CN103735249B - 荧光检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种荧光检测仪,包括激光合束模块、共焦扫描模块、光谱成像模块、荧光显微镜和控制显示模块;激光合束模块包括两个近红外光连续激光器、激光准直镜、反射镜和合束镜;共焦扫描模块包括可相互切换的三个二色镜、三个滤光片、扫描振镜、扫描透镜、针孔透镜和针孔;光谱成像模块包括分光棱镜、聚焦镜、三个狭缝及三个光电倍增管;荧光显微镜包括全反射棱镜、筒镜、显微物镜、纳米位移台和样品台;控制显示模块用于对激光器、扫描振镜、光电倍增管和纳米位移台进行控制及对图像进行显示;所述荧光检测仪可突破现有技术检测深度低的缺点,实现厘米级的荧光检测,可同时实现荧光定位和组分分析两种功能,在活体荧光检测领域有广阔应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及光谱技术应用和生物医学工程技术领域,尤其是涉及一种用于小动物活体荧光检测的荧光检测仪。
背景技术
随着生物荧光成像技术的发展,越来越多的荧光检测仪器被用于食品安全、工业检测、药物研发和疾病诊断等领域。由于受到荧光穿透深度的限制,目前的荧光检测仪器大多是对被检样品表面成像。例如在荧光检测中广泛应用的共聚焦显微镜,可以对被检样品进行高分辨率的三维层切成像,同时结合光谱成像可以进行样品成分分析,但其检测深度一般不超过200微米。
为了解决更深组织活体荧光的检测问题,美国Bio-Rad公司于1997年推出了双光子扫描显微镜。双光子显微镜使用近红外光激发荧光团,一个荧光分子一次吸收两个近红外光光子,自发跃迁后辐射出频率略小于两倍入射光频率的荧光光子,由于近红外光在活体组织中具有更高的穿透深度和更低的散射,使得双光子显微镜可在更深的组织内成像。据最新报道,海外著名的显微镜技术和研究期刊《Microscopy and ananlysis》刊登了使用奥林巴斯FV1000-MPE多光子显微镜拍摄的小鼠脑片三维图像样品,成像深度达到4mm。目前,双光子、多光子显微镜预示着深度组织活体荧光检测领域的发展方向,但是,这些检测系统中超快脉冲近红外连续激光器成本昂贵的问题,极大地限制了其应用范围;并且,由于荧光光子依然处于可见光范围,限制了检测深度,因此仍难以满足活体荧光检测的需要。
发明内容
本发明的目的是:提出一种新型的荧光检测仪,其采用近红外连续激光激发,近红外二区荧光检测,可以实现厘米级的荧光成像和光谱分析,便于应用于小动物的活体荧光检测。
本发明的技术方案是:一种荧光检测仪,其包括:
激光合束模块,其包括分别出射第一路近红外激光和第二路近红外激光的第一近红外连续激光器和第二近红外连续激光器、分别对所述第一路近红外激光和所述第二路近红外激光进行准直的第一激光准直器和第二激光准直器、对所述第一路近红外激光进行反射的反射镜及对所述第一路近红外激光与/或所述第二路近红外激光进行合束的合束镜;
共焦扫描模块,其包括第一二色镜、第二二色镜、第三二色镜、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、扫描振镜、扫描透镜、针孔透镜及针孔,所述第一二色镜、所述第二二色镜及所述第三二色镜与所述第一滤光片、所述第二滤光片及所述第三滤光片一一对应;
光谱成像模块,其包括分光棱镜、聚焦镜、第一狭缝、第二狭缝、第三狭缝、第一光电倍增管、第二光电倍增管及第三光电倍增管;
荧光显微镜,其包括全反射棱镜、筒镜、显微物镜、纳米位移台和用于放置样品且设置于所述纳米位移台的样品台;
用于对所述第一近红外连续激光器、所述第二近红外连续激光器、所述扫描振镜、所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管、所述第三光电倍增管和所述纳米位移台进行控制以及对图像进行显示的控制显示模块;及
用于将经过所述针孔的荧光汇聚准直至所述分光棱镜的准直透镜,其设置于所述针孔和所述分光棱镜之间;
所述第一二色镜、所述第二二色镜及所述第三二色镜与所述第一滤光片、所述第二滤光片及所述第三滤光片根据所述第一近红外连续激光器和所述第二近红外连续激光器的开启,由所述控制显示模块控制切换至三个不同的工作状态;
第一种工作状态时,所述第一二色镜和所述第一滤光片处于所述第一路近红外激光的光路中,所述第一路近红外激光通过所述第一激光准直镜准直为平行光束后,经所述反射镜和所述合束镜后入射到所述第一二色镜,被所述第一二色镜反射到所述扫描振镜形成扫描光束,经过所述扫描透镜、所述全反射棱镜、所述筒镜和所述显微物镜后聚焦到样品上一点;样品激发出的荧光经过相同光路返回至所述第一二色镜,由所述第一二色镜透射后经所述第一滤光片滤除反射杂光后,经过所述针孔透镜聚焦到所述针孔;经过所述准直透镜后汇聚准直至所述分光棱镜,经所述分光棱镜光谱分光后,经所述聚焦镜聚焦并射向所述第一狭缝;需要检测的波段范围内的荧光被所述第一狭缝透射后进入所述第一光电倍增管,其他波段的荧光被反射到所述第二光电倍增管与/或所述第三光电倍增管;射向所述第二狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第二光电倍增管;射向所述第三狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第三光电倍增管;所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管和所述第三光电倍增管将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集;
第二种工作状态时,所述第二二色镜和所述第二滤光片处于所述第二路近红外激光的光路中,所述第二路近红外激光通过所述第二激光准直镜准直为平行光束后,经所述反射镜和所述合束镜后入射到所述第二二色镜,被所述第二二色镜反射到所述扫描振镜形成扫描光束,经过所述扫描透镜、所述全反射棱镜、所述筒镜和所述显微物镜后聚焦到样品上一点;样品激发出的荧光经过相同光路返回至所述第二二色镜,由所述第二二色镜透射后经所述第二滤光片滤除反射杂光后,经过所述针孔透镜聚焦到所述针孔;经过所述准直透镜后汇聚准直至所述分光棱镜,经所述分光棱镜光谱分光后,经所述聚焦镜聚焦并射向所述第一狭缝;需要检测的波段范围内的荧光被所述第一狭缝透射后进入到所述第一光电倍增管,其他波段的荧光被反射到所述第二光电倍增管与/或所述第三光电倍增管;射向所述第二狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第二光电倍增管;射向所述第三狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第三光电倍增管;所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管和所述第三光电倍增管将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集;
第三种工作状态时,所述第三二色镜和所述第三滤光片处于所述第一路近红外激光和所述第二路近红外激光的光路中,所述第一路近红外激光通过所述第一激光准直镜准直为平行光束后射向所述反射镜,并被反射至所述合束镜,所述第二路近红外激光通过所述第二激光准直器准直为平行光束后射向所述合束镜,所述第一路近红外激光和所述第二路近红外激光经所述合束镜后入射到所述第三二色镜,被所述第三二色镜反射到所述扫描振镜形成扫描光束,经过所述扫描透镜、所述全反射棱镜、所述筒镜和所述显微物镜后聚焦到样品上;样品激发出的荧光经过相同光路返回至所述第三二色镜,由所述第三二色镜透射后经所述第三滤光片滤除反射杂光后,经过所述针孔透镜聚焦到所述针孔;经过所述准直透镜后汇聚准直至所述分光棱镜,经所述分光棱镜光谱分光后,经所述聚焦镜聚焦并射向所述第一狭缝;需要检测的波段范围内的荧光被所述第一狭缝透射后进入到所述第一光电倍增管,其他波段的荧光被反射到所述第二光电倍增管与/或所述第三光电倍增管;射向所述第二狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第二光电倍增管;射向所述第三狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第三光电倍增管;所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管和所述第三光电倍增管将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集。
下面对上述技术方案进一步解释:
本发明一较佳实施方式中,所述第一近红外连续激光器和所述第二近红外连续激光器的波长范围为750nm~850nm。
本发明一较佳实施方式中,所述扫描透镜的镀膜使其在750nm~1600nm范围具有较高的透射率。
本发明一较佳实施方式中,所述针孔透镜的镀膜使其在900nm~1600nm范围具有较高的透射率。
本发明一较佳实施方式中,所述分光棱镜的材料及镀膜使其在900nm~1600nm范围具有较高的透射率。
本发明一较佳实施方式中,所述聚焦镜的镀膜使其在900nm~1600nm范围具有较高的透射率。
本发明一较佳实施方式中,所述显微物镜具有不低于1cm的工作距离,且其在750nm~1600nm范围具有较高的透射率。
本发明一较佳实施方式中,所述纳米位移台在控制模块的控制下可沿Z方向移动。
本发明一较佳实施方式中,用于标记所述样品的荧光染料的激发波长范围为750nm~850nm,且在900nm~1600nm范围具有较高的荧光发射效率。
本发明一较佳实施方式中,所述荧光检测仪进一步包括用于对所述第一近红外连续激光器、所述第二近红外连续激光器、所述扫描振镜、所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管及所述第三光电倍增管供电的电源模块,其电性连接于所述第一近红外连续激光器、所述第二近红外连续激光器、所述扫描振镜、所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管及所述第三光电倍增管。
本发明的优点是:
本发明提供的所述荧光检测仪采用近红外连续激光激发活体标记样品,近红外二区荧光检测,突破现有检测手段检测深度低的缺点,实现厘米级的荧光检测;通过荧光成像和光谱成像相结合,同时实现荧光定位和组分分析两种功能,在活体荧光检测领域有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的荧光检测仪结构示意图;
图2为图1所示荧光检测仪处于单激光单染料检测工作方式时的第一种工作状态示意图;
图3为图1所示荧光检测仪处于单激光单染料检测工作方式时的第二种工作状态示意图;
图4为图1所示荧光检测仪处于双激光单染料检测工作方式时的第三种工作状态示意图。
其中:10-荧光检测仪,100-激光合束模块,101-第一近红外连续激光器,102-第二近红外连续激光器,103-第一激光准直镜,104-第二激光准直镜,105-反射镜,106-合束镜,200-共焦扫描模块,201-第一二色镜1,202-第一滤光片,203-第二二色镜,204-第二滤光片,205-第三二色镜,206-第三滤光片,207-扫描振镜,208-扫描透镜,209-针孔透镜,210-针孔,300-光谱成像模块,301-分光棱镜,302-聚焦镜,303-第一狭缝,304-第二狭缝,305-第三狭缝,306-第一光电倍增管,307-第二光电倍增管,308-光电倍增管,400-荧光显微镜,401-全反射棱镜,402-筒镜,403-显微物镜,404-纳米位移台,405-样品台,500-控制显示模块,600-电源模块,700-准直透镜,A-样品。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1,本发明提供一种荧光检测仪10,用于小动物活体荧光检测,其包括激光合束模块100、共焦扫描模块200、光谱成像模块300、荧光显微镜400、控制显示模块500、电源模块600及准直透镜700。
激光合束模块100包括第一近红外连续激光器101、第二近红外连续激光器102、第一激光准直镜103、第二激光准直镜104、反射镜105及合束镜106。本实施例中,第一近红外连续激光器101和第二近红外连续激光器102分别出射第一路近红外激光和第二路近红外激光,用于对不同荧光染料标记的样品进行有效激发,其波长范围为750nm~850nm。第一激光准直镜103和第二激光准直镜104分别用于将第一近红外连续激光器101出射的第一路近红外激光和第二近红外连续激光器102出射的第二路近红外激光准直为需要大小的光斑。反射镜105用于对第一近红外连续激光器101出射的第一路近红外激光进行合束,其对第一路近红外激光具有较高的反射率。合束镜106用于对第二近红外连续激光器102出射的第二路近红外激光进行合束,其对第一路近红外激光具有较高的透射率,对第二近红外激光具有较高的反射率。
本实施例中,第一近红外连续激光器101和第二近红外连续激光器102单独开启或者同时开启时,荧光检测仪10对应着不同的工作方式,具体地,第一近红外连续激光器101和第二近红外连续激光器102单独开启时,荧光检测仪10处于单激光单染料检测的工作方式,第一近红外连续激光器101和第二近红外连续激光器102同时开启时,荧光检测仪10处于双激光双染料检测的工作方式。
共焦扫描模块200包括第一二色镜201、第一滤光片202、第二二色镜203、第二滤光片204、第三二色镜205、第三滤光片206、扫描振镜207、扫描透镜208、针孔透镜209和针孔210。所述第一二色镜201、所述第二二色镜203及所述第三二色镜205与所述第一滤光片202、所述第二滤光片204及所述第三滤光片206一一对应。第一二色镜201、第二二色镜203和第三二色镜205均用于对激光和荧光进行分束,其中,第一二色镜201对第一路近红外激光有较高的反射率,对荧光有较高的透射率;第二二色镜203对第二路近红外激光有较高的反射率,对荧光有较高的透射率;第三二色镜205对第一路近红外激光和第二路近红外激光都有较高的反射率,对荧光有较高的透射率。第一滤光片202对第一路近红外激光具有很高的截止率,对荧光有较高的透射率;第二滤光片204对第二路近红外激光具有很高的截止率,对荧光有较高的透射率;第三滤光片206对第一路近红外激光和第二路近红外激光都有很高的截止率,对荧光有较高的透射率。扫描振镜207用于形成扫描光束,通过控制扫描振镜207在XY方向的摆动,达到激光在样品A上一定范围内的荧光激发,本实施例中,扫描振镜207用于将第一路近红外激光与/或第二路近红外激光形成扫描光束。扫描透镜208用于校正光束大视场角下的畸变,使得扫描振镜207形成的扫描光束的扫描位置与扫描角度形成线性关系,本实施例中,扫描透镜206的镀膜保证在750nm~1600nm范围有较高的透射率。针孔透镜209用于将荧光聚焦于针孔210,本实施例中,针孔透镜29的镀膜保证在900nm~1600nm范围有较高的透射率。针孔210用于荧光的空间滤波,从而使得只有样品A上与针孔210共轭位置的荧光成像,从而可以有效提高横向和切向分辨率。
本实施例中,第一二色镜201和第一滤光片202对应第一路近红外激光,第二二色镜203和第二滤光片204对应第二路近红外激光,第三二色镜205和第三滤光片206同时对应第一路近红外激光和第二路近红外激光。第一二色镜201、第二二色镜203和第三二色镜205之间根据所需的工作方式(单激光单染料检测和双激光双染料检测)由所述控制显示模块500控制进行切换,第一滤光片202、第二滤光片204和第三滤光片206之间相应地由所述控制显示模块500控制进行切换。具体地,荧光检测仪10处于单激光单染料检测的工作方式时:如单独开启第一近红外连续激光器101,则相应地切换第一二色镜201和第一滤光片202至工作状态,使第一二色镜201和第一滤光片202处于第一近红外激光的光路中;如单独开启第二近红外连续激光器102,则相应地或者切换第二二色镜203和第二滤光片204至工作状态,使第二二色镜203和第二滤光片204处于第二近红外激光的光路中。荧光检测仪10处于双激光单染料检测的工作方式时:同时开启第一近红外连续激光器101和第二近红外连续激光器102,此时相应地切换第三二色镜205和第三滤光片206至工作状态,使第三二色镜205和第三滤光片206处于第一路近红外激光和第二近红外激光的光路中。
光谱成像模块300包括分光棱镜301、聚焦镜302、第一狭缝303、第二狭缝304、第三狭缝305、第一光电倍增管306、第二光电倍增管307及光电倍增管308。分光棱镜301用于荧光的光谱分光,本实施例中,分光棱镜301的材料及镀膜保证在900nm~1600nm范围有较高的透射率。聚焦镜302用于将荧光聚焦于第一光电倍增管306的感光面,本实施例中,聚焦镜302的镀膜保证在900nm~1600nm范围有较高的透射率。第一狭缝303用于将需要检测的波段范围内的荧光透射到第一光电倍增管306,并将其他波段的荧光反射到第二光电倍增管307与/或第三光电倍增管308。第二狭缝304用于将需要检测的波段范围内的荧光透射到第二光电倍增管307。第三狭缝305用于将需要检测的波段范围内的荧光透射到第三光电倍增管308。第一光电倍增管306、第二光电倍增管307及第三光电倍增管308均用于将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路(图未示)后进行采集。
荧光显微镜400包括全反射棱镜401、筒镜402、显微物镜403、纳米位移台404和样品台405。全反射棱镜401用于转折光路,其对激光和荧光均具有较高反射率。筒镜402用于和显微物镜403配合成像。显微物镜403用于将激光聚焦于样品A,本实施例中,显微物镜403具有不低于1cm的工作距离,且在750nm~1600nm范围有较高的透射率。纳米位移台404在控制显示模块500的控制下可沿Z方向高精度地移动。样品台405用于固定小动物活体样品A,以便进行荧光检测,本实施例中,样品台405设置于纳米位移台404上。
可以理解的是,控制显示模块500结合纳米位移台404的位置坐标和第一光电倍增管306、第二光电倍增管307及第三光电倍增管308产生的电信号,可以生成样品A的二维和三维荧光图像。
本实施例中,用于标记小动物样品A的荧光染料的激发波长在750nm~850nm范围,且在900nm~1600nm范围具有较高的荧光发射效率,具有很好的生物相容性。
控制显示模块500用于对第一近红外连续激光器101、第二近红外连续激光器102、扫描振镜207、第一光电倍增管306、第二光电倍增管307、第三光电倍增管308和纳米位移台404进行控制以及对图像进行显示。本实施例中,控制显示模块500电性连接于第一近红外连续激光器101、第二近红外连续激光器102、扫描振镜207、第一光电倍增管306、第二光电倍增管307、第三光电倍增管308和纳米位移台404。
可以理解的是,控制显示模块500可以具有一个控制单元及一个显示单元,其中控制单元可以为计算机,显示单元可以为显示屏。
电源模块600用于为第一近红外连续激光器101、第二近红外连续激光器102、扫描振镜207、第一光电倍增管306、第二光电倍增管307及第三光电倍增管308供电,以提供第一近红外连续激光器101、第二近红外连续激光器102、扫描振镜207、第一光电倍增管306、第二光电倍增管307及第三光电倍增管308正常工作的电压。本实施例中,电源模块600电性连接于第一近红外连续激光器101、第二近红外连续激光器102、扫描振镜207、第一光电倍增管306、第二光电倍增管307及第三光电倍增管308。
可以理解的是,控制显示模块500和电源模块600均电性连接于第一二色镜201、第一滤光片202、第二二色镜203、第二滤光片204、第三二色镜205及第三滤光片206,以实现不同工作方式之间进行切换时的控制及所需工作电源。
准直透镜700设置于共焦扫描模块200和光谱成像模块300之间,用于将经过共焦扫描模块200的荧光汇聚准直至光谱成像模块300中的分光棱镜301。具体地,准直透镜700将经过针孔210的荧光汇聚准直至所述分光棱镜301,其设置于所述针孔210和所述分光棱镜301之间。
实施例
本发明提出的荧光检测仪10包括两种工作方式:单激光单染料检测和双激光双染料检测。可以理解的是,荧光检测仪10的两种工作方式包含了三种工作状态,即:单独开启第一近红外连续激光器101时的第一种工作状态、单独开启第二近红外连续激光器102时的第二种工作状态、以及同时开启第一近红外连续激光器101和第二近红外连续激光器102时的第三种工作状态。
请参阅图2,在单激光单染料工作方式下,以第一路近红外激光为例,即单独开启第一近红外连续激光器101,此时,通过控制显示模块500控制切换第一二色镜201和第一滤光片202至工作状态,使第一二色镜201和第一滤光片202处于第一路近红外激光的光路中。本实施例中,第一近红外连续激光器101采用808nm近红外连续激光器,激光(即第一路近红外激光)通过第一激光准直镜103后准直为直径2mm的平行光束,经反射镜105和合束镜106后入射到第一二色镜201,第一二色镜201将激光反射到扫描振镜207,形成扫描光束,经过扫描透镜208、全反射棱镜401、筒镜402和显微物镜403后聚焦到样品A上一点;样品激发出的荧光经过相同光路返回至第一二色镜201,由第一二色镜201透射后经第一滤光片202滤除反射杂光,经过针孔透镜209聚焦到针孔210;经过准直透镜700后汇聚准直至分光棱镜301,被分光棱镜301光谱分光后,经聚焦镜302聚焦并射向第一狭缝303;需要检测的波段范围内的荧光被第一狭缝303透射后进入到第一光电倍增管306,其他波段的荧光被反射到第二光电倍增管307与/或第三光电倍增管308;射向第二狭缝304的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到第二光电倍增管307;射向第三狭缝305的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到第三光电倍增管308;第一光电倍增管306、第二光电倍增管307和第三光电倍增管308将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集。由此,即可实现第一种荧光染料标记样品A的检测。
本实施例中,针孔210与照明光点、样品A聚焦点处于共轭位置,使得只有聚焦点位置的荧光能够成像,实现了点对点的成像。扫描振镜207在XY方向摆动达到样品A一定范围内的二维成像,纳米位移台404沿Z轴高精度移动形成样品A不同层面的二维荧光图像,最终通过图像重建完成样品A的三维荧光检测。由于针孔210的空间滤波作用,有效地提高了横向和纵向的检测精度。针孔210后的光谱成像模块300采用分光棱镜301进行分光,共分成三路,通过狭缝(第一狭缝303、第二狭缝304和第三狭缝305)移动的方法来实现不同谱段荧光的选择,探测荧光信号的探测器采用光电倍增管(第一光电倍增管306、第二光电倍增管307及第三光电倍增管308)。
请参阅图3,可以理解的是,单独开启第二近红外连续激光器102时,关闭第一近红外连续激光器101,此时通过控制显示模块500切换第二二色镜203和第二滤光片204至工作状态,使第二二色镜203和第二滤光片204处于第二路近红外激光的光路中,即可实现第二种荧光染料标记样品A的检测。
请参阅图4,在双激光双染料工作方式下,第一近红外连续激光器101和第二近红外连续激光器102同时开启,通过控制显示模块500切换第三二色镜205和第三滤光片206至工作状态,使第三二色镜205和第三滤光片206处于第一路近红外激光和第二近红外激光的光路中,第一路近红外激光通过第一激光准直镜103准直为平行光束后射向反射镜105,被反光镜105反射至合束镜106;第二路近红外激光通过第二激光准直器104准直为平行光束后射向合束镜106;第一路近红外激光和第二路近红外激光经合束镜106后入射到第三二色镜205,被第三二色镜205反射到扫描振镜207形成扫描光束;经过扫描透镜208、全反射棱镜401、筒镜402和显微物镜403后聚焦到样品A上;样品A激发出的荧光经过相同光路返回至第三二色镜205,由第三二色镜205透射后经第三滤光片206滤除反射杂光后,经过针孔透镜209聚焦到针孔210;经过准直透镜700后汇聚准直至分光棱镜301,经分光棱镜301光谱分光后,经聚焦镜302聚焦并射向第一狭缝303;需要检测的波段范围内的荧光被第一狭缝303透射后进入到第一光电倍增管306,其他波段的荧光被反射到第二光电倍增管307与/或所述第三光电倍增管308;射向第二狭缝304的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到第二光电倍增管307;射向第三狭缝305的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到第三光电倍增管308;第一光电倍增管306、第二光电倍增管307和第三光电倍增管308将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集。由此,即可实现两种不同荧光染料标记样品A的同时检测。
所述荧光检测仪10采用近红外连续激光激发活体标记样品A,近红外二区荧光检测,突破现有检测手段检测深度低的缺点,实可现厘米级的荧光检测;通过荧光成像和光谱成像相结合,同时实现荧光定位和组分分析两种功能,在活体荧光检测领域有广阔的应用前景。
当然本发明的荧光检测仪还可具有多种变换及改型,并不局限于上述实施方式的具体结构。总之,本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (10)
1.一种荧光检测仪,其特征在于,包括:
激光合束模块,其包括分别出射第一路近红外激光和第二路近红外激光的第一近红外连续激光器和第二近红外连续激光器、分别对所述第一路近红外激光和所述第二路近红外激光进行准直的第一激光准直器和第二激光准直器、对所述第一路近红外激光进行反射的反射镜及对所述第一路近红外激光与/或所述第二路近红外激光进行合束的合束镜;
共焦扫描模块,其包括第一二色镜、第二二色镜、第三二色镜、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、扫描振镜、扫描透镜、针孔透镜及针孔,所述第一二色镜、所述第二二色镜及所述第三二色镜与所述第一滤光片、所述第二滤光片及所述第三滤光片一一对应;
光谱成像模块,其包括分光棱镜、聚焦镜、第一狭缝、第二狭缝、第三狭缝、第一光电倍增管、第二光电倍增管及第三光电倍增管;
荧光显微镜,其包括全反射棱镜、筒镜、显微物镜、纳米位移台和用于放置样品且设置于所述纳米位移台的样品台;
用于对所述第一近红外连续激光器、所述第二近红外连续激光器、所述扫描振镜、所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管、所述第三光电倍增管和所述纳米位移台进行控制以及对图像进行显示的控制显示模块;及
用于将经过所述针孔的荧光汇聚准直至所述分光棱镜的准直透镜,其设置于所述针孔和所述分光棱镜之间;
所述第一二色镜、所述第二二色镜及所述第三二色镜与所述第一滤光片、所述第二滤光片及所述第三滤光片根据所述第一近红外连续激光器和所述第二近红外连续激光器的开启,由所述控制显示模块控制切换至三个不同的工作状态;
第一种工作状态时,所述第一二色镜和所述第一滤光片处于所述第一路近红外激光的光路中,所述第一路近红外激光通过所述第一激光准直镜准直为平行光束后,经所述反射镜和所述合束镜后入射到所述第一二色镜,被所述第一二色镜反射到所述扫描振镜形成扫描光束,经过所述扫描透镜、所述全反射棱镜、所述筒镜和所述显微物镜后聚焦到样品上一点;样品激发出的荧光经过相同光路返回至所述第一二色镜,由所述第一二色镜透射后经所述第一滤光片滤除反射杂光后,经过所述针孔透镜聚焦到所述针孔;经过所述准直透镜后汇聚准直至所述分光棱镜,经所述分光棱镜光谱分光后,经所述聚焦镜聚焦并射向所述第一狭缝;需要检测的波段范围内的荧光被所述第一狭缝透射后进入所述第一光电倍增管,其他波段的荧光被反射到所述第二光电倍增管与/或所述第三光电倍增管;射向所述第二狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第二光电倍增管;射向所述第三狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第三光电倍增管;所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管和所述第三光电倍增管将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集;
第二种工作状态时,所述第二二色镜和所述第二滤光片处于所述第二路近红外激光的光路中,所述第二路近红外激光通过所述第二激光准直镜准直为平行光束后,经所述反射镜和所述合束镜后入射到所述第二二色镜,被所述第二二色镜反射到所述扫描振镜形成扫描光束,经过所述扫描透镜、所述全反射棱镜、所述筒镜和所述显微物镜后聚焦到样品上一点;样品激发出的荧光经过相同光路返回至所述第二二色镜,由所述第二二色镜透射后经所述第二滤光片滤除反射杂光后,经过所述针孔透镜聚焦到所述针孔;经过所述准直透镜后汇聚准直至所述分光棱镜,经所述分光棱镜光谱分光后,经所述聚焦镜聚焦并射向所述第一狭缝;需要检测的波段范围内的荧光被所述第一狭缝透射后进入到所述第一光电倍增管,其他波段的荧光被反射到所述第二光电倍增管与/或所述第三光电倍增管;射向所述第二狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第二光电倍增管;射向所述第三狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第三光电倍增管;所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管和所述第三光电倍增管将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集;
第三种工作状态时,所述第三二色镜和所述第三滤光片处于所述第一路近红外激光和所述第二路近红外激光的光路中,所述第一路近红外激光通过所述第一激光准直镜准直为平行光束后射向所述反射镜,并被反射至所述合束镜,所述第二路近红外激光通过所述第二激光准直器准直为平行光束后射向所述合束镜,所述第一路近红外激光和所述第二路近红外激光经所述合束镜后入射到所述第三二色镜,被所述第三二色镜反射到所述扫描振镜形成扫描光束,经过所述扫描透镜、所述全反射棱镜、所述筒镜和所述显微物镜后聚焦到样品上;样品激发出的荧光经过相同光路返回至所述第三二色镜,由所述第三二色镜透射后经所述第三滤光片滤除反射杂光后,经过所述针孔透镜聚焦到所述针孔;经过所述准直透镜后汇聚准直至所述分光棱镜,经所述分光棱镜光谱分光后,经所述聚焦镜聚焦并射向所述第一狭缝;需要检测的波段范围内的荧光被所述第一狭缝透射后进入到所述第一光电倍增管,其他波段的荧光被反射到所述第二光电倍增管与/或所述第三光电倍增管;射向所述第二狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第二光电倍增管;射向所述第三狭缝的荧光中,需要检测的波段范围内的荧光被透射后进入到所述第三光电倍增管;所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管和所述第三光电倍增管将接收到的荧光信号转换为电信号并进行放大,经过积分放大电路后进行采集。
2.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,所述第一近红外连续激光器和所述第二近红外连续激光器的波长范围为750nm~850nm。
3.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,所述扫描透镜的镀膜使其在750nm~1600nm范围具有较高的透射率。
4.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,所述针孔透镜的镀膜使其在900nm~1600nm范围具有较高的透射率。
5.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,所述分光棱镜的材料及镀膜使其在900nm~1600nm范围具有较高的透射率。
6.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,所述聚焦镜的镀膜使其在900nm~1600nm范围具有较高的透射率。
7.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,所述显微物镜具有不低于1cm的工作距离,且其在750nm~1600nm范围具有较高的透射率。
8.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,所述纳米位移台在控制显示模块的控制下可沿Z方向移动。
9.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,用于标记所述样品的荧光染料的激发波长范围为750nm~850nm,且在900nm~1600nm范围具有较高的荧光发射效率。
10.如权利要求1所述的荧光检测仪,其特征在于,进一步包括用于对所述第一近红外连续激光器、所述第二近红外连续激光器、所述扫描振镜、所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管及所述第三光电倍增管供电的电源模块,其电性连接于所述第一近红外连续激光器、所述第二近红外连续激光器、所述扫描振镜、所述第一光电倍增管、所述第二光电倍增管及所述第三光电倍增管。
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