[发明专利]用于对对象进行温度和发光组合空间成像的成像设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于对相关对象进行温度和发光组合空间成像的成像设备，该相关对象诸如用于检测生物分子的生物阵列。本发明还涉及包括根据本发明的成像设备的生物检测系统。本发明进一步涉及用于进行温度和发光组合空间成像的方法。

背景技术

用于检测诸如核酸的特殊生物分子的方法有多种，并且技术人员目前可用到许多不同的方法。检测特异性核酸或核酸组具有多种重要的实际应用，包括为了诊断目的的基因鉴定。

通常，可以特别地在所谓的生物阵列(或微阵列)上进行诸如多核苷酸、DNA、RNA、细胞和抗体的生物样品(“靶”)的检测，在该生物阵列上相应的探针分子附着在测试阵列的不同位置上。靶探针例如DNA/RNA-寡核苷酸、抗体-抗原、细胞-抗体/蛋白质、激素受体-激素等。当靶与相应探针分子结合或杂交时，可以通过多种光学、电子甚至微机械方法进行靶生物分子的检测，例如参见5,846,708号美国专利。现在这些生物阵列普遍应用于生物化学领域。

靶和探针分子之间的结合或杂交的一个重要参数是生物阵列上的局部温度。

首先，如果靶分子是双链核酸，则需要分离两个互补链的所谓的变性过程。例如可以通过提高包含靶分子的样品的温度来实现变性。

其次，许多相关的生物分子表现出某种程度的非特异性结合或杂交，从而限制了采用生物阵列进行的测定的特异性。通过将生物阵列上的局部温度设置为正好在特异性靶分子的熔解温度之下以区别非靶分子，这种影响可以被避免或降低。

第三，杂交过程本身由通常高度依赖温度的结合动力学控制。因此杂交的正确解释，具体来说是这些结合的定量评价需要精确控制生物阵列上的温度。

由于这些以及其他的原因，对生物阵列的精确和快速的温度测量就非常重要。然而，对生物阵列的温度测量很少提供关于结合过程的充分信息，尽管一些结合事件可能会放热并且从而提高生物阵列上的局部温度。例如可参见美国专利申请2004/0180369，其中将红外热成像结合表面等离子体应用于附着到靶分子上的纳米粒子。

用于检测生物阵列上的分子结合的一个常用技术是对也被称为“标记物”的荧光标记探针的光学检测。通常，标记物可以是关于其物理分布和/或其向外发出信号的强度可检测的任何试剂。虽然荧光剂被广泛使用，但是可替换物包括磷光剂、电致发光剂、化学发光剂、生物发光剂等。

典型地，对于DNA序列分析应用，将碱基特异性荧光染料共价结合到与DNA聚合酶一起使用的寡核苷酸引物或链终止双脱氧核苷酸。适当波长的入射光激发染料，并且随后观测荧光发射以监测荧光标记受体。诸如例如溴化乙啶的染料当存在于双链DNA或RNA中时可以进一步呈现显著的荧光增加。因此，这些染料可以用来指示生物阵列上的杂交。

然而，上述的荧光方法提供的光学图像具有如下缺点：在生物学上相关温度区间中难以组合荧光图像和相关温度数据，其中相关温度数据由例如红外热成像或其他种类的温度成像来提供。在光学成像中这通常被称为“相关问题”。典型地，通过匹配来自这两个来源的图像而解决这一问题，考虑到一些荧光和/或温度图像的微米级分辨率，和由于温度图像通常没有荧光分量的事实，以及反之亦然地，对象的荧光图像不包含或包含非常有限的关于对象温度的信息的事实，这可能导致错误匹配。

因此，改进的发光和温度成像设备是有利的，具体来说是更有效和/或可靠的成像设备是有利的。

发明内容

因此，本发明优选地试图单独地或以任意组合的方式缓解、减轻或消除一个或多个上述缺点。具体来说，可以看作本发明的目标的是提供一种解决现有技术的上述问题的对对象进行温度和发光组合成像的成像设备。

通过提供一种用于获得相关对象的温度和发光的组合空间图像的成像设备，在本发明的第一方面达到这个目标和几个其他目标，所述设备包括：

-光学分离装置，用于将从对象接收到的光分离到第一和第二光路中，将所述第一光路布置为引导从对象接收到的光的红外(IR)部分，将所述第二光路布置为引导从对象接收到的光的发光部分，

-图像增强装置，其能够将第一光路上的光的红外光部分转换为增强光，

-光电探测装置，将其布置为对对象空间成像，将所述光电探测装置布置为交替接收来自第一和第二光路的光，以及

-处理装置，其可操作地连接到光电探测装置，所述处理装置适于从第一光路的增强光获得对象的空间温度图像，所述处理装置还适于至少部分地空间组合所述温度图像和从第二光路获得的对象发光图像，以便获得对象的组合图像。