一种细胞富集与荧光计数的检测装置以及检测、计数方法

技术领域

本发明属于细胞检测技术领域，尤其是一种细胞富集与荧光计数的检测装置以及检测、计数方法。

背景技术

细胞或细菌浓度作为一项重要的物理参数，在食品、医药、免疫检测等领域有严格与明确的行业标准。

目前，免疫细胞法、流式细胞法、PCR定量检测或免疫磁珠富集结合化学光或荧光方法的检测方法已经较常见；但是免疫细胞法可检测细胞数量少、效率低；流式细胞法检测的灵敏度低；PCR检测法耗时长、操作复杂并且对于污染水平低的样品，现有检测方法很难将其准确检测出，因此需要在检测前进行增菌处理；另外某些待检细胞具有不可培养性，采用传统的平板检测方法无法将其检出；

免疫磁珠具有良好的磁感应能力、超顺磁性、高分离性、高特异性且不会影响细胞活性等优点已经逐渐应用于细胞浓度检测，将磁珠表面活化与活性蛋白质偶联形成免疫磁珠，再利用染料穿透死菌或者受损菌的细胞膜并与其DNA进行结合的检测方式，可避免其他非目标微生物的干扰，提高检测准确性，但是目前二者结合检测方法是使用多个分离设备，例如：首先使用磁力装置进行免疫磁珠富集，再将富集后的样品取出，再利用荧光成像显微镜或者荧光检测仪器进行定量检测，人工参与环节多，效率低，耗时长。

因此，集成化程度高、可同时检测低浓度与高浓度样本、快速高效的细胞定量检测装置与方法是解决问题的一个方向。

发明内容

为了克服上述技术不足，本发明提供一种细胞富集与荧光计数的检测装置以及检测、计数方法，采用富集磁力与荧光技术集成的结构设计，通过优化的高度浓度与低浓度的不同检测方式，结合科学的计数方法，有效的提高了细胞的检测与计数效率，大大降低了中间转移其他操作环节有可能造成的人为误差。

一种细胞富集与荧光计数的检测装置以及检测、计数方法，其中：

一种细胞富集与荧光计数的检测装置，包括：磁力富集模块、荧光激发模块、荧光探测成像模块、样品腔、位移模块、计算机、流体模块、EP管以及储液瓶；

作为一种举例说明，所述计算机还可以采用其他处理器单元；

进一步的，所述磁力富集模块用于产生磁力场，使得样品腔中的待测样品通过其内的目标物与磁珠结合后，在磁力场的作用下产生一侧吸附效应；

作为一种举例说明，所述磁力富集模块采用电磁铁结构设计制作；

作为一种举例说明，所述磁力富集模块还可以采用通用强磁磁铁结构设计制作；

进一步的，所述荧光激发模块用于对染色后的目标物进行荧光激发，并产生荧光；

进一步的，所述荧光探测成像模块用于对探测到的荧光进行接收，并生成荧光图像；

进一步的，所述样品腔设置于所述所述磁力富集模块的磁力场中，用于盛放待测样品；

进一步的，所述位移模块用于搭载所述荧光探测成像模块，对所述样品腔的腔壁进行平面扫描；

作为一种举例说明，所述位移模块也可以用于搭载所述样品腔，对所述荧光探测成像模块进行平扫操作的相对位移，形成平面扫描效果；

进一步的，所述计算机用于对所述荧光图像进行算法处理，从而实现样品计数；

进一步的，所述流体模块用于控制所述EP管内的待测样品流入样品腔，还用于控制所述样品腔内的废液流出，通过储液瓶收集废液。

作为一种举例说明，所述流体模块通过控制输液泵的方式进行液体流动控制；

作为一种举例说明，所述磁珠为免疫磁珠；

一种细胞检测方法，包括：高浓度待测样品检测方法和低浓度待测样品检测方法；

高浓度待测样品检测方法包括：

步骤一、待测样品经前端预处理后，所述待测样品中的目标物与磁珠结合在一起；

作为一种举例说明，所述磁珠的浓度应大于待测样品中目标物的浓度；

步骤二、对待测样品进行荧光染色处理，使得目标物与磁珠结合后可呈现荧光；

步骤三、将定量的待测样品注入到样品腔中，并将样品腔置入磁力富集模块的磁力场范围之内；此时，结合了目标物的磁珠以及未结合目标物的多余磁珠均被吸附到所述样品腔中靠近磁力场一侧的腔壁上；

作为一种举例说明，所述磁力富集模块采用电磁铁结构，通电后产生磁力场；

步骤四、因待测样品经过染色处理后，待测样品内会产生较多的荧光杂质，这种荧光杂质会产生荧光干扰；所以，当所述磁力富集模块生效后，开启流体模块，排出所述样品腔中的废液至储液瓶；

步骤五、开启荧光激发模块，使得腔壁上的目标物产生荧光；此时，吸附在腔壁上且呈现荧光的即为目标样品；

步骤六、采用荧光探测成像模块接收所述荧光生成荧光图像，并将所述荧光图像传送至所述计算机中进行图形处理与计数显示。

此方法过程操作简单方便，图像扫描面积大，对高浓度样本此种方法更为适合。

低浓度待测样品检测方法包括：

步骤一、待测样品经前端预处理后，所述待测样品中的目标物与磁珠结合在一起；

作为一种举例说明，所述磁珠的浓度应大于待测样品中目标物的浓度；

步骤二、对待测样品进行荧光染色处理，使得目标物与磁珠结合后可呈现荧光；

步骤三、将定量的待测样品封入EP管中，所述待测样品经所述流体模块控制，逐次从EP管转入到样品腔中，直到全部待测样品转移完成；此刻，结合了目标物的磁珠以及未结合目标物的多余磁珠逐次的被吸附到所述样品腔中靠近磁力场一侧的腔壁上；

步骤四、因待测样品经过染色处理后，待测样品内会产生较多的荧光杂质，这种荧光杂质会产生荧光干扰；所以，样品腔中待测样品的剩余废液经流体模块全部排出到废液瓶中；

步骤五、开启荧光激发模块，使得腔壁上的目标物产生荧光；此时，吸附在腔壁上且呈现荧光的即为目标样品；

步骤六、采用荧光探测成像模块接收所述荧光，生成荧光图像，并将所述荧光图像传送至所述计算机中进行图形处理与计数显示。

此方法扫描面积小，经过富集过程，对低浓度样本此种方法更为适合。

作为一种举例说明，所述EP管可以采用其他密封体系结构代替；

一种细胞计数方法，通过计算机对荧光图像进行算法处理，从而实现样品计数；具体步骤包括：

步骤一、荧光成像效果如附图2所示；腔壁上荧光图像的覆盖面积往往大于一个成像视野，需对样品腔的腔壁进行平面扫描以完成完整的计数统计；

步骤二、通过位移模块实现腔壁的平面扫描动作；所述位移模块的平面扫描动作，其运动路径计算如下：

首先，设定单幅荧光图像的成像尺寸宽度为W，高度为H；

其次，所述位移模块运动到样品腔的左上方扫描边缘时，记录运动系统坐标为(X

最后，由于样品腔扫描面积大，为保证全扫描行程内目标样品均可清晰成像，需要进行Z向对焦以获得高质量成像，使荧光计数准确，由于目标样品的浓度含量不确定，存在某些成像区域完全没有荧光可见的情况，使用传统的自动对焦无法完成计数操作，故而本发明采用定位补偿法进行对角补偿；

所述定位补偿法包括：

①设在(X

②当位移模块扫描到样品腔的第i行(1≤i≤N)，第j列(1≤j≤M)时，各运动轴的坐标为：

X＝X

Y＝Y

Z＝Z

经过补偿计算后，即可实现全腔室范围清晰扫描成像；

步骤三、位移模块扫描到样品腔腔壁的某一位置后，当前腔壁上的样品状态经由荧光探测成像模块传递到计算机内，经由图像处理算法进行荧光目标提取；将各个扫描面的荧光识别结果进行累计后，即为本次计数结果；

作为一种举例说明，所述样品腔的位置不限于平放，也可以是竖直放置或是其他角度；所述磁力富集模块、荧光激发模块、荧光探测成像模块与所述样品腔的角度位置保持一致，从而保证磁力富集模块与荧光激发模块生效，所述荧光探测成像模块能够正确成像；

本发明的有益效果：

1、本发明人工参与环节少，集成化程度高，有效的避免了现有细胞检测工作人工参与环节过多而引发的人力对样本的污染问题；

2、通过科学的结构设计，结合优化的检测与计数手段，有效的提高了细胞检测与计数精度低的不足；

3、通过一体化的流程，一次性完成细胞的富集磁化、染色、筛选、废液收集、检测与计数各个环节，大大提高了细胞检测与计数的工作效率效率。

附图说明

图1是本发明一种细胞富集与荧光计数的检测装置之整体结构示意图

图2是本发明一种细胞检测方法之目标样品荧光效果图

图3是本发明一种细胞富集与荧光计数的检测装置之位移模块搭载样品腔的结构效果图

图4是本发明一种细胞富集与荧光计数的检测装置之位移模块搭载搭载荧光探测成像模块的效果图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

详见图1至图4所示，一种细胞富集与荧光计数的检测装置以及检测、计数方法，其中：

一种细胞富集与荧光计数的检测装置，包括：磁力富集模块101、荧光激发模块102、荧光探测成像模块103、样品腔104、位移模块105、计算机106、流体模块107、EP管108以及废液瓶109；

作为一种举例说明，所述计算机106还可以采用其他处理器单元；

进一步的，所述磁力富集模块101用于产生磁力场，使得样品腔104中的待测样品通过其内的目标物与磁珠结合后，在磁力场的作用下产生一侧吸附效应；

作为一种举例说明，所述磁力富集模块101采用电磁铁结构设计制作；

进一步的，所述荧光激发模块102用于对染色后的目标物进行荧光激发，并产生荧光；

进一步的，所述荧光探测成像模块103用于对探测到的荧光进行接收，并生成荧光图像；

进一步的，所述样品腔104设置于所述所述磁力富集模块101的磁力场中，用于盛放待测样品；

进一步的，所述位移模块105用于搭载所述荧光探测成像模块103，对所述样品腔的腔壁进行平面扫描；

作为一种举例说明，所述位移模块105也可以用于搭载所述样品腔104，对所述荧光探测成像模块103进行平扫操作的相对位移，形成平面扫描效果；

进一步的，所述计算机106用于对所述荧光图像进行算法处理，从而实现样品计数；

进一步的，所述流体模块107用于控制所述EP管108内的待测样品流入样品腔104，还用于控制所述样品腔104内的废液流出，通过废液瓶109收集废液。

作为一种举例说明，所述流体模块107通过控制输液泵110的方式进行液体流动控制；

一种细胞检测方法，包括：高浓度待测样品检测方法和低浓度待测样品检测方法；

高浓度待测样品检测方法包括：

步骤一、待测样品经前端预处理后，所述待测样品中的目标物与磁珠结合在一起；

作为一种举例说明，所述磁珠的浓度应大于待测样品中目标物的浓度；

步骤二、对待测样品进行荧光染色处理，使得目标物与磁珠结合后可呈现荧光；

步骤三、将定量的待测样品注入到样品腔104中，并将样品腔104置入磁力富集模块101的磁力场范围之内；此时，结合了目标物的磁珠以及未结合目标物的多余磁珠均被吸附到所述样品腔104中靠近磁力场一侧的腔壁上；

作为一种举例说明，所述磁力富集模块101采用电磁铁结构，通电后产生磁力场；断电后磁力场消失，相比永磁结构的磁力富集模块，电磁结构的效果更优；

步骤四、因待测样品经过染色处理后，待测样品内会产生较多的荧光杂质，这种荧光杂质会产生荧光干扰；所以，当所述磁力富集模块101生效后，开启流体模块107，排出所述样品腔104中的废液至废液瓶109；

步骤五、开启荧光激发模块102，使得腔壁上的目标物产生荧光；此时，吸附在腔壁上且呈现荧光的即为目标样品；

步骤六、采用荧光探测成像模块103接收所述荧光生成荧光图像，并将所述荧光图像传送至所述计算机106中进行图形处理与计数显示。

此方法过程操作简单方便，图像扫描面积大，对高浓度样本此种方法更为适合。

低浓度待测样品检测方法包括：

步骤一、待测样品经前端预处理后，所述待测样品中的目标物与磁珠结合在一起；

作为一种举例说明，所述磁珠的浓度应大于待测样品中目标物的浓度；

步骤二、对待测样品进行荧光染色处理，使得目标物与磁珠结合后可呈现荧光；

步骤三、将定量的待测样品封入EP管108中，所述待测样品经所述流体模块107控制，逐次从EP管转入到样品腔104中，直到全部待测样品转移完成；此刻，结合了目标物的磁珠以及未结合目标物的多余磁珠逐次的被吸附到所述样品腔104中靠近磁力场一侧的腔壁上；

步骤四、因待测样品经过染色处理后，待测样品内会产生较多的荧光杂质，这种荧光杂质会产生荧光干扰；所以，样品腔104中待测样品的剩余废液经流体模块107全部排出到废液瓶109中；

步骤五、开启荧光激发模块102，使得腔壁上的目标物产生荧光；此时，吸附在腔壁上且呈现荧光的即为目标样品；

步骤六、采用荧光探测成像模块107接收所述荧光，生成荧光图像，并将所述荧光图像传送至所述计算机106中进行图形处理与计数显示。

此方法扫描面积小，经过富集过程，对低浓度样本此种方法更为适合。

作为一种举例说明，所述EP管108可以采用其他密封体系结构代替；

一种细胞计数方法，通过计算机106对荧光图像进行算法处理，从而实现样品计数；具体步骤包括：

步骤一、荧光成像效果如附图2所示；腔壁上荧光图像的覆盖面积往往大于一个成像视野，需对样品腔104的腔壁进行平面扫描以完成完整的计数统计；

步骤二、通过位移模块105实现腔壁的平面扫描动作；所述位移模块105的平面扫描动作，其运动路径计算如下：

首先，设定单幅荧光图像的成像尺寸宽度为W，高度为H；

其次，所述位移模块105运动到样品腔104的左上方扫描边缘时，记录运动系统坐标为(X

最后，由于样品腔104扫描面积大，为保证全扫描行程内目标样品均可清晰成像，需要进行Z向对焦以获得高质量成像，使荧光计数准确，由于目标样品的浓度含量不确定，存在某些成像区域完全没有荧光可见的情况，使用传统的自动对焦无法完成计数操作，故而本发明采用定位补偿法进行对角补偿；

所述定位补偿法包括：

①设在(X

②当位移模块105扫描到样品腔104的第i行(1≤i≤N)，第j列(1≤j≤M)时，各运动轴的坐标为：

X＝X

Y＝Y

Z＝Z

经过补偿计算后，即可实现全腔室范围清晰扫描成像；

步骤三、位移模块105扫描到样品腔104腔壁的某一位置后，当前腔壁上的样品状态经由荧光探测成像模块103传递到计算机106内，经由图像处理算法进行荧光目标提取；将各个扫描面的荧光识别结果进行累计后，即为本次计数结果；

作为一种举例说明，所述样品腔104的位置不限于平放，也可以是竖直放置或是其他角度；所述磁力富集模块101、荧光激发模块102、荧光探测成像模块103与所述样品腔104的角度位置保持一致，从而保证磁力富集模块101与荧光激发模块102生效，所述荧光探测成像模块103能够正确成像；

为了更好的说明本发明的原理，现通过实施例具体阐述如下：实施例1：

高浓度待测样品检测方法数据：

待测样品经前端预处理后，所述待测样品中的目标物与磁珠结合在一起；所述磁珠的浓度应大于待测样品中目标物的浓度；对待测样品进行荧光染色处理，使得目标物与磁珠结合后可呈现荧光；将1ml待测样品注入到样品腔104中，所述样品腔室采用1.5ml容积量，并将样品腔104置入磁力富集模块101的磁力场范围之内；此时，结合了目标物的磁珠以及未结合目标物的多余磁珠均被吸附到所述样品腔104中靠近磁力场一侧的腔壁上；所述磁力富集模块101采用电磁铁结构，通电后产生磁力场；因待测样品经过染色处理后，待测样品内会产生较多的荧光杂质，这种荧光杂质会产生荧光干扰；所以，当所述磁力富集模块101生效后，开启流体模块107，排出所述样品腔104中的废液至废液瓶109；开启荧光激发模块102，使得腔壁上的目标物产生荧光；此时，吸附在腔壁上且呈现荧光的即为目标样品；采用荧光探测成像模块103接收所述荧光生成荧光图像，并将所述荧光图像传送至所述计算机106中进行图形处理与计数显示。

实施例2

低浓度待测样品检测

待测样品经前端预处理后，所述待测样品中的目标物与磁珠结合在一起；所述磁珠的浓度应大于待测样品中目标物的浓度；对待测样品进行荧光染色处理，使得目标物与磁珠结合后可呈现荧光；将1ml的待测样品封入EP管108中，所述待测样品经所述流体模块107控制，逐次从EP管转入到样品腔104中，样品腔室104采用1.5ml容积量，直到全部待测样品转移完成；此刻，结合了目标物的磁珠以及未结合目标物的多余磁珠逐次的被吸附到所述样品腔104中靠近磁力场一侧的腔壁上；因待测样品经过染色处理后，待测样品内会产生较多的荧光杂质，这种荧光杂质会产生荧光干扰；所以，样品腔104中待测样品的剩余废液经流体模块107全部排出到废液瓶109中；开启荧光激发模块102，使得腔壁上的目标物产生荧光；此时，吸附在腔壁上且呈现荧光的即为目标样品；采用荧光探测成像模块107接收所述荧光，生成荧光图像，并将所述荧光图像传送至所述计算机106中进行图形处理与计数显示；经过富集过程，对低浓度样本此种方法更为适合。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。