[發(fā)明專(zhuān)利]基于遷移學(xué)習(xí)的無(wú)標(biāo)記高內(nèi)涵視頻流式細(xì)胞儀及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110592184.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113155713B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇絢濤;劉超;王卓;賈俊昆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/14
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/14;G06V20/69;G06N3/0464;G06N3/096;G06V10/82;G06V10/764;G06V10/34
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強(qiáng)

1.一種基于遷移學(xué)習(xí)的無(wú)標(biāo)記高內(nèi)涵視頻流式細(xì)胞儀，其特征在于：

包括：光學(xué)激發(fā)模塊、鞘流控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；

光學(xué)激發(fā)模塊至少包括沿光路依次設(shè)置的激光器、用于光強(qiáng)控制的中性密度片、用于準(zhǔn)直和開(kāi)關(guān)光路的激光光闌、用于調(diào)整方向的反射鏡和用于整形的激發(fā)物鏡，激光經(jīng)過(guò)激發(fā)物鏡后得到壓縮的激發(fā)光束；

光學(xué)激發(fā)模塊發(fā)出的激發(fā)光束傳輸?shù)角柿骺刂颇K鞘流室中，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行視頻圖像采集，并將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行細(xì)胞檢測(cè)；

其中，鞘流控制模塊能夠?qū)颖疽旱目臻g流動(dòng)進(jìn)行限制，使樣本形成流動(dòng)的無(wú)標(biāo)記單細(xì)胞序列，同時(shí)光學(xué)激發(fā)模塊產(chǎn)生的激發(fā)光束經(jīng)過(guò)物鏡的整形后耦合進(jìn)入樣本流動(dòng)通道，使樣本液和激發(fā)光束僅在預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)重合；

鞘流控制模塊用于驅(qū)動(dòng)細(xì)胞溶液形成單細(xì)胞通路，包括鞘流室、樣本液注射泵和鞘液注射泵，樣本液從鞘流室中間通道流入，鞘液從鞘流室周?chē)ǖ懒魅耄仪室核俣却笥跇颖疽核俣龋?/p>

鞘液進(jìn)入鞘流室前會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)緩沖室，使液流穩(wěn)定并將其流動(dòng)方向進(jìn)行預(yù)分散，保證鞘流在兩個(gè)正交方向上同時(shí)對(duì)樣本液進(jìn)行壓縮控制；

數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置觸發(fā)器，觸發(fā)器的焦點(diǎn)略提前于高速CMOS相機(jī)；

激光光束通過(guò)中性密度片調(diào)整光強(qiáng)和反射鏡調(diào)整方向后進(jìn)入激發(fā)物鏡；經(jīng)過(guò)4倍的激發(fā)物鏡整形后耦合進(jìn)鞘流室；同時(shí)，注射泵驅(qū)動(dòng)樣本液和鞘液流入鞘流室形成鞘流，樣本液被限制在與激發(fā)光束相近的區(qū)域內(nèi)流動(dòng)；采集物鏡聚焦在樣本液和激發(fā)光束重合的部分；

數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的預(yù)處理，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字細(xì)胞過(guò)濾，然后采用基于遷移學(xué)習(xí)的CNN算法作為特征提取器，自動(dòng)從圖樣中提取特征，再利用SVM算法進(jìn)行細(xì)胞分類(lèi)，其中：

預(yù)處理，包括：

對(duì)視頻數(shù)據(jù)逐幀拆分圖像數(shù)據(jù)，然后從拆分的幀圖像中定位需要識(shí)別的圖樣位置并自動(dòng)截取保存，對(duì)得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾處理；

每張圖像數(shù)據(jù)經(jīng)形態(tài)學(xué)算法與粒度分析算法處理獲得圖像形態(tài)學(xué)粒度特征值，判斷特征值是否符合標(biāo)準(zhǔn)，若符合則保留該圖像，否則將圖像剔除；

利用一個(gè)訓(xùn)練好的機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)保留的圖像進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)字細(xì)胞過(guò)濾。

2.如權(quán)利要求1所述的基于遷移學(xué)習(xí)的無(wú)標(biāo)記高內(nèi)涵視頻流式細(xì)胞儀，其特征在于：

鞘流控制模塊還包括廢液池，用于收集流過(guò)觀測(cè)區(qū)域后的樣本和鞘液。

3.如權(quán)利要求1所述的基于遷移學(xué)習(xí)的無(wú)標(biāo)記高內(nèi)涵視頻流式細(xì)胞儀，其特征在于：

數(shù)據(jù)采集模塊包括采集光路和數(shù)據(jù)通路，采集光路至少包括采集物鏡、高速CMOS相機(jī)和觸發(fā)器，采集物鏡的視場(chǎng)位于樣本液和激發(fā)光束重合的部分，觸發(fā)器位置較采集物鏡位置靠前，用于控制相機(jī)的存儲(chǔ)時(shí)間；

數(shù)據(jù)通路將高速CMOS相機(jī)獲取到的高質(zhì)量視頻數(shù)據(jù)傳輸并存儲(chǔ)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊。

4.如權(quán)利要求3所述的基于遷移學(xué)習(xí)的無(wú)標(biāo)記高內(nèi)涵視頻流式細(xì)胞儀，其特征在于：

對(duì)圖像的形態(tài)與粒度特征進(jìn)行門(mén)限判別，若在均值為中心的預(yù)設(shè)比例的區(qū)間內(nèi)則保留圖像，否則作為雜質(zhì)進(jìn)行剔除。

5.一種基于遷移學(xué)習(xí)的無(wú)標(biāo)記高內(nèi)涵視頻流式細(xì)胞檢測(cè)方法，其特征在于：利用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于遷移學(xué)習(xí)的無(wú)標(biāo)記高內(nèi)涵視頻流式細(xì)胞儀，包括以下步驟：

分別將三種培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行處理，形成單細(xì)胞懸液，配制成濃度一定的待測(cè)樣本溶液并置于樣本注射器中，選擇PBS溶液作為鞘液并置于鞘液注射器中；

設(shè)置注射泵參數(shù)并啟動(dòng)注射泵，使鞘流能正常形成，樣本液為30μL/h，鞘液為800μL/h；

啟動(dòng)光源和CMOS相機(jī)，觀測(cè)鞘流形成情況及成像效果，并調(diào)節(jié)位移平臺(tái)使系統(tǒng)工作在去焦模式下；

啟動(dòng)觸發(fā)器，采集記錄二維光散射的視頻數(shù)據(jù)；

采集結(jié)束后，更換樣本液和鞘液，使用酒精溶液和超純水依次沖洗系統(tǒng)；

使用預(yù)設(shè)分類(lèi)算法自動(dòng)處理視頻結(jié)果，提取需要的細(xì)胞圖樣，并使用自動(dòng)分類(lèi)算法進(jìn)行分析。