超分辨显微成像系统和成像方法与流程

本发明涉及基因测序和生物样品，特别涉及一种超分辨显微成像系统和成像方法。

背景技术：

1、目前，基因测序仪在测序过程中需要对atcg四种碱基分别进行荧光成像，由于检测的每个目标点都在亚微米尺度范围，在对大量dna进行测序时可以采用sim（structuredillumination microscopy，结构光照明超分辨显微镜）来实现高精度成像，在现有技术在中，sim方案需要通过光栅，空间光调制器，数字微反射镜等器件衍射分光，因此会浪费很多能量，同时照明系统也较为复杂。

技术实现思路

1、本发明实施方式提供了一种超分辨显微成像系统和成像方法以解决上述存在的至少一个技术问题。

2、本发明实施方式提供的一种超分辨显微成像系统包括：

3、载物台，所述载物台承载有待测样品；

4、光源组件，所述光源组件用于发射线性光，所述线性光照射所述待测样品，以使得所述待测样品的一个线区域激发荧光，所述线区域沿第一方向延伸；

5、驱动组件，所述驱动组件连接所述载物台并用于驱动所述载物台沿第二方向移动，所述第一方向垂直于所述第二方向；

6、控制组件，所述控制组件电连接所述光源组件和所述驱动组件，所述控制组件用于控制所述驱动组件驱动所述载物台沿所述第二方向移动和控制所述光源组件以预设启闭周期发射所述线性光，以使所述线性光沿所述第二方向分别照射所述待测样品的多个所述线区域，多个被照射的所述线区域之间存在至少一个未被照射的所述线区域；

7、成像组件，所述成像组件用于接收每次所述线性光照射一个所述线区域的荧光并生成一个面区域的面阵荧光图像，根据多个所述面区域的面阵荧光图像合成一个超分辨图像。

8、上述超分辨显微成像系统中，控制组件可以控制驱动组件驱动载物台沿第二方向移动，以使线性光依次照射待测样品的多个线区域，光源组件能够利用多个线区域所激发的荧光进行成像，从而可以获得待测样品的二维面阵荧光图像，最终可以实现结构简单的超分辨显微成像系统，同时减少光能量的损耗。

9、在某些实施方式中，所述预设启闭周期包括交替的开启时段和关闭时段，所述控制组件根据所述开启时段控制所述光源组件发射所述线性光以使被照射的所述线区域发出荧光，所述控制组件根据所述关闭时段控制所述光源组件关闭所述线性光以形成未被照射的所述线区域，多个所述面阵荧光图像的所述预设启闭周期相差预设相位值。如此，通过将不同相位值的面阵荧光图像重建计算，从而得到更高分辨率的图像。

10、在某些实施方式中，所述光源组件包括激光发射器和光束整形器，所述激光发射器用于发射激光，所述光束整形器用于将所述激光整形为所述线性光。如此，可以简化所述光源组件的结构。

11、在某些实施方式中，所述线区域在所述成像组件的感光元件上的成像在第三方向上的长度小于或等于所述成像组件的感光元件的长度。如此，可以充分利用所述成像组件的成像面积。

12、在某些实施方式中，所述线区域在所述成像组件的感光元件上的成像在第四方向上的宽度小于或等于所述成像组件的感光元件的像素的宽度。如此，可以提升分辨率。

13、在某些实施方式中，所述超分辨显微成像系统包括第一二向色镜和物镜，所述物镜用于收集所述荧光并将所述荧光传送至所述第一二向色镜，所述第一二向色镜用于将所述线性光反射至所述待测样品，并用于将所述荧光透射至所述成像组件。如此，有利于避免所述线性光的干扰。

14、在某些实施方式中，所述成像组件包括多个第二二向色镜，所述多个第二二向色镜将所述荧光分配至多个成像通道，每个所述成像通道均包括汇聚透镜和线阵相机，所述汇聚透镜用于汇集所述荧光至所述线阵相机，所述线阵相机用于接收所述荧光。如此，有利于检测多个荧光信息。

15、在某些实施方式中，所述成像组件包括滤光片，所述滤光片用于对所述荧光滤光。如此，可以提高成像信噪比。

16、本发明实施方式提供的一种待测样品的成像方法包括：

17、以预设启闭周期发射线性光并照射所述待测样品的一个线区域以激发所述待测样品的线区域发出荧光，所述线区域沿第一方向延伸；

18、沿第二方向移动所述待测样品，以使所述线性光沿所述第二方向分别照射所述待测样品的多个所述线区域，多个被照射的所述线区域之间存在至少一个未被照射的所述线区域，所述第一方向垂直于所述第二方向；

19、接收每次所述线性光照射一个所述线区域所激发的荧光并根据所述荧光生成一个面区域的面阵荧光图像；

20、根据多个所述面区域的面阵荧光图像重建成一个超分辨图像。

21、上述成像方法中，控制组件可以控制驱动组件驱动载物台沿第二方向移动，以使线性光依次照射待测样品的多个线区域，光源组件能够利用多个线区域所激发的荧光进行成像，从而可以获得待测样品的二维面阵荧光图像，最终可以实现结构简单的超分辨显微成像系统，同时减少光能量的损耗。

22、在某些实施方式中，所述预设启闭周期包括交替的开启时段和关闭时段，多个所述面阵荧光图像的所述预设启闭周期相差预设相位值，

23、以预设启闭周期发射线性光，激发所述待测样品的一个线区域，包括：

24、在预设启闭周期处于开启时段的情况下，发射所述线性光以使被照射的所述线区域发出荧光；

25、在预设启闭周期处于关闭时段的情况下，关闭所述线性光以形成未被照射的所述线区域。如此，可以提升分辨率。

26、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种超分辨显微成像系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超分辨显微成像系统，其特征在于，所述预设启闭周期包括交替的开启时段和关闭时段，所述控制组件根据所述开启时段控制所述光源组件发射所述线性光以使被照射的所述线区域发出荧光，所述控制组件根据所述关闭时段控制所述光源组件关闭所述线性光以形成未被照射的所述线区域，多个所述面阵荧光图像的所述预设启闭周期相差预设相位值。

3.根据权利要求1所述的超分辨显微成像系统，其特征在于，所述光源组件包括激光发射器和光束整形器，所述激光发射器用于发射激光，所述光束整形器用于将所述激光整形为所述线性光。

4.根据权利要求1所述的超分辨显微成像系统，其特征在于，所述线区域在所述成像组件的感光元件上的成像在第三方向上的长度小于或等于所述成像组件的感光元件的长度。

5.根据权利要求1所述的超分辨显微成像系统，其特征在于，所述线区域在所述成像组件的感光元件上的成像在第四方向上的宽度小于或等于所述成像组件的感光元件的像素的宽度。

6.根据权利要求1所述的超分辨显微成像系统，其特征在于，所述超分辨显微成像系统包括第一二向色镜和物镜，所述物镜用于收集所述荧光并将所述荧光传送至所述第一二向色镜，所述第一二向色镜用于将所述线性光反射至所述待测样品，并用于将所述荧光透射至所述成像组件。

7.根据权利要求1所述的超分辨显微成像系统，其特征在于，所述成像组件包括多个第二二向色镜，所述多个第二二向色镜将所述荧光分配至多个成像通道，每个所述成像通道均包括汇聚透镜和线阵相机，所述汇聚透镜用于汇集所述荧光至所述线阵相机，所述线阵相机用于接收所述荧光。

8.根据权利要求7所述的超分辨显微成像系统，其特征在于，所述成像组件包括滤光片，所述滤光片用于对所述荧光滤光。

9.一种待测样品的成像方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的成像方法，其特征在于，所述预设启闭周期包括交替的开启时段和关闭时段，多个所述面阵荧光图像的所述预设启闭周期相差预设相位值，

技术总结
本发明涉及基因测序技术领域，本发明解决光能量损耗大的问题。本发明公开一种超分辨显微成像系统和成像方法。成像系统包括载物台、光源组件、驱动组件、控制组件和成像组件，载物台承载待测样品；光源组件发射线性光照射待测样品使线区域激发荧光；驱动组件连接载物台并驱动载物台移动；控制组件控制载物台移动和控制光源组件以预设启闭周期发射线性光；成像组件用于接收线区域所激发的荧光并生成面阵荧光图像，利用面阵荧光图像合成超分辨图像。上述成像系统中，控制组件控制载物台移动使线性光依次照射待测样品的多个线区域，光源组件能够利用荧光进行成像获得待测样品的二维面阵荧光图像，实现结构简单的成像系统，同时减少光能量的损耗。

技术研发人员：陈龙超,梁倩,张芬,王谷丰,赵陆洋
受保护的技术使用者：深圳赛陆医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15