一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，所述系统包括：照明光源、激光器、图像生成单元、数据采集卡、荧光信号产生单元、荧光寿命采集单元以及控制终端。本实用新型专利技术通过目标区域的像素坐标输出数字信号和三路同步信号，通过对声光偏转器加载数字信号对应的声波频率，可以使声光偏转器将光束快速偏转到样品指定位置，实现快速灵活的寻址扫描成像；通过三路同步信号控制时间相关单光子计数采集卡同步对荧光寿命数据进行保存，并利用目标区域及其外接矩形的像素坐标对荧光寿命图像进行校正，从而实现任意形状目标区域的寻址扫描快速荧光寿命成像。

A fast fluorescence lifetime microimaging system with address scanning

【技术实现步骤摘要】
一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统
本技术属于光学显微
，尤其涉及一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统。
技术介绍
自显微镜专利技术以来，光学显微成像技术在生物医学研究领域的应用日益广泛。在诸多光学显微成像技术中，荧光寿命显微成像(FLIM)技术近年来备受科研人员青睐。这种技术通常采用外源性荧光探针特异性标记样品，通过探测探针分子的荧光寿命来获取样品的结构与功能信息。由于荧光寿命在测量时不受探针浓度、激发光强度以及光漂白等因素的影响，且能非常灵敏反映探针所处微环境的变化，因而常用于定量测量样品微环境中的许多物理、生化参量，例如黏度、温度、离子浓度、pH值等。目前用于对荧光寿命进行监测的荧光显微成像系统采用振镜扫描技术，其控制方式简单，通常为栅扫描(顺序扫描)方式，但在扫描时存在机械惯性，不能从样品上一点迅速移动到另一点，因而限制了荧光寿命的成像速度。因此，现有技术有待于进一步的改进。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中的不足之处，本技术的目的在于提供一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，克服现有技术荧光显微成像系统采用振镜扫描技术，在扫描时存在机械惯性，不能从样品上一点迅速移动到另一点，存在荧光寿命成像慢的缺陷。本技术所公开的第一实施例为一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述系统包括：照明光源和激光器；用于将所述照明光源产生的照明光束照射到样品面上生成样品明场图或荧光图的图像生成单元；用于根据所述样品明场图或荧光图上所选目标区域的像素坐标输出数字信号和三路同步信号的数据采集卡；用于根据所述数字信号将所述激光器产生的激光光束投射到样品面上，激发所述目标区域产生荧光信号的荧光信号产生单元；用于采集并处理所述荧光信号得到所述目标区域的荧光寿命数据，并根据所述三路同步信号将所述荧光寿命数据存储到预先设置的寿命图像文件中的荧光寿命采集单元；用于根据所述荧光寿命数据生成所述目标区域的畸变荧光寿命图像，并根据所述目标区域及其外接矩形像素坐标对所述畸变荧光寿命图像进行校正，得到所述目标区域的荧光寿命图像的控制终端。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述荧光信号产生单元包括：用于接收所述激光器产生的激光光束，并对所述激光光束的空间色散和时间色散进行预校正的色散补偿棱镜；用于接收预校正后的所述激光光束，并根据所述数字信号将预校正后的所述激光光束投射到样品面上，激发所述目标区域产生荧光信号的声光偏转器。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述荧光寿命采集单元包括：用于采集所述荧光信号，并将所述荧光信号转换为相应的电信号的光电倍增管；用于对所述光电倍增管转换的电信号进行处理得到荧光寿命数据，并根据所述三路同步信号将所述荧光寿命数据存储到预先设置的寿命图像文件中的时间相关单光子计数采集卡。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述数据采集卡通过电缆线同时与所述时间相关单光子计数采集卡和所述声光偏转器连接。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述控制终端同时连接所述数据采集卡、声光偏转器和时间相关单光子计数采集卡。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述荧光信号产生单元还包括：用于接收所述激光器产生的激光光束，并对所述激光光束的功率进行调节的半波片和偏振分束棱镜；用于接收功率调节后的所述激光光束，并对接收到的所述激光光束进行扩束整形的第一扩束整形透镜对；用于接收所述声光偏转器发出的激光光束，并对所述激光光束进行扩束整形的第二扩束整形透镜对。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述荧光寿命采集单元还包括：用于接收所述荧光信号，并对所述荧光信号进行过滤的第二滤光片。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述系统还包括：用于对所述第二滤光片输出的荧光信号进行分束的分束镜；用于接收所述分束镜分束后的荧光信号，并对所述荧光信号的荧光强度图像进行记录的图像记录模块。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述图像记录模块包括：用于接收所述分束镜分束后的荧光信号，并对所述荧光信号进行反射的第三反射镜；用于接收所述第三反射镜反射的荧光信号，并对所述荧光信号的荧光强度图像进行记录的面阵探测器。所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其中，所述照明光源为卤素灯、LED灯、汞灯或氙灯中的一种；所述激光器为飞秒脉冲激光器。有益效果，本技术提供了一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，通过目标区域的像素坐标输出数字信号和三路同步信号，通过对声光偏转器加载数字信号对应的声波频率，可以使声光偏转器将光束快速偏转到样品指定位置，实现快速灵活的寻址扫描成像；通过三路同步信号控制时间相关单光子计数采集卡同步对荧光寿命数据进行保存，并利用目标区域及其外接矩形的像素坐标对荧光寿命图像进行矫正，从而实现任意形状目标区域的寻址扫描快速荧光寿命成像。附图说明图1是本技术所提供的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统的结构示意图；图2是本技术所提供的规则形状目标区域寻址扫描荧光寿命成像的数字信号和三路同步信号产生原理图；图3是本技术所提供的不规则形状目标区域寻址扫描荧光寿命成像的选区形状分析和三路同步信号产生原理图；图4是本技术所提供控制终端对单个不规则目标区域或在Y方向连续变化的多个不规则目标区域的畸变荧光寿命图像进行校正的原理图；图5是本技术所提供控制终端对在Y方向不连续变化的多个不规则目标区域的畸变荧光寿命图像进行校正的原理图；图6是本技术所提供的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统测量铃兰根茎标准样品得到的荧光寿命图像。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。由于现有技术中荧光显微成像系统采用振镜扫描技术，其在扫描时存在机械惯性，不能从样品上一点迅速移动到另一点，因而限制了荧光寿命的成像速度。为了解决上述问题，本技术提供了一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，如图1所示。本技术的系统包括：照明光源1和激光器2；用于将所述照明光源1产生的照明光束照射到样品面9上生成样品明场图或荧光图的图像生成单元3；用于根据所述样品明场图或荧光图上所选目标区域的像素坐标输出数字信号和三路同步信号的数据采集卡6；用于根据所述数字信号将所述激光器2产生的激光光束投射到样品面9上，激发所述目标区域产生荧光信号的荧光信号产生单元4；用于采集并处理所述荧光信号得到所述目标区域的荧光寿命数据，并根据所述三路同步信号将所述荧光寿命数据存储到预先设置的寿命图像文件中的荧光寿命采集单元5；以及用于根据所述荧光寿命数据生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其特征在于，所述系统包括：/n照明光源和激光器；/n用于将所述照明光源产生的照明光束照射到样品面上生成样品明场图或荧光图的图像生成单元；/n用于根据所述样品明场图或荧光图上所选目标区域的像素坐标输出数字信号和三路同步信号的数据采集卡；/n用于根据所述数字信号将所述激光器产生的激光光束投射到样品面上，激发所述目标区域产生荧光信号的荧光信号产生单元；/n用于采集并处理所述荧光信号得到所述目标区域的荧光寿命数据，并根据所述三路同步信号将所述荧光寿命数据存储到预先设置的寿命图像文件中的荧光寿命采集单元；/n用于根据所述荧光寿命数据生成所述目标区域的畸变荧光寿命图像，并根据所述目标区域及其外接矩形像素坐标对所述畸变荧光寿命图像进行校正，得到所述目标区域的荧光寿命图像的控制终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其特征在于，所述系统包括：
照明光源和激光器；
用于将所述照明光源产生的照明光束照射到样品面上生成样品明场图或荧光图的图像生成单元；
用于根据所述样品明场图或荧光图上所选目标区域的像素坐标输出数字信号和三路同步信号的数据采集卡；
用于根据所述数字信号将所述激光器产生的激光光束投射到样品面上，激发所述目标区域产生荧光信号的荧光信号产生单元；
用于采集并处理所述荧光信号得到所述目标区域的荧光寿命数据，并根据所述三路同步信号将所述荧光寿命数据存储到预先设置的寿命图像文件中的荧光寿命采集单元；
用于根据所述荧光寿命数据生成所述目标区域的畸变荧光寿命图像，并根据所述目标区域及其外接矩形像素坐标对所述畸变荧光寿命图像进行校正，得到所述目标区域的荧光寿命图像的控制终端。


2.根据权利要求1所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其特征在于，所述荧光信号产生单元包括：
用于接收所述激光器产生的激光光束，并对所述激光光束的空间色散和时间色散进行预校正的色散补偿棱镜；
用于接收预校正后的所述激光光束，并根据所述数字信号将预校正后的所述激光光束投射到样品面上，激发所述目标区域产生荧光信号的声光偏转器。


3.根据权利要求2所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其特征在于，所述荧光寿命采集单元包括：
用于采集所述荧光信号，并将所述荧光信号转换为相应的电信号的光电倍增管；
用于对所述光电倍增管转换的电信号进行处理得到荧光寿命数据，并根据所述三路同步信号将所述荧光寿命数据存储到预先设置的寿命图像文件中的时间相关单光子计数采集卡。


4.根据权利要求3所述的寻址扫描快速荧光寿命显微成像系统，其特征在于，所述数据采集卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄波，林丹樱，屈军乐，于斌，牛敬敬，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东;44