專利名稱：一種多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，特別是一種用于生物醫(yī)學(xué)組織成像，且能獲得共聚焦圖像、熒光圖像和光學(xué)相干層析圖像的多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡。
背景技術(shù)：
[0002]共聚焦顯微技術(shù)(Confocal Microscopy)的概念首先由美國的Minsky 在 20 世紀(jì) 50 年代末提出來(Marvin Minsky. “Memo iron inventing confocal scanning microscope”，Scanning, 1988,128-138),隨后 P. Davidovits, A. F. Slomba 和 C. J. R. Sheppard等多位學(xué)者對共焦成像進行了更細(xì)致的研究。激光共聚焦顯微系統(tǒng)，特別是結(jié)合熒光探針探測技術(shù)的共聚焦熒光顯微系統(tǒng)，由于探測針孔和較短波長激光的采用使得系統(tǒng)具有較高的橫向分辨率(約IOOnm)和縱向分辨率(約50nm)，廣泛用于生物醫(yī)學(xué)組織的檢測，可以得到其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像，還可以對活體細(xì)胞進行觀察，獲取活細(xì)胞內(nèi)的信息，并對獲得的信息進行定量分析。但是，一方面，探測針孔排除雜散光的同時也限制了信號光的探測，另一方面，短波長激光的穿透特性不如長波長，致使共聚焦顯微鏡的縱向測量范圍偏低，僅200-500um。[0003]David Huang等于1991年提出光學(xué)相干層析技術(shù)(Optical Coherence Tomography,簡稱OCT)，并采用該技術(shù)成功地對人眼視網(wǎng)膜的顯微結(jié)構(gòu)和冠狀動脈成像 (D. Huang, E.A. Swanson, et al. “Optical coherence tomography”，Science,1991,254 1178-1181)。其后David Huang等在OCT技術(shù)的發(fā)展上做了較多研究(Huang D et al. Laser Surg Med 1991,11 :5)。光學(xué)相干層析技術(shù)由于采用了干涉探測技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的信噪比水平，其探測深度可達(dá)2-3mm，比共聚焦顯微鏡大一個數(shù)量級。但是，低相干光源的有限帶寬限制了其縱向分辨率，同時長波長激光的采用也降低了系統(tǒng)的橫向分辨率。[0004]綜上所述可知，現(xiàn)有的激光共聚焦顯微技術(shù)的可探測深度較小，而光學(xué)相干層析成像技術(shù)又存在分辨率不高的缺點，二者都亟待改進。[0005]對比國際國內(nèi)在共聚焦顯微成像和光學(xué)相干層析成像領(lǐng)域的技術(shù)成果，本發(fā)明在此基礎(chǔ)上，提出一種新的激光共聚焦顯微系統(tǒng)和基于光學(xué)相干層析成像的多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡裝置，引入多個光源組件照明待測樣品，實現(xiàn)對待測樣品的激光共聚焦成像，熒光成像和光學(xué)相干層析成像。發(fā)明內(nèi)容[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題[0007]I)克服單一激光共聚焦顯微鏡層析深度較淺的缺點；2)克服單一光學(xué)相干層析系統(tǒng)橫向和軸向分辨率較低的缺點。[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案[0009]一種多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，由光源組件、二維掃描組件、變倍物鏡組件、共焦信號探測組件、干涉臂組件和干涉信號探測組件構(gòu)成。利用光源組件之可見光作為照明光源，通過二維掃描組件和變倍物鏡組件后照明待觀測樣品表面，從樣品表面反射回來的信號光被共焦信號探測組件接收，獲取樣品的面掃描圖像，通過對樣品的軸向移動可獲得樣品的各深度的層切圖像，各深度的層切圖像經(jīng)重建后得到樣品的三維圖像；從光源組件之熒光光源發(fā)出的光信號照明待觀測樣品，可以得到樣品各深度的層切圖像和三維熒光圖像；從光源組件之寬帶近紅外光源發(fā)出的信號光照明待觀測樣品，由干涉信號探測組件接收后可以得到樣品的光學(xué)相干層析圖像，實現(xiàn)了一種功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，獲取透明或非透明樣品微觀尺度上的三維組織結(jié)構(gòu)圖像。[0010]本發(fā)明的原理本發(fā)明的主要原理包括共聚焦光學(xué)成像理論、熒光成像技術(shù)和光學(xué)相干層析成像技術(shù)。[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點本發(fā)明通過聯(lián)合激光共聚焦成像技術(shù)和光學(xué)相干層析技術(shù)，采用同一裝置實現(xiàn)對待測樣品的激光共聚焦成像、熒光共聚焦成像和光學(xué)相干層析成像，可克服單一激光共聚焦顯微鏡層析深度較淺和單一光學(xué)相干層析系統(tǒng)橫向和軸向分辨率較低的缺點。


[0012]圖I為多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]表I為本發(fā)明所述系統(tǒng)的元器件明細(xì)表。[0014]表I[0015]
權(quán)利要求1.一種多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，其特征在于由光源組件、二維掃描組件、變倍物鏡組件、共焦信號探測組件、干涉臂組件和干涉信號探測組件構(gòu)成，利用光源組件之可見光作為照明光源，通過二維掃描組件和變倍物鏡組件后照明待觀測樣品表面，從樣品表面反射回來的信號光由共焦信號探測組件接收，獲取樣品的面掃描圖像，通過對樣品的軸向移動可獲得樣品各深度的層切圖像，各深度的層切圖像經(jīng)重建后得到樣品的三維共聚焦圖像，從光源組件之熒光光源發(fā)出的光信號照明待觀測樣品，得到樣品各深度的層切圖像和三維熒光圖像，從光源組件之寬帶低相干近紅外光源發(fā)出的信號光照明待測樣品，由干涉信號探測組件接收后可以得到樣品的光學(xué)相干層析圖像，該發(fā)明通過引入可見光光源照明樣品得到樣品的共聚焦圖像，通過引入熒光光源照明樣品得到樣品的熒光圖像，通過引入寬帶低相干激光光源照明樣品得到樣品的光學(xué)相干層析圖像，實現(xiàn)了一種功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，獲取透明或非透明樣品微觀尺度上的三維組織結(jié)構(gòu)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，其特征在于所述光源組件包含可見光光源、熒光光源和寬帶低相干近紅外光源，可見光光源作為信標(biāo)光源照明樣品并獲取樣品的共聚焦圖像，熒光激光光源照明樣品，獲取樣品熒光圖像，近紅外寬帶激光光源照明樣品表面，利用干涉信號探測組件獲取樣品光學(xué)相干層析圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，其特征在于所述干涉臂組件包含耦合透鏡、反射鏡、色散匹配液體和參考光反射鏡，所述色散匹配液為一種化學(xué)藥品，主要用來對干涉臂的光束進行色散，以期匹配從樣品返回信號光的色散特征，所述干涉臂組件通過調(diào)整參考光反射鏡的位置來改變從干涉臂反射回信號光的光程差。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，其特征在于所述二維掃描組件包含橫向振鏡和縱向振鏡，橫向振鏡與縱向振鏡的掃描平面互相正交，橫向振鏡高速掃描，其典型掃描頻率在8kHz，縱向振鏡低速掃描，其典型掃描頻率為20Hz，通過兩面振鏡的同步掃描，完成對待測樣品的面掃描。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，其特征在于所述變倍物鏡組件，包含透鏡一實現(xiàn)信標(biāo)光掃描，包含透鏡二實現(xiàn)信標(biāo)光耦合，包含變倍物鏡實現(xiàn)對待測樣品的聚光觀測。
專利摘要本實用新型涉及一種包含激光掃描共聚焦成像、熒光成像和光學(xué)相干層析成像的多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，它由光源組件、二維掃描組件、變倍物鏡組件、共焦信號探測組件、干涉臂組件和干涉信號探測組件構(gòu)成。該發(fā)明通過引入可見光光源照明樣品得到樣品的共聚焦圖像，通過引入熒光光源照明樣品得到樣品的熒光圖像，通過引入寬帶低相干近紅外激光光源照明樣品得到樣品的光學(xué)相干層析圖像，實現(xiàn)了一種多功能生物醫(yī)學(xué)顯微鏡，以獲取透明或非透明樣品微觀尺度上的三維組織結(jié)構(gòu)圖像。
文檔編號G01N21/00GK202814861SQ20122037262
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者李超宏, 楊叢淵, 張銳進 申請人:蘇州微清醫(yī)療器械有限公司