专利名称：多光谱扫描显微镜的制作方法
技术领域：
本实用新型属于显微镜领域，尤其涉及一种用于组织切片的病理学分析的多光谱扫描显微镜。
背景技术：
组织中的细胞结构的改变可以用于探测病理学改变，例如评估癌前状况探测癌症。从病人身上取下的组织样品被切割并固定在一个载玻片上，由病理学家来染色和显微镜检查。分析组织的细胞形态用于提供状况的定性评估，和识别病理学改变的出现，可以预示到恶性病变的过程。随着计算机和复杂成像设备的出现，人们通过机械化程序的使用来诊断和定量调查。在这样的机械化程序中，形态病理学部分和细胞学样品通过显微镜成像，图像被数字化、储存和分析在其核位置模式或者核染色质空间统计学分布模式。核染色质评估由图像分割完成，其中图像中每个核被识别、突出、隔离和作为一个分开的图像被储存。每个染色点提供组织分子的位置信息，或者结合组织部分的不同结构要素。因此，每个染色点的空间分布的细节只是提供生物样品的一个独特的视角。传统的方法中，每个组织采用最多的两个染色剂(例如苏木精和伊红)，因为人眼通常不能够分辨其他染色剂呈现的样品。由于染色剂吸收光谱的重叠，染色剂数量的增加对于计算机化分析是个问题。传统的成像系统捕捉红色、绿色、蓝色的组织图像，不能提供明确使用信息来分开检测器图像中每个染色的吸收贡献。因此，使用多于两个染色剂的组织样品中传统的显微镜不能提供附加信息，即便是通过机械化的分析。有一种方法，用多种染色剂染色组织样品，并收集超过三个光谱通道成像(彩色的)，由此提供足够的光谱取样来唯一明确地分辨检测器的每个像素的吸收贡献。然而，由于光源亮度，检测器传感和分辨率，光学放大，询问速度和计算机需要之间的实际权衡，这个方法很难得到好的结果。现有技术中通过视野/数值孔径权衡上述这些因素。这些系统用来收集单个物镜视野的成像，而不是全载玻片扫描。因此，这些显微镜镜头使两个成像方法，通过所谓的分步重复式扫描模式和推扫式扫描模式。这些成像方法的问题是它们需要独立条带和片之间的重叠扫描来确保完整的成像。因此，需要一个直接的方法来产生组织载玻片的多光谱成像。
实用新型内容鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种用于改善组织载玻片的多光谱成像的多光谱扫描显微镜。本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现一种多光谱扫描显微镜，包括复数个的相互平行设置的透镜板，每个透镜板上分别设置有复数个的交错排列的透镜，每个透镜板上的所述透镜与其他透镜板上相应的交错排列的透镜结合形成独立的光学系统；所述光学系统设置在物体上方并相对所述物体做线性扫描；一用于捕获物体的图像数据的检测器设置在与所述光学系统光学耦合的位置。优选的，上述的多光谱扫描显微镜，其中还包括一光源，所述光源包括复数个的发射不同波长的光的发光二极管。优选的，上述的多光谱扫描显微镜，其中所述光源包括一可旋转的圆盘，所述圆盘上设置有复数个的发射不同波长的光的光源位，同一光源位上设置有复数个的发射同样波长的光的发光二极管。优选的，上述的多光谱扫描显微镜，其中所述光源包括一可滚动的多边鼓，所述多边鼓的每一边的表面上设置有复数个的发射不同波长的光的光源位，同一光源位上设置有复数个的发射同样波长的光的发光二极管。本实用新型的突出效果为本实用新型通过阵列显微镜的使用，用于在不同的照明波长下快速顺序扫描整个样品的载玻片，以记录样品的多光谱图像。由于像素在光谱频带间不分享，成像传感器的空间分辨率在每个颜色中均可识别。成像质量和聚焦可以在每种颜色下分别最佳化，而不是依靠于传统的色差。成像传感器的响应可以在不同颜色下校准。另一方面，在不同波长下收集，并在相同的放大率下产生不同图像，来确保记录所有图像。这是通过调整每个波长下的物体和/或检测器位置来达到的，因此它们被放在物镜阵列的最佳共轭距离。通过结合每个波长下捕获的图像来产生一个响应每个检测器像素的光谱向量，进行图像光谱分析，因此使用宽谱带照射时，光谱信息是无效的。在这个信息和相应的较大的光谱分辨率的基础上，组织样品上大量的染色剂的同时的效果可以被分离和显示，来改善病理学分析。光谱图像的总和可以通过某种方式衡量(如通过使用滤波器)，来进一步改善本实用新型产生的光谱分辨率的诊断意义。以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。
图1是本实用新型的阵列显微镜的结构示意图；图2是本实用新型的阵列显微镜的行交错的分布示意图；图3是图2中阵列显微镜的相应行交错的分布的视野图；图4是本实用新型的独立微型显微镜的四个透镜的光学系统示意图；图5是图1中阵列显微镜的多光谱光源的圆盘结构示意图；图6是图1中阵列显微镜的多光谱光源的多边鼓结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的阵列显微镜由大量光学成像元件组成，来成像物体的各个部分，并根据物平面来放置，从而在各个像平面上产生物体各个部分的各个图像。物体用许多方法来照明，例如通过透射照明、落射照明或者落射荧光。如图1所示，阵列显微镜10由复数个的相互平行设置的透镜板12组成，每个透镜板12上分别设置复数个的交错排列的透镜14，与其他平行的透镜板12上相应的交错排列的透镜结合，形成独立的光学系统16。图中的箭头S代表光学系统16沿着物体20运动的线性方向扫描运动。如图2所示，阵列显微镜10中透镜14的行列根据扫描方向交错排列，在物体的扫描过程中得到图像框架，以至于每个光学系统16分别成像一个视野22，如图3所示，并得到相应于沿着扫描方向物体的连续条带的图像(如图2中的A和B)。由于透镜的行列的交错排列，连续的条带被每个光学系统16的线性扫描覆盖，与被其他光学系统覆盖的连续条带相重叠。因此，在每个获得的图像框架中，每个光学系统16将物体20的一部分图像数据至检测器24，通过硬件或者软件，各强度数据结合起来形成整个物体的完整的图像。阵列显微镜的使用是基于小型光学系统可以提供高品质，优于用可接受的放大率成像的RGB光谱分辨率。因此，阵列中每个独立的光学系统具有这样的功能，大量的系统尽可能紧密地结合在一起，以减少每个组件的物理尺寸。典型的用于阵列显微镜中的独立显微镜系统如图4所示，包括一组透镜(如图1中的透镜14)，由于系统的放大和避免检测器24上的图像重叠的需要，只有一个小的视野22可以在检测器平面上捕捉，在相应于每个显微镜系统区域内。为了避免重叠，检测器24不能与透镜14分开超过系统放大。因此，透镜在横向或者轴向的方向紧密结合。根据本实用新型的阵列显微镜，样品的载玻片图像使用不同的光谱光源，例如发光二极管(LED)。LED光源的集合用来对同一载玻片透射照明。载玻片最好在每次扫描中设置在真空环境中。扫描可以是在相同的方向或者两个相反的方向。根据本实用新型的成像系统的扫描方向，当显微镜阵列中的每个物镜需要相应于一个直线的或者曲线的物体的连续的条带的图像数据(光强度)时，线性可以是覆盖直线或者曲线。如图5和6所示，优选地阵列显微镜的多光谱照明系统由一组发射不同波长的光的LED光源30组成，其中每个光源包括7 12个发射相同波长的LED灯。这允许不同的照明功能等级使用在不同的应用中。用来扫描样品的不同波长的数量的选择基于应用到样品的染色的数量。LED光源30固定在如图5所示的圆盘32上，或者如图6所示的旋转成对到显微镜上的多边鼓34。在每次扫描相同的载玻片之前，圆盘32通过一个合适的角度旋转设置下一个LED光源30至聚光透镜下面，相同的，多边鼓34通过旋转放置需要的LED光源30至聚光透镜下面的位置。从超过两种颜色染色的组织载玻片得到的信息的计算机分析的多光谱图像中，对于样品的波长的放大，因此各种颜色的成像结合来分析。重要的是在检测器的每个像素中测量波长，因此产生每个像素的颜色向量，可以分析载玻片关于病理学的染色。由于不可避免的光学元素的色差，本实用新型的系统需要通过矫正来保证一个扫描中每个波长的连续的横向放大。本实用新型的显微镜中，利用图4中所示的一阵列定制的物镜的结构，动态结合的转动用来产生在整个可视光谱的不同波长下的连续放大率，同时保持图像质量。每次在不同的波长下成像，调整显微镜阵列到物体和成像的距离来保持放大率和最佳图像质量。这个过程通过校准的程序，包括使中心波长不同来得到，例如，以15nm为梯度(455nm到635nm)，仅使用物体和图像的距离作为变量来取得需要的放大率和图像质量。每个中心波长的横向放大率在从同轴至全场的多场位置计算。应用本实用新型时，阵列显微镜首先聚焦在固定在载玻片上的组织上，通过使用至少一个可得的照明波长进行一次完整的扫描。使用传统的自动对焦方法，根据组织的形态在每个扫描位置上聚焦阵列来取得和记录最佳聚焦位置，在病理学显微镜中，组织被固定在载玻片上和透明盖玻片下。然后，阵列显微镜扫描载玻片，在同一个时间使用一个照明颜色。在每次的扫描过程中，调整光学角度和物镜的高度来确定阵列中所有独立物镜的聚焦，从而来确定视野中的连续放大率。通过最初的自动对焦操作移动轨迹来得到。多光谱扫描的结果是阵列显微镜产生一系列的光谱图像。因此，本实用新型的显微镜阵列提供了一个改善的工具来提高病理学载玻片机械化分析的速度和可靠性。改善的光谱分辨率使在相同的时间内用超过两种颜色来染色样品，因此使样品的精确分辨和识别成为可能。比RGB好的光谱分辨率等级，使机械化分析成为可能，因此改善了组织形态学的诊断效率。本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种多光谱扫描显微镜，其特征在于包括复数个的相互平行设置的透镜板，每个透镜板上分别设置有复数个的交错排列的透镜，每个透镜板上的所述透镜与其他透镜板上相应的交错排列的透镜结合形成独立的光学系统；所述光学系统设置在物体上方并相对所述物体做线性扫描；一用于捕获物体的图像数据的检测器设置在与所述光学系统光学耦合的位置。
2.根据权利要求1所述的多光谱扫描显微镜，其特征在于还包括一光源，所述光源包括复数个的发射不同波长的光的发光二极管。
3.根据权利要求2所述的多光谱扫描显微镜,其特征在于所述光源包括一可旋转的圆盘，所述圆盘上设置有复数个的发射不同波长的光的光源位，同一光源位上设置有复数个的发射同样波长的光的发光二极管。
4.根据权利要求2所述的多光谱扫描显微镜,其特征在于所述光源包括一可滚动的多边鼓，所述多边鼓的每一边的表面上设置有复数个的发射不同波长的光的光源位，同一光源位上设置有复数个的发射同样波长的光的发光二极管。
专利摘要本实用新型揭示了一种多光谱扫描显微镜，包括复数个的相互平行设置的透镜板，每个透镜板上分别设置有复数个的交错排列的透镜，每个透镜板上的所述透镜与其他透镜板上相应的交错排列的透镜结合形成独立的光学系统；所述光学系统设置在物体上方并相对所述物体做线性扫描；一用于捕获物体的图像数据的检测器设置在与所述光学系统光学耦合的位置。本实用新型提高了病理学载玻片机械化分析的速度和可靠性。
文档编号G01N21/25GK202854399SQ20122055481
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者周丕轩, 周伟锋, 周斌福 申请人:帝麦克斯(苏州)医疗科技有限公司
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