[發(fā)明專利]多功能光聲、熒光顯微及熒光光譜成像分析裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201511008411.6
• 申請(qǐng)日: 2015-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN105424606A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張向陽;王向朝;步揚(yáng);劉練珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17;G01N21/64
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;劉海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多功能光聲、熒光顯微及熒光光譜成像分析裝置及方法，屬于顯微成像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

顯微成像技術(shù)常應(yīng)用于觀測(cè)肉眼所無法觀察的樣品，應(yīng)用領(lǐng)域包括生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)、物理、冶金、測(cè)量等領(lǐng)域，在很多領(lǐng)域的發(fā)展中擁有著獨(dú)一無二的地位。在顯微鏡技術(shù)不斷發(fā)展完善過程中，從最初的場(chǎng)式顯微鏡，到之后的共焦顯微鏡，其在放大倍數(shù)、抗噪音等方面都有了重大突破。但是，無論是傳統(tǒng)的場(chǎng)式顯微鏡，還是共焦顯微鏡，均是利用樣品散射光的光強(qiáng)對(duì)樣品進(jìn)行成像，傳統(tǒng)顯微成像只能得到樣品的結(jié)構(gòu)圖像。即使熒光成像也只是得到樣品熒光光強(qiáng)的顯微圖像，不能得到樣品的光譜特征信息；不能得到樣品對(duì)光的吸收特性信息。光聲成像技術(shù)是利用光在生物組織、吸收介質(zhì)中的沉積產(chǎn)生超聲波信號(hào)的光聲效應(yīng)所發(fā)展起來的一種成像技術(shù)，該成像技術(shù)能夠達(dá)到光學(xué)分辨，分辨率遠(yuǎn)高于超聲波成像技術(shù)。由于光聲效應(yīng)與樣品的吸收特性密切相關(guān)，可以得到樣品對(duì)光的吸收的特征信息，在功能成像技術(shù)中有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種多功能光聲、熒光顯微及熒光光譜成像分析裝置及方法，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的光聲顯微成像、熒光顯微成像和熒光顯微光譜成像。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述多功能光聲、熒光顯微及熒光光譜成像分析裝置，其特征是：包括能夠在x、y和z三個(gè)方向移動(dòng)的三維電動(dòng)精密平移載物臺(tái)、激光掃描裝置、脈沖激光光源、光譜儀、超聲信號(hào)采集系統(tǒng)和光譜信號(hào)采集系統(tǒng)；在所述三維電動(dòng)精密平移載物臺(tái)上設(shè)置用于放置樣品的水盒，在水盒底部設(shè)有超聲信號(hào)窗口，在超聲信號(hào)窗口底部和側(cè)部分別設(shè)置第一超聲換能器和第二超聲換能器，第一超聲換能器和第二超聲換能器分別通過信號(hào)切換開關(guān)連接信號(hào)放大器，信號(hào)放大器連接超聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

在所述三維電動(dòng)精密平移載物臺(tái)的上方設(shè)置能夠使激光在x、y方向掃描的激光掃描裝置，激光掃描裝置與三維電動(dòng)精密平移載物臺(tái)之間設(shè)置物鏡；在所述激光掃描裝置的一側(cè)依次設(shè)置熱鏡、分束鏡和脈沖激光光源；所述光譜信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接光譜儀的CCD相機(jī)。

進(jìn)一步的，所述超聲信號(hào)窗口的大小大于樣品的大小。

進(jìn)一步的，在所述超聲信號(hào)窗口覆蓋能夠透過超聲波的薄膜。

進(jìn)一步的，所述超聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和光譜信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別連接光電探測(cè)器的電信號(hào)輸出端。

進(jìn)一步的，所述三維電動(dòng)精密平移臺(tái)、激光掃描裝置、脈沖激光光源、超聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和光譜信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均與計(jì)算機(jī)連接。

所述多功能光聲、熒光顯微及熒光光譜成像分析方法，其特征是，具體采用以下步驟：

（1）選取合適的掃描方式：選擇激光掃描裝置逐點(diǎn)光掃描或者選擇三維電動(dòng)精密平移臺(tái)移動(dòng)進(jìn)行逐點(diǎn)樣品掃描；

（2）選擇合適的超聲波信號(hào)采集的方向：調(diào)節(jié)超聲換能器的位置至合適的方向；

（3）選定超聲信號(hào)采集的方向后，將信號(hào)切換開關(guān)切換到相應(yīng)的超聲換能器一側(cè)；調(diào)節(jié)樣品位置使激光聚焦在樣品的待測(cè)區(qū)域中，調(diào)節(jié)相應(yīng)超聲換能器的位置使激光焦點(diǎn)在超聲換能器探測(cè)的聲場(chǎng)中央；

（4）激光掃描裝置運(yùn)動(dòng)或三維電動(dòng)精密平移臺(tái)移動(dòng)到預(yù)定位置，計(jì)算機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)脈沖激光光源發(fā)出激光脈沖，光電探測(cè)器將接收到的激光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)觸發(fā)超聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和光譜信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；由超聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集記錄樣品每個(gè)掃描點(diǎn)發(fā)出的超聲信號(hào)；與此同時(shí)，光譜儀中的CCD相機(jī)同步采集樣品每個(gè)掃描點(diǎn)背向熒光的光譜信號(hào)，光譜信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集記錄光譜儀在樣品每個(gè)掃描點(diǎn)的熒光光譜信息；

（5）激光掃描裝置運(yùn)動(dòng)使激光在樣品上進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，或三維電動(dòng)精密平移臺(tái)移動(dòng)進(jìn)行樣品逐點(diǎn)掃描，在各個(gè)掃描點(diǎn)重復(fù)步驟的數(shù)據(jù)采集過程，完成待測(cè)區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集工作；

（4）超聲信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和光譜信號(hào)超聲采集系統(tǒng)將所有采集的數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)處理所有數(shù)據(jù)給出樣品的光聲顯微、熒光顯微及熒光光譜的分析圖像。