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深圳國際研究生院何永紅課題組研制了全自動血涂片顯微成像儀，可以對血細胞顯微結(jié)構(gòu)成像、分類、計數(shù)進行分析，利用成像儀對血涂片細胞形態(tài)顯微圖像進行全自動化的大量采集，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對這些高清圖像進行半監(jiān)督學(xué)習(xí)，進而識別新冠肺炎血細胞的特征，用于輔助診斷。 為了盡快將該項技術(shù)應(yīng)用于新冠肺炎的臨床診斷，研發(fā)人員與合作者已組織了臨床實驗，成像儀被應(yīng)用于新冠肺炎患者血涂片檢測并發(fā)現(xiàn)了“吞噬細胞變大、淋巴細胞減少、 破裂細胞增多” 異常變化，為新冠肺炎快速診斷提供了重要線索。

一、項目簡介 智能計算MR成像主要是基于脈沖序列設(shè)計、成像、重建、處理與分析的全鏈路優(yōu)化思想，利用人工智能領(lǐng)域的深度學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)方法，研究新體制智能計算成像理論、方法與應(yīng)用，突破現(xiàn)有系統(tǒng)將成像與分析分治難以兼顧的不足，從而為醫(yī)學(xué)臨床和科研提供新的、更快的成像手段、更好的成像質(zhì)量以及更符合實際需求的成像模式。 二、前期研究基礎(chǔ) 無 三、應(yīng)用技術(shù)成果1）基于深度學(xué)習(xí)的信息保持壓縮感知重建（左圖為填零重建、右圖為所提方法）

超高速流式成像分析儀是數(shù)字顯微技術(shù)、微流體力學(xué)和圖像處理技術(shù)的綜合應(yīng)用，用于自動分析顆粒或液體中的懸浮細胞。當樣品流過檢測區(qū)時，儀器會捕捉樣品的影像，影像中的每個顆粒將被分析，生成關(guān)于顆粒的數(shù)量、尺寸、透明度、形態(tài)等方面的數(shù)據(jù)。也能用于實時分析顆粒的動態(tài)過程。形態(tài)分析軟件還可用于分析特殊形態(tài)的顆粒，或者用于分離一些亞顆粒群體。該成像儀器利用高速重復(fù)頻率的激光脈沖作為主動照明光源，利用時空頻映射對成像區(qū)域進行頻分掃描，該掃描完全利用光源本身的光譜特性實現(xiàn)，沒有使用機械或電子的掃描裝置，因此可以大大提升掃描成像的速度。目前實現(xiàn)了超高速成像儀的幀率可以達到1 百萬幀/秒至 20 億幀/秒的幀率，可以連續(xù)記錄 10 萬幀以上的影像數(shù)據(jù)，成像分辨率小于1 微米，可以連續(xù)觀察非周期性的無規(guī)律的偶發(fā)事件。在應(yīng)用方面，已經(jīng)進行了超高速無標記流式細胞成像實驗，可以實現(xiàn)對血液細胞當中的早期癌細胞（CTC）進行高精度高通量的篩查，成像通量超過 100 萬細胞/秒，是目前常用的流式細胞儀的 1000 倍。另外，在高速氣溶膠（PM2.5、PM10）成像機制上也進行了應(yīng)用，可以實現(xiàn)氣溶膠噴口速度在 10 米/秒的情況下進行顆粒成像，目前國際上還沒有類似的儀器出現(xiàn)。因此，超高速激光掃描顯微成像儀擁有傳統(tǒng)檢測儀器不具備的特殊功能，通過高速成像，獲取傳統(tǒng)儀器無法得到的信息，解決多個交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

高速細胞檢測一直是生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常有挑戰(zhàn)性的工作，而流式細胞檢測以其較大的 檢測通量成為高速細胞檢測的首選方案。本成果超高速流式成像分析儀靈活運用了高速光纖通信、微波光子技術(shù)及光信號處理技術(shù)，結(jié)合高速數(shù)據(jù)處理和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)了對傳統(tǒng) 細胞成像速度的巨大突破。與此同時，在獲取了海量的細胞圖像之后，根據(jù)具體應(yīng)用的需求 進行快速數(shù)據(jù)壓縮、人工智能圖像分類處理、細胞特征提取等操作。通過細胞圖像獲取每一 個細胞的核心參數(shù)，從而將復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象（細胞）快速轉(zhuǎn)換為直觀可讀的信息呈現(xiàn)形式， 為細胞特性的分析以及疾病的診斷提供第一手的，準確的資料。 創(chuàng)始團隊基本來自于清華大學(xué)，擁有雄厚的研發(fā)能力，并與北京大學(xué)、武漢大學(xué)、東京 大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校、北京天壇醫(yī)院實驗室等知名高校及科研機構(gòu)建立項目合作。同時獲得天使輪投資，擁有發(fā)明專利兩項，并獲得第二十二屆全國發(fā)明展覽會—金獎，第十二屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽—金獎，受到業(yè)內(nèi)一致好評。 超高速流式成像分析儀是數(shù)字顯微技術(shù)、微流體力學(xué)和圖像處理技術(shù)的綜合應(yīng)用，用于自動分析顆粒或液體中的懸浮細胞。當樣品流過檢測區(qū)時，儀器會捕捉樣品的影像，影像中的每個顆粒將被分析，生成關(guān)于顆粒的數(shù)量、尺寸、透明度、形態(tài)等方面的數(shù)據(jù)。也能用于實時分析顆粒的動態(tài)過程。形態(tài)分析軟件還可用于分析特殊形態(tài)的顆粒，或者用于分離一些 亞顆粒群體。該成像儀器利用高速重復(fù)頻率的激光脈沖作為主動照明光源，利用時空頻映射 對成像區(qū)域進行頻分掃描，該掃描完全利用光源本身的光譜特性實現(xiàn)，沒有使用機械或電子 的掃描裝置，因此可以大大提升掃描成像的速度。目前實現(xiàn)了超高速成像儀的幀率可以達到 1 百萬幀/秒至 20 億幀/秒的幀率，可以連續(xù)記錄 10 萬幀以上的影像數(shù)據(jù)，成像分辨率小于1 微米，可以連續(xù)觀察非周期性的無規(guī)律的偶發(fā)事件。

超導(dǎo)高場核磁共振成像系統(tǒng)是利用超高場超導(dǎo)磁體（7.0T，9.4T，11.7T）和核磁共振成像技術(shù)對小動物、生物樣品、有機材料、石油巖心等樣品實現(xiàn)高分辨率的成像，它采用零液氦消耗、超高場磁體、軟件無線電控制、高靈敏射頻接收等技術(shù)大幅度提高核磁共振成像效果，項目將打破國外公司壟斷，具有廣闊的市場前景。

傳統(tǒng)的CCD、CMOS硅基成像器件都不能響應(yīng)紫外波段的光信號，這是因為紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm）。但是近年來隨著紫外探測技術(shù)的日趨發(fā)展，人們越來越需要對紫外波段進行更深的探測分析與認識。紫外探測技術(shù)是繼激光探測技術(shù)和紅外探測技術(shù)之后發(fā)展起來的又一軍民兩用光電探測技術(shù)。幾十年來，紫外探測技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對現(xiàn)代科研、國防和人民生活都產(chǎn)生了深遠的影響。特別是在先進光譜儀器方面，國內(nèi)急迫需要響應(yīng)波段拓展到紫外的硅基成像器件。硅基成像器件如CCD、CMOS是應(yīng)用最廣泛的光電探測器件。當前最先進的光譜儀器大都采用了CCD或CMOS作為探測器件，這是因為CCD、CMOS具有靈敏度強、噪聲低、成像質(zhì)量好等優(yōu)點。但由于紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm），CCD、CMOS等在紫外波段響應(yīng)都很弱。成像器件的這種紫外弱響應(yīng)限制了其在先進光譜儀器及其他領(lǐng)域紫外波段探測的使用。 在技術(shù)發(fā)達國家,寬光譜響應(yīng)范圍、高分辨率、高靈敏度探測器CCD已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高檔光譜儀器中。上世紀中葉美國Varian公司開發(fā)的Varian700 ICP-AES所使用的寬光譜CCD檢測器分辨率達0.01nm,光波長在600nm和300nm時QE分別達到了84%和50%；美國熱電公司開發(fā)的CAP600 系列ICP所用探測器光譜響應(yīng)范圍更是達到165～1000nm，在200nm時的分辨率達到0.005nm.法國Johinyvon的全譜直讀ICP，其所用的CCD探測器像素分辨率達0.0035nm,紫外響應(yīng)拓展到120nm的遠紫外波段。德國斯派克分析儀器公司的全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀一維色散和22個CCD檢測器設(shè)計，其光譜響應(yīng)范圍為120－800nm。德國耶拿JENA 連續(xù)光源原子吸收光譜儀contrAA采用高分辨率的中階梯光柵和紫外高靈敏度的一維CCD探測器，分辨率達0.002nm,光譜響應(yīng)范圍為189—900 nm。總而言之，發(fā)達國家在寬光譜響應(yīng)和高分辨率高靈敏度探測器件的研制領(lǐng)域已取得相當?shù)某删汀Ｖ饕夹g(shù)指標和創(chuàng)新點（1）  我們在國內(nèi)首次提出紫外增強的硅基成像器件，并在不改變傳統(tǒng)硅基成像探測器件的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用鍍膜的方法增強成像探測器件CCD、CMOS的紫外響應(yīng)，使其光譜響應(yīng)范圍拓寬到190—1100nm，實現(xiàn)對190nm以上紫外光的探測。（2）  提高成像探測器的紫外波段靈敏度，達到0.1V/lex.s。（3）  增強成像探測器件的紫外響應(yīng)的同時，盡量不削弱探測器件對可見波段的響應(yīng)。（4）  選用適合的無機材料，克服有機材料使用壽命短的缺陷。 紫外探測技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對現(xiàn)代科研、國防和人民生活都產(chǎn)生了深遠的影響。特別是在先進光譜儀器方面，國內(nèi)急迫需要響應(yīng)波段拓展到紫外的硅基成像器件，該設(shè)計與傳統(tǒng)CCD、CMOS結(jié)合，能滿足寬光譜光譜儀器所需的紫外響應(yīng)探測器的需要。能提高光譜儀器光譜響應(yīng)范圍，在科學(xué)實驗和物質(zhì)分析和檢測中具有很廣的市場前景。 該設(shè)計樣品能取代傳統(tǒng)CCD、CMOS，應(yīng)用于大型寬光譜光譜儀器上，作為光譜儀的探測器件。將傳統(tǒng)光譜儀器的光譜檢測范圍拓寬到190—1100nm. 實現(xiàn)紫外探測和紫外分析。具有較強的市場推廣應(yīng)用價值。

本實用新型提供了一種多功能顯微成像裝置，包括底座，所述底座的前側(cè)面設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)裝置，所述底座上方設(shè)有載物臺，所述載物臺與所述第一旋轉(zhuǎn)裝置通過活動連桿相連，所述載物臺與所述活動連桿之間設(shè)有緩沖裝置，所述載物臺上方設(shè)有物鏡，所述物鏡上方設(shè)有目鏡，所述目鏡連接有一微調(diào)裝置，所述載物臺一側(cè)設(shè)有一握持部件，所述握持部件包括第一弧形部件和第二弧形部件，所述底座一側(cè)面設(shè)有第二旋轉(zhuǎn)裝置，所述物鏡連接有第三旋轉(zhuǎn)裝置，本實用新型可以在物鏡觸碰到載物臺時，具有緩沖的功能，以及具有較佳的握持部。

項目成果/簡介:高速細胞檢測一直是生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常有挑戰(zhàn)性的工作，而流式細胞檢測以其較大的 檢測通量成為高速細胞檢測的首選方案。本成果超高速流式成像分析儀靈活運用了高速光纖通信、微波光子技術(shù)及光信號處理技術(shù)，結(jié)合高速數(shù)據(jù)處理和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，實現(xiàn)了對傳統(tǒng) 細胞成像速度的巨大突破。與此同時，在獲取了海量的細胞圖像之后，根據(jù)具體應(yīng)用的需求 進行快速數(shù)據(jù)壓縮、人工智能圖像分類處理、細胞特征提取等操作。通過細胞

單像素光子計數(shù)成像以一個像素的點探測器利用空間光調(diào)制實現(xiàn)二維空間分辨測量，可以在二維空間的分布中節(jié)約一個維度，相比面陣列探測器節(jié)約了成本，并能用于更多的譜段成像，同時由于大幅提高了測量光通量，在極弱光條件下具有獨特的優(yōu)勢。基于壓縮感知理論發(fā)展出的光子計數(shù)單像素相機，采用統(tǒng)計模型進行隨機調(diào)制，進而實現(xiàn)光子計數(shù)成像，該成像技術(shù)在太赫茲成像、顯微成像、機器視覺等諸多應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前缺少能夠幫助學(xué)生深刻地理解單像素光子計數(shù)成像的基礎(chǔ)知識以及壓縮感知理論的用于教學(xué)的單像素光子計數(shù)成像設(shè)備，故此設(shè)計本設(shè)備，以幫助大學(xué)生理解光子計數(shù)成像的基本原理與應(yīng)用。 圖1.單像素光子計數(shù)成像設(shè)備樣機