CN203811540U - 一种高度集成的多道数字荧光成像系统 - Google Patents

Abstract

一种高度集成的多道数字荧光成像系统，包含：能在同一时刻观察多种荧光染料的M个N通道滤镜组合（N≥2，M≥1）；N通道马赛克滤光片与光电转换单元紧密结合的多光谱荧光收集单元。本实用新型可以在同一时刻实时观察样品的多色荧光，实现活细胞的动态观察。

Description

一种高度集成的多道数字荧光成像系统

技术领域

本发明涉及一种高度集成的多道数字荧光成像系统，特别涉及到一种荧光显微成像装置中能够对多种荧光染料实时多色成像的数字荧光成像显微系统。

背景技术

在生物荧光观察系统或成像系统，一般需要对某种目标物质的一个或几个特征波段进行成像。在现代分子生物实验中，为了对感兴趣的目标物质进行对比度高、特异性高、或者说灵敏度高的观察，常常使用具有特异标定性能的荧光标志物，该荧光标定物与感兴趣的目标物质的结合，使得结合产物在一定频率的激发光照射下产生特定的波长一般长于激光光波长的荧光。

普通荧光显微镜在采集多色荧光图像时，多选用不同波长的滤光镜组分别观察、采集不同荧光素标记的荧光图像，再将这些图像融合在一起，利用不同荧光通道的参照物来判断相互的位置关系。该方法缺点是第一需要耗费一定的时间，无法实现数据的实时输出，不适于观察活细胞动态过程；第二对滤镜转盘及滤镜组加工精度要求较高，否则不同荧光通道的图像彼此存在空间错位，难以融合。现有的多通道数字荧光显微镜在观察免疫荧光多重染色标本时，需要通过自身强大的计算机图像处理功能将同一荧光通道不同聚焦层面的图像进行叠加来增加图像的信息含量，并将不同荧光通道已经完成不同焦面叠加的图像进行多通道融合，因此使用起来比较繁琐耗时，一般有经验的技术人员在捕捉优美报告用图片时候也需要半个小时左右时间的繁琐手工调整才能够获得一份诊断报告用图片。复杂的操作与昂贵的费用限制了多通道荧光显微成像系统在分子生物学的应用，尤其是在需要观察多种荧光探针染色标本中的应用。

发明内容

本发明内容为一种高度集成的多道数字荧光成像系统，包含：能在同一时刻观察多种荧光染料的M个N通道滤镜组合（N≥2，M≥1）；N通道马赛克滤光片与光电转换单元紧密结合的多光谱荧光收集单元。

其中，M个N通道滤镜组合由N通道激发滤光片、N通道二向色镜、N通道阻挡滤光片紧密构成立方盒；或由激发滤光片轮、N通道二向色镜、阻挡滤光片轮分立构成。

其中，N通道激发/阻挡滤光片是能同时通过需要的波长数的多道窄带滤光片，通过的波长数为N，即在任意一点上都包含需要的全部波长。

其中，N通道二向色镜能够对需要的波长进行选择，即能够同时反射N个激发光频谱带，而允许N个发射频谱带通过。

其中，N通道马赛克滤光片包含多个滤光微元，每个微元包含N个紧密排列的通道，每个通道只允许一种特征波长的光信号通过。

其中，N通道马赛克滤光片紧贴在光电转换单元的表面，或者采用微加工制作方式将N通道马赛克滤光片直接制作在光电转换单元的表面，所述N通道马赛克滤光片按“像素对像素”对准的粘贴在或制作在光电转换单元表面。

这种高度集成的多光谱荧光收集单元能够同时实现多种不同荧光影像的收集，真正做到在同一时刻实时观察样品的多色荧光，还可以将传统廉价单通道荧光显微成像系统通过更换多通道滤光立方盒和摄像头，就能代替昂贵的多通道荧光显微成像系统，使当下比较流行的多色荧光原位杂交（FISH）的费用大大降低。带有多光谱荧光收集单元的多通道数字荧光成像系统一次性曝光采集样品就能够同时获得多个不同（窄带）光谱图像，所获得的图像能够实时分解为几幅窄带且对应于代表被检测荧光素的特征波长的图像。不仅简化了操作过程，而且提升了多色荧光采集效率，为用户节约了时间。工艺结构简单，用户不需要再用肉眼对样品进行来回观察。该系统与计算机软件配套使用，可以自动生成报告，几分钟就可以获得结果，使用更为方便，更容易被广大用户接受。

附图说明

图1为高度集成的多道数字荧光成像系统示意图。

图2为N通道激发滤光片（N≥2）示意图。

具体实施方案

请一并参阅图1，如图所示，高度集成的多道数字荧光成像系统包含N通道马赛克滤光片与光电转换单元紧密结合的多光谱荧光收集单元4、M个N通道的滤镜立方盒1（M≥1，N≥2）。其中，N通道激发滤光片11、N通道阻挡滤光片12与N通道二向色镜13形成小立方盒1，N通道马赛克滤光片与光电转换单元紧密结合形成多光谱荧光收集单元4。N通道激发滤光片11、N通道阻挡滤光片12和N通道马赛克滤光片41都是高度集成的，通过的波长数为N。不同在于N通道激发滤光片11、N通道阻挡滤光片12空间分布是均匀的，即在任意一点上都包含需要的全部窄带波长。而N通道马赛克滤光片41通过的波长数为N，包含多个滤光微元，每个微元包含N个紧密排列的通道，即一个通道只允许一种特征波长的光信号通过。光源经N通道窄带激发滤光片11后只通过样品需要的激发波长（λ1、λ2、λ3…….λn），激发光（λ1、λ2、λ3…….λn）经N通道二向色镜13反射后照射样品2。样品2经过激发光照射后，发射出不同波长的荧光（λ1^＇、λ2^＇、λ3^＇…….λn），样品2发射的荧光直接透过N通道二向色镜13，同时N通道阻挡滤光片12对来自标本的光（包括自发荧光、激发光以及背景光）做初步过滤，经过光学聚焦系统3聚焦后，再经N通道马赛克滤光41除噪，经过处理后的信噪比较高的荧光进入光电转换单元42，最后由图像处理系统对采集的图像进行处理。

请一并参阅图2，如图所示，全波长的白光λ经过N通道激发滤光片后同时生成几个需要的波长λ1、λ2、λ3…….λn）。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (6)

1.一种高度集成的多道数字荧光成像系统，其特征在于包含：能在同一时刻观察多种荧光染料的M个N通道滤镜组合（N≥2，M≥1）；N通道马赛克滤光片与光电转换单元紧密结合的多光谱荧光收集单元。

2.根据权利要求1所述的一种高度集成的多道数字荧光成像系统，其特征在于所述的M个N通道滤镜组合由N通道激发滤光片、N通道二向色镜、N通道阻挡滤光片紧密或分立构成。

3.根据权利要求2所述的一种高度集成的多道数字荧光成像系统，其特征在于所述的N通道激发/阻挡滤光片是能同时通过需要的波长数的多道窄带滤光片，通过的波长数为N；所述的N通道二向色镜能够同时反射N个激发光频谱带，而允许N个发射频谱带通过。

4.根据权利要求1所述的一种高度集成的多道数字荧光成像系统，其特征在于所述的多光谱荧光收集单元由N通道马赛克滤光片紧贴在光电转换单元表面；或者多通道马赛克滤光片直接镀膜制作在光电转换单元的表面。

5.根据权利要求4所述的一种高度集成的多道数字荧光成像系统，其特征在于所述的N通道马赛克滤光片包含多个滤光微元，每个微元包含N个紧密排列的通道，每个通道只允许一种特征波长的光信号通过。

6.根据权利要求1所述的一种高度集成的多道数字荧光成像系统，其特征在于所述的光电转换单元是具有弱光成像能力的图像传感（CCD/CMOS）光电转换单元或者是集成的带有空间分辨率的PMT的光电转换单元。