CN112051244A - 一种便携式荧光细胞分析系统及其显微成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种便携式荧光细胞分析系统及其显微成像方法，便携式荧光细胞分析系统包括显微成像模组、载物台和光源；显微成像模组包括图像采集单元和显微放大单元，沿垂直载物台的方向，图像采集单元与载物台之间的有效工作距离L1满足30mm≤L1≤100mm；显微放大单元至少包括放大物镜组，放大物镜组包括至少一个物镜，物镜的焦距f满足2mm≤f≤10mm；光源包括明场光源和至少一个荧光光源。采用上述技术方案保证可以实现荧光显微成像，并且通过合理设置图像采集单元与载物台之间有效工作距离以及合理设置物镜的焦距，保证显微成像模组小巧紧凑，增加便携式荧光细胞分析系统的集成度和便携性。

Description

一种便携式荧光细胞分析系统及其显微成像方法

技术领域

本发明实施例涉及荧光成像技术领域，尤其涉及一种便携式荧光细胞分析系统及其显微成像方法。

背景技术

显微成像技术目前应用地越来越多，广泛应用在教学，科研，细胞分析等领域中，帮助人们实现对微观领域的认知，并发挥着越来越重要的作用。

荧光显微成像是显微成像技术的一个重要应用，荧光显微成像是利用特定波长的激发光源照射样品，被荧光标记的细胞样品收到激发产生不同波长的荧光，然后在荧光显微镜下观察细胞样品的形态与结构，借此来研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。

传统的生物荧光检测需要采用专业的荧光显微镜才能观察，虽功能齐全但设备造价昂贵；并且传统的荧光显微镜中，例如传统的CCD或者CMOS荧光显微镜，早期的CCD或CMOS因为技术工艺和生产成本的限制，芯片尺寸相对偏小，但是随着技术的发展，以及用户对于大像素高分辨率的图像效果追求，使得现在的CCD或CMOS的芯片尺寸越来越大，使得科研级CCD或CMOS相机的成本也居高不下。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种便携式荧光细胞分析系统及其显微成像方法，解决现有技术中便携式荧光细胞分析系统成本高、体积大、便携性差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种便携式荧光细胞分析系统，包括显微成像模组、载物台和光源；

所述显微成像模组包括图像采集单元和显微放大单元；沿垂直所述载物台的方向，所述图像采集单元与所述载物台之间的有效工作距离L1满足30mm≤L1≤100mm；所述显微放大单元至少包括放大物镜组，所述放大物镜组包括至少一个物镜，所述物镜的焦距f满足2mm≤f≤10mm；

所述光源包括明场光源和至少一个荧光光源。

可选的，所述显微成像模组可拆卸设置。

可选的，所述便携式荧光细胞分析系统还包括升降组件，所述显微成像模组可拆卸设置于所述升降组件上。

可选的，所述便携式荧光细胞分析系统处于工作状态时，所述显微成像模组设置于所述载物台远离所述光源的一侧；

所述载物台上形成有开口；所述显微成像模组包括靠近所述载物台一侧的第一部分和远离所述载物台一侧的第二部分，所述第一部分在所述载物台所在平面上的垂直投影位于所述开口内；所述便携式荧光细胞分析系统处于非工作状态时，所述第一部分嵌套于所述开口内。

可选的，沿垂直所述载物台的方向，所述图像采集单元与所述显微放大单元之间的距离可调整。

可选的，所述光源可拆卸设置。

可选的，所述便携式荧光细胞分析系统还包括升降组件，所述光源可拆卸设置于所述升降组件上。

可选的，所述便携式荧光细胞分析系统处于工作状态时，所述光源设置于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧；

所述载物台上形成有开口；所述光源在所述载物台所在平面上的垂直投影位于所述开口内；所述便携式荧光细胞分析系统处于非工作状态时，所述光源嵌套于所述开口内。

可选的，所述明场光源位于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧，用于出射明场光束；

至少一个荧光光源包括第一荧光光源，用于出射第一荧光光束，且所述第一荧光光束的出射方向与所述明场光束的出射方向垂直。

可选的，所述便携式荧光细胞分析系统还包括二向色镜、激发滤光片、第一发射滤光片和第一聚光模组；

所述二向色镜位于所述放大物镜组与所述图像采集单元之间，且同时位于所述明场光束和所述第一荧光光束的传播路径上，用于透射所述明场光束，并反射所述第一荧光光束至观测样品；

所述激发滤光片位于所述第一荧光光源与所述二向色镜之间，用于对所述第一荧光光束进行窄带滤光处理；

所述第一发射滤光片位于所述二向色镜和所述图像采集单元之间，用于对所述观测样品激发的荧光进行滤光处理；

所述第一聚光模组位于所述第一荧光光源与所述激发滤光片之间，且包括至少一片聚光透镜，用于对所述第一荧光光束进行聚光处理。

可选的，所述明场光源位于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧，用于出射明场光束；

至少一个荧光光源包括至少两个第二荧光光源，至少两个第二荧光光源均位于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧，用于出射第二荧光光束；且所述第二荧光光束的出射方向与所述明场光束的出射方向之间的夹角α满足0<α<90°。

可选的，所述便携式荧光细胞分析系统还包括第二发射滤光片和至少两个第二聚光模组；

所述第二发射滤光片位于所述载物台和所述显微成像模组之间，用于对观测样品激发的荧光进行滤光处理；

所述第二聚光模组位于所述第二荧光光源与所述载物台之间，且与所述第二荧光光源一一对应；每个所述第二聚光模组包括至少一片聚光透镜，用于对所述述第二荧光光束进行聚光处理。

可选的，所述放大物镜组包括多个放大倍率不同的物镜。

可选的，所述显微放大单元还包括放大目镜组，所述放大目镜组位于所述放大物镜组远离所述载物台的一侧；

所述放大目镜组包括多个放大倍率不同的目镜。

可选的，所述放大物镜组包括多个放大倍率不同的物镜；

所述显微放大单元还包括放大目镜组，所述放大目镜组包括多个放大倍率不同的目镜；

一个所述目镜和一个所述物镜形成组合镜头。

可选的，所述便携式荧光细胞分析系统还包括控制模组，所述控制模组与所述显微放大单元连接，用于根据观测样品尺寸或者基于用户放大需求调节所述显微放大单元的放大倍数。

可选的，所述图像采集单元的尺寸小于或者等于1/3英寸。

可选的，所述图像采集单元还包括至少一个放大镜片。

可选的，所述图像采集单元为可移动摄像头或者带摄像头的移动终端。

第二方面，本发明实施例还提供了一种便携式荧光细胞分析系统的显微成像方法，应用于第一方面提供的便携式荧光细胞分析系统，包括：

沿垂直所述载物台的方向，连续调节所述图像采集单元和所述显微放大单元之间的距离至预设距离；

在所述预设距离下，采用所述便携式荧光细胞分析系统对观测样品进行显微成像。

本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统及其显微成像方法，通过设置图像采集单元与载物台之间的有效工作距离L1满足30mm≤L1≤100mm，设置显微放大单元包括至少一个物镜，且物镜的焦距f满足2mm≤f≤10mm，在保证荧光显微成像的前提下，显微成像模组小巧紧凑，增加便携式荧光细胞分析的集成度和便携性；并且本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统无需专业的荧光显微镜便可实现荧光检测，进一步降低了便携式荧光细胞分析系统的购置成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的一种便携式荧光细胞分析系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种放大物镜组的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种荧光显微成像示意图；

图4是本发明实施例提供的一种便携式荧光细胞分析的正视图；

图5是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析的正视图；

图6是本发明实施例提供的一种显微成像模组的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种载物台的俯视结构示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的整体结构示意图；

图9是本发明实施例共的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图；

图10是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图；

图11是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图；

图12是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图；

图13是本发明实施例提供的一种放大目镜组的俯视结构示意图；

图14是本发明实施例提供的一种组合镜头的结构示意图；

图15是本发明实施例提供的一种图像采集单元的结构示意图；

图16是本发明实施例提供的一种便携式荧光细胞分析系统的显微成像方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

图1是本发明实施例提供的一种便携式荧光细胞分析系统的整体结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种放大物镜组的俯视结构示意图，图3是本发明实施例提供的一种荧光显微成像示意图，图4是本发明实施例提供的一种便携式荧光细胞分析系统的正视图，如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统包括显微成像模组10、载物台20和光源30；显微成像模组10包括图像采集单元11和显微放大单元12；沿垂直载物台20的方向，图像采集单元11与载物台20之间的有效工作距离L1满足30mm≤L1≤100mm；显微放大单元至少12包括放大物镜组121，放大物镜组121包括至少一个物镜1211，物镜1211的焦距f满足2mm≤f≤10mm；光源30包括明场光源31和至少一个荧光光源32。

进一步的，区别于现有技术中的CCD或者CMOS结构，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统中，图像采集单元11可以类似手机摄像头中的微型图像采集模块，将微型图像采集模块应用到显微领域，与显微放大单元12配合，能大大减小显微成像模组的体积，从而减小整个便携式荧光细胞分析系统的体积，进而降低便携式荧光细胞分析系统的成本。

进一步的，本发明实施例的技术方案中，沿垂直载物台20的方向(即图中所示的X方向)，图像采集单元11与载物台20之间的有效工作距离L1满足30mm≤L1≤100mm，显微放大单元121包括至少一个物镜1211，且物镜1211的焦距f满足2mm≤f≤10mm，在图像采集单元11如此的有效工作距离以及物镜1211如此的焦距范围内可以对样品尺寸L2满足1μm≤L2≤120μm之间大尺寸范围内的观测样品进行清晰显微成像，如图3所示。本发明实施例的方案有利于减小显微放大单元12的尺寸，保证显微成像模组10整体结构小巧紧凑，增加便携式荧光细胞分析系统的集成度和便携性。

进一步的，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统，通过设置光源30同时包括明场光源31和至少一个荧光光源32，保证本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统可以实现正常显微成像以及荧光显微成像。针对荧光显微成像无需采用专业的荧光显微镜，降低便携式荧光细胞分析系统的成本。

可选的，继续参考图1所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析还包括载物台20，载物台20用于承载观测样品。可选的，明场光源31可以包括LED光源、OLED光源或者激光光源中的至少一种，荧光光源32可以包括LED光源、OLED光源或者激光光源中的至少一种，本发明实施例对明场光源31和荧光光源32的具体形式不进行限定。

需要说明的是，本发明实施例提供的荧光光源32的位置不进行限定，在接下来的实施例中针对不同的荧光光路会进行详细说明，图1仅以一种可行的荧光光路对应的荧光光源32的位置进行示例性说明。

综上，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统，通过设置图像采集单元类似于手机摄像头中的微型图像采集模块，将微型图像采集模块应用到显微领域，与显微放大单元配合，区别与现有技术中的CCD或者CMOS显微镜，可以减小显微成像模组的体积，从而减小整个便携式荧光细胞分析系统的体积，进而降低便携式荧光细胞分析系统的成本；；进一步的，设置图像采集单元与载物台之间的有效工作距离L1满足30mm≤L1≤100mm，设置显微放大单元至少一个物镜，物镜的焦距f满足2mm≤f≤10mm；在如此的有效工作距离以及如此的焦距范围内可以对1μm-120μm之间大尺寸范围内的观测样品进行清晰荧光显微成像，保证显微成像模组整体结构小巧紧凑，增加便携式荧光细胞分析的集成度和便携性；并且，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统可以同时实现正常显微成像和荧光显微成像，针对荧光显微长线无需采用专用的荧光显微镜，降低便携式荧光细胞分析系统的购置成本。

可选的，图像采集单元12的尺寸小于或者等于1/3英寸。

示例性的，现在的CCD或CMOS的芯片尺寸越来越大，使得科研级CCD或CMOS相机的成本也居高不下。本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统区别于传统的CCD或CMOS相机的差异在于，使用了较小图像采集单元12尺寸的相机，实现了细胞分析领域的显微成像，如使用较低成本的1/3英寸感光尺寸的图像采集单元12实现了较好的成像效果，符合了终端客户的使用需求，也极大的降低了终端客户的采购和使用成本。

在上述实施例的基础上，显微成像模组10可拆卸设置。

示例性的，区别于现有CCD或者CMOS结构中显微成像模组固定集成设置的结构，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统中，显微成像模组10可拆卸设置，具体的，显微成像模组10可以可拆卸设置于支撑柱(图中未示出)上，方便用户根据不同观测样品选择不同的显微成像模组10，例如针对观测样品进行高放大倍率显微成像和较低放大倍率显微成像时，可以基于显微成像模组的可拆卸性能直接调换不同的显微成像模组，各个显微成像模组仅需微调便可以实现清晰成像，保证在不同放大需求下简单快速实现清晰成像。

图4是本发明实施例提供的一种便携式荧光细胞分析系统的正视图，图5是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图，结合图1、图4和图5所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统还可以包括升降组件40，显微成像模组10可拆卸设置于升降组件40上，升降组件40可以带动显微成像模组10运动，实现便携式荧光细胞分析系统不同的工作状态。

具体的，如图4所示，便携式荧光细胞分析系统处于工作状态时，显微成像模组10设置于载物台20远离明场光源31的一侧L。

示例性的，便携式荧光细胞分析系统处于工作状态可以理解为便携式荧光细胞分析系统处于正常的荧光显微成像状态。在便携式荧光细胞分析系统处于正常工作状态时，图像采集单元11正常接收荧光信号，并将荧光信号转换为电信号。此时，通过升降组件40带动显微成像模组10升降，设置沿垂直载物台20的方向(如图中的所述的X方向)，图像采集单元11与载物台20之间的距离L1满足30mm≤L1≤100mm，在满足图像采集单元11正常光电转换的前提下，减小显微成像模组10的体积，进一步减小便携式荧光细胞分析系统的体积，符合便携式荧光细胞分析系统的小型化和便携性的发展趋势。

进一步，图6是本发明实施例提供的一种显微成像模组的结构示意图，图7是本发明实施例提供的一种载物台的俯视结构示意图，如图5、图6和图7所示，载物台20上形成有开口21；显微成像模组10包括靠近载物台20一侧的第一部分101和远离载物台20一侧的第二部分102，第一部分101在载物台20所在平面上的垂直投影位于开口21内；便携式荧光细胞分析处于非工作状态时，第一部分101嵌套于开口21内。

示例性的，如图5和6所示，显微成像模组10包括靠近载物台20一侧的第一部分101和远离载物台20一侧的第二部分102，其中，第一部分101可以为显微放大单元12，第二部分102为图像采集单元11；或者第一部分101可以为部分显微放大单元12，第二部分102包括图像采集单元11以及部分显微放大单元12；或者第一部分101包括显微放大单元12以及部分图像采集单元11，第二部分包括部分图像采集单元11。本发明实施例对第一部分101和第二部分102的组成情况不进行限定，图5和图6仅以第一部分101为显微放大单元12，第二部分102为图像采集单元11为例进行说明。进一步的，如图5和图7所示，载物台20上形成有开口21，且第一部分101在载物台20所在平面上的垂直投影位于开口21内，如此，在微成像装置处于非工作状态时，可以通过升降组件40带动显微成像模组10向靠近载物台20的一侧下降，以使显微成像模组10的第一部分101嵌套于开口21内，如此保证便携式荧光细胞分析系统在非工作状态时体积较小，便于收纳以及搬动；并且，设置便携式荧光细胞分析系统在非工作状态时，显微成像模组10的第一部分101嵌套于开口21内还可以对显微成像模组10进行保护，避免外界硬物磕碰损伤显微成像模组10。

可选的，沿垂直载物台20的方向，图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离可调整。

示例性的，除了设置显微成像模组10可拆卸设置于升降组件40上，通过整体更换显微成像模组10还实现不同的放大倍率，保证在不同放大需求下简单快速实现清晰成像之外，还可以设置图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离可调整，通过调整图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离，在不改变光学分辨率的基础上实现放大倍率改变，可以应用于在同样光学分辨率下，但需要通过图像放大的观察或检测场景。并且，区别于传统显微镜的固定倍数切换，本发明实施例通过设置图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离可调整，通过逐渐调整图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离，可以实现连续放大倍数的切换。

需要说明的是，上述实施例以便携式荧光细胞分析系统为正置的细胞分析系统为例进行说明，即按照从上到下的顺序，便携式荧光细胞分析系统依次包括显微成像模组10、载物台20和光源30。可以理解的是，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统也可以倒置的细胞分析系统，即按照从上到下的顺序，便携式荧光细胞分析系统依次包括光源30、载物台20和显微成像模组10，下面对倒置的便携式荧光细胞分析系统进行详细说明。

可选的，光源30可拆卸设置。

示例性的，设置光源30可拆卸设置，可以根据不同光源需求简单快捷地更换光源，例如在对大面积的观测样品进行显微成像时，可以更换大面积光源或者大视角光源，保证大面积的观测样品均处于明场区域；在对小面积的观测样品进行显微成像时，可以更换小面积光源，有利于节能环保。

在上述实施例的基础上，图8是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的整体结构示意图，如图8所示，本发明实施例提供的携式细胞分析系统还可以包括升降组件40，光源30可拆卸设置于升降组件40上，升降组件40可以带动光源30运动，根据显微成像需求可以形成不同面积的明场区域，有利于提高显微成像的清晰度。

进一步的，图9是本发明实施例共的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图，如图9所示，便携式荧光细胞分析系统处于工作状态时，光源30设置于载物台20远离显微成像模组10的一侧，通过升降组件40带动光源30运动，保证可以根据显微成像需求可以形成不同面积的明场区域，有利于提高显微成像的清晰度。

进一步的，图10是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图，如图7和图10所示，载物台20上形成有开口21；光源30在载物台20所在平面上的垂直投影位于开口21内；便携式荧光细胞分析系统处于非工作状态时，光源30嵌套于开口21内，如此，在便携式荧光细胞分析系统处于非工作状态时，可以通过升降组件40带动光源30向靠近载物台20的一侧下降，以使光源30嵌套于开口21内，如此保证便携式荧光细胞分析系统在非工作状态时体积较小，便于收纳以及搬动；并且，设置便携式荧光细胞分析系统在非工作状态时，光源30嵌套于开口21内还可以对光源30进行保护，避免外界硬物磕碰损伤光源30。

可选的，当便携式荧光细胞分析系统为倒置的细胞分析系统时，沿垂直载物台20的方向，图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离同样可调整。

示例性的，设置图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离可调整，通过调整图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离，在不改变光学分辨率的基础上实现放大倍率改变，可以应用于在同样光学分辨率下，但需要通过图像放大的观察或检测场景。并且，区别于传统显微镜的固定倍数切换，本发明实施例通过设置图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离可调整，通过逐渐调整图像采集单元11与显微放大单元12之间的距离，可以实现连续放大倍数的切换。

进一步的，当便携式细胞分析系统为倒置的细胞分析系统时，显微成像模组10可以为可拆卸设置结构。具体的，显微成像模组10可以可拆卸设置于支撑柱(图中未示出)上，方便用户根据不同观测样品选择不同的显微成像模组10，例如针对观测样品进行高放大倍率显微成像和较低放大倍率显微成像时，可以基于显微成像模组的可拆卸性能直接调换不同的显微成像模组，各个显微成像模组仅需微调便可以实现清晰成像，保证在不同放大需求下简单快速实现清晰成像。

在上述实施例的基础上，接下来对不同荧光光路的情况进行详细说明。

首先以明场光束与荧光光束的出射方向垂直为例进行说明。

可选的，继续参考图4、图5、图9和图10所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统中，明场光源31位于载物台20远离显微成像模组10的一侧，明场光源31用于出射明场光束；至少一个荧光光源32包括第一荧光光源321，第一荧光光源312用于出射第一荧光光束，且第一荧光光束的出射方向与明场光束的出射方向垂直；其中，图4和图5以正置设置的便携式荧光细胞分析系统为例进行说明，图9和图10以倒置设置的便携式荧光细胞分析系统为例进行说明。

示例性的，明场光源31位于载物台20远离显微成像模组10的一侧，通过明场光源31照亮观测样片，对载物台20中的观测样品形成明场成像；第一荧光光源321位于物镜1211中心轴的垂直一侧，如此，第一荧光光束的出射方向与明场光束的出射方向相互垂直，互不影响。

进一步的，继续参考图4、图5、图9和图10所示，为了实现荧光显微成像，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统还可以包括二向色镜51，二向色镜51位于放大物镜组12与图像采集单元11之间，且同时位于明场光束和第一荧光光束的传播路径上，用于透射明场光束，并反射第一荧光光束至观测样品。

示例性的，二向色镜51可以理解为半透半反镜，二向色镜51同时位于明场光束和第一荧光光束的传播路径上，用于透射明场光束，并反射第一荧光光束至观测样品。如图4图5、图9和图10所示，二向色镜51可以位于放大物镜组12与图像采集单元11之间，但本发明实施例对二向色镜51的具体位置不进行限定，例如在不增加其他光学元件的前提下，二向色镜51可以位于放大物镜组12与图像采集单元11之间；当增加其他光学元件时，二向色镜51的位置可以根据光学元件的位置发生改变。

进一步的，继续参考图4、图5、图9和图10所示，为了提高荧光显微成像效果，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统还可以包括激发滤光片52和第一发射滤光片53；激发滤光片52位于第一荧光光源32与二向色镜51之间，用于对第一荧光光束进行窄带滤光处理；第一发射滤光片53位于二向色镜51和图像采集单元11之间，用于对观测样品激发的荧光进行滤光处理。

示例性的，如图4、图5、图9和图10所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统还可以包括激发滤光片52，激发滤光片52位于第一荧光光束的出射路径上，用于对第一荧光光束进行窄带滤光处理，提高荧光激光效率，同时降低噪声荧光信号对荧光显微成像的干扰，提升荧光显微成像效果。在不增加其他光学元件的前提下，激发滤光片52可以位于第一荧光光源32与二向色镜51之间；当增加其他光学元件时，激发滤光片52的位置可以根据光学元件的位置发生改变，本发明实施例对激发滤光片52的位置不进行限定，图4、图5、图9和图10仅以激发滤光片52位于第一荧光光源32与二向色镜51之间为例进行说明。第一发射滤光片53位于观测样品激发的荧光的光路上，用于对观测样品激发的荧光进行滤光处理，降低噪声荧光信号对荧光显微成像的干扰，提升荧光显微成像效果。在不增加其他光学元件的前提下，第一发射滤光片53可以位于二向色镜51和图像采集单元11之间；当增加其他光学元件时，第一发射滤光片53的位置可以根据光学元件的位置发生改变，本发明实施例对第一发射滤光片53的位置不进行限定，图4、图5、图9和图10仅以第一发射滤光片53位于二向色镜51和图像采集单元11之间为例进行说明。

进一步的，继续参考图4、图5、图9和图10所示，为了提高第一荧光光束321的会聚效果，本发明实施例提供便携式荧光细胞分析系统还可以包括第一聚光模组54；第一聚光模组54位于第一荧光光源321与激发滤光片52之间，且包括至少一片聚光透镜，用于对所述第一荧光光束进行聚光处理。

示例性的，如图4图5、图9和图10所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统还可以包括第一聚光模组54，第一聚光模组54位于第一荧光光束的出射路径上，用于对第一荧光光束进行聚光处理，增加第一荧光光束的会聚效果，提升荧光显微成像效果。在不增加其他光学元件的前提下，第一聚光模组54可以位于第一荧光光源32与激发滤光片52之间；当增加其他光学元件时，第一聚光模组54的位置可以根据光学元件的位置发生改变，本发明实施例对第一聚光模组54的位置不进行限定，图4、图5、图9和图10仅以第一聚光模组54位于第一荧光光源32与激发滤光片52之间为例进行说明。可选的，第一聚光模组54可以包括至少一片聚光透镜，图4图5、图9和图10仅以第一聚光模组54包括一片聚光透镜为例进行说明，本发明实施例对第一聚光模组54包括的聚光透镜的数量不进行限定，可以根据会聚需求设置一片或者多片聚光透镜。

接下来以明场光束与荧光光束的出射方向之间的夹角为锐角为例进行说明。

图11是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析的正视图，图12是本发明实施例提供的另一种便携式荧光细胞分析系统的正视图如图11和图12所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统中，明场光源31位于载物台20远离显微成像模组10的一侧，用于出射明场光束；至少一个荧光光源32包括至少两个第二荧光光源322，至少两个第二荧光光源322均位于载物台20远离显微成像模组10的一侧，用于出射第二荧光光束；且第二荧光光束的出射方向与明场光束的出射方向之间的夹角α满足0<α<90°。

示例性的，明场光源31和至少两个第二荧光光源322均位于载物台20远离显微成像模组10的一侧，有利于减小便携式荧光细胞分析系统的体积，符合便携式荧光细胞分析系统小型化、便携化的发展趋势。进一步的，如图11和图12所示，第二荧光光束的出射方向与明场光束的出射方向之间的夹角α满足0<α<90°，第二荧光光束可以直接入射至载物台20上的观测样品，一方面保证明场光束与第二荧光光束不会想回干扰，另一方面本发明实施例的技术方案中无需设置二向色镜，可以进一步减小便携式荧光细胞分析系统的体积以及成本。

可选的，继续参考图11和图12所示，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统还可以包括第二发射滤光片55和至少两个第二聚光模组56；第二发射滤光片55位于载物台20和显微成像模组10之间，用于对观测样品激发的荧光进行滤光处理；第二聚光模组56位于第二荧光光源322与载物台20之间，且与所述第二荧光光源322一一对应；每个第二聚光模组56包括至少一片聚光透镜，用于对述第二荧光光束进行聚光处理。

第二发射滤光片55位于观测样品激发的荧光的光路上，用于对观测样品激发的荧光进行滤光处理，降低噪声荧光信号对荧光显微成像的干扰，提升荧光显微成像效果。在不增加其他光学元件的前提下，第二发射滤光片55可以位于载物台20和显微成像模组10之间；当增加其他光学元件时，第二发射滤光片55的位置可以根据光学元件的位置发生改变，本发明实施例对第二发射滤光片55的位置不进行限定，图11和图12仅以第二发射滤光片55位于载物台20和显微成像模组10之间为例进行说明。

为了提高第二荧光光束322的会聚效果，本发明实施例提供便携式荧光细胞分析系统还可以包括第二聚光模组56；第二聚光模组56位于第二荧光光束的出射路径上，用于对第二荧光光束进行聚光处理，增加第二荧光光束的会聚效果，提升荧光显微成像效果。在不增加其他光学元件的前提下，第二聚光模组56可以位于第二荧光光源322与载物台20之间；当增加其他光学元件时，第二聚光模组56的位置可以根据光学元件的位置发生改变，本发明实施例对第二聚光模组56的位置不进行限定，图11和图12仅以第二聚光模组56位于位于第二荧光光源322与载物台20之间为例进行说明。可选的，第二聚光模组56可以包括至少一片聚光透镜，图11和图12仅以第二聚光模组56包括一片聚光透镜为例进行说明，本发明实施例对第二聚光模组56包括的聚光透镜的数量不进行限定，可以根据会聚需求设置一片或者多片聚光透镜。

进一步的，当包括至少两个第二荧光光源322时，相邻两个第二荧光光源322以固定间距围绕明场光源31而设置，保证每个第二荧光光源322发出的第二荧光均可以均匀入射至观测样品上，提升荧光显微成像效果。

综上，以上实施例以两种不同的实施方式对明场光源31和荧光光源32的位置关系进行了说明，本发明实施例对明场光源31和荧光光源32的位置关系不进行限定，只需保证可以实现荧光显微成像即可。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的显微放大单元12可以具备多个不同的放大倍率，接下来以显微放大单元如何实现多个不同的放大倍率进行详细说明。

继续参考图2所示，本发明实施例提供的放大物镜组121可以包括多个放大倍率不同的物镜1211。

示例性的，如图2所示，本发明实施例提供的放大物镜组121可以包括物镜转盘1212以及设置于物镜转盘1212上的多个放大倍率不同的物镜1211，通过转动物镜转盘1212，调换放大倍率不同的物镜1211，在不同的放大倍率需求下选择不同放大倍率的物镜1211，保证显微成像模组10可以适用于不同放大倍率需求的情况，提升便携式荧光细胞分析的普适性。

可选的，图13是本发明实施例提供的一种放大目镜组的俯视结构示意图，如图13所示，本发明实施例提供的显微放大单元12还可以包括放大目镜组122，放大目镜组122位于放大物镜组121远离载物台20的一侧；放大目镜组122可以包括多个放大倍率不同的目镜1221。

示例性的，通过在显微放大单元12中增设放大目镜组122，设置放大目镜组122位于放大物镜组121远离载物台20的一侧，可以通过放大目镜组122进一步调整显微放大单元12的放大倍率，提升便携式荧光细胞分析系统的显微成像效果。进一步的，如图13所示，放大目镜组122可以包括目镜转盘1222，多个放大倍率不同的目镜1221设置于目镜转盘1222上，通过转动目镜转盘1222上，调换放大倍率不同的目镜1221。设置放大目镜组122可以包括多个放大倍率不同的目镜1221，针对不同的放大需求，可以通过调整使用不同放大倍率的目镜1221，增加放大倍率调节的灵活性。

需要说明的是，图13仅以放大目镜组122的一种可行的方式进行说明，而非对放大目镜组122的限定，可以理解的是，其他放大目镜组122的组成方式也在本发明实施例的保护范围内。

可选的，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析中，放大物镜组可以包括多个放大倍率不同的物镜；显微放大单元还可以包括放大目镜组，放大目镜组可以包括多个放大倍率不同的目镜；一个目镜和一个物镜可以形成组合镜头。具体的，图14是本发明实施例提供的一种组合镜头的结构示意图，如图14所示，一个目镜1221和一个物镜1211形成组合镜头123，通过组合镜头123对观测样品进行组合放大，提升观测样品的放大效果。

综上所述，本发明实施例提供的显微放大单元中，放大物镜组可以包括多个放大倍率不同的物镜；和/或，显微放大单元还可以包括放大目镜组，放大目镜组包括多个放大倍率不同的目镜。进一步的，目镜和物镜还可以组成组合镜头，通过放大倍率不同的物镜，和/或，通过放大倍率不同的目镜，和/或，通过放大倍率不同的组合镜头，满足不同放大倍率的需求，保证本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析具备良好的普适性。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析还可以包括控制模组(图中未示出)，控制模组与显微放大单元连接，用于根据观测样品尺寸或者基于用户放大需求调节所述显微放大单元的放大倍数。

示例性的，根据观测样品尺寸，用户可以手动调节控制模组，以实现不同放大倍率的物镜、不同放大倍率的目镜和/或不同放大倍率的组合镜头实现对待测样品的显微放大成像；或者，控制模组接收用户的放大需求，根据用户的放大需求，自动进行控制调节，以实现不同放大倍率的物镜、不同放大倍率的目镜和/或不同放大倍率的组合镜头实现对待测样品的显微放大成像。本发明实施例对控制模组符合实现放大倍率切换不进行限定。

可选的，图15是本发明实施例提供的一种图像采集单元的结构示意图，如图15所示，图像采集单元15除了包括光电转换元件111之外，还可以包括至少一个放大镜片112，图15仅以图像采集单元11包括一个放大镜片112为例进行说明。

示例性的，通过在图像采集单元11中增设至少一个放大镜片112，进一步提升便携式荧光细胞分析的放大效果。

进一步的，图像采集单元11可以为可移动摄像头，例如为移动终端中的摄像头；或者图像采集单元11可以为带摄像头的移动终端，例如带摄像头的手机。通过可移动摄像头或者带摄像头的移动终端结合至少一个物镜的方案实现显微成像，保证便携式荧光细胞分析结构简单，实用性高。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种便携式荧光细胞分析系统的显微成像方法，该显微成像方法应用于本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统。具体的，图16是本发明实施例提供的一种便携式荧光细胞分析系统的显微成像方法的流程示意图，如图16所示，本发明实施例提供的显微成像方法包括：

S110、沿垂直所述载物台的方向，连续调节所述图像采集单元和所述显微放大单元之间的距离至预设距离。

示例性的，图像采集单元和显微放大单元之间的距离可以连续调节。在显微成像过程中，可以根据观测样品尺寸或者用户需求，连续调节图像采集单元和显微放大单元之间的距离，以得到观测样品的清晰放大图像或者满足用户的放大需求，此时图像采集单元和显微放大单元之间的距离可以理解为预设距离。

S120、在所述预设距离下，采用所述便携式荧光细胞分析系统对观测样品进行显微成像。

示例性的，在上述预设距离下，采用本发明实施例提供的便携式荧光细胞分析系统对观测样品进行显微成像，保证得到清晰的显微放大图像。

本发明实施例提供的显微成像方法，通过连续调节图像采集单元和显微放大单元之间的距离，可以实现连续放大倍数的切换，保证得到观测样品最清晰放大图像或者满足用户的放大需求，显微成像方法简单精确，实用性高。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (20)

1.一种便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，包括显微成像模组、载物台和光源；

所述显微成像模组包括图像采集单元和显微放大单元；沿垂直所述载物台的方向，所述图像采集单元与所述载物台之间的有效工作距离L1满足30mm≤L1≤100mm；所述显微放大单元至少包括放大物镜组，所述放大物镜组包括至少一个物镜，所述物镜的焦距f满足2mm≤f≤10mm；

所述光源包括明场光源和至少一个荧光光源。

2.根据权利要求2所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述显微成像模组可拆卸设置。

3.根据权利要求2所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述便携式荧光细胞分析系统还包括升降组件，所述显微成像模组可拆卸设置于所述升降组件上。

4.根据权利要求3所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述便携式荧光细胞分析系统处于工作状态时，所述显微成像模组设置于所述载物台远离所述光源的一侧；

所述载物台上形成有开口；所述显微成像模组包括靠近所述载物台一侧的第一部分和远离所述载物台一侧的第二部分，所述第一部分在所述载物台所在平面上的垂直投影位于所述开口内；所述便携式荧光细胞分析系统处于非工作状态时，所述第一部分嵌套于所述开口内。

5.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，沿垂直所述载物台的方向，所述图像采集单元与所述显微放大单元之间的距离可调整。

6.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述光源可拆卸设置。

7.根据权利要求6所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述便携式荧光细胞分析系统还包括升降组件，所述光源可拆卸设置于所述升降组件上。

8.根据权利要求7所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述便携式荧光细胞分析系统处于工作状态时，所述光源设置于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧；

所述载物台上形成有开口；所述光源在所述载物台所在平面上的垂直投影位于所述开口内；所述便携式荧光细胞分析系统处于非工作状态时，所述光源嵌套于所述开口内。

9.根据权利要求1-8任一项所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述明场光源位于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧，用于出射明场光束；

至少一个荧光光源包括第一荧光光源，用于出射第一荧光光束，且所述第一荧光光束的出射方向与所述明场光束的出射方向垂直。

10.根据权利要求9所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述便携式荧光细胞分析系统还包括二向色镜、激发滤光片、第一发射滤光片和第一聚光模组；

所述二向色镜位于所述放大物镜组与所述图像采集单元之间，且同时位于所述明场光束和所述第一荧光光束的传播路径上，用于透射所述明场光束，并反射所述第一荧光光束至观测样品；

所述激发滤光片位于所述第一荧光光源与所述二向色镜之间，用于对所述第一荧光光束进行窄带滤光处理；

所述第一发射滤光片位于所述二向色镜和所述图像采集单元之间，用于对所述观测样品激发的荧光进行滤光处理；

所述第一聚光模组位于所述第一荧光光源与所述激发滤光片之间，且包括至少一片聚光透镜，用于对所述第一荧光光束进行聚光处理。

11.根据权利要求1-8任一项所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述明场光源位于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧，用于出射明场光束；

至少一个荧光光源包括至少两个第二荧光光源，至少两个第二荧光光源均位于所述载物台远离所述显微成像模组的一侧，用于出射第二荧光光束；且所述第二荧光光束的出射方向与所述明场光束的出射方向之间的夹角α满足0<α<90°。

12.根据权利要求11所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述便携式荧光细胞分析系统还包括第二发射滤光片和至少两个第二聚光模组；

所述第二发射滤光片位于所述载物台和所述显微成像模组之间，用于对观测样品激发的荧光进行滤光处理；

所述第二聚光模组位于所述第二荧光光源与所述载物台之间，且与所述第二荧光光源一一对应；每个所述第二聚光模组包括至少一片聚光透镜，用于对所述述第二荧光光束进行聚光处理。

13.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述放大物镜组包括多个放大倍率不同的物镜。

14.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述显微放大单元还包括放大目镜组，所述放大目镜组位于所述放大物镜组远离所述载物台的一侧；

所述放大目镜组包括多个放大倍率不同的目镜。

15.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述放大物镜组包括多个放大倍率不同的物镜；

所述显微放大单元还包括放大目镜组，所述放大目镜组包括多个放大倍率不同的目镜；

一个所述目镜和一个所述物镜形成组合镜头。

16.根据权利要求13-15任一项所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述便携式荧光细胞分析系统还包括控制模组，所述控制模组与所述显微放大单元连接，用于根据观测样品尺寸或者基于用户放大需求调节所述显微放大单元的放大倍数。

17.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述图像采集单元的尺寸小于或者等于1/3英寸。

18.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述图像采集单元还包括至少一个放大镜片。

19.根据权利要求1所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，所述图像采集单元为可移动摄像头或者带摄像头的移动终端。

20.一种便携式荧光细胞分析系统的显微成像方法，应用于权利要求1-19任一项所述的便携式荧光细胞分析系统，其特征在于，包括：

沿垂直所述载物台的方向，连续调节所述图像采集单元和所述显微放大单元之间的距离至预设距离；

在所述预设距离下，采用所述便携式荧光细胞分析系统对观测样品进行显微成像。

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