CN105352875A - 一种无标记肿瘤细胞检测诊断装置及其检测诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无标记肿瘤细胞检测诊断装置，设有激光光源(1)和超声探头(5)，在所述的激光光源(1)和超声探头(5)之间，设有单细胞微流管(4)。本发明还公开了该检测诊断装置的检测诊断方法。采用上述技术方案，可以快速、定量地检测肿瘤细胞，能实现早期发现检测肿瘤细胞，对提高肿瘤疾病的治愈率具有重要意义；实现无标记细胞检测，检测结果更加准确，便捷；为肿瘤细胞的转移、复发预后的治疗带来了方便；设备结构简单、方便操作、微创、安全性高。
Description
技术领域
本发明属于基础医学科学研究和临床医学检测诊断仪器设备的技术领域。更具体地，本发明涉及一种无标记肿瘤细胞检测诊断装置。另外，本发明还提供了应用于该检测诊断装置的检测诊断方法。
背景技术
肿瘤细胞是死亡率最高的一种皮肤癌，约占所有皮肤癌死亡患者的三分之二左右，它具有恶性程度高、转移较快、危害性大的特点，往往在医生做出诊断之前，癌细胞已扩散到病人全身。近几十年来，全球肿瘤细胞的发病率和死亡率以每年3％-5％的速度急速增长，
我国虽属肿瘤细胞低发区，但近年来发病率高达每10年增加两倍，对人们的物质生活与精神生活造成了很大的负担。
恶性肿瘤细胞由异常黑素细胞过度增生引发，具有易转移、生长迅速、恶性程度高和预后不良等特点，是皮肤癌中最致命的一种，占皮肤肿瘤死亡病例的极大部分。恶性肿瘤细胞是一种常见的且发病率正不断增加的皮肤癌症，据统计，仅在美国，每年就有25000个恶性黑素瘤新增病例，死亡约6000人。
我国虽属肿瘤细胞的低发区，但近年来发病率却以3％-8％逐年增长。肿瘤细胞危险性大，其早期诊断对其治愈率具有重要意义。
研究表明：若早期对肿瘤细胞及时发现、及时治疗，患者生存率可达60％-80％。当肿瘤细胞被早期诊断并被外科切除之后，患者存活5年的几率可达95％。因此，肿瘤细胞的早期检测显得非常重要。
目前，对肿瘤细胞的诊断多依靠医生的经验判断，比如美国国立癌症研究所提出“ABCD”早期诊断的方法：
A代表“asymmetry(不对称性)”，普通痣呈圆形或卵圆形，将其一分为二，两半对称；恶性肿瘤细胞常不规则，两半不对称；
B代表“border(边缘)”，普通痣边缘规则光滑完整，与周围皮肤分界清楚，而恶性肿瘤细胞边缘参差不齐，多呈锯齿状；
C代表“color(颜色)”，普通痣为棕黄色、棕色或黑色，而恶性肿瘤细胞常在棕黄色或棕褐色基础上参杂红色、白色、蓝色等多种颜色；
D代表“diameter(直径)”，普通痣多＞5mm，恶性肿瘤细胞常＜5mm。
由于目前的诊断手段仅仅依靠医生的经验，无法实现早期定量检测，患者一般就诊时往往为时已晚，治疗效果极不满意。如何实现肿瘤细胞早期定量检测成了一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其目的是实现肿瘤细胞早期、快速、定量准确检测，同时对肿瘤细胞进行分离、捕获。。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，设有激光光源和超声探头，在所述的激光光源和超声探头之间，设有单细胞微流管。
在所述的单细胞微流管的端口处设有细胞分离、捕获微流控芯片。
所述的细胞分离、捕获微流控芯片上刻蚀微结构；或者所述的细胞分离、捕获微流控芯片上集成具有过滤功能的微腔体阵列；或者在所述的细胞分离、捕获微流控芯片上设置磁场。
所述的激光光源发出的激光通过激光柱透镜和光阑，将光斑聚焦到单细胞微流管内的一点。
所述的激光光源的激光器，其波长为1064nm；或者为808nm；或者为飞秒激光。
所述的激光器的类型是固体激光器、半导体激光器、气体激光器、光纤激光器以及染料激光器中的一种。
所述的超声探头的信号线与计算机数据处理系统连接。
所述的超声探头是单晶纵波直探头、双晶纵波直探头、单晶横波斜探头、双晶横波斜探头、周向曲率探头、径向曲率探头、点聚焦探头、线聚焦表面波探头中的一种。
所述的超声探头的频率范围为1-100MHz。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了应用于以上所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置的检测诊断方法，其技术方案是：
所述的激光光源发出的激光通过激光柱透镜和光阑后光斑聚焦到单细胞微流管内；当血流中的肿瘤细胞通过激光在该单细胞微流管的聚焦点(视窗)时，经过的肿瘤细胞被激光照射迅速膨胀发出超声信号；
肿瘤细胞发出的超声信号被超声探头检测到；所述的超声探头检测到超声信号后传输给计算机数据处理系统；
计算机数据处理系统对检测到的肿瘤细胞的超声信号进行处理并对单位时间(比如每分钟)通过激光在该血管的聚焦点(视窗)的细胞数目进行定量分析(计数)；计算机数据处理系统将有效保留肿瘤细胞产生的频段信号，滤掉其它波段的噪声信号；最后将检测结果显示在显示器上。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：
1、可以快速、定量地检测肿瘤细胞，能实现早期发现检测肿瘤细胞，对提高肿瘤疾病的治愈率具有重要意义；
2、实现无标记细胞检测，去掉了细胞染色、固定等一系列化学处理过程，保留了细胞的原始特征，检测结果更加准确，便捷；
3、为肿瘤细胞转移研究和临床前应用提供了一个新的检测手段；
4、为肿瘤细胞的数量统计提供了便利，为肿瘤细胞的转移、复发预后的治疗带来了方便；
5、该设备结构简单、方便操作、微创、安全性高；
6、设备中的微流控芯片可以实现细胞的分离，捕获对细胞的培养、活性检验、胞内外物质分析、基于细胞水平的药物筛选等研究具有广泛的应用前景；
7、采用液晶显示器，具有显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻以及功耗低等优点。
附图说明
附图内容及图中的标记简要说明如下：
图1为本发明的无标记肿瘤细胞检测诊断装置的示意图
附图标记：
1、激光光源，2、柱透镜，3、光阑，4、单细胞微流管，5、超声探头，6、计算机数据处理系统，7、细胞分离、捕获微流控芯片。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示的本发明的结构，为一种无标记肿瘤细胞检测诊断装置。本发明还涉及肿瘤细胞检测诊断方法，尤其是一种可早期定量检测和诊断肿瘤细胞的方法与装置，该方法可实现肿瘤细胞的早期快速检测，以及实现细胞分离、捕获，同时对肿瘤细胞转移的研究与临床治疗具有重要的意义和应用前景。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现肿瘤细胞早期、快速、定量准确检测的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1所示，本发明的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，设有激光光源1和超声探头5，在所述的激光光源1和超声探头5之间，设有单细胞微流管4。
在单细胞微流管的端口出设有细胞分离、捕获微流控芯片7。
所述的细胞分离、捕获微流控芯片7上刻蚀微结构；或者所述的细胞分离、捕获微流控芯片7上集成具有过滤功能的微腔体阵列；或者在所述的细胞分离、捕获微流控芯片7上设置磁场。
所述的激光光源1发出的激光通过激光柱透镜2和光阑3，将光斑聚焦到单细胞微流管4内的一点。
该柱透镜可以为单个柱透镜也可以为透镜组组成，光阑为可调光阑。激光光源发出的激光通过激光柱透镜和光阑后将光斑整形为条型或其它形状的光斑。
当血流中的肿瘤细胞通过激光在该单细胞微流管的聚焦点(视窗)时，经过的肿瘤细胞被激光照射迅速膨胀发出超声信号。该单细胞微流管也可以为各种细胞微通道。
研究表明，肿瘤细胞的光声信号异于正常细胞，在特定波长激光照射时具有高于正常细胞的吸收能力而产生较强的超声信号。
利用这种原理，本发明提供了上述无标记肿瘤细胞检测诊断装置。该装置通过柱面镜、光阑，将从激光光源发出的激光聚焦到单细胞微流管内，该单细胞微流管只允许血流单细胞通过。肿瘤细胞发出的超声信号被放置在单细胞微流管附近的超声探头5探测到，超声探头5将探测到的超声信号传递到计算机数据处理系统6内，计算机数据处理系统6对检测到的信号进行处理并对单位时间(比如每分钟)通过激光在该血管的聚焦点(视窗)的细胞数目进行定量分析(计数)，显示在显示器上。
所述的激光光源1可以包含多种波长的激光器，激光器的波长可以为1064nm、808nm、飞秒激光等不同的波长。
所述的激光器的类型可以是固体激光器、半导体激光器、气体激光器、光纤激光器以及染料激光器等类型。
所述的超声探头5的信号线与计算机数据处理系统6连接。
所述的超声探头5可以为单晶纵波直探头双晶纵波直探头、单晶横波斜探头、双晶横波斜探头、周向曲率探头、径向曲率探头、点聚焦探头、线聚焦表面波探头等型号探头。
所述的超声探头5的频率范围为1-100MHz，以及其它频段。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了应用于以上所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置的检测诊断方法，其技术方案是：
所述的激光光源1发出的激光通过激光柱透镜2和光阑3后光斑聚焦到单细胞微流管4内；当血流中的肿瘤细胞通过激光在该单细胞微流管4的聚焦点(视窗)时，经过的肿瘤细胞被激光照射迅速膨胀发出超声信号；
肿瘤细胞发出的超声信号被超声探头5检测到；所述的超声探头5检测到超声信号后传输给计算机数据处理系统6；
计算机数据处理系统6对检测到的肿瘤细胞的超声信号进行处理并对单位时间(比如每分钟)通过激光在该血管的聚焦点(视窗)的细胞数目进行定量分析(计数)；计算机数据处理系统6将有效保留肿瘤细胞产生的频段信号，滤掉其它波段的噪声信号；最后将检测结果显示在显示器上。
该计算机数据处理系统为所有超声信号处理系统。
本发明的应用实例：
在该系统中安装了1064nm激光器、该激光器为脉冲激光器，激光器的单脉冲能量为20uj；激光器为固体激光器，激光器的光束通过柱透镜聚焦，柱透镜为双凸透镜，焦距为300mm；光栅为可调光栅，最后调制到1mm；经过聚焦后的激光光斑聚焦到单细胞微流管的中心部位，单细胞微流管采用的是单细胞鞘液管，计算机数据处理系统采用的是利用MATLAB软件编制的计数程序。
利用上述装置，本发明实现了对鞘液管内血流中肿瘤细胞的定量检测，细胞定量计数分析，实验得到了很好的效果，达到了预期目标。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的检测诊断装置设有激光光源(1)和超声探头(5)，在所述的激光光源(1)和超声探头(5)之间，设有单细胞微流管(4)。
2.按照权利要求1所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：在所述的单细胞微流管(4)的端口处设有细胞分离、捕获微流控芯片(7)。
3.按照权利要求2所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的细胞分离、捕获微流控芯片(7)上刻蚀微结构；或者所述的细胞分离、捕获微流控芯片(7)上集成具有过滤功能的微腔体阵列；或者在所述的细胞分离、捕获微流控芯片(7)上设置磁场。
4.按照权利要求1所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的激光光源(1)发出的激光通过激光柱透镜(2)和光阑(3)，将光斑聚焦到单细胞微流管(4)内的一点。
5.按照权利要求4所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的激光光源(1)的激光器，其波长为1064nm；或者为808nm；或者为飞秒激光。
6.按照权利要求3所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的激光器的类型是固体激光器、半导体激光器、气体激光器、光纤激光器以及染料激光器中的一种。
7.按照权利要求1所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的超声探头(5)的信号线与计算机数据处理系统(6)连接。
8.按照权利要求1所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的超声探头(5)是单晶纵波直探头、双晶纵波直探头、单晶横波斜探头、双晶横波斜探头、周向曲率探头、径向曲率探头、点聚焦探头、线聚焦表面波探头中的一种。
9.按照权利要求1所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置，其特征在于：所述的超声探头(5)的频率范围为1-100MHz。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的无标记肿瘤细胞检测诊断装置的检测诊断方法，其特征在于：
所述的激光光源(1)发出的激光通过激光柱透镜(2)和光阑(3)后光斑聚焦到单细胞微流管(4)内；当血流中的肿瘤细胞通过激光在该单细胞微流管(4)的聚焦点时，经过的肿瘤细胞被激光照射迅速膨胀发出超声信号；
肿瘤细胞发出的超声信号被超声探头(5)检测到；所述的超声探头(5)检测到超声信号后传输给计算机数据处理系统(6)；
计算机数据处理系统(6)对检测到的肿瘤细胞的超声信号进行处理并对单位时间通过激光在该血管的聚焦点的细胞数目进行定量分析；计算机数据处理系统(6)将有效保留肿瘤细胞产生的频段信号，滤掉其它波段的噪声信号；最后将检测结果显示在显示器上。
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Application publication date: 20160224 Assignee: Wuhu Dahui Biotechnology Co., Ltd. Assignor: Zhou Hui Contract record no.: 2017340000017 Denomination of invention: Unmarked tumor cell detecting and diagnosing device and detecting and diagnosing method thereof License type: Exclusive License Record date: 20170417 |
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