[发明专利]基于数字微镜器件实现多路频分复用荧光显微探测方法

说明书

本发明涉及一种基于数字微镜器件实现多路频分复用荧光显微探测方法，激光经第一准直扩束器组准直为平行光并以与数字微镜器件垂轴方向成24°角入射到数字微镜器件上，经过数字微镜器件反射后垂直入射到第二准直扩束器组上被收缩全部进入二向色镜组中，透射光通过显微物镜汇聚到含荧光的细胞样品中成像，成像后的光信息通过显微物镜返回，由分光棱镜分成两路，一路由光电倍增管接收荧光信号，一路由成像透镜汇聚由CCD接收成像；将数字微镜器件的开关微镜片划分为多个通道，给每个通道加载不同帧频的通道信号来控制各通道的开关频率，快速集成多通道的频分复用，实现多通道频分复用荧光信号采集，相比于液晶显示控制，提高荧光显微探测的处理效率。

技术领域

本发明涉及一种荧光显微成像，特别涉及一种基于数字微镜器件实现多路频分复用荧光显微探测方法。

背景技术

在20世纪初库列首次使用紫外光激发荧光来观察细胞组，荧光显微镜如今广泛应用于生物和医学的研究领域。20世纪60年代共焦显微镜的概念诞生，传统的共焦显微镜是单点式、位移台扫描方式。随着医学的发展，需要得到更大的视场和更快的探测速度，但是传统的共焦显微镜的扫描效率低，光能利用率低无法满足需求。2006年出现了荧光显微镜和多通道并行频分复用探测的概念，利用对光束的频分复用和荧光显微镜相结合的方式对细胞进行更大视场的多通道探测。

已报道的多通道荧光显微镜一般是用机械斩波调制器件或者是全息聚合物分散液晶(H-PDLC)电控光栅斩波器将光束频分复用实现多通道。这样的多通道有很多缺点，例如：采用机械斩波器件的系统大，容易造成机械噪声；用液晶光栅集成的多通道结构固定，可调控性较差等。近两年来，基于微透镜阵列显微技术的研究在国内广泛开展。数字微镜器件(DMD)可当做分束镜来制作数字光源。DMD的表面是由约一百万个数字反射镜面组成，每个镜面都可以旋转。可以通过旋转不同的角度来达到开关镜面的作用，从而可以将一束光分成多数光，再汇聚到荧光显微镜系统中形成光源阵列。

发明内容

本发明是针对目前实现多通道荧光显微成像所利用的斩波器的局限性的问题，提出了一种基于数字微镜器件实现多路频分复用荧光显微探测方法，用数字微镜器件DMD代替斩波器，通过计算机外部软件开关DMD上的微镜片划分出多个通道，再分别通过加载一定帧率的通道信号来控制各个通道的开关频率，就实现了快速集成多通道的频分复用。

本发明的技术方案为：一种基于数字微镜器件实现多路频分复用荧光显微探测方法，具体包括如下步骤：

1)搭建实现多路频分复用荧光显微探测光路：激光光源发出一束激光经第一准直扩束器组准直为平行光，平行光以与数字微镜器件垂轴方向成24°角入射到数字微镜器件上，经过数字微镜器件反射的反射光垂直入射到第二准直扩束器组上，被第二准直扩束器组收缩后的光信号全部进入二向色镜组中，二向色镜组透射光通过显微物镜汇聚到含荧光的细胞样品中成像，成像后的光信息通过显微物镜返回，再经过二向色镜组反射进入分光棱镜，由分光棱镜分成两路，一路由光电倍增管接收，一路由成像透镜汇聚由CCD接收，得到样品成像；

2)将数字微镜器件的开关微镜片划分为多个通道，给每个通道加载不同帧频的通道信号来控制各通道的开关频率，在数字微镜器件面上根据时间段形成不同开关状态的图，若数字微镜器件上通道对应的微镜片处于“开”状态，则此区域的入射光被反射出去，进入第二准直扩束器组收集的信号中，如数字微镜器件上通道对应的微镜片处于“关”状态，则此区域的入射光不被反射出去，也无光信号被第二准直扩束器组收集，实现了多通道的频分复用；

3)光电倍增管接收探测后的荧光信号进行A/D转换，然后输入电脑进行采集和信号处理，进行傅里叶变换、滤波和解调后得到荧光信号强度随时间变化关系，最终得到细胞样品荧光信息。