一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置和方法

本发明涉及循环肿瘤细胞的监测和消杀，尤其是涉及一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置和方法。

背景技术：

1、癌症是一种恶性肿瘤，它是由体内异常细胞无限制地生长和分裂引起的疾病。这些异常细胞可以侵犯和破坏身体周围的正常组织。癌症可以发生在任何部位，其中常见的类型包括乳腺癌、肺癌、皮肤癌、结肠癌、前列腺癌和宫颈癌等。循环肿瘤细胞(circulatingtumor cells，ctcs)是指从原发肿瘤脱落的恶性肿瘤细胞，进入血液循环并分布到其他器官或组织中。癌症转移是指癌细胞从原发肿瘤侵入周围组织，进而通过血液循环或淋巴系统传播到其他部位，并形成新的转移病灶。循环肿瘤细胞在癌症转移中起着重要的作用。当原发肿瘤生长到一定程度时，它们可以释放出少量的恶性细胞进入血液循环。这些循环肿瘤细胞可以通过血流被输送到体内的其他部位，如淋巴结、肺、肝脏、骨骼等，并在那里定植和生长，形成转移病灶。

2、循环肿瘤细胞的清除对于癌症的治疗具有重要意义，癌细胞通常转移发生早，及时清除循环肿瘤细胞有助于抑制肿瘤的早期转移，减小肿瘤复发的概率。现有的基于荧光标记的活体流式检测系统和基于光声效应的活体流式检测技术仅能实现无创实时动态监测循环肿瘤细胞，但却不能对于监测到的循环肿瘤细胞进行消杀。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置和方法，解决现有的技术仅能实现无创实时动态监测循环肿瘤细胞，但却不能对于监测到的循环肿瘤细胞进行消杀的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，包括循环肿瘤细胞实时动态监测系统和高频脉冲激光消杀系统，所述循环肿瘤细胞实时动态监测系统包括连续波激光器、激光光轴、物镜、载物台、cmos相机、计算机、光电倍增管，所述物镜上方设有载物台，所述载物台上方设有led光源，所述cmos相机、光电倍增管均与计算机连接；所述高频脉冲激光消杀系统包括脉冲激光器、函数发生器。

3、优选的，所述连续波激光器一侧设有柱透镜，柱透镜的焦距处设有机械狭缝一，机械狭缝一一侧设有二向色镜一，所述二向色镜一两侧分别设有反射镜一、反射镜二，反射镜一通过凸透镜一和二向色镜二与物镜连接，二向色镜二一侧依次设有反光镜三和分光镜，分光镜两侧分别设有滤光片一和反射镜四，反射镜四通过滤光片二和凸透镜二与cmos相机连接，滤光片一一侧通过机械狭缝二和凸透镜三与光电倍增管连接。

4、优选的，函数发生器一侧设有脉冲激光器，脉冲激光器与反射镜二连接。

5、优选的，所述机械狭缝一与凸透镜一的距离等于凸透镜一的焦距，所述二向色镜一的参数为反射波长488nm、532nm、635nm的光，透射488nm、532nm、635nm波长之外的光，二向色镜二的参数为反射波长488nm、532nm、635nm和1064nm的光，透射488nm、532nm、635nm和1064nm波长之外的光，所述分光镜的透射率为90％，反射率为10％，滤光片一和滤光片二的参数选取500-520nm的带通滤光片。

6、优选的，所述激光光轴分别与反射镜一、反射镜二、反射镜三、反射镜四的夹角成45°。

7、优选的，所述连续波激光器发射的激光波长为488nm、532nm、635nm，所述led光源采用波长510-580nm的绿光，所述脉冲激光器的波长范围是780nm-2000nm，重复频率范围在1hz-500khz，脉冲宽度为1-100ns。

8、上述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置的使用方法，包括如下步骤：

9、(1)连续波激光器发出蓝色激光，通过柱透镜进行一维压缩，然后经过二向色镜一和反射镜一反射后经过凸透镜一聚焦，再经过二向色镜二反射到物镜后聚焦在载物台上活体动物或人体待测血管上，形成检测和消杀视窗，对流经视窗的循环肿瘤细胞进行检测和消杀；

10、(2)led光源透过步骤(1)的样品，经物镜聚焦后，透过二向色镜二，穿过反射镜三和分光镜，经过反射镜四、滤光片二、凸透镜二进入到cmos相机中，在计算机中对流经视窗的肿瘤细胞进行成像；

11、(3)步骤(1)中流经视窗的肿瘤细胞受连续波激光器发出的激光激发后产生的荧光信号经物镜聚焦后，透过二向色镜二，穿过反射镜三和分光镜，通过滤光片一、机械狭缝二、凸透镜三进入到光电倍增管中，光电倍增管收集到的绿色荧光信号输入到计算机进行计数处理；

12、(4)函数发生器提供脉冲信号触发脉冲激光器，产生的脉冲激光依次通过反射镜二、二向色镜一、反射镜一、凸透镜一、二向色镜二聚焦在载物台监测到的流经视窗的肿瘤细胞，细胞因局部温度过高，汽化死亡。

13、本发明所述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置和方法的优点和积极效果是：

14、1、本发明可以实现活体循环肿瘤细胞实时监测并消杀循环肿瘤细胞。

15、2、本发明可以长时间进行消杀，对于临床中肿瘤的早期治疗有着重要的意义，具有应用于肿瘤学、细胞生物学、基础医学研究等领域的潜力。

16、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，其特征在于：包括循环肿瘤细胞实时动态监测系统和高频脉冲激光消杀系统，所述循环肿瘤细胞实时动态监测系统包括连续波激光器、激光光轴、物镜、载物台、cmos相机、计算机、光电倍增管，所述物镜上方设有载物台，所述载物台上方设有led光源，所述cmos相机、光电倍增管均与计算机连接；所述高频脉冲激光消杀系统包括脉冲激光器、函数发生器。

2.根据权利要求1所述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，其特征在于：所述连续波激光器一侧设有柱透镜，柱透镜的焦距处设有机械狭缝一，机械狭缝一一侧设有二向色镜一，所述二向色镜一两侧分别设有反射镜一、反射镜二，反射镜一通过凸透镜一和二向色镜二与物镜连接，二向色镜二一侧依次设有反光镜三和分光镜，分光镜两侧分别设有滤光片一和反射镜四，反射镜四通过滤光片二和凸透镜二与cmos相机连接，滤光片一一侧通过机械狭缝二和凸透镜三与光电倍增管连接。

3.根据权利要求1所述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，其特征在于：所述函数发生器一侧设有脉冲激光器，脉冲激光器与反射镜二连接。

4.根据权利要求2所述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，其特征在于：所述机械狭缝一与凸透镜一的距离等于凸透镜一的焦距，所述二向色镜一的参数为反射波长488nm、532nm、635nm的光，透射488nm、532nm、635nm波长之外的光，二向色镜二的参数为反射波长488nm、532nm、635nm和1064nm的光，透射488nm、532nm、635nm和1064nm波长之外的光，所述分光镜的透射率为90％，反射率为10％，滤光片一和滤光片二的参数选取500-520nm的带通滤光片。

5.根据权利要求1所述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，其特征在于：所述激光光轴分别与反射镜一、反射镜二、反射镜三、反射镜四的夹角成45°。

6.根据权利要求1所述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，其特征在于：所述连续波激光器发射的激光波长为488nm、532nm、635nm，所述led光源采用波长510-580nm的绿光，所述脉冲激光器的波长范围是780nm-2000nm，重复频率范围在1hz-500khz，脉冲宽度为1-100ns。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，包括循环肿瘤细胞实时动态监测系统和高频脉冲激光消杀系统，所述循环肿瘤细胞实时动态监测系统包括连续波激光器、激光光轴、物镜、载物台、CMOS相机、计算机、光电倍增管，所述物镜上方设有载物台，所述载物台上方设有LED光源，所述CMOS相机、光电倍增管均与计算机连接；所述高频脉冲激光消杀系统包括脉冲激光器、函数发生器。本发明还公开了一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置的使用方法。本发明采用上述一种活体循环肿瘤细胞无创动态监测及消杀装置，解决现有的技术仅能实现无创实时动态监测循环肿瘤细胞，但却不能对于监测到的循环肿瘤细胞进行消杀的问题。

技术研发人员：庞恺,孙达,禹秉辰,朱宇希
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24