專利名稱：無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種血細胞檢測和計數(shù)技術(shù)，包括血細胞檢測和計數(shù)裝置和方法。
背景技術(shù)：
在發(fā)展中國家，對簡單低成本的一次性的用于HIV檢測的診斷工具具有巨大需求。每毫升血液包含的T淋巴細胞亞群⑶4+數(shù)目小于200被臨床診斷為AID，這ー技術(shù)面臨很大挑戰(zhàn)，其要求同時監(jiān)測或計數(shù)成千上萬的微目標(biāo)。使用現(xiàn)場檢測技術(shù)，從全部血液中計數(shù)CD4淋巴細胞面臨2個主要的問題以大的呑吐量在整個血液中獲取細胞，以及快速計數(shù)獲取的細胞。、常用的大尺度的射流方法需要預(yù)處理，熒光標(biāo)記過程耗時。另外，計數(shù)過程用熒光顯微鏡下在機械過濾器中多個位置獲取圖像，多個位置的計數(shù)平均為最后的計數(shù)值。這基于標(biāo)記的細胞計數(shù)方法不適合現(xiàn)場應(yīng)用。常用的無標(biāo)記的CD4細胞監(jiān)測技術(shù)采用表面化學(xué)技術(shù)的微流通道捕獲細胞，其計數(shù)仍然在常規(guī)的顯微鏡下實行，很耗吋。例如，中國專利申請?zhí)枮?00810179322. I、名稱為“血細胞分析儀及分析方法”的公開文件中就記載了ー種需要用到顯微鏡的細胞分析計數(shù)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，其具有無透鏡的簡單結(jié)構(gòu)，且視野廣，可實現(xiàn)小型化。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的方法，該方法易于操作，且觀察細胞的視野廣，能夠?qū)崟r監(jiān)測成千上萬個不同濃度的細胞。為了解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，包括用于放置樣本的載玻片和置于載玻片之上的蓋玻片，以及
在所述載玻片的下方設(shè)有CCD芯片或CMOS芯片，在所述蓋玻片上方設(shè)有光源。CMOS芯片和CXD芯片均作為感光芯片，它們在功能上可以替換。優(yōu)選地所述光源位于所述蓋玻片的正上方，光源發(fā)出的光能夠垂直入射在蓋玻片上。垂直入射是為了避免玻片的折射帶來的不良影響。優(yōu)選地所述CXD芯片或CMOS芯片包括感光面，感光面的面積大于所述載玻片的面積。大的感光面可以充分捕捉到載玻片上的每個細節(jié)，避免遺漏和誤差，提高效果。優(yōu)選地所述CXD芯片或CMOS芯片與所述載玻片平行設(shè)置。如果CXD芯片或CMOS芯片與載玻片不是平行的，會導(dǎo)致較大誤差。優(yōu)選地所述CXD芯片或CMOS芯片包括感光面，所述載玻片與所述感光面的距離不大于200微米。一般地，載玻片與感光面距離越近越好，但是由于它們的貼合存在間隙，因此，為了達到較好的效果，有必要控制它們之間的間距，例如200微米、100微米或50微米，或者如果它們的接觸足夠充分，也可以是10微米以及更小。如果使用CCD數(shù)碼相機拍攝，由于數(shù)碼相機存在鏡頭，該鏡頭會使載玻片上影像與數(shù)碼相機上的CCD芯片或CMOS芯片隔離，這樣就會發(fā)生不清楚的情況，如果在數(shù)碼相機與載玻片之間設(shè)置一個物鏡，可以起到放大載玻片上細節(jié)的作用，此時，載玻片與數(shù)碼相機上的CCD相距很大。事實上，使CCD芯片或CMOS芯片直接面對載玻片，而不使用物鏡，如果CXD芯片或CMOS芯片與載玻片相距太大，會造成影響不清楚。這個距離的遠近，取決于CCD的精度。所以一般情況下，保持CCD芯片或CMOS芯片的感光面與載玻片的底面貼合在一起。特別要求下，按200微米的界限，來控制它們之間的間距。優(yōu)選地所述載玻片和蓋玻片的厚度為10(Γ150微米。兩個玻片的厚度對光的透射有一定的影響，它們會產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象。為了避免這種干擾，玻片的厚度不宣太厚，但是過薄的玻片易碎，成本高。優(yōu)選地所述光源為準(zhǔn)直的相干光源。優(yōu)選地所述相干光源的波長范圍為30(Γ700納米。優(yōu)選地所述樣本為直徑為I微米以及以上的細胞。這個細胞為血細胞。優(yōu)選地所述載玻片為圓片。一般的玻片為方形的，所用到的玻片的形狀并不受到限定。對于本發(fā)明的改進，所述CXD芯片或CMOS芯片包括感光面，在所述載玻片與所述CXD芯片或CMOS芯片之間有ー層透明體，該透明體的面積不小于所述感光面。所述透明體為薄膜或硬質(zhì)石英薄片，也可以采用藍寶石襯底，例如，對人造2英寸藍寶石襯底切割后的薄片，藍寶石襯底相比石英，具有較好的硬度支撐，不易碎。這樣的設(shè)置，為避免血液樣本流入CXD芯片或CMOS芯片上。一般血液樣本不會溢出玻片外面，但是由于血液濃度不定，有些較稀的血液會在兩個玻片壓緊的過程中溢出，或者在光源點亮后，血液發(fā)生熱膨脹，導(dǎo)致從玻片中溢出。血液樣本溢出會污染CXD感光面。一般除污布不能很好清除這種污染，這種污染輕則導(dǎo)致CXD靈敏度下降，重則浸入芯片內(nèi)部損壞芯片。如果清理這些污物需要時間，導(dǎo)致設(shè)備使用效率下降。位于載玻片與C⑶之間的透明體，例如薄膜，可以阻止這種現(xiàn)象發(fā)生，如果有血液溢出，透明體可以承接這種溢出物，進而保護了(XD，保證了操作高效、準(zhǔn)確地進行。對于類似上述的CXD芯片或CMOS芯片保護結(jié)構(gòu)，還有另外ー種結(jié)構(gòu)在所述載玻片的四周側(cè)邊的外緣設(shè)有吸水材料物。所述吸水材料物粘在膠帶上，膠帶粘在所述載玻片的四周側(cè)邊的側(cè)壁上。當(dāng)血液從玻片中溢出的時候，吸水材料物吸附這些溢出液體。吸水材料物為吸水材料粘在粘膠帶上制成的帯狀物，吸水材料可以是竹炭粉這樣疏松多孔的物質(zhì)，或密度較大的纖維材料，也可以是ー些吸水晶體材料，例如一些礬類物質(zhì)。這些帶狀物粘在玻片四周，在發(fā)生側(cè)漏后，扯下這些帶狀物即可。為了解決上述第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的方法，其包括
將血細胞樣本置于載玻片與蓋玻片之間，壓好，調(diào)整光源在蓋玻片的上方，并且調(diào)整CXD芯片或CMOS芯片在載玻片的下方位置；、開啟光源，使光源發(fā)出的光垂直入射到蓋玻片上，位于載玻片下方的CXD芯片或CMOS芯片記錄光通過血細胞樣本后的細胞陰影成像，并輸出記錄信息。優(yōu)選地，在所述載玻片與所述CXD芯片或CMOS芯片之間設(shè)置ー層面積不小于所述感光面的透明體。透明體如果貼附在載玻片的背面，在壓好前或后，均完成貼附透明體操作。透明體如果貼附在CCD感光面上，則應(yīng)該在載玻片與感光面距離定位之前完成。另外，如果在所述載玻片的四周側(cè)邊的外緣設(shè)吸水材料物。則這個操作可以在壓片之前完成，即將粘I父帶粘在載玻片的側(cè)面；或者在壓片之后完成，即在載玻片與感光面距尚定位完成后，在它們側(cè)壁環(huán)繞粘一圏。用完后扯下粘帶即可。本發(fā)明的有益效果
與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明提供一種無透鏡的基于陰影成像的大視野的細胞監(jiān)測技術(shù)方案，其記錄每個細胞在光電傳感器陣列(即指C⑶芯片或CMOS芯片)上的陰影圖像。這種無透鏡的光學(xué)方法數(shù)倍(一般為2倍)地増加了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的視野，可以實時監(jiān)測成千上 萬個不同濃度的細胞。本發(fā)明的裝置不需要透鏡即可對大視場的大量細胞監(jiān)測計數(shù)。本發(fā)明技術(shù)方案設(shè)計合理、制作簡單、成本低廉、易于操作，其無需透鏡，可實現(xiàn)小型化。


圖I是發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出一種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，包括用于放置樣本的載玻片和置于載玻片之上的蓋玻片，在載玻片的下方設(shè)有CXD芯片或CMOS芯片，在所述蓋玻片上方設(shè)有光源。在一個實施方式中所述光源位于所述蓋玻片的正上方，光源發(fā)出的光能夠垂直入射在蓋玻片上。在一個實施方式中所述(XD芯片或CMOS芯片包括感光面,感光面的面積大于所述載玻片的面積。在一個實施方式中所述CXD芯片或CMOS芯片與所述載玻片平行設(shè)置。在一個實施方式中所述CXD芯片或CMOS芯片包括感光面，所述載玻片與所述感光面的距離不大于200微米。在一個實施方式中所述載玻片和蓋玻片的厚度為10(Γ150微米。在一個實施方式中所述光源為準(zhǔn)直的相干光源。所述相干光源的波長范圍為300^700 納米。在一個實施方式中所述樣本為直徑為I微米以及以上的細胞。這個細胞為血細胞。在一個實施方式中所述載玻片為圓片或方片。在一個實施方式中所述C⑶芯片或CMOS芯片包括感光面，在所述載玻片與所述CXD芯片或CMOS芯片之間有ー層透明體，該透明體的面積不小于所述感光面。所述透明體為薄膜或硬質(zhì)石英薄片。
在一個實施方式中對于類似上述的CXD芯片或CMOS芯片保護結(jié)構(gòu)，還有另外ー種結(jié)構(gòu)在所述載玻片的四周側(cè)邊的外緣設(shè)有吸水材料物。所述吸水材料物粘在膠帶上，膠帶粘在所述載玻片的四周側(cè)邊的側(cè)壁上。本發(fā)明的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的方法，其包括將血細胞樣本置于載玻片與蓋玻片之間，壓好，調(diào)整光源在蓋玻片的上方，并且調(diào)整CXD芯片或CMOS芯片在載玻片的下方位置；開啟光源，使光源發(fā)出的光垂直入射到蓋玻片上，位于載玻片下方的CCD芯片或CMOS芯片記錄光通過血細胞樣本后的細胞陰影成像，并輸出記錄信息。在一個實施方式中在所述載玻片與所述(XD芯片或CMOS芯片之間設(shè)置ー層面積不小于所述感光面的透明體。透明體如果貼附在載玻片的背面，在壓好前或后，均完成貼附透明體操作。透明體如果貼附在CCD感光面上，則應(yīng)該在載玻片與感光面距離定位之前完成。另外，如果在所述載玻片的四周側(cè)邊的外緣設(shè)吸水材料物。則這個操作可以在壓片之前完成，即將粘膠帶粘在載玻片的側(cè)面；或者在壓片之后完成，即在載玻片與感光面距離 定位完成后，在它們側(cè)壁環(huán)繞粘ー圈。用完后扯下粘帶即可。以下通過實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但是本發(fā)明并不限制于以下實施例，任何邏輯變體技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。該無透鏡的陰影成像血細胞監(jiān)測計數(shù)裝置包括光源I、上層玻片(即蓋玻片)2、下層玻片(即載玻片)4以及CXD芯片或CMOS芯片5。血細胞樣本3夾在上層玻片2和下層玻片4之間，下層玻片4置于CXD芯片或CMOS芯片5的成像平面的上方，與成像平面平行，光源I置于上層玻片2的正上方,方向與上層玻片2垂直。光源I從上層玻片2的上方垂直入射。下層玻片4與CXD芯片或CMOS芯片5的成像平面的距離保持200微米或者小于200微米。上層玻片2與下層玻片4的厚度為100-150微米。光源I采用準(zhǔn)直的相干光源，如不相干的白光源或者激光，波長范圍為300-700納米。微細胞樣本的直徑在I微米或以上。細胞(在磷酸鹽緩沖液中)被放置在兩個玻片(顯微鏡片)之間，液體體積為10-100微升。CXD成像陣列記錄光通過樣本后散射的陰影模式。本發(fā)明裝置不需要透鏡即可對大視場的大量細胞監(jiān)測計數(shù)，其采用光電傳感器陣列記錄成像平面上的細胞陰影成像，其能監(jiān)測ー個大視野內(nèi)的細胞，其大于傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡視野的2倍。而且，其不需要任何機械掃描和光學(xué)元件、如顯微鏡目鏡或鏡頭。該裝置可以在線監(jiān)測計數(shù)大視場的血細胞，為HIV的診斷提供依據(jù)，由光源、玻片、CCD芯片或CMOS芯片和其外圍驅(qū)動電路等組成。CXD芯片或CMOS芯片采集形成的信息輸出到采集卡，信息經(jīng)過采集卡加工整理后，然后輸入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(例如為，附帯血細胞分析計數(shù)處理功能軟件的計算機系統(tǒng))分析處理，最后得到樣本結(jié)果輸出。成像陣列獲取的圖像在計算機上通過模式識別與圖像處理算法實現(xiàn)分析。提取的目標(biāo)圖像與已知庫比較，計數(shù)其相關(guān)性，得到當(dāng)前樣本的統(tǒng)計信息。與常用的基于流的血細胞計數(shù)裝置比較，本發(fā)明中的陰影成像裝置通過控制樣本與CCD芯片或CMOS芯片的距離，利用樣本對光源的發(fā)射光的衍射，不通過透鏡直接成像，大大減少了檢查裝置的體積和復(fù)雜程度，具有小型化、便攜式、低成本的特點。
權(quán)利要求
1.一種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，包括用于放置樣本的載玻片和置于載玻片之上的蓋玻片，其特征在于 在所述載玻片的下方設(shè)有CCD芯片或CMOS芯片，在所述蓋玻片上方設(shè)有光源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，其特征在于所述光源位于所述蓋玻片的正上方，光源發(fā)出的光能夠垂直入射在蓋玻片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，其特征在于所述CXD芯片或CMOS芯片包括感光面，所述載玻片與所述感光面的距離不大于200微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，其特征在于所述載玻片和蓋玻片的厚度為10(Γ150微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，其特征在于所述光源為準(zhǔn)直的相干光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，其特征在于所述相干光源的波長范圍為30(Γ700納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，其特征在于所述樣本為直徑為I微米及以上的細胞。
8.—種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的方法，其包括 將血細胞樣本置于載玻片與蓋玻片之間，壓好，調(diào)整光源在蓋玻片的上方，并且調(diào)整CXD芯片或CMOS芯片在載玻片的下方位置； 開啟光源，使光源發(fā)出的光垂直入射到蓋玻片上，位于載玻片下方的CXD芯片或CMOS芯片記錄光通過血細胞樣本后的細胞陰影成像，并輸出記錄信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的方法，其特征在于所述載玻片與C⑶芯片或CMOS芯片的感光面保持平行且間距不大于200微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的方法，其特征在于所述光源為準(zhǔn)直的相干光源，波長為30(Γ700納米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無透鏡陰影成像血細胞檢測計數(shù)的裝置，涉及一種血細胞檢測和計數(shù)技術(shù)，包括血細胞檢測和計數(shù)裝置和方法。其具有無透鏡的簡單結(jié)構(gòu)，且視野廣，可實現(xiàn)小型化。該技術(shù)方案易于操作，能夠?qū)崟r監(jiān)測成千上萬個不同濃度的細胞。本發(fā)明技術(shù)方案為該裝置包括用于放置樣本的載玻片和置于載玻片之上的蓋玻片，在所述蓋玻片的下方設(shè)有感光芯片，在所述載玻片上方設(shè)有光源。該方法包括將血細胞樣本置于載玻片與蓋玻片之間，壓好，調(diào)整光源在蓋玻片的上方，并且調(diào)整感光芯片在載玻片的下方位置；開啟光源，使光源發(fā)出的光垂直入射到蓋玻片上，位于載玻片下方的感光芯片記錄光通過血細胞樣本后的細胞陰影成像，并輸出記錄信息。
文檔編號C12M1/34GK102660456SQ201210111988
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者孫開瓊, 王玉, 陳震 申請人:南昌航空大學(xué)