[发明专利]基于多维调节架的近红外二区宽场显微成像系统

说明书

本发明公开了一种基于多维调节架的近红外二区荧光宽场显微成像系统。该发明以商用正置荧光显微镜模块为基础，将落射式照明器安装在多维调节架上，能实现多维度的平移及旋转，使得物镜能方便地移动到成像平面的正上方。激发光从落射式照明器的后端口引入，经二向色镜反射后通过物镜照射在样品上，样品发出的荧光被物镜收集再经镜筒透镜成像在InGaAs相机探测面上，实现荧光显微成像。其中物镜安装在电动调焦模块上，能实现精确对焦和层析成像。本发明克服了原有产品不能对体积较大的实验动物成像的缺点，能精准方便调整到成像窗口垂直上方，非常适合于大动物宽场显微成像，性能优良、使用便捷、适于推广。

技术领域

本发明属于应用光学的显微成像领域，涉及一种基于多维调节架的近红外二区宽场荧光显微成像系统。

背景技术

生物体发出的荧光信号能揭示出丰富的信息，基于荧光的生物显微成像已被广泛应用于生命科学的研究中。相对于传统的透射显微成像，荧光显微成像具有空间分辨率高、成像信噪比高、可特异性标记等优点。荧光显微成像系统一般由照明部分、成像部分、分束器（如二向色镜）、物镜和样品等组成，往往采用落射式照明的方式来激发样品产生荧光，其中分束器用来分离激发光和信号光。

发展到今天，市场上已有不少成熟的商用荧光显微镜产品，如日本奥林巴斯BX、IX系列以及国产的舜宇RX 50等。这些产品通常采用内置的汞灯作为激发光源，通过激发光滤光片选择合适波段的激发光来激发荧光探针，信号荧光被物镜收集后经过镜筒透镜（TubeLens）聚焦到探测面上，实现荧光成像。其显微物镜往往不能上下移动，实现样品的对焦则通过调节载物台来实现，且由于机身结构限制，物镜下的空间有限，只能应用于体积较小的生物样品（如细胞、组织切片、小鼠等）成像。

而近年来，对大动物（如猴、兔等）的活体荧光显微成像的研究日渐深入，上述显微镜在空间上难以容纳大动物进行成像，同时对于大体积的动物，通过移动载物台来对焦的方式难以操作也不够精确，这使得大动物成像受到了较大限制。目前市场上尚缺少商用的能适用于大动物成像的荧光显微系统，相应的产品亟待开发。

近红外二区指波长位于900~1700 nm的波段，相对于传统的可见光（400~760 nm）和近红外一区波段（760~900 nm）,该波段的荧光成像具有更低的散射、更大的穿透深度以及更高的空间分辨率。同时由于生物组织自发荧光在此区域相对较小，近红外二区荧光成像还具有更高的信号背景比；受限于该波段的探测器和光学器件的发展，近红外二区成像系统仍然有限，成像性能仍需提高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，开发出一套基于多维调节架的能对体积较大的实验动物成像的近红外二区荧光显微成像系统。

本发明是在正置荧光显微镜模块的基础上搭建的一套宽场荧光显微成像系统。将显微镜的落射式照明器固定在多维调节架上，显微物镜则安装在支架上的电动对焦模块上。激发光从落射式照明器后口引入，通过显微物镜照射在样品上激发出荧光，该信号被物镜收集并通过镜筒透镜成像在相机探测面上，实现荧光显微成像。

本发明的具体技术方案为：

本发明针对体积较大的实验动物成像，包括LED光源、准直透镜、显微镜落射式照明器、二向色镜、信号光滤光片、物镜安装器、显微物镜、三目镜、InGaAs相机、电动调焦模块、控制盒、旋钮盒、多维调节架和载物台。

所述的LED光源通过准直透镜接到显微镜落射照明器上，发出的光经过照明器光路后被二向色镜反射，并聚焦到物镜的前焦面上，在物镜后形成宽场光，激发荧光探针发出荧光信号，由此构成照明光路。

所述的荧光信号光被物镜收集并原路返回透过二色镜至信号光滤光片，所述信号光滤光片用于滤除激发光。三目镜内的镜筒透镜将信号光聚焦到InGaAs相机的探测面上，完成光电转化，被计算机处理成图像或视频，由此构成成像光路；

所述的照明光路和成像光路整体安装在多维调节架上，实现在X、Z方向上的平移以及绕着X、Y和Z三个轴的旋转。