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荧光分子成像装置制作方法

  • 专利名称
    荧光分子成像装置制作方法
  • 发明者
    杨祥, 杨鑫, 田捷, 秦承虎, 薛贞文
  • 公开日
    2011年6月29日
  • 申请日期
    2011年3月17日
  • 优先权日
    2011年3月17日
  • 申请人
    中国科学院自动化研究所
  • 文档编号
    A61B5/00GK102106723SQ20111006550
  • 关键字
  • 权利要求
    1.一种荧光分子成像装置,其特征在于包括激发模块和成像模块;其中激发模块由激发光源(1)、激发滤光轮( 和激发滤光片C3)、一分多束光纤(4)组成;成像模块由CCD相机(5)、镜头(6)、镜头调节单元(7)、发射滤光轮(8)、发射滤光片 (9)、成像腔(10)组成;激发光源(1)出口连接激发滤光轮O),多个激发滤光片( 嵌入激发滤光轮O)中; 多个激发滤光片( 与一分多束光纤的输入端连接,激发光源(1)激发光的经过激发 滤光轮O)中的激发滤光片C3)过滤后的激发光信号进入一分多束光纤;CCD相机(5) 和镜头(6)结合,CCD相机(5)的成像芯片中心轴线与镜头(6)中心轴线重合;镜头调节单 元(7)的侧面安装镜头(6)外侧,用来自动调节镜头(6)的光圈和焦距;发射滤光轮(8)安 装在镜头(6)的下面,发射滤光轮⑶中放置多个发射滤光片(9);且发射滤光轮⑶和多 个发射滤光片(9)置于成像腔(10)的成像端口处;成像腔(10)内的底部放置被检测物体 (11);一分多束光纤的多束光纤出口端与成像腔(10)的底部垂直连接,一分多束光纤 (4)的多束光纤出口端输出的激发光信号垂直向下照射成像腔(10)底部,使成像腔(10)底 部的被检测物体(11)受到均勻的激发光照射,被检测物体(11)被激发后产生发射光信号 经由发射滤光轮(8)中的发射滤光片(9)后,通过镜头(6)由CCD相机( 收集,得到被检 测物体(11)的荧光图像2.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,激发光源(1)的光谱范围为 400nm 900nm3.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,激发光源(1)选择卤素灯或氙灯4.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,激发滤光轮( 和发射滤光轮 (8)中分别放置的多个激发滤光片C3)和多个发射滤光片(9),通过软件进行切换多个激发 滤光片C3)和多个发射滤光片(9),在不用打开激发滤光轮( 和发射滤光轮(8)的同时对 被检测物体完成多组不同波段的激发荧光成像5.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,通过软件自动调节镜头(6)的 光圈和焦距,对被检测物体(11)完成不同大小成像视野的成像以及曝光大小的调节6.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,激发滤光片(3)和发射滤光 片(9)按荧光染料选择,荧光染料的激发波长峰值在400nm 900nm,或按滤光片中心波长 选择,滤光片中心波长为400nm 900nm7.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,CCD相机(5)是一种光电探测 设备8.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,镜头调节单元(7)由多组电机 组成9.如权利要求1所述的荧光分子成像装置,其特征在于,成像腔(10)由避光材料构成
  • 技术领域
    本发明涉及一种成像装置,特别涉及到一种利用特定波段的激发光进行荧光分子 成像的装置,该装置可以用于获取被检测物体表面信息
  • 背景技术
  • 具体实施例方式
    下面结合附图对本发明进一步说明如图1所示,是本发明荧光分子成像装置的技术方案包括激发模块和成像模块; 其中激发模块由激发光源1、激发滤光轮2和激发滤光片3、一分多束光纤4组成;成像模 块由CXD相机5、镜头6、镜头调节单元7、发射滤光轮8、发射滤光片9、成像腔10组成;激 发光源1出口连接激发滤光轮2,多个激发滤光片3嵌入激发滤光轮2中;多个激发滤光片 3与一分多束光纤4的输入端连接,激发光源1激发光的经过激发滤光轮2中的激发滤光 片3过滤后的激发光信号进入一分多束光纤4 ;CXD相机5和镜头6结合,且CXD相机5的 成像芯片中心轴线与镜头6中心轴线重合;镜头调节单元7的侧面安装在镜头6外侧,用来 自动调节镜头6的光圈和焦距;发射滤光轮8安装在镜头6的下面,发射滤光轮8中放置多 个发射滤光片9 ;且发射滤光轮8和多个发射滤光片9置于成像腔10的成像端口处;成像 腔10内的底部放置被检测物体11 ;一分多束光纤4的多束光纤出口端与成像腔10的底部 垂直连接,一分多束光纤4的多束光纤出口端输出的激发光信号垂直向下照射成像腔10底 部,使成像腔10底部的被检测物体11受到均勻的激发光照射,被检测物体11被激发后产 生发射光信号经由发射滤光轮8中的发射滤光片9后,通过镜头6由CCD相机5收集,得到 被检测物体的荧光图像激发光源1的光谱范围为400nm 900nm激发光源1可以选择卤素灯或氙灯 激发滤光轮2和发射滤光轮8中放置的多个激发滤光片3和多个发射滤光片9,通过软件 进行切换多个激发滤光片3和多个发射滤光片9,在不用打开激发滤光轮2和发射滤光轮8的同时对被检测物体完成多组不同波段的激发荧光成像通过软件自动调节镜头6的光圈 和焦距,对被检测物体11完成不同大小成像视野的成像以及曝光大小的调节CCD相机5 是一种光电探测设备镜头调节单元7由多组电机组成成像腔10由避光材料构成选择所需的激发滤光片3和发射滤光片9时,有两种方案对于常用的荧光染料 (GFP, RFP, DsRed, Cy5. 5,ICG等),通过直接选择供选的荧光染料名称来确定实验所需的激 发滤光片3和发射滤光片9的具体型号荧光染料的激发波长峰值在400nm 900nm ;或按 滤光片中心波长选择,滤光片中心波长为400nm 900nm ;对于不常用的荧光染料(量子点 合成的荧光染料)的荧光成像实验,通过直接选择供选的滤光片中心波长为480nm,580nm, 600nm,620nm,660nm等来确定实验所需激发滤光片3和发射滤光片9的具体型号如图2所示的是激发滤光轮2或发射滤光轮8的结构示意图,激发滤光轮2或发 射滤光轮8—共设置有六个位置,其中有五个位置可放置滤光片,另外一个为空挡位置(不 放置激发滤光轮2或发射滤光轮滤光片8)其中档位21是作用位,2216均为非作用位 只有在作用位的滤光片或空挡才能有光信号通过一分四束光纤4放置于镜头6的四周,一分四束光纤4与成像腔10的底部成垂直 状态,一分四束光纤4输出的光线垂直向下均勻照射发射滤光轮8位于镜头6的前面并 跟随镜头6联动CXD相机5与镜头6是激发荧光成像装置的主要部分,CXD相机5的成像 芯片中心轴线与镜头6中心轴线重合,CXD相机5并与成像腔10的底部垂直放置将经过荧光染料GFP标记的被检测物体11是小鼠时,小鼠麻醉后放入密闭光的成 像腔10的底部通过软件自动调节镜头调节单元7对镜头6做调节选择所需的光圈大小 和焦距输入荧光染料GFP,软件将自动选择用于GFP实验的激发滤光片3和发射滤光片 9,并分别控制激发滤光轮2和发射滤光轮8的转动,使得所选激发滤光片3处于激发光源 1出口,所选发射滤光片9处于镜头前方的位置当发射滤光轮8调节到空挡位置,即不放 置任何发射滤光片9的档位,将完成被检测物体11的背景图像的采集激发光源1产生激 发光并先经过激发滤光轮2中的激发滤光片3后产生的470nm 490nm波段的激发光,经 由一根一分四的光纤4将激发光均勻地照射到小鼠上,小鼠受激发产生波长较激发光更长 的荧光信号,荧光信号通过镜头6前的发射滤光轮8的发射滤光片9后得到波段515nm 535nm的发射荧光信号,并由CCD相机5接收,最后转换成图像信号在计算机中显示以上所述,仅为本发明中的
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  • 说明书
  • 法律状态
专利名称:荧光分子成像装置的制作方法随着基因组学、蛋白组学和疾病基因组学的迅速发展,疾病的诊断正在从传统的 疾病表征观察、常规的生化实验检测,发展到多种基因和分子水平的微观特征认识,其中利 用分子影像技术可以从基因、蛋白质水平深刻认识疾病的发生、发展过程,能够实现现有微 观分析所无法取代的整体、连续、无创的特异检测方法,生物在体分子影像理论及其技术将 会提供全新的预防、诊断和治疗手段。与传统的医学影像技术相比较而言,分子影像学着眼 于构成疾病或病变的基础变化和基因分子水平的异常,而不是对由基因分子改变所构成的 最终结果进行成像。在特异的分子探针的帮助下,分子影像技术可以在细胞、基因和分子水 平上实现生物体内部生理或病理过程的无创实时动态在体成像,从而为疾病相关基因功能 定位、细胞生长发育和突变过程的作用机制、新药研发等研究提供详细的定性、定位、定量 资料以及有效的信息获取和分析处理的手段。激发荧光成像是分子影像主要成像方式之一,主要以采用荧光报告基团(GFP、 RFP, Cyt及dyes等)进行标记。用特定波长的激发光激发荧光分子,使其吸收入射光产 生能级跃迁,到达高能量状态,并发出波长长于入射光的发射光,利用一套非常灵敏的激发 荧光成像装置,对数据进行采集,让研究人员能够直接监控生物体内的细胞活动和基因行 为。另外,这一技术对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高,不涉及放射性物质和方法,非常 安全。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高等特点,已广泛应用于生命科学、医学研 究及药物开发等方面。荧光分子成像中激发光的打光方式非常重要,因为它将直接影响荧光成像效果的 好坏。激发荧光成像需要一个均勻光线照射在检测物上,提高有用光的产生率。目前,较普 遍的方法是在一个密光的箱体内,利用光纤与全反射棱镜组成一个激发光输出部件,在CCD 与镜头之前放置发射轮组,隔离杂光。这样方法有许多弊端,比如激发光经过一次反射后 的,激发光强度衰减很大,产生有用光的比率非常低。而且另外CCD与镜头分离会改变镜头 的焦距和物距,对镜头的通光率和相机的量子效率有很大影响。
本发明的目的是克服现有成像系统的弊端,提供一种既高效实用,又能提高荧光 激发效率,操作简便的荧光分子成像装置。为实现上述目的,实现本发明荧光分子成像装置采用的技术方案包括激发模块和 成像模块;其中激发模块由激发光源、激发滤光轮和激发滤光片、一分多束光纤组成;成 像模块由CCD相机、镜头、镜头调节单元、发射滤光轮、发射滤光片、成像腔组成;激发光源 出口连接激发滤光轮,多个激发滤光片嵌入激发滤光轮中;多个激发滤光片与一分多束光纤的输入端连接,激发光源的激发光经过激发滤光轮中的激发滤光片过滤后的激发光信号 进入一分多束光纤;CCD相机和镜头结合,且CCD相机的成像芯片中心轴线与镜头中心轴线 重合;镜头调节单元的侧面安装镜头外侧,用来自动调节镜头的光圈和焦距;发射滤光轮 安装在镜头的下面,发射滤光轮中放置多个发射滤光片;且发射滤光轮和多个发射滤光片 置于成像腔的成像端口处;成像腔内的底部放置被检测物体;一分多束光纤的多束光纤出 口端与成像腔的底部垂直连接,一分多束光纤的多束光纤出口端输出的激发光信号垂直向 下照射成像腔底部,使成像腔底部的被检测物体受到均勻的激发光照射,被检测物体被激 发后产生发射光信号经由发射滤光轮中的发射滤光片后,通过镜头由CCD相机收集,得到 被检测物体的荧光图像。本发明的有益效果本发明只需将被检测目标置于成像暗箱中,既可通过激发荧 光成像装置采集到特定波段的荧光。荧光激发效率高,CCD相机采集准确。另外,可软件控 制激发滤光轮和发射滤光轮更换滤光片,且镜头调节部分增加的传动装置可完成镜头焦距 和光圈的自动调节,这些都大大提高了检测精度,减少检测误差。本发明利用光纤垂直在检 测物上方直接照射,不需要反射棱镜,降低了光信号的损耗。本发明结构合理,设计简单易 用,为荧光分子图像的高效获取提供了有力的支持。图1是本发明的荧光分子成像装置的示意图。图2是本发明的发射滤光轮和激发滤光轮的示意图。,但本发明的保护范围并不局限于此,任 何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可理解想到的变换或替换,都应涵盖在 本发明的包含范围之内。


本发明是荧光分子成像装置,包括激发模块和成像模块两部分组成。激发模块由激发光源、激发滤光轮和激发滤光片、一分多束光纤组成。成像模块由CCD相机、镜头、镜头调节单元、发射滤光轮、发射滤光片、成像腔组成。激发光源产生激发光先经过激发滤光轮中的激发滤光片后,产生的某一设定波段的激发光,经由一根光纤将激发光均匀的照射到被检测物体上,被检测物体受激发产生波长较激发光更长的荧光信号,信号通过镜头前的发射滤光轮组的发射滤光片后,将这一特定的发射荧光信号由CCD相机接收,最后转换成图像信号在计算机中显示。本发明设计结构简单,操作方便,费用低,可广泛应用于医学影像等领域。



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