CN210170029U - 微型显微镜探头、显微镜探测装置及激光扫描显微镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种微型显微镜探头、显微镜探测装置及激光扫描显微镜。其中，上述微型显微镜探头包括探头壳体和固定板，探头壳体顶端设有第一通口和第二通口，底端设有第三通口，第三通口内设有用于驱动物镜上下移动的变焦电机，第一通口和第三通口之间设有第一光路，第二通口和第三通口之间设有第二光路。本实用新型实施例提供的微型显微镜探头、显微镜探测装置及激光扫描显微镜通过第一透镜和第二透镜使得入射的平行激光信号平行射出，通过二向色镜调节反射至可上下移动的无穷远物镜，使得无穷远物镜出射的激光信号，聚焦到待测生命体细胞结构的不同深度，从而实现对细胞结构不同深度的精准探测，获取不同深度细胞结构的高分辨率成像。

Description

微型显微镜探头、显微镜探测装置及激光扫描显微镜

技术领域

本实用新型实施例涉及激光扫描显微镜技术领域，尤其涉及一种微型显微镜探头、显微镜探测装置及激光扫描显微镜。

背景技术

随着医学和生物学的不断发展，人们对动物生命体中细胞形态、组织结构或肠胃中纤维状态的研究取得了显著进步，尤其通过近红外区域的脉冲激光辐射激发并且由合适的高灵敏性接收器探测，得到荧光信号和二次谐波信号，从而获取活体的生物细胞形态的相关技术，取得了显著成果。

而基于荧光信号、二次谐波信号以及CARS(Coherent anti-Stokes RamanScattering，相关反斯托克斯拉曼散射)信号，来获取生物细胞形态的相关探测设备，在上述技术的应用中占据重要地位。现有的用于人体细胞或组织探测的成像设备，主要是三维非线性激光扫描显微镜，其中，目前上述激光扫描显微镜的形态为通过机械臂来移动显微镜探测装置的激光扫描显微镜或带有微型显微镜探头的激光扫描显微镜。

但无论是机械臂式激光扫描显微镜还是带微型显微镜探头的激光扫描显微镜，由于其显微镜探测装置或微型显微镜探头内部组件均相对固定，在调整不同深度探测时，均需要整体移动显微镜探测装置或微型显微镜探头，操作复杂，容易产生位移偏差，从而影响到成像质量。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种微型显微镜探头、显微镜探测装置以及激光扫描显微镜。

第一方面，本实用新型实施例提供一种物镜可调节的微型显微镜探头，包括：

探头壳体以及固定板，所述探头壳体顶端设置有第一通口和第二通口，所述探头壳体底端设置有第三通口，所述第三通口内设置有用于驱动物镜上下移动的变焦电机，所述变焦电机通过所述固定板可拆卸固定在所述探头壳体上，其中：

所述第一通口和所述第三通口之间形成的第一通道内设置有第一光路，所述第二通口和所述第三通口之间形成的第二通道内设置有第二光路，其中：

所述第一光路依次包括位于所述第一通口和所述第三通口之间的微机电扫描振镜、第一透镜、第二透镜、二向色镜以及所述物镜，其中所述第一光路用于传导所述第一通口接收的激光信号从所述第一通口至所述第三通口；

所述第二光路依次包括位于所述第三通口和所述第二通口之间的所述物镜和所述二向色镜，其中所述第二光路用于传导所述物镜采集到的光信号从所述第三通口至所述第二通口。

第二方面，本实用新型实施例提供一种吸附式显微镜探测装置，包括：

外壳体、底座、盖玻片以及本实用新型实施例第一方面提供的物镜可调节的微型显微镜探头，所述底座上设置有吸盘，所述吸盘嵌入所述外壳体底部开设的吸盘孔内，所述外壳体与所述底座通过磁场力可拆卸连接，其中：

所述盖玻片固定在所述吸盘的密封口，形成所述吸附式显微镜探测装置的内置空间和外吸附空间；

所述微型显微镜探头设置于所述内置空间内，并通过固定架可拆卸固定在所述外壳体的侧壁上，其中所述微型显微镜探头的物镜正向对准所述盖玻片。

第三方面，本实用新型实施例提供一种吸附式三维非线性激光扫描显微镜，包括：

荧光收集装置、抽气装置、扫描采集控制器、飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块以及本实用新型实施例第二方面提供的吸附式显微镜探测装置，所述荧光收集装置和所述光纤耦合模块均与所述吸附式显微镜探测装置光纤通信连接，所述荧光收集装置和所述吸附式显微镜探测装置均与所述扫描采集控制器电连接，所述抽气装置与所述吸附式显微镜探测装置电连接，其中：

所述飞秒脉冲激光器，用于输出脉冲激光信号至所述光纤耦合模块；

所述光纤耦合模块，用于耦合所述飞秒脉冲激光器输出的所述脉冲激光信号，并传输所述脉冲激光信号至所述吸附式显微镜探测装置中所述微型显微镜探头的所述第一通口；

所述吸附式显微镜探测装置，用于接收所述脉冲激光信号后，输出所述脉冲激光信号至生命体细胞内的自发荧光物质，以及通过所述物镜获取所述自发荧光物质激发后产生的荧光信号和二次谐波信号，并输出所述荧光信号和所述二次谐波信号至所述荧光收集装置；

所述荧光收集装置，用于接收所述荧光信号和所述二次谐波信号后，分别转换所述荧光信号和所述二次谐波信号为相应的电信号；

所述扫描采集控制器，用于控制所述微型显微镜探头对所述脉冲激光信号进行扫描，以及采集所述电信号；

所述抽气装置，用于对所述吸附式显微镜探测装置的所述外吸附空间进行抽气，以形成所述外吸附空间内的负压。

本实用新型实施例提供的微型显微镜探头、吸附式显微镜探测装置以及吸附式三维非线性激光扫描显微镜采用在三个通口之间形成的两条通道内设置两个光路，且两个光路共用可通过变焦电机上下移动的无穷远物镜，通过第一透镜和第二透镜使得入射平行激光信号平行射出，在通过二向色镜调节反射至可上下移动的无穷远物镜，使得无穷远物镜出射的激光信号，可以通过物镜的上下移动，聚焦到待测生命体细胞结构的不同深度，从而实现对细胞结构不同深度的精准探测，获取不同深度细胞结构的高分辨率成像。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的微型显微镜探头中第一光路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中底座上设置的吸盘结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置组合后的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置组合后的剖面结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的所述荧光收集装置结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜探测人体脸部皮肤组织示意图；

图11为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜探测人体胸部皮肤组织示意图；

图12为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜多个探测装置同时探测人体皮肤组织示意图；

图13为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜探测动物皮肤组织示意图；

图14为本实用新型实施例提供吸附式三维非线性激光扫描显微镜的箱式组合结构示意图；

图15为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜的箱式组合结构的封箱结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现有的基于荧光信号和二次谐波信号，来获取生物细胞形态的相关探测设备，主要是三维非线性激光扫描显微镜，目前上述激光扫描显微镜的形态为通过机械臂来移动显微镜探测装置的激光扫描显微镜或带有微型显微镜探头的激光扫描显微镜。但无论是机械臂式激光扫描显微镜还是带微型显微镜探头的激光扫描显微镜，由于其显微镜探测装置或微型显微镜探头内部组件均相对固定，在调整不同深度探测时，均需要整体移动显微镜探测装置或微型显微镜探头，操作负责，容易产生位移偏差。

为了对生物细胞形态进行不同深度的精准成像，获取其结构信息，本实用新型实施例提供了一种物镜可调节的微型显微镜探头，图1为本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头结构示意图一，如图1所示，该微型显微镜探头包括：

探头壳体11以及固定板12，探头壳体11顶端设置有第一通口14和第二通口15，探头壳体11底端设置有第三通口16，第三通口16内设置有用于驱动物镜145上下移动的变焦电机13，变焦电机13通过固定板12可拆卸固定在探头壳体11上，其中：

第一通口14和第三通口16之间形成的第一通道内设置有第一光路，第二通口15和第三通口16之间形成的第二通道内设置有第二光路，其中：

第一光路依次包括位于第一通口14和第三通口16之间的准直透镜140、微机电扫描振镜141、第一透镜142、第二透镜143、二向色镜144以及物镜 145，其中第一光路用于传导第一通口接收的激光信号从第一通口14至第三通口16；

第二光路依次包括位于第三通口16和第二通口15之间的物镜145和二向色镜144，其中第二光路用于传导物镜采集到的光信号从第三通口16至第二通口15。

具体地，本实用新型实施例提供的物镜145可调节的微型显微镜探头中的探头壳体11上开设有三个通口，三个通口之间形成了两条通道，在两条通道内设置了两个光路，分别为第一光路和第二光路，三个通口之间形成的这两条通道之间有一段重合的部分，在重合的部分通道内设置上述两条光路共用的二向色镜144和物镜145，其中，第一光路为发射光路，即激光信号从第一通口14进入，通过第一光路传导，从第三通口16射出，且入射到第一通口14的平行光在经过两个透镜后，以平行光的方式射出；第二光路为收集光路，用于将采集到的光信号，从第二通口15输出至与微型显微镜探头连接的采集装置；第一光路和第二光路共用的物镜145安装在高精度变焦电机13 内，在变焦电机13的带动下，可上下移动，且第一光路传输的激光信号在二向色镜144的反射下，可垂直正向入射到物镜145内，该二向色镜144反射第一光路的激光信号，透射第二光路采集的光信号，且该二向色镜144的俯仰角度可调节，物镜145为无穷远物镜145。

本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头采用在三个通口之间形成的两条通道内设置两个光路，且两个光路共用可通过变焦电机上下移动的无穷远物镜，通过第一透镜和第二透镜使得入射平行激光信号平行射出，在通过二向色镜调节反射至可上下移动的无穷远物镜，使得无穷远物镜出射的激光信号，可以通过物镜的上下移动，聚焦到待测生命体细胞结构的不同深度，从而实现对细胞结构不同深度的精准探测，获取不同深度细胞结构的高分辨率成像。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头，还包括：

液体透镜，液体透镜位于准直透镜和微机电扫描振镜之间，以形成新的第一光路，新的第一光路依次包括位于第一通口和第三通口之间的准直透镜、液体透镜、微机电扫描振镜、第一透镜、第二透镜、二向色镜以及物镜。即本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头1中的第一光路可增加液体透镜158，图2为本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头结构示意图二，如图2所示，通过在图2所示的微型显微镜探头结构的上增加液体透镜146，实现变焦功能。液体透镜146的位置位于准直透镜140 和微机电扫描振镜141之间，在图2所示的原光路结构中激光信号在经过准直透镜140后为平行光。增加液体透镜146后，通过对该液体透镜146施加电压或者电流使液体透镜146表面产生相应到的弯曲，进而对平行光产生不同的光焦度。具体光路为：激光信号从光纤出射，经过准直透镜后平行入射到液体透镜146，从液体透镜146根据加载的电压或电流信号产生相应的光焦度，出射的汇聚或发散光经过微机电扫描振镜141、第一透镜、第二透镜、二向色镜以及物镜后汇聚到样本上。其中，液体透镜146引入的光焦度变化会使物镜口出射的激光信号的焦点在纵深方向上前后移动，且液体透镜146 的响应速度非常快，其扫描频率在KHz量级，因此可以实现快速的纵深方向的扫描成像。其中，液体透镜146在不施加电压或电流信号时等效为平行平板玻璃，对激光信号无光焦度并且不会使物镜后的焦点产生任何偏移。在具体使用时，该液体透镜146与变焦电机互补，通过变焦电机调整物镜位置，在粗调到相应纵深位置后，***切换为液体透镜146变焦扫描模式，对样本进行快速的三维成像，其中当吸附式显微镜探测装置在不安装变焦电机的时候，仅仅通过液体透镜也可以进行变焦调整。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头中的第一透镜的第二焦点和第二透镜的第一焦点重合，图3为本实用新型实施例提供的微型显微镜探头中第一光路结构示意图，如图3所示，微机电扫描振镜位于第一透镜21的第一焦点25上，物镜的后瞳面24位于第二透镜22的第二焦点上，以在入射至微机电扫描振镜上的光束和输出至物镜后瞳面24上的光束之间形成共轭。即本实用新型实施例提供的微型显微镜探头中的第一光路结构中，用于扫描入射激光信号的微机电扫描振镜安装于第一透镜21的第一焦点处25，第一透镜21的第二焦点23和第二透镜22的第一焦点重合，通过调节变焦电机，使得物镜的后瞳面24位于第二透镜22的第二焦点处，从而实现，入射至微机电扫描振镜上的光束与输出至物镜后瞳面24上的光束之间形成共轭，从而使得D₂/D₁＝F₂/F₁，其中，D₂为入射到物镜后瞳面24的光束的光斑直径，D₁为入射到第一透镜21第一焦面的光束的光斑直径，F₂为第二透镜22的焦距，F₁为第一透镜21的焦距；tanθ₂/tanθ₁＝F₁/F₂，θ₁为入射光束在第一透镜21第一焦面处的扫描角，θ₂为入射光束在物镜后瞳面24处的扫描角，通过调整第一透镜21和第二透镜22，来对入射激光光束进行扩束，使得进入物镜的光束充满整个物镜的后瞳面24，来实现高分辨成像。

本实用新型实施例还提供一种吸附式显微镜探测装置，图4为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置结构示意图，如图4所示，该吸附式显微镜探测装置包括：

外壳体31、底座33、盖玻片32以及上述各实施例提供的物镜可调节的微型显微镜探头1，底座33上设置有吸盘331，吸盘331嵌入外壳体31底部开设的吸盘331孔内，外壳体31与底座33通过磁场力可拆卸连接，其中：

盖玻片32固定在吸盘331的密封口3311，形成吸附式显微镜探测装置的内置空间和外吸附空间；

微型显微镜探头1设置于内置空间内，并通过固定架34可拆卸固定在外壳体31的侧壁上，其中微型显微镜探头1的物镜正向对准盖玻片32。

具体地，本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的外壳体31 和底座33为可以相互磁吸的材质构成，或内置有相互磁吸的磁性物体，使得彼此可通过磁场力可拆卸连接在一起，且底座33上设置有吸盘331，外壳体 31底部设置有用于嵌入吸盘331的吸盘331孔，吸盘331上设有与吸盘331 内空间连通的密封口3311，当盖玻片32盖在密封口3311上时，在该吸附式显微镜探测装置中形成内置空间和能够使得吸附式显微镜探测装置吸附在生命体皮肤上的外吸附空间；上述各实施例提供的微型显微镜探头1设置于内置空间内，通过固定架34可拆卸固定在外壳体31的侧壁上，其中微型显微镜探头1的物镜正向对准盖玻片32，以透过盖玻片32来输出内部信号和接收外部信号，从而实现显微镜变焦和三维成像。且上述图3中的外壳体31、底座33、盖玻片32和微型显微镜探头1组合成为一个整体为吸附式显微镜探测装置。

本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置采用外壳体和底座之间的磁吸作用可拆卸连接在一起，吸盘和盖玻片形成能够使得吸附式显微镜探测装置吸附在生命体皮肤上的外吸附空间和用于放置微型显微镜探头的内置空间，其中，盖玻片固定在吸盘的密封口以实现密封接触，通过吸盘的内部空间形成上述外吸附空间；微型显微镜探头设置于内置空间内，通过固定架可拆卸固定在外壳体的侧壁上，其中微型显微镜探头的物镜正向对准盖玻片，以透过盖玻片来输出内部信号和接收外部信号，从而实现显微镜变焦和三维成像，整体装置微型化，装置吸附在人体皮肤上后，可以避免生命体活动对吸附式显微镜探测装置中的微型显微镜探头产生振动影响，且外壳体和底座之间通过磁场力可拆卸连接，方便工作人员通过拆卸底座就可以更换盖玻片，操作简单、使用方便。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的吸盘还包括吸附口，图5为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中底座上设置的吸盘结构示意图，如图5所示，吸附口3312与密封口3311相连通，用以通过外吸附空间吸附在待测生命体上。即本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中设置于底座33上的吸盘331除了密封口 3311还包括吸附口3312，且密封口3311和吸附口3312相连通，形成吸盘的内部空间，当盖玻片密封固定在密封口3311上时，吸盘的内部空间便形成了外吸附空间，吸附口3312通过该外吸附空间吸附在待测生命体上。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的吸盘还包括抽气口，如图5所示，抽气口332与外吸附空间相连通，用以抽取外吸附空间内的气体。即本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的吸盘还包括抽气口332，该抽气口332与外吸附空间连通，通过该抽气口332，可以抽取外吸附空间内的气体，从而形成外吸附空间内的负压。在外部压力的作用下，吸附式显微镜探测装置吸附在待测生命体的皮肤等组织上。

图6为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置组合后的结构示意图，如图6所示，微型显微镜探头1位于内置空间中，固定在外壳体31的侧壁上，且微型显微镜探头1的物镜正向对准盖玻片，吸附式显微镜探测装置的外壳体31与底座33通过磁场力可拆卸连接。

图7为本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置组合后的剖面结构示意图，如图8所示，吸盘嵌入外壳体31的吸盘孔内，盖玻片32固定在吸盘上，微型显微镜探头1通过固定架固定在外壳体的侧壁上，且微型显微镜探头的物镜正向对准盖玻片32。且微型显微镜探头1位于内置空间334中，吸附式显微镜探测装置通过外吸附空间333内形成的负压，吸附在待测生命体的皮肤等组织上。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的外壳体上还设置有用于放置抽气管路的通孔，如图7所示，抽气管路通过通孔35与抽气口332通气连接。即本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的外壳体上还设有贯穿外壳体上下的通孔35，用于对外吸附空间进行抽气的抽气管路穿过该通孔35与吸盘上的抽气口332，通气连接，且紧密接触。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的外壳体包括第一壳体和第二壳体，如图4所示，其中：

第一壳体311内设置有容纳空间，微型显微镜探头14设置于容纳空间内，第一壳体311和第二壳体312可拆卸式固定连接，第一壳体上设有用于放置抽气管路的通孔，抽气管路通过通孔与抽气口相接。即本实用新型实施例提供的吸附式显微镜探测装置中的外壳体包括两部分，分别为第一壳体311和第二壳体312，第一壳体311有用于设置微型显微镜探头14的容纳空间，即上述实施例中的吸盘孔也设置在第一壳体311的底部，吸盘嵌入第一壳体311 的吸盘孔中，再结合盖玻片以及第二壳体312，可形成上述实施例中的外吸附空间和内置空间，其中，第一壳体311和第二壳体312可通过螺钉可拆卸固定连接，如此方便整个装置的组装、拆卸以及部件的更换。

本实用新型实施例还提供一种吸附式三维非线性激光扫描显微镜，图8 为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜结构示意图，如图8所示，该激光扫描显微镜包括：

荧光收集装置56、抽气装置52、扫描采集控制器531、飞秒脉冲激光器 541、光纤耦合模块542以及上述实施例提供的吸附式显微镜探测装置51，荧光收集装置56和光纤耦合模块542均与吸附式显微镜探测装置51光纤通信连接，荧光收集装置56和吸附式显微镜探测装置51均与扫描采集控制器 531电连接，抽气装置52与吸附式显微镜探测装置51电连接，其中：

飞秒脉冲激光器541，用于输出脉冲激光信号至光纤耦合模块542；

光纤耦合模块542，用于耦合飞秒脉冲激光器541输出的脉冲激光信号，并传输脉冲激光信号至吸附式显微镜探测装置中微型显微镜探头的第一通口；

吸附式显微镜探测装置，用于接收脉冲激光信号后，输出脉冲激光信号至生命体细胞内的自发荧光物质，以及通过物镜获取自发荧光物质激发后产生的荧光信号和二次谐波信号，并输出荧光信号和二次谐波信号至荧光收集装置56；

荧光收集装置56，用于接收荧光信号和二次谐波信号后，分别转换荧光信号和二次谐波信号为相应的电信号；

扫描采集控制器531，用于控制微型显微镜探头对脉冲激光信号进行扫描，以及同步采集电信号；

抽气装置52，用于对吸附式显微镜探测装置的外吸附空间进行抽气，以形成外吸附空间内的负压。

具体地，本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜包括荧光收集装置56、抽气装置52、扫描采集控制器531、飞秒脉冲激光器541、光纤耦合模块542以及吸附式显微镜探测装置51，从而形成可以吸附在人体皮肤或深入人体肠胃进行探测的三维非线性激光扫描显微镜，其中，飞秒脉冲激光器541可以发射脉冲激光信号用于激发人体皮肤细胞中的自发荧光物质，产生多光子荧光信号和二次谐波信号，包括使用920nm的飞秒脉冲激光器541激发细胞内的FAD和胶原蛋白，激发500-600nm的荧光信号和460nm 的二次谐波信号，以及通过780nm的飞秒脉冲激光器541激发细胞内的FAD 或NADH等自发荧光物质，来产生相应的荧光信号和二次谐波信号；

其中，荧光收集装置56集成了两路信号收集光路，分别为荧光信号收集光路和二次谐波信号收集光路，来实现荧光信号和二次谐波信号的分别收集；扫描采集控制器531控制微型显微镜探头中的扫描振镜对脉冲激光信号进行扫描并激发自发荧光物质产生荧光信号和二次谐波信号，以及采集荧光收集装置56转换荧光信号和二次谐波信号得到的第一电信号和第二电信号；抽气装置52主要包括抽气泵，与抽气管路相连，抽气管路与上述实施例中的抽气口相连，抽气管路中设置抽气阀，抽气阀与抽气装置52电连接，抽气装置 52通过调整抽气阀的开关以及开闭的大小，控制抽气管路的抽气流量，从而实现对外吸附空间的抽气控制，进而调整外吸附空间内的负压，使得吸附式显微镜探测装置通过大气压的作用，吸附在生命体皮肤、肠胃等组织上，且该吸附式三维非线性激光扫描显微镜根据分类可包括双光子扫描显微镜以及多光子扫描显微镜等，其中，当飞秒脉冲激光器在可以被普通连续光激光器替代的情况下，增加小孔光阑，也可调整该吸附式三维非线性激光扫描显微镜为共聚焦显微镜。其中，该吸附式三维非线性激光扫描显微镜的分辨率可设置为800nm，成像视野可为200微米*200微米，成像速度可为26帧(256*256 像素)或13帧(512*512像素)。

本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜采用荧光收集装置、抽气装置、扫描采集控制器、飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块以及吸附式显微镜探测装置，从而形成可以吸附在人体皮肤或深入人体肠胃进行探测的三维非线性激光扫描显微镜，通过调整微型显微镜探头与盖玻片的距离进行调整焦距，实现激光扫描显微镜的三维扫描，通过飞秒脉冲激光器激发细胞内自发荧光物质获得多光子荧光信号和二次谐波信号，实现激光扫描显微镜非线性，通过荧光收集装置收集荧光信号和二次谐波信号，并转换为相对应的电信号，进而通过该电信号获得相应的反映细胞组织结构的荧光图像等，其中，吸附式显微镜探测装置的采用可以避免生命体活动对微型显微镜探头产生振动影响，从而避免振动影响到成像质量，且上述激光扫描显微镜可实现多种成像模式包括XY成像、XZ成像以及3D成像，其中XY成像为在细胞结构一定深度某一层面上进行横向扫描成像，XZ成像为从表层往下一定深度的XZ断面成像，3D成像为从表层往下一定深度，每个深度上都进行XY成像，重构成3D图像，设备操作简单、使用方便。

在上述各实施例的基础上，图9为本实用新型实施例提供的荧光收集装置结构示意图，如图9所示，本实用新型实施例提供的荧光收集装置包括光纤通用接口881、第一光电倍增管882、第二光电倍增管883以及位于光纤通用接口881和第一光电倍增管882之间的第一收集光路、位于光纤通用接口881 和第二光电倍增管883之间的第二收集光路，其中：

第一收集光路依次包括耦合收集透镜81、红外滤光片82、第一二向色镜 83、第一滤光片84以及第一收集透镜85，其中，第一收集光路用于收集荧光收集装置接收到的荧光信号，第一光电倍增管882用于转换荧光信号为第一电信号；

第二收集光路依次包括耦合收集透镜81、红外滤光片82、第一二向色镜 83、第二二向色镜86、第二滤光片87以及第二收集透镜88，其中，第二收集光路用于收集荧光收集装置接收到的二次谐波信号，第二光电倍增管883 用于转换二次谐波信号为第二电信号。即本实用新型实施例提供的荧光收集装置具有双路信号收集功能，集成了两路光路，其中，第一收集光路中的第一二向色镜83为透射荧光信号，反射二次谐波的二向色镜，第二二向色镜 86和第一二向色镜83为同样的二向色镜，用于反射二次谐波，第一滤光片 84用于透射荧光信号，滤除其余干扰信号，第二滤光片87用于透射相应的二次谐波信号滤除其余干扰信号，例如，在使用880nm飞秒光纤激光器激发人体表面皮肤细胞内的自发荧光物质时，可得到390nm的二次谐波信号和 450-600nm的双光子自发荧光信号，通过420nm以上波长通过，420以下波长反射的二向色镜即第一二向色镜83可以分离两路荧光，分别使用390±20nm 的第一滤光片84和450-600nm的第二滤光片87可以得到干净的二次谐波信号和荧光信号。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，还包括工控机，如图8所示，工控机532与扫描采集控制器531电连接，其中：

工控机532用于获取扫描采集控制器531采集到的第一电信号和第二电信号，并基于第一电信号生成第一荧光图像以及基于第二电信号生成第二荧光图像。即本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜还包括与扫描采集控制器531电连接的工控机532，该工控机532基于第一电信号生成第一荧光图像以及基于第二电信号生成第二荧光图像，可分别用于显示细胞结构和纤维结构信息，其中工控机上安装有控制软件，通过控制软件，向扫描器发送控制指令，以控制扫描采集控制器，来获取上述第一电信号和第二电信号。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，还包括显示器，如图8所示，显示器55与工控机532电连接，用于显示第一荧光图像和第二荧光图像。即本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜还包括用于显示第一荧光图像和第二荧光图像的显示器55，通过显示器55，工作人员可以直接获取第一荧光图像和第二荧光图像的相关信息。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜中的吸附式显微镜探测装置为多个。即本实用新型实施例提供的荧光收集装置和光纤耦合模块可同时与多个吸附式显微镜探测装置光纤通信连接，即在一个吸附式三维非线性激光扫描显微镜***中集成多个探测装置，以实现对生命体不同组织部位的同时探测，从而进行对比分析。

在上述各实施例的基础上，本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，还包括调节光纤，用于荧光收集装置和光纤耦合模块分别与吸附式显微镜探测装置之间的光纤传输连接，其中：

调节光纤的长度可调节。即本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜中的荧光收集装置和光纤耦合模块分别通过长度可调的调节光纤与吸附式显微镜探测装置进行光纤传输连接，以实现根据不同实验场景需要，进行灵活移动探测装置，避免有限光纤长度的限制，其中，调节光纤的长度可调节，为通过更换不同长度的光纤，实现各种场合的应用，即可根据需要随时进行不同长度的光纤更换。

为了更加清楚的说明本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜的应用场景，现以图例做进一步说明，图10为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜探测人体脸部皮肤组织示意图，如同 10所示，通过抽气装置52的抽气功能，将吸附式显微镜探测装置51吸附在人体脸部，其中，第一装置53中集成了扫描采集控制器和工控机，工控机与显示器55电连接，第二装置54集成了飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块和荧光收集装置，光纤耦合模块和荧光收集装置均与吸附式显微镜探测装置51光纤传输连接，其中，该吸附式三维非线性激光扫描显微镜工作原理与上述各实施例相同，此处不再赘述。

其中，图11为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜探测人体胸部皮肤组织示意图，如同11所示，通过抽气装置52的抽气功能，将吸附式显微镜探测装置51吸附在人体胸部，其中，第一装置53中集成了扫描采集控制器和工控机，工控机与显示器55电连接，第二装置54集成了飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块和荧光收集装置，光纤耦合模块和荧光收集装置均与吸附式显微镜探测装置51光纤传输连接，其中，该吸附式三维非线性激光扫描显微镜工作原理与上述各实施例相同，此处不再赘述。

其中，图12为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜多个探测装置同时探测人体皮肤组织示意图，如同12所示，通过抽气装置 52的抽气功能，将多个吸附式显微镜探测装置51分别同时吸附在人体脸部、胸部和腿部，其中，第一装置53中集成了扫描采集控制器和工控机，工控机与显示器55电连接，第二装置54集成了飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块和荧光收集装置，光纤耦合模块和荧光收集装置均与吸附式显微镜探测装置51 光纤传输连接，从而，实现在多个吸附式显微镜探测装置的作用下，同时探测人体不同部位皮肤组织结构，操作简单、使用方便，且由于吸附式显微镜探测装置与第二装置之间采用光纤传输连接，其光纤长度可进行调节，使得待测人体可以自由活动。其中，该吸附式三维非线性激光扫描显微镜工作原理与上述各实施例相同，此处不再赘述。图13为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜探测动物皮肤组织示意图，如图13所示，同样可以通过抽气装置52的抽气功能，将吸附式显微镜探测装置51吸附在生命体的皮肤组织上，其中，第一装置53中集成了扫描采集控制器和工控机，工控机与显示器55电连接，第二装置54集成了飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块和荧光收集装置，光纤耦合模块和荧光收集装置均与吸附式显微镜探测装置51光纤传输连接，其工作原理与上述各实施例相同。

对于上述各实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，本实用新型实施例还提供了另外一种具体实施方式，图14为本实用新型实施例提供吸附式三维非线性激光扫描显微镜的箱式组合结构示意图，如图14所示，该吸附式三维非线性激光扫描显微镜的扫描采集控制器531、工控机532、抽气装置52、荧光收集装置56以及飞秒脉冲激光器和光纤耦合集成在一起的集成模块540，一起集成在便携式手提箱中，箱内有带显示屏的工控机，且手提箱的箱盖上集成了显示器55；吸附式显微镜探测装置51吸附在待测人体的皮肤组织上，与箱体内的光纤耦合和荧光收集装置56光纤通信连接，与抽气泵通过抽气管路连接，电源插头与扫描采集控制器531和工控机532电连接。其中图15为本实用新型实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜的箱式组合结构的封箱结构示意图，如图15所示，集成在箱盖上显示器55与安装有各个模块的箱体集成在一起，方便整个设备移动，以及更换工作场所，且该显示器55在使用时，可以外放置在箱体上，以方便工作人员获取显示器上的信息。当使用完该吸附式三维非线性激光扫描显微镜后，工作人员可手提设备箱，便捷更换工作场所，尤其在医院、实验室或户外场所，使用该设备会更加便捷。

需要进一步说明的是，上述各实施例提供的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，在改变飞秒脉冲激光器的波长和调整各滤光片的滤光范围后，在部分荧光和非SHG(SecondHarmonic Generation，二次谐波生成)信号活性的组织上，可采集到CARS信号，从而调整为吸附式微型CARS显微镜，具体调整参数可根据具体需要进行设置。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种物镜可调节的微型显微镜探头，其特征在于，包括：

探头壳体以及固定板，所述探头壳体顶端设置有第一通口和第二通口，所述探头壳体底端设置有第三通口，所述第三通口内设置有用于驱动物镜上下移动的变焦电机，所述变焦电机通过所述固定板可拆卸固定在所述探头壳体上，其中：

所述第一通口和所述第三通口之间形成的第一通道内设置有第一光路，所述第二通口和所述第三通口之间形成的第二通道内设置有第二光路，其中：

所述第一光路依次包括位于所述第一通口和所述第三通口之间的准直透镜、微机电扫描振镜、第一透镜、第二透镜、二向色镜以及所述物镜，其中所述第一光路用于传导所述第一通口接收的激光信号从所述第一通口至所述第三通口；

所述第二光路依次包括位于所述第三通口和所述第二通口之间的所述物镜和所述二向色镜，其中所述第二光路用于传导所述物镜采集到的光信号从所述第三通口至所述第二通口。

2.根据权利要求1所述的物镜可调节的微型显微镜探头，其特征在于，还包括：

液体透镜，所述液体透镜位于所述准直透镜和所述微机电扫描振镜之间，以形成新的第一光路，所述新的第一光路依次包括位于所述第一通口和所述第三通口之间的准直透镜、所述液体透镜、所述微机电扫描振镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述二向色镜以及所述物镜。

3.根据权利要求1所述的物镜可调节的微型显微镜探头，其特征在于，所述第一透镜的第二焦点和所述第二透镜的第一焦点重合，所述微机电扫描振镜位于所述第一透镜的第一焦点上，所述物镜的后瞳面位于所述第二透镜的第二焦点上，以在入射至所述微机电扫描振镜上的光束和输出至所述物镜后瞳面上的光束之间形成共轭。

4.一种吸附式显微镜探测装置，其特征在于，包括：

外壳体、底座、盖玻片以及权利要求1-3任一项所述的物镜可调节的微型显微镜探头，所述底座上设置有吸盘，所述吸盘嵌入所述外壳体底部开设的吸盘孔内，所述外壳体与所述底座通过磁场力可拆卸连接，其中：

所述盖玻片固定在所述吸盘的密封口，形成所述吸附式显微镜探测装置的内置空间和外吸附空间；

所述微型显微镜探头设置于所述内置空间内，并通过固定架可拆卸固定在所述外壳体的侧壁上，其中所述微型显微镜探头的物镜正向对准所述盖玻片。

5.根据权利要求4所述的吸附式显微镜探测装置，其特征在于，所述吸盘还包括吸附口，所述吸附口与所述密封口相连通，用以通过所述外吸附空间吸附在待测生命体上。

6.根据权利要求4所述的吸附式显微镜探测装置，其特征在于，所述吸盘还包括抽气口，所述抽气口与所述外吸附空间相连通，用以抽取所述外吸附空间内的气体。

7.根据权利要求6所述的吸附式显微镜探测装置，其特征在于，所述外壳体上还设置有用于放置抽气管路的通孔，所述抽气管路通过所述通孔与所述抽气口通气连接。

8.一种吸附式三维非线性激光扫描显微镜，其特征在于，包括：

荧光收集装置、抽气装置、扫描采集控制器、飞秒脉冲激光器、光纤耦合模块以及权利要求4中所述的吸附式显微镜探测装置，所述荧光收集装置和所述光纤耦合模块均与所述吸附式显微镜探测装置光纤通信连接，所述荧光收集装置和所述吸附式显微镜探测装置均与所述扫描采集控制器电连接，所述抽气装置与所述吸附式显微镜探测装置电连接，其中：

所述飞秒脉冲激光器，用于输出脉冲激光信号至所述光纤耦合模块；

所述光纤耦合模块，用于耦合所述飞秒脉冲激光器输出的所述脉冲激光信号，并传输所述脉冲激光信号至所述吸附式显微镜探测装置中所述微型显微镜探头的所述第一通口；

所述吸附式显微镜探测装置，用于接收所述脉冲激光信号后，输出所述脉冲激光信号至生命体细胞内的自发荧光物质，以及通过所述物镜获取所述自发荧光物质激发后产生的荧光信号和二次谐波信号，并输出所述荧光信号和所述二次谐波信号至所述荧光收集装置；

所述荧光收集装置，用于接收所述荧光信号和所述二次谐波信号后，分别转换所述荧光信号和所述二次谐波信号为相应的电信号；

所述扫描采集控制器，用于控制所述微型显微镜探头对所述脉冲激光信号进行扫描，以及同步采集所述电信号；

所述抽气装置，用于对所述吸附式显微镜探测装置的所述外吸附空间进行抽气，以形成所述外吸附空间内的负压。

9.根据权利要求8所述的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，其特征在于，所述荧光收集装置包括光纤通用接口、第一光电倍增管、第二光电倍增管以及位于所述光纤通用接口和所述第一光电倍增管之间的第一收集光路、位于所述光纤通用接口和所述第二光电倍增管之间的第二收集光路，其中：

所述第一收集光路依次包括耦合收集透镜、红外滤光片、第一二向色镜、第一滤光片以及第一收集透镜，其中，所述第一收集光路用于收集荧光收集装置接收到的所述荧光信号，所述第一光电倍增管用于转换所述荧光信号为第一电信号；

所述第二收集光路依次包括所述耦合收集透镜、所述红外滤光片、所述第一二向色镜、第二二向色镜、第二滤光片以及第二收集透镜，其中，所述第二收集光路用于收集荧光收集装置接收到的所述二次谐波信号，所述第二光电倍增管用于转换所述二次谐波信号为第二电信号。

10.根据权利要求8所述的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，其特征在于，所述吸附式显微镜探测装置为多个。

11.根据权利要求8所述的吸附式三维非线性激光扫描显微镜，其特征在于，还包括调节光纤，用于所述荧光收集装置和所述光纤耦合模块分别与所述吸附式显微镜探测装置之间的光纤传输连接，其中：

所述调节光纤的长度可调节。

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