发明内容:
本发明的目的是提供一种新型***质量评价***,利用该***能检查大视野下大量运动***的高分辨形态分析,可同时检测无染色无标记***样本的***浓度、活力和形态等指标。
本发明的新型***质量评价***,是用于在对大量***的活力指标进行检测的同时,实现对***的形态进行高分辨的观测和评价。
该***包含一个可三维移动和精确控制的***样品台和两个独立的显微成像***:大视野显微成像***和高分辨显微成像***,两个成像***可调整成共焦、共轴状态。
优选,所述的大视野显微成像***包括顺序相连的大视野显微成像物镜、大视野显微成像中继光路、大视野显微成像光电图像探测器。
优选,所述的高分辨显微成像***包括顺序相连的高分辨显微成像物镜、高分辨显微成像中继光路、高分辨显微成像光电图像探测器。
优选,所述的可三维移动和精确控制的***样品台,可对其上样品池进行温度控制,并可以根据需求对***样品做任意的移动;
优选,所述的大视野显微成像***可快速拍摄视野中足量数目的***,并通过图像处理技术及多目标追踪等技术,自动输出视野中每个***的位置和速度信息,并据此依照需求对***的各项活力指标进行统计。
优选,所述的高分辨显微成像***在大视野显微成像***的成像区域中进行形态信息采集时,同时采集***的位置信息,并与大视野显微成像***的成像区域的各***的位置信息同步对应。
优选,所述的可三维移动和精确控制的***样品台可以根据大视野和高分辨显微成像***的视野大小和位置信息,快速移动样品台的位置,使得大视野显微成像***中观察到的***依次移动到高分辨显微成像***的成像区域,进而实现高分辨显微成像***的成像在大视野显微成像***成像区域的扫描,将大视野显微成像***的成像区域中的各个部分的***全部进行高分辨显微成像,进而对大视野中的所有***进行形态分析。
优选,所述的新型***质量评价***,任意***的运动速度可以和它的形态指标一一对应,同时在大视野显微成像***的监视下,可以使得高分辨显微成像***进行形态分析时,不会对同一***进行重复检测。
本发明的新型***质量评价***,包括大视野显微成像物镜、大视野显微成像中继光路、大视野显微成像光电图像探测器、高分辨显微成像物镜、高分辨显微成像中继光路、高分辨显微成像光电图像探测器、载物台和计算机图形工作站,所述的大视野显微成像物镜和高分辨显微成像物镜分别设于载物台的上、下两侧,或下、上两侧,大视野显微成像物镜、大视野显微成像中继光路和大视野显微成像光电图像探测器顺序相连,高分辨显微成像物镜、高分辨显微成像中继光路和高分辨显微成像光电图像探测器顺序相连,大视野显微成像光电图像探测器和高分辨显微成像光电图像探测器均分别与计算机图形工作站信号相连。
所述的大视野显微成像物镜指的是大视野显微镜的物镜,其视野大,但是分辨率不高。
所述的高分辨显微成像物镜指的是高分辨显微镜的物镜,其分辨率高,但是视野小。
大视野显微成像物镜采集的成像信息,经过大视野显微成像中继光路将成像信息传输给大视野显微成像光电图像探测器,大视野显微成像光电图像探测器将成像信息转换为数字图片信息,再将数字图片信息传输给计算机图形工作站。
高分辨显微成像物镜采集的成像信息,经过高分辨显微成像中继光路将成像信息传输给高分辨显微成像光电图像探测器,高分辨显微成像光电图像探测器将成像信息转换为数字图片信息,再将数字图片信息传输给计算机图形工作站中。
所述的计算机图形工作站主要实现对光电图像探测器数据采集的控制,传输以及处理,并实现数据的分析存储等通用计算辅助功能。
所述的载物台是承载***样品的装置,其设有恒温控制装置,能使载物台上的***样品恒温在37摄氏度。
优选,还包括有大视野显微成像附属功能***,该大视野显微成像附属功能***与大视野显微成像中继光路相连。
优选,还包括有高分辨显微成像附属功能***,该高分辨显微成像附属功能***与高分辨显微成像中继光路相连。
所述的大视野显微成像附属功能***,其功能是为大视野显微成像和高分辨显微成像提供照明,激光导入等辅助功能,例如附加***光源,其照明光源的发光光谱范围主要在400-700纳米,标称功率150瓦,色温3450开尔文,可以实现显微照明功能。
所述的高分辨显微成像附属功能***,其功能是为大视野显微成像和高分辨显微成像提供荧光激发,光谱检测等辅助功能,例如附加通过附加额外二两色镜,实现激光的导入以及光谱检测,通过控制导入激光可以实现对***的杀死、检测等。
本发明可以使用上述新型***质量评价***进行大视野下大量运动***的高分辨率成像,具体方法如下:
将***样品置于载物台上,大视野显微成像物镜和高分辨显微成像物镜分别设于载物台的上、下两侧,或下、上两侧,所述的高分辨显微成像物镜的视场范围位于大视野显微成像物镜的视场范围中,并使两个视场范围清晰,大视野显微成像物镜和高分辨显微成像物镜两者采集的成像信息经过数据传输至计算机图形工作站,计算机图形工作站通过连续的采集、观测多个目标***并保存记录追踪;
根据大视野显微成像物镜采集的成像信息和记录的结果,确定目标***和目标***的起始位置,然后通过移动载物台使目标***由大视野显微成像物镜的视场范围移动到高分辨显微成像物镜的视场范围,采集目标***的成像数据(如高分辨形态数据),将大视野显微成像***的视场范围和高分辨显微成像***的视场范围采集的成像信息记录在计算机图形工作站中,完成对目标***的成像数据的采集工作。
在完成对某目标***的成像数据采集工作后,再确定大视野显微成像***的视场范围的下一个待检测的目标***,重复上述步骤,开始下一个循环采集,直到大视野显微成像***的视场范围中所有应采集目标***后结束当前一次采集。
随机或者按照统计原则,移动载物台,更换大视野显微成像***的视场范围,开始新一个视野的采集,直到达到统计要求数目的***信息。
是采用上述新型***质量评价***进行出采集,具体步骤如下:
将***样品置于载物台上,大视野显微成像物镜和高分辨显微成像物镜分别设于载物台的上、下两侧,或下、上两侧,所述的高分辨显微成像物镜的视场范围位于大视野显微成像物镜的视场范围中,并使两个视场范围清晰,大视野显微成像物镜采集的成像信息,经过大视野显微成像中继光路将成像信息传输给大视野显微成像光电图像探测器,大视野显微成像光电图像探测器将成像信息转换为数字图片信息,再将数字图片信息传输给计算机图形工作站,计算机图形工作站通过连续的采集观测多个目标***并保存记录追踪。
根据大视野显微成像物镜采集的成像信息和记录的结果,确定目标***和目标***的起始位置,然后通过移动载物台将目标***由大视野显微成像物镜的视场范围移动到高分辨显微成像物镜的视场范围中,采集目标***的成像数据(如高分辨形态数据),高分辨显微成像物镜采集的成像信息,经过高分辨显微成像中继光路将成像信息传输给高分辨显微成像光电图像探测器,高分辨显微成像光电图像探测器将成像信息转换为数字图片信息,再将数字图片信息传输给计算机图形工作站中,完成对目标***的成像数据的采集工作。
所述的将***样品置于载物台上是***样本在37摄氏度等待液化后,按照相应实验室手册方法对样本进行混匀制片并保持稳定的温度,将制片***样品放置在大视野显微成像物镜和高分辨显微成像物镜之间的载物台上,载物台提前预热保存温度恒定在37摄氏度。
所述的载物台横向行程110毫米,纵向行程75毫米,位移分辨率0.1微米,重复精度小于1微米,最大运行速度7毫米每秒,载物台最大负重5千克。
现有的检测方法对样品经行分割测量,经过不同的流程处理,分别得到***各个信息,***的活力(直线速度)和形态(头部大小等)被割裂统计测量,测量结果之间无法关联,形态大小与前向速度快慢之间的关系等无法确认。而本发明具备两个不同成像范围和分辨率的显微成像***,两个显微成像***对检测样本同时共定位成像,样本无需涂片染色标记等特殊处理,从而保持了***活性和受精能力,检测后经分选可用于科学研究和临床医疗(体外受精)等。
本发明的有益效果如下:
1、本发明实现***中活***的形态检测与统计,但无需染色检测,因此本发明保持了***活性和受精能力,后经分选可用于科学研究和临床医疗(体外受精)等。
2、利用现有的显微成像方法无法实现在高分辨的条件下观察数百个高速运动***的形态,而本发明可以一次检测可同时检测***样本大量***的活力和形态,方便科研和临床进行统计分析。
3、本发明可以检测运动***形态的动态信息,尾部运动的状态。
4、本发明可以精确测量单个活***的活力(曲线速度、直线速度等)和形态(头部大小、头部形态、胞浆小滴等),叠加统计可以更加准确的反映***质量。
5、本发明实现了***3D信息采集,***顶部和头部形态以及空泡位置等信息可推广用于单***注射,为试管婴儿疾病诊断提供更加精确的临床指导,结合基础研究中***细胞蛋白组学检测、单细胞测序,可实现高通量***单细胞研究。
具体实施方式:
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能,解析本发明的优点与精神,藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。
实施例1:
如图3所示,本实施例的新型***质量评价***,包括大视野显微成像物镜1、大视野显微成像中继光路2、大视野显微成像附属功能***3、大视野显微成像光电图像探测器4、高分辨显微成像物镜5、高分辨显微成像中继光路6、高分辨显微成像附属功能***7、高分辨显微成像光电图像探测器8、载物台9和计算机图形工作站10,所述的大视野显微成像物镜1和高分辨显微成像物镜5分别设于载物台的上、下两侧,大视野显微成像物镜1、大视野显微成像中继光路2、大视野显微成像光电图像探测器4顺序相连,高分辨显微成像物镜5、高分辨显微成像中继光路6、高分辨显微成像光电图像探测器8顺序相连,大视野显微成像光电图像探测器4和高分辨显微成像光电图像探测器8分别都与计算机图形工作站10信号相连。所述的大视野显微成像附属功能***3与大视野显微成像中继光路2相连。所述的高分辨显微成像附属功能***7与高分辨显微成像中继光路6相连。
所述的大视野显微成像附属功能***可以是***光源,其照明光源的发光光谱范围主要在400-700纳米,标称功率150瓦,色温3450开尔文。
所述的大视野显微成像物镜1:物镜的放大倍数为20,NA为0.25,工作距离为25毫米,400-700纳米透过率大于90%。
所述的高分辨显微成像物镜5:物镜的放大倍数为100,NA为1.4,工作距离为0.15毫米,400-700纳米透过率大于80%。
所述的大视野显微成像光电图像探测器4曝光时间小于1毫秒,可实现对曝光时间微秒大小的精确控制。
所述的载物台9横向行程110毫米,纵向行程75毫米,位移分辨率0.1微米,重复精度大于1微米,最大运行速度7毫米每秒,载物台最大负重5千克。
大视野显微成像中继光路2中分光镜,所述分光镜基质为熔融石英,二维尺寸宽为25毫米长为36毫米,厚度1毫米,在光谱350到1100纳米范围内,反射率和透射率在10%到90%之间,反射率和透射率平均值之比为9∶1到9∶1之间。
利用上述新型***质量评价***进行大视野下大量运动***的高分辨率成像的方法,其步骤如下:
***样本在37摄氏度液化后,按照相应实验室手册方法对***样本进行混匀制片并保持稳定的温度37摄氏度,得到制片***样品。将制片***样品9放置在大视野显微成像物镜和高分辨显微成像物镜两者之间的载物台9上,载物台9提前预热保存温度恒定在37摄氏度。
大视野显微成像物镜1和高分辨显微成像物镜5分别设于载物台的上、下两侧。所述的高分辨显微成像物镜的视场范围102位于大视野显微成像物镜的视场范围101中(图1)。具体是:高分辨显微成像***的视场范围102位于大视野显微成像物镜的视场范围101的正中,从侧面看,***样品11中目标***的高分辨观测位置侧面203位于高分辨显微成像物镜的视场侧面202和大视野显微成像物镜的视场侧面201的成像焦面。
调节照明强度,***样品的位置等参数,使得大视野显微成像***的视场范围101和高分辨显微成像***的视场范围102的成像清晰,大视野显微成像物镜1采集的成像信息,经过大视野显微成像中继光路2将成像信息传输给大视野显微成像光电图像探测器4,大视野显微成像光电图像探测器将成像信息转换为数字图片信息,再将数字图片信息传输给计算机图形工作站10,计算机图形工作站通过连续的采集观测多个目标并保存记录追踪;高分辨显微成像物镜5采集的成像信息,经过高分辨显微成像中继光路6将成像信息传输给高分辨显微成像光电图像探测器8,高分辨显微成像光电图像探测器8将成像信息转换为数字图片信息,再将数字图片信息传输给计算机图形工作站10中。
根据大视野显微成像物镜采集的成像信息和记录的结果,确定目标***和目标***的起始位置103,通过水平快速移动载物台9将目标***由目标***大视野起始位置103按照目标***移动轨迹105快速移动到目标***高分辨观测位置104(位于高分辨显微成像物镜的视场范围内),采集目标***的成像数据(如高分辨形态数据),采集的过程中利用大视野显微成像***的视场范围101和高分辨显微成像***的视场范围102记录目标***高分辨观测位置104的实时信息,通过快速移动载物台304,保证目标***高分辨观测位置104位于高分辨显微成像***的视场范围102理想成像范围,保证高分辨形态数据采集过程的完整性。
将大视野显微成像物镜的视场范围101和高分辨显微成像物镜的视场范围102采集的成像数据-图像信息传输、记录在计算机图形工作站10之中,并对其进行分析,完成对目标***的成像数据的采集工作。
根据统计等原则确定大视野显微成像***的视场范围101中的下一个待检测的目标***,重复上述步骤,开始下一个循环采集,直到大视野显微成像***的视场范围101中所有应采集目标***后结束当前一次采集。
随机或者按照统计原则,移动载物台9,更换大视野显微成像***的视场范围101,开始新一个视野的采集,直到达到统计要求数目的***信息。
大视野显微成像***采集***的图片如图4所示,高分辨显微成像***采集***的图片如图5所示。
从上面可以看出,本发明的***和方法采用两个不同成像范围和分辨率的显微成像***,两个显微成像***对检测样本同时共定位成像。通过耦合大视野显微成像***和高分辨显微成像***的成像信息,可以获取***连续的运动轨迹,量化统计和分析***的活力和浓度等,***的形态、结构,特别是其遗传学功能指标以及可以检测运动***形态的动态信息,尾部运动的状态,还有可以精确测量单个活***的活力(曲线速度、直线速度等)和形态(头部大小、头部形态、胞浆小滴等),叠加统计可以更加准确的反映***质量,实现了***3D信息采集,***顶部和头部形态以及空泡位置等信息可推广用于单***注射,为试管婴儿疾病诊断提供更加精确的临床指导,为基础研究中***细胞蛋白组学、单细胞测序。而且样本无需染色检测,因此本发明保持了***活性和受精能力,后经分选可用于科学研究和临床医疗(体外受精)。本发明的***和方法还可以一次性可同时检测***样本大量***的活力和形态,方便科研和临床进行统计分析。