[發明專利]一種基于細胞朝向的定量去核方法

有效

• 申請號: 202010861832.8
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111944852B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 趙啟立;趙新;邱金禹;孫明竹;韓宇;賈祎晴
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C12N15/877
• 分類號: C12N15/877;C12N5/075;G06F30/23
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

1.一種基于細胞朝向的定量去核方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，通過對細胞核抽取過程進行有限元建模，獲得微針針管周圍不同潛在細胞核位置處在細胞核抽取過程中完成去核所需胞質去除量的分布，并確定以較少胞質去除量完成去核的細胞核相對微針的位置范圍；

所述較少胞質去除量為小于或等于胞質體積10%的胞質去除量；

所述去核所需胞質去除量通過以下公式，計算得到：

V=d_N*S

其中，V為去核操作所需的胞質去除量，d_N為細胞核中心越過微針斜口區域之前移動的距離，S為微針的斜口面積；

S2，在離線條件下，對熒光染色細胞核進行三維定位，并與在明場下確定的極體三維位置進行對比，獲得細胞核相對于極體的三維分布范圍；

對所述極體進行三維定位時，極體的深度由焦平面的高度確定，極體的水平位置由極體的輪廓中心確定，所述極體的輪廓由極體輪廓檢測算法獲得；對所述熒光染色細胞核進行三維定位時，細胞核的深度位置通過細胞核自動聚焦方法確定，聚焦過程中實時計算熒光場中細胞核輪廓面積，輪廓面積的極小值對應的深度位置即為細胞核的深度位置，細胞核的水平位置由聚焦時熒光下細胞核輪廓中心確定，細胞核相對極體的分布通過高次曲面擬合確定；

所述焦平面的高度由胞質輪廓區域的聚焦測度F的極大值確定，所述聚焦測度F計算公式如下：

其中，μ為胞質輪廓區域的平均灰度值，N為胞質輪廓區域的像素數量，I(x, y)為坐標(x, y)處像素的灰度值；

S3，利用幾何關系計算得到胞質去除量較少時，極體在焦平面上的點位角θ，并將該焦平面上的極體點位作為細胞去核過程中細胞的朝向；

胞質去除量較少時，所述極體在焦平面上的點位角θ，通過以下公式計算得到：

其中，d為微針直徑，R_C為胞質半徑，d_NP為極體到細胞核分布中心的距離，R_E為細胞核相對極體三維分布區域的赤道半徑，α_M為裕度角，所述裕度角α_M的范圍為10°-15°；

S4，撥動細胞將極體轉動到所述焦平面上設定點位，定量控制胞質去除量進行細胞去核。

2.根據權利要求1所述的基于細胞朝向的定量去核方法，其特征在于，步驟S4中，所述胞質去除量通過PID控制器根據設定胞質去除量和檢測胞質去除量的差值，調節微針管內氣壓實現，所述設定胞質去除量小于或等于胞質體積V_C的10%，所述胞質體積，R_C為胞質半徑；在去核過程中，微管內胞質去除量按照標定的微針內徑與通過輪廓檢測獲得的管內胞質輪廓擬合外界梯形的頂邊與底邊長度和高度，按照圓臺體積公式計算得到。