本發(fā)明涉及載人空間站空間應(yīng)用系統(tǒng)生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)柜的測(cè)試設(shè)備。具體涉及一種空間生物樣品熒光觀察的檢測(cè)手段和方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)載人航天工程項(xiàng)目的發(fā)展，空間站的建設(shè)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行。我國(guó)將利用艙體和設(shè)備進(jìn)行微重力環(huán)境條件下的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其中生命科學(xué)是其重要組成部分。目前針對(duì)不同目的的多種生命科學(xué)飛行實(shí)驗(yàn)裝置正在研制，由于生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包羅萬(wàn)象，有哺乳動(dòng)物、植物和細(xì)胞等。針對(duì)動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞的研究，需要觀察細(xì)胞的生長(zhǎng)過(guò)程，為保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，如何完成對(duì)細(xì)胞的觀察是實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。

空間站中對(duì)細(xì)胞的觀察手段有別于地面實(shí)驗(yàn)室，供地面實(shí)驗(yàn)用的顯微成像系統(tǒng)主要有生物顯微鏡和激光共焦掃描顯微鏡，以上兩類產(chǎn)品對(duì)外形尺寸、重量、功耗以及成像的工作距離等要求相對(duì)很低。尤其放大倍數(shù)和分辨率要求高的情況下，工作距離都很短。而空間顯微成像受制于體積、重量、功耗等限制，對(duì)顯微成像系統(tǒng)的要求變得很苛刻。為滿足細(xì)胞空間觀察實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，需要設(shè)計(jì)出長(zhǎng)工作距離、高靈活性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性強(qiáng)等特殊要求的顯微成像系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于為空間站中細(xì)胞的觀察提供一種有效可行的顯微觀測(cè)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品熒光顯微的觀測(cè)、可以實(shí)現(xiàn)不同放大倍數(shù)的觀察，保證細(xì)胞的空間實(shí)驗(yàn)需求。

1.用于空間生物樣品熒光觀察的光纖共聚焦顯微成像儀器，包括物鏡單元1、光纖單元2、照明單元3、成像單元4、控制單元5。

所述的物鏡單元1包括物鏡1-1，二向色濾光片1-2和平面反射鏡1-3，物鏡1-1的放大倍數(shù)為5^×～60^×可選，工作距離10mm。二向色濾光片1-2和平面反射鏡1-3置于物鏡1-1的像方光路中，平行放置。

所述的光纖單元2包括傳像光纖束2-1和照明光纖束2-2，傳像光纖束2-1和照明光纖束2-2包含的光纖單絲數(shù)量根據(jù)探測(cè)器規(guī)格的不同從24000～210000可選。傳像光纖束2-1的一個(gè)端面與物鏡單元1二向色濾光片1-2對(duì)應(yīng)的像面銜接，另一端與傳像光纖耦合光學(xué)系統(tǒng)4-2的物面銜接；照明光纖束2-2的一個(gè)端面與物鏡單元1平面反射鏡1-3對(duì)應(yīng)的像面銜接，另一端與照明光纖耦合系統(tǒng)3-2的物面銜接。

所述的照明單元3包括激發(fā)濾光片組件3-1，照明光纖耦合系統(tǒng)3-2和LED陣列3-3，激發(fā)濾光片組件3-1包括不同種波段的激發(fā)濾光片，照明光纖耦合系統(tǒng)3-2為放大倍數(shù)2×的物方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu)，LED陣列3-3根據(jù)照明光纖束2-2所選的光纖單絲數(shù)量從512行×512列～2048行×2048列可選。激發(fā)濾光片組件3-1置于照明光纖耦合系統(tǒng)3-2物方光路中，照明光纖耦合系統(tǒng)3-2的物面與照明光纖束2-2的一端銜接，像面與LED陣列表面銜接。

所述的成像單元4包括發(fā)射濾光片組件4-1，傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2和探測(cè)器4-3，發(fā)射濾光片組件4-1包括不同種波段的發(fā)射濾光片，傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2為放大倍數(shù)2×的物方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu)，探測(cè)器4-3的規(guī)格從512行×512列～2048行×2048列可選。發(fā)射濾光片組件4-1置于傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2物方光路中，傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2的物面與傳像光纖束2-1的一端銜接，像面與探測(cè)器4-3像面銜接。

通過(guò)控制單元5控制照明單元3發(fā)出照明光，照明光經(jīng)過(guò)光纖單元2和物鏡單元1照射到生物樣品上，生物樣品發(fā)出熒光后通過(guò)物鏡單元1和光纖單元2傳輸?shù)匠上駟卧?，再通過(guò)控制單元5控制成像單元4形成樣品熒光圖像，從而實(shí)現(xiàn)生物樣品的熒光共聚焦成像。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：長(zhǎng)工作距離、使用靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中儀器結(jié)構(gòu)總圖。

圖2為本發(fā)明中儀器組成圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)圖1、圖2給出本發(fā)明的一個(gè)較好實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，以便更好地了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功能特點(diǎn)。需要指出的是，給出的實(shí)例是為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)包括物鏡單元1、光纖單元2、照明單元3、成像單元4、控制單元5。設(shè)備在空間使用時(shí)，物鏡單元1與照明單元3、成像單元4、控制單元5可以根據(jù)空間結(jié)構(gòu)的需要分開(kāi)布局，最終通過(guò)光纖單元2連接，靈活性高。

物鏡單元1包括放大倍數(shù)40^×、工作距離10mm的物鏡，二向色濾光片和平面反射鏡，二向色濾光片和平面反射鏡置于物鏡1的像方光路中，平行放置。二向色濾光片和平面反射鏡確定的兩條光路的像面與物鏡物面為共軛面，照明光纖束和傳像光纖束的兩個(gè)端面分別與兩個(gè)像面銜接。

光纖單元2主要包括傳像光纖束和照明光纖束，傳像光纖束和照明光纖束的規(guī)格相同，包括24000根光纖單絲，光纖端面尺寸4mm×4mm、單絲直徑26μm。傳像光纖束的一個(gè)端面與物鏡單元1中二向色濾光片對(duì)應(yīng)的像面銜接，另一端與成像單元4中傳像光纖耦合系統(tǒng)的物面銜接；照明光纖束的一個(gè)端面與物鏡單元1中平面反射鏡對(duì)應(yīng)的像面銜接，另一端與照明單元3中照明光纖耦合系統(tǒng)的物面銜接，完成對(duì)生物樣品熒光信息和照明光的傳輸。

照明單元3主要包括激發(fā)濾光片組件，照明光纖耦合系統(tǒng)和LED陣列光源。根據(jù)熒光成像波段的不同，通過(guò)激發(fā)濾光片組件更換激發(fā)濾光片，照明光纖耦合系統(tǒng)為放大倍數(shù)2×的物方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu)，LED陣列根據(jù)照明光纖束所選的光纖單絲數(shù)量選擇512行×512列。激發(fā)濾光片組件置于照明光纖耦合系統(tǒng)物方光路中，照明光纖耦合系統(tǒng)的物面與照明光纖束的一端銜接，像面與LED陣列表面銜接。

成像單元4主要包括發(fā)射濾光片組件，傳像光纖耦合系統(tǒng)和探測(cè)器。根據(jù)熒光成像波段的不同，通過(guò)發(fā)射濾光片組件更換發(fā)射濾光片，傳像光纖耦合系統(tǒng)為放大倍數(shù)2×的物方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu)，探測(cè)器的規(guī)格為512行×512列、單元尺寸16μm。發(fā)射濾光片組件置于傳像光纖耦合系統(tǒng)物方光路中，傳像光纖耦合系統(tǒng)的物面與傳像光纖束的一端銜接，像面與探測(cè)器像面銜接。

通過(guò)控制單元5控制照明單元3發(fā)出照明光，照明光經(jīng)過(guò)光纖單元2和物鏡單元1照射到生物樣品上，生物樣品發(fā)出熒光后通過(guò)物鏡單元1和光纖單元2傳輸?shù)匠上駟卧?，再通過(guò)控制單元5控制成像單元4形成樣品熒光圖像，從而實(shí)現(xiàn)生物樣品的熒光共聚焦成像。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施用例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圖。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。