具有三种或更多种颜色荧光光源的光学模块及其使用方法技术

提供了一种包括荧光显微镜(115)、成像传感器(120)和光学模块(110)以及相位灯(125)的成像装置以促进三个(或更多个)颜色通道的落射荧光成像以及执行样品的相位衬度和/或明场成像，而无需手动调节成像装置。这允许通过位于培养箱(180)内部的成像装置在延长的时间段内对多个样品进行自动成像，而不会干扰培养箱环境以手动调节该装置。还提供了促进可拆卸光学模块(110)和/或透照模块(125)的用户更换的实施例，以允许成像装置适应测定和/或荧光指示剂的不同组合，以便增加可以使用成像装置成像的实验和/或荧光染料的种类。像的实验和/或荧光染料的种类。像的实验和/或荧光染料的种类。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有三种或更多种颜色荧光光源的光学模块及其使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年4月21日提交的美国非临时专利申请No.16/854,756的优先权，该申请的内容通过引用全部并入本文。


技术介绍

[0003]可以各种方式对活细胞生物样品进行显微成像，以评估该样品在一个或更多个时间点的生长、代谢、形态、或其他特性。该显微成像可以包括荧光成像，其中样品中的荧光团被荧光团激发波长的光激发，使它们以荧光团的发射波长荧光发射光。在落射荧光成像中，经由用于收集发射光的同一物镜提供激发光。
[0004]实现多通道荧光成像经常涉及每次针对特定发射波长采集荧光图像时将不同的滤光器集以及偶尔的激发光源移动到恰当位置。然而，由于需要物理地移动部件，这样的布置导致系统更大、速度更慢、成本更高且可靠性更低。

技术实现思路

[0005]在第一方面，公开了一种用于对活细胞生物样品中的荧光团进行成像的示例光学模块。该光学模块包括：(a)第一光源，该第一光源被配置为发射第一激发波长带中的第一光；(b)第一滤光器，该第一滤光器被布置在该第一光源的第一光路中，该第一滤光器被配置为使一个或更多个波长的光通过以及反射一个或更多个波长的光；(c)第二光源，该第二光源被配置为发射第二激发波长带中的第二光；(d)第二滤光器，该第二滤光器被布置在该第二光源的第二光路中，该第二滤光器被配置为使一个或更多个波长的光通过以及反射一个或更多个波长的光；(e)第三光源，该第三光源被配置为发射第三激发波长带中的第三光；(f)第三滤光器，该第三滤光器被布置在该第三光源的第三光路中，该第三滤光器被配置为使一个或更多个波长的光通过以及反射一个或更多个波长的光，其中，第一光路、第二光路以及第三光路沿着主传输光路会聚，主传输光路被配置为朝向活细胞生物样品引导；以及(g)发射滤光器，该发射滤光器被布置在由活细胞生物样品中的荧光团发射的光的主发射光路中，其中，主发射光路被配置为在成像传感器处终止，其中，该发射滤光器被配置为使第一发射波长带、第二发射波长带和第三发射波长带中的光通过，以及该发射滤光器被配置为反射第一激发波长带、第二激发波长带和第三激发波长带中的光。
[0006]在第二方面，公开了一种用于测定活细胞生物样品的示例系统。该系统包括：(a)根据本公开的第一方面的光学模块；(b)荧光显微镜，该荧光显微镜可拆卸地耦接到光学模块，其中荧光显微镜具有至少一个物镜；(c)成像传感器，该成像传感器被布置在由来自物镜的活细胞生物样品中的荧光团发射的光的发射路径中；以及(d)相位灯，该相位灯可拆卸地耦接到荧光显微镜并且被布置在主传输光路的终端处。
[0007]在第三方面，公开了一种用于对活细胞生物样品中的荧光团进行成像的示例方
法。该方法包括：(i)将第一生物样品和荧光显微镜对准，使得该第一生物样品位于该荧光显微镜的视场内，其中，该第一生物样品包含：(a)第一荧光团，该第一荧光团响应于由第一激发波长带中的光的照射而发射第一发射波长带中的光；(b)第二荧光团，该第二荧光团响应于由第二激发波长带中的光的照射而发射第二发射波长带中的光；以及(c)第三荧光团，该第三荧光团响应于由第三激发波长带中的光的照射而发射第三发射波长带中的光；(ii)使用该荧光显微镜获得该第一生物样品的图像集，其中图像集中的图像在焦点设置方面不同；(iii)基于该图像集，分别为第一发射波长带、第二发射波长带和第三发射波长带确定第一对焦设置、第二对焦设置和第三对焦设置；(iv)在第一时间段期间，使用第一光源以第一激发波长带中的光照射第一生物样品，并且根据第一对焦设置操作荧光显微镜以经由荧光显微镜的图像传感器获得第一发射波长带中的光的第一图像；(v)在第二时间段期间，使用第二光源以第二激发波长带中的光照射该第一生物样品，并且根据第二对焦设置操作荧光显微镜以经由图像传感器获得第二发射波长带中的光的第二图像；以及(vi)在第三时间段期间，使用第三光源以第三激发波长带中的光照射第一生物样品，并且根据第三对焦设置操作荧光显微镜以经由图像传感器获得第三发射波长带中的光的第三图像。
[0008]在第四方面，公开了一种示例非暂时性计算机可读介质。该计算机可读介质上存储有程序指令，该程序指令在由处理器执行时使第三方面的方法执行。
[0009]已经讨论的特征、功能和优点可以在各种示例中独立地实现或者可以与其他示例结合，更多细节可以参考以下描述和附图。
附图说明
[0010]图1是根据一个示例实施方式的系统的功能框图；
[0011]图2描绘了根据示例实施方式的计算设备和计算机网络的框图；
[0012]图3示出了根据示例实施方式的用于测定活细胞生物样品的系统(包括光学模块)的功能框图；
[0013]图4示出了根据示例实施方式的用于测定活细胞生物样品的系统(包括光学模块)的功能框图；
[0014]图5示出了根据示例实施方式的用于测定活细胞生物样品的系统(包括光学模块)的功能框图；
[0015]图6示出了根据示例实施方式的光学模块的前视图；
[0016]图7示出了根据图6的示例实施方式的光学模块的后视图；
[0017]图8示出了根据图6的示例实施方式的光学模块的侧视图；
[0018]图9示出了根据图6的示例实施方式的光学模块的前截面视图；
[0019]图10示出了根据图6的示例实施方式的光学模块的侧截面视图；
[0020]图11示出了根据图6的示例实施方式的光学模块的侧截面视图；
[0021]图12示出了根据图11的示例实施方式的光学模块的轴的详细视图；
[0022]图13示出了根据示例实施方式的用于测定活细胞生物样品的系统(包括光学模块)的功能框图；
[0023]图14示出了根据示例实施方式的相位灯(phaselamp)的透视图；
[0024]图15示出了根据示例实施方式的耦接到荧光显微镜上的相位灯的截面视图；以及
[0025]图16示出了根据示例实施方式的方法的流程图。
[0026]附图是用于说明示例的目的，但应理解的是，本专利技术并不限于在附图中示出的布置和工具。
具体实施方式
[0027]I.概述
[0028]活细胞样品的显微成像可以提供关于在各种实验条件下细胞群的健康、生长和活性的信息。该信息可以包括：关于样品中细胞随时间变化的数量、细胞的形态或其他结构特征、细胞的内部内含物或结构(例如，与细胞的有丝分裂期或其他代谢过程相关的内含物)或关于细胞的其他信息的信息。该信息可用于评估细胞在“正常”条件下和/或在各种施加的实验条件下的行为。例如，细胞的显微成像可以用于评估细胞对实验药物或其他添加物质的反应、细胞的基因修饰的影响、添加的癌细胞、其他添加的细胞类型和/或添加的细菌、真菌、病毒或其他微生物对细胞的影响、或一些其他施加的实验条件对活细胞样品的影响。
[0029]为了降低这种成像的成本，为了减小用于执行成像的装置(例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对活细胞生物样品中的荧光团进行成像的光学模块，包括：第一光源，所述第一光源被配置为发射第一激发波长带中的第一光；第一滤光器，所述第一滤光器被布置在所述第一光源的第一光路中，所述第一滤光器被配置为使一个或更多个波长的光通过以及反射一个或更多个波长的光；第二光源，所述第二光源被配置为发射第二激发波长带中的第二光；第二滤光器，所述第二滤光器被布置在所述第二光源的第二光路中，所述第二滤光器被配置为使一个或更多个波长的光通过以及反射一个或更多个波长的光；第三光源，所述第三光源被配置为发射第三激发波长带中的第三光；第三滤光器，所述第三滤光器被布置在所述第三光源的第三光路中，所述第三滤光器被配置为使一个或更多个波长的光通过以及反射一个或更多个波长的光，其中，所述第一光路、所述第二光路以及所述第三光路沿着主传输光路会聚，所述主传输光路被配置为朝向所述活细胞生物样品引导；以及发射滤光器，所述发射滤光器被布置在用于由所述活细胞生物样品中的所述荧光团发射的光的主发射光路中，其中，所述主发射光路被配置为在成像传感器处终止，其中，所述发射滤光器被配置为使第一发射波长带、第二发射波长带和第三发射波长带中的光通过，以及所述发射滤光器被配置为反射所述第一激发波长带、所述第二激发波长带和所述第三激发波长带中的光。2.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述第一滤光器、所述第二滤光器和所述第三滤光器均是二向色滤光器。3.根据权利要求1
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2中任一项所述的光学模块，其中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源均包括：LED、至少一个透镜和单带通二向色滤光器。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的光学模块，其中，所述第一滤光器被配置为使所述第一激发波长带中的光通过，以及反射所述第二激发波长带和所述第三激发波长带中以及所述第一发射波长带、所述第二发射波长带和所述第三发射波长带中的光；其中，所述第二滤光器被配置为使所述第一发射波长带、所述第二发射波长带和所述第三发射波长带中的光通过，以及反射所述第二激发波长带和所述第三激发波长带中的光；以及其中，所述第三滤光器被配置为使所述第三激发波长带中的光通过，以及反射所述第二激发波长带中的光。5.根据权利要求4所述的光学模块，其中，所述第一光源被布置为使得所述第一光路在所述第一光源处开始、穿过所述第一滤光器、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；其中，所述第二光源被布置为使得所述第二光路在所述第二光源处开始、从所述第三滤光器反射到所述第二滤光器、从所述第二滤光器反射到所述第一滤光器、从所述第一滤光器反射出、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；其中，所述第三光源被布置为使得所述第三光路在所述第三光源处开始、穿过所述第三滤光器到达所述第二滤光器、从所述第二滤光器反射到所述第一滤光器、从所述第一滤光器反射出、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；以及其中，由所述活细胞生物样品中的所述荧光团发射的光的所述主发射光路从所述第一滤光器反射出、穿过所述第二滤光器、穿过所述发射滤光器、并离开所述光学模块。
6.根据权利要求1
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5中任一项所述的光学模块，其中，所述第一滤光器被配置为使所述第一激发波长带和所述第二激发波长带中的光通过，以及反射所述第三激发波长带中以及所述第一发射波长带、所述第二发射波长带和所述第三发射波长带中的光；其中，所述第二滤光器被配置为使所述第二发射波长带中的光通过，以及反射所述第一激发波长带中的光；以及其中，所述第三滤光器被配置为使所述第一发射波长带、所述第二发射波长带和所述第三发射波长带中的光通过，以及反射所述第三激发波长带中的光。7.根据权利要求6所述的光学模块，其中，所述第一光源被布置为使得所述第一光路在所述第一光源处开始、从所述第二滤光器反射出、穿过所述第一滤光器、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；其中，所述第二光源被布置为使得所述第二光路在所述第二光源处开始、穿过所述第二滤光器、然后穿过所述第一滤光器、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；其中，所述第三光源被布置为使得所述第三光路在所述第三光源处开始、从所述第三滤光器反射到所述第一滤光器、从所述第一滤光器反射出、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；以及其中，由所述活细胞生物样品中的所述荧光团发射的光的所述主发射光路从所述第一滤光器反射出、穿过所述第三滤光器、穿过所述发射滤光器、并离开所述光学模块。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的光学模块，其中，所述第一激发波长带的范围为453nm至485nm，其中，所述第二激发波长带的范围为546nm至568nm，其中，所述第三激发波长带的范围为648nm至674nm。9.根据权利要求1
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7中任一项所述的光学模块，其中，所述第一发射波长带的范围为494nm至533nm，所述第二发射波长带的范围为576nm至639nm，所述第三发射波长带的范围为686nm至756nm。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的光学模块，还包括：第四光源，所述第四光源被配置为发射第四激发波长带中的第四光；以及第四滤光器，所述第四滤光器被布置在所述第四光源的第四光路中，所述第四滤光器被配置为使一个或更多个波长的光通过以及反射一个或更多个波长的光，其中，所述发射滤光器还被配置为使第四发射波长带中的光通过以及反射所述第四激发波长带中的光。11.根据权利要求10所述的光学模块，其中，所述第一滤光器被配置为使所述第一激发波长带中的光通过，以及反射所述第四激发波长带中的光；其中，所述第二滤光器被配置为使所述第一发射波长带、所述第二发射波长带以及所述第三发射波长带中的光通过，以及反射所述第二激发波长带和所述第三激发波长带中的光；其中，所述第三滤光器被配置为使所述第三激发波长带中的光通过，以及反射所述第二激发波长带中的光；以及其中，所述第四滤光器被配置为使所述第一激发波长带和所述第四激发波长带中的光通过，以及反射所述第二激发波长带和所述第三激发波长带中以及所述第一发射波长带、所述第二发射波长带、所述第三发射波长带和所述第四发射波长带中的光。12.根据权利要求10
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11中任一项所述的光学模块，其中，所述第四发射波长带小于
453nm，所述第四激发波长带小于所述第四发射波长带。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的光学模块，其中，所述第一光源被布置为使得所述第一光路在所述第一光源处开始、穿过所述第一滤光器、然后穿过所述第四滤光器、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；其中，所述第二光源被布置为使得所述第二光路在所述第二光源处开始、从所述第三滤光器反射到所述第二滤光器、从所述第二滤光器反射到所述第四滤光器、从所述第四滤光器反射出、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；其中，所述第三光源被布置为使得所述第三光路在所述第三光源处开始、穿过所述第三滤光器到所述第二滤光器、从所述第二滤光器反射到所述第四滤光器、从所述第四滤光器反射出、并沿着所述主传输光路离开所述光学模块；其中，所述第四光源被布置为使...

【专利技术属性】
技术研发人员：布拉德利，
申请(专利权)人：赛多利斯生物分析仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：