[发明专利]一种基于点阵激光扫描的流式成像系统

说明书

本发明公开了一种基于点阵激光扫描的流式成像系统，包括激光光源、分光模块、照明物镜、流体聚焦模块、收光物镜、光电探测器、采集卡和计算机模块。分光模块对激光光源产生的连续激光进行调制，并由照明物镜聚焦到焦平面上，形成点阵光斑，点阵光斑照射到流体聚焦模块的单细胞轴流上；当单细胞轴流中的细胞经过点阵光斑时，产生荧光信号和散射光信号被收光物镜接收，然后经聚光镜送入到光电探测器；光电探测器将激发的荧光和散射光信号转化为电压信号，采集卡采集该信号后转换为数字信号并发送给计算机模块，经由计算机模块恢复得到细胞图像。本发明具有实现简单、可靠性高、成像质量高、易于集成且成像通量高的优势。

技术领域

本发明属于流式成像技术领域，尤其涉及一种基于点阵激光扫描的流式成像系统。

背景技术

流式成像是对高速流动的细胞中的每一个细胞进行成像，获取显微图像的一种成像技术。成像流式细胞仪就是进行流式成像的一种仪器，它解决了传统流式细胞术无法获取细胞图像的缺陷，能获取更丰富的细胞形态学信息，可广泛用于科研和临床检测。根据探测器的不同，成像流式技术可分为基于阵列式探测器和基于单点式探测器两类，每一类成像流式技术又有多种不同的实现方式。其中基于阵列式探测器的成像方式，采用CCD或者CMOS作为探测器件，最具代表性的是Amnis公司的ImageStream系列仪器，核心器件为时间延迟积分CCD。但在高通量成像的应用下，细胞高速运动(1m/s)，阵列式的探测器存在着帧率不足、信噪比较低和数据流量大的问题，难以满足成像需求。针对以上不足，基于单点式探测器的成像方式是目前适用于高通量成像流式的一类方式。单点式探测器方式中重要的一种成像方式是基于光谱标记法和时间拉伸技术的成像方法，光谱标记部分使用色散器件将宽谱光的不同波长映射到被成成像样本不同位置，样本反射光或散射光通过色散光纤进行“时间拉伸”，从而将携带了样本图像信息的光信号在时域上分开，然后使用单个光电倍增管(PMT)进行检测，最后恢复重建图像。这种成像方式由于采用时间拉伸的技术而受限于有限的色散系数，因此需要使用较高速率的采集卡完成数据采集；且由于时间拉伸技术需要采用长达km级的色散光纤，因此系统复杂度和稳定性都较低。基于单点式探测器方式中的另一种重要成像方式是随机结构光激发的压缩感知成像方式。该方法使用静态的随机照明激光光斑照射细胞，当细胞流经照明区域的时候，激发的荧光信号中包含了细胞的荧光分布信息，然后可以使用压缩感知算法求解逆问题获得细胞图像，或使用机器学习方法直接对原始信号进行识别处理。这种成像方法虽然可以获得较高的成像通量，但由于无法直接获取细胞图像，需要耗费大量时间进行逆问题求解，因此实用性有限。

发明内容

针对上述现有技术中流式成像方式存在的耗时长、可靠性低实用性有限的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于点阵激光扫描的流式成像系统。

为达到上述目的，本发明提出了一种基于点阵激光扫描的流式成像系统，包括：

激光光源，激光光源用于产生连续激光，激光照射到分光模块；

设置在激光光源下游的分光模块，分光模块用于将接收到的单束激光分为空间上角度分散或位置有所偏移的多束激光，多束激光传送到照明物镜；

设置在分光模块下游的照明物镜，照明物镜用于对多束激光进行聚焦，在照明物镜的焦平面上产生二维点阵光斑；

设置在照明物镜下游的流体聚焦模块，流体聚焦模块用于将样本中分散的待成像细胞排列成单细胞轴流，在依次经过二维点阵光斑的照明区域时，细胞激发散射光或荧光作为信号光；

设置在流体聚焦模块下游的收光物镜，收光物镜用于接收信号光，并将信号光通过聚光镜聚焦后传送到光电探测器；

设置在收光物镜下游的光电探测器，光电探测器用于将接收到的信号光转化为电压信号，并将电压信号发送给采集卡；

设置在光电探测器下游的采集卡，采集卡用于对电压信号进行采集，经过模数转换转化为对应的数字信号，并将数字信号发送给计算机模块；