[发明专利]一种基于图像处理技术的微纳米颗粒悬浮液的动态表征方法

说明书

本发明属于微纳米颗粒检测技术领域，公开了一种基于图像处理技术的微纳米颗粒悬浮液的动态表征方法。本发明方法包括以下步骤：(1)将待测的微纳米颗粒悬浮液持续注入微流通道中；(2)将微流通道置于显微镜下，调整显微镜使微流通道清晰成像，荧光模式下观察微纳米颗粒在微流通道中的流动速度；(3)使用与显微镜相连的CCD相机连续拍摄微流通道中的微纳米颗粒；(4)将CCD相机拍摄的照片传输至计算机中进行图像分析处理，从而得到微纳米颗粒的多种参数。本发明方法可以对微纳米颗粒完成实时动态的跟踪测量，测量时间短，处理的信息量大，与现有的研究方法相比较具有用时短、操作简单，可以同时获得多个表征参数等优点。

技术领域

本发明属于微纳米颗粒检测技术领域，特别涉及一种基于图像处理技术的微纳米颗粒悬浮液的动态表征方法。

背景技术

纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒(纳米级)后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。

目前用于表征纳米颗粒的主要技术主要有扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等高分辨的显微镜，但这种设备价格昂贵、操作复杂，制样困难，而且只能观察需要干燥处理的样品，观察的区域和统计的数量较少，代表性差。目前能够动态表征纳米颗粒的技术主要是动态光散射技术(DLS)、激光粒度仪等，其检测的原理是根据纳米颗粒在悬浮液中的布朗运动来计算颗粒的流体水力学半径，其缺点是把不规则的纳米颗粒球体化来统计尺寸，对于长宽不一的纳米颗粒并不适用。

为避免将颗粒尺寸球体化和简化繁杂的制样过程，本发明方法利用图像处理技术来对纳米颗粒进行快速的表征，并且对于尺寸小于100nm的颗粒可采用激光作为光源在荧光模式下对其进行表征。关于这方面的技术目前还鲜有报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于图像处理技术的微纳米颗粒悬浮液的动态表征方法。利用本发明方法可对微纳米颗粒在悬浮液下进行快速的表征，并且对于尺寸小于100nm的颗粒可采用激光作为光源在荧光模式下对其进行表征。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种基于图像处理技术的微纳米颗粒悬浮液的动态表征方法，包括以下步骤：

(1)将待测的微纳米颗粒悬浮液持续注入微流通道中；

(2)将微流通道置于显微镜下，调整显微镜使微流通道清晰成像，荧光模式下观察微纳米颗粒在微流通道中的流动速度；

(3)使用与显微镜相连的CCD相机连续拍摄微流通道中的微纳米颗粒；

(4)将CCD相机拍摄的照片传输至计算机中进行图像分析处理，从而得到微纳米颗粒的多种参数。

所述的图形分析处理，指对得到的图片上纳米粒子的图像进行尺寸统计，算法统计是以图像中粒子的外接矩形的长度作为粒子的长度，以图像中粒子的内切圆直径作为粒子的宽度，以同一粒子在不同帧数图像上的位置来计算粒子位移的速度。

所述的微流通道为本领域常规使用的微流通道即可。尺寸优选为1～100μm。

步骤(1)中，所述微纳米颗粒悬浮液的浓度优选为10^-4～10^-6g/mL。

步骤(1)中，所述注入的流量优选为20～200nL/min。

步骤(1)中，优选利用微流注射泵将悬浮液注入。