細胞光聲顯微成像方法及其裝置的製作方法

2023-10-07 18:41:59

專利名稱：細胞光聲顯微成像方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及顯微成像技術，具體是一種細胞光聲顯微成像方法，本發明還涉及細
胞光聲顯微成像裝置。
背景技術：
光聲成像是採用"光激發_誘導光聲信號_光聲探測_圖像重建"的方法進行成像。光聲成像技術在圖像解析度、對比度和信息量等方面比許多傳統影像技術具有顯著優勢，目前光聲成像方法主要包括以下三種成像方法聲透鏡成像法、相控聚焦成像法和反演成像法。聲透鏡成像法由於受聲波衍射效應和聲透鏡像差的限制，解析度只能達到1毫米的水平；相控聚焦成像法是利用多元線陣超聲換能器結合相控聚焦算法進行圖像重構，其解析度達到了 100微米，可以對血管進行成像；反演成像法是利用Radon反演算法和濾波反投影算法進行圖像重構，由於避免了聲波衍射效應的限制，從而可以實現較高解析度的光聲成像，其解析度達到了 15微米，可以對毛細血管進行成像。但這種解析度仍無法分辨細胞，更無法對細胞進行成像。 由於光聲成像技術可以獲得組織的生物學行為(如生長、凋亡、代謝、病變、突變)等特徵信息，從而實現生物功能成像。然而，由於目前光聲成像技術的解析度還比較低，只能達到15微米的解析度，無法觀察細胞水平的結構圖像和功能圖像。

發明內容
本發明的目的是提供一種能觀察到細胞水平的高解析度細胞光聲顯微成像方法，
實現高解析度光聲顯微成像，解析度小於1微米。 本發明的目的還在於提供一種細胞光聲顯微成像裝置。 本發明的細胞光聲顯微成像方法包括 ——將細胞置於蓋玻片的凹面上，雷射透過蓋玻片照射在細胞上，細胞吸收光產生光聲效應，由該光聲效應所產生的聲壓變化傳遞到光聲傳感器，然後由光聲傳感器進行探測並輸出光聲信號，對單細胞實現光聲探測； ——通過光束掃描和高解析度的顯微物鏡，對細胞進行二維掃描，實現單細胞的光聲顯微成像。 本發明的細胞光聲顯微成像裝置包括雷射掃描成像機構、光聲傳感器和信號處理器三部分。其中，雷射掃描成像機構由雷射器、掃描振鏡、顯微物鏡構成；信號處理器由斬波器、鎖相放大器、採集卡和計算機依次電氣連接構成。 如圖1所示，雷射器1發出的雷射，通過斬波器2進行調製，進入掃描振鏡3進行二維掃描，再由顯微物鏡4聚焦到樣品5的表面，樣品5所產生的光聲信號，由光聲傳感器6進行探測，光聲傳感器6的輸出信號經過鎖相放大器7放大和處理後，輸送到採集卡8進行數據採集，再由計算機9進行存儲和圖像重建。
本發明與現有技術相比，具有如下優點
3
1、採用無機械噪聲的光束掃描技術結合高解析度的顯微物鏡，產生具有高空間解析度的光聲信號，再採用光聲傳感器進行光聲探測，對細胞進行光聲顯微成像，解析度小於l微米。 2、採用連續雷射進行激發，無須採用脈衝雷射來進行光聲成像。 3、不僅獲得細胞的結構信息，還可對細胞的物質成份進行成像，獲得細胞的功能信息。


圖1是本發明細胞光聲顯微成像裝置結構框圖； 圖中1是雷射器，2是斬波器，3是雷射掃描振鏡，4是顯微物鏡，5是樣品，6是光
聲傳感器，7是鎖相放大器，8是採集卡，9是計算機； 圖2a是血紅細胞的光學顯微圖像； 圖2b是血紅細胞的光聲顯微圖像； 圖2c是洋蔥細胞的光學顯微圖像； 圖2d是洋蔥細胞的光聲顯微圖像。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明裝置包括雷射掃描成像機構、光聲傳感器和信號處理器三部分。其中，雷射掃描成像機構由雷射器1、掃描振鏡3、顯微物鏡4構成；工作時，掃描振鏡3、顯微物鏡4和光聲傳感器6可以安裝在顯微鏡支架上； 信號處理器由斬波器2、鎖相放大器7、採集卡8和計算機9組成，它們依次電氣連接。 本發明的工作過程如下雷射器1發出的雷射，通過斬波器2進行調製，然後進入雷射掃描振鏡3進行二維掃描，再由顯微物鏡4聚焦到樣品5的表面，樣品5所產生的光聲信號，由光聲傳感器6進行探測，光聲傳感器6的輸出信號經過鎖相放大器7放大和處理後，輸送到採集卡8進行數據採集，再由計算機9進行存儲和圖像重建。實驗結果如圖2a、圖2b、圖2c、圖2d所示，與光學顯微成像相比，本發明的光聲顯微成像具有信息量大、對比度高等優點，不僅可以獲得細胞的結構信息，還可以獲得細胞的功能信息。圖中細胞輪廓清晰，可以顯示出單個細胞圖像。
權利要求
一種細胞光聲顯微成像方法，其特徵在於——將細胞置於蓋玻片的凹面上，雷射透過蓋玻片照射在細胞上，細胞吸收光產生光聲效應，由該光聲效應所產生的聲壓變化傳遞到光聲傳感器，然後由光聲傳感器進行探測並輸出光聲信號，對單細胞實現光聲探測；——通過光束掃描和高解析度的顯微物鏡，對細胞進行二維掃描，實現單細胞的光聲顯微成像。
2. —種細胞光聲顯微成像裝置，其特徵在於包括雷射掃描成像機構、光聲傳感器和信 號處理器三部分；其中，雷射掃描成像機構由雷射器、掃描振鏡、顯微物鏡構成；信號處理 器由斬波器、鎖相放大器、採集卡和計算機依次電氣連接構成。
3. 根據權利要求2所示的裝置，其特徵在於雷射器(1)發出的雷射，通過斬波器(2進 行調製，進入掃描振鏡(3)進行二維掃描，再由顯微物鏡(4)聚焦到樣品(5)的表面，樣品 (5)所產生的光聲信號，由光聲傳感器(6)進行探測，光聲傳感器(6)的輸出信號經過鎖相 放大器(7)放大和處理後，輸送到採集卡(8)進行數據採集，再由計算機(9)進行存儲和圖 像重建。
全文摘要
本發明涉及一種細胞光聲顯微成像方法，包括將細胞置於蓋玻片的凹面上，雷射透過蓋玻片照射在細胞上，細胞吸收光產生光聲效應，由該光聲效應所產生的聲壓變化傳遞到光聲傳感器，然後由光聲傳感器進行探測並輸出光聲信號，對單細胞實現光聲探測；通過光束掃描和高解析度的顯微物鏡，對細胞進行二維掃描，實現單細胞的光聲顯微成像。本發明還涉及一種細胞光聲顯微成像裝置，包括雷射掃描成像機構、光聲傳感器和信號處理器三部分。本發明採用無機械噪聲的光束掃描技術結合高解析度的顯微物鏡，產生具有高空間解析度的光聲信號，再採用光聲傳感器進行光聲探測，對細胞進行光聲顯微成像，解析度小於1微米。
文檔編號G01N21/63GK101782518SQ201010115730
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者吳泳波, 唐志列, 譚治良 申請人:華南師範大學