[發明專利]用于無標記生物樣品的相襯成像裝置

在審

• 申請號: 202110254853.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113092415A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 周偉;楊西斌;熊大曦;劉家林;徐寶騰
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/01;G02B21/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明公開了一種用于無標記生物樣品的相襯成像裝置，包括依次設置于照明光路上的散熱器、LED模組、準直透鏡和分束器，設置于分束器反射光路上的顯微物鏡，依次設置于分束器透射光路上的反射鏡、成像透鏡和成像器件；第一照明LED光源和第二照明LED光源設置于同一LED模組上，且相對于光軸旋轉對稱和橫向偏移相同距離，分別提供樣品第一傾斜背向照明和第二傾斜背向照明，并分別同步觸發成像器件拍攝第一圖像和第二圖像，由差分相襯成像計算公式計算出差分相襯圖像；通過對相對于光軸橫向偏移的LED進行臨界成像，在簡單的反射式結構中使用傾斜背向照明實現相襯成像，特別適用于無標記厚生物樣品的成像。

技術領域

本發明屬于顯微成像領域，特別是一種用于無標記生物樣品的相襯成像裝置。

背景技術

相襯成像是一種廣泛應用于生物醫學研究和應用的成像方法。這是一種無標記的成像方法，利用不同組織的折射率的內在差異來區分所分析的生物結構，獲取未染色生物樣品的形態圖像。傳統的Zernike相襯(Phase contrast，PC)顯微鏡和微分干涉(Differential interference contrast，DIC)顯微鏡利用光的衍射和干涉原理將樣品的相位差轉換為振幅差，不需對樣品進行任何標記處理即可實現對未染色透明樣品的觀察，為活細胞研究提供了有效的手段。然而其采用透射式幾何光學結構，僅能用于單層細胞或薄生物樣品的觀察。差分相襯(Differential phase contrast，DPC)成像是一種利用非對稱成像過程實現的無標記非干涉相位成像方法，通過多次非對稱照明調控或非對稱孔徑調制使不可見的樣品相位信息轉換為成像器件可直接探測的強度信號，實現了對樣品的觀察。發明專利CN 201510186306.5公開了一種基于LED陣列的多模態顯微成像系統及其方法，為實現多模態的對比度增強成像提供了一種簡單而經濟的解決方案。然而其利用標準明場顯微鏡的透射成像幾何結構，同樣僅能用于單層細胞或薄生物樣品的相襯成像；同時，在LED陣列和樣品之間沒有放置透鏡，因此陣列邊緣的LED發出的光僅有一小部分能夠傳遞到樣品。傾斜背照顯微鏡(oblique back-illumination microscopy，OBM)通過在樣品內多次散射產生一個虛擬光源，模擬透射式傾斜照明，從而在整個成像視場中產生強度梯度。通過獲得的兩個傾斜照明角度相反的圖像，由差分相襯成像計算公式即可計算出在不同方向下的差分相襯圖像，提供與DIC類似的浮雕成像效果。該策略有效地去除離焦面的貢獻，并能在厚標本中獲得高分辨率、具有層切功能的相襯成像。然而該方案需要在成像物鏡外殼外附加兩個徑向相對的離軸光源，光能利用率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于無標記生物樣品的相襯成像裝置，用于未染色生物樣品的形態觀察。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種用于無標記生物樣品的相襯成像裝置，包括依次設置于照明光路上的散熱器、LED模組、準直透鏡和分束器，設置于分束器反射光路上的顯微物鏡，依次設置于分束器透射光路上的反射鏡、成像透鏡和成像器件；

所述LED模組固定在散熱器上；所述LED模組設有兩個光源：第一照明LED光源和第二照明LED光源；所述第一照明LED光源和第二照明LED光源相對于光軸旋轉對稱，且相對于光軸橫向偏移距離相同；

所述準直透鏡用于準直照明光，形成對應兩個照明LED光源的兩束準直光束；

所述分束器用于將照明光折轉90°，并反射至顯微物鏡；

所述顯微物鏡為無限遠共軛顯微物鏡，與反射鏡同軸設置于分束器的兩側；

所述反射鏡用于將分束器透射光路折轉90°；

所述成像器件設置于成像透鏡的焦面上。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：