[发明专利]自动补液微球超分辨显微成像系统

说明书

本发明公开了一种自动补液微球超分辨显微成像系统，包括显微镜、样品台、微球探针、第一移动机构、毛细管、微型泵和第二移动机构，显微镜位于所述样品台的上方，微球探针包括探针、与探针的一端相连接的微球透镜，探针的另一端安装在第一移动机构上，毛细管安装在第二移动机构上，毛细管的进液端与微型泵相连接，毛细管的出液端靠近微球透镜。本发明可以使微球透镜浸没在液体中的深度保持一致，避免由于液体的挥发改变成像的对比度和放大倍数，保持成像的一致性；使微球透镜达到最佳的成像效果；微球透镜的直径在微米级，需要的液体量少，在观察完之后液体会自动挥发，避免对样品造成污染或损伤。

技术领域

本发明涉及显微成像技术领域，尤其涉及一种自动补液微球超分辨显微成像系统。

背景技术

自第一台显微镜发明至今的三百多年中，国内外研究者提出了各种提高成像效果和系统分辨率的方法，研制出了基于不同机制和原理的各式显微镜。对于成像分辨率达到纳米级甚至是原子级的电子显微镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜而言，虽然成像分辨率很高，但是对成像条件和样品有严格的限制，特别是无法对活的生物样品成像，限制了在生物医学方面的应用。由于光学显微镜可以直接实时地观测样品并附带有丰富的功能成像信息(如颜色、透明度等)等特点，在生物医学等显微成像领域仍然具有不可替代的作用。随着现代生物技术的发展，人们需要观察的生物样品已经由生物个体，延伸到器官、组织、细胞、乃至单个分子水平。尤其随着核酸和蛋白质的化学分析技术的进一步发展，生命科学逐步转向分子生物学、分子免疫学、分子细胞学和分子遗传学等领域。这些技术研究对显徽镜的分辨能力以及成像条件提出了更高的要求，因此探索突破衍射极限、获取更高分辨能力的光学超分辨成像方法，尤其是远场光学显微成像方法，已然成为生物医学领域一个非常关键的技术问题。在近几十年中，通过科研工作者的不断努力，一些新型的光学超分辨显微方法和技术被提出，并取得了突破性的进展，为纳米级生物样品的观测和研究带来了曙光。

2011年英国曼彻斯特大学的王增波小组搭建了在白光下用透明介质微球实现超分辨显微成像的模型，并指出能够实现超分辨的二氧化硅介质微球的直径需要在2～9um之间，将微球直接放置于待测样品的表面之上，即可在普通光学显微镜下实现超分辨成像。显微镜工作在白光模式，在透射模式下，采用直径为4.74um的透明介质微球，成功对50nm直径和间隔孔的鱼网镀金阳极氧化铝膜样品进行了成像；在反射模式下，通过二氧化硅微球清晰的看到了蓝光DVD光盘保护膜表面100纳米宽的纹，成功打破了衍射极限的限制。

微球透镜结合光学显微镜可以实现超分辨成像。在后续的研究中，研究者发现材质为二氧化硅、钛酸钡以及聚苯乙烯的微球都具有超分辨成像的能力，且二氧化硅或钛酸钡微球半浸没在水中或者酒精溶液中具有更好的成像效果。但是在进行观察时，由于水或者酒精的蒸发，微球透镜浸没在液体中的深度减小，导致微球透镜的成像放大率和成像对比度发生变化，影响微球透镜成像的一致性；另外，对于芯片等样品的观测，大量的液体分散在样品的表面会影响芯片的电路结构，影响芯片的再次使用。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种自动补液微球超分辨显微成像系统。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种自动补液微球超分辨显微成像系统，包括显微镜、样品台、微球探针、第一移动机构、毛细管、微型泵和第二移动机构，所述显微镜位于所述样品台的上方，所述微球探针包括探针、与所述探针的一端相连接的微球透镜，所述探针的另一端安装在所述第一移动机构上，所述毛细管安装在所述第二移动机构上，所述毛细管的进液端与所述微型泵相连接，所述毛细管的出液端靠近所述微球透镜。

作为本发明的进一步改进，所述第二移动机构安装在所述第一移动机构上，所述毛细管位于所述探针的下方。

作为本发明的进一步改进，所述毛细管的出液端与所述微球透镜之间的距离为50-100μm。

作为本发明的进一步改进，所述毛细管为毛细玻璃管。