[發明專利]基于dPCR的新型全自動熒光信號采集分析方法

有效

• 申請號: 201710789184.8
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107723344B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 帕維爾·諾伊茨爾;李樺楠;徐穎;張浩卿
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C12Q1/686
• 分類號: C12Q1/686;G01N21/64
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

本發明屬于圖像處理領域，特別是一種基于dPCR(digital Polymerase Chain Reaction數字聚合酶鏈式反應)的新型全自動熒光信號采集分析方法。該方法利用圖像區域劃分——圖像拼接——信號采集與分析的思想來提取并分析熒光信號。該方法首次以工程化的方式將熒光信號采集分析方法應用于dPCR后期的結果檢測，通過合理的設計使整個系統實現了全自動化，避免了人工干涉例如手動標記、逐行掃描等等所產生的測量誤差，準確性好，操作控制方便，有效提高了系統的檢測精度和檢測效率，通過拼接步驟可以將所采集的零散圖像完美拼接成設計時的原圖像大小，高度還原原圖，方便后期對熒光信號的分析與檢測，提高了檢測的精確度。

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，特別是一種基于dPCR(digital Polymerase ChainReaction數字聚合酶鏈式反應)的新型全自動熒光信號采集分析方法。

背景技術

dPCR技術的概念從提出到現在，在短短不到二十年的時間里有了飛速的發展。這項技術在生物體體外對基因進行擴增，是用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術。目前，dPCR技術作為靶基因的絕對定量化檢測、轉基因檢測、基因缺陷篩查、癌癥預防、基因突變檢測等應用的有力工具，在生物醫學以及精準醫療方面有著極其廣泛的應用。但是現在大多數研究集中在針對dPCR芯片本身進行優化與改善，而對于整個dPCR系統中后期熒光信號檢測的問題卻成為這一重大研究的“灰區”。

經過對現有文獻資料的檢索發現，文獻[1](Qiangyuan Zhu,Lin Qin and et al,Digital PCR on an integrated self-priming compartmentalization chip,Lab Chip,Lab Chip,2014,1176:1185)曾提到浙江大學的Qiangyuan Zhu等人設計了一種用PDMS制作，真空封裝的無閥，無泵的微芯片式dPCR，并對其進行實驗驗證，但是文章在陽性反應計數，樣品的均勻性以及重復性上并未做進一步討論。

文獻[2](Heyries K.A.et al.,Megapixel digital PCR,Nature Methods,2011,8(8):649:651)曾提到過對熱循環反應結束后熒光信號的采集與分析的說明。該文獻對dPCR芯片進行區域劃分，通過手動標記來進行區域識別，然后以0.5pixels/μm的精度對所劃分區域進行逐行掃描，并統計熒光強度。雖然得到了最終結果，但是手動標記增加了操作的復雜性，不利于系統的集成化發展，而且逐行掃描降低了檢測效率。

后期熒光信號采集與分析的過程決定著系統的檢測精度，甚至整個反應過程的成敗，由于現有技術中針對dPCR系統的熒光信號采集與分析算法極少，而且共聚焦顯微鏡的物鏡范圍無法覆蓋整個芯片，所以這就限制了整個dPCR系統的高效化和集成化的發展，因此在PCR反應結束后對熒光信號的采集與分析做到自動化與快速高效化是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明針對現有dPCR技術的研究中所存在的缺陷，提出一種基于dPCR的新型全自動熒光信號采集分析方法，利用圖像區域劃分——圖像拼接——信號采集與分析的思想來提取并分析熒光信號，實現全自動化，避免雜散光信號的干擾，不僅提高了檢測結果的精確度和檢測效率，而且為dPCR技術的高效化和集成化發展提供了思路。

本發明實現上述目的的技術方案是，一種基于dPCR的新型全自動熒光信號采集分析方法，其創新點在于：該方法的步驟如下：