[發明專利]一種超分辨成像裝置及方法

有效

• 申請號: 201610126902.9
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105699276B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 謝創亮;白玉磊;章云;周延周
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10;G01N21/84
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

本發明公開了一種超分辨顯微成像的裝置及方法，該裝置包括藍光LED光源、凸透鏡L₁、低通濾光片O1、分光棱鏡、編碼器、高通濾光片O2、凸透鏡L₂、CCD相機和計算機,藍光LED光源發出的藍光依次經凸透鏡L₁、低通濾光片O1、分光棱鏡、編碼器，照射到被測樣品上，被測樣品產生的發射光依次經編碼器、分光棱鏡、高通濾光片O2、凸透鏡L₂，再由CCD相機送入計算機。所述的編碼器采用隨機納米粒子編碼器。該顯微裝置及其方法，特點是采用傳統光學顯微鏡的原理，解碼完全通過計算機實現，結構簡單；光源采用LED光源激發樣品，無需激光照射，活體細胞受損程度小。

技術領域

本發明涉及一種顯微成像裝置及方法，特別涉及一種突破光學顯微鏡的衍射極限，達到納米級別的分辨率，對活體細胞進行顯微成像的裝置及方法。

背景技術

現代生物學的發展對微觀結構研究提出了越來越高的分辨率要求，希望從分子水平揭示生命過程的物理本質。然而，受光學衍射極限的限制，普通光學顯微鏡的橫向分辨率一般只能達到200nm，縱向分辨率達到500nm，其無法研究亞細胞結構及其內部物質的相互作用。盡管電子顯微鏡和原子力顯微鏡可以達到納米級別的分辨率，但其只針對非活性離體細胞樣品觀測的缺點限制了其在生物領域的廣泛應用。因此，如何突破傳統光學顯微鏡的分辨率極限，對活體細胞進行納米級別顯微成像，成為光學顯微成像技術迫切需要解決的一個問題。

近年來，隨著計算機和光學器件的不斷發展，相繼出現了能夠突破傳統光學顯微鏡衍射極限的超分辨顯微成像技術，解決了電子顯微鏡和原子力顯微鏡不能對活性離體細胞樣品進行觀測的缺點，實現1-100nm分辨率的顯微成像。其核心思想是通過建立時間帶寬信息從而換取高空間分辨圖像，具體表現為由時間序列的低空間分辨圖像得到一幅高空間分辨圖像。常用的超分辨技術主要有以下方法：1) 4 Pi 顯微技術：該技術能實現納米分辨率，活體測量，但是需要使用干涉方法，以及雙物鏡的復雜結構；2) 受激發射損耗顯微技術：該技術可以突破光學衍射的遠場光學顯微，得到超分辨圖像，但是此技術需要采用超連續激光器且長時間的激光照射會破壞活體細胞；3) 光激活定位顯微技術：該技術可以觀察到納米級別的分子活動，但需要用特定波長的光，重復的激發以及漂白熒光分子，結構復雜，測量效率極低。

發明內容

本發明的目的是提供一種超分辨成像裝置，本發明裝置特點是結構簡單，光源采用LED光源，對被觀察的活體細胞損傷小。

本發明的另一目的是利用超分辨成像裝置進行成像的方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

超分辨顯微成像的裝置，包括藍光LED光源、凸透鏡L₁、低通濾光片O1、分光棱鏡、編碼器、高通濾光片O2、凸透鏡L₂、CCD相機和計算機, 藍光LED光源發出的藍光依次經凸透鏡L₁、低通濾光片O1、分光棱鏡、編碼器，照射到被測樣品上，被測樣品產生的發射光依次經編碼器、分光棱鏡、高通濾光片O2、凸透鏡L₂，再由CCD相機送入計算機。

進一步地，所述的編碼器采用隨機納米粒子編碼器。

利用超分辨顯微成像的裝置進行顯微成像的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)、藍光LED光源發射藍光經過凸透鏡L₁準直，低通濾光片O1、分光棱鏡激發被測樣品產生發射光s(x, y)；