CN107144520B - 用于显微成像粒子分析的粒子成像室和聚焦系统 - Google Patents

Abstract

一种粒子成像室，其特征在于，在所述粒子成像室的成像区域划分第一成像目标区、第二成像目标区，所述第一成像目标区内的不属于所述第二成像目标区的部分为第三成像目标区，在所述第三成像目标区内设有聚焦标靶。聚焦标靶可设置在液体通道的壁面的多个平面上；在一个平面内可以设置多个聚焦标靶；多个平面之间聚焦标靶的图案、位置、数量互不相同。使用本发明的粒子成像室聚焦时，聚焦系统可以通过聚焦标靶的图案、数量、位置信息分辨出聚焦的位置，从而可以准确聚焦。

Description

用于显微成像粒子分析的粒子成像室和聚焦系统

技术领域

本发明涉及有形成分分析仪器领域，尤其涉及有形成分分析仪器中的光学聚焦系统和粒子成像室。

背景技术

用于体液检测的有形成分分析仪器，涉及使用成像设备对体液中的有形成分（细胞粒子）进行拍照。通常需要对所拍摄的照片中的细胞粒子进行识别分析和计数。一些技术中，使用显微镜配合静态沉降室的方式获取待分析粒子的图像信息，但是这种方式需要含有粒子的悬浊液在沉降室内静置以使粒子缓慢沉降到一个平面内才能够拍摄，其缺点是等待时间长，且成像效果不好。另外一些技术中，令含有粒子的样本液体在鞘液包裹下形成薄的带状液流，在流动过程中拍摄粒子的图像，这些技术处理速度快，成像效果好，但是对聚焦的要求很高，聚焦差一点对于图像的影响非常大。

美国艾瑞思公司的申请号为201480012475.0的PCT专利申请对聚焦方法和成像室进行了改进，其在成像室上的流体通道的前表面和或后表面设置了光栅靶标，聚焦时先聚焦到光栅靶标处，再移动已知距离到样品料流。这种技术需要使光栅标记物出现在成像的图像内，但是还不能出现在正常拍摄的待分析粒子的图像中，因此该技术存在三个缺点：其一是聚焦信息仍然出现在对外输出的图像信息中；其二是该光栅标记物出现在图像边缘处尽量边角的位置，因而难以调节到位；其三是该光栅标记物必须距离待分析粒子的流动平面足够远，以使其在正常拍摄待分析粒子的图像中离焦而模糊到足以被忽略。

另一方面，成像室相对于显微成像系统的固定位置和姿态，对于拍摄粒子的图像质量具有重要影响，成像室及其调节机构应能够简便快速的调整成像室的固定位置和姿态。

发明内容

一种粒子成像室，成像区域划分第一成像目标区、第二成像目标区，第一成像目标区内的不属于第二成像目标区的部分为第三成像目标区，在第三成像目标区内设有聚焦标靶。

第一成像目标区、第二成像目标区、第三成像目标区通过显微成像镜组成像于相机的感光芯片上的第一成像像素区、第二成像像素区、第三成像像素区，第一分辨率图像与第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的不同区域。

聚焦标靶通过显微成像镜组成像于相机的感光芯片上的第三成像像素区。

优选的是，聚焦标靶设置于粒子成像室的液体通道的侧壁表面或通道内部。

优选的是，聚焦标靶设置于所述粒子成像室的液体通道的内部。

优选的是，聚焦标靶设置于所述粒子成像室的液体通道的单个侧壁的内表面或外表面。

优选的是，聚焦标靶设置于所述粒子成像室的液体通道的两个侧壁的内表面。

优选的是，聚焦标靶采用点、线、图案、字母、数字、标尺、方框。

优选的是，聚焦标靶在平面内的X方向或Y方向中至少一个方向上具有多个标靶图案或一个标靶图案在至少一个方向上具有较大尺寸；所述X方向指的是所述平面内的水平方向；所述Y方向指的是所述平面内的竖直方向；所述较大尺寸是指所述标靶图案具有与所述第二成像目标区的相当的尺寸。

优选的是，设置在不同的所述平面内的所述聚焦标靶具有不相同的特征，所述特征包括数量、位置、图案形状。

本发明的有益效果：使用本发明的粒子成像室聚焦时，聚焦系统可以通过聚焦标靶的图案、数量、位置信息分辨出聚焦的位置，从而可以准确聚焦。

附图说明

附图1是显微成像粒子分析的聚焦系统的结构示意图。

附图2是成像室的第一成像目标区、第二成像目标区通过显微成像镜组成像于相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的示意图。

附图3是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。

附图4是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。

附图5是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。

附图6是本发明的相机的感光芯片上第一成像像素区、第二成像像素区的一个实施例的示意图。

附图7是本发明的成像室上的聚焦标靶的多个可设置平面示意图。

附图8是从显微成像镜组的角度观察成像室和聚焦标靶的示意图。

附图9是同一平面内的X方向和Y方向设置多个聚焦标靶图案的示意图。

附图10是多个平面内设置多个聚焦标靶图案的示意图。

附图11是多个平面之间聚焦标靶图案相互不同的示意图。

附图12是多个平面之间聚焦标靶图案的位置相互不同的示意图。

附图13是多个平面之间聚焦标靶图案的数量相互不同的示意图。

附图14是多个平面之间聚焦标靶的图案、位置、数量都相互不同的示意图。

附图15是聚焦标靶的图案形状示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

参照附图1，一种显微成像粒子分析的聚焦系统，包括：

成像室100，成像室100上设置聚焦标靶110，成像室100内可流通有待分析粒子101的样本液体102，并在成像室100内的流体通道120的成像区域形成样流带103；

相机300，用于拍摄成像室100内目标物体，相机300输出第一分辨率图像310和第二分辨率图像320，第一分辨率图像310与第二分辨率图像320取景于相机300的感光芯片340的不同区域；

显微成像镜组200，显微成像镜组200置于成像室100与相机300之间，使成像室100上的聚焦标靶100或待分析粒子101成像于相机300的感光芯片340；

聚焦标靶110能够被第一分辨率图像310所拍摄，且不被第二分辨率图像320所拍摄；

待分析粒子101被第二分辨率图像320所拍摄；

位移装置400，改变成像室100与显微成像镜组200之间的距离。位移装置400包括用于手动调节的手动轮410，用于电驱动的电机420，和滑动平台430，其中手动轮410和电机420联动，驱动滑动平台430做直线移动，滑动平台430固定连接到成像室100。在另外一些实施例中，滑动平台430固定连接到显微成像镜组200。

参照附图1，本发明的显微成像粒子分析的聚焦系统的一个实施例，成像室100具有沿流动方向流通面积逐渐减缩的对称的液体通道120，液体通道120的靠近显微成像镜组200一侧的外壁是成像侧壁121，与成像侧壁121相对的另外一侧的外壁是照明侧壁122。液体通道120的上游具有伸入流体通道120的样本注入通道130，和缓冲液注入通道140；液体通道120的下游具有液体流出通道150。实际使用中，样本液体102由样本注入通道130处注入成像室100内，同时从缓冲液注入通道140处注入缓冲液体141，样本液体102 被缓冲液体141所包裹，且在沿流动方向流通面积逐渐减缩的液体通道120的整形作用下形成一个薄的样流带103，样流带103处在液体通道120的中心。待分析粒子101仅会出现在样流带103内。显微成像镜组200和相机300，聚焦与样流带103即可拍摄到待分析粒子101的图像。成像室100上，设置有可用于显微成像镜组200聚焦的聚焦标靶110。聚焦标靶110可以设置在靠近样流带103的位置处。参照附图8所示，从显微成像镜组200的角度观察，聚焦标靶110设置在第一成像目标区111以内、第二成像目标区112以外的位置。

聚焦标靶110设置的位置有如下要求，第一，聚焦标靶110要能够被相机300所拍摄；第二，在相机300正常拍摄待分析粒子101的图像时，聚焦标靶110不被拍摄到。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110与样流带103在显微成像镜组200的成像平面上相互分开一定距离。在成像室100的成像区域划分出第一成像目标区111，第二成像目标区112，第一成像目标区111内的不属于第二成像目标区112的部分是第三成像目标区113。聚焦标靶110在第一成像目标区111和第三成像目标区113内，而不在第二成像目标区112内。第一成像目标区111，第二成像目标区112，第三成像目标区113分别对应了相机300的感光芯片340上的第一成像像素区311，第二成像像素区321，第三成像像素区331。成像室100的第一成像目标区111、第二成像目标区112、聚焦标靶110，与相机300的感光芯片340上的第一成像像素区311、第二成像像素区321、聚焦标靶110的像的对应关系参照附图2所示。

第一分辨率图像310所对应的第一成像像素区311和第二分辨率图像320所对应的第二成像像素区321在相机300的感光芯片340上的位置布局参照附图3~6所示。在一些实施例中，第一成像像素区311与第二成像像素区321无重合区域，第三成像像素区331等同于第一成像像素区311，如附图3所示。在一些实施例中，第一分辨率图像310所对应的第一成像像素区311包含了第二分辨率图像320所对应的第二成像像素区321，第一成像像素区311内的不属于第二成像像素区321的部分是第三成像像素区331，如附图4附图5所示。在一些实施例中，第一成像像素区31与第二成像像素区321有部分重合，第一成像像素区311内的不属于第二成像像素区321的部分是第三成像像素区331，如附图6所示。

在实际操作中，本发明的成像室100上的聚焦标靶110，其在光轴203方向即Z轴方向上，可设置在多个位置的平面内，如附图7所示。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于成像侧壁121的外侧表面，如附图7中的聚焦标靶110a。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于成像侧壁121的内侧表面，如附图7中的聚焦标靶110b。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于照明侧壁122的内侧表面，如附图7中的聚焦标靶110d。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于照明侧壁122的外侧表面，如附图7中的聚焦标靶110e。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110仅设置于液体通道120的内部，成像侧壁121内侧表面与照明侧壁122内侧表面的中间位置，如附图7中的聚焦标靶110c。在本发明的一些实施例中，聚焦标靶110设置于成像侧壁121的内侧表面和照明侧壁122的内侧表面如附图7中的聚焦标靶110b和聚焦标靶110d。

本发明的成像室100上的聚焦标靶110，在同一平面内的相互垂直的两个方向（X方向与Y方向）之中至少一个方向上具有多个标靶图案或一个图案形状在至少一个方向上具有较大尺寸。X方向指的是聚焦平面内的水平方向；Y方向指的是聚焦平面内的竖直方向。较大尺寸是指聚焦标靶110在第一分辨率图像310的标靶像330占据不小于图像边界1/5的尺寸。

对于多个点分布的聚焦标靶110，可在X方向依次编号x0、x1、x2……，在Y方向依次编号y0、y1、y2……，在如附图9所示的实施例中，一个平面内共有6个聚焦标靶110，分别为：聚焦标靶110x0y0，聚焦标靶110x1y0，聚焦标靶110x2y0，聚焦标靶110x0y1，聚焦标靶110x1y1，聚焦标靶110x2y1；6个聚焦标靶110形成一个3*2的矩阵形状。

参考附图10，在一些实施例中，本发明的成像室100上的聚焦标靶110，同时存在于两个平面内，如成像侧壁121的内侧表面和照明侧壁122的内侧表面。此时聚焦标靶110存在于多个平面的多个位置：对于成像侧壁121的内侧表面，共有4个聚焦标靶110b，分别是聚焦标靶110bx0y0、聚焦标靶110bx1y0、聚焦标靶110bx0y1、聚焦标靶110bx1y1；对于照明侧壁122的内侧表面，共有4个聚焦标靶110d，分别是聚焦标靶110dx0y0、聚焦标靶110dx1y0、聚焦标靶110dx0y1、聚焦标靶110dx1y1。

在一些聚焦标靶110存在于多个面的实施例中，为了使聚焦过程中处理器500能够通过分析第一分辨率图像310中拍摄到的聚焦标靶110的情况而判断出当前聚焦位置在具体的哪个面，可以令每个表面内设置的聚焦标靶110具有互不相同的特征。在一些实施例中，不同表面内设置的聚焦标靶110的形状互不相同。参照附图11所示，设置在成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b，共有4个标靶点，采用了“十”字形图案，分别是聚焦标靶110bx0y0、聚焦标靶110bx1y0、聚焦标靶110bx0y1、聚焦标靶110bx1y1；设置在照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d，共有4个标靶点，采用了类似“申”字形图案，分别是聚焦标靶110dx0y0、聚焦标靶110dx1y0、聚焦标靶110dx0y1、聚焦标靶110dx1y1。在一些实施例中，不同表面内设置的聚焦标靶110的位置互不相同。参照附图12所示，设置在成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b，共有2个标靶点，分别是聚焦标靶110bx0y0、聚焦标靶110bx0y1，位置在平面内的X坐标值较小一侧；设置在照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d，共有2个标靶点，分别是聚、聚焦标靶110dx1y0、聚焦标靶110dx1y1，位置在平面内的X坐标值较大一侧。在一些实施例中，不同表面内设置的聚焦标靶110的数量互不相同。参照附图13所示，设置在成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b，共有4个标靶点，分别是聚焦标靶110bx0y0、聚焦标靶110bx1y0、聚焦标靶110bx0y1、聚焦标靶110bx1y1；设置在照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d，共有1个标靶点，是聚焦标靶110dx0y0。在一些实施例中，不同表面内设置的聚焦标靶110的形状、位置、数量都互不相同。参照附图14所示，设置在成像侧壁121的内侧表面的聚焦标靶110b，只有1个环绕形的聚焦标靶110b，采用了“口”字形图案，位置在环绕第二成像目标区112的一整圈；设置在照明侧壁122的内侧表面的聚焦标靶110d，共有4个标靶点，采用了类似“田”字形图案，分别是聚焦标靶110dx0y0、聚焦标靶110dx1y0、聚焦标靶110dx0y1、聚焦标靶110dx1y1。

参考附图15，聚焦标靶110可以是点、线条、图案、字母、数字、标尺、等形状，以及这些基本形状的组合形状。在一些实施例中，聚焦标靶110采用点形状，如聚焦标靶110-a。在一些实施例中，聚焦标靶110采用竖线形状，如聚焦标靶110-b。在一些实施例中，聚焦标靶110采用横线形状，如聚焦标靶110-c。在一些实施例中，聚焦标靶110采用圆圈形状，如聚焦标靶110-d。在一些实施例中，聚焦标靶110采用方块形状，如聚焦标靶110-e。在一些实施例中，聚焦标靶110采用十字形状，如聚焦标靶110-f。在一些实施例中，聚焦标靶110采用X形状，如聚焦标靶110-g。在一些实施例中，聚焦标靶110采用多边形形状，如聚焦标靶110-h。在一些实施例中，聚焦标靶110采用字母形状，如聚焦标靶110-i。在一些实施例中，聚焦标靶110采用数字形状，如聚焦标靶110-j。在一些实施例中，聚焦标靶110采用一些简单形状的组合图形，如十字形状与X形状组合的聚焦标靶110-k。在一些实施例中，聚焦标靶110采用一些简单形状的组合图形，如十字形状与方块形状组合的聚焦标靶110-l。在一些实施例中，聚焦标靶110采用一些简单形状的组合图形，如十字形状与X形状组合的聚焦标靶110-k。在一些实施例中，聚焦标靶110采用尺寸较大的能够占据第二成像目标区112的一个侧面的标尺图形，如聚焦标靶110-m。在一些实施例中，聚焦标靶110采用尺寸较大的能够环绕第二成像目标区112的图形，如聚焦标靶110-n的环绕3/4圈的字母C形。在一些实施例中，聚焦标靶110采用可以环绕第二成像目标区112的图形，如聚焦标靶110-o的环绕整圈的圆角方框形。在一些实施例中，聚焦标靶110还可以采用以上所提到的形状的组合，例如在环绕整圈的圆角方框形聚焦标靶110-o的四个直边部分集成标尺形聚焦标靶110-m。

设置在同一平面内的多个聚焦标靶110或大尺寸的聚焦标靶110，可以用于调整成像室的位置和姿态。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种粒子成像室，其特征在于，在所述粒子成像室的成像区域划分第一成像目标区、第二成像目标区，所述第一成像目标区内的不属于所述第二成像目标区的部分为第三成像目标区，在所述第三成像目标区内设有聚焦标靶；所述第一成像目标区、第二成像目标区、第三成像目标区通过显微成像镜组成像于相机的感光芯片上的第一成像像素区、第二成像像素区、第三成像像素区，所述第一分辨率图像与所述第二分辨率图像取景于所述相机的感光芯片的不同区域；所述聚焦标靶通过显微成像镜组成像于相机的感光芯片上的第三成像像素区；所述聚焦标靶设置于所述粒子成像室的液体通道的侧壁表面或通道内部。

2.如权利要求1所述的粒子成像室，其特征在于，所述聚焦标靶设置于所述粒子成像室的液体通道的内部。

3.如权利要求1所述的粒子成像室，其特征在于，所述聚焦标靶设置于所述粒子成像室的液体通道的单个侧壁的内表面或外表面。

4.如权利要求1所述的粒子成像室，其特征在于，所述聚焦标靶设置于所述粒子成像室的液体通道的两个侧壁的内表面。

5.如权利要求1所述的粒子成像室，其特征在于，所述聚焦标靶采用点、线、图案、字母、数字、标尺、方框。

6.如权利要求5所述的粒子成像室，其特征在于，所述聚焦标靶在平面内的X方向或Y方向中至少一个方向上具有多个标靶图案或一个标靶图案在至少一个方向上具有较大尺寸；所述X方向指的是所述平面内的水平方向；所述Y方向指的是所述平面内的竖直方向；所述较大尺寸是指所述聚焦标靶在所述第一分辨率图像的标靶像占据不小于图像边界1/5的尺寸。

7.如权利要求1或6所述的粒子成像室，其特征在于，设置在不同的所述平面内的所述聚焦标靶具有不相同的特征，所述特征包括数量、位置、图案形状。

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