一種芯片式血細(xì)胞分析裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于血細(xì)胞分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種芯片式血細(xì)胞分析裝置及方法。本發(fā)明芯片式血細(xì)胞分析裝置包括血細(xì)胞分析芯片，所血細(xì)胞分析芯片包括白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片和紅細(xì)胞/血小板分析芯片，所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片采用電阻抗、高頻電導(dǎo)及激光散射檢測(cè)技術(shù)對(duì)白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，所述紅細(xì)胞/血小板分析芯片采用鞘流技術(shù)、電阻抗技術(shù)或浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)對(duì)紅細(xì)胞和血小板進(jìn)行分別計(jì)數(shù)。本發(fā)明通過利用血細(xì)胞分析芯片實(shí)現(xiàn)血細(xì)胞的分型，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、操作方便、易維護(hù)、易運(yùn)輸、芯片用過即可丟棄等優(yōu)勢(shì)，符合分析儀器微型化、集成化及便攜化的發(fā)展要求，尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、應(yīng)急分析、家庭應(yīng)用及基層醫(yī)療單位的使用。
【專利說(shuō)明】一種芯片式血細(xì)胞分析裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于血細(xì)胞分析【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種芯片式血細(xì)胞分析裝置及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]血細(xì)胞分析所獲得的信息可有助于診斷、鑒別診斷與血液系統(tǒng)有關(guān)的疾病，有助于分析病情、觀察療效、判斷預(yù)后，為預(yù)防疾病提供依據(jù)，指導(dǎo)臨床用藥并開展臨床醫(yī)學(xué)研究，因此血細(xì)胞檢驗(yàn)(即血常規(guī))成為臨床檢驗(yàn)中三大常規(guī)檢驗(yàn)(血常規(guī)、尿常規(guī)、便常規(guī))之首，其臨床應(yīng)用也最為廣泛。自1953年庫(kù)爾特先生發(fā)明電阻抗法血細(xì)胞計(jì)數(shù)儀后，各種自動(dòng)血細(xì)胞分析儀相繼問世，血細(xì)胞分析技術(shù)得到迅速發(fā)展。
[0003]目前，傳統(tǒng)的血細(xì)胞分析儀體積龐大、價(jià)格昂貴且操作復(fù)雜，需要專人使用并進(jìn)行定期維護(hù)，與其配套的測(cè)量試劑價(jià)格也較貴，一般適用于檢驗(yàn)樣本較多較集中的醫(yī)院檢驗(yàn)科室，而對(duì)于村衛(wèi)生室等基層醫(yī)療單位往往樣本量小，且在時(shí)間維度上樣本非常分散，出現(xiàn)明顯不適的情況，不符合分析儀器微型化、集成化及便攜化的發(fā)展要求，且不能滿足村衛(wèi)生室、社區(qū)診所或個(gè)人家庭等較小單位的使用需求。因此既要克服傳統(tǒng)檢驗(yàn)類設(shè)備缺點(diǎn)，又要滿足基層醫(yī)療單位對(duì)檢驗(yàn)手段的需求，目前急需研制出便攜化、操作簡(jiǎn)單化、報(bào)告結(jié)果即時(shí)化的血細(xì)胞分析儀，適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、應(yīng)急分析、家庭應(yīng)用及基層醫(yī)療。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種芯片式血細(xì)胞分析裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有的血細(xì)胞分析儀體積龐大、價(jià)格昂貴且操作復(fù)雜，不能滿足較小醫(yī)療單位的使用需求的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種芯片式血細(xì)胞分析裝置，包括血細(xì)胞分析芯片，所述血細(xì)胞分析芯片包括白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片和紅細(xì)胞/血小板分析芯片，所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片采用電阻抗、高頻電導(dǎo)及激光散射檢測(cè)技術(shù)對(duì)白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，所述紅細(xì)胞/血小板分析芯片采用鞘流技術(shù)、電阻抗技術(shù)或浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)對(duì)紅細(xì)胞和血小板進(jìn)行分別計(jì)數(shù)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片采用所述電阻抗測(cè)量白細(xì)胞體積；采用所述高頻電導(dǎo)技術(shù)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；采用所述激光散射技術(shù)分析細(xì)胞顆粒息。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片采用比色法檢測(cè)血紅蛋白的濃度；所述檢測(cè)血紅蛋白的濃度的檢測(cè)方式為:在530-550nm的特定波長(zhǎng)下比色并測(cè)定血液樣本的吸光度值。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片上設(shè)置有儲(chǔ)液池、廢液池、檢測(cè)區(qū)、比色池和流量傳感器，所述儲(chǔ)液池用于存儲(chǔ)檢測(cè)試劑，所述廢液池用于存儲(chǔ)經(jīng)過檢測(cè)的血液樣本，所述檢測(cè)區(qū)用于對(duì)經(jīng)過的白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，確定白細(xì)胞各亞群性質(zhì)，所述比色池用于檢測(cè)血液樣本中血紅蛋白的濃度，所述流量傳感器用于使儲(chǔ)液池內(nèi)相應(yīng)流
體定量。[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:所述紅細(xì)胞/血小板分析芯片上設(shè)置有儲(chǔ)液池、廢液池、檢測(cè)區(qū)和流量傳感器，所述儲(chǔ)液池用于存儲(chǔ)檢測(cè)試劑，所述廢液池用于存儲(chǔ)經(jīng)過檢測(cè)的血液樣本，所述檢測(cè)區(qū)的上下兩端施加恒定電流，經(jīng)電阻抗與經(jīng)過的細(xì)胞產(chǎn)生電子脈沖，根據(jù)脈沖的高低對(duì)紅細(xì)胞和血小板分別計(jì)數(shù)，所述流量傳感器用于使儲(chǔ)液池內(nèi)相應(yīng)流體定量；其中，所述紅細(xì)胞和血小板的計(jì)數(shù)方式為:通過脈沖大小的測(cè)量測(cè)定出細(xì)胞體積，通過記錄脈沖的數(shù)目得到細(xì)胞計(jì)數(shù)的結(jié)果；根據(jù)血小板與紅細(xì)胞體積的差異設(shè)定閾值，將高于閾值的脈沖信號(hào)定義為紅細(xì)胞，將低于閾值的脈沖信號(hào)定義為血小板，通過所產(chǎn)生電子脈沖的多少及大小進(jìn)行紅細(xì)胞及血小板的計(jì)數(shù)和體積分析。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:所述儲(chǔ)液池進(jìn)樣方式包括微泵、電動(dòng)進(jìn)樣、正向壓力驅(qū)動(dòng)進(jìn)樣、負(fù)壓進(jìn)樣或電滲進(jìn)樣。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:所述血細(xì)胞分析芯片材料包括石英、玻璃、單晶娃或高分子聚合材料。
[0012]本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案為:一種芯片式血細(xì)胞分析方法，包括:
[0013]步驟a:采用電阻抗、高頻電導(dǎo)及激光散射檢測(cè)技術(shù)對(duì)白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片上的白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)；
[0014]步驟b:采用比色法檢測(cè)血紅蛋白的濃度；
[0015]步驟c:采用鞘流技術(shù)、電阻抗技術(shù)或浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)對(duì)紅細(xì)胞/血小板分析芯片上的紅細(xì)胞和血小板進(jìn)行分別計(jì)數(shù)。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:在所述a中，所述白細(xì)胞檢測(cè)方式包括:采用所述電阻抗測(cè)量白細(xì)胞體積，采用所述高頻電導(dǎo)技術(shù)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，采用所述激光散射技術(shù)分析細(xì)胞顆粒信息。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括:在所述步驟b中，所述檢測(cè)血紅蛋白的濃度的檢測(cè)方式為:在530-550nm的特定波長(zhǎng)下比色并測(cè)定血液樣本的吸光度值。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析裝置及方法通過利用血細(xì)胞分析芯片實(shí)現(xiàn)血細(xì)胞的分型，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、操作方便、易維護(hù)、易運(yùn)輸、芯片用過即可丟棄等優(yōu)勢(shì)，符合分析儀器微型化、集成化及便攜化的發(fā)展要求，尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、應(yīng)急分析、家庭應(yīng)用及基層醫(yī)療單位的使用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]附圖1是本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖2本發(fā)明實(shí)施例的白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片的檢測(cè)示意圖；
[0021]附圖3本發(fā)明實(shí)施例的紅細(xì)胞/血小板分析芯片的檢測(cè)示意圖；
[0022]附圖4是本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析方法的流程圖；
[0023]附圖5是本發(fā)明實(shí)施例的白細(xì)胞檢測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析裝置包括血細(xì)胞分析芯片，血細(xì)胞分析芯片包括白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片及紅細(xì)胞/血小板分析芯片；其中，
[0026]白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片用于采用電阻抗、高頻電導(dǎo)及激光散射等物理學(xué)檢測(cè)技術(shù)對(duì)白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，具體地，
[0027]請(qǐng)一并參閱圖2，是本發(fā)明實(shí)施例的白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片的檢測(cè)示意圖。白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片設(shè)置有儲(chǔ)液池、廢液池、檢測(cè)區(qū)、比色池和流量傳感器，儲(chǔ)液池用于存儲(chǔ)檢測(cè)試劑，廢液池用于存儲(chǔ)經(jīng)過檢測(cè)的血液樣本，檢測(cè)區(qū)用于對(duì)經(jīng)過的白細(xì)胞進(jìn)行逐個(gè)的、同時(shí)的、三重的VCS (volume、conductivity、scatter, V-低頻波,分析細(xì)胞體積；C-高頻波，分析細(xì)胞核型；s-激光，分析細(xì)胞的顆粒特性；VCS檢測(cè)即運(yùn)用V、C、S三種探針，在檢測(cè)區(qū)的某一位點(diǎn)，對(duì)通過的單列白細(xì)胞進(jìn)行逐個(gè)的、同時(shí)的、三重的檢測(cè)以及三維分析，以確定其亞群性質(zhì))檢測(cè)，并將測(cè)定數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理確定白細(xì)胞各亞群性質(zhì)，比色池用于檢測(cè)血紅蛋白的濃度，流量傳感器用于使各儲(chǔ)液池內(nèi)相應(yīng)流體定量。其中，儲(chǔ)液池和流量傳感器的數(shù)量可根據(jù)檢測(cè)需求進(jìn)行設(shè)置；檢測(cè)過程為:在流量傳感器Cl至C7的定量作用下，將抗凝血(是臨檢工作中最常用和最重要的抗凝劑和試劑之一)、稀釋液(具有一定pH、恰當(dāng)?shù)臐B透壓和電導(dǎo)率的電解質(zhì)平衡液，與人體血細(xì)胞按一定比例稀釋，能使人體血細(xì)胞保持正常生理形態(tài)，且分散不易團(tuán)聚)和溶血?jiǎng)?血紅蛋白檢測(cè)組分及紅細(xì)胞溶血?jiǎng)?，溶血?jiǎng)┦堑蜐B的、酸性的、含有適量濕潤(rùn)劑的溶液，能迅速溶解破壞血液中的紅細(xì)胞，釋放血紅蛋白并與之形成穩(wěn)定的化合物)分別進(jìn)樣到儲(chǔ)液池S1、Rl、R2，全血適當(dāng)稀釋，且因溶血?jiǎng)B透壓差使紅細(xì)胞溶解破壞，后經(jīng)儲(chǔ)液池R5加入白細(xì)胞穩(wěn)定劑(一種高滲的、堿性的溶液，能中和溶血?jiǎng)€(wěn)定白細(xì)胞使之保持或接近原始生理形態(tài))中和溶血?jiǎng)┑淖饔?，使白?xì)胞表面、胞漿和細(xì)胞體積基本恢復(fù)到原態(tài)，鞘液進(jìn)樣到儲(chǔ)液池R6，血液樣本在鞘液流作用下，白細(xì)胞排成一行且一個(gè)個(gè)通過檢測(cè)區(qū)Al，對(duì)經(jīng)過的白細(xì)胞進(jìn)行逐個(gè)的、同時(shí)的、三重的VCS檢測(cè)(V-低頻波，分析細(xì)胞體積；C-高頻波，分析細(xì)胞核型；S-激光，分析細(xì)胞的顆粒特性；VCS檢測(cè)即運(yùn)用V、C、S三種探針，在檢測(cè)區(qū)的某一位點(diǎn)，對(duì)通過的單列白細(xì)胞進(jìn)行逐個(gè)的、同時(shí)的、三重的檢測(cè)以及三維分析，以確定其亞群性質(zhì))，并將測(cè)定數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理以確定白細(xì)胞各亞群性質(zhì)。因?yàn)椴煌悇e的細(xì)胞會(huì)在體積、表面特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等特征性信息呈現(xiàn)明顯的不同，將這些特征性信息定義到以VCS為三維坐標(biāo)所形成的立體散點(diǎn)圖中，五類白細(xì)胞可在三維空間中形成特定的細(xì)胞群，通過計(jì)算某群細(xì)胞數(shù)量占白細(xì)胞總數(shù)的百分t匕，即可得到五項(xiàng)白細(xì)胞分類結(jié)果；同時(shí)，由于RBC(Red Blood Cell，紅細(xì)胞計(jì)數(shù)，是指單位體積血液中所含的紅細(xì)胞數(shù)目)被溶解破壞釋放出血紅蛋白，血紅蛋白與溶血?jiǎng)┓磻?yīng)形成穩(wěn)定的血紅蛋白化合物，血紅蛋白化合物進(jìn)入血紅蛋白測(cè)試系統(tǒng)-比色池E，在530-550nm的特定波長(zhǎng)下比色并測(cè)定其吸光度值，吸光度的變化與液體中血紅蛋白的含量成比例，由此即可測(cè)得血紅蛋白的濃度；在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)白細(xì)胞的檢測(cè)除了五項(xiàng)白細(xì)胞分類，還可以測(cè)定和分析中性粒細(xì)胞的體積、核漿比例、細(xì)胞顆粒特性等參數(shù)，用于了解細(xì)菌感性疾病與其它疾病的區(qū)別，還具有網(wǎng)織紅細(xì)胞分析功能和T淋巴細(xì)胞亞群分析功能。
[0028]電阻抗檢測(cè)為依據(jù)庫(kù)爾特電阻抗原理測(cè)量白細(xì)胞體積，測(cè)量方法為:一定的低頻電流通過傳感器的兩個(gè)電極，由于細(xì)胞非傳導(dǎo)性，當(dāng)細(xì)胞通過兩個(gè)電極時(shí)，電極間阻抗瞬間增大，形成幅度與細(xì)胞體積成正比的電脈沖，根據(jù)脈沖的大小測(cè)出細(xì)胞的體積，根據(jù)脈沖的數(shù)目進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)；經(jīng)過對(duì)各種細(xì)胞所產(chǎn)生脈沖大小的電子選擇，可以不完全的區(qū)分不同種類的細(xì)胞，有效區(qū)分體積大小差異較為顯著的淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞，但由于不同類型但體積相同的細(xì)胞產(chǎn)生的脈沖幅度相同，故僅靠細(xì)胞體積不能完全區(qū)分，進(jìn)而利用高頻電導(dǎo)法和激光散射分析白細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0029]高頻電導(dǎo)技術(shù)用于反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，具體反應(yīng)方式為:雖然細(xì)胞壁不能使低頻電流通過，但能通過高頻電流；在電極上加一個(gè)射頻(高頻)發(fā)生器，細(xì)胞膜對(duì)高頻電流有傳導(dǎo)性，當(dāng)電流通過細(xì)胞時(shí)在周圍形成交變電磁場(chǎng)，形成電磁波，由于細(xì)胞核、漿的比例、顆粒以及核質(zhì)比等內(nèi)部結(jié)構(gòu)間的差異對(duì)高頻電流的傳導(dǎo)性參數(shù)有所區(qū)別，其周圍形成的電磁場(chǎng)也不相同，通過細(xì)胞對(duì)高頻電流的傳導(dǎo)性參數(shù)以及電磁場(chǎng)的變化量即可反映出細(xì)胞核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；并可區(qū)分分葉核和非分葉核細(xì)胞，用于區(qū)分體積相近而內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的細(xì)胞群體，如淋巴細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞。
[0030]激光散射技術(shù)用于分析細(xì)胞顆粒信息:具體分析方式為:通過單色激光對(duì)每一個(gè)細(xì)胞進(jìn)行掃描，分析細(xì)胞膜表面特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，探測(cè)細(xì)胞內(nèi)核分葉狀況和胞漿中顆粒結(jié)構(gòu)和密度情況，檢測(cè)細(xì)胞在10° -70° —個(gè)寬角度范圍的光散射特性，并根據(jù)細(xì)胞的光散射特性區(qū)分出顆粒特性不同的細(xì)胞群體，例如細(xì)胞內(nèi)顆粒粗的要比顆粒細(xì)的散射光更強(qiáng)，借此區(qū)分粒細(xì)胞中的嗜中性、嗜酸性和嗜堿性三種細(xì)胞。
[0031]紅細(xì)胞/血小板分析芯片用于采用鞘流技術(shù)、電阻抗技術(shù)或浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)對(duì)紅細(xì)胞和血小板進(jìn)行分別計(jì)數(shù)；請(qǐng)一并參閱圖3，是本發(fā)明實(shí)施例的紅細(xì)胞/血小板分析芯片的檢測(cè)示意圖。紅細(xì)胞/血小板分析芯片上設(shè)置有儲(chǔ)液池、廢液池、檢測(cè)區(qū)和流量傳感器，儲(chǔ)液池用于存儲(chǔ)檢測(cè)試劑，廢液池用于存儲(chǔ)經(jīng)過檢測(cè)的血液樣本，檢測(cè)區(qū)的上下兩端施加恒定電流，經(jīng)電阻抗技術(shù)檢測(cè)使經(jīng)過的細(xì)胞產(chǎn)生電子脈沖，根據(jù)脈沖的高低對(duì)紅細(xì)胞和血小板分別計(jì)數(shù)，流量傳感器用于使各儲(chǔ)液池內(nèi)相應(yīng)流體定量；其中，儲(chǔ)液池和流量傳感器的數(shù)量可根據(jù)檢測(cè)需求進(jìn)行設(shè)置。具體檢測(cè)過程為:在流量傳感器CS至C13的定量作用下，抗凝血進(jìn)樣到儲(chǔ)液池S2，稀釋液進(jìn)樣到儲(chǔ)液池R5，定量全血標(biāo)本經(jīng)定量稀釋液按適當(dāng)比例稀釋，第一鞘液(稀釋液)進(jìn)樣到R6儲(chǔ)液池，第二鞘液(稀釋液)進(jìn)樣到R7儲(chǔ)液池，血液樣本在定量鞘液流作用下，細(xì)胞呈單個(gè)排列并逐一經(jīng)過檢測(cè)區(qū)A2中下游的小孔，檢測(cè)區(qū)A2的上下兩端施加恒定電流，經(jīng)電阻抗檢測(cè)(即每個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生與細(xì)胞體積成比例的電子脈沖)而流入廢液池W2 ;紅細(xì)胞和血小板的計(jì)數(shù)方式為:通過脈沖大小的測(cè)量測(cè)定出細(xì)胞體積，通過記錄脈沖的數(shù)目得到細(xì)胞計(jì)數(shù)的結(jié)果；由于血小板(blood platelet,PLT)與紅細(xì)胞體積有明顯的差異，根據(jù)血小板與紅細(xì)胞體積的差異設(shè)定閾值，將高于閾值的脈沖信號(hào)定義為紅細(xì)胞，低于閾值的脈沖信號(hào)定義為血小板，從而通過所產(chǎn)生電子脈沖的多少及大小進(jìn)行紅細(xì)胞及血小板的計(jì)數(shù)和體積分析；其中，白細(xì)胞數(shù)量影響可以忽略不計(jì)。本發(fā)明通過采用二次鞘流的方式加快細(xì)胞流通過檢測(cè)區(qū)的速度，提高檢測(cè)細(xì)胞數(shù)量，同時(shí)精確的芯片結(jié)構(gòu)和壓力平衡控制，使細(xì)胞流的直徑穩(wěn)定在與血細(xì)胞相接近的寬度，確保細(xì)胞在流體動(dòng)力學(xué)作用下呈單個(gè)排列接受電阻抗檢測(cè)，保證對(duì)大量細(xì)胞進(jìn)行逐個(gè)、準(zhǔn)確、快速的測(cè)量，并縮短樣本檢測(cè)的時(shí)間。
[0032]鞘流技術(shù)具體為:為了避免檢測(cè)過程中細(xì)胞發(fā)生并列或側(cè)向流經(jīng)檢測(cè)區(qū)，以及細(xì)胞回流、湍流或渦流等現(xiàn)象帶來(lái)檢測(cè)誤差，采用鞘流技術(shù)，即細(xì)胞懸液樣品在高速流動(dòng)的鞘液側(cè)向擠壓效應(yīng)作用下，形成類似入鞘形狀的壓縮流動(dòng)形態(tài)，保證樣品細(xì)胞在鞘液的包被下形成單個(gè)排列的細(xì)胞流，依次通過檢測(cè)區(qū)；鞘流技術(shù)可應(yīng)用于兩種細(xì)胞計(jì)數(shù)原理:一為電阻抗原理，鞘流通過檢測(cè)區(qū)的敏感區(qū)進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)；另一種為激光計(jì)數(shù)原理，細(xì)胞液流室較長(zhǎng)，與激光垂直相交，激光光束對(duì)流經(jīng)的每一個(gè)細(xì)胞照射后產(chǎn)生光散射，利用此原理進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)；浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)為:因?yàn)楦鞣N細(xì)胞間的界限可以隨細(xì)胞實(shí)際大小而向左或右移動(dòng)，故稱為浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)；正常標(biāo)本中紅細(xì)胞與血小板體積相差較大，一般將紅細(xì)胞與血小板的界限定于35fl，大的為紅細(xì)胞，小的為血小板，也有以30fl或20fl為界限的；但在某些病理情況下可能有大血小板超過35fl界限，造成血小板漏計(jì)使結(jié)果偏低；反之，如果紅細(xì)胞體積偏小(如缺鐵性貧血或地中海性貧血)，則可能將部分小紅細(xì)胞誤計(jì)為血小板，使血小板計(jì)數(shù)偏高；為了結(jié)果準(zhǔn)確一些，計(jì)數(shù)儀利用計(jì)算機(jī)在5-35fl間尋找直方圖最低點(diǎn)，以此定為紅細(xì)胞和血小板的界限，直方圖的界標(biāo)會(huì)依據(jù)細(xì)胞群的變化做出相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)整，由此可使所計(jì)數(shù)的數(shù)值符合實(shí)際情況。
[0033]在本發(fā)明實(shí)施例中，儲(chǔ)液池進(jìn)樣采用微泵、電動(dòng)進(jìn)樣、正向壓力驅(qū)動(dòng)進(jìn)樣、負(fù)壓進(jìn)樣或電滲進(jìn)樣等多種方式，血細(xì)胞分析芯片可以由石英、玻璃、單晶硅、高分子聚合等材料制作，例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚二甲基硅氧烷PDMS或聚碳酸酯PC等；可通過芯片微通道內(nèi)表面改性、芯片材料改性或溶液中加入適宜的添加劑等方式以減輕或避免芯片微通道表面對(duì)血細(xì)胞吸附；同時(shí)，本發(fā)明除了應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)外，同樣適用于涉及測(cè)量物質(zhì)顆粒的直徑大小或液體中微粒子的數(shù)量進(jìn)行定量和定性的分析等行業(yè)，例如，純水中的理化分析中，測(cè)量其雜質(zhì)和細(xì)菌的含量；或各種工業(yè)高純度液體的純凈度的測(cè)量或標(biāo)定等。
[0034]請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析方法的流程圖。本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析方法包括:
[0035]步驟400:通過抗凝血、稀釋液、溶血?jiǎng)?、白?xì)胞穩(wěn)定劑及鞘液等檢測(cè)白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片上的白細(xì)胞，并確定白細(xì)胞各亞群性質(zhì)；
[0036]在步驟400中，白細(xì)胞檢測(cè)過程為:將抗凝血、稀釋液和溶血?jiǎng)┓謩e進(jìn)樣到儲(chǔ)液池S1、R1、R2，全血適當(dāng)稀釋，且因溶血?jiǎng)B透壓差使紅細(xì)胞溶解破壞，后經(jīng)儲(chǔ)液池R5加入白細(xì)胞穩(wěn)定劑中和溶血?jiǎng)┑淖饔?，使白?xì)胞表面、胞漿和細(xì)胞體積基本恢復(fù)到原態(tài)，鞘液進(jìn)樣到R6儲(chǔ)液池，血液樣本在鞘液流作用下，白細(xì)胞排成一行且一個(gè)個(gè)通過檢測(cè)區(qū)Al，對(duì)經(jīng)過的白細(xì)胞進(jìn)行逐個(gè)的、同時(shí)的、三重的VCS檢測(cè)，并將測(cè)定數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理以確定白細(xì)胞各亞群性質(zhì)。因?yàn)椴煌悇e的細(xì)胞會(huì)在體積、表面特征、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等特征性信息呈現(xiàn)明顯的不同，將這些特征性信息定義到以VCS為三維坐標(biāo)所形成的立體散點(diǎn)圖中，五類白細(xì)胞可在三維空間中形成特定的細(xì)胞群，通過計(jì)算某群細(xì)胞數(shù)量占白細(xì)胞總數(shù)的百分比，即可得到五項(xiàng)白細(xì)胞分類結(jié)果；在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)白細(xì)胞的檢測(cè)除了五項(xiàng)白細(xì)胞分類，還可以測(cè)定和分析中性粒細(xì)胞的體積、核漿比例、細(xì)胞顆粒特性等參數(shù)，用于了解細(xì)菌感性疾病與其它疾病的區(qū)別，還具有網(wǎng)織紅細(xì)胞分析功能和T淋巴細(xì)胞亞群分析功能；其中，VCS檢測(cè)為=V-低頻波，分析細(xì)胞體積；C-高頻波，分析細(xì)胞核型；S-激光，分析細(xì)胞的顆粒特性；VCS檢測(cè)即運(yùn)用V、C、S三種探針，在檢測(cè)區(qū)的某一位點(diǎn)，對(duì)通過的單列白細(xì)胞進(jìn)行逐個(gè)的、同時(shí)的、三重的檢測(cè)以及三維分析，以確定其亞群性質(zhì)；具體請(qǐng)一并參閱圖5，是本發(fā)明實(shí)施例的白細(xì)胞檢測(cè)方法的流程圖。本發(fā)明實(shí)施例的白細(xì)胞檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0037]步驟401:采用電阻抗測(cè)量白細(xì)胞體積；[0038]在步驟401中，白細(xì)胞體積測(cè)量方法為:一定的低頻電流通過傳感器的兩個(gè)電極，由于細(xì)胞非傳導(dǎo)性，當(dāng)細(xì)胞通過兩個(gè)電極時(shí)，電極間阻抗瞬間增大，形成幅度與細(xì)胞體積成正比的電脈沖，根據(jù)脈沖的大小測(cè)出細(xì)胞的體積，根據(jù)脈沖的數(shù)目進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)；經(jīng)過對(duì)各種細(xì)胞所產(chǎn)生脈沖大小的電子選擇，可以不完全的區(qū)分不同種類的細(xì)胞，有效區(qū)分體積大小差異較為顯著的淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞，但由于不同類型但體積相同的細(xì)胞產(chǎn)生的脈沖幅度相同，故僅靠細(xì)胞體積不能完全區(qū)分，進(jìn)而利用高頻電導(dǎo)法和激光散射分析白細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0039]步驟402:通過高頻電導(dǎo)技術(shù)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；
[0040]在步驟402中，具體反應(yīng)方式為:雖然細(xì)胞壁不能使低頻電流通過,但能通過高頻電流；在電極上加一個(gè)射頻(高頻)發(fā)生器，細(xì)胞膜對(duì)高頻電流有傳導(dǎo)性，當(dāng)電流通過細(xì)胞時(shí)在周圍形成交變電磁場(chǎng)，形成電磁波，由于細(xì)胞核、漿的比例、顆粒以及核質(zhì)比等內(nèi)部結(jié)構(gòu)間的差異對(duì)高頻電流的傳導(dǎo)性參數(shù)有所區(qū)別，其周圍形成的電磁場(chǎng)也不相同，通過細(xì)胞對(duì)高頻電流的傳導(dǎo)性參數(shù)以及電磁場(chǎng)的變化量即可反映出細(xì)胞核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；并可區(qū)分分葉核和非分葉核細(xì)胞，用于區(qū)分體積相近而內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的細(xì)胞群體，如淋巴細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞。
[0041]步驟403:通過激光散射技術(shù)分析細(xì)胞顆粒信息；
[0042]在步驟403中，具體分析方式為:通過單色激光對(duì)每一個(gè)細(xì)胞進(jìn)行掃描，分析細(xì)胞膜表面特征和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，探測(cè)細(xì)胞內(nèi)核分葉狀況和胞漿中顆粒結(jié)構(gòu)和密度情況，檢測(cè)細(xì)胞在10° -70° —個(gè)寬角度范圍的光散射特性，并根據(jù)細(xì)胞的光散射特性區(qū)分出顆粒特性不同的細(xì)胞群體，例如細(xì)胞內(nèi)顆粒粗的要比顆粒細(xì)的散射光更強(qiáng)，借此區(qū)分粒細(xì)胞中的嗜中性、嗜酸性和嗜堿性三種細(xì)胞。
[0043]步驟500:采用比色法測(cè)定血紅蛋白的濃度；
[0044]在步驟500中，由于紅細(xì)胞被溶解破壞釋放出血紅蛋白，血紅蛋白與溶血?jiǎng)┓磻?yīng)形成穩(wěn)定的血紅蛋白化合物，血紅蛋白化合物進(jìn)入血紅蛋白測(cè)試系統(tǒng)-比色池E，在530-550nm的特定波長(zhǎng)下比色并測(cè)定其吸光度值，吸光度的變化與液體中血紅蛋白的含量成比例，由此即可測(cè)得血紅蛋白的濃度；
[0045]步驟600:采用鞘流技術(shù)、電阻抗技術(shù)或浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)對(duì)紅細(xì)胞/血小板分析芯片上的紅細(xì)胞和血小板進(jìn)行分別計(jì)數(shù)；
[0046]在步驟600中，紅細(xì)胞和血小板計(jì)數(shù)過程為:抗凝血進(jìn)樣到儲(chǔ)液池S2，稀釋液進(jìn)樣到儲(chǔ)液池R5，定量全血標(biāo)本經(jīng)定量稀釋液按適當(dāng)比例稀釋，第一鞘液進(jìn)樣到R6儲(chǔ)液池，第二鞘液進(jìn)樣到R7儲(chǔ)液池，血液樣本在定量鞘液流作用下，細(xì)胞呈單個(gè)排列并逐一經(jīng)過檢測(cè)區(qū)A2中下游的小孔，檢測(cè)區(qū)A2的上下兩端施加恒定電流，經(jīng)電阻抗檢測(cè)(即每個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生與細(xì)胞體積成比例的電子脈沖)而流入廢液池W2，CS至C13為流量傳感器，用于使各儲(chǔ)液池內(nèi)相應(yīng)流體定量；紅細(xì)胞和血小板的計(jì)數(shù)方式為:通過脈沖大小的測(cè)量測(cè)定出細(xì)胞體積，通過記錄脈沖的數(shù)目得到細(xì)胞計(jì)數(shù)的結(jié)果；由于血小板(blood platelet, PLT)與紅細(xì)胞體積有明顯的差異，根據(jù)血小板與紅細(xì)胞體積的差異設(shè)定閾值，將高于閾值的脈沖信號(hào)定義為紅細(xì)胞，低于閾值的脈沖信號(hào)定義為血小板，從而通過所產(chǎn)生電子脈沖的多少及大小進(jìn)行紅細(xì)胞及血小板的計(jì)數(shù)和體積分析；其中，白細(xì)胞數(shù)量影響可以忽略不計(jì)。
[0047]本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:本發(fā)明實(shí)施例的芯片式血細(xì)胞分析裝置及方法通過利用血細(xì)胞分析芯片實(shí)現(xiàn)血細(xì)胞的分型，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、操作方便、易維護(hù)、易運(yùn)輸、芯片用過即可丟棄等優(yōu)勢(shì)，符合分析儀器微型化、集成化及便攜化的發(fā)展要求，尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、應(yīng)急分析、家庭應(yīng)用及基層醫(yī)療單位的使用。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片式血細(xì)胞分析裝置，其特征在于，包括血細(xì)胞分析芯片，所述血細(xì)胞分析芯片包括白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片和紅細(xì)胞/血小板分析芯片，所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片采用電阻抗、高頻電導(dǎo)及激光散射檢測(cè)技術(shù)對(duì)白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，所述紅細(xì)胞/血小板分析芯片采用鞘流技術(shù)、電阻抗技術(shù)或浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)對(duì)紅細(xì)胞和血小板進(jìn)行分別計(jì)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式血細(xì)胞分析裝置，其特征在于，所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片采用所述電阻抗測(cè)量白細(xì)胞體積；采用所述高頻電導(dǎo)技術(shù)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；采用所述激光散射技術(shù)分析細(xì)胞顆粒信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的芯片式血細(xì)胞分析裝置，其特征在于，所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片采用比色法檢測(cè)血紅蛋白的濃度；所述檢測(cè)血紅蛋白的濃度的檢測(cè)方式為:在530-550nm的波長(zhǎng)下比色并測(cè)定血液樣本的吸光度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的芯片式血細(xì)胞分析裝置，其特征在于，所述白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片上設(shè)置有儲(chǔ)液池、廢液池、檢測(cè)區(qū)、比色池和流量傳感器，所述儲(chǔ)液池用于存儲(chǔ)檢測(cè)試劑，所述廢液池用于存儲(chǔ)經(jīng)過檢測(cè)的血液樣本，所述檢測(cè)區(qū)用于對(duì)經(jīng)過的白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，確定白細(xì)胞各亞群性質(zhì)，所述比色池用于檢測(cè)血液樣本中血紅蛋白的濃度，所述流量傳感器用于使儲(chǔ)液池內(nèi)相應(yīng)流體定量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式血細(xì)胞分析裝置，其特征在于，所述紅細(xì)胞/血小板分析芯片上設(shè)置有儲(chǔ)液池、廢液池、檢測(cè)區(qū)和流量傳感器，所述儲(chǔ)液池用于存儲(chǔ)檢測(cè)試劑，所述廢液池用于存儲(chǔ)經(jīng)過檢測(cè)的血液樣本，所述檢測(cè)區(qū)的上下兩端施加恒定電流，經(jīng)電阻抗技術(shù)檢測(cè)使經(jīng)過的細(xì)胞產(chǎn)生電子脈沖，根據(jù)脈沖的高低對(duì)紅細(xì)胞和血小板分別計(jì)數(shù)，所述流量傳感器用于使儲(chǔ)液池內(nèi)相應(yīng)流體定量；其中，所述紅細(xì)胞和血小板的計(jì)數(shù)方式為:通過脈沖大小的測(cè)量測(cè)定出細(xì)胞體積，通過記錄脈沖的數(shù)目得到細(xì)胞計(jì)數(shù)的結(jié)果；根據(jù)血小板與紅細(xì)胞體積的差異設(shè)定閾值，將高于閾值的脈沖信號(hào)定義為紅細(xì)胞，將低于閾值的脈沖信號(hào)定義為血小板，通過所產(chǎn)生電子脈沖的多少及大小進(jìn)行紅細(xì)胞及血小板的計(jì)數(shù)和體積分析。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的芯片式血細(xì)胞分析裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)液池進(jìn)樣方式包括微泵、電動(dòng)進(jìn)樣、正向壓力驅(qū)動(dòng)進(jìn)樣、負(fù)壓進(jìn)樣或電滲進(jìn)樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的芯片式血細(xì)胞分析裝置，其特征在于，所述血細(xì)胞分析芯片材料包括石英、玻璃、單晶硅或高分子聚合材料。
8.—種芯片式血細(xì)胞分析方法，包括: 步驟a:采用電阻抗、高頻電導(dǎo)及激光散射檢測(cè)技術(shù)對(duì)白細(xì)胞/血紅蛋白分析芯片上的白細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)； 步驟b:采用比色法檢測(cè)血紅蛋白的濃度； 步驟c:采用鞘流技術(shù)、電阻抗技術(shù)或浮動(dòng)界標(biāo)技術(shù)對(duì)紅細(xì)胞/血小板分析芯片上的紅細(xì)胞和血小板進(jìn)行分別計(jì)數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的芯片式血細(xì)胞分析方法，其特征在于，在所述a中，所述白細(xì)胞檢測(cè)方式包括:采用所述電阻抗測(cè)量白細(xì)胞體積，采用所述高頻電導(dǎo)技術(shù)反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，采用所述激光散射技術(shù)分析細(xì)胞顆粒信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的芯片式血細(xì)胞分析方法，其特征在于，在所述步驟b中，所述檢測(cè)血紅蛋白的濃度的檢測(cè)方式為:在530-550nm的波長(zhǎng)下比色并測(cè)定血液樣本的吸光度值。
【文檔編號(hào)】G01N15/10GK103471980SQ201310373222
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】李芳芳, 游璠, 周樹民, 黃石, 薛廣洲 申請(qǐng)人:深圳中科強(qiáng)華科技有限公司