光学装置及其运作方法

光学装置及其运作方法
【专利摘要】本发明公开一种光学装置及其运作方法。光学装置包含试片模块、光学检测模块、辅助模块及数据处理模块。试片模块承载包含有检体的试片。光学检测模块对试片中的检体进行深层组织检测分析。辅助模块对试片模块及光学检测模块的运作提供辅助功能。数据处理模块分析处理光学检测模块所传送的信号以产生关于检体的检测结果，或根据辅助模块所传送的信息产生相对应的调控指令至光学检测模块或辅助模块。
【专利说明】光学装置及其运作方法
【技术领域】
[0001]本发明是与光学装置有关，特别是关于一种通过光学干涉技术对检体试片进行非破坏性、非接触式测量的光学装置及其运作方法，可省去传统上将检体试片切成薄片及染色等繁杂且费时的程序，并能够在操作过程中提供可调控的功能。
【背景技术】
[0002]传统上，观察组织切片的流程通常包含下列步骤:⑴检体取样；⑵固化；(3)观察试片。在观察组织切片的过程中，由于大多数组织结构皆为透光材质，故通常还需要配合染色及显影等程序，方能得到较佳的观察效果，以利后续分析程序的进行。
[0003]此外，由于受到光学景深(聚焦位置)的限制，上述的组织切片大多为薄型设计。首先，将检体固化后切割成薄片，每个薄片的厚度大约为10 左右，再加上承载玻片的厚度是以不超过0.1mm为限。接着，再将每个单独的承载玻片分别置于检测仪器上进行检测后，再将所有检测结果进行叠合重组，以重现原本整个检体的检测结果。
[0004]虽然目前已有许多厂商针对上述技术推出全自动或半自动的检测平台，以缩短整个检测流程，然而，实际上检测试片的制作过程相当繁复且耗费成本。此外，不同的检体切片过程所得到的叠合重组结果可能会与原本整个检体的检测结果有所差异。举例而言，检体切片的位置是否刚好破坏到检体中的病变组织就可能得到截然不同的叠合重组结果，严重影响到其检测结果的准确性。
[0005]因此，本发明提出一种光学装置及其运作方法，以解决上述问题。

【发明内容】

[0006]根据本发明的一具体实施例为一种光学装置。于此实施例中，光学装置包含试片模块、光学检测模块、辅助模块及数据处理模块。试片模块是用以承载一试片，该试片包含有一检体。光学检测模块是用以对该试片中的该检体进行一深层组织检测分析。辅助模块是用以对该试片模块及该光学检测模块的运作提供一辅助功能。数据处理模块是耦接光学检测模块及辅助模块，用以分析处理光学检测模块所传送的一信号以产生关于该检体的一检测结果，或根据辅助模块所传送的一信息产生相对应的一调控指令至光学检测模块或辅助模块。
[0007]于实际应用中，辅助模块为独立设计或依附于试片模块。辅助模块所提供的辅助功能为试片识别辅助功能、试片对准辅助功能、检测条件调控辅助功能或检体储存状态监控辅助功能。试片模块设计为有盖形式或开放形式，且通过物理固化或机械固定方式限制检体的移动。
[0008]辅助模块可具有一符号、一颜色、一图样、一文字、一数字、一条码、一立体识别区或一立体对准区的设计，以提供试片识别辅助功能及试片对准辅助功能。辅助模块可具有单层或多层透光夹层的设计，导入具有不同穿透、吸收及反射特性的流体，以提供变换入射该检体的入射光的波长或能量。辅助模块可具有聚光及散光特性的设计，以提供焦距调整功能。
[0009]根据本发明的第二具体实施例为一种光学装置运作方法。于此实施例中，光学装置包含试片模块、光学检测模块、辅助模块及数据处理模块。该方法包含下列步骤:(a)试片模块承载包含有一检体的一试片；(b)光学检测模块对试片中的检体进行一深层组织检测分析；(C)辅助模块对试片模块及光学检测模块的运作提供一辅助功能；(d)数据处理模块分析处理光学检测模块所传送的一信号以产生关于该检体的一检测结果，或根据辅助模块所传送的一信息产生相对应的一调控指令至光学检测模块或辅助模块。
[0010]相较于现有技术，根据本发明的光学装置及其运作方法是通过光学干涉技术对检体试片进行非破坏性且非接触式的测量，故可直接对厚度较大的检体试片进行光学检测，不仅可省去传统上将检体试片切成薄片及染色等繁杂且费时的程序，亦能够有效避免传统上将所有薄片检体试片的检测结果进行叠合重组时所可能产生的误差，由此提升光学装置进行检测时的准确性及可靠度。此外，根据本发明的光学装置及其运作方法所使用的检体试片亦可搭配辅助单元的特殊设计在操作过程中提供可调控的功能，故能让使用者操作上更为方便。
[0011]关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1A为根据本发明的一较佳具体实施例中的光学装置的功能方块图。
[0013]图1B为图1A中的辅助模块采用依附于试片模块的设计。
[0014]图2为光学检测模块利用光学干涉技术进行检测的示意图。
[0015]图3A为采用物理固化方式进行检体固定的示意图。
[0016]图3B为采用机械固定方式进行检体固定的示意图。
[0017]图4A为采用直接加压的设计将检体压平的示意图。
[0018]图4B为采用施加气压的设计将检体压平的示意图。
[0019]图5A至图为辅助模块提供身份识别与位置对准功能的示意图。
[0020]图6为直接于试片制作过程中形成立体识别、对准区的示意图。
[0021]图7A及图7B为立体识别对准区搭配外部感测元件进行数字化比对分析的示意图。
[0022]图8A及图SB为辅助模块采用透光夹层的设计提供波长能量变换功能的示意图。
[0023]图9A及图9B为不同型式的变换波长能量设计的示意图。
[0024]图1OA及图1OB为辅助模块采用光学聚光特性及光学散光特性设计的示意图。
[0025]图1lA及图1lB为将辅助模块与光学检测模块组合形成连动机制的示意图。
[0026]图12为根据本发明的另一较佳具体实施例的光学装置运作方法的流程图。
[0027]主要元件符号说明:
[0028]SlO~S18B:流程步骤
[0029]1:光学装置10:试片模块
[0030]12:光学检测模块14:辅助模块
[0031]16:数据处理模块100:试片
[0032]SA:检体120:分光/耦合单元[0033]G:胶水(或蜡油)UD:上下结构
[0034]RL:侧边结构PU:气压
[0035]H:立体识别对准区K:外部感测元件
[0036]TL:透光夹层J:相对应的对准区
【具体实施方式】
[0037]根据本发明的一较佳具体实施例为一种光学装置。请参照图1A，图1A为本实施例的光学装置的功能方块图。如图1A所示，光学装置I包含试片模块10、光学检测模块12、辅助模块14及数据处理模块16。其中，试片模块10是承载包含有检体SA的试片100 ;数据处理模块16分别耦接至光学检测模块12及辅助模块14。需说明的是，辅助模块14除了可以如同图1A采用独立设计而与试片模块10分离之外，辅助模块14亦可如同图1B采用依附于试片模块10的设计，并无特定的限制。
[0038]接下来，将分别针对光学装置I所包含的各模块及其具有的功能进行详细的介绍。
[0039]于此实施例中，光学检测模块12是用以对试片模块10所承载的试片100上的检体SA进行深层组织检测分析。更详细地说，光学检测模块12是利用光学干涉技术对试片100上的检体SA进行深层组织检测分析。请参照图2，图2为光学检测模块12利用光学干涉技术进行检测的示意图。如图2所示，光学检测模块12是通过其分光/耦合单元120实现光学干涉技术以输出经光学干涉后的光信号SMt。其中，Lin为光源，Lr为参考光，Ld为检测光。需说明的是，光学干涉技术可以是时域(time domain)设计或频域(frequencydomain)设计，并无特定的限制。
[0040]至于此实施例中的试片模块10除了承载包含有检体SA的试片100，以便光学检测模块12对试片100上的检体SA进行光学检测的功能外，试片模块10还可如图1B所示采用与辅助模块14结合的设计，于操作或储存状态下提供特殊的辅助功能。举例而言，上述辅助功能可以是试片识别辅助功能、试片对准辅助功能、检测条件调控辅助功能或检体储存状态监控辅助功能等，但不以此为限。
[0041]于此实施例中，由于光学检测模块12可直接对试片模块10所承载的试片100上的检体SA进行深度组织检测(大约2-3mm深)，可省略传统试片制作过程中的固化、切片、染色显影等步骤，故能大幅减少试片制作时间与成本上的浪费。此外，试片模块10的外观可采用有盖形式或开放形式的设计。若试片模块10是采用有盖形式的设计，只需上盖为透光材质即可(压克力、玻璃、塑胶片…)。
[0042]然而，在实际应用中，考虑到试片模块10所承载的试片100上的检体SA可能会受到外在因素产生晃动，或是需要旋转试片100以对检体SA进行不同角度的检测，因此，本发明亦可采用物理固化、机械固定等方式将检体SA固定住，使其不会产生晃动。
[0043]举例而言，如图3A所示，若采用物理固化方式，可选择通过胶水(或蜡油)G进行检体SA的固定。此外，如图3B所示，若采用机械固定方式，可将试片模块10的上下结构UD及侧边结构RL均设计为可调尺寸的型式，用以限制住检体SA的移动。又，前述的物理固化及机械固定两种方式更可混合实施，以获得更佳的固定效果，并无特定的限制。
[0044]此外，若采用机械固定方式进行检体SA的固定，还可包含有一种加压设计，例如通过上下结构UD直接加压的设计(如图4A所示)或是通过施加气压的设计(如图4B所示，可另配合通气孔与外部加压阀)，以将检体SA压平后，利于后续的观察检测。
[0045]接下来，将就试片模块10与辅助模块14结合的设计作说明。由于在实际检测过程中，可能需要进行例如试片身份识别、试片位置对准、检测区域选定、波长变换、焦距调整等程序，因此，若采用试片模块10与辅助模块14结合的设计，可于操作或储存状态下提供特殊的辅助功能。除了可用于检体操作过程的辅助，若经特殊设计还可提供检体储存条件调控、储存状态监控的效果。以下将就各功能进行说明。
[0046]如图5A至图所示，辅助模块14是用以提供身份识别与位置对准的功能。实际上，辅助模块14可具有符号、颜色、图样、文字、数字、条码、立体识别区或立体对准区等不同的设计，以提供试片识别辅助功能及试片对准辅助功能。
[0047]举例而言,辅助模块14可设计为简单符号(正、负号)、颜色(红色成人、绿色小孩)、图案(动物图案、植物图案)、阿拉伯数字、文字(M男性、F女性)、几何图形(三角或圆形等)，作为试片来源的身份识别。若辅助模块14搭配上外加的条码读取机，还可直接以条码标示于试片上。此外，上述的身份识别手段还可与位置对准功能相结合，但不以此为限。
[0048]此外，本发明的识别与对准机制不限上述的平面标示设计，还可直接于试片100的制作过程中形成立体识别对准区H，以与相对应的对准区J对准，如图6所示。此外，上述立体识别对准区H还可搭配外部感测元件K进行数字化比对分析，如图7A及图7B所示。
[0049]如图8A及图SB所示，辅助模块14是用以提供波长能量变换的功能。此时，辅助模块14可采用透光夹层TL的设计(单层或多层)，通过导入不同穿透、吸收、反射特性的流体(气、液体)后，即可达到变换实际入射至检体SA的波长或能量的效果。此外，上述变换波长能量的设计亦可为阵列化、模块化或堆迭化等不同设计，以形成更多样化的使用弹性，如图9A及图9B所示。
[0050]如图1OA及图1OB所示，辅助模块14是用以提供焦距调整的功能。此时，辅助模块14可采用具有光学聚光特性(如图1OA所示的凸出部14A)或光学散光特性(如图1OB所示的凹陷部14B)的设计，或是将上述辅助模块14设计为模块化可更换的型式，以调整得到不同的光学效果。此外，如图1lA及图1lB所示，亦可进一步将辅助模块14与光学检测模块12组合形成连动机制，以方便进行检体的检测。
[0051]需说明的是，上述连动机制还可提供电子信息的传输，如此情况下可利用透明电极所形成的微电极驱动机制(或阵列)提供液体驱动机制，例如电泳、电湿、电毛细等手段直接调控焦距变化效果与焦距作用区域，但不以此为限。
[0052]于实际应用中，辅助模块14亦可用以提供储存状态调控的功能。此时，辅助模块14可与光学检测模块12或储存设备(图未示)耦合，以提供下列数种功能:
[0053](I)抽真空:此时，辅助模块14可直接将上述图4B所示的气压调控方式反向进行操作，将试片100内气体抽出，避免空气中微生物或水气湿度等与检体SA接触，以提高检体SA的保存期限。
[0054](2)温度调控:此时，辅助模块14可包含有温度调控元件，例如热电元件或加温元件。当试片100由储存设备取出，辅助模块14的温度调控元件可协助缩短回温过程以加速检体SA解冻，并可避免观察操作过程中产生雾化现象。若温度调控元件为热电元件，还可在储存状态下提供每一试片100独立的局部降温效果。
[0055](3)检体状态监控:此时，辅助模块14可包含有化学检测元件，例如酸碱检测元件。当检体SA储存状态不佳，不适合进行后续检测时，即可通过颜色指标作变色指示，以指示使用者更换检体SA的恰当时机。
[0056]根据本发明的另一较佳具体实施例为一种光学装置运作方法。于此实施例中，光学装置包含试片模块、光学检测模块、辅助模块及数据处理模块。请参照图12，图12为此实施例的光学装置运作方法的流程图。
[0057]如图12所示，首先，于步骤SlO中，试片模块承载包含有一检体的一试片。接着，于步骤S12中，光学检测模块对试片中的检体进行一深层组织检测分析。然后，于步骤S14中，辅助模块对试片模块及光学检测模块的运作提供一辅助功能。之后，该方法将会执行步骤S16，数据处理模块判断其接收到的是光学检测模块所传送的信号或辅助模块所传送的信息。若步骤S16的判断结果为数据处理模块所接收到的是光学检测模块所传送的信号，该方法将会执行步骤S18A，数据处理模块分析处理光学检测模块所传送的信号以产生关于检体的一检测结果；若步骤S16的判断结果为数据处理模块所接收到的是辅助模块所传送的信息，该方法将会执行步骤S18B，数据处理模块根据辅助模块所传送的信息产生相对应的一调控指令至光学检测模块或辅助模块。
[0058]于实际应用中，于步骤S14中，辅助模块可以是独立设计或依附于试片模块，并且辅助模块所提供的辅助功能可以是试片识别辅助功能、试片对准辅助功能、检测条件调控辅助功能或检体储存状态监控辅助功能，但不以此为限。于步骤S12中，光学检测模块是利用一光学干涉技术对检体进行深层组织检测分析，并且光学干涉技术可以是时域(timedomain)设计或步页域(frequency domain)设计。
[0059]相较于现有技术，根据本发明的光学装置及其运作方法是通过光学干涉技术对检体试片进行非破坏性且非接触式的测量，故可直接对厚度较大的检体试片进行光学检测，不仅可省去传统上将检体试片切成薄片及染色等繁杂且费时的程序，亦能够有效避免传统上将所有薄片检体试片的检测结果进行叠合重组时所可能产生的误差，由此提升光学装置进行检测时的准确性及可靠度。此外，根据本发明的光学装置及其运作方法所使用的检体试片亦可搭配辅助单元的特殊设计在操作过程中提供可调控的功能，故能让使用者操作上更为方便。
[0060]通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
【权利要求】
1.一种光学装置，其特征在于，该装置包含有: 一试片模块，用以承载一试片，且该试片包含有一检体； 一光学检测模块，用以对该试片中的该检体进行一深层组织检测分析； 一辅助模块，用以对该试片模块及该光学检测模块的运作提供一辅助功能；以及 一数据处理模块，耦接该光学检测模块及该辅助模块，用以分析处理该光学检测模块所传送的一信号以产生关于该检体的一检测结果，或根据该辅助模块所传送的一信息产生相对应的一调控指令至该光学检测模块或该辅助模块。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该辅助模块为独立设计或依附于该试片模块，该辅助模块所提供的该辅助功能为试片识别辅助功能、试片对准辅助功能、检测条件调控辅助功能或检体储存状态监控辅助功能。
3.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该光学检测模块是利用一光学干涉技术对该检体进行该深层组织检测分析，且该光学干涉技术为时域设计或频域设计。
4.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该试片模块为有盖形式或开放形式，且通过物理固化或机械固定方式限制该检体的移动。
5.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该辅助模块是具有一符号、一颜色、一图样、一文字、一数字、一条码、一立体识别区或一立体对准区的设计，以提供试片识别辅助功能及试片对准辅助功能。
6.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该辅助模块是具有单层或多层透光夹层的设计，导入具有不同穿透、吸收及反射特性的流体，以提供变换入射该检体的入射光的波长或能量。
7.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该辅助模块是具有聚光及散光特性的设计，以提供焦距调整功能。
8.一种运作一光学装置的方法，该光学装置包含一试片模块、一光学检测模块、一辅助模块及一数据处理模块，其特征在于，该方法包含下列步骤: (a)该试片模块承载包含有一检体的一试片； (b)该光学检测模块对该试片中的该检体进行一深层组织检测分析； (C)该辅助模块对该试片模块及该光学检测模块的运作提供一辅助功能；以及 (d)该数据处理模块分析处理该光学检测模块所传送的一信号以产生关于该检体的一检测结果，或根据该辅助模块所传送的一信息产生相对应的一调控指令至该光学检测模块或该辅助模块。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，于步骤(c)中，该辅助模块为独立设计或依附于该试片模块，该辅助模块所提供的该辅助功能为试片识别辅助功能、试片对准辅助功能、检测条件调控辅助功能或检体储存状态监控辅助功能。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，于步骤(b)中，该光学检测模块是利用一光学干涉技术对该检体进行该深层组织检测分析，且该光学干涉技术为时域设计或频域设计。
【文档编号】G01N21/45GK103575700SQ201310283723
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月8日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】王威, 颜孟新, 周忠诚 申请人:明达医学科技股份有限公司