ES2930402T3 - Sistema de determinación de portaobjetos atascado - Google Patents

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Aaron Stearrett
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Abstract

Se proporciona un sistema de determinación de portaobjetos atascado que determina si un portaobjetos (p. ej., portaobjetos de vidrio), colocado en una plataforma de escaneo al comienzo del proceso de escaneo, se atasca y no se mueve junto con la plataforma de escaneo después de que comienza el proceso de escaneo. En una realización, el sistema incluye un sensor que tiene un transmisor y un receptor que están posicionados relativamente para detectar la presencia del escenario o un tobogán o la ausencia del escenario o un tobogán. Cuando la etapa de escaneo comienza a moverse al comienzo del proceso de escaneo, un procesador monitorea una señal del sensor y determina si la diapositiva está colocada incorrectamente después de que ha comenzado el proceso de escaneo. Si la diapositiva está mal colocada, el procesador detiene el movimiento de la platina de escaneo para proteger la diapositiva de daños. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de determinación de portaobjetos atascado
Referencia cruzada con solicitudes relacionadas
La presente solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de patente provisional de EE. UU. No. 62/568,202, presentada el 4 de octubre de 2017.
Antecedentes
Campo de la invención
La presente invención generalmente se refiere a un aparato digital de escaneo de portaobjetos y, más particularmente, al procesamiento de portaobjetos individuales (por ejemplo, portaobjetos de vidrio) desde gradillas de portaobjetos hasta una platina de escaneo mediante un aparato digital de escaneo de portaobjetos (por ejemplo, para patología digital).
Técnica relacionada
La patología digital es un entorno de información basado en imágenes habilitado por tecnología informática que permite la gestión de la información generada a partir de un portaobjetos físico. La patología digital está habilitada en parte por la microscopía virtual, que es la práctica de escanear una muestra en un portaobjetos de vidrio físico y crear una imagen de portaobjetos digital que se puede almacenar, ver, administrar y analizar en un monitor de ordenador. Con la capacidad de obtener imágenes de todo un portaobjetos de vidrio, el campo de la patología digital se ha disparado y actualmente se considera una de las vías más prometedoras de la medicina diagnóstica para lograr un diagnóstico, pronóstico y predicción aún mejores, más rápidos y más baratos de enfermedades importantes, tales como el cáncer.
Los portaobjetos de vidrio que se procesan con un aparato digital de escaneo de portaobjetos son muy frágiles y muy valiosos. En algunos casos, los portaobjetos en una platina de escaneo pueden estar colocados incorrectamente. Esto puede hacer que los escáneres de portaobjetos digitales convencionales dañen los portaobjetos de cristal, por ejemplo, al sacar la platina de debajo de un portaobjetos de cristal cuando el portaobjetos de cristal está atascado. Por lo tanto, lo que se necesita es un sistema y método que supere estos importantes problemas encontrados en los sistemas convencionales descritos anteriormente.
El documento US 2017/097288 A1 se refiere a sistemas y métodos para procesar un portaobjetos de muestra utilizando un sistema de procesamiento de muestra. Los portaobjetos de muestras se pueden expulsar secuencialmente desde un soporte de portaobjetos hasta un lector de etiquetas para determinar un protocolo de procesamiento adecuado para los portaobjetos. Se puede acoplar un elemento de ruptura con el portaobjetos antes de expulsar el portaobjetos, con el fin de romper o “fisurar” cualquier unión adhesiva residual entre los bordes de un portaobjetos y las paredes del portaobjetos. Los portaobjetos de muestras pueden alinearse horizontalmente y descansar sobre una pluralidad correspondiente de estantes planos, lo que permite un espaciado uniforme a través de fuerzas gravitatorias. Por lo tanto, los portaobjetos están espaciados uniformemente, lo que permite la expulsión de portaobjetos sin daños y el posicionamiento adecuado para operaciones adicionales, tales como escaneo, visualización, calentamiento, lavado y otros procesos. El lector de etiquetas puede procesar la información escaneada de la etiqueta del portaobjetos para determinar uno o más atributos del portaobjetos y generar un orden o secuencia de operaciones que se realizarán posteriormente en el portaobjetos.
El documento EP 2753968 A1 se refiere a un casete de sujeción de portaobjetos de microscopio que incluye un cuerpo principal para rodear y proteger los microscopios, y estantes capaces de contener los portaobjetos de microscopio. Los estantes tienen miembros de soporte que se extienden hacia afuera para soportar los extremos de etiquetas de los portaobjetos. Los pestillos llevados al final de los elementos de soporte pueden limitar el movimiento de los portaobjetos durante el transporte del casete. Para transportar portaobjetos a diferentes puestos de trabajo, un dispositivo de recogida puede usar una aspiradora para recoger un portaobjetos sin entrar en contacto con las áreas del portaobjetos que pueden tener pegamento. El dispositivo de recogida puede cargar y descargar el casete. El dispositivo de captación puede tener una configuración de perfil bajo con el fin de acceder a espacios relativamente pequeños para flexibilidad de procesamiento.
El documento US 2009/141278 A1 se refiere a sistemas y métodos para determinar si un soporte de muestras biológicas, tal como un portaobjetos de muestras, está dispuesto en su orientación adecuada. Un elemento ópticamente absorbente está asociado con una superficie del soporte de muestras biológicas. La luz emitida por una fuente de luz incide sobre una superficie del soporte. Un portaobjetos está correctamente orientado cuando la luz incidente es sustancialmente absorbida por el elemento absorbente. Se colocan uno o más sensores para detectar la luz que no es absorbida por el elemento absorbente. Una salida de un sensor indica si el portaobjetos de muestras biológicas está correctamente orientado y puede activar el indicador directamente, o a través de un controlador u otro componente del sistema, para indicar si el portaobjetos está correctamente orientado.
El documento US 2012/076391 A1 se refiere a métodos de sistemas que incluyen un diseño de un escáner de portaobjetos de microscopio para aplicaciones de patología digital que proporciona imágenes de alta calidad y operación automatizada en modo por lotes a bajo coste. La arquitectura del instrumento se basa ventajosamente en una convergencia de tecnologías informáticas, interfaces y estándares de software de alto rendimiento, pero de bajo coste, para permitir una microscopía digital de alta calidad a un coste muy bajo. También se proporciona un método basado en parte en un método de unión que permite dividir una imagen en una serie de mosaicos superpuestos y reconstituir la imagen con una ampliación sin pérdida sustancial de precisión. Se emplea un escáner para capturar imágenes instantáneas. El método permite superponer imágenes capturadas en instantáneas consecutivas.
El documento US 2006/109432 A1 se refiere a un sistema y método para calibrar la orientación o disposición de portaobjetos en un receptáculo de almacenamiento. Se aplica asimétricamente una marca reflectante a un lado o borde de un portaobjetos, formando secciones reflectantes y no reflectantes. La luz se dirige al portaobjetos y un sensor detecta la luz que se refleja en las secciones reflectantes y genera una señal o datos que representan una orientación del portaobjetos. Un controlador procesa la señal o los datos para determinar si el portaobjetos está correctamente orientado en una bandeja en el receptáculo de almacenamiento, por ejemplo, si el portaobjetos está plano o en ángulo, boca abajo, girado. El marcado puede ser tinta reflectante, pintura o un adhesivo. Las marcas reflectantes y no reflectantes también se pueden formar mediante grabado con láser, pulido o glaseado.
Compendio
Por consiguiente, se describe en la presente memoria un sistema de determinación de portaobjetos atascado para su uso con un aparato digital de escaneo de portaobjetos. En una realización, el sistema está configurado para determinar si un portaobjetos (por ejemplo, un portaobjetos de vidrio), colocado en una platina de escaneo, se atasca de modo que no se mueve junto con la platina de escaneo al comienzo del proceso de escaneo. El sistema puede incluir un sensor que tiene un transmisor y un receptor que están posicionados, uno con respecto a otro, para detectar la presencia de la platina o un portaobjetos o la ausencia de la platina o un portaobjetos. Cuando la platina de escaneo comienza a moverse al comienzo del proceso de escaneo, un procesador supervisa una señal del sensor para determinar si el portaobjetos está colocado incorrectamente después de que ha comenzado el proceso de escaneo. Si el portaobjetos está mal colocado, el procesador detiene el movimiento de la platina de escaneo para proteger el portaobjetos frente a daños.
En una realización, se describe un aparato digital de escaneo de portaobjetos que comprende: una platina de escaneo configurada para recibir un portaobjetos de vidrio y asegurar el portaobjetos de vidrio a la platina de escaneo; un motor configurado para mover la platina de escaneo y el portaobjetos de vidrio durante un proceso de escaneo; un par de sensores que comprende un elemento transmisor y un elemento receptor, en el que las posiciones relativas de los elementos transmisor y receptor están configuradas para detectar la presencia de la platina de escaneo o el portaobjetos de vidrio antes de comenzar el proceso de escaneo; y un procesador configurado para controlar el motor con el fin de mover la platina de escaneo durante el proceso de escaneo, el procesador configurado además para recibir una señal del par de sensores después de comenzar el proceso de escaneo, el procesador configurado además para analizar la señal con el fin de determinar una presencia o ausencia del portaobjetos de vidrio, el procesador configurado además para controlar el motor con el fin detener el movimiento de la platina de escaneo en respuesta a la determinación de una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio con base en la presencia o ausencia del portaobjetos de vidrio. El procesador puede configurarse para determinar una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio en función de la presencia del portaobjetos de vidrio después de comenzar el proceso de escaneo y/o determinar una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio en función de la ausencia del portaobjetos de vidrio después de comenzar el proceso de escaneo. Cada uno de los elementos transmisor y receptor del par de sensores puede colocarse en el mismo lado del portaobjetos de vidrio. El procesador puede configurarse para determinar una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio basándose en la presencia del portaobjetos de vidrio después de comenzar el proceso de escaneo. Uno de los elementos transmisor y receptor del par de sensores se puede colocar en un primer lado del portaobjetos de vidrio mientras que el otro de los elementos transmisor y receptor del par de sensores se coloca en un segundo lado del portaobjetos de vidrio. El procesador puede configurarse para determinar una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio basándose en la ausencia del portaobjetos de vidrio después de comenzar el proceso de escaneo. El par de sensores puede colocarse para detectar la presencia o ausencia de una parte trasera del portaobjetos de vidrio según lo determinado por una dirección de movimiento de la platina de escaneo. El par de sensores puede colocarse para detectar la presencia o ausencia de una parte frontal del portaobjetos de vidrio según lo determinado por una dirección de movimiento de la platina de escaneo.
En una realización, se describe un método que comprende: usar un procesador para activar un par de sensores que comprende un elemento transmisor y un elemento receptor, en el que las posiciones relativas de los elementos transmisor y receptor están configuradas para detectar la presencia de una platina de escaneo o un portaobjetos de vidrio; después de activar el par de sensores, usar el procesador para controlar un motor con el fin de mover una platina de escaneo que soporta un portaobjetos de vidrio para comenzar un proceso de escaneo; usar el procesador para recibir una señal del par de sensores después de comenzar el proceso de escaneo; usar el procesador para analizar la señal recibida con el fin de determinar la presencia o ausencia del portaobjetos de vidrio; y usar el procesador para controlar el motor con el fin de detener el movimiento de la platina de escaneo en respuesta a la determinación de una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio con base en la presencia o ausencia del portaobjetos de vidrio. El método puede comprender además usar el procesador para determinar una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio en función de la presencia del portaobjetos de vidrio después de comenzar el proceso de escaneo y/o usar el procesador para determinar una posición incorrecta del portaobjetos de vidrio en función de la ausencia del portaobjetos de vidrio después de comenzar el proceso de escaneo.
En una realización, se describe un aparato digital de escaneo de portaobjetos que comprende: una platina de escaneo configurada para recibir un primer portaobjetos de vidrio y asegurar el primer portaobjetos de vidrio a la platina de escaneo; un motor configurado para mover la platina de escaneo y el primer portaobjetos de vidrio durante un proceso de escaneo; un par de sensores que comprende un elemento transmisor y un elemento receptor, en el que las posiciones relativas de los elementos transmisor y receptor están configuradas para detectar la presencia de la platina de escaneo o el primer portaobjetos de vidrio antes de comenzar el proceso de escaneo; y un procesador configurado para recibir una señal del par de sensores antes de cargar un segundo portaobjetos de vidrio en la platina de escaneo, el procesador configurado además para analizar la señal con el fin de determinar la presencia o ausencia del primer portaobjetos de vidrio en la platina de escaneo, el procesador configurado además para descargar el primer portaobjetos de vidrio de la platina de escaneo en respuesta a la determinación de la presencia del primer portaobjetos de vidrio en la platina de escaneo. Cada uno de los elementos transmisor y receptor del par de sensores puede colocarse en el mismo lado del primer portaobjetos de vidrio. Uno de los elementos transmisor y receptor del par de sensores se puede colocar en un primer lado del primer portaobjetos de vidrio mientras que el otro de los elementos transmisor y receptor del par de sensores se coloca en un segundo lado del primer portaobjetos de vidrio. El par de sensores puede colocarse para detectar la presencia o ausencia de una parte trasera del primer portaobjetos de vidrio según lo determinado por una dirección de movimiento de la platina de escaneo. El par de sensores puede colocarse para detectar la presencia o ausencia de una parte frontal del primer portaobjetos de vidrio según lo determinado por una dirección de movimiento de la platina de escaneo.
Otras características y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes para los expertos en la técnica después de revisar la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La estructura y el funcionamiento de la presente invención se entenderán a partir de la revisión de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos en los que los números de referencia iguales se refieren a partes iguales y en los que:
La FIG. 1 es un diagrama de una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de un aparato digital de escaneo que carga un portaobjetos de vidrio desde una gradilla de portaobjetos hasta una platina de escaneo, según una realización;
La FIG. 2 es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de platina de escaneo con un portaobjetos de vidrio colocado para iniciar el proceso de escaneo, según una realización;
La FIG. 3A es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de platina de escaneo con un portaobjetos de vidrio colocado para iniciar el proceso de escaneo y un par de sensores formados en el portaobjetos, según una realización;
La FIG. 3B es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de platina de escaneo en la FIG. 3A después de comenzar el proceso de escaneo cuando un portaobjetos se coloca correctamente (es decir, no se atasca), según una realización;
La FIG. 3C es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de platina de escaneo en la FIG. 3A después de comenzar el proceso de escaneo y un par de sensores formados en un portaobjetos atascado, según una realización;
La FIG. 4A es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de platina de escaneo con un portaobjetos de vidrio colocado para iniciar el proceso de escaneo y un par de sensores formados en la platina de escaneo, según una realización;
La FIG. 4B es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de platina de escaneo en la FIG.4A después de comenzar el proceso de escaneo cuando un portaobjetos se coloca correctamente (es decir, no se atasca), según una realización;
La FIG. 4C es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de platina de escaneo en la FIG. 4A después de comenzar el proceso de escaneo y un par de sensores formados en una abertura en la platina de escaneo debido a un portaobjetos atascado, según una realización;
La FIG. 5A es un diagrama de bloques que ilustra un ejemplo de dispositivo habilitado por procesador que puede usarse en conexión con diversas realizaciones descritas en la presente memoria;
La FIG. 5B es un diagrama de bloques que ilustra un ejemplo de cámara de escaneo lineal que tiene una única matriz lineal, según una realización;
La FIG. 5C es un diagrama de bloques que ilustra un ejemplo de cámara de escaneo lineal que tiene tres matrices lineales, según una realización; y
La FIG. 5D es un diagrama de bloques que ilustra un ejemplo de cámara de escaneo lineal que tiene una pluralidad de matrices lineales, según una realización.
Descripción detallada
Las realizaciones descritas en la presente memoria proporcionan un sistema para determinar cuándo un portaobjetos, colocado en una platina de escaneo, se ha atascado de tal manera que no se mueve con la platina de escaneo. Después de leer esta descripción, será evidente para un experto en la técnica cómo implementar la invención en diversas realizaciones alternativas y aplicaciones alternativas. Sin embargo, aunque en la presente memoria se describirán diversas realizaciones de la presente invención, se entiende que estas realizaciones se presentan únicamente a modo de ejemplo y no como limitación. Como tal, esta descripción detallada de diversas realizaciones alternativas no debe interpretarse como una limitación del alcance o amplitud de la presente invención como se establece en las reivindicaciones adjuntas.
La FIG. 1 es un diagrama de una vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de aparato digital de escaneo que carga un portaobjetos de vidrio desde una gradilla de portaobjetos hasta una platina de escaneo, según una realización. En la realización ilustrada, el aparato digital de escaneo incluye un conjunto de empujar/tirar 180 que comprende una barra de empuje 182, configurada para insertarse en una ranura de un gradilla de portaobjetos 190 para empujar un portaobjetos 150 fuera de la ranura cuando se carga la platina 100, y una barra de tracción 184 con dedos de tracción 186, configurada para sacar el portaobjetos 150 de la gradilla de portaobjetos 190 al cargar la platina 100 y/o empujar el portaobjetos 150 dentro de la gradilla de portaobjetos 190 al descargar la platina 100. Un procesador del aparato digital de escaneo está configurado para controlar el conjunto de empujar/tirar 180 con el fin de cargar el portaobjetos 150 desde una gradilla de portaobjetos 190 en la platina de escaneo 100 y descargar el portaobjetos 150 desde la platina de escaneo 100 en la gradilla de portaobjetos 190.
Una vez que el portaobjetos de vidrio 150 se carga en la platina de escaneo 100, el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos controla el conjunto de empujar/tirar 180 para que se vuelva a colocar fuera del camino antes de que comience el escaneo. Después de colocar el portaobjetos 150 en la platina 100, el portaobjetos 150 se asegura a la platina 100 para que el portaobjetos 150 permanezca estacionario en la platina 100 durante el proceso de escaneo.
La FIG. 2 es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de platina de escaneo con un portaobjetos de vidrio colocado para iniciar el proceso de escaneo, según una realización. En la realización ilustrada, el portaobjetos cargado 150 está asegurado a la platina 100 de modo que el portaobjetos permanezca estacionario en la platina 100 durante el proceso de escaneo. Sin embargo, en algunos casos, el portaobjetos 150 puede atascarse, de modo que el portaobjetos 150 no permanece asegurado a la platina 100 durante el escaneo.
La FIG. 3A es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de platina de escaneo con un portaobjetos de vidrio colocado para iniciar el proceso de escaneo y un par de sensores formados en el portaobjetos, según una realización. En la realización ilustrada, el par de sensores 310 incluye un elemento de transmisión 310a y un elemento de recepción 310B. Los elementos del par de sensores 310 están posicionados, un respecto a otro y con la platina 100, de manera que el par de sensores 310 está configurado para detectar la presencia de un portaobjetos 150 en la platina 100, antes de que comience el proceso de escaneo. Este posicionamiento permite que un procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos confirme la presencia del portaobjetos 150 en la platina 100, antes de cualquier movimiento de la platina 100 relacionado con el proceso de escaneo. Por ejemplo, el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos puede configurarse para, si no hay ningún portaobjetos 150 presente en la platina de escaneo 100 después de que el aparato digital de escaneo intente cargar un portaobjetos 150 en la platina de escaneo 100, evitar el comienzo del proceso de escaneo. En la realización ilustrada, tanto el elemento de transmisión 310A como el elemento de recepción 310B están por encima de la platina 100 y están posicionados para detectar la presencia o ausencia del portaobjetos 150 mediante el reflejo de una señal enviada por el elemento de transmisión 310A y recibida o no recibida por el elemento de recepción 310B. Específicamente, en la realización ilustrada, el elemento de transmisión 310A transmite una señal a una posición fija en la que una parte del portaobjetos 150 debería estar al comienzo del proceso de escaneo, pero en la que ninguna parte del portaobjetos 150 debería estar durante al menos una parte del proceso de escaneo. Como se muestra en la FIG. 3A, dado que se carga un portaobjetos 150 en la platina 100, al comienzo del proceso de escaneo, la señal del elemento de transmisión 310A se refleja en el portaobjetos 150 y es recibida por el elemento de recepción 310B. Por lo tanto, el par de sensores 310 detecta la presencia del portaobjetos 150 y proporciona esta información al procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos para su análisis. Basándose en esta información del par de sensores 310, el procesador determinará que el portaobjetos 150 está presente y, por lo tanto, en este caso, puede comenzar el proceso de escaneo.
En particular, en una realización, si el portaobjetos 150 no estuviera presente, la señal del elemento de transmisión 310A pasaría a través de un orificio pasante para iluminar el portaobjetos 150 desde abajo (por ejemplo, el orificio pasante 132 ilustrado en la FIG. 4C) y, por lo tanto, la señal no se reflejaría y no sería recibida por el elemento de recepción 310B. Basándose en esta información del par de sensores 310, el procesador puede determinar que el portaobjetos 150 no está presente y, por lo tanto, no comenzar el proceso de escaneo.
La FIG. 3B es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de la platina de escaneo 100 en la FIG. 3A después de comenzar el proceso de escaneo, cuando el portaobjetos 150 está correctamente posicionado para no atascarse, según una realización. En la realización ilustrada, debido a que ha comenzado el proceso de escaneo, la platina de escaneo 100 se ha movido. En este caso, debido a que el portaobjetos 150 está colocado correctamente y no está atascado, el portaobjetos 150 se ha movido con la platina de escaneo 100. Dado que el portaobjetos 150 y la platina 100 han salido del camino de la señal del elemento de transmisión 310A, la señal no será reflejada por el portaobjetos 150 y no será recibida por el elemento de recepción 310B. Por lo tanto, el par de sensores 310 ya no detecta la presencia del portaobjetos 150. Basándose en esta información (o a falta de ella) del par de sensores 310, el procesador determinará que el portaobjetos 150 no está presente y, por lo tanto, en este caso, continuará normalmente con el proceso de escaneo.
La FIG. 3C es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de platina de escaneo 100 en la FIG. 3A después de comenzar el proceso de escaneo, con el par de sensores 310 todavía enfocado en un portaobjetos 150 atascado, según una realización. En la realización ilustrada, debido a que ha comenzado el proceso de escaneo, la platina de escaneo 100 se ha movido. Por consiguiente, el portaobjetos 150 debería haberse movido con la platina de escaneo 100 y salir por debajo de la señal del elemento de transmisión 310A. Sin embargo, debido a que el portaobjetos 150 está atascado, el par de sensores 310 aún detecta la presencia del portaobjetos 150. Específicamente, la señal del elemento transmisor 310A continúa reflejándose en el portaobjetos 150 y es recibida por el elemento receptor 310B, que proporciona esta información al procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos para su análisis. Basándose en esta información del par de sensores 310, que indica la presencia continuada del portaobjetos 150 después de que haya comenzado el proceso de escaneo, el procesador determina que el portaobjetos 150 está atascado. El procesador está configurado para, en respuesta a determinar que el portaobjetos 150 está atascado, detener el movimiento de la platina 100 con el fin de proteger el portaobjetos 150 frente a daños.
En una realización, el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos está configurado para recibir y analizar la señal del par de sensores 310 antes de que se cargue un portaobjetos 150 en la platina 100 para confirmar que un portaobjetos 150 no está ya presente en la platina de escaneo 100. Específicamente, como se mencionó antes, si no hay portaobjetos 150 presente en la platina 100 antes del proceso de carga, la señal del elemento de transmisión 310A pasaría a través de un orificio pasante para iluminar el portaobjetos 150 desde abajo (por ejemplo, el orificio pasante 132 ilustrado en 4C), y por lo tanto, la señal no sería reflejada y no sería recibida por el elemento receptor 310B. Basándose en esta información del par de sensores 310, el procesador puede determinar que un portaobjetos 150 no está ya presente en la platina 100 y, por lo tanto, comenzar a cargar un portaobjetos 150 desde ella gradilla de portaobjetos 190 en la platina 100. Por otro lado, si se detecta un portaobjetos 150 (es decir, el elemento receptor 310B recibe la señal reflejada del elemento de transmisión 310A), el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos puede configurarse para descargar el portaobjetos 150 en la gradilla de portaobjetos 190 antes de cargar un nuevo portaobjetos 150 de la gradilla de portaobjetos 190.
La FIG. 4A es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra un ejemplo de platina de escaneo con un portaobjetos de vidrio colocado para iniciar el proceso de escaneo, y un par de sensores formados en la platina de escaneo, según una realización. En la realización ilustrada, el par de sensores 310 incluye un elemento de transmisión 310A y un elemento de recepción 310B. Los elementos del par de sensores 310 están posicionados, un respecto a otro, y con la platina 100, de manera que el par de sensores 310 está configurado para detectar la presencia de un portaobjetos 150 en la platina 100 y/o la presencia de la propia platina 100, antes de que comience el proceso de escaneo. Por ejemplo, en esta realización, el par de sensores 310 puede colocarse, cuando la platina 100 está posicionada para iniciar el proceso de escaneo, para reflejar una señal del elemento de transmisión 310A de una superficie de la platina misma 100, en lugar del portaobjetos 150 soportado en la platina 100. Sin embargo, debe entenderse que colocar el par de sensores 310 para reflejar una señal fuera del portaobjetos 150 permite que un procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos confirme la presencia del portaobjetos 150 en la platina 100, antes de cualquier movimiento de la platina 100 relacionado con el proceso de escaneo. Por ejemplo, el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos puede configurarse para, si no hay ningún portaobjetos 150 presente en la platina de escaneo 100, después de que el aparato digital de escaneo intente cargar un portaobjetos 150 en la platina de escaneo 100, evitar el comienzo del proceso de escaneo.
En la realización ilustrada, tanto el elemento de transmisión 310A como el elemento de recepción 310B están por encima de la platina 100 y están posicionados para detectar la presencia o ausencia del portaobjetos 150 mediante el reflejo de una señal enviada por el elemento de transmisión 310A y recibida o no recibida por el elemento de recepción 310B. Específicamente, en la realización ilustrada, el elemento de transmisión 310A transmite una señal a una posición fija en la que debería estar una parte del portaobjetos 150 al comienzo del proceso de escaneo y durante todo el proceso de escaneo. Por ejemplo, el par de sensores 310 puede fijarse a la platina 100, de modo que la señal del elemento de transmisión 310A siempre se forme en la misma posición fija en la platina 100 y dentro de los límites donde estaría presente un portaobjetos 150 cuando se apoya en la platina 100. Alternativamente, el par de sensores 310 puede colocarse en relación con la platina 100, de modo que la señal del elemento de transmisión 310A siempre se forme en una posición dentro de los límites de la platina 100 y, durante al menos una parte del proceso de escaneo, se formará en una posición dentro de los límites donde estaría presente un portaobjetos 150 cuando se apoya en la platina 100. Como se muestra en la FIG. 4A, dado que se carga un portaobjetos 150 en la platina 100, al comienzo del proceso de escaneo, la señal del elemento de transmisión 310A se refleja en el portaobjetos 150 y es recibida por el elemento de recepción 310B. Por lo tanto, el par de sensores 310 detecta la presencia del portaobjetos 150 y proporciona esta información al procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos para su análisis. Basándose en esta información del par de sensores 310, el procesador determinará que el portaobjetos 150 está presente y, por lo tanto, en este caso, puede comenzar el proceso de escaneo.
En particular, en una realización, si el portaobjetos 150 no estuviera presente, la señal del elemento de transmisión 310A pasaría a través de un orificio pasante 132 para iluminar el portaobjetos 150 desde abajo y, por lo tanto, la señal no se reflejaría y no se recibiría por el elemento de recepción 310B. Basándose en esta información del par de sensores 310, el procesador puede determinar que el portaobjetos 150 no está presente y, por lo tanto, no comenzar el proceso de escaneo.
La FIG. 4B es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de la platina de escaneo 100 en la FIG. 4A después de comenzar el proceso de escaneo, cuando el portaobjetos 150 está correctamente posicionado para no atascarse, según una realización. En la realización ilustrada, debido a que ha comenzado el proceso de escaneo, la platina de escaneo 100 se ha movido. En este caso, debido a que el portaobjetos 150 está colocado correctamente y no está atascado, el portaobjetos 150 se ha movido con la platina de escaneo 100. Como el portaobjetos 150 y la platina 100 se han movido y el elemento de transmisión 310A forma una señal en una posición dentro de los límites en los que debe colocarse un portaobjetos 150 durante el movimiento de la platina 100, la señal se refleja fuera del portaobjetos 150 y es recibida por el elemento receptor 310B. Por lo tanto, el par de sensores 310 continúa detectando la presencia del portaobjetos 150 y proporciona esta información al procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos para su análisis. Basándose en esta información del par de sensores 310, el procesador determinará que el portaobjetos 150 está presente en la posición en la que debería estar durante el proceso de escaneo y, por lo tanto, en este caso, continuará normalmente el proceso de escaneo.
La FIG. 4C es un diagrama de vista en perspectiva que ilustra el ejemplo de la platina de escaneo 100 en la FIG. 4A después de comenzar el proceso de escaneo, con el par de sensores 310 apuntando a un orificio pasante 132 en la platina de escaneo, según una realización. Durante el funcionamiento normal, durante el proceso de escaneo, el portaobjetos 150 cubrirá el orificio pasante 132. Específicamente, en una realización que escanea portaobjetos de vidrio, un portaobjetos de vidrio 150 se coloca sobre el orificio pasante 132, de modo que el portaobjetos de vidrio 150 pueda iluminarse desde debajo de la platina 100 durante el proceso de escaneo.
En la realización ilustrada, debido a que ha comenzado el proceso de escaneo, el portaobjetos 150 debería haberse movido con la platina 100 hacia una posición a la vista de la señal del par de sensores 310, como se ilustra en la FIG.
4B. Sin embargo, debido a que el portaobjetos 150 está atascado, cuando la platina 100 se mueve para iniciar el proceso de escaneo, el par de sensores 310 ya no detecta la presencia del portaobjetos 150. Más bien, dado que el portaobjetos 150 no se ha movido con la platina 100, la señal de transmisión transmitida por el elemento de transmisión 310A pasa a través del orificio pasante 132, en lugar de reflejarse en el portaobjetos 150. Por lo tanto, el elemento de recepción 310B no recibirá la señal reflejada del elemento de transmisión 310A. Con base en esta información (o a falta de ella) del par de sensores 310, que indica la ausencia del portaobjetos 150 después de que haya comenzado el proceso de escaneo, el procesador determina que el portaobjetos 150 está atascado. El procesador está configurado para, en respuesta a determinar que el portaobjetos 150 está atascado, detener el movimiento de la platina 100 para proteger el portaobjetos 150 frente a daños.
En una realización, el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos está configurado para verificar la señal del par de sensores 310, con el fin de determinar si un portaobjetos 150 está atascado o no, en segundos o milisegundos después de que comience el movimiento de la platina 100 con el comienzo del proceso de escaneo. Ventajosamente, si se detecta un portaobjetos 150 atascado, el procesador del aparato digital de escaneo puede configurarse para aplicar la lógica de reintento en un intento de desatascar el portaobjetos 150. La lógica de reintento puede incluir el reposicionamiento de la platina 100 en la posición de "portaobjetos de carga". La lógica de reintento también puede incluir el ajuste de una posición del portaobjetos de vidrio 150 usando el conjunto de empujar/tirar 180. Por ejemplo, el procesador puede controlar el conjunto de empujar/tirar 180 para descargar al menos parcialmente el portaobjetos 150 de la platina de escaneo 100 (p. ej., en una ranura de la gradilla de portaobjetos 190) y luego volver a cargar el portaobjetos 150 en la platina de escaneo 100 (por ejemplo, desde la ranura de la gradilla de portaobjetos 190). El procesador puede ejecutar la lógica de reintento un número predeterminado de veces (por ejemplo, una vez, tres veces, etc.). Si el procesador determina que el portaobjetos 150 permanece atascado después del número predeterminado de reintentos, el procesador puede generar una advertencia (por ejemplo, a través de una alerta audible y/o un aviso en una pantalla o interfaz de usuario del aparato digital de escaneo de portaobjetos).
Mientras que el elemento de transmisión 310A y el elemento de recepción 310B se ilustran en la presente memoria principalmente como si estuvieran en el mismo lado de la platina de escaneo 100 (es decir, por encima de la platina 100 en las realizaciones ilustradas en las FIGS. 3A-4C), en realizaciones alternativas de los sistemas ilustrado en las FIGS. 3A-4C, uno del elemento de transmisión 310A y el elemento de recepción 310B pueden colocarse sobre la platina 100, y el otro del elemento de transmisión 310A, y el elemento de recepción 310B pueden colocarse debajo de la platina 100. Por ejemplo, el elemento de transmisión 310A siempre se puede colocar en un lado del orificio pasante 132 (por ejemplo, encima del orificio pasante 132), mientras que el elemento receptor 310B siempre se coloca en una línea de visión de la señal del elemento transmisor 310A en el lado opuesto del orificio pasante (por ejemplo, debajo del orificio pasante 132). En este caso, el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos puede determinar que un portaobjetos 150 está ausente cuando el elemento receptor 310B recibe la señal del elemento transmisor 310A, y determinar que un portaobjetos 150 está presente cuando el elemento receptor 310B no recibe la señal del elemento de transmisión 310A. En una realización alternativa, el elemento de transmisión 310A se puede colocar en un lado de la platina 100 (por ejemplo, encima de la platina 100), mientras que el elemento de recepción 310B siempre se coloca en una línea de visión de la señal del elemento de transmisión 310A en el lado opuesto de la platina 100 (por ejemplo, debajo de la platina 100), y el par de sensores 310 puede colocarse de tal manera que, cuando un portaobjetos 150 se coloca en la platina 100 antes del comienzo del proceso de escaneo, una parte del portaobjetos 150 se encuentra entre el elemento de transmisión 310A y el elemento de recepción 310B para interrumpir la señal, y cuando comienza el proceso de escaneo, un portaobjetos 150 correctamente posicionado debe moverse con la platina 100 hacia fuera de entre el elemento de transmisión 310A y el elemento de recepción 310B para que no interrumpir más la señal, mientras que un portaobjetos atascado no se moverá con la platina 100 y permanecerá entre el elemento de transmisión 310A y el elemento de recepción 310B para interrumpir la señal. En este caso, el procesador del aparato digital de escaneo de portaobjetos puede determinar que un portaobjetos 150 está cargado cuando el elemento de recepción 310B no recibe la señal del elemento de transmisión 310A antes del comienzo del proceso de escaneo, determinar que un portaobjetos 150 no está atascado cuando el elemento de recepción 310B recibe la señal del elemento de transmisión 310A durante el proceso de escaneo, y determinar que el portaobjetos está atascado cuando el elemento de recepción 310B no recibe la señal del elemento de transmisión 310A durante el proceso de escaneo.
También pueden emplearse disposiciones alternativas de sensores para confirmar la colocación de un portaobjetos 150 en la platina de escaneo 100 antes de comenzar el proceso de escaneo, y también para supervisar un portaobjetos 150 atascado después de comenzar el proceso de escaneo. También se pueden incluir sensores adicionales. Por ejemplo, se puede emplear un sensor dedicado para confirmar la colocación de un portaobjetos 150 en la platina de escaneo 100 antes de comenzar el proceso de escaneo.
Ejemplo de realización
En una realización, un aparato digital de escaneo de portaobjetos incluye una platina de escaneo configurada para recibir un portaobjetos (por ejemplo, un portaobjetos de vidrio) y asegurar el portaobjetos a la platina de escaneo, y un motor configurado para mover la platina de escaneo y el portaobjetos durante un proceso de escaneo. En esta realización, el aparato digital de escaneo de portaobjetos también incluye un par de sensores que comprende un elemento transmisor y un elemento receptor, en el que las posiciones relativas de los elementos transmisor y receptor están configuradas para detectar la presencia de la platina de escaneo y/o el portaobjetos antes de comenzar el proceso de escaneo. También en esta realización, el aparato digital de escaneo de portaobjetos incluye un procesador configurado para controlar el motor con el fin de mover la platina de escaneo durante el proceso de escaneo. El procesador también está configurado para recibir una señal del par de sensores, después de comenzar el proceso de escaneo, y analizar la señal para determinar la presencia o ausencia del portaobjetos. El procesador también está configurado para controlar el motor con el fin de detener el movimiento de la platina de escaneo en respuesta a la determinación de una posición incorrecta del portaobjetos basándose en la presencia o ausencia del portaobjetos.
En una realización, el procesador está configurado para determinar una posición incorrecta del portaobjetos basándose en la presencia del portaobjetos después de comenzar el proceso de escaneo. En una realización alternativa, el procesador está configurado para determinar una posición incorrecta del portaobjetos basándose en la ausencia del portaobjetos después de comenzar el proceso de escaneo.
En una realización, cada uno de los elementos transmisor y receptor del par de sensores se coloca en el mismo lado del portaobjetos, en el que un lado es uno de los cuatro bordes superior, inferior o uno de los cuatro del portaobjetos. En un aspecto de esta realización, el procesador está configurado para determinar una posición incorrecta del portaobjetos basándose en la presencia del portaobjetos después de comenzar el proceso de escaneo.
En una realización, uno de los elementos transmisor y receptor del par de sensores se coloca en un primer lado del portaobjetos y el otro de los elementos transmisor y receptor del par de sensores se coloca en un segundo lado del portaobjetos. Por ejemplo, los lados primero y segundo pueden ser lados opuestos, tales como superior e inferior o borde largo izquierdo y borde largo derecho, de modo que los elementos transmisor y receptor del par de sensores estén colocados en una línea de orientación visual. En un aspecto de esta realización, el procesador está configurado para determinar una posición incorrecta del portaobjetos basándose en la ausencia del portaobjetos después de comenzar el proceso de escaneo.
En una realización, el par de sensores está posicionado para detectar la presencia o ausencia de una parte trasera del portaobjetos según lo determinado por una dirección de movimiento de la platina de escaneo. En una realización alternativa, el par de sensores está posicionado para detectar la presencia o ausencia de una parte frontal del portaobjetos determinada por la dirección de movimiento de la platina de escaneo.
En una realización, un método incluye el uso de un procesador para activar un par de sensores que comprende un elemento transmisor y un elemento receptor, en el que las posiciones combinadas de los elementos transmisor y receptor están configuradas para detectar la presencia de una platina de escaneo o un portaobjetos. El método también incluye, después de activar el par de sensores, usar el procesador para controlar un motor con el fin de mover una platina de escaneo que sostiene un portaobjetos para comenzar un proceso de escaneo y usar el procesador para recibir una señal del par de sensores después de comenzar el proceso de escaneo. El método también incluye usar el procesador para analizar la señal recibida con el fin de determinar la presencia o ausencia del portaobjetos y usar el procesador para controlar el motor con el fin de detener el movimiento de la platina de escaneo en respuesta a la determinación de una posición incorrecta del portaobjetos en función de la presencia. o ausencia del portaobjetos.
En una realización, el método comprende además usar el procesador para determinar una posición incorrecta del portaobjetos basándose en la presencia del portaobjetos después de comenzar el proceso de escaneo. En una realización alternativa, el método comprende usar el procesador para determinar una posición incorrecta del portaobjetos con base en la ausencia del portaobjetos después de comenzar el proceso de escaneo.
Ejemplo de aparato digital de escaneo de portaobjetos
La FIG. 5A es un diagrama de bloques que ilustra un ejemplo de un dispositivo 550 habilitado por procesador que puede usarse en conexión con diversas realizaciones descritas en la presente memoria. También se pueden usar formas alternativas del dispositivo 550 como entenderá el experto en la materia. En la realización ilustrada, el dispositivo 550 se presenta como un dispositivo de formación de imágenes digital (también denominado en la presente memoria sistema de escáner, sistema de escaneo, aparato de escaneo, aparato digital de escaneo, aparato de escaneo de portaobjetos digital, etc.) que comprende uno o más procesadores 555, una o más memorias 565, uno o más controladores de movimiento 570, uno o más sistemas de interfaz 575, una o más platinas móviles 580 que soportan cada una uno o más portaobjetos de vidrio 585 con una o más muestras 590, uno o más sistemas de iluminación 595 que iluminan la muestra, una o más lentes de objetivo 600 que definen cada una un camino óptico 605 que discurre a lo largo de un eje óptico, uno o más posicionadores de lentes de objetivo 630, uno o más sistemas opcionales de epi-iluminación 635 (por ejemplo, incluidos en un sistema de escáner de fluorescencia), una o más ópticas de enfoque 610, una o más cámaras de escaneo de línea 615 y/o una o más cámaras adicionales 620 (por ejemplo, una cámara de escaneo de línea o una cámara de escaneo de área), cada una de las cuales define un campo de visión separado 625 en la muestra 590 y/o el portaobjetos de vidrio 585. Los diversos elementos del sistema de escáner 550 están acoplados en comunicación a través de uno o más buses de comunicación 560. Aunque puede haber uno o más de cada uno de los diversos elementos del sistema de escáner 550, en aras de la simplicidad, estos elementos se describirán en la presente memoria en singular excepto cuando sea necesario describirlos en plural para transmitir la información apropiada.
El uno o más procesadores 555 pueden incluir, por ejemplo, una unidad de procesamiento central (CPU) y una unidad de procesamiento de gráficos (GPU) separada capaz de procesar instrucciones en paralelo, o el uno o más procesadores 555 pueden incluir un procesador multinúcleo capaz de procesar instrucciones en paralelo. También se pueden proporcionar procesadores separados adicionales para controlar componentes particulares o realizar funciones particulares, tales como el procesamiento de imágenes. Por ejemplo, los procesadores adicionales pueden incluir un procesador auxiliar para administrar la entrada de datos, un procesador auxiliar para realizar operaciones matemáticas de punto flotante, un procesador de propósito especial que tenga una arquitectura adecuada para la ejecución rápida de algoritmos de procesamiento de señales (por ejemplo, un procesador de señales digitales), un procesador esclavo subordinado al procesador principal (por ejemplo, un procesador de fondo), un procesador adicional para controlar la cámara de escaneo lineal 615, la platina 580, la lente de objetivo 225 y/o una pantalla (no mostrada). Tales procesadores adicionales pueden ser procesadores discretos separados o pueden estar integrados con el procesador 555.
En una realización, el procesador 555 está configurado para controlar el movimiento de la platina de escaneo 580 (por ejemplo, correspondiente a la platina de escaneo 100) y para controlar la activación del par de sensores 310. El procesador también está configurado para recibir y analizar la señal del par de sensores 310 para determinar la presencia o ausencia de un portaobjetos 585 (por ejemplo, correspondiente al portaobjetos 150) o la platina 580, según corresponda a las circunstancias. En una realización, el procesador está configurado para controlar la platina 580 para detener el movimiento si se determina una posición incorrecta de un portaobjetos 585.
La memoria 565 proporciona almacenamiento de datos e instrucciones para programas que pueden ser ejecutados por el procesador 555. La memoria 565 puede incluir uno o más medios de almacenamiento legibles por ordenador volátiles y/o no volátiles que almacenan los datos e instrucciones, incluyendo , por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio, una memoria de sólo lectura, una unidad de disco duro, una unidad de almacenamiento extraíble y/o similares. El procesador 555 está configurado para ejecutar instrucciones que están almacenadas en la memoria 565 y comunicarse a través del bus de comunicación 560 con los diversos elementos del sistema de escáner 550 con el fin de llevar a cabo la función general del sistema de escáner 550.
El uno o más buses de comunicación 560 pueden incluir un bus de comunicación 560 que está configurado para transmitir señales eléctricas analógicas y puede incluir un bus de comunicación 560 que está configurado para transmitir datos digitales. Por consiguiente, las comunicaciones desde el procesador 555, el controlador de movimiento 570 y/o el sistema de interfaz 575, a través de uno o más buses de comunicación 560, pueden incluir tanto señales eléctricas como datos digitales. El procesador 555, el controlador de movimiento 570 y/o el sistema de interfaz 575 también pueden configurarse para comunicarse con uno o más de los diversos elementos del sistema de escaneo 550 a través de un enlace de comunicación inalámbrica.
El sistema de control de movimiento 570 está configurado para controlar y coordinar con precisión el movimiento X, Y y/o Z de la platina 580 (por ejemplo, dentro de un plano X-Y) y/o la lente de objetivo 600 (por ejemplo, a lo largo de un eje Z ortogonal al plano X-Y, a través del posicionador de lentes de objetivo 630). El sistema de control de movimiento 570 también está configurado para controlar el movimiento de cualquier otra parte móvil en el sistema de escáner 550. Por ejemplo, en una realización de escáner de fluorescencia, el sistema de control de movimiento 570 está configurado para coordinar el movimiento de filtros ópticos y similares en el sistema de epi-iluminación 635.
El sistema de interfaz 575 permite que el sistema de escáner 550 interactúe con otros sistemas y operadores humanos. Por ejemplo, el sistema de interfaz 575 puede incluir una interfaz de usuario para proporcionar información directamente a un operador y/o para permitir la entrada directa de un operador. El sistema de interfaz 575 también está configurado para facilitar la comunicación y la transferencia de datos entre el sistema de escaneo 550 y uno o más dispositivos externos que están conectados directamente (por ejemplo, una impresora, un medio de almacenamiento extraíble) o dispositivos externos tal como un sistema de servidor de imágenes, un puesto de operador, un puesto de usuario y un sistema de servidor administrativo que están conectados al sistema de escáner 550 a través de una red (no mostrada).
El sistema de iluminación 595 está configurado para iluminar una parte de la muestra 590. El sistema de iluminación puede incluir, por ejemplo, una fuente de luz y una óptica de iluminación. La fuente de luz puede comprender una fuente de luz halógena de intensidad variable con un espejo reflectante cóncavo para maximizar la salida de luz y un filtro KG-1 para suprimir el calor. La fuente de luz también podría comprender cualquier tipo de lámpara de arco, láser u otra fuente de luz. En una realización, el sistema de iluminación 595 ilumina la muestra 590 en el modo de transmisión de manera que la cámara de escaneo lineal 615 y/o la cámara 620 detectan la energía óptica que se transmite a través de la muestra 590. Alternativamente, o en combinación, el sistema de iluminación 595 también puede configurarse para iluminar la muestra 590 en modo de reflexión de modo que la cámara de escaneo lineal 615 y/o la cámara 620 detecten la energía óptica que se refleja desde la muestra 590. El sistema de iluminación 595 puede configurarse para ser adecuado para la interrogación de la muestra microscópica 590 en cualquier modo conocido de microscopía óptica.
En una realización, el sistema de escáner 550 incluye opcionalmente un sistema de epi-iluminación 635 para optimizar el sistema de escáner 550 para el escaneo de fluorescencia. El escaneo de fluorescencia es el escaneo de muestras 590 que incluyen moléculas de fluorescencia, que son moléculas sensibles a los fotones que pueden absorber luz a una longitud de onda específica (excitación). Estas moléculas sensibles a los fotones también emiten luz a una longitud de onda más alta (emisión). Debido a que la eficiencia de este fenómeno de fotoluminiscencia es muy baja, la cantidad de luz emitida suele ser muy baja. Esta baja cantidad de luz emitida normalmente frustra las técnicas convencionales para escanear y digitalizar la muestra 590 (por ejemplo, microscopía de modo de transmisión). Ventajosamente, en una realización de sistema de escáner de fluorescencia opcional del sistema de escáner 550, el uso de una cámara de escaneo de línea 615 que incluye múltiples conjuntos de sensores lineales (por ejemplo, una cámara de escaneo de línea de integración de retardo de tiempo ("TDI")) aumenta la sensibilidad a la luz de la cámara de escaneo lineal exponiendo la misma área de la muestra 590 a cada una de las múltiples matrices de sensores lineales de la cámara de escaneo lineal 615. Esto es particularmente útil cuando se exploran muestras de fluorescencia tenue con poca luz emitida.
Por consiguiente, en una realización del sistema de escáner de fluorescencia, la cámara de escaneo lineal 615 es preferiblemente una cámara de escaneo lineal TDI monocromática. Ventajosamente, las imágenes monocromáticas son ideales en microscopía de fluorescencia porque proporcionan una representación más precisa de las señales reales de los diversos canales presentes en la muestra. Como entenderán los expertos en la técnica, una muestra de fluorescencia 590 se puede marcar con múltiples tintes de fluorescencia que emiten luz a diferentes longitudes de onda, que también se denominan "canales".
Además, debido a que los niveles de señal de extremo bajo y alto de diversas muestras de fluorescencia presentan un amplio espectro de longitudes de onda para que los detecte la cámara de escaneo lineal 615, es deseable que los niveles de señal de extremo bajo y alto que la cámara de escaneo lineal 615 pueda detectar sean igualmente amplios. Por consiguiente, en una realización de escáner de fluorescencia, una cámara de escaneo lineal 615 utilizada en el sistema de escaneo de fluorescencia 550 es una cámara de escaneo lineal TDI monocromática de 10 bits y 64 matrices lineales. Cabe señalar que se puede emplear una variedad de profundidades de bits para la cámara de escaneo lineal 615 para su uso con una realización de escáner de fluorescencia del sistema de escaneo 550.
La platina móvil 580 está configurada para un movimiento X-Y preciso bajo el control del procesador 555 o el controlador de movimiento 570. La platina móvil también puede configurarse para el movimiento Z bajo el control del procesador 555 o el controlador de movimiento 570. La platina móvil está configurada para posicionar la muestra en una ubicación deseada durante la captura de datos de imagen por la cámara de escaneo lineal 615 y/o la cámara de escaneo de área. La platina móvil también está configurada para acelerar la muestra 590 en una dirección de escaneo a una velocidad sustancialmente constante, y luego mantener la velocidad sustancialmente constante durante la captura de datos de imagen por la cámara de escaneo lineal 615. En una realización, el sistema de escáner 550 puede emplear una gradilla X-Y de alta precisión y estrechamente coordinada para ayudar a ubicar la muestra 590 en la plataforma móvil 580. En una realización, la plataforma móvil 580 es una plataforma X-Y basada en un motor lineal con codificadores de alta precisión empleados tanto en la plataforma X como en el eje Y. Por ejemplo, se pueden usar codificadores nanométricos muy precisos en el eje en la dirección de escaneo y en el eje que está en la dirección perpendicular a la dirección de escaneo y en el mismo plano que la dirección de escaneo. La platina también está configurada para soportar el portaobjetos de vidrio 585 sobre el que se dispone la muestra 590.
La muestra 590 puede ser cualquier cosa que pueda ser interrogada por microscopía óptica. Por ejemplo, un portaobjetos de microscopio de vidrio 585 se usa con frecuencia como sustrato de visualización para muestras que incluyen tejidos y células, cromosomas, ADN, proteínas, sangre, médula ósea, orina, bacterias, perlas, materiales de biopsia o cualquier otro tipo de material biológico o sustancia que está muerta o viva, teñida o no teñida, etiquetada o no etiquetada. La muestra 590 también puede ser una matriz de cualquier tipo de ADN o material relacionado con el ADN, como ADNc o ARN o proteína que se deposita en cualquier tipo de portaobjetos u otro sustrato, incluidas todas y cada una de las muestras comúnmente conocidas como micromatrices. La muestra 590 puede ser una placa de microvaloración (por ejemplo, una placa de 96 pocillos). Otros ejemplos de la muestra 590 incluyen placas de circuitos integrados, registros de electroforesis, placas de Petri, películas, materiales semiconductores, materiales forenses o piezas mecanizadas.
La lente de objetivo 600 está montada en el posicionador de objetivo 630 que, en una realización, emplea un motor lineal muy preciso para mover la lente de objetivo 600 a lo largo del eje óptico definido por la lente de objetivo 600. Por ejemplo, el motor lineal del posicionador de lente de objetivo 630 puede incluir un codificador de 50 nanómetros. Las posiciones relativas de la platina 580 y la lente de objetivo 600 en los ejes X, Y y/o Z se coordinan y controlan en bucle cerrado usando el controlador de movimiento 570 bajo el control del procesador 555 que emplea la memoria 565 para almacenar información e instrucciones, incluyendo los pasos programados ejecutables por ordenador para la operación general del sistema de escaneo 550.
En una realización, la lente de objetivo 600 es un objetivo plano apocromático ("APO") corregido al infinito con una apertura numérica correspondiente a la resolución espacial más alta deseable, donde la lente de objetivo 600 es adecuada para microscopía de iluminación en modo de transmisión, iluminación en modo de reflexión microscopía y/o microscopía de fluorescencia en modo epi-iluminación (por ejemplo, una Olympus 40X, 0,75NA o 20X, 0,75 NA). Ventajosamente, la lente de objetivo 600 es capaz de corregir aberraciones cromáticas y esféricas. Debido a que la lente de objetivo 600 tiene corrección infinita, la óptica de enfoque 610 se puede colocar en el camino óptico 605 por encima de la lente de objetivo 600 donde el haz de luz que pasa a través de la lente de objetivo 600 se convierte en un haz de luz colimado. La óptica de enfoque 610 enfoca la señal óptica capturada por la lente de objetivo 600 en los elementos sensibles a la luz de la cámara de escaneo lineal 615 y/o la cámara de escaneo de área 620 y puede incluir componentes ópticos tales como filtros, lentes de cambio de aumento y/o similares. La lente de objetivo 600, combinada con la óptica de enfoque 610, proporciona el aumento total para el sistema de escaneo 550. En una realización, la óptica de enfoque 610 puede contener una lente de tubo y un cambiador de aumento de 2X opcional. Ventajosamente, el cambiador de magnificación 2X permite que una lente 600 de objetivo nativa de 20X escanee la muestra 590 con una magnificación de 40X.
La cámara de escaneo lineal 615 comprende al menos una matriz lineal de elementos de imagen ("píxeles"). La cámara de escaneo lineal puede ser monocroma o en color. Las cámaras de escaneo lineal en color suelen tener al menos tres matrices lineales, mientras que las cámaras monocromáticas de escaneo lineal pueden tener una única matriz lineal o una pluralidad de matrices lineales. También se puede utilizar cualquier tipo de matriz lineal singular o plural, ya sea empaquetada como parte de una cámara o integrada a la medida en un módulo electrónico de imágenes. Por ejemplo, también se puede utilizar una cámara de escaneo de líneas de color de matriz lineal 3 ("rojo-verde-azul" o "RGB") o un TDI monocromático de matriz lineal 96. Las cámaras de barrido lineal TDI suelen proporcionar una relación señal-ruido ("SNR") sustancialmente mejor en la señal de salida al sumar los datos de intensidad de las regiones previamente fotografiadas de una muestra, lo que produce un aumento en la SNR que es proporcional a la raíz cuadrada del número de etapas de integración. Las cámaras de escaneo de línea TDI comprenden múltiples matrices lineales. Por ejemplo, las cámaras de escaneo lineal TDI están disponibles con 24, 32, 48, 64, 96 o incluso más matrices lineales. El sistema de escáner 550 también admite matrices lineales que se fabrican en una variedad de formatos, incluidos algunos con 512 píxeles, algunos con 1024 píxeles y otros con hasta 4096 píxeles. De manera similar, también se pueden usar matrices lineales con una variedad de tamaños de píxeles en el sistema de escáner 550. El requisito principal para la selección de cualquier tipo de cámara de escaneo de línea 615 es que el movimiento de la platina 580 se pueda sincronizar con la velocidad de línea de la cámara de escaneo lineal 615, de manera que la platina 580 pueda estar en movimiento con respecto a la cámara de escaneo lineal 615 durante la captura de imagen digital de la muestra 590.
Los datos de imagen generados por la cámara de escaneo lineal 615 se almacenan en una parte de la memoria 565 y son procesados por el procesador 555 para generar una imagen digital contigua de al menos una parte de la muestra 590. La imagen digital contigua puede ser procesada adicionalmente por el procesador 555 y la imagen digital contigua revisada también se puede almacenar en la memoria 565.
En una realización con dos o más cámaras de escaneo lineal 615, al menos una de las cámaras de escaneo lineal 615 puede configurarse para funcionar como un sensor de enfoque que funciona en combinación con al menos una de las otras cámaras de escaneo lineal 615 que está configurada para funcionar como sensor de imagen. El sensor de enfoque se puede colocar lógicamente en el mismo eje óptico que el sensor de imágenes, o el sensor de enfoque se puede colocar lógicamente antes o después del sensor de imágenes con respecto a la dirección de escaneo del sistema de escáner 550. En tal realización con al menos un cámara de escaneo lineal 615 que funciona como un sensor de enfoque, los datos de imagen generados por el sensor de enfoque se almacenan en una parte de la memoria 565 y son procesados por uno o más procesadores 555 para generar información de enfoque, con el fin de permitir que el sistema de escáner 550 ajuste la distancia relativa entre la muestra 590 y la lente de objetivo 600 con el fin de mantener el enfoque en la muestra durante el escaneo. Además, en una realización, la al menos una cámara de escaneo lineal 615 que funciona como un sensor de enfoque puede orientarse de manera que cada uno de una pluralidad de píxeles individuales del sensor de enfoque se coloque a una altura lógica diferente a lo largo del camino óptico 605.
En funcionamiento, los diversos componentes del sistema de escáner 550 y los módulos programados almacenados en la memoria 565 permiten el escaneo y la digitalización automáticos de la muestra 590, que se dispone en un portaobjetos de vidrio 585. El portaobjetos de vidrio 585 se coloca de forma segura en la plataforma móvil 580 del sistema de escáner 550 para escanear la muestra 590. Bajo el control del procesador 555, la platina móvil 580 acelera la muestra 590 a una velocidad sustancialmente constante para ser detectada por la cámara de escaneo lineal 615, donde la velocidad de la platina está sincronizada con la velocidad de línea de la cámara de escaneo de línea 615. Después de explorar una franja de datos de imagen, la plataforma móvil 580 desacelera y lleva la muestra 590 a una parada sustancialmente completa. La plataforma móvil 580 luego se mueve ortogonalmente a la dirección de escaneo para posicionar la muestra 590 con el fin de escanear una franja posterior de datos de imagen (por ejemplo, una franja adyacente). Posteriormente se escanean franjas adicionales hasta que se escanea una parte completa de la muestra 590 o la muestra 590 completa.
Por ejemplo, durante el escaneo digital de la muestra 590, se adquiere una imagen digital contigua de la muestra 590 como una pluralidad de campos de visión contiguos que se combinan para formar una franja de imagen. Una pluralidad de franjas de imágenes adyacentes se combinan de manera similar para formar una imagen digital contigua de una parte o de toda la muestra 590. El escaneo de la muestra 590 puede incluir la adquisición de franjas de imágenes verticales o franjas de imágenes horizontales. El escaneo de la muestra 590 puede ser de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba o ambas (bidireccional), y puede comenzar en cualquier punto de la muestra. Alternativamente, el escaneo de la muestra 590 puede ser de izquierda a derecha, de derecha a izquierda o ambas (bidireccional), y puede comenzar en cualquier punto de la muestra. Además, no es necesario que las franjas de imagen se adquieran de manera adyacente o contigua. Además, la imagen resultante de la muestra 590 puede ser una imagen de toda la muestra 590 o de solo una parte de la muestra 590.
En una realización, las instrucciones ejecutables por ordenador (por ejemplo, módulos y software programados) se almacenan en la memoria 565 y, cuando se ejecutan, permiten que el sistema de escaneo 550 realice las diversas funciones descritas en la presente memoria. En esta descripción, el término "medio de almacenamiento legible por ordenador" se usa para referirse a cualquier medio usado para almacenar y proporcionar instrucciones ejecutables por ordenador al sistema de escaneo 550 para que las ejecute el procesador 555. Los ejemplos de estos medios incluyen la memoria 565 y cualquier medio de almacenamiento extraíble o externo (no mostrado) acoplado en comunicación con el sistema de escaneo 550 ya sea directa o indirectamente, por ejemplo a través de una red (no mostrada).
La FIG. 5B ilustra una cámara de escaneo lineal que tiene una sola matriz lineal 640, que puede implementarse como una matriz de dispositivo de carga acoplada (CCD). La matriz lineal única 640 comprende una pluralidad de píxeles individuales 645. En la realización ilustrada, la matriz lineal única 640 tiene 4096 píxeles. En realizaciones alternativas, la matriz lineal 640 puede tener más o menos píxeles. Por ejemplo, los formatos comunes de matrices lineales incluyen 512, 1024 y 4096 píxeles. Los píxeles 645 están dispuestos de forma lineal para definir un campo de visión 625 para la matriz lineal 640. El tamaño del campo de visión 625 varía según la ampliación del sistema de escáner 550.
La FIG. 5C ilustra una cámara de escaneo lineal que tiene tres conjuntos lineales, cada uno de los cuales puede implementarse como un conjunto CCD. Las tres matrices lineales se combinan para formar una matriz de colores 650. En una realización, cada matriz lineal individual en la matriz de colores 650 detecta una intensidad de color diferente, por ejemplo, rojo, verde o azul. Los datos de imagen en color de cada conjunto lineal individual en el conjunto de colores 650 se combinan para formar un único campo de visión 625 de datos de imagen en color.
La FIG. 5D ilustra una cámara de escaneo lineal que tiene una pluralidad de matrices lineales, cada una de las cuales puede implementarse como una matriz CCD. La pluralidad de matrices lineales se combinan para formar una matriz TDI 655. De forma ventajosa, una cámara de escaneo lineal TDI puede proporcionar una SNR sustancialmente mejor en su señal de salida al sumar los datos de intensidad de las regiones previamente fotografiadas de una muestra, lo que produce un aumento en la SNR que está en proporción a la raíz cuadrada del número de matrices lineales (también conocidas como etapas de integración). Una cámara de escaneo lineal TDI puede comprender una mayor variedad de números de matrices lineales. Por ejemplo, los formatos comunes de las cámaras de escaneo lineal TDI incluyen 24, 32, 48, 64, 96, 120 e incluso más matrices lineales.
La descripción anterior de las realizaciones descritas se proporciona para permitir que cualquier persona experta en la técnica realice o use la invención. Serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica diversas modificaciones a estas realizaciones, y los principios genéricos descritos en la presente memoria se pueden aplicar a otras realizaciones. La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato digital de escaneo de portaobjetos (550) que comprende:
una platina de escaneo (580; 100) configurada para recibir un portaobjetos (585; 150) y asegurar el portaobjetos a la platina de escaneo;
un motor configurado para mover la platina de escaneo durante un proceso de escaneo;
un par de sensores que comprende un elemento transmisor (310A) y un elemento receptor (310B), en el que los elementos transmisor y receptor (310A, 310B) están posicionados para detectar la presencia o ausencia de un portaobjetos en una o más posiciones durante el proceso de escaneo; y
al menos un procesador (555) configurado para, durante el proceso de escaneo de un portaobjetos,
controlar el motor con el fin de mover la platina de escaneo,
recibir una señal del par de sensores,
analizar la señal para determinar la presencia o ausencia del portaobjetos,
determinar que el portaobjetos está colocado incorrectamente en la platina de escaneo con base en la determinación de
la presencia o ausencia del portaobjetos, y,
cuando se determina que el portaobjetos está colocado incorrectamente, controlar el motor para detener el movimiento de la platina de escaneo.
2. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 1, en el que el al menos un procesador está configurado para determinar que el portaobjetos está colocado incorrectamente basándose en la presencia del portaobjetos en una posición externa a la platina de escaneo.
3. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 2, en el que la posición externa a la platina de escaneo está dentro de los límites del portaobjetos mientras el portaobjetos está colocado en la platina de escaneo antes del comienzo del proceso de escaneo, pero está fuera de los límites del portaobjetos si el portaobjetos está colocado correctamente en la platina de escaneo durante al menos una parte inicial del proceso de escaneo.
4. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 1, en el que el al menos un procesador está configurado para determinar que el portaobjetos está colocado incorrectamente basándose en la ausencia del portaobjetos en una posición en la platina de escaneo.
5. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
en el que tanto el elemento transmisor como el elemento receptor del par de sensores están colocados en el mismo lado de la platina de escaneo,
en el que el elemento transmisor y el elemento receptor del par de sensores se colocan por encima de la platina de escaneo,
en el que el elemento transmisor está configurado para transmitir una señal, y en el que el elemento receptor está configurado para recibir la señal, transmitida por el elemento transmisor, cuando la señal es reflejada por una superficie en una o más posiciones.
6. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 5, en el que el al menos un procesador está configurado para uno o ambos de:
determinar que el portaobjetos está presente cuando el elemento receptor recibe la señal, transmitida por el elemento transmisor; y
determinar que el portaobjetos está ausente cuando el elemento receptor no recibe la señal, transmitida por el elemento transmisor.
7. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 5, en el que la platina de escaneo comprende un orificio pasante (132), sobre el cual la platina de escaneo sostiene un portaobjetos de vidrio y a través del cual se puede iluminar un portaobjetos de vidrio mientras se encuentra en la platina de escaneo durante el proceso de escaneo, y en el que el elemento transmisor se coloca de manera que, cuando un portaobjetos de vidrio se coloca incorrectamente durante el movimiento de la platina de escaneo, la señal transmitida por el elemento transmisor pasa a través del orificio pasante sin reflejarse en el elemento receptor.
8. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
en el que el elemento transmisor del par de sensores se coloca en un lado diferente de la platina de escaneo que el elemento receptor del par de sensores, en el que uno del elemento transmisor y el elemento receptor está colocado por encima de la platina de escaneo,
en el que el otro del elemento transmisor y el elemento receptor está colocado debajo de la platina de escaneo, en el que el elemento transmisor está configurado para transmitir una señal, en el que el elemento receptor está situado en una línea de visión del elemento transmisor y está configurado para recibir la señal, transmitida por el elemento transmisor, cuando la señal pasa por una o más posiciones, y en el que al menos un procesador está configurado para uno o ambos de:
determinar que el portaobjetos está presente cuando el elemento receptor no recibe la señal, transmitida por el elemento transmisor; y
determinar que el portaobjetos está ausente cuando el elemento receptor recibe la señal, transmitida por el elemento transmisor.
9. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 1, en el que al menos un procesador está configurado para, antes de cargar un primer portaobjetos en la platina de escaneo:
recibir una señal del par de sensores,
analizar la señal para determinar la presencia de un segundo portaobjetos en la platina de escaneo, e
impedir la carga del primer portaobjetos en la platina de escaneo siempre que se determine que el segundo portaobjetos está presente en la platina de escaneo.
10. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 9, que comprende además:
una gradilla de portaobjetos (190) que comprende una pluralidad de ranuras configuradas para contener portaobjetos; y
un conjunto (180) configurado para cargar un portaobjetos de cada una de la pluralidad de ranuras desde la gradilla de portaobjetos en la platina de escaneo, y descargar un portaobjetos de la platina de escaneo en cada una de la pluralidad de ranuras en la gradilla de portaobjetos,
en el que el al menos un procesador está configurado para,
controlar el conjunto con el fin de descargar el segundo portaobjetos en una ranura de la gradilla de portaobjetos antes de cargar el primer portaobjetos, y
controlar el conjunto para cargar el primer portaobjetos desde una ranura en la gradilla de portaobjetos en la platina de escaneo después de descargar el segundo portaobjetos.
11. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 1, en el que al menos un procesador está configurado para, antes de comenzar el proceso de escaneo:
recibir una señal del par de sensores,
analizar la señal para determinar la presencia o ausencia de un portaobjetos en la platina de escaneo, e impedir el comienzo del proceso de escaneo hasta después de determinar que hay un portaobjetos en la platina de escaneo.
12. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 1, que comprende además:
una gradilla de portaobjetos (190) que comprende una pluralidad de ranuras configuradas para contener portaobjetos; y
un conjunto (180) configurado para cargar un portaobjetos de cada una de la pluralidad de ranuras de la gradilla de portaobjetos en la platina de escaneo, y descargar un portaobjetos de la platina de escaneo en cada una de la pluralidad de ranuras en la gradilla de portaobjetos,
en el que el al menos un procesador está configurado para controlar el conjunto con el fin de cargar un portaobjetos de cada una de la pluralidad de ranuras en la gradilla de portaobjetos de la platina de escaneo, y descargar un portaobjetos de la platina de escaneo en cada una de la pluralidad de ranuras en la gradilla de portaobjetos.
13. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 12, en el que el al menos un procesador está configurado para, cuando se determina que el portaobjetos no está colocado correctamente, controlar el conjunto para: descargar al menos parcialmente el portaobjetos en una ranura de la gradilla portaobjetos; y
volver a cargar el portaobjetos desde la ranura en la gradilla de portaobjetos en la platina de escaneo.
14. El aparato digital de escaneo de portaobjetos de la reivindicación 1, en el que el al menos un procesador está configurado para, cuando se determina que el portaobjetos no está colocado correctamente, controlar el motor para cambiar la posición de la platina de escaneo.
15. Un método en un aparato digital de escaneo de portaobjetos (550) que comprende una platina de escaneo (580; 100) configurada para recibir un portaobjetos (585; 150) y asegurar el portaobjetos a la platina de escaneo, un motor configurado para mover la platina de escaneo durante un proceso de escaneo, un par de sensores que comprende un elemento transmisor (310A) y un elemento receptor (310B), en el que los elementos transmisor y receptor (310A, 310B) están posicionados para detectar la presencia o ausencia de un portaobjetos en una o más posiciones durante el proceso de escaneo, y
al menos un procesador (555),
comprendiendo el método, por parte del al menos un procesador, durante el proceso de escaneo de un portaobjetos: controlar el motor para mover la platina de escaneo;
recibir una señal del par de sensores;
analizar la señal para determinar la presencia o ausencia del portaobjetos;
determinar que el portaobjetos está colocado incorrectamente en la platina de escaneo en función de la determinación de la presencia o ausencia del portaobjetos; y,
cuando se determina que el portaobjetos está colocado incorrectamente, controlar el motor para detener el movimiento de la platina de escaneo.
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