82] 白细胞在保护受试者免遭感染方面起到重要的生理作用。当受试者受到例如细菌 感染等感染时，白细胞的数目将会非常迅速地上升。因此，可以使用白细胞的数目来确定对 恶性肿瘤或治疗的生理反应。循环中的白细胞的总计数和对白细胞分类的确定可以提供对 诸如白血病等若干种恶性血液病的诊断。
[0083] 红细胞将氧气从肺部携带至身体的其余部位，并将二氧化碳带回肺部以便呼出。 如果RBC计数较低，例如，在贫血症的情况下，受试者的身体可能缺氧。如果该计数过高（这 种状况被称为红细胞增多症），则红细胞可能聚集在一起并堵塞毛细血管和血管。因此，使 用CBC确定受试者血液中的血红蛋白量可以提供对血液的全身携氧能力的分析。
[0084] 血小板是血液中最小的有形成分。它们在例如血液凝结、动脉粥样硬化和血小板 减少症等方面非常重要。当发生出血时，血小板膨胀、聚集在一起，并形成帮助阻止出血的 粘塞。血小板过少的受试者可能遭受不受控制的流血。由过多的血小板形成的血块可能阻 塞血管。
[0085] 借助于本发明，临床医师可以远程地接收由本发明的系统向临床医师传输的全血 细胞计数。因此，临床医师可以在无需受试者访问诊所或医院的情况下监测受试者对于治 疗的反应。临床医师例如可以是医生、护士、护理师或负责监测受试者健康的个人。受试者 例如可以是老年人、成年人、青少年、少年、儿童、幼童、婴儿。本发明提供了可由受试者用于 监测受试者对治疗的反应或监测受试者的健康的系统、设备和方法。本发明提供了可由临 床医师用于监测受试者对治疗的反应或监测受试者的健康的系统、设备和方法。 实施例 实施例1 :本发明的方法
[0086] 流程图500 (图5)图示了用于分析体液的方法，其包括如下步骤：将体液提供至腔 室，使用试剂检测体液中的分析物，从载玻片获取可视数据，以及分析该可视数据。该实施 例图示了在其中所述体液是血液样品的代表性实施方式。
[0087] 在505中，受试者向腔室提供小体积的血液样品。受试者可以使用手指刺针来穿 透皮肤并取得一滴血液。需要相对较小体积的血液，并且一滴血液可以例如是亚微升体积 的血液或体积在约IyL与约5yL之间的血液。受试者可以将该滴血液添加到腔室，诸如 本文所述的腔室510。
[0088] 腔室可以预包装有对血液样品染色的试剂515。试剂可以例如包括荧光染料如吖 啶橙和表面活性剂如十二烷基磺酸钠（SDS)。可以例如使用如前文所述的光源300来照亮 经染色的样品520。可以在第一波长下照亮样品，并且成像系统可以从被照亮的样品获取可 视数据525。可以由成像系统来测量经染色的样品在第一波长或波长范围下的荧光反应。 例如，第一波长可以激发与腔室内的细胞类型相关联的荧光团，诸如吖啶橙。荧光团的激发 和视觉图像的获取可以提供与特定细胞类型或分析物中的DNA的浓缩相关联的视觉图像。 可以使用第二波长来照亮样品，并且成像系统可以从使用第二波长照亮的样品获取可视数 据530。还可以使用一个或多个在不同波长下发射的附加光源来测量经染色的样品在附加 波长下的荧光发射。还可以由成像系统获取血液样品的亮场图像和暗场图像。被配置用于 从腔室获取可视数据的成像系统525和530可被配置用于在获取图像之前使用透镜来放大 视野。525和530可以获取来自一个视野或多个视野的可视数据，所述视野可以在对可视数 据的分析期间被添加和合并在一起。
[0089] 可以对所获取的可视数据535进行分组和分析。例如，可以基于用来照亮腔室的 波长，对一组可视数据进行分组。对所获取的可视数据的分组可以提供图像的合并。由计 算机程序产品进行的可视数据分析可以提供全血细胞计数540。
[0090] 图5的分图B是图示了可以基于所获取的可视信息550上的白细胞的荧光而使用 本发明的方法鉴别的血液样品中不同类型的白细胞的图表。可以基于绿色荧光响应和红色 荧光响应的数量而将单个细胞或它们的表示放置在图表550上。在图表550中，X-轴表示 绿色荧光响应的水平，而y-轴表示红色荧光响应的水平。放置在图表550上的细胞可以基 于其荧光而分成多个不同的群组。例如，第一群组555可以对应于中性粒细胞的数目，第二 群组560可以对应于淋巴细胞的数目，而第三群组565可以对应于单核细胞的数目，并且第 四群组570可以对应于血小板的数目。
[0091] 图6是图示了用于计数血液样品中的红细胞的数目的方法的过程600的流程图。 在605中，受试者向腔室提供小体积的血液样品。受试者可以使用手指刺针来穿透皮肤并 取得一滴血液。需要相对较小体积的血液，并且一滴血液可以例如是亚微升体积的血液或 体积在约1 μ L与约5 μ L之间的血液。受试者可以将该滴血液添加到腔室，诸如本文所述 的腔室。
[0092] 在610中，可以将样品的至少一部分引导至红细胞取样腔室中，例如115中描述的 第一取样腔室。在615中，可以使用诸如表面活性剂等试剂来使血液样品中的红细胞成球 形。在与表面活性剂反应之后，取样腔室中的红细胞失去其正常的双凹圆盘形状，而呈现圆 形球状的形状。在620中，从取样腔室取出被配置用于从载玻片获取可视数据的成像系统。 根据期望的测量类型，可以在一个或多个波长或者波长范围下对腔室进行成像。位于取样 腔室的底部表面上的圆形红细胞可以很容易地通过它们的形状来鉴别（例如，经由模板匹 配）。在适当的稀释下，620中所获取的可视数据可以包括多于100, 000个适当稀释下的球 形红细胞的可视表示。在625中，可以对在可视数据中鉴别出的红细胞的数目进行计数以 确定红细胞计数（RBC)。 实施例2 :本发明的系统
[0093] 本发明的系统可以包括多个成像系统，所述成像系统以不同的方式被配置用于从 本发明的设备获取可视数据。
[0094] 图7示出了用于分析体液的系统104和设备的框图。系统104,具体而言自动化便 携式载玻片分析仪150A，可类似于参照图3描述的系统10和自动化便携式载玻片分析仪 150。然而，该实施例图示了这样的系统104 :其中血液采集和分析载玻片100R经由旋转而 不是平移来移动，以允许成像系统捕捉来自一个腔室内或不同腔室内的不同位置的可视数 据。
[0095] 系统104包括马达100M，该马达100M被配置用于耦合载玻片100R并旋转载玻片 100R以便可视化载玻片100R的期望的取样腔室。如图7中所示，马达100M可以将载玻片 100R的取样腔室115R与光源300、光源305以及光学组装件330对准。
[0096] 在来自处理器350的指令下，马达100M可以旋转载玻片100R，使得取样腔室120R 可以替代地与这些组件对准，从而可以替代地分析取样腔室120R。马达100M还可以旋转载 玻片100R，从而可以使载玻片100R的诸如附加腔室或校准腔室等各种其他特征可视化以 供分析。
[0097] 可以通过旋转而非平移来移动系统104的其他组件。例如，如图7中所示，系统 104还可以包括耦合至可旋转滤光器组装件310R的马达310M。马达310M可以将滤光器 组装件310R的滤光器315R与光学组装件330以及要由光源300和305照亮的取样腔室 115R对准。在来自处理器350的指令下，马达310M可以旋转滤光器组装件310R，使得滤光 器320R可以替代地与这些组件对准。马达310M还可以旋转滤光器组装件310R，使得滤光 器组装件310R的诸如其他滤光器等各种其他特征可以与系统104的光学组件对准。主光 源300和辅助光源305全都可以进一步各自包括用于促进对载玻片及其组件的照明的聚光 器光学器件300a和305a，诸如通过促进平行照明束的形成来促进照明。在一些实施方式 中，自动化便携式载玻片分析仪150A还可以包括集成式采血器380。集成式采血器380可 以帮助没有受过采集自身血液的医学培训的受试者和系统104的使用者采集血液样品。
[0098] 系统104可以包括第一透镜335和第二透镜340。图像捕捉元件345可以包括CXD 或CMOS检测器阵列，例如，低成本、高分辨率的CXD。系统104还可以包括用于冷却图像捕捉 元件345的冷却元件345c。本发明的系统可以包括处理器350、通信模块360、发射器375、 显示器160和控制面板170。处理器350可以耦合至发射器360,所述发射器360可以向各 种接收器传输365所获取的可视数据。接收器可以与计算机系统370耦合，所述计算机系 统370被编程用于分析可视数据。
[0099] 图8的分图A图示了本文所述的体液采集部分和分析载玻片的俯视图。分图B图 示了手指托架和躯体采集器。分图C图示了包含本发明的成像系统和载玻片/腔室的外壳。 如分图B中所示，集成式采血器380可以包括第一手指托架，该第一手指托架具有用于刺破 受试者的手指F并从中采集血液的针380L。如图8的分图C中所示（参见载玻片分析仪 150A上的采血器380的位置），为了防止污染，可以将集成式采血器380安装在自动化便携 式载玻片分析仪150A的外部。集成式采血器380可以耦合至图8的分图A中所示的载玻 片100R，以将采集到的血液引导至载玻片100R中。一旦采集了用于一轮分析的血液，即可 从自动化便携式载玻片分析仪150A移除集成式采血器380,并使用另一集成式采血器380 来替换它。
[0100] 图8示出了血液采集和分析载玻片100R的俯视图。载玻片100R包括中央毂盘 800,用于将马达100M耦合至载玻片100R，以使得载玻片100R可以围绕中央毂盘800旋 转。载玻片100R可以是一次性的，可以用于采集和分析血液样品、储存各种试剂，并且通常 具有许多与上文所述的可平移载玻片100R相似的功能。此外，马达100M可以旋转载玻片 100R以促进混合并提供各种血液成分的物理分离。马达100M还能够以小而精确的增量来 旋转载玻片100R，从而可以顺序地对取样腔室115R和120R的焦平面上的各个视野进行成 像，并且在许多情况下无需扫描系统IOA的光学组件，诸如光学组装件330、滤光器组装件 310或310R以及图像捕捉元件345。如上文所讨论的，可以将各个视野的图像数字地拼接 在一起以形成可供分析的整个取样腔室的大视野图像。
[0101] 载玻片100R可以包括与平移的载玻片100的组件相似，但适于与圆形旋转载玻片 100R-起使用的各个组件。例如，载玻片100R包括入口 130R、混合腔室815、第一试剂存储 腔室805、第二试剂存储腔室810、阀门820、第一取样腔室155R、第二取样腔室120R、第一 校准腔室116R和第二校准腔室121R。第一校准腔室116R和第二校准腔室121R可分别类 似于上文所述的第一校准腔室116和第二校准腔室121，并且可包括细胞再现物，诸如白细 胞和红细胞的细胞再现物。第一试剂存储腔室805和第二试剂存储腔室810可包含多种试 剂，例如表面活性剂、染料药剂、裂解药剂、干燥形式的试剂、液体试剂或预定体积的稀释剂 之中的一种或多种。
[0102] 阀门820可以将试剂存储腔室805和810以及混合腔室815从第一取样腔室115R 和第二取样腔室120R分离开。在通过入口 130R采集血液之后，载玻片100R的旋转可以生 成离心作用，该离心作用将试剂（并且在一些情况下将稀释剂）从试剂存储腔室805和810 提取至可于其中混合试剂、血液和稀释剂的混合腔室815中。离心作用还可以用于分离血 液成分。继而可以打开阀门820以便将该混合物引导至第一取样腔室115R和第二取样腔 室120R中。
[0103] 在一些实施方式中，一个或多个取样腔室可以包括各种附加的试剂。例如，第一取 样腔室115R可以用于分析白细胞，并且可以包括用于裂解红细胞以促进白细胞分析的裂 解剂。阀门820可以防止裂解剂从第一取样腔室115R穿入到混合腔室815中。除了使用离 心作用来引导液体之外，还可以与可旋转载玻片100R -起使用许多操纵样品的其他方式， 例如包括使用抽吸、微流体器件、压力机构、毛细作用、电泳及其他方式。除了那些涉及载玻 片的平移或旋转的方式以外，还可以通过许多其他方式对血液样品进行成像。 实施例3 :本发明的设备、系统和方法的临床应用
[0104] 为了评估使用本发明的设备、系统和方法进行的样品制备、图像获取和图像分析 的质量，对13个健康的和不健康的志愿者进行了研究，并在使用本发明和市售自动化血细 胞分析仪获得的结果之间进行了对比性分析。对于每个志愿者，抽取血液一次并通过如下 方式进行测量：1)在临床自动化血细胞分析仪上测量；2)以及使用本文所述的本发明实施 方式测量。
[0105] 图9是适用于分析血液样品的、用于体液分析的系统的示意图。分图A图示了来 自亚微升体积的全血的样品制备。通过在第一试剂中将亚微升体积的全血稀释20倍，并继 而将血液样品注射入本发明的IOOym厚的腔室中来制备样品。第一试剂包含具有少量核 酸染料吖啶橙（AO ;6. 25 μΜ)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠 （SDS ;0. 3mM)的磷酸盐 缓冲液（pH 7-7.2)。第一试剂的组成使可从所获取的视觉图像提取的参数的数目最大化， 并使样品制备方案中的步骤的数目最小化。如本文所述的第一试剂的使用允许吖啶橙荧光 地将白细胞和血小板染色，同时允许红细胞形状变为球形。如本文所述的第一试剂的使用 允许在IOOym厚的腔室的底部形成细胞的均匀单层，所述腔室具有IOOmm2的表面积。所 述方案对每个受试者的血液的3个单独的等分试样重复。对于每个受试者的单一测量，从 相同的腔室获取视觉图像。
[0106] 图9的分图B图示了紧凑、低放大倍数、宽视野的成像系统。经由静脉穿刺从13 名志愿者抽取静脉血，并将其储存在经Η)ΤΑ处理的采集管中。样品立即在Coulter LH500 Hematology?上运行。在此之后，从所述管中取出血液的亚微升等分试样，并将其在包含 0.1 mM至0. 3mM的十二烷基硫酸钠（SDS)和3 μ M至12 μ M的吖啶橙（AO)的磷酸盐缓冲液 (PBS)溶液中稀释5倍至20倍之间，使得所得到的混合物的总体积为10微升。允许溶液静 置几分钟以确保充分的扩散和染色。继而将稀释的溶液放置在容量为10微升的市售100 微米厚的细胞计数腔室内。由于腔室的较小高度，细胞通过毛细力被抽入，并在腔室底板上 形成均匀的层。
[0107] 利用自动化数据分析技术，以一致的方式从这些图像提取最大量的信息。视觉成 像系统利用大视野并且不需要高分辨率来鉴别详细的亚细胞形态，这是因为荧光染色剂允 许基于化学差异而不是形态差异来区分白细胞类型。针对图像中的每个细胞确定多个通道 中的荧光强度，从而可以将每个细胞表示为多维点，其中其沿着给定的轴的位置表示其在 某一荧光通道中的强度。对于每个图像，通过基于两个荧光通道的平均值的阈值版本创建 计数蒙片，在视觉图像内鉴别每个细胞。
[0108] 使用分图B的成像系统获取视觉图像，并且发射器将所获取的视觉图像传输 至接收器。分图C图示了视觉图像数据分析的过程的选定步骤和视觉成像系统的选定 组件。将每个细胞腔室放置在自动化荧光显微镜901 (Applied Precision，Personal Deltavision?)的载物台上，并允许其沉淀五分钟。对于白细胞测量，使用4x 0. 13NA物镜 935对整个腔室920进行成像。由具有470 ±20nm滤光器945的氙灯900进行激发。使用 附接至显微镜的侧边端口的Photometries CoolsnapES?相机获取图像。针对每个视野获 取两个连续的荧光图像，一个图像使用放置在相机前面的绿色（528±19nm)滤光器905获 取，而第二个图像使用放置在相机前面的红色（685±20nm)滤光器920获取。对于血小板 图像，将物镜改成IOx 〇. 25NA物镜904,并且仅对整个腔室925的一部分进行成像。针对每 个视野，记录使用放置在相机前面的红色滤光器拍摄的单个图像。最后，对于红细胞图像， 对腔室915进行成像，并且使用4x 0. 13NA物镜935,该物镜935与来自钨丝灯泡的、穿过在 傅里叶平面中带有环形蒙片的聚光器的暗场照明相结合。照明包含超出物镜的采集范围的 角度。使用Nikon D800?大画幅相机记录单个彩色图像。<