CN111148963A - 载片卡死确定系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种载片卡死确定系统，其确定在扫描过程开始时定位在扫描平台上的载片(例如，载玻片)是否卡死并且在所述扫描过程起始之后不随所述扫描平台一起移动。在一个实施方案中，所述系统包括传感器，所述传感器具有发射器和接收器，所述发射器和所述接收器相对地被定位来检测所述平台或载片的存在或者所述平台或载片的不存在。当所述扫描平台在所述扫描过程开始时开始移动时，处理器监测来自所述传感器的信号，并确定在所述扫描过程已经起始之后所述载片是否定位不当。如果所述载片定位不当，则所述处理器停止所述扫描平台的移动，以便保护所述载片免受损坏。

Description

载片卡死确定系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月4日提交的美国临时专利申请号62/568,202的优先权，所述临时专利申请如同全面陈述一样据此以引用方式并入本文。

背景技术

技术领域

本发明总体上涉及一种数字载片扫描设备，并且更特别地，涉及由数字载片扫描设备(例如，用于数字病理学)对单独载片(例如，载玻片)从载片架到扫描平台的处理。

相关技术

数字病理学是一种基于图像的信息环境，它由允许管理从物理载片生成的信息的计算机技术实现。数字病理学部分地由虚拟显微镜法实现，所述虚拟显微镜法是扫描物理载玻片上的样品并且创建可在计算机监视器上存储、查看、管理和分析的数字载片图像的实践。在具有对整个载玻片进行成像的能力的情况下，数字病理学领域得到了迅猛发展并且目前被认为是实现重要疾病(诸如癌症)的甚至更好、更快，且更便宜的诊断、预判和预测的最有希望的诊断医学途径之一。

由数字载片扫描设备处理的载玻片非常易碎且价值非常高。在一些情况下，扫描平台上的载片可能定位不当。这可致使常规的数字载片扫描仪例如在载玻片卡死时通过将平台从载玻片下面移出而损坏载玻片。因此，需要克服上面所述的常规系统中所遇到的这些显著问题的系统和方法。

发明内容

因此，本文描述了一种用于与数字载片扫描设备一起使用的载片卡死确定系统。在一个实施方案中，所述系统被配置来确定定位在用于扫描的平台上的载片(例如，载玻片)是否卡死以使其在扫描过程开始时不随所述扫描平台一起移动。所述系统可包括传感器，所述传感器具有发射器和接收器，所述发射器和所述接收器相对于彼此定位以检测所述平台或载片的存在或者所述平台或载片的不存在。当所述扫描平台在所述扫描过程开始时开始移动时，处理器监测来自所述传感器的信号，以确定在所述扫描过程已经起始之后所述载片是否定位不当。如果所述载片定位不当，则所述处理器停止所述扫描平台的移动，以便保护所述载片免受损坏。

在一个实施方案中，公开了一种数字载片扫描设备，其包括：扫描平台，所述扫描平台被配置来接收载玻片并将所述载玻片固定到所述扫描平台；马达，所述马达被配置来在扫描过程期间移动所述扫描平台和所述载玻片；传感器对，所述传感器对包括发射器元件和接收器元件，其中所述发射器和接收器元件的相对位置被配置来在起始所述扫描过程之前检测所述扫描平台或所述载玻片的存在；以及处理器，所述处理器被配置来在所述扫描过程期间控制所述马达来移动所述扫描平台，所述处理器进一步被配置来在开始所述扫描过程之后从所述传感器对接收信号，所述处理器进一步被配置来分析所述信号以确定所述载玻片的存在或不存在，所述处理器进一步被配置来响应于基于所述载玻片的存在或不存在确定所述载玻片的不当位置，而控制所述马达来停止所述扫描平台的移动。所述处理器可被配置来基于在开始所述扫描过程之后所述载玻片的存在而确定所述载玻片的不当位置，以及/或者基于在开始所述扫描过程之后所述载玻片的不存在而确定所述载玻片的不当位置。所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的每一者可定位在所述载玻片的同一侧。所述处理器可被配置来基于在开始所述扫描过程之后所述载玻片的存在而确定所述载玻片的不当位置。所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的一者可定位在所述载玻片的第一侧，而所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的另一者可定位在所述载玻片的第二侧。所述处理器可被配置来基于在开始所述扫描过程之后所述载玻片的不存在而确定所述载玻片的不当位置。所述传感器对可被定位成检测如由所述扫描平台的移动方向确定的所述载玻片的后部的存在或不存在。所述传感器对可被定位成检测如由所述扫描平台的移动方向确定的所述载玻片的前部的存在或不存在。

在一个实施方案中，公开了一种方法，其包括：使用处理器来激活包括发射器元件和接收器元件的传感器对，其中所述发射器元件和所述接收器元件的相对位置被配置来检测扫描平台或载玻片的存在；在激活所述传感器对之后，使用所述处理器来控制马达来移动支撑载玻片的扫描平台以开始扫描过程；在开始所述扫描过程之后，使用所述处理器来从所述传感器对接收信号；使用所述处理器来分析所接收信号以确定所述载玻片的存在或不存在；以及响应于基于所述载玻片的存在或不存在确定所述载玻片的不当位置，而使用所述处理器来控制所述马达来停止所述扫描平台的移动。所述方法还可包括：使用所述处理器来基于在开始所述扫描过程之后所述载玻片的存在而确定所述载玻片的不当位置，以及/或者使用所述处理器来基于在开始所述扫描过程之后所述载玻片的不存在而确定所述载玻片的不当位置。

在一个实施方案中，公开了一种数字载片扫描设备，其包括：扫描平台，所述扫描平台被配置来接收第一载玻片并将所述第一载玻片固定到所述扫描平台；马达，所述马达被配置来在扫描过程期间移动所述扫描平台和所述第一载玻片；传感器对，所述传感器对包括发射器元件和接收器元件，其中所述发射器元件和所述接收器元件的相对位置被配置来在起始所述扫描过程之前检测所述扫描平台或所述第一载玻片的存在；以及处理器，所述处理器被配置来在将第二载玻片装载到所述扫描平台上之前从所述传感器对接收信号，所述处理器进一步被配置来分析所述信号以确定所述第一载玻片在所述扫描平台上的存在或不存在，所述处理器进一步被配置来响应于确定所述第一载玻片在所述扫描平台上的存在而将所述第一载玻片从所述扫描平台卸载。所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的每一者可定位在所述第一载玻片的同一侧。所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的一者可定位在所述第一载玻片的第一侧，而所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的另一者可定位在所述第一载玻片的第二侧。所述传感器对可被定位成检测如由所述扫描平台的移动方向确定的所述第一载玻片的后部的存在或不存在。所述传感器对可被定位成检测如由所述扫描平台的移动方向确定的所述第一载玻片的前部的存在或不存在。

在查看以下详细描述和附图之后，本发明的其他特征和优点对于本领域普通技术人员将变得更加易于理解。

附图说明

将通过查看以下详细描述和附图来理解本发明的结构和操作，在附图中，相似附图标号指代相似部分，并且在附图中：

图1是示出根据实施方案的将载玻片从载片架装载到扫描平台上的示例性数字扫描设备的透视图；

图2是示出根据实施方案的示例性扫描平台的透视图，其中载玻片被定位以开始扫描过程；

图3A是示出根据实施方案的示例性扫描平台的透视图，其中载玻片被定位以开始扫描过程并且传感器对对准载片；

图3B是示出根据实施方案的图3A中的示例性扫描平台在开始扫描过程之后在载片适当定位(即，未卡死)时的透视图；

图3C是示出根据实施方案的图3A中的示例性扫描平台在开始扫描过程之后并且传感器对对准卡死的载片的透视图；

图4A是示出根据实施方案的示例性扫描平台的透视图，其中载玻片被定位以开始扫描过程并且传感器对对准扫描平台；

图4B是示出根据实施方案的图4A中的示例性扫描平台在开始扫描过程之后在载片适当定位(即，未卡死)时的透视图；

图4C是示出根据实施方案的图4A中的示例性扫描平台在开始扫描过程之后并且传感器对由于卡死的载片而对准扫描平台中的开口的透视图；

图5A是示出可结合本文所述的各种实施方案使用的示例性处理器使能装置的框图；

图5B是示出根据实施方案的具有单个线性阵列的示例性线扫描照相机的框图；

图5C是示出根据实施方案的具有三个线性阵列的示例性线扫描照相机的框图；并且

图5D是示出根据实施方案的具有多个线性阵列的示例性线扫描照相机的框图。

具体实施方式

本文所公开的实施方案提供了一种确定定位在用于扫描的平台上的载片何时卡死以使其不可随扫描平台移动的系统。在阅读本说明书之后，本领域技术人员将明白如何在各种替代实施方案和替代应用中实现本发明。然而，尽管本文将描述本发明的各种实施方案，但是应理解，这些实施方案仅以举例而非限制的方式呈现。如此，这对各种替代实施方案的详细描述不应被解释为限制如所附权利要求中阐述的本发明的范围或广度。

图1是示出根据实施方案的将载玻片从载片架装载到扫描平台上的示例性数字扫描设备的透视图。在所示实施方案中，数字扫描设备包括推/拉组件180，所述推/拉组件180包括：推杆182，所述推杆182被配置来当装载平台100时插入到载片架190的狭槽中以将载片150推出狭槽；以及具有拉指186的拉杆184，所述拉杆184被配置来当装载平台100时将载片150拉出载片架190，以及/或者当卸载平台100时将载片150推到载片架190中。数字扫描设备的处理器被配置来控制推/拉组件180来将载片150从载片架190装载到扫描平台100上，以及将载片150从扫描平台100卸载到载片架190中。

一旦载玻片150装载到扫描平台100上，数字载片扫描设备的处理器就在扫描起始之前控制推/拉组件180来重新定位移开。在载片150定位在平台100上之后，载片150固定到平台100，使得载片150在扫描过程期间在平台100上保持静止。

图2是示出根据实施方案的示例性扫描平台的透视图，其中载玻片被定位以开始扫描过程。在所示实施方案中，装载的载片150固定到平台100，使得载片在扫描过程期间在平台100上保持静止。然而，在一些情况下，载片150可能卡死，使得载片150在扫描期间并不保持固定到平台100。

图3A是示出根据实施方案的示例性扫描平台的透视图，其中载玻片被定位以开始扫描过程并且传感器对对准载片。在所示实施方案中，传感器对310包括发射元件310A和接收元件310B。传感器对310的元件相对于彼此和平台100被定位成使得传感器对310被配置来在扫描过程起始之前检测载片150在平台100上的存在。这种定位允许数字载片扫描设备的处理器在平台100与扫描过程相关的任何移动之前确认载片150在平台100上的存在。例如，数字载片扫描设备的处理器可被配置来在于数字扫描设备试图将载片150装载到扫描平台100上之后扫描平台100上不存在载片150的情况下阻止扫描过程起始。

在所示实施方案中，发射元件310A和接收元件310B两者均在平台100上方，并且均被定位来通过由发射元件310A发送并由接收元件310B接收或未由其接收的信号的反射来检测载片150的存在或不存在。具体地，在所示实施方案中，发射元件310A向固定位置发射信号，在扫描过程开始时，载片150的一部分应在所述固定位置处，但在扫描过程的至少一部分期间，载片150的任何部分都不应在所述固定位置处。如图3A中所示，由于载片150装载到平台100上，因此在扫描过程开始时，来自发射元件310A的信号反射离开载片150并被接收元件310B接收。因此，传感器对310检测到载片150的存在，并将此信息提供给数字载片扫描设备的处理器以进行分析。基于来自传感器对310的此信息，处理器将确定存在载片150，并且因此在这种情况下，可起始扫描过程。

值得注意的是，在一个实施方案中，如果不存在载片150，则来自发射元件310A的信号将穿过用于从下方照射载片150的通孔(例如，图4C中所示的通孔132)，并且因此，所述信号将不被反射并将不被接收元件310B接收。基于来自传感器对310的此信息，处理器可确定不存在载片150，并且因此不起始扫描过程。

图3B是示出根据实施方案的图3A中的示例性扫描平台100在开始扫描过程之后在载片150适当定位以便不卡死时的透视图。在所示实施方案中，因为扫描过程已经起始，所以扫描平台100已经移动。在这种情况下，因为载片150适当定位且未卡死，所以载片150已随扫描平台100移动。由于载片150和平台100已经离开发射元件310A的信号路径，因此信号将不被载片150反射并将不被接收元件310B接收。因此，传感器对310不再检测到载片150的存在。基于来自传感器对310的此信息(或缺乏所述信息)，处理器将确定不存在载片150，并且因此在这种情况下，照常继续扫描过程。

图3C是示出根据实施方案的图3A中的示例性扫描平台100在开始扫描过程之后的透视图，其中传感器对310仍对准卡死的载片150。在所示实施方案中，因为扫描过程已经起始，所以扫描平台100已经移动。因此，载片150应已经随扫描平台100移动并从来自发射元件310A的信号下面移出。然而，因为载片150卡死，所以传感器对310仍检测到载片150的存在。具体地，来自发射元件310A的信号继续反射离开载片150并被接收元件310B接收，这将此信息提供给数字载片扫描设备的处理器以进行分析。基于来自传感器对310的指示在扫描过程已经起始之后继续存在载片150的此信息，处理器确定载片150卡死。处理器被配置来响应于确定载片150卡死，停止平台100的移动以便保护载片150免受损坏。

在一个实施方案中，数字载片扫描设备的处理器被配置来在将载片150装载到平台100上之前接收并分析来自传感器对310的信号，以确认扫描平台100上尚不存在载片150。具体地，如上所提及，如果在装载过程之前平台100上不存在载片150，则来自发射元件310A的信号将穿过用于从下方照射载片150的通孔(例如，图4C中所示的通孔132)，并且因此，所述信号将不被反射并将不被接收元件310B接收。基于来自传感器对310的此信息，处理器可以确定平台100上尚不存在载片150，并且因此，起始将载片150从载片架190装载到平台100上。另一方面，如果检测到载片150(即，接收元件310B接收到反射的来自发射元件310A的信号)，则数字载片扫描设备的处理器可被配置来将载片150卸载到载片架190中，之后从载片架190装载新载片150。

图4A是示出根据实施方案的示例性扫描平台的透视图，其中载玻片被定位以开始扫描过程并且传感器对对准扫描平台。在所示实施方案中，传感器对310包括发射元件310A和接收元件310B。传感器对310的元件相对于彼此和平台100被定位成使得传感器对310被配置来在扫描过程起始之前检测平台100上的载片150的存在和/或平台100自身的存在。例如，在此实施方案中，传感器对310可被定位来平台100被定位以开始扫描过程时，将发射元件310A的信号反射离开平台100自身的表面而不是支撑在平台100上的载片150。然而，应理解，将传感器对310定位来将信号反射离开载片150允许数字载片扫描设备的处理器在平台100与扫描过程相关的任何移动之前确认载片150在平台100上的存在。例如，数字载片扫描设备的处理器可被配置来在于数字扫描设备试图将载片150装载到扫描平台100上之后扫描平台100上不存在载片150的情况下阻止扫描过程起始。

在所示实施方案中，发射元件310A和接收元件310B两者均在平台100上方，并且均被定位来通过由发射元件310A发送并由接收元件310B接收或未由其接收的信号的反射来检测载片150的存在或不存在。具体地，在所示实施方案中，发射元件310A向固定位置发射信号，在扫描过程开始时和整个扫描过程中，载片150的一部分都应在所述固定位置处。例如，传感器对310可固定到平台100，使得来自发射元件310A的信号总是对准同一固定位置，所述同一固定位置位于平台100上并且位于载片150在支撑在平台100上时将存在于的位置的边界内。替代地，传感器对310可相对于平台100定位，使得来自发射元件310A的信号总是对准位于平台100的边界内的位置，并且在扫描过程的至少一部分期间，所述信号将对准位于载片150在支撑在平台100上时将存在于的位置的边界内的位置。如图4A中所示，由于载片150装载到平台100上，因此在扫描过程开始时，来自发射元件310A的信号反射离开载片150并被接收元件310B接收。因此，传感器对310检测到载片150的存在，并将此信息提供给数字载片扫描设备的处理器以进行分析。基于来自传感器对310的此信息，处理器将确定存在载片150，并且因此在这种情况下，可起始扫描过程。

值得注意的是，在一个实施方案中，如果不存在载片150，则来自发射元件310A的信号将穿过用于从下方照射载片150的通孔132，并且因此，所述信号将不被反射并将不被接收元件310B接收。基于来自传感器对310的此信息，处理器可确定不存在载片150，并且因此不起始扫描过程。

图4B是示出根据实施方案的图4A中的示例性扫描平台100在开始扫描过程之后在载片150适当定位以便不卡死时的透视图。在所示实施方案中，因为扫描过程已经起始，所以扫描平台100已经移动。在这种情况下，因为载片150适当定位且未卡死，所以载片150已随扫描平台100移动。由于载片150和平台100均已经移动，并且发射元件310A将信号对准位于在平台100的移动期间载片150应定位于的位置的边界内的位置，因此信号反射离开载片150并被接收元件310B接收。因此，传感器对310继续检测到载片150的存在，并将此信息提供给数字载片扫描设备的处理器以进行分析。基于来自传感器对310的此信息，处理器将确定载片150存在于它在扫描过程期间应处于的位置处，并且因此在这种情况下，照常继续扫描过程。

图4C是示出根据实施方案的图4A中的示例性扫描平台100在开始扫描过程之后的透视图，其中传感器对310对准扫描平台中的通孔132。在正常操作期间，在扫描过程中，载片150将覆盖通孔132。具体地，在扫描载玻片的实施方案中，载玻片150定位在通孔132上方，使得在扫描过程期间载玻片150可从平台100下方受到照射。

在所示实施方案中，因为扫描过程已经起始，所以载片150应已经随平台100移动到在传感器对310的信号的视野内的位置，如图4B中所示。然而，因为载片150卡死，所以当平台100移动以开始扫描过程时，传感器对310不再检测到载片150的存在。相反，由于载片150尚未随平台100移动，因此由发射元件310A发射的发射信号穿过通孔132而不是反射离开载片150。因此，接收元件310B将接收不到反射的来自发射元件310A的信号。基于来自传感器对310的指示在扫描过程已经起始之后不存在载片150的此信息(或缺乏所述信息)，处理器确定载片150卡死。处理器被配置来响应于确定载片150卡死，停止平台100的移动以便保护载片150免受损坏。

在一个实施方案中，数字载片扫描设备的处理器被配置来在平台100的移动随扫描过程的开始而起始之后的数秒或数毫秒内检查来自传感器对310的信号以确定载片150是否卡死。有利地，如果检测到卡死的载片150，则数字扫描设备的处理器可被配置来应用重试逻辑，以尝试将载片150松开。重试逻辑可包括：将平台100重新定位在“装载载片”位置处。重试逻辑还可包括：使用推/拉组件180调整载玻片150的位置。例如，处理器可控制推/拉组件180来将载片150至少部分地从扫描平台100卸载(例如，到载片架190的狭槽中)，然后将载片150(例如，从载片架190的狭槽)重新装载到扫描平台100上。处理器可执行重试逻辑预定次数(例如，一次、三次等)。如果处理器确定载片150在预定次数的重试尝试之后仍然卡死，则处理器可生成警报(例如，通过可听警示和/或数字载片扫描设备的显示器或用户界面上的提示)。

虽然在本文中主要将发射元件310A和接收元件310B示出为在扫描平台100的同一侧(即，在图3A至图4C中所示的实施方案中在平台100上方)，但是在图3A至图4C中所示的系统的替代实施方案中，发射元件310A和接收元件310B中的一者可定位在平台100上方，并且发射元件310A和接收元件310B中的另一者可定位在平台100下方。例如，发射元件310A可总是定位在通孔132的一侧(例如，在通孔132上方)，而接收元件310B总是定位在来自通孔的相反侧(例如，在通孔132下方)的发射元件310A的信号的视线中。在这种情况下，当接收元件310B接收到来自发射元件310A的信号时，数字载片扫描设备的处理器可确定不存在载片150，并且当接收元件310B未接收到来自发射元件310A的信号时，可确定存在载片150。在替代实施方案中，发射元件310A可定位在平台100的一侧(例如，在平台100上方)，而接收元件310B总是定位在来自平台100的相反侧(例如，在平台100下方)的发射元件310A的信号的视线中，并且传感器对310可被定位成使得当载片150在扫描过程起始之前定位在平台100上时，载片150的一部分位于发射元件310A与接收元件310B之间以便中断信号，并且当扫描过程起始时，适当定位的载片150应随平台100从发射元件310A与接收元件310B之间移出以便不再中断信号，然而卡死的载片将不随平台100移动，并且将保持在发射元件310A与接收元件310B之间以中断信号。在这种情况下，当在扫描过程起始之前接收元件310B未接收到来自发射元件310A的信号时，数字载片扫描设备的处理器可确定载片150被装载，当在扫描过程期间接收元件310B接收到来自发射元件310A的信号时，可确定载片150未卡死，并且当在扫描过程期间接收元件310B未接收到来自发射元件310A的信号时，可确定载片150卡死。

还可采用替代的传感器布置，以便在开始扫描过程之前确认载片150在扫描平台100上的放置，并且还在开始扫描过程之后针对卡死的载片150进行监测。还可包括另外的传感器。例如，可采用专用传感器，以在开始扫描过程之前确认载片150在扫描平台100上的放置。

示例性实施方案

在一个实施方案中，一种数字载片扫描设备包括：扫描平台，所述扫描平台被配置来接收载片(例如，载玻片)并将所述载片固定到所述扫描平台；以及马达，所述马达被配置来在扫描过程期间移动所述扫描平台和所述载片。在此实施方案中，所述数字载片扫描设备还包括传感器对，所述传感器对包括发射器元件和接收器元件，其中所述发射器元件和所述接收器元件的相对位置被配置来在起始所述扫描过程之前检测所述扫描平台和/或所述载片的存在。同样在此实施方案中，所述数字载片扫描设备包括处理器，所述处理器被配置来在所述扫描过程期间控制所述马达来移动所述扫描平台。所述处理器还被配置来在开始所述扫描过程之后从所述传感器对接收信号，并分析所述信号以确定所述载片的存在或不存在。所述处理器还被配置来响应于基于所述载片的存在或不存在确定所述载片的不当位置，而控制所述马达来停止所述扫描平台的移动。

在一个实施方案中，所述处理器被配置来基于在开始所述扫描过程之后所述载片的存在而确定所述载片的不当位置。在替代实施方案中，所述处理器被配置来基于在开始所述扫描过程之后所述载片的不存在而确定所述载片的不当位置。

在一个实施方案中，所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的每一者定位在所述载片的同一侧，其中一侧是所述载片的顶部、底部中的一者或所述载片的四个边中的一者。在此实施方案的一个方面，所述处理器被配置来基于在开始所述扫描过程之后所述载片的存在而确定所述载片的不当位置。

在一个实施方案中，所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的一者定位在所述载片的第一侧，并且所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件中的另一者定位在所述载片的第二侧。例如，所述第一侧和所述第二侧可以是相反侧，诸如顶部和底部或者左长边和右长边，使得所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件定位在视线取向上。在此实施方案的一个方面，所述处理器被配置来基于在开始所述扫描过程之后所述载片的不存在而确定所述载片的不当位置。

在一个实施方案中，所述传感器对被定位来检测如由所述扫描平台的移动方向确定的所述载片的后部的存在或不存在。在替代实施方案中，所述传感器对被定位来检测如由所述扫描平台的移动方向确定的所述载片的前部的存在或不存在。

在一个实施方案中，一种方法包括：使用处理器来激活包括发射器元件和接收器元件的传感器对，其中所述发射器和接收器元件的组合位置被配置来检测扫描平台或载片的存在。所述方法还包括：在激活所述传感器对之后，使用所述处理器来控制马达来移动支撑载片的扫描平台以开始扫描过程，以及在开始所述扫描过程之后，使用所述处理器来从所述传感器对接收信号。所述方法还包括：使用所述处理器来分析所接收信号以确定所述载片的存在或不存在，以及响应于基于所述载片的存在或不存在确定所述载片的不当位置，而使用所述处理器来控制所述马达来停止所述扫描平台的移动。

在一个实施方案中，所述方法还包括：使用所述处理器来基于在开始所述扫描过程之后所述载片的存在而确定所述载片的不当位置。在替代实施方案中，所述方法包括：使用所述处理器来基于在开始所述扫描过程之后所述载片的不存在而确定所述载片的不当位置。

示例性数字载片扫描设备

图5A是示出可结合本文所述的各种实施方案使用的示例性处理器使能设备550的框图。如本领域技术人员将理解的，也可使用设备550的替代形式。在所示实施方案中，装置550被呈现为数字成像装置(在本文中也称为扫描仪系统、扫描系统、扫描设备、数字扫描设备、数字载片扫描设备等)，其包括：一个或多个处理器555；一个或多个存储器565；一个或多个运动控制器570；一个或多个接口系统575；一个或多个可移动平台580，其各自支撑具有一个或多个样本590的一个或多个载玻片585；一个或多个照射系统595，其照射样本；一个或多个物镜600，其各自限定沿光轴行进的光学路径605；一个或多个物镜定位器630；一个或多个可选的落射系统635(例如，包括在荧光扫描仪系统中)；一个或多个聚焦光学器件610；一个或多个线扫描照相机615和/或一个或多个另外的照相机620(例如，线扫描照相机或面扫描照相机)，其中的每一个在样本590和/或载玻片585上限定分离的视场625。扫描仪系统550的各种元件通过一根或多根通信总线560通信耦合。尽管扫描仪系统550的各种元件中的每一种可以有一个或多个，但是为了简单起见，除了需要以复数形式描述以传达适当信息时，本文都将以单数形式描述这些元件。

一个或多个处理器555可包括例如能够并行处理指令的中央处理单元(CPU)和分离的图形处理单元(GPU)，或者一个或多个处理器555可包括能够并行处理指令的多核处理器。还可提供另外的分离处理器以控制特定部件或执行特定功能，诸如图像处理。例如，另外的处理器可包括：用于管理数据输入的辅助处理器；用于执行浮点数学运算的辅助处理器；具有适合用于快速执行信号处理算法的架构的专用处理器(例如，数字信号处理器)；从属于主处理器的从处理器(例如，后端处理器)；用于控制线扫描照相机615、平台580、物镜225和/或显示器(未示出)的另外的处理器。此类另外的处理器可以是分离的分立处理器或可与处理器555集成。

在一个实施方案中，处理器555被配置来控制扫描平台580(例如，对应于扫描平台100)的移动并控制传感器对310的激活。处理器还被配置来接收并分析来自传感器对310的信号，以确定载片585(例如，对应于载片150)或平台580(视情况而定)的存在或不存在。在一个实施方案中，处理器被配置来在确定载片585的不当位置的情况下控制平台580来停止移动。

存储器565存储可由处理器555执行的程序的数据和指令。存储器565可包括存储数据和指令的一个或多个易失性和/或非易失性计算机可读存储介质，包括例如随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器、可移动存储驱动器等。处理器555被配置来执行存储在存储器565中的指令并通过通信总线560与扫描仪系统550的各种元件通信，以执行扫描仪系统550的总体功能。

一根或多根通信总线560可包括被配置来传达模拟电信号的通信总线560，并且可包括被配置来传达数字数据的通信总线560。相应地，通过一根或多根通信总线560的来自处理器555、运动控制器570和/或接口系统575的通信可包括电信号和数字数据两者。处理器555、移动控制器570和/或接口系统575还可被配置来通过无线通信链路与扫描系统550的各种元件中的一个或多个通信。

运动控制系统570被配置来精确地控制并协调平台580(例如，在X-Y平面内)和/或物镜600(例如，沿正交于X-Y平面的Z轴，通过物镜定位器630)的X、Y和/或Z移动。运动控制系统570还被配置来控制扫描仪系统550中的任何其他移动部分的移动。例如，在荧光扫描仪实施方案中，运动控制系统570被配置来协调落射系统635中的光学滤波器等的移动。

接口系统575允许扫描仪系统550与其他系统和人类操作员对接。例如，接口系统575可包括用户界面，以直接向操作员提供信息和/或允许来自操作员的直接输入。接口系统575还被配置来促进扫描系统550与直接连接的一个或多个外部装置(例如，打印机、可移动存储介质)或通过网络(未示出)连接到扫描仪系统550的外部装置(诸如图像服务器系统、操作员站、用户站和管理服务器系统)之间的通信和数据传输。

照射系统595被配置来照射样本590的一部分。照射系统可包括例如光源和照射光学器件。光源可包括具有凹面反射镜以最大化光输出并且具有KG-1滤波器以抑制热量的可变强度卤素光源。光源还可包括任何类型的弧光灯、激光器或其他光源。在一个实施方案中，照射系统595以透射模式照射样本590，使得线扫描照相机615和/或照相机620感测透射穿过样本590的光能。替代地或组合地，照射系统595还可被配置来以反射模式照射样本590，使得线扫描照相机615和/或照相机620感测从样本590反射的光能。照射系统595可被配置成适合用于以任何已知的光学显微镜模式询问显微镜样本590。

在一个实施方案中，扫描仪系统550可选地包括落射系统635以将扫描仪系统550优化用于荧光扫描。荧光扫描是对包括荧光分子的样本590的扫描，所述荧光分子是可以吸收特定波长的光(激发)的光子敏感分子。这些光子敏感分子还发射更高波长的光(发射)。因为这种光致发光现象的效率非常低，所以所发射光的量通常非常低。这种低量的发射光通常使用于对样本590进行扫描和数字化的常规技术(例如，透射模式显微镜法)受挫。有利地，在扫描仪系统550的任选的荧光扫描仪系统实施方案中，包括多个线性传感器阵列的线扫描照相机615(例如，时间延迟积分(“TDI”)线扫描照相机)的使用通过将样本590的同一区域暴露于线扫描照相机615的多个线性传感器阵列中的每一个来提高对线扫描照相机的光的灵敏度。这在用低发射光扫描微弱荧光样本时特别有用。

因此，在荧光扫描仪系统实施方案中，线扫描照相机615优选地是单色TDI线扫描照相机。有利地，单色图像在荧光显微镜法中是理想的，因为它们提供对来自样本上所存在的各种通道的实际信号的更准确表示。如本领域技术人员将理解的，可用发射不同波长的光的多种荧光染料来标记荧光样本590，所述荧光染料也称为“通道”。

此外，因为各种荧光样本的低端和高端信号电平呈现宽波长光谱以供线扫描照相机615感测，所以希望线扫描照相机615能够感测到的低端和高端信号电平的宽度类似。因此，在荧光扫描仪实施方案中，荧光扫描系统550中所使用的线扫描照相机615是单色10位64线性阵列TDI线扫描照相机。应注意，可采用线扫描照相机615的各种各样的位深度来与扫描系统550的荧光扫描仪实施方案一起使用。

可移动平台580被配置用于在处理器555或运动控制器570的控制下进行精确的X-Y移动。可移动平台还可被配置用于在处理器555或运动控制器570的控制下进行Z移动。可移动平台被配置来将样本定位于在由线扫描照相机615和/或面扫描照相机进行图像数据捕获期间所希望的位置中。可移动平台还被配置来在扫描方向上将样本590加速到基本上恒定的速度，然后在由线扫描照相机615进行图像数据捕获期间维持所述基本上恒定的速度。在一个实施方案中，扫描仪系统550可采用高精度且紧密协调的X-Y网格来辅助将样本590定位在可移动平台580上。在一个实施方案中，可移动平台580是在X轴和Y轴两者上采用高精度编码器的基于线性马达的X-Y平台。例如，可在扫描方向上的轴上和垂直于扫描方向的方向上的轴上以及与扫描方向相同的平面上使用非常精确的纳米编码器。平台还被配置来支撑样本590设置在其上的载玻片585。

样本590可以是可通过光学显微镜法询问的任何事物。例如，显微镜载玻片585经常用作样品的观察基底，所述样品包括组织和细胞、染色体、DNA、蛋白质、血液、骨髓、尿液、细菌、珠、活组织检查材料，或者死或活、着色或未着色、标记或未标记的任何其他类型的生物材料或物质。样本590还可以是沉积在任何类型的载片或其他基底上的任何类型的DNA或DNA相关材料(诸如，cDNA或RNA或蛋白质)的阵列，包括通常称为微阵列的任何和所有样本。样本590可以是微量滴定板(例如，96孔板)。样本590的其他实例包括：集成电路板、电泳记录、培养皿、膜、半导体材料、电子取证材料或加工件。

物镜600安装在物镜定位器630上，在一个实施实施方案中，物镜定位器630采用非常精确的线性马达来沿由物镜600限定的光轴移动物镜600。例如，物镜定位器630的线性马达可包括50纳米编码器。平台580和物镜600在X、Y和/或Z轴上的相对位置是在处理器555的控制下使用运动控制器570以闭环方式来协调和控制，处理器555采用存储器565以便存储信息和指令，包括用于总体扫描系统550操作的计算机可执行的编程步骤。

在一个实施方案中，物镜600是具有与所希望的最高空间分辨率相对应的数值孔径的平场复消色差(“APO”)无限远校正物镜，其中物镜600适合用于透射模式照射显微镜法、反射模式照射显微镜法和/或落射模式荧光显微镜法(例如，Olympus 40X、0.75NA或20X、0.75NA)。有利地，物镜600能够针对色像差和球面像差进行校正。因为物镜600是无限远校正的，所以聚焦光学器件610可在光学路径605中放置在物镜600上方的一定位置处，在所述位置处，穿过物镜600的光束变成准直光束。聚焦光学器件610将由物镜600捕获的光学信号聚焦到线扫描照相机615和/或面扫描照相机620的光响应元件上，并且可包括光学部件(诸如，滤波器、放大变换器透镜等)。与聚焦光学器件610，组合的物镜600，提供扫描系统550的总放大倍数。在一个实施方案中，聚焦光学器件610可包含镜筒透镜和可选的2X放大变换器。有利地，2X放大变换器允许原本的20X物镜600以40X放大倍数扫描样本590。

线扫描照相机615包括至少一个图片元素(“像素”)线性阵列。线扫描照相机可以是单色或彩色的。彩色线扫描照相机通常具有至少三个线性阵列，而单色线扫描照相机可具有单个线性阵列或多个线性阵列。还可使用任何类型的单数线性阵列或复数线性阵列(无论是封装成照相机的一部分还是定制集成到成像电子模块中)。例如，还可使用3线性阵列(“红-绿-蓝”或“RGB”)彩色线扫描照相机或96线性阵列单色TDI。TDI线扫描照相机通常通过以下方式来在输出信号中提供基本上更好的信噪比(“SNR”)：对来自样品的先前成像区域的强度数据进行求和，产生与积分级的数量的平方根成比例的SNR的增大。TDI线扫描照相机包括多个线性阵列。例如，TDI线扫描照相机可具有24个、32个、48个、64个、96个或甚至更多个线性阵列。扫描仪系统550还支持以多种样式制造的线性阵列，所述样式包括：具有512个像素的一些阵列、具有1024个像素的一些阵列以及具有多达4096个像素的其他阵列。类似地，还可在扫描仪系统550中使用具有多种像素大小的线性阵列。对选择任何类型的线扫描照相机615的突出要求是：在对样本590进行数字图像捕获期间，可使平台580的运动与线扫描照相机615的线速率同步，使得平台580可相对于线扫描照相机615处于运动中。

由线扫描照相机615生成的图像数据存储在存储器565的一部分中，并且由处理器555处理以生成样本590的至少一部分的连续数字图像。连续数字图像可由处理器555进一步处理，并且修订的连续数字图像也可存储在存储器565中。

在具有两个或更多个线扫描照相机615的实施方案中，线扫描照相机615中的至少一个可以被配置成用作聚焦传感器，所述聚焦传感器与其他线扫描照相机615中被配置成用作成像传感器的至少一个结合操作。聚焦传感器可与成像传感器在逻辑上定位在同一光轴上，或者聚焦传感器可相对于扫描仪系统550的扫描方向在逻辑上定位在成像传感器之前或之后。在具有用作聚焦传感器的至少一个线扫描照相机615的这种实施方案中，由聚焦传感器生成的图像数据存储在存储器565的一部分中并且由一个或多个处理器555处理以生成聚焦信息，从而允许扫描仪系统550调整样本590与物镜600之间的相对距离，以在扫描期间维持聚焦在样本上。另外，在一个实施方案中，用作聚焦传感器，的至少一个线扫描照相机615可被定向成使得聚焦传感器的多个单独像素中的每一个沿着光学路径605定位在不同的逻辑高度处。

在操作中，扫描仪系统550的各种部件和存储在存储器565中的编程模块使得能够对设置在载玻片585上的样本590进行自动扫描和数字化。载玻片585牢固地放置在扫描仪系统550的可移动平台580上以便扫描样本590。在处理器555的控制下，可移动平台580将样本590加速到大体上恒定的速度以便由线扫描照相机615进行感测，其中平台的速度与线扫描照相机615的线速率同步。在扫描图像数据条带之后，可移动平台580减速并使样本590基本上完全停止。然后，可移动平台580正交于扫描方向移动以定位样本590，以便扫描随后的图像数据条带(例如，相邻条带)。随后扫描另外的条带，直到样本590的整个部分或整个样本590被扫描为止。

例如，在对样本590进行数字扫描期间，样本590的连续数字图像作为多个连续的视场被获取，所述多个连续的视场组合在一起以形成图像条带。多个相邻图像条带类似地组合在一起以形成部分或整个样本590的连续数字图像。对样本590的扫描可包括获取垂直图像条带或水平图像条带。对样本590的扫描可以是从上至下、从下至上、或者两者(双向)的，并且可在样本上的任何点处开始。替代地，对样本590的扫描可以是从左至右、从右至左、或者两者(双向)的，并且可在样本上的任何点处开始。另外，不需要以相邻或连续的方式获取图像条带。此外，样本590的所得图像可以是整个样本590的图像或仅样本590的一部分的图像。

在一个实施方案中，计算机可执行指令(例如，编程的模块和软件)存储在存储器565中，并且当被执行时，使得扫描系统550能够执行本文所述的各种功能。在本说明书中，术语“计算机可读存储介质”用来指代用于存储计算机可执行指令并将其提供给扫描系统550以供由处理器555执行的任何介质。这些介质的实例包括：存储器565以及直接或间接(例如，通过网络(未示出))与扫描系统550通信耦合的任何可移动或外部存储介质(未示出)。

图5B示出具有可实现为电荷耦合装置(CCD)阵列的单个线性阵列640的线扫描照相机。单个线性阵列640包括多个单独的像素645。在所示实施方案中，单个线性阵列640具有4096个像素。在替代实施方案中，线性阵列640可具有更多或更少的像素。例如，常见样式的线性阵列包括512个像素、1024个像素和4096个像素。像素645以线性方式布置以限定线性阵列640的视场625。视场625的大小根据扫描仪系统550的放大倍数而变化。

图5C示出具有各自可实现为CCD阵列的三个线性阵列的线扫描照相机。这三个线性阵列组合以形成彩色阵列650。在一个实施方案中，彩色阵列650中的每个单独线性阵列检测不同的颜色强度，例如，红色、绿色或蓝色。来自彩色阵列650中的每个单独线性阵列的彩色图像数据被组合以形成彩色图像数据的单个视场625。

图5D示出具有各自可实现为CCD阵列的多个线性阵列的线扫描照相机。多个线性阵列组合以形成TDI阵列655。有利地，TDI线扫描照相机可通过以下方式来在其输出信号中提供基本上更好的SNR：对来自样品的先前成像区域的强度数据进行求和，从而产生与线性阵列(也称为积分级)的数量的平方根成比例的SNR的增大。TDI线扫描照相机可包括更多种数量的线性阵列。例如，常见样式的TDI线扫描照相机包括24个、32个、48个、64个、96个、120个和甚至更多个线性阵列。

提供以上对所公开实施方案的描述以使本领域任何技术人员能够制作或使用本发明。本领域技术人员将容易明白对这些实施方案的各种修改，并且本文所述的一般原理可应用于其他实施方案而不背离本发明的精神和范围。因此，应理解，本文呈现的描述和附图表示本发明的当前优选的实施方案，并且因此表示本发明广泛预期的主题。应进一步理解，本发明的范围完全涵盖对本领域技术人员可能变得显而易见的其他实施方案，并且本发明的范围因此不受限制。

Claims (20)

1.一种数字载片扫描设备，其包括：

扫描平台，所述扫描平台被配置来接收载片并将所述载片固定到所述扫描平台；

马达，所述马达被配置来在扫描过程期间移动所述扫描平台；

传感器对，所述传感器对包括发射器元件和接收器元件，其中所述发射器元件和所述接收器元件被定位来在所述扫描过程期间检测载片存在或不存在于一个或多个位置处；以及

至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置来在载片的所述扫描过程期间，

控制所述电动机来移动所述扫描平台，

从所述传感器对接收信号，

分析所述信号以确定所述载片的存在或不存在，

基于所述载片的存在或不存在的所述确定，确定所述载片定位不当，并且，

当确定所述载片定位不当时，控制所述马达来停止所述扫描平台的移动。

2.如权利要求1所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来基于所述载片存在于所述扫描平台外部的位置处而确定所述载片定位不当。

3.如权利要求2所述的数字载片扫描设备，其中在所述扫描过程起始之前当所述载片定位在所述扫描平台上时，所述扫描平台外部的所述位置在所述载片的边界内，但是在所述扫描过程的至少开始部分期间如果所述载片适当定位在所述扫描平台上，则所述位置在所述载片的所述边界外。

4.如权利要求1所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来基于所述载片不存在于所述扫描平台上的位置处而确定所述载片定位不当。

5.如任一前述权利要求所述的数字载片扫描设备，其中所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件两者定位在所述扫描平台的同一侧。

6.如权利要求5所述的数字载片扫描设备，

其中所述传感器对的所述发射器元件和所述接收器元件定位在所述扫描平台上方，

其中所述发射器元件被配置来发射信号，并且

其中所述接收器元件被配置来在由所述发射器元件发射的所述信号在所述一个或多个位置处由表面反射时接收所述信号。

7.如权利要求6所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在所述接收器元件接收到由所述发射器元件发射的所述信号时确定存在所述载片。

8.如权利要求6或7所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在所述接收器元件未接收到由所述发射器元件发射的所述信号时确定不存在所述载片。

9.如权利要求6至8中任一项所述的数字载片扫描设备，其中所述扫描平台包括通孔，载玻片由所述扫描平台支撑在所述通孔上方，并且在所述扫描过程期间，当载玻片位于所述扫描平台上时，所述载玻片能够通过所述通孔受到照射，并且其中所述发射器元件被定位成使得在所述扫描平台的移动期间当载玻片定位不当时，由所发射器元件发射的所述信号穿过所述通孔而不反射到所述接收器元件。

10.如权利要求1至4中任一项所述的数字载片扫描设备，其中所述传感器对的所述发射器元件与所述传感器对的所述接收器元件定位在所述扫描平台的不同侧。

11.如权利要求10所述的数字载片扫描设备，

其中所述发射器元件和所述接收器元件中的一者定位在所述扫描平台上方，

其中所述发射器元件和所述接收器元件中的另一者定位在所述扫描平台下方，

其中所述发射器元件被配置来发射信号，并且

其中所述接收器元件定位在所述发射器元件的视线中，并且被配置来在由所述发射器元件发射的所述信号穿过所述一个或多个位置时接收所述信号。

12.如权利要求11所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在所述接收器元件未接收到由所述发射器元件发射的所述信号时确定存在所述载片。

13.如权利要求11或12所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在所述接收器元件接收到由所述发射器元件发射的所述信号时确定不存在所述载片。

14.如任一前述权利要求所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在将第一载片装载到所述扫描平台上之前：

从所述传感器对接收信号，

分析所述信号以确定第二载片存在于所述扫描平台上，并且

只要确定所述第二载片存在于所述扫描平台上，就阻止将所述第一载片装载到所述扫描平台上。

15.如权利要求14所述的数字载片扫描设备，其还包括：

载片架，所述载片架包括被配置来保持载片的多个狭槽；以及

组件，所述组件被配置来将载片从所述载片架中的所述多个狭槽中的每一个装载到所述扫描平台上，以及将载片从所述扫描平台卸载到所述载片架中的所述多个狭槽中的每一个中，

其中所述至少一个处理器被配置来，

在装载所述第一载片之前，控制所述组件来将所述第二载片卸载到所述载片架中的狭槽中，并且

在卸载所述第二载片之后，控制所述组件来将所述第一载片从所述载片架中的狭槽装载到所述扫描平台上。

16.如任一前述权利要求所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在起始所述扫描过程之前：

从所述传感器对接收信号，

分析所述信号以确定载片存在或不存在于所述扫描平台上，并且

阻止所述扫描过程起始，直到确定载片存在于所述扫描平台上之后为止。

17.如任一前述权利要求所述的数字载片扫描设备，其还包括：

载片架，所述载片架包括被配置来保持载片的多个狭槽；以及

组件，所述组件被配置来将载片从所述载片架中的所述多个狭槽中的每一个装载到所述扫描平台上，以及将载片从所述扫描平台卸载到所述载片架中的所述多个狭槽中的每一个中，

其中所述至少一个处理器被配置来控制所述组件来将载片从所述载片架中的所述多个狭槽中的每一个装载到所述扫描平台上，以及将载片从所述扫描平台卸载到所述载片架中的所述多个狭槽中的每一个中。

18.如权利要求17所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在确定所述载片定位不当时，控制所述组件来：

将所述载片至少部分地卸载到所述载片架中的狭槽中；并且

将所述载片从所述载片架中的所述狭槽重新装载到所述扫描平台上。

19.如任一前述权利要求所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器被配置来在确定所述载片定位不当时，控制所述马达来重新定位所述扫描平台。

20.一种数字载片扫描设备中的方法，所述数字载片扫描设备包括：

扫描平台，所述扫描平台被配置来接收载片并将所述载片固定到所述扫描平台，

马达，所述马达被配置来在扫描过程期间移动所述扫描平台，

传感器对，所述传感器对包括发射器元件和接收器元件，其中所述发射器元件和所述接收器元件被定位来在所述扫描过程期间检测载片存在或不存在于一个或多个位置处，以及

至少一个处理器，

所述方法包括：在载片的所述扫描过程期间，由所述至少一个处理器：

控制所述马达来移动所述扫描平台；

从所述传感器对接收信号；

分析所述信号以确定所述载片的存在或不存在；

基于所述载片的存在或不存在的所述确定，确定所述载片定位不当；以及，

当确定所述载片定位不当时，控制所述马达来停止所述扫描平台的移动。

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