[發明專利]顯微鏡

有效

• 申請號: 201180051638.2
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN103635848B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 布賴恩·P·斯泰克;克雷格·E·烏里奇
• 申請（專利權）人: 考利達基因組股份有限公司
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36;H04N17/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;付樂

發明背景

本公開一般涉及用于高密度生化陣列的成像系統的領域。

高密度生化陣列和相關的機器允許多個生化實驗（有時為數十億）并行進行。這種能力是通過以極小體積進行每次實驗并將實驗非常緊密地封裝在一起的技術發展積累獲得的。為了有效地觀察實驗，需要與其他高技術產業中的小型化進步相似的進步。具體地，需要的是快速、準確、可重復且耐用的用于生化陣列的成像技術。

發明內容

根據本發明，用于對高密度生化陣列成像的系統和相關方法包括一個或多個成像通道和相應的一個或多個時間延遲積分型成像相機，其中一個或多個成像通道共用公共的物鏡，時間延遲積分型成像相機具有光學對準機構，其允許四個自由度：X、Y、旋轉和比例中每一個進行獨立的通道內和通道間調整。成像通道被配置成獨立檢查生化陣列中的圖像的不同波長。

通過參考以下參照附圖的詳細描述，可以更好地理解本發明。

附圖說明

圖1A為第一多通道生化陣列成像系統的示意圖。

圖1B為第二多通道生化陣列成像系統的示意圖。

圖1C為第三多通道生化陣列成像系統的示意圖。

圖1D為第四多通道生化陣列成像系統的示意圖。

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的對準誤差。

圖5為使用時間延遲積分對具有像素陣列的點進行成像的概念圖。

圖6為圖5的時間延遲積分成像的結果的概念圖。

圖7示出了在對準前兩個相機、載物片和定位臺之間的轉動對準關系。

圖8示出了在對準后兩個相機、載物片和定位臺之間的轉動對準關系。

圖9示出了在載物片對準中使用的參考框。

具體實施方式

人類基因組研究和生化陣列的其他用途需要先進的成像系統來實現商業上可行的數據采集率。除其他因素外，每單位時間的可采集數據的生化實驗的次數取決于陣列密度和圖像獲取速度。增加的陣列密度會使圖像獲取問題復雜化，因為其使得對圖像中的每個實驗（數以百萬計）的特性保持跟蹤具有挑戰性。

對于DNA陣列，所需的數據通常為四進制的；核苷酸可為A、C、G或T。這些可能性標有一組四個不同顏色的熒光分子標記。每個熒光標記吸收一定波長的光并發出較長波長的光。多通道成像儀同時采集四種可能波長范圍中盡可能多的波長的數據。

圖1A至圖1D為多通道生化陣列成像系統。這些多通道系統中的每個成像通道對于圖像旋轉、x和y偏移以及比例（放大率）均都具有其自身獨立的調整，在下文中被稱為通道內和通道間調整的獨立性。圖1A示出了雙通道系統。圖1B和圖1C示出了具有調整x和y圖像偏移的替代裝置的圖1A的系統。圖1D示出了多個四自由度的成像通道可如何被添加至多通道系統。

圖1A的系統具有兩個同時成像的通道，其中每個通道具有用于圖像調整的四個自由度：旋轉、x和y偏移以及比例或放大率。高精度定位臺掃描顯微鏡物鏡下的載物片，載物片以旋轉對稱軸表征。

在圖1A中，常規的時間延遲積分（TDI，time?delay?integration）式相機105安裝在旋轉臺102上。相機105可根據系統進行的何種操作而以TDI模式或全幀模式操作。橫向偏移板110移動相機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以聚焦并改變相機105中的圖像的尺寸。旋轉臺102被配置成將TDI相機105繞共同的旋轉對稱軸線106轉動，以使TDI相機105的內部CCD陣列（未示出）相對于樣本145定向使得能夠沿掃描軸線104（穿過圖的平面）適當地對樣本145進行掃描。相機105、旋轉臺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共同形成一個獨立成像通道139。第二獨立成像通道140包括第二相機、偏移板和變焦透鏡系統，第二相機安裝在旋轉臺上。分束器和濾波器組件127將不同波長的光引導至不同的成像通道139、140。在圖1A中僅示出了一個分束器/濾波器組件127。然而，在系統的其他實施方式中，額外的分束器和/或濾波器可通過機器人移入或移出機械系統。塊125表示自動聚焦和照明系統。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臺135和X-Y臺137的定位臺上。