專(zhuān)利名稱(chēng)：共焦—光聲雙模顯微成像方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯微成像領(lǐng)域中的共焦顯微成像和光聲顯微成像新技術(shù)，具體是一種
共焦一光聲雙模顯微成像方法及其裝置。
背景技術(shù)：
共焦顯微成像技術(shù)具有很高的空間分辨率和特有的層析成像能力，因而在生物醫(yī) 學(xué)研究、三維高密度存儲(chǔ)以及三維微細(xì)加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，并取得了許多突破性 進(jìn)展，特別是在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)活細(xì)胞、細(xì)胞組織甚至生物大分子等微小物 體進(jìn)行動(dòng)態(tài)的高分辨率三維成像，已成為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域非常有效的研究手段。然而，共 焦顯微成像技術(shù)是采用物體的散射光或熒光進(jìn)行成像，它獲得的儀僅是被觀察物體的結(jié)構(gòu) 圖像，無(wú)法獲得細(xì)胞或生物大分子的功能圖像。而光聲成像技術(shù)是利用光聲信號(hào)進(jìn)行成像， 由于光聲信號(hào)與生物組織的光學(xué)、熱學(xué)和聲學(xué)特性有關(guān)，因此光聲信號(hào)所攜帶的信息量遠(yuǎn) 遠(yuǎn)多于散射光和熒光所攜帶的信息量，可以獲得生物組織的生物學(xué)行為((如生長(zhǎng)、凋亡、 代謝、病變、突變等)特征信息，從而實(shí)現(xiàn)生物功能成像。然而，由于目前光聲成像技術(shù)的分 辨率還比較低，只能達(dá)到10微米的分辨率，無(wú)法觀察細(xì)胞水平的結(jié)構(gòu)圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能同時(shí)進(jìn)行共焦顯微成像和光聲顯微成像的共焦一光 聲雙模顯微成像方法，對(duì)細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行共焦顯微成像和光聲顯微成像。 本發(fā)明的目的還在于提供一種能對(duì)細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行共焦顯微成像和光聲顯微成像 的共焦一光聲雙模顯微成像裝置。 本發(fā)明的共焦一光聲雙模顯微成像方法，包括以下步驟 第一步、對(duì)觀察物體進(jìn)行共焦顯微成像，并對(duì)觀察物體進(jìn)行光聲掃描成像； 第二步、通過(guò)雙模圖像對(duì)比，獲得生物組織的功能圖像。 第一步中的共焦顯微成像包括激光器(1)發(fā)出的激光，通過(guò)斬波器(2)進(jìn)行調(diào) 制，然后通過(guò)半透半反鏡(3)進(jìn)入掃描振鏡(4)進(jìn)行二維掃描，再由顯微物鏡(5)聚焦到樣 品(6)的表面，樣品(6)產(chǎn)生的散射光和熒光由物鏡(5)收集，經(jīng)過(guò)半透半反鏡(3)反射后 被聚焦鏡(7)聚焦到針孔(8)，透過(guò)針孔(8)的散射光和熒光由光電倍增管(9)進(jìn)行探測(cè)， 光電倍增管(9)的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進(jìn)行 數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)(12)進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建，實(shí)現(xiàn)共焦顯微成像。
第一步中的光聲掃描成像包括樣品(6)所產(chǎn)生的光聲信號(hào)，由光聲傳感器(13) 進(jìn)行探測(cè)，光聲傳感器(13)的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡 (11)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)(12)進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建。 第一步中對(duì)觀察物體進(jìn)行共焦顯微成像和光聲掃描成像同時(shí)進(jìn)行或差時(shí)進(jìn)行。
如圖1所示，本發(fā)明的共焦一光聲雙模顯微成像裝置，由共焦顯微成像系統(tǒng)和光 聲掃描成像系統(tǒng)構(gòu)成，所述共焦顯微成像系統(tǒng)由激光器、激光掃描振鏡、針孔、光電倍增管和顯微鏡支架構(gòu)成，激光掃描振鏡、針孔和光電倍增管安裝在顯微鏡支架上；中的激光器1 發(fā)出的激光，通過(guò)斬波器2進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)半透半反鏡3進(jìn)入掃描振鏡4進(jìn)行二維掃 描，再由顯微物鏡5聚焦到樣品6的表面，樣品6產(chǎn)生的散射光和熒光由物鏡5收集，經(jīng)過(guò) 半透半反鏡3反射后破聚焦鏡7聚焦到針孔8，透過(guò)針孔8的散射光和熒光由光電倍增管9 進(jìn)行探測(cè)，光電倍增管9的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器IO放大和處理后，輸送到采集卡11進(jìn) 行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)12進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建，實(shí)現(xiàn)共焦顯微成像；
光聲掃描成像系統(tǒng)由光聲傳感器、斬波器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)依次 電氣連接構(gòu)成；樣品6所產(chǎn)生的光聲信號(hào)，由光聲傳感器13進(jìn)行探測(cè)，光聲傳感器13的輸 出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器10放大和處理后，輸送到采集卡11進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)12 進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建。首先采用顯微物鏡聚焦結(jié)合光束掃描光聲成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高分辨率 的光聲顯微成像，分辨率小于1微米，然后采用共焦 一 光聲雙模成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)觀察物體 同時(shí)進(jìn)行共焦顯微成像和光聲顯微成像，并通過(guò)雙模圖像對(duì)比，從而獲得生物組織的功能 圖像。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、可以對(duì)細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行共焦和光聲雙模顯微成像，共焦顯微成像可以獲得細(xì)胞的 結(jié)構(gòu)信息，光聲顯微成像可以獲得細(xì)胞的物質(zhì)成份信息，因此通過(guò)雙模顯微成像，可以獲得 細(xì)胞的成份空間分布信息和功能信息。 2、可以對(duì)細(xì)胞進(jìn)行差時(shí)的共焦和光聲雙模顯微成像，獲得細(xì)胞物質(zhì)成份的動(dòng)態(tài)分 布信息。由于光聲顯微成像比共焦顯微成像延時(shí)一段時(shí)間，因此通過(guò)差時(shí)雙模顯微成像，可 以獲得細(xì)胞物質(zhì)成份的動(dòng)態(tài)分布信息。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中1是激光器，2是斬波器，3是半透半反鏡，4是光學(xué)掃描振鏡，5是顯微物鏡， 6是樣品，7是聚焦鏡，8是針孔，9是光電倍增管，10是鎖相放大器，11是采集卡，12是計(jì)算 機(jī)，13是光聲傳感器 圖2是貧血病人血紅細(xì)胞的光學(xué)顯微圖像；
圖3是另一貧血病人血紅細(xì)胞的光聲顯微圖像；
圖4是正常人血紅細(xì)胞的光聲顯微圖像。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的敘述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。 本發(fā)明的工作過(guò)程如下 如圖1所示，激光器1發(fā)出的激光，通過(guò)斬波器2進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)半透半反鏡 3進(jìn)入掃描振鏡4進(jìn)行二維掃描，再由顯微物鏡5聚焦到樣品6的表面，樣品6產(chǎn)生的散射 光和熒光由物鏡5收集，經(jīng)過(guò)半透半反鏡3反射后被聚焦鏡7聚焦到針孔8，透過(guò)針孔8的 散射光和熒光由光電倍增管9進(jìn)行探測(cè)，光電倍增管9的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器10放大 和處理后，輸送到采集卡11進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)12進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建，實(shí)現(xiàn)共焦顯微成像。同時(shí)，樣品6所產(chǎn)生的光聲信號(hào)，由光聲傳感器13進(jìn)行探測(cè)，光聲傳感器13的 輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器10放大和處理后，輸送到采集卡11進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)12 進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)觀察物體同時(shí)進(jìn)行共焦顯微成像和光聲顯微成像的 雙模成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、3、4所示，結(jié)果顯示貧血病人的血紅細(xì)胞光聲圖像與正常人的 血紅細(xì)胞光聲圖像存在顯著差異。
權(quán)利要求
一種共焦-光聲雙模顯微成像方法，其特征在于包括以下步驟第一步、對(duì)觀察物體進(jìn)行共焦顯微成像，并對(duì)觀察物體進(jìn)行光聲掃描成像；第二步、通過(guò)雙模圖像對(duì)比，獲得生物組織的功能圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于第一步中的共焦顯微成像包括激光器(1) 發(fā)出的激光，通過(guò)斬波器(2)進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)半透半反鏡(3)進(jìn)入掃描振鏡(4)進(jìn)行二 維掃描，再由顯微物鏡(5)聚焦到樣品(6)的表面，樣品(6)產(chǎn)生的散射光和熒光由物鏡 (5)收集，經(jīng)過(guò)半透半反鏡(3)反射后被聚焦鏡(7)聚焦到針孔(8)，透過(guò)針孔(8)的散射 光和熒光由光電倍增管(9)進(jìn)行探測(cè)，光電倍增管(9)的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器(10)放 大和處理后，輸送到采集卡(11)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)(12)進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建，實(shí) 現(xiàn)共焦顯微成像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于第一步中的光聲掃描成像包括樣品(6) 所產(chǎn)生的光聲信號(hào)，由光聲傳感器(13)進(jìn)行探測(cè)，光聲傳感器(13)的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放 大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)(12)進(jìn)行存儲(chǔ)和 圖像重建。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于第一步中對(duì)觀察物體進(jìn)行共焦顯微成像和 光聲掃描成像同時(shí)進(jìn)行或差時(shí)進(jìn)行。
5. —種共焦-光聲雙模顯微成像裝置，其特征在于由共焦顯微成像系統(tǒng)和光聲掃描成 像系統(tǒng)構(gòu)成，所述共焦顯微成像系統(tǒng)主要由激光器、激光掃描振鏡、針孔、光電倍增管構(gòu)成； 激光器(1)發(fā)出的激光，通過(guò)斬波器(2)進(jìn)行調(diào)制，然后通過(guò)半透半反鏡(3)進(jìn)入掃描振鏡 (4)進(jìn)行二維掃描，再由顯微物鏡(5)聚焦到樣品(6)的表面，樣品(6)產(chǎn)生的散射光和熒 光由物鏡(5)收集，經(jīng)過(guò)半透半反鏡(3)反射后被聚焦鏡(7)聚焦到針孔(8)，透過(guò)針孔(8) 的散射光和熒光由光電倍增管(9)進(jìn)行探測(cè)，光電倍增管(9)的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器 (10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)(12)進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重 建，實(shí)現(xiàn)共焦顯微成像；光聲掃描成像系統(tǒng)由光聲傳感器、斬波器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)依次電氣 連接構(gòu)成；樣品(6)所產(chǎn)生的光聲信號(hào)，由光聲傳感器(13)進(jìn)行探測(cè)，光聲傳感器(13)的 輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算 機(jī)(12)進(jìn)行存儲(chǔ)和圖像重建。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共焦—光聲雙模顯微成像方法，包括第一步、對(duì)觀察物體進(jìn)行共焦顯微成像，并對(duì)觀察物體進(jìn)行光聲掃描成像；第二步、通過(guò)雙模圖像對(duì)比，獲得生物組織的功能圖像。本發(fā)明還涉及一種共焦—光聲雙模顯微成像裝置，由共焦顯微成像系統(tǒng)和光聲掃描成像系統(tǒng)構(gòu)成，所述共焦顯微成像系統(tǒng)主要由激光器、激光掃描振鏡、針孔、光電倍增管構(gòu)成；光聲掃描成像系統(tǒng)由光聲傳感器、斬波器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)依次電氣連接構(gòu)成；本發(fā)明可對(duì)細(xì)胞進(jìn)行共焦和光聲雙模顯微成像，獲得細(xì)胞的結(jié)構(gòu)信息、細(xì)胞的成份空間分布信息和功能信息。細(xì)胞物質(zhì)成份的動(dòng)態(tài)分布信息。
文檔編號(hào)G01N29/36GK101782506SQ20101012175
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者吳泳波, 唐志列, 廖燕菲 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)