一种超宽波段双通道的活体光学成像系统技术方案

本发明专利技术属于活体荧光成像技术领域，具体为一种超宽波段双通道的活体光学成像系统。本发明专利技术的光学成像系统包括：成像单元（包括可见面阵探测器、短波红外面阵探测器、镜头组、滤光片组及二向色镜组），用于收集和检测不同波段的光学信号；载物台，用于放置与固定待测样本，具有样品定位和电动调焦功能；激发单元，多模激发光光源自由切换，满足不同激发波长需求；本发明专利技术可检测300~2500 nm波段的荧光信号，解决了同步实现可见和短波红外活体光学检测的难题，实现超宽波段的光学成像。本发明专利技术结合相应荧光探针可以实现活体肿瘤诊断、瘤内微环境检测、光刺激治疗以及预后评估等功能的同步进行；检测范围宽、双通道同时检测、操作简单、快速反馈。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽波段双通道的活体光学成像系统
本专利技术属于荧光成像
，具体涉及一种超宽波段双通道的活体光学成像系统。
技术介绍
近年来恶性肿瘤已经成为全球死亡率较高的疾病，世界上因癌症殒命的人数与日俱增。随着科技的进步，肿瘤的诊断与治疗已经取得了长足的发展。但是，发展至今，对于肿瘤早期有效筛查手段少、早期诊断准确率低，往往癌症在被确诊时已经处于中晚期，造成死亡率急剧上升。常规肿瘤诊断的目标是确诊肿瘤实体的存在，但越来越多的研究开始关注肿瘤微环境内部结构和生化物质在其发生发展过程中的作用。目前用于肿瘤诊断的成像技术主要包括核磁共振（MRI）成像、基于X射线的透视技术和计算机断层扫描（CT）成像、超声成像、基于放射性标记的正电子发射计算机断层成像（PET）和单光子发射型计算机断层成像（SPECT）等。这些成像技术各有优势，又各有不足，但功能互补，共同促进了对癌症的早期精确诊断。光学成像因具有无辐射、高灵敏度、操作简单、高时间和空间分辨率、价格便宜等优势，现已经发展为生物医学基础研究和临床应用不可或缺的成像技术。其中，基于可见光成像系统，科研工作者已经实现了对肿瘤多种治疗方式的研究，包括光热治疗、光动力治疗等。但是生物组织对可见光具有较高的吸收和散射，导致生物活体成像的穿透深度和分辨率都很低，我们难以对肿瘤早期及预后进行精确的标志物检测和评估。近年来，科研工作者的研究表明，短波红外光在生物组织中具有低散射和低自体荧光等特点，使其在活体深组织、高分辨成像方面具有更大优势。而目前成像系统的最长检测波长只到1700nm，在活体光学成像深度和成像分辨率上都有待进一步提高。此外，现有的成像装置几乎都是单通道成像模式，难以实现可见光区域和短波红外区域的同时荧光成像。因此，为了实现肿瘤诊断、瘤内微环境检测、光刺激治疗以及预后评估等功能的同步进行，开发一种兼顾可见及短波红外波段的超宽波长范围、双通道的活体光学成像系统具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超宽波段双通道的活体光学成像系统，实现对300~1000nm和1000~2500nm波段的双通道同时荧光成像，具有检测范围宽、双通道同时检测、结构简单、成本低廉的特点。本专利技术提供的超宽波段双通道的光学成像系统，包括：成像单元，载物台，激发单元，电脑；其中：所述成像单元，包括可见面阵探测器、短波红外面阵探测器、镜头组、滤光片组及二向色镜组，用于实现超宽波段双通道的活体光学成像；其中：所述可见面阵探测器检测波长范围为300~1000nm；所述短波红外面阵探测器波长范围为1000~2500nm；所述镜头组由可见镜头和短波红外镜头组成；优选的，所述两种镜头具有相同的工作距离，保证成像视野一致；所述滤光片组由可见通过滤光片和短波红外通过滤光片组成，自由拆卸，方便更换；所述二向色镜，其45°角高透波长为1000~2500nm，高反波长为300~1000nm；优选所述两种镜头与二向色镜中心距离一致，以保证成像视野一致；所述载物台由电动位移台组成，包括水平移动载物台和竖直移动载物台；所述载物台在空间三个维度上可调，可实现样品检测区域和视野大小的选择；优选的，所述载物台由电脑软件控制，可调参数有步长、速度及加速度；所述激发单元，由多台光纤激光器组成，可自由切换，用于激发探针，获得荧光；优选的，所述光纤为液芯均匀化光纤，使得激光光斑均匀，检测数据更准确；优选的，所述激光器连接相同的光纤与准直器。所述准直器固定于所述光学接杆上，光学接杆固定于所述竖直移动载物台上，保证激光照射位置与面阵探测器、镜头组、滤光片组及二向色镜同轴，提高检测结果的准确性。所述电脑，用于整个系统的各部件的动作，包括控制成像单元中的可见面阵探测器、短波红外面阵探测器，控制载物台，控制激光器。所述超宽波段双通道的光学成像系统的各个组件的相对位置具体如下：所述可见面阵探测器水平放置，所述可见镜头通过C口螺纹固定于可见面阵探测器左侧，可见通过滤光片竖直固定于所述可见镜头左侧；所述短波红外面阵探测器竖直朝下放置，且水平高度高于所述可见面阵探测器，位于所述可见面阵探测器左上方；所述短波红外镜头通过C口螺纹固定于短波红外面阵探测器下方，所述短波红外通过滤光片水平固定于所述短波红外镜头下方；所述二向色镜以45°角固定于可见面阵探测器与短波红外面阵探测器的光学中心交叉处，所述二向色镜镀膜一面45°角朝下放置；所述载物台放置于二向色镜下方，所述水平移动载物台固定于所述竖直移动载物台上，通过网线连接电脑；所述光纤激光器水平放置于所述载物台左侧，经所述液芯均匀化光纤连接所述准直器，所述准直器固定于所述光学接杆上，所述光学接杆固定于所述竖直移动载物台上。本专利技术系统可检测300~2500nm波段的荧光信号，解决了难以同步实现可见和短波红外活体光学检测的难题，实现超宽波段的光学成像。本专利技术结合相应荧光探针可以实现活体肿瘤诊断、瘤内微环境检测、光刺激治疗以及预后评估等功能的同步进行，具有检测范围宽、双通道同时检测、操作简单、快速反馈等优点。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术具有技术效果：本专利技术提供的超宽波段双通道的活体光学成像系统，通过控制载物台和准直器位置，实现对样本不同部位的原位成像和精细电动对焦；基于双通道装置，对小鼠短波红外波段和可见波段进行不同区域的同步成像，实现治疗、疗效评估与微环境监测的同步进行；通过调节光阑大小，进一步提高成像分辨率，提高成像准确性。超宽波段双通道的活体光学成像系统展现更宽成像波段、双通道同步成像、更高分辨率、更深穿透深度，和更为准确的成像效果，可广泛应用于肿瘤诊断、瘤内微环境检测、光刺激治疗以及预后评估等研究。附图说明图1为本专利技术实施例提供的超宽波段双通道的活体光学成像系统。图2为本专利技术实施例提供的裸鼠腹部血管短波红外成像结果。图3为本专利技术实施例提供的裸鼠的肿瘤可见光成像结果。图中标号：1为短波红外面阵探测器，2为短波红外镜头，3为短波红外滤光片，4为述二向色镜，5为可见面阵探测器，6为可见光镜头，7为可见滤光片,8为水平移动载物台，9为裸鼠，10为竖直移动载物台，11为载物台控制器，12为激光器，13为液芯光纤，14为准直器，15为电脑。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和效果更加清楚，本专利技术用以下具体实施例进行说明，但本专利技术绝非限于这些例子。以下所述仅为本专利技术较好的实施例，仅用于解释本专利技术，并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，凡是本专利技术的精神和原则之内所做的任何修改、替代或改进均应包含在本专利技术的保护范围之内。实施例1图1是本专利技术实例提供的超宽波段双通道的活体光学成像系统示意图，如图所示，本专利技术提供的光学系统包括：成像单元、载物台和激发单元。其中，短波红外面阵探测器1，检测波长范围为1000~2500nm，芯片口朝下固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽波段双通道的光学成像系统，其特征在于，包括：成像单元，置于成像单元下方的载物台，激发单元，电脑；其中：/n所述成像单元，包括可见面阵探测器、短波红外面阵探测器、镜头组、滤光片组及二向色镜组，用于实现超宽波段双通道的活体光学成像；其中：/n所述可见面阵探测器检测波长范围为300~1000 nm；/n所述短波红外面阵探测器波长范围为1000~2500 nm；/n所述镜头组由可见镜头和短波红外镜头组成；/n所述滤光片组由可见滤光片和短波红外滤光片组成；/n所述二向色镜，其45°角高透波长为1000~2500nm，高反波长为300~1000nm；/n所述载物台由电动位移台组成，包括水平移动载物台和竖直移动载物台；所述载物台在空间三个维度上可调，可实现样品检测区域和视野大小的选择；/n所述激发单元，由多台光纤激光器组成，可自由切换，用于激发探针，获得荧光；/n所述激光器连接相同的光纤与准直器；/n所述电脑，用于整个系统的各部件的动作，包括控制成像单元中的可见面阵探测器、短波红外面阵探测器，控制载物台，控制激光器。/n

【技术特征摘要】
1.一种超宽波段双通道的光学成像系统，其特征在于，包括：成像单元，置于成像单元下方的载物台，激发单元，电脑；其中：
所述成像单元，包括可见面阵探测器、短波红外面阵探测器、镜头组、滤光片组及二向色镜组，用于实现超宽波段双通道的活体光学成像；其中：
所述可见面阵探测器检测波长范围为300~1000nm；
所述短波红外面阵探测器波长范围为1000~2500nm；
所述镜头组由可见镜头和短波红外镜头组成；
所述滤光片组由可见滤光片和短波红外滤光片组成；
所述二向色镜，其45°角高透波长为1000~2500nm，高反波长为300~1000nm；
所述载物台由电动位移台组成，包括水平移动载物台和竖直移动载物台；所述载物台在空间三个维度上可调，可实现样品检测区域和视野大小的选择；
所述激发单元，由多台光纤激光器组成，可自由切换，用于激发探针，获得荧光；
所述激光器连接相同的光纤与准直器；
所述电脑，用于整个系统的各部件的动作，包括控制成像单元中的可见面阵探测器、短波红外面阵探测器，控制载物台，控制激光器。


2.根据权利要求1所述的超宽波段双通道的光学成像系统，其特征在于，所述两种镜头具有相同的工作距离，保证成像视野一致。


3.根据权利要求1所述的超宽波段双通道的光学成像系统，其特征在于，所述光纤为液芯均...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凡，张洪新，凡勇，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31