CN206002548U - 一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，包括中控装置，以及均与所述中控装置连接的供电装置、驱动装置、用以固持滤光片的固持装置以及用以检测至少2个不同荧光信号的荧光检测装置。该尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，可随着固持装置中滤光片的切换，有效的进行两种以上不同荧光信号的识别检测；从而实现同一待检芯片上尿液脱落肿瘤细胞的特异性检测，避免了因为肿瘤细胞的细胞表面蛋白表达差异而误检或漏检的问题，提高了检测的准确性。同时，多通道检测设备结构设计简洁、体积小巧，方便携带，操作简便，成本降低，适合于分级诊疗或家用，可有效提高中老年人群中泌尿系统肿瘤筛查率。

Description

一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备

技术领域

本实用新型属于检测设备的技术领域，具体而言，涉及一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备。

背景技术

泌尿系统常见肿瘤主要包括肾癌、膀胱癌和前列腺癌三种。肾癌约占成人恶性肿瘤的2％～3％，占成人肾脏恶性肿瘤的80％～90％。世界范围内各国或各地区的发病率各不相同，总体上发达国家发病率高于发展中国家，城市地区高于农村地区，男性多于女性，男女患者比例约为2∶1，发病年龄可见于各年龄段，高发年龄50～70岁。膀胱癌是指发生在膀胱黏膜上的恶性肿瘤。是泌尿系统最常见的恶性肿瘤，也是全身十大常见肿瘤之一。占我国泌尿生殖系肿瘤发病率的第一位，而在西方其发病率仅次于前列腺癌，居第2位。前列腺癌，则为发生于男性前列腺组织中的恶性肿瘤，是前列腺腺泡细胞异常无序生长的结果，它是男性最常见的恶性肿瘤，在西方泌尿生殖系统肿瘤中发病率居第1位。因此，泌尿系统生殖系统肿瘤细胞的检测，有助于肿瘤患者的临床诊断、预后评估、疾病监测等，对个体化治疗具有极其重要的意义。

脱落肿瘤细胞经过捕获之后必须联合应用其他细胞鉴定技术来确定细胞的种类和来源。因此，选用特异性的检测技术或方法对肿瘤细胞进行确认是完成整个检测、鉴定过程的关键步骤。常用的泌尿系统脱落肿瘤细胞的检测方法有聚合酶链反应法(PCR)、免疫细胞化学技术(Immunocytochemistry,ICC)、荧光原位杂交技术(Fluorescence In SituHybridization,FISH)、和流式细胞术(FCM)、光纤阵列扫描术(FAST)等。但现有技术仍存在：例如，PCR及其各种改进技术是目前检测肿瘤细胞最有效的方法，但由于测定过程需破坏肿瘤细胞，因此无法对细胞进行形态学观察。免疫细胞化学技术和荧光原位杂交技术就是在细胞富集的基础上针对肿瘤特异的蛋白或基因进行原位检测，从而完成对筛选后的细胞的鉴定，然而，由于肿瘤细胞蛋白/基因表达的不稳定性以及其他正常细胞存在非法表达的可能性，导致检测结果的准确性依赖于所检测目标的表达情况。流式细胞术是一项集激光、电子物理、光电测量、计算机、细胞荧光化学及单克隆抗体技术为一体的细胞分选和分析技术，具有分析速度快、精度高、准确度好等优点。然而它的使用需要专业的技术人员，与此同时，一般的基层医院和社区并不能购置昂贵的流式细胞仪，很难普及推广。因此，发展一种能够可靠、快速、便携的检测脱落肿瘤细胞尤其是泌尿系统癌症患者来源的脱落肿瘤细胞的设备非常必要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供了一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，包括中控装置，以及均与所述中控装置连接的供电装置、驱动装置、用以固持滤光片的固持装置以及用以检测至少2个不同荧光信号的荧光检测装置；所述驱动装置与所述固持装置连接；所述驱动装置用以驱动所述固持装置中滤光片的切换；所述中控装置包括用以控制所述荧光检测装置的数字信号处理装置；所述荧光检测装置包括成像装置、发射光信号的激发光源部件和用以过滤所述激发光源部件发射光信号的滤光片；所述滤光片置于所述成像装置和所述激发光源部件之间；所述待测芯片与所述成像装置位置相对应。

在某些实施方式中，所述滤光片包括激发片和发射片；所述成像装置与所述激发光源部件呈倾斜角度设置；所述发射片置于所述成像装置位置相对应。

在某些实施方式中，所述激发光源部件贴合于激发片的表面。

在某些实施方式中，所述激发光源部件为贴片式LED灯。

在某些实施方式中，所述成像装置为CCD相机；所述CCD相机用以将所述荧光物质发射的荧光光信号转换为电信号，再将所述电信号转化为数字信号，最终传输到便携式设备或液晶显示屏上，并以图像及相应的数据信息形式呈现。

在某些实施方式中，所述数字信号处理装置包括依次连接的用以采集所述数字信号的数字采集装置、用以处理所述数字信号的数字处理装置、用以显示数字信号处理结果的数字输出装置以及用以将数字信号处理结果传输到移动终端的数字传输装置。

在某些实施方式中，还包括设备本体；所述设备本体设有中空腔体；所述中空腔体内容纳有所述中控装置、所述供电装置、所述驱动装置以及所述固持装置；所述设备本体开设有用以卡接所述数字输出装置的卡槽。在某些实施方式中，还包括与所述供电装置连接的电源控制装置，所述电源控制装置用以控制所述供电装置开关。

在某些实施方式中，所述CCD相机与所述数字采集装置通过数字传输接口连接。

在某些实施方式中，所述数字输出装置为液晶显示屏；所述设备本体开设有检测芯片插口。

本实用新型提供的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备对于现有技术的有益效果是：

尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，用以完成泌尿生殖系统脱落肿瘤细胞的检测。该设备是生命科学、医学及检验学、生物医学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。具有特异、价廉、灵敏、便携等特点。该尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备可集成用以检测两种及以上荧光信号的荧光检测为一体，拥有巨大的市场化前景。

尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备可以在一个待检芯片上实现检测两种不同的荧光信号，还可以对多个样本进行同时检测，有效的简化了系统设计，避免了由于样品光学检验时间不同造成的不准确性等问题。通过检测尿液脱落肿瘤细胞来获取癌症信息，实现了癌症的无创诊断、疗效监测等临床应用。

此外，上述双通道荧光检测设备的光学激发和检测系统与现有技术相比，还具有如下优点：

(1)荧光检测装置中的滤光片，可随着固持装置的移动，有效的进行不同荧光信号的识别检测；

(2)可以实现同一待检芯片上某种肿瘤细胞的双重或多重确认，避免了因为肿瘤细胞表面蛋白表达差异而误检的问题，提高了检测的准确性。

(3)双通道检测设备结构设计简洁、体积小巧，方便携带和移动，而且不需要专业人员操作，操作简便，成本降低，大大减少了肿瘤细胞检测的价格，可有效提高泌尿系统肿瘤筛查率。

综上所述，本实用新型针对现有技术存在的问题，利用肿瘤细胞标志物为检测物，建立了一种双通道荧光检测设备。该尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备及其应用在泌尿系统癌症患者(尤其是中老年人群)脱落肿瘤细胞检测、疗效监测等方面具有较好的应用前景。

附图说明

应当理解的是，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，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为本实用新型尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备的结构示意图；

图2为本实用新型图1中的放大图。

附图标号说明：

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

为了更好地理解本实用新型，下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非有明确的限定，术语“标志物”应做广泛理解，例如，“标志物”不仅局限于p53蛋白，还可以是表皮因子生长受体(EGFR)，CD20，癌胚抗原CEA，膀胱肿瘤抗原BTA等肿瘤细胞标志物。

在本实用新型中，双荧光通道不局限于GFP和Texas Red，还可以为DAPI、AlexaFluor^@488、FITC、Cy3、Cy5、Cy7及Alexa Fluor^@750等其他荧光通道；

在本实用新型中，肿瘤细胞染色还可以用荧光染料，荧光染料不局限于5-氨基酮戊酸，还可以为DAPI染料，7690-XU荧光染料，Hoechst33258染料，吖啶橙(AO)等其他可以染肿瘤细胞的荧光染料。

在本实用新型中，荧光抗体不局限于Anti-p53Alexa Fluor^@488，还可以为Anti-EGFR antibody(FITC)，还可以为肿瘤细胞初级抗体和带有荧光标记的二抗(如IgG)等共同染色。

在本实用新型中，待检芯片材质可为聚苯乙烯，但不局限于聚苯乙烯，还可为PDMS，还可为玻璃，还可为PMMA或其他材料均为本专利所保护范围。

在本实用新型中，本专利驱动装置可以采用各类单片机、ARM、FPGA、Arduino、计算机等实现。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

参见图1和图2，本实用新型提供了一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备1，包括中控装置11，以及均与所述中控装置11连接的供电装置13、驱动装置14、用以固持滤光片163的固持装置15以及用以检测至少2个不同荧光信号的荧光检测装置16；所述驱动装置14与所述固持装置15连接；所述驱动装置14用以驱动所述固持装置15中滤光片163的切换；所述中控装置11包括用以控制所述荧光检测装置16的数字信号处理装置；所述荧光检测装置16包括成像装置161、发射光信号的激发光源部件162和用以过滤所述激发光源部件162发射光信号的滤光片163；所述滤光片163置于所述成像装置161和所述激发光源部件162之间；所述待测芯片与所述成像装置161位置相对应。

在本实用新型实施例中，所述滤光片163包括激发片1631和发射片1632；所述成像装置161与所述激发光源部件162呈倾斜角度设置；所述发射片1632置于所述成像装置161位置相对应。

上述，所述滤光片163包括激发片1631和发射片1632；所述成像装置161与所述激发光源部件162呈45°倾斜角度；所述激发片1631与所述激发光源部件162朝向一致；所述发射片1632置于所述成像装置161正下方。

在本实用新型实施例中，所述激发光源部件162贴合于激发片1631的表面。

在本实用新型实施例中，所述激发光源部件162为贴片式LED灯。

在本实用新型实施例中，所述成像装置161为CCD相机；所述CCD相机用以将荧光物质发射的荧光光信号转换为电信号，再将所述电信号转化为数字信号，最终传输到便携式设备或液晶显示屏上，以图像及相应的数据信息形式呈现。

在本实用新型实施例中，所述数字信号处理装置包括依次连接的用以采集所述数字信号的数字采集装置、用以处理所述数字信号的数字处理装置、用以显示数字信号处理结果的数字输出装置12以及用以将数字处理结果传输到移动终端的数字传输装置。

在本实用新型实施例中，还包括设备本体17；所述设备本体17设有中空腔体；所述中空腔体内容纳有所述中控装置11、所述供电装置13、所述驱动装置14以及所述固持装置15；所述设备本体17开设有用以卡接所述数字输出装置12的卡槽171。

在本实用新型实施例中，还包括与所述供电装置13连接的电源控制装置18，所述电源控制装置18用以控制所述供电装置13开关。

在本实用新型实施例中，所述CCD相机与所述数字采集装置通过数字传输接口连接。

在本实用新型实施例中，所述数字输出装置12为液晶显示屏；所述设备本体17开设有检测芯片插口172。

上述，一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备1具体应用的实施例，即检测泌尿系统肿瘤患者尿液样本中的脱落肿瘤细胞。

具体元器件选取：

绿色荧光通道滤光片，激发片1631，峰值波长488nm，发射片1632，峰值波长507nm，带宽10nm；

红色荧光通道滤光片，激发片1631，峰值波长594nm，发射片1632，峰值波长617nm，带宽10nm；

光源：LED灯正向导通电流为5mA,正向导通电压为2.8V；所述外接电源电压为12V；

其操作步骤如下：

1、尿液样本中脱落肿瘤细胞的获取

①收集膀胱癌患者晨尿中段尿液10-50mL。

②用微流体芯片对尿液进行过滤处理，用以分离、富集脱落肿瘤细胞，过滤之后用pH 7.4的PBS缓冲液进行冲洗，去除杂质。

2、荧光染料染色

①利用荧光抗体染色技术，对所分离富集的脱落肿瘤细胞进行染色。

②其中，荧光抗体选择用Anti-p53Alexa 488和Anti-EGFR antibody(Alexa 647)。

③其中，对肿瘤细胞处理的顺序依次为多聚甲醛(4％)固定10min，Triton X-100(0.1％)透明处理5min，BSA(1％)常温封闭1h，荧光抗体的染色4℃过夜(或37℃1h)。

3、双通道荧光检测

将待检芯片(含有经过染色的脱落肿瘤细胞)插入检测设备的芯片入口处。

打开电源控制器，检测设备开始工作，LED发射出光经过激发片1631对荧光物质进行激发，荧光物质吸收激发光并发射出绿色荧光(Anti-p53Alexa 488染色结果)，通过发射片1632过滤后被CCD捕获。一个脱落肿瘤细胞在绿色荧光通道下显示为一个绿色亮点，所有有效的绿色亮点经数字信号处理装置处理后完成被染成绿色细胞的计数；与此同时，绿色光信号图像经蓝牙传输到便携式设备或PC上，以图像及相应的数据信息的形式呈现出来。

关闭绿色荧光通道开关，步进电机带动红色荧光滤光片至检测通道，打开红色荧光通道开关，同样，激发片1631过滤后照射到红色荧光物质，荧光物质发射出红色荧光(Anti-EGFR antibody染色结果)再由发射片1632过滤后被CCD捕获。一个脱落肿瘤细胞在红色荧光通道下显示为一个红色亮点，所有有效的红色亮点同样会被数字信号处理装置处理并完成被染成红色细胞的计数；与此同时，红色光信号图像经蓝牙传输到便携式设备或PC上，同样以图像及相应的数据信息的形式呈现出来。后续可在便携式设备(如PC)上将图像导入ImageJ图像分析软件中进行叠加处理，颜色呈黄色，并使用计数分析功能统计出叠加的亮点数，完成检测。

4、取出检测芯片，关掉电源。

上述，可以理解的是，尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备1，可将经过荧光染色的肿瘤细胞快速的识别和计数，具有特异、廉价、灵敏、便携等特点，拥有巨大的市场化前景。

需要理解的是，脱落肿瘤细胞在尿液中可以稳定存在，尤其是尿液样品可以在非创伤性损伤的前提下大量获得。因此，尿液脱落肿瘤细胞在经过芯片分离、富集、染色处理后，可直接转移至双通道检测设备中移动平台上进行检测。

需要理解的是，荧光检测通道可以为双通道，还可以为三通道或多通道。

需要理解的是，本专利选取肿瘤细胞表面标志物为检测物进行荧光染色，可特异性检测尿液脱落肿瘤细胞，对泌尿生殖系统肿瘤患者脱落肿瘤细胞检测和治疗监测具有重要的意义。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：包括中控装置，以及均与所述中控装置连接的供电装置、驱动装置、用以固持滤光片的固持装置以及用以检测至少2个不同荧光信号的荧光检测装置；所述驱动装置与所述固持装置连接；所述驱动装置用以驱动所述固持装置中滤光片的切换；所述中控装置包括用以控制所述荧光检测装置的数字信号处理装置；所述荧光检测装置包括成像装置、发射光信号的激发光源部件和用以过滤所述激发光源部件发射光信号的滤光片；所述滤光片置于所述成像装置和所述激发光源部件之间；待测芯片与所述成像装置位置相对应。

2.如权利要求1所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：所述滤光片包括激发片和发射片；所述成像装置与所述激发光源部件呈倾斜角度设置；所述发射片置于所述成像装置位置相对应。

3.如权利要求2所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：所述激发光源部件贴合于激发片的表面。

4.如权利要求3所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：所述激发光源部件为贴片式LED灯。

5.如权利要求1所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：所述成像装置为CCD相机；所述CCD相机用以将荧光物质发射的荧光光信号转换为电信号，再将所述电信号转化为数字信号，最终传输到便携式设备或液晶显示屏上，并以图像及相应的数据信息形式呈现。

6.如权利要求5所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：所述数字信号处理装置包括依次连接的用以采集所述数字信号的数字采集装置、用以处理所述数字信号的数字处理装置、用以显示数字信号处理结果的数字输出装置以及用以将数字处理结果传输到移动终端的数字传输装置。

7.如权利要求6所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：还包括设备本体；所述设备本体设有中空腔体；所述中空腔体内容纳有所述中控装置、所述供电装置、所述驱动装置以及所述固持装置；所述设备本体开设有用以卡接所述数字输出装置的卡槽。

8.如权利要求1所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：还包括与所述供电装置连接的电源控制装置，所述电源控制装置用以控制所述供电装置开关。

9.如权利要求6所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：所述CCD相机与所述数字采集装置通过数字传输接口连接。

10.如权利要求7所述的一种尿液脱落肿瘤细胞双通道检测设备，其特征在于：所述数字输出装置为液晶显示屏；所述设备本体开设有检测芯片插口。