[發(fā)明專利]一種微粒子色度自動(dòng)聚類分析系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710368575.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107103604B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣天倫;王侃;陳良一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶天之助生物科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T7/187;G06T7/62;G06K9/62;G01N15/00;G01N15/10
• 代理公司: 重慶信航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

一種微粒子色度自動(dòng)聚類分析系統(tǒng)，包括大面積彩色微粒子平面圖像采集系統(tǒng)，及微粒子色度聚類計(jì)數(shù)系統(tǒng)；大面積彩色微粒子平面圖像采集系統(tǒng)，包括大視場(chǎng)顯微系統(tǒng)、大靶面相機(jī)；大視場(chǎng)顯微系統(tǒng)將大面積彩色微粒子成像于大靶面相機(jī)的圖像傳感器，大靶面相機(jī)將圖像傳感器接收的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)圖像；微粒子色度聚類計(jì)數(shù)系統(tǒng)對(duì)前述圖像進(jìn)行微粒子圖像分割、色度識(shí)別并依據(jù)微粒子的色度進(jìn)行聚類統(tǒng)計(jì)，輸出大面積內(nèi)彩色微粒子的統(tǒng)計(jì)信息供分析使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物微粒子檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種微粒子色度自動(dòng)聚類分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

生物微粒子分析是二十一世紀(jì)興起的多學(xué)科交叉的新型檢測(cè)技術(shù)，利用熒光、生物素或其他方法標(biāo)記固定在生物芯片上的DNA、RNA、抗原、抗體等。通常微粒子(如細(xì)胞、細(xì)菌)直徑在微米級(jí)，可基于彩色微球激發(fā)熒光來(lái)完成微米級(jí)粒子的生物標(biāo)識(shí)。通過(guò)一次檢測(cè)可同時(shí)測(cè)定多種生物信息，具備高通量及并行檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，大大節(jié)省試劑和人工，提高了效率。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)微粒子檢測(cè)設(shè)備也不斷出現(xiàn)，儀器和試劑的結(jié)合使得大量信息可以用儀器來(lái)判讀，通過(guò)軟件分析可以輕松解決。

然而，目前大多數(shù)生物微粒子分析設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的高通量快速檢測(cè)，存在以下不足之處：(1)視場(chǎng)小。專利：(200510063208.9)提出了一種微陣列芯片檢測(cè)系統(tǒng)，其視場(chǎng)達(dá)到2mm。根本無(wú)法完成微板型生物芯片(384孔板)中每個(gè)孔標(biāo)記熒光信息的一次完全檢測(cè)，需要通過(guò)圖像拼接完成，檢測(cè)速度慢；(2)細(xì)胞檢測(cè)分辨率低，無(wú)法完成細(xì)胞信息的精細(xì)化檢測(cè)；(3)熒光成像光譜范圍較窄，熒光通道數(shù)少，檢測(cè)能力弱。專利：(201610262872.4)提出了一種激光誘導(dǎo)與CCD采集的生物芯片檢測(cè)方法，其采用固定激光器激發(fā)只能檢測(cè)對(duì)應(yīng)種類的熒光染料，如果需要檢測(cè)其它的熒光染料，則需要更換激光器，代價(jià)昂貴，并且激光器受激光離散性及中心頻率的限制，只能有幾種熒光染料能用，對(duì)完成細(xì)胞的高通量檢測(cè)有一定限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具備大視場(chǎng)高分辨率寬光譜成像的微粒子色度自動(dòng)聚類分析系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種微粒子色度自動(dòng)聚類分析系統(tǒng)，其特征在于：包括大面積彩色微粒子平面圖像采集系統(tǒng)，及微粒子色度聚類計(jì)數(shù)系統(tǒng)；所述大面積彩色微粒子平面圖像采集系統(tǒng)，包括大視場(chǎng)顯微系統(tǒng)、大靶面相機(jī)；大視場(chǎng)顯微系統(tǒng)和大靶面相機(jī)有機(jī)集成，所述大視場(chǎng)顯微系統(tǒng)將大面積彩色微粒子成像于大靶面相機(jī)的圖像傳感器，大靶面相機(jī)將圖像傳感器接收的光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)圖像，實(shí)現(xiàn)物方視場(chǎng)直徑6.36mm面積范圍內(nèi)所有彩色微粒子在對(duì)角線尺寸為32.36mm的大靶面相機(jī)上成像，系統(tǒng)光學(xué)分辨率達(dá)到3μm。微粒子色度聚類計(jì)數(shù)系統(tǒng)對(duì)前述圖像進(jìn)行微粒子圖像分割、色度識(shí)別并依據(jù)微粒子的色度進(jìn)行聚類統(tǒng)計(jì)，輸出大面積內(nèi)彩色微粒子的統(tǒng)計(jì)信息供分析使用。

所述的大面積彩色微粒子平面圖像采集系統(tǒng)，采集面積不小于1000000μm²，微粒子粒徑不大于100μm；所包括的大視場(chǎng)顯微系統(tǒng)，其物方視場(chǎng)不小于1000000μm²；所包括的大靶面相機(jī)成像靶面對(duì)角線尺寸不小于25400μm。

所述的大面積彩色微粒子平面圖像采集系統(tǒng)，還包括自動(dòng)對(duì)焦機(jī)構(gòu)，達(dá)到彩色微粒子快速精確對(duì)焦成像效果。通過(guò)控制Z軸電機(jī)帶動(dòng)成像物鏡上下運(yùn)動(dòng)，改變物距實(shí)時(shí)成像，提取計(jì)算機(jī)圖像有效區(qū)域和對(duì)焦窗口，轉(zhuǎn)換成灰度圖像，再通過(guò)中值濾波去噪及圖像銳化增強(qiáng)處理；將對(duì)焦區(qū)域內(nèi)微粒子邊緣灰度梯度值作為清晰度計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)；先用Z軸電機(jī)大步長(zhǎng)搜索得出整個(gè)行程內(nèi)對(duì)焦評(píng)價(jià)函數(shù)值的最大值，搜索清晰度是否為最大值，是，則確定最佳對(duì)焦范圍，再進(jìn)行小步長(zhǎng)搜索，確定清晰度值是否最大，是，則完成對(duì)焦。

所述的大面積彩色微粒子平面圖像采集系統(tǒng)，還包括樣品自動(dòng)掃描機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制X/Y軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)陣列式樣品檢測(cè)池的圖像掃描采集，達(dá)到微粒子高標(biāo)本快速檢測(cè)的效果。