[发明专利]用于大分析物阵列的图像捕获

说明书

相关申请的交互参照

本申请要求享有标题为“用于大分析物阵列的图像捕获”且于2012年10月17日提交的美国临时专利申请号61/715,103以及标题为“用于大分析物阵列的图像捕获”且于2013年4月24日提交的美国临时专利申请号61/815,456的优先权。每一优先权申请为了所有的目的通过参照全部并入本文中。

背景技术

在生化实验室中进行的许多过程涉及对分布在二维区域上的多个样品或物质的分析。这些过程的实例是在物质上进行的筛选研究，物质被放置在诸如标准96孔微量滴定板的多孔板或更大板的各个孔内，或者是在分子物种上进行的筛选研究，物种作为微观尺寸的或较大的液滴或者作为有规律地彼此间隔开的点而被应用在固体表面上。另外的实例是板型电泳凝胶，其中已进行多个平行样品的二维电泳分离或一维分离。更另外的实例是印迹膜，点或带形式的电泳分离物种已从平板凝胶转移至印迹膜。对于熟练的生物化学家而言，很容易得到其它实例。在所有的这些实例中，对二维阵列中各位点的检测和分析经常通过与每个位点相关联的光能实现，并且可以简单地由测定是否存在特定物种组成，或者也可以包括在绝对基础上的或者作为不同位点间的对比的定量测定。光能可以是透射的、吸收的、反射的，或者由物质本身在位点处产生。例如，一旦物种在整个二维阵列被分离，则作为物种在位点处的内在特征或者作为物种的处理结果，电泳凝胶或印迹膜中的物种通常通过荧光、化学发光或生物发光被检测。所述处理可以包括其中能量发射标记物被附接到物种的键合反应，或者利用激发能量照射物种或者标记物，这将使它们大多数经常在不同的波长处发射光能。

二维阵列或者支撑阵列的平面基质可以相当大，例如在长度、宽度或二者中超过大约5cm、10cm、20cm或者甚至30cm。在范围方面，长度、宽度或者二者可以例如为从大约3cm到大约100cm，从大约10cm到大约75cm，从大约5cm到大约50cm，或者从大约5cm到大约25cm。在一些情况下，大的二维阵列被分为许多窄条，以进行独立的分析。在这些情况下，可以期望分析单个条、两个或少于全部条的多个条，或者阵列的全部条。当由包括数字照相机的照相机拍摄这些图像中的任何图像时，阵列大到足以需要将照相机放置到离阵列相当大的距离处。将照相机远离阵列放置的一个结果是较少的光被捕获。通过将照相机或图像获取装置更接近阵列放置，可捕获更多的光，但这经常需要使用多个透镜和其它光学部件以获得完整图像。一些透镜使图像畸变，并且几何分辨率可以具有有限的质量。强度下降进一步使图像畸变。通常用于在生物化学应用中成像的一类照相机是电荷耦合器件(CCD)照相机，但是即使采用这种照相机及其透镜和其它光学部件，传感器也必须被很好地放置在物体平面上方，导致整个装置耗费实验室内的大量空间。

发明内容

现已发现，分布在横向尺寸太大的平面阵列内的分析物不能采用距离阵列小于大约5cm的照相机进行无畸变成像，但这些分析物实际上是可以在5cm或更小的距离处被准确地成像的。这可以通过形成分析物阵列的段的子图像且利用图像拼接技术将子图像组合为整个分析物阵列的图像而得以实现。可替换地，可通过利用光敏元件的薄膜阵列来获得整个分析物阵列的单幅图像。待成像的物体可以是分析物阵列本身或者分析物阵列所处的平面区域，且所述平面区域典型地延伸超出分析物阵列的末端。所述平面区域可以是用于分析物阵列的平面支撑基质，并且所述基质可以是多孔板、凝胶、印迹膜或者其上已分布有阵列的任何表面。当使用分析物阵列或支撑平面基质的段的子图像时，可以由设置在二维阵列中的固态图像传感器形成所述子图像。可以相对于支撑基质移动或重新定位一个或多个所述图像传感器，以获取多个子图像。当将形成单幅图像时，可通过与分析物阵列或平面基质同延的(coextensive)或者更大的光敏元件的薄膜阵列与薄膜寻址和信号处理电路组合在一起实现，所述薄膜寻址和信号处理电路访问每个光敏元件并且将由每个元件累积的能量引导至图像存储器或显示设备，在那里根据每个元件相对于阵列的位置而被储存或显示以形成图像。可以在图像传感器或薄膜阵列和分析物阵列之间放置诸如纤维光学面板或纤维光锥的透明面板。所述透明面板可以提供对分析物阵列的机械支撑，并防止图像传感器或薄膜阵列受损坏，诸如当分析物阵列湿润时可能发生的损坏。