[发明专利]一种用于观测微生物行为的片上成像显微系统

权利要求书

1.一种用于观测微生物行为的片上成像显微系统，其特征在于，包括：照明模块、滤波模块、约束成像模块；

所述滤波模块置于所述照明模块的正下方，与所述照明模块紧密贴合，所述约束成像模块放置在所述滤波模块的正下方；

所述照明模块用于产生具有一定时间相干性的照明光场；

所述滤波模块用于提高所述照明光场的空间相干性；

所述约束成像模块用于基于相干全息成像原理采集被微流控芯片约束的待观察微生物的形态图像。

2.根据权利要求1所述的片上成像显微系统，其特征在于，所述约束成像模块距离所述滤波模块3-5cm。

3.根据权利要求1所述的片上成像显微系统，其特征在于，所述约束成像模块包括微流控单元和探测成像单元；

所述探测成像单元置于所述微流控单元的底部，与所述微流控单元紧密贴合；

所述微流控单元用于基于毛细管通道限制微生物的活动范围，然后通过液压控制来操控微流控芯片内微生物的运动；

所述探测成像单元用于实现大视场和高分辨率的对微生物成像。

4.根据权利要求3所述的片上成像显微系统，其特征在于，所述微流控单元包括微流控芯片、液压管道；

所述微流控芯片置于所述微流控单元的底部，所述微流控芯片的中央区域内包含许多毛细管道，每根毛细管道的入口处和出口处分别连接一个所述液压管道；

所述微流控芯片用于将微生物放置在毛细管通道内，并基于毛细管道限制微生物的活动范围；

所述液压管道用于加载微生物样本和反应液到所述微流控芯片中的毛细管道中，并驱动所述微流控芯片中折射率匹配液的流动，形成微流路。

5.根据权利要求4所述的片上成像显微系统，其特征在于，所述折射率匹配液的折射率与所述微流控芯片外层材料的折射率相同。

6.根据权利要求3所述的片上成像显微系统，其特征在于，探测成像单元包括图像传感器，用于微生物成像，其像元尺寸越小分辨率越高，其有效成像面积越大视场越大。

7.根据权利要求6所述的片上成像显微系统，其特征在于，所述图像传感器经过物理拆卸其外层的保护玻璃，对拆卸保护玻璃后的所述图像传感器进行氧离子清洗，然后将所述图像传感器表面紧密贴合在所述微流控单元的所述微流控芯片上，作为所述微流控单元的基底。

8.根据权利要求3或4所述的片上成像显微系统，其特征在于，所述微流控单元在制作过程中不能完全烘干，贴合放置在所述探测成像单元上后再进行烘干，从而保证所述微流控单元和所述探测成像单元之间几乎没有间隔距离和额外的折射率不同的保护层，以此消除可能存在的色散和相差，保证折射率匹配。

9.一种用于观测微生物行为的片上成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将微生物放置在微流控芯片中，基于芯片中的毛细管道将微生物约束在可观测范围内；

S2、对微生物进行相干照明，采集在相干照明下的包含微生物形态信息的全息图；

S3、对所述全息图进行恢复，得到可观测范围内所有微生物的真实形态图像；

S4、通过控制微流控芯片中的液压改变微生物的运动，重复步骤S2-S3，得到可观测范围内所有微生物的行为图像。