本發(fā)明屬于流式細(xì)胞檢測(cè)，具體而言，涉及一種流式檢測(cè)用樣本自動(dòng)分配方法。

背景技術(shù)：

1、在樣本的流式檢測(cè)過程中,準(zhǔn)確、穩(wěn)定的樣本分配是保證分析結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。然而,現(xiàn)有的流式檢測(cè)樣本分配技術(shù)存在一些亟待解決的問題：首先,樣本分配過程中存在較大的偏差和不確定性。由于流體在微通道內(nèi)的流動(dòng)受到諸多因素的影響,如流體的物理化學(xué)性質(zhì)、微通道幾何尺寸、流速等,很難精確預(yù)測(cè)樣本分配的體積和速率。傳統(tǒng)的樣本分配方法通常采用恒定流速或恒定壓力的方式進(jìn)行,無法動(dòng)態(tài)補(bǔ)償這些干擾因素,難以保證分配的高精度和重復(fù)性。其次,樣本分配的自動(dòng)化水平較低。目前,大多數(shù)流式檢測(cè)系統(tǒng)仍依賴于人工操作進(jìn)行樣本裝載和分配,效率低下,且存在較大的人為誤差。雖然已有一些自動(dòng)化樣本分配系統(tǒng),但大多局限于特定應(yīng)用場(chǎng)景,難以兼容不同種類和規(guī)格的樣本容器,靈活性較差。再者,缺乏對(duì)分配過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋機(jī)制?，F(xiàn)有技術(shù)中,樣本分配過程一般采用黑箱的方式進(jìn)行,即無法實(shí)時(shí)獲知分配過程中的關(guān)鍵參數(shù)變化,無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正異常情況,導(dǎo)致分析結(jié)果的不穩(wěn)定性。

2、綜上所述，現(xiàn)有的流式檢測(cè)用樣本分配技術(shù)存在分配精度不夠高的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種流式檢測(cè)用樣本自動(dòng)分配方法，能夠解決現(xiàn)有的流式檢測(cè)用樣本分配技術(shù)存在分配精度不夠高的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種流式檢測(cè)用樣本自動(dòng)分配方法，包括以下步驟：

4、s10、獲取樣本基礎(chǔ)信息，包括樣本編號(hào)、類型、采集；

5、s20、通過微流控芯片對(duì)樣本進(jìn)行預(yù)分析，獲取樣本密度、樣本粘度、樣本離子濃度；

6、s30、采用激光測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量所述微流控芯片的微通道直徑、微通道長度，記錄所述微通道材料特性參數(shù)；

7、s40、設(shè)定目標(biāo)分配體積，啟動(dòng)高精度注射泵系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)注射，通過流量傳感器測(cè)量獲得初始分配速率；

8、s50、利用流體動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償方程組對(duì)所述初始分配速率進(jìn)行計(jì)算，得到修正后分配速率；

9、s60、根據(jù)所述修正后分配速率控制所述高精度注射泵系統(tǒng)進(jìn)行樣本分配；

10、s70、利用超聲波傳感器對(duì)樣本液面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同步采集實(shí)時(shí)分配速率；

11、s80、通過所述微流控芯片進(jìn)行樣本分流，實(shí)現(xiàn)多通道并行分配，所述多通道并行分配采用層流控制。

12、可選的，所述步驟s10具體包括：

13、步驟101、將所述樣本容器放置于機(jī)器視覺系統(tǒng)的采集視野范圍內(nèi)；

14、步驟102、啟動(dòng)所述機(jī)器視覺系統(tǒng)的圖像采集裝置，采集所述樣本容器的高清圖像；

15、步驟103、對(duì)所述高清圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像增強(qiáng)、噪聲消除、邊緣提??；

16、步驟104、利用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)所述樣本容器進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)與分割；

17、步驟105、在所述樣本容器的預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行條碼掃描；

18、步驟106、解析所述條碼信息，提取樣本編號(hào)、樣本類型、采集時(shí)間；

19、步驟107、將所述樣本編號(hào)、所述樣本類型、所述采集時(shí)間寫入數(shù)據(jù)庫。

20、所述流體動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償方程組包括流體阻力方程、表面張力方程、壓力損失方程、流速修正方程；

21、所述流體阻力方程用于計(jì)算微流控通道中的流體運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)，輸入包括所述樣本粘度、所述微通道直徑、所述初始分配速率，輸出為流體運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)；

22、所述表面張力方程用于計(jì)算表面張力修正系數(shù)，輸入包括所述樣本密度、所述樣本離子濃度、所述微通道材料特性參數(shù)，輸出為表面張力修正系數(shù)；

23、所述壓力損失方程用于計(jì)算沿程壓力損失值，輸入包括所述流體運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)、所述微通道長度、所述初始分配速率，輸出為沿程壓力損失值；

24、所述流速修正方程用于計(jì)算修正后分配速率，輸入包括所述沿程壓力損失值、所述表面張力修正系數(shù)、所述目標(biāo)分配體積，輸出為修正后分配速率。

25、下面對(duì)相關(guān)方程或數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳細(xì)解釋說明：

26、1.流體阻力方程具體表示如下：

27、

28、式中,fr為流體運(yùn)動(dòng)阻力系數(shù)；μ為樣本粘度；v為初始分配速率；d為微通道直徑；ρ為樣本密度；α1,α2,α3為待定系數(shù)；ε1為誤差項(xiàng)。

29、參數(shù)獲取方法:μ通過微流控芯片預(yù)分析獲得；v通過流量傳感器測(cè)量獲得；d通過激光測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量獲得；ρ通過微流控芯片預(yù)分析獲得；α1,α2,α3通過最小二乘法擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得；ε1的范圍為0.001～0.01。此方程考慮了層流阻力(第一項(xiàng))、湍流阻力(第二項(xiàng))以及粘性耗散(第三項(xiàng))的綜合影響,采用冪次關(guān)系是因?yàn)榱黧w阻力與速度和幾何尺寸存在非線性關(guān)系。

30、2.表面張力方程具體表示如下：

31、

32、式中,σc為表面張力修正系數(shù)；γ為表面張力系數(shù)；c為樣本離子濃度；c0為參考離子濃度；θ為接觸角；β1,β2,β3為待定系數(shù)；ε2為誤差項(xiàng)。

33、參數(shù)獲取方法:γ通過懸滴法測(cè)量獲得:步驟1:將樣本滴于微通道材料表面；步驟2:采用高速相機(jī)拍攝液滴形狀；步驟3:通過圖像處理獲得表面張力系數(shù)。c通過微流控芯片預(yù)分析獲得；c0取標(biāo)準(zhǔn)生理鹽水濃度0.9％；θ通過接觸角測(cè)量儀測(cè)量獲得；β1,β2,β3通過多元回歸分析獲得；ε2的范圍為0.01～0.05。此方程考慮了表面張力與密度的關(guān)系(第一項(xiàng))、離子濃度的影響(第二項(xiàng))以及材料潤濕性的影響(第三項(xiàng)),采用平方根關(guān)系是因?yàn)楸砻鎻埩εc密度存在經(jīng)典的開根號(hào)關(guān)系。

34、3.壓力損失方程具體表示如下：

35、

36、式中,δp為沿程壓力損失值；l為微通道長度；n為局部損失點(diǎn)數(shù)量；ξi為局部損失系數(shù)；λ1,λ2為待定系數(shù)；ε3為誤差項(xiàng)。

37、參數(shù)獲取方法:l通過激光測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量獲得；ξi通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定獲得:步驟1:在不同流速下測(cè)量壓力損失；步驟2:通過數(shù)值擬合得到局部損失系數(shù)；λ1,λ2通過最小二乘法擬合獲得；ε3的范圍為1～5pa。此方程基于達(dá)西-魏斯巴赫方程,考慮了沿程損失(第一項(xiàng))和局部損失(第二項(xiàng)),采用二次方關(guān)系是因?yàn)閴毫p失與流速的平方成正比。

38、4.流速修正方程具體表示如下：

39、

40、式中,vc為修正后分配速率；p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；σ0為水在標(biāo)準(zhǔn)條件下的表面張力；vt為目標(biāo)分配體積；vc為當(dāng)前已分配體積；η1,η2,η3為待定系數(shù)；ε4為誤差項(xiàng)。

41、參數(shù)獲取方法:p0取101325pa；σ0取72.75mn/m(20℃)；vt為設(shè)定值；vc通過積分流量獲得:η1,η2,η3通過非線性優(yōu)化獲得；ε4的范圍為0.01～0.05mm/s。此方程考慮了壓力損失的影響(第一項(xiàng))、表面張力的影響(第二項(xiàng))以及體積補(bǔ)償(第三項(xiàng)),采用平方關(guān)系是為了增強(qiáng)對(duì)大壓力損失的修正效果。

42、5.多通道并行分配的層流控制方程具體表示如下：

43、

44、式中,vi為第i個(gè)通道的流速；qi為第i個(gè)通道的目標(biāo)流量；kij為流量分配矩陣元素；ε5i為各通道誤差項(xiàng)。

45、參數(shù)獲取方法:qi根據(jù)分配需求設(shè)定；kij通過流體網(wǎng)絡(luò)分析獲得:步驟1:建立流體網(wǎng)絡(luò)模型；步驟2:求解節(jié)點(diǎn)方程組；步驟3:標(biāo)定矩陣參數(shù)；ε5i的范圍為0.001～0.01mm/s。此矩陣方程描述了多通道之間的流量耦合關(guān)系,考慮了通道間的相互影響,采用矩陣形式便于描述復(fù)雜的流體網(wǎng)絡(luò)。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種流式檢測(cè)用樣本自動(dòng)分配方法實(shí)現(xiàn)了樣本分配的高精度和高重復(fù)性。該方法采用微流控芯片對(duì)樣本的密度、粘度、離子濃度等性質(zhì)進(jìn)行預(yù)分析,并結(jié)合激光測(cè)距技術(shù)測(cè)量微通道的幾何尺寸,建立精細(xì)的流體動(dòng)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,通過初始分配速率測(cè)量、流速修正算法等手段,動(dòng)態(tài)補(bǔ)償流體運(yùn)動(dòng)阻力、表面張力等因素的影響,能夠精準(zhǔn)控制分配速率和體積，這大幅優(yōu)于傳統(tǒng)的恒定流速/壓力分配方法。同時(shí)建立了分配過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋機(jī)制。該方法采用超聲波傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣本液面高度變化,計(jì)算出實(shí)時(shí)的分配速率和體積,與預(yù)設(shè)的目標(biāo)值進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏差超過閾值時(shí),能夠及時(shí)調(diào)整注射泵的運(yùn)行參數(shù),確保分配結(jié)果符合要求。這種實(shí)時(shí)反饋控制大幅提高了分析結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。解決了現(xiàn)有的流式檢測(cè)用樣本分配技術(shù)存在分配精度不夠高的技術(shù)問題。