专利名称：透明生物物体的分析的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于至少一个透明生物物体的数字全息显微术的观测容器，用于 至少一个透明生物物体的数字全息显微术的观测容器盖，以及用于通过数字全息显微术分 析至少一个透明的生物样品的方法。
背景技术：
对于关于诸如在人类、动物、植物和其他生物中细胞的生物物体的额外的和更准 确的信息存在永无止境的需求。细胞已通过光学显微镜研究了很长时间，诸如荧光、共焦和 相衬显微术。但是，在使用荧光或共焦显微镜时，细胞必须被标记或者染色，并且所使用的 标记或染色对细胞具有潜在毒性作用，细胞可能受到影响并从而扰乱细胞的发育。此外，标 记随着时间的推移可能被漂白，这使得实质时间范围内对细胞发育的研究变得困难。当使 用荧光显微镜时，焦平面还必须机械地设置，这可能随着时间扭曲，例如由于周围环境中温 度变化。此外，使用共焦显微镜，一次只照亮一点以实现所需要的2或3维图像扫描。在许多情况下，重要的是能够研究活细胞，而没有用有毒标记或染色影响细胞和 细胞发育的危险。相衬显微镜(Phase contrast microscopy)使在不需要标记的情况下研 究活的细胞成为可能。然而，相衬显微镜不允许对所研究的物体的相移，这意味着它是难以 量化分布区或细胞的厚度。焦平面的机械设定的缺点也适用于相衬显微镜。此外，由于所 研究的物体通常有一个不规则的上表面，焦平面从一点到另一点不同。因此，不可能在一个 图像中实现物体的所有部分的清晰图像。必须产生具有焦平面变化设置的几个图像，以实 现该物体的所有部分的锐利视觉效果。尤其是如果所研究的物体有突起，一个图像的清晰 度会不满意，因为突起不会在同一焦平面。数字全息显微术使在不需要标记或染色的情况 下的活细胞研究成为可能，并且使所研究的物体的量化成为可能。由于数字传感器和计算 机迅猛发展，数字全息显微镜的可能性在近几年中增加。一种通过数字全息显微镜研究细 胞的方法在WO 2007/073345中披露，其中披露用于分析细胞的发展阶段的方法以及用于 启用分析的设备。细胞样品被保存在标准型的细胞培养容器中。然而，全息图的质量，并且 因而由该方法和装置实现的信息的准确性是有限的。因此，仍然需要改良的技术，这将导致 具有高品质的全息图和关于所研究物体的真实信息。
发明内容
一个本发明的目的是提供关于透明生物物体的准确的相位和振幅信息。这个准确 的信息可以采用以产生透明生物物体的高分辨率全息图像。这个和进一步的目的通过用于数字全息显微术的观测容器实现，观测容器物体第 一保持装置和第二保持装置，其中，所述第一次保持的装置包括第一外表面和第一内表面， 所述第二保持装置包括第二内表面和第二个外表面，其中，所述第一和第二内表面被设置以保持包括至少一个透明生物物体和至少一 种介质的样品并且接触所述样品。
这个观测容器可以使生物物体可视。在不需要费时又费钱的标记或染色物体的情 况下显影是可能的。因此，观测容器使活体细胞以及诸如细胞生长的细胞发育的研究成为 可能。观测容器还可以以小的样品量进行研究。特别地，这个观测容器使降低意外干扰率、 低水平噪音、关于透明生物物体的准确的相位和振幅信息、以及生物学物体的高分辨率图 像成为可能。根据本发明的观测容器的其他特征和实施方式披露在随后的从属权利要求2-10中。上述目的还通过用于数字全息显微术的包括第一保持装置的观测容器盖来实现， 其中，所述第一保持装置包括第一外表面和第一内表面。其中，所述第一内表面被设置以浸入包括至少一个透明生物物体和至少一种介质 的样品中并且要接触所述样品。这个观测容器盖实现生物物体的可视。在不需要费时又费钱的标记或染色物体的 情况下可视是可能的。因此，观测容器盖使活体细胞以及诸如细胞生长的细胞发育的研究 成为可能。观测容器盖还可以以小的样品量进行研究。特别地，这个观测容器盖使降低意 外干扰率、低水平噪音、关于透明生物物体的准确的相位和振幅信息、以及生物学物体的高 分辨率图像成为可能。根据本发明的观测容器盖的其他特征和实施方式披露在随后的从属权利要求 12-18 中。上述目的也通过用于通过数字全息显微术分析的包括至少一个透明的生物物体 和至少一种介质的样品的方法实现，其中，所述样品保持在如任何一个相关权利要求限定 的观测容器中，或者位于如任何一个相关权利要求限定的观测容器盖的下方，其中所述样 品与所述第一内表面接触并且，如果存在所述第二内表面，所述样品与所述第二内表面接 触，所述方法包括步骤a)产生至少一个物体光束和至少一个基准光束，其中所述至少一个物体光束和所 述至少一个基准光束相互相干；b)使所述至少一个物体光束通过所述第一内和外表面并且如果存在第二内和外 表面，使所述至少一个物体光束通过所述第二内和外表面，并且因而使所述样品暴露于所 述至少一个物体光束；c)叠加已经通过所述样品的所述至少一个物体光束与所述至少一个基准光束，并 且因而产生干涉图案；d)检测所述干涉图案，所述干涉图案称为全息图；和e)从所述干涉图案重构物体波阵面的相位和/或振幅信息。这种方法实现了对生物物体的可视。在无需标记或染色该物体的情况下可视化是 可能的，标记或染色费时又费钱。该方法是非破坏性的，因为所分析的物体不被该分析影 响。该方法能够研究活体细胞以及诸如细胞生长的细胞发育。该方法还能够确定细胞状 态，诸如形状、密度、体积和活力(活细胞的比例)以及在细胞周期的阶段。该方法还可以 研究小样品量物体。该方法是一个全领域的技术，其中样品在无需扫描区域的情况下进行 分析。此外，这种方法意味着能够保存所取得的数据，并且以后在另外的环境或在其他时间 进行数据研究和处理。可以研究几个焦平面而无需相对不同的焦平面机械地设置。相反，可以通过处理所取得的数据来研究不同焦平面。因此，可以获得三维图像。特别地，这个方 法实现了低的不良干扰率、低水平噪声、关于透明生物物体的准确的相位和振幅信息以及 生物物体的高分辨率的全息图像。根据本发明的方法的其他功能和实施方式在随后从属权 利要求20-23中披露。
可以结合附图从下面的详细说明中更充分地理解本发明。图1是根据本发明的观测容器实施方式的示意图。图2是通过透明的生物物体之前和之后的物体光束的波阵面示意图。图3是根据本发明的观测容器的实施方式的透视图。图4是根据本发明的观测容器的另一个实施方式的透视图。图5是图4中所示实施方式的侧视图。图6是根据本发明的观测容器盖的实施方式的顶视图。图7是在图6所示实施方式的侧视图。
具体实施例方式如图1所示，根据本发明的观测容器包括第一保持装置1和第二个保持装置2。第 一保持装置1包括第一外表面Ia和第一内表面lb。第二保持装置包括第二内表面加和第 二外表面2b。第一内表面Ib和第二内表面加被设置以保持样品并且与样品接触，样品包 括至少一个透明的生物物体3和至少一种介质4。此外，图1显示物体光束5及其与第一保 持装置1和第二保持装置2的关系。在根据本发明的方法的一个实施方式中，通过将源自相干光源的光束分成两个光 束(例如通过分束器)产生光的相互相干的至少一个物体光束和至少一个基准光束。源自 相干光源的光束可以是激光束。激光束可以源自任何类型的激光源，诸如633nm波长的氦 氖(He-Ne)激光发射光。物体光束和基准光束是相互相干的，这意味着它们具有相同的频率并且在时间进 程期间显示恒相关系。物体光束通过第一内表面和第一外表面，然后通过至少一个生物物体，光束然后 通过第二内表面和第二外表面，或者如果根据本发明的观测容器盖与其他类型容器结合， 则通过该容器的底部的内表面和外表面。由于基准光束例如通过反射镜或光纤被导向与物 体光束不同的其它路径，基准光不受至少一个生物物体的影响。该样品保持在第一和第二内表面之间。如图2所示，该物体光束在通过包括至少一个透明的生物物体3的样品之前具有 已知波阵面(wavefront) 11。当物体光束通过至少一个透明生物物体时，生物物体实质上不 吸收任何光线，但是与周围介质相比，穿过生物物体的光线将经历的光路长度不同。从生物 物体呈现的波阵面，目标波阵面12因此将相移，其如图2所示。当然，基准光束也有已知的 波阵面。光路的长度限定为物理/几何厚度乘以折射率。在根据本发明的方法的一个实施方式中，已通过包括至少一个透明的生物物体的 至少在一个物体光束和至少一个基准光束的叠加通过将两个光束带到一起而实现，例如通过另一个分束器。这种叠加出现干涉图案，干涉图案例如包括有关受到至少一个生物物体 影响的目标波阵面的信息。在根据本发明的方法的实施方式中，干涉图案由诸如CCD或CMOS的数字传感器检 测。检测到的干涉图案被称为全息图。为了叠加了已通过包括至少一个透明的生物物体的样品的至少一个物体光束和 至少一个基准光束，并且因而产生干涉图案和检测干涉图案，例如傅里叶装置或菲涅尔装 置可能会被使用。优选地使用菲涅尔装置。目标波阵面的信息从检测到的干涉图案相和/或振幅重构。重构工作通过常用重 构程序执行。振幅信息可被用来设置所需的焦平面。重构后的信息，例如可用于获取所研 究的至少一个生物物体的2或3维图像。该信息例如也可能被用于确定至少一个生物物体 的形状和光学密度，并且当研究一个或多个细胞时也被用于确定细胞周期中的阶段。作为用于产生一个物体光束和一个基准光束的备选方案，可以使用同轴数字全息 术。在研究本说明书时，如何修改本发明的方法以便使用同轴数字全息术对于本领域技术 人员是显然的。在传统的系统中，其中样品存放在一个开放的容器中而没有任何第一保持装置， 具有样品的自由面。这个自由面不会是平坦的，将由于周围地面或设备的振动和/或在周 围的空气运动而总振动。样品表面的不规则和震动会引起对于物体光束的不规则散射和噪 声，从而导致低质量全息图和不准确的相位和振幅信息。根据本发明的样品与第一内表面 接触(如果存在也与第二内表面接触)的事实意味着对样品的表面始终与第一内表面(如 果存在也与第二个内表面)一样平坦。此外，样品表面的振动被消除。从而，物体光束的散 射和噪声降低。因此，发现全息图的质量得到改善，并且因而也改善了相位和振幅信息的准 确性。根据本发明的样品与第一内表面接触(如果存在也与第二内表面接触)的事实意 味着至少一个物体光束通过的不同材料之间的界面数减少。在样品仅与第二内表面或另一 种类型的容器的相应内表面接触的系统中，并且其中在样品的表面和第一内表面之间有空 间(由空气或其他介质填充)，物体光束穿过第一保持装置和该空间之间的界面，还穿过该 空间和样品之间的界面。此外，在这样一个系统中，冷凝物通常会在第一内表面上，这进一 步增加了物体光束穿过的界面的数量，由于物体光束然后在穿过空间和样品之间的界面之 前，穿过第一保持装置和冷凝物之间的界面和冷凝物与该空间之间的界面。在本发明中，相 反地，物体光束穿过的第一保持装置和样品之间的界面，这消除了至少一个(一般为两个) 干涉通道。从而内部干扰源被消除，从而降低了物体光束的散射和噪音。因此发现全息图 的质量和相位和振幅信息的准确性被改善。此外，与开口容器相同的问题适用于该系统，使 本发明更有利。样品表面的误差和振动的消除，以及用于物体光束的界面通道的数量的减少，对 于本发明相关的改进非常重要。这些改进降低了散射，并且因而相当大地降低物体光束的 噪音。从而，不受欢迎的内部干扰明显减少。诚如上文所披露，干涉图案包括有关目标的波 阵面的信息。优选地，如图2显示，目标波阵面仅被透明的生物物体影响，而不被用于确定 目标波阵面的装置影响。如果存在，设备的影响会引起不希望的内部干扰。伪像，即由所使 用的设备引起的错误和扭曲，通过以上改善而减少。因此，通过这些改进，相位和振幅信息的准确性大大提高。根据本发明的一个实施方式，当至少一个物体光束通过一个或多个第一内表面和 外表面和如果存在第二内表面和外表面时，减少或消除所产生的反射。当光束为了通过该 界面针对不同材料之间界面入射时产生的反射散射光线，并且从而噪声被加到全息图。反 射的减少或消除降低了散射光量。这减少内部干扰。因此，噪声被降低，从而全息图的质量 和相位和振幅信息的准确性得到提高。反射的减少或消除也增加了通过保持装置或者至少 一个生物物体的所期望的路径传输的光量。在一个实施方式中，通过至少第一内表面和外 表面，如果存在，第二内表面和外表面被抗反射处理，反射被减少或消除。表面的抗反射处 理是降低当物体光束穿过第一内表面和外表面(如果存在，第二内表面和外表面)时产生 的反射的有效方式。这种反射的减少提高了全息图的质量以及相位和振幅信息的准确性。 在一个实施方式中，通过第一外表面和如果存在第二外表面中的至少一个被防反射处理， 反射被减少或消除。优选地，第二个外表面被防反射处理。当第一外表面和/或第二外表 面，特别是当第二外表面，被防反射处理时，该反射在很大程度上被减少，导致了全息图的 质量有较大改善，并且从而改善相位和振幅信息的准确性。在一个实施方式中，防反射表面 处理通过在表面上涂层实现，优选地，通过涂覆干涉防反射涂层。在本发明的一个实施方式中，第一和第二个内表面相互平行。利用平行表面，观测 容器的几何形状的本身简单并且已知。光束的光路因此更容易预测。因此，理论表达式和 计算变得方便。根据本发明的一个实施方式，第一保持装置和第二保持装置(如果存在)的至少 一个的至少部分地可渗透气体，诸如氧气和/或二氧化碳。这可以使诸如细胞的生物物体 存活所必需的气体被运送进入样品，从而有可能在充实的时间期间研究一个或多个活细 胞。它也可能在观测容器中保持和生长细胞，并且在不同时间研究细胞，而不必从在数字全 息显微术过程使用的容器和在细胞的发育或生长过程中使用的容器转移该细胞。在本发明的一个实施方式中，第一保持装置至少部分地由玻璃制造，由于玻璃的 使用增强了保持装置的光学特性。玻璃作为一种无定形的材料，通常在其组成部分没有任 何特定方向的情况下制造，从而玻璃非偏振。用于生产塑料的制造工艺，诸如挤压和压缩成 型，通常会影响其组成部分的定向，从而塑料材料偏振通过该材料的光束。通过由塑料制成 的保持装置的物体光束将因而被偏振引起以引起不必要的内部干扰。非偏振玻璃不会引起 偏振，并且因而提高了全息图的质量和相位和振幅信息的准确性。此外，由于玻璃是一种光 学上有利的材料，可以制造出非常平坦的表面，当通过由玻璃制造的第一保持装置时，物体 光束的散射将进一步减少。因此，全息图的质量和相位和振幅信息的准确性得到提高。据本发明的一个实施方式，第二个保持装置至少部分地由塑料制成。当使用塑料 时有可能实现保持装置的渗透性，因为塑料可以制成可渗透气体。在本发明的一个实施中，第一和第二内外表面的至少一个包括图案，用于相对针 对第一外表面入射的光束(即至少一个物体光束)定位观测容器的或观测容器盖。这种图 案可能是诸如线条或点的格栅或者指南针卡样的标记。这种图案使观测容器或观测容器盖 每次放置在其被分析的同一地点。既然由于定位图案，相同的生物物体每次容易定位，这意 味着通过在不同的时间处分析生物物体，可以在长时间段内的研究相同的至少一个生物物 体。根据本发明的方法的一个实施方式包括观测容器或观测容器盖关于至少一个物体光束定位的步骤，优选地通过定位图案，该步骤在步骤b之前执行。这个步骤可以在步骤a之前 或者之后执行，优选地在步骤a之后执行。图案优选地位于第一内表面和外表面(如果存 在，在第二内和外表面)的至少一个上或其中。根据本发明的一个实施方式，观测容器或观测容器盖包括减少或消除生物物体的 出现的至少一个基准点。第一内表面和第二内表面(如果存在)的至少一个，优选地是第二 次的内表面，通常被处理以促进诸如细胞的生物物体的附着。促进细胞附着的处理可以通 过增强细胞亲和性而实现，通过用带正电的聚合物(如聚赖氨酸)涂覆表面，或暴露表面到 等离子处理。减少或消除生物物体的出现的基准点可以从而通过从表面的一个或多个点的 处理的排除或删除而实现。这些点可以布置在诸如网格的图案中。该基准点有利于基准的 确定。优选地，消除了生物物体的出现，从而不受至少一个生物物体影响的光的相位和振幅 是已知的，这意味着用于不受生物物体影响的光的零水平是已知的。这可以应用在分析的 计算中，其从而得到简化。这也意味着，分析的质量得到提高。不受生物物体影响的关于零 水平的光的信息能够确定生物物体的高度，因为在没有这个信息的情况下，只可能获得高 度的相对测量。根据本发明的方法的一个实施方式包括确定不受至少一个生物物体影响的 光的相位和/或振幅的步骤，优选地，通过减少或消除生物物体的出现的至少一个基准点， 这个在步骤e后执行。优选地，至少一个基准点消除生物物体的出现。在本发明的一个实施方式中，观测容器或观测容器盖包括至少一个校准基准。这 个校准基准的尺寸本身可以是已知的，并且因此为长度的比例的设置提供便利。从而可以 使用校准基准以确定所分析的至少一个生物物体的尺寸。这有利于生物物体的发育的研 究，诸如细胞的生长。校准基准的高度可以已知，并且因此能够校准相移。通常情况下，介 质的折射率是已知的，但校准基准意味着在不知道介质的折射率的情况下能够分析样品， 因为分析的计算可以基于校准基准的已知尺寸。在一个实施方式中，至少一个校准基准位 于至少在第一内外表面和第二内外表面(如果存在)之一上。在一个实施方式中，至少一 个校准基准是至少一个标记，诸如直线、划痕或半球。校准基准也可以是分隔开已知距离的 两个或两个以上标记，诸如半球的格栅。该标记的尺寸(诸如线、划痕或半球的长度，半球 和/或格栅的半球之间的距离的高度)本身也已知。在观测容器或观测容器盖的制造期 间，校准基准可以获得，例如通过使用具有凹槽和凸起的模具，通过固定物体到观测容器或 观测容器盖，或通过在观测容器或容器盖子中形成划痕。该方法的一个实施方式包括校准 长度比例的步骤，优选地，通过至少一个校准基准，该步骤在步骤e之后执行。优选地，用于定位观测容器或观测容器盖的图案和校准基准相结合。例如，用于定 位的图案的部分或全部可以用作校准基准，反之亦然。通过透明的生物物体是指光线可通过生物物体传播，但生物物体可以包括吸收部 分，诸如细胞器。生物物体可以是，诸如细胞、花粉粒、精子、玻片培养物、组织涂片或活组织 检查样品。在一本发明实施方式中，至少一个透明生物物体是至少一个细胞。优选地，至少 在一个透明的生物物体是至少有一个活细胞。要分析样品包括至少一个透明生物物体和至少一种介质。至少一种介质可以是流 体，并且优选地是培养基，诸如细胞培养介质。试样应与第一内表面接触和第二内表面接触 (如果存在)，即，介质和/或生物物体与第一内表面接触和第二个内部表面接触(如果存 在)。通常，介质与这些表面接触，而生物物体可以在两个表面之间的任何地方，例如，在第一和第二内表面之间悬�。蛘呶挥诘谝荒诒砻嫔匣虻诙诒砻嫔�。优选地，至少一个透明 生物物体位于第二内表面上。根据本发明的一个实施方式，观测容器包括盒子，优选地，长方体形状，样品存放 在其中。第一和第二保持装置于是可以是盒子的两个相对侧。如果物体光束从上面入射，第 一保持装置是盒的顶部并且第二保持装置是盒的底部。如果物体光束是从下面入射，第一 保持装置是盒的底部及第二保持装置是盒的顶端。如果物体光束从侧面入射，第一保持装 置是盒的一个横向侧而第二保持装置是相对的横向侧。很明显，盒可以设置有圆角、圆边、 倒角，凹槽和/或其他几何变体。在一个实施方式中，盒具有一个或多个开口，例如，用于连 接盒的内腔与一个或多个容器，用于大量储存的样品，其中只有部分样品被分析。该容器有 利于在相当的时间内研究活体生物物体，由于介质的体积可以足够大，以为生物物体的存 活提供活体生物物体所需要的营养物质。这些开口可以冲洗样品或介质通过观测容器，并 且然后包括至少一个透明生物物体或介质的样品在所述第一和第二内表面之间流动。观测容器的一个实施方式包括图3中显示的长方体形式的盒子，其中示出第一保 持装置1、第二保持装置2和开口 6、7。在另一个实施方式中，观测容器包括圆柱体，优选地，具有平坦底部和平坦顶部， 样品保持在圆柱体中。如果物体光束从上面入射，第一保持装置是圆柱体的顶部和第二个 保持装置是圆柱体的底部。如果物体光束从下面入射，第一保持装置是圆柱体的底部和第 二保持装置是圆柱体的顶部。很明显，圆柱体还可以设置有圆边、倒角、凹槽和/或其他几 何变体。在一个实施方式中，圆柱体具有一个或多个开口，例如，用于连接圆柱体的内腔与 一个或多个容器，用于大量储存的样品，并且其中只有部分样品被分析。该容器有利于在相 当时间内研究存活的生物物体，由于介质的体积可以足够大，以为生物物体的存活提供活 体生物物体所需要的营养物质。这些开口可以冲洗样品或介质通过观测容器，并且然后包 括至少一个透明生物物体或介质的样品在所述第一和第二内表面之间流动。在一个实施本发明，所述第一和第二保持装置之一可从另一个中拆卸。在一个实 施方式中，可拆卸的保持装置浸入所述样品。当第一保持装置可从第二保持拆卸时，第一保 持装置可以是根据本发明的观测容器盖子的部分。在本发明的进一步实施方式中，观测容器包括一个底部，具有底侧和一个或多个 横向壁，形成碗形的容器，优选地，具有平坦底侧。在这个实施方案中，观测容器还包括具 有底侧的顶部，优选地具有平坦底侧，其顶部可从底部拆卸。顶部和/或底部还可以包括， 用于相对底部布置顶部从而顶部的底侧浸入要进行分析的样品的装置，该样品保持在底部 中。如果物体光束从上面入射，第一保持装置是顶部的底侧，而第二保持装置是底部的底 侧。如果物体光束从下面入射，第一保持装置是底部的底侧，第二保持装置顶部的底侧。优 选地，底部的底侧是圆形的，从而底部仅包括一个(圆形)壁。在一个实施方式中，上部的 底侧远小于底部的底侧，这意味着，上部的底侧仅接触样品表面的部分。因此，样品的表面 的部分暴露到外界空气，能够为所研究的至少一个生物物体(诸如一个或多个细胞)提供 体所研究的生物物体存活所必需的气体，而不用使用可透气的保持装置。在图4和5中，显示包括可从底部8拆卸的顶部9的观测容器的一个实施方式。顶 部9包括第一保持装置1，并且底部8包括第二保持装置2，从而第一保持装置1可从第二 个保持装置2拆卸。顶部9包括用于相对底部8布置顶部9的装置10，从而第一保持装置1浸入意图存储在底部8中的样品之中。根据本发明的观测容器盖可以被放到标准的细胞培养容器的底部的顶侧上，然后 该容器的底部包括表示并且视为第二保持装置。代表第二保持装置的标准细胞培养容器的 部分应该是透明的，至少用于通过这部分的光的波长，即，光的物体光束。标准细胞培养容 器可以是，比如说，一个皮氏(Petri)培养皿。在根据本发明的观测容器盖的一个实施方式中，观测容器盖包括用于相对标准细 胞培养容器的底部布置观测容器盖的装置，以使观测容器盖的第一保持装置浸入将被分析 的样品中，该样品保持在标准细胞培养容器的底部中。在根据本发明的观测容器盖的实施方式中，观测容器盖的第一保持装置大致小于 标准细胞培养容器的内底表面，这意味着观测容器盖的第一保持装置与样品的表面的部分 接触。因此，样品的表面部分暴露到外界空气，能够为所研究的至少一个生物物体，诸如一 个或多个细胞，提供所研究的生物物体存活所必需的气体，而不用使用可透气的保持装置。在根据本发明的观测容器盖的实施方式中，第一内表面平行于标准细胞培养容器 的底部的内底表面。通过使用平行表面，包括观测容器盖的单元和标准细胞培养容器的几 何形状简化并且本身已知。光束的光路因此更容易预测。因此，理论表达和计算便利。在根据本发明实施方式的观测容器盖中，观测容器盖可以是在图4和5所示的观 测容器的实施方式的顶部9。在一个实施方式中，观测容器盖包括多个第一保持装置，其中每个第一保持装置 包括第一外表面和第一内表面，其中，每个第一内表面被设置以浸入包括至少一个透明生 物物体和至少一种介质的样品中并且与将与样品接触。这个观测容器盖可以放在标准孔细 胞培养板的底部的顶侧上，该底部然后包括代表和用作多个第二保持装置的部分。标准孔 细胞培养板可能是，比如说，6孔细胞培养板、M孔细胞培养板或96孔细胞培养板。包括这 种多个第一保持装置的实施方案显示在图6和7中。该观测容器盖包括第一保持装置1。 该观测容器盖还包括用于相对标准孔细胞培养板布置观测容器盖的装置10，以使每个第一 保持装置浸入意图存储在标准孔细胞培养板的配合孔的样品中。第一内表面和第二内表面之间的距离优选地是大到足以容纳将被分析的至少一 个透明生物物体。当细胞将被分析时，第一内表面和第二内表面之间的距离有利地至少达 到一个细胞的尺寸。至少在第一和第二保持装置的部分处，其中物体光束通过第一和第二内和外表面 传输以暴露样品到物体光束，第一和第二保持装置至少对于通过第一和第二内表面和外表 面的光的波长(即光的物体光束)是透明的。根据本发明的一个实施方式，观测容器包括在所述第一和第二保持的装置之间的 外壳，样品保存在该外壳中。外壳可以有一个或多个开口，例如，用于连接外壳与一个或多 个容器，用于存储大量样品，并且其中只有部分样品被分析。该容器有利于在相当时间内研 究活体生物物体，由于介质的体积可以足够大以为活体生物物体提供生物物体的存活所需 要的营养物质。这些开口也可以冲洗样品或介质通过观测容器，并且然后包括至少一个透 明的生物物体或介质样品在第一和第二内表面之间流动。本申请全文的“第一和第二内和外表面”的表达是指第一内表面、第一外表面、第 二内表面和第二外表面。
类似地，通过“第一和第二内表面”表示第一内表面和第二内表面，通过“第一和第 二外表面”表示第一外表面和第二外表面，通过“第一内和外表面”表示第一内表面和第一 外表面，并通过“第二内和外表面”表示第二内表面和第二外表面。
权利要求
1.一种用于数字全息显微术的观测容器，其包括第一保持装置和第二保持装置，其中， 所述第一保持装置包括第一外表面和第一内表面，并且所述第二保持装置包括第二内表面 和第二外表面，其中，所述第一和第二内表面被设置以保持包括至少一个透明生物物体和 至少一种介质的样品并且接触所述样品。
2.根据权利要求1所述的观测容器，其中所述第一和第二内和外表面中的至少一个被 抗反射处理。
3.根据权利要求1或2所述的观测容器，其中所述第一和第二内表面彼此平行。
4.根据上述任何一项权利要求所述的观测容器，其中所述第一保持装置和第二保持装 置的至少一个至少部分地能够渗透气体。
5.根据上述任何一项权利要求所述的观测容器，其中所述第一保持装置和第二保持装 置的一个能够与另一个拆开。
6.根据权利要求5所述的观测容器，其中能够拆开的保持装置能够浸入所述样品中。
7.根据上述任何一项权利要求所述的观测容器，其中所述第一和第二内和外表面中的 至少一个包括图案，用于相对于入射在所述第一外表面上的光束定位所述观测容器。
8.根据上述任何一项权利要求所述的观测容器，其中所述观测容器包括减少或者消除 生物物体的出现的至少一个基准点。
9.根据上述任何一项权利要求所述的观测容器，其中所述观测容器包括至少一个校准 基准。
10.根据上述任何一项权利要求所述的观测容器，其中所述至少一个透明生物物体是 至少一个细胞。
11.一种用于数字全息显微术的观测容器盖，其包括第一保持装置，其中，所述第一保 持装置包括第一外表面和第一内表面，其中，所述第一内表面被设置以浸入包括至少一个 透明生物物体和至少一种介质的样品并且接触所述样品。
12.根据权利要求11所述的观测容器盖，其中所述第一内和外表面中的至少一个被抗 反射处理。
13.根据权利要求11或12所述的观测容器盖，其中第一保持装置至少部分地能够渗透 气体。
14.根据权利要求11-13中的任何一项权利要求所述的观测容器盖，其中所述第一内 和外表面中的至少一个包括图案，用于相对于入射在所述第一外表面上的光束定位所述观 测容器盖。
15.根据权利要求11-14中的任何一项权利要求所述的观测容器盖，其中所述观测容 器盖包括减少或者消除生物物体的出现的至少一个基准点。
16.根据权利要求11-15中的任何一项权利要求所述的观测容器盖，其中所述观测容 器盖包括至少一个校准基准。
17.根据权利要求11-16中的任何一项权利要求所述的观测容器盖，其中所述至少一 个透明生物物体是至少一个细胞。
18.根据权利要求11-17中的任何一项权利要求所述的观测容器盖，其中所述盖包括 多个第一保持装置，其中每个第一保持装置包括第一外表面和第一内表面，其中，每个所述 第一内表面被设置以浸入包括至少一个透明生物物体和至少一种介质的样品并且接触所述样品。
19.一种通过数字全息显微术分析包括至少一个透明生物物体和至少一种介质的样品 的方法，其中所述样品保持在根据权利要求1-10中的任何一项所述的观测容器中或者位 于根据权利要求11-18中的任何一项所述的观测容器盖下方，其中所述样品与所述第一内 表面接触并且，如果存在所述第二内表面，所述样品与所述第二内表面接触，所述方法包括 步骤a)产生至少一个物体光束和至少一个基准光束，其中所述至少一个物体光束和所述至 少一个基准光束相互相干；b)使所述至少一个物体光束通过所述第一内和外表面并且如果存在第二内和外表面， 使所述至少一个物体光束通过所述第二内和外表面，并且因而使所述样品暴露于所述至少 一个物体光束；c)叠加已经通过所述样品的所述至少一个物体光束与所述至少一个基准光束，并且因 而产生干涉图案；d)检测所述干涉图案，所述干涉图案称为全息图；和e)从所述干涉图案重构物体波阵面的相位和/或振幅信息。
20.根据权利要求19所述的方法，其中当所述至少一个物体光束经过所述第一内和外 表面中的一个或多个时并且如果存在所述第二内和外表面，当所述至少一个物体光束经过 所述第一内和外表面和所述第二内和外表面中的一个或多个时发生的反射被减少或者消除。
21.根据权利要求19或20所述的方法，还包括相对于所述至少一个物体光束定位观测 容器/观测容器盖的步骤，该步骤在步骤b之前执行。
22.根据权利要求19-21中的任何一项权利要求所述的方法，还包括确定不被至少一 个生物物体影响的光的相位和/或振幅的步骤，该步骤在步骤e之后执行。
23.根据权利要求19-22中的任何一项权利要求所述的方法，还包括校准长度比例的 步骤，该步骤在步骤e之后执行。
全文摘要
本发明涉及一种用于至少一个透明生物物体的数字全息显微术的观测容器，用于至少一个透明生物物体的数字全息显微术的观测容器盖，以及用于通过数字全息显微术分析包括至少一个透明的生物样品和至少一种介质的样品的方法。
文档编号G01L3/00GK102067046SQ200980122819
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月17日 优先权日2008年6月19日
发明者伦纳特·伊塞尔松, 安娜·默尔德, 米卡埃尔·谢拜什陶 申请人:相位全息成像技术公司
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