显微成像检测系统

1.本实用新型涉及显微成像技术领域，尤其涉及一种显微成像检测系统。


背景技术：

2.目前，通过将待测物质作为样本进行检测，能够了解其扩散特性。
3.然而，在相关技术中，往往需要先对样本进行扩增培养，才能对样本中的待测物质进行检测，因此上述检测方法检测效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种显微成像检测系统，能够在一定程度上提高样品检测的效率。
5.本技术提供了一种显微成像检测系统，所述显微成像检测系统用于对样品进行成像检测，所述显微成像检测系统包括：成像检测装置，所述成像检测装置用于承载所述样品，并用于对所述样品进行光激发操作，以得到目标光信号；采集检测模块，所述采集检测模块与所述成像检测装置耦合连接，所述采集检测模块用于根据所述目标光信号生成检测结果；其中，所述成像检测装置包括：光源模块，所述光源模块用于生成以第一预设角度出射的初始光信号；其中，所述第一预设角度小于90度；承载件，所述承载件与所述光源模块耦合连接，所述承载件用于承载所述样品；其中，所述样品用于根据所述初始光信号激发生成荧光光信号；成像模块，所述成像模块与所述承载件耦合连接，所述成像模块用于根据所述荧光光信号生成所述目标光信号。
6.本实施例的显微成像检测系统通过成像检测装置对样品进行光激发操作并成像，以获得目标光信号，并通过采集检测模块对目标光信号进行采集检测，以生成检测结果，从而对样品中的待测物质实现高效准确的检测，且本实施例中显微成像检测系统的结构简单，制备成本较低。
7.在一些实施例中，所述采集检测模块包括：cmos相机，所述cmos相机用于采集所述目标光信号，并根据所述目标光信号生成图像信号；计算单元，所述计算单元用于根据所述图像信号生成所述检测结果。
8.在一些实施例中，所述显微成像检测系统还包括：控制模块，所述控制模块分别与所述承载件、所述成像模块和所述cmos相机连接，所述控制模块用于根据所述图像信号生成第一控制信号和第二控制信号；其中，所述承载件还用于根据所述第一控制信号移动，以使所述样品接收所述初始光信号；所述成像模块还用于根据所述第二控制信号移动，以调节所述成像模块的焦平面。
9.在一些实施例中，所述控制模块包括：第一电机，所述第一电机分别与所述cmos相机、所述承载件连接，所述第一电机用于根据所述第一控制信号控制所述承载件移动；第二电机，所述第二电机分别与所述cmos相机、所述成像模块连接，所述第二电机用于根据所述第二控制信号控制所述成像模块移动。
10.在一些实施例中，所述控制模块还包括：像素计算单元，所述像素计算单元与所述cmos相机连接，所述像素计算单元用于根据所述图像信号生成灰度方差值；处理单元，所述处理单元分别与所述像素计算单元、所述第一电机和所述第二电机连接，所述处理单元用于根据所述灰度方差值生成所述第一控制信号和所述第二控制信号。
11.在一些实施例中，所述光源模块包括：led光源，所述led光源用于生成激光信号；斜入射单元，所述斜入射单元与所述led光源连接，所述斜入射单元用于根据所述激光信号生成以所述预设角度出射的所述初始光信号。
12.在一些实施例中，所述斜入射单元包括：非球面透镜，所述非球面透镜与所述led光源耦合连接；第一衰减片，所述第一衰减片与所述非球面透镜耦合连接；第二衰减片，所述第二衰减片与所述第一衰减片耦合连接；第一滤光片，所述第一滤光片与所述第二衰减片耦合连接；其中，所述非球面透镜、所述第一衰减片、所述第二衰减片、所述第一滤光片均用于对所述激光信号进行调制；二向色镜，所述二向色镜与所述第一滤光片呈第二预设角度耦合连接，所述第二预设角度小于90度；其中，所述二向色镜用于对调制后的所述激光信号进行反射，以得到反射信号；消色差透镜；所述消色差透镜与所述二向色镜呈第三预设角度耦合连接，所述第三预设角度小于90度；其中，所述消色差透镜用于对所述反射信号进行处理，以得到所述初始光信号。
13.在一些实施例中，所述成像模块包括：三胶合透镜，所述三胶合透镜与所述承载件耦合连接；第二滤光片，所述第二滤光片与所述三胶合透镜耦合连接；其中，所述三胶合透镜和所述第二滤波片均用于对所述荧光光信号进行调制；成像透镜，所述成像透镜与所述第二滤光片耦合连接，所述成像透镜用于对所述荧光光信号进行聚焦，以得到所述目标光信号。
14.在一些实施例中，所述显微成像检测系统还包括：壳体，所述壳体用于密封所述成像检测装置；其中，所述壳体的材质为不透光材质。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
17.图1为本实用新型显微成像检测系统的一框架示意图；
18.图2为本实用新型显微成像检测系统的另一框架示意图；
19.图3为本实用新型显微成像检测系统的另一框架示意图；
20.图4为本实用新型显微成像检测系统的另一框架示意图；
21.图5为本实用新型显微成像检测系统的一光路示意图。
22.附图标记：显微成像检测系统100、成像检测装置110、光源模块111、承载件112、成像模块113、采集检测模块120、cmos相机121、计算单元122、控制模块130、第一电机131、第二电机132、像素计算单元134、处理单元135、led光源140、非球面透镜141、第一衰减片142、第二衰减片143、第一滤光片144、二向色镜145、消色差透镜146、三胶合透镜147、第二滤光片148、成像透镜149。
具体实施方式
23.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
26.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
27.本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
28.需要说明的是，待测物质包括很多种类，本技术以危害食品安全的有害物质为例进行说明。在相关技术中，对于食品中有害物质的检测还存在过程繁琐、效率低下等问题，相关技术包括酶联免疫吸附技术、聚合酶链式反应、环介导等温扩增技术、变性高效液相色谱分析技术和生物芯片技术等。其中，酶联免疫吸附技术将有害物质作为抗原，且抗原能够与特定的抗体进行结合，从而产生特异性的结合反应。然而，由于酶联免疫吸附技术对于温度和操作方法都有着较高的要求，因此容易导致检测结果错误，实验重复性差。此外，聚合酶链式反应、环介导等温扩增技术需要对样品进行扩增才能获得需要的检测信号，而且只能对定量样品进行检测，因此无法进行高效率的检测。所述生物芯片技术的开发周期长，且制备成本高。
29.为此，本技术提供了一种显微成像检测系统，其结构简单且价格较低，并能够提高样品的检测效率和检测准确性。
30.请参阅图1，本技术提供了一种显微成像检测系统100，所述显微成像检测系统100用于对样品进行成像检测，所述显微成像检测系统100包括：成像检测装置110，所述成像检测装置110用于承载所述样品，并用于对所述样品进行光激发操作，以得到目标光信号；采集检测模块120，所述采集检测模块120与所述成像检测装置110耦合连接，所述采集检测模块120用于根据所述目标光信号生成检测结果；其中，所述成像检测装置110包括：光源模块111，所述光源模块111生成以第一预设角度出射的初始光信号；其中，所述第一预设角度小于90度；其中，所述预设角度小于90度；承载件112，所述承载件112与所述光源模块111耦合
连接，所述承载件112用于承载所述样品；其中，所述样品用于根据所述初始光信号激发生成荧光光信号；成像模块113，所述成像模块113与所述承载件112耦合连接，所述成像模块113用于根据所述荧光光信号生成目标光信号。
31.可以理解的，样品中包括发光细菌，且样品放置在成像检测装置110中。当成像检测装置110对样品进行光激发操作时，样品中的发光细菌受到光激发操作的影响，能够产生发光反应。发光细菌的发光反应对外界刺激十分敏感，任何干扰或者损害发光细菌生理过程的因素都能使发光细菌的发光强度发生变化。因此，当有害物质与样品中的发光细菌接触时，有害物质具有抑制发光细菌发光的作用，因此发光细菌在光激发操作影响下的发光强度就会发生改变，并且其发光强度随着有害物质浓度的增加而减弱。因此，发光细菌的发光强度能够作为有害物质的检测指标。
32.可以理解的，本实施例中显微成像检测系统100包括成像检测装置110、采集检测模块120。具体的，成像检测装置110包括光源模块111、承载件112、成像模块113，其中，光源模块111和承载件112耦合连接，成像模块113与承载件112耦合连接。采集检测模块120与成像检测装置110中的成像模块113耦合连接。
33.可以理解的，承载件112用于承载样品，光源模块111用于生成初始光信号，并控制初始光信号以预设角度照射在样品上。其中，所述预设角度小于90度。样品中的发光细菌在初始光信号的激发下产生发光反应，能够生成具有一定发光强度的荧光光信号。由上述内容可知，所述荧光光信号能够表征样品中是否存在有害物质以及有害物质的浓度。
34.可以理解的，成像模块113能够接收样品在初始光信号激发下生成的荧光光信号，并对荧光光信号进行成像，以获得目标光信号。当样品中含有有害物质时，目标光信号会发生明显的变化，具体的，目标光信号的光强度能够反映样品中有害物质的浓度情况。
35.可以理解的，成像模块113用于接收成像模块113生成的目标光信号，并对所述目标光信号进行采集和检测，以判断样品中是否存在有害物质，并通过对目标光信号的光强度进行检测以判断有害物质的浓度，并生成相应的检测结果。
36.本实施例的显微成像检测系统100通过成像检测装置110对样品进行光激发操作并成像，以获得目标光信号，并通过采集检测模块120对目标光信号进行采集检测，以生成检测结果，从而对样品中的待测物质实现高效准确的检测，且本实施例中显微成像检测系统100的结构简单，制备成本较低。
37.请参阅图2，在一些实施例中，所述采集检测模块120包括：cmos相机121，所述cmos相机121用于采集所述目标光信号，并根据所述目标光信号生成图像信号；计算单元122，所述计算单元122还用于根据所述图像信号生成所述检测结果。
38.可以理解的，cmos相机121与成像模块113耦合连接。成像模块113生成目标光信号，并将目标光信号聚焦到cmos相机121的镜头上。cmos相机121接收目标光信号，并对目标光信号进行采集，以生成相应的图像信号。计算单元122对图像信号进行处理，以生成检测结果。
39.具体的，计算单元122对图像信号进行导入，并对其中包含的荧光光强度信号进行提取和分析，以得到荧光光强度信息的数据文件。此外，通过对上述数据文件采取计数、光强度信号曲线以及相对浓度计算等操作，最终生成相应的检测结果。上述根据图像信号生成检测结果的方法可参照相关技术进行实现，本技术实施例对此不作具体说明和限定。
40.可以理解的，本实施例中的显微成像检测系统100还可以包括显示模块。显示模块通过与cmos相机121连接，可以接收cmos相机121生成的图像信号并进行显示，从而方便实验人员对样品的成像情况进行查看。
41.可以理解的，相比于相关技术中采用昂贵的ccd相机对样品进行检测，本实施例的显微成像检测系统100在基于发光细菌的发光反应上，结合成像模块113对样品激发的目标光信号进行聚焦成像，通过简单的cmos相机121即可采集所述目标光信号并生成相应的图像信号。例如，在一个具体的实施例中，将智能手机作为采集检测模块。具体的，利用智能手机的镜头对成像模块113生成的目标光信号进行采集，并生成图像信号。智能手机中设置了相应的计算单元，能够对图像信号进行计算和显示。此外，智能手机还可以将图像信号通过无线网络传输给计算机设备进行处理，以得到检测结果。
42.由上述内容可知，本实施例的显微成像检测系统100具有可方便携带，快速检测、制备费用低的优点，并能灵活应用于多种检测场景。其中，尤其适用于显微成像领域。
43.请再次参阅图2，在一些实施例中，所述显微成像检测系统100还包括：控制模块130，所述控制模块130分别与所述承载件112、所述成像模块113和所述cmos相机121连接，所述控制模块130用于根据所述图像信号生成第一控制信号和第二控制信号；其中，所述承载件112还用于根据所述第一控制信号移动，以使所述样品接收所述初始光信号；所述成像模块113还用于根据所述第二控制信号移动，以调节所述成像模块113的焦平面。
44.可以理解的，控制模块130与上述cmos相机121连接，用于接收cmos相机121根据目标光信号生成的图像信号。具体的，由于成像模块113物平面发生改变，会导致其焦平面也发生改变，因此，当不同的样品或者是样品的不同区域经过成像模块113聚焦成像时，生成目标光信号的最佳焦平面也会发生改变。为了使得不同样品或者样品的不同区域经过成像后，cmos相机121能够获得最佳焦平面上的目标光信号，从而生成清晰的图像，控制模块130对成像模块113进行控制，以改变成像模块113的焦平面位置。具体的，控制模块130接收图像信号并对其进行处理，以判断图像信号是否清晰，并生成相应的第一控制信号。成像模块113根据上述第一控制信号进行上下移动，以改变其焦平面的位置，使得cmos相机121能够接收焦平面上的目标光信号，从而获得清晰的图像信号。
45.可以理解的，控制模块130还用于与承载件112连接。当显微成像检测系统100需要对样品组的多个样品进行检测时，为了实现高效的自动检测，本实施例中的承载件112可用于同时承载多个样品。控制模块130能够控制承载件112左右移动，以使得显微成像检测系统100对不同样品进行成像检测。具体的，由上述内容可知，当控制模块130接收到图像信号时，控制模块130对图像信号进行处理以判断其是否清晰。若图像信号不清晰，则控制模块130生成相应的第一控制信号，以调节成像模块113的焦平面。此时，由于显微成像检测系统100尚未采集到清晰的图像信号，需要在成像模块113调节之后再次进行成像采集，因此，承载件112需要保持不动。若图像信号清晰，则承载件112可以移动至下一个样品进行检测。此时，控制模块130生成相应的第二控制信号，承载件112根据第二控制信号进行移动，从而实现样品组的自动检测。
46.请参阅图3，在一些实施例中，所述控制模块130包括：第一电机131，所述第一电机131分别与所述cmos相机121、所述承载件112连接，所述第一电机131用于根据所述第一控制信号控制所述承载件112移动；第二电机132，所述第二电机132分别与所述cmos相机121、
所述成像模块113连接，所述第二电机132用于根据所述第二控制信号控制所述成像模块113移动。
47.具体的，第一电机131和第二电机132可以是步进电机。第一电机131能够对承载件112进行精准控制，其精度可以达到微米量级。因此，在显微成像检测系统100对样品进行检测时，通过第一电机131的控制，能够控制承载件112进行微米量级的移动，从而实现对样品不同区域的精确检测。
48.具体的，第二电机132用于调节成像模块113，以使cmos相机121获得在最佳焦平面拍摄的样品图像。
49.请参阅图4，在一些实施例中，所述控制模块130还包括：像素计算单元134，所述像素计算单元134与所述cmos相机121连接，所述像素计算单元134用于根据所述图像信号生成灰度方差值；处理单元135，所述处理单元135分别与所述像素计算单元134、所述第一电机131和所述第二电机132连接，所述处理单元135用于根据所述灰度方差值生成所述第一控制信号和所述第二控制信号。
50.可以理解的，由上述内容可知，控制模块130能够接收图像信号并对其进行处理，以判断图像信号是否清晰。具体的，图像信号的清晰度可以用灰度方差值来进行表征，图像信号越清晰，图像的对比度越大，则图像信号中灰度方差值越大，即图像信号的各个像素点的灰度值相差越大。因此，通过像素计算单元134对图像信号中所有像素点的灰度值进行计算，以得到灰度方差值。像素计算单元134与处理单元135连接，并将灰度方差值传输给处理单元135。处理单元135中预设了预设阈值，所述预设用于表征图像信号清晰时灰度方差值的最小值。处理单元135根据预设阈值对灰度方差值进行计算，以确定对应的图像信号是否清晰，从而使控制模块130确定是否要对承载件112和成像模块113进行移动。
51.请参阅图5，在一些实施例中，所述光源模块111包括：led光源140，所述led光源140用于生成激光信号；斜入射单元，所述斜入射单元与所述led光源140连接，所述斜入射单元用于根据所述激光信号生成以所述第一预设角度出射的所述初始光信号。
52.具体的，led光源140的电源为5v的电池电源，led光源140生成的激光信号可以为532nm的激光，且激光信号的功率为1w。激光信号入射到与led光源140耦合连接的斜入射单元内，斜入射单元根据激光信号生成相应的初始光信号。
53.请再次参阅图5，在一些实施例中，所述斜入射单元包括：非球面透镜141，所述非球面透镜141与所述led光源140耦合连接；第一衰减片142，所述第一衰减片142与所述非球面透镜141耦合连接；第二衰减片143，所述第二衰减片143与所述第一衰减片142耦合连接；第一滤光片144，所述第一滤光片144与所述第二衰减片143耦合连接；其中，所述非球面透镜141、所述第一衰减片142、所述第二衰减片143、所述第一滤光片144均用于对所述激光信号进行调制；二向色镜145，所述二向色镜145与所述第一滤光片144呈第二预设角度耦合连接，所述第二预设角度小于90度；其中，所述二向色镜145用于对调制后的所述激光信号进行反射，以得到反射信号；消色差透镜146；所述消色差透镜146与所述二向色镜145呈所述第三预设角度耦合连接，所述第三预设角度小于90度；其中，所述消色差透镜146用于对所述反射信号进行处理，以得到所述初始光信号。
54.具体的，led光源140生成的激光信号存在较大的发散角。本实施例中的非球面透镜141用于对激光信号的光路进行准直，准直后的激光信号经过互相平行的第一衰减片142
和第二衰减片143，以及第一滤波片后生成相应的准直单色光，因此能够有效减小发散角，同时能够防止样品荧光漂白过快。所述准直单色光随后经过二向色镜145反射，并通过消色差透镜146聚焦后生成初始光信号。其中，二向色镜145与第一滤波片成预设角度设置，使得准直单色光以预设角度进行反射。反射后的准直单色光经过消色差透镜146聚焦后生成初始光信号，且初始光信号以所述预设角度聚焦到样品上。上述预设角度优选为75度。当初始光信号以75度斜入射的方式照射到样品上时，能够消除杂散光的影响，并有效提高信噪比，并且能够避免图像信号中产生较大的耀斑。因此，本实施例中斜入射单元通过根据激光信号生成初始光信号，并控制初始光信号以预设角度聚焦在样品上，能够提高显微成像检测的准确性。
55.请再次参阅图5，在一些实施例中，所述成像模块113包括：三胶合透镜147，所述三胶合透镜147与所述承载件112耦合连接；第二滤光片148，所述第二滤光片148与所述三胶合透镜147耦合连接；其中，所述三胶合透镜147和所述第二滤波片148均用于对所述荧光光信号进行调制；成像透镜149，所述成像透镜149与所述第二滤光片148耦合连接，所述成像透镜149用于对所述荧光光信号进行聚焦，以得到所述目标光信号。
56.可以理解的，样品在初始光信号的作用下被激发产生荧光光信号，成像模块113对荧光光信号进行成像后生成目标光信号。具体的，成像模块113包括三胶合透镜147、第二滤光片148和成像透镜149。三胶合透镜147用于对荧光光信号进行收集，并消除成像过程中产生的色差，从而提高显微成像检测系统100的信噪比。具体的，三胶合透镜147的焦距可以为25mm。第二滤光片148用于消除初始光信号产生的噪声，只留下荧光光信号，成像透镜149用于对所述荧光光信号成像，以得目标光信号。
57.在一些实施例中，所述显微成像检测系统100还包括：壳体，所述壳体用于密封所述成像检测装置110；其中，所述壳体的材质为不透光材质。
58.可以理解的，所述壳体可以采用树脂材料进行制作，以保证显微成像检测系统100的重量较小，便于携带。不透光材质的壳体可以避免外界光源影响cmos相机121对目标光信号的采集，从而提高检测的准确性。
59.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。