基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统的制作方法

本发明涉及生物医学，具体为基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统。

背景技术：

1、随着微流控技术在生物医学领域的快速发展，液滴微流控芯片由于其高灵敏、高效率和高通量等特点，检测样品被分散到一个包含许多独立的纳米、皮升尺度微腔的基因芯片中，因此每个微腔中理论上就包含多量和少量的目标序列，接着进行每个单元的荧光信号检测和计算，已成为一种高效的单细胞分析平台，在病原体检测中显示出巨大的潜力，然而，现有的液滴微流控芯片在大规模液滴统计和精准成像方面仍面临一定的挑战，目前商用或报道的用微流控基因芯片的检测大部分都是利用小视场的荧光显微成像系统对微腔阵列进行多次捕获，从而降低了检测效率，后期子图像的拼接也要花费大约5分钟的时间，并且存在微腔因拼接偏差而被区分为异常的可能会直接影响核酸浓度的准确性；

2、目前商用普通显微镜检测方式存在的不足常为一体化集成检测难、操作方式繁琐，视场小，为了实现病毒中核酸的快速检测，探索一种具有高分辨率以及超大视场的生物荧光检测显微镜在生物检测领域的应用具有重要意义；

3、因此，发明基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统很有必要。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

2、基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，包括：沿第一光路依次布置的光源和准直系统，沿第二光路依次布置的样本平台、二向色镜、发射滤光片和反射镜，以及沿第三光路依次布置的大视场消像差物镜和相机设备。

3、优选的，所述准直系统由依次排列的微阵列透镜、凹透镜和凸透镜组成。

4、优选的，所述二向色镜与样本平台呈45度角摆放并布置于样本平台与发射滤光片之间，所述反射镜呈45度角摆放并布置于发射滤光片和大视场消像差物镜之间。

5、优选的，所述第二光路与所述第一光路相垂直，所述第三光路与所述第二光路相垂直。

6、优选的，所述相机设备的像元尺寸不应低于5μm，并且成像靶面为1.5cm×1.5cm，所以像素最高为3000×3000，那么系统的整体分辨率为20μm。

7、优选的，所述光源为多波长大功率的led光源，所述光源的激发波段覆盖了可见光的范围之内，与典型的荧光激发波段匹配。

8、优选的，所述微阵列透镜使得光源发射出的发散光线进行准直扩束，平行射出的光线通过凹透镜的焦点使得光线发散，同时发散的光线经过凸透镜的焦点即再一次对光线进行准直化处理。

9、优选的，所述二向色镜将激发光反射到样本平台上，样本中荧光染料受到激发发出荧光，所述二向色镜允许荧光透过，所述发射滤光片再过滤掉荧光以外的杂光，为了节省系统的高度，设置了一片反射镜将荧光反射到大视场消像差物镜对视场范围的微腔阵列进行荧光成像，最后通过大靶面相机设备成图像，后期可以通过算法编写来确定目标样本的阴阳性个数。

10、与现有技术相比：

11、led的激发波段覆盖了这个可见光的范围之内，与典型的荧光激发波段匹配，微透镜使得光源发射出的发散的光线进行准直扩束，接着一组焦点重合的凹凸透镜可以实现光线二次的扩束准直效果，实现的目标样品的大面积均匀照明，对信号微弱的荧光增加强度，最终通过物镜在cmos相机上成像，能够将病毒中的核酸进行快速的荧光检测，大大提高检测效率；

12、基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统能够应用于病原体的精准定量检测，特别设计的是采用了多波段的光源与大部分荧光染料波段匹配良好以及准直系统实现对样品的均匀激发，在检测过程中只需要更换相应的滤光片，所成视场为1.3cm×1.3cm，无需小视场荧光成像图像拼接技术，用于标记的荧光染料为fam，可以在不到10秒的时间内获得fam通道核酸液滴荧光图像，系统可以在很大程度上缩短成像和dna浓度测定所需的时间，因此可以推动大视场细菌病毒荧光检测的开发。

技术特征：

1.基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，包括：沿第一光路依次布置的光源(100)和准直系统(110)，沿第二光路依次布置的样本平台(120)、二向色镜(130)、发射滤光片(140)和反射镜(150)，以及沿第三光路依次布置的大视场消像差物镜(160)和相机设备(170)。

2.根据权利要求1所述的基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，所述准直系统(110)由依次排列的微阵列透镜(103)、凹透镜(106)和凸透镜(109)组成。

3.根据权利要求1所述的基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，所述二向色镜(130)与样本平台(120)呈45度角摆放并布置于样本平台(120)与发射滤光片(140)之间，所述反射镜(150)呈45度角摆放并布置于发射滤光片(140)和大视场消像差物镜(160)之间。

4.根据权利要求1所述的基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，所述第二光路与所述第一光路相垂直，所述第三光路与所述第二光路相垂直。

5.根据权利要求1所述的基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，所述相机设备(170)的像元尺寸不应低于5μm，并且成像靶面为1.5cm×1.5cm，所以像素最高为3000×3000，那么系统的整体分辨率为20μm。

6.根据权利要求1所述的基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，所述光源(100)为多波长大功率的led光源，所述光源(100)的激发波段覆盖了可见光的范围之内，与典型的荧光激发波段匹配。

7.根据权利要求2所述的基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，所述微阵列透镜(103)使得光源(100)发射出的发散光线进行准直扩束，平行射出的光线通过凹透镜(106)的焦点使得光线发散，同时发散的光线经过凸透镜(109)的焦点即再一次对光线进行准直化处理。

8.根据权利要求7所述的基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，其特征在于，所述二向色镜(130)将激发光反射到样本平台(120)上，样本中荧光染料受到激发发出荧光，所述二向色镜(130)允许荧光透过，所述发射滤光片(140)再过滤掉荧光以外的杂光，为了节省系统的高度，设置了一片反射镜(150)将荧光反射到大视场消像差物镜(160)对视场范围的微腔阵列进行荧光成像，最后通过大靶面相机设备(170)成图像，后期可以通过算法编写来确定目标样本的阴阳性个数。

技术总结本发明公开的属于生物医学技术领域，具体为基于大靶面相机的大视场均匀照射的荧光系统，包括沿第一光路依次布置的光源和准直系统，沿第二光路依次布置的样本平台、二向色镜、发射滤光片和反射镜，以及沿第三光路依次布置的大视场消像差物镜和相机设备，本发明有益效果是：LED的激发波段覆盖了这个可见光的范围之内，与典型的荧光激发波段匹配，微透镜使得光源发射出的发散的光线进行准直扩束，接着一组焦点重合的凹凸透镜可以实现光线二次的扩束准直效果，实现的目标样品的大面积均匀照明，对信号微弱的荧光增加强度，最终通过物镜在CMOS相机上成像，能够将病毒中的核酸进行快速的荧光检测，大大提高检测效率。技术研发人员：张方舟,张旭,孙锐,龚鹏飞,冯世伦受保护的技术使用者：苏州自清环境科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18