[发明专利]用于荧光应用的接触式成像设备

说明书

提供了用于接触式成像的设备、系统、方法和套件。接触式成像设备包括成像传感器、被机械耦合到成像传感器的固定光纤面板和被机械耦合到固定光纤面板的光学滤波层。光学滤波层可以包括干涉滤波器、吸收滤波器和/或可移除光纤面板。接触式成像设备可被用于通过基于波长和/或入射角滤出激发光来对荧光样品成像。

相关申请的交叉引用

本专利申请是要求2015年7月17日提交的标题为“用于荧光应用的接触式成像设备(CONTACT IMAGING DEVICES FOR FLUORESCENCE APPLICATIONS)”的美国临时申请No.62/193,833的优先权的非临时专利申请，其通过引用并入于此用于所有目的。本申请还涉及2015年7月1日提交的标题为“接触式成像器(CONTACT IMAGER)”的美国专利申请No.14/789,717，其全部公开内容通过引用并入于此用于所有目的。

背景技术

在生化实验室中执行的许多程序涉及对分布在二维区域上的多个样品或材料的分析。这样的程序的示例是对置于多孔板(诸如标准96孔微量滴定板或更大的板)的各个孔中的物质，或者被应用为在固体表面上的微观大小或更大的液滴或规律间隔的斑点(spot)的分子物质进行的筛选研究进一步的示例是平板形电泳凝胶，其中已经进行了并行的多个样品的二维电泳分离或一维分离。更进一步的示例是以斑点或条带形式的被电泳分离的物质已经被从平板凝胶转移至的印迹膜。熟练的生物学家将容易地想到其他示例。

在所有这些示例中，二维阵列中各个位点的检测和分析可以利用与每个位点相关联的辐射。检测可以简单地确定特定物质的存在或不存在，或者还可以包括基于绝对基础或作为不同位点之间的比较的定量确定。在一些情况中，检测到的辐射由放射性核素衰变造成。在其他情况中，检测到的辐射是光，其可以被每个位点传输、吸收或反射，或者由在位点自身处的材料生成。例如，在电泳凝胶或印迹膜中的物质通常通过荧光、化学发光或生物发光来检测，作为在该位点处的物质的固有特性，或者作为一旦物质在整个二维阵列中被分离对它们处理的结果。该处理可以包括结合反应，其中能量发射标记被附接到物质，或者用激发能照射物质或标记，这将使它们发射最经常处于不同的波长下的光能。

在接触式成像中，将如上所讨论的二维阵列放置为紧密接近传感器，并且使用传感器对源自阵列中的物质的辐射进行成像。合适的传感器的示例包括传统的照相胶片、非晶硅(a-Si)传感器以及电荷耦合设备(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)设备。传感器可以被构造成平面状或二维形状，并具有与其被用于成像的阵列的尺寸相似的尺寸。由于在阵列和传感器之间的短距离和曝光的大区域，接触式成像允许弱辐射源以高空间分辨率被检测到。

接触式成像的许多应用已经针对在检测时不需要能量被输入的辐射源进行了优化。例如，针对照相胶片保持样品阵列的传统盒子经常不受外界光的影响，并且要求阵列含有内源性(例如，化学发光)的光源。这样的盒子不适于成像荧光样品，其通常响应于用短波长光的激发而发射长波长的光。因为大多数荧光团具有纳秒量级的激发态寿命，所以激发阵列中的荧光团并接着将阵列封闭在黑暗的容器中以用于接触式成像是不切实际的。

将接触式成像设备和程序适应于荧光物质呈现出技术挑战。样品阵列在成像时必须暴露于激发光，但是阵列中的物质的图像必须主要由荧光地发射的光而不是激发光形成。阵列和传感器之间的接触限制了用于防止激发光到达传感器的选择。

发明内容

本文提供的是用于接触式成像的设备、系统、方法和套件。

在本发明的第一方面中，提供了一种接触式成像设备。该接触式成像设备包括成像传感器、机械耦合到成像传感器的固定光纤面板和机械耦合到固定光纤面板的光学滤波层。在一些实施例中，固定光纤面板具有的数值孔径为至多约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0，或者在约0.1至1.0的范围内的增量或梯度。