CN111344574A - 载片架夹持器设备 - Google Patents

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P.德杰洛塞维克
D.里布卡
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Abstract

提供了一种载片架夹持器设备，所述载片架夹持器设备在保护数字载片扫描设备内的载片架时同时地传送多个玻璃载片。所述载片架夹持器设备将所述多个玻璃载片从载片架转盘传送到扫描载物台以供处理。所述载片架夹持器包括附接到基座的第一马达，所述第一马达被配置为沿着第一线性轴线驱动附接到所述基座的指状物底座。所述载片架夹持器设备还包括第二马达，所述第二马达附接到所述指状物底座并且被配置为沿着第二线性轴线驱动附接到所述指状物底座的相对的夹持器指状物。所述第二马达还被配置为沿着第三线性轴线驱动单独的夹持器指状物来将所述夹持器指状物朝向彼此和远离彼此移动，以抓握或释放载片架。

Description

载片架夹持器设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年11月30日提交的美国临时专利申请号62/593,135的优先权，该申请以引用方式整体并入本文，如同完全地阐述一样。
技术领域
本发明总体上涉及一种数字载片扫描设备，并且更具体地，涉及一种将整批的玻璃载片从转盘输送到扫描载物台以供数字载片扫描设备处理的内部载片架夹持器设备。
背景技术
数字病理学是通过允许管理从物理载片产生的信息的计算机技术实现的基于图像的信息环境。数字病理学部分地通过虚拟显微术实现，虚拟显微术是扫描物理玻璃载片上的样本并产生可在计算机监视器上存储、查看、管理和分析的数字载片图像的实践。通过对整个玻璃载片进行成像的能力，数字病理学领域迅猛发展并且在当前被认为是诊断医学中用来实现对重大疾病(诸如癌症)的甚至更好、更快且更便宜的诊断、预后和预测的最有前景的途径之一。
一些数字载片扫描设备已经被修改为保持多个载片架，使得数字载片扫描设备可在不中断的情况下顺序地处理数十个或数百个玻璃载片。然而，将单独的玻璃载片从载片架输送到扫描载物台仍然是重大挑战。因此，需要一种克服在如上文所描述的常规的***中发现的这些显著问题的***和方法。
发明内容
因此，本文描述了一种载片架夹持器设备，所述载片架夹持器设备传送整批的玻璃载片并且保护数字载片扫描设备内的载片架。所述载片架夹持器包括第一马达，所述第一马达附接到基座并且可操作地联接到指状物底座，所述指状物底座固定到所述基座，使得所述第一马达沿着第一线性指状物底座轴线驱动所述指状物底座。所述载片架夹持器设备还包括第二马达，所述第二马达由所述指状物底座支撑并可操作地联接到所述指状物底座并且被配置为沿着第二线性夹持器指状物轴线驱动相对的夹持器指状物。所述第二马达还可被配置为沿着第三线性轴线驱动各个夹持器指状物来将所述夹持器指状物朝向彼此和远离彼此移动，以便抓握或释放载片架。
在一个实施方案中，一种方法包括：将多个载片架存储在载片架转盘中，所述载片架转盘与数字载片扫描仪设备可操作地联接，其中每个载片架支撑多个玻璃载片；以及通过以下操作将第一玻璃载片传送到所述数字载片扫描仪设备的扫描载物台：沿着线性夹持器指状物抓握轴线驱动附接到载片架夹持器的指状物底座的第一夹持器指状物和附接到所述指状物底座的第二夹持器指状物，直到所述第一夹持器指状物的载片架接合表面与所述第二夹持器指状物的载片架接合表面之间达到预定距离；以及沿着第一线性指状物底座轴线驱动所述指状物底座，以将所述第一夹持器指状物定位在支撑所述第一载片的第一载片架的第一侧上的第一架间隔件凹部中并且将所述第二夹持器指状物定位在所述第一载片架的第二侧上的第二架间隔件凹部中。在将所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物定位在所述第一载片架的相应的第一侧和第二侧上之后，所述方法包括沿着所述线性夹持器指状物抓握轴线将所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物朝向彼此驱动，以使所述第一夹持器指状物的所述载片架接合表面与所述第一载片架的第一表面接触并且使所述第二夹持器指状物的所述载片架接合表面与所述第一载片架的第二表面接触。在所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物的相应的载片架接合表面与所述第一载片架的所述第一表面和所述第二表面之间接触之后，所述方法包括：沿着所述第一线性指状物底座轴线驱动所述指状物底座以将所述第一载片架从所述载片架转盘移除；以及在将所述第一载片架从所述载片架转盘移除之后，将所述第一载片架朝向所述扫描载物台传送。
在一个实施方案中，一种载片架夹持器设备包括：基座；指状物底座，所述指状物底座附接到所述基座并且被配置为沿着第一线性轴线移动；第一马达，所述第一马达附接到所述基座并且被配置为沿着所述第一线性轴线驱动所述指状物底座；多个夹持器指状物，所述多个夹持器指状物附接到所述指状物底座并且被配置为沿着第二线性轴线和第三线性轴线移动，其中每个夹持器指状物包括载片架接合表面，并且第一夹持器指状物的所述载片架接合表面沿着所述第三线性轴线面向第二夹持器指状物的所述载片架接合表面；以及第二马达，所述第二马达附接到所述指状物底座并且被配置为沿着所述第二线性轴线驱动所述多个夹持器指状物，所述第二马达还被配置为沿着所述第三线性轴线在相反方向上驱动所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物以抓握或释放载片架。
在阅读以下详细描述和附图之后，本发明的其他特征和优点对于本领域的普通技术人员来说将变得更显而易见。
附图说明
通过阅读以下详细描述和附图，将理解本发明的结构和操作，在附图中，相同的附图标记指代相同的部分并且其中：
图1A是示出根据本发明的一个实施方案的具有架间隔件的示例载片架转盘和具有玻璃载片的载片架的透视图；
图1B是示出根据本发明的一个实施方案的载片架转盘基座的一侧的示例横截面的侧视图；
图2是示出根据本发明的一个实施方案的来自第一制造商的具有玻璃载片的示例1×3载片架的顶视图；
图3是示出根据本发明的一个实施方案的来自第一制造商的具有玻璃载片的示例2×3载片架的顶视图；
图4是示出根据本发明的一个实施方案的来自第二制造商的具有玻璃载片的示例1×3载片架的顶视图；
图5是示出根据本发明的一个实施方案的来自第二制造商的具有玻璃载片的示例2×3载片架的顶视图；
图6A是示出根据本发明的一个实施方案的示例载片架夹持器设备的透视图；
图6B是示出根据本发明的一个实施方案的将夹持器指状物朝向转盘中的载片架驱动的示例载片架夹持器设备的透视图；
图6C是示出根据本发明的一个实施方案的示例载片架夹持器设备的透视图，其中夹持器指状物与定位在载片架平台上的载片架接合；
图7A是示出可结合本文所描述的各种实施方案使用的示例支持处理器的装置550的框图；
图7B是示出具有单个线性阵列的示例线扫描相机的框图；
图7C是示出具有三个线性阵列的示例线扫描相机的框图；以及
图7D是示出具有多个线性阵列的示例线扫描相机的框图。
具体实施方式
本文公开的某些实施方案提供了一种载片架夹持器，所述载片架夹持器从载片架转盘移除不同大小的载片架并且安置所移除的载片架以供数字扫描设备进一步处理。载片架夹持器还获得不同大小的经处理的载片架并且将经处理的载片架***载片架转盘中。在阅读本说明书之后，对于本领域的技术人员来说将变得显而易见的是，如何在各种可选的实施方案和可选的应用中实现本发明。然而，尽管本文将描述本发明的各种实施方案，但是应理解，这些实施方案仅以示例方式呈现，而不进行限制。如此，对各种可选的实施方案的这个详细描述不应被解释为限制如所附权利要求书中所阐述的本发明的范围或广度。
1.示例载片架转盘
图1A是示出根据本发明的一个实施方案的具有架间隔件20的示例载片架30转盘10和具有玻璃载片40的载片架30的透视图。在所示的实施方案中，转盘10包括多个架间隔件20，所述架间隔件附接到转盘基座50的上表面并从转盘基座50的上表面向上延伸。在一个实施方案中，每个架间隔件20包括间隔件凹部60，所述间隔件凹部被配置为允许操作员的手将载片架30***转盘10或从转盘移除载片架和/或允许载片架30夹持器的部分将载片架30***转盘10或从转盘移除载片架。相邻的架间隔件20限定架插槽70，载片架30可定位在所述架插槽中，使得载片架30主要搁置在转盘基座50的上表面上。在一个实施方案中，转盘基座50的上表面从转盘基座50的外部区域朝向转盘基座50的中心区域向下成角度。玻璃载片40占据载片架30中的各个插槽，并且在一个实施方案中，玻璃载片40有利地根据转盘基座50的上表面的角度和载片架30的对应角度以一角度定位。另外地，转盘10包括固定到多个架间隔件20中的每一个的上部部分的中心环。
图1B是示出根据本发明的一个实施方案的载片架30转盘基座50的一侧的示例横截面的侧视图。在所示的实施方案中，转盘基座50的上表面的一部分是平坦的。上表面的这个部分靠近转盘基座50的上表面的周边。另外地，转盘基座50的上表面的不同部分以θ°的角度成角度。有利地，转盘基座50的上表面的至少一部分是成角度的，并且角度θ°的度数可在1°至10°的范围内，或甚至更高达45°。有利地，当载片架30定位在基座50的成角度上表面90上时，载片架30的任何振动引起的移动或其他移动都朝向转盘10的中心偏置，在那里，载片架30止挡件阻止载片架30的进一步移动。另外地，载片架30中的单独的载片还可能会经历振动引起的移动或其他移动，并且设置有单独的载片的载片架30的成角度位置也使单独的载片以某一角度定位，使得单独的载片的移动朝向转盘10的中心偏置，在那里，载片架30的端部阻止载片架30的进一步移动。
2.示例载片架30
图2是示出根据本发明的一个实施方案的来自第一制造商的具有玻璃载片210的示例1×3载片架200的顶视图。在所示的实施方案中，1×3载片架200包括从1×3载片架200的一侧向外延伸的一个或多个载片架突起220。
图3是示出根据本发明的一个实施方案的来自第一制造商的具有玻璃载片260的示例2×3载片架250的顶视图。在所示的实施方案中，2×3载片架250包括从2×3载片架250的一侧向外延伸的一个或多个载片架突起270。
图4是示出根据本发明的一个实施方案的来自第二制造商的具有玻璃载片310的示例1×3载片架300的顶视图。在所示的实施方案中，1×3载片架300包括从1×3载片架300的一侧向外延伸的一个或多个载片架突起330。
图5是示出根据本发明的一个实施方案的来自第二制造商的具有玻璃载片360的示例2×3载片架350的顶视图。在所示的实施方案中，2×3载片架350包括从2×3载片架350的一侧向外延伸的一个或多个载片架突起370。
3.示例夹持器设备
图6A是示出根据本发明的一个实施方案的示例载片架夹持器设备400的透视图。在所示的实施方案中，载片架夹持器设备400包括附接到基座的第一马达410(在本文中称为夹持器马达)。基座420支撑指状物底座430，所述指状物底座从基座420向上延伸。夹持器马达410被配置为沿着线性指状物底座430轴线移动指状物底座430，这将指状物底座430朝向和远离容纳多个载片架30的转盘移动。
指状物底座430支撑第二马达440(在本文中称为指状物马达)。指状物马达440被配置为沿着线性夹持器指状物450高度轴线移动夹持器指状物450以适当地定位夹持器指状物450的高度，以用于将载片架30***转盘10中或用于接合转盘10中的载片架30以及将载片架30从转盘10移除。指状物马达440还被配置为沿着线性夹持器指状物450抓握轴线移动夹持器指状物450。有利地，当沿着线性夹持器指状物450抓握轴线移动夹持器指状物450时，每个夹持器指状物450朝向另一个夹持器指状物450移动或远离另一个夹持器指状物450移动，以增大或减小夹持器指状物450之间的距离。每个夹持器指状物450包括载片架30接合表面，并且每个载片架30接合表面包括一个或多个指状物突起465，所述一个或多个指状物突起被配置为接合从载片架30的一侧延伸的一个或多个对应的载片架30突起。在一个实施方案中，载片架30以一角度定位在载片架30中，并且一个或多个指状物突起465被配置为接合从载片架30的一侧延伸的一个或多个对应的载片架30突起，甚至在载片架30以一角度定位时也是如此。
指状物底座430还支撑载片保持器470，所述载片保持器定位在两个夹持器指状物450之间并且沿着夹持器指状物450高度轴线在夹持器指状物450上方和下方延伸。在一个实施方案中，载片保持器470的长度至少与载片架30的高度一样长。更细化的长度可为从载片架30内的最顶部玻璃载片40至载片架30内的最底部玻璃载片40的范围内的长度。载片保持器470被配置为在运输期间将玻璃载片40保持在载片架30中。例如，载片保持器在从载片架30转盘10移除载片架30期间以及在将载片架30***载片架30转盘10期间阻止玻璃载片40离开载片架30。
指状物底座430还支撑一个或多个载片架传感器480，所述一个或多个载片架传感器被定位并配置为感测在夹持器指状物450之间的载片架30的存在。在一个实施方案中，处理器分析来自载片架传感器480的信号以确定载片架30的类型(例如，制造商和大小)以及是否支持所确定的载片架30类型。
图6B是示出根据本发明的一个实施方案的示例载片架30夹持器设备将夹持器指状物450朝向转盘中的载片架30驱动的透视图。在所示的实施方案中，夹持器马达410将支撑夹持器指状物450和载片保持器470的指状物底座430朝向转盘10驱动。夹持器指状物450的高度由指状物马达440根据需要进行调整，以在夹持器马达410将指状物底座430定位成靠近转盘10时将夹持器指状物450定位在载片架30的任一侧上的相应架间隔件凹部60内以进行抓握。载片保持器470的高度类似地定位以在运输期间将所有玻璃载片40固定在载片架30中。
在一个实施方案中，处理器控制夹持器设备抓握定位在转盘基座50的成角度上表面90部分上的载片架30。夹持器设备被控制以便最初以小于100％的预定夹持压力抓握载片架30并且将载片架30从转盘10拉出一定距离而到达转盘基座50的具有平坦上表面100部分的区域。在该位置，处理器控制夹持器设备以100％的预定夹持压力抓握载片架30，并且然后在剩下路程中将载片架30从转盘10拉出来将载片架30定位在载片架平台490上，以供数字载片扫描设备进一步处理。
图6C是示出根据本发明的一个实施方案的示例载片架30夹持器设备的透视图，其中夹持器指状物450与定位在载片架平台490上的载片架30接合。在所示的实施方案中，定位在载片架平台490上的载片架30刚从载片架30转盘10移除或者将要***载片架30转盘10中。尽管在载片架30的插槽中没有示出玻璃载片40，但是载片保持器470被定位成在运输期间将玻璃载片40固定在载片架30中。如在所示的实施方案中示出，夹持器指状物450的接合表面上的指状物突起465与载片架30的一侧突起接合，以在将载片架30***转盘10中时或在从转盘10移除载片架30时将载片架30牢固地夹紧在相对的夹持器指状物450之间。
有利地，在由数字载片扫描设备处理载片架30中的载片之后，将载片架30返回到载片架平台490。夹持器设备的夹持器指状物450被配置为抓握水平定位在载片架平台490上的载片架30。应注意，夹持器指状物450被配置为抓握以一角度定位在载片架30转盘基座50的成角度上表面90部分上的载片架30，并且还被配置为抓握水平定位在载片架平台490的平坦表面上的载片架30。
4.示例实施方案
在一个实施方案中，数字载片扫描仪设备的载片架30夹持器设备包括基座和附接到基座420的指状物底座430。指状物底座430被配置为沿着第一线性轴线移动，所述第一线性轴线可被称为指状物底座430轴线。载片架30夹持器设备还包括第一马达410，所述第一马达附接到基座420并且被配置为沿着第一线性轴线驱动指状物底座430。载片架30夹持器设备还包括附接到指状物底座430的多个夹持器指状物450。夹持器指状物450被配置为沿着第二线性轴线和第三线性轴线移动。第二线性轴线可被称为夹持器指状物450高度轴线，并且第三线性轴线可被称为夹持器指状物450抓握轴线。在这个实施方案中，每个夹持器指状物450包括载片架30接合表面，并且第一夹持器指状物450的载片架30接合表面沿着第三线性轴线面向第二夹持器指状物450的载片架30接合表面。载片架30夹持器设备还包括第二马达440，所述第二马达附接到指状物底座430并被配置为沿着第二线性轴线驱动多个夹持器指状物450，并且还被配置为沿着第三线性轴线在相反方向上驱动第一夹持器指状物450和第二夹持器指状物450以抓握或释放载片架30。
在一个实施方案中，第一夹持器指状物450的载片架30接合表面包括一个或多个指状物突起465，所述一个或多个指状物突起被配置为接合从载片架30的第一侧延伸的一个或多个载片架30突起。在这同一个实施方案中，第二夹持器指状物450的载片架30接合表面包括一个或多个指状物突起465，所述一个或多个指状物突起被配置为接合从载片架30的第二延伸的一个或多个载片架30突起。在一个实施方案中，多个夹持器指状物450中的每一个在其相应的载片架30接合表面上包括一个或多个指状物突起465。有利地，在一个实施方案中，多个夹持器指状物450中的每一个的所述一个或多个指状物突起465被配置为当第一载片架30以一角度定位在转盘10中时抓握从载片架30的一侧延伸的一个或多个载片架30突起。
在一个实施方案中，第一线性轴线正交于第二线性轴线和第三线性轴线。在一个实施方案中，第二线性轴线正交于第一线性轴线和第三线性轴线。在一个实施方案中，第三线性轴线正交于第一线性轴线和第二线性轴线。在一个实施方案中，每条线性轴线正交于另外两条线性轴线。
在一个实施方案中，一种将第一载片从载片架30转盘10传送到数字载片扫描设备中的载片扫描状态的方法包括将多个载片架30存储在载片架30转盘10中。载片架30转盘10与数字载片扫描仪设备集成和/或可操作地联接。有利地，每个载片架30支撑多个玻璃载片40，并且第一载片由载片架30转盘10中的第一载片架30支撑。
所述方法另外地包括通过沿着线性夹持器指状物450抓握轴线驱动附接到载片架30夹持器的指状物底座430的第一夹持器指状物450和附接到指状物底座430的第二夹持器指状物450，直到第一夹持器指状物450的载片架30接合表面与第二夹持器指状物450的载片架30接合表面之间达到预定距离，将第一玻璃载片40传送到数字载片扫描仪设备的扫描载物台。所述方法还包括沿着第一线性指状物底座430轴线驱动指状物底座430，以将第一夹持器指状物450定位在支撑第一载片的第一载片架30的第一侧上的第一架间隔件凹部60中并且将第二夹持器指状物450定位在第一载片架30的第二侧上的第二架间隔件凹部60中。在将第一夹持器指状物450和第二夹持器指状物450定位在第一载片架30的相应的第一侧和第二侧上之后，所述方法还包括沿着线性夹持器指状物450抓握轴线将第一夹持器指状物450和第二夹持器指状物450朝向彼此驱动，以使第一夹持器指状物450的载片架30接合表面与第一载片架30的第一表面接触并且使第二夹持器指状物450的载片架30接合表面与第一载片架30的第二表面接触；
在第一夹持器指状物450和第二夹持器指状物450的相应的载片架30接合表面与第一载片架30的第一表面和第二表面之间接触之后，所述方法还包括沿着第一线性指状物底座430轴线驱动指状物底座430以将第一载片架30从载片架30转盘10移除。而且，在将第一载片架30从载片架30转盘10移除之后，所述方法还包括将第一载片架30朝向扫描载物台传送。
在一个实施方案中，沿着夹持器指状物450抓握轴线驱动两个或更多个夹持器指状物450还包括将两个或更多个夹持器指状物450朝向彼此驱动。在一个实施方案中，沿着夹持器指状物450抓握轴线驱动两个或更多个夹持器指状物450包括将两个或更多个夹持器指状物450远离彼此驱动。
5.示例数字载片扫描设备
可使用诸如关于图7A至图7D描述的数字病理学扫描装置来实现本文所描述的各种实施方案。
图7A是示出可结合本文所描述的各种实施方案使用的示例支持处理器的装置550的框图。如技术人员将理解，还可使用装置550的可选形式。在所示的实施方案中，装置550被呈现为数字成像装置(也称为数字载片扫描设备、数字载片扫描仪、扫描仪、扫描仪***或数字成像装置等)，该数字成像装置包括：一个或多个处理器555；一个或多个存储器565；一个或多个运动控制器570；一个或多个接口***575；一个或多个可移动载物台580，该一个或多个可移动载物台各自支撑具有一个或多个样品590的一个或多个玻璃载片585；一个或多个照明***595，该一个或多个照明***对样品进行照明；一个或多个物镜600，该一个或多个物镜各自限定沿着光轴行进的光学路径605；一个或多个物镜***630；一个或多个任选的落射照明***635(例如，包括在荧光扫描仪***中)；一个或多个聚焦光学器件610；一个或多个线扫描相机615；和/或一个或多个面扫描相机620，该一个或多个面扫描相机中的每一个限定在样品590和/或玻璃载片585上的单独视野625。扫描仪***550的各种元件经由一个或多个通信总线560通信地耦合。尽管可存在扫描仪***550的各种元件中的每一种中的一个或多个，但是为了描述的简单起见，除非需要以复数形式进行描述来传达适当的信息，否则将以单数形式描述这些元件。
一个或多个处理器555可包括例如能够并行地处理指令的中央处理单元(“CPU”)和单独的图形处理单元(“GPU”)，或者一个或多个处理器555可包括能够并行地处理指令的多核心处理器。还可提供附加的单独处理器以控制特定部件或执行特定功能，诸如图像处理。例如，附加的处理器可包括用于管理数据输入的辅助处理器、用于执行浮点数学运算的辅助处理器、具有适合于快速地执行信号处理算法的架构的专用处理器(例如，数字信号处理器)、从属于主处理器的从处理器(例如，后端处理器)、用于控制线扫描相机615、载物台580、物镜225和/或显示器(未示出)的附加的处理器。这样的附加的处理器可为单独的离散处理器，或者可与处理器555集成。
存储器565提供可由处理器555执行的程序的数据和指令的存储。存储器565可包括存储数据和指令的一种或多种易失性和/或非易失性计算机可读存储介质，包括例如随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器、可移动存储装置驱动器等。处理器555被配置为执行存储在存储器565中的指令并经由通信总线560与扫描仪***550的各种元件通信以实施扫描仪***550的整体功能。
一个或多个通信总线560可包括被配置为传达模拟电信号的通信总线560，并且可包括被配置为传达数字数据的通信总线560。因此，从处理器555、运动控制器570和/或接口***575经由一个或多个通信总线560进行的通信可包括电信号和数字数据两者。处理器555、运动控制器570和/或接口***575还可被配置为经由无线通信链路与扫描***550的各种元件中的一个或多个通信。
运动控制***570被配置为精确地控制和协调载物台580和物镜600(例如，经由物镜***630)的XYZ移动。运动控制***570还被配置为控制扫描仪***550中的任何其他移动部分的移动。例如，在荧光扫描仪实施方案中，运动控制***570被配置为协调落射照明***635中的滤光器等的移动。
接口***575允许扫描仪***550与其他***和人类操作员介接。例如，接口***575可包括用户界面以用于将信息直接地提供给操作员和/或允许来自操作员的直接输入。接口***575还被配置为便于扫描***550与直接地连接的一个或多个外部装置(例如，打印机、可移动存储介质等)或经由网络(未示出)连接到扫描仪***550的外部装置(诸如图像服务器***、操作员站、用户站和管理服务器***)之间的通信和数据传输。
照明***595被配置为对样品590的一部分进行照明。照明***595可包括例如光源和照明光学器件。光源可为可变强度卤素光源，其具有凹面反射镜以最大化光输出并具有KG-1滤光片以抑制热量。光源还可为任何类型的弧光灯、激光器或其他光源。在一个实施方案中，照明***595以透射模式对样品590进行照明，使得线扫描相机615和/或面扫描相机620感测透射穿过样品590的光学能量。可选地或另外地，照明***595可被配置为以反射模式对样品590进行照明，使得线扫描相机615和/或面扫描相机620感测从样品590反射的光学能量。总的来说，照明***595被配置为适合于在光学显微术的任何已知模式中探询显微镜样品590。
在一个实施方案中，扫描仪***550任选地包括落射照明***635来优化扫描仪***550以进行荧光扫描。荧光扫描是对包括荧光分子的样品590的扫描，所述荧光分子是可吸收特定波长的光(激发)的光子敏感分子。这些光子敏感分子还以更高波长发射光(发射)。由于这种光致发光现象的效率非常低，因此发射光量通常非常低。这种低发射光量典型地阻碍用于扫描和数字化样品590的常规技术(例如，透射模式显微术)。有利地，在扫描仪***550的任选的荧光扫描仪***实施方案中，使用包括多个线性传感器阵列的线扫描相机615(例如，时间延迟积分(“TDI”)线扫描相机)通过将样品590的同一区域暴露于线扫描相机615的多个线性传感器阵列中的每一个来增加线扫描相机对光的敏感度。这在用低发射光来扫描微弱荧光样品时特别地有用。
因此，在荧光扫描仪***实施方案中，线扫描相机615优选地是单色TDI线扫描相机。有利地，单色图像在荧光显微术中是理想的，因为它们提供了来自存在于样品上的各种通道的实际信号的更准确表示。如本领域的技术人员将理解，可用发射不同波长的光的多种荧光染料来标记荧光样品590，这些波长也称为“通道”。
此外，由于各种荧光样品的低端和高端信号电平呈现线扫描相机615要感测的波长的宽光谱，因此期望线扫描相机615可感测到的低端和高端信号电平是类似地宽的。因此，在荧光扫描仪实施方案中，在荧光扫描***550中使用的线扫描相机615是单色10位64线性阵列TDI线扫描相机。应注意，可采用线扫描相机615的各种位深度以与扫描***550的荧光扫描仪实施方案一起使用。
可移动载物台580被配置为在处理器555或运动控制器570的控制下进行精确的X-Y轴移动。可移动载物台还可被配置为在处理器555或运动控制器570的控制下在Z轴上进行移动。可移动载物台被配置为在由线扫描相机615和/或面扫描相机进行的图像数据捕获期间将样品定位在期望位置。可移动载物台还被配置为在扫描方向上将样品590加速到基本上恒定的速度，并且然后在由线扫描相机615进行的图像数据捕获期间维持基本上恒定的速度。在一个实施方案中，扫描仪***550可采用高精度且紧密地协调的X-Y网格来帮助将样品590定位在可移动载物台580上。在一个实施方案中，可移动载物台580是基于线性马达的X-Y载物台，其中在X轴和Y轴两者上采用高精度编码器。例如，可在扫描方向上的轴线上和在垂直于扫描方向并与扫描方向在同一平面上的方向上的轴线上使用非常精确的纳米编码器。载物台还被配置为支撑玻璃载片585，样品590设置在该玻璃载片上。
样品590可为可通过光学显微术探询的任何事物。例如，玻璃显微镜载片585经常用作样本的观察基底，该样本包括组织和细胞、染色体、DNA、蛋白质、血液、骨髓、尿液、细菌、小滴、活检材料，或任何其他类型的死或活的、染色或未染色的、标记或未标记的生物材料或物质。样品590还可为沉积在任何类型的载片或其他基底上的任何类型的DNA或DNA相关材料(诸如cDNA、RNA或蛋白质)的阵列，包括通常称为微阵列的任何和所有样品。样品590可为微量滴定板，例如96孔板。样品590的其他示例包括集成电路板、电泳记录、培养皿、膜、半导体材料、法医材料和机加工零件。
物镜600安装在物镜***630上，在一个实施方案中，该物镜***可采用非常精确的线性马达来使物镜600沿着由物镜600限定的光轴移动。例如，物镜***630的线性马达可包括50纳米编码器。载物台580和物镜600在XYZ轴上的相对位置在处理器555的控制下使用运动控制器570以闭环方式进行协调和控制，该处理器采用存储器565来存储信息和指令，包括用于扫描***550的整个操作的计算机可执行的编程的步骤。
在一个实施方案中，物镜600是平场复消色差(“APO”)无限远校正物镜，其数值孔径对应于期望的最高空间分辨率，其中物镜600适合于透射模式照明显微术、反射模式照明显微术和/或落射照明模式荧光显微术(例如，Olympus 40X,0.75NA或20X,0.75NA)。有利地，物镜600能够校正色像差和球面像差。由于物镜600是无限远校正的，因此聚焦光学器件610可在光学路径605中放置于物镜600上方，在那里，穿过物镜的光束变成准直光束。聚焦光学器件610将由物镜600捕获的光信号聚焦到线扫描相机615和/或面扫描相机620的光响应元件上并且可包括光学部件(诸如滤光片、放大变换器透镜等)。与聚焦光学器件610相结合的物镜600为扫描***550提供了总放大率。在一个实施方案中，聚焦光学器件610可包含镜筒透镜和任选的2X放大变换器。有利地，2X放大变换器允许本机20X物镜600以40X放大率扫描样品590。
线扫描相机615包括图片元素(“像素”)的至少一个线性阵列。线扫描相机可为单色或彩色的。彩色线扫描相机典型地具有至少三个线性阵列，而单色线扫描相机可具有单个线性阵列或多个线性阵列。还可使用任何类型的单数或复数线性阵列，无论是被封装作为相机的部分还是定制集成到成像电子模块中。例如，还可使用3线性阵列(“红-绿-蓝”或“RGB”)彩色线扫描相机或96线性阵列单色TDI。TDI线扫描相机典型地通过对来自样本的先前成像区域的强度数据求和而产生信噪比(“SNR”)的与积分级的数量的平方根成比例的增加来在输出信号中提供显著地更好的SNR。TDI线扫描相机包括多个线性阵列。例如，TDI线扫描相机可具有24个、32个、48个、64个、96个或甚至更多的线性阵列。扫描仪***550还支持以各种格式制造的线性阵列，包括具有512个像素的一些格式、具有1024个像素的一些格式，以及具有多达4096个像素的其他格式。类似地，还可在扫描仪***550中使用具有各种像素大小的线性阵列。选择任何类型的线扫描相机615的突出要求是载物台580的运动可与线扫描相机615的线速率同步，使得在样品590的数字图像捕获期间，载物台580可相对于线扫描相机615处于运动中。
由线扫描相机615生成的图像数据存储在存储器565的一部分中并由处理器555处理以生成样品590的至少一部分的连续数字图像。连续数字图像可由处理器555进一步处理，并且处理过的连续数字图像也可存储在存储器565中。
在具有两个或更多个线扫描相机615的实施方案中，线扫描相机615中的至少一个可被配置为用作聚焦传感器，该聚焦传感器与线扫描相机615中的被配置为用作成像传感器的至少一个组合地操作。聚焦传感器可逻辑上定位成与成像传感器在同一光轴上，或者聚焦传感器可逻辑上定位成相对于扫描仪***550的扫描方向在成像传感器之前或之后。在其中至少一个线扫描相机615用作聚焦传感器的一个实施方案中，由聚焦传感器生成的图像数据存储在存储器565的一部分中并由一个或多个处理器555处理以生成聚焦信息，从而允许扫描仪***550调整样品590与物镜600之间的相对距离以在扫描期间维持聚焦在样品上。另外地，在一个实施方案中，用作聚焦传感器的至少一个线扫描相机615可被定向，使得聚焦传感器的多个单独像素中的每一个沿着光学路径605定位在不同的逻辑高度处。
在操作中，扫描仪***550的各种部件以及存储在存储器565中的编程的模块使得能够对设置在玻璃载片585上的样品590进行自动扫描和数字化。玻璃载片585牢固地放置在扫描仪***550的可移动载物台580上以扫描样品590。在处理器555的控制下，可移动载物台580将样品590加速到基本上恒定的速度，以供线扫描相机615感测，其中载物台的速度与线扫描相机615的线速率同步。在扫描图像数据条带之后，可移动载物台580减速并使样品590基本上完全停止。然后，可移动载物台580正交于扫描方向移动来定位样品590，以进行对后续图像数据条带(例如，相邻的条带)的扫描。随后扫描附加的条带，直到样品590的整个部分或整个样品590被扫描为止。
例如，在对样品590的数字扫描期间，获取样品590的连续数字图像作为多个连续视野，这些连续视野组合在一起以形成图像条带。多个相邻的图像条带类似地组合在一起以形成样品590的一部分或整个样品590的连续数字图像。对样品590的扫描可包括获取竖直图像条带或水平图像条带。对样品590的扫描可为从上到下、从下到上或这两者(双向)，并且可在样品上的任何点处开始。可选地，对样品590的扫描可为从左到右、从右到左或这两者(双向)，并且可在样品上的任何点处开始。另外地，不必以相邻或连续方式获取图像条带。此外，样品590的所得图像可为整个样品590或仅样品590的一部分的图像。
在一个实施方案中，计算机可执行指令(例如，编程的模块或其他软件)存储在存储器565中，并且当被执行时，使得扫描***550能够执行本文所描述的各种功能。在本说明书中，术语“计算机可读存储介质”用于指代用于存储计算机可执行指令并将其提供给扫描***550以供处理器555执行的任何介质。这些介质的示例包括存储器565以及直接地或间接地与扫描***550通信地耦合(例如，经由网络)的任何可移动或外部存储介质(未示出)。
图7B示出了具有单个线性阵列640的线扫描相机，该单个线性阵列可被实现为电荷耦合装置(“CCD”)阵列。单个线性阵列640包括多个单独像素645。在所示的实施方案中，单个线性阵列640具有4096个像素。在可选的实施方案中，线性阵列640可具有更多或更少的像素。例如，线性阵列的常见格式包括512个、1024个和4096个像素。像素645以线性方式布置来限定线性阵列640的视野625。视野的大小根据扫描仪***550的放大率而变化。
图7C示出了具有三个线性阵列的线扫描相机，该三个线性阵列中的每一个可被实现为CCD阵列。三个线性阵列进行组合以形成色彩阵列650。在一个实施方案中，色彩阵列650中的每个单独线性阵列检测不同的色彩强度(例如，红色、绿色或蓝色)。来自色彩阵列650中的每个单独线性阵列的色彩图像数据进行组合以形成色彩图像数据的单个视野625。
图7D示出了具有多个线性阵列的线扫描相机，该多个线性阵列中的每一个可被实现为CCD阵列。多个线性阵列进行组合以形成TDI阵列655。有利地，TDI线扫描相机可通过对来自样本的先前成像区域的强度数据求和而产生SNR的与线性阵列(也称为积分级)的数量的平方根成比例的增加来在其输出信号中提供显著地更好的SNR。TDI线扫描相机可包括更多数量的线性阵列。例如，TDI线扫描相机的常见格式包括24个、32个、48个、64个、96个、120个和甚至更多的线性阵列。
提供了所公开的实施方案的以上描述，以使得本领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。对这些实施方案的各种修改对于本领域的技术人员来说将显而易见，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所描述的一般原理可应用于其他实施方案。因此，应理解，本文所呈现的描述和附图表示本发明的当前优选实施方案，并且因此表示通过本发明广泛地设想的主题。还应理解，本发明的范围完全地涵盖对于本领域的技术人员来说可变得明显的其他实施方案，并且本发明的范围相应地不受限制。

Claims (20)

1.一种载片架夹持器设备，所述载片架夹持器设备包括：
基座；
指状物底座，所述指状物底座附接到所述基座并且被配置为沿着第一线性轴线移动；
第一马达，所述第一马达附接到所述基座并且被配置为沿着所述第一线性轴线驱动所述指状物底座；
多个夹持器指状物，所述多个夹持器指状物附接到所述指状物底座并且被配置为沿着第二线性轴线和第三线性轴线移动，其中每个夹持器指状物包括载片架接合表面，并且第一夹持器指状物的所述载片架接合表面沿着所述第三线性轴线面向第二夹持器指状物的所述载片架接合表面；以及
第二马达，所述第二马达附接到所述指状物底座并且被配置为沿着所述第二线性轴线驱动所述多个夹持器指状物，所述第二马达还被配置为沿着所述第三线性轴线在相反方向上驱动所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物以抓握或释放载片架。
2.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，其中所述第一夹持器指状物的所述载片架接合表面包括一个或多个指状物突起，所述一个或多个指状物突起被配置为接合从所述载片架的第一侧延伸的一个或多个载片架突起。
3.如权利要求2所述的载片架夹持器设备，其中所述第一夹持器指状物的所述一个或多个指状物突起被配置为当第一载片架以一角度定位在所述转盘中时抓握从所述载片架的所述第一侧延伸的所述一个或多个载片架突起。
4.如权利要求2所述的载片架夹持器设备，其中所述第二夹持器指状物的所述载片架接合表面包括一个或多个指状物突起，所述一个或多个指状物突起被配置为接合从所述载片架的第二延伸的一个或多个载片架突起。
5.如权利要求4所述的载片架夹持器设备，其中所述第一夹持器指状物的所述一个或多个指状物突起被配置为当第一载片架以一角度定位在所述转盘中时抓握从所述载片架的所述第一侧延伸的所述一个或多个载片架突起。
6.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，其中所述多个夹持器指状物中的每一个在其相应的载片架接合表面上包括一个或多个指状物突起，所述一个或多个指状物突起被配置为接合从所述载片架的一侧延伸的一个或多个载片架突起。
7.如权利要求6所述的载片架夹持器设备，其中所述多个夹持器指状物中的每一个的所述一个或多个指状物突起被配置为当第一载片架以一角度定位在所述转盘中时抓握从所述载片架的所述侧延伸的所述一个或多个载片架突起。
8.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，其中所述第一线性轴线正交于所述第二线性轴线和所述第三线性轴线。
9.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，其中所述第二线性轴线正交于所述第一线性轴线和所述第三线性轴线。
10.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，其中所述第三线性轴线正交于所述第一线性轴线和所述第二线性轴线。
11.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，其中每条线性轴线正交于另外两条线性轴线。
12.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，所述载片架夹持器设备还包括载片保持器，所述载片保持器沿着所述第二线性轴线延伸并且被配置为将一个或多个玻璃载片固定在载片架中。
13.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，所述载片架夹持器设备还包括载片架平台，所述载片架平台被配置为在将载片架从载片架转盘移除之后支撑载片架。
14.如权利要求1所述的载片架夹持器设备，所述载片架夹持器设备还包括固定到所述指状物底座的一个或多个载片架传感器，所述载片架传感器被配置为感测载片架的存在。
15.一种方法，所述方法包括：
将多个载片架存储在载片架转盘中，所述载片架转盘与数字载片扫描仪设备可操作地联接，其中每个载片架支撑多个玻璃载片；
通过以下操作将第一玻璃载片传送到所述数字载片扫描仪设备的扫描载物台：
沿着线性夹持器指状物抓握轴线驱动附接到载片架夹持器的指状物底座的第一夹持器指状物和附接到所述指状物底座的第二夹持器指状物，直到所述第一夹持器指状物的载片架接合表面与所述第二夹持器指状物的载片架接合表面之间达到预定距离；
沿着第一线性指状物底座轴线驱动所述指状物底座，以将所述第一夹持器指状物定位在支撑第一载片的第一载片架的第一侧上的第一架间隔件凹部中并且将所述第二夹持器指状物定位在所述第一载片架的第二侧上的第二架间隔件凹部中；
在将所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物定位在所述第一载片架的相应的第一侧和第二侧上之后，沿着所述线性夹持器指状物抓握轴线将所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物朝向彼此驱动，以使所述第一夹持器指状物的所述载片架接合表面与所述第一载片架的第一表面接触并且使所述第二夹持器指状物的所述载片架接合表面与所述第一载片架的第二表面接触；
在所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物的相应的载片架接合表面与所述第一载片架的所述第一表面和所述第二表面之间接触之后，沿着所述第一线性指状物底座轴线驱动所述指状物底座以将所述第一载片架从所述载片架转盘移除；以及
在将所述第一载片架从所述载片架转盘移除之后，将所述第一载片架朝向所述扫描载物台传送。
16.如权利要求15所述的方法，其中沿着所述夹持器指状物抓握轴线驱动两个或更多个夹持器指状物包括将所述两个或更多个夹持器指状物朝向彼此驱动。
17.如权利要求15所述的方法，其中沿着所述夹持器指状物抓握轴线驱动两个或更多个夹持器指状物包括将所述两个或更多个夹持器指状物远离彼此驱动。
18.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有存储在其上的一个或多个指令序列，所述一个或多个指令序列用于致使一个或多个处理器执行以下操作，包括：
将多个载片架存储在载片架转盘中，所述载片架转盘与数字载片扫描仪设备可操作地联接，其中每个载片架支撑多个玻璃载片；
通过以下操作将第一玻璃载片传送到所述数字载片扫描仪设备的扫描载物台：
沿着线性夹持器指状物抓握轴线驱动附接到载片架夹持器的指状物底座的第一夹持器指状物和附接到所述指状物底座的第二夹持器指状物，直到所述第一夹持器指状物的载片架接合表面与所述第二夹持器指状物的载片架接合表面之间达到预定距离；
沿着第一线性指状物底座轴线驱动所述指状物底座，以将所述第一夹持器指状物定位在支撑所述第一载片的第一载片架的第一侧上的第一架间隔件凹部中并且将所述第二夹持器指状物定位在所述第一载片架的第二侧上的第二架间隔件凹部中；
在将所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物定位在所述第一载片架的相应的第一侧和第二侧上之后，沿着所述线性夹持器指状物抓握轴线将所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物朝向彼此驱动，以使所述第一夹持器指状物的所述载片架接合表面与所述第一载片架的第一表面接触并且使所述第二夹持器指状物的所述载片架接合表面与所述第一载片架的第二表面接触；
在所述第一夹持器指状物和所述第二夹持器指状物的相应的载片架接合表面与所述第一载片架的所述第一表面和所述第二表面之间接触之后，沿着所述第一线性指状物底座轴线驱动所述指状物底座以将所述第一载片架从所述载片架转盘移除；以及
在将所述第一载片架从所述载片架转盘移除之后，将所述第一载片架朝向所述扫描载物台传送。
19.如权利要求18所述的介质，其中沿着所述夹持器指状物抓握轴线驱动两个或更多个夹持器指状物包括将所述两个或更多个夹持器指状物朝向彼此驱动。
20.如权利要求18所述的介质，其中沿着所述夹持器指状物抓握轴线驱动两个或更多个夹持器指状物包括将所述两个或更多个夹持器指状物远离彼此驱动。
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