基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪及其使用方法

摘要

本发明公开了基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪及其使用方法，包括以下步骤：S1：通过吸取装置将尿液样本吸取后，注入粒子成像室的通道中心位置；S2：使鞘液在尿液样本两侧保持相同流速，并通过调节单侧鞘液流量，调节尿液粒子姿态；S3：在尿液样本流动过程中，使用频闪灯对样板阶段性照射，并配合适当样本流速，从而获得尿沉渣粒子光学图像；S4：将尿沉渣粒子光学图像放大，并通过摄像头拍摄，从而获得若干电子图像；S5：将若干电子图像进行分类计数，从而得到尿液样本中各成分的粒子数，本发明在两秒内实现普通仪器一分钟才能实现的粒子沉降，极大的提高了尿有形成分分析的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及体外诊断医疗设备领域，尤其涉及基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪及其使用方法。

背景技术

目前国内的尿液分析仪厂家包括桂林优利特、长沙爱威、重庆天海等，这些厂家主要采用第二代尿有形成分分析技术：沉降式尿有形成分分析原理，模拟人工镜检，通过仪器设备将尿液样本吸入到沉降池中，等待尿液样本有形成分自然沉降后，显微成像系统对沉降池进行拍照，通过识别软件对各种有形成分进行分类、计数，从而达到对尿液样本进行筛查分析的目的。

尿液样本在沉降池内自然沉降后采用电子显微镜直接拍摄沉降池的尿有形成分样本，此种设计受沉降原理影响，尿有形成分不能完全沉降在同一平面，有形成分样本中心偏差范围在40微米左右，不同位置成像清晰度差异大，导致分类算法无法准确进行成分分类，从而导致设备准确度低、重复性。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪及其使用方法，包括以下步骤：S1：通过吸取装置将尿液样本吸取后，注入粒子成像室的通道中心位置；S2：使鞘液在尿液样本两侧保持相同流速，并通过调节单侧鞘液流量，调节尿液粒子姿态；S3：在尿液样本流动过程中，使用频闪灯对样板阶段性照射，并配合适当样本流速，从而获得尿沉渣粒子光学图像；S4：将尿沉渣粒子光学图像放大，并通过摄像头拍摄，从而获得若干电子图像；S5：将若干电子图像进行分类计数，从而得到尿液样本中各成分的粒子数。

本发明一个较佳实施例中，采用加样注射器对对尿液样本进行吸取以及注入。

本发明一个较佳实施例中，通过鞘液流量控制对样本液体形成的层流进行位置控制。

本发明一个较佳实施例中，所述S4中采用高分辨率CCD摄像头进行拍摄。

本发明一个较佳实施例中，所述S5中若干电子图像置于高分辨率显示屏上进行分类。

本发明一个较佳实施例中，所述S5中根据粒子大小进行分类和计数。

本发明一个较佳实施例中，所述S5中分类计数后的图像，根据图像中粒子的宽度和长度进行分割和特征提取。

本发明一个较佳实施例中，采用LED作为显微图像的光源。

本发明一个较佳实施例中，所述尿沉渣粒子在成像室内水平扩散后发生沉降。

本发明还提供了一种基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪，其特征在于：包括吸取装置，粒子成像室，摄像系统以及分析系统，所述吸取装置采用加样注射器，所述粒子成像室包括对称结构的成像腔，所述摄像系统包括频闪灯、光源以及摄像头，所述分析系统包括图像处理器以及自动微粒分析软件。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

（1）采用鞘流技术，使有形成分独立通过拍照区域，有形成分样本中心偏差范围可以控制在5μm之内，成像效果好、重复性优异，需要说明的是，沉降式尿有形成分在沉降池中自然沉降，有形成分样本中心偏差范围在40μm左右，本发明使得临床医生可对阳性样本所拍摄的图片进行分析，极大的降低了阳性样本的镜检复查率。

（2）本发明能够仅使用一滴样本液体，利用液体的表面张力作为动力使样本液体自动流入成像腔，使用微孔过滤吸附技术使样本液体中的细胞粒子快速的排列在一个平面内，在两秒内实现普通仪器一分钟才能实现的粒子沉降，从而极大的提高有形成分分析的效率。粒子在同一平面进行拍摄，成像清晰度远远高于沉降式拍摄原理。

（3）本发明在拍摄高速显微图像系统中首次使用LED作为光源，一般使用氙灯，而氙灯需专门的电源模块，电压高，电磁辐射大，价格不菲。LED可靠性高，寿命长、价格低。优异的光学设计和电器设计解决了LED作为光源在高速显微摄影中亮度不够、经过光电耦合器件成像后噪声大的问题，光源经过照明系统后为拍摄样本提供了像面灰度均匀、亮度充足的照明，照明系统和显微成像系统的相互匹配同传统显微镜完全不同，在经过大量实验的基础上，确定了照明和成像的最佳匹配状态。

附图说明

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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明的优选实施例的流程图。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”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，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保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪的使用方法，基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪采用平面流式细胞技术和高速摄影技术，使用神经网络图像识别技术对尿液中的27种有形成份进行有效地自动分类和计数，具体如下

吸样后的样本被加样注射器推入到粒子成像室中，在鞘液的作用下，尿有形成分在粒子成像室的中心处流动。粒子成像室的腔体结构被设计成对称结构，并使样本液体在注入粒子成像室后即处在通道中心位置。这样可以使样本液体层两侧的液体流速保持一致，从而保持粒子流动中的姿态稳定，抑制粒子翻滚现象的发生。另外，样本液体两侧的鞘液也可以进行流量的精密控制，主动的对样本液体形成的层流进行位置控制，进而调整粒子的姿态。

在样本液体流动过程中，每间隔一定时间，由频闪灯对尿液有形成分照射一次，由于频闪灯放电速度非常快，配合适当的标本流速，就可以得到连续静止的尿沉渣粒子光学图像。该图像经放大后，由高分辨率的CCD摄像头进行拍摄，得到各有形成份的电子图像信息。

这些图像经图像处理器计算处理后在屏幕上显示出来，同时根据粒子大小进行分类和计数，处理后的图像由计算机进行识别，根据图像中粒子的宽度和长度进行分割和特征提取，分为不同等级并计数，得到不同级别下粒子的计数值。

通过自动微粒分析软件进行分类，得到特定级别中各成份的比例，乘以该级别的粒子总数就计算出各成分的粒子数。

本发明还提供了一种基于微纳流控芯片的尿有形成分分析仪，其特征在于：包括吸取装置，粒子成像室，摄像系统以及分析系统，所述吸取装置采用加样注射器，所述粒子成像室包括对称结构的成像腔，所述摄像系统包括频闪灯、光源以及摄像头，所述分析系统包括图像处理器以及自动微粒分析软件。

采用鞘流技术，使有形成分独立通过拍照区域，有形成分样本中心偏差范围可以控制在5μm之内，成像效果好、重复性优异，需要说明的是，沉降式尿有形成分在沉降池中自然沉降，有形成分样本中心偏差范围在40μm左右，本发明使得临床医生可对阳性样本所拍摄的图片进行分析，极大的降低了阳性样本的镜检复查率。

本发明能够仅使用一滴样本液体，利用液体的表面张力作为动力使样本液体自动流入成像腔，使用微孔过滤吸附技术使样本液体中的细胞粒子快速的排列在一个平面内，在两秒内实现普通仪器一分钟才能实现的粒子沉降，从而极大的提高有形成分分析的效率。粒子在同一平面进行拍摄，成像清晰度远远高于沉降式拍摄原理。

本发明在拍摄高速显微图像系统中首次使用LED作为光源，一般使用氙灯，而氙灯需专门的电源模块，电压高，电磁辐射大，价格不菲。LED可靠性高，寿命长、价格低。优异的光学设计和电器设计解决了LED作为光源在高速显微摄影中亮度不够、经过光电耦合器件成像后噪声大的问题，光源经过照明系统后为拍摄样本提供了像面灰度均匀、亮度充足的照明，照明系统和显微成像系统的相互匹配同传统显微镜完全不同，在经过大量实验的基础上，确定了照明和成像的最佳匹配状态。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。