[发明专利]阵列级傅立叶重叠关联成像

说明书

本申请涉及阵列级傅立叶关联成像。成像系统包括：照明系统，包括光源阵列；光学系统，包括一个或更多透镜阵列，每个透镜阵列包括透镜的阵列，每个透镜与光源阵列的相应一组光源对准；成像系统，包括图像传感器的阵列，每个图像传感器与透镜阵列中相应的透镜或透镜组对准，且配置为基于从相应的透镜或透镜组接收的光采集图像数据；板接收器系统，能接收包括孔的阵列的多孔板，且配置为使每个孔与相应一个图像传感器对准；控制器，配置为控制光源照明和图像数据采集，还执行：包括多次扫描的图像采集过程，每次扫描与唯一的照明图案相关，每个图像传感器在每次扫描期间生成相应一个孔的图像；图像重建过程，在此期间控制器执行傅立叶重叠关联操作。

本申请是申请日为2016年1月26日，申请号为201680003937.1，发明名称为“阵列级傅立叶重叠关联成像”的申请的分案申请。

优先权数据

本非临时申请根据35U.S.C.119(e)要求由Kim等人于2015年1月26日提交的题为“Development of 96-well Plate Fluorescence Imaging System”的美国临时专利申请号为62/107,628的优先权利益，以及由Kim等人于2015年1月26日提交的题为“Real-timeCell Culture Monitoring via Fourier Ptychographic Microscopy”的美国临时专利申请号为62/107,631的优先权利益，这两个专利申请在此通过引用以其整体并入本文并用于所有目的。本申请还涉及由Kim等人于与本申请相同的日期提交的美国专利申请序列号15/007,159，其在此通过引用以其整体并入本文并用于所有目的。

技术领域

本公开大体上涉及数字成像，更具体地涉及用于并行地对样本孔的阵列进行成像的基于傅立叶重叠关联(FP)的技术。

背景

多孔板读取器是用于从在多孔板(例如，96孔板)中生长的样本(诸如活培养物)快速获得荧光和吸光度信息的生物科学装备的关键部件。典型的读取器需要10秒来获得一组完整的荧光或吸光度测量值。然而，常规的板读取器不提供任何图像信息。这代表了图像信息的显著损失或丢弃。例如，对包括活组织培养物的样本的成像可揭示细胞结构和健康信息，它们可为用户提供丰富的洞察力。例如，在毒性筛选中返回负荧光信号的孔的图像信息可快速地通知用户关于负信号是否是由于细胞死亡、受损的生长、污染或其他原因。通常，为了收集图像信息，多孔板将必须被放到第二复杂的系统中，该系统使用显微镜来按照顺序缓慢地逐个扫描板的每个孔并对其进行成像。因为这样的常规技术是基于单一显微镜，所以过程非常缓慢。对于整个多孔板来说，完整过程可能要花上大约150分钟或更长的时间。例如，由于这样的延迟可能危及实验设计的时间安排，因此如果许多多孔板要被成像，那么这样大量的机器时间是低效和费用高昂的。鉴于这些限制，用户通常只对一小部分样本或者当情况绝对需要成像时进行该额外的成像测量步骤并不奇怪。

概述

本公开的某些方面涉及傅立叶重叠关联成像的系统和方法。

在一个方面中，成像系统包括：包括光源的阵列的照明系统；包括一个或更多个透镜阵列的光学系统，透镜阵列中的每个包括透镜的阵列，该一个或更多个透镜阵列的每个透镜阵列中的每个透镜与光源的阵列的相应的一组光源对准；包括图像传感器的阵列的成像系统，每个图像传感器与一个或更多个透镜阵列的相应的透镜或透镜组对准，每个图像传感器被配置为基于从该相应的透镜或透镜组接收的光来采集图像数据；板接收器系统，其能够接收包括孔的阵列的多孔板，该板接收器系统被配置为使每个孔与图像传感器中的相应一个对准；以及控制器，其被配置为控制光源的照明和通过图像传感器对图像数据的采集，该控制器还被配置为执行：包括多次扫描的图像采集过程，每次扫描与唯一的照明图案相关联，每个图像传感器被配置为在每次扫描期间生成孔中的相应一个的图像；以及图像重建过程，在该图像重建过程期间，控制器执行傅立叶重叠关联操作，以基于在每次扫描期间针对相应孔所捕获的图像数据来生成每个孔的重建图像。