适用于细胞和生物分子的动态拉曼检测系统及关键技术研究

【摘要】细胞和生物分子领域的发展对研究技术和手段的一个迫切需求,就是要解决生命过程的动态检测问题,才能更深一步探究细胞和生物分子中伴随动态过程的一系列物质和能量的变化,对医学或生物分子学的发展具有重大意义。另一方面,拉曼光谱作为在分子水平上反映物质组成的“指纹”信息,在细胞和生物分子领域的应用日趋广泛；而表面增强拉曼技术(SERS)的发展,使得具有表面增强拉曼效应的金属纳米粒子在相关领域的应用日益受到人们关注。将表面增强拉曼技术应用于细胞和生物分子的动态检测,是解决医学或生物学中对动态生命过程进行研究的一个重要方法,也是“973”项目“适合于细胞和生物分子动态监测的高时空分辨拉曼光谱技术”的重要目标之一。本论文是该项目的一部分,主要任务是通过对表面增强拉曼技术和共焦显微技术的整合,构建对活细胞内SERS纳米粒子具有动态拉曼检测能力的系统。具体完成的任务包括：(1)搭建用于系统实现的软件架构,对系统涉及的软硬件部分进行集成；(2)对系统所有的硬件部分进行二次开发实现硬件设备的软件控制；(3)获取并处理样品的共焦显微图像,实现对目标的识别检测；(4)研究开发细胞等生物样品内表面增强拉曼纳米粒子的动态追踪算法,实现对样品动态拉曼信号的获取。本文研究的创新点包括：一是提出了一种建立在局部搜索基础上的全局最优追踪方法,将对单粒子目标的追踪限定在满足条件的有限区域内,而对粒子间的匹配则采用了归一化加权处理来量化相似度判据,并通过寻找全局最优解的方式实现对目标粒子的动态追踪定位,最后采用Kalman滤波的方法对目标定位进行最优预测；二是实现对粒子显微图像的分割处理,尤其是重叠粒子图像的分割,采用灰度骨架和距离变换的组合方法完成对粒子目标的识别检测,并对动态追踪过程中的粘连重叠和分裂拆分问题,提出了一种适用于粒子追踪算法的双向多节点数据链表；三是构造了动态拉曼检测系统,通过对激光、光谱仪器和光路部件的有序控制,实现时空序列的动态拉曼光谱的获取。
【作者】朱朝军；
【导师】王磊；
【作者基本信息】厦门大学，测试计量技术与仪器，2014，硕士
【关键词】拉曼光谱；粒子追踪；动态拉曼检测；

【参考文献】
[1]张淑林,裴旭.蓬勃发展的中国科学技术大学研究生教育[J].中国科学院院刊.2002(04)
[2]种耀华.基于多尺度几何分析的文字定位方法研究[D].兰州大学,电路与系统,2013,硕士.
[3]钟利.多级重力式码头结构稳定性可靠度分析[D].重庆交通大学,港口、海岸及近海工程,2012,硕士.
[4]高昕.炎症标志物及其与血压、血脂的交互作用对急性心肌梗死患者预后的影响[D].苏州大学,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[5]杨林林.妊娠20至28周胎儿脑叶发育的标本磁共振研究[D].山东大学,影像医学与核医学,2013,硕士.
[6]周跃.草原上的巴特尔—谈蒙古族题材绘画创作[D].沈阳师范大学,美术,2014,硕士.
[7]郭鑫.腹针动气疗法治疗退行性膝骨关节病的临床观察[D].北京中医药大学,中医学,2014,硕士.
[8]张财宝.三峡库区森林土壤优先流染色特征研究[D].华中师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[9]李强.畜牧养殖厂中沼气工程设计及应用研究[D].山东大学,环境工程（专业学位）,2012,硕士.
[10]蒋福霞.不同后顾生计来源农户耕地经营行为意愿及博弈关系研究[D].西南大学,人文地理学,2013,硕士.
[11]左银凤.农村赤脚医生研究（1968-1983）[D].安徽大学,中国史,2013,硕士.
[12]赵文秀.丹东市2005-2011年5岁以下儿童死亡状况调查[D].吉林大学,公共卫生,2012,硕士.
[13]汪曼.高校网络教学平台学习支持服务的现状调查与研究[D].首都师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[14]李浩君,项静,徐佳程,崔晨萍.基于二维码技术的多媒体学习效率分析研究[J].电化教育研究,2015,03:77-82.
[15]郝生宾,于渤,吴伟伟.企业网络能力与技术能力的耦合度评价研究[J].科学学研究,2009,02:250-254.
[16]时梦.微型2D数字伺服阀的设计及研究[D].浙江工业大学,机械电子工程,2012,硕士.
[17]王雪梅.数字下变频的设计及其在FPGA中的实现[D].西安电子科技大学,测试计量技术及仪器,2012,硕士.
[18]韩延凯.低渗透油藏强1块开发方案设计[D].东北石油大学,石油与天然气工程（专业学位）,2013,硕士.
[19]赵家贵,屈秀黎,蔡开科,韩传基.板坯连铸机二冷水控制模型与应用[J].冶金自动化,2000,03:34-36.
[20]严超.电变质处理脉冲发生装置的研制及其铸件成形质量分析[D].西北工业大学,机械电子工程,2004,硕士.
[21]李健.书画用绢帛的润墨性能研究[D].苏州大学,纺织工程（专业学位）,2014,硕士.
[22]邓定防.介绍一种可逆摆线式机油泵[J].组合机床与自动化加工技术.1993(06)
[23]任杰.不同配比基质及微生物菌剂对黄瓜穴盘育苗及生长发育的影响[D].内蒙古农业大学,蔬菜学,2013,硕士.
[24]王春霞.冷冻馒头的微波加热研究[D].上海理工大学,食品科学,2011,硕士.
[25]曲婉秋.壳寡糖螯合铬的制备及其对糖尿病小鼠的降糖研究[D].辽宁师范大学,动物学,2012,硕士.
[26]刘智,桑国明,张维石.基于数据仓库连锁店决策支持系统模型的研究[J].计算机与数字工程,2005,08:22-24.
[27]何盈捷,刘惟一.基于边界的Markov网的发现[J].计算机科学,2001,09:78-82+65.
[28]邓梅.多重耐药鲍曼不动杆菌对替加环素耐药机制及同源性研究[D].浙江大学,内科学,2014,硕士.
[29]张国松.新型胶磷矿反浮选脱镁捕收剂研究[D].武汉理工大学,矿物加工工程,2013,硕士.
[30]王高翔,方卫宁,刘艺超.基于工作负荷的地铁行车调度人员的配置方案[J].都市快轨交通,2014,02:46-50.
[31]李怡燕.农村风水相命行为的心理救助功能研究[D].南京理工大学,社会学,2013,硕士.
[32]闫巍.中国光大银行信用卡业务发展分析[D].内蒙古大学,工商管理,2012,硕士.
[33]廖凤媛.中学生对运动图象的认识以及教学研究[D].广西师范大学,课程与教学论（专业学位）,2013,硕士.
[34]雷芸,陈菲菲,李容.银-石墨烯复合材料的原位制备及性能研究[J].硅酸盐通报,2014,01:23-26.
[35]毛晶晶.现阶段公民利益表达渠道存在的问题与解决对策研究[D].中国矿业大学,行政管理,2014,硕士.
[36]王睿.隧道衬砌裂缝车载检测图像分析研究[D].西南交通大学,桥梁与隧道工程,2012,硕士.
[37]张丹.中国学校性别：小学教师课堂教学实践与表征[D].华东师范大学,教育政策学,2014,博士.
[38]陈晓航.中国嘉陵技术中心创新能力研究[D].重庆大学,工商管理,2003,硕士.
[39]付沙沙.随机T-S模糊仿射系统的鲁棒滤波[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[40]张华.农村土地流失中地方政府责任问题研究[D].郑州大学,政治学理论,2013,硕士.
[41]夏新顺.卷取机的直接张力闭环控制系统[J].冶金自动化,1981,02:34-41.
[42]葛慧.我国应收账款质押问题研究[D].河北大学,民商法学,2014,硕士.
[43]彭婧婕.《论语》英译的主体间性研究[D].浙江工商大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[44]伍彩云,赵军,刘严严.基于输出严格无源的切换非线性系统的H_∞分析[J].控制与决策,2013,05:774-777.
[45]张柳明.周代礼乐文化与《诗经·大雅》颂美诗[D].首都师范大学,中国古代文学,2004,硕士.
[46]张洪磊.基于Hadoop的医院数据中心系统设计与实现[D].浙江大学,2014.
[47]杨建军,刘扬,魏立新,战红.多源注水系统泵站优化调度的双重编码混合遗传算法[J].自动化学报,2006,01:154-160.
[48]杨伟.基于Petri网的蚁群算法在混流制造生产调度中的研究[D].广东工业大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[49]董文雯.在役管线漏磁检测中检测信号压缩方法的研究[D].合肥工业大学,信号与信息处理,2004,硕士.
[50]刘旭.影响大跨度斜拉桥动力特性的因素[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.