可调节的数字显微镜显示的制作方法
【专利说明】可调节的数字显微镜显示
相关申请的交叉引用
[0001]本美国专利申请要求于2013年5月I日同时提交的题为“可调节的数字显微镜显示”的美国临时专利申请N0.61/818，251、题为“数字显微镜显示屏应用”的美国临时专利申请N0.61/818，332、题为“可调节的数字显微镜聚焦控制”的美国临时专利申请N0.61/818，258、以及题为“数字显微镜观察摄像机和显示”的美国临时专利申请N0.61/818，340的每一个的优先权。这些临时专利申请的每一个的全部公开内容通过引用而整体结合于本申请用于所有目的。
技术领域
[0002]本发明大体涉及显微术系统。特别地，本发明涉及具有可调节显示装置的显微镜。
【背景技术】
[0003]显微镜对整个生命科学领域的研究员来说是重要的工具。传统的显微镜笨重、使用麻烦、且常常对于简单任务来说过于复杂。与显微镜相结合，荧光被用于生命科学，作为通过以特定频率的荧光发射的方式来跟踪或分析生物分子的一种非破坏性的方法。生物化合物可以用荧光标志物来标记(即，外来荧光团)，其可以是小分子、蛋白质、或量子原子团，其在被特定波长的光激发时，发出荧光。其他天然或固有的荧光生物材料也可在被用激发光触发时反应并发出光。不同的标志物对激发光的不同波长做出反应发出荧光。
[0004]对于可满足现代实验室里的研究员的此类需要的备选成像仪器的需求近年有增加，导致可提供小尺寸数字成像、且具有便携性和易用性的预期相关益处的产品(例如LumaScope (来自Etaluma公司)和FLoid(来自生命科技公司))的出现。然而，存在于该领域的产品，仍然缺乏研究人员所需要的能力。
【附图说明】
[0005]图1为依据本发明的实施例的具有可调节数字显示的显微镜的示意图；
[0006]图2A为依据第一配置中的本发明的实施例的可调节数字显微镜显示的升高组件(elevated assembly)的透视图；
[0007]图2B为依据第二配置中的本发明的实施例的可调节数字显微镜显示的升高组件的透视图；
[0008]图2C为依据第三配置中的本发明的实施例的可调节数字显微镜显示的升高组件的透视图；
[0009]图3A、3B、3C以及3D为依据本发明的各种实施例的具有聚焦控制的显示屏的框图表不;
[0010]图3E为具有用于显不屏的聚焦控制的显不屏的另一视图的框图表不;
[0011]图4为用于依据一个实施例的数字显微镜的示例显示单元的框图；
[0012]图5为用于使用依据一个实施例的具有可调节显示的数字显微镜的过程的示例流程图；
[0013]图6为依据一个实施例的数字显示屏内的图形用户界面的示例屏幕截图；
[0014]图7为所公开的实施例可被实施的数据处理系统的示例框图。
【具体实施方式】
[0015]出于解释的目的，在本描述中，大量的具体细节被阐述以便提供对本发明的全面理解。显而易见的，然而，对于本领域的技术人员来说，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其它实例中，众所周知的结构和设备以框图的形式示出以免模糊所述实施例的基本原理。
[0016]本发明涉及呈现样本的数字图像、具有控制显微镜系统的聚焦的能力、以及用于控制数字显微镜系统的操作的软件的显微镜。进一步地，本发明涉及允许紧凑和显微镜的多功能使用、提供光屏蔽和对需要暴露于特定波长以便察觉、荧光、以及成像的样本进行控制的显微镜结构。
[0017]依据本发明的可调节数字显微镜仪器拥有几个使得仪器适合于增加效率和适用性的特征。一方面，可调节数字显微镜仪器具有升高组件结构，其可被调节、倾斜、或折叠为几种位置。升高组件结构包括数字显示屏，其向用户显示来自显微镜的样本台上的物体的图像和信息。在一个实施例中，显示屏可以是具有触屏功能的液晶显示(”LCD”)屏。可调节升高组件结构的能力具有几个优点。
[0018]首先，升高组件结构可被推动或向后倾斜以允许样本台上样本更换的便利。第二，可调显示屏可适应用户的视角(例如，来自坐或站位的视角)，或顾及来自外部光源的眩光。第三，升高组件的部件可以部分或全部地向下折并充当遮篷，如此升高组件至少部分地覆盖样本台并有效地遮挡住外部光到达样本台。通过允许升高组件结构以这种方式调整，提供额外地作为遮蓬的需要，升高组件结构可为荧光影像的获取提供必要的黑暗。
[0019]依据本发明的可调数字显微镜仪器也可包括显示屏上的缩略图区域。缩略图区域是数字显示于显示屏上的相对较小的窗口，其可在屏幕上的各个位置被示出。缩略图区域可显示关于在检样本(当前或以前)的信息，包括的信息诸如指示所用样本容器的类型、当容器实时移动时成像装置被对准的位置(区域或更精确的点位置)、或其它涉及所观察样本的信息。在某种程度上，当用户操作样本台上的样本或容器时，通过使用覆盖于缩略图区域内的指针或指示器，缩略图区域帮助用户对成像场所的位置保持注意。缩略图区域也可显示关于可调数字显微镜仪器自身的信息，例如仪器在使用中的状态、放大因子、或入射到所观察物体上的光的波长。
[0020]另一方面，对可调数字显微镜的显示的控制允许有对包括平移，缩放，和放大倍率等功能的直接控制，以及对通过显微镜观察的焦平面的“粗放”和“精细”控制。控制可在显示屏上通过触摸操作。另一方面，聚焦控制可被置于毗邻显示屏以机械表盘和/或调焦按钮(例如，“上”和“下”按钮来增加或减少所观察焦平面的高度)的形式存在。在显示屏上或毗邻处的控制的出现允许不受其它结构阻碍的控制的便捷操作。
[0021]被配置为对仪器的粗放和/或精细焦平面调节进行控制的表盘和/或调焦按钮可被提供。这些数字控制代表对用于显微镜上焦点控制的传统共轴旋钮的改进。表盘和调焦按钮可同时地或独立地工作，且本发明的各种实施例可同时包括机械表盘和调焦按钮，或仅包括这两种控制机构之一。在本发明的其它实施例中，可有一个单独的按钮或控制输入在粗放和精细增量之间转换调焦控制。机械拨号和按压这些控制键可传递电信号，其把焦平面内的物体数字地以图像的形式显示于显示屏上。
[0022]依据本发明的许多实施例的可调节数字显微镜为用户在工作流程处理上提供了显著的便利。样本和/或样本容器可轻松地被置于可调节数字显微镜的样本台上，其中放置和取向的便利部分地取决于升高组件的可调性。一旦在观察中，通过改变焦平面的高度使得样本容器内的样本可被发现，且在显微镜的显示屏上被观察的区域的位置可用覆盖于显示屏内图像上的缩略图区域内产生的指示器来指定。在其它实施例中，缩略图可在显示屏内但是不覆盖其中显示的图像。
[0023]当有选择地遮蔽环境光，在观察中的样本可被置于能引起与样本相关的特定标志物发出荧光的特定波长的光之中(也就是说，不同颜色的光)。发荧光的样本的图像可随之被捕捉并存储于计算机可读的媒体或加在显微镜上的内存里。进一步地，图像可随后被组织和/或与通过数字显微镜捕捉的其它图像合并。在一个实施例中，当样本被不同波长的光激励并引起不同的标志物发出荧光时的图像们被捕捉。相同样本的图像们的合并也允许在同一图像内展示多重荧光标志物(以及因此相关的样本对象)的多色图像的创建。此外，后处理功能可在由显微镜捕捉的图像上实施。
[0024]进一步地，伴随着依据本发明的实施例的数字显微镜，与所观测样本有关的数据可被输入，通过触摸屏上软件产生的键盘和功能按钮和/或通过与显微镜电气连接的外部键盘。
[0025]图1为依据本发明的实施例的可调数字显微镜100的图示。可调数字显微镜100具有两个基本区域，升高组件102和样本台104。在图示的实施例中，升高组件102通过垂直核心支撑115和升高组件铰链112与样本台104耦合。升高组件102包括显示屏幕层106，其通过显示屏幕层铰链110与光控制或光源层108耦合。在一个实施例中，光源层包括发光二极管(“LED”)作为光源。于此所描述的技术范围内的其它光源和配置是可接受的。在图1中，升高组件包括定位于样本台之上的定向摄像机101，以及遮光罩114。样本台104具有基座部分118，其顶部确定了样本甲板117，其上为样本成像区域116 (其中各种样本和容器可被放置并操作，同时通过定向摄像机101来成像)。在本发明的实施例中，以及如此所规定的，显示屏幕层铰链110和升高组件铰链112可以是任意允许所确定的结构元件相对另一结构元件(例如，滚珠和承窝组件)转向或旋转的结构。
[0026]显示屏幕层106和光源层108可围绕升高组件铰链112 (光源层108与其机械耦合)的旋转轴以旋转方式移动。通过升高组件铰链112推动的用于升高组件102的运动范围的方向如图1中元素109所示。相似地，显示屏幕层106可围绕显示屏幕层铰链110 (显示屏幕层106与其机械耦合)的旋转轴以旋转方式移动。通过显示屏幕层铰链112推动的用于显示屏幕层106的运动范围的方向如图1中元素107所示。在本发明的备选实施例中，升高组件102可相对于样本台104沿着至少一个旋转轴移动，且每个旋转轴具有不同的运动范围。相似地，在本发明的实施例中，升高组件102可被沿着至少两个自由度进行调节，沿着不同的轴，例如通过显示屏幕层铰链110的旋转轴和升高组件铰链112的旋转轴确定的轴。
[0027]在图1中所示的发明的实施例中，遮光罩114位于一个位置，在光源层108的下面并与之机械连接，使得在其默认位置，遮光罩114在凹处且不对处理样本台104上的物体造成障碍。在这样的凹处位置，遮光罩114可阻挡来自光源的光，例如LED，在光源层108的下侦U。遮光罩可被延伸到第一遮光位置114’，其可以从可调数字显微镜100向外延伸，即朝向用户，或向外朝向可调数字显微镜100的一侧。可以有多于一个遮光罩114，其的每一个可沿不同方向延伸，从升高组件支撑结构112，到达第一延伸遮光位置114’，遮光罩114可延伸和从升高组件支撑结构112的底部缩回，按需要遮挡环境光线。
[0028]在本发明的其它实施例中，一个或多个遮光罩114，当处于凹处位置时，可位于光源层108的构架的内部，并从那里延伸到环境光遮挡位置。在这样的实施例中，当处于光源层108的构架的内凹处时，一个或多个遮光罩114容许对可调数字显微镜100的更方便的操作，当，例如，沿着升高组件铰链112的旋转轴改变光源层108的高度或角度时。在本发明的进一步的实施例中，一个或多个遮光罩114可用铰链(未示出)连接到光源层108，使得一个或多个遮光罩114可被移动到第二延伸遮光位置114”，其可更彻底地遮挡环境光，使其免于入射到样本甲板117和样本成像区域116上。换言之，可延伸到可调数字显微镜100的前面和侧面的遮光罩114，S卩，到达第一遮光位置114’，可进一步被配置为向下折叠到第二延伸遮光位114”，形成垂直墙来提供对环境光的部