[发明专利]使用微流控芯片进行细胞全息重建观测的流路结构去除方法

说明书

本发明涉及一种使用微流控芯片进行细胞全息重建观测的流路结构去除方法，属于数字全息成像技术与微流控芯片技术领域，该方法首先对包含有微流控芯片流路及内含细胞的目标区域进行全息成像，使用滑动窗进行半窗长滑动，并加以卷积重建，对于交叠部分中像素灰度取平均，整合得到整幅重建图。然后对于整幅重建图再次分块，使用最大类间方差设置灰度阈值得到块内物体可能存在区域。接着通过形态学滤波去除可能是细胞的微小区域，将保留下来区域内的物体信息反衍射出对应衍射环。最终与原始全息衍射环抵消后进行二次重建，得到单纯的细胞重建图像。本发明实现了微流控芯片内细胞实时追踪，简化观察步骤，提高了实验人员观察分析效率。

技术领域

本发明属于数字全息成像技术与微流控芯片技术领域，涉及一种使用微流控芯片进行细胞全息重建观测的流路结构去除方法。

背景技术

微流控芯片实验室是本世纪一项重要的科学技术。微流控芯片实验室简称微流控芯片或芯片实验室，指的是在一块几平方厘米的芯片上构建的化学或生物实验室。它把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。

从物理上说，微流控芯片是一种操控微小体积的流体在微小通道或构建中流动的系统，其中通道和构件的尺度为几十到几百微米，承载流体的量通常仅为10^-9至10^-18L。

从工作原理来讲，微流控芯片实验室各个操作单元通过微通道网络内流体的流动相互联系。设计适当结构的微通道网络，使流体在该微通道网络内按一定的方式流动，微流控芯片就可以从整体上实现特定的功能。

但就观察手段而言，对常规微流控芯片内细胞而言，仍无法摆脱荧光标记、染料染色等有损伤标记方法。且对于尺寸较大的芯片与通道较长的流路，光学显微镜难以在成像视野与成像精度间权衡，尤其对于追踪观察的情况需要实验人员不断调整视野，不仅操作繁琐而且极易造成目标丢失。因此如果能够保证成像精度与细胞活性的前提下扩大观察视野，那么无论是对于简化实验流程还是便于后续处理分析都具有重大意义。

数字全息是一种精度可达微米级别的成像方法，由CCD或CMOS等光学元器件直接记录获取样本图像，光路极其精简，易于集成和小型化。同时其具有全视场、非接触、无损伤、实时性、定量化的优点。加之无需对样本染色即可清晰成像，故特别适合于活体生物样品的定量三维重建和快速跟踪，得以在生物医学应用领域尤其是细胞培养观测中发展迅速。此外由于全息图视野直接对应于光学元器件的尺寸，所以全息图具有得天独厚的大视野成像的优点。在同时能够对微米级别物体准确成像的基础上，全息图视野下所记录的物体信息远丰富于常规光学显微镜。

但是由于全息成像的记录过程是由光源发出的光线照射到样本上，样本表面产生的散射光(即物光)和参考光在光敏电子成像器件表面发生干涉，从而形成全息图。而芯片内流路结构也会与光产生强烈的衍射作用，同时由于具有明显的深度结构，所以在进行常规重建时会带来难以克服的共轭像，甚至会严重影响内部细胞成像。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种使用微流控芯片进行细胞全息重建观测的流路结构去除方法，实现对微流控芯片内细胞实时追踪，简化观察步骤，提高实验人员观察分析效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

使用微流控芯片进行细胞全息重建观测的流路结构去除方法，该方法包含如下步骤：

S1：读入待重建的细胞全息图，进行预处理，将细胞全息图从RGB彩色空间映射为灰度图像，对应像素映射关系：

Gray(a,b)＝0.229×R(a,b)+0.587×G(a,b)+0.114×B(a,b)

其中，a、b为行列坐标，R、G、B分别为三原色通道信息；