[发明专利]液浸式显微镜物镜组件及相关系统和方法

说明书

一种液浸式显微镜物镜组件，其包括物镜、用于将浸没液体输送到物镜的透镜的液体传送系统、以及用于从透镜附近的区域移除液体的液体返回系统。物镜可以位于样品容器下方。将液体输送到透镜，以便在透镜和样品容器之间形成团块。将过量的液体排入返回系统，这可以经由凹口或V形通路来进行。另外，经过输送系统的流动方向可以反向，使得液体也可以经由输送系统从透镜附近的区域移除。该组件还可以用于从样品容器的底侧移除液体。该组件还可以包括泄漏传感器和/或电润湿装置。

相关申请

本申请要求2019年2月5日提交的美国专利申请No.16/268447的优先权，该美国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及液浸式显微镜物镜，尤其是用于自动显微镜的液浸式显微镜物镜。

背景技术

显微术通常是指用于获取样品的放大图像的一类分析技术，该样品可以是生物或非生物材料。基于光的(光学)显微技术包括明视场显微术、暗视场显微术、共焦显微术、选择性平面照明显微术(SPIM)和近来的光场显微术。典型的基于光的显微镜包括：样品台，该样品台上安装有待成像的样品；光源，其用于产生用于照射样品的光；用于将光作为光束引导至样品并由此照射样品的光学器件；目镜和/或相机，其用于拍摄样品的图像；以及用于将从被照射的样品发射的光引导至目镜和/或相机的光学器件。

显微镜光学器件包括物镜。物镜通常是封装有一个或多个透镜的圆筒形的结构，该一个或多个透镜包括位于物镜最靠近样品的一端(或末端)的透镜。物镜的主要功能是收集从样品发射的光并聚焦该光以产生放大(例如，4倍、10倍、100倍等)图像，该图像可以经过目镜观察和/或由照相机拍摄。在一些显微镜中，来自光源的照射光还可以穿过物镜到达样品。在这种显微镜中，物镜位于样品下方，这可以被称为落射荧光构造。

在使用中，物镜末端处的透镜定位在距样品的较小距离处。物镜透镜和样品之间的间隙可以是敞开的空间，即，该间隙可以是空气间隙。在这种构造中，沿着物镜和样品之间的光路的各种介质的折射率存在显著差异。具体地说，透镜、空气间隙和样品的折射率不同。在物镜位于下方或倒置的情况下(例如在落射荧光构造中)，还必须考虑其上安装有样品的样品支撑件(例如载玻片)的折射率或者其中容纳有所述样品的样品支撑件(例如微孔板)。结果，通过显微镜获得的灵敏度、分辨率和图像质量可能低于期望。例如，由于在气固界面处的过度折射，来自样品的一些光将穿过空气间隙而不被物镜收集，并且因此无法用于成像信号。

为了解决这个问题，显微镜可以利用“液浸式”物镜(或液浸式透镜)。这种类型的物镜构造为将物镜末端处的透镜浸没到液浸介质(液体浸没介质)(例如，水或油)中，该液浸介质填充透镜与样品支撑件之间的间隙。样品也可以浸没到浸没介质中。浸没介质用作折射率匹配材料。也就是说，与空气相比，液浸介质具有更高的折射率，该更高的折射率与透镜、样品支撑件和样品的折射率更加匹配。因此，使用液浸式物镜可以至少部分地通过有效地增加物镜透镜的数值孔径(NA)来提高(包括在高倍率下的)灵敏度、分辨率和图像质量。

然而，与气浸式物镜相比，液浸式物镜通常需要更多的手动交互，以确保其在显微镜中以预期的方式良好运作。具体地说，成功运行液浸式物镜以及使用和处理浸没介质都需要大量的手动交互。由于复杂性和手动需求增加，因此通常液浸式物镜还没有部署在自动显微镜或高容量筛选系统中。在自动化或高通量(high-throughput)的运行环境中，用于手动操作液浸式物镜的工作流程通常会失效。例如，随着运行的速度需求增加，所需的手动劳动会花费太长时间并且/或者会具有太高的返工/故障率而不可接受。

因此，期望的是提供一种改进的液浸式显微镜物镜，尤其是一种适用于自动或高容量/高通量显微镜的物镜。

发明内容

为了整体或部分地解决前述问题和/或本领域的技术人员可能已经观察到的问题，本发明提供了如下文列举的实施方式中通过举例来说明的方法、工艺、系统、设备、器具和/或装置。