[发明专利]具有高速扫描器的光学层析系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及光学层析成像系统，以及更具体地涉及用于光学投影层析的高速焦平面扫描器，在光学投影层析中，通过显微镜对诸如生物细胞的微小对象进行成像。

背景技术

近期利用由A.C.Nelson发明的光学层析推动了对生物细胞成像的进展，例如于2003年2月18日授权的、且题为“Apparatus And Method For Imaging Small Objects In A Flow Stream Using Optical Tomography”的美国专利No.6,522,775中所公开的那样，其全部公开内容被作为参考而合并于此。在Fauver等于2003年11月18日提交的美国专利申请号为10/716,744、并于2004年4月22日公开的美国公开号为No.US-2004-0076319-A1的、题为“Method And Apparatus Of Shadowgram Formation For Optical Tomography”(Fauver‘744)以及Fauver等于2006年9月18日提交的美国专利申请号为11/532,648的、题为“Focal Plane Tracking For Optical Microtomography”(Fauver‘648)中对该领域的进一步进展进行了教导，上述专利申请的全部公开内容作为参考而合并于此。

光学层析系统中的处理从准备样本开始。通常，从医院或诊所接收取自患者的样本，以及处理该样本以便移除非诊断性要素，固定该样本，然后对该样本染色。接着被染色的样本与光学流体混合，并被插入到毛细管中，之后通过利用光学层析系统来生成样本中对象(诸如细胞)的图像。所产生的图像包括一组来自不同透视法的延伸景深的图像，该图像被称为“伪投影图像”。该组伪投影图像可通过利用反向投影和滤光技术而被重构，以产生感兴趣细胞的3D重构。

然后该3D重构依然可被用于进行分析，以便能够对感兴趣的结构、分子或分子探针进行量化和位置确定。诸如生物细胞的对象可以用至少一种染料或带标签的分子探针来进行标记，且所测量的该生物标记的数量和位置可以产生关于细胞的疾病状态的重要信息，包括但不限于诸如肺癌、乳癌、前列腺癌、宫颈癌、胃癌和胰腺癌的各种癌症。

在一种光学层析成像系统(如在Fauver‘744中所述并由VisionGate，Inc.制备)中，通过横向于容纳标本的毛细管进行物镜扫描而对成像光学元件的景深进行扩展。压电换能器(PZT)致动器每秒正弦地移动物镜若干次，以便扫描通过标本的一系列焦平面。通过使用PZT致动器来移动物镜，焦平面移动通过标本的速度受到沿通过标本的光轴快速移动物镜的固有惯性的限制。由于物镜放置于相对大的组件内，扫描率通常是在约10Hz下具有约每秒60周的理论上限值。在每一次扫描过程中，图像传感器获取至少一个伪投影图像。通过良好同步的旋转和物镜扫描，能够在PZT致动器的下冲程和上冲程上获取图像，允许每秒获取高达120个图像。虽然上述是有用的获取率，但是通过在此公开的设备、系统和方法可显著将其提高。

发明内容

本发明涉及用于对感兴趣对象进行成像的光学投影层析系统和方法。在显微物镜的视野内照射感兴趣对象，显微物镜定位成接收通过感兴趣对象的光。透过显微物镜的光照射到可变倍率元件(a variable power element)上。可变倍率元件受到驱动以便扫描通过感兴趣对象中的多个焦平面。由感测元件或阵列来感测从可变倍率元件透过的光。

附图说明

图1示意性地示出适于带有可变倍率元件(适于高速扫描)的光学层析图像获取系统设计的一实例；

图2示意性地示出适于可变倍率元件和成像光学元件设计的更详细实例；

图3示意性地示出适于带有可变倍率元件(适于高速扫描)的光学层析图像获取系统设计的另一实例；

图4示意性地示出适于可变倍率元件设计的另一实例；

图5示意性地示出适于带有可变倍率元件和中继光学元件的光学层析图像获取系统设计的另一实例；

图6示意性地示出适于带有液体透镜可变倍率元件的光学层析图像获取系统设计的备选实例；

图7示意性地示出适于结合有四分之一波片的光学层析图像获取系统设计的另一实例。