详情

原文传递用于复用的旋转成像生物测定的装置和方法

专利名称：	用于复用的旋转成像生物测定的装置和方法
摘要：	提供了通用复用自转/旋转生物测定的系统和方法。该生物测定平台可以利用高速自转运动，其自然地以常规相机或激光扫描技术无法达到的速率而以超快速成像模式提供即时细胞成像。更重要的是源自盘状基底的功能化固体基底可以与粘附细胞培养及生物化学特异性细胞捕获相容，其现在可以用超快速成像模式以>10MHz的超高速线扫描率测定。因此，大幅面自转高通量成像测定可以成为用于在例如药物发现和稀少的癌细胞筛选之类的许多应用中所要求的扩增测定通量以及含量/复用性这两者的有效工具。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	中国香港;81
申请人：	港大科桥有限公司
发明人：	谢坚文;邓轩朗;刘金成
专利状态：	有效
申请日期：	2017-09-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201780054894.4
公开号：	CN109844542A
代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司
代理人：	徐红燕;陈岚
分类号：	G01N35/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N35
申请人地址：	中国香港数码港道100号数码港第4期405A室
主权项：	1.一种用于执行复用旋转成像生物测定的装置，包括：激光器，生成用于全光学激光扫描成像的激光脉冲；改进的自转盘状基底，其上投射有光束，所述基底具有位于其上的至少一个测定孔，所述测定孔包含标本样本；后物镜，用于从所述盘状基底接收所述光束，所述光束已经用来自所述样本的信息编码，以形成图像编码光束；图像耦合模块，用于将编码光束引导至具有重组光束轮廓的分束器上；高速光电检测器，从所述分束器接收返回光束；以及高速实时数据记录仪，记录所述光电检测器的输出。 2.一种用于执行复用旋转成像生物测定的装置，包括：激光器，生成用于全光学激光扫描成像的激光脉冲；改进的静态盘状基底，自转照射光束投射在其上，所述基底具有位于其上的至少一个测定孔，所述测定孔包含标本样本；后物镜，用于从所述盘状基底接收所述光束，所述光束已经用来自所述样本的信息编码，以形成图像编码光束；图像耦合模块，用于将编码光束引导至具有重组光束轮廓的分束器上；高速光电检测器，从所述分束器接收返回光束；以及高速实时数据记录仪，记录所述光电检测器的输出。 3.根据权利要求1所述的装置，其中全光学激光扫描成像包括时间拉伸成像，其包括：色散光纤，其中所述激光脉冲首先被时间拉伸，以形成波长扫描波形；将所述波长扫描波形引导到成像系统的分束器；形成所述成像系统的全息衍射光栅以及中继透镜和物镜，所述成像系统将所述波长扫描波形转换成一维频谱编码的线扫描光束。 4.根据权利要求1和2所述的装置，其中全光学激光扫描成像包括FACED成像，其包括：具有高反射率的平面镜对，其中激光脉冲被转换成时空编码子束的阵列；分束器，其将子束引导到包括中继透镜和物镜的成像系统，所述成像系统将子束变换成一维线扫描光束。 5.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述盘状基底由从两个独立的盘状基片获得的两个透明聚碳酸酯层组成，所述两个独立的盘状基片用UV固化的粘合剂结合在一起。 6.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述盘状基底还包括确定所述聚碳酸酯层之间的间隔的高度以形成测定室的间隔件，所述间隔件被基本上对准以稳定快速自转运动。 7.根据权利要求5和6所述的装置，其中所述测定室具有由所述间隔件限定的约3-1000μm的高度。 8.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述盘状基底具有至少四个测定孔。 9.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述图像耦合模块具有包括时间拉伸成像和FACED成像的成像配置，所述成像配置包括后物镜的入射光瞳处的反射镜，所述反射镜反射所述编码光束使得它们沿着相同的路径通过所述盘状基底和所述成像系统返回，以便形成双通道配置。 10.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述图像耦合模块具有包括FACED成像的成像配置，所述成像配置包括在所述后物镜之后的透镜系统，所述透镜系统将编码光束引导到检测光路上，以形成单通配置。 11.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述改进的自转盘状基底包括与粘附细胞培养相容的测定孔。 12.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述改进的自转盘状基底包括与生物化学特异性细胞捕获相容的测定孔。 13.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述改进的自转盘状基底包括与包括2D和3D组织结构的组织样本相容的测定孔。 14.根据权利要求1和2所述的装置，其中，可以通过全光学激光扫描成像来旋转和成像所述改进的自转盘状基底以产生任意形状的视场；螺旋扫描视场；或环形扫描视场；或具有可重新配置区域的分段视场阵列。 15.根据权利要求13所述的装置，其中，用于安装3D组织标本的改进的自转盘状基底包括：作为盘状基底的一个聚碳酸酯层，其可以是DVD；以及具有组织切片的玻璃基板，其与安装介质结合在一起。 16.根据权利要求13所述的装置，其中，用于安装2D或切片的3D组织结构的改进的自转盘状基底包括：两个透明聚碳酸酯层作为两个独立的盘状基片，所述两个独立的盘状基片用UV固化的粘合剂结合在一起；确定所述聚碳酸酯层之间的间隔的高度以形成测定室的间隔件，所述间隔件基本上对准以稳定快速自转运动；所述室包括用安装介质结合在一起的组织切片。 17.根据权利要求15和16所述的装置，其中所述安装介质可以是氟凝胶。 18.根据权利要求1，2和15所述的装置，其中所述3D组织结构能够与自转的2D视场一起自转，同时沿着光束传播的方向进行顺序的轴向扫描，然后能够以3D形式堆叠并重构图像，以形成体积组织块结构。 19.根据权利要求1，2和16所述的装置，其中所述3D组织结构能够仅用自转2D视场来旋转，然后能够以3D形式将图像拼接，形成体积组织块结构。 20.根据权利要求14所述的装置，其中能够以由自转速率支配的至少10Hz的2D帧速率来观察改进的自转盘状基底的成像视场，其大规模地促进了实时视频速率动态监测。 21.一种制备权利要求1和2所述的系统的基底以用于捕获特异性对象的方法，包括以下步骤：提供用70％至100％的乙醇清洁的透明盘状基底；用链霉亲和素涂覆所述盘；在链霉亲和素的顶部施加生物素化二级抗体涂层；施加一级抗体的涂层；将要测定的所述对象放置在所述盘上的孔中；培育所述盘一段时间；以及冲洗所述盘，以减少非特异性结合。 22.一种制备权利要求1和2所述的系统的基底以用于细胞培养的方法，包括以下步骤：提供用70％至100％的乙醇清洁的透明盘状基底；用乙醇和紫外光对所述盘进行消毒；将培养介质和细胞的混合物沉积到所述基底上；以及将所述基底保持在培育箱中，直到所需细胞群体存在于基底上。 23.根据权利要求2所述的装置，其中，自转照射光束投射在改进的静态盘状基底上，自转照射光束发生器包括旋转载体以承载来自光纤的照射，以避免前后扫描或曲折路径扫描的传统策略引起的机械不稳定性和后冲的问题，所述旋转/自转照射通过以下步骤实现：将线扫描光束引导到安装在旋转载体上的集成小型化光学组件上，所述光学组件包括渐变折射率（GRIN）透镜，小型中继（迷你光栅）透镜和物镜；所述组件安装在外壳中；所述照射由光纤提供，所述光纤通过可旋转接头附接到所述旋转载体的外边缘；所述接头在载体旋转时保持纤维不发生扭曲。 24.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述数据记录器是示波器或高通量数据采集平台。 25.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述高通量数据采集平台是图形处理单元（GPU）以及现场可编程门控阵列（FPGA）。 26.根据权利要求1和2所述的装置，其中从生物测定图像检索的内源或内在参数可以是以下至少之一：生物标本的光学、物理和机械性质。 27.根据权利要求26所述的装置，其中所述生物标本的光学性质可以是光散射率或折射率中的至少一种，所述生物标本的物理性质可以是尺寸或形态中的至少一种，生物标本的机械性质可以是质量密度、刚度或变形能力、牵引力和粘附力中的至少一种。 28.根据权利要求1和2所述的装置，其中所述标本包括标准分子生物标志物。
所属类别：	发明专利