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原文传递一种生物细胞三维成像系统及方法

专利名称：	一种生物细胞三维成像系统及方法
摘要：	本发明适用于三维成像技术领域，提供了一种生物细胞三维成像系统，包括光源，转换单元将光束转换为无衍射光束；第一透镜将无衍射光束进行会聚；物镜将无衍射光束投射至待测物，并收集荧光；双色镜透射无衍射光束并反射荧光；荧光成像单元对荧光成像；单螺旋单元将荧光转换为单螺旋光；单螺旋光在探测器中形成多个同圆心不同位置的像点，用于对细胞内的轴向位置进行定位。通过采用无衍射光束，其具有轴向长度较大的特征，可以贯穿整个细胞厚度，可以快速实现细胞厚度范围内的荧光激发，结合单螺旋单元，使得在探测器的接收面上形成多个位于同心圆的不同位置的像点，根据像点的相对位置快速确定深度信息，结合横向定位即可实现快速、精确三维成像。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳大学
发明人：	陈丹妮;李恒;于斌;黄艾旺;唐德翔;屈军乐
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910253047.1
公开号：	CN109975259A
代理机构：	深圳中一联合知识产权代理有限公司
代理人：	张全文
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号
主权项：	1.一种生物细胞三维成像系统，其特征在于，包括：光源；转换单元，用于将所述光源发出的光束转换为无衍射光束；第一透镜，用于将所述无衍射光束进行会聚；物镜，设置于所述第一透镜的输出光路上，用于将所述无衍射光束投射至待测物，在所述待测物的照明空间内形成针状光束，并收集所述待测物在所述针状光束的激发下产生的荧光；双色镜，设置于所述第一透镜和所述物镜之间，用于透射无衍射光束并反射荧光；荧光成像单元，设置于所述双色镜的反射光路上，用于对所述荧光成像；单螺旋单元，设置于所述荧光成像单元的输出光路上，用于将所述荧光转换为单螺旋光；探测器，设置于所述单螺旋单元的输出光路上，所述单螺旋光在所述探测器中形成多个像点，所述多个像点位于一同心圆的不同位置，所述像点的位置用于对所述细胞内的轴向位置进行定位。 2.如权利要求1所述的生物细胞三维成像系统，其特征在于，所述单螺旋单元包括第二透镜、第三透镜和设置于所述第二透镜和第三透镜之间的相位板，所述荧光成像单元的像面处于所述第二透镜的物方焦点处，所述相位板位于所述第二透镜的像方焦点处和第三透镜的物方焦点处，所述探测器的像面处于所述第三透镜的像方焦点处。 3.如权利要求1所述的生物细胞三维成像系统，其特征在于，所述针状光束的轴向长度大于待测物内的待测细胞的轴向长度。 4.如权利要求1所述的生物细胞三维成像系统，其特征在于，所述转换单元为角锥棱镜，包括同轴设置的柱状部和锥状部，所述柱状部靠近所述光源，所述锥状部的锥形顶点指向光束的传输方向。 5.如权利要求4所述的生物细胞三维成像系统，其特征在于，在所述光源和转换单元之间还设有准直扩束单元以及模式转换装置，所述模式转换装置设置于所述光源和准直扩束单元之间，用于将所述光源发出的线偏振光转换为径向偏振光。 6.如权利要求1所述的生物细胞三维成像系统，其特征在于，所述光源采用激光光源；所述生物细胞三维成像系统还包括载物平台，用于承载所述待测物；所述生物细胞三维成像系统还包括平移台，与所述载物平台连接以驱动所述载物平台在二位方向上平移。 7.如权利要求6所述的生物细胞三维成像系统，其特征在于，所述生物细胞三维成像系统还包括用于滤除非荧光的荧光滤光片，所述荧光滤光片设置于所述双色镜和荧光成像单元之间。 8.一种生物细胞三维成像方法，其特征在于，包括：将光源发出的光束转换为无衍射光束；将所述无衍射光束聚焦于待测物，在所述待测物的细胞内形成针状光束，使所述待测物产生荧光；将所述荧光转换为单螺旋光，并基于所述单螺旋光进行成像；通过设置于所述单螺旋光的成像面处的探测器收集所述单螺旋光，所述单螺旋光在所述探测器中形成多个像点，所述多个像点位于一同心圆的不同位置；根据多个像点的位置进行轴向定位。 9.如权利要求8所述的生物细胞三维成像方法，其特征在于，所述根据多个像点的位置进行轴向定位的步骤包括：计算所述像点相对于所述圆周上的参考像点的旋转角度，所述参考像点对应细胞内一已知的轴向参考位置；根据所述旋转角度以及预先标定的算法进行轴向定位。 10.如权利要求8所述的生物细胞三维成像方法，其特征在于，所述生物细胞三维成像方法还包括：使所述光源对待测物进行横向扫描，进行横向定位；根据所述横向定位的信息及所述轴向定位的信息对细胞进行三维成像。
所属类别：	发明专利