基于数字微滴图像检测法的数字聚合酶链式反应(PCR)在检测时获取的荧光微滴图像呈密集分布、具有低亮度、低对比度等特点, 导致其识别正确率较低。为了实现对密集分布的荧光微滴的正确识别, 本文提出一种基于改进的分水岭分割算法的荧光微滴识别方法, 首先利用直方图均衡化和高斯滤波对图像进行预处理, 然后使用局部自适应阈值分割从背景中提取目标, 降低对图像灰度信息的依赖, 最后结合微滴形状类圆、尺寸较均匀的特点定义微滴黏连度函数, 降低了分水岭分割中的错误分割比例。对比实验表明, 与传统的基于距离变换分水岭分割法相比较, 本文算法的正确率为9734%, 高于对照方法的859%, 验证了本文算法的优越性。

纳米载体一直是肿瘤精准治疗的重要研究领域。其中以细胞膜伪装的纳米药物载体作为一种新颖的药物载体平台, 在近年来已成为药物传递领域的研究热点。本文综述了不同种类细胞膜伪装的纳米载体应用于光热治疗的最新进展。将细胞膜与纳米材料结合起来, 可进一步推进纳米载体的研究, 这将对相关领域的发展产生重要影响。

数字PCR检测过程中, 确定微滴是否为阳性直接影响最终浓度, 也是影响仪器准确度的重要因素之一。目前的自动分类方法并未考虑到数字PCR技术中浓度对结果误差的影响, 导致在低浓度下自动设置的方法与实际结果偏差较大。本文设计了一种基于广义帕累托分布的荧光微滴分类方法, 讨论了不同浓度下误分类对结果可能的影响, 据此确定了分布模型参数, 并在自行研制的微滴式数字PCR仪上进行验证。实验结果显示：经本文方法分类后, 样品中目标拷贝数在5~5 000的范围内线性回归的r2=0.995 6, 这意味着广义帕累托分布较好地拟合了微滴荧光强度边界分布, 本文提出的荧光微滴自动分类方法在低浓度下取得了较好的效果。

本文设计了一种单端面长周期光栅透射模式折射率传感器。首先, 将2×2单模光纤耦合器输入端的一个光纤接头与光源相连接、输出端的两个光纤接头分别与光谱分析仪和长周期光栅的一个光纤接头相连接。然后, 在包含长周期光栅的光纤另一个端面溅射反射银膜。最后, 以一系列不同折射率的甘油水溶液为待测液体介质研究了直接透射模式与单端面镀银膜模式下长周期光栅的响应光谱的异同。实验结果表明: 单端面镀银膜的长周期光栅的响应光谱仍然以透射谱的形式出现。对于同一种液体, 单端面镀银膜的长周期光栅与直接透射模式的长周期光栅的响应光谱有着近乎相同的谐振波长值, 但它们的光损耗存在一定的差异。在0~80%的甘油溶液中, 直接透射模式下的光损耗从-1292 dB变为-1628 dB, 再逐渐变到-1322 dB; 单端面镀银膜模式下的光损耗从-1313 dB变为-1374 dB, 再逐渐变到-1145 dB。与直接透射模式相比, 单端面镀银膜的长周期光栅的相对光损耗与甘油浓度的线性关系更加良好。本研究设计的长周期光栅测量系统采用单端面探头的方式检测环境介质, 因而在测量中操作更加灵活方便, 非常适合于远距离、恶劣环境或深层液体环境中的折射率测量。

为了实现长周期光栅透射谱测量模式的远距离监测, 设计了单端面镀反射膜的测量装置系统, 对单端面镀银膜长周期光栅的传感原理做了分析,并从实验的角度分别对单端面镀银膜模式系统和直接透射模式系统的长周期光栅在不同折射率的环境介质中的响应进行了研究, 比较了它们的异同。首先, 采用2×2单模光纤耦合器分别连接光谱分析仪、光源、长周期光栅。然后, 在包含长周期光栅的光纤的另一个端面制备反射银膜。最后, 通过测量一系列不同折射率的环境介质, 比较了直接透射模式与单端面镀银膜模式下的长周期光栅的响应光谱。实验结果表明: 采用波长解调表达时, 对于同一种环境介质, 两种模式下长周期光栅的响应光谱的谐振波长基本相同; 采用功率/峰值解调表达时, 随着甘油浓度从水变为80%的甘油溶液, 直接透射模式下的光损耗从-6.05 dB变为-9.22 dB, 单端面镀银膜模式下的光损耗从-8.03 dB变为-11.33 dB。与直接透射模式相比, 单端面镀银膜的长周期光栅光谱中的相对光损耗明显增加, 谐振峰更尖锐, 更有利于谐振波长和谐振峰光损耗值的识别。本研究设计的单端面镀银膜的长周期光栅测量系统不仅保留了长周期光栅透射谱的感应模式, 而且使长周期光栅在对环境介质的测量中操作更加灵活方便, 尤其是在远距离、恶劣环境或深层液体的折射率测量中具有独特的优势。