CN113711009A - 光学读取器和分析生物样品的方法 - Google Patents
光学读取器和分析生物样品的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113711009A CN113711009A CN202080011368.1A CN202080011368A CN113711009A CN 113711009 A CN113711009 A CN 113711009A CN 202080011368 A CN202080011368 A CN 202080011368A CN 113711009 A CN113711009 A CN 113711009A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- beam splitter
- lens system
- microplate
- optical reader
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 42
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 238000003114 enzyme-linked immunosorbent spot assay Methods 0.000 description 11
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 10
- 238000011510 Elispot assay Methods 0.000 description 9
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 5
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 5
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 210000001744 T-lymphocyte Anatomy 0.000 description 3
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 3
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 3
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 description 2
- 210000000628 antibody-producing cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 1
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000024932 T cell mediated immunity Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
- G01N21/253—Colorimeters; Construction thereof for batch operation, i.e. multisample apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N2021/217—Measuring depolarisation or comparing polarised and depolarised parts of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/063—Illuminating optical parts
- G01N2201/0631—Homogeneising elements
- G01N2201/0632—Homogeneising elements homogeneising by integrating sphere
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/064—Stray light conditioning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/065—Integrating spheres
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
用于分析生物样品的光学读取器包括：读取平面(3)，所述读取平面用于接收微板(1)；照明装置(4)，所述照明装置被配置成照亮所述微板(1)的孔(2)中的样品；成像装置(6)，所述成像装置被布置成从所述微板(1)接收光；分束器(7)，所述分束器被布置成朝着所述读取平面(3)引导来自所述照明装置(4)的光并且将从所述微板(1)接收到的光引导到所述成像装置(6)；以及透镜***(8)，所述透镜***布置在所述分束器(7)与所述读取平面(3)之间，以将从所述照明装置(4)接收到的所述光聚焦到样品并且将所述样品的图像聚焦到所述成像装置(6)。所述光学读取器被配置成仅将具有特定偏振的光从所述照明装置(4)透射到所述透镜***(8)，并且所述光学读取器包括偏振器(10，19)，所述偏振器布置在所述透镜***(8)与所述成像装置(6)之间并且被配置成阻挡从所述透镜***(8)的表面反射的偏振光。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的光学读取器。本发明还涉及如在另一个独立权利要求中定义的分析生物样品的方法。
背景技术
酶联免疫吸附点测定(ELISPOT)是通常用于监测人和其它动物或生物体中细胞免疫应答的方法。ELISPOT方法允许检测分泌各种物质的细胞。所述ELISPOT测定可以用于例如检测抗原特异性抗体分泌细胞或细胞因子产生细胞。将检查的细胞放入微板的孔中或放入一些其它合适的小器皿中，并且进行处理以触发至少部分细胞的反应。对处理有反应的细胞会分泌生物相关的分子，所述分子可以作为斑点被检测到。在此测定中，一个斑点表示一个免疫反应细胞。可以使用例如显微镜手动或使用适用于ELISPOT测定的特定读取器自动检测这些斑点对其进行计数。
设计ELISPOT读取器使得样品被照亮，并且使用相机拍摄每个样品的图像。许多用于ELISPOT测定的已知装置的问题是由照亮样品的光产生的杂散光量。杂散光会降低图像的对比度并且使样品分析更加困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的光学读取器，用于分析布置在微板的孔中的生物样品。根据本发明的光学读取器的表征特征在权利要求1中给出。本发明的另一个目的是提供一种分析布置在微板的孔中的生物样品的改进方法，所述微板布置在水平读取平面中。所述方法的表征特征在另一项独立权利要求中给出。
根据本发明的光学读取器包括：水平读取平面，所述水平读取平面用于接收包括多个孔的微板；照明装置，所述照明装置包括光源并且被布置成照亮所述微板的所述孔中的所述样品；成像装置，所述成像装置被布置成从所述微板接收光；分束器，所述分束器被布置成将来自所述照明装置的所述光的一部分朝着所述读取平面引导并且将从所述微板接收到的所述光的一部分引导到所述成像装置；以及透镜***，所述透镜***包括至少一个透镜并且布置在所述分束器与所述读取平面之间，以将从所述照明装置接收到的所述光聚焦到样品并且将所述样品的图像聚焦到所述成像装置。所述光学读取器被配置成仅将具有特定偏振的光从所述照明装置透射到所述透镜***，并且所述光学读取器包括偏振器，所述偏振器布置在所述透镜***与所述成像装置之间并且被配置成阻挡从所述透镜***的表面反射的偏振光。
根据本发明的方法包括以下步骤：通过照明装置产生偏振光或非偏振光；通过分束器朝着微板的孔中的样品引导所产生的光的一部分；在非偏振光的情况下，使从所述分束器接收到的所述光偏振；通过透镜***将具有特定偏振的光引导到所述样品；使从所述微板和所述样品反射的和/或由所述样品发射的所述光的至少一部分穿过所述透镜***；通过所述分束器朝着成像装置引导从所述微板和所述透镜***接收到的所述光的一部分；以及通过所述成像装置形成所述样品的图像。通过布置在所述透镜***与所述成像装置之间的偏振器阻挡从所述透镜***的表面反射的偏振光。
通过将来自照明装置的光经由分束器和透镜***引导到微板的孔中，可以在孔的底部上形成均匀和明亮的斑点。可以显著减少孔周围的杂散光，从而增加图像的对比度。然而，当照亮光束穿过透镜***时，会在每个透镜表面上形成杂散光。杂散光也通过透镜***结构内部并且尤其是在金属表面上的照亮光束散射而形成。透镜表面的反射和透镜***金属表面上的散射都保持光的偏振。因此，通过使用用于照亮样品的偏振光并且在光被成像装置捕获之前使样品反射的光偏振，可以有效地去除这种杂散光。不需要的杂散光因此可以被偏振器阻挡。然而，从微孔反射的光没有被偏振，并且因此可以部分地穿过分束器与成像装置之间的偏振器。结果，可以获得具有高对比度的图像。
根据本发明的实施例，所述照明装置被配置成用具有第一偏振方向的光照亮所述微板的所述孔中的所述样品，并且具有第二偏振方向的偏振器布置在所述分束器与所述成像装置之间，所述第二偏振方向垂直于所述第一偏振方向。
根据本发明的实施例，所述光源被布置成产生非偏振光，并且所述照明装置包括布置在所述光源与所述分束器之间的偏振器。例如，因此LED可以用作光源。
根据本发明的实施例，圆形偏振器布置在所述分束器与所述透镜***之间。对于圆形偏振器，只需要一个偏振器。
根据本发明的实施例，圆形偏振器的表面的法线与透镜***的纵轴之间的角度在5度-15度的范围内。通过使圆形偏振器倾斜，减少了从偏振器的表面到成像装置的反射，并且进一步提高了图像的对比度。
根据本发明的实施例，所述成像装置包括相机传感器。
根据本发明的实施例，照明装置包括积分室，如积分球。通过积分室，可以创建具有期望的光束直径的均匀照亮。
根据本发明的实施例，照明装置包括用于产生用于照亮样品的所述光的至少一个LED。
根据本发明的实施例，所述成像装置布置在所述分束器上方。
根据本发明的实施例，所述光学读取器包括参考检测器，所述参考检测器被布置成测量由所述照明装置产生并且穿过所述分束器的光的强度。通过参考检测器，可以补偿光源产生的光的变化强度对图像的影响。
根据本发明的实施例，所述光学读取器包括第一滤光片和第二滤光片，所述第一滤光片布置在所述照明装置与所述分束器之间并且被配置成仅穿过在一个或多个第一预定波长范围内的光，所述第二滤光片布置在所述分束器与所述成像装置之间并且被配置成仅穿过在一个或多个第二预定波长范围内的光。第一滤光片可以被配置成穿过荧光测量中激发样品所需的某些波长。第二滤光片可以被配置成仅穿过样品发射的那些波长。因此，同一读取器可以用于ELISPOT和FluoroSpot测定两者。
根据本发明的实施例，所述透镜***包括光阑，来自所述分束器的所述光通过所述光阑引导到所述微板的孔，并且所述光阑的直径至多与所述孔的直径相同。这防止样品和成像装置中的晕影。
在根据本发明的实施例的方法中，通过所述照明装置产生具有第一偏振方向的光，并且通过具有第二偏振方向的偏振器使从所述透镜***和所述分束器接收到的光偏振，所述第二偏振方向垂直于所述第一偏振方向。
在根据本发明的实施例的方法中，通过产生非偏振光并且使所述非偏振光穿过偏振器在所述照明装置中产生偏振光。
根据本发明的实施例，通过圆形偏振器使从所述分束器接收到的光偏振，所述圆形偏振器布置在所述分束器与所述透镜***之间。
根据本发明的实施例，通过至少一个LED产生非偏振光。
根据本发明的实施例，朝着分束器从积分室，如积分球引导非偏振光。
根据本发明的实施例，来自所述照明装置的所述光被所述分束器反射到所述样品。
根据本发明的实施例，测量由所述照明装置产生并且穿过所述分束器的光的强度。
根据本发明的实施例，所述样品布置在微板中，其中所述孔的壁是黑色的。孔的底部可以是白色的。黑色壁减少杂散光并且提高图像的对比度。
附图说明
下文参考附图更详细地描述本发明的实施例，在附图中
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的光学读取器，
图2示出了积分球的示意图，并且
图3示意性地示出了根据本发明的另一个实施例的光学读取器。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的光学读取器。光学读取器可以用于分析布置在微板1的孔2中的生物样品。微板1布置在光学读取器的水平读取平面3中。根据本发明的光学读取器可以尤其用于ELISPOT和FluoroSpot测定。
ELISPOT测定允许检测分泌各种物质的细胞。ELISPOT测定可以用于例如检测抗原特异性抗体分泌细胞或细胞因子产生细胞。将检查的细胞放入微板1的孔2中并且进行处理以引起至少部分细胞的反应。对处理有反应的细胞会分泌生物相关的分子，所述分子可以作为斑点被检测到。在此测定中，一个斑点表示一个免疫反应细胞。
FluoroSpot测定可以被视为对ELISPOT测定的修改。ELISPOT测定利用酶标抗体和沉淀酶底物进行显色，而FluoroSpot方法使用荧光团。不同的荧光团可以用于检测不同的分析物，并且可以使用具有多色斑点的多重测定来研究分泌若干种分析物的细胞。
微板(也称为例如微量滴定板、微孔板、多孔板或多孔)是一种包括多个孔的平板，即以行和列布置的腔。图1中仅示出了孔2之一。孔2被配置成接收样品并且用作小型试管。典型的微板包括6个、24个、96个、384个或1536个孔，但是还存在更大的微板。孔以矩形矩阵布置，其中侧边之间的比例通常为2:3。样品通常是液体，但是微板也可以用于例如呈粉末形式的样品。微板通常由塑料材料制成。
光学读取器包括照明装置4。照明装置4的作用是产生偏振光，所述偏振光用于照亮微板1的孔2中的样品。在图1的光学读取器中，每次照亮微板1的一个孔2和一个样品。在图1的实施例中，照明装置4包括产生非偏振光的光源5。因此，照明装置4进一步包括第一偏振器9，所述第一偏振器为线性偏振器。第一偏振器9可以是偏振滤光片。将光源5产生的光束引导到第一偏振器9，并且基本上仅具有第一偏振方向的光穿过第一偏振器9。
从第一偏振器9，将光引导到分束器7。分束器7是光学装置，所述光学装置被配置成反射光的一部分并且使其余的光透射通过所述光学装置。实际上，分束器7接收到的光的一部分被吸收。分束器7被布置成朝着读取平面3引导反射的光。分束器7例如可以由粘合在一起的两个三角形玻璃棱镜制成。可替代地，分束器7可以是涂覆的玻璃板。分束器7具有不同的性质。光学读取器的最佳分束比为50-50％，即分束器7反射的光量等于分束器7透射的光量。未被分束器7吸收的光的一半因此被反射并且光的一半被透射。然而，反射的光的部分可以在例如40-60百分比的范围内。
在分束器7与读取平面3之间，布置有包括至少一个透镜16的透镜***8。在图1中，仅示出了单个透镜16，但实际上透镜***8可以包括若干个透镜。透镜***8被布置成将从照明装置4和分束器7接收到的光聚焦到样品，所述样品布置在微板1的孔2的底部上。透镜***8进一步包括定位于透镜16与读取平面3之间的光阑17。
微板1的孔2的底部和孔2中的样品将光的一部分朝着透镜***8反射回。在FluoroSpot测定的情况下，样品也可以发射光。透镜***8被配置成将样品的图像聚焦到成像装置6。因此，相同的透镜***8用于聚焦用于照亮样品的光和用于聚焦从微板1接收到的光。从透镜***8，将光引导到分束器7。光的一部分从分束器7朝着照明装置4反射，但光的一部分可以穿过分束器7并且到达成像装置6。如果分束器7的分束比为50-50％，并且忽略分束器7的吸收，则光的一半被反射，并且光的一半透射通过分束器7。成像装置6可以包括数码相机传感器6a。成像装置6被配置成拍摄每个样品的一个或多个图像。
透镜***8的透镜16与读取平面3之间的光阑17的尺寸被设置成直径至多与微板3的孔2的直径相同。这消除样品和成像装置6两者中的晕影。光阑17可以调节以允许光学读取器用于分析不同微板1中的样品。通过所述光阑，可以调整孔的底部处所照亮区域的大小。例如，在典型的96孔板中，所照亮区域的直径可以大约为6.6mm，而在384孔板中为2.5mm。
分束器7和透镜***8保持从照明装置4接收到的光的偏振。因此用基本上由偏振光组成的光照亮样品和微板1的孔2的底部。微板1的孔2的底部被配置成使光去偏振。例如，底部可以具有白色亚光饰面。因此，从孔2的底部反射的光由具有不同偏振的波组成。底部可以包括例如PVDF膜。孔2的壁可以是黑色的以减少杂散光，但这不是必需的。可以通过例如制作黑色微板然后在微板的每个孔的底部施加白色膜来制造合适的微板。可替代地，可以为具有透明底部的黑色板提供施加到孔底部的白色膜。代替膜，可以在孔中使用某种其它类型的涂层。
第二偏振器10布置在分束器7与成像装置6之间。第二偏振器10也是线性偏振器。第二偏振器10可以是偏振滤光片。第二偏振器10具有垂直于第一偏振方向的第二偏振方向。因此，第二偏振器10阻挡具有第一偏振方向的光。例如，如果来自照明装置4的光是s-偏振的，即光的电场与入射平面正交，则第二偏振器是p-偏振的，即所述第二偏振器仅沿着入射平面通过其电场透射光。来自透镜***8的透镜表面的具有第一偏振方向的光的反射因此被阻挡，而从微板1反射并由具有不同偏振方向的光组成的光可以部分地穿过第二偏振器10。因此可以有效地减少杂散光，同时仍然能够在成像装置6中形成图像。
从照明装置4接收到的光的偏振方向优选地被选择为使得分束器7的反射最大化。
光源5例如可以是LED或一组LED。微板1的孔2的底部上的所照亮区域应覆盖整个底部。典型的LED芯片的直径远小于微板1的孔2的直径。所照亮区域的大小可以受到透镜***8的影响。然而，通过在LED或其它光源周围布置积分球(也称为乌布利希球(Ulbrichtsphere))来增加所照亮区域的大小可以是有益的。图2示出了实施例的示意图，其中光源5包括积分球13。代替球13，可以使用具有另一种内部形状的室。LED 14被布置成在积分球13内部发射光。积分球13包括球形腔。腔的内表面覆盖有漫反射涂层。涂层引起光的均匀散射。光线因此通过多次散射反射均匀分布在腔的内表面上。代替涂层，整个室可以由具有合适反射性质的材料制成。积分球13设有开口15，光通过所述开口离开腔。开口15的尺寸被设置成产生具有期望直径的光束。光的功率基本上保持在积分球13中，但光的空间信息被破坏。代替LED 14，激光也可以因此用作光源并且从积分球13出来的光将是非偏振的。
代替使用产生非偏振光的光源5和第一偏振器9，光源5可以产生偏振光。光源5因此可以是激光。激光束通常是窄的，并且因此可以在光源之后布置扩束器以增加光束的直径。
光学读取器进一步包括板移动装置(未示出)，所述板移动装置被配置成移动微板1。微板1在读取平面3中移动，使得一次一个孔2位于透镜***8下方。拍摄样品的一个图像或若干个图像，并且然后移动微板1，使得下一个孔2位于透镜***8下方。
图1的光学读取器进一步包括参考检测器11，所述参考检测器被布置成测量由所述照明装置4产生并且透射通过所述分束器7的光的强度。如果LED用作光源5，则LED的强度会因加热而改变，这会影响成像装置6拍摄的图像。通过测量光的强度，可以在解释光学读取器的测量结果时考虑这种影响。
在图1的实施例中，光学读取器进一步设有第一滤光片12，所述第一滤光片布置在照明装置4与分束器7之间。仅在FluoroSpot测定中需要第一滤光片12。如果读取器仅用于ELISPOT测定，则不需要第一滤光片12。第一滤光片12被配置成仅穿过激发样品所需的光源5的光谱的所述部分。第二滤光片18布置在分束器7与成像装置6之间。与第一滤光片12一样，第二滤光片18也仅在FluoroSpot测定中是需要的。第二滤光片18被配置成穿过由样品发射的波长组成的光。
在图1的实施例中，成像装置6直接布置在透镜***8上方。照明装置4与分束器7布置在同一水平面中。来自照明装置4的光因此被反射到微板1并且来自微板1的光透射通过分束器7。这种布置允许使用参考检测器11而不会干扰样品的照亮。然而，也可以切换成像装置6和照明装置4的位置。用于照亮样品的光因此可以穿过分束器7并且样品的图像可以被分束器7反射到成像装置6。
光源4可以包括一个以上的LED。例如，光源4可以包括三个不同颜色的LED。每个样品可以拍摄三张黑白图像，并且这些图像可以用于构建彩色图像。
图3示出了根据本发明的另一个实施例的光学读取器。图1和图3的实施例之间的区别在于，在图3的实施例中，只需要一个偏振器19。图3的光学读取器包括产生非偏振光的照明装置4。朝着分束器7引导来自照明装置4的光。光的一部分从分束器7朝着透镜***8反射，所述透镜***可以与图1的实施例的透镜***8相同。因此，所述透镜***包括一个或多个透镜16和光阑17。偏振器19布置在所述分束器7与所述透镜***8之间。偏振器19被配置成使从分束器7朝着透镜***8透射的光和从透镜***8朝着分束器7透射并进一步透射到包括相机传感器6a的成像装置6的光两者偏振。
在图3的实施例中，偏振器19是圆形偏振器。圆形偏振器19被配置成将从分束器7接收到的非偏振光转换成圆形偏振光。从透镜***8接收到的圆形偏振光在圆形偏振器19中被转换成线性偏振光。
圆形偏振器19包括线性偏振器20和四分之一波片21。来自分束器7的非偏振光首先到达线性偏振器20。只有具有特定偏振的光才可以穿过线性偏振器20。线性偏振光穿过四分之一波片21，所述四分之一波片也可以被称为四分之一波延迟器。四分之一波片21将线性偏振光转换成圆形偏振光。光可以处于右圆形偏振状态或处于左圆形偏振状态。
当圆形偏振光从透镜***8的表面反射时，它保持圆形偏振。然而，如果穿过四分之一波片21的光处于右圆形偏振状态，则偏振在反射中被转换成左圆形偏振。以相同的方式，左圆形偏振将转换成右圆形偏振。当圆形偏振光穿过四分之一波片21时，它被转换成线性偏振光。然而，偏振方向垂直于四分之一波片21从线性偏振器20接收到的光的偏振方向。因此，线性偏振光被线性偏振器20阻挡。
例如，线性偏振器20是s-偏振滤光片。所述线性偏振器从分束器7接收非偏振光并穿过s-偏振光。四分之一波片21将s-偏振光转换成右圆形偏振光。右圆形偏振光从透镜***8的表面反射并且所述右圆形偏振光转换成左圆形偏振光。左圆形偏振光在四分之一波片21中被转换成p-偏振光。p-偏振光被s-偏振滤光片20阻挡，并且因此来自透镜***8表面的反射无法传递到分束器7并且无法进一步传递到成像装置6。
从微板1的底部反射的光失去其偏振。因此，从微板2反射的光的一部分可以穿过圆形偏振器19到达分束器7并进一步到达成像装置6。
为了进一步改善图像，圆形偏振器19可以相对于透镜***8的轴向倾斜。圆形偏振器19的轴向因此不同于透镜***8的轴向。所述圆形偏振器19的表面的法线23与所述透镜***8的纵轴22之间的角度α可以例如在5度-15度的范围内。通过使圆形偏振器19倾斜，较少的光从偏振器19反射到成像装置6并且图像的对比度得到提高。
下文描述了可以使用光学读取器的ELISPOT测定的实例。
微板1的孔2的底部可以由PVDF膜制成。膜涂覆有适当的抗体涂层(捕获抗体)。T细胞被分配到孔2中。当T细胞用某些抗原处理时，细胞将分泌对应的细胞因子。这些细胞因子被停留在PVDF膜上的捕获抗体识别。T细胞在分泌期之后被冲走。
然后将生物素化(检测)抗体分配到孔2中，所述孔也通过不同的表位识别细胞因子。然后将微板1与碱性磷酸酶缀合的链霉亲和素或类似的检测***一起温育。链霉亲和素与生物素化抗体结合。未结合的分子被冲走。将酶底物分子添加到孔2中，并且这些将放大孔2底部上的标签可见性。形成斑点，并且当用光束照亮孔2时，成像装置6可以用于拍摄底部的图像。可以手动或使用图像识别来对斑点进行计数。
在FluoroSpot测定中，使用荧光团代替酶标抗体和沉淀酶底物。在所述情况下，照明装置4用于用具有一定波长的光激发孔2底部上的样品，并且样品根据标记分子的光学性质发射具有较长波长的光。不同的荧光团可以同时用于检测不同的分析物(测定多重)，因为分泌若干种分析物的细胞会产生多色斑点。
本领域技术人员应了解，本发明不限于上述实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内变化。
Claims (22)
1.一种用于分析布置在微板(1)的孔(2)中的生物样品的光学读取器，所述光学读取器包括：
-水平读取平面(3)，所述水平读取平面用于接收包括多个孔(2)的微板(1)；
-照明装置(4)，所述照明装置包括光源(5)并且被配置成照亮所述微板(1)的所述孔(2)中的所述样品；
-成像装置(6)，所述成像装置被布置成从所述微板(1)接收光；
-分束器(7)，所述分束器被布置成将来自所述照明装置(4)的所述光的一部分朝着所述读取平面(3)引导并且将从所述微板(1)接收到的所述光的一部分引导到所述成像装置(6)；以及
-透镜***(8)，所述透镜***包括至少一个透镜(16)并且布置在所述分束器(7)与所述读取平面(3)之间，以将从所述照明装置(4)接收到的所述光聚焦到样品并且将所述样品的图像聚焦到所述成像装置(6)，
其中所述光学读取器被配置成仅将具有特定偏振的光从所述照明装置(4)透射到所述透镜***(8)，并且所述光学读取器包括偏振器(10，19)，所述偏振器布置在所述透镜***(8)与所述成像装置(6)之间并且被配置成阻挡从所述透镜***(8)的表面反射的偏振光。
2.根据权利要求1所述的光学读取器，其中所述照明装置(4)被配置成用具有第一偏振方向的光照亮所述微板(1)的所述孔(2)中的所述样品，并且具有第二偏振方向的偏振器(10)布置在所述分束器(7)与所述成像装置(6)之间，所述第二偏振方向垂直于所述第一偏振方向。
3.根据权利要求2所述的光学读取器，其中所述光源(5)被布置成产生非偏振光，并且所述照明装置(4)包括布置在所述光源(5)与所述分束器(7)之间的偏振器(9)。
4.根据权利要求1所述的光学读取器，其中圆形偏振器(19)布置在所述分束器(7)与所述透镜***(8)之间。
5.根据权利要求4所述的光学读取器，其中所述圆形偏振器(19)的表面的法线(23)与所述透镜***(6)的纵轴(22)之间的角度(α)在5度-15度的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学读取器，其中所述成像装置(6)包括相机传感器(6a)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学读取器，其中所述照明装置(4)包括积分室(13)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学读取器，其中所述照明装置(4)包括用于产生用于照亮所述样品的所述光的至少一个LED(14)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光学读取器，其中所述成像装置(6)布置在所述分束器(7)上方。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学读取器，其中所述光学读取器包括参考检测器(11)，所述参考检测器被布置成测量由所述照明装置(4)产生并且穿过所述分束器(7)的光的强度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光学读取器，其中所述光学读取器包括第一滤光片(12)和第二滤光片(18)，所述第一滤光片布置在所述照明装置(4)与所述分束器(7)之间并且被配置成仅穿过在一个或多个第一预定波长范围内的光，所述第二滤光片布置在所述分束器(7)与所述成像装置(6)之间并且被配置成仅穿过在一个或多个第二预定波长范围内的光。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光学读取器，其中所述透镜***(8)包括光阑(17)，来自所述分束器(7)的所述光通过所述光阑引导到所述微板(1)的孔(2)，并且所述光阑(17)的直径至多与所述孔(2)的直径相同。
13.一种分析布置在微板(1)的孔(2)中的生物样品的方法，所述微板布置在水平读取平面(3)中，所述方法包括以下步骤：
-通过照明装置(4)产生偏振光或非偏振光；
-通过分束器(7)朝着微板(1)的孔(2)中的样品引导所产生的光的一部分；
-在非偏振光的情况下，使从所述分束器(7)接收到的所述光偏振；
-通过透镜***(8)将具有特定偏振的光引导到所述样品；
-使从所述微板(1)和所述样品反射的和/或由所述样品发射的所述光的至少一部分穿过所述透镜***(8)；
-通过所述分束器(7)朝着成像装置(6)引导从所述微板(1)和所述透镜***(8)接收到的所述光的一部分；以及
-通过所述成像装置(6)形成所述样品的图像，
其中通过布置在所述透镜***(8)与所述成像装置(6)之间的偏振器(10，19)阻挡从所述透镜***(8)的表面反射的偏振光。
14.根据权利要求13所述的方法，其中通过所述照明装置(4)产生具有第一偏振方向的光，并且通过具有第二偏振方向的偏振器(10)使从所述透镜***(8)和所述分束器(7)接收到的光偏振，所述第二偏振方向垂直于所述第一偏振方向。
15.根据权利要求14所述的方法，其中通过产生非偏振光并且使所述非偏振光穿过偏振器(9)在所述照明装置(4)中产生偏振光。
16.根据权利要求13所述的方法，其中通过圆形偏振器(19)使从所述分束器(7)接收到的光偏振，所述圆形偏振器布置在所述分束器(7)与所述透镜***(8)之间。
17.根据权利要求13到16中任一项所述的方法，其中通过至少一个LED(14)产生非偏振光。
18.根据权利要求13到17中任一项所述的方法，其中朝着所述分束器(7)从积分室(13)引导非偏振光。
19.根据权利要求13到18中任一项所述的方法，其中来自所述照明装置(4)的所述光被所述分束器(7)反射到所述样品。
20.根据权利要求19所述的方法，其中测量由所述照明装置(4)产生并且穿过所述分束器(7)的光的强度。
21.根据权利要求13到20中任一项所述的方法，其中所述样品布置在微板(1)中，其中所述孔(2)的壁是黑色的。
22.根据权利要求13到21中任一项所述的方法，其中所述样品布置在微板(1)中，其中所述孔(2)的底部是白色的。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20195073 | 2019-02-04 | ||
| FI20195073 | 2019-02-04 | ||
| PCT/FI2020/050055 WO2020161383A1 (en) | 2019-02-04 | 2020-01-31 | Optical reader and method of analyzing biological samples |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113711009A true CN113711009A (zh) | 2021-11-26 |
Family
ID=69528865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080011368.1A Pending CN113711009A (zh) | 2019-02-04 | 2020-01-31 | 光学读取器和分析生物样品的方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220120688A1 (zh) |
| EP (1) | EP3921624B1 (zh) |
| JP (1) | JP2022519844A (zh) |
| KR (1) | KR20210145129A (zh) |
| CN (1) | CN113711009A (zh) |
| SG (1) | SG11202107368UA (zh) |
| WO (1) | WO2020161383A1 (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07104187A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-21 | Ushio Inc | 共焦点型光学顕微鏡 |
| JPH07128595A (ja) * | 1993-10-28 | 1995-05-19 | Prometrix Corp | 光学顕微鏡を用いて緻密なライン幅構造を映像化する方法及び装置 |
| US20030127609A1 (en) * | 1998-08-31 | 2003-07-10 | Amer El-Hage | Sample analysis systems |
| CN1560508A (zh) * | 1998-05-14 | 2005-01-05 | 莫科斯泰克公司 | 用于产生一总体上为偏振光束的偏振装置 |
| US20050247874A1 (en) * | 2003-01-09 | 2005-11-10 | Kanazawa University | Scanning probe microscope and molecular structure change observation method |
| CN101086558A (zh) * | 2006-06-08 | 2007-12-12 | 佳能株式会社 | 用于图像投影的光学***和图像投影设备 |
| JP2011170042A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Nikon Corp | 顕微鏡装置 |
| CN204255502U (zh) * | 2015-01-14 | 2015-04-08 | 中国计量学院 | 一种基于led光源的反射光谱测量仪 |
| CN105424615A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 杭州远方光电信息股份有限公司 | 一种材料光学特性测量装置 |
| CN105938016A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-09-14 | 杭州远方光电信息股份有限公司 | 一种颜色测量装置 |
| US20170016821A1 (en) * | 2014-03-07 | 2017-01-19 | Trustees Of Boston University | Polarization enhanced interferometric imaging |
| CN106796361A (zh) * | 2014-10-15 | 2017-05-31 | 奥普托塞斯股份有限公司 | 用于偏振光的发射及其检测的装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4892409A (en) * | 1988-07-14 | 1990-01-09 | Smith Harry F | Photometric apparatus for multiwell plates having a positionable lens assembly |
| JPH1038803A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-13 | Nikon Corp | 光透過率測定装置 |
| US6071748A (en) * | 1997-07-16 | 2000-06-06 | Ljl Biosystems, Inc. | Light detection device |
| AU1518499A (en) * | 1997-10-31 | 1999-05-24 | Ljl Biosystems, Inc. | Apparatus and methods for measuring fluorescence polarization |
| JP5745752B2 (ja) * | 2009-05-21 | 2015-07-08 | オリンパス株式会社 | 細胞スクリーニング方法、その方法に用いる制御ソフトウェア、細胞スクリーニング装置、及び画像解析装置、並びに細胞スクリーニングシステム |
-
2020
- 2020-01-31 CN CN202080011368.1A patent/CN113711009A/zh active Pending
- 2020-01-31 SG SG11202107368UA patent/SG11202107368UA/en unknown
- 2020-01-31 WO PCT/FI2020/050055 patent/WO2020161383A1/en unknown
- 2020-01-31 KR KR1020217024717A patent/KR20210145129A/ko unknown
- 2020-01-31 US US17/428,208 patent/US20220120688A1/en active Pending
- 2020-01-31 EP EP20704571.7A patent/EP3921624B1/en active Active
- 2020-01-31 JP JP2021545704A patent/JP2022519844A/ja active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07104187A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-21 | Ushio Inc | 共焦点型光学顕微鏡 |
| JPH07128595A (ja) * | 1993-10-28 | 1995-05-19 | Prometrix Corp | 光学顕微鏡を用いて緻密なライン幅構造を映像化する方法及び装置 |
| CN1560508A (zh) * | 1998-05-14 | 2005-01-05 | 莫科斯泰克公司 | 用于产生一总体上为偏振光束的偏振装置 |
| US20030127609A1 (en) * | 1998-08-31 | 2003-07-10 | Amer El-Hage | Sample analysis systems |
| US20050247874A1 (en) * | 2003-01-09 | 2005-11-10 | Kanazawa University | Scanning probe microscope and molecular structure change observation method |
| CN101086558A (zh) * | 2006-06-08 | 2007-12-12 | 佳能株式会社 | 用于图像投影的光学***和图像投影设备 |
| JP2011170042A (ja) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Nikon Corp | 顕微鏡装置 |
| US20170016821A1 (en) * | 2014-03-07 | 2017-01-19 | Trustees Of Boston University | Polarization enhanced interferometric imaging |
| CN106796361A (zh) * | 2014-10-15 | 2017-05-31 | 奥普托塞斯股份有限公司 | 用于偏振光的发射及其检测的装置 |
| CN204255502U (zh) * | 2015-01-14 | 2015-04-08 | 中国计量学院 | 一种基于led光源的反射光谱测量仪 |
| CN105424615A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 杭州远方光电信息股份有限公司 | 一种材料光学特性测量装置 |
| CN105938016A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-09-14 | 杭州远方光电信息股份有限公司 | 一种颜色测量装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 姜凯;赵春;王存莲;: "显微术浅议", 科技信息(学术研究), no. 15, 25 May 2007 (2007-05-25) * |
| 蔡勋明;赵晶云;范梦慧;罗姣莲;: "椭圆环光阑对径向偏振光聚焦研究的影响", 光学学报, no. 03, 10 March 2016 (2016-03-10) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020161383A1 (en) | 2020-08-13 |
| EP3921624B1 (en) | 2023-09-06 |
| SG11202107368UA (en) | 2021-08-30 |
| JP2022519844A (ja) | 2022-03-25 |
| US20220120688A1 (en) | 2022-04-21 |
| KR20210145129A (ko) | 2021-12-01 |
| EP3921624A1 (en) | 2021-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7706060B2 (en) | Microscopic cell observation and inspection system using a plurality of observation methods | |
| US7292333B2 (en) | Optical interrogation system and method for 2-D sensor arrays | |
| US6905838B1 (en) | Method and device for characterizing a culture liquid | |
| JP5472096B2 (ja) | サンプルの平面の反射表面を検査する撮像光学検査装置及び方法 | |
| JP2008502929A (ja) | 反射または透過赤外光による微細構造の検査装置または検査方法 | |
| RU2009126607A (ru) | Микроэлектронное сенсорное устройство для обнаружения частиц-меток | |
| US20060134775A1 (en) | Systems, illumination subsystems, and methods for increasing fluorescence emitted by a fluorophore | |
| US20100220330A1 (en) | Optical resonance analysis using a multi- angle source of illumination | |
| CN110715732B (zh) | 多功能Stokes-Mueller成像及光谱探测***和检测方法 | |
| CN103268009B (zh) | 垂直照明暗场显微镜 | |
| JP2007178442A6 (ja) | イメージングの装置及び方法 | |
| US9268121B2 (en) | Sensor device with double telecentric optical system | |
| EP3921624B1 (en) | Optical reader and method of analyzing biological samples | |
| US11175222B2 (en) | Integrated spectroscopic analysis system with low vertical height for measuring liquid or solid assays | |
| KR20140021620A (ko) | 콤팩트한 무 라벨 이미징 시스템 | |
| JP5122930B2 (ja) | エバネッセント波発生装置及びそれを用いた観察装置 | |
| JPH10281876A (ja) | 偏光性イメージング装置 | |
| JP4219689B2 (ja) | イメージングの装置及び方法 | |
| JP2005524069A (ja) | 励起光源として発光ダイオードを有する蛍光検出装置及び方法 | |
| US20220120687A1 (en) | Method of analyzing samples, analyzing device and computer program | |
| JP2021131388A (ja) | 荷電粒子顕微鏡で使用されるサンプルの特性を判定するためのデバイスおよび方法 | |
| JP2005009969A (ja) | 生体分子解析装置及び生体分子解析方法 | |
| JPH1090589A (ja) | 合焦検査方法および合焦検査装置、ならびに、焦点合わせ方法および焦点合わせ装置 | |
| US11533392B1 (en) | Solid-state illumination system for compact microscopy | |
| RU177415U1 (ru) | Устройство для регистрации люминесценции |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |