动态扫描自动显微镜及方法技术

公开了一种自动显微镜，所述自动显微镜对显微镜载片和其它可互换光路元件进行动态扫描。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 相关申请的交叉参考本申请要求以美国临时申请No. 60/821,552为优先权。该申请中弓间的所有 参考文献及其参考文献中适于教导其它或可选择详细内容、特征和/或技术背景 的内Wt卩在此引入作为参考。
技术介绍
自动化的显微镜技术正在医学领域中获得应用。举例来说，使用荧光原位 杂交(fluorescencein-situhybridization, FISH)对身体组织进行分析已经成为诊断 染色体异常的有效手段。当被激励照明辐射后，杂交的或键合的标记通过发出 特定波长的荧光来识别DNA链上的目标部位。这些荧光点可以在显微镜下探测 到。这种分析通过计数FISH点和确定不同颜色的FISH点的分布来实现。一 说，诊断性FISH光点计数由熟练使用显微镜的技术人员人工进行。 除了要正确识别光点及其颜色之外，还必须对其它尺寸和形状特征进行分类， 以便正确识别染色体状况。由于上述现象造成的时间约束使得这种分析变得困 难。所以，使用显微镜的技术人员为了进行这种检验，必须接受全面的训练。 即使是在最好的条件下，这种过程也被证明是乏味和冗长的而容易产生人为错 误。自动化显微镜方法的应用为解决人工方法带来的诸多问题提供了可能。自 动显微镜能够在很短的时间内可靠地识别组织样本中的荧光点，精确测定其颜 色，根据形状和尺寸对它们进行分类，并进行确定目标条件是否存在所必要的 概要分析，而不会弓l入人为的不可避免的主观因素。使用自动显微镜检验组织样本所要求的规程要求将包含样本的载片定位成 使得每个感兴趣区域都在视野范围内。但是，通常，显微镜的视野范围要显著 小于样本区域。此外，显微镜载片上的样本厚度或深度有可能显著大于显微镜 的焦深。这些因素使得必须对包含样本的载片进行机械再定位，从而按顺序对 整个样本进行检验。这种再定位一般M31显微镜载物台实现，显微镜载物台通常包括能够沿三维正交轴线移动载片的直线致动器。操作过程中，包含样本的实验载片装载在显微镜载物台中。载物台致动器 将载片定位在显微镜目镜下，并将其保持固定就位。X轴和Y轴致动器确定了 为检验所选取的视野范围，而Z轴致动器确定焦平面。接着，样本被照亮并捕 获图像。为每个波长拍摄独立图像，该波长由插入光路中的滤光盘的位置来确 定。捕获图像后，载物台将载片在三维方向上再定位至下一个固定位置，然后 捕获下一幅图像。重复上述过程直至旨样本被成像。捕获每一幅图像时，再 定位和保持载片需要花费很长的时间。此外，每次开始或停止再定位移动都会 产生机械震动。为了使震动减弱，系统必须在每次移动之后暂停。举例来说， 一次典型的FISH检验规程也许会要求成像和分析200个样本载 片。此外，由于样本的深度，通常需要分别在9个焦平面上和3个波长下进行 成像。显微镜的小视野会要求在载片的x和y方向上数十次的定位，以覆盖每 个载片的每个焦平面。进行单次诊断所需的总时间可能会长得不口J接受。所以， 迫切需要大大降低进行诊断的时间。
技术实现思路
在此公开的一个实施例中，描述了一种能够显著减少检验所需时间，减少 引起的震动，以及提供诊断结果的自动化显微镜。在成像过程中，载物台和滤 色盘处于匀速运动中，而不是像先前的方法中那样是固定的。每一个运动分系 统中的实时位置传感器精确遥测装载有载片和滤色盘的载物台的瞬间位置。滤 色盘以足够的速度旋转，使得能够在每一个滤色器波长、每一个成像位置和焦 平面捕获图像。成像器件的有效决门速度足以"定格"载片和滤色盘的运动，以 记录下可接受的图像。可以采用传统的数字图像处理技术对载物台移动造成的 微小侧向位移进行校正。虽然在此简要描述的系统只包括载物台和滤色盘，但是该原理可以容易地 被扩展到其它可互换光路元件和照明光源。在此公开的实施例包括一个动态扫描自动显微镜系统，其包括自动显微 镜，所述自动显微镜包括显微镜载物台，该载物台含有配置成能够在三维直角 坐标中的每一个中连续定位显微镜载片的致动器；至少一个照明能量源，其被 定位成向装载在显微镜载片上的样本持续提供照射；至少一个电子成像器件，其被定位成连续捕获样本图像；至少一个可互换元件转盘，其被配置成持续、 循环地将可互换元件插入自动显微镜的光路中；可操作地连接到致动器、至少- 一个能量源、至少一个电子成像器件和至少一个可互换元件转盘的同步控制器， 所述同步控制器被可操作地配置成持续产生控制信号和接收遥测数据(telemetiy)。实施例也包括动态扫描自动显微镜系统，其中可互换元件是滤光器、 透镜、照明源、和减图像捕获源。实施例也包括电子成像器件还可以包含图 像增强器件，系统还可以包括图像处理器。在此公开的实施例还包括一种对装载在动态扫描显微镜中的显微镜载片上 的样本进行动态扫描的方法，该动态扫描显微镜包括显微镜载物台，至少一个 照明能量源、至少一个电子成像器件、至少一个可互换元件转盘和同步控制器， 该方法包括以下步骤将显微镜载片装载到显微镜载物台上；在同步控制器中 产生控制信号，并将控制信号传输到显微镜载物台、至少一个照明能量源、至 少一个电子成像器件和至少一个可互换元件转盘；根据控制信号，按照预定方法持续移动显微镜载片载物台；根据控制信号，持续循环转盘；当载物台或转 盘运动时，根据控制信号，持续捕获图像。该方法还包括将遥测数据从显微镜 载物台、照明源、电子成像器件、和/或可互换元件转盘传输到同步控制器。该 方法还包括采用图像处理技术提高图像质量的步骤。附图说明 以下附图有助于对实施例的描述 图1是动态扫描自动显微镜的实施例简图。 图2是可互换滤光器转盘的实施例简图。图3是包含X、 Y禾P Z轴直线致动器的显微镜载片载物台的实施例简图。 图4是Z轴直线致动器和所安装的载片保持器的实施例简图。具体实施例方式在一个实施例中，自动化显微镜系统包括载片定位台和配置成允许连续循 环插入光路中的可互换元件。这些被配置在致动器驱动转盘上的可互换元件可 以包括滤光器、透镜、挡光板、照明源、和/或成像器件。在一个实施例中，可 循环使用刻寸(epi)和透射(epo)照明源以获取反射和透射图像。载物台和每一个可互换元件转盘的位置由各自的反馈回路控制的致动器确定。每个瞬时位 置都被精确地遥测并传送到同步控制器。操作过程中，样本载片装载到载物台上。X轴和Y轴直线致动器以匀速扫描载片在X和Y轴方向上的位置，从而使整个样本区域在显微镜的视野中M。同时，载物台的z轴致动器扫描载片在z轴方向上的位置，从而使显微镜的焦平面相应扫描样本的全部深度，包括每个感兴趣目标的"最佳聚焦"焦平面。同 时，包含选中滤光器的转盘进行旋转，从而使每个滤光器在光路中停留足够时 间来捕获图像。图像捕获的曝光时间和相应的滤光器插入时间都足够短，以"定銜freeze)"载物台的运动。基于检验规程和同步控制发生器发出的同步控制f言号进行图像的曝光。每 一个可互换元件的状态和载物台的瞬时位置都与每次曝光一起被记录。通过相 应可互换滤光器的曝光所产生的不同波长的图^a行组合，以允许进行FISH结 构的分析。组合图像的配准可以由传统图像处理技术来校正。每一个显微镜元件的相对定时都是相互关联和同步的。成像器件的特征在 于其曝光时间(即，曝光的^^卖时间)和曝光间隔周期(即，曝光之间的时间) 来表征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态扫描显微镜上的显微镜载片的方法，所述显微镜载片上具有样本，所述显微镜包括：载物台，所述载物台操作地配置成通过响应控制信号而在三维正交坐标轴中移动；激活源，所述激活源激活所述样本；图像捕获器件，所述图像捕获器件操作地配置成通过由所述样本的激活产生的信号生成图像；和可互换光学元件的转盘，所述可互换光学元件的转盘设计成改变由所述样本的激活产生的信号的性质；　所述方法包括：　将所述显微镜载片装载在所述载物台上；　以预定的方式响应所述控制信号来移动所述载物台；响应所述控制信号来循环所述转盘；　当所述载物台和所述转盘运动时，响应所述控制信号在所述图像捕获器件上捕获图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TP塔法斯，Y朱，
申请(专利权)人：伊康尼西斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]