CN115308301B - 一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置 - Google Patents

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CN115308301B CN202210978298.8A CN202210978298A CN115308301B CN 115308301 B CN115308301 B CN 115308301B CN 202210978298 A CN202210978298 A CN 202210978298A CN 115308301 B CN115308301 B CN 115308301B
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Abstract

本发明公开了一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，包括：微流道芯片、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、显微镜、摄像装置及数据处理终端；微流道芯片设置有第一微流通道和与之连通的第二微流通道；第一微流通道的宽度L1大于第二微流通道的宽度L2；第一压电陶瓷以第一工作频率f1在第一微流通道中产生超声波声场；第二压电陶瓷以第二工作频率f2在第二微流通道中产生超声波声场；f1＝V÷2L1；f2＝V÷2L2；V为声音在水中的传播速度；摄像装置通过显微镜采集标准粒子运动轨迹图像、细胞运动轨迹图像及细胞核运动轨迹图像；数据处理终端根据各图像计算细胞和细胞核的弹性模量。

Description

一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置
技术领域
本发明涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置。
背景技术
弹性模量作为细胞和细胞核的基本力学属性，是表征细胞(细胞核)特性的重要物理量；
已知细胞(细胞核)在P0压强下的体积为V0，若压强变化为dP(即末态压强减去初态压强P0，dP可正可负)，也就是对细胞(细胞核)施加一个整体的压强，该压强变化量称为体积应力dP，体积变化量为dV(即末态体积减去初态体积V0，dV可正可负)，体积变化量dV除以初态体积V0称为体积应变dV/V0，体积应力dP再除以体积应变dV/V0就是细胞(细胞核)的整体压缩系数
Figure BDA0003799335280000011
K值为正值，单位Pa；细胞(细胞核)弹性模量β与细胞(细胞核)的压缩系数K成反比，即
Figure BDA0003799335280000012
现有专利CN110333286A提供了一种基于超声驻波声场测量细胞整体弹性模量的装置与方法，该装置由微流道芯片和压电陶瓷组成；微流道芯片上设置有微流通道，压电陶瓷与微流道芯片的底面相接触，且该压电陶瓷位于所述微流通道的下方，用于在微流通道中产生超声驻波声场，使所述细胞随其所处溶液一同流动时受力汇集向驻波节点线附近运动，后续通过对细胞在微流通道中的运动轨迹分析，结合驻波声场场强参数计算出细胞的整体弹性模量。
但是上述装置仅能够实现细胞整体弹性模量的测量，无法同时适用于测量细胞核的弹性模量，这是由于细胞核相对于细胞的弹性模量较小，当细胞和细胞核均使用专利CN110333286A所示的测量装置时，若此时按专利CN110333286A所公开的方案，压电陶瓷施加1MHz的工作频率，该工作频率与微流通道的宽度(750μm)相匹配,以保证细胞能在声场力作用下运动到微流通道的1/2驻波节点线即中线位置。但细胞核弹性模量较小，会出现细胞核无法运动到微流通道的1/2驻波节点线处的问题。若是仅加大压电陶瓷的工作频率至3MHz，微流通道宽度保持不变。则会在微流通道中出现三个驻波节点线(分别在微流通道的1/6、3/6和5/6处)，各细胞和细胞核会运动至距离最近的驻波节点处，从而无法保证细胞或细胞核能够运动到1/2驻波节点线处。若是在加大压电陶瓷的工作频率至3MHz的同时，减少微流通道的宽度至250μm，这样则会导致在测量细胞的弹性模量时，细胞由于受到过大的声场力作用而过快运动至1/2驻波节点线处，导致采集的运动轨迹的有效位置点过少，出现细胞弹性模量测量不准确的问题。因此现有专利CN110333286A所公开的方案无法同时适用于细胞和细胞核的弹性模量的测量。
发明内容
本发明实施例提供一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，能够同时适用于细胞和细胞核的弹性模量的测量。
本发明一实施例提供一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，包括：微流道芯片、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、显微镜、摄像装置以及数据处理终端；
所述微流道芯片内部设置有微流通道，所述微流通道包括：第一微流通道和第二微流通道；所述第一微流通道与所述第二微流通道连通；所述第一微流通道的宽度L1大于所述第二微流通道的宽度L2；所述第一微流通道中心线与所述第二微流通道的中心线位于同一直线上
所述第一压电陶瓷和所述第二压电陶瓷与所述微流道芯片的底面接触，且所述第一压电陶瓷位于所述第一微流通道下方，所述第二压电陶瓷位于所述第二微流通道下方；所述第一压电陶瓷，用于以第一工作频率f1在第一微流通道中产生超声波声场；所述第二压电陶瓷，用于以第二工作频率f2在第二微流通道中产生超声波声场；所述第一工作频率小于所述第二工作频率；其中，f1＝V÷2L1；f2＝V÷2L2；V为声音在水中的传播速度；
所述摄像装置，用于通过显微镜采集微流通道内，标准粒子的若干标准粒子运动轨迹图像、细胞的若干细胞运动轨迹图像以及细胞核的若干细胞核运动轨迹图像，并将各所述标准粒子运动轨迹图像、各所述细胞运动轨迹图像以及各所述细胞核运动轨迹图像传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端，用于根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算第一微流通道所对应的第一声场强度以及第二微流通道所对应的第二声场强度；根据各所述细胞运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞的弹性模量；根据各所述细胞核运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核的弹性模量。
进一步的，采集若干标准粒子运动轨迹图像，包括：采集标准粒子从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述标准粒子运动轨迹图像；
采集若干细胞运动轨迹图像，包括：采集细胞从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述细胞运动轨迹图像；
采集若干细胞核运动轨迹图像，包括：采集细胞核从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述细胞核运动轨迹图像。
进一步的，根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算第一微流通道所对应的第一声场强度以及第二微流通道所对应的第二声场强度，具体包括：
计算标准粒子在若干预设声场强度下的若干预测标准粒子运动轨迹；其中，每一预测标准粒子运动轨迹包括：标准粒子在第一微流通道的第一预测标准粒子运动轨迹，以及在标准粒子在第二微流通道的第二预测标准粒子运动轨迹；
根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算标准粒子的实际标准粒子运动轨迹；其中所述实际标准粒子运动轨迹包括：标准粒子在第一微流通道内移动时的第一实际标准粒子运动轨迹，以及标准粒子在第二微流通道内移动时的第二实际标准粒子运动轨迹；
计算第一实际标准粒子与各第一预测标准粒子运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的预设声场强度作为第一微流通道所对应的第一声场强度；
计算第二实际标准粒子与各第二预测标准粒子运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的预设声场强度作为第二微流通道所对应的第二声场强度。
进一步的，根据各所述细胞运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞的弹性模量，包括：
根据所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞在若干预设细胞弹性模量下的若干预测细胞运动轨迹；其中，每一预测细胞运动轨迹包括：细胞在第一微流通道的第一预测细胞运动轨迹，以及细胞在第二微流通道的第二预测细胞运动轨迹；
根据各所述细胞运动轨迹图像计算细胞的实际细胞运动轨迹；其中所述实际细胞运动轨迹包括：细胞在第一微流通道内移动时的第一实际细胞运动轨迹，以及细胞在第二微流通道内移动时的第二实际细胞运动轨迹；
计算第一实际细胞运动轨迹与各第一预测细胞运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞弹性模量作为第一细胞弹性模量；
计算第二实际细胞运动轨迹与各第二预测细胞运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞弹性模量作为第二细胞弹性模量；
将第一细胞弹性模量与第二细胞弹性模量的平均值作为细胞最终的弹性模量。
进一步的，根据各所述细胞核运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核的弹性模量，包括：
根据所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核在若干预设细胞核弹性模量下的若干预测细胞核运动轨迹；其中，每一预测细胞核运动轨迹包括：细胞核在第一微流通道的第一预测细胞核运动轨迹，以及细胞核在第二微流通道的第二预测细胞核运动轨迹；
根据各所述细胞核运动轨迹图像计算细胞核的实际细胞核运动轨迹；其中所述实际细胞核运动轨迹包括：细胞核在第一微流通道内移动时的第一实际细胞核运动轨迹，以及细胞核在第二微流通道内移动时的第二实际细胞核运动轨迹；
计算第一实际细胞核运动轨迹与各第一预测细胞核运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞核弹性模量作为第一细胞核弹性模量；
计算第二实际细胞核运动轨迹与各第二预测细胞核运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞核弹性模量作为第二细胞核弹性模量；
将第一细胞核弹性模量与第二细胞核弹性模量的平均值作为细胞核最终的弹性模量。
进一步的，根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算标准粒子的实际标准粒子运动轨迹，包括：
确定每一标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域；
从每一标准粒子运动轨迹图像的微流通道区域中提取标准粒子图像，并根据标准粒子图像计算标准粒子在每一标准粒子运动轨迹图像中的标准粒子中心点坐标；
根据各标准粒子运动轨迹图像所对应的标准粒子中心点坐标，生成实际标准粒子运动轨迹；
其中，确定一标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对标准粒子运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第一像素点的明暗度；根据每一列中各第一像素点的明暗度生成每一列所对应的第一明暗度变化曲线；将每一第一明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微微流通道边界像素点位置确定标准粒子运动轨迹图像中的微流通道边界；根据标准粒子运动轨迹图像中的微流通道边界确定标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域；
从标准粒子运动轨迹图像的微流道区域中提取标准粒子图像，并根据标准粒子图像计算标准粒子在标准粒子运动轨迹图像中的标准粒子中心点坐标，具体包括：对标准粒子运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第二像素点的明暗度；根据每一列中各第二像素点的明暗度生成每一列所对应的第二明暗度变化曲线；将每一第二明暗度变化曲线中深度最深的V形波谷的中心位置作为标准粒子的粗识别点位置；根据各标准粒子的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始标准粒子图像；剔除初始标准粒子图像的背景点，获得第二标准粒子图像；根据第二标准粒子图像各像素点的位置坐标，计算得到标准粒子中心点坐标。
进一步的,根据各所述细胞运动轨迹图像计算细胞的实际细胞运动轨迹，包括：
确定每一细胞运动轨迹图像中的微流通道区域；
从每一细胞运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞图像，并根据细胞图像计算细胞在每一细胞运动轨迹图像中的细胞中心点坐标；
根据各细胞运动轨迹图像所对应的细胞中心点坐标，生成实际细胞运动轨迹；
其中，确定一细胞运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对细胞运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第三像素点的明暗度；根据每一列中各第三像素点的明暗度生成每一列所对应的第三明暗度变化曲线；将每一第三明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微流通道边界像素点位置确定细胞运动轨迹图像中的微流通道边界；根据细胞运动轨迹图像中的微流通道边界确定细胞运动轨迹图像中的微流通道区域；
从一细胞运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞图像，并根据细胞图像计算细胞在细胞运动轨迹图像中的细胞中心点坐标，具体包括：对细胞运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第四像素点的明暗度；根据每一列中各第四像素点的明暗度生成每一列所对应的第四明暗度变化曲线；将每一第四明暗度变化曲线中深度最深的W形波的中心位置作为细胞的粗识别点位置；根据各细胞的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始细胞图像；剔除初始细胞图像的背景点，获得第二细胞图像；根据第二细胞图像各像素点的位置坐标，计算得到细胞中心点坐标。
进一步的，根据各所述细胞核运动轨迹图像计算细胞核的实际细胞核运动轨迹，包括：
确定每一细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域；
从每一细胞核运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞核图像，并根据细胞核图像计算细胞核在每一细胞核运动轨迹图像中的细胞核中心点坐标；
根据各细胞核运动轨迹图像所对应的细胞核中心点坐标，生成实际细胞核运动轨迹；
其中，确定一细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对细胞核运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第五像素点的明暗度；根据每一列中各第五像素点的明暗度生成每一列所对应的第五明暗度变化曲线；将每一第五明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微流通道边界像素点位置确定细胞核运动轨迹图像中的微流通道边界；根据细胞核运动轨迹图像中的微流通道边界确定细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域；
从一细胞核运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞核图像，并根据细胞核图像计算细胞核在细胞核运动轨迹图像中的细胞核中心点坐标，具体包括：对细胞核运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第六像素点的明暗度；根据每一列中各第六像素点的明暗度生成每一列所对应的第六明暗度变化曲线；将每一第六明暗度变化曲线中深度最深的V形波谷的中心位置作为细胞核的粗识别点位置；根据各细胞核的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始细胞核图像；剔除初始细胞核图像的背景点，获得第二细胞核图像；根据第二细胞核图像各像素点的位置坐标，计算得到细胞核中心点坐标。
进一步的，所述第一微流通道设置有进液口，所述第二微流通道设置有出液口。
进一步的，所述微流道芯片包括：流道基座和玻璃盖板；所述微流通道设置在所述流道基座上；所述流道基座与所述玻璃盖板键合；
所述流道基座呈片状，且所述流道基座由硅基、氧化硅或硬质合金制作而成；
所述玻璃盖板呈片状，且所述玻璃盖板由耐热玻璃材料制作而成。
进一步的，所述第一压电陶瓷和第二压电陶瓷与函数信号发生器电性连接，并根据由函数信号发生器产生的驱动信号进行工作。
通过实施本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，相比与现有技术本发明所提供的测量装置，在微流道芯片设置了两个宽度不同的微流通道，分别为第一微流通道和第二微流通道，同时由两个工作频率不同的压电陶瓷分别在两个不同的微流通道内产生超声驻波声场；第一微流通道的宽度为L1，第二微流通道的宽度为L2。第一压电陶瓷的工作频率为f1，第二压电陶瓷的工作频率为f2；且f1＝V÷2L1；f2＝V÷2L2；这样能够保证在第一微流通道和第二微流通道内均只生成一条驻波节点线，且所生成的驻波节点线与第一微流通道和第二微流通道的中心线位置一致，不会存在生成多条驻波节点线的问题。同时，由于第一微流通道宽度相对较宽，第一压电陶瓷的工作频率相对较低这样可以避免细胞过快运动到中线位置。而，由于第二微流通道宽度相对较窄，第二压电陶瓷的工作频率相对较高，这样即便细胞核在第一微流通道移动时无法达到中线位置，也可以在第二微流通道内移动到达中线位置。综上，通过设置两种宽度的微流通道以及两种不同的压电陶瓷，可实现同时适用细胞和细胞核的弹性模量测量的目的。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置的核心部分结构示意图。
图2是本发明一实施例提供的微流通道的示意图。
图3是本发明一实施例提供的检测微流通道边界时所生成的明暗度变化曲线的示意图。
图4是本发明一实施例提供的第二明暗度变化曲线的示意图。
图5是本发明一实施例提供的标准粒子的粗识别点聚合的示意图。
图6是本发明一实施例提供的第四明暗度变化曲线的示意图。
附图标记说明：
第一压电陶瓷1、第二压电陶瓷2、微流道芯片3、进液口31、第一微流通道32、第二微流通道33、出液口34、1/2驻波节点线35。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例提供了一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，包括：微流道芯片、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、显微镜、摄像装置以及数据处理终端；
所述微流道芯片上方设置有微流通道，所述微流通道包括：第一微流通道和第二微流通道；所述第一微流通道与所述第二微流通道连通；所述第一微流通道的宽度L1大于所述第二微流通道的宽度L2；所述第一微流通道中心线与所述第二微流通道的中心线位于同一直线上。
所述第一压电陶瓷和所述第二压电陶瓷与所述微流道芯片的底面接触，且所述第一压电陶瓷位于所述第一微流通道下方，所述第二压电陶瓷位于所述第二微流通道下方；所述第一压电陶瓷，用于以第一工作频率f1在第一微流通道中产生超声波声场；所述第二压电陶瓷，用于以第二工作频率f2在第二微流通道中产生超声波声场；所述第一工作频率小于所述第二工作频率；其中，f1＝V÷2L1；f2＝V÷2L2；V为声音在水中的传播速度；
所述摄像装置，用于通过显微镜采集微流通道内，标准粒子的若干标准粒子运动轨迹图像、细胞的若干细胞运动轨迹图像以及细胞核的若干细胞核运动轨迹图像，并将各所述标准粒子运动轨迹图像、各所述细胞运动轨迹图像以及各所述细胞核运动轨迹图像传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端，用于根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算第一微流通道所对应的第一声场强度以及第二微流通道所对应的第二声场强度；根据各所述细胞运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞的弹性模量；根据各所述细胞核运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核的弹性模量。
具体的，图1是本发明所示的可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置的核心部分，其包括微流道芯片、第一压电陶瓷以及第二压电陶瓷；流道芯片上方设置有第一微流通道和第二微流通道，优选的第一微流通道的宽度为750μm,长度为7mm；第二微流通道的宽度为250μm,长度为7mm。第一压电陶瓷的的工作频率为1MHz,第二压电陶瓷的工作频率为2MHz。第一压电陶瓷在第一微流通道下方，第二压电陶瓷在第二微流通道下方，各压电陶瓷在对应的微流通道中产生超声驻波声场，使悬浮在微流通道中流动的细胞和细胞核在这种非接触的声场力作用下受力运动；当细胞和细胞核随其所处溶液一同流经超声驻波声场时，细胞和细胞核受到指向驻波节点的声场作用力，汇集向驻波节点线附近运动；最终移动到1/2驻波节点线(两个微流通道的1/2驻波节点线即为各自的微流通道中线，且两个微流通道的1/2驻波节点线在同一直线上)处。
在一个优选的实施例中，所述第一微流通道设置有进液口，所述第二微流通道设置有出液口。具体的，第一微流通道的一端设置有进液口，可经由入口微流软管与注射器(图未示出)相连接，第二微流通道的一端设置有出液口，可经由出口微流软管与液体收集试管(图未示出)相连接；细胞和细胞核随其所处溶液经入口微流软管从进液口流入第一微流通道和第二微流通道，在微流通道中以层流形式流动，并从出液口经出口微流软管流出微流通道。
优先的，所述微流通道(包括第一微流通道和第二微流通道)呈直线形，且横截面呈矩形或梯形。
在本发明一优选的实施例中，为了便于摄像装置通过显微镜清晰记录所述微流通道中的细胞的流动状态，具体的，所述微流道芯片可由流道基座和玻璃盖板组成，所述流道基座可采用硅基、氧化硅或硬质合金制作成例如厚度500微米的片状，并采用等离子刻蚀工艺，在该流道基座上表面制作出横截面呈矩形或梯形的两个宽度不同的沟槽作为第一微流通道和第二微流通道。所述玻璃盖板可采用耐热玻璃材料制作成厚度1毫米的片状，并通过热键合的方式与流道基座紧密键合；所述玻璃盖板上分别加工出直径700微米的过孔作为流体的进液口和出液口，并通过例如内径500微米的微流软管与液体收集试管或注射器相连接；为保证单细胞悬液在微流通道。
上述第一压电陶瓷和第二压电陶瓷，可采用在厚度方向Z施加电压并在厚度方向Z产生振动(即厚度方向Z极化)的PNT-5型压电陶瓷片，将压电陶瓷沿厚度方向的两平面作为电极面，均镀上金属银涂层作为驱动电极，且其中一个面用α-氰基丙烯酸酯类胶水粘合在微流道芯片流道基座的底面上；所述第一压电陶瓷和第二压电陶瓷与函数信号发生器(电性连接，由函数信号发生器产生正弦变化的交变电压信号作为驱动信号，再经功率放大装置驱动压电陶瓷工作；压电陶瓷作为超声声场的振动源，其产生的超声振动经过微流通道流道壁面，在流道两侧壁间的流体中产生声场，当声场振动频率为流道内流体超声振动的基频谐振频率时，将在微流通道流道正中线的位置产生一个驻波节点线形成超声驻波声场。
在一个优选的实施例中，采集若干标准粒子运动轨迹图像，包括：采集标准粒子从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述标准粒子运动轨迹图像；采集若干细胞运动轨迹图像，包括：采集细胞从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述细胞运动轨迹图像；采集若干细胞核运动轨迹图像，包括：采集细胞核从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述细胞核运动轨迹图像。
在一个优选的实施例中，计算标准粒子在若干预设声场强度下的若干预测标准粒子运动轨迹；其中，每一预测标准粒子运动轨迹包括：标准粒子在第一微流通道的第一预测标准粒子运动轨迹，以及在标准粒子在第二微流通道的第二预测标准粒子运动轨迹；
根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算标准粒子的实际标准粒子运动轨迹；其中所述实际标准粒子运动轨迹包括：标准粒子在第一微流通道内移动时的第一实际标准粒子运动轨迹，以及标准粒子在第二微流通道内移动时的第二实际标准粒子运动轨迹；
计算第一实际标准粒子与各第一预测标准粒子运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的预设声场强度作为第一微流通道所对应的第一声场强度；
计算第二实际标准粒子与各第二预测标准粒子运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的预设声场强度作为第二微流通道所对应的第二声场强度。
对于预测标准粒子运动轨迹，其包括在第一微流通道的第一预测标准粒子运动轨迹以及在第二微流通道的第二预测标准粒子运动轨迹；以下列举一个预设声场强度下第一预测标准粒子运动轨迹的具体计算过程：
具体的，以沿微流通道中心线的方向为Y方向，以垂直于微流通道中心线的方向为X方向，首先获取标准粒子在一预设声场强度下，在第一微流通道中实际运动时的前两个位置点的坐标(实际运动时的前两个轨迹点的坐标，可采集标准粒子在第一微流通道中的运动轨迹图像，然后根据运动轨迹图像计算出来，具体计算方案在后文描述)，然后根据实际的前两个轨迹点的坐标，逐一推算标准粒子在第一微流通道中后续各轨迹点的坐标，从而获得标准粒子在第一微流通道中的第一预测标准粒子运动轨迹；
具体如下，例如：第一预测标准粒子运动轨迹包括N个轨迹点，第i个点的坐标记为(Xi,Yi)，则
(X1,Y1)为标准粒子在一预设声场强度下，在第一微流通道中的实际运动时的第一个点的坐标；
(X2,Y2)为标准粒子在一预设声场强度下，在第一微流通道中的实际运动时的第2个点的坐标；
从第3个点开始到第N个点，各点坐标通过以下公式计算：
Figure BDA0003799335280000141
Figure BDA0003799335280000142
Figure BDA0003799335280000143
Figure BDA0003799335280000144
其中，Fac为声场力；Fd为流体动力；Rsp代表标准粒子的半径；n代表超声驻波的波数；Eac代表声场强度；μ代表溶液的动力粘度；dt代表时间变量；msp代表标准粒子的质量；Q为流体的流量(计算第一预测标准粒子运动轨迹时，其为第一微流通道中流体的流量)，H为微流通道的宽度(计算第一预测标准粒子运动轨迹时，其为第一微流通道中流体的宽度)，D为微流沟道的深度(计算第一预测标准粒子运动轨迹时，其为第一微流通道中流体的深度)；φsp代表声波比例因子，且：
Figure BDA0003799335280000145
ρsp代表标准粒子的密度，ρbuffer代表溶液的密度，ksp代表标准粒子的压缩系数，kbuffer代表溶液的压缩系数。根据上述公式即可计算出第一预测标准粒子运动轨迹中后续各个预测的轨迹点的坐标，当一个预测出的轨迹点在Y方向的坐标大于第一微流通道的长度时，将其舍弃掉(因为当轨迹点在Y方向的坐标大于第一微流通道的长度，说明标准粒子已经运动至第二微流通道，这个点不能作为第一预测标准粒子运动轨迹中的轨迹点)，然后根据所舍弃的轨迹点之前的所有预测的轨迹点以及标准粒子实际运动时的前两个轨迹点，形成第一预测标准粒子运动轨迹；同样第二预测标准粒子运动轨迹计算方法与第一预测标准粒子运动轨迹的计算方法一致在此不再展开说明。
对于实际标准粒子运动轨迹，在一个优选的实施例中，根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算标准粒子的实际标准粒子运动轨迹，包括：
确定每一标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域；
从每一标准粒子运动轨迹图像的微流通道区域中提取标准粒子图像，并根据标准粒子图像计算标准粒子在每一标准粒子运动轨迹图像中的标准粒子中心点坐标；
根据各标准粒子运动轨迹图像所对应的标准粒子中心点坐标，生成实际标准粒子运动轨迹；
其中，确定一标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对标准粒子运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第一像素点的明暗度；根据每一列中各第一像素点的明暗度生成每一列所对应的第一明暗度变化曲线；将每一第一明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微流通道边界像素点位置确定标准粒子运动轨迹图像中的微流通道边界；根据标准粒子运动轨迹图像中的微流通道边界确定标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域；
从标准粒子运动轨迹图像的微流道区域中提取标准粒子图像，并根据标准粒子图像计算标准粒子在标准粒子运动轨迹图像中的标准粒子中心点坐标，具体包括：对标准粒子运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第二像素点的明暗度；根据每一列中各第二像素点的明暗度生成每一列所对应的第二明暗度变化曲线；将每一第二明暗度变化曲线中深度最深的V形波谷的中心位置作为标准粒子的粗识别点位置；根据各标准粒子的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始标准粒子图像；剔除初始标准粒子图像的背景点，获得第二标准粒子图像；根据第二标准粒子图像各像素点的位置坐标，计算得到标准粒子中心点坐标。
具体的，在显微镜下微流通道的示意图如图2所示，对于黑白图片，图片的本质是矩阵，矩阵的大小等于图片的大小，矩阵元素值等于该像素点的明暗度。两个微流通道边界的位置，颜色比较深，明暗度较低。对该图片进行逐列扫描，对于每一列，明暗度随像素点位置(Y方向)变化的关系如图3所示。两个最深的谷(图示中的波谷A和波谷B)的中心位置，就是两个微流通道边界位置。逐列扫描完整张图片，便可获得整个微流通道的边界位置。之后标准粒子、细胞和细胞核识别，都仅限于流道区域之内。
由于标准粒子和细胞核的明暗度特征相似，两者的不同之处是大小，通常的细胞核大于6μm的粒子。而且为了增加区分度，我们还将细胞核预先进行了台盼蓝染色。因此在显微镜下，细胞核是深蓝色的点，而标准粒子是黑色的点。识别微流通道区域标准粒子的方案如下：
显微镜下标准粒子的明暗度特征是一个黑点。对图片进行逐列扫描，对于每一列可获得明暗度随像素点位置(Y方向)变化的曲线(即如图4所示的第二明暗变化曲线图)，当扫描标准粒子区域时，曲线出现1个很深的V形波谷(波谷C)。根据此特征，把波谷C的中心位置，作为标准粒子的粗识点位置。对图片进行逐列扫描，获得各列像素点中的所有标准粒子粗识点位置。
紧接着对图片中所有标准粒子的粗识别点进行聚合，聚合时，如图5所示，以每个粗识别点为中心，画一个方框，方框有重叠，即视为同一个标准粒子中的粗识别点，否则视为不同标准粒子中的粗识别点，方框边长设置为标准粒子的直径。然后将同一标准粒子中的粗识别点进行聚合；紧接着对初始标准粒子图像进行低通滤波，滤波后背景的明暗度更集中，更好区分背景和标准粒子。对于滤波后的图像，设定一个明暗度阈值，去掉高于阈值的点(即背景点)，最终得到第二标准粒子图像；紧接着以第二标准粒子图像中各像素点的位置坐标的平均值作为标准粒子的中心位置，获得标准粒子中心点坐标。最后根据每一帧标准粒子运动轨迹图像中标准粒子的中心点坐标，生成实际标准粒子运动轨迹。
在计算出标准粒子的实际标准粒子运动轨迹以及在各预设声场强度下的预测标准粒子运动轨迹后，进行运动轨迹拟合，最终将残差值最小时的第一预测标准粒子运动轨迹所对应的预设声场强度作为第一微流通道所对应的第一声场强度；将残差值最小时的第二预测标准粒子运动轨迹所对应的预设声场强度作为第二微流通道所对应的第二声场强度。
在一个优选的实施例中，根据各所述细胞运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞的弹性模量，包括：
根据所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞在若干预设细胞弹性模量下的若干预测细胞运动轨迹；其中，每一预测细胞运动轨迹包括：细胞在第一微流通道的第一预测细胞运动轨迹，以及细胞在第二微流通道的第二预测细胞运动轨迹；
根据各所述细胞运动轨迹图像计算细胞的实际细胞运动轨迹；其中所述实际细胞运动轨迹包括：细胞在第一微流通道内移动时的第一实际细胞运动轨迹，以及细胞在第二微流通道内移动时的第二实际细胞运动轨迹；
计算第一实际细胞运动轨迹与各第一预测细胞运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞弹性模量作为第一细胞弹性模量；
计算第二实际细胞运动轨迹与各第二预测细胞运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞弹性模量作为第二细胞弹性模量；
将第一细胞弹性模量与第二细胞弹性模量的平均值作为细胞最终的弹性模量。
具体的，对于若干预测细胞运动轨迹的计算，其具体计算方法与上文中预测标准粒子运动轨迹的计算方法一致，以计算细胞在第一微流通道的第一预测细胞运动轨迹为例：
首先，任意选取一预设细胞弹性模量，并计算得到对应的细胞的压缩系数(细胞的弹性模量与细胞的压缩系数的计算公式可参见背景技术的描述)，然后获取细胞在第一声场强度下，在第一微流通道中实际运动时的前两个位置点的坐标，然后基于上述细胞的压缩系数、第一声场强度，采用与计算第一预测标准粒子运动轨迹一致的方法(即计算方法一致，公式中的变量替换为细胞对应的变量即可，例如将计算第一预测标准粒子运动轨迹时，所用到的标准粒子的压缩系数，替换为细胞的压缩系数)，通过细胞在第一微流通道中实际运动时的前两个位置点的坐标推算出推算细胞在第一微流通道中后续各轨迹点的坐标，从而获得细胞在第一微流通道中的第一预测细胞运动轨迹。按同样的方法计算得到细胞在第二微流通道的第二预测细胞运动轨迹。将第一预测细胞运动轨迹和第二预测细胞运动轨迹结合，即可得到在一个预设细胞弹性模量下，细胞的预测细胞运动轨迹。
对于细胞的实际细胞运动轨迹，在一个优选的实施例中，根据各所述细胞运动轨迹图像计算细胞的实际细胞运动轨迹，包括：
确定每一细胞运动轨迹图像中的微流通道区域；
从每一细胞运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞图像，并根据细胞图像计算细胞在每一细胞运动轨迹图像中的细胞中心点坐标；
根据各细胞运动轨迹图像所对应的细胞中心点坐标，生成实际细胞运动轨迹；
其中，确定一细胞运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对细胞运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第三像素点的明暗度；根据每一列中各第三像素点的明暗度生成每一列所对应的第三明暗度变化曲线；将每一第三明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微流通道边界像素点位置确定细胞运动轨迹图像中的微流通道边界；根据细胞运动轨迹图像中的微流通道边界确定细胞运动轨迹图像中的微流通道区域；
从一细胞运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞图像，并根据细胞图像计算细胞在细胞运动轨迹图像中的细胞中心点坐标，具体包括：对细胞运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第四像素点的明暗度；根据每一列中各第四像素点的明暗度生成每一列所对应的第四明暗度变化曲线；将每一第四明暗度变化曲线中深度最深的W形波的中心位置作为细胞的粗识别点位置；根据各细胞的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始细胞图像；剔除初始细胞图像的背景点，获得第二细胞图像；根据第二细胞图像各像素点的位置坐标，计算得到细胞中心点坐标。
每一细胞运动轨迹图像中的微流通道区域的具体确定方式与上文所描述的标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域的确定方式一致，在此不再展开说明。
显微镜下细胞明暗度特征是边界暗，中间亮。对细胞运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，对于每一列可获得明暗度随像素点位置(Y方向)变化的曲线(如图6所示的第四明暗度变化曲线)，当扫描到细胞区域时曲线出现两个很深的波谷，呈现出W形状(如图6所示的区域D)。根据此特征，把W的中心位置(即两个波谷中心位置的平均值)，作为细胞的粗识点。对图片进行逐列扫描，获得各列像素点中的所有细胞的粗识点位置。紧接着对所有细胞的粗识点进行聚合，得到初始细胞图像(聚合方式与标准粒子的聚合方式一致，在此不再展开说明)，紧接着对初始细胞图像进行低通滤波，滤波后背景的明暗度更集中，更好区分背景和标准粒子。对于滤波后的图像，设定一个明暗度阈值，去掉高于阈值的点(即背景点)，最终得到第二细胞图像；紧接着以第二细胞图像中各像素点的位置坐标的平均值作为细胞的中心位置，获得细胞中心点坐标。最后根据每一帧细胞运动轨迹图像中细胞的中心点坐标，生成实际细胞运动轨迹。
在计算出细胞的实际细胞运动轨迹以及在各预设弹性模量下的预测细胞运动轨迹后，进行运动轨迹拟合，最终将残差值最小时的第一预测细胞运动轨迹所对应的弹性模量作为细胞的第一细胞弹性模量；将残差值最小时的第二预测细胞运动轨迹所对应的弹性模量作为第二细胞弹性模量。计算第一细胞弹性模量和第二细胞弹性模量的均值，将这一均值作为最终的细胞弹性模量。
在一个优选的实施例中，根据各所述细胞核运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核的弹性模量，包括：
根据所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核在若干预设细胞核弹性模量下的若干预测细胞核运动轨迹；其中，每一预测细胞核运动轨迹包括：细胞核在第一微流通的第一预测细胞核运动轨迹，以及细胞核在第二微流通道的第二预测细胞核运动轨迹；
根据各所述细胞核运动轨迹图像计算细胞核的实际细胞核运动轨迹；其中所述实际细胞核运动轨迹包括：细胞核在第一微流通道内移动时的第一实际细胞核运动轨迹，以及细胞核在第二微流通道内移动时的第二实际细胞核运动轨迹；
计算第一实际细胞核运动轨迹与各第一预测细胞核运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞核弹性模量作为第一细胞核弹性模量；
计算第二实际细胞核运动轨迹与各第二预测细胞核运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞核弹性模量作为第二细胞核弹性模量；
将第一细胞核弹性模量与第二细胞核弹性模量的平均值作为细胞核最终的弹性模量。
具体的，各预测细胞核运动轨迹的具体计算方法与各预测细胞运动轨迹的计算方法一致，只是对象不同，只需按前述预测细胞运动轨迹的计算方法，将相关变量替换为细胞核对应的变量即可计算出各预测细胞核运动轨迹，在此不再展开说明。
对于各实际细胞核运动轨迹的计算，在一个优选的实施例中，根据各所述细胞核运动轨迹图像计算细胞核的实际细胞核运动轨迹，包括：
确定每一细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域；
从每一细胞核运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞核图像，并根据细胞核图像计算细胞核在每一细胞核运动轨迹图像中的细胞核中心点坐标；
根据各细胞核运动轨迹图像所对应的细胞核中心点坐标，生成实际细胞核运动轨迹；
其中，确定一细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对细胞核运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第五像素点的明暗度；根据每一列中各第五像素点的明暗度生成每一列所对应的第五明暗度变化曲线；将每一第五明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微流通道边界像素点位置确定细胞核运动轨迹图像中的微流通道边界；根据细胞核运动轨迹图像中的微流通道边界确定细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域；
从一细胞核运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞核图像，并根据细胞核图像计算细胞核在细胞核运动轨迹图像中的细胞核中心点坐标，具体包括：对细胞核运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第六像素点的明暗度；根据每一列中各第六像素点的明暗度生成每一列所对应的第六明暗度变化曲线；将每一第六明暗度变化曲线中深度最深的V形波谷的中心位置作为细胞核的粗识别点位置；根据各细胞核的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始细胞核图像；剔除初始细胞核图像的背景点，获得第二细胞核图像；根据第二细胞核图像各像素点的位置坐标，计算得到细胞核中心点坐标。
具体的，每一细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域的具体确定方式与上文所描述的标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域的确定方式一致，在此不再展开说明。
显微镜下细胞核明暗度特征与标准粒子一致，是一个黑点。对细胞核运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，对于每一列可获得明暗度随像素点位置(Y方向)变化的曲线(其明暗变化曲线与标准粒子的明暗变化曲线特征类似，因此不在画图示意)，当扫描到细胞核区域时，曲线出现1个很深的V形波谷。根据此特征，把波谷的中心位置，作为细胞核的粗识点位置。对图片进行逐列扫描，获得各列像素点中的所有细胞核粗识点位置。紧接着对所有细胞核的粗识点进行聚合，得到初始细胞核图像(聚合方式与标准粒子的聚合方式一致，在此不再展开说明)，紧接着对初始细胞核图像进行低通滤波，滤波后背景的明暗度更集中，更好区分背景和标准粒子。对于滤波后的图像，设定一个明暗度阈值，去掉高于阈值的点(即背景点)，最终得到第二细胞核图像；紧接着以第二细胞核图像中各像素点的位置坐标的平均值作为细胞的中心位置，获得细胞核中心点坐标。最后根据每一帧细胞核运动轨迹图像中细胞核的中心点坐标，生成实际细胞核运动轨迹。
在计算出细胞核的实际细胞核运动轨迹以及在各预设弹性模量下的预测细胞核运动轨迹后，进行运动轨迹拟合，最终将残差值最小时的第一预测细胞核运动轨迹所对应的弹性模量作为细胞的第一细胞核弹性模量；将残差值最小时的第二预测细胞核运动轨迹所对应的弹性模量作为第二细胞核弹性模量。计算第一细胞核弹性模量和第二细胞核模量的均值，将这一均值作为最终的细胞核弹性模量。
为更好的说明本发明，以下对实际的测量步骤进行示意性说明：
以聚苯乙烯微球作为标准粒子，将提取的细胞核、与单细胞悬液以及直径为6μm的标准粒子混合在一起形成混合液，通过注射器将混合液体注入微流通道。
将注射泵的流速调整为20μl/h，用注射器持续不断地向微流芯片中注入细胞、细胞核以及粒子的混合液。
当多个标准粒子进入显微镜和摄像装置可观测的视场时，利用函数信号发生器给第一压电陶瓷施加1MHz的工作频率，给第二压电陶瓷施加3MHz的工作频率。在第一微流通道和第二微流通道的1/2驻波节点线(即中线)处产生超声驻波声场；各个标准粒子、细胞和细胞核随着流体的流动向中线运动，并最终汇聚在1/2驻波节点线的位置运动；
摄像装置利用显微镜记录各个标准粒子、细胞和细胞核在超声驻波声场的作用下从其初始位置移动到第二微流通道的1/2驻波节点线处的运动轨迹图像，并发送给终端设备。
终端设备按照前述方法计算出细胞和细胞核的弹性模量，从而实现同时测量细胞和细胞核的弹性模量的目标。
优选的，细胞核提取方法如下：
贴壁细胞用磷酸盐缓冲液(PBS)洗一遍，加入胰酶(Tryps i n)在室温(25度)下酶解1-2分钟。
去除酶解液，加入完全培养基，吹打形成细胞悬浮液。
细胞悬浮液用离心机1000rpm离心5分钟，去除上清。每20微升细胞沉淀(大约500万细胞)加入200微升添加了1％PMSF的细胞浆蛋白抽提试剂A，混匀。
将上述混合物，以最高速Vortex 5秒，冰浴10分钟。
向冰浴后的溶液加入细胞浆蛋白抽提试剂B10微升，以最高速Vortex 5秒，冰浴1分钟。1分钟后再次Vortex 5秒，然后4℃ 1000～2000g离心5分钟。注：细胞浆蛋白抽提试剂A，B使用体积比为20：1。
去掉上清液，沉淀用PBS溶液重悬后，4℃ 1000g离心4分钟，去掉上清液，再用100微升PBS重悬为细胞核悬浮液。
向上述细胞核悬浮液中加入台盼蓝，室温25度染色4分钟。注：为了更清楚地在显微镜下识别细胞核，需要进行台盼蓝染色。台盼蓝溶液与细胞核悬浮液的体积比为1：1。台盼蓝溶液在使用前需要在37度水浴10分钟，才能有效染色。
用PBS缓冲液稀释上述细胞核悬浮液，细胞核浓度为2～3×105/ml。
细胞核悬浮液用70um过滤筛过滤。
在一个优选的实施例中，在计算得到细胞中心点坐标、细胞核中心点坐标或标准粒子中心点坐标后，还进行坐标的修改。
以对细胞中心点坐标的修正为例(细胞核中心点坐标及标准粒子中心点坐标的修正方法与细胞中心点坐标的修正方法一致，仅对象不同)：
根据显微镜视野下微流芯片的角度偏差，对细胞中心点坐标进行旋转修正，将视野中微通道四个角的像素坐标记录为(0,y1),(0,y2),(x3,y3),(x4,y4)。其中x3＝x4。
对于细胞中心点坐标(xi，yi)，使用以下公式计算旋转校正后的新坐标(xi'，yi')：
Figure BDA0003799335280000241
xi′＝xi×cosθ+yi×sinθ；
yi′＝yi×cosθ-xi×sinθ。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，其特征在于，包括：微流道芯片、第一压电陶瓷、第二压电陶瓷、显微镜、摄像装置以及数据处理终端；
所述微流道芯片内部设置有微流通道，所述微流通道包括：第一微流通道和第二微流通道；所述第一微流通道与所述第二微流通道连通；所述第一微流通道的宽度L1大于所述第二微流通道的宽度L2；所述第一微流通道中心线与所述第二微流通道的中心线位于同一直线上
所述第一压电陶瓷和所述第二压电陶瓷与所述微流道芯片的底面接触，且所述第一压电陶瓷位于所述第一微流通道下方，所述第二压电陶瓷位于所述第二微流通道下方；所述第一压电陶瓷，用于以第一工作频率f1在第一微流通道中产生超声波声场；所述第二压电陶瓷，用于以第二工作频率f2在第二微流通道中产生超声波声场；所述第一工作频率小于所述第二工作频率；其中，f1＝V÷2L1；f2＝V÷2L2；V为声音在水中的传播速度；
所述摄像装置，用于通过显微镜采集微流通道内，标准粒子的若干标准粒子运动轨迹图像、细胞的若干细胞运动轨迹图像以及细胞核的若干细胞核运动轨迹图像，并将各所述标准粒子运动轨迹图像、各所述细胞运动轨迹图像以及各所述细胞核运动轨迹图像传输至所述数据处理终端；
所述数据处理终端，用于根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算第一微流通道所对应的第一声场强度以及第二微流通道所对应的第二声场强度；根据各所述细胞运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞的弹性模量；根据各所述细胞核运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核的弹性模量；
根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算第一微流通道所对应的第一声场强度以及第二微流通道所对应的第二声场强度，包括：计算标准粒子在若干预设声场强度下的若干预测标准粒子运动轨迹；其中，每一预测标准粒子运动轨迹包括：标准粒子在第一微流通道的第一预测标准粒子运动轨迹，以及在标准粒子在第二微流通道的第二预测标准粒子运动轨迹；根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算标准粒子的实际标准粒子运动轨迹；其中所述实际标准粒子运动轨迹包括：标准粒子在第一微流通道内移动时的第一实际标准粒子运动轨迹，以及标准粒子在第二微流通道内移动时的第二实际标准粒子运动轨迹；计算第一实际标准粒子与各第一预测标准粒子运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的预设声场强度作为第一微流通道所对应的第一声场强度；计算第二实际标准粒子与各第二预测标准粒子运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的预设声场强度作为第二微流通道所对应的第二声场强度；其中，根据各所述标准粒子运动轨迹图像计算标准粒子的实际标准粒子运动轨迹，包括：确定每一标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域；从每一标准粒子运动轨迹图像的微流通道区域中提取标准粒子图像，并根据标准粒子图像计算标准粒子在每一标准粒子运动轨迹图像中的标准粒子中心点坐标；根据各标准粒子运动轨迹图像所对应的标准粒子中心点坐标，生成实际标准粒子运动轨迹；其中，确定一标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对标准粒子运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第一像素点的明暗度；根据每一列中各第一像素点的明暗度生成每一列所对应的第一明暗度变化曲线；将每一第一明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微微流通道边界像素点位置确定标准粒子运动轨迹图像中的微流通道边界；根据标准粒子运动轨迹图像中的微流通道边界确定标准粒子运动轨迹图像中的微流通道区域；从标准粒子运动轨迹图像的微流道区域中提取标准粒子图像，并根据标准粒子图像计算标准粒子在标准粒子运动轨迹图像中的标准粒子中心点坐标，具体包括：对标准粒子运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第二像素点的明暗度；根据每一列中各第二像素点的明暗度生成每一列所对应的第二明暗度变化曲线；将每一第二明暗度变化曲线中深度最深的V形波谷的中心位置作为标准粒子的粗识别点位置；根据各标准粒子的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始标准粒子图像；剔除初始标准粒子图像的背景点，获得第二标准粒子图像；根据第二标准粒子图像各像素点的位置坐标，计算得到标准粒子中心点坐标；
根据各所述细胞运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞的弹性模量，包括：根据所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞在若干预设细胞弹性模量下的若干预测细胞运动轨迹；其中，每一预测细胞运动轨迹包括：细胞在第一微流通道的第一预测细胞运动轨迹，以及细胞在第二微流通道的第二预测细胞运动轨迹；根据各所述细胞运动轨迹图像计算细胞的实际细胞运动轨迹；其中所述实际细胞运动轨迹包括：细胞在第一微流通道内移动时的第一实际细胞运动轨迹，以及细胞在第二微流通道内移动时的第二实际细胞运动轨迹；计算第一实际细胞运动轨迹与各第一预测细胞运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞弹性模量作为第一细胞弹性模量；计算第二实际细胞运动轨迹与各第二预测细胞运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞弹性模量作为第二细胞弹性模量；将第一细胞弹性模量与第二细胞弹性模量的平均值作为细胞最终的弹性模量；其中，据各所述细胞运动轨迹图像计算细胞的实际细胞运动轨迹，包括：确定每一细胞运动轨迹图像中的微流通道区域；从每一细胞运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞图像，并根据细胞图像计算细胞在每一细胞运动轨迹图像中的细胞中心点坐标；根据各细胞运动轨迹图像所对应的细胞中心点坐标，生成实际细胞运动轨迹；其中，确定一细胞运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对细胞运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第三像素点的明暗度；根据每一列中各第三像素点的明暗度生成每一列所对应的第三明暗度变化曲线；将每一第三明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微流通道边界像素点位置确定细胞运动轨迹图像中的微流通道边界；根据细胞运动轨迹图像中的微流通道边界确定细胞运动轨迹图像中的微流通道区域；从一细胞运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞图像，并根据细胞图像计算细胞在细胞运动轨迹图像中的细胞中心点坐标，具体包括：对细胞运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第四像素点的明暗度；根据每一列中各第四像素点的明暗度生成每一列所对应的第四明暗度变化曲线；将每一第四明暗度变化曲线中深度最深的W形波的中心位置作为细胞的粗识别点位置；根据各细胞的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始细胞图像；剔除初始细胞图像的背景点，获得第二细胞图像；根据第二细胞图像各像素点的位置坐标，计算得到细胞中心点坐标；
根据各所述细胞核运动轨迹图像、所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核的弹性模量，包括：根据所述第一声场强度以及所述第二声场强度，计算细胞核在若干预设细胞核弹性模量下的若干预测细胞核运动轨迹；其中，每一预测细胞核运动轨迹包括：细胞核在第一微流通道的第一预测细胞核运动轨迹，以及细胞核在第二微流通道的第二预测细胞核运动轨迹；根据各所述细胞核运动轨迹图像计算细胞核的实际细胞核运动轨迹；其中所述实际细胞核运动轨迹包括：细胞核在第一微流通道内移动时的第一实际细胞核运动轨迹，以及细胞核在第二微流通道内移动时的第二实际细胞核运动轨迹；计算第一实际细胞核运动轨迹与各第一预测细胞核运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞核弹性模量作为第一细胞核弹性模量；计算第二实际细胞核运动轨迹与各第二预测细胞核运动轨迹的残差，将残差值最小时所对应的细胞核弹性模量作为第二细胞核弹性模量；将第一细胞核弹性模量与第二细胞核弹性模量的平均值作为细胞核最终的弹性模量；其中，根据各所述细胞核运动轨迹图像计算细胞核的实际细胞核运动轨迹，包括：确定每一细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域；从每一细胞核运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞核图像，并根据细胞核图像计算细胞核在每一细胞核运动轨迹图像中的细胞核中心点坐标；根据各细胞核运动轨迹图像所对应的细胞核中心点坐标，生成实际细胞核运动轨迹；其中，确定一细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域，包括：对细胞核运动轨迹图像进行逐列扫描，获得每列中各第五像素点的明暗度；根据每一列中各第五像素点的明暗度生成每一列所对应的第五明暗度变化曲线；将每一第五明暗度变化曲线中两个最深的V形波谷的中心位置，作为每一列中的微流通道边界像素点位置；根据每一列中的微流通道边界像素点位置确定细胞核运动轨迹图像中的微流通道边界；根据细胞核运动轨迹图像中的微流通道边界确定细胞核运动轨迹图像中的微流通道区域；从一细胞核运动轨迹图像的微流道区域中提取细胞核图像，并根据细胞核图像计算细胞核在细胞核运动轨迹图像中的细胞核中心点坐标，具体包括：对细胞核运动轨迹图像中微流通道区域的图像进行逐列扫描，获得每一列中各第六像素点的明暗度；根据每一列中各第六像素点的明暗度生成每一列所对应的第六明暗度变化曲线；将每一第六明暗度变化曲线中深度最深的V形波谷的中心位置作为细胞核的粗识别点位置；根据各细胞核的粗识别点位置，进行粗识别点聚合获得初始细胞核图像；剔除初始细胞核图像的背景点，获得第二细胞核图像；根据第二细胞核图像各像素点的位置坐标，计算得到细胞核中心点坐标。
2.如权利要求1所述的可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，其特征在于，
采集若干标准粒子运动轨迹图像，包括：采集标准粒子从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述标准粒子运动轨迹图像；
采集若干细胞运动轨迹图像，包括：采集细胞从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述细胞运动轨迹图像；
采集若干细胞核运动轨迹图像，包括：采集细胞核从第一微流通道开始纵向移动，到移动至第二微流通道的1/2驻波节点线时的各运动轨迹图像，获得各所述细胞核运动轨迹图像。
3.如权利要求1所述的可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，其特征在于，所述第一微流通道设置有进液口，所述第二微流通道设置有出液口。
4.如权利要求1所述的可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，其特征在于，所述微流通道呈直线形，且横截面呈矩形或梯形。
5.如权利要求1所述的可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，其特征在于，所述微流道芯片包括：流道基座和玻璃盖板；所述微流通道设置在所述流道基座上；所述流道基座与所述玻璃盖板键合；
所述流道基座呈片状，且所述流道基座由硅基、氧化硅或硬质合金制作而成；
所述玻璃盖板呈片状，且所述玻璃盖板由耐热玻璃材料制作而成。
6.如权利要求1所述的可测量细胞及细胞核的弹性模量的测量装置，其特征在于，所述第一压电陶瓷和第二压电陶瓷与函数信号发生器电性连接，并根据由函数信号发生器产生的驱动信号进行工作。
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