超分辨率成像制造技术

一种用于执行对样本超分辨率成像的装置，包括：物镜(4)，所述物镜(4)在前向视场(30)内收集从所述样本(2)发出的光；处理装置(20)，所述处理装置(20)利用所收集的光执行对所述样本的超分辨率成像；波导组件(1)，所述波导组件(1)布置成(i)从所述视场外部接收输入光、以及(ii)使用在所述波导组件内的全内反射将激发光导向到所述样本上；以及电子光路控制系统(40)，所述电子光路控制系统(40)使得所述输入光：在第一时间，在所述波导组件内遵循与第一光学模式对应的第一光路；以及在第二时间，在波导组件内遵循与第二光学模式对应的第二光路，其中，第二时间不同于第一时间，以及第二光学模式不同于第一光学模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超分辨率成像本专利技术涉及用于执行对样本的超分辨率成像的装置和方法。更具体地但非排它地，本专利技术涉及用于执行对样本的直接随机光学重建显微技术(directStochasticOpticalReconstructionMicroscopy，dSTORM)成像。在组织学、细胞生物学和相关领域内，使用光学显微镜来观察生物样本，诸如细胞。然而，由于光的衍射极限，因此光学显微镜的分辨能力受限制。该限制将可见光显微技术的分辨率约束到大约200nm至300nm。为了克服该限制，在本领域中开发了几种技术，称为“纳米显微技术”、“超分辨率成像”或“超分辨率显微技术”。这些超分辨率成像技术允许以低至20nm至50nm的分辨率对生物样本进行成像。它们基于处理从已附着到生物样本或嵌入在生物样本内的光可切换荧光团或量子点标记发射的光。这类超分辨率技术的已知示例包括随机光学重建显微技术(StochasticOpticalReconstructionMicroscopy，STORM)、直接随机光学重建显微技术(dSTORM)、光激活定位显微技术(PhotoactivatedLocalizationMicrosco本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行对样本超分辨率成像的装置，所述装置包括：具有前向视场的物镜，所述物镜布置成在所述前向视场内收集从所述样本发出的光；处理装置，所述处理装置布置成利用所收集的光执行对所述样本的超分辨率成像；波导组件，所述波导组件位于所述物镜之前且布置成：(i)从所述视场外部接收输入光，以及(ii)使用在所述波导组件内的全内反射将激发光导向到所述样本上；以及电子光路控制系统，所述电子光路控制系统布置成使得所述输入光：在第一时间，在所述波导组件内遵循与第一光学模式对应的第一光路；以及在第二时间，在所述波导组件内遵循与第二光学模式对应的第二光路，其中，所述第二时间不同于所述第一时间且所述第二光学模式不同...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.12 GB 1606268.91.一种用于执行对样本超分辨率成像的装置，所述装置包括：具有前向视场的物镜，所述物镜布置成在所述前向视场内收集从所述样本发出的光；处理装置，所述处理装置布置成利用所收集的光执行对所述样本的超分辨率成像；波导组件，所述波导组件位于所述物镜之前且布置成：(i)从所述视场外部接收输入光，以及(ii)使用在所述波导组件内的全内反射将激发光导向到所述样本上；以及电子光路控制系统，所述电子光路控制系统布置成使得所述输入光：在第一时间，在所述波导组件内遵循与第一光学模式对应的第一光路；以及在第二时间，在所述波导组件内遵循与第二光学模式对应的第二光路，其中，所述第二时间不同于所述第一时间且所述第二光学模式不同于所述第一光学模式。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一时间和所述第二时间在用于所述超分辨率图像的第一帧的曝光时段内。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述光路控制系统布置成使得所述输入光在所述第一帧内多次在所述第一光路与所述第二光路之间循环。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一时间在用于所述超分辨率图像的第一帧的曝光时段内，且所述第二时间在用于所述超分辨率图像的第二帧的曝光时段内，所述第二帧不同于所述第一帧。5.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述电子光路控制系统布置成使得所述输入光在不同的相应时间遵循多于两个的光路，其中在所述波导组件内，每个光路对应于不同的相应的光学模式。6.根据任一项前述权利要求所述的装置，还包括光注入设备，所述光注入设备布置成将输入光注入所述波导组件，其中，所述光路控制系统包括致动器，所述致动器布置成使所述光注入设备相对于所述波导组件移动，从而在所述第一时间与所述第二时间之间改变所述输入光进入所述波导组件时所处的位置或角度。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述致动器包括振动压电级。8.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述光路控制系统包括用于改变所述输入光的偏振、相位或波长中的一者或多者以在所述第一时间具有第一值且在所述第二时间具有不同于所述第一值的第二值的装置。9.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述光路控制系统包括温度变化元件，所述温度变化元件布置成改变所述波导组件内的温度以在所述第一时间具有第一值且在所述第二时间具有不同于所述第一值的第二值，从而改变所述波导组件内的折射率。10.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述处理装置配置成使用在持续时间在0.5毫秒与30秒之间的曝光时段上收集的光来生成一帧。11.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，针对所收集的光中的至少一个波长，所述超分辨率成像的成像分辨率比所述物镜在所述波长处的分辨率更高。12.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所收集的光包括由所述样本发射的荧光，且所述超分辨率成像为荧光显微技术。13.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述超分辨率成像包括单分子定位方法。14.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述超分辨率成像包括基于波动光场的超分辨率法。15.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述超分辨率成像选自包括如下项的组：随机光学重建显微技术(STORM)；直接随机光学重建显微技术(dSTORM)、光激活定位显微技术(PALM)；超分辨率光学波动成像(SOFI)；和基于熵的超分辨率成像(ESI)。16.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述波导组件布置成从输出面输出所述激发光，所述输出面至少部分地在所述物镜的所述视场内。17.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述波导组件布置成将所述输入光沿着光路导向到所述样本，其中，所述光路的宽度在朝向所述样本的方向上增大。18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述宽度在绝热条件下增大。19.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述波导组件布置成仅将由消散场组成的激发光导向到所述样本上。20.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中，所述波导组件包括第一核心区域和与所述第一核心区域接触的第一包覆区域，所述第一核心区域具有高于所述第一包覆区域的折射率且布置成沿着一个或多个光路引导光穿过所述波导组件，其中，所述第一包覆区域被构形为限定用于保持所述样本的样本井。21.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其中，所述波导组件布置成从所述波导组件的边缘面输出所述激发光。22.根据权利要求1至18和21中任一项所述的装置，包括布置成聚焦所述激发光的光栅。23.根据权利要求1至18、21和22中任一项所述的装置，其中，所述波导组件布置成将所述输入光沿着光路导向到所述样本，所述光路在至少一个维度上成锥形以形成用于聚焦所述激发光的透镜。24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述透镜为轴棱锥透镜。25.根据权利要求21至24中任一项所述的装置，其中，所述波导组件包括：第一核心区域和与所述第一核心区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·S·阿卢瓦利亚，M·舒特佩尔茨，
申请(专利权)人：特罗姆瑟大学挪威北极圈大学，比勒费尔德大学，
类型：发明
国别省市：挪威,NO