CN103676129A - 使用阵列显微镜系统成像物体的方法和制造产品 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种使用阵列显微镜但不使用扫描的物体成像准备的方法。在阵列显微镜的物平面上，根据阵列显微镜独立物镜数组的模式，将原始的连续的物体分为独立物体片段，然后组成物体数组，成像形成一个无修饰的图像。每个物体片段的大小不得超过物平面确定的独立物镜视野的大小。

Description

使用阵列显微镜系统成像物体的方法和制造产品

技术领域

本发明涉及一种光学显微镜。更详细地说，本发明有关于多轴成像系统的物体的成像，尤其是一个成像系统数组。

背景技术

现有技术中，多轴成像系统使用大量的光学成像元素。相关的美国专利申请No. 60/276,498；国际专利申请No. PCT/US02/08286；以及美国专利申请7,061,584，这些专利发现了使用阵列显微镜快速取得一个切片的方法。一般来说，这是一个具有大量的大量成像元素的多光轴或者是多轴的成像系统，每个成像元素在数组的光轴上具有一个或多个光学元素。当这些光学元素是显微镜的时候，这个系统指的就是一个阵列显微镜（AM），如果成像元素相对较小的话这个系统指的就是一个微型显微镜数组（MMA）。

在一个多轴成像系统中，例如一个微型显微镜数组MMA，当成像元素紧密地组合在一起的时候，组成整个物体的一个完整图像，这个由独立物镜形成的标准的非修饰的图像还存在着问题。尤其是，为了确保在多轴微型显微镜数组扫描的操作过程中，物体的每个区域都被成像，这些物镜被安排在剩余的空间里。尤其地，这些物镜被定位在一个空间里，导致在物平面上至少一些物镜的视野痕迹产生重叠。为了避免这些问题，一个物平面上的一个独立成像系统的视野被定义为一个成像平面传感器的投影，或是独立成像系统的成像面传感器（探测器）到投影到物平面的一部分。例如，到有成像传感器的像平面相关的物平面上。由于物平面上至少一些视野痕迹在像平面上空间上的重叠（由阵列显微镜系统扫描过程产生的重叠），物镜数组形成的原始图像包括的图像包含了不同物镜对相同物体区域的成像。

在处理成像数据的过程中，空间上组织好的物镜和精确选择的数据标准化和矫正（详见美国专利申请No. 13/803,936）使得用户可以得到一个不加修饰的最终的合成图像，这个图像没有不同物镜产生的图像空间上的重叠，这里就产生了这样的一个问题，就是怎样确定在一个阵列显微镜中相邻的物镜间要保持多大的距离。这个空间限制不仅增加了阵列显微镜的复杂程度，同时也增加了成像一个物体所需要的时间。因此，当阵列显微镜的扫描操作产生了硬件上的实际限制，这时就需要消除或者至少减少扫描的次数。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种通过阵列显微镜系统成像物体的方法。这个方法包括如何防止独立的物体的各个部分，这些部分组合成一个物体，在一个模式下的阵列显微镜系统的一个物平面上，由这个显微镜系统的物镜数组来决定。这个方法还进一步地包括在不使用扫描的情况下，阵列显微镜系统对物体各个部分一次快照产生一个非修饰的图像。每个物体部分的最大尺寸不超过物平面上阵列显微镜视野的大小。定位的过程包括形成空间上连续的生物切片独立部分的数组，这可能会包括定位独立的物体部分发到阵列显微镜物平面的一个位置上，通过至少下面的其中一个(i)阵列显微镜中物镜数组形成的空间上的格子；(ii)阵列显微镜物镜的放大。在一个方案中，定位的步骤包括物体各个部分的数组到一个独立的物体部分。本发明的方案进一步包括使用阵列显微镜系统成像物体的方法。这个方法包括(i)产生代表物体数组参数的第一手数据；(ii)根据这个数据形成物体的数组。这个方法进一步包括取得一个数据处理的计算机回路的步骤；第二数据代表阵列显微镜的光学几何参数，这个步骤包括了产生部分基于第二数据产生第一数据。数据取得步骤的生效需要一个设备，这个设备可以接收用户的输入或者通过访问一个包含所需要的数据的有形的非暂时性的存储器。这个步骤还包括在物体数组的相邻元素中确定至少一个空间，并且确定物体数组中独立元素的几何大小。

取得数据的步骤包括取得第二数据，这个第二数据至少包括以下之一：(i)定义所述阵列显微镜系统的物平面独立物镜的视野的一个几何尺寸；(ii)所述阵列显微镜物平面的独立物镜视野产生的模式的描述符。形成的过程包括形成空间上连续的物体的空间上不同的各个部分，每个独立部分的最大尺寸不得超过阵列显微镜物平面定义的独立物镜的视野大小。

本发明的另一个目的是提供一种用于阵列显微镜系统的制造产品。本发明包括一个数据处理的计算机回路，和一个包括相关程序代码的有形的非临时性的存储器。当程序代码被上传到数据处理计算机回路时，是的这个回路可以：(i)得到代表阵列显微镜系统的光学几何参数的第一数据；(ii)至少基于取得的第一数据产生代表物体数组参数的第二数据；(iii)不使用扫描，激活阵列显微镜系统来产生物体的一个非修饰的图像。第一数据代表阵列显微镜的光学几何参数，包括上述阵列显微镜物平面定义的阵列显微镜系统独立物镜的视野的几何尺寸，和上述阵列显微镜物平面的独立物镜视野产生的模式的描述符。每个空间上不同的物体独立部分是最初的物体的分散，其最大的尺寸小于阵列显微镜物平面定义的阵列显微镜独立物镜的视野大小。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1是一个阵列显微镜中单独的一个微型显微镜的示意图；

图2A是包含大量微型显微镜的阵列显微镜的等距图；

图2B是图2A的侧视图；

图3是在一个包含空间连续物体的物平面上的，在阵列显微镜一个实施例中九个独立物镜/显微镜的一个矩形矩阵的投影图像；

图4是一个原始的空间连续物体，和根据本发明的一个实施例的形成的物体数组的示意图；

图5是本发明方法的一个实施例的流程图；

图6是配置为形成物体数组的系统的一个实施例；

图7是根据本发明的一个实施例的使用一个阵列显微镜来成像物体数组的一个物体支持单元的示意图；

图8是根据本发明的一个实施例的配合阵列显微镜使用的一个孔板的俯视图；

图9是根据分步走的扫描模式使用本发明阵列显微镜成像物体数组的一个实施例的示意图。

具体实施方式

显微镜是用来产生物体放大的图像。设计得很好的显微镜物镜的分辨率被衍射的关系限制。传统地，在设计显微镜物镜的过程中，在视野的大小和可获得的光学分辨率之间需要有一个权衡。同时取得较高的分辨率和一个较大的视野很难做到的。由于衍射的这个因素，设计一个可以成像大尺寸高分辨率图像的显微镜系统是非常具有挑战性的。本发明的阵列显微镜提供了一个实施例来规避上述的在大尺寸和高分辨率上的权衡。一个阵列显微镜包括紧密排列在一起的大量独立显微镜物镜。当每个独立物镜相同的分辨率和视野（因此只有一个被限制的视野），结合在一起的整个数组的物镜的视野被具有范围更广的限制，为了实践上的目标，只通过数组的物理大小来取得。因此，通过确定成像物体光学上的结合和独立物镜的小的独立视野确定的大量光学通路的平行使用，一个阵列显微镜可以在取得较大视野的同时获得较高的分辨率。

本发明实施例的阵列显微镜包括大量的微型显微镜（每个微型显微镜包含一个相关的独立显微镜物镜），因此这个阵列显微镜被配置来扫描包含物体的显微镜切片的宽度（例如一个病理切片）。下面的讨论针对的是阵列显微镜一个特殊的例子，本发明可以配合任何技术生产的阵列显微镜来使用。如图所示，其中的附图标记通过一些图示划定了确定的或者相关的部分，图1展示了一个独立微型显微镜10 的对称图。在本发明包含的内容中，词汇“显微镜”指的是阵列显微镜和采用独立显微镜物镜的阵列显微镜独立的显微镜组成部分，这取决于上下文的描述。每个显微镜10包括一个相邻于盖玻片14的物镜或物镜镜片12，一个成像传感器18，选择性地包括至少一个反射平面16。（定性的，大量反射平面16的使用增加了视野，改善了每个显微镜10的成像质量。）一个样品（例如一个被成像的物体）被定位在盖玻片14下面。另外，物镜镜片12和至少一个额外的光学元素（例如一个反射平面16）一起组合成一个光学系统来起作用，这样可以控制错误的产生。

物镜镜片12可以放在一个基片或基板20上。透过视野对物体的透射照明或沿着基板20在视野外围的落射照明可以为每个微型显微镜的物体照明。如图1，一个微型光学平面22（MOT）为每个显微镜提供一个支撑。微型光学平面22支撑基板20，光学反射平面16和成像传感器18。如镜片、光栅、平面镜、传感器这样的光学元素可以被固定在基片20上。

能够覆盖显微镜片整个宽度的微型显微镜的数量取决于显微镜幻灯片宽度（例如一个显微镜幻灯片的宽度是20mm）和数组中每个显微镜成像系统视野参数的比例。一个典型的独立显微镜视野的直径大约为200微米。因此，大约100个微型显微镜可以成像宽度为20mm的显微镜幻灯片。

图2A展示的本发明的一个实施例展示了相邻显微镜之间距离为2mm的复杂的数组阵列显微镜30。图2A展示的是自动显微镜系统210的部分，通过扫描制动器233在S方向扫描，通过幻灯片228在其上成像物体。或者，扫描制动器233可以在一个静止的阵列显微镜下移动幻灯片228。这个扫描制动器233可以是连续的或者是按步骤成像，这后者的情况下显微镜幻灯片228被一步步成像，少于或等于独立显微镜10视野的直径，一个图像被记录下来，然后再开始下一步。光源229透射照明或者落射照明平面上的物体。对于落射照明，支撑物镜镜片12的基片20可以指导光线传递到物体上。对于照明的完整性，图2B对称展示了图1中阵列显微镜30一些组成部分的相互方向。显微镜幻灯片下的物体被阵列显微镜30成像到探测器数组220上，与取得数据的平板相并列（此处没有展示出来）。

一般地，在一个阵列显微镜中，不同物镜相关的独立视野在物理上是不联系的，他们之间有着空隙。这是因为对于一个独立的显微镜物镜，由于横向放大的关系成像总是大于物体，相邻的物镜需要被分开定位，这些都可以来避免物平面上相关视野的重叠。因此，在一个阵列显微镜中，成像的大小通常会限制相邻物镜结合的紧密程度。光学元素的直径一般都小于成像的直径。图3展示了独立物镜310的一个投影（图3A展示了其相关的外径）和阵列显微镜350的相关视野315，与具有边缘354A的物体354重叠。这个展示的阵列显微镜350的具体的实施例包含九个独立物镜，被定位在3×3的一个矩形矩阵中。为了成像一个连续的物体，需要一个阵列显微镜来进行扫描，扫描的形式取决于阵列显微镜的几何形状。例如，对于图3中的阵列显微镜350，需要在两个方向上扫描物体354来成像整个物体354。在另一个例子中（没有被展示出来），阵列显微镜系统DX-40（由帝麦克斯公司制造）采用的是在一个交错六边形矩阵中的80个物镜的数组，可以在一次扫描中成像一个标准的显微镜幻灯片。

正如上述所提到的，一个特定的扫描实施例的选用需要使用精密的平面，控制电器和图像拼接软件。这增加了阵列显微镜系统的复杂程度和花费。这也增加了成像所需要的时间。为了使阵列显微镜系统的优势最大化，需要消除或至少减少扫描的次数。

本申请中用到的相关参考是“一个实施例”、“一个相关的实施例”或者相似的词语。这样的词语的意思是一个特定的特点、结构或者特性被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，“一个实施例”等相似的词语的出现可能不是必须的，指的都是本发明的一些实施方案。需要指出的是，本发明的任何部分都不独立存在的，可能是与一个数据相关系，来提供本发明所有特征的一个完整的描述。

需要指出的是，本发明实施例中描述的图片都不能用来支持本发明所有数据的描述。换句话说，一个给定的图像只是对于本发明的其中一部分的描述，而不是本发明整体的所有特性。一个给定的图像和本发明相关的部分不包含本发明所有的特性，只是为了简化给定的图像和描述和直击图片中特定元素的讨论。一个熟练的技术员可以理解本发明可以在某些特征、元素、结构、细节或特性不具备的情况下被采用。因此，即使本发明的一个实施例的特定细节没有被展示出来，现有图片上的细节可以被采用。在其他的例子中，已知的结构、细节、材料和操作可能没有被展示在图片中也或没有被描述出来，避免与本发明讨论的实施例相混淆。另外，本发明所描述的独立的特点、结构或者特性可以使用合适的方法将他们结合起来。

本发明附加的声明是为了便于在整体上被评估，包括相关的特征和技术。

传统独立显微镜成像的一个典型的物体（例如一组生物切片）的形状是任意的，没有任何特定的规则。当传统显微镜成像的组织切片具有特定的撒小或形状时，这种畸形可能会比较小。比较而言，本发明的实施例利用了阵列显微镜的优势来成像阵列显微镜的特殊物体，物体的大小和形状被确定来符合阵列显微镜系统的光学几何特性。换句话说，物体数组需要包括来自原始的空间上连续物体的独立的、空间上分开的物体部分。

本发明的理念在图4中很好地被展示出来，原始的形状不规则、连续的物体354被分割成独立的物体块410，来形成一个物体数组414。独立的物体部分的大小要符合成像用的阵列显微镜系统相关的视野的大小，也要符合阵列显微镜相邻物镜的光轴间的距离。例如，独立物体部分410的大小需要符合或者至少不超过阵列显微镜系统（没有展示出来）的独立物镜310相关的独立视野315的大小，相似于图3的阵列显微镜350，但这个系统包含一个独立数组的矩形的6×6的矩阵。另外，如图4，物体数组414是由独立物体部分410形成的，这些物体部分定位在一个与图3中阵列显微镜350物镜模式全等的格子模式中。因此，物体数字414的几何形状，也就是独立物体410之间的空隙与阵列显微镜350的几何形状相符合。这个类型的物体数组可以在一次快照中使用一个具有6x6 物镜矩形矩阵的阵列显微镜成像，因此这样的阵列显微镜系统不需要扫描。在实践中，为了符合本发明阵列显微镜系统使用的传统的电子成像传感器的清晰的光圈，一个独立物体410的形状如图4所示。然而，一般地，只要物体的最大直径不超过独立物镜310的视野315的大小，这个形状就可以使任意的。对于许多实际上的应用（例如组织切片），将一个大物体切割成一些部分的过程不会影响最后的图像的可用性。这是因为大多数组织片段或切片都包含了相同类型的组织，并且病例学的信息是基于细胞水平或亚细胞水平上的，其大小只有微米级或亚微米级，这要比这个物体的尺寸小得多。因此，只要物体的大区域被检测到，可用的病理学信息就可以被检测到，与使用一个更大而连续的切片检测的信息是没有区别的。作为一个意想不到的优势结果（使用阵列显微镜的扫描使成像生效），不需要将独立物镜310得到的独立物体的图像缝合起来，来形成物体数组414的一个全面的完整的图像。这个意想不到的发现简化了本发明的过程，相较于阵列显微镜成像的传统过程。物体数组一般不需要形成一个矩形的格子。这个数组可以包括一个圆形的格子或者其他模式的数组，只要在这个数组可以符合阵列显微镜物镜（和相关的视野）的空间几何形状。

由原始的连续的独立物体形成一个物体数组，并且使物体数组的几何形状符合阵列显微镜的几何形状，这些可以采用许多类型的显微镜物体来实现。例如，这个物体可以使一个用于病理学研究的生物样品。不再使用标砖载玻片上的一个标准化大小的样品，而是根据本发明的一个实施例将组织分割成许多小的片段，定位在网格载玻片上来形成一个符合阵列显微镜的物体数组。

根据本发明的一个实施例和方法，如图5，输入的参数代表通过系统的一个输入单元，也就是处理数据的计算机回路，至少阵列显微镜物镜的静止位置、方向、光学特性被取得。这个数据处理计算机回路（可能选择性地意指一个计算机处理器或者单单一个处理器）是可编程的，被储存在可见的非临时性的记忆器中的指令所控制，来使这些元素或系统实现需要的操作，或者使上述本发明描述的进程生效。数据处理计算机回路这个词汇（如同于计算机处理器或处理器）在这里被用来划定电子回路组成部分的结构安排。数据处理计算机回路（例如一个商用的现成的处理器）的作用一般都为熟悉操作技术的技术员所知。另外，本发明的数据处理计算机回路是可编程的，可以将一个一般的处理器换成一个使用于本发明算法的专用处理器，如下所述。

如图5所示，在步骤510中，一个模式相关的参数是由一个阵列显微镜物镜的视野决定的。参数的确定至少要依据于步骤520中得到的阵列显微镜的光学几何参数，例如如图3的类型，(i)是由物镜数组310确定的（矩形、圆形等等）；(ii)物镜310的静止几何位置的参数（中心对中心或者轴对轴的距离）；(iii)组成阵列显微镜的物镜的放大；(iv)阵列显微镜根据物体或者成像的样品来操作的工作距离。相似的，如图4所示，独立物体部分410的最大尺寸在步骤520中被确定，基于成立显微镜物镜相关的独立视野的计算。例如，假设一个独立物体部分410是矩形的，在阵列显微镜正常操作成像样品的过程中，这个矩形的最大长度不得超过物平面上物镜310确定的视野的直径。

在步骤530中，独立的物体部分是由原始的物体或样品，例如一个病理切片，分割而成的（或者原始的独立物体被分割成独立物体部分），使用一个合适的分割工具（这里所指的是一把刀），包小刀、刀片，切割的形状取决于之前确定的独立物体片段的形状。在一个实施例中，所有的独立物体片段具有相同的大小和形状，例如大量片段由自动或手动的工具来完成，类似于经常使用的“饼干刀”，至少包括一个切割（依据与切割器轮廓的形状产生一个独立物体片段），详细的说明、印刷或切割片（必须具有大量刀片在上面）。在步骤540中，形成的独立物体片段（一个接着一个或者相同的大量片段）被定位在之前预备好的幻灯片/支撑台/基板上，形成一个有组织的区域，形成一个物体数组便于阵列显微镜的进一步检测。

图6提供了本发明的系统600的一个非限制性的例子。本发明的数组形成系统600可能包括数据处理计算机回路624，可以计算决定形状的参数，由原始物体分离得到的独立物体的部分基于代表阵列显微镜的光学几何参数的输入数据（由输入单元628得到，例如一个用户界面回路或者一个有形的记忆器658）。回路624也是可编程的，可以激活切割信号产生器630来产生一个电子输出（例如一个电流脉冲）可以激活并控制具有空间上可调控的刀片的可调切割单元640的操作（刀片的位置和静止方向都可以被调整），根据独立物体片段的计算出来的几何参数。回路624可以被一个或多个微型处理器、电子信号处理器（DPS）、应用专用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA）或者其他相似的逻辑回路识别。系统600可能进一步包括一个开关矩阵656来从切割信号产生器630输出到可调的切割器单元来移动，根据刀片下的原始物体来改变可调切割单元640的刀片位置，通过选择的微线圈116或微线圈系统616，在一个单独的部分14或在两个或多个部分中。可选择的，系统600可能包括大量切割信号产生器630，每个都结合并控制可调切割单元640中的给定刀片。

一个可见的非临时性的计算机可读记忆器658可以被提供来储存执行的命令，通过回路624来控制切割信号产生器630和开关矩阵656。例如，记忆器658可以被用来储存确定决定在分割独立物体片段过程中可调切割单元640位置的改变的几何参数的程序编码。有关于系统600的操作的其他信息也被存储在那上面。记忆器658可以是随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、电子可编程存储器（EPROM或EEPROM）、闪盘或其他存储器，或者他们的结合，只要是适合存储控制软件和其他指令和数据的。熟悉这方面的熟练的技术员会了解本发明的程序和指令可以以很多形式发送到数据处理回路624中，但是不限制于这些，信息被永久存储在不可写的存储器中，例如可以被计算机I/O读出的设备（例如CD-ROM或DVD）；信息也可以存储在可写的存储器中（例如软盘、可擦式闪盘和硬盘），或者信息通过通讯工具被传送到一个计算机上，包括有线的或无线的计算机网络。另外，当本发明被应用到某些软件中时，实现本发明的必要的功能可以采用部分或者全部的固件或硬件，例如组合逻辑、应用专用集成电路（ASIC)、现场可编程门阵列（FPGA）或其他硬件或者是硬件、软件、固件的组合。

可以选择性地在系统600和外置处理器（没有显示出来）间采用一个遥感单元660。数据处理回路624控制遥感单元660通过无线电频率（RF）或者处理器的近端电感来接收和发送信息。

电源662将电传送到系统600的各个组成部分，包括切割器640。电源662可能包括一个可充电或不可充电的电池或者一个发电机来产生电能。在一些实施例中，电池的充电由系统600中的外部充电器和感应充电线圈间的近端感应来实现。

值得一提的是，将许多独立物体片段组织成物体数组时，在运输基板或者支撑板或者显微镜幻灯片上的独立物体片段位置的精确性对于图像校正和取得高效率是非常重要的。如果独立物体片段位置的精确性较低，那么独立物体片段必须要小于一般的尺寸（相较于物平面确定的阵列显微镜独立物镜的视野）。独立物体片段位置精确性的容忍度取决于阵列显微镜的几何形状。对于图2中阵列显微镜的几何形状，独立物体片段最好放在物镜视野中心相关的点周围10微米以内。

本发明的一个实施例提供了一个方法和设备来定位运输基板或基片上的独立物体片段的静止方向。根据本发明的一个实施例，一个样品运输幻灯片/基板/基片最好被预先打印或模仿（例如模塑），使用一组可视的可感知的模式来指示区域的边缘，或者至少一部分这样的幻灯片/基板含有至少一些独立物体片段。在一个实施例中，例如，一个显微镜幻灯片700可以由一种透明的塑料模塑而成，这种材料具有一个能识别显微镜幻灯片独立区域的表面。这个独立区域可以在幻灯片上的预先设定好形状的突出物710上形成（如图7），周围围着细槽720；或者压痕周围布满肋状物或脊状物来作为边界（阴面，没有被展示出来）。支撑样品的基片的独立区域确定的空间模式是依据于上述阵列显微镜物镜数组的视野网格。这个模式的确定依据于阵列显微镜特定的几何形状。例如，对于一个存在的阵列显微镜系统，相邻物镜间的空间大约为2mm，每个物镜在物平面上视野的直径大约为0.25mm，放大率为-7X。当把组织片段或独立物体片段定位到一个预先设置好的幻灯片上来形成一个物体数组时，每个组织片段都需要被定位在相关预先设置的模式的边缘内。

在本发明一个相关的实施例中，通过使用孔板相关的支撑板来形成阵列显微镜特有的物体数组。一个孔板（微孔板）是一个具有许多凹陷的平板，经常被当成小试管用。微孔板在分析测试和临床病理学测试实验室里（一个常用的用途是酶相关的免疫吸收剂实验）已经成为一个很普通的工具。传统的微孔板具有6，24，96，384或者甚至1536个样品孔，安排在一个2:3的矩形矩阵中。一些微孔板甚至具有3456或者9600个孔，一个数组带的产品被发展来提供一个在可调的塑料袋上的连续带的微孔板。根据相关继续的教程，传统的微孔板的每个孔可以放十公升到几毫升的液体。孔可以使圆的也可以是方的。对于相关的存储的应用，方孔最好使用合适的硅树脂。微孔板可以放在低温下处理一长段时间，然后加热来增加溶剂从孔里蒸发的速率，也可以用金属薄片或透明膜热封。

当一个孔板被用来配合标准荧光显微镜来成像，一次只有有限个的独立孔可以符合荧光显微镜物镜的视野。因此，一个显微镜系统中一个孔板的使用需要扩展空间上的扫描来成像每个孔板。根据本发明的一个实施例，当孔板（独立的孔可以基于阵列显微镜系统的几何根据本发明步骤530决定的参数定位）和独立孔中的独立物体片段的输送或支撑配合使用一个阵列显微镜（例如一个荧光阵列显微镜系统），其效率和产量就可以保证。配合本发明的阵列显微镜使用的孔板的一个非限制性的实施例如图8所示。除了传统的矩形网格，这些孔可以被安排在一个数组810中，包含大量格子820。每个小格子820的孔的尺寸被固定为填满阵列显微镜物镜310的独立视野335内。在这个特殊的例子中，在相邻格子之间的空间a、b相关于阵列显微镜物镜间的空隙。这种类型的荧光孔板810可以在不使用扫描的情况下，通过一个阵列显微镜的一个快照来成像。

在一个实施例中物体数组的大小和几何形状与成像数组系统匹配，这样就没有扫描的必要了。值得一提的是，由于制造具有大物镜数组的阵列显微镜的限制和技术上的困难，可能限制还是更加有利的，相反的，物镜数组的大小还是需要一定量的的扫描。因此，一个给定物体数组几何形状上的延伸有时可能会超过阵列显微镜系统物镜数组的范围。在这样的情况下，扫描部分的成像操作不能完全被消除，阵列显微镜还是要进行一定的扫描，如图9所示，提供了阵列显微镜350（图3中的）的扫描/平移操作的一个特定模式，可以促进图4中物体数组的成像。根据行810，通常吧数组414分割为各个象限，阵列显微镜350 的操作可以被原始化，例如，在如9A所示的第二象限中，独立物体片段的快照定位在数组的第二象限中。然后，成像显微镜扫描/平移到第一象限中（如图9B）进行第二次快照，等等（如图中箭头920的逆时钟方向，到图9C再到图9D）。然而，一般的，通过横向平移阵列显微镜的物体数组，通过阵列显微镜系统的宽度，扫描才可以生效。

一般来说，重定格式或重建一个已经被分割为各个部分或者组成了一个物体数组的物体，并使它符合阵列显微镜几何形状，这些操作的原则可以采用许多显微镜模式，包括以下这些但不仅仅限制于这些：亮视野显微镜，荧光显微镜，共聚焦显微镜。暗视野显微镜，相差显微镜和多光子显微镜。在形成物体数组时，要小心极低像素的原始物体，其携带的信息对于成像和物体评估秀逗很重要，这个信息很容易由于物体数组的信息被减少或丢失。一个相关的例子包含一整个脑组织片段的成像。在这种情况下，经常需要保护整个脑组织的片段。整个片段不同特征的位置非常重要。例如人脑组织，这个片段的尺寸大概为6英寸到8英寸。

本发明以上述的实施例为例，使在本领域技术熟练的人员理解，上述的方案可以在离开本发明的概念以上被应用。进一步地，本发明的概念或者一部分的概念可以用非上述的方法组合使用。因此，本发明不能仅仅局限于上述讨论的方案。

Claims (23)

1.一种使用阵列显微镜系统成像物体的方法，包括：在一个由阵列显微镜系统的物镜数组决定的空间模式下的阵列显微镜系统的物平面上定位由所述物体得来的独立物体片段，使用阵列显微镜系统在一次快照中产生独立物体片段的大量的图像。

2.根据权利要求1所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：所述定位包括定位独立物体片段，其最大尺寸不得超过物平面上阵列显微镜的独立物镜的视野尺寸。

3.根据权利要求1所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：所述定位包括由一个空间连续的生物组织形成大量的独立物体片段。

4.根据权利要求1所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：所述定位包括在同一个模式下阵列显微镜的物平面上定位所述独立物体片段，取决于以下的至少一个(i)由物体数组决定的一个空间格子；(ii)阵列显微镜物镜的放大。

5.根据权利要求1所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：还包括使用一个自动切割工具将物体分割为独立的物体片段。

6.根据权利要求1所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：所述定位包括把独立物体片段定位在一个孔板的大量孔中。

7.根据权利要求1所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：所述定位包括将独立物体片段放到具有平板印刷表面的基板上。

8.根据权利要求1所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：所述定位包括将独立物体片段放到具有蚀刻表面的基板上。

9.一种使用阵列显微镜系统成像物体的方法，包括：取得代表物体数组参数的第一数据；根据得到的第一数据将连续的物体形成物体数组。

10.根据权利要求9所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：还包括使用数据处理计算机回路得到代表阵列显微镜几何参数的第二数据，至少包括基于部分的第二数据得到第一数据。

11.根据权利要求10所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：包括通过用户输入端得到第二数据。

12.根据权利要求10所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：包括得到第二数据，包括至少以下的一项(i)由阵列显微镜系统物平面确定的阵列显微镜系统独立物镜视野的几何尺寸；(ii)在物平面上的阵列显微镜独立物镜的视野形成的模式的描述符。

13.根据权利要求9所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：取得第一数据包括至少确定物体数组相邻元素间的间距，或物体数组独立元素的几何尺寸。

14.根据权利要求9所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：得到物体数组包括从一个空间上连续的物体形成独立的不同的物体片段，每个物体片段的最大尺寸不得超过阵列显微镜系统物平面决定的阵列显微镜系统独立物镜视野的大小。

15.根据权利要求14所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：得到物体数组包括将物体数组的各个元素定位在一个孔板上的各个孔中。

16.根据权利要求9所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：得到物体数组包括从一个空间上连续的物体形成独立的的物体片段，每个片段的大小和形状都相同，且与第一数据确定的大小和形状一致。

17.根据权利要求9所述的使用阵列显微镜系统成像物体的方法，其特征在于：还包括使用阵列显微镜在同一次无扫描的快照中成像物体数组。

18.用于使用阵列显微镜的制造产品，包括：一个数据处理计算机回路；一个有形的非临时性的包含编码程序的存储器，其被上传到数据处理计算机回路中，使得这个回路：得到 代表阵列显微镜系统光学几何参数的第一数据；基于或至少部分基于得到的第一数据，产生代表物体数组参数的第二数据；以及激活阵列显微镜系统不使用扫描而产生物体数组的一个无修饰的图像。

19.根据权利要求18所述的用于使用阵列显微镜的制造产品，其特征在于：所述代表阵列显微镜光学几何参数的第一数据至少包括以下之一(i)由阵列显微镜物平面确定的阵列显微镜独立物镜的视野的几何尺寸；(ii)在物平面上由阵列显微镜系统的独立物镜视野形成模式的描述符。

20.根据权利要求18所述的用于使用阵列显微镜的制造产品，其特征在于：所述有形的非临时性的存储器还包括可以激活一个切割工具的回路的程序编码，所述切割工具将物体切割成空间上不同的物体片段。

21.根据权利要求20所述的用于使用阵列显微镜的制造产品，其特征在于：每个空间上不同的独立物体片段的最大尺寸必须小于阵列显微镜物平面确定的阵列显微镜独立物镜的视野大小。

22.根据权利要求20所述的用于使用阵列显微镜的制造产品，其特征在于：空间上不同的物体片段的大小和形状都相同，且与第二数据确定的大小和形状一致。

23.根据权利要求20所述的用于使用阵列显微镜的制造产品，其特征在于：所述有形的非临时性的存储器中还包含可以控制阵列显微镜系统在同一次无扫描的快照中成像物体数组的程序编码。

Images