一种微颗粒计数装置及方法与流程

本发明涉及微小颗粒的计数领域，特别地，涉及一种微颗粒计数装置及方法。

背景技术：

目前，对细胞或其他微小颗粒的计数通常基于图像识别的方法实现计数。现有的基于图像识别的微颗粒计数方法有人工计数和自动化计数两种方式。其中，人工计数是将细胞悬浮液加入细胞计数板的计数池中，用肉眼在显微镜下观察并按照一定的规则进行手动计数。自动化计数则是将细胞悬浮液加入与检测仪器配套的计数片的计数池中，将计数片插入仪器检测槽，通过操作仪器对计数池的某一区域拍摄静态图片，再对所述静态图片进行处理并计数。上述计数方式的实际被检样本量较低，计算出的结果误差偏大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微颗粒计数装置及方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种微颗粒计数装置，包括正压控制单元、负压控制单元、计数芯片、废液收集容器、图像采集单元、处理器以及储存有鞘液的储液容器；

所述计数芯片开设有加样孔和液流流道，所述液流流道开设于所述计数芯片的内部，所述加样孔将所述液流流道与所述计数芯片的外部连通，所述液流流道的两端分别与所述储液容器和废液收集容器相连，所述正压控制单元与所述储液容器相连，所述负压控制单元与所述废液收集容器相连，所述正压控制单元、负压控制单元和图像采集单元分别与所述处理器电性连接；

所述处理器用于控制所述正压控制单元产生正压，控制所述负压控制单元产生负气压，以使所述储液容器中的鞘液携带从所述加样孔添加的样品液体经过所述液流流道流向所述废液收集容器，所述图像采集单元用于采集流经所述液流流道的所述样品液体的多张图像，所述处理器用于对所述多张图像进行处理以得到所述样品液体中的微颗粒数量。

优选地，所述液流流道包括一图像采集区，所述加样孔位于所述液流流道连接所述储液容器的一端和所述图像采集区之间，所述图像采集单元包括光源、相机和光学镜头，所述光源和相机分别与所述处理器电性连接，所述相机通过标准镜头接口与所述光学镜头连接；

所述光源设置于所述计数芯片的一侧，且朝向所述图像采集区，所述相机设置于所述计数芯片的另一侧，且所述光学镜头面对所述图像采集区；

所述光源用于在所述处理器的控制下向所述图像采集区透射光线；所述相机用于在所述处理器的控制下采集流经所述图像采集区的所述样品液体的多张图像并发送到所述处理器。

优选地，所述光源为LED光源、单色光源、激光束或卤素灯。

优选地，所述计数芯片开设有进液孔和排液孔，所述进液孔和排液孔分别位于所述液流流道的两端，并与所述液流流道连通；

所述储液容器通过所述进液孔与所述液流流道相连，所述废液收集容器通过所述排液孔与所述液流流道相连。

优选地，所述正压控制单元和所述储液容器之间设置有第一电磁阀，所述储液容器和所述进液孔之间设置第二电磁阀，所述排液孔和所述废液收集容器之间设置有第三电磁阀，所述废液收集容器和所述负压控制单元之间设置有第四电磁阀；

所述第一电磁阀和第二电磁阀与所述正压控制单元电性连接，所述第三电磁阀和第四电磁阀与所述负压控制单元电性连接。

优选地，所述第一电磁阀和所述第四电磁阀为两位三通电磁阀，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀为两位两通电磁阀。

优选地，所述第二电磁阀和所述进液孔之间设置有第一单向阀，所述排液孔和所述第三电磁阀之间设置有第二单向阀；

所述第一单向阀与所述正压控制单元电性连接，所述第二单向阀与所述负压控制单元电性连接。

优选地，所述正压控制单元包括正压驱动组件，所述正压驱动组件与所述储液容器相连，所述第一电磁阀设置于所述正压驱动组件和所述储液容器之间；

所述负压控制单元包括负压驱动组件，所述负压驱动组件和所述废液收集容器连通，所述第四电磁阀设置于所述负压驱动组件和所述废液收集容器之间；

所述正压驱动组件用于将所述储液容器中的鞘液推入所述液流流道，所述负压驱动组件用于将所述液流流道中的鞘液和样品液体吸入所述废液收集容器。

优选地，所述正压控制单元还包括正压压力控制器，所述负压控制单元还包括负压压力控制器，所述正压压力控制器和负压压力控制器分别与所述处理器电性连接；

所述正压压力控制器与所述正压驱动组件、第一电磁阀和第二电磁阀连接，所述负压压力控制器与所述负压驱动组件、第三电磁阀和第四电磁阀电性连接。

本发明另一实施例还提供一种基于本发明提供的微颗粒计数装置的微颗粒技术方法，所述方法包括：

启动所述正压控制单元，并检测所述正压控制单元产生的压力值；

在所述正压控制单元产生的压力值达到第一预设压力阈值时，控制所述正压控制单元向所述储液容器施加一正压，以使所述储液容器中的鞘液流入所述液流流道；

当所述储液容器中的鞘液将所述液流流道填满时，通过所述加样孔添加样品液体；

启动所述负压控制单元，并检测所述负压控制单元产生的压力值；

在所述负压控制单元产生的压力值达到第二预设压力阈值时，控制所述负压控制单元向所述废液收集容器产生一负气压，以使所述鞘液携带所述样品液体经过所述液流流道流向所述废液收集容器；

控制所述图像采集单元采集流经所述液流流道的所述样品液体的多张图像并对所述多张图像进行处理以得到所述样品液体中的微颗粒数量。

本发明实施例提供的微颗粒计数装置及方法利用正压控制单元和负压控制单元驱使储液容器中鞘液携带从加样孔添加的样品液体经过液流流道流向废液收集容器，利用图像采集单元采集流经所述液流流道的所述样品液体的多张图像，并利用处理器对所述多张图像进行处理得到所述样品液体中的微颗粒数量。通过上述设计，增加了检测过程中的实际被测样品数量从而实现流动状态下颗粒的高通量计数，使得最终得到的微颗粒数量更为准确，测量结果的一致性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种微颗粒计数装置的连接框图。

图2为本发明实施例提供的一种计数芯片的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的光源和相机的安装位置示意图。

图4为本发明实施例提供的正压驱动组件和负压驱动组件的电气连接关系示意图。

图5为本发明实施例提供的各电磁阀的电气连接关系示意图。

图6为本发明实施例提供的微颗粒计数装置的各部件的电气连接关系示意图。

图7为本发明实施例提供的微颗粒计数装置的各部件的安装位置示意图。

图8为本发明实施例提供的正压控制单元的一种安装位置示意图。

图9为本发明实施例提供的正压控制单元的又一种安装位置示意图。

图10为本发明实施例提供的一种微颗粒计数方法的流程示意图。

附图标记：

100-微颗粒计数装置；

110-正压控制单元，111-正压驱动组件，112-正压压力控制器；

120-负压控制单元，121-负压驱动组件，122-负压压力控制器；

130-储液容器；

140-计数芯片，141-进液孔，142-排液孔，143-加样孔，144-图像采集区，145-液流流道；

150-废液收集容器；

160-图像采集单元，161-光源，162-相机；

170-处理器；

181-第一电磁阀，182-第二电磁阀，183-第三电磁阀，184-第四电磁阀，185-第一单向阀，186-第二单向阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

如图1所示，本发明实施例提供了一种微颗粒计数装置100。所述微颗粒计数装置100用于拍摄样品液体的多张图像，并对所述多张图像进行处理，以得到所述样品液体中的微颗粒数量。需要说明的是，本发明实施例中提及的微颗粒包括动物细胞、酵母，真菌孢子等微颗粒，但不限于此。

请参阅图1，所述微颗粒装置包括正压控制单元110、负压控制单元120、计数芯片140、废液收集容器150、图像采集单元160、处理器170以及储存有鞘液的储液容器130。具体地，所述计数芯片140的两端分别与所述储液容器130和废液收集容器150相连，所述正压控制单元110与所述储液容器130相连，所述负压控制单元120与所述废液收集容器150相连，所述正压控制单元110、负压控制单元120和图像采集单元160分别与所述处理器170相连。

请再参阅图2，是本发明实施例提供的一种计数芯片140的结构示意图。所述计数芯片140开设有加样孔143和液流流道145，所述液流流道145开设于所述计数芯片140的内部，所述加样孔143将所述液流流道145与所述计数芯片140的外部连通，以使样品液体能够从所述加样孔143添加到所述液流流道145内。

可选地，所述计数芯片140可以开设有进液孔141和排液孔142，所述进液孔141和排液孔142分别位于所述液流流道145的两端，并与所述液流流道145连通。上述储液容器130通过所述进液孔141与所述液流流道145相连，上述废液收集容器150通过所述排液孔142与所述液流流道145相连。

可选地，所述液流流道145还包括一图像采集区144，所述加样孔143位于所述液流流道145连接所述储液容器130的一端即所述进液孔141和所述图像采集区144之间，以使所述储液容器130中的鞘液能够与从所述加样孔143添加的样品液体充分融合，以避免由于样品液体和鞘液构成的悬浮液不均匀造成的测量误差。

实施时，启动所述正压控制单元110，以使所述正压控制单元110对所述储液容器130产生一正压，将储液容器130内储存的鞘液推入计数芯片140内部的液流流道145。当所述鞘液进入液流流道145并将所述液流流道填满时，从所述加样孔143添加样品液体，并启动所述负压控制单元120，以使所述负压控制单元120对所述废液收集容器150产生一负气压，将液流流道145内的鞘液和样品液体一并吸入所述废液收集容器150。

上述设计使得储液容器130内的鞘液携带从所述加样孔143添加的样品液体经过所述液流流道145流向废液收集容器150。此时，利用所述图像采集单元160对流经所述液流流道145的所述样品液体拍照，以获取所述样品液体的多张图像，并将获取到的多张图像发送到所述处理器170进行处理，即可得到所述样品液体中的微颗粒数量。

如图3所示，可选地，所述图像采集单元160可以包括光源161、相机162和光学镜头163，所述光源161和相机162分别与所述处理器170电性连接，所述光学镜头163通过一标准镜头接口与所述相机162连接。其中，所述光学镜头163可以是单一镜头或者多个镜头的组合。其中，所述光源161设置于所述计数芯片140的一侧，且朝向上述图像采集区144，所述相机162设置于所述计数芯片140的另一侧，且所述光学镜头163面对上述图像采集区144。通过上述设计，使得所述光源161能够在所述处理器170的控制下向上述图像采集区144透射光线，所述相机162能够在所述处理器170的控制下采集流经上述图像采集区144的所述样品液体的多张图像，并发送到所述处理器170进行处理。

可选地，所述光源161可以为LED光源、单色光源、激光束或卤素灯，但并不限于此。

如图4所示，所述正压控制单元110可以包括正压驱动组件111，所述负压控制单元120可以包括负压驱动组件121，所述正压驱动组件111用于将所述储液容器130中的鞘液推入所述液流流道145，所述负压驱动组件121用于将所述液流流道145中的鞘液和样品液体吸入所述废液收集容器150。所述正压驱动组件111和负压驱动组件121分别与所述处理器170电性连接，以使所述处理器170控制所述正压驱动组件111和负压驱动组件121的开启与关闭。

根据实际需求，可选地，所述正压驱动组件111可以为正压气泵或者液泵，当所述正压驱动组件111为正压气泵时，所述正压气泵可以是隔膜气泵。当所述正压驱动组件111为液泵时，可以有，但不限于，如下选择：蠕动泵、隔膜泵以及线性泵。所述负压驱动组件121为负压气泵。

可选地，如图5所示，所述微颗粒计数装置100还可以包括第一电磁阀181、第二电磁阀182、第三电磁阀183和第四电磁阀184。

根据实际需求，所述一电磁阀181、第二电磁阀182、第三电磁阀183和第四电磁阀184可以分别与所述处理器170电性连接，以使处理器170直接控制所述一电磁阀181、第二电磁阀182、第三电磁阀183及第四电磁阀184的开启与关闭。

可选地，如图6所示，所述正压控制单元110还可以包括与所述正压驱动组件111电性连接的正压压力控制器112，所述负压控制单元120还可以包括与所述负压驱动组件121电性连接的负压压力控制器122。所述第一电磁阀181和第二电磁阀182分别与正压压力控制器122电性连接，以使处理器170能够通过所述正压压力控制器112控制所述第一电磁阀181和第二电磁阀182。所述第三电磁阀183和第四电磁阀184分别与所述负压压力控制器122电性连接，以使所述处理器170能够通过负压压力控制器122控制所述第三电磁阀183和第四电磁阀184。

请一并参阅图7，所述微颗粒计数装置100还可以包括第一单向阀185和第二单向阀186。图7是所述第一电磁阀181、第二电磁阀182、第三电磁阀183、第四电磁阀184、第一单向阀185和第二单向阀186的安装位置示意图。

可选地，所述第一电磁阀181连接于所述储液容器130远离上述计数芯片140的一端。所述第二电磁阀182设置于所述储液容器130和进液孔141之间，用于控制储液容器130和进液孔141之间的液路的通断。所述第三电磁阀183设置于排液孔142和废液收集容器150之间，用于控制排液孔142和废液收集容器150之间的液路的通断。所述第四电磁阀184设置于废液收集容器150和负压控制单元120之间。所述第一单向阀185设置于所述第二电磁阀182和所述进液孔141之间，用于避免液流流道145内的液体回流到所述储液容器130中。所述第二单向阀186设置于所述排液孔142和所述第三电磁阀183之间，用于避免废液收集容器150中的液体流入所述液流流道145。

其中，所述正压控制单元110的具体安装位置与所述正压驱动组件111的类型有关。如图8所示，当所述正压驱动组件111为液泵时，所述正压控制单元110设置于所述储液容器130和第二电磁阀182之间。

如图9所示，当所述正压驱动组件111为正压气泵时，所述正压控制单元110连接于所述储液容器130远离所述计数芯片140的一端，以使所述第一电磁阀设置于所述正压控制单元110和储液容器130之间。实施时，所述第一电磁阀181用于控制正压控制单元110和储液容器130之间的气路的通断。

可选地，所述第一电磁阀181和第四电磁阀184为两位三通电磁阀，其中两个连接口用于控制气路的通断，另一连接口用于在所述第一电磁阀181和第四电磁阀184闭合后进行排气。所述第二电磁阀182和第三电磁阀183为两位两通电磁阀，用于控制液路的通断。

应当理解，图4和图6仅为本发明实施例提供的微颗粒计数装置100的各部件的电气连接关系图，各部件的安装位置并未示出，各部件的具体安装位置请参阅图5、图7和图9。

实施时，当所述正压控制单元110启动后，所述正压驱动组件111产生一正压，当所述正压的值达到第一预设压力阈值时，所述处理器170向所述正压压力控制器112下达一控制指令，以使所述正压压力控制器112控制所述第一电磁阀181和第二电磁阀182开启。所述第一电磁阀181、第二电磁阀182开启后，储液容器130内的鞘液从所述液流流道145靠近所述第二电磁阀182的端口被推出，当回路内部的压力达到一定值时，所述第一单向阀185开启，则储液容器130内的鞘液被压入所述液流流道145。与此同时，所述处理器170控制所述光源161开启，以使所述光源161朝所述图像采集区144透射光线。

当所述储液容器130内的鞘液被压入所述液流流道145后，开启所述负压控制单元120。所述负压驱动组件121产生一负气压，当所述负气压的值达到第二预设压力阈值时，所述处理器170向所述负压压力控制器122下达一控制指令，以使所述负压压力控制器122控制所述第三电磁阀183和第四电磁阀184开启。所述第三电磁阀183和第四电磁阀184开启后，液流流道145内的鞘液和样品液体从所述液流流道145靠近第二单向阀186的一端被吸出，当回路内压力达到一定值时，所述第二单向阀186自动开启，则液流流道145内的鞘液和样品液体被吸入所述废液收集容器150。

上述设计使得储液容器130内的鞘液和从加样孔143添加的样品液体在液流流道145内流动起来，通过所述相机162拍摄流经所述液流流道145的样品液体的多张图像，并对所述多张图像进行处理即可得到所述样品液体中的微颗粒数量。

需要说明的是，所述第一单向阀185和第二单向阀186的开启压力与所选单向阀的自身性能有关。所述多张图像为连续拍摄，即在所述处理器170与相机162的反应时间内，尽可能快地对所述液流流道145中的样品液体进行连续拍摄，从而进一步地增加实际被测样本量，减小样本误差。

在本实施例中，值得说明的是，所述处理器170对所述样品液体的多张图像的处理可以是直接处理，即利用存储在所述处理器170中嵌入式软件对图像进行处理。也可以是通过外部设备间接处理，例如，将所述多张图片发送到上位机，利用图像处理软件进行图像拼接，以得到一张具备所述多张图像中的全部采样点的图像。再利用特征提取的方法，计算出所述图像中的微颗粒数量。应当理解，此处所述的图像处理方法仅为举例，并不作为限制。

本发明实施例还提供一种基于本发明提供的微颗粒计数装置100的微颗粒计数方法，如图10所示，所述微颗粒计数方法包括以下步骤：

S201：启动所述正压控制单元110，并检测所述正压控制单元110产生的压力值。

S202：在所述正压控制单元110产生的压力值达到第一预设压力阈值时，控制所述正压控制单元110向所述储液容器130施加一正压，以使所述储液容器130中的鞘液流入所述液流流道145。

S203：当所述储液容器130中的鞘液将所述液流流道145填满时，通过所述加样孔143添加样品液体。

S204：启动所述负压控制单元120，并检测所述负压控制单元120产生的压力值。

S205：在所述负压控制单元120产生的压力值达到第二预设压力阈值时，控制所述负压控制单元120向所述废液收集容器150产生一负气压，以使所述鞘液携带所述样品液体经过所述液流流道145流向所述废液收集容器150。

S206：控制所述图像采集单元160采集流经所述液流流道145的所述样品液体的多张图像并对所述多张图像进行处理以得到所述样品液体中的微颗粒数量。

通过上述设计，在储液容器130中的鞘液被推进液流流道145并将所述液流流道145填满时，通过加样孔143添加样品液体，能够避免所述样品液体在液流流道145的干燥部位铺开，导致无法检测。

综上所述，本发明实施例提供的微颗粒计数装置及方法，通过正压控制单元110和负压控制单元120驱动储液容器130中的鞘液携带从加样孔143添加的样品液体经过所述液流流道145流向所述废液收集容器150，利用图像采集单元160对流经所述图像采集区144的样品液体拍摄多张图片，并通过处理器170对所述多张图片进行处理，即可得到所述样品液体中的微颗粒数量。上述设计增加了实际被测的样品数量，从而避减小了测量误差。此外，对流动中的样品液体拍摄多张图像还避免了仅拍摄一张静态图片时由于微颗粒悬浮液不均匀造成的测量误差。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“设置”“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。