Fuente de iluminación para microscopio que comprende diodos emisores de luz para muestras biológicas teñidas.

Un sistema de iluminación de microscopio (10) que comprende:

una fuente de luz que comprende al menos un LED rojo (16R) configurado para emitir luz en el rango de 625 nm a660 nm,

al menos un LED verde (16G) configurado para emitir luz en el rango de 480 nm a 575 nm, al menos unLED azul (16B) configurado para emitir luz en el rango de 450 nm hasta aproximadamente 500 nm , y una pluralidadde LED de color amarillo (16Y) que rodea al menos un LED rojo (16R), y al menos un LED verde (16G), por lomenos un LED azul (16B), la pluralidad de LED amarillos (16Y) configurada para emitir luz en el rango de 575 nm a625 nm;

un soporte de muestra dispuesto dentro del camino óptico de la fuente de luz, el soporte de muestra configuradopara mantener un portaobjetos de microscopio (14) que contiene una muestra biológica (12);

una cámara (22) configurada para capturar y aumentar una imagen de la muestra biológica (12);

un circuito controlador de pulsos del LED (20) configurado para controlar simultáneamente al menos un LED rojo(16R), al menos un LED verde (16G), al menos un LED azul (16B) y la pluralidad de LED de color amarillo (16Y) , detal manera que los LED (16R, 16G, 16B, 16Y) se encienden al mismo tiempo, y

un disparador externo (26) configurado para activar el circuito de control de pulsos del LED (20) para suministrarpulsos cortos intensos de luz a la cámara (22) durante la un periodo de integración de la cámara.

Fuente de iluminación para microscopio que comprende diodos emisores de luz para muestras biológicas teñidas Campo de la invención El campo de la invención se refiere en general al campo de la citología y la histología. Más específicamente, el campo de la invención se refiere a dispositivos y métodos para la iluminación de muestras biológicas teñidas usando uno o más diodos emisores de luz (LED) .

Antecedentes de la invención La mayoría de los microscopios utilizan lámparas incandescentes convencionales para la iluminación de muestras biológicas teñidas. Las lámparas incandescentes producen luz blanca que es una combinación de todos los colores en el espectro visible (desde aproximadamente 400 nm hasta aproximadamente 700 nm) . Infortunadamente, las lámparas incandescentes producen un calor considerable, tienen baja eficiencia energética, y a menudo deben ser reemplazadas en forma frecuente.

Los diodos emisores de luz (LED) son fuentes de luz conocidas que producen típicamente un solo color, que cubre solamente una banda estrecha en el espectro visible. Por ejemplo, los LED que producen bandas estrechas de luz centradas en 450 nm, 525 nm y 625 nm aparecerán para el ojo humano como azul, verde, y rojo, respectivamente. El color es visualizado por los seres humanos utilizando células especializadas en el ojo. En particular, el ojo humano contiene tres tipos de células receptoras de color. Estas incluyen los llamados conos S, conos M, conos y conos L que detectan longitudes de onda corta, media y larga, respectivamente, de la luz visible. Todos los tres tipos de células tipo cono son sensibles a una banda ancha de longitudes de onda, pero tienen diferentes sensibilidades máximas. Por ejemplo, los conos S son más sensibles en torno a 420 nm (azul) , mientras que los conos M son sensibles alrededor de 534 nm (verde) y los conos L son sensibles alrededor de 564 nm (rojo) .

El ojo integra esencialmente la función espectral, produciendo tres señales. Una señal es la intensidad de la luz. Otra diferencia a la luz azul de la amarilla. Finalmente, la tercera separa la luz amarilla en luz roja o verde. Esta integración del espectro promedia los colores juntos. La luz de un LED amarillo (590 nm) , parecerá la misma para el ojo que la luz de los LED verde y rojo combinados (530 nm y 650 nm) , ya que en ambos casos, se equilibran el rojo y el verde y preponderará el azul.

La combinación de diferentes intensidades de luz roja, verde y azul puede crear la apariencia de casi cualquier color. Por ejemplo, un sistema de iluminación de microscopio que utiliza LED separados de color rojo, verde, y azul se puede ajustar a cualquier color de iluminación, dependiendo de las preferencias del operador.

En aplicaciones típicas de formación de imágenes microscópicas, se necesita una luz blanca como la luz emitida por las bombillas incandescentes convencionales para iluminar la muestra biológica. Los patólogos y otras personas entrenadas para observar muestras biológicas relacionadas con estados de enfermedad están familiarizados con el análisis de las muestras iluminadas con una fuente de luz de banda ancha, incandescente. Se han hecho intentos de utilizar LED para imitar la luz blanca emitida por fuentes incandescentes convencionales. Por ejemplo, se han producido LED individuales que generan una mezcla de luces de colores que se asemeja a la luz blanca. Por ejemplo, en el diseño mencionado anteriormente, la luz azul es emitida desde un diodo semiconductor de nitruro de galio (alrededor de 460 nm) . Luz secundaria, en el intervalo de aproximadamente 550 nm hasta aproximadamente 650 nm es emitida por un revestimiento de fósforo localizado dentro de una camisa de polímero. La combinación de longitudes de onda produce luz "blanca" que tiene una temperatura de color relativamente alta. Un problema con los LED del tipo descrito anteriormente es que no son buenos en la producción de luz en longitudes de onda relativamente largas (por ejemplo, luz roja) .

En aún otro diseño, la luz de los LED de color rojo, verde y azul se combina para producir una iluminación que parece ser blanca, pero no contiene el espectro visible completo. En particular, la intensidad de la iluminación en la banda amarilla (alrededor de 565 nm a 590 nm) es muy baja. Este vacío en la porción amarilla del espectro hace que algunas muestras de células teñidas parezcan ser de un color diferente al que se obtendría si se iluminaran con una lámpara incandescente. Esto es problemático porque la muestra biológica teñida parecerá diferente a un patólogo u otra persona capacitada bajo la luz blanca formada por LED en comparación con la luz blanca incandescente convencional. Los patólogos, sin embargo, se entrenan típicamente en microscopios que utilizan fuentes de luz incandescente de banda ancha. Diferente apariencia visual pueden dar lugar a confusión y mala interpretación de los resultados de la platina del microscopio.

El documento US 2003/042493 A1 describe una fuente luz de estado sólido fuente que comprende una fuente de luz de semiconductores que emite luz y un sistema óptico que tiene un elemento de fibra óptica. El elemento de fibra óptica tiene una entrada para recibir la luz emitida por la fuente de luz de semiconductores. El elemento de fibra óptica tiene también una salida para emisión de la luz recibida de la fuente de luz de estado sólido. La fuente de luz de semiconductores y el elemento de fibra óptica en conjunto forman una trayectoria de iluminación.

El documento DE 199 62 779 A1 da a conocer un dispositivo que tiene un primera unidad óptica con al menos una unidad de iluminación que tiene al menos un diodo de luz para dirigir luz visible roja, verde y azul bajo en un ángulo dado a una superficie que va a ser medida. Una segunda unidad óptica en un ángulo dado con la superficie tiene al menos un fotosensor para detectar la luz reflejada desde la superficie. Una unidad que sirve de filtro está dispuesta entre los diodos de luz y el fotosensor. Una unidad de control y evaluación controla el proceso de medición y evalúa al menos una característica de la luz reflejada, para caracterizar la superficie. La unidad de control y evaluación tiene al menos una unidad de procesamiento y al menos una unidad de memoria.

El documento EP 1510847 A1 describe un microscopio que tiene un dispositivo de iluminación ubicado en la parte superior integrado en la estructura de un microscopio con al menos un diodo emisor de luz que emite luz blanca, una óptica de iluminación y un elemento de deflexión dispuesto de manera que el plano del objeto pueda ser iluminado con la luz de iluminación por medio del método de iluminación coaxial ubicado en la parte superior.

El documento EP 1150154 A1 divulga un sistema de iluminación que comprende varios anillos concéntricos de LED de luz blanca con un pequeño ángulo de radiación fijado en un soporte anular. Los LED en las hileras anulares tienen la misma distancia lateral una debajo de la otra. Los LED se pueden controlar de forma individual o en grupos y/o se pueden regular en relación con el brillo. Los LED están conectados en grupos en serie, de modo que a cada grupo se le asigna una fuente de corriente constante controlable, que está conectada, respectivamente, con una salida de un convertidor digital-análogo.

El documento GB 2348968 A divulga una lupa iluminada que tiene una lente sostenida en su lugar por un soporte para lentes. Se asegura un LED al soporte de la lente de tal manera que el LED ilumina un área que está siendo observada por la lente. El LED puede tener la forma de un ordenamiento y puede estar soportado por un soporte para LED, que a su vez puede ser asegurado en forma removible al soporte de la lente. El LED puede ser un LED gran angular de alta intensidad. Una fuente de alimentación para alimentar el LED también puede ser incluido y también se puede conectar el LED a un circuito de control por medio de un conductor eléctrico.

El documento US 2005/231713 A1 divulga una cámara, fuentes de luz, lentes y los algoritmos de software utilizados para formar imágenes e inspeccionar las estructuras semiconductoras, incluida la radiación infrarroja. También se describe el uso de diferentes configuraciones de iluminación de estado sólido y los algoritmos de software mejoran la formación de la imagen y la inspección.

Resumen de la invención Un primer aspecto de la invención provee un sistema de iluminación de microscopio de acuerdo con la reivindicación 1. Cada uno de las al menos cuatro fuentes de luz LED puede ser controlable de forma independiente. La luz resultante emitida de las al menos cuatro fuentes de luz LED se aproxima sustancialmente a aquella de una fuente de luz incandescente. Las al menos cuatro... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de iluminación de microscopio (10) que comprende:

una fuente de luz que comprende al menos un LED rojo (16R) configurado para emitir luz en el rango de 625 nm a 660 nm, al menos un LED verde (16G) configurado para emitir luz en el rango de 480 nm a 575 nm, al menos un LED azul (16B) configurado para emitir luz en el rango de 450 nm hasta aproximadamente 500 nm , y una pluralidad de LED de color amarillo (16Y) que rodea al menos un LED rojo (16R) , y al menos un LED verde (16G) , por lo menos un LED azul (16B) , la pluralidad de LED amarillos (16Y) configurada para emitir luz en el rango de 575 nm a 625 nm;

un soporte de muestra dispuesto dentro del camino óptico de la fuente de luz, el soporte de muestra configurado 10 para mantener un portaobjetos de microscopio (14) que contiene una muestra biológica (12) ;

una cámara (22) configurada para capturar y aumentar una imagen de la muestra biológica (12) ;

un circuito controlador de pulsos del LED (20) configurado para controlar simultáneamente al menos un LED rojo (16R) , al menos un LED verde (16G) , al menos un LED azul (16B) y la pluralidad de LED de color amarillo (16Y) , de tal manera que los LED (16R, 16G, 16B, 16Y) se encienden al mismo tiempo, y

un disparador externo (26) configurado para activar el circuito de control de pulsos del LED (20) para suministrar pulsos cortos intensos de luz a la cámara (22) durante la un periodo de integración de la cámara.

2. El sistema de iluminación del microscopio (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el al menos un LED rojo (16R) , al menos un LED verde (16G) , al menos un LED azul (16B) , y la pluralidad de LED amarillos (16Y) están montados sobre un sustrato común.

3. El sistema de iluminación del microscopio (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un circuito de control (40Y) para modificar el brillo de la pluralidad de LED de color amarillo con respecto a al menos un LED rojo (16R) , a al menos un LED verde (16G) , y a al menos un LED azul (16B) .

4. El sistema de iluminación del microscopio (10) de la reivindicación 1, en el que al menos un LED rojo (16R) , al

menos un LED verde (16G) , al menos un LED azul (16B) , y la pluralidad de LED amarillos (16Y) están acoplados 25 con circuitos controladores separados (40R, 40G, 40B, 40Y) para ajustar el brillo respectivo de cada color.

5. El sistema de iluminación del microscopio (10) de la reivindicación 1, en el que el disparador externo (26) comprende un generador de onda cuadrada.