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原文传递一种流式细胞仪及超分辨率细胞图像的采集方法

专利名称：	一种流式细胞仪及超分辨率细胞图像的采集方法
摘要：	本发明公开了一种流式细胞仪，主要结合了平行光、微流控芯片中微通道内的细胞流动与双线阵探测器扫描成像的特点，相对基于面阵探测器与单线阵探测器能够得到分辨率更高、细节更清楚的细胞图像，使细胞流动计数、分类及识别等更加准确。本发明还公开了一种超分辨率细胞图像的采集方法，该方法应用本发明的一种流式细胞仪进行采集，根据细胞流过两个线阵探测器的帧间隔数和双线阵探测器帧频，可计算出细胞流速，从而根据细胞流速恢复出两幅具有时间差的细胞超分辨率图像，同时利用两幅具有时间差的细胞超分辨率图像增强图像细节，得到超分辨率细胞图像，解决了细胞流速影响图像恢复效果的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安理工大学
发明人：	余宁梅;田典;方元
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910151369.5
公开号：	CN109870401A
代理机构：	西安弘理专利事务所
代理人：	谈耀文
分类号：	G01N15/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	710048 陕西省西安市金花南路5号
主权项：	1.一种流式细胞仪，其特征在于，包括微流控芯片(1)，所述微流控芯片(1)下设置有两个相互平行的线阵探测器(2)，所述微流控芯片(1)下表面与线阵探测器(2)上表面贴合，两个所述线阵探测器(2)均与数据处理装置(3)连接；还包括有设置于微流控芯片(1)正上方的平行光源(5)，所述平行光源(5)照射在微流控芯片(1)上形成平行光区，所述微流控芯片(1)内部设置有直线型的微通道a(4)，所述微通道a(4)一端设置有样品入口(7)，所述微通道a(4)另一端设置有样品出口(9)，所述微通道a(4)与线阵探测器(2)之间形成夹角，且夹角θ满足如下关系：0°≤θ≤90°，所述微通道a(4)两侧均设置有微通道b(6)，所述微通道b(6)一端设置有缓冲液入口(8)，所述微通道b(6)另一端在靠近样品入口(7)处与微通道a(4)连通。 2.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪，其特征在于，所述数据处理装置(3)为上位机PC。 3.根据权利要求1所述的一种流式细胞仪，其特征在于，所述数据处理装置(3)包括连接在一起的数据传输模块和数据处理模块。 4.根据权利要求4所述的一种流式细胞仪，其特征在于，所述数据处理模块内设置有ASIC芯片。 5.根据权利要求4所述的一种流式细胞仪，其特征在于，所述数据处理模块内设置有FPGA芯片。 6.根据权利要求1所述的基于微流控技术与线阵探测器的流式细胞仪，其特征在于，所述微流控芯片(1)外围套有角度刻度盘(10)。 7.一种超分辨率细胞图像的采集方法，其特征在于，该方法应用如权利要求1-6任一项所述的一种流式细胞仪进行采集，具体包括以下步骤：步骤1、向样品入口(7)通入样品，向缓冲液入口(8)通入缓冲液，样品与缓冲液在微通道a(4)中交汇形成层流并向样品出口(9)流动，两个线阵探测器(2)采集样品相同细胞具有时间差的细胞图像分别为Rp1和Rp2；步骤2、以线阵探测器(2)的线阵方向为x轴、与线阵探测器(2)垂直方向为y轴建立平面直角坐标系，细胞的流动速度可沿x轴和y轴分解，根据两个线阵探测器(2)在y轴方向上的前后间距d和微通道a与线阵探测器(2)之间的夹角θ，计算两个线阵探测器(2)在细胞流动方向的距离d'如下， d'＝d/sinθ (11)，根据两个线阵探测器(2)在细胞流动方向的距离s，计算细胞的流动速度v如下， v＝d'·n/f (12)，式(12)中，n为细胞经过两个线阵探测器(2)的帧间隔数，f为每个线阵探测器(2)的帧频，由于n只能为不为0的自然数，其存在一定误差，当误差累计到1帧时，对其进行修正，修正帧间隔数为n'＝n+γ，其中γ为修正因子，0≤γ＜1，将细胞的流动速度分别沿x轴和y轴分解，得到x轴的分解速度vx和y轴的分解速度vy如下， vx＝v·cosθ (13) vy＝v·sinθ (14)， x轴的分解速度vx是细胞在线阵探测器(2)采集的细胞图像上的横向速度，则细胞在线阵探测器(2)采集的细胞图像帧间的横向位移s为， s＝vx/f (15)；步骤3、根据横向位移s计算细胞在线阵探测器(2)采集的细胞图像帧间的修正横向位移s'，分别将细胞图像Rp1和Rp2中的每帧图像进行反向位移、纵向拼接处理后最终得到细胞恢复图像R'p1、R'p2；步骤4、通过插值放大算法分别对细胞恢复图像R'p1和R'p2进行缩放恢复出细胞超分辨率图像R”p1和R”p2；步骤5、将细胞超分辨率图像R”p1和R”p2通过高反差保留算法或多帧超分辨率算法处理，再次提高图像分辨率、增强图像细节，最终得到超分辨率细胞图像，超分辨率细胞图像的采集完成。 8.根据权利要求7所述的基于微流控技术与线阵探测器(2)的流式细胞仪，其特征在于，所述步骤2、步骤3、步骤4和步骤5均由数据处理装置(3)实施。 9.根据权利要求7所述的基于微流控技术与线阵探测器(2)的流式细胞仪，其特征在于，所述步骤3具体为，将线阵探测器(2)采集的细胞图像Rp1的第i帧图像Pi沿x轴负方向移动s·i+1帧，其中i＝1、2、3、…n，n为不为0的自然数，得到第i帧初步恢复图像q1＝1、2、3、…n，n为不为0的自然数，当与对应位置的像素差之和最小时，令q1＝i，此时γ造成的误差累加至1帧，则线阵探测器的修正帧间隔数的修正因子γ＝1/q1，则线阵探测器(2)的修正帧间隔数为n'＝n+1/q1，根据修正帧间隔数n'计算细胞的修正流动速度v'如下， v'＝d·n'/f (16)，将细胞的修正流动速度分别沿x轴和y轴分解，得到x轴的修正分解速度vx'和y轴的修正分解速度vy'如下， vx'＝v'·cosθ (17) vy'＝v'·sinθ (18)，则细胞在线阵探测器(2)采集的细胞图像Rp1帧间的修正横向位移s'为， s'＝vx'/f (19)。将第i帧图像Pi沿x轴负方向移动s'·i帧，得到第i帧最终恢复图像R'pi，pi＝1、2、3、…n，n为不为0的自然数，将i帧最终恢复图像R'pi进行拼接得到细胞恢复图像R'p1，同理根据细胞图像Rp2得到细胞恢复图像R'p2。 10.根据权利要求9所述的基于微流控技术与线阵探测器(2)的流式细胞仪，其特征在于，所述步骤4具体为，根据线阵探测器(2)的修正帧间隔数n'及线阵探测器(2)采集的细胞图像Rp1的分辨率大小H×W，H和W分别表示，计算细胞恢复图像R'p1的分辨率为H'×W'，H'＝H，W＝n'W，通过插值放大算法对细胞恢复图像R'p1进行缩放恢复出细胞超分辨率图像R”p1，同理对细胞恢复图像R'p2进行缩放恢复出细胞超分辨率图像R”p2。
所属类别：	发明专利