CN105420091B - 激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置及检测方法，装置包括激光光源、激光反射镜、柱透镜、荧光反射镜、光电倍增管、数据处理系统，所述光电倍增管与数据处理系统相连，还包括显微镜和用于固定活体的载物台，所述激光光源、激光反射镜、柱透镜、显微镜形成将激光聚焦到载物台上活体的血管上的聚焦系统，所述荧光反射镜和光电倍增管形成收集血管中靶细胞发出荧光的收集系统。激光光源聚焦成条状，打在活体的一根血管上；当该血管中有荧光分子标记的靶细胞通过激光聚焦的血管时，靶细胞产生的荧光通过荧光反射镜反射被光电倍增管收集，而后通过数据处理系统对检测到信号进行处理。可对活体循环细胞进行检测，检测准确度高。

Description

激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及细胞检测技术领域，尤其是涉及一种激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置及检测方法。

背景技术

世界卫生组织不久前在总部法国里昂发表了《2014年世界癌症报告》。据该报告显示，全球癌症负担目前正在以迅猛的速度增长，平均每8个死亡病例中就有1人死于癌症，2012年全球有820万人死于癌症，新增癌症病例达到1400万。报告预测，到2025年，全球每年新增患癌病例将增至1900万，到2030年将增至2200万，到2035年将增至2400万，即20年时间将增加近五成。

癌症已经对人类健康造成了极大的威胁，而研究表明大多数的癌症患者死于转移性癌，而非原发性癌，肿瘤的转移是导致癌症病人死亡的主要原因。早在1869年，澳大利亚籍医生Thomas Ashworth首次在癌症患者的血液样品中观察到循环肿瘤细胞。在转移过程中，原发部位的肿瘤细胞脱落，侵袭进入血液或淋巴等循环系统，其中具有高度转移潜能的肿瘤细胞在循环系统中存活下来，成为循环肿瘤细胞。循环肿瘤细胞在循环系统中不断流动，扩散到远端器官滞留或归巢后，形成转移复发。循环肿瘤细胞是肿瘤发生远处转移的必经步骤，因此在外周血中检测到肿瘤细胞预示着可能会发生肿瘤转移。因此，循环肿瘤细胞的检测对于体外早期诊断，化疗药物的快速评估，肿瘤复发的检测等具有重要的意义。

传统的检测循环肿瘤细胞的方法主要有：a.免疫细胞化学；这一检测方法基于抗原抗体结合反应的原理，利用单克隆抗体与特异的肿瘤标记物结合，并通过酶与底物反应显色来判断肿瘤细胞的存在。b.多聚酶链反应；该方法的原理是特异性扩增出肿瘤细胞中因癌基因、抑癌基因突变或染色体重排而产生的DNA异常。c.流式细胞术，血细胞计数器；这些方法具有灵敏度高，特异性强的优点。但是，由于它们都是抽样检测。而且，抽样检测只能获得某个时间点，少部分血量的数据，而研究表明循环肿瘤细胞的释放可能是间歇性的，且循环中的肿瘤细胞经常成群活动，因此单点时间的采样可能产生一定的误差。而且每次分离准备血样很耗时间，对于一些不正常细胞，比如循环肿瘤细胞在循环系统中很罕见，分离少量的血液样品进行分析的话灵敏度非常低，可能根本就检测不到，难以在早期阶段检测到疾病。抽样检测脱离了细胞的生长环境，其检测结果的可信度不高，不能定量、实时、在体对细胞进行计数。

发明内容

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置及检测方法，其可对活体循环细胞进行检测，检测准确度高。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，包括激光光源、激光反射镜、柱透镜、荧光反射镜、光电倍增管、数据处理系统，所述光电倍增管与数据处理系统相连，还包括显微镜和用于固定活体的载物台，所述激光光源、激光反射镜、柱透镜、显微镜形成将激光聚焦到载物台上活体的血管上的聚焦系统，所述荧光反射镜和光电倍增管形成收集血管中靶细胞发出荧光的收集系统。

进一步的，所述激光光源的类型可以为固定激光器、或半导体激光器、或气体激光器、或光纤激光器、或染料激光器，发出的激光波长可为488nm、或561nm、或632nm。

所述聚焦系统还包括狭缝，所述狭缝设在柱透镜和显微镜之间。

所述收集系统还包括设在荧光反射镜和光电倍增管之间的柱透镜和狭缝，狭缝位于柱透镜和光电倍增管之间。

所述显微镜可为显微物镜或倒置物镜。

所述载物台为三维可调节载物台。

所述光电倍增管可以为直线聚焦型、或环状聚焦型、或百叶窗非聚焦型、或盒式非聚焦型。

所述激光光源为不同波长的一组激光光源。

所述狭缝为可调狭缝。

一种活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测方法，将活体固定在载物台上；激光光源发出的激光通过激光反射镜、柱透镜、狭缝以及显微镜聚焦成条状，打在活体的一根血管上；当该血管中有荧光分子标记的靶细胞通过激光聚焦的血管时，靶细胞产生的荧光通过荧光反射镜反射被光电倍增管收集，光电倍增管将收集到的荧光信号转换成电信号，而后通过数据处理系统对检测到信号进行处理。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、该装置可收集活体内的流动细胞的信息，而不需要像以往的技术那样要抽取血样，减少了环境及血液分离过程可能给试验造成的影响；

2、该装置可以做到长时间﹑连续地对同一活体循环系统内的被标记细胞进行监测，不需要为提取数据而抽血或杀死动物，在同一动物体内得到的长时程数据，可以有效降低因不同动物个体差异带来的误差；

3、该装置可以实时监测小动物或人体循环系统内某个(某些)靶细胞群体(如循环肿瘤细胞、血细胞、淋巴细胞及血液中其它细胞)的存在并可以进行定量分析；

4、该装置可广泛应用于免疫学、血液学、肿瘤学、细胞生物学、细胞遗传学、生物化学等临床医学和基础医学研究领域；

5、该装置结构简单、方便操作、微创、安全性高；

6、采用小波滤波处理信号，提高了数据分析的准确性和运算速度，实现数据分析的实时全自动化分析。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明检测装置结构示意图。

图中：A、激光光源

B、激光反射镜

C、柱透镜Ⅰ

D、狭缝Ⅰ

E、显微物镜

F、载物台

G、荧光反射镜

H、柱透镜Ⅱ

I、狭缝Ⅱ

L、光电倍增管

M、数据处理系统

N、显示系统。

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。

如图1所示，该激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，包括激光光源A、激光反射镜B、柱透镜、荧光反射镜G、光电倍增管L、数据处理系统M、狭缝、显微镜和用于固定活体的载物台F；其中，柱透镜有两个，分别为柱透镜ⅠC和柱透镜ⅡH；狭缝有两个，分别为狭缝ⅠD和狭缝ⅡI；光电倍增管L与数据处理系统M相连，数据处理系统M连有显示系统N。

激光光源A、激光反射镜B、柱透镜ⅠC、狭缝ⅠD、显微镜形成将激光聚焦到载物台上活体的血管上的聚焦系统，将从激光光源发出的激光依次通过激光反射镜、柱透镜Ⅰ、狭缝Ⅰ后光斑由原来的圆形光斑整形为条形光斑；再通过显微镜聚焦后打到载物台上活体的血管上。其中，显微镜可为显微物镜E或倒置物镜。

荧光反射镜G和光电倍增管形成收集血管中靶细胞发出荧光的收集系统，收集系统还包括设在荧光反射镜和光电倍增管之间的柱透镜Ⅱ和狭缝Ⅱ，狭缝Ⅱ位于柱透镜Ⅱ和光电倍增管之间。打到血管上激光，使血管中有荧光分子标记的靶细胞(如循环肿瘤细胞、血细胞、淋巴细胞及血液中其它细胞)，产生荧光信号，通过荧光反射镜、柱透镜Ⅱ、狭缝Ⅱ后被光电倍增管收集。

激光光源A的类型可以为固定激光器、或半导体激光器、或气体激光器、或光纤激光器、或染料激光器，发出的激光波长可为488nm、或561nm、或632nm。激光光源发出的激光通过激光反射镜、柱透镜Ⅰ和狭缝Ⅰ后光斑由原来的圆形光斑整形为条形光斑及其它形状的满足不同血管的光斑。激光反射镜为对应激光波长的反射镜，柱透镜可以为单个柱透镜，也可以为透镜组组成，两个狭缝为可调狭缝。

荧光反射镜G能透过激光且反射荧光；另外，光电倍增管可以为直线聚焦型、或环状聚焦型、或百叶窗非聚焦型、或盒式非聚焦型。

激光光源A为不同波长的一组激光光源，可以发出不同波长的激光；载物台为三维可调节载物台，可以进行三维位置调节，方便将激光聚焦在活体(可以为人体或小动物)耳朵上的血管。

数据处理系统采用小波滤波处理信号(如：阈值法和小波波包法)，利用信号本身具有的数据特性进行分析，提高数据分析的准确性和运算速度，实现数据分析的实时全自动化分析。

下面通过具体实施例对本发明具体说明：

样机中安装了488nm、561nm、632nm三种不同波长的激光光源，激光功率分别为20mw、20mw、40mw，激光器均为固体激光器，通过激光反射镜将三种不同波长的激光反射到同一个直线上，该激光反射镜采用的是二色分光镜；通过柱透镜Ⅰ和狭缝Ⅰ将激光器发出的圆形光斑整形为条状光斑，通过显微物镜聚焦在小动物耳朵处的血管上，显微物镜选用的40倍倒置物镜，小动物(如老鼠)放置在载物台上，载物台为三维调节载物台，可以进行三维调节，方便将激光聚焦在小动物耳朵上血管，从小动物耳朵激发出的荧光信号通过荧光反射镜和柱透镜Ⅱ、狭缝Ⅱ后进去光电倍增管，该处的荧光反射镜采用的二色分镜，数据处理系统采用的是微电流放大器，显示系统采用的普通电脑LED显示屏，利用上述装置实现了对小动物体内循环荧光标记细胞的实时监测。定量计数分析，实验得到了很好的效果，达到了预期目标。

利用该装置对活体肿瘤细胞检测方法，将活体固定在载物台上；激光光源发出的激光通过激光反射镜、柱透镜Ⅰ、狭缝Ⅰ以及显微物镜聚焦成条状，打在活体的一根血管(大约50微米左右)上；当该血管中有荧光分子标记的靶细胞通过激光聚焦的血管时，靶细胞产生的荧光通过荧光反射镜、柱透镜Ⅱ、狭缝Ⅱ传到光电倍增管中，被光电倍增管收集，光电倍增管将收集到的荧光信号转换成电信号，而后通过数据处理系统对检测到信号进行处理对单位时间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，显示在显示器上。可对活体循环细胞进行检测，检测准确度高。

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 (6)

1.一种激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，包括激光光源、激光反射镜、柱透镜、荧光反射镜、光电倍增管、数据处理系统，所述光电倍增管与数据处理系统相连，其特征在于：还包括显微镜和用于固定活体的载物台，所述激光光源、激光反射镜、柱透镜、显微镜形成将激光聚焦到载物台上活体的血管上的聚焦系统，所述荧光反射镜和光电倍增管形成收集血管中靶细胞发出荧光的收集系统；所述聚焦系统还包括狭缝，所述狭缝设在柱透镜和显微镜之间；所述收集系统还包括设在荧光反射镜和光电倍增管之间的柱透镜和狭缝，狭缝位于柱透镜和光电倍增管之间；所述狭缝为可调狭缝。

2.如权利要求1所述激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，其特征在于：所述激光光源的类型可以为固定激光器、或半导体激光器、或气体激光器、或光纤激光器、或染料激光器，发出的激光波长可为488nm、或561nm、或632nm。

3.如权利要求1所述激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，其特征在于：所述显微镜可为显微物镜或倒置物镜。

4.如权利要求1所述激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，其特征在于：所述载物台为三维可调节载物台。

5.如权利要求1所述激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，其特征在于：所述光电倍增管可以为直线聚焦型、或环状聚焦型、或百叶窗非聚焦型、或盒式非聚焦型。

6.如权利要求1所述激光活体肿瘤细胞或其它病理细胞检测装置，其特征在于：所述激光光源为不同波长的一组激光光源。