一体化生乳体细胞计数便携式平台及细胞计数方法技术

本发明专利技术提供了一体化生乳体细胞计数便携式平台及细胞计数方法，涉及生乳体细胞计数技术领域。其包括：外壳、微流控芯片和位于外壳表面的显示屏，外壳内设置有：CCD相机、集成控制板、光源、放大透镜组、滤光片和二向色镜，放大透镜组包括第一放大透镜和第二放大透镜，滤光片包括激发滤光片和发射滤光片。便携式平台将显示屏直接集成在便携式装置上，并在装置内部集成了专业的CCD相机进行拍照分析，整体性能得到进一步提升，整套便携式装置的成本得以进一步压缩。突破了智能手机摄像头和放大透镜组之间相互制约的阻碍，避免了手机依赖。避免了手机依赖。避免了手机依赖。

【技术实现步骤摘要】
一体化生乳体细胞计数便携式平台及细胞计数方法


[0001]本专利技术涉及生乳体细胞计数
，具体而言，涉及一种一体化生乳体细胞计数便携式平台及细胞计数方法。

技术介绍

[0002]牛奶体细胞数是衡量奶牛生理健康状况、乳品质量与安全的标准，也是国际上判断奶牛隐形乳房炎的重要指标。高体细胞数直接指证奶牛的乳腺患有炎症性疾病，患有炎症性疾病奶牛所产的生鲜牛乳不仅营养成分含量偏低，而且被人们误饮后甚至会引发群体性食物中毒，直接威胁饮用者的安全和健康。对牛奶体细胞数进行检测，可以及时发现有炎症的奶牛，进而从源头上保障生鲜牛乳的品质。因此，快速准确的牛奶体细胞数检测对于保证牛奶品质和监测奶牛健康都具有重要意义。
[0003]现有的牛奶体细胞计数方法可以分为直接检测法和间接检测法两大类。其中，直接检测法是计数牛奶体细胞的标准方法且目前应用较广泛，但通常需要依靠大型检测设备(如流式体细胞计数仪、显微镜等)完成检测，这类仪器价格普遍较昂贵，难以大范围推广使用。间接检测法是利用牛奶体细胞的各种理化特性进行测试，并依靠相关的理化模型从而得出牛奶体细胞值，但该方法通常精度较低。当前，基于微流控芯片和便携式设备的牛奶体细胞计数方法研究是牛奶体细胞计数领域的一个重要发展方向。相对于传统的牛奶体细胞计数方法，该方法具有成本低、体积小、操作简便、准确度高的优势，在现场检测领域有着广阔的应用前景。
[0004]目前，专利公开号为CN201910385458.6公开的一种生乳体细胞计数仪及其计数方法，其与流式细胞仪检测结果的一致性仍然比较低，有待进一步提高；此外，仍无法满足方便携带、现场使用的需求，需要外接电源。专利CN104897556A虽然也实现了智能终端计数，然而使用的是碘酊染色，成像效果较差；且测试前，需要先对牛奶样品在芯片外稀释，碘酊染色后再注入到芯片进样口，操作繁琐。此外，芯片检测腔室高度设置为10
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100μm，存在体细胞的多层分布重叠现象阻碍识别计数的问题。CN108845001A公开了一种基于微流控技术的牛奶体细胞在线电检测装置及方法，其使用的是电化学检测法，根据电容信号获得牛奶体细胞数。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种一体化生乳体细胞计数便携式平台及细胞计数方法以解决上述技术问题。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种一体化生乳体细胞计数便携式平台，其包括：外壳、微流控芯片和位于外壳表面的显示屏，外壳内设置有：CCD相机、集成控制板、光源、放大透镜组、滤光片和二向色镜，放大透镜组包括第一放大透镜和第二放大透镜，滤光片包括激发
滤光片和发射滤光片；
[0009]外壳开设有用于安装微流控芯片的插槽，且微流控芯片靠近外壳的底部安装，微流控芯片的光学检测区域上方安装有第一放大透镜，第一放大透镜的上方依次安装有二向色镜、激发滤光片和LED光源，且第一放大透镜、二向色镜、激发滤光片位于透射光路下，位于二向色镜的反射光路方向上依次设置有第二放大透镜、发射滤光片和CCD相机；
[0010]CCD相机与显示屏通信连接，且集成控制板控制CCD相机、数据处理和生乳体细胞计数软件运行。
[0011]与现有技术相比，本专利技术提供的一体化生乳体细胞计数便携式平台具有如下优势：
[0012](1)具有体积小、方便携带、成本更低、计数准确以及能够现场使用的优点，能够在牧场、奶站能检测地点实时使用从而快速获得待测生鲜牛乳样品的体细胞值；
[0013](2)该便携式平台将显示屏直接集成在便携式装置上，并在装置内部集成了专业的CCD相机进行拍照分析，整体性能得到进一步提升，整套便携式装置的成本得以进一步压缩。检测人员不依赖于商业体细胞计数仪也能完成生乳体细胞的快速准确计数。突破了智能手机摄像头和放大透镜组之间相互制约的阻碍，避免了手机依赖。
[0014](3)在本专利技术中对开发的一体化生乳体细胞便携式计数仪进行了实际样品测试，并与商业的流式体细胞计数仪进行了数据对比。结果表明本专利技术所提出的一体化生乳体细胞计数便携式平台能够满足生乳体细胞现场计数的实际需求；
[0015](4)设计开发了配套使用的一次性微流控芯片和计数软件并进行了实际样品测试，验证了该便携式平台的具有较高的计数准确性。
[0016]生乳包括不限于：生牛乳、羊奶、驼奶。
[0017]专业CCD相机用于捕获生乳体细胞的荧光图像，其具有1000万像素，使得整个平台的成像性能得以大幅度提升；显示屏用于运行生乳体细胞计数软件并界面显示检测结果。
[0018]在一种可选的实施方式中，光源选择波长535nm，功率3W的LED灯泡，其所产生的光能量足以激发PI
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DNA复合物使之产生荧光。在一种可选的实施方式中，在集成控制板上提供有为LED灯泡供电的两节18650电池和控制光源的开关，能够满足现场光源使用的需求。18650号电池是能够反复充电使用的，能更好的满足现场检测的需求。
[0019]专利技术人仅用了两块平凸透镜(第一放大透镜和第二放大透镜)即完成了整个装置的LED光源汇聚和荧光放大功能。
[0020]本专利技术荧光放大检测的原理如下：通过光源激发生乳体细胞中的PI
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DNA复合物，使其发出的红色荧光能够最终到专业CCD相机的感光区域。发光二极管的光源通过激发滤光片后，穿过特殊定制的高反低透的二向色镜到达微流控芯片上放置的第一放大透镜后然后落在微流控芯片的光学检测区域。然后激发产生的红色荧光穿过放置的第一放大透镜在到达二向色镜后由于其发射波长大于600nm无法穿过二向色镜只能反射进入发射端的发射滤光片和第二放大透镜而后到达CCD相机的感光区域，目标红色荧光最终得以被CCD相机捕捉。
[0021]在本专利技术应用较佳的实施方式中，二向色镜对520
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550nm波段波长的光沿透射光路透过，二向色镜对580
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700nm波长的光沿反射光路完全反射。
[0022]在本专利技术应用较佳的实施方式中，二向色镜与来袭光线呈45
°
夹角。
[0023]在本专利技术应用较佳的实施方式中，微流控芯片的微流控流道具有特斯拉阀回路结构；特斯拉阀回路结构包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元组，特斯拉阀单元组包括至少一个特斯拉阀单元。
[0024]在本专利技术应用较佳的实施方式中，特斯拉阀回路结构预埋有生乳体细胞荧光染色的荧光染色剂和细胞通透剂，可以在生乳样品经过的时候进行染色。当生乳从正向流入时，其可以快速的流入并且流经环状支路和倾斜支路的流体可以充分混合，并且可以在倾斜支流处形成涡旋，携带事先预埋的荧光染色剂更好的作用于体细胞。
[0025]微流控芯片包括芯片本体、蠕动管、微型塑料接管以及注射器，微流控芯片上开设有外置压力源的通孔结构，蠕动管的一端与通孔结构连接，蠕动管的另一端与微型塑料接管相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化生乳体细胞计数便携式平台，其特征在于，其包括：外壳、微流控芯片和位于外壳表面的显示屏，所述外壳内设置有：CCD相机、集成控制板、光源、放大透镜组、滤光片和二向色镜，所述放大透镜组包括第一放大透镜和第二放大透镜，所述滤光片包括激发滤光片和发射滤光片；所述外壳开设有用于安装微流控芯片的插槽，且所述微流控芯片靠近所述外壳的底部安装，所述微流控芯片的光学检测区域上方安装有第一放大透镜，所述第一放大透镜的上方依次安装有二向色镜、激发滤光片和LED光源，且所述第一放大透镜、二向色镜、激发滤光片位于透射光路下，位于所述二向色镜的反射光路方向上依次设置有第二放大透镜、发射滤光片和CCD相机；所述CCD相机与所述显示屏通信连接，且所述集成控制板控制CCD相机、数据处理和生乳体细胞计数软件运行。2.根据权利要求1所述的一体化生乳体细胞计数便携式平台，其特征在于，所述二向色镜对520
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550nm波段波长的光沿透射光路透过，所述二向色镜对580
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700nm波长的光沿反射光路反射。3.根据权利要求1所述的一体化生乳体细胞计数便携式平台，其特征在于，所述二向色镜与来袭光线呈45
°
夹角。4.根据权利要求1所述的一体化生乳体细胞计数便携式平台，其特征在于，所述微流控芯片的微流控流道具有特斯拉阀回路结构；所述特斯拉阀回路结构包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元组，所述特斯拉阀单元组包括至少一个特斯拉阀单元。5.根据权利要求4所述的一体化生乳体细胞计数便携式平台，其特征在于，所述特斯拉阀回路结构预埋有生乳体细胞荧光染色的荧光染色剂和细胞通透剂；所述微流控芯片包括芯片本体、蠕动管、微型塑料接管以及注射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱亮，孙小云，王宪华，
申请(专利权)人：北京贝泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：