一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源及调光方法技术

本发明专利技术公开了一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源及调光方法，光源包括外壳、光波导转接件、光波导转接件底座、二向色镜底座、二向色镜、准直镜、准直镜套筒、LED灯珠、灯珠底座、底板、外部控制器、光电传感器、主控电路、电源。本发明专利技术各波长LED的开关以及强度大小都是程序可控的，不受机械结构约束，可同时输出多个波长，适合多色成像；不需要转轮即可快速切换波长，适合活细胞快速测量；可内部自动调节维持输出光强度恒定，适合做定量分析计算。适合做定量分析计算。适合做定量分析计算。

【技术实现步骤摘要】
一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源及调光方法


[0001]本专利技术属于荧光照明成像
，具体涉及一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源及调光方法。

技术介绍

[0002]基于荧光蛋白的FRET显微技术已经成为在活细胞中研究生化分子动态过程的重要工具。FRET的发生需要供体的发射光谱与受体的激发光谱有较大的重叠，这样的两种荧光染料往往激发光谱也存在部分重叠，因此需要在能够足够激发供体的同时尽量减少对受体的荧光激发，配置合适波长的激发光源就能够很好地减少供受体之间的激发串扰，提高实验的成功率以及结果的可靠性。传统的显微镜荧光激发光源多为汞灯、金属卤素灯等宽谱光源，需要通过转轮/转盘切换不同滤光片的方式来得到想要波段的窄带光源，存在发热量大、寿命短、波长切换响应时间长、稳定性不高、使用起来不够方便等缺点。LED光源稳定性高、寿命长、使用方便，有望替代传统光源。现有的用于显微成像的LED光源大多数都是通过转轮来完成不同波长的切换，而转轮需要耗费一定的机械转动时间，不适合活细胞快速定量FRET成像的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源及调光方法。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源，包括外壳、光波导转接件、光波导转接件底座、二向色镜底座、二向色镜、准直镜、准直镜套筒、LED灯珠、灯珠底座、底板、外部控制器、光电传感器、主控电路、电源；
[0006]底板设置在外壳内部；
[0007]灯珠底座通过直槽口固定在底板上；灯珠底座设有一个圆柱体凸起，圆柱侧表面为外螺纹，圆柱上表面设有两个定位螺孔以及一个贯穿通孔；
[0008]LED灯珠焊接在与圆柱体上表面开孔一致的圆形铜基板上，铜基板通过定位螺孔与圆柱体紧密贴合，并涂有导热硅脂填充空气间隙；
[0009]LED灯珠的电源线通过圆柱体上的通孔引出并连接至主控电路；主控电路由电源供电，与外部控制器电气连接，用于控制各LED灯珠的开关以及强度；
[0010]准直镜用于汇聚光线，固定在具有内侧螺纹的准直镜套筒内，准直镜套筒通过螺纹装配在灯珠底座的圆柱体凸起上，通过具有内螺纹的卡环将套筒固定在圆柱凸起长度范围内的任意位置；
[0011]二向色镜镜片夹持固定在二向色镜底座上，二向色镜底座可自由旋转，用于调节镜片角度；
[0012]光电传感器模块位于距离光路出光口处最近一个二向色镜的侧方，以镜片为轴，
与出光口呈对称分布；
[0013]光波导转接件包括光波导接口适配的母件纵深部分与一定长度的外螺纹部分；光波导转接件底座具有内螺纹并且内部固定有一片聚焦透镜，光波导转接件通过螺纹装配进底座并通过紧定螺丝锁紧。
[0014]进一步的，每个LED灯珠前方设置有一个非球面透镜，用于汇聚发散光达到近似准直的效果，减少光线传输过程中的损失。
[0015]进一步的，准直镜与LED灯珠的距离通过圆柱体和准直镜套筒的螺纹配合可在一定范围内调节。
[0016]进一步的，LED灯珠的波长分别为385、435、488、515、561、635nm；
[0017]各不同波长的LED灯珠的出射光通过二向色镜透射与反射的方式统一组合到位于底板上的光波导转接件底座上。
[0018]进一步的，光波导转接件位于聚焦镜的焦面位置并固定连接液体光波导，用于提供一定的可调行程，以便更加准确地找到焦面；
[0019]聚焦镜汇聚接收到的LED光并聚焦到光波导中，通过液体光波导输出。
[0020]进一步的，主控电路采用恒流源设计，各恒流源独立控制对应的LED灯珠，通过控制输出恒定电流的方式驱动LED灯珠的开关以及强度。
[0021]进一步的，还设有温度传感器和散热风扇，温度传感器实时监测光源的外壳内部温度并反馈给主控电路，当温度正常时，控制电路输出低占空比的PWM信号给散热风扇，此时散热风扇以低速运行，当环境温度高于预设值时，控制电路输出高占空比的PWM信号，此时散热风扇以高速运行，加大散热效果。
[0022]进一步的，外壳上设有散热风道口，风道口处设置黑色海绵，在保证通风的同时防止内部光外泄。
[0023]进一步的，外部控制器还可采用上位机软件；
[0024]人为控制时可选择使用外部控制器或者使用上位机软件或两个同时使用，同时使用时，外部控制器与软上位机软件的操作实时同步。
[0025]本专利技术还包括基于提供的所述LED激发光源的调光方法，采用光电传感器监测光源的当前输出强度大小，光电传感器的输出电压随探测到的光强大小变化而变化并与主控电路电气连接；
[0026]在计算串扰系数时，光源配置为标准值模式，使用软件程序记录下此时供体激发光、受体激发光分别输出时光电传感器的返回值并记为标准值并存储；
[0027]若光电传感器的当前返回值低于存储的标准值，则说明光源输出强度发生衰减，控制电路根据返回值与标准值的差异调整输出信号给主控电路恒流源进而调整LED灯珠的驱动电流直到光电探测器返回值恢复到标准值水平，保证输出光强度不下降。
[0028]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0029]1、本专利技术LED所选的六个波段能高效激发定量FRET测量所使用的C
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V/C
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Y/G
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R/GM体系以及与其光谱相近的体系。
[0030]2、本专利技术各波长LED的开关以及强度大小都是程序可控的，不受机械结构约束，可同时输出多个波长，适合多色成像；不需要转轮即可快速切换波长，适合活细胞快速测量。
[0031]3、本专利技术自带输出强度校正功能，在一定范围内保持输出强度不因为LED本身的
性能下降而减少。
[0032]4、上位机软件以及外部控制器独立控制，适用于多种实验环镜；结构简单，无锁死的器件，任意部件损坏都很方便重新更换新的配件。
附图说明
[0033]图1是本专利技术LED激发光源内部结构图；
[0034]图2是本专利技术LED激发光源光路示意图；
[0035]图3是本专利技术LED激发光源外壳图；
[0036]图4是本专利技术LED激发光源外部控制器示意图；
[0037]图5是本专利技术LED激发光源的校正补偿流程图；
[0038]图6是本专利技术LED激发光源的软件控制流程图；
[0039]图7是几种不同的LED输出光功率与输入电流大小曲线关系图；
[0040]附图标号说明：1
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光波导转接件；2
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光波导转接件底座；3A
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二向色镜底座；3B
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二向色镜；4
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准直镜套筒；5
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灯珠底座；6
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底板；7
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源，其特征在于，包括外壳、光波导转接件、光波导转接件底座、二向色镜底座、二向色镜、准直镜、准直镜套筒、LED灯珠、灯珠底座、底板、外部控制器、光电传感器、主控电路、电源；底板设置在外壳内部；灯珠底座通过直槽口固定在底板上；灯珠底座设有一个圆柱体凸起，圆柱侧表面为外螺纹，圆柱上表面设有两个定位螺孔以及一个贯穿通孔；LED灯珠焊接在与圆柱体上表面开孔一致的圆形铜基板上，铜基板通过定位螺孔与圆柱体紧密贴合，并涂有导热硅脂填充空气间隙；LED灯珠的电源线通过圆柱体上的通孔引出并连接至主控电路；主控电路由电源供电，与外部控制器电气连接，用于控制各LED灯珠的开关以及强度；准直镜用于汇聚光线，固定在具有内侧螺纹的准直镜套筒内，准直镜套筒通过螺纹装配在灯珠底座的圆柱体凸起上，通过具有内螺纹的卡环将套筒固定在圆柱凸起长度范围内的任意位置；二向色镜镜片夹持固定在二向色镜底座上，二向色镜底座可自由旋转，用于调节镜片角度；光电传感器模块位于距离光路出光口处最近一个二向色镜的侧方，以镜片为轴，与出光口呈对称分布；光波导转接件包括光波导接口适配的母件纵深部分与一定长度的外螺纹部分；光波导转接件底座具有内螺纹并且内部固定有一片聚焦透镜，光波导转接件通过螺纹装配进底座并通过紧定螺丝锁紧。2.根据权利要求1所述的一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源，其特征在于，每个LED灯珠前方设置有一个非球面透镜，用于汇聚发散光达到近似准直的效果，减少光线传输过程中的损失。3.根据权利要求1所述的一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源，其特征在于，准直镜与LED灯珠的距离通过圆柱体和准直镜套筒的螺纹配合可在一定范围内调节。4.根据权利要求3所述的一种用于定量FRET显微成像的LED激发光源，其特征在于，LED灯珠的波长分别为385、435、488、515、561、635nm；各不同波长的LED灯珠的出射光通过二向色镜透射与反射的方式统一组合到位于底板上的光波导转接件底座上。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈同生，左欢，庄正飞，胡敏，
申请(专利权)人：师大瑞利光电科技清远有限公司，
类型：发明
国别省市：