一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统技术方案

本发明专利技术属于生物检测技术领域，具体涉及一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统。本发明专利技术包括电控载物台、成像单元、照明单元、拉曼光谱探测单元，电控载物台用于放置待检测样本；成像单元用于对待检测样本的原位成像；照明单元包括透明样本照射光源、不透明样本照射光源、荧光样本照射光源，透明样本照射光源用于照射待检测样本；不透明样本照射光源用于对待检测样本进行第一倾斜照明；荧光样本照射光源用于对待检测样本进行第二倾斜照明；拉曼光谱探测单元用于对待检测样本发出的拉曼散射光进行收集，形成拉曼光谱。本发明专利技术能够实现单个细菌细胞的分类鉴定，具有结构简单、检测范围广、成本低的特点。本低的特点。本低的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统


[0001]本专利技术属于生物检测
，具体涉及一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统。

技术介绍

[0002]拉曼散射光谱与物质的分子振动、振动-转动能级相关，因此拉曼光谱能够反应物质内分子振动、振动-转动能级，可应用于分子结构分析。共焦拉曼光谱法是一种非常有前景的细菌分类鉴定技术，拉曼光谱已被证明可以在菌株水平上对细菌进行鉴定，可检测生物量从微菌落到单细胞不等。拉曼光谱汇集了其探测范围内所有化学物质的信息，能够对细菌表型进行详细的描述。当前单细菌的拉曼检测主要采用无透镜成像技术、暗场显微镜技术与拉曼光谱仪结合的方法，在激发路径中使用扩束器将光束直径与目标入射光瞳相适应，光斑尺寸与CMOS传感器的尺寸匹配后，整个细菌液滴被成像，直接确认细菌区域，使得直径小于1μm的光斑的光聚集到样品上，由显微物镜收集，最后聚集到光谱仪中，当与物镜相连的LED打开，激光束聚焦到样品上时，便可实现暗场显微镜。但是，单细菌拉曼检测平台针对检测样本特性单一，不能实现自动捕获细菌，检测效率低下。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，能够实现单个细菌细胞的分类鉴定，具有结构简单、检测范围广、成本低的特点。
[0004]本专利技术采用的技术方案：
[0005]一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，包括电控载物台、成像单元、照明单元、拉曼光谱探测单元，
[0006]电控载物台用于放置待检测样本，可在图像引导下自动捕获待检测样本的细胞；
[0007]成像单元用于对待检测样本的原位成像，成像单元与载物台同轴设置；
[0008]照明单元包括透明样本照射光源、不透明样本照射光源、荧光样本照射光源，透明样本照射光源与载物台和成像单元依次同轴设置，用于照射待检测样本，在所述成像单元形成散射光成像；不透明样本照射光源与载物台成第一设定角度的夹角，用于对待检测样本进行第一倾斜照明，使得待检测样本中的微粒的散射光在所述成像单元形成侧向散射光成像；荧光样本照射光源位于电控载物台的左侧，与电控载物台平行布置，用于对待检测样本进行第二倾斜照明，激发待检测样本中的微粒发出荧光，在成像单元形成荧光成像；
[0009]拉曼光谱探测单元与成像单元平行布置，位于成像单元的右侧，用于对待检测样本发出的拉曼散射光进行收集，形成拉曼光谱，包括激发模块和光谱探测模块，激发模块用于对待检测样本进行第二倾斜照明，激发待检测样本中的微粒发出散射光，散射光在光谱探测模块形成拉曼光谱图像；光谱探测模块用于对所述待检测样本发出的拉曼散射光进行收集，形成拉曼光谱。
[0010]所述成像单元包括显微物镜、第一分光片、第二分光片、荧光滤光片、成像透镜和
面阵相机；显微物镜位于电控载物台的正上方，显微物镜的正上方自下而上依次为第二分光片、第一分光片、荧光滤光片、成像透镜、面阵相机。
[0011]所述第一分光片与水平方向的夹角为45
°
，第二分光片与水平方向的夹角为135
°
，第二分光片为荧光滤光片，电控载物台置于显微物镜的一个焦平面处；面阵相机用于对待检测样本聚焦成像。
[0012]所述透明样本照射光源包括白光照明光源，白光照明光源位于电控载物台的下部，白光照明模块与电控载物台和成像单元依次垂直设置。
[0013]所述不透明样本照射光源包括侧向照明光源，侧向照明光源与电控载物台成第一设定角度的夹角；第一设定角度为15-30度。
[0014]所述荧光样本照射光源包括LED荧光光源、滤光片、聚焦透镜，LED荧光光源位于电控载物台的左侧，与电控载物台平行布置。
[0015]所述激发模块包括激发光源、第一滤光片、第三分光片，第三分光片与第一分光片处于同一水平面且平行布置，激发光源发出吸收光，吸收光透过第一滤光片，经第三分光片和第一分光片反射后，经过第二分光片和显微物镜，垂直照射待检测样本，在光谱探测模块形成拉曼光谱图像；光谱探测模块包括拉曼光谱仪、光纤、第二滤光片、聚焦透镜，第二滤光片与第三分光片处于同一水平面且平行布置，聚焦透镜与第二滤光片处于同一水平面且与第三分光片分别位于第二滤光片的两侧，拉曼光谱仪通过光纤与聚焦透镜连接。
[0016]一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统的检测方法，包括如下步骤：
[0017]步骤一、确定样品类型，包括透明样本、不透明样本、荧光样本；
[0018]步骤二、根据步骤一确定的样品类型，选择光源；
[0019]步骤三，通过光源对样品进行照射，同时在面阵相机中实时观察图像，微调电控载物台聚焦，直到图像清晰；
[0020]步骤四、拉曼光谱探测。
[0021]所述步骤四包括如下步骤，所述拉曼激发光源发出的光，首先由第一滤光片滤除主波长外的杂光，然后由第三分光片和第一分光片反射，并由第二分光片透射，由显微物镜形成聚焦点，聚焦到被测样品上；样品目标粒子发出的散射光，由显微物镜收集，经由第二分光片透射，由第一分光片反射，并由第三分光片透射，经过第二滤光片消除弹性散射光，拉曼散射光信号由第二滤光片透射后进入聚焦透镜，并聚焦到光纤的入口，经由光纤传输到拉曼光谱仪中，完成样本拉曼散射光谱的信号采集。
[0022]所述聚焦点大小小于10um。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0024](1)本专利技术提供的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，将荧光成像定位与透射成像定位与拉曼光谱技术结合，在单细胞检测领域，打破只能透明检测样品的限制，扩大检测范围；
[0025](2)本专利技术提供的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，通过选择点亮不同的照明单元，实现对样本不同模式的成像定位，使得单个细胞的拉曼光谱采集更加快速精准；
[0026](3)本专利技术提供的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，具有结构简单，成本低的特点；
[0027](4)本专利技术提供的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，无任何机械切换部件，可实现样本透射成像定位、白光侧向照明成像定位、荧光成像定位、电控系统自动捕获细胞和拉曼光谱检测，用于细菌单个细胞的分类鉴定，可广泛应用于科学研究、临床检验和工业化验。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术提供的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统结构示意图；
[0030]图中：1-面阵相机、2-成像透镜、3-荧光滤光片、4-第一分光片、5-第二分光片、6-显微物镜、7-侧向照明光源、8-电控载物台、9-样本、10-白光照明光源、11-激发光源、12-第一滤光片、13-拉曼光谱仪、14-光纤、15-第三分光片、16-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，其特征在于：包括电控载物台8、成像单元、照明单元、拉曼光谱探测单元，电控载物台(8)用于放置待检测样本(9)，可在图像引导下自动捕获待检测样本(9)的细胞；成像单元用于对待检测样本的原位成像，成像单元与载物台(8)同轴设置；照明单元包括透明样本照射光源、不透明样本照射光源、荧光样本照射光源，透明样本照射光源与载物台(8)和成像单元依次同轴设置，用于照射待检测样本，在所述成像单元形成散射光成像；不透明样本照射光源与载物台(8)成第一设定角度的夹角，用于对待检测样本进行第一倾斜照明，使得待检测样本中的微粒的散射光在所述成像单元形成侧向散射光成像；荧光样本照射光源位于电控载物台(8)的左侧，与电控载物台(8)平行布置，用于对待检测样本进行第二倾斜照明，激发待检测样本中的微粒发出荧光，在成像单元形成荧光成像；拉曼光谱探测单元与成像单元平行布置，位于成像单元的右侧，用于对待检测样本(9)发出的拉曼散射光进行收集，形成拉曼光谱，包括激发模块和光谱探测模块，激发模块用于对待检测样本进行第二倾斜照明，激发待检测样本中的微粒发出散射光，散射光在光谱探测模块形成拉曼光谱图像；光谱探测模块用于对所述待检测样本发出的拉曼散射光进行收集，形成拉曼光谱。2.根据权利要求1所述的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，其特征在于：所述成像单元包括显微物镜(6)、第一分光片(4)、第二分光片(5)、荧光滤光片(3)、成像透镜(2)和面阵相机(1)；显微物镜(6)位于电控载物台(8)的正上方，显微物镜(6)的正上方自下而上依次为第二分光片(5)、第一分光片(4)、荧光滤光片(3)、成像透镜(2)、面阵相机(1)。3.根据权利要求2所述的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，其特征在于：所述第一分光片(4)与水平方向的夹角为45
°
，第二分光片(5)与水平方向的夹角为135
°
，第二分光片(5)为荧光滤光片，电控载物台(8)置于显微物镜(6)的一个焦平面处；面阵相机(1)用于对待检测样本(9)聚焦成像。4.根据权利要求3所述的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，其特征在于：所述透明样本照射光源包括白光照明光源(10)，白光照明光源(10)位于电控载物台(8)的下部，白光照明模块(10)与电控载物台(8)和成像单元依次垂直设置。5.根据权利要求3所述的一种便携式共焦单细胞拉曼散射检测系统，其特征在于：所述不透明样本照射光源包括侧向照明光源(7)，侧向照明光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡田雨，李抄，杜耀华，陈盟，陈锋，程智，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所，
类型：发明
国别省市：