CN108844906A - 一种血液细胞成分分析仪及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种血液细胞成分分析仪及方法，仪器包括样品吸取及转移单元、染色液添加单元、搅拌及涂片单元、清洗单元、显微扫描单元、图像处理单元及控制单元。样品吸取及转移单元用于吸取定量血样至载玻片；染色液添加单元用于添加染色液对细胞染色和对血样稀释；倒T型搅拌及涂片单元用于混匀血样与染色液，并将混合血样进行涂片；显微扫描单元用于对涂片进行镜检，仪器自动对不清晰目标自动连续多次轴向扫描；图像处理单元将扫描图像进行处理并选择多聚焦图像中细胞或颗粒最清晰的图像整合为整幅图像；本发明分析仪操作简单，故障率低，结果精准，耗材试剂少，可方便、准确地对血液细胞进行定量分析。
Description
技术领域
本发明涉及医疗检验领域，特别是一种血液细胞成分分析仪及方法。
背景技术
现有血液分析仪的工作原理主要为电阻抗法、流式细胞仪、人工镜检和干式离心扫描法。电阻法以计算通过仪器微孔的颗粒数量和颗粒体积大小进行分类计数，无法分辨血细胞的形态及内部结构，因此对细胞的分类不够准确；而血液中各细胞都属非均一群体，这些细胞根据形态和结构分为多种不同类型，其数量和功能均不相同，由于许多疾病在血细胞水平所表现的病理变化不仅反应在血细胞的数量上，细胞的形态学变化同样具有重要的诊断价值。因此，血细胞分析仪单依据细胞数量和体积对其进行分类存在局限性。电阻抗法血液分析仪存在试剂消耗大、故障率高、仪器保养工作量大等不足。流式细胞仪检测精度有所提高但仪器复杂，试剂成本极高。传统的人工显微镜方法对操作者技能要求及视力要求极高，工作强度极大，工作效率极低。干式血液分析仪虽然试剂消耗较少、故障率较低，但检测信息简单，无法对细胞进行准确识别。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种血液细胞成分分析仪及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种血液细胞成分分析仪及方法，仪器包括显微扫描单元、图像处理单元及控制单元；
所述显微扫描单元自动沿固定轨迹对每一涂片区域进行显微扫描，且当每一视野检测图像中出现特定目标不清晰时，显微扫描单元自动进行连续多次不同轴向距离聚焦扫描，获取更清晰的目标图像；所述图像处理单元用于将显微扫描单元获得的图像进行处理，先选择一个总体图像清晰的基准层细胞图像，随后筛选基准层图像中不清晰的局部细胞及颗粒，利用各次不同轴向聚焦扫描，获取不清晰局部及单体靶目标的清晰图像，将每一细胞或颗粒最清晰的图像整合为整幅图像，并在此基础上对全图像进行细胞识别分类和计数；所述控制单元控制各单元间的协调工作。
本发明中，仪器还包括样品吸取及转移单元、染色液添加单元、倒T型搅拌及涂片单元、检测单元和清洗单元；
所述样品吸取及转移单元包括一个吸样针、一个定量注射器、连接管路、阀门以及吸样针移动装置，用于定量吸取样品管中的血样，并将血样定量转移至载玻片的涂片区；
所述染色液添加单元包括一个以上的由控制单元控制的注射器、一个以上的染色液瓶、连接管路和阀门，染色液瓶中装有不同染色液，用于在载玻片涂片区加入定量染色液，对细胞进行染色的同时稀释血样；
所述搅拌及涂片单元为倒T型搅拌及涂片单元，或者微流空气搅拌及涂片单元，用于混匀血样和染色液，同时在载玻片的涂片区完成血样涂片；
所述检测单元包括光源和单色器，用于观察细胞并对细胞进行吸光度检测；
所述光源与单色器对每一检测样本分别提供不同波长，仪器对不同波长下细胞进行检测并获得不同波长下图像，仪器对每一细胞根据多波长图像进行分析，分别获得对该细胞、细胞内成分、血液其它成分及含量的判断。
所述清洗单元包括一个由控制单元控制的注射器、连接管路、阀门和一个清洗液瓶，清洗液瓶中装有清洗液。
本发明中，仪器无需溶血仅通过对镜下各红细胞染色后着色深浅进行比色分析，依据各红细胞大小及吸光度，计算红细胞累计数量及红细胞平均吸光度，对比标准数据计算出血样红细胞的血红蛋白含量；该检测所选择的吸光度波长范围为480nm～580nm，计算公式为：
血样的血红蛋白含量＝所取定量血样红细胞数量×平均红细胞在指定波长的吸光度×因子A。因子A为在特定波长吸光度条件下平均红细胞吸光度与血红蛋白的关系值。
本发明中，仪器采用倒T型搅拌及涂片单元对血样进行混匀后涂片；当血样及染色液加载在载玻片上后，倒T型搅拌及涂片单元垂直移动至载玻片上方，其横臂下降至离载玻片表面大于0.1mm距离位置，倒T型搅拌及涂片单元旋转将血样和染色液混匀；之后倒T型搅拌及涂片单元继续下降紧贴载玻片进行旋转，随后倒T型搅拌及涂片单元上升、移位后再次与载玻片紧贴并旋转，再次将血样涂布在载玻片的另一涂片区，随后倒T型搅拌及涂片单元移至清洗池清洗后备用。
本发明中，涂片时均取相同血样量，涂布相同面积的涂片区，检测涂片区内细胞分散良好的区域内红细胞、白细胞和血小板等各细胞的吸光度，血样中红细胞、白细胞和血小板等各细胞的数量，以及各细胞所占细胞总数的比例，并将其作为该血样各细胞比例的基准值；通过检测细胞重叠区域总吸光度和重叠区面积，计算重叠区域内的细胞总数及各种细胞的数量；仪器对血样各细胞组成成分含量的确定不仅仅是依据涂片区内细胞分散良好的区域内各细胞检测结果，而且还包括对细胞重叠区细胞含量分析的结果。
仪器对正常分布区血样细胞组成分析的具体方式为：如血样细胞成分为三种，分别命名为A、B和C，仪器根据细胞正常分布区域中检测获得的各细胞总数量及各细胞在其中比例，确定该血样中各细胞所占细胞总数的比例，如各细胞比例分别为A细胞70％、B细胞20％和C细胞10％；
仪器对血样涂片细胞重叠区细胞组成分析的具体方式为：仪器分别测量细胞正常分布区域内各细胞在某波长下的吸光度，如获得该血样中三种细胞各自的吸光度值分别为aD、bD和cD，则涂片正常分布区按比例混合细胞合计吸光度值计算公式如下：
正常分布区总细胞理论面积指的是细胞正常分布区理论细胞单层紧密分布构成的面积。
重叠区总细胞数的计算公式为：
其中每一血样细胞重叠区总吸光度值可直接检测，重叠区域总面积可直接测量，混合细胞合计吸光度值按照计算式计算获得。
重叠区内各细胞总数＝重叠区总细胞数×各细胞在血样中的比例。
本发明中，血样细胞染色涂片后，仪器利用检测单元形成的不同波长分别对涂片进行扫描，根据不同波长下细胞的显色差异、细胞内成分以及细胞结构图像信息对细胞进行识别分类；仪器采用一种以上的波长分别对同一细胞进行定性分析，而不是仅仅依据一个波长，或依据混合波长对细胞进行识别判断。
本发明中，根据已有判断条件无法识别，无法进行分类、或分类指标不足的异常细胞，分析仪自动将获得的该类细胞图像信息显示在显示屏上，并提示需要通过人工帮助识别分类；人工分类后分析仪自动记忆该类型细胞，后续检测按照设定提示记录；分析仪自动标记新增细胞图像，便于随时分析和更新定义。
本发明中，仪器的吸样针及样品转移单元也同时用于染色液吸取分配。
本发明的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：吸样针从样品管中定量吸取待检血样，并将血样定量分配至载玻片涂片区；
步骤2：吸样针移动至清洗单元清洗针内外残留血样；
步骤3：吸样针从染色液瓶中吸取定量染色液，并定量分配在载玻片的加样区，染色液添加单元还用染色液在各载玻片上做出不同标识，便于后续使用时进行区别；
步骤4：吸样针移动至清洗单元清洗针内外残留染色液；
步骤5：倒T型搅拌及涂片单元将血样及染色液进行混匀，并将混匀染色血样涂布在载玻片的涂片区，形成薄层血膜；
步骤6：已涂片的载玻片放置在显微镜下进行细胞图像扫描，当扫描镜下目标细胞图像不清晰时，分析仪自动对该目标进行轴向多焦点聚焦扫描，获取更清晰的图像；
步骤7：图像检测过程中使用不同波长对血样涂片进行检测，获取细胞更准确光学信息，对细胞进行分类分析。同时对对照血样涂片进行红细胞色度检测，经与染色血样比较计算出血样的血红蛋白含量；
步骤8：图像处理单元对扫描获得的全部信息进行分析处理，分别计数涂片区内的各类型细胞的数量，进一步计算出单位体积血样中各类型细胞的含量。
本发明中，检测时将人工制作好的血液涂片放置在仪器显微扫描单元，仪器根据直接对涂片细胞的检测，自动报告每一血样中各细胞形态，各细胞成分含量及血色素含量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明。
图1为本发明样品吸取及转移单元结构示意图，清洗单元设有清洗瓶。
图2为本发明的染色剂添加单元结构示意图。
图3为本发明样品吸取及转移单元结构示意图，清洗单元不设清洗瓶。
图4为倒T型搅拌及涂片单元工作示意图。
图5微流空气搅拌及涂片单元搅拌工作示意图。
图6微流空气搅拌及涂片单元涂片工作示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细说明。
实施例1
如图1，本实施例中，样品吸取及转移单元工作原理：将专用检测卡放到血液细胞成分分析仪的检测卡位上，关闭第一阀门2，开启第二阀门3，第一注射器4下拉，仪器吸样针从样品管9中吸取等量样品至注射器4中，之后吸样针转移至检测卡上方，第一注射器4上推，将等量样品转移至对照管10、第一检测管11和第二检测管12中，之后开启检测卡位下的混匀电机，分别混匀检测卡上对照管和检测管中的血样；
清洗针转移至清洗池上方，开启第一阀门2，关闭第二阀门3，注射器下拉，清洗水1进入第一注射器4中，之后关闭第一阀门2，开启第二阀门3，第一注射器上推，清洗水对吸样针内部进行清洗；
如图2，吸样针分别从检测卡的对照管和各检测管中吸取混匀血样，并将血样分别转移至载玻片的指定区域；之后第一阀门2打开，第二阀门3关闭，第一注射器4下拉，染色液5进入第一注射器4中，之后开启第二阀门3，关闭第一阀门2，第一注射器4上推，染色液加在载玻片13的指定位置；
实施例2
如图4，本实施例中，搅拌及涂片单元为倒T型搅拌及涂片单元。当血样及染色液加在载玻片上后，倒T型搅拌及涂片单元6垂直移动至载玻片上方，其横臂下降至离载玻片表面大于0.1mm距离位置，倒T型搅拌及涂片单元旋转将血样和染色液的混合液8混匀；之后倒T型搅拌及涂片单元继续下降紧贴载玻片进行旋转，随后倒T型搅拌及涂片单元上升、移位后，再次与载玻片紧贴并旋转，将血样涂布在载玻片的另一涂片区，随后倒T型搅拌及涂片单元移至清洗池清洗后备用。
实施例3
如图3，本实施例中，仪器不设清洗液瓶，设有清洗池，针清洗时，吸样针转移至清洗池中，开启第三阀门14，第二注射器15下拉，吸样针从清洗池中吸取清洗水进入第二注射器中，之后吸样针转移至废液收集器上方，第二注射器上推，清洗水排至废液收集器。
实施例4
本实施例中，搅拌及涂片单元为微流空气搅拌及涂片单元。如图5，微流空气搅拌及涂片器通过微流气体喷出口16喷出的气流，分别将显微载玻片13上不同区域的血样8与染色液分别充分混匀；如图6，随后继续在微气流的推动下将各混合血样分别在各区域一定范围内由微气流推动涂布成薄层血膜。
Claims (10)
1.一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，该分析仪包括显微扫描单元、图像处理单元及控制单元；
所述显微扫描单元自动沿固定轨迹对每一涂片区域进行显微扫描，且当每一视野检测图像中局部目标不清晰时，显微扫描单元自动对该目标进行连续多次不同轴向距离聚焦扫描，获取该目标更清晰图像；所述图像处理单元用于将显微扫描单元获得的图像进行处理，先选择一个总体清晰的基准层细胞图像，随后筛选基准层图像中局部不清晰的细胞及颗粒，利用各次不同轴向聚焦扫描，获取基准层图像中不清晰局部及单体靶目标的清晰图像，将每一细胞或颗粒最清晰的图像整合在基准图像层中形成整幅清晰图像，并在此基础上对全扫描图像进行细胞识别分类和计数；所述控制单元控制各单元间的协调工作。
2.根据权利要求1所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，仪器还包括样品吸取及转移单元、染色液添加单元、搅拌及涂片单元、检测单元和清洗单元；
所述样品吸取及转移单元包括一个吸样针、一个定量注射器、连接管路、阀门以及吸样针移动装置，用于定量吸取样品管中的血样，并将血样定量转移至载玻片的涂片区；
所述染色液添加单元包括一个以上的由控制单元控制的注射器、一个以上的染色液瓶、连接管路和阀门，染色液瓶中装有不同染色液，用于在载玻片涂片区加入定量染色液，对细胞进行染色的同时稀释血样；
所述搅拌及涂片单元为倒T型搅拌及涂片单元，或者微流空气搅拌及涂片单元，用于混匀血样和染色液，同时在载玻片的涂片区完成血样涂片；
所述检测单元包括光源和单色器，用于观察细胞并对细胞进行吸光度检测；
所述清洗单元包括一个由控制单元控制的注射器、连接管路、阀门和一个清洗液瓶，清洗液瓶中装有清洗液。
3.根据权利要求1所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，该仪器无需溶血仅通过对镜下各红细胞染色后着色深浅进行比色分析，依据各红细胞大小及吸光度，计算红细胞累计数量及红细胞平均吸光度，对比标准数据计算出该血样红细胞的血红蛋白含量，检测所选择的吸光度波长范围为480nm～580nm，计算公式为：
血样的血红蛋白含量＝所取定量血样红细胞数量×平均红细胞在指定波长的吸光度×因子A。因子A为在特定波长吸光度条件下平均红细胞吸光度与血红蛋白的关系值。
4.根据权利要求1所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，仪器采用倒T型搅拌及涂片单元对血样进行混匀后涂片；当血样及染色液加载在载玻片上后，倒T型搅拌及涂片单元垂直移动至载玻片上方，其横臂下降至离载玻片表面大于0.1mm距离位置，倒T型搅拌及涂片单元旋转将血样和染色液混匀；之后倒T型搅拌及涂片单元继续下降紧贴载玻片进行旋转，随后倒T型搅拌及涂片单元上升、移位后再次与载玻片紧贴并旋转，再次将血样涂布在载玻片的另一涂片区，随后倒T型搅拌及涂片单元移至清洗池清洗后备用。
5.根据权利要求1所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，涂片时均取相同血样量，涂布相同面积的涂片区，检测涂片区内细胞分散良好的区域内红细胞、白细胞和血小板等各细胞的吸光度，血样中红细胞、白细胞和血小板等各细胞的数量，以及各细胞所占细胞总数的比例，并将其作为该血样各细胞比例的基准值；通过检测细胞重叠区域总吸光度和重叠区面积，计算重叠区域内的细胞总数及各种细胞的数量；仪器对血样各细胞组成成分含量的确定不仅仅是依据涂片区内细胞分散良好的区域内各细胞检测结果，而且还包括对细胞重叠区细胞含量分析的结果。
仪器对正常分布区血样细胞组成分析的具体方式为：如血样细胞成分为三种，分别命名为A、B和C，仪器根据细胞正常分布区域中检测获得的各细胞总数量及各细胞在其中比例，确定该血样中各细胞所占细胞总数的比例，如各细胞比例分别为A细胞70％、B细胞20％和C细胞10％；
仪器对血样涂片细胞重叠区细胞组成分析的具体方式为：仪器分别测量细胞正常分布区域内各细胞在某波长下的吸光度，如获得该血样中三种细胞各自的吸光度值分别为aD、bD和cD，则涂片正常分布区按比例混合细胞合计吸光度值计算公式如下：
正常分布区总细胞理论面积指的是细胞正常分布区理论细胞单层紧密分布构成的面积。
重叠区总细胞数的计算公式为：
其中每一血样细胞重叠区总吸光度值可直接检测，重叠区域总面积可直接测量，混合细胞合计吸光度值按照计算式计算获得。
重叠区内各细胞总数＝重叠区总细胞数×各细胞在血样中的比例。
6.根据权利要求4所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，血样细胞染色涂片后，仪器利用检测单元形成的不同波长分别对涂片进行扫描，根据不同波长下细胞的显色差异、细胞内成分以及细胞结构图像信息对细胞进行识别分类。
7.根据权利要求6所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，根据已有判断条件无法识别，无法进行分类、或分类指标不足的异常细胞，分析仪自动将获得的该类细胞图像信息显示在显示屏上，并提示需要通过人工帮助识别分类；人工分类后分析仪自动记忆该类型细胞，后续检测按照设定提示记录；分析仪自动标记新增细胞图像，便于随时分析和更新定义。
8.根据权利要求2所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，该仪器的吸样针及样品转移单元也同时用于染色液吸取分配。
9.根据权利要求1或2所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤1：吸样针从样品管中定量吸取待检血样，并将血样定量分配至载玻片涂片区；
步骤2：吸样针移动至清洗单元清洗针内外残留血样；
步骤3：吸样针从染色液瓶中吸取定量染色液，并定量分配在载玻片的加样区，染色液添加单元还用染色液在各载玻片上做出不同标识，便于后续使用时进行区别；
步骤4：吸样针移动至清洗单元清洗针内外残留染色液；
步骤5：倒T型搅拌及涂片单元将血样及染色液进行混匀，并将混匀染色血样涂布在载玻片的涂片区，形成薄层血膜；
步骤6：已涂片的载玻片放置在显微镜下进行细胞图像扫描，当扫描镜下目标细胞图像不清晰时，分析仪自动对该目标进行轴向多焦点聚焦扫描，获取更清晰的图像；
步骤7：图像检测过程中使用不同波长对血样涂片进行检测，获取细胞更准确光学信息，对细胞进行分类分析。同时对对照血样涂片进行红细胞色度检测，经与染色血样比较计算出血样的血红蛋白含量；
步骤8：图像处理单元对扫描获得的全部信息进行分析处理，分别计数涂片区内的各类型细胞的数量，进一步计算出单位体积血样中各类型细胞的含量。
10.根据权利要求1、5或6所述的一种血液细胞成分分析仪及方法，其特征在于，检测时将人工制作好的血液涂片放置在仪器显微扫描单元，仪器根据直接对涂片细胞的检测，自动报告每一血样中各细胞形态，各细胞成分含量及血色素含量。
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