[發明專利]一種基于流式超連續譜衰蕩光譜的血細胞分類系統及方法

有效

• 申請號: 201410546748.1
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104330348A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 萬雄;王建;劉鵬希;章婷婷;王建宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種血細胞分類技術,尤其涉及一種基于流式超連續譜衰蕩光譜的血細胞分類系統及方法。

背景技術

流式細胞術是一種在液流系統中，快速測定單個細胞或細胞器的生物學性質，并把特點的細胞或細胞器分離收集的技術。在流式細胞術中常采用電阻法、熒光法、光散射法、光吸收法等。這些常規方法沒有利用到激光光譜分析，在分析細胞特征上主要依靠其電學性質、光散射性質的區別進行分類，在區別不同動物同類細胞時出現一定困難。例：在不同動物紅細胞區分識別時，由于紅細胞電學性質及光散射性質類似，難以建立足夠區分識別的特征。

針對該難題，本發明提出一種基于流式超連續譜衰蕩光譜(ring-down?spectroscopy)的血細胞分類方法。該方法采用流式裝載部件進行自動裝載、進樣、通道分離、溶血、稀釋等操作形成不同類型血細胞的細胞流，并采用電阻法進行計數，作為衰蕩光譜分析的輔助手段。預先設定檢測細胞數目值M。啟動計數，然后開始對細胞流中的每一個單獨細胞進行超連續譜譜段的衰蕩光譜信號進行檢測與分析。得到每一個單獨細胞整個譜段每個波長對應的衰蕩時間，當電阻計數達到預設數值M時，停止衰蕩光譜檢測。計算M個細胞整個譜段每個波長對應的衰蕩時間作為細胞分類特征，進行不同種類動物血細胞的判別。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于流式超連續譜衰蕩光譜的血細胞分類系統及方法，克服傳統流式細胞術在不同動物同種血細胞識別判斷的不足。

本發明的技術方案是這樣來實現的，基于流式超連續譜衰蕩光譜(ring-down?spectroscopy)的血細胞分類儀器主要由流式細胞分離器、全光纖超連續譜激光器、衰蕩光譜組件、超連續譜衰蕩光譜信號采集分析部分構成。其中流式細胞分離器包括流式裝載部件、流速控制器、流動室；流動室中含有采樣分離稀釋溶血組件、血小板通道、白細胞通道、紅細胞通道、樣品細胞流管。衰蕩光譜組件由針孔濾片、顯微物鏡、一對衰蕩鏡片組成。超連續譜衰蕩光譜信號采集分析部分由光譜分析組件、分析軟件、計算機組成。

全血試管通過流式裝載部件進行自動裝載，進入儀器內部的流動室后，通過采樣分離稀釋溶血組件進行自動吸管進樣，通過自動溶血、稀釋、通道分離等操作，形成紅細胞通道、白細胞通道、血小板通道。選擇其中一個通道(注：如要分析紅細胞，就選紅細胞通道；其他類推)，通道細胞溶液通過噴嘴進入樣品細胞流管，形成細胞流，并沿樣品細胞流管的中軸線從上至下流動，樣品細胞流管沿管壁位置從上至下通輔助液體鞘液，通過流速控制器可進行流速控制，通過改變鞘液與細胞流的流速差，從而形成不同直徑的細胞流，選擇合適的流速差，形成單層單縱列細胞流。電阻計數器基于電阻法可對單層單縱列細胞流進行計數。預先設定檢測細胞數目值M。啟動計數，同時啟動全光纖超連續譜激光器、衰蕩光譜組件、超連續譜衰蕩光譜信號采集分析部分，開始對單層單縱列細胞流的每一個單獨血細胞進行超連續譜譜段的衰蕩光譜信號進行檢測與分析，其步驟為：

全光纖超連續譜激光器發出的超連續譜脈沖激光光束經過針孔濾片，激光光束的光束中心直徑近似與針孔直徑相等，經顯微物鏡耦合進入由二片高反射率衰蕩鏡片組成的衰蕩腔中，并精確聚焦單層單縱列細胞流的單個血細胞上，其聚焦光束直徑與典型血細胞直徑相當。當光束穿過單個血細胞后，透射光譜分布與該血細胞的光學性質有關，此外由于吸收其強度減少，經第二片衰蕩鏡片的高反射率鏡面反射再次穿過血細胞，光強進一步減小，光束再經第一片衰蕩鏡片的高反射率鏡面反射再次穿過血細胞，從而在衰蕩腔內來回振蕩，第二衰蕩鏡片后的光譜分析組件進行透過光譜信號的采集，其超連續譜整個譜段對應每個波長的信號的強度隨振蕩次數的增加而逐漸減少，當采集到的信號強度為初始強度的1/e時對應的時間為該血細胞的衰蕩時間，通過光譜分析組件可得到該血細胞超連續譜整個譜段的時間分辨光譜，通過及分析軟件及計算機，可對該血細胞進行整個譜段的光譜隨時間變化的關系，并計算該血細胞整個譜段對應每個波長的衰蕩時間，把這些數據存入計算機中以供后續分析。

流速控制器控制的單個血細胞流過聚焦光束的時間遠大于對該血細胞整個譜段的時間分辨光譜的采集及信號處理時間。該血細胞的光譜分析結束后，繼續進行下一個血細胞的整個譜段的時間分辨光譜的采集及信號處理。當電阻計數器所計血細胞數目達到預先設定的數值M時，完成整個血細胞流的時間分辨光譜的采集，血細胞流液通過廢液處理器處理并排出儀器。計算M個血細胞整個譜段每個波長對應的衰蕩時間作為細胞分類特征，用以進行不同動物血細胞的判別。