高数值孔径远程显微镜设备制造技术

一种成像系统，其包括：具有相机的手机，所述相机作为成像链的检测部件，所述成像链包括其他构件；可选地，用于对样本中的对比度进行控制的照明系统。该成像系统用于（但不限于）对人、动物和植物进行疾病诊断、症状分析、事后程序监测、以及其他应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般来说，本专利技术关于远程显微镜，而更具体地与通过使用具有集成相机的无线 通信装置(诸如移动电话或掌上电脑之类)来做远程显微镜有关。
技术介绍
远程医疗是一项正在发展的技术，并且在许多医学领域(诸如不需要显微术来诊 断的风湿病学和泌尿学)中不断得到认可。对于许多需要高分辨率显微术的医学应用(诸 如病原体检测)，目前技术水平通常是将微观图像转入计算机并通过因特网传输，以用于 “远程显微术”或“远端显微术”的应用。直接耦合至移动电话的唯一装置提供低数值孔径 的光学器件以及对于大多数显微术应用来说不足够的放大率和分辨率。在以下公开中可以 找到其他关于相关技术的信息，通过引用的方式将以下公开中的每一个整体并入本申请Dziadzio M, Hamdulay S, Reddy V, Boyce S, Keat A, Andrews J ψ 2006 $ 4 月 4 H^ll^^MM^I^^^^^W "A still image of a transient rash captured by a mobile phone.，，；Razdan S, Johannes J, Kuo RL, Bagley DH 于 2006 年 4 月在泌尿学杂志 67(4) 665—9 发@白勺“The camera phone -.a novel aid in urologic practice."；Jukka-Tapani, M ；K. Niemelae, H. Vasama, R. Mattila, Μ. Aikio, S. Aikio, J. Aikio 于 2005年在Proc.SPIE. Vol. SPIE-5962，pp. 685695 发表的"Add-on laser reading device for a camera phone. ” ；Rodriguez WR, Christodoulides N, Floriano PN, Graham S, Mohanty S ^A 于 2005 年在 PloS Med 2(7) :el82 发表的 “A Microchip CD4Counting Method for HIV Monitoring in Resource-PoorSettings.，，。在其他应用(植物病理学、疫病跟踪、材料科学评估等)中的医学诊断中，显微术 具有中心位置。在发达国家，将医学样本准备为载玻片，通常(但不总是)采用对比剂(例 如吸收和/或荧光染料)染色，并且放置在装配有约75W的卤素灯和/或约75+W的弧光灯 光源的大型(大约0. 5至Im高，50+kg)研究用显微镜的载物台上。光学器件可以使得人眼 以多达约2000X的放大率来成像、允许使用相机(例如CCD相机)来进行图像捕获、以及允 许在现有技术中使用普通技术人员已知的各种对比机制(例如明视野、荧光、暗视野、斜射 照明、霍夫曼调制对比、微分干涉对比(DIC)、相位对比(相差)、极化显微术等)。捕获的图 像可以与病人病历记录一起存储、可以发电子邮件用于医学会诊，并且如果需要的话可以 对其进行数字化处理。该性能的大部分在发展中国家中是达不到的，这是由于以下原因成本；精密仪 器的维修困难；常用替换件(弧光灯的使用寿命仅为约200hrs)供应链的缺乏；给照明器 等提供动力的电的缺乏；相关联的计算机和/或因特网资源的缺乏；带到遥远的村庄等地 方的便携性的缺乏，等等。即使在发达国家中，昂贵、复杂性、以及便携性问题也妨碍了显微 术广泛用于非医院环境(诸如在家对化疗期间病人的血细胞数进行检测)的医疗目的。因 此，患免疫受损病的病人必须冒着感染的风险到中心医疗设施去测试。在现代化医院和诊所，显微术极其重要并且是普遍的医疗保健工具。但是，发展中 国家通常既缺少使用品质优良的临床显微镜来采集病人数据的机会，也缺少合格的医务人 员来提供诊断和治疗。即使在美国和其他发达国家，也很难在非医院设施(诸如在家)中 将显微术用于医疗目的。装配有相机的移动电话(“可拍照手机”)具有光学系统，由于需要将较大物体和视 野(例如人脸、人、或风景)成像到较小(一边为约5mm)的传感器阵列(例如CCD或CMOS 成像阵列传感器)，因此必须采用较小的光学系统(直径约为5mm、焦距约为5mm的透镜系 统)在物体侧具有低数值孔径(NA)，通常小于等于0.01 ；非远心设计(限于本领域普通技 术人员已知的那样)，并且在整个视野中具有不均勻的采集效率，并且散焦图像的视放大率 改变；光学放大率(M)(定义为从物体到传感器阵列上的图像)小于1，通常小于0. 03。例 如，在Jukka-Tapani Makinsen等人的成果(上文所引用的)中，光学放大率小于等于2. 3， 通常小于等于1. 5，这表明了本专利技术的原创性(在Jukka-Tapani Makinsen等人的系统中超 过上述放大率的所有放大率都是以软件的方式所实现的，由于是非光学地，因此不增大光 学分辨率)。此外，Jukka-Tapani Makinsen等人的成果中没有相关的透射照明系统(例如 相差显微术中所需要的那样)。因此，不存在当前可用的设计用于远程医疗应用的基于移动 电话或类似装置的显微镜设备。
技术实现思路
因此，本专利技术的一方面是为了将高数值孔径光学器件耦合到可拍照的移动电话或 其他通信装置。这种光学系统将允许高分辨率的显微术和通过现有通信网络进行的数据的 即时传送，并且可用于(但不限于)疾病诊断。作为例子而非限制，本专利技术与直接耦合至移 动通信和图像采集装置(诸如可拍照手机)的显微镜装置有关，所述移动通信和图像采集 装置具有即时传输数据的能力。重要地，所述“远程显微镜”装置包括高数值孔径光学器件， 其允许大多数显微术应用中所必需的高分辨率图像的采集。 在一个实施例中，修改或改进容易获得的具有成像能力的手持式通信装置，以使 其包括至少一个第二成像透镜，其允许大于X的收集数值孔径NA，其中X通常可以为大于 0. 001的值的范围，并且优选地为大于0. 1。 在各实施例中，手持式装置可以为移动电话、掌上电脑或其他具有集成的成像系 统(例如，内置相机)和无线通信能力的装置。应该理解的是，这种类型的装置通常使用小 于0. 001的收集数值孔径NA来成像。因此，本专利技术的另一方面是为了提供一种可以附接于具有相机的手持式通信装置 或与其集成在一起的光学系统。本专利技术的另一方面将远心收集透镜系统与手持式通信装置中的相机结合使用。本专利技术的再一方面是为暗视野、相位对比、荧光、落射照明(印i-illumination)、 或其他显微术连同手持式通信装置中的相机一起使用作准备。在各种工作模式中，本专利技术是为生物成像能力作准备。在一个实施例中，本专利技术包 括照明系统。应该注意，对于稀薄的和/或半透明的样本(例如血液)来说，基于透射的照 明是适当的(光源位于样本之后)。对于其他不透明的样本(例如伤口)来说，必须通过光 学系统来收集反射光(光源照射样本并且至少部分地从样本反射)。这对于熟悉显微术的 人来说很容易理解。但是，对于本专利技术来说还重要的是考虑使专利技术的显微镜系统可用于任 一种采样类型。本专利技术的另一方面是为了提供可变范围的放大率以用于对各种样本进行成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程显微镜设备，其包括：便携手持式蜂窝或其他无线通信装置，所述通信装置中具有图像捕获装置；以及与所述图像捕获装置相关联的显微镜透镜系统；其中所述显微镜透镜系统具有至少约为０．１的收集数值孔径（ＮＡ）和至少约为１的放大率（Ｍ）。

【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：丹尼尔弗莱彻，温迪汉森，尼尔斯维茨，戴维N布雷斯劳尔，埃里克道格拉斯，罗比马阿迈里，威尔伯拉姆，杰西迪尔，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]