全自动高通量细胞分析设备及其检测方法

技术领域

本发明的实施例涉及一种细胞分析设备，特别涉及一种全自动高通量细胞分析设备及其检测方法。

背景技术

目前最常用的细胞分析方法以及采用的细胞分析设备有两种，一种是玻璃做的血球计数板，另外一种是基于图像法的细胞计数仪。血球计数板由计数池和盖片组成，可以多次重复使用，但计数范围小，仅4平方毫米，计数结果代表性差，多次重复使用也容易让计数板携带各种病原体，威胁检验工作人员的健康。

基于图像的细胞计数仪，有采用的是一次性的细胞计数板的，也有采用永久检测池的，采用一次性计数板的有如下三个弊端：①细胞样品的前处理需要人工去混合细胞与染料，非常依赖于人为经验，误差较大；②该方法通量低，目前已有的产品最多可一次检测8个；③采用的是一次性计数板，批次之间差异大。采用永久检测池的方法，可以做到全自动，但只能用台盼蓝方法检测细胞活率，无法采用荧光法进行细胞分析。同时采用永久检测池的方法用的是液流系统，管路的清洗以及精度控制原因，需要对于液流系统，管路进行反复清洗来保证下一个样本的检测精度，这样就导致检测一个样本耗时久，一般一个样品的检测时间大概在3分钟以上，严重影响到细胞检测的速度。同时，还需要对于染料液的体积以及混合后的体积，都要进行精确的计算，这样就对液流系统泵的流量控制提出了非常高的技术要求，一般的液流系统泵没有办法达到这样的精度，所以，造成液流系统泵的价格非常昂贵。

最为重要的是，液流系统泵在吸吐液体的过程中，腔体中或多或少会残留液体，这样会造成对下一个样品的交叉污染。传统的方法是将液流系统泵置于样品与永久计数检测池中间，依赖于高精度，低残留的液流系统泵减少交叉污染，但是，高精度，低残留的液流系统泵不但价格昂贵，同时，即使采用了高精度，低残留的液流系统泵也不能保证在检测方法和检测手段上不会出现对下一个样品的交叉污染。

发明内容

本发明的实施方式的目的在于提供一种既能够减少样品的交叉污染，同时，减少反复清洗次数，提升检测速度的全自动高通量细胞分析设备以及检测方法。

为了实现上述目的，本发明的实施方式设计了一种全自动高通量细胞分析设备，其特征在于，包括：

液流系统泵；

多位置切换阀；在所述的液流系统泵连接至所述的多位置切换阀的切换口；所述的多位置切换阀上的切换口上分别连接第一洗液容器、第二洗液容器以及废液容器；

检测池，在所述的多位置切换阀连接至所述的检测池；所述的检测池通过进样针装置与样品管相连接；将所述的检测池前置于所述的多位置切换阀与所述的进样针装置之间；

同时，在所述的样品管内以预包埋的方式预先置入干粉染料。

进一步，所述的全自动高通量细胞分析设备，还包括：

电控系统，所述的电控系统分别与所述的液流系统泵和多位置切换阀电性连接；

所述的电控系统控制所述的多位置切换阀和所述的液流系统泵，将所述的样品管中的待检测液注入所述的检测池进行检测，待检测完成后，对所述的检测池进行废液回收和清洗。

进一步，所述的全自动高通量细胞分析设备，还包括：

光源，在所述的检测池的上方设置所述的光源；

物镜，在所述的检测池的上方设置所述的目镜；所述的光源与所述的物镜之间呈直射连接，为所述的物镜提供光源；

滤光片，在所述的物镜的下方，设置所述的滤光片；对所述的光源进行滤光；

反射镜，在所述的滤光片的下方设置所述的反射镜；同时，在所述的反射镜的一侧连接管镜的一侧，在所述的管镜的另一侧连接照相机；同时，所述的照相机与电脑进行通讯连接，利用预装在所述的电脑内的分析软件进行分析细胞图像。

进一步，在所述的检测池呈两层结构，将细胞混合液注入到所述的检测池的两层结构之间。

进一步，在所述的反射镜的上方设置所述的滤光片；在所述的反射镜的一侧，沿着所述的光源经所述的反射镜反射后的方向设置所述的管镜；所述的滤光片与所述的管镜之间呈90°设置。

进一步，所述的光源发出的光透过检测池后至目镜，经过所述的滤光片与所述的反射镜，经过所述的反射镜放射后，经过所述的物镜直至照相机，进行拍摄所述的检测池内细胞的图像。

本发明同现有技术相比，将检测池置于液流系统泵与样品管之间，将检测池前置于多位置切换阀与进样针装置之间，本发明中设计液流系统泵后置于检测池，使得液流系统泵中的液体残留不会影响到下一个样品。同时，提高了检测的精度，同时降低了对于液流系统泵的精度控制要求，节约了液流系统泵的采购成本，达到了提高准确性又节省成本的技术效果，解决了现有技术中检测误差大、只能用台盼蓝方法检测细胞活率，无法采用荧光法进行细胞分析以及检测时间长，液流系统泵的采购成本高等技术问题。

本发明的实施方式中还提供了一种全自动高通量细胞分析设备的检测方法，其特征在于，包括以下的步骤：

步骤S10：注入细胞，将待培养细胞注入已经预先置入干粉染料的样品管中，进入步骤S20；

步骤S20：放置样品管，将若干根步骤S10中所述的样品管放入EP管圆盘系统中，进入步骤S30；

步骤S30:启动设备、电脑和软件，将所述的全自动高通量细胞分析设备与所述的全自动高通量细胞分析设备连接的电脑的电源打开，同时预装在所述的电脑中的分析软件启动，并对软件进行初始化设置，数据清零，在分析软件中输入对应的样品管在EP管圆盘系统上对应的地址，切换至自动运行模式，进入步骤S40；

步骤S40：预清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，对所述的检测池进行预清洗，完成后，进入步骤S50；

步骤S50：主控系统检测EP管圆盘系统，所述的主控系统利用EP管圆盘系统上的传感器检测是否存在至少一根的EP管，如不存在EP管，则发出准备完成的提示，如存在EP管，则发出提示放置EP管的提示，然后，所述的主控系统检查分析软件中设置的地址是否与所述的EP管圆盘系统系统选择的地址一致，如一致，进入步骤S60，如不一致，所述的主控系统发出提示，所述的主控系统暂停；

步骤S60：样品混合，所述的主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵抽取过滤后的空气注入步骤S10中所述的样品管中，将样品与所述的预先置入干粉染料进行混匀；直至所述的主控系统中的混匀时间归零；进入步骤S70；

步骤S70：抽取混匀溶液，所述的主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵抽取步骤S60中混匀后的混匀溶液至所述的检测池中；完成后，进入步骤S80；

步骤S80：系统检测，所述的主控系统控制照相机对于步骤S70中所述的混匀溶液进行拍照，并将所述的照片传输至分析软件；分析软件对照片进行分析；所述的照片传输完成后，进入步骤S90；之后分析软件对于照片进行分析，分析完成后，将结果显示在电脑上的分析软件上，并将结果保存在电脑中；

步骤S90；检测池清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，对所述的检测池进行清洗，完成后，进入步骤S100；

步骤S100，液流系统泵和多位置切换阀清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，抽取将第一洗液容器中的第一洗液抽取至液流系统泵和多位置切换阀内，对所述的液流系统泵和所述的多位置切换阀进行清洗，并将清洗后所述的第一洗液抽取至废液容器中；第一洗液清洗完成后，主控系统控制多位置切换阀切换位置，抽取将第二洗液容器中的第二洗液抽取至液流系统泵和多位置切换阀内，对所述的液流系统泵和所述的多位置切换阀进行清洗，并将清洗后所述的第二洗液抽取至废液容器中；直至主控系统中的液流系统泵和多位置切换阀清洗次数归零，循环进入步骤S50；直至完成所述的EP管圆盘系统上所有EP管后，进入步骤S110；

步骤S110：待机，所述的全自动高通量细胞分析设备待机，并发出提示，检测完成，待在所述的EP管圆盘系统上取出EP管后，循环进入步骤S10。

其中，具体来讲，所述的预清洗，还包括以下的步骤：

步骤S41：第一洗液预清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，将第一洗液容器中的第一洗液抽取至所述的检测池内，对于所述的检测池进行第一洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第一洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第一洗液预清洗次数归零，进入步骤S42；

步骤S42，第二洗液预清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，将第二洗液容器中的第二洗液抽取至所述的检测池内，对于所述的检测池进行第二洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第二洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第二洗液预清洗次数归零，进入步骤S50。

其中，具体来讲，所述的抽取混匀溶液，还包括：

步骤S71：所述的主控系统控制多位置切换阀，将所述的混匀溶液抽取时，停留在所述的检测池中，不经过所述的液流系统泵；进入步骤S80；

步骤S72：若所述的混匀溶液溢出所述的检测池，所述的主控系统控制多位置切换阀，将所述的混匀溶液控制在所述的检测池液面以下，多余的所述混匀溶液注入废液容器，进入步骤S80。

其中，具体来讲，所述的检测池清洗，还包括：

步骤S91：第一洗液清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，将第一洗液容器中的第一洗液抽取至所述的检测池内，对于所述的检测池进行第一洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第一洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第一洗液清洗次数归零，进入步骤S92；

步骤S92，第二洗液清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，将第二洗液容器中的第二洗液抽取至所述的检测池内，对于所述的检测池进行第二洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第二洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第二洗液清洗次数归零，进入步骤S100；

步骤S110：待机，所述的全自动高通量细胞分析设备待机，并发出提示，检测完成，待在所述的PE管圆盘系统上取出PE管后，循环进入步骤S10。

本发明的检测流程是全自动进行，不需要人为的去混匀细胞与染料，以及人工将混匀的样品注入计数槽。提高了整个检测流程的稳定性和准确性。在本发明采用的样品管系统一次性放置多个样品管，后续由机器自动完成检测，相比于现在的一次性计数板，通量提高了，节省了操作人员的时间。

同时，本发明采用预先置入干粉染料的方式，后续由液流系统泵将样品混匀，再通过液流系统泵将细胞混合液体通过管路吸入到检测池，光路再进行拍照分析，分析完以后再通过液流系统泵吸取清洗液将管路和检测池清洗干净。本发明采用了在样品管内预先置入干粉染料的方式，有两个显著的优势：①可以根据不同的应用场景包埋不同的染料，包括台盼蓝，荧光染料如吖啶橙，碘化丙啶，DAPI，EB，FDA，Hoechst3342等；②染料为干粉，不会对加入样本的体积造成影响，因此相比于传统的依靠高精度液流系统泵加入液体染料混匀的方式，可以提高精度，同时降低对液流系统泵精度的要求，节省成本。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的结构示意图；

图2为本发明第二实施方式的检测方法的流程示意图；

图3为本发明第一实施方式的放置样品管的上样品系统的示意图；

图4为本发明第一实施方式的电控系统连接图；

图5是本发明第二实施方式的EP转盘系统的示意图；

图6是本发明第二实施方式的预清洗的流程示意图；

图7是本发明第二实施方式的抽取混匀溶液的流程示意图；

图8是本发明第二实施方式的检测池清洗的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种全自动高通量细胞分析设备，如图1所示，包括：

液流系统泵主要用于输送细胞混合溶液，清洗液、废液液体；作为本发明中液体输送的动力输送装置。

在液流系统泵连接至多位置切换阀的切换口；多位置切换阀上的切换口上分别连接第一洗液容器、第二洗液容器以及废液容器；多位置切换阀主要用于切换细胞混合溶液，清洗液、废液等液体的方向。

如图3所示，在多位置切换阀连接至检测池；检测池通过进样针装置与样品管相连接；将检测池前置于多位置切换阀与进样针装置之间；检测池主要用于检测细胞溶液的细胞计数等功能。由于在本实施例中将检测池前置于多位置切换阀与进样针装置之间，即将检测池置于液流系统泵的前端，将液流系统泵后置了，使得样品管内的细胞溶液进入检测池，在细胞溶液被液流系统泵抽取的过程中，细胞溶液不与液流系统泵中的液体残留接触，因而不会影响到下一个样品，本实施例中经过实验测算，按照现有技术中的液流系统泵中的液体残留预计在100个PPM，而经过本实施例中将检测池置于液流系统泵的前端，将液流系统泵后置的发明以后，液流系统泵中的液体残留不到1个PPM不到，从直接效果来看，直接下降了近百倍，使得液流系统泵中的液体残留不会影响到下一个样品，同时，提高了检测的精度，降低了对于液流系统泵的精度控制要求，节约了液流系统泵的采购成本，达到了提高准确性又节省成本的技术效果，解决了现有技术中检测误差大、只能用台盼蓝方法检测细胞活率，无法采用荧光法进行细胞分析以及检测时间长，液流系统泵的采购成本高等技术问题。

为了实现上述实施例中的技术效果，在样品管内以预包埋的方式预先置入干粉染料。与现有技术相比较，有两个显著的优势：①可以根据不同的应用场景包埋不同的染料，包括台盼蓝，荧光染料(吖啶橙，碘化丙啶，DAPI，EB，FDA，Hoechst3342等)；②染料为干粉，不会对加入样本的体积造成影响，因此相比于传统的依靠高精度液流系统泵加入液体染料混匀的方式，可以提高精度，同时降低对液流系统泵精度的要求，节省成本。

为了达到上述的技术效果，第一实施例中的全自动高通量细胞分析设备，如图1、图3、图4所示，还包括：

电控系统分别与液流系统泵和多位置切换阀电性连接；电控系统主要用于控制液流系统泵的运行和多位置切换阀的位置切换；

电控系统控制多位置切换阀和液流系统泵，将样品管中的待检测液注入检测池进行检测，待检测完成后，对检测池进行废液回收和清洗。

为了达到上述的技术效果，第一实施例中的全自动高通量细胞分析设备，如图1所示，还包括：

在检测池的上方设置所述的光源；为整个全自动高通量细胞分析设备提供检测的光源；

物镜，在检测池的上方设置物镜；光源与物镜之间呈直射连接，为物镜提供光源；

滤光片，在物镜的下方，设置滤光片；对光源进行滤光；

反射镜，在滤光片的下方设置反射镜；同时，在反射镜的一侧连接管镜的一侧，在管镜的另一侧连接照相机；同时，照相机与电脑进行通讯连接，利用预装在电脑内的分析软件进行分析细胞图像。

根据第一实施例中的全自动高通量细胞分析设备，能够实现利用照相机对于细胞溶液的图像进行拍照，然后通过电脑内的分析软件进行分析细胞图像，达到高通量细胞的技术分析。

为了达到上述的技术效果，第一实施例中的全自动高通量细胞分析设备，如图1所示，在检测池呈两层结构，将细胞混合液注入到检测池的两层结构之间，这样做的目的是，为了将检测池的结构相当于模拟了计数池和盖片，更容易使得本实施例中的检测精度提高。

为了达到上述的技术效果，第一实施例中的全自动高通量细胞分析设备，如图1所示，在反射镜的上方设置滤光片；在反射镜的一侧，沿着光源经所述的反射镜反射后的方向设置管镜；滤光片与管镜之间呈90°设置，光源发出的光透过检测池后至目镜，经过滤光片与反射镜，经过反射镜放射后，经过物镜直至照相机，进行拍摄所述的检测池内细胞的图像。这样的机构利用反射镜的结构，使得滤光片与管镜之间呈90°设置，更加利于照相机的拍照工作。

在本发明的第二实施例中公开了一种全自动高通量细胞分析设备的检测方法，如图2所示，包括以下的步骤：

步骤S10：注入细胞，将待培养细胞注入已经预先置入干粉染料的样品管中，样品管如图1所示，进入步骤S20；

步骤S20：放置样品管，将24根步骤S10中样品管放入EP管圆盘系统中，在本实施例中的EP管圆盘系统如图5所示，一共能一次性放置24根EP管，进入步骤S30；

步骤S30:启动设备、电脑和软件，将所述的全自动高通量细胞分析设备与所述的全自动高通量细胞分析设备连接的电脑的电源打开，同时预装在所述的电脑中的分析软件启动，并对软件进行初始化设置，数据清零，在分析软件中输入对应的样品管在EP管圆盘系统上对应的地址，切换至自动运行模式，进入步骤S40；

步骤S40：预清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过多位置切换阀，对所检测池进行预清洗，完成后，进入步骤S50；

在本实施例中的预清洗是在检测之前先对检测池进行清洗，消除影响检测结果的因素，如图6所示，所述的预清洗，还包括以下的步骤：

步骤S41：第一洗液预清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过多位置切换阀，将第一洗液容器中的第一洗液抽取至检测池内，对于检测池进行第一洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第一洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第一洗液预清洗次数归零，进入步骤S42；

步骤S42，第二洗液预清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过多位置切换阀，将第二洗液容器中的第二洗液抽取至检测池内，对于检测池进行第二洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第二洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第二洗液预清洗次数归零，进入步骤S50。

步骤S50：主控系统检测EP管圆盘系统，主控系统利用EP管圆盘系统上的传感器检测是否存在至少一根的EP管，如存在EP管，则发出准备完成的提示，如不存在EP管，则发出提示放置EP管的提示，然后，主控系统检查分析软件中设置的地址是否与EP管圆盘系统系统选择的地址一致，如一致，进入步骤S60，如不一致，主控系统发出提示，主控系统暂停；

步骤S60：样品混合，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵抽取过滤后的空气注入步骤S10中所述的样品管中，将样品与预先置入干粉染料进行混匀；直至主控系统中的混匀时间归零；进入步骤S70；

步骤S70：抽取混匀溶液，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵抽取步骤S60中混匀后的混匀溶液至所述的检测池中；完成后，进入步骤S80；

在本实施例中的全自动高通量细胞分析设备的检测方法中应该是有两种抽取混匀溶液的结果，主要是为了保证混匀溶液抽取时，停留在所述的检测池中，不经过液流系统泵，如图7所示，所述的抽取混匀溶液，还包括：

步骤S71：主控系统控制多位置切换阀，将混匀溶液抽取时，停留在所述的检测池中，不经过液流系统泵；进入步骤S80；

步骤S72：若混匀溶液溢出所述的检测池，主控系统控制多位置切换阀，将混匀溶液控制在检测池液面以下，多余的混匀溶液注入废液容器，进入步骤S80。

步骤S80：系统检测，主控系统控制照相机对于步骤S70中混匀溶液进行拍照，并将照片传输至分析软件；分析软件对照片进行分析；照片传输完成后，进入步骤S90；之后分析软件对于照片进行分析，分析完成后，将结果显示在电脑上的分析软件上，并将结果保存在电脑中；

步骤S90；检测池清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，对所述的检测池进行清洗，完成后，进入步骤S100；

在本实施例中的全自动高通量细胞分析设备的检测方法，所述的检测池清洗主要的作用是对检测完成后的检测池进行清洗，主要采用第一洗液清洗和第二洗液清洗两个步骤，如图8所示，所述的检测池清洗，还包括：

步骤S91：第一洗液清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，将第一洗液容器中的第一洗液抽取至所述的检测池内，对于所述的检测池进行第一洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第一洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第一洗液清洗次数归零，进入步骤S92；

步骤S92，第二洗液清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，主控系统控制液流系统泵通过所述的多位置切换阀，将第二洗液容器中的第二洗液抽取至所述的检测池内，对于所述的检测池进行第二洗液清洗注入；注入完成后，液流系统泵将第二洗液清洗后的废液排出到废液容器中，循环直至第二洗液清洗次数归零，进入步骤S100。

步骤S100，液流系统泵和多位置切换阀清洗，主控系统控制多位置切换阀切换位置，抽取将第一洗液容器中的第一洗液抽取至液流系统泵和多位置切换阀内，对所述的液流系统泵和所述的多位置切换阀进行清洗，并将清洗后所述的第一洗液抽取至废液容器中；第一洗液清洗完成后，主控系统控制多位置切换阀切换位置，抽取将第二洗液容器中的第二洗液抽取至液流系统泵和多位置切换阀内，对所述的液流系统泵和所述的多位置切换阀进行清洗，并将清洗后所述的第二洗液抽取至废液容器中；直至主控系统中的液流系统泵和多位置切换阀清洗次数归零，循环进入步骤S50。

步骤S110：待机，在本实施例中的全自动高通量细胞分析设备的检测方法中，在自动完成一次检测以后，可以自动循环完成所有在EP管圆盘系统上一次性放置24根EP管后停止待机，并发出提示，检测完成，待在从EP管圆盘系统上取出EP管后，循环进入步骤S10。

本实施例中的全自动高通量细胞分析设备的检测方法的检测流程是全自动进行，不需要人为的去混匀细胞与染料，以及人工将混匀的样品注入计数槽。本实施例中的检测方法提高了整个检测流程的稳定性和准确性。在本实施例中采用的样品管系统一次性放置24个样品管，后续由全自动高通量细胞分析设备自动完成检测，相比于现在的一次性计数板，通量提高了，节省了操作人员的时间。

同时，本实施例的全自动高通量细胞分析设备，采用预先置入干粉染料的方式，后续由液流系统泵将样品混匀，再通过液流系统泵将细胞混合液体通过管路吸入到检测池，光路再进行拍照分析，分析完以后再通过液流系统泵吸取清洗液将管路和检测池清洗干净。本实施例的全自动高通量细胞分析设备采用了在样品管内预先置入干粉染料的方式，有两个显著的优势：①可以根据不同的应用场景包埋不同的染料，包括台盼蓝，荧光染料(吖啶橙，碘化丙啶，DAPI，EB，FDA，Hoechst3342等)；②染料为干粉，不会对加入样本的体积造成影响，因此相比于传统的依靠高精度液流系统泵加入液体染料混匀的方式，可以提高精度，同时降低对液流系统泵精度的要求，节省成本。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。