自動多通道類流式圖像熒光分析系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】自動多通道類流式圖像熒光分析系統(tǒng)
[0001]本申請要求于2015年07月01日提交中國專利局、申請?zhí)枮?01510376530.0、發(fā)明名稱為“集成式熒光激發(fā)光源裝置”的中國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本實(shí)用新型涉及熒光分析技術(shù)領(lǐng)域，更為具體的說，涉及一種自動多通道類流式圖像熒光分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]細(xì)胞分析在生物學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床診斷應(yīng)用中都具有非常重要的意義，細(xì)胞的分析和研究又細(xì)分為很多的方向和應(yīng)用，從數(shù)量和性質(zhì)的角度，可分為定性研究與定量研究。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，對于細(xì)胞的定性研究，是從傳統(tǒng)用顯微鏡觀察和測量開始的，通過對細(xì)胞的大小、死活、形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等通過光學(xué)可見的特征來進(jìn)行細(xì)胞性質(zhì)的判斷。隨著現(xiàn)代熒光標(biāo)定和檢測技術(shù)的發(fā)展，用熒光試劑對細(xì)胞或細(xì)胞內(nèi)部特定組成目標(biāo)進(jìn)行染色，然后，采用熒光顯微鏡進(jìn)行觀察，這給細(xì)胞觀察和分析增加了很多熒光屬性指針，可以更深入和精確的對細(xì)胞性質(zhì)進(jìn)行分辨和判斷。顯微鏡的放大倍數(shù)越大，定性研究可以越準(zhǔn)確和深入。但同時(shí)的弊端是，單一視野能夠觀察到的數(shù)量就會越少，因此，為了比較準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，需要借助血球計(jì)數(shù)板，在該計(jì)數(shù)板上預(yù)先用線條標(biāo)刻了固定面積的區(qū)域，然后，通過不斷移動顯微鏡的樣品臺，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)視野對需要統(tǒng)計(jì)區(qū)域的全覆蓋，然后，用人工計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的方法，統(tǒng)計(jì)出一定面積下的各種類型細(xì)胞的數(shù)量，再通過公式計(jì)算出濃度、比例等數(shù)量指標(biāo)。這樣的計(jì)數(shù)方法，操作復(fù)雜，耗時(shí)長、人工誤差大，并且，無法實(shí)現(xiàn)對每個(gè)細(xì)胞的大小、熒光強(qiáng)度等特征進(jìn)行精確分析?？傮w來說，熒光顯微觀察方法的長處是能夠讓細(xì)胞特征以可見的方式直接呈現(xiàn)，是對單個(gè)細(xì)胞及細(xì)胞內(nèi)部特征進(jìn)行定性觀察和研究最基礎(chǔ)和最重要的方法。但是，這一方法難以實(shí)現(xiàn)對大量樣本的精確和快速分析，開展定量研究是這一方法的弱點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0005]為解決快速細(xì)胞定量分析的難題，自20世紀(jì)30年代開始，科學(xué)家對細(xì)胞計(jì)數(shù)的方法進(jìn)行了不懈的研究和改良，現(xiàn)在比較廣泛應(yīng)用的技術(shù)方案，是讓細(xì)胞以單個(gè)的方式快速通過特定檢測區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)快速計(jì)數(shù)和分析。為了得到單個(gè)排列的細(xì)胞流，一種方法是采用細(xì)胞流通過比細(xì)胞直徑略大的毛細(xì)管的方式來實(shí)現(xiàn)，這一方式的缺點(diǎn)是對不同大小的細(xì)胞需要更換相應(yīng)的毛細(xì)管，對于大小不一和成團(tuán)的細(xì)胞分析精度降低，目前這一方法在庫爾特計(jì)數(shù)方法中仍然被廣泛運(yùn)用。另一種方法，是運(yùn)用分層鞘流原理，用鞘液流來形成單個(gè)排列并快速通過的細(xì)胞流，流式細(xì)胞分析技術(shù)就是基于這一原理，并以此命名。這種形成快速流動的單細(xì)胞流的方法優(yōu)勢是可以確保在獲得單個(gè)細(xì)胞信息的基礎(chǔ)上，快速采集大量單細(xì)胞樣本信息，并在此基礎(chǔ)開展定量分析。但缺點(diǎn)也很明顯，由于細(xì)胞的快速流動通過，這讓采用顯微鏡方法進(jìn)行可視觀察分析難以實(shí)現(xiàn)，因此，不管是庫爾特原理，還是流式細(xì)胞術(shù)，均是采集電子檢測信號來進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，這種方式下得出的細(xì)胞直徑等指標(biāo)，是通過電信號強(qiáng)弱、通過時(shí)間來進(jìn)行模擬計(jì)算的，這種計(jì)算是否準(zhǔn)確，最終還是要與顯微鏡檢測的一致來進(jìn)行評判。因此，這種模擬信號并不直觀，也因?yàn)榇耍懦s質(zhì)干擾的能力也就有限。同時(shí)，用這種方法只能檢測懸浮細(xì)胞，貼壁細(xì)胞無法采用這種方法進(jìn)行檢測。
[0006]綜上所述，顯微熒光觀察和分析方法擅長細(xì)胞觀察和定性研究，但對于大樣本的分類、計(jì)數(shù)等定量分析是其弱點(diǎn)和難點(diǎn)。流式熒光分析方法的優(yōu)勢是快速實(shí)現(xiàn)對大量細(xì)胞樣品、多種熒光特征信號的采集，基于密度函數(shù)概率分類分析原理，最終達(dá)到對樣本的定性研究，這種方法的缺點(diǎn)是無法獲得如顯微鏡觀察下的單個(gè)細(xì)胞的成像，無法直接對單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行深入的觀察研究和判斷，其對細(xì)胞性質(zhì)的判斷是一種概率判斷，而無法做到絕對判斷。
[0007]因此，在細(xì)胞的分析過程中，如何解決顯微鏡方法難以大量采集樣本并開展基于密度函數(shù)的類流式分析，是一項(xiàng)亟待解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種自動多通道類流式圖像熒光分析系統(tǒng)，能夠以顯微成像技術(shù)為基礎(chǔ)、快速采集和分析大量樣品的成像信息，并采用密度函數(shù)的算法進(jìn)行分析，以同時(shí)獲得每個(gè)細(xì)胞的形態(tài)影像學(xué)分析結(jié)果和基于大樣本量的密度函數(shù)的類流式數(shù)據(jù)分析結(jié)果。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0010]一種自動多通道類流式圖像熒光分析系統(tǒng)，包括:集成式熒光激發(fā)光源裝置、樣品臺裝置、顯微成像裝置、自動控制系統(tǒng)和分析處理系統(tǒng)；其中:
[0011]所述自動控制系統(tǒng)分別與所述集成式熒光激發(fā)光源裝置、樣品臺裝置和顯微成像裝置相連，分別對所述集成式熒光激發(fā)光源裝置、樣品臺裝置和顯微成像裝置進(jìn)行控制；
[0012]所述集成式熒光激發(fā)光源裝置、樣品臺裝置和顯微成像裝置構(gòu)成顯微光學(xué)系統(tǒng)；
[0013]所述分析處理系統(tǒng)與所述顯微成像裝置相連，對所顯微成像裝置采集的圖像進(jìn)行分析處理。
[0014]優(yōu)選地，所述集成式熒光激發(fā)光源裝置包括:光源架、I個(gè)垂直設(shè)置于光源架中心的透射明場光源裝置及2個(gè)以上環(huán)繞光源架的中心傾斜設(shè)置于光源架上的熒光激發(fā)光源裝置；
[0015]所述熒光激發(fā)光源裝置所發(fā)光束與透射明場光源裝置所發(fā)光束在某一位置形成交匯，所述熒光激發(fā)光源裝置、所述透射明場光源裝置均與所述自動控制系統(tǒng)相連接，透射明場光源裝置與熒光激發(fā)光源裝置通過所述自動控制系統(tǒng)控制，以實(shí)現(xiàn)單一光源順序間隔開啟和關(guān)閉、多種光源同時(shí)開啟或關(guān)閉的不同光源組合，及實(shí)現(xiàn)光源光強(qiáng)可調(diào)整。
[0016]優(yōu)選地，所述熒光激發(fā)光源裝置與所述透射明場光源裝置均位于所述樣品臺裝置的上方，透射明場光源裝置安裝于所述光源架的中部，熒光激發(fā)光源裝置以透射明場光源為中心環(huán)繞分布于透射明場光源裝置的周圍。
[0017]優(yōu)選地，所述透射明場光源裝置與所述熒光激發(fā)光源裝置分別位于所述樣品臺裝置的上下兩側(cè)，熒光激發(fā)光源裝置環(huán)繞光源架的中心均勻分布于光源架的四周邊緣。
[0018]優(yōu)選地，所述集成式熒光激發(fā)光源裝置還包括:光源調(diào)整架；
[0019]所述熒光激發(fā)光源裝置固定安裝于該光源調(diào)整架上，光源調(diào)整架的側(cè)面設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，所述光源架對應(yīng)于轉(zhuǎn)軸設(shè)置有軸孔，轉(zhuǎn)軸穿過軸孔與一調(diào)節(jié)螺母螺接，以實(shí)現(xiàn)對斜射的熒光激發(fā)光源裝置的方向與位置的調(diào)節(jié)及固定。
[0020]優(yōu)選地，所述熒光激發(fā)光源裝置包括:
[0021]可調(diào)整固定架；
[0022]以及，固定于所述可調(diào)整固定架中的單色LED模組、聚光模組和帶通濾光片；
[0023]其中，所述聚光模組設(shè)置于所述單色LED模組和帶通濾光片之間，且所述可調(diào)整固定架能夠調(diào)整所述單色LED模組和所述聚光模組之間的距離。
[0024]優(yōu)選地，所述熒光激發(fā)光源裝置包括:
[0025]可調(diào)整固定架；
[0026]以及，固定于所述可調(diào)整固定架中的單色LED模組、聚光模組和帶通濾光片；
[0027]其中，所述帶通濾光片設(shè)置于所述單色LED模組和聚光模組之間，且所述可調(diào)整固定架能夠調(diào)整所述單色LED模組和所述聚光模組之間的距離。
[0028]優(yōu)選地，所述聚光模組包括聚光透鏡或透鏡組。
[0029]優(yōu)選地，所述單色LED模組包括至少一個(gè)單色LED燈珠。
[0030]優(yōu)選地，所述樣品臺裝置包括:樣品臺、樣品板和第一電機(jī)和第二電機(jī)；
[0031]所述樣品板安裝在所述樣品臺上；
[0032]所述第一電機(jī)和第二電機(jī)與所述自動控制系統(tǒng)連接，在所述自動控制系統(tǒng)的控制下驅(qū)動所述樣品臺完成X軸和Y軸移動，進(jìn)行樣品板中樣品視野的自動更換。
[0033]優(yōu)選地，所述樣品板由兩面透明玻片和間隔結(jié)構(gòu)構(gòu)成；
[0034]所述間隔結(jié)構(gòu)在所述透明玻片中間形成獨(dú)立固定距離的微縫槽，所述微縫槽的兩端開有樣品加注孔。
[0035]優(yōu)選地，所述顯微成像裝置包括:物鏡、鏡筒、第三電機(jī)、發(fā)射光濾光模組和圖像獲取裝置；其中:
[0036]所述物鏡和圖像獲取裝置分別固定于所述鏡筒的兩端；
[0037]所述發(fā)射濾光模組固定在所述鏡筒上，位于所述物鏡和所述圖像獲取裝置之間；
[0038]所述圖像獲取裝置與所述分析處理系統(tǒng)相連；
[0039]所述第三電機(jī)分別與所述鏡筒和自動控制系統(tǒng)連接，在所述自動控制系統(tǒng)的控制下，帶動所述鏡筒和物鏡上下移動，進(jìn)行測量焦距的自動調(diào)節(jié)；
[0040]所述物鏡用于放大預(yù)設(shè)檢測區(qū)域值預(yù)設(shè)倍數(shù)；
[0041]所述發(fā)射濾光模組用于對所述預(yù)設(shè)檢測區(qū)域內(nèi)樣品顆粒受所述熒光激發(fā)光激發(fā)后的熒光進(jìn)行濾光處理；
[0042]所述圖像獲取裝置用于獲取放大至預(yù)設(shè)倍數(shù)后所述預(yù)設(shè)檢測區(qū)域的圖像，并將所述圖像發(fā)送至所述分析處理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。
[0043]優(yōu)選地，所述發(fā)射光濾光模組包括:密封上盤、密封下盤、轉(zhuǎn)盤、濾光片、濾光片卡環(huán)、轉(zhuǎn)盤軸和第四電機(jī)；其中:
[0044]所述密封上盤和密封下盤固定于所述轉(zhuǎn)盤中心的轉(zhuǎn)盤軸兩端；
[0045]所述濾光片通過濾光片卡環(huán)固定在所述轉(zhuǎn)盤上；
[0046]所述第