[發(fā)明專利]用于使結(jié)構(gòu)化照明成像系統(tǒng)中的樣品臺(tái)穩(wěn)定的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680032271.2
• 申請(qǐng)日: 2016-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107683431B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·甘德森;P·博伊斯克騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 生命技術(shù)公司
• 主分類號(hào): G02B21/00
• 分類號(hào): G02B21/00;G02B21/26;G01N21/64
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 康艷青;姚開(kāi)麗

一種用于生成復(fù)合共焦圖像的設(shè)備，包括：成像設(shè)備，其被配置成生成照明光；樣品臺(tái)，其被配置成固持待由所述照明光照明的樣品，其中所述照明光使得所述樣品生成發(fā)射，所述發(fā)射可以被檢測(cè)到且用來(lái)對(duì)所述樣品進(jìn)行成像，所述樣品臺(tái)被配置成在所述成像過(guò)程期間將所述樣品移動(dòng)到多個(gè)位置；以及振動(dòng)機(jī)構(gòu)，其與所述樣品臺(tái)耦合，馬達(dá)被配置成在所述臺(tái)移動(dòng)所述樣品之后使所述臺(tái)振動(dòng)持續(xù)振動(dòng)周期。

本申請(qǐng)案主張2015年6月2日申請(qǐng)的第62/169,683號(hào)美國(guó)申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述美國(guó)申請(qǐng)案以全文引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本文所述的實(shí)施例涉及熒光成像，且更確切地說(shuō)，涉及在樣品臺(tái)處于熒光成像系統(tǒng)中時(shí)使樣品臺(tái)穩(wěn)定。

背景技術(shù)

熒光顯微鏡為用以替代反射和吸收或除了反射和吸收之外還使用熒光來(lái)研究有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)的性質(zhì)的光學(xué)顯微鏡。熒光顯微鏡是基于以下現(xiàn)象：在用特定波長(zhǎng)的光輻照時(shí)，某些材料發(fā)射可檢測(cè)為可見(jiàn)光的能量。樣品可以在其天然形式下發(fā)熒光(如葉綠素)，或其可以用熒光斑點(diǎn)加以處理。

在此項(xiàng)技術(shù)中眾所周知的基本寬視場(chǎng)熒光顯微鏡包含光源和對(duì)應(yīng)于匹配熒光斑點(diǎn)的波長(zhǎng)的若干濾光片。提供激發(fā)濾光片用于選擇來(lái)自光源的光的激發(fā)波長(zhǎng)，且二色性分束器反射來(lái)自光源的光以對(duì)試樣進(jìn)行照明。照明光利用發(fā)射濾光片與弱得多的所發(fā)射熒光分離。熒光區(qū)域可以在顯微鏡中觀察到，且以高對(duì)比度對(duì)照暗背景照射出來(lái)。

結(jié)構(gòu)化照明成像系統(tǒng)使用與上文所描述的寬視場(chǎng)成像系統(tǒng)大同小異的原理，關(guān)鍵是在任何一個(gè)時(shí)間對(duì)樣品的僅一部分進(jìn)行照明。激發(fā)光的大部分被阻斷，同時(shí)未阻斷照明的圖案掃過(guò)整個(gè)樣品，使得樣品的每個(gè)區(qū)域接收大致相等的激發(fā)光。通常，在此過(guò)程中以離散間隔俘獲多個(gè)圖像，且通過(guò)圖像處理算法生成單個(gè)完全照明的圖像，所述圖像處理算法分析離散輸入圖像以建構(gòu)對(duì)應(yīng)輸出圖像。此輸出圖像優(yōu)于使用簡(jiǎn)單寬視場(chǎng)成像技術(shù)俘獲的圖像，因?yàn)閺臉悠返碾x焦區(qū)域搜集的光減少，從而導(dǎo)致改善的信噪比、較高的側(cè)向和軸向空間分辨率，或兩者。

共焦成像系統(tǒng)為一種類型的結(jié)構(gòu)化照明系統(tǒng)。共焦成像系統(tǒng)可以用來(lái)改善信噪比或增大光學(xué)分辨率。在共焦成像系統(tǒng)中，物鏡僅對(duì)樣品的處于焦點(diǎn)處的薄部分進(jìn)行成像，從而拒絕來(lái)自聚焦平面上方及下方的所有光。這與更基本的寬視場(chǎng)成像形成對(duì)比，在寬視場(chǎng)成像中，離焦元素仍然顯現(xiàn)為圖像中的顯著元素。

常規(guī)共焦系統(tǒng)可以不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貏澐譃閱吸c(diǎn)共焦和多點(diǎn)共焦系統(tǒng)。在單點(diǎn)共焦系統(tǒng)中，用來(lái)激發(fā)染料的照明通過(guò)針孔到樣品上，接著來(lái)自樣品的熒光發(fā)射通過(guò)另一針孔到光電檢測(cè)器中。針孔大小和光學(xué)件經(jīng)設(shè)計(jì)以接受僅從樣品的處于焦點(diǎn)的薄切片發(fā)射的那些光子返回的光。

所述技術(shù)僅可以對(duì)一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行成像。因此，射束或樣品必須以二維形式來(lái)回掃描以建構(gòu)單個(gè)2D共焦圖像。此種常規(guī)系統(tǒng)中的射束通常在固定樣品上掃描，這需要將非常快速、非常準(zhǔn)確的反射鏡同步到光電檢測(cè)器。

在多點(diǎn)共焦系統(tǒng)中，操作原理與以上相同，但并行地對(duì)多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行成像。通常，具有針孔圖案的圓盤自旋，使得照明在曝光期間掃過(guò)視場(chǎng)。實(shí)例自旋圓盤共焦成像系統(tǒng)說(shuō)明于圖5中。

如可在圖5中看出，來(lái)自光源的光802入射于包含多個(gè)聚焦透鏡806的第一圓盤804上，所述聚焦透鏡將光聚焦到包含于第二圓盤808中的針孔掩模810上。通過(guò)針孔掩模810的光802接著經(jīng)由物鏡812聚焦到試樣814上。光802由熒光團(tuán)吸收，使得所述熒光團(tuán)發(fā)出光816，所述光816向后通過(guò)物鏡812和針孔掩模810且入射于反射鏡818上。反射鏡818將發(fā)射光816例如經(jīng)由光學(xué)件820反射到傳感器822上，在所述傳感器處可以檢測(cè)到所述光。

例如圖5中所說(shuō)明的系統(tǒng)的系統(tǒng)可以比單點(diǎn)系統(tǒng)更快地俘獲圖像，但此類系統(tǒng)還需要在針孔與檢測(cè)器之間的更復(fù)雜同步。

發(fā)明內(nèi)容

本文中描述用于使共焦成像系統(tǒng)中的樣品臺(tái)穩(wěn)定的系統(tǒng)和方法。