[发明专利]一种基于便携式智能手机显微镜的颗粒计数器及计算方法

说明书

本发明公开一种基于便携式智能手机显微镜的颗粒计数器，该计数器包括智能手机、安装在智能手机上的PDMS透镜以及手机支架，本发明还公开了一种基于便携式智能手机显微镜的颗粒计数器的计算方法，本发明设计成本低廉，PDMS镜头是利用疏水的立柱模板和预固化的PDMS前驱体制备，可重复并可控生产，并在较大范围内调节放大比率，新的算法可以捕获流体中静态和动态目标，基于图像堆叠计数的斑点计数算法可以精确计算颗粒数量，该技术可广泛应用于各个领域如POCT检测中的生物颗粒计数，适合于发展中地区和野外作业的需要。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及到一种智能手机显微镜，更具体的是一种基于便携式智能手机显微镜的颗粒计数器及计算方法。

背景技术

生物颗粒的计数如血液细胞计数是医疗保健的一个重要组成部分，它可以帮助我们检查出不同的健康状况。通常是在实验室中借助大型且昂贵的仪器进行细胞计数，如专业显微镜或流式细胞仪系统，然而，这些仪器都需要经过训练的专业人员来操作。在本研究中，我们开发了一个用于微流体内颗粒计数的便携式智能手机显微镜平台，这个平台基于廉价的PDMS透镜和3d打印的智能手机支架，并设计了可以在智能手机上应用的新算法来实时计数颗粒。

PDMS透镜的制备采用了新的方法，结合表面疏水性处理和在立柱模型上进行PDMS溶液预固化，制备出了具有高重复性和可控放大倍率的透镜，并可以吸附在智能手机摄像头上。当与智能手机支架一起使用，可以根据透镜的倍数来改变焦点。智能手机摄像头会拍摄和捕获支架上样品的图像，可以用于捕获静态和动态目标物体的清晰图像，并通过安装在智能手机上的应用软件，采用新型颗粒计数算法，检测出基于图像叠加的运动颗粒数量。因为便携和低成本，这个平台将在POCT快速诊断和其它领域具有巨大的应用价值。

细胞计数是医疗保健的一个组成部分，是衡量炎症、骨髓衰竭、贫血、白血病等等疾病状况的重要指标。细胞计数通常是在实验室里进行的，常见和基本的计数技术是使用血球计，在一个封闭的区域内手动计数。血液样本经常被染色，从而增加细胞的对比度方便检测。实验室技术人员可以通过显微镜观察样品，通过肉眼观察，手动计数装置内的细胞数量。而随着技术的进步，现在已经越来越流行使用自动血细胞计数器来完成血细胞的计数，如使用自动流动血细胞计数器。然而，这一过程仍然需要专业技术人员来操作昂贵且笨重的血液分析仪。而且对于资源匮乏的医院来说，也是负担不起投资一个昂贵的能源消耗设备。因此，我们需要一个普通医院负担得起的，并且易于使用的设备，来执行日常的血液细胞计数任务。

随着目前智能手机的高速计算性能不断增强，和可承受的价格及广泛的可用性，把智能手机应用于实验室成为一个有吸引力的选择。大多数智能手机都配备了高端规格的相机，并支持该设备作为基于光学设备的平台，如光谱测量、量热、荧光和发光检测。智能手机的摄像头还可以实现多个变焦，从而有利于移动显微镜的图像捕获和分析。随着智能手机技术的这些优点，我们可以利用移动电话的摄像头来制作出一种便携式的、可负担得起的设备来检测血细胞。而这将意味着血液计数的过程可以实现自动化，并可以在实验室外、在路上甚至在家里进行，从而节省宝贵的医疗资源和能源，同时惠及资源贫乏的社区。同时为了适用于快速检测计数，使用的仪器必须相对简单且成本低，同时要保持准确性和精确度，这是目前现有的台式仪器无法胜任的。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于便携式智能手机显微镜的颗粒计数器及计算方法，通过利用红细胞进行静态和动态物体的图像捕获演示，并精确计算血红细胞数量，以及通过一种基于廉价PDMS透镜的便携式智能手机显微镜系统，同时开发了一种颗粒检测新算法和智能手机应用软件，用于流体中颗粒静态和动态检测和计数，来解决上述的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于便携式智能手机显微镜的颗粒计数器的计算方法，该计数器包括智能手机、安装在智能手机上的PDMS透镜以及手机支架，其中，PDMS透镜的制备方法包括如下步骤：