作為近年來快速發(fā)展的分析技術,液滴微流控具備試劑用量小、分析速快、單分散性良好等特點,基于液滴的微流控技術有了廣泛的應用,并且大部分的應用中都需要產生尺寸以及形態(tài)大小合適的液滴。另外,基于液滴的高通量微流控也使得成千上萬的藥物、基因或化學樣品可以在芯片實驗室中快速分析和處理。而激光誘導熒光因其高靈敏度和特異性成為應用最廣的液滴檢測技術,但是此技術存在污染通道中的樣品、成像深度淺等固有缺陷。因此迫切需要一種新的成像方式對微流控通道中的目標樣品作檢測。光聲成像作為一種新型的成像方式,具有高靈敏度、高對比度、成像速快、性價比高等多種獨特優(yōu)勢。在周期性激發(fā)光的照射情況下,物體通過瞬態(tài)熱膨脹產生熱量,再通過超聲波的形式向外傳播。使用超聲探測器探測的光聲信號,可以重建出原始圖像。在原有研究工作的積累中,本文提出了高速高分辨率光聲成像系統(tǒng),通過選擇高頻激光器、高速掃描振鏡和高速采集卡,使系統(tǒng)達到了2500Hz的掃描速度;通過選擇高頻探測器和高倍物鏡,使系統(tǒng)達到了1.7μm的橫向分辨率與36μm的軸向分辨率。本研究成功將此系統(tǒng)應用在微流控領域,能夠反映和呈現出微流控通道中液滴或細胞等目標樣品的細節(jié)信息... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：58 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

第一代光學分辨率光聲顯微成像

電子科技大學碩士學位論文4低氧狀態(tài)下的不同血氧飽和度的變化，獲得了實時成像下的血氧分布以及單細胞的血氧飽和度。2012年，Wang小組實現了單個紅細胞的無標記功能成像[56]，提取了諸多功能參數，包括總血紅蛋白濃度、氧飽和度、氧釋放速率等，說明了在單紅細胞水平上神經活動與氧傳遞之間的耦合關系。在血流速度測量這一方面，早在2008年Fang等人通過光聲信號的多普勒平移實現了血流速度的測量[57]，進而實現了單個紅細胞的流動速度的測量，該研究成果在眾多的生物醫(yī)學研究和臨床應用中有重要的應用潛力。圖1-2對單個紅細胞進行功能成像的流式分析儀[56]在多模態(tài)光聲顯微成像發(fā)展方向上也有了大量的研究，由于生物組織的高吸收，光聲顯微成像已經有了非常廣泛的應用，不僅可以獲取細胞層面以及生物組織層面的形態(tài)信息，還可以獲取一定的功能參數信息，但是對于部分光吸收較弱的組織，基于光聲效應原理的光聲顯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進行一起工作，才能獲得全面精準的成像結果。因此光聲成像逐漸于其他的成像模式如光學相干層析成像(Opticalcoherencetomography,OCT)[58]、超聲成像(Ultrasoundimaging,US)[59]、熱聲成像[60]、熒光成像[61]等形成多模態(tài)成像方式。早在2009年，Li等人就整合了光聲成像與OCT技術[62]，成功實現對小鼠耳朵組織表面結構與血管分布的同時成像，在此基礎上，也獲取了小鼠耳朵的光聲圖像與淋巴管的熒光圖像[63]。

第一章緒論5圖1-3光聲熒光多模態(tài)成像結構示意圖[63]1.3本文的主要貢獻與創(chuàng)新點1.基于當前各種檢測方式在微流控應用中的優(yōu)勢與不足，在前有工作的基礎上，本文提出了一種高速高分辨率光聲成像系統(tǒng)，通過采用高頻激光器、高速掃描振鏡和高速采集卡，大大提升了此系統(tǒng)的掃描速度，使得系統(tǒng)有望達到2500Hz的掃描速度。2.通過采用高頻超聲探測器和高倍光學物鏡，使得系統(tǒng)達到1.7μm的橫向分辨率、36μm的軸向分辨率，從而保證圖像的高分辨率，并提供微流控通道內目標樣品的高對比度、高分辨率的形態(tài)信息。3.充分利用光聲顯微鏡的獨特優(yōu)勢，進一步拓寬了光聲顯微鏡的應用領域，使得光聲成像技術可以成功應用在微流控領域，同時為液滴微流控芯片提供了一種新型的檢測技術，有望實現使用光聲顯微鏡對不同液滴成功分選和分離。4.通過對在不均勻磁場下遷移的磁性納米顆粒的實時監(jiān)測，有望實現對磁性納米顆粒標記細胞的分選和分析。另外，使用光聲顯微鏡對流式聚焦裝置中快速產生的液滴進行實時成像，有望取代高速攝影模式，提供一種靈敏度好、分辨率高的新型成像模式。1.4本文主要研究內容與結構安排基于液滴的高通量微流控技術在多個領域顯示出巨大的潛力，該技術使得成


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