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    重庆时时彩秘籍qq群: 多光子激发多向照明显微成像系统.pdf

    关 键 词:
    光子 激发 多向 照明 显微 成像 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510089924.8

    申请日:

    2015.02.27

    公开号:

    CN104677872A

    公开日:

    2015.06.03

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/64申请日:20150227|||公开
    IPC分类号: G01N21/64 主分类号: G01N21/64
    申请人: 中国科学院自动化研究所
    发明人: 杨鑫; 惠辉; 田捷; 董迪; 马喜波
    地址: 100080北京市海淀区中关村东路95号
    优先权:
    专利代理机构: 北京博维知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11486 代理人: 方振昌
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510089924.8

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2015.07.01|||2015.06.03

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供一种多光子激发多向照明显微成像系统,包括从前至后依次位于所述成像系统的荧光光路上的:多光子激光单元、照明单元、成像检测单元;所述多光子激光单元,用于产生和调制激光并将调制后的激光送入照明单元;所述照明单元,用于接收所述调制后的激光再产生多向光片照明并激发待检测样本产生荧光;所述成像检测单元,用于探测待检测样本产生的荧光并转为数字图像。本发明多光子激发多向照明显微成像系统能够快速成像,从而能够进行活体生物动态发育成像或神经元活动记录。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种多光子激发多向照明显微成像系统,其特征在于,包括从前至后依次位于所述成像系统的荧光光路上的:多光子激光单元、照明单元、成像检测单元;
    所述多光子激光单元,用于产生和调制激光并将调制后的激光送入照明单元;所述照明单元设于所述待检测样本的侧面,用于接收所述调制后的激光再产生多向光片照明并激发待检测样本产生荧光;所述成像检测单元位于待检测样本上方,用于探测待检测样本产生的荧光并转为数字图像,至少包括探测所述荧光并转为电信号的光电探测相机。

    2.  根据权利要求1所述的多光子激发多向照明显微成像系统,其特征在于,所述照明单元包括在所述成像系统的荧光光路上位置依次靠后的多光子光片产生光路和多向光片照明物镜组;所述多向光片照明物镜组包括至少两个环向设置的照明物镜;
    所述多光子光片产生光路用于接收所述调制后的激光再将所述激光分成多向光片并分别对应入射所述多向光片照明物镜组的各个照明物镜;任意所述照明物镜用于接收多向光片中的一个方向的光片再照明并激发待检测样本产生荧光。

    3.  根据权利要求2所述的多光子激发多向照明显微成像系统,其特征在于,所述多向光片照明物镜组的各个照明物镜接收的光片均与所述成像检测单元的轴垂直且所述光片照在待检测样本上的激发位置在所述成像检测单元的焦平面内。

    4.  根据权利要求1所述的多光子激发多向照明显微成像系统,其特征在于,所述多光子激光单元包括在所述成像系统的荧光光路上位置依次靠后的激光光源和多光子激发光路;
    所述激光光源用于产生高光子密度的激光并送入所述多光子激发光路,所述多光子激发光路用于接收并调制所述激光并送入所述照明单元。

    5.  根据权利要求1所述的多光子激发多向照明显微成像系统,其特征在于,所述成像检测单元包括在所述成像系统的荧光光路上位置依次靠后的载物台、成像物镜和滤波片;
    所述载物台用于固定和改变待检测样本的激发位置,以使待检测样本 受激产生在多个角度或深度的荧光;所述成像物镜位于待检测样本上方,用于聚焦所述荧光并送入所述滤波片;所述滤波片固定设置于所述光电探测相机的所述光路前方,用于滤除所述荧光中的杂光。

    6.  根据权利要求5所述的多光子激发多向照明显微成像系统,其特征在于,所述载物台至少包括微操作控制器,所述微操作控制器用于对待探测样本执行平移或绕竖直轴转动的操作,以调整所述待探测样本与所述成像系统光路的相对位置。

    7.  根据权利要求1所述的多光子激发多向照明显微成像系统,其特征在于,所述成像检测单元还包括电信号采集控制??橛胫醒氪砟??,所述电信号采集控制??榫咛逵糜诮邮账龉獾缣讲庀嗷涑龅牡缧藕挪⒆晃中藕?,所述中央处理??榫咛逵糜诮邮账鍪中藕挪⑸墒滞枷?。

    说明书

    说明书多光子激发多向照明显微成像系统
    技术领域
    本发明属于光学领域,尤其涉及荧光显微成像技术。
    背景技术
    现有荧光显微成像按照成像方式可分为通过点扫描方式成像的扫描 显微成像和通过侧面薄光束照射激发荧光后再使用CCD等进行探测成像的 光片照明显微成像;此外,现有荧光显微成像按荧光激发条件可分为单光 子激发和双光子激发,双光子激发又称多光子激发,双光子激发指的是在 较高光子密度下,荧光分子可以同时吸收两个长波长光子,经过激发寿命 后发射出波长较短的光子,因而双光子激发能够利用较单光子激发波长更 长的光波来激发荧光,也即可以利用近红外光进行荧光激发,而近红外光 具备两个优势:第一是穿透深度较高也即成像深度高从而适用于观察厚样 本,第二是对待检测的活体样本毒性小从而适用于观察生物活体样本。
    现有技术中,存在利用点扫描成像方式的多光子激发扫描成像技术, 该技术虽然能对活体生物样本进行检测,但由于是通过逐点扫描获取荧光 图像,使用该技术检测并生成图像的速度缓慢。
    发明内容
    本发明提供一种成像速度快的多光子激发多向照明显微成像系统,用 于解决现有显微成像技术中成像速度慢的技术缺陷。
    本发明提供一种多光子激发多向照明显微成像系统,包括从前至后依次 位于所述成像系统的荧光光路上的:多光子激光单元、照明单元、成像检测 单元;
    所述多光子激光单元,用于产生和调制激光并将调制后的激光送入照 明单元;所述照明单元设于所述待检测样本的侧面,用于接收所述调制后 的激光再产生多向光片照明并激发待检测样本产生荧光;所述成像检测单 元位于待检测样本上方,用于探测待检测样本产生的荧光并转为数字图 像,至少包括探测所述荧光并转为电信号的光电探测相机。
    特别的,所述照明单元包括在所述成像系统的荧光光路上位置依次靠 后的多光子光片产生光路和多向光片照明物镜组;所述多向光片照明物镜 组包括至少两个环向设置的照明物镜;
    所述多光子光片产生光路用于接收所述调制后的激光再将所述激光 分成多向光片并分别对应入射所述多向光片照明物镜组的各个照明物镜; 任意所述照明物镜用于接收多向光片中的一个方向的光片再照明并激发 待检测样本产生荧光。
    特别的,所述多向光片照明物镜组的各个照明物镜接收的光片均与所 述成像检测单元的轴垂直且所述光片照在待检测样本上的激发位置在所 述成像检测单元的焦平面内。
    特别的,所述多光子激光单元包括在所述成像系统的荧光光路上位置 依次靠后的激光光源和多光子激发光路;
    所述激光光源用于产生高光子密度的激光并送入所述多光子激发光 路,所述多光子激发光路用于接收并调制所述激光并送入所述照明单元。
    特别的,所述成像检测单元包括在所述成像系统的荧光光路上位置依 次靠后的载物台、成像物镜和滤波片;
    所述载物台用于固定和改变待检测样本的激发位置,以使待检测样本 受激产生在多个角度或深度的荧光;所述成像物镜位于待检测样本上方, 用于聚焦所述荧光并送入所述滤波片;所述滤波片固定设置于所述光电探 测相机的所述光路前方,用于滤除所述荧光中的杂光。
    特别的,所述载物台至少包括微操作控制器,所述微操作控制器用于 对待探测样本执行平移或绕竖直轴转动的操作,以调整所述待探测样本与 所述成像系统光路的相对位置。
    特别的,所述成像检测单元还包括电信号采集控制??橛胫醒氪砟??, 所述电信号采集控制??榫咛逵糜诮邮账龉獾缣讲庀嗷涑龅牡缧藕挪⒆?换为数字信号,所述中央处理??榫咛逵糜诮邮账鍪中藕挪⑸墒滞?像。
    本发明的有益效果为:
    本发明多光子激发多向照明显微成像系统通过采用光片照明显微成 像技术来对多光子激发待检测样本产生的荧光进行探测成像,使相应成像 检测单元可以进行并行图像采集,从而相比于现有技术中的多光子激光点 扫描显微成像提高了成像速度,而多光子激发由于利用了近红外激发光提 高了检测深度,也就是说在保证成像速度的条件下可以达到较高的检测深 度,因此可以实现对较厚的生物活体的动态成像;此外本发明多光子激发 多向照明显微成像系统通过采用多个方向的光片对待检测样本进行照明 可以实现对具有不透明剖面的生物体进行成像,由于综合了能实现并行图 像采集的多光片照明显微成像的成像速度和双光子激发的成像深度等两 方面的优势,在医学成像领域,本发明可以用于对斑马鱼、果蝇等活体生 物进行动态发育成像和神经元活动记录。
    附图说明
    图1为本发明实多光子激发多向照明显微成像系统施例一的结构框 图;
    图2为本发明实多光子激发多向照明显微成像系统施例一的架构图;
    图中:1-多光子激光单元,11-激光光源,12-多光子激发光路,2-照 明单元,21-多光子光片产生光路,22-多向光片照明物镜组,3-成像检测 单元,31-载物台,32-成像物镜,33-滤波片,34-光电探测相机,35-电 信号采集控制???,36-中央处理???。
    具体实施方式
    图1为本发明实多光子激发多向照明显微成像系统施例一的结构框 图,图2为本发明实施例一多光子激发多向照明显微成像系统的架构图, 如图1和图2所示,本发明多光子激发多向照明显微成像系统,包括从前 至后依次位于所述成像系统的荧光光路上的:多光子激光单元1、照明单 元2、成像检测单元3;
    所述多光子激光单元1,用于产生和调制激光并将调制后的激光送入 照明单元;所述照明单元2设于所述待检测样本的侧面,用于接收所述调 制后的激光再产生多向光片照明并激发待检测样本产生荧光;所述成像检 测单元3位于待检测样本上方,用于探测待检测样本产生的荧光并转为数 字图像,至少包括探测所述荧光并转为电信号的光电探测相机34;优选的, 所述光电探测相机可以为高速SCOMS芯片相机,能够快速探测到待检测样 本产生的荧光。
    优选的,所述照明单元2包括在所述成像系统的荧光光路上位置依次 靠后的多光子光片产生光路21和多向光片照明物镜组22;所述多向光片 照明物镜组22包括至少两个环向设置的照明物镜;
    所述多光子光片产生光路21用于接收所述调制后的激光再将所述激 光分成多向光片并分别对应入射所述多向光片照明物镜组22的各个照明 物镜;任意所述照明物镜用于接收多向光片中的一个方向的光片再照明并 激发待检测样本产生荧光。
    优选的,所述多向光片照明物镜组22的各个照明物镜接收的光片均 与所述成像检测单元3的轴也即成像物镜32的轴垂直且所述光片照在待 检测样本上的激发位置在所述成像检测单元的焦平面内也即在成像物镜 的焦面内。
    优选的,所述多光子激光单元1包括在所述成像系统的荧光光路上位 置依次靠后的激光光源11和多光子激发光路12;
    所述激光光源11用于产生高光子密度的激光并送入所述多光子激发 光路12,所述多光子激发光路12用于接收并调制所述激光并送入所述照 明单元2;优选的,所述激光光源11为超快飞秒脉冲激光器,可以产生高 光子密度的激发光;所述多光子激发光路12包括激光扩束器、反射镜和 扫描振镜等光学元件,具体用于对接收到的所述激光光源11产生的激光 进行调制并送入所述照明单元2中的所述多光子光片产生光路21。
    优选的,所述成像检测单元3包括在所述成像系统的荧光光路上位置 依次靠后的载物台31、成像物镜32和滤波片33;
    所述载物台31用于固定和改变待检测样本的激发位置,以使待检测 样本受激产生在多个角度或深度的荧光,以产生单个切片图像;所述成像 物镜32位于待检测样本上方,用于聚焦所述荧光并送入所述滤波片33; 所述滤波片33固定设置于所述光电探测相机34的所述光路前方,用于滤 除所述荧光中的杂光。
    优选的,所述载物台31至少包括微操作控制器,所述微操作控制器 用于对待探测样本执行平移或绕竖直轴转动的操作,以调整所述待探测样 本与所述成像系统光路的相对位置,所述待检测样本可以在三维空间移动 和在竖直方向旋转,以使所述照明单元2中的所述多向光片照明物镜22 组能够多角度和多层激发待探测样本产生荧光,以产生待探测样本的多个 切片图像,再对切片图像进行三维重构即可得到待探测样本的三维图像。
    优选的,所述成像检测单元3还包括电信号采集控制???5与中央 处理???6,所述电信号采集控制???5具体用于接收所述光电探测相 机输出的电信号并转换为数字信号,所述中央处理???6具体用于接收 所述数字信号并生成数字图像,也即所述中央处理???6具体用于接收 所述光电探测相机34根据所探测到的荧光转化并输出的电信号的并对其 进行保存和处理,从而最终得到待检测样本的高分辨率数字图像;优选的, 所述中央处理???6可以为计算机,所述中央处理???6安装有图形处 理卡的插槽并能够支撑图形并行计算,用于连续不断地将采集到的待检测 样本发出的荧光对应的电信号转为数字图像,此时数字图像为待检测样本 的二维切片图像,再对采集得到的数字图像进行位置配准、图像融合、以 及图像重建等处理,最后将图像进行三维重建得到待检测样本的三维图 像。
    优选的,所述电信号采集控制???5还分别连接并向所述激光光源 11和所述载物台31的微操作控制器输入由中央处理???6发送的控制信 号;优选的,以实现中央处理??槎栽匚锾ǖ牡缧藕挪杉刂颇?槲?, 所述中央处理???6上安装有用于连接载物台的通讯控制接口,该接口 可以是USB接口或者串行接口,这些接口通过USB线或者串行线与载物 台相连,可以从载物台31读取其位置和速度等参数,并将获得的参数返 回所述中央处理???6;也即所述中央处理???6具体用于通过电信号 采集控制??橄蛟匚锾?1的微操作控制器发出控制指令来控制待检测样 本的三维移动和旋转、和接收所述载物台31的微操作控制器的运动参数; 中央处理???6对激光光源11的控制与此类似,不再赘述。
    本发明多光子激发多向照明显微成像系统通过采用光片照明显微成 像技术来对多光子激发待检测样本产生的荧光进行探测成像,使相应成像 检测单元可以进行并行图像采集,从而相比于现有技术中的多光子激光点 扫描显微成像提高了成像速度,而多光子激发由于利用了近红外激发光提 高了检测深度,也就是说在保证成像速度的条件下可以达到较高的检测深 度,因此可以实现对较厚的生物活体的动态成像;此外本发明多光子激发 多向照明显微成像系统通过采用多个方向的光片对待检测样本进行照明 可以实现对具有不透明剖面的生物体进行成像;由于综合了能实现并行图 像采集的多向光片照明显微成像的成像速度和双光子激发的成像深度等 两方面的优势,在医学成像领域,本发明可以用于对斑马鱼、果蝇等活体 生物进行动态发育成像和神经元活动记录
    最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非 对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的 普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或 者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范 围。

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