[發明專利]三維成像流式細胞儀裝置

有效

• 申請號: 201410831263.7
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104502255A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 劉英;李燦;李淳;王健;郭幫輝;張建忠;孫強;趙建
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及生物學和醫學的光學儀器領域，具體涉及一種三維成像流式細胞儀裝置。

背景技術

流式細胞術是一種用以對液流中排成單列的細胞或其它生物微粒(如微球，細菌，小型模式生物等)逐個進行快速定量分析和分選的技術。在生物學與醫學領域，當需要對大量的細胞進行掃描時，流式細胞儀完全犧牲空間分辨率，可以獲得高的檢測速度，數十千個細胞每秒。成像流式細胞儀不僅能夠獲得大量細胞的群體分析數據，而且還能夠實時看到細胞圖像，每一步的分析結果都可以通過圖像進行確認。當需要獲得細胞形態及內部結構信息時，相對于傳統的流式細胞儀，成像流式細胞儀有著更大的優勢。

目前，成像流式細胞儀已經在國際上獲得了極大的重視，以美國Merck?Millipore旗下的Amnis公司為代表已經做出了性能不錯的成像流式細胞儀，型號有Image?Stream?Mark?II和Flow?Sight等，能實時捕獲每個流動細胞最多可以達到12幅高分辨率圖像，檢測速率可達5000細胞/秒，并具有更強熒光靈敏度。

成像流式細胞儀對快速流動的細胞進行顯微成像，通常情況下獲得的細胞二維圖像是把細胞內所有的結構投影到一個平面，失去了細胞內部結構的原有位置信息，對形態學的描述缺乏真實性，因此，成像流式細胞儀的三維成像具有重大的研究意義。中國專利CN201310202769.7報道了一種流式熒光顯微成像裝置及方法，它是光片顯微鏡在流式細胞儀中的一種應用。該裝置為滿足光片方向對細胞斷層掃描，其液流速度較慢，影響流式測試的效率。另外，其樣品流需要與顯微物鏡直接接觸，樣品流很容易對顯微物鏡帶來污染，影響其壽命。

發明內容

本發明為解決現有成像流式細胞儀裝置對細胞進行掃描時，存在液流速度較慢，影響流式測試的效率。另外，其樣品流需要與顯微物鏡直接接觸，樣品流很容易對顯微物鏡帶來污染，影響其壽命等問題，提供一種三維成像流式細胞儀。

三維成像流式細胞儀裝置，所述裝置包括樣品進樣單元、第一光源、第二光源和第三光源，通過兩套成像流式系統同步對運動的待測樣品進行兩個方向的成像，獲得最終的三維圖像；所述兩套成像流式系統結構相同，每套成像流式系統包括測速-對焦單元和成像單元；

一個方向的成像流式系統的成像過程為：樣品進樣單元保持待測樣品勻速單個、并排的通過成像檢測區域，第二光源側向照明待測樣品，側向散射光經過第一成像單元中的第一顯微物鏡進入第一測速-對焦單元，獲得待測樣品的運動速度和離焦量，實現對第一TDI?CCD和顯微物鏡的反饋控制；同時，第二光源作為暗場或熒光激發光源，第三光源作為明場光源，待測樣品的散射光和熒光信號經過第一顯微物鏡、第一測速-對焦單元中的第一二向色鏡進入第一成像單元，獲得待測樣品的明場、暗場和熒光圖像；

另一個方向的成像流式系統的成像過程為：第二光源側向照明待測樣品，側向散射光經過第二成像單元中的第二顯微物鏡進入第二測速-對焦單元，獲得待測樣品的運動速度和離焦量，實現對第二TDI?CCD和第二顯微物鏡的反饋控制；同時，第二光源作為暗場或熒光激發光源，第一光源作為明場光源，待測樣品的散射光和熒光信號經過第二顯微物鏡、第二測速-對焦單元中的第二二向色鏡進入第二成像單元，獲得待測樣品的明場、暗場和熒光圖像；對待測樣品在兩個方向上同步獲得的明場、暗場和熒光圖像進行處理，獲得三維圖像。

本發明的有益效果：本發明采用通過兩個相互垂直方向的成像流式系統對運動的細胞進行兩個方向同步的細胞成像，提取細胞內部結構的相對位置分布，進而得到細胞的三維結構圖像。側向散射和熒光激發的激光光源在45°方向照射，測速-對焦單元和成像單元的兩套裝置共用側向散射和熒光激發激光光源。三維的細胞成像保持細胞內部結構的原有位置信息，對形態學的描述真實性更好，可以使得成像流式細胞儀獲得更多、更有意義的生物醫學信息。

附圖說明

圖1為本發明所述的三維成像流式細胞儀裝置的光學原理示意圖；

圖2為采用本發明所述的三維成像流式細胞儀裝置獲得細胞相互垂直兩個方向的平面圖。

具體實施方式

具體實施方式一、結合圖1和圖2說明本實施方式，三維成像流式細胞儀裝置，通過兩套成像流式系統同步對運動的待測樣品進行兩個方向的成像，獲得最終的三維圖像；該裝置包括樣品進樣單元100、光源200、兩套測速-對焦單元和兩套成像單元；所述兩套成像流式系統結構及工作原理完全相同，每套成像流式系統包括測速-對焦單元和成像單元；