CN111149001A - 玻片清点和重新插入系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种与数字玻片扫描设备一起使用的玻片架清点和重新插入系统，所述玻片架清点和重新插入系统在扫描玻片架中的载玻片之前，确定所述玻片架中的每个插槽的状态为适当占用、不当占用或为空。所述系统还确定是否已将已从所述玻片架中移除进行处理的玻片正确地重新插入所述玻片架中。

Description

玻片清点和重新插入系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月4日提交的第62/568,195号美国临时专利申请的优先权，所述美国临时专利申请据此以引用方式并入本文，如同在此充分阐述一样。

发明背景

技术领域

本发明总体上涉及一种数字玻片扫描设备，并且更具体地涉及通过数字玻片扫描设备处理容纳在玻片架中的各个玻片(例如，载玻片)(例如，用于数字病理学)。

背景技术

数字病理学是通过计算机技术而实现的基于图像的信息环境，所述计算机技术允许管理从物理玻片生成的信息。数字病理学是部分地由虚拟显微镜实现的，所述虚拟显微镜是扫描物理载玻片上的样品并创建可以在计算机监视器上存储、查看、管理和分析的数字玻片图像的实践。凭借对整个载玻片进行成像的能力，数字病理学领域飞速发展并且目前被认为是诊断医学最有前途的途径之一，以便实现对诸如癌症的重疾的更好、更快、更便宜的诊断、预后和预测。

由数字玻片扫描设备处理的载玻片非常易碎并且非常有价值。在一些情况下，玻片架中的玻片可能定位不当。这可能会例如通过尝试从玻片架取回定位不当的载玻片并将载玻片装载到扫描台上而导致常规的数字玻片扫描仪在处理载玻片时损坏载玻片。因此，需要一种克服如上所述的常规系统中发现的这些重大问题的系统和方法。

发明内容

因此，本文描述了一种与数字玻片扫描设备一起使用的玻片架清点和重新插入系统。在一个实施方案中，所述系统被配置为确定玻片架中的每个插槽的状态为适当占用、不当占用或为空。所述系统包括具有第一臂和相对的第二臂的传感器支架，所述第一臂和相对的第二臂被定位成限定开口，玻片架可以通过所述开口传送。具有发射器和接收器的传感器附接到传感器支架，其中发射器或接收中的一者在第一臂上，并且发射器或接收器中的另一者在第二臂上。发射器和接收器被定位成使得它们之间具有可操作的视线，并且使得在玻片架通过两个臂之间的开口传送时，视线通过玻片架的每个插槽。视线还基本上平行于数字玻片扫描设备的扫描台上的载玻片的平面。视线还被定位成使得当玻片架通过两个臂之间的开口传送时，每个载玻片的后部通过传感器对的视线。载玻片的后部是远离开口的部分，载玻片通过所述开口插入或移出玻片架。

在操作中，当玻片架通过开口传送时，传感器对将信号发送到处理器，所述处理器分析所述信号以确定玻片架的每个插槽中是否存在载玻片。玻片架中的每个插槽的状态可能为空、已占用、堆叠或歪斜。

另外，在完成对玻片的扫描时，将玻片重新插回玻片架中。因为传感器对的视线基本上平行于从扫描台传送到玻片架的载玻片的平面，所以传感器对将信号发送到处理器，所述处理器分析所述信号以确定载玻片是否已适当地重新插入玻片架中。

在一个实施方案中，一种数字玻片扫描设备包括马达，其被配置为将玻片架定位在所述数字玻片扫描设备内，所述玻片架被配置为将多个载玻片保持在多个插槽中，其中每个插槽在所述插槽的第一端处具有开口并且在所述插槽的第二端处具有挡板。所述数字玻片扫描设备还包括传感器对，其包括被定位成用于视线通信的发射器元件和接收器元件，所述发射器元件定位于传感器支架的第一侧，并且所述接收器元件定位于所述传感器支架的第二侧。所述数字玻片扫描设备还包括处理器，其被配置为控制所述马达以使所述玻片架移动以使所述玻片架的所述多个插槽中的每一个的后部通过所述传感器对的所述视线通信，所述处理器还被配置为从所述传感器对接收信号并分析所述信号以确定所述玻片架的每个插槽的状态。

在一个实施方案中，一种数字玻片扫描设备中的方法，所述数字玻片扫描设备包括：马达，其被配置为将玻片架定位在所述数字玻片扫描设备内，所述玻片架被配置为将多个载玻片保持在多个插槽中；传感器对，其包括被相对定位成用于视线通信的发射器元件和接收器元件；以及至少一个处理器。所述方法包括由所述至少一个处理器驱动所述马达以使所述玻片架在所述发射器元件与所述接收器元件之间移动；在所述玻片架的所述移动期间，使所述玻片架的所述多个插槽中的每一个的后部通过所述传感器对的所述视线通信；在所述玻片架的移动期间从所述传感器对接收信号；将来自所述传感器对的所述信号的至少一部分与所述玻片架的所述多个插槽中的一个相关；分析来自所述传感器对的所述信号的与所述多个插槽中的每一个相对应的部分；以及基于所述分析来确定所述多个插槽中的每一个的状态。

在一个实施方案中，一种数字玻片扫描设备包括：马达，其被配置为定位具有多个插槽并保持多个载玻片的玻片架；传感器对，其包括发射器元件和接收器元件，所述发射器元件和接收器元件被定位成使视线通信通过所述玻片架的第一插槽的后部；以及处理器，其被配置为在将第一载玻片重新插入所述玻片架的所述第一插槽中期间从所述传感器对接收信号，并分析所述信号以确定所述第一玻片在所述第一插槽中的重新插入状态。

在一个实施方案中，一种数字玻片扫描设备中的方法，所述数字玻片扫描设备包括：马达，其被配置为将玻片架定位在所述数字玻片扫描设备内，所述玻片架被配置为将多个载玻片保持在多个插槽中；传感器对，其包括发射器元件和接收器元件，所述发射器元件和接收器元件被定位成使视线通信通过所述玻片架的第一插槽的后部；以及至少一个处理器。所述方法包括由所述至少一个处理器在将第一载玻片重新插入所述玻片架的所述第一插槽中期间从所述传感器对接收信号，并分析所述信号以确定所述第一玻片在所述第一插槽中的重新插入状态。

在阅读以下详细说明和附图之后，本发明的其他特征和优点对于所属领域普通技术人员将变得更加显而易见。

附图说明

通过阅读以下详细描述和附图，将理解本发明的结构和操作，在附图中相同的附图标记指代相同部件，并且在附图中：

图1是示出根据一个实施方案的在玻片架插槽中具有多个玻片的示例性玻片架的正视图；

图2是示出根据一个实施方案的与玻片架清点相对应的示例性传感器对输出信号的框图；

图3A是示出根据一个实施方案的对第一制造商玻片架的示例性玻片重新插入检查的俯视图；

图3B是示出根据一个实施方案的对第二制造商玻片架的示例性玻片重新插入检查的俯视图；

图4A是示出可以结合本文中描述的各种实施方案使用的示例性处理器启用装置550的框图；

图4B是示出具有单个线性阵列的示例性线扫描相机的框图；

图4C是示出具有三个线性阵列的示例性线扫描相机的框图；并且

图4D是示出具有多个线性阵列的示例性线扫描相机的框图。

具体实施方式

本文公开的实施方案提供了一种与数字玻片扫描设备一起使用的玻片架清点和玻片装载验证系统，所述数字玻片扫描设备被配置为确定玻片架中的每个插槽的状态为适当占用、不当占用或为空。在阅读本描述之后，对于所属领域技术人员而言，如何在各种可选实施方案和可选应用中实施本发明将变得显而易见。然而，尽管本文将描述本发明的各种实施方案，但是应当理解，这些实施方案仅以示例的方式而不是限制的方式呈现。因此，对各种可选实施方案的这种详细描述不应被解释为限制如所附权利要求中所阐述的本发明的范围或广度。

图1是示出根据一个实施方案的在玻片架10插槽30中具有多个玻片20的示例性玻片架10的正视图。在所示实施方案中，玻片架10包括用于载玻片20的多个插槽30。玻片架10具有特定的上下定向，具有顶部插槽40和底部插槽50。玻片架10通过由马达70提供动力的玻片架原动机60传送。玻片架原动机60被配置为使玻片架10沿着线性轴线移动并且使玻片架10在传感器支架90的臂80之间行进。在一个实施方案中，传感器支架90被配置为进行上下调整以微调传感器120的发射元件100和接收元件110与玻片架10中适当定位的载玻片20的对准。

传感器支架90的每个臂80包括传感器120的一对发射元件100和接收元件110的一半。发射元件100和接收元件110相对地被定向在视线130的定向上，并且视线130的平面基本上平行于扫描台上的载玻片20的平面和/或基本上平行于载玻片20插入玻片架10中的平面。在操作中，玻片架原动机60以使玻片架10的插槽30中的每一者通过传感器120对的视线130的方式移动玻片架10。在可选实施方案中，发射元件100和接收元件110可以被定向成使得发射元件100比接收元件110更靠近载玻片20，或者使得发射元件100比接收元件110更远离载玻片20，或者使得发射元件100和接收元件110与载玻片20的距离相同。处理器(未示出)从传感器对120(包括发射元件100和接收元件110)接收信号，并分析所述信号以确定玻片架10的每个插槽30的状态。在一个实施方案中，所述状态可以为已占用或为空，并且更具体地，已占用可以是正常占用、堆叠占用、歪斜占用或异常占用。正常占用是单个玻片20适当地定位在插槽30中。堆叠占用是两个玻片20在单个插槽30中堆叠在彼此的顶部上。歪斜占用是单个玻片20成角度定位并占用两个相邻插槽30。异常占用是单个玻片20损坏或以其他方式不当定位在单个插槽30中。处理器还被配置为整体确定玻片架10的状态。

在可选实施方案中，根据通过载玻片20折射发射信号，发射元件100和接收元件110被定位成用于光学通信。例如，发射元件100和接收元件110可以偏离直接视线定向。另外，发射元件100和接收元件110还可以被定向成使得发射元件100比接收元件110更靠近载玻片20，或者使得发射元件100比接收元件110更远离载玻片20，或者使得发射元件100和接收元件110与载玻片20的距离相同。

在操作中，马达70(例如，在处理器的控制下)使玻片架原动机60提起玻片架10，并使每个插槽30通过传感器120对的视线130。处理器从传感器120对接收信号，并将接收到的信号与每个插槽30相关。处理器分析每个插槽30的信号以确定每个插槽30的状态。如果确定任何插槽30都不适当(例如，堆叠占用或歪斜占用)，则整个玻片架10都可能被拒绝扫描。可选地，当处理载玻片20和/或架10时，可以跳过不当占用的插槽30。也可以跳过空插槽30以减少总体扫描操作时间。

图2是示出根据一个实施方案的与玻片架10清点相对应的示例性传感器对输出信号200的框图。在所示实施方案中，当在扫描第一插槽中的载玻片20之前对玻片架10执行清点时，传感器对向处理器发送连续信号200。当玻片架10通过传感器对的视线(或折射定向的视线)时，来自传感器对的信号200为关断(OFF)或导通(ON)。在一个实施方案中，传感器对被配置为在视线中不存在任何结构的情况下生成OFF信号，并且还被配置为在视线中存在任何结构的情况下生成ON信号。有利地，在传感器对所处的玻片架10的后部处，在玻片架的顶部与玻片架的底部之间不存在玻片架10的结构。如图2中所示，当在所示玻片架10上进行玻片清点时，传感器对生成所示信号200。处理器被配置为从传感器对接收信号200，并将信号200与玻片架10的每个插槽30相关，并分析每个插槽30的信号200以确定玻片架10中的每个插槽30的状态210。在所示实施方案中，几乎所有插槽30的状态210都是正常的，包括空插槽30，其状态为正常-无玻片。然而，因为单个玻片20在两个相邻插槽30之间成角度，所以两个相邻插槽30中的每一个的状态210为“异常–歪斜”。类似地，因为单个玻片20在插槽30中损坏，所以单个玻片的状态210为“异常–损坏”。未示出“异常–堆叠”状态，这是两个载玻片20在单个插槽30中堆叠在彼此的顶部上的状态。

在一个实施方案中，因为至少单个插槽30的状态210是异常的，所以整个玻片架10的状态是异常的。因此，处理器可生成错误状态并停止处理玻片架10。可选地，处理器可以生成错误状态并继续处理玻片架10中的正常插槽30。在一个实施方案中，如果所有插槽30的状态210为“正常”(包括正常-无玻片)，则整个玻片架10的状态为“正常”，并且处理器被配置为处理玻片架10中的每个载玻片20，同时跳过没有载玻片20的插槽30以节省时间。

图3A是示出根据一个实施方案的对由第一制造商制造的玻片架300的示例性玻片重新插入检查的俯视图。在所示实施方案中，传感器支架90支撑传感器120对，所述传感器对包括发射元件100和接收元件110。传感器120的输出耦合到处理器(未示出)。传感器120对被定位成使得视线130被定位成朝向由第一制造商制造的玻片架300的后端。有利地，传感器120对的定位将视线130朝向由任何制造商制造的任何玻片架的后端放置。传感器120对在传感器支架90上的这种定位对于玻片清点过程和玻片重新插入检查过程两者都起作用。

在玻片重新插入检查过程中，当对载玻片310的处理(例如，扫描)完成时，载玻片310被插回到玻片架300中。这是通过将载玻片310推动穿过插槽前部的开口并进入玻片架300来完成的。有利地，玻片架300在玻片架300的后部处包括挡板330，所述挡板防止当载玻片310被推入玻片架300的插槽中时所述玻片完全穿过玻片架300。

在一些情况下，载玻片310的重新插入可能不成功。有利地，传感器120对的视线130靠近玻片架300的后部定位允许处理器分析来自传感器120对的信号以确认玻片310已经被适当地重新插入，例如完全推入玻片架插槽中。例如，如果玻片310适当且完全地重新插入玻片架300中使得玻片310的后边缘320与防止载玻片310行进的挡板330接合，则传感器120对的视线130被玻片310的后边缘320的至少一部分中断。然而，如果没有适当地重新插入玻片310，则传感器120对的视线130不会被中断。处理器被配置为分析来自传感器120对的信号以确认玻片310是否已被适当地重新插入玻片架300中。如果没有适当地重新插入玻片310，则处理器可以使重新插入过程中止并重试，或者可选地可以暂停数字玻片扫描设备的操作，并生成警报以请求操作员干预。

图3B是示出根据一个实施方案的对由第二制造商制造的玻片架400的示例性玻片重新插入检查的俯视图。在所示实施方案中，传感器支架90支撑传感器120对，所述传感器对包括发射元件100和接收元件110。传感器120的输出耦合到处理器(未示出)。传感器120对被定位成使得视线130被定位成朝向由第二制造商制造的玻片架400的后端。有利地，传感器120对的定位将视线130朝向由任何制造商制造的任何玻片架的后端放置。传感器120对在传感器支架90上的这种定位对于玻片清点过程和玻片重新插入检查过程两者都起作用。

如上文所讨论的，在玻片重新插入检查过程中，当对载玻片410的处理(例如，扫描)完成时，载玻片410被插回玻片架400中。这是通过将载玻片410推动穿过插槽前部中的开口并进入玻片架400来完成的。有利地，玻片架400类似地在玻片架400的后部处包括挡板430，所述挡板防止当载玻片410被推入玻片架400的插槽中时所述玻片完全穿过玻片架400。

在玻片重新插入检查过程中，当对载玻片410的处理(例如，扫描)完成时，载玻片410被插回玻片架400中。在一些情况下，载玻片410的重新插入可能不成功。有利地，传感器120对的视线130靠近玻片架400的后部定位允许处理器分析来自传感器120对的信号以确认玻片410已经被适当地重新插入，例如完全推入架插槽。例如，如果适当地重新插入玻片410，则传感器120对的视线130被中断。然而，如果没有适当地重新插入玻片410，则传感器120对的视线130不会被中断。处理器被配置为分析来自传感器120对的信号以确认玻片410是否已被适当地重新插入玻片架400中。如果没有适当地重新插入玻片410，则处理器可以使重新插入过程中止并重试，或者可选地可以暂停数字玻片扫描设备的操作，并生成警报以请求操作员干预。

示例性实施方案

在一个实施方案中，一种数字玻片扫描设备包括马达，所述马达被配置为定位具有多个插槽的玻片架，所述玻片架具有顶部插槽和底部插槽并保持多个载玻片。马达还被配置为定位玻片架，以处理来自第一插槽的第一玻片，例如，占用底部插槽的玻片。数字玻片扫描设备还包括传感器对，所述传感器对包括被定位在视线定向上的发射器元件和接收器元件，所述发射器元件或所述接收器元件中的第一者定位于传感器支架的第一侧，并且所述发射器元件或所述接收器元件中的第二者定位于传感器支架的第二侧。当玻片架被定位成用于处理第一玻片时，玻片架的多个插槽中的每一个通过传感器对的视线。数字玻片扫描设备还包括处理器，所述处理器被配置为控制马达以定位玻片架来处理第一玻片。处理器还被配置为从传感器对接收信号，并将所述信号与多个插槽中的每一个相关。处理器还被配置为分析与多个插槽中的每一个相对应的信号以确定多个插槽中的每一个的状态。

在一个实施方案中，多个插槽中的每一个的状态是以下中的一种：占用或为空。在一个实施方案中，每个占用插槽的状态是以下中的一种：正常或歪斜。在一个实施方案中，在扫描第一玻片之前确定多个插槽中的每一个的状态。

在一个实施方案中，在确定多个插槽中的每一个的状态之后，将第一玻片从第一插槽中卸载以进行处理，然后在处理之后重新插入第一插槽。在该实施方案中，处理器还被配置为在重新插入期间从传感器对接收与第一插槽相对应的信号，并在重新插入期间分析与第一插槽相对应的信号以确定第一玻片在第一插槽中的重新插入状态。在该实施方案的一方面，重新插入状态是以下中的一种：适当或不适当。

在一个实施方案中，传感器对被定位成使得传感器对的视线的平面与在扫描期间由玻璃所占用的平面基本上相同。

在一个实施方案中，一种方法包括使用马达来定位玻片架以处理玻片架中的载玻片。在该实施方案中，玻片架包括多个插槽，所述多个插槽包括顶部插槽和底部插槽，并且所述玻片架保持多个载玻片。而且，玻片架中用于处理载玻片的位置是用于将占用第一插槽的第一玻片装载到扫描台上的位置。在这种方法中，使用马达将玻片架定位成处理玻片架中的载玻片包括在传感器支座的第一侧与第二侧之间移动玻片架，所述传感器支座支撑传感器对，所述传感器对包括定位于视线定向中的发射器元件和接收器元件。发射器元件或接收器元件中的第一者定位于传感器支架的第一侧，并且发射器元件或接收器元件中的第二者定位于传感器支架的第二侧，使得移动玻片架包括使玻片架的多个插槽中的每一个通过传感器对的视线。所述方法还包括使用处理器来控制马达以定位玻片架以处理第一玻片，使用处理器从传感器对接收信号并将信号与多个插槽中的每一个相关，使用处理器分析与多个插槽中的每一个相对应的信号，以及使用处理器确定多个插槽中的每一个的状态。

在一个实施方案中，多个插槽中的每一个的状态是以下中的一种：占用或为空。在一个实施方案中，每个占用插槽中的状态是以下中的一种：正常或歪斜。在一个实施方案中，所述方法还包括在扫描第一玻片之前确定多个插槽中的每一个的状态。在一个实施方案中，所述方法还包括在确定多个插槽中的每一个的状态之后，从第一插槽中卸载第一玻片以进行处理，在处理之后将第一玻片重新插入第一插槽中，使用处理器从传感器对接收在重新插入期间与第一插槽相对应的信号，以及使用处理器分析在重新插入期间与第一插槽相对应的信号以确定第一玻片在第一插槽中的重新插入状态。

在该实施方案中，重新插入状态是以下中的一种：适当或不适当。在一个实施方案中，使用马达定位玻片架以处理玻片架中的载玻片包括定位传感器对，使得传感器对的视线的平面与在扫描期间由传感器对占用的平面基本上相同。

图4A是示出可以结合本文中描述的各种实施方案使用的示例性处理器启用装置550的框图。如技术人员将理解的，也可以使用装置550的可选形式。在所示实施方案中，装置550被呈现为数字成像装置(在本文中也被称为扫描仪系统、扫描系统、扫描设备、数字扫描设备、数字玻片扫描设备等)，所述数字成像装置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(各自支撑具有一个或多个样本590的一个或多个载玻片585)、照明样本的一个或多个照明系统595、一个或多个物镜600(各自定义沿着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照明系统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、一个或多个线扫描相机615和/或一个或多个附加相机620(例如，线扫描相机或面扫描相机)，其中的每一个限定样本590和/或载玻片585上的单独视野625。扫描仪系统550的各个元件经由一根或多根通信总线560通信地耦合。尽管可以存在扫描仪系统550的各个元件中的每一个中的一个或多个，但是为了简单起见，除非需要以复数形式来描述以传达适当信息，否则本文将以单数形式描述这些元件。

一个或多个处理器555可以包括例如能够并行处理指令的中央处理单元(“CPU”)和单独的图形处理单元(“GPU”)，或者一个或多个处理器555可以包括能够并行处理指令的多核处理器。还可以提供附加的单独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，附加处理器可以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)、隶属于主处理器的从属处理器(例如，后端处理器)、用于控制线扫描相机615的附加处理器、平台580、物镜225和/或显示器(未示出)。此类附加处理器可以是单独的离散处理器，或者可以与处理器555集成在一起。

在一个实施方案中，处理器555被配置为控制玻片架的运动并且接收和分析来自传感器90对的信号，以确定玻片架10中载玻片20的存在、不存在或未对准。在一个实施方案中，处理器555被配置为控制载玻片20重新插入玻片架10中，并接收和分析来自传感器90对的信号200，以确定载玻片20适当地重新插入玻片架10中。

存储器565为可以由处理器555执行的程序提供数据和指令的存储。存储器565可以包括存储数据和指令的一种或多种易失性和/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被配置为执行存储在存储器565中的指令并经由通信总线560与扫描仪系统550的各个元件进行通信以执行扫描仪系统550的整体功能。

一根或多根通信总线560可以包括被配置为传送模拟电信号的通信总线560，并且可以包括被配置为传送数字数据的通信总线560。因此，经由一根或多根通信总线560来自处理器555、运动控制器570和/或接口系统575的通信可以包括电信号和数字数据两者。处理器555、运动控制器570和/或接口系统575还可以被配置为经由无线通信链路与扫描系统550的各个元件中的一个或多个进行通信。

运动控制系统570被配置为精确地控制和协调平台580(例如，在X-Y平面内)和/或物镜600(例如，经由物镜定位器630沿着正交于X-Y平面的Z轴)的X、Y和/或Z运动。运动控制系统570还被配置为控制扫描仪系统550中任何其他运动部件的运动。例如，在荧光扫描仪实施方案中，运动控制系统570被配置为协调落射照明系统635中的滤光器等的运动。

接口系统575允许扫描仪系统550与其他系统和人类操作员交互。例如，接口系统575可以包括用户界面，以将信息直接提供给操作员和/或允许来自操作员的直接输入。接口系统575还被配置为促进扫描系统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)或诸如图像服务器系统、操作员站、用户站和经由网络(未示出)连接到扫描仪系统550的管理服务器系统的外部装置之间的通信和数据传输。

照明系统595被配置为照明样本590的一部分。照明系统可以包括例如光源和照明光学器件。光源可以包括可变强度的卤素光源，其具有用于将光输出最大化的凹面反射镜以及用于抑制热量的KG-1滤光器。光源还可以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，照明系统595以透射模式照明样本590，使得线扫描相机615和/或相机620感测通过样本590透射的光能。可选地或组合地，照明系统595也可以被配置为以反射模式照明样本590，使得线扫描相机615和/或相机620感测从样本590反射的光能。照明系统595可以被配置为适合于在光学显微镜的任何已知模式中检查显微镜样本590。

在一个实施方案中，扫描仪系统550可选地包括落射照明系统635以优化扫描仪系统550以用于荧光扫描。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，所以发射的光量通常非常低。这种少量的发射光通常使用于扫描和数字化样本590的常规技术(例如，透射模式显微镜)令人沮丧。有利地，在扫描仪系统550的可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相机615(例如，时间延迟积分(“TDI”)线扫描相机)的使用通过将样本590的相同区域暴露于线扫描相机615的多个线性传感器阵列中的每一个来增加线扫描相机对光的敏感度。当用低发射光扫描微弱的荧光样本时，这特别有用。

因此，在荧光扫描仪系统实施方案中，线扫描相机615优选地是单色TDI线扫描相机。有利地，单色图像在荧光显微镜中是理想的，因为它们提供了来自样本上存在的各个通道的实际信号的更准确表示。如所属领域技术人员将理解的，可以用发射不同波长的光的多种荧光染料标记荧光样本590，所述荧光染料也被称为“通道”。

此外，因为各种荧光样本的低端和高端信号电平呈现出用于供线扫描相机615感测的波长的宽光谱，所以期望线扫描相机615可以感测到的低端和高端信号电平同样宽。因此，在荧光扫描仪实施方案中，在荧光扫描系统550中使用的线扫描相机615是单色10位64线性阵列TDI线扫描相机。应当注意，线扫描相机615的各种位深度可以用于与扫描系统550的荧光扫描器实施方案一起使用。

可移动平台580被配置为在处理器555或运动控制器570的控制下进行精确的X-Y运动。可移动平台还可以配置为在处理器555或运动控制器570的控制下进行Z移动。可移动平台被配置为在由线扫描相机615和/或面扫描相机捕获图像数据期间将样本定位在所需位置。可移动平台还被配置为沿扫描方向将样本590加速至基本恒定速度，然后在线扫描相机615捕获图像数据期间保持基本上恒定速度。在一个实施方案中，扫描仪系统550可以采用高精度且紧密协调的X-Y网格以帮助将样本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是基于线性马达的X-Y平台，其中在X和Y轴上都采用高精度编码器。例如，可以在扫描方向上的轴线上以及在垂直于扫描方向的方向上的轴线上并且在与扫描方向相同的平面上使用非常精确的纳米编码器。平台还被配置为支撑载玻片585，样本590设置在玻片585上。

样本590可以是可以通过光学显微镜检查的任何东西。例如，玻璃显微镜玻片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、珠子、活检材料或者已失效或未失效、已染色或未染色、已标记或未标记的任何其他类型的生物材料或物质。样本590也可以是沉积在任何类型的玻片或其他基底上的任何类型的DNA或DNA相关材料的阵列，诸如cDNA或RNA或蛋白质，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的其他示例包括集成电路板、电泳记录板、培养皿、膜、半导体材料、法医材料或机械零件。

物镜600安装在物镜定位器630上，在一个实施方案中，所述物镜定位器采用非常精确的线性马达来使物镜600沿着由物镜600限定的光轴移动。例如，物镜定位器630的线性马达可以包括50纳米编码器。平台580和物镜600在X、Y和/或Z轴上的相对位置在处理器555的控制下使用运动控制器570以闭环方式进行协调和控制，所述处理器采用存储器565来存储信息和指令，所述指令包括用于整个扫描系统550操作的计算机可执行编程步骤。

在一个实施方案中，物镜600是平面复消色差(“APO”)无限远校正物镜，其数值孔径对应于所需的最高空间分辨率，其中物镜600适合于透射模式照明显微镜、反射模式照明显微镜和/或落射照明模式荧光显微镜(例如，Olympus 40X、0.75NA或20X、0.75NA)。有利地，物镜600能够校正色差和球面像差。因为物镜600无限远校正，所以可以将聚焦光学器件610放置在物镜600上方的光学路径605中，在所述光学路径中，穿过物镜的光束变成准直光束。聚焦光学器件610将由物镜600捕获的光信号聚焦到线扫描相机615和/或面扫描相机620的光响应元件上，并且可以包括诸如滤光器、变倍透镜(magnification changer lens)等的光学部件。物镜600与聚焦光学器件610相结合为扫描系统550提供总放大倍率。在一个实施方案中，聚焦光学器件610可以包含管透镜和可选的2X倍率变换器。有利地，2X倍率变换器允许本机20X物镜600以40X倍率扫描样本590。

线扫描相机615包括图像元件(“像素”)的至少一个线性阵列。线扫描相机可以是单色或彩色的。彩色线扫描相机通常具有至少三个线性阵列，而单色线扫描相机可以具有单个线性阵列或复数线性阵列。也可以使用任何类型的单数或复数线性阵列，无论是作为相机的一部分包装还是定制集成到成像电子模块中。例如，也可以使用3线性阵列(“红绿蓝”或“RGB”)彩色线扫描相机或96线性阵列单色TDI。TDI线扫描相机通常通过对来自样品的先前成像区域的强度数据求和来在输出信号中提供显著更好的信噪比(“SNR”)，从而产生与积分阶段的数量的平方根成正比的SNR增加。TDI线扫描相机包括多个线性阵列，例如，TDI线扫描相机可具有24个、32个、48个、64个、96个、甚至更多个线性阵列。扫描仪系统550还支持以各种格式制造的线性阵列，所述格式包括具有512个像素的一些格式、具有1024个像素的一些格式，以及具有多达4096个像素的其他格式。类似地，在扫描器系统550中也可以使用具有各种像素尺寸的线性阵列。选择任何类型的线扫描相机615的突出要求是，平台580的运动可以与线扫描相机615的线速同步，使得平台580可以在样本590的数字图像捕获期间相对于线扫描相机615运动。

由线扫描相机615生成的图像数据存储在存储器565的一部分中，并由处理器555处理，以生成样本590的至少一部分的连续数字图像。连续数字图像可以由处理器555进一步处理，并且修改后的连续数字图像也可以存储在存储器565中。

在具有两个或更多个线扫描相机615的实施方案中，线扫描相机615中的至少一者可以被配置为用作聚焦传感器，所述聚焦传感器与被配置为用作成像传感器的其他线扫描相机615中的至少一个一起操作。相对于扫描仪系统550的扫描方向，聚焦传感器可以在逻辑上与成像传感器定位于同一光轴上，或者聚焦传感器可以在逻辑上定位于成像传感器之前或之后。在至少一个线扫描相机615用作聚焦传感器的此类实施方案中，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，并由一个或多个处理器555处理以生成聚焦信息以允许扫描仪系统550调整样本590与物镜600之间的相对距离，以在扫描期间保持聚焦在样本上。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相机615可以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定位于不同的逻辑高度处。

在操作中，扫描仪系统550的各个部件以及存储在存储器565中的编程模块实现对样本590的自动扫描和数字化，所述样本被设置在载玻片585上。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加速到基本恒定速度以供线扫描相机615感测，其中平台的速度与线扫描相机615的线速同步。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，可移动平台架580正交于扫描方向移动以定位样本590以便扫描图像数据的后续条带，例如相邻条带。随后扫描附加条带，直到样本590的整个部分或整个样本590被扫描。

例如，在样本590的数字扫描期间，获取样本590的连续数字图像作为组合在一起以形成图像条带的多个连续视野。多个相邻的图像条带类似地组合在一起，以形成一部分或整个样本590的连续数字图像。对样本590的扫描可以包括获取垂直图像条带或水平图像条带。对样本590的扫描可以是从上到下、从下到上或两者(双向)，并且可以在样本上的任何点开始。可选地，对样本590的扫描可以是从左到右、从右到左或两者(双向)，并且可以在样本上的任何点开始。另外，不必以相邻或连续方式获取图像条带。此外，样本590的所得图像可以是整个样本590或样本590的仅一部分的图像。

在一个实施方案中，计算机可执行指令(例如，编程模块和软件)存储在存储器565中，并且在被执行时，使得扫描系统550能够执行本文所述的各种功能。在本描述中，术语“计算机可读存储介质”用于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以供处理器555执行的任何介质。这些介质的示例包括存储器565以及例如经由网络(未示出)直接或间接地与扫描系统550通信地耦合的任何可移动或外部存储介质(未示出)。

图4B示出了具有单个线性阵列640的线扫描相机，所述单个线性阵列可以被实施为电荷耦合装置(“CCD”)阵列。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。在可选实施方案中，线性阵列640可以具有更多或更少的像素。例如，线性阵列的常见格式包括512个、1024个和4096个像素。像素645以线性方式布置以限定线性阵列640的视野625。视野625的尺寸根据扫描仪系统550的放大倍率而变化。

图4C示出了具有三个线性阵列的线扫描相机，每个线性阵列可以被实施为CCD阵列。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中的每个单独的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中的每个单独的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野625。

图4D示出了具有多个线性阵列的线扫描相机，每个线性阵列可以被实施为CCD阵列。多个线性阵列组合以形成TDI阵列655。有利地，TDI线扫描相机可以通过对来自样品的先前成像区域的强度数据求和来在其输出信号中提供显著更好的SNR，从而产生与线性阵列(又被称为积分阶段)的数量的平方根成正比的SNR增加。TDI线扫描相机可以包括更多数量的线性阵列，例如，TDI线扫描相机的常见格式包括24个、32个、48个、64个、96个、120个以及更多的线性阵列。

提供对所公开的实施方案的先前描述是为了使所属领域任何技术人员能够制作或使用本发明。对于所属领域技术人员来说，对这些实施方案的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以将本文描述的一般原理应用于其他实施方案。因此，应当理解，本文呈现的描述和附图表示本发明的当前优选实施方案，因此表示本发明广泛预期的主题。还应当理解，本发明的范围完全涵盖对于所属领域技术人员而言将变得显而易见的其他实施方案，因此，本发明的范围不受限制。

Claims (18)

1.一种数字玻片扫描设备，其包括：

马达，其被配置为将玻片架定位在所述数字玻片扫描设备内，所述玻片架被配置为将多个载玻片保持在多个插槽中，其中每个插槽在所述插槽的第一端处具有开口并且在所述插槽的第二端处具有挡板；

传感器对，其包括被定位成用于视线通信的发射器元件和接收器元件，所述发射器元件定位在传感器支架的第一侧，并且所述接收器元件定位在所述传感器支架的第二侧；和

处理器，其被配置为控制所述马达以使所述玻片架移动以使所述玻片架的所述多个插槽中的每一个的后部通过所述传感器对的所述视线通信，所述处理器还被配置为从所述传感器对接收信号并分析所述信号以确定所述玻片架的每个插槽的状态。

2.如权利要求1所述的数字玻片扫描设备，其中所述多个插槽中的每一个的所述状态是以下中的一种：正常或异常。

3.如权利要求1所述的数字玻片扫描设备，其中如果单个插槽的所述状态异常，则所述玻片架的状态异常。

4.如权利要求1所述的数字玻片扫描设备，其中如果所述多个插槽中的每一个的所述状态正常，则所述处理器还被配置为开始从第一插槽扫描第一玻片。

5.如权利要求1所述的数字玻片扫描设备，其中所述传感器对被定位成使得所述传感器对的所述视线的平面与在所述数字玻片扫描设备扫描所述载玻片期间由所述载玻片占用的平面基本上相同。

6.如权利要求1所述的数字玻片扫描设备，其中所述视线通信包括光学通信。

7.如权利要求1所述的数字玻片扫描设备，其中所述光学通信根据通过所述载玻片折射发射信号而发生。

8.一种数字玻片扫描设备中的方法，其包括

马达，其被配置为将玻片架定位在所述数字玻片扫描设备内，所述玻片架被配置为将多个载玻片保持在多个插槽中，

传感器对，其包括被相对定位成用于视线通信的发射器元件和接收器元件，和

至少一个处理器，

所述方法包括由所述至少一个处理器：

驱动所述马达以使所述玻片架在所述发射器元件与所述接收器元件之间移动；

在所述玻片架的所述移动期间，使所述玻片架的所述多个插槽中的每一个的后部通过所述传感器对的所述视线通信；

在所述玻片架的移动期间从所述传感器对接收信号；

将来自所述传感器对的所述信号的至少一部分与所述玻片架的所述多个插槽中的一个相关；

分析来自所述传感器对的所述信号的与所述多个插槽中的每一个相对应的所述部分；以及

基于所述分析来确定所述多个插槽中的每一个的状态。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述多个插槽中的每一个的所述状态是以下中的一种：正常或异常。

10.如权利要求9所述的方法，其中如果单个插槽的所述状态异常，则所述玻片架的所述状态异常。

11.如权利要求8所述的方法，其中如果所述多个插槽中的每一个的所述状态正常，则所述至少一个处理器开始第一载玻片的扫描过程。

12.如权利要求8所述的方法，其中在所述玻片架的所述移动期间使所述玻片架的所述多个插槽中的每一个的后部通过所述传感器对的所述视线通信包括使所述玻片架的所述多个插槽中的每一个的所述后部通过所述传感器对的所述视线通信的平面。

13.如权利要求8所述的方法，其中所述视线通信包括光学通信。

14.如权利要求8所述的方法，其中所述光学通信根据通过所述载玻片折射发射信号而发生。

15.一种数字玻片扫描设备，其包括：

马达，其被配置为定位具有多个插槽并保持多个载玻片的玻片架；

传感器对，其包括发射器元件和接收器元件，所述发射器元件和接收器元件被定位成使视线通信通过所述玻片架的第一插槽的后部；和

处理器，其被配置为在将第一载玻片重新插入所述玻片架的所述第一插槽中期间从所述传感器对接收信号，并分析所述信号以确定所述第一玻片在所述第一插槽中的重新插入状态。

16.如权利要求15所述的数字玻片扫描设备，其中所述重新插入状态是以下中的一种：适当或不适当。

17.一种数字玻片扫描设备中的方法，其包括

马达，其被配置为将玻片架定位在所述数字玻片扫描设备内，所述玻片架被配置为将多个载玻片保持在多个插槽中，

传感器对，其包括发射器元件和接收器元件，所述发射器元件和所述接收器元件被定位成使视线通信通过所述玻片架的第一插槽的后部，和

至少一个处理器，

所述方法包括由所述至少一个处理器：

在将第一载玻片重新插入所述玻片架的所述第一插槽中期间，从所述传感器对接收信号；以及

分析所述信号以确定所述第一玻片在所述第一插槽中的重新插入状态。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述重新插入状态是以下中的一种：适当或不适当。

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