显微荧光图像连续光谱分析系统及应用的研究

摘要

钙离子作为细胞内重要的第二信使，调控着许多细胞生理活动。以荧光光谱图像法为基础的胞内钙离子浓度检测系统以其快速、损伤小等诸多优点在生物领域得到了广泛应用。但现在广泛使用的传统的荧光显微镜性能还远不能满足需要，如激发光谱不连续、不能够同时获得数字化荧光显微图像信息和光谱信息等。因此，针对传统荧光显微镜的功能缺陷，增加其功能以满足现代生物医学的发展需要，使之发挥更大作用有着非常重要的意义。 本文所研究的显微荧光图像连续光谱分析系统是在不破坏原有的荧光显微镜结构的基础上进行改造，使传统荧光显微镜同时具有获得数字化荧光显微图像信息和光谱信息的功能。 本文主要创新点： 1．采用光锥适配器作为光学单色器入射狭缝，取代光能利用低的刀口式金属狭缝。 2．采用光锥适配器作为光源聚光器件，代替传统的聚光透镜，进行透射照明。 3．显微荧光图像和显微光谱计算机处理和分析，同时获得二维显微图像信息和二维显微光谱信息。 本文利用氙灯和单色仪进行激发光谱扫描，利用锥形光纤做为激发光源的传输和聚光器件，利用CMOS 摄像器件、USB 图像采集系统和计算机实现显微荧光图像的数字化，利用自主设计的系统软件实现系统的操控、图像的采集、处理和分析，最终建立了一套显微荧光图像连续光谱分析系统实验装置。本系统不仅弥补了传统荧光显微镜的功能缺陷，而且实现了系统的计算机控制及荧光图像的处理、光谱分析等功能。这一系统的研制对我国目前在医院、公安、材料等科研单位普遍使用的传统荧光显微镜的升级换代提供了理论与实验经验。此课题为河北省自然科学基金项目。