CN113454513A - 用于显微镜样本保持器的设备、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请案涉及用于模块化样本保持器的设备、系统及方法。显微镜可沿着照明路径引导照明光朝向样本且沿着集光路径收集来自所述样本的光。沿着所述照明路径的光可穿过浸没流体及所述样本保持器的材料以到达所述样本。沿着集光路径的光可穿过所述样本保持器的所述材料及所述浸没流体。所述样本保持器可具有大体上垂直于所述照明路径的光学轴的沿着所述照明路径的第一光学表面。所述样本保持器可具有大体上垂直于所述集光路径的光学轴的沿着所述集光路径的第二光学表面。所述样本保持器可为模块化的。所述样本保持器可将所述样本容纳在封闭通道中。

Description

用于显微镜样本保持器的设备、系统及方法

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35 U.S.C.§119主张2019年2月12日申请的第62/804,606号美国临时申请案的较早申请日期的权益，所述申请案的全文出于任何目的而以引用的方式并入。

关于研究及开发的声明

本发明是在根据国防部授予的批准号W81XWH-14-2-0183及美国国立卫生研究院授予的批准号F32 CA213615的政府支持下完成的。政府对本发明拥有某些权利。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及光学成像，且特定来说涉及显微镜。

背景技术

显微镜通常可能涉及将光引导到样本上，且接着基于从样本接收的光对样本进行成像。一些显微镜将系统的光学件放置在样本保持器的与样本相对的对置(底部)侧上。这可改进对样本的接近、制备/安装样本的简易性等。因此，照明光及收集光可穿过样本保持器的材料以在光学件与样本之间传递。

不同类型的样本可能需要不同类型的样本保持器来支撑它们。例如，一些样本可能搁置在例如载玻片的平板上，而其它样本可能悬浮在液体中(例如，在孔板中)。具有适应多种样本类型及样本保持器而不干扰显微镜的光学件的显微镜可能是有用的。

发明内容

在至少一个方面，本公开涉及一种设备，其包含照明光学件、集光光学件、浸没腔室及样本保持器。所述照明光学件沿着照明路径将照明光引导到样本。所述集光光学件沿着集光路径接收来自所述样本的光。所述浸没腔室保持浸没介质。所述样本保持器支撑所述样本且包含第一表面及与所述第一表面对置的第二表面。所述第二表面与所述浸没介质相邻。所述第二表面包含：沿着所述照明路径的第一光学表面，其大体上垂直于所述照明路径；及沿着所述集光路径的第二光学表面，其大体上垂直于所述集光路径。

所述设备可包含支撑部件，所述支撑部件可在相对于所述照明路径及所述集光路径的定向上支撑所述样本保持器。所述样本保持器可为可移除地定位在所述支撑部件的容座中的模块化样本保持器。所述第一光学表面可大体上垂直于所述第二光学表面。所述浸没介质、所述样本、所述第一光学表面及所述第二光学表面可具有匹配的折射率。所述样本保持器可包含可容纳所述样本的封闭通道。所述封闭通道可经耦合到经配置以将流体提供到所述通道的入口及经配置以将所述流体从所述通道排出的出口。所述样本保持器可包含多个沟槽。所述样本保持器可包含多个孔。

在至少一个方面，本公开涉及一种系统，其包含显微镜及模块化样本保持器。所述显微镜包含支撑容座及浸没流体。所述显微镜沿着照明路径引导照明光束穿过所述浸没流体朝向聚焦区且沿着集光路径接收从所述聚焦区穿过所述浸没流体的经收集光。所述模块化样本保持器包含：样本腔室，其支撑样本；及第一光学表面及第二光学表面，其沿着所述模块化样本保持器的侧定位。所述模块化样本保持器可移除地定位在所述支撑容座中，使得所述聚焦区可定位在所述样本内，所述第一及所述第二光学表面与所述浸没流体相邻，所述第一光学表面沿着所述照明路径并大体上垂直于所述照明路径，且所述第二光学表面沿着所述集光路径并大体上垂直于所述集光路径。

所述照明光束可为光片。所述样本保持器可包含经配置以保持所述样本的沟槽，且所述第一光学表面及所述第二光学表面可形成所述沟槽的底部。所述样本保持器可包含经配置以保持所述样本的孔，且所述第一光学表面及所述第二光学表面可形成所述孔的底部。所述样本保持器可包含可保持所述样本的通道。所述第一光学表面可大体上垂直于所述第二光学表面。所述样本、所述浸没流体、所述第一光学表面及所述第二光学表面可具有匹配的折射率。

在至少一个方面，本公开涉及一种设备，其包含：照明光学件，其将照明光提供到样本；集光光学件，其接收来自所述样本的光；浸没腔室，其保持浸没流体；及样本保持器。所述样本保持器包含穿过所述样本保持器的材料的封闭通道。所述封闭通道保持所述样本。所述样本保持器可定位，使得所述样本保持器的表面与所述浸没流体相邻。所述照明光在到达所述样本之前穿过所述浸没介质及所述样本保持器，且来自所述样本的所述光在到达所述集光光学件之前穿过所述样本保持器及所述浸没介质。

所述封闭通道可具有大体上圆形横截面。所述通道可为微流体装置的部分。所述样本保持器可包含与所述浸没流体相邻的第一光学表面及与所述浸没流体相邻的第二光学表面。所述照明光可穿过所述第一光学表面且所述经收集光可穿过所述第二光学表面。所述第一光学表面可大体上垂直于所述照明光的光学轴且所述第二光学表面可大体上垂直于所述经收集光的光学轴。所述第一光学表面可大体上垂直于所述第二光学表面。

所述第一光学表面及所述第二光学表面可形成所述封闭通道的底表面。所述封闭通道可经耦合到经配置以将流体提供到所述通道的入口及经配置以将所述流体从所述通道排出的出口。所述设备还可包含支撑部件，所述支撑部件可支撑所述样本保持器。所述样本保持器可为可移除地定位在所述支撑部件中的模块化样本保持器。所述照明光可为光片。

附图说明

图1是根据本公开的一些实施例的具有固体浸没弯月形透镜的开顶显微镜的框图。

图2是根据本公开的一些实施例的具有模块化样本保持器的显微镜的透视图。

图3是根据本公开的一些实施例的具有平坦表面的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。

图4是根据本公开的一些实施例的具有样本孔的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。

图5是根据本公开的一些实施例的具有样本沟槽的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。

图6是根据本公开的一些实施例的具有沟槽底部的孔的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。

图7是根据本公开的一些实施例的具有流动通道的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。

图8是根据本公开的一些实施例的具有流动通道及光学表面的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。

图9是根据本公开的一些实施例的具有流动通道及光学表面的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。

图10A到10B展示根据本公开的一些实施例的具有分别敞开及闭合的流动单元的样本保持器的横截面侧视图。

图11是根据本公开的一些实施例的不同浸没流体及样本保持器材料的兼容性的图表。

具体实施方式

某些实施例的以下描述本质上仅是实例性的且决不意在限制本公开的范围或其应用或使用。在本系统及方法的实施例的以下详细描述中，参考形成其一部分且以说明方式展示其中可实践所描述系统及方法的特定实施例的附图。足够详细地描述这些实施例以使所属领域的技术人员能够实践目前公开的系统及方法，且应理解，可利用其它实施例且在不脱离本公开的精神及范围的情况下可进行结构及逻辑改变。此外，出于清楚的目的，当某些特征对所属领域的技术人员来说将显而易见时，将不论述它们的详细描述以免混淆本公开的实施例的描述。因此，以下详细描述不应被视为限制意义，且本公开的范围仅由所附权利要求书界定。

显微镜可用于在广泛的应用中以产生常常具有通常肉眼不可见的视场及/或分辨率的样本图像。可使用照明光学件将照明光引导到样本上。集光光学件可用于将来自样本的光收集到检测器(例如，CCD检测器、CMOS检测器或用户的眼睛)上。在一些例子中，到达检测器的光可包含照明光的一部分。在一些例子中，到达检测器的光可在被激发以通过照明光发射之后从样本发射(例如，经由荧光)。可期望确保视场接收均匀的照明且确保所述照明穿透样本的深度。

照明及集光光学件可经定位在样本保持器的与样本对置的侧上(例如，在样本保持器的下侧上)。因此，照明及收集光可穿过样本保持器的材料。照明及/或集光光学件可相对于样本保持器成一定角度布置。例如，照明及集光光学件可各自相对于样本保持器成45°角。虽然这可提供优化成像参数及成像深度的优点，但照明及/或收集光相对于样本保持器的非法向入射可能导致各种像差。虽然可针对特定设置光学地优化个别样本保持器，但不同样本类型可能具有不同的样本保持器要求。对于显微镜来说，适应与显微镜的光学件兼容的不同样本保持器可能是有用的。

本公开涉及显微镜样本保持器。显微镜包含具有第一侧及与第一侧对置的第二侧的样本保持器。当样本保持器经定位在显微镜中时，照明及集光光学件经定位在样本保持器的第二侧上。照明光在到达样本之前穿过浸没流体且通过样本保持器的材料。经收集光在到达样本之前穿过样本保持器的材料且穿过浸没流体。样本保持器可为显微镜的模块化组件。不同的模块化样本保持器可具有不同几何形状以适应不同类型的样本、不同成像模态、不同实验条件及其组合。一些模块化样本保持器可包含在浸没流体与样本之间的沿着照明光学路径的第一光学表面及在样本与浸没流体之间的沿着集光光学路径的第二光学表面。第一光学表面可大体上垂直于照明路径的光学轴，且第二光学表面可大体上垂直于集光路径的光学轴。光学表面的使用可减少对样本、样本保持器的材料与浸没流体之间的折射率匹配的需要，且还可允许具有更短工作距离的物镜(例如，照明及/或集光物镜)。

图1是根据本公开的一些实施例的具有模块化样本保持器的显微镜的框图。图1展示光学系统100，其包含显微镜102及可操作显微镜102及/或解释来自显微镜102的信息的任选控制器104。在一些实施例中，可省略控制器104的一或多个部分，且可手动地操作显微镜102。在一些实施例中，控制器104的一或多个部分可经集成到显微镜102中。在一些实施例中，例如图1的实例，显微镜102可为开顶显微镜。

显微镜102包含支撑样本106的样本保持器108。样本保持器108的底表面与浸没流体112相邻，所述浸没流体112经容纳在浸没腔室110内。图1的显微镜102具有彼此分开的照明路径及集光路径。照明路径包含源118、照明光学件120及照明物镜122。照明路径提供穿过浸没介质112及样本保持器108以照明样本106的照明光束124。集光路径包含集光物镜128、集光光学件130及检测器132。集光路径可收集来自由照明光束124照明的聚焦区126的光。

显微镜102包含可更换为各种其它模块化样本保持器108的模块化样本保持器108。在图3到10B中更详细地论述不同类型的模块化样本保持器108的实例。样本保持器108可以可移除地耦合到显微镜102的支撑部件109。支撑部件109可沿着保持浸没流体112的浸没浴110的上表面放置。在一些实施例中，支撑部件109可形成浸没浴110的盖子或其它上部壳体。支撑部件109可包含暴露浸没流体112的开口。开口可充当用于模块化样本保持器108的容座。当样本保持器108经定位在容座中时，样本保持器108的下表面可与浸没流体112相邻。在一些实施例中，样本保持器108的下表面可接触浸没流体112。例如，样本保持器108的下表面可延伸到浸没浴110中。在一些实施例中，支撑部件109及/或样本保持器108可包含垫圈或其它密封部件以防止浸没流体112在样本保持器108与支撑部件109之间的接缝中间逸出。

在一些实施例中，样本保持器108可在没有任何种类的附件(除重力以外)的情况下搁置在支撑部件109的容座中。例如，容座的轮廓可为锥形的及/或容座可包含支撑样本保持器108的阶部。在一些实施例中，一或多个紧固件可用于将样本保持器108附接到支撑部件109。例如，夹子、螺钉、磁铁、按扣、钩环紧固件或其组合可用于将样本保持器可移除地耦合到支撑部件109。

在一些实施例中，样本保持器108可为直接地装配到支撑部件109的容座中的单一主体。在一些实施例中，可使用转接器板，其装配在支撑部件109的容座中且其包含用于样本保持器108的容座。在一些实施例中，样本保持器108可经附接到转接器(例如，使用粘合剂)。例如，样本保持器108可使用UV固化粘合剂沿着样本保持器108的外周结合到转接器。在一些实施例中，样本保持器108可为经由转接器的使用制成为模块化的商业样本保持器。在一些实施例中，转接器可包含与支撑部件109配合的安装硬件(例如，紧固件)。

支撑部件109可具有保持样本保持器108的凹陷区域。模块化样本保持器108可插入到凹陷区域中。在一些实施例中，样本保持器108可经成形以限制样本保持器108相对于支撑部件109(且相对于照明及集光路径)的定向。例如，样本保持器108可为正方形以将样本保持器108的放置限制为四个定向中的一者，可为矩形以将样本保持器108的放置限制为两个定向中的一者，或可为任何其它形状。在一些实施例中，样本保持器108可经成形使得仅存在其中样本保持器108装配在支撑部件109的容座中的一个定向。

源118沿着照明路径提供照明光以照明样本106的聚焦区126。源118可为窄带源，例如可发射窄谱中的光的激光器或发光二极管(LED)。在一些实施例中，光可为可产生广谱(例如，白色)照明的宽带源(例如，白炽光源、弧光源)。在一些实施例中，照明光的一或多个部分可在可见光范围之外。在一些实施例中，滤光器(未展示)可用作照明路径的部分以进一步细化(若干)波长的照明光。例如，带通滤光器可接收来自源118的宽带照明，且提供较窄谱中的照明光。在一些实施例中，光源103可为激光器，且可生成经准直光。

在一些实施例中，光学系统100可用于对样本106中的荧光进行成像。照明光束124可包含特定激发波长的光，所述光可激发样本106中的荧光团。照明光束124可包含宽光谱(其包含激发波长)，或可为以激发波长为中心的窄带。在一些实施例中，光源118可产生以激发波长为中心(或接近激发波长)的窄光谱。在一些实施例中，(若干)滤光器(未展示)可用于照明光学件120中以将照明光束124限制为接近激发波长的波长。一旦被照明片激发，样本106中的荧光团就可发射光(其可以给定发射波长为中心)。集光路径(例如，集光光学件130)可包含可用于将到达检测器132的光限制为接近发射波长的光的波长的一或多个滤光器。

照明光学件120可将来自源118的光耦合到照明物镜122。例如，照明光学件120可包含将来自源118的光载送到照明物镜122的后端的光纤。在一些实施例中，照明光学件120可将光耦合在源118与物镜122之间而基本上不改变由源118提供的光。在一些实施例中，照明光学件120可更改由源118提供的光的形状、波长、强度及/或其它性质。例如，照明光学件120可接收来自源118的宽带光且可过滤光(例如，使用滤光器、衍射光栅、声光调制器等)以将窄带光提供到物镜122。

在一些实施例中，照明路径可提供照明光束124，所述照明光束124是作为光片显微镜或光片荧光显微镜(LSFM)的部分的光片。光片可具有大体上椭圆形横截面，具有沿着第一轴(例如，y轴)的第一数值孔径及沿着与第一轴正交的第二轴的大于第一数值孔径的第二数值孔径。照明光学件120可包含将从源118接收的光重新成形为照明片的光学件。例如，照明光学件120可包含将光聚焦在一个轴上而不是在正交轴上的一或多个柱面光学件。

在一些实施例中，照明光学件120可包含扫描光学件，所述扫描光学件可用于相对于样本106扫描照明光束124。例如，由照明光束照明的区可小于期望聚焦区126。在这种情况下，照明光学件120可使照明光束124跨期望聚焦区126迅速地振荡以确保聚焦区126的照明。

照明物镜122可包含提供照明光束124的一或多个透镜。例如，照明物镜122可使照明光束124朝向聚焦区126聚焦。样本保持器108可定位样本106，使得聚焦区126大体上在样本106内。在一些实施例中，照明物镜可为包含一或多个内部光学元件的商业物镜。在一些实施例中，聚焦区126可被理想化为焦点。在一些实施例中，聚焦区126可为大体上平面形状。例如，在LSFM中，聚焦区126可为沿着作为照明光束124生成的光片平面座落的平面。

在一些实施例中，照明物镜122可被周围环境(例如，空气)环绕，且照明物镜122可为空气物镜。照明物镜122的特征可在于一或多个数值孔径，所述数值孔径可基于光会聚在聚焦区126处所依的(若干)角度。在其中照明物镜122处于照明流体112之外的周围环境的一些实施例中，接着可使用窗或透镜来将照明光束124耦合到浸没流体112中。例如，图1的插图展示沿着照明路径定位的照明固体浸没透镜(SIL)114。在一些实施例中，照明物镜122可为与浸没流体112接触的浸没物镜(例如，与集光物镜128的展示方式类似，如本文中更详细地描述)，且可省略SIL 114。

照明光束124可经引导以穿过照明SIL 114且到浸没流体112中。照明SIL 114可经成形以最小化从包含照明物镜122(例如，空气)的周围环境穿过照明SIL 114的材料且到浸没流体112中的光的折射。照明光束124接着可穿过浸没流体112朝向样本106及样本保持器108。

照明光束124可经引导到样本106上。样本106可由样本保持器108支撑。在一些实施例中，样本106可直接地放置到样本保持器108的上表面上。在一些实施例中，样本106可经封装在容器中(例如，在载玻片上、在孔板中、在组织培养瓶中等)且容器可经放置在样本保持器108上。在一些实施例中，容器可经集成到样本保持器108中。在一些实施例中，可在光学系统100上成像之前处理样本106。例如，可在成像之前对样本106进行洗涤、切片及/或标记。

在一些实施例中，样本106可为生物样本。例如，样本106可为已从疑似疾病(例如，癌症)区域活检的组织。在一些实施例中，组织可在由光学系统100检查之前经历各种处理，例如光学清除、组织切片及/或标记。在一些实施例中，使用光学系统100对组织的检查可用于诊断，用于确定治疗进展，用于监测疾病进展等。

在一些实施例中，样本106可为非生物的。例如，样本106可为流体，且可容纳供研究的一或多种组分。例如，样本106可为燃烧气体，且光学系统102可执行粒子图像测速(PIV)测量以表征气体的组分。

在一些实施例中，样本106可包含一或多种类型的荧光团。荧光团可为样本106所固有的(例如，生物样本中的DNA及蛋白质)或可为应用于样本106的荧光标志(例如，吖啶橙、曙红)。一些样本106可包含固有类型的荧光团及荧光标志的混合物。每种类型的荧光团可具有激发谱，所述激发谱可以激发波长为中心。当荧光团被激发谱中的光激发时，其可发射在发射谱中的光，所述发射谱可以与激发波长不同(例如，从激发波长红移)的发射波长为中心。

样本保持器108可将样本106支撑在样本保持器的材料上，所述材料对于照明光束124及从样本106的聚焦区126收集的光而言是大体上透明的。在一些实施例中，样本保持器108可具有透明材料的窗，样本106可经定位在所述窗上方，且样本保持器108的剩余部分可由非透明材料形成。在一些实施例中，样本保持器108可由透明材料制成。

样本保持器108可具有第二表面(例如，下表面)，所述第二表面与支撑样本106的样本保持器108的表面对置。保持浸没流体112的浸没腔室110可经定位在样本保持器108的第二表面下方。在一些实施例中，浸没腔室110可具有开顶，且浸没流体112可与样本保持器108的第二表面相邻。在一些实施例中，虽然样本保持器108的第二表面可与浸没流体112接触，但样本保持器108的第一表面(其支撑样本106)可接触与物镜122及128(例如，空气)相同的环境。

支撑部件109可经耦合到致动器107，所述致动器107可能够沿一或多个方向移动支撑部件109及/或样本保持器108。在一些实施例中，样本保持器108可相对于浸没腔室110与物镜122及128在多达三个维度(例如，沿着x、y及z轴)上移动。样本保持器108可经移动以改变聚焦区126在样本106内的位置及/或在装载位置与成像位置之间移动样本保持器108。在一些实施例中，所述致动器可为手动致动器，例如螺钉或粗略/细微调整旋钮。在一些实施例中，所述致动器可为自动化的，例如电动机，其可响应于来自控制器104的手动输入及/或指令。在一些实施例中，致动器107可响应于手动调整及自动控制两者(例如，响应于手动转动及来自控制器104的指令两者的旋钮)。

浸没腔室110容纳浸没流体112。在一些实施例中，浸没腔室110可包含源及/或汇，所述源及/或汇可对更换出浸没流体112有用。例如，浸没腔室110可经耦合到提供浸没流体112的流体输入管线(其继而可经耦合到泵及/或储液器)及可经敞开以从浸没腔室110移除浸没流体112的排放口。如本文中更详细描述，可基于样本106及/或样本保持器108的折射率来选择浸没流体的类型。

集光路径可接收来自聚焦区126的光且将经接收光引导到检测器132上，所述检测器132可对经接收光进行成像及/或以其它方式进行测量。来自聚焦区126的光可为照明光束124的经重定向部分(例如，经散射及/或经反射光)，可为响应于照明光束124而从聚焦区126发射的光(例如，经由荧光)或其组合。经收集光可在到达集光物镜128之前穿过样本保持器108及浸没流体112。在一些实施例中，集光物镜128可为浸没物镜，其具有与浸没流体112相邻定位的前端。例如，集光物镜128的前端可经定位在浸没浴110内。在一些实施例中，集光物镜128可为空气物镜，且透镜或窗可经定位在浸没流体112与集光物镜128的前端之间。

聚焦区126的几何形状可部分地由集光路径的视场定义，所述视场继而可部分地取决于集光物镜128的数值孔径。与照明物镜122类似，集光物镜128可为包含一或多个透镜的商业物镜。在一些实施例中，集光物镜128可为空气物镜。在一些实施例中，集光路径所聚焦的聚焦区及照明路径所聚焦的聚焦区可大体上在聚焦区126处重叠。在一些实施例中，照明路径及集光路径可具有它们相应的聚焦区的不同形状、大小及/或位置。

集光路径包含可将来自集光物镜的光重定向到检测器132上的集光光学件130。例如，集光光学件130可为经设计以将来自集光物镜的后端的光聚焦到投影在检测器132上的图像中的镜筒透镜。在一些实施例中，集光光学件130可包含更改从集光物镜128接收的光的一或多个元件。例如，集光光学件130可包含滤光器、镜、去扫描光学件或其组合。

检测器132可用于对聚焦区126进行成像。在一些实施例中，检测器132可表示目镜，使得用户可观察聚焦区126。在一些实施例中，检测器132可产生信号以记录聚焦区126的图像。例如，检测器132可包含CCD或CMOS阵列，所述阵列可基于入射在所述阵列上的光来生成电子信号。

照明路径可沿着第一光学轴引导光。集光路径可沿着第二光学轴收集光。在一些实施例(例如图1中所展示的实施例)中，第一光学轴及第二光学轴可彼此正交。第一光学轴及第二光学轴中的每一者也可与样本保持器非正交。例如，第一光学轴可相对于样本保持器108的底表面成45°角且第二光学轴也可相对于样本保持器108的底表面成45°角。在其它实例中可使用第一光学轴、第二光学轴及/或样本保持器108之间的其它角度。

在一些实施例中，照明路径及集光路径可彼此非正交。例如，照明路径可跟随相对于样本保持器的底表面成45°角的第一光学轴，而集光路径可跟随相对于保持器的底表面成90°角的第二光学轴。因此，第一光学轴与第二光学轴之间可存在约45°角。

在一些实施例中，物镜122及128中的一者可为空气物镜，而另一物镜可为非空气物镜(例如，浸没物镜)。在一些实施例中，非空气物镜可用浸没流体112浸没(或使前表面与浸没流体112接触)。在一些实施例中，空气物镜可具有定位在所述物镜与浸没流体之间的SIL，而SIL可不与非空气物镜一起使用。例如，照明物镜122可引导照明光束124穿过照明SIL 114且到浸没流体112中，而集光物镜128可与浸没流体112相邻(例如，接触)。

显微镜102可经耦合到控制器104，所述控制器104可用于操作显微镜102的一或多个部分，显示来自显微镜102的数据，解释来自显微镜102的数据或其组合。在一些实施例中，控制器104可与显微镜分开，例如通用计算机。在一些实施例中，控制器104的一或多个部分可与显微镜102成一体。

控制器104包含一或多个输入/输出装置142，所述输入/输出装置142可允许用户查看来自控制器104的反馈、来自显微镜102的数据，将指令提供到控制器104，将指令提供到显微镜102或其组合。例如，输入/输出装置142可包含数字显示器、触摸屏、鼠标、键盘或其组合。

控制器104包含处理器140，所述处理器140可执行存储在存储器144中的一或多个指令。指令可包含控制软件152，所述控制软件152可包含关于如何控制显微镜102的指令。基于控制软件152，处理器140可引起控制器104将信号发送到显微镜102的各种组件，例如致动器109。指令可包含图像处理软件150，所述图像处理软件150可用于处理‘实时’来自检测器132或先前存储在存储器144中的图像146。图像处理软件150可例如从图像146移除背景噪声。指令可包含分析软件148，所述分析软件148可由处理器140执行以确定图像146的一或多个性质。例如，分析软件148可突显图像146中的细胞核。

在一些实施例中，控制器104可引导显微镜以从样本中的数个不同视场收集图像。例如，控制器104可包含用于收集深度堆叠的图像的指令。控制器104可引导检测器132以收集第一图像，且接着指示致动器109沿垂直方向(例如，沿着z轴)移动样本保持器108达设定距离。这也可相对于聚焦区126移动样本106，这可改变聚焦区126在样本内所处的高度。控制器104接着可指示检测器132收集另一图像且接着重复所述过程直到已实现堆叠中的设定数目个图像及/或沿z方向上的设定总位移。分析软件148接着可组合深度堆叠的图像以允许样本106的3D(或伪3D)成像。

图2是根据本公开的一些实施例的具有模块化样本保持器的显微镜的透视图。在一些实施例中，显微镜200展示可如何组装例如图1的显微镜102的显微镜的实例布局。在一些实施例中，显微镜200的组件及操作可与图1的显微镜102的组件及操作大体上类似。为了简洁起见，关于图1的显微镜102所描述的组件及操作将不再关于图2重复。

显微镜200包含照明光学件221，所述照明光学件221经耦合到照明源220。照明源220可为耦合到激光器(图2中未展示)的光纤电缆。照明光学件221可包含望远镜及/或光束扩展器以将光耦合出照明源220。照明光学件221可包含成形光学件以将照明光成形为光片。照明光学件221可包含一或多个扫描光学件，所述扫描光学件可为机动化的以便跨照明物镜(未展示)的后端扫描照明光片，其继而可跨样本扫描照明光片。

照明光片穿过浸没浴212，所述浸没浴212经定位在支撑部件209下方。支撑部件209可为载物台，例如机动化载物台。例如，所述载物台可在一或多个轴上移动，例如XY载物台。在其中支撑部件209在一些轴上机动化的一些实施例中，可通过将显微镜200的一或多个部分耦合到额外致动器(例如Z轴致动器)来增加在其它轴上的移动。

图2的视图展示定位在支撑部件209的容座上方的样本保持器208。样本保持器208被展示为可降低到成像容座中的平板。在图3到10B中更详细地论述可与显微镜200一起使用的不同样本保持器类型。

显微镜200包含集光光学件231，所述集光光学件231收集来自显微镜200的聚焦区的光且将所述经收集光提供到检测器232。集光光学件231可包含滤光轮，所述滤光轮包含可旋转到显微镜200的集光路径中的数个滤光器。每一滤光器可与(例如，可成像的不同类型的荧光团的)不同发射谱相关联。在一些实施例中，检测器232可为sCMOS检测器。

图3到10B展示在一些实施例中可用作图1的样本保持器108及/或图2的208的各种样本保持器。图3到9展示样本保持器的俯视图及样本保持器的一部分的侧视图两者。侧视图展示包含样本的样本保持器的一部分的横截面。侧视图展示当样本保持器经放置在显微镜(例如，图1的显微镜102及/或图2的显微镜200)中时及当显微镜经对准，使得显微镜的聚焦区在横截面侧视图中所展示的样本内时的样本保持器。图10A到10B展示样本保持器的两个变体的一对侧视图，而非俯视图及侧视图。

图3到10B的视图展示样本保持器的一部分，所述部分不包含样本保持器通过其安装到显微镜的构件。在一些实施例中，样本保持器可插入到显微镜的容座中。在一些实施例中，样本保持器可包含插入到容座中及/或附接到显微镜的支撑部件(例如，经由夹子、磁铁、销、螺钉等)的安装硬件(未展示)。例如，样本保持器可经附接到转接器板，所述转接器板继而可装配到容座中及/或包含附件硬件。

图3到10B中的每一者展示具有空气照明物镜及浸没集光物镜的实例实施例。然而，应理解，空气及浸没物镜的任何组合可用于照明及集光路径。图3到10中的每一者展示样本保持器的大体上矩形俯视图，然而应理解，在各种样本保持器之间的许多特征及操作可能是类似的，且为了简洁起见，将不再针对图3到10中的每一者单独地描述此类特征。

例如，图3到10B中的样本保持器中的每一者包含各种材料，例如样本保持器的材料、浸没流体、样本、环绕样本的流体等。这些材料中的每一者可具有折射率及色散。针对任何给定的样本保持器，可选择两种或更多种材料，使得它们具有相同或类似折射率及/或色散。

在一些实施例中，单个样本保持器可具有图3到10B中所描述的几何形状及特征的混合。例如，样本保持器可具有用于保持样本的具第一几何形状的第一区及用于保持样本的具第二几何形状的第二区。

在一些实施例中，样本保持器的一或多个表面可包含一或多个涂层。例如，疏水涂层可经放置在样本保持器上以促进在样本保持器上成点状的样本形成珠状。

图3是根据本公开的一些实施例的具有平坦表面的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。视图300展示大体上平面的样本保持器308。例如，样本保持器308可为透明板且样本306可经支撑在所述板的上表面上。当使用平面样本保持器308时，显微镜可以类似于平床扫描仪的方式操作，其中样本可经放置在样本保持器308的上表面上。在一些实施例中，多个样本306可经放置在样本保持器308上且可通过空气而彼此分开。在一些实施例中，样本306可包含液相，且样本306可为沉积在样本保持器308的表面上的液滴。

图4是根据本公开的一些实施例的具有样本孔的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。样本保持器408可为大体上平面的(例如，与图3的样本保持器308类似)，然而样本保持器408包含可形成容纳每一样本406的区的周围介质411。例如，样本保持器408可具有通过周围介质411而彼此分开的界定样本区。在一些实施例中，周围介质411可具有与样本保持器408的其余部分相同的材料。在一些实施例中，样本保持器408可为第一材料的平板，所述周围介质411可经附接到所述平板的上表面。

样本保持器408可包含一或多个不同样本区，所述样本区中的每一者可具有放置在其中的不同样本(或若干样本)406a到h。例如，样本保持器408可为孔板，所述孔板可保持数个不同样本406a到h。

图5是根据本公开的一些实施例的具有样本沟槽的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。图5的样本保持器508包含多个样本沟槽515，所述样本沟槽515中的每一者可保持一或多个样本506。样本沟槽515具有底部，所述底部具有第一光学表面517及第二光学表面519，这可帮助分别耦合到/来自样本506的照明光束524及经收集光525。

图5的侧视图展示沟槽515中的单个沟槽的横截面。所述沟槽可填充有流体513。流体513可与浸没流体512相同或不同。在一些实施例中，流体513可具有与样本506的折射率匹配的折射率。在一些实施例中，流体513可具有与样本506不同的折射率。在一些实施例中，流体513可具有与样本保持器508的材料及/或浸没流体512相同的折射率。流体513可用于在成像期间支撑、稳定及/或保护样本506。例如，样本506可为细胞，且流体513可表示细胞培养基。在一些实施例中，流体513可为例如空气的环境介质。

沟槽515具有在浸没流体512与样本506之间(及/或在浸没流体512与流体513之间)沿着照明光束524的照明路径的第一光学表面517。第一光学表面517可能可定位，使得第一光学表面517大体上垂直于照明路径的光学轴。这可减少光在其从浸没流体512传递到样本保持器508的材料中时的折射。在一些实施例中，第一光学表面517可为具有均匀厚度的平坦表面。

沟槽515具有在样本506(及/或流体513)与浸没流体512之间沿着经收集光525的集光路径的第二光学表面519。第二光学表面519可能可定位，使得第二光学表面519大体上垂直于集光路径的光学轴。这可减少光在其从样本506/流体513传递到样本保持器508的材料及浸没流体512中时的折射。在一些实施例中，第二光学表面519可为具有均匀厚度的平坦表面。

第一光学表面517及第二光学表面519可由与样本保持器508的剩余部分相同的材料制成。例如，样本保持器508可为由单块材料成形的单一主体。在一些实施例中，第一及第二光学表面517及519可由与样本保持器508的剩余部分不同的材料制成。例如，第一及第二光学表面517及519可由透明材料制成，而样本保持器508的剩余部分由非透明材料制成。

第一及第二光学表面517及519可形成沟槽515的‘底部’。第一及第二光学表面517及519可依一定角度相接，所述角度可基于照明与集光路径之间的角度。例如，第一光学表面517可相对于第二光学表面519成约90°角。在一些实施例中，第一及第二光学表面517及519可不直接相交，且额外的一块材料可将它们分开。例如，可添加额外的一块材料，其大体上平行于样本保持器508的非沟槽部分的底表面，从而赋予沟槽515的底部大体上梯形横截面而非三角形横截面。

沟槽515可沿着样本保持器508的长度延长。在一些实施例中，每一沟槽515可被闭合以防止流体513及/或样本506从沟槽515逸出。例如，每一沟槽515可终止于距样本保持器508的边缘一段距离处，使得样本保持器508的材料封闭沟槽515。在一些实施例中，一或多个端盖可经附接到样本保持器508以封闭沟槽515。在一些实施例中，每一沟槽515的底部可从样本保持器508的底部延伸(例如，以形成沿着样本保持器508的底表面延伸的一系列脊)。

沟槽515可具有跨样本保持器508的长度延长的长轴。所述样本保持器可在显微镜中(例如，在图1的支撑部件109及/或图2的支撑部件209的容座中)对准，从‘自上而下’的角度来看，长轴可大体上垂直于照明及集光路径。例如，当样本保持器508经放置在显微镜中时，沟槽515的长轴可垂直于在照明物镜与集光物镜之间绘制的线。在一些实施例中，样本保持器508可包含多个沟槽515。在一些实施例中，所述沟槽可大体上彼此平行。

一旦样本保持器508经放置在显微镜中，就可移动样本保持器508(例如，通过图1的致动器107)以对样本506的不同区及/或不同样本进行成像。不同样本可在样本保持器508的相同沟槽515或不同沟槽中。随着样本保持器508相对于浸没流体512移动，第一及第二光学表面517及519可相对于照明及集光路径移动。由于第一及第二光学表面517及519是平坦的且垂直于它们相应的光学路径，因此光学表面517/519的移动可导致相对较小的像差，因为照明及集光路径将继续遇到垂直于它们相应的光学轴的平坦表面。样本506的可成像区域可部分地基于在其内成像光束524及/或经收集光525可分别相对于第一光学表面517或第二光学表面519移动而不干扰样本保持器508的非光学表面部分及/或另一光学表面的区域。

在一些实施例中，第一及第二光学表面517及519可对分别减小聚焦区到照明物镜(图5中未展示)及/或集光物镜528的工作距离有用。例如，所述物镜中的一者或两者的工作距离可为约5mm到15mm。在其它实例实施例中可使用更大或更小工作距离。在一些实施例中，所述物镜可为浸没物镜，且所述物镜可具有靠近光学表面定位的前表面。在一些实施例中，光学表面可近似平行于所述物镜的前表面(例如，前透镜)。例如，在其中所述物镜是空气物镜且通过窗或透镜(例如，SIL)而与浸没流体分开的实施例中，窗/透镜的表面可靠近光学表面。

图6是根据本公开的一些实施例的具有沟槽底部的孔的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。图6展示与图5的样本保持器508大体上类似的样本保持器608，除样本保持器608具有数个单独孔615而非细长沟槽之外，所述孔615中的每一者具有第一光学表面617及第二光学表面619，所述第一光学表面617及第二光学表面619与图5的第一及第二光学表面大体上类似。

每一孔615可保持不同样本606。每一孔可具有分别大体上垂直于照明及集光路径的第一及第二光学表面617及619。在一些实施例中，光学表面617及619可沿着样本保持器608的长度延伸。例如，样本保持器608可具有与图5的样本保持器508类似的形状，除样本保持器608可具有沿着沟槽定位以将沟槽分成不同孔615的‘壁’之外。在一些实施例中，光学表面617及619可停止在所述孔中的每一者之间。在一些实施例中，从自上而下的角度来看，孔615中的每一者可具有矩形横截面。在一些实施例中，可使用其它横截面形状。

图7是根据本公开的一些实施例的具有流动通道的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。样本保持器708可包含封闭在样本保持器708的材料内的一或多个通道715。每一通道715可装载有一或多个样本706，所述一或多个样本706可被流体713环绕。

样本保持器708可包含形成在样本保持器708的材料中的通道715。例如，通道715的周边可由样本保持器708的材料形成。在一些实施例中，通道715可具有圆形横截面。在其它实例实施例中可使用其它形状的横截面。在一些实施例中，通道715可具有基于样本706的预期性质的形状及/或大小。例如，如果样本706是细胞，那么通道715可具有直径，使得样本706的细胞沿着通道715的长度向下‘单行’传递。在一些实施例中，通道715可为延长通过样本保持器708的微流体系统的部分。例如，样本保持器708可为微流体芯片，且通道715可表示穿过可成像的芯片的透明区的微流体流动通道。

在一些实施例中，样本保持器708可包含可用于将样本706(及/或流体713)装载到通道715中或排空通道715的口。在一些实施例中，所述通道可沿着它们的长度改变大小及/或形状。在一些实施例中，可存在若干单独通道715。例如与图5的平行沟槽515类似的数个平行通道715。在一些实施例中，可存在具有若干平行区段的一个长通道715(例如，通道715可自行切换回来一或多次)。

图8是根据本公开的一些实施例的具有流动通道及光学表面的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。样本保持器808具有通道(与图7的通道715类似)以及第一及第二光学表面817及819(与图5的光学表面517及519以及图6的光学表面617/619类似)。

在一些实施例中，第一光学表面817及第二光学表面819可为样本保持器808材料的材料从样本保持器808的底表面延伸的突起的小面。通道815可具有不具对应于第一及第二光学表面817及819的平坦表面的形状。例如，如图8中所展示，通道815可具有圆形横截面，而第一及第二光学表面817及819可形成具有大体上三角形横截面的突起。

图9是根据本公开的一些实施例的具有流动通道及光学表面的模块化样本保持器的侧视图及俯视图。图9的样本保持器908可与图8的样本保持器808大体上类似，除样本保持器908的通道915经成形使得第一光学表面917及第二光学表面919具有平行于它们的前表面的后表面之外。例如，通道915可具有与图5的沟槽515及/或图6的孔615相同的大致横截面，除通道915具有‘盖子’之外。在一些实施例中，通道915可切穿样本保持器908的材料，且样本保持器908可为单一主体。在一些实施例中，通道915可被‘盖子’覆盖，所述‘盖子’可与样本保持器908的其余部分的材料相同或不同。

图10A到10B展示根据本公开的一些实施例的具有分别敞开及闭合的流动单元的样本保持器的横截面侧视图。样本保持器1000a及1000b可彼此大体上类似，除样本保持器1000a被样本保持器的材料封闭，而样本保持器1000b敞开至周围环境(例如，空气)之外。为了简洁起见，将仅详细地描述流动单元1000a。在一些实施例中，样本保持器1000a(或1000b)的流动单元可分别被并入图3到9的样本保持器308到908的几何形状中的任一者中。

样本保持器1000a包含入口1021及出口1023。所述入口可将循环流体1013提供到腔室，而出口1023可移除循环流体1013。以这种方式，循环流体1013可流动穿过腔室。在一些实施例中，一或多种不同循环流体1013可跨样本1008流动以执行样本的自动化处理。例如，样本1008可通过使不同试剂跨样本1008流动来原位标记。

在一些实施例中，样本保持器1000a及1000b可包含入口1021及出口1023，当样本保持器1000a及1000b经定位在显微镜中时，所述入口1021及出口1023可与显微镜的对应入口及出口配合。

图11是根据本公开的一些实施例的不同浸没流体及样本保持器材料的兼容性的图表。图表1100可基于不同浸没流体(例如，图1的112)及不同样本保持器(例如，图1的108)材料的相互作用的光学建模。在其中样本保持器包含多于一种类型的材料的一些实施例中，样本保持器材料可表示用于样本保持器的与照明及集光路径相互作用的(若干)部分中的材料。例如，样本保持器材料可表示第一及第二光学表面(例如，图5的517及519)的材料。

行表示不同类型的浸没流体，每一浸没流体与它们的折射率一起列出。列表示不同类型的样本保持器材料。浸没流体与样本保持器材料的相交处的每一框的阴影表示没有显著像差的样本保持器材料的最大厚度。最大厚度以毫米表示，或针对将引起浸没流体损坏样本保持器的结构的组合被展示为“化学上不兼容”。

在整个说明书中给出各种实例值。应理解，这些值是近似值，因为在现实世界系统中完美对准可能是不可能的。因此，例如‘法向’或‘正交’的值应被解释为“近似90°”，其中实际值可在期望角度的公差内。例如，被描述为正交的两个事物可经定位在相对于彼此成85°到95°的任何位置。其它角度及测量应以类似方式解释。类似地，在整个说明书中使用如同‘光’的术语来指代电磁辐射。本公开的实施例不限于可见光谱内的波长。应理解，在整个说明书中所列出的各种实例材料可在某些波长范围内具有某些光学性质，且可基于所利用电磁辐射的(若干)波长而使用其它材料。例如，如果使用远UV中的辐射，那么样本保持器的(若干)光学表面可由对远UV透明的材料制成。

实例

给出可用于对本文中所描述的一或多个方面进行实施、操作及/或建模的实例细节。应理解，本文中所描述的特定细节仅用于特定实例，且对于其它实例实施例，所描述细节可不同。

多浸没开顶光片显微镜

使用光线跟踪软件来对具有模块化样本保持器的显微镜的光学示意图进行建模。通过数字孔径为0.12的单模光纤将照明光从数控激光封装耦合到系统中。使用透镜L1(f＝19mm)来对从光纤发出的光(高斯轮廓)进行准直，且接着使用由透镜C1(f＝50mm)及C2(f＝150mm)组成的3倍柱面望远镜沿着一个轴扩展所述光以提供多方向照明。接着使用透镜R1(f＝100mm)及R2(Thorlabs，f＝50mm)将所得椭圆形高斯光束中继到扫描电流计GM。通过来自波形生成器的正弦电压在800Hz的频率下驱动扫描镜。使用扫描透镜SL(f＝70mm)及镜筒透镜TL1(f＝200mm)来将扫描光束中继到照明物镜的后焦平面。最后，椭圆光束行进穿过平凸透镜(R＝34.5mm)、浸没介质、保持器，且最后行进穿过样品。

通过为所有浸没介质提供<1μm的平面内分辨率的多浸没物镜收集荧光且使用具有用于405nm、488nm、561nm及638nm激发波长的带通滤光器的机动化滤光轮来过滤所述荧光。通过镜筒透镜TL2(f＝165mm)将经过滤荧光聚焦到2048×2048像素的sCMOS相机上。镜筒透镜提供约0.45μm/像素的尼奎斯特采样，这在所述相机的2048个像素内提供约0.9mm的水平视场。将垂直视场减少到256个像素与照明光片的焦深(约110μm)匹配。256个像素平行于所述相机的滚动快门读出方向定向，这提供1.25ms的曝光时间及800Hz的帧速率。最大成像深度可能受保持器及集光物镜的物理间隙(0.5cm)限制。照明物镜、SIL及集光物镜通过铝镜头座与浸没腔室对接。

使用机动化XY载物台及Z致动器结合载物台扫描及横向/垂直平铺的组合来收集图像条。使用载物台扫描固件以将TTL触发信号从XY载物台发送到sCMOS相机以用于每一图像条的可重现起始定位(<1μm)。连续帧之间的空间间隔被设定为约0.32μm，其在给定800Hz相机帧速率的情况下，对应于约0.25mm/sec的恒定载物台速度。针对横向平铺，使用相邻图像条之间的0.8mm偏移(约11％重叠)。针对垂直平铺，110μm的焦深成45度定向，其对应于约80μm的图像条高度。因此，使用70μm的垂直平铺偏移(约12％重叠)。根据用户定义的衰减系数P＝P₀×exp(z/μ)，激光功率随深度增加，以解释照明光片在其更深地穿透至样品时的衰减。整个图像采集由程序控制。所述程序由用于对多个样品进行成像、收集多个色彩通道及横向/垂直平铺的一系列嵌套循环组成。

数据处理及视觉化

经收集数据集在以2D及3D视觉化之前经历预处理例程。将每一图像条存储在单个DCIMG文件中。这些DCIMG文件由DLL读取到RAM中且首先依45度去偏斜。通过设定连续帧之间的间隔，通过将图像条中的像素的每一平面移位达整数像素偏移来执行去偏斜。与使用计算昂贵的仿射变换的替代去偏斜方法相比，这个操作可能相对较快。接着使用阶层数据格式(HDF5)将数据从RAM写入到磁盘，其中将元数据及XML文件结构化以便使用BigStitche进行后续分析。定制HDF5压缩过滤器(B3D)与默认参数一起使用以提供约10倍压缩，其在sCMOS相机的噪声限制内。此预处理例程应用于所有DCIMG文件，最终生成单个HDF5/XML文件。执行所有图像条的对准，且最后以TIFF或HDF5文件格式融合到磁盘。接着使用开源及商业软件包来视觉化所得TIFF及HDF5文件。为了任选地提供假彩色伪H&E组织学图像，可应用比尔-朗伯着色算法。

样本保持器

使用铝转接器板将所有保持器附接到机动化XY载物台。针对小鼠脑切片，使用UV固化胶将具有10×10cm横截面的1mm厚熔融石英窗附接到转接器板。将使用Ce3D清除的小鼠器官成像在定制6孔板上。移除聚苯乙烯6孔板的底部且替换为0.5mm厚PMMA板。针对膨胀的肾脏样品，制造“鼓膜(drumhead)”且调适所述鼓膜以安装到显微镜。鼓膜将0.1mm厚的FEP膜收紧在挤制开口上，这可能对膨胀样品的成像有用。为了克服FEP膜的疏水性(这可能引起膨胀样品的漂移)，用0.1％(w/v)聚赖氨酸处理FEP膜的上表面以将样品带电粘合到FEP表面。针对人类前列腺活检，购买并加工HIVEX透镜毛坯。所述系统还可用作使用市售载玻片保持器的常规荧光标记组织学载玻片的全载玻片扫描仪。

光学模拟

使用光线跟踪软件结合多浸没物镜的“黑盒”模型来执行光学模拟。针对图11中所展示的模拟，假设浸没介质及样品的基本折射率为n＝1.45，且光学路径差变动。针对所有场景，将成像深度设定为1mm，且在成像视场的中心处测量PSF。在假设浸没介质及样品的光学性质相同的情况下，针对其它基本折射率及成像深度观察到斯特列尔比与光学路径差之间的相同关系。

本文中所展示的细节是举例而言且仅用于本发明的优选实施例的说明性论述的目的且为了提供被认为是对本发明的各种实施例的原理及概念方面的最有用且易于理解的描述的原因而呈现。在这方面，未试图比对本发明的基本理解所必需更详细地展示本发明的结构细节，结合附图及/或实例进行的描述使所属领域的技术人员明白可如何在实践中体现本发明的若干形式。

当然，应明白，本文中所描述的实例、实施例或过程中的任一者可根据本系统、装置及方法与一或多个其它实例、实施例及/或过程组合，或在单独装置或装置部分当中分离及/或执行。

应理解，如同‘顶部’及‘侧’的术语是为了便于解释而使用，且仅意在指示各种组件的相对定位。其它实施例可使用组件的其它布置。可关于特定波长的光来描述各种组件及操作。应理解，将使用其它波长(例如在可见光谱之外的那些波长)，且如本文中所使用的光可表示任何电磁辐射。某些材料可依据它们的光学性质(例如，透明)进行描述且应理解，可针对由系统使用的(若干)任何波长的光选择具有期望性质的材料。

最后，以上论述仅旨在说明本系统且不应被解释为将所附权利要求书限于任何特定实施例或实施例群组。因此，虽然已参考实例性实施例特别详细地描述本系统，但还应明白，所属领域的一般技术人员可在不脱离如所附权利要求书中所阐述的本系统的更广泛及预期的精神及范围的情况下设计众多修改及替代实施例。因此，说明书及附图被认为是说明性的且并非旨在限制所附权利要求书的范围。

Claims (25)

1.一种设备，其包括：

照明光学件，其经配置以沿着照明路径将照明光引导到样本；

集光光学件，其经配置以沿着集光路径接收来自所述样本的光；

浸没腔室，其经配置以保持浸没介质；及

样本保持器，其经配置以支撑所述样本，包含第一表面及与所述第一表面对置的第二表面，其中所述第二表面与所述浸没介质相邻，其中所述第二表面包含：沿着所述照明路径的第一光学表面，其大体上垂直于所述照明路径；及沿着所述集光路径的第二光学表面，其大体上垂直于所述集光路径。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括支撑部件，所述支撑部件经配置以在相对于所述照明路径及所述集光路径的定向上支撑所述样本保持器。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述样本保持器是可移除地定位在所述支撑部件的容座中的模块化样本保持器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一光学表面大体上垂直于所述第二光学表面。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述浸没介质、所述样本、所述第一光学表面及所述第二光学表面具有匹配的折射率。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述样本保持器包括经配置以容纳所述样本的封闭通道。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述封闭通道经耦合到经配置以将流体提供到所述通道的入口及经配置以从所述通道排出所述流体的出口。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述样本保持器包括多个沟槽。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述样本保持器包括多个孔。

10.一种系统，其包括：

显微镜，其包括支撑容座及浸没流体，其中所述显微镜经配置以沿着照明路径引导照明光束穿过所述浸没流体朝向聚焦区且沿着集光路径接收从所述聚焦区穿过所述浸没流体的经收集光；及

模块化样本保持器，其包括：

样本室，其经配置以支撑样本；及

第一光学表面及第二光学表面，其沿着所述模块化样本保持器的侧定位，

其中所述模块化样本保持器可移除地定位在所述支撑容座中，使得所述聚焦区可定位在所述样本内，所述第一及所述第二光学表面与所述浸没流体相邻，所述第一光学表面沿着所述照明路径并大体上垂直于所述照明路径，且所述第二光学表面沿着所述集光路径并大体上垂直于所述集光路径。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述照明光束是光片。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述样本保持器包括经配置以保持所述样本的沟槽，且其中所述第一光学表面及所述第二光学表面形成所述沟槽的底部。

13.根据权利要求10所述的系统，其中所述样本保持器包括经配置以保持所述样本的孔，且其中所述第一光学表面及所述第二光学表面形成所述孔的底部。

14.根据权利要求10所述的系统，其中所述样本保持器包括经配置以保持所述样本的通道。

15.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一光学表面大体上垂直于所述第二光学表面。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述样本、所述浸没流体、所述第一光学表面及所述第二光学表面具有匹配的折射率。

17.一种设备，其包括：

照明光学件，其经配置以将照明光提供到样本；

集光光学件，其经配置以接收来自所述样本的光；

浸没腔室，其经配置以保持浸没流体；及

样本保持器，其包含穿过所述样本保持器的材料的封闭通道，所述封闭通道经配置以保持所述样本，所述样本保持器可定位，使得所述样本保持器的表面与所述浸没流体相邻，其中所述照明光在到达所述样本之前穿过所述浸没介质及所述样本保持器，且其中来自所述样本的所述光在到达所述集光光学件之前穿过所述样本保持器及所述浸没介质。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述封闭通道具有大体上圆形横截面。

19.根据权利要求17所述的设备，其中所述通道是微流体装置的部分。

20.根据权利要求17所述的设备，其中所述样本保持器包括与所述浸没流体相邻的第一光学表面及与所述浸没流体相邻的第二光学表面，其中所述照明光穿过所述第一光学表面且所述经收集光穿过所述第二光学表面，且其中所述第一光学表面大体上垂直于所述照明光的光学轴且所述第二光学表面大体上垂直于所述经收集光的光学轴。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述第一光学表面大体上垂直于所述第二光学表面。

22.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一光学表面及所述第二光学表面形成所述封闭通道的底表面。

23.根据权利要求17所述的设备，此时所述封闭通道经耦合到经配置以将流体提供到所述通道的入口及经配置以从所述通道排出所述流体的出口。

24.根据权利要求17所述的设备，其进一步包括支撑部件，所述支撑部件经配置以支撑所述样本保持器，其中所述样本保持器是可移除地定位在所述支撑部件中的模块化样本保持器。

25.根据权利要求17所述的设备，其中所述照明光是光片。

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