[发明专利]基于细胞旋转主动光操控技术的光片荧光显微方法和系统

权利要求书

1.本发明提供的是一种基于细胞旋转主动光操控技术的光片荧光显微成像方法和系统。其特征是：它由激光光源1、13、18；透镜2、3、14、15、20、21；反射镜4、22；柱透镜5；复消色差显微物镜6、9、17；滤光片10；成像镜头11；CMOS相机12；双色镜16；声光偏转器19；片状照明光束7；以及待测活体单细胞8组成。激光器13输出的激光经透镜14、15扩束后，经双色镜16反射耦合进复消色差显微物镜17，作用在待测活体单细胞8上形成聚焦光场，稳定捕获待测活体单细胞。激光器18输出的激光耦合进声光偏转器19，产生具有一定偏转角度的激光光束。经透镜20、21耦合进复消色差显微物镜17。通过交替改变声光偏转器的调制频率，使光束交替聚焦在待测活体单细胞8的两端，分别作为推动细胞旋转的转动光和停止细胞旋转的制动光，实现对细胞转动角度的精准主动光操控。当细胞旋转至一个角度并达到稳定后，激光光源1输出的激光经透镜2、3扩束后，由反射镜4反射，经柱透镜5整形后耦合进复消色差显微物镜6，产生片状照明光束7照明待测细胞8的一个层面。激发待测活体单细胞8照明区域内的荧光团，产生的荧光信号由光轴与片状照明光束7的平面相垂直的复消色差显微物镜9收集。荧光信号经滤光片10和成像镜头11后，由CMOS相机12探测接收，获取片状照明区域的荧光层析图像。在推动光和制动光的交替作用下，待测活体单细胞8连续转动，实现片状照明光束7在细胞内的快速扫描，从而获取细胞内三维结构的高空间分辨荧光层析图像。

2.根据权利要求1所述的光操控装置：光操控部分由激光器13发出的捕获光和激光器18发出的经声光偏转器19控制的可偏转的光组成。捕获光的作用是稳定捕获待测细胞，使细胞固定在一个位置，以便于成像和绕固定轴心旋转。激光器18发出的激光耦合进声光偏转器19，改变声光偏转器19的调制频率从而改变激光的偏转角度，通过显微物镜17聚焦在被捕获细胞的一侧来推动细胞。当细胞转过一定的角度，通过声光偏转器19使激光聚焦在细胞的另一端，对转动中的细胞起到制动作用。当细胞静止时，CMOS相机再次收集不同角度的细胞的结构图像。在捕获光、推动光和制动光的共同作用下，细胞绕特定转动轴连续转动，从而实现片状照明光在细胞内部的快速扫描，最终获取细胞的三维结构图像。

3.根据权利要求1所述的片状光成像系统。其特征是：所述的光片显微镜是由激光光源1发出的激光由透镜2、3组成的扩束系统扩束，经过反射镜4的反射，经柱透镜5整形后耦合进复消色差显微物镜6，产生片状照明光束7照明待测细胞8的一个层面。待测细胞8的某一层被片状光的束腰部分激发，细胞中带有荧光染料标记的结构被激发出荧光，荧光信号通过复消色差显微物镜9收集，经滤光片10消除背景噪声，由CMOS相机12记录获得荧光图像。再经由上述光操控系统使细胞旋转一定的角度，待细胞稳定后拍摄细胞在不同角度的荧光图像，最终通过图像处理获得完整的细胞三维结构图像。