本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)檢驗設(shè)備，更具體地說是一種適用于微量血進行全自動血細胞與血紅蛋白計量裝置及分析方法。

背景技術(shù)：

血細胞與血紅蛋白計量是臨床實驗室最常用的檢測指標之一，可以幫助醫(yī)生和患者發(fā)現(xiàn)許多全身性尤其是血液系統(tǒng)疾病的早期跡象，對于疾病的診斷、鑒別、療效評估、預(yù)后判斷及健康體檢都有重要意義。采用血球計數(shù)板對經(jīng)過適當(dāng)稀釋的血細胞懸液中細胞進行顯微鏡下人工計數(shù)，是最為基本的血細胞計數(shù)方法。血球計數(shù)板是一塊特制的厚型載波片，計數(shù)區(qū)邊長為1mm的正方形大方格，劃分為16個中方格或25個中方格，蓋上蓋玻片后計數(shù)區(qū)的高度為0.1mm，所以每個計數(shù)區(qū)的體積為0.1mm³。根據(jù)國際標準局（nbs）規(guī)定，大方格每邊長度允許誤差為±1%。

隨著科技發(fā)展及計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的血細胞人工計數(shù)已經(jīng)被集光、機、電、軟件分析一體化的血細胞分析儀所替代，血細胞分析儀的細胞計數(shù)原理主要有電阻法和光散射法，還有基于2種方法結(jié)合的體積電導(dǎo)光散射聯(lián)合檢測法、電阻抗射頻聯(lián)合檢測法，具有檢測自動化程度高、參數(shù)多、精度高、速度快等優(yōu)勢，成為大型醫(yī)院血常規(guī)檢查的必備儀器。但是，全自動血細胞分析儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、費用昂貴，日常維護頻率和成本都很高，限制了在基層醫(yī)院的普及使用，更是無法進入家用市場，無法滿足目前日益增長的廣大家庭消費者居家自我檢測的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備存在的不足，提供一種適用于微量血、全自動進行血細胞計數(shù)和血紅蛋白計量的裝置，成本低廉、體積小巧、操作簡便、高度集成的芯片系統(tǒng)一次性使用，適合于基層醫(yī)院，尤其是廣大家庭使用。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種微量全自動血細胞與血紅蛋白計量裝置的特點是：所述裝置由微流控芯片、光學(xué)計量模塊及控制模塊構(gòu)成。微流控芯片中制作有流體通道、微閥、定量增壓泵、定量負壓泵、稀釋液池、裂解液池、混合池、微柱陣列、紅細胞及血小板計數(shù)池、白細胞計數(shù)池、血紅蛋白濃度測量池；光學(xué)計量模塊由ccd成像光學(xué)系統(tǒng)、發(fā)光二極管、光電轉(zhuǎn)換器組成；控制模塊由中央處理器、微流控制電路、數(shù)據(jù)接口構(gòu)成。血標本經(jīng)過玻璃管定量采血器準確定量進入微流控芯片，在微閥和微泵的定量驅(qū)動下，分別進入稀釋液池與裂解液池。在定量增壓泵和定量負壓泵的聯(lián)合作用下，稀釋液與原血在混合池微柱陣列中充分混勻，然后通過定量負壓泵的驅(qū)動下流入紅細胞及血小板計數(shù)池，ccd成像系統(tǒng)實現(xiàn)原血稀釋液中紅細胞和血小板的顯微成像，顯微圖像數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)接口傳入中央處理器，數(shù)據(jù)處理算法完成顯微圖像的模式識別，計算出特定區(qū)域內(nèi)的紅細胞和血小板的數(shù)量。同理，定量的原血在混合池中與紅細胞裂解液實現(xiàn)充分裂解反應(yīng)與混勻，在定量負壓泵的驅(qū)動下分別進入白細胞計數(shù)池和血紅蛋白濃度測量池，ccd成像光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)裂解液中白細胞的顯微成像，圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口傳入中央處理器，數(shù)據(jù)處理算法完成顯微圖像的模式識別，獲得特定區(qū)域內(nèi)白細胞的分類和計數(shù)。發(fā)光二極管產(chǎn)生特定波長光照射血紅蛋白濃度測量池中的液體，光電轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)出射光的光電轉(zhuǎn)換與數(shù)字化，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)傳入中央處理器，獲得血紅蛋白的濃度。紅細胞裂解后的懸液依據(jù)紅細胞裂解試劑的不同，選擇特定波長檢測溶液吸光度值；控制單元通過中央控制器啟動圖像分析系統(tǒng)，獲取血細胞數(shù)量及白細胞分類結(jié)果，對吸光度值進行分析獲得血紅蛋白濃度結(jié)果，通過微流控制電路精準控制芯片中的微閥和微泵的開關(guān)、ccd的開關(guān)和自動對焦。

本發(fā)明一種微量全自動血細胞與血紅蛋白計量裝置的特點也在于：

所述血標本進樣口周圍的芯片表面具有疏樣品屬性；

所述血標本由定量微管吸取，或通過定量負壓泵吸?。欢控搲罕糜晌⒘骺刂齐娐房刂?，內(nèi)設(shè)單向閥門，可精確控制血標本量；

所述稀釋液池和裂解液池提前預(yù)置在芯片內(nèi)，內(nèi)裝定量試劑，其定向流動由微閥和微泵的開啟順序決定，微閥和微泵由微流控制電路控制。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明采用微管系統(tǒng)，結(jié)合微流體控制技術(shù)、光學(xué)檢測、顯微攝像、圖像分析技術(shù)搭建全一種微量自動血細胞與血紅蛋白計量裝置，費用低、體積小、操作簡便；

2、本發(fā)明中微量血標本的定量采用定量微管，依據(jù)虹吸原理結(jié)合進樣口的疏樣本屬性，定量吸取血標本，或通過帶有單向閥門的定量微泵，在微流控制電路的控制下精確定量吸取血標本；

3、微量血標本與稀釋液/裂解液混合后，在定量負壓泵、定量增壓泵和微閥的控制下，通過在混勻池內(nèi)的微柱陣列中往復(fù)流動，使微量血標本與稀釋液/裂解液混勻更為充分；

4、本裝置的微管系統(tǒng)中設(shè)置血細胞計數(shù)池，細胞懸液充滿計數(shù)池后，待細胞沉降，通過高分辨ccd對計數(shù)池進行顯微成像；圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口傳入中央處理器，數(shù)據(jù)處理算法完成顯微圖像的模式識別，獲得特定區(qū)域內(nèi)紅細胞和血小板的數(shù)量，以及白細胞的數(shù)量和分類信息；高分辨率的圖像獲取，結(jié)合強大的計算機圖像識別和分析技術(shù)，比基于電阻法和光散射法的細胞計數(shù)方法更簡單易行、造價低廉。

附圖說明

圖1本發(fā)明中血細胞與血紅蛋白計量裝置工作流程示意圖；

圖2本發(fā)明中微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明中顯微成像及血紅蛋白濃度測量工作模式一示意圖；

圖4本發(fā)明中顯微成像及血紅蛋白濃度測量工作模式二示意圖。

圖中標號：1控制模塊，2微流控芯片，3光學(xué)計量模塊，4定量采血管，5a稀釋液池，5b裂解液池，6微流體通道，7a，7b混合池，8a，8b微柱陣列，9a定量增壓泵，9b定量負壓泵，10a，10b，10c，10d，10e，10f，10g微閥，11a紅細胞及血小板計數(shù)池，11b白細胞計數(shù)池，12血紅蛋白濃度檢測池，13，13a，13bccd顯微成像光學(xué)系統(tǒng)，14發(fā)光二極管，15光電轉(zhuǎn)換器，16滑軌，17直線電機，18中央處理器、19微流控制電路、20數(shù)據(jù)接口。

具體實施方式

參見圖1，本實施例中一種微量全自動血細胞與血紅蛋白計量裝置由控制模塊1、微流控芯片2及光學(xué)計量模塊3組成；

參見圖2，微量血標本通過定量采血管4引入微流控芯片2中，微流控芯片2中制作有流體通道6、微閥10a，10b，10c，10d，10e，10f，10g、定量增壓泵9a、定量負壓泵9b、稀釋液池5a、裂解液池5b、微柱陣列8a，8b、混合池7a，7b、紅細胞及血小板計數(shù)池11a、白細胞計數(shù)池11b、血紅蛋白濃度測量池12；光學(xué)計量模塊3由ccd顯微成像光學(xué)系統(tǒng)13a，13b、發(fā)光二極管14、光電轉(zhuǎn)換器15組成；控制模塊1由中央處理器18、微流控制電路19、數(shù)據(jù)接口20構(gòu)成。

參見圖2和圖3，微流控芯片2中的微閥10a，10b，10c，10d，10e，10f，10g處于常閉狀態(tài)，定量的微量血樣本引入微流控芯片2后，打開微閥10b后，開啟定量負壓泵9b，使定量的原血流入稀釋液池5a，然后關(guān)閉微閥10b，關(guān)閉定量負壓泵9b；打開微閥10e，開啟定量負壓泵9b，使定量的原血流入裂解液池5b，然后關(guān)閉微閥10e，關(guān)閉定量負壓泵9b；流入稀釋液池5a的原血與5a中的稀釋液匯聚，依次開啟微閥10b和定量負壓泵9b，使原血與稀釋液的混合液流入混合池7a，經(jīng)過微柱陣列8a，直至混合池7a的最左側(cè)，然后依次關(guān)閉微閥10b和定量負壓泵9b；依次開啟微閥10a和定量增壓泵9a，使原血與稀釋液的混合液經(jīng)過微柱陣列8a，直至混合池7a的最右側(cè)，然后依次關(guān)閉微閥10a和定量增壓泵9a；重復(fù)上述兩個步驟，直至原血與稀釋液充分混勻；依次開啟微閥10c和定量負壓泵9b，使原血與稀釋液混合溶液充滿紅細胞及血小板計數(shù)池11a，開啟ccd顯微成像光學(xué)系統(tǒng)13a，獲得混合溶液中的紅細胞及血小板圖像數(shù)據(jù)，將紅細胞及血小板圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口20傳入中央處理器18，中央處理器18運行數(shù)據(jù)處理算法，識別圖像中的紅細胞和血小板并計算數(shù)量，完成紅細胞和血小板的計數(shù)。

流入裂解液池5b的原血與5b中的裂解液匯聚，依次開啟微閥10e和定量負壓泵9b，使原血與裂解液的混合液流入混合池7b，經(jīng)過微柱陣列8b，直至混合池7b的最右側(cè)，然后依次關(guān)閉微閥10e和定量負壓泵9b；依次開啟微閥10d和定量增壓泵9a，使原血與裂解液的混合液經(jīng)過微柱陣列8b，直至混合池7b的最左側(cè)，然后依次關(guān)閉微閥10d和定量增壓泵9a；重復(fù)上述兩個步驟，直至原血與裂解液充分混勻；依次開啟微閥10f和定量負壓泵9b，使原血與裂解液的混勻液充滿白細胞計數(shù)池11b，開啟ccd顯微成像光學(xué)系統(tǒng)13b，獲得混勻液中的白細胞圖像數(shù)據(jù)，將白細胞圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口20傳入中央處理器18，中央處理器18運行數(shù)據(jù)處理算法，識別白細胞的類型并計算數(shù)量，完成白細胞的分類和計數(shù)。

依次開啟微閥10g和定量負壓泵9b，使原血裂解后溶液流入血紅蛋白檢測池12，開啟發(fā)光二極管14，開啟光電轉(zhuǎn)換器15，獲得特定波長光的強度來表征原血裂解后溶液中血紅蛋白的濃度，將光電二極管輸出數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口20傳入中央處理器18，完成血紅蛋白的濃度定量。

具體實施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置包括：

如圖2所示，定量采血管4周圍的芯片表面具有疏樣品屬性，血標本通過虹吸作用進入定量采血管4，多余血標本即被定量采血管4底部的濾紙或海綿吸走，避免在定量微管的管口殘留，保證定量準確；定量的稀釋液和裂解液分別預(yù)置在稀釋液池5a和裂解液池5b中。

檢測過程中，中央處理器18通過微流控制電路19中的定量控制單元、混勻控制單元、流動控制單元來精準控制微閥和微泵，實現(xiàn)流體準確的定量、混勻和流動。

如圖4所示ccd顯微成像光學(xué)系統(tǒng)13可設(shè)為單個，通過直線電機17控制ccd顯微成像光學(xué)系統(tǒng)13在導(dǎo)軌16上移動，實現(xiàn)紅細胞及血小板計數(shù)池11a和白細胞計數(shù)池11b的顯微成像切換。

以上所述實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。