CN101449145A

CN101449145A - 用于对对象进行温度和发光组合空间成像的成像设备

Info

Publication number: CN101449145A
Application number: CNA2007800186136A
Authority: CN
Inventors: D·J·W·克隆德; A·科列斯尼琴科
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2009-06-03
Also published as: JP2009538419A; RU2008151166A; EP2030002A1; WO2007135613A1; BRPI0711773A2; US20090194693A1

Abstract

公开了一种成像设备，其用于对对象(1)进行温度和发光组合空间成像，该对象(1)诸如用于检测生物分子的生物阵列。光(5)被分离到第一光路(10)和第二光路(20)中，其中第一光路(10)引导来自对象(1)的红外(IR)光而第二光路(20)引导来自对象(1)的发光，优选地为荧光。图像增强装置(30)将第一光路上的红外光(10a)转换为增强光(10b)，优选地为可见光。布置光电探测装置(100)以对对象(1)空间成像，还将光电探测装置布置为交替接收来自第一光路(10)和第二光路(20)的光。处理装置(200)能够组合温度图像(11)和发光图像(21)以便获得具有这两个图像之间的直接空间对应的对象组合图像(25)。对于生物阵列，这提供了涉及对其上定位有大量探针分子的阵列组合成像的许多优势。

Description

用于对对象进行温度和发光组合空间成像的成像设备

技术领域

本发明涉及用于对相关对象进行温度和发光组合空间成像的成像设备，该相关对象诸如用于检测生物分子的生物阵列。本发明还涉及包括根据本发明的成像设备的生物检测系统。本发明进一步涉及用于进行温度和发光组合空间成像的方法。

背景技术

用于检测诸如核酸的特殊生物分子的方法有多种，并且技术人员目前可用到许多不同的方法。检测特异性核酸或核酸组具有多种重要的实际应用，包括为了诊断目的的基因鉴定。

通常，可以特别地在所谓的生物阵列(或微阵列)上进行诸如多核苷酸、DNA、RNA、细胞和抗体的生物样品(“靶”)的检测，在该生物阵列上相应的探针分子附着在测试阵列的不同位置上。靶探针例如DNA/RNA-寡核苷酸、抗体-抗原、细胞-抗体/蛋白质、激素受体-激素等。当靶与相应探针分子结合或杂交时，可以通过多种光学、电子甚至微机械方法进行靶生物分子的检测，例如参见5,846,708号美国专利。现在这些生物阵列普遍应用于生物化学领域。

靶和探针分子之间的结合或杂交的一个重要参数是生物阵列上的局部温度。

首先，如果靶分子是双链核酸，则需要分离两个互补链的所谓的变性过程。例如可以通过提高包含靶分子的样品的温度来实现变性。

其次，许多相关的生物分子表现出某种程度的非特异性结合或杂交，从而限制了采用生物阵列进行的测定的特异性。通过将生物阵列上的局部温度设置为正好在特异性靶分子的熔解温度之下以区别非靶分子，这种影响可以被避免或降低。

第三，杂交过程本身由通常高度依赖温度的结合动力学控制。因此杂交的正确解释，具体来说是这些结合的定量评价需要精确控制生物阵列上的温度。

由于这些以及其他的原因，对生物阵列的精确和快速的温度测量就非常重要。然而，对生物阵列的温度测量很少提供关于结合过程的充分信息，尽管一些结合事件可能会放热并且从而提高生物阵列上的局部温度。例如可参见美国专利申请2004/0180369，其中将红外热成像结合表面等离子体应用于附着到靶分子上的纳米粒子。

用于检测生物阵列上的分子结合的一个常用技术是对也被称为“标记物”的荧光标记探针的光学检测。通常，标记物可以是关于其物理分布和/或其向外发出信号的强度可检测的任何试剂。虽然荧光剂被广泛使用，但是可替换物包括磷光剂、电致发光剂、化学发光剂、生物发光剂等。

典型地，对于DNA序列分析应用，将碱基特异性荧光染料共价结合到与DNA聚合酶一起使用的寡核苷酸引物或链终止双脱氧核苷酸。适当波长的入射光激发染料，并且随后观测荧光发射以监测荧光标记受体。诸如例如溴化乙啶的染料当存在于双链DNA或RNA中时可以进一步呈现显著的荧光增加。因此，这些染料可以用来指示生物阵列上的杂交。

然而，上述的荧光方法提供的光学图像具有如下缺点：在生物学上相关温度区间中难以组合荧光图像和相关温度数据，其中相关温度数据由例如红外热成像或其他种类的温度成像来提供。在光学成像中这通常被称为“相关问题”。典型地，通过匹配来自这两个来源的图像而解决这一问题，考虑到一些荧光和/或温度图像的微米级分辨率，和由于温度图像通常没有荧光分量的事实，以及反之亦然地，对象的荧光图像不包含或包含非常有限的关于对象温度的信息的事实，这可能导致错误匹配。

因此，改进的发光和温度成像设备是有利的，具体来说是更有效和/或可靠的成像设备是有利的。

发明内容

因此，本发明优选地试图单独地或以任意组合的方式缓解、减轻或消除一个或多个上述缺点。具体来说，可以看作本发明的目标的是提供一种解决现有技术的上述问题的对对象进行温度和发光组合成像的成像设备。

通过提供一种用于获得相关对象的温度和发光的组合空间图像的成像设备，在本发明的第一方面达到这个目标和几个其他目标，所述设备包括：

-光学分离装置，用于将从对象接收到的光分离到第一和第二光路中，将所述第一光路布置为引导从对象接收到的光的红外(IR)部分，将所述第二光路布置为引导从对象接收到的光的发光部分，

-图像增强装置，其能够将第一光路上的光的红外光部分转换为增强光，

-光电探测装置，将其布置为对对象空间成像，将所述光电探测装置布置为交替接收来自第一和第二光路的光，以及

-处理装置，其可操作地连接到光电探测装置，所述处理装置适于从第一光路的增强光获得对象的空间温度图像，所述处理装置还适于至少部分地空间组合所述温度图像和从第二光路获得的对象发光图像，以便获得对象的组合图像。

由于可以从同一光电探测装置获得对象的温度图像和发光图像这一事实，本发明对于提供更简单化的设备尤其有利，但不限于此。这又降低了根据本发明的成像设备的成本。

此外，本发明促进了将同一对象的温度图像和相应的发光图像进行组合的迄今未预见到的可能性。尤其对于生物阵列，这提供了涉及对其上定位有许多探针分子的阵列组合成像的许多优势。

如果这些图像的分辨率在微米或更小的数量级上，人工地或甚至用计算机来组合或匹配这些图像会非常地耗时和/或困难。然而这可以通过本发明来避免。

在本发明的上下文中，术语“红外(IR)光”要在广义上理解为从可见光的红光端到微波区域的电磁波谱部分。因此，光的红外部分可以定义为从0.65-1500微米(my)的波长范围，优选地为0.70-1200微米，并且更为优选地为0.75-1000微米。具体来说，光的红外部分可以定义为具有1000、1200和1500微米的较高波长的光。可替换地，光的红外部分可以定义为具有0.65、0.70和0.75微米的较低波长的光。具体对于温度测量，相关波长区间可以是1-30微米，2-20微米和3-10微米。

优选地，如果关于对象的发光数据和温度数据这两者中的任一类型的数据未被作为例如所述数据的分析结果而丢弃，那么该对象的所述组合图像可以包括发光数据和温度数据这两者。

从对象接收到的光的发光部分包括从包括以下光的组中选择的光：光致发光、电致发光、化学发光和生物发光。具体来说，接收到的光的光致发光部分可以是荧光或磷光。

在本发明的上下文中，术语“荧光”要在广义上理解为从以下过程产生的发射光：在该过程中，某一波长的光被分子或原子吸收，并且随后在称作所述分子/原子的荧光寿命的短时间之后被以更长的波长发射。发射光通常在可见光光谱(VIS)、紫外光谱(UV)和红外光谱(IR)中，但不限于此。

作为荧光的特殊类型，还要提到anti-Stokes位移。由于与发射分子的振动相耦合，这种类型的荧光具有比吸收波长更短的发射波长(即更高的能量)。

磷光与荧光的不同之处在于其具有毫秒到数百秒量级的相对长的荧光寿命。这比纳秒到数百纳秒量级的荧光寿命要高出几个数量级。这个短寿命是Jablonski能级图中的直接能级跃迁和分子/原子中控制这种能级跃迁的选择规则的结果。

本发明可以在以下实施例中具有应用：其中化学反应引起直接发光，即化学发光。因此，可以没有先前的光吸收。特别地，化学反应可以通过酶来催化，因此该发光被称作生物发光。

有益地，光电探测装置可以是单独光电探测实体以提供从对象获得的温度图像和发光图像之间的直接空间对应。因此，光电探测装置可以有利地是单个电荷耦合器件(CCD)。其他备选方案可以包括铂硅化物和铱硅化物的红外热敏阵列，但是通常可以使用任何种类的光电导体、光电二极管和雪崩光电二极管。

在本发明的一个实施例中，光学分离装置可以包括可移位反射镜，可能是多个可移位反射镜。反射镜可以是旋转式可移位反射镜和线性可移位反射镜，和其任何组合。

优选地，可移位反射镜可以移位到第一位置以将从对象接收到的光导入第一光路，并且可以移位到第二位置以将从对象接收到的光导入第二光路。因此，可以操作设备在第一和第二位置之间切换以获得温度图像和发光图像。

在另一实施例中，光学分离装置可以包括至少一个光学部件，该至少一个光学部件能够将从对象接收到的光分成红外(IR)部分和发光部分，并且将这两部分分别重定向到第一和第二光路中。这个部件可以是诸如棱镜、光栅、二向色镜等光学部件。

图像增强装置能够对红外(IR)光进行波长下变频，即提高光的能量。优选地，图像增强装置能够将红外(IR)光转换为可见光(VIS)，这是由于在光学上可见光比IR光更易于探测。

在一个实施例中，第一光路可以包括一个或多个光学带通滤波器，从而能够对对象进行局部温度测量。这可以通过了解、估计或测量对象的发射率并随后测量在一波长上通过所述光学滤波器的辐射来完成。一些相关通带范围区间可包括1-12微米，优选地包括1-11微米，或更为优选地包括3-7微米。

在替代实施例中，第一光路可以至少包括第一和第二光学带通滤波器，其中所述第一和第二带通滤波器具有不同的通带范围。

优选地，通过将从已通过所述第一光学带通滤波器的光获得的数据和从已通过所述第二光学带通滤波器的光获得的数据相组合，可以获得温度空间图像。优选地，第一和第二光学带通滤波器没有重叠的通带范围，以便促进获得对象温度图像的双波长途径。

优选地，进行组合成像的对象可以是生物阵列。优选地，可以将生物阵列布置为分析诸如多核苷酸、DNA、RNA、细胞和抗体的生物靶。典型地，生物阵列可以包括其中固定有探针分子的多个阵点(spot)。在该上下文中，应将阵点理解为具有一定延伸的区域。如果阵列具有非平面表面，阵点甚至可能具有三维构造。在后面的情况中，当提及例如阵列上的阵点密度时可以定义投影区域。生物阵列可以包括硅晶片、玻璃平板或多孔膜。

在第二方面，本发明涉及一种生物检测系统，其用于检测一个或多个生物靶的存在并且任选地检测其数量，其中该系统包括根据本发明的第一方面的成像设备。该系统可以检测的靶包括但不限于多核苷酸、DNA、RNA、细胞和抗体。生物检测系统通常非常复杂，而由于从本发明获得的更简单和/或更快速的数据分析，本发明利于提供简化的生物检测系统。

在第三方面，本发明涉及一种获得对象的温度和发光的组合空间图像的方法，该方法包括以下步骤：

-将从对象接收到的光分离到第一光路和第二光路中，将所述第一光路布置为引导从对象接收到的光的红外(IR)部分，将所述第二光路布置为引导从对象接收到的光的发光部分，

-通过图像增强装置将第一光路中的光的红外光部分转换为增强光，

-提供光电探测装置，将其布置为对对象空间成像，将所述光电探测装置布置为交替接收来自第一和第二光路的光，

-提供处理装置，其可操作地连接到光电探测装置，所述处理装置适合于从第一光路的增强光获得对象的空间温度图像，并且

-至少部分地组合所述温度图像和从第二光路获得的对象的发光图像，以便获得对象的组合图像。

本发明的第一、第二和第三方面每个都可以与任何其他方面进行组合。根据下述实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见，并且通过参考下述实施例予以阐述。

附图说明

现在仅通过示例方式参考附图来说明本发明，其中：

图1为根据本发明的成像设备的示意图；

图2是光、经处理的光和其结果图像的流程图；

图3显示了如何组合温度图像和发光图像的图解；

图4为具有可移位反射镜的实施例的示意图；

图5为具有用于将第一和第二光路分离的光学部件的实施例的示意图；

图6为从生物阵列获得的荧光图像的示例；

图7为差分强度相对于绝对温度的曲线绘图；

图8为根据本发明的方法的流程图。

具体实施方式

图1为根据本发明用于获得相关对象1的温度和发光的组合空间图像的成像设备的简化示意图。对象1位于图1的下部，并且发射光5，光5由光学分离装置3接收。将分离装置3布置为将从对象1接收到的光5分离到第一光路10(到图1左侧)和第二光路20(到图1右侧)中。将第一光路10布置为引导从对象1接收到的光5的红外(IR)部分，而将第二光路20布置为引导从对象1接收到的光5的发光部分。

在第一光路10上放置有图像增强装置30。图像增强装置30能够将第一光路10上的光的红外(IR)光部分10a转换为增强光10b。

用作波长下变频器的图像增强器30将红外光转变为可由例如专用CCD摄像机所探测的光，该专用CCD摄像机在1989年的Prentice-Hall第二版中J.Wilson和J.F.B.Hawkes的“Optoelectronics：An introduction”中有所描述。可能的构造包括：将红外辐射转换为电子的光电阴极；将产生的电子转换为可见辐射的荧光屏(也作为阳极)；和一个或多个静电聚焦元件，所述静电聚焦元件确保从光电阴极上的某个阵点释放的电子聚焦在光电阴极上的对应阵点。最后，在光电阴极和阳极/荧光屏之间施加一个电位差，以便朝向荧光屏加速电子。

此外，根据本发明的成像设备包括布置为对对象空间成像的光电探测装置100。将光电探测装置100更特异性地布置为交替地接收来自第一光路10和第二光路20的光。因此，从第一光路10或第二光路20接收每路光。如图1所示，这可以示意性地表示为通过虚线99阻止第二光路20并且允许第一光路10的光10b通过。类似地，光电探测装置100可以转变为另一种构造，从而允许第二光路20通过并进入探测装置100并且相对于探测装置100阻止第一光路10。这由虚线99旁边的双箭头98示出。

根据本发明的成像设备包括处理装置200，该处理装置200可操作地连接到光电探测装置100。处理装置200适于从第一光路10的增强光10b获得对象1的空间温度图像11。处理装置200还适于至少部分地空间组合所述温度图像11和从第二光路20获得的对象的1发光图像21。可以在与处理装置200相连接的适当的屏幕300上显示所结合的图像(图1中未示出)。

图2是从对象1发射的光5、经处理的光10和20和其结果图像11、21和25的流程图。对象1发射光5，光5被分离到10和20两路中。第一路10包括红外部分10a，红外部分10a由图像增强装置30(图2中未示出)处理为增强光10b，增强光10b进一步由光电探测装置和处理装置(都未在图2中示出)处理为对象1的空间温度图像11。在第二光路20中，从对象1接收的光5的发光光部分被引导到光电探测装置，以便获得对象1的空间发光图像21。最后，对象1的空间温度图像11和对象1的空间荧光图像21被组合为图像25。

图3显示了在本发明的一个实施例中如何组合温度图像11和发光图像21的图解。将这两个图像11和21组合成新的图像25，该新的图像25包含来自图像11和21两者的信息。图像分析领域的技术人员很容易想到这可以通过许多不同的方法来实现。

在图3所示的实施例中，用像素的二维阵列表示图像11、21和25。对于每个图像11、21或25，阵列上相同位置的像素分别包括源自于对象1的相同空间位置的信息P_11、P_21或P_25。这是可能的，因为光电探测装置100交替接收来自第一光路10和第二光路20的光，这使得从对象1获得的图像11和21之间固有地空间对应。无需说明，这当然需要第一10光路和第二20光路相对于对象1和光电探测装置100的适当的光学对准。因此本发明以简单和直接的方式促进了温度和发光数据的分析和/或呈现。对于实际的实现方式，可以由CCD的像素构成像素阵列，并且相应地像素的数量可以在百万或更高的量级上。用于成像的对象1可以是具有1、5、20、50或100微米尺寸的生物阵列，或可选地更高；1、2、3、4、5、6、7、8或10mm。这样的生物阵列上的具有独特杂交特性的不同阵点的数量可以在当前阵列上每平方毫米从大约10变化到1000个，并且甚至更高，例如达到每平方毫米10,000或100,000个。在阵列的阵点上固定相同的探针分子。阵点上的探针分子密度可以在从10/(微米)²到10＾(+10)/(微米)²的区间内，优选地为10＾(+3)/(微米)²到10＾(+8)/(微米)²，或更为优选地为10＾(+5)/(微米)²到10＾(+7)/(微米)²。

在一个实施例中，对组合图像25设置差别水平。例如可以仅将表示局部温度高于某个与特异性杂交或结合事件相关的水平的像素P_11传递到图像25。可替换地或另外地，可以仅将表示发光水平高于某个与特异性杂交或结合事件相对应的水平的像素P_21传递到图像25。在两个图像11和21的组合中采用差别水平可以导致丢弃图像11和21中的一个和/或两个的所选择部分，并且因此可以将这两个图像的组合理解为部分地落入本发明的范围。类似地，如果不期望来自图像的部分的相关信息，可以预先丢弃图像11或21的这些部分。

图4为具有可移位反射镜9的成像设备的实施例的示意图。可移位反射镜9a和9b可移位到图4B所示的第一位置以便将从对象1接收到的光导入第一光路10，可移位反射镜9a和9b还可移位到图4A所示的第二位置以便将从对象1接收到的光导入第二光路20。

在图4A中，通过适当的透镜2a准直来自对象1的光5。类似地，在第二光路20中，光通过聚焦透镜2b聚焦以确保对对象1正确成像。众所周知，可以在成像设备中实现诸如聚焦、准直、对准等光学优化测量。在图4A中显示了反射镜6和9、带通滤波器(BPF)40、透镜8以及图像增强装置30，但它们在这个构造中不起作用，因为可移位反射镜9移位到相对于从对象1接收到的光5不起作用的位置。

在图4B中，这对可位移反射镜9a和9b移位到从对象1接收到的光5射到反射镜9a上的位置。反射镜9a和9b可以从图4A所示的位置可旋转地移位到图4B所示的位置。可替换地，反射镜9a和9b可以线性地移位，并且可能采取线性和可旋转平移的组合。图4A和4B中所示的两个反射镜位置之间的周期取决于所需的分辨率和/或所获得图像的精确度。所述周期典型地在秒(例如2、4、6秒)的量级上，但是根据本发明也可以在成像设备中实现更长或更短的周期。

将从反射镜9a反射的光5引导到光学带通滤波器(BPF)40，其只允许红外(IR)光10a的所选择的部分通过。滤波器40的通带范围可以为1-12微米，优选地为1-11微米或更优选地为3-7微米。在下面进一步说明的实施例中，两个波长区间用来确定温度。滤波器40于是可以具有可变的通带范围，或可替换地，两个或更多的滤波器可以可交换地放置在第一光路10上。光学带通滤波器(BPF)是本领域公知的，并且可以包括(例如彩色或干涉)滤波器、单色仪、干涉仪(例如Fabry-Perot标准具)。

在通过滤波器40后，将红外光10a经过反射镜7a和透镜8a引导到图像增强装置30。图像增强装置30能够对红外(IR)光10a进行波长下变频。优选地，图像增强装置30能够将红外(IR)光转换为可见光10b。从图像增强装置30出来之后，光10b由透镜8b准直。经过反射镜7b和9b并且通过透镜2b，光10b被定向到光电探测装置100。

图5为具有两个的光学部件11a和11b的成像设备的另一个实施例的示意图，光学部件11a和11b即用于将第一光路10和第二光路20分离的二向色镜。图5的光学构造与图4的光学构造类似，但代替使用可移位反射镜，光学部件11提供了第一光路10和第二光路20的分离而不需要任何光学部件本身的显著机械平移。可以通过一系列光学部件提供这个功能，这些光学部件包括但不限于二向色镜、光栅、棱镜、全息图等。在图5的实施例中提供光闸50(shutter)以确保光电探测装置100交替地暴露给来自第一光路10和第二光路20的光。因此，当第二光路20上的光闸50关闭时，第一光路10上的光闸50就打开，反之亦然。

图6为从生物阵列获得的荧光图像21的示例。不同的阵点清晰可见，因此识别阵列上所选择的荧光点是可能的，并且所发射的荧光水平的相对差异在图像上很明显。阵点直径大约为200微米。相比于例如生物分子的放射性标记，由于荧光剂或标记物的可靠的功能和安全的实验室条件，荧光剂或标记物已经广泛应用于生物阵列上的杂交检测。可以用诸如溴化乙啶的荧光化学试剂对生物大分子进行修饰。因此这个“标签”的荧光性提供了对预期分子的非常灵敏的检测。适当的灯实现激励源的作用，例如在UV中。

在典型的生物阵列中，每单位区域的结合事件的数量是在如血液样品的样品溶液中靶分子的浓度的度量。对于结合/杂交动力学，温度是一个非常重要的参数。精确的温度控制可以增强结合事件的选择性，并且因此增强样品中靶分子浓度的预测精确度。温度的精确和局部测量对于测试样品中靶分子数量的正确解释也相应地是一个非常重要的参数。

可以通过在红外摄像机上对生物阵列的区域成像来测量生物阵列上结合位点的局部温度。标准的IR摄像机测量在某个波长范围上积分的辐射强度。生物阵列领域用于此目的的IR热成像的应用可以在美国专利申请2004/0180369中找到。

虽然这个方法在一个图像中提供了非常精确的相对温度的测量(典型地0.05C°)，但它可能缺乏绝对温度值的精确性(典型地+/-2C°或值的+/-2％)。绝对温度值中的这个误差主要通过对象的发射率和光学成像系统中发生的损耗来确定。

令I_eff(λ₁，λ₂)＝αI(λ₁，λ₂)为探测装置100在波长范围λ₁和λ₂之间探测到的总辐射。α为合并对象1的发射率和成像系统中的损耗的系数。可以假设α不取决于波长。这是常见的近似，参见例如EP 0 387 682，其中采用了这个近似。

因此，从两个波长区域或区间探测辐射能量是有利的。技术上这可以通过用两个不同的带通滤波器40测量能量来实现。

I_eff１(λ₁，λ₂)＝αI₁(λ₁，λ₂)

I_eff2(λ₂，λ₃)＝αI₂(λ₂，λ₃)

从这两个图像中，发射曲线的斜率，即图像11的每个点上的差分强度可以计算如下：

I_{diff} = \frac{I_{eff 1} - I_{eff 2}}{I_{eff 1} + I_{eff 2}} = \frac{{αI}_{1} (λ_{1}, λ_{2}) - {αI}_{2} (λ_{2}, λ_{3})}{{αI}_{1} (λ_{1}, λ_{2}) + {αI}_{2} (λ_{2}, λ_{3})} = \frac{I_{1} (λ_{1}, λ_{2}) - I_{2} (λ_{2}, λ_{3})}{I_{1} (λ_{1}, λ_{2}) + I_{2} (λ_{2}, λ_{3})}

明显地，该表达式不取决于对象1的发射率和光学系统中的损耗。由于这个方法不需要对具有不同发射率和系统损耗的不同类型的材料进行校准，这具有优势。

图7显示了差分强度I_diff与绝对温度(开尔文温度)的关系。已发现波长分别为3微米、5微米和7微米的λ₁、λ₂和λ₃产生了关于温度的基本线性的响应。这根据图7显而易见，其中温度响应基本是线性的。由于系统的校准可以仅通过两次测量执行，这相比一些传统的方法具有优势。可替换地，λ₁、λ₂和λ₃可以分别设置为2微米、4微米和6微米，或分别设置为4微米、6微米和8微米。两个选择都产生接近或基本线性的响应。两个波长区间的宽度也可以根据本发明的成像设备设置为0.5微米、1微米或1.5微米。

这个差分方法的温度灵敏度是传统方法的1/3。因此当温度变化0.1度时，可获得0.2*10＾(-3)的差分信号。然而，这仍然在典型红外图像摄像机的噪声水平之上并且可以容易地探测。同样，所测量的信号的绝对值大约是传统方法的1/5，这意味着积分时间应该更长。由于在大多数生物阵列应用中温度测量可以以低频进行，所以这不成问题。

图8为根据本发明的方法的流程图。用于获得对象1的温度和发光的组合空间图像25的方法包括以下步骤：

S1：将从对象1接收到的光5分离到第一光路10和第二光路20中，将所述第一光路10布置为引导从对象接收到的光的红外(IR)部分，将所述第二光路20布置为引导从对象1接收到的光5的发光部分，

S2：通过图像增强装置30将第一光路中的光的红外光部分10a转换为增强光10b，

S3：提供光电探测装置100，将其布置为对对象1空间成像，将所述光电探测装置布置为交替接收来自第一光路10和第二光路20的光，

S4：提供处理装置200，该处理装置200可操作地连接到光电探测装置100，所述处理装置适合于从第一光路10的增强光10b获得对象的空间温度图像11，并且

S5：至少部分地组合温度图像11和从第二光路20获得的对象1的发光图像21，以便获得对象的组合图像25。

尽管已经结合特定实施例对本发明进行了描述，但并不意在将本发明局限于本文所述的具体形式。而是仅由所附的权利要求来限制本发明的范围。在权利要求中，术语“包括”不排除其他元件或步骤的存在。此外，尽管独立特征可能被包括在不同的权利要求中，但这些特征可能有利地进行组合，并且包括在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或没有优势的。此外，单数表述不排除复数形式。因此，“一”、“一个”、“第一”、“第二”等表述不排除复数形式。而且，权利要求中的附图标记不应被解释为对权利要求范围的限制。

Claims

1、一种成像设备，用于获得相关对象(1)的温度和发光的组合空间图像(25)，所述设备包括：

-光学分离装置(3、9、11)，其用于将从所述对象接收到的光(5)分离到第一光路(10)和第二光路(20)中，将所述第一光路(10)布置为引导从所述对象所接收的光的红外(IR)部分，将所述第二光路(20)布置为引导从所述对象所接收的光的发光部分，

-图像增强装置(30)，其能够将所述第一光路上的所述光的红外光部分(10a)转换为增强光(10b)，

-光电探测装置(100)，将其布置为对所述对象(1)空间成像，将所述光电探测装置布置为交替接收来自所述第一光路(10)和所述第二光路(20)的光，以及

-处理装置(200)，其可操作地连接到所述光电探测装置(100)，所述处理装置适于从所述第一光路的所述增强光(10b)获得所述对象的空间温度图像(11)，所述处理装置还适于至少部分地空间组合所述温度图像(11)和从所述第二光路(20)获得的所述对象的发光图像(21)，以便获得所述对象的组合图像(25)。

2、根据权利要求1所述的设备，其中，所述对象的所述组合图像(25)包括关于所述对象(1)的发光数据和温度数据。

3、根据权利要求1所述的设备，其中，从所述对象接收到的光(5)的所述发光部分包括从包括以下光的组中选择的光：光致发光、电致发光、化学发光和生物发光。

4、根据权利要求1或3所述的设备，其中，从所述对象接收到的光(5)的所述光致发光部分包括从包括以下光的组中选择的光：荧光和磷光。

5、根据权利要求1所述的设备，其中，所述光电探测装置(100)是单个光电探测实体(100)，以便提供从所述对象(1)获得的所述温度图像(11)和发光图像(21)之间的直接空间对应。

6、根据权利要求1或5所述的设备，其中，所述光电探测装置(100)包括电荷耦合器件(CCD)。

7、根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学分离装置(9)包括至少一个可移位反射镜。

8、根据权利要求7所述的设备，其中，至少一个可移位反射镜(9a，9b)可移位到第一位置以便将从所述对象接收到的所述光(5)导入所述第一光路(10)，并且可移位到第二位置以便将从所述对象接收到的所述光(5)导入所述第二光路(20)。

9、根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学分离装置(11)包括至少一个光学部件，所述至少一个光学部件能够将从所述对象接收到的所述光分成红外(IR)部分和发光部分，并且将所述两部分分别重定向到所述第一光路(10)和所述第二光路(20)中。

10、根据权利要求1所述的设备，其中，所述图像增强装置(30)能够将所述红外(IR)光进行波长下变频。

11、根据权利要求1所述的设备，其中，所述图像增强装置(30)能够将所述红外(IR)光转换为可见光(VIS)。

12、根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一光路(10)包括一个或多个光学带通滤波器(40)。

13、根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一光路至少包括第一和第二光学带通滤波器(40)，所述第一和第二带通滤波器具有不同的通带范围，优选地具有没有重叠的通带范围。

14、根据权利要求13所述的设备，其中，通过将从已通过所述第一光学带通滤波器(40)的光获得的数据和从已通过所述第二光学带通滤波器(40)的光获得的数据相组合，来获得所述温度空间图像(11)。

15、根据权利要求1所述的设备，其中，用于成像的所述对象(1)是生物阵列。

16、根据权利要求15所述的设备，其中，所述生物阵列包括多个阵点，在所述阵点上固定有探针分子。

17、一种生物检测系统，其用于检测一个或多个生物靶的存在，并且任选地检测其数量，所述系统包括根据前述权利要求1-16中任一项所述的成像设备。

18、一种用于获得对象(1)的温度和发光的组合空间图像的方法，所述方法包括以下步骤：

-将从所述对象(1)接收到的光(5)分离到第一光路(10)和第二光路(20)中，将所述第一光路(10)布置为引导从所述对象所接收的光的红外(IR)部分，将所述第二光路(20)布置为引导从所述对象(1)所接收的光(5)的发光部分，

-通过图像增强装置(30)将所述第一光路中的所述光的红外光部分(10a)转换为增强光(10b)，

-提供光电探测装置(100)，将其布置为对所述对象(1)空间成像，将所述光电探测装置布置为交替接收来自所述第一光路(10)和所述第二光路(20)的光，

-提供处理装置(200)，其可操作地连接到所述光电探测装置(100)，所述处理装置适于从所述第一光路(10)的所述增强光(10b)获得所述对象的空间温度图像(11)，并且

-至少部分地组合所述温度图像(11)和从所述第二光路(20)获得的所述对象(1)的发光图像(21)，以便获得所述对象的组合图像(25)。