CN101504370A - 对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置，其特征在于：激光器发出的光通过一个双色分光镜入射到扫描器的扫描镜组上，通过扫描镜组的光束由物镜聚焦到检测样品上；激光与检测样品产生的双光子激发荧光和二次谐波信号反向通过相同的物镜收集，再由前述扫描镜组及双色分光镜入射到一个半透半反镜上，将双光子激发荧光和二次谐波信号组成的发射信号光分成两路，这两路通过滤波片和光电倍增管转换成电信号并接至计算机的输入端，最后由计算机同时显示细胞、弹力纤维和胶原纤维的微结构。该装置能够在分子水平上对细胞、胶原纤维和弹力纤维的显微结构进行高分辨率、高对比度、无损、快速和实时的检测。

Description

对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置
技术领域
本发明涉及一种对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置。
技术背景
目前临床医学的病理科每天都会对细胞、细胞外间质主要成分胶原纤维和弹力纤维的显微结构进行观察和检测。临床医学的检测方法通常是传统的病理组织学方法。用于病理组织学分析的病理组织切片需要经过固定、石蜡包埋、脱蜡、染色等一系列过程获得，这些过程不但已经破坏了组织的一些相关有用的物质真实形态，而且需要的时间往往比较长，每一步骤所花的时间都是以小时，甚至是以天计算。另外，标本处理不恰当及染色时间没有把握好都有可能导致检查结果失去准确性。若想同时探测细胞、胶原纤维和弹力纤维的显微结构，需要使用完全不同的染料对组织切片分别进行染色后，再观察。克服病理组织学方法的缺陷、寻找一种高分辨率、无损和实时检测细胞、胶原纤维和弹力纤维的显微结构的新型装置一直是大量科研工作者和临床医生共同努力的目标和梦想。
发明内容
本发明的目的是提供一种对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置，该装置采用光与物质相互作用发射的双光子激发荧光和二次谐波信号而对细胞和细胞外间质成分显微结构进行同时无损探测，能够在分子水平上对细胞、胶原纤维和弹力纤维的显微结构进行高分辨率、高对比度、无损、快速和实时的检测。
本发明的技术方案是这样实现的：激光器发出的光通过一个双色分光镜入射到扫描器的扫描镜组上，通过扫描镜组的光束由物镜聚焦到检测样品上；激光与检测样品产生的双光子激发荧光和二次谐波信号反向通过相同的物镜收集，再由前述扫描镜组及双色分光镜入射到一个半透半反镜上，将双光子激发荧光和二次谐波信号组成的发射信号光分成两路，一路通过滤波片1和光电倍增管1将胶原纤维的二次谐波信号转换成电信号A，另外一路通过滤波片2和光电倍增管将细胞和弹力纤维的双光子激发荧光信号转换成电信号B，所述的电信号A和电信号B分别接至计算机的输入端，最后由计算机同时显示细胞、弹力纤维和胶原纤维的微结构。
本发明的显著优点在于：利用激光与细胞和细胞外间质成分的内源性分子相互作用产生的信号检测其显微结构，因此，不需要染色等处理，直接可以实现对样品的高分辨率、无损和实时检测。细胞和弹力纤维显微结构的探测虽然都是通过双光子激发荧光信号，但是二者的结构有明显的差别，以人体为例，人体细胞的最小直径大约为4μm，形状类似球形，而电镜下，弹力纤维的直径只有1-3nm，成波浪状，因此，二者的显微结构可以明显区分开，若选择合适的激光波长，使胶原纤维以发射二次谐波信号为主，即可获得细胞、胶原纤维和弹力纤维的高对比度显微结构。另外，扫描器的使用使装置具有快速检测的功能。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步的阐述，以使本发明更明显易懂。
如图1所示，激光器发出的光通过一个双色分光镜入射到扫描器的扫描镜组上，通过扫描镜组的光束由物镜聚焦到检测样品上；激光与检测样品产生的双光子激发荧光和二次谐波信号反向通过相同的物镜收集，再由前述扫描镜组及双色分光镜入射到一个半透半反镜上，将双光子激发荧光和二次谐波信号组成的发射信号光分成两路，一路通过滤波片1和光电倍增管1将胶原纤维的二次谐波信号转换成电信号A，另外一路通过滤波片2和光电倍增管将细胞和弹力纤维的双光子激发荧光信号转换成电信号B，所述的电信号A和电信号B分别接至计算机的输入端，最后由计算机同时显示细胞、弹力纤维和胶原纤维的微结构。
在本发明的最佳实施例中，激光器的波长应该选用810nm，此时胶原纤维以发射二次谐波信号为主，避免对细胞特别是对弹力纤维显微结构高对比度的探测。若激光器的波长选用810nm，双色分光镜需要透过大于700nm的入射光，同时反射小于700nm的发射光。滤波片1的滤光范围在400-410nm之间，实现对胶原纤维二次谐波信号的收集，而滤波片2的滤光范围在440-650nm之间，实现对细胞和弹力纤维双光子激发荧光信号的收集。
上述的激光器只要满足光与细胞、胶原纤维和弹力纤维相互作用产生双光子激发荧光和二次谐波信号的条件，可以是不同类型的激光器，如飞秒激光器、皮秒激光器等不同种类的激光器。
上述的激光器与双色分光镜间设有光强控制器和全反镜，上述的光强控制器由二分之一波片和格兰棱镜组成。
本发明设计合理，构思巧妙，具有广阔的发展前景和较大的推广意义。

Claims (5)

1.一种对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置，其特征在于：激光器发出的光通过一个双色分光镜入射到扫描器的扫描镜组上，通过扫描镜组的光束由物镜聚焦到检测样品上；激光与检测样品产生的双光子激发荧光和二次谐波信号反向通过相同的物镜收集，再由前述扫描镜组及双色分光镜入射到一个半透半反镜上，将双光子激发荧光和二次谐波信号组成的发射信号光分成两路，一路通过滤波片1和光电倍增管1将胶原纤维的二次谐波信号转换成电信号A，另外一路通过滤波片2和光电倍增管将细胞和弹力纤维的双光子激发荧光信号转换成电信号B，所述的电信号A和电信号B分别接至计算机的输入端，最后由计算机同时显示细胞、弹力纤维和胶原纤维的微结构。
2.根据权利要求1所述的对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置，其特征在于：所述激光器发出的激光波长等于810nm，所述双色分光镜可透过大于700nm的入射光，同时反射小于700nm的发射光，滤波片1的滤光范围在400-410nm之间，实现对胶原纤维二次谐波信号的收集，而滤波片2的滤光范围在440-650nm之间，实现对细胞和弹力纤维双光子激发荧光信号的收集。
3.根据权利要求1所述的对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置，其特征在于：所述的激光器为飞秒激光器或皮秒激光器。
4.根据权利要求1所述的对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置，其特征在于：所述激光器与双色分光镜间设有光强控制器和全反镜。
5.根据权利要求4所述的对细胞和细胞外间质成分进行同时无损探测的装置，其特征在于所述的光强控制器由二分之一波片和格兰棱镜组成。
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