[發明專利]一種微反應腔陣列式芯片的全自動快速熒光分析方法

有效

• 申請號: 201711369695.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107884380B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 李樺楠;帕維爾·諾伊茨爾;徐穎;張浩卿
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

本發明屬于微流控圖像處理領域，特別是一種微反應腔陣列式芯片的全自動快速熒光分析方法。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，拼接圖片時，先將第一行第二行圖片拼接起來，然后將第三行圖片拼接起來，再與第一二行所拼接成的圖片拼接，再進行下一行的拼接，提高了后期熒光檢測準確率；該方法實現了微反應腔陣列式芯片的全自動快速熒光分析過程中的全自動化，并且快速提取微反應腔陣列式芯片上的熒光信息，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，而且為整個系統的快速化、高效化、集成化發展提供了思路。

技術領域

本發明屬于微流控圖像處理領域，特別是一種微反應腔陣列式芯片的全自動快速熒光分析方法。

背景技術

熒光信號的檢測和微流體芯片的結合已經成為諸多跨學科領域交叉解決問題的典型事件，將生物信息轉化成可分析的熒光信號已廣泛應用在多個領域，以數字PCR為例：數字PCR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。整體來說，數字PCR技術包括前期擴增和后期檢測兩大部分。我們觀察到，數字PCR技術的研究并沒有全方面的展開，多數研究集中在芯片本身的優化和改善，但對于整個數字PCR系統中的后期熒光檢測問題卻幾乎無人問津。

文獻[1](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，但是每一塊區域的邊緣都忽略了。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。

申請號為201710789184.8的專利提出了一種基于dPCR的新型全自動熒光信號采集分析方法，該專利對dPCR芯片進行分區域采集圖片，自動識別拼接并統計熒光強度的方法，實現了全自動化，但是采集圖片過程中每一步做到理論位置與實際位置重合，耗時長；自動識別拼接時采用先行后列的方式，將行與行之間的圖片單獨分隔開；在提取熒光強度時首先根據設計尺寸建立了一個同樣的矩陣，其次根據一一對應關系提取照片上相應位置的數據。

對于類似于數字PCR這樣的反應來說，是一個終端檢測的過程，因此后期熒光檢測的速度與準確性會決定整個系統的精度，甚至整個反應過程的成敗，由于現有技術中針對微反應腔陣列式芯片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系統的高效化和集成化的發展，因此在微反應腔陣列式芯片上對熒光信號的采集與分析做到快速高效化是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明針對現有技術研究中所存在的缺陷，提出一種微反應腔陣列式芯片的全自動快速熒光分析方法，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，并且快速提取微反應腔陣列式芯片上的熒光信息，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，而且為整個系統的快速化、高效化、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，一種微反應腔陣列式芯片的全自動快速熒光分析方法，步驟如下：