[發(fā)明專利]一種生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910253047.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN109975259A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳丹妮;李恒;于斌;黃艾旺;唐德翔;屈軍樂(lè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/64
• 分類號(hào): G01N21/64
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 張全文

本發(fā)明適用于三維成像技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)，包括光源，轉(zhuǎn)換單元將光束轉(zhuǎn)換為無(wú)衍射光束；第一透鏡將無(wú)衍射光束進(jìn)行會(huì)聚；物鏡將無(wú)衍射光束投射至待測(cè)物，并收集熒光；雙色鏡透射無(wú)衍射光束并反射熒光；熒光成像單元對(duì)熒光成像；單螺旋單元將熒光轉(zhuǎn)換為單螺旋光；單螺旋光在探測(cè)器中形成多個(gè)同圓心不同位置的像點(diǎn)，用于對(duì)細(xì)胞內(nèi)的軸向位置進(jìn)行定位。通過(guò)采用無(wú)衍射光束，其具有軸向長(zhǎng)度較大的特征，可以貫穿整個(gè)細(xì)胞厚度，可以快速實(shí)現(xiàn)細(xì)胞厚度范圍內(nèi)的熒光激發(fā)，結(jié)合單螺旋單元，使得在探測(cè)器的接收面上形成多個(gè)位于同心圓的不同位置的像點(diǎn)，根據(jù)像點(diǎn)的相對(duì)位置快速確定深度信息，結(jié)合橫向定位即可實(shí)現(xiàn)快速、精確三維成像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于細(xì)胞成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

實(shí)現(xiàn)在活體細(xì)胞的高精度快速三維成像是目前一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的研究課題，對(duì)于細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)的研究具有重要的意義。目前，尚難以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的高精度快速三維成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)，旨在解決細(xì)胞三維成像速度慢、精度低的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，

一種生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)，包括：

光源；

轉(zhuǎn)換單元，用于將所述光源發(fā)出的光束轉(zhuǎn)換為無(wú)衍射光束；

第一透鏡，用于將所述無(wú)衍射光束進(jìn)行會(huì)聚；

物鏡，設(shè)置于所述第一透鏡的輸出光路上，用于將所述無(wú)衍射光束投射至待測(cè)物，在所述待測(cè)物的照明空間內(nèi)形成針狀光束，并收集所述待測(cè)物在所述針狀光束的激發(fā)下產(chǎn)生的熒光；

雙色鏡，設(shè)置于所述第一透鏡和所述物鏡之間，用于透射無(wú)衍射光束并反射熒光；

熒光成像單元，設(shè)置于所述雙色鏡的反射光路上，用于對(duì)所述熒光成像；

單螺旋單元，設(shè)置于所述熒光成像單元的輸出光路上，用于將所述熒光轉(zhuǎn)換為單螺旋光；

探測(cè)器，設(shè)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(cè)器中形成多個(gè)像點(diǎn)，所述多個(gè)像點(diǎn)位于一同心圓的不同位置，所述像點(diǎn)的位置用于對(duì)所述細(xì)胞內(nèi)的軸向位置進(jìn)行定位。

進(jìn)一步地，所述單螺旋單元包括第二透鏡、第三透鏡和設(shè)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(diǎn)處，所述相位板位于所述第二透鏡的像方焦點(diǎn)處和第三透鏡的物方焦點(diǎn)處，所述探測(cè)器的像面處于所述第三透鏡的像方焦點(diǎn)處。

進(jìn)一步地，所述針狀光束的軸向長(zhǎng)度大于待測(cè)物內(nèi)的待測(cè)細(xì)胞的軸向長(zhǎng)度。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)換單元為角錐棱鏡，包括同軸設(shè)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(diǎn)指向光束的傳輸方向。

進(jìn)一步地，在所述光源和轉(zhuǎn)換單元之間還設(shè)有準(zhǔn)直擴(kuò)束單元以及模式轉(zhuǎn)換裝置，所述模式轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置于所述光源和準(zhǔn)直擴(kuò)束單元之間，用于將所述光源發(fā)出的線偏振光轉(zhuǎn)換為徑向偏振光。

進(jìn)一步地，所述光源采用激光光源；所述生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)還包括載物平臺(tái)，用于承載所述待測(cè)物；

所述生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)還包括平移臺(tái)，與所述載物平臺(tái)連接以驅(qū)動(dòng)所述載物平臺(tái)在二位方向上平移。

進(jìn)一步地，所述生物細(xì)胞三維成像系統(tǒng)還包括用于濾除非熒光的熒光濾光片，所述熒光濾光片設(shè)置于所述雙色鏡和熒光成像單元之間。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種生物細(xì)胞三維成像方法，包括：

將光源發(fā)出的光束轉(zhuǎn)換為無(wú)衍射光束；