一種可攜式螢光細胞計數裝置的製作方法
2023-05-22 01:56:06 1
專利名稱：一種可攜式螢光細胞計數裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種螢光細胞計數裝置，具體的說是一種可攜式高通量螢光細胞計數裝置。
背景技術：
細胞計數在生物學基礎研究和臨床診斷應用中都具有非常重要的意義。酵母菌培養過程中，為對其生長速度進行測定，需對其不同階段的數量進行監測；藥物研究中，常需定量考察藥物對目標細胞的作用效果，需定量對細胞進行計數；為了解感冒病人的病情需要檢測病人血液中各種類型細胞的數目；醫院內為得知癌症病人是否存在癌細胞擴散，也需對其血液內癌細胞進行計數；細胞計數對於白血病患者顯得尤為重要，為準確得知化療過程中患者體內的造血骨細胞的數量以隨時對治療方案進行修正，醫生需多次對患者血液中的細胞進行計數。以上種種說明對各類細胞，尤其是某些特定的稀少細胞的快速準確的 定量計數顯得異常重要，而發展出能快速計數且輕便易操作的定量細胞計數儀器顯得尤為迫切。用於細胞計數的判定方法有多種，比如通過染色後來計數，或者對細胞進行螢光標記後來計數，或者直接根據細胞尺寸來計數，或者根據細胞有無細胞核來計數，而基於細胞螢光計數是一種非常有效的方法。由於螢光檢測具有靈敏度極高，選擇性良好的優點，在許多研究中都有被應用，如細胞膜上一些膜蛋白的流動，細胞內信號通路的研究，細胞內各類物質的分離分析，蛋白質的摺疊研究，水質中微生物的分析等等都會利用到螢光來對目標物質進行檢測。目前，已有一些細胞計數的裝置。比如細胞計數板(專利200920126697. 1)，通過染色後在顯微鏡下進行人工數數，這種方法雖然經濟成本低，但分析速度慢，通量低且人力成本消耗大；另外還有用於細胞計數的流式細胞儀(專利200810038044. 8)，這種儀器主要依據目標細胞的螢光來進行判定，分析功能強大，但是儀器價格昂貴，體積龐大，需專人操作。因此，目前已有的這些細胞計數儀難以滿足當下各領域特別是臨床領域的需求。
發明內容本實用新型的目的是提供一種可攜式高通量螢光細胞計數裝置，具有攜帶輕便、分析快速、通量高且易操作的特點。本實用新型所採用的技術方案是一種可攜式螢光細胞計數裝置，其特徵在於，包括給樣單元，由陣列微流控晶片和樣品載物臺組成，其陣列微流控晶片微通道中已標記上抗體，用於捕捉目標細胞；樣品載物臺，用於承載微陣列微流控晶片；螢光檢測單元，包括用作激發光源的LED，用作濾光的激發濾片與發射濾片，用作螢光收集並將結果轉化為圖片形式的CCD ；步進電機，用於帶動樣品載物臺的移動；[0010]數位訊號處理單元，用於圖片的數據處理及控制整個CCD的信號採集和步進電機的運行；以及供電電源，用於儀器內所有需電部件的供電。如上所述的可攜式螢光細胞計數裝置，其特徵在於，數位訊號處理單元由數位訊號處理器DSP及相關電子線路組成，用於對LED、CCD與步進電機的啟動和運行進行控制，並且能夠將CCD所得到結果圖轉化為可讀數據。本實用新型的有益效果是本實用新型用標記有抗體的陣列微流控晶片作為細胞計數的樣品處理單元，細胞捕捉效率高，特異性強且樣品消耗量少；同時用步進電機通過傳動軸控制樣品載物臺，可實現陣列微流控晶片的移動，從而保證高通量的細胞計數；用CCD實現螢光信號採集，並將光信號轉化為圖片，信號採集和處理速度快；用數位訊號處理單元進行數位訊號處理，可實現結果的同步轉化和整個裝置的有序控制。
圖1是本實用新型實施例的可攜式螢光細胞計數裝置的外觀示意圖。圖2是本實用新型實施例的可攜式螢光細胞計數裝置的結構示意圖。圖3是本實用新型實施例的螢光檢測單元的示意圖。圖4是本實用新型實施例的陳列微流控晶片的示意圖。圖5是本實用新型實施例的樣品檢測過程示意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定範圍之內。圖中的標記說明1 一給樣單兀，2—突光檢測單兀，3—步進電機，4一供電電源，5—數位訊號處理單元，21—激發光源，22—激發濾片，23—發射濾片，24- (XD，6—陣列微流控晶片，7一電源，8—箱蓋顯不屏，9一啟動按鈕，10一停止按紐。參見圖2，本實用新型所述可攜式高通量檢測裝置，包括給樣單元1，螢光檢測單元2，步進電機3，供電電源4及數位訊號處理單元5。所述給樣單元1，包括陣列微流控晶片和樣品載物臺。陣列微流控晶片的微通道內標記有抗體，用於捕捉目標細胞。根據需要可將其陣列微通道內標記上不同的抗體。將細胞懸浮液加入陣列微流控晶片後，放置在樣品載物臺上。先對陣列微通道內的一個反應單元進行檢測，檢測完後，步進電機通過傳動軸帶動樣品載物臺移動一個距離，讓微通道的第二個反應單元處於被檢測的位置。所述螢光檢測單元2，設於樣品載物臺上方，由用作激發光源21的LED，激發濾片22，發射濾片23和CXD 24組成。LED發出的光經過激發濾片後進行樣品激發，樣品接收光子後發出螢光，螢光經過發射濾片濾光後被CCD收集並將該光信號轉化為灰度圖片。數位訊號處理單元3，由數位訊號處理器(DSP)及相關電子線路組成，用於對LED、CCD與步進電機的啟動和運行進行控制，並且可將CCD所得到結果圖轉化為可讀數據。為了方便使用和攜帶，在整套裝置外部加設一外殼，如圖1所示。外殼上方設置用戶界面，殼體右側設置外接電源接口，可與不同適配器電源相連。用戶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，按動操作界面上的啟動按紐，LED開始發光，CXD拍第一張圖片，微通道第一個樣品單元採集完後，CXD停止拍照，步進電機通過傳動軸帶動樣品載物臺移動一個單元的距離，讓第二個樣品單元處於被檢測位置，CCD拍第二張圖片後停止拍照；之後仍以步進電機轉動，載物臺移動，C⑶拍照後停止這個程序完成所有樣品單元的檢測。所有樣品單元檢測完畢後，步進電機帶動樣品載物臺回到初始位置，CCD關閉，LED關閉。此時結果同步顯示在顯示屏上，給出目標細胞的濃度值。若無下一組樣品需要檢測，可以按下關閉按紐，拔除電源。從整體結構安排來講，控制面板位於整個箱體結構的左上表面，數位訊號處理單元位於箱體內的左下位置，螢光檢測裝置位於箱體右上表面的內側，樣品載物臺位於箱體內右半部分的中間，步進電機和供電電源分別位於樣品載物臺的前方和後方。本實用新型所述的螢光細胞檢測裝置的檢測原理為目標細胞表面標記有螢光物 質，被特異性的吸附到微通道表面的抗體上被固定住。LED發出的光子經過發射濾片對螢光物質進行激發，螢光物質吸收激發光放射出波長較長的螢光，螢光被CCD採集並在生成的圖片上會形成一個亮點，即對應一個目標細胞。對於每個微通道的樣品單元，有多少目標細胞就會在圖片上形成對應的亮點個數，這張圖片上的亮點數可以被數位訊號處理單元識別後直接轉換為對應的數字；第二個樣品單元以同樣的方式被拾取出目標細胞個數並與上一樣品單元的數字進行累加。多個樣品單元被檢測完後即可得到樣品中目標細胞的總個數，以這個數字和所進樣品的體積即可求出目標細胞的濃度。下面通過一個具體的實施方式對本實用新型做進一步的說明。實例1:檢測樣品中HeLa細胞(宮頸癌細胞)的濃度。HeLa細胞和HePG2細胞(肝癌細胞)是常用作實驗研究的細胞。我們將標記有綠色螢光物質的HeLa細胞和沒有標記螢光的HePG2細胞以一定比例混在一起。下面對這個樣品為例對HeLa細胞的濃度進行檢測以展示本實用新型的具體實現過程。光路檢測部分各元件的選取HeLa細胞中的綠色螢光物質最大激發波長約為480 nm，最大發射波長約為520nm。我們選取光源LED :大功率LED，中心波長為480 nm ；激發濾光片峰值透射波長480nm,半帶寬15 nm;發射濾光片峰值透射波長525nm,半帶寬15 nm;操作步驟1、本實例以一個具有4個樣品單元的陣列微流控晶片作為示例，如圖4所示。微通道上有4個反應單元，呈直線排布。將固定體積(這裡設置為O.1毫升)樣品從通道入口注入，樣品會沿著微通道流進四個反應單元中。I1、打開裝置右邊的箱蓋，如圖5所示，將陣列微流控晶片6放置在樣品載物臺上對就位置，然後將右邊箱蓋蓋上。II1、如圖5所示，插上電源7，按下控制面板上的啟動按鈕9，本裝置開始工作。IV、由數位訊號處理單元發出命令，點亮LED並發出激發光，第一個樣品池中的目標細胞發出的螢光經CCD收集並轉化為圖片，圖片上的亮點被數位訊號處理單元所安裝的圖片處理程度拾取並轉化為對應的數字，即完成了第一個樣品單元的檢測，CCD停止拍照；此時，相關指令會讓步進電機工作通過傳動軸帶動樣品載物臺移動一個樣品單元的距離，使得第二個樣品單元處於被檢測的位置。CCD重新開始拍照，採集第二張圖片且目標細胞個數被數位訊號處理單元轉化為對應數字，CCD停止拍照。第二個樣品單元中所得目標細胞個數與前一個樣品單元數值累加求和。V、重複步驟VI，依次完成其他樣品單元的檢測並得到目標細胞的總數N。此時，裝置根據細胞總數和樣品總體積，在箱蓋顯示屏8上顯示出目標細胞的濃度為N/0.1 mL-1。V1、按下停止按紐10，拔除電源。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求1.一種可攜式螢光細胞計數裝置，其特徵在於，包括 給樣單元，由陣列微流控晶片和樣品載物臺組成，其陣列微流控晶片微通道中已標記上抗體，用於捕捉目標細胞；樣品載物臺，用於承載微陣列微流控晶片； 螢光檢測單元，包括用作激發光源的LED，用作濾光的激發濾片與發射濾片，用作螢光收集並將結果轉化為圖片形式的CCD ； 步進電機，用於帶動樣品載物臺的移動； 數位訊號處理單元，用於圖片的數據處理及控制整個CCD的信號採集和步進電機的運行； 以及供電電源，用於儀器內所有需電部件的供電。
2.根據權利要求1所述的可攜式螢光細胞計數裝置，其特徵在於，數位訊號處理單元由數位訊號處理器DSP及相關電子線路組成，用於對LED、CCD與步進電機的啟動和運行進行控制，並且能夠將CCD所得到結果圖轉化為可讀數據。
專利摘要本實用新型提供一種可攜式螢光細胞計數裝置，包括給樣單元，由陣列微流控晶片和樣品載物臺組成，其陣列微流控晶片微通道中已標記上抗體，用於捕捉目標細胞；樣品載物臺，用於承載微陣列微流控晶片；螢光檢測單元，包括用作激發光源的LED，用作濾光的激發濾片與發射濾片，用作螢光收集並將結果轉化為圖片形式的CCD；步進電機，用於帶動樣品載物臺的移動；數位訊號處理單元，用於圖片的數據處理及控制整個CCD的信號採集和步進電機的運行；以及供電電源。本實用新型的可攜式螢光細胞計數裝置具有攜帶輕便、分析快速、通量高且易操作的特點。
文檔編號C12M1/34GK202830038SQ2012205050
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者馮曉均 申請人:武漢斯坦姆賽爾生物技術有限公司