本发明专利技术公开了一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置及检测方法，属于生物检测技术领域，包括：X射线荧光成像模块、机械谱学粘附性监测模块、信号整合处理模块。X射线荧光成像模块用于生物样本蓝色、绿色、红色和近红外彩色图样的获取、优化、编码和识别，机械谱学粘附性监测模块用于对生物样本活性粘附作用实时、动态的监测和记录，通过对待测生物样本X射线光学信号和机械谱学信号的协同处理分析，实现生物样本形态、结构成分的荧光可视和生物活性数据的准确获取，为集机械谱学和X射线激发荧光成像的跨尺度、多模式、可视化造影剂的研究应用提供设备支持，促进其在炎症感染、恶性疾病、肿瘤诊断等生物医学领域的发展优化和转化应用。应用。应用。
【技术实现步骤摘要】
一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置及检测方法
[0001]本专利技术属于生物检测
，具体涉及一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，还涉及一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测方法。
技术介绍
[0002]X射线激发光学荧光成像技术作为一种新型光学成像技术，因其激发光(X射线)和发射光(近红外I I区荧光)均可以突破生物样本穿透深度的限制，减少生物自发荧光产生的背景干扰，在生物检测及诊断领域正受到日益增长的研究和关注。
[0003]此外，专利申请人专利技术了一种造影剂，可以在X射线激发下，生成蓝色、绿色、红色以及近红外等不同波长处的荧光信号，从而获得待检测生物体可控、多彩、实时的彩色图像。然而，该技术只能定性得到待测生物的细胞形态结构和成分信息的结果，对于生物活性的具体数值无法进行准确地特征提取和精准分析。
[0004]对于上述问题，通过监测生物体获得机械谱学的技术是检测生物体活性及其成分信息的重要手段，具有巨大的应用潜力，其基本原理为：基于生物体表面的整联蛋白和悬针表面的相互作用实时监测生物活性。具体表现为：随着活性的降低，其粘附性下降，形态逐渐发生变化。此时悬针发生不同程度地弯折，而针尖最大弯折位移即振幅能够定量准确评估检测生物样本的活性数据。
[0005]因此，将上述两种技术结合，利用其优势和特点，设计一种将机械谱学获得的生物活性和成分信息与X射线激发荧光成像获得的结构信息和成分信息融合，并通过自主专利技术的造影剂材料，实现生物检测跨尺度、多模式、可视化的客观、连续、实时、准确的新型检测装置，在生物检测技术上是一项重大突破。
技术实现思路
[0006]本专利技术是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种可实现生物样本形态、结构成分的荧光可视以及生物活性数据准确获取的跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置及检测方法。
[0007]本专利技术可通过下列技术方案来实现：
[0008]一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，包括：
[0009]载物台，其用于放置含造影剂的生物样本；
[0010]X射线荧光成像模块，其位于所述载物台顶部，所述X射线荧光成像模块包括荧光信号激发单元、荧光信号处理单元以及图像处理单元，所述荧光信号激发单元用于发射可照射于生物样本的X射线，所述荧光信号处理单元用于采集并筛选X射线激发造影剂后产生的荧光信号，所述图像处理单元用于接收筛选后的荧光信号并生成彩色图像信号；
[0011]机械谱学粘附性监测模块，其包括可与生物样本产生粘附的纳米悬针，通过所述纳米悬针的弯折程度实时监测生物样本的活性粘附作用；
[0012]信号整合处理模块，其用于对所述X射线荧光成像模块与机械谱学粘附性监测模
块进行信号接收以及处理分析，并实现生物样本形态与结构成分的荧光可视以及生物活性数据的获取。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述荧光信号激发单元包括为生物样本提供X射线辐射来源的X射线激发光管，所述X射线激发光管朝向所述载物台上的生物样本设置，且所述X射线激发光管的出口端设有X射线准直器。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述荧光信号处理单元包括：
[0015]光学物镜，其对准所述载物台上生物样本设置，所述光学物镜用于接收荧光信号；
[0016]滤光片组，其可拆卸地安装在荧光信号的传输通道内，所述滤光片组用于对不同波长的荧光信号进行拦截和筛选。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述图像处理单元包括成像相机，其设置在荧光信号的传输通道端部，所述成像相机用于接收所述滤光片组筛选后的荧光信号并生产彩色图像信号。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述滤光片组包括单色滤光片组或彩色滤光器阵列。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述滤光片组与所述成像相机之间设置有短波通二向色镜250。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述成像相机包括可见光成像相机241以及近红外成像相机242，生物样本经X射线辐射后发射的近红外光在所述短波通二向色镜250处发生透射并被所述近红外成像相机242收集，生物样本经X射线辐射后发射的可见光在所述所述短波通二向色镜250处发生反射并被所述可见光成像相机241收集。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述机械谱学粘附性监测模块还包括用于探测记录所述纳米悬针的弯折振幅的机械运动信号采集器。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述信号整合处理模块包括：
[0023]数字图像处理终端，其用于接收并处理所述成像相机的彩色图像信号；
[0024]机械运动信号分析终端，其用于接收并处理所述机械运动信号采集器采集的数据。
[0025]一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测方法，其包括S11
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S14以及S21
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S23的步骤，其中S11
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S14与S21
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S23可同步进行，其特征在于，具体步骤包括：
[0026]S11、所述X射线激发光管发射X射线照射在生物样本表面，此时含造影剂的生物样本被激发后产生荧光变化；
[0027]S12、所述光学物镜回收含造影剂的生物样本被激发后产生的荧光信号，并通过所述滤光片组对不同波长的荧光信号进行拦截和筛选，筛选后的荧光信号传递至所述成像相机并生成彩色图像信号，该彩色图像信号传输至所述数字图像处理终端；
[0028]S13、所述数字图像处理终端对接收到的彩色图像信号依次进行图像增强、图像复原，以此消除图像质量的干扰和模糊、消弱背景荧光、突出图像中生物细胞的形态学结构信息，并得到复原后的图像；
[0029]S14、所述数字图像处理终端对复原后的图像依次进行图像编码以、图像识别，识别出生物样本成像图像中的成分信息；
[0030]S21、通过外部的微机控制所述纳米悬针浸入生物样本中，将无生物样本粘附时的所述纳米悬针的位置记录为平衡点，通过所述机械运动信号采集器记录该平衡点位置并传
输到所述机械运动信号分析终端；
[0031]S22、当所述纳米悬针在生物样本内培育一段时间后，所述纳米悬针因生物样本的粘附性行为发生弯折，所述纳米悬针出现针尖弯折的位置再次被所述机械运动信号采集器记录并传输到所述机械运动信号分析终端；
[0032]S23、所述机械运动信号采集器持续采集所述纳米悬针的针尖弯折幅度并传递信号至所述机械运动信号分析终端，所述机械运动信号分析终端通过辨识信号时域波形的幅值大小、变化规律和波形畸变的信号特征，对生物样本的活性状态进行定量的数据评估和动态连续的实时监测，获取准确的生物样本活性数据。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0034]1、X射线荧光成像模块实现生物样本的彩色图样获取，机械谱学粘附性监测模块实现生物样本活性粘附的实时动态监测记录，再通过信号整合处理模块对彩色图样和生物样本活性粘附的实时动态监测记录进行协同处理分析，实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，其特征在于，包括：载物台，其用于放置含造影剂的生物样本；X射线荧光成像模块，其位于所述载物台顶部，所述X射线荧光成像模块包括荧光信号激发单元、荧光信号处理单元以及图像处理单元，所述荧光信号激发单元用于发射可照射于生物样本的X射线，所述荧光信号处理单元用于采集并筛选X射线激发造影剂后产生的荧光信号，所述图像处理单元用于接收筛选后的荧光信号并生成彩色图像信号；机械谱学粘附性监测模块，其包括可与生物样本产生粘附的纳米悬针，通过所述纳米悬针的弯折程度实时监测生物样本的活性粘附作用；信号整合处理模块，其用于对所述X射线荧光成像模块与机械谱学粘附性监测模块进行信号接收以及处理分析，并实现生物样本形态与结构成分的荧光可视以及生物活性数据的获取。2.根据权利要求1所述的一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，其特征在于，所述荧光信号激发单元包括为生物样本提供X射线辐射来源的X射线激发光管，所述X射线激发光管朝向所述载物台上的生物样本设置，且所述X射线激发光管的出口端设有X射线准直器。3.根据权利要求1所述的一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，其特征在于，所述荧光信号处理单元包括：光学物镜，其对准所述载物台上生物样本设置，所述光学物镜用于接收荧光信号；滤光片组，其可拆卸地安装在荧光信号的传输通道内，所述滤光片组用于对不同波长的荧光信号进行拦截和筛选。4.根据权利要求3所述的一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，其特征在于，所述图像处理单元包括成像相机，其设置在荧光信号的传输通道端部，所述成像相机用于接收所述滤光片组筛选后的荧光信号并生产彩色图像信号。5.根据权利要求3所述的一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，其特征在于，所述滤光片组包括单色滤光片组或彩色滤光器阵列。6.根据权利要求4所述的一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，其特征在于，所述滤光片组与所述成像相机之间设置有短波通二向色镜。7.根据权利要求4所述的一种跨尺度、多模式、可视化的生物检测装置，其特征在于，所述成像相机包括可见光成像相机以及近红外成像相机，生物样本经X射线辐射后发射的近红外光在所述短波通二向色镜处发生透射并被所述近红外成像相机收集，生物样本经X射线辐射后发射的可见光在所述所述短波通二向色镜处发生反射并被所述可见光成像相机收集。8.根据权利要求1所述的一种跨尺度、多...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭皓，杨方，吴爱国，
申请(专利权)人：宁波慈溪生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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