說明書
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種微液滴透鏡的超分辨率顯微成像裝置及方法，是一種基于放大倍數(shù)可調(diào)節(jié)的微液滴透鏡的超分辨率顯微成像裝置及方法。
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，更具體的涉及一種基于放大倍數(shù)可調(diào)節(jié)的微液滴透鏡的超分辨率顯微成像裝置及方法，用于克服光學(xué)衍射極限，進(jìn)行超分辨率顯微成像。
背景技術(shù)：
光學(xué)顯微鏡被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)，其體型龐大、造價(jià)高昂以及調(diào)焦復(fù)雜等缺陷限制了在許多領(lǐng)域及地區(qū)的應(yīng)用，昂貴的透鏡組尤其限制了顯微鏡的普及，而且由于衍射極限的存在，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率實(shí)際上只能達(dá)到300nm左右。存在衍射極限的原因在于遠(yuǎn)場(chǎng)中隱失波的損失。隱失波中帶有表示物體精細(xì)結(jié)構(gòu)信息的高空間頻率諧波，諧波強(qiáng)度隨距離的增加呈指數(shù)衰減，因此只在近場(chǎng)中存在。而直徑為幾微米至十幾微米的透明介質(zhì)微球至于樣品表面，可以克服衍射極限，在白光下就可以實(shí)現(xiàn)超分辨率成像。而借助于微量注射器可以對(duì)微透鏡大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制放大倍數(shù)，將這種微球透鏡與基于智能手機(jī)的便攜式光學(xué)顯微鏡結(jié)合使用，不僅可以做出手持型、微型化的顯微鏡，而且可以實(shí)現(xiàn)超分辨率成像。達(dá)到一般光學(xué)顯微鏡達(dá)不到的分辨率極限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
目前在用的掃描電子顯微鏡(sem)、透射電子顯微鏡(tem)和掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡(snom)的分辨率可以達(dá)到幾納米，但這幾種顯微鏡對(duì)使用環(huán)境及樣本要求苛刻，sem和tem要求成像樣品在真空內(nèi)，因此不適用于觀察活體生物樣本，snom通過與樣品表面十分接近(約幾納米)的光纖探針對(duì)樣品逐點(diǎn)掃描而獲得圖像，即將激光耦合進(jìn)探針，以近場(chǎng)的方式照射樣品。snom成像時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)需要實(shí)時(shí)觀測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景不適用。熒光顯微鏡常用于生物成像，熒光顯微成像技術(shù)是通過探測(cè)被一定頻率的光激發(fā)時(shí)樣品發(fā)出的熒光而實(shí)現(xiàn)的。該方法面臨的主要問題是光漂白，即在光的照射下熒光物質(zhì)的熒光強(qiáng)度隨時(shí)間推移而逐漸減弱，因此光照射時(shí)間只能限制在幾十秒內(nèi)；而且熒光顯微成像要求用熒光分子標(biāo)記目的蛋白，對(duì)蛋白本身是一種傷害，并且一次只能對(duì)一種蛋白成像。共聚焦顯微鏡和固體浸沒透鏡也可以提高成像質(zhì)量與分辨率，但兩者都是傳統(tǒng)顯微鏡，未能突破衍射極限，分辨率有時(shí)不能達(dá)到要求。
針對(duì)上列需求和現(xiàn)實(shí)存在的問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，放大倍率可調(diào)以及操作便捷的超分辨率顯微鏡系統(tǒng)，包括一種基于可調(diào)微液滴透鏡的便攜式超分辨率顯微裝置。達(dá)到的分辨率已經(jīng)可用于為生物醫(yī)學(xué)中常見病毒、及部分致病菌溶液的檢測(cè)和診斷，以及結(jié)合后續(xù)圖像處理算法及機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以用于后續(xù)遠(yuǎn)程醫(yī)療、共同會(huì)診等需求。
本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡存在衍射極限、電子顯微鏡對(duì)使用條件的要求苛刻等缺陷，提出基于光學(xué)顯微鏡與可調(diào)放大倍率的微液滴組合的顯微裝置及進(jìn)一步的圖像增強(qiáng)顯示處理算法，并可借助于智能手機(jī)等顯示平臺(tái)診斷實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)與遠(yuǎn)傳等功能。本發(fā)明可以方便、快捷地針對(duì)生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)樣本進(jìn)行直觀的增強(qiáng)顯示。本裝置及其增強(qiáng)顯示處理算法前景廣闊，具有普遍的實(shí)用價(jià)值?？捎糜谶h(yuǎn)程醫(yī)療診斷或者數(shù)據(jù)共享至醫(yī)療數(shù)據(jù)庫，以便于專家會(huì)診以及進(jìn)一步的決策制定及診斷方案的計(jì)劃。
附圖說明
附圖1是本發(fā)明的顯微成像裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖中：1手機(jī)攝像頭；1a圖像傳感器；1b傳感器透鏡組；2顯微鏡套筒；3智能手機(jī)；4透鏡；5待測(cè)樣本；6樣本載玻片；7大小可調(diào)節(jié)的微液滴透鏡；8精密調(diào)焦平移臺(tái)；9液相微量注射器；m光學(xué)顯微鏡及觀測(cè)組件；n放大倍數(shù)及焦距可調(diào)節(jié)組件；o待測(cè)樣本：p光源；
具體實(shí)施方式
圖1示出了本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖，智能手機(jī)3可以是具有android，ios或windowsphone操作系統(tǒng)的具有內(nèi)置攝像頭模塊的移動(dòng)設(shè)備。其中所屬顯微鏡套筒構(gòu)造成以所述照明光源p的照明路徑內(nèi)對(duì)齊的方式容納所述智能手機(jī)攝像頭1、透鏡4、微液滴7與待測(cè)樣本5處于同一光路。
在進(jìn)行顯微成像時(shí)，將制備好的待檢測(cè)樣本5置于載玻片6上，在液相微量注射器9中注入制備好的柴油乳濁液，滴取少量微液滴7于待觀測(cè)樣本5之上。將載玻片放于所述精密調(diào)焦平移臺(tái)8中夾持?？蓪?duì)所述平移臺(tái)進(jìn)行上下調(diào)節(jié)進(jìn)而調(diào)節(jié)焦距直至在顯微鏡觀測(cè)平臺(tái)中出現(xiàn)清晰可見的像。
一種用于圖像的增強(qiáng)顯示，存儲(chǔ)和傳輸?shù)姆椒?，該圖像從具有內(nèi)置攝像頭的光學(xué)顯微成像裝置獲得，該系統(tǒng)包括：
光學(xué)顯微鏡及觀測(cè)組件m、放大倍數(shù)及焦距可調(diào)節(jié)組件n、待檢測(cè)樣本模塊o和光源p。
其中，在觀測(cè)平臺(tái)上執(zhí)行的編程方法可用于對(duì)圖像進(jìn)行顯示以及進(jìn)一步處理。
本設(shè)備的進(jìn)一步的用于遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷或者數(shù)據(jù)共享至醫(yī)療數(shù)據(jù)庫，以便于專家會(huì)診以及進(jìn)一步的決策制定及診斷方案的計(jì)劃。