[發明專利]測量運動粒子衍射圖像的時間延遲積分成像系統

有效

• 申請號: 201010612773.7
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102288530A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 胡新華;馮遠明;馬玉祥;徐壽巖
• 申請（專利權）人: 天津煒輻醫療科技有限公司
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14;G01P5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種時間延遲積分成像系統。特別是涉及一種可消除由于被測微粒運動造成的衍射圖像模糊，從而提高由微粒相干散射光形成的衍射圖像信噪比和對比度的測量運動粒子衍射圖像的時間延遲積分成像系統。

背景技術

微粒群落通常含有大量線性尺度為0.1微米至數百微米的微粒。在細胞生物學研究，生物技術研究，藥物研發，環境污染監測，大氣科學等許多領域內研究人員需要可快速準確分析辨別微粒群落中單個微粒的方法及儀器系統。很多情況下，包括以細胞為代表的生物微粒在內的微粒之功能或其對與外界的相互作用常常與其三維結構形態緊密關聯。因此觀察測量微粒三維結構形態并對比其特征差異是分析辨別微粒的最佳方法之一。例如光學顯微鏡是人類用于觀察微粒結構形態最早也是目前最常用的儀器之一。但由于下述原因，使用光學顯微鏡分析辨別微粒的方法具有局限性，很難用于對包含大量微粒的微粒群落進行快速分析辨別。第一，常用的光學顯微鏡(如熒光顯微鏡，明視場或暗視場顯微鏡等)是基于非相干成像原理設計的，其圖像是通過對微粒三維結構的二維投影而形成，利用這種圖像所測量得到的微粒結構特征為結構二維投影特征，無法真實反映微粒的三維結構形態與特征。第二，由于顯微圖像為微粒三維結構的二維投影，據此圖像分析辨別微粒通常需要非常復雜的圖像分析過程，在分析具有復雜三維結構形態的細胞時更是如此，一般需要人工操作，因而基于光學顯微鏡的圖像分析方法很難自動化，而且相關的光學顯微鏡操作與圖像測量也需人工操作，費時，易產生誤差且分析速度極低。第三，包括細胞在內的許多微粒在可見光及近紅外光波長范圍內不含特征吸收或可發熒光的分子，因此必須在染色后才能在光學顯微鏡下觀察其結構形態，染色往往需要昂貴的試劑和復雜費時的工序，并有可能對所觀察的生物微粒如細胞等產生干擾效應。近年來，光學顯微鏡技術取得了新進展，例如使用共聚焦技術，可獲取多幅景深很短的二維圖像，通過二維圖像疊加重建微粒的三維結構形態。但共聚焦光學顯微鏡技術只解決了上述第一個問題，且需要更長的時間，其他問題依然未解決。

上世紀六十年代以來對以細胞為代表的微粒在攜載流體層流內快速流動狀態下進行了深入的光學測量研究。在這些研究基礎之上，形成了流式細胞儀技術，為一種集流體力學，激光技術，光電測量以及數據處理研究成果之大的可對大量單個細胞進行快速測量分析的儀器。流式細胞儀利用同心噴嘴和流體壓強差在樣品室內形成由樣品流和鞘流組成的層流。環包在樣品流外的鞘流通過壓強差減小含有微粒的樣品流直徑，迫使所攜載的微粒以單列方式流動通過激發光束，被激發光束照射的微粒會產生與激發光波長相同的散射光，其強度隨散射角度變化而變化。這種波長與激發光波長相等的散射光也稱為彈性散射光，是由于微粒內部的被激發光束電磁場感應而形成的分子電偶極子產生的輻射。微粒內部的感應分子電偶極子濃度分布由其內部的光折射率分布表達，因此微粒內部三維結構可通過其光折射率三維分布表達。如微粒內部的光折射率三維分布不均勻或與其所懸浮的載體材料光折射率不同，散射光即存在，并且通常是微粒被光照的條件下所產生的各種光信號中最強的信號。被激發光束照射的微粒如含有熒光分子還會產生熒光，是由于微粒內部的熒光分子被激發后產生的輻射光，其波長一般大于激發光波長。許多包括細胞在內的微粒不含或含有很少的熒光分子，所以這些微粒只有在染色后才可產生足夠強度熒光信號。目前流式細胞儀技術主要通過測量染色后微粒產生的熒光信號對微粒進行快速分析辨別，其處理速度可達每秒數千個微粒。在分析包含大量微粒的群落時，流式細胞儀方法可做單微粒分析，其速度遠大于光學顯微分析方法，因此在獲得具有統計意義的數據方面有其獨特的優勢。自上世紀八十年代以來，流式細胞儀在細胞生物學研究，污染監測和其他領域領域內得到廣泛應用。