[發(fā)明專利]微液滴觀測裝置及基于形狀匹配的微液滴圖像識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011067389.3
• 申請日: 2020-10-06
• 公開（公告）號: CN112304950A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇世圣;樊東東;夏雷;劉曉彬;郭永;楊文軍
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);新羿制造科技（北京）有限公司
• 主分類號: G01N21/85
• 分類號: G01N21/85;B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種微液滴觀測裝置及基于形狀匹配的微液滴圖像識別方法，其中微液滴觀測裝置，包括：微液滴生成裝置，用于生成微液滴；微液滴芯片，所述微液滴芯片上構(gòu)造有觀察腔，所述微液滴生成裝置生成的微液滴能夠通過相應(yīng)的微管道進(jìn)入所述觀察腔內(nèi)，垂直于所述微液滴的流動方向，所述微管道具有的寬度小于所述觀察腔具有的寬度；光學(xué)成像部件，用于對處于所述觀察腔中微液滴進(jìn)行成像為第一圖像。本發(fā)明微液滴觀測裝置及基于形狀匹配的微液滴圖像識別方法，微液滴在觀察腔內(nèi)流速降低，進(jìn)而能夠便于相機(jī)對觀察腔內(nèi)微液滴的清晰圖像的獲取，降低了對相機(jī)性能的要求，從而降低微液滴觀測裝置的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微液滴檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微液滴觀測裝置及基于形狀匹配的微液滴圖像識別方法。

背景技術(shù)

微液滴微流控(droplet-based microfluidics)是近年來在微流控芯片上發(fā)展起來的一種操控微小體積液體的技術(shù)平臺，其原理為：將兩種互不相溶的液體，示例性的，其中的一種為油相，另一種為水相，油相和水相同時進(jìn)入微通道后，在微通道的作用下，水相以微小體積單元的形式分布于油相中，形成一系列離散的微液滴。每個液滴作為一個微反應(yīng)器，完成一組化學(xué)或生物反應(yīng)。

對于大部分基于微液滴技術(shù)開發(fā)的生物化學(xué)應(yīng)用，微液滴的尺寸的單分散性對于反應(yīng)的一致性是十分重要的。而微液滴的單分散性又由微液滴生成過程所決定，因此對生成過程建立相應(yīng)的質(zhì)控環(huán)節(jié)，顯得尤為重要。

對微液滴的生成過程進(jìn)行明場成像是常用的微液滴質(zhì)控方法，依據(jù)獲得的圖形得到微液滴生成過程尺寸信息。但由于微液滴運(yùn)動速度快，常規(guī)相機(jī)無法捕捉到清晰的圖像，因此需要使用具有全局快門的高頻相機(jī)才可獲取清晰的圖像，而高性能相機(jī)往往價格也比較高。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種微液滴觀測裝置及基于形狀匹配的微液滴圖像識別方法，微液滴在觀察腔內(nèi)流速降低，進(jìn)而能夠便于相機(jī)對觀察腔內(nèi)微液滴的清晰圖像的獲取，降低了對相機(jī)性能的要求，從而降低微液滴觀測裝置的成本。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種微液滴觀測裝置，包括：

微液滴生成裝置，用于生成微液滴；

微液滴芯片，所述微液滴芯片上構(gòu)造有觀察腔，所述微液滴生成裝置生成的微液滴能夠通過相應(yīng)的微管道進(jìn)入所述觀察腔內(nèi)，垂直于所述微液滴的流動方向，所述微管道具有的寬度小于所述觀察腔具有的寬度；

光學(xué)成像部件，用于對處于所述觀察腔中微液滴進(jìn)行成像為第一圖像。

優(yōu)選地，垂直于所述微液滴的流動方向，所述觀察腔的高度為H，所述微液滴的直徑為D，1.2D≤H≤D；和/或，所述觀察腔平行于所述微液滴的流動方向鄰設(shè)多個。

優(yōu)選地，所述微液滴觀測裝置還包括微液滴收集裝置，所述微液滴收集裝置處于所述觀察腔中微液滴流動方向的下游。

優(yōu)選地，所述光學(xué)成像部件包括相機(jī)、白光源，所述相機(jī)與所述白光源分別處于所述微液滴芯片的相對兩側(cè)并與所述觀察腔的區(qū)域相對應(yīng)。

優(yōu)選地，所述微液滴觀測裝置還包括圖像處理及分析設(shè)備，其與所述相機(jī)之間通訊連接。

本發(fā)明還提供一種基于形狀匹配的微液滴圖像識別方法，用于對上述獲得的第一圖像進(jìn)行處理，包括如下步驟：

模板指定步驟，用于獲取目標(biāo)形狀的匹配模板；

目標(biāo)微液滴定位與統(tǒng)計步驟，采用所述匹配模板搜索識別所述第一圖像中與所述匹配模板形狀相匹配的微液滴。

優(yōu)選地，在模板指定步驟之前還包括：

匹配模板生成步驟，選中滿足預(yù)設(shè)目標(biāo)的單個微液滴圖像并進(jìn)行圖像處理后作為目標(biāo)形狀的匹配模板。