用于表征和量化微粒樣本的圖像細胞儀的制作方法
【專利摘要】本發明涉及表征和量化微粒樣本的圖像細胞儀。根據本發明，提供了用于捕獲和分析樣本在動量域中的圖像細胞儀。該細胞儀設置有：光源，用于使用光束來照射樣本；光學變換系統，其沿光束傳播方向布置在樣本之后以用于生成在空間平面中的傅里葉變換；光傳感器陣列；以及空間選擇濾波器，其相對于光學系統布置成使得將傅里葉變換成像在光傳感器陣列上。
【專利說明】
用于表征和量化微粒樣本的圖像細胞儀
技術領域
[0001] 本發明設及光學裝置，更具體地設及圖像細胞儀。
【背景技術】
[0002] 當將光學技術應用于檢測生物樣本和致病樣本中的微量微粒時，光學技術可W是 非常有用的。更具體地，在大實驗室和診所中，光學顯微技術也廣泛地用于與巧光標記法結 合W用于對微粒(細胞、微生物等)進行高分辨率成像。由于市售的巧光顯微鏡具有繁重復 雜的組件并且由高成本的光學元件形成，所W市售的巧光顯微鏡是體積龐大且昂貴的。在 過去的幾年中，已經致力于尋找下述更緊湊且價格低廉的成像解決方案來滿足市場需求： 使用基于電荷禪合裝置(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器陣列的低成本成像技 術。
[0003] 流式細胞測量術是眾所周知的基于激光的巧光技術，近年來，該技術得到了顯著 的發展和創新。運個分析實驗室技術可W快速地且非常容易地測量與單細胞和微粒有關的 不同的參數。使用電荷禪合裝置（CCD)的進展在下述方面具有大的潛力：通過使用較便 宜一-便宜高達兩個數量級一一的發光二極管來替換昂貴的激光光源并且使用較簡單且 更經濟的接近度檢測方案來替換精密的顯微技術來降低價格。運些裝置已知為圖像細胞儀 (I-CYT)并且可W通過在計算機屏幕上進行直接細胞成像而容易地被操作。與流式細胞測 量術不同，I-CYT不是通過使用激光器逐個地照射細胞來工作，而是通過對單個圖片中的數 W千計的細胞進行成像和分析來工作。出于運些原因，I-CYT逐漸進入市場，運是因為I-CYT 與傳統的流式細胞測量術提供相似的特征和有益效果，但是卻具有較低的成本。專利US 8， 866,063和US 7,872,796公開了一種使用圖像傳感器的顯微鏡系統(運也同樣適用于圖像 細胞儀），該顯微鏡系統檢測作為樣本在空間域(已知為真實空間或坐標空間）中的復制品 的圖像。然而，檢測空間域中的圖像意味著在空間分辨率、視場(F0V)和景深(D0F)之間進行 權衡。光學顯微鏡系統的分辨率受(光源的波長λ的階數的)衍射極限的限制。在US 7,872， 796中，使用小透鏡陣列來增大裝置的D0F。然而，F0V仍然受系統中的顯微鏡物鏡的限制；因 此，使用US 7，872，796中所公開的裝置可W潛在地實現λ/2分辨率，但是F0V減小。專利US 8,866,063描述了下述裝置，該裝置通過使用被配置成沿至少兩個方向掃描樣本的照明光 源W及捕獲多個掃描位置處的圖像而具有提高的F0V。然而，D0F受限制并且所提出的增大 F0V的解決方案意味著要進行冗長的計算W根據所捕獲的多個圖像來重建樣本;其還需要 繁重的機械調節來提供光源掃描。
【發明內容】
[0004] 本發明在包含空間頻率信息的平面中捕獲和分析樣本在空間頻率域(也已知為動 量域或傅里葉域)的圖像。然后，可W通過傅里葉分析來重建真實(空間）圖像。在下文中，將 使用術語"頻率"來替代"空間頻率"。
[0005] 為此，本發明設置有:光源，用于使用光束來照射樣本;光學變換系統，其沿光束傳 播方向被布置在樣本之后w用于生成在空間平面中的傅里葉變換;光傳感器陣列；w及空 間選擇濾波器，其相對于光學變換系統被布置使得將傅里葉變換成像在光傳感器陣列上。
[0006] 假定通過頻率域而非空間域中的數據來取回樣本信息，則本發明能夠：由于大F0V 與D0F結合因此能夠在單次捕獲中對大體積(從1毫升至10毫升)進行分析；自動地且準確地 估計微粒的濃度；W及鑒于尺寸和復雜性(吸收性)來區分種群。另外，使用所公開的系統， 在選擇合適的光傳感器陣列的情況下，針對大視場而言，空間分辨率可W達到亞微米分辨 率，而運不需要任何機械調節或復雜的計算。
【附圖說明】
[0007] 附有一組附圖來完成描述并且提供對本發明的更好的理解。所述附圖示出了本發 明的優選實施方式，本發明的優選實施方式不應當理解為限制本發明的范圍，而是僅作為 可W如何實施本發明的示例。
[000引圖1示出了本發明的一般實現。
[0009] 圖2示出了使用光學透鏡作為0TS的一個實施方式。
[0010] 圖3示出了在本發明中用作空間選擇濾波器的微型透鏡陣列。
[0011] 圖4示出了作為空間選擇濾波器的吸收性聚合物掩模。
[0012] 圖5示出了使用巧光濾波器的一個實施方式。
[0013] 圖6示出了根據本發明的使用反射濾波器的巧光細胞儀的另一實施方式。
[0014] 圖7示出了 W某一角度布置光源W避免使用濾波器的一個實施方式。
[0015] 圖8示出了使用雙頻帶巧光帶通濾波器的一個實施方式。
[0016] 圖9示意性示出了數據如何被處理。
[0017] 圖10示出了本發明中所使用的微型透鏡陣列。
[0018] 圖11示出了本發明中所使用的吸收性聚合物掩模。
[0019]圖12示出了根據圖3的證明是擴大的裝置F0V的實施方式的原始捕獲。
[0020] 圖13示出了不管樣本至0TS的距離如何而均從樣本取回相同的數據，從而提供大 的裝置D0F能力毫米）。
[0021] 圖14示出了通過處理使用圖3的實施方式捕獲的兩種不同的微生物的樣本體積而 獲取的圖。
[0022] 圖15示出了通過處理具有使用圖3的實施方式捕獲的混合種群的微生物的水樣本 而獲取的圖。
[0023] 圖16示出了通過處理圖14的使用與FITC結合的抗E.coli抗體標記并且使用圖5的 實施方式捕獲的水樣本而獲取的圖。
【具體實施方式】
[0024] 本發明如下那樣進行。由光源照射樣本。針對給定的樣本體積而言，所述體積與光 源的相互作用導致發射寬頻帶的頻率。發射處理是不相干的，因此，強度相加并且不引起干 設效應。樣本被布置在光學變換系統(0TS)之前并且接近光學變換系統。因為0TS使得能夠 取回通過樣本體積與光束之間的相互作用而生成的光束的傅里葉變換，所WOTS是關鍵部 件。可能的0TS的示例為透鏡、曲率半徑等于透鏡的焦距的二倍的曲面鏡或者針孔。
[0025] 最后，在OTS之后適于實現與樣本相互作用的光束的傅里葉變換的距離處布置空 間選擇濾波器。通過使用空間選擇濾波器的子結構進行采樣入射光束沿XY平面被分割成多 個區域，從而創建一組子圖像。換言之，頻率信息選擇性地包括在子圖像中。空間采樣包括 由空間選擇濾波器產生并且由對應的光傳感器檢測的子圖像。傳感器陣列被定位在空間選 擇濾波器之后并且接近于空間選擇濾波器。所得到的圖像是所有的子圖像的組合，每個子 圖像包括在與樣本體積相互作用之后的光束的傅里葉變換的一部分。對所得到的運些子圖 像的強度分布的測量意味著了解樣本能量頻譜的知識。
[0026] 0TS的優選實施方式是匯聚透鏡。如將要闡述的那樣，運樣的透鏡實質上進行二維 傅里葉變換。假定下述一般幾何結構：由振幅A的正常入射的平面波照射被定位在透鏡之前 的樣本。由tA來表示樣本的振幅透射率。在運種情況下，離開樣本并且入射在透鏡上的光束 可W描述為：
[0027] UL(x,y)=A · tA(x，y)
[0028] 由于鏡片而造成的透鏡對入射光束的作用可W由下式描述：
[0029] ti(x,y) = e邱[-j ·化/2 · f) · (χ2+γ2)]
[0030] 因此，透鏡之后的振幅分布成為：
[0031] 化'（x,y)=UL(x,y) · exp[-j ·化/2 · f) · (χ2+γ2)]
[0032] 使用菲涅爾衍射公式，可W找到距透鏡為距離ζ處的分布化(u，v)。化(u，v) = {exp
[j · (k/(2 · Z)) · (u2+v2)] · (l/(j · λ · Z)) · JTUiXx'y) · exp[-j ·化/2 · f) · (χ2+γ2)]
[0033] · exp[ j ·化/(2 · z)) · (χ2+γ2)] . exp[-j . (2η/(λ · z)) · (X · u+y · v)]dxdy
[0034] 因此，場分布化(u，v)與由具有平方律相位因子的透鏡孔徑對向的入射場的二維 傅里葉變換成比例，并且光在坐標(u，v)處的振幅和相位與輸入光譜在頻率(ιι/(λ?·)，ν/(λ f))處的振幅和相位有關。
[0035] 假定匯聚透鏡具有焦距吁"。假定樣本體積受來自光源的正常入射的光束均勻地 照射。在透鏡之后，復雜的場分布與透鏡孔徑內的二維傅里葉變換成比例。然后，可W根據 所測量的頻率(f' =υ/(λ . f))處的傅里葉分量的振幅和相位來重建已經經過樣本體積的 光場在空間域中的振幅和相位。因此，可W根據在0TS之后所測量的功率(能量)分布取回樣 本信息。假定W下更具體的幾何結構：由正常入射的校準光來照射被定位在匯聚透鏡前方 (接近于匯聚透鏡）的距離"d"--其中，"d"遠遠小于?'一-處的輸入樣本體積。在匯聚透 鏡之后距離吁"處對在樣本體積之后的光束的傅里葉變換進行成像。
[0036] 針對針孔而言，從空間域至頻率域的變換如W下那樣進行：
[0037] 入射在孔徑[A(x)]上的光的平面波將在圖像平面上產生A(x)的傅里葉變換。特別 地，假定衍射孔徑為圓形而非矩形，W及假定孔徑的半徑為W。因此，如果q是孔徑的平面內 的半徑坐標，則tA(q) = circ(q/w)。圓對稱的問題建議將傅里葉變換重新寫為傅里葉貝塞 爾(Four i er-Bes S e 1)變換。夫巧禾費(Rraunhof er)衍射圖案中的振幅分布為：
[003引 U(;r)=A · e邱[j · k · Z] · e邱[j · k · r~2/(化）]· (1/(j · λ)) · [2 · Ji化.￥· r/z)/(k · w · r/z)]
[0039] 其中，Ji為第一階的貝塞爾函數。
[0040] 當鏡的曲率半徑等于透鏡的焦距(f)的二倍時，曲面鏡等同于透鏡。
[0041] 當已經借助于0TS對光信號進行變換時，借助于空間濾波器來選擇圖像。運樣的濾 波器的示例為孔徑、微型透鏡陣列和吸收性聚合物掩模，即由能夠對入射光束進行空間濾 波的若干孔徑構造的二維陣列型結構。每個孔徑選擇保留與其振幅和相位二者有關的信息 的入射光束的部分。在對由光傳感器陣列檢測到的圖像進行合適的數據處理之后，從而可 W取回在空間選擇濾波器之后檢測到的光信號中包括的樣本信息。已知多個二維陣列型結 構符合空間選擇濾波要求W實現所公開的發明。在多個二維陣列型結構中，構成傳輸井陣 列的微型透鏡陣列和吸收性聚合物掩模被認為是本發明的優選解決方案。符合本說明書的 透鏡陣列、聚合物掩模或任何其他結構的間距會限定由光傳感器陣列捕獲的子圖像的周期 性。微型透鏡、井或等同物的孔徑會限定空間選擇濾波器的空間濾波能力。
[0042] 在微型透鏡陣列配置的情況下，通過每個微型透鏡的角孔徑(Nm)來限定濾波能 力：
[0043]
[0044] 在等式中，吁m"表示每個微型透鏡的焦距W及"Dm"表示每個微型透鏡的直徑。
[0045] 微型透鏡是小透鏡，通常具有小于1毫米(mm)并且通常小至10微米(μπι)的直徑。一 般的微型透鏡可W是具有用于折射光的一個球形凸面和一個平面表面的單個元件。由于微 型透鏡如此小，因此支承微型透鏡的基板通常比透鏡厚。更復雜的透鏡可W使用非球面表 面，W及其他透鏡可W使用若干層光學材料來獲得所設計的性能。微型透鏡陣列包含在支 承基板上形成一維陣列或二維陣列的多個微型透鏡。如果各個透鏡都具有圓形孔徑并且不 允許交疊，則可W將他們W六邊形陣列形式布置W獲得對基板的最大覆蓋。然而，在透鏡之 間仍然會存在間隙，所述間隙僅可W通過制作具有非圓形孔徑的微型透鏡來減小。使用光 學傳感器陣列，非常小的透鏡系統用于將光聚焦并且集中到光電二極管表面上而不是使光 落到像素裝置的非光敏區域上。填充因子是有效折射面積（即將光引導至檢測表面的面積 與由微型透鏡陣列占據的總的連續面積）的比率。微型透鏡陣列作用為掃描顯微鏡物鏡經 過體積樣本的光學傅里葉變換的點的陣列。
[0046] 在吸收性聚合物掩模的情況下，可W將濾波效應描述為如下：
[0047]
[004引在等式中，"dm"表示掩模孔徑元件的直徑，表示掩模的高度W及角 巧（Κφη,")表示與入射光束的空間頻率固有地聯系的、相對于法線的接收角。
[0049] 吸收性聚合物掩模為具有W下間距的井陣列，該間距與微型透鏡陣列的間距相 等，但是井陣列的孔徑小于透鏡的直徑（1%至30%)，從而提供魯棒的結構。掩模的高度限 定濾波能力。所述高度應當在避免混疊和欠采樣兩者的范圍內；所述高度應當優選地導致 掩模的高度與井孔徑之間的高寬比(AR=Lm/cU)為從1至10,其等于從6度至45度的接收角。6 度W下的接收角會導致對光學信號欠采樣并且因此沒有足夠的信息進行樣本恢復，而高于 45度的接收角會導致嚴重不利的混疊。掩模越厚（高度增大），結構選擇性越高。然而，在高 選擇性與會導致信息的缺失的對信號的欠采樣之間存在折衷。
[0050] 最后，借助于光傳感器陣列來檢測所得到的圖像。運樣的陣列的示例是CCD、常規 的移動電話或任何其他便攜式裝置中的相機等。
[0051]數據取回是基于傅里葉光學原理的;通過W下等式來給出所檢測的圖案強度：
[0化2]
[0053] 在二維幾何結構的情況下，運表示空間頻率分布。圖像的中屯、是零空間頻率W及 其他強度點(ηλΖι?·〇)中的每個強度點表示所捕獲的信號的諧波。
[0054] 子圖像中的每個子圖像包含關于樣本體積的統計參數如微粒尺寸和復雜性，W進 一步允許對微粒進行計數。復雜性和尺寸信息可W被配對成分散圖W將結果呈現給用戶。 所述分散圖將允許區分單個樣本體積內的多種微粒。復雜性參數指對樣本的吸收率的度 量，即由樣本吸收了多少入射光束。
[0055] W下參照附圖示出了不同的實施方式。
[0056] 圖1示出了本發明的一般示意圖，包括：波長頻帶受限光源(Α1)、光學變換系統 (0TSKB1)、空間選擇濾波器(B2)W及光傳感器陣列(Α2)。該附圖還指示樣本(C1)在裝置內 的位置。樣本要被布置在光源與0TS之間。
[0057] 在圖2中，光學透鏡用作OTS(Bll)。空間選擇濾波器(B2)被布置在透鏡的角頻率平 面處，并且樣本體積(C1)被布置在0TS透鏡附近。
[0058] 圖3示出了將使用用作空間選擇濾波器和光學透鏡的微型透鏡陣列來將光源聚焦 到樣本上W改善照明的實施方式。聚焦光學透鏡(例如，焦距為50mm)(B3)將波長頻帶受限 L邸光源(A1)聚焦到樣本體積的區域上，所得到的光束通過OTS(Bl)收集。離開0TS的光束入 射到微型透鏡陣列(B21)上，該微型透鏡陣列(B21)使通過OTS(Bl)生成的空間傅里葉變換 分量分解。所述陣列可W具有lOmmX 10mm陣列的面積，其中，針對總共1111個微型透鏡的間 距為300ymW及厚度為1.2mm。光傳感器陣列(A2)可W是商業上可購得的W下CMOS圖像傳感 器:使用拜耳濾波器技術，尺寸為5.70mm X 4.28mm，W及間距為2.2皿。
[0059] 圖4示出了本發明的使用吸收性聚合物掩模替代微型透鏡陣列W防止或至少降低 在檢測到的信號中的混疊效應的另一實施方式。裝置中的其他部件與圖2的實施方式中的 部件相同。吸收性聚合物掩模可W是測量由直徑為250ymW及間距為300μπι的二維孔徑陣列 構成的10 mm X 10 mm X 6 mm (ΧΥ Ζ)的結構。所得到的總體結構是由1111個不同孔徑構成的， 1111個不同的孔徑中的每個孔徑對光傳感器陣列上的入射光束獨立地進行采樣。
[0060] 圖5示出了使用巧光濾波器的一個實施方式。適當的巧光濾波器衰減(吸收)累浦 光并且允許巧光信號透過。運對系統引入了另外的特殊性程度，尤其當尺寸和/或復雜性不 足W對微粒進行區分時。已經證實圖1中所描述的系統對尺寸小至3um差異的微粒進行區 分。然而，要分析的許多生物樣本可能具有相等尺寸的若干微生物。在運種情形下，標記并 且添加圖5的巧光濾波器使得能夠區分目標微生物。聚焦光學透鏡(B3K例如，焦距為50mm) 將波長頻帶受限LED光源(A1)聚焦到樣本體積(C2)的區域上。運個樣本體積生成通過0TS (B1)收集的巧光光束(C3)。剩余的累浦信號被巧光濾波器(B4)衰減(過濾），從而僅剩下通 過空間選擇濾波器(B2)并且被光傳感器陣列(A2)檢測的巧光發射。
[0061] 圖6示出了使用反射濾波器(B5)來抑制在樣本體積之后剩余的累浦光束的另一實 施方式。在巧光檢測的情況下對累浦的去除尤其重要。如果累浦被去除多于巧光信號，則可 W不需要巧光過濾器。巧光發射是全方位的，因此，即使一些巧光信號會被反射濾波器反 射，足夠的巧光強度也會到達光傳感器陣列(A2)W根據捕獲來取回樣本信息。
[0062] 在圖7的實施方式中，入射累浦光束W-定角度進入樣本體積。從而可W避免使用 濾波器。
[0063] 圖8示出了多巧光（雙巧光U-CYT配置。光源(A1)表示一個或兩個波長頻帶受限 L邸光源。使用了雙頻帶巧光帶通濾波器(B6)代替圖5中的巧光濾波器。更具體地，該系統可 W適用于使用中屯、在激勵峰內的單個Lm)光源W及524皿/676皿雙頻帶巧光帶通濾波器來 分析用FITC(激勵波長和發射波長分別為495nm和51化m)和化rCP(激勵波長和發射波長分 別為470nm和670nm)巧光標記的樣本體積。通過使用彩色圖像傳感器并且針對每個發射波 長從對應的顏色通道取回數據來在傳感器處使信息單體化。因為現在可W通過復雜性、尺 寸和巧光發射來對微粒進行分類，所W運對系統引入另一特殊性。
[0064] 針對巧光信號所述的可W適用于自發體巧光幾何體。運意味著在運種情況下累浦 從微粒直接誘導巧光W進行檢測而不需要巧光標記。運是因為來自標記的巧光附著于微粒 而來自微粒自身的自發體巧光來自同一樣本體積區，因此可W W相同的方式處理信號并且 因此可W應用本發明。
[0065] 本發明的可操作性允許使用標準光學腔、比色皿和流控裝置(沒有移動部件的裝 置)來分配體積樣本。光學腔或比色皿是下述小管:橫截面為圓形或方形，在一端密封，由塑 料、玻璃或烙融石英（用于UV光）制成并且被設計成容置用于實驗的樣本。在速度比高精度 更重要的快速分析時通常使用一次性塑料比色皿。
[0066] 此外，原始樣本可W在使用標準濃縮過濾器被濃縮的同時被過濾和提純。微粒濃 縮器是一次性的，僅單獨使用具有用于濃縮和/或提純生物樣本的聚合物膜的超過濾裝置。 本發明對微粒的數量的光信號響應是線性的，因此當使用濃縮裝置來更好的測量真實的微 粒濃度時，本發明需要單值校正因子。
[0067] 圖9示出了光學數據處理。如果樣本體積(C1)被布置在OTS(Bl)附近，則在距(B1) 的距離(B8)處傅立葉光學原理成立，該位置已知為空間頻率平面或傅立葉平面，所接收的 信號(C4)將與對通過OTS(Bl)收集的輸入光束的傅立葉變換等同。通過在所述點(B8)處布 置空間選擇濾波器(B2)，將生成空間傅立葉變換的若干子圖像，若干子圖像中的每個子圖 像與濾波器的一個子結構對應。在傳感器(A2)處捕獲由上述子圖像組成的完整圖像。
[0068] 圖10中示出本發明的一個實施方式中使用的微型透鏡陣列（B21)的示意圖。 (B211)指陣列沿一個方向的全尺寸，（B212)指沿正交方向的尺寸，（B213)指示陣列的厚度 W及(B214)是透鏡之間的間距。對于圖2的優選實施方式而言，微型透鏡陣列沿(B211)的長 度為10mm，沿（212)的長度為10mm，厚度(B213)為1.2mmW及間距(B214)為300皿，運形成具 有總共1111個微型透鏡的陣列。
[0069] 圖11中示出在本發明的一個實施方式中所使用的吸收性聚合物掩模(B22)的示意 圖。（B221)指沿方向X和方向Y的全尺寸，（B222)指沿正交的Z方向的尺寸，（B223)指示掩模 的孔徑之間的間距W及(B224)是所述孔徑的直徑。對于圖3的優選實施方式而言，吸收性聚 合物掩模沿(B221)的長度為10mm，沿(B222)的長度為6mm，間距(B223)為300ymW及孔徑尺 寸(B224)為250μπι，運形成具有總共1111個孔徑的結構。
[0070] 圖12示出了根據圖3的證明是擴大的裝置F0V的實施方式的原始捕獲。在用于成像 應用的現有技術包括光場顯微技術的情況下，F0V取決于裝置中使用的顯微鏡物鏡。例如， 對于16倍物鏡透鏡而言，FOV是1.3mm2。在本發明中，樣本被布置在捕獲傅立葉變換的透鏡 之后并且非常靠近捕獲傅立葉變換的透鏡。因此，系統中的放大因子是近似為1。因此，樣本 捕獲的面積等于成像在傳感器上的面積即5.70mm X 4.28mm = 24.39mm2，從而獲得大的F0V = 24.39mm2。相比而言，在現有技術中，捕獲真實空間中的圖像意味著樣本必須遠離透鏡布 置，并且因此大于1的放大因子減小了有效視場。
[0071] 在圖13中，5μπι微粒的樣本在距0TS的若干距離處被捕獲并且被處理W取回樣本尺 寸和復雜性信息。所示出的結果圖指示不管樣本距0TS的距離如何均從樣本取回相同的數 據，從而證明大的裝置D0F能力對微粒的檢測在取回的尺寸和復雜性信息方面是 重復的。
[0072] 圖14示出了通過處理使用圖3的實施方式捕獲的兩個樣本體積而獲取的分散圖， 其中，OTS(Bl)是如圖2中所示的光學透鏡(B11)。捕獲和處理了兩者都在憐酸鹽緩沖鹽水 (PBS)中稀釋的濃度為104CFU/ml的大腸桿菌的樣本化.coli)W及具有相似濃度的釀酒酵 母(S.cerevisiae)的樣本。已知E.coli的微生物具有2皿的平均尺寸，而S.cerevisiae具有 5皿的平均尺寸。該圖顯示了在所分析的體積樣本內的微粒的復雜性(水平軸)和尺寸(垂直 軸）。從圖中明顯的是不同的微生物可W按照從捕獲的信號中取回的其尺寸和復雜性參數 而被檢測、表征和區分。
[0073] 圖15示出了通過處理使用圖3的實施方式所捕獲的被污染的水樣本而獲取的分散 圖。樣本初始具有未知的各種微生物。為了確保E.coli的存在，將被稀釋在具有與異硫氯酸 巧光素(FITC)巧光標記物結合的抗E.coli抗體的PBS中的1ml的104C即/ml濃度的E.coli添 加至2ml的被污染的水樣本中。運個過程確保巧光標記所添加的10化即/ml濃度的E.coli。 結果圖示出了與樣本的完整微生物負載對應的信息。
[0074] 圖16示出了與相同樣本對應的分散圖，運次是使用圖5的實施方式捕獲的。在運種 情況下，僅取回了與發射FITC的E.coli微生物對應的數據。
[0075] 在本文中，術語"包括"及其派生詞（如"包含"等）不應當理解為具有在排他的意 義，也就是說，運些術語不應當被理解為排除所描述的和所限定的內容可W包括另外的元 件/步驟等的可能性。
[0076] 另一方面，本發明顯然不限于本文所描述的一個或更多個具體實施方案，而且本 發明還涵蓋可W由任何本領域技術人員考慮到的本發明的如在權利要求中所限定的一般 范圍內的(例如，關于材料、尺寸、部件、配置等的選擇的)任何變型。
【主權項】
1. 一種用于表征和量化微粒樣本的圖像細胞儀，包括： 光源，用于生成輸入光束，所述輸入光束被引導朝向所述樣本以使得在所述光束經過 所述樣本之后生成真實空間中的光信號； 光學變換系統，其布置在所述樣本之后以用于生成所述光信號在空間頻率域中的傅里 葉變換； 空間選擇濾波器，其布置在所述光學變換系統的多個焦點處，其中，所述焦點是來自所 述樣本上的點的光線匯聚的點；以及 光傳感器陣列，其布置在所述焦點處以用于檢測所成像的傅里葉變換。2. 根據權利要求1所述的細胞儀，其中，所述光學變換系統是光學透鏡、曲面鏡或針孔。3. 根據權利要求1或2所述的細胞儀，其中，所述空間選擇濾波器是微型透鏡的陣列。4. 根據權利要求3所述的細胞儀，其中，所述微型透鏡是直徑小于1毫米優選地10微米 的小透鏡，以在支承基板上形成二維陣列。5. 根據權利要求1或2所述的細胞儀，其中，所述空間選擇濾波器是吸收性聚合物掩模。6. 根據權利要求5所述的細胞儀，其中，所述吸收性聚合物掩模具有深度小于1毫米優 選地10微米的間距的井，其中，所述井的孔徑比間距小1%至30%。7. 根據權利要求5或6所述的細胞儀，其中，所述掩模的高度在1毫米與10毫米之間。8. 根據前述權利要求中任一項所述的細胞儀，其中，所述光傳感器陣列包括:二維光電 二極管陣列，用于使得所述光信號數字化;以及處理裝置，用于取回表示所述樣本的信息。9. 根據前述權利要求中任一項所述的細胞儀，包括在所述樣本之后的輔助光學透鏡， 以將所述光信號聚焦至所述傳感器陣列上。10. 根據前述權利要求中任一項所述的細胞儀，進一步包括布置在所述樣本與所述光 學變換系統之間的熒光帶通濾波器。11. 根據權利要求10所述的細胞儀，其中，所述熒光濾波器是多頻帶熒光帶通濾波器。12. 根據前述權利要求中任一項所述的細胞儀，其中，所述光傳感器陣列包括移動裝置 如移動電話、智能電話、智能平板電腦或網絡攝像機的圖像傳感器。13. 根據前述權利要求中任一項所述的細胞儀，其中，所述樣本容器是光學透明腔、比 色皿或微流控裝置。14. 根據前述權利要求中任一項所述的細胞儀，其中，所述樣本體積使用微粒過濾器和 濃縮器裝置來適配。
【文檔編號】G01N15/14GK106066315SQ201610261912
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月25日 公開號201610261912.3, CN 106066315 A, CN 106066315A, CN 201610261912, CN-A-106066315, CN106066315 A, CN106066315A, CN201610261912, CN201610261912.3
【發明人】瓦萊里奧·普魯內里, 馬克·霍夫雷, 朱安·米格爾·佩雷斯羅薩斯
【申請人】光子科學研究所基金會, 加泰羅尼亞高等研究院