本申請(qǐng)根據(jù)35U.C.S§119(e)，要求于2014年6月3日遞交的題目為“納米顆粒分析器”、序列號(hào)為No.62/007,312的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其整體通過(guò)引用被結(jié)合于此。

政府資助支持聲明

本文公開(kāi)的主題是在政府支持(具有由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)授予的授權(quán)號(hào)OCE-11-26870)下完成的。政府在該發(fā)明中具有一定權(quán)利。

背景技術(shù)：

納米顆粒是無(wú)所不在的，并且目前為止是地球上的自然環(huán)境中最為豐富的顆粒狀實(shí)體，并且廣泛分布于與人類活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的許多應(yīng)用中。存在很多類型的自然生成的納米顆粒和人造的(設(shè)計(jì)的)納米顆粒。納米顆粒存在于空氣、水生環(huán)境、雨水、飲用水、生物流體、藥物、藥物輸送和治療產(chǎn)品以及廣泛范圍的很多工業(yè)產(chǎn)品中。納米顆粒通常存在于同時(shí)具有不同尺寸顆粒特征的多分散集合體內(nèi)。

考慮到納米顆粒的廣泛使用，用來(lái)控制和準(zhǔn)確表征其性能的能力對(duì)于很多應(yīng)用可能是有用的。用于測(cè)量納米顆粒性能的傳統(tǒng)方法對(duì)于具有混合的納米顆粒尺寸的多分散樣本可能是不準(zhǔn)確的，這在很多應(yīng)用中是很常見(jiàn)的。這些傳統(tǒng)方法中的一些方法對(duì)樣本內(nèi)的大量納米顆粒的整體進(jìn)行測(cè)量。因?yàn)閺乃屑{米顆粒散射的光被同時(shí)測(cè)量，所以在存在一些顆粒尺寸時(shí)很難將納米顆粒分解為它們的構(gòu)成尺寸。其他方法未能說(shuō)明由分布于這些顆粒尺寸中不同尺寸的納米顆粒引起的散射光強(qiáng)度中的明顯區(qū)別。在這些方法中，來(lái)自小的納米顆粒的低散射信號(hào)可能未被探測(cè)到，或者來(lái)自較大納米顆粒的高散射信號(hào)可能會(huì)掩蓋來(lái)自較小納米顆粒的信號(hào)。由于這些不足，任意給定尺寸的納米顆粒的濃度以及由此的全部尺寸分布可能會(huì)經(jīng)受未知的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些示例實(shí)現(xiàn)方式中，提供用于使用多頻譜分析來(lái)檢測(cè)和分析共存于流體樣本中的相同、類似、或不同尺寸的個(gè)體納米顆粒的系統(tǒng)、方法和制品。

在一個(gè)方面，多個(gè)光源被配置為產(chǎn)生不同頻譜波段的多個(gè)光束。光學(xué)部件被配置為將所述多個(gè)光束合并成一個(gè)或多個(gè)入射光片(light sheets)。每個(gè)入射光片照亮液體樣本中的一個(gè)或多個(gè)納米顆粒。一個(gè)或多個(gè)圖像檢測(cè)器被配置為使用多個(gè)波長(zhǎng)檢測(cè)由一個(gè)或多個(gè)納米顆粒散射的光。多個(gè)波長(zhǎng)與多個(gè)光束的不同頻譜波段相對(duì)應(yīng)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，上述方法、裝置、和系統(tǒng)還可以包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)特征。

記錄設(shè)備可以被配置為在一個(gè)或多個(gè)影像中記錄從所述一個(gè)或多個(gè)圖像檢測(cè)器獲得的一系列圖像。

至少一個(gè)處理器可以被配置為至少基于來(lái)自一系列圖像的至少兩個(gè)圖像檢測(cè)并追蹤一個(gè)或多個(gè)納米顆粒的移動(dòng)。至少兩個(gè)圖像顯示一個(gè)或多個(gè)納米顆粒對(duì)一個(gè)或多個(gè)入射光片的散射。至少一個(gè)處理器還可以被配置為從一個(gè)或多個(gè)影像中確定一個(gè)或多個(gè)納米顆粒的顆粒尺寸分布。顆粒尺寸分布可以包括一個(gè)或多個(gè)納米顆粒直徑的一個(gè)或多個(gè)濃度值。

檢測(cè)以及追蹤可以包括以下的一個(gè)或多個(gè)操作：將一個(gè)或多個(gè)影像分為一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的頻譜分量，以生成一個(gè)或多個(gè)頻譜圖像并回填每個(gè)頻譜圖像；從一個(gè)或多個(gè)影像中消除一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤特征，該消除基于包括濃度閾值或尺寸閾值的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；僅追蹤存在于一個(gè)或多個(gè)影像的一個(gè)或多個(gè)預(yù)先選擇的開(kāi)始幀中的一個(gè)或多個(gè)納米顆粒的子集；消除一個(gè)或多個(gè)納米顆粒的偏移運(yùn)動(dòng)；或從一個(gè)或多個(gè)影像的一個(gè)或多個(gè)頻譜分量中消除重復(fù)納米顆粒追蹤。

一個(gè)或多個(gè)納米顆?？梢栽谝苿?dòng)。

一個(gè)或多個(gè)納米顆?？梢詻](méi)有在移動(dòng)。

每個(gè)光束可以以獨(dú)立可調(diào)節(jié)的功率電平輸出。

光學(xué)部件可以包括反射鏡、波束合并器、狹縫、柱面透鏡、或長(zhǎng)工作距離物鏡中的一個(gè)或多個(gè)。

多個(gè)光束可以是可見(jiàn)光頻譜的一部分。

多個(gè)光束可以包括具有藍(lán)色頻譜波段、綠色頻譜波段、和紅色頻譜波段的光束。

一個(gè)或多個(gè)圖像檢測(cè)器可以包括拜耳模式(Bayer pattern)濾波器，該拜耳模式濾波器被配置為獨(dú)立檢測(cè)多個(gè)光束的不同頻譜波段。

一個(gè)或多個(gè)圖像檢測(cè)器可以包括拜耳模式濾波器，該拜耳模式濾波器被配置為產(chǎn)生具有獨(dú)立顏色像素的一個(gè)或多個(gè)拜耳模式圖像。

光學(xué)部件還可以包括安排在所述多個(gè)光源和所述液體樣本之間的偏振片。偏振片可以被配置為將多個(gè)光束相對(duì)于散射面垂直偏振，以便相對(duì)從一個(gè)或多個(gè)入射光片傳輸?shù)揭后w樣本的熱能使液體樣本的照亮最優(yōu)化。

一個(gè)或多個(gè)圖像檢測(cè)器還可以被配置為以多個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)檢測(cè)由一個(gè)或多個(gè)納米顆粒散射的光。

一個(gè)或多個(gè)圖像檢測(cè)器還可以被配置為至少檢測(cè)由熒光產(chǎn)生的光和/或由一個(gè)或多個(gè)納米顆粒發(fā)出的其他輻射。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上文的一般描述和下文的詳細(xì)描述都僅是示例性和說(shuō)明性的，而不是限定性的。除了本文提出的那些特征以外可以提供另外的特征和/或變化。例如，本文描述的實(shí)現(xiàn)方式可以針對(duì)公開(kāi)的特征的各種組合和子組合和/或上下文詳細(xì)描述中公開(kāi)的若干另外特征的組合和子組合。

附圖說(shuō)明

合并于本說(shuō)明書(shū)并構(gòu)成其一部分的附圖示出了本文公開(kāi)的主題的某些方面，并且該附圖與描述一起幫助解釋與本文公開(kāi)的主題相關(guān)聯(lián)的一些原則。在附圖中，

圖1示出了根據(jù)一些示例實(shí)現(xiàn)方式的用于檢測(cè)和分析個(gè)體納米顆粒的系統(tǒng)；

圖2示出了根據(jù)一些示例實(shí)現(xiàn)方式的使用線性偏振光的液體樣本的照度；

圖3示出了根據(jù)一些示例實(shí)現(xiàn)方式的用于分析納米顆粒運(yùn)動(dòng)的圖像數(shù)據(jù)的過(guò)程；

圖4是根據(jù)一些示例實(shí)現(xiàn)方式的由具有拜耳模式濾波器的攝影機(jī)生成的不同頻譜帶中單一納米顆粒的圖像；

圖5是根據(jù)一些示例實(shí)現(xiàn)方式的懸浮在水中直徑的尺寸范圍在50納米和800納米之間的聚苯乙烯納米顆粒的圖像；

圖6A和6B示出了根據(jù)一些示例實(shí)現(xiàn)方式的由納米球尺寸標(biāo)準(zhǔn)的多分散混合得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。

在附圖中，相似的標(biāo)簽指代相同或類似的項(xiàng)。

具體實(shí)施方式

本文公開(kāi)的主題提供了使用多譜線分析來(lái)檢測(cè)、追蹤、和分析液體介質(zhì)中不同尺寸的個(gè)體納米顆粒的技術(shù)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，個(gè)體納米顆粒的尺寸范圍可以從大約10納米到大約1微米。這些技術(shù)可以照亮懸浮在液體樣本中的納米顆粒并記錄個(gè)體納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)。這些記錄可以被分析以確定納米顆粒的顆粒尺寸分布。該顆粒尺寸分布可以表示特定尺寸元內(nèi)樣本的每單位體積的若干納米顆粒。

圖1示出了用于執(zhí)行本文公開(kāi)的技術(shù)的示例性系統(tǒng)100。光源105可以生成多個(gè)光束，用來(lái)照亮納米顆粒的液體樣本。光源105可以包括一個(gè)或多個(gè)激光器、一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(LED)、以及它們?nèi)我獾慕M合等等。在圖1的實(shí)現(xiàn)方式中，光源105可以包括三個(gè)光源105A、105B、和105C，這些光源輸出不同波長(zhǎng)的光，并且分別輸出規(guī)定的輸出功率電平。例如，光源105A可以輸出可見(jiàn)電磁頻譜的紅色頻譜波段中的光束(例如，波長(zhǎng)為650nm)；光源105B可以輸出可見(jiàn)電磁頻譜的綠色頻譜波段中的光束(例如，波長(zhǎng)為520nm)；以及光源105C可以輸出可見(jiàn)電磁頻譜的藍(lán)色頻譜波段中的光束(例如，波長(zhǎng)為470nm)。盡管在圖1的實(shí)現(xiàn)方式中使用了三個(gè)光源，但是可以采用在任意數(shù)量的不同波段(包括，例如電磁頻譜的可見(jiàn)部分以外的波段)中操作的任意數(shù)量的光源。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，例如，僅可以使用單個(gè)可調(diào)諧激光器光源105。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用光源105A、105B、和105C中的一個(gè)或兩個(gè)。

從光源105A、105B、和105C輸出的光束可以被合并為一個(gè)或多個(gè)多色光平面(或光片)，多色光平面可以照亮懸浮納米顆粒的液體樣本。具有各種光學(xué)組件的光學(xué)部件可以被用來(lái)合并這些光束。光學(xué)部件中的光學(xué)組件可以包括，例如，至少一個(gè)或多個(gè)反射鏡、波束合并器、狹縫、柱面透鏡、長(zhǎng)工作距離物鏡、以及它們的任意組合等等。在圖1的實(shí)現(xiàn)方式中，例如，反射鏡110A、110B、和110C，可以將分別從光源105A、105B、和105C輸出的光束反射到反射鏡113。反射鏡113可以將單獨(dú)的光束合并成單個(gè)多色光片。單個(gè)多色光片可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)狹縫117和長(zhǎng)工作距離物鏡119來(lái)照亮樣本容器(例如，液槽120)中所容納的納米顆粒的液體樣本。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用柱面透鏡來(lái)代替狹縫117。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，單個(gè)多色光片可以在照亮液體樣本前可選地通過(guò)偏振片115，如以下關(guān)于圖2所描述的。液槽120和其液體樣本可以被置于樣本存儲(chǔ)器內(nèi)，以便控制和測(cè)量液體樣本的溫度。圖1的實(shí)現(xiàn)方式中的光學(xué)組件的布置可以與激光器光源105的使用相關(guān)聯(lián)。當(dāng)使用不同類型的光源105時(shí)，可以使用光學(xué)組件的其他布置。

液體樣本中懸浮的納米顆?？梢陨⑸鋪?lái)自多色光片的入射光。因?yàn)橐后w樣本可能具有不同尺寸的納米顆粒，所以由這些納米顆粒散射的光的量級(jí)可能變化。長(zhǎng)工作距離物鏡123可以收集預(yù)定散射角度范圍內(nèi)的散射光。長(zhǎng)工作距離物鏡123的數(shù)值孔徑可以確定收集的散射光的角度。液體樣本中的納米顆?？梢詫⒐馍⑸涞揭韵鄬?duì)入射多色光片的方向大約90度的軸為中心的角度。長(zhǎng)工作距離物鏡123可以收集在該中心軸附近約±10度到約±20度內(nèi)散射的光。在圖1的實(shí)現(xiàn)方式中，例如，長(zhǎng)工作距離物鏡123可以收集角度從大約75度到105度散射的光，但是其他散射角度和光收集配置也可以被實(shí)現(xiàn)。

散射光可以傳播通過(guò)鏡筒透鏡125，并且圖像捕獲設(shè)備127可以檢測(cè)并記錄散射光。例如，產(chǎn)生散射光的樣本的體積可以是大約1納升(nL)。在圖1的實(shí)現(xiàn)方式中，圖像捕獲設(shè)備127可以是攝像機(jī)系統(tǒng)(例如，數(shù)碼攝像機(jī))，但是可以使用其他類型的圖像捕獲設(shè)備。圖像捕獲設(shè)備127可以同時(shí)檢測(cè)和記錄由散射光提供的信息，該散射光處于與從光源105輸出的光束相同或?qū)嵸|(zhì)上類似的波段中。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，兩個(gè)單獨(dú)的設(shè)備可以執(zhí)行對(duì)散射光提供的信息的檢測(cè)和記錄(例如，通過(guò)單獨(dú)的檢測(cè)器和單獨(dú)的記錄器)，代替如圖1的實(shí)現(xiàn)方式中所示出的合并這些功能到單一設(shè)備。

如果光源105A、105B、和105C是例如紅、綠、和藍(lán)波長(zhǎng)激光器、則圖像捕獲設(shè)備127可以是具有檢測(cè)器的彩色攝像機(jī)，該檢測(cè)器可以分別地檢測(cè)三個(gè)波長(zhǎng)中的每一個(gè)波長(zhǎng)。例如，如果光源105A輸出紅色頻譜波段中的特定波長(zhǎng)(例如，650nm)的光束，則圖像捕獲設(shè)備127可以被配置為檢測(cè)全部紅色頻譜波段內(nèi)的光或部分紅色頻譜波段內(nèi)的光。類似地，如果光源105B輸出綠色頻譜波段中的特定波長(zhǎng)(例如，520nm)的光束，則圖像捕獲設(shè)備127可以被配置為檢測(cè)全部綠色頻譜波段內(nèi)的光或部分綠色頻譜波段內(nèi)的光。同樣的，如果光源105C輸出藍(lán)色頻譜波段中的特定波長(zhǎng)(例如，470nm)的光束，則圖像捕獲設(shè)備127還可以被配置為檢測(cè)全部藍(lán)色頻譜波段內(nèi)的光或部分藍(lán)色頻譜波段內(nèi)的光。在圖1的示例中，拜耳模式檢測(cè)器(或?yàn)V波器)129可以在光傳感器的像素矩陣處使用。在拜耳濾波器模式129的情況中，在2×2的像素網(wǎng)格上可以有50％的綠色、25％的紅色和25％的藍(lán)色，并且兩個(gè)綠色像素可以被置于對(duì)角，但是也可以使用其他檢測(cè)器配置。使用拜耳模式濾波器允許圖像捕獲設(shè)備127分別地檢測(cè)和記錄在三個(gè)單獨(dú)的波長(zhǎng)/顏色中的每一個(gè)中散射的納米顆粒光，而無(wú)需將拜耳模式與RGB像素相結(jié)合(如將拜耳模式與RGB像素相結(jié)合可能會(huì)丟失通過(guò)分別檢測(cè)波長(zhǎng)/顏色所提供的檢測(cè)分辨率)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，圖像捕獲設(shè)備127可以包括3-CCD攝像機(jī)，以檢測(cè)光的不同波段中的數(shù)據(jù)，但是也可以使用其他類型的檢測(cè)器。這些不同的波段可以與光源105A、105B、和105C輸出的光的頻譜帶相對(duì)應(yīng)，但是具有多個(gè)檢測(cè)器(例如，如拜耳模式中針對(duì)每個(gè)激光源的一個(gè)檢測(cè)器)的單個(gè)攝像機(jī)也可以被實(shí)現(xiàn)。

圖像捕獲設(shè)備127可以基于由納米顆粒的樣本散射的光來(lái)記錄一個(gè)或多個(gè)影像。這些影像可以包含表示納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)的信息。個(gè)體納米顆?？梢员灰暈榻?jīng)歷這些影像中的布朗運(yùn)動(dòng)的亮點(diǎn)。圖像捕獲設(shè)備127可以至少以每秒25幀(fps)來(lái)記錄這些影像。雖然可以使用各種影像長(zhǎng)度，但是每個(gè)影像的時(shí)長(zhǎng)最好在10秒到15秒，因?yàn)樵撻L(zhǎng)度通常對(duì)于在統(tǒng)計(jì)意義上追蹤和分析個(gè)體納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)是足夠的。例如，如果圖像捕獲設(shè)備127以每秒30幀來(lái)記錄影像，則單個(gè)影像的長(zhǎng)度大約為10秒到15秒(或300幀到450幀)。

圖像捕獲設(shè)備127可以針對(duì)給定樣本的不同等分試樣(aliquot)記錄多個(gè)影像，以便確保統(tǒng)計(jì)上的穩(wěn)定結(jié)果。這些影像可以被存儲(chǔ)為原始數(shù)據(jù)或原始模式。例如，如果圖像捕獲設(shè)備127是彩色攝像機(jī)，則可以以原始拜耳模式存儲(chǔ)影像。這些影像可以被存儲(chǔ)在圖像捕獲設(shè)備127處或被遠(yuǎn)程地存儲(chǔ)在計(jì)算設(shè)備130處。計(jì)算設(shè)備130可以具有至少一個(gè)處理器，該處理器被配置為分析這些視頻數(shù)據(jù)的原始模式以確定納米顆粒的濃度和尺寸分布。

如上所述，系統(tǒng)100可以可選地包括偏振片115。偏振片115可以在多色光片照亮液體樣本之前使其相對(duì)于散射面垂直偏振。

通常，納米顆粒檢測(cè)的靈敏度可以取決于散射光的強(qiáng)度。如上所述的散射角度，垂直偏振光的作用可以是主要的，而水平偏振光的作用可以大體上忽略。圖2示出了使用隨機(jī)偏振光束210來(lái)照亮液體樣本中的納米顆粒。入射光束的水平分量可能會(huì)加熱納米顆粒的液體樣本。該加熱可能對(duì)納米顆粒的檢測(cè)有不利的影響。將偏振片115添加到系統(tǒng)100中可以消除該入射光束的水平分量，并降低對(duì)納米顆粒檢測(cè)的不利影響。偏振片115可以僅允許入射光束210的垂直分量撞擊納米顆粒，該垂直分量不會(huì)影響納米顆粒檢測(cè)，因?yàn)榇怪逼窆?20是在正常角度附近散射光強(qiáng)的主要分量。

納米顆粒還可能由于與入射光束的相互作用發(fā)出或?qū)е掳l(fā)出輻射(例如，熒光)。圖像捕獲設(shè)備127可以以如上文關(guān)于檢測(cè)散射光類似的方式來(lái)檢測(cè)這種輻射(例如，熒光)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，本文公開(kāi)的主題可以提供用于消除與不同尺寸的納米顆粒的潛在曝光不足和過(guò)度曝光相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題的系統(tǒng)和方法?？梢允褂靡韵陆Y(jié)合的方法來(lái)解決這些問(wèn)題：使用不同頻譜帶的不同強(qiáng)度的照明光束進(jìn)行多頻譜樣本照亮，并同時(shí)多頻譜檢測(cè)由納米顆粒散射的光。

例如，在藍(lán)色頻譜帶中由小納米顆粒(即，小于大約100nm-200nm)產(chǎn)生的散射光強(qiáng)可以比綠色和紅色頻譜帶中產(chǎn)生的要強(qiáng)。為了優(yōu)化小納米顆粒的檢測(cè)和分析，以相對(duì)高輸出功率(例如，范圍從大約500mW到1000mW)進(jìn)行操作的藍(lán)色光源105C可以被用來(lái)照亮液體樣本。以類似的方式，可以通過(guò)利用綠色光源105B照亮樣本來(lái)優(yōu)化中等納米顆粒(在大約100nm-200nm和400nm-500nm之間)的檢測(cè)和分析。綠色光源105B可以以低于藍(lán)色光源的輸出功率(例如，從大約50mW到200mW)進(jìn)行操作?？梢酝ㄟ^(guò)利用紅色光源照亮樣本來(lái)優(yōu)化大納米顆粒(即，大于大約400nm-500nm)的檢測(cè)和分析，該紅色光源以低輸出功率(例如，從大約20mW到100mW)進(jìn)行操作。

計(jì)算設(shè)備130可以使用分別以藍(lán)色、綠色和紅色記錄的圖像和/或視頻信息同時(shí)分析所有納米顆粒，范圍包括來(lái)自相同液體樣本的小、中、和大納米顆粒。因?yàn)檫@些尺寸范圍可能彼此重疊，所以本文公開(kāi)的主題能夠同步確定遍及整個(gè)納米顆粒尺寸范圍的納米顆粒的濃度和尺寸分布。相反，如果利用恒定功率的單色光束照亮液體樣本，則產(chǎn)生低強(qiáng)度散射光的小納米顆?？赡芷毓獠蛔慊蛭礄z測(cè)到。該不利影響可能導(dǎo)致過(guò)低估計(jì)小納米顆粒。同樣的，大納米顆?？赡墚a(chǎn)生高強(qiáng)度散射光，并且可能過(guò)度曝光。該過(guò)度曝光可能會(huì)引入偽影，這可能會(huì)影響對(duì)這些顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)的追蹤、對(duì)這些顆粒的尺寸的確定、以及影響檢測(cè)大的過(guò)度曝光的顆粒周圍的小的曝光不足的納米顆粒的能力。

計(jì)算設(shè)備130可以執(zhí)行如圖3所示的過(guò)程300，用來(lái)分析來(lái)自圖像捕獲設(shè)備127的數(shù)據(jù)(例如，圖像數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等等)以及確定液體樣本中納米顆粒的顆粒尺寸分布(即，作為納米顆粒尺寸的函數(shù)的納米顆粒的濃度)。如上文關(guān)于圖1所描述的，視頻數(shù)據(jù)可以表示納米顆粒布朗運(yùn)動(dòng)，并且可以以原始像素模式記錄。

計(jì)算設(shè)備130可以使用視頻記錄和獲取應(yīng)用程序獲得視頻數(shù)據(jù)。該程序可以被配置為執(zhí)行關(guān)于系統(tǒng)100的各種操作。例如，該程序可以在預(yù)定間隔或按需對(duì)液體樣本進(jìn)行溫度測(cè)量。計(jì)算設(shè)備130可以使用這些溫度測(cè)量來(lái)從與納米顆粒相關(guān)聯(lián)的布朗擴(kuò)散系數(shù)中計(jì)算納米顆粒直徑。該程序還可設(shè)置并讀取光源105A、105B和105C的輸出功率，并且控制液體樣本到液槽120的傳送。該程序可以包括具有一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)獲取參數(shù)的輸入文件。該輸入文件可以使用圖像捕獲設(shè)備127發(fā)起對(duì)影像或一系列影像(例如，一個(gè)或多個(gè)圖像、數(shù)字視頻等等)的記錄。由視頻記錄和獲取應(yīng)用程序收集的數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在圖像捕獲設(shè)備127或計(jì)算設(shè)備130處的日志文件中。計(jì)算設(shè)備130可以使用該日志文件分析所收集的圖像和視頻數(shù)據(jù)。

過(guò)程300可以被分為子過(guò)程305、310、315、320、325和330。下文中描述了這些子過(guò)程中的每一個(gè)過(guò)程。

在子過(guò)程305處，計(jì)算設(shè)備130可以處理從圖像捕獲設(shè)備127收集的視頻數(shù)據(jù)。在305A處，計(jì)算設(shè)備135可以將從圖像捕獲設(shè)備127收集的視頻數(shù)據(jù)分為其頻譜分量。如上文關(guān)于圖1所描述的，圖像捕獲設(shè)備127可以是例如具有拜耳濾波器模式的彩色相機(jī)。彩色相機(jī)可以使用拜耳濾波器以原始模式記錄納米顆粒移動(dòng)。在子過(guò)程305A期間，計(jì)算設(shè)備130可以從影像的每一幀的視頻數(shù)據(jù)中分別提取紅色、綠色、和藍(lán)色分量(即，像素的灰度等級(jí)強(qiáng)度或亮度)。在305A處示出的符號(hào)R、G、和B分別指的是在紅色、綠色、和藍(lán)色頻譜波段中記錄的原始視頻數(shù)據(jù)。

在305B處，計(jì)算設(shè)備130可以使用移動(dòng)平均填充任何缺少的像素。因?yàn)閳D像捕獲設(shè)備127可以使用拜耳模式濾波器來(lái)記錄視頻數(shù)據(jù)，所以每個(gè)像素可以僅記錄紅色、綠色、和藍(lán)色中的一種顏色。例如，在2×2像素網(wǎng)格中，僅有50％的像素(即，2個(gè)像素)可以是綠色。計(jì)算設(shè)備130可以利用使用移動(dòng)平均值的亮度值回填缺少的2個(gè)像素(即，非綠色的像素)。該移動(dòng)平均值可以例如具有4個(gè)像素的呈現(xiàn)長(zhǎng)度。在紅色、綠色、和藍(lán)色波段的每個(gè)波段中的缺少像素被填充之后，305B處示出的符號(hào)R’、G’、和B’分別指紅色、綠色、和藍(lán)色波段中的原始視頻數(shù)據(jù)。

計(jì)算設(shè)備130可以使用305C處的亮度閾值過(guò)濾從305B生成的視頻數(shù)據(jù)。計(jì)算設(shè)備130可以確定影像的每個(gè)幀的像素亮度值的直方圖，并從直方圖中選擇一個(gè)或多個(gè)亮度閾值。計(jì)算設(shè)備130可以將每個(gè)像素的強(qiáng)度值與該亮度閾值相比較。如果例如像素的強(qiáng)度值小于閾值，則計(jì)算設(shè)備130可以將像素強(qiáng)度設(shè)置為0，以便將圖像中噪聲(即，背景亮度)的可能影響最小化。在完成過(guò)濾之后，305C處示出的符號(hào)R”、G”、和B”分別指的是在紅色、綠色、和藍(lán)色波段中產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)。

圖4示出了在紅色、綠色、和藍(lán)色頻譜段中由單個(gè)納米顆粒散射的光的一系列圖像410、415、420、425、430和435。計(jì)算設(shè)備130可以使用具有拜耳模式濾波器的CCD攝像機(jī)基于305A、305B、和305C處執(zhí)行的操作生成這些圖像。圖像410、420和430分別示出了在藍(lán)色、綠色、和紅色頻譜段中納米顆粒的原始未處理的圖像。在這些原始圖像中，亮點(diǎn)可以與檢測(cè)給定具體頻譜段內(nèi)的光的拜耳模式的像素相對(duì)應(yīng)。亮點(diǎn)之間的暗區(qū)可以與來(lái)自其他兩個(gè)頻譜段的像素相對(duì)應(yīng)。圖像415、425、和435示出了在計(jì)算設(shè)備130使用移動(dòng)平均填充暗像素之后的納米顆粒的圖像。從這些圖像中明顯的是，在納米顆粒是大的(在該示例說(shuō)明中直徑為800nm)時(shí)紅色段在圖像435中提供了納米顆粒的最佳圖像。

返回圖3，在子過(guò)程310處，計(jì)算設(shè)備130可以識(shí)別并檢測(cè)視頻數(shù)據(jù)中納米顆粒的存在。在310處示出的符號(hào)xy_R、xy_G、和xy_B指的是在每個(gè)影像幀和每個(gè)頻譜段中檢測(cè)到的納米顆粒的x和y坐標(biāo)。納米顆粒在影像幀上顯示為明亮特征或斑點(diǎn)。計(jì)算設(shè)備130可以使用由Maria L.Kilfoil開(kāi)發(fā)的“顆粒預(yù)追蹤和追蹤以及2D特征查找”算法(被稱為“Kilfoil的算法”)的修訂形式來(lái)檢測(cè)斑點(diǎn)的存在。計(jì)算設(shè)備130可以使用Kilfoil的算法來(lái)查找并追蹤視頻數(shù)據(jù)中預(yù)定特征的運(yùn)動(dòng)以用于進(jìn)一步分析。通常，納米顆粒特征(本文中稱為斑點(diǎn))趨向于是圓的、明亮的。與噪聲或其他偽影相關(guān)聯(lián)的非納米顆粒特征可能是橢圓的、在形狀上拉伸、并且比納米顆粒的強(qiáng)度或亮度要小。計(jì)算設(shè)備130可以使用Kilfoil的算法，以便在每個(gè)幀上以及在視頻數(shù)據(jù)的每個(gè)頻譜波段中識(shí)別并定位想要的納米顆粒特征。對(duì)Kilfoil的算法的修改可以使在每個(gè)波段中和在影像的每個(gè)幀中對(duì)斑點(diǎn)的接受和對(duì)背景噪聲或其他錯(cuò)誤(非納米顆粒)特征的拒絕最優(yōu)化。這些修改在下文中被描述，并且可以以任意組合和任意順序使用。

在對(duì)Kilfoil的算法的第一修改中，計(jì)算設(shè)備130可以計(jì)算納米顆粒的強(qiáng)度閾值和尺寸閾值中的一個(gè)或多個(gè)。這些參數(shù)可以幫助區(qū)別錯(cuò)誤特征或背景噪聲與納米顆粒斑點(diǎn)。計(jì)算設(shè)備130可以計(jì)算每個(gè)頻譜段和影像的每一幀中這些參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。

強(qiáng)度閾值可以根據(jù)存在于幀中的所有斑點(diǎn)的強(qiáng)度值確定。給定納米顆粒斑點(diǎn)或錯(cuò)誤特征的強(qiáng)度值可以根據(jù)與斑點(diǎn)或特征卷積的掩模被計(jì)算為所有像素的累積強(qiáng)度。在這些計(jì)算中，像素化盤狀掩模可以具有預(yù)定的直徑(例如，20個(gè)像素)，并且假設(shè)掩模內(nèi)的每個(gè)像素具有值為1的強(qiáng)度。

尺寸閾值可以由存在于幀中的所有斑點(diǎn)和其他特征的尺寸值確定。給定斑點(diǎn)或其他特征的尺寸可以被計(jì)算為斑點(diǎn)或特征的回旋半徑的平方。

以影像的第一幀開(kāi)始，計(jì)算設(shè)備130可以對(duì)影像的每一幀以及對(duì)每個(gè)頻譜分量應(yīng)用上述的強(qiáng)度閾值和尺寸閾值，以便從噪聲或其他錯(cuò)誤特征中區(qū)分出納米顆粒(斑點(diǎn))。計(jì)算設(shè)備130可以從預(yù)先選擇的初始幀開(kāi)始在逐幀的基礎(chǔ)上隨著時(shí)間追蹤每個(gè)頻譜帶中的納米顆粒。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，初始幀可能不是影像的第一幀。

在對(duì)Kilfoil的算法的第二修改中，計(jì)算設(shè)備130可以調(diào)整應(yīng)用尺寸閾值的方式。例如，當(dāng)分析影像的藍(lán)色和綠色頻譜分量時(shí)，計(jì)算設(shè)備130可以應(yīng)用尺寸閾值，而不管幀中斑點(diǎn)的亮度。計(jì)算設(shè)備130可以接受小于尺寸閾值的斑點(diǎn)用于后續(xù)的追蹤和分析。計(jì)算設(shè)備130可以拒絕大于尺寸閾值的斑點(diǎn)。在每個(gè)幀中，例如，尺寸閾值可以與幀中的斑點(diǎn)的平均尺寸或平均斑點(diǎn)尺寸減去預(yù)定斑點(diǎn)尺寸相對(duì)應(yīng)。例如，預(yù)定斑點(diǎn)尺寸可以與盤狀掩模的尺寸(例如，直徑為20個(gè)像素)相對(duì)應(yīng)。該修改可以增強(qiáng)對(duì)錯(cuò)誤特征的拒絕，特別是在藍(lán)色波段中。

在對(duì)Kilfoil的算法的第三修改中，計(jì)算設(shè)備130可以調(diào)整應(yīng)用尺寸閾值的方式。例如，當(dāng)分析影像的紅色頻譜分量時(shí)，計(jì)算設(shè)備130可以應(yīng)用強(qiáng)度閾值，而不管斑點(diǎn)尺寸。計(jì)算設(shè)備130可以接受具有高于強(qiáng)度閾值的累積強(qiáng)度的斑點(diǎn)(即，將它們接受為納米顆粒)。計(jì)算設(shè)備130可以拒絕具有低于強(qiáng)度閾值的累積強(qiáng)度的斑點(diǎn)。對(duì)于每個(gè)幀，強(qiáng)度閾值可以與乘以標(biāo)量因子(例如，0.1)的最高累積強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。

在對(duì)Kilfoil的算法的第四修改中，計(jì)算設(shè)備130可以消除環(huán)形類偽影，該環(huán)形類偽影可能與個(gè)體斑點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。這些偽影可能在樣本中的斑點(diǎn)出現(xiàn)模糊不清并可能導(dǎo)致納米顆粒的錯(cuò)誤檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)。為了移除這些偽影，計(jì)算設(shè)備130可以確定每個(gè)幀中相鄰斑點(diǎn)特征之間的距離。如果該距離小于預(yù)定值(例如，針對(duì)幀選擇的多個(gè)尺寸閾值)，則計(jì)算設(shè)備130可以拒絕斑點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

在子過(guò)程315處，計(jì)算設(shè)備130可以(在315A期間)追蹤納米顆粒的移動(dòng)并(在315B期間)消除納米顆粒展現(xiàn)出的任何偏移(非布朗運(yùn)動(dòng))。在315A期間，計(jì)算設(shè)備130可以分別地追蹤在子過(guò)程310期間檢測(cè)到的納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)。計(jì)算設(shè)備130可以在逐幀的基礎(chǔ)上并且在每個(gè)頻譜段中隨著時(shí)間分別地追蹤納米顆粒。追蹤過(guò)程可以基于各種預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，包括例如，相鄰幀(例如，11個(gè)像素)之間的最大顆粒位移、追蹤中幀的最小數(shù)量(例如，5)、以及幀之間的最大間隙(例如，4)(在其中納米顆粒的位置是未確定的)。在滿足一些預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)(如果不是所有的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn))時(shí)，追蹤被認(rèn)為是有效的。在315A處示出的符號(hào)T_R、T_G、和T_B指的是每個(gè)頻譜帶中記錄的對(duì)納米顆粒的有效追蹤。追蹤可以在預(yù)先選擇的影像的初始幀(例如，幀1)處開(kāi)始，并繼續(xù)進(jìn)行至所有后續(xù)的幀直到達(dá)到影像的結(jié)尾或者直到最長(zhǎng)的追蹤結(jié)束。

雖然在315A處執(zhí)行的追蹤過(guò)程可以是基于Kilfoil的算法的，但是計(jì)算設(shè)備130可以采用各種改進(jìn)來(lái)提高該過(guò)程的準(zhǔn)確度。在第一方面，計(jì)算設(shè)備130可以僅追蹤那些在預(yù)先選擇的影像的初始幀上檢測(cè)到的納米顆粒。該修改可以防止納米顆粒被多次計(jì)數(shù)，并且可以有助于納米顆粒在初始幀之后消失(例如，因?yàn)閷?duì)其的追蹤被終止)，并且隨后在影像期間的另一幀中再出現(xiàn)的情況。另外，計(jì)算設(shè)備130可以忽略不在初始幀中而在后續(xù)幀中出現(xiàn)的任意“新的”納米顆粒。

在另一方面，計(jì)算設(shè)備130可以使用不同的預(yù)先選擇的初始幀多次重復(fù)追蹤過(guò)程，以便提高所獲得結(jié)果在統(tǒng)計(jì)上的穩(wěn)定性。例如，計(jì)算設(shè)備130可以針對(duì)給定的影像在幀1、11、21、31、和41處開(kāi)始重復(fù)進(jìn)行5次上述的追蹤過(guò)程。通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)這些迭代獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，計(jì)算設(shè)備130可以獲得比從單一影像獲得的結(jié)果更為準(zhǔn)確的結(jié)果。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，該過(guò)程可以被擴(kuò)展，并且通過(guò)獲得和分析多個(gè)影像針對(duì)液體樣本的不同等分試樣重復(fù)該過(guò)程，其中每個(gè)影像對(duì)應(yīng)于樣本的不同等分試樣。

在315B處，計(jì)算設(shè)備130可以計(jì)算液體樣本內(nèi)納米顆粒的平移偏移。偏移運(yùn)動(dòng)可以例如在照亮光束加熱并引起液體樣本中的對(duì)流運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)。計(jì)算設(shè)備130可以計(jì)算該平移偏移，并將該平移偏移從315A處獲得的追蹤結(jié)果中消除。為了該目的，計(jì)算設(shè)備130可以比較在存在和不存在偏移運(yùn)動(dòng)的情況下納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)的仿真。由于一對(duì)視頻幀之間的偏移引起的給定納米顆粒行進(jìn)的距離可以被量化為幀中記錄的納米顆粒的位置之間的距離的一部分。以下過(guò)程描述了對(duì)偏移校正因子的計(jì)算。

第一，計(jì)算設(shè)備130可以使用來(lái)自兩個(gè)最靠近的幀(在其中檢測(cè)到納米顆粒)的位置數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算每對(duì)連續(xù)幀之間的x和y位置的差異?？梢詮淖粉櫟拈_(kāi)始到結(jié)束執(zhí)行該計(jì)算，并且該計(jì)算可以考慮在其中沒(méi)有檢測(cè)到顆粒的幀。

在示例中，納米顆?？梢栽趲?、3、4、7、8、10、和11中被檢測(cè)和追蹤。計(jì)算設(shè)備130可以計(jì)算幀1和3之間、幀3和4之間、幀4和7之間、幀7和8之間、幀8和10之間、以及幀10和11之間納米顆粒的x和y位置的差異。因?yàn)閹?距離幀3有2個(gè)幀，所以計(jì)算設(shè)備130可以將記錄的差異除以2，以便獲得幀1和3之間每一幀的估計(jì)的差異。類似地，因?yàn)閹?距離幀4有1個(gè)幀，所以計(jì)算設(shè)備可以采用這些幀之間的x和y位置的差異，并且將該差異除以1。計(jì)算設(shè)備可以以類似的方式計(jì)算其他對(duì)幀之間的差異。

計(jì)算設(shè)備130可以將這些計(jì)算的差異相加，并且將該總和除以一個(gè)小于追蹤內(nèi)幀數(shù)目的數(shù)。該商值可以乘以校正因子(例如，0.45)，以獲得對(duì)每一幀的偏移校正的最終估計(jì)。

計(jì)算設(shè)備130可以通過(guò)將每一幀的偏移校正乘以追蹤中期望幀和第一幀之間的幀數(shù)目來(lái)計(jì)算任意給定幀的最終偏移校正。參考以上的示例，計(jì)算設(shè)備130可以通過(guò)將每一幀的偏移校正乘以2來(lái)計(jì)算幀3的最終偏移校正值，因?yàn)樵谧粉欀袔?距離第一幀(幀1)有2個(gè)幀。類似地，計(jì)算設(shè)備130可以通過(guò)將每一幀的偏移校正乘以3來(lái)計(jì)算幀4的最終偏移校正值，因?yàn)樵谧粉欀袔?距離第一幀有3個(gè)幀。計(jì)算設(shè)備130可以以類似的方式計(jì)算追蹤中剩余幀的最終偏移校正值。偏移校正因子可以基于與布朗運(yùn)動(dòng)和偏移運(yùn)動(dòng)的組合相關(guān)聯(lián)的顆粒追蹤的一個(gè)或多個(gè)蒙特卡羅模擬。其他校正程序和校正因子可以被用來(lái)確定偏移校正因子。

計(jì)算設(shè)備130可以通過(guò)從納米顆粒的記錄的x和y坐標(biāo)中減去最終偏移校正獲得每個(gè)幀中納米顆粒的經(jīng)校正的x和y位置。新的經(jīng)校正的x和y位置可以僅歸因于納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)。在315B處，計(jì)算設(shè)備130可以在影像的每個(gè)追蹤中使用經(jīng)校正的x和y位置，以計(jì)算每個(gè)納米顆粒的均方位移(MSD)的值。間或，影像幀的序列可以包括一些幀，這些幀的納米顆粒的x和y位置是未確定的。計(jì)算設(shè)備130可以考慮這些“丟失”幀中的數(shù)據(jù)以正確地計(jì)算MSD值。在315B處示出的符號(hào)T’_R、T’_G、和T’_B指的是在偏移運(yùn)動(dòng)校正后每個(gè)頻譜帶中記錄的納米顆粒的有效追蹤，被用來(lái)計(jì)算每個(gè)納米顆粒的MSD值。

在子過(guò)程320處，計(jì)算設(shè)備130可以使用315B處計(jì)算的MSD值計(jì)算每個(gè)追蹤的納米顆粒的布朗擴(kuò)散系數(shù)。計(jì)算設(shè)備130可以使用已知的方法計(jì)算在每個(gè)幀中以及在每個(gè)頻譜帶中每個(gè)納米顆粒的布朗系數(shù)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，計(jì)算設(shè)備130可以消除一些追蹤，以避免布朗擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)據(jù)的生成經(jīng)受不可接受的巨大錯(cuò)誤。在320處示出的符號(hào)D_R、D_G、和D_B指的是在每個(gè)頻譜帶中追蹤的納米顆粒的布朗擴(kuò)散系數(shù)。

在子過(guò)程325處，計(jì)算設(shè)備130可以消除重復(fù)的納米顆粒。間或，一些納米顆粒可能不只在一個(gè)頻譜帶中被檢測(cè)和追蹤。計(jì)算設(shè)備130可以基于對(duì)在每個(gè)頻譜帶以及在影像的每個(gè)幀中每個(gè)納米顆粒的位置的比較來(lái)識(shí)別這些重復(fù)。如果在不同的頻譜帶中識(shí)別出對(duì)相同納米顆粒的重復(fù)追蹤，則計(jì)算設(shè)備130可以使用在計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)中產(chǎn)生最小不確定性的納米顆粒追蹤，最后可以使用該納米顆粒追蹤計(jì)算納米尺寸分布。計(jì)算設(shè)備130可以忽略任意剩余的追蹤以及關(guān)聯(lián)的布朗分散系數(shù)。

在子過(guò)程330期間，計(jì)算設(shè)備130可以(在330A處)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)納米顆粒直徑以及在(在330B處)計(jì)算液體樣本中的納米顆粒的尺寸分布。

關(guān)于前者，計(jì)算設(shè)備130可以使用在325處獲得的布朗擴(kuò)散系數(shù)來(lái)計(jì)算每個(gè)檢測(cè)和追蹤的納米顆粒的水動(dòng)力直徑。可以根據(jù)已知的方法使用例如愛(ài)因斯坦方程(也被經(jīng)常稱為斯托克斯-愛(ài)因斯坦方程)來(lái)執(zhí)行該計(jì)算。

在計(jì)算所有檢測(cè)和追蹤的納米顆粒的直徑之后，在330B處，計(jì)算設(shè)備130可以確定液體樣本中納米顆粒的顆粒尺寸分布。顆粒尺寸分布可以表示每個(gè)特定尺寸元內(nèi)納米顆粒尺寸的濃度(例如，每個(gè)尺寸元內(nèi)每單位體積樣本中的納米顆粒的數(shù)量)。每個(gè)尺寸元具有與不同納米顆粒直徑相對(duì)應(yīng)的中心。元的寬度可以是1nm小，但是可以使用不同的面元方案。計(jì)算設(shè)備130可以顯示例如與每個(gè)尺寸元相關(guān)聯(lián)的納米顆粒的顆粒尺寸分布和濃度。

圖5示出了不同尺寸的納米顆粒(具有直徑為50nm、240nm和800nm的標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯納米球的混合)的圖像500。圖像表示在10秒間隔期間針對(duì)水中懸浮的納米顆粒獲得的在藍(lán)色、綠色、和紅色頻譜段中300個(gè)視頻幀的重疊。亮的集群或條紋表示隨著時(shí)間個(gè)體納米顆粒的軌跡(即，追蹤)。計(jì)算設(shè)備130可以被配置為在執(zhí)行過(guò)程325之后顯示圖5。

圖6A和6B示出了從對(duì)由不同尺寸的納米顆粒尺寸標(biāo)準(zhǔn)的混合組成的兩個(gè)測(cè)試樣本的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中獲得的顆粒尺寸分布(PSD)。PSD被描述為密度函數(shù)，可以表示每單位尺寸間隔為1nm的任意給定直徑的顆粒的濃度。在給定尺寸范圍對(duì)密度函數(shù)進(jìn)行積分可以得出該范圍內(nèi)的顆粒濃度。例如，密度函數(shù)在直徑為100nm處的值可以表示1nm寬度的尺寸元內(nèi)的顆粒的濃度，該1nm寬度的尺寸元范圍從99.5nm到100.5nm并以100nm為中心。圖6A和6B的曲線圖比較本文公開(kāi)的系統(tǒng)和具有參考分布的另一未標(biāo)識(shí)系統(tǒng)獲得的PSD。

圖6A和6B示出了本文公開(kāi)的系統(tǒng)針對(duì)多分散的樣本提供了高度準(zhǔn)確的結(jié)果，因?yàn)槠銹SD緊密地追隨參考數(shù)據(jù)點(diǎn)。相反，未標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的PSD與參考數(shù)據(jù)點(diǎn)截然不同。針對(duì)圖6A示出的樣本(即，N～d^-1，其中N是納米顆粒濃度，d是納米顆粒的直徑)，未標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的PSD明顯在參考分布以下。該表現(xiàn)可以指示低估了在經(jīng)檢查的樣本內(nèi)跨納米顆粒尺寸的整個(gè)范圍的納米顆粒濃度。未標(biāo)識(shí)系統(tǒng)之間的濃度值和參考濃度值的相對(duì)差異在不同的尺寸標(biāo)準(zhǔn)的直徑處的范圍是從-81％到-34％，平均差異為-61％。相反，與本文公開(kāi)的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的濃度和參考濃度值的差異明顯較小。該差異的范圍從-42％到+9％，平均差異為-15％。

針對(duì)圖6B中示出的樣本(即，N～d^-3)，未標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的PSD明顯在參考分布以上。該表現(xiàn)可以指示高估了納米顆粒濃度。未標(biāo)識(shí)系統(tǒng)和參考濃度之間的相對(duì)差異的范圍是從+50％到+1118％，平均差異為+446％。相反，與本文公開(kāi)的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的濃度和參考濃度值的差異明顯較小，范圍從-38％到+119％，平均差異為+41％。

由圖6A和6B得出的結(jié)果證明在未標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中存在較大的誤差，并且還指示這些測(cè)量中的偏差從一個(gè)樣本到另一個(gè)樣本的變化是非常大的。例如，該偏差對(duì)于N～d^-1樣本可能是明顯負(fù)的，而對(duì)于N～d^-3樣本可能是高度正的。

在不以任何方式限制本文所示的權(quán)利要求的范圍、解釋、或應(yīng)用的情況下，本文公開(kāi)的示例實(shí)現(xiàn)方式中的一個(gè)或多個(gè)的技術(shù)效果可以包括增強(qiáng)對(duì)納米顆粒的檢測(cè)。

本文描述的主題可以根據(jù)期望的配置在系統(tǒng)、裝置、方法和/或文章中實(shí)施。例如，本文描述的裝置和/或過(guò)程可以使用以下的一種或多種來(lái)實(shí)現(xiàn)：執(zhí)行程序代碼的處理器、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、嵌入式處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、和/或它們的組合。這些各種實(shí)現(xiàn)方式可以包括用在包括至少一個(gè)可編程處理器(可以是專用或通用)的可編程系統(tǒng)上可執(zhí)行和/或可翻譯的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的實(shí)現(xiàn)方式，該至少一個(gè)可編程處理器被耦合以從存儲(chǔ)系統(tǒng)、至少一個(gè)輸入設(shè)備、和至少一個(gè)輸出設(shè)備接收數(shù)據(jù)和指令，以及向存儲(chǔ)系統(tǒng)、至少一個(gè)輸入設(shè)備、和至少一個(gè)輸出設(shè)備接收數(shù)據(jù)和指令。這些計(jì)算機(jī)程序(還被稱為程序、軟件、軟件應(yīng)用、應(yīng)用、組件、程序代碼、或代碼)包括針對(duì)可編程處理器的機(jī)器指令，并且可以被實(shí)現(xiàn)于高級(jí)程序上的和/或面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言、和/或裝配/機(jī)器語(yǔ)言。如在本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“機(jī)器可讀介質(zhì)”指的是任意計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用來(lái)向可編程處理器提供機(jī)器指令和/或數(shù)據(jù)的裝置和/或設(shè)備(例如，磁盤、存儲(chǔ)器、可編程邏輯設(shè)備(PLD))包括，接收機(jī)器指令的機(jī)器可讀介質(zhì)。類似地，同樣在本文中描述的系統(tǒng)可以包括耦合至該處理器的處理器和存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可以包括一個(gè)或多個(gè)程序，使得處理器執(zhí)行本文描述的操作中的一個(gè)或多個(gè)操作。例如，本文公開(kāi)的對(duì)過(guò)程和操作的控制可以包括計(jì)算機(jī)代碼。

在上文的描述中以及權(quán)利要求中，在元件或特征的連接列表之前可以出現(xiàn)諸如“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”之類的短語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)“和/或”還可以在兩個(gè)或更多個(gè)元件或特征的列表中出現(xiàn)。除非在上下文中含蓄或明確反駁使用的是哪一個(gè)，否則這種短語(yǔ)旨在表示任意列出的獨(dú)立的元件或特征，或者任意列舉的元件或特征結(jié)合任意其他列舉的元件或特征。例如，短語(yǔ)“A和B中的至少一個(gè)”、“A和B中的一個(gè)或多個(gè)”、“A和/或B”分別旨在表示“A獨(dú)自、B獨(dú)自、或A和B一起”。類似的解釋還旨在針對(duì)包括三個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)的列表。例如，短語(yǔ)“A、B和C中的至少一個(gè)”、“A、B和C中的一個(gè)或多個(gè)”、“A、B和/或C”分別旨在表示“A獨(dú)自、B獨(dú)自、C獨(dú)自、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A和B和C一起”。另外，在上文中和權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“基于”旨在表示“至少部分基于”，使得未列舉的特征或元件也是可允許的。

雖然上文已經(jīng)詳細(xì)描述了一些變化，但是其他的修改或添加是可能的。具體的，除了本文提出的那些之外可以提供另外的特征和/或變化。此外，上文描述的實(shí)現(xiàn)方式可以針對(duì)公開(kāi)的特征的各種組合和子組合和/或上文公開(kāi)的若干另外特征的組合和子組合。另外，附圖描繪的和/或本文中描述的邏輯流不要求以所示的特定順序或連續(xù)順序來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。其他的實(shí)現(xiàn)方式可以在以下的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，上述提供的具體值僅是示例，并且在一些實(shí)現(xiàn)方式中可以變化。

雖然在權(quán)利要求中陳述了本發(fā)明的各個(gè)方面，但是本發(fā)明的其他方面包括來(lái)自所描述的實(shí)現(xiàn)方式和權(quán)利要求的特征的其他組合，而不單單是在權(quán)利要求中明確陳述的組合。