實驗背景
流式細胞儀與微流控技術,為細胞及細胞核成像提供新的路徑。傳統流式細胞儀在細胞核成像檢測方面存在檢測通量低,熒光信號微弱等局限,故某光學重點實驗室開發一種基于高靈敏度sCMOS科學相機并集成在自組熒光顯微鏡的微流控細胞核成像系統,提升微流控芯片中熒光微球檢測的穩定性與分辨率,為醫學研究提供可靠的檢測裝置。

實驗設備
1)千眼狼Revealer Gloria 4.2 sCMOS科學相機,具有高靈敏度、低讀出噪聲、高動態范圍的特點,分辨率2048×2048,讀出噪聲<1.2e-。
2)自組顯微鏡,含LED激光光源、光學平臺。
3)微流控芯片,搭載熒光標記微球。
4)RPC科學相機成像軟件。
實驗步驟
1)搭建實驗系統,將Gloria 4.2 sCMOS相機安裝到自組顯微鏡上,同時將微流控芯片放置在顯微鏡載物臺上,讓LED激光光源均勻照射微流控芯片。
2)設置科學相機參數,Binned模式1×1,曝光時間10ms,幀率50fps,低噪聲模式。
3)進行背景校正與圖像增強,無樣品狀態下點擊“抓拍”按鈕獲取背景參考圖,勾選“背景校正”,自動扣除環境雜散光。
4)觸發輸入設置為外部邊沿觸發模式,信號選擇上升沿,信號延遲為0μs,與微流控流速保持協同。
5)預覽模式下實時觀察染色細胞核圖像,微調熒光光路、Gloria 4.2sCMOS相機,點擊工具欄“對比度”圖標,選擇自動,擴展弱熒光信號的灰度范圍。手動調整灰度上下限,優化微球與背景區分。開始正式采集,使用ROI工具框選微球流動區域,統計平均灰度值及信噪比SNR。
6)圖像實時處理與后處理,RPC科學相機成像軟件可點擊“偽彩”按鈕,將灰度圖像映射成偽彩圖,利于直觀觀察細胞核的熒光信號分布和強度變化。“分析模塊”可批量導出TIF或CSV格式數據,包含每幀的熒光強度、噪聲指標等。
實驗數據
本次實驗清晰采集到微流控熒光微球的圖像數據序列,所采集到的圖像清晰、無明顯噪聲:

實驗結論
本實驗的成功為進一步研發流式細胞儀細胞核成像檢測裝置提供了有力支持,驗證了將具有高靈敏度、高動態范圍、高速、低讀出噪聲的Gloria 4.2sCMOS相機集成到自組顯微鏡的微流控成像方案的可行性,且在高動態范圍、低噪聲特性、成像軟件的易用性上的體驗優于對標的進口設備。本實驗后續將在熒光光路系統上進一步優化,實現產品的標準化、儀器化,以適配流式細胞儀高通量檢測的需求,為醫學成像設備的選型提供參考。
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