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小波变换在量子点编码识别中的应用

 发布者:JiaHCXSB  发布时间:2010年5月20日 
 
来源:crter杂志社

 

《中国组织工程研究与临床康复》杂志201029期发表了来自天津大学精密仪器与光电子工程学院和天津医科大学生物医学工程系激光医学实验室杨久敏和刘铁根、李迎新等作者的文章“基小波变换在量子点编码识别中的应用 ”,应用小波变换对重叠峰展开技术,对两种相邻波长量子点的编码进行识别。

△实验中的操作方法:

1  量子点编码

如同超市里商品的条形码在光学扫描读入时可给出该商品的信息,量子点的荧光也可以用来编码。NieChanGao等将量子点的按不同种类封装到微球内,实现了量子点的编码,专门用于识别DNA分子中的基因序列。如图1所示,量子点的激发荧光也可以编码。

将量子点按一定比例、一定种类包埋于高分子材料中,形成粒度分布在10 μm以下的量子点微球。而不同尺度的量子点激发出的荧光波长不一致,即颜色不一致,这样含不同颜色量子点的微球就被进行了编码。同样,用激发光照射微球时,被激发出的荧光就包含了编码的信息,通过对荧光颜色和强度的识别,即可实现解码过程。

量子点编码的信息量非常强大。理论上,6种颜色10个荧光强度水平的量子点,能够编码出106(100)种微球。

2  小波变换与重叠峰展开

为实现更多种类的量子点编码,量子点的荧光发射峰必定出现重叠,这就造成了量子点编码识别的困难。小波变换是一种时间-尺度分析方法,而且在时间、尺度两域都具有表征信号局部特征的能力,在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,因此很适合于将探测信号的信息展开,实现多分辨分析。运用小波变换处理量子点编码微球的荧光,可以提高对编码的识别能力。

从信号处理的角度看,对每一个m,小波变换相当于将信号f(t)通过一个冲击响应为Ψ(2-mt-n)的滤波器。当m增大时,Ψ(2-mt-n)较原来的Ψ(t)展宽,步长n/2-m变大,时间窗变宽。当m减小时,Ψ(2-mt-n)则较Ψ(t)压缩,步长n/2-m变小,时间窗变窄。具有窄时窗的小波能捕捉到高频瞬变信号,宽时窗小波能反映信号的低频成分。

△作者认为:

通过小波变换,混合微球的荧光光谱被展开,能够识别出两种量子点编码,提高了识别的分辨率。通过提高对相邻光谱的编码的识别,量子点编码的颜色必将增加,从而明显丰富编码的信息量。

△值得他人借鉴的特点:

通过对量子点编码微球的解码,实现对肿瘤标志物的联合检测。通过变换处理,量子点编码的颜色必将增加,这为实现肿瘤标志物的高通量检测奠定基础。

 

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