ES2952511T3

ES2952511T3 - Aparato en miniatura de formación de imágenes ópticas de múltiples objetivos

Info

Publication number: ES2952511T3
Application number: ES15829816T
Authority: ES
Inventors: Yasaman Soudagar
Original assignee: Neurescence Inc
Current assignee: Neurescence Inc
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2035-08-04
Also published as: US20170245747A1; CA2956779A1; EP3177955A4; US11284787B2; CA2956779C; EP3177955A1; WO2016019458A1; EP3177955B1

Abstract

Un aparato de formación de imágenes ópticas de múltiples objetivos realiza imágenes ópticas de una pluralidad de sitios de imágenes físicamente separados usando una fuente de luz, un detector bidimensional y una pluralidad de haces de fibras. Cada haz de fibras tiene un extremo distal colocado adyacente a uno de los sitios de obtención de imágenes diferentes, y transporta la fuente de luz desde su extremo proximal a su extremo distal, mientras transmite una señal óptica desde su sitio de obtención de imágenes respectivo desde su extremo distal a su extremo proximal. Las señales ópticas pueden detectarse simultáneamente en diferentes regiones del detector. El sistema es pequeño y puede usarse para obtener imágenes de sitios en un animal ambulatorio, con la fuente de luz y el detector ubicados en una carcasa portátil adjunta al animal. Se pueden utilizar diferentes tipos de imágenes, incluidas imágenes de fluorescencia, imágenes hiperespectrales o imágenes de polarización. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato en miniatura de formación de imágenes ópticas de múltiples objetivos

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

El presente asunto se refiere en general a un dispositivo de formación de imágenes ópticas y, más específicamente, a un dispositivo miniaturizado de formación de imágenes ópticas para formación de imágenes in vitro o in vivo.

Descripción de la técnica relacionada

A lo largo de los años, se ha incrementado la necesidad de formar imágenes de tejidos biológicos in vivo para aplicaciones que van desde formación de imágenes neuronales hasta formación de imágenes de células para diferenciar las células cancerosas de las células normales. Existen varios dispositivos de formación de imágenes ópticas para estos propósitos, ejemplos de los cuales son un microscopio en miniatura de espacio libre para la formación de imágenes por fluorescencia de neuronas en un mamífero vivo, que se mueve libremente, y cuyo ejemplo se muestra en la Figura 1. Un dispositivo como este se describe en Miniaturized Integration of a Fluorescence Microscope (“Integración Miniaturizada de un Microscopio de Fluorescencia”), Kunal K. Ghosh et al., Nature Methods, vol. 8 No. 10, octubre de 2011, pág. 871, que se incorpora en este documento como referencia. Este dispositivo utiliza una lente 121 de índice de gradiente (conocida como lente GRIN) tanto para iluminar como para recoger la luz del objeto. Se usa un diodo emisor de luz (LED) 160 para iluminar el objeto, mientras que una lente 153 acopla la luz de LED en la lente GRIN 121. Un filtro de iluminación 155 y un filtro 170 de emisión aseguran que la luz que llega al detector 180 es solo la luz que se ha emitido por fluorescencia desde el objeto. Una lente 141 completa la formación de imágenes sobre el detector 180. Tanto el LED 160 como la electrónica 190 del detector reciben energía por conexiones 163 y 191 a suministros externos de tensión de CC y el detector también transmite imágenes a un ordenador mediante una conexión 191 de cable.

Otro tipo de dispositivo, como se ha descrito, por ejemplo, en Ultra-compact Fiber-optic Two-photon Microscope for Functional Fluorescence Imaging in vivo (“Microscopio Bifotónico de Fibra Óptica para Formación de Imágenes in vivo de Fluorescencia Funcional”), Christoph J. Engelbrecht et al., Optics Express, vol. 16, Número 8, págs. 5556-5564 (2008) y en Visually Evoked Activity in Cortical Cells Imaged in Freely Moving Animals, (“Actividad Evocada Visualmente en Células Corticales Formadas en Imágenes se han formado en Animales que se Mueven Libremente”), Juergen Sawinski et al., PNAS, 17 de noviembre de 2009, vol. 106, n.° 46, págs. 19557-19562, permite la formación de imágenes por absorción multifotónica en un mamífero que se mueve libremente.

Todavía, otro ejemplo, como se describe en Neuron 50, 617-629, 18 de mayo de 2006, Elsevier Inc., usa un haz de fibras coherente para la formación de imágenes por fluorescencia in vivo de un pequeño mamífero, cuando el mamífero se mueve libremente en su entorno.

Varias técnicas de formación de imágenes que utiliza fibra óptica se han resumido en Fiber-optic Fluorescence Imaging (“Formación de Imágenes por Fluorescencia de Fibra Óptica”), Benjamin A Flusberg, Eric D Cocker, Wibool Piyawattanametha et al., Nature Methods, vol. 2 No.12, Diciembre 2005. Existen otros ejemplos de diversos dispositivos y modalidades de formación de imágenes ópticas que se utilizan para la formación de imágenes biológicas.

El documento EP 1580586 A1 describe un aparato de formación de imágenes de múltiples objetivos que usa haces de fibras.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención está definida por las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para que el tema pueda entenderse fácilmente, se han ilustrado realizaciones a modo de ejemplos en los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática de un microscopio de espacio libre en miniatura según la técnica anterior;

La figura 2 es una vista esquemática de una disposición de formación de imágenes hiperespectrales para un sitio de formación de imágenes;

La Figura 3 es una vista esquemática de un ejemplo de obtención de imágenes por polarización de un sitio de formación de imágenes;

La Figura 4 es una vista esquemática de un tipo alternativo de formación de imágenes por polarización de un sitio de formación de imágenes;

La figura 5 es una vista esquemática de una realización para su uso con formación de imágenes de campo brillante; La Figura 6 es una vista esquemática de una agrupación de lentes para usar con la realización de formación de imágenes de la Figura 5;

La figura 7 es una vista esquemática de una disposición de haces de fibras que se puede usar con la realización de la Figura 5;

La Figura 8 es una vista esquemática de una realización que se puede usar para microscopía fluorescente;

La Figura 9 es una vista esquemática de una realización que se puede usar para formación de imágenes hiperespectrales; La Figura 10 es una vista esquemática de una realización alternativa para usar con formación de imágenes hiperespectrales;

La Figura 11 es una vista esquemática de la cara del detector de la realización de la Figura 10, con un ejemplo de la disposición de la imagen de diferentes componentes espectrales procedentes de haces de fibras;

La Figura 12 es una vista esquemática de una realización que se puede usar para formación de imágenes por polarización; La figura 13 es una vista esquemática de una realización alternativa que se puede usar para la formación de imágenes por polarización;

La figura 14 es una vista esquemática de una realización que se puede usar para formación de imágenes confocales; La figura 15 es una vista esquemática de una realización que se puede usar para la formación de imágenes por absorción multifotónica;

La figura 16 es una vista esquemática de una realización alternativa para usar con formación de imágenes por absorción multifotónica;

La figura 17A es una vista esquemática de una disposición de alojamiento para la presente invención que permite una optimización fina del dispositivo para uso individual;

La figura 17B es una vista esquemática de una parte de la disposición de alojamiento de la figura 17A para encerrar los componentes de iluminación;

La figura 17C es una vista esquemática de una parte de la disposición de alojamiento de la figura 17A que contiene la lente que proyecta la imagen en el detector;

La figura 17D es una vista esquemática de una parte de la disposición de alojamiento de la figura 17A que contiene una lente de proyección;

Las figuras 18A y 18B muestran esquemáticamente diferentes configuraciones geométricas para los componentes. La figura 19A es una representación gráfica del uso de la invención con un ratón; y

La Figura 19B es una representación gráfica de imágenes de fluorescencia procedentes de cuatro regiones DESCRIPCIÓN DETALLADA

Los principios básicos de un generador de imágenes hiperespectrales de región se muestran esquemáticamente en la Figura 2. Como en la disposición de la técnica anterior que se muestra en la Figura 1, el sistema de la Figura 2 utiliza una lente GRIN 221 tanto para iluminar como para recoger la luz procedente de un objeto. El LED 260 se usa para iluminar el objeto, con la lente 253 acoplando la luz del LED a la lente GRIN 221 a través del espejo dicroico 230. La lente 241 se usa para proyectar la imagen que retorna del objeto sobre la combinación del filtro 275 y del detector 285. A diferencia de la técnica anterior, que usa un detector regular, el filtro, o elemento dispersivo 275 se usa para separar la luz en bloques de frecuencia que se detectan, respectivamente, en diferentes regiones del detector 285. También se puede conectar una ranura 295 de micro SD al detector para permitir que las imágenes sean guardadas localmente en una tarjeta micro SD si el dispositivo no está conectado a un ordenador. Además, el detector 285 puede configurarse para comunicar con un ordenador a través de una conexión inalámbrica 293.

Para ciertas aplicaciones, el espejo dicroico 230 puede ser reemplazado por un divisor de haz 50:50 de banda ancha, y el LED 260 puede ser un LED blanco plano. Los expertos en la técnica comprenderán que la técnica de formación de imágenes hiperespectrales se puede utilizar para detectar simultáneamente más de una longitud de onda de luz, y que se pueden utilizar múltiples etiquetas de color, tales como diferentes proteínas fluorescentes, y utilizar los LED de excitación para estas etiquetas y un espejo dicroico adecuado que refleja las longitudes de onda de iluminación y transmite las emitidas. Si no se usa un espejo dicroico de este tipo para el intervalo de longitudes de onda, se puede usar la configuración completa de formación de imágenes hiperespectrales, es decir, un divisor de haz 50:50 en lugar del espejo dicroico y un LED blanco plano para la iluminación. En una variante de esta realización, la lente 241 enfoca correctamente el haz que procede de la lente GRIN 221 para formar una imagen en el detector y se usa una disposición de detección como se muestra en la Figura 10, que se analiza con más detalle a continuación.

La Figura 3 muestra otra configuración que se puede usar para obtener formación de imágenes por polarización. A continuación se proporciona una explicación más detallada de la formación de imágenes por polarización. A diferencia de la realización de la Figura 2, la que se muestra en la Figura 3 utiliza una placa 355 de cuarto de onda y una placa 357 de media onda, así como un cubo 359 divisor de haz por polarización para separar la luz que retorna procedente de la muestra de acuerdo con sus estados de polarización ortogonal después de que pasa a través del espejo dicroico 330 y es enfocada por la lente 341. Cada señal de luz separada se dirige después a una combinación respectiva de filtro 370 y detector 380. Si se desea una técnica de elipsometría completa, es decir, el tipo de formación de imágenes por polarización que permite encontrar la cantidad de birrefringencia del objeto, se puede utilizar una fuente de iluminación que genere luz polarizada, tal como un láser. En tal caso, es importante conocer la dirección de polarización de la iluminación cuando llega al objeto y asegurarse de mantener constante esa dirección. También se muestra en la figura una pequeña fuente de alimentación en forma de una o más micro baterías 365 y electrónica 390 de soporte para cada uno de los detectores 380. También se puede usar un pequeño transceptor inalámbrico 393 para proporcionar una conexión inalámbrica del dispositivo a un ordenador anfitrión, así como una ranura 395 para tarjeta micro SD para permitir el almacenamiento local de datos.

La Figura 4 muestra otra adaptación para la formación de imágenes por polarización, donde la lente 442 colima la luz que sale de la lente GRIN, que luego atraviesa la óptica de polarización que incluye la placa 455 de cuarto de onda, la placa 457 de media onda y el cubo 459 divisor de haz de polarización, como en la realización de Figura 3. Luego, cada uno de los haces de luz separados se dirige a una respectiva de dos lentes 443 que capta la imagen del haz sobre su respectivo detector 480. En este diseño, todos los rayos de luz entran en la óptica de polarización en el ángulo adecuado, es decir, ortogonal a la superficie del cubo 459 divisor de haz de polarización y, así, la imagen de polarización tiene mejor fidelidad o extinción de polarización. Esta adaptación también se puede utilizar con la técnica de formación de imágenes de múltiples regiones que se describe a continuación y se ha mostrado en las Figuras 12 y 13. Como con la realización de la Figura 3, se puede prever una pequeña batería 465 para la alimentación del sistema local. También como se ha mostrado en realizaciones anteriores, se puede prever una ranura 495 para tarjeta micro SD, junto con un transceptor inalámbrico 493.

El sistema de formación de imágenes de múltiples sitios en miniatura se puede usar para obtener simultáneamente imágenes procedentes de múltiples sitios de formación de imágenes, y se puede usar para obtener imágenes de múltiples regiones de difícil acceso. En el siguiente ejemplo, se analiza el uso de formación de imágenes biomédicas. Por ejemplo, el instrumento se puede usar para obtener imágenes de neuronas en varias regiones del cerebro de un mamífero tan pequeño como un ratón, así como en varios lugares de la columna vertebral y en los músculos del mamífero, todo simultáneamente. En una realización, el dispositivo puede presentar una visión global de la función cerebral y sus circuitos, y cómo está conectado con el resto del sistema nervioso y las funciones corporales. El dispositivo presentado es versátil y permite obtener imágenes in vivo de múltiples regiones con resolución de una sola célula de varios tipos de formación de imágenes, tales como microscopía de campo brillante, microscopía de fluorescencia, microscopía confocal, microscopía hiperespectral, microscopía de polarización y microscopía de absorción multifotónica.

La Figura 5 muestra una realización de un microscopio en miniatura que está optimizado para microscopía de campo brillante. El dispositivo consiste de múltiples haces 510 de fibras coherentes, cuatro de los cuales están mostrados en la figura como ejemplo. Estos haces se utilizan para iluminar el objeto y también para recoger la luz que retorna del objeto (es decir, recoger la imagen) y transferir la imagen al resto del dispositivo óptico.

Se puede utilizar cualquier número de haces de fibras siempre que la resolución de la película de detección o del detector electrónico 580 permita extraer las características de la imagen. Esto se debe a que el área del detector es fija y, a medida que aumenta el número de haces de fibra, es necesario cambiar la distancia entre la lente 540 y el detector 580 para generar imágenes de todas las imágenes en los extremos de todos los haces 510 de fibra en el detector En algún punto, las imágenes podrían ser demasiado pequeñas para ocupar suficientes píxeles del detector para permitir la extracción de información. En tal caso, se debería reducir el tamaño de píxel, aumentar la región de detección o reducir el número de haces de fibras.

Se forma la imagen de un objeto 512 en el haz de fibras, bien directamente, o bien usando una lupa 520, tal como una lente GRIN o una lente de media bola, o una lente micro compuesta. La lupa proyecta una imagen ampliada del objeto 512 sobre la superficie del haz de fibras coherentes. El haz luego transfiere la imagen intacta a su otro extremo 514. Dependiendo del tipo de lupa utilizada, la lupa podría colocarse, o bien justo al final del haz de fibras, o bien podría colocarse a cierta distancia de él.

Para cualquiera de las realizaciones descritas en este documento, se pueden usar diferentes lupas para diferentes haces de fibras coherentes. Por ejemplo, se podría querer usar uno de los haces de fibras para obtener imágenes de una parte del sistema nervioso que requiere un campo de visión mayor. Esto se puede lograr utilizando la lupa 520 adecuada que proporciona el campo de visión requerido para este haz de fibras coherentes, mientras que se podría usar una lupa 520 diferente para otro haz de fibras coherentes para obtener imágenes de una región diferente que logra un mayor aumento y un campo de visión menor.

La fuente 560 de iluminación puede ser un LED de un cierto intervalo de longitud de onda, o un láser o una fuente de luz blanca cuya salida se transmite a la ubicación en la que se muestra el elemento 560 utilizando otro haz coherente. Dicho haz coherente de "fuente" no se usa en la parte de formación de imágenes del aparato. Para la microscopía de campo brillante, se prefiere usar luz blanca como la salida de un LED blanco plano con un espectro de potencia relativamente uniforme en todo el intervalo visible del espectro electromagnético. Como en realizaciones anteriores, dicho LED puede ser alimentado por una pequeña batería 565, posiblemente una que pueda recargarse de manera inalámbrica.

Se utiliza una agrupación de micro lentes convexas 550, siendo el número de lentes igual al número de haces coherentes, o un conformador de haz de LED o una rejilla de difracción si se utiliza un láser para la iluminación, para dividir el haz de iluminación en varios haces, enfocar los haces y dirija cada uno a su haz de fibra coherente respectivo mediante el espejo dicroico 530. La agrupación de micro lentes está dispuesta en la misma configuración que los haces para permitir la correspondencia espacial entre las lentes y los haces de fibras. Por ejemplo, si se disponen cuatro haces de fibras en una agrupación de dos por dos de forma cuadrada, como se ha mostrado en la Figura 5, las lentes tendrán la misma configuración. En la Figura 6 se ha mostrado esquemáticamente una posible disposición espacial de lentes 550, y en la Figura 7 se ha mostrado esquemáticamente una disposición correspondiente de los extremos de los haces de fibras.

Con referencia nuevamente a la Figura 5, el espejo dicroico 530 se usa para reflejar el haz de iluminación en los haces de fibras coherentes. Dependiendo de la aplicación específica, el espejo dicroico se puede reemplazar por un divisor de haz 50:50. Se usa una lente convexa 540 para formar imágenes del plano de haces de fibras coherentes, que contienen las señales devueltas desde las diversas regiones de formación de imágenes, al detector 580. Para cuatro haces de fibras, la imagen recibida por el detector será de los extremos de los cuatro haces, tal como se ha mostrado en la Figura 7. Como se ha mostrado en la Figura 5, también se puede usar una abertura 545 de un tamaño menor que el diámetro de la lente 540 para eliminar cualquier luz parásita que llegue al detector.

El detector 580 está conectado a una placa electrónica 590 que puede configurarse para comunicar con un ordenador a través de una conexión inalámbrica 593. Una conexión inalámbrica de este tipo es particularmente útil cuando se forman imágenes de un sujeto ambulante vivo, tal como un ratón. Esto permite que el sujeto (por ejemplo, un ratón) se mueva sin restricciones de ningún tipo. En una variante de esta realización, se prevé una ranura 595 de micro SD para permitir que las imágenes se guarden localmente en una tarjeta micro SD si el dispositivo no está conectado a un ordenador. Se pueden usar baterías pequeñas que se pueden cargar de forma inalámbrica para alimentar una placa electrónica de este tipo. De manera similar, el LED 560 de iluminación y la placa electrónica correspondiente pueden ser alimentados por micro baterías 565 recargables de forma inalámbrica o, alternativamente, por una conexión física a una fuente de alimentación de CC y/o por un puerto USB del ordenador.

Con el fin de obtener imágenes de las neuronas en el cerebro, para cada haz de fibras coherentes, la lupa 520 se coloca en un cilindro hecho de material biocompatible, tal como acero inoxidable, con un diámetro interior que coincide con el diámetro exterior de la punta del haz de fibras coherentes. El cilindro está asegurado en una placa de soporte anular que puede estar hecha de plástico. La placa anular soporta el cilindro y reside en la superficie del cerebro en contacto con el cráneo. Usando tornillos que conectan la placa al cráneo y cemento dental, la placa se asegura con relación al cráneo para asegurarse de que el cilindro y, por lo tanto, la lupa, no se puedan mover. Luego, el haz de fibras coherente se inserta en el cilindro y se atornilla en su lugar. Este método de implantación con la disposición cilindro-placa se puede utilizar para todas las técnicas de formación de imágenes expuestas a continuación.

La Figura 8 muestra una realización para uso con microscopía de fluorescencia. Esta realización es similar a la de la Figura 5, pero la fuente de iluminación se elige de modo que su longitud de onda excite el tipo de fluoróforos cuya imagen se ha de formar. Por ejemplo, si uno está usando la proteína Ds Red - Express, la excitación máxima ocurre a 554 nm y la emisión máxima ocurre a 586 nm. Por lo tanto, se puede usar un LED 860 que tenga una alta energía cercana a 554 nm en su espectro. Para minimizar la superposición entre la iluminación y el espectro de emisión, puede ser preferible elegir un LED 860 con su pico de emisión en una longitud de onda menor de 554 nm, por ejemplo, a 535 nm, y usar un filtro 855 adyacente al LED 860 que transmite el intervalo de longitudes de onda de (535 /- 20) nm. Este filtro puede estar ubicado antes o después de la agrupación 850 de lentes. Se puede usar otro filtro 870 en el lado de recogida, que tiene un intervalo de transmisión de 560 nm a 650 nm, para limitar el intervalo de longitudes de onda que llegan al detector al intervalo de emisión de longitud de onda de la proteína de interés. Este filtro 870 se puede colocar en cualquier lugar entre la lente 840 y el detector 880.

La Figura 9 y la Figura 10 muestran, respectivamente, dos disposiciones diferentes para formar imágenes hiperespectrales. En cada una de estas realizaciones, la fuente de iluminación (960, 1060) es luz blanca, ya sea procedente de un LED blanco plano o de una fuente para la cual la luz es llevada al sitio usando un haz de fibras coherentes. No se utilizan filtros después de la iluminación, ya que en la formación de imágenes hiperespectrales la imagen se descompone en sus diversos componentes de frecuencia. Esto se hace con alguna forma de elemento dispersivo que puede separar las distintas frecuencias en el tiempo o en el espacio. Un ejemplo de un elemento dispersivo que realiza esta separación en el espacio es el prisma 1073 que se ha mostrado en la Figura 10. Para hacer que la imagen sea más comprensible, en este ejemplo, la imagen blanca se divide en tres intervalos de frecuencia, denominados rojo, verde y azul. Por lo tanto, para cada haz de fibras en esta realización, hay tres imágenes en la cara del detector como se ha mostrado en la Figura 11. En este caso, el detector debe seleccionarse para tener una superficie de detección lo suficientemente grande como para acomodar todas las imágenes. El ejemplo de la Figura 11 muestra una configuración para cuatro haces de fibras coherentes, que se puede lograr utilizando la orientación correcta del prisma y del detector.

Otros ejemplos de elementos dispersivos incluyen una rejilla de difracción para la dispersión espacial o un elemento óptico tal como un cristal no lineal que introduce un cambio de fase dependiente de la frecuencia. Para el último, se puede acceder a cada frecuencia midiendo el desplazamiento de fase.

En el ejemplo de la Figura 9, se usa una combinación de un detector 985 y un filtro especial 975. El filtro 975 separa los componentes de frecuencia de la imagen en varios intervalos de frecuencia en varios bloques de píxeles. Esta combinación de filtro y detector se conecta luego a una unidad de procesamiento electrónico que guarda las imágenes en una tarjeta micro SD 995 o las transfiere a un ordenador, como se describió anteriormente con respecto a otras realizaciones.

En la Figura 12 se muestra una realización para su uso con formación de imágenes por polarización. Si se quiere medir la birrefringencia del material cuya imagen se está formando, es necesario usar luz con una cierta polarización relativa al objeto y medir cómo el objeto cambia la polarización. Para ello se debe usar una fuente de iluminación polarizada, tal como un diodo láser 1260. Los haces de fibras coherentes regulares no conservan la polarización, por lo que esta realización usa polarización manteniendo los haces 1215 de fibras coherentes. También se debe tener cuidado para asegurarse de que el espejo dicroico 1230 no afecte a la polarización. Dado que la rotación de un haz de fibras también cambia la polarización con respecto al marco de referencia circundante, el sistema debe preverse para evitar cualquiera de dicho cambio de polarización. Se puede utilizar una tomografía de polarización a la salida de cada haz para verificar la polarización de la luz de iluminación y permitir así que se corrijan las desviaciones. Durante la formación de imágenes, se debe tener cuidado de utilizar el haz en la orientación correcta.

En la realización de la Figura 12, la luz del diodo láser 1260 atraviesa la agrupación 1250 de lentes y se refleja en el espejo dicroico 1230 hacia los haces 1215 de fibras. La luz que sale de los haces de fibras a través de las lupas 1220 ilumina los sitios de formación de imágenes. Las señales ópticas que retornan de los sitios de formación de imágenes son recogidas por los haces de fibras y, después de atravesar el espejo dicroico 1230 y la lente 1240, llegan a una configuración de tomografía de polarización, que incluye una placa 1255 de cuarto de onda, una placa 1257 de media onda y un divisor 1259 de haz de polarización. Esta combinación puede proyectar los haces en el conjunto base equivalente a la polarización estándar horizontal/vertical, diagonal/anti-diagonal e izquierda/derecha, o los vectores de Stokes. Cada uno de los haces separados por el divisor de haz de polarización pasa por un filtro 1270 respectivo en su recorrido hacia un detector 1280. Los filtros 1270 bloquean la luz parásita y, si solo se desea generar imágenes de polarización, pueden ser filtros de línea láser de banda estrecha que transmiten la misma longitud de onda que la fuente 1260. Sin embargo, si se desea combinar la polarización con otras modalidades de formación de imágenes, tales como la formación de imágenes de campo brillante o de fluorescencia, se pueden usar los filtros apropiados, tal como se describe en las realizaciones mencionadas anteriormente.

Para obtener una mejor extinción de la polarización, es posible utilizar una lente justo después de los haces de fibras para colimar completamente los haces que salen de estas fibras. En tal caso, se puede eliminar la lente 1240, y se pueden usar lentes adicionales después del cubo 1259 divisor del haz de polarización para proyectar la imagen sobre los dos detectores. Esto sería similar a la disposición mostrada en la Figura 4.

Otra variante de esta realización hace uso de una fuente de iluminación no polarizada, tal como un LED como los analizados anteriormente para la formación de imágenes hiperespectrales o de fluorescencia. Sin embargo, en esta versión, la imagen se ve con múltiples polarizaciones. Así, se puede usar una tomografía de polarización completa o una medición en un solo conjunto de bases de polarización para obtener información acerca del objeto del que se están formando imágenes. De esta manera, se pueden obtener fácilmente imágenes de campo brillante o de fluorescencia o hiperespectrales y la polarización, todo al mismo tiempo sin más cambios en esas configuraciones que simplemente añadir la placa 1255 de cuarto de onda, la placa 1257 de media onda y el divisor 1259 de haz de polarización, como se ha mostrado en la Figura 12.

La Figura 13 muestra otra adaptación del dispositivo para medición de polarización similar a la de la Figura 12. Sin embargo, en esta adaptación, el divisor de haz de polarización se reemplaza por un divisor 1361 de haz 50:50, y se añaden polarizadores 1369 delante de la combinación de filtro 1370 y de detector 1380. Los polarizadores se configuran en el dispositivo de manera que cada uno pase una polarización ortogonal diferente. Por ejemplo, si el polarizador que encuentra la luz transmitida a través del divisor 1361 de haz permite que la luz polarizada horizontalmente lo atraviese, el que encuentra la luz reflejada por el divisor 1361 de haz permite que solo la luz polarizada verticalmente lo atraviese. De esta forma, se conserva la naturaleza específica de polarización de los dos detectores.

La figura 14 muestra una adaptación para formación de imágenes confocales. La formación de imágenes confocales utiliza agujeritos en el punto focal de un haz para bloquear la luz que no está enfocada en la misma ubicación. En esta realización, es la luz que se emite desde cada ubicación objetivo la que se enfoca sobre su agujerito respectivo. Esto mejora la imagen final al aumentar la relación señal/ruido. En los ejemplos mostrados en la Figura 14, cuatro lentes con una distancia focal de aproximadamente 1 mm están dispuestas en una configuración de agrupación 1450 de lentes y situadas a aproximadamente 2 mm de la fuente de luz. Una pantalla 1451 con cuatro aberturas de 1 mm de diámetro se establece a aproximadamente 2 mm de la agrupación 1450 de lentes. El trazado de rayos para una de las lentes de la agrupación 1450 de lentes muestra cómo la luz de la fuente 1460 de luz atraviesa una de las lentes de la agrupación de lentes y, posteriormente, a través de uno de los agujeritos de la pantalla 1451. Éste representa sólo uno de los haces de iluminación y, cuando es reflejado por el espejo dicroico 1430, entra en uno de los haces 1410 de fibras. El haz que retorna desde el objeto cuya imagen se ha formado es recogido por el mismo haz de fibras y se transmite a través del espejo dicroico 1430. Una lente 1440 enfoca el haz a través de uno de los agujeritos de una pantalla 1446. Por ejemplo, si una distancia focal de la lente 1440 es igual a 3 mm, se coloca una pantalla 1446 con cuatro aberturas de 1 mm a una distancia de aproximadamente 4,5 mm de la lente 1440. Otra lente 1443 que tiene una distancia focal de 3 mm, está situada aproximadamente a 3 mm de la pantalla 1446 y colima el haz sobre el detector 1480. Los expertos en la técnica reconocerán que las dimensiones utilizadas en este documento son solo a modo de ejemplo, y que también se pueden usar otros tamaños y configuraciones.

La Figura 15 muestra una realización del dispositivo para la formación de imágenes por absorción multifotónica. En esta realización, la fuente 1560 de iluminación es un láser pulsado con una duración de pulso corta, de manera que la potencia máxima es lo suficientemente alta para generar el efecto no lineal requerido, incluso después de dividirse en múltiples haces. Luego, cada haz se entrega a su objetivo respectivo utilizando un haz 1510 de fibras coherentes y se enfoca en el objetivo con una lupa 1520. Cada lupa está conectada a su haz coherente correspondiente utilizando un modulador piezoeléctrico 1522 de tubo que escanea la lupa alrededor y, por lo tanto, escanea el rayo láser. Los fotones emitidos desde el sitio son recogidos por el mismo haz de fibras coherentes y entregados al filtro 1570 y al detector 1580 mediante el espejo dicroico 1530 y la lente 1540. En esta realización, el detector 1580 es un detector sensible a los fotones, tal como un CCD sensible a un solo fotón o un tubo fotomultiplicador. Este tipo de formación de imágenes incluye cualquier absorción multifotónica o efecto no lineal multifotónico, ejemplos de los cuales son la Espectroscopía Raman Anti-Stokes Coherente (CARS) y la Espectroscopía Raman de Superficie Mejorada (SERS). Para cualquiera de estos métodos, se puede cambiar la longitud de onda de la fuente y adaptar el espejo dicroico 1530. Por ejemplo, para usar la CARS, se ilumina la muestra con una determinada longitud de onda de láser, que depende del material del que se esté formando la imagen. La interacción no lineal del material con el rayo láser convierte dos fotones del haz láser de iluminación, llamado haz de bomba, en otros dos fotones con diferentes longitudes de onda, de modo que se conservan la energía y el momento. Estos dos fotones corresponden a haces de luz que se denominan, respectivamente, Stokes y Anti-Stokes. Se puede elegir monitorizar o bien el cambio de intensidad en el haz de iluminación o bien el cambio en uno de los haces Stokes o Anti-Stokes. Si se monitoriza el haz de Stokes, por ejemplo, se usa el espejo dicroico 1530 para reflejar el haz de iluminación y transmitir el haz de Stokes. Los filtros 1570 se eligen así para que sean de banda estrecha y para transmitir sólo el haz de Stokes. Si se elige monitorizar la intensidad del haz de bomba reflejado, se usa un divisor de haz 50:50 en lugar de un espejo dicroico, y los filtros 1570 se eligen para que sean de banda estrecha y transmitan la misma longitud de onda que el haz de bomba.

Para la espectroscopía Raman, la región de interés se ilumina con una sola longitud de onda, por ejemplo, desde un haz láser. Los fotones procedentes de este haz interactúan con las moléculas en el sitio de formación de imágenes e intercambian energía con el material, experimentando así un desplazamiento de longitud de onda. La cantidad de energía intercambiada y, por tanto, la magnitud del desplazamiento de longitud de onda, depende del material específico. Un experto en la técnica entenderá cómo elegir la longitud de onda del láser adecuada para que coincida con el material del que se están formando imágenes. Al buscar un material específico, se conoce la longitud de onda de los fotones emitidos por este material. Por lo tanto, el elemento 1530 de la Figura 15 es un divisor de haz 50:50 para reflejar el láser de iluminación hacia los haces de fibras y permitir que todas las longitudes de onda emitidas se transmitan a través de los filtros 1570. Estos filtros deben elegirse para transmitir solo las longitudes de onda correspondientes a la firma del material de interés a los medios 1580 de detección. Para la Espectroscopía Raman de Superficie Mejorada (SERS), se deben usar las nanopartículas de puntos cuánticos, de oro o de plata apropiadas en el sitio del que se ha de formar la imagen, por ejemplo, el tejido cerebral, para aumentar la probabilidad de que un fotón de bombeo interactúe con el material de interés y dé como resultado un intercambio de energía entre el haz de bombeo y el tejido. Esta técnica se puede utilizar tanto en Espectroscopia CARS como de Raman, sin cambiar significativamente el aparato de formación de imágenes.

En la Figura 16 se ha mostrado una realización diferente basada en formación de imágenes de absorción multifotónica. En esta realización, la luz láser procedente de la fuente 1660 llega a un objeto que se está examinando usando una fibra de monomodal separada, mientras que la imagen devuelta desde el objeto es recogida por uno de los haces 1610 de fibras coherentes. Por lo tanto, hay una fibra mono-modo asociada con cada sitio de imagen que discurre paralela al haz de fibras coherentes. El láser se acopla a las fibras mono-modo, cuyo número es el mismo que los números de los sitios de formación de imágenes, usando un interruptor de 1 a n o, para el ejemplo mostrado con cuatro haces de fibras, un acoplador óptico de 1 a 4 fibras o una sucesión de acopladores 1664 de fibra de 50:50, como se ha mostrado en la figura. El escaneo de la luz procedente de cada fibra a lo largo de un intervalo deseado se puede lograr usando espejos MEMS 1631 en el sitio de formación de imágenes. La luz que llega a cada espejo MEMS es transmitida por una fibra monomodal respectiva desde la fuente láser 1660, y dirigida sobre el espejo 1631 por una lente 1662 de colimación. Este haz de la fuente tiene una longitud de onda de iluminación y se refleja en el espejo MEMS 1631 hacia un espejo dicroico 1632 en miniatura. El espejo dicroico refleja la longitud de onda de la iluminación, que es enfocada sobre la muestra mediante la lupa 1620, mientras que la longitud de onda de emisión de retorno procedente de la muestra es recogida por la lupa 1620, transmitida a través del espejo dicroico 1632 y acoplada al haz 1610 de fibras. La imagen transferida al extremo final del haz de fibras se proyecta luego sobre el detector 1680 sensible a un solo fotón a través de la lente 1640 y del filtro 1670.

La descripción se puede adaptar, y los diversos elementos descritos se pueden combinar, para permitir la formación de imágenes multimodales. Por ejemplo, para hacer un dispositivo que combine formación de imágenes por fluorescencia, polarización y formación de imágenes hiperespectrales, se debe usar una fuente de iluminación polarizada con el espectro adecuado, que sea de banda ancha y cubra la longitud de onda de excitación de los fluoróforos, como sucede con el elemento 860 en el dispositivo descrito en la Figura 8. Para poder detectar múltiples longitudes de onda separadas del espectro para obtener formación de imágenes hiperespectrales, se reemplaza el detector 880 y su electrónica 890 por los dispositivos 975 y 985 de la Figura 9. Con este método, el usuario no solo ve el reflejo natural de las distintas frecuencias procedentes de la muestra, sino que también capta la señal de fluorescencia procedente de los fluoróforos. Así, se muestra cómo se pueden acomodar tanto la formación de imágenes por fluorescencia como la formación de imágenes hiperespectrales. Para incluir formación de imágenes por polarización, se insertan los componentes de medición de polarización, que incluyen los elementos 1370, 1380 y 1369 de la Figura 13 antes del dispositivo 975 y 985. Un dispositivo hecho con los elementos ópticos descritos anteriormente puede realizar simultáneamente formación de imágenes por fluorescencia, polarización y formación de imágenes hiperespectrales.

Para cualquier realización del dispositivo descrito anteriormente, se puede utilizar un alojamiento que permita un ajuste fino del dispositivo en el momento de su uso. Uno de tales diseños se muestra en la Figura 17. Todos los haces de fibras de una determinada configuración se juntan y aseguran en un cilindro 1702 que puede deslizar en otro cilindro 1704. Después de lograr la posición óptima, se aprietan dos tornillos 1706 para aplicar presión sobre la superficie del cilindro interior y fijar los dos cilindros juntos. La posición óptima para el cilindro 1702 es aquella en la que la separación entre las puntas de los haces de fibras coherentes y la lente de enfoque es tal que se produce una imagen claramente enfocada.

El alojamiento 1700 mantiene la fuente 1760 de iluminación, el filtro 1755 y la agrupación 1750 de lentes en su lugar, cuyos detalles están mostrados en la Figura 17B. El cilindro 1708 está o bien fijado al cilindro 1704 o son una pieza de un solo bloque. El soporte 1709 sostiene la lente 1740 y puede deslizar a lo largo de una ranura de 6 mm de largo y 1 mm de ancho en el cilindro 1708. Esta parte incluye un cilindro que sujeta la lente y tiene una corredera 1781 larga y estrecha con una longitud total de 23 mm, una altura de 1 mm y un ancho de 4 mm, como se muestra en la figura 17c . Un mango roscado 1783 se extiende desde la corredera 1781 y puede aceptar un botón roscado o pomo. Sobresale de la ranura y permite al usuario deslizar la corredera a lo largo de la ranura. Una vez ensamblados y ajustados los componentes, un botón 1786 sujeta el soporte 1709 en su sitio, como se muestra en la Figura 17A. Un tornillo 1787 de fijación en el lado opuesto fortalece aún más el soporte 1709 en su sitio. Frente al cursor 1781 hay un componente similar 1782, que se ha mostrado en la figura 17C y tiene una longitud menor de 8 mm. No hay ranuras en este lado. El diseño es tal que la corredera 1781 puede sobresalir del cilindro 1708 junto al sistema detector 1780. Después de realizar todos los ajustes, esta pieza sobresaliente se puede cortar para que coincida con la longitud del cilindro 1708. Finalmente, el alojamiento 1712 contiene los filtros y el dispositivo de detección. Las partes se pueden conectar entre sí con pegamento o con pequeños tornillos.

También se puede reemplazar el segundo medio de enfoque y el medio de detección por una cámara pequeña como la cámara de un teléfono celular. En este caso, no se puede separar completamente al sujeto del dispositivo, a menos que el sujeto lleve la cámara en una mochila 1905, como se muestra en la Figura 19A.

Las Figuras 18A y 18B muestran diferentes disposiciones geométricas del dispositivo. La Figura 18A muestra la disposición como las descritas en las realizaciones anteriores, en las que la luz de iluminación procedente de la fuente 60 de luz se refleja en un espejo dicroico 30 y se transmite al objeto que se examina mediante haces 10 de fibras. La luz emitida desde el objeto atraviesa de nuevo los haces 10 de fibras, es transmitida por el espejo 30 y atraviesa la lente 40 hacia el detector 80. La Figura 18B muestra una disposición alternativa en la que la luz de iluminación de la fuente 60 de luz se transmite a través del espejo dicroico 30 y hacia los haces 10 de fibras, y la luz que retorna a través de los haces 10 de fibras se refleja en el espejo dicroico hacia la lente 40 y el detector 80. Esta disposición tiene una ligera ventaja por su compacidad para meterse en una mochila pequeña que puede estar ubicada en la espalda de un pequeño sujeto animal, tal como un ratón.

Los siguientes ejemplos se exponen para ayudar en la comprensión de la invención, y no deben interpretarse como limitantes de ningún modo del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones que siguen a continuación.

EJEMPLOS

Para una realización como la que se muestra en la Figura 5, los siguientes son ejemplos de ciertos componentes específicos que pueden usarse. El haz 510 de fibras coherentes consta de 13,5K fibras individuales, cada una con un diámetro de núcleo de 8,2 gm. El diámetro del haz coherente es de 1 mm. En este ejemplo, el sistema está diseñado para permitir que se forme la imagen de cuatro paquetes de este tipo en el detector. El detector es un detector HD-CMOS, equivalente a una cámara web C615, producido por Logitech, Inc., Newark, CA, con todas las lentes y filtros retirados. Las imágenes se transfieren al ordenador usando un puerto USB y se graban usando el software de video Amcap. A una distancia de 11,5 mm del detector se coloca una lente esférica con revestimiento antirreflejos en el régimen visible, con una abertura numérica de 0,55 y una distancia focal de 4,6 mm. Se coloca una abertura de 5 mm de diámetro a aproximadamente 1 mm de la lente. Los cuatro haces de fibras se colocan a 6,5 mm de la lente.

No usar una lente en la punta de los haces de fibra da como resultado una imagen con un campo de visión de aproximadamente 1 mm de diámetro y una resolución mejor de 30 micras. El uso de una lente de media bola de 1 mm unida a la cara del haz de fibras sin espacio entre ellas da como resultado una resolución mejor de 30 micras. El uso de una lente GRIN con 1,8 mm de diámetro y un paso de 0,25 a 670 nm situada a 4,5 mm de la punta del haz de fibras proporciona un campo de visión superior a 400 micras con una resolución mejor de 30 micras. Poniendo esta lente a una distancia de 7 mm del haz de fibras coherentes da la imagen con un campo de visión de unas 250 micras, con una resolución mejor de 30 micras.

En algunas configuraciones, se podría requerir un aumento y una resolución que necesiten que la lente GRIN esté a cierta distancia del objeto. En tal situación, se puede usar una varilla de vidrio espaciadora o una lámina delgada de vidrio unida al extremo de un tubo hueco, que luego actuará como un guante para mantener la lente GRIN a cierta distancia del objeto. La lámina delgada tocará el objeto y mantendrá todo en su lugar. Esto se puede utilizar en la formación de imágenes neuronales del cerebro si es necesario. El uso de una lente GRIN de 1 mm de diámetro con paso de 0,23 a 800 nm a una distancia de 3 mm de la punta del haz coherente da una resolución mejor de 30 mieras.

Para la iluminación se utiliza un LED blanco, que se coloca a la distancia de 10 mm de una agrupación de cuatro micro lentes cada una con un diámetro de 1 mm y una distancia focal de 9 mm, colocadas una al lado de la otra para formar un cuadrado de cuatro lentes.

En lugar de un espejo dicroico, un divisor de haz 50:50 visible de banda ancha con un tamaño de 1 mm x 11 mm x 11 mm refleja la mitad de la luz blanca en el conjunto de haces de fibras y transmite la otra mitad. La parte transmitida es absorbida por la pared negra mate del alojamiento. El divisor de haz también envía solo la mitad de la luz que se refleja hacia atrás desde el objeto hacia el detector. La razón para reemplazar el espejo dicroico con el divisor de haz es permitir la transmisión y reflexión de un amplio intervalo de longitudes de onda.

Para adaptar este ejemplo a otros tipos de formación de imágenes descritos en la sección anterior, las distancias particulares entre los elementos ópticos en este ejemplo pueden seguir siendo las mismas, mientras que la iluminación y la detección se adaptan para formación de imágenes por fluorescencia, hiperespectrales y por polarización. Por ejemplo, para formación de imágenes por polarización, se utiliza una placa de cuarto de onda y una placa de media onda, cada una de aproximadamente 300 micras de grosor, seguidas por un cubo divisor de haz por polarización de tamaño 5 mm x 5 mm x 5 mm, en el espacio de 11,5 mm entre la lente y detectores. La distancia del detector a la lente, que tiene una distancia focal de 4,5 mm, se reduce luego para hacer la trayectoria óptica, que incluye el vidrio del cubo de polarización y las placas de onda, que son equivalentes a 11 mm en el espacio libre para formar un imagen enfocada.

En otro ejemplo, se usa un espejo dicroico que transmite intervalos de longitud de onda de 500 nm a 540 nm y de 560 nm a 625 nm y refleja todas las demás longitudes de onda. La iluminación es mediante un LED blanco plano, seguido por un filtro que transmite intervalos de 450 nm a 490 nm y de 540 nm a 555 nm. El filtro de emisión permite el intervalo de 500 nm a 530 nm y de 570 nm a 610 nm. Tal configuración permite la formación de imágenes por fluorescencia de dos colores diferentes o marcadores de proteínas.

Para imágenes confocales y multifotónicas, el dispositivo debe cambiar a las especificaciones o distancias y longitudes focales que se describen en la sección anterior para cada uno de estos métodos de formación de imágenes.

En la Figura 19A se ha mostrado una representación artística del ejemplo del dispositivo utilizado para examinar un ratón. El dispositivo se conserva en una mochila 1905 que lleva el ratón. Los haces 1910 de fibras coherentes se implantan en el cerebro del ratón y se fijan con cemento dental. Luego van en la mochila y se conectan a los componentes ópticos de la mochila. Para ver las imágenes recogidas en un ordenador, se conecta la electrónica de la mochila al USB o cualquier otro puerto requerido del ordenador conectando el cable a la placa electrónica a través de una abertura 1903 en la mochila 1905. La Figura 19B muestra el ejemplo de formación de imágenes por fluorescencia de las neuronas del ratón. El usuario puede ver simultáneamente las neuronas dispararse en cuatro regiones diferentes del cerebro mientras el ratón se mueve libremente. Una poderosa aplicación de la presente invención es usarla en combinación con optogenética, de modo que se estimulan partes particulares del cerebro usando métodos optogenéticos y se observa el efecto global de esa simulación particular en el sistema sensorial del mamífero, con resolución de una sola célula, mientras que el mamífero se mueve.

Otra poderosa aplicación del dispositivo es para el desarrollo de fármacos y hace uso del hecho de que el dispositivo puede formar imágenes simultáneamente de varias regiones del cuerpo de un pequeño mamífero. Por ejemplo, se puede implantar un micro objetivo 520 (Figura 5) en el corazón, dos en dos regiones diferentes del cerebro y uno en la médula espinal. A continuación, se puede administrar al animal un fármaco que está en desarrollo, tal como un fármaco para el sistema nervioso central. Luego se monitoriza al animal para determinar si el fármaco está teniendo el efecto deseado en las regiones cerebrales de interés, al tiempo que se observan simultáneamente los efectos secundarios del fármaco en el sistema cardiovascular y en las regiones del sistema nervioso central que no se desea afectar.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de formación de imágenes ópticas de múltiples objetivos para proporcionar la formación de imágenes ópticas de una pluralidad de sitios (512) de formación de imágenes separados físicamente que comprende:

una fuente (560) de luz;

un detector óptico (580); y

una pluralidad de haces (510) de fibras, transportando, cada haz de fibras, luz generada por la fuente (560) de luz desde un extremo proximal (514) del haz (510) hasta un extremo distal del haz (510), en donde cada haz ( 510) está adaptado para tener, en uso, su extremo distal posicionado adyacente a uno diferente de los sitios (512) de formación de imágenes, y en donde cada haz (510) también transporta una señal óptica desde un sitio (512) de formación de imágenes respectivo, desde su extremo distal a su extremo proximal (514), siendo dirigida la señal óptica de cada haz (510) de fibras a una región espacial diferente de una superficie de detección común del detector óptico (580).

2. Un aparato según la reivindicación 1, en donde el detector (580) detecta todas las señales ópticas simultáneamente.

3. Un aparato según la reivindicación 1 o 2, en donde los sitios (512) de formación de imágenes comprenden diferentes ubicaciones de formación de imágenes en un sujeto biológico.

4. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 que comprende además una batería (565) para alimentar la fuente (560) de luz y el detector (580).

5. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende además un transceptor inalámbrico (593) para comunicar datos recogidos por el detector (580) a una ubicación remota.

6. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende además un elemento (1073) de dispersión de longitud de onda que separa la señal óptica procedente de al menos uno de los haces (510) de fibras en intervalos de longitud de onda discretos.

7. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que comprende además un filtro (1259) dependiente de la polarización que filtra la señal óptica de al menos uno de los haces de fibras.

8. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende además un espejo dicroico (530) que separa la luz a una longitud de onda de la fuente (560) de luz de la luz a una longitud de onda de la señal óptica de al menos uno de los haces (510) de fibras.

9. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 que comprende además un divisor de haz que separa la luz que atraviesa uno o más haces de fibras de forma independiente de la longitud de onda.

10. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 que comprende además una pluralidad de lentes (550) cada una asociada con uno diferente de los haces (510) de fibras.

11. Un método para proporcionar formación de imágenes ópticas de una pluralidad de sitios (512) de formación de imágenes separados físicamente, comprendiendo el método:

generar una fuente de luz para la iluminación de los sitios (512) de formación de imágenes;

proporcionar una pluralidad de haces (510) de fibras cada uno de los cuales tiene su extremo distal posicionado adyacente a uno diferente de los sitios de formación de imágenes;

transportar la fuente de luz desde un extremo proximal (514) de cada haz (510) hasta un extremo distal del haz (510); transportar una señal óptica con cada haz (510) desde un sitio (512) de formación de imágenes respectivo desde el extremo distal del haz (510) hasta su extremo proximal (514); y

proporcionar un detector óptico (580) y detectar una señal óptica procedente de cada uno de los sitios (512) de formación de imágenes en una región espacial diferente de una superficie de detección común del detector (580).

12. Un método según la reivindicación 11, en donde detectar una señal óptica procedente de cada uno de los sitios (512) de formación de imágenes comprende detectar todas las señales ópticas simultáneamente.

13. Un método según la reivindicación 11 o 12, en donde la pluralidad de sitios (512) de formación de imágenes comprende diferentes ubicaciones de formación de imágenes en un sujeto biológico.