CN109154571A - 利用倾斜照射的成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用倾斜照射的成像系统，包括方法和设备。在成像的示例性方法中，可以用由安装于环形框架的多个光源的仅一个子组生成的激发光倾斜地照射样品。可以检测图像，该图像由光致发光形成，光致发光由激发光在样品中诱发并从环形框架的中央开口被接收。

Description

利用倾斜照射的成像系统
相关申请
本申请要求2016年5月31日提交的美国专利申请No.15/168,612的优先权，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
背景技术
可以通过染料标记细胞的荧光成像或未标记细胞的明场成像等以显微镜检测生物细胞。这些成像模式利用不同的策略来照射细胞。荧光成像通常通过落射式照射(epi-illumination)来激发荧光，其中激发光和发射光沿彼此相反方向分别穿过相同的物镜行进到细胞和从细胞发出。相反，透射光或透照成像(transillumination imaging)从样品平面的与物镜相反的另一侧照射细胞。将不同的照射策略结合到同一显微镜中可能增加显微镜的成本和复杂性。需要新的照射方法。
发明内容
本发明提供一种利用倾斜照射的成像系统，包括方法和设备。在成像的示例性方法中，可以用由安装于环形框架的多个光源的仅一个子组生成的激发光倾斜地照射样品。可以检测图像，该图像由光致发光(photoluminescence)形成，光致发光由激发光在样品中诱发并从环形框架的中央开口被接收。
附图说明
图1是根据本发明的各方面的利用倾斜照射的示例性成像系统的示意图。
图2是根据本发明的各方面的图1的成像系统的第一示例性实施例的局部、略示意性正视图，其大致在成像系统的物镜和台的周围处获取，并且仅示出了环形照射组件的选定方面，环形照射组件包括布置成以物镜的光轴为中心的环的多个固态光源。
图3是根据本发明的各方面的图1的成像系统的第二示例性实施例的局部正视图，其大致如图2中那样获取。
图4是图3的成像系统的选定方面的剖视图，其大致沿着图3中的穿过系统的源组件的线4-4截取，并且未绘出物镜，其中源组件包括构造为闭合环的环形框架。
图5是图3的成像系统的选定方面的另一剖视图，其大致沿着图3中的朝向源组件的线5-5截取，并且未绘出物镜。
图6是用于图3的成像系统的源组件的另一实施例的选定方面的剖视图，其如图4中那样截取，并且未绘出物镜，其中源组件具有构造为敞开环的环形框架。
图7是根据本发明的各方面的图1的成像系统的第三示例性实施例的仅选定方面的剖视图，其大致平行于穿过系统的物镜和环形照射组件的检测光轴而截取。
图8是根据本发明的各方面的图1的成像系统的第四示例性实施例的仅选定方面的剖视图，其大致平行于穿过系统的物镜和环形照射组件的检测光轴而截取。
图9是根据本发明的各方面的图1的成像系统的第五示例性实施例的仅选定方面的剖视图，其大致平行于穿过系统的物镜和照射组件的检测光轴而截取。
具体实施方式
本发明提供一种利用倾斜照射的成像系统，包括方法和设备。在成像的示例性方法中，可以用由安装于环形框架的仅一个子组的多个光源生成的激发光倾斜地照射样品。可以检测图像，该图像由光致发光形成，光致发光由激发光在样品中诱发并从环形框架的中央开口被接收。在一些实施例中，可以激活(energize)不同子组的光源，并且可以检测其它图像(其它光致发光图像或散射光图像)。
提供另一示例性成像方法。在该方法中，可以用由安装于环形框架的至少一个固态光源生成的激发光倾斜地照射样品。激发光可以在样品的上游被光谱滤波。可以检测图像，其中该图像由光致发光形成，光致发光由激发光在样品中诱发并从环形框架的中央开口被接收。
提供又一示例性成像方法。在该方法中，可以用由多个光源的仅一个子组生成的激发光倾斜地照射样品，其中光源布置为圆形阵列。可以检测图像，其中该图像由光致发光形成，光致发光由激发光在样品中诱发并从由圆形阵列包围的区域被接收。在一些实施例中，可以激活不同子组的光源，并且可以检测其它图像(其它光致发光图像或散射光图像)。
提供示例性成像系统。该系统可以包括台，台支撑检查区域中的样品，其中，样品包括光致发光组分。该系统还包括照射子系统，该照射子系统包括安装于环形框架的多个光源，其中至少一个光源是生成能够诱发光致发光组分以产生光致发光的激发光的激发源。在激发源和检查区域之间可操作地布置有激发滤波器，并且激发滤波器构造为阻挡与光致发光光谱重叠的光的通过。该系统还可以包括检测子系统，检测子系统包括图像检测器，图像检测器构造为检测通过由激发光诱发的光致发光形成的图像。检测子系统还可以包括均可操作地布置在从检查区域到图像检测器的光路中的物镜和发射滤波器。光路可以延伸通过由环形框架限定的中央开口。发射滤波器可以构造为防止由激发源生成的激发光到达图像检测器。
提供高内涵筛选(high content screening)的方法。在该方法中，可以用由至少一个光源生成的光从下方照射孔(well)的至少一部分。该孔可以容纳有多个生物细胞。可以检测暗场图像，其中暗场图像表示一个或多个生物细胞对光的散射。可以处理暗场图像以获得与生物细胞的表型(phenotype)对应的一个或多个值。
本发明的系统和方法提供了相对于现有技术的各种优点。优点可以包括以下内容的任何组合：(a)较少的移动部件，(b)更紧凑的光学设计，(c)较低的成本，(d)更多的照射选择，和/或(e)更好的性能等。
在以下各部分中描述了本发明的其它方面：(I)利用倾斜照射的显微镜成像系统的概述，(II)利用倾斜照射的成像方法，以及(III)实例。
I.利用倾斜照射的显微镜成像系统的概述
本部分提供对构造为倾斜地照射样品的示例性显微镜成像系统50的概述；见图1。
成像系统50可以包括台52、照射子系统54、检测子系统56以及控制/处理子系统58等。子系统54、56和58协同地作用以实现样品60的光致发光成像和/或暗场成像。(光致发光包括任何光的光诱发发射，诸如荧光、磷光等。)
台52构造为支撑样品保持器62，样品保持器62进而容纳或以其它方式保持一个或多个样品60。样品可以由样品平面66(也称为试样平面)的检查区域64中的台52和样品保持器62支撑，样品平面66平行于并且可选地接近由系统(例如，通过台)限定的xy平面(水平平面)。台可以在检查区域的正下方限定透光区域(例如，开口)，以允许使用位于样品平面66下方的照射和检测子系统54、56照射和检测样品。在其它实施例中，可以在样品平面66上方进行照射和检测。
图1用虚箭头分别示出行进到样品60和从样品60行进出的光辐射所遵循的示例性光路。照射子系统54用倾斜地入射在样品上的至少一个照射光路68(也被称为辐射光轴)上的光辐射来照射样品60。换言之，光路68与样品平面66倾斜地相交(例如，与平面66成约10至80度、20至70度或30至60度的角度)。另一方面，检测子系56可以检测在相对于样品正交延伸的光路70(也被称为检测光轴)上行进的光辐射(即，光路70可以与样品平面66正交地相交)。在本文中术语“光辐射(optical radiation)”和“光(light)”可互换使用，并且可以包括可见辐射、紫外辐射、红外辐射或其任何组合。
照射子系统54可以仅包括一个光源或可以包括含有多个光源74的源组件72，所述多个光源74在各自的光路68上倾斜地辐射样品60(在操作地相关的光学器件的可选的辅助下)。图1中示出了源组件72的同时辐射样品60的两个光源74。然而，如下文进一步说明的，不同子组的光源74可以被顺次激活，以用于在不同波长下的光致发光成像和/或在不同时间进行光致发光和暗场图像的采集。术语“辐射”和“照射”以及其相应的词形在本发明中具有相同的意思并且可以互换使用。
每个光源可以通过适当的机制生成光，包括电致发光、受激发射、热辐射和/或光致发光等。相应地，光源可以包括固态器件、激光器、灯丝/白炽灯、弧光灯等。示例性固态器件包括半导体光源，诸如发光二极管(LED)、超发光二极管和激光二极管等。
照射子系统可以构造为利用由不同子组(也被称为组)的一个或多个光源74生成的光谱不同的光连续辐射检查区域。例如，照射子系统54可以包括两组、三组、四组或更多组一个或多个光源(即，每一组包括一个或多个光源)，这些组光源可以被顺次(和/或以一或多种组合的方式)激活以利用两种、三种、四种或更多种不同的光的光谱、颜色、波段和/或波长来辐射检查区域。每组可由于由光源生成的光的光谱的不同和/或由于就如何对所生成的光进行滤波而言不同而与其他各组光谱不同(spectrally different)。例如，各组光源可以生成不同颜色的光。作为替代，或附加地，光源中的至少两组可以生成被差异化滤波的光(例如，利用光谱不同的滤波器，或者一组被滤波一组不被滤波)。在一些实施例中，每组可以生成宽范围的波长(例如，至少约100、150或200纳米等范围)，并且每组的光谱滤波器76可以向检查区域发送所述宽范围中的不同波段。作为实例，每个光源可以生成白光，各组白光可以被差异化滤波，例如在一组中被滤波为仅选择红光以用于样品照射(例如，用于光致发光或暗场成像)，在另一组中被滤波为仅选择蓝光以用于样品照射(例如，用于光致发光或暗场成像)，并且在又一组中不被滤波以提供白光用于样品照射(例如，用于暗场成像)。每组光源可以包括1、2、3、4、5、6或更多个光源，这些光源可选地布置在圆形路径上。
照射子系统54在用不同组的光源成像时可以(或可以不)保持固定。在一些实施例中，每个光源及其操作地相关的光学器件(例如，光谱滤波器或聚焦元件，如果有的话)可以相对于系统的物镜固定。
照射子系统54可以包括布置在每个光源74和检查区域64之间的光路68中的一个或多个光学元件。光学元件可以是采集、引导和/或聚焦光和/或至少部分地阻挡光的任何装置或结构。光学元件可以通过任何适当的机制起作用，诸如反射、折射、散射、衍射、吸收和/或滤波等。示例性光学元件包括透镜、反射镜、漫射器、光栅、棱镜、滤波器、光圈、遮蔽件(mask)、分束器、传输光纤(光纤光学器件)等。每个光学元件可以专用于单个光源74，或者由两个或更多个光源共享。例如，在图1中，不同的光谱滤波器76(例如，激发滤波器)布置在从光源74之一到样品60的每个光路68中。滤波器阻挡来自其对应光源74的光的一定光谱部分的透射。然而，如果光源生成不超过非显著量(insubstantial amount)的与要检测的光致发光光谱重叠的光，或者如果仅检测散射光，则可以省略滤波器。用于照射子系统54的示例性光学元件的其它方面将在本文其他地方(诸如部分III中)描述。
检测子系统56包括图像检测器78、物镜80，以及可选的至少一个发射滤波器82。物镜80和发射滤波器82中的每一者可以布置在检查区域64和图像检测器之间的检测光路70中。检测子系统还可以包括任何其它适当的光学元件，诸如上述光学元件的任何组合等，该任何其它适当的光学元件可以例如使光路70在样品和图像检测器之间折叠一次或多次。
图像检测器78可以是能够检测跨越检测区域的光的空间变化的任何装置。图像检测器可以是阵列式检测器，诸如电荷耦合器件(CCD)传感器、有源像素传感器(例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、N型金属氧化物半导体(NMOS)传感器等)等。图像检测器可以构造为检测彩色图像或灰度(单色)图像。
物镜80可以包括采集来自样品的光并聚焦光以产生待检测的图像的任何光学元件或光学元件的组合，以及任何相关的(一个或多个)支撑结构。物镜例如可以包括单个透镜、两个或更多个透镜、单个反射镜、两个或更多个反射镜和/或类似物。物镜80可以提供任何合适的放大率，诸如至少4X、10X、20X、50X或100X等。物镜可以是包括壳体的集成单元，壳体容纳物镜的光学元件，并且物镜光学地形成至少一个光学元件。物镜的每个光学元件可以安装于壳体。在一些实施例中，物镜可包括形成壳体的至少一部分的一个或多个管。例如，物镜可包括布置在管内的多个透镜。管可以限定贯穿轴线，检测光路70在该贯穿轴线上延伸穿过物镜。在一些实施例中，物镜可包括内管和外管，内管和外管可彼此连接。内管可以至少部分地位于外管内并且可以与外管同轴。源组件72可以至少部分地位于物镜的管内和/或物镜的管周围。
发射滤波器82可以是阻挡光从至少一个光源74传输到图像检测器78的光谱滤波器。更具体地说，发射滤波器防止到达样品60的激发光行进到图像检测器78。因此，激发滤波器76和发射滤波器82共同地基本上可以防止由光源74生成的可检测(detectable)光的全光谱到达图像检测器78。激发滤波器76可以阻挡来自光源的可检测光的仅部分光谱，并且发射滤波器82可以阻挡由光源生成的光的其余光谱。每个光谱滤波器76、82例如可以是截止滤波器或带通滤波器。
发射滤波器82可以固定在检测光路70中，或者可以移入和移出光路。只要从光路移除在光致发光成像期间阻挡激发波长的发射滤波器，允许被散射的激发光到达图像检测器，就可以用被滤波的“激发”光检测暗场图像。因此，通过将发射滤波器移入和移出检测光路，同一组的光源可被激活以用于同一样品(或视场)或不同样品(或视场)的发光成像和散射暗场成像。在一些实施例中，系统50可以具有多个光谱上不同的发射滤波器82，多个光谱上不同的发射滤波器82可单独地或可任选组合地、可操作地定位在光路70中和从光路70移除。例如，发射滤波器可以布置在滑动件或轮子上。该系统可以构造为自动调节在图像采集期间使用的(一个或多个)发射滤波器(如果有的话)，和/或可以由用户手动地执行调节等。在一些情况下，系统可以根据用于照射样品的光源74中的特定光源或光源74中的(一个或多个)组来选择适当的发射滤波器以放置到光路70中。在一些实施例中，发射滤波器可以包括可调节的滤波器的组，可调节的滤波器的组允许使用灰度图像检测器进行比色成像(例如，电子组合以产生彩色图像的红色、绿色和蓝色图像的集合)。
控制/处理子系统58可以与系统50的装置的任何适当的组合(诸如光源74和图像检测器78等)通信和/或可以控制系统50的装置的任何适当的组合的运行。子系统58可以包括处理器84，处理器84可以接收和处理来自图像检测器78的图像数据，并且可以控制图像检测器的运行，诸如图像检测的计时等。处理器84还可以控制物镜驱动机构和/或台驱动机构(如果存在的话)。对这些驱动机构的控制可以允许系统对多个样品和/或同一样品内的多个位置进行自动化成像。处理器还可以控制光源74中不同组的激活，并且由此控制光致发光图像和暗场图像的采集。
处理器84可以由计算机提供。计算机可以包括显示器、用户界面、存储算法和数据的存储器等。
成像系统还具有驱动其每个装置(例如，每个光源、图像检测器、处理器、驱动机构等)的运行的电源。例如，电源可以是线路电源、电池电源或其组合。
样品60可包括任何适当的组件、材料、物质、分离物、提取物、颗粒等。例如，样品可以包括待成像的生物细胞和/或组织。生物细胞可以是真核细胞或原核细胞，并且可以是活的或死的(例如，固定的)。示例性生物细胞包括已建成细胞(细胞系)、原代细胞、来自组织样品的细胞、来自临床样品的细胞(例如，血液样品、流体抽吸物、组织切片等)、细菌细胞等。细胞可以产生光致发光组分(例如，绿色荧光蛋白(GFP))或可以用光致发光组分染色(例如，光致发光染料或颗粒，可选地在细胞被定影后)。示例性的光致发光染料包括吖啶染料、花青染料、荧光染料、恶嗪染料、菲啶染料和罗丹明染料等。每个光致发光组分可以例如包括光致发光体和特异性结合剂。示例性光致发光颗粒包括量子点。
样品保持器62可以是用于保持至少一个样品或任何空间隔离的样品的阵列的任何装置。样品保持器可以设置有基板，基板具有至少一个水平的、面向上的表面区域，样品的生物细胞或组织可以搁置和/或附着在该表面区域上。样品保持器可以具有用于细胞/组织附着的仅一个表面区域，或者具有彼此分开的多个表面区域或隔室。每个表面区域可以包括促使细胞/组织附着的涂层。涂层可以是例如聚赖氨酸、胶原等。涂层可以位于样品保持器的主体上，保持器的主体可以由透明塑料或玻璃等形成。示例性样品保持器包括载玻片、培养皿、多孔板(例如，具有4、6、8、12、24、32、48或96个孔等)或类似物。
在下面的第II和III部分中描述了成像系统50的其它方面，包括成像系统50的示例性实施例和使用该系统进行成像的方法。
II.利用倾斜照射成像的方法
该部分描述了对被倾斜照射的样品进行成像的方法。可以使用本文其它地方描述的任何系统构件和特征以任何适当的顺序和组合来执行本部分中呈现的步骤。
可以用一个或多个已激活光源生成的光照射样品(例如，含有生物细胞)和/或检查区域。已激活光源可以是一圈光源中的成员和/或可以安装于环形框架。环形框架可以是闭合的，以形成周向上被界定的中央开口(中央窗口)，或可以是敞开且具有侧向开口的中央窗口。光在从每个已激活光源到样品的光所遵循的光路中可以被光谱滤波或不被光谱滤波。
可以检测图像。可以(至少部分地)用从环形框架的中央窗口和/或从由包括已激活光源的光源的圆形阵列包围的区域接收的光形成图像。可以至少主要地用从样品和/或检查区域接收的光致发光或散射光形成图像。在一些实施例中，可以在将光源的不同子组激活的情况下，采集相同视场或不同视场的多个图像。
在一些实施例中，可以组合(例如，电子地)相同视场的两个或更多个图像。可以在用不同组的光源照射期间检测两个或更多个图像，并且两个或更多个图像可以是相同类型(例如，每个可以是光致发光图像或每个可以是暗场图像)或不同类型(例如，光致发光图像和暗场图像相组合)。
可以处理每个图像。处理图像可以包括处理数字图像的像素值。该处理可以包括图像中的细胞识别(例如，限定每个生物细胞或细胞区域(诸如其细胞器等)的边界)。该处理还可以包括确定图像中的细胞或细胞区域的信号值、细胞或细胞区域的形状和/或大小等，它们可以单独或与来自图像的其它信号值一起定义一种或多种生物细胞的至少一种表型。表型例如可以涉及细胞中、细胞上和/或细胞周围的所关注的靶标的水平和/或亚细胞位置/分布。靶标可以是蛋白质、氨基酸、核酸、碳水化合物、脂质、小分子、病毒等。
在检测图像之前，可以使含有生物细胞的每个样品与一种或多种测试化合物接触。可以将细胞的表型与每种测试化合物相关联，以确定测试化合物相对于对照物是否影响表型。因此，成像系统可用于针对测试化合物对由一个或多个多孔板的孔保持的生物细胞的影响而筛选测试化合物库。
III.实例
以下实例描述了本发明的与采用对样品的倾斜照射的成像系统有关的所选方面和实施例，以及使用该系统进行成像的方法。这些系统和方法的任何适当的方面可以彼此组合并与本文其它地方(例如，在第I和II部分中)描述的系统和方法组合。包括这些实例是为了说明，而不是为了限制或限定本发明的整个范围。
实例1.利用倾斜取向LED的成像系统
该实例描述了成像系统50的第一示例性实施例90，该系统具有采用倾斜取向的发光二极管(LED)作为光源的源组件；见图2(还见图1)。
成像系统90具有照射子系统54，照射子系统54包括安装于物镜80的壳体92的环形源组件72。源组件72以检测光路70为中心。
源组件具有多个固态光源74，即LED 94。图2中仅针对两个LED 94示出了来自源组件的光96a、96b(例如，激发光)的通量，并且所述光沿着自两个LED起的相应照射光路68行进。然而，可以同时点亮(激活)任何适当数量的LED。激活均具有相同的光谱输出的多个LED复制品(copy)，可以通过叠加它们的光锥来增加通量并使辐照度均匀化。
由任何LED 94生成的光可以(或可以不)被布置在通往样品平面66的光路中的滤波器76光谱滤波，滤波器76滤除所生成光的一定光谱部分。滤波器76可以附接到形成透镜98的基板，透镜98定位为将来自LED的通量聚集到样品平面66处。透镜98(和/或滤波器76)可以专用于单个LED 94，或者可以在两个或更多个LED之间共享(如下所述)。如上文在部分I中所述，光源可以形成用光谱不同的光照射样品的两组或更多组。
LED沿着围绕光路70延伸的圆形路径布置，圆形路径限定平行于样品平面66并且与检测光路70正交的平面。每个LED 94限定有中心轴线100，所生成的光沿着中心轴线100离开LED。中心轴线可以如这里所示地倾斜于样品平面66和检测光路70，或者可以如下所述地分别正交于平面66并平行于检测光路70。LED的中心轴线100可以与从LED延伸到样品平面的照射光路68同轴，或者布置在路径68中的一个或多个光学元件(例如，透镜98)可以使光路68偏离于中心轴线100。
图2示意性地示出了每个LED 94，每个LED 94具有露出的一对导电引线102。然而，每个LED 94可以安装于以虚线轮廓示意性地示出的环形框架104中。环形框架可以将LED保持在围绕物镜80的圆形阵列中、可以定向每个LED的中心轴线100、并且可以使引线102能够连接到电路。相应地，环形框架可以是电路板和支撑件。
由光96a、96b的辐射产生的光致发光(或散射光)的收集部分(collectedportion)106遵循进入物镜80的检测光路70。如上文第I部分所述，收集部分可以用发射滤波器进行光谱滤波，并用图像检测器检测。
实例2.利用平行LED的成像系统
该实例描述了成像系统50的第二示例性实施例120，该系统具有这样的源组件：利用作为光源的平行的LED；见图3至图6(还见图1)。
成像系统120基本上如上文针对图2的成像系统90所述地构造，但具有不同的源组件72。环形框架104将LED 94保持成环状，如在成像系统120的源组件中那样，但各LED的中心轴线100彼此平行、与样品平面66正交、并且平行于检测光路70。另外，图2中的成像系统90的专用透镜98由单个共用的菲涅耳透镜124代替，该菲涅耳透镜124构造为将来自每个LED的光束聚焦到样品平面66上。菲涅耳透镜可提供基板，每个光谱滤波器76(例如作为透镜的无槽侧的涂层)设置在基板上。
图4示出了在没有菲涅耳透镜124和滤波器76的情况下截取的成像系统120的源组件72的平面图。环形框架104支撑LED 94的圆形阵列，LED 94生成五种不同颜色的光，即蓝色(B)、绿色(G)、黄色(Y)、红色(R)和白色(W)。B、G、Y、R或W中的每组LED可以沿着由阵列限定的圆形路径与其他组LED穿插布置。在所图示的实施例中，LED布置在n个扇区126中，每个扇区126包括每种颜色的LED，并且LED颜色的顺序在每个扇区中重复(相同)，其中n是每组中的LED的数量(并且在所图示的实施例中等于4)。另外，给定组的LED可以沿着圆形路径彼此均匀地间隔开，以产生旋转对称性，并且由此更均匀地照射检查区域。该组中的LED彼此可具有以光路70作为顶点而定义的角距，角距等于360/n度。例如，在所图示的实施例中，n等于4，并且每组中的LED彼此角度偏移90度。
可以以任何适当的组合打开LED以用于视场成像。通常，同一组中的所有LED同时打开(和关闭)。在一些实施例中，可以同时打开两组或更多组的LED以检测单个图像。
环形框架104可以形成如这里所示的闭合环或敞开环(如下所述)。环形框架限定中央开口128，中央开口128在周向上可以被或可以不被环形框架完全界定。检测光路70延伸穿过中央开口128，使得由图像检测器检测到的光已经穿过中央开口。中央开口可以接纳物镜80的一部分，或者物镜和环形框架可以沿光路70彼此偏移且不重叠。
图5示出了在菲涅耳透镜124和滤波器76存在的情况下截取的成像系统120的源组件72的平面图。各滤波器可以附接到透镜124的顶表面并与各个LED对准。滤波器可具有对LED的每种颜色而言特定的光谱范围或截止(cutoff)。例如，蓝色截止滤波器可以与每个蓝色(B)LED对准，绿色截止滤波器与每个绿色(G)LED对准，以此类推。一组或多组LED可以是不被滤波的。例如，在所图示的实施例中，白色(W)LED不具有上覆滤波器。在其它实施例中，LED(例如，白色LED)可以具有所生成的光的宽光谱范围，并且每个滤波器76可以是仅允许所需的波段通过的带通滤波器(例如，蓝色带通滤波器、绿色带通滤波器、黄色带通滤波器、或红色带通滤波器)。
在一些实施例中，菲涅耳透镜124可以由具有轴向孔的常规透镜代替，该轴向孔的尺寸容许物镜进入。该常规透镜可以具有形成激发滤波器的涂层，或者具有在透镜周围的不同位置处产生光谱上不同的传输频带的多个涂层。
图6示出了用于成像系统120的另一示例性源组件72。源组件具有环形框架104，环形框架104构造为在环的两端之间形成间隙130的敞开环。框架沿着圆形路径的大部分(例如整圆的至少四分之三)延伸。
实例3.利用经由物镜的照射的成像系统
该实例描述了成像系统50的第三示例性实施例140，该系统具有将光从环形源组件72传输到样品的物镜80；见图7(还见图1)。
成像系统140的源组件72基本如在成像系统120中那样构造，但位于物镜80的底端附近或底端处。另外，除去了成像系统120的菲涅耳透镜。由源组件生成的光经由在物镜80中、在内管或壳体92与外管144之间产生的管状空间142行进到样品平面66。内管和外管可以彼此附接并且同轴地布置。内管可以至少部分地、至少主要地或完全地容纳在外管144中。LED 94和/或环形框架104可以至少部分地位于管状空间142中。例如，环形框架104可以与内管和/或外管的底端邻接。作为替代，源组件72可以与管状空间142对准，但位于管状空间142的外部。
来自每个已激活LED 94的光可以沿着相应的光路68行进到由外管144形成和/或位于外管144内部的光学元件146，该光学元件146将光聚焦到样品平面66的检查区域上。光学元件146可以是渐缩式反射镜，诸如截头锥形反射镜或反射截锥抛物面等，这可以由外管144的渐缩形或成形的内端区域形成。这里，以及在实例4和实例5中，光学元件146可以由至少部分地附接到和/或布置在外管144内部的菲涅耳透镜或另一折射/衍射元件代替。
来自检查区域的光致发光或散射光由内管92接收。所接收的辐射穿过由内管92容纳的一系列透镜148、150、152、154和156、穿过源组件72的中央开口128、并且随后在光路70上继续进行到系统的图像检测器。可以包括或不包括激发滤波器。如果存在滤波器，则滤波器可以布置在光路68中的任何适当的操作位置。
实例4.利用由物镜容纳的源组件的成像系统
该实例描述了成像系统50的第四示例性实施例160，该系统具有容纳有环形源组件的物镜；见图8(还见图1)。
图8示出了成像系统160的剖视图。成像系统160的源组件72基本如在成像系统120中那样构造(见图3至图5)，但位于物镜80的内管92与外管144之间的管状空间142中。源组件的环形框架104环绕内管。由于存在反射聚焦光学元件146，因此已经去除了成像系统120的菲涅耳透镜，并且激发滤波器可以直接附接到每个LED94的壳体162。
实例5.利用环形光束的成像系统
该示例描述了成像系统50的第五示例性实施例180，该系统具有照射子系统，该照射子系统通过遮蔽非环形光束的中央部分来产生环形光束；见图9(还见图1)。
图9示出了成像系统180的剖视图。单个光源74生成激发光，该激发光行进通过物镜80的管状空间142到达样品平面66的检查区域。更具体地说，激发光透过准直透镜182(可选地非球面，可选地菲涅耳)、激发滤波器184和遮蔽件186，这产生经滤波的环形光束188。环形光束被二向色镜190反射到物镜80内的环形空间142中，并且随后被反射光学元件146聚焦到样品平面66上，以用于倾斜照射样品。然后，所得光致发光的收集部分106穿过物镜的透镜，并通过二向色镜190，沿光路70到达图像检测器。
实例6.所选实施例
该实例描述了作为一系列索引段的本发明的选定实施例。
段A1.一种成像方法，该方法包括：(a)用由安装于环形框架的至少一个固态光源生成的激发光倾斜地照射样品，激发光在样品的上游被光谱滤波；以及(b)检测用光致发光形成的图像，光致发光由激发光诱发并从环形框架的中央开口被接收。
段A2.根据段A1的方法，其中，用由两个或更多个固态光源生成的激发光执行照射步骤，两个或更多个固态光源分别安装于环形框架并且沿由环形框架形成的圆形路径布置。
段A3.根据段A1或A2的方法，其中，环形框架安装有多个固态光源，并且多个固态光源包括具有不同的生成光光谱的两组一个或多个光源(即，两组光源，每组含一个或多个光源)。
段A4.根据段A1或A2的方法，其中，环形框架安装有多个固态光源，并且多个固态光源包括第一组一个或多个光源和第二组一个或多个光源，第一组和第二组均产生白光，并且激活每个组导致用光谱不同的光照射样品。
段A5.根据段A3或A4的方法，其中，在照射步骤期间两组中的仅一组被激活。
段A6.根据段A5的方法，照射步骤是第一照射步骤并且图像是第一图像，该方法还包括使用由(两组中的)另一组一个或多个光源生成的光照射同一样品或不同样品的第二照射步骤，以及在第二照射步骤期间检测第二图像的步骤。
段A7.根据段A6的方法，其中，第二图像是用散射光产生的暗场图像。
段A8.根据段A6的方法，其中，第二图像是光致发光图像。
段A9.根据段A1的方法，还包括用由至少一个固态光源生成的光倾斜照射同一样品或不同样品的步骤，以及检测用光的散射部分产生的暗场图像的步骤。
段A10.根据段A9的方法，其中，在到图像检测器的检测光路中存在发射滤波器的情况下执行检测由光致发光形成的图像的步骤，并且在发射滤波器从检测光路移除的情况下执行检测暗场图像的步骤。
段B1.一种成像方法，该方法包括：(a)用由安装于环形框架的多个光源的仅一个子组生成的激发光倾斜地照射样品；以及(b)检测用光致发光形成的图像，光致发光由激发光在样品中诱发并从环形框架的中央开口被接收。
段B2.根据段B1的方法，其中，激发光在样品的上游被光谱滤波，并且光致发光在检测图像的图像检测器的上游被光谱滤波。
段B3.根据段B1或B2的方法，还包括使光致发光通过物镜的步骤，物镜包括容纳有一个或多个光学元件的管，其中，环形框架围绕管延伸。
段B4.根据段B3的方法，管为内管，其中，多个光源位于外管中，外管容纳内管的至少一部分。
段B5.根据段B1至B4中任一项的方法，其中，照射样品的步骤包括照射生物细胞的步骤。
段B6.根据段B5的方法，其中，照射生物细胞的步骤包括照射用光致发光染料染色的生物细胞的步骤。
段B7.根据段B1至B6中任一项的方法，其中，照射样品的步骤包括用由固态光源生成的激发光照射样品的步骤。
段B8.根据段B1至B7中任一项的方法，所述子组为第一子组，该方法还包括用由所述多个光源的第二子组生成的(与第一子组)光谱不同的光照射样品的步骤，以及检测由第二子组生成的光的散射部分形成的样品的暗场图像的步骤。
段B9.根据段B8的方法，其中，检测暗场图像的步骤包括使光的散射部分在检测暗场图像的图像检测器的上游的位置处通过环形框架的中央开口。
段B10.根据段B1至B9中任一项的方法，照射步骤是用第一颜色的激发光照射的第一步骤，并且图像是第一光致发光图像，该方法还包括用由不同子组的多个光源生成的第二颜色的激发光照射同一或不同样品的第二步骤，以及检测由通过第二颜色的激发光诱发的光致发光形成的第二光致发光图像的步骤。
段B11.根据段B1至B10中任一项的方法，其中，照射样品的步骤包括用具有第一生成光光谱的第一子组的多个光源照射样品的步骤，并且第一子组与具有第二生成光光谱的第二子组的多个光源沿圆形路径穿插布置。
段B12.根据段B1至B11中任一项的方法，还包括使用由管形成或位于管内的光学元件将激发光聚焦在样品上的步骤。
段B13.根据段B1至B12中任一项的方法，还包括检测由光源的子组生成的光的散射部分所形成的暗场图像的步骤。
段B14.根据段B13的方法，其中，在到图像检测器的检测光路中存在发射滤波器的情况下执行检测由光致发光形成的图像的步骤，并且在发射滤波器从检测光路移除的情况下执行检测暗场图像的步骤。
段C1.一种成像系统，包括：(a)台，其支撑检查区域中的样品，其中，样品包括光致发光组分；(b)照射子系统，其包括安装于环形框架的多个光源，光源中的至少一个是生成能够诱发光致发光组分以产生光致发光的激发光的激发源，其中，在激发源和检查区域之间可操作地布置有激发滤波器，并且激发滤波器构造为阻挡与光致发光光谱重叠的光的通过；以及(c)检测子系统，其包括图像检测器，图像检测器构造为检测通过由激发光诱发的光致发光形成的图像，检测子系统还包括均可操作地布置在从检查区域到图像检测器的光路中的物镜和发射滤波器，其中，光路延伸通过由环形框架限定的中央开口，并且发射滤波器构造为防止由激发源生成的激发光到达图像检测器。
段C2.根据段C1的成像系统，其中，物镜包括容纳一个或多个光学元件的壳体，并且环形框架围绕壳体延伸。
段C3.根据段C1或C2的成像系统，其中，物镜包括至少部分布置在外管内部的内管，并且环形框架和/或多个光源至少部分布置在内管的外表面与外管的内表面之间所限定的空间中。
段C4.根据段C3的成像系统，其中，外管具有构造为将激发光聚焦在检查区域上的反射区域。
段C5.根据段C4的成像系统，其中，反射区域由外管的渐缩形端部形成或附接到外管的渐缩形端部。
段C6.根据段C1至C5中任一项的成像系统，其中，环形框架是闭合环。
段C7.根据段C1至C6中任一项的成像系统，其中，样品包括生物细胞。
段C8.根据段C7的成像系统，其中，生物细胞被光致发光组分染色或表达有光致发光组分。
段C9.根据段C1至C8中任一项的成像系统，其中，台限定水平面，并且物镜布置在水平面下方。
段C10.根据段C1至C9中任一项的成像系统，其中，多个光源中的每个光源为固态光源。
段C11.根据段C1至C10中任一项的成像系统，其中，多个光源包括第一组一个或多个光源和第二组一个或多个光源，并且每组构造为用光谱不同的光照射检查区域。
段C12.根据段C11的成像系统，其中，第一组和第二组具有光谱不同的生成光。
段C13.根据段C11的成像系统，其中，第一组和第二组生成白光，并且由第一组生成的白光与由第二组生成的白光相比被差异化光谱滤波。
段C14.根据段C11至C13中任一项的成像系统，其中，第一组包括两个或多个光源，并且第二组包括两个或多个光源，并且第一组和第二组沿圆形路径彼此穿插布置。
段C15.根据段C11至C14中任一项的成像系统，其中，多个光源还包括第三组一个或多个光源，并且第一、第二和第三组中的每一组构造为用光谱不同的光照射检查区域。
段C16.根据段C11至C15中任一项的成像系统，其中，由第一组中的每个光源生成的光被检查区域上游的激发滤波器滤波，并且由第二组中的每个光源生成的光在检查区域上游未被滤波。
段C17.根据段C11至C16中任一项的成像系统，其中，成像系统构造为容许用户激活第一组光源而不激活第二组光源，反之亦然。
段C18.根据段C1至C17中任一项的成像系统，其中，照射子系统包括可操作地布置在每个光源和检查区域之间的光路中的相同菲涅耳透镜。
段C19.根据段C1至C18中任一项的成像系统，其中，多个光源中的两个或更多个分别可操作地与不同的、相应的激发滤波器相关联。
段C20.根据段C1至C19中任一项的成像系统，其中，发射滤波器能从光路移除，从而允许在至少一个光源正生成光的同时用图像检测器检测暗场图像。
段D1.一种筛选方法，该方法包括：(a)用由至少一个光源生成的光从下方照射孔的至少一部分，该孔含有多个生物细胞；(b)检测表示一个或多个生物细胞的光的散射的暗场图像；以及(c)处理暗场图像以获得与生物细胞的表型对应的一个或多个值。
段D2.根据段D1的方法，还包括在检测暗场图像之前使生物细胞与测试化合物接触的步骤，以及确定测试化合物对表型的影响(如果有的话)的步骤。
段D3.根据段D1或D2的方法，其中，物镜可操作地布置在从孔延伸到检测暗场图像的图像检测器的光路中，并且用安装于环形框架的至少一个光源执行照射孔的至少一部分的步骤，并且光路延伸通过孔和图像检测器之间的环形框架的中央开口。
段D4.根据段D1至D3中任一项的方法，其中，孔由多孔样品保持器提供，该方法还包括重复地对样品保持器的多个孔中的每个进行照射、检测和处理的步骤。
段D5.根据段D4的方法，还包括使每个孔中的生物细胞与不同的测试化合物接触的步骤。
以上所列举的公开内容可以包含具有独立应用的多个不同的发明。尽管对这些发明中的每一个以其优选形式进行了描述，但由于可能有许多变型，因此本文所披露和描述的发明的具体实施例不应被视作限制性含义。本发明的主题包括本文所披露的各种元件、特征、功能和/或性质的全部新颖和非显而易见的组合与子组合。以下权利要求具体地指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合与子组合。可以在要求本申请或相关申请的优先权的申请中要求体现为特征、功能、元件和/或性质的其它组合与子组合的发明。这种权利要求，无论得到不同的发明还是相同的发明，也无论相对于原始权利要求在范围上是扩大、缩小、相等还是不同，都被认为包括在本发明的发明主题内。此外，除非另有具体说明，否则用于所识别元件的诸如第一、第二或第三等顺序指示符被用于元件之间的区分，并且不表示这些元件的特定位置或顺序。

Claims (23)

1.一种成像方法，所述方法包括：
用由安装于环形框架的至少一个固态光源生成的激发光倾斜地照射样品，所述激发光在所述样品的上游被光谱滤波；以及
检测用光致发光形成的图像，所述光致发光由所述激发光诱发并从所述环形框架的中央开口被接收。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用由两个或更多个固态光源生成的激发光执行所述照射步骤，所述两个或更多个固态光源分别安装于所述环形框架并且沿由所述环形框架形成的圆形路径布置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述环形框架安装有多个固态光源，并且所述多个固态光源包括具有不同的生成光光谱的两组一个或多个光源。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述环形框架安装有多个固态光源，并且所述多个固态光源包括第一组一个或多个光源和第二组一个或多个光源，所述第一组和所述第二组均产生白光，并且激活每个组导致以所述白光的不同的、被光谱滤波的部分照射所述样品。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述照射步骤期间两组中的仅一组被激活。
6.根据权利要求5所述的方法，所述照射步骤是第一照射步骤并且所述图像是第一图像，所述方法还包括使用由所述两组中的另一组一个或多个光源生成的光照射同一样品或不同样品的第二照射步骤，以及在所述第二照射步骤期间检测第二图像的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二图像是用散射光产生的暗场图像。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二图像是光致发光图像。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括检测暗场图像的步骤，所述暗场图像由所述至少一个固态光源生成的光的散射部分形成，其中，在到图像检测器的检测光路中存在发射滤波器的情况下执行所述检测用光致发光形成的图像的步骤，并且在所述发射滤波器从所述检测光路移除的情况下执行所述检测暗场图像的步骤。
10.一种成像方法，所述方法包括：
用由安装于环形框架的多个光源的仅一个子组生成的激发光倾斜地照射样品；以及
检测用光致发光形成的图像，所述光致发光由所述激发光在所述样品中诱发并从所述环形框架的中央开口被接收。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述激发光在所述样品的上游被光谱滤波，并且所述光致发光在检测所述图像的图像检测器的上游被光谱滤波。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括使所述光致发光通过物镜的步骤，所述物镜包括容纳有一个或多个光学元件的管，其中，所述环形框架围绕所述管延伸。
13.根据权利要求12所述的方法，所述管为内管，其中，所述多个光源位于外管中，所述外管容纳所述内管的至少一部分。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述照射样品的步骤包括用由固态光源生成的激发光照射样品的步骤。
15.根据权利要求10所述的方法，所述子组为第一子组，所述方法还包括用由所述多个光源的第二子组生成的与所述第一子组光谱不同的光照射所述样品的步骤，以及检测由所述第二子组生成的光的散射部分形成的所述样品的暗场图像的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述检测暗场图像的步骤包括使所述光的散射部分在检测所述暗场图像的图像检测器的上游的位置处通过所述环形框架的中央开口。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述照射样品的步骤包括由所述多个光源的具有第一生成光光谱的第一子组照射所述样品的步骤，并且所述第一子组与所述多个光源的具有第二生成光光谱的第二子组沿圆形路径穿插布置。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括使用由管形成或位于管内的反射光学元件将所述激发光聚焦在所述样品上的步骤。
19.根据权利要求10所述的方法，还包括使用位于管内的折射光学元件将所述激发光聚焦在所述样品上的步骤。
20.根据权利要求10所述的方法，还包括使用位于管内的衍射光学元件将所述激发光聚焦在所述样品上的步骤。
21.一种成像系统，包括：
台，其支撑检查区域中的样品，其中，所述样品包括光致发光组分；
照射子系统，其包括安装于环形框架的多个光源，所述光源中的至少一个是生成能够诱发光致发光组分以产生光致发光的激发光的激发源，其中，在所述激发源和所述检查区域之间可操作地布置有激发滤波器，并且所述激发滤波器构造为阻挡与所述光致发光光谱重叠的光的通过；以及
检测子系统，其包括图像检测器，所述图像检测器构造为检测通过由所述激发光诱发的光致发光形成的图像，所述检测子系统还包括均可操作地布置在从所述检查区域到所述图像检测器的光路中的物镜和发射滤波器，其中，所述光路延伸通过由所述环形框架限定的中央开口，并且所述发射滤波器构造为防止由所述激发源生成的激发光到达所述图像检测器。
22.根据权利要求21所述的成像系统，其中，所述物镜包括容纳一个或多个光学元件的壳体，并且所述环形框架围绕所述壳体延伸。
23.根据权利要求21所述的成像系统，其中，所述物镜包括至少部分布置在外管内部的内管，并且所述环形框架和/或所述多个光源至少部分布置在所述内管的外表面与所述外管的内表面之间所限定的空间中。
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