面阵扫描式基因生物成像仪系统技术方案

一种面阵扫描式基因生物成像仪系统涉及荧光显微镜仪器设计与制备领域，解决了传统荧光显微镜光学系统局限性的问题。该系统包括：激光光源、滤光片Ⅰ、透镜、扫描振镜、切换平台、磁悬浮底座、LED环形照明、显微物镜、显微目镜、滤光片Ⅱ和高精度相机；本实用新型专利技术采用了共聚焦显微模式，用高度聚焦的激光束对样品逐点扫描成像，荧光信号经过滤波后被高精度相机收集。共聚焦显微模式有效的滤除了离焦信号，而且通过逐层扫描样品，可实现三维成像。与普通宽场或点扫描荧光显微镜相比，共聚焦显微镜模式具有更高的信噪比和分辨率。并设计了切换荧光滤光片的荧光成像系统，实现了对FAM与HEX两种生物荧光信号的检测，减少了成像时间，提高了成像速度。了成像速度。了成像速度。

Array scanning gene biological imager system

【技术实现步骤摘要】
面阵扫描式基因生物成像仪系统


[0001]本技术涉及荧光显微镜仪器设计与制备领域，具体涉及一种面阵扫描式基因生物成像仪系统。

技术介绍

[0002]荧光显微成像技术(Fluorescence microscopy)通过荧光标记技术对生物样品进行标记，对荧光标记后的样品进行高对比度成像。它的原理是：当用特定波长的激发光去照射带有荧光探针的样品时，荧光探针内的荧光团会吸收光能量，发射出荧光。这种方法大大提高了图像的对比度，即使是来自单个分子的荧光，也能被观察到。荧光显微成像技术具有两个明显的优势：通过对样品进行特异性标记，实现对样品内特定结构的观察；可以进行活体实时荧光成像。
[0003]近年来，荧光显微镜技术由于其良好特异性、高对比度、高信噪比等性能优势，被广泛应用于生物物理学，神经科学，细胞学，与分子生物学等生命科学研究的各个领域。然而，传统的荧光显微镜仍然存在分辨率、成像速度、成像视场、光毒性和光漂白等方面的相互限制，使其在亚细胞结构观测、活体生物超精密成像和分子结构研究领域的应用受到了极大阻碍。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供了一种面阵扫描式基因生物成像仪系统，解决了传统荧光显微镜光学系统局限性的问题。
[0005]本技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]一种面阵扫描式基因生物成像仪系统，该系统包括：激光光源、滤光片Ⅰ、透镜、扫描振镜、切换平台、磁悬浮底座、LED环形照明、显微物镜、显微目镜、滤光片Ⅱ和高精度相机；所述激光光源发出激光，通过滤光片Ⅰ滤掉短波光获得长波光，所述长波光经由所述透镜汇聚后，由扫描振镜反射在待测芯片上进行扫描，所述待测芯片被激发出的荧光由LED环形照明提供照明，通过所述显微物镜、显微目镜、滤光片Ⅱ后由所述高精度相机采集；所述激光光源、滤光片Ⅰ、透镜和扫描振镜采用落射式照明；所述显微物镜采用液固浸没双胶合光学结构；所述切换平台将所述待测芯片切换到测量位置，所述磁悬浮底座调整所述待测芯片的高度，实现三维测量；其中：
[0007]滤光片Ⅰ的半口径为12.5mm，中心厚度为2mm，光学材料为K9；
[0008]透镜的半口径为12.7mm，中心厚度为3.3mm，光学材料为N
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BK7；
[0009]显微物镜的半口径为12.5mm，中心厚度为3.5mm，光学材料为N
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BK7；
[0010]显微目镜的半口径为12.55mm，中心厚度为6.5mm，光学材料为N
‑
BK7；
[0011]滤光片Ⅱ的半口径为12.7mm，中心厚度为2mm，光学材料为K9。
[0012]优选的，所述激光光源、滤光片Ⅰ、透镜、扫描振镜、LED环形照明、显微物镜、显微目镜和滤光片Ⅱ皆设置在外壳内；所述激光光源、滤光片Ⅰ和透镜自上而下同入射光轴设置；
所述切换平台和磁悬浮底座设置在所述外壳外的底部，所述切换平台设置在所述磁悬浮底座上；所述LED环形照明对准待测芯片，所述LED环形照明、显微物镜、显微目镜、滤光片Ⅱ和高精度相机自下而上同反射光轴设置。
[0013]优选的，还包括第二光源、第二滤光片Ⅰ、透镜和扫描振镜；所述第二光源、第二滤光片Ⅰ、第二透镜和第二扫描振镜与所述激光光源、滤光片Ⅰ、透镜和扫描振镜以反射光轴对称设置在所述外壳内。
[0014]优选的，所述激光光源为FAM激发光源，所述第二光源为HEX荧光激发源。
[0015]优选的，所述扫描振镜为X方向扫描振镜和Y方向扫描振镜。
[0016]优选的，所述滤光片Ⅰ、第二滤光片Ⅰ和滤光片Ⅱ使长波通过，短波截止。
[0017]优选的，所述LED环形照明、显微物镜、显微目镜和滤光片Ⅱ分别通过压圈固定在透镜套管内。
[0018]优选的，所述激光光源与第二光源可替换。
[0019]优选的，还包括隔振光学平台；所述隔振光学平台设置在外壳、切换平台和磁悬浮底座的外部。
[0020]优选的，所述扫描振镜电机采用扭矩为低扭矩的无轴空心电机。
[0021]本技术的有益效果：本技术采用了共聚焦显微模式，用高度聚焦的激光束对样品逐点扫描成像，荧光信号经过滤波后被高精度相机收集。共聚焦显微模式有效的滤除了离焦信号，而且通过逐层扫描样品，可实现三维成像。与普通宽场或点扫描荧光显微镜相比，共聚焦显微镜模式具有更高的信噪比和分辨率。并设计了切换荧光滤光片的荧光成像系统，实现了对FAM与HEX两种生物荧光信号的检测，减少了成像时间，提高了成像速度。
[0022]1、光学系统的图像质量得到了提高，全视场畸变小于5％，说明光学系统的像差得到较好的矫正。
[0023]2、各个视场下的MTF曲线皆接近衍射极限，在空间频率为72.46时，MTF模值在0.5左右，远大于0.3。
[0024]3、艾里斑在衍射极限的半径为8.562μm，即位于芯片上的点通过此成像装置后被相机所收集到的像为8.562μm，大于像元尺寸，成像效果可以满足需求。
附图说明
[0025]图1本技术一种面阵扫描式基因生物成像仪系统机械图；
[0026]图2本技术实例的场曲和畸变图；
[0027]图3本技术实例的MTF图；
[0028]图4本技术实例的点列图；
[0029]图5本技术实例的工作流程图。
[0030]图中：1、激光光源，2、滤光片Ⅰ，3、透镜，4、扫描振镜，5、切换平台，6、磁悬浮底座，7、隔振光学平台，8、LED环形照明，9、显微物镜，10、显微目镜，11、滤光片Ⅱ，12、第二光源，13、高精度相机。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明。
[0032]如图1所示，一种面阵扫描式基因生物成像仪系统，该系统包括：激光光源1、滤光片Ⅰ2、透镜3、扫描振镜4、切换平台5、磁悬浮底座6、隔振光学平台7、LED环形照明8、显微物镜9、显微目镜10、滤光片Ⅱ11、第二光源12和高精度相机13；本实施例中，所述激光光源发出FAM激光，通过滤光片Ⅰ2获得长波光，滤过短波光，所述长波光经由所述透镜3汇聚后，由扫描振镜4在待测芯片上扫描，本实施例中，所述扫描振镜4由X方向扫描振镜和Y方向扫描振镜组成，所述X方向扫描振镜和Y方向扫描振镜成对使用且使用电机驱动，所述扫描振镜电机采用扭矩为低扭矩的无轴空心电机，从而使待测芯片上的样品的荧光分布图案被探测光路传输到高精度相机13进行成像。所述激光光源1、滤光片Ⅰ2和透镜3自上而下同入射光轴设置，呈落射式照明形式。
[0033]待测芯片上激发出的荧光由LED环形照明8提供照明，通过所述显微物镜9、显微目镜10、滤光片Ⅱ11后由所述高精度相机13采集；所述LED环形照明8、显微物镜9、显微目镜10、滤光片Ⅱ11和高精度相机13自下而上同反射光轴设置，且分别通过压圈固定在透镜套管内。所述切换平台5将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.面阵扫描式基因生物成像仪系统，其特征在于，该系统包括：激光光源、滤光片Ⅰ、透镜、扫描振镜、切换平台、磁悬浮底座、LED环形照明、显微物镜、显微目镜、滤光片Ⅱ和高精度相机；所述激光光源发出激光，通过滤光片Ⅰ滤掉短波光获得长波光，所述长波光经由所述透镜汇聚后，由扫描振镜反射在待测芯片上进行扫描，所述待测芯片被激发出的荧光由LED环形照明提供照明，通过所述显微物镜、显微目镜、滤光片Ⅱ后由所述高精度相机采集；所述激光光源、滤光片Ⅰ、透镜和扫描振镜采用落射式照明；所述显微物镜采用液固浸没双胶合光学结构；所述切换平台将所述待测芯片切换到测量位置，所述磁悬浮底座调整所述待测芯片的高度，实现三维测量；其中：滤光片Ⅰ的半口径为12.5mm，中心厚度为2mm，光学材料为K9；透镜的半口径为12.7mm，中心厚度为3.3mm，光学材料为N
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BK7；显微物镜的半口径为12.5mm，中心厚度为3.5mm，光学材料为N
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BK7；显微目镜的半口径为12.55mm，中心厚度为6.5mm，光学材料为N
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BK7；滤光片Ⅱ的半口径为12.7mm，中心厚度为2mm，光学材料为K9。2.根据权利要求1所述的面阵扫描式基因生物成像仪系统，其特征在于，所述激光光源、滤光片Ⅰ、透镜、扫描振镜、LED环形照明、显微物镜、显微目镜和滤光片Ⅱ皆设置在外壳内；所述激光光源、滤光片Ⅰ和透镜自上而下同入射光轴设置；所述切换平台和磁悬浮底座设...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琼，陈启梦，王哲，刘子琦，李子博，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：新型
国别省市：