CN202830038U

CN202830038U - 一种便携式荧光细胞计数装置

Info

Publication number: CN202830038U
Application number: CN 201220505053
Authority: CN
Inventors: 冯晓均
Original assignee: WUHAN SARTOMER PURCELL BIO-TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: WUHAN SARTOMER PURCELL BIO-TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2022-09-29

Abstract

本实用新型提供一种便携式荧光细胞计数装置，包括：给样单元，由阵列微流控芯片和样品载物台组成，其阵列微流控芯片微通道中已标记上抗体，用于捕捉目标细胞；样品载物台，用于承载微阵列微流控芯片；荧光检测单元，包括用作激发光源的LED，用作滤光的激发滤片与发射滤片，用作荧光收集并将结果转化为图片形式的CCD；步进电机，用于带动样品载物台的移动；数字信号处理单元，用于图片的数据处理及控制整个CCD的信号采集和步进电机的运行；以及供电电源。本实用新型的便携式荧光细胞计数装置具有携带轻便、分析快速、通量高且易操作的特点。

Description

一种便携式荧光细胞计数装置

技术领域

本实用新型涉及一种荧光细胞计数装置，具体的说是一种便携式高通量荧光细胞计数装置。

背景技术

细胞计数在生物学基础研究和临床诊断应用中都具有非常重要的意义。酵母菌培养过程中，为对其生长速度进行测定，需对其不同阶段的数量进行监测；药物研究中，常需定量考察药物对目标细胞的作用效果，需定量对细胞进行计数；为了解感冒病人的病情需要检测病人血液中各种类型细胞的数目；医院内为得知癌症病人是否存在癌细胞扩散，也需对其血液内癌细胞进行计数；细胞计数对于白血病患者显得尤为重要，为准确得知化疗过程中患者体内的造血骨细胞的数量以随时对治疗方案进行修正，医生需多次对患者血液中的细胞进行计数。以上种种说明对各类细胞，尤其是某些特定的稀少细胞的快速准确的定量计数显得异常重要，而发展出能快速计数且轻便易操作的定量细胞计数仪器显得尤为迫切。

用于细胞计数的判定方法有多种，比如通过染色后来计数，或者对细胞进行荧光标记后来计数，或者直接根据细胞尺寸来计数，或者根据细胞有无细胞核来计数，而基于细胞荧光计数是一种非常有效的方法。由于荧光检测具有灵敏度极高，选择性良好的优点，在许多研究中都有被应用，如细胞膜上一些膜蛋白的流动，细胞内信号通路的研究，细胞内各类物质的分离分析，蛋白质的折叠研究，水质中微生物的分析等等都会利用到荧光来对目标物质进行检测。

目前，已有一些细胞计数的装置。比如细胞计数板（专利200920126697.1），通过染色后在显微镜下进行人工数数，这种方法虽然经济成本低，但分析速度慢，通量低且人力成本消耗大；另外还有用于细胞计数的流式细胞仪（专利200810038044.8），这种仪器主要依据目标细胞的荧光来进行判定，分析功能强大，但是仪器价格昂贵，体积庞大，需专人操作。因此，目前已有的这些细胞计数仪难以满足当下各领域特别是临床领域的需求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种便携式高通量荧光细胞计数装置，具有携带轻便、分析快速、通量高且易操作的特点。

本实用新型所采用的技术方案是：一种便携式荧光细胞计数装置，其特征在于，包括：

给样单元，由阵列微流控芯片和样品载物台组成，其阵列微流控芯片微通道中已标记上抗体，用于捕捉目标细胞；样品载物台，用于承载微阵列微流控芯片；

荧光检测单元，包括用作激发光源的LED，用作滤光的激发滤片与发射滤片，用作荧光收集并将结果转化为图片形式的CCD；

步进电机，用于带动样品载物台的移动；

数字信号处理单元，用于图片的数据处理及控制整个CCD的信号采集和步进电机的运行；

以及供电电源，用于仪器内所有需电部件的供电。

如上所述的便携式荧光细胞计数装置，其特征在于，数字信号处理单元由数字信号处理器DSP及相关电子线路组成，用于对LED、CCD与步进电机的启动和运行进行控制，并且能够将CCD所得到结果图转化为可读数据。

本实用新型的有益效果是：本实用新型用标记有抗体的阵列微流控芯片作为细胞计数的样品处理单元，细胞捕捉效率高，特异性强且样品消耗量少；同时用步进电机通过传动轴控制样品载物台，可实现阵列微流控芯片的移动，从而保证高通量的细胞计数；用CCD实现荧光信号采集，并将光信号转化为图片，信号采集和处理速度快；用数字信号处理单元进行数字信号处理，可实现结果的同步转化和整个装置的有序控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例的便携式荧光细胞计数装置的外观示意图。

图2是本实用新型实施例的便携式荧光细胞计数装置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例的荧光检测单元的示意图。

图4是本实用新型实施例的陈列微流控芯片的示意图。

图5是本实用新型实施例的样品检测过程示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。

图中的标记说明：1—给样单元，2—荧光检测单元，3—步进电机，4—供电电源，5—数字信号处理单元，21—激发光源，22—激发滤片，23—发射滤片，24- CCD，6—阵列微流控芯片，7—电源，8—箱盖显示屏，9—启动按钮，10—停止按纽。

参见图2，本实用新型所述便携式高通量检测装置，包括给样单元1，荧光检测单元2，步进电机3，供电电源4及数字信号处理单元5。

所述给样单元1，包括阵列微流控芯片和样品载物台。阵列微流控芯片的微通道内标记有抗体，用于捕捉目标细胞。根据需要可将其阵列微通道内标记上不同的抗体。将细胞悬浮液加入阵列微流控芯片后，放置在样品载物台上。先对阵列微通道内的一个反应单元进行检测，检测完后，步进电机通过传动轴带动样品载物台移动一个距离，让微通道的第二个反应单元处于被检测的位置。

所述荧光检测单元2，设于样品载物台上方，由用作激发光源21的LED，激发滤片22，发射滤片23和CCD 24组成。LED发出的光经过激发滤片后进行样品激发，样品接收光子后发出荧光，荧光经过发射滤片滤光后被CCD收集并将该光信号转化为灰度图片。

数字信号处理单元3，由数字信号处理器（DSP）及相关电子线路组成，用于对LED、CCD与步进电机的启动和运行进行控制，并且可将CCD所得到结果图转化为可读数据。

为了方便使用和携带，在整套装置外部加设一外壳，如图1所示。外壳上方设置用户界面，壳体右侧设置外接电源接口，可与不同适配器电源相连。用户界面包括显示界面和操作界面，操作界面可以是触屏式或按键式。插上电源，按动操作界面上的启动按纽，LED开始发光，CCD拍第一张图片，微通道第一个样品单元采集完后，CCD停止拍照，步进电机通过传动轴带动样品载物台移动一个单元的距离，让第二个样品单元处于被检测位置，CCD拍第二张图片后停止拍照；之后仍以步进电机转动，载物台移动，CCD拍照后停止这个程序完成所有样品单元的检测。所有样品单元检测完毕后，步进电机带动样品载物台回到初始位置，CCD关闭，LED关闭。此时结果同步显示在显示屏上，给出目标细胞的浓度值。若无下一组样品需要检测，可以按下关闭按纽，拔除电源。

从整体结构安排来讲，控制面板位于整个箱体结构的左上表面，数字信号处理单元位于箱体内的左下位置，荧光检测装置位于箱体右上表面的内侧，样品载物台位于箱体内右半部分的中间，步进电机和供电电源分别位于样品载物台的前方和后方。

本实用新型所述的荧光细胞检测装置的检测原理为：目标细胞表面标记有荧光物质，被特异性的吸附到微通道表面的抗体上被固定住。LED发出的光子经过发射滤片对荧光物质进行激发，荧光物质吸收激发光放射出波长较长的荧光，荧光被CCD采集并在生成的图片上会形成一个亮点，即对应一个目标细胞。对于每个微通道的样品单元，有多少目标细胞就会在图片上形成对应的亮点个数，这张图片上的亮点数可以被数字信号处理单元识别后直接转换为对应的数字；第二个样品单元以同样的方式被拾取出目标细胞个数并与上一样品单元的数字进行累加。多个样品单元被检测完后即可得到样品中目标细胞的总个数，以这个数字和所进样品的体积即可求出目标细胞的浓度。

下面通过一个具体的实施方式对本实用新型做进一步的说明。

实例1：检测样品中HeLa细胞（宫颈癌细胞）的浓度。

HeLa细胞和HePG2细胞（肝癌细胞）是常用作实验研究的细胞。我们将标记有绿色荧光物质的HeLa细胞和没有标记荧光的HePG2细胞以一定比例混在一起。下面对这个样品为例对HeLa细胞的浓度进行检测以展示本实用新型的具体实现过程。

光路检测部分各元件的选取：

HeLa细胞中的绿色荧光物质最大激发波长约为480 nm,最大发射波长约为520 nm。我们选取

光源LED：大功率LED，中心波长为480 nm；

激发滤光片：峰值透射波长480nm，半带宽15 nm;

发射滤光片：峰值透射波长525nm，半带宽15 nm;

操作步骤：

Ⅰ、本实例以一个具有4个样品单元的阵列微流控芯片作为示例，如图4所示。微通道上有4个反应单元，呈直线排布。将固定体积（这里设置为0.1毫升）样品从通道入口注入，样品会沿着微通道流进四个反应单元中。

Ⅱ、打开装置右边的箱盖，如图5所示，将阵列微流控芯片6放置在样品载物台上对就位置，然后将右边箱盖盖上。

Ⅲ、如图5所示，插上电源7，按下控制面板上的启动按钮9，本装置开始工作。

Ⅳ、由数字信号处理单元发出命令，点亮LED并发出激发光，第一个样品池中的目标细胞发出的荧光经CCD收集并转化为图片，图片上的亮点被数字信号处理单元所安装的图片处理程度拾取并转化为对应的数字，即完成了第一个样品单元的检测，CCD停止拍照；此时，相关指令会让步进电机工作通过传动轴带动样品载物台移动一个样品单元的距离，使得第二个样品单元处于被检测的位置。CCD重新开始拍照，采集第二张图片且目标细胞个数被数字信号处理单元转化为对应数字，CCD停止拍照。第二个样品单元中所得目标细胞个数与前一个样品单元数值累加求和。

Ⅴ、重复步骤Ⅵ，依次完成其他样品单元的检测并得到目标细胞的总数N。此时，装置根据细胞总数和样品总体积，在箱盖显示屏8上显示出目标细胞的浓度为N/0.1 mL-1。

Ⅵ、按下停止按纽10，拔除电源。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种便携式荧光细胞计数装置，其特征在于，包括：

步进电机，用于带动样品载物台的移动；

以及供电电源，用于仪器内所有需电部件的供电。

2.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞计数装置，其特征在于，数字信号处理单元由数字信号处理器DSP及相关电子线路组成，用于对LED、CCD与步进电机的启动和运行进行控制，并且能够将CCD所得到结果图转化为可读数据。