一种荧光寿命测量方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于光电检测领域，提供了一种荧光寿命测量方法及系统，所述荧光寿命测量方法包括以下步骤：产生激发光；将所述激发光分为多个子光束，所述多个子光束对应于样品的多个子区域；利用所述多个子光束，同时对所述多个子区域进行扫描，使各子区域内的荧光物质发出荧光；实时采集扫描时发出的所述荧光；分辨所述荧光的寿命信息。本发明专利技术实施例将激发光分为与样品上多个子区域一一对应的多个激发光子光束，利用激发光子光束对对应的测量子区域进行扫描，形成多线并行激发荧光，达到快速获取荧光寿命的目的，效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电检测领域，尤其涉及一种荧光寿命测量方法及系统。
技术介绍
荧光显微技术已经成为生命科学，尤其是细胞生物学研究的重要 工具。双光子激 发荧光显微技术具有对生命体的杀伤作用小，穿透深度大，具有层析能力等优点，已经成为 生命科学研究的重要手段。除荧光强度的分布和变化以外，荧光寿命对荧光团所处的微环 境非常敏感，能够对离子浓度(Ca2+，Na+)、pH值和p02等生理生化参数进行定量测量，因此双 光子激发荧光寿命测量能够为生物医学检测和分析提供高时空分辨率的功能信息，并有望 在蛋白质间相互作用的研究和癌症的早期诊断等生物学和临床医学领域获得重要的应用。目前双光子激发荧光寿命测量方法包括时间相关单光子技术(Time-Correlated Single Photon Counting, TCSPC)和门控像增强器。TCSPC通过统计单个光子发光几率拟 合出荧光寿命，而门控像增强器通过控制开关增强器，以非常短的时间记录不同时刻的荧 光衰减，再重构出完整的荧光衰减。二者均不能一次性直接记录荧光的衰减，成像速度慢。 扫描相机能够将时间变化转化为空间变化，一次记录完整的荧光衰减，具有明显优势。当前已有多参量多焦点荧光显微成像技术的相关报道，该技术具有同时获取荧光 光谱信息和荧光寿命信息的特点。利用针孔阵列形成阵列点并行双光子激发，荧光由自制 的扫描相机记录，在扫描相机前放置色散棱镜对光谱色散，扫描相机记录的图像一维为光 谱信息，另一维为荧光寿命信息。该方法图像传感器CCD相机每幅图像只能获得样品的阵 列点阵位置处光谱和寿命信息，如果要获得二维样品信息，必须对各子区域内对阵列点逐 点移动，并且阵列点每移动一个位置需要记录一幅图像，例如，对于512x512图像，阵列点 为4x4，需要记录16384幅图像，导致成像速度慢，特别对获得生物样品影响明显。实际上， 有些情况仅仅需要快速获得荧光寿命信息，而荧光光谱信息并不重要，需要发展快速的荧 光寿命测量方法。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种荧光寿命测量方法，旨在解决现有荧光寿命测 量速度慢、效率低的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种荧光寿命测量方法，包括以下步骤产生激发光；将所述激发光分为多个子光束，所述多个子光束对应于样品的多个子区域；利用所述多个子光束，同时对所述多个子区域进行扫描，使各子区域内的荧光物 质发出荧光；实时采集扫描时发出的所述荧光；分辨所述荧光的寿命信息。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种荧光寿命测量系统，所述系统包括激发光源，用于产生激发光；分光器，用于将所述激发光分为多个子光束，所述多个子光束对应于样品的多个 子区域；第一扫描镜，用于将所述多个子光束调整至第二扫描镜；第二扫描镜，用于将经所述第一扫描镜调整后的多个子光束调整至所述样品，使 各子区域内的荧光物质发出荧光；双色镜，用于导出所述荧光；成像透镜，用于实时采集所述荧光；扫描相机，用于分辨所述荧光的寿命信息；探测器，用于记录所述荧光的寿命信息。本专利技术实施例将激发光分为与样品上多个子区域一一对应的多个激发光子光束， 利用激发光子光束对对应的测量子区域进行扫描，形成多线并行激发荧光，达到快速获取 荧光寿命的目的，效率高。附图说明图1是本专利技术实施例提供的荧光寿命测量方法的实现流程图；图2是本专利技术实施例提供的荧光寿命测量系统的结构图；图3是本专利技术实施例提供的荧光寿命测量系统的光路图；图4a是本专利技术实施例提供的荧光寿命测量系统在第一个扫描位置的荧光寿命信 息；图4b是本专利技术实施例提供的荧光寿命测量系统在第二个扫描位置的荧光寿命信 息；图5是样品中任意一点的荧光衰减曲线。 具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。本专利技术实施例将激发光分为与样品上多个子区域一一对应的多个激发光子光束， 激发光子光束对对应的测量子区域进行扫描，形成多线并行激发荧光，达到快速获取荧光 寿命的目的。本专利技术实施例提供的荧光寿命测量方法包括以下步骤产生激发光；将所述激发光分为多个子光束，所述多个子光束对应于样品的多个子区域；利用所述多个子光束，同时对所述多个子区域进行扫描，使各子区域内的荧光物质发出荧光；实时采集扫描时发出的所述荧光；分辨所述荧光的寿命信息。本专利技术实施例提供的荧光寿命测量系统包括激发光源，用于产生激发光；分光器，用于将所述激发光分为多个子光束，所述多个子光束对应于样品的多个子区域；第一扫描镜，用于将所述多个子光束调整至第二扫描镜；第二扫描镜，用于将经所述第一扫描镜调整后的多个子光束调整至所述样品，使 各子区域内的荧光物质发出荧光；双色镜，用于导出所述荧光；成像透镜，用于实时采集所述荧光；扫描相机，用于分辨所述荧光的寿命信息；探测器，用于记录所述荧光的寿命信息。图1示出了本专利技术实施例提供的荧光寿命测量方法的实现流程，详述如下在步骤SlOl中，产生激发光；本专利技术实施例优选工作频率为76MHz，周期为120fs，中心波长为800nm的脉冲激 光作为激发光，此激发光可实现荧光物质的双光子激发。在步骤S102中，将激发光分为多个子光束，多个子光束对应于样品的多个子区 域；本专利技术实施例中，将激发光均分为多个平行的子光束，多个子光束一一对应于具 有荧光物质的样品的多个子区域。在步骤S103中，利用多个子光束，同时对多个子区域进行扫描，使各子区域内的 荧光物质发出荧光；本专利技术实施例中的扫描分为线扫描和步进扫描，具体过程如下1、线扫描各子光束经聚焦形成激发光阵列点分别投射至样品的各个子区域，沿样品纵向对 各子区域进行线扫描，各子区域内的荧光物质在激发光阵列点的作用下发出荧光。2、步进扫描对各个子区域的线扫描结束后，沿样品横向对各个子区域进行步进扫描即调整激 发光阵列点在样品横向的位置。循环执行上述线扫描和步进扫描，直至完成对样品各个子区域的扫描。应当理解， 具体实施时还可以调换线扫描与步进扫描的方向。在步骤S104中，实时采集线扫描时发出的荧光；本专利技术实施例中，对各子区域进行线扫描的同时，采集各子区域内荧光物质发出 的荧光。在步骤S105中，分辨荧光的寿命信息；本专利技术实施例中，将荧光的寿命信息转换为可分辨的空间信息，从而获取样品各 点的荧光寿命。本专利技术实施例将激发光分为多个子光束，由多个子光束对样品进行扫描，多线并 行激发样品内的荧光物质，大大提高荧光寿命测量的速度。图2和图3示出了本专利技术实施例提供的荧光寿命测量系统的结构，为了便于说明， 仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。本专利技术实施例提供的荧光寿命测量系统具有一激发光路和一探测光路。激发光路 包括激发光源、扩束准直装置、整形器、分光器、准直器件、第一扫描镜和第二扫描镜以及显 微物镜。探测光路包括显微物镜、第二扫描镜、双色镜、滤光片、成像透镜、扫描相机以及探 测器。第二扫描镜以及显微物镜为激发光路和探测光路所共用。以下对激发光路的结构进行详细说明。如图2和图3所示，本专利技术实施例优选钛宝石飞秒激光器101作为 激发光源，其可 产生中心波长为SOOnm、频率为76MHz、周期为120fs的脉冲激光，该脉冲激光可实现荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光寿命测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：产生激发光；将所述激发光分为多个子光束，所述多个子光束对应于样品的多个子区域；利用所述多个子光束，同时对所述多个子区域进行扫描，使各子区域内的荧光物质发出荧光；实时采集扫描时发出的所述荧光；分辨所述荧光的寿命信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵永红，屈军乐，牛憨笨，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]