1 西安电子科技大学生命科学技术学院西安市跨尺度生命信息智能感知与调控重点实验室，陕西 西安 710126
2 西安电子科技大学电子工程学院，陕西 西安 710126
无透镜计算显微成像是一种低成本、高效的成像技术。这种成像方式具有大视野、高通量的特点，能够实时地对细胞进行无标记成像。提出了一种轻量化网络模型(Depthwise-ResNeXt)，将该神经网络与无透镜计算显微成像进行有机结合，实现了实时准确的细胞分类。使用SUM、MCF10A、ECa109、CL-1四种细胞作为分类数据，Depthwise-ResNeXt对这四类细胞的分类准确率达到92.8%，参数量仅有806 kB。该网络证明了神经网络与无透镜计算显微成像在细胞分类领域相结合的可能性，并大大降低了神经网络在细胞分类方面的应用成本。
生物光学 数字全息 计算显微成像 无透镜成像技术 细胞分类 神经网络 轻量化网络
1 复旦大学工程与应用技术研究院生物医学工程技术研究所，上海 200433
2 复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系，上海 200433
酿酒酵母是最具有吸引力的微生物之一，监测其在不同生长时期的新陈代谢状态变化对基础生物学和工业研究都具有重要意义。依据酵母的生成曲线规律培养了不同时间的酵母细胞，基于荧光寿命显微成像（FLIM）进行自体荧光寿命图像的采集，并提出了一种基于机器学习的自动分析方法，可无标记快速鉴别年轻和衰老的酵母细胞。首先，采用深度监督U-Net实现酵母细胞的自动分割；然后，提取每个酵母细胞的荧光寿命特征和形态特征；最后，采用无监督聚类方法实现分类。实验结果表明，酵母的衰老伴随着新陈代谢的变化。FLIM作为一种无标记成像技术可应用于酵母细胞的代谢分析中，结合自动化分析流程可快速准确地区分具有不同代谢差异的细胞，为后续单细胞的筛选奠定了基础。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617019
1 江苏大学 理学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
针对传统流式细胞分析技术中, 细胞亚结构形态识别困难以及荧光染色又会改变细胞活性问题的研究需要, 依据淋巴细胞和嗜酸性粒细胞形态特征建立了对应的偏心单核细胞模型及双核细胞模型。基于光散射理论下的仿真实验软件, 设计了可同时接收细胞前向和后向散射光谱的仿真实验光路, 获得了这两种细胞模型下的散射分布图谱, 由此建立了不同核质相对折射率下的前、后向散射光光强与442、532、633 nm入射波长关系。通过前、后向散射光谱特征分析, 发现在以后向散射光信号为纵轴, 前向散射光信号为横轴表征下, 淋巴细胞和嗜酸性粒细胞具有明显的分类分区散点特征, 从而提出了一种淋巴细胞以及嗜酸性粒细胞的分类识别方法。该散射分类识别计数方法对于设计全光学、非入侵、免标记的血细胞分析仪有一定的潜在应用价值。
光散射 细胞亚结构 前、后向散射 细胞分类 模拟仿真 light scattering cell substructure forward and backward scattering cell classification simulation 红外与激光工程
2019, 48(5): 0533001
1 南昌大学信息工程学院, 江西 南昌 330031
2 南昌百特生物高新技术股份有限公司, 江西 南昌 330012
传统的五分类血液分析仪一般与化学方法配合使用以提高白细胞的分类精度，增加了仪器结构的复杂程度和仪器的使用、维修成本。设计了一种特殊结构的光学系统，该系统引入了对后向散射光的检测，并采用直流(DC)信号、激光前向散射信号和后向散射信号相结合的方式实现了白细胞五分类。实验结果表明装有该系统的样机对LYM、MON、NEU、EOS、BAS 的分类相对偏差均小于5%，其性能与血液分析仪Mythic 22 接近。优化后的光学系统可完成对白细胞的原位检测和分类，且具有结构简单、性能稳定的特点。
医用光学 血液分析仪 细胞分类 光学系统 后向散射光 原位检测
利用基于马赫曾德尔(M-Z)干涉原理的分布式光纤振动传感监测系统，提出了一种光缆振动事件的识别方法。该方法解决了普通光纤振动传感监测系统不具备模式识别智能分析可操作性的问题。通过对光缆上的振动事件的分析对振动的事件识别建模，利用大量实验数据将振动事件分类，通过与这些振动事件的比较，实现对振动事件的识别。
光纤传感器 振动事件识别 细胞分类算法 欧氏距离 激光与光电子学进展
2012, 49(8): 080603
