一种超分辨率光流体显微镜设备，其包括限定具有纵轴的流体通道并且包括邻近流体通道的表层的主体。表层具有二维光探测器阵列，该阵列被配置为接收通过流体通道的光，并且在对象移动通过流体通道时采样亚像素移位的投影帧序列。所述超分辨率光流体显微镜设备还包括与二维光探测器阵列电子通信的处理器。处理器被配置为使用超分辨率算法，并且基于亚像素移位的投影帧序列和对象的运动矢量产生对象的高分辨率图像。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于2D和3D成像的超分辨率光流体显微镜相关申请的交叉引用本文是于2010年3月23日提交的美国临时专利申请第61/316，762号，标题为“用于2D和3D成像的超分辨率光流体显微镜”的非临时申请，并且要求其优先权。该临时申请的全部内容基于所有目的据此以引用方式并入。本非临时申请涉及到以下共同待决且一般转让的专利申请，其全部内容基于所有目的据此以引用方式并入于2009年3月4日提交的美国专利申请第12/398，050号 ，标题为“使用光电传感器阵列的光流体显微镜设备”。
技术介绍
本专利技术的实施方式一般涉及到光流体显微镜设备(OFM)以及OFM系统。更具体地，某些实施方式涉及到用于亚像素分辨率、二维和三维成像的超分辨率光流体显微镜(SROFM)0生物医学成像工具的小型化具有极大地改变医疗诊断方法和科学研究方法的潜力。更具体地，便携的、低成本显微镜可以明显地拓展不太昂贵的健康护理诊断，并且提供用于检查和自动表征大量细胞的方法，如Psaltis，D.等人在自然(Nature) (2006) 442卷27页s. I.的“通过微流体和光学的融合而发展的光流体技术(Developing optof Iuidictechnology through the fusion of microfluidics and optics)”中所讨论的，其全部内容基于所有目的据此以引用方式并入。常规的光学显微镜具有庞大的镜片，并且被证实是昂贵且难以小型化的。近来在微流体技术上的发展提供了光流体显微镜(0FM)，其被证实是具有由微流体提供的高吞吐量的低成本的便携式设备。常规OFM的实施例可以从Cui，Xiquan等人在国家科学院会议记录(Proceedings of the National Academy of Science) (2008)105 卷 10670 页的“用于秀丽隐杆线虫的无透镜高分辨率芯片光流体显微镜(Lensless high-resolution on-chipoptofluidic microscopes for Caenorhabditis elegans and cell imaging)，，中找到，其全部内容基于所有目的据此以引用方式并入。然而，常规OFM依赖于孔径阵列或者光传感器阵列，所述阵列斜对地延伸穿过流体通道，以在对象移动穿过阵列时获得图像。因此，常规OFM中的获取时间依赖于对象多久移动穿过阵列。并且，在许多常规的OFM中，图像分辨率是被限制的。专利技术简述本专利技术的实施方式涉及到用于超分辨率(例如，亚像素分辨率)的、二维和三维成像的SR0FM。SROFM包括流体通道和二维光探测器。光探测器以亚像素采样速率采样数据，从而在成像对象移动通过流体通道时捕获投影图像的亚像素移位的帧的序列。可以使用亚像素移位的帧的序列和对象的运动矢量并使用超分辨率算法产生超分辨率的二维图像。可以基于入射光的不同角度，用断层摄影算法从亚像素移位的帧的多个(复合)序列计算超分辨率的三维图像。一个实施方式针对具有限定具有纵轴的流体通道的主体的SR0FM。该主体包括邻近流体通道的表层。表层具有二维光探测器阵列，该阵列被配置为接收通过流体通道的光，并且在对象移动通过流体通道时，采样亚像素移位的投影帧序列。SROFM还包括与二维光探测器阵列进行电子通信的处理器。处理器被配置为使用超分辨率算法，并且基于亚像素移位的投影帧序列和对象的运动矢量产生对象的高分辨率图像。另一个实施方式针对包括限定具有纵轴的流体通道的主体的SR0FM。该主体包括邻近流体通道的表层。SROFM还包括表层中的二维光探测器阵列。二维光探测器阵列被配置为在对象通过流体通道时，接收不同波长的光，并且被配置为采样与不同波长相关联的多个亚像素移位的投影帧序列。在某些情况下，SROFM还具有与二维光探测器阵列电子通信的处理器。处理器被配置为使用超分辨率算法，并且基于多个亚像素移位的投影帧序列和运动矢量产生与不同波长相关联的多个高分辨率图像。在这些实例的一个实例中，处理器还被配置为基于不同波长组合多个高分辨率图像，从而形成对象的彩色高分辨率图像。在这种情况下，处理器还被配置为使用图像识别算法来基于对象的彩色高分辨率图像诊断健康状态或者疾病。 另一个实施方式针对包括限定具有纵轴的流体通道的主体的SR0FM。该主体包括邻近流体通道的表层。SROFM还包括表层中的二维光探测器阵列。二维光探测器阵列被配置为在对象通过流体通道时，接收不同入射角的光，并且被配置为采样与不同入射角相关联的多个亚像素移位的投影帧序列。另一个实施方式针对包括限定具有纵轴的流体通道的主体的移动SR0FM。该主体包括邻近流体通道的表层。表层具有光探测器，该光探测器被配置为接收通过流体通道的光，并且在对象移动通过流体通道时，采样亚像素移位的投影帧序列。SROFM还包括具有处理器和显示器的移动通信设备(例如，智能手机)。处理器与光探测器电子通信。处理器被配置为使用超分辨率算法，并且基于亚像素移位的投影帧序列和运动矢量产生对象的高分辨率图像。处理器还被配置为在移动通信设备的显示器上显示高分辨率图像。另一个实施方式针对使用超分辨率光流体显微镜设备生成对象的高分辨率图像的方法，该超分辨率光流体显微镜设备具有限定流体通道的主体，并且该主体包括邻近流体通道的表层，该表层具有二维光探测器阵列。所述方法包括照亮流体通道。所述方法还包括在对象移动通过流体通道时，通过二维光探测器阵列采样亚像素移位的投影帧序列。所述方法还包括通过处理器使用超分辨率算法基于亚像素移位的投影帧序列和运动矢量来重建高分辨率图像。另一个实施方式针对使用超分辨率光流体显微镜设备生成对象的三维高分辨率图像的方法，该超分辨率光流体显微镜设备具有限定流体通道的主体，并且该主体包括邻近流体通道的表层，该表层具有二维光探测器阵列。所述方法包括在不同的采样时间用不同入射角的光照亮流体通道。所述方法还包括在对象移动通过流体通道时，通过二维光探测器阵列采样多个亚像素移位的投影帧序列，每个序列与不同的入射角相关联。所述方法还包括通过处理器使用超分辨率算法并基于多个亚像素移位的投影帧序列和运动矢量来重建与不同的入射角相关联的高分辨率图像。所述方法还包括通过所述处理器使用断层摄影算法且基于与不同的入射角相关联的多个超分辨率图像计算三维高分辨率图像。本专利技术的这些和其它的实施方式在下面被进一步详细地描述。附图简述图I是根据本专利技术的实施方式的SROFM的组件和部分组件的示意图。图2 (a)是根据本专利技术的实施方式的SROFM的组件的示意图，该SROFM包括直接与互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器连接的微塑的PDMS微流体芯片。图2 (b)是根据本专利技术的实施方式的接近四分之一比例的微流体芯片形式的SROFM的主体的相片。图2 (C)是根据本专利技术的实施方式的图2 Ca)的SROFM的部分的图像。图3是根据本专利技术的实施方式的基于智能手机的SROFM的一系列图像。图4 Ca)是根据本专利技术的实施方式的基于在第一采样时间捕捉的通过CMOS芯片产生的第一帧的第一低分辨率(LR)图像。图4 (b)是根据本专利技术的实施方式的基于在第二采样时间捕捉的通过图4 (a)的CMOS芯片产生的第二帧的第二低本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑国安，杨昌辉，塞缪尔·杨，李承亚，
申请(专利权)人：加州理工学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。