CN103439523A - 用于样品处理和微粒分析的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于样品处理和微粒分析的装置，所述装置包括样本处理系统、流式细胞分析系统和操作控制系统。本发明还公开了应用上述装置进行样品处理和微粒分析的各种工作方式。利用本发明公开的装置和方法，能够自动化地精确地控制各种反应和分析的过程，且反应控制参数可由操作者根据需要调节，使实验的重复性得到保证。固定式的样品反应池可快速地进行白细胞三分类或五分类等分析，可实现在单平台上进行淋巴细胞亚群的绝对计数分析，而不需要额外的人工或设备。

Description

用于样品处理和微粒分析的装置和方法

一、技术领域：

本发明涉及用于样品处理和微粒分析的装置和方法。特别地，本发明涉及应用流式细胞分析技术，用于样品处理和微粒分析的自动化装置和方法。

二、背景技术：

流式细胞分析技术(Flow Cytometry，FCM)应用流体动力学聚焦原理，使待分析的微粒排成一条线，逐个地流过聚焦的光检测区，被微粒散射的光和被激发出的荧光被光电探测器检测，经过信号处理和信息处理，实现针对目标物的分类和计数。

流式细胞分析技术被广泛地应用于各种微粒的分析。这里，微粒指人或其他动物、植物的各种细胞；也包括各种人造微球，如有机材料或无机材料制成的微球，这些微球携带或包被标记物(如抗体或染料等)，用于特异性地识别和结合溶于人或其他动物的全血、血清、体液中的各种生物分子，如蛋白质、抗原、核酸等，这些可溶性的生物分子是临床诊断的重要分析目标。

现在，流式细胞分析技术在实践中被广泛用于科研实验和临床检验，如五分类血液分析仪可分析白细胞中的五大类细胞。流式细胞分析仪通常装备多种激光和多色荧光检测装置，结合最新开发的单克隆抗体技术和各种荧光染料，可用于分析很多种目标物。如结合各种单克隆抗体，流式细胞仪可分析携带特定抗原的特异性细胞，如淋巴细胞的免疫分型和造血干细胞等。结合特异性荧光染料，流式细胞术可分析核酸及特异性红细胞和血小板，如网织红细胞和有核红细胞等。近年来，流式分析技术还被发展用于分析各种可溶性分子，即液相芯片技术，其结合微球和标记物的技术，可用于核酸和肿瘤标志物等生物分子的高通量检测。

在临床诊断中，白细胞五分类分析是常规的检验项目，用于筛查病人感染细菌或病毒的情况。但淋巴细胞的亚群分析则能更深入地揭示人体免疫系统的病情，如相对或绝对计数淋巴细胞中T、B、NK各细胞亚群以及T淋巴细胞中的Helper和Suppressor亚类，对诊断和治疗人体免疫系统的疾病有重要的参考意义。由于要用多色荧光抗体来标记特异性的细胞，淋巴细胞的亚群分析通常是用流式细胞仪检测的。

在临床诊断中常用的白细胞五分类分析系统，应用流式细胞分析技术，进行常规的血液检验项目。但通常的白细胞五分类分析系统的仪器配置较简单，一般不具备多色荧光的激发和探测功能，因此不能进行基于抗体和荧光染料的高端分析。

专业的流式细胞分析仪由于装备了多种激光源和荧光探测器，如BD公司生产的FACSCalibur型流式细胞分析仪，功能十分强大，可用于分析很多种目标物。但常用的流式细胞仪在使用中也有许多不足之处：

1)分析测试前，待测的样本如全血或血清等，通常需要先进行标记反应，使待测目标物与标记物进行特异性地结合，如待测抗原和荧光抗体的结合、细胞核酸物质与荧光染料的结合、或肿瘤标志物等可溶性生物分子与携带标记物的微球的结合等。待测的全血样本进行标记后，在分析测试前通常要使用一种或多种试剂与待测样本进行反应，来完全裂解红细胞，从而不干扰待测细胞的分析；并对待测细胞进行一定的处理，然后应用流式分析技术进行分类和计数。

这些样品的前处理步骤十分繁复，通常是手工进行的，不仅耗时多，而且对操作者的技术要求较高，因此现在流式细胞分析仪主要用于科学研究实验和小批量的临床检验，而不适合大批量的样本分析。

实践中，有些项目的分析对溶血反应很敏感，反应时间稍长，溶血剂就会破坏待测目标物。因此，若要进行非常快速的溶血反应，手工操作几乎不能准确控制。而且反应时间不能精确控制，使实验的一致性和可重复性成为问题。

2)流式细胞分析仪通常不能进行待测目标物的绝对计数分析，如T淋巴细胞中的Helper亚类和Suppressor亚类的绝对计数(个数/升)。现有的方法是在含待测目标物的样本中加入数量已知的另一种标准粒子；或者是用人工或在自动化血液分析仪上对全血样本中的白细胞或淋巴细胞进行绝对浓度检测。这些方法都需要额外的设备，且操作繁复。

而且，在流式细胞分析中，特异性标记物如单克隆抗体被广泛采用，用于识别特异性的细胞，如T淋巴细胞中的Helper和Suppressor亚类。但在精确的定量分析中，为了达到最佳的信噪比，抗体与待标记细胞的比例有一个最优的范围，如在分析T淋巴细胞亚类时，在加入的抗体数量一定时，要求白细胞的绝对浓度小于10*10e9/L，最优浓度为5*10e9/L；若超出这个最优的比例范围，就需要对样本进行稀释，或调整使用的抗体数量，否则会对待测细胞的精确定量分析产生影响。因此，在用荧光抗体标记细胞之前，需要人工或在血液分析仪上对全血样本中的白细胞或淋巴细胞进行绝对浓度检测，以此计算出对样本进行稀释的倍数或需要使用的最优的抗体数量。

另外，在临床诊断中，白细胞三分类或五分类分析是常规的检验项目，用于筛查病人感染细菌或病毒的情况。因此，对白细胞进行三分类或五分类的绝对计数分析，在临床诊断和科研实验中是常用且必要的。白细胞的三分类分析指对白细胞中的淋巴细胞、单核细胞和粒细胞分群进行分类和绝对计数分析；白细胞的五分类分析指对白细胞中的淋巴细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞分群进行分类和绝对计数分析。因为嗜酸性和嗜碱性粒细胞的数量很少且临床对应病症较少，而为实现嗜酸性和嗜碱性粒细胞的分类需要更复杂和成本较高的仪器和试剂配置。因此，白细胞的三分类分析在实践中更有经济实用的意义。

现在，市场上有几种能进行自动化样品处理的血液和流式细胞分析仪，其功能和不足之处介绍如下：

Abbott Diagnostics公司生产的Sapphire型自动化血液分析仪，结合了白细胞五分类血液分析仪和基本流式细胞分析仪的功能，配备488nm的激光源和二色荧光探测器，除进行常规的白细胞五分类分析，可进行自动化的淋巴细胞亚群绝对分析和免疫血小板分析，在开放模式下还可进行其他自定义的流式分析。但是，这个机型中被测样本不能直接加入标记孵育反应池中；而是必须先加入中转杯，再转运至标记孵育反应池中。这样的操作比较繁复，不仅耗时而且需要额外的清洗，不适合进行用户自定义的小批量实验。而且，这个机型中的孵育针采用平面二维移动机构，虽然活动范围大，但机械结构复杂，可靠性不好。这个机型在后续的改进中，把装有样本和试剂的试管放在自动进样器中依次排列进入，来实现样本的自动标记孵育反应。但是，样本和试剂要事先手工加入试管；而且不能接受其他形式的容器，比如生物领域中常用的微孔板和微离心管；试管中需要装入的样本和试剂的量比较大，会浪费珍贵的样本和试剂。在光学系统中，为了分析嗜酸性粒细胞，这个机型在侧向上配备了二个高灵敏的PMT来探测侧向散射光和侧向解偏振散射光，这样就至少牺牲了一路荧光探测功能。

Blue Ocean Biomedical公司(现归于Beckman Coulter公司)生产的CR300和LG250型流式细胞分析仪，能进行自动化的标记孵育反应和溶血反应，除可以对大批量的标准试管进行自动处理，还可以接受各种形式的容器，如生物领域中常用的试管和微孔板，进行小批量的插入实验。但是，这些机型没有配备固定的溶血和细胞分类反应池，溶血剂等试剂只能由加样针分别吸取逐次加入反应杯，这样就不能进行快速的白细胞三分类或五分类分析，不方便获得白细胞或淋巴细胞的绝对浓度信息。

综上所述，针对血液分析和流式细胞分析中的上述问题，需要对样品处理和微粒分析的装置和方法进行改进。

三、发明内容：

本发明的目的是为克服血液分析和流式细胞分析中样品处理对人工的消耗和实验的可重复性问题，以及需要额外的人工或设备对待测细胞或目标物进行绝对浓度检测的问题，本发明提出了一种用于样品处理和微粒分析的自动化装置及其工作方法，能够自动化地进行大批量的样品处理和分析，且能兼顾小批量的插入实验；能够精确地控制标记反应和溶血反应等的过程，且反应时间和反应用量等参数可由操作者根据需要调节，实现非常快速的溶血反应；而且能够进行快速的白细胞三分类或五分类分析，从而对待测目标物进行分类和绝对计数分析，并且能够自适应地确定标记物与待标记物的最优比例。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明的装置包括样本处理系统、流式细胞分析系统和操作控制系统。

为适应不同的检测种类和样本数量，本发明的装置中的样本处理系统包含多个部件，包括样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、样本吸取针装置、试剂吸取针装置、吸取针清洗站和样本进样装置。

a.样品反应池，其中设有一个或多个固定式的反应杯；反应杯优选地由金属制成，如不锈钢，并带有温度控制。被测样本和试剂加入反应杯中，可进行溶血和细胞分类等不同的反应，也可供稀释等用途。被测样本可以是已标记的，也可以是未标记的。参与反应的一种或多种试剂由管路系统分别引入反应杯，反应杯由管路系统与流式细胞分析系统相连。参与反应的样本和试剂的用量是精确计量的，按设定的时刻和次序加入，被测样本与试剂充分混匀发生反应。反应后的样本由管路系统等快速地引入流式细胞分析系统进行分析。由于反应时间和流程是自动化地精确控制的，系统可以进行非常快速的溶血反应，避免溶血剂破坏待测目标物，而且使实验的一致性和可重复性得到保证。

因为参与反应的样本和试剂的用量，以及每次分析的量是精确计量的，固定式的样品反应池可自动化地快速地进行常规的白细胞三分类或五分类分析，从而方便地得到白细胞或淋巴细胞等的绝对浓度信息。这样在单平台就能进行待测目标物的绝对计数分析，如T淋巴细胞中的Helper亚类和Suppressor亚类的绝对计数(个数/升)，而不需要额外的设备和操作。并且，根据白细胞或淋巴细胞等的绝对浓度信息，在样本标记反应时，可人工或自动地计算出对样本进行稀释的倍数或需要使用的最优的抗体数量，达到最佳的信噪比。另外，作为常规的检验项目，白细胞三分类或五分类分析在临床诊断中也是常用且必要的。

b.标记反应池，其中设有多个反应杯，并带有温度控制；被测样本和试剂按设定的用量和步骤加入反应杯中，进行标记孵育反应。试剂包括各种单克隆抗体，或其他试剂等。标记反应杯可以是固定式的，供反复使用，每次反应后要进行清洗。标记反应杯也可以是可更换式的，形式可以是多样的，如生物领域中常用的微孔板、微量离心管或其他容器，由手工装入并固定，或由移动机构自动装入。根据不同的应用需要，系统的设计可以兼容固定式的标记反应杯和可更换式的标记反应杯，也可以只设固定式的标记反应杯或可更换式的标记反应杯。

在多个标记反应杯中可进行大批量的自动化实验。标记反应池可设有移动机构，其移动方向与吸取针的移动方向垂直；二者配合移动，吸取针可实现对多个标记反应杯的二维定位；而且，此移动机构可用来自动装入可更换式的标记反应杯。通常，标记孵育反应后的混合物由吸取针装置加入样品反应池，进行进一步的反应或稀释。可选地，标记反应杯中的待测样本或混合物可由某种方式直接被引入流式细胞分析系统进行分析，如用试剂吸取针配合管路和阀门等实现。

标记反应池可被用来装入待测样本或试剂，供系统使用。在可更换式的反应杯中，如微孔板或微量离心管，可事先加入样本、或试剂、或样本和试剂的混合物，然后装入标记反应池中，则系统可按设定的流程进行各种反应或分析。特别地，在可更换式的反应杯中，如微孔板或微量离心管，可事先加入一次标记反应用的试剂，然后手工或自动地装入标记反应池中，则样本可由系统直接加入此反应杯中进行设定的标记孵育反应。这样，操作者可方便地进行单个或小批量的插入实验。

c.试剂贮存池，其中可放置一个或多个贮存试剂的容器，并带有温度控制；每个容器用来存放抗体或其他试剂。在自动化的反应实验中，吸取针按设定的流程从试剂贮存容器中吸取试剂，加入各个反应杯中与样本混合并反应。容器是可更换的，能接受的容器的形式可以是多样的，如微量离心管或定制的其他容器。试剂贮存池可设有运动机构，通过移动或转动，吸取针可实现对多个试剂贮存容器的二维定位。

在有些情况下，试剂贮存池可被用来装入样本，供系统使用。在小型的可更换式的试剂贮存容器中，如微量离心管或定制的其他容器，可事先加入样本、或样本和试剂的混合物，然后装入试剂贮存池中，则系统可按设定的流程进行各种反应或分析。特别地，在小型的可更换式的试剂贮存容器中，如微量离心管或定制的其他容器，可事先加入一次标记反应用的试剂，然后装入试剂贮存池中，则样本可由系统直接加入此试剂贮存容器中进行设定的标记孵育反应。这样，操作者可方便地进行单个或小批量的插入实验。

d.样本吸取针装置，它可带动样本吸取针，沿横向和竖向的导轨或转动机构等移动，精确地到达某个指定的空间位置。样本吸取针可从样本进样装置或标记反应池中吸取待测样本，然后直接加入各个反应池中参与反应，而不需要转运样本至中转杯。优化情况下，样本吸取针沿一维的导轨横向移动，实现样本的吸取和加入各个反应池；二维的移动机构虽然活动范围大，但机械结构复杂，可靠性不好。样本吸取针装置中设有自带的吸取针清洗和风干装置，每次吸取样本或加入反应池后可以快速地就地清洗吸取针的外壁或内壁，而不用另外移动到吸取针清洗站进行清洗，这样可以节约时间，快速处理大量样本。样本吸取针装置可带有穿刺机构，能够插入带盖的试管等容器，来吸取样品。在本发明的装置中，样本吸取针也可用来吸取抗体等试剂并加入各个反应池中参与反应。但通常不建议用样本吸取针到试剂贮存池来吸取抗体等试剂，除考虑样本吸取针的规格和结构不适合优化地吸取试剂，主要是为了防止清洗液体不慎滴入试剂中，污染昂贵的试剂。

e.试剂吸取针装置，它可带动试剂吸取针，沿横向和竖向的导轨或转动机构等移动，精确地到达某个指定的空间位置。试剂吸取针可从试剂贮存容器中吸取试剂并加入各个反应池中参与反应。试剂吸取针也可从标记反应池中吸取待测样本或试剂，然后加入各个反应池中参与反应。优化情况下，试剂吸取针与样本吸取针沿共同的一维导轨横向移动，实现试剂或待测样本的吸取和加入各个反应池；二维的移动机构虽然活动范围大，但机械结构复杂，可靠性不好。优化情况下，试剂吸取针装置不设有自带的吸取针清洗装置，是为了防止清洗液体不慎滴入试剂容器中，避免污染昂贵的试剂；但试剂吸取针装置可设有自带的风干装置，用来清除试剂吸取针上残留的液体，避免污染试剂。在本发明的装置中，试剂吸取针配合适合的管路和阀门等，可用来将标记反应杯中的待测样本直接引入流式细胞分析系统进行分析。

f.吸取针清洗站，用来清洗试剂吸取针的外壁和内壁。可选地，样本吸取针也可在吸取针清洗站清洗。

g.样本进样装置，待测样本盛放于试管或其他容器中，由人工或自动化的机构混匀后送入；样本吸取针可到达样本进样的位置，吸取待测样本用于后续的反应。待测样本可以是未标记的，也可以是已标记的。所以，容器中也可事先加入样本和试剂的混合物，由人工或自动化的机构混匀后送入，则机器可按设定的流程直接吸取已标记的样本进行下一步操作。

这里，样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置在一维方向排列；样本吸取针和试剂吸取针沿共同的一维导轨横向运动，可相对于样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置进行定位，进行样本和试剂的吸取和加注，并可供系统在需要时灵活地分配使用。这样，机构不仅简单、可靠性高；而且样本和试剂吸取后可直接加入各个反应杯中参与反应，不需要中转杯转运。

本发明的装置中的操作控制系统，包含人机交互界面和系统控制装置。人机交互界面，如计算机等，除用于显示实验结果和提示信息，操作者可根据不同的样本和实验项目需要，输入控制反应过程的各种参数，如标记孵育反应或溶血反应等过程的反应时间，或参与反应的样本和试剂等的吸取用量和加注过程，以及每次分析的量的设定。系统控制装置根据反应参数的设置，精确地控制各个反应的整个过程；反应时间结束时待测样品自动地被送入下一步反应或送入流式细胞分析系统进行分析。这样，整个样品处理和微粒分析的过程都是自动化、精确地进行。

本发明的装置中的流式细胞分析系统包含流路子系统、光学子系统、信号处理子系统和信息处理子系统，能够实现多个角度的散射光和多色荧光的测量。基于测量的多种信息，应用智能的信息处理和识别技术，完成针对目标物的分类和计数。

特别地，在流路子系统中采用精密注射器等手段对参与反应的样本和试剂的用量，以及每次分析的量进行精确计量，因此流式细胞分析系统除了可以获得各种待测目标物的比例和计数的信息；还可根据参与反应的样本和试剂的用量以及每次分析的量，计算出某类待测目标物的绝对浓度(个数/升)。

本发明的装置中的光学子系统的设计以白细胞三分类或五分类分析作为一个基本应用目标，且兼顾流式分析中常用的荧光激发和荧光探测功能。虽然白细胞五分类分析能将嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞分辨和计数，但考虑到实现白细胞三分类分析的仪器和试剂的配置要简化很多，进行白细胞三分类分析更有成本经济性和临床实用意义。为了适应流式分析中常用的荧光激发，优选地采用488nm的激光器作为光源。为实现白细胞三分类和淋巴细胞亚群的同时分析，光学探测装置在前向配置了两个角度的散射光探测器，其探测的角度范围可变；在侧向配置了一个侧向散射光探测器和三个荧光探测器，荧光滤波器按流式分析中常用的荧光发射波段设置。这样的配置可以适应绝大多数的白细胞三分类或五分类分析，以及流式分析中使用的试剂，实现常用的细胞分类和计数功能，使系统具有很好的兼容性。这样，系统可方便地实现单平台的淋巴细胞亚群(CD3+，CD4+和CD8+)绝对计数分析，以及其他的科研和临床检测应用。可选地，其他的光源、荧光滤波器和探测器也可以根据需要进行更换和配置。

白细胞三分类或五分类分析作为常规的检验项目可单独进行，与其他分析分开。结合适当的试剂系统，白细胞三分类分析与淋巴细胞表面抗原分析可以结合进行，一次性出结果。

本发明的装置可根据不同的实验需要，由操作者灵活地设定不同的反应控制参数，如标记孵育反应和样品反应等过程的反应时间、参与反应的样本和试剂等的用量以及加注过程、以及每次分析的量等，由本发明的装置中的操作控制系统的人机交互界面送入系统控制装置。其中，反应控制参数的设定要在系统的允许限度内，且系统有适当的混匀方式来保证。系统控制装置根据反应控制参数的设置，精确吸取定量的样本和试剂，并在设定的时刻，按设定的步骤，分别加入各反应池或容器中进行反应，反应时间结束时待测样品自动地被送入下一步反应或送入流式细胞分析系统进行分析。所以，本发明的装置可以精确地控制标记孵育反应、全血样本的溶血分类反应、或其它反应的整个过程，而且整个样品处理和微粒分析的过程都是自动化地进行。这样，系统就可以按设定流程自动化地处理样本，实验的一致性和重复性得到保证；而且由于反应时间和流程是自动化地精确控制的，系统可以进行非常快速的溶血反应，避免溶血剂破坏待测目标物。

进行实验时，待测样本盛放于试管或其他容器中，由人工或自动化的机构混匀，由样本进样装置送入。样本吸取针可到达样本进样的位置，吸取样本用于后续的反应。待测样本可以是原始的，或样本和试剂的混合物。待测样本也可由标记反应池送入，在可更换式的标记反应杯中，如微孔板或微量离心管，可事先加入样本、或样本和试剂的混合物，然后人工或自动地装入标记反应池中，供系统使用。系统可从标记反应杯中吸取样本或样本和试剂的混合物用于下一步反应，或往标记反应杯中加入样本或试剂进行反应，或将样本和试剂的混合物或待测样本直接引入流式细胞分析系统进行分析。

为适应不同的检测项目和样本数量，本发明的装置可根据需要，灵活地设定不同的工作模式：

A.对不需要标记孵育反应，而只需要分类反应或稀释的样本：

待测样本混匀后送入，样本由样本吸取针装置直接加入样品反应池与试剂进行反应或稀释，然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此所述的装置和方法能进而求出待测目标物的绝对浓度，如白细胞三分类或五分类分析、淋巴细胞的绝对浓度(个数/升)等。

B.对需要标记孵育反应，和需要分类反应或稀释的样本；并且需要测某些目标物的绝对计数，或标记物与待标记物的比例需要优化：

B-1.若需要进行自动化的实验，如大批量的样本检测，可按下述操作步骤进行：

a.在分析测试前，将贮存试剂的容器装入试剂贮存池中。试剂的种类和数量按实验的需要确定。

b.实验开始，待测样本混匀后送入。

c.样本由样本吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应。然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此所述的装置和方法能计算出待测目标物的绝对浓度，如白细胞或淋巴细胞的绝对浓度(个数/升)，这些信息对以后的反应或计算是有用的；

d.样本由样本吸取针装置加入标记反应杯中。之后，样本吸取针装置可去处理下一个样本；

e.试剂吸取针装置从试剂贮存池中吸取一定量的试剂，加入标记反应杯，与样本进行标记孵育反应。特别地，对于标记物与待标记物的比例需要优化的实验，加入的试剂数量是根据之前测得的某些目标物的绝对计数或浓度信息而自适应地调整的，从而实现了标记物与待标记物的最优反应比例；

f.标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应。然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。根据之前获得的一些绝对浓度信息，能计算出待测目标物的绝对浓度，如T淋巴细胞的Helper亚类的绝对浓度(个数/升)。

B-2.若需要进行人工辅助的实验，如单个或小批量的样本检测，可按下述操作步骤进行：

a.待测样本混匀后送入，样本由样本吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应。然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此所述的装置和方法能计算出待测目标物的绝对浓度，如白细胞或淋巴细胞的绝对浓度(个数/升)，这些信息对以后的反应或计算是有用的；

b.实验操作者将一次标记孵育反应需要的试剂装入可更换式的标记反应杯中，如人工将一次标记反应用的单克隆抗体精确计量并装入微孔板或微量离心管中。然后将此标记反应杯放入标记反应池中。特别地，对于标记物与待标记物的比例需要优化的实验，加入的试剂的数量是根据之前测得的某些目标物的绝对计数或浓度信息而自适应地调整的，从而实现了标记物与待标记物的最优反应比例；

c.待测样本混匀后送入。样本由样本吸取针装置加入已装有试剂的标记反应杯中，与试剂进行标记孵育反应；

d.标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应，然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。根据之前获得的一些绝对浓度信息，系统能计算出待测目标物的绝对浓度，如T淋巴细胞的Helper亚类的绝对浓度(个数/升)。

对于单个或小批量的实验，操作者将一次标记孵育反应需要的试剂预先加入可更换式的标记反应杯中，装入系统使用。这样，可以节约使用标记物试剂，而且标记孵育反应可在此容器中直接进行，而不用由机器吸取标记物再加入标记反应杯中。

对于单个或小批量的实验，操作者也可将标记孵育反应需要的样本和试剂预先都加入可更换式的标记反应杯中，装入系统使用。但这样对样本的人工操作较多，特别是对生物污染性的样品，会对操作者有潜在的危害。

可选地，实验操作者可将一次标记孵育反应需要的试剂装入小型的可更换式的试剂贮存容器中，如人工将一次标记反应用的单克隆抗体精确计量并装入微量离心管。然后将此试剂贮存容器装入试剂贮存池中，供系统使用。

对于标记物与待标记物的比例需要优化的实验，也可根据之前测得的某些目标物的绝对计数或浓度信息，对样本进行稀释或调整加入的样本数量，实现标记物与待标记物的最优反应比例。

C.对需要标记孵育反应，和需要分类反应或稀释的样本；但不需要测某些目标物的绝对计数，或标记物与待标记物的比例不需要优化：

C-1.若需要进行自动化的实验，如大批量的样本检测，可按下述操作步骤进行：

a.在分析测试前，将贮存试剂的容器装入试剂贮存池中。试剂的种类和数量按实验的需要确定。

b.实验开始，待测样本混匀后送入；

c.样本由样本吸取针装置加入标记反应杯中。之后，样本吸取针装置可去处理下一个样本；

d.试剂吸取针装置从试剂贮存池中吸取一定量的试剂，加入标记反应杯，与样本进行标记孵育反应。这里，进行反应的样本和试剂的量是预设的；

e.标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应。然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。

C-2.若需要进行人工辅助的实验，如单个或小批量的样本检测，可按下述操作步骤进行：

a.在分析测试前，实验操作者将一次标记孵育反应需要的试剂装入可更换式的标记反应杯中，如人工将一次标记反应用的单克隆抗体精确计量并装入微孔板或微量离心管中。然后将此标记反应杯放入标记反应池中。

b.待测样本混匀后送入。样本由样本吸取针装置加入已装有试剂的标记反应杯中，与试剂进行标记孵育反应。这里，进行反应的样本和试剂的量是预设的；

c.标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应，然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。

对于单个或小批量的实验，操作者将一次标记孵育反应需要的试剂预先加入可更换式的标记反应杯中，装入系统使用。这样，可以节约使用标记物试剂，而且标记孵育反应可在此容器中直接进行，而不用由机器吸取标记物再加入标记反应杯中。

对于单个或小批量的实验，操作者也可将标记孵育反应需要的样本和试剂预先都加入可更换式的标记反应杯中，装入系统使用。但这样对样本的人工操作较多，特别是对生物污染性的样品，会对操作者有潜在的危害。

可选地，实验操作者可将一次标记孵育反应需要的试剂装入小型的可更换式的试剂贮存容器中，如人工将一次标记反应用的单克隆抗体精确计量并装入微量离心管。然后将此试剂贮存容器装入试剂贮存池中，供系统使用。

这里，待测的样本是人或其他生物的全血、血清或各种体液等物质。进行标记孵育反应用的试剂包括特异性的抗体或染料等；也包括各种人造微球，如有机材料或无机材料制成的微球，这些微球携带或包被标记物(如抗体或染料等)，用于特异性地识别和结合溶于人或其他生物的全血.、血清或各种体液等物质中的各种成分，如蛋白质、抗原、核酸等，这些可溶性的生物成分是临床诊断和科学研究的重要分析目标。因此，本发明的装置和方法不仅可以分析各种细胞或微粒；还可以结合微球和标记物的技术，分析各种可溶性成分。

由于采用了以上技术方案，本发明能够实现的有益效果在于：

利用本发明的装置和方法，应用流式细胞分析技术，在样品处理和微粒分析的过程中，能够自动化地精确地控制标记孵育反应和溶血分类反应等的过程，免除样品处理过程的人工消耗，使实验的一致性和可重复性得到保证；且反应时间和反应用量等参数可由操作者根据需要调节，系统可以进行非常快速的溶血反应，避免溶血剂破坏待测目标物。通过优化的操作流程设计，本发明的装置既可按设定的流程自动化地处理大批量的样本，也可由人工辅助分析单个或小批量样本。

而且，本发明的装置中参与反应的样本和试剂的用量，以及每次分析的量都是精确计量的，固定式的样品反应池可快速地进行自动化的白细胞三分类或五分类等分析，方便地获得白细胞或淋巴细胞等的绝对浓度信息，而且可实现在单平台就能进行待测目标物的绝对计数分析，如淋巴细胞亚群(CD3+，CD4+和CD8+)的绝对计数(个数/升)，而不需要额外的设备和操作。并且根据白细胞或淋巴细胞等的绝对浓度信息，在标记孵育反应时，可人工或自动地调整样本和试剂的最优用量，达到最佳的信噪比。

另外，本发明的装置中的光学检测系统，能够实现白细胞三分类和淋巴细胞亚群的同时分析；且可以适应绝大多数的白细胞三分类或五分类分析，以及流式分析中使用的试剂。作为常规的检验项目，白细胞三分类或五分类分析在临床诊断中也是常用且必要的，进行白细胞三分类分析更有成本经济性和临床实用意义。

本发明的装置中的样本处理系统的结构设计，使样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置在一维方向排列；样本吸取针和试剂吸取针沿共同的一维导轨横向运动，可相对于样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置进行定位，进行样本和试剂的吸取和加注，并可供系统在需要时灵活地分配使用。这样，机构不仅简单、可靠性高；而且样本和试剂吸取后可直接加入各个反应杯中参与反应，不需要中转杯转运。

四、附图说明：

图1.本发明的装置的组成。

图2.本发明的装置中的样本处理系统的组成。

图3.本发明的装置中的流式细胞分析系统的组成。

图4.本发明的装置中的光学子系统的一种配置。

图5.白细胞三分类分析的实验结果图。

图6.淋巴细胞亚群分析的实验结果图。

五、具体实施方式：

本发明的装置和方法应用流式细胞分析技术，可用于分析各种微粒。这里，微粒指人或其他动物、植物的各种细胞和各种人造微球。被测的样本是人或其他生物的全血、血清或各种体液等物质。进行标记孵育反应用的试剂包括特异性的抗体或染料等；也包括各种人造微球，如有机材料或无机材料制成的微球，这些微球携带或包被标记物，如抗体或染料等，用于特异性地识别和结合溶于人或其他生物的全血、血清或各种体液等物质中的各种成分，如蛋白质、抗原、核酸等。因此，本发明的装置和方法不仅可以分析各种细胞或微粒；还可以结合微球和标记物的技术，分析各种可溶性成分。

本发明的装置包括样本处理系统、流式细胞分析系统和操作控制系统，如图1所示。

为适应不同的检测种类和样本数量，本发明的装置中的样本处理系统包含多个部件，包括样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、样本吸取针装置、试剂吸取针装置、吸取针清洗站和样本进样装置，如图2所示。其中，

a.样品反应池，如图2中11所示，其中设有一个或多个固定式的反应杯；反应杯优选地由金属制成，如不锈钢；并带有温度控制，可为反应提供最优的温度控制，如35摄氏度。被测样本和试剂加入反应杯中，可进行溶血和细胞分类等不同的反应，也可供稀释等用途。参与反应的一种或多种试剂由管路系统分别引入反应杯，反应后的样本由管路系统等快速地引入流式细胞分析系统进行分析，避免了用吸取针装置的时间消耗。固定式的样品反应池可自动化地快速地进行白细胞三分类或五分类等分析，作为常规的检验项目，白细胞三分类或五分类分析在临床诊断中是常用且必要的。而且，根据得到的白细胞或淋巴细胞等的绝对浓度信息，在单平台就能进行待测目标物的绝对计数分析，如T淋巴细胞中的Helper亚类和Suppressor亚类的绝对计数(个数/升)，而不需要额外的设备和操作。并且，根据白细胞或淋巴细胞等的绝对浓度信息，在样本标记反应时，可人工或自动地调整样本和抗体的的最优用量，达到最佳的信噪比。

b.标记反应池，如图2中22所示，其中设有多个反应杯，并带有温度控制；被测样本和试剂按设定的用量和步骤加入反应杯中，进行标记孵育反应。试剂包括各种单克隆抗体，或其他试剂等。标记反应杯可以是固定式的，如图2中25所示，供反复使用，每次反应后要进行清洗。标记反应杯也可以是可更换式的，形式可以是多样的，如生物领域中常用的微孔板、微量离心管或其他容器，由手工装入并固定，或由移动机构自动装入。根据不同的应用需要，系统的设计可以兼容固定式的标记反应杯和可更换式的标记反应杯，也可以只设固定式的标记反应杯或可更换式的标记反应杯。标记反应池可设有移动机构，其移动方向与吸取针的移动方向垂直；二者配合移动，吸取针可实现对多个标记反应杯的二维定位，如使用96孔微孔板时；而且，此移动机构可用来自动装入可更换式的标记反应杯。通常，标记孵育反应后的混合物由吸取针装置加入样品反应池，进行进一步的反应或稀释。可选地，标记反应杯中的混合物可由某种方式直接被引入流式细胞分析系统进行分析，如用试剂吸取针配合管路和阀门等实现。

标记反应池可被用来装入样本或试剂，供系统使用。在可更换式的反应杯中，如微孔板或微量离心管，可事先加入样本、或试剂、或样本和试剂的混合物，然后装入标记反应池中，则系统可按设定的流程进行各种反应或分析。特别地，在可更换式的反应杯中，如微孔板或微量离心管，可事先加入一次标记反应用的试剂，然后手工或自动地装入标记反应池中，则样本可由系统直接加入此反应杯中进行设定的标记孵育反应。这样，操作者可方便地进行单个或小批量的插入实验。

c.试剂贮存池，如图2中33所示，其中可放置一个或多个贮存试剂的容器，并带有温度控制，可为试剂贮存提供最优的温度控制，如4摄氏度；每个容器用来存放抗体或其他试剂。在自动化的反应实验中，吸取针按设定的流程从试剂贮存容器中吸取试剂，加入各个反应杯中与样本混合并反应。容器是可更换的，能接受的容器的形式可以是多样的，如微量离心管或定制的其他容器。试剂贮存池可设有运动机构，通过移动或转动，吸取针可实现对多个试剂贮存容器的二维定位。

在有些情况下，试剂贮存池可被用来装入样本，供系统使用。在小型的可更换式的试剂贮存容器中，如微量离心管或定制的其他容器，可事先加入样本、或样本和试剂的混合物，然后装入试剂贮存池中，则系统可按设定的流程进行各种反应或分析。特别地，在小型的可更换式的试剂贮存容器中，如微量离心管或定制的其他容器，可事先加入一次标记反应用的试剂，然后装入试剂贮存池中，则样本可由系统直接加入此试剂贮存容器中进行设定的标记孵育反应。这样，操作者可方便地进行单个或小批量的插入实验。

d.样本吸取针装置，如图2中55所示，它可带动样本吸取针，如图2中57所示，沿横向和竖向的导轨或转动机构等移动，精确地到达某个指定的空间位置。样本吸取针可从样本进样装置或标记反应池中吸取待测样本，然后直接加入各个反应池中参与反应，而不需要转运样本至中转杯。优化情况下，样本吸取针沿一维的导轨横向移动，实现样本的吸取和加入各个反应池；二维的移动机构虽然活动范围大，但机械结构复杂，可靠性不好。样本吸取针装置中设有自带的吸取针清洗和风干装置，如图2中59所示，每次吸取样本或加入反应池后可以快速地就地清洗吸取针的外壁或内壁，而不用另外移动到吸取针清洗站进行清洗，这样可以节约时间，快速处理大量样本。样本吸取针装置可带有穿刺机构，能够插入带盖的试管等容器，来吸取样品。在本发明的装置中，样本吸取针也可用来吸取抗体等试剂并加入各个反应池中参与反应。但通常不建议用样本吸取针到试剂贮存池来吸取抗体等试剂，除考虑样本吸取针的规格和结构不适合优化地吸取试剂，主要是为了防止清洗液体不慎滴入试剂中，污染昂贵的试剂。

e.试剂吸取针装置，如图2中66所示，它可带动试剂吸取针，如图2中68所示，沿横向和竖向的导轨或转动机构等移动，精确地到达某个指定的空间位置。试剂吸取针可从试剂贮存容器中吸取试剂并加入各个反应池中参与反应。试剂吸取针也可从标记反应池中吸取待测样本，然后加入各个反应池中参与反应。优化情况下，试剂吸取针与样本吸取针沿共同的一维导轨横向移动，如图2中62所示，实现试剂或待测样本的吸取和加入各个反应池；二维的移动机构虽然活动范围大，但机械结构复杂，可靠性不好。优化情况下，试剂吸取针装置不设有自带的吸取针清洗装置，是为了防止清洗液体不慎滴入试剂容器中，避免污染昂贵的试剂；但试剂吸取针装置可设有自带的风干装置，如图2中64所示，用来清除试剂吸取针上残留的液体，避免污染试剂。进一步，试剂吸取针配合适合的管路和阀门等，可用来将标记反应杯中的待测样本直接引入流式细胞分析系统进行分析。

f.吸取针清洗站，如图2中44所示，用来清洗试剂吸取针的外壁和内壁。可选地，样本吸取针也可在吸取针清洗站清洗。

g.样本进样装置，如图2中77所示，待测样本盛放于试管或其他容器中，由人工或自动化的机构混匀后送入；样本吸取针可到达样本进样的位置，吸取待测样本用于后续的反应。待测样本可以是未标记的，也可以是已标记的。所以，容器中也可事先加入样本和试剂的混合物，由人工或自动化的机构混匀后送入，则机器可按设定的流程直接吸取已标记的样本进行下一步操作。

这里，样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置在一维方向排列；样本吸取针和试剂吸取针沿共同的一维导轨横向运动，可相对于样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置进行定位，进行样本和试剂的吸取和加注，并可供系统在需要时灵活地分配使用。这样，机构不仅简单、可靠性高；而且样本和试剂吸取后可直接加入各个反应杯中参与反应，不需要中转杯转运。

本发明的装置中的操作控制系统，包含人机交互界面和系统控制装置。人机交互界面，如计算机等，除用于显示实验结果和提示信息，操作者可根据不同的样本和实验项目需要，输入控制反应过程的各种参数，如标记孵育反应或溶血反应等过程的反应时间，或参与反应的样本和试剂等的吸取用量和加注过程，以及每次分析的量的设定。系统控制装置根据反应参数的设置，精确地控制各个反应的整个过程；反应时间结束时待测样品自动地被送入下一步反应或送入流式细胞分析系统进行分析。这样，整个样品处理和微粒分析的过程都是自动化、精确地进行。

本发明的装置中的流式细胞分析系统包含流路子系统、光学子系统、信号处理子系统和信息处理子系统，如图3所示，能够实现多个角度的散射光和多色荧光的测量；基于测量的多种信息，应用智能的信息处理和识别技术，完成针对目标物的分类和计数。

特别地，在流路子系统中采用精密注射器等手段对参与反应的样本和试剂的用量，以及每次分析的量进行精确计量，因此流式细胞分析系统除了可以获得各种待测目标物的比例和计数的信息；还可根据参与反应的样本和试剂的用量以及每次分析的量，计算出某类待测目标物的绝对浓度(个数/升)。

本发明的装置中的光学子系统的设计以白细胞三分类或五分类分析作为一个基本应用目标，且兼顾流式分析中常用的荧光激发和荧光探测功能。虽然白细胞五分类分析能将嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞分辨和计数，但考虑到实现白细胞三分类分析的仪器和试剂的配置要简化很多，进行白细胞三分类分析更有成本经济性和临床实用意义。为了适应流式分析中常用的荧光激发，优选地采用488nm的激光器作为光源。为实现白细胞三分类和淋巴细胞亚群的同时分析，光学探测装置在前向配置了两个角度的散射光探测器，其探测的角度范围可变；在侧向配置了一个侧向散射光探测器和三个荧光探测器，如图4所示，荧光滤波器按流式分析中常用的荧光发射波段设置。这样的配置可以适应绝大多数的白细胞三分类或五分类分析，以及流式分析中使用的试剂，实现常用的细胞分类和计数功能，使系统具有很好的兼容性。这样，系统可方便地实现单平台的淋巴细胞亚群(CD3+，CD4+和CD8+)绝对计数分析，以及其他的科研和临床检测应用。可选地，其他的光源、荧光滤波器和探测器也可以根据需要进行更换和配置。

结合适当的试剂系统，白细胞三分类或五分类分析作为常规的检验项目可单独进行，与其他分析分开。优化地，白细胞三分类分析与淋巴细胞表面抗原分析可以结合进行，一次性出结果。例如，配合特别开发的快速溶血试剂系统，本发明的装置能够实现白细胞三分类和淋巴细胞亚群的同时分析；而且溶血反应时间大大减少，使系统可以用于大批量全血样本的快速检测，具有临床实用意义。

本发明的装置可根据不同的实验需要，由操作者灵活地设定不同的反应控制参数，如标记孵育反应和样品反应等过程的反应时间、参与反应的样本和试剂等的用量以及加注过程、以及每次分析的量等，由本发明的装置中的操作控制系统的人机交互界面送入系统控制装置。其中，反应控制参数的设定要在系统的允许限度内，且系统有适当的混匀方式来保证。系统控制装置根据反应控制参数的设置，精确吸取定量的样本和试剂，并在设定的时刻，按设定的步骤，分别加入各反应池或容器中进行反应，反应时间结束时待测样品自动地被送入下一步反应或送入流式细胞分析系统进行分析。所以，本发明的装置可以精确地控制标记孵育反应、全血样本的溶血分类反应、或其它反应的整个过程，而且整个样品处理和微粒分析的过程都是自动化地进行。这样，系统就可以按设定流程自动化地处理样本，实验的一致性和重复性得到保证；而且由于反应时间和流程是自动化地精确控制的，系统可以进行非常快速的溶血反应，避免溶血剂破坏待测目标物。

进行实验时，待测样本盛放于试管或其他容器中，由人工或自动化的机构混匀，由样本进样装置送入。样本吸取针可到达样本进样的位置，吸取样本用于后续的反应。待测样本可以是原始的，或样本和试剂的混合物。待测样本也可由标记反应池送入，在可更换式的标记反应杯中，如微孔板或微量离心管，可事先加入样本、或样本和试剂的混合物，然后人工或自动地装入标记反应池中，供系统使用。系统可从标记反应杯中吸取样本或样本和试剂的混合物用于下一步反应，或往标记反应杯中加入样本或试剂进行反应，或将样本和试剂的混合物或待测样本直接引入流式细胞分析系统进行分析。实践中，大批量的待测样本可全程自动化地处理，单个或小批量的插入实验可由人工辅助地进行。

在临床检验和科研实验中，情况变化多样。

1.需要检测的项目种类和样本数量不同：

1.1)针对一种或多种待测目标物，如T淋巴细胞中的Helper亚类(用CD3和CD4单抗标记)或T淋巴细胞中的Suppressor亚类(用CD3和CD8单抗标记)，需要进行自动化的实验，如大批量的样本检测、或高通量检测。

1.2)针对一种或多种待测目标物，如T淋巴细胞中的Helper亚类(用CD3和CD4单抗标记)或T淋巴细胞中的Suppressor亚类(用CD3和CD8单抗标记)，需要进行人工辅助的实验，如单个或小批量的样本检测、或小量的临床检验和科学研究实验。

2.各种反应的设置是不同的：

2.1)有些项目的标记孵育反应耗时较长，如全血样本中淋巴细胞的表面抗原的标记反应一般要十分钟。

2.2)有些项目的分析对溶血反应很敏感，反应时间稍长，溶血剂就会破坏待测目标物。

3.有时需要某些待测目标物的绝对计数分析，如白细胞三分类或五分类的分析(各类细胞的比例和绝对浓度)，或T淋巴细胞中的Helper亚类和Suppressor亚类的绝对计数分析。

为适应不同的检测项目、样本数量和反应过程，本发明的装置可根据需要，灵活地设定不同的工作方式。下面列举具体的实施例。

实例1：大批量的全血样本的白细胞五分类分析。

即需要对白细胞中的淋巴细胞、单核细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞进行分类，求得各类细胞的比例(％)和绝对计数(个数/升)，但不需要标记反应。

实验方案：采用自配试剂进行溶血和细胞分类反应，参与反应的全血样本用量为35uL，试剂的用量为1.5mL，反应时间为10秒钟。

实验操作者在操作控制系统的人机交互界面上设定参与反应的样本和试剂的用量、反应时间、加注过程、以及每次分析的量，系统控制装置自动化地精确地控制反应和分析的整个过程。

光学系统利用一个前向散射光探测器和一个侧向散射光探测器捕获信号。

待测样本盛放于试管中，由自动化的机构混匀，由样本进样装置送入。

样本吸取针装置带动样本吸取针到达样本进样的位置，精确吸取定量的待测样本；然后移动并加入样品反应杯，精确定量的试剂由管路系统分别引入反应杯，与样本混匀，进行溶血和细胞分类反应。当设定的溶血和细胞分类反应的反应时间到达时，反应后的待测样本被送入流式细胞分析系统进行检测，获得各类细胞的比例(％)。由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此系统能进而求出各类细胞的绝对浓度(个数/升)。

实例2：单个或小批量的全血样本的白细胞五分类分析。

实验方案：采用某商业试剂进行溶血和细胞分类反应，参与反应的全血样本用量为30uL，试剂的用量为1.2mL，反应时间为7秒钟。

操作方式同上。

其中，反应参数的设置不同，光学系统利用二个前向散射光探测器捕获信号。

待测样本由人工混匀后加入6孔微孔板中，装入标记反应池。样本吸取针装置带动样本吸取针到达装有样本的标记反应杯的位置，精确吸取定量的待测样本，进行后续的操作，同实例1。

实例3：大批量的全血样本中的T淋巴细胞的Helper亚类和Suppressor亚类的绝对计数分析(个数/升)。即需要用CD3、CD4和CD8单克隆抗体对全血样本进行标记，求得Helper亚类和Suppressor亚类占白细胞或淋巴细胞的比例；并需要进行溶血和细胞分类反应，求得白细胞或淋巴细胞的绝对浓度。

实验方案：采用某商业抗体套装A(CD3、CD4和CD8单抗共同封装在一起)进行标记孵育反应，参与反应的全血样本用量为100uL，抗体套装的用量为25uL，反应时间为10分针。

采用自配试剂进行溶血和细胞分类反应，参与反应的样本用量为35uL，试剂的用量为1.5mL，反应时间为10秒钟。

实验操作者在操作控制系统的人机交互界面上设定参与反应的样本和试剂的用量、反应时间、加注过程、以及每次分析的量，系统控制装置自动化地精确地控制反应和分析的整个过程。

光学系统利用一个前向散射光探测器、一个侧向散射光探测器和三个荧光探测器捕获信号。

预先将贮存抗体标记物的容器装入标记物贮存池中，试剂的数量按样本的数量确定。

待测样本盛放于试管中，由自动化的机构混匀，由样本进样装置送入。

样本吸取针装置带动样本吸取针到达样本进样的位置，精确吸取定量的待测样本；然后移动并加入样品反应杯，精确定量的试剂由管路系统分别引入反应杯，与样本混匀，进行溶血和细胞分类反应。当设定的溶血和细胞分类反应的反应时间到达时，反应后的待测样本被送入流式细胞分析系统进行检测，获得淋巴细胞占白细胞的比例(％)。由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此系统能进而求出白细胞和淋巴细胞的绝对浓度(个数/升)，这些信息对以后的反应或计算是有用的。

样本由样本吸取针装置加入标记反应杯中；之后，样本吸取针装置可去处理下一个样本。

试剂吸取针装置从试剂贮存池中吸取一定量的抗体标记物，加入标记反应杯，与样本进行标记孵育反应；特别地，对于标记物与待标记物的比例需要优化的实验，加入的抗体标记物的数量是根据之前测得的白细胞的绝对浓度而自适应地调整的，实现了标记物与待标记物的最优反应比例。

标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应杯，与试剂进行反应；然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得的T淋巴细胞的Helper亚类和Suppressor亚类占白细胞或淋巴细胞的比例。根据之前获得的白细胞或淋巴细胞的绝对浓度，系统能进而求出T淋巴细胞的Helper亚类和Suppressor亚类的绝对浓度(个数/升)。

实验的结果如图5和图6所示。

图5是白细胞三分类分析的散点图，基于前向散射光和侧向散射光的探测，左上分群＝单核细胞，左中分群＝淋巴细胞，左下分群＝红细胞碎片，右分群＝嗜中性粒细胞+嗜酸性粒细胞+嗜碱性粒细胞。其中，淋巴细胞被分出。

图6是三色荧光散点图，FL1＝CD4-FITC，FL2＝CD8-PE，FL3＝CD3-PC5。

FL1-FL3图中，CD3+CD4+分群(右上)为T-淋巴细胞中的Helper亚类，

FL2-FL3图中，CD3+CD8+分群(右上)为T-淋巴细胞中的Suppressor亚类。

实例4：小批量的全血样本中的T淋巴细胞的Suppressor亚类的绝对计数分析(个数/升)。

即需要用CD3和CD8单克隆抗体对全血样本进行标记，求得Suppressor亚类占淋巴细胞的比例；并需要进行溶血和细胞分类反应，求得淋巴细胞的绝对浓度。

实验方案：采用某商业抗体套装B(CD3和CD8单抗分别封装)进行标记孵育反应，参与反应的全血样本用量为100uL，CD3单抗的用量为15uL，CD8单抗的用量为15uL，反应时间为15分钟。

采用某商业试剂进行溶血和细胞分类反应，参与反应的样本用量为25uL，试剂的用量为1mL，反应时间为10分钟。

实验操作者在操作控制系统的人机交互界面上设定参与反应的样本和试剂的用量、反应时间、加注过程、以及每次分析的量，系统控制装置自动化地精确地控制反应和分析的整个过程。

光学系统利用一个前向散射光探测器、一个侧向散射光探测器和二个荧光探测器捕获信号。

待测样本盛放于试管中，由人工混匀，由样本进样装置送入。

样本吸取针装置带动样本吸取针到达样本进样的位置，精确吸取定量的待测样本；然后移动并加入样品反应杯，精确定量的试剂由管路系统分别引入反应杯，与样本混匀，进行溶血和细胞分类反应。当设定的溶血和细胞分类反应的反应时间到达时，反应后的待测样本被送入流式细胞分析系统进行检测，获得淋巴细胞占白细胞的比例(％)。由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此系统能进而求出白细胞和淋巴细胞的绝对浓度(个数/升)，这些信息对以后的反应或计算是有用的。

实验操作者将一次标记孵育反应用的抗体标记物精确计量并加入微孔板中，然后装入标记反应池中。这样，可以节约使用标记物试剂，而且标记孵育反应可在此容器中直接进行，而不用由机器吸取标记物再加入标记反应杯中。特别地，对于标记物与待标记物的比例需要优化的实验，加入的抗体标记物的数量是根据之前测得的白细胞的绝对浓度而自适应地调整的，实现了标记物与待标记物的最优反应比例。

待测样本混匀后送入。样本由样本吸取针装置加入已装有抗体标记物的标记反应杯中，与抗体进行标记孵育反应。

标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应杯，与试剂进行反应；然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得的T淋巴细胞的Suppressor亚类占淋巴细胞的比例。根据之前获得的淋巴细胞的绝对浓度，系统能进而求出T淋巴细胞的Suppressor亚类的绝对浓度(个数/升)。

对于上述实验操作，可选地，实验操作者可将一次标记孵育反应需要的抗体标记物精确计量并加入微量离心管，然后将此微量离心管装入试剂贮存池中。样本由样本吸取针装置加入已装有抗体标记物的试剂贮存容器中，与抗体进行标记孵育反应。

对于标记物与待标记物的比例需要优化的实验，也可根据之前测得的某些目标物的绝对计数或浓度信息，对样本进行稀释或调整加入样本的数量，实现标记物与待标记物的最优反应比例。

尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本发明，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本发明不限于上述实施方式。

那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措词“一个”不排除复数。在本发明的实际应用中，一个零部件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。

Claims (12)

1.一种用于样品处理和微粒分析的装置，其特征在于：所述装置包括

I.样本处理系统，其中包含：

a.样品反应池，其中设有固定式的反应杯；参与反应的试剂由管路系统引入反应杯，反应杯由管路系统与流式细胞分析系统相连；可进行自动化的精确控制的各种反应或稀释等用，包括快速地进行白细胞三分类或五分类分析，得到白细胞或淋巴细胞等的绝对浓度信息；

b.标记反应池，其中设有标记反应杯；标记反应杯是可更换式的，容器的形式可以是多样的，如微孔板、微量离心管或其他容器；标记反应杯或是固定式的；

c.试剂贮存池，其中可放置贮存试剂的容器，容器是可更换式的，容器的形式可以是多样的，如微量离心管或定制的其他容器；可设有移动或转动机构，实现吸取针对多个试剂贮存容器的二维定位；

d.样本吸取针装置，它可带动样本吸取针移动，样本吸取针用于吸取和加注样本或试剂；其中设有自带的吸取针清洗和风干装置，并可带有瓶盖穿刺机构；

e.试剂吸取针装置，它可带动试剂吸取针移动，试剂吸取针用于吸取和加注试剂或样本；其中设有自带的吸取针风干装置；

f.吸取针清洗站，用来清洗试剂吸取针的外壁和内壁；

g.样本进样装置，待测样本、或样本和试剂的混合物盛放于试管或其他容器中，由人工或自动化的机构混匀后送入；

这里，样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置在一维方向排列；样本吸取针和试剂吸取针沿共同的一维导轨横向运动，可相对于样品反应池、标记反应池、试剂贮存池、吸取针清洗站和样本进样装置进行定位，进行样本和试剂的吸取和加注，并可供系统在需要时灵活地分配使用；

II.流式细胞分析系统，其中包含：流路子系统、光学子系统、信号处理子系统和信息处理子系统；在流路子系统中采用精密注射器等手段对参与反应的样本和试剂的用量，以及每次分析的量进行精确计量，因此除了可以获得各种待测目标物的比例和计数的信息，还可计算出某些待测目标物的绝对浓度；

III.操作控制系统，其中包含：人机交互界面和系统控制装置；人机交互界面除用于显示实验结果和提示信息，操作者可根据实验需要，输入控制反应过程的各种参数。系统控制装置根据反应参数的设置，自动化地精确地控制各个反应和分析的整个过程。

2.根据权利要求1所述的用于样品处理和微粒分析的装置，其特征在于：所述装置的样本处理系统中的标记反应池可设有移动机构，其移动方向与吸取针的横向移动方向垂直；二者配合移动，吸取针可实现对标记反应杯的二维定位；而且此移动机构可用来自动装入可更换式的标记反应杯。

3.根据权利要求1所述的用于样品处理和微粒分析的装置，其特征在于：所述装置的样本处理系统中的试剂吸取针装置可用来将标记反应杯或试剂贮存容器中的待测样本、或样本和试剂的混合物直接引入流式细胞分析系统进行分析。

4.一种采用权利要求1～3中任意一项所述的装置，用于样品处理和微粒分析的方法，其特征在于：在可更换式的标记反应杯中可事先加入样本、或试剂、或样本和试剂的混合物，然后装入标记反应池，供系统使用，包括各种反应或分析。

5.一种采用权利要求1～4中任意一项所述的装置和方法，用于样品处理和微粒分析的方法，其特征在于：操作者可根据不同的样本和实验项目需要，设定不同的反应控制参数，如标记孵育反应和细胞分类反应等过程的反应时间、参与反应的样本和试剂的用量以及加注过程、以及每次分析的量等，由本发明的装置中的操作控制系统的人机交互界面送入系统控制装置。系统控制装置根据反应参数的设置，自动化地精确地控制各个反应和分析的整个过程。

6.一种采用权利要求1～5中任意一项所述的装置和方法，用于样品处理和微粒分析的方法，其特征在于：实验可按下述操作步骤进行：

待测样本混匀后送入，样本由样本吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应或稀释，然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种待测目标物的比例和计数的信息。由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此能进而求出某些待测目标物的绝对浓度，包括白细胞三分类或五分类分析、淋巴细胞的绝对浓度等。

7.一种采用权利要求1～5中任意一项所述的装置和方法，用于样品处理和微粒分析的方法，其特征在于：实验可按下述操作步骤进行：

a.在分析测试前，将贮存试剂的容器装入试剂贮存池中，试剂的种类和数量按实验的需要确定；

b.实验开始，被测样本混匀后送入；

c.样本由样本吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应。然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得各种目标物的比例和计数的信息；由于参与反应的样本和试剂的量，以及每次分析的量都是精确计量的，因此能进而求出某些目标物的绝对浓度，包括白细胞或淋巴细胞的绝对浓度，这些信息对以后的反应或计算是有用的；

d.样本由样本吸取针装置加入标记反应杯中；之后，样本吸取针装置可去处理下一个样本；

e.试剂吸取针装置从试剂贮存池中吸取一定量的试剂，加入标记反应杯，与样本进行标记孵育反应；特别地，对于标记物与待标记物的比例需要优化的实验，加入的试剂的数量是根据之前测得的某些目标物的绝对计数或浓度信息而自适应地调整的，实现了标记物与待标记物的最优反应比例；

f.标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应；然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得待测目标物的比例和计数的信息。根据之前获得的一些绝对浓度信息，系统能进而求出待测目标物的绝对浓度，包括T淋巴细胞的Helper亚类的绝对浓度。

8.一种采用权利要求1～5中任意一项所述的装置和方法，用于样品处理和微粒分析的方法，其特征在于：实验可按下述操作步骤进行：

a.在分析测试前，将贮存试剂的容器装入试剂贮存池中。试剂的种类和数量按实验的需要确定。

b.实验开始，被测样本混匀后送入。

c.样本由样本吸取针装置加入标记反应杯中；之后，样本吸取针装置可去处理下一个样本；

d.试剂吸取针装置从试剂贮存池中吸取一定量的试剂，加入标记反应杯，与样本进行标记孵育反应；这里，进行反应的样本和试剂的量是预设的；

e.标记孵育反应完成后，被标记的样本由吸取针装置加入样品反应池，与试剂进行反应。然后送入流式细胞分析系统进行检测，获得待测目标物的比例和计数的信息。

9.一种采用权利要求1～8中任意一项所述的装置和方法，用于样品处理和微粒分析的方法，其特征在于：在可更换式的标记反应杯中可事先加入一次标记孵育反应用的试剂，然后装入标记反应池，则系统可按设定的流程将被测样本加入此标记反应杯中，进行标记孵育反应以及下一步操作。

10.一种采用权利要求1～8中任意一项所述的装置和方法，用于样品处理和微粒分析的方法，其特征在于：在小型的可更换式的试剂贮存容器中可事先加入一次标记孵育反应用的试剂，然后装入试剂贮存池，则系统可按设定的流程将被测样本加入此试剂贮存容器中，进行标记孵育反应以及下一步操作。

11.根据权利要求1～10中任意一项所述的用于样品处理和微粒分析的装置和方法，其特征在于：被测的样本是人或其他生物的全血.、血清或各种体液等物质；进行标记孵育反应用的试剂包括特异性的抗体或染料等，也包括各种人造微球，这些微球携带或包被标记物，用于特异性地识别和结合溶于人或其他生物的全血、血清或各种体液等物质中的各种成分；因此，本发明的装置和方法不仅可以分析各种细胞或微粒，还可以结合微球和标记物的技术，分析各种可溶性成分。

12.根据权利要求1～11中任意一项所述的用于样品处理和微粒分析的装置和方法，其特征在于：所述的装置中的光学子系统中，光学探测装置在前向配置了两个角度的散射光探测器，在侧向配置了一个侧向散射光探测器和三个荧光探测器，这样可以适应常规的白细胞三分类或五分类分析的需要，而且能够适应白细胞三分类和淋巴细胞亚群的同时分析，系统可进行单平台的淋巴细胞亚群绝对计数分析。

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