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一種散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)顯微成像的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)顯微成像的方法及裝置，該方法包括光聲熒光激發(fā)光源經(jīng)過斬波器及掃描振鏡后，由顯微物鏡匯聚于樣品上，激發(fā)散射光聲信號(hào)及熒光共焦信號(hào)，分別被散射光聲探測(cè)器及光電倍增管檢測(cè)，經(jīng)過振鏡光束掃描之后可重建二維的散射光聲顯微圖像及共焦熒光顯微圖像；本裝置包括激光器、散射光聲探測(cè)器、前置放大器、鎖相放大器、光電倍增管檢測(cè)系統(tǒng)、雙通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、帶采集控制軟件及圖像重建軟件的計(jì)算機(jī)、顯微物鏡、可調(diào)濾色裝置、斬波器、二向色鏡、掃描振鏡。本發(fā)明散射光聲-共焦雙模同時(shí)顯微成像裝置能夠?qū)崿F(xiàn)高對(duì)比度高分辨率的散射光聲及共焦圖像，可廣泛應(yīng)用于材料檢測(cè)，醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域。
【專利說明】一種散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)顯微成像的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種無損顯微成像領(lǐng)域，特別涉及一種散射光聲-共焦熒光同時(shí)顯微成像的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光聲顯微成像技術(shù)是近年來發(fā)展的一種新型無損顯微成像技術(shù)，采用非電離光子，利用脈沖激光誘發(fā)-超聲探測(cè)的方式進(jìn)行顯微成像，有效地結(jié)合了純光學(xué)成像的高分辨率、高對(duì)比度和純聲學(xué)成像的高穿透深度的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)微米量級(jí)的成像精度及厘米量級(jí)的探測(cè)深度，具有完全非侵入性、無電離輻射、無損等突出特性，在生物醫(yī)學(xué)上具有很廣泛的應(yīng)用前景，如:黑色素瘤的檢測(cè)、微血管結(jié)構(gòu)與功能成像、內(nèi)窺鏡技術(shù)、可視化基因表達(dá)成像、分子成像、大腦功能成像等醫(yī)學(xué)成像檢測(cè)領(lǐng)域。
[0003]目前,傳統(tǒng)光聲顯微成像技術(shù)均是針對(duì)樣品自身或標(biāo)記物吸收所產(chǎn)生的光聲信號(hào)的探測(cè)。然而，在微觀生物細(xì)胞樣品中，并非所有樣品都對(duì)某一特定波長(zhǎng)脈沖激光有熱吸收，因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)無標(biāo)記弱吸收生物細(xì)胞樣品光聲顯微成像，有必要提出一種針對(duì)弱吸收生物細(xì)胞樣品的光聲探測(cè)器一散射光聲檢測(cè)技術(shù)；充分利用收集樣品的前向散射光子，誘發(fā)散射光聲探測(cè)器中的吸收壁產(chǎn)生聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)弱吸收強(qiáng)散射生物細(xì)胞樣品的光聲探測(cè)。
[0004]而共焦熒光顯微成像技術(shù)由于其具有很高的分辨率及特有的軸向?qū)游瞿芰Γ谏镝t(yī)學(xué)、生物細(xì)胞學(xué)、神經(jīng)學(xué)等研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。它不經(jīng)可以通過樣品后向散射光獲取無損的光學(xué)切片結(jié)構(gòu)圖像，還可以通過熒光標(biāo)記的方法，獲取樣品的共焦熒光圖像，從而定量定性地分析生物細(xì)胞樣品的生物信息。
[0005]將以上兩種技術(shù)結(jié)合在一起，可實(shí)現(xiàn)在細(xì)胞水平上同時(shí)對(duì)同一生物細(xì)胞樣品進(jìn)行散射光聲-共焦熒光雙模成像，互補(bǔ)不足，同時(shí)獲取更多生物細(xì)胞更多的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)成像的方法及裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]—種散射光聲-共焦突光雙模同時(shí)成像的方法，包括以下操作步驟:
[0009](I)激發(fā)光源I發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)過斬波器11調(diào)制，透過二向色鏡12進(jìn)入掃描振鏡13進(jìn)行二維掃描,再由顯微物鏡8聚焦到樣品的表面，同時(shí)激發(fā)樣品產(chǎn)生的前向散射光子及后向散射或熒光光子。
[0010](2)樣品產(chǎn)生的前向散射光子由散射光聲探測(cè)器收集，經(jīng)探測(cè)器中的吸收腔轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的散射光聲信號(hào)，并經(jīng)過前置放大器后，由鎖相放大器進(jìn)行放大處理，再輸送到雙通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集，再由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和重建，實(shí)現(xiàn)散射光聲顯微成像。
[0011](3)樣品產(chǎn)生的后向共焦散射或熒光光子由顯微物鏡收集，經(jīng)過二向色鏡后及濾色鏡之后由聚光鏡聚焦到針孔上，透過針孔的散射光或熒光由光電倍增管進(jìn)行探測(cè)，將相應(yīng)的信號(hào)輸送到雙通道并行采集系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)及圖像重建，實(shí)現(xiàn)共焦熒光顯微成像。
[0012]所述步驟(I)中的激發(fā)光源為連續(xù)激光器，輸出波長(zhǎng)可為400_2500nm。
[0013]所述步驟(2)中的散射光聲探測(cè)器響應(yīng)頻率為20?3000Hz，由樣品室、吸收壁、微通道、耦合腔及聲傳感器構(gòu)造而成。
[0014]所述步驟(2)中的散射光聲信號(hào)由樣品的前向散射光子誘導(dǎo)散射光聲探測(cè)器中的吸收壁所激發(fā)。
[0015]所述前向散射光聲信號(hào)的輸出經(jīng)過前置放大器，后經(jīng)過鎖相放大器進(jìn)行放大處理，再輸送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中進(jìn)行采集。
[0016]所述步驟(3)的共焦熒光信號(hào)由激光器所發(fā)出的激光，通過斬波器進(jìn)行調(diào)制，然后通過二向色鏡進(jìn)入掃描振鏡及顯微物鏡聚焦于樣品上所激發(fā)。
[0017]所述的后向散射光和熒光經(jīng)過振鏡和二向色鏡后，通過濾色片，由聚光鏡聚焦于針孔上后由光電倍增管檢測(cè)。
[0018]本發(fā)明還提供一種散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)顯微成像的裝置，該裝置包括激發(fā)光源激光器、斬波器、二向色鏡、二維掃描振鏡、顯微物鏡、散射光聲探測(cè)器、前置放大器、鎖相放大器、雙通道并行采集卡、濾色鏡、聚光鏡、針孔及光電倍增管和帶有采集控制、圖像重建軟件的計(jì)算機(jī)。
[0019]所述激發(fā)光激光器、斬波器、二維掃描振鏡、光電倍增管、散射光聲探測(cè)器、前置放大器、鎖相放大器、雙通道并行采集卡與帶有采集控制、圖像重建軟件的計(jì)算機(jī)依次電氣相連。
[0020]所述顯微物鏡的為平場(chǎng)物鏡，其放大倍數(shù)與成像質(zhì)量有關(guān)，倍數(shù)越高則質(zhì)量越好。最小橫向分辨率可達(dá)?0.3 μ m。
[0021]所述二維掃描振鏡為高精度閉環(huán)伺服振鏡，角分辨率可達(dá)15微弧度。
[0022]所述的光聲探測(cè)器，包括光源、樣品室和聲傳感器；該樣品室的四周側(cè)壁的內(nèi)壁涂覆有吸光材料層；光源設(shè)置在樣品室底面一側(cè)的外部照射樣品室，該聲傳感器與樣品室的側(cè)壁連通。
[0023]進(jìn)一步，所述的光聲探測(cè)器還包括一對(duì)聲波進(jìn)行放大的耦合腔，該耦合腔的輸入端與樣品室的側(cè)壁連通，輸出端與聲傳感器連接。
[0024]進(jìn)一步，所述的光聲探測(cè)器還包括一導(dǎo)聲通道，該導(dǎo)聲通道的一端與樣品室的側(cè)壁連通，另一端與耦合腔的輸入端連通。
[0025]進(jìn)一步，所述的光聲探測(cè)器的所述吸光材料層為黑色氧化鐵層。
[0026]進(jìn)一步，所述的光聲探測(cè)器的所述聲傳感器為壓電式聲傳感器，包括壓電薄膜和外圍電路，該壓電薄膜設(shè)置在耦合腔的輸出端以將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該外圍電路的輸入端分別連接該壓電薄膜的兩極，并對(duì)其產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行放大和濾波。該壓電薄膜為PVDF薄膜。
[0027]進(jìn)一步，所述的光聲探測(cè)器的外圍電路包括依序串接的電荷放大器、帶通濾波器、電壓放大器以及低通濾波器。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):[0029](I)本發(fā)明在同一激光光源作用下同時(shí)激發(fā)樣品散射光聲和共焦突光信號(hào),二者被散射光聲探測(cè)器和光電倍增管同時(shí)接收，通過雙通道并行采集系統(tǒng)同時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)了散射光聲和共焦熒光的同時(shí)雙模顯微成像。對(duì)比單一成像模式，該裝置能同時(shí)提供樣品的散射光聲圖像及共焦熒光圖像，提供樣品更多的信息參數(shù)。
[0030](2)本發(fā)明采用的散射光聲探測(cè)器，克服傳統(tǒng)光聲顯微成像技術(shù)無法對(duì)弱吸收樣品實(shí)現(xiàn)光聲顯微成像的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)弱吸收樣品免標(biāo)記的散射光聲顯微成像，有效地同時(shí)利用了樣品的前向散射光子及后向散射熒光光子，具有更高的檢測(cè)靈敏度及更大的應(yīng)用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)顯微成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是圖1所示的結(jié)構(gòu)中的散射光聲探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3是圖2中的外圍電路的電路圖。
[0034]圖4為采用本發(fā)明所述的散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)顯微成像裝置同時(shí)得到的口腔上表皮細(xì)胞的散射光聲顯微圖像。
[0035]圖5為采用本發(fā)明所述的散射光聲-共焦熒光雙模同時(shí)顯微成像裝置中同時(shí)得到的口腔上表皮細(xì)胞的共焦顯微圖像。
[0036]圖6為口腔上表皮細(xì)胞的普通光聲顯微圖像。
[0037]圖7為口腔上表皮細(xì)胞的光學(xué)顯微圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0039]散射光聲-共焦同時(shí)雙模顯微成像裝置圖如圖1所示:
[0040]該裝置包括了連續(xù)光激光器1、散射光聲探測(cè)器2、前置放大器3、鎖相放大器4、針孔及光電倍增管5、雙通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6、帶采集控制及圖像重建軟件的計(jì)算機(jī)7、顯微物鏡8、聚光鏡9、濾色鏡10、斬波器11、二向色鏡12、二維掃描振鏡13。其中發(fā)光激光器
1、斬波器11、二維掃描振鏡13、光電倍增管5、散射光聲探測(cè)器2、前置放大器3、鎖相放大器
4、雙通道并行采集卡4與帶有采集控制、圖像重建軟件的計(jì)算機(jī)7依次電氣相連。
[0041]請(qǐng)參閱圖2，其是所述的散射光聲探測(cè)器2的結(jié)構(gòu)示意圖。該光聲探測(cè)器包括樣品室214、導(dǎo)聲通道216、耦合腔218和聲傳感器219，該樣品室214的內(nèi)壁涂覆有一高吸收系數(shù)的吸光材料層215。待檢測(cè)的目標(biāo)樣品A設(shè)置在蓋玻片213上，并被放置在樣品室214底部中心處的窗口上，從顯微鏡8來的光源照射目標(biāo)樣品A后對(duì)其檢測(cè)。該樣品室214、導(dǎo)聲通道216和耦合腔218依序連通，該聲傳感器219連接于該耦合腔218的一端，并與前置放大器3連接。該樣品室214、導(dǎo)聲通道216、耦合腔218和聲傳感器219設(shè)置在一基體箱內(nèi)整合成一個(gè)整體。
[0042]該樣品室214為封閉的腔室，其為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，該樣品室14為圓柱體，其側(cè)面的內(nèi)壁涂覆高吸收系數(shù)的吸光材料層215，用以吸收光子產(chǎn)生聲波。而在該樣品室的上下底面不涂覆吸光材料層，以避免將未透過樣品的彈道光吸收轉(zhuǎn)換為聲波。該吸光材料層的材料可以為:氧化鐵、炭黑、松煙怠、石墨、苯胺黑、硫化苯胺黑等。在本實(shí)施例中，該吸光材料層215為黑色的氧化鐵層，其厚度在0.05mm?0.3mm之間。
[0043]該導(dǎo)聲通道216為極細(xì)的條形通道，其連通該樣品腔214的側(cè)壁和耦合腔218，采用非吸聲的材料制成，使在樣品腔214產(chǎn)生的聲波沿導(dǎo)聲通道216傳導(dǎo)至耦合腔218。在本實(shí)施例中，該導(dǎo)聲通道216為圓柱形通道，其孔徑在0.2mm?0.5_之間。需說明的是，該導(dǎo)聲通道僅為傳導(dǎo)聲音的通道，不是本發(fā)明必要的結(jié)構(gòu)。
[0044]該耦合腔218同樣為封閉的腔室，采用非吸聲的材料制成，在本實(shí)施例中，該耦合腔為圓柱形結(jié)構(gòu)。該耦合腔218的體積與導(dǎo)聲通道216的體積相匹配，根據(jù)亥姆赫茲共振原理，聲波在該耦合腔218內(nèi)經(jīng)多次反射產(chǎn)生共振，使聲波的振幅達(dá)到最大，從而可使聲傳感器219更加容易感測(cè)該聲波信號(hào)。
[0045]該聲傳感器219包括壓電薄膜2192和外圍電路2194。該壓電薄膜2192在本實(shí)施例中為高靈敏度的PVDF (聚偏二氟乙烯)壓電薄膜，用以感應(yīng)聲波。在本實(shí)施例中，該壓電薄膜2192與聲波的振動(dòng)方向垂直設(shè)置，可最大程度的感測(cè)聲波。在本實(shí)施例中，該外圍電路2194包括電荷放大器21942、帶通濾波器21944、電壓放大器21946以及低通濾波器21948。該外圍電路具有輸入端11、12以及輸出端01、02。其中，輸入端11、12分別連接壓電薄膜的兩極，輸出端01、02以連接外部的圖像處理裝置(圖未示)。耦合腔218放大的聲波使該壓電薄膜2192產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振動(dòng)，由于存在正向壓電效應(yīng)，該壓電薄膜2192將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，就產(chǎn)生與聲波頻率相同的電壓。然后通過外圍電路2194濾波并將電壓放大，最后通過圖像處理裝置顯示圖像。
[0046]具體地，請(qǐng)參閱圖3，該電荷放大器21942包括運(yùn)算放大器Al、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl以及電容C2。所述運(yùn)算放大器Al的正相輸入端通過電阻Rl與外圍電路的輸入端Il串接；所述運(yùn)算放大器的反相輸入端與該外圍電路的輸入端12電連接；所述電阻R2的兩端分別與運(yùn)算放大器Al的正相輸入端與反向輸入端電連接；所述電容Cl與該電阻R2并聯(lián)；所述電阻R3的兩端分別與運(yùn)算放大器Al的正相輸入端與輸出端電連接；所述電容C2與該電阻43并聯(lián)。運(yùn)算放大器Al的輸出端作為電荷放大器的輸出端。電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器，利用電容作反饋元件的深度負(fù)反饋的高增益運(yùn)放。壓電式傳感器本身內(nèi)阻抗很高，輸出電信號(hào)很微弱，通常先把傳感器信號(hào)先輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經(jīng)過阻抗交換以后，方可用一般的放大檢波電路再將信號(hào)輸入到指示儀表或記錄器中。
[0047]該帶通濾波器21944包括運(yùn)算放大器A2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C3以及電容C4。所述運(yùn)算放大器Al的輸出端依次通過電阻R4、電容C4與運(yùn)算放大器A2的正相輸入端串接；所述運(yùn)算放大器A2的負(fù)相輸入端與外圍電路的輸入端12電連接；所述電阻R5兩端分別與電阻R4與電容C4之間的電連接點(diǎn)以及外圍電路的輸入端12電連接；所述電阻R6的兩端分別與運(yùn)算放大器A2的正相輸入端以及輸出端電連接；所述電容C4的兩端分別與電阻R4與電容C4之間的電連接點(diǎn)以及運(yùn)算放大器A2的輸出端電連接。運(yùn)算放大器A2的輸出端作為帶通濾波器的輸出端。該帶通濾波器用于過濾電信號(hào)中的中頻段的信號(hào)。
[0048]該電壓放大器21946包括運(yùn)算放大器A3、電阻R7、電阻R8與電阻R9 ;運(yùn)算放大器A2的輸出端通過電阻R7與運(yùn)算放大器A3的正相輸入端串接；電阻R8的兩端分別與運(yùn)算放大器A3的負(fù)相輸入端以及外圍電路的負(fù)相輸入端電連接；所述電阻R9的兩端分別與運(yùn)算放大器A3的正相輸入端以及輸出端電連接。所述運(yùn)算放大器A3的輸出端作為電壓反大器的輸出端。
[0049]該低通濾波器21948包括運(yùn)算放大器A4、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13以及電容C5。運(yùn)算放大器A3的輸出端依次通過電阻RlO以及電阻R12與運(yùn)算放大器A4的正相輸入端串接；電阻Rll的兩端分別與電阻RlO和電阻R12之間的電連接點(diǎn)以及外圍電路的輸入端12電連接；電阻R13的兩端分別與運(yùn)算放大器A4的負(fù)相輸入端以及外圍電路的輸入端12電連接；電阻R14的兩端分別與運(yùn)算放大器A4的正相輸入端以及輸出端電連接；電容C5與電阻R14并聯(lián)。運(yùn)算放大器A4的輸出端作為低通濾波器的輸出端，同時(shí)也為外圍電路的輸出端01。該低通濾波器用于過濾電信號(hào)中的低頻信號(hào)。
[0050]本發(fā)明的光聲探測(cè)器對(duì)強(qiáng)弱光吸收的目標(biāo)樣品均可檢測(cè)，其工作原理如下:
[0051]光源產(chǎn)生的沖光束經(jīng)過顯微物鏡形成聚焦光束，然后透過蓋玻片會(huì)聚在目標(biāo)樣品A的某一點(diǎn)上。
[0052]當(dāng)目標(biāo)樣品A為強(qiáng)光吸收的樣品時(shí)，光束被目標(biāo)樣品A吸收，目標(biāo)樣品A作為吸收樣品快速吸收光束能量，目標(biāo)樣品A內(nèi)的組織受熱膨脹，產(chǎn)生聲波。由于樣品室14內(nèi)壁上的吸光材料層215僅對(duì)光進(jìn)行吸收，因此目標(biāo)樣品A產(chǎn)生的聲波在樣品室214中不會(huì)受到該吸光材料層215的影響。樣品A產(chǎn)生的聲波經(jīng)過導(dǎo)聲通道216后在耦合腔218內(nèi)被放大，然后通過聲傳感器219轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0053]當(dāng)目標(biāo)樣品A為弱光吸收或不吸收光線時(shí)，光束通過目標(biāo)樣品A時(shí)被散射，從而光束改變了行徑的方向。不同角度的散射光攜帶了該目標(biāo)樣品A的對(duì)應(yīng)位置的結(jié)構(gòu)信息。光束通過目標(biāo)樣品A時(shí)被散射后，打在樣品室14的側(cè)壁涂覆的吸光材料層215上，吸光材料層215吸收光子后轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的聲波；而光束未通過目標(biāo)樣品A的部分直射至樣品室214的上底面，由于樣品室214的底面未涂覆吸光材料，因此，光束未通過目標(biāo)樣品A的彈道光部分不會(huì)被轉(zhuǎn)換成聲波。樣品A散射后,經(jīng)吸光材料產(chǎn)生的聲波經(jīng)過導(dǎo)聲通道216在I禹合腔218內(nèi)被放大,然后通過聲傳感器219轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0054]激發(fā)光源I發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)過斬波器11調(diào)制，透過二向色鏡12進(jìn)入掃描振鏡13進(jìn)行二維掃描，再由顯微物鏡8聚焦到散射光聲探測(cè)器2的樣品腔214內(nèi)樣品的表面，同時(shí)激發(fā)樣品產(chǎn)生的前向散射光子及后向散射或熒光光子。樣品產(chǎn)生的前向散射光子由散射光聲探測(cè)器2收集，經(jīng)探測(cè)器中的吸收腔轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的散射光聲信號(hào)，并經(jīng)過前置放大器3后，由鎖相放大器4進(jìn)行放大處理，再輸送到雙通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6中采集，再由計(jì)算機(jī)7實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和重建,實(shí)現(xiàn)散射光聲顯微成像。樣品產(chǎn)生的后向共焦散射或突光光子由顯微物鏡8收集，經(jīng)過二向色鏡12后及濾色鏡10之后由聚光鏡9聚焦到針孔上，透過針孔的散射光或熒光由光電倍增管5進(jìn)行探測(cè)，將相應(yīng)的信號(hào)輸送到雙通道并行采集系統(tǒng)6中采集，再由計(jì)算機(jī)7進(jìn)行存儲(chǔ)及圖像重建，實(shí)現(xiàn)共焦顯微成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4、5、6、7所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:本發(fā)明可同時(shí)獲取樣品更多的成像參量。
[0055]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種散射光聲-共焦雙模同時(shí)成像方法，其特征在于包括以下步驟: (1)激發(fā)光源發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)過斬波器調(diào)制，透過二向色鏡進(jìn)入掃描振鏡進(jìn)行二維掃描，再由顯微物鏡聚焦到樣品的表面，同時(shí)激發(fā)樣品產(chǎn)生的前向散射光子及后向散射或突光光子； (2)樣品產(chǎn)生的前向散射光子由散射光聲探測(cè)器收集，經(jīng)探測(cè)器中的吸收腔轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的散射光聲信號(hào)，并經(jīng)過前置放大器后，由鎖相放大器進(jìn)行放大處理，再輸送到雙通道并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集，再由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和重建，實(shí)現(xiàn)散射光聲顯微成像； (3)樣品產(chǎn)生的后向共焦散射或熒光光子由顯微物鏡收集，經(jīng)過二向色鏡后及濾色鏡之后由聚光鏡聚焦到針孔上，透過針孔的散射光或熒光由光電倍增管進(jìn)行探測(cè)，將相應(yīng)的信號(hào)輸送到雙通道并行采集系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)及圖像重建，實(shí)現(xiàn)共焦熒光顯微成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中的激發(fā)光源為連續(xù)激光器，輸出波長(zhǎng)可為400~2500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的散射光聲探測(cè)器響應(yīng)頻率為20~3000Hz，由樣品室、吸收壁、微通道、耦合腔及聲傳感器構(gòu)造而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的散射光聲信號(hào)由樣品的前向散射光子誘導(dǎo) 散射光聲探測(cè)器中的吸收壁所激發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)的共焦熒光信號(hào)由激光器所發(fā)出的激光，通過斬波器進(jìn)行調(diào)制，然后通過二向色鏡進(jìn)入掃描振鏡及顯微物鏡聚焦于樣品上所激發(fā)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的后向散射光和熒光經(jīng)過振鏡和二向色鏡后，通過濾色片，由聚光鏡聚焦于針孔上后由光電倍增管檢測(cè)。
7.一種散射光聲-共焦雙模同時(shí)成像的裝置，其特征在于:該裝置包括散射光聲顯微成像系統(tǒng)和共焦熒光顯微成像系統(tǒng)； 所述的散射光聲顯微成像系統(tǒng)包括順序連接的激光器、斬波器、二維掃描振鏡、顯微物鏡、散射光聲探測(cè)器、前置放大器、鎖相放大器、雙通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)； 所述的共焦熒光顯微成像系統(tǒng)包括順序連接的激光器、二向色鏡、二維掃描振鏡、顯微物鏡、熒光濾色片、聚光鏡，針孔及光電倍增光探測(cè)器、雙通道數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)； 所述激發(fā)光激光器、斬波器、二維掃描振鏡、光電倍增管、散射光聲探測(cè)器、前置放大器、鎖相放大器、雙通道并行采集卡與帶有采集控制、圖像重建軟件的計(jì)算機(jī)依次電氣相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種散射光聲-共焦雙模同時(shí)成像的裝置，其特征在于:所述的散射光聲探測(cè)器，包括光源、樣品室和聲傳感器；該樣品室的四周側(cè)壁的內(nèi)壁涂覆有吸光材料層；光源設(shè)置在樣品室底面一側(cè)的外部照射樣品室，該聲傳感器與樣品室的側(cè)壁連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種散射光聲-共焦雙模同時(shí)成像的裝置，其特征在于:所述的散射光聲探測(cè)器，還包括一對(duì)聲波進(jìn)行放大的耦合腔，該耦合腔的輸入端與樣品室的側(cè)壁連通，輸出端與聲傳感器連接；所述的散射光聲探測(cè)器，還包括一導(dǎo)聲通道，該導(dǎo)聲通道的一端與樣品室的側(cè)壁連通，另一端與耦合腔的輸入端連通；所述聲傳感器為壓電式聲傳感器，包括壓電薄膜和外圍電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種散射光聲-共焦雙模同時(shí)成像的裝置，其特征在于:該壓電薄膜設(shè)置在耦合腔的輸出端以將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該外圍電路的輸入端分別連接該壓電薄膜的兩極，并對(duì)其產(chǎn)生的電壓信號(hào)進(jìn)行放大和濾波；所述的外圍電路包括依序串接的電荷放大器、帶通濾波器、電壓放大器以及低通濾波器。
【文檔編號(hào)】G01N21/17GK103983578SQ201410223402
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】吳泳波, 唐志列, 吳麗如, 黃敏芳 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)