用于倒置显微术的流体浸没控制的制作方法

用于倒置显微术的流体浸没控制
1.相关申请的交叉引用
2.本技术根据35u.s.c.
§
119(e)要求于2020年2月4日提交的美国临时申请序列no.62/969,809的优先权，该申请出于所有目的通过引用其整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及倒置显微术，并且更具体而言，涉及用于倒置显微术的流体浸没控制。


背景技术：

4.倒置显微术(inverted microscopy)是指显微术部件和从典型的台式显微镜倒置或反转的光路的布置。具体而言，倒置显微术涉及具有透明底层的样品台或样品桌的使用，在样品台或样品桌的下方，显微镜物镜向上指向以便通过透明底层对样品进行成像。以这种方式，多个样品，诸如在一维或二维阵列中的样品，可以放置在样品台上并且被同时引入到倒置显微镜中用于成像。倒置显微镜(或样品台)可以配备运动控制系统，诸如双轴(或构台)运动控制器，例如，运动控制系统使得多个样品中的每个单独样品能够被定位用于在显微镜物镜上方进行成像。
5.由于能够同时制备和引入大量样品，倒置显微术已经被用于生物样品的体外诊断和其它大量检查，并且适用于定性和定量分析。具体而言，倒置显微术已经用于涉及基因测序的分析，以及生物样品(诸如组织、细胞培养物和生物体液)的高通量成像。对涉及更高空间分辨率或对活体样品进行更长成像景深的生物分析的需求已经导致光学系统的使用，该光学系统使用在倒置显微镜物镜和样品焦平面(例如，在样品台的透明底层)之间物理接触的流体介质进行操作。由于具有比空气更高的折射率而选择流体介质，这增加了倒置显微镜物镜的数值孔径(na)，从而与在空气中成像相比增加了倒置显微镜的分辨率。因此，这种高na光学系统依赖于倒置显微镜物镜和样品焦平面之间的流体介质的物理接触的完整性来实现高通量成像。
6.倒置显微术的示例由2012年6月12日颁发的标题为“immersion object，apparatus for forming an immersion film and method”的美国专利no.8,199,407b2提供，该专利通过引用并入本文，就好像完全在本文阐述一样。
附图说明
7.为了更完整地理解本发明及其特征和优点，现在结合附图参考以下描述，其中：
8.图1描绘了倒置显微镜系统的选定元件；
9.图2描绘了流体浸没控制系统的选定元件；
10.图3描绘了测量电路的选定元件；
11.图4描绘了运动中的现有技术倒置显微镜物镜；
12.图5描绘了具有运动中的浸没流体控制的倒置显微镜物镜；
13.图6描绘了安装到显微镜物镜的传感器环的细节；
14.图7详细描绘了传感器环的俯视图；
15.图8详细描述了传感器环的仰视图；
16.图9描绘了传感器环的截面图中的进一步细节；
17.图10描绘了安装到显微镜物镜的传感器环的截面图中的进一步细节；
18.图11描绘了安装到显微镜物镜的传感器环的截面图中的工作距离；
19.图12是倒置浸没显微术的方法的流程图；
20.图13描绘了其中传感器环形成在一体式显微镜物镜主体内的另一个实施例；
21.图14描绘了传感器环的另一个实施例；以及
22.图15描绘了其中传感器环附接到显微镜物镜主体的又一个实施例。
具体实施方式
23.在以下描述中，以示例的方式阐述细节以促进对所公开主题的讨论。但是，对于本领域普通技术人员来说应该清楚的是，所公开的实施例是示例性的而不是穷举所有可能的实施例。
24.在整个本公开中，附图标记的连字符形式指代元件的特定实例，并且附图标记的非连字符形式泛指或统称元件。因此，作为示例(附图中未示出)，设备“12-1”是指设备类的实例，其可以统称为设备“12”并且其中任何一个都可以一般地称为设备“12”。在各图和描述中，相同的附图标记旨在表示相同的元件。
25.如前所述，对涉及更高空间分辨率或对活体样品进行更长成像景深的生物分析的需求已经导致光学系统的使用，该光学系统使用在倒置显微镜物镜和样品焦平面之间物理接触的流体介质进行操作。例如，样品焦平面可以位于样品台的透明底层，诸如用于执行体外诊断的载玻片。
26.在各种实施例中，多个单独的样品可以放置在诸如孔板或用于多个样品的类似支架的具有透明底层的限定阵列中，并且可以使用倒置显微镜物镜以及运动控制系统进行单独扫描。可以使得运动控制系统能够相对于倒置显微镜物镜移动样品，以便对每个单独的样品进行观察和成像。在一些实施例中，样品台可以相对于倒置显微镜物镜移动。在一些实施例中，样品台可以相对于倒置显微镜物镜移动。在又一个实施例中，样品台和倒置显微镜物镜中的至少一个可以相对于彼此移动。在任何情况下，运动控制系统都可以执行单独的移动来访问单独的样品。例如，从第一个样品开始的移动可以涉及加速度、以给定速度的平移以及减速以在第二个样品处停止。此外，单独的移动可以涉及至少一个方向上的变化。注意的是，其它类型的连续运动曲线，诸如没有恒速部分的运动曲线，可以被用于各种实施例中。因此，在使用浸没显微术时，在加速、平移或减速期间，用于浸没的流体可能会损失或耗尽。特别地，流体可以从由倒置显微镜物镜限定的光轴的直径，诸如倒置显微镜物镜的光学部分的横截面区域后退(还参见现有技术图4)。当流体没有完全浸没光轴的直径时，那么倒置显微镜物镜对于非浸没部分的数值孔径没有增加，并且不能实现浸没显微术的益处。
27.因此，当流体在移动期间损失时，在可以执行浸没显微术之前补充流体。在常规系统中，一旦显微镜停止并且正在对样品进行成像，就可以执行丢失流体的检测和对应的流体的重新填充。因此，在成像位置补充流体可能会为每个单独的样品消耗显著的额外采样
时间，这是非期望的，并且可能对整个显微术系统的整体经济效率(例如，通过限制最大样品吞吐量)产生不利影响。特别地，对于具有大量样品的样品阵列，由于在成像位置补充流体而增加的分析时间可能是大量且显著的。注意的是，流体也可能在操作期间由于其它原因而损失，诸如蒸发、湿度水平、温度或压力变化以及其它原因。
28.如本文所公开，公开了用于倒置显微术的流体浸没控制的系统和方法，该系统和方法能够将流体维持在与倒置显微镜物镜的光轴对应的直径上。用于倒置显微术的流体浸没控制的系统和方法提供了与显微镜物镜主体接触并且形成可以通过其补充流体的环带(annulus)的传感器环。即使当流体不再完全浸没倒置显微镜物镜的光轴的直径时，传感器环的公共电极也可以位于公共电极保持与流体接触的环带中。除了公共电极之外，传感器环还包括围绕光轴的直径周向布置的多个传感器电极。在特定实施例中，八个传感器电极可以布置在比光轴的直径稍大的圆中，并且可以能够检测流体在该直径上的任何部分耗尽。
29.此外，本文公开的用于倒置显微术的流体浸没控制的系统和方法可以提供传感器环，该传感器环在附接到倒置显微镜物镜时形成基本平坦的表面，使得传感器电极和倒置显微镜物镜的远端位于浸没流体的弯月面(meniscus)的一个表面所附接到的平坦表面。作为共面布置的结果，注意的是，来自传感器电极的信号可以可靠地检测流体或流体的任何部分缺失，而没有可能影响流体接触显微镜的位置处的任何几何复杂性。
30.本文公开的用于倒置显微术的流体浸没控制的系统和方法可以提供一种流体浸没控制系统，该流体浸没控制系统可以调节用于浸没的流体的量。具体而言，如上所述，流体浸没控制系统可以诸如在移动到不同样品期间同时从每个传感器电极连续测量流体的电阻。以这种方式，本文公开的用于倒置显微术的流体浸没控制的系统和方法可以提供在流体从光轴的直径耗尽或部分耗尽的状况下的高灵敏度。高灵敏度可以是对流体水平变化的灵敏度以及对耗尽时间和补充时间的灵敏度。因此，本文公开的用于倒置显微术的流体浸没控制的系统和方法可以诸如在扫描运动期间能够快速检测甚至至少部分耗尽的流体水平，并且可以能够快速响应和及时补充流体用于下一个样品，使得当倒置显微镜物镜停止在下一个样品时，可以没有延迟地立即执行浸没显微术成像。
31.现在参考附图，图1描绘了用于执行浸没显微术的倒置显微镜系统100。注意的是，倒置显微镜系统100在图1中示意性地描绘并且可能未按比例或透视绘制。特别地，注意的是，图1中所示的各种不同的元件和部件可以被用于倒置显微镜系统100的不同实现方式。
32.如图1中所示，倒置显微镜系统100在倒置显微镜物镜102和样品板108之间使用流体层106。流体层106可以在安装到倒置显微镜物镜102的远端的传感器环104的平坦表面之间形成弯月面106-1。注意的是，各种类型的流体或流体混合物可以被用于流体层106，并且传感器环104和样品板108之间的工作距离可以由流体层106的某些物理特性管控，诸如流体层106的表面张力(还参见图11)。在特定实施例中，流体层106具有比空气更高的折射率。在一个实施例中，流体层106包括去离子水。虽然样品板108被示为一体式结构，但注意的是，样品板108本身可以是多个元件中的单个元件，诸如可以装载用于成像的多个载玻片中的单个载玻片，或单独或集体。
33.在图1中，坐标轴116定义了与样品板108平行并且垂直于与光轴114平行的z轴的x-y平面的方向。如图所示，光轴114表示倒置显微镜物镜102的光轴，光轴114延伸穿过倒置
显微镜物镜102的远端部分102-1处的第一直径(在图1中不可见，参见图6，图9中的直径906)。特别地，光在沿着光轴114的方向117(与坐标轴116的z轴对应)传入到倒置显微镜物镜102中。如图所示，光源112被用于照亮在方向117上位于样品板108上的多个样品110。样品110是示意图，并且可以与使用倒置显微镜物镜102进行成像的任何种类的液体、固体或混合物对应，例如，包括具有不同细胞结构和化学物质的生物样品。在图1中，第二样品110-2受到来自光源112的照明，而第一样品110-1和第三样品110-3都与第二样品110-2相邻，表示样品板108承载的样品阵列。虽然通常使得光源112能够输出可见光频率，但注意的是，光源可以生成各种频率的光并且可以生成相干或非相干光。因此，样品板108可以由对由光源112生成的光频率中至少一些光频率透明的材料构成，诸如玻璃或透明聚合物。注意的是，样品板108和样品110可以表示用于多个样品的各种结构和载体，诸如孔板或使用倒置显微镜系统100能够保持样品并且对样品成像的其它类型的载体。
34.在图1的示意图中，光轴114继续通过倒置显微镜物镜102并且进入到光学显微镜120中，其可以表示能够进行成像的光学显微镜或光学显微镜的部件的各种不同种类和布置，包括定量和定性分析。图1中还示出了可以表示运动控制系统的各种部件的载物台控制系统122，该运动控制系统能够使样品板108和倒置显微镜物镜102中的至少一个相对于彼此移动，如前所述，例如，以分析多个样品110。
35.图1中还示出了流体浸没控制系统150，其将在下面更详细地描述，并且其可以包括或可以能够支持传感器环104的操作。图1中还标注了流体接口154和流体浸没控制系统150到传感器环104的电子接口152。流体接口154可以表示与传感器环104流体连通以补充流体层106的导管，而电子接口152可以表示与包括在传感器环104中的公共电极和传感器电极的电连接。流体浸没控制系统150的进一步细节在下文关于图2进行描述。
36.在倒置显微镜系统100的操作中，样品板108和多个样品110可以被引入用于成像分析。载物台控制系统122可以操作以相对于样品板108在x-y平面中平移倒置显微镜物镜102，以便对各个样品110成像，诸如针对样品110-2所示。此外，流体浸没控制系统150可以被激活并且可以在倒置显微镜物镜102的远端部分102-1和样品板108之间自动引入和维持流体层106，包括在运动时。因此，流体浸没控制系统150可以确保在任何期望的时间使用倒置显微镜物镜102可以执行浸没显微术，并且没有显著的时间限制，或与由载物台控制系统122控制的运动相关联的限制。以这种方式，如上所示和描述的倒置显微镜系统100可以能够提高倒置浸没成像的效率和更高的生产率。
37.现在参考图2，在示意图中描绘了流体浸没控制系统150的进一步细节。因此，图2可能未按比例或透视绘制。在图2中，流体浸没控制系统150被示为包括传感器接口204、浸没控制器206和流体补充系统208。具体而言，传感器接口204经由电子接口152耦合到传感器环104，电子接口152可以包括多根信号线或其它连接器以使测量电路300(参见图3)能够闭合。此外，流体补充系统208经由流体接口154耦合到传感器环104，流体接口154可以是耦合到传感器环104并且与传感器环104中的内部通路流体连通的导管，如下文关于例如图9和图10进一步详细描述的。
38.如图2中所示，浸没控制器206可以提供处理和逻辑功能以解释测量信号并且相应地生成驱动器信号。因此，浸没控制器206可以在内部包括处理器和能够存储和向处理器提供可执行代码的存储器介质以及其它电路和部件。在一些实施例中，浸没控制器206可以包
括实现流体浸没控制系统150的逻辑功能中的至少一些逻辑功能的现场可编程门阵列。在特定实施例中，浸没控制器206可以是能够在没有用户输入的情况下自主地操作，诸如以专用的自动化方式操作的嵌入式控制器。还应该理解的是，流体浸没控制系统150可以依赖于至少一个电力源(未示出)，该电力源可以是图2中描绘的元件的外部电源或内部电源。
39.在如图2中所示的流体浸没控制系统150中，传感器接口204可以实现和使用测量电路300(参见图3)来执行用于浸没显微术的流体层106的电阻测量，如关于图1详细描述的。因此，传感器接口204可以提供电源，诸如电压源或电流源302(参见图3)以向测量电路300供电。注意的是，在各种实施例中，电源可以以直流模式或以交流模式操作。此外，传感器接口204可以向来自测量电路300的输入信号提供信号调节、放大和数字化。在不同的实施例中，可以使用用于信号调节、放大和数字化的各种装置和方法。例如，当单个模数转换器(adc，未示出)与传感器接口204一起使用时，传感器接口204可以包括多路复用器(未示出)以顺序切换和数字化诸如来自传感器电极306和公共电极304(参见图3)的相应多个输入信号。在其它实施例中，传感器接口204可以包括多个adc，与相应多个输入信号中的每个输入信号对应。在各种实施例中，传感器接口204可以具有与浸没控制器206对应的数字接口，并且可以将测量值或执行的测量的结果的其它指示发送到浸没控制器206。测量的结果可以指示流体层106中的流体量是否足以用于浸没显微术。
40.在如图2中所示的流体浸没控制系统150中，浸没控制器206可以对应地从传感器接口204接收测量结果，并且可以做出是否驱动流体补充系统208以将流体重新填充到传感器环104的决定。在一些实施例中，浸没控制器206可以在任何时间都直接控制流体补充并且可以直接控制通过流体接口154的流体的流动。在一些实施例中，流体补充系统208可以具有某种程度的控制，诸如通过响应于来自浸没控制器206的单个指示使得流体能够在一段持续时间内流过流体接口154。
41.在如图2中所示的流体浸没控制系统150中，流体补充系统208可以包括各种部件以响应于来自浸没控制器206的指示通过流体接口154提供流体。因此，流体补充系统208可以包括用于一定体积的流体的罐或储存器(未示出)。流体补充系统208的内部储存器可以与泵(未示出)流体连通，该泵又与流体接口154流体连通以输出流体。
42.在图3中，描绘了如前所述的测量电路300。如图所示，测量电路用于各个传感器电极306和公共电极304之间的流体层106的电阻测量，并且还包括电流源302和开关308。每个传感器电极306可以形成为传感器环104的工作表面处的外表面电极，如下面将进一步详细示出和描述的。传感器电极可以被成形为弧形并且可以围绕倒置显微镜物镜102的光轴114的直径906(参见图9)周向放置。如测量电路300中所示，电阻器r-1、r-2、r-3、r-4、r-5、r-6、r-7和r-8与分别由八个传感器电极306测量的流体层106的电阻对应。电阻r-1由传感器电极306-1测量，电阻r-2由传感器电极306-2测量，电阻r-3由传感器电极306-3测量，电阻r-4由传感器电极306-4测量，电阻r-5由传感器电极306-5测量，电阻r-6由传感器电极306-6测量，电阻r-7由传感器电极306-7测量，以及电阻r-8由传感器电极306-8测量。开关308被示为能够单独连接到传感器电极306并且在示例性状态中被示为处于传感器电极306-2在测量电路300中被切换到测量电阻r-2的位置。注意的是，单独测量传感器电极306的电阻的其它装置可以用于不同的实施例中。虽然电流源302被示为与用于测量电阻的传感器电极306-2处的电压测量(未示出)对应，但是应该理解的是，可以使用用于电阻测量的其它布
置，诸如电压源和电流测量。
43.在测量电路300的操作中，例如，使用开关308可以分别切换每个电极306用于测量。当来自所有电极306的电阻值指示流体的存在时，测量电路300可以继续监视。当来自至少一个电极306的电阻值指示不存在流体时，测量电路300可以指示要补充流体。
44.现在参考图4，示出了倒置显微镜物镜408在从上方通过透明样品板(在图4中不可见)的运动期间的现有技术描绘。图4中可见的是示出了倒置显微镜物镜408的光轴的直径906的间隔环404。随着倒置显微镜物镜408移动，诸如如上所述从第一样品移动到第二样品，用于浸没显微术的流体层的弯月面402被示为动态地后退并且不再覆盖间隔环404，这不适用于使用倒置显微镜物镜408的倒置显微成像。
45.在图5中，示出了与图4中类似的描绘，但具有如本文所述的用于流体浸没控制的倒置显微镜系统100的元件，包括倒置显微镜物镜102、传感器电极306和传感器环104。图5中可见的是示出了倒置显微镜物镜102的光轴的直径906(参见图9)的环504。在图5中，当倒置显微镜物镜102移动时，由于流体浸没控制系统150的操作，弯月面106-1在环504上维持其直径大于环504，这使得浸没显微术能够在没有中断或时间约束或运动约束的情况下进行。
46.现在前进到图6，示出了在上方以透视图的形式组装的并且在下方以分解图的形式的传感器环104和倒置显微镜物镜102的组件600。在图6中，截面线900限定了下面关于图9和图10呈现的截面图。在如组装的图6的透视图中，传感器环104的表面602是可见的，当传感器环104与倒置显微镜物镜102组装时，传感器环104的表面602形成用于浸没显微术的倒置显微镜物镜102的工作表面，如图所示。公共表面602被示为基本是平坦的并且因此可以促进弯月面106-1的稳定形成。在组件600中还可见的是凹槽606，凹槽606形成为在表面602处承载用于各个信号电极306的信号迹线。至少一个螺钉608可以穿过至少一个安装孔604以将传感器环104附接到倒置显微镜物镜102。如图6中所示，五个螺钉608与五个安装孔604一起使用。如图所示，分解图中可见的是密封环608，密封环608可以密封在传感器环104与倒置显微镜物镜102组装时形成的环带610，以及在传感器环104的径向边缘处的流体端口612。如本文所述，环带610与流体端口612流体连通，以向流体层106(图6中未示出)提供流体。
47.图7和图8分别描绘了传感器环104的俯视图104-1和仰视图104-2。在俯视图104-1中，传感器环104的各种元件是可见的，包括传感器电极306、通孔604和凹槽606。在仰视图104-2中，形成环带610的传感器环104的表面是可见的并且包括公共电极304，该公共电极304形成为环带610内的环以便在任何时间都保持与流体接触，并且包括用于经由电子接口152连接的连接器引线304-1。在仰视图104-2中还可见的是流体端口612，流体端口612终止于环带610内以补充流体用于与流体接口154连接。
48.图9和图10分别描绘了传感器环104的截面图900的两个版本900-1、900-2。在图9中，截面图900-1单独描绘了传感器环104，而在图10中，截面图900-2描绘了与倒置显微镜物镜102的远端部分102-1组装的传感器环104(与组件600对应，参见图6)。在截面图900-1和900-2中，传感器环104的各种元件是可见的，包括传感器电极306、通孔604、凹槽606、公共电极304和流体端口612。在图10的截面图900-2中，放大部分902在下面示出，提供流体端口612和环带610的进一步细节。
49.在图11中，示出了组装到倒置显微镜物镜102的远端部分102-1的传感器环104的截面图900-3，截面图900-3与图10中所示的截面图900-2基本相似。但是，在截面图900-3中，线904表示倒置显微镜物镜102的工作距离，诸如倒置显微镜物镜102的焦距。因此，表面602和线904之间的距离相对于传感器环104的尺寸可以表示在浸没显微术期间维持的流体层106的工作厚度，如本文所公开的。此外，倒置显微镜物镜102的光轴的直径906也在图11中绘出。
50.现在参考图12，描绘了如本文所述的利用倒置浸没显微术进行流体浸没控制的方法1200的实施例的选定元件的流程图。使用具有传感器环104的流体浸没控制系统150可以执行方法1200，如上所述。注意的是，方法1200中描述的某些操作可以是可选的或可以在不同的实施例中重新布置。
51.方法1200可以开始于步骤1202，通过使用显微镜物镜观察装载到倒置显微镜中的多个样品中所包括的第一样品，其中显微镜物镜浸没在显微镜物镜的远端部分处的流体中。在步骤1204，在显微镜物镜和第一样品中的至少一个相对于彼此移动时，耦合到多个传感器电极、公共电极和流体补充系统的浸没控制器被用于将流体维持在远端部分的光轴的直径上。在步骤1206，使显微镜物镜和第一样品中的至少一个相对于彼此移动，以便使用显微镜物镜观察包括在多个样品中的第二样品。在步骤1208，在显微镜物镜与第二样品对准之前，将流体维持在光轴的直径上。
52.图15描绘了其中传感器环附接到显微镜物镜主体的又一个实施例。
53.现在参考图13，描绘了其中传感器环形成在一体式显微镜物镜主体内的另一个实施例。在图13中，描绘了一体式显微镜物镜主体的远端部分。一体式显微镜物镜主体被形成为一体式单个工件，并且可以包括内部通道或导管，如所描绘的。内部通道或导管可以沿着一体式显微镜物镜主体内的不同路径布线。在一些实施例中，使用诸如3-d打印之类的增材制造技术，使用包括金属和聚合物以及复合材料在内的多种合适材料中的任何一种或多种材料可以形成一体式显微镜物镜主体。如图13中所示，一体式显微镜物镜主体还可以包括光学部件(诸如显微镜物镜透镜和与光路相关联的其它元件)，以及用于浸没控制的传感器(包括如前所述的传感器)。因此，如图所示，图13中的一体式显微镜物镜主体可以包括供应流体端口，该供应流体端口与弯月面流体端口内部流体连通，该弯月面流体端口可以部分地或全部地围绕显微镜物镜透镜的表面周向延伸。此外，图13中的一体式显微镜物镜主体可以包括内部导管或内部导体以连接到传感器和/或为传感器提供用于浸没控制的传感器接口。传感器接口因此可以支持一个或多个电触点与一体式显微镜物镜主体的独立连接，并且可以使得传感器元件能够外部连接到相应的信号调节和电源，如上文详细解释的。
54.一体式显微镜物镜主体可以包括耦合到传感器和分析系统的控制电路系统，该分析系统能够监视传感器和检测适当添加更多流体和/或停止成像的状况，并且提供和/或接收适当的控制信号和信息。替代地，一体式显微镜物镜主体可以包括电触点和/或数据连接，以轻松连接到分析系统和/或其它部件，诸如计算机系统或显示系统。例如，一体式显微镜物镜主体可以设有usb端口和/或连接到一体式物镜主体内的传感器和/或控制电路系统的usb公插头，从而允许既轻松连接到分析系统以进行组装、维修、或更换，以及还连接到计算机或显示系统。
55.现在参考图14，描绘了其中集成传感器环附接到显微镜物镜主体的另一个实施
例。在图14中，描绘了附接有集成传感器环的显微镜物镜主体的远端部分。如所绘出的，集成传感器环可以包括浸没控制的所有元件，包括用于流体的内部通道或导管。内部通道或导管可以沿着集成传感器环内的不同路径布线。如图14中所示，流体导管和传感器可以完全封闭或嵌入在集成传感器环内，使得由于流体端口和物镜主体之间的集成传感器环的环带间隔而在物镜主体和盖之间没有流体接触。与包括两者之间的流体接触的系统相比，防止流体与物镜主体接触可以带来优势，诸如更好的流体控制、更容易将集成传感器环与物镜主体密封在一起，以及清洁或维护益处。在一些实施例中，导管或内部通道可以直接邻近物镜主体定位，使得用于流体的环带空间形成在集成传感器环的内壁和物镜主体的外壁之间。在一些实施例中，使用诸如3-d打印之类的增材制造技术，使用包括金属和聚合物以及复合材料在内的多种合适材料中的任何一种或多种材料可以形成集成传感器环。如图14中所示，集成传感器环可以以与本文先前描述的传感器环类似的方式附接到显微镜物镜主体。但是，在图14中所示的集成传感器环中，弯月面流体端口完全形成在集成传感器环内，并且在显微镜物镜主体和集成传感器环之间没有流体通道。如前所述，集成传感器环还可以包括用于浸没控制的传感器。因此，如图所示，图14中的集成传感器环可以包括与弯月面流体端口内部流体连通的供应流体端口，该弯月面流体端口可以部分或全部地围绕集成传感器环的表面周向延伸，并且可以能够在安装时环绕显微镜物镜透镜。此外，如上面详细解释的，图14中的集成传感器环可以包括用于浸没控制的传感器的传感器接口。图14中所示的显微镜物镜主体可以具有相同或相似的控制电路系统，以及与上述图13中所示的一体式显微镜物镜主体类似的电子和数据连接特征和能力。
56.现在参考图15，描绘了其中模块化传感器环能够与模块化显微镜物镜主体一起安装的另一个实施例。在图15中，如所绘出的，描绘了模块化显微镜物镜主体的远端部分。模块化传感器环和模块化显微镜物镜主体可以单独形成为单个工件，或可以形成为一体式工件，并且可以包括内部通道或导管。图15中的模块化传感器环和模块化显微镜物镜主体可以能够组装成类似于图13中所示的一体式显微镜物镜的最终结构。但是，因为图15中的模块化传感器环可以是可移除的，因此模块化传感器环可以在使用期间容易地更换，诸如用于维护、修理或延长用于浸没显微术的模块化显微镜物镜的服务寿命。图15中的模块化传感器环包括物镜主体内的集成流体路径，其中模块化传感器环中的连接路径连接到用于检测弯月面的传感器板。如上所述，图15的流体端口在端部通过与图14类似的间隔与物镜主体分开。在一些实施例中，流体端口和物镜主体之间的间隔环可以被移除或不存在，从而使得流体和物镜主体之间能够接触，其中模块化传感器环和物镜主体在环带空间中形成弯月面流体端口。在一些实施例中，使用诸如3-d打印之类的增材制造技术，使用包括金属和聚合物以及复合材料在内的多种合适材料中的任何一种或多种材料可以形成模块化传感器环和模块化显微镜物镜主体。图15中所示的显微镜物镜主体可以具有相同或相似的控制电路系统，以及与上述图13中所示的一体式显微镜物镜主体类似的电子和数据连接特征和能力。
57.如本文所公开的，流体浸没控制系统可以使用公共电极以及在与浸没显微镜物镜的远端相关联的平坦表面处的多个传感器电极来监视流体的电阻作为具有大于用于浸没显微术的光轴的直径的弯月面的流体层的存在的指示。当电阻指示直径没有浸没在流体中时，流体浸没控制系统可以激活流体的补充。
58.以上公开的主题被认为是说明性的，而不是限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神和范围内的所有这样的修改、增强和其它实施例。因此，在法律允许的最大程度内，本公开的范围应该由以下权利要求及其等效形式的最广泛允许解释来确定，而不应受前述详细描述的制约或限制。