CN111432933A - 用于控制在放置于旋转盘状件中的旋转盒中的样本上聚焦的固定束的聚焦点的方法和设备 - Google Patents

用于控制在放置于旋转盘状件中的旋转盒中的样本上聚焦的固定束的聚焦点的方法和设备 Download PDF

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Abstract

一种用于控制处理结果(10)上的目标点的相对于聚焦传感器***(20)的聚焦点的位置以确定位于盒(35)内的处理结果(10)的特性的方法和设备，并且其中，聚焦传感器***(20)相对于盘状件(40)固定在设定位置处，盘状件(40)能够通过连接至控制器的第一马达绕第一轴线(45)旋转，并且其中，盒(35)能够通过连接至控制器的第二马达绕第二轴线(50)旋转，并且其中，盒(35)比盘状件(40)小并放置在盘状件(40)中且偏离于盘状件(40)的中心。该方法包括以下步骤：确定盒(35)内的点作为聚焦传感器***(20)的初始聚焦点(55)；控制盒(35)和盘状件(40)的旋转使得聚焦传感器***(20)的聚焦点对应于初始聚焦点(55)；检验聚焦传感器***(20)的初始聚焦点(55)是否对应于处理结果(10)上的目标点并调节盒(35)和盘状件(40)的旋转使得聚焦传感器***(20)的聚焦点对应于处理结果(10)上的目标点，以及检查从聚焦传感器***(20)接收的信号以确定目标点处的处理结果(10)的特性。该设备包括用于执行所述方法的装置。

Description

用于控制在放置于旋转盘状件中的旋转盒中的样本上聚焦的 固定束的聚焦点的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于处理盒中的样本的离心设备的领域，并且更具体地涉及用于控制聚焦在盒中的处理结果上的聚焦点并分析盒中的处理结果的测量***的方法和设备。
背景技术
用于通过离心分离处理盒中的样本的离心设备是众所周知的，并且是化学和生化科学实验计划(protocol)的组成部分。处理通过使样本加速以执行细胞、颗粒和沉淀物的沉淀以及具有不同密度的液体或细胞的分离来执行。
双轴线离心分离通常在执行盒绕盒的轴线的旋转同时盒通过单独的装置绕远端轴线旋转的设备中获得。
WO 2011/081531 A1(Borch等人)描述了这种***的示例，其中，公开了用于样本处理装置的双轴线离心分离设备。作为用于样本的处理装置的盒设置在绕其自身轴线旋转的设备中的保持装置中。该设备安装在更大的旋转装置或盘状件中。借助于机械传动装置、控制器和马达，每个旋转装置的转速单独受控。盒则可以围绕其自身轴线并围绕远端轴线旋转。
在样本被放置并固定在盒中之后，盒将经受围绕其轴线和远端轴线的一系列受控旋转，从而借助于离心力致使液体样本和液体试剂沿受控方向流动到盒中的不同的通道和微流体腔中。通常，这些通道和微流体腔将处理不同的流体试剂，流体试剂在离心分离处理期间被促使与样本相接触。
当样本已经暴露于离心分离和不同的流体试剂时，需要对处理结果进行检查以确定不同的特性。存在实现此的不同的方法。
US 2003082075 A1(Agren Tomas等人)描述了用于对微量液体样本体积进行分析的仪器中的具有旋转驱动器的另一种检测器装置。然而，这是单轴线离心分离设备。可以设想到用于扫描容纳在具有形成其中的微流体结构的用于通过离心力进行液体体积的流动控制的盘形基底中的液体样本体积的检测器装置。该装置包括用于被控制和导引成在第一平面中进行线性移位和定位的检测器。驱动单元能够操作成用于递增地改变检测器在所述第一径向平面中的位置，以连续地扫描设置在旋转盘状件上的每个微腔的径向地相邻部分。
对某种物质或分析物进行分析的常用方法涉及固相的使用，固相将选择性地结合至通常是生物标记物的目标物质或分析物。在某些测定中，固相可以在其表面上携带并显示特定捕获分子，特定捕获分子将特定地结合生物标记物。为了检测并量化所述生物标记物，固相-生物标记物复合物还可以与附着于一种或更多种示踪物质的另一组生物标记物特定结合分子反应，以形成固相-生物标记物-示踪物复合物。在其他测定比如竞争性免疫测定中，样本中的生物标记物将与携带结合至固相的示踪物质的限定量的生物标记物竞争。存在设置和使用涉及的包括各种类型的固相材料和示踪物质的特定结合剂和目标分析物的多种方法。
检查处理结果的一个方法是将光源朝向盒引导，并使用摄像机以对透射穿过盒的所得的光或从盒内的处理结果反射的光进行成像。光源可以例如是适于发射频闪光的频闪光源，或者光源可以是适于发射连续光的常规光源。频闪光源是用于产生光的闪光的装置。每个这样的闪光的持续时间可以是非常短的、通常是几微秒。由频闪产生的闪光的频率可以直接地或间接地与盒的旋转相关联。因此，当盒处于限定的位置或角度时，闪光可以受控成周期性地出现。通过保持摄像机的快门打开，每当从频闪光源发射光时，图像将被曝光。
吸收、散射或辐射光的任何材料、结构或表面可以被检测、成像和/或测量。
摄像机可以设置成观察完整的盒，以追踪贯穿盒的液体输送。摄像机还可以设置成聚焦在盒中的处理结果的仅一部分上。
摄像机可以具有各种用途，其中包括拍摄盒及盒的内容物的照片或视频，以检测盒ID(例如，盒上的条形码)、盒的内容物、错误、盒内的流体输送、光学密度、颜色分析等。
除了摄像机，还可以使用用于检测盒中的处理结果的特性的其他装置。这可以例如是光电二极管、光电倍增管、雪崩二极管、多光子像素计数器或类似物，并且光源可以是上述的频闪光源或激光。除了光的检测，还可以通过例如使用声学的、磁的或放射性的传感器对其他特性进行检测。
使用的示踪物可以是可以通过光学的、化学的、电的、磁的、放射性的装置或其组合而被检测和测量的任何类型的物质。此外，示踪物质还可以被配制成颗粒或与颗粒相关联。由光学装置经常使用和检测的这样的颗粒包括金属胶体(金、银、铁等)、量子点、包含或携带染料或荧光染料的聚合物(乳胶)颗粒、聚合物、二氧化硅或携带包括酶或比如上转换纳米颗粒(UCNPs)的无机晶体的信号生成分子的其他颗粒。用作示踪物质或载体的颗粒通常在纳米范围内，典型地在2nm至200nm之间，但在某些设定中可以使用达100μm的较大的颗粒。分别附着于固相和示踪物质的生物标记物特定分子可以例如是将特定地结合至目标生物标记物的抗体，抗体则被称为抗原。对抗体的替代包括核酸试样、抗生物素蛋白/链霉亲和素、凝集素和适体，以及将识别并特定地结合至配体(即分析物或分析物的一部分)的限定的分子结构的任何(生物)受体。自然界内的所有蛋白质的大部分或多或少特定地与某些配体相互作用，配体可以是大分子或小分子的限定结构。通常，结合越特定且亲和力越高，受体配体***就越适于设计分析测定。
为了量化固相-生物标记物-示踪物质复合物，示踪物质必须呈现允许识别和测量的某些特性。光学读出***通常特别方便，因为检测器可以放置在测定装置的外部。光学示踪物质的特性包括如通过透射率或反射率测量的光吸收、光散射，以及光衍射和冷光现象，如化学发光、荧光、上转换磷光，以及包括上述的组合的其他现象。该现象通常在测量颜色、比如荧光和磷光的冷光、衍射、等离子体激元效应等时涉及。
几nm的小聚焦区域能够实现少量的可能具有小尺寸的示踪物的检测。具有高强度的窄光束可以使用在例如激光束传感器***的聚焦传感器***中。
然而，小聚焦区域确实需要高精度用以对聚焦传感器在处理结果上聚焦处的精确控制。
关于具有例如在旋转盒上方或下方的固定激光器的双轴线装置，对保持盒的旋转主盘状件的旋转两者都必须进行精确控制，以通过激光束击中目标点。即使限定了处理结果上的目标点并相应地控制了盘状件的旋转，但由于不同的因素例如盒的不同的制造公差、不同的温度等，实际目标点可能从一个盒到另一个盒而略微不同。
为了对实现处理结果的特性的精确检测，因此至关重要的是知道聚焦传感器的聚焦点的准确位置，例如激光束在何处击中处理结果。处理结果上的该实际聚焦点还可以是在扫描处理结果的区域时的起点。
本发明介绍了一种用于提供对聚焦点在处理结果上的准确位置的精确且非常准确的控制以借助于聚焦检测器来确定处理结果的特性的方法和设备，并且其中，聚焦检测器是固定的，同时处理结果在盒中绕盒的自身轴线以及绕远端轴线旋转。
发明内容
本发明由一种用于控制处理结果上的目标点的相对于聚焦传感器***的聚焦点的位置以确定位于盒内的处理结果的特性的方法和设备限定。
聚焦传感器***相对于盘状件固定在设定位置处，盘状件能够通过连接至控制器的第一马达绕第一轴线旋转。盒能够通过连接至控制器的第二马达绕第二轴线旋转，并且其中，盒比盘状件小并放置在盘状件中且偏离于盘状件的中心。
通过以下步骤限定了该方法：
a)确定盒内的点作为聚焦传感器***的初始聚焦点，其中，初始聚焦点是点(r，θ)，其中，r是盒的半径的一部分，并且θ是盒上的第一参考点与初始聚焦点之间的角度；
b)通过确定要为盒和盘状件设定的角位置
Figure BDA0002482185410000041
角位置Θ使得聚焦传感器***的初始聚焦点与盒内的点(r，θ)相对应而控制盒和盘状件的旋转，使得聚焦传感器***的聚焦点与初始聚焦点相对应，其中，盒的角度Θ相对于盒上的第一参考点而确定，并且盘状件的角度
Figure BDA0002482185410000042
相对于盘状件上的第二参考点而确定；
c)检验聚焦传感器***的初始聚焦点是否与处理结果上的目标点相对应，并调节盒和盘状件的旋转，使得聚焦传感器***的聚焦点与处理结果上的目标点相对应，以及
d)检测并检查从聚焦传感器***接收的信号，用以确定目标点处的处理结果的特性。
在权利要求中限定了该方法的其他特征。
根据本发明的设备包括控制器，控制器具有用于确定盘状件和盒的旋转并用于控制第一马达和第二马达以使盘状件和盒旋转至角位置
Figure BDA0002482185410000051
角位置Θ使得固定的聚焦传感器***的聚焦点与盒内初始定义的聚焦点相对应的装置。
该设备还包括用于检查和控制聚焦传感器***的聚焦点使得聚焦传感器***的聚焦点与处理结果上的目标点相对应的装置，以及检测从聚焦传感器***接收的信号以检查和确定目标点处的处理结果的特性的检测器。
在权利要求中限定了该设备的其他特征。
附图说明
将参照以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了根据本发明的离心设备的主要部件的概略图，该离心设备包括保持旋转盒的主旋转盘状件，以及用于对聚焦传感器***击中处理结果进行控制的装置，在该示例中，聚焦传感器***包括光束；
图2示出了盒和聚焦传感器***的定义的聚焦点的示例；
图3是示出了用于为盒中的处理结果寻找目标点所涉及的不同步骤的概况的流程图；
图4示出了使用盘状件转动和盒转动的扫描图案；
图5是示出了使用双轴线旋转设备扫描区域所涉及的不同步骤的流程图；
图6a是通过使用LED灯从处理结果反射的光的图示；
图6b是通过使用激光从处理结果反射的光的图示，以及
图7示出了根据本发明的一个实施方式的离心设备的实施方式的立体图。
具体实施方式
本发明涉及用于处理盒中的样本的离心设备。更具体地，本发明由用于相对于聚焦传感器***的聚焦点控制处理结果的目标点以确定位于盒内的处理结果的特性的方法和设备限定。
不同类型的测量原理可以用于检查和确定处理结果的特性，例如，声学的、磁的、放射性的和光学的。根据本发明的聚焦传感器***可以是适于测量处理结果的特性的任何类型。使用检测不同特性的两个或更多个聚焦传感器***也是可行的。
要被处理的样本可以是任何类型。要被处理的样本可以例如是流体的或液体的样本，比如血液。
在检查处理结果之前，样本比如例如血滴被放在盒中，并通过控制旋转盘状件内的盒的转速和取向进行处理。通过改变盒相对于离心力的取向，样本和试剂被引导到盒中的不同通道或微流体腔中。通常，这些通道和微流体腔还将处理与样本起反应的不同流体试剂。在样本的离心分离处理之后，不同的处理结果可能位于盒的不同区域中。可能存在要通过聚焦传感器***进行分析的一个到几百个斑点(spot)。
通过检查位于盒的不同区域中的处理结果，可以确定样本的不同特性。盒的几何形状和盒的内部腔是通常已知的。因此，可以确定要被检查的处理结果的特定目标点。
图1示出了根据本发明的离心设备的主要部件的概略图。该离心设备包括保持盒35的盘状件40。聚焦传感器***20指向包括处理结果10的盒35处，在该示例中，聚焦传感器***20为传输束光的束光源。聚焦传感器***20相对于盘状件40固定在设定位置处。束光源使对处理结果10的分析成为可能。
盘状件40能够通过连接至控制器(未示出)的第一马达绕第一轴线45旋转。盒35能够通过连接至控制器(未示出)的第二马达绕第二轴线50旋转。盒35比盘状件40小并放置在盘状件40中且偏离于盘状件40的中心。
控制器包括下述装置，该装置用于确定盘状件40和盒35的旋转并用于控制第一马达和第二马达以使盘状件40和盒35旋转至各自的角位置
Figure BDA0002482185410000061
角位置Θ，使得固定的聚焦传感器***20的聚焦点与盒35内的初始定义的聚焦点55相对应。
设备还包括用于检验和控制聚焦传感器***20的聚焦点使得聚焦传感器***20的聚焦点与处理结果10上的目标点相对应的装置。
设备还包括用于检测从聚焦传感器***20接收的信号以检查和确定目标点处的处理结果10的特性的检测器60。
在本发明的一个实施方式中，用于检验和控制聚焦传感器***20的聚焦点在处理结果10上的聚焦点的器件是用于捕获盒35中的处理结果10的图像和聚焦传感器***20的聚焦点的图像的装置。从图像可以看见盒35的几何形状，并示出了处理结果10位于盒35内的何处。
在一个实施方式中，图像由摄像机70捕获。在一个实施方式中，散射光源25则可以包括在用于提供散射光30以照射盒35的装置中。
在一个实施方式中，散射光源25是被安装在盒35下方的LED灯。通过使摄像机70安装在盒35的上方，将对所拍摄的处理结果10的照片进行背光照射。还可以在盒35的与摄像机70相同的一侧上安装光源。
在一个实施方式中，聚焦传感器20、检测器60和摄像机70全部集成在位于盒35和盘状件40上方的相同结构中，如图1中所示。在本发明的一个实施方式中，聚焦传感器源20和检测器60可以是激光传感器***。
来自摄像机70的照片能够实现盒35的几何形状的可视化，从而能够监测处理结果10位于盒35上的何处。这可以用于微调旋转盘状件40和盒35的旋转，以用于盒35中的处理结果相对于光束15的精确定位。
本发明还包括一种用于相对于聚焦传感器***20的聚焦点控制处理结果10的目标点的方法。
目的是为了确定位于上述盒35内的处理结果10的特性。
根据该方法，聚焦传感器***20在设定位置处安置成相对于盘状件是固定的，盘状件能够通过连接至控制器的第一马达绕第一轴线45旋转，并且其中，盒35能够通过连接至控制器的第二马达绕第二轴线50旋转，并且其中，盒35比盘状件40小并安置在盘状件40中且偏离于盘状件40的中心。
在图1中示出的其中聚焦传感器***20是束光源的示例中，对来自被光束15照射的处理结果10的反射光进行检查以确定处理结果10的特性。处理结果10可以例如是在流体回路中执行的化学反应的最终产物、或在样本的测定中获得的一组分析珠(beads)。
在例如WO 2011/081531(第8页第31行至第10页第23行)中对替代性的和/或附加的分析和控制***进行了描述，其通过参引并入本文。
图2示出了盒35的示例，其中，示出了盒35的内部几何形状和定义为光束15即聚焦传感器***20的初始聚焦点55的点。样本在经受了离心分离后将被引导到盒35的不同区域中。为了检查样本的特定处理结果10，必须限定光束15将要击中的区域。该附图还示出了照射处理结果的散射光30。
图3示出了根据本发明的用于使聚焦传感器***20的焦点与盒35中的处理结果10上的目标点相匹配的方法中涉及的不同步骤的概略图。
在下文中，描述了术语点和斑点的不同定义。目标点是要被检查的处理结果上的固定点。处理结果10位于盒35内。聚焦点是聚焦传感器***20当前聚焦所在的点。初始聚焦点55是在盒内定义的被认为是处理结果10所在的点。如上所述，初始聚焦点55可以与目标点相对应或不对应。
该方法的第一个步骤是确定盒35内的作为聚焦传感器***20的初始聚焦点55的点。在图3中，该点被命名为击中点。该点意在表示盒35内的处理结果10的目标点。理想地，聚焦传感器***20的初始聚焦点55与目标点相对应，这意味着如果光束15撞击(strike)盒35上的初始聚焦点55，则光束15将也在目标点处击中处理结果10。
然而，由于造成不确定性的不同方面，聚焦传感器***20的初始聚焦点将不一定击中处理结果10的目标点。不确定性可能由盒35的制造公差、温度变化等带来。
在一个实施方式中，图2中示出的初始聚焦点55由点(r，θ)定义，其中，r是盒35的半径的一部分，并且θ是盒35上的第一参考点65与初始聚焦点55之间的角度。
在确定初始聚焦点55之后，下一个步骤是使一个或更多个控制器控制马达以使盒35和盘状件40旋转，使得聚焦传感器***20的聚焦点与初始聚焦点55相对应。
在一个实施方式中，对盒35和盘状件40的旋转的控制通过确定要为盒35和盘状件40设定的角位置
Figure BDA0002482185410000081
角位置Θ使得聚焦传感器***20的初始聚焦点55与盒35内的点(r，θ)相对应来执行。
盒35的角度Θ相对于盒35上的第一参考点65来确定，并且盘状件40的角度
Figure BDA0002482185410000082
相对于盘状件40上的第二参考点来确定。
在盒35和盘状件40已经根据角度
Figure BDA0002482185410000083
和角度Θ的被转动到位之后，聚焦传感器***20的聚焦点将位于被定义为盒35内的初始聚焦点55的点(r，θ)上。
根据本发明，检验聚焦传感器***20的初始聚焦点55是否与处理结果10上的目标点相对应。如果检查聚焦传感器***20的初始聚焦点55与处理结果10上的目标点相对应，则使用检测器60以检查作为该斑点的处理结果10的特性。
如果聚焦传感器***20的初始聚焦点55不与处理结果10上的目标点相对应，则定义更新的聚焦点，并调整盒35和盘状件40的旋转，直到聚焦传感器***20的聚焦点与处理结果10上的目标点相对应为止。在一个实施方式中，这通过盒35和盘状件40的增量式旋转来执行，然后检验聚焦点是否与目标点相对应，并重复这些步骤直到聚焦传感器***20的聚焦点与处理结果10的目标点相对应为止。
可以通过使盘状件40的角位置保持固定同时使盒35的角位置略微改变来获取更新的聚焦点。也可以通过使盒35的角位置保持固定同时使盘状件40的角位置略微改变来获取更新的聚焦点。可以同时改变盒35的角位置和盘状件40的角位置两者，以确立更新的聚焦点。
当确认聚焦传感器***20的聚焦点聚焦在处理结果的目标点上时，执行从聚焦传感器***20接收的信号的检测和检查，以确定目标点处的处理结果10的特性。
可以通过捕获盒35中的处理结果10的图像和盒内的初始聚焦点55的图像并在结果图像中定义(x，y)位置来执行检查聚焦传感器***20的初始聚焦点55是否与处理结果10上的目标点相对应。基于此，可以通过对捕获的图像中的目标位置(x，y)与聚焦传感器***20的初始聚焦点55进行比较来找到聚焦传感器***20的初始聚焦点55相对于处理结果10的目标点的准确位置。
图3中的表达式(Δx，Δy)→(Δr，Δθ)表示盒35上的聚焦点(r，θ)被重复地调节，直到确认聚焦传感器20聚焦在图像视场(FoV)中的特定目标点上为止。
处理结果的图像可以通过使用不同类型的传感器和测量原理例如声学的、磁的、放射性的、X射线等来形成。
在本发明的一个实施方式中，处理结果10的图像通过摄像机70基于光的检测来捕获。为了改善由摄像机70捕获的图像的曝光度，盒35可以被来自散射光源25的散射光30照射。在一个实施方式中，散射光源25定位于盒35的下方，并且摄像机70定位于盒35的上方。然后，将对处理结果10进行背光照射，并且通过摄像机70拍摄的照片将具有高的对比度和良好地限定的特征。LED灯可以用作散射光源25。
在许多情况下，关注的是扫描处理结果10的区域，以求在比由固定聚焦传感器20覆盖的区域更大的区域上的反射信号或积分信号的平均值。为此，上述方法可以通过以递增式步进的方式***地改变盘状件40的角度
Figure BDA0002482185410000101
和盒35的角度Θ同时获取来自检测器60的信号来重复。
图4示出了可以用于控制盘状件转动和盒35转动的扫描图案。对于每个位置
Figure BDA0002482185410000102
到
Figure BDA0002482185410000103
都获取图像，意味着所有图像都是在盘状件40和盒35的略微不同的旋转角度处获取的。
在一个实施方式中，这用于产生关于处理结果的信号的高分辨率、高灵敏度图像，该图像可以用于通过对分布在盒上的多个处理结果的积分、空间分布的分析或测量进行总信号的定量测量。
图5是示出了使用根据本发明的双轴线旋转***来扫描区域所涉及的不同步骤的流程图。
用于扫描处理结果10的区域的方法通过使盘状件40和盒35旋转至角度
Figure BDA0002482185410000104
和角度Θ使得聚焦传感器***20聚焦在盒35内的与目标点相对应的点(r，θ)上而开始于上述方法。
然后，通过以平均间隔的步幅(ri，θj)转动盘状件40和盒35以覆盖处理结果10的区域来迭代地检测处理结果10的特性。在一个实施方式中，对来自区域的检测信号求平均或积分。
在以下示例中，基于束光源的聚焦传感器***20用于说明根据本发明的方法和设备如何作用。根据一个实施方式，束光源是激光束。
通过使用束光源作为聚焦传感器20，可以检测光特性的变化。还可以检测和检查来自处理结果中的冷光材料的反射光或发射光，从而形成处理结果的图片，该处理结果是样本在受到离心力致使样本在盒中与不同试剂相互作用之后的最终产物。
在处理了盒35之后，典型的情况是，不同类型的处理结果可以位于盒35中的不同区域中。为了确定处理结果的特性，使激光束指向盒35内的初始定义的聚焦点55处。这将是处理结果预期所在的聚焦点。
接着，盘状件40和盒35被旋转，使得激光束击中初始定义的聚焦点55。然后，检验激光束的聚焦点是否击中处理结果10。这可以通过拍摄处理结果和激光束的击中点的图片来完成。通过为图片中的每个像素定义(x，y)位置，根据图片像素的相应(x，y)位置限定图片中的处理结果以及激光束的击中点的位置。
所述位置可以基于对图片中的特征进行计算机视觉分析分析和理解来确立。图像中的像素位置与处理结果10所位于的区域以及光束15击中的像素位置相关。以这种方式，可以将处理结果在图像中的(x，y)位置处的每个相关像素转换成角位置
Figure BDA0002482185410000111
和角位置Θ，即，借助于计算机视觉，确定关系(Δx，Δy)→(Δr，Δθ)，并且控制器控制马达以相应地旋转盘状件40和盒35。
该方法将赋予对被激光束击中的处理结果10的区域的完全和绝对的控制，从而在激光束击中处理结果的点处提供特性的精确检测。
当扫描处理结果的区域时，通过以平均间隔的步幅转动盘状件40和盒35以覆盖处理结果10的区域来迭代地获取在每个聚焦/击中斑点处的激光束的光特性中检测的变化，即变化(ri，θj)。
描述的方法提供了处理结果10的扫描过程的非常精确的控制。需要盒35和盘状件40的精确位置以合并从处理结果10上的被激光束击中的每个斑点检测到的信号，从而为处理结果的完整信号的积分构成基础。当已经扫描了处理结果10的区域时，对反射光束15的结果图像进行合并以形成区域的完整图片。
图6a是通过使用LED灯作为散射光源25由摄像机捕获的处理结果10的图示。图像示出了要通过使用光束15进行扫描的处理结果10的区域。
图6b是在用光束15扫描了区域之后的结果的图示。每个像素值被合并在一起以通过使用激光形成从由处理结果10反射的光捕获的完整图像。
如所描述的，设备包括用于使盒35和盘状件40旋转的马达。在本发明的一个实施方式中，设备还包括如图7中所示出的激活装置85。激活装置85连接至控制器和接合装置80用于与盘状件40的可控制的接合。
图7示出了包括激活装置85的离心设备的实施方式的立体图。在该实施方式中，单独的可控制的激活装置85连接至接合装置80以提供与盘状件40的可控制的接合。目的是为了改善盘状件40的角度稳定性。改善盘状件40的角度稳定性的原因在于当第一马达保持静止时盘状件40所提供的稳定性并不总是足以执行精确的测量。
如果需要接合装置80，则激活装置85将被激活并被控制以使接合装置80与盘状件40的边缘部接合。
在一个实施方式中，接合装置80的与盘状件40相接触的部分是从激活装置85延伸的轴轴或圆形指状部。轴轴或指状部优选的设置有摩擦层比如橡胶以在盘状件40上提供良好的抓握。除了与盘状件40接合，轴轴或指状部还可以提供盘状件40的角位置从初始接合点沿任一方向的微调。
在一个实施方式中，轴或圆形指状部是可转动的。在该实施方式中，激活装置85可以被激活以在装载或卸载盒时使盒40旋转至设定位置并使盘状件40保持固定。
在图7中示出的实施方式中，离心设备还包括第一光学分析和控制***90，该第一光学分析和控制***90包括频闪光源以及指向旋转盘状件40和盒35处的摄像机。这用于监测和控制用于将各种试剂、样本、分析珠、溶剂等引导到盒35的流体回路中的离心过程。
本发明介绍了用于相对于固定的聚焦传感器***20的聚焦点精确且绝对控制处理结果10上的目标点以确定位于旋转的盒35内的处理结果10的特性的方法和设备，其中，处理结果10位于旋转盒35内，旋转盒35位于旋转盘状件40中且偏离于旋转盘状件40的中心。

Claims (18)

1.一种用于控制处理结果(10)上的目标点的相对于聚焦传感器***(20)的聚焦点的位置以确定位于盒(35)内的所述处理结果(10)的特性的方法，并且其中，所述聚焦传感器***(20)相对于盘状件(40)固定在设定位置处，所述盘状件(40)能够通过连接至控制器的第一马达绕第一轴线(45)旋转，并且其中，所述盒(35)能够通过连接至控制器的第二马达绕第二轴线(50)旋转，并且其中，所述盒(35)比所述盘状件(40)小并放置在所述盘状件(40)中且偏离于所述盘状件(40)的中心，
其特征在于以下步骤：
a)确定所述盒(35)内的点作为所述聚焦传感器***(20)的初始聚焦点(55)，其中，所述初始聚焦点(55)是点(r，θ)，其中，r是所述盒(35)的半径的一部分，并且θ是所述盒(35)上的第一参考点(65)与所述初始聚焦点(55)之间的角度；
b)通过确定要为所述盒(35)和所述盘状件(40)设定的角位置
Figure FDA0002482185400000011
和角位置Θ使得所述聚焦传感器***(20)的所述初始聚焦点(55)与所述盒(35)内的点(r，θ)相对应而控制所述盒(35)和所述盘状件(40)的旋转，使得所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点与所述初始聚焦点(55)相对应，其中，所述盒(35)的角度Θ相对于所述盒(35)上的所述第一参考点(65)而确定，并且所述盘状件(40)的角度
Figure FDA0002482185400000012
相对于所述盘状件(40)上的第二参考点而确定；
c)检验所述聚焦传感器***(20)的所述初始聚焦点(55)是否与所述处理结果(10)上的所述目标点相对应，并调节所述盒(35)和所述盘状件(40)的旋转，使得所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点与所述处理结果(10)上的所述目标点相对应；以及
d)检测并检查从所述聚焦传感器***(20)接收的信号，以确定所述目标点处的所述处理结果(10)的特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，检验所述聚焦传感器***(20)的所述初始聚焦点(55)是否与所述处理结果(10)上的所述目标点相对应是通过捕获所述盒(35)中的所述处理结果(10)的图像和所述盒内的所述初始聚焦点(55)的图像并将捕获的图像中的(x，y)目标位置与所述聚焦传感器***(20)的所述初始聚焦点(55)进行比较来执行。
3.根据权利要求2所述的方法，用摄像机(70)捕获所述处理结果(10)的图像。
4.根据权利要求3所述的方法，由来自散射光源(25)的散射光(30)照射所述盒(35)，以改善由所述摄像机(70)捕获的图像的曝光。
5.根据权利要求4所述的方法，将所述散射光源(25)定位在所述盒(35)的下方，并且将所述摄像机(70)定位在所述盒(35)上方。
6.根据权利要求4或5所述的方法，使用LED灯作为所述散射光源(25)。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的方法，其中，如果所述聚焦传感器***(20)的所述初始聚焦点(55)不与所述处理结果(10)的所述目标点相对应，则执行所述盒(35)和所述盘状件(40)的增量式旋转，直到所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点与所述处理结果(10)的所述目标点相对应为止。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述处理结果(10)的区域由所述聚焦传感器***(20)通过以下方面进行扫描：
-使所述盘状件(40)和所述盒(35)旋转至角度
Figure FDA0002482185400000021
和角度Θ，使得所述聚焦传感器***(20)聚焦在所述盒(35)内的与所述目标点相对应的点(r，θ)上；
-通过以平均间隔的步幅转动所述盘状件(40)和所述盒(35)以覆盖所述处理结果(10)的所述区域而对所述处理结果(10)的特性进行迭代地检测。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对从所述区域检测的特性进行求平均或积分。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，使用束光源作为所述聚焦传感器***(20)。
11.根据权利要求10所述的方法，使用激光作为所述束光源。
12.一种用于相对于聚焦传感器***(20)的聚焦点控制处理结果(10)的目标点以确定位于盒(35)内的所述处理结果(10)的特性的设备，并且其中，所述聚焦传感器***(20)相对于盘状件(40)固定在设定位置处，所述盘状件(40)能够通过连接至控制器的第一马达绕第一轴线(45)旋转，并且其中，所述盒(35)能够通过连接至控制器的第二马达绕第二轴线(50)旋转，并且其中，所述盒(35)比所述盘状件(40)小并放置在所述盘状件(40)中且偏离于所述盘状件(40)的中心，
其特征在于：
-所述控制器包括用于确定所述盘状件(40)和所述盒(35)的旋转并用于控制所述第一马达和所述第二马达以使所述盘状件(40)和所述盒(35)旋转至角位置
Figure FDA0002482185400000031
角位置Θ使得固定的所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点与所述盒(35)内的初始定义的聚焦点(55)相对应的装置，并且其中，所述设备还包括：
-用于检验和控制所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点使得所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点与所述处理结果(10)上的所述目标点相对应的装置，以及
-检测从所述聚焦传感器***(20)接收的信号以检查和确定所述目标点处的所述处理结果(10)的特性的检测器(60)。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，用于检验和控制所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点聚焦在所述目标点上的所述装置是用于捕获所述盒(35)中的所述处理结果(10)的图像和所述聚焦传感器***(20)的所述聚焦点的图像的装置。
14.根据权利要求12或13所述的设备，还包括提供用于照射所述盒(35)的散射光(30)的光源(25)。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述光源(25)定位在所述盒(35)的下方，并且用于捕获图像的所述装置定位在所述盒(35)的上方。
16.根据权利要求12至15中的任一项所述的设备，其中，所述聚焦传感器***(20)是激光传感器***。
17.根据权利要求12至16中的任一项所述的设备，其中，所述聚焦传感器***(20)、所述检测器(60)和用于捕获图像的所述装置集成在相同结构中。
18.根据权利要求12至17中的任一项所述的设备，还包括连接至接合装置(80)的激活装置(85)和提供与所述盘状件(40)的可控制的接合的控制器。
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