CN102782559A - 用于快速聚焦形成生物样本的图像的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于形成静止地位于腔内的生物流体样本的图像的方法及装置。该方法包括以下步骤：a）相对于物镜将所述腔定位在Z轴位置上，所述物镜具有镜轴，其中，所述Z轴平行于所述镜轴；b）使所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此沿所述Z轴以一速度移动；以及c）当所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此在焦点搜索范围内沿所述Z轴以一速度移动时，产生所述生物流体样本的一张或多张图像。

Description

用于快速聚焦形成生物样本的图像的方法及装置

根据35U.S.C.§119(e)，申请人要求于2009年12月31日提交的美国临时专利申请No.61/291,416的优先权，该临时申请所披露的内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明总体涉及用于形成生物样本的图像的方法及装置，尤其涉及用于快速聚焦形成生物样本的图像以作分析的方法及装置。

背景技术

以往，对于生物流体样本，诸如全血、尿液、脑脊液、体腔液等，通过将少量未稀释的流体涂在载片上，并在手动操作的显微镜下评估该涂片，来评估生物流体样本的微粒含量或细胞含量。通过在X-Y平面上操纵载片来检查涂片的不同区域。通过沿着Z轴改变载片相对于显微镜物镜的位置来实现聚焦。使用这些技术可以获得合理的结果，但是所述结果严重依赖于技术员的经验和技术。手动检查样本的各个区域也是劳动密集的，因此实际上对于商业实验室应用而言是不可行的。

已知用于分析生物流体样本的自动化装置，包括一些适用于形成静止地位于腔内的生物流体样本的图像的装置。为了精确地分析静止地位于腔内的样本，需要将设备的光学器件聚焦在各种不同的高度上（例如，对于位于X-Y轴平面内的样本腔而言，沿着Z轴的不同高度）。为了有效地进行这样的分析，需要以精确快速的方式提供不同高度上的这样的聚焦。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于形成静止地位于腔内的生物流体样本的图像的方法。该方法包括以下步骤：a）相对于物镜将所述腔定位在Z轴位置上，所述物镜具有镜轴，其中，所述Z轴平行于所述镜轴；b）使所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此沿所述Z轴以一速度移动；以及c）当所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此在焦点搜索范围内沿所述Z轴以一速度移动时，产生所述生物流体样本的一张或多张图像。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于形成静止地位于腔内的生物流体样本的图像的装置。该装置包括区域照明器、定位器、析像管和可编程分析器。所述区域照明器具有带镜轴的物镜。所述定位器适用于将所述物镜和所述腔中的一个或两个相对于彼此定位。所述析像管适用于形成所述腔内的样本的图像。所述可编程分析器适用于控制所述定位器，以将所述物镜和所述腔中的一个或两个相对于彼此沿Z轴以一速度移动，所述Z轴平行于所述镜轴。所述分析器还适用于在所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此在焦点搜索范围内沿所述Z轴以一速度移动时，产生所述生物流体样本的一张或多张图像。

根据下文所提供的本发明的详细描述且如附图所示，本发明的特征和优势将变得清楚。

附图说明

图1为生物流体分析装置的概略图；

图2为分析装置内的部件的示意图；

图3和图4示出生物样本分析盒的实施方式，图3示出在封闭状态下的盒的流体模块，图4示出在打开位置中的流体模块；

图5-图7用图解法示出分析腔，图6示出分隔器可压缩以允许均衡高度的腔的实施方式，以及图7示出第一板可变形以产生均衡高度的腔的实施方式；

图8为纵轴为聚焦指数且横轴为样本腔和物镜间的相对Z轴位置的曲线图；

图9A-图9C用图解法示出在连续采集模式下利用滚动快门的焦点改变，图9A示出腔速度从零增加到焦点搜索期间所保持的恒定速度，图9B示出作为Z轴位置的函数的图像焦点，图9C为横轴为聚焦指数且纵轴为相对的Z轴位置的曲线图；

图10为智能聚焦过程的流程图；

图11-图13为分别对于20μm、40μm和80μm的焦点搜索范围，聚焦指数相比Z轴位置的曲线图；

图14为附有正交网格以示出腔内样本区域的分析腔的概略图。

具体实施方式

参照图1至图2，分析装置16适用于容纳样本分析盒18，样本分析盒18具有分析腔20，分析腔20被配置为容纳来自患者的生物样本（例如，血液）以作分析。装置16包括区域照明器22、析像管24、定位器26和可编程分析器28。出于描述的目的，将术语“分析”定义为对流体样本的任何检查或评估，包括但不限于对生物流体样本内的成分的检查。

分析装置16可以与各种不同的样本分析腔20一起使用，包括在共同未决的美国专利申请No.12/971,860、No.12/061,394及No.7,850,916中所描述的样本分析腔，上述申请的全部内容通过引用并入本申请。出于公开的目的，将使用美国专利申请No.12/971,86中所描述的分析腔和盒来描述本发明。然而，本发明不限于与上述腔20和盒18一起使用。

参照图3至图4，样本分析盒18包括流体模块30、影像匣（image tray）32和外壳34。流体模块30包括样本口36，样本口36被配置为接收来自注射器或患者采集部位的流体样本，例如，来自指刺或踵刺。随后将流体样本引入盒18内，在该盒中，可选择性地将流体样本输送给位于影像匣32内的分析腔20（参见图5~图7）。

参照图5-图7，分析腔20包括第一板38和第二板40，两个板中的至少一个是足够透明的，以允许为了分析目的而形成位于板38和板40之间的生物流体样本的图像。第一板38和第二板40通常彼此基本平行且彼此基本对齐，并且彼此分隔一段距离，该距离延伸在两板38、40的相对表面39、41之间。板38和板40之间的对齐限定一个区域，在该区域中，可使光垂直于一个板38传输，且光将穿过该板、样本和另一板40（如果该另一板也是透明的话）。板表面之间的分隔距离（也称为腔20的“高度”42）的尺寸被设定成使得位于两表面39、41之间的生物流体样本将接触这两个表面。

在一些实施方式中，通过至少三个分隔器44（通常为球珠）使第一板38和第二板40彼此分隔。在优选实施方式中，板38、板40中的至少一个或分隔器44是足够柔韧的，以允许腔高度42接近分隔器44的平均高度。相对柔韧性提供具有基本均匀的高度的腔20，纵使分隔器44有小尺寸的容差变化。

腔20的大小通常被设定成容纳约0.2μl到1.0μl的样本，但是腔20不限于任何特定的体积容量，且容量可变化以适应分析应用。腔20可操作用于静止地容纳流体样本。术语“静止的”用于描述样本位于腔20之内以备分析，且在分析期间不故意移动样本。如果血液样本内呈现运动，这将主要由于血液样本内的形成成分的布朗运动，该运动不会禁止本发明的使用。

现在回看图2，区域照明器22包括光源46和物镜光学器件（例如，物镜48、滤光片50等）。光源46产生遍及足够宽的用于多个分析的波长范围（例如，约340nm到670nm）的光。光源46可以产生来自单个源或来自多个源的光，多个源共同产生沿期望波长的光，例如，氙弧灯、卤钨灯、发光二极管（LED）或脉动源。

自光源46发出的光的路径将取决于是使用荧光性还是使用透射率分析样本。当使用荧光性时，物镜48将来自光源46的光聚焦为光束，接着将该光束导向静止地位于腔20之内的样本中。光束照射样本的至少一个区域，该区域由照射在析像管24上的样本图像或其一部分的横截面区域限定。光导致样本内的材料（例如，荧光染料）发荧光且发射特定波长的光。发射的光回传通过物镜48，随后被析像管24捕获。当使用透射率时，区域照明器22被配置为导向光通过腔第一板38和第二板40（二者都是足够透明的，以允许光通过），流体样本存在于两板之间。透射的光通过物镜48，随后被析像管24捕获。

定位器26适用于改变物镜48和分析腔20的相对位置。可以通过各种不同的方式实现物镜48和分析腔20的相对位置的变化，例如，使物镜48和分析腔20中的一个沿着所有相关轴（例如，X轴、Y轴和Z轴）相对于另一个移动，或者使腔20沿着特定轴（例如，X轴和Y轴）移动且使物镜沿着另一个轴（例如，Z轴）移动等。为了便于描述，本申请中将定位器26描述为适用于使盒18和所包括的分析腔20沿多个运动的轴（例如，X轴、Y轴和Z轴）相对于静止的物镜48移动。然而，本发明不限于本实施方式。腔20在X-Y平面上是可移动的，以允许物镜48捕获位于腔20内的样本的所有区域，并且腔20可沿Z轴移动以相对于样本高度改变焦点位置。可以通过各种不同的设备实现腔20相对于物镜48的运动，包括但不限于可控制的步进电机，可以操作该步进电机以选择性地产生腔20相对于物镜48的连续运动或腔20相对于物镜48的增量运动。

可接受的析像管24为互补金属氧化物半导体（CMOS）型数字析像管24，优选地为可提供每像素至少八（8）比特的分辨率的数字析像管，最优选地为可提供每像素十二（12）比特的分辨率的数字析像管。析像管24将光图像转换成实时地或在随后的时间上能看见和/或解译的电子数据格式。或者，可以使用与CMOS不同的析像管24来将光图像转换成电子数据格式。

在优选实施方式中，析像管24为可以工作在电子滚动快门（ERS）快照模式下或电子滚动快门（ERS）连续模式下的CMOS照相机。在快照模式下，照相机适用于在离散时刻捕获区域的图像。在滚动快门连续模式下，照相机适用于在特定时间段期间捕获区域的图像。可接受的析像管24的示例为美国加利福尼亚州圣何塞的Aptina Imaging公司所生产的型号为MT9P031的成像器。然而，本发明不限于该析像管24。

可编程分析器28包括中央处理单元（CPU），CPU适用于（例如被编程为）选择性地执行实施本发明方法所必需的功能。应当注意，可以使用硬件、软件、固件或其组合实现可编程分析器28的功能。本领域的技术人员能够对处理单元编程以执行本申请中所描述的功能，而不用过度试验。可编程分析器28与区域照明器22、析像管24及定位器26相通信，并且被编程为协调区域照明器22、析像管24和定位器26的操作，以形成静止地位于腔20之内的流体样本的图像。在大多数情况下，操作分析装置16以形成腔20之内的整个样本的图像，该过程涉及形成样本的多个（例如，50个~100个）区域的图像。可以按照正交的行和列描述腔20，其中，每个分析区域位于特定的行和列坐标上。可以组合所有的区域图像以产生整个样本的图像。

关于每个样本区域，可编程分析器28被编程为协调区域照明器22、析像管24和定位器26的操作，以工作在自动聚焦模式下，自动聚焦模式允许装置16为给定区域沿Z轴解决焦平面的位置上的极其细微的差异。在自动聚焦模式下，沿Z轴改变分析腔20和物镜48的相对位置，以确定和捕获具有可接受的清晰度（即，对比度）的图像。优选地，定位器26使腔20沿Z轴相对于物镜48匀速移动。在腔20移动期间，配合地操作区域照明器22和析像管24以捕获图像。在本发明的实施方式中所利用的匀速运动避免了与“移动-停止-获取-移动”工作模式相关的问题，例如：由于停止、安放和随后移动腔20所需的时间而造成的相对缓慢的操作，以及以微米或亚微米的增量快速且准确地移动腔20和安放腔20所需的硬件所关联的开支。

在一种自动聚焦模式下，协调腔20的移动和成像，使得在腔20相对于物镜48改变Z位置时，逐渐地捕获离散图像。图8中所示的曲线图示出对于20μm的焦点搜索范围，聚焦指数与腔20相对于物镜48的Z轴位置的比对，分辨率为1μm，提供20个数据点。在该模式的一个实施方式中，定位器26用信号通知析像管24捕获图像（即，在外部触发模式下）。每当腔20沿Z轴移动预定距离（即，ΔZ），定位器26发送“触发”信号（即，晶体管-晶体管逻辑（TTL）信号）给析像管24。在本示例中，可以将获取图像的位置描述为：

Z_i=Z_start+i·ΔZ

其中，变量“i”为图像索引。因为已知腔20的初始位置（Z_i）且为在考虑中的应用选择ΔZ，所以也已知每个增量位置。在该模式的另一实施方式中，可以利用定时机制（例如，控制软件）周期性地操作析像管24，该定时机制独立于腔20的Z轴运动，但配合腔20的Z轴运动，例如，每Δt捕获图像，且以ΔZ/Δt的速度移动腔20。或者，析像管24可以发送信号（例如，“选通”信号）给定位器26，以在拍摄图像时记录位置。

在两个实施方式中，根据图像的分辨率和析像管24产生图像的时间（即，“帧时间（frame_time）”），选择捕获图像的增率。例如，“Z-速度（Z_velocity）”（即，距离/时间）必须小于或等于捕获图像的Z轴点之间所经过的距离（即，“焦点分辨率（focus_resolution）”）除以“帧时间”的量：

$Z\_\mathrm{Velocity}\≤\frac{\mathrm{focus}\_\mathrm{resolution}}{\mathrm{frame}\_\mathrm{time}}$

根据析像管24的能力选择帧时间。所考虑的应用将指定可接受的焦点分辨率。例如，对于位于区域深度约2.7μm的分析腔20之内的全血样本的图像分析，可接受的焦点分辨率约在1.0μm到4.0μm之间。一旦选择了焦点分辨率（focus_resolution），则可以按照如下公式确定给定的焦点范围（focus_range）内的图像的数量（Number_of_images）：

$\mathrm{Number}\_\mathrm{of}\_\mathrm{images}=\frac{\mathrm{focus}\_\mathrm{range}}{\mathrm{focus}\_\mathrm{resolution}}$

一旦确定出图像的数量，则可以通过将图像的数量乘以每张图像的帧时间来确定总的焦点搜索时间。为了增加分析装置16的吞吐量，可以将析像管24设置为可能的最快速度，而不降低区分细节对比度的图像分辨率。如上所述，Aptina的型号为MT9P031的成像器为可工作在快照采集模式下的可接受的析像管24的示例。作为示例，可以将工作在快照模式下的Aptina的型号为MT9P031的成像器（每帧约占用10毫秒（msec）~14msec）调节为以下设置：a）中央四分之一兴趣区（ROI）；b）分级2；以及c）1msec曝光时间。

在上述自动聚焦模式下，在拍摄图像的离散位置之间，分析腔20相对于物镜48的移动不必须是恒定速度，但恒定速度是优选的。如上所述，存在与“移动-停止-获取-移动”成像工作模式相关的问题。分析腔20相对于物镜48的匀速或基本匀速的运动可以减少或消除这些问题。

在另一自动聚焦模式下，当腔20在整个焦点搜索范围内沿Z轴相对于物镜48匀速移动时，连续形成分析腔20的图像。最初，通常将腔20移动到搜索区的起点（样本的特定区域），并使腔20从零Z轴速度开始加速，直到达到预定的Z轴速度。此后使腔20以预定的Z轴速度相对于物镜48不断移动。图9A示出腔20相对于物镜48的Z速度增加以及随后匀速移动。一旦达到沿Z轴的恒定速度，则照相机滚动快门启动且样本区域的连续成像开始。从样本区域的底部（例如，最低的腔Z位置）开始并移动到样本区域的顶部（例如，最高的腔Z位置），滚动快门析像管24形成区域内的样本的图像。图9B示出从样本区域的底部到样本区域的顶部的样本的图像。如果焦平面位于搜索区内（即，位于该区域内的样本的底部和顶部之间），则当腔20沿Z轴移动时，所获取的图像的对比度从图像区域的底部到顶部，从模糊变化为清楚，然后再变化为模糊。可以根据焦平面的Z位置绘制对比度值的曲线。图9C为聚焦指数（例如，图像清晰度）作为Z轴位置的函数的曲线图，该图清楚地示出“最佳”焦平面位置52。优选地，在该连续模式下，腔20相对于物镜48的Z轴速度使得腔20在析像管24捕获图像所花的时间量内移动通过焦点范围。如上所述，Aptina的型号为MT9P031的成像器为可工作在连续采集模式下的可接受的析像管24的示例。工作在滚动快门连续模式下的Aptina的型号为MT9P031的成像器的推荐设置为：a）全分辨率；b）不分级；c）1msec曝光时间，提供等于二十七（27）行的滚动快门宽度。依照这些设置，可以以约71.66msec的帧时间操作Aptina的型号MT9P031。如果样本搜索范围为80μm，则腔20相对于物镜48的Z轴速度为80μm/71.66msec=1.12μm/msec。

在一些实施方式中，利用“智能聚焦”程序对可编程分析器28编程，该“智能聚焦”程序适用于在减少的时间量内确定可接受的Z轴焦点位置。在上述方法下，根据具体定义的分辨率形成Z轴样本搜索范围的图像，例如，具有5μm的分辨率的100μm的样本搜索范围需要拍摄20张图像且需要与产生这20张图像相关的时间。相比之下，智能聚焦程序评估每张图像相对于之前图像的分辨率，以确定是否已达到最佳分辨率（参见图10）。如上所述，如果焦平面在搜索范围内，则当腔20沿Z轴相对于物镜48移动时，图像将从焦点外移动到焦点内，然后移动回到焦点外。作为Z轴位置的函数的分辨率的变化的曲线图将显示为钟形曲线。智能聚焦过程通过寻找曲线的斜率的变化（例如，斜率导数的符号的变化，或者数据点的多项式方程拟合的极大或极小位置）而利用钟形关系。一旦确定出斜率的导数的变化，或者确定出曲线图中的极大或极小位置，则不再需要其它Z轴图像。在极大点或极小点处所捕获的图像将具有最佳清晰度，且可以用作进一步分析。因为不再需要其它图像，所以本技术减小了捕获具有期望清晰度的图像所需的时间量。

如果多项式方程拟合分析数据，则通过降低成像的分辨率（例如，不是每1μm，而是每4μm成像一次）可进一步减小确定Z轴焦点位置所需的时间，而不有害地降低精度。在20μm、40μm和80μm的焦点搜索范围内拍摄20张测试数据的图像（产生1μm、2μm和4μm的分辨率，分别如图11~图13所示），并且收集各分辨率值的图像清晰度数据。多项式方程也拟合每个搜索范围的焦点数据。为每个焦点搜索范围，绘制图像清晰度值相对于Z轴位置的曲线图及基于那些值的多项式方程的曲线图。不同的焦点范围搜索的绘图结果指示出，图像清晰度数据与可从该数据的多项式方程拟合确定的数据密切相关。事实上，该相关使得从多项式方程拟合确定的焦点位置在可接受的容错度内。

上文在定位器26使腔20沿Z轴相对于物镜48匀速移动的工作模式下描述本发明。特别地，上文将本发明描述为适用于工作在第一自动聚焦模式下和第二自动聚焦模式下，在第一自动聚焦模式下，在沿Z轴的不同位置上周期性地捕获样本区域的离散图像，在第二自动聚焦模式下，当腔20匀速移动时，在一段时间内连续形成样本区域的图像。这些自动聚焦的工作模式可以互相独立地使用，或者彼此联合使用。例如，可以使用离散快照成像模式分析统计上不太可能包含相关分析数据的样本区域，且可以使用连续成像模式分析那些统计上更有可能包含相关分析数据的那些样本区域。参照图14，用图解法示出其上附有正交网格的分析腔20。描绘了静止地位于腔20之内的样本54。围绕腔的外围的样本区域56显示为空，没有样本。在一些应用中，相比于统计上更有可能包含样本54的中央样本区域58，这些外围区域56统计上更有可能没有样本（或者没有相关分析数据）。在利用两种自动聚焦模式的工作模式下，使用离散快照成像模式分析外围样本区域56（即，统计上不太可能包含相关分析数据的区那些域），以及使用连续成像模式分析中央样本区域58（即，统计上更有可能包含相关分析数据的那些区域）。基于特定的应用，本发明的使用两种自动聚焦模式的操作可以产生更有效且更快速的样本处理，同时保持理想的精度。

本发明的方法提供若干优势。例如，因为可以在基本上并行（而不是串行）的过程中定位分析腔20、形成分析腔20的图像以及处理该图像，所以本发明的方法允许更快地分析流体样本。本发明的另一个优势是，利用腔20相对于物镜48的连续Z轴移动。连续Z轴移动消除了对提供定位器26的需要，定位器26适用于在成像期间停止和启动腔20相对于物镜48的运动，且适用于在腔20停止时安放该腔。本发明还消除了与以下操作相关的时间：反复地将腔20加速到恒定速度、将腔20从定恒速度减速到静止位置、以及一旦“停止”腔20，则相对于物镜48安放腔20。因此，可以使用通常比工作在启动和停止模式下所需的设备更便宜的设备，在更少的时间内执行分析。本发明的另一个优势是，因为在更近的间隔内获得了更多的图像，所以可以提高结果的重复性，因此提高分析的总体精度。本发明还可以通过降低分辨率而利用更宽的焦点搜索范围，而不增加聚焦时间。

尽管已参照示例性实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解，可以进行各种改变且可以对所述实施方式中的元件进行等同替换，而不脱离本发明的范围。此外，可以进行多种修改以使特定情况或材料适应本发明的教义，而不脱离本发明的实质范围。因此，意图在于，本发明不限于文中所公开的作为为实施本发明而考虑的最佳方式的具体实施方式。

Claims (22)

1.一种用于形成静止地位于腔内的生物流体样本的图像的方法，该方法包括以下步骤：

相对于物镜将所述腔定位在Z轴位置上，所述物镜具有镜轴，其中，所述Z轴平行于所述镜轴；

使所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此沿所述Z轴以一速度移动；以及

当所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此在焦点搜索范围内沿所述Z轴以一速度移动时，产生所述生物流体样本的一张或多张图像。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在产生所述图像时，所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此沿所述Z轴以恒定速度移动。

3.如权利要求2所述的方法，其中，产生所述图像的步骤包括在所述焦点搜索范围内周期性地产生所述图像，其中，每张图像与所述焦点搜索范围内的已知的Z轴位置相关联，且其中，每张图像具有可量化的聚焦指数。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述可量化的聚焦指数为对比度。

5.如权利要求3所述的方法，该方法还包括以下步骤：

比较所述图像的所述聚焦指数，以确定相对于其它图像具有较高的聚焦指数的一张或多张图像；以及

分析所述相对于其它图像具有较高的聚焦指数的图像中的至少一张图像。

6.如权利要求4所述的方法，该方法还包括以下步骤：

比较所述图像的所述聚焦指数，以确定所述图像中的每张图像的聚焦指数的相对量；以及

使用在所述Z轴位置上所拍摄的、与比其它图像大的聚焦指数的相对量相关联的图像，分析所述样本。

7.如权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：

绘制每张图像中的所述聚焦指数的相对量相对于在所述焦点搜索范围内所拍摄的各图像的所述Z轴位置的曲线；

识别具有位于所述曲线图的顶点的聚焦指数的图像；以及

使用所述具有位于所述曲线图的顶点的聚焦指数的图像，分析所述样本。

8.如权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：

针对在所述焦点搜索范围内所拍摄的所述图像，用多项式方程拟合每张图像的所述聚焦指数的相对量相对于所述各图像的所述Z轴位置的曲线；

识别所述多项式方程的斜率的符号的变化；以及

使用在与斜率的变化相关联的所述Z轴位置上所拍摄的图像，分析所述样本。

9.如权利要求2所述的方法，其中，产生所述样本的一张或多张图像的步骤包括在所述焦点搜索范围内连续形成所述样本的图像以产生所述样本的单张图像，其中，该图像包括多个部分，每个部分与所述焦点搜索范围内的Z轴位置相关联，且其中，每个图像部分具有可量化的聚焦指数。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述可量化的聚焦指数为对比度。

11.如权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：

比较图像部分的所述聚焦指数，以确定相对于其它图像部分具有较高的聚焦指数的一个或多个图像部分；

分析所述相对于其它图像部分具有较高的聚焦指数的图像部分中的至少一个图像部分。

12.如权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：

比较所述图像部分的所述聚焦指数，以确定所述图像中的每张图像的聚焦指数的相对量；以及

使用在所述Z轴位置上所拍摄的、与比其它图像部分大的聚焦指数的相对量相关联的图像部分，分析所述样本。

13.如权利要求12所述的方法，该方法还包括以下步骤：

绘制每个图像部分中的所述聚焦指数的相对量相对于各图像部分的所述Z轴位置的曲线；

识别具有位于所述曲线图的顶点的聚焦指数的图像部分；以及

使用所述具有位于所述曲线图的顶点的聚焦指数的图像部分，分析所述样本。

14.如权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：

用多项式方程拟合每个图像部分中的所述聚焦指数的相对量相对于所述各图像部分的所述Z轴位置的曲线；

识别所述多项式方程的斜率的符号的变化；以及

使用在与斜率的变化相关联的所述Z轴位置上所拍摄的图像部分，分析所述样本。

15.如权利要求2所述的方法，其中，所述恒定速度小于沿所述Z轴的产生相邻图像的位置之间的距离除以产生所述图像中的一张图像所花费的时间量。

16.如权利要求2所述的方法，其中，产生所述图像的步骤包括在所述焦点搜索范围内周期性地产生位于所述腔的第一部分中的样本的离散图像，且在所述焦点搜索范围内连续形成位于所述腔的一个或多个第二部分中的样本的图像，以产生所述样本的单张图像；

其中，位于所述腔的所述第一部分中的样本的所述离散图像均与已知的Z轴位置相关联且每个离散图像都具有可量化的聚焦指数；以及

其中，位于所述腔的所述第二部分中的样本的连续图像具有子部分，每个子部分与已知的Z轴位置相关联且每个子部分都具有可量化的聚焦指数。

17.一种用于形成静止地位于腔内的生物流体样本的图像的装置，该装置包括：

区域照明器，所述区域照明器具有物镜，所述物镜具有镜轴；

定位器，所述定位器适用于将所述物镜和所述腔中的一个或两个相对于彼此定位；

析像管，所述析像管适用于形成所述腔内的样本的图像；以及

可编程分析器，所述可编程分析器适用于控制所述定位器，以将所述物镜和所述腔中的一个或两个相对于彼此沿平行于所述镜轴的Z轴以一速度移动，并且所述可编程分析器适用于在所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此在焦点搜索范围内沿所述Z轴以一速度移动时，产生所述生物流体样本的一张或多张图像。

18.如权利要求17所述的装置，其中，所述分析器适用于控制所述定位器，以在产生图像时使所述腔和所述物镜中的一个或两个相对于彼此沿所述Z轴以恒定速度移动。

19.如权利要求18所述的装置，其中，所述分析器适用于控制所述析像管，在所述焦点搜索范围内周期性地产生所述样本的图像，其中，所述分析器将每张图像与所述焦点搜索范围内的已知的Z轴位置相关联，且其中，每张图像具有可量化的聚焦指数。

20.如权利要求19所述的装置，其中，所述可量化的聚焦指数为对比度。

21.如权利要求19所述的装置，其中，所述分析器适用于比较所述图像的所述聚焦指数，以确定相对于其它图像具有较高的聚焦指数的一张或多张图像，并分析所述相对于其它图像具有较高的聚焦指数的图像中的至少一张图像。

22.如权利要求18所述的装置，其中，所述分析器适用于控制所述析像管，以在所述焦点搜索范围内连续形成所述样本的图像以产生所述样本的单张图像，并且将唯一的Z轴位置与该图像的特定部分相关联，且其中，每个图像部分都具有可量化的聚焦指数。

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