CN106537223B - 自动盖片机及使用方法 - Google Patents

Abstract

用于选择和分配处于载片上的样品之上的盖片用于通过显微镜来观察样品的目的设备和方法。选择装置包含用于从一叠盖片中拾取盖片的抽吸机构。它还包含使盖片成形的能力，以帮助分离和放下盖片，同时减少流体中气泡的产生。

Description

自动盖片机及使用方法

技术领域

本公开涉及用于利用盖片（coverslip）在显微镜上自动覆盖待检查的样品的方法和设备。

背景技术

本文中对任何文献的引用并不意在承认该文献是相关的现有技术，或被认为是关于本申请的任何权利要求的可专利性的材料。关于任何文献的内容或日期的任何陈述是基于申请人在提交时可获得的信息，并不构成对这样的陈述的正确性的承认。

例如组织切片或细胞的生物试样（samples）/样品（specimen）通常被安装在显微镜载片上用于检查。当在载片上时，通常用一种或多种物质（例如，染料、试剂等）来处理样品，以向否则透明或不可见的细胞或细胞组分增加颜色和对比度或通过显微镜标记的试剂。然后，通常用薄的透明盖片来覆盖已处理的样品。这样做是出于几个原因。盖片可以使样品变平，使得样品处于相同的观察平面中，从而允许更好地观察样品。如果镜片放置得太靠近载片，则盖片为样品提供保护使其免受显微镜的物镜损伤。盖片（通常与粘合剂结合）还提供壳体结构或区域，通过该壳体结构或区域，样品将被永久地保持在载片上，以保存用于研究和存档的目的。盖片还有助于避免样品的污染。

盖片通常是薄的矩形、正方形或圆形的玻璃或塑料片，其被放置成与载片上的样品直接接触并被放置在所述样品之上。盖片具有多种尺寸和形状。盖片的一个示例具有约1英寸×2英寸（25.4mm×50.8mm）的尺寸以及0.005英寸至0.009英寸（0.127mm至0.2286mm）的厚度。它们通常被包装成平直地叠置在竖直的堆中。然而，盖片难以搬运和从堆叠单独移除，这是因为它们是易碎的，并且能够容易地粘在一起或破裂。为了从堆叠移除盖片，经常对盖片施加相当大量的弯矩。例如，诸如美国专利号5,989,386（Elliott）中所示的系统之类的先前的系统在盖片上使用两个吸盘装置，这两个吸盘装置放置在盖片的中间的两侧上。其后，吸盘使盖片绕中心元件弯曲，从而在盖片的中间产生大的应力，以使它与盖片的堆叠分离。这种作用可导致许多盖片破裂，这是因为它们非常易碎，并且所施加的力大于盖片的稳定性（stability）。弯曲力导致在盖片中心处的不成比例的应力量。弯曲作用也不保证仅选择一个盖片。

自动盖片机（automated coverslipper）已被用于将玻璃盖片安装在载有样品的显微镜载片上。然而，这样的自动盖片机可以拾取多于一个盖片，这是因为它们由于静电力、范德华力（van der Waals forces）或相邻盖片之间的水分而经常粘在一起。这可导致两个或更多个盖片被安装在载片上。也可能难以从载片移除多余的盖片。如果自动盖片机试图运输粘在一起的载片，则盖片可能掉落，从而导致在自动处理设备中松动的盖片。松动的盖片可能导致自动处理设备的损坏或故障，并且可能导致用于维护的“停机时间”。自动盖片机也不能在搬运期间对盖片准确地计数。此外，将盖片放置在载片上（通常在存在例如液体粘合剂的流体的情况下）还存在其他问题。例如，重要的是，不会发生飞溅，或者没有气泡夹带在盖片和载片之间并且当盖片被放置到载片上时被捕获在盖片之下。例如在美国专利号7,271,006（Reinhardt）和美国专利号7,727,774（Reinhardt）中所示的自动化系统的示例使用抽吸机构来拾取和放下盖片，并且使用弯曲机构来帮助分离盖片。然而，这样的装置可导致令人遗憾地出现气泡，这些气泡会模糊对载片上样品的后续分析。

此外，当将盖片定位到载片上时，不以任何方式损害样品也是重要的。应用盖片的一种方式是将盖片放置在载片上，并且随后将压力施加于盖片上，以压缩和去除捕获的气泡。然而，搬运和分离盖片有时也可使它们带静电。即使在关闭机构之后，静电力也可以将盖片保持到吸盘，从而使得在盖片接近载片时难以将盖片施用于载片或卸下，从而导致形成一个或多个气泡。此外，压缩盖片以去除气泡可能导致组织试样上的粘合剂向外排出，从而可能污染其他载片或机器的其他部分。因此，存在提供更好的自动盖片机的需要。

因此，本领域没有提供在气泡减少的情况下盖片并且控制载片上的流体的自动盖片机和自动化方法。现有技术也没有提供构造或引起使得能够实现这些优点的盖片的不同形状的能力。

发明内容

本公开涉及用于将盖片放置在载有样品的显微镜载片上的自动化系统、装置和过程。至少一个实施例包括盖片机，其配置成拾取单一盖片，并且随后将盖片放置在载有样品的载片上，同时在盖片应用期间减少和/或消除飞溅、污染或气泡的夹带。所述系统使得能够实现高试样吞吐量，同时最小化或限制载片交叉污染的可能。

至少一个实施例涉及一种用于将盖片安装在载片上的自动盖片机，其包括：（i）至少一个盖片；（ii）至少一个包含生物样品的载片；以及（iii）至少一个升降器头，其包括具有底表面的板，所述底表面具有布置在所述底表面上的至少三个单独控制的吸盘，每个吸盘借助于气体导管流体连接到气动模块，所述气动模块包括真空源、压力源、压力传感器和用于每个气体导管的可独立操作的控制阀，所述气动模块被构造成向每个吸盘供应独立的真空或加压气体，以使得所述升降器头能够拾取、运输所述盖片并将所述盖片放置在所述载片上，并且其中，所述独立的控制阀中的至少一个被构造成允许立即释放真空和逐渐释放真空。

在一个实施例中，所述盖片机还包括：（i）运输器，其耦接到电机，并且附接到所述升降器头，并使所述升降器头悬挂在基本上竖直的位置，并且构造成使所述升降器头水平、竖直或对角地移动，以将所述升降器头的底表面定位在盖片之上；以及（ii）控制模块，其与所述运输器、所述升降器头、所述气动模块和所述吸盘电通信，其中，所述控制模块协调所述盖片机的每个部件的所有功能或与所述盖片机的每个部件的相互作用。

在一个实施例中，盖片机被构造成使升降器头移动到载片之上的位置。在另一个实施例中，盖片机被构造成接收在升降器头之下移动的载片。

在一个实施例中，所述盖片机还包括：（i）至少一个流体分配器，其与所述升降器头相关联，并且与向所述流体分配器供应试剂的流体模块流体连通，所述流体分配器配置成在所述载片上分配流体；以及（ii）至少一个气刀，其与所述升降器头相关联，并与气动模块流体连通，并且配置成向载片的顶表面提供气体；（ii）其中，所述流体分配器和所述气刀被悬挂在基本上竖直的位置，并且所述流体分配器和所述气刀被配置成与所述升降器头一起移动，并且其中，所述流体分配器和所述气刀与所述控制模块电通信。在一个实施例中，所述至少一个流体分配器和所述至少一个气刀彼此相关联并且与所述升降器头相关联。在另一实施例中，所述至少一个流体分配器和所述至少一个气刀的关联可以是物理耦接。

在一个实施例中，所述盖片机还包括：至少一个载片托盘，其以基本上水平的位置保持布置成至少一排的至少两个载片；以及包含多个盖片的至少一个筒，所述多个盖片竖直地堆叠和布置，使得堆叠的最顶部的盖片对于所述升降器头而言能够经由所述筒中的顶部开口接近。

在另一实施例中，所述盖片机具有一前一后地配置和定位的两个升降器头，以在至少两排载片上同时或独立地工作。

在一个实施例中，所述升降器头的底表面具有选自如下组的形状，所述组包括平面、凹形、凸形、双倒角以及它们的组合。

在一个实施例中，所述升降器头被配置成同时或顺序地向三个吸盘中的每一个提供独立的真空，以由此将所述盖片以各种构造保持到所述升降器头的底表面。

在其他实施例中，每个升降器头配置有一个或多个真空传感器，以测量被激活的吸盘中的压力，以确定抽吸提升的盖片是否破损。例如，真空传感器被附接到公共的歧管，该公共的歧管为升降器头上的所有三个吸盘（或吸杯）提供单压力读数。以这种方式，单独测量具有其自身的真空泵的每个升降器头。在一个实施例中，使用三个感测时间，开始于在下降到盒中期间盖片和吸盘之间的接触的分离检测。这是压力阈值传感器的第一次使用。第二次发生在当在被所有三个吸盘保持期间从堆叠中剥离盖片时；这是第二次压力检查发生。这确定盖片是否破损。第三次发生在放置期间，在于升降器头的另一侧上的悬臂支撑期间（反向剥离作用）。这是第三次压力检查发生。这种测量压力的过程也可以在一个完整盖片上检测破损盖片。在一个实施例中，这是为什么用一端释放压力（泄放压力）的原因；这时碎片会掉落。这使得在抽吸之前抖落碎片的机会最大化。以这种方式，真空传感器测量压力以确定平均压力是否低于阈值。

在一个实施例中，当升降器头运输吸起的盖片并将它定位在载片之上时，控制模块随后启动放置方案以放下提起的盖片。通过对三个吸盘中的仅一个吸盘施加吸力，从而导致盖片相对于样品载片的水平面以一定角度悬挂的几何形状，来实现悬臂支撑构造。以这种方式，升降器头上的三个吸盘被配置成通过端部吸盘的真空吸力来执行正被保持到升降器头的底表面的单盖片的悬臂放置，使得盖片的一端首先被放置到载片上，并且随后，将盖片的其余部分向下滚动到载片上，并且由此，在盖片中引起弯曲。在一个实施例中，在最终释放时发生真空的逐渐泄放。这种吸力的泄放可以通过如下方式来实现，即：通过使用小于用于施加吸力的孔口的孔口，或者控制阀可以被配置成实现这种减小的真空释放速率。

在一个其他实施例中，升降器头可以具有相对升降器头的中心凹形升降器形状、双倒角窄的升降器头设计或形状、双倒角宽的升降器头的形状/设计或者无倒角的平坦的方形或平坦的矩形的升降器头的形状/设计。

在一个实施例中，用于执行单盖片的放置的方法包括：将抽吸提升的盖片定位在所述载片之上，其中，所述抽吸提升的盖片通过布置在升降器头的底表面上的三个单独控制的吸盘中的真空而被保持到所述底表面，其中，每个吸盘借助于气体导管流体连接到气动模块，所述气动模块包括真空源、一个或多个真空传感器和用于每个气体导管的控制阀，其中，所述气动模块为所述三个吸盘中的每一个供应独立的真空，从而将所述盖片保持到所述底表面；去除所述吸盘中的两个吸盘中的真空，使得所述盖片仅在一端处通过仍具有真空的一个吸盘来保持；将所述盖片降低到所述载片的表面，直到在所述盖片中引起弯曲，从而产生跨所述载片的表面的流体运动，由此所述盖片被连续降低，并且在所述载片上产生的流体的波前随着所述流体被轻轻地从载片的一端推到另一端，并且由此，在盖片中引起弯曲；以及释放所述载片的被保持的一端，这是通过激活到保持所述盖片的所述吸盘的真空阀，使得真空以与突然释放相反的逐渐释放的速率来去除。

附图说明

图1描绘了本发明的一个实施例的透视图，其中，自动盖片机的组装板100包含两个升降器头110、111。

图2描绘了本发明的底视图，其中，自动盖片机的组装板100包含两个升降器头110、111。

图3A-B描绘了自动盖片机的另一实施例的两个透视图，其中，两个升降器头310、311被往复运动地安装到步进电机380和导螺杆381组件。

图4描绘了以悬臂模式保持单盖片490的升降器头410的透视图。

图5描绘了拾取单盖片690的升降器头610的透视图，其图示了用于该升降器头的内部气动管道（plumbing）。

图6描绘了包括流体分配器850、851的组件的透视图，所述流体分配器850、851耦接到位于载片888、889之上的气刀860、861。

图7描绘了包括流体分配器950、951的实施例的透视图。

图8描绘了包括升降器头1010的实施例的透视图，所述升降器头1010包括具有基本上平坦的底表面1020的板。

图9描绘了包括升降器头1110的实施例的透视图，所述升降器头1110包括绕吸盘1132的中心凹形构造1123。

图10描绘了在抓持盖片1290时的包括中心凹形构造1223的升降器头1210的实施例。

图11描绘了包括升降器头1310的实施例的透视图，所述升降器头1310具有以倒角1322、1324为特征的底表面1320。

图12描绘了包括升降器头1510的实施例的透视图，所述升降器头1510具有倒角1522、1524以及比标准盖片的宽度要窄的宽度1578。

图13描绘了包括升降器头1610的实施例的透视图，其中，底表面1620的一部分具有比标准盖片的宽度要窄的宽度1678。该实施例还以倒角1622、1624为特征。

图14A-C描绘了一个实施例，穿过载片1793观察，所述实施例包括将盖片1790安装在载片1793上的升降器头1710，并且还描绘了当盖片（未示出）被放置到载片上时流体弯月面的前进。

图15A-B描绘了将一定体积的流体放置在载片表面的一个特定点处与在放下盖片之前于载片的表面上施加相同量的流体相对比的盖片放置的实施例。

图16A-D借助于四张顺序的图片描绘了悬臂支撑的盖片放置过程。

图17A-B描绘了装载有一叠盖片的盖片盒，其以分解图和剖视图示出，图示了盒内部底板的倾斜坡向（tilted aspect）。

图18示意性地描绘了示出升降器头2010、气动模块2070和控制模块2085之间的关系的实施例。

图19借助于多个附图描绘了一种方法，该方法供升降器头1810从盖片的堆叠1892中选择一个盖片1890。

具体实施方式

本文中参照附图提供了一个或多个实施例的详细描述，附图中示出了这些实施例。然而，应当理解的是，本公开的组合物、元件、装置、系统和方法可以按照许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。本文公开的具体细节不应被解释为是限制性的，而是作为权利要求的代表性基础，并用于教导本领域技术人员以任何适当的方式来使用所公开的组合物、装置、系统和方法。提供这些实施例使得本公开将是透彻的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开的概念。此外，本文所包含的各部分的所有标题不应被解释为对本发明的限制，而是提供它们来组织由说明书提供的本发明的说明性描述。另外，为了便于理解各种实施例，还提供了以下术语解释。

当使用用语“例如”、“诸如”、“使得”、“包括”等时，用语“并不限于”被理解为遵循，除非另有明确说明。类似地，“示例”、“示例性”等被理解为非限制性的。

术语“基本上”允许不会不利地影响预期目的地偏离描述（descriptor）。描述性术语被理解为由术语“基本上”修饰，即使用语“基本上”未被明确地叙述。

术语“约”意在顾及到由于实验误差引起的变化。所有的测量结果或数字都隐含地理解为由用语“约”来修饰，即使术语“约”没有明确地针对这样的测量结果或数字来陈述。

术语“包括”、“包含”、“具有”和“涉及”等被可互换地使用并且具有相同的含义。类似地，“含有”、“具备”、“拥有”和“涉及到”等被可互换地使用并且具有相同的含义。具体而言，这些术语中的每一个被定义为与“包括”的通用的美国专利法定义一致，并且因此，被解释为是意指“至少以下”的开放性术语，并且也被解释为不排除附加的特征、限制、方面等。因此，例如，“具有部件a、b和c的装置”意指该装置至少包括部件a、b和c。类似地，用语“包含步骤a、b和c的方法”意指该方法至少包括步骤a、b和c。

单数形式“一”、“一个（种）”和“所述（该）”包括复数个指代物，除非上下文另有明确指示。在这方面，无论何时使用术语“一”或“一个（种）”或“所述（该）”，应理解为“一个或多个”，除非另有明确说明，或者这种解释在上下文中是无意义的。

术语“相关联”或“与之相关”意指两个或更多个项目一起、独立地、顺序地或一前一后地工作或移动或操作。这些元件还可以被物理地或电子地连接到彼此中的一个或多个，使得一个接近另一个跟随。相关联的元件也可以被物理地耦接在一起。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的具有相同的含义。在本文中的术语存在多种定义的情况下，除非另有说明，否则以本部分中的定义为准。

通常在盖片过程期间，气泡可以由盖片底部上的流体湍流、涡流、预先干燥的粘合剂的表面粗糙度以及通过静电荷来产生和捕获。本公开涉及自动化的系统和方法，其用于在载有样品的显微镜载片上拾取和安装盖片，同时最小化或消除飞溅、污染以及在载片的载有样品的表面上的流体中的气泡夹带。至少一个实施例包括自动盖片机设备，其在盖片应用期间阻止盖片下的流体起泡。例如参见图15，本公开的盖片机被构造成使用精确控制的悬臂支撑的盖片放置过程来产生流体运动。这种公开的盖片机通过利用三个单独铅垂（plumbed）和受控的吸盘（每个升降器头3个吸盘）、控制阀和排放阀来实现这一点，所述吸盘、控制阀和排放阀连同可选的机械脉冲运动允许将单一盖片以如下方式缓慢地放置在包含样品和载片上流体的显微镜载片上，即：使得盖片被放置在流体在盖片的载片上端部上产生的波前（wavefront）之后，并且在悬臂放置过程中被轻轻地压到另一端。结果，流体波前（例如，图14中的移动弯月面1714）的时机和控制使得在盖片的最后一角落下之前，乘从载片的远端平移到标签端的大体积流体（bulk fluid）的惯性浮动（ride）的气泡能够表面逸出到空气中。

在一个实施例中，盖片仅通过一端来维持/保持。在盖片的自由悬挂端处，盖片当盖片降低或者载片升高时弯曲。这种弯曲导致在盖片的结构内增加势能。通过借助逐渐减少盖片的“弓形（或弯曲）”、即减小盖片内的势能来控制盖片的保持端的释放，可以在减小能量的同时逐渐释放端部，因此端部不会“拍击到”载片上的流体或载片表面。这种小心控制和特意缓慢的将盖片降低和释放到载片上的放置过程显著地减少了在盖片下的流体中气泡的形成。该过程每个载片可能需要多达大约15秒。在一个实施例中，最慢的行进速度为0.005英寸/秒（0.127mm/秒），但应认识到，放置过程的速度取决于前面提到的多个因素。这种放置过程产生平坦的弯月面，其对于消除否则可能（例如，在抛物线形弯月面的情况下）出现的气泡是最佳的。盖片机还能够通过单独铅垂和受控的吸盘（升降器头上的3个吸盘）来施加去离子空气冲击（burst），以进一步阻止气泡或静电事件（static event）并且从盖片下方挤出剩余的过量流体。

图1和图2示出了本发明的一个实施例，其中，组装板100支撑第一升降器头110和第二升降器头111。所述组装板还可支撑比图1中所示的更多或更少的升降器头。升降器头110具有从其底表面120延伸的三个吸盘130、132、134。底表面120相应地包括绕吸盘130、134的倒角122、124。气体导管140将吸盘130流体连接到气动模块（未示出），从而允许在吸盘130处施加真空、大气压力或增加压力。类似地，气体导管142、144将吸盘132、134流体连接到气动模块（未示出）。升降器头111也具有从底表面121延伸的三个吸盘131、133、135。该底表面121以倒角123、125为特征。安装在组装板100上的步进电机150和151允许升降器头110、111选择性地升高和降低。

图2提供了图1中所示的组装板100和升降器头110、111的倒向透视图。

图3提供了具有升降器头310、311的实施例的两个透视图，所述升降器头310、311使用步进电机380和导螺杆组件381互易地（reciprocally）安装到运输滑架350。当步进电机380被激活时，升降器头310、311相对于样品托盘320移动。支撑机构为托盘320提供保持载片的位置，所以升降器头310、311可以选择、运输盖片并且将盖片安装在载片上。升降器头310上的吸盘和升降器头311上的吸盘从升降器头310和311的下表面突出。图3A中的顶视图示出了从托盘320移走了附接的支撑块的运输滑架350；而图3B中的下部视图示出了该滑架，其位于托盘320之上，以允许每个升降器头310和311将盖片应用于安装在托盘320上的样品载片中的一个。运输滑架允许升降器头沿导螺杆381的轴线左右移动，而每个升降器头的竖直位置借助于诸如图1中所示的步进电机150和151之类的步进电机来独立地控制。

图4示出了以悬臂模式拾取单一盖片490的升降器头410。气体导管440、442相应地将吸盘430、432连接到气动模块（未示出），而气体导管444流体连接被盖片490隐藏的吸盘。如其他地方所解释的，在一些实施例中，选择性地施加在吸盘430、432处的真空和隐藏的吸盘允许从一叠盖片中剥离盖片490，同时避免或最小化多于一个盖片的意外获取，并且同时避免或最小化盖片490的意外破损。在此实施例中，升降器头410的底表面420具有有利于悬臂模式的倒角422。

图5示出了与图4中所描绘的实施例相似的实施例，其中，升降器头610被呈现为透明的。可以看到吸盘630、632、634以悬臂模式抵靠倒角622保持盖片690。还可见的是将吸盘630、632、634流体连接到气动模块（未示出）的气体导管640、642、644。如其他地方所描述的，气动模块允许在每个吸盘630、632、634处选择性地施加真空、大气压力或增加压力，以控制盖片690的选择、运输和安装。

图6示出了具有利用气刀860、861来定位的流体分配器850、851的组件。流体分配器850、851被流体连接到安装在支架862上的流体模块（未示出），气刀860、861也被安装到所述支架862。在一些实施例中，支架862将利用气刀860、861定位的流体分配器850、851耦接到升降器头（未示出）；而在其他实施例中，流体分配器850、851和气刀860、861与升降器头相关联（不耦接到升降器头）。在这些其他实施例中，流体分配器850、851和气刀860、861可以独立于升降器头来操纵。可选地，为了更高的效率，组件可以被构造成仅沿一个方向移动。在再其他的实施例中，多于一个流体分配器被构造成将流体沉积在载片上，使得如果为每个载片配置多个流体分配器，则不需要组件700的侧向（一侧到另一侧）运动。或者，单点分配可以将流体沉积在载片一端处的单点，从该点通过悬臂支撑的盖片竖直方法的机制来分配流体，如本文其他地方所述。

图7示出了类似于图6中所描绘的实施例的实施例。流体分配器950、951相应地经由流体导管996、997相应地流体连接到流体阀952、953。流体模块952经由流体导管994和耦接器998流体连接到流体储存器（未示出）。流体模块953经由流体导管995和耦接器999流体连接到流体储存器（未示出）。阀952、953相应地经由线组954、955保持与控制模块（未示出）电子通信。通过该电子通信，控制模块控制通过流体分配器950、951沉积到载片（未示出）上的流体的量和定时。

图8描绘了包括升降器头1010的实施例，所述升降器头1010具有从其底表面1020延伸的吸盘1030、1032、1033。在此实施例中，底表面1020是基本上平坦的。通过在吸盘1030、1032、1033处选择性地和顺序地施加真空和压力，可以从盖片的堆叠中选择性地和个别地移除盖片。

图9描绘了与图8中所示的实施例不同的实施例，其原因在于升降器头1110的底表面特征为具有由基本上平坦、基本上平行的表面1122、1124侧接的中心凹形构造1123。此外，吸盘1132具有大于吸盘1130、1134的直径的直径。气体导管1140、1142和1144相应地将吸盘1130、1132、1134流体连接到流体模块（未示出）。中心凹形构造1123是有助于选择性地移除单个盖片的绕吸盘1132的凹形特征，如将在图10中示出的。

图10提供了类似于图9中所描绘的实施例的实施例的图片。这里，升降器头1210具有从其底表面延伸并抓持盖片1290的吸盘1230、1232、1234。吸盘1232上的真空使盖片1290顺应中心凹形构造1223的凹形形状。该凹形形状促使盖片1290与盖片堆叠中的下一相邻盖片分离，从而允许升降器头1210拾取一个并且仅一个盖片1290。吸盘1230、1232、1234处的压力可以按照任何合适的顺序并以任何合适的方式来调整。例如，可以首先经由气体导管1244在吸盘1234处抽真空，并且随后，可以经由气体导管1242在吸盘1232处抽取更强的真空，并且最后，可以经由气体导管1240在吸盘1230处抽真空。或者，如果需要，则可在吸盘1230、1232、1234处同时抽真空。另外，可以按照1232的顺序对吸盘施加真空，以对保持的盖片赋予“皱眉（frown）”的形状。

图11描绘了如下实施例，即：其中，升降器头1310具有以倒角1322、1324为特征的底表面1320。这些倒角1322、1324允许吸盘1330、1332、1334从盖片的堆叠中可靠地提起和分离单一盖片。在一些情况下，倒角1322、1324与底表面1320形成一定角度。该角度可具有任何合适的大小，例如1-30度。应当注意使得该角度不会大到当吸盘1330、1332、1334施加真空时增加破坏盖片的风险。

图12提供了另一实施例的透视图，其中，升降器头1510具有比本文所公开的某些其他实施例要窄的宽度1578。较小的宽度据信使得盖片与升降器头1510的底表面之间的接触最小化。如果存在流体，则它们可能使盖片的安装复杂化，这是因为它们将使盖片粘附到升降器头1510，并且粘附到升降器头的底部的任何流体都有可能在后续的取回步骤期间被转移回到未使用的盖片的堆叠，这可能导致盖片粘合剂粘在一起。在此实施例中，升降器头1510的底表面1523在吸盘1530、1534露出的位置处具有倒角1522、1524。处于中心的吸盘1532从基本上平坦的底表面1523露出。

图13示出了另一实施例，其中，升降器头1610在其底表面1620中具有如下特征，即：所述特征具有比升降器头1610的主体要窄的宽度1678。特征包括相应地绕吸盘1630、1634的倒角1622、1624。吸盘1632从基本上平坦的底部1620露出。

图14示出了类似于图13中所描绘的实施例的实施例的图片。这里，升降器头1710已利用吸盘1730、1732、1734接合盖片1790，以迫使盖片顺应升降器头1710的底表面的几何构型。该底表面特征为倒角1722、基本上平坦的部分1723以及倒角1724。所述底表面具有如下特征，即：该特征具有比升降器头1710的主体要窄的宽度1778。图14还示出了将盖片1790安装到载片1793，并且当盖片1790连接时，形成一条流体线1714，以指示盖片1790到载片1793的无气泡附着。在这种情况下，盖片1790从载片1793的远端朝向载片1793的标签端1712安装。

图15A描绘了本发明的一个实施例，其中，在载片的一端附近放置60µL的流体当盖片被放置在载片上时导致流体的受控运动。这种放置过程产生由载片边缘和盖片控制的毛细管波前。图15B描绘了流体更广泛地分布从而导致“湿”的载片表面的情况。随着盖片在载片上下降，难以控制湿的流体坑，从而导致溢出或需要更长的时间来放置盖片或气泡的滞留。发明人已经表明，湿法（wet process）可导致产生来自过早接触的合并波前和来自屈曲或弯曲的盖片的静电放电的气泡。图15A中所示的“干”表面过程趋于产生单一波前，并且对于在盖片中积聚的任何静电不产生电接地。这导致在盖片下较少地产生或捕获气泡。

图16通过一系列图片示出了一种将盖片安装在载片上的方法。首先，气刀（未示出）吹掉其上具有生物样品的载片。接下来，通过流体分配器将流体沉积到载片上，并且通过气刀（未示出）来去除过量的流体。然后，升降器头选择单个盖片，并小心地将它放置在载片上，从而使用悬臂模式来实现无气泡的安装。最后，升降器头释放已安装的盖片。

图18示意性地示出了升降器头2010、气动模块2070和控制模块2085之间的关系。升降器头2010具有从其底表面延伸的吸盘2030、2032、2034。这些吸盘2030、2032、2034相应地经由气体导管2040、2042、2044与气动模块2070流体连通。气动模块2070提供传感器2071并且相应地为每个气体导管2040、2042、2044提供控制阀2074、2075、2076。每个控制阀2074、2075、2076电子通信并且受控制模块2085控制。传感器2071是也通过数字IO板2084与控制模块2085电子通信的真空压力传感器，因此控制模块2085可以确定盖片是否已适当地粘附到吸盘2030、2032、2034，或者是否盖片已破损。第四控制阀2073打开和关闭阀组（valve manifold）2090的真空歧管侧，从而通过排放限制器2078来泄放真空。该功能对于在盖片放置步骤期间执行真空压力的缓慢释放是有用的。风刀2050借助于气体导管2045连接到风刀阀2095，所述风刀阀2095通过数字IO板2084受控制模块2085控制，以允许加压气体通过风刀离开。此外，气动模块2070还包含或被流体连接到真空源2077，以及可选的气体源2079。在一些情况下，所述气体是空气。

图19通过图片描绘了一种用于从盖片的堆叠1892中选择单个盖片1890的方法。在图19A中，右侧的吸盘（不可见）具有在其上抽取的真空1838，而其余的两个吸盘被保持在大气压力1836、1837下。升降器头1810朝向盖片的堆叠1892向下移动1818，在那里，真空1838接合顶部盖片1890。在图19B中，升降器头1810向上移动1818，从而从盖片的堆叠1892提起盖片1890。在图19C中，两个吸盘现在具有在它们上抽取的真空1837、1838，从而使盖片1890分离。在图19D中，所有的三个吸盘均具有真空：1836、1837、1838。因此，盖片1890顺应升降器头1810的底表面的几何构型。

至少一个实施例涉及一种用于将盖片安装在载片上的自动盖片机，其包括：（i）至少一个盖片；（ii）至少一个包含生物样品的载片；以及（iii）至少一个升降器头，其包括具有底表面的板，所述底表面具有在所述底表面上布置的至少三个单独受控的吸盘，每个吸盘借助于气体导管流体连接到气动模块，所述气动模块包括用于每个铅垂的气体导管的真空源、传感器和控制阀，所述气动模块被构造成向每个吸盘供应独立的真空或加压气体，以使得所述升降器头的底表面能够执行盖片的悬臂支撑的拾取和盖片在载片上的悬臂支撑的放置，或者提供一个或多个机械化脉冲移动，或者施加一次或多次加压空气冲击。

在一个实施例中，所述盖片机还包括：（i）运输器，其耦接到电机并且以由此使所述升降器头悬挂在基本上竖直的位置的方式附接到所述升降器头，并且构造成使所述升降器头水平、竖直或对角地移动，以在取回期间将所述升降器头的底表面定位在盖片上方或在放置期间定位在载片上方；以及（ii）控制模块，其与所述运输器、所述升降器头、所述吸盘和所述气动模块电通信，其中，所述控制模块协调所述盖片机的部件的功能。在一个实施例中，所述盖片机还包括：（i）至少一个流体分配器，其耦接到所述升降器头并且与流体模块流体连通，所述流体模块将诸如胶或胶水溶剂之类的试剂供应到所述流体分配器，并且被构造成在所述载片上分配流体；以及（ii）至少一个气刀，其耦接到所述升降器头并且与气动模块流体连通，并且被构造成向所述载片的上部的载有样品的表面提供气体；其中，所述流体分配器和所述气刀被悬挂在基本上竖直的位置，并且所述升降器头被构造成使所述流体分配器和所述气刀在所述载片之上水平移动，并且所述流体分配器和所述气刀与所述控制模块电通信。在另一实施例中，所述盖片机还包括：（i）至少一个载片托盘，其以基本上水平的位置保持布置成一排或多排的多个载片；以及（ii）包含多个盖片的筒，所述多个盖片竖直地堆叠和布置，使得堆叠的顶部可经由筒中的顶部开口来接近。在另一实施例中，所述筒和盖片的堆叠被构造成使得筒内的堆叠以一个或多个角度倾斜。

在另一实施例中，所述盖片机具有一前一后定位的两个升降器头，以同时或独立地在两排载片上工作。

在另一实施例中，本公开涉及用于执行盖片的悬臂支撑的拾取的设备和方法。在此实施例中，升降器头被构造成向三个吸盘提供独立的真空，以执行从筒中对盖片的悬臂支撑的拾取，以由此拾取盖片并将之保持到升降器头的底表面。以这种方式，升降器头配置有三个吸盘，并且真空源可以向三个吸盘中的每一个提供独立的真空的方式来激活，以由此提升盖片的仅一端并且将之保持到升降器头的底表面，并且由此，在悬臂拾取期间将盖片从筒中提走。以这种方式，在悬臂拾取期间，升降器头被配置成升起并且提走仅在一端处被保持到升降器头的底表面的盖片，并且由此，将盖片从筒中提走。然后，升降器头被配置成激活真空源，并且同时或顺序地向其余的两个吸盘提供独立的真空，以由此将整个盖片保持到升降器头的底表面。升降器头随后将所吸取的盖片运输并且定位在载片之上。

在一个实施例中，升降器头还包括一个或多个真空传感器，以一次或多次地测量吸盘上的真空压力。

在另一实施例中，本公开涉及一种用于执行抽吸提升的盖片的悬臂支撑的放置的方法。这种悬臂支撑的放置包括通过一次一个地逐渐排放三个吸盘中的真空而将提升的盖片一次一端地放置在载片上。以这种方式，盖片的一端（无吸力的一端）首先被放置到载片上，并且之后，当其余的真空被逐渐排放时，盖片的其余部分（处于吸力下并被保持到升降器头）向下滚动到载片上。在一个实施例中，升降器头被配置成通过首先去除两个相邻吸盘的真空从而使得仅一个吸盘具有真空来执行悬臂支撑的放置。处于吸力下的唯一的吸盘保持盖片的一端，并且随后，盖片的另一端下降并被放置到载片上，并且随后，在最后的吸盘上逐渐去除真空，使得盖片的其余部分随后向下滚动到载片上。

本公开还涉及一种用于执行从盖片筒中悬臂拾取盖片的方法，其包括：（i）将至少一个升降器头定位在所述筒中最顶部的盖片上方，所述至少一个升降器头包括具有底表面的板，所述底表面具有在所述底表面上布置的至少三个单独受控的吸盘，其中，每个吸盘借助于气体导管流体连接到气动模块，所述气动模块包括用于每个气体导管的真空源、传感器和控制阀，所述气动模块被配置成向所述吸盘中的每一个供应独立的真空或加压气体；（ii）在所述三个吸盘中的一个中激活所述真空源，以由此将所述最顶部的盖片的仅一端提起并保持到所述升降器头的底表面；（iii）升起保持所述盖片的提升端的升降器头；（iv）同时或顺序地激活其余吸盘中的真空源，以进一步抽吸和提升，使得三个吸盘维持真空，并且将盖片完全地提升并保持到升降器头的底表面。在该方法中，升降器头被配置成使得悬臂拾取在盖片上引起弯曲，该弯曲有助于使吸取的盖片与筒中的其他盖片分离。

本公开还涉及一种用于在载有样品的显微镜载片上执行盖片的悬臂支撑的放置的方法，所述方法包括：（i）将抽吸提升的盖片定位在所述载片上方，其中，所述抽吸提升的盖片通过布置在所述底表面上的三个单独受控的吸盘中的真空而被保持到升降器头的底表面，其中，每个吸盘借助于气体导管流体连接到气动模块，所述气动模块包括用于每个气体导管的真空源、传感器和控制阀，并且所述气动模块为三个吸盘中的每一个供应独立的真空，从而将盖片保持到底表面；以及（ii）逐渐去除三个吸盘的真空，使得盖片的一端首先被放置到载片上，并且随后，盖片的其余部分向下滚动到载片上。在一个实施例中，所述方法包括首先去除两个吸盘中的真空，使得盖片仅在一端处通过仍然具有真空的一个吸盘来保持。在另一实施例中，所述方法包括利用一个或多个机械脉冲运动使盖片缓慢地降低到载片上。在又一实施例中，所述方法包括通过吸盘施加一次或多次去离子空气冲击，以进一步阻止静电事件并挤出剩余的过量流体。

现在参照附图，图1描绘了一个实施例，其图示了承载两个升降器头110和111的组装板100，所述升降器头110和111各自具有三个吸盘130、132、134、131、133和135，并且各自采用竖直轴线的步进电机，所述步进电机通过支撑每个升降器头的竖直运动的2个线性滚子轴承来稳定。安装在每个组件的顶部上的U形支架是光学家标记传感器（optical homeflag sensor），其配置成检测升降器头何时到达其行程的高端。在中间平面在左侧上附接到升降器的前部并且在右侧上附接到升降器的后部的竖直线性条带具有磁条编码器，以提供对应于升降器头在竖直方向上与原点传感器（home sensor）的距离的信号。

盖片机被构造成使得每个升降器头具有三个单独铅垂的吸盘，这些吸盘与具有控制阀和传感器的气动模块流体连通。气动模块向每个单独铅垂的吸盘供应独立且可控的真空或加压气体，以执行从筒中悬臂拾取单一盖片（即，首先提起并拾取盖片的一端，并且随后提起并拾取盖片的其余部分），并且执行盖片在载片上的悬臂放置（即，首先放下盖片的一端，并且随后放下盖片的其余部分），或者施加空气冲击。

在一些实施例中，所述自动盖片机还包括：（i）至少一个流体分配器，其与所述升降器头相关联，并且与向所述流体分配器供应试剂的流体模块流体连通；以及（ii）至少一个风刀，其与所述升降器头相关联，并且与气动模块流体连通。在所述盖片机中，耦接到电机的一个或多个运输器被附接到升降器头。一个这样的运输器被耦接到电机并沿高架轨道运行，并且将升降器头悬挂在基本上竖直的位置，并且被配置成使升降器头水平和竖直地移动和定位，使得底表面可以从筒中拾取盖片并将它放置在载片上。盖片机还包括与第一运输器、升降器头、抽吸头和气动模块电通信的控制模块，并且被配置成在操作期间协调设备的部件的功能。

升降器头组件 - 参照附图，本公开的盖片机包含一个或多个升降器头110、111，所述升降器头110、111各自构造成拾取和运输单盖片并将它放置在载有样品的载片上。每个升降器头包括壳体或板，其具有底表面，以及至少三个单独受控的吸盘，这些吸盘各自与真空源流体连通。升降器头还可以与风刀、流体分配器和传感器耦接或整合（或集成）。

在一些实施例中，吸盘在形状上可以是圆形、基本上圆形或椭圆形的，或者它们可以具有能够维持真空以拾取和保持盖片的任何其他合适的形状。供应商确实提供非圆形的吸盘，最有用的将是细长的椭圆形。这样的形状可以具有如下优点，即：具有具备低抗弯曲性的弯曲轴线，但缺点在于吸盘随后将需要沿优选的方向对准，从而使装置的组装复杂化。

参照图11，在一个实施例中，吸盘是圆形的，具有工作面，该工作面是在中心具有入口端口的弯曲表面（参见图14A-C）。每个吸盘被附接到壳体/板的底部，并且可接近外部底表面，以由此维持盖片上的吸力。每个吸盘可以被构造成与底部外表面齐平，略微凹入底表面中的孔中，从底表面延伸出一小段距离，或者被构造成延伸出来并向回凹入底表面上的孔中。

吸盘可具有能够在施加真空时维持吸力并且拾取和保持盖片的任何大小或尺寸。在一个实施例中，吸盘是具有如下直径的吸盘，即：该直径在约2mm至约20mm、从约3mm至约10mm，从约4mm至约8mm的范围中，并且在一个实施例中为约6mm。在一些实施例中，可以使用较大的吸盘，这是因为它们可以为相同的真空提供更大的力，但它们还需要物理上更大的设备，这可能是不期望的，并且对于最大直径存在限制，该限制是基于盖片的几何构型和所需吸盘的数量。对于在2英寸（50.8mm）长的盖片上的直线上的三个吸盘，实际的限制为大约10-12mm的直径。吸盘的中心工作面中的入口端口是圆形开口，其具有在约5mm至约22mm的范围中的最大宽度。

在一些实施例中，升降器头上的吸盘在尺寸和形状上是相同的，或者替代性地，它们可在尺寸和形状上变化。这些吸盘由适于在盖片上供应和维持真空吸力的任何材料制成。例如，吸盘可由硅树脂、橡胶、NBR、聚氨酯、塑料等制成。在一个实施例中，升降器头是由硅橡胶制成的真空吸盘。例如，吸盘可以是来自SMC Corporation的具有6mm垫直径的部件号ZPT06BS-A5的硅橡胶竖直入口吸垫。

如图9中所示，升降器头的壳体/板可以具有单件式构造或多件式构造，并且可以将单独的气体管线或导管线路1140、1142和1144耦接到每个吸盘1130、1132和1134。每条管线可以包括但不限于用于在底表面板上的吸盘和气动/加压装置之间建立流体连接的一个或多个导管（例如，软管）、阀或其他流体部件，所述气动/加压装置还可以包括一个或多个传感器或控制阀。在一个实施例中，每个吸盘被流体连接到导管气体管线，该导管气体管线通过或沿升降器头的壳体/板行进到作为真空源的气动模块。在这方面，单独的气动模块被连接到升降器头，因此每个升降器头可独立于这些升降器头来操作和控制，以供应独立的真空或加压空气。如图18中所示，每个气动模块至少包括导管气体管线、传感器、控制阀以及加压和真空源（或组合压力和真空源），所述加压和真空源与用于每个单个吸盘的控制阀流体连通。真空装置可以抽取足够的真空，以将盖片牢固地拾取/提升并保持到升降器头的底部外表面。控制阀可以打开或关闭真空或者通过其来施加压力体积的气体。它还可以作为（或包括）排放阀（bleeder valve），以允许从完全真空逐渐过渡到完全释放。每个吸盘都可以转变成环境吸力或压力，并且实际的设置可以根据期望的结果在吸盘间变化。一般而言，真空装置可以抽取足够的真空以将盖片拾取并保持到升降器头的底表面。在一些实施例中，真空装置被配置成产生在约-7.2psi至约-10psi或更多psi的范围中的真空水平。可以调整真空源的操作以实现这样的真空水平或其他期望的真空水平。为了释放所吸取的盖片，可以消除或减小真空。在这方面，传感器和控制阀可以根据需要来测量和改变真空或空气压力。例如，在放置过程期间，系统被配置成缓慢地排放真空压力，以允许将盖片受控且柔和地悬臂支撑的放置在载片上，以减少可在流体中产生气泡的释放的盖片端部的“拍打”。这种真空泄放可以提供被一个端部吸盘保持或以其他方式维持的盖片的端部的平缓释放。在一个实施例中，该阀具有约0.7mm的孔口。使盖片下降到载片上的过程每个载片可需要大约15秒，并且取决于许多因素，包括所期望的盖片吞吐量。加压装置可包括但不限于一个或多个真空装置、泵、软管、传感器等，以产生高达大约25psi的压力水平。在一个实施例中，利用单独的真空装置和压力装置。

气动模块还包括一个或多个压力传感器，以在盖片机的操作期间测量真空压力。当盖片被抽吸到升降器头时，传感器测量真空压力，以确定盖片的完整性（是否存在任何破损或碎裂的盖片），并且检测是否已将多于一个盖片吸到升降器的底表面。

参照图8，在一个实施例中，升降器头1010具有三个单独铅垂的圆形吸盘头1030、1032、1033，所述圆形吸盘头1030、1032、1033沿底表面在基本上直的线上一个布置在另一个之后。这些吸盘头单独地铅垂和受控，因此每个吸盘可以独立地工作。参照图9，在一些实施例中，三个吸盘头中的第二个，即中央的吸盘1132，相对于在尺寸上相等的第一和第三吸盘头1130和1134（远端和标签端）较大（较大的直径）。

升降器头的壳体/板可具有多种形状，包括例如基本上正方形的形状、基本上矩形的形状和圆柱形形状（例如，圆形或椭圆形）。所述壳体或板也被构造成使得板的底表面（其具有吸盘并与盖片接触）可具有多种形状，包括例如基本上正方形的形状、基本上矩形的形状以及圆形或椭圆形的形状。该底表面可以是平坦的，具有一个或多个弧形部分或弯曲的平面（flat），并且该表面可以具有相对较大、相对较小或与载有样品的显微镜载片的尺寸基本上相同的尺寸。例如，在一个实施例中，升降器头是基本上矩形的板，其具有相对平坦的底表面，该底表面具有与标准矩形盖片的尺寸相似或基本上相同的尺寸，并且具有三个小的单独铅垂的吸盘头，这些吸盘头在平坦的底表面上沿基本上直的线一个布置在另一个之后。替代性地，升降器头可以被构造成使得底表面（即，具有吸盘的表面）是平坦的、弯曲的、带倒角的、倾斜的或它们的任何组合。

参照图8，一种升降器头的构造包括具有3个相同的小吸盘的平坦底表面（正方形或矩形状的）。这指定了DE构造。

一种升降器头的构造可以是中心凹形设计。参照图9，凹形设计的特征在于具有平坦底表面的壳体/主体，而所述底表面具有向下形成“皱眉”构造（像皱眉图标（frownicon））的中心弧形部分。在一个实施例中，吸盘头可以是相同的尺寸或在尺寸上不同。在一个实施例中，升降器头的特征在于位于向下弧形部分外的2个小吸盘头（远端/标签）以及位于中心向下弧形部分中（在两个较小的外部吸盘之间）的1个较大的中心吸盘头。

另一种升降器头的构造是凸形或“微笑”的模式/构造设计，其包括“双倒角窄”的升降器头和“双倒角宽”的升降器头。参照图11，凸形或“微笑”模式的特征是壳体/主体1310具有向上弯曲的平坦或部分平坦的底表面，使得该表面是凸形的或部分凸形的，从而与盖片形成“微笑”的形状。在一个实施例中，吸盘头1330、1332和1334可以是相同的尺寸或在尺寸上不同。这种双倒角设计在每个升降器头的远端和近端上采用5度的倒角角度。参照图13，在“双倒角窄”的设计中，与升降器的壳体/板主体的其余部分相比，底表面板具有减小的尺寸。在这方面，“双倒角窄”的凸形弯曲底表面相对于“双倒角宽”的凸形弯曲底表面在尺寸上较小。在双倒角窄的设计上的这种减小的宽度限制了与升降器头的可能的流体接触。这里避免的流体接触实际上是过量溶剂从盖片和载片的样品区域之间被“挤出”，并且随后迁移到载片/盖片组合的顶部的结果。在“微笑设计”的一个实施例中，两个倒角的角度为5度，并且从升降器头的端部到倒角的端部的距离被设置为0.52英寸。在一个实施例中，对于“微笑”模式，当保持盖片时，中间的吸盘通常处于环境压力下，并且外部的两个吸盘将抽真空。

赋予所保持的盖片的凹形和凸形形状主要由吸盘上的真空所引起的几何构型来确定。“皱眉”和“微笑”模式相应地被认为是创造性的盖片机仪器和方法的标准特征和功能。

参照图3，盖片机包含一个或多个运输机构。例如，每个升降器头被附接到耦接到一个或多个电机的一个或多个运输机构（或运输器），并且被配置成在自动盖片机内移动每个升降器头。在这方面，升降器头、盖片筒和载片托盘（和任何其他部件部分）可以沿正交方向移动，以相对于升降器头的行进路径将盖片精确地定位在筒中或载片中。运输机构可以包括但不限于直接或间接地附接到升降器头的一个或多个机器人臂、输送机、活塞、电机（例如，制动电机、驱动电机等）、轨道组件（例如，滑架和线性轨道组件）、控制器、它们的组合等。可以基于升降器头的期望运动来选择运输机构的部件和构造。

参照图3，在一个实施例中，运输机构被附接到滑架平台并从该滑架平台竖直地悬挂，所述滑架平台附接到高架轨道，并且通过例如附接到一个或多个升降器头的步进电机驱动的导螺杆沿轨道往复地驱动。在该实施例中，升降器头还从盖片机中的滑架平台竖直地悬挂，并且可在盖片筒和载片之间移动，以执行各种操作和功能，包括将粘合剂溶剂施加于样品、盖片拾取、运输、安置以及将盖片放置在样品的目标区域上。这允许升降器头的水平运动。此外，可往复地竖直移动的活塞也被安装在每个升降器上并且沿竖直轴线延伸。所述活塞通过步进电机驱动的导螺杆驱动，所述步进电机驱动的导螺杆配置成沿基本上竖直的方向升高和降低升降器头，以使得能够从筒中拾取盖片并将盖片放置在载片上。参照图2和图3，在一个实施例中，盖片机具有一前一后定位的两个升降器头，以同时在托盘上的两排载片上工作。

在一些实施例中，两个或更多个升降器头可以被附接到升降器头组件和运输机构（参见图3B）。每个升降器头具有可完全寻址的独立铅垂的管线，因此，如果操作需要，则升降器头可以从盖片的任一端拾取和向下滚动。在此实施例中，两个升降器头可具有相同的构造，其中，左升降器头和右升降器头同时工作以按照相同的方式来处理载片托盘的两排。在另一实施例中，升降器头可以被配置成作为彼此的镜像来操作。

此外，每个升降器头可以与其他装置耦接或整合（或集成），所述其他装置例如流体分配器和风刀。也附接到运输机构的这些装置执行各种程序，包括在盖片放置之前的载片准备。

流体分配器 - 盖片机的升降器头组件还包含一个或多个流体分配器，以按照进一步使由于气泡夹带、静电荷和飞溅而引起的变形最小化的方式来分配流体。流体分配器（参见图6和图7）可以与每个升降器头和运输器集成或者被配置成与之一起移动 - 它可以是升降器头的一部分，分离但附接到升降器，或者靠近升降器头定位并且在升降器头旁边单独地操作。在这方面，流体分配器可以与升降器头联合地移动或独立地移动。流体分配器包含具有与流体模块流体连通（经由具有传感器和控制阀的流体导管线路）的一个或多个喷嘴（针或出口）的可移动分配头，以便在沿载片的一个或多个点处分配精确和受控量的流体。传感器和控制阀控制所分配流体的类型和量。流体分配器和载片托盘可以沿正交方向移动，以相对于流体分配器的行进路径精确地定位载片。流体分配头本身也可以竖直移动（该移动可与升降器头分离），以将喷嘴定位在与位于盖片机中的载片（如果存在）相距精确且可控的距离处。当流体分配器在载片上分配流体时，流体分配器可以移动或保持静止。例如，流体分配器可以沿大致平行于载片的纵向轴线的路径移动，而不会接触载片或载片上的液体。在一个实施例中，流体分配器在载片上的八个中心点处分配流体。在另一实施例中，发现依靠毛细管间隙作用来进行后续的散布的在载片的远端处的单次分配足以使气泡和静电荷最小化，所述气泡和静电荷引起流体的不规则行为（irregularities），如载片上流体以及甚至载片外流体的飞溅和“跳跃”。

流体分配器可以将精确控制量的流体分配到载片上，例如盖片封固介质或用于预粘合盖片的活化剂溶剂。例如，在单次分配期间分配的盖片流体的体积在约5μl至约80μl、从约10μl至约70μl、从约20μl至约60μl、从约30μl至约50μl的范围中，并且在一个实施例中为大约20μl。在一个实施例中，流体分配器包含一个喷嘴，并且朝向显微镜载片的远端（无标签的端部）进行2次每次约20μl至约30μl（总共约40μl至约60μl）的盖片液体的快速分配。在又一实施例中，所分配的盖片流体的总量为大约40μl。在一个实施例中，本公开的盖片机采用独特的预先粘合的盖片，对于1×2英寸的盖片，其在15μl至60μl之间的总溶剂活化剂体积的范围中表现良好。鉴于HE 600的所有特定要求，鉴定的最佳体积为大约40μl。该体积可以作为单次分配来分配，或作为在载片上相同分配位置处或附近的多次较小体积分配来分配。一个实施例使用每个盖片22μl的2次分配。这种方法的优点是在载片上流体更容易控制，并且由于载片的表面和试样在流体的移动波前之前是干燥的，所以盖片中由其变形而引起的静电的放电显著减少。发明人已发现从盖片到流体表面的静电放电可引起气泡形成。

在一个实施例中，使用盖片液体，其包括萜烯，例如单萜（例如，柠檬烯）等。根据本技术的具体实施例来选择或配制的盖片液体包括大约100％的d-柠檬烯与合适的防腐剂，例如500ppm的丁基化羟基甲苯。在盖片液体中使用单萜趋于比使用在先前的自动盖片机中所用的其他试剂产生显著更少的问题。例如，在至少一些情况下，单萜盖片液体的使用量足够低，使得它在其使用后完全蒸发，而不会造成明显的有毒烟雾。在这些情况下，由于可能没有液体单萜废物，因此也可能不需要用于补救或处理系统废液的特殊方案（如果有的话），这些系统废液是由于在这些液体中存在单萜而产生。这种“盖片液体”仅是针对非典型的预先粘合的盖片的一种有用选择。基本上所有其他自动盖片机都采用盖片固封介质，例如溶解在二甲苯或甲苯中的Poly-Mount品牌的丙烯酸聚合物，但也存在可商购的基于水和柠檬烯的介质。

在根据本技术的实施例来配置的自动盖片机中，一般在样品已被染色，退出染色器并进入盖片机之后，盖片液体可被施加于样品。盖片液体首先被分配到载片上，并且随后去除分配的盖片液体。盖片液体可以被分配在载片上或靠近载片的侧边缘，并使用风刀扫过载片的狭窄尺寸。这可用于去除残留在载片上的任何残余调理液。此后，如前所述，可以在载片的一端处或附近分配盖片液体。

风刀 - 在一个实施例中，可以采用多步骤分配和辅助液体移动（例如，风刀辅助的液体移动）。在这方面，盖片机包括一个或多个液体去除装置，其包括风刀（或气刀）或抽吸元件（该抽吸元件与升降器头中的吸盘分离），所述一个或多个液体去除装置被耦接到升降器头、与升降器头集成或者仅仅与升降器头相关联，因此它们将随之移动或同步以联合移动。气刀和抽吸元件被配置成协作以将大部分或全部体积的盖片液体抽取到抽吸元件中。气刀可以是线性（例如，单平面）气刀，或者它可以是V形气刀，以部分地围绕抽吸元件。气刀可以与多种合适的气体一起使用，例如空气、氮气、空气/氮气混合物或与处理液体和组织样品相容的其他气体。尽管在本文中可使用术语“风刀”以便于参考，但除非上下文另有明确说明，否则该术语也指能够产生包括任何合适的气体的气幕的气刀。气刀可以输出空气流（例如，环境空气、过滤的空气等）以产生气幕，输出氮气流以产生氮气幕，或输出其他气体流以产生其他类型的气幕。

气刀是可移动的，并被附接到运输器，并且可以与流体分配器和升降器头集成。气刀可以包括一个或多个传感器。气刀被构造成相对于载片精确地将气刀定位就位。

现在参照图6，在一个实施例中，盖片机利用风刀（未示出），所述风刀采用大约2英寸宽、0.002英寸高的单延伸槽，所述延伸槽与载片的表面成45度角定向，位于载片上方大约0.10英寸至0.15英寸。

在盖片液体已接触载片达期望的时间长度之后，气刀可以向载片的一个侧边缘输送一个或多个气流，以产生气幕，从而迫使液体从载片的表面流出。气刀可以被配置成使用不超过一个气流或使用两个或更多个气流来产生气幕。在移动液体去除装置之前、期间或之后，抽吸元件可以无接触地从载片去除液体。当气刀移动越过载片的宽度时，例如，气幕可以限制液体的体积并使之远离载片的纵向边缘移动到另一边缘。附加的抽吸元件也可以被用于抽取部分真空，以从载片移除液体，而不与载片物理接触。

气刀的气体消耗/流量可以在约8升/分钟至约9升/分钟的范围中，例如，大约8.6升/分钟，以提供大约7psi+/-0.2psi的输入气刀压力。过高的气刀压力或流量可能导致去除的液体分配（过度润湿）的损耗或将试样从载片表面移除，并且过低的压力或流量可导致残余的高残余体积。气刀和抽吸元件协作以产生压力差，以促使液体体积的近侧区域远离侧边缘。在一些实施例中，气刀和抽吸元件产生至少部分地限定了聚集区的低压区域，液体趋于聚集在所述聚集区中。聚集区可以位于抽吸元件的入口端口的正下方。

在另一实施例中，液体去除装置可以沿大致平行于载片的纵向轴线的处理路径移动。抽吸元件可以提供部分真空，以在可能发生液体的抽吸（流动）的聚集区处产生低压区域。低压区域和环境压力之间的压力梯度连同气刀和抽吸元件之间的气流相互作用可以促使液体朝向聚集区流动。上表面的位于气幕之后的区域可以基本上没有液体。然而，在该区域上可能存在小体积的残留液体，但是载片上的液体的总体积中的大部分可位于气幕和载片的端部之间。根据液体的特性（例如，表面张力），大部分或基本上全部体积的液体可以被保持在沿处理路径移动的气幕之前。当气幕向远侧前进时，液体趋于沿帘幕部分流动，并且帘幕部分可相应地促使液体坑的外部部分（图16B）远离纵向边缘，以降低液体从载片脱落的可能性。有利地，气幕的纵向移动和位置允许升降器头组件以相对高的速度移动，同时保持载片上的液体体积。

可以执行液体去除过程以去除大部分或基本上全部体积的液体。在一些实施例中，液体去除装置可以去除上表面上液体的体积的至少90％。在其他实施例中，抽吸元件和气刀被配置成协作以从上表面去除液体体积的至少95％、98％或99％。附加地或替代性地，可基于目标最大残余体积来控制液体去除过程。在一些实施例中，液体去除装置可以去除足够体积的液体，使得在液体去除之后上表面上的最大残余体积小于所述最大残余体积。在一个过程中，上表面上的液体体积可以是约0.5mL至约0.9mL的处理液体，并且液体去除装置可以去除足够体积的液体，使得上表面上液体的最大残余体积等于或小于大约50μL。

在一些实施例中，气刀和抽吸元件协作以从载片抽取液体，同时保持从载片脱落的液体（如果存在）的总体积等于或小于最大脱落体积。在开始液体去除过程之前，脱落体积可以等于载片上液体的总体积的大约5％、大约3％或大约2％。因此，气刀和抽吸元件可以被配置为协作以将液体的独立体积（free-standing volume）（即，沿表面定位并且未结合到样品中的液体）的至少约95％、97％或98％抽取到抽吸元件中。

液体废物可以通过管线来输送并且输送到废物容器中。例如，载片托盘可收集任何液体废物，例如用于将盖片应用于载片的盖片液体。液体废物被收集并被泵送到废物容器，所述废物容器可以打开以进入和清空所述废物容器。定期地去除这种液体废物可用于防止废物在处理期间从载片托盘溅出。

盖片 - 参照图17，在一个实施例中，盖片还包括具有开放的分配端的盖片筒/盒（图17A）。盒子限定了构造成保持以基本上竖直的布置结构来堆叠的盖片的容器。在一个实施例中，盖片的竖直堆叠以一定角度倾斜（图17B）。例如，所述堆叠可以向下倾斜到盒的右下角（通过盒的设计），其中，所述堆叠在盒的后部中较高，并且在盒的左侧较高。所述堆叠的这种2.5度的倾斜也有助于从具有正压力的接近的吸盘头产生剪切力。

盖片可以是大致圆形形状、矩形形状、正方形形状或任何其他合适的形状。在一些实施例中，盖片是圆形的，其直径为18mm、22mm或25mm。正方形盖片可具有长度为大约18mm、大约22mm或大约25mm的侧边。矩形盖片可具有长度从大约11mm×22mm至大约48mm×60mm的侧边。盖片的尺寸、形状和性质可基于例如显微镜载片的尺寸来选择。盖片可以整体或部分地由透明塑料、玻璃或者其他透明或半透明的材料制成。在特定实施例中，盖片具有基本上平坦的顶部和底表面以及基本上矩形的构造，其长度和厚度略小于样品载片。

在一个特定实施例中，应用于载片的盖片在其底表面上涂覆有粘合剂，例如干燥的可活化粘合剂。所述粘合剂通过与盖片相容的溶剂来活化，所述溶剂通过盖片机中的流体分配器放置在载片上。可活化粘合剂可以是例如干燥的可活化甲苯、二甲苯等。干燥的可活化粘合剂的示例包括Permount™（Fisher Scientific，Pittsburgh，Pa）或ShurMount™（Triangle Biomedical，Durham，N.C）。美国专利号6,759,011描述了可用于盖片机中的预先粘合的盖片的更具体的示例，并且通过引用结合于本文中。在这方面，在一个实施例中，盖片机使用预干燥的胶合玻璃盖片（即，已经干燥至受控厚度的胶）。在替代实施例中，在将盖片放置到载片上之前，可以将胶施加于载片（例如通过分配喷嘴）。

控制模块 - 至少一些实施例包括允许技术人员输入的控制模块。控制包括一个或多个计算机（运行软件的CPU）和与盖片机的组成部件电通信的传感器，所述部件包括例如升降器头、流体分配器、风刀、传感器、运输器和电机、气动模块（例如，真空源、控制阀、导管线路和传感器）、吸盘、载片托盘等。控制模块接收并存储电子数据和软件，并且协调设备的组成部件的所有功能和移动。

预校准 - 通常在安装升降器头模块时和在将载有样品的载片插入到装置中并运行盖片应用之前，技术人员可以（通过控制模块（和软件））启动校准方案来测量升降器头、载片托盘和载片及筒中的盖片之间的各种距离和尺寸以及载片的大小和尺寸。例如，使用没有样品的空白载片，盖片上的传感器测量载片的高度，以及升降器头在装置中移动、例如向下移动至载片所需的最大和最小距离。还测量橡胶吸盘的张力。然后，利用控制模块上的软件，盖片机被校准以包括各种组成部件的最大和最小安全移动距离。预校准步骤是重要的，这是因为驱动悬臂拾取和放置过程的软件严重依赖于已知的距离和橡胶吸盘的张力。

盖片准备 - 在至少一个实施例中，当将包含一个或多个显微镜样品载片的载片托盘引入到盖片机中时，集成在升降器头上的传感器启动载片准备方案，所述载片准备方案首先包括使用气刀（与升降器头集成的）的初始吹除以吹除积聚在载片上的任何转移流体。该转移流体仅是设计成保持固定的组织学试样在站之间水合（hydrated）的流体。在初始的吹除之后，流体分配器利用单点或多点边缘分配来分配盖片液体（例如柠檬烯等）。此时，已处理的载片现在准备好用于盖片的应用。替代性地，在一些实施例中，可以执行第二吹除，由此使用盖片液体上的气刀和抽吸元件来吹掉并去除所施加的盖片液体，以确保从该点向前的任何背景流体（background fluid）实际上是之后施加作为实际溶剂的相同流体；并且在第二吹除之后，在从载片的中心向下的若干个点再次重新施加盖片液体，或者替代性地，升降器头可以采用流体/溶剂的单次分配。已处理的载片现在准备好用于盖片的应用。

应当注意的是，升降器头可以被配置成在盖片拾取之前、期间或之后来执行盖片准备。一般而言，在需要时，在盖片放置之前执行盖片准备。

在一些实施例中，自动盖片机可以与更大的自动化仪器结合使用，或者它可以作为组成部件被结合到该更大的自动化仪器中，用于处理和分析显微镜载片上的生物样品。这样的示例可以在美国专利号7,271,006（Reinhardt）、美国专利号7,468,161（Reinhardt）、美国专利号7,727,774（Reinhardt）和美国专利号8,048,373（Reinhardt）中找到。

悬臂拾取 - 如前所述，每个气动模块被配置成向每个吸盘提供受控、独立的真空或加压气体，所述真空或加压气体足以使得能够悬臂拾取盖片和将盖片悬臂放置在载片上，或者施加一次或多次空气冲击。悬臂拾取基本上包含4个步骤，如图19A-D中所示如何独立地真空控制拾取过程。在步骤A中，升降器头1818的底表面被降低到处于筒上的开口中的盖片。此时，当在盖片盒中接触时（或在绕盖片悬停的预定的短距离处），仅吸盘的标签端用真空激活。在步骤2中，在标签端吸盘中激活的真空提升并拾取顶部盖片的一端。这被称为悬臂模式，因为盖片仅在一端处被保持，并且这允许更高效的单盖片提升。在步骤3中，在盖片的标签端被固定和提升到盖片盒的顶部之后，也在中心吸盘中激活真空。在步骤4中，向远端吸盘头施加真空，因此所有三个吸盘中的所有三个真空被接合。此时，压力传感器确定提升的盖片的完整性，以发现任何破损或剥落（leaf），并且确定是否已吸起多于一个盖片。如果没有破损并且已提起单一盖片，则提起的盖片随后通过升降器头运送至载片托盘以便应用。此时，压力传感器可以再次接合以确定提起的盖片的完整性，以防万一在运输中盖片发生状况。

对于悬臂放置 - 一旦达到最小阈值后，提起的盖片就被运输到载片托盘并定位在载有样品的显微镜载片上方，以开始将提起的盖片放置到载片上的过程。盖片放置过程使用反向剥离（reverse-peel）或向下滚动动作，其实际上是首先释放远端吸盘头中的真空的结果。最后为了在拾取过程期间接合，远端吸盘头当位于载片之上时首先释放其端部，这是通过使用控制阀来缓慢地泄放真空压力。这再次导致悬臂效应。此时，为了防止可能破坏适当的平坦（非抛物线形）弯月面形成并且再次夹带混淆气泡的振动拍打，一旦盖片在远端上与载片接触，就发生两种情况：1）中央吸盘和标签吸盘头上的真空使用控制阀非常缓慢地泄放；以及2）最后两个吸盘头的泄放/释放发生在一个或多个短的和定时的间隔中。这种盖片放置的脉冲对于形成完全根除气泡并确保柠檬烯的适当饱和所需的平坦弯月面散布是至关重要的。因此，以这种方式，当其余的两个吸盘中的真空被缓慢地泄放时，盖片以促进最佳的流体散布而没有气泡的方式被轻轻地放下。在一个实施例中，放置过程包含六个增量脉冲的高度受控过程，其中，压力被释放并且盖片每200毫秒向下滚动0.0018英寸。这允许最佳的控制和精度。

在另一实施例中，在在已泄放压力的面向标签的端部吸盘（对应于其上可具有标签的载片的端部）和盖片的最后边缘着陆之后，在升降器头向上拉之前，升降器头从所有三个吸盘头施加一次或多次最终的压缩空气冲击。例如，在一个实施例中，在升降器头开始向上拉之前，进行来自所有三个吸盘头的最终、测量过（100ms）的冲击。该最终的空气冲击有助于使盖片与包括任何静电吸引的升降器头分离，而不引起旋转扭矩（如在仅使用一个吸盘的情况下可能发生的），并且它还有助于将任何多余的溶剂挤出盖片-载片界面的周缘。

该过程对于受控放置而言是最佳的。使用三吸盘释放（与泄放真空形成对比）使盖片下落或向下排击到载片的顶部不仅可能夹带严重的起泡，而且还将冒着溶剂溅回托盘上、载片的底部上并且甚至吸盘本身上的风险，这又将随时间腐蚀材料并随后阻碍将来的功能，这是因为驱动该过程的软件严重依赖于已知的距离和橡胶吸盘的张力。

在一个实施例中，盖片机使用在它们上具有预先施加的干燥的封固介质的玻璃盖片。施加溶剂（柠檬烯）以活化干燥的封固介质。盖片从远端朝向载片的标签端施加，从而使用溶剂波使盖片下的任何气泡滚出。

将在下面的示例中论述各种非限制性的实施例。这样的示例是非限制性的，并且仅代表本文所公开的技术。

示例1

在一个实施例中，盖片机装置执行拾取阶段、放置阶段和最终冲击阶段。参照附图，在拾取阶段中，当升降器头从盒中提取盖片时，它仅在一端处提取，因此该过程被称为悬臂模式。为了盒式筒的目的，“标签端”的吸盘头被打开至真空，而其余的两个吸盘头打开至大气压力。在这方面，“标签端”是指将拾取盖片的将最终放置在显微镜载片的标签端侧上的端部的吸盘头。将升降器头降低到盒中，同时在标签端吸盘上监测压力，直到达到预定的阈值压力。这确认盖片的标签侧端已被牢固地固定到标签端吸盘。此时，当升降器头向上拉时，中央吸盘头也被激活，同时远侧吸盘头仅保持打开至大气压力。当升降器头提升时，盖片被向上剥离并离开盒（提升和剥离）。一旦这已实现，远侧吸盘头的真空就被接合，使得所有三个吸盘头现在都在载片上施加相同量的吸力。此时通过相关联的传感器测量总压力，以确定在盖片（slip）中是否存在任何破损或裂缝。如果压力没有达到最小阈值，则假定盖片有缺陷或破损，并将其丢弃，而整个过程重复。如果超过最小阈值，则可能拾取了两个或更多个盖片，并且这些也将被丢弃。这是包含使用悬臂模式的单盖片提取的整个过程。

接下来，在已准备好盖片（各种流体已被吹除，并且盖片液体已沿中心向下施加）之后，升降器头随后将尝试将抽吸/提起的盖片放置在载片上（放置阶段）。盖片放置过程使用反向剥离或向下滚动动作，其实际上是首先释放远侧吸盘头的结果。最后为了在拾取阶段期间接合，远侧吸盘头当位于载片之上时首先释放其端部。此时，为了防止可能破坏适当的平坦（非抛物线形）弯月面形成（并且再次夹带混淆气泡）的振动拍打，一旦盖片在远端上与载片接触，就发生两种情况：（1）中央吸盘头和标签吸盘头上的真空使用控制阀非常缓慢地泄放；以及2）最后两个吸盘头的泄放/释放发生在故意时间延迟200毫秒的六个短间隔中。这种盖片放置的脉冲形成了完全根除气泡并确保柠檬烯流体适当饱和所需的平坦弯月面散布。

接下来，在最终冲击阶段中，在标签吸盘头已泄放压力并且盖片的最后边缘降下接触之后，升降器头在升降器头开始向上拉之前从所有三个吸盘头施加最终、测量（100毫秒）的冲击。这有助于使盖片与包括任何静电吸引的升降器头分离，而不引起旋转扭矩（如在仅使用一个吸盘的情况下可能发生的），并且它还有助于将任何多余的溶剂挤出盖片-载片界面的周缘。

示例2

在另一实施例中，盖片机装置也执行拾取阶段、放置阶段和最终冲击阶段。与上述第一示例中的类似，此第二实施例的升降器头利用三个铅垂的吸盘头，其中每一个特征为专用的气动管道，所述专用的气动管道具有独立的控制阀，以在处理中具有最大的灵活性。当载片托盘被引入到盖片机模块中时，升降器头启动如下方案，即：该方案首先包括使用风刀（集成到升降器头中）吹走积聚在载片上的转移流体。该转移流体仅是设计成保持固定的组织学试样在站之间水合（hydrated）的流体。在初始的吹除之后，升降器头随后在多点边缘分配中分配柠檬烯。这也被吹过至载片，以确保从这一点向前的任何背景流体实际上是之后作为实际溶剂施加的相同的流体。在第二次吹除之后，升降器头随后在沿载片的中心向下的若干点处分配柠檬烯。载片现在准备好用于盖片的应用。

在此实施例的拾取阶段中，每个吸盘头都可以变成环境或抽吸，并且设置可以根据期望的结果在吸盘间变化。在一些情况下，从筒中提起和分离载片最好通过仅在升降器头的远侧吸盘头（三个吸盘中的第三个）中激活抽吸来实现。这允许升降器头抽吸堆叠的最低端。一旦端部吸盘已固定盖片的端部，其余的两个吸盘就被激活以产生“剥离”动作，从而有效地将盖片向上并远离堆叠铲起。

在提起和剥离之后，运行软件协议来检查盖片是否破损。这利用处于相关联的升降器头歧管中的真空传感器来完成，该真空传感器测量压力是否与完全粘附到升降器头的底表面的盖片相称。如果压力读数过低，则升降器头自动地移到废物带并丢落盖片。然后重复该过程，直到能够确认适当的盖片交递。

在此实施例的放置阶段中，现在成功提起的盖片随后与升降器头一起沿输送机轨道被运送，以便沉积在载片上。此时，当升降器头在载片上使自身降低时，铅垂线被用作排放阀，从而在下一个之后缓慢地释放一个吸盘，使得盖片以反向剥离动作有效地在载片上向下滚动。在这方面，吸盘被用作用于适当地定位盖片的致动器。从远端到标签端施加盖片。载片的滚动动作确保了刚分配在载片顶部的溶剂的适当分布。

在此实施例的最终冲击阶段中，当盖片的最后一角已被释放到载片上时，升降器头从所有三个吸盘施加压力的最终冲击，以帮助将过量的柠檬烯从盖片/载片界面的周缘挤出。这种压力冲击有助于通过迫使它们从边缘溢出来消除气泡。它还打破升降器头和现在结合的盖片/载片之间的接触。

示例3

此示例示出了本公开的另一实施例。在此示例中，每个升降器头具有三个单独铅垂的吸盘，所述吸盘具有通向歧管的气动管，其中，还存在测量与这三个吸盘相关的压力的传感器。每个吸盘还具有允许压力或吸力逐渐变化的控制阀或泄放阀。每个吸盘都可以转变成环境吸力或压力，并且实际的设置可以根据期望的结果在吸盘间变化。

在此实施例的拾取阶段中，通过首先仅在升降器头的标签吸盘头（三个中的第一个）中激活吸力，来最佳地实现从筒中提起和分离载片。这允许标签吸盘头抽吸堆叠的最低（标签）端。一旦标签吸盘头已固定盖片的端部，随着升降器头从载片收回，第二吸盘就被激活以产生“剥离”动作，从而有效地将盖片向上并远离堆叠铲起，此时远侧吸盘接合吸力以将盖片抵靠升降器头的底表面完全固定。

在此实施例中，拾取阶段基本上包含说明真空如何控制拾取过程的4个步骤。在步骤1中，在于盖片盒中下降接触时，仅利用真空激活吸盘的标签端。在步骤2中，来自标签端吸盘的真空仅提起顶部盖片的一角。这被称为悬臂模式，因为盖片仅在一端处被保持，并且这允许更高效的单盖片提升。测试表明在所有三个吸盘头中具有真空常常一次提起多于一个盖片。在步骤3中，在盖片的标签端被固定和提升到盖片盒的顶部之后，也在中心吸盘中激活真空。在步骤4中，所有三个吸盘中的所有三个真空被接合。此时测量压力以确定提起的盖片是否破损。然后，经由升降器头将提起的盖片运送至载片托盘以便应用。

在此实施例的放置阶段中，放置过程使用反向压力序列来将盖片放置在载片顶上。它首先使用控制阀非常缓慢地泄放真空压力来释放远侧吸盘头。然后它缓慢地泄放其余的两个吸盘头，使得盖片以促进最佳的流体散布而没有气泡的方式被轻轻地放下。实际上，这是六个增量脉冲的高度受控的过程，其中，压力被释放并且载片每200毫秒向下滚动0.0018英寸（0.04572mm）。这允许最佳的控制和精度。

在此实施例的最终冲击阶段中，在标签吸盘已泄放压力并且盖片的最后边缘降下接触之后，升降器头在升降器头开始向上拉之前从所有三个吸盘施加最终、测量过（100ms）的冲击。这有助于使盖片与包括任何静电吸引的升降器头分离，而不引起旋转扭矩（如在仅使用一个吸盘的情况下可能发生的），并且它还有助于将任何多余的溶剂挤出盖片-载片界面的周缘。

示例4

此示例示出了本公开的另一实施例。如前所述，升降器头可以被构造成使得底表面（即，具有吸盘的表面）是平坦的、弯曲的、带倒角的、倾斜的或它们的任何组合。升降器的底表面的构造被发现会影响盖片过程。例如，具有平坦表面底部的升降器头被发现更容易受到盒中盖片之间的静电影响，并且即使利用悬臂支撑的一吸盘吸力，也经常提起多于一个盖片。另一个问题是如何以可靠、可再现的方式提起和分离单一载片，以及如何轻轻地将它们放下（无掉落或拍打），因为这导致流体飞溅并且通常夹带气泡。因此，测试了几种不同设计的升降器头。

显示出希望的一种升降器头构造是具有凹形设计的升降器头。参照图10，凹形设计的特征在于具有平坦底表面的壳体/主体，而所述底表面具有向下形成中心凹形构造（像皱眉图标）的中心弧形部分。此外，升降器头特征在于位于向下弧形部分外的2个小吸盘头以及位于中心向下凹弧形部分中（在两个较小的外部吸盘之间）的1个较大的中心吸盘头。所有吸盘均单独地铅垂，并且沿升降器头的底表面一个布置在另一个之后。测试显示，在这种设计下的盖片分离对于静电更加稳健。此外，由于较大的中心吸盘，在这种设计下施加在盖片上的力增强。这意味着一旦悬臂支撑并从盒中取出，中心（并且最强的）吸盘在盖片上施加如此强的真空，使得盖片也显示出升降器头的相同的向下凹弧形，从而模仿皱眉形状。换言之，凹形构造使盖片以向下的方式弯曲，这阻止了与其他载片的静电吸引。这实际上证明有助于在此时分离任何粘着的第二盖片。以这种方式，中心皱眉状构造使盖片以向下的方式弯曲，这阻止了与其他载片的静电吸引。凹形设计显示出在确保完美分离地单一拾取盖片方面非常有效。

根据使用者需要，可以在盖片机中实施的升降器头的替代性的可能构造是凸形或“微笑”的模式。此实施例包括“双倒角窄”的设计（图12）和“双倒角宽”的设计（图13）。参照图11和图12，凸形或“微笑”模式的特征是壳体/主体具有略微向上弯曲的平坦或部分平坦的底表面，使得该表面是凸形的或部分凸形的，从而形成“微笑”。在一个实施例中，吸盘头可以是相同的尺寸或在尺寸上不同。

在测试的类型中，发现“双倒角窄”对于受控盖片放置的问题是最佳解决方案。该受控应用的关键在于每个升降器头的远端和近端上简单的5度倒角角度实际上在悬臂支撑期间对盖片的晃动提供了更多的控制。这帮助消除了针对在载片顶上的低应力、受控安置的放置上的“s”曲线。在“双倒角窄”的升降器头的情况下，发现变化的压力对于盖片提升和应用产生显著不同且通常改善的结果。此外，“双倒角窄”的升降器头上的减小的宽度限制了与升降器头的流体接触。

在测试期间，在当盖片被释放（以微笑或皱眉模式）时的最后步骤中，，所有三个吸盘施加非常轻微的压力以帮助推开升降器头并将最后一点的溶剂挤出现在结合的盖片/载片的周缘。当盖片被释放时，利用所有三个吸盘同时施加空气的冲击；所有吸盘的使用防止当升降器头推开时的旋转扭矩，并且帮助挤出额外的溶剂（关于盖片拾取和放置的更多细节，请参见单独的论述（write-up））。

“微笑”和“皱眉”模式二者都被认为是盖片机仪器的标准特征。经确定，当彼此比较时，凸形或“微笑”模式显示出对于受控的盖片放置具有略微优越的结果；并且凹形或“皱眉”模式显示出略微优越的单盖片拾取可靠性。

示例5

此示例示出了盖片拾取和取回步骤的又一实施例。步骤1：降下接触检测 - 参照图19A-D，在该步骤中，标签取向的吸盘（右箭头）首先打开到真空，而远侧吸盘头（左箭头）和中心吸盘头（中间箭头）被打开到大气压力。然后，升降器头被降低（沿黑色箭头的方向）到盒中，同时盖片机针对要达到的预定目标阈值压力来监测标签吸盘头的压力（右箭头）。达到该阈值确认盖片已由于真空而牢固地固定到标签吸盘头。一旦达到阈值，升降器头就下降多达0.050英寸的附加的量，以压缩远侧和中心的吸盘。对于此实施例，盖片的堆叠向下倾斜到盒的右下角（通过盒的设计），其中，所述堆叠在盒的后部中较高，并且在盒的左侧较高。所述堆叠的这种2.5度的倾斜也有助于从具有正压力的接近的吸盘产生剪切力。步骤2：提升到剥离 - 此时，升降器头的方向反转，并且实施从堆叠起0.150英寸（向上）的微小移动。这引起来自堆叠的剥离力，同时远侧吸盘头（左箭头）和中心吸盘头（中心箭头）提供维持盖片在远端处与堆叠接触的力。步骤3：向上拉到中心和远侧吸盘 - 此时，中心吸盘头和远侧吸盘头顺序地打开至真空压力（其中，中心吸盘头在远侧吸盘头之前进行）。这使盖片在中心位置处并且最终在远侧位置处拉起，从而导致完全抵靠头部拉起的相对平坦的盖片。步骤4：从远侧吸盘悬臂支撑 - 标签吸盘头和中心吸盘头对真空关闭。这产生盖片仅在远侧吸盘头端部上邻接的悬臂定向，并且盖片的降低的端部搁置在堆叠的最低部分上。步骤5：检测良好的盖片 - 中心吸盘头和标签吸盘头再次顺序地打开至真空，这将盖片完全地向上拉抵靠真空头。此时，针对要达到的目标真空阈值检查所有吸盘头。所有三个吸盘头现在于盖片上施加相同量的吸力，以将它抵靠升降器头的底表面完全固定。此时，针对要达到的目标真空阈值检查所有吸盘头。如果达到最小阈值，则提起的盖片被运输到载片托盘以便应用于载有样品的显微镜载片。

如前所述，本文公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅例示了可以按照各种形式来实施的本发明。将会理解的是，许多修改和其他变型落入如下所要求保护的本发明的预期范围内。

Claims (21)

1.一种用于将盖片安装在载片上的自动盖片机，包括：

至少一个盖片；

包含生物样品的至少一个载片；以及

至少一个升降器头，其包括具有底表面的板，所述底表面具有布置在所述底表面上的至少三个单独控制的吸盘，所述吸盘中的每一个借助于气体导管流体连接到气动模块，所述气动模块包括真空源、压力源、压力传感器和用于每个气体导管的可独立操作的控制阀，所述气动模块被构造成向每个吸盘供应独立的真空或加压气体，以使得所述升降器头能够拾取、运输所述盖片并将所述盖片放置在所述载片上，并且其中，所述可独立操作的控制阀中的至少一个被构造成允许立即释放真空和逐渐释放真空二者。

2.如权利要求1所述的盖片机，还包括：

运输器，其耦接到电机，并且附接到所述升降器头，并使所述升降器头悬挂在基本上竖直的位置，并且构造成使所述升降器头水平、竖直或对角地移动，以将所述升降器头的底表面定位在盖片之上；以及

控制模块，其与所述运输器、所述升降器头、所述气动模块和所述吸盘电通信，其中，所述控制模块协调所述盖片机的每个部件的所有功能或与所述盖片机的每个部件的相互作用。

3.如权利要求2所述的盖片机，其特征在于，所述运输器和所述控制模块还被配置成将所述升降器头的底表面定位在所述载片之上。

4.如权利要求2或3所述的盖片机，还包括：

至少一个流体分配器，其与所述升降器头相关联，并且与向所述流体分配器供应试剂的流体模块流体连通，所述流体分配器配置成在所述载片上分配流体；以及

至少一个气刀，其与所述升降器头相关联，并与气动模块流体连通，并且配置成向载片的顶表面提供气体；

其中，所述流体分配器和所述气刀被悬挂在基本上竖直的位置，并且所述流体分配器和所述气刀被配置成与所述升降器头一起移动，并且其中，所述流体分配器和所述气刀与所述控制模块电通信。

5.如权利要求4所述的盖片机，其特征在于，所述至少一个流体分配器和所述至少一个气刀彼此相关联并且与所述升降器头相关联。

6.如权利要求5所述的盖片机，其特征在于，元件的所述关联是物理耦接。

7.如权利要求1至3中任一项所述的盖片机，还包括：

至少一个载片托盘，其以基本上水平的位置保持布置成至少一排的至少两个载片；以及

包含多个盖片的至少一个筒，所述多个盖片竖直地堆叠和布置，使得堆叠的最顶部的盖片对于所述升降器头而言能够经由所述筒中的顶部开口接近。

8.如权利要求7所述的盖片机，其特征在于，所述至少一个载片托盘包括至少两排载片。

9.如权利要求8所述的盖片机，其特征在于，所述至少一个筒和盖片的堆叠被构造成使所述盖片的堆叠以一个或多个角度倾斜。

10.如权利要求8或9所述的盖片机，其特征在于，所述盖片机包括至少两个升降器头，所述至少两个升降器头定位成在至少两排载片上同时或独立地工作。

11.如权利要求1至3中任一项所述的盖片机，其特征在于，所述升降器头的底表面是平坦的，或是具有一个或多个弧形部分或弯曲的平面。

12.如权利要求1至3中任一项所述的盖片机，其特征在于，所述升降器头的底表面具有选自如下组的形状，所述组包括平面、凹形、凸形、双倒角以及它们的组合。

13.如权利要求12所述的盖片机，其特征在于，所述升降器头被配置成同时或顺序地向三个吸盘中的每一个提供独立的真空，以由此将所述盖片以各种构造保持到所述升降器头的底表面。

14.如权利要求1至3中任一项所述的盖片机，其特征在于，所述升降器头还包括两个或更多个真空传感器，以一次或多次地测量所述吸盘上的真空压力。

15.如权利要求1至3中任一项所述的盖片机，其特征在于，所述升降器头被配置成一次一个地去除所述三个吸盘中的两个吸盘中的真空，使得所述盖片的一端被释放并且首先放置到所述载片上，并且随后，将所述盖片的其余部分向下滚动到所述载片上，并且由此，在所述盖片中引起弯曲。

16.如权利要求15所述的盖片机，其特征在于，所述升降器头还被配置成减小施予保持所述盖片的吸盘的真空，直到向下滚动的盖片中的弯曲减小，并且其后，去除真空以完全释放所述盖片。

17.如权利要求7所述的盖片机，其特征在于，所述筒的顶部开口的尺寸设定成允许所述升降器头接近所述筒中的盖片。

18.如权利要求1至3中任一项所述的盖片机，其特征在于，所述压力传感器足够灵敏，以确定盖片的存在或破损盖片的存在。

19.一种用于执行在载有样品的显微镜载片上放置盖片的方法，所述方法包括：

将抽吸提升的盖片定位在所述载片之上，其中，所述抽吸提升的盖片通过布置在升降器头的底表面上的三个单独控制的吸盘中的真空而被保持到所述底表面，其中，每个吸盘借助于气体导管流体连接到气动模块，所述气动模块包括真空源、一个或多个真空传感器和用于每个气体导管的控制阀，其中，所述气动模块为所述三个吸盘中的每一个供应独立的真空，从而将所述盖片保持到所述底表面；

在所述载片的一端附近分配流体；

去除所述吸盘中的两个吸盘中的真空，使得所述盖片仅在一端处通过仍具有真空的一个吸盘来保持；

将所述盖片降低到所述载片的表面和在所述载片上分配的流体，直到在所述盖片中引起弯曲或屈曲，从而产生跨所述载片的表面的流体运动，由此所述盖片被连续降低，并且在所述载片上产生的流体的波前随着所述流体被轻轻地从载片的一端推到另一端；以及

释放所述载片的最后一端，这是通过激活到保持所述盖片的所述吸盘的真空阀，使得真空以与突然释放相反的逐渐释放的速率来去除。

20.如权利要求19所述的方法，还包括将所述盖片缓慢地降低到所述载片上的一个或多个机械脉冲运动。

21.如权利要求19或20所述的方法，还包括通过所述吸盘施加一次或多次去离子空气的冲击，以进一步阻止静电事件并挤出剩余的过量流体。