[發明專利]一種生物細胞三維成像系統及方法

在審

• 申請號: 201910253047.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109975259A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 陳丹妮;李恒;于斌;黃艾旺;唐德翔;屈軍樂
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 張全文

1.一種生物細胞三維成像系統，其特征在于，包括：

光源；

轉換單元，用于將所述光源發出的光束轉換為無衍射光束；

第一透鏡，用于將所述無衍射光束進行會聚；

物鏡，設置于所述第一透鏡的輸出光路上，用于將所述無衍射光束投射至待測物，在所述待測物的照明空間內形成針狀光束，并收集所述待測物在所述針狀光束的激發下產生的熒光；

雙色鏡，設置于所述第一透鏡和所述物鏡之間，用于透射無衍射光束并反射熒光；

熒光成像單元，設置于所述雙色鏡的反射光路上，用于對所述熒光成像；

單螺旋單元，設置于所述熒光成像單元的輸出光路上，用于將所述熒光轉換為單螺旋光；

探測器，設置于所述單螺旋單元的輸出光路上，所述單螺旋光在所述探測器中形成多個像點，所述多個像點位于一同心圓的不同位置，所述像點的位置用于對所述細胞內的軸向位置進行定位。

2.如權利要求1所述的生物細胞三維成像系統，其特征在于，所述單螺旋單元包括第二透鏡、第三透鏡和設置于所述第二透鏡和第三透鏡之間的相位板，所述熒光成像單元的像面處于所述第二透鏡的物方焦點處，所述相位板位于所述第二透鏡的像方焦點處和第三透鏡的物方焦點處，所述探測器的像面處于所述第三透鏡的像方焦點處。

3.如權利要求1所述的生物細胞三維成像系統，其特征在于，所述針狀光束的軸向長度大于待測物內的待測細胞的軸向長度。

4.如權利要求1所述的生物細胞三維成像系統，其特征在于，所述轉換單元為角錐棱鏡，包括同軸設置的柱狀部和錐狀部，所述柱狀部靠近所述光源，所述錐狀部的錐形頂點指向光束的傳輸方向。

5.如權利要求4所述的生物細胞三維成像系統，其特征在于，在所述光源和轉換單元之間還設有準直擴束單元以及模式轉換裝置，所述模式轉換裝置設置于所述光源和準直擴束單元之間，用于將所述光源發出的線偏振光轉換為徑向偏振光。

6.如權利要求1所述的生物細胞三維成像系統，其特征在于，所述光源采用激光光源；所述生物細胞三維成像系統還包括載物平臺，用于承載所述待測物；所述生物細胞三維成像系統還包括平移臺，與所述載物平臺連接以驅動所述載物平臺在二位方向上平移。

7.如權利要求6所述的生物細胞三維成像系統，其特征在于，所述生物細胞三維成像系統還包括用于濾除非熒光的熒光濾光片，所述熒光濾光片設置于所述雙色鏡和熒光成像單元之間。

8.一種生物細胞三維成像方法，其特征在于，包括：

將光源發出的光束轉換為無衍射光束；

將所述無衍射光束聚焦于待測物，在所述待測物的細胞內形成針狀光束，使所述待測物產生熒光；

將所述熒光轉換為單螺旋光，并基于所述單螺旋光進行成像；

通過設置于所述單螺旋光的成像面處的探測器收集所述單螺旋光，所述單螺旋光在所述探測器中形成多個像點，所述多個像點位于一同心圓的不同位置；

根據多個像點的位置進行軸向定位。

9.如權利要求8所述的生物細胞三維成像方法，其特征在于，

所述根據多個像點的位置進行軸向定位的步驟包括：

計算所述像點相對于所述圓周上的參考像點的旋轉角度，所述參考像點對應細胞內一已知的軸向參考位置；

根據所述旋轉角度以及預先標定的算法進行軸向定位。

10.如權利要求8所述的生物細胞三維成像方法，其特征在于，所述生物細胞三維成像方法還包括：

使所述光源對待測物進行橫向掃描，進行橫向定位；

根據所述橫向定位的信息及所述軸向定位的信息對細胞進行三維成像。