一種用于細(xì)胞操縱的顯微鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種細(xì)胞分析設(shè)備，尤其是涉及一種用于細(xì)胞操縱的顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，隨著激光技術(shù)和顯微技術(shù)的發(fā)展，人們對生命科學(xué)的認(rèn)識也深入到單細(xì)胞操縱層面，在生物和醫(yī)學(xué)研宄中常常需要對單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行微操作，如神經(jīng)性疾病中相關(guān)神經(jīng)元的研宄、光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中對細(xì)胞的特異性控制。因此，高精度的細(xì)胞操縱設(shè)備必不可少。
[0003]目前在細(xì)胞操縱實(shí)驗(yàn)中主要采用的方法有化學(xué)刺激法、電刺激法和光刺激法?；瘜W(xué)刺激方法對細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的理化性質(zhì)有較大影響，作用范圍大，不適宜精確的細(xì)胞操縱；電刺激方法中雖然電刺激的強(qiáng)度、波形和持續(xù)時(shí)間容易控制，可重復(fù)使用，不易引起組織損傷，但是對細(xì)胞活性有一定的影響，且不同細(xì)胞所需電刺激的強(qiáng)度不同，增加了實(shí)施難度；而光刺激法幾乎不干擾細(xì)胞內(nèi)外的理化環(huán)境和它正常的生命活動，且可以在時(shí)間、空間精確控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的細(xì)胞操控。
[0004]普通的熒光顯微鏡雖然也是利用光刺激法，但是其光束照射面積大，難以實(shí)現(xiàn)高分率的單細(xì)胞操控。目前最先進(jìn)的數(shù)字微鏡陣列(DMD)細(xì)胞微操作設(shè)備，利用DMD對光進(jìn)行細(xì)分，分辨率在11微米左右，但DMD對于激發(fā)光源有一定的削弱作用，因此要求高功率的激光束，此外，高像素密度的DMD制造困難使其分辨率受限。最常用的共聚焦顯微鏡利用激光掃描系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度的細(xì)胞微操作，但其具有共焦系統(tǒng)，主要用于三維成像，以及對亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和動力學(xué)過程的精準(zhǔn)測試，且使用壽命有限，價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作難度大，難以普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于細(xì)胞操縱的顯微鏡。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]一種用于細(xì)胞操縱的顯微鏡，包括:
[0008]激光發(fā)射器，用于發(fā)射激光；
[0009]光路系統(tǒng)，與激光發(fā)射器連接，用于激光通過并激發(fā)生物樣品發(fā)出熒光或激活熒光蛋白；
[0010]還包括:
[0011]MEMS單振鏡，設(shè)于激光發(fā)射器和光路系統(tǒng)之間，用于控制激光對生物樣品特定點(diǎn)進(jìn)行掃描或激發(fā)，以實(shí)現(xiàn)對生物樣品中的細(xì)胞進(jìn)行操縱。
[0012]所述顯微鏡還包括與光路系統(tǒng)連接的CXD圖像傳感器，以及與MEMS單振鏡連接的控制模塊，所述控制模塊還與CCD圖像傳感器連接，且:
[0013]接收由CCD圖像傳感器通過采集熒光所形成的熒光圖像，并根據(jù)該熒光圖像調(diào)節(jié)MEMS單振鏡的振動及偏轉(zhuǎn)狀態(tài)以選擇生物樣品上的特定點(diǎn)進(jìn)行激發(fā)。
[0014]所述控制模塊包括與CXD圖像傳感器連接的計(jì)算單元，以及與MEMS單振鏡連接的數(shù)據(jù)采集卡，所述計(jì)算單元與數(shù)據(jù)采集卡連接，并
[0015]根據(jù)熒光圖像以及要掃描或激發(fā)的特定點(diǎn)計(jì)算生成該特定點(diǎn)的坐標(biāo)信息，由所述數(shù)據(jù)采集卡將坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為用于調(diào)節(jié)MEMS單振鏡振動及偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的驅(qū)動信號。
[0016]所述驅(qū)動信號包括分別用于驅(qū)動所述MEMS單振鏡快軸和慢軸的第一驅(qū)動電信號和第二驅(qū)動電信號。
[0017]所述第一驅(qū)動電信號和第二驅(qū)動電信號均為正弦電壓信號，且兩者的頻率不同。
[0018]所述CXD圖像傳感器設(shè)于顯微鏡目鏡上方的觀察口處。
[0019]所述激光為微束激光。
[0020]所述顯微鏡還包括用于固定激光發(fā)射器和MEMS單振鏡的固定支架，該固定支架與顯微鏡上的燈箱接口連接。
[0021]所述激光發(fā)射器包括紅色激光器、藍(lán)色激光器和綠色激光器，所述紅色激光器、藍(lán)色激光器和綠色激光器均通過MEMS單振鏡與光路系統(tǒng)連接。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]I)本發(fā)明通過MEMS單振鏡控制激光對生物樣品掃描點(diǎn)或激發(fā)點(diǎn)，可精確調(diào)節(jié)激光射出角度，提高設(shè)備分辨率至單細(xì)胞級，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對激光束90%以上的利用，分辨率高，以及光利用率高、成本低。
[0024]2)CCD圖像傳感器和控制模塊提供了操作者對于MEMS單振鏡進(jìn)行控制的窗口，具有更大的自由度。
[0025]3)將由CCD形成的熒光圖像通過計(jì)算單元中優(yōu)化設(shè)計(jì)的算法及自編軟件控制數(shù)據(jù)采集卡輸出信號，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)信號與電信號的自動轉(zhuǎn)換，以及對振鏡偏轉(zhuǎn)的自動控制，從而實(shí)現(xiàn)激光對單細(xì)胞精確操作，一系列自動化控制過程簡化了實(shí)驗(yàn)操作的流程，大大降低了設(shè)備精確操作的難度。
[0026]4)電信號包括分別用于驅(qū)動MEMS單振鏡快軸和慢軸的第一驅(qū)動電信號和第二驅(qū)動電信號，信號分離。
[0027]5)激光為微束激光，進(jìn)一步提高了分辨率。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為激光振鏡組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為全套設(shè)備的光路示意圖；
[0031]圖4為全套設(shè)備的信號變換圖；
[0032]其中:1、激光發(fā)射器，2、MEMS單振鏡，3、顯微鏡主體，4、(XD圖像傳感器，5、數(shù)據(jù)采集卡，6、光路系統(tǒng)，7、激光。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0034]一種用于細(xì)胞操縱的顯微鏡，如圖1至圖3所示包括:
[0035]激光發(fā)射器1，用于發(fā)射激光7，該激光7為微束激光，且微束激光采用準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行聚光；
[0036]光路系統(tǒng)6，與激光發(fā)射器I連接，用于激光7通過并激發(fā)生物樣品發(fā)出熒光或激活熒光蛋白；
[0037]還包括:
[0038]MEMS單振鏡2(即電磁驅(qū)動微機(jī)電單振鏡)，設(shè)于激光發(fā)射器I和光路系統(tǒng)6之間，用于控制激光7對生物樣品特定點(diǎn)進(jìn)行掃描或激發(fā)，以實(shí)現(xiàn)對生物樣品中的細(xì)胞進(jìn)行操縱。
[0039]顯微鏡還包括與光路系統(tǒng)6連接的CXD圖像傳感器4，以及與MEMS單振鏡2連接的控制模塊，控制模塊還與CCD圖像傳感器4連接，且接收由CCD圖像傳感器4通過采集熒光所形成的熒光圖像，并根據(jù)該熒光圖像調(diào)節(jié)M