一種微流體分析儀及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一個(gè)用于病理學(xué)檢測(cè)的微流體分析儀。所述微流體分析儀包含多個(gè)緩沖通道，樣本通道，中心流動(dòng)通道，多個(gè)光刺激通道，和多個(gè)光接收通道。所述多個(gè)光刺激通道和所述多個(gè)光接收通道被以預(yù)設(shè)的角度放置在中心流動(dòng)通道上。所述多個(gè)光刺激通道刺激流過中心流動(dòng)通道上樣本溶液中的細(xì)胞。被刺激的細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)被所述多個(gè)光接收通道接收。所述微流體分析儀包含放置在每個(gè)所述多個(gè)光接收通道上的多個(gè)檢測(cè)器，以檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)。被檢測(cè)的光信號(hào)被發(fā)送至一個(gè)計(jì)算單元，以用于病理學(xué)檢測(cè)。
【專利說明】一種微流體分析儀及其方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本發(fā)明已于2012年2月4日獲得了印度專利4067/CHE/2011的專利優(yōu)先權(quán)，此專利文件的全部?jī)?nèi)容在此文被弓丨入?yún)⒖肌?br>
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一個(gè)微流體分析儀，具體涉及一種病理學(xué)檢測(cè)的微流體分析儀。

【背景技術(shù)】
[0003]人類免疫性缺陷病毒(HIV)是一種最危險(xiǎn)的傳染病，在2009年全世界有將近有3330萬感染者。在這些感染者中，250萬人小于15歲，其中估計(jì)146萬人需要抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(ART)。那些細(xì)胞計(jì)數(shù)小于350的人通常被推薦使用ART。
[0004]在獲得性免疫缺損綜合征(AIDS)病人中，HIV導(dǎo)致了⑶4細(xì)胞的顯著的減少。⑶4細(xì)胞是身體免疫響應(yīng)的發(fā)起者。因此，一個(gè)監(jiān)測(cè)AIDS病人的有效途徑是在HIV治療過程中，檢測(cè)病人血液樣本中的CD4細(xì)胞的比例。病人需要每3至6個(gè)月監(jiān)測(cè)一次，以驗(yàn)證此疾病的發(fā)展。
[0005]當(dāng)前，HIV的診斷是使用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)或通過傳統(tǒng)的流式細(xì)胞計(jì)技術(shù)進(jìn)行。ELISA是一種用于診斷HIV的常見的定性方法，并且是一種對(duì)于HIV檢測(cè)的有效方法。通常，流式細(xì)胞計(jì)通過CD4細(xì)胞計(jì)數(shù)在免疫響應(yīng)中的增加來測(cè)量HIV感染的程度。這些龐大的治療過程是一個(gè)不利之處，這需要昂貴的藥物，徹底的維護(hù)和有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)護(hù)人員，來運(yùn)行和維護(hù)它們的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。這使得AIDS的診斷在當(dāng)前變成了一個(gè)非常昂貴和冗長(zhǎng)的事件。
[0006]因而，需要一種更經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)和技術(shù)，以用于病理學(xué)檢測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]現(xiàn)有技術(shù)的短處被克制，而額外的長(zhǎng)處已在描述中通過一種方法和系統(tǒng)的配置來實(shí)現(xiàn)。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一個(gè)微流體分析儀以用于病理學(xué)檢測(cè)。所述微流體分析儀包括多個(gè)緩沖通道，一個(gè)樣本通道，一個(gè)中心流動(dòng)通道，多個(gè)第一光刺激通道，多個(gè)第一光接收通道，多個(gè)第一檢測(cè)器，其中還有一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道，一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道和一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器。所述多個(gè)緩沖通道被配置用于承載緩沖溶液而樣本通道被配置用于承載樣本溶液。所述中心流動(dòng)通道被配置接收緩沖溶液和樣本溶液，其特征在于，所述多個(gè)緩沖通道和所述樣本通道匯聚于所述中心流動(dòng)通道的輸入端，以便在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)形成狹窄路徑，便于所示樣本溶液在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)流動(dòng)。所述多個(gè)第一光刺激通道被垂直放置在所述中心流動(dòng)通道。每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道與一個(gè)第一套光纖耦合激光源連接，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道被以和每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道的光軸相隔預(yù)設(shè)的角度分別放置，以接收一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。被放置在每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道上的每個(gè)所述多個(gè)第一檢測(cè)器檢測(cè)到至少一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)屬于所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。
[0009]每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道以和所述中心流動(dòng)通道預(yù)設(shè)的角度放置。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道與一個(gè)第二套光纖耦合激光源連接，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被以和所述中心流動(dòng)通道預(yù)設(shè)的角度放置，以接收一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器被放置在每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道上以檢測(cè)至少一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)屬于所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一個(gè)使用所述微流體分析儀進(jìn)行病理學(xué)檢測(cè)的方法。所述方法包括接收緩沖溶液和樣本溶液分別通過一個(gè)中心流動(dòng)通道流過多個(gè)緩沖通道和一個(gè)樣本通道，其中所述多個(gè)緩沖通道和所述樣本通道匯聚在所述中心流動(dòng)通道的輸入端，以便在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)形成狹窄路徑，便于所示樣本溶液在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)流動(dòng)。當(dāng)通過所述中心流動(dòng)通道接收所述緩沖溶液和所述樣本溶液時(shí)，所述樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道，并被多個(gè)第一套光纖耦合激光源所刺激，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述多個(gè)第一套光纖耦合激光源分別同多個(gè)第一光刺激通道相連。所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)從多個(gè)第一接收光信號(hào)中接收。當(dāng)接收所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)時(shí)，每個(gè)多個(gè)第一檢測(cè)器被分別放置在每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道，以檢測(cè)一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)屬于所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述檢測(cè)到的所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)由用于病理學(xué)檢測(cè)的計(jì)算單元接收。所述方法也包括通過一個(gè)多個(gè)第二套光纖耦合激光源刺激樣本溶液中的細(xì)胞，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)，其中所述多個(gè)第二套光纖耦合激光源分別連接一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道。所述一個(gè)和多個(gè)第二光信號(hào)由多個(gè)第二光接收通道接收。當(dāng)接收所述一個(gè)或多個(gè)第一第二信號(hào)時(shí)，每個(gè)所述多個(gè)第二檢測(cè)器分別放置在每個(gè)所述多個(gè)第二光接收通道，檢測(cè)一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)屬于一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。所述檢測(cè)到的所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)由用于病理學(xué)檢測(cè)的計(jì)算單元接收。
[0011]前面所做的概要只是用于說明，并不做任何限制。除了上面的說明范圍，實(shí)施例和特征，更多的保護(hù)范圍，實(shí)施例和特征通過附圖和以下詳細(xì)描述是顯而易見相關(guān)的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]此發(fā)明的新特征和特性在從屬權(quán)利要求中有詳盡的解釋。然而本發(fā)明自身，它的使用的優(yōu)先方式，它的未來的對(duì)象和優(yōu)點(diǎn)，可以被下列詳細(xì)描述的實(shí)施例和閱讀相關(guān)附圖所更好的理解。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例如今被描述成，以舉例的方式，與相關(guān)附圖有關(guān)，其中就像參考號(hào)代表元素并且其中:
圖1為本發(fā)明的一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)與相關(guān)實(shí)施例的方案設(shè)計(jì)；
圖2為本發(fā)明的一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)與又一個(gè)相關(guān)實(shí)施例的典型方案設(shè)計(jì)；
圖3為本發(fā)明的一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)與又一個(gè)相關(guān)實(shí)施例的典型方案設(shè)計(jì)；
圖4為本發(fā)明的一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)與又一個(gè)相關(guān)實(shí)施例的典型方案設(shè)計(jì)；
圖5為本發(fā)明的一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)與又一個(gè)相關(guān)實(shí)施例的典型方案設(shè)計(jì)；
圖6a顯示了產(chǎn)生于被刺激細(xì)胞的一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)；
圖6b顯示了產(chǎn)生于當(dāng)細(xì)胞被一個(gè)或多個(gè)以預(yù)設(shè)角度設(shè)置的光刺激通道刺激時(shí)，一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)強(qiáng)度表。
[0013]圖7為本發(fā)明的用于病理學(xué)檢測(cè)與相關(guān)實(shí)施例的系統(tǒng)框圖；
圖8為一個(gè)硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，以檢測(cè)和分析產(chǎn)生于被刺激細(xì)胞的光信號(hào)；
圖9a顯示了一個(gè)在樣本溶液上附帶的激光脈沖表；
圖9b顯示了一個(gè)檢測(cè)的脈沖附圖，其中檢測(cè)的脈沖附圖振幅被減少；并且圖10為本發(fā)明的用戶界面，用于泡沫的數(shù)據(jù)表示檢測(cè)與一個(gè)相關(guān)的實(shí)施例。
[0014]這些附圖指出了本發(fā)明的實(shí)施例，它只是為了說明的目的。一個(gè)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以輕易的從以下的描述中認(rèn)出相關(guān)的具體的結(jié)構(gòu)和方法，而此結(jié)構(gòu)和方法可能并非與本發(fā)明所描述的原則所背離。
具體實(shí)施例
[0015]上文概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。為了更好的理解本發(fā)明，接下來本發(fā)明額外的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下文中詳細(xì)描述。這形成了本發(fā)明的權(quán)利要求的主體。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，可能輕易的利用本發(fā)明的概念和具體的實(shí)施例，做一個(gè)基本的修改或設(shè)計(jì)成其它結(jié)構(gòu)以用于實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的。也應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，如同附屬權(quán)利要求上解釋的那樣，這些相同的構(gòu)造并沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍。這些技術(shù)特征將會(huì)結(jié)合以下的描述和附圖被更好的理解。然而，應(yīng)當(dāng)理解，每附圖只是用于解釋和描述的目的，而不是作為本發(fā)明的限定。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一個(gè)用于病理學(xué)檢測(cè)的微流體分析儀。
[0017]圖1為本發(fā)明的一個(gè)微流體分析儀，用于病理學(xué)檢測(cè)與相關(guān)實(shí)施例的方案設(shè)計(jì)。所述微流體分析儀包括多個(gè)緩沖通道(BI，B2)，一個(gè)樣本通道(S)，一個(gè)中心流動(dòng)通道(C)，一個(gè)廢品儲(chǔ)存器(W)，多個(gè)第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)，多個(gè)第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)，多個(gè)第一檢測(cè)器(未在附圖中顯示)，一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)4a)，一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道(F2，F(xiàn)4b)和一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器(未在附圖中顯示)。每個(gè)所述多個(gè)緩沖通道(BI和B2)被配置用于承載緩沖溶液而樣本通道(C)被配置用于承載樣本溶液。所述緩沖溶液包括，但并非限定于，水，熒光素溶液，血清，磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)和其它鹽緩沖溶液。所述樣本溶液包括,但并非限定于,血小板,培養(yǎng)細(xì)胞線中的單細(xì)胞,血清,細(xì)菌,純凈液體中的污染物和被貼上發(fā)光標(biāo)簽的細(xì)胞。所述中心流動(dòng)通道(C)被配置分別從所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2 )和所述樣本通道(S )接收緩沖溶液和樣本溶液。所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2 )和所述樣本通道(S)匯聚于所述中心流動(dòng)通道(C)的輸入端，以便在所述中心流動(dòng)通道(C)內(nèi)形成狹窄路徑，便于所示樣本溶液在所述中心流動(dòng)通道(C)內(nèi)流動(dòng)。所述樣本通道(S)的狹窄路徑允許樣本溶液內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞線性運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2)和所述樣本通道(S)被配置成一個(gè)微流體芯片。所述廢品儲(chǔ)存器(W)被配置在所述中心流動(dòng)通道(C)的出料側(cè)以在從中心流動(dòng)通道分析后收集樣本。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2)和所述樣本通道(S)和一個(gè)輸液泵連接以控制緩沖溶液和樣本溶液的流動(dòng)，使它們分別流過所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2)和所述樣本通道(S)。與每個(gè)所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2)和所述樣本通道(S)相連的輸液泵被連接至一個(gè)計(jì)算單元。每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)被垂直放置在所述中心流動(dòng)通道。
[0019]每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FRl，F(xiàn)R2)與一個(gè)第一套光纖耦合激光源連接。所述多個(gè)第一光刺激通道終止于一個(gè)透鏡光纖。每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)被以和每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)的光軸相隔預(yù)設(shè)的角度分別放置。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)中的預(yù)設(shè)角度被設(shè)置為分別與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FRl，F(xiàn)R2)的光軸相隔±5度角。
[0020]所述第一套光纖耦合激光源與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)連接，以刺激樣本溶液(S)中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道(C)。被刺激的細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)至少是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非正向散射的信號(hào)，和來自被刺激細(xì)胞中發(fā)出的熒光信號(hào)之一。每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)來自被刺激細(xì)胞中收到一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。
[0021 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述多個(gè)第一檢測(cè)器被放置在每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)。所述多個(gè)第一檢測(cè)器至少是與銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器,娃基光探測(cè)器,和娃雪崩光電二極管稱合的光纖之一。所述在FR3上的第一檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。被所述第一光探測(cè)器檢測(cè)的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。所述在FR3上的第一檢測(cè)器發(fā)送被檢測(cè)的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)至一個(gè)計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行病理學(xué)檢測(cè)。來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)的強(qiáng)度大約與細(xì)胞的大小或直徑成比例。所述在FR4上的第一檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。被所述第一光探測(cè)器檢測(cè)的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。所述在FR4上的第一檢測(cè)器發(fā)送被檢測(cè)的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)至一個(gè)計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行病理學(xué)檢測(cè)。從所述多個(gè)第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)收到的控制反饋被用于控制一個(gè)注射泵，此泵依次控制緩沖溶液和樣本溶液的流動(dòng)速率。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)4a)以預(yù)設(shè)的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。例如，F(xiàn)l被以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)而F4被以45度角放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)4a)與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞。所述第二套光纖耦合激光源終止于一個(gè)透鏡光纖。所述第二光刺激通道Fl與一個(gè)終止于一個(gè)透鏡光纖的第二套光纖耦合激光源相連，所述第二光刺激通道F4a與一個(gè)終止于一個(gè)透鏡光纖的第二套光纖耦合激光源相連。與每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道Fl和F4a相連的所述第二套光纖耦合激光源刺激了樣本溶液中的細(xì)胞，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)至少是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，和來自被刺激細(xì)胞中發(fā)出的熒光信號(hào)之一。
[0023]每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道(F2，F(xiàn)4b)接收所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道(F2，F(xiàn)4b)以預(yù)設(shè)的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。F2被以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)而F4b被以45度角放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。Fl和F2的光軸是相同的。所述微流體分析儀進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器，其特征在于，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器放置在每個(gè)一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道(F2，F(xiàn)4b)。所述多個(gè)第二檢測(cè)器至少是與銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器,娃基光探測(cè)器，和娃雪崩光電二極管稱合的光纖之一。所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。在F2上的所述第二檢測(cè)器檢測(cè)來自被刺激細(xì)胞上發(fā)出的熒光信號(hào)并發(fā)送檢測(cè)到的熒光信號(hào)至所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析熒光信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。在F4b上的所述第二檢測(cè)器檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)并發(fā)送檢測(cè)信號(hào)至所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析了從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被配置了一個(gè)從每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)4a)發(fā)出的激光，此激光通過布拉格光纖光柵濾光片發(fā)出。例如，F(xiàn)2被配置成布拉格光纖柵格。
[0024]圖2結(jié)合另一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例說明了一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)的方案設(shè)計(jì)。所述微流體分析儀包含兩個(gè)緩沖通道(BI，B2)和一個(gè)樣本通道(S)。所述緩沖通道(BI，B2)和所述樣本通道(S)匯聚于所述中心流動(dòng)通道(C)的輸入端。所述微流體分析儀包含多個(gè)以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)的第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)。所述第一套光纖耦合激光源與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FRl，F(xiàn)R2)連接，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道(C)以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述微流體分析儀包含多個(gè)所述第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)，此通道分別以和光軸相隔預(yù)設(shè)的角度放置，以接收所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述微流體分析儀使用光通道FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3和FR4進(jìn)行病理學(xué)檢測(cè)的過程在圖1中顯示。
[0025]所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道。在這個(gè)實(shí)施例中，所述微流體分析儀包含一個(gè)第二光刺激通道(F1)，它以預(yù)設(shè)的角度放置于所述中心流動(dòng)通道。例如，F(xiàn)l被以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。此外，F(xiàn)l與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞。所述第二套光纖耦合激光源終止于一個(gè)透鏡光纖。與Fl相連的所述第二套光纖耦合激光源刺激樣本溶液中的細(xì)胞以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)至少是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，和來自被刺激細(xì)胞中發(fā)出的熒光信號(hào)之一。
[0026]所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道以接收所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。在此實(shí)施例中，所述微流體分析儀包含一個(gè)第二光接收通道(F2)，它被以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。此外，F(xiàn)l和F2的光軸是相同的。所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器，其特征在于，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器放置在所述第二光接收通道(F2)上。所述多個(gè)第二檢測(cè)器至少是與銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器，硅基光探測(cè)器，和硅雪崩光電二極管耦合的光纖之一。所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。在F2上的所述第二檢測(cè)器檢測(cè)來自被刺激細(xì)胞上發(fā)出的熒光信號(hào)并發(fā)送檢測(cè)到的熒光信號(hào)至所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析熒光信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)2被配置了一個(gè)從所述第二光刺激通道(Fl)發(fā)出的激光,此激光通過布拉格光纖光柵濾光片發(fā)出。
[0027]所述微流體分析儀也包含多個(gè)第三檢測(cè)器。每個(gè)所述第三檢測(cè)器被放置在所述中心流動(dòng)通道(C)的中軸和一個(gè)多個(gè)第一光刺激通道的光軸交叉點(diǎn)上，以檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述第三檢測(cè)器被放置在所述中心流動(dòng)通道的中軸和F2的光軸交叉點(diǎn)上。
[0028]所述第三檢測(cè)器檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的光信號(hào)。所述第三檢測(cè)器發(fā)送檢測(cè)到的光信號(hào)至一個(gè)所述計(jì)算單元，其特征在于，所述計(jì)算單元分析從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。每個(gè)所述第三檢測(cè)器被放置在所述中心流動(dòng)通道的中軸和一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道的光軸交叉點(diǎn)上，以檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。
[0029]又一個(gè)第三檢測(cè)器也被放置在在所述中心流動(dòng)通道(C)的中軸和Fl的光軸交叉點(diǎn)上。所述第三檢測(cè)器檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的光信號(hào)。所述第三檢測(cè)器發(fā)送檢測(cè)到的光信號(hào)至一個(gè)所述計(jì)算單元，其特征在于，所述計(jì)算單元分析從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。
[0030]圖3結(jié)合另一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例說明了一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)的方案設(shè)計(jì)。所述微流體分析儀包含兩個(gè)緩沖通道(BI，B2)和一個(gè)樣本通道(S)。所述緩沖通道(BI，B2)和所述樣本通道(S)匯聚于所述中心流動(dòng)通道(C)的輸入端。所述微流體分析儀包含多個(gè)以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)的第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)。所述第一套光纖耦合激光源與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FRl，F(xiàn)R2)連接，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道(C)以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述微流體分析儀包含多個(gè)所述第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)，此通道分別以和光軸相隔預(yù)設(shè)的角度放置，以接收所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述微流體分析儀使用光通道FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3和FR4進(jìn)行病理學(xué)檢測(cè)的過程在圖1中顯示。
[0031]所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)3a和F4a)。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)3a和F4a)以預(yù)設(shè)的角度放置在所述中心流動(dòng)通道(C)。Fl被以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)，而F3a和F4a被以45度角放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。Fl, F3a和F4a與第二套光纖耦合激光源相連以刺激樣本溶液中的細(xì)胞。Fl與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，并終止于一個(gè)透鏡光纖。F3a與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，并終止于一個(gè)透鏡光纖。F4a與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，并終止于一個(gè)透鏡光纖。與每個(gè)所述多個(gè)第二光刺激通道Fl，F(xiàn)3a和F4a相連的所述第二套光纖耦合激光源刺激樣本溶液中的細(xì)胞以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)至少是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，和來自被刺激細(xì)胞中發(fā)出的熒光信號(hào)之一。
[0032]所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道(F2，F(xiàn)3b和F4b)以接收一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。例如，F(xiàn)2被垂直放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。而F3b被以45度角放置于所述中心流動(dòng)通道(C)，而F4b被以±40度角放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。在另一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)4b如圖4中所示以45度角放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器，其特征在于，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器放置在每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道(F2，F(xiàn)3b和F4b)。所述多個(gè)第二檢測(cè)器至少是與銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器，硅基光探測(cè)器，和硅雪崩光電二極管耦合的光纖之一。所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。在F2上的所述第二檢測(cè)器檢測(cè)來自被刺激細(xì)胞上發(fā)出的熒光信號(hào)并發(fā)送檢測(cè)到的熒光信號(hào)至所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析熒光信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)2被配置了一個(gè)從所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道發(fā)出的激光，此激光通過布拉格光纖光柵濾光片發(fā)出。F3b上的所述第二檢測(cè)器檢測(cè)到從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)并發(fā)送檢測(cè)信號(hào)至所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。F4b上的所述第二檢測(cè)器檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)并發(fā)送檢測(cè)信號(hào)至所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。
[0033]圖5結(jié)合另一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例說明了一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)的方案設(shè)計(jì)。所述微流體分析儀包含兩個(gè)緩沖通道(BI，B2)和一個(gè)樣本通道(S)。所述緩沖通道(BI，B2)和所述樣本通道(S)匯聚于所述中心流動(dòng)通道(C)的輸入端。所述微流體分析儀包含多個(gè)以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)的第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)。所述第一套光纖耦合激光源與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)連接，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道(C)以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述微流體分析儀包含多個(gè)所述第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)，此通道分別以和光軸相隔預(yù)設(shè)的角度放置，以接收所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述微流體分析儀包含多個(gè)第一光接收通道(FR3，F(xiàn)R4)被以預(yù)設(shè)的角度和每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道(FR1，F(xiàn)R2)的光軸分別放置，以接收所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。所述微流體分析儀使用光通道FRl，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3和FR4進(jìn)行病理學(xué)檢測(cè)的過程在圖1中顯示。
[0034]所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)3a和F4a)。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)3a和F4a)以預(yù)設(shè)的角度放置在所述中心流動(dòng)通道(C)。Fl被以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)，而F3a和F4a被以45度角放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。Fl, F3a和F4a與第二套光纖耦合激光源相連以刺激樣本溶液中的細(xì)胞。Fl與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，并終止于一個(gè)透鏡光纖。F3a與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，并終止于一個(gè)透鏡光纖。F4a與一個(gè)第二套光纖耦合激光源相連，并終止于一個(gè)透鏡光纖。與每個(gè)所述多個(gè)第二光刺激通道(Fl，F(xiàn)3a和F4a)相連的所述第二套光纖耦合激光源刺激樣本溶液中的細(xì)胞以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)至少是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，和來自被刺激細(xì)胞中發(fā)出的熒光信號(hào)之一。
[0035]所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道以接收一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。在此實(shí)施例中，所述微流體分析儀包含一個(gè)第二光接收通道(F2)，它被以垂直的角度放置于所述中心流動(dòng)通道(C)。所述微流體分析儀包含一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器，其特征在于，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器放置在每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道。所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器至少是與銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器，硅基光探測(cè)器，和硅雪崩光電二極管耦合的光纖之一。每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。在F2上的所述第二檢測(cè)器檢測(cè)來自被刺激細(xì)胞上發(fā)出的熒光信號(hào)并發(fā)送檢測(cè)到的熒光信號(hào)至所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析熒光信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)2被配置了一個(gè)從所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道發(fā)出的激光，此激光通過布拉格光纖光柵濾光片發(fā)出。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)提供了樣本溶液中細(xì)胞的大小和存活信息。從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)提供了細(xì)胞的表面光潔度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如間隔尺寸)的信息。熒光信號(hào)是用來計(jì)數(shù)對(duì)那些被污染的細(xì)胞做的特殊標(biāo)記。
[0037]圖6a顯示了一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生于被刺激細(xì)胞的光信號(hào)。當(dāng)樣本溶液中的細(xì)胞被一個(gè)光纖耦合激光源刺激時(shí)，細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)和從其它方向(直角方向)而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。所述產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)將會(huì)擁有同光纖耦合激光源相同的波長(zhǎng)。如圖6b所示，一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)的強(qiáng)度在小角度是較高，而在大角度是較小。來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)強(qiáng)度大約和細(xì)胞的大小或半徑成比例，而從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)強(qiáng)度大約和細(xì)胞或細(xì)胞表面復(fù)合物的顆粒結(jié)構(gòu)數(shù)量成比例。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)(FS )和從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)(LS)被用于分辨人體血液樣本中淋巴細(xì)胞，單核細(xì)胞和粒性白細(xì)胞的區(qū)別。淋巴細(xì)胞由于更小，并呈顆粒狀，它們顯示出更弱的FS和LS。嗜中性粒細(xì)胞由于更大，并呈顆粒狀，它們顯示出更強(qiáng)的FS和LS。單核細(xì)胞的信號(hào)強(qiáng)度介于淋巴細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞之間。
[0039]圖7結(jié)合另一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例說明了一個(gè)病理學(xué)檢測(cè)的系統(tǒng)附圖。系統(tǒng)包含一個(gè)微流體分析儀，激光器件，一個(gè)計(jì)算單元，檢測(cè)器和泵電子器件和多個(gè)注入泵。所述微流體分析儀包含多個(gè)緩沖通道(BI，B2)，一個(gè)樣本通道(S)，一個(gè)中心流動(dòng)通道(C)，一個(gè)廢品儲(chǔ)存器(W)和多個(gè)光通道(FR1，F(xiàn)R2，F(xiàn)R3，F(xiàn)R4，F(xiàn)l, F2，F(xiàn)4a和F4b)，這些光通道被以預(yù)設(shè)的角度放置在一個(gè)中心流動(dòng)通道(C)上。每個(gè)所述多個(gè)注入泵與每個(gè)所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2)及所述樣本通道(S)相連。所述注入泵控制緩沖溶液和所述樣本溶液的流動(dòng)，這些溶液分別流過所述多個(gè)緩沖通道(BI，B2)及所述樣本通道(S)。每個(gè)所述多個(gè)注入泵被檢測(cè)器和泵電子器件所控制，其特征在于，所述檢測(cè)器和所述泵電子器件提供所需要的緩沖溶液和樣本溶液以提供分析。FRl和FR2被用于刺激流過中心流動(dòng)通道(C)的樣本溶液中的細(xì)胞，其特征在于，被刺激的細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。FR3和FR4被用于接收由被刺激細(xì)胞產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)。Fl和F4a被用于刺激流過中心流動(dòng)通道(C)的樣本溶液中的細(xì)胞，其特征在于，被刺激的細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。F2和F4b被用于接收由被刺激細(xì)胞產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。所述激光器件包括第一套光纖耦合激光源和一個(gè)第二套光纖耦合激光源。所述第一套光纖耦合激光源終止于一個(gè)透鏡光纖并且與FRl和FR2相連，所述第二套光纖耦合激光源終止于一個(gè)透鏡光纖并且與Fl和F4a相連。所述激光器件控制用于在樣本溶液中刺激細(xì)胞的激光的波長(zhǎng)。至少一個(gè)第一光探測(cè)器被放置在FR3和FR4上，以檢測(cè)至少一個(gè)(一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào))。被檢測(cè)到的一個(gè)(一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào))被發(fā)送到所述計(jì)算單元。所述計(jì)算單元分析接收到的檢測(cè)信號(hào)以用于病理學(xué)檢測(cè)。所述檢測(cè)器連同泵電子設(shè)備控制控制所述第一和第二光探測(cè)器。
[0040]圖8說明了一個(gè)硬件系統(tǒng)檢測(cè)和分析從一個(gè)被刺激細(xì)胞產(chǎn)生的光信號(hào)的框圖。例如，所述微流體分析儀使用一個(gè)雪崩光敏二極管作為一個(gè)光探測(cè)器以檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)來自被刺激細(xì)胞產(chǎn)生的光信號(hào)。這些被檢測(cè)的光信號(hào)被送至可編程門陣列(FPGA)或是一個(gè)計(jì)算單元，它們通過一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來進(jìn)行分析，因?yàn)楸粰z測(cè)的光信號(hào)是模擬的。從APD檢測(cè)到的模擬光信號(hào)被ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并被提供至FPGA。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的采樣率被FPGA所控制，并被設(shè)置成72MHz。FPGA控制一個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器，偏量電壓被提供至APD。APD通過一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)連接至FPGA。ATO的偏量電壓典型的范圍是30V至70V，并且它被FPGA所控制以使檢測(cè)器的靈敏性最大化，以減少錯(cuò)誤檢測(cè)。激光驅(qū)動(dòng)控制激光源的波長(zhǎng)使其能夠入射到樣本溶液上。一個(gè)5V電源被提供至ADC并且一個(gè)3.3V電源被提供至DAC和APD偏量。
[0041]APD被用作檢測(cè)器以擁有更好的靈敏性。一個(gè)跨阻抗放大器被用于把入射功率轉(zhuǎn)換成電壓。一個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器有兩個(gè)通道，每個(gè)都可以在脈沖狀態(tài)時(shí)提供合適的電流，這會(huì)允許兩個(gè)不同的激光器處于低電流運(yùn)行，或是一個(gè)激光器運(yùn)行于更高能量。運(yùn)行的激光器的數(shù)量可以在未來隨著使用更多激光驅(qū)動(dòng)芯片而增加。在激光源的入射光照射下，附著在細(xì)胞上的分解物會(huì)發(fā)散出熒光。這些發(fā)散的信號(hào)被所述光接收通道截取，然后傳送到一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器。這些抵達(dá)檢測(cè)器的光會(huì)在APD內(nèi)引起一個(gè)成比例的電流?？缱杩狗糯笃鬓D(zhuǎn)換電流至一個(gè)成比例的電壓。在這個(gè)實(shí)施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的采樣率被FPGA所控制，并被設(shè)置成72MHz。APD的偏量電壓典型的范圍是30V至70V，并且它被FPGA所控制以使檢測(cè)器的靈敏性最大化，以減少錯(cuò)誤檢測(cè)。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，APD的的偏量電壓在未來會(huì)被第二門脈沖電壓的應(yīng)用所激發(fā)。在一個(gè)實(shí)施例中，門脈沖電壓被從激光激勵(lì)源中獲取。在另一個(gè)實(shí)施例中，門脈沖電壓從FPGA中產(chǎn)生。激勵(lì)信號(hào)和門檢測(cè)的調(diào)制有助于增加信號(hào)的信噪比。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，所述微流體分析儀通過調(diào)整樣本及其保護(hù)液體的流速來監(jiān)視和控制樣本的流速。所述微流體分析儀打開一個(gè)小功率紅外線激光器，并產(chǎn)生一個(gè)正弦信號(hào)以調(diào)制此激光。此光線被所述光接收通道檢測(cè)，從而激勵(lì)光通道形成一條直線。被檢測(cè)的光線也被正弦調(diào)制。一個(gè)電子的低通濾波器移除了光噪音并且此過濾后的正弦信號(hào)將會(huì)被發(fā)送至一個(gè)混合器。在混合器中，此正弦信號(hào)將會(huì)與另一個(gè)正弦信號(hào)相乘以產(chǎn)生一個(gè)D.C電壓。當(dāng)激勵(lì)光通過細(xì)胞被收集光纖所阻擋時(shí)，D.C電壓減少。D.C電壓使用一個(gè)比較器同一個(gè)門限電壓相比較，比較器的輸出信號(hào)被傳送至一個(gè)微控制器。一個(gè)第二對(duì)光纖在未來放置在流體通道的下游并且從那個(gè)電路導(dǎo)出的D.C電壓也會(huì)被送到此微控制器。所述微控制器將會(huì)有一個(gè)時(shí)鐘以測(cè)量?jī)蓚€(gè)比較器信號(hào)的時(shí)間差并計(jì)算細(xì)胞的速度。所述微控制器改變了緩沖溶液和樣本溶液的流速，因此細(xì)胞的速度是一個(gè)常數(shù)。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中，所述微流體分析儀打開/關(guān)閉激勵(lì)激光并檢測(cè)了來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，和熒光信號(hào)。所述微流體分析儀包括一個(gè)大電流驅(qū)動(dòng)器，以適應(yīng)高功率脈沖激光器。所述微流體分析儀中的一個(gè)微控制器產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字脈沖，此脈沖被發(fā)送至大電流驅(qū)動(dòng)器以產(chǎn)生一個(gè)脈沖電流，此電流隨后促使激光器產(chǎn)生一個(gè)光脈沖。同時(shí)，所述微流體分析儀產(chǎn)生三個(gè)另一脈沖的復(fù)制品。每個(gè)復(fù)制品將會(huì)當(dāng)作這三個(gè)檢測(cè)器的門脈沖。每個(gè)檢測(cè)器的門脈沖在光脈沖擊中檢測(cè)器時(shí)同時(shí)應(yīng)用于檢測(cè)器。每個(gè)檢測(cè)器的輸出信號(hào)被傳送到一個(gè)比較器并且它的電壓會(huì)與門限電壓相比較。比較器的輸出信號(hào)被發(fā)送至所述微控制器，此微控制器記錄了在每個(gè)檢測(cè)器內(nèi)的當(dāng)前信號(hào)。所述微控制器隨后發(fā)送信息至一個(gè)計(jì)算單元以用于未來的處理，此計(jì)算單元隨后向用戶顯示一個(gè)圖形用戶界面。在一個(gè)實(shí)施例中，脈沖發(fā)生器，比較器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器是所述微控制器的內(nèi)部組件。FPGA內(nèi)的應(yīng)用程序使用激光功率和平均數(shù)作為輸入，計(jì)算和畫出在mV內(nèi)被APD檢測(cè)的功率。從激光源傳來的調(diào)制光，與光纖相連，被射入中心流動(dòng)通道(C)，其中樣本溶液和緩沖溶液通過中心流動(dòng)通道流過。如圖9a所示，此激光使用一個(gè)激光驅(qū)動(dòng)電路，在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)(?1nS,重復(fù)率為IMHz)被激發(fā)，并被一個(gè)數(shù)字電路控制。此檢測(cè)器的信號(hào)使用一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)成數(shù)字化。ADC的取樣率由FPGA設(shè)置。未來，通過平均每一微秒的采樣信號(hào)以減少噪聲。這些激光參數(shù)，如脈沖寬度，功率，重復(fù)時(shí)間，Aro偏離電壓，平均數(shù)可以通過一個(gè)用戶界面由用戶設(shè)置。每個(gè)周期的最大值被作為輸出發(fā)送。當(dāng)樣本通過激光束時(shí)，光線被抵達(dá)的檢測(cè)器所阻止，脈沖的振幅減少，圖案被顯示在用戶界面板上，如圖9b所示。
[0045]在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)布拉格光纖光柵濾光片被添加在所述光接收通道，以至于所述光刺激通道和所述光接收通道形成了一個(gè)具有高平均持續(xù)功率的激光腔。附著在細(xì)胞上的分解物被收集在光接收通道內(nèi)的光信號(hào)的下降所檢測(cè)到。
[0046]為了獲得連續(xù)數(shù)據(jù)采集，在用戶界面中提供了一個(gè)開始和一個(gè)停止按鈕，如圖10所示。附圖中顯示的數(shù)據(jù)是以水作留白以空氣作樣本實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)激光通過空氣泡時(shí)，光線的強(qiáng)度浸潤(rùn)值會(huì)有一個(gè)下降。圖10說明了一個(gè)用于氣泡的數(shù)據(jù)表現(xiàn)的用戶界面，它通過所述微流體分析儀使用一個(gè)紅外脈沖激光和一個(gè)雪崩光電二極管檢測(cè)器檢測(cè)正向散射損耗來實(shí)現(xiàn)。
[0047]檢測(cè)的速度和角度被優(yōu)化，以便從小樣本中獲取快速散射信號(hào)。紅外線激光被一個(gè)可見的激勵(lì)源所替代，以隨著散射信號(hào)收集熒光信號(hào)。
[0048]為了克服背景描述中提到的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一個(gè)微流體分析儀，它不僅檢測(cè)有熒光標(biāo)簽的免疫細(xì)胞，而且給出諸如感染水平的數(shù)量信息。本發(fā)明所述微流體分析儀，如圖1中所示，極大的降低了 HIV篩查中心的基礎(chǔ)建設(shè)成本。傳統(tǒng)的流式血細(xì)胞計(jì)數(shù)儀售價(jià)范圍是50-100 Iakh (十萬盧比)，而當(dāng)前的微流體分析儀大約為2-4 Iakh (十萬盧比)。相應(yīng)的，這會(huì)使政府有動(dòng)機(jī)去支持建設(shè)新的HIV篩查中心。
[0049]所述微流體分析儀不僅僅用于HIV監(jiān)測(cè)，也可以用于一個(gè)其它廣泛的應(yīng)用，如用于細(xì)胞計(jì)數(shù)的大學(xué)模型，計(jì)算源于非熒光細(xì)胞人口背景的細(xì)胞，這對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)化驗(yàn)，環(huán)境控制，如水污染計(jì)數(shù)，血球計(jì)數(shù)和腫瘤學(xué)應(yīng)用以檢測(cè)細(xì)胞增殖都有重要意義。
[0050]所述微流體分析儀具有如下的優(yōu)點(diǎn):低成本，便于攜帶，低樣本采集量，易于使用，易于維護(hù)，易于修改和升級(jí)。
[0051]所述微流體分析儀可以和使用PIN光電二極管的廉價(jià)檢測(cè)技術(shù)一起使用。非線性震動(dòng)光譜已經(jīng)和微流體設(shè)備結(jié)合以檢測(cè)細(xì)胞大小。
[0052]當(dāng)前技術(shù)致力于尋求一種解決方案，它能解決在HIV測(cè)試中使用的傳統(tǒng)的流式血細(xì)胞計(jì)數(shù)儀的高成本和缺乏便攜性的問題。在與當(dāng)前示量性HIV檢測(cè)技術(shù)比較中，本發(fā)明具有巨大的優(yōu)點(diǎn)。
[0053]最后，出于可讀性和教育性的目的，此說明書中使用的語(yǔ)言已經(jīng)被大部分的選擇過了，并且不會(huì)選擇那些具有描述性的限定的獨(dú)出心裁的主題。因而此發(fā)明的范圍并不被此詳細(xì)的描述所限定，但是被基于此應(yīng)用的任何要求所限定。相應(yīng)的，本發(fā)明的實(shí)施例規(guī)定為解說性的，而非限定的，以解釋下面的要求。
[0054]關(guān)于本質(zhì)上任何多個(gè)和/或單個(gè)條款在其中的使用，在本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以從多數(shù)到單數(shù)和/或從單數(shù)到多數(shù)，翻譯成恰當(dāng)?shù)奈谋竞?或應(yīng)用。不同的單個(gè)/多個(gè)序列可以由于清晰的緣故明顯的被解釋。
[0055]除此之外,本發(fā)明的特征范圍由Markush組所描述,本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)承認(rèn)本發(fā)明也可以根據(jù)任何獨(dú)立成員或Markush的獨(dú)立的子成員所描述。
[0056]雖然本發(fā)明的不同方面和實(shí)施例在此被公開，但這些方面和實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將會(huì)是顯而易見的。這些不同方面和實(shí)施例的公開僅是用于說明的目的，而并非限定，下述權(quán)利要求指出了真正的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一個(gè)微流體分析儀，用于病理學(xué)檢測(cè)，包括: 多個(gè)緩沖通道，其特征在于:每個(gè)所述多個(gè)緩沖通道承載緩沖溶液； 一個(gè)用以承載樣本溶液的樣本通道； 一個(gè)中心流動(dòng)通道，被配置為接收緩沖溶液和樣本溶液，其中，所述多個(gè)緩沖通道和所述樣本通道匯聚于所述中心流動(dòng)通道的輸入端，以便在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)形成狹窄路徑，便于所示樣本溶液在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)流動(dòng)； 多個(gè)第一光刺激通道，被垂直放置在所述中心流動(dòng)通道，其中，每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道與一個(gè)第一套光纖耦合激光源連接，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)； 多個(gè)第一光接收通道，其中，多個(gè)第一光接收通道被以和每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道的光軸相隔預(yù)設(shè)的角度分別放置，以接收一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)； 多個(gè)第一檢測(cè)器，其中，被放置在每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道上的每個(gè)所述多個(gè)第一檢測(cè)器檢測(cè)到至少一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)屬于所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)； 一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道，其中，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道以和所述中心流動(dòng)通道以預(yù)設(shè)的角度放置，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道與一個(gè)第二套光纖耦合激光源連接，以刺激樣本溶液中的細(xì)胞流過所述中心流動(dòng)通道，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào); 一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道，其中，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被以和所述中心流動(dòng)通道預(yù)設(shè)的角度放置，以接收一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)；和 一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器，其中，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器被放置在每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道上以檢測(cè)至少一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)屬于所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其進(jìn)一步包括至少一個(gè)輸液泵與每個(gè)所述多個(gè)緩沖通道和樣本通道相連，其特征在于，至少一個(gè)輸液泵控制緩沖溶液和樣本溶液的流動(dòng)，使它們分別流過所述多個(gè)緩沖通道和所述樣本通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，所述多個(gè)緩沖通道和所述樣本通道被配置在一個(gè)微流體芯片上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其進(jìn)一步包括多個(gè)第三檢測(cè)器，其特征在于，每個(gè)所述多個(gè)第三檢測(cè)器被放置在: 所述中心流動(dòng)通道的中軸和一個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道的光軸交叉點(diǎn)上，以檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)；和 所述中心流動(dòng)通道的中軸和一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道的光軸交叉點(diǎn)上，以檢測(cè)從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微流體分析儀，其特征在于，每個(gè)多個(gè)第三檢測(cè)器至少是銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器，硅基光探測(cè)器，和硅雪崩光電二極管稱合的光纖中的一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，每個(gè)所述多個(gè)第一光接收通道中的預(yù)設(shè)角度被設(shè)置為分別與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道的光軸相隔±5度角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)和所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)至少是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞的正向散射的信號(hào)，和來自被刺激細(xì)胞中發(fā)出的熒光信號(hào)之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流體分析儀，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)，其中之一被每個(gè)所述多個(gè)第一檢測(cè)器檢測(cè)到的是來自被刺激細(xì)胞的正向散射的信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流體分析儀，其特征在于，當(dāng)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被垂直放置在所述中心流動(dòng)通道時(shí)，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器從所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)中檢測(cè)到熒光信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流體分析儀，其特征在于，當(dāng)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被以45度角放置在所述中心流動(dòng)通道時(shí)，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)到從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流體分析儀，其特征在于，當(dāng)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被以±40度角放置在所述中心流動(dòng)通道時(shí)，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)到從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，每個(gè)所述多個(gè)第一檢測(cè)器至少是銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器，硅基光探測(cè)器，和硅雪崩光電二極管稱合的光纖之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器至少是與銦鎵砷化物(InGaAs)檢測(cè)器，硅基光電倍增器(S1-PMT)檢測(cè)器，硅基光探測(cè)器，和娃雪崩光電二極管稱合的光纖之一。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，第一套光纖耦合激光源與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道相連，第二套光纖耦合激光源與每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道相連，它們都終止于一個(gè)透鏡光纖。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被配置了一個(gè)從每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道發(fā)出的激光，此激光通過布拉格光纖光柵濾光片發(fā)出。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二刺激光學(xué)通道被預(yù)設(shè)放置的角度范圍為40度至90度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其特征在于，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二接收光學(xué)通道被預(yù)設(shè)放置的角度范圍為40度至90度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其進(jìn)一步包括，至少一個(gè)廢品儲(chǔ)存器(W)以便在中心流動(dòng)通道分析后收集廢棄樣本。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體分析儀，其進(jìn)一步包括一個(gè)計(jì)算單元，它具有: 接收來自每個(gè)所述多個(gè)第一光探測(cè)器和每個(gè)所述多個(gè)第三光探測(cè)器上檢測(cè)的所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)； 接收來自每個(gè)所述多個(gè)第二光探測(cè)器和每個(gè)所述多個(gè)第三光探測(cè)器上檢測(cè)的所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)；分析收到的一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)和所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)，以用于病理學(xué)檢測(cè)。
20.一種使用一個(gè)微流體分析儀用于病理學(xué)檢測(cè)的方法，包括: 分別通過一個(gè)中心流動(dòng)通道流過多個(gè)緩沖通道和一個(gè)樣本通道接收緩沖溶液和樣本溶液，其特征在于，所述多個(gè)緩沖通道和所述樣本通道匯聚在所述中心流動(dòng)通道的輸入端，以便在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)形成狹窄路徑，便于所示樣本溶液在所述中心流動(dòng)通道內(nèi)流動(dòng)； 通過多個(gè)第一套光纖耦合激光源流過所述中心流動(dòng)通道刺激樣本溶液中的細(xì)胞，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)，其中，多個(gè)第一套光纖耦合激光源分別連接多個(gè)第一光刺激通道; 通過多個(gè)第一檢測(cè)器檢測(cè)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)，其中，每個(gè)所述多個(gè)第一檢測(cè)器分別放置在每個(gè)多個(gè)第一光接收通道； 通過一個(gè)計(jì)算單元接收檢測(cè)的一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)，以用于病理學(xué)檢測(cè)； 通過多個(gè)第二套光纖耦合激光源刺激樣本溶液中的細(xì)胞，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)，其中，多個(gè)第二套光纖耦合激光源分別連接一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道； 通過一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)至少一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)，其中，每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器分別放置在一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道； 通過一個(gè)計(jì)算單元接收檢測(cè)的至少一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)，以用于病理學(xué)檢測(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，緩沖溶液從一組包括水，熒光素溶液，血清，磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)和其它含鹽溶液中選擇。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，樣本溶液從一組包括血細(xì)胞，源于培養(yǎng)細(xì)胞系的單細(xì)胞，血清，細(xì)菌，純液體和有熒光標(biāo)簽的細(xì)胞中的污染物中選擇。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)和所述一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)至少是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)，和來自被刺激細(xì)胞中發(fā)出的熒光信號(hào)之一。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，當(dāng)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被垂直放置在中心流動(dòng)通道時(shí)，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器從一個(gè)或多個(gè)第二光信號(hào)中檢測(cè)突光信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，當(dāng)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被以45度角放置在所述中心流動(dòng)通道時(shí)，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)到從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，當(dāng)一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光接收通道被以±40度角放置在所述中心流動(dòng)通道時(shí)，一個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二檢測(cè)器檢測(cè)到從其它方向而非來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)第一光信號(hào)，其中之一被每個(gè)所述多個(gè)第一檢測(cè)器檢測(cè)到的是來自被刺激細(xì)胞正向散射的信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，第一套光纖耦合激光源與每個(gè)所述多個(gè)第一光刺激通道相連，第二套光纖耦合激光源與每個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)第二光刺激通道相連，它們都終止于一個(gè)透鏡光纖。
【文檔編號(hào)】B81B1/00GK104136922SQ201380010282
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月4日
【發(fā)明者】塔斯里馬利夫·賽義德, 蘇迪普·蒙達(dá)爾, 阿尼爾·普拉哈卡, H·克里什納墨菲 申請(qǐng)人:細(xì)胞和分子平臺(tái)中心（C-Camp）