基于光声显微成像系统的微流控应用
发布时间：2021-07-09 23:53
作为近年来快速发展的分析技术,液滴微流控具备试剂用量小、分析速快、单分散性良好等特点,基于液滴的微流控技术有了广泛的应用,并且大部分的应用中都需要产生尺寸以及形态大小合适的液滴。另外,基于液滴的高通量微流控也使得成千上万的药物、基因或化学样品可以在芯片实验室中快速分析和处理。而激光诱导荧光因其高灵敏度和特异性成为应用最广的液滴检测技术,但是此技术存在污染通道中的样品、成像深度浅等固有缺陷。因此迫切需要一种新的成像方式对微流控通道中的目标样品作检测。光声成像作为一种新型的成像方式,具有高灵敏度、高对比度、成像速快、性价比高等多种独特优势。在周期性激发光的照射情况下,物体通过瞬态热膨胀产生热量,再通过超声波的形式向外传播。使用超声探测器探测的光声信号,可以重建出原始图像。在原有研究工作的积累中,本文提出了高速高分辨率光声成像系统,通过选择高频激光器、高速扫描振镜和高速采集卡,使系统达到了2500Hz的扫描速度;通过选择高频探测器和高倍物镜,使系统达到了1.7μm的横向分辨率与36μm的轴向分辨率。本研究成功将此系统应用在微流控领域,能够反映和呈现出微流控通道中液滴或细胞等目标样品的细节信息...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一代光学分辨率光声显微成像
电子科技大学硕士学位论文4低氧状态下的不同血氧饱和度的变化，获得了实时成像下的血氧分布以及单细胞的血氧饱和度。2012年，Wang小组实现了单个红细胞的无标记功能成像[56]，提取了诸多功能参数，包括总血红蛋白浓度、氧饱和度、氧释放速率等，说明了在单红细胞水平上神经活动与氧传递之间的耦合关系。在血流速度测量这一方面，早在2008年Fang等人通过光声信号的多普勒平移实现了血流速度的测量[57]，进而实现了单个红细胞的流动速度的测量，该研究成果在众多的生物医学研究和临床应用中有重要的应用潜力。图1-2对单个红细胞进行功能成像的流式分析仪[56]在多模态光声显微成像发展方向上也有了大量的研究，由于生物组织的高吸收，光声显微成像已经有了非常广泛的应用，不仅可以获取细胞层面以及生物组织层面的形态信息，还可以获取一定的功能参数信息，但是对于部分光吸收较弱的组织，基于光声效应原理的光声显微成像方式只能提供非常有限的信息，通常需要借助其他的成像方式进行一起工作，才能获得全面精准的成像结果。因此光声成像逐渐于其他的成像模式如光学相干层析成像(Opticalcoherencetomography,OCT)[58]、超声成像(Ultrasoundimaging,US)[59]、热声成像[60]、荧光成像[61]等形成多模态成像方式。早在2009年，Li等人就整合了光声成像与OCT技术[62]，成功实现对小鼠耳朵组织表面结构与血管分布的同时成像，在此基础上，也获取了小鼠耳朵的光声图像与淋巴管的荧光图像[63]。
第一章绪论5图1-3光声荧光多模态成像结构示意图[63]1.3本文的主要贡献与创新点1.基于当前各种检测方式在微流控应用中的优势与不足，在前有工作的基础上，本文提出了一种高速高分辨率光声成像系统，通过采用高频激光器、高速扫描振镜和高速采集卡，大大提升了此系统的扫描速度，使得系统有望达到2500Hz的扫描速度。2.通过采用高频超声探测器和高倍光学物镜，使得系统达到1.7μm的横向分辨率、36μm的轴向分辨率，从而保证图像的高分辨率，并提供微流控通道内目标样品的高对比度、高分辨率的形态信息。3.充分利用光声显微镜的独特优势，进一步拓宽了光声显微镜的应用领域，使得光声成像技术可以成功应用在微流控领域，同时为液滴微流控芯片提供了一种新型的检测技术，有望实现使用光声显微镜对不同液滴成功分选和分离。4.通过对在不均匀磁场下迁移的磁性纳米颗粒的实时监测，有望实现对磁性纳米颗粒标记细胞的分选和分析。另外，使用光声显微镜对流式聚焦装置中快速产生的液滴进行实时成像，有望取代高速摄影模式，提供一种灵敏度好、分辨率高的新型成像模式。1.4本文主要研究内容与结构安排基于液滴的高通量微流控技术在多个领域显示出巨大的潜力，该技术使得成
本文编号：3274742
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第一代光学分辨率光声显微成像
电子科技大学硕士学位论文4低氧状态下的不同血氧饱和度的变化，获得了实时成像下的血氧分布以及单细胞的血氧饱和度。2012年，Wang小组实现了单个红细胞的无标记功能成像[56]，提取了诸多功能参数，包括总血红蛋白浓度、氧饱和度、氧释放速率等，说明了在单红细胞水平上神经活动与氧传递之间的耦合关系。在血流速度测量这一方面，早在2008年Fang等人通过光声信号的多普勒平移实现了血流速度的测量[57]，进而实现了单个红细胞的流动速度的测量，该研究成果在众多的生物医学研究和临床应用中有重要的应用潜力。图1-2对单个红细胞进行功能成像的流式分析仪[56]在多模态光声显微成像发展方向上也有了大量的研究，由于生物组织的高吸收，光声显微成像已经有了非常广泛的应用，不仅可以获取细胞层面以及生物组织层面的形态信息，还可以获取一定的功能参数信息，但是对于部分光吸收较弱的组织，基于光声效应原理的光声显微成像方式只能提供非常有限的信息，通常需要借助其他的成像方式进行一起工作，才能获得全面精准的成像结果。因此光声成像逐渐于其他的成像模式如光学相干层析成像(Opticalcoherencetomography,OCT)[58]、超声成像(Ultrasoundimaging,US)[59]、热声成像[60]、荧光成像[61]等形成多模态成像方式。早在2009年，Li等人就整合了光声成像与OCT技术[62]，成功实现对小鼠耳朵组织表面结构与血管分布的同时成像，在此基础上，也获取了小鼠耳朵的光声图像与淋巴管的荧光图像[63]。
第一章绪论5图1-3光声荧光多模态成像结构示意图[63]1.3本文的主要贡献与创新点1.基于当前各种检测方式在微流控应用中的优势与不足，在前有工作的基础上，本文提出了一种高速高分辨率光声成像系统，通过采用高频激光器、高速扫描振镜和高速采集卡，大大提升了此系统的扫描速度，使得系统有望达到2500Hz的扫描速度。2.通过采用高频超声探测器和高倍光学物镜，使得系统达到1.7μm的横向分辨率、36μm的轴向分辨率，从而保证图像的高分辨率，并提供微流控通道内目标样品的高对比度、高分辨率的形态信息。3.充分利用光声显微镜的独特优势，进一步拓宽了光声显微镜的应用领域，使得光声成像技术可以成功应用在微流控领域，同时为液滴微流控芯片提供了一种新型的检测技术，有望实现使用光声显微镜对不同液滴成功分选和分离。4.通过对在不均匀磁场下迁移的磁性纳米颗粒的实时监测，有望实现对磁性纳米颗粒标记细胞的分选和分析。另外，使用光声显微镜对流式聚焦装置中快速产生的液滴进行实时成像，有望取代高速摄影模式，提供一种灵敏度好、分辨率高的新型成像模式。1.4本文主要研究内容与结构安排基于液滴的高通量微流控技术在多个领域显示出巨大的潜力，该技术使得成
本文编号：3274742
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