[发明专利]多孔傅立叶重叠关联和荧光成像

说明书

用于明视场傅立叶重叠关联成像和荧光成像的成像设备包括：第一荧光照明源，其被配置为向透明孔提供第一波长范围的激发光；光学系统，其具有相对地定位的一对物镜；以及图像传感器，其被配置成接收从透明孔通过光学系统传播的光。图像传感器被配置成基于来自可变照明源的在不同照明角度处的顺序照明，获取穿过孔中的样品的光的一系列唯一地照亮的强度测量结果，并且图像传感器还被配置成基于由样品响应于第一波长范围的激发光而发射的光，获取样品的第一荧光图像。

相关申请的交叉引用

这是要求享有于2015年1月26日提交的并且标题为“Real-time Cell CultureMonitoring via Fourier Ptychographic Microscopy”的第62/107,631号美国临时专利申请的、以及于2015年1月26日提交的并且标题为“Development of 96-well PlateFluorescence Imaging System”的第62/107,628号美国临时专利申请的优先权和权益的申请，在此以其整体并且针对全部目的通过引用的方式并入。本申请还涉及与本申请同日提交的Kim等人的标题为“ARRAY LEVEL PTYCHOGRAPHIC IMAGING”、序列号为15/007,196的美国专利申请(代理人案卷号为CIT1P033/CIT 7093)，在此以其整体并且针对全部目的通过引用的方式并入。

联邦资助的研究或开发

本发明是根据国立卫生研究院颁发的批准号OD007307，在政府支持下完成的。政府具有本发明中的某些权利。

领域

某些方面一般来说涉及数字成像，更具体地说，是涉及用于傅立叶重叠关联(Fourier ptychographic)和荧光成像的成像系统、设备和方法。

背景

活细胞成像和其他细胞培养监测被广泛用于生物科学实验，以更好地了解动态细胞行为，例如迁移、分裂、分化、与环境的相互作用以及细胞器级事件。细胞培养监测还可以提供在早期检测意外的细胞死亡和污染的机会，以便及时拯救将要失败的细胞培养。

对于追踪研究，生物科学家传统上借助于在常规显微镜上建立专门的培养和成像室，并在显微镜载物台上直接对所培养的细胞进行成像，如在http://www.zeiss.com/microscopy/en_us/products/microscope-components/incubation.html中所讨论的。然而，这种方法不仅昂贵，而且占用了实验室中的大量的房产。此外，视场和图像分辨率与常规显微镜中的物镜的物理特性结合。因此，当使用这种常规的显微镜平台时，必须对视场和图像分辨率进行权衡。细胞培养监测的另一种常规方法是将成像系统纳入培养箱内，如在http://www.essenbioscience.com/essen-products/incucyte/中所讨论的。不幸的是，这些常规系统也采用标准显微镜。此外，使用机械扫描。因此，难以在这些常规系统中同时获得宽视场和高分辨率成像。此外，这些系统建造和维护价格昂贵，并且其吞吐量受限于常规显微镜本身。也就是说，通过常规显微镜可达到的由空间-带宽乘积(SBP)表征的可分辨像素的数量通常限于10兆像素。该SBP限制约束了由常规系统实现的图像采集率或吞吐量。