用于組織檢測的熒光成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及用于對試樣進行成像的系統(tǒng)。特別地，本公開內(nèi)容涉及用于組織檢測的熒光成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002](用于整個載玻片成像或用于稀有細胞檢測的)常規(guī)的熒光顯微鏡掃描儀通常通過使用被安置在載玻片的正面上的低放大率的顯微鏡物鏡以及被安置在載玻片的背面上的光源而以低的放大率(例如，小于4X放大率)來掃描整個顯微鏡載玻片。來自光源的光可以穿過載玻片，以對被承載在載玻片的正表面上的試樣進行照明。為了產(chǎn)生整個載玻片的圖像，對載玻片的小區(qū)域順序地進行成像，以產(chǎn)生子圖像的集合。這些子圖像可以被組合以產(chǎn)生整個載波片的合成圖像，以供由例如病理學(xué)家進行解釋。不幸地，根據(jù)載玻片上的試樣的數(shù)目、載玻片上的(一個或多個)試樣的位置、放大率的水平、以及要執(zhí)行的分析和解釋，總體成像時間可以花費若干分鐘到若干小時。另外，獲取這些子圖像常常要求能夠準確地相對于載玻片而移動攝像機和物鏡的復(fù)雜且昂貴的顯微鏡學(xué)裝備。來自光源的激勵光一次地(例如，通過使用落射照明(ep1-1lluminat1n)或廣域照明(wide area illuminat1n))通過被染色的組織試樣，以產(chǎn)生熒光發(fā)射。由攝像機捕獲該發(fā)射光。不幸地，這些試樣吸收小部分的導(dǎo)致與激勵光相比相對弱的熒光發(fā)射的激勵光，從而導(dǎo)致低的信噪比。這使得難以解釋或分析熒光圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本技術(shù)的至少一些實施例包括一種成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括一個或更多光源、攝像機以及成像組件(例如透鏡)，所述光源、攝像機和成像組件協(xié)作來對在顯微鏡載玻片上所承載的試樣進行均勻地照明，并且捕獲包含所有試樣的單個圖像。這些光源可以輸出激勵光，用于引起試樣發(fā)熒光(例如，熒光團、組織等發(fā)熒光)。載玻片可以充當光導(dǎo)，以將激勵光高效地遞送到試樣。激勵光可以以在由(一個或多個)攝像機可檢測到的光譜的任何期望的部分(例如，可見光部分)中的(一個或多個)波長或(一個或多個)波段來激勵這些試樣。激勵光可以處于與熒光發(fā)射的(一個或多個)波長或(一個或多個)波段不同的(一個或多個)波長或(一個或多個)波段。在一些實施例中，組織在光譜的可見光部分中發(fā)熒光，從而以相對低成本的攝像機和透鏡來提供整個載玻片成像。
[0004]在一些實施例中，單個整個載玻片圖像可以用于定位試樣、對試樣進行計數(shù)、以及獲取關(guān)于(一個或多個)試樣和/或載玻片的其它信息?；谒@取的信息，可以執(zhí)行隨后的成像。例如，高分辨率的成像(例如掃描)可以被限制于承載試樣的載玻片的區(qū)域。因而，感興趣的所有區(qū)域的高分辨率圖像可以在相對短的時間段中被捕獲。這可以提高成像系統(tǒng)的吞吐能力、減少診斷時間等等。在一些實施例中，可以非常迅速地獲取整個載玻片的單個圖像。例如，可以在少于3秒、2秒、1秒或更少內(nèi)獲取整個載玻片圖像。
[0005]激勵光可以受顯微鏡載玻片和/或蓋玻片所約束?？梢詫崿F(xiàn)全內(nèi)反射，以限制或防止相當大數(shù)量的激勵光到達攝像機。激勵光可以在載玻片和蓋玻片之間來回行進多次，從而導(dǎo)致高強度的照明。全內(nèi)反射還最小化或限制與在光源和組織之間的距離相關(guān)聯(lián)的強度方面的改變(例如減小)，因為激勵光可以經(jīng)歷多次反射，以一般地使照明均質(zhì)化并且跨越完整的載玻片提供非常一致的強度。全內(nèi)反射還限制或最小化朝著攝像機反射的雜散照明激勵光。這防止用激勵光壓倒來自(一個或多個)組織樣本的相對弱的熒光發(fā)射，并且消除對于復(fù)雜的或昂貴的濾光器(例如，用于阻擋激勵光的濾光器)的需要。
[0006]在一些過程中，激勵光可以引起熒光，其包括而不限于組織樣本的自動熒光、(包括熒色物、熒光試劑和/或熒光染料的)熒光團的熒光、和/或產(chǎn)生熒光的其它機制。利用被熒光染色的組織樣本，UV光可以激勵組織中的熒光團。利用被顯色染色的組織樣本，UV光可以引起色原焚光(chromogen fluorescence)和/或組織本身的自動焚光。例如，利用(一個或多個)色原輕微染色的組織可以基于色原熒光、組織自動熒光或二者而被定位。在一些過程中，組織單獨的自動熒光被用于定位組織。其它類型的光(包括非UV光源)也可以被使用。光源可以是發(fā)光二極管(LED)，諸如是相對低成本的紫外LED或其它類型的LED。
[0007]在一些實施例中，成像系統(tǒng)包括光發(fā)生器，所述光發(fā)生器可被安置成緊挨著顯微鏡載玻片的至少一個邊緣。光發(fā)生器可以將激勵光遞送到載玻片的邊緣，使得光被載玻片和/或蓋玻片內(nèi)反射，以對被承載在顯微鏡載玻片上的一個或更多組織樣本進行照明。被內(nèi)反射的光可以引起來自載玻片的熒光發(fā)射。在一些實施例中，來自載玻片的熒光發(fā)射可以通過組織本身的自動發(fā)熒光而產(chǎn)生。在其它實施例中，來自載玻片的熒光發(fā)射可以通過與組織相關(guān)聯(lián)(例如結(jié)合到組織)的一個或更多熒光團的發(fā)熒光而產(chǎn)生。
[0008]圖像捕獲設(shè)備可以捕獲所述發(fā)射，以產(chǎn)生載玻片圖像。在一個實施例中，由圖像捕獲裝備所捕獲的大多數(shù)輻射是熒光發(fā)射的光。載玻片和蓋玻片可以協(xié)作，以對激勵光進行內(nèi)反射，使得到達圖像捕獲設(shè)備的大多數(shù)光是熒光發(fā)射。到達圖像捕獲設(shè)備的激勵光(即被遞送到載玻片和/或蓋玻片中的光)可以被保持在閾值水平處或在閾值水平以下。在一些過程中，基于熒光發(fā)射和激勵光二者而產(chǎn)生載玻片的圖像。組織樣本可以散射激勵光，使得一些激勵光到達圖像捕獲設(shè)備。與熒光發(fā)射一起被總計的激勵光可以用于定位組織。
[0009]在一些實施例中，成像系統(tǒng)被配置成捕獲用于獲得關(guān)于載玻片的信息的單個廣域圖像。信息可以包括而不限于(一個或多個)組織樣本的存在、(一個或多個)組織樣本的數(shù)目、空間信息(例如，組織樣本的方位、在組織樣本之間的間隔等等)、組織樣本的形狀/大小、組織類型或其它所期望的信息。在一個實施例中，可以基于所述信息而執(zhí)行附加的成像。附加的成像可以是載玻片的感興趣的區(qū)域的較高分辨率的成像，以例如僅僅對具有組織的區(qū)域進行成像。
[0010]在一些實施例中，成像系統(tǒng)被配置成檢測位于具有上表面、下表面以及多個邊緣的顯微鏡載玻片上的組織。該組織可以位于顯微鏡載玻片的上表面上。成像系統(tǒng)包括光源、攝像機和成像透鏡。光源可以被取向成臨近顯微鏡載玻片的一個或更多邊緣，以便將光引導(dǎo)到載玻片的(一個或多個)邊緣。光可以在顯微鏡載玻片的下表面和位于載玻片上的蓋玻片之間經(jīng)歷內(nèi)反射。在一些實施例中，光的全內(nèi)反射引起來自試樣的熒光發(fā)射和/或光散射。
[0011]在一些實施例中，攝像機可以捕獲單個整個載玻片圖像。例如，攝像機和成像透鏡可以被配置成使得攝像機捕獲單個熒光增強的整個載玻片圖像。成像透鏡可以被安置成將福射(例如焚光發(fā)射)引導(dǎo)到攝像機上。攝像機可以是小型攝像機(thumbnail camera)或能夠產(chǎn)生所期望的圖像的其它設(shè)備。
[0012]在一些實施例中，光源包括紫外(UV)光源。UV光源可以包括一個或更多UV LED，所述UV LED可以臨近載玻片的至少一個邊緣。在其它實施例中，光源可以包括而不限于一個或更多燈、光條(例如，發(fā)光二極管的陣列)等等。光源還可以是具有遮光板的光發(fā)生器的部分，所述遮光板被安置成阻擋激勵光以防止攝像機的直接照明。遮光板可以是被安置在光源與攝像機和/或成像透鏡之間的不透明的板。
[0013]熒光團可以被結(jié)合到組織或在組織中被積聚。在一些實施例中，熒光團包括有機熒光團、(一個或多個)量子點、或能夠產(chǎn)生(一個或多個)熒光發(fā)射的(一個或多個)其它物質(zhì)。在一些實施例中，兩個或更多熒光團被結(jié)合到組織。光源可以包括能夠以用于刺激每個熒光團的波長而發(fā)射光的一個或更多光源。例如，如果樣本包括兩個熒光團，則光源可以包括兩個光發(fā)射器，其中每個光發(fā)射器都能夠激勵熒光團之一。
[0014]至少一些實施例是一種用于對顯微鏡載玻片進行成像的方法。所述方法包括以足以觸發(fā)在顯微鏡載玻片和覆蓋載玻片的蓋玻片之間的光的全內(nèi)反射的角度而將光引導(dǎo)到顯微鏡載玻片的邊緣中。從載玻片和/或蓋玻片發(fā)射的光可以被引導(dǎo)朝著攝像機。所發(fā)射的光可以來自發(fā)熒光的組織、發(fā)熒光的熒光團或其組合。攝像機可以捕獲所發(fā)射的光并且生成載玻片的一個或更多圖像。光可以被顯微鏡載玻片的下表面以及被蓋玻片(例如，蓋玻片的上表面或下表面)內(nèi)反射。同樣地，光可以重復(fù)地通過組織，以基本上一致地對組織進行照明。來自組織的熒光發(fā)射可以從載玻片和/或蓋玻片朝著攝像機而被引導(dǎo)。
[0015]顯微鏡可以包括本文中所公開的成像系統(tǒng)。顯微鏡可以包括附加的特征，所述附加的特征包括而不限于一個或更多濾光器、成像光學(xué)器件、控制器、讀取器等等。在一些實施例中，成像系統(tǒng)或其組件可以被并入到標準顯微鏡中。
【附圖說明】
[0016]參照以下附圖來描述非限制性的和非窮舉的實施例。相同的參考標號貫穿各個視圖而指代同樣的部分或動作，除非另行指定。
[0017]圖1是根據(jù)一個實施例的成像系統(tǒng)的正視圖。
[0018]圖2是光發(fā)生器和支承試樣的顯微鏡載玻片的頂部平面視圖。
[0019]圖3是整個支承試樣的顯微鏡載玻片的圖像。
[0020]圖4是根據(jù)一個實施例的顯微鏡載玻片和成像系統(tǒng)的部分的側(cè)視圖。
[0021]圖5是顯微鏡載玻片和蓋玻片的端部部分以及光源的詳細視圖。
[0022]圖6是根據(jù)一個實施例的對顯微鏡載玻片進行成像的方法的流程圖。
[0023]圖7是根據(jù)一個實施例的自動化成像系統(tǒng)的正視圖。
[0024]圖8是根據(jù)一