[实用新型]一种细胞三维体视化装置

说明书

本实用新型公开了一种细胞三维体视化装置，包括光源、分光镜、滤光片、显微镜、电荷耦合器件(charge‑coupled device，CCD)、压电扫描控制器、处理器。细胞样本受激发射荧光经分光系统到达CCD，样本图像被CCD记录，随后图像数据传送至处理器，压电扫描控制器使显微镜焦平面沿光轴步进对三维样本逐面切片成像，图像在处理器里进行反卷积恢复处理和体视化。本实用新型将可提高图像分辨率，并能连续采集活体细胞三维图像，有助于研究细内的动态过程。

技术领域

本实用新型属于光学显微成像技术领域，具体涉及一种细胞三维体视化装置。

背景技术

现代生命科学研究大多在细胞水平上进行，以细胞为研究对象，对其进行长期的动态观测和定量分析，对单个细胞的信号传导和调节通路的研究。

传统的二维人工观测定量存在以下缺陷：二维成像精度低，空间信息丢失，结构关系模糊，图像无立体感，无法满足科研需求；劳动强度大，操作人员易在疲劳后出现自适应现象，从而时研究结果产生随机误差。特别是在显微镜视野下，人工对成千上万的目标进行特定搜索，或对多个特定对象重复长时间观测更加困难。

目前的体成像装置主要使用：光学层析显微镜、变形镜或变焦透镜、光场显微成像等对样本进行探测，样本扫描时间长，背景荧光干扰大，分辨率低。

实用新型内容

基于此，有必要针对二维人工观测定量不准确、工作量大，现有成像装置成像时间长、干扰大、图像分辨率低等问题，提供一种智能对细胞二维图像进行三维体视化重构的装置。

一种细胞三维体视化装置，包括分光镜和滤光片、显微镜、电荷耦合器件、压电扫描控制器、处理器；

所述处理器分别与所述电荷耦合器件和所述压电扫描控制器连接；

所述压电扫描控制器与分光镜连接；

所述分光镜用于分解激发光以及在所述激发光作用下细胞发出的发射光，所述滤光片用于对所述发射光进行过滤，所述电荷耦合器件用于采集所述发射光信号并得到荧光图像，并将所述荧光图像发送至所述处理器；所述压电扫描控制器控制所述显微镜焦平面沿光轴步进，得到细胞图像的多层切片图像；所述处理器根据所述荧光图像以及所述多层切片图像进行反卷积处理以及体视化处理，得到所述细胞的三维图像。

更进一步的，所述细胞三维体视化装置，还包括光源，用作发射激发光，所述光源和处理器连接。

优选的，所述细胞三维体视化装置中所述分光镜包括二色分光镜。

优选的，所述细胞三维体视化装置中所述显微镜包括宽场荧光显微镜。

更进一步的，所述细胞三维体视化装置中所述显微镜结构中包含物镜。

本实用新型结构简单、使用简便，在弱荧光条件下沿显微镜光轴采集生物样本的二维光学切片图像，然后应用反卷积图像恢复算法对因受到焦外光影响而变得模糊的原始图像进行恢复，改善图像质量，从而以三维图像反卷积结果为基础，使用体视化技术实现三维图像数据的显示。采用平行光学切片成像，克服了逐点成像可能造成的误差，并使成像速度得到提高；采用宽场倒置荧光显微镜和电荷耦合器件能改善图像分辨率并方便、实时地显示物像；采用非物理的数学方法对二维显微图像光学切片进行去卷积复原处理，实现物像“共焦”，使图像分辨率和质量大大提高，并可在低光照和长时间照射下对光敏感细胞获取多幅图像，不存在光漂白和毒化细胞现象，可对活体细胞进行动态观察，有助于研究细胞动力学，可应用于生物领域中细胞的二维切片图像到三维体图像的三维重构，还可应用于医学领域中人体器官、软组织和病变部位的三维重构和显示。

附图说明

图1为细胞三维体视化装置基本构成示意图。

附图标记说明：分光镜1、载玻片及细胞2、物镜3、压电扫描控制器4、处理器5、滤光片6、CCD摄像头7、激发光光源8。