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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911268411.8 (22)申请日 2019.12.11 (66)本国优先权数据 201910210730.7 2019.03.18 CN (71)申请人 江苏德恩医学技术有限公司 地址 214101 江苏省无锡市锡山经济开发 区芙蓉中三路99号祥云2座301室 (72)发明人 徐英舜 (74)专利代理机构 重庆强大凯创专利代理事务 所(普通合伙) 50217 代理人 陈家辉 (51)Int.Cl. G02B 21/02(2006.01) G02B 21/00(2006。
2、.01) (54)发明名称 一种高荧光收集率手持式显微镜 (57)摘要 本发明涉及微型显微镜技术领域， 具体为一 种高荧光收集率手持式显微镜， 包括显微镜镜 体， 所述显微镜镜体上设有显微物镜镜体， 所述 显微物镜镜体连接有用于将荧光光子转化为电 信号的光电检测器， 所述光电检测器为环形， 且 套设于显微物镜镜体上， 所述光电检测器包括内 圈、 外圈， 以及连接内圈、 外圈的侧面， 所述侧面 倾斜设置； 还包括用于手持的壳体， 所述壳体包 覆显微镜镜体。 采用本方案能够收集物镜本体接 收不到的荧光光子， 从而提高荧光收集效率， 提 高成像的信噪比， 提高在高散射介质中的成像深 度。 权利要求书。
3、1页 说明书5页 附图2页 CN 110794563 A 2020.02.14 CN 110794563 A 1.一种高荧光收集率手持式显微镜， 包括显微镜镜体， 所述显微镜镜体上设有显微物 镜镜体， 其特征在于： 所述显微物镜镜体连接有用于将荧光光子转化为电信号的光电检测 器。 2.根据权利要求1所述的一种高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述光电检测 器为环形， 且套设于显微物镜镜体上。 3.根据权利要求1所述的一种高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述光电检测 器包括滤光层， 所述滤光层用于滤出背向反射和背向散射的激光信号， 并透过荧光光子。 4.根据权利要求3所述的一种。
4、高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述光电检测 器还包括感光层， 所述感光层用于将穿过滤光层的荧光光子转化为电信号。 5.根据权利要求4所述的一种高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述感光层包 括若干光电敏感单元， 所述光电敏感单元以显微物镜镜体为中心周向分布。 6.根据权利要求4所述的一种高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述感光层包 括光电敏感单元， 所述光电敏感单元与光电检测器形状匹配。 7.根据权利要求4所述的一种高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述光电检测 器还包括用于透光的保护层， 所述保护层包裹滤光层和感光层。 8.根据权利要求1所述的一种高荧光。
5、收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述光电检测 器的一侧与显微物镜本体的一侧齐平。 9.根据权利要求2所述的一种高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 所述光电检测 器包括内圈、 外圈， 以及连接内圈、 外圈的侧面， 所述侧面倾斜设置。 10.根据权利要求1所述的一种高荧光收集率手持式显微镜， 其特征在于： 还包括用于 手持的壳体， 所述壳体包覆显微镜镜体。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110794563 A 2 一种高荧光收集率手持式显微镜 技术领域 0001 本发明涉及微型显微镜技术领域， 具体为一种高荧光收集率手持式显微镜。 背景技术 0002 在非线性光学成像显微镜， 特别是。
6、多光子荧光显微镜中， 近红外激光脉冲被显微 物镜聚焦后在样品中激发出各向同性发射的荧光光子。 生物组织通常表现出较强吸收和高 散射的光学特性。 对于落射式(Epifluorescence)荧光检测， 同一个显微物镜既被用于聚焦 激光， 又被用于收集荧光光子。 被显微物镜收集的荧光光子的强度取决于显微物镜的数值 孔径和物镜前孔径(Objective Front Aperture， OFA)。 显微物镜的数值孔径和物镜前孔径 越大， 显微物镜能收集的荧光光子的强度越大。 对于双光子荧光显微镜中常见的数值孔径 为0.8， 放大倍率为40X的显微物镜来说， 高散射样品中只有不到10的立体角内的荧光被 。
7、显微物镜收集到。 0003 因此， 近年来， 出现了很多收集显微物镜无法收集到的荧光光子的技术， 例如， 通 过在显微物镜周围安排5-8根高数值孔径的光纤来收集显微物镜收集不到的荧光， 可以在 高数值孔径显微物镜获得2倍荧光收集效率增强， 在低数值孔径显微物镜获得20倍荧光收 集效率增强。 例如， 2016年出现的一种兼容商用双光子荧光显微镜， 采用四分之一椭球反射 镜的全发射检测技术， 在高数值孔径显微物镜获得2.75倍荧光收集效率增强。 0004 以上用于增强荧光收集效率的技术均采用额外光学元件收集显微物镜无法收集 到的荧光光子。 由于荧光光子的散射角度离散性很大， 进入额外收集光路后荧光。
8、光子多次 反射路径复杂、 损耗大， 导致额外光学元件的实际收集效率受限。 此外额外光学元件的形状 复杂， 加工难度很高， 成本也较高， 使得应用上述增强荧光收集效率技术的仪器体积过大， 会对成像区域造成遮挡， 同时对进行的电生理实验操作造成阻碍。 0005 因此， 亟需一种能够收集物镜本体接收不到的荧光光子， 从而提高荧光收集效率， 提高成像的信噪比， 提高在高散射介质中的成像深度的显微镜。 发明内容 0006 本发明意在提供一种高荧光收集率手持式显微镜， 以解决上述技术问题。 0007 本发明提供基础方案是： 一种高荧光收集率手持式显微镜， 包括显微镜镜体， 所述 显微镜镜体上设有显微物镜镜。
9、体， 所述显微物镜镜体连接有用于将荧光光子转化为电信号 的光电检测器。 0008 基础方案的工作原理及有益效果是： 激光信号穿过显微物镜镜体， 到达实验样品 上， 由于背向反射和背向散射使得激光信号的光路呈现不同角度， 经过背向反射和背向散 射的激光信号中包含荧光光子， 其中一部分激光信号经过显微物镜镜体进入显微镜镜体， 经过相关元件后， 显微镜镜体将接收的激光信号中的荧光光子转换为电信号， 另一部分激 光信号经过光电检测器， 激光信号中的荧光光子被光电检测器收集， 并转换为电信号， 从而 根据电信号实现显微成像。 通过光电检测器收集显微物镜镜体接收不到的荧光光子， 从而 说明书 1/5 页 。
10、3 CN 110794563 A 3 提高荧光收集效率， 提高成像的信噪比， 提高在高散射介质中的成像深度。 0009 光电检测器直接收集经过实验样品背向反射和背向散射的激光信号， 激光信号无 需多次反射， 避免对激光信号造成损耗， 减少收集的荧光光子。 与传统的电子扫描显微镜 (即具有上述将经过显微物镜镜体的激光信号中的荧光光子转换为电信号的功能的显微 镜)相比， 通过光电检测器收集显微物镜镜体接收不到的荧光光子， 从而提高荧光收集效 率， 提高成像的信噪比， 提高在高散射介质中的成像深度。 0010 进一步， 所述光电检测器为环形， 且套设于显微物镜镜体上。 有益效果： 穿过显微 物镜镜体。
11、的激光信号， 经实验样品背向反射和背向散射的激光信号会集中在显微物镜镜体 附近， 并以显微物镜镜体为中心向外逐渐减少。 光电检测器套设在显微物镜镜体上， 其靠近 显微物镜镜体， 使得光电检测器能够收集更多的荧光光子。 0011 进一步， 所述光电检测器包括滤光层， 所述滤光层用于滤出背向反射和背向散射 的激光信号， 并透过荧光光子。 有益效果： 滤光层的设置， 过滤掉长波长的激光信号， 使得短 波长的荧光光子透过滤光层， 从而便于后续对荧光光子进行收集。 0012 进一步， 所述光电检测器还包括感光层， 所述感光层用于将穿过滤光层的荧光光 子转化为电信号。 有益效果： 感光层位于远离显微镜镜体。
12、的一侧， 感光层的设置， 将透过滤 光层的荧光光子转换为电信号， 便于后续进行数据传输。 0013 进一步， 所述感光层包括若干光电敏感单元， 所述光电敏感单元以显微物镜镜体 为中心周向分布。 有益效果： 通过设置若干周向分布的光电敏感单元对荧光光子进行收集， 从而收集物镜本体接收不到的荧光光子， 提高荧光收集效率。 0014 进一步， 所述感光层包括光电敏感单元， 所述光电敏感单元与光电检测器形状匹 配。 有益效果： 光电敏感单元与光电检测器的形状匹配， 与设置多个光电敏感单元相比， 光 电敏感单元之间不存在缝隙， 从而收集更多的荧光光子， 提高荧光收集效率。 0015 进一步， 所述光电检。
13、测器还包括用于透光的保护层， 所述保护层包裹滤光层和感 光层。 有益效果： 保护层的设置， 隔离实验样品， 避免实验样品与滤光层接触， 同时隔离感光 层与实验样品、 显微镜镜体、 显微物镜镜体， 避免当感光层为雪崩光电二极管等带有内部增 益的元件时所需的高电压对实验样品、 显微镜镜体、 显微物镜镜体、 操作人员等造成伤害。 0016 进一步， 所述光电检测器的一侧与显微物镜本体的一侧齐平。 有益效果： 光电检测 器的一侧与显微物镜本体的一侧齐平， 即代表光电检测器内嵌于显微物镜本体内， 从而避 免由于光电检测器突出所造成的磨损。 0017 进一步， 所述光电检测器包括内圈、 外圈， 以及连接内。
14、圈、 外圈的侧面， 所述侧面倾 斜设置。 有益效果： 光电检测器具有一定角度， 与光电检测器水平相比， 光电检测器所能收 集的荧光光子的角度更大， 即收集荧光光子的范围更大， 从而收集更多的荧光光子， 提高荧 光收集效率。 0018 进一步， 还包括用于手持的壳体， 所述壳体包覆显微镜镜体。 有益效果： 壳体的设 置便于手持， 使用方便， 同时壳体的设置能够保护显微镜镜体。 附图说明 0019 图1为本发明一种高荧光收集率手持式显微镜实施例一的结构示意图； 0020 图2为本发明一种高荧光收集率手持式显微镜实施例一光电检测器的结构示意 说明书 2/5 页 4 CN 110794563 A 4 。
15、图； 0021 图3为本发明一种高荧光收集率手持式显微镜实施例二光电检测器的结构示意 图； 0022 图4为本发明一种高荧光收集率手持式显微镜实施例三的结构示意图。 具体实施方式 0023 下面通过具体实施方式进一步详细说明： 0024 说明书附图中的附图标记包括： 显微镜镜体1、 光电检测器2、 显微物镜镜体3、 实验 样品4、 外部计算机5、 保护层21、 滤光层22、 光电敏感单元23。 0025 实施例一 0026 一种高荧光收集率手持式显微镜， 如图1所示， 包括显微镜镜体1， 显微镜镜体1的 底部开设有物镜安装孔， 安装孔用于嵌入显微物镜镜体3。 显微物镜镜体3连接有用于将荧 光光。
16、子转化为电信号的光电检测器2， 光电检测器2为环形， 且套设于显微物镜镜体3上， 光 电检测器2内嵌于显微镜镜体1的底部。 光电检测器2包括内圈、 外圈， 以及连接内圈、 外圈的 侧面， 光电检测器2的底侧与显微镜本体的底部齐平， 即光电检测器2的光电敏感单元23与 显微物镜镜体3相对的内侧与显微物镜镜体3的焦平面之间的距离等于光电检测器2的光电 敏感单元23与显微物镜镜体3相对的外侧与显微物镜镜体3的焦平面之间的距离。 0027 如附图2所示， 光电检测器2包括连接滤光层22和感光层， 以及包裹滤光层22和感 光层的保护层21。 保护层21用于隔离实验样品4、 用于液浸的液体、 滤光层22，。
17、 还用于电气隔 离， 防止感光层的高电压对实验样品4、 显微镜、 操作人员造成伤害； 保护层21还用于透过包 含荧光光子的激光信号。 保护层21为透光的绝缘材料制成的光学元件， 在本实施例中， 透光 的绝缘材料优选为光学玻璃。 保护层21的厚度大于100微米， 在本实施例中， 保护层21的厚 度优选为50010微米。 当感光层为雪崩二极管时， 数百微米级厚度足够承受雪崩二极管的高 驱动电压， 避免对实验样品4、 显微镜、 操作人员造成伤害， 本领域技术人员可根据需求选择 不同厚度的保护层21。 0028 滤光层22用于滤出背向反射和背向散射的激光信号， 并透过荧光光子， 即滤除长 波长的激光信。
18、号， 并透过短波长的荧光光子。 滤光层22采用滤光片， 滤光片为可透射可见光 波长的绝缘材料制成的光学元件， 滤光片的介电强度大于5MV/mm。 在本实施例中， 滤光片的 介电强度为1.2MV/mm， 本领域技术人员可根据实际情况选择不同介电强度的滤光片。 0029 感光层用于将穿过滤光层22的荧光光子转化为电信号， 感光层包括光电敏感单元 23， 光电敏感单元23与光电检测器2形状匹配。 光电敏感单元23为雪崩二极管、 光电耦合器 件、 金属半导体氧化物器件、 光电倍增管器件、 单光子计数器件、 以及基于任何以上多种光 电转换原理的混合器件中的一种， 在本实施例中， 光电敏感单元23优选为雪。
19、崩二极管。 在本 实施例中， 雪崩二极管为由单一的大面积雪崩二极管(Large Area Avalanche Photo Diode,LAAPD)经过机械钻孔或腐蚀加工制成中部开孔的光学元件， 在其他实施例中， 雪崩 二极管为由单一的大面积雪崩二极管采用透明材料制作而成的中部能够透过激光信号的 光学元件。 光电检测器2还包括驱动电路， 驱动电路用于对光电检测器2的光电敏感单元23 提供高电压和驱动信号， 驱动电路及其使用为现有技术， 因此不再赘述。 显微镜镜体1中构 建光路的其他光学元件可采用现有显微镜中记载的光学元件， 其属于现有技术， 因此不再 说明书 3/5 页 5 CN 1107945。
20、63 A 5 赘述。 0030 具体的， 显微物镜镜体3的输入端与显微镜镜体1的输出端相连， 显微物镜镜体3的 一个输出端与实验样品4相连， 实验样品4的输出端与光电检测器2的保护元件的输入端相 连， 光电检测器2的保护元件的输出端和光电检测器2的滤光片的输入端相连， 光电检测器2 的滤光片的输出端和光电检测器2的光电敏感单元23的输入端相连， 光电检测器2的光电敏 感单元23的输出端和光电检测器2的驱动电路的输入端相连， 光电检测器2的驱动电路的输 出端和外部计算机5相连。 0031 显微物镜镜体3用于收集孔径之内的荧光光子， 而光电检测器2位于显微物镜镜体 3的底部即光电检测器2位于显微镜。
21、镜体1靠近实验样品4的一侧。 光电检测器2呈环状， 且位 于显微物镜镜体3的前孔径周围， 光电检测器2的保护元件用于隔离实验样品4、 用于液浸的 液体和光电检测器2的滤光片， 光电检测器2的保护元件还用于电气隔离， 防止光电检测器2 的光电敏感单元23的高电压(特别是当光电检测器2为雪崩光电二极管等带有内部增益的 元件)对实验样品4和操作人员造成危险。 在其他实施例中， 光电检测器2的保护元件的表面 还镀有防反射光学镀膜， 用于提高荧光光子的透射率。 光电检测器2的滤光片用于滤出背向 反射和背向散射的激光信号， 光电检测器2的光电敏感单元23用于将穿过滤光片的荧光光 子转化为电信号， 光电检测。
22、器2的驱动电路用于向光电检测器2的光电敏感单元23提供高电 压和驱动信号， 并与外部计算机5相连， 驱动电路、 以及驱动电路与外部计算机5的连接均为 现有技术， 因此不再赘述， 光电检测器2用于收集显微物镜收集不到的荧光光子。 0032 本实施例以常用的数值孔径为0.8， 放大倍率为40X的液浸物镜为例说明， 该液浸 物镜的荧光发射半角为arcsin(0.8/1.33)30度， 由此可以计算出， 本方案在同款显微物 镜的前孔径周围布置宽度为1mm的环形光电检测器2可以收集到荧光发射半角为30度至60 度之间的荧光光子， 相当于具有激发数值孔径为0.8， 而收集数值孔径为1.0， 因此大大提高 。
23、了荧光收集效率， 提高了成像的信噪比， 提高了在高散射介质中的成像深度。 0033 实施例二 0034 本实施例与实施例一的不同之处在于： 如附图3所示， 光电敏感单元23的数量为多 个， 在本实施例中， 光电敏感单元23的数量为八个， 光电敏感单元23为普通尺寸雪崩二极管 (Avalanche Photo Diode,LAAPD)， 多个光电敏感单元23以显微物镜镜体3为中心周向分 布， 组成环形阵列。 在本实施例中， 感光层为经过机械钻孔或腐蚀加工制成的中部开孔的光 学元件， 在其他实施例中， 感光层为采用透明材料制作而成的中部能够透过激光信号的光 学元件。 多个普通尺寸雪崩二极管用于接收。
24、显微物镜镜体3接收不到的荧光光子。 0035 实施例三 0036 本实施例与上述实施例的不同之处在于： 如附图4所示， 光电检测器2的形状。 光电 检测器2包括内圈、 外圈， 以及连接内圈、 外圈的侧面， 其中侧面包括顶侧和底侧， 顶侧远离 实验样品4， 底侧倾斜设置， 即光电检测器2的光电敏感单元23与显微物镜镜体3相对的内侧 与显微物镜镜体3的焦平面之间的距离大于光电检测器2的光电敏感单元23与显微物镜镜 体3相对的外侧与显微物镜镜体3的焦平面之间的距离。 即光电检测器2整体的形状呈喇叭 状。 0037 实施例四 0038 本实施例与上述实施例的不同之处在于： 还包括用于手持的壳体， 壳体。
25、包覆显微 说明书 4/5 页 6 CN 110794563 A 6 镜镜体1， 用于保护显微镜镜体1， 以及便于操作人员进行使用。 0039 以上所述的仅是本发明的实施例， 方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作 过多描述， 所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的 普通技术知识， 能够获知该领域中所有的现有技术， 并且具有应用该日期之前常规实验手 段的能力， 所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下， 结合自身能力完善并实施 本方案， 一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请 的障碍。 应当指出， 对于本领域的技术人员来说， 在不脱离本发明结构的前提下， 还可以作 出若干变形和改进， 这些也应该视为本发明的保护范围， 这些都不会影响本发明实施的效 果和专利的实用性。 本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准， 说明书中的具 体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。 说明书 5/5 页 7 CN 110794563 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 110794563 A 8 图3 图4 说明书附图 2/2 页 9 CN 110794563 A 9 。
前端 - 自己实现好看的loading，其实也简单
现代浏览器越来越标准化了，这样的好处就是很多好用的CSS可以跨浏览器运行，效果很不错。大家看下面两个loading样式，实现起来也非常简单。
首先看下右边那个，它其实只有三种颜色，你看到多余三种颜色，是因为当两种颜色重叠到一起的时候，它会叠加出第三种颜色，这是mix-blend-mode: overlay的结果。现在我们来详细说一下，
首先是HTML:
由于有三种颜色，所以HTML结构也非常简单。
每个spinner-sector代表一个颜色，现在我们加入一些基本样式：
现在显示结果如下：
加入红色背景，是为了让大家看清楚现在它长什么样。接下来，我们去掉红色背景，给每个spinner-sector的边框上颜色，如下，给每个div分别上了，上边框色和左右边框色。
现在看起来如下：
注意看那个mix-blend-mode:overlay：它就是当两个颜色叠加一起，它会生成第三种颜色。比如下面这个，我们让top和right合并起来，会合并出一个淡粉色，
显示如下：
如果需要这个CSS的详细说明，可以去看MDN。接着，我们就可以给它加上动画了。我们用到里CSS property, 这样每一个spinner-sector都会有不同的动画效果，并且有不同的速度，这样他们就会产生不同的重叠，出现不同的颜色。
最终效果如下，不错吧，简单么？
这种方式挺灵活的，如果需要增加一种颜色，只要增加一个spinner-sector div，并进行相应的CSS配置就行了。
如果你不需要那么多颜色，并且希望HTML简单点，那可以使用CSS伪类实现，它只可以实现两种颜色，因为只有::before, ::after可以使用，其实::before, ::after就是上面的spinner-sector, 它们的代码实现基本上是一样的
超简单的HTML：
伪类CSS：
效果如下：
虽然只有两种颜色，但它也可以mix出来第三种颜色。效果也还行
