專利名稱：粒子分析儀、恒溫反應系統及方法
粒子分析儀、恒溫反應系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種粒子分析儀，尤其涉及粒子分析儀的試劑的恒溫反應系統及方法。
背景技術：
目前常見的粒子分析儀(例如細胞分析儀)是基于流式細胞檢測技術來對粒子進 行分類統計的，以血液細胞分析儀為例，此血液細胞分析儀中，在血液進入流動室通過流式 細胞技術檢測前需和試劑進行恒溫條件下的反應，其中有一種試劑為熒光染料，用于對血 細胞進行染色，在檢測中通過光學探測系統探測出熒光信號以便確定細胞核酸量。但這種 熒光染料對于溫度比較敏感，一般熒光物質的溶液隨著溫度的降低而熒光效率增強，熒光強度增加。當溫度上升時熒光強度下降，主要原因是分子內部能量的轉換作用隨溫度的升 高而加快，同時激發分子和溶劑分子之間發生某些可逆的光化學反應。因此要使熒光信號 穩定，在熒光染料和血細胞反應時必須進行恒溫控制。現有技術中雖然有在反應池中對熒 光染料和血細胞反應時進行恒溫控制，但最終的測試結果在準確性方面仍有待改進。
發明內容本發明要解決的主要技術問題是，提供一種粒子分析儀、恒溫反應系統及方法，通 過對進入反應池前的熒光染料采取改進措施，減少環境溫度對測量結果的影響，提高測量 結果的準確性和穩定性。根據本發明的一方面，提供一種恒溫反應系統，包括用于為反應物提供反應場所 的反應池；用于將熒光染料輸送到反應池的染料管，所述染料管的一端與反應池連通，將染 料送進反應池內部；恒溫控制裝置，所述恒溫控制裝置、反應池和染料管經配置使所述恒溫 控制裝置控制所述反應池和染料管的溫度為設定溫度。根據本發明的另一方面，提供一種恒溫反應方法，包括對進入反應池之前的熒光 染料進行恒溫控制的步驟。根據本發明的再一方面，提供一種粒子分析儀，包括流動室及上述恒溫反應系統， 所述恒溫反應系統的輸出口與流動室的入口連通，用于將被檢測物輸送到流動室。本發明的有益效果是本發明不但對反應池按照設定溫度進行恒溫控制，盡量使 反應池內的反應物在設定溫度下進行反應，還對進入反應池前的熒光染料按照設定溫度進 行恒溫控制，從而延長了染料的加熱或降溫時間，使染料的溫度更趨近于設定的溫度，降低 了環境溫度對染料的影響，最終使測量結果的準確性和穩定性得以提高。
圖1為對進入反應池前的染料沒有進行溫控的散點圖；圖2為對進入反應池前的染料進行溫控后的散點圖；圖3為本發明一種實施例中恒溫反應系統的結構示意圖4為一種實施例中恒溫控制裝置電路示意圖；圖5為一種實施例中恒溫控制裝置控制原理圖；圖6為本發明另一種實施例中的恒溫反應系統的結構示意圖之一；圖7為本發明另一種實施例中的恒溫反應系統的結構示意圖之二 ；圖8為本發明另一種實施例中染料管和染料壓環的配合結構示意圖。
具體實施方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。在一種實施例中，恒溫反應系統包括反應池、染料管和恒溫控制裝置，反應池為反應物(例如試劑和血細胞)提供恒溫反應場所，一般包括主板和孵育池，孵育池是位于主板 內部，例如將獨立的孵育池安裝在主板的空腔內或者主板空腔直接作為孵育池，孵育池可以有一個或多個，孵育池可以為柱狀、球狀或橢球狀。主板主要用于為反應物的反應提供恒 溫環境，孵育池為反應物提供反應場所；染料管用于輸送熒光染料，其一端與反應池連通， 用于將染料輸送到反應池內，具體可通過穿過主板的管道使染料流入至少一個孵育池內與 其它反應物(例如其它試劑或血液)進行混合、反應；恒溫控制裝置用于控制溫度，通過將 恒溫控制裝置、反應池和染料管進行配置，以使恒溫控制裝置控制反應池和染料管的溫度 為設定溫度。本實施例中，不但對反應池按照設定溫度進行恒溫控制，盡量使反應池內的反應 物在設定溫度下進行反應，還對進入反應池前的熒光染料(即染料管中的染料)按照設定 溫度進行恒溫控制，從而得到了以下效果延長了染料的加熱或降溫時間，使染料的溫度更 趨近于設定的溫度，從而降低了環境溫度對染料的影響，最終使測量結果的準確性和穩定 性得以提高。溫控效果可以參看圖1和圖2，其中橫坐標為側散方向，縱坐標為熒光方向，側 散反映細胞的復雜程度，熒光反映細胞核酸量。圖1為染料進入反應池前無溫控措施所測 得同一支血的散點圖，左右兩個圖的環境溫度不同，右圖的環境溫度高于左圖的環境溫度， 因染料進入反應池前無溫控措施，所以其溫度會受到環境溫度的影響，由圖1知熒光方向 隨反應池前染料溫度的上升而下降。圖2為染料進入反應池前有溫控措施所測得同一支血 的散點圖，左右兩個圖的環境溫度不同，右圖的環境溫度高于左圖的環境溫度，因染料進入 反應池前有溫控措施，所以其溫度受環境溫度的影響減小，從而減小熒光方向因反應池前 染料溫度的變化而產生的變化量。對進入反應池前的染料進行恒溫控制時，可以采用一個獨立的恒溫控制裝置控制 染料管的溫度為設定溫度，再采用另一獨立的恒溫控制裝置控制反應池的溫度為設定溫 度，即恒溫控制裝置包括第一恒溫控制裝置和第二恒溫控制裝置，第一恒溫控制裝置用于 控制反應池的溫度，第二恒溫控制裝置用于控制染料管的溫度。對進入反應池前的染料進行恒溫控制時，也可以采用同一套恒溫控制裝置控制進入反應池之前的熒光染料(即染料管)和反應池的溫度為設定溫度。下面以采用同一套恒溫控制裝置對染料管和反應池進行溫控為例進行說明。請參考圖3，在一種具體的實施例中，恒溫控制裝置控制反應池的溫度為設定溫 度；并使用于輸送熒光染料到反應池的染料管與反應池之間進行熱交換。反應池包括主板 1和位于主板1內的至少一個孵育池3，試劑通過穿過主板1的管道13進入孵育池并通過穿過主板1的管道14輸出。對于血液細胞分析儀，反應池為試劑和血細胞的反應提供恒溫反 應環境，因此必須對反應池進行恒溫控制。本實施例中，恒溫控制裝置包括溫度控制電路、 溫度傳感器和變溫器，如圖4所示，溫度傳感器8和變溫器5、6分別和溫度控制電路10相 連，溫度傳感器8安裝在主板1上，例如可貼附在主板1的外壁或插入主板1的內部，用于 感應反應池的溫度，溫度控制電路10響應溫度傳感器8的輸出，控制變溫器5、6的電功率， 使變溫器5、6改變溫度，溫度開關9用于過溫保護，當溫度高于或低于某溫度閾值時，控制 變溫器5、6通電或斷電，從而使其達到設定溫度。在圖3所示的實施例中，變溫器5、6與反 應池的主板1接觸并與主板1之間進行熱交換，再使染料管與反應池接觸并使染料管中的 染料與反應池之間進行熱交換，從而達到染料管與反應池共用同一套恒溫控制裝置。例如 在主板1中開設通孔，染料管插入通孔內，然后再通過進入孵育池的管道進入孵育池，從而 使染料和反應池之間進行熱交換，實現對進入反應池之前的染料的恒溫控制。為延長染料 的溫控時間，可使通孔為曲線狀，增加染料流經的路程。如圖5所示為第一恒溫控制裝置的溫控原理，采用PID閉環控制方式，將目標溫度 與從溫度傳感器從被控對象11獲得的實際溫度值作為增量式PID控制器12的輸入，經過 控制器12解算獲得相對于目前實際溫度控制增量。將溫度控制轉化為加熱時間控制，最終 實現對被控對象11的溫度閉環控制。使染料管與反應池接觸并使染料與反應池之間進行熱交換的另一種實施例如圖 6、7所示，主板1的外壁向內設有凹槽15，凹槽15的一端延伸到所述主板1外壁的邊緣，另 一端延伸到染料管4與孵育池的連通處，染料管4從主板1外壁的邊緣的凹槽15進入，容 納于所述凹槽15內，另一端從凹槽15內穿出并與連通孵育池的管道連接，使位于凹槽15 內的一段染料管4與主板1接觸，與主板之間進行熱量交換，從而使染料和反應池之間進行 熱交換，實現對進入反應池前的染料的恒溫控制。為延長染料的溫控時間，可使凹槽為曲線 狀，例如將凹槽制作成字母“U”或“R”狀，以增加染料流經的路程。在進一步改進的實施例 中，還包括用于將染料管4固定在凹槽內的壓環2，如圖6、7所示，染料管4經壓環2固定到 反應池主板1上，染料管4和孵育池3連通，壓環2內的染料管處在反應池溫度控制內。圖 8為染料管4穿過壓環2的圖示。由于壓環2除了固定染料管外，還起到了熱傳遞的作用 (例如，將反應池主板熱量傳遞到染料管以加熱染料)。因此可以采用具有較高導熱系數的 金屬材料，例如鋁、鋁合金、銅或銀。染料管與壓環、凹槽之間涂抹導熱材料，例如導熱硅脂， 增強它們之間的換熱能力。被加熱的染料體積V由染料管的截面積S和被固定在反應池主板上的染料管長度L決定的。關系式為V = SL。在恒溫反應系統中，體積為V的染料進入反應池主板上的染料管后，變溫器通過 反應池主板與染料之間進行熱交換。對染料管和反應池的溫度控制可以是通過加熱染料管和反應池使其達到設定溫 度，也可以是通過對染料管和反應池降溫使其達到設定溫度。因此上述實施例中，變溫器5、 6可以是加熱裝置，也可以是制冷裝置。加熱裝置可以貼附在主板表面的加熱片、加熱膜，或 加熱棒等。上述實施例中，反應池主板在溫控結構中主要傳遞熱量，因此可以采用具有較高 導熱系數的金屬材料，例如鋁、銅或銀。染料管也采用具有較高導熱系數的材料，以提高熱交換率。試劑和血細胞在恒溫的孵育池內反應，因此孵育池應具有較好的化學穩定性，可以選擇金屬、塑料、陶瓷等具有較高的化學穩定性材料，例如金屬方面可以用鈦、不銹鋼等。上述實施例中，反應池還可以采用一體式結構，即在主板中設置一個或多個空腔作為孵育池，在主板壁上開設不同的通孔供反應物輸入和輸出，例如將染料管的一端和染 料進料通孔連通，將染料輸送進孵育池，如圖3所示。在某些實施例中，為了進一步保持反應池的溫度，在主板的外側或加熱片、加熱膜 外側還包覆有隔熱層7，如圖3、7所示，隔熱層7用于阻礙反應池和外界的熱交換。例如將 隔熱層7粘接在反應池主板1的四周，包裹著加熱膜，降低了加熱膜向外界環境的散熱量， 提高了加熱效率，同時也降低了主板1向外界環境的散熱量。采用同一套恒溫控制裝置對染料管和反應池進行溫控的另外的實施例可以是恒 溫控制裝置包括溫度控制電路、溫度傳感器和恒溫箱，溫度傳感器和恒溫箱分別和溫度控 制電路相連，溫度控制電路響應溫度傳感器的輸出，控制恒溫箱改變溫度，并且將反應池和 染料管放置于恒溫箱內，恒溫箱可以是氣箱，以溫度比較均勻的空氣浴來控制反應池和染 料管的溫度；也可以是水箱，通過水浴實現對反應池和染料管的恒溫控制。本發明在染料從染料容器流出后到進入孵育池之前對染料進行恒溫控制，使染料 的溫度盡量接近設定溫度，減少環境溫度對染料的影響。可將上述任一種實施例應用于各種粒子分析儀中，包括細胞分析儀等。粒子分析 儀包括流動室和恒溫反應系統，恒溫反應系統的輸出口與流動室的入口連通，用于將被檢 測物輸送到流動室進行檢測。檢測結果輸出到處理器進行分析統計。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的 保護范圍。
權利要求
一種恒溫反應系統，其特征在于包括用于為反應物提供反應場所的反應池；用于將熒光染料輸送到反應池的染料管，所述染料管的一端與反應池連通；恒溫控制裝置，所述恒溫控制裝置、反應池和染料管經配置使所述恒溫控制裝置控制所述反應池和染料管的溫度為設定溫度。
2.如權利要求1所述的恒溫反應系統，其特征在于所述恒溫控制裝置包括溫度控制 電路、溫度傳感器和變溫器，所述溫度傳感器和變溫器分別和溫度控制電路相連，所述溫度 傳感器用于感應所述反應池的溫度，所述溫度控制電路響應溫度傳感器的輸出，控制變溫 器改變溫度，所述變溫器與所述反應池接觸并與反應池之間進行熱交換，所述染料管與反 應池接觸并使染料與反應池之間進行熱交換。
3.如權利要求2所述的恒溫反應系統，其特征在于所述反應池包括主板和位于主板 內部的至少一個孵育池，所述主板的外壁向內設有凹槽，所述染料管容納于所述凹槽內，所 述染料管的一端與孵育池連通。
4.如權利要求3所述的恒溫反應系統，其特征在于所述凹槽為曲線狀，所述凹槽的一 端延伸到所述主板的外壁的邊緣，另一端延伸到所述染料管與孵育池的連通處。
5.如權利要求3或4所述的恒溫反應系統，其特征在于還包括用于將所述染料管固 定在所述凹槽內的壓環。
6.如權利要求2所述的恒溫反應系統，其特征在于所述反應池包括主板和位于主板 內部的至少一個孵育池，在所述主板的板壁內開有通道，所述染料管容納于所述通道內，所 述染料管的一端與孵育池連通。
7.如權利要求1所述的恒溫反應系統，其特征在于所述恒溫控制裝置包括用于控制 所述反應池溫度的第一恒溫控制裝置和用于控制所述染料管溫度的第二恒溫控制裝置。
8.如權利要求1所述的恒溫反應系統，其特征在于所述恒溫控制裝置包括溫度控制 電路、溫度傳感器和恒溫箱，所述溫度傳感器和恒溫箱分別和溫度控制電路相連，所述溫度 控制電路響應溫度傳感器的輸出，控制恒溫箱改變溫度，所述反應池和染料管位于恒溫箱 內。
9. 一種恒溫反應方法，其特征在于包括對進入反應池之前的熒光染料進行恒溫控制 的步驟。
10.如權利要求9所述的恒溫反應方法，其特征在于對進入反應池之前的熒光染料進 行恒溫控制步驟包括采用獨立的恒溫控制裝置控制所述熒光染料的溫度為設定溫度；或采用同一恒溫控制裝置控制進入反應池之前的熒光染料和反應池的溫度為設定溫度。
11.如權利要求10所述的恒溫反應方法，其特征在于采用同一恒溫控制裝置控制進 入反應池之前的熒光染料和反應池的溫度為設定溫度步驟包括恒溫控制裝置控制所述反應池的溫度為設定溫度；使用于將熒光染料輸送到反應池的染料管與反應池之間進行熱交換。
12. —種粒子分析儀，包括流動室，其特征在于還包括如權利要求1至8中任一項所述 的恒溫反應系統，所述恒溫反應系統的輸出口與流動室的入口連通，用于將被檢測物輸送 到流動室。
全文摘要
本發明公開了一種恒溫反應系統，包括用于為反應物提供反應場所的反應池；用于輸送熒光染料的染料管，所述染料管的一端與反應池連通；恒溫控制裝置，所述恒溫控制裝置、反應池和染料管經配置使所述恒溫控制裝置控制所述反應池和染料管的溫度為設定溫度。本發明對進入反應池前的熒光染料按照設定溫度進行恒溫控制，從而延長了染料的加熱或降溫時間，使染料的溫度更趨近于設定的溫度，降低了對環境溫度對染料的影響，最終使測量結果的準確性和穩定性得以提高。
文檔編號G01N21/64GK101799467SQ20091010540
公開日2010年8月11日 申請日期2009年2月5日 優先權日2009年2月5日
發明者楚建軍, 郭文恒, 閆寶華 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司