[发明专利]三维中的亚衍射极限图像分辨率

说明书

本发明涉及亚衍射极限图像分辨率和其它成像技术，包括三维中的成像。在一个方面，本发明针对的是对来自以小于入射光的衍射极限的距离分开的两个或更多实体的光进行确定和/或成像。例如，实体可以以小于大约1000nm的距离分开，或者以小于用于可见光的大约300nm的距离分开。在一些情况下，可以在全部三个空间维度中(亦即在x、y和z方向上)确定实体的位置，并且在某些情况下，可以将全部三维中的位置确定到小于大约1000nm的精确度。在一组实施例中，实体可以选择性地激活，亦即可以在不激活其它实体的情况下激活一个实体以产生光。第一实体可以被激活并确定(例如通过确定由该实体发射的光)，然后第二实体可以被激活并确定。

本发明申请是申请日期为2008年12月19日、申请号为“200880121492.2”、发明名称为“三维中的亚衍射极限图像分辨率”的发明专利申请的分案申请。

政府资助

导致本发明各个方面的研究至少部分地由国家卫生院赞助。美国政府拥有本发明中的某些权利。

相关申请

本申请要求Zhuang等人在2007年12月21日申请的名称为“Sub-DiffractionLimit Image Resolution in Three Dimensions”的序列号为61/008,661的美国临时专利申请的权益，该专利申请通过引用结合于此。

技术领域

本发明一般涉及亚衍射极限图像分辨率和其它成像技术，包括三维中的成像。

背景技术

在用于非侵入性的时间分辨的成像的分子和细胞生物学以及其它应用中广泛使用了荧光显微术。不管这些优点，由于光的衍射所设置的分辨率极限，标准的荧光显微术不可用于超微结构成像。已使用了几种方法以试图越过这种衍射极限，包括近场扫描光学显微术(NSOM)、受激发射损耗(STED)、可逆可饱和光学线性荧光跃迁(RESOLFT)以及饱和的结构化照明显微术(SSIM)，但是每种方法都有某些不令人满意的限制。电子显微术常常用于生物样品的高分辨率成像，但是电子显微术使用电子而不是光，并且由于其制备需要而难以与生物样品一起使用。因此，需要包括非侵入性技术在内的新技术以利用荧光显微术的益处，以便例如对生物样品和其它样品进行超分辨率成像，以允许与活体生物样品的分子特异性和/或兼容性。

发明内容

本发明一般涉及亚衍射极限图像分辨率和其它成像技术，包括三维中的成像。本发明的主题在一些情况下涉及互相关联的产品、对具体问题的替换解决方案和/或一个或多个系统和/或物品的多种不同用途。

在一个方面，本发明针对的是一种方法。在一组实施例中，该方法包括以下行动：提供以小于大约1000nm的距离分开的第一实体和第二实体；确定由所述第一实体发射的光；确定由所述第二实体发射的光；以及使用由所述第一实体发射的光和由所述第二实体发射的光来确定所述第一实体和所述第二实体的x、y和z位置。该方法在另一组实施例中包括以下行动：提供以分开的距离分开的第一实体和第二实体；确定由所述第一实体发射的光；确定由所述第二实体发射的光；以及使用由所述第一实体发射的光和由所述第二实体发射的光来确定所述第一实体和所述第二实体的x、y和z位置。

根据还有另一组实施例，该方法包括以下行动：提供以小于大约1000nm的距离分开的第一实体和第二实体；激活所述第一实体但不激活所述第二实体；确定由所述第一实体发射的光；激活所述第二实体；确定由所述第二实体发射的光；以及使用由所述第一实体发射的光和由所述第二实体发射的光来确定所述第一实体和所述第二实体的x、y和z位置。在还有另一组实施例中，该方法包括以下行动：提供以分开的距离分开的第一实体和第二实体；激活所述第一实体但不激活所述第二实体；确定由所述第一实体发射的光；激活所述第二实体；确定由所述第二实体发射的光；以及使用由所述第一实体发射的光和由所述第二实体发射的光来确定所述第一实体和所述第二实体的x、y和z位置。