CN106198361A - Cd4+t淋巴细胞自动计数检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明目的在于设计一种用于对血液样本中CD4+T淋巴细胞进行自动检测计数的系统。该系统包括微流控芯片、微型电机运动模块和细胞检测模块，通过微型电机运动模块与微流控芯片之间的相互配合，依次完成细胞捕获、废液处理、纸条吸附等过程，配合细胞检测模块对纸条进行扫描检测，从而实现CD4+T淋巴细胞的捕获、分离和检测的一体化操作。
Description
技术领域
本发明涉及生命医学检测、诊断领域，尤其涉及一种用于检测血液内CD4+T淋巴细胞的微流控芯片及计数检测装置。
背景技术
CD4+T淋巴细胞是人体免疫缺陷病毒(HIV)的主要感染细胞,慢性HIV感染者逐渐耗尽CD4+T淋巴细胞，使免疫系统变弱，导致获得性免疫缺陷综合症(AIDS)。通过对HIV病毒携带者的CD4+T淋巴细胞数量进行计数检测，一方面可以实现HIV病程的长期监测，另一方面可以指导艾滋病的抗病毒治疗。传统检测方法中，往往需要依靠大型的流式细胞仪，其价格昂贵、检测过程复杂、检测成本高、检测时间长且效率低，不利于该诊断方法的各类临床应用。
为实现简单、便捷、低成本，且对医疗环境及操作人员要求较低的CD4+T淋巴细胞计数检测，依靠全自动的样品处理及检测平台，如微流控芯片技术，研制新型的CD4+T淋巴细胞计数检测方法及装置，对于推广普及艾滋病抗病毒治疗所需的CD4+T淋巴细胞周期性监测，实现低成本、现场快速检测，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明目的在于设计一种用于对血液样本中CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置，该装置包括微流控芯片、微型电机运动模块和细胞检测模块，通过微型电机运动模块与微流控芯片之间的相互配合，依次完成细胞捕获、废液处理、纸条吸附等过程，配合细胞检测模块对纸条进行扫描检测，从而实现CD4+T淋巴细胞的捕获、分离和检测流程一体化操作。
微型电机运动模块包括底座1、直线电机2、直线电机固定架3、光栅4、光电开关5、光电开关固定座6、直线电机运动滑块7、直线电机导轨8、废液垫9、检测纸条10、弹簧压片11、卡条12、卡条托盘13、弹性膜片一14、弹性膜片二15。
直线电机2通过直线电机固定架3安装在底座1上，光栅4安装在卡条托盘13底部，光电开关5安装在光电开关固定座6上，直线电机2的输出轴与卡条托盘13连接，直线电机运动滑块7嵌在直线电机导轨8上，直线电机导轨8是固定的，直线电机运动滑块7能够沿直线电机导轨8滑动。
卡条托盘13安装在直线电机运动滑块7顶部，卡条12上依次放置有检测纸条10、弹性膜片一14、废液垫9、弹性膜片二15；检测纸条10分为样品吸收区17和纸条测试区16两部分，卡条12通过弹簧压片11固定在卡条托盘13上。
弹性膜片一14固定在样品吸收区17的一侧，弹性膜片二15固定在废液垫9的一侧；弹性膜片一14和弹性膜片二15通过弹性作用向上压住转移通道20的下端面，阻止相关试剂在反应腔19反应过程中沿转移通道20流出。
微流控芯片包括芯片结构片18、反应腔19、转移通道20、磁铁21，反应腔19和转移通道20设置在芯片结构片18内；转移通道20位于反应腔19的底部，磁铁21放置在转移通道20的一侧，微流控芯片固定在芯片托台22上，芯片托台22安装在光电检测固定座24的一侧，微流控芯片位于检测纸条10和废液垫9的正上方。
细胞检测模块包括光电检测器23和光电检测固定座24，光电检测器23安装在光电检测固定座24上，光电检测器23位于检测纸条10的正上方。
微型电机运动模块中，废液垫9用于吸收废液，检测纸条10用于特异性吸附CD4+T淋巴细胞；直线电机2带动直线电机运动滑块7、卡条托盘13运行，进而带动卡条12沿水平直线运动，并根据微流控芯片、废液垫9和检测纸条10上的样品吸收区17和纸条测试区16依次进行细胞捕获、废液处理、细胞分离和计数检测等一系列操作过程，其中，细胞捕获在微流控芯片中完成，废液处理在废液垫9上完成，细胞分离在微流控芯片和检测纸条10的样品吸收区17配合完成的，计数检测通过检测纸条10的纸条测试区16和光电检测器23配合完成。
微型电机运动模块中，直线电机2的工作电压与工作时间、卡条12运动的速度以及检测纸条10、废液垫9、弹性膜片一14和弹性膜片二15的停留时间与停留位置均能设置。
微流控芯片中，磁珠位于转移通道20内，磁珠表面标记有CD4+T淋巴细胞的抗体，可以特异性吸附样本溶液中的CD4+T淋巴细胞碎片；转移通道20一侧放置有磁铁21，磁铁21可以吸附转移通道20内的磁珠，进而分离出样品溶液中的CD4+T淋巴细胞碎片。
微流控芯片允许手工或由自动加样针或由芯片自身的试剂存储模块，加入反应样品或反应试剂，实现半/全自动、开放式或封闭式的加样、混合与检测。
所述弹性膜片一14、弹性膜片二15与卡条12采用有机溶剂、或热粘接实现化学粘接，或者采用压敏双面胶实现物理粘接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
1、本发明以一种流水式一体化的工作模式，通过微流控芯片、微型电机运动模块及细胞检测模块之间的相互配合，完成CD4+T淋巴细胞的捕获、分离及检测计数等各个反应步骤，实现CD4+T淋巴细胞的自动检测计数。
2、本发明提出了一种磁珠与血液样本混合的方式，利用磁铁对磁珠的吸附作用，实现血液中CD4+T淋巴细胞与其他杂质细胞的分离，该方式具有操作简单、捕获效率高等特点。
3、本发明具有体积小、结构简单、操作简单、自动化程度高、捕获效率高等优点，既可以与现有方法相结合，也能够与反应及检测装置一起，构成一体化的微流控检测系统。
附图说明
图1为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置的结构示意图。
图2为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中微型电机运动模块的结构示意图。
图3为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中微流控芯片的结构示意图。
图4.1为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中废液移除的原理示意图1。
图4.2为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中废液移除的原理示意图2。
图5.1为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中样品采集的原理示意图1。
图5.2为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中样品采集的原理示意图2。
图6.1为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中CD4+T淋巴细胞检测计数的原理示意图1。
图6.2为CD4+T淋巴细胞自动计数检测装置中CD4+T淋巴细胞检测计数的原理示意图2。
图中：
1、底座 2、直线电机 3、直线电机固定架
4、光栅 5、光电开关 6、光电开关固定座
7、直线电机运动滑块 8、直线电机导轨 9、废液垫
10、检测纸条 11、弹簧压片 12、卡条
13、卡条托盘 14、弹性膜片一 15、弹性膜片二
16、纸条测试区 17、样品吸收区 18、芯片结构片
19、反应腔 20、转移通道 21、磁铁
22、芯片托台 23、光电检测器 24、光电检测固定座
具体实施方式
下面将结合本发明中图1至图6.2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
本发明的一个实施例操作过程为将微流控芯片固定在芯片托台22上，同时将卡条12放置在卡条托盘13上使其固定，卡条12上的弹性膜片二15对应微流控芯片中转移通道20的正下方使其封闭，磁铁放置在转移通道20的侧面，通过移液枪或自动加样针将磁珠、血液样本和相关反应试剂注入微流控芯片的反应腔19内，溶液经反应腔19流入转移通道20中，使转移通道20内的磁珠吸附样品溶液中的CD4+T淋巴细胞碎片。
反应完成后，利用直线电机2驱动卡条托盘13向右运动，使卡条12上的废液垫9移动到转移通道20的正下方，转移通道20打开，反应腔19内的试剂在重力作用和废液垫9的吸附作用下通过转移通道20向下流动，并经过磁铁21对磁珠的吸附作用，筛选出试剂中的CD4+T淋巴细胞碎片。
再次利用直线电机2驱动卡条托盘13带向右运动，使卡条12上的弹性膜片一14移动到转移通道20的正下方，转移通道20关闭，通过移液枪或自动加样针向反应腔19内加入分离试剂，分离试剂与吸附有CD4+T淋巴细胞碎片的磁珠反应，使磁珠和CD4+T淋巴细胞碎片分离，反应完成后，直线电机2驱动卡条托盘13向右运动，使卡条12上的样品吸收区17移动到转移通道20的正下方，转移通道20打开，含有CD4+T淋巴细胞碎片的溶液在重力作用和样品吸收区17的吸附作用下通过转移通道20向下流动，逐步渗透到检测纸条10的纸条测试区16，使检测纸条10特异性吸附CD4+T淋巴细胞碎片。完成特异性吸附后的检测纸条10在卡条托盘13的带动下向右缓慢运动，使得检测纸条10缓慢通过光电检测器23的正下方，利用光电检测器23对检测纸条10的纸条测试区16进行扫描，完成对CD4+T淋巴细胞的检测计数。
由此，实现流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测过程。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (7)
1.一种流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测系统，其特征在于，该系统包括：微流控芯片、微型电机运动模块和细胞检测模块，通过微型电机运动模块与微流控芯片之间的相互配合，依次完成细胞捕获、废液处理、纸条吸附过程，配合细胞检测模块对纸条进行扫描检测，从而实现CD4+T淋巴细胞的捕获、分离和检测流程一体化操作；
微型电机运动模块包括底座(1)、直线电机(2)、直线电机固定架(3)、光栅(4)、光电开关(5)、光电开关固定座(6)、直线电机运动滑块(7)、直线电机导轨(8)、废液垫(9)、检测纸条(10)、弹簧压片(11)、卡条(12)、卡条托盘(13)、弹性膜片一(14)、弹性膜片二(15)；
直线电机(2)通过直线电机固定架(3)安装在底座(1)上，光栅(4)安装在卡条托盘(13)底部，光电开关(5)安装在光电开关固定座(6)上，直线电机(2)的输出轴与卡条托盘(13)连接，直线电机运动滑块(7)嵌在直线电机导轨(8)上，直线电机导轨(8)是固定的，直线电机运动滑块(7)能够沿直线电机导轨(8)滑动；
卡条托盘(13)安装在直线电机运动滑块(7)顶部，卡条(12)上依次放置有检测纸条(10)、弹性膜片一(14)、废液垫(9)、弹性膜片二(15)；检测纸条(10)分为样品吸收区(17)和纸条测试区(16)两部分，卡条(12)通过弹簧压片(11)固定在卡条托盘(13)上；
弹性膜片一(14)固定在样品吸收区(17)的一侧，弹性膜片二(15)固定在废液垫(9)的一侧；弹性膜片一(14)和弹性膜片二(15)通过弹性作用向上压住转移通道(20)的下端面，阻止相关试剂在反应腔(19)反应过程中沿转移通道(20)流出；
微流控芯片包括芯片结构片(18)、反应腔(19)、转移通道(20)、磁铁(21)，反应腔(19)和转移通道(20)设置在芯片结构片(18)内；转移通道(20)位于反应腔(19)的底部，磁铁(21)放置在转移通道(20)的一侧，微流控芯片固定在芯片托台(22)上，芯片托台(22)安装在光电检测固定座(24)的一侧，微流控芯片位于检测纸条(10)和废液垫(9)的正上方；
细胞检测模块包括光电检测器(23)和光电检测固定座(24)，光电检测器(23)安装在光电检测固定座(24)上，光电检测器(23)位于检测纸条(10)的正上方。
2.如权利要求1所述一种流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测系统，其特征在于：微型电机运动模块中，废液垫(9)用于吸收废液，检测纸条(10)用于特异性吸附CD4+T淋巴细胞；直线电机(2)带动直线电机运动滑块(7)、卡条托盘(13)运行，进而带动卡条(12)沿水平直线运动，并根据微流控芯片、废液垫(9)和检测纸条(10)上的样品吸收区(17)和纸条测试区(16)依次进行细胞捕获、废液处理、细胞分离和计数检测一系列操作过程，其中，细胞捕获在微流控芯片中完成，废液处理在废液垫(9)上完成，细胞分离在微流控芯片和检测纸条(10)的样品吸收区(17)配合完成的，计数检测通过检测纸条(10)的纸条测试区(16)和光电检测器(23)配合完成。
3.如权利要求1所述一种流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测系统，其特征在于：微型电机运动模块中，直线电机(2)的工作电压与工作时间、卡条(12)运动的速度以及检测纸条(10)、废液垫(9)、弹性膜片一(14)和弹性膜片二(15)的停留时间与停留位置均能设置。
4.如权利要求1所述一种流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测系统，其特征在于：微流控芯片中，磁珠位于转移通道(20)内，磁珠表面标记有CD4+T淋巴细胞的抗体，可以特异性吸附样本溶液中的CD4+T淋巴细胞碎片；转移通道(20)一侧放置有磁铁(21)，磁铁(21)可以吸附转移通道(20)内的磁珠，进而分离出样品溶液中的CD4+T淋巴细胞碎片。
5.如权利要求1所述一种流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测系统，其特征在于：微流控芯片允许手工、或由自动加样针、或由芯片自身的试剂存储模块，加入反应样品或反应试剂，实现半/全自动、开放式或封闭式的加样、混合与检测。
6.如权利要求1所述一种流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测系统，其特征在于：所述弹性膜片一(14)、弹性膜片二(15)与卡条(12)采用有机溶剂或热粘接实现化学粘接，或者采用压敏双面胶实现物理粘接。
7.如权利要求1所述一种流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测系统，其特征在于：本发明的一个实施例操作过程为将微流控芯片固定在芯片托台(22)上，同时将卡条(12)放置在卡条托盘(13)上使其固定，卡条(12)上的弹性膜片二(15)对应微流控芯片中转移通道(20)的正下方使其封闭，磁铁放置在转移通道(20)的侧面，通过移液枪或自动加样针将磁珠、血液样本和相关反应试剂注入微流控芯片的反应腔(19)内，溶液经反应腔(19)流入转移通道(20)中，使转移通道(20)内的磁珠吸附样品溶液中的CD4+T淋巴细胞碎片；
反应完成后，利用直线电机(2)驱动卡条托盘(13)向右运动，使卡条(12)上的废液垫(9)移动到转移通道(20)的正下方，转移通道(20)打开，反应腔(19)内的试剂在重力作用和废液垫(9)的吸附作用下通过转移通道(20)向下流动，并经过磁铁(21)对磁珠的吸附作用，筛选出试剂中的CD4+T淋巴细胞碎片；
再次利用直线电机(2)驱动卡条托盘(13)带向右运动，使卡条(12)上的弹性膜片一(14)移动到转移通道(20)的正下方，转移通道(20)关闭，通过移液枪或自动加样针向反应腔(19)内加入分离试剂，分离试剂与吸附有CD4+T淋巴细胞碎片的磁珠反应，使磁珠和CD4+T淋巴细胞碎片分离，反应完成后，直线电机(2)驱动卡条托盘(13)向右运动，使卡条(12)上的样品吸收区(17)移动到转移通道(20)的正下方，转移通道(20)打开，含有CD4+T淋巴细胞碎片的溶液在重力作用和样品吸收区(17)的吸附作用下通过转移通道(20)向下流动，逐步渗透到检测纸条(10)的纸条测试区(16)，使检测纸条(10)特异性吸附CD4+T淋巴细胞碎片；完成特异性吸附后的检测纸条(10)在卡条托盘(13)的带动下向右缓慢运动，使得检测纸条(10)缓慢通过光电检测器(23)的正下方，利用光电检测器(23)对检测纸条(10)的纸条测试区(16)进行扫描，完成对CD4+T淋巴细胞的检测计数；
由此，实现流水式一体化的CD4+T淋巴细胞自动检测过程。
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