CN114441260A - 载片架确定系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于数字载片扫描设备的载片架确定系统。在一个实施方案中，马达以已知速率将载片架朝向接合表面驱动。直到接合为止经过的时间可以用于检测所述载片架的存在或不存在和/或所述载片架的高度。另外，一个或多个传感器可以检测所述载片架的一个或多个特征，并且这些特征可以用于确定载片架的存在或不存在、所述数字载片扫描设备支持还是不支持所述载片架的使用、所述载片架的定向和/或所述载片架的制造商和/或型号。

Description

载片架确定系统
本申请是申请日为2018年11月27日、申请号为201880070069.8、发明名称为“载片架确定系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及一种数字载片扫描设备(例如，用于病理学)，并且更具体地，涉及一种用于在由数字载片扫描设备扫描单独的玻璃载片之前确定载片架的类型(例如，制造商、型号等)和/或定向。
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、管理和分析的数字玻璃载片图像的实践。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重大疾病(诸如癌症)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。
由数字载片扫描设备处理的玻璃载片非常易碎但很贵重。玻璃载片可以存储在由不同制造商制作的多种不用类型的载片架中。由第一制造商制作的单独的载片架的特性可能显著地不同于由第二制造商制作的单独的载片架的特性。这导致常规的数字载片扫描仪损坏玻璃载片。因此，需要一种克服在上文所描述的常规的系统中发现的这些显著问题的系统和方法。
发明内容
因此，在一个实施方案中，本文描述了一种载片架确定系统，所述载片架确定系统在数字载片扫描设备内操作并且在所述数字载片扫描设备的扫描载物台上扫描单独的玻璃载片之前确认保持多个玻璃载片的载片架的类型和定向。所述系统可以包括具有下部夹具和上部夹具的载片架夹具设备。所述下部夹具接合所述载片架的底表面。所述下部夹具和所述载片架然后朝向所述上部夹具被驱动，直到所述上部夹具与所述载片架的顶表面接合为止。所述下部夹具和所述载片架以已知(例如，恒定)的速率被驱动，并且因此，所述上部夹具接合所述载片架的所述顶表面所花费的时间提供关于所述载片架的高度的指示。
在一个实施方案中，所述上部夹具包括多个传感器。所述上部夹具上的所述传感器可以定位成感测来自给定的制造商的载片架的唯一特性。因此，当所述上部夹具接合所述载片架的所述顶表面时，被触发的单独的传感器或被触发的传感器的特定组合提供关于所述载片架的所述制造商的指示并且还提供关于所述载片架的所述定向的指示。值得注意的是，许多单独的载片架明显是统一的，并且因此倒置地处理载片架并不罕见。然而，出于数字载片扫描目的，需要以顶面朝上的方式处理玻璃载片。因此，有利地，所述载片架确定系统可以被配置为确定载片架的倒置定向并且生成警报，所述警报将导致所述载片架不会被所述数字载片扫描设备处理。
在一个实施方案中，公开了一种载片架确定系统，所述载片架确定系统包括：载片架接合表面，所述载片架接合表面被配置为在数字载片扫描设备对载片架的处理期间接合载片架的接合表面；一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为在所述载片架的所述接合表面与所述载片架接合表面接合时感测所述载片架的至少一个特征；以及至少一个硬件处理器，所述至少一个硬件处理器被配置为：从所述一个或多个传感器接收输出，以及基于所述接收到的输出，识别所述载片架。对所述载片架的识别可以包括识别所述载片架的制造商、识别所述载片架的型号和/或确定所述数字载片扫描设备是否支持所述载片架的使用。
所述至少一个硬件处理器可以被配置为基于所述接收到的输出来确定所述载片架的定向。另外，所述至少一个硬件处理器可以被配置为：基于来自所述一个或多个传感器的所述接收到的输出，确定所述载片架的所述定向是否不恰当；以及当确定所述载片架的所述定向不恰当时，发起警报以向操作员警告所述载片架的所述定向是不恰当的。当所述载片架的所述定向是倒置的时，可以确定所述载片架的所述定向不恰当。
在一个实施方案中，所述载片架确定系统还包括马达，所述马达被配置为在所述数字载片扫描设备内沿着线性轴线将所述载片架朝向所述载片架接合表面驱动，其中所述一个或多个传感器中的至少一个被配置为感测所述载片架接合表面与所述载片架的所述接合表面之间的接合，并且其中所述至少一个硬件处理器还被配置为激活所述马达以及基于来自所述至少一个传感器的输出而停用所述马达。所述至少一个硬件处理器可以被配置为：确定在所述马达的激活与在所述载片架接合表面与所述载片架的所述接合表面之间的所述接合之间的时间段；以及基于所述时间段来确定所述载片架的高度；其中对所述载片架的所述识别还基于所述载片架的所述确定的高度。
所述至少一个特征可以包括在所述载片架的侧面上的特征，其中所述侧面与所述载片架的所述接合表面正交。可选地或另外地，所述至少一个特征可以包括在所述载片架的所述接合表面的周边边缘上的特征。所述一个或多个传感器可以包括被配置为感测所述载片架的多个特征的多个传感器，其中来自所述多个传感器的所述输出包括所述多个特征的指示，并且其中基于来自所述多个传感器的所述接收到的输出来识别所述载片架包括识别唯一地对应于所述多个特征的所述指示的全部的载片架。
在一个实施方案中，所述载片架确定系统包括在数字载片扫描设备中。在这样的实施方案中，所述至少一个硬件处理器可以被配置为基于对所述载片架的所述识别来控制所述数字载片扫描设备中的扫描过程的操作。
在一个实施方案中，公开了一种方法，所述方法包括由数字载片扫描设备的至少一个硬件处理器：从一个或多个传感器接收输出，所述一个或多个传感器被配置为在载片架的接合表面与所述数字载片扫描设备的载片架接合表面接合时感测所述载片架的至少一个特征；以及基于来自所述一个或多个传感器的所述接收到的输出，识别所述载片架。
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1A是根据一个实施方案的示出来自第一制造商的具有玻璃载片的示例载片架的顶视图；
图1B是根据一个实施方案的示出来自第二制造商的具有玻璃载片的示例载片架的顶视图；
图2A是根据一个实施方案的示出与上部夹具接合的来自第一制造商的示例载片架的透视图；
图2B是根据一个实施方案的示出与上部夹具接合的来自第二制造商的示例载片架的透视图；
图3是根据一个实施方案的示出用于识别载片架的存在、定向、特征、制造商和/或型号的示例过程的流程图；
图4A是示出可以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的框图；
图4B是根据一个实施方案的示出具有单个线性阵列的示例线扫描相机的框图；
图4C是根据一个实施方案的示出具有三个线性阵列的示例线扫描相机的框图；以及
图4D是根据一个实施方案的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
本文公开的某些实施方案提供了一种载片架确定系统，所述载片架确定系统确定正在被数字载片扫描设备处理的载片架的高度和/或其他特征、制造商和/或型号和/或定向。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.示例载片架确定系统
图1A是根据一个实施方案的示出来自第一制造商的具有玻璃载片585的示例载片架100A的顶视图。在所示的实施方案中，载片架100A包括能够由传感器检测到的一个或多个载片架特征120A至120E，包括在载片架100A的顶表面110A中的两个凹部120A和120B。
图1B是根据一个实施方案的示出来自第二制造商的具有玻璃载片585的示例载片架100B的顶视图。在所示的实施方案中，载片架100B包括能够由传感器检测到的一个或多个载片架特征120F至120J，包括在载片架100B的顶表面110B中的单个凹部120F。
载片架特征120可以包括：从载片架100的表面的特定位置处的隆起或其他突起；在载片架100的表面中的特定位置处的凹口、开口或其他凹部；在特定位置处载片架100的表面的存在；在特定位置处载片架100的表面的不存在等。在一个实施方案中，单个载片架特征120可以用于唯一地识别特定载片架100。可选地，多个载片架特征120的组合可以共同地用于唯一地识别特定载片架100。由于在载片架100与夹具(例如，上部夹具200)的载片架接合表面接合时载片架100的顶表面110的大部分都可能被覆盖，因此优选地使用在载片架100的侧面上或在载片架100的顶表面110的周边边缘附近的载片架特征120，以便更容易检测。
图2A是根据一个实施方案的示出与上部夹具200的载片架接合表面(例如，底表面)接合的来自第一制造商的示例载片架100A的透视图。类似地，图2B是根据一个实施方案的示出与上部夹具200的载片架接合表面接合的来自第二制造商的示例载片架100B的透视图。
多个传感器210和220附接到上部夹具200。多个传感器可以包括一个或多个载片架定向传感器210和一个或多个载片架特征传感器220。在所示的实施方案中，多个传感器包括单个载片架定向传感器210以及两个载片架特征传感器220A和220B。另外，多个传感器210和/或220中的至少一个和/或另一个传感器可以被配置为确定载片架100是否与上部夹具200的载片架接合表面接合。在可选的实施方案中，可以采用附加的或更少的传感器。
在一个实施方案中，每个载片架定向传感器210被配置为感测指示载片架100是顶面朝上还是倒置的载片架特征120。每个载片架定向传感器210可以特定于单一类型的载片架100(例如，100A)，或者可以被配置为确定两种或更多种类型的载片架100(例如，100A和100B)的定向。
在一个实施方案中，每个载片架特征传感器220被配置为确定至少一个载片架特征120的存在或不存在。在基于多个载片架特征120来识别载片架100的制造商和/或型号的一个实施方案中，可以使用两个或更多个载片架特征传感器220(例如，在所示的实施方案中，220A和220B)来确定多个制造商中的哪一个制造了载片架100和/或存在多个型号中的哪一个。具体地，载片架特征传感器220的组合的输出可以用于唯一地识别每个制造商的载片架100和/或每个型号的载片架100，每个组合的输出表示特定载片架特征120的存在或不存在和/或特定载片架特征120的一个或多个参数(例如，高度、宽度、深度、厚度、形状、直径等)。例如，第一载片架特征120(例如，120E)的存在和/或第二载片架特征120(例如，120H)的存在可以指示存在来自第一制造商的载片架100A，而第一载片架特征120的不存在和/或第二载片架特征120的存在可以指示存在来自第二制造商的载片架100B。
在一个实施方案中，数字载片扫描设备包括处理器555，该处理器监测载片架定向传感器210在载片处理期间的每个输出并且分析输出以基于载片架定向传感器210的输出来确定载片架100的定向。在基于来自多个载片架定向传感器210的输出来执行确定的情况下，处理器555监测这些载片架定向传感器210在载片处理之前和/或期间的多个输出。在监测期间，如果处理器555基于载片架定向传感器210的输出来确定载片架100的位置已经变得异常，那么处理器555可以触发警报(例如，经由数字载片扫描设备的扬声器的音频警报和/或经由数字载片扫描设备的显示器或光源的视觉警报)以向数字载片扫描设备的操作员警报载片架100异常地定位。处理器555还可以停止任何载片处理，直到载片架100重新定位为止，使得处理器555基于载片架定向传感器210的输出来确定载片架100适当地定位。
另外地或可选地，数字载片扫描设备的处理器555接收载片架特征传感器220的每个输出，并且分析输出以确定载片架100的存在或不存在，和/或如果确定载片架100存在，则唯一地识别载片架100的制造商、型号和/或其他类型和/或确定数字载片扫描设备是否支持载片架100的使用。如果处理器555确定数字载片扫描设备不支持载片架100的使用，那么处理器555可以阻止任何载片处理，以便阻止对载片架100内的玻璃载片585、载片架100和/或数字载片扫描设备的损坏。
2.示例载片架确定过程
图3是根据一个实施方案的示出用于识别载片架100的存在、定向、特征、制造商和/或型号的过程300的流程图。尽管过程300被示出为具有某一排列和次序的步骤，但是可以用更少、更多或不同的步骤以及不同的排列和/或次序的步骤来实现过程300。过程300可以由数字载片扫描设备(诸如，图4A所示的扫描系统550)的处理器555实现。
过程300在步骤310中开始，此时马达开始驱动载片架100，使得载片架100的接合表面110(例如，顶表面)朝向夹具200的载片架接合表面(例如，底表面)移动。例如，载片架100的另一个接合表面(例如，底表面)可以搁置在下部夹具的载片架接合表面(例如，顶表面)上。下部夹具可以包括检测载片架100的存在的传感器，并且处理器555可以自动地激活马达，以每当传感器检测到载片架100的存在时就将下部夹具朝向上部夹具200驱动。可选地，操作员可以在控制器555的控制下手动地激活马达，以将下部夹具朝向上部夹具200驱动。
另外，在步骤310中，处理器555可以开始监测从马达的激活时间直到载片架100的接合表面110与上部夹具200的载片架接合表面接合的接合时间为止的时间。例如，处理器555可以在激活时间启动计时器以在接合时间将其停止。可选地，处理器555可以存储马达被激活的激活时间，并且不断地将激活时间与当前时间进行比较(例如，直到接合时间为止)。
在步骤320中，处理器555监测上部夹具200的接合传感器(例如，传感器210、220或另一个传感器)的输出。如果接合传感器检测到载片架100，则它向处理器555输出检测指示。否则，如果接合传感器未检测到载片架，则它不向处理器555输出指示或向该处理器输出无检测指示。如果处理器555接收到检测指示(即，在步骤320中为“是”)，则过程300进行到步骤350。否则，如果处理器555未接收到检测指示或接收到无检测指示(即，在步骤320中为“否”)，则过程300进行到步骤330。
在步骤330中，处理器555确定从步骤310中的激活时间到当前时间的时间段是否大于阈值。阈值可以被设置为指示在上部夹具与下部夹具之间不存在任何载片架100或指示另一个错误的时间长度。如果时间长度大于阈值(即，在步骤330中为“是”)，那么在步骤340中，处理器555可以发出警报(例如，音频和/或视觉警报)以向操作员通知遇到错误。警报可以包括错误(例如，载片架100的不存在)的指示。否则，如果时间长度不大于阈值(即，在步骤330中为“否”)，那么在步骤320中，过程300可以继续监测接合。应理解，如果时间长度等于阈值，那么取决于程序员的特定设计选择，处理器555可以发出警报或继续到步骤320。
在可选的实施方案中，处理器555可以利用其他手段来检测载片架100的不存在。在这种情况下，步骤310可以省略开始接合计时并且步骤330可以完全地被省略。作为一个示例，可以通过感测下部夹具的接合表面在距上部夹具的接合表面的预定距离内或已经到达上部夹具的接合表面来检测载片架100的不存在。
在步骤350中，处理器555可以确定载片架100的高度。在一个实施方案中，基于从步骤310中的激活时间到在步骤320中检测到的接合时间的时间段来计算载片架100的高度。例如，可以基于该时间段和在步骤310中激活的马达的已知的恒定速度来计算载片架100的高度(例如，高度＝速度×时间段)。可选地，可以基于在步骤320中检测到的接合的时间下部夹具与上部夹具200之间的距离来确定载片架100的高度。应理解，载片架100的高度可以用作用于识别载片架100的制造商和/或型号的特征。在不需要载片架100的高度来识别载片架100的制造商的一个实施方案中，可以省略步骤350。
在步骤360中，处理器55可以确定载片架100的定向。例如，处理器555可以从一个或多个载片架定向传感器210接收输出。基于来自载片架定向传感器210的输出，处理器可以确定载片架100的定向。例如，处理器可以确定载片架100是顶面朝上还是倒置。
在步骤370中，如果载片架100的定向是不正确或不恰当的(例如，在步骤370中为“否”)，那么在步骤340中，处理器555可以发出警报。例如，不正确或不恰当的定向可以包括载片架100的倒置定向。警报可以包括错误(例如，载片架100的不恰当定向)的指示。否则，如果载片架100的定向是正确且恰当的(即，在步骤370中为“是”)，那么过程300进行到步骤380。
在步骤380中，处理器555可以检测载片架100的一个或多个特征。例如，处理器555可以从一个或多个载片架特征传感器220接收输出。基于来自载片架特征传感器220的输出和/或其他检测到的特征(例如，在步骤350中确定的载片架的高度)，在步骤390中，处理器555可以识别载片架100。
具体地，在步骤390中，处理器555可以识别载片架100的制造商和/或型号。这个识别然后可以用于由数字载片扫描设备550进行的进一步处理。例如，载片架100的制造商和/或型号的标识可以用来确定数字载片扫描设备550是否支持载片架100、用来配置数字载片扫描设备550的操作(诸如，控制总成的用于向载片架100装载载片585和从中卸载该载片的操作)等。
3.示例实施方案
在一个实施方案中，一种载片架确定系统包括载片架接合表面，所述载片架接合表面被配置为在数字载片扫描设备对载片架的处理期间接合载片架的顶表面。所述载片架确定系统还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为在所述载片架与所述载片架接合表面接合时感测所述载片架的至少一个特征。所述载片架确定系统还包括处理器，所述处理器被配置为从所述至少一个传感器接收一个或多个指示并且分析所述接收到的一个或多个指示以确定所述载片架的制造商。
在一个实施方案中，一种载片架确定系统包括载片架接合表面，所述载片架接合表面被配置为在数字载片扫描设备对载片架的处理期间接合载片架的顶表面。所述载片架确定系统还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为在所述载片架与所述载片架接合表面接合时感测所述载片架的至少一个特征。所述载片架确定系统还包括处理器，所述处理器被配置为从所述至少一个传感器接收一个或多个指示并且分析所述接收到的一个或多个指示以确定所述载片架的定向。
在一个实施方案中，一种载片架确定系统包括马达，所述马达被配置为在数字载片扫描设备内沿着线性轴线驱动载片架，其中所述马达在第一时间开始驱动所述载片架。所述载片架确定系统还包括载片架接合表面，所述载片架接合表面沿着所述线性轴线定位并且被配置为在所述数字载片扫描设备对载片架的处理期间接合所述载片架的顶表面。所述载片架确定系统还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为感测所述载片架与所述载片架接合表面的所述接合，其中所述载片架在第二时间接合所述载片架接合表面。所述载片架确定系统还包括被配置为驱动所述马达的处理器，所述处理器还被配置为基于驱动所述马达的开始时间来确定所述第一时间，所述处理器还被配置为从所述至少一个传感器接收确认所述载片架与所述载片架接合表面的所述接合的指示，所述处理器还被配置为基于所述接收到的指示来确定所述第二时间，并且所述处理器还被配置为基于所述第一时间和所述第二时间来确定所述载片架的高度。类似地，所述处理器可以基于在所述第一时间之后经过的时间量来确定载片架的不存在，使得如果所述处理器驱动所述马达比预定时间量长，则所述处理器确定载片架的不存在。
在一个实施方案中，一种载片架确定方法包括：将载片架朝向包括多个传感器的载片架接合表面驱动；以及在使所述载片架的顶表面与所述载片架接合表面接合之后，从一个或多个传感器接收指示。所述方法还包括：分析来自所述一个或多个传感器的所述指示；以及基于所述分析来确定载片架制造商。
在一个实施方案中，一种载片架确定方法包括：将载片架朝向包括多个传感器的载片架接合表面驱动；以及在使所述载片架的顶表面与所述载片架接合表面接合之后，从一个或多个传感器接收指示。所述方法还包括：分析来自所述一个或多个传感器的所述指示；以及基于所述分析来确定载片架定向。
在一个实施方案中，一种方法包括：使用马达来将载片架朝向包括多个传感器的载片架接合表面驱动；以及存储与所述马达开始驱动所述载片架时相对应的第一时间。所述方法还包括：感测所述载片架与所述载片架接合表面的接合；以及存储与所述载片架与所述载片架接合表面接合时相对应的第二时间；以及基于分析来确定载片架高度。
4.示例数字载片扫描设备
图4A是示出可以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，还可以使用装置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、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。尽管可以存在扫描仪系统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可以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可以包括能够并行地处理指令的多核心处理器。还可以提供附加的单独的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以是单独的离散处理器，或者可以与处理器555集成。一个或多个处理器可以被配置为控制驱动下部夹具的马达并且还被配置为从附接到上部夹具200的一个或多个传感器接收指示，并且由此控制数字成像装置550的总体工作流并确定正被数字成像装置550处理的载片架100的高度、制造商和/或定向。
存储器565提供可以由处理器555执行的程序的数据和指令的存储。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可以包括被配置为传达模拟电信号的通信总线560，并且可以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X-Y-Z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可以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可以包括例如光源和照明光学器件。光源可以是可变强度卤素光源，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。光源还可以是任何类型的弧光灯、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可以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，可以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可以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，可以采用线扫描相机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。可移动载物台还可以被配置为在处理器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可以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，可以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可以是可通过光学显微术探询的任何东西。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、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可以是微量滴定板，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，该物镜定位器可以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。载物台580和物镜600在X-Y-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，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能够校正色差和球差。由于物镜600是无限远校正的，因此可以将聚焦光学器件610在光学路径605中放置于物镜600上方，其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可以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。线扫描相机可以是单色或彩色的。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以具有单个线性阵列或多个线性阵列。还可以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1,024个像素的一些格式，以及具有多达4,096个像素的其他格式。类似地，还可以在扫描仪系统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的运动可以与线扫描相机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可以相对于线扫描相机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。连续数字图像可以由处理器555进一步处理，并且处理过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中的至少一个可以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。聚焦传感器可以逻辑上定位成与成像传感器在同一光轴上，或者聚焦传感器可以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可以被定向，使得聚焦传感器的多个单独的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中的编程的模块实现对设置在玻璃载片585上的样品590的自动扫描和数字化。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以定位样品590来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的扫描可以包括获取竖直图像条带或水平图像条带。对样品590的扫描可以是从上到下、从下到上或这两者(双向)，并且可以在样品上的任何点处开始。可选地，对样品590的扫描可以是从左到右、从右到左或这两者(双向)，并且可以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的所得图像可以是整个样品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4B示出了具有单个线性阵列640的线扫描相机，该单个线性阵列可以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4,096个像素。在可选的实施方案中，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、1,024个和4,096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。视野的大小根据扫描仪系统550的放大率而变化。
图4C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以被实现为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4D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以被实现为CCD阵列。多个线性阵列进行组合以形成TDI阵列655。有利地，TDI线扫描相机可以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在其输出信号中提供显著更好的SNR。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个和甚至更多的线性阵列。
提供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以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以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 (15)

1.一种载片架确定系统，所述载片架确定系统包括：
载片架接合表面，所述载片架接合表面被配置为在数字载片扫描设备对载片架的处理期间接合载片架的接合表面；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为在所述载片架的所述接合表面与所述载片架接合表面接合时感测所述载片架的至少一个特征，所述至少一个特征包括在所述载片架侧面上的一个或多个位置处或者在所述载片架顶表面的周边边缘处的一个或多个突起或凹部，使得所述至少一个特征识别所述载片架；以及
至少一个硬件处理器，所述至少一个硬件处理器被配置为从所述一个或多个传感器接收输出，以及基于所述接收到的输出，识别所述载片架。
2.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中识别所述载片架包括识别所述载片架的制造商。
3.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中识别所述载片架包括识别所述载片架的型号。
4.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中识别所述载片架包括确定所述数字载片扫描设备是否支持所述载片架的使用。
5.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中所述至少一个硬件处理器还被配置为基于所述接收到的输出来确定所述载片架的定向。
6.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中所述至少一个硬件处理器还被配置为：
基于来自所述一个或多个传感器的所述接收到的输出，确定所述载片架的所述定向是否不恰当；以及
当确定所述载片架的所述定向不恰当时，发起警报以向操作员警告所述载片架的所述定向是不恰当的。
7.如权利要求6所述的载片架确定系统，其中当所述载片架的所述定向是倒置的时，确定所述载片架的所述定向不恰当。
8.如权利要求1所述的载片架确定系统，所述载片架确定系统还包括马达，所述马达被配置为在所述数字载片扫描设备内沿着线性轴线将所述载片架朝向所述载片架接合表面驱动，其中所述一个或多个传感器中的至少一个被配置为感测所述载片架接合表面与所述载片架的所述接合表面之间的接合，并且其中所述至少一个硬件处理器还被配置为激活所述马达以及基于来自所述至少一个传感器的输出而停用所述马达。
9.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中所述至少一个特征包括在所述载片架的侧面上的特征，其中所述侧面与所述载片架的所述接合表面正交。
10.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中所述至少一个特征包括在所述载片架的所述接合表面的周边边缘上的特征。
11.如权利要求1所述的载片架确定系统，其中所述一个或多个传感器包括被配置为感测所述载片架的多个特征的多个传感器，其中来自所述多个传感器的所述输出包括所述多个特征的指示，并且其中基于来自所述多个传感器的所述接收到的输出来识别所述载片架包括识别唯一地对应于所述多个特征的所述指示的全部的载片架。
12.一种数字载片扫描设备，所述数字载片扫描设备包括如权利要求1所述的载片架确定系统。
13.如权利要求12所述的数字载片扫描设备，其中所述至少一个硬件处理器还被配置为基于对所述载片架的所述识别来控制所述数字载片扫描设备中的扫描过程的操作。
14.一种方法，所述方法包括由数字载片扫描设备的至少一个硬件处理器：
从一个或多个传感器接收输出，所述一个或多个传感器被配置为在载片架的接合表面与所述数字载片扫描设备的载片架接合表面接合时感测所述载片架的至少一个特征；以及
基于来自所述一个或多个传感器的所述接收到的输出，识别所述载片架。
15.一种载片架确定系统，包括:
上部夹具；
上部夹具的载片架接合表面，其中所述载片架被配置为接合载片架的接合表面，该载片架在由数字载片扫描设备处理玻璃载片期间保持多个玻璃载片；
一个或多个传感器，其被配置为当载片架的接合表面与载片架接合表面接合时感测载片架的至少一个特征，其中至少一个特征包括在特定位置处载片架的存在或不存在；和
至少一个硬件处理器，其被配置为接收来自所述一个或多个传感器的输出，并且基于所接收的输出，识别所述载片架，其中所述至少一个特征包括在所述载片架的侧面或顶表面上的一个或多个突起或凹部。
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