CN101819145B - 全自动五分群血液分析仪光学系统 - Google Patents

Abstract

一种全自动五分群血液分析仪光学系统，其特征是由红光激光器、反射透镜、接收镜筒、准直镜筒、流式盒、光电探测器组成；第一接收镜筒、第二接收镜筒中间放置流式盒，三者光轴同轴，第一反射透镜呈45°角置于第一接收镜筒外侧，其入射光轴与第一接收镜筒同轴；第二反射透镜、第三反射透镜呈45°角依次在第二接收镜筒外侧，第三反射透镜反射光轴、第二反射透镜入射光轴与第二接收镜筒同轴；第一准直镜筒置于第一反射透镜反射光轴上，其后为第一光电探测器；第二准直镜筒在第二反射镜反射光轴上，其后为第二光电探测器；红光激光器置于第二准直镜筒外侧，其光轴与第三反射透镜入射光轴同轴。本发明结构简单、无鞘流液、无荧光染色、无其它特殊试剂。

Description

全自动五分群血液分析仪光学系统

技术领域

本发明属于体外诊断设备的光学系统，涉及全自动五分群血液分析仪。

背景技术

当前，五分群血液分析仪将白细胞分成五分群的主要原理有以下几种：

1、主要采用VCS技术

这种技术集合三种测定方法于一体，同时对一个细胞进行多参数分析的方法。其中V代表体积测量，即传统的电阻法原理，可将体积大小差异显著的淋巴细胞和粒细胞分开；C代表高频电导性，该技术可直接测量细胞内部结构间的差异，了解细胞内部核浆比例和细胞内化学成分，可辨别细胞体积相同而内部性质不同的细胞，可将体积相近的淋巴细胞和嗜碱性细胞区分开，因为他们的核质比例明显不同。S代表激光散射，它可穿透细胞，探测细胞内核分叶状况和颗粒情况，通过分析光散射信息对细胞内颗粒性进行分析，细胞内颗粒粗的光反射强，因此可以用于单核细胞和三种粒细胞的区分。通过综合处理三个参数的特性，可全面对白细胞的各种特征进行综合评价分析，得到五项白细胞分类结果。

2、采用阻抗、激光散射和荧光染色技术

其中直流电阻抗法(DC)用于测量细胞体积大小；激光散射产生的前向散射光、侧向散射光可用于探测白细胞体积大小、细胞内含物的情况(细胞核以及颗粒情况)；侧向荧光则可以反应细胞内脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的含量。特有的嗜酸性粒细胞检测特殊溶血剂可将除了嗜酸细胞以外的所有细胞溶解或萎缩，含有完整嗜酸细胞的液体通过小孔可以按照电阻法计数技术进行计数。在嗜碱细胞通道中，使用特殊溶血剂可将除了嗜碱细胞以外的所有细胞溶解或萎缩，含有完整嗜碱细胞的液体通过小孔可以按照阻抗法计数技术进行计数，幼稚细胞检查通道(IMI)可以根据幼稚细胞膜比成熟细胞膜表面含有脂质较少的现象，在细胞稀释悬液中加入硫化氨基酸，由于占位不同，结合在幼稚细胞表现氨基酸较多，对溶血剂有抵抗作用，当加人溶血剂后成熟细胞易被溶解，而幼稚细胞不易被破坏，可通过电阻法检测出来。综合各个测量方法，得到白细胞五分群的图形和数据。

3、激光散射和细胞化学染色技术

仪器在白细胞分类上采用了白细胞过氧化酶测定通道和嗜碱粒细胞测定通道。根据细胞化学染色的特征进行白细胞分类。各类白细胞对过氧化物酶的反应是这样的：早期的原始粒细胞为阴性，原始粒细胞以下各阶段都含有过氧化物酶，并随着细胞的成熟而增强。不同的粒细胞过氧化物酶含量不同，嗜酸性粒细胞具有最强的过氧化物酶，中性粒细胞含有较强的过氧化物酶，嗜碱粒细胞不含此酶。单核细胞除早期原始阶段外，均含有较弱的过氧化物酶。淋巴细胞不含过氧化物酶。根据激光法散射光强度进行的细胞体积测量同时也获得了细胞大小的信息，在白细胞过氧化物酶散点图上，X轴表示过氧化物酶强度，过氧化物酶强阳性细胞位于右端；Y轴表示散射光强度信号，位于上方的表示散射光信号强，细胞体积大。除了嗜碱细胞外每个类型的细胞根据它们的特点被记录于特定的位置，在设定的门的范围内形成分类。嗜碱细胞则是通过嗜碱细胞和分叶通道测定的，因淋巴与嗜碱细胞都无过氧化物酶，因此需要通过嗜碱细胞通道，特殊嗜碱细胞试剂可将除嗜碱细胞以外的其他白细胞膜破坏，胞浆溢出，仅剩裸核。被激光照射后仍然保持正常体积的嗜碱细胞位于Y轴上方，体积小的其他裸核白细胞分布在下方。

4、多角度偏振光散射法(MAPSS)技术

该技术的基本原理是标本在水动力聚焦系统的作用下进入检测部，在激光束的照射下，细胞在多个角度部产生散射光。仪器特别设置了四个角度来收集散射光的信号。0度为前角散射，用于粗略判断细胞体积大小；10度为狭角散射，用于检测细胞结构及其内部复杂性的指标；90度为垂直光散射，用于对细胞内部颗粒及细胞核分叶情况的分析；90度偏振光散射基于颗粒可以将垂直角度的激光消偏振的特性，将嗜酸性细胞从中性粒细胞和其他细胞中分离出来，根据散射光的角度和位置，仪器内部的四个检测器可以接收到相应的信号，由仪器内部的微处理器进行分析处理。

目前，市场上几乎所有的全自动五分群血液分析仪均是采用了上述四种技术。由于这四种技术存在结构非常复杂或采用了荧光染色或采用了双鞘流技术或是综合了这几种方法，造成了目前国内五分群血液分析仪市场上仍由国外仪器占主导的现象。

发明内容

本发明提供一种适用于全自动五分群血液分析仪的光学系统，提出了将DC信号、激光前向散射信号和激光后向散射信号相结合的方式作为判别白细胞类别的一种方法，以克服现有技术中存在的问题。

本发明由红光激光器[R]、第一反射透镜[C]、第二反射透镜[D]、第三反射透镜[E]、第一接收镜筒[M1]、第二接收镜筒[M2]、第一准直镜筒[L1]、第二准直镜筒[L2]、流式盒[P]、第一光电探测器[Q1]、第二光电探测器[Q2]组成。第一接收镜筒[M1]、第二接收镜筒[M2]中间放置流式盒[P]，三者光轴同轴，第一反射透镜[C]与第一接收镜筒[M1]呈45°角置于第一接收镜筒[M1]的外侧，其入射光轴与第一接收镜筒[M1]同轴；第二反射透镜[D]、第三反射透镜[E]与第二接收镜筒[M2]呈45°角依次置于第二接收镜筒[M2]外侧，第三反射透镜[E]的反射光轴、第二反射透镜[D]的入射光轴与第二接收镜筒[M2]同轴；第一准直镜筒[L1]置于第一反射透镜[C]的反射光轴线上，其后为第一光电探测器[Q1]；第二准直镜筒[L2]置于第二反射透镜[D]的反射光轴线上，其后为第二光电探测器[Q2]；红光激光器[R]置于第二准直镜筒[L2]外侧，其光轴线与第三反射透镜[E]的入射光轴同轴，所有的组件安装在底板[F]上。

本发明的工作原理是：调节红光激光器的调整架，把红光圆形光斑中心对齐整个微孔中心，并能均匀的照射整个库尔特微孔。当一个白细胞通过库尔特微孔时，根据库尔特原理，会产生一个DC脉冲信号。几乎与此同时，前向照射的激光光强与没有白细胞通过时相比会发生一个微弱的变化，即前向照射激光强度会相对变弱，这个变弱的光散射信号经过第一接收镜筒[M1]后，由第一反射透镜[C]将散射信号射入第一准直镜筒[L1]后，最终照射在第一光电探测器[Q1]上，而第一光电探测器[Q1]则产生一个微弱的电流变化，这个微弱电流变化通过放大电路后最终转化成为一个脉冲，称为前向光散射脉冲信号。同时，在白细胞通过库尔特微孔时，反射的激光光强与没有白细胞通过时相比会发生一个微弱的变化，即反射的激光强度会相对变强，这个变强的光散射信号经过第二接收镜筒[M2]后，由第二反射透镜[D]将散射信号射入第二准直镜筒[L2]后，最终照射在第二光电探测器[Q2]上，而第二光电探测器[Q2]则产生一个微弱的电流变化，这个微弱电流变化通过放大电路后最终转化成为一个脉冲，称为后向光散射脉冲信号。因此，结合DC脉冲、前向光散射脉冲信号和后向光散射脉冲信号对白细胞进行五分群。

其调校过程是：首先光学系统通过氦氖激光器和机械小孔将光学系统的光路准直在一条直线上。然后将流式盒中的库尔特微孔、准直镜筒和接收镜筒装入到调好光路的光学系统上。通过调整五维调整架来调整库尔特微孔，使其通过接收镜筒成放大7倍的像(前向后向都是一样的)，像的最清晰点是经过反射后反射到准直镜筒的机械小孔中的，即机械小孔的位置是经接收镜筒系统后光线的焦点位置。因此在CCD上看到的只能是与机械小孔等大的库尔特微孔像，而库尔特微孔外的像则被机械小孔给挡住。此清晰的像经过准直镜筒系统后成平行信号到CCD的透镜面，透镜面在将信号汇聚成焦点到CCD感光面上在电脑显示。

光学系统的光源由激光器发出光源，经过反射透镜进入接收镜筒将激光汇聚成一个小光斑照射到流式盒的库尔特微孔中，通过微孔的激光进入接收镜筒，通过接收镜筒的激光再由反射透镜反射，照射到准直镜筒，然后照射到光电探测器。

本发明的有益效果是流式盒工艺结构相对简单、无鞘流液、无荧光染色、无其它特殊试剂。

附图说明

图1为本发明的光路示意图。其中R为激光器；C为第一反射透镜、D为第二反射透镜、E为第三反射透镜；M1为第一接收镜筒、M2为第二接收镜筒；L1为第一准直镜筒、L2为第二准直镜筒；P为流式盒；Q1为第一光电探测器、Q2为第二光电探测器。

图2为本发明的一个实施例的结构图。其中R为红光激光器；C为第一反射透镜、D为第二反射透镜、E为第三反射透镜；M1为第一接收镜筒、M2为第二接收镜筒；L1为第一准直镜筒、L2为第二准直镜筒；P为流式盒；Q1为第一光电探测器、Q2为第二光电探测器；F为底板。

具体实施方式

本发明将结合附图，通过以下实施例作进一步说明。

实施例。

本发明由红光激光器R、第一反射透镜C、第二反射透镜D、第三反射透镜E、第一接收镜筒M1、第二接收镜筒M2、第一准直镜筒L1、第二准直镜筒L2、流式盒P、第一光电探测器Q1、第二光电探测器Q2组成。第一接收镜筒M1、第二接收镜筒M2中间放置流式盒P，三者光轴同轴，第一反射透镜C呈45°角置于第一接收镜筒M1的外侧，其入射光轴与第一接收镜筒M1同轴；第二反射透镜D、第三反射透镜E呈45°角依次置于第二接收镜筒M2外侧，第三反射透镜E的反射光轴、第二反射透镜D的入射光轴与第二接收镜筒M2同轴；第一准直镜筒L1置于第一反射透镜C的反射光轴线上，其后为第一光电探测器Q1；第二准直镜筒L2置于第二反射透镜D的反射光轴线上，其后为第二光电探测器Q2；红光激光器R置于第二准直镜筒L2外侧，其光轴线与第三反射透镜E的入射光轴同轴，所有的组件安装在底板F上。

流式盒中为一个直径为0.08mm的红宝石孔(库尔特微孔)。

本发明的工作原理是：调节红光激光器的调整架，把红光圆形光斑中心对齐整个微孔中心，并能均匀的照射整个库尔特微孔。当一个白细胞通过库尔特微孔时，根据库尔特原理，会产生一个DC脉冲信号。几乎与此同时，前向照射的激光光强与没有白细胞通过时相比会发生一个微弱的变化，即前向照射激光强度会相对变弱，这个变弱的光散射信号经过第一接收镜筒M1后，由第一反射透镜C将散射信号射入第一准直镜筒L1后，最终照射在第一光电探测器Q1上，而第一光电探测器Q1则产生一个微弱的电流变化，这个微弱电流变化通过放大电路后最终转化成为一个脉冲，称为前向光散射脉冲信号。同时，在白细胞通过库尔特微孔时，反射的激光光强与没有白细胞通过时相比会发生一个微弱的变化，即反射的激光强度会相对变强，这个变强的光散射信号经过第二接收镜筒M2后，由第二反射透镜D将散射信号射入第二准直镜筒L2后，最终照射在第二光电探测器Q2上，而第二光电探测器Q2则产生一个微弱的电流变化，这个微弱电流变化通过放大电路后最终转化成为一个脉冲，称为后向光散射脉冲信号。因此，结合DC脉冲、前向光散射脉冲信号和后向光散射脉冲信号对白细胞进行五分群。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种全自动五分群血液分析仪光学系统，其特征是由红光激光器[R]、第一反射透镜[C]、第二反射透镜[D]、第三反射透镜[E]、第一接收镜筒[M1]、第二接收镜筒[M2]、第一准直镜筒[L1]、第二准直镜筒[L2]、流式盒[P]、第一光电探测器[Q1]、第二光电探测器[Q2]组成；第一接收镜筒[M1]、第二接收镜筒[M2]中间放置流式盒[P]，三者光轴同轴，第一反射透镜[C]与第一接收镜筒[M1]呈45°角置于第一接收镜筒[M1]的外侧，其入射光轴与第一接收镜筒[M1]同轴；第二反射透镜[D]、第三反射透镜[E]与第二接收镜筒[M2]呈45°角依次置于第二接收镜筒[M2]外侧，第三反射透镜[E]的反射光轴、第二反射透镜[D]的入射光轴与第二接收镜筒[M2]同轴；第一准直镜筒[L1]置于第一反射透镜[C]的反射光轴线上，其后为第一光电探测器[Q1]；第二准直镜筒[L2]置于第二反射透镜[D]的反射光轴线上，其后为第二光电探测器[Q2]；红光激光器[R]置于第二准直镜筒[L2]外侧，其光轴线与第三反射透镜[E]的入射光轴同轴，所有的组件安装在底板[F]上。

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