本發(fā)明專利技術涉及一種高數(shù)值孔徑遠程顯微鏡設備。一種成像系統(tǒng)，其包括：具有相機的手機，所述相機作為成像鏈的檢測部件，所述成像鏈包括其他構件；可選地，用于對樣本中的對比度進行控制的照明系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)用于（但不限于）對人、動物和植物進行疾病診斷、癥狀分析、事后程序監(jiān)測、以及其他應用。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一般來說，本專利技術關于遠程顯微鏡，而更具體地與通過使用具有集成相機的無線通信裝置(諸如移動電話或掌上電腦之類)來做遠程顯微鏡有關。
技術介紹
遠程醫(yī)療是一項正在發(fā)展的技術，并且在許多醫(yī)學領域(諸如不需要顯微術來診斷的風濕病學和泌尿學)中不斷得到認可。對于許多需要高分辨率顯微術的醫(yī)學應用(諸如病原體檢測)，目前技術水平通常是將微觀圖像轉入計算機并通過因特網(wǎng)傳輸，以用于“遠程顯微術”或“遠端顯微術”的應用。直接耦合至移動電話的唯一裝置提供低數(shù)值孔徑的光學器件以及對于大多數(shù)顯微術應用來說不足夠的放大率和分辨率。在以下公開中可以找到其他關于相關技術的信息，通過引用的方式將以下公開中的每一個整體并入本申請Dziadzio M, Hamdulay S，Reddy V, Boyce S, Keat A, Andrews J于2006年4 月 4 日在臨床風濕病學雜志發(fā)表的“A still image of atransient rash captured by a mobilephone. ” ；Razdan S, Johannes J, Kuo RL, Bagley DH 于 2006 年 4 月在泌尿學雜志67 (4) : 665-9 發(fā)表的“The camera phone: a novel aid in urologicpractice.，，；Jukka-Tapani, M;K. Niemelae, H. Vasama, R. Mattila, M. Aikio, S. Aikio, J. Aikio于 2005年在Proc. SPIE. Vol. SPIE-5962, pp. 685695 發(fā)表的“Add-on laser reading devicefor a camera phone. ” ；Rodriguez WR, Christodoulides N, Floriano PN, Graham S, Mohanty S 等人于 2005 年在 PloS Med2(7) :el82 發(fā)表的 “A MicrochipCD4Counting Method for HIVMonitoring in Resource-PoorSettings.，，。在其他應用(植物病理學、疫病跟蹤、材料科學評估等)中的醫(yī)學診斷中，顯微術具有中心位置。在發(fā)達國家，將醫(yī)學樣本準備為載玻片，通常(但不總是)采用對比劑(例如吸收和/或熒光染料)染色，并且放置在裝配有約75W的鹵素燈和/或約75+W的弧光燈光源的大型(大約O. 5至Im高，50+kg)研究用顯微鏡的載物臺上。光學器件可以使得人眼以多達約2000X的放大率來成像、允許使用相機(例如CCD相機)來進行圖像捕獲、以及允許在現(xiàn)有技術中使用普通技術人員已知的各種對比機制(例如明視野、熒光、暗視野、斜射照明、霍夫曼調制對比、微分干涉對比(DIC)、相位對比(相差)、極化顯微術等)。捕獲的圖像可以與病人病歷記錄一起存儲、可以發(fā)電子郵件用于醫(yī)學會診，并且如果需要的話可以對其進行數(shù)字化處理。該性能的大部分在發(fā)展中國家中是達不到的，這是由于以下原因成本；精密儀器的維修困難；常用替換件(弧光燈的使用壽命僅為約200hrs)供應鏈的缺乏；給照明器等提供動力的電的缺乏；相關聯(lián)的計算機和/或因特網(wǎng)資源的缺乏；帶到遙遠的村莊等地方的便攜性的缺乏，等等。即使在發(fā)達國家中，昂貴、復雜性、以及便攜性問題也妨礙了顯微術廣泛用于非醫(yī)院環(huán)境(諸如在家對化療期間病人的血細胞數(shù)進行檢測)的醫(yī)療目的。因此，患免疫受損病的病人必須冒著感染的風險到中心醫(yī)療設施去測試。在現(xiàn)代化醫(yī)院和診所，顯微術極其重要并且是普遍的醫(yī)療保健工具。但是，發(fā)展中國家通常既缺少使用品質優(yōu)良的臨床顯微鏡來采集病人數(shù)據(jù)的機會，也缺少合格的醫(yī)務人員來提供診斷和治療。即使在美國和其他發(fā)達國家，也很難在非醫(yī)院設施(諸如在家)中將顯微術用于醫(yī)療目的。裝配有相機的移動電話(“可拍照手機”)具有光學系統(tǒng)，由于需要將較大物體和視野(例如人臉、人、或風景)成像到較小(一邊為約5mm)的傳感器陣列(例如CXD或CMOS成像陣列傳感器)，因此必須采用較小的光學系統(tǒng)(直徑約為5mm、焦距約為5mm的透鏡系統(tǒng))在物體側具有低數(shù)值孔徑(NA)，通常小于等于O. 01 ;非遠心設計(限于本領域普通技術人員已知的那樣)，并且在整個視野中具有不均勻的采集效率，并且散焦圖像的視放大率改變;光學放大率(M)(定義為從物體到傳感器陣列上的圖像)小于1，通常小于O. 03。例如，在Jukka-Tapani Makinsen等人的成果(上文所引用的)中，光學放大率小于等于2. 3,通常小于等于1. 5,這表明了本專利技術的原創(chuàng)性(在Jukka-Tapani Makinsen等人的系統(tǒng)中超過上述放大率的所有放大率都是以軟件的方式所實現(xiàn)的，由于是非光學地，因此不增大光學分辨率)。此外，Jukka-Tapani Makinsen等人的成果中沒有相關的透射照明系統(tǒng)(例如相差顯微術中所需要的那樣)。因此，不存在當前可用的設計用于遠程醫(yī)療應用的基于移動電話或類似裝置的顯微鏡設備。
技術實現(xiàn)思路
因此，本專利技術的一方面是為了將高數(shù)值孔徑光學器件耦合到可拍照的移動電話或其他通信裝置。這種光學系統(tǒng)將允許高分辨率的顯微術和通過現(xiàn)有通信網(wǎng)絡進行的數(shù)據(jù)的即時傳送，并且可用于(但不限于)疾病診斷。作為例子而非限制，本專利技術與直接耦合至移動通信和圖像采集裝置(諸如可拍照手機)的顯微鏡裝置有關，所述移動通信和圖像采集裝置具有即時傳輸數(shù)據(jù)的能力。重要地，所述“遠程顯微鏡”裝置包括高數(shù)值孔徑光學器件，其允許大多數(shù)顯微術應用中所必需的高分辨率圖像的采集。在一個實施例中，修改或改進容易獲得的具有成像能力的手持式通信裝置，以使其包括至少一個第二成像透鏡，其允許大于X的收集數(shù)值孔徑NA，其中X通常可以為大于O. 001的值的范圍，并且優(yōu)選地為大于O.1。 在各實施例中，手持式裝置可以為移動電話、掌上電腦或其他具有集成的成像系統(tǒng)(例如，內置相機)和無線通信能力的裝置。應該理解的是，這種類型的裝置通常使用小于O. 001的收集數(shù)值孔徑NA來成像。因此，本專利技術的另一方面是為了提供一種可以附接于具有相機的手持式通信裝置或與其集成在一起的光學系統(tǒng)。本專利技術的另一方面將遠心收集透鏡系統(tǒng)與手持式通信裝置中的相機結合使用。本專利技術的再一方面是為暗視野、相位對比、突光、落射照明(ep1-1Ilumination)、或其他顯微術連同手持式通信裝置中的相機一起使用作準備。在各種工作模式中，本專利技術是為生物成像能力作準備。在一個實施例中，本專利技術包括照明系統(tǒng)。應該注意，對于稀薄的和/或半透明的樣本(例如血液)來說，基于透射的照明是適當?shù)?光源位于樣本之后)。對于其他不透明的樣本(例如傷口)來說，必須通過光學系統(tǒng)來收集反射光(光源照射樣本并且至少部分地從樣本反射)。這對于熟悉顯微術的人來說很容易理解。但是，對于本專利技術來說還重要的是考慮使專利技術的顯微鏡系統(tǒng)可用于任一種采樣類型。本專利技術的另一方面是為了提供可變范圍的放大率以用于對各種樣本進行成像。在一個實施例中，本專利技術的放大率范圍約為5X 20X，用于對諸如皮膚或傷口之類的樣本進行成像。在另一個實施例中，本專利技術具有的放本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種遠程顯微鏡設備，其包括：便攜手持式蜂窩或其他無線通信裝置，所述通信裝置中具有圖像捕獲裝置；以及與所述圖像捕獲裝置相關聯(lián)的顯微鏡透鏡系統(tǒng)；其中所述顯微鏡透鏡系統(tǒng)具有至少約為0.1的收集數(shù)值孔徑（NA）和至少約為1的放大率（M）。
【技術特征摘要】
2008.01.02 US 61/018,5371.一種遠程顯微鏡設備，其包括 便攜手持式蜂窩或其他無線通信裝置，所述通信裝置中具有圖像捕獲裝置；以及 與所述圖像捕獲裝置相關聯(lián)的顯微鏡透鏡系統(tǒng)； 其中所述顯微鏡透鏡系統(tǒng)具有至少約為0.1的收集數(shù)值孔徑(NA)和至少約為I的放大率(M)。2.如權利要求1所述的顯微鏡設備，其中所述通信裝置是具有內置相機的蜂窩式電話。3.如權利要求1所述的顯微鏡設備,其中NA彡0.3并且M彡4。4.如權利要求1所述的顯微鏡設備，還包括可拆卸地安裝在所述通信裝置上的外殼，并具有安裝在外殼中的顯微鏡透鏡系統(tǒng)、以及與所述外殼相關聯(lián)的樣本支持器。5.如權利要求4所述的顯微鏡設備，其中所述樣本支持器包括微流體裝置或其他小型液體處理系統(tǒng)。6.如權利要求1所述的顯微鏡設備，其中所述顯微鏡透鏡系統(tǒng)在物體側、在圖像側、或同時在這兩側為遠心的。7.如權利要求1所述的顯微鏡設備，還包括執(zhí)行對比機制的裝置，從透射明視野、暗視野、相位對比、微分干涉對比、極化對比、霍夫曼調制對比、熒光、紋影、以及傾斜透射法中選擇所述對比機制。8.如權利要求1所述的顯微鏡設備，還包括與顯微鏡透鏡系統(tǒng)相關聯(lián)的照明源。9.如權利要求8所述的顯微鏡設備，其中所述照明源是熒光激發(fā)源。10.如權利要求1所述的顯微鏡設備，還包括通信裝置中的GPS或其他位置感測系統(tǒng)。11.如權利要求1所述的顯微鏡設備，其中所述通信裝置還具有與圖像捕獲裝置對準的裝置透鏡，并且進一步地，其中結合了所述裝置透鏡的所述顯微鏡透鏡系統(tǒng)具有至少約為0.1的收集數(shù)值孔徑(NA)以及至少約為I的放大率(M)。12.如權利要求1所述的顯微鏡設備，其中所述通信裝置還包括可編程為從采集的圖像取得醫(yī)學相關信息的處理器。13.如權利要求12所述的顯微鏡設備，其中所述處理器被編程為執(zhí)行粒子計數(shù)算法。14.如權利要求5所述的顯微鏡設備，其中所述微流體裝置或其他小型液體處理系統(tǒng)可以從樣本支持器移除。15.—種顯微鏡成像系統(tǒng),其包括 便攜手持式外殼； 安裝在所述外殼中的圖像傳感器； 安裝在所述外殼中并且與圖像傳感器對準的集光系統(tǒng)，所述集光系統(tǒng)具有至少約為0.1的收集數(shù)值孔徑(NA)以及至少約為I的放大率(M)； 安裝在所述外殼中并且與所述集光系統(tǒng)對準的樣本支持器； ...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：丹尼爾·弗萊徹，溫迪·漢森，尼爾·斯維茨，戴維·N·布雷斯勞爾，埃里克·道格拉斯，羅比·馬阿邁里，威爾伯·拉姆，杰西·迪爾，
申請(專利權)人：加利福尼亞大學董事會，
類型：發(fā)明
國別省市：
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