[發明專利]光學投影斷層成像系統

有效

• 申請號: 201210262747.5
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102743159A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 田捷;董迪;秦承虎;楊鑫;郭進;馬喜波
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種光學投影斷層成像系統，其特征在于，包括：

光源模塊，用于提供照射樣本的白光或激光；

樣本承載定位模塊，用于樣本位置的調整以及帶動樣本旋轉以采集多個角度的投影數據；

信號采集模塊，用于實現光信號的匯聚，對光信號進行選擇性的采集；

中央控制模塊，用于協調各部分的有序運轉，實現光源的開閉和強度調節，平移臺的中心校正，旋轉臺的參數設置，EMCCD相機的參數設置，數據處理以及數據存儲；

設備外圍模塊，用于為成像提供一個抗干擾的穩定環境。

2.根據權利要求1所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述光源模塊由鹵素燈1、激光器2和激光擴束器3構成；其中，鹵素燈1發出白光，用于生物樣本的結構成像；激光器2發出激光，用于生物樣本的特異性成像；白光或激光均是通過光纖導出至指定位置，激光被導出至激光擴束器3，激光擴束器3用于將激光器發出的光擴展為均勻準直的光束，經過激光擴束器3將光束擴展為可覆蓋掃描樣本的均勻光斑。

3.根據權利要求2所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述生物樣本的結構成像即透射式光學投影斷層成像，在該透射式光學投影斷層成像中光線直接穿過樣本，利用樣本對光線的吸收特性，獲得樣本的三維解剖結構像。

4.根據權利要求3所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，在透射式光學投影斷層成像中，鹵素燈1發出的白光光束方向與EMCCD相機的主光軸方向平行。

5.根據權利要求2所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述生物樣本的特異性成像即發射式光學投影斷層成像，在發射式光學投影斷層成像中，當激光照射到樣本上，激發樣本上的熒光染料或熒光蛋白發射出波長更長的熒光信號，后續的EMCCD相機進行數據采集時通過窄帶濾波片濾去激發光，僅采集熒光信號，并對其進行三維重建，從而重建出熒光染料或熒光蛋白在樣本上的分布信息，實現分子特異性成像。

6.根據權利要求5所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，在發射式光學投影斷層成像中，所述激光的光束方向與EMCCD主光軸方向垂直，采用激光的光束方向與EMCCD主光軸方向垂直的方式對樣本進行照射。

7.根據權利要求2所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述激光器2采用輸出為固定波長的連續波激光器，通過信號線連接至中央控制模塊，以實現光源控制，通過中央控制模塊控制激光器2的開閉和輸出功率的大小。

8.根據權利要求1所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述樣本承載定位模塊由毛細玻璃管4、匹配液槽5和機械運動裝置6構成；其中，毛細玻璃管4用于固定樣本；匹配液槽5用于盛放特定匹配液，以減少光線在生物體表發生折射和反射效應，實驗過程中樣本被浸泡在光學匹配液中；機械運動裝置6用于實現樣本上下、前后、左右和旋轉四個自由度的機械運動，前三個自由度上下、前后、左右用于精確控制樣本的位置在顯微裝置的焦平面附近，第四個自由度旋轉是為了相機能采集多個角度的樣本投影視圖，以便三維重建。

9.根據權利要求8所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述毛細玻璃管4在固定樣本時有兩種固定方式，當樣本為體型較大的果蠅時采用吸附方式固定樣本，將樣本粘在毛細玻璃管4的一端；當樣本為體型較小的線蟲時采用封裝方式固定樣本，將樣本封閉在毛細玻璃管中。

10.根據權利要求8所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述毛細玻璃管4由硼硅酸鹽材料制成，匹配液槽5由透明的硼硅玻璃制成，用于盛放特定的匹配液，以減少光線在生物體表發生折射和反射效應，匹配液的折射系數與生物組織的折射率相近，匹配液槽的光學系數與匹配液系數相近。

11.根據權利要求8所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，所述機械運動裝置6采用電控驅動，通過數據線連接至控制箱，控制箱通過串口連接至中央控制模塊，以實現統一控制，通過控制軟件控制平移臺的移動距離、移動速度和加速度，并控制旋轉臺的步進角、角位移、角速度和每旋轉一步后的等待時間。

12.根據權利要求11所述的光學投影斷層成像系統，其特征在于，為了將樣本浸泡在光學匹配液中，減少光線的散射，所述機械運動裝置6采用旋轉臺懸掛倒置的方式安裝固定旋轉臺，通過機械連接塊將旋轉臺與三維平移臺裝置結合在一起。