作為近年來(lái)快速發(fā)展的分析技術(shù),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(diǎn),基于液滴的微流控技術(shù)有了廣泛的應(yīng)用,并且大部分的應(yīng)用中都需要產(chǎn)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(wàn)的藥物、基因或化學(xué)樣品可以在芯片實(shí)驗(yàn)室中快速分析和處理。而激光誘導(dǎo)熒光因其高靈敏度和特異性成為應(yīng)用最廣的液滴檢測(cè)技術(shù),但是此技術(shù)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(duì)微流控通道中的目標(biāo)樣品作檢測(cè)。光聲成像作為一種新型的成像方式,具有高靈敏度、高對(duì)比度、成像速快、性?xún)r(jià)比高等多種獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在周期性激發(fā)光的照射情況下,物體通過(guò)瞬態(tài)熱膨脹產(chǎn)生熱量,再通過(guò)超聲波的形式向外傳播。使用超聲探測(cè)器探測(cè)的光聲信號(hào),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(guò)選擇高頻激光器、高速掃描振鏡和高速采集卡,使系統(tǒng)達(dá)到了2500Hz的掃描速度;通過(guò)選擇高頻探測(cè)器和高倍物鏡,使系統(tǒng)達(dá)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(yīng)用在微流控領(lǐng)域,能夠反映和呈現(xiàn)出微流控通道中液滴或細(xì)胞等目標(biāo)樣品的細(xì)節(jié)信息... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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第一代光學(xué)分辨率光聲顯微成像

電子科技大學(xué)碩士學(xué)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(shí)時(shí)成像下的血氧分布以及單細(xì)胞的血氧飽和度。2012年，Wang小組實(shí)現(xiàn)了單個(gè)紅細(xì)胞的無(wú)標(biāo)記功能成像[56]，提取了諸多功能參數(shù)，包括總血紅蛋白濃度、氧飽和度、氧釋放速率等，說(shuō)明了在單紅細(xì)胞水平上神經(jīng)活動(dòng)與氧傳遞之間的耦合關(guān)系。在血流速度測(cè)量這一方面，早在2008年Fang等人通過(guò)光聲信號(hào)的多普勒平移實(shí)現(xiàn)了血流速度的測(cè)量[57]，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了單個(gè)紅細(xì)胞的流動(dòng)速度的測(cè)量，該研究成果在眾多的生物醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用中有重要的應(yīng)用潛力。圖1-2對(duì)單個(gè)紅細(xì)胞進(jìn)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(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用，不僅可以獲取細(xì)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(shù)信息，但是對(duì)于部分光吸收較弱的組織，基于光聲效應(yīng)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(jìn)行一起工作，才能獲得全面精準(zhǔn)的成像結(jié)果。因此光聲成像逐漸于其他的成像模式如光學(xué)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(shù)[62]，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)小鼠耳朵組織表面結(jié)構(gòu)與血管分布的同時(shí)成像，在此基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)示意圖[63]1.3本文的主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新點(diǎn)1.基于當(dāng)前各種檢測(cè)方式在微流控應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)與不足，在前有工作的基礎(chǔ)上，本文提出了一種高速高分辨率光聲成像系統(tǒng)，通過(guò)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(dá)到2500Hz的掃描速度。2.通過(guò)采用高頻超聲探測(cè)器和高倍光學(xué)物鏡，使得系統(tǒng)達(dá)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(nèi)目標(biāo)樣品的高對(duì)比度、高分辨率的形態(tài)信息。3.充分利用光聲顯微鏡的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步拓寬了光聲顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域，使得光聲成像技術(shù)可以成功應(yīng)用在微流控領(lǐng)域，同時(shí)為液滴微流控芯片提供了一種新型的檢測(cè)技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)使用光聲顯微鏡對(duì)不同液滴成功分選和分離。4.通過(guò)對(duì)在不均勻磁場(chǎng)下遷移的磁性納米顆粒的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)磁性納米顆粒標(biāo)記細(xì)胞的分選和分析。另外，使用光聲顯微鏡對(duì)流式聚焦裝置中快速產(chǎn)生的液滴進(jìn)行實(shí)時(shí)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?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排基于液滴的高通量微流控技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域顯示出巨大的潛力，該技術(shù)使得成


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