CN109100286A - 细胞计数仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及细胞生物技术领域，具体而言，涉及一种细胞计数仪。该仪器包括加样组件、检测组件、液压驱动系统以及控制处理装置。检测组件与加样孔连通，用于检测通过加样孔加入的细胞样品的图像和电阻抗脉冲信号，并输出图像以及电阻抗脉冲信号。液压驱动系统与加样组件连接，用于驱动细胞样品流动通过检测组件。控制处理装置与检测组件电连接，根据图像以及电阻抗脉冲信号计算细胞样品的浓度、粒径以及活率。该细胞计数仪通过液压驱动系统驱动细胞样品连续流动通过检测组件，在此过程中，实现了全样品量的完全计数，提高了计数准确度。同时，检测组件可根据需要设定图像采集的数量，从而得到更大量的细胞图像，提高活率检测的准确性。

Description

细胞计数仪

技术领域

本发明涉及细胞生物技术领域，具体而言，涉及一种细胞计数仪。

背景技术

在大量的细胞生物研究实验中，需要对细胞或其他生物微粒进行浓度检测(定量计数)，细胞悬液浓度(或数量)既是细胞培养的监测参数，也是很多实验项目中的必要参数，对于成功完成实验是非常基础但却很重要的过程条件。

现有的计数手段，主要包括采用细胞计数板的人工计数方法，基于图像分析技术的自动化计数仪器，以及利用电阻抗法(库尔特原理)的自动化计数仪器。

其中人工计数方法最为普遍，实验人员将悬浮细胞样品注入细胞计数板计数池，在显微镜下以肉眼观察并按规则进行人工计数。此方法的主要缺点是：

1.由于计数池本身的深度数倍于细胞尺度，这样就会造成细胞样品注入后在其中分层悬浮。从而观察到的细胞形态会有所差别，造成计数结果的不准确和细胞活性判断错误。

2.按规则注入细胞计数板的样品为10uL，但是在显微镜观察区域内的样品量仅仅是一小部分，不足1uL。这样细胞样品在计数池内分布是否均匀就会对结果造成很大的影响。

3.计数时是按照一定规则来人工计数的，操作人员水平的差异以及肉眼观察导致的疲劳度就引入很大的人为误差。

另有的一些手段是基于图像分析技术。这种方法虽避免了肉眼观察的困难，但是仍然存在以下不足：

1.引入了一次性计数片耗材的使用，增加了用户检测成本

2.计数片在结构上与细胞计数板类似，所以也存在计数板上细胞分层悬浮导致结果不准确和活性误判的问题，尤其是体积较小的细胞分层悬浮的现象更加严重。

3.同人工计数一样，大部分基于图像法的仪器存在检测样品量少导致的结果偏差大的问题。

4.现有的基于图像法的仪器因为受限于光学系统能力，在分析直径小于7微米的细胞活性时会产生较大误差，因此在诸如PBMC，小鼠细胞这样的小细胞研究中无法应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细胞计数仪，检测结果准确。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种细胞计数仪，包括：加样组件，用于加入细胞样品，加样组件具备加样孔；检测组件，与加样孔连通，用于检测通过加样孔加入的细胞样品的图像和电阻抗脉冲信号，并输出图像和电阻抗脉冲信号；液压驱动系统，与加样组件连接，用于驱动细胞样品连续流动通过检测组件；以及控制处理装置，与检测组件电连接；其中，控制处理装置用于根据图像以及电阻抗脉冲信号计算细胞样品的浓度、粒径以及活率。

在本发明较佳的实施例中，检测组件包括细胞图像采集系统和电阻抗脉冲信号采集系统；细胞图像采集系统和电阻抗脉冲信号采集系统均电连接于控制处理装置。

在本发明较佳的实施例中，细胞图像采集系统包括微流控芯片和图像采集组件，图像采集组件用于对流动通过微流控芯片的细胞样品进行图像采集；图像采集组件电连接于控制处理装置；微流控芯片连通于加样孔；电阻抗脉冲信号采集系统连通于微流控芯片；当液压驱动系统驱动细胞样品流动时，细胞样品连续通过微流控芯片和电阻抗脉冲信号采集系统。

在本发明较佳的实施例中，微流控芯片上设置有流道，流道的尺度根据不同类型的细胞直径设置；微流控芯片可拆卸地设置在细胞图像采集系统内。

在本发明较佳的实施例中，流道内设置有对焦标记；图像采集组件包括显微镜头和调焦电机，调焦电机传动连接于显微镜头，调焦电机电连接于控制处理装置；其中，控制处理装置根据对焦标记判断对焦是否正确，并命令调焦电机驱动显微镜头上下运动调整焦距至对焦正确。

在本发明较佳的实施例中，加样组件包括加样腔体和盖体，加样孔设置在加样腔体的底壁上；盖体上设置有真空吸头，当盖体盖合在加样腔体上时，真空吸头连接于加样孔；加样腔体的侧壁上设置有锁扣组件，盖体上设置有限位槽，当盖体盖合在加样腔体上时，锁扣组件连接于限位槽内。

在本发明较佳的实施例中，锁扣组件包括锁扣本体和驱动电机，驱动电机传动连接于锁扣本体，驱动电机用于驱动锁扣本体上下移动，以将锁扣本体锁紧至限位槽内或从限位槽内打开。

在本发明较佳的实施例中，液压驱动系统包括正压力源、负压力源、检测液路以及第一电磁阀组；正压力源连通于检测液路，检测液路连通于负压力源，第一电磁阀组设置在检测液路上，用于打开或者关闭检测液路。

在本发明较佳的实施例中，液压驱动系统还包括清洗液路和第二电磁阀组；正压力源连通于清洗液路，清洗液路连通于负压力源，第二电磁阀组设置在清洗液路上，用于打开或者关闭清洗液路。

一种细胞计数仪，包括：加样组件，用于加入细胞样品，加样组件具备加样孔；检测组件，与加样孔连通，用于检测通过加样孔加入的细胞样品的电阻抗脉冲信号，并输出电阻抗脉冲信号；液压驱动系统，与加样组件连接，用于驱动细胞样品连续流动通过检测组件；以及控制处理装置，与检测组件电连接；其中，控制处理装置用于根据电阻抗脉冲信号计算细胞样品的浓度和粒径。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种细胞计数仪，包括：加样组件、检测组件、液压驱动系统以及控制处理装置。其中，加样组件用于加入细胞样品，加样组件具备加样孔。检测组件与加样孔连通，用于检测通过加样孔加入的细胞样品的图像和电阻抗脉冲信号，并输出图像以及电阻抗脉冲信号。液压驱动系统与加样组件连接，用于驱动细胞样品流动通过检测组件。控制处理装置与检测组件电连接；用于根据图像以及电阻抗脉冲信号计算细胞样品的浓度、粒径以及活率。该细胞计数仪通过液压驱动系统驱动细胞样品连续流动通过检测组件，在此过程中，实现了全样品量的完全计数，提高了计数准确度。同时，检测组件可根据需要设定图像采集的数量，从而得到更大量的细胞图像，提高活率检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的细胞计数仪的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的细胞计数仪的内部结构的第一视角的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的细胞计数仪的内部结构的第二视角的结构示意图；

图4为本发明第一实施例提供的细胞计数仪的图像采集组件的结构示意图；

图5为本发明第一实施例提供的细胞计数仪的清洗液瓶、鞘液瓶及废液瓶的结构示意图；

图6为本发明第一实施例提供的细胞计数仪的微流控芯片的结构示意图；

图7为本发明第一实施例提供的细胞计数仪的液压驱动系统流程图。

图标：100-细胞计数仪；110-加样组件；111-加样孔；112-加样腔体；1121-底壁；1122-侧壁；113-盖体；1131-限位槽；114-真空吸头；115-锁扣组件；116-锁扣本体；117-驱动电机；120-检测组件；121-细胞图像采集系统；122-电阻抗脉冲信号采集系统；124-图像采集组件；125-显微镜头；126-调焦电机；137-清洗液瓶；138-鞘液瓶；139-废液瓶；140-控制处理装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1-图7，本实施例提供一种细胞计数仪100，其包括加样组件110、检测组件120、液压驱动系统以及控制处理装置140。

进一步地，细胞样品从加样组件110加入，检测组件120连通于加样组件110，液压驱动系统与加样组件110连接，并将细胞样品驱动至流经检测组件120，控制处理装置140电连接于检测组件120。

细胞样品从加样组件110加入后，在液压驱动系统的驱动下连续流动通过检测组件120，同时检测组件120对流经的细胞样品连续采集图像和电阻抗脉冲信号并输出，控制处理装置140接收检测组件120传输过来的图像和电阻抗脉冲信号，并根据图像以及电阻抗脉冲信号计算细胞样品的浓度、粒径以及活率。

该细胞计数仪100通过液压驱动系统驱动细胞样品连续流动通过检测组件120，在此过程中，实现了全样品量的完全计数，提高了计数准确度。

进一步地，本实施例中，检测组件120包括细胞图像采集系统121和电阻抗脉冲信号采集系统122。细胞图像采集系统121和电阻抗脉冲信号采集系统122均电连接于控制处理装置140。

进一步地，细胞图像采集系统121包括微流控芯片(参照图6)和图像采集组件124，图像采集组件124用于对流动通过微流控芯片的细胞样品进行图像采集；图像采集组件124电连接于控制处理装置140；微流控芯片连通于加样孔111。

细胞图像采集系统121中采用图像采集组件124结合微流控芯片，使得细胞样品流过微流控芯片时，图像采集组件124在细胞流动过程中连续拍摄多张图像。拍摄图片数量越多就可以采集到更大量的细胞图像，从而能够有效提高细胞活率检测的准确性。在实际使用时，需要根据具体的需要，选择拍摄图片的数量。

进一步地，电阻抗脉冲信号采集系统122连通于微流控芯片；当液压驱动系统驱动细胞样品流动时，细胞样品连续通过微流控芯片和电阻抗脉冲信号采集系统122，从而使得细胞样品全部流经电阻抗脉冲信号采集系统122，实现了全样品量的完全计数，提高了计数准确度。

库尔特原理是通过电阻抗的方法检测微粒粒径和数量的经典技术，具体原理是本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述。

传统的库尔特计数仪器大量应用在血细胞检测和微颗粒检测中，本发明实施例创造性地将库尔特原理与微流控芯片技术结合，使得整个细胞样品液流系统更加紧凑和有效，并且实现了全样品量的绝对计数(即加入检测系统的细胞样品全部被检测到)，从而使得细胞计数的结果准确性和一致性优于现有方法。

进一步地，微流控芯片上设置有流道，流道的尺度根据不同类型的细胞直径设置。微流控芯片可拆卸地设置在细胞图像采集系统121内。

需要说明的是，上述流道的尺度包括流道的深度和宽度两个方向的尺寸。

具体地，针对不同大小的测试对象，比如细菌小到数百纳米到数微米，而常见的细胞大小则是数微米到数十微米。在本实施例中，微流控芯片设置为具有多种结构，根据具体的检测需求，选择在细胞图像采集系统121内设置不同流道结构的微流控芯片。这种可更换结构，方便了用户不同的检测需求，扩大了整个细胞计数仪100的应用范围。

进一步地，针对现有技术中体积较小的细胞容易分层悬浮的现象，在本实施例中，将微流控芯片的流道的尺度设置为数十微米级。相较于现有技术中常见的图像法仪器中计数池100微米深度，本发明实施例的方案减少了细胞在流道中的分层现象，克服现有技术中检测样品量少和细胞分层悬浮导致的结果不准确问题。进一步可选地，针对直径小于7微米的细胞，进一步将微流控芯片的流道的尺度设置为几个微米，进一步避免了小细胞在液体中的分层悬浮导致的细胞图像对焦不实问题，提高了整个细胞计数仪100的应用范围，提高了检测的准确度。

进一步地，流道内设置有对焦标记。图像采集组件124包括显微镜头125和调焦电机126，调焦电机126传动连接于显微镜头125，调焦电机126电连接于控制处理装置140。其中，控制处理装置140根据对焦标记判断对焦是否正确，并命令调焦电机126驱动显微镜头125上下运动调整焦距至对焦正确。

使用时，在每次开机时，控制处理装置140会对微流控芯片上的图像采集区域自动调焦，以保证每次检测之前成像系统处于对焦正确的情况。具体地，微流控芯片的流道内预设对焦标记，控制处理装置140获取标记图像判断对焦是否正确，如有跑焦发生，则驱动调焦电机126上下运动以获取正确焦距。从而能够有效地保证整个细胞计数仪100检测的准确性。

进一步可选地，在本实施例中，显微镜头125选择5倍光学放大的显微镜头。从而能够获取7微米以下活细胞和死细胞足够清晰的图像特征，同时要考虑视场大小而不能使用更大放大倍数的镜头，倍数越大视场越小拍到的细胞数量就越少。

进一步地，加样组件110包括加样腔体112和盖体113，加样孔111设置在加样腔体112的底壁1121上；盖体113上设置有真空吸头114，当盖体113盖合在加样腔体112上时，真空吸头114连接于加样孔111。

通过设置真空吸头114，保证液压驱动系统的顺利运行。

进一步地，加样腔体112的侧壁1122上设置有锁扣组件115，盖体113上设置有限位槽1131，当盖体113盖合在加样腔体112上时，锁扣组件115连接于限位槽1131内。

进一步地，锁扣组件115包括锁扣本体116和驱动电机117，驱动电机117传动连接于锁扣本体116，驱动电机117用于驱动锁扣本体116上下移动，以将锁扣本体116锁紧至限位槽1131内或从限位槽1131内打开。

通过设置上述的锁扣组件115，使得盖体113与加样腔体112的连接更加可靠，避免了闭合故障的发生，进一步提高了整个细胞计数仪100检测的准确性。

进一步地，参照图7，液压驱动系统包括正压力源、负压力源、检测液路以及第一电磁阀组(图7中电磁阀2，5，6，7)。正压力源连通于检测液路，检测液路连通于负压力源，第一电磁阀组设置在检测液路上，用于打开或者关闭检测液路。

进一步地，液压驱动系统还包括清洗液路和第二电磁阀组；正压力源连通于清洗液路，清洗液路连通于负压力源，第二电磁阀组(图7中其余电磁阀)设置在清洗液路上，用于打开或者关闭清洗液路。具体地，清洗液路包括清洗液瓶137、鞘液瓶138以及废液瓶139。

具体地，该细胞计数仪100的液压驱动系统是这样运行的：

开始检测流程后，压力源将微流控芯片充满液体，具体是通过正压力源产生一定压力，经过正压力控制单元输出设定的气压，通过负压力源产生一定负压压力，经过负压压力控制单元输出设定的气压，通过控制第一电磁阀组打开检测液路，使得鞘液充满流控芯片的所有流道。然后用户加入10uL样品到加样孔。将盖体113盖合在加样腔体112上，通过调整不同的气压压力和控制电磁阀2，5，6，7实现细胞样品按一定速度流过图像检测区域和电阻抗脉冲信号检测区域(这里不限先后顺序)。控制处理装置140检测细胞样品液体是否全部流过检测区域，并根据图像以及电阻抗脉冲信号计算细胞样品的浓度、粒径以及活率。待全部细胞样品液体通过检测区域后，通过控制第二电磁阀组打开清洗液路，进入清洗芯片流程。清洗结束等待进入下一次检测流程。

进一步地，控制处理装置140选择本领域常见的控制板，并加载本领域常见的控制软件。

该细胞计数仪100通过液压驱动系统驱动细胞样品连续流动通过检测组件120，在此过程中，实现了全样品量的完全计数，提高了计数准确度。同时，检测组件120可根据需要设定图像采集的数量，从而得到更大量的细胞图像，提高活率检测的准确性。

第二实施例

本实施例提供一种细胞计数仪。该细胞计数仪与第一实施例提供的细胞计数仪的基本结构完全相同，所不同之处在于，该细胞计数仪没有设置细胞图像采集系统，因此，不具备检测细胞活率的功能，检测结果没有细胞图像。

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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种细胞计数仪，其特征在于，包括：

加样组件，用于加入细胞样品，所述加样组件具备加样孔；

检测组件，与所述加样孔连通，用于检测通过所述加样孔加入的所述细胞样品的图像和电阻抗脉冲信号，并输出所述图像和电阻抗脉冲信号；

液压驱动系统，与所述加样组件连接，用于驱动所述细胞样品连续流动通过所述检测组件；以及

控制处理装置，与所述检测组件电连接；

其中，所述控制处理装置用于根据所述图像和电阻抗脉冲信号计算所述细胞样品的浓度、粒径以及活率。

2.如权利要求1所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述检测组件包括细胞图像采集系统和电阻抗脉冲信号采集系统；

所述细胞图像采集系统和所述电阻抗脉冲信号采集系统均电连接于所述控制处理装置。

3.如权利要求2所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述细胞图像采集系统包括微流控芯片和图像采集组件，所述图像采集组件用于对流动通过所述微流控芯片的所述细胞样品进行图像采集；所述图像采集组件电连接于所述控制处理装置；所述微流控芯片连通于所述加样孔；

所述电阻抗脉冲信号采集系统连通于所述微流控芯片；当所述液压驱动系统驱动所述细胞样品流动时，所述细胞样品连续通过所述微流控芯片和所述电阻抗脉冲信号采集系统。

4.如权利要求3所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述微流控芯片上设置有流道，所述流道的尺度根据不同类型的细胞直径设置；

所述微流控芯片可拆卸地设置在所述细胞图像采集系统内。

5.如权利要求4所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述流道内设置有对焦标记；

所述图像采集组件包括显微镜头和调焦电机，所述调焦电机传动连接于所述显微镜头，所述调焦电机电连接于所述控制处理装置；

其中，所述控制处理装置根据所述对焦标记判断对焦是否正确，并命令所述调焦电机驱动所述显微镜头上下运动调整焦距至对焦正确。

6.如权利要求1所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述加样组件包括加样腔体和盖体，所述加样孔设置在所述加样腔体的底壁上；所述盖体上设置有真空吸头，当所述盖体盖合在所述加样腔体上时，所述真空吸头连接于所述加样孔；

所述加样腔体的侧壁上设置有锁扣组件，所述盖体上设置有限位槽，当所述盖体盖合在所述加样腔体上时，所述锁扣组件连接于所述限位槽内。

7.如权利要求6所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述锁扣组件包括锁扣本体和驱动电机，所述驱动电机传动连接于所述锁扣本体，所述驱动电机用于驱动所述锁扣本体上下移动，以将所述锁扣本体锁紧至所述限位槽内或从所述限位槽内打开。

8.如权利要求1-7任一项所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述液压驱动系统包括正压力源、负压力源、检测液路以及第一电磁阀组；

所述正压力源连通于所述检测液路，所述检测液路连通于所述负压力源，所述第一电磁阀组设置在所述检测液路上，用于打开或者关闭所述检测液路。

9.如权利要求8所述的细胞计数仪，其特征在于，

所述液压驱动系统还包括清洗液路和第二电磁阀组；

所述正压力源连通于所述清洗液路，所述清洗液路连通于所述负压力源，所述第二电磁阀组设置在所述清洗液路上，用于打开或者关闭所述清洗液路。

10.一种细胞计数仪，其特征在于，包括：

加样组件，用于加入细胞样品，所述加样组件具备加样孔；

检测组件，与所述加样孔连通，用于检测通过所述加样孔加入的所述细胞样品的电阻抗脉冲信号，并输出所述电阻抗脉冲信号；

液压驱动系统，与所述加样组件连接，用于驱动所述细胞样品连续流动通过所述检测组件；以及

控制处理装置，与所述检测组件电连接；

其中，所述控制处理装置用于根据所述电阻抗脉冲信号计算所述细胞样品的浓度和粒径。