[发明专利]具有LED照明源的显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及显微镜成像系统，且更具体地，涉及用于显示着色后样本的放大图像的系统。

背景技术

细胞学是涉及研究细胞的形成、结构以及功能的生物学的分支。如在实验室设置中的应用，细胞学家、细胞学技士、以及其他医学专家基于对患者的细胞样本的视觉检查而对患者的状况做出医学诊断。典型的细胞学技术为“Pap涂片”试验，在该试验中从女性的子宫颈刮落细胞并进行分析以检测异常细胞的存在(宫颈癌发作的先兆)。细胞学技术也被用来检测人体其他器官中的异常细胞和疾病。

由于与传统的外科病理程序(诸如活组织检查，由此使用具有装有弹簧的可平移探针、固定套等的专门的活组织检查针从患者切取组织样本)相比，收集用于分析的细胞样本通常具有较小的侵入性，故细胞学技术被广泛地采用。细胞样本可通过各种技术从患者获得，这些技术例如包括：通过刮削或擦拭区域，或通过使用注射针从胸腔、膀胱、脊柱管或其他适当区域吸出体液。细胞样本通常被放置在溶液中且随后收集并转移至载玻片以在放大倍数下进行观察。定色及着色溶液通常被涂覆于载玻片上的细胞(通常被称为细胞涂片)，以便于检查并为了归档的目的而保存样本。

对用于某些细胞学分析的着色细胞涂片而言，希望为传统的多色着色。用不同的色彩对样本的细胞核和细胞质进行着色从而在视觉上或通过自动成像设备可容易地分辨出细胞核物质和细胞质物质是有利的。在一种着色实践中，细胞质是透明的，而细胞核是透明至不透明的。这种着色模式允许细胞学家分辨出在形态上显示为异常的细胞，例如，通过过大的细胞核物质和/或色彩中的暗处。此外，细胞学家发现传统着色(尤其是巴氏着色)的各种色彩有助于减轻视觉疲劳并有助于诊断。

传统着色，包括巴氏着色，难于用自动系统进行分析。可直接用人眼分辨出的来自传统着色的细胞质中的各种色彩不易于用自动成像系统进行分析，由于它们与传统的细胞核蓝色苏木精着色的变化程度存在差异。该变化差异使得自动分析难以进行。

在自巴氏着色引入以来的近七十年中，最初的巴氏着色已经经历了许多改进。目前，基于每个实验室的偏好，染料、试剂以及方法变化很大。尽管类似巴氏着色的标准化已提出了许多年，但没有激励实验室按此执行。这种易变性影响了目前的成像技术，可能由于传统巴氏试验制备所固有的问题，或是由于着色不佳产生不适于进行图像获取及分析的细胞核-细胞质对比而丢弃很多载玻片。

许多研究者已研发出算法来尝试着实现对通过多色巴氏着色而着色的细胞进行自动分析。这些技术包括使用各种工具性人工制品，例如不同色彩的光、滤光器以及彩色电视摄像机。许多制品要求高程度的复杂化，这在硬件及软件方面都是昂贵的。

此外，着色的类型可根据要检查的细胞的类型、以及待诊断的特殊异常性或疾病来选择。为此，不同的着色可用在不同的实验室设置中。

传统的机器视觉照明源为低效的宽带源，例如卤钨灯、卤化钠灯或氙灯。这些源将它们的输入能量的一小部分转换成宽带光。因此，在要求窄带光源的细胞学应用中的功效明显下降。通常，这些装置会产生大量的热、要求滤光器获得正确的波长、且相对而言是较大的。

发明内容

提供了一种改进的照明，该照明允许色彩平衡及强度调节。光的色彩及强度可调节成适合系统的状况，例如所采用的着色剂的类型、样本中细胞的类型、以及待检测的异常性/疾病的类型，以便于人类细胞学家或成像系统诊断。

根据一个实施例，一种用于观察生物样本的方法包括：用光源照亮生物样本，该光源具有以多个单一色彩组的发光二极管(LED)布置；并且形成被照亮生物样本的放大图像。为了使光源小型化，LED可包括设置在单一的基板上以形成小型LED模块的LED芯片。本方法还可包括：选出光源所发出的光的希望的特性，例如，色彩平衡或光强度。所希望的光特性例如可响应于手动输入或自动输入而选出。选出所希望的光特性可基于观察条件，例如，用在生物样本上的一种着色剂。例如，该光特性可定制成辨别生物样本的不同着色部分。

本方法还可包括：产生多个驱动信号，每个信号均具有基于选出的光特性的特性。例如，驱动信号的特性可以是振幅或脉冲宽度。本方法再可包括：为多个LED色彩组提供相应的多个驱动信号，其中，LED色彩组的光强度被单独控制以实现所希望的光特性。在一个实施例中，所希望的LED色彩组的光强度基于选出的光特性来计算，从而可确定驱动信号的特性。