[發(fā)明專利]顯微鏡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180051638.2
• 申請(qǐng)日: 2011-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN103635848B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布賴恩·P·斯泰克;克雷格·E·烏里奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 考利達(dá)基因組股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B21/36
• 分類號(hào): G02B21/36;H04N17/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 余朦;付樂

發(fā)明背景

本公開一般涉及用于高密度生化陣列的成像系統(tǒng)的領(lǐng)域。

高密度生化陣列和相關(guān)的機(jī)器允許多個(gè)生化實(shí)驗(yàn)（有時(shí)為數(shù)十億）并行進(jìn)行。這種能力是通過以極小體積進(jìn)行每次實(shí)驗(yàn)并將實(shí)驗(yàn)非常緊密地封裝在一起的技術(shù)發(fā)展積累獲得的。為了有效地觀察實(shí)驗(yàn)，需要與其他高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的小型化進(jìn)步相似的進(jìn)步。具體地，需要的是快速、準(zhǔn)確、可重復(fù)且耐用的用于生化陣列的成像技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，用于對(duì)高密度生化陣列成像的系統(tǒng)和相關(guān)方法包括一個(gè)或多個(gè)成像通道和相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)間延遲積分型成像相機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)成像通道共用公共的物鏡，時(shí)間延遲積分型成像相機(jī)具有光學(xué)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，其允許四個(gè)自由度：X、Y、旋轉(zhuǎn)和比例中每一個(gè)進(jìn)行獨(dú)立的通道內(nèi)和通道間調(diào)整。成像通道被配置成獨(dú)立檢查生化陣列中的圖像的不同波長(zhǎng)。

通過參考以下參照附圖的詳細(xì)描述，可以更好地理解本發(fā)明。

附圖說明

圖1A為第一多通道生化陣列成像系統(tǒng)的示意圖。

圖1B為第二多通道生化陣列成像系統(tǒng)的示意圖。

圖1C為第三多通道生化陣列成像系統(tǒng)的示意圖。

圖1D為第四多通道生化陣列成像系統(tǒng)的示意圖。

圖2為橫向偏移板的示意圖。

圖3示出X和Y偏移。

圖4示出X和Y的對(duì)準(zhǔn)誤差。

圖5為使用時(shí)間延遲積分對(duì)具有像素陣列的點(diǎn)進(jìn)行成像的概念圖。

圖6為圖5的時(shí)間延遲積分成像的結(jié)果的概念圖。

圖7示出了在對(duì)準(zhǔn)前兩個(gè)相機(jī)、載物片和定位臺(tái)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。

圖8示出了在對(duì)準(zhǔn)后兩個(gè)相機(jī)、載物片和定位臺(tái)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)關(guān)系。

圖9示出了在載物片對(duì)準(zhǔn)中使用的參考框。

具體實(shí)施方式

人類基因組研究和生化陣列的其他用途需要先進(jìn)的成像系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)商業(yè)上可行的數(shù)據(jù)采集率。除其他因素外，每單位時(shí)間的可采集數(shù)據(jù)的生化實(shí)驗(yàn)的次數(shù)取決于陣列密度和圖像獲取速度。增加的陣列密度會(huì)使圖像獲取問題復(fù)雜化，因?yàn)槠涫沟脤?duì)圖像中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)（數(shù)以百萬計(jì)）的特性保持跟蹤具有挑戰(zhàn)性。

對(duì)于DNA陣列，所需的數(shù)據(jù)通常為四進(jìn)制的；核苷酸可為A、C、G或T。這些可能性標(biāo)有一組四個(gè)不同顏色的熒光分子標(biāo)記。每個(gè)熒光標(biāo)記吸收一定波長(zhǎng)的光并發(fā)出較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。多通道成像儀同時(shí)采集四種可能波長(zhǎng)范圍中盡可能多的波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)。

圖1A至圖1D為多通道生化陣列成像系統(tǒng)。這些多通道系統(tǒng)中的每個(gè)成像通道對(duì)于圖像旋轉(zhuǎn)、x和y偏移以及比例（放大率）均都具有其自身獨(dú)立的調(diào)整，在下文中被稱為通道內(nèi)和通道間調(diào)整的獨(dú)立性。圖1A示出了雙通道系統(tǒng)。圖1B和圖1C示出了具有調(diào)整x和y圖像偏移的替代裝置的圖1A的系統(tǒng)。圖1D示出了多個(gè)四自由度的成像通道可如何被添加至多通道系統(tǒng)。

圖1A的系統(tǒng)具有兩個(gè)同時(shí)成像的通道，其中每個(gè)通道具有用于圖像調(diào)整的四個(gè)自由度：旋轉(zhuǎn)、x和y偏移以及比例或放大率。高精度定位臺(tái)掃描顯微鏡物鏡下的載物片，載物片以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸表征。

在圖1A中，常規(guī)的時(shí)間延遲積分（TDI，time?delay?integration）式相機(jī)105安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)102上。相機(jī)105可根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行的何種操作而以TDI模式或全幀模式操作。橫向偏移板110移動(dòng)相機(jī)105中的圖像位置。鏡筒透鏡117和輔助透鏡115共同形成變焦透鏡系統(tǒng)以聚焦并改變相機(jī)105中的圖像的尺寸。旋轉(zhuǎn)臺(tái)102被配置成將TDI相機(jī)105繞共同的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸線106轉(zhuǎn)動(dòng)，以使TDI相機(jī)105的內(nèi)部CCD陣列（未示出）相對(duì)于樣本145定向使得能夠沿掃描軸線104（穿過圖的平面）適當(dāng)?shù)貙?duì)樣本145進(jìn)行掃描。相機(jī)105、旋轉(zhuǎn)臺(tái)102、板110以及由鏡筒透鏡117和輔助透鏡115形成的變焦透鏡系統(tǒng)共同形成一個(gè)獨(dú)立成像通道139。第二獨(dú)立成像通道140包括第二相機(jī)、偏移板和變焦透鏡系統(tǒng)，第二相機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上。分束器和濾波器組件127將不同波長(zhǎng)的光引導(dǎo)至不同的成像通道139、140。在圖1A中僅示出了一個(gè)分束器/濾波器組件127。然而，在系統(tǒng)的其他實(shí)施方式中，額外的分束器和/或?yàn)V波器可通過機(jī)器人移入或移出機(jī)械系統(tǒng)。塊125表示自動(dòng)聚焦和照明系統(tǒng)。所有成像通道共用的顯微鏡物鏡130被聚焦在生化陣列載物片形式的樣本145上，生化陣列載物片安裝在包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)135和X-Y臺(tái)137的定位臺(tái)上。