[发明专利]一种用于观察由物体反向散射的辐射的方法和装置

说明书

一种用于观察物体(3)、特别是生物物体的装置和方法。装置具有适于照射样本(2)的光源(10)。在照射的作用下，物体(3)发射传播到屏幕(20)的反向散射的辐射(14)，屏幕的表面积大于100cm。反向散射的辐射(14)在屏幕(20)上的投射形成代表反向散射的辐射(14)的图像，由术语衍射图表示。使用图像传感器(30)来获取代表在屏幕(20)上形成的衍射图的图像。装置还包括反射元件(13)和连接支持件(17)，反射元件设置在屏幕(20)和物体(3)之间，适于沿垂直于样本平面(XY)的入射轴(Z)反射入射光束(12)的一部分，反射元件与屏幕(20)的第一面(20i)刚性地固定；连接支持件(17)在反射元件(13)和屏幕(20)之间延伸，连接支持件(17)用于将反射元件(13)与到屏幕(20)固定，且反射元件(13)和/或连接支持件(17)被配置为吸收在物体(3)和屏幕(20)之间传播的反向散射的辐射(14)的至少50％。

技术领域

本发明的技术领域是基于由物体反向散射的辐射的图像来观察和识别物体，尤其是生物物体，特别是细菌菌落。

背景技术

微生物(特别是细菌)识别针对各种领域是需要的。例如，在诊断领域中，细菌的识别允许了解引起感染的病原体的性质，并且允许优化患者的治疗。另外，细菌识别是流行病学或抗医院感染的基本技术。除健康领域之外，应用还可以包括但不限制于卫生、安全和食品加工领域。

目前存在允许进行这种识别的各种有效仪器。所使用的方法特别是质谱法、拉曼光谱法、比色测试、菌落形态学分析或核酸扩增技术。使用光谱技术(质谱法或拉曼光谱法)的方法需要昂贵的器件和合格的操作者。比色方法更简单，但是通常更慢。关于核酸扩增，需要在满足精确的操作条件时连续执行许多步骤。

专利US74665560描述了一种基于利用微生物对入射激光束的散射和衍射来表征微生物的方法。微生物设置在激光光源和图像传感器之间。在激光束照射的作用下，获得出现衍射图案的图像，该图案构成观察到的微生物的特征。专利US8787633描述了一种用于相同目的的方法。这些文献描述了一种用于识别细菌的方法，所述方法似乎很有希望，但是如果设置有细菌的培养基是不透明的、有色的或散射的，该方法就变得不适用。特别地，这些方法使用以所谓的透射配置形成的图像，其中样本设置在光源和图像传感器之间。如果要获得可利用的图像，则样本必须足够透明。因此，该方法与包含有色培养基的样本不相容，例如包含羊血液中的哥伦比亚琼脂的、已知为哥伦比亚血琼脂(Columbia Blood Ship，COS)的培养基。所述方法也不适用于例如胱氨酸乳糖电解质缺乏(cystine lactoseelectrolyte deficient，CLED)琼脂的散射基质，或例如巧克力琼脂的不透明基质。然而，这种培养基频繁地用于临床诊断。

专利申请WO2016/097063通过提出一种用于观察微生物的方法部分地解决了该问题，在该方法中图像不是以透射配置形成的，而是以反向散射配置形成的。样本由激光束照射。反向散射的辐射通过收集光学器件聚焦在图像传感器上。文献WO2016/054408描述了一种类似的配置，反向散射的辐射由CMOS图像传感器收集，CMOS图像传感器的有效表面积可以达到17.28cm²。

在Huisung Kim等人的出版物中也描述了以反向散射配置操作的装置，即“eflected scatterometry for non invasive interrogation of bacterialcolonies”，International society for optical engineering,SPIE,vol.21,N°10,october 2016(“用于非侵入性询问细菌菌落的反射散射法”，国际光学工程学会SPIE，vol.21，no.10,2016年10月)。在该配置中，平坦屏幕设置在样本和图像传感器之间。所述屏幕允许背面投设由样本反向散射的辐射。样本由激光束照射，激光束在到达样本之前由反射板反射。反射板的面积为25cm²。US5241369中也描述了半透明屏幕的使用。