近日，由青海大学高原医学研究中心马英老师团队研发的“基于全息记录的快速定量微分干涉显微系统及方法”获国家发明专利授权（专利号：ZL 2025 1 0620934.3，发明人：马英、马兰、格日力）。该专利的获批得到青海省帅才项目（慢性高原低氧应激损伤机制与干预措施研究，2025-ZJ-748）和青海省昆仑英才高端创新创业人才培养领军人才项目的全力支持。该技术一举攻克传统定量微分干涉显微成像速度慢、剪切偏移不准、系统搭建复杂及易受环境干扰等核心瓶颈，为活细胞观测、微纳器件检测等提供了更高效、稳定、精准的全新方案。

传统定量微分干涉显微技术虽已广泛用于生物医学与工业检测，但往往需要采集4至8张图像才能完成相位重建，成像速度慢，难以捕捉快速动态过程；同时剪切偏移量难以精确控制，无法实现高精度定量相位成像。针对这些问题，团队创新性地提出了基于全息记录的快速定量微分干涉显微系统及方法，该技术有效抑制了激光散斑噪声，同时显著提升了系统稳定性和环境适应性（如图1所示）。该发明的核心创新在于利用相位型空间光调制器实现可编程剪切控制，可精准、自由地调节任意方向与大小的剪切偏移量，彻底解决剪切偏移精度不足的难题。团队还将光栅载频与全息记录相结合，仅需采集X、Y方向各一张图像，即可通过全息微分再现算法快速重建出完整的定量相位分布，成像速度大幅提升（仅受相机曝光时间限制），满足动态观测需求。

实验表明，该技术在COS7活细胞无标记成像中能够清晰分辨线粒体、脂滴等亚细胞结构，相位平滑、细节完整、对比度显著优于传统方法（如图2所示）。尤其值得注意的是，该技术对高原环境下细胞器的动态观测具有重要应用价值——高原低氧、强辐射等特殊条件会导致细胞器形态与功能发生快速而细微的变化，传统显微技术因成像速度慢或环境适应性差难以捕捉这些动态过程，而本系统的高时空分辨率、高成像精度与强环境稳定性，使其能够在高原实地环境下实现对线粒体、脂滴等细胞器实时、无标记的长时程观测，为高原医学、低氧生物学及细胞应激研究提供强有力的工具。

本成果摒弃传统多步相移流程，以极简光路实现高效高精度成像，从原理层面突破现有技术限制，推动定量微分干涉显微技术向快速化、精准化、简易化发展。团队未来将进一步优化系统集成度、降低硬件成本，推进设备小型化与智能化，为生命科学研究与高端工业检测打造新一代国产光学成像工具。

图1 基于全息记录的快速定量微分干涉显微系统结构示意图。

图2 利用本发明技术恢复得到的COS7细胞相位分布图。