CN102928346B - 双模成像系统 - Google Patents

双模成像系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102928346B
CN102928346B CN201210397620.4A CN201210397620A CN102928346B CN 102928346 B CN102928346 B CN 102928346B CN 201210397620 A CN201210397620 A CN 201210397620A CN 102928346 B CN102928346 B CN 102928346B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
signal
imaging system
double
object lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210397620.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102928346A (zh
Inventor
宋亮
林日强
郑炜
白晓淞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201210397620.4A priority Critical patent/CN102928346B/zh
Publication of CN102928346A publication Critical patent/CN102928346A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102928346B publication Critical patent/CN102928346B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双模成像系统，包括激光生成装置、激光预处理装置、三维扫描装置、物镜、微型超声换能器、水箱、数据采集卡、荧光信号分离装置、荧光信号处理装置、计算机、分光镜以及第一光电探测器。其中激光预处理装置用于对激光进行预处理；三维扫描装置用于控制激光光路；物镜用于聚焦激光；微型超声换能器用于将光声信号转换为第一电信号；物镜与微型超声换能器均放置于水箱中；数据采集卡用于采集第一电信号；荧光信号分离装置用于分离荧光信号与反射激光；荧光信号处理装置用于将所述荧光信号转换为第二电信号；计算机用于将第一电信号与第二信号转换为光声图像与荧光图像。本发明能提高光声-荧光双模成像精度至亚微米级别。

Description

双模成像系统
技术领域
本发明涉及生物医学成像技术，尤其涉及一种双模成像系统。
背景技术
生物医学成像领域中的光声成像技术利用生物体组织的光学吸收特性为对比机制，可以获得生物体的化学组分以及生理功能特性。荧光共聚焦成像技术借助荧光分子靶向对生物体组织分子的分布、结构和功能提供特异性成像。由于光声成像技术与荧光共聚焦成像技术都具有较高的分辨率，并且在一个数量级，因此将光声成像技术与荧光共聚焦成像技术两者结合起来，可以获得更多的生物体组织信息，从而进一步提高医疗诊断及治疗效率。此外，实现亚微米级的横向空间分辨率，对生物体细胞和亚细胞层面的生物活动进行在体成像具有极其重要的意义。
现有技术中的光声—荧光共聚焦成像系统为反射激光照射在样品上激发产生的光声信号，在物镜与观察样品之间设置了直角棱镜组等装置，使得物镜距离样品的工作距离在10毫米以上，只能选择较低数值孔径的物镜，因此成像系统的横向分辨率只能达到几个微米的量级。有的能达到亚微米量级的成像系统中却只采用了光声成像这一种成像技术。综上所述，现有技术中还没有分辨率达到亚微米量级的光声—荧光双模成像系统。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种双模成像系统。
所述双模成像系统包括：激光生成装置、激光预处理装置、三维扫描装置、物镜、微型超声换能器、水箱、数据采集卡、荧光信号分离装置、荧光信号处理装置、计算机、分光镜以及第一光电探测器。其中，所述激光生成装置用于生成激光；所述激光预处理装置用于对所述激光进行预处理；所述三维扫描装置用于控制所述激光的光路，以对所述样品进行三维扫描；所述物镜用于对所述激光进行聚焦，所述激光经所述物镜聚焦后照射在所述样品上激发出光声信号以及荧光信号，并产生反射激光；所述微型超声换能器位于所述物镜出射端，所述微型超声换能器信号接收端呈平面或凹形弧面，用于接收所述光声信号，所述微型超声换能器用于将所述光声信号转换为第一电信号；所述水箱盛有水，用于耦合所述光声信号，所述物镜与所述微型超声换能器均放置于所述水箱中；所述数据采集卡用于采集所述第一电信号；所述荧光信号分离装置用于将所述荧光信号与所述反射激光进行分离；所述荧光信号处理装置用于接收所述荧光信号，并将所述荧光信号转换为第二电信号；所述计算机用于处理所述第一电信号，并将所述第一电信号转化为所述样品的光声图像；所述计算机还用于处理所述第二电信号，并将所述第二电信号转化为所述样品的荧光图像。所述分光镜用于将一部分所述激光反射至所述第一光电探测器；所述第一光电探测器用于将一部分所述激光转换为第三电信号，所述计算机根据所述第三电信号监测所述激光能量的变化，从而可实时记录所述激光的强度，以在成像计算时消除所述样品对所述激光吸收程度的误差。
本发明提出的双模成像系统能在获得光声与荧光双模成像信息的同时，将微型超声换能器放置于物镜出射端，一方面减少了光学元器件的使用，节约成本，另一方面使得物镜工作距离可调节至较小值，选择较大数值孔径，从而提高所述双模成像系统的成像精度，成像后的光声图像与荧光图像的分辨率一般可达到亚微米级别。
附图说明
图1是本发明一实施例的双模成像系统；
图2是本发明一实施例的物镜与微型超声换能器的位置关系图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1所示为本发明一实施例的双模成像系统，用于生物体样品成像，所述双模成像系统包括：激光生成装置100、激光预处理装置200、三维扫描装置300、物镜400、微型超声换能器500、水箱600、数据采集卡700、荧光信号分离装置800、荧光信号处理装置900、计算机1000、分光镜1100以及第一光电探测器1200。
在本实施例中，所述激光生成装置100为一可调激光光源，用于产生激光，所述激光用作所述双模成像系统的光源。
所述激光预处理装置200用于对所述激光进行预处理。优选地，所述激光预处理装置200包括：光阑201、第一聚光透镜202、第一针孔装置203、第二聚光透镜204、衰减片205以及反射镜206，其中，所述光阑201用于控制由所述激光生成装置100产生激光的光束宽度；所述第一聚光透镜202用于将所述激光聚焦至所述第一针孔装置203上；所述第一针孔装置203用于对所述激光进行空间滤波；所述第二聚光透镜204用于将由所述第一针孔装置203输出的激光准直；所述衰减片205用于对所述激光的强度进行一定程度的衰减，使得所述激光强度适合所述样品的成像；所述反射镜206用于反射所述激光，从而改变所述激光的光路。
所述三维扫描装置300用于控制所述激光的光路，从而对所述样品进行三维方向上的扫描。优选地，所述三维扫描装置300还包括高精度位移平台，所述高精度位移平台用于精确控制所述样品与所述物镜400之间的距离。
所述物镜400用于对所述三维扫描装置300输出的激光进行聚焦，所述激光经所述物镜400聚焦后照射在所述样品1500上激发出光声信号以及荧光信号，并产生一定量的反射激光。
如图2所示，所述微型超声换能器500位于所述物镜400的出射端，虚线箭头表示激光。在本实施例中，所述微型超声换能器500长约0.6毫米、宽约0.6毫米、厚约0.25毫米。由于所述微型超声换能器500体积较小，且物镜400与所述样品1500之间除放置所述微型超声换能器500之外未放置其它任何光学元器件，因此所述物镜400与所述样品1500之间的距离可调节至较小值，使得所述物镜400的数值孔径可设置为1或者1以上，提高了所述双模成像系统的精度，成像后的光声图像与荧光图像的分辨率一般可达到亚微米级别。所述微型超声换能器500由背衬层、压电材料层以及匹配层构成。在本实施例中，所述超声换能器的信号接收端呈平面或凹形弧面，可通过自然聚焦或凹面聚焦有效地接收所述光声信号。所述压电材料用于将所述光声信号转换为第一电信号，所述匹配层可以使所述光声信号尽可能多地透射至所述压电材料层。
由于所述光声信号在空气中会很快衰减，因此需要水作为所述光声信号的耦合介质，以防止所述光声信号的快速衰减。在本实施例中，所述水箱600盛有水，所述物镜400与所述微型超声换能器500均放置于所述水箱600中。优选地，所述水箱600底部贴有光学透明膜(图未示)，所述光学透明膜用于透射所述激光与所述光声信号。
所述数据采集卡700用于采集所述第一电信号。优选地，所述数据采集卡700采集所述第一电信号之前，所述第一电信号先经过所述信号放大器1400，所述信号放大器1400用于对所述第一电信号进行信号放大。
所述荧光信号分离装置800用于将所述荧光信号与所述反射激光进行分离，优选地，所述荧光信号分离装置800为二向色镜。本领域的技术人员应能理解，除二向色镜外的任何能将所述荧光信号与所述反射激光进行分离的装置均可应用于本发明实施例中。
经过所述荧光信号分离装置800分离的所述荧光信号通过所述荧光信号处理装置900。所述荧光信号处理装置900用于接收所述荧光信号，并将所述荧光信号转换为第二电信号。优选地，所述荧光信号处理装置900包括：滤光片901、第三聚光透镜902、第二针孔装置903以及第二光电探测器904。其中，所述滤光片901用于对所述荧光信号进行滤光；所述第三聚光透镜902用于将所述荧光信号聚焦至所述第二针孔装置903上；所述第二光电探测器904用于将所述荧光信号转换为所述第二电信号。
所述计算机1000用于处理所述第一电信号，并通过处理软件将所述第一电信号转化为所述样品的光声图像，同时所述计算机还用于处理所述第二电信号，并通过软件处理将所述第二电信号转化为所述样品的荧光图像。
所述分光镜1100用于将一部分所述激光反射至所述第一光电探测器1200；所述第一光电探测器1200用于将一部分所述激光转换为第三电信号，所述计算机1000根据所述第三电信号监测所述激光能量的变化，从而实现可实时记录所述激光的强度，在成像计算中以消除所述样品1500对所述激光吸收程度的误差。
优选地，所述双模成像系统还包括升降台1300，所述样品1500放置于所述升降台1300上，所述升降台1300用于调节所述样品1500与所述物镜400之间的距离，从而实现粗略调焦。
优选地，所述三维扫描装置300还包括高精度位移平台(图未示)，所述高精度位移平台用于精确控制所述样品1500与所述物镜400之间的距离，从而实现精确调焦。
本发明提出的双模成像系统能在获得光声与荧光双模成像信息的同时，将所述微型超声换能器500放置于所述物镜400出射端，一方面减少了光学元器件的使用，节约成本，另一方面使得所述物镜400工作距离可调节至较小值，从而提高所述双模成像系统的成像精度，成像后的光声图像与荧光图像的分辨率一般可达到亚微米(小于1微米)级别。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双模成像系统，用于生物体样品成像，包括：激光生成装置、激光预处理装置、三维扫描装置、物镜、微型超声换能器、水箱、数据采集卡、荧光信号分离装置、荧光信号处理装置、计算机、分光镜以及第一光电探测器，其中，
所述激光生成装置用于生成激光；
所述激光预处理装置用于对所述激光进行预处理；
所述三维扫描装置用于控制所述激光的光路，以对所述样品进行三维光学扫描；
所述物镜用于对所述激光进行聚焦，所述激光经所述物镜聚焦后照射在所述样品上激发出光声信号以及荧光信号,并产生反射激光；
所述微型超声换能器位于所述物镜出射端，所述微型超声换能器具有信号接收端，该信号接收端呈平面或凹形弧面，用于接收所述光声信号，所述微型超声换能器用于将所述光声信号转换为第一电信号；
所述水箱盛有水，用于耦合所述光声信号，所述物镜与所述微型超声换能器均放置于所述水箱中；
所述数据采集卡用于采集所述第一电信号；
所述荧光信号分离装置用于将所述荧光信号与所述反射激光进行分离；
所述荧光信号处理装置用于接收所述荧光信号，并将所述荧光信号转换为第二电信号；
所述计算机用于处理所述第一电信号，并将所述第一电信号转化为所述样品的光声图像；
所述计算机还用于处理所述第二电信号，并将所述第二电信号转化为所述样品的荧光图像；
所述分光镜用于将一部分所述经过预处理的激光反射至所述第一光电探测器；
所述第一光电探测器用于将一部分所述经过预处理的激光转换为第三电信号，所述计算机根据所述第三电信号监测所述经过预处理的激光能量的变化，实时记录所述经过预处理的激光的强度，以在成像时消除所述样品对所述经过预处理的激光吸收程度的误差。
2.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述激光预处理装置包括：光阑、第一聚光透镜、第一针孔装置、第二聚光透镜、衰减片以及反射镜，其中，
所述光阑用于控制所述激光的光束宽度；
所述第一聚光透镜用于将所述激光聚焦至所述第一针孔装置上；
第一针孔装置用于对所述激光进行空间滤波；
所述第二聚光透镜用于将所述激光准直；
所述衰减片用于对所述激光的强度进行衰减；
所述反射镜用于将所述激光反射至所述三维扫描装置。
3.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述荧光信号分离装置为二向色镜。
4.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述荧光信号处理装置包括：滤光片、第三聚光透镜、第二针孔装置以及第二光电探测器，其中，
所述滤光片用于对所述荧光信号进行滤光；
所述第三聚光透镜用于将所述荧光信号聚焦至所述第二针孔装置上；
所述第二光电探测器用于将所述荧光信号转换为所述第二电信号。
5.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述双模成像系统还包括升降台，所述样品放置于所述升降台上，所述升降台用于调节所述样品与所述物镜之间的距离。
6.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述三维扫描装置还包括高精度位移平台，所述高精度位移平台用于精确控制所述样品与所述物镜之间的距离。
7.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述水箱底部贴有光学透明膜，所述光学透明膜用于透射所述激光与所述光声信号。
8.如权利要求1所述的双模成像系统，其特征在于，所述双模成像系统还包括信号放大器，所述信号放大器用于对所述第一电信号进行信号放大。
CN201210397620.4A 2012-10-18 2012-10-18 双模成像系统 Active CN102928346B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210397620.4A CN102928346B (zh) 2012-10-18 2012-10-18 双模成像系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210397620.4A CN102928346B (zh) 2012-10-18 2012-10-18 双模成像系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102928346A CN102928346A (zh) 2013-02-13
CN102928346B true CN102928346B (zh) 2014-08-27

Family

ID=47643199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210397620.4A Active CN102928346B (zh) 2012-10-18 2012-10-18 双模成像系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102928346B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104274149B (zh) * 2013-07-12 2016-06-29 深圳先进技术研究院 光声-荧光双模成像内窥镜
CN103472029B (zh) * 2013-09-25 2016-03-30 江西科技师范大学 一种用于食品添加剂成分的检测装置
JP6358735B2 (ja) * 2014-02-26 2018-07-18 オリンパス株式会社 光音響顕微鏡装置
CN105548102B (zh) * 2015-12-07 2019-06-28 华南师范大学 利用光声-荧光互补原理的深层钙离子浓度监测方法与装置
CN105424606A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 江南大学 多功能光声、荧光显微及荧光光谱成像分析装置及方法
CN105877711B (zh) * 2016-04-26 2019-01-18 吉林亚泰中科医疗器械工程技术研究院股份有限公司 一种皮肤疾病多模态成像检测系统
CN108375547B (zh) * 2018-01-12 2020-08-18 华南师范大学 多光谱光声和光学相干层析双模态成像装置及方法
CN110006860A (zh) * 2019-03-27 2019-07-12 华南师范大学 一种共聚焦多路荧光检测系统
CN110638427A (zh) * 2019-07-22 2020-01-03 邱海林 红外二窗荧光扫描活体成像装置及方法
CN110530797A (zh) * 2019-09-25 2019-12-03 南京大学 一种光声鬼成像-荧光成像的双模成像装置及其使用方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101181152A (zh) * 2006-11-14 2008-05-21 深圳大学 时间分辨自体荧光寿命成像用于眼底病变早期诊断的方法及其装置
CN101435774A (zh) * 2008-12-23 2009-05-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 双色单光子横向超分辨成像的方法和装置
EP2275022A1 (en) * 2006-01-20 2011-01-19 Olympus Medical Systems Corporation Method and apparatus for analyzing characteristic information of object with the use of mutual interaction between ultrasound wave and light
CN102499645A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 西安电子科技大学 光声与荧光双模一体断层成像系统及成像方法
CN102621115A (zh) * 2012-02-27 2012-08-01 华南师范大学 一种共焦的光声荧光同时成像方法与装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006000939A1 (en) * 2004-06-21 2006-01-05 Koninklijke Philips Electronics N. V. Aberration correction for spectroscopic analysis

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2275022A1 (en) * 2006-01-20 2011-01-19 Olympus Medical Systems Corporation Method and apparatus for analyzing characteristic information of object with the use of mutual interaction between ultrasound wave and light
CN101181152A (zh) * 2006-11-14 2008-05-21 深圳大学 时间分辨自体荧光寿命成像用于眼底病变早期诊断的方法及其装置
CN101435774A (zh) * 2008-12-23 2009-05-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 双色单光子横向超分辨成像的方法和装置
CN102499645A (zh) * 2011-11-08 2012-06-20 西安电子科技大学 光声与荧光双模一体断层成像系统及成像方法
CN102621115A (zh) * 2012-02-27 2012-08-01 华南师范大学 一种共焦的光声荧光同时成像方法与装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
激光声子的激发、探测及其应用;袁冬青等;《激光与光电子学进展》;20060531;第43卷(第05期);全文 *
袁冬青等.激光声子的激发、探测及其应用.《激光与光电子学进展》.2006,第43卷(第05期),

Also Published As

Publication number Publication date
CN102928346A (zh) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102928346B (zh) 双模成像系统
CN107607473B (zh) 一种同时多点激发与匹配接收的光声三维成像装置及方法
CN102004307B (zh) 使用同心双锥面镜实现全内反射荧光显微的系统与方法
CN102621115B (zh) 一种共焦的光声荧光同时成像方法与装置
Hoy et al. Optical design and imaging performance testing of a 9.6-mm diameter femtosecond laser microsurgery probe
JP2004222870A (ja) 内視鏡用プローブ
CN108414442A (zh) 适用于近红外二区荧光活体成像的共聚焦显微系统
US20070091425A1 (en) Microscope examination apparatus and microscope examination method
US20220133273A1 (en) Transparent ultrasound transducers for photoacoustic imaging
CN115291381A (zh) 一种大视场高分辨率显微镜及其显微成像方法
EP3730988A1 (en) Objective optical system and microscope system
CN112240880B (zh) 一种实现近共振增强的超分辨受激拉曼显微成像方法及装置
JP2016070801A (ja) 被検体情報取得装置
CN113835208A (zh) 一种大视场双光子扫描和成像装置
JP5896702B2 (ja) 光音響顕微鏡
CN113030063A (zh) 一种小型针尖增强拉曼光谱测量装置及其检测方法
WO2021011709A1 (en) Systems and methods for improved light-sheet microscopy
EP3779555B1 (en) Sample observation device
CN116421134A (zh) 一种基于并行共聚焦的角膜检测装置及角膜检测方法
WO2020175189A1 (ja) 細胞観察システムおよび細胞観察方法
JP2013090836A (ja) 被検体情報取得装置
CN115191945A (zh) 一种手持式的分辨率连续可调的多尺度光声显微成像系统
CN209847146U (zh) 一种多模态成像系统
CN113180598A (zh) Oct与荧光复合显微内窥成像系统
CN111855582A (zh) 一种基于光纤延时的并行多尺度光声显微成像方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant