本發(fā)明大體上涉及顯微鏡，且特定來說(但不排他地)，涉及結合個人電子裝置使用的顯微鏡。

背景技術：

光學顯微鏡使用可見光以研究因太小而裸眼不能看見的結構。在包含微電子學、生物學、藥理學、礦物學及類似物的許多科學學科中廣泛地使用光學顯微術。通常，光學顯微鏡包含用于增強透射通過樣本或從樣本反射的可見光的透鏡。僅通過觀看放大的樣本圖像，就可獲得許多信息。

在醫(yī)療診斷領域中，組織病理學學科使用對組織的顯微鏡檢查來研究疾病的臨床表現(xiàn)。在臨床醫(yī)療中，組織病理學是指由病理學家對活檢樣本或手術樣本進行檢查。通常，由病理學家在顯微鏡下對含有樣本的載玻片進行檢查。接著，病理學家做出呈組織病理學報告的形式的診斷。然而，歸因于做出準確的組織病理學報告所需的醫(yī)療培訓及設備，世界上許多缺醫(yī)少藥的地區(qū)不能獲得準確的醫(yī)療診斷。

類似地，在其它科學領域(例如，礦物學、植物學及/或動物學)中，在不使用較大顯微鏡且沒有訓練有素的教員的情況下，可能難以識別所述領域中的較小樣本。

技術實現(xiàn)要素：

一方面，本發(fā)明涉及一種顯微鏡附接件，其包括：透鏡設備，其包含一或多個透鏡；光源；樣本托架，其安置于所述透鏡設備與所述光源之間，其中所述樣本托架經(jīng)安置以使來自所述光源的光透射通過所述樣本托架及所述透鏡設備，且其中所述透鏡設備經(jīng)安置以放大所述樣本托架中的光學區(qū)域；及附接機構，其經(jīng)安置以將所述顯微鏡附接件連接到個人電子裝置。

另一方面，本發(fā)明涉及一種結合蜂窩電話使用的顯微鏡附接件，其包括：透鏡設備及光源，其中所述透鏡設備經(jīng)配置以可移除地連接到所述蜂窩電話的表面，且使所述透鏡設備與圖像傳感器光學對準，其中所述圖像傳感器包含于所述蜂窩電話中；及樣本托架，其經(jīng)安置以從所述光源接收光，其中所述樣本托架與所述透鏡設備光學對準，且其中所述樣本托架經(jīng)配置以允許樣本光從樣本行進通過所述透鏡設備且進入到所述圖像傳感器中。

一方面，本發(fā)明涉及一種樣本分析的方法，其包括：收集樣本；將所述樣本放置于顯微鏡的觀察平面中，其中所述顯微鏡耦合到個人電子裝置中所包含的圖像傳感器，且其中所述圖像傳感器與所述顯微鏡的所述觀察平面光學對準；使用所述圖像傳感器捕獲所述樣本的圖像數(shù)據(jù)；將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器，其中所述處理器耦合到所述個人電子裝置，且其中所述處理器分析所述圖像數(shù)據(jù)且產(chǎn)生樣本報告；及輸出所述樣本報告。

附圖說明

參考以下圖式描述本發(fā)明的非限制性且非窮舉實例，圖式中相似的元件符號指代貫穿多個視圖的相似部件，除非另有說明。

圖1A到1C說明根據(jù)本發(fā)明的教示的實例顯微鏡附接件。

圖2A到2C說明根據(jù)本發(fā)明的教示的耦合到便攜式電子裝置的圖1A到1C的實例顯微鏡附接件。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的教示的顯微鏡附接件的一個實例的橫截面說明。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的教示的顯微鏡附接件的一個實例的橫截面說明。

圖5是說明使用圖1A到1C中所描繪的顯微鏡附接件進行樣本分析的實例方法的流程圖。

對應參考字符貫穿圖式的若干視圖指示對應組件。技術人員應了解，出于簡單及清楚起見說明圖中的元件，且所述元件并不一定是按比例繪制。舉例來說，可相對于其它元件夸大圖中的一些元件的尺寸以有助于改進對本發(fā)明的各個實施例的理解。此外，為了更清楚地了解本發(fā)明的這些各種實施例，通常不描繪在商業(yè)上可行的實施例中有用或必要的常見但眾所周知的元件。

具體實施方式

本文描述使用顯微鏡附接件的設備及方法的實例。在以下描述中，陳述眾多特定細節(jié)以提供對實例的透徹理解。然而，相關領域中的技術人員將認識到，可在沒有特定細節(jié)中的一或多者的情況下或使用其它方法、組件、材料等等來實踐本中所描述的技術。在其它實例中，未詳細展示或描述眾所周知的結構、材料或操作以避免混淆某些方面。

貫穿此說明書對“一個實例”或“一個實施例”的參考意味著與實例結合而描述的特定特征、結構或特性包含于本發(fā)明的至少一個實例中。因此，貫穿本說明書在多個地方出現(xiàn)的“在一個實例中”或“在一個實施例中”等短語并不一定都指代同一實例。此外，在一或多個實例中，特定特征、結構或特性可以任何合適的方式組合。

貫穿本說明書，使用若干技術術語。這些術語具有在它們所來自的領域中的普通含義，除非本文有具體定義或它們的使用背景另有清楚表明。

圖1A到1C說明實例顯微鏡附接件100。圖1A展示實例顯微鏡附接件100的分解等距視圖，顯微鏡附接件100包含：透鏡設備101、樣本托架103、間隔件105及光源107。圖1A中的實例還展示透明樣本載體芯片111，其中樣本裝載在凹入的樣本區(qū)域中。在所描繪的實例中，透鏡設備101包含一或多個透鏡，所述一或多個透鏡可經(jīng)配置以提供可變的放大率及/或聚焦狀態(tài)。樣本托架103安置于透鏡設備101與光源107之間，且樣本托架103經(jīng)安置以使來自光源107的光透射通過樣本托架103及透鏡設備101。透鏡設備101經(jīng)安置以放大樣本托架103中的光學區(qū)域，所述光學區(qū)域可對應于樣本托架103中經(jīng)配置以接納樣本載體芯片111的區(qū)域。在所描繪的實例中，光源107包含一或多個發(fā)光二極管，所述一或多個發(fā)光二極管耦合到電互連件以從外部裝置接收指令及電力。在一個實例中，電互連件包含USB端口或微型USB端口，所述USB端口連接到電力/數(shù)據(jù)纜線。此外，顯微鏡附接件100可具有未描繪的其它特征件，例如：移動透鏡設備101中所含的透鏡的機械致動器、濾光器/偏光鏡、光擴散器層、額外光源、存儲器或類似物，所述存儲器可含有用于個人電子裝置的指令。

圖1B說明經(jīng)組裝的顯微鏡附接件100的等距視圖。在所描繪的實例中，顯微鏡附接件100的全部組件扣接在一起(壓入配合或以其它方式)以形成顯微鏡附接件100。此外，顯微鏡附接件100的外殼組件可由相對廉價的材料(例如，塑料)制成。然而，在一或多個實例中，顯微鏡附接件100的組件可包含更昂貴的材料，例如金屬或玻璃。在所描繪的實例中，顯微鏡附接件100的組件配合在一起形成較小立方體，然而，在其它未描繪的實例中，所述組件可配合在一起形成圓柱體或類似物。

圖1C描繪將樣本載體芯片111裝載到顯微鏡附接件100中。在所描繪的實例中，已將樣本放置于樣本載體芯片111的凹入部分中，且將樣本載體芯片111裝載到樣本托架103中以用于成像。如所說明，樣本載體芯片111可為透明的以允許光從光源107的行進通過樣本載體芯片111且進入到透鏡設備101中。然而，在其中光源107安置于樣本托架103與透鏡設備101之間的另一實例中，樣本載體芯片111可不為透明的，且可具有反射性背襯。樣本載體芯片111還可具有校準標記，例如，比例尺、色譜或類似物。然而，在不同實例中，樣本載體芯片111可為商業(yè)上可用的玻璃顯微鏡載玻片。

圖2A到2C說明附接到個人電子裝置206的實例顯微鏡附接件200(例如，顯微鏡附接件100)的若干等距視圖。附接機構205經(jīng)安置以將顯微鏡附接件200連接到個人電子裝置206。在所描繪的實例中，附接機構205通過包裹個人電子裝置206的邊緣機械地附接到個人電子裝置206，且顯微鏡附接件200扣入到附接機構205中。然而，在替代實例中，附接機構205可以其它方式附接到個人電子裝置206，例如，利用非永久粘合劑(例如，范德華力)、吸杯、磁性附接方法或類似物而并入個人電子裝置206的外殼中。應注意的是，各種附接機構205可結合顯微鏡附接件200使用以便使顯微鏡附接件200與一系列廣泛的個人電子裝置兼容。盡管在所描繪的實例中，個人電子裝置206為智能電話，但在其它實例中，個人電子裝置206可包含智能手表、智能眼鏡、平板計算機或類似物。此外，可將顯微鏡附接件200膠合到附接機構205中、壓入配合到附接機構205，諸如此類。如所展示，附接機構205耦合到顯微鏡附接件200以使透鏡設備(例如，透鏡設備101)與耦合到個人電子裝置206的圖像傳感器343(即，手機攝像機)光學對準。

圖3是顯微鏡附接件300的一個實例的橫截面說明。在所描繪的實例中，顯微鏡附接件300包含：透鏡設備301(其包含一或多個透鏡)、樣本托架303、間隔件305及光源307。特定來說，顯微鏡附接件300結合蜂窩電話(個人電子裝置306)使用。透鏡設備301經(jīng)配置以可移除地附接到蜂窩電話的表面，且使透鏡設備301與圖像傳感器343光學對準，其中圖像傳感器343包含于蜂窩電話(例如，手機攝像機)中。樣本托架303經(jīng)安置以從光源307接收光，且樣本托架303與透鏡設備301光學對準，使得樣本光從樣本行進通過透鏡設備301且進入到圖像傳感器343中。

如圖3中所描繪的實例中所展示，光源307可包含具有第一側(cè)及第二側(cè)的電力纜線325。電力纜線325的第一側(cè)耦合到一或多個發(fā)光二極管321，且電力纜線325的第二側(cè)經(jīng)配置以耦合到個人電子裝置306(例如，USB端口)的電力及數(shù)據(jù)輸出327。在所描繪的說明中，電力纜線325的第一側(cè)附接到電力輸入323以將電力提供到一或多個發(fā)光二極管321。在一個實例中，電力輸入323還可包含邏輯電路及軟件。電力輸入323(及/或顯微鏡附接件300中的其它電路)可經(jīng)配置以將輸入提供到個人電子裝置306，使得個人電子裝置306可控制顯微鏡附接件300及/或提供診斷信息。

如所說明，顯微鏡附接件300可包含安置于光源307與樣本托架303之間的間隔件305，其中間隔件305包含擴散器層329，其經(jīng)耦合以擴散從一或多個發(fā)光二極管321輸出的光。在一個實例中，擴散器層329還可包含單向鏡，使得擴散器層329反射從樣本托架303的方向入射在擴散器層329上的光，且透射來自光源307的方向的擴散光。替代地，擴散器層329及鏡可為兩個單獨的結構。在所描繪的實例中，濾光器351安置于樣本托架303與透鏡設備301之間。在一個實例中，濾光器351傳遞可見光且排除UV光。在另一實例或相同實例中，濾光器351可包含偏光鏡。應注意，擴散器層329、鏡、偏光鏡或濾光器的位置可取決于光源307的配置及所要的圖像特性互換。此外，這些組件可取決于顯微鏡附接件300的使用情況而移除。

在所描繪的實例中，顯微鏡附接件300具有初級光源(例如，定位于光源307中的發(fā)光二極管321)，其經(jīng)安置使得樣本托架303定位于初級光源與透鏡設備301之間。這允許樣本托架303中的樣本透射成像。另外，顯微鏡附接件300包含次級光源(即，安置于樣本托架303與圖像傳感器343之間的一或多個發(fā)光二極管321)。應注意，樣本托架303可安置于反射層329與發(fā)光二極管321之間，且反射層329反射從次級光源發(fā)射的光。此配置允許顯微鏡附接件300以反射成像模式對樣本進行成像。盡管圖3中所描繪的實例顯微鏡附接件300包含初級及次級光源兩者，但其它實施例可包含一者或另一者。另外，光源307的位置可取決于所要的成像模式而改變。在初級及次級光源兩者中，一或多個發(fā)光二極管321電耦合到個人電子裝置306(例如，蜂窩電話)以從個人電子裝置306接收電力及操作數(shù)據(jù)。

在一個實例中，光源307可包含發(fā)射可見光的發(fā)光二極管、發(fā)射UV光的光電二極管、發(fā)射紅外光的光電二極管及/或用于產(chǎn)生相干電磁輻射的激光二極管。上述二極管可一起存在于陣列中或可個別地安置于光源307中。此外，可單獨使用二極管或可與其它發(fā)光源(例如，環(huán)境光或由個人電子裝置306上的光源所供應的光)結合使用二極管。

圖4是顯微鏡附接件400的一個實例的橫截面說明。顯微鏡附接件400與顯微鏡附接件300共享許多特征。然而，顯微鏡附接件400與顯微鏡附接件300之間的一個值得注意的區(qū)別是：光源403包含光學透射器431。在所描繪的實例中，光學透射器431展現(xiàn)全內(nèi)反射，且其經(jīng)耦合以從外部光源接收光。如所展示，光自由地離開顯微鏡附接件400的光源區(qū)域407中的光學透射器431，且光源407的橫向邊界與顯微鏡附接件400的橫向邊界同延。在一個實例中，外部光源是手機攝像機燈441；然而，在另一實例中，外部光源可為燈泡或類似物。如圖4中所說明，反射涂層447可安置于顯微鏡附接件400的背側(cè)與光學透射器431之間。在一個實例中，光學透射器431可為塑料，例如丙烯酸或類似物，然而，在替代實例中，光學透射器431可為玻璃或其它氧化物材料。

盡管圖4中的裝置在透鏡設備401中具有單個透鏡元件，但透鏡設備401可經(jīng)配置以具有可變的光學放大。這可包含透鏡設備401中的透鏡能夠移動到距個人電子裝置406更近及更遠。盡管未描繪，但可通過安置于透鏡設備401中的機械致動器促進透鏡的運動。透鏡設備401可能能夠結合個人電子裝置406的內(nèi)部攝像機光學器件運作以產(chǎn)生增強的放大。此外，透鏡設備401可包含一個以上透鏡，且每一透鏡可獨立于其它透鏡而自由地移動。在一個實例中，通過安裝于個人電子裝置406上的軟件控制透鏡運動。在另一實例中，可由包含于顯微鏡附接件400中且可由個人電子裝置406或內(nèi)部電源(例如，電池組)對其進行供電的硬件/軟件控管透鏡運動。替代地，可由用戶手動地控制透鏡位置(例如，如望遠鏡或雙筒望遠鏡)。

圖5是說明使用圖1A到1C中所描繪的顯微鏡附接件進行樣本分析的實例方法500的流程圖。不應將部分或全部過程框出現(xiàn)于方法500中的次序認為是具限制性的。而是，受益于本發(fā)明的所屬領域的一般技術人員應理解，可以未說明的多種次序或甚至并行地執(zhí)行方法500中的一些。此外，樣本分析的方法500應不限于醫(yī)療程序，而且也適用于工業(yè)應用、礦物學、化學、植物學及類似物。

過程框501描繪收集樣本。如先前所陳述，這可包含收集生物樣本、礦物樣本、工業(yè)樣本或類似物。盡管在過程框501中未明確陳述，但可能需制備用于檢查的樣本，這可涉及將樣本切成薄片或?qū)颖具M行染色(如生物應用通常所需)。

過程框503展示將樣本放置于顯微鏡(例如，顯微鏡附接件200)的觀察平面中，其中顯微鏡耦合到個人電子裝置(例如，個人電子裝置206)中所包含的圖像傳感器。在此實例中，圖像傳感器與顯微鏡的觀察平面光學對準。在一個實例中，顯微鏡的觀察平面位于樣本托架(例如，樣本托架103)中且接近于樣本載體芯片(例如，樣本載體芯片111)的表面。在一個實例中，觀察平面的位置是動態(tài)的且是基于透鏡在透鏡設備(例如，透鏡設備101)中的位置及在個人電子裝置中的圖像傳感器的焦點。在另一實例或相同實例中，將樣本放置于顯微鏡的觀察平面中包含：將樣本放置于樣本載體中；及將樣本載體插入到顯微鏡中所包含的樣本托架中。

過程框505說明使用圖像傳感器捕獲樣本的圖像數(shù)據(jù)。在一個實施例中，這可包含捕獲樣本的光學圖像。圖像傳感器可一次使用所有光電二極管捕獲圖像或可一次運用單行像素捕獲圖像。在一個實例中，圖像傳感器捕獲樣本的圖像的方式由安裝于個人電子裝置上的軟件(專用于顯微鏡附接件)確定。軟件可使閃光/發(fā)光效果同步且優(yōu)化圖像捕獲的模式以產(chǎn)生有關樣本的較高品質(zhì)的數(shù)據(jù)。

在不同實例中，圖像傳感器可使用可見光譜外的波長的光捕獲樣本的圖像。例如，顯微鏡可通過改變由光源(例如，光源107)所發(fā)射的光的波長來捕獲樣本的吸收光譜，且記錄使用圖像傳感器所接收到的光的強度。另外，圖像傳感器可使用經(jīng)線性或圓形方式偏振的光捕獲樣本的圖像。此外，圖像傳感器可從樣本捕獲電磁(EM)發(fā)射。舉例來說，光源可發(fā)射UV光，樣本可吸收UV光且發(fā)射較低頻率的EM輻射。因此，圖像傳感器可捕獲較低頻率的EM輻射的圖像。在一個實例中，圖像傳感器及顯微鏡使用單色光的非彈性散射(例如，拉曼散射)以識別化學結構。在此實例中，光源包含激光，且圖像傳感器過濾掉對應于激光的波長的光。在其它實例中，可使用其它光譜方法或光譜方法的粗略近似捕獲樣本圖像。

應注意，在捕獲圖像數(shù)據(jù)之前，圖像傳感器及顯微鏡設備可經(jīng)受校準。這可包含：將已知樣本或工廠預制校準樣本插入到顯微鏡附接件中；捕獲校準樣本的圖像；及相應地調(diào)整圖像傳感器及顯微鏡附接件。替代地，校準圖像可出現(xiàn)于樣本載體芯片(例如，樣本載體芯片111)上使得結合對樣本進行成像而執(zhí)行校準。在一個實例中，樣本載體芯片111包含比例尺，使得可在捕獲圖像數(shù)據(jù)之后確定樣本尺寸。

顯微鏡附接件可含有一或多個光源，所述一或多個光源可由個人電子裝置對其進行供電。光源可電耦合到個人電子裝置，使得用戶可取決于被成像的樣本及所要的圖像數(shù)據(jù)在不同發(fā)光源、強度與曝光模式之間做出選擇。

過程框507描繪將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器。處理器耦合到個人電子裝置，且處理器分析圖像數(shù)據(jù)。處理器可運行來自個人電子裝置的存儲器的程序以分析圖像數(shù)據(jù)。在一個實例中，這些程序采用可從因特網(wǎng)或其它源下載的應用的形式。在另一實例中，處理器可耦合到顯微鏡本身，且顯微鏡可含有用于分析圖像數(shù)據(jù)的指令。在一或多個實例中，處理器可從圖像移除特定波長的光、增強圖像的某些方面、分析圖像成分、識別樣本中存在的化學品或其它。

過程框509展示輸出樣本報告。樣本報告可簡單地包含放大的樣本圖像，或可包含其它更復雜的數(shù)據(jù)分析。在一個實例中，將軟件安裝于個人電子裝置上以產(chǎn)生樣本報告。在另一實例或相同實例中，將樣本報告輸出到耦合到個人電子裝置的屏幕，且樣本報告包含關于樣本的化學成分的信息。在另一實例中，樣本報告可簡單地為樣本的狀態(tài)的二元確定(例如，妊娠試驗)。在另一實例中，樣本報告可引出有關樣本的結構信息或樣本的吸收/反射光譜。

本發(fā)明所說明的實例的上文描述，包含摘要中所描述的內(nèi)容，不希望為詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制于所揭示的精確形式。雖然在本文中出于說明的目的描述本發(fā)明的特定實例，但如相關領域的技術人員應認識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，各種修改為可能的。

鑒于以上詳細描述，可對本發(fā)明做出這些修改。所附權利要求書中所使用的術語不應被解釋為將本發(fā)明限制于說明書中揭示的特定實例。而是，本發(fā)明的范圍將完全由所附權利要求確定，所述權利要求應根據(jù)所建立的權利要求解釋的公認原則來解釋。