摘要：三维生物打印水凝胶支架内部结构的无损检测分析,对组织工程支架设计制造和生物功能实现具有重要意义。提出用扫频光学相干层析成像技术(SS-OCT)对三维生物打印的水凝胶支架进行无损成像和定量分析。设计和打印了4种代表性结构的三维水凝胶支架。用高分辨SS-OCT成像系统重建并揭示了支架内部三维结构,识别出打印支架与设计结构的差异以及孔融合、孔变形、通道堵塞等打印缺陷。基于阈值分割和形态操作的自动分析算法,定量表征了支架的孔隙大小及分布、实体支撑尺寸、孔隙率和三维连通性等结构参数。研究证明,OCT技术可以为三维生物打印水凝胶支架的优化设计、过程控制、功能分析提供有力工具。

摘要：为了实现微生物粒子在线监测,基于荧光探测原理设计了微生物粒子计数仪光学系统。对微生物粒子含有的核黄素、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸等物质的荧光特性进行测试和分析,确定了以405 nm波长的半导体激光器作为激发光源,提出了荧光检测系统的整体结构。设计了基于组合光阑和透镜组的光源整形光路以及荧光探测光路,以降低光噪声。完成了系统结构的制作和组装。采用荧光微球对检测系统的性能进行了测试,结果表明:系统的输出噪声约为20 mV,可以实现对粒径为1,2,5,10μm荧光微球的分级检测,具有信噪比高、检测灵敏度高等特点,对进一步开展气溶胶微生物粒子计数仪的研制具有重要意义。

摘要：2024年6月9-12日,笔者有幸全程参加了2024年广州生物光学与智慧农业国际论坛,感受非常深刻、论坛围绕“跨界融合·未来农业”主题,精心设计了智慧农业发展战略,生物光学在植物工厂的应用,设施农业与园艺的智慧化转型,智能农机与无人化农场的最新进展等关键议题。此次论坛准备充分、精细,搭建了一个融合国内外顶尖科研力量的专业国际交流平台以及智慧农业信息交流平台。论坛充分展示了智慧农业领域的最新科研成果与科学动态,分享了当前智慧农业领域的最新成果与应用案例,促进了智慧农业科技跨界融合与创新发展,提升了智慧农业的社会认识度与影响力。

摘要：基于干涉成像原理,提出了一种结构简单的轴向可调式共光路干涉成像系统的设计。该设计充分利用光路可逆性和分光棱镜的反射、折射特性,先通过棱镜将入射光分为两束平行光,一束照射到样品上被反射载物台反射作为物光,另一束则直接被反射作为参考光,然后利用上述棱镜使反射回的物光和参考光合束发生干涉。通过调整棱镜的分光层与光轴之间的夹角可分别实现不同类型的干涉。分别以傅里叶变换和三步相移范数法为例对实验获得的干涉条纹进行相位恢复,并通过对结果的分析评估了系统的性能,对设计用于生物细胞相位成像的可行性进行了论证。所设计的系统结构简单、操作方便、系统误差小,可为均质细胞的无损免标记形态检测提供一种简单易行的方法。

摘要：构建高转换效率的纳米探针是推动光声(PA)分子成像发展的关键。传统光声探针的设计思路是使探针在组织光学窗口波段的光吸收系数最大化,而对探针的光声转换性质的研究却未得到足够重视。以金纳米球为例,讨论了在热膨胀机制介导的光声效应中纳米探针的微观光声转换机制,使理性设计高转换效率探针成为可能。通过理论分析和有限元分析发现,由于小尺寸效应,纳米探针不再满足热禁闭条件,在激光脉冲范围内即有热量从球体向周围介质扩散,从而使得纳米探针本身及其周围介质的热膨胀对光声信号均有贡献。

摘要：亚微米虚拟冲击器是实现高灵敏度生物气溶胶光学在线监测的前提,是当前的研究热点之一。基于空气动力学理论与相关研究基础,设计了一种切割粒径为0.4μm的亚微米级粒子虚拟冲击器,利用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent以及离散相模型对虚拟冲击器结构的入口喷嘴与收集孔间距、收集孔径和流量比等各种设计参数进行模拟与分析,得到了一组优化设计参数并制作了虚拟冲击器实物。测试结果表明,该虚拟冲击器具有良好的浓缩效果,对0.37、0.5、0.7μm聚苯乙烯乳胶球(PSL)粒子的收集效率等参数与仿真结果基本吻合,验证了流体动力学分析方法的可行性。该虚拟冲击器切割粒径的实验测试结果达到0.4μm,满足实际应用需求。

摘要：为了对眼底周边部区域进行成像检查,研究了激光线扫描眼底成像技术。搭建了激光线扫描超广角共聚焦眼底成像系统,进行了系统总体光路设计,以及超广角、高分辨双模式成像的参数设计。对探测成像部分进行了Zemax设计与像质评价,依据参数进行了元器件的选型并搭建了实验系统,利用面阵相机像素边界得到了虚拟共聚焦狭缝,实现了眼底线扫描双模式共聚焦成像。最后对系统的实际视场角、分辨率、成像效果进行了评估。经实际测量,所设计系统在超广角模式下成像单幅眼底图的视场角可达到136.3°,高分辨模式下的成像分辨率为8.5μm。所提出的激光线扫描眼底成像方法可以有效地实现眼底超广角成像,为相关仪器的研制提供了参考。

摘要：基于光流控技术对细胞分析仪器的重要应用，针对三叉型结构光流控的三维（3D）聚焦能力不足的现状，对传统结构的聚焦能力进行了动态分析，探明了影响3D聚焦能力的因素，设计了一种适用于白细胞光学检测的高效三维聚焦微流控通道结构。该结构应用两侧鞘液流的夹流，实现样本流的二维聚焦，通道内新增的凹陷实现样本流的第三维聚焦。通过聚焦面积、速度分布和粒迹分布的动态仿真实验，对所设计结构下的3D聚焦效果进行了对比分析，其结果表明所设计的结构具有更好的3D聚焦效果，这对于光流控芯片在细胞分析仪器中的开发和应用具有很好的潜在应用价值。

摘要：研究了不同色温LED照明时节律效应随年龄的变化规律。在节律因子计算公式中,引入不同年龄人眼的透射谱,分析LED色温和年龄对节律因子的影响。然后,测量了12名老年和18名青年男性在黑暗状态下以及照度为500 lx、不同色温LED照明时的心率,采用黑暗状态与照明状态的心率变化表征节律效应,来验证所得的理论规律。结果表明:色温为6 500,5 500,4 500,3 500 K的LED照明时,青年人(20岁)的节律因子分别为1.1,0.7,0.5,0.44,不同色温LED照明时心率变化率差异明显;老年人(65岁)的节律因子分别为0.5,0.3,0.25,0.2,不同色温下心率变化较小。在同一色温LED照明时,节律效应随着年龄的增加而减小。LED色温不同时,青年人节律因子的变化较大,老年人则变化较小。

摘要：设计了一种测量米勒(Mueller)矩阵的斜入射正接收的实验装置结合新的数据处理算法,测量了仿生物组织和真实生物组织的后向散射Mueller矩阵。利用该法对生物组织等混浊介质后向散射Mueller矩阵进行研究,在混浊介质检测和医疗诊断等方面有潜在的应用价值。