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1. (WO2017000703) SYSTÈME D’ANALYSE PAR FLUORESCENCE D’IMAGE DE TYPE EN FLUX CONTINU MULTICANAL AUTOMATIQUE
Document

说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

附图

0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008  

说明书

发明名称 : 自动多通道类流式图像荧光分析系统

[0001]
本申请要求于2015年07月01日提交中国专利局、申请号为201510376530.0、发明名称为“集成式荧光激发光源装置”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。本申请要求于2015年07月28日提交中国专利局、申请号为201510452591.0、发明名称为“自动多通道类流式图像荧光分析系统”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

[0002]
本发明涉及荧光分析技术领域,更为具体的说,涉及一种自动多通道类流式图像荧光分析系统。

背景技术

[0003]
细胞分析在生物学基础研究和临床诊断应用中都具有非常重要的意义,细胞的分析和研究又细分为很多的方向和应用,从数量和性质的角度,可分为定性研究与定量研究。
[0004]
现有技术中,对于细胞的定性研究,是从传统用显微镜观察和测量开始的,通过对细胞的大小、死活、形状、内部结构等通过光学可见的特征来进行细胞性质的判断。随着现代荧光标定和检测技术的发展,用荧光试剂对细胞或细胞内部特定组成目标进行染色,然后,采用荧光显微镜进行观察,这给细胞观察和分析增加了很多荧光属性指针,可以更深入和精确的对细胞性质进行分辨和判断。显微镜的放大倍数越大,定性研究可以越准确和深入。但同时的弊端是,单一视野能够观察到的数量就会越少,因此,为了比较准确的进行数量统计,需要借助血球计数板,在该计数板上预先用线条标刻了固定面积的区域,然后,通过不断移动显微镜的样品台,以实现多个视野对需要统计区域的全覆盖,然后,用人工计数统计的方法,统计出一定面积下的各种类型细胞的数量,再通 过公式计算出浓度、比例等数量指标。这样的计数方法,操作复杂,耗时长、人工误差大,并且,无法实现对每个细胞的大小、荧光强度等特征进行精确分析。总体来说,荧光显微观察方法的长处是能够让细胞特征以可见的方式直接呈现,是对单个细胞及细胞内部特征进行定性观察和研究最基础和最重要的方法。但是,这一方法难以实现对大量样本的精确和快速分析,开展定量研究是这一方法的弱点和难点。
[0005]
为解决快速细胞定量分析的难题,自20世纪30年代开始,科学家对细胞计数的方法进行了不懈的研究和改良,现在比较广泛应用的技术方案,是让细胞以单个的方式快速通过特定检测区域,以实现快速计数和分析。为了得到单个排列的细胞流,一种方法是采用细胞流通过比细胞直径略大的毛细管的方式来实现,这一方式的缺点是对不同大小的细胞需要更换相应的毛细管,对于大小不一和成团的细胞分析精度降低,目前这一方法在库尔特计数方法中仍然被广泛运用。另一种方法,是运用分层鞘流原理,用鞘液流来形成单个排列并快速通过的细胞流,流式细胞分析技术就是基于这一原理,并以此命名。这种形成快速流动的单细胞流的方法优势是可以确保在获得单个细胞信息的基础上,快速采集大量单细胞样本信息,并在此基础开展定量分析。但缺点也很明显,由于细胞的快速流动通过,这让采用显微镜方法进行可视观察分析难以实现,因此,不管是库尔特原理,还是流式细胞术,均是采集电子检测信号来进行分析和统计,这种方式下得出的细胞直径等指标,是通过电信号强弱、通过时间来进行模拟计算的,这种计算是否准确,最终还是要与显微镜检测的一致来进行评判。因此,这种模拟信号并不直观,也因为此,排除杂质干扰的能力也就有限。同时,用这种方法只能检测悬浮细胞,贴壁细胞无法采用这种方法进行检测。
[0006]
综上所述,显微荧光观察和分析方法擅长细胞观察和定性研究,但对于大样本的分类、计数等定量分析是其弱点和难点。流式荧光分析方法的优势是快速实现对大量细胞样品、多种荧光特征信号的采集,基于密度函数概率分类分析原理,最终达到对样本的定性研究,这种方法的缺点是无法获得如显微镜观察下的单个细胞的成像,无法直接对单个细胞进行深入的观察研究和判断,其对细胞性质的判断是一种概率判断,而无法做到绝对判断。
[0007]
因此,在细胞的分析过程中,如何解决显微镜方法难以大量采集样本并开展基于密度函数的类流式分析,是一项亟待解决的问题。
[0008]
发明内容
[0009]
有鉴于此,本发明提供了一种自动多通道类流式图像荧光分析系统,能够以显微成像技术为基础、快速采集和分析大量样品的成像信息,并采用密度函数的算法进行分析,以同时获得每个细胞的形态影像学分析结果和基于大样本量的密度函数的类流式数据分析结果。
[0010]
为实现上述目的,本发明提供的技术方案如下:
[0011]
一种自动多通道类流式图像荧光分析系统,包括:集成式荧光激发光源装置、样品台装置、显微成像装置、自动控制系统和分析处理系统;其中:
[0012]
所述自动控制系统分别与所述集成式荧光激发光源装置、样品台装置和显微成像装置相连,分别对所述集成式荧光激发光源装置、样品台装置和显微成像装置进行控制;
[0013]
所述集成式荧光激发光源装置、样品台装置和显微成像装置构成显微光学系统;
[0014]
所述分析处理系统与所述显微成像装置相连,对所显微成像装置采集的图像进行分析处理。
[0015]
优选地,所述集成式荧光激发光源装置包括:光源架、1个垂直设置于光源架中心的透射明场光源装置及2个以上环绕光源架的中心倾斜设置于光源架上的荧光激发光源装置;
[0016]
所述荧光激发光源装置所发光束与透射明场光源装置所发光束在某一位置形成交汇,所述荧光激发光源装置、所述透射明场光源装置均与所述自动控制系统相连接,透射明场光源装置与荧光激发光源装置通过所述自动控制系统控制,以实现单一光源顺序间隔开启和关闭、多种光源同时开启或关闭的不同光源组合,及实现光源光强可调整。
[0017]
优选地,所述荧光激发光源装置与所述透射明场光源装置均位于所述样品 台装置的上方,透射明场光源装置安装于所述光源架的中部,荧光激发光源装置以透射明场光源为中心环绕分布于透射明场光源装置的周围。
[0018]
优选地,所述透射明场光源装置与所述荧光激发光源装置分别位于所述样品台装置的上下两侧,荧光激发光源装置环绕光源架的中心均匀分布于光源架的四周边缘。
[0019]
优选地,所述集成式荧光激发光源装置还包括:光源调整架;
[0020]
所述荧光激发光源装置固定安装于该光源调整架上,光源调整架的侧面设置有转轴,所述光源架对应于转轴设置有轴孔,转轴穿过轴孔与一调节螺母螺接,以实现对斜射的荧光激发光源装置的方向与位置的调节及固定。
[0021]
优选地,所述荧光激发光源装置包括:
[0022]
可调整固定架;
[0023]
以及,固定于所述可调整固定架中的单色LED模组、聚光模组和带通滤光片;
[0024]
其中,所述聚光模组设置于所述单色LED模组和带通滤光片之间,且所述可调整固定架能够调整所述单色LED模组和所述聚光模组之间的距离。
[0025]
优选地,所述荧光激发光源装置包括:
[0026]
可调整固定架;
[0027]
以及,固定于所述可调整固定架中的单色LED模组、聚光模组和带通滤光片;
[0028]
其中,所述带通滤光片设置于所述单色LED模组和聚光模组之间,且所述可调整固定架能够调整所述单色LED模组和所述聚光模组之间的距离。
[0029]
优选地,所述聚光模组包括聚光透镜或透镜组。
[0030]
优选地,所述单色LED模组包括至少一个单色LED灯珠。
[0031]
优选地,所述样品台装置包括:样品台、样品板和第一电机和第二电机;
[0032]
所述样品板安装在所述样品台上;
[0033]
所述第一电机和第二电机与所述自动控制系统连接,在所述自动控制系统的控制下驱动所述样品台完成X轴和Y轴移动,进行样品板中样品视野的自动更换。
[0034]
优选地,所述样品板由两面透明玻片和间隔结构构成;
[0035]
所述间隔结构在所述透明玻片中间形成独立固定距离的微缝槽,所述微缝槽的两端开有样品加注孔。
[0036]
优选地,所述显微成像装置包括:物镜、镜筒、第三电机、发射光滤光模组和图像获取装置;其中:
[0037]
所述物镜和图像获取装置分别固定于所述镜筒的两端;
[0038]
所述发射滤光模组固定在所述镜筒上,位于所述物镜和所述图像获取装置之间;
[0039]
所述图像获取装置与所述分析处理系统相连;
[0040]
所述第三电机分别与所述镜筒和自动控制系统连接,在所述自动控制系统的控制下,带动所述镜筒和物镜上下移动,进行测量焦距的自动调节;
[0041]
所述物镜用于放大预设检测区域值预设倍数;
[0042]
所述发射滤光模组用于对所述预设检测区域内样品颗粒受所述荧光激发光激发后的荧光进行滤光处理;
[0043]
所述图像获取装置用于获取放大至预设倍数后所述预设检测区域的图像,并将所述图像发送至所述分析处理系统进行分析处理。
[0044]
优选地,所述发射光滤光模组包括:密封上盘、密封下盘、转盘、滤光片、滤光片卡环、转盘轴和第四电机;其中:
[0045]
所述密封上盘和密封下盘固定于所述转盘中心的转盘轴两端;
[0046]
所述滤光片通过滤光片卡环固定在所述转盘上;
[0047]
所述第四电机分别与所述转盘和自动控制系统相连,在所述自动控制系统的控制下带动所述转盘转动,切换所述滤光片。
[0048]
相较于现有技术,本发明提供的技术方案至少具有以下优点:
[0049]
本发明提供了一种荧光激发光源装置及系统和荧光显微镜,包括:可调整固定架;以及,固定于所述可调整固定架中的单色LED模组、聚光模组和带通滤光片;其中,所述聚光模组设置于所述单色LED模组和带通滤光片之间,或者,所述带通滤光片设置于所述单色LED模组和聚光模组之间,且所述可调整固定架能够调整所述单色LED模组和所述聚光模组之间的距离。
[0050]
由上述方案可知,本发明提供的一种自动多通道类流式图像荧光分析系 统,通过自动控制系统控制集成式荧光激发装置,能够实现单一光源顺序间隔开启和关闭、多种光源同时开启或关闭的不同光组合;通过自动控制系统控制样品台装置,能够实现对样品台装置中的样品进行不同位置的测量;通过自动控制系统控制显微成像装置,能够实现测量焦距的自动调节,以及滤光片的自动切换;通过分析处理系统能够实现对显微成像装置采集的显微图像进行分析处理;综上,本发明能够以显微成像技术为基础、快速采集和分析大量样品的成像信息,并采用密度函数的算法进行分析,以同时获得每个细胞的形态影像学分析结果和基于大样本量的密度函数的类流式数据分析结果。

附图说明

[0051]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0052]
图1为本发明公开的一种自动多通道类流式图像荧光分析系统的结构示意图;
[0053]
图2为本发明公开的一种集成式荧光激发光源装置的结构示意图;
[0054]
图3为本发明公开的另一种集成式荧光激发光源装置的结构示意图;
[0055]
图4为本发明公开的一种荧光激发光源装置的切面结构的示意图;
[0056]
图5为本发明公开的另一种荧光激发光源装置的切面结构的示意图;
[0057]
图6为本发明公开的自动多通道类流式图像荧光分析系统的机械部分结构示意图;
[0058]
图7为本发明公开的样品板的结构示意图;
[0059]
图8为本发明公开的发射光滤光模组的结构示意图。

具体实施方式

[0060]
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
[0061]
如图1所示,为本发明实施例公开的一种自动多通道类流式图像荧光分析系统,包括:集成式荧光激发光源装置11、样品台装置12、显微成像装置13、自动控制系统14和分析处理系统15;其中:
[0062]
自动控制系统14分别与集成式荧光激发光源装置11、样品台装置12和显微成像装置13相连,分别对集成式荧光激发光源装置11、样品台装置12和显微成像装置13进行控制;
[0063]
集成式荧光激发光源装置11、样品台装置12和显微成像装置13构成显微光学系统;
[0064]
分析处理系统15与显微成像装置14相连,对显微成像装置13采集的图像进行分析处理。
[0065]
在上述实施例中,通过自动控制系统14控制集成式荧光激发装置11,能够实现单一光源顺序间隔开启和关闭、多种光源同时开启或关闭的不同光组合;通过自动控制系统14控制样品台装置12,能够实现对样品台装置12中的样品进行不同位置的测量;通过自动控制系统14控制显微成像装置13,能够实现测量焦距的自动调节,以及滤光片的自动切换;通过分析处理系统15能够实现对显微成像装置13采集的显微图像进行分析处理;综上,本发明能够以显微成像技术为基础、快速采集和分析大量样品的成像信息,并采用密度函数的算法进行分析,以同时获得每个细胞的形态影像学分析结果和基于大样本量的密度函数的类流式数据分析结果。
[0066]
具体的,在上述实施例中,集成式荧光激发光源装置的其中一种结构如图2所示,包括:光源架111、1个垂直设置于光源架111中心的透射明场光源装置112及4个以上环绕光源架111的中心倾斜设置于光源架111上的荧光激发光源装置113;
[0067]
荧光激发光源装置113与透射明场光源装置112均位于样品板(图中未画出)的上方,透射明场光源装置112安装于光源架111的中部,4个荧光激发光源装置113以透射明场光源装置112为中心环绕分布于透射明场光源装置 112的周围。
[0068]
荧光激发光源装置113固定安装于光源调整架114上,光源调整架114通过转轴115及调节螺母116与光源架111连接,调整光源调整架114与光源架111之间的相对位置,可以方便的调节斜射的荧光激发光源装置113的入射角度。
[0069]
使用时,先拧松调节螺母116,调节斜射光源的入射角度,根据成像清晰、视野背景均匀等要求,调节出合适的角度后,拧紧调节螺母116,固定斜射光源的位置。透射明场光源装置112位于正中位置,入射光线与样品板(图中未画出)保持垂直。实验过程中,只需要更换荧光激发滤光片即可完成多颜色通道的荧光信号采集,而斜射光源的切换由电路控制系统自动完成。
[0070]
具体的,在上述实施例中,集成式荧光激发光源装置的另一种结构如图3所示,与上一种集成式荧光激发光源装置的区别在于:荧光激发光源装置113与透射明场光源装置112分别位于样品板117的上下两侧,4个荧光激发光源装置113环绕光源架111的中心均匀分布于透射明场光源装置112的四周边缘。
[0071]
当然,本发明的保护范围不局限于以上实施例。其中,荧光激发光源装置113的数量不单单只有4个一种情况,可以根据实际情况增加。斜射光源(荧光激发光源装置113发出的光源)与直射光源(透射明场光源装置112发出的光源)的配合角度可以根据需要任意变化。荧光激发灯可以为LED灯珠或激光灯。
[0072]
具体的,在上述实施例中,一种荧光激发光源装置的切面结构如图4所示,包括:可调整固定架100;
[0073]
以及,固定于可调整固定架100中的单色LED模组200、聚光模组300和带通滤光片400;
[0074]
其中,聚光模组300设置于单色LED模组200和带通滤光片400之间,且可调整固定架100能够调整单色LED模组200和聚光模组300之间的距离。
[0075]
由上述内容可知,本申请实施例提供的技术方案,采用但是LED模组作为荧光激发光源,并且由于LED具有响应时间短、成本低、使用寿命长、体积小等特点,使得荧光激发光源装置具有响应时间短、成本低、使用寿命长、体积 小等优点。以及,由于LED光的衰减即快又精确,长期活细胞试验下可大大减少光毒性,使得荧光激发光源装置利于长期活细胞实验。并且,由于LED仅仅需要3W的功率即可实现与汞灯、氙灯等提供的相同波段的荧光激发光,相较于汞灯需要50W至100W的功率,而氙灯需要100W的功率的情况,LED具有耗能低的特点,使得荧光激发光源装置大大降低了功耗。
[0076]
另外,将聚光模组设置于单色LED模组的前端,不仅使荧光激发光源装置的出光亮度高,而且还能可以通过可调固定架调整聚光模组和单色LED模组之间的距离,以调节荧光激发光源装置的出光光斑大小,进而调节荧光激发光源装置的出光的激发光源能量的聚集程度。
[0077]
此外,将带通滤光片设置于单色LED模组的前端,以约束荧光激发光源装置的出光波长范围,进一步提高荧光激发光源装置的发出的荧光激发光源的单一性。例如,蓝色LED模组的峰值波长范围为470±15nm(包括端点值),而与其对应的带通滤光片能够通过波长范围为470±15nm(包括端点值)的光,因此,通过带通滤光片能够使得荧光激发光源装置发出的荧光激发光源的波长集中在465nm~485nm(包括端点值)之间,进一步提高荧光激发光源装置的发出的荧光激发光源的单一性。
[0078]
其中,本申请实施例提供的聚光模组包括但不限于聚光透镜或透镜组,即,本申请实施例提供的聚光模组可以为单独的一个聚光透镜,或者,还可以为多个透镜组成的具有聚光功能的透镜组,对此本申请不作具体限制,需要根据实际需要进行具体设计。而且,本申请对于聚光透镜和透镜组中透镜的材质同样不作限制。
[0079]
此外,本申请实施例提供的单色LED模组包括至少一个单色LED灯珠,对于LED模组中单色LED灯珠的数量,需要根据实际应用进行具体设计,本申请不作具体限制。
[0080]
进一步的,为了避免荧光激发光源装置中LED模组提供的荧光激发光源的浪费,本申请实施例提供的可调整固定架为密封可调整固定架,且单色LED模组、聚光模组和带通滤光片均密封固定于可调整固定架内。
[0081]
即,将单色LED模组、聚光模组和带通滤光片均密封固定于可调整固定架内,保证单色LED模组发出的荧光激发光源全部入射至聚光模组,而后经 过聚光模组的荧光激发光源全部入射至带通滤光片,而后通过经过滤波后出射,避免了荧光激发光源装置的出光之前的浪费,提高了荧光激发光源装置的出光强度。
[0082]
需要说明的是,本申请对于可调整固定架的形状不作具体限制,另外,本申请对于可调整固定架调整单色LED模组和聚光透镜之间的距离的方式不作具体限定,均需要根据实际应用进行具体设计。
[0083]
本申请上述实施例提供的荧光激发光源装置,其聚光模组设置于单色LED模组和带通滤光片之间;此外,在本申请另一实施例中,聚光模组还可以设置于带通滤光片背离单色LED模组的一侧。具体的,参考图5所示,为本申请另一实施例提供的一种荧光激发光源装置的切面结构示意图,其中,荧光激发光源装置,包括:
[0084]
可调整固定架100;
[0085]
以及,固定于可调整固定架100中的单色LED模组200、聚光模组300和带通滤光片400;
[0086]
其中,带通滤光片400设置于单色LED模组200和聚光模组300之间,且可调整固定架100能够调整单色LED模组200和聚光模组300之间的距离。
[0087]
由上述内容可知,本申请实施例提供的技术方案,采用但是LED模组作为荧光激发光源,并且由于LED具有响应时间短、成本低、使用寿命长、体积小等特点,使得荧光激发光源装置具有响应时间短、成本低、使用寿命长、体积小等优点。以及,由于LED光的衰减即快又精确,长期活细胞试验下可大大减少光毒性,使得荧光激发光源装置利于长期活细胞实验。并且,由于LED仅仅需要3W的功率即可实现与汞灯、氙灯等提供的相同波段的荧光激发光,相较于汞灯需要50W至100W的功率,而氙灯需要100W的功率的情况,LED具有耗能低的特点,使得荧光激发光源装置大大降低了功耗。
[0088]
另外,将聚光模组设置于单色LED模组的前端,不仅使荧光激发光源装置的出光亮度高,而且还能可以通过可调固定架调整聚光模组和单色LED模组之间的距离,以调节荧光激发光源装置的出光光斑大小,进而调节荧光激发光源装置的出光的激发光源能量的聚集程度。
[0089]
此外,将带通滤光片设置于单色LED模组的前端,以约束荧光激发光源装置的出光波长范围,进一步提高荧光激发光源装置的发出的荧光激发光源的单一性。例如,蓝色LED模组的峰值波长范围为470±15nm(包括端点值),而与其对应的带通滤光片能够通过波长范围为470±15nm(包括端点值)的光,因此,通过带通滤光片能够使得荧光激发光源装置发出的荧光激发光源的波长集中在465nm~485nm(包括端点值)之间,进一步提高荧光激发光源装置的发出的荧光激发光源的单一性。
[0090]
其中,本申请实施例提供的聚光模组包括但不限于聚光透镜或透镜组,即,本申请实施例提供的聚光模组可以为单独的一个聚光透镜,或者,还可以为多个透镜组成的具有聚光功能的透镜组,对此本申请不作具体限制,需要根据实际需要进行具体设计。而且,本申请对于聚光透镜和透镜组中透镜的材质同样不作限制。
[0091]
此外,本申请实施例提供的单色LED模组包括至少一个单色LED灯珠,对于LED模组中单色LED灯珠的数量,需要根据实际应用进行具体设计,本申请不作具体限制。
[0092]
如图6所示,为本发明公开的自动多通道类流式图像荧光分析系统的机械部分结构示意图,包括:集成式荧光激发光源装置601、样品台602、样品板603、第一电机604、第二电机605、物镜606、镜筒607、第三电机608、发射光滤光模组609、第四电机610和图像获取装置611;
[0093]
集成式荧光激发光源装置601通过自动控制系统的控制,以实现单一光源顺序间隔开启和关闭、多种光源同时开启或关闭的不同光源组合,及实现光源光强可调整;
[0094]
样品板603安装在样品台602上;
[0095]
第一电机604和第二电机605与自动控制系统连接,在自动控制系统的控制下驱动样品台602完成X轴和Y轴移动,进行样品板603中样品视野的自动更换;
[0096]
物镜606和图像获取装置611分别固定于镜筒607的两端;
[0097]
发射滤光模组609固定在镜筒607上,位于物镜606和图像获取装置611 之间;
[0098]
图像获取装置611与分析处理系统相连;
[0099]
第三电机608分别与镜筒607和自动控制系统连接,在自动控制系统的控制下,带动镜筒607和物镜606上下移动,进行测量焦距的自动调节;
[0100]
物镜606用于放大预设检测区域值预设倍数;
[0101]
发射滤光模组609用于对预设检测区域内样品颗粒受所述荧光激发光激发后的荧光进行滤光处理;
[0102]
发射滤光模组609中的第四电机610,在自动控制系统的控制下对发射滤光模组609中的滤光片进行切换;
[0103]
图像获取装置611用于获取放大至预设倍数后预设检测区域的图像,并将图像发送至分析处理系统进行分析处理。
[0104]
具体的,如图7所示,为样品板的结构示意图,样品板由两面透明玻片711和间隔结构712构成;
[0105]
间隔结构712在透明玻片711中间形成独立固定距离的微缝槽713,微缝槽713的两端开有样品加注孔714。
[0106]
样品板由两面透明玻片材料和一些间隔结构组合,在两片透明材料中间形成独立固定距离的微缝槽(50μm~300μm),该微缝槽的两端开有样品加注孔。样品通过样品加注孔注入后,在微缝槽中均布,形成预设的一定厚度的液体薄层。由于该等计量微缝的高度固定,因此,通过测定的一个观察或拍照视野的观察面积*该微缝槽的高度,可以得到该观察或摄像视野的体积,然后,通过以下公式可以换算出该样品浓度:
[0107]
样品浓度=视野颗粒(细胞)个数*1mL/视野面积*微缝槽高度。
[0108]
视野数量越多,可观察和分析的样品量越多,测量的浓度偏差就会减小。
[0109]
本发明采用的样品板,具有以下优势:
[0110]
1)相对于普通的载玻片无法形成固定的液体厚度,而只能观察数数,却无法转换为最终需要的浓度信息,采用样品板解决了这一问题。
[0111]
2)相对于普通雪球计数板在计数板上进行刻画标准的框格,然后识别计数该框格中细胞数量然后转换为浓度的方法,采用样品板直接测定并采用视野面积而进行计数于换换,更为简单,易操作,误差小。
[0112]
3)相对于流式通过在微管或鞘液中流动的方式,由于细胞处于一种不断的运动状态中,其必然受到流速和压力等因素的影响,这种方法本身会造成细胞状态的失真。例如:处于凋亡后期的细胞,在这种流速的作用下很容易造成细胞核与细胞膜的脱落和分离,从而造成测量的结果与样品本来的状态有偏差。基于同样的原因,使用流式后的样品是无法再重复使用或测量的。采用样品板的方法,样品加注后及检测过程中不流动的,甚至可以是细胞本来的贴壁状态,这样的状态没有流速和压力的影响,细胞状态和检测结果更符合样品本来的状态。
[0113]
具体的,如图8所示,为发射光滤光模组的结构示意图,包括:密封上盘801、密封下盘802、转盘803、滤光片804、滤光片卡环805、转盘轴806和第四电机(图中未画出);其中:
[0114]
密封上盘801和密封下盘802固定于转盘803中心的转盘轴806两端;
[0115]
滤光片804通过滤光片卡环805固定在转盘803上;
[0116]
第四电机分别与转盘803和自动控制系统相连,在自动控制系统的控制下带动转盘803转动,切换所述滤光片。
[0117]
综上所述,通过计算机与自动控制系统连接通信,计算机根据人工指令或自动运算编程指令生成自动控制流程程序,并通过计算机与自动控制系统和图像获取装置的指令信息交互来进行自动控制。
[0118]
自动控制系统与集成式荧光激发光源装置的各个光源灯连接,为其提供电源并发出开关和调节电压电流等指令,以控制各光源灯的开启和关闭。
[0119]
样品台装置通过X、Y轴向上设置的第一电机和第二电机进行传动,该电第一电机和第二电机与自动控制系统连接,并接收自动控制系统的指令完成样品台的X轴和Y轴的移动,最终实现可对平置于样品台上的样品板的不同位置进行测量的功能。
[0120]
本系统的镜筒固定在第三电机驱动的可垂直轴向移动的滑台上,第三电机与自动控制系统连接,并接收自动控制系统的指令完成轴向往复移动,带动镜筒和物镜的上下移动,最终实现依照指令自动调节测量焦距的功能。
[0121]
本系统的可移动切换发射光(截止光)滤光片组及其支架(不限于只圆盘转动方式,也可以是线性往复运动方式),是通过第四电机进行驱动,第四电机与自动控制系统连接,并接收自动控制系统的指令完成发射光滤光片的切换。
[0122]
本系统的图像获取装置与计算机相连接,受计算机的指令获取信息并传输给计算机,实现获取显微图像的功能。
[0123]
本系统的数据分析系统是置于计算机中的分析处理系统。该分析处理系统主要包含以下软件功能模块:
[0124]
a、电子图像生成和优化功能:通过该功能可以将图像获取装置获取的电子信号,生成为多种格式(PNG、jpg、tif等)的电子图像。并对电子图像进行噪点去除、荧光背景去除等图像优化。
[0125]
b、多图像融合功能:在上述a的基础上,对同一样品位于同一位置所拍摄的多张图片,可以任意组合将两张或两张以上的多图融合为一张图。
[0126]
c、智能图像识别功能:通过自动图像识别程序,可以自动分析图像中各种形态的颗粒(细胞),计算出每个颗粒(细胞)的位置、形状、大小、团聚、是否激发荧光、是否同时激发多种荧光、激发的各种荧光的强度(累计荧光强度、平均荧光强度)、荧光位置、荧光的面积、荧光直径、荧光的形状、最大荧光值、最小荧光值、荧光落差值、荧光边缘平滑度等信息,并基于该等图像识别信息,根据筛选规则自动对样品进行归类、并分类计算各类的个数、平均面积、平均直径、平均荧光强度、平均荧光面积、平均荧光直径等指标。
[0127]
d、异步多通道荧光图像分析功能:可完成异步单通道、双通道、三通道、四通道……的多通道荧光图像分析。
[0128]
e、同步多通道荧光图像分析功能:可完成同步双通道、三通道、四通道等同步多通道荧光图像分析。
[0129]
f、自动统计分析功能:在c、d、e的基础上,根据各种实验的逻辑结构,自动计算出样品浓度、活率(死亡率)、转染率、凋亡率、各细胞周期比例等最终结果。
[0130]
g、自动类流式分析功能:基于密度函数原理,以上述c、d、e点所获得的图像荧光数量、大小、强度等信息指标替换流式细胞仪系统下通过pmt采集换算的颗粒数量、荧光大小、荧光强度等信息,构件起基于电子图像信息而非PMT电子信号信息的生成散点图、设门和密度函数分析算法。通过本功能,在样品浓度、活率、转染率、凋亡率、细胞周期比率检测等试验中,可获得类流式分析的结果。这一结果由于分析方法的基本原理一致,相对于以上f的直接统计结果,与流式细胞分析的数据更具有一致性和可对比性。
[0131]
h、快速自动大样品量采集分析功能:本发明可像流式细胞仪一样预设大样本量采集限量值(例如:1万个细胞样品),通过自动控制系统自动获取多个视野样品图像,软件系统自动分析该多个视野的图像,并采用多线程计算机技术,边采集图像信号边进行分析计算,以快速(3分钟内)实现大量定量样本的采集和分析。解决了显微观察方法下难以快速分析大量样本的难题。
[0132]
i、自定义编辑功能:本发明软件包含自定义编辑模块,可以根据不同的荧光实验需求(如采样量、荧光通道、分析方法),自定义编辑实验流程、设备运行流程、图像分析方法、各种参数和阀值、数据计算公式、结果呈现名称和格式、界面格式,并自动生成和保存新的标准实验模块。本功能突破的传统分析仪器固化功能和流程的思路,让用户可以创新实验流程和方法,大胆展开新方法的摸索和尝试。
[0133]
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种自动多通道类流式图像荧光分析系统,其特征在于,包括:集成式荧光激发光源装置、样品台装置、显微成像装置、自动控制系统和分析处理系统;其中: 所述自动控制系统分别与所述集成式荧光激发光源装置、样品台装置和显微成像装置相连,分别对所述集成式荧光激发光源装置、样品台装置和显微成像装置进行控制; 所述集成式荧光激发光源装置、样品台装置和显微成像装置构成显微光学系统; 所述分析处理系统与所述显微成像装置相连,对所述显微成像装置采集的图像进行分析处理。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述集成式荧光激发光源装置包括:光源架、1个垂直设置于光源架中心的透射明场光源装置及2个以上环绕光源架的中心倾斜设置于光源架上的荧光激发光源装置; 所述荧光激发光源装置所发光束与透射明场光源装置所发光束在某一位置形成交汇,所述荧光激发光源装置、所述透射明场光源装置均与所述自动控制系统相连接,透射明场光源装置与荧光激发光源装置通过所述自动控制系统控制,以实现单一光源顺序间隔开启和关闭、多种光源同时开启或关闭的不同光源组合,及实现光源光强可调整。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述荧光激发光源装置与所述透射明场光源装置均位于所述样品台装置的上方,透射明场光源装置安装于所述光源架的中部,荧光激发光源装置以透射明场光源为中心环绕分布于透射明场光源装置的周围。
[权利要求 4]
根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述透射明场光源装置与所述荧光激发光源装置分别位于所述样品台装置的上下两侧,荧光激发光源装置环绕光源架的中心均匀分布于光源架的四周边缘。
[权利要求 5]
根据权利要求3或4所述的系统,其特征在于,所述集成式荧光激发光源装置还包括:光源调整架; 所述荧光激发光源装置固定安装于该光源调整架上,光源调整架的侧面设置有转轴,所述光源架对应于转轴设置有轴孔,转轴穿过轴孔与一调节螺母螺接,以实现对斜射的荧光激发光源装置的方向与位置的调节及固定。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述荧光激发光源装置包括: 可调整固定架; 以及,固定于所述可调整固定架中的单色LED模组、聚光模组和带通滤光片; 其中,所述聚光模组设置于所述单色LED模组和带通滤光片之间,且所述可调整固定架能够调整所述单色LED模组和所述聚光模组之间的距离。
[权利要求 7]
根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述荧光激发光源装置包括: 可调整固定架; 以及,固定于所述可调整固定架中的单色LED模组、聚光模组和带通滤光片; 其中,所述带通滤光片设置于所述单色LED模组和聚光模组之间,且所述可调整固定架能够调整所述单色LED模组和所述聚光模组之间的距离。
[权利要求 8]
根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,所述聚光模组包括聚光透镜或透镜组。
[权利要求 9]
根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述单色LED模组包括至少一个单色LED灯珠。
[权利要求 10]
根据权利要求9所述的系统,其特征在于,所述样品台装置包括:样品台、样品板和第一电机和第二电机; 所述样品板安装在所述样品台上; 所述第一电机和第二电机与所述自动控制系统连接,在所述自动控制系统的控制下驱动所述样品台完成X轴和Y轴移动,进行样品板中样品视野的自动更换。
[权利要求 11]
根据权利要求10所述的系统,其特征在于,所述样品板由两面透明玻片和间隔结构构成; 所述间隔结构在所述透明玻片中间形成独立固定距离的微缝槽,所述微缝槽的两端开有样品加注孔。
[权利要求 12]
根据权利要求11所述的系统,其特征在于,所述显微成像装置包括:物镜、镜筒、第三电机、发射光滤光模组和图像获取装置;其中: 所述物镜和图像获取装置分别固定于所述镜筒的两端; 所述发射滤光模组固定在所述镜筒上,位于所述物镜和所述图像获取装置之间; 所述图像获取装置与所述分析处理系统相连; 所述第三电机分别与所述镜筒和自动控制系统连接,在所述自动控制系统的控制下,带动所述镜筒和物镜上下移动,进行测量焦距的自动调节; 所述物镜用于放大预设检测区域值预设倍数; 所述发射滤光模组用于对所述预设检测区域内样品颗粒受所述荧光激发光激发后的荧光进行滤光处理; 所述图像获取装置用于获取放大至预设倍数后所述预设检测区域的图像,并将所述图像发送至所述分析处理系统进行分析处理。
[权利要求 13]
根据权利要求12所述的系统,其特征在于,所述发射光滤光模组包括:密封上盘、密封下盘、转盘、滤光片、滤光片卡环、转盘轴和第四电机;其中: 所述密封上盘和密封下盘固定于所述转盘中心的转盘轴两端; 所述滤光片通过滤光片卡环固定在所述转盘上; 所述第四电机分别与所述转盘和自动控制系统相连,在所述自动控制系统的控制下带动所述转盘转动,切换所述滤光片。

附图

[ 图 0001]  
[ 图 0002]  
[ 图 0003]  
[ 图 0004]  
[ 图 0005]  
[ 图 0006]  
[ 图 0007]  
[ 图 0008]