一種高度集成的多道數字螢光成像系統的製作方法
2023-12-07 05:37:46 5
一種高度集成的多道數字螢光成像系統的製作方法
【專利摘要】一種高度集成的多道數字螢光成像系統，包含：能在同一時刻觀察多種螢光染料的M個N通道濾鏡組合（N≥2，M≥1）；N通道馬賽克濾光片與光電轉換單元緊密結合的多光譜螢光收集單元。本實用新型可以在同一時刻實時觀察樣品的多色螢光，實現活細胞的動態觀察。
【專利說明】一種高度集成的多道數字螢光成像系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高度集成的多道數字螢光成像系統，特別涉及到一種螢光顯微成像裝置中能夠對多種螢光染料實時多色成像的數字螢光成像顯微系統。
【背景技術】
[0002]在生物螢光觀察系統或成像系統，一般需要對某種目標物質的一個或幾個特徵波段進行成像。在現代分子生物實驗中，為了對感興趣的目標物質進行對比度高、特異性高、或者說靈敏度高的觀察，常常使用具有特異標定性能的螢光標誌物，該螢光標定物與感興趣的目標物質的結合，使得結合產物在一定頻率的激發光照射下產生特定的波長一般長於雷射光波長的突光。
[0003]普通螢光顯微鏡在採集多色螢光圖像時，多選用不同波長的濾光鏡組分別觀察、採集不同螢光素標記的螢光圖像，再將這些圖像融合在一起，利用不同螢光通道的參照物來判斷相互的位置關係。該方法缺點是第一需要耗費一定的時間，無法實現數據的實時輸出，不適於觀察活細胞動態過程；第二對濾鏡轉盤及濾鏡組加工精度要求較高，否則不同螢光通道的圖像彼此存在空間錯位，難以融合。現有的多通道數字螢光顯微鏡在觀察免疫螢光多重染色標本時，需要通過自身強大的計算機圖像處理功能將同一螢光通道不同聚焦層面的圖像進行疊加來增加圖像的信息含量，並將不同螢光通道已經完成不同焦面疊加的圖像進行多通道融合，因此使用起來比較繁瑣耗時，一般有經驗的技術人員在捕捉優美報告用圖片時候也需要半個小時左右時間的繁瑣手工調整才能夠獲得一份診斷報告用圖片。複雜的操作與昂貴的費用限制了多通道螢光顯微成像系統在分子生物學的應用，尤其是在需要觀察多種螢光探針染色標本中的應用。
【發明內容】
[0004]本
【發明內容】
為一種高度集成的多道數字螢光成像系統，包含:能在同一時刻觀察多種螢光染料的M個N通道濾鏡組合(NS 2，MS I );N通道馬賽克濾光片與光電轉換單元緊密結合的多光譜螢光收集單元。
[0005]其中，M個N通道濾鏡組合由N通道激發濾光片、N通道二向色鏡、N通道阻擋濾光片緊密構成立方盒；或由激發濾光片輪、N通道二向色鏡、阻擋濾光片輪分立構成。
[0006]其中，N通道激發/阻擋濾光片是能同時通過需要的波長數的多道窄帶濾光片，通過的波長數為N，即在任意一點上都包含需要的全部波長。
[0007]其中，N通道二向色鏡能夠對需要的波長進行選擇，即能夠同時反射N個激發光頻譜帶，而允許N個發射頻譜帶通過。
[0008]其中，N通道馬賽克濾光片包含多個濾光微元，每個微元包含N個緊密排列的通道，每個通道只允許一種特徵波長的光信號通過。
[0009]其中，N通道馬賽克濾光片緊貼在光電轉換單元的表面，或者採用微加工製作方式將N通道馬賽克濾光片直接製作在光電轉換單元的表面，所述N通道馬賽克濾光片按「像素對像素」對準的粘貼在或製作在光電轉換單元表面。
[0010]這種高度集成的多光譜螢光收集單元能夠同時實現多種不同螢光影像的收集，真正做到在同一時刻實時觀察樣品的多色螢光，還可以將傳統廉價單通道螢光顯微成像系統通過更換多通道濾光立方盒和攝像頭，就能代替昂貴的多通道螢光顯微成像系統，使當下比較流行的多色螢光原位雜交(FISH)的費用大大降低。帶有多光譜螢光收集單元的多通道數字螢光成像系統一次性曝光採集樣品就能夠同時獲得多個不同(窄帶)光譜圖像，所獲得的圖像能夠實時分解為幾幅窄帶且對應於代表被檢測螢光素的特徵波長的圖像。不僅簡化了操作過程，而且提升了多色螢光採集效率，為用戶節約了時間。工藝結構簡單，用戶不需要再用肉眼對樣品進行來回觀察。該系統與計算機軟體配套使用，可以自動生成報告，幾分鐘就可以獲得結果，使用更為方便，更容易被廣大用戶接受。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為高度集成的多道數字螢光成像系統示意圖。
[0012]圖2為N通道激發濾光片(N≥2)示意圖。
具體實施方案
[0013]請一併參閱圖1，如圖所示，高度集成的多道數字螢光成像系統包含N通道馬賽克濾光片與光電轉換單元緊密結合的多光譜螢光收集單元4、M個N通道的濾鏡立方盒I(M≥1，N≥2)。其中，N通道激發濾光片11、N通道阻擋濾光片12與N通道二向色鏡13形成小立方盒1，N通 道馬賽克濾光片與光電轉換單元緊密結合形成多光譜螢光收集單元
4。N通道激發濾光片11、N通道阻擋濾光片12和N通道馬賽克濾光片41都是高度集成的，通過的波長數為N。不同在於N通道激發濾光片11、N通道阻擋濾光片12空間分布是均勻的，即在任意一點上都包含需要的全部窄帶波長。而N通道馬賽克濾光片41通過的波長數為N，包含多個濾光微元，每個微元包含N個緊密排列的通道，即一個通道只允許一種特徵波長的光信號通過。光源經N通道窄帶激發濾光片11後只通過樣品需要的激發波長(λ 1、λ 2、λ 3…….入1!)，激發光(入1、λ 2、λ 3…….λ η)經N通道二向色鏡13反射後照射樣品2。樣品2經過激發光照射後，發射出不同波長的螢光(λ I,、λ2,、λ3,…….λη)，樣品2發射的螢光直接透過N通道二向色鏡13，同時N通道阻擋濾光片12對來自標本的光(包括自發螢光、激發光以及背景光)做初步過濾，經過光學聚焦系統3聚焦後，再經N通道馬賽克濾光41除噪，經過處理後的信噪比較高的螢光進入光電轉換單元42，最後由圖像處理系統對採集的圖像進行處理。
[0014]請一併參閱圖2，如圖所示，全波長的白光λ經過N通道激發濾光片後同時生成幾個需要的波長入1、λ 2、λ 3.......λ η)。
[0015]以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種高度集成的多道數字螢光成像系統，其特徵在於包含:能在同一時刻觀察多種螢光染料的M個N通道濾鏡組合(N ^ 2,M ^ I );N通道馬賽克濾光片與光電轉換單元緊密結合的多光譜螢光收集單元。
2.根據權利要求1所述的一種高度集成的多道數字螢光成像系統，其特徵在於所述的M個N通道濾鏡組合由N通道激發濾光片、N通道二向色鏡、N通道阻擋濾光片緊密或分立構成。
3.根據權利要求2所述的一種高度集成的多道數字螢光成像系統，其特徵在於所述的N通道激發/阻擋濾光片是能同時通過需要的波長數的多道窄帶濾光片，通過的波長數為N ;所述的N通道二向色鏡能夠同時反射N個激發光頻譜帶，而允許N個發射頻譜帶通過。
4.根據權利要求1所述的一種高度集成的多道數字螢光成像系統，其特徵在於所述的多光譜螢光收集單元由N通道馬賽克濾光片緊貼在光電轉換單元表面；或者多通道馬賽克濾光片直接鍍膜製作在光電轉換單元的表面。
5.根據權利要求4所述的一種高度集成的多道數字螢光成像系統，其特徵在於所述的N通道馬賽克濾光片包含多個濾光微元，每個微元包含N個緊密排列的通道，每個通道只允許一種特徵波長的光信號通過。
6.根據權利要求1所述的一種高度集成的多道數字螢光成像系統，其特徵在於所述的光電轉換單元是具有弱光成像能力的圖像傳感(CCD/CMOS)光電轉換單元或者是集成的帶有空間解析度的PMT 的光電轉換單元。
【文檔編號】G01N21/64GK203811540SQ201320651700
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】易定容, 孔令華 申請人:閩浪儀器科技（廈門）有限公司