專利名稱：共焦—光聲雙模顯微成像方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯微成像領域中的共焦顯微成像和光聲顯微成像新技術，具體是一種
共焦一光聲雙模顯微成像方法及其裝置。
背景技術：
共焦顯微成像技術具有很高的空間分辨率和特有的層析成像能力，因而在生物醫(yī) 學研究、三維高密度存儲以及三維微細加工等領域具有廣泛的應用，并取得了許多突破性 進展，特別是在生物醫(yī)學研究領域，可以實現(xiàn)對活細胞、細胞組織甚至生物大分子等微小物 體進行動態(tài)的高分辨率三維成像，已成為生物醫(yī)學研究領域非常有效的研究手段。然而，共 焦顯微成像技術是采用物體的散射光或熒光進行成像，它獲得的儀僅是被觀察物體的結構 圖像，無法獲得細胞或生物大分子的功能圖像。而光聲成像技術是利用光聲信號進行成像， 由于光聲信號與生物組織的光學、熱學和聲學特性有關，因此光聲信號所攜帶的信息量遠 遠多于散射光和熒光所攜帶的信息量，可以獲得生物組織的生物學行為((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的分 辨率還比較低，只能達到10微米的分辨率，無法觀察細胞水平的結構圖像。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能同時進行共焦顯微成像和光聲顯微成像的共焦一光 聲雙模顯微成像方法，對細胞同時進行共焦顯微成像和光聲顯微成像。 本發(fā)明的目的還在于提供一種能對細胞同時進行共焦顯微成像和光聲顯微成像 的共焦一光聲雙模顯微成像裝置。 本發(fā)明的共焦一光聲雙模顯微成像方法，包括以下步驟 第一步、對觀察物體進行共焦顯微成像，并對觀察物體進行光聲掃描成像； 第二步、通過雙模圖像對比，獲得生物組織的功能圖像。 第一步中的共焦顯微成像包括激光器(1)發(fā)出的激光，通過斬波器(2)進行調 制，然后通過半透半反鏡(3)進入掃描振鏡(4)進行二維掃描，再由顯微物鏡(5)聚焦到樣 品(6)的表面，樣品(6)產生的散射光和熒光由物鏡(5)收集，經過半透半反鏡(3)反射后 被聚焦鏡(7)聚焦到針孔(8)，透過針孔(8)的散射光和熒光由光電倍增管(9)進行探測， 光電倍增管(9)的輸出信號經過鎖相放大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進行 數據采集，再由計算機(12)進行存儲和圖像重建，實現(xiàn)共焦顯微成像。
第一步中的光聲掃描成像包括樣品(6)所產生的光聲信號，由光聲傳感器(13) 進行探測，光聲傳感器(13)的輸出信號經過鎖相放大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡 (11)進行數據采集，再由計算機(12)進行存儲和圖像重建。 第一步中對觀察物體進行共焦顯微成像和光聲掃描成像同時進行或差時進行。
如圖1所示，本發(fā)明的共焦一光聲雙模顯微成像裝置，由共焦顯微成像系統(tǒng)和光 聲掃描成像系統(tǒng)構成，所述共焦顯微成像系統(tǒng)由激光器、激光掃描振鏡、針孔、光電倍增管和顯微鏡支架構成，激光掃描振鏡、針孔和光電倍增管安裝在顯微鏡支架上；中的激光器1 發(fā)出的激光，通過斬波器2進行調制，然后通過半透半反鏡3進入掃描振鏡4進行二維掃 描，再由顯微物鏡5聚焦到樣品6的表面，樣品6產生的散射光和熒光由物鏡5收集，經過 半透半反鏡3反射后破聚焦鏡7聚焦到針孔8，透過針孔8的散射光和熒光由光電倍增管9 進行探測，光電倍增管9的輸出信號經過鎖相放大器IO放大和處理后，輸送到采集卡11進 行數據采集，再由計算機12進行存儲和圖像重建，實現(xiàn)共焦顯微成像；
光聲掃描成像系統(tǒng)由光聲傳感器、斬波器、鎖相放大器、數據采集卡和計算機依次 電氣連接構成；樣品6所產生的光聲信號，由光聲傳感器13進行探測，光聲傳感器13的輸 出信號經過鎖相放大器10放大和處理后，輸送到采集卡11進行數據采集，再由計算機12 進行存儲和圖像重建。首先采用顯微物鏡聚焦結合光束掃描光聲成像技術，實現(xiàn)高分辨率 的光聲顯微成像，分辨率小于1微米，然后采用共焦 一 光聲雙模成像技術，實現(xiàn)對觀察物體 同時進行共焦顯微成像和光聲顯微成像，并通過雙模圖像對比，從而獲得生物組織的功能 圖像。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點 1、可以對細胞同時進行共焦和光聲雙模顯微成像，共焦顯微成像可以獲得細胞的 結構信息，光聲顯微成像可以獲得細胞的物質成份信息，因此通過雙模顯微成像，可以獲得 細胞的成份空間分布信息和功能信息。 2、可以對細胞進行差時的共焦和光聲雙模顯微成像，獲得細胞物質成份的動態(tài)分 布信息。由于光聲顯微成像比共焦顯微成像延時一段時間，因此通過差時雙模顯微成像，可 以獲得細胞物質成份的動態(tài)分布信息。
圖1是本發(fā)明裝置的結構示意圖 圖中1是激光器，2是斬波器，3是半透半反鏡，4是光學掃描振鏡，5是顯微物鏡， 6是樣品，7是聚焦鏡，8是針孔，9是光電倍增管，10是鎖相放大器，11是采集卡，12是計算 機，13是光聲傳感器 圖2是貧血病人血紅細胞的光學顯微圖像；
圖3是另一貧血病人血紅細胞的光聲顯微圖像；
圖4是正常人血紅細胞的光聲顯微圖像。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的敘述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。 本發(fā)明的工作過程如下 如圖1所示，激光器1發(fā)出的激光，通過斬波器2進行調制，然后通過半透半反鏡 3進入掃描振鏡4進行二維掃描，再由顯微物鏡5聚焦到樣品6的表面，樣品6產生的散射 光和熒光由物鏡5收集，經過半透半反鏡3反射后被聚焦鏡7聚焦到針孔8，透過針孔8的 散射光和熒光由光電倍增管9進行探測，光電倍增管9的輸出信號經過鎖相放大器10放大 和處理后，輸送到采集卡11進行數據采集，再由計算機12進行存儲和圖像重建，實現(xiàn)共焦顯微成像。同時，樣品6所產生的光聲信號，由光聲傳感器13進行探測，光聲傳感器13的 輸出信號經過鎖相放大器10放大和處理后，輸送到采集卡11進行數據采集，再由計算機12 進行存儲和圖像重建，這樣就實現(xiàn)了對觀察物體同時進行共焦顯微成像和光聲顯微成像的 雙模成像。實驗結果如圖2、3、4所示，結果顯示貧血病人的血紅細胞光聲圖像與正常人的 血紅細胞光聲圖像存在顯著差異。
權利要求
一種共焦-光聲雙模顯微成像方法，其特征在于包括以下步驟第一步、對觀察物體進行共焦顯微成像，并對觀察物體進行光聲掃描成像；第二步、通過雙模圖像對比，獲得生物組織的功能圖像。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特征在于第一步中的共焦顯微成像包括激光器(1) 發(fā)出的激光，通過斬波器(2)進行調制，然后通過半透半反鏡(3)進入掃描振鏡(4)進行二 維掃描，再由顯微物鏡(5)聚焦到樣品(6)的表面，樣品(6)產生的散射光和熒光由物鏡 (5)收集，經過半透半反鏡(3)反射后被聚焦鏡(7)聚焦到針孔(8)，透過針孔(8)的散射 光和熒光由光電倍增管(9)進行探測，光電倍增管(9)的輸出信號經過鎖相放大器(10)放 大和處理后，輸送到采集卡(11)進行數據采集，再由計算機(12)進行存儲和圖像重建，實 現(xiàn)共焦顯微成像。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于第一步中的光聲掃描成像包括樣品(6) 所產生的光聲信號，由光聲傳感器(13)進行探測，光聲傳感器(13)的輸出信號經過鎖相放 大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進行數據采集，再由計算機(12)進行存儲和 圖像重建。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于第一步中對觀察物體進行共焦顯微成像和 光聲掃描成像同時進行或差時進行。
5. —種共焦-光聲雙模顯微成像裝置，其特征在于由共焦顯微成像系統(tǒng)和光聲掃描成 像系統(tǒng)構成，所述共焦顯微成像系統(tǒng)主要由激光器、激光掃描振鏡、針孔、光電倍增管構成； 激光器(1)發(fā)出的激光，通過斬波器(2)進行調制，然后通過半透半反鏡(3)進入掃描振鏡 (4)進行二維掃描，再由顯微物鏡(5)聚焦到樣品(6)的表面，樣品(6)產生的散射光和熒 光由物鏡(5)收集，經過半透半反鏡(3)反射后被聚焦鏡(7)聚焦到針孔(8)，透過針孔(8) 的散射光和熒光由光電倍增管(9)進行探測，光電倍增管(9)的輸出信號經過鎖相放大器 (10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進行數據采集，再由計算機(12)進行存儲和圖像重 建，實現(xiàn)共焦顯微成像；光聲掃描成像系統(tǒng)由光聲傳感器、斬波器、鎖相放大器、數據采集卡和計算機依次電氣 連接構成；樣品(6)所產生的光聲信號，由光聲傳感器(13)進行探測，光聲傳感器(13)的 輸出信號經過鎖相放大器(10)放大和處理后，輸送到采集卡(11)進行數據采集，再由計算 機(12)進行存儲和圖像重建。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共焦—光聲雙模顯微成像方法，包括第一步、對觀察物體進行共焦顯微成像，并對觀察物體進行光聲掃描成像；第二步、通過雙模圖像對比，獲得生物組織的功能圖像。本發(fā)明還涉及一種共焦—光聲雙模顯微成像裝置，由共焦顯微成像系統(tǒng)和光聲掃描成像系統(tǒng)構成，所述共焦顯微成像系統(tǒng)主要由激光器、激光掃描振鏡、針孔、光電倍增管構成；光聲掃描成像系統(tǒng)由光聲傳感器、斬波器、鎖相放大器、數據采集卡和計算機依次電氣連接構成；本發(fā)明可對細胞進行共焦和光聲雙模顯微成像，獲得細胞的結構信息、細胞的成份空間分布信息和功能信息。細胞物質成份的動態(tài)分布信息。
文檔編號G01N29/36GK101782506SQ20101012175
公開日2010年7月21日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權日2010年3月5日
發(fā)明者吳泳波, 唐志列, 廖燕菲 申請人:華南師范大學