共振扫描显微成像中的图像畸变校正

设计了一种校正算法用于校正双光子荧光显微镜等高速扫描成像系统中共振振镜扫描导致的图像畸变。首先对共振振镜的扫描运动建立模型,推导出非线性扫描的运动公式,进而得到图像畸变公式;然后对一块朗奇光栅样品扫描成像,设计了多峰高斯拟合算法得到光栅所有条纹的宽度变化并通过最小二乘法将条纹宽度数据拟合成一条畸变曲线;最后利用畸变曲线对图像进行校正。结果表明:采用提出的校正算法可使系统最大畸变减小到传统正弦校正方法的1/3,相对畸变减小到1/5,校正效果比传统的正弦校正法提高了2倍。由于提出的曲线拟合校正算法不用增加额外的光路,且不需要切割边缘图像,故显示了极好的图像使用效率和校正效果。     

微滴式数字PCR中低浓度荧光微滴分类

数字PCR检测过程中,确定微滴是否为阳性直接影响最终浓度,也是影响仪器准确度的重要因素之一。目前的自动分类方法并未考虑到数字PCR技术中浓度对结果误差的影响,导致在低浓度下自动设置的方法与实际结果偏差较大。本文设计了一种基于广义帕累托分布的荧光微滴分类方法,讨论了不同浓度下误分类对结果可能的影响,据此确定了分布模型参数,并在自行研制的微滴式数字PCR仪上进行验证。实验结果显示:经本文方法分类后,样品中目标拷贝数在5~5 000的范围内线性回归的r_2=0.995 6,这意味着广义帕累托分布较好地拟合了微滴荧光强度边界分布,本文提出的荧光微滴自动分类方法在低浓度下取得了较好的效果。     

基于液滴微流控技术的集成式数字PCR芯片

为了实现对核酸的高灵敏度检测,设计出一款新型的微滴数字聚合酶链式反应(ddPCR)芯片。该芯片由流动聚焦式微滴生成模块及后方的微滴储存腔构成。使用COMSOL软件对微滴生成及收集腔内液体流动进行仿真,验证芯片结构的合理性。使用软光刻技术及模压成型方法制得聚合物芯片并进行试验,结果表明,该芯片可以在70s内生成20 000个直径为120μm(0.89nL)的微滴,微滴一致性较好(体积的变异系数为2.11%),且可以整齐、稳定地排列在收集腔内。应用该芯片直接进行原位PCR扩增及检测即可得出DNA检测结果。该芯片具有高灵敏度、高通量和高集成度的优势,避免了普通数字PCR的各种缺陷,如操作复杂、移液过程中的样品污染、样品损失、微滴破碎和融合。