摘要：超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得,所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架,被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建,在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制,可以更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理及其发展历程,接着列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理和效果以及这些技术在生物学上的应用,最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来的发展潜力,并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量的方法的最新进展进行了阐述。

摘要：微型头戴式荧光显微镜可以对自由移动活体动物大脑中的神经活动进行实时成像,是近些年兴起的脑科学研究新仪器。然而,目前大多数微型荧光显微镜为了做到更小巧、更轻便,视场都比较小,这使得可用于观测的神经细胞数量受限,虽然有大视场系统的报道,但重量都比较大,对动物的自由行为会产生一定的影响。为了提高微型荧光显微镜成像性能,同时降低其重量,光学系统采用超轻、超薄、成像质量高的超构透镜。本文首先推导了双曲相位超构透镜的像差公式,并以此为指导,完成了一款视场为4 mm×4 mm、NA为0.14的微型荧光显微镜设计,实现了7种初级像差的校正。装配完成的样机重量仅为4.11 g,全视场范围内分辨率为7.8μm,对自由移动小鼠大脑中的神经活动进行成像观测能够达到单细胞分辨率。

摘要：管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度,提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积,尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后,整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm,最优横向分辨率为15.63μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人,验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷,提升对管壁细节信息的捕捉能力。

摘要：仙台病毒(Sendai virus, SeV)能够引起啮齿类动物呼吸道疾病,引起免疫应答,严重影响SPF级动物模型实验结果,实验动物质量国家标准T/CALAS49-2017也将其作为SPF级大小鼠质量检测必检项目之一。为了开发用于快速检测及日常监测SeV的分子生物学诊断方法,本研究基于TaqMan-MGB探针荧光技术,根据GenBank中SeV的L基因的保守区段(8 556-15 242)序列,设计了1对特异性引物与1条5‵端携带羧基荧光素(FAM)与3‵端为淬灭基团(Eclipse)标记的TaqMan探针,标准品进行稀释建立标准曲线,并经反应条件优化,建立了TaqMan-MGB探针荧光定量RT-PCR检测方法,并对其特异性、敏感性与重复性进行评估。结果显示,最佳优化反应条件为:反应体系,20μmol/L;引物和探针浓度,10μmol/L和15μmol/L;退火温度,54℃;在特异性试验中,除SeV检测出现特异性曲线外,其他鼠类常见病毒均未出现特异性曲线;在敏感性试验中,Sev最低检测限为5.29×10^(1)拷贝/μL。在重复性试验中,其批内变异系数为0.44%~0.77%,批间变异系数为0.44%~1.03%。对临床样本进行检测,检出率高于常规的RT-PCR方法。因此,以SeV L基因保守序列为靶基因建立的TaqMan探针荧光定量RT-PCR方法具有敏感性高、特异性强、良好的重复性等优点,适用于对SPF级实验动物的SeV定期监测以及对野生鼠类的SeV日常监测和流行病学调查,为相关研究提供了良好的技术支持。

摘要：目的为测量光学相干断层成像(OCT)设备的检测性能提供参考。方法结合OCT设备国际标准设计模拟眼,并通过临床OCT设备验证该模拟眼用于规范测量的可行性。结果成功设计具有与正常人类视网膜类似的体积形态、散射特性和吸收特性的简洁模拟眼,并验证其用于测量OCT设备的横向分辨率、轴向分辨率、视场角、信噪比、成像深度及眼底图像和OCT扫描图像匹配等6种关键指标。结论目前市场上尚无模拟眼球的仿体可用于检测OCT设备的关键指标。制造商可结合产品特点,选择该模拟眼作为产品研发和日常质量控制。但要用作第三方检测,尚需提供更多验证数据支持。