[发明专利]一种基于单相机双模态成像的免标记流式检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于单相机明场和散射双模态成像的免标记流式细胞检测装置，其特征是：包括：

光束发生单元，利用第一二向色镜将来自于激光器和明场光源的光束整合为明场激光混合光束，以激发样品悬液；

样本控制单元，用于固定承载样品悬液的鞘流器组件，并带动其三轴可移动，以调整样品悬液的成像区域；

图像采集单元，包括两个采集通道，不同的采集通道分别用于获取明场信号和二维光散射信号，且两种信号通过简单新颖的光路设计，通过刀锋直角棱镜合并为双模态信号后同时汇聚到单个相机上，实现单探测器明场图像和二维光散射图像的同时一一对应获取；

成像分析单元，用于对捕获的双模态明场散射信号进行图像预处理、提取图像特征参数和分类。

2.如权利要求1所述的一种明场和散射双模态成像的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述光束发生单元，包括白光光源、激光光源、反射镜片、第一二向色镜和第一物镜，激光光源用于发射激光光束，反射镜用于调整所述激光光束的传播方向以投射到第一二向色镜上，白光光源用于向第一二向色镜发射明场光束，第一二向色镜用于对激光光束反射，并对明场光束过滤，以混合为一束混合光束，第一物镜用于将混合光束调制汇聚为点状激发照明光束。

3.如权利要求2所述的一种基于单相机明场和散射双模态成像的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述第一二向色镜为短通二向色镜。

4.如权利要求1所述的一种基于单相机明场和散射双模态成像的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述图像采集单元包括第一采集通道、第二采集通道、直角棱镜和探测器，所述第一采集通道和第二采集通道垂直设置，两个采集通道的信号利用反射镜调整方向后均投射至刀锋直角棱镜上，刀锋直角棱镜将来自于两个采集通道的信号合并为双模态明场散射信号后同时投射到单个CMOS相机芯片上。

5.如权利要求4所述的一种基于单相机明场和散射双模态成像的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述第一采集通道包括第二物镜、带通滤光片和第一反射镜，其中，所述第二物镜、带通滤光片和样本控制单元在同一光路上，且该光路与混合光束传播路径相同。

6.如权利要求1所述的一种基于单相机明场和散射双模态成像的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述第二采集通道包括依次布设的第三物镜、第二二向色镜和第二反射镜，且第二采集通道与混合光束传播路径垂直。

7.如权利要求6所述的一种基于单相机明场和散射双模态的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述第二二向色镜为长通二向色镜。

8.如权利要求1所述的一种基于单相机明场和散射双模态的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述探测器为单个CMOS相机。

9.如权利要求1所述的一种基于单相机明场和散射双模态成像的免标记流式细胞检测装置，其特征是：所述成像分析单元包括图像预处理模块、特征参数提取模块和支持向量机自动分类模块，其中：

所述图像预处理模块，被配置为对采集的双模态明场散射信号进行去噪、筛选、裁剪和调整处理，分为对应的明场通道数据集和散射通道数据集；

所述特征参数提取模块，被配置为利用梯度向量直方图算法提取各数据集的图像特征参数；

所述支持向量机自动分类模块，被配置为利用训练后的支持向量机模型进行样本自动分类。

10.基于权利要求1-9中任一项所述的装置的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

启动光束发生单元，生成明场光束和激光光束，并使两者最终的传播路径重合，整合为混合光束，以激发样品悬液；

设置两个采集通道的位置，调整鞘流器组件的位置，使样品悬液移动至明场采集物镜和散射采集物镜中心成像区域；

调整两个采集通道的位置，使明场信号采集通道聚焦采集样品悬液的明场信号，调整二维光散射信号采集通道在去焦模式下采集相应角度范围内的散射光，使明场信号和二维光散射信号能够合并为双模态信号；

确定鞘液和样本液的速度，在稳定状态下，利用单相机记录双模态明场散射信号，成像分析单元对捕获的双模态明场散射信号进行图像预处理、提取图像特征参数和分类。