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专利名称：断层扫描光场显微镜的制作方法
技术领域：
本发明基本上涉及对医学成像数据的分析，并且尤其涉及在生物细胞成像器中采用断层扫描光场显微镜。
背景技术：
在光学断层扫描成像领域中，使用从多个角度的持续扫描以有效地从无限数量的 相邻焦平面采集投影图像。在单次检测器曝光期间，光学成像系统的焦平面沿着垂直于焦平面的轴机械平移通过样本厚度。这通常称为“扫描”焦平面。从多个角度重复该处理，或者连续地使用单次辐照/检测子系统，或者并行地使用多个辐照/检测子系统。这样，产生一组伪投影，其可以输入至3D断层扫描成像图像重建算法。所公开的方法在诸如小对象的高分辨率光学断层扫描的应用中是有利的。一种这样的系统为于2004年4月22日公开的美国专利申请2004-0076319，其对应Fauver等人的2003年11月18日提交的，题为“Methodand Apparatus of Shadowgram Formation for Optica丄 Tomography，，的未决美国专利申请No. 10/716744。美国专利申请No. 10/716744在此引入作为參考。Fauver使用压电换能器(PZT)以将物镜移动约40微米或更多的轴向距离。在一个有利的实施例中，显微镜物镜定位系统提供了合适的PZT，其被沿着光轴“Z”轴而上下驱动，以扫描物镜的焦平面。由于诸如物镜的质量以及压电元件的速度的限制性因素，这种机械设置具有有限的扫描速度。在Levoy等人的于2008年10月30日公开为美国公开号No. US2008-0266655A1的专利申请中，描述了光场显微镜的ー个实例，所述专利申请对应于2008年4月4日提交的、题为 “Microscopy Arrangements and Approaches” 的未决美国专利申请 No. 12/089371。图I示出了光场显微镜10，其包括位于“A”处的聚光透镜、位于“B”处的样本、位于“C”处的物镜、位于“F”处的显微透镜阵列以及位于“G”处的光电传感器阵列。Levoy等人公开了光场显微镜，其根据单次照相机曝光而合成ー堆焦点图像。对焦点堆栈图像求和基本上等于扫描物镜以获得伪投影图像。合成采用了去卷积步骤，并且其中处理器使用断层扫描而计算样本的三维体积数据集。显微透镜阵列F允许提取Z-轴信息，同时与照相机分辨率相比，減少了图像的横向分辨率。然而，Levoy等人未公开从多个观察点成像对象的技木。美国申请No. 12/089371在此引入作为參考。因而，需要对现有技术在采集伪投影中的限制的解决方法，以增加光学断层扫描系统中的总处理能力。到本发明为止，尚未采用光学断层扫描系统以从旋转样本载体上采集伪投影。


虽然在随附权利要求中详细地阐明了本发明的新特征，但是根据结合附图的下列详细说明书，将更好地理解和认识本发明的结构和内容，以及其他目的和特征，其中图I是现有技术的光场显微镜的示意图；以及图2示意性地示出了光学断层扫描系统的ー个实例，其包括具有旋转样本载体的光场显微镜。
具体实施例方式现在參考图2，示出了光学断层扫描系统的ー个实例，其包括具有旋转样本载体的光场显微镜。光学断层扫描系统包括光场显微镜10A,其基本上如上參考图I所述而进行构造。载体100适于固定样本，并且相对于光轴z轴而旋转，以呈现多个改变的观察点而用于由光电传感器阵列G而成像。在ー个有利实施例中，样本载体可以包括毛细管，其尺寸适于 将生物细胞固定在液体或凝胶环境中，其中选择液体或凝胶的光属性，而使得毛细管与光学断层扫描系统中的透镜匹配。与Fauver等人的光学断层扫描系统相比，本文所提出的光学断层扫描系统不需要扫描物镜而采集伪投影。这减少了系统复杂性。与光场显微镜相比，本文所提出的光学断层扫描系统增加了细胞载体，以允许从围绕细胞的所有方向捕获图像。应当相信，多幅图像改进了 3D重建的分辨率。虽然本文已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是应当意识到，对于本领域技术人员而言，将发生大量修改和改变。因而应当理解，随附权利要求意于覆盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这种修改和改变。
权利要求
1.ー种光学断层扫描系统，该系统包括 光场显微镜，其包括沿着光轴对齐的物镜、计算机控制的光源、聚光透镜组件以及显微透镜阵列； 载体，包含样本； 旋转驱动器，其耦合以旋转载体而呈现所述样本的不同观察角； 光电传感器阵列，设置以从所述物镜接收光子；以及 计算机，链接以控制所述计算机控制的光源和所述聚光透镜组件以及所述旋转驱动器，并且耦合以从所述光电传感器阵列接收图像，其中所述光场显微镜从所述样本的ー组不同观察角的每ー个同时捕获所述样本的焦平面的连续集合。
2.根据权利要求I所述的系统，其中使用折射率匹配材料而将所述样本固定在显微毛细管中，其提供了均匀的介质以减少光学失真。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述折射率匹配材料包括选自包括下列材料的组光学凝胶、油、流体、聚合物和环氧树脂。
4.根据权利要求I所述的系统,其中所述样本包括生物样本。
5.根据权利要求I所述的系统，其中所述样本包括受选包括下列的组中的至少ー个污染物而污染的生物样本吸收性染料、吸收和光散射染料、抗体标签、与金属微粒共轭的抗体、量子点、塑料微球、突光标签和分子标记。
6.根据权利要求I所述的系统，其中所述载体包括显微毛细管。
7.根据权利要求I所述的系统,其中所述载体包括细胞载体。
全文摘要
本发明涉及一种光学断层扫描系统，其包括光场显微镜，其包括沿着光轴对齐的物镜、计算机控制的光源、聚光透镜组件以及显微透镜阵列。将包含样本的载体耦合至旋转驱动器，用于呈现样本的不同观察角。光电传感器阵列，设置以从物镜接收光子。计算机链接以控制计算机控制的光源和聚光透镜组件以及旋转驱动器，并且耦合以从光电传感器阵列接收图像，其中光场显微镜从样本的一组不同观察角的每一个同时捕获样本的焦平面的连续集合。
文档编号G01N23/04GK102822660SQ201180006553
公开日2012年12月12日 申请日期2011年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者M·沃森 申请人:维森盖特有限公司