基于智能終端和微流控芯片的牛奶體細胞計數裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種牛奶體細胞計數裝置與方法。特別是涉及一種基于智能終端和微流控芯片的牛奶體細胞計數裝置與方法。
【背景技術】
[0002]牛奶體細胞數(somatic cell count，SCC)是指每毫升牛奶中的細胞總數，多數是白細胞，約占體細胞數的95%，體細胞數反映了牛奶質量及奶牛的健康狀況。在正常情況下，牛奶中體細胞數一般在2萬?20萬個/mL。若其含量超過50萬個/mL，則奶牛呈現乳腺炎的臨床癥狀。體細胞數在20?50萬個/mL時，奶牛多患有隱形乳腺炎，在癥狀上不易察覺，但嚴重影響鮮奶的品質和口感。
[0003]現行技術多采用直接鏡檢法、電導率法、熒光染色法、流式細胞術等檢測手段，需要較為專業的儀器設備和技術人員來完成檢測。本專利將國際公認的體細胞計數標準方法(直接顯微鏡計數法)，與計算機圖形識別技術相結合，利用微流控芯片技術，通過微型光學放大裝置和智能手機攝像頭，完成樣品的準備和體細胞計數的全部過程。該技術基于智能手機或平板電腦等智能終端設備平臺，配合自主研發的微流控芯片和相關硬件，可實現對牛奶中體細胞計數的“傻瓜式”操作。硬件系統便攜，檢測過程僅需一滴牛奶，操作僅需幾分鐘，整個過程無需專業技術人員指導。借助于智能手機網絡，可實現對廣域范圍內奶牛隱形乳腺炎大數據的云端共享，可應用于牧場、奶站、食品安全檢測機構等部門。
[0004]中國申請201020649185.6專利(便攜式牛奶體細胞計數儀)提供了一種便攜式牛奶體細胞計數測試儀的設計方案，儀器本身亦作為盛奶容器，檢測過程綠色環保，但其測試信號依賴于牛奶溶液的電化學參數。由于電化學參數受環境因素和奶牛的個體差異影響，會導致檢測結果的穩定性遜色于直接鏡檢法。中國申請201110454277.8(牛奶體細胞檢測平臺)和中國申請201210047807.1 (—種基于計算機視覺的牛奶體細胞計數方法)和201210174266.9專利(基于計算機視覺的牛奶體細胞計數裝置)給出的測試裝置由玻片運動裝置、取像裝置、圖像分析裝置等組成，通過控制運動平臺的運動間接控制玻片的運動，動態采集牛奶體細胞的放大圖像，可以根據圖像分析的數據給出牛奶體細胞的含量。但此裝置用到了兩臺步進電機、工控機或單片機等部件，且采集的圖像數據為動態數據，電機的運動速度受動態圖像處理算法的限制。中國申請專利201210351183.2(基于云計算與RFID的牛乳質量監測系統及監測方法)提出了由檢測終端、牛奶檢測設備、通信基站、監測服務云平臺組成的牛奶檢測系統，需要建設專業的基站和監測平臺，需要較大的硬件成本和人力投入。中國申請201010173697.4(牛奶體細胞檢測試劑盒及方法)提到的由樣品墊、膠體金墊、硝酸纖維素膜、吸水濾紙、反應支持物等組成的試劑盒，檢測過程中需用到膠體金標記的乳牛體細胞單克隆抗體等IgG來完成顯色，且操作步驟繁瑣。中國申請201220232862.3(牛奶體細胞4孔檢測試紙)給出了三明治結構的紙基檢測試紙，用于牛奶體細胞檢測，但此方法顯色的深淺依賴于試紙上的反應底物和相應的反應酶，且必須借助于分光光度計才能估測體細胞的含量，為間接測試法，影響了檢測結果的可靠性。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是，提供一種無需外加傳感器和工控設備，能夠直接鏡檢的基于智能終端和微流控芯片的牛奶體細胞計數裝置及方法。
[0006]本發明所采用的技術方案是:一種基于智能終端和微流控芯片的牛奶體細胞計數裝置，包括有用于采集生鮮奶樣圖像的智能終端，還設置有一端與所述智能終端中的攝像頭對應設置的用于對生鮮奶樣進行放大的微型光學放大光路，以及與所述的微型光學放大光路另一端對應設置的用于對圖像數據中生鮮奶樣的體細胞進行計數處理的微流控芯片。
[0007]所述的光學放大光路的放大倍數為40?200倍，具體包括有分別設置在鏡筒內與所述的智能終端中的攝像頭對應設置的第一透鏡組和與所述的微流控芯片對應設置的第二透鏡組，設置在鏡筒外側上的調焦旋鈕。
[0008]所述的微流控芯片包括有基底和設置在所述基底上的微流通道單元板，所述的微流通道單元板上形成有一組用于承載被測生鮮奶樣流體的微流通道。
[0009]所述的微流通道包括有:用于注入經過預處理的待測生鮮奶樣流體的入口，一端連接在所述入口上并與所述的入口相連通的2?6個通道，所述2?6個通道的另一端分別各連接一個用于收集檢測后廢液的集液腔，每一條通道上都等間隔的設置有2?6個與所述的通道相連通的用于放置待測生鮮奶樣流體的微腔。
[0010]所述的微腔為圓形微腔或方形微腔，當所述的微腔為圓形微腔時，所述圓形微腔的直徑為0.1?5mm，高度為10?lOOum，當所述的微腔為方形微腔時，所述方形微腔的邊長為0.1?5mm，高度為10?lOOum，所述的入口和集液腔均為上下貫通的貫通孔，所述貫通孔的孔徑為1?10mm，高度即為微流通道單元板的厚度，為0.1?2cm。
[0011]所述的微流控芯片包括有基底和設置在所述基底上的微流通道單元板，所述的微流通道單元板上形成有MXN組結構相同的用于承載被測生鮮奶樣流體的微流通道，其中M為5以上的整數，N為1以上的整數，所述的基底是長為1?10cm、寬為1?10cm及高為
0.1?2cm的平板結構。
[0012]所述的微流通道包括有:用于注入經過預處理的待測生鮮奶樣流體的入口，一端連接在所述入口上并與所述的入口相連通的2?6個通道，所述2?6個通道的另一端分別各連接一個用于收集檢測后廢液的集液腔，每一條通道上都等間隔的設置有2?6個與所述的通道相連通的用于放置待測生鮮奶樣流體的微腔。
[0013]所述的微腔為圓形微腔或為方形微腔，當所述的微腔為圓形微腔時，所述圓形微腔的直徑為0.1?5mm，高度為10?lOOum ;當所述的微腔為方形微腔時，所述方形微腔的邊長為0.1?5mm，高度為10?100um，所述的入口和集液腔均為上下貫通的貫通孔，所述貫通孔的孔徑為1?10mm，高度即為微流通道單元板的厚度，為0.1?2cm。
[0014]一種用于基于智能終端和微流控芯片的牛奶體細胞計數裝置的計數方法，包括如下步驟:
[0015]1)奶樣的預處理，將生鮮奶樣稀釋5?50倍，并進行染色處理，然后滴加5?50uL樣品到微微流控芯片的入口，使樣品分別流入微流控芯片的微腔；
[0016]2)圖像放大與采集，利用微型光學放大電路對微流控芯片上圖像采樣區域進行放大并利用智能終端自帶的攝像頭對圖像采樣區域拍照；
[0017]3)數據處理和結果顯示，利用配套的APP應用程序，對圖像數據中的體細胞進行計數處理，并換算得到體細胞濃度。
[0018]所述的對圖像數據中的體細胞進行計數處理，并換算得到體細胞濃度包括如下步驟:
[0019]判斷步驟2)所拍照的圖像是否清晰，清晰進入第步，否則返回步驟2);
[0020]通過手動進行細胞計數，并對已計過數的細胞用顏色作上標記；
[0021]計算細胞總數和濃度的均值，并保存；
[0022](4)判斷細胞總數是否小于20萬/ml，是則濃度正常，否則進入下一步；
[0023](5)判斷細胞總數是否大于50萬/ml，是則濃度超標，為顯性乳房炎，否則為隱性乳房炎，進行預警。
[0024]本發明的基于智能終端和微流控芯片的牛奶體細胞計數裝置及方法，由于所采用的微流控芯片使體細胞在微腔中的分布受微腔的高度所限制，保證了視野范圍內的體細胞基本處于同一高度的焦平面內，有利于成像過程中的對焦，得到清晰的顯微圖像，進而實現準確計數。所以本發明具有如下特點:
[0025](I)微流控芯片屬于廉價耗材，同一片子上可實現多次檢測，檢測成本低。
[0026](2)將微流控芯片與智能終端相結合，操作簡便，無需專業培訓。
[0027](3)微流控芯片、光學系統、與智能終端，尺寸均較小，可實現檢測儀器的便攜化，易于實現現場檢測。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明的整體結構示意圖；
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