一种血细胞分析芯片、分析仪及分析方法
【专利摘要】本发明属于血细胞分析【技术领域】，尤其涉及一种血细胞分析芯片、分析仪及分析方法。本发明血细胞分析芯片包括白细胞/血红蛋白分析芯片及红细胞/血小板分析芯片，所述白细胞/血红蛋白分析芯片采用鞘流技术和多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类，并采用吸光法测定血红蛋白的浓度；所述红细胞/血小板分析芯片采用电阻抗技术、浮动界标技术对红细胞和血小板进行分别计数。本发明利用血细胞分析芯片实现血细胞的分型，具有结构简单、体积小、成本低、操作方便、易维护、易运输、芯片用过即可丢弃等优势，符合分析仪器微型化、集成化及便携化的发展要求，尤其适用于现场检测、应急分析、家庭应用及基层医疗单位的使用。
【专利说明】一种血细胞分析芯片、分析仪及分析方法
【技术领域】
[0001]本发明属于血细胞分析【技术领域】，尤其涉及一种血细胞分析芯片、分析仪及分析方法。
【背景技术】
[0002]血细胞分析所获得的信息可有助于诊断、鉴别诊断与血液系统有关的疾病，有助于分析病情、观察疗效、判断预后，为预防疾病提供依据，指导临床用药并开展临床医学研究，因此血细胞检验(即血常规)成为临床检验中三大常规检验(血常规、尿常规、便常规)之首，其临床应用也最为广泛。自1953年库尔特先生发明电阻抗法血细胞计数仪后，各种自动血细胞分析仪相继问世，血细胞分析技术得到迅速发展。
[0003]目前，传统的血细胞分析仪体积庞大、价格昂贵且操作复杂，需要专人使用并进行定期维护，与其配套的测量试剂价格也较贵，一般适用于检验样本较多较集中的医院检验科室，而对于村卫生室等基层医疗单位往往样本量小，且在时间维度上样本非常分散，出现明显不适的情况，不符合分析仪器微型化、集成化及便携化的发展要求，且不能满足村卫生室、社区诊所或个人家庭等较小单位的使用需求。因此既要克服传统检验类设备缺点，又要满足基层医疗单位对检验手段的需求，目前急需研制出便携化、操作简单化、报告结果即时化的血细胞分析仪，适用于现场检测、应急分析、家庭应用及基层医疗。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种血细胞分析芯片、分析仪及分析方法，旨在解决现有的血细胞分析仪体积庞大、价格昂贵且操作复杂，不能满足较小医疗单位的使用需求的技术问题。
[0005]本发明提供的技术方案为:一种血细胞分析芯片，包括白细胞/血红蛋白分析芯片及红细胞/血小板分析芯片，所述白细胞/血红蛋白分析芯片采用鞘流技术和多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类，并采用吸光法测定血红蛋白的浓度；所述红细胞/血小板分析芯片采用电阻抗技术、浮动界标技术对红细胞和血小板进行分别计数。
[0006]本发明的技术方案还包括:所述白细胞/血红蛋白分析芯片上设有储液池、激光束检测区、比色池、废液池和流量传感器，所述储液池用于存储检测试剂，所述激光束检测区用于血细胞的流通，并经多角度激光偏振光散射技术对经过激光束检测区的血细胞进行散射光检测，根据不同细胞所产生的散射光信号强度进行白细胞分类；所述比色池用于检测血红蛋白的浓度，所述废液池用于存储经过检测的血液样本，所述流量传感器用于使各储液池内相应流体定量。
[0007]本发明的技术方案还包括:所述白细胞/血红蛋白分析芯片采用多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类具体为:通过四个角度检测血细胞的散射光，所述四个角度分别是:前角散射光的光强，测定细胞的体积；狭角散射光的光强，测定细胞结构及其复杂性；与激光直进方向相对垂直的方向的散射光:侧向散射光或垂直散射光的光强，反应细胞膜、核膜的变化，对细胞内部颗粒及细胞质、细胞核分叶情况进行测量；消偏振光散射光的光强，基于颗粒将垂直角度的偏振激光消偏振的特性，将嗜酸性细胞从中性粒细胞和其它细胞中分离出来。
[0008]本发明的技术方案还包括:所述红细胞/血小板分析芯片上设置有储液池、废液池、检测区和流量传感器，所述储液池用于存储检测试剂，所述废液池用于存储经过检测的血液样本，所述检测区的上下两端施加恒定电流，经电阻抗技术检测使经过的细胞产生电子脉冲，根据脉冲的高低对红细胞和血小板分别计数，所述流量传感器用于使储液池内相应流体定量；其中，所述红细胞和血小板的计数方式为:通过脉冲大小的测量测定出细胞体积，通过记录脉冲的数目得到细胞计数的结果；根据血小板与红细胞体积的差异设定阈值，将高于阈值的脉冲信号定义为红细胞，将低于阈值的脉冲信号定义为血小板，通过所产生电子脉冲的多少及大小进行红细胞及血小板的计数和体积分析。
[0009]本发明的技术方案还包括:所述储液池进样方式包括微泵、电动进样、正向压力驱动进样、负压进样或电渗进样；所述血细胞分析芯片材料包括石英、玻璃、单晶硅或高分子聚合材料。
[0010]本发明提供的另一技术方案为:一种血细胞分析仪，包括光源、偏振片、准直透镜、聚焦透镜、分光镜、光阑、光电探测器、微流控芯片鞘流通道和血细胞，所述光源设于所述微流控芯片鞘流通道的一侧，并依次通过偏振片、准直透镜和聚焦透镜照射到所述微流控芯片鞘流通道上的血细胞，在所述微流控芯片鞘流通道的另一侧的多个角度上分别设置偏振片、准直透镜、聚焦透镜、分光镜或光阑，从多个不同角度检测血细胞的散射光，并将细胞散射光信号传至光电探测器，所述光电探测器将接收的细胞散射光信号转换为电信号，将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号，并将不同信号强度的细胞安置在散点图上的相应位置，得出白细胞分类结果。
[0011]本发明提供的又一技术方案为:一种血细胞分析方法，包括:
[0012]步骤a:采用鞘流技术和多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类；
[0013]步骤b:采用吸光法检测血红蛋白的浓度；
[0014]步骤c:采用电阻抗技术、浮动界标技术对红细胞和血小板进行分别计数。
[0015]本发明的技术方案还包括:在所述步骤a中，所述对白细胞进行分类的方式为:在流量传感器的定量作用下，使抗凝血和稀释液分别进样到不同的储液池，定量全血标本经定量稀释液按适当比例稀释；鞘液进样到相应储液池，血液样本在定量鞘流液作用下，细胞呈单个排列逐一经过激光束检测区，通过多角度激光偏振光散射技术逐一检测经过激光束检测区的细胞所产生的散射光，根据不同细胞产生的散射光信号强度进行白细胞分类。
[0016]本发明的技术方案还包括:在所述步骤a中，所述采用多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类包括:检测血细胞的散射光，并将细胞散射光信号传至光电探测器，所述光电探测器将接收的细胞散射光信号转换为电信号，将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号，并将不同信号强度的细胞安置在散点图上的相应位置，得出白细胞分类结果，所述白细胞分类结果包括嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和单核细胞。
[0017]本发明的技术方案还包括:所述检测血细胞的散射光具体为:通过四个角度检测血细胞的散射光，所述四个角度分别是:前角散射光的光强，测定细胞的体积；狭角散射光的光强，测定细胞结构及其复杂性；与激光直进方向相对垂直的方向的散射光:侧向散射光或垂直散射光的光强，反应细胞膜、核膜的变化，对细胞内部颗粒及细胞质、细胞核分叶情况进行测量；消偏振光散射光的光强，基于颗粒将垂直角度的偏振激光消偏振的特性，将嗜酸性细胞从中性粒细胞和其它细胞中分离出来。
[0018]本发明的技术方案具有如下优点或有益效果:本发明实施例的血细胞分析芯片、分析仪及分析方法通过利用血细胞分析芯片实现血细胞的分型，具有结构简单、体积小、成本低、操作方便、易维护、易运输、芯片用过即可丢弃等优势，符合分析仪器微型化、集成化及便携化的发展要求，尤其适用于现场检测、应急分析、家庭应用及基层医疗单位的使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图1是本发明实施例的血细胞分析芯片的结构示意图；
[0020]附图2是本发明实施例的白细胞/血红蛋白分析芯片的细胞检测示意图；
[0021]附图3是本发明实施例的血细胞分析仪的结构示意图；
[0022]附图4是本发明实施例的红细胞/血小板分析芯片的细胞检测示意图；
[0023]附图5是本发明实施例的血细胞分析方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]请参阅图1，为本发明实施例的血细胞分析芯片的结构示意图。本发明实施例的血细胞分析芯片包括白细胞/血红蛋白分析芯片及红细胞/血小板分析芯片，其中，
[0026]白细胞/血红蛋白分析芯片用于采用鞘流技术和多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类；具体请一并参阅图2，是本发明实施例的白细胞/血红蛋白分析芯片的细胞检测示意图。白细胞/血红蛋白分析芯片上设有储液池、激光束检测区、比色池、废液池和流量传感器，储液池用于存储检测试剂，激光束检测区用于血细胞的流通，并经多角度激光偏振光散射技术对经过激光束检测区的血细胞进行散射光检测,根据不同细胞所产生的散射光信号强度进行白细胞分类；比色池用于检测血红蛋白的浓度，废液池用于存储经过检测的血液样本，流量传感器用于使各储液池内相应流体定量。其中，储液池和流量传感器的数量可根据检测需求进行设置。
[0027]白细胞检测过程为:在流量传感器Cl至C6的定量作用下，使抗凝血(是临检工作中最常用和最重要的抗凝剂和试剂之一)和稀释液(含有血红蛋白检测所需试剂，渗透压250-300m0sm/kg,pH7-7.4的等渗溶液)分别进样到储液池SI和储液池Rl，定量全血标本经定量稀释液按适当比例稀释，稀释后白细胞的内部结构近似于自然状态，只有嗜碱性粒细胞因其颗粒吸湿特性而细胞结构有轻微改变；由于红细胞内部的渗透压高于稀释液的渗透压而使红细胞内部的血红蛋白游离出来，并与稀释液反应形成血红蛋白衍生物，稀释液水份则进入红细胞，细胞膜结构仍然完整，因红细胞与鞘液的折光系数相同，故红细胞不会干扰白细胞检测。第一鞘液(稀释液)和第二鞘液分别进样到储液池BI和储液池B2，血液样本在定量鞘流液作用下，细胞呈单个排列逐一经过激光束检测区Al，通过多角度激光偏振光散射技术逐一检测经过激光束检测区Al的细胞所产生的散射光，根据不同细胞产生的散射光信号强度进行白细胞分类；血红蛋白与稀释液反应形成的血红蛋白衍生物则进入血红蛋白测试系统-比色池E中测定血红蛋白的浓度，经过检测后的血液样本进入废液池Wl中；在本发明实施例中，采用吸光法测定血红蛋白的浓度，在特定波长下比色并测定血红蛋白衍生物的吸光度值，吸光度的变化与液体中血红蛋白的含量成比例，由此即可测得血红蛋白的浓度。
[0028]请一并参阅图3，是本发明实施例的血细胞分析仪的结构示意图。本发明实施例的血细胞分析仪包括光源1、偏振片2、准直透镜3、聚焦透镜4、分光镜5、光阑6、光电探测器
7、微流控芯片鞘流通道8和血细胞9，光源I设置于微流控芯片鞘流通道8的一侧，并依次通过偏振片2、准直透镜3和聚焦透镜4照射到微流控芯片鞘流通道8上的血细胞9，当光源I照射到微流控芯片鞘流通道8上流过的每一个细胞时，由于细胞的物理特性，部分光线从细胞上经不同的角度散射；而由于血细胞的体积、血细胞的复杂性(有无颗粒、核的构造等)不同，其散射光的强度和方向也会有所不同；通过在微流控芯片鞘流通道8的另一侧的多个角度上分别设置偏振片2、准直透镜3、聚焦透镜4、分光镜5或光阑6，分别从多个不同角度检测血细胞9的散射光，并将细胞散射光信号传至光电探测器7，光电探测器7还包括模/数转换器，光电探测器将接收的细胞散射光信号转换为电信号，通过模/数转换器将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号，并将不同信号强度的细胞安置在散点图上的相应位置，即可得出白细胞分类结果，包括嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和单核细胞5种；
[0029]在本发明实施例中，通过四个角度检测血细胞的散射光，分别为:①激光直进方向和同方向小角度散射光:0°前角散射光(1°?6° )的光强,用于粗略测定细胞的体积；散射光并非从一点而是细胞整体开始，一定角度的散射光会重合，而另一部分没有重合的信号相对较弱，因此重合的散射光可以得到很强的信噪比，小细胞遇到的光散射小，大细胞散射光多，从而得到细胞体积的信息；在该角度上，散射光经准直透镜3、分光镜5及光阑6传至光电探测器7 ;②激光直进方向和同方向大角度散射光:10°狭角散射光(8°?20° )的光强，用于测定细胞结构及其复杂性，如细胞核、浆复杂度和细胞颗粒等信息；在大角度散射光测定中，光线照射在细胞核上发生散射，在一定角度下可以测得细胞核的信息，淋巴单核的细胞核较小，因此得到较少的散射光，中性粒细胞的细胞核比较大也比较多，因此得到的光散射也较多；在该角度上，散射光依次经准直透镜3、分光镜5及光阑6传至光电探测器7 ;③与激光直进方向相对垂直的方向的散射光:侧向散射光或90°垂直散射光(70°?110° )的光强，用于反应细胞膜、核膜的变化，对细胞内部颗粒及细胞质、细胞核分叶情况进行测量；在该角度上，散射光依次经准直透镜3及光阑6传至光电探测器7 90°消偏振光散射(70°?110° )，基于颗粒可以将垂直角度的偏振激光消偏振的特性，将嗜酸性细胞从中性粒细胞和其它细胞中分离出来；在该角度上，散射光依次经偏振片2、准直透镜3及光阑6传至光电探测器7;白细胞分类顺序是:(1)0°前角散射光表示大小；10°狭角散射光表示细胞内复杂性，其中，有粒或多核细胞的10°狭角散射光信号较强；90°垂直散射光表示分叶情况；90°消偏振光散射可以显示嗜酸性细胞；从90°垂直散射光与10°狭角散射光分出多核细胞和少核细胞，多核细胞中将嗜酸性粒细胞与中性粒细胞分开；(2)由0°前角散射光和10°狭角散射光，利用浮动界标分出淋巴细胞、单核细胞及嗜碱性粒细胞(其大小和内部结构复杂性不同)，而由0°前角散射光信息完成白细胞计数。本发明通过多角度激光偏振光散射检测法进行白细胞分类，由于不采用溶血剂，使细胞保持在原始状态而不被破坏；采用10度窄角和偏振加消偏振等多角度检测，提高分辨能力，且没有微孔电极，避免细胞堵塞的问题。
[0030]红细胞/血小板分析芯片用于采用鞘流技术、电阻抗技术或浮动界标技术对红细胞和血小板进行分别计数；请一并参阅图4，是本发明实施例的红细胞/血小板分析芯片的细胞检测示意图。红细胞/血小板分析芯片上设置有储液池、废液池、检测区和流量传感器，储液池用于存储检测试剂，废液池用于存储经过检测的血液样本，检测区的上下两端施加恒定电流，经电阻抗技术检测使经过的细胞产生电子脉冲，根据脉冲的高低对红细胞和血小板分别计数，流量传感器用于使各储液池内相应流体定量；其中，储液池和流量传感器的数量可根据检测需求进行设置。具体检测过程为:在流量传感器C7至C12的定量作用下，抗凝血进样到储液池S2，稀释液(渗透压250-300m0sm/kg，pH7_7.4的等渗溶液)进样到储液池R2，定量全血标本经定量稀释液按适当比例稀释，第一鞘液(稀释液)进样到B3储液池，第二鞘液(稀释液)进样到B4储液池，血液样本在定量鞘液流作用下，细胞呈单个排列并逐一经过检测通道中下游的检测区A2，检测区A2的上下两端施加恒定电流，经电阻抗检测(即每个细胞产生与细胞体积成比例的电子脉冲)而流入废液池W2 ;红细胞和血小板的计数方式为:通过脉冲大小的测量测定出细胞体积，通过记录脉冲的数目得到细胞计数的结果；由于血小板(blood platelet,PLT)与红细胞体积有明显的差异,根据血小板与红细胞体积的差异设定阈值，将高于阈值的脉冲信号定义为红细胞，低于阈值的脉冲信号定义为血小板，从而通过所产生电子脉冲的多少及大小进行红细胞及血小板的计数和体积分析；其中，白细胞数量影响可以忽略不计。
[0031]本发明通过采用二次鞘流的方式加快细胞流通过检测区的速度，提高检测细胞数量，同时精确的芯片结构和压力平衡控制，使细胞流的直径稳定在与血细胞相接近的宽度，确保细胞在流体动力学作用下呈单个排列接受电阻抗检测，保证对大量细胞进行逐个、准确、快速的测量，并缩短样本检测的时间。
[0032]鞘流技术具体为:为了避免检测过程中细胞发生并列或侧向流经检测区，以及细胞回流、湍流或涡流等现象带来检测误差，采用鞘流技术，即细胞悬液样品在高速流动的鞘液侧向挤压效应作用下，形成类似入鞘形状的压缩流动形态，保证样品细胞在鞘液的包被下形成单个排列的细胞流，依次通过检测区；鞘流技术可应用于两种细胞计数原理:一为电阻抗原理，鞘流通过小孔的敏感区进行细胞计数；另一种为激光计数原理，细胞液流室较长，与激光垂直相交，激光光束对流经的每一个细胞照射后产生光散射，利用此原理进行细胞计数；浮动界标技术为:因为各种细胞间的界限可以随细胞实际大小而向左或右移动，故称为浮动界标技术；正常标本中红细胞与血小板体积相差较大，一般将红细胞与血小板的界限定于35fl，大的为红细胞，小的为血小板，也有以30fl或20fl为界限的；但在某些病理情况下可能有大血小板超过35fl界限，造成血小板漏计使结果偏低；反之，如果红细胞体积偏小(如缺铁性贫血或地中海性贫血)，则可能将部分小红细胞误计为血小板，使血小板计数偏高；为了结果准确一些，计数仪利用计算机在5-35fl间寻找直方图最低点，以此定为红细胞和血小板的界限，直方图的界标会依据细胞群的变化做出相应的自动调整，由此可使所计数的数值符合实际情况。
[0033]在本发明实施例中，储液池进样采用微泵、电动进样、正向压力驱动进样、负压进样或电渗进样等多种方式，血细胞分析芯片可以由石英、玻璃、单晶硅、高分子聚合等材料制作，例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚二甲基硅氧烷PDMS或聚碳酸酯PC等；可通过芯片微通道内表面改性、芯片材料改性或溶液中加入适宜的添加剂等方式以减轻或避免芯片微通道表面对血细胞吸附；同时，本发明除了应用于医疗行业外，同样适用于涉及测量物质颗粒的直径大小或液体中微粒子的数量进行定量和定性的分析等行业，例如，纯水中的理化分析中，测量其杂质和细菌的含量；或各种工业高纯度液体的纯净度的测量或标定等。
[0034]请参阅图5，为本发明实施例的血细胞分析方法的流程图。本发明实施例的血细胞分析方法包括:
[0035]步骤100:采用鞘流技术和多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类；
[0036]在步骤100中，白细胞分类过程为:在流量传感器Cl至C6的定量作用下，使抗凝血和稀释液分别进样到储液池SI和储液池R1，定量全血标本经定量稀释液按适当比例稀释，稀释后白细胞的内部结构近似于自然状态，只有嗜碱性粒细胞因其颗粒吸湿特性而细胞结构有轻微改变；由于红细胞内部的渗透压高于稀释液的渗透压而使红细胞内部的血红蛋白游离出来，并与稀释液反应形成血红蛋白衍生物，稀释液水份则进入红细胞，细胞膜结构仍然完整，因红细胞与鞘液的折光系数相同，故红细胞不会干扰白细胞检测。第一鞘液和第二鞘液分别进样到储液池BI和储液池B2，血液样本在定量鞘流液作用下，细胞呈单个排列逐一经过激光束检测区Al，通过多角度激光偏振光散射技术逐一检测经过激光束检测区Al的细胞所产生的散射光，根据不同细胞产生的散射光信号强度进行白细胞分类。
[0037]血细胞分析仪采用多角度激光偏振光散射技术进行检测，血细胞分析仪包括光源
1、偏振片2、准直透镜3、聚焦透镜4、分光镜5、光阑6、光电探测器7、微流控芯片鞘流通道8和血细胞9，光源I设置于微流控芯片鞘流通道8的一侧，并依次通过偏振片2、准直透镜3和聚焦透镜4照射到微流控芯片鞘流通道8上的血细胞9，当光源I照射到微流控芯片鞘流通道8上流过的每一个细胞时，由于细胞的物理特性，部分光线从细胞上经不同的角度散射；而由于血细胞的体积、血细胞的复杂性不同，其散射光的强度和方向也会有所不同；通过在微流控芯片鞘流通道8的另一侧的多个角度上分别设置偏振片2、准直透镜3、聚焦透镜4、分光镜5或光阑6，分别从多个不同角度检测血细胞9的散射光，并将细胞散射光信号传至光电探测器7，光电探测器7还包括模/数转换器，光电探测器将接收的细胞散射光信号转换为电信号，通过模/数转换器将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号，并将不同信号强度的细胞安置在散点图上的相应位置，即可得出白细胞分类结果，包括嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和单核细胞5种；
[0038]在本发明实施例中，通过四个角度检测血细胞的散射光，所述四个角度分别是:①激光直进方向和同方向小角度散射光:0°前角散射光(1°?6° )的光强,用于粗略测定细胞的体积；散射光并非从一点而是细胞整体开始，一定角度的散射光会重合，而另一部分没有重合的信号相对较弱，因此重合的散射光可以得到很强的信噪比，小细胞遇到的光散射小，大细胞散射光多，从而得到细胞体积的信息；在该角度上，散射光经准直透镜3、分光镜5及光阑6传至光电探测器7 ;②激光直进方向和同方向大角度散射光:10°狭角散射光(8°?20° )的光强，用于测定细胞结构及其复杂性，如细胞核、浆复杂度和细胞颗粒等信息；在大角度散射光测定中，光线照射在细胞核上发生散射，在一定角度下可以测得细胞核的信息，淋巴单核的细胞核较小，因此得到较少的散射光，中性粒细胞的细胞核比较大也比较多，因此得到的光散射也较多；在该角度上，散射光依次经准直透镜3、分光镜5及光阑6传至光电探测器7 与激光直进方向相对垂直的方向的散射光:侧向散射光或90°垂直散射光(70°?110° )的光强，用于反应细胞膜、核膜的变化，对细胞内部颗粒及细胞质、细胞核分叶情况进行测量；在该角度上，散射光依次经准直透镜3及光阑6传至光电探测器7;④90°消偏振光散射(70°?110° )，基于颗粒可以将垂直角度的偏振激光消偏振的特性，将嗜酸性细胞从中性粒细胞和其它细胞中分离出来；在该角度上，散射光依次经偏振片2、准直透镜3及光阑6传至光电探测器7 ;白细胞分类顺序是:(I) 0°前角散射光表示大小；10°狭角散射光表示细胞内复杂性，其中，有粒或多核细胞的10°狭角散射光信号较强；90°垂直散射光表示分叶情况；90°消偏振光散射可以显示嗜酸性细胞；从90°垂直散射光与10°狭角散射光分出多核细胞和少核细胞，多核细胞中将嗜酸性粒细胞与中性粒细胞分开；(2)由0°前角散射光和10°狭角散射光，利用浮动界标分出淋巴细胞、单核细胞及嗜碱性粒细胞，而由0°前角散射光信息完成白细胞计数。本发明通过多角度激光偏振光散射检测法进行白细胞分类，由于不采用溶血剂，使细胞保持在原始状态而不被破坏；采用10度窄角和偏振加消偏振等多角度检测，提高分辨能力，且没有微孔电极，避免细胞堵塞的问题。
[0039]步骤200:采用吸光法测定血红蛋白的浓度；
[0040]在步骤200中，血红蛋白浓度测定方式为:血红蛋白与稀释液反应形成的血红蛋白衍生物进入血红蛋白测试系统-比色池E中，在特定波长下比色并测定血红蛋白衍生物的吸光度值，吸光度的变化与液体中血红蛋白的含量成比例，由此即可测得血红蛋白的浓度。
[0041]步骤300:采用电阻抗技术、浮动界标技术对红细胞/血小板分析芯片上的红细胞和血小板进行分别计数；
[0042]在步骤300中，红细胞和血小板计数过程为:抗凝血进样到储液池S2，稀释液进样到储液池R2，定量全血标本经定量稀释液按适当比例稀释，第一鞘液进样到B3储液池，第二鞘液进样到B4储液池，血液样本在定量鞘液流作用下，细胞呈单个排列并逐一经过检测通道中下游的检测区A2，检测区A2的上下两端施加恒定电流，经电阻抗检测(即每个细胞产生与细胞体积成比例的电子脉冲)而流入废液池W2，C7至C12为流量传感器，用于使各储液池内相应流体定量；红细胞和血小板的计数方式为:通过脉冲大小的测量测定出细胞体积，通过记录脉冲的数目得到细胞计数的结果；由于血小板与红细胞体积有明显的差异，根据血小板与红细胞体积的差异设定阈值，将高于阈值的脉冲信号定义为红细胞，低于阈值的脉冲信号定义为血小板，从而通过所产生电子脉冲的多少及大小进行红细胞及血小板的计数和体积分析；其中，白细胞数量影响可以忽略不计。
[0043]本发明的技术方案具有如下优点或有益效果:本发明实施例的血细胞分析芯片、分析仪及分析方法通过利用血细胞分析芯片实现血细胞的分型，具有结构简单、体积小、成本低、操作方便、易维护、易运输、芯片用过即可丢弃等优势，符合分析仪器微型化、集成化及便携化的发展要求，尤其适用于现场检测、应急分析、家庭应用及基层医疗单位的使用。
[0044]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种血细胞分析芯片，其特征在于，包括白细胞/血红蛋白分析芯片及红细胞/血小板分析芯片，所述白细胞/血红蛋白分析芯片采用鞘流技术和多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类，并采用吸光法测定血红蛋白的浓度；所述红细胞/血小板分析芯片采用电阻抗技术、浮动界标技术对红细胞和血小板进行分别计数。
2.根据权利要求1所述的血细胞分析芯片，其特征在于，所述白细胞/血红蛋白分析芯片上设有储液池、激光束检测区、比色池、废液池和流量传感器，所述储液池用于存储检测试剂，所述激光束检测区用于血细胞的流通，并经多角度激光偏振光散射技术对经过激光束检测区的血细胞进行散射光检测，根据不同细胞所产生的散射光信号强度进行白细胞分类；所述比色池用于检测血红蛋白的浓度，所述废液池用于存储经过检测的血液样本，所述流量传感器用于使各储液池内相应流体定量。
3.根据权利要求1所述的血细胞分析芯片，其特征在于，所述白细胞/血红蛋白分析芯片采用多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类具体为:通过四个角度检测血细胞的散射光，所述四个角度分别是:前角散射光的光强，测定细胞的体积；狭角散射光的光强，测定细胞结构及其复杂性；与激光直进方向相对垂直的方向的散射光:侧向散射光或垂直散射光的光强，反应细胞膜、核膜的变化，对细胞内部颗粒及细胞质、细胞核分叶情况进行测量；消偏振光散射光的光强，基于颗粒将垂直角度的偏振激光消偏振的特性，将嗜酸性细胞从中性粒细胞和其它细 胞中分离出来。
4.根据权利要求1所述的血细胞分析芯片，其特征在于，所述红细胞/血小板分析芯片上设置有储液池、废液池、检测区和流量传感器，所述储液池用于存储检测试剂，所述废液池用于存储经过检测的血液样本，所述检测区的上下两端施加恒定电流，经电阻抗技术检测使经过的细胞产生电子脉冲，根据脉冲的高低对红细胞和血小板分别计数，所述流量传感器用于使储液池内相应流体定量；其中，所述红细胞和血小板的计数方式为:通过脉冲大小的测量测定出细胞体积，通过记录脉冲的数目得到细胞计数的结果；根据血小板与红细胞体积的差异设定阈值，将高于阈值的脉冲信号定义为红细胞，将低于阈值的脉冲信号定义为血小板，通过所产生电子脉冲的多少及大小进行红细胞及血小板的计数和体积分析。
5.根据权利要求1至4任一项所述的血细胞分析芯片，其特征在于，所述储液池进样方式包括微泵、电动进样、正向压力驱动进样、负压进样或电渗进样；所述血细胞分析芯片材料包括石英、玻璃、单晶硅或高分子聚合材料。
6.—种血细胞分析仪,其特征在于,包括光源、偏振片、准直透镜、聚焦透镜、分光镜、光阑、光电探测器、微流控芯片鞘流通道和血细胞，所述光源设于所述微流控芯片鞘流通道的一侧，并依次通过偏振片、准直透镜和聚焦透镜照射到所述微流控芯片鞘流通道上的血细胞，在所述微流控芯片鞘流通道的另一侧的多个角度上分别设置偏振片、准直透镜、聚焦透镜、分光镜或光阑，从多个不同角度检测血细胞的散射光，并将细胞散射光信号传至光电探测器，所述光电探测器将接收的细胞散射光信号转换为电信号，将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号，并将不同信号强度的细胞安置在散点图上的相应位置，得出白细胞分类结果。
7.—种血细胞分析方法,包括: 步骤a:采用鞘流技术和多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类；步骤b:采用吸光法检测血红蛋白的浓度； 步骤c:采用电阻抗技术、浮动界标技术对红细胞和血小板进行分别计数。
8.根据权利要求7所述的芯片式血细胞分析方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述对白细胞进行分类的方式为:在流量传感器的定量作用下，使抗凝血和稀释液分别进样到不同的储液池，定量全血标本经定量稀释液按适当比例稀释；鞘液进样到相应储液池，血液样本在定量鞘流液作用下，细胞呈单个排列逐一经过激光束检测区，通过多角度激光偏振光散射技术逐一检测经过激光束检测区的细胞所产生的散射光，根据不同细胞产生的散射光信号强度进行白细胞分类。
9.根据权利要求7或8所述的芯片式血细胞分析方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述采用多角度激光偏振光散射技术对白细胞进行分类包括:检测血细胞的散射光，并将细胞散射光信号传至光电探测器，所述光电探测器将接收的细胞散射光信号转换为电信号，将连续的电信号转换为可被计算机识别的数字信号，并将不同信号强度的细胞安置在散点图上的相应位置，得出白细胞分类结果，所述白细胞分类结果包括嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞和单核细胞。
10.根据权利要求9所述的芯片式血细胞分析方法，其特征在于，所述检测血细胞的散射光具体为:通过四个角度检测血细胞的散射光，所述四个角度分别是:前角散射光的光强，测定细胞的体积；狭角散射光的光强，测定细胞结构及其复杂性；与激光直进方向相对垂直的方向的散射光:侧向散射光或垂直散射光的光强，反应细胞膜、核膜的变化，对细胞内部颗粒及细胞质、细胞核分叶情况进行测量；消偏振光散射光的光强，基于颗粒将垂直角度的偏振激光消偏振的特.性，将嗜酸性细胞从中性粒细胞和其它细胞中分离出来。
【文档编号】G01N15/14GK103471982SQ201310372941
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】李芳芳, 游璠, 周树民, 黄石, 薛广洲 申请人:深圳中科强华科技有限公司