[發(fā)明專利]基于太赫茲光譜成像的植物體內(nèi)納米顆粒分布檢測方法

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• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115112599A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏識涵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586;G01N21/552;G06V10/70
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 方鐘苑

1.一種基于太赫茲光譜成像的植物體內(nèi)納米顆粒分布檢測方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：利用太赫茲光譜成像技術(shù)，檢測分析納米顆粒水溶液光譜特征；

S2：利用太赫茲光譜成像技術(shù)，檢測分析存在納米顆粒的細(xì)胞模型光譜特征；

S3：建立受試植株模型，利用太赫茲光譜成像技術(shù)檢測分析，確定受試植株模型中與納米顆粒分布相關(guān)的太赫茲光譜特征；

S4：實際樣檢測驗證反饋改進。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物體內(nèi)納米顆粒分布檢測方法，其特征在于，步驟S1中，檢測分析納米顆粒水溶液光譜特征，具體包括以下步驟：

S11：使用太赫茲衰減全反射來獲得液態(tài)檢測對象的太赫茲光譜特征信息并分析；

對于一種納米材料，檢測不同離子、濃度、pH及溫度變化的太赫茲光譜；檢測條件依據(jù)生理水環(huán)境，并適當(dāng)擴展；

S12：比較無納米顆粒水溶液及加入納米顆粒水溶液太赫茲光譜特征，獲得納米顆粒造成的水環(huán)境太赫茲光譜變化；其中，太赫茲光譜特征包括時域光譜信息、頻域光譜信息及以此為基礎(chǔ)的進一步分析結(jié)果；太赫茲光譜變化包括相對大小，隨pH及溫度變化的影響；

S13：根據(jù)在同一條件下溶液中太赫茲光譜特征數(shù)值差異大小，篩選差異明顯的特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物體內(nèi)納米顆粒分布檢測方法，其特征在于，步驟S2中，檢測分析存在納米顆粒的細(xì)胞模型光譜特征，具體包括以下步驟：

S21：采用細(xì)胞模型模擬近生理條件，具體包括：納米材料通過共同培養(yǎng)或顯微注射方式，使其出現(xiàn)在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外；其中，細(xì)胞模型選擇懸浮細(xì)胞系或分散的薄壁細(xì)胞或表皮細(xì)胞等；

S22：太赫茲近場顯微成像檢測細(xì)胞，得到檢測細(xì)胞太赫茲光譜特征；其中，太赫茲光譜特征包括時域光譜信息、頻域光譜信息及以此為基礎(chǔ)的進一步分析結(jié)果，篩選差異明顯的特征；每類細(xì)胞至少檢測10個樣品；

S23：通過對比正常細(xì)胞，分析存在納米顆粒的細(xì)胞模型光譜成像特征，得出納米顆粒對細(xì)胞太赫茲特征信息的影響；

S24：分析納米顆粒存在于細(xì)胞內(nèi)外的影響區(qū)別。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物體內(nèi)納米顆粒分布檢測方法，其特征在于，步驟S3中，檢測分析受試植株模型中與納米顆粒分布相關(guān)的太赫茲光譜特征，具體包括以下步驟：

S31：植株樣品采用源于同一品系或同一母株的克隆體最佳，通過大規(guī)模培育挑選長勢均一的植株幼苗，無基礎(chǔ)病害，生長狀態(tài)良好；

S32：正常培養(yǎng)作為對照組，納米材料處理為實驗組；對照組與實驗室檢測對象選擇相同葉位，相同高度，大小近似，長勢均勻的葉片，以1小時為時間間隔對目標(biāo)對象進行在體太赫茲光譜成像檢測，隨后采用傳統(tǒng)方法驗證納米顆粒分布特征；

S33：相同處理條件至少重復(fù)3次，太赫茲檢測環(huán)境無特殊要求；

S34：太赫茲光譜數(shù)據(jù)分析利用不同的光譜特征重構(gòu)多種具有不同信息特點的太赫茲光譜圖像；

S35：圖像依據(jù)溶液/細(xì)胞內(nèi)納米顆粒太赫茲光譜特征，對比正常葉片與處理相片，分析組織太赫茲成像，參考其他方法的檢測結(jié)果，確定與納米顆粒分布檢測相關(guān)的太赫茲光譜特征；

S36：利用圖像處理突出成像中的特征信息；

S37：根據(jù)光譜特征區(qū)分葉片不同區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物體內(nèi)納米顆粒分布檢測方法，其特征在于，步驟S4中，實際樣檢測驗證反饋改進，具體包括以下步驟：

S41：檢測對象為新的模型樣品，陽性對照，陰性對照，用于確定適用條件；

S42：在實踐中進一步擴大數(shù)據(jù)庫：增加納米顆粒識別種類；增加植株種類；優(yōu)化某類樣品的特征參量；

S43：樣品量擴大后，利用機器學(xué)習(xí)改進識別方式；并根據(jù)評估結(jié)果，擴大各集合，迭代訓(xùn)練，反饋調(diào)整機器學(xué)習(xí)效率。