[發明專利]一種陣列式微流控芯片的熒光采集分析方法

有效

• 申請號: 201711369712.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108181478B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 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: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

1.一種陣列式微流控芯片的熒光采集分析方法，其特征在于：該方法的步驟如下：

步驟1：陣列式微流控芯片的制作；陣列式微流控芯片為利用微納米加工技術制作出的帶有十字標記的微孔型芯片，其整體尺寸為N*N㎜，區域A為微反應腔的部分，邊緣尺寸為M*M㎜，區域A分為T塊，分別用A1、A2、……、AT表示，T塊Ai結構大小完全相同，Ai大小為m*n，并且相鄰兩塊之間的間隔為1～22μm之間，在芯片邊緣和微反應腔A邊緣構成的環形區域內有六個特殊的十字標記P1，P2，P3，P4，P5，P6，規定芯片上與P1最接近的頂點為坐標原點，P1、P2中心點連線并指向P2的方向為x正方向，P1、P5中心點連線并指向P5的方向為y正方向，設P1的中心坐標為P1(a,b)，0a,b(N-M)/2，其他五點的中心坐標分別為P2(N-a,b)，P3(a，N/2)，P4(N-a，N/2)，P5(a，N-b)，P6(N-a，N-b)；該六個十字標記的中心所構成的矩形區域的大小為(N-2a)*(N-2a)；

步驟2：從芯片的四個頂點中任選一個作為初始頂點，與該初始頂點最相近的一個十字標記記為Mz，z的取值為1,2,5,6，將含有該完整十字標記Mz的部分作為第一張圖片，該圖片的位置即當前位置，當前位置坐標由初始頂點坐標來表示；

步驟3：初始化當前位置為初始位置，初始位置坐標由當前位置坐標表示，該步驟由以下子步驟實現：

子步驟1：從初始位置開始，可編程微動控制平臺向x正方向移動(N-2*a)距離，得到包含第二個十字標記的圖片M2，返回初始位置；

子步驟2：可編程微動控制平臺向y正方向移動(N-2*a)/2距離，得到包含第三個十字標記的圖片M3，再向x正方向移動(N-2*a)距離，得到包含第四個十字標記的圖片M4，再向x負方向移動(N-2*a)距離；

子步驟3：可編程微動控制平臺向y正方向移動(N-2*a)/2距離，得到包含第五個十字標記的圖片M5，再向x正方向移動(N-2*a)距離，得到包含第六個十字標記的圖片M6；

步驟4：利用canny算子尋找十字標記的邊緣，通過霍夫轉換檢測并畫出相關直線，從而得到Mi中十字標記的四條邊緣直線，記為li1，li2，li3，li4；最后根據解析幾何的算法計算出四條直線的四個交叉點，記為vi1，vi2，vi3，vi4，從而得到六個標記的中心坐標，記為c1(Xc1，Yc1)，c2(Xc2，Yc2)，c3(Xc3，Yc3)，c4(Xc4，Yc4)，c5(Xc5，Yc5)，c6(Xc6，Yc6)，計算Xc2＝Xc2+(N-2*a)，Yc3＝Yc3+(N-2*a)/2，Xc4＝Xc4+(N-2*a)，Yc4＝Yc4+(N-2*a)/2，Yc5＝Yc5+(N-2*a)，Xc6＝Xc6+(N-2*a)，Yc6＝Yc6+(N-2*a)，從而，六個十字標記在整張圖片上的坐標為c1(Xc1，Yc1)，c2(Xc2，Yc2)，c3(Xc3，Yc3)，c4(Xc4，Yc4)，c5(Xc5，Yc5)，c6(Xc6，Yc6)；

步驟5：由tan^-1((Ycj-Yci)/(Xcj-Xci))(j＝2,4,6；i＝1,3,5)計算水平方向上c1和c2、c3和c4、c5和c6的相對偏轉角度并記為α1、α2、α3，由tan^-1((Xcj-Xci)/(Ycj-Yci))，j＝3,4,5，6；i＝1,2，3，4，計算豎直方向上c1和c3、c1和c5、c3和c5、c2和c4、c2和c6、c4和c6的相對偏轉角度并記為α4、α5、α6、α7、α8、α9，分別取其平均值，即α_x＝(α1+α2+α3)/3，α_y＝(α4+α5+α6+α7+α8+α9)/6，α_x和α_y即為圖片在水平方向和豎直方向上的偏轉角度，取α＝(α_x+α_y)/2，則α即為圖片的偏轉角度，根據Yc1-Yc2與零的關系確定圖片的偏轉方向；

步驟6：采集區域A的所述T個部分，得到T張圖片，分別記為A11、A22、……、ATT；

步驟7：根據步驟5所得到的圖片的偏轉角度及偏轉方向，將圖片A_ii，i＝1,2,……,T，順時針或逆時針方向旋轉角度α，并重新記為A_ii；

步驟8：在圖片A_ii上，i＝1,2,……,T，根據設計尺寸，第一個微反應腔的圓心坐標為基點坐標，記為(0,0)，然后以第i個微反應腔的圓心為中心坐標，i＝1,2，……，n-1，n，n為微反應腔的總數目，作直徑為d的圓，記為圓CEi，圓CEi的位置即為圖片A_ii上第i個微反應腔的位置，將包括邊緣的圓CEi內所有點的值設置為i，其余值均設置為0，建立m*n的矩陣B，設矩陣B中數據i的位置為b1行b2列，則提取圖片A_ii中b1行b2列的數據fiz，計算fiz的總和，并記為Fi；尋找Fi的最大值Fmax，計算fi＝Fi/Fmax，則fi即為芯片上第i個微反應腔的相對熒光強度，統計相同fi的個數并記為Numi，最后，將T個A_ii圖片上統計的結果綜合起來，得到最終的實驗結果，實驗結果由熒光強度fi及其個數Numi表示。