專利名稱：細胞光聲顯微成像方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯微成像技術(shù)，具體是一種細胞光聲顯微成像方法，本發(fā)明還涉及細
胞光聲顯微成像裝置。
背景技術(shù)：
光聲成像是采用"光激發(fā)_誘導(dǎo)光聲信號_光聲探測_圖像重建"的方法進行成像。光聲成像技術(shù)在圖像分辨率、對比度和信息量等方面比許多傳統(tǒng)影像技術(shù)具有顯著優(yōu)勢，目前光聲成像方法主要包括以下三種成像方法聲透鏡成像法、相控聚焦成像法和反演成像法。聲透鏡成像法由于受聲波衍射效應(yīng)和聲透鏡像差的限制，分辨率只能達到1毫米的水平；相控聚焦成像法是利用多元線陣超聲換能器結(jié)合相控聚焦算法進行圖像重構(gòu)，其分辨率達到了 100微米，可以對血管進行成像；反演成像法是利用Radon反演算法和濾波反投影算法進行圖像重構(gòu)，由于避免了聲波衍射效應(yīng)的限制，從而可以實現(xiàn)較高分辨率的光聲成像，其分辨率達到了 15微米，可以對毛細血管進行成像。但這種分辨率仍無法分辨細胞，更無法對細胞進行成像。 由于光聲成像技術(shù)可以獲得組織的生物學(xué)行為(如生長、凋亡、代謝、病變、突變)等特征信息，從而實現(xiàn)生物功能成像。然而，由于目前光聲成像技術(shù)的分辨率還比較低，只能達到15微米的分辨率，無法觀察細胞水平的結(jié)構(gòu)圖像和功能圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能觀察到細胞水平的高分辨率細胞光聲顯微成像方法，
實現(xiàn)高分辨率光聲顯微成像，分辨率小于1微米。 本發(fā)明的目的還在于提供一種細胞光聲顯微成像裝置。 本發(fā)明的細胞光聲顯微成像方法包括 ——將細胞置于蓋玻片的凹面上，激光透過蓋玻片照射在細胞上，細胞吸收光產(chǎn)生光聲效應(yīng)，由該光聲效應(yīng)所產(chǎn)生的聲壓變化傳遞到光聲傳感器，然后由光聲傳感器進行探測并輸出光聲信號，對單細胞實現(xiàn)光聲探測； ——通過光束掃描和高分辨率的顯微物鏡，對細胞進行二維掃描，實現(xiàn)單細胞的光聲顯微成像。 本發(fā)明的細胞光聲顯微成像裝置包括激光掃描成像機構(gòu)、光聲傳感器和信號處理器三部分。其中，激光掃描成像機構(gòu)由激光器、掃描振鏡、顯微物鏡構(gòu)成；信號處理器由斬波器、鎖相放大器、采集卡和計算機依次電氣連接構(gòu)成。 如圖1所示，激光器1發(fā)出的激光，通過斬波器2進行調(diào)制，進入掃描振鏡3進行二維掃描，再由顯微物鏡4聚焦到樣品5的表面，樣品5所產(chǎn)生的光聲信號，由光聲傳感器6進行探測，光聲傳感器6的輸出信號經(jīng)過鎖相放大器7放大和處理后，輸送到采集卡8進行數(shù)據(jù)采集，再由計算機9進行存儲和圖像重建。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點
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1、采用無機械噪聲的光束掃描技術(shù)結(jié)合高分辨率的顯微物鏡，產(chǎn)生具有高空間分辨率的光聲信號，再采用光聲傳感器進行光聲探測，對細胞進行光聲顯微成像，分辨率小于l微米。 2、采用連續(xù)激光進行激發(fā)，無須采用脈沖激光來進行光聲成像。 3、不僅獲得細胞的結(jié)構(gòu)信息，還可對細胞的物質(zhì)成份進行成像，獲得細胞的功能信息。


圖1是本發(fā)明細胞光聲顯微成像裝置結(jié)構(gòu)框圖； 圖中1是激光器，2是斬波器，3是激光掃描振鏡，4是顯微物鏡，5是樣品，6是光
聲傳感器，7是鎖相放大器，8是采集卡，9是計算機； 圖2a是血紅細胞的光學(xué)顯微圖像； 圖2b是血紅細胞的光聲顯微圖像； 圖2c是洋蔥細胞的光學(xué)顯微圖像； 圖2d是洋蔥細胞的光聲顯微圖像。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明裝置包括激光掃描成像機構(gòu)、光聲傳感器和信號處理器三部分。其中，激光掃描成像機構(gòu)由激光器1、掃描振鏡3、顯微物鏡4構(gòu)成；工作時，掃描振鏡3、顯微物鏡4和光聲傳感器6可以安裝在顯微鏡支架上； 信號處理器由斬波器2、鎖相放大器7、采集卡8和計算機9組成，它們依次電氣連接。 本發(fā)明的工作過程如下激光器1發(fā)出的激光，通過斬波器2進行調(diào)制，然后進入激光掃描振鏡3進行二維掃描，再由顯微物鏡4聚焦到樣品5的表面，樣品5所產(chǎn)生的光聲信號，由光聲傳感器6進行探測，光聲傳感器6的輸出信號經(jīng)過鎖相放大器7放大和處理后，輸送到采集卡8進行數(shù)據(jù)采集，再由計算機9進行存儲和圖像重建。實驗結(jié)果如圖2a、圖2b、圖2c、圖2d所示，與光學(xué)顯微成像相比，本發(fā)明的光聲顯微成像具有信息量大、對比度高等優(yōu)點，不僅可以獲得細胞的結(jié)構(gòu)信息，還可以獲得細胞的功能信息。圖中細胞輪廓清晰，可以顯示出單個細胞圖像。
權(quán)利要求
一種細胞光聲顯微成像方法，其特征在于——將細胞置于蓋玻片的凹面上，激光透過蓋玻片照射在細胞上，細胞吸收光產(chǎn)生光聲效應(yīng)，由該光聲效應(yīng)所產(chǎn)生的聲壓變化傳遞到光聲傳感器，然后由光聲傳感器進行探測并輸出光聲信號，對單細胞實現(xiàn)光聲探測；——通過光束掃描和高分辨率的顯微物鏡，對細胞進行二維掃描，實現(xiàn)單細胞的光聲顯微成像。
2. —種細胞光聲顯微成像裝置，其特征在于包括激光掃描成像機構(gòu)、光聲傳感器和信 號處理器三部分；其中，激光掃描成像機構(gòu)由激光器、掃描振鏡、顯微物鏡構(gòu)成；信號處理 器由斬波器、鎖相放大器、采集卡和計算機依次電氣連接構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所示的裝置，其特征在于激光器(1)發(fā)出的激光，通過斬波器(2進 行調(diào)制，進入掃描振鏡(3)進行二維掃描，再由顯微物鏡(4)聚焦到樣品(5)的表面，樣品 (5)所產(chǎn)生的光聲信號，由光聲傳感器(6)進行探測，光聲傳感器(6)的輸出信號經(jīng)過鎖相 放大器(7)放大和處理后，輸送到采集卡(8)進行數(shù)據(jù)采集，再由計算機(9)進行存儲和圖 像重建。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細胞光聲顯微成像方法，包括將細胞置于蓋玻片的凹面上，激光透過蓋玻片照射在細胞上，細胞吸收光產(chǎn)生光聲效應(yīng)，由該光聲效應(yīng)所產(chǎn)生的聲壓變化傳遞到光聲傳感器，然后由光聲傳感器進行探測并輸出光聲信號，對單細胞實現(xiàn)光聲探測；通過光束掃描和高分辨率的顯微物鏡，對細胞進行二維掃描，實現(xiàn)單細胞的光聲顯微成像。本發(fā)明還涉及一種細胞光聲顯微成像裝置，包括激光掃描成像機構(gòu)、光聲傳感器和信號處理器三部分。本發(fā)明采用無機械噪聲的光束掃描技術(shù)結(jié)合高分辨率的顯微物鏡，產(chǎn)生具有高空間分辨率的光聲信號，再采用光聲傳感器進行光聲探測，對細胞進行光聲顯微成像，分辨率小于1微米。
文檔編號G01N21/63GK101782518SQ201010115730
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者吳泳波, 唐志列, 譚治良 申請人:華南師范大學(xué)