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深圳國(guó)際研究生院何永紅課題組研制了全自動(dòng)血涂片顯微成像儀，可以對(duì)血細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)成像、分類、計(jì)數(shù)進(jìn)行分析，利用成像儀對(duì)血涂片細(xì)胞形態(tài)顯微圖像進(jìn)行全自動(dòng)化的大量采集，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)這些高清圖像進(jìn)行半監(jiān)督學(xué)習(xí)，進(jìn)而識(shí)別新冠肺炎血細(xì)胞的特征，用于輔助診斷。 為了盡快將該項(xiàng)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(shí)驗(yàn)，成像儀被應(yīng)用于新冠肺炎患者血涂片檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)了“吞噬細(xì)胞變大、淋巴細(xì)胞減少、 破裂細(xì)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(xiàng)目簡(jiǎn)介 智能計(jì)算MR成像主要是基于脈沖序列設(shè)計(jì)、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(jì)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(shí)際需求的成像模式。 二、前期研究基礎(chǔ) 無(wú) 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(dòng)分析顆粒或液體中的懸浮細(xì)胞。當(dāng)樣品流過(guò)檢測(cè)區(qū)時(shí)，儀器會(huì)捕捉樣品的影像，影像中的每個(gè)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(shí)時(shí)分析顆粒的動(dòng)態(tài)過(guò)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(dòng)照明光源，利用時(shí)空頻映射對(duì)成像區(qū)域進(jìn)行頻分掃描，該掃描完全利用光源本身的光譜特性實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有使用機(jī)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(shí)現(xiàn)了超高速成像儀的幀率可以達(dá)到1 百萬(wàn)幀/秒至 20 億幀/秒的幀率，可以連續(xù)記錄 10 萬(wàn)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(wú)規(guī)律的偶發(fā)事件。在應(yīng)用方面，已經(jīng)進(jìn)行了超高速無(wú)標(biāo)記流式細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)血液細(xì)胞當(dāng)中的早期癌細(xì)胞（CTC）進(jìn)行高精度高通量的篩查，成像通量超過(guò) 100 萬(wàn)細(xì)胞/秒，是目前常用的流式細(xì)胞儀的 1000 倍。另外，在高速氣溶膠（PM2.5、PM10）成像機(jī)制上也進(jìn)行了應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)氣溶膠噴口速度在 10 米/秒的情況下進(jìn)行顆粒成像，目前國(guó)際上還沒(méi)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(cè)儀器不具備的特殊功能，通過(guò)高速成像，獲取傳統(tǒng)儀器無(wú)法得到的信息，解決多個(gè)交叉領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。

高速細(xì)胞檢測(cè)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(xì)胞檢測(cè)以其較大的 檢測(cè)通量成為高速細(xì)胞檢測(cè)的首選方案。本成果超高速流式成像分析儀靈活運(yùn)用了高速光纖通信、微波光子技術(shù)及光信號(hào)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(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng) 細(xì)胞成像速度的巨大突破。與此同時(shí)，在獲取了海量的細(xì)胞圖像之后，根據(jù)具體應(yīng)用的需求 進(jìn)行快速數(shù)據(jù)壓縮、人工智能圖像分類處理、細(xì)胞特征提取等操作。通過(guò)細(xì)胞圖像獲取每一 個(gè)細(xì)胞的核心參數(shù)，從而將復(fù)雜的生物學(xué)現(xiàn)象（細(xì)胞）快速轉(zhuǎn)換為直觀可讀的信息呈現(xiàn)形式， 為細(xì)胞特性的分析以及疾病的診斷提供第一手的，準(zhǔn)確的資料。 創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)基本來(lái)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(shí)驗(yàn)室等知名高校及科研機(jī)構(gòu)建立項(xiàng)目合作。同時(shí)獲得天使輪投資，擁有發(fā)明專利兩項(xiàng)，并獲得第二十二屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)—金獎(jiǎng)，第十二屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽—金獎(jiǎng)，受到業(yè)內(nèi)一致好評(píng)。 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(dòng)分析顆粒或液體中的懸浮細(xì)胞。當(dāng)樣品流過(guò)檢測(cè)區(qū)時(shí)，儀器會(huì)捕捉樣品的影像，影像中的每個(gè)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(shí)時(shí)分析顆粒的動(dòng)態(tài)過(guò)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(dòng)照明光源，利用時(shí)空頻映射 對(duì)成像區(qū)域進(jìn)行頻分掃描，該掃描完全利用光源本身的光譜特性實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有使用機(jī)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(shí)現(xiàn)了超高速成像儀的幀率可以達(dá)到 1 百萬(wàn)幀/秒至 20 億幀/秒的幀率，可以連續(xù)記錄 10 萬(wàn)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(wú)規(guī)律的偶發(fā)事件。

超導(dǎo)高場(chǎng)核磁共振成像系統(tǒng)是利用超高場(chǎng)超導(dǎo)磁體（7.0T，9.4T，11.7T）和核磁共振成像技術(shù)對(duì)小動(dòng)物、生物樣品、有機(jī)材料、石油巖心等樣品實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像，它采用零液氦消耗、超高場(chǎng)磁體、軟件無(wú)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(xiàng)目將打破國(guó)外公司壟斷，具有廣闊的市場(chǎng)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(hào)，這是因?yàn)樽贤獠ǘ蔚墓獠ㄔ诙嗑Ч柚写┩干疃群苄。?lt;2nm）。但是近年來(lái)隨著紫外探測(cè)技術(shù)的日趨發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越需要對(duì)紫外波段進(jìn)行更深的探測(cè)分析與認(rèn)識(shí)。紫外探測(cè)技術(shù)是繼激光探測(cè)技術(shù)和紅外探測(cè)技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的又一軍民兩用光電探測(cè)技術(shù)。幾十年來(lái)，紫外探測(cè)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(cè)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)代科研、國(guó)防和人民生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是在先進(jìn)光譜儀器方面，國(guó)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(cè)器件。當(dāng)前最先進(jìn)的光譜儀器大都采用了CCD或CMOS作為探測(cè)器件，這是因?yàn)镃CD、CMOS具有靈敏度強(qiáng)、噪聲低、成像質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。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(jìn)光譜儀器及其他領(lǐng)域紫外波段探測(cè)的使用。 在技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家,寬光譜響應(yīng)范圍、高分辨率、高靈敏度探測(cè)器CCD已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高檔光譜儀器中。上世紀(jì)中葉美國(guó)Varian公司開(kāi)發(fā)的Varian700 ICP-AES所使用的寬光譜CCD檢測(cè)器分辨率達(dá)0.01nm,光波長(zhǎng)在600nm和300nm時(shí)QE分別達(dá)到了84%和50%；美國(guó)熱電公司開(kāi)發(fā)的CAP600 系列ICP所用探測(cè)器光譜響應(yīng)范圍更是達(dá)到165～1000nm，在200nm時(shí)的分辨率達(dá)到0.005nm.法國(guó)Johinyvon的全譜直讀ICP，其所用的CCD探測(cè)器像素分辨率達(dá)0.0035nm,紫外響應(yīng)拓展到120nm的遠(yuǎn)紫外波段。德國(guó)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(gè)CCD檢測(cè)器設(shè)計(jì)，其光譜響應(yīng)范圍為120－800nm。德國(guó)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(cè)器，分辨率達(dá)0.002nm,光譜響應(yīng)范圍為189—900 nm。總而言之，發(fā)達(dá)國(guó)家在寬光譜響應(yīng)和高分辨率高靈敏度探測(cè)器件的研制領(lǐng)域已取得相當(dāng)?shù)某删汀Ｖ饕夹g(shù)指標(biāo)和創(chuàng)新點(diǎn)（1）  我們?cè)趪?guó)內(nèi)首次提出紫外增強(qiáng)的硅基成像器件，并在不改變傳統(tǒng)硅基成像探測(cè)器件的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用鍍膜的方法增強(qiáng)成像探測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)190nm以上紫外光的探測(cè)。（2）  提高成像探測(cè)器的紫外波段靈敏度，達(dá)到0.1V/lex.s。（3）  增強(qiáng)成像探測(cè)器件的紫外響應(yīng)的同時(shí)，盡量不削弱探測(cè)器件對(duì)可見(jiàn)波段的響應(yīng)。（4）  選用適合的無(wú)機(jī)材料，克服有機(jī)材料使用壽命短的缺陷。 紫外探測(cè)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(cè)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學(xué)等諸多領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)代科研、國(guó)防和人民生活都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。特別是在先進(jìn)光譜儀器方面，國(guó)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(jì)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(cè)器的需要。能提高光譜儀器光譜響應(yīng)范圍，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和物質(zhì)分析和檢測(cè)中具有很廣的市場(chǎng)前景。 該設(shè)計(jì)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(cè)器件。將傳統(tǒng)光譜儀器的光譜檢測(cè)范圍拓寬到190—1100nm. 實(shí)現(xiàn)紫外探測(cè)和紫外分析。具有較強(qiáng)的市場(chǎng)推廣應(yīng)用價(jià)值。

本實(shí)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(tái)，所述載物臺(tái)與所述第一旋轉(zhuǎn)裝置通過(guò)活動(dòng)連桿相連，所述載物臺(tái)與所述活動(dòng)連桿之間設(shè)有緩沖裝置，所述載物臺(tái)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(tái)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(shí)用新型可以在物鏡觸碰到載物臺(tái)時(shí)，具有緩沖的功能，以及具有較佳的握持部。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:高速細(xì)胞檢測(cè)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(xì)胞檢測(cè)以其較大的 檢測(cè)通量成為高速細(xì)胞檢測(cè)的首選方案。本成果超高速流式成像分析儀靈活運(yùn)用了高速光纖通信、微波光子技術(shù)及光信號(hào)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(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng) 細(xì)胞成像速度的巨大突破。與此同時(shí)，在獲取了海量的細(xì)胞圖像之后，根據(jù)具體應(yīng)用的需求 進(jìn)行快速數(shù)據(jù)壓縮、人工智能圖像分類處理、細(xì)胞特征提取等操作。通過(guò)細(xì)胞

單像素光子計(jì)數(shù)成像以一個(gè)像素的點(diǎn)探測(cè)器利用空間光調(diào)制實(shí)現(xiàn)二維空間分辨測(cè)量，可以在二維空間的分布中節(jié)約一個(gè)維度，相比面陣列探測(cè)器節(jié)約了成本，并能用于更多的譜段成像，同時(shí)由于大幅提高了測(cè)量光通量，在極弱光條件下具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。基于壓縮感知理論發(fā)展出的光子計(jì)數(shù)單像素相機(jī)，采用統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行隨機(jī)調(diào)制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)成像，該成像技術(shù)在太赫茲成像、顯微成像、機(jī)器視覺(jué)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(jì)數(shù)成像的基礎(chǔ)知識(shí)以及壓縮感知理論的用于教學(xué)的單像素光子計(jì)數(shù)成像設(shè)備，故此設(shè)計(jì)本設(shè)備，以幫助大學(xué)生理解光子計(jì)數(shù)成像的基本原理與應(yīng)用。 圖1.單像素光子計(jì)數(shù)成像設(shè)備樣機(jī)