CN111279199A - 用于禁用转盘旋转的安全光幕 - Google Patents

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Abstract

一种数字载片扫描设备包括安全光幕，所述安全光幕操作以当在转盘的预定区域内检测到物体(例如，操作员的手指)的存在时禁用使所述转盘旋转的马达。所述安全光幕还操作以当检测到不恰当地定位的玻璃载片或载片架时禁用使所述转盘旋转的所述马达。所述数字载片扫描设备还包括用于每个架插槽的多色状态指示器，所述多色状态指示器指示不恰当地定位的玻璃载片或载片架的架插槽位置。

Description

用于禁用转盘旋转的安全光幕
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年11月30日提交的美国临时专利申请号62/593,111的优先权，该申请以引用方式整体并入本文，如同完全地阐述一样。
技术领域
本发明总体上涉及一种数字载片扫描设备，并且更具体地涉及一种安全光幕，该安全光幕能禁用旋转的载片架转盘以保护操作员和保护玻璃载片。
背景技术
数字病理学是通过允许管理从物理载片产生的信息的计算机技术实现的基于图像的信息环境。数字病理学部分地通过虚拟显微术实现，虚拟显微术是扫描物理玻璃载片上的样本并产生可以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。通过对整个玻璃载片进行成像的能力，数字病理学领域迅猛发展并且在当前被认为是诊断医学中用来实现对癌症以及其他重大疾病的甚至更好、更快且更便宜的诊断、预后和预测的最有前景的途径之一。
数字载片扫描设备典型地一次扫描一个载片。一些数字载片扫描设备已经被修改为保持一个或多个载片架，使得数字载片扫描设备可顺序地处理数十个或数百个玻璃载片。保持数百个玻璃载片的这些系统的使用会对与设备的移动部分有很多交互的操作员造成安全危害。这些系统的使用还引起附加的风险，即，很贵重的玻璃载片可能会被设备的移动部分损坏。因此，需要一种克服如上文所描述的这些显著问题的系统和方法。
发明内容
因此，本文描述了一种具有载片架转盘的数字载片扫描设备，所述载片架转盘允许在所述数字载片扫描设备同时地将玻璃载片数字化时向转盘中连续地装载和卸载载片架。所述数字扫描设备的外壳没有门，这造成所述转盘的至少一部分始终可由操作员接近，以便于进行连续的装载并消除由门引起的附加的振动。所述转盘还包括安全光幕，所述安全光幕进行操作以当在转盘的预定区域内检测到物体(例如，操作员的手指)的存在时禁用使所述转盘旋转的马达。所述安全光幕还进行操作以当检测到不恰当地定位的玻璃载片或载片架时禁用使所述转盘旋转的所述马达。所述载片架转盘还包括用于每个架插槽的多色状态指示器，所述多色状态指示器指示不恰当地定位的玻璃载片或载片架的位置。
在一个实施方案中，一种数字载片扫描设备包括：转盘，所述转盘被配置为支撑多个载片架；安装支架，所述安装支架定位在所述转盘上方；多个发射器和接收器对，其中对于每一对，发射器或接收器中的一个连接到所述安装支架，而所述发射器或所述接收器中的另一个连接到所述转盘，其中所述发射器和所述接收器经由直接无线链路通信地耦合，并且其中所述发射器和接收器对被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在。所述设备还包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使所述转盘旋转360度，所述至少一个处理器还被配置为当检测到物体的存在时从第一发射器和接收器对接收指示，并且其中所述至少一个处理器还被配置为响应于所述指示而禁用所述转盘的旋转。
在一个实施方案中，一种数字载片扫描设备包括转盘，所述转盘包括转盘基座，所述转盘基座被配置为支撑多个载片架，所述转盘基座具有上表面、下表面和周边边缘，其中所述转盘基座的所述上表面的至少一部分从所述转盘基座的外部区域朝向所述转盘基座的中心区域向下成角度。所述设备还包括：多个架间隔件，所述多个架间隔件从所述转盘基座向上延伸，其中相邻成对的架间隔件限定在三侧上以所述转盘基座、第一架间隔件的第一侧和第二架间隔件的第二侧为界的架插槽；安装支架，所述安装支架定位在所述转盘上方，所述安装支架具有上表面、下表面和周边边缘；机器基座，所述机器基座定位在所述转盘下方并被配置为支撑所述转盘；以及多个发射器和接收器对，其中对于每一对，发射器或接收器中的一个靠近所述安装支架的所述周边边缘定位在所述安装支架的所述下表面上或中，而所述发射器或所述接收器中的另一个靠近所述转盘基座的所述周边边缘定位在所述机器基座的所述上表面上或中，其中所述发射器和所述接收器经由直接无线链路通信地耦合，并且其中所述发射器和接收器对被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在。所述设备还包括：外壳，所述外壳包括开口，所述开口被配置为暴露所述转盘的至少一部分以用于载片架的连续的装载和卸载；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使所述转盘在任一方向上旋转360度，所述至少一个处理器还被配置为当检测到物体的存在时从第一发射器和接收器对接收指示，并且其中所述至少一个处理器还被配置为响应于所述指示而禁用所述转盘的旋转。
在一个实施方案中，一种数字载片扫描设备包括：转盘，所述转盘被配置为支撑多个载片架；安装支架，所述安装支架定位在所述转盘上方；以及多个发射器和接收器对，其中对于每一对，发射器或接收器中的一个连接到所述安装支架，而所述发射器或所述接收器中的另一个连接到所述转盘，其中所述发射器和所述接收器经由直接无线链路通信地耦合，并且其中所述发射器和接收器对被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在。所述设备还包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使所述转盘旋转360度，所述至少一个处理器还被配置为当检测到物体的存在时从第一发射器和接收器对接收指示，并且其中所述至少一个处理器还被配置为响应于所述指示而禁用所述转盘的旋转。
在阅读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的普通技术人员来说将变得更显而易见。
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的部分并且其中：
图1是示出根据一个实施方案的示例载片架转盘基座的顶视图；
图2是示出根据一个实施方案的载片架转盘基座的一侧的示例横截面的侧视图；
图3是示出根据一个实施方案的载片架转盘的一侧的示例横截面的侧视图，其中载片架定位在转盘基座上；
图4A是示出根据一个实施方案的具有安全光幕的载片架转盘的一侧的示例横截面的侧视图；
图4B是示出根据一个实施方案的具有安全光幕和竖立设备的载片架转盘的一侧的示例横截面的侧视图；
图4C是示出根据一个实施方案的具有光聚焦构件的示例发射器/发射机的透视图；
图5是示出根据一个实施方案的具有保护载片架转盘的安全光幕的示例数字病理学扫描设备的透视图；
图6是示出根据一个实施方案的具有保护载片架转盘的安全光幕的示例数字病理学扫描设备的透视图；
图7A是示出可结合本文所描述的各种实施方案使用的示例支持处理器的装置550的框图；
图7B是示出具有单个线性阵列的示例线扫描相机的框图；
图7C是示出具有三个线性阵列的示例线扫描相机的框图；以及
图7D是示出具有多个线性阵列的示例线扫描相机的框图。
具体实施方式
本文所公开的某些实施方案提供了一种用于数字载片扫描设备的安全光幕。该数字病理学扫描设备具有安全光幕，该安全光幕检测在载片架转盘的预定区域内的物体的存在并且还检测在转盘中不恰当地定位的玻璃载片或载片架。安全光幕进行操作以在检测到物体的存在或不恰当地定位的载片或载片架时禁用使转盘旋转的马达。在阅读本说明书之后，对于本领域的技术人员来说将变得显而易见的是，如何在各种可选的实施方案和可选的应用中实现本发明。然而，尽管本文将描述本发明的各种实施方案，但是应理解，这些实施方案仅以示例方式呈现，而不进行限制。如此，对各种可选的实施方案的这个详细描述不应被解释为限制如所附权利要求书中所阐述的本发明的范围或广度。
1.示例载片架转盘系统
图1是示出根据一个实施方案的示例载片架转盘基座10的顶视图。在所示的实施方案中，转盘基座10的上表面具有更靠中心定位的成角度部分20，并且转盘基座10的上表面还具有靠近呈环的形式的圆形基座10的周边的更靠外部定位的平坦部分30。
图2是示出根据一个实施方案的载片架转盘基座10的一侧的示例横截面的侧视图。在所示的实施方案中，转盘基座的上表面的一部分30是平坦的。上表面的这个部分30靠近转盘基座10的上表面的周边。另外地，转盘基座的上表面的不同部分20以θ°的角度成角度。有利地，基座10的上表面的至少一部分是成角度的，并且角度θ°的度数可在1°至10°的范围内，或甚至更高达45°。如先前所讨论，当载片架定位在转盘基座10的成角度上表面20上时，载片架的任何振动引起的移动或其他移动都朝向转盘10的中心偏置，在那里，载片架止挡件阻止载片架的进一步移动。另外地，载片架中的单独载片还可能会经历振动引起的移动或其他移动，并且在设置有单独载片的载片架的成角度位置也使单独载片以某一角度定位，使得单独载片的移动朝向转盘的中心偏置，在那里，载片架的端部阻止载片架的进一步移动。
图3是示出根据一个实施方案的载片架转盘的一侧的示例横截面的侧视图，其中载片架50定位在转盘基座10上。在所示的实施方案中，转盘基座10由机器基座60支撑，并且载片架50定位在转盘基座10的成角度部分20上。玻璃载片70从载片架50向外朝向转盘基座10的周边边缘延伸。这种布置的优点在于，来自数字载片扫描设备的强加在载片架50或单独玻璃载片70上的任何振动都将有利地使玻璃载片70偏置以朝向转盘的中心部分移动，这对于载片架50和玻璃载片60来说是更安全且稳固的位置。然而，载片架50的成角度定向的缺点造成玻璃载片70的端部不是竖直地对准的。
2.示例光幕系统
图4A是示出根据一个实施方案的具有安全光幕100的载片架转盘的一侧的示例横截面的侧视图。在所示的实施方案中，载片架50定位在转盘基座10的成角度部分20上，并且玻璃载片70从载片架50向外朝向转盘基座10的周边边缘延伸。玻璃载片70的端部不是竖直地对准的。
数字病理学扫描设备还包括安装支架80，该安装支架定位在载片架转盘上方并且在定位于转盘基座10上的任何载片架50上方。安装支架80具有上表面、下表面和周边边缘。在一个实施方案中，安装支架80呈环的形式，这类似于转盘基座10。安装支架80可包括印刷电路板或其他电子器件，该印刷电路板或其他电子器件连接到发射器/接收器对的靠近安装支架80的周边边缘定位在安装支架80上或中的一个部分90。
发射器/接收器对的另一个部分95定位在机器基座60上或中，转盘被支撑在该机器基座上。类似地，机器基座60可包括印刷电路板或其他电子器件，该印刷电路板或其他电子器件连接到发射器/接收器对的靠近转盘基座10的周边边缘定位在机器基座60上或中的另一个部分95。发射器和接收器对的两个部分90、95经由直接无线链路通信地耦合。有利地，发射器和接收器对被配置为通过直接无线链路的中断来检测物体的存在。在一个实施方案中，发射器和接收器对由数字载片扫描设备的至少一个处理器监测，使得发射器和接收器对的两个部分之间的直接无线链路的中断产生对至少一个处理器的已经检测到物体的指示。当存在这样的指示时，至少一个处理器被配置为禁用转盘的旋转。在一个实施方案中，处理器可被配置为采用硬禁用(例如，立即停止)或软禁用(例如，完成向下一位置的移动)。可采用硬禁用或软禁用来防止夹点危害。例如，如果在外壳的限定可供操作员从中接近载片架转盘的开口的边缘的一定距离内检测到物体，则可采用硬禁用。在一个实施方案中，阈值距离可在距外壳的边缘的0毫米至20毫米的范围内。在一个实施方案中，阈值距离为11毫米。另外地，当不存在这样的指示时，至少一个处理器被配置为启用转盘的旋转。
在一个实施方案中，发射器和接收器对的两个部分竖直地对准。在另一个实施方案中，发射器和接收器对的两个部分不是竖直地对准，而是彼此成某一角度定位。例如，发射器和接收器对的两个部分可以等于角度θ°的角度偏移，该角度θ°等于基座的上表面的角度。有利地，由于载片架定位在基座的成角度上表面上，因此架中的玻璃载片的端部形成与基座的上表面成直角的平面。因此，当发射器和接收器的对准从竖直偏移并在上述平面中时，所得的安全光幕与载片架中的每个玻璃载片的端部相距基本上相同的距离。因此，安全光幕被严格地限制在载片架中的每个玻璃载片的端部的不同的竖直位置。
在一个实施方案中，发射器和接收器对的发射器被配置为以特定频率进行脉冲，而发射器和接收器对的接收器被配置为以相同频率(例如，40khz)进行接收。有利地，将接收器配置为以预定频率检测来自发射器的脉冲输出确保外部光源不会引起误报检测。
图4B是示出根据一个实施方案的具有安全光幕100的载片架转盘的一侧的示例横截面的侧视图。在所示的实施方案中，竖立设备120定位在转盘基座10或机器基座60上或附近并从发射器/接收器对的定位在转盘基座10或机器基座60附近的部分向上延伸。竖立设备120被配置为相对于发射器/接收器对的定位在转盘基座10或机器基座60附近的部分定位聚焦构件110，使得来自发射器/接收器对的定位在安装件80附近的部分的脉冲输出聚焦在发射器/接收器对的定位在转盘基座10或机器基座60附近的部分上。聚焦构件110可为任何类型的聚焦构件，诸如透镜、光圈或光导，仅举几例。也可采用其他聚焦构件110。如技术人员将理解，一个或多个聚焦构件110可与发射器/接收器对中的发射器和/或接收器中的每个结合使用。使用聚焦构件110有利地便于改进对诸如载片玻璃70或操作员的手指的精细物体的检测。
图4C是示出根据一个实施方案的具有光聚焦构件110的示例发射器/发射器95的透视图。在所示的实施方案中，光聚焦构件110是光导，该光导通过竖立设备120进行定位以从发射器95接收脉冲输出或向接收器95引导脉冲输出，这取决于发射器/接收器对中的元件95的功能。
图5是示出根据一个实施方案的具有保护载片架转盘的安全光幕100的示例数字病理学扫描设备的透视图。在所示的实施方案中，转盘由机器基座支撑。转盘包括转盘基座，该转盘基座具有附接到转盘基座的上表面的多个架间隔件。多个架间隔件中的每一个都从转盘基座的上表面向上延伸。相邻的架间隔件限定架插槽，载片架定位在该架插槽中，使得载片架搁置在基座的上表面的一部分上。玻璃载片占据每个载片架中的各个插槽。各个载片架的高度可能有所不同。另外地，扫描设备包括安装支架80，该安装支架定位在多个载片架中的每一个的顶表面上方。
在所示的实施方案中，每个架间隔件包括靠近基座的周边边缘从基座向上延伸到的周边边缘。周边边缘中的每一个都具有手凹部，该手凹部被配置为允许操作员的手(或自动化装置的夹持器机构)接近部分地由架间隔件限定的架插槽。当接近架插槽时，操作员可将载片架插入到载片架转盘或从载片架转盘移除载片架。周边边缘还具有上部部分和下部部分。有利地，周边边缘的上部部分和下部部分以与偏移的发射器90和接收器95对相同的角度θ°定位，使得由发射器90和接收器95对形成的安全光幕与周边边缘的上部部分和下部部分的外表面相距相同距离。
在所示的实施方案中，多个发射器/接收器对被定位成发射器90或接收器95中的一个在安装支架80中而发射器90或接收器95中的对应一个在机器基座中。有利地，由发射器和接收器对形成的每个光幕100与载片架中的每个玻璃载片的端部或与周边边缘的上部部分和下部部分的外表面相距基本上相同的距离。
图6是示出根据一个实施方案的具有保护载片架转盘的安全光幕100的示例数字病理学扫描设备的透视图。在所示的实施方案中，安全光幕100包括多个直接无线链路100，其中每个链路100在发射器90和接收器95对之间。发射器和接收器对可使用多种直接无线链路中的任一种，诸如红外光束、可见光束、紫外光束或激光束，仅举几例。发射器90和接收器95对通过将光束从发射器90发送到接收器95中的光电池来操作。每个直接无线链接定位在载片架间隔件的周边处或在载片架的周边处。如果在载片架转盘的旋转操作期间直接无线链路被中断，则监测多个直接无线链路的状态的处理器被配置为禁用载片架转盘的旋转。如先前所描述，该过程可实施载片架转盘的移动的硬禁用或软禁用。
有利地，发射器和接收器对经由直接无线链路通信地耦合并被配置为通过直接无线链路的中断来检测物体的存在。在一个实施方案中，发射器和接收器对由数字载片扫描设备的至少一个处理器监测，使得发射器和接收器对的两个部分之间的直接无线链路的中断产生对至少一个处理器的已经检测到物体的指示。当存在这样的指示时，至少一个处理器被配置为禁用转盘的旋转。另外地，当不存在这样的指示时，至少一个处理器被配置为启用转盘的旋转。
3.示例实施方案
在一个实施方案中，一种数字载片扫描设备包括转盘，所述转盘包括转盘基座，所述转盘基座被配置为支撑多个载片架，所述转盘基座具有上表面、下表面和周边边缘。另外地，所述转盘基座的所述上表面的至少一部分从所述转盘基座的外部区域朝向所述转盘基座的中心区域向下成角度。所述转盘还包括多个架间隔件，所述多个架间隔件从所述基座向上延伸，其中相邻成对的架间隔件限定在三侧上以所述基座、第一架间隔件的第一侧和第二架间隔件的第二侧为界的架插槽。所述数字载片扫描设备还包括安装支架，所述安装支架定位在所述转盘的至少周边部分上方，所述安装支架具有上表面、下表面和周边边缘。所述安装支架可包括印刷电路板。
所述数字载片扫描设备还包括发射器和接收器对，其中发射器或接收器中的一个靠近所述安装支架的所述周边边缘定位在所述安装支架的所述下表面上或中，而所述发射器或所述接收器中的另一个靠近所述转盘基座的所述周边边缘定位在所述机器基座的所述上表面上或中。有利地，所述发射器和所述接收器经由直接无线链路通信地耦合，并且所述发射器和接收器对被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在。处理器监测来自所述发射器和接收器对的信号，以检测所述直接无线链路的中断。
所述数字载片扫描设备还包括外壳，所述外壳具有开口，所述开口被配置为暴露所述转盘的至少一部分以用于载片架的连续的装载和卸载。所述数字载片扫描设备还包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使所述转盘在任一方向上旋转360度并还被配置为当检测到物体的存在时从所述发射器和接收器对中的任一个接收指示。当接收到这样的指示时，所述至少一个处理器被配置为响应于所述指示而禁用所述转盘的旋转。另外地，响应于这样的指示的终止，所述至少一个处理器被配置为启用所述转盘的旋转。
在一个实施方案中，每个发射器和接收器对的发射器和接收器不是竖直地对准，而是以一定角度偏移。在一个实施方案中，偏移角度等于所述基座的所述上表面的角度。
在一个实施方案中，一种数字载片扫描设备的转盘包括基座，所述基座被配置为支撑多个载片架，所述基座具有上表面、下表面和周边边缘，所述基座还被配置为在所述数字载片扫描设备的至少一个处理器的控制下在任一方向上旋转360度。所述转盘还包括多个架间隔件，所述多个架间隔件从所述基座向上延伸，其中相邻成对的架间隔件限定在三侧上以所述基座、第一架间隔件的第一侧和第二架间隔件的第二侧为界的架插槽。在这个实施方案中，每个架间隔件包括靠近所述基座的所述周边边缘从所述基座向上延伸的周边边缘，其中所述周边边缘具有凹部，所述凹部被配置为允许操作员的手(或自动化装置的夹持器机构)接近部分地由所述架间隔件限定的架插槽。每个架间隔件的凹部具有定位在与对应的发射器和接收器对之间的直接无线链路的平面基本上平行的平面中的上部部分和下部部分。
对应于每个架间隔件的发射器和接收器对具有所述发射器或所述接收器中的定位在所述安装支架中的一个和所述发射器或所述接收器中的定位在所述机器基座中的另一个。所述发射器和接收器对经由直接无线链路通信地耦合并被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在。
另外地，所述数字载片扫描设备的所述至少一个处理器被配置为当所述第一发射器和接收器对检测到被第一发射器和接收器对占据的第一架间隔件凹部中的物体的存在时从第一发射器和接收器对接收指示。响应于接收到所述指示，所述数字载片扫描设备的所述至少一个处理器被配置为禁用所述基座的旋转。另外地，响应于这样的指示的终止，所述至少一个处理器被配置为启用所述基座的旋转。
4.示例数字载片扫描系统
可使用诸如关于图7A至图7D描述的数字病理学扫描装置来实现本文所描述的各种实施方案。
图7A是示出可结合本文所描述的各种实施方案使用的示例支持处理器的装置550的框图。如技术人员将理解，还可使用装置550的可选形式。在所示的实施方案中，装置550被呈现为数字成像装置(也称为数字载片扫描设备、数字载片扫描仪、扫描仪、扫描仪系统或数字成像装置等)，该数字成像装置包括：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；一个或多个可移动载物台580，该一个或多个可移动载物台各自支撑具有一个或多个样品590的一个或多个玻璃载片585；一个或多个照明系统595，该一个或多个照明系统对样品进行照明；一个或多个物镜600，该一个或多个物镜各自限定沿着光轴行进的光学路径605；一个或多个物镜定位器630；一个或多个任选的落射照明系统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/或一个或多个面扫描相机620，该一个或多个面扫描相机中的每一个限定在样品590和/或玻璃载片585上的单独视野625。扫描仪系统550的各种元件经由一个或多个通信总线560通信地耦合。尽管可存在扫描仪系统550的各种元件中的每一种中的一个或多个，但是为了描述的简单起见，除非需要以复数形式进行描述来传达适当的信息，否则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地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可包括能够并行地处理指令的多核心处理器。还可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、具有适合于快速地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)、用于控制线扫描相机615、载物台580、物镜225和/或显示器(未示出)的附加的处理器。这样的附加的处理器可为单独的离散处理器，或者可与处理器555集成。
存储器565提供可由处理器555执行的程序的数据和指令的存储。存储器565可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、可移动存储装置驱动器等。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的各种元件通信以实施扫描仪系统550的整体功能。
一个或多个通信总线560可包括被配置为传达模拟电信号的通信总线560，并且可包括被配置为传达数字数据的通信总线560。因此，从处理器555、运动控制器570和/或接口系统575经由一个或多个通信总线560进行的通信可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还可被配置为经由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被配置为精确地控制和协调载物台580和物镜600(例如，经由物镜定位器630)的XYZ移动。运动控制系统570还被配置为控制扫描仪系统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被配置为协调落射照明系统635中的滤光器等的移动。
接口系统575允许扫描仪系统550与其他系统和人类操作员介接。例如，接口系统575可包括用户界面以用于将信息直接地提供给操作员和/或允许来自操作员的直接输入。接口系统575还被配置为便于扫描系统550与直接地连接的一个或多个外部装置(例如，打印机、可移动存储介质等)或经由网络(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。
照明系统595被配置为对样品590的一部分进行照明。照明系统595可包括例如光源和照明光学器件。光源可为可变强度卤素光源，其具有凹面反射镜以最大化光输出并具有KG-1滤光片以抑制热量。光源还可为任何类型的弧光灯、激光器或其他光源。在一个实施方案中，照明系统595以透射模式对样品590进行照明，使得线扫描相机615和/或面扫描相机620感测透射穿过样品590的光学能量。可选地或另外地，照明系统595可被配置为以反射模式对样品590进行照明，使得线扫描相机615和/或面扫描相机620感测从样品590反射的光学能量。总的来说，照明系统595被配置为适合于在光学显微术的任何已知模式中探询显微镜样品590。
在一个实施方案中，扫描仪系统550任选地包括落射照明系统635来优化扫描仪系统550以进行荧光扫描。荧光扫描是对包括荧光分子的样品590的扫描，所述荧光分子是可吸收特定波长的光(激发)的光子敏感分子。这些光子敏感分子还以更高波长发射光(发射)。由于这种光致发光现象的效率非常低，因此发射光量通常非常低。这种低发射光量典型地阻碍用于扫描和数字化样品590的常规技术(例如，透射模式显微术)。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，使用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)通过将样品590的同一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。这在用低发射光来扫描微弱荧光样品时特别地有用。
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术中是理想的，因为它们提供了来自存在于样品上的各种通道的实际信号的更准确表示。如本领域的技术人员将理解，可用发射不同波长的光的多种荧光染料来标记荧光样品590，这些波长也称为“通道”。
此外，由于各种荧光样品的低端和高端信号电平呈现线扫描相机615要感测的波长的宽光谱，因此期望线扫描相机615可感测到的低端和高端信号电平是类似地宽的。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。应注意，可采用线扫描相机615的各种位深度以与扫描系统550的荧光扫描仪实施方案一起使用。
可移动载物台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轴移动。可移动载物台还可被配置为在处理器555或运动控制器570的控制下在Z轴上进行移动。可移动载物台被配置为在由线扫描相机615和/或面扫描相机进行的图像数据捕获期间将样品定位在期望位置。可移动载物台还被配置为在扫描方向上将样品590加速到基本上恒定的速度，并且然后在由线扫描相机615进行的图像数据捕获期间维持基本上恒定的速度。在一个实施方案中，扫描仪系统550可采用高精度且紧密地协调的X-Y网格来帮助将样品590定位在可移动载物台580上。在一个实施方案中，可移动载物台580是基于线性马达的X-Y载物台，其中在X轴和Y轴两者上采用高精度编码器。例如，可在扫描方向上的轴线上和在垂直于扫描方向并与扫描方向在同一平面上的方向上的轴线上使用非常精确的纳米编码器。载物台还被配置为支撑玻璃载片585，样品590设置在该玻璃载片上。
样品590可为可通过光学显微术探询的任何事物。例如，玻璃显微镜载片585经常用作样本的观察基底，该样本包括组织和细胞、染色体、DNA、蛋白质、血液、骨髓、尿液、细菌、小滴、活检材料，或任何其他类型的死或活的、染色或未染色的、标记或未标记的生物材料或物质。样品590还可为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、RNA或蛋白质)的阵列，包括通常称为微阵列的任何和所有样品。样品590可为微量滴定板，例如96孔板。样品590的其他示例包括集成电路板、电泳记录、培养皿、膜、半导体材料、法医材料和机加工零件。
物镜600安装在物镜定位器630上，在一个实施方案中，该物镜定位器可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的线性马达可包括50纳米编码器。载物台580和物镜600在XYZ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，该处理器采用存储器565来存储信息和指令，包括用于扫描系统550的整个操作的计算机可执行的编程的步骤。
在一个实施方案中，物镜600是平场复消色差(“APO”)无限远校正物镜，其数值孔径对应于期望的最高空间分辨率，其中物镜600适合于透射模式照明显微术、反射模式照明显微术和/或落射照明模式荧光显微术(例如，Olympus 40X,0.75NA或20X,0.75NA)。有利地，物镜600能够校正色像差和球面像差。由于物镜600是无限远校正的，因此聚焦光学器件610可在光学路径605中放置于物镜600上方，在那里，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包括光学部件(诸如滤光片、放大变换器透镜等)。与聚焦光学器件610相结合的物镜600为扫描系统550提供了总放大率。在一个实施方案中，聚焦光学器件610可包含镜筒透镜和任选的2X放大变换器。有利地，2X放大变换器允许本机20X物镜600以40X放大率扫描样品590。
线扫描相机615包括图片元素(“像素”)的至少一个线性阵列。线扫描相机可为单色或彩色的。彩色线扫描相机典型地具有至少三个线性阵列，而单色线扫描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或复数线性阵列，无论是被封装作为相机的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”)彩色线扫描相机或96线性阵列单色TDI。TDI线扫描相机典型地通过对来自样本的先前成像区域的强度数据求和而产生信噪比(“SNR”)的与积分级的数量的平方根成比例的增加来在输出信号中提供显著地更好的SNR。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个或甚至更多的线性阵列。扫描仪系统550还支持以各种格式制造的线性阵列，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，还可在扫描仪系统550中使用具有各种像素大小的线性阵列。选择任何类型的线扫描相机615的突出要求是载物台580的运动可与线扫描相机615的线速率同步，使得在样品590的数字图像捕获期间，载物台580可相对于线扫描相机615处于运动中。
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处理以生成样品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，并且处理过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相机615的实施方案中，线扫描相机615中的至少一个可被配置为用作聚焦传感器，该聚焦传感器与线扫描相机615中的被配置为用作成像传感器的至少一个组合地操作。聚焦传感器可逻辑上定位成与成像传感器在同一光轴上，或者聚焦传感器可逻辑上定位成相对于扫描仪系统550的扫描方向在成像传感器之前或之后。在其中至少一个线扫描相机615用作聚焦传感器的一个实施方案中，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，从而允许扫描仪系统550调整样品590与物镜600之间的相对距离以在扫描期间维持聚焦在样品上。另外地，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可被定向，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的各种部件以及存储在存储器565中的编程的模块使得能够对设置在玻璃载片585上的样品590进行自动扫描和数字化。玻璃载片585牢固地放置在扫描仪系统550的可移动载物台580上以扫描样品590。在处理器555的控制下，可移动载物台580将样品590加速到基本上恒定的速度，以供线扫描相机615感测，其中载物台的速度与线扫描相机615的线速率同步。在扫描图像数据条带之后，可移动载物台580减速并使样品590基本上完全停止。然后，可移动载物台580正交于扫描方向移动来定位样品590，以进行对后续图像数据条带(例如，相邻的条带)的扫描。随后扫描附加的条带，直到样品590的整个部分或整个样品590被扫描为止。
例如，在对样品590的数字扫描期间，获取样品590的连续数字图像作为多个连续视野，这些连续视野组合在一起以形成图像条带。多个相邻的图像条带类似地组合在一起以形成样品590的一部分或整个样品590的连续数字图像。对样品590的扫描可包括获取竖直图像条带或水平图像条带。对样品590的扫描可为从上到下、从下到上或这两者(双向)，并且可在样品上的任何点处开始。可选地，对样品590的扫描可为从左到右、从右到左或这两者(双向)，并且可在样品上的任何点处开始。另外地，不必以相邻或连续方式获取图像条带。此外，样品590的所得图像可为整个样品590或仅样品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，编程的模块或其他软件)存储在存储器565中，并且当被执行时，使得扫描系统550能够执行本文所描述的各种功能。在本说明书中，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以及直接地或间接地与扫描系统550通信地耦合(例如，经由网络)的任何可移动或外部存储介质(未示出)。
图7B示出了具有单个线性阵列640的线扫描相机，该单个线性阵列可被实现为电荷耦合装置(“CCD”)阵列。单个线性阵列640包括多个单独像素645。在所示的实施方案中，单个线性阵列640具有4096个像素。在可选的实施方案中，线性阵列640可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以线性方式布置来限定线性阵列640的视野625。视野的大小根据扫描仪系统550的放大率而变化。
图7C示出了具有三个线性阵列的线扫描相机，该三个线性阵列中的每一个可被实现为CCD阵列。三个线性阵列进行组合以形成色彩阵列650。在一个实施方案中，色彩阵列650中的每个单独线性阵列检测不同的色彩强度(例如，红色、绿色或蓝色)。来自色彩阵列650中的每个单独线性阵列的色彩图像数据进行组合以形成色彩图像数据的单个视野625。
图7D示出了具有多个线性阵列的线扫描相机，该多个线性阵列中的每一个可被实现为CCD阵列。多个线性阵列进行组合以形成TDI阵列655。有利地，TDI线扫描相机可通过对来自样本的先前成像区域的强度数据求和而产生SNR的与线性阵列(也称为积分级)的数量的平方根成比例的增加来在其输出信号中提供显著地更好的SNR。TDI线扫描相机可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个和甚至更多的线性阵列。
提供了所公开的实施方案的以上描述，以使得本领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。对这些实施方案的各种修改对于本领域的技术人员来说将显而易见，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文所描述的一般原理可应用于其他实施方案。因此，应理解，本文所呈现的描述和附图表示本发明的当前优选实施方案，并且因此表示通过本发明广泛地设想的主题。还应理解，本发明的范围完全地涵盖对于本领域的技术人员来说可变得明显的其他实施方案，并且本发明的范围相应地不受限制。

Claims (19)

1.一种数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备包括：
转盘，所述转盘包括：
转盘基座，所述转盘基座被配置为支撑多个载片架，所述转盘基座具有上表面、下表面和周边边缘，所述转盘基座还被配置为在所述数字载片扫描设备的至少一个处理器的控制下在任一方向上旋转360度；
多个架间隔件，所述多个架间隔件从所述转盘基座向上延伸，其中相邻成对的架间隔件限定在三侧上以所述转盘基座、第一架间隔件的第一侧和第二架间隔件的第二侧为界的架插槽，其中每个架间隔件包括：
周边边缘，所述周边边缘靠近所述转盘基座的所述周边边缘从所述转盘基座向上延伸，所述周边边缘具有上部部分和下部部分；以及
凹部，所述凹部在所述周边边缘中定位在所述上部部分与所述下部部分之间，所述凹部被配置为允许操作员的手接近部分地由所述架间隔件限定的架插槽；
安装支架，所述安装支架定位在所述转盘上方；
机器基座，所述机器基座定位在所述转盘下方并被配置为支撑所述转盘；
多个发射器和接收器对，其中对于每个发射器和接收器对：
发射器或接收器中的一个定位在所述安装支架上或中，而所述发射器或所述接收器中的另一个定位在所述机器基座上或中，其中所述发射器和所述接收器经由直接无线链路通信地耦合，并且其中所述发射器和接收器对被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在；
其中所述数字载片扫描设备的所述至少一个处理器被配置为当检测到在第一凹部中的物体的存在时从第一发射器和接收器对接收指示；并且
其中所述数字载片扫描设备的所述至少一个处理器被配置为响应于所述指示而禁用所述基座的旋转。
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还被配置为响应于所述指示的终止而启用所述基座的旋转。
3.如权利要求1所述的数字载片扫描设备，其中所述发射器和接收器对以一定角度偏移。
4.如权利要求3所述的数字载片扫描设备，其中所述发射器和接收器对的所述偏移角度等于所述转盘基座的所述上表面的角度。
5.如权利要求1所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括第一聚焦构件，所述第一聚焦构件相对于所述发射器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
6.如权利要求1所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括第二聚焦构件，所述第二聚焦构件相对于所述接收器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
7.如权利要求1所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括：第一聚焦构件，所述第一聚焦构件相对于所述发射器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器；以及第二聚焦构件，所述第二聚焦构件相对于所述接收器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
8.一种数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备包括：
转盘，所述转盘包括：
转盘基座，所述转盘基座被配置为支撑多个载片架，所述转盘基座具有上表面、下表面和周边边缘，其中所述转盘基座的所述上表面的至少一部分从所述转盘基座的外部区域朝向所述转盘基座的中心区域向下成角度；以及
多个架间隔件，所述多个架间隔件从所述转盘基座向上延伸，其中相邻成对的架间隔件限定在三侧上以所述转盘基座、第一架间隔件的第一侧和第二架间隔件的第二侧为界的架插槽；
安装支架，所述安装支架定位在所述转盘上方，所述安装支架具有上表面、下表面和周边边缘；
机器基座，所述机器基座定位在所述转盘下方并被配置为支撑所述转盘；
多个发射器和接收器对，其中对于每一对，发射器或接收器中的一个靠近所述安装支架的所述周边边缘定位在所述安装支架的所述下表面上或中，而所述发射器或所述接收器中的另一个靠近所述转盘基座的所述周边边缘定位在所述机器基座的所述上表面上或中，其中所述发射器和所述接收器经由直接无线链路通信地耦合，并且其中所述发射器和接收器对被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在；
外壳，所述外壳包括开口，所述开口被配置为暴露所述转盘的至少一部分以用于载片架的连续的装载和卸载；
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使所述转盘在任一方向上旋转360度，所述至少一个处理器还被配置为当检测到物体的存在时从第一发射器和接收器对接收指示，并且其中所述至少一个处理器还被配置为响应于所述指示而禁用所述转盘的旋转。
9.如权利要求8所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个处理器还被配置为响应于所述指示的终止而启用所述转盘的旋转。
10.如权利要求8所述的数字载片扫描设备，其中所述发射器和接收器对以一定角度偏移。
11.如权利要求10所述的数字载片扫描设备，其中所述发射器和接收器对的所述偏移角度等于所述转盘基座的所述上表面的角度。
12.如权利要求8所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括第一聚焦构件，所述第一聚焦构件相对于所述发射器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
13.如权利要求8所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括第二聚焦构件，所述第二聚焦构件相对于所述接收器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
14.如权利要求8所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括：第一聚焦构件，所述第一聚焦构件相对于所述发射器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器；以及第二聚焦构件，所述第二聚焦构件相对于所述接收器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
15.一种数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备包括：
转盘，所述转盘被配置为支撑多个载片架；
安装支架，所述安装支架定位在所述转盘上方；
多个发射器和接收器对，其中对于每一对，发射器或接收器中的一个连接到所述安装支架，而所述发射器或所述接收器中的另一个连接到所述转盘，其中所述发射器和所述接收器经由直接无线链路通信地耦合，并且其中所述发射器和接收器对被配置为通过所述直接无线链路的中断来检测物体的存在；
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为使所述转盘旋转360度，所述至少一个处理器还被配置为当检测到物体的存在时从第一发射器和接收器对接收指示，并且其中所述至少一个处理器还被配置为响应于所述指示而禁用所述转盘的旋转。
16.如权利要求15所述的数字载片扫描设备，其中所述发射器和接收器对以一定角度偏移，所述角度等于支撑所述多个载片架的所述转盘的上表面的一部分的角度。
17.如权利要求15所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括第一聚焦构件，所述第一聚焦构件相对于所述发射器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
18.如权利要求15所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括第二聚焦构件，所述第二聚焦构件相对于所述接收器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
19.如权利要求15所述的数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备还包括：第一聚焦构件，所述第一聚焦构件相对于所述发射器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器；以及第二聚焦构件，所述第二聚焦构件相对于所述接收器定位并被配置为将来自所述发射器的所述直接无线链路聚焦到所述接收器上。
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