利索能及
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专利号: 2018108160469
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用近场微波显微装置对细胞成像的方法;其步骤包括:步骤1:由微波发生器产生小功率微波信号,经过参数测试装置分成两路信号,一路作为参考信号直接输入信号处理器,另一路通过四分之一波长同轴谐振腔把微波信号耦合到金属探针尖端处;

步骤2:通过所述金属探针发射微波信号照射待成像细胞样品,所述金属探针尖端距离待成像细胞样品的距离小于或等于一个波长,通过金属探针发射的微波信号频率范围为

2.45‑20GHz;

步骤3:通过所述金属探针接收待成像细胞样品近场回波信号,该信号包括反射信号和透射信号,采用四分之一波长同轴谐振腔对接收到的近场回波信号进行放大处理,得到携带待成像细胞样品信息的扫描信号;

步骤4:通过滤波装置把部分回波信号的噪声滤除,采用信号处理器对去噪后的扫描信号和参考信号进行计算处理,得到待成像细胞样品的散射参数,包括四分之一波长同轴谐振腔的谐振频率、品质因数和金属探针的反射系数;在信号处理器中,由于接收到的信号是电场和磁场信号,由方程 和 求得一些列的K系数,采用Kr表示,其中 表示求二阶偏导数, 分别为电场矢量和磁场矢量,再通过 求得谐振频率;在四分之一波长同轴谐振腔中,由于固有品质因数 如果探针加载样品后,有载品质因数 其中δ为同轴谐振腔金属材料的趋肤深度,a为内导体半径,b为外导体半径,λr为谐振波长,k定义为腔体和外界负载之间的耦合程度,Qc为同轴谐振腔与负载样品的耦合品质因数;反射系数为反射信号与参考信号的幅度相位之比值,透射系数为透射信号与参考信号的幅度相位之比值;

步骤5:移动所述金属探针,采用步骤1到步骤4的方法逐点扫描,获取待成像细胞样品不同位置的散射参数,扫描的方式采用轻敲模式扫描,即在采集信号时,每个扫描点探针近距离与样品发生相互作用,在探针移动时,探针与样品的距离足够远, 探针与样品相互作用足够小,这样的方式能减少线性扫描中探针与样品作用速度不及扫描速度导致图像中形成的扫描线伪影;

步骤6:采用步骤5获得随细胞样品分布的谐振频率品质因数或反射系数或透射系数对待成像细胞样品进行成像。

2.如权利要求1所述的一种利用近场微波显微装置对细胞成像的方法,其特征在于所述步骤5中逐点扫描的步长为4‑5um。

3.如权利要求1所述的一种利用近场微波显微装置对细胞成像的方法,其特征在于采用局部加权回归的方法对所述步骤5中得到的细胞样品不同位置散射参数进行处理。

4.一种利用如权利要求1所述的近场微波显微装置对活体细胞成像方法的成像装置,其中包括:带针尖修饰的柔性金属探针、四分之一波长同轴谐振腔、滤波装置、数据采集单元组、三维位移台、成像分析单元、活体维持装置;所述金属探针为尖端处依次包裹有导电黏性材料和柔性材料的探针,探针用银胶耦合到下述四分之一波长同轴谐振腔,并且针尖靠近样品的近场中,被配置为将微波信号施加到细胞样品和接收来自细胞样品的近场回波信号;所述探针倒置于被测样品的下方;所述数据采集单元组作用为产生微波信号和根据探测到的微扰近场回波信号提供参数输出;所述数据采集单元组包括:微波发生器、参数测试装置、信号处理器,所述微波发生器输出信号端与所述参数测试装置连接,所述参数测试装置一端与滤波装置双通道连通,用作输出和接收信号;所述参数测试装置输出端与信号处理器连通,用于传输参考信号、反射信号、透射信号;所述三维位移台分别可以作X、Y、Z移动,用于控制耦合有所述探针的四分之一波长同轴谐振腔移动;所述成像分析单元作用为发出控制指令和对探测到的参数进行反演计算绘制图像;所述活体维持装置作用为维持活体细胞活性的装置。