[发明专利]基于DMD计算全息扫描的全自动化TCSPC-FLIM系统和时间检测方法

说明书

本发明公开了基于DMD计算全息扫描的全自动化TCSPC‑FLIM系统和时间检测方法。连续激光器在宽场条件下激发样品产生荧光，SCMOS将获取的样品荧光信息传递至计算机，计算机通过计算和处理，获取荧光图像的位置及强度信息，并选择性生成感兴趣区域对应的DMD二维全息图分布，同时控制DMD镜片组实现选择性光激励。DMD在计算机的控制下可将源自第一激光器的激光通过光镜组，消色散系统，DMD等传输至样品，激发样品实现FLIM。本发明将DMD应用于全自动化TCSPC‑FLIM系统中，采用DMD作为扫描器，并加入自动选择光路系统，可根据用户定义、选择，实现全自动化荧光寿命显微成像。基于本发明的光路系统极大地增加了成像扫描速度并实现选择性光激励，可有效改善荧光微弱区域的荧光成像。

技术领域

本申请涉及生物医学成像领域，尤其涉及一种基于DMD计算全息扫描的全自动化TCSPC-FLIM系统和时间检测方法。

背景技术

荧光寿命成像是生物医学成像领域中极为重要的一个方向，当物质受到激发光激发时，物质中的分子在吸收了能量之后从基态跃迁到第一激发态，从激发态返回到基态的过程中通过辐射跃迁的方式发射荧光。在激发停止时，荧光分子的荧光强度会降低，当强度降低到被激发时的最大光强的1/e时所用的时间定义为荧光寿命。双光子基于非线性光学，其在成像中最显著的特征就是超强的组织穿透能力和低的光漂白性。利用荧光强度成像方法较为直接，可观测不同程度的生物成像，但它的不足之处在于荧光团浓度，激发光光强，光漂白和荧光团所处环境都会影响测量的荧光强度，不利于定量分析。而荧光寿命是分子本身的特性，与荧光团的浓度和激发光强无关，但与荧光分子所处的微环境有关。因此，荧光寿命成像是一种非常有用的定量精确地测量细胞微环境的工具，且能提供生物动态信息。

其作为荧光信号已被广泛用来区分样品中的不同荧光团、荧光团的能级结构以及分析荧光团所处微环境的变化、分子的结合方式、分子间能量的转移等方面。目前，基于TCSPC(time-correlated single photon counting，时间相关单光子计数)的双光子FLIM(Fluorescence Life-time imaging Microcopy，荧光寿命成像)可不依赖激发光光强和光漂白，容易可视化荧光衰减曲线和泊松统计分布，但其成像速度慢、耗时长，不利于快速测得荧光寿命。

发明内容

本申请实施例提供一种基于DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜器件)计算全息扫描的全自动化TCSPC-FLIM系统和时间检测方法，可有效提升荧光效率以及荧光寿命成像的速率。

为了实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种基于DMD计算全息扫描的全自动化TCSPC-FLIM系统，该基于DMD计算全息扫描的全自动化TCSPC-FLIM系统包括：计时系统、控制器、第一激光器以及在所述第一激光器的光路下游依次设置的数字微镜器件、第一物镜、可变滤光器、成像透镜、光路控制镜片组和第二物镜；

所述控制器与所述数字微镜器件和计时系统连接，用于控制所述数字微镜器件的反射镜片的状态，所述第一激光器与所述计时系统连接；

所述第一激光器用于发出高频脉冲激光以激发样品发出第一荧光，所述数字微镜器件用于在所述控制器的控制下通过自身的反射镜片将源自所述第一激光器的激光反射至所述第一物镜，所述第一物镜与所述成像透镜组成无限远校正光学系统和4f系统，所述第一物镜将所述激光传输至所述可变滤光器，所述可变滤光器用于从所述激光中滤出目标等级的激光，滤出的所述激光通过所述成像透镜传输至所述光路控制镜片组，所述激光被所述光路控制镜片组传输至所述第二物镜，所述激光穿过所述第二物镜到达位于所述第二物镜之后的样品，并激发所述样品产生第一荧光，所述第一荧光穿过所述第二物镜到达所述光路控制镜片组，被所述光路控制镜片组传输至所述计时系统，所述计时系统用于获取所述第一激光器发出激光的第一时间t1，或者用于检测所述第一激光器发出的激光传输到检测位置的第一时间t1，其中，所述检测位置位于所述第一激光器至所述第二物镜间的光路中；所述计时系统还用于记录自身检测到所述第一荧光的第二时间t2，其中，所述目标等级非0级。