[发明专利]一种基于三维图像特征的细胞活性状态表征监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于三维图像特征的细胞活性状态表征监测装置的监测方法，其特征在于，步骤如下：

步骤S1：将少量待观察的目标细胞样品溶液置于离心机中，通过离心处理，放入缓冲液，震荡使之混合均匀；重复上述操作，加入适量缓冲液稀释得到指定浓度的细胞溶液；

步骤S2：通过移液枪吸取包含一颗细胞的溶液，将其转移到开设在PDMS基底层中心位置的正方形凹槽中；

步骤S3：通过移液枪吸取适量低浓度的NaClO溶液，将其逐滴加入到开设在所述PDMS基底层中心位置的正方形凹槽中，以逐渐杀死细胞；

步骤S4：将相位发生器分别连接电极层中的第一铜片电极、第二铜片电极、第三铜片电极、第四铜片电极，通过调整直/交流电压以及交流电压的相位，使细胞移动到旋转观察室中央；

步骤S5：将相位发生器分别连接电极层中的第一铜片电极、第二铜片电极、第三铜片电极、第四铜片电极，通过调整直/交流电压以及交流电压的相位，使细胞在旋转观察室中央开始做缓慢旋转运动；

步骤S6：通过显微镜观察旋转观察室中旋转的细胞，并在时间段T内连续的拍摄细胞多个角度的图像；通过三维恢复实时还原时间段T内细胞的三维图像，得到观察周期内目标细胞的图像，从而分析图像中携带的生命体征信息；实时监测细胞的活性状态；

所述生命体征信息包括表征细胞外围整体尺寸和轮廓的椭球度、表征细胞表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度的表面粗糙度、表征细胞颜色和纹理信息的颜色共生矩阵，部分细胞的图像中还携带表征细胞内色素溢出程度的色素溢出率；

所述基于三维图像特征的细胞活性状态表征监测装置包括：PDMS基底层和电极层；所述电极层设置在PDMS基底层上，并与PDMS基底层上开设的卡槽相键合。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述卡槽包括：

开设在所述PDMS基底层中心位置的正方形凹槽、正对设置在正方形凹槽左右两侧的第一卡槽和第三卡槽以及正对设置在正方形凹槽上下两侧的第二卡槽和第四卡槽；

所述电极层，由第一铜片电极、第二铜片电极、第三铜片电极、第四铜片电极组成，所述第一铜片电极的底部插入到第一卡槽内，所述第二铜片电极的底部插入到第二卡槽内，所述第三铜片电极的底部插入到第三卡槽内，所述第四铜片电极的底部插入到第四卡槽内。

3.根据权利要求1或2所述的监测方法，其特征在于，所述电极层中的第一铜片电极、第二铜片电极、第三铜片电极、第四铜片电极均为相同尺寸的长方体薄片，其分别连接多通道相位发生器。

4.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，所述第一铜片电极和第三铜片电极的相对距离为D1，所述第二铜片电极和第四铜片电极的相对距离为D2，D1等于D2；所述正方形凹槽为旋转观察室，深度为D3，长度为D4，宽度为D5；所述的第一卡槽、第二卡槽、第三卡槽以及第四卡槽的规格一致，长度均为D6，宽度均为D7，深度均为D8。

5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，还包括分析整个周期内目标细胞三维恢复图像的生命体征信息，通过分析细胞外围整体尺寸和轮廓的变化，比较细胞在整个监测过程中椭球度的变化以监测细胞活性的步骤。

6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，还包括分析整个周期内目标细胞三维恢复图像的生命体征信息，通过比较细胞表面较小间距和微小峰谷的变化，比较细胞在整个监测过程中表面粗糙度的变化以监测细胞活性的步骤。

7.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，还包括分析整个周期内目标细胞三维恢复图像的生命体征信息，通过分析细胞颜色和纹理信息，比较细胞在整个监测过程中颜色矩阵的变化以监测细胞活性的步骤。

8.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，还包括分析整个周期内目标细胞三维恢复图像的生命体征信息，通过分析细胞内色素溢出程度，比较细胞在整个监测过程中色素溢出率的变化以监测细胞活性的步骤。