[发明专利]一种自聚焦物镜及微型荧光显微成像装置

说明书

本发明公开了一种自聚焦物镜及微型荧光显微成像装置。所述自聚焦物镜，包括自聚焦透镜和端面抛光的玻璃棒，所述端面抛光的玻璃棒的一端面与所述自聚焦透镜的像方端面连接。所述荧光显微成像装置，包括激发光源、聚焦透镜、二向色镜、所述自聚焦物镜、结像透镜、以及面阵光电探测器；所述激发光源发出激发光经聚焦透镜聚焦，透射在所述二向色镜上；所述二向色镜将经聚焦的激发光反射，通过所述加长物镜透射在样品上；样品激发出的荧光，被所述加长物镜收集，经所述二向色镜上透射，然后经所述结像透镜聚焦，透射在所述面阵光电探测器上成像。本发明提供的自聚焦物镜及微型荧光成像装置体积小、自重轻，适合活体成像。

技术领域

本发明属于荧光显微成像领域，更具体地，涉及一种自聚焦物镜及微型荧光显微成像装置。

背景技术

对活体生物组织成像，是生命科学研究领域的一个重要手段。而其中对活体脑细胞的实时成像，已经成为了神经科学里面研究动物行为与大脑神经元之间的联系的重要手段，在实验过程中给予动物一个刺激使动物做出行为，并观测动物脑区中特定区域神经元产生反应，这样可以建立起动物行为与其相关神经元分布之间的联系。

通过测量在活动过程中，动物神经细胞的动作电位变化，来检测该神经细胞是否与此行为有关。由于电指示剂激发的光信号太弱，选择性差，在临床试验的效果并不理想，故通常研究人员会用到钙指示剂来间接测量动作电位的变化。钙离子在细胞内的作用是维持细胞内外电化学梯度，细胞内的第二信使，动作电位变化频率和钙离子浓度变化有关，当神经细胞在行为过程中激活产生动作电位变化时，会引起细胞内钙离子浓度的增加，此时钙离子与钙指示剂结合产生荧光蛋白，在外界光照的刺激下激发荧光，便可以通过成像装置检测到荧光信号。

目前在神经科学领域，研究这种动物行为与功能神经元关联系主要通过活体实时成像的方法。为了实现实时活体成像，可以采用光纤束双光子激发成像方式，将光纤束通过一种微型头盔式装置插入需要观测的生物组织区域，激发光通过光纤传到探测器内；另外还可以用微型物镜代替光纤束，通过特定光路成像后将信号传到探测器。在实验过程中成像装置固定在活体动物上的部分必须体积小，重量轻，才能不影响动物的自由活动，排除其他因素干扰。同样的技术手段，还可以来对生物活体的其他组织进行实时成像，比如观测病变组织区域，血管血流，内脏器官等。

然而，现有的活体荧光成像装置，体积较大，自重较重，对于活体观察对象的生理活动阻碍明显，因此，一方面荧光成像结果不理想，另一方面成像结果不够贴近在自由活动下的生理情况。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自聚焦物镜及微型荧光显微成像装置，其目的在于通过一种加长自聚焦物镜使得荧光成像装置体积大大缩小，减轻自重，便于活体荧光成像，由此解决现有的活体荧光成像装置体积较大、自重较重的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种加长自聚焦物镜，包括自聚焦透镜和端面抛光的玻璃棒，所述端面抛光的玻璃棒的一端面与所述自聚焦透镜的像方端面连接。

优选地，所述加长自聚焦物镜，其玻璃棒为圆台形，其物方端面与所述自聚焦透镜的像方端面相配合，其像方端面直径D≥d+Ltanθ，其中d为自聚焦透镜直径，L为玻璃棒长度，θ为视场角。

优选地，所述加长自聚焦物镜，其玻璃棒为圆柱形，其截面直径D≥d+Ltanθ，其中d为自聚焦透镜直径，L为玻璃棒长度，θ为视场角。

按照本发明的另一个方面，提供了一种荧光显微成像装置，其包括激发光源、聚焦透镜、二向色镜、如权利要求1至3任意一项所述的自聚焦物镜、结像透镜、以及面阵光电探测器；所述激发光源发出激发光经聚焦透镜聚焦，透射在所述二向色镜上；所述二向色镜将经聚焦的激发光反射，通过所述加长物镜透射在样品上；样品激发出的荧光，被所述加长物镜收集，经所述二向色镜上透射，然后经所述结像透镜聚焦，透射在所述面阵光电探测器上成像。