CN101236149B - 一种流式细胞检测装置及其实现的流式细胞检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流式细胞检测装置以及其实现的流式细胞检测方法。本发明提供的流式细胞检测装置包括流动室、样本注射器、反应池、鞘液池和多个阀门；反应池通过第一阀门和第六阀门连接样本注射器的主接口，第六阀门和第一阀门之间还通过第七阀门连接鞘液池或者其他压力储存池。一种流式细胞检测方法，包括稳定样本流建立并检测等过程；在稳定样本流建立并检测过程中，关闭第六阀门，同时打开第一阀门和第七阀门，使得鞘液池内的鞘液进入反应池，对其进行自下而上的清洗。本发明提供的流式细胞检测装置及其实现的流式细胞检测方法，在检测过程中可同时对反应池进行自下而上的清洗，大大提高了整个系统的工作效率。

Description

一种流式细胞检测装置及其实现的流式细胞检测方法

技术领域

本发明涉及一种流式细胞检测装置以及使用该装置实现的流式细胞检测方法。

背景技术

目前的流式细胞检测装置，如中高端血液分析仪以及流式细胞分析仪都采用流式计数原理对细胞或者颗粒进行计数和分类。其中使待测样本细胞或者颗粒逐一通过检测区的鞘流(流体聚焦)技术是流式细胞术的核心。该技术在产品应用当中，由于测量速度的需要，需要保证在有限的时间内快速建立稳定的样本流，同时还可对相关液路部件进行快速有效清洗。

如图1所示，流式细胞检测系统包括产生激光的光源系统、流体系统、光电检测系统。其基本原理为：通过流体聚集技术，使待检测样本颗粒被周围的鞘流所包裹，逐一排队通过流动室的检测区。激光照射被检测颗粒，从而在不同的角度激发出散射光，散射光被光电检测器检测，根据被检测颗粒的大小、内部复杂程度的不同，通过算法分析可以对被检测样本进行计数和分类。在这一技术中，细胞排队通过检测区需要流体聚焦技术来保证，使得流动室的流体情况为层流状态。而在实际产品应用中，需要这种状态即稳定的样本流快速建立，快速达到样本流逐一通过检测区这种状态。否则，整个系统的检测时间会增加，而且如果建立方法不完备，会造成样本流逐一通过，但是层流状态没有建立完全，从而导致计数减少的现象。

图2是目前基本的检测系统结构框图。主要由流动室、样本注射器、鞘液池、反应池、废液池和相关管路组成，其中流动室是进行检测的关键部件，外部由三个接口组成，分别为样本入口、鞘液入口和出口。流动室鞘液的驱动通过鞘液池的正压驱动完成，调节鞘液压力可以调节样本流通过检测区的速度。样本流的注入通过样本注射器驱动完成，通过注射器推进速度的设置可以决定样本的注入量，样本注入口和注射器的一个接口相连接，另外注射器还由另外一个接口，主要作用是对下游管路进行清洗。

图3为稳定样本建立的基本流程，主要包括样本准备、鞘流建立、压力平衡、样本注射器推样、稳定样本流建立并检测等几个过程。

样本准备过程为：第一阀门、第二阀门打开，通过负压将反应池中反应完毕的样本吸入到检测区附近，第一阀门和第二阀门关闭。

鞘流建立过程为：打开第四阀门，鞘流在鞘液池正压作用下进入流动室，然后稳定一个短暂的时间，建立鞘流。

压力平衡过程：如上所述，当鞘流建立后如果直接推动样本注射器，样本注射器需要克服样本注入针出口鞘流的压力来推动样本，这样将会导致样本流很难输送的样本针检测区，稳定样本流的建立时间延长。因此，需要在鞘流建立之后，寻找方法使样本流快速流过检测区，也就是压力平衡过程。压力平衡的另外解决方法为样本注射器两级注入的方法，即首先注射器以一个比较高的速度快速推动样本，促使样本流快速克服鞘液压力，然后再按照设定好的检测速度进行样本推动，这种方法改善了稳定样本流的建立时间。已知技术还有在流动室分别设立两个阀，分别以低速鞘流和高速鞘流两级形成的方式快速建立鞘流。另外的技术使用样本注射器两级注入的方法，即首先注射器以一个比较高的速度快速推动样本，促使样本流快速克服鞘液压力，然后再按照设定好的检测速度进行样本推动，这种方法改善了稳定样本流的建立时间，但是，由于样本注射器的容量限制，样本流建立的时间过长，并且比较需要寻找合适的快速推进速度和鞘液压力平衡。样本注射器侧接口处第五阀门打开，此时样本注入针端部和注射器侧接口的压强相当，鞘液池中的鞘液同样在正压的作用下，通过样本注射器来推动样本准备过程中存储在管路中的样本。

样本注射器推样过程为：在压力平衡过程的同时进行样本注射器的推样，驱动装置驱动样本注射器，推动管路间的样本通过流动室的样本注入针，将样本流送入流动室的检测区，然后关闭第五阀门，样本流形成。

稳定样本流建立并检测过程：待样本流稳定之后，开启光源系统产生激光，同时开启光电探测器，对待测样本进行检测。在样本检测结束后，打开第二阀门、第四阀门和第五阀门对下游管路、流动室和注射器进行清洗，同时注射器复位，通过第五阀门的打开补充液体到注射器。另外，在测量过程前或者在测量过程后，对反应池进行清洗，清洗的方式为从反应池上方打入稀释液，然后，打开第三阀门，降废液排出。

已知的液路结构形式，在对反应池清洗时，是在上次检测结束之后通过反应池上方加液体的方式进行清洗，由于反应池的结构特点，这种自上而下清洗方式效果不是很好。现有技术在进行下游管路清洗时，没有也不能对样本注射器主接口和反应池的样本准备口之间的管路进行清洗，仅仅是在样本准备时通过本次测量的样本对上次测量样本进行了清洗，这样上次测量样本的残留可能会对本次测量结果产生影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种效率更高的流式细胞检测装置，以及使用上述流式细胞检测装置的流式细胞检测方法，以提高检测效率。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为，一种流式细胞检测装置，包括流动室、样本注射器、反应池、鞘液池、第一阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门和第七阀门；流动室包括和样本注射器相连的样本注入针，样本注射器除具有和样本注入针相连的主接口外，还具有侧接口；侧接口通过第五阀门连接所述鞘液池；鞘液池还通过第四阀门连接流动室；反应池接有第一阀门，第六阀门连接第一阀门和连接样本注射器的主接口，且第六阀门和第一阀门的公共端还通过第七阀门连接鞘液池或者其他压力储存池。

优选的技术方案中，和样本注射器相连的管路均为硬质管路。

优选的技术方案中，注射器侧接口通过第五阀门连接鞘液池的管路为限流管。

进一步优选的技术方案中，注射器侧接口通过第五阀门连接鞘液池的管路为内径0.5到0.8毫米的特富龙限流管。

更进一步优选的技术方案中，相应的在流动室的鞘液入口通过第四阀门连接鞘液池的管路也为限流管。

再进一步优选的技术方案中，流动室的鞘液入口通过第四阀门连接鞘液池的管路为内径0.5到0.8毫米的特富龙限流管。

一种流式细胞检测装置实现的流式细胞检测方法，其稳定样本流建立的流程包括：样本准备、鞘流建立、压力平衡、样本注射器推样、稳定样本流建立并检测等过程；在稳定样本流建立并检测过程中，关闭第六阀门，同时打开第一阀门和第七阀门，使得鞘液池内的鞘液进入反应池，对其进行自下而上的清洗。

优选的技术方案中，稳定样本流建立并检测过程结束后，打开所有阀门使得鞘液池的鞘液流过流动室、样本注射器以对其进行清洗。

本发明提供的一种流式细胞检测装置以及其实现的流式细胞检测方法，在检测过程的同时可以对反应池进行自下而上的清洗，大大提高了整个系统的工作效率，而且这种清洗方式是通过压力对反应池进行清洗，再加上反应池本身的结构特点(和第一阀门连接的接口在反应池底部而且和反应池为切向连接)，所以清洗时清洗液是通过贴着反应池内壁漩流方式进行的清洗，所以这种清洗方式效果很好。由于采用了硬质管路，进一步减少了管路的变形，因而使得稳定样本流建立的时间进一步缩短。由于采用了限流管，使得样本流建立初期是样本流不会过宽，避免了样本流污染流动室。由于打开所有阀门，可以完成对流动室和样本注射器的清洗，而不仅仅是在样本准备时通过本次测量的样本对上次测量样本进行清洗，这样就避免了上次测量样本的残留可能会对本次测量结果产生的影响。

附图说明

图1是流式细胞方法的基本原理图。

图2是现有流式细胞检测装置的结构示意图。

图3是稳定样本流建立的基本流程框图。

图4是本发明实施例的流式细胞检测装置的结构示意图。

具体实施方式

如图4所示，本实施例提供的流式细胞检测系统包括废液池1、流动室2、样本注射器3、反应池4、鞘液池5、负压装置6、驱动装置7和相关阀门及管路。其中流动室2是进行检测的关键部件至少具有三个接口，分别为样本注入针21、鞘液入口22和出口23。样本注入针21通过管路连接注射器主接口31。鞘液入口22通过管路连接鞘液池5或者其他压力出存储池，并由第四阀门11控制此段管路的通断。本实施例中鞘液的驱动是通过鞘液池5的正压完成的，调节鞘液池5的压力就可以调节鞘液的流动速度，进而调节样本流通过检测区的速度。本实施例中与流动室2鞘流入口22连接的管路采用了限流措施，具体来说是细内径的限流管，更具体的说是内径为0.5毫米到0.8毫米的特富龙管。流动室2的出口23通过管路连接废液池1。样本注入针21除了前述连接样本注射器3的主接口31之外，还通过第二阀门9连接负压装置6，本实施例中负压装置6为负压池。样本注射器3除具有前述与样本注入针21连接的主接口31之外，还具有侧接口32。侧接口32通过第五阀门12和管路连接鞘液池5。这中间的管路也采用了限流措施，具体来说是细内径的限流管，更具体的说是内径为0.5毫米到0.8毫米的特富龙管，主要作用是进行样本流快速建立和清洗相关管路。样本流的注入通过驱动装置7驱动样本注射器3完成，通过注射器3推进速度的设置可以决定样本的注入量。样本注射器3主接口31除了连接样本注入针21之外，还通过第六阀门13和第一阀门8连接反应池4的样本准备口41，还通过第六阀门13和第七阀门14连接鞘液池5或者其他压力储存池。反应池4除了具备前述样本准备口41之外，还具有废液排放口42，废液排放口42通过第三阀门10连接废液池1。

如图3的流程图所描述，样本建立的基本流程包括：样本准备、鞘流建立、压力平衡、样本注射器推样、稳定样本流建立并检测等几个过程。

样本准备过程为：首先定量的被测样本和定量的试剂加入到反应池4进行反应，这个反应过程包括温度孵育和混匀，使得被测样本充分和试剂反应，从而改变细胞本生的物理化学特性从而能够被系统有效识别。被测样本的定量可以为注射器，也可以是分血阀，定量试剂的加入可以是注射器，也可以是其他类似于定量泵的实现方法实现。被测样本在反应池4中被试剂充分反应后第一阀门8、第二阀门9和第六阀门13打开，通过负压装置6产生的负压将反应池4中反应完毕的样本吸入到样本注入针21和注射器主接口31之间的管路中，此后第一阀门8、第二阀门9和第六阀门13关闭。负压的实现可以通过压力室储存的负压实现，也可以通能够形成负压的装置的动作来完成，比如注射器的回吸和定量泵来完成，本实施例中为负压池。样本准备的量要设定恰当，保证被检测的样本充分在注射器主接口31和样本注入针21之间的管路中。

鞘流建立过程为：第四阀门11打开，鞘液池5中的鞘液在正压的作用下进入流动室2，然后稳定短暂的时间(大约一秒)之后建立鞘流。鞘流的速度主要由鞘液池5的压力决定。

压力平衡过程：样本注射器侧接口32处第五阀门12打开，此时样本注入针21端部和注射器侧接口32的压强相当，鞘液池5中的鞘液同样在正压的作用下，通过样本注射器3来推动样本准备过程中存储在管路中的样本，流入流动室2形成样本流。

样本注射器推样过程为：在压力平衡过程的同时进行样本注射器的推样，驱动装置7驱动样本注射器3，推动管路间的样本通过流动室2的样本注入针21，将样本流送入流动室2的检测区，然后关闭第五阀门12，稳定的样本流快速形成，开始检测过程。需要注意的是，有可能由于管路压力影响造成的管路变型，因此和样本注射器3相连的管路以及相关连接管路最好使用硬质管路，这样可以减少建立稳定样本流期间。

清洗过程：在测量过程中，在第六阀门13关闭的情况下，同时打开第一阀门8和第七阀门14，可以对反应池4进行自下而上的清洗，从而优化反应池4的清洗效果和提高系统的测量速度。在样本流检测结束后，打开第二阀门9、第六阀门13、第四阀门11和第五阀门12，可以对注射器3和相关注射器3和流动室2之间的管路进行清洗。

如果取消鞘液池5和注射器侧接口32之间的限流措施，样本流也可以建立，但是在稳定样本流建立初期样本流的流量比较大，样本流比较宽，样本流有可能贴进流动室2内壁从而污染流动室2，因此需要在样本注射器侧接口32的管路采用限流措施来控制样本流的流量从而控制样本流的宽度，选择合适内径和长度的管路，可以控制压力平衡过程中样本流的流量，这个限流措施可以使用细内径的限流管来实现，一般选择内径为0.5毫米到0.8毫米的特富龙管路作为限流措施。与此同时需要在流动室2鞘液入口22连接的管路中设立限流措施，通过试验达到最佳的样本流稳定时间。

本发明实施例的流式细胞检测装置在试验中应用效果良好，从样本准备完毕后，建立稳定样本流检测时间在2秒以内，之后可以进行样本计数检测，同时可以对反应池4进行清洗，而且清洗效果良好，为下一批待测样本的检测做好准备。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种流式细胞检测装置，包括流动室(2)、样本注射器(3)、反应池(4)、鞘液池(5)、第一阀门(8)、第四阀门(11)、第五阀门(12)；所述流动室(2)包括和样本注射器(3)相连的样本注入针(21)，所述样本注射器(3)除具有和样本注入针(21)相连的主接口(31)外，还具有侧接口(32)；所述侧接口(32)通过第五阀门(12)连接所述鞘液池(5)；所述鞘液池(5)还通过第四阀门(11)连接流动室(2)；所述反应池(4)接有第一阀门(8)，其特征在于还包括第六阀门(13)和第七阀门(14)；所述第六阀门(13)连接第一阀门(8)和连接样本注射器(3)的主接口(31)，且第六阀门(13)和第一阀门(8)的公共端还通过第七阀门(14)连接鞘液池(5)。

2.根据权利要求1所述的流式细胞检测装置，其特征在于和所述样本注射器(3)相连的管路为硬质管路。

3.根据权利要求1所述的流式细胞检测装置，其特征在于注射器侧接口(32)通过第五阀门(12)连接鞘液池(5)的管路为限流管。

4.根据权利要求3所述的流式细胞检测装置，其特征在于所述限流管为内径0.5到0.8毫米的特富龙管。

5.根据权利要求1所述的流式细胞检测装置，其特征在于鞘液池(5)通过第四阀门(11)连接流动室(2)的管路为限流管。

6.根据权利要求5所述的流式细胞检测装置，其特征在于所述限流管为内径0.5到0.8毫米的特富龙管。

7.一种流式细胞检测方法，其使用如权利要求1至6之一所述流式细胞检测装置实现，其样本建立的流程包括：样本准备、鞘流建立、压力平衡、样本注射器推样、稳定样本流建立并检测过程；其特征在于，在所述稳定样本流建立并检测过程中，关闭所述第六阀门(13)，同时打开第一阀门(8)和第七阀门(14)，使得鞘液池(5)内的鞘液进入反应池(4)对其进行自下而上的清洗。

8.根据权利要求7所述的流式细胞检测方法，其特征在于在所述稳定样本流建立并检测过程结束后，打开所有阀门使得鞘液池(5)的鞘液流过所述流动室(2)和注射器(3)以对其进行清洗。

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