[发明专利]用于表征透明颗粒的光学方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于表征颗粒的光学方法。

背景技术

在一些技术领域，计算透明介质中小的透明颗粒是熟知的问题。这可以是在材料科学中计算分散相颗粒的数量，在生物培养中计算细胞数量，在化学或聚合物合成中计算乳胶中微胶粒的数量……。

解决这个问题的第一个尝试是使用标准的透明网格（标线），然后手动计算显微照片中各个由网格所限定的每个正方形中颗粒的数量。这种手动计数方法存在一些缺陷。首先，它非常耗时，它在数量很少时具有较差的统计有效性，并且通常具有有限的可靠性。

因此，图像分析有时用于使这种计数自动化。在这些方法中，显微照片通常通过标准程序转换，如利用阈值、分割、膨胀和腐蚀变换、边缘检测……。然后这些利用或多或少复杂的算法计算单独的颗粒。这种自动化方法通常存在一些缺陷。例如，如果获得的照片对比度有限，或者在颗粒重叠的情况下，该算法可能无法精确的将不同的颗粒分离，并且计数仅具有较差的可靠性。

其它已知的用于计算在液体中流动的颗粒的方法是基于阴影或者光漫射效应。这些方法广泛用于，例如制药领域中，也存在一些缺陷。首先，其通常不可能区分气泡和固体颗粒。这在评估包含大量干扰测量的溶解CO₂的生理缓冲溶液的洁净度时特别关键。在这种测量中，根本不能从结果中得到任何关于颗粒性质的信息。

发明目的

本发明旨在提供一种不存在现有技术缺点的表征和/或计算透明介质中球形透明颗粒的方法。

根据以下描述，本发明的优点将是显而易见的。

发明内容

本发明涉及一种用于表征显示为焦点区（焦点）的透明物体至少一种性质的方法，所述物体在透明介质中，所述方法包括以下步骤：

-通过定向光源照射包含待表征物体的样品，从而在所述透明物体的

焦点区诱导光强度峰。测定光强度峰的至少一个特性，

由所述光强度峰的至少一个特性测定所述物体的至少一种性质。

对于显示为焦点区（焦点）的透明物体，在本文中其意指当被定向光源照射时，能够在所述焦点区集中光的物体，该集中的光形成光强度峰。在本发明中，所述光强度峰直接由物体和独立于成像装置的定向光源之间的相互作用诱导（即，光峰即使没有被观测到也存在）。

根据特别优选的实施方式，本发明的方法包括以下特征中的一个或者至少两个的适当组合：

该方法进一步包括以下步骤：

记录被照射样本的全息再现像（holographic representation）；

由所述全息再现像重建由所述样本诱导的光场强度的三维再现像；

扫描该光场强度的三维再现像用来测定给出高于预定阈值的强度的光峰面积，所述光峰的每一个相应于一个颗粒；

-至少一种物体特性包括所述物体的数量，光强度峰的决定的特性（其包括峰的数量）；

-这些物体选自由以下各项组成的组：乳液、固体珠、活细胞、死细胞以及它们的混合物中的气泡、液泡；

-这些物体选自由活细胞、死细胞和它们的混合物组成的组；

-所述至少一种峰特征包括至少一种选自由以下各项组成的组中的特征：光峰和相应物体之间的距离，光峰面积和光峰强度；

-该峰特征用于将所述物体分为物体的至少两个亚组；

-物体的一个亚组相应于活细胞，物体的第二个亚组相应于死细胞；

-在连续全息再现像中动态实施表征方法；

-透明介质是运送物体的流动液体；

-全息再现像通过全息显微镜获得；

-显微镜根据差分模式操作；

-显微镜在暗场模式下操作；

-光源是部分相干的；

-显微镜是离轴操作的。

本发明的另外一个方面涉及实施本发明方法或本发明优选实施方式的计算机程序。

附图说明

图1示意性示出了本发明的基本原理。

图2示意性示出了使用根据本发明的方法的接触角的测量。

图3示意性示出了用于产生实施例的数据的数字全息显微镜。

图4a示出了活细胞“在焦点上”的强度图。

图4b示出了图4a的透明细胞的焦点区，这些透明细胞集中照射光线形成光强度峰。

图5示出了在诱导细胞死亡的热处理前后，细胞培养物的峰数作为峰尺寸（面积）的函数的直方图。

附图标号：

1：透明介质

2、3：球形透明物体

4：样品容器的透明壁