制。
[0050]d.樣本吸取針裝置，如圖4中44所示。在流式細胞分析中，為實現對樣本的精確吸取和加入各個反應池中參與反應，本發明的樣本吸取針裝置44可帶動樣本吸取針(如圖4中46所示)，沿橫向和豎向的導軌或轉動機構等移動，精確地到達指定的空間位置，實現樣本的吸取和加入各個反應池。樣本吸取針裝置也可精確吸取標記物等試劑並加入各個反應池中參與反應。[0051]e.標記物吸取針裝置,如圖4中55所示。在流式細胞分析中，為實現對標記物的精確吸取和加入各個反應池中參與反應，本發明的標記物吸取針裝置55可帶動標記物吸取針(如圖4中57所示)，沿橫向和豎向的導軌或轉動機構等移動，精確地到達指定的空間位置，實現標記物等試劑的吸取和加入各個反應池。標記物吸取針裝置也可精確吸取待測樣本並加入各個反應池中參與反應。
[0052]f.樣本進樣位置，如圖4中66所示。本發明的裝置中，樣本進樣位置66位於儀器主體之外。樣本通常盛放於試管等容器中，由人工或自動化的進樣機構送入。樣本吸取針可到達這個位置，吸取樣本用於後續的反應。
[0053]本發明的裝置中採用了多個標準的微量離心管(如圖4中25所示)來貯存標記物，但不限於此。在實際應用中，可根據分析的用途和樣本的數量，選用不同規格的標準微量離心管或定製的其他容器。
[0054]本發明的裝置中的調節反應參數的輸入裝置是一種人機互動界面，如計算機等，操作者可根據需要，調節控制反應過程的各種參數，如標記反應或溶血反應等過程的反應時間，或參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注過程，從而精確地控制反應過程。
[0055]本發明的裝置中的精確定量吸取和加注裝置採用精密注射器等手段對參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的用量進行精確計量，並分別加入各反應池中。
[0056]本發明的裝置中的反應控制裝置可接收輸入裝置傳來的調節反應參數的設置，控制參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注過程，以及控制樣本的標記反應、全血樣本的溶血反應、或樣本與試劑的其它反應的整個過程，反應時間結束時待測樣品馬上被送入下一步反應或送入流式細胞分析系統進行分析。這樣，整個樣品處理和微粒分析的過程都是自動化、精確地進行。
[0057]這裡，待測樣本可以是全血、血清或體液。標記物可以是特異性的抗體或染料等；也可以是攜帶或包被特異性的抗體或染料等的各種人造微球，如有機材料或無機材料製成的微球，這些微球攜帶標記物，用於特異性地識別和結合溶於全血、血清或體液中的各種生物分子或細胞，如蛋白質、抗原、核酸等。因此，所述的裝置和方法不僅可以分析人或其他動物、植物的各種細胞，還可以分析各種可溶性分子。
[0058]在臨床檢驗和科研實驗中，情況變化多樣。
[0059]1.需要檢測的目標種類和樣本數量不同:
[0060]1.1)針對一種或多種待測目標物，如T淋巴細胞中的Helper亞類(用⑶3和⑶4單抗標記)或T淋巴細胞中的Suppressor亞類(用⑶3和⑶8單抗標記)，進行大批量的樣本檢測，如大量樣本篩查或高通量檢測。
[0061]1.2)針對一種或多種待測目標物，如T淋巴細胞中的Helper亞類(用⑶3和⑶4單抗標記)或T淋巴細胞中的Suppressor亞類(用⑶3和⑶8單抗標記)，進行小批量的樣本檢測，如小量的臨床檢驗和科學研究實驗。
[0062]2.標記反應以及溶血和細胞分類反應的設置都是不同的:
[0063]2.1)有些項目的標記反應耗時較長，如全血樣本中淋巴細胞的表面抗原的標記一般要至少十分鐘。
[0064]2.2)有些項目的分析對溶血反應很敏感，反應時間稍長，溶血劑就會破壞待測目標物。
[0065]3.有時需要某種待測目標物的絕對計數分析，如白細胞三分類或五分類的比例和濃度(個數/升)，或T淋巴細胞中的Helper亞類和Suppressor亞類的絕對計數(個數/升)。
[0066]為適應不同的檢測項目和反應過程，本發明的裝置可根據需要，靈活地設定不同的工作方式。
[0067]下面列舉具體的實施例:
[0068]實例I
[0069]求人全血樣本中的淋巴細胞的比例和濃度，即需要對淋巴細胞進行分類並絕對計數(個數/升)，但不需要標記反應。
[0070]方案1:採用某商業試劑進行溶血和細胞分類反應,參與反應的樣本用量為50uL，試劑的用量為lmL，反應時間為10分鐘。
[0071]實驗操作者在調節反應參數的輸入裝置上設定參與反應的樣本和試劑的用量和反應時間，反應控制裝置根據參數設置精確地控制樣本的溶血和分類反應的整個過程。樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的待測樣本；然後移動並加入溶血和細胞分類反應池與試劑進行混合，並由適當的方式進行混勻，進行溶血和細胞分類反應。當設定的溶血和細胞分類反應的反應時間到達時，反應後的待測樣本被送入流式細胞分析系統進行檢測，獲得淋巴細胞佔白細胞的比例。由於參與反應的樣本和試劑的量，以及每次分析的量都是精確計量的，因此所述的裝置和方法能進而求出淋巴細胞的絕對濃度(個數/升)。
[0072]方案2:採用自配試劑進行溶血和細胞分類反應，參與反應的樣本用量為30uL，試劑的用量為1.5mL,反應時間為7秒鐘。
[0073]操作方式同上，只是反應參數的設置不同。
[0074]實例2
[0075]求大批量的人全血樣本中的T淋巴細胞的Helper亞類的濃度(個數/升)，即需要用⑶3和⑶4單抗對全血樣本進行標記，求得Helper亞類佔淋巴細胞的比例；並需要求得淋巴細胞的濃度。
[0076]方案:採用某商業抗體套裝A (⑶3和⑶4單抗共同封裝在一起)進行細胞標記反應，參與反應的全血樣本用量為IOOuL,抗體套裝的用量為20uL,反應時間為10分鐘。
[0077]採用某商業試劑進行溶血和細胞分類反應，參與反應的已標記的樣本用量為50uL，試劑的用量為lmL，反應時間為10分鐘。
[0078]標記物貯存池中的容器中可預先貯存大量的抗體標記物，供多次吸取，則可由本裝置自動地完成大量樣本的標記反應。實驗操作者在調節反應參數的輸入裝置上設定參與反應的樣本、標記物和試劑的用量和各反應時間，反應控制裝置根據參數設置精確地控制樣本的標記反應、已標記樣本的溶血和分類反應的整個過程。
[0079]在樣本的標記反應中，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置,精確吸取定量的待測樣本，然後移動並加入標記反應池中。標記物吸取針裝置帶動標記物吸取針，從標記物貯存池的容器中精確吸取定量的抗體標記物，然後移動並加入標記反應池中。不同的待測樣本與標記物分別在不同的標記反應池中混合，並由適當的方式進行混勻，進行標記反應。當設定的標記反應的反應時間到達時，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針精確吸取定量的已被標記的待測樣本，然後移動並加入溶血和細胞分類反應池與試劑進行混合，並由適當的方式進行混勻，進行溶血和細胞分類反應。當設定的溶血和細胞分類反應的反應時間到達時，反應後的待測樣本被送入流式細胞分析系統進行檢測，可求得Helper亞類佔淋巴細胞的比例。由於參與反應的樣本和試劑的量，以及每次分析的量都是精確計量的，因此所述的裝置和方法能進而求出淋巴細胞的絕對濃度。結合上述信息可求得Helper亞類的絕對濃度(個數/升)。
[0080]實例3
[0081]求小批量的人全血樣本中的T淋巴細胞的Suppressor亞類的濃度(個數/升)，即需要用⑶3和⑶8單抗對全血樣本進行標記,求得Suppressor亞類佔淋巴細胞的比例；並需要求得淋巴細胞的濃度。
[0082]方案:採用某商業抗體套裝B(CD3和CD8單抗分別封裝)進行細胞標記反應，參與反應的全血樣本用量為IOOuL,⑶3單抗的用量為15uL，⑶8單抗的用量為15uL，反應時間為15分鐘。
[0083]採用自配試劑進行溶血和細胞分類反應,參與反應的已標記的樣本用量為30uL,試劑的用量為1.5mL，反應時間為7秒鐘。
[0084]標記物貯存池的一個容器中只貯存一次標記反應用的標記物，由操作者根據需要自行加入，則標記反應可在此容器中直接進行，而不用吸取再加入標記反應池中與樣本進行標記反應。實驗操作者在調節反應參數的輸入裝置上設定參與反應的樣本、標記物和試劑的用量和各反應時間，反應控制裝置根據參數設置精確地控制樣本的標記反應、已標記樣本的溶血和分類反應的整個過程。
[0085]在樣本的標記反應中，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的待測樣本，然後移動並加入標記物貯存池中的已貯存一次標記反應用的標記物的一個容器中。待測樣本與標記物分別在不同的上述容器中混合，並由適當的方式進行混勻，進行標記反應。當設定的標記反應的反應時間到達時，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針精確吸取定量的已被標記的待測樣本，然後移動並加入溶血和細胞分類反應池與試劑進行混合，並由適當的方式進行混勻，進行溶血和細胞分類反應。當設定的溶血和細胞分類反應的反應時間到達時，反應後的待測樣本被送入流式細胞分析系統進行檢測，可求得Suppressor亞類佔淋巴細胞的比例。由於參與反應的樣本和試劑的量，以及每次分析的量都是精確計量的，因此所述的裝置和方法能進而求出淋巴細胞的絕對濃度。結合上述信息可求得Suppressor亞類的絕對濃度(個數/升)。
[0086]儘管在附圖和前述的描述中詳細闡明和描述了本發明，應認為該闡明和描述是說明性的和示例性的，而不是限制性的；本發明不限於上述實施方式。
[0087]那些本【技術領域】的一般技術人員可以通過研究說明書、公開的內容及附圖和所附的權利要求書，理解和實施對披露的實施方式的其他改變。在權利要求中，措詞「包括」不排除其他的元素和步驟，並且措詞「一個」不排除複數。在本發明的實際應用中，一個零部件可能執行權利要求中所引用的多個技術特徵的功能。權利要求中的任何附圖標記不應理解為對範圍的限制。
【權利要求】
1.一種用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置，其特徵在於:所述裝置包括樣本前處理系統，其中包含: 樣本前處理裝置， 調節反應參數的輸入裝置， 精確定量吸取和加注裝置， 和反應控制裝置。 其中，調節反應參數的輸入裝置是一種人機互動界面，如計算機等，操作者可根據需要，調節控制反應過程的各種參數，如標記反應或溶血反應等過程的反應時間，或參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注過程，從而精確地控制反應過程。 精確定量吸取和加注裝置採用精密注射器等手段對參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的用量進行精確計量，並分別加入各反應池中。 反應控制裝置可接收輸入裝置傳來的調節反應參數的設置，控制參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注過程，以及控制樣本的標記反應、全血樣本的溶血反應、或樣本與試劑的其它反應的整個過程，反應時間結束時待測樣品馬上被送入下一步反應或送入流式細胞分析系統進行分析。這樣，整個樣品處理和微粒分析的過程都是自動化、精確地進行。
2.根據權利要求1所述的一種用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置，其特徵在於:樣本前處理裝置包含多個部件: a.溶血和細胞分類反應池， b.標記物貯存池， c.標記反應池， d.樣本吸取針裝置， e.標記物吸取針裝置， f.樣本進樣位置。 其中，溶血和細胞分類反應池可設一個或多個，並帶有溫度控制；使用一種或多種試劑與待測樣本進行反應，完全裂解紅細胞，並對待測目標物進行一定的處理，然後可應用流式分析技術進行分類和計數。標記反應池可設一個或多個，並帶有溫度控制，供不同的樣本與標記物分別在不同的標記反應池中進行反應。 本發明的裝置採用標準的微量離心管或定製的其他容器，以下稱容器，來貯存標記物。 標記物貯存池可設一個或多個，並帶有溫度控制；多個標準的微量離心管或定製的其他容器分別放置於標記物貯存池中。在一個容器中可貯存大量的某種標記物，供多次吸取，加入標記反應池中，分別與樣本進行標記反應；也可在一個容器中只貯存一次標記反應用的標記物，則標記反應可在此容器中直接進行，而不用吸取再加入標記反應池中與樣本進行標記反應。 樣本吸取針裝置可帶動樣本吸取針，沿橫向和豎向的導軌或轉動機構等移動，精確地到達某個指定的空間位置，實現對樣本的精確吸取和加入各個反應池中參與反應。樣本吸取針裝置也可精確吸取標記物等試劑並加入各個反應池中參與反應。 標記物吸取針裝置可帶動標記物吸取針，沿橫向和豎向的導軌或轉動機構等移動，精確地到達某個指定的空間位置，實現對標記物等試劑的精確吸取和加入各個反應池中參與反應。標記物吸取針裝置也可精確吸取樣本並加入各個反應池中參與反應。 樣本通常盛放於試管等容器中，由人工或自動化的機構送入樣本進樣位置。樣本吸取針可到達這個位置，吸取樣本用於後續的反應。
3.根據權利要求1所述的一種用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置，其特徵在於: 所述裝置進一步包括流式細胞分析系統，實現針對目標物的分類和計數；其中採用精密注射器等手段對每次流式分析的量進行精確計量。由於參與反應的樣本和試劑的用量，以及每次分析的量都是精確計量的，因此所述裝置除了可以獲得各種待測目標物的比例和計數的信息，還可根據參與反應的樣本和試劑的用量以及每次分析的量，計算出某類待測目標物的絕對濃度(個數/升)。
4.一種採用權利要求1~3中任意一項所述的裝置，用於樣品處理和微粒分析的方法，其特徵在於: 操作者可根據需要，調節標記反應和溶血反應等過程的反應時間，由調節反應參數的輸入裝置送入反應控制裝置；反應控制裝置根據參數設置，精確地控制樣本標記反應、全血樣本的溶血反應、或樣本與試劑的其它反應的整個過程。其中，標記反應和溶血反應等過程的反應時間可以變化，但要在系統設定的允許限度內，且系統有適當的混勻方式來保證。
5.一種採用權利要求1~3中任意一項所述的裝置，用於樣品處理和微粒分析的方法，其特徵在於: 操作者可根據需要，調節參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量和加注步驟，由調節反應參數的輸入裝置送入反應控制裝置；反應控制裝置根據參數設置，精確吸取定量的樣本、標記物和溶血劑等試劑，並在設定的時刻，按設定的步驟，分別加入各反應池或容器中進行反應，從而精確地控制樣本標記反應、全血樣本的溶血反應、或樣本與試劑的其它反應的整個過程。其中，參與反應的樣本、標記物和溶血劑等試劑的吸取用量可以變化，但要在系統設定的允許限度內，且系統有適當的混勻方式來保證。
6.一種採用權利要求1~5中任意一項所述的裝置和方法，用於樣品處理和微粒分析的方法，其特徵在於:標記物貯存池中的容器中可分別貯存大量的某種標記物，供多次吸取，則可由本裝置自動地完成大量樣本的標記反應。在樣本的標記反應中，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的待測樣本，然後移動並加入標記反應池中。標記物吸取針裝置帶動標記物吸取針，從標記物貯存池的容器中精確吸取定量的某種標記物，然後移動並加入標記反應池中。不同的待測樣本與標記物分別在不同的標記反應池中混合，並由適當的方式進行混勻，進行標記反應。當設定的標記反應的反應時間到達時，被標記的待測樣本由樣本吸取針裝置加入溶血和細胞分類反應池與試劑進行反應。
7.一種採用權利要求1~5中任意一項所述的裝置和方法，用於樣品處理和微粒分析的方法，其特徵在於:標記物貯存池中的一個容器中可只貯存一次標記反應用的標記物，由操作者根據需要自行加入，則標記反應可在此容器中直接進行，而不用吸取再加入標記反應池中與樣本進行標記反應。在樣本的標記反應中，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的待測樣本，然後移動並加入標記物貯存池中的已貯存一次標記反應用的標記物的一個容器中。待測樣本與標記物分別在不同的上述容器中混合，並由適當的方式進行混勻，進行標記反應。當設定的標記反應的反應時間到達時，被標記的待測樣本由樣本吸取針裝置加入溶血和細胞分類反應池與試劑進行反應。
8.一種採用權利要求1~5中任意一項所述的裝置和方法，用於樣品處理和微粒分析的方法，其特徵在於:在溶血和細胞分類反應中，樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針精確吸取定量的在本裝置中已被標記的待測樣本；或者樣本吸取針裝置帶動樣本吸取針到達樣本進樣位置，精確吸取定量的已標記的或未標記的待測樣本；然後移動並加入溶血和細胞分類反應池中與試劑進行混合，並由適當的方式進行混勻，進行溶血和細胞分類反應。當設定的溶血和細胞分類反應的反應時間到達時，反應後的待測樣本被送入流式細胞分析系統進行檢測，獲得各種待測目標物的比例和計數的信息。由於參與反應的樣本和試劑的量，以及每次分析的量都是精確計量的，因此所述的裝置和方法能進而求出待測目標物的絕對濃度。
9.根據權利要求1~8中任意一項所述的用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法，其特徵在於:待測樣本可以是全血、血清或體液。
10.根據權利要求1~8中任意一項所述的用於樣品處理和微粒分析的自動化裝置及方法，其特徵在於:標記物可以是特異性的抗體或染料等；也可以是攜帶或包被特異性的抗體或染料等的各種人造微球，如有機材料或無機材料製成的微球，這些微球攜帶標記物，用於特異性地識別和結合溶於全血、血清或體液中的各種生物分子或細胞，如蛋白質、抗原、核酸等。因此，所述的裝置和方法不僅可以分析人或其他動物、植物的各種細胞，還可以分析各種可溶性分子。·
【文檔編號】G01N35/00GK103823073SQ201310216109
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年6月3日 優先權日:2013年6月3日
【發明者】陶靖 申請人:陶靖