[发明专利]利用光声-荧光互补原理的深层钙离子浓度监测方法与装置

摘要

本发明公开一种利用光声‑荧光互补原理的深层钙离子浓度监测方法与装置。该方法可通过探测钙离子荧光探针的光声信号强弱的变化，检测钙离子浓度大小的变化。该装置包括光声荧光信号激发源、碗状中空聚焦超声探测器、光电倍增管、反射镜、分光镜、扩束透镜组、显微物镜、超声耦合杯、样品台、三维扫描平台、滤光片、信号放大器、双通道并行采集卡、带有采集控制软件和图像重建软件以及电机控制软件的计算机。该方法与装置可实现深层组织的钙离子浓度监测；操作简单，监测钙离子荧光探针的灵敏度可达到0.15μM，能够监测深层组织钙离子浓度变化。本发明可实时检测深层组织钙离子浓度的变化情况，由此可通过该变化的快慢而推断出组织病变程度。

主权项

1.一种运用利用光声‑荧光互补原理的深层钙离子浓度监测装置的监测方法，其特征在于包括如下步骤：(1)利用钙离子荧光探针作为光声钙离子探针；(2)将钙离子荧光探针注射到拟检测的区域；(3)光声荧光信号激发源发出的脉冲激光过显微物镜后，聚焦在检测区域，使得钙离子荧光探针被激光激发后产生光声信号和荧光信号；(4)光声信号穿过超声耦合液后被碗状中空聚焦超声探测器接收，然后经过信号放大器放大；荧光信号经过分光镜和滤光片滤光后被光电倍增管接收；两路信号被双通道并行采集卡同时采集，再将数据传输并储存到带有采集控制软件和图像重建软件的计算机中；(5)检测样品与盛放超声耦合液的超声耦合杯一起放置于三维扫平台上，由装有电机控制软件的计算机控制样品的三维移动；采集完一个点的光声信号，三维扫描平台水平方向有序移动一步；当扫描完一个平面后，平台再纵向移动一步；以对样品进行逐点扫描，用于重建三维图像；(6)钙离子荧光探针的光声信号被采集后，通过最大值投影算法重建出钙离子探针光声信号强度分布图像，根据光声信号强度判断钙离子的浓度变化；(7)通过探测单点的钙离子荧光探针的光声信号强度，实时监测该点钙离子浓度的变化；所述的钙离子荧光探针为Rhod‑2；所述的碗状中空聚焦超声探测器的主频为10MHz，中空聚焦探头；步骤(6)中所述的最大值投影算法是通过Matlab软件自行编写；步骤(7)中所述的探测单点，利用高重复频率10KHz的脉冲激光器和高采样率的采集卡200M/s；所述的利用光声‑荧光互补原理的深层钙离子浓度监测装置包括光声荧光信号激发源、碗状中空聚焦超声探测器、光电倍增管、反射镜、分光镜、扩束透镜组、显微物镜、超声耦合杯、样品台、三维扫描平台、滤光片、信号放大器、双通道并行采集卡、带有采集控制软件和图像重建软件以及电机控制软件的计算机；所述显微物镜固定于碗状中空聚焦超声探测器内部，并保证显微物镜与碗状中空聚焦超声探测器共焦点；所述盛放超声耦合液的超声耦合杯位于样品正上方，碗状中空聚焦超声探测器和光电倍增管置于超声耦合杯的正上方，其中光电倍增管在碗状中空聚焦超声探测器的上方；所述光声荧光激发光源、信号放大器、光电倍增管、三维扫描平台、双通道并行采集卡与带有采集控制软件和图像重建软件以及电机控制软件的计算机依次电气相连。