光學(xué)均化器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及在光學(xué)系統(tǒng)中傳播光場(chǎng)的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。更具體地，本申請(qǐng)涉及從照明源產(chǎn)生輸出光場(chǎng)從而使得該輸出光場(chǎng)具有均勻的截面照度。
【背景技術(shù)】
[0002]顯微術(shù)在過(guò)去十年的增長(zhǎng)趨勢(shì)是生物學(xué)樣本的自動(dòng)化成像。勝于樣本的手動(dòng)觀察，自動(dòng)化顯微術(shù)包括樣本區(qū)域的計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)選擇與數(shù)字成像，實(shí)現(xiàn)大量樣本的高吞吐量(throughput)成像而無(wú)需終端用戶輸入。
[0003]當(dāng)應(yīng)用于熒光標(biāo)記的細(xì)胞以及獲取的圖像的自動(dòng)化定量分析時(shí)，自動(dòng)化成像通常被稱為HCI (High-Content Imaging,高容量成像)。具體地，HCI是基于細(xì)胞的篩選法，得到關(guān)于細(xì)胞成份和過(guò)程的時(shí)間-空間動(dòng)態(tài)性的詳細(xì)信息，在基于細(xì)胞的篩選的使用中有很重要的作用以用于候選藥物的鑒定和確認(rèn)。由HCI提供的信息通過(guò)提供深度生物學(xué)信息緩解了藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的瓶頸。與此方法相關(guān)聯(lián)的測(cè)定使用固定細(xì)胞或活細(xì)胞，取決于所需的生物學(xué)信息。
[0004]HCI 一般與標(biāo)記有熒光探針(諸如熒光配體)和免疫熒光探針的細(xì)胞一起使用，該探針取向朝向特定細(xì)胞目標(biāo)、熒光環(huán)境的或細(xì)胞狀態(tài)傳感器，或細(xì)胞所內(nèi)生表達(dá)的熒光蛋白質(zhì)嵌合體。HCI的益處中的一個(gè)是它的多路傳輸?shù)亩喙庾V能力，多個(gè)熒光探針可被檢測(cè)，每一個(gè)熒光探針以不同的顏色發(fā)射熒光信號(hào)。
[0005]在熒光分析期間，來(lái)自熒光團(tuán)激發(fā)光源的光通常被導(dǎo)向細(xì)胞。激發(fā)光照明該細(xì)胞，這誘發(fā)要被該細(xì)胞發(fā)射的熒光團(tuán)發(fā)射光。發(fā)射光被成像和分析以確定關(guān)于該細(xì)胞的信息。為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)熒光探針的檢測(cè)，熒光團(tuán)激發(fā)光源可以提供多個(gè)帶寬的光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)傳遞有精確尺寸的均勾的光場(chǎng)的裝置和方法。在輸入光束散度的較寬范圍上并且不管異質(zhì)性，該裝置在UV、可見(jiàn)和NIR波長(zhǎng)上同等良好地運(yùn)行。錐形或外形均化棒在特定尺寸的目標(biāo)區(qū)域處創(chuàng)建均勻分布的照明。
[0007]在一方面，光學(xué)均化器包括適配器、光學(xué)窗口和均化棒。光學(xué)均化器被配置為接收和均化來(lái)自具有端面的光學(xué)光導(dǎo)的信號(hào)。該適配器被配置為接收該光學(xué)光導(dǎo)。該均化棒位于適配器和光學(xué)窗口之間并且從輸入端面縱向延伸至輸出端面。輸出端面的面積比輸入端面的面積至少大三倍。均化棒從輸出端面到輸入端面逐漸變細(xì)。配置光學(xué)均化器使得當(dāng)光學(xué)光導(dǎo)由適配器接收時(shí)，均化棒的輸入端面緊靠光學(xué)光導(dǎo)的端面而均化棒的輸出端面緊靠光學(xué)窗口。
[0008]光均化器還可包括外殼，其中放置適配器、光學(xué)窗口和均化棒。
[0009]均化棒的輸入端面可牢固地壓靠到光學(xué)光導(dǎo)的端面。均化棒的輸出端面可牢固地壓靠到光學(xué)窗口。
[0010]均化棒的輸出端面可以比均化棒的輸入端面的面積大至少十一倍。
[0011]均化棒的輸入和輸出端面可各自成形為正方形或長(zhǎng)方形的形式。
[0012]光學(xué)均化器可包括定位該均化棒的裝置以將該輸入端面對(duì)準(zhǔn)光學(xué)光導(dǎo)的端面而該輸出端面對(duì)準(zhǔn)光學(xué)反射鏡。
[0013]用于定位的裝置還可包括與該均化棒接觸的近端滑動(dòng)件和遠(yuǎn)端滑動(dòng)件。
[0014]用于定位的裝置可包括近端彈簧、中間彈簧和遠(yuǎn)端彈簧，這些彈簧與近端和遠(yuǎn)端滑動(dòng)件協(xié)同工作以使均化棒的輸入端面牢固地壓到光學(xué)光導(dǎo)的端面而均化棒的輸出端面牢固地壓到光學(xué)窗口。
[0015]在一方面，高容量成像(HCI)系統(tǒng)包括配置為接受多個(gè)生物學(xué)細(xì)胞的工作臺(tái)、產(chǎn)生激發(fā)光的激發(fā)光源、以及光學(xué)均化器。光學(xué)均化器接收來(lái)自激發(fā)光源的激發(fā)光并從中產(chǎn)生被用于對(duì)工作臺(tái)處的生物細(xì)胞成像的均化的激發(fā)光。
[0016]由光學(xué)均化器接收的激發(fā)光可具有圓形的斑點(diǎn)。均化的激發(fā)光可具有正方形或長(zhǎng)方形的斑點(diǎn)。
[0017]均化的激發(fā)光的斑點(diǎn)尺寸可以是與被成像的細(xì)胞大約相同的尺寸。
[0018]光學(xué)均化器可以是在套管內(nèi)可滑動(dòng)的以將均化的激發(fā)光聚焦在工作臺(tái)處。
[0019]在一方面，光學(xué)激發(fā)適配器包括臨界(critical)照明組件和光學(xué)均化器。該光學(xué)激發(fā)適配器具有延伸穿透它的光學(xué)路徑。該光學(xué)均化器被光學(xué)地耦合到該臨界照明組件。該光學(xué)均化器包括均化棒，從輸入端面縱向地延伸至輸出端面。該均化棒在兩個(gè)端面之間逐漸變細(xì)。光學(xué)激發(fā)適配器被適配以使得(i)由光學(xué)均化器接收的激發(fā)信號(hào)穿過(guò)均化棒以產(chǎn)生均化的信號(hào)以及(ii)該均化的信號(hào)穿過(guò)臨界照明組件以被傳遞至樣本平面作為均化棒的均化的輸出面的像。
[0020]臨界照明組件可包括該光學(xué)均化器被插入的套管。
[0021]在一方面，光學(xué)激發(fā)適配器包括集光器組件、聚光器組件和均化棒。該光學(xué)激發(fā)適配器具有輸入和輸出。該集光器組件具有一個(gè)或多個(gè)集光透鏡。該聚光器組件具有一個(gè)或多個(gè)聚光透鏡。均化棒從輸入端面縱向地延伸至輸出端面。該均化棒在輸入與輸出端面之間逐漸變細(xì)。光學(xué)激發(fā)適配器被適配以使得在該光學(xué)激發(fā)適配器的輸入處接收的光穿過(guò)該均化棒的輸入與輸出端面、該一個(gè)或多個(gè)集光透鏡和一個(gè)或多個(gè)聚光透鏡并且在輸出處離開(kāi)該光學(xué)激發(fā)適配器。
[0022]該均化棒可被置于一外殼中。該光學(xué)激發(fā)適配器可包括套管，在其內(nèi)接受和固定該外殼。
[0023]該外殼可以在該套管內(nèi)滑動(dòng)以將離開(kāi)該光學(xué)激發(fā)適配器的光聚焦。
[0024]在一方面，組裝光學(xué)均化器的方法包括以下步驟:插入遠(yuǎn)端定位器、中間彈簧、近端定位器和近端彈簧，以此順序?qū)⑺鼈儾迦胪鈿さ慕酥?；將光?dǎo)適配器固定到該外殼的近端；插入均化棒、光學(xué)窗口和遠(yuǎn)端彈簧，以此順序?qū)⑺鼈儾迦朐撏鈿さ倪h(yuǎn)端中；以及將固位蓋(retent1n cap)固定在該外殼的遠(yuǎn)端。
[0025]該方法還可包括將光導(dǎo)插入該光導(dǎo)適配器的步驟。
[0026]在該光導(dǎo)適配器被固定到該外殼的近端之前，該光導(dǎo)可被插入該光導(dǎo)適配器。
[0027]前述
【發(fā)明內(nèi)容】
僅是說(shuō)明性的且不意在以任何方式作為限制性的；提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
以便以簡(jiǎn)化形式介紹將在以下【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不意在標(biāo)識(shí)出所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意在用作確定所要求保護(hù)的主題的范圍的輔助。
[0028]附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中闡述，并且從該描述部分地顯而易見(jiàn)，或者可通過(guò)本文中描述或預(yù)想的實(shí)施例的實(shí)踐而獲知。借助在所附權(quán)利要求中特別指出的儀器和組合，可實(shí)現(xiàn)和獲得本文中描述的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)。這些特征以及其他特征將根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求而變得更顯而易見(jiàn)，或者可通過(guò)如下文闡述的對(duì)本文中描述的或預(yù)想的實(shí)施例的實(shí)踐而獲知。
【附圖說(shuō)明】
[0029]各個(gè)實(shí)施例將參考附圖進(jìn)行討論。應(yīng)該理解到，這些附圖僅描繪了典型的實(shí)施例從而不能被視為本申請(qǐng)的范圍的限制。還應(yīng)該理解到，這些附圖不一定按比例繪制，而且一些元素可能僅僅被簡(jiǎn)潔明了地繪出。
[0030]在附圖中，相同的數(shù)字指示相同的元素。此外，元素的多種情況可各自包括附加到元素?cái)?shù)字的字母。例如，特定元素“20”的兩個(gè)示例可被標(biāo)記為“20a”和“20b”。在此情況下，元素標(biāo)記可被使用而沒(méi)有附加的字母(例如“20”)以總地指該元素的每一個(gè)示例；而當(dāng)元素標(biāo)記指元素的特定示例時(shí)該元素標(biāo)記將包含附加的字母(例如“20a”)。
[0031]圖1是來(lái)自圓形光導(dǎo)的一般形狀的輸出的強(qiáng)度圖。
[0032]圖2示出呈現(xiàn)高斯分布的光束的照明圖。
[0033]圖3A-3D是示出多種照明斑點(diǎn)尺寸和相應(yīng)的像尺寸的結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖4是示出照明的非均勻分布的樣本的圖像。
[0035]圖5A和5B示出結(jié)合本文中公開(kāi)的或預(yù)想的特征的均化棒的示例實(shí)施例。
[0036]圖6A-6C不出光束在多個(gè)平面處的強(qiáng)度分布。
[0037]圖7是結(jié)合本文中公開(kāi)的或預(yù)想的特征的光學(xué)均化器的示例實(shí)施例的透視圖。
[0038]圖8是圖7的光學(xué)均化器的截面視圖。
[0039]圖9和10示出組裝圖7的光學(xué)均化器的方法的示例實(shí)施例。
[0040]圖11示出結(jié)合本文中公開(kāi)的或預(yù)想的特征的系統(tǒng)的示例實(shí)施例。
[0041]圖12是細(xì)胞成像設(shè)備的示例實(shí)施例的截面視圖。
[0042]圖13是圖12的細(xì)胞成像設(shè)備的簡(jiǎn)化的截面俯視圖。
[0043]圖14示出結(jié)合本文中公開(kāi)的或預(yù)想的特征的激發(fā)適配器的示例實(shí)施例。
[0044]圖15是圖14的激發(fā)適配器的截面視圖。
[0045]圖16A和16B是樣本圖像。
[0046]圖17A和17B是進(jìn)一步的樣本圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0047]如在說(shuō)明書(shū)中使用的，以單數(shù)出現(xiàn)的詞包含其復(fù)數(shù)對(duì)應(yīng)物，而以復(fù)數(shù)出現(xiàn)的詞包含其單數(shù)對(duì)應(yīng)物，除非另外隱含地或明顯地理解到或表明。此外，理解到，對(duì)于本文中描述的任何給定成分或?qū)嵤├槍?duì)該成分列出的任何可能的候選或替代方案通?？杀粏为?dú)地使用或者彼此結(jié)合使用，除非另外隱含地或明顯地理解到或表明。另外，將理解到這種候選或替代方案僅僅是說(shuō)明性的，不是限制性的，除非另外隱含地或明顯地理解到或表明。此夕卜，除非另外指出，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中使用的表達(dá)成份、組分、反應(yīng)條件等的數(shù)字要被理解為由術(shù)語(yǔ)“大約”所修改。
[0048]因此，除非相反地指出，否則在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中陳述的數(shù)值參數(shù)是近似值，這些近似值可根據(jù)本文中呈現(xiàn)的主題所尋求獲得的期望性質(zhì)而變化。最小限度上，且不嘗試限制與權(quán)利要求同等物的教義的應(yīng)用，至少根據(jù)所報(bào)告的有效數(shù)字的數(shù)目并且應(yīng)用普通的舍入技術(shù)來(lái)解釋這些數(shù)值參數(shù)。盡管陳述本文所示主題的廣泛范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是在特定示例中所陳述的數(shù)值盡可能精確地來(lái)報(bào)告。然而，任何數(shù)值固有地包含必然由它們相應(yīng)的測(cè)試度量中找到的標(biāo)準(zhǔn)差產(chǎn)生的某些誤差。
[0049]此外，如在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中所使用，諸如“頂”、“底”、“左”、“右”、“上”、
“下”、“輸入”、“輸出”之類的方向性術(shù)語(yǔ)在此僅被用于指示相對(duì)方向且不意在限制說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求的范圍。
[0050]在此公開(kāi)或預(yù)想的各實(shí)施例可包括或利用專用或通用計(jì)算機(jī)，該專用或通用計(jì)算機(jī)包括諸如例如一個(gè)或多個(gè)處理器的計(jì)算機(jī)硬件，如在下文更詳細(xì)地討論。各實(shí)施例還包括用于承載或儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的物理和其他計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可由通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)系統(tǒng)訪問(wèn)的任何可用介質(zhì)。存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是物理存儲(chǔ)介質(zhì)。承載計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是傳輸介質(zhì)。由此，作為示例而非限制，各實(shí)施例可包括至少兩種顯著不同的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì):計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。
[0051]計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其他磁存儲(chǔ)設(shè)備、或可用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的所需程序代碼方法且可由通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)訪問(wèn)的任何其他介質(zhì)。
[0052]“網(wǎng)絡(luò)”被定義為使得電子數(shù)據(jù)能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或模塊和/或其它電子設(shè)備之間傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路。當(dāng)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或另一個(gè)通信連接(硬連線、無(wú)線、或者硬連線和無(wú)線的組合)傳輸或提供給計(jì)算機(jī)時(shí)，該計(jì)算機(jī)將該連接適當(dāng)?shù)匾暈閭鬏斀橘|(zhì)。傳輸介質(zhì)可包括可用于攜帶計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的數(shù)據(jù)或所需程序代碼方法且可由通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)和/或數(shù)據(jù)鏈路。上述的組合應(yīng)當(dāng)也被包括在計(jì)算機(jī)可