CN206974905U - 一种液体样品中的微粒荧光检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种液体样品中的微粒荧光检测装置。该装置包括：激光发射单元，用于产生激光；微流通道，所述微流通道包括台阶结构，所述台阶结构的上表面与所述微流通道的上表面之间构成样品检测区，所述样品检测区用于放置被荧光染料标记后的样品，所述激光照射所述样品时激发荧光；第一聚焦透镜，用于会聚所述样品激发的荧光；光电检测单元，用于对所述荧光进行检测分析。本实施例提供的液体样品中的微粒荧光检测装置，可以提高微粒荧光检测的易用性，并降低液体中微粒荧光检测的成本。

Description

一种液体样品中的微粒荧光检测装置

技术领域

本实用新型实施例涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种液体样品中的微粒荧光检测装置。

背景技术

荧光标记技术是指利用一些能产生荧光的物质共价结合或物理吸附在所要研究分子的某个基团上，通过分析其荧光特性来获取被研究对象的信息。荧光技术被广泛应用于生物、化学及医学等领域的基础研究和实际产品应用中。比如，现在广泛应用的五分类血细胞分析仪中就运用了荧光染色和分析技术。在溶血剂中加入一定的荧光染料，这些染料能与白细胞内的核酸特异性结合，当这些被染色的白细胞通过狭窄通道或小孔时，被特定波长的光源照射，通过分析散射光信息对白细胞进行分类分析。

现有技术中，对荧光染料标记的特定粒子(比如血细胞)进行分析和检测时，一般使用荧光显微镜或流式细胞仪等大型传统设备，这些设备体积庞大、价格昂贵，且需要专业人员进行操作，不利于微粒荧光检测技术的普及。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种液体样品中的微粒荧光检测装置，以提高微粒荧光检测的易用性，并降低微粒荧光检测的成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种液体样品中的微粒荧光检测装置，该装置包括：

激光发射单元，用于产生激光；

微流通道，所述微流通道包括台阶结构，所述台阶结构的上表面与微流通道的上表面之间构成样品检测区，所述样品检测区用于放置被荧光染料标记后的样品，所述激光照射所述样品时激发荧光；

第一聚焦透镜，用于会聚所述样品激发的荧光；

光电检测单元，用于对所述荧光进行检测分析。

进一步地，还包括：

第二聚焦透镜，设置在所述激光发射单元与所述样品检测区之间，用于会聚所述激光。

进一步地，还包括：

第一滤光单元，设置在所述激光发射单元与所述样品检测区之间，用于滤除所述激光中的杂光。

进一步地，还包括：

第二滤光单元，设置在所述样品检测区与所述光电检测单元之间，用于滤除所述荧光中的杂光。

进一步地，所述台阶结构采用黑色材料制成，所述材料与所述微流通道的材质相同。

进一步地，所述台阶结构的上表面与所述微流通道的上表面平行。

进一步地，所述台阶结构的上表面与所述微流通道的上表面距离为 30-125um。

进一步地，所述激光发射单元产生的激光的入射角为30-60度。

进一步地，所述光电检测单元包括：光电转化装置以及与所述光电转化装置连接的图像处理装置；

所述光电转化装置用于将检测到的荧光转化为电信号；

所述图像处理装置用于分析所述光电转化装置转化的所述电信号。

进一步地，所述光电转化装置为电荷耦合元件CCD或互补式金氧半导体元件CMOS。

本实用新型实施例中的液体样品中的微粒荧光检测装置，包括：激光发射单元，用于产生激光；微流通道，微流通道包括台阶结构，台阶结构的上表面与微流通道的上表面之间构成样品检测区，样品检测区用于放置被荧光染料标记后的样品，激光照射样品时激发荧光；第一聚焦透镜，用于会聚样品激发的荧光；光电检测单元，用于对荧光进行检测分析。被荧光染料标记的液体样品进入微流通道中的台阶结构样品检测区时，被激光反射单元产生的激光照射后激发出荧光，激发出的荧光被第一聚焦透镜会聚后进入光电检测单元，光电检测单元通过分析荧光的强弱及荧光点的大小，从而获取液体样品中所含粒子的大小及种类等信息。现有技术中，对荧光染料标记的特定粒子(比如血细胞) 进行分析和检测时，一般使用荧光显微镜或流式细胞仪等大型传统设备，这些设备体积庞大、价格昂贵，且需要专业人员进行操作，不利于微粒荧光检测技术的普及。本申请中，通过在微流通道中设置台阶结构，使台阶结构的上表面与微流通道的上表面之间构成样品检测区，实现对液体样品中的微粒进行荧光检测，提高液体中微粒荧光检测的易用性，并降低微粒荧光检测的成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中的一种液体样品中的微粒荧光检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一中的样品检测区结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种液体样品中的微粒荧光检测装置的结构示意图，本实施例可适用于对液体样品中的微粒进行荧光检测的情况，本实施例中，用于标记的荧光染料为核酸染料，可以是溴化乙锭、丫啶橙、碘化丙啶、台盼蓝等。如图1所示，该装置包括：激光发射单元110，微流通道140，第一聚焦透镜150和光电检测单元170。

激光发射单元110，用于产生激光。微流通道140，微流通道140包括台阶结构141，台阶结构141的上表面与微流通道140的上表面之间构成样品检测区，样品检测区用于放置被荧光染料标记后的样品，激光照射样品时激发荧光。第一聚焦透镜150，用于会聚样品激发的荧光。光电检测单元170，用于对荧光进行检测分析。

在本实施例中，激光发射单元110可以是能够产生激光的激光器或激光二极管。微流通道140可以是在由高分子聚合物制成的芯板上通过3D打印技术刻制而成的。其中，高分子聚合物可以是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)或者环烯烃共聚物(Cyclo Olefin Coplymer，COC)。微流通道140中包括台阶结构141，台阶结构141的上表面与微流通道140的上表面构成样品检测区，当激光发射单元110发射的激光照射在样品检测区上的被荧光染料标记的样品时激发荧光。

图2为本实用新型实施例一提供的样品检测区结构示意图。如图2所示，在微流通道140中设置了台阶结构141，台阶结构141的上表面与微流通道140 的上表面构成样品检测区。本实施例中，优选的，台阶结构141的上表面与微流通道140的上表面平行，这样的好处是使激发的荧光的光信号均一稳定。为了充分对样品进行检测，需设置合适的样品检测区厚度，且样品检测区厚度应为单粒子层，优选的，台阶结构141的上表面与微流通道140的上表面距离(即样品检测区厚度)为30-125um，优选为50-100um，这样设置的好处的是既可以保证样品检测区有足够数量的待测粒子数量，又可避免因为样品检测区厚度太深，使得激发光出现严重散射而影响检测的准确性。优选的，台阶结构141 采用黑色材料制成，且材料与微流通道140的材质相同。台阶结构采用黑色材料，可降低背景光、杂散光对荧光信号的干扰。本实施中，液体样品进入微流通道的样品检测区的方式可以是，利用抽真空设备抽吸微流通道中的空气，使液体样本在负压作用下进入，此处不做限定，任何能够使液体样品进入样品检测区的方式都适用。

第一聚焦透镜150可以是具有聚焦功能的凸透镜或者透镜组，本实施例中，第一聚焦透镜150可以设置在样品检测区的正上方。光电检测单元170包括光电转化装置171，以及与光电转化装置171连接的图像处理装置172。其中，光电转换装置171的作用是将光信号转化为电信号，然后将电信号进行采样放大及数模转换为数字图像信号。光电转换装置171可以是电荷耦合元件 (Charge-coupled Device，CCD)或互补式金氧半导体元件(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)。本实施例中，由液体样品中粒子激发的荧光进入光电转换装置171后，光电转换装置171将荧光的光信号转化为电信号，然后将电信号进行采样放大及数模转换得到荧光对应的数字图像信号，该数字图像信号可反映样品中各个粒子激发荧光的荧光点的强弱及大小。图像处理装置 172采用图像处理算法对荧光对应的数字图像信息进行分析，获取各个粒子激发荧光的荧光点的强弱及大小，从而通过荧光点的强弱及大小对液体中的粒子进行分类。

优选的，该装置还包括第二聚焦透镜130，设置在110激光发射单元与样品检测区之间，用于会聚激光。第二会聚透镜130可以是具有聚焦功能的凸透镜或者透镜组，以增强照射在样品上的激光的强度。

优选的，该装置还包括第一滤光单元120，设置在激光发射单元110与样品检测区之间，用于滤除激光中的杂光。可选的，第一滤光单元120设置在激光发射单元110与第二聚焦透镜130之间，即先滤除杂光再聚焦，或者第一滤光单元120设置在第二聚焦透镜130与样品检测区之间，即先聚焦后滤光。第一滤光单元120将激光中的杂光滤除掉，可避免杂光对荧光激发的干扰。

优选的，该装置还包括第二滤光单元160，设置在样品检测区与光电检测单元170之间，用于滤除荧光中的杂光。可选的，第二滤光单元160设置在样品检测区与第一聚焦透镜150之间，即先滤光后聚焦，或者第二滤光单元160 设置在第一聚焦透镜150与光电检测单元170之间，即先聚焦后滤光。第二滤光单元160可以滤掉荧光中的杂光，提高光电检测单元对荧光检测分析的准确性。

优选的，激光发射单元110产生的激光的入射角为30-60度。入射角可以是激光与样品检测区所在平面的夹角。入射角度的选择可以根据实际的检测需要进行调整。

本实用新型实施例中的液体样品中的微粒荧光检测装置，包括：激光发射单元，用于产生激光；微流通道，微流通道包括台阶结构，台阶结构的上表面与微流通道的上表面之间构成样品检测区，样品检测区用于放置被荧光染料标记后的样品，激光照射样品时激发荧光；第一聚焦透镜，用于会聚样品激发的荧光；光电检测单元，用于对荧光进行检测分析。被荧光染料标记的液体样品进入微流通道中的台阶结构样品检测区时，被激光反射单元产生的激光照射后激发出荧光，激发出的荧光被第一聚焦透镜会聚后进入光电检测单元，光电检测单元通过分析荧光的强弱及荧光点的大小，从而获取液体样品中所含粒子的大小及种类等信息。现有技术中，对荧光染料标记的特定粒子(比如血细胞) 进行分析和检测时，一般使用荧光显微镜或流式细胞仪等大型传统设备，这些设备体积庞大、价格昂贵，且需要专业人员进行操作，不利于微粒荧光检测技术的普及。本申请中，通过在微流通道中设置台阶结构，使台阶结构的上表面与微流通道的上表面之间构成样品检测区，实现对液体样品中的微粒进行荧光检测，提高液体中微粒荧光检测的易用性，并降低微粒荧光检测的成本。

下述为利用该装置进行白细胞分类的具体实施例：

选用的样品为抗凝血液样品，在抗凝血液样品中假如适量溶血剂、稀释液和可对核酸进行染色的核酸荧光染料，如溴化乙锭、丫啶橙、碘化丙啶、SYBR Green、台盼蓝等。液体样品通过真空负压等方式进入微流通道中的样品检测区，由激光发射单元发射的激光经滤光单元及聚焦透镜照射在样品检测区上的液体样品，被核酸荧光染料染色的白细胞在受到激光照射时激发出荧光，激发出的荧光由光电转化装置转化为电信号后，再被数模转化为数字图像信号，图像处理装置利用图像处理算法对数字图像信号进行分析。液体样品中，经溶血剂处理的不同白细胞，如淋巴细胞、中性粒细胞及单核细胞具有不同的核酸内容物及体积，因而其激发的荧光的光信号也有差异。图像处理装置通过分析光信号对应的数字图像信号，可以得出不同类别细胞的数量，从而实现淋巴细胞群、中间细胞群和粒细胞群的三分类。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，包括：

激光发射单元，用于产生激光；

微流通道，所述微流通道包括台阶结构，所述台阶结构的上表面与所述微流通道的上表面之间构成样品检测区，所述样品检测区用于放置被荧光染料标记后的样品，所述激光照射所述样品时激发荧光；

第一聚焦透镜，用于会聚所述样品激发的荧光；

光电检测单元，用于对所述荧光进行检测分析。

2.根据权利要求1所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，还包括：

第二聚焦透镜，设置在所述激光发射单元与所述样品检测区之间，用于会聚所述激光。

3.根据权利要求1所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，还包括：

第一滤光单元，设置在所述激光发射单元与所述样品检测区之间，用于滤除所述激光中的杂光。

4.根据权利要求1所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，还包括：

第二滤光单元，设置在所述样品检测区与所述光电检测单元之间，用于滤除所述荧光中的杂光。

5.根据权利要求1所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，所述台阶结构采用黑色材料制成，所述材料与所述微流通道的材质相同。

6.根据权利要求1所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，所述台阶结构的上表面与所述微流通道的上表面平行。

7.根据权利要求1或6所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，所述台阶结构的上表面与所述微流通道的上表面距离为30-125um。

8.根据权利要求1所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，所述激光发射单元产生的激光的入射角为30-60度。

9.根据权利要求1所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，所述光电检测单元包括：光电转化装置以及与所述光电转化装置连接的图像处理装置；

所述光电转化装置用于将检测到的荧光转化为电信号；

所述图像处理装置用于分析所述光电转化装置转化的所述电信号。

10.根据权利要求9所述的液体样品中的微粒荧光检测装置，其特征在于，所述光电转化装置为电荷耦合元件CCD或互补式金氧半导体元件CMOS。