[發明專利]基于光片照明與鞘流技術的免標記微流控細胞儀及方法

有效

• 申請號: 201810183035.1
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108444897B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 蘇絢濤;林梅愛
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種基于光片照明與鞘流技術的免標記微流控細胞儀的工作方法，其特征在于，包括光片照明及其厚度測量、水動力聚焦及其鞘流效果測量、鞘流作用下的樣本流速測量、流動樣品的二維光散射成像檢測與測量步驟：

(1)光片照明及其厚度測量：

取方形毛細玻璃管，吸取設定量配置好的熒光溶液，并將承載溶液的玻璃管固定在載物臺上；啟動激光光束整形模塊產生激光光片，光片入射到承載熒光溶液的玻璃管上，并且束腰位置處于探測物鏡中心，調整物鏡，直到光片輪廓清晰；在CMOS傳感器前增加波長濾光片，濾除激發光波長，檢測熒光溶液的發射波長，啟動CMOS傳感器，記錄光片在玻璃管中的傳播輪廓；通過垂直掃描圖像中光片的束腰，測量光片厚度；

(2)水動力聚焦及其鞘流效果測量：

選擇不同管徑的玻璃管作為微流通道，構建鞘流流動室；配置熒光溶液作為樣本液，純水作為鞘液，啟動鞘流發生控制模塊；啟動激光光束整形模塊，調整照明光片位置，使光片能夠與鞘流中聚焦的樣本流耦合并激發熒光溶液發射熒光；啟動成像采集模塊，調整成像物鏡，使物鏡的聚焦平面處于聚焦的樣本流上，并出現清晰的樣本流輪廓，觸發CMOS傳感器，記錄微流通道中形成鞘流的情況；測量鞘流聚焦作用下樣本溶液的寬度，分析樣本溶液的寬度隨鞘液和樣本液的驅動流速變化；

(3)鞘流作用下的樣本流速測量：

配置微球測試溶液，取設定量溶液作為樣本液，純水作為鞘液，啟動鞘流發生控制模塊，啟動激光光束整形模塊，啟動成像采集模塊，調整成像物鏡，出現清晰的光散射微球，啟動CMOS傳感器，以視頻形式記錄微球的流動情況；統計多個微球的流速，求得平均速度作為該鞘流作用下的樣本流速；

(4)流動樣品的二維光散射成像檢測與測量：

(a)配置待測樣品溶液作為樣本液，純水或PBS緩沖液作為鞘液，啟動鞘流發生控制模塊；

(b)啟動光束整形光路產生激光光片；

(c)啟動成像采集模塊，調整成像物鏡，使物鏡的聚焦平面處于聚焦的樣本流上，并出現清晰的待測樣品輪廓，再調整物鏡，使之處于離焦模式，物鏡收集來自于待測樣品分布于空間的散射光，觸發CMOS傳感器，物鏡收集的散射光投射到探測器的平面上，傳感器芯片捕獲快速流動通過檢測窗口時的樣本二維光散射圖像，視頻記錄光散射圖像結果；

(d)將捕獲的二維光散射視頻結果輸入至圖像處理系統進行圖像處理和分析；

將捕獲的二維光散射視頻結果輸入至圖像處理系統進行圖像處理和分析，以及基于歐氏距離的相似度匹配二維光散射顆粒尺寸鑒別方法，具體為：

1)、根據米氏理論，模擬散射體的二維光散射，建立模擬數據庫，并得到模擬圖像的像素分布矩陣；

2)、對實驗得到后的圖像進行歸一化、行灰度轉換和水平灰度掃描，得到實驗圖像的像素分布矩陣；

3)、實驗圖像的像素分布矩陣與模擬圖像的像素矩陣進行基于歐氏距離的相似度計算，得到歐氏距離值結果矩陣；

4)、求得歐氏距離值結果矩陣最小值，得到待測樣品散射圖樣與模擬數據庫最匹配的結果，該模擬散射體對應的模擬散射參數就是待測樣品的粒徑、折射率參數信息。

2.根據權利要求1所述的基于光片照明與鞘流技術的免標記微流控細胞儀的工作方法，其特征在于，采用基于光片照明與鞘流技術的免標記微流控細胞儀，免標記微流控細胞儀包括：

激光光束整形模塊、鞘流發生控制模塊、成像采集模塊和圖像處理系統；

所述激光光束整形模塊產生激光光片入射到所述鞘流發生控制模塊，所述鞘流發生控制模塊通過水動力聚焦控制鞘流，激光光片與鞘流作用下的聚焦樣品流耦合，樣品流中快速流動的待測顆粒或者細胞被激發并產生光散射，通過所述成像采集模塊捕獲待測顆粒或者細胞的二維光散射圖像，并輸送至所述圖像處理系統進行數據分析和結果輸出。

3.根據權利要求2所述的基于光片照明與鞘流技術的免標記微流控細胞儀的工作方法，其特征在于，

所述激光光束整形模塊包括：依次設置的激光光源，準直透鏡，光束擴束器，柱面透鏡組和機械狹縫；

所述激光光源產生單色紡錘形光束，經過準直透鏡后的激光束投射到光束擴束器上，然后通過柱面透鏡進行光束整形，形成激光光片，光片寬度由機械狹縫控制。