CN110914668A - 用于确定样本和/或样本容器特性的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于对包含样本的样本容器进行成像的光学表征设备。所述光学表征设备包括：可动罩，所述可动罩被配置成相对于样本容器成像位置在打开状态与关闭状态之间移动并具有内部，其中，当所述可动罩处于所述关闭状态时，定位在所述样本容器成像位置处的样本容器至少部分地位于所述可动罩的内部内。当所述可动罩处于所述关闭状态时，耦合到所述可动罩的内部或者在所述可动罩的内部内的一个或多个光学装置被定位成允许对定位在所述样本容器成像位置处的样本容器进行成像。提供了测量样本容器的特性的自动化样本测试系统、光学表征设备和方法以及其他方面。

Description

用于确定样本和/或样本容器特性的方法和设备
技术领域
本申请要求于2017年7月31日提交的美国临时申请序号62/538,939的优先权，其内容通过引用整体地并入本文。
本公开涉及用于确定样本容器和/或其内容的特性的方法和设备。
背景技术
各式各样的自动化化学分析器被用于分析患者样本。一种这样的分析器是分析样本容器和/或其内容的管表征站(TCS)。TCS可以背面照射样本容器并且使用相机来捕获该样本容器及其内容的图像。所捕获的图像被分析以提供关于样本容器和/或其中的内容的信息。一些TCS采用若干相机和背光来从不同的角度或视点捕获样本容器及其内容的图像。例如，轨道可以将样本容器移动到被若干相机围绕的固定成像位置，所述若干相机捕获样本容器和/或其内容的若干图像。
TCS通常具有大占地面积。例如，TCS可以包括围绕成像位置的三个相机和三个背光。此外，TCS可以包括将样本容器输送进出成像位置的轨道或其他装置。当TCS被并入到大型化学测试站中时，前述组件可以消耗化学测试站的区域的大部分。除了大占地面积之外，还难以防止在成像期间来自成像位置的可能影响捕获的样本容器及其内容的图像的杂散光。
因此，用于对样本容器及其内容进行成像的改进的系统、设备和方法是被期望的。
发明内容
在一个方面中，提供了一种对样本容器和/或样本容器中的样本进行成像的方法。所述方法包括：利用可动罩来封闭样本容器的至少一部分；使位于所述可动罩内的一个或多个光学装置至少部分地围绕所述样本容器旋转；以及使用所述一个或多个光学装置来生成所述样本容器的图像数据。
在另一方面中，提供了一种光学表征站。所述光学表征站包括：可动罩，所述可动罩被配置成相对于样本容器成像位置在打开状态与关闭状态之间移动并具有内部，其中，当所述可动罩处于所述关闭状态时，定位在所述样本容器成像位置处的样本容器至少部分地位于所述可动罩的内部内；以及一个或多个光学装置，所述一个或多个光学装置被附着到所述可动罩或者在所述可动罩内，并且当所述可动罩处于所述关闭状态时，被定位成允许对定位在所述样本容器成像位置处的样本容器进行成像。
在另一方面中，提供了一种自动化样本测试系统。所述自动化样本测试系统包括：轨道，所述轨道被配置成将样本容器移动到成像位置；可动罩，所述可动罩被配置成相对于样本容器成像位置在打开状态与关闭状态之间移动并具有内部，其中，当所述可动罩处于所述关闭状态时，定位在所述样本容器成像位置处的样本容器至少部分地位于所述可动罩的内部内；以及一个或多个光学装置，所述一个或多个光学装置位于所述可动罩的内部内，并且当所述可动罩处于所述关闭状态时，被定位成允许对定位在所述样本容器成像位置处的样本容器进行成像。
依照本公开的这些和其他实施例提供了许多其他方面。根据以下具体实施方式、权利要求书和附图，本公开的实施例的其他特征和方面将变得更充分地显而易见。
附图说明
在下面描述的附图仅用于说明性目的，而不一定按比例绘制。附图不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1图示根据实施例的包括一个或多个光学表征设备或预分析处理站和一个或多个分析器的自动化样本测试系统的示意顶部平面图。
图2图示根据实施例的包括离心样本的贴标签的样本容器的侧视图，所述离心样本可以被分析是否存在干扰物。
图3图示根据实施例的包括处于打开状态的可动罩的光学表征设备的示意顶部平面图。
图4图示根据实施例的包括处于关闭状态的可动罩的光学表征设备的示意顶部平面图。
图5图示根据实施例的包括处于关闭状态的可动罩的横截面视图的光学表征设备的示意顶部平面图。
图6图示根据实施例的壳体被从可动罩移除的光学表征设备的示意侧面立视图。
图7A图示根据实施例的包括处于关闭状态的一件式罩的光学表征设备的侧面立视图。
图7B图示根据实施例的一件式罩处于打开状态的图7A的光学表征设备。
图8图示根据实施例的具有附着到处于关闭状态的一件式罩的成像装置的光学表征设备。
图9图示根据实施例的测量样本容器和/或样本容器中的样本的特性的方法的流程图。
具体实施方式
各式各样的自动化化学分析器用于分析样本，诸如住院患者样本，以得到某些化学物质的存在。一些化学分析器采用光学装置来测量样本容器内的化学物质或样本的光学性质。在一些实施例中，可以通过化学分析器内的光学装置(例如，成像装置)来测量样本和/或样本容器的光吸收性质。在其他实施例中，可以通过光学装置来测量样本的荧光和光散射性质。在一些实施例中，一个或多个光源可以照射样本，并且光学检测器可以测量样本的由照射产生的光吸收和光散射性质。可以分析这些测量的光学性质以确定有关样本的化学成分的含量的信息。光学成像还可以用于分析关于样本容器的信息，诸如标识盖颜色并且读取附着到样本容器的条形码标签。
可以通过捕获样本容器的多个视点的两个或更多个相机来捕获样本和样本容器的全360度视图。样本容器的全360度视图的图像可以优于由固定位置中的单个相机捕获的图像而提供许多好处。例如，标签(诸如条形码标签)可以在样本容器的任一侧，并且不管其位置如何，都可通过样本容器的360度图像来读取。此外，标签可以遮挡样本容器内的样本的部分。这种遮挡可能使对样本容器内的样本进行成像变得更困难。然而，在捕获多个视点的情况下，即使样本的部分被标签遮挡也可以在光学上分析样本。例如，样本的一部分可能从第一相机被遮挡，但是对第二相机可见。
捕获样本容器的多个视点的图像的样本成像装置需要显著的空间并且光学组件的放置可能受到装置的结构限制。这些装置可以包括输送机构，诸如将样本容器移动到所有相机的视场中的轨道和/或机器人。因此，样本容器的移动必须清除被实现来捕获样本容器的若干视图的若干光学组件。此外，对样本容器进行成像的成像位置应该具有可能不利地影响所捕获的图像的最小杂散或环境光。
除了前述事项之外，被照射背景还可以与每个相机相关联并且应该使在相机与被照射背景之间的相应距离处的视锥的大小相匹配。距离受到成像组件的几何形状约束，所述成像组件的几何形状如上所述也受限制。在一些实施例中，独特形状的被照射背景被设计成装配到紧密约束空间中，这可能是昂贵的。
如上所述，接近成像位置的空间可能包括输送机构、成像装置、被照射背景，并且还可能包括遮光罩以阻挡来自成像位置的杂散光。装置接近成像位置的高度集中可以防止适当的遮光罩被实现为接近成像区域。因此，由化学分析器执行的测量可能易受杂散光的不利影响。
输送机构可以通过相机的视场并且可以干扰其他光学装置，这限制可以被实现的光学装置的位置和数量。一些输送机构可以位于相机的视场中，这可以限制相机的最小观察距离。
本公开的实施例提供用于自动化测试系统的改进的光学表征设备、系统和方法。将在本文中参考图1-9描述本公开的这些及其他方面和特征。
现在将详细地参考被图示在附图中的本公开的示例实施例。只要可能，将在所有附图中使用相同的附图标记来在若干视图中自始至终指代相同或相似的部分。除非另外具体地指出，否则本文描述的各种实施例的特征可以彼此组合。
现在参考图1和图2。图1图示被配置成自动地预处理样本容器102 (例如，测试管、样本容器或采血管—参见图2)中的多个样本容器的自动化样本测试系统100的顶部示意图。图2图示已在离心机124处经历离心以从红色血细胞部分212RBC中分出血清或血浆部分212SP的样本容器102的侧视图。可以与样本测试系统100一起使用包含除血以外的样本的样本容器。样本容器102可以是任何通常明净或透明的容器，诸如样品杯、比色杯或其他明净的玻璃或塑料容器。
样本容器102在由一个或多个分析器(例如，分析器106、分析器108和分析器110)分析之前可以被包含在一个或多个样品支架104中。样本212可以被自动地处理并且可以在样本容器102中被提供给自动化样本测试系统100，所述样本容器102可以被用盖214盖住。样本容器102中的每一个均可以被提供有可以由一个或多个传感器116 (例如，条形码阅读器)机器读取的标识信息215，诸如条形码、字母、数字或字母数字标记。例如，标识信息215可以指示患者的标识以及关于要对其中的样本212完成的测试或化验程序的信息。标识信息215可以被设置在附着到样本容器102或者以其他方式设置在样本容器102的侧面上的标签218上。标签218可以不自始至终围绕样本容器102或者完全沿着样本容器102的长度延伸。因此，尽管标签218可能遮挡样本212的某个部分，然而样本212的某个部分仍然可以是看得见的。在一些实施例中，样品支架104可以在其上具有附加标识信息。
自动化样本测试系统100可以包括基座120 (例如，框架或其他结构)，在所述基座120上可以安装输送机轨道121 (其可以是输送机带、链条、平台等的合集)或其他适合的输送机构。输送机轨道121可以在样本容器承载器122 (例如，单个样本承载器圆盘或包括线性电机的自动化承载器)中输送可以在输送机轨道121上运送的样本容器102中的个别样本容器。样本容器承载器122可以从具有一个或多个样品支架104的样本容器装载/卸载站123离开。机器人125等可以被配置成从样品支架104抓住样本容器102并且将样本容器102装载到输送机轨道121的输入通道上的样本容器承载器122中。机器人125可以被进一步配置成在测试完成时从输送机轨道121上的样本容器承载器122移除样本容器102。在被装载到输送机轨道121上时，由样本容器承载器122运送的样本容器102可以前进到离心机124 (例如，自动化离心机)并且可以被流入通道126或机器人转向到离心机124。在被离心之后，样本容器102可以在流出通道128上或者通过机器人离开并且继续在输送机轨道121上到光学表征设备140。
光学表征设备140可以被配置成对样本容器102和包含在样本容器102中的样本212自动地执行表征。表征可以包括确定诸如样本212的血清部分212S中的溶血、黄疸和/或脂血(在下文中为“HIL”)的一种或多种干扰物的存在。表征可以进一步包括确定样本容器102的特性，诸如样本容器102的高度和/或直径、盖214的存在和颜色、样本容器102在样本容器承载器122中的倾斜以及其他特性。样本212和/或样本容器102的其他特性可以由光学表征设备140来确定。
样本212的血清或血浆部分212SP的图像可以由光学表征设备140捕获以确定在样本212中是否存在一种或多种干扰物，诸如HIL。在一些实施例中，可以通过任何适合的手段来分析血清或血浆部分212SP的图像以确定存在的HIL干扰物的类型。例如，可以通过任何适合的光学成像分析来确定在样本212的血清或血浆部分212SP中表达为微红色调的溶血的存在。分析可以进一步确定干扰物水平，诸如溶血指数。在一些实施例中，如果在光学表征设备140处检测到溶血样本212，则可以将样本212发送到其中可测量并表征溶血的精确水平的分析仪器(例如，专门临床分析器，诸如远程分析器132)。
对所捕获的样本212的图像的分析可以可选地或附加地用于检测样本212的血清或血浆部分212SP中的黄疸。黄疸干扰物可能例如由胆红素的过量引起，即腐败红色血细胞在脾脏中被转换成胆红素的结果。胆红素的高于2-3 mg/dl的水平在样本212的血清部分212S中可能在颜色上表现为明显呈淡黄色或呈褐色。胆红素的这些水平可以尤其不利地影响在分析器(例如，分析器106、108和/或110)上执行的基于酶的免疫测定。
黄疸检测方法可以类似于用于检测溶血的方法。该方法可以从在捕获样本212的一个或多个图像的光学表征设备140中接收样本容器102开始。可以依照在下面在本文中描述的方法执行对一个或多个图像的分析以对黄疸的存在进行测试。在一些实施例中，针对溶血检测而捕获的(一个或多个)相同的图像可以被用于黄疸检测。分析可以进一步确定干扰物水平，诸如黄疸指数。
根据另一广泛的方面，本公开的实施例可以可选地或附加地涉及用于检测样本212中的脂血的方法和设备。脂血干扰物可以在样本212的血清部分212S中展示发白的外观并且可能由在血中存在过量脂类引起。高于大约50 mg/dl的脂类水平可以干扰免疫测定测试中的抗体结合并且因此可以影响来自自动化样本测试系统100的免疫测定结果。
脂血检测方法可以类似于用于检测溶血和黄疸的方法。该方法可以包括在光学表征设备140中接收样本容器102。可以捕获样本212的一个或多个图像并且可以执行针对脂血的存在的对所捕获的图像的分析。在一些实施例中，针对溶血和黄疸检测而捕获的(一个或多个)相同的图像可以被用于脂血检测。分析可以进一步确定干扰物水平，诸如脂血指数。
脂血是可以在分析器(例如，分析器106、108、110)上测试或者分析样本212之前用特殊处理解决的具体样品质量变色缺陷。如果检测到脂血，则可以将样本容器102转移到修正站131以便进一步处理以移除或者减少脂类。例如，修正站131可以引入溶剂或其他材料以减少脂血的量。一旦这个完成，样本212就可由一个或多个分析器(例如，分析器106、108、110)适当地分析。
上述分析可以可选地确定干扰物水平，诸如指数(例如，溶血指数、黄疸指数、脂血指数)。如本文所使用的“指数”应意指基于所确定的存在的干扰物的含量而给予给特定样本212的等级。用于观察的分级标度可以范围从零到四(0-4)，其中，零表示基本上没有相应的干扰物，然而四表示干扰物的显著存在。替代地，标度可能是0-10、0-20、A-F或某个其他范围。
在一些实施例中，自动化样本测试系统100可以能够在没有用户交互或附加处理的情况下对由光学表征设备140标识为有问题的样本212执行校正动作。例如，包含具有HIL干扰物的样本112的样本容器102的路径选择可以被从输送机轨道121移除，诸如通过被转向到流入127或者通过适合的机器人。一个或多个站(诸如修正站131和/或修正站135)可以对样本212执行附加处理作为在一个或多个分析器(例如，分析器106、108、110)上分析的前提。样本容器102然后可以通过流出129或机器人送还到输送机轨道121。
如果样本212被光学表征设备140发现不包含干扰物或者否则是正常的，则具有正常样本212的样本容器102可以在输送机轨道121上继续。样本在送还到样本容器装载/卸载站123以便卸载之前可以在一个或多个分析器(例如，分析器106、108和/或110)中被分析。应该理解的是，可以通过输送机轨道121来链接多于或少于三个分析器，但是出于图示的目的，示出了三个。
离心机124和每个分析器106、108、110可以配备有被配置成从输送机轨道121移除样本容器承载器122的机器人机构和/或流入通道(例如，流入通道126、134、138、144)。离心机124和每个分析器106、108、110还可以配备有被配置成将样本容器承载器122再进入到输送机轨道121的机器人机构和/或流出通道(例如，流出通道128、136、141和146)。
附加地，即使远程分析器132未被直接地链接到自动化样本测试系统100，远程分析器132也可以由自动化样本测试系统100服务。例如，独立机器人133 (虚线所示)可以将包含样本212的样本容器102运送到远程分析器132并且在测试之后送还它们。在一些实施例中，可以手动地移除并送还样本容器102。例如，远程分析器132可以对溶血水平进行测试。可以在远程分析器132上完成其他测试或处理。
自动化样本测试系统100可以在一个或多个位置处包括一个或多个传感器116。传感器116可以用于通过读取放置在样本容器102上的标识信息215 (图2)或样本容器承载器122上的相似信息(未示出)来检测样本容器102沿着输送机轨道121的位置。在一些实施例中，例如，可以在每个样本容器承载器122中嵌入不同的RFID芯片并且可以在跟踪操作中采用常规的RFID阅读器系统。可以使用用于跟踪样本容器承载器122的位置的其他手段，诸如接近传感器。
装载/卸载站123可以包括机器人125，所述机器人125包括能够进行X和Z、Y或X、Y和Z运动的一个或多个机器人臂或组件。机器人125可以配备有机器人末端执行器(例如，夹紧手或手指)，所述机器人末端执行器被适配成将样本容器102拾取并放置进出样本容器承载器122和样品支架104。然而，可以使用任何适合类型的机器人125。
自动化样本测试系统100可以由计算机143控制，所述计算机143诸如基于微处理器的中央处理单元CPU，具有存储器以及用于系统组件的适合的调节电子装置和驱动器。计算机143可以作为自动化样本测试系统100的基座120的一部分被容纳，或者与自动化样本测试系统100的基座120分开。计算机143可以操作来控制样本容器承载器122往返装载/卸载站123、离心机124、光学表征设备140以及执行各种类型的测试(例如，化验处理)的每个分析器106、108、110的移动。计算机143可以根据软件、固件和/或硬件命令或电路来控制自动化样本测试系统100。
可以使用计算机接口模块(CIM) 145来实现本公开的实施例，所述CIM 145允许用户容易地且快速地访问各种控制屏幕和状态显示屏幕(未示出)。这些控制和显示屏幕可以描述用于样本212的样品制备和分析的多个相互关联的自动化装置(例如，自动化样本测试系统100内的分析器106、108、110)的一些或全部方面。CIM 145可以采用被直接地链接到多个附加显示屏幕(未示出)的第一显示屏幕(未示出)。显示屏幕可以显示关于多个相互关联的自动化装置的工作状态的信息以及描述任何具体样本容器102的位置以及要对样本212执行或者正在对样本212执行的测试的状态的信息。CIM 145因此被适配成便于操作者与自动化样本测试系统100之间的交互。CIM 145可以包括被适配成显示菜单的视觉触摸屏幕，所述菜单包括操作者可以用来与自动化样本测试系统100对接的图标、滚动条、框和按钮。菜单可以包括被编程来显示自动化样本测试系统100的功能方面的许多功能按钮。计算机143可以与实验室信息系统(LIS) 147对接并且可以从LIS 147接收关于样本212的信息、患者信息、关于订制的测试的信息等。进一步地，计算机143可以向LIS 147报告分析结果。
图2图示了已在离心机124处经历离心以从红色血细胞部分212RBC分出血清或血浆部分212SP的样本容器102的实施例的侧视图。如所示，标签218可以遮挡血清或血浆部分212SP中的一些，使得通过常规成像对血清或血浆部分212SP的可视化是困难的。本文公开的实施例解决这种遮挡，而不必使样本容器102旋转。因此，针对样本212中的干扰物的分析可以随着样本容器102在输送机轨道121上的光学表征设备140处停止而发生。
现在参考图3，图3图示了被示出为处于打开状态的光学表征设备140的实施例的顶视平面图。光学表征设备140可以位于输送机轨道121邻近以便测量或者分析样本212和/或包含样本212的样本容器102。在一些实施例中，光学表征设备140可以读取位于样本容器承载器122和/或样本容器102上的信息，诸如标签。样本容器102可以位于样本容器承载器122中并且可以在相对于光学表征设备140的方向300上行进。其他实施例可以使得样本容器承载器122能够在方向300和/或相反的方向上行进。可以实现其他移动机构(诸如机器人臂等)来移动样本容器承载器122或样本容器102。输送机轨道121可以在方向300上移动样本容器承载器122以将样本容器102定位为进出成像位置304，在那里可以对样本容器102和/或其中的样本212执行光学成像。成像位置304是在输送机轨道121上的可以使用本文描述的光学装置来对样本容器102和/或其中的样本212进行成像的位置。
分析样本容器102中的样本212可以包括确定或者测量样本212的一个或多个特性，诸如一种或多种干扰物的存在、总样本高度、红色血细胞部分212RBC的高度和/或血浆或血清部分212S的高度。分析可以进一步包括确定或者测量样本容器102的物理特性，诸如容器高度、容器直径、盖类型、盖颜色、样本容器102是否包含盖等。确定或者测量样本容器102的特性可以进一步包括读取标签218 (图2)，诸如附着到样本容器102或者设置在样本容器102上的标识信息215 (例如，条形码)。
对样本容器102及其内容执行成像的光学装置和相关组件可以位于可动罩310内。可动罩310可以是可动的以在对样本容器102执行成像的同时覆盖样本容器102并阻挡来自成像位置304的杂散光。图3中描绘的可动罩310的实施例包括第一壳体312和第二壳体314。第一壳体312和第二壳体314在图3中被描绘为半圆形部分圆柱体。可以在光学表征设备140中使用其他壳体形状和配置。图3中描绘的可动罩310被示出为处于打开状态，意味着第一壳体312和第二壳体314是分开的而不封闭或者以其他方式覆盖成像位置304。当可动罩310处于打开状态时，光学表征设备140也被称为处于打开状态。
第一壳体312可以包括到第一空腔320的第一开口318。第一表面322可以至少部分地围绕到第一空腔320的第一开口318的周边。第二壳体314可以包括到第二空腔328的第二开口326。第二表面330可以至少部分地围绕到第二空腔328的第二开口326的周边。第一表面322和第二表面330可以被配置为使得它们可以彼此相匹配或者耦合以像图4中所图示那样形成可动罩310的关闭状态。当可动罩310处于关闭状态时，可以防止杂散光通过第一表面322与第二表面330之间的界面。例如，第一表面322和第二表面330的密封件或其他装置(未示出)或配置可以防止杂散光在可动罩310处于关闭状态时进入可动罩310。此外，壳体312、314的底部可以被定位为与轨道121极为接近以便使来自下面的杂散光最小化。
第一壳体312可以耦合到第一臂334，所述第一臂334可以耦合到第一致动器336。第一致动器336可以使第一壳体312沿着平行于以第一致动器336的中心轴线339为中心的第一弧338的弓形路径枢转。第二壳体314可以耦合到第二臂340，所述第二臂340可以耦合到第二致动器342。第二致动器342可以使第二壳体314沿着平行于以第二致动器342的中心轴线345为中心的第二弧344的弓形路径枢转。因此，可以使第一壳体312和第二壳体314水平地行进至关闭状态。
成像装置和/或分析设备可以位于第一壳体312和/或第二壳体314内和/或附着到第一壳体312和/或第二壳体314。图3中描绘的实施例包括附着到第一壳体312的成像设备350。如本文所描述的，成像设备350可以对样本容器102和/或其中的样本212执行成像。成像设备350可以包括耦合到第一壳体312 (诸如到其内部)的光学致动器352。可选地，致动器352可以耦合到第一壳体312的外部或者耦合到第二壳体314。光学致动器352可以耦合到一个或多个光学支撑臂并且可以使所述一个或多个光学支撑臂旋转到预定位置。光学支撑臂356在图3中被描绘为耦合到光学致动器352，并且从光学致动器352径向地延伸。光学支撑臂356可以包括耦合有第一光学装置360的第一端358。光学支撑臂356还可以包括耦合有第二光学装置364的第二端362 (在图3中虚线所示)。
第一光学装置360可以是背光或其他照射装置并且第二光学装置364可以是成像装置，或者反之亦然。因此，在一些实施例中，当处于关闭状态时提供成像位置304的背光照明。在一些实施例中，成像装置可以与前面照射组件配对以用于前面照射位于成像位置304处的样本容器和/或其中的样本。成像装置包括线性光学传感器、线扫描器、相机、条形码阅读器、远心相机、二维图像捕获装置、单点(标量)光学传感器(诸如光电二极管光电传感器阵列)、CCD传感器、CMOS传感器、光电检测器的线性阵列，或将光转换成图像数据的任何其他装置。
(一个或多个)照射装置可以包括被照射背景或可以发出具有不同强度和波长的光的(一个或多个)其他照射装置。(一个或多个)照射装置可以包括一个或多个有色光源，诸如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光源，诸如RGB发光二极管(LED)。可选地，(一个或多个)照射装置可以包括一个或多个激光器。可选地，照射装置可以包括白光(WL)源和/或红外(IR)或近IR (NIR)源。照射装置可以含包括有两个或更多个R、G、B、WL、IR和/或NIR源的组合的光面板。在一些实施例中，照射装置可以提供可改变的照射图案。可以使用LCD掩模、光源的二维阵列、薄膜晶体管(TFT)或其他显示器来实现这样的特征。可改变的照射图案可以由计算机143控制以实现多种照射配置，从而增强可用于进一步处理的信息内容。可以在光学表征设备140中实现其他光学装置。
光学致动器352可以是被配置成使光学支撑臂356旋转以便沿着平行于弧368的路径(例如，弓形路径)移动第一光学装置360和第二光学装置364的伺服装置、步进电机等。在一些实施例中，光学致动器352可以将第一光学装置360和第二光学装置364定位在相对于样本容器102和/或成像位置304的一个或多个预定位置处。如在下面更详细地描述的，光学致动器352可以使第一光学装置360和第二光学装置364至少部分地围绕样本容器102和/或成像位置304旋转以捕获样本容器102和/或样本212的扩展图像(例如，360度图像)。光学致动器352还可以随着第一壳体312和第二壳体314被一起移动而将第一光学装置360和第二光学装置364定位在预定位置处。当处于关闭状态时，第一光学装置360和第二光学装置364保持分开适合的距离以避免与样本容器102和/或样本容器承载器122物理接触。
计算机143可以控制成像设备350的操作并且收集和/或处理由成像设备350生成的数据(例如，图像数据)。计算机143可以耦合到光学致动器352、第一光学装置360、第二光学装置364、第一致动器336和第二致动器342。计算机143可以提供与发出的光的强度和/或波长以及图像捕获的定序和旋转定向有关的指令。在包括可改变的照射图案的实施例中，计算机143可以耦合到其并且可以提供与按照可改变的照射图案而发出的光的强度和/或波长有关的指令。计算机143可以向光学致动器352提供数据从而使光学致动器352旋转到具体角度，这将第一光学装置360和第二光学装置364移动到具体位置。在第一光学装置360为成像装置的实施例中，计算机143可以指示成像装置在两个或更多个角定向下捕获样本容器102的图像。在第二光学装置364为背光的实施例中，计算机143可以向背光发送指示它在图像捕获期间的某些时间关闭或者打开具体照射源的指令。指令还可以控制可改变的照射图案和背景图案。其他指令可以包括通过背光发出的光强度和通过背光发出的光的频率或波长(例如，颜色)。在一些实施例中，计算机143可以在两个或更多个角定向下发起前面照明和图像捕获。在一些实施例中，计算机143可以分析由成像装置捕获的图像。例如，计算机143可以分析图像数据以确定在样本212中是否存在干扰物(例如，HIL干扰物或凝块)，以确定样本212的一种或多种成分的大小(例如，体积)或位置(或界面位置)，和/或以确定样本容器102的大小或类型。
计算机143可以进一步指示第一致动器336和第二致动器342分别使第一壳体312和第二壳体314旋转。因此计算机143可以发送使可动罩310在打开状态与关闭状态之间转变的指令。一个或多个编码器可以用于提供第一壳体312和第二壳体314中的一个或多个的位置的反馈。
现在参考图4，图4图示了处于关闭状态的可动罩310。可动罩310的关闭状态可以进一步指代光学表征设备140处于关闭状态。出于图示目的在图4中未图示光学致动器352和耦合到其的组件。可以通过第一致动器336顺时针旋转并且第二致动器342逆时针旋转以把第一壳体312和第二壳体314一起带至样本容器102或成像位置304上方来实现可动罩310的关闭状态。具体地，当可动罩310处于关闭状态时第一表面322可以与第二表面330相匹配以在第一表面322与第二表面330之间产生界面400。在一些实施例中可以使第一表面322接触第二表面330。当可动罩310处于关闭状态时第一空腔320和第二空腔328的组合形成外壳406。外壳406是接近成像位置304的空间的至少一部分。第一表面322与第二表面330之间的界面400可以防止杂散光和/或环境光进入外壳406并且不利地影响由成像设备350 (图3)捕获的图像。在关闭状态下，可将外壳406设置为与轨道121极为接近或者甚至与轨道121接触以使从底部进入的杂散光最小化。
现在参考图5和图6。图5图示了光学表征设备140的实施例的顶部示意图以及可动罩310的实施例的横截面顶视图。图6图示了第二壳体314被移除的光学表征设备140的实施例的示意侧面立视图。在图5中未示出光学致动器352 (图3)以更好地图示外壳406中的其他组件。第一距离500在第一光学装置360与样本容器102之间延伸并且第二距离502在第二光学装置364与样本容器102之间延伸。第一距离500和第二距离502可以随着第一光学装置360和第二光学装置364沿着弧368的路径旋转而保持恒定。因此，沿着360度弧的多个视图被第一光学装置360和/或第二光学装置364捕获，可以随着第一光学装置360和第二光学装置364围绕样本容器102旋转而维持恒定光学性质。
参考图6，第一延伸部600可以在光学支撑臂356的第一端358与第一光学装置360之间延伸。第二延伸部602可以在光学支撑臂356的第二端362与第二光学装置364之间延伸。第一延伸部600和第二延伸部602可以如图所示垂直地延伸，并且可以使得第一光学装置360和第二光学装置364能够对样本容器102以及因此其中的样本212的预定高度进行成像。
光学致动器352可以通过轴610或其他连接耦合到光学支撑臂356。轴610可以具有被配置成在外部电气装置与成像设备350 (图3)之间转移数据和/或电力的导电环和电刷(未示出)。可以提供用于提供电力和数据转移的其他适合的手段。在实施例中，可以在计算机143及第一光学装置360和第二光学装置364之间发送数据。在一些实施例中，可以将由第一光学装置360和/或第二光学装置364的成像装置生成的图像数据以无线方式发送到外部装置。在一些实施例中第一光学装置360和/或第二光学装置364可以包含它们自己的电源(例如，电池)。
光学支撑臂356可以使第一光学装置360和第二光学装置362至少部分地围绕样本容器102旋转。在此旋转期间，第一光学装置360和/或第二光学装置364可以在旋转期间捕获样本容器102和/或样本212的图像。例如，第一光学装置360可以是照射样本容器102和其中的样本212的背光装置。可以用具体波长光谱和强度的光来执行照射。第二光学装置364可以是捕获已通过样本212和样本容器102的光的成像装置。所捕获的图像可以被输送到计算机143并且被分析以确定样本212和/或样本容器102的一个或多个特性。
第一壳体312和第二壳体314已在上面被描述为在弓形路径中在打开状态与关闭状态之间移动。在其他实施例中，第一壳体312和第二壳体314可以在其他方向上移动。例如，第一壳体312可以位于输送机轨道121的第一侧并且第二壳体314可以位于输送机轨道121的第二侧，使得第一空腔室320和第二空腔室328在打开状态下彼此面对。第一壳体312和/或第二壳体314可以相对于彼此线性地移动，使得第一表面322和第二表面330在闭合状态下接触。可以使用适合的线性致动器来移动第一壳体312和/或第二壳体314。在这种线性运动期间，第一延伸部600和第二延伸部602将被定位为与轨道121的长度对准以避免在线性移动时与样本容器102接触。
现在参考图7A和图7B。图7A图示了被示出为处于关闭状态的光学表征设备140的实施例的侧面立视图。图7B图示了被示出为处于打开状态的图7A的光学表征设备140的实施例。图7A和图7B中描绘的光学表征设备140包括通过臂704耦合到致动器706的一件式罩700。一件式罩包括可以形式为倒置杯的一件式装置，其可在至少部分地封闭位于成像位置304上的样本容器102的第一或关闭状态与不至少部分地封闭样本容器102的第二或打开状态之间移动。
一件式罩700可以包括在底部处向外壳714开口的开口712。开口712可以被调整大小并配置成设置在样本容器102上方，使得当一件式罩700处于打开状态时，样本容器102的部分不位于外壳714内。开口712可以进一步被调整大小并配置成设置在样本容器承载器122上方，使得当一件式罩700处于关闭状态时，样本容器承载器122的至少一部分位于外壳714内。
一件式罩700可通过致动器706的移动在打开状态与关闭状态之间转变。具体地，致动器706可以使一件式罩700绕轴线707枢转，所述轴线707可以被定中心在致动器706中。致动器706可以机械地耦合到结构，诸如基座120 (图1)。计算机143可以向致动器706发送信号从而使致动器706沿着弧710的弓形路径旋转。这种旋转使一件式罩700在打开状态与关闭状态之间转变。可以采用其他机构来在打开状态与关闭状态之间移动一件式罩700。一件式罩700在打开状态与关闭状态之间的移动可以沿着其他路径。例如，一件式罩可以通过线性致动器及可能线性轴承在打开状态与关闭状态之间垂直地转变。
可以将成像设备350附着到一件式罩700的内部部分。位于一件式罩700内的成像设备350可以是上述的同一成像设备350并且可以如上所述与计算机143进行通信。
在可选的实施例中，光学装置360、364可以被固定在可动罩310和/或一件式罩700内或者固定到可动罩310和/或一件式罩700。例如，如图8中所示，光学表征设备140可以包括被附着到一件式罩700 (诸如到其内部部分)的成像设备350。因此，光学装置360、364与一件式罩700一起移动。除此之外，一件式罩700的移动和操作如图7A和图7B中所描述的。可选地，图3和图4的蛤壳配置可以与附着到可动罩310或者附着在可动罩310内的成像装置360、364一起使用。
图9图示了测量样本容器和/或样本容器(例如，样本容器102)中的样本的特性的方法900的流程图。方法900可以包括，在902中，用罩(例如，可动罩310或一件式罩700)封闭样本容器(例如，样本容器102)的至少一部分。例如，如上所述，可以通过多件可动罩310或一件式罩700的移动来实现封闭。
方法900可以进一步包括，在904中，使位于罩内的一个或多个光学装置(例如，第一光学装置360和/或第二光学装置364)至少部分地围绕样本容器旋转。光学装置可以如上所述。“至少部分地围绕”在使用两个成像装置时可以是例如180度，而在使用一个成像装置时可以是“360度”。然而，可以使用大于零度且小于360度。方法900可以进一步包括，在906中，使用一个或多个光学装置(例如，成像装置和光源)来生成样本容器102的图像数据。图像数据可以包括在多个角定向中的每一个下捕获的一个或多个图像或甚至其中的视频图像或全景图像，在每种情况下，可以在一个或多个照明强度、曝光和/或光谱下捕获图像数据。
本文描述的光学表征设备和方法使得能够在较少物理约束情况下对样本容器102和样本212成像。例如，移动样本容器的机构不可能干扰对样本容器进行成像的光学装置。本文描述的罩可以在不使用机械快门的情况下提供对从成像区域外部发出的环境光和/或杂散光的遮光。此外，本文描述的装置和方法可以使得能够在样本容器102与成像装置之间的恒定距离情况下进行多定向(例如，全360度)成像。这同样适用于当本文描述的光学装置是背面照射源等时从后面照射样本容器102。
光学表征设备的其他实施例可以包括可在可动罩310和/或一件式罩700内旋转的单个成像装置。
前面的描述仅公开了本公开的示例实施例。对上面公开的设备、系统和方法的落入本公开的范围内的修改对于本领域的普通技术人员而言将是容易显而易见的。因此，虽然已结合示例实施例公开了本公开，但是应该理解的是，其他实施例可以落入如由权利要求所限定的本公开的范围内。

Claims (21)

1.一种对样本容器和/或样本容器中的样本进行成像的方法，包括：
利用可动罩来封闭样本容器的至少一部分；
使位于所述可动罩内的一个或多个光学装置至少部分地围绕所述样本容器旋转；以及
使用所述一个或多个光学装置来生成所述样本容器的图像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用可动罩来封闭所述样本容器包括使所述可动罩的第一壳体与所述可动罩的第二壳体相匹配。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，使第一壳体与第二壳体相匹配包括将所述第一壳体移动到其中所述第一壳体至少部分地封闭所述样本容器的位置并且将所述第二壳体移动到其中所述第二壳体至少部分地封闭所述样本容器的位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，使第一壳体与第二壳体相匹配包括在第一方向上移动所述第一壳体并且在第二方向上移动所述第二壳体，所述第二方向与所述第一方向相反。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，利用可动罩来封闭所述样本容器的至少一部分包括利用一件式罩来封闭所述样本容器的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，利用一件式罩来封闭所述样本容器的至少一部分包括移动所述一件式罩以至少部分地封闭所述样本容器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中生成图像数据包括生成所述样本容器内的样本的图像数据。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，使一个或多个光学装置旋转包括使成像装置至少部分地围绕所述样本容器旋转。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，使一个或多个光学装置旋转包括使条形码阅读器至少部分地围绕所述样本容器旋转。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，使一个或多个光学装置旋转包括使一个或多个光检测器至少部分地围绕所述样本容器旋转。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，使一个或多个光学装置旋转包括使成像装置和照射装置至少部分地围绕所述样本容器旋转。
12.一种光学表征设备，包括：
可动罩，所述可动罩被配置成相对于样本容器成像位置在打开状态与关闭状态之间移动并具有内部，其中，当所述可动罩处于所述关闭状态时，定位在所述样本容器成像位置处的样本容器至少部分地位于所述可动罩的内部内；以及
一个或多个光学装置，所述一个或多个光学装置被附着到所述可动罩或者在所述可动罩内，并且当所述可动罩处于所述关闭状态时，被定位成允许对定位在所述样本容器成像位置处的样本容器进行成像。
13.根据权利要求12所述的光学表征设备，其中，所述可动罩包括可沿着第一路径移动的第一壳体和可沿着第二路径移动的第二壳体。
14.根据权利要求13所述的光学表征设备，其中，所述第一壳体包括至少部分地围绕到第一空腔的开口的第一表面，其中，所述第二壳体包括至少部分地围绕到第二空腔的开口的第二表面，其中，所述第一表面在所述活动罩处于所述关闭状态时接触所述第二表面以形成所述内部。
15.根据权利要求12所述的光学表征设备，其中，所述可动罩是一件式罩。
16.根据权利要求12所述的光学表征设备，其中，所述一个或多个光学装置包括一个或多个成像装置。
17.根据权利要求12所述的光学表征设备，其中，所述一个或多个光学装置可在所述内部内移动。
18.根据权利要求12所述的光学表征设备，进一步包括耦合在所述可动罩与所述一个或多个光学装置之间的致动器，所述致动器被配置成至少部分地围绕所述可动罩的内部移动所述一个或多个光学装置。
19.一种自动化样本测试系统，包括：
轨道，所述轨道被配置成将样本容器移动到成像位置；
可动罩，所述可动罩被配置成相对于样本容器成像位置在打开状态与关闭状态之间移动并具有内部，其中，当所述可动罩处于所述关闭状态时，定位在所述样本容器成像位置处的样本容器至少部分地位于所述可动罩的内部内；以及
一个或多个光学装置，所述一个或多个光学装置位于所述可动罩的内部内，并且当所述可动罩处于所述关闭状态时，被定位成允许对定位在所述样本容器成像位置处的样本容器进行成像。
20.根据权利要求19所述的自动化样本测试系统，其中，所述可动罩包括可沿着第一路径移动的第一壳体和可沿着第二路径移动的第二壳体。
21.根据权利要求19所述的自动化样本测试系统，其中，所述一个或多个光学装置可在所述内部内移动。
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