[發明專利]一種隨機光學重建顯微成像系統

在審

• 申請號: 202010866712.7
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112014318A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 楊志剛;張建國;顧振宇;屈軍樂
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/64
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

本發明公開了一種隨機光學重建顯微成像系統，該成像系統包括：光源模塊，用于產生能夠激發染料發生自發閃爍的激發光；激光調制模塊，激光調制模塊包括濾波器，濾波器用于對光源模塊發出的激發光進行調制后輸出；顯微成像模塊，顯微成像模塊包括成像裝置，成像裝置用于染料標記的待測樣品被調制后的激發光激發時的成像；控制模塊，控制模塊用于控制濾波器的工作狀態和成像裝置的曝光狀態同步。通過實施本發明，采用控制模塊控制濾波器的工作狀態和成像裝置的曝光狀態同步，使得激發光對樣品的激活和樣品的成像達到同步，避免激發光長時間照射樣品降低活細胞樣品的活性和熒光染料的閃爍時長，從而延長活細胞動態過程的時長。

技術領域

本發明涉及光學顯微成像技術領域，具體涉及一種隨機光學重建顯微成像系統。

背景技術

細胞及其細胞器在生命體中具有重要的生理機能，成為科學家們研究的重點。然而細胞器，諸如線粒體、內質網、高爾基體等的尺寸較小，通常在納米尺度范圍。傳統的光學顯微鏡受到光學衍射極限的限制，分辨率只能達到200nm左右，而電子顯微鏡雖然分辨率高，卻不能用于活細胞成像。科學家們針對光學顯微鏡的分辨率極限，開發出了幾類可以突破光學衍射極限的方法，主要包括受激發射損耗顯微鏡(Stimulated Emission DepletionMicroscopy，STED)、結構光照明顯微鏡(Structure Illumination Microscopy，SIM)、光活化定位顯微術(PhotoactivatedLocalization Microscopy，PALM)和隨機光學重構顯微術(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy，STORM)。

其中，STORM超分辨成像方法作為一種新的超分辨成像技術，由于其具有高的空間分辨率，探針易制備，適用于活細胞等優點，受到研究人員的青睞。STORM超分辨顯微成像的原理是：用染料對細胞器進行特異性標記后，在特定波長的激光照射下，特異性標記的染料分子發生自發的光致閃爍，每次采集幾十或數百個熒光閃爍點，疊加數百甚至上千幀圖像后即可重構出一幅超分辨圖像。在觀察活細胞長時程的動態過程時，需要對細胞進行長時間的照射，會降低細胞的活性，且熒光染料的閃爍時間是有限的，因此如何延長染料的閃爍時長成為關鍵。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種隨機光學重建顯微成像系統，以解決在采用隨機光學重構顯微鏡進行活細胞成像時如何延長染料的閃爍時長的問題。

本發明提出的技術方案如下：

本發明實施例提供一種隨機光學重建顯微成像系統，該成像系統包括：光源模塊，用于產生能夠激發染料發生自發閃爍的激發光；激光調制模塊，所述激光調制模塊包括濾波器，所述濾波器用于對所述光源模塊發出的激發光進行調制后輸出；顯微成像模塊，所述顯微成像模塊包括成像裝置，所述成像裝置用于染料標記的待測樣品被調制后的激發光激發時的成像；控制模塊，所述控制模塊用于控制所述濾波器的工作狀態和所述成像裝置的曝光狀態同步。

進一步地，控制模塊包括：濾波器控制器和微處理器，所述微處理器分別調用所述濾波器控制器中的濾波器控制參數和所述成像裝置中的成像幀率，根據所述濾波器控制參數和所述成像幀率分別生成第一控制指令和第二控制指令；所述濾波器控制器接收所述第一控制指令，根據所述第一控制指令控制所述濾波器工作；所述微處理器根據所述第二控制指令控制所述成像裝置工作。

進一步地，所述濾波器為聲光可調諧濾波器，所述成像裝置為EMCCD相機。

進一步地，所述第一控制指令包括控制所述濾波器處于開啟狀態的第一持續時間和處于關閉狀態的第二持續時間，所述第二控制指令包括所述成像裝置的曝光時間和等待時間，所述第一持續時間和所述曝光時間相等，所述第二持續時間和所述等待時間相等。

進一步地，所述第一控制指令和第二控制指令采用LabVIEW語言編寫。