一种小动物活体成像装置的制作方法

本技术属于光学成像，具体涉及一种小动物活体成像装置及方法。

背景技术：

1、动物模型是现代生物医学研究中重要的实验方法与研究手段，有助于更方便、更有效地了解和认识人类疾病的发生、发展规律，并依之研究出有效预防与治疗措施。由于人和老鼠大约共享有99％的类似基因，因此在生命科学、医学研究及药物开发等多个领域对大鼠、天竺鼠、小鼠等小动研究日益增多。近年来，各种影像技术在动物研究中发挥着越来越重要的作用，涌现出各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。

2、目前市场上的小动物活体成像均采用深度制冷的ccd相机，相机置于仪器顶部，相机下方配备相应的镜头、滤光片以及照射荧光光源，进行顶部明场成像、发光成像、荧光成像以及x光成像等。小动物活体成像设备中最核心的ccd相机完全依赖进口，成本高昂，而且仅有几家国外相机供应商，其中最大的两家分别是英国andor公司和美国普林斯顿公司。自2015年日本sony停产ccd芯片，专注cmos芯片之后，其他生产ccd芯片厂家也相继停产了ccd芯片，目前科学级ccd芯片的供应商仅剩英国e2v公司，更严重的是科学级ccd芯片和科学级相机正在被西方资本通过兼并收购手段，逐步形成行业垄断。美国teledyne公司于2017年收购英国e2v公司，控制科学级ccd芯片供应。并于2018年收购roper technologies的科学影像业务，科学影像业务包括普林斯顿仪器，photometrics和lumenera，以及其他品牌，控制科学级ccd相机供应，美国teledyne公司在逐步垄断整个科学影像关键零配件和设备。

3、ccd成像方案是通过镜头将样品发出的光信号收集并传送给ccd相机，由于镜头跟被检测样品有一定的距离，因此镜头实际收集的发光信号仅为样品检测侧发出光信号中很小的一部分，在小动物活体成像检测中，小动物身上的发光成像信号非常弱，即使是制冷ccd相机也要长达几分钟的曝光，才能拍摄到信号。

4、国内图像传感器厂家也是以cmos芯片为主，部分厂家也做scoms芯片，完全没有任何一家公司涉及科学级ccd芯片研发和生产；因此为了降低成本，摆脱对ccd相机的依赖，在小动物活体成像方面，需要设计一种可采用cmos相机和scoms相机进行成像的装置。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种小动物活体成像装置及方法，可通过cmos相机和大靶面图像传感器分别实现小动物的荧光探针成像和发光探针成像。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种小动物活体成像装置，包括：

3、载物台，所述载物台上设有多个用于放置小动物的透光窗口；

4、cmos相机，设于所述载物台的上方，用于拍摄所述载物台上的小动物；

5、明场光源，设于所述载物台的上方并用于照射所述载物台上的小动物；

6、荧光光源组件，设于所述载物台的上方并用于照射所述载物台上的小动物；

7、滤光片轮，转动设于所述cmos相机的下方，在所述滤光片轮的同一圆周上设有若干可透过不同波长的滤光片以及至少一个通孔，以在滤光片轮转动的过程中使不同的滤光片或通孔位于cmos相机的正下方；

8、大靶面图像传感器，设于所述载物台的下方并用于朝上拍摄；

9、竖直移动装置，设于所述载物台的下方并用于驱动所述大靶面图像传感器竖直移动；

10、水平移动装置，设于所述载物台的下方并用于驱动所述竖直移动装置和大靶面图像传感器水平移动。

11、进一步的，所述荧光光源组件包括多个不同波长的的荧光光源。

12、进一步的，所述荧光光源对称排列在所述cmos相机的下方。

13、进一步的，所述明场光源包括多个单色led灯。

14、进一步的，所述载物台上间隔设有五个排列设置的透光窗口。

15、进一步的，所述透光窗口采用透明的玻璃或亚克力板制成。

16、进一步的，所述cmos相机的下端设有镜头。

17、进一步的，所述的小动物活体成像装置还包括可拆卸设于所述载物台表面上的背景板，以遮蔽所述透光窗口。

18、第二方面，本实用新型还提供了一种小动物活体成像方法，采用如第一方面任一项所述的小动物活体成像装置进行成像，包括以下步骤：

19、s1、先在载物台上放置一块背景板；

20、s2、将带有荧光探针并麻醉后的小动物放置在背景板上；

21、s3、打开明场光源，并使滤光片轮上的通孔与cmos相机对应，而后通过cmos相机进行拍摄，得到一张小动物的外形图像；

22、s4、关闭明场光源，打开与荧光探针对应的荧光光源，并使滤光片轮上与荧光探针相对应的滤光片与cmos相机对应，而后通过cmos相机进行拍摄，得到一张荧光图像；

23、s5、将拍摄得到的外形图像和荧光图像叠加重合，得到荧光信号与小动物外形叠加的图片，进而获取荧光信号在小动物身上的位置。

24、第三方面，本实用新型还提供了另一种小动物活体成像方法，采用如第一方面任一项所述的小动物活体成像装置进行成像，包括以下步骤：

25、s10、将带有发光探针并麻醉后的小动物一一对应放置在透光窗口上；

26、s20、打开明场光源，并使滤光片轮上的通孔与cmos相机对应，而后通过cmos相机进行拍摄，得到一张各位置处小动物的外形图像；

27、s30、关闭明场光源，通过竖直移动装置和水平移动装置的驱动使大靶面图像传感器紧贴在第一个透光窗口的下方，通过大靶面图像传感器进行拍摄，得到第一张发光信号图像，而后使大靶面图像传感器移动至第二个透光窗口的下方并拍摄得到第二张发光信号图像，直至移动至最后一个透光窗口处并拍摄最后一张发光信号图像；

28、s40、将上述依次拍摄得到的多张发光信号图像根据大靶面图像传感器的移动距离拼接起来，得到与实际小动物排序和位置相同的发光信号图像；

29、s50、将拍摄得到的外形图像和拼接组合后得到的发光信号图像叠加重合，得到各位置处的发光信号与小动物外形叠加的图片，进而获取发光信号在小动物身上的位置。

30、第四方面，本实用新型还提供了另一种小动物活体成像装置，包括：

31、载物台，所述载物台上设有用于放置小动物的透光窗口；

32、cmos相机，设于所述载物台的上方，用于拍摄所述载物台上的小动物；

33、明场光源，设于所述载物台的上方并用于照射所述载物台上的小动物；

34、荧光光源组件，设于所述载物台的上方并用于照射所述载物台上的小动物；

35、滤光片轮，转动设于所述cmos相机的下方，在所述滤光片轮的同一圆周上设有若干可透过不同波长的滤光片以及至少一个通孔，以在滤光片轮转动的过程中使不同的滤光片或通孔位于cmos相机的正下方；

36、大靶面图像传感器，紧贴设于所述透光窗口的下方并用于朝上拍摄。

37、第五方面，本实用新型还提供了另一种小动物活体成像方法，采用如第四方面所述的小动物活体成像装置进行成像，包括以下步骤：

38、s100、将带有发光探针并麻醉后的小动物间隔排列放置在透光窗口上；

39、s200、打开明场光源，并使滤光片轮上的通孔与cmos相机对应，而后通过cmos相机进行拍摄，得到一张各位置处小动物的外形图像；

40、s300、关闭明场光源，通过大靶面图像传感器进行拍摄，得到一张与实际小动物排序和位置相同的发光信号图像；

41、s400、将拍摄得到的外形图像和发光信号图像叠加重合，得到各位置处的发光信号与小动物外形叠加的图片，进而获取发光信号在小动物身上的位置。

42、本实用新型具有以下有益效果：

43、本实用新型中，通过荧光光源和明场光源与cmos相机和大靶面图像传感器的组合，可用于小动物的荧光探针成像和发光探针成像，其中荧光探针成像信号强，成像曝光时间短，一般为几秒钟，因此采用cmos相机或scmos相机均可满足荧光探针成像的要求；而针对ccd相机拍摄曝光长的问题，可以通过尽可能多的收集光信号来缩短曝光时间，以降低对成像相机的要求，本实用新型中在发光探针成像检测时可以采用移动装置加大靶面图像传感器的方式对多只小动物进行逐一拍摄，也可以不使用移动装置，直接采用更大靶面的图像传感器对多只小动物进行整体拍摄，并使大靶面图像传感器紧贴在透明窗口的下方进行拍摄，不使用镜头，几乎百分百收集了检测侧样品发出的光信号，曝光时间同样也可以在几秒钟完成，因此采用大靶面图像传感器可满足发光探针成像的要求。

44、本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。