本發(fā)明涉及光學(xué)成像，特別涉及一種窗片，以及一種設(shè)置有該窗片的顯微成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、顯微物鏡(以下簡稱物鏡)是顯微成像系統(tǒng)的核心組成元件之一。其中，數(shù)值孔徑(numerical?aperture，na)是物鏡的關(guān)鍵指標(biāo)之一，描述了物鏡匯聚光和收集光的能力，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

2、na＝n×sinα

3、其中，n為物方浸沒介質(zhì)的折射率，α為物方孔徑角。

4、常見的浸沒介質(zhì)有空氣(n＝1.00)、水(n＝1.33～1.34)、油(n＝1.5～1.6)等流體狀介質(zhì)。浸沒介質(zhì)的折射率越高，數(shù)值孔徑就越大，相應(yīng)地，物鏡的理論分辨率也就越高、收集光的能力也就越強(qiáng)。然而，實(shí)際的成像系統(tǒng)存在各種像差，特別是對(duì)于使用高na的物鏡且有體成像需求的情況，折射率失配會(huì)帶來顯著的球差，因而單純提高浸沒介質(zhì)的折射率并不總是帶來成像效果的提升，在調(diào)焦過程中保持折射率匹配對(duì)于保持成像質(zhì)量至關(guān)重要。因此，為達(dá)到最佳的成像效果，需要根據(jù)待觀測樣本的實(shí)際折射率來選擇物鏡的浸沒介質(zhì)。

5、對(duì)于生物成像而言，待觀測樣本是生物組織。生物組織主要的成分為水、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等，是由不同組分構(gòu)成的、具有各向異性微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的復(fù)合體，通常其折射率由一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值來描述。某種組分占比越大，折射率就越接近該種組分。由大量活細(xì)胞構(gòu)成的生物組織的平均折射率通常在1.40左右，例如，當(dāng)波長位于可見光至近紅外波段時(shí)，皮膚表皮的折射率為1.39～1.43，因此，水鏡(以水為浸沒介質(zhì)的物鏡)或油鏡(以普通礦物油為浸沒介質(zhì)的物鏡)并不是最佳的成像介質(zhì)方案。

6、另一方面，在體顯微成像技術(shù)主要對(duì)活體的各個(gè)部位進(jìn)行成像，由于活體成像時(shí)物鏡不會(huì)總是豎直向下，而是可能處于任意姿態(tài)，如果采用液態(tài)物質(zhì)作為浸沒介質(zhì)，則液體的流動(dòng)性可能會(huì)限制應(yīng)用場景、甚至影響成像質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種窗片，以及一種設(shè)置有該窗片的顯微成像系統(tǒng)，該窗片采用非流體狀態(tài)的硅凝膠作為浸沒介質(zhì)，與生物組織的折射率相匹配，能夠適用于活體檢查，獲得非常好的成像效果和產(chǎn)品使用體驗(yàn)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種窗片，包括透明玻片和浸沒介質(zhì)，其中：

4、所述透明玻片遠(yuǎn)離待觀測樣本的一側(cè)設(shè)置有所述浸沒介質(zhì)；

5、所述浸沒介質(zhì)的材質(zhì)包括硅凝膠。

6、可選地，在上述窗片中，所述浸沒介質(zhì)與所述透明玻片粘接。

7、可選地，在上述窗片中，所述浸沒介質(zhì)的厚度由中心區(qū)域向周邊逐漸減小。

8、可選地，在上述窗片中，所述浸沒介質(zhì)在與所述透明玻片垂直的截面內(nèi)的外輪廓為曲線。

9、可選地，在上述窗片中，所述透明玻片的材質(zhì)包括玻璃、石英、藍(lán)寶石、有機(jī)玻璃中的任一種。

10、可選地，在上述窗片中，還包括支架，用于安裝所述透明玻片。

11、可選地，在上述窗片中，所述支架設(shè)置有透光孔：

12、所述透明玻片位于所述透光孔內(nèi)，且與所述支架固定連接，所述透明玻片的外側(cè)面能夠與所述待觀測樣本接觸；

13、所述浸沒介質(zhì)位于所述透明玻片的內(nèi)側(cè)面。

14、可選地，在上述窗片中，所述支架能夠套設(shè)在物鏡的底端外側(cè)，且與所述物鏡的底端側(cè)壁之間具有大于零的間隙距離。

15、一種顯微成像系統(tǒng)，設(shè)置有上文中所述的窗片。

16、可選地，在上述顯微成像系統(tǒng)中，還包括：

17、殼體，所述透明玻片與所述殼體連接；所述殼體為封閉式殼體，或者，所述殼體為開放式殼體；

18、物鏡，所述物鏡可相對(duì)移動(dòng)地設(shè)置在所述殼體內(nèi)，或者，所述物鏡固定安裝在所述殼體內(nèi)。

19、從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的顯微成像系統(tǒng)及其窗片中，采用非流體狀態(tài)的硅凝膠作為浸沒介質(zhì)。與使用氣態(tài)浸沒介質(zhì)(空氣)、液態(tài)浸沒介質(zhì)(水、油、硅油)的方案相比，本發(fā)明采用硅凝膠作為浸沒介質(zhì)，具有不揮發(fā)、不流動(dòng)、化學(xué)惰性、使用溫度范圍寬、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。而且，由于硅凝膠是一種在近紫外至近紅外波段無色、透明、高彈性、高粘性、具有自恢復(fù)特性的固態(tài)硅膠，在780nm波段其折射率為1.407，因此，本發(fā)明提供的采用硅凝膠作為浸沒介質(zhì)的窗片及顯微成像系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)還在于，不僅其浸沒介質(zhì)的形態(tài)為非流體，而且其浸沒介質(zhì)折射率(1.39～1.4)與生物組織的折射率(例如，皮膚表皮的折射率為1.39～1.43)相匹配，能夠適用于活體檢查，獲得非常好的成像效果和產(chǎn)品使用體驗(yàn)。

技術(shù)特征：

1.一種窗片，其特征在于，包括透明玻片(2)和浸沒介質(zhì)(3)，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗片，其特征在于，所述浸沒介質(zhì)(3)與所述透明玻片(2)粘接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗片，其特征在于，所述浸沒介質(zhì)(3)的厚度由中心區(qū)域向周邊逐漸減小。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的窗片，其特征在于，所述浸沒介質(zhì)(3)在與所述透明玻片(2)垂直的截面內(nèi)的外輪廓為曲線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗片，其特征在于，所述透明玻片(2)的材質(zhì)包括玻璃、石英、藍(lán)寶石、有機(jī)玻璃中的任一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的窗片，其特征在于，還包括支架(1)，用于安裝所述透明玻片(2)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的窗片，其特征在于，所述支架(1)設(shè)置有透光孔：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的窗片，其特征在于，所述支架(1)能夠套設(shè)在物鏡(5)的底端外側(cè)，且與所述物鏡(5)的底端側(cè)壁之間具有大于零的間隙距離。

9.一種顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的窗片。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯微成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種窗片和顯微成像系統(tǒng)。該窗片包括透明玻片和浸沒介質(zhì)，透明玻片遠(yuǎn)離待觀測樣本的一側(cè)設(shè)置有浸沒介質(zhì)，浸沒介質(zhì)的材質(zhì)包括硅凝膠。本發(fā)明提供的顯微成像系統(tǒng)中設(shè)置有上述窗片，該窗片中由于采用了與生物組織的折射率相匹配、非流體狀態(tài)的硅凝膠作為浸沒介質(zhì)，從而能夠適用于活體檢查，獲得非常好的在體成像效果和產(chǎn)品使用體驗(yàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王俊杰,田景全,周宇,王愛民,程和平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8