[发明专利]一种用于观察由物体反向散射的辐射的方法和装置

说明书

一种用于观察由物体(3)、特别是生物物体反向散射的辐射的装置和方法。该装置包括适于照射样本(2)的光源(10)，以及在光源(10)和物体(3)之间延伸的屏幕(20)。屏幕(20)具有孔(23)，由光源(10)产生的照射光束(12)穿过该孔(23)朝向屏幕(20)传播。在照射的作用下，物体(3)发射反向散射的辐射(14)，该反向散射的辐射(14)传播到屏幕(20)，该屏幕的表面积优选大于100cm。反向散射的辐射(14)在屏幕(20)上的投射形成代表反向散射的辐射(14)的图像，由术语衍射图表示。使用图像传感器(30)来获取代表在屏幕(20)上形成的衍射图的图像。

技术领域

本发明的技术领域是基于由物体反向散射的辐射的图像来观察和识别物体，尤其是生物物体，特别是细菌菌落。

背景技术

微生物(特别是细菌)识别针对各种领域是需要的。例如，在诊断领域中，细菌的识别允许了解引起感染的病原体的性质，并且允许优化患者的治疗。另外，细菌识别是流行病学或抗医院感染的基本技术。除健康领域之外，应用还可以包括但不限制于卫生、安全和食品加工领域。

目前存在允许进行这种识别的各种有效仪器。所使用的方法特别是质谱法、拉曼光谱法、比色测试、菌落形态学分析或核酸扩增技术。使用光谱技术(质谱法或拉曼光谱法)的方法需要昂贵的器件和合格的操作者。比色方法更简单，但是通常更慢。关于核酸扩增，需要在满足精确的操作条件时连续执行许多步骤。

专利US74665560描述了一种基于利用微生物对入射激光束的散射和衍射来表征微生物的方法。微生物设置在激光光源和图像传感器之间。在激光束照射的作用下，获得出现衍射图案的图像，该图案构成观察到的微生物的特征。专利US8787633描述了一种用于相同目的的方法。这些文献描述了一种用于识别细菌的方法，所述方法似乎很有希望，但是如果设置有细菌的培养基是不透明的、有色的或散射的，该方法就变得不适用。特别地，这些方法使用以所谓的透射配置形成的图像，其中样本设置在光源和图像传感器之间。如果要获得可利用的图像，则样本必须足够透明。因此，该方法与包含有色培养基的样本不相容，例如包含羊血液中的哥伦比亚琼脂的、已知为哥伦比亚血琼脂(Columbia Blood Ship，COS)的培养基。所述方法也不适用于例如胱氨酸乳糖电解质缺乏(cystine lactoseelectrolyte deficient，CLED)琼脂的散射基质，或例如巧克力琼脂的不透明基质。然而，这种培养基特别频繁地(在大约70％的情况下)用于临床诊断。

专利申请WO2016/097063通过提出一种用于观察微生物的方法部分地解决了该问题，在该方法中图像不是以透射配置形成的，而是以反向散射配置形成的。样本由激光束照射。反向散射的辐射通过收集光学器件聚焦在图像传感器上。

文献US5241369描述了一种允许将由样本反向散射的辐射的图像形成在半透明屏幕上的装置，该半透明屏幕耦合到图像传感器。在该装置中，光源以入射角照射样本，该入射角相对于图像传感器的光轴倾斜。

文献WO2007/020554描述了一种用于观察由覆盖有反射屏的样本散射的辐射的装置。在多次反射后，图像聚焦在光学耦合到图像传感器的凸面反射器上。在US5912741中描述了类似的配置。

在Huisung Kim等人的出版物中也描述了使用半透明屏幕来观察由物体散射的光，即“eflected scatterometry for non invasive interrogation of bacterialcolonies”，International society for optical engineering,SPIE,vol.21,N°10,october 2016(“用于非侵入性询问细菌菌落的反射散射法”，国际光学工程学会SPIE，vol.21，no.10,2016年10月)。