[发明专利]用于细胞成像的光学系统

说明书

本申请要求于2004年11月24日提交的在这里通过参考全部加入的美国临时申请No.60/631.025的权益。本申请还要求于2004年11月24日提交的在这里通过参考全部加入的美国临时申请No.60/631.026的权益。本申请还要求于2004年11月24日提交的在这里通过参考全部加入的美国临时申请No.60/631.027的权益。

技术领域

本发明申请涉及成像技术，特别地涉及一种稀有细胞的成像。

背景技术

下列内容涉及成像技术。参照示例性实施方式具体描述下列内容，所述实施方式涉及离心血样的血沉棕黄层中的稀有细胞例如上皮细胞的成像。然而，下列内容更一般地涉及用于在大的视场产生实质上均匀的静态照明的照明系统，以及涉及使用同样原理的显微镜。

在定量血沉棕黄层分析技术中，使用抗凝血添加剂、离心法等将血液分离成包括血沉棕黄层成分的组分来提取和处理全血样品，血沉棕黄层主要包含白血球。使用合适的荧光染料来标记出现在血沉棕黄层中的感兴趣的稀有细胞，如与一些癌有关的一些上皮细胞，然后使用荧光显微成像来计数荧光染料所标记的感兴趣的细胞。定量血沉棕黄层分析是用于筛检一些癌、用于监控癌治疗等的有希望的非侵害性技术。

血沉棕黄层中的荧光染料标记的稀有细胞的浓度是低的。光学扫描荧光显微术通过相对于血沉棕黄层样品扫描显微镜的视场能够实现大面积的血沉棕黄层样品的评估。通过相对于血沉棕黄层样品移动显微镜、通过相对于显微镜移动血沉棕黄层或通过其中的一些组合可实现扫描。用高强度均匀光照明的大视场对于快速和准确地分析血沉棕黄层样品中荧光染料标记的稀有细胞是有利的。所述照明还可方便地使用单色光或窄带宽光以便促进稀有细胞荧光和分散照明之间的光谱差异。

然而，在大的视场范围内提供均匀的高强度照明是困难的。

在白光源的情况下，一般需要滤波以提供单色或至少在光谱上被限制的照明。光谱滤波阻挡了在所选的光谱范围外的大部分光输出。因此，用白光源照明是光效率低的。高强度白炽白光源例如氙灯也产生大量的热，这可不利地影响定量血沉棕黄层分析。

激光光源在产生光谱窄的光方面是更光学有效的。例如，氩激光器在488nm和514nm输出高强度窄光谱线，以及在其它波长输出较弱的线。这些波长适于在一些标记染料中激发发光，这些染料在约550nm处发光。

然而，激光器一般输出严格平行光束(collimated beam)，其在窄光束截面区具有高度不均匀的高斯强度曲线或分布。此外，激光束是相干的，以及由于波前之间的干涉一般呈现出散斑图。所述散斑图可具有与稀有细胞的典型尺寸重叠的空间频率。当扫描所述视场时，所述散斑图还可移动或改变。激光的这些方面实质上使确定所检测的发光特征是荧光染料标记的稀有细胞还是照明假象变得复杂化。

使用光束均匀器可改善空间均匀性。一种光束均匀器通过提供实质上抵消高斯光束分布的逆高斯吸收分布来操作。另一种光束均匀器以将所述光重新分布成平的空间分布的方式使用两个或更多透镜(或复合透镜)来折射高斯光束。然而，在显微荧光成像中使用光束均匀器是存在问题的，因为通过显微镜物镜聚焦均匀的光束可引入另外的光束不均匀性。此外，光束均匀器实质上一般不降低散斑不均匀性。

在称作共焦显微术的另一方法中，激光束在大的视场快速扫描或扫掠。所述视场被采样而不是作为整体成像。在此动态方法中，在任何给定时刻及时照明的样品的部分比所述视场小的多。通过在所述视场上快速扫描聚焦的激光束，从所获得的样品点可构造图像。通过快速采样所述视场实际上动态模拟了均匀照明。

共焦显微术是已建立的技术。然而，所述光束扫描实质上增加了显微镜系统的复杂性和成本。共焦显微术对透镜或其它光学部件中的小缺陷还可能是高度灵敏的。因此，应使用很高质量的光学器件，这又增加了系统成本。

参考引入

于2002年10月3日提交的no.10/263,974以及于2004年4月8日被公布为美国Publ.Appl.No.2004/0067162A1的美国申请，在这里通过参考被全部加入。

于2002年10月3日提交的no.10/263,975以及于2004年4月8日被公布为美国Publ.Appl.No.2004/0067536A1的美国申请，在这里通过参考被全部加入。