一种采用多重发光编码微球阵列的解码系统与策略技术方案

本发明专利技术公开了一种采用多重发光编码微球阵列的解码系统与策略，属于成像解码技术领域，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种采用多重发光编码微球阵列的解码系统与策略


[0001]本专利技术涉及成像解码
，具体涉及一种采用多重发光编码微球阵列的解码系统与策略
。

技术介绍

[0002]荧光编码微球是
IVD
领域的主流产品中的重要核心原材料之一
。
传统的荧光编码微球是通过在其中掺入一种或多种不同浓度的荧光染料，使微球带有不同的荧光强度，从而形成具有编码功能的微球阵列，这些微球可包被不同特异性的抗体或核酸，能够同时对生物样本中的多个指标进行高通量定量检测，并通过荧光光学成像进行解码
。
荧光成像解码通常以荧光显微成像技术为基础，编码微球会被装载至微流控芯片中形成阵列，而后通过荧光显微成像系统进行拍照，由相机采集编码微球的荧光信号，并结合图像分析完成解码
。
[0003]中国专利技术专利
CN103983625B
公开了一种荧光编码微球的解码方法及系统，该荧光编码微球的解码方法包括如下步骤：激发步骤，用激光对某个荧光微球进行照射；接收步骤，接收所述某个荧光微球被激光激发后发出的光谱波形；判定步骤，在参考光谱波形库中的多个参考光谱波形中，选择与所述光谱波形最为接近的某个参考光谱波形，判定所述某个荧光微球为所述某个参考光谱波形对应的参考荧光微球
。
该专利技术可以利用更多的荧光物质对微球进行编码，从而提高判别荧光微球的准确度
。
但是上述专利仍然是针对传统荧光编码微球的解码，没有针对长余辉信号的采集分析，不能满足具有“荧光
‑
长余辉”联合编码策略的磁性复合荧光编码微球阵列的时空分辨编码
。
[0004]对基于显微镜的荧光光学信号采集，一般采用单次面成像的技术，通过单次成像实现对特定大小的视场区域的信号采集，该方法需要待测微球有较大粒径以避免图像分辨率太低的问题，这在一定程度上限制了单次检测下的检出指标数量及精确度
。
为了保证微球荧光信号成像的空间分辨率，通常不可能在一个视场中实现对整个微流控芯片微球阵列的成像
。
在这种情况下，需采用扫描成像的检测策略，通过连续扫描来查看完整的芯片区域，基于获得的一组小尺寸图像的拼接，从而实现单个完整的图像或全景图
。
如图1所示，为了获取连续的图像，目前有两种策略来处理小视场的顺序扫描，这取决于所遵循的路径
。
在第一种策略中，整个大面阵成像区域被划分为一个由蛇型路径覆盖的视场数组
。
在第二种方法中，一行接一行的路径紧随其后，并获得朝向同一方向的图像
。
但是，由于扫描模式步长一致，无法针对大面积信号范围内多重发光标志物磁控集群的内密外疏分散特性进行光学信号的采集，无法满足本专利技术的成像采集对象的分布特殊性，将产生分辨率低或识别对象单一等问题
。
[0005]基于此，本专利技术设计了一种采用多重发光编码微球阵列的解码系统与策略以解决上述问题
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种采用多重发光编码微球阵列的解码系统与策略
。
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种采用多重发光编码微球阵列的解码策略，包括以下步骤：
[0009]1)
通过多重发光标志物的时序激发光学信号采集系统对待测样品的荧光与长余辉信号进行定量检测；
[0010]步骤
1)
具体包括以下步骤：
[0011]A、
基本参数设计
[0012]待测物的分布最小间隔为8×
像素尺寸
/
系统放大倍率；检测区域内所能分布的待测物的最大数量为检测区域面积
/[(
待测物间隔
)2]；
[0013]B、
工作时序与动态增益调节，展开多重光学信号的激发和采集
[0014]C、
系统校正，包括波长校正
、
线性校正
、
匀性校正和强度校正；
[0015]2)
构建面向大面积信号分布的多区域光学信号扫描采集与融合系统
[0016]通过搭建步进电机精确控制的移动平台，带动成像面阵相机镜头在
X
‑
Y
平面的精确移动，并将各帧的光学信号数据叠加，供解码算法计算；
[0017]在磁性荧光微球集群以汇聚形态完成高效免疫孵育与非特异性吸附物自动清洗到达检测池后，通过调节外部驱动磁场参数磁化微球个体单元并产生方向一致的磁偶极矩，使微球间因磁偶极相互排斥作用而诱发集群离散行为；
[0018]根据离散集群内密外疏的分布特征，采用从边界向中心螺旋推进扫描的移动检测策略，进行高质量多区域图像信号的数据融合；
[0019]3)
构建多指标时空分辨解码系统
[0020]多指标时空分辨解码系统利用荧光微球的发光波段和强度信号，结合长余辉材料不同的发光寿命，获得多重时空分辨信号的解码
。
[0021]更进一步的，所述多重发光标志物的时序激发光学信号采集系统包括成像系统和照明系统
。
[0022]更进一步的，所述成像系统包括无限远平场消色差物镜
、
滤光片
、
管镜和高分辨率的相机
。
[0023]更进一步的，其中，所述照明系统包括光源和光束整形系统
。
[0024]更进一步的，步骤
B
包括以下步骤：
[0025]①
通过磁控系统对待测多重发光微球进行磁控集群分散操作；
[0026]②
然后由控制系统发出控制信号，开启激发光源，随后开启相机进行荧光成像采集；
[0027]③
待静态荧光信息采集完成后，关闭光源；
[0028]④
随后开始长余辉荧光成像采集；由于荧光与长余辉两种不同信号采集时的区域明暗不同，在时序实现时，对成像采集电路的增益进行动态调节；
[0029]更进一步的，步骤
C
中，波长校正：给系统配备校正卡，校正卡上具备标准色块及灰度梯度图案，进行白平衡矫正，同步对波长的一致性进行校正；
[0030]线性校正：采用灰度梯度图对系统进行线性校正，和波长校正共用同一张校正卡；
[0031]匀性校正：成像系统
、
照明系统的不均匀性通过白平衡校正时同步消除；
[0032]强度校正：用已知强度的标准颗粒进行测试，调整相机的增益以满足信号的动态范围，并把参数记录在多重发光标志物的时序激发光学信号采集系统中
。
[0033]更进一步的，所述多指标时空分辨解码系统包括磁控驱动模块和解码算法计算模块
。
[0034]更进一步的，磁控驱动模块包括电源模组
、
信号发生器
、
功率放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种采用多重发光编码微球阵列的解码策略，其特征在于，包括以下步骤：
1)
通过多重发光标志物的时序激发光学信号采集系统对待测样品的荧光与长余辉信号进行定量检测；步骤
1)
具体包括以下步骤：
A、
基本参数设计待测物的分布最小间隔为8×
像素尺寸
/
系统放大倍率；检测区域内所能分布的待测物的最大数量为检测区域面积
/[(
待测物间隔
)2]
；
B、
工作时序与动态增益调节，展开多重光学信号的激发和采集
C、
系统校正，包括波长校正
、
线性校正
、
匀性校正和强度校正；
2)
构建面向大面积信号分布的多区域光学信号扫描采集与融合系统通过搭建步进电机精确控制的移动平台，带动相机在
X
‑
Y
平面的精确移动，并将各帧的光学信号数据叠加，供解码算法计算；通过调节外部驱动磁场参数磁化微球个体单元并产生方向一致的磁偶极矩，使微球间因磁偶极相互排斥作用而诱发集群离散行为；根据离散集群内密外疏的分布特征，采用从边界向中心螺旋推进扫描的移动检测策略，进行高质量多区域图像信号的数据融合；
3)
构建多指标时空分辨解码系统多指标时空分辨解码系统利用荧光微球的发光波段和强度信号，结合长余辉材料不同的发光寿命，获得多重时空分辨信号的解码
。2.
根据权利要求1所述的采用多重发光编码微球阵列的解码策略，其特征在于，所述多重发光标志物的时序激发光学信号采集系统包括成像系统和照明系统
。3.
根据权利要求1所述的采用多重发光编码微球阵列的解码策略，其特征在于，所述成像系统包括无限远平场消色差物镜
、
滤光片
、
管镜和高分辨率的相机
。4.
根据权利要求1所述的采用多重发光编码微球阵列的解码策略，其特征在于，其中，所述照明系统包括光源和光束整形系统

【专利技术属性】
技术研发人员：郭劲宏，王勇，
申请(专利权)人：重庆医科大学绍兴柯桥医学检验技术研究中心，
类型：发明
国别省市：