多目标重访细胞成像测量系统

　　1　引　　言

　　现代生命科学的许多研究都是在细胞和分子水平上进行的。其中大量的工作需要以活细胞作为研究对象,对活细胞进行长时间的观察和高精确度的定量测量与分析。传统的人工观测定量精度低,不仅满足不了科研的需要而且劳动强度大,操作人员容易疲劳,人为误差不可避免。长时间在显微镜下观察会产生自适应现象,对异常现象视而不见,造成判断错误。尤其是在显微镜下的成千上万个目标中寻找特定的对象或者对多个特定的对象重复和长时间的观测的人工操作更加困难。但是,许多生命科学的研究中恰好需要在同样的环境条件下对同批细胞的各种实验情况同时进行长时间的动态观测。因此需要方便和智能化的仪器来完成这项工作。对于满足这种需要的实验仪器的开发国内尚未见报道,国外此类仪器不仅售价昂贵而且很难在它的基础之上再开发出新的功能。我们研制的多目标重访细胞成像测量系统能够同时自动地对多个目标进行观测记录,给出分析报告,适于同时对多目标的动态测量和分析。

　　2　系统的组成及工作原理

　　系统结合了CCD成像技术和计算机自动控制技术,对多个选定目标定时自动进行显微摄像,根据图像提取目标信息。

　　系统由硬、软件两部分组成。硬件组成如图1所示。由光源发出的光经聚光镜照明载物台上的样品,通过样品的光线进入物镜并经反射镜改变光路成像到CCD上。CCD将图像的光信号转变为电信号输入计算机处理后送监视器显示。其中检测目标的选择由计算控制定位器和物镜以人机交互的方式实现。监视器用于图像的实时显示。温控装置控制载物台的温度(0　　-50℃±0.2℃)。

　　系统的软件构成如图2所示,共5个部分。设备驱动部分驱动CCD和计算机接口的图像采集卡采集和存储图像数据。自动摄像主要控制定位器选择目标和定时重访目标并对它们摄像。数据处理部分对图像卡采集的数据进行变换和数据统计等处理。结果显示用于在计算机显示器和监视器上显示图像和数据处理结果并送打印机打印。用汇编语言和VC++语言编写　　的软件系统集成在WIN95平台上,运算速度快,实时响应性好,操作方便,界面美观,其结构模式便于维护和在原有的基础之上进一步开发,使系统随着使用者的需求而不断发展。

　　在软件和硬件的支持下实现的多目标重访功能。其基本原理是由计算机记录如何到达目标的信息,根据这些信息向定位器发出控制信号,由定位器驱动载物台和显微镜物镜重访目标。能够同时对多个目标进行多次精确重访是该系统的主要特点。