[发明专利]一种皮秒超声波细胞成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种皮秒超声波成像系统及方法，激光器光源装置提供飞秒级激光，输出的激光光束分成两束，一束泵浦光激发皮秒超声波，一束作为探测光。泵浦光通过光学显微镜物镜聚焦在单个纳米颗粒上，受激发的单个纳米颗粒将光能转换成热能，同时产生皮秒超声信号，由探测光进行超声波检测。通过检测负载在单个纳米颗粒上的细胞内的超声波信息，经过逐点扫描成像装置可获得细胞的高分辨成像，实现了皮秒超声波细胞成像。并且是一种无损的非侵入性生物细胞成像方式，能更精确的测量细胞的力学性能。

技术领域

本发明涉及光声成像技术领域，特别是涉及一种皮秒超声波细胞成像装置及方法。

背景技术

光声成像结合了纯光学成像空间分辨率高、灵敏度高和超声穿透力强的优势，成为了当前非常有前景的医学成像技术。光声成像的基本原理是当调制光或者脉冲光照射材料物质时，材料及其邻近介质因吸收光能热胀冷缩而产生应力改变，继而激发声波。皮秒超声波成像技术是利用单一纳米颗粒作为光声效应的载体，通过单一纳米颗粒在飞秒脉冲激光的激发下产生的皮秒超声信号，获得生物组织或材料的断层图像或三维立体图像的成像技术。

皮秒超声技术中所使用的光学传感器多为金属或半导体薄膜，声源的大小受激发光斑的尺寸和电子在薄膜中的扩散的影响，而使得成像的空间分辨率受限，同时用于检测皮秒超声波的装置也较少，使得皮秒超声波在生物成像的应用不成熟，无法将皮秒超声波应用到细胞成像上，从而无法实现更精准的测量细胞的力学性能。

发明内容

针对于上述问题，本发明提供一种皮秒超声波细胞成像装置及方法，实现了将皮秒超声波应用到细胞成像上，从而实现更精准的测量细胞的力学性能。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种皮秒超声波细胞成像系统，包括：激光器光源装置、光路调节装置、光学显微物镜、信号采集装置和逐点扫描成像装置，其中，

所述激光器光源装置，用于提供飞秒激光，并将所述飞秒激光发送至所述光路调节装置；

所述光路调节装置，用于接收所述飞秒激光，并输出两束激光光束，其中，所述两束激光光束包括泵浦光和探测光；

所述光学显微物镜，用于接收所述泵浦光，并将所述泵浦光聚集在单个纳米颗粒上，使得受所述泵浦光激发的单个纳米颗粒将光能转换成热能，产生皮秒超声信号，其中，待测细胞置于所述单个纳米颗粒上，所述单个纳米颗粒位于测试平台上；

所述信号采集装置，用于通过探测光进行皮秒超声信号检测，将检测到负载在所述单个纳米颗粒上的细胞内的超声波信息时，将所述超声波信息发送至所述逐点扫描成像装置；

所述逐点扫描成像装置，用于根据所述超声波信息，生成所述待测细胞的皮秒超声波细胞成像。

可选地，所述系统还包括位移平台，其中，所述测试平台设置在所述位移平台上；

所述光学显微物镜，还用于观察所述位移平台上的待测细胞。

可选地，所述系统还包括控制装置，所述控制装置与所述位置平台连接，其中，

所述控制装置，用于控制所述位移平台的移动，使得所述待测细胞对应的观察区域进行移动。

可选地，所述信号采集装置包括锁相放大器，其中，

所述锁相放大器，用于检测由于泵浦光激发造成的所述探测光强度的变化。

可选地，当所述泵浦光激发所述单个纳米颗粒，使得所述单个纳米颗粒产生振动时，所述锁相放大器还用于：

检测振动产生的皮秒超声波对所述探测光的作用信息。

可选地，所述系统还包括：信号处理装置，所述信号处理装置与所述逐点扫描成像装置连接；