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原文传递利用光片晶格阵列照明的瞬态体成像显微系统

专利名称：	利用光片晶格阵列照明的瞬态体成像显微系统
摘要：	用于对生物活体瞬态体成像的光片晶格照明荧光显微系统，该系统由照明部分和成像部分组成。照明部分的特点在于使用微轴锥镜阵列产生光片晶格阵列照明，与传统的使用柱状透镜产生光片照明的方法相比拥有更大的成像范围、更小的光漂白性和光毒性；成像部分的特点在于使用正六边形排布的微透镜阵列进行实时体成像，与传统的正四边形排布的微透镜阵列相比，拥有更高的采集频率，从而可以达到更高的成像速度。目前大部分光片显微系统都采用扫描光片对生物体的整体信息进行提取，不仅成像速度慢，无法对整个生物体实时成像而且对生物体损害极大，该系统成功地减弱了上述问题带来的影响，在细胞水平的生物机理研究等方面有重要意义。
专利类型：	发明专利
申请人：	南开大学
发明人：	匡登峰;黄曾鑫;古盼春
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T06:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN202010012982.1
公开号：	CN111157500A
分类号：	G01N21/64;G01J3/44;G01J3/28;G01J3/10;G;G01;G01N;G01J;G01N21;G01J3;G01N21/64;G01J3/44;G01J3/28;G01J3/10
申请人地址：	300350 天津市津南区同砚路38号
主权项：	1.一种利用光片晶格阵列照明的瞬态体成像显微系统，该系统由照明光路和成像光路组成，照明光路与成像光路互相垂直。其中照明光路利用微轴锥镜阵列将激光器产生的高斯光束转换为贝塞尔光束阵列，经过透镜组的调整和显微物镜的聚焦，在样品池中形成光片晶格阵列照明。样品中的荧光蛋白被光片晶格阵列激发，产生对应的荧光信号。成像光路利用显微物镜采集垂直于照明方向的荧光信号，并通过透镜调整后由正六边形排布的微透镜阵列转换为角谱信息，经过传递透镜组最终由高速相机采集。最终成像体积在立方毫米量级，成像分辨率在微米量级，单位体积成像速度在毫秒量级，可实现对活体生物样品细胞级别的高速成像。 2.根据权利要求1所述的照明光路中的微轴锥镜阵列，该器件由以正四边形阵列排布的相同的微轴锥镜组成，每个微轴锥镜的数学表达式为其中：该坐标系以底面圆圆心为原点，垂直底面方向为z轴，建立柱坐标系，ρ是任意点在底面的投影与原点的距离。h0是锥体的高度且k是微轴锥镜的非线性参数，当k＝1时为线性的微轴锥镜，改变k值可以产生非线性的微轴锥镜。入射光从底面入射后经过每一个微轴锥镜都会产生工作距离在毫米量级、工作距离内的半高全宽在微米量级的类贝塞尔光片。这种照明方式相对于传统的光片扫描方法极大地减小了照明光对于活体生物样品的光漂白和光毒性。 3.根据权利要求1所述的成像光路中的正六边形排布的微透镜阵列，其特征在于区别于一般的正四边形排布的微透镜阵列，正六边形排布的微透镜阵列可以提高约15％的微透镜部分的占比，从而提升光场成像中的采集频率。 4.根据权利要求1所述的样品池，其特征在于使用方形毛细管达到折射率匹配，减少样品容器对入射光的散射和折射，保证入射光的波前仅被微光学元件调制。如果使用圆形毛细管则会导致上述问题。 5.根据权利要求2所述的微轴锥镜阵列和权利要求3所述的正六边形排布的微透镜阵列，其特征在于：所述的器件材料均为玻璃基底以及高分子塑料镜片，入射光波长为百纳米量级，入射时应垂直器件表面入射。
所属类别：	发明专利