多光譜掃描顯微鏡制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)揭示了一種多光譜掃描顯微鏡，包括復(fù)數(shù)個(gè)的相互平行設(shè)置的透鏡板，每個(gè)透鏡板上分別設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的交錯(cuò)排列的透鏡，每個(gè)透鏡板上的所述透鏡與其他透鏡板上相應(yīng)的交錯(cuò)排列的透鏡結(jié)合形成獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)；所述光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在物體上方并相對所述物體做線性掃描；一用于捕獲物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測器設(shè)置在與所述光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)耦合的位置。本實(shí)用新型專利技術(shù)提高了病理學(xué)載玻片機(jī)械化分析的速度和可靠性。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于顯微鏡領(lǐng)域，尤其涉及一種用于組織切片的病理學(xué)分析的多光譜掃描顯微鏡。
技術(shù)介紹
組織中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變可以用于探測病理學(xué)改變，例如評估癌前狀況探測癌癥。從病人身上取下的組織樣品被切割并固定在一個(gè)載玻片上，由病理學(xué)家來染色和顯微鏡檢查。分析組織的細(xì)胞形態(tài)用于提供狀況的定性評估，和識別病理學(xué)改變的出現(xiàn)，可以預(yù)示到惡性病變的過程。隨著計(jì)算機(jī)和復(fù)雜成像設(shè)備的出現(xiàn)，人們通過機(jī)械化程序的使用來診斷和定量調(diào)查。在這樣的機(jī)械化程序中，形態(tài)病理學(xué)部分和細(xì)胞學(xué)樣品通過顯微鏡成像，圖像被數(shù)字化、儲(chǔ)存和分析在其核位置模式或者核染色質(zhì)空間統(tǒng)計(jì)學(xué)分布模式。核染色質(zhì)評估由圖像分割完成，其中圖像中每個(gè)核被識別、突出、隔離和作為一個(gè)分開的圖像被儲(chǔ)存。每個(gè)染色點(diǎn)提供組織分子的位置信息，或者結(jié)合組織部分的不同結(jié)構(gòu)要素。因此，每個(gè)染色點(diǎn)的空間分布的細(xì)節(jié)只是提供生物樣品的一個(gè)獨(dú)特的視角。傳統(tǒng)的方法中，每個(gè)組織采用最多的兩個(gè)染色劑(例如蘇木精和伊紅)，因?yàn)槿搜弁ǔ２荒軌蚍直嫫渌旧珓┏尸F(xiàn)的樣品。由于染色劑吸收光譜的重疊，染色劑數(shù)量的增加對于計(jì)算機(jī)化分析是個(gè)問題。傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)捕捉紅色、綠色、藍(lán)色的組織圖像，不能提供明確使用信息來分開檢測器圖像中每個(gè)染色的吸收貢獻(xiàn)。因此，使用多于兩個(gè)染色劑的組織樣品中傳統(tǒng)的顯微鏡不能提供附加信息，即便是通過機(jī)械化的分析。有一種方法，用多種染色劑染色組織樣品，并收集超過三個(gè)光譜通道成像(彩色的)，由此提供足夠的光譜取樣來唯一明確地分辨檢測器的每個(gè)像素的吸收貢獻(xiàn)。然而，由于光源亮度，檢測器傳感和分辨率，光學(xué)放大，詢問速度和計(jì)算機(jī)需要之間的實(shí)際權(quán)衡，這個(gè)方法很難得到好的結(jié)果。現(xiàn)有技術(shù)中通過視野/數(shù)值孔徑權(quán)衡上述這些因素。這些系統(tǒng)用來收集單個(gè)物鏡視野的成像，而不是全載玻片掃描。因此，這些顯微鏡鏡頭使兩個(gè)成像方法，通過所謂的分步重復(fù)式掃描模式和推掃式掃描模式。這些成像方法的問題是它們需要獨(dú)立條帶和片之間的重疊掃描來確保完整的成像。因此，需要一個(gè)直接的方法來產(chǎn)生組織載玻片的多光譜成像。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本技術(shù)的目的是提出一種用于改善組織載玻片的多光譜成像的多光譜掃描顯微鏡。本技術(shù)的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)一種多光譜掃描顯微鏡，包括復(fù)數(shù)個(gè)的相互平行設(shè)置的透鏡板，每個(gè)透鏡板上分別設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的交錯(cuò)排列的透鏡，每個(gè)透鏡板上的所述透鏡與其他透鏡板上相應(yīng)的交錯(cuò)排列的透鏡結(jié)合形成獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)；所述光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在物體上方并相對所述物體做線性掃描；一用于捕獲物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測器設(shè)置在與所述光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)耦合的位置。優(yōu)選的，上述的多光譜掃描顯微鏡，其中還包括一光源，所述光源包括復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)射不同波長的光的發(fā)光二極管。優(yōu)選的，上述的多光譜掃描顯微鏡，其中所述光源包括一可旋轉(zhuǎn)的圓盤，所述圓盤上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)射不同波長的光的光源位，同一光源位上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)射同樣波長的光的發(fā)光二極管。優(yōu)選的，上述的多光譜掃描顯微鏡，其中所述光源包括一可滾動(dòng)的多邊鼓，所述多邊鼓的每一邊的表面上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)射不同波長的光的光源位，同一光源位上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)射同樣波長的光的發(fā)光二極管。本技術(shù)的突出效果為本技術(shù)通過陣列顯微鏡的使用，用于在不同的照明波長下快速順序掃描整個(gè)樣品的載玻片，以記錄樣品的多光譜圖像。由于像素在光譜頻帶間不分享，成像傳感器的空間分辨率在每個(gè)顏色中均可識別。成像質(zhì)量和聚焦可以在每種顏色下分別最佳化，而不是依靠于傳統(tǒng)的色差。成像傳感器的響應(yīng)可以在不同顏色下校準(zhǔn)。另一方面，在不同波長下收集，并在相同的放大率下產(chǎn)生不同圖像，來確保記錄所有圖像。這是通過調(diào)整每個(gè)波長下的物體和/或檢測器位置來達(dá)到的，因此它們被放在物鏡陣列的最佳共軛距離。通過結(jié)合每個(gè)波長下捕獲的圖像來產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)每個(gè)檢測器像素的光譜向量，進(jìn)行圖像光譜分析，因此使用寬譜帶照射時(shí)，光譜信息是無效的。在這個(gè)信息和相應(yīng)的較大的光譜分辨率的基礎(chǔ)上，組織樣品上大量的染色劑的同時(shí)的效果可以被分離和顯示，來改善病理學(xué)分析。光譜圖像的總和可以通過某種方式衡量(如通過使用濾波器)，來進(jìn)一步改善本技術(shù)產(chǎn)生的光譜分辨率的診斷意義。以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對本技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳述，以使本技術(shù)技術(shù)方案更易于理解、掌握。附圖說明圖1是本技術(shù)的陣列顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)的陣列顯微鏡的行交錯(cuò)的分布示意圖；圖3是圖2中陣列顯微鏡的相應(yīng)行交錯(cuò)的分布的視野圖；圖4是本技術(shù)的獨(dú)立微型顯微鏡的四個(gè)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；圖5是圖1中陣列顯微鏡的多光譜光源的圓盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖1中陣列顯微鏡的多光譜光源的多邊鼓結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式本技術(shù)的陣列顯微鏡由大量光學(xué)成像元件組成，來成像物體的各個(gè)部分，并根據(jù)物平面來放置，從而在各個(gè)像平面上產(chǎn)生物體各個(gè)部分的各個(gè)圖像。物體用許多方法來照明，例如通過透射照明、落射照明或者落射熒光。如圖1所示，陣列顯微鏡10由復(fù)數(shù)個(gè)的相互平行設(shè)置的透鏡板12組成，每個(gè)透鏡板12上分別設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)的交錯(cuò)排列的透鏡14，與其他平行的透鏡板12上相應(yīng)的交錯(cuò)排列的透鏡結(jié)合，形成獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)16。圖中的箭頭S代表光學(xué)系統(tǒng)16沿著物體20運(yùn)動(dòng)的線性方向掃描運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，陣列顯微鏡10中透鏡14的行列根據(jù)掃描方向交錯(cuò)排列，在物體的掃描過程中得到圖像框架，以至于每個(gè)光學(xué)系統(tǒng)16分別成像一個(gè)視野22，如圖3所示，并得到相應(yīng)于沿著掃描方向物體的連續(xù)條帶的圖像(如圖2中的A和B)。由于透鏡的行列的交錯(cuò)排列，連續(xù)的條帶被每個(gè)光學(xué)系統(tǒng)16的線性掃描覆蓋，與被其他光學(xué)系統(tǒng)覆蓋的連續(xù)條帶相重疊。因此，在每個(gè)獲得的圖像框架中，每個(gè)光學(xué)系統(tǒng)16將物體20的一部分圖像數(shù)據(jù)至檢測器24，通過硬件或者軟件，各強(qiáng)度數(shù)據(jù)結(jié)合起來形成整個(gè)物體的完整的圖像。陣列顯微鏡的使用是基于小型光學(xué)系統(tǒng)可以提供高品質(zhì)，優(yōu)于用可接受的放大率成像的RGB光譜分辨率。因此，陣列中每個(gè)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)具有這樣的功能，大量的系統(tǒng)盡可能緊密地結(jié)合在一起，以減少每個(gè)組件的物理尺寸。典型的用于陣列顯微鏡中的獨(dú)立顯微鏡系統(tǒng)如圖4所示，包括一組透鏡(如圖1中的透鏡14)，由于系統(tǒng)的放大和避免檢測器24上的圖像重疊的需要，只有一個(gè)小的視野22可以在檢測器平面上捕捉，在相應(yīng)于每個(gè)顯微鏡系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)。為了避免重疊，檢測器24不能與透鏡14分開超過系統(tǒng)放大。因此，透鏡在橫向或者軸向的方向緊密結(jié)合。根據(jù)本技術(shù)的陣列顯微鏡，樣品的載玻片圖像使用不同的光譜光源，例如發(fā)光二極管(LED)。LED光源的集合用來對同一載玻片透射照明。載玻片最好在每次掃描中設(shè)置在真空環(huán)境中。掃描可以是在相同的方向或者兩個(gè)相反的方向。根據(jù)本技術(shù)的成像系統(tǒng)的掃描方向，當(dāng)顯微鏡陣列中的每個(gè)物鏡需要相應(yīng)于一個(gè)直線的或者曲線的物體的連續(xù)的條帶的圖像數(shù)據(jù)(光強(qiáng)度)時(shí)，線性可以是覆蓋直線或者曲線。如圖5和6所示，優(yōu)選地陣列顯微鏡的多光譜照明系統(tǒng)由一組發(fā)射不同波長的光的LED光源30組成，其中每個(gè)光源包括7 12個(gè)發(fā)射相同波長的LED燈。這允許不同的照明功能等級使用在不同的應(yīng)用中。用來掃描樣品的不同波長的數(shù)量的選擇基于應(yīng)用到樣品的染色的數(shù)量。LED光源30固定在如圖5所示的圓盤32上，或者如圖6所示的旋轉(zhuǎn)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多光譜掃描顯微鏡，其特征在于：包括復(fù)數(shù)個(gè)的相互平行設(shè)置的透鏡板，每個(gè)透鏡板上分別設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的交錯(cuò)排列的透鏡，每個(gè)透鏡板上的所述透鏡與其他透鏡板上相應(yīng)的交錯(cuò)排列的透鏡結(jié)合形成獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)；所述光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在物體上方并相對所述物體做線性掃描；一用于捕獲物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測器設(shè)置在與所述光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)耦合的位置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多光譜掃描顯微鏡，其特征在于包括復(fù)數(shù)個(gè)的相互平行設(shè)置的透鏡板，每個(gè)透鏡板上分別設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)的交錯(cuò)排列的透鏡，每個(gè)透鏡板上的所述透鏡與其他透鏡板上相應(yīng)的交錯(cuò)排列的透鏡結(jié)合形成獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)；所述光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在物體上方并相對所述物體做線性掃描；一用于捕獲物體的圖像數(shù)據(jù)的檢測器設(shè)置在與所述光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)耦合的位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多光譜掃描顯微鏡，其特征在于還包括一光源，所述光源包括復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)射不同...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周丕軒，周偉鋒，周斌福，
申請(專利權(quán))人：帝麥克斯蘇州醫(yī)療科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：