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微波反射結(jié)合準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)是測(cè)量等離子體密度漲落空間分布在國(guó)際上新的發(fā)展方向。微波反射成像診斷是近十年來(lái)在微波反射技術(shù)和準(zhǔn)光學(xué)成像技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，主要用于測(cè)量等離子體二維或三維磁流體不穩(wěn)定性以及電子密度漲落的新技術(shù)。

熒光顯微成像是分子生物學(xué)研究的主要手段，然而由于激發(fā)光的高光子通量和光毒性，成像總次數(shù)受限，因而目前還未能全面揭露細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞器的相互作用及動(dòng)態(tài)過(guò)程。活細(xì)胞的高分辨長(zhǎng)時(shí)程成像目前仍然是生物學(xué)研究中的巨大挑戰(zhàn)，由于軸向掃描速度的限制，三維熒光成像需要更大的激發(fā)光子通量，而光漂白效應(yīng)則極大限制了三維成像的總時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)，由于熒光光譜較寬，成像過(guò)程中通道數(shù)目受限，熒光成像一般僅能同時(shí)標(biāo)記有限種類(lèi)的分子。而電鏡等輔助成像手段雖可觀察多種細(xì)胞器，但僅能提供靜態(tài)快照作為輔助。光學(xué)衍射層析顯微成像具有光通量低，光毒性小的特點(diǎn)，可有效解決熒光成像遇到的問(wèn)題。光學(xué)衍射層析成像系統(tǒng)中，先前的工作缺少熒光成像作為輔助，衍射層析圖像中的多數(shù)結(jié)構(gòu)缺乏標(biāo)定，僅能進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析。傳統(tǒng)光學(xué)衍射層析成像中，也僅對(duì)脂滴、染色體和線(xiàn)粒體進(jìn)行了結(jié)合寬場(chǎng)熒光成像的鑒別標(biāo)定。 北大研究團(tuán)隊(duì)提出一種結(jié)合光學(xué)衍射層析顯微成像和結(jié)構(gòu)光照明超分辨熒光成像的雙模態(tài)顯微成像方法，用超分辨熒光成像輔助光學(xué)衍射層析進(jìn)行共定位成像。在雙模態(tài)成像系統(tǒng)中，光學(xué)衍射層析成像具有優(yōu)異的分辨能力，且無(wú)光毒性的限制，因而可以長(zhǎng)時(shí)間、全面地記錄細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器間的三維相互作用動(dòng)態(tài)；熒光成像模態(tài)可提供分子層面的化學(xué)特異性分辨能力，因此成為鑒別無(wú)標(biāo)記成像模態(tài)成像結(jié)果的重要依據(jù)。利用光學(xué)衍射層析-結(jié)構(gòu)光照明熒光雙模態(tài)成像系統(tǒng)，可開(kāi)展一系列的活細(xì)胞成像研究，并應(yīng)用于病理診斷、藥理分析、耐藥性研究等。

傳統(tǒng)的光學(xué)顯微系統(tǒng)受到阿貝衍射極限原理的限制，無(wú)法分辨尺度小于~200nm的事物，為了突破衍射極限，超分辨熒光顯微技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在生物成像等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)成像采集過(guò)程，超分辨方法主要可分為兩類(lèi)。一種是單分子定位顯微方法（SMLM），通過(guò)熒光分子的光開(kāi)關(guān)特性，孤立每個(gè)發(fā)光分子進(jìn)行單獨(dú)定位。此類(lèi)方法具有不受衍射極限限制的特點(diǎn)，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循環(huán)步驟使得采集速度和成像時(shí)間較慢。另一種是如結(jié)構(gòu)光照明等寬場(chǎng)成像的超分辨顯微技術(shù)，可以通過(guò)獲得相鄰區(qū)域/熒光分子間一定程度的響應(yīng)差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分辨率的提升。寬場(chǎng)成像的方法具有較高的時(shí)間采集效率，但由于同時(shí)激發(fā)視野內(nèi)的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前還缺乏一種方法在理論上可以有效的兼顧寬場(chǎng)成像的時(shí)間采集效率和單分子定位方法的空間分辨率，因此亟需提出一種基于寬場(chǎng)成像對(duì)熒光分子高效調(diào)制的技術(shù)方案。 超分辨方法其本質(zhì)都是通過(guò)識(shí)別單個(gè)熒光分子的獨(dú)立的發(fā)射特性獲得該分子的空間定位。如果可以對(duì)寬場(chǎng)成像中衍射極限以?xún)?nèi)各個(gè)發(fā)光分子熒光發(fā)射差異實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制，則有可能獲得更好的超分辨顯微結(jié)果。近期，物理學(xué)院介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室極端光學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出了基于量子相干控制原理主動(dòng)調(diào)制分子熒光發(fā)射而獲得超分辨熒光顯微的方法（SNAC），在寬場(chǎng)成像下實(shí)現(xiàn)了分辨率的提升。課題組在ZnCdS量子點(diǎn)體系下獲得衍射極限范圍內(nèi)各個(gè)量子點(diǎn)的差異化激發(fā)。通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)整形脈沖，單個(gè)ZnCdS量子點(diǎn)的熒光差異性會(huì)得到增強(qiáng)。課題組通過(guò)周期性改變整形脈沖和傅立葉增強(qiáng)提取熒光響應(yīng)的差異。同時(shí)，主動(dòng)控制的圖像采集方案可以有效的抑制系統(tǒng)中不隨調(diào)制周期變化的泊松隨機(jī)噪聲和CMOS工藝導(dǎo)致的固定噪聲，極大的提升了信噪比。接著，利用獨(dú)立開(kāi)發(fā)的混合周期（Combination-FFT）和多高斯擬合定位算法獲得最終的超分辨重建結(jié)果。研究模擬了鄰近雙點(diǎn)熒光發(fā)射的超分辨定位，其結(jié)果可以很好的分辨出低至50nm的相鄰熒光分子。對(duì)于密集標(biāo)記的線(xiàn)性結(jié)構(gòu)，SNAC的分辨能力同樣有顯著性的提高，獲得了30nm左右的徑向定位精度。在量子點(diǎn)標(biāo)記的COS7細(xì)胞樣品的維管結(jié)構(gòu)區(qū)域清晰的觀測(cè)到了維管的平行取向和姿態(tài)排布以及纖維交叉區(qū)域的95.3nm的鄰近雙峰，顯示出了比已有多種寬場(chǎng)超分辨方法更好的重建結(jié)果。這個(gè)研究將脈沖整形作為新的控制維度引入熒光超分辨，并將寬場(chǎng)超分辨成像技術(shù)的分辨率提升到了與單分子定位方法接近的50nm的水平。

本發(fā)明公開(kāi)一種磁納米溫度成像方法，首先，對(duì)磁納米粒子樣品所在區(qū)域同時(shí)施加恒定直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)，采集磁納米粒子的交流磁化強(qiáng)度信號(hào)，檢測(cè)出各奇次諧波幅值；然后，將恒定直流梯度場(chǎng)替換為含梯度磁場(chǎng)的組合直流磁場(chǎng)，采集磁納米粒子的交流磁化強(qiáng)度信號(hào)，檢測(cè)出各奇次諧波幅值；計(jì)算兩次諧波幅值差值；利用朗之萬(wàn)函數(shù)的泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)建立奇次諧波差值與溫度的關(guān)系式，求解關(guān)系式獲得在體溫度；最后，改變直流梯度場(chǎng)至下一位置，直到完成整個(gè)一

1. 痛點(diǎn)問(wèn)題 在常規(guī)顯微系統(tǒng)中，寬視場(chǎng)與高分辨率不可兼得。此外，基于單光子照明的成像方式一般均不具有層析能力，極大地限制了其應(yīng)用范圍。 2. 解決方案 圖1 完整寬視場(chǎng)、高分辨率成像示意圖 本發(fā)明公開(kāi)了一種顯微層析成像方法與裝置。包括：在投影器件上依次加載所需的各照明圖案，利用光學(xué)中繼透鏡組以預(yù)設(shè)的縮放比例中繼到樣本面對(duì)相應(yīng)子視場(chǎng)進(jìn)行激發(fā)，子視場(chǎng)中被不同照明圖案激發(fā)的熒光信號(hào)依次通過(guò)光學(xué)中繼透鏡組，并以預(yù)設(shè)的縮放比例中繼到相機(jī)靶面，實(shí)現(xiàn)高分辨的子視場(chǎng)圖像的獲取；通過(guò)二維橫向掃描器件使得光束在樣本面上產(chǎn)生橫向偏移，實(shí)現(xiàn)超大視場(chǎng)的不同子視場(chǎng)的結(jié)構(gòu)光圖像及其均勻光圖像的獲取（圖1）；通過(guò)軸向掃描器件使光束在樣本軸向產(chǎn)生偏移，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本的軸向掃描；對(duì)獲取的圖像依次利用結(jié)構(gòu)光層析算法、圖像拼接算法、三維重建算法，最終得到三維光學(xué)層析圖像。本發(fā)明具有寬視場(chǎng)、高分辨率及三維層析成像的性能。 合作需求 尋求在顯微儀器領(lǐng)域有相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)推廣經(jīng)驗(yàn)，能推進(jìn)本發(fā)明落地的高技術(shù)光電企業(yè)。

本成果運(yùn)用圖像識(shí)別、智能診斷等技術(shù)，對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并及時(shí)預(yù)警設(shè)備故障。該技術(shù)填補(bǔ)了電力設(shè)備檢測(cè)與故障診斷領(lǐng)域的技術(shù)空缺，能夠準(zhǔn)確、全面地對(duì)電力設(shè)備的故障狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與定量分析。   目前的電力設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)主要有基于紅外成像的電力設(shè)備異常發(fā)熱檢測(cè)技術(shù)與基于紫外成像的電力設(shè)備異常放電檢測(cè)技術(shù)，兩種方法均獨(dú)立應(yīng)用。由于電力設(shè)備分布面廣、數(shù)量眾多且運(yùn)行時(shí)具有高溫、高電壓等特殊性，常規(guī)檢測(cè)方式難以準(zhǔn)確判定電力設(shè)備的發(fā)熱和放電情況。本

本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)海目標(biāo)紅外成像識(shí)別裝置，包括：主處理板和顯示板，所述主處理板包括圖像收發(fā)模塊（101）、總線(xiàn)控制模塊、數(shù)字信號(hào)處理器模塊、圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信接口模塊、非均勻性校正片上系統(tǒng)（SoC）、多級(jí)濾波專(zhuān)用集成電路（ASIC）、標(biāo)記專(zhuān)用集成電路（ASIC），完成圖像的預(yù)處理和目標(biāo)的識(shí)別與跟蹤，所述顯示板包括圖像收發(fā)模塊（102）、圖像實(shí)時(shí)顯示控制模塊、顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。本發(fā)明有效地保證了動(dòng)平臺(tái)上對(duì)海目標(biāo)自動(dòng)

目前醫(yī)學(xué)影像設(shè)備行業(yè)正處于快速增長(zhǎng)時(shí)期，尤其是乳腺癌篩查影像設(shè)備，預(yù)期市場(chǎng)規(guī)模數(shù)百億。本項(xiàng)目屬于生物醫(yī)學(xué)超聲學(xué)中的超聲層析成像技術(shù)領(lǐng)域。 乳腺癌已經(jīng)是全球發(fā)病率最高的癌癥，其早期篩查成像至關(guān)重要。現(xiàn)有的主要篩查成像方法有：乳腺X線(xiàn)攝影（乳腺鉬靶）、乳腺超聲和乳腺核磁，但現(xiàn)有方法均存在不足。首先，乳腺鉬靶可獲得高分辨率的乳腺二維投影圖像，但是其圖像中可疑組織會(huì)與乳腺組織相互重疊，尤其對(duì)于乳腺含量較高的致密乳房，很難有效篩查；第二，乳腺超聲可以獲得乳腺的斷層圖像序列，從而避免可疑組織與乳腺組織的相互重疊，但是其圖像質(zhì)量欠佳，且嚴(yán)重依賴(lài)醫(yī)生技術(shù)；第三，乳腺核磁可提供乳房的三維圖像，但其不僅比較笨重，而且價(jià)格非常昂貴，不適用于大規(guī)模早期篩查。 針對(duì)現(xiàn)有乳腺超聲技術(shù)的局限性，新型乳腺超聲層析成像可自動(dòng)獲取高分辨率的三維乳腺圖像。該技術(shù)采用超大孔徑環(huán)陣探頭，實(shí)現(xiàn)360度全向聚焦合成孔徑成像，從而獲得超高分辨率反射圖像；同時(shí)，乳腺超聲層析成像設(shè)備通過(guò)自動(dòng)機(jī)械移動(dòng)環(huán)陣探頭，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的乳腺三維成像，降低了對(duì)操作醫(yī)生技術(shù)水平的依賴(lài)性。此外，該技術(shù)還能利用透射波的傳播時(shí)間及強(qiáng)度，重建定量的聲波傳播速度分布圖像和聲波衰減分布圖像。 本項(xiàng)目的成果是一款創(chuàng)新型三維乳腺超聲層析成像設(shè)備，該設(shè)備作為新型乳腺癌篩查工具，能夠自動(dòng)獲取三維高分辨率乳腺圖像。核心技術(shù)成像流程如下：首先，受檢者需平臥在床上，使乳房通過(guò)床上的一個(gè)開(kāi)口自然下垂，浸入開(kāi)口下方的水箱中，并由環(huán)形超聲換能器陣列包圍乳房，通過(guò)多通道收發(fā)前端和多路復(fù)用器，依次控制各超聲換能器發(fā)出聲波，同時(shí)其他換能器接收回波和透過(guò)波信號(hào)。核心技術(shù)借助超大孔徑環(huán)陣探頭顯著提升傳統(tǒng)超聲圖像質(zhì)量，利用透過(guò)波聲速信息解決相位誤差問(wèn)題，結(jié)合機(jī)械移動(dòng)自動(dòng)獲取三維圖像，并輸出最終篩查結(jié)果。該設(shè)備的主要客戶(hù)群體包括各級(jí)醫(yī)院、醫(yī)療體檢機(jī)構(gòu)和第三方醫(yī)學(xué)影像中心。 目前該項(xiàng)目在持續(xù)研發(fā)完善中，截至2022年，該技術(shù)已經(jīng)完成了關(guān)鍵核心技術(shù)包括環(huán)陣超聲換能器、128通道多路收發(fā)前端、2048通道多路復(fù)用器和成像算法（如圖）。

本發(fā)明公開(kāi)了一種三色熒光顯微成像系統(tǒng)，其包括三色激光合 束模塊、第一二向色鏡、物鏡以及三色熒光成像模塊；所述三色激光 合束模塊用于將三種單色光合并成一束三色激光，投射在第一二向色 鏡上；第一二向色鏡反射激光同時(shí)透射熒光，其用于反射三色激光， 投射在物鏡上；所述物鏡用于透過(guò)三色激光并收集激發(fā)的混合熒光， 并將收集到的混合熒光投射在第一二向色鏡上，第一二向色鏡用于透 射混合熒光，投射在三色熒光成像模塊上；所述三色熒光成像

1 成果簡(jiǎn)介熒光與核素在體小動(dòng)物成像系統(tǒng)是在國(guó)家 863 計(jì)劃的支持下研制的世界首臺(tái)小動(dòng)物在體（活體）分子成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有同時(shí)實(shí)現(xiàn)熒光斷層成像與正電子發(fā)射斷層成像(PET)的雙模式信息融合分子影像檢測(cè)功能，可以以 3D 方式顯示活動(dòng)物體內(nèi)任何位置的特定細(xì)胞和分子事件。在該系統(tǒng)中，發(fā)展了旋轉(zhuǎn)掃描式動(dòng)物在體全景成像檢測(cè)技術(shù)和斷層掃描三維重建技術(shù)，有效解決了伽瑪光子信息采集與熒光圖像獲取相互干擾的難題，同時(shí)提高了熒光的檢測(cè)深度；通過(guò)研發(fā)的光子漫射理論逆向算法，提高在體檢測(cè)的空間分辨率和空間定位精度，結(jié)合 PET 深層透視的優(yōu)點(diǎn)，可以 3D 方式顯示活動(dòng)物體內(nèi)任何位置的特定細(xì)胞和分子事件。目前擁有 12 項(xiàng)專(zhuān)利。 該平臺(tái)采用熒光和核素雙模標(biāo)記的檢測(cè)方法和技術(shù)，研究者可以在一次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中同時(shí)獲取熒光、 PET 及雙模融合的多種數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，從而可以更好更為全面地理解疾病產(chǎn)生的機(jī)理，研究藥物的作用機(jī)制，也可以分析疾病耐藥的發(fā)生過(guò)程，以及藥效的持續(xù)時(shí)間等。研究人員能夠使用該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)活體動(dòng)物內(nèi)部器官、組織與細(xì)胞、基因蛋白分子等不同層面的動(dòng)態(tài)變化信息，開(kāi)展在體水平的生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)科研和應(yīng)用研究工作。例如，研究腫瘤和癌細(xì)胞在體生長(zhǎng)、分化、凋亡、轉(zhuǎn)移、擴(kuò)善，藥物在細(xì)胞、組織、器官層面的輸送、擴(kuò)散、代謝與定點(diǎn)釋放，藥物作用下體內(nèi)腫瘤或癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、凋亡變化，以及與各種疾病相關(guān)的分子、細(xì)胞、組織的動(dòng)態(tài)變化情況。 （ 1） 腫瘤小鼠熒光圖像 （ 2）熒光與 PET 斷層圖像 上圖 熒光與 PET 雙模成像 系統(tǒng)特點(diǎn)：熒光與 PET 同時(shí)雙模成像；動(dòng)物在體 360゜全景無(wú)遮擋掃描成像；支持常規(guī)熒光或 PET 成像，也可以采集雙模數(shù)據(jù)；熒光活體成像超越常規(guī)的淺表成像，支持 FMT 及小動(dòng)物深度組織的成像。2 應(yīng)用說(shuō)明應(yīng)用領(lǐng)域：藥物研發(fā)和篩選；病理機(jī)理與病毒研究；新一代分子影像藥物研發(fā)；藥物代謝過(guò)程， 基因治療效果及藥效評(píng)價(jià)。