CN106443995B - 用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器 - Google Patents

用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器 Download PDF

Info

Publication number
CN106443995B
CN106443995B CN201611061271.3A CN201611061271A CN106443995B CN 106443995 B CN106443995 B CN 106443995B CN 201611061271 A CN201611061271 A CN 201611061271A CN 106443995 B CN106443995 B CN 106443995B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
unit
image
object lens
biological sample
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
CN201611061271.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106443995A (zh
Inventor
孙浩
张涛
郑伟波
童广辉
章美敏
刘方武
袁永春
徐增闯
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.)
Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Technical Physics 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 Shanghai Institute of Technical Physics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority to CN201611061271.3A priority Critical patent/CN106443995B/zh
Publication of CN106443995A publication Critical patent/CN106443995A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106443995B publication Critical patent/CN106443995B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor

Abstract

本发明公开了用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器，包括物镜单元、光纤单元、照明单元、成像单元和控制单元。其特征主要在于：通过控制单元控制照明单元发出照明光，照明光经过光纤单元和物镜单元照射到生物样品上，生物样品发现荧光后通过物镜单元和光纤单元传输到成像单元，再通过控制单元控制成像单元形成样品荧光图像，从而实现生物样品的荧光共聚焦成像，为空间生物样品的研究提供技术保障。本发明优点在于：长工作距离、使用灵活，结构简单、稳定性好。

Description

用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器
技术领域
本发明涉及载人空间站空间应用系统生物技术实验柜的测试设备。具体涉及一种空间生物样品荧光观察的检测手段和方法。
背景技术
随着我国载人航天工程项目的发展，空间站的建设已经开始进行。我国将利用舱体和设备进行微重力环境条件下的空间科学实验，其中生命科学是其重要组成部分。目前针对不同目的的多种生命科学飞行实验装置正在研制，由于生命科学实验内容包罗万象，有哺乳动物、植物和细胞等。针对动物细胞和植物细胞的研究，需要观察细胞的生长过程，为保证实验的顺利进行，如何完成对细胞的观察是实验的重要环节。
空间站中对细胞的观察手段有别于地面实验室，供地面实验用的显微成像系统主要有生物显微镜和激光共焦扫描显微镜，以上两类产品对外形尺寸、重量、功耗以及成像的工作距离等要求相对很低。尤其放大倍数和分辨率要求高的情况下，工作距离都很短。而空间显微成像受制于体积、重量、功耗等限制，对显微成像系统的要求变得很苛刻。为满足细胞空间观察实验的顺利进行，需要设计出长工作距离、高灵活性、结构简单、稳定性强等特殊要求的显微成像系统。
发明内容
本发明的目的在于为空间站中细胞的观察提供一种有效可行的显微观测设备，可以实现对样品荧光显微的观测、可以实现不同放大倍数的观察，保证细胞的空间实验需求。
1.用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器，包括物镜单元1、光纤单元2、照明单元3、成像单元4、控制单元5。
所述的物镜单元1包括物镜1-1，二向色滤光片1-2和平面反射镜1-3，物镜1-1的放大倍数为5×～60×可选，工作距离10mm。二向色滤光片1-2和平面反射镜1-3置于物镜1-1的像方光路中，平行放置。
所述的光纤单元2包括传像光纤束2-1和照明光纤束2-2，传像光纤束2-1和照明光纤束2-2包含的光纤单丝数量根据探测器规格的不同从24000～210000可选。传像光纤束2-1的一个端面与物镜单元1二向色滤光片1-2对应的像面衔接，另一端与传像光纤耦合光学系统4-2的物面衔接；照明光纤束2-2的一个端面与物镜单元1平面反射镜1-3对应的像面衔接，另一端与照明光纤耦合系统3-2的物面衔接。
所述的照明单元3包括激发滤光片组件3-1，照明光纤耦合系统3-2和LED阵列3-3，激发滤光片组件3-1包括不同种波段的激发滤光片，照明光纤耦合系统3-2为放大倍数2×的物方远心光路结构，LED阵列3-3根据照明光纤束2-2所选的光纤单丝数量从512行×512列～2048行×2048列可选。激发滤光片组件3-1置于照明光纤耦合系统3-2物方光路中，照明光纤耦合系统3-2的物面与照明光纤束2-2的一端衔接，像面与LED阵列表面衔接。
所述的成像单元4包括发射滤光片组件4-1，传像光纤耦合系统4-2和探测器4-3，发射滤光片组件4-1包括不同种波段的发射滤光片，传像光纤耦合系统4-2为放大倍数2×的物方远心光路结构，探测器4-3的规格从512行×512列～2048行×2048列可选。发射滤光片组件4-1置于传像光纤耦合系统4-2物方光路中，传像光纤耦合系统4-2的物面与传像光纤束2-1的一端衔接，像面与探测器4-3像面衔接。
通过控制单元5控制照明单元3发出照明光，照明光经过光纤单元2和物镜单元1照射到生物样品上，生物样品发出荧光后通过物镜单元1和光纤单元2传输到成像单元4，再通过控制单元5控制成像单元4形成样品荧光图像，从而实现生物样品的荧光共聚焦成像。
本发明优点在于：长工作距离、使用灵活，结构简单、稳定性好。
附图说明
图1为本发明中仪器结构总图。
图2为本发明中仪器组成图。
具体实施方式
下面根据图1、图2给出本发明的一个较好实施例，并予以详细描述，以便更好地了解本发明的结构特征和功能特点。需要指出的是，给出的实例是为了说明本发明，而不是用来限制本发明的范围。
本发明主要结构包括物镜单元1、光纤单元2、照明单元3、成像单元4、控制单元5。设备在空间使用时，物镜单元1与照明单元3、成像单元4、控制单元5可以根据空间结构的需要分开布局，最终通过光纤单元2连接，灵活性高。
物镜单元1包括放大倍数40×、工作距离10mm的物镜，二向色滤光片和平面反射镜，二向色滤光片和平面反射镜置于物镜1的像方光路中，平行放置。二向色滤光片和平面反射镜确定的两条光路的像面与物镜物面为共轭面，照明光纤束和传像光纤束的两个端面分别与两个像面衔接。
光纤单元2主要包括传像光纤束和照明光纤束，传像光纤束和照明光纤束的规格相同，包括24000根光纤单丝，光纤端面尺寸4mm×4mm、单丝直径26μm。传像光纤束的一个端面与物镜单元1中二向色滤光片对应的像面衔接，另一端与成像单元4中传像光纤耦合系统的物面衔接；照明光纤束的一个端面与物镜单元1中平面反射镜对应的像面衔接，另一端与照明单元3中照明光纤耦合系统的物面衔接，完成对生物样品荧光信息和照明光的传输。
照明单元3主要包括激发滤光片组件，照明光纤耦合系统和LED阵列光源。根据荧光成像波段的不同，通过激发滤光片组件更换激发滤光片，照明光纤耦合系统为放大倍数2×的物方远心光路结构，LED阵列根据照明光纤束所选的光纤单丝数量选择512行×512列。激发滤光片组件置于照明光纤耦合系统物方光路中，照明光纤耦合系统的物面与照明光纤束的一端衔接，像面与LED阵列表面衔接。
成像单元4主要包括发射滤光片组件，传像光纤耦合系统和探测器。根据荧光成像波段的不同，通过发射滤光片组件更换发射滤光片，传像光纤耦合系统为放大倍数2×的物方远心光路结构，探测器的规格为512行×512列、单元尺寸16μm。发射滤光片组件置于传像光纤耦合系统物方光路中，传像光纤耦合系统的物面与传像光纤束的一端衔接，像面与探测器像面衔接。
通过控制单元5控制照明单元3发出照明光，照明光经过光纤单元2和物镜单元1照射到生物样品上，生物样品发出荧光后通过物镜单元1和光纤单元2传输到成像单元4，再通过控制单元5控制成像单元4形成样品荧光图像，从而实现生物样品的荧光共聚焦成像。
以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范图。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器，包括物镜单元(1)、光纤单元(2)、照明单元(3)、成像单元(4)、控制单元(5)，其特征在于：
所述的物镜单元(1)包括物镜(1-1)，二向色滤光片(1-2)和平面反射镜(1-3)，物镜(1-1)的放大倍数为5×～60×可选，工作距离10mm；二向色滤光片(1-2)和平面反射镜(1-3)置于物镜(1-1)的像方光路中，平行放置；二向色滤光片(1-2)和平面反射镜(1-3)确定的两条光路的像面与物镜物面为共轭面；
所述的光纤单元(2)包括传像光纤束(2-1)和照明光纤束(2-2)，传像光纤束(2-1)和照明光纤束(2-2)包含的光纤单丝数量根据探测器规格的不同从24000～210000可选；传像光纤束(2-1)的一个端面与物镜单元(1)二向色滤光片(1-2)对应的像面衔接，另一端与传像光纤耦合系统(4-2)的物面衔接；照明光纤束(2-2)的一个端面与物镜单元(1)平面反射镜(1-3)对应的像面衔接，另一端与照明光纤耦合系统(3-2)的物面衔接；
所述的照明单元(3)包括激发滤光片组件(3-1)，照明光纤耦合系统(3-2)和LED阵列(3-3)，激发滤光片组件(3-1)包括不同种波段的激发滤光片，照明光纤耦合系统(3-2)为放大倍数2×的物方远心光路结构，LED阵列(3-3)根据照明光纤束(2-2)所选的光纤单丝数量从512行×512列～2048行×2048列可选；激发滤光片组件(3-1)置于照明光纤耦合系统(3-2)物方光路中，照明光纤耦合系统(3-2)的物面与照明光纤束(2-2)的一端衔接，像面与LED阵列表面衔接；
所述的成像单元(4)包括发射滤光片组件(4-1)，传像光纤耦合系统(4-2)和探测器(4-3)，发射滤光片组件(4-1)包括不同种波段的发射滤光片，传像光纤耦合系统(4-2)为放大倍数2×的物方远心光路结构，探测器(4-3)的规格从512行×512列～2048行×2048列可选；发射滤光片组件(4-1)置于传像光纤耦合系统(4-2)物方光路中，传像光纤耦合系统(4-2)的物面与传像光纤束(2-1)的一端衔接，像面与探测器(4-3)像面衔接；
通过控制单元(5)控制照明单元(3)发出照明光，照明光经过光纤单元(2)和物镜单元(1)照射到生物样品上，生物样品发出荧光后通过物镜单元(1)和光纤单元(2)传输到成像单元(4)，再通过控制单元(5)控制成像单元(4)形成样品荧光图像，从而实现生物样品的荧光共聚焦成像。
CN201611061271.3A 2016-11-25 2016-11-25 用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器 Active CN106443995B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611061271.3A CN106443995B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611061271.3A CN106443995B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106443995A CN106443995A (zh) 2017-02-22
CN106443995B true CN106443995B (zh) 2019-01-01

Family

ID=58218941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611061271.3A Active CN106443995B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106443995B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107101982A (zh) * 2017-03-09 2017-08-29 深圳先进技术研究院 荧光显微装置
CN115711835A (zh) * 2022-11-19 2023-02-24 沈阳工业大学 一种气体绝缘设备内部异物运动实验装置及实验系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1725054A (zh) * 2005-07-11 2006-01-25 中国科学院上海技术物理研究所 一种适合空间应用的小型化长工作距显微光学系统
CN101339129A (zh) * 2007-09-03 2009-01-07 深圳大学 基于固定光路系统的变视场扫描显微的方法及其装置
CN101915754A (zh) * 2010-05-19 2010-12-15 上海理工大学 一种双路频分复用荧光共焦显微成像系统及实现方法
CN102955238A (zh) * 2011-08-22 2013-03-06 安鹏科技股份有限公司 手持式荧光显微镜
WO2015044035A1 (de) * 2013-09-30 2015-04-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Konfokales lichtmikroskop und verfahren zum untersuchen einer probe mit einem konfokalen lichtmikroskop
WO2015112770A1 (en) * 2014-01-22 2015-07-30 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Optical imaging devices and variable-focus lens elements, and methods for using them
US9134519B2 (en) * 2008-12-09 2015-09-15 Spectral Applied Reseach Inc. Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope
WO2016010096A1 (ja) * 2014-07-16 2016-01-21 オリンパス株式会社 位相変調素子調整システムおよび位相変調素子調整方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040008515A1 (en) * 2002-06-11 2004-01-15 Applied Precision Fluorescence illumination optimization for three-dimensional microscopy
DE102012217967A1 (de) * 2012-10-01 2014-04-03 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Konfokales Mikroskop mit frei einstellbarer Probenabtastung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1725054A (zh) * 2005-07-11 2006-01-25 中国科学院上海技术物理研究所 一种适合空间应用的小型化长工作距显微光学系统
CN101339129A (zh) * 2007-09-03 2009-01-07 深圳大学 基于固定光路系统的变视场扫描显微的方法及其装置
US9134519B2 (en) * 2008-12-09 2015-09-15 Spectral Applied Reseach Inc. Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope
CN101915754A (zh) * 2010-05-19 2010-12-15 上海理工大学 一种双路频分复用荧光共焦显微成像系统及实现方法
CN102955238A (zh) * 2011-08-22 2013-03-06 安鹏科技股份有限公司 手持式荧光显微镜
WO2015044035A1 (de) * 2013-09-30 2015-04-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Konfokales lichtmikroskop und verfahren zum untersuchen einer probe mit einem konfokalen lichtmikroskop
WO2015112770A1 (en) * 2014-01-22 2015-07-30 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Optical imaging devices and variable-focus lens elements, and methods for using them
WO2016010096A1 (ja) * 2014-07-16 2016-01-21 オリンパス株式会社 位相変調素子調整システムおよび位相変調素子調整方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《空间生面科学共焦显微图像采集系统》;鞠洪伟 等;《传感器与微系统》;20141231;第33卷(第2期);第134-137页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106443995A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106970055B (zh) 一种三维荧光差分超分辨显微方法及装置
JPH07122694B2 (ja) 顕微鏡用照明装置
CN106443995B (zh) 用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微成像仪器
CN105300943B (zh) 一种用于液滴荧光检测的显微镜集成光路系统
CN102305776A (zh) 基于透明介质微球的超分辨显微成像系统
CN106770095A (zh) 一种基于非线性光斑调制的超分辨显微成像方法和装置
CN206074895U (zh) 显微放大系统
CN103335993A (zh) 一种基于波导束缚的荧光暗场显微装置及方法
CN104849252A (zh) 一种三色荧光显微成像系统
CN110431020A (zh) 用于在目标上沉积颗粒的设备和方法
CN101113949A (zh) 微区光谱测量系统
CN102662086A (zh) 基于微纳操作臂的多自由度近场光学显微镜
CN100575930C (zh) 流体包裹体的显微荧光光谱测量装置
CN108836232A (zh) 双模显微内窥镜设备、方法和应用
CN203148835U (zh) 可同时测量显微光谱和角分辨光谱的装置
CN206282025U (zh) 用于空间生物样品荧光观察的光纤共聚焦显微镜
US20140182021A1 (en) A microdevice for emitting electromagnetic radiation
CN202854395U (zh) 用于多维成像系统的单轴照明系统
CN209542943U (zh) 一种笼式结构激光扫描共聚焦显微成像系统
CN216525449U (zh) 一种多功能微型荧光暗场显微成像装置
CN102944533B (zh) 一种便携式中心遮拦结构杂散光检测装置
CN109458957A (zh) 一种阵列光纤光镊光纤芯间平行度测试方法
US20150085359A1 (en) Microscope super-resolution illumination source
CN102360115A (zh) 低畸变大视场像方远心光学装置
Zhai et al. An optical tweezer-based microdroplet imaging technology

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant