CN115931918A - 载网的编码方法、载网及利用载网进行识别和定位的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了一种载网的编码方法、载网及利用载网进行识别和定位的方法，包括以下步骤：提供用于承载样品的载网；将所述载网划分为至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括中心区域和边缘区域；在所述边缘区域形成至少一个环形编码信息存储区，并对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理，形成样品编码。本公开的上述技术方案能够使得载网上的有效使用空间被极大提升，可满足各种形式和长度的样品编码需求；同时样品承载区被整合到载网的中心区域，减少了载网的零碎空间，使得能够减少样品切片数，提升样品的准备效率。
Description
技术领域
本公开涉及透射电子显微镜技术领域，具体涉及一种用于透射电子显微镜载网的编码方法、载网以及利用该载网对样品进行识别和定位的方法。
背景技术
透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)是利用高能电子束充当照明光源而进行放大成像的大型显微分析设备。TEM能够在观察材料微观组织形貌的同时给出物相结构、元素成分和晶体缺陷等信息，已成为科学工作者有力的研究工具。
透射电子显微镜的样品载网用于承载待观察的样品，而记录样品的识别和方位信息的样品编码的呈现形式通常为在样品载网上形成的方形二维码。另外，在各别图像识别系统中，样品载网上还需额外的辅助定位图形来辅助定位。在高通量成像应用时，由于样品数量庞大，并且样品编码长达数十位，使得样品编码难以刻蚀在TEM样品载网的极小空间内(通常为直径约3mm的圆形)。
在之前的文献中，在TEM样品载网极小的空间内需同时放置有两个方形二维码、样品以及辅助定位点。图1为常规的透射电子显微镜的样品载网的布局平面图。如图1所示，样品载网为一个直径为3.05mm大小的圆形铜片，其中中间的长方形区域4’为1.8mm×1mm的样品区，样品二维码放置区域1’为两个大小为0.7mm的正方形，辅助定位点放置区域2’为八个边长为0.2mm的正方形，底部1.25mm×0.2mm的长方形区域3’用于展示样品编码中的阿拉伯数字部分。而剩余区域皆为无法利用的控件，约为3.96mm2，约占样品载网面积的54.20％。
现有透射电子显微镜的样品载网的设计形式使得用于承载样品的空间被极大缩小，无法高效利用样品载网的有限空间，并难以满足样品编码位数较长的场景。
由于放置样品的区域呈长条形，且方形二维码及辅助定位点散落在载网的不同区域，使得载网上留有的多处零碎空间无法有效利用，这直接导致需成像的生物样品切片数的增加，降低了样品准备效率；并间接延长了系统成像的总时长。
此外，由于样品二维码以及定位标的制作需要在极小的平面内完成，使得需使用高精度的制作工艺，例如借助极细(例如3至4微米)的高功率激光打标机，上述制作工艺大大增加了对样品载网的制作难度，并且对极小尺寸的要求使得成像过程中样品准备步骤变得更加复杂。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种载网的编码方法、载网及利用载网进行识别和定位的方法。
第一方面，本公开实施例中提供了一种载网的样品编码方法。
具体地，所述样品编码方法，包括：
提供用于承载样品的载网；
将所述载网划分为至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括中心区域和边缘区域；
在所述边缘区域形成至少一个环形编码信息存储区，并对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理，形成样品编码。
根据本公开实施例，优选地，所述环形编码信息存储区构成编码区域，并且当所述环形编码信息存储区为两个或两个以上时，相邻所述环形编码信息存储区之间间隔预定距离。
根据本公开实施例，优选地，所述样品编码由二维编码构成，通过所述二维编码记录所述样品的识别和/或定位信息。
根据本公开实施例，优选地，通过对二维的数字、字母、图形或者符号中的一种或多种按预定顺序排列组合而形成所述二维编码。
根据本公开实施例，优选地，形成至少一个定位标识，所述定位标识分布在所述边缘区域中，用于对所述样品进行辅助定位。
根据本公开实施例，优选地，在所述编码区域中形成至少一个所述定位标识，并且在所述定位标识中填充样品定位标。
根据本公开实施例，优选地，所述样品定位标包括用于定位的图形或符号中的一种或多种。
根据本公开实施例，优选地，还包括预处理形成第一编码的步骤，预处理后，所述第一编码分布于所述环形编码信息存储区的边缘区域的预设位置上。
根据本公开实施例，优选地，其中，对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理，形成样品编码，被实施为：采用激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理以形成所述样品编码。
根据本公开实施例，优选地，借助激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺形成所述定位标识和所述样品定位标。
根据本公开实施例，优选地，其中，所述中心区域为圆形形状，用于放置所述样品。
根据本公开实施例，优选地，其中，形成第一编码，被实施为：采用激光刻蚀或化学铣削工艺对所述边缘区域进行预处理以形成所述第一编码。
第二方面，本公开实施例中提供了一种用于承载样品的载网。
具体地，所述载网包括：至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括：中心区域和边缘区域，所述边缘区域包括至少一个环形编码信息存储区，用于记录存储样品编码。
根据本公开实施例，优选地，所述至少一个环形编码信息存储区构成编码区域，并且当所述环形编码信息存储区为两个或两个以上时，相邻所述环形编码信息存储区之间以预定距离间隔。
根据本公开实施例，优选地，其中，所述样品编码由二维编码构成，所述二维编码记录所述样品的识别和/或定位信息。
根据本公开实施例，优选地，所述二维编码由二维的数字、字母、图形或者符号中的一种或多种组成。
根据本公开实施例，优选地，所述载网还包括定位标识，所述定位标识包括至少一个，并且分布在所述边缘区域中，用于辅助定位所述样品。
根据本公开实施例，优选地，所述定位标识的数量为四个，对称地分布在所述环形编码信息存储区中。
根据本公开实施例，优选地，其中，所述定位标识包括有样品定位标。
根据本公开实施例，优选地，所述样品定位标包括用于定位的图形或符号中的一种或多种。
根据本公开实施例，优选地，还包括第一编码，所述第一编码分布于所述环形编码信息存储区的预设位置上。
根据本公开实施例，优选地，其中，所述中心区域的形状为圆形。
根据本公开实施例，优选地，采用激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺形成所述样品编码。
根据本公开实施例，优选地，借助激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺形成所述定位标识和/或所述样品定位标。
根据本公开实施例，优选地，所述载网为铜网、不锈钢网、镍网、金网或钼网中的一种。
第三方面，本公开实施例中提供了一种利用用于承载样品的载网对样品进行识别和定位的方法。
具体地，所述识别和定位方法包括以下步骤：
S301：将样品切片放置在载网的中心区域内；
S302：将所述载网传输至样品定位台，通过图像采集系统对所述载网的形成有样品编码和定位标识的正面进行图像采集，获得承载有所述载网的样品定位台的图像数据；
S303：利用数据处理模块对所述图像数据进行图像识别与分析，并基于所述图像识别与分析的结果，输出样品编码信息，并且控制并调整所述载网的方位至目标方位。
根据本公开实施例，优选地，在步骤S301中：将所述样品切片放置在所述载网的中心区域之前，包括对样品进行切片，在所述样品切片的表面镀覆一层有机薄膜以便所述样品切片附着在所述载网上。
根据本公开实施例，优选地，在步骤S303中：当所述定位标识的数量为四个且被对称布置在所述载网的边缘区域时，该四个定位标识与所述载网中心点的连线相互垂直并可将所述载网四等分，此时相互垂直的各连线在所述载网上可构建出一个虚拟定位坐标系，所述数据处理模块基于所述样品定位台的标定线与所构建的虚拟定位坐标系中的所述定位标识之间的偏差位移，控制调节机构调整所述载网的方位至目标方位。
本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过将用于承载样品的载网划分为同心的中心区域和边缘区域，其中，中心区域用于承载样品切片，而在边缘区域中建立环形编码信息存储区，并在环形编码信息存储区中进行编码处理以形成样品编码，使得载网上的有效使用空间被极大提升，可满足各种形式和长度的样品编码需求；
由于样品承载区被整合集中到载网的面积较大的中心区域，减少了载网的零碎空间，使得能够减少样品切片数，提升样品的准备效率；
此外，当样品承载区为圆形、边缘区域为环形时，样品承载区域不再存在长条型的长短轴之分，通过将定位标识沿环形的边缘区域均匀布置，可缩小载网的最大旋转角度，在旋转速度相同的情况下，可缩短定位时间，减轻定位负担，提升样品准备效率；
此外，在最大化样品承载区的有效使用空间的情况下，本公开可充分利用边缘区域中的环形编码信息存储区的空间，使得样品编码、定位标识和样品定位标等的制作工艺不再局限于高精度的复杂加工工艺，能够降低加工难度，并且简化载网的生产过程。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
图1为常规的透射电子显微镜的样品载网的布局平面图。
图2示出根据本公开实施例的载网的样品编码方法的流程图。
图3示出根据本公开实施例的用于承载样品的载网的平面示意图。
图4示出根据本公开一实施例的用于承载样品的载网的平面示意图。
图5示出根据本公开另一实施例的用于承载样品的载网的平面示意图。
图6示出根据本公开实施例的利用载网对样品进行识别和定位的方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本公开使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
上文提及，在TEM样品载网极小的空间内需同时放置有两个方形二维码、样品以及辅助定位点。由于放置样品的区域呈长条形，且样品载网上留有多处零碎无法利用的空间，使得放置样品的空间被极大缩小，无法高效利用样品载网的有限空间。
考虑到上述技术缺陷，本公开实施例提供了一种高效利用载网的样品编码方法，需要说明的是，本公开的载网可适用于透射电子显微镜、扫描电子显微镜、反射电子显微镜或者其它电子显微镜或光学仪器，本公开对此不作特别限制。为了清楚地解释本公开的实施例，以下实施例以透射电子显微镜用载网为例进行解释说明。
根据本公开实施例的提供技术方案，所述载网的样品编码方法包括：提供用于承载样品的载网；将所述载网划分为至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括中心区域和边缘区域；在所述边缘区域形成至少一个环形编码信息存储区，并对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理，形成样品编码。该技术方案能够有效提升样品载网的使用空间，减少需成像生物样品的切片数，提高样品的准备效率，同时能够降低样品载网的制作难度。
图2示出根据本公开实施例的用于透射电子显微镜载网的样品编码方法的流程图。如图2所示，所述载网的样品编码方法包括以下步骤S101-S103：
在步骤S101中，提供用于承载样品的载网；
其中，所述载网可以为铜网、不锈钢网、镍网、钼网或金网等，如果样品有特殊要求，如做免疫电镜标记时，可选用化学惰性较大的金网或镍网，以减少其他化学反应的干扰和对载网的锈蚀，从而提高样品的质量。
在步骤S102中，将所述载网划分为至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括中心区域和边缘区域；
其中，载网可以为各种类型的形状，如圆形、正方形、矩形、正多边形或其它类型的几何形状，本公开对此不作特别限制。具体地，本公开实施例以圆形形状的载网为例进行说明，如图3所示，例如直径约为3mm的圆形载网。以圆形载网的圆心为中心点，在圆形载网上建立至少两个同心区域，即靠近中心点的中心区域和远离中心点的边缘区域。其中，所述中心区域为圆形形状，用于放置样品，可以理解的是，中心区域的形状可以为正方形、长方形或其他形状的几何图形，本公开考虑到圆形形状的中心区域能够使得载网的有效利用面积最大化，因此优选中心区域为圆形形状。
本领域技术人员应理解，电子显微镜或其它光学仪器中使用的载网可以为非圆形的其它各种形状，例如正方形、矩形、正多边形。当载网的形状为非圆形时，同样地，可以以载网的中心点(例如各种几何形状的轴对称点或者中心对称点)建立同心区域，即靠近中心点的中心区域和远离中心点的边缘区域。本公开通过对载网的区域进行合理规划，可避免载网上出现多处零碎无法利用的空间。
在步骤S103中，在所述边缘区域形成至少一个环形编码信息存储区，并对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理，形成样品编码。
本公开需要说明的是，除非明确记载环形为圆环形，否则本公开中的“环形”并不特指圆环形，而是一种更为广义上的环形，本公开的环形可以表示为具有内径和外径或者内边长和外边长的封闭图形组成的环形形状，也可以表示为一个封闭图形或平面除去中心区域之外的具有一定环宽的几何形状或结构；即可以是圆环形，也可以是三角环形、方环形、矩形环形、正多边形环形或其他几何环形形状。
根据本公开的实施例，通过对载网的边缘区域编码处理形成至少一个环形编码信息存储区，所述至少一个环形编码信息存储区构成编码区域，在环形编码信息存储区编码形成样品编码，可使得样品的识别信息和定位信息存储记录在远离载网的中心区域的边缘区域中，并利用样品编码取代零散布局的方形的样品二维码和辅助定位点，将载网的中间无编码的中心区域全部制作成样品承载区域，可使得样品承载区域不再呈狭窄的长条形，并且易于实现样品承载区域面积的最大化。
具体地，本公开实施例以圆形截面的载网为例，对圆形载网进行区域划分后获得的与所述中心区域同心的边缘区域为围绕中心区域的外圆环形状。进一步地，环形边缘区域中可以形成至少一个用于记录存储样品编码的环形编码信息存储区，如图3所示。
另外，可选地，为了保证载网的强度，所述边缘区域还包括位于最外沿的非编码区域，即外沿区域，所述外沿区域具有一定的环宽。
由于样品载网的编码并没有一个设定标准，有的编码可能长达数十位，而有的则可能只有几位数。这些编码的长度以及字符串，都会影响编码信息在电脑中的内存大小，有的编码可能仅占几k，有的可能十几k、甚至几十k，这样就会影响到编码软件需要储存在二维码里面的信息量。结合编码软件里面的算法和设定方式就会产生一条或多条的环形区域。在本实施例的一个可选实现方式中，根据样品编码的特点，环形编码信息存储区可以设置为一条或多条，例如本实施例中的四条。当然，本领域技术人员可以理解，环形编码信息存储区的条数取决于需存储信息总量和生成编码的软件特点，根据样品编码的识别信息类型和长度等情况不同，所述环形编码信息存储区可以设置为一条、两条、三条或更多条，本公开对此不做特别限制。此外，可以理解的是，本公开的样品编码可以是完全填充环形编码信息存储区形成整圆环编码，也可以部分填充，这取决于样品编码的长度或加工需要。
当所述环形编码信息存储区为两个或两个以上时，相邻所述环形编码信息存储区之间可以间隔预定距离。考虑到样品编码的加工是在极小平面内完成，为了避免在多个环形编码信息存储区之间刻蚀样品编码时发生相互干扰，同时保证环形编码清晰便于识别定位，本公开将相邻环形编码信息存储区之间预设预定距离的间隔，例如25微米。此外，多个环形编码信息存储区的环宽可以为相同的，也可以是不相同的，例如可以在30微米至80微米之间，例如本实施例的62微米；本公开对此不做特别限制，其中环宽是表示圆环的宽度，可通过外圆半径减去内圆半径得到。
在本实施例的一个可选实现方式中，所述样品编码由二维编码构成，通过所述二维编码记录所述样品的识别和定位信息。其中，通过对二维的数字、字母、图形或者符号中的一种或多种按预定顺序排列组合而形成所述二维编码。图形或符号可以为带有颜色的图形或者可以指示方位的例如箭头等符号标签。本领域技术人员可以理解，本领域中凡是可以代表样品信息和指示方位信息的任何数字、字母、图形或符号均可适用。
在本实施例的一个可选实现方式中，在所述边缘区域中形成至少一个定位标识，本公开的定位标识可以以例如定位圆圈、定位三角形、定位圆环或其他形状的几何图形，或者以定位图标、定位图案等形式存在，本公开对此不作特别限制。所述定位标识分布在所述边缘区域中，用于对所述样品进行辅助定位。
所述定位标识可以为1个，固定于所述编码区域中，借助图像识别软件可以识别该定位标识的坐标位置，从而实现样品的定位。应理解，本公开的定位标识可以为一个以上，例如，当定位标识为两个时，可对称地整合在边缘区域的环形编码信息存储区中，定位标识之间的连线经过载网的中心点；当定位标识为三个时，将三个定位标识均匀对称地整合在所述环形编码信息存储区中，并且定位标识与载网中心点的连线可将所述载网三等分；当定位标识的数量为四个时，通过将四个定位标识均匀对称地整合到边缘区域的环形编码信息存储区中，并且各定位标识与载网中心点的连线可将所述载网四等分。
为了便于识别定位，例如为了给图像识别处理软件提供更多的位置信息，提高图像软件处理的精确性，可在定位标识中可以填充样品定位标。所述样品定位标可以图形或符号中的一种或多种，也可以为箭头或数字刻度等形式，本领域中，凡是可以有助于方位识别定位的图形或符号均可以用作本公开的样品定位标，因此本公开对此不做特别限制。
此外，本公开的定位标识和样品定位标还可以被其他辅助定位的结构形态所代替，例如，采用类似定位编码的形态与样品编码整合到编码区域中，并可以与样品编码集成为一体，例如在样品载网的编码区域中的预设位置以第一编码的形式加工一固定的起始编码(本公开对该固定的起始编码无特殊要求，只要图像识别系统能够识别该编码即可)，该起始编码与样品编码可共同形成在环形编码信息存储区中，通过图像识别软件识别该起始编码，将起始编码所在位置用作定位位置，用于样品的识别和定位，此时可省略其它定位图标。
在本实施例的一个可选实现方式中，可采用激光刻蚀工艺(例如借助激光打标机)和化学铣削工艺制作本公开的样品编码、起始编码、定位标识或者样品定位标。在最大化样品承载区的有效使用空间的情况下，可充分利用边缘区域中的环形编码信息存储区的空间，使得相较于图1中必须使用极细光斑(三至四微米)的激光打标机和精确度极高(三至四微米)的化学铣削工艺，本公开实施例的样品编码、起始编码、定位标识和样品定位标等的制作工艺不再局限于高精度的复杂加工工艺，能够有效降低加工难度，并且简化载网的生产过程。
根据本公开的另一实施例，当所述载网为长方形或正方形形状时，所述中心区域被相应地划分成长方形或正方形形状，所述边缘区域被相应地划分为长方形环或正方形环，所述样品编码形成在所述长方形环或正方形环中；还包括以下步骤，在所述边缘区域中形成用于对所述样品进行辅助定位的定位标识，并且在所述定位标识中填充样品定位标。根据本公开的实施例，当载网形状为长方形或正方形形状时，样品编码的编码方式、加工工艺以及定位标识和样品定位标等布局方式及加工工艺均与上文中提及的圆形载网相同或类似，本领域技术人可以理解，可采用与以上实施例中提及的工艺或手段形成长方形或正方形形状的载网的编码，本公开再次不再赘述。当然，本公开的样品编码方法同样可适用于其他适合于形成环形形状的编码信息存储区的其他任何形状，本公开对此不做特别限制。
图3示出根据本公开实施例的用于承载样品的载网的平面示意图。如图3所示，本公开实施例中提供了一种用于承载样品的载网，所述载网包括：至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括：中心区域1和边缘区域2，所述边缘区域2包括至少一个环形编码信息存储区，用于记录存储样品编码。
其中，载网可以为各种类型的形状，如圆形、正方形、矩形、正多边形或其它类型的几何形状，本公开对此不作特别限制。具体地，本公开实施例以圆形形状的载网为例进行说明，如图3所示，例如直径约为3mm的圆形载网。以圆形载网的圆心为中心点，在圆形载网上可划分为至少两个同心区域，即靠近中心点的中心区域1和远离中心点的边缘区域2。其中，所述中心区域1为圆形形状，用于放置样品，本公开考虑到实现样品承载区域面积的最大化，将中心区域设置为圆形，当然根据样品切片的实际情况，也可以将中心区域设置为正方形、矩形或其他形状的几何图形，本公开对此不作特别限制。例如，本公开中心区域1的直径可达2.2mm，样品的放置区面积由图1的1.8mm2变为约3.80mm2，有效使用面积提升2倍多。本公开通过对圆形载网的区域进行合理规划，可避免载网上出现多处零碎无法利用的空间，并且可极大提升载网上的有效使用空间，以满足各种形式和长度的样品编码需求。
根据本公开的实施例，所述边缘区域2呈环形形状，所述边缘区域2中形成有至少一个环形编码信息存储区，用于记录存储所述样品编码，所述至少一个环形编码信息存储区构成编码区域。
需要说明的是，除非明确记载环形为圆环形，否则本公开中的“环形”并不特指圆环形，而是一种更为广义上的环形，本公开的环形可以表示为具有内径和外径或者内边长和外边长的封闭图形组成的环形形状，也可以表示为一个封闭图形或平面除去中心区域之外的具有一定环宽的几何形状或结构；即可以是圆环形，也可以是三角环形、方环形、矩形环形、正多边形环形或其他几何环形形状。
为了保证载网的强度，所述边缘区域还包括位于最外沿的非编码区域，即外沿区域，所述外沿区域具有一定的环宽。
根据本公开的实施例，环形编码信息存储区可以设置为多条。当然，本领域技术人员可以理解，根据样品编码的识别信息类型和长度等情况不同，所述环形编码信息存储区可以设置为一条、两条、三条或更多条，本公开对此不做特别限制。此外，可以理解的是，本公开的样品编码可以是完全填充环形编码信息存储区形成整圆环编码，也可以部分填充，这取决于样品编码的长度或加工需要。当所述环形编码信息存储区为两个或两个以上时，例如本公开实施例的环形编码信息存储区为四个，如图3所示，相邻所述环形编码信息存储区之间间隔预定距离d。考虑到样品编码的加工是在极小平面内完成，为了避免在多个环形编码信息存储区之间刻蚀环形编码时发生相互干扰，同时保证环形编码清晰便于识别定位，本公开将相邻环形编码信息存储区之间预设预定距离d的间隔，例如d＝25微米。此外，多个环形编码信息存储区的环宽可以为相同的，也可以是不相同的，例如可以在30微米至80微米之间，例如本实施例的62微米，本公开对此不做特别限制。
根据本公开的实施例，所述样品编码由二维编码构成，通过所述二维编码记录所述样品的识别和定位信息。其中，通过对二维的数字、字母、图形或者符号中的一种或多种按预定顺序排列组合而形成所述二维编码。图形或符号可以为带有颜色的图形或者可以指示方位的例如箭头等符号标签。本领域技术人员可以理解，本领域中凡是可以代表样品信息和指示方位信息的任何数字、字母、图形或符号均可适用。
根据本公开的实施例，在所述边缘区域2中形成至少一个定位标识3，所述定位标识3分布在所述边缘区域2中，用于对所述样品进行辅助定位。本公开的定位标识可以以例如定位圆圈(如图3所示)、定位三角形、定位圆环或其他形状的几何图形，或者以定位图标、定位图案的形式存在，本公开对此不作特别限制。
当然，本公开的其它实施例中定位标识可以为两个或多个，当定位标识3为两个时，可对称地整合在边缘区域2的环形编码信息存储区中，定位标识3之间的连线经过载网的中心点；如图4所示，当定位标识3的数量为四个时，通过将四个定位标识3均匀对称地形成在边缘区域2的环形编码信息存储区中，并且各定位标识3与载网中心点的连线可将所述载网四等分。
优选地，为了便于识别定位，可在定位标识3中填充样品定位标，所述样品定位标可以图形或符号中的一种或多种，也可以为箭头或数字刻度等形式，本领域中，凡是可以有助于方位识别定位的图形或符号均可以用作本公开的样品定位标，因此本公开对此不做特别限制。
当然，为了简化载网的结构，同时保证样品定位精度，本公开另一实施例中，还可省略定位标识以及样品定位标，而仅形成第一编码，如图5所示。图5中省略了圆形定位圈结构，此时可以借助例如起始编码的结构，通过在编码区域中取任意某段固定位置的区域通过刻蚀或铣削出固定的起始编码P的形态，即第一编码P，可使得起始编码P与样品编码既可以融合在一起使用，也可在单独的区域加工起始编码，本公开在此不做特别限制，本公开对该固定的起始编码无特殊规定，只要图像识别系统能够识别该起始编码即可，可选地，该起始编码与样品编码可共同形成在环形编码信息存储区中，通过图像识别软件识别该起始编码，将起始编码所在位置用作定位位置，用于样品的识别和定位。
根据本公开的实施例，可采用激光刻蚀工艺(例如借助激光打标机)和化学铣削工艺制作本公开的样品编码、起始编码、定位标识3或者样品定位标。在最大化样品承载区的有效使用空间的情况下，可充分利用边缘区域2中的环形编码信息存储区的空间，使得相较于图1中必须使用极细光斑(三至四微米)的激光打标机和精确度极高(三至四微米)的化学铣削工艺，本公开实施例的样品编码、起始编码、定位标识3和样品定位标等的制作工艺不再局限于高精度的复杂加工工艺(例如只需小于20微米的激光光斑即可)，能够有效降低加工难度，并且简化载网的生产过程。
根据本公开实施例，所述载网为铜网、不锈钢网、镍网、金网或钼网中的一种。如果样品有特殊要求，如做免疫电镜标记时，最后选用化学惰性较大的金网或镍网，以减少其他化学反应的干扰和对载网的锈蚀，从而提高样品的质量。
图6示出根据本公开实施例的利用载网对样品进行识别和定位的方法。
如图6所示，所述利用载网对样品进行识别和定位的方法包括以下步骤S301-S303：
在步骤S301中：将样品切片放置在载网的中心区域内；
在步骤S302中：将所述载网传输至样品定位台，通过图像采集系统对所述载网的形成有所述样品编码和定位标识的正面进行图像采集，获得承载有所述载网的样品定位台的图像数据；
在步骤S303中：利用数据处理模块对所述图像数据进行图像识别与分析，并基于所述图像识别与分析的结果，输出样品编码信息，并且控制并调整所述载网的方位至目标方位。
上文提及，在样品载网极小的平面内同时放置两个二维码、样品及辅助定位点，用于放置样品的空间将被极大缩小，无法高效利用样品载网的有限空间；放置样品区域呈长条形，且样品载网留有多处零碎无法利用的空间，直接导致需成像生物样品切片数的增加，降低了样品准备效率。此外，长条形的样品放置区在进入真空电子枪之前，需根据样品放置区的长短轴进行定位调整，样品放置区平面定义为XY平面，则样品载网沿Z轴最大旋转角度将达到90度，导致样品定位时间长，一定程度上延长了系统成像的总时长。
考虑到上述缺陷，在该实施方式中，提出一种利用载网对样品进行识别和定位的方法，通过在载网上建立同心的中心区域1和边缘区域2，并将样品编码和定位标识形成在边缘区域的环形编码信息存储区，可使得载网上的有效使用空间被极大提升，可满足各种形式和长度的样品编码需求；并且通过将定位标识均匀分布，可缩小载网的最大旋转角度，在旋转速度相同的情况下，可缩短定位时间，减轻定位负担，提升样品准备效率。
在本实施例的一个可选实现方式中，在执行步骤S301之前，还包括：借助编码生成系统生成样品编码和定位标识，其中，所述样品编码为由二维编码构成且存储有所述样品的识别和/或定位信息。其中，所述二维编码可通过对二维的数字、字母、图形或者符号中的一种或多种按预定顺序排列组合而形成。图形或符号可以为带有颜色的图形或者可以指示方位的例如箭头等符号标签。定位标识可以为用于定位的圆圈、三角形、圆环或其他形状的几何图形，或者为定位图标、定位图案等，本公开对此不作特别限制。
应理解，本公开实施例也可以不形成定位标识，而是在预定的定位标识的位置直接刻蚀样品定位标，或者将样品定位标与样品二维编码一起整合到样品编码中形成样品的识别和定位信息。
在本实施例的一个可选实现方式中，在步骤S301中：将样品切片放置在所述载网的中心区域1之前，包括对样品进行切片，在所述样品切片的表面镀覆一层有机薄膜以便所述样品切片附着在所述载网上。该有机薄膜可以起到很好的支撑样品切片以及方便样品切片附着的作用。
在本实施例的一个可选实现方式中，在步骤S303中：当定位标识设置为四个，并且对称布置在所述载网的边缘区域2中，该四个定位标识与载网的中心点的连线相互垂直，并且能够将该载网四等分，此时定位标识与载网中心点的各连线在所述载网平面上可构建出虚拟定位坐标系，此时，所述数据处理模块基于所述样品定位台的标定线与所构建的虚拟定位坐标系中的定位标识之间的偏差位移，其中，该位移可以为例如角度偏差或距离偏差位移，数据处理模块根据偏差位移值控制调节机构调整(如旋转或平移)所述载网的方位至目标方位。
本公开的实施例的具体实施过程为：
(1)使用编码生成系统生成样品编码与定位标识；
(2)提供载网，将所述载网划分为同心的中心区域和边缘区域，其中，所述中心区域为圆形形状，所述边缘区域为环形形状；
(3)使用激光打标机及化学铣削工艺将样品编码与定位标识刻蚀在载网的边缘区域中；
(4)对样品进行切片；
(5)在样品表面镀覆一层有机薄膜以便样品切片附着在载网上；
(6)将样品切片准确附着在载网上的样品承载区域中，即所述中心区域；
(7)使用样品传输杆上的机械臂抓取附着有样品的载网并传输至透射电子显微镜的样品定位台，使用安装在机械臂前端的图像采集系统(例如相机)对该载网含样品编码和定位标识的正面进行图像采集，获得图像数据；
(8)利用数据处理模块对得到的图像数据进行图像识别与分析。输出样品编码信息，并且调整所述载网的方位至目标方位。在本实施例中，样品定位标识的数量为四个，并均匀对称布置在载网的边缘区域中，而且该四个样品定位标与载网中心点的连线相互垂直并能够将该载网四等分，并且汇集于中心点的四条连线可构建出载网的虚拟定位坐标系，所述数据处理模块基于所述样品定位台的固定坐标系上的标定线与所构建的载网的虚拟定位坐标系中的定位标识之间的偏差位移，其中，该位移可以为例如角度偏差或距离偏差位移，数据处理模块根据偏差位移值，控制调节机构(如控制机械臂)调整(如旋转或平移)所述载网的方位至目标方位。通过本公开的实施例，由于样品承载区域变为圆形后，样品承载区域不再存在长短轴之分，调节结构的最大旋转角度由原来的90度缩小为45度，在旋转速度相同的情况下，可大大缩短定位时间，减轻定位负担。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (27)
1.一种载网的样品编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供用于承载样品的载网；
将所述载网划分为至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括中心区域和边缘区域；
在所述边缘区域形成至少一个环形编码信息存储区，并对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理，形成样品编码。
2.根据权利要求1所述的载网的样品编码方法，其特征在于：所述环形编码信息存储区构成编码区域，并且当所述环形编码信息存储区为两个或两个以上时，相邻所述环形编码信息存储区之间间隔预定距离。
3.根据权利要求1-2任一项所述的载网的样品编码方法，其特征在于：所述样品编码由二维编码构成，通过所述二维编码记录所述样品的识别和/或定位信息。
4.根据权利要求3所述的载网的样品编码方法，其特征在于：通过对二维的数字、字母、图形或者符号中的一种或多种按预定顺序排列组合而形成所述二维编码。
5.根据权利要求1或2所述的载网的样品编码方法，其特征在于：形成至少一个定位标识，所述定位标识分布在所述边缘区域中，用于对所述样品进行辅助定位。
6.根据权利要求5所述的载网的样品编码方法，其特征在于：在所述编码区域中形成至少一个所述定位标识，并且在所述定位标识中填充样品定位标。
7.根据权利要求6所述的载网的样品编码方法，其特征在于：所述样品定位标包括用于定位的图形或符号中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的载网的样品编码方法，其特征在于：还包括预处理形成第一编码的步骤，预处理后，所述第一编码分布于所述环形编码信息存储区的预设位置上。
9.根据权利要求1-2或4中任一项所述的载网的样品编码方法，其特征在于：其中，对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理，形成样品编码，被实施为：采用激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺对所述至少一个环形编码信息存储区进行编码处理以形成所述样品编码。
10.根据权利要求6或7所述的载网的样品编码方法，其特征在于：借助激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺形成所述定位标识和所述样品定位标。
11.根据权利要求1-2、4、6或7所述的载网的样品编码方法，其特征在于：其中，所述中心区域为圆形形状，用于放置所述样品。
12.根据权利要求8所述的载网的样品编码方法，其特征在于，其中，形成第一编码，被实施为：采用激光刻蚀或化学铣削工艺对所述边缘区域进行预处理以形成所述第一编码。
13.一种用于承载样品的载网，其特征在于，所述载网包括：至少两个同心区域，所述至少两个同心区域包括：中心区域和边缘区域，所述边缘区域包括至少一个环形编码信息存储区，用于记录存储样品编码。
14.根据权利要求13所述的用于承载样品的载网，其特征在于：所述至少一个环形编码信息存储区构成编码区域，并且当所述环形编码信息存储区为两个或两个以上时，相邻所述环形编码信息存储区之间以预定距离间隔。
15.根据权利要求13-14中任一项所述的用于承载样品的载网，其特征在于：其中，所述样品编码由二维编码构成，所述二维编码记录所述样品的识别和/或定位信息。
16.根据权利要求15所述的用于承载样品的载网，其特征在于：所述二维编码由二维的数字、字母、图形或者符号中的一种或多种组成。
17.根据权利要求13-14或16中任一项所述的用于承载样品的载网，其特征在于：所述载网还包括定位标识，所述定位标识包括至少一个，并且分布在所述边缘区域中，用于辅助定位所述样品。
18.根据权利要求17所述的用于承载样品的载网，其特征在于：其中，所述定位标识包括有样品定位标。
19.根据权利要求18所述的用于承载样品的载网，其特征在于：所述样品定位标包括用于定位的图形或符号中的一种或多种。
20.根据权利要求13、14或16所述的用于承载样品的载网，其特征在于：还包括第一编码，所述第一编码分布于所述环形编码信息存储区的预设位置上。
21.根据权利要求13-14、16或18-19中任一项所述的用于承载样品的载网，其特征在于：其中，所述中心区域的形状为圆形。
22.根据权利要求13-14、16或18-19中任一项所述的用于透承载样品的载网，其特征在于：采用激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺形成所述样品编码。
23.根据权利要求18或19所述的用于承载样品的载网，其特征在于：借助激光刻蚀工艺和/或化学铣削工艺形成所述定位标识和/或所述样品定位标。
24.根据权利要求13-14、16或18-19中任一项所述的用于承载样品的载网，其特征在于：所述载网为铜网、不锈钢网、镍网、金网或钼网中的一种。
25.一种利用如权利要求13-24任一项所述的用于承载样品的载网对样品进行识别和定位的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S301：将样品切片放置在载网的中心区域内；
S302：将所述载网传输至样品定位台，通过图像采集系统对所述载网的形成有样品编码和定位标识的正面进行图像采集，获得承载有所述载网的样品定位台的图像数据；
S303：利用数据处理模块对所述图像数据进行图像识别与分析，并基于所述图像识别与分析的结果，输出样品编码信息，并且控制并调整所述载网的方位至目标方位。
26.根据权利要求25所述的对样品进行识别和定位的方法，其特征在于：在步骤S301中：将样品切片放置在所述载网的中心区域之前，包括对样品进行切片，在所述样品切片的表面镀覆一层有机薄膜以便所述样品切片附着在所述载网上。
27.根据权利要求25或26所述的对样品进行识别和定位的方法，其特征在于：在步骤S303中：当定位标识的数量为四个且被对称布置在所述载网的边缘区域时，该四个定位标识与所述载网中心点的连线相互垂直并可将所述载网四等分，此时相互垂直的各连线在所述载网上可构建出一个虚拟定位坐标系，所述数据处理模块基于所述样品定位台的标定线与所构建的虚拟定位坐标系中的所述定位标识之间的偏差位移，控制调节机构调整所述载网的方位至目标方位。
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