[发明专利]一种双波长双尺度纳米药物活体成像系统及时序控制方法

权利要求书

1.一种双波长双尺度纳米药物活体成像系统的时序控制方法，其特征在于，双波长双尺度纳米药物活体成像系统包括照明单元和显微成像单元，还包括上位机，所述显微成像单元包括组织成像子模块和靶细胞成像子模块，照明单元用于发射第一激发光和/或第二激发光，组织成像子模块获取第一激发光或第二激发光得到纳米药物的介观分布图像，靶细胞成像子模块获取第一激发光和第二激发光得到纳米药物在细胞层面的微观分布图像，上位机控制照明单位周期性发射第一激发光和/或第二激发光以及控制组织成像子模块和靶细胞成像子模块的图像采集；照明单元包括第一激发器（1）、第二激发器（2）、第一激发光快门（3）、第二激发光快门（4）、反光镜（5）、第一双色镜（6）、半波片（7）、分光棱镜（8），第一激发器（1）发射所述第一激发光，第一激发光用以激发对应纳米壳和细胞膜荧光染料，第一激发光依次经过反光镜（5）、第一双色镜（6）、半波片（7）和分光棱镜（8）；

第二激发器（2）发射所述第二激发光，第二激发光用以激发对应纳米药物荧光染料，第二激发光依次经过第一双色镜（6）、半波片（7）、分光棱镜（8）； 第一激发光和/或第二激发光通过半波片（7）和分光棱镜（8）按任意比例分配给组织成像子模块和靶细胞成像子模块；

上位机周期性控制第一激发光快门（3）和第二激发光快门（4）的开关；所述组织成像子模块包括第一透镜（9）、第一光纤（10）、第二透镜（11）、第三透镜（12）、滤光片转换轮（13）、第四透镜（14）、EMCCD （15），所述第一透镜（9）将第一激发光或第二激发光耦合到第一光纤（10），所述第一光纤（10）将第一激发光或第二激发光传输至荧光样品处激发第一荧光信号，所述第二透镜（11）用于将第一荧光信号收集并依次传输到第一光纤（10）、第三透镜（12），所述第三透镜（12）用于显微放大第一荧光信号，并将放大的第一荧光信号传输至滤光片转换轮（13），所述滤光片转换轮（13）用于对接收的第一荧光信号进行过滤，然后依次传输到第四透镜（14）和EMCCD（15），所述EMCCD（15）对第一荧光信号进行成像；上位机控制滤光片转换轮（13）转换到对应第一荧光信号波长的高通滤光片，上位机控制EMCCD（15）的采集时间；

所述靶细胞成像子模块包括第二双色镜（16）、空间滤波系统、二维扫描振镜（20）、4F系统、第三物镜（23）、第二光纤（24）、第二光纤（24）探头部分、第三双色镜（27）、第一滤光片（28）、第一光电倍增管PMT（29）、第四双色镜（30）、第二滤光片（31）、第二光电倍增管PMT（32）、第三滤光片（33）、第三光电倍增管PMT（34）；

所述第二双色镜（16）用于反射第一激发光和第二激发光，并将第一激发光和第二激发光的融合光传输至空间滤波系统；所述空间滤波系统用于阻挡融合光以外的杂散光，得到滤波光，并将滤波光传输至二维扫描振镜（20）；所述二维扫描振镜（20）用于对滤波光进行光束扫描，得到扫描光，并将扫描光传输至4F系统；所述4F系统用于调整扫描光的光束大小，并将调整后的扫描光传输至第三物镜（23）；所述第三物镜（23）用于将调整后的扫描光耦合进第二光纤（24）；所述第二光纤（24）用于将调整后的扫描光传输至第二光纤（24）探头部分；所述第二光纤（24）探头部分用于将扫描光传输至荧光样品处激发得到的第二荧光信号，并将第二荧光信号反向依次传输至所述第二光纤（24）、第三物镜（23）、4F系统、二维扫描振镜（20）、空间滤波系统、第二双色镜（16）、第三双色镜（27）、第四双色镜（30）；

所述第三双色镜（27）将第二荧光信号分离得到第三荧光信号，并将第三荧光信号反射依次进入第一滤光片（28）、第一光电倍增管PMT（29）得到纳米壳靶细胞成像图；所述第四双色镜（30）将第二荧光信号分离得到第四荧光信号和第五荧光信号，第四双色镜（30）将第四荧光信号反射依次进入第二滤光片（31）、第二光电倍增管PMT（32）得到靶细胞膜成像图；第四双色镜（30）将第五荧光信号透射依次进入第三滤光片（33）、第三光电倍增管PMT（34）得到纳米药物靶细胞成像图；

上位机控制二维扫描振镜（20）扫描，且控制第一光电倍增管PMT（29）、第二光电倍增管PMT（32）和第三光电倍增管PMT（34）的采集时间；

时序控制方法包括以下步骤：

步骤1：准备荧光样品；

步骤2：设置采样频率、以及设置显微成像单元动作时间；

步骤3：打开第一激发光快门（3），关闭第二激发光快门（4），同时滤光片转换轮（13）转换到对应标记纳米壳荧光信号波长的高通滤光片，采集EMCCD（15）对荧光样品组织中纳米壳的荧光显微成像；

步骤4：达到纳米壳组织成像采集时间后，关闭第一激发光快门（3），打开第二激发光快门（4），同时滤光片转换轮（13）转换到对应标记纳米药物荧光信号波长的高通滤光片，采集EMCCD（15）对荧光样品组织中纳米药物的荧光显微成像；

步骤5：达到纳米药物组织成像采集时间后，同时打开第一激发光快门（3）和第二激发光快门（4），采集第一光电倍增管PMT（29）对荧光样品靶细胞中纳米壳的荧光显微成像，采集第二光电倍增管PMT（32）对荧光样品靶细胞中细胞膜荧光显微成像和采集第三光电倍增管PMT（34）对荧光样品靶细胞中纳米药物的荧光显微成像；

步骤6：达到纳米壳、纳米药物和细胞膜的靶细胞成像采集时间后，即完成一个采样周期的检测后，根据设置的采样频率重复步骤3至步骤5。