CN108169104A - 流式细胞检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流式细胞检测装置及方法。其中，该流式细胞检测装置包括样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块，样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块共用：样本注射泵，用于样本的吸取注射及推样；鞘液注射泵，用于鞘液和稀释液的注射；以及试剂注射泵，用于试剂的注射。应用本发明的技术方案，将现有的推样和样本吸取注射泵合并，鞘液和稀释液注射泵合并，有效的减少注射泵数量，实现样本吸取、稀释、样本准备、样本流形成的功能，减少器件冗余，降低成本，最大程度减少由于器件串行工作带来的检测周期加长，实现高通量检测。

Description

流式细胞检测装置及方法

技术领域

本发明涉及生物医学检测领域，具体而言，涉及一种流式细胞检测装置及方法。

背景技术

在血液细胞/细胞分析领域一般使用流式聚焦术，即将样本细胞约束为单细胞流，经过传感器，由激光照射探测或电极间电场阻抗变化，产生不同幅值和数量的脉冲，从而对细胞进行计数和大小等信息的分析。

流式聚焦术的核心原理为管路层流原理，流体由两部分：样本流和鞘流组成，在管路中鞘流包裹样本流经过传感器，其中鞘流和样本流之间界限分明，并且符合测流的速度梯度分布。

市场上主流机型在核心技术方案：流式聚焦术的实现形式上差别不大，但是在样本流及鞘流的驱动实现上有不同方法，主要包括：方案1，鞘流和样本流都用注射泵推样；方案2,样本流使用注射泵推样，鞘流使用恒压气源进行推样。但是，恒压气源驱动鞘流需要外带一套恒压气路系统，成本很高。

方案1主要实现原理如下：一个完整的血液分析流程包括：样本吸取定量、样本定量稀释、样本孵育、样本准备、样本流形成、检测、排除废液等环节；目前市场主要机型在样本吸取定量、样本定量稀释以及样本准备及样本流形成环节，分别使用样本注射泵、试剂注射泵、鞘液注射泵以及推样注射泵实现，并且由于细胞分析仪器中还包含非流式细胞术的检测通道，上述注射泵除完成流式细胞分析所必须的工作流程外，还兼顾其他通道的流程工作，往往机器检测一份样本周期较长，并且结构复杂，故障率高。

另外，对于上述方案1中，仍然有两种结构形式存在，第一种是鞘液注射泵、推样注射泵、稀释液注射泵、样本注射泵、溶血剂注射泵分别由各自电机驱动，正压建压系统以及废液排放系统均为独立系统。此方案结构逻辑简单，工程实现复杂，由于每个注射泵以及正压建压系统、废液排放系统均由不同的电机进行驱动控制，存在资源未充分利用而致整体系统成本偏高的缺点；同时，由于注射泵一个功能周期工作时间较长，在个别非严格定量的环节使用注射泵进行稀释、清洗，明显的拖慢系统工作流程，造成仪器检测通量不高。第二种：鞘液注射泵、推样注射泵、稀释液注射泵、样本注射泵、溶血剂注射泵鞘等用同一个电机驱动，由程序控制不同功能串行实现。此方案结构简单，成本低。但是将注射泵合并功能，同时均用同一电机驱动控制，器件的动作只能串行，同样影响整机测试速度，增加一次测试周期，只能应对样本测试通量要求不高的低端使用环境。

上述方案2中的机型中，鞘液往往使用气压驱动，由于气压稳定并且源源不断，因此不会在测量周期中出现需要气压/气源复位的多余等待时间。但是，增加一套恒压气路系统，大大增加系统复杂度，控制节点多，潜在故障率高，同时气源系统存在成本高、噪音高的缺点，维护频繁等缺点，客户接受度不高。

发明内容

本发明旨在提供一种流式细胞检测装置及方法，以解决现有技术中流式细胞检测装置结构复杂，故障率高或成本高的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种流式细胞检测装置。该流式细胞检测装置包括样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块，样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块共用：样本注射泵，用于样本的吸取注射及推样；鞘液注射泵，用于鞘液和稀释液的注射；以及试剂注射泵，用于试剂的注射。

进一步地，样本定量模块包括试剂注射泵、样本注射泵、鞘液注射泵、样本针、清洗拭子、第二废液泵、反应池、试剂瓶、稀释液桶和废液桶，其中，样本注射泵，将样本定量吸入样本针；鞘液注射泵，清洗样本针的外壁；样本针，将吸取的样本定量加入到反应池中；试剂注射泵，将各通道所需试剂定量加入反应池，试剂注射泵中试剂由试剂瓶提供；反应池所需稀释液从稀释液桶由鞘液注射泵定量加入；样本针加样完成后，由鞘液注射泵清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵从废液桶内抽取清洗废液。

进一步地，反应池为多个，对应设置有多个电磁阀和多个试剂瓶。

进一步地，样本定量模块包括试剂注射泵、样本注射泵、鞘液注射泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第十电磁阀、第十一电磁阀、第十二电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀、第十五电磁阀、样本针、清洗拭子、第二废液泵、第一反应池、第二反应池、第三反应池以及第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶、稀释液桶和废液桶；第十四电磁阀设置在样本注射泵与样本针的通路上；鞘液注射泵与稀释液桶的通路上设置有第四电磁阀，鞘液注射泵与样本针的外壁的通路上设置有第十二电磁阀；试剂注射泵与第一试剂瓶、第二试剂瓶及第三试剂瓶的通路上分别设置有第一电磁阀、第二电磁阀及第三电磁阀；鞘液注射泵通过依次串联的第四电磁阀、第十电磁阀、第十一电磁阀与第一反应池、第二反应池连通；鞘液注射泵与样本针的内壁的通路上设置有第十三电磁阀、第十四电磁阀；其中，样本注射泵，通过第十四电磁阀将样本定量吸入样本针；鞘液注射泵，通过第四电磁阀、第十二电磁阀清洗样本针的外壁；样本针，将吸取的样本分别定量加入到第一反应池、第二反应池、第三反应池中；试剂注射泵，通过第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀将各通道所需试剂定量加入各反应池，试剂注射泵中试剂由第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶提供；第一反应池、第二反应池中所需稀释液从稀释液桶由鞘液注射泵通过第十电磁阀、第十一电磁阀定量加入；样本针加样完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液。

进一步地，孵育反应模块包括第一反应池、第二反应池、第三反应池以及第十六电磁阀、第十七电磁阀和第十八电磁阀，其中，第一反应池、第二反应池和第三反应池分别为定量配比的样本与试剂提供特定温度的反应环境，且第一反应池、第二反应池和第三反应池分别设置有样本、试剂进出反应池的接口，以及加热及温度保持装置；第十八电磁阀、第十七电磁阀和第十六电磁阀分别控制第一反应池、第二反应池和第三反应池中废液的排放。

进一步地，流式细胞检测模块包括样本注射泵、鞘液注射泵、流动室、压力传感器、反应池；其中，鞘液注射泵将样本由反应池吸入管路，然后由样本注射泵将样本压入流动室；鞘液注射泵将鞘液压入流动室；鞘液注射泵推动鞘液清洗流动室，然后清洗废液流入反应池，并由第二废液泵收集至废液桶；压力传感器用于监测鞘液压力。

进一步地，流式细胞检测模块包括样本注射泵、鞘液注射泵、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀、第十电磁阀、第十六电磁阀、流动室、压力传感器、第三反应池；鞘液注射泵与第三反应池的通路上，依次串联设置第五电磁阀和第七电磁阀，样本注射泵通过第九电磁阀与流动室相连通；鞘液注射泵通过第四电磁阀和第六电磁阀与流动室相连通；流动室的液体出口通过第八电磁阀与第三反应池相连通；第三反应池与废液桶的通路上设置有第十六电磁阀和第二废液泵；其中，鞘液注射泵通过第四电磁阀、第五电磁阀、第七电磁阀将样本由第三反应池吸入管路，然后第五电磁阀和第七电磁阀关闭，由样本注射泵通过第九电磁阀将样本压入流动室；鞘液注射泵通过第四电磁阀和第六电磁阀，将鞘液压入流动室；鞘液注射泵推动鞘液清洗流动室，清洗废液通过第八电磁阀流入第三反应池，并由第二废液泵通过第十六电磁阀收集至废液桶；压力传感器设置在第六电磁阀与流动室之间的通路上，用于监测鞘液压力。

进一步地，清洗及废液收集模块包括清洗泵、第一废液泵和第二废液泵、第十五电磁阀、第十六电磁阀、第十七电磁阀、第十八电磁阀、单向阀以及废液桶，其中，清洗泵，与第四电磁阀及稀释液桶相连通，下游设置有单向阀；第一废液泵，设置在第十七电磁阀和第十八电磁阀的下游，且与废液桶相连通；第二废液泵，设置在第十五电磁阀和第十六电磁阀的下游，且与废液桶相连通。

根据本发明的另一个方面，提供了一种流式细胞检测方法。该流式细胞检测方法包括样本定量、孵育反应、流式细胞检测以及清洗及废液收集，采用如权利要求1至8中任一项的流式细胞检测装置实现，样本定量、孵育反应、流式细胞检测以及清洗及废液收集步骤中共用：样本注射泵，用于样本的吸取注射及推样；鞘液注射泵，用于鞘液和稀释液的注射；以及试剂注射泵，用于试剂的注射。

进一步地，样本定量步骤包括：样本注射泵将样本定量吸入样本针，由鞘液注射泵清洗样本针的外壁，完成后通过样本针将吸取的样本定量加入到反应池中；同时由试剂注射泵将各通道所需试剂定量加入反应池；试剂注射泵中试剂由试剂瓶提供；反应池中所需稀释液由鞘液注射泵定量加入；完成后，反应池中为确定稀释比的样本试剂混合液；样本针加样完成后，由鞘液注射泵清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵从废液桶内抽取清洗废液。

进一步地，样本定量步骤包括：样本注射泵通过第十四电磁阀以及管路将样本定量吸入样本针，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十二电磁阀清洗样本针的外壁，完成后通过样本针将吸取的样本分别定量加入到第一反应池、第二反应池、第三反应池中；同时由试剂注射泵通过第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀将各通道所需试剂定量加入各反应池；试剂注射泵中试剂由第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶提供；第一反应池、第二反应池中所需稀释液由鞘液注射泵通过第十电磁阀、第十一电磁阀定量加入；完成后，各反应池中为确定稀释比的样本试剂混合液；样本针加样完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液。

进一步地，孵育反应步骤包括：在第三反应池中，样本与两种试剂以一定温度反应一定时间，反应过程中由气泡或搅拌混匀样本与试剂；第一反应池和第二反应池中，样本与稀释液或试剂进行稀释以及气泡混匀，完成后由响应传感器进行检测。

进一步地，流式细胞检测步骤包括：样本反应完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第五电磁阀、第七电磁阀将样本由第三反应池吸入管路，然后第五电磁阀和第七电磁阀关闭，由样本注射泵通过第九电磁阀将样本压入流动室；此时，鞘液注射泵通过第四电磁阀和第六电磁阀，将一定流量的鞘液压入流动室；鞘液“包裹”样本在流动室中形成“鞘流”，当“鞘流”稳定后，通过收集激光照射在细胞上产生的散射光与荧光，形成脉冲信号，完成对细胞信号的采集；采集完成后，鞘液注射泵继续推动鞘液清洗流动室，清洗废液通过第八电磁阀流入第三反应池，并由第二废液泵通过第十六电磁阀收集至废液桶。

进一步地，“鞘流”的流量控制包括：在“鞘流”形成过程中，通过压力传感器监测鞘液压力，当压力超过阈值时，系统可以认为流动室或第八电磁阀流道堵塞，从而进行报警，通过实时调节鞘液注射泵流量，实现目标流量的“鞘流”。

进一步地，采用样本注射泵进行流式检测时的推样，根据不同检测要求，调整样本注射泵流量，实现样本流流量的变化。

进一步地，流式细胞检测步骤还包括：记录一定时间t内样本注射泵的泵杆的运行速度v，计算出该时间内样本注射泵确定的样本量V，V＝v*t*A，其中A为样本注射泵的泵杆截面积，同时，通过记录时间t内，测量记录的微粒数目E，即可计算得出该微粒的浓度C：C＝E*M/V，其中M为样本稀释比，M＝V_{(试剂+样本)}/V_(样本)。

进一步地，清洗及废液收集步骤包括：加样完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液；检测过程中，鞘液注射泵推动鞘液清洗流动室，然后清洗废液流入反应池，并由第二废液泵收集至废液桶；检测完成后，由第一废液泵、第二废液泵通过第十六电磁阀、第十七电磁阀、第十八电磁阀收集第一反应池、第二反应池和第三反应池的废液。

应用本发明的技术方案，将现有的推样和样本吸取注射泵合并，鞘液和稀释液注射泵合并，有效的减少注射泵数量，实现样本吸取、稀释、样本准备、样本流形成的功能，减少器件冗余，降低成本，最大程度减少由于器件串行工作带来的检测周期加长，实现高通量检测。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的流式细胞检测装置的液路结构原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种流式细胞检测装置。该流式细胞检测装置包括样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块，样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块共用：样本注射泵，用于样本的吸取注射及推样；鞘液注射泵，用于鞘液和稀释液的注射；以及试剂注射泵，用于试剂的注射。

应用本发明的技术方案，将现有的推样和样本吸取注射泵合并，鞘液和稀释液注射泵合并，有效的减少注射泵数量，实现样本吸取、稀释、样本准备、样本流形成的功能，减少器件冗余，降低成本，最大程度减少由于器件串行工作带来的检测周期加长，实现高通量检测。

通过优化流程，最大程度减少由于器件串行工作带来的检测周期加长，优选的，样本定量模块包括试剂注射泵、样本注射泵、鞘液注射泵、样本针、清洗拭子、第二废液泵、反应池、试剂瓶、稀释液桶和废液桶，其中，样本注射泵，将样本定量吸入样本针；鞘液注射泵，清洗样本针的外壁；样本针，将吸取的样本定量加入到反应池中；试剂注射泵，将各通道所需试剂定量加入反应池，试剂注射泵中试剂由试剂瓶提供；反应池所需稀释液从稀释液桶由鞘液注射泵定量加入；样本针加样完成后，由鞘液注射泵清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵从废液桶内抽取清洗废液。

在本发明一种典型的实施方式中，反应池为多个，对应设置有多个电磁阀和多个试剂瓶。装置扩展方便，在不增加注射泵前提下，通过增加反应池数量，可以实现多种成分的串行的流式细胞检测

进一步优选的，样本定量模块包括试剂注射泵、样本注射泵、鞘液注射泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第十电磁阀、第十一电磁阀、第十二电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀、第十五电磁阀、样本针、清洗拭子、第二废液泵、第一反应池、第二反应池、第三反应池以及第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶、稀释液桶和废液桶，第十四电磁阀设置在样本注射泵与样本针的通路上；鞘液注射泵与稀释液桶的通路上设置有第四电磁阀，鞘液注射泵与样本针的外壁的通路上设置有第十二电磁阀；试剂注射泵与第一试剂瓶、第二试剂瓶及第三试剂瓶的通路上分别设置有第一电磁阀、第二电磁阀及第三电磁阀；鞘液注射泵通过依次串联的第四电磁阀、第十电磁阀、第十一电磁阀与第一反应池、第二反应池连通；鞘液注射泵与样本针的内壁的通路上设置有第十三电磁阀、第十四电磁阀；其中，样本注射泵，通过第十四电磁阀将样本定量吸入样本针；鞘液注射泵，通过第四电磁阀、第十二电磁阀清洗样本针的外壁；样本针，将吸取的样本分别定量加入到第一反应池、第二反应池、第三反应池中；试剂注射泵，通过第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀将各通道所需试剂定量加入各反应池，试剂注射泵中试剂由第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶提供；第一反应池、第二反应池中所需稀释液从稀释液桶由鞘液注射泵通过第十电磁阀、第十一电磁阀定量加入；样本针加样完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液。

优选的，孵育反应模块包括第一反应池、第二反应池、第三反应池以及第十六电磁阀、第十七电磁阀和第十八电磁阀，其中，第一反应池、第二反应池和第三反应池分别为定量配比的样本与试剂提供特定温度的反应环境，且第一反应池、第二反应池和第三反应池分别设置有样本、试剂进出反应池的接口，以及加热及温度保持装置；第十八电磁阀、第十七电磁阀和第十六电磁阀分别控制第一反应池、第二反应池和第三反应池中废液的排放。在上述实施方式中，存在多个反应池，从而可以满足多通道检测，当然在本发明中，反应池可以是一个、两个或根据实际需要设置多个，并不局限有三个，三个只是示例性表述。

根据本发明一种典型的实施方式，流式细胞检测模块包括样本注射泵、鞘液注射泵、流动室、压力传感器、反应池；其中，鞘液注射泵将样本由反应池吸入管路，然后由样本注射泵将样本压入流动室；鞘液注射泵将鞘液压入流动室；鞘液注射泵推动鞘液清洗流动室，然后清洗废液流入反应池，并由第二废液泵收集至废液桶；压力传感器用于监测鞘液压力。

优选的，流式细胞检测模块包括样本注射泵、鞘液注射泵、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀、第十电磁阀、第十六电磁阀、流动室、压力传感器、第三反应池；鞘液注射泵与第三反应池的通路上，依次串联设置第五电磁阀和第七电磁阀，样本注射泵通过第九电磁阀与流动室相连通；鞘液注射泵通过第四电磁阀和第六电磁阀与流动室相连通；流动室的液体出口通过第八电磁阀与第三反应池相连通；第三反应池与废液桶的通路上设置有第十六电磁阀和第二废液泵；其中，鞘液注射泵通过第四电磁阀、第五电磁阀、第七电磁阀将样本由第三反应池吸入管路，然后第五电磁阀和第七电磁阀关闭，由样本注射泵通过第九电磁阀将样本压入流动室；鞘液注射泵通过第四电磁阀和第六电磁阀，将鞘液压入流动室；鞘液注射泵推动鞘液清洗流动室，清洗废液通过第八电磁阀流入第三反应池，并由第二废液泵通过第十六电磁阀收集至废液桶；压力传感器设置在第六电磁阀与流动室之间的通路上，用于监测鞘液压力。

本实施方式中，能够满足多通道检测并兼顾检测通量的流式细胞或血液细胞分析的流体系统，与现有技术相比，具有实现结构简单，部件功能复用，控制节点少，测试通量高，成本低廉，易于商品化且满足不同测试要求的优点。

优选的，清洗及废液收集模块包括清洗泵、第一废液泵和第二废液泵、第十五电磁阀、第十六电磁阀、第十七电磁阀、第十八电磁阀、单向阀以及废液桶，其中，清洗泵，与第四电磁阀及稀释液桶相连通，下游设置有单向阀；第一废液泵，设置在第十七电磁阀和第十八电磁阀的下游，且与废液桶相连通；第二废液泵，设置在第十五电磁阀和第十六电磁阀的下游，且与废液桶相连通。

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种流式细胞检测方法。该流式细胞检测方法包括样本定量、孵育反应、流式细胞检测以及清洗及废液收集，采用上述流式细胞检测装置实现，样本定量、孵育反应、流式细胞检测以及清洗及废液收集步骤中共用：样本注射泵，用于样本的吸取注射及推样；鞘液注射泵，用于鞘液和稀释液的注射；以及试剂注射泵，用于试剂的注射。

优选的，样本定量步骤包括：样本注射泵通过第十四电磁阀以及管路将样本定量吸入样本针，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十二电磁阀清洗样本针的外壁，完成后通过样本针将吸取的样本分别定量加入到第一反应池、第二反应池、第三反应池中；同时由试剂注射泵通过第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀将各通道所需试剂定量加入各反应池；试剂注射泵中试剂由第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶提供；第一反应池、第二反应池中所需稀释液由鞘液注射泵通过第十电磁阀、第十一电磁阀定量加入；完成后，各反应池中为确定稀释比的样本试剂混合液；样本针加样完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液。

优选的，孵育反应步骤包括：在第三反应池中，样本与两种试剂以一定温度反应一定时间，反应过程中由气泡或搅拌混匀样本与试剂；第一反应池和第二反应池中，样本与稀释液或试剂进行稀释以及气泡混匀，完成后由响应传感器进行检测。

优选的，流式细胞检测步骤包括：样本反应完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第五电磁阀、第七电磁阀将样本由第三反应池吸入管路，然后第五电磁阀和第七电磁阀关闭，由样本注射泵通过第九电磁阀将样本压入流动室；此时，鞘液注射泵通过第四电磁阀和第六电磁阀，将一定流量的鞘液压入流动室；鞘液“包裹”样本在流动室中形成“鞘流”，当“鞘流”稳定后，通过收集激光照射在细胞上产生的散射光与荧光，形成脉冲信号，完成对细胞信号的采集；采集完成后，鞘液注射泵继续推动鞘液清洗流动室，清洗废液通过第八电磁阀流入第三反应池，并由第二废液泵通过第十六电磁阀收集至废液桶；在“鞘流”形成过程中，通过压力传感器监测鞘液压力，当压力超过阈值时，系统可以认为流动室或第八电磁阀流道堵塞，从而进行报警。本装置采用压力传感器检测流动室内压力状态，防止流动室“堵孔”时带来的测量不准确现象甚至故障。

优选的，清洗及废液收集步骤包括：清洗及废液收集步骤包括：加样完成后，由鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液；检测过程中，鞘液注射泵推动鞘液清洗流动室，然后清洗废液流入反应池，并由第二废液泵收集至废液桶；检测完成后，由第一废液泵、第二废液泵通过第十六电磁阀、第十七电磁阀、第十八电磁阀收集第一反应池、第二反应池和第三反应池的废液。下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

在本发明一典型的实施中，流式细胞检测装置的液路系统主要实现样本定量吸取、稀释、反应、样本流形成及检测、液路清洗及废液排除，液路结构原理如图1所示：

主要器部件包括：第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、第四电磁阀4、第五电磁阀5、第六电磁阀6、第七电磁阀7、第八电磁阀8、第九电磁阀9、第十电磁阀10、第十一电磁阀11、第十二电磁阀12、第十三电磁阀13、第十四电磁阀14、第十五电磁阀15、第十六电磁阀16、第十七电磁阀17、第十八电磁阀18、试剂注射泵19、样本注射泵20、鞘液注射泵21、第一反应池22、第二反应池23、第三反应池24、流动室25、压力传感器26、清洗泵27、第一废液泵28和第二废液泵29、样本针30、清洗拭子31、单向阀32、以及机外配套第一试剂瓶33、第二试剂瓶34、第三试剂瓶35、稀释液桶36、废液桶37。

流式细胞检测装置按功能可以笼统分为样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块，下面将结合图1进行描述：

样本定量模块：由试剂注射泵19、样本注射泵20、鞘液注射泵21、第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、第四电磁阀4、第十电磁阀10、第十一电磁阀11、第十二电磁阀12、第十三电磁阀13、第十四电磁阀14、第十五电磁阀15、样本针30、清洗拭子21、第二废液泵29以及第一试剂瓶33、第二试剂瓶34、第三试剂瓶35和稀释液桶36组成，主要功能是完成机外样本的定量吸取，定量分配至机内反应模块，定量试剂完成样本稀释配比，清洗样本针内外壁。

孵育反应模块：由第一反应池22、第二反应池23、第三反应池24以及第十六电磁阀16、第十七电磁阀17和第十八电磁阀18组成，主要功能是为定量配比的样本与试剂提供特定温度的反应环境，第一反应池22、第二反应池23、第三反应池24分别具备样本、试剂进出反应池的接口，以及加热及温度保持装置。

流式细胞检测模块：由样本注射泵20、鞘液注射泵21、第四电磁阀4、第五电磁阀5、第六电磁阀6、第七电磁阀7、第八电磁阀8、第九电磁阀9、第十电磁阀10、第十六电磁阀16、流动室25、压力传感器26、第三反应池24等组成，主要功能是将反应完成的样本吸入到管路中，并通过注射泵将定量样本和鞘液推入到流动室形成稳定的待测样本流，由安置在流动室外围的光学传感器对样本流进行测试完毕后，清洗管路及流动室。

清洗及废液收集模块：主要包括清洗泵27、第一废液泵28和第二废液泵29、第十五电磁阀15、第十六电磁阀16、第十七电磁阀17、第十八电磁阀18、单向阀32以及废液桶37组成，主要功能是对液路器部件进行清洗以及完成各环节工作产生的废液。

流式细胞检测装置具体工作流程及原理如下：

样本定量

样本注射泵20通过第十四电磁阀14以及管路将样本，例如血液，定量吸入样本针30，例如20ul，由鞘液注射泵21通过第四电磁阀4、第十二电磁阀12清洗样本针30的外壁，完成后通过样本针30将吸取的样本分别定量加入到第一反应池22、第二反应池23、第三反应池24中，同时由试剂注射泵19通过第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3将各通道所需试剂定量加入各反应池；试剂注射泵19中试剂由第一试剂瓶33、第二试剂瓶34、第三试剂瓶35提供；第一反应池22、第二反应池23中所需稀释液由鞘液注射泵21通过第十电磁阀10、第十一电磁阀11定量加入；完成后，各反应池中为确定稀释比的样本试剂混合液；样本针30加样完成后，由鞘液注射泵21通过第四电磁阀4、第十三电磁阀13、第十四电磁阀14清洗样本针30内壁，机构驱动清洗拭子31沿样本针30外壁运动，同时由第二废液泵29及第十五电磁阀15产生负压从废液桶37中抽取清洗废液。

孵育反应过程

在第三反应池24中，样本与两种试剂以一定温度(35℃)反应一定时间，反应过程中由气泡或搅拌混匀样本与试剂；第一反应池22和第二反应池23中，样本与稀释液或试剂进行稀释以及气泡混匀，完成后由响应传感器进行检测。

流式细胞检测过程

样本反应完成后，由鞘液注射泵21通过第四电磁阀4、第五电磁阀5、第七电磁阀7将样本由第三反应池24吸入管路，然后第五电磁阀5和第七电磁阀7关闭，由样本注射泵20通过第九电磁阀9将样本压入流动室25；此时，鞘液注射泵21通过第四电磁阀4和第六电磁阀6，将一定流量的鞘液压入流动室25；鞘液“包裹”样本在流动室25中形成“鞘流”，当“鞘流”稳定后，通过收集激光照射在细胞上产生的散射光与荧光，形成脉冲信号，完成对细胞信号的采集。采集完成后，鞘液注射泵21继续推动鞘液清洗流动室25，清洗废液通过第八电磁阀8流入第三反应池24，并有第二废液泵29通过第十六电磁阀16收集至废液桶37；在“鞘流”形成过程中，通过压力传感器26监测鞘液压力，当压力超过阈值时，系统可以认为流动室25或第八电磁阀8流道堵塞，从而进行报警。

在实际使用中，由于待测样本中含有多种成分，不同成分浓度不同，为避免由于成分间浓度差异造成的统计误差，系统在测定不同成分时，往往需要通过调节样本流量实现“鞘流”中单位体积所包含的成分的统计量，例如，在人类的血液中红细胞和白细胞两种成分浓度差异很大，红细胞浓度高于白细胞浓度约3个数量级，因此，检测低浓度的白细胞时，需要更大的样本流量，而检测红细胞时样本流量较低；在本实施例中，采用样本注射泵20进行流式检测时的推样，可以根据不同检测要求，调整注射泵流量，实现样本流流量的变化；同时，通过测量一定时间内的样本，通过注射泵能够方便得出样本体积，因此通过计算能够方便得出被测物浓度，例如：样本注射泵20完成定量样本的吸取和推出，实际使用时，通过记录一定时间t内注射泵杆的运行速度v，便可计算出该时间内注射泵确定的样本量V，V＝v*t*A，其中A为注射泵杆的截面积。同时，通过记录时间t内，测量记录的细胞(微粒)数目E，即可计算得出该细胞(微粒)的浓度C：C＝E*M/V，其中M为样本稀释比，M＝V_{(试剂+样本)}/V_(样本)。本装置已确定的样本注射泵推样量进行绝对计数：在测量过程中统计测量时间周期内注射泵推样体积，从而计算出被测样本的体积。

鞘流流量控制：鞘液注射泵以一定流量形成“鞘流”，以压力传感器反馈压力值作为流量调节的依据，当正常测量中压力小于预设值时，为保证当前样本正常测量，可通过实时调节鞘液注射泵流量，实现目标流量的“鞘流”。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1)装置结构简单，维护和制造成本低：通过三个明确功能的注射泵(试剂注射泵、样本注射泵和鞘液注射泵)实现其他机型四个或五个注射泵才能实现的功能，例如可以实现全自动的流式细胞仪或五分类血液分析仪的样本定量、样本稀释以及鞘流形成功能，具体的，本装置使用一套样本注射泵实现机外样本的定量吸取以及流式细胞仪检测所需的样本推样；本装置使用一套鞘液注射泵实现流式细胞检测所需的“鞘流”形成，以及其他检测通道的样本稀释功能；

2)装置扩展方便，在不增加注射泵前提下，通过增加反应池数量，可以实现多种成分的串行的流式细胞检测；

3)鞘液压力可以持续稳定无波动，并且可通过鞘液注射泵电机速度调节鞘液流量，具体的，本装置采用样本注射泵和鞘液注射泵分别驱动样本和鞘液形成待测“鞘流”；可以通过调整样本注射泵和鞘液注射泵运行速度来分别调整样本流和鞘液流量；可以通过注射泵体积置换进行样本和鞘液的定量；

4)样本流流量方便调节并快速稳定：本装置中的除通过鞘液注射泵将样本吸入管路中，由样本注射泵推样形成“鞘流”，还可将样本注射泵接入反应池中，通过反应池封闭，由样本注射泵压缩空气，然后由压缩空气将样本压入流动室形成“鞘流”；同理，也可通过使用鞘液注射泵推动产生压缩空气，由压缩空气推动鞘液进入流动室，进而形成鞘流。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种流式细胞检测装置，包括样本定量模块、孵育反应模块、流式细胞检测模块以及清洗及废液收集模块，其特征在于，所述样本定量模块、所述孵育反应模块、所述流式细胞检测模块以及所述清洗及废液收集模块共用：

样本注射泵，用于样本的吸取注射及推样；

鞘液注射泵，用于鞘液和稀释液的注射；以及

试剂注射泵，用于试剂的注射。

2.根据权利要求1所述的流式细胞检测装置，其特征在于，所述样本定量模块包括所述试剂注射泵、所述样本注射泵、所述鞘液注射泵、样本针、清洗拭子、第二废液泵、反应池、试剂瓶、稀释液桶和废液桶，其中，

所述样本注射泵，将样本定量吸入所述样本针；

所述鞘液注射泵，清洗所述样本针的外壁；

所述样本针，将吸取的样本定量加入到所述反应池中；

所述试剂注射泵，将各通道所需试剂定量加入所述反应池，所述试剂注射泵中试剂由所述试剂瓶提供；

所述反应池所需稀释液从所述稀释液桶由所述鞘液注射泵定量加入；

样本针加样完成后，由所述鞘液注射泵清洗所述样本针内壁，机构驱动所述清洗拭子沿所述样本针外壁运动，同时由所述第二废液泵从所述废液桶内抽取清洗废液。

3.根据权利要求2所述的流式细胞检测装置，其特征在于，所述反应池为多个，对应设置有多个电磁阀和多个试剂瓶。

4.根据权利要求3所述的流式细胞检测装置，其特征在于，所述样本定量模块包括所述试剂注射泵、所述样本注射泵、所述鞘液注射泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第十电磁阀、第十一电磁阀、第十二电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀、第十五电磁阀、样本针、清洗拭子、第二废液泵、第一反应池、第二反应池、第三反应池以及第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶、稀释液桶和废液桶；

所述第十四电磁阀设置在所述样本注射泵与所述样本针的通路上；所述鞘液注射泵与所述稀释液桶的通路上设置有所述第四电磁阀，所述鞘液注射泵与所述样本针的外壁的通路上设置有所述第十二电磁阀；所述试剂注射泵与所述第一试剂瓶、所述第二试剂瓶及所述第三试剂瓶的通路上分别设置有所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述第三电磁阀；所述鞘液注射泵通过依次串联的所述第四电磁阀、所述第十电磁阀、所述第十一电磁阀与所述所述第一反应池、所述第二反应池连通；所述鞘液注射泵与所述样本针的内壁的通路上设置有所述第十三电磁阀、所述第十四电磁阀；其中，

所述样本注射泵，通过所述第十四电磁阀将样本定量吸入所述样本针；

所述鞘液注射泵，通过所述第四电磁阀、所述第十二电磁阀清洗所述样本针的外壁；

所述样本针，将吸取的样本分别定量加入到所述第一反应池、所述第二反应池、所述第三反应池中；

所述试剂注射泵，通过所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀将各通道所需试剂定量加入各反应池，所述试剂注射泵中试剂由所述第一试剂瓶、所述第二试剂瓶、所述第三试剂瓶提供；

所述第一反应池、所述第二反应池中所需稀释液从所述稀释液桶由所述鞘液注射泵通过所述第十电磁阀、所述第十一电磁阀定量加入；

样本针加样完成后，由所述鞘液注射泵通过所述第四电磁阀、所述第十三电磁阀、所述第十四电磁阀清洗所述样本针内壁，机构驱动所述清洗拭子沿所述样本针外壁运动，同时由所述第二废液泵及所述第十五电磁阀产生负压从所述废液桶内抽取清洗废液。

5.根据权利要求4所述的流式细胞检测装置，其特征在于，所述孵育反应模块包括所述第一反应池、所述第二反应池、所述第三反应池以及第十六电磁阀、第十七电磁阀和第十八电磁阀，其中，

所述第一反应池、所述第二反应池和所述第三反应池分别为定量配比的样本与试剂提供特定温度的反应环境，且所述第一反应池、所述第二反应池和所述第三反应池分别设置有样本、试剂进出反应池的接口，以及加热及温度保持装置；

所述第十八电磁阀、所述第十七电磁阀和所述第十六电磁阀分别控制所述第一反应池、所述第二反应池和所述第三反应池中废液的排放。

6.根据权利要求2所述的流式细胞检测装置，其特征在于，所述流式细胞检测模块包括所述样本注射泵、所述鞘液注射泵、流动室、压力传感器、所述反应池；其中，

所述鞘液注射泵将样本由所述反应池吸入管路，然后由所述样本注射泵将样本压入所述流动室；

所述鞘液注射泵将鞘液压入所述流动室；

所述鞘液注射泵推动鞘液清洗所述流动室，然后清洗废液流入所述反应池，并由所述第二废液泵收集至所述废液桶；

所述压力传感器用于监测鞘液压力。

7.根据权利要求5所述的流式细胞检测装置，其特征在于，所述流式细胞检测模块包括所述样本注射泵、所述鞘液注射泵、所述第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀、第九电磁阀、所述第十电磁阀、第十六电磁阀、流动室、压力传感器、所述第三反应池；

所述鞘液注射泵与所述第三反应池的通路上，依次串联设置所述第五电磁阀和所述第七电磁阀，所述样本注射泵通过所述第九电磁阀与所述流动室相连通；所述鞘液注射泵通过所述第四电磁阀和所述第六电磁阀与所述流动室相连通；所述流动室的液体出口通过所述第八电磁阀与所述第三反应池相连通；所述第三反应池与所述废液桶的通路上设置有所述第十六电磁阀和所述第二废液泵；其中，

所述鞘液注射泵通过所述第四电磁阀、所述第五电磁阀、所述第七电磁阀将样本由所述第三反应池吸入管路，然后所述第五电磁阀和所述第七电磁阀关闭，由所述样本注射泵通过所述第九电磁阀将样本压入所述流动室；

所述鞘液注射泵通过所述第四电磁阀和所述第六电磁阀，将鞘液压入所述流动室；

所述鞘液注射泵推动鞘液清洗所述流动室，清洗废液通过所述第八电磁阀流入所述第三反应池，并由所述第二废液泵通过所述第十六电磁阀收集至所述废液桶；

所述压力传感器设置在所述第六电磁阀与所述流动室之间的通路上，用于监测鞘液压力。

8.根据权利要求7所述的流式细胞检测装置，其特征在于，所述清洗及废液收集模块包括清洗泵、第一废液泵和所述第二废液泵、所述第十五电磁阀、所述第十六电磁阀、所述第十七电磁阀、所述第十八电磁阀、单向阀以及所述废液桶，其中，

所述清洗泵，与所述第四电磁阀及稀释液桶相连通，下游设置有所述单向阀；

所述第一废液泵，设置在所述第十七电磁阀和第十八电磁阀的下游，且与所述废液桶相连通；

所述第二废液泵，设置在所述第十五电磁阀和所述第十六电磁阀的下游，且与所述废液桶相连通。

9.一种流式细胞检测方法，包括样本定量、孵育反应、流式细胞检测以及清洗及废液收集，其特征在于，采用如权利要求1至8中任一项所述的流式细胞检测装置实现，所述样本定量、所述孵育反应、所述流式细胞检测以及所述清洗及废液收集步骤中共用：

样本注射泵，用于样本的吸取注射及推样；

鞘液注射泵，用于鞘液和稀释液的注射；以及

试剂注射泵，用于试剂的注射。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述样本定量步骤包括：所述样本注射泵将样本定量吸入样本针，由所述鞘液注射泵清洗所述样本针的外壁，完成后通过所述样本针将吸取的样本定量加入到反应池中；同时由所述试剂注射泵将各通道所需试剂定量加入反应池；所述试剂注射泵中试剂由试剂瓶提供；所述反应池中所需稀释液由所述鞘液注射泵定量加入；完成后，反应池中为确定稀释比的样本试剂混合液；所述样本针加样完成后，由所述鞘液注射泵清洗所述样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿所述样本针外壁运动，同时由第二废液泵从废液桶内抽取清洗废液。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述样本定量步骤包括：所述样本注射泵通过第十四电磁阀以及管路将样本定量吸入所述样本针，由所述鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十二电磁阀清洗所述样本针的外壁，完成后通过所述样本针将吸取的样本分别定量加入到第一反应池、第二反应池、第三反应池中；同时由所述试剂注射泵通过第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀将各通道所需试剂定量加入各反应池；试剂注射泵中试剂由第一试剂瓶、第二试剂瓶、第三试剂瓶提供；所述第一反应池、所述第二反应池中所需稀释液由所述鞘液注射泵通过第十电磁阀、第十一电磁阀定量加入；完成后，各反应池中为确定稀释比的样本试剂混合液；所述样本针加样完成后，由所述鞘液注射泵通过所述第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗所述样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿所述样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述孵育反应步骤包括：在所述第三反应池中，样本与两种试剂以一定温度反应一定时间，反应过程中由气泡或搅拌混匀样本与试剂；所述第一反应池和所述第二反应池中，样本与稀释液或试剂进行稀释以及气泡混匀，完成后由响应传感器进行检测。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述流式细胞检测步骤包括：

样本反应完成后，由所述鞘液注射泵通过所述第四电磁阀、第五电磁阀、第七电磁阀将样本由所述第三反应池吸入管路，然后所述第五电磁阀和所述第七电磁阀关闭，由所述样本注射泵通过第九电磁阀将样本压入流动室；此时，所述鞘液注射泵通过所述第四电磁阀和第六电磁阀，将一定流量的鞘液压入所述流动室；鞘液“包裹”样本在所述流动室中形成“鞘流”，当“鞘流”稳定后，通过收集激光照射在细胞上产生的散射光与荧光，形成脉冲信号，完成对细胞信号的采集；

采集完成后，所述鞘液注射泵继续推动鞘液清洗所述流动室，清洗废液通过第八电磁阀流入所述第三反应池，并由第二废液泵通过第十六电磁阀收集至废液桶。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述“鞘流”的流量控制包括：在“鞘流”形成过程中，通过压力传感器监测鞘液压力，当压力超过阈值时，系统可以认为所述流动室或第八电磁阀流道堵塞，从而进行报警，通过实时调节所述鞘液注射泵流量，实现目标流量的“鞘流”。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，采用所述样本注射泵进行流式检测时的推样，根据不同检测要求，调整所述样本注射泵流量，实现样本流流量的变化。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述流式细胞检测步骤还包括：记录一定时间t内所述样本注射泵的泵杆的运行速度v，计算出该时间内所述样本注射泵确定的样本量V，V＝v*t*A，其中A为所述样本注射泵的泵杆截面积，同时，通过记录时间t内，测量记录的微粒数目E，即可计算得出该微粒的浓度C：C＝E*M/V，其中M为样本稀释比，M＝V_{(试剂+样本)}/V_(样本)。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述清洗及废液收集步骤包括：

加样完成后，由所述鞘液注射泵通过第四电磁阀、第十三电磁阀、第十四电磁阀清洗样本针内壁，机构驱动清洗拭子沿样本针外壁运动，同时由第二废液泵及第十五电磁阀产生负压从废液桶内抽取清洗废液；检测过程中，鞘液注射泵推动鞘液清洗流动室，然后清洗废液流入反应池，并由第二废液泵收集至废液桶；检测完成后，由第一废液泵、第二废液泵通过第十六电磁阀、第十七电磁阀、第十八电磁阀收集第一反应池、第二反应池和第三反应池的废液。