本專利涉及載人空間站空間應用系統(tǒng)生物技術實驗柜的測試設備。具體涉及一種空間生物樣品熒光觀察的檢測手段和方法。

背景技術：

隨著我國載人航天工程項目的發(fā)展，空間站的建設已經開始進行。我國將利用艙體和設備進行微重力環(huán)境條件下的空間科學實驗，其中生命科學是其重要組成部分。目前針對不同目的的多種生命科學飛行實驗裝置正在研制，由于生命科學實驗內容包羅萬象，有哺乳動物、植物和細胞等。針對動物細胞和植物細胞的研究，需要觀察細胞的生長過程，為保證實驗的順利進行，如何完成對細胞的觀察是實驗的重要環(huán)節(jié)。

空間站中對細胞的觀察手段有別于地面實驗室，供地面實驗用的顯微成像系統(tǒng)主要有生物顯微鏡和激光共焦掃描顯微鏡，以上兩類產品對外形尺寸、重量、功耗以及成像的工作距離等要求相對很低。尤其放大倍數和分辨率要求高的情況下，工作距離都很短。而空間顯微成像受制于體積、重量、功耗等限制，對顯微成像系統(tǒng)的要求變得很苛刻。為滿足細胞空間觀察實驗的順利進行，需要設計出長工作距離、高靈活性、結構簡單、穩(wěn)定性強等特殊要求的顯微成像系統(tǒng)。

技術實現要素：

本專利的目的在于為空間站中細胞的觀察提供一種有效可行的顯微觀測設備，可以實現對樣品熒光顯微的觀測、可以實現不同放大倍數的觀察，保證細胞的空間實驗需求。

1.用于空間生物樣品熒光觀察的光纖共聚焦顯微成像儀器，包括物鏡單元1、光纖單元2、照明單元3、成像單元4、控制單元5。

所述的物鏡單元1包括物鏡1-1，二向色濾光片1-2和平面反射鏡1-3，物鏡1-1的放大倍數為5^×～60^×可選，工作距離10mm。二向色濾光片1-2和平面反射鏡1-3置于物鏡1-1的像方光路中，平行放置。

所述的光纖單元2包括傳像光纖束2-1和照明光纖束2-2，傳像光纖束2-1和照明光纖束2-2包含的光纖單絲數量根據探測器規(guī)格的不同從24000～210000可選。傳像光纖束2-1的一個端面與物鏡單元1二向色濾光片1-2對應的像面銜接，另一端與傳像光纖耦合光學系統(tǒng)4-2的物面銜接；照明光纖束2-2的一個端面與物鏡單元1平面反射鏡1-3對應的像面銜接，另一端與照明光纖耦合系統(tǒng)3-2的物面銜接。

所述的照明單元3包括激發(fā)濾光片組件3-1，照明光纖耦合系統(tǒng)3-2和LED陣列3-3，激發(fā)濾光片組件3-1包括不同種波段的激發(fā)濾光片，照明光纖耦合系統(tǒng)3-2為放大倍數2×的物方遠心光路結構，LED陣列3-3根據照明光纖束2-2所選的光纖單絲數量從512行×512列～2048行×2048列可選。激發(fā)濾光片組件3-1置于照明光纖耦合系統(tǒng)3-2物方光路中，照明光纖耦合系統(tǒng)3-2的物面與照明光纖束2-2的一端銜接，像面與LED陣列表面銜接。

所述的成像單元4包括發(fā)射濾光片組件4-1，傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2和探測器4-3，發(fā)射濾光片組件4-1包括不同種波段的發(fā)射濾光片，傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2為放大倍數2×的物方遠心光路結構，探測器4-3的規(guī)格從512行×512列～2048行×2048列可選。發(fā)射濾光片組件4-1置于傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2物方光路中，傳像光纖耦合系統(tǒng)4-2的物面與傳像光纖束2-1的一端銜接，像面與探測器4-3像面銜接。

通過控制單元5控制照明單元3發(fā)出照明光，照明光經過光纖單元2和物鏡單元1照射到生物樣品上，生物樣品發(fā)出熒光后通過物鏡單元1和光纖單元2傳輸到成像單元4，再通過控制單元5控制成像單元4形成樣品熒光圖像，從而實現生物樣品的熒光共聚焦成像。

本專利優(yōu)點在于：長工作距離、使用靈活，結構簡單、穩(wěn)定性好。

附圖說明

圖1為本專利中儀器結構總圖。

圖2為本專利中儀器組成圖。

具體實施方式

下面根據圖1、圖2給出本專利的一個較好實施例，并予以詳細描述，以便更好地了解本專利的結構特征和功能特點。需要指出的是，給出的實例是為了說明本專利，而不是用來限制本專利的范圍。

本專利主要結構包括物鏡單元1、光纖單元2、照明單元3、成像單元4、控制單元5。設備在空間使用時，物鏡單元1與照明單元3、成像單元4、控制單元5可以根據空間結構的需要分開布局，最終通過光纖單元2連接，靈活性高。

物鏡單元1包括放大倍數40^×、工作距離10mm的物鏡，二向色濾光片和平面反射鏡，二向色濾光片和平面反射鏡置于物鏡1的像方光路中，平行放置。二向色濾光片和平面反射鏡確定的兩條光路的像面與物鏡物面為共軛面，照明光纖束和傳像光纖束的兩個端面分別與兩個像面銜接。

光纖單元2主要包括傳像光纖束和照明光纖束，傳像光纖束和照明光纖束的規(guī)格相同，包括24000根光纖單絲，光纖端面尺寸4mm×4mm、單絲直徑26μm。傳像光纖束的一個端面與物鏡單元1中二向色濾光片對應的像面銜接，另一端與成像單元4中傳像光纖耦合系統(tǒng)的物面銜接；照明光纖束的一個端面與物鏡單元1中平面反射鏡對應的像面銜接，另一端與照明單元3中照明光纖耦合系統(tǒng)的物面銜接，完成對生物樣品熒光信息和照明光的傳輸。

照明單元3主要包括激發(fā)濾光片組件，照明光纖耦合系統(tǒng)和LED陣列光源。根據熒光成像波段的不同，通過激發(fā)濾光片組件更換激發(fā)濾光片，照明光纖耦合系統(tǒng)為放大倍數2×的物方遠心光路結構，LED陣列根據照明光纖束所選的光纖單絲數量選擇512行×512列。激發(fā)濾光片組件置于照明光纖耦合系統(tǒng)物方光路中，照明光纖耦合系統(tǒng)的物面與照明光纖束的一端銜接，像面與LED陣列表面銜接。

成像單元4主要包括發(fā)射濾光片組件，傳像光纖耦合系統(tǒng)和探測器。根據熒光成像波段的不同，通過發(fā)射濾光片組件更換發(fā)射濾光片，傳像光纖耦合系統(tǒng)為放大倍數2×的物方遠心光路結構，探測器的規(guī)格為512行×512列、單元尺寸16μm。發(fā)射濾光片組件置于傳像光纖耦合系統(tǒng)物方光路中，傳像光纖耦合系統(tǒng)的物面與傳像光纖束的一端銜接，像面與探測器像面銜接。

通過控制單元5控制照明單元3發(fā)出照明光，照明光經過光纖單元2和物鏡單元1照射到生物樣品上，生物樣品發(fā)出熒光后通過物鏡單元1和光纖單元2傳輸到成像單元4，再通過控制單元5控制成像單元4形成樣品熒光圖像，從而實現生物樣品的熒光共聚焦成像。

以上所述僅為本專利的較佳實施用例而已，并非用于限定本專利的保護范圖。凡在本專利的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本專利的保護范圍之內。