在流式細胞術操作中，熒光標記的細胞通過足夠窄的的通道——能夠迫使細胞形成單一序列，逐個被光源照射，再通過對光信號的分析揭示有關單個細胞大小、DNA含量和其他參數的信息。

然而，該技術的一個問題是缺乏量化這些讀數變異程度的方法，或者無法了解給定儀器對相同細胞的重復測量可能返回的值范圍。

美國國家標準與技術研究院（NIST）的一個項目設計了一種流式細胞儀裝置，旨在幫助控制該技術中固有的一些讀數變異。

“流式細胞術是一項非常寶貴的技術，但由于缺乏適當的對不確定性進行量化的方法，使得對單細胞測量的信心仍然有限。”該項目研究人員在其發表于Lab on a Chip的論文中評論道，“評估不同儀器設計或操作參數，以改變測量重復性的方式影響測量的潛力，尤其具有挑戰性。”

NIST項目設計了一個流式細胞儀平臺，粒子流量高達每秒100個或更高，該平臺在通道中相隔16毫米的兩個不同位點，對粒子進行測量，每個位點測量2次，總共給出4個讀數，從而允許測量變異程度低至1%水平。

該流式細胞儀芯片大約寬25毫米、長50毫米。兩個明亮的藍色區域是流體中的粒子被激光照射形成。兩個區域中每個點的熒光輸出信號由右側的光纖連接傳輸。

除了控制流體動力學以便精確知道粒子從一個節點到另一個節點的傳輸時間外，這種架構還需要重新進行光學設計。

“其中一個挑戰是制造一個包含兩個相同區域的40 x 80微米的通道，用激光照射通過的粒子，并確保上游和下游方向進行檢測的一對檢測器可以捕獲最大量的發射熒光。”NIST評論道。

該項目開發了先進的波導，可最大限度地減少損耗并防止發射光擴散，并研究使用不同的激光波長來揭示樣品的不同特性。

NIST的Matthew DiSalvo說：“我們對波導進行了廣泛的修改，通過結合微透鏡和其他改進來提高其靈敏度。我們認為很快就能提供不確定性測量，同時還能匹配價值數十萬美元的商用單一測量系統的靈敏度。”

在另一項研究中，NIST在對隱藏在角落周圍的物體進行成像的長期光學挑戰中又邁出了一步，這次使用的是亞毫米波長輻射。

非視距成像這一特定領域的現有研究包括使用深度神經網絡來解釋被遮擋物體返回的散斑圖案，并分析散射光中的光譜相關性以恢復被遮擋場景的高分辨率全息圖像。

NIST的新方法依賴于檢測更長亞毫米波長的信號，從300微米到1毫米。根據該項目，各種墻壁材料可以作為這些波長的部分反射鏡，反射而不是漫散射來自隱藏物體的輻射。

概念驗證試驗表明，這一原理可以在20分鐘內對隱藏的場景進行成像，但更大的探測器陣列和信號放大磷化銦晶體管可以實現實時操作。

“這種方法最酷的地方在于它的簡單性。”NIST的Erich Grossman說，“沒有量子力學，沒有相對論，沒有低溫或任何奇特的東西。只有晶體管和一臺基本的電腦和鏡子。”

審核編輯 ：李倩