KR101869664B1 - 이미징 시스템, 카세트, 및 이를 사용하는 방법 - Google Patents

Abstract

현미경 슬라이드 유지 카세트는, 현미경을 둘러싸서 보호하는 본체, 및 현미경 슬라이드를 유지할 수 있는 선반을 포함한다. 선반은 슬라이드의 라벨 단부를 지지하기 위해서 바깥쪽으로 연장되는 지지 부재를 가지고 있다. 지지 부재의 단부에 지닌 캐치는 카세트의 수송 중 슬라이드의 운동을 제한할 수 있다. 상이한 워크스테이션으로 슬라이드를 수송하기 위해서, 글루를 가질 수도 있는 슬라이드의 영역과 접촉하지 않으면서 슬라이드를 픽업하도록 픽업 디바이스는 진공을 이용할 수 있다. 픽업 디바이스는 카세트를 로딩 및 언로딩할 수 있다. 픽업 디바이스는, 프로세싱 가요성을 위해 비교적 작은 공간으로 액세스하도록 저 프로필 구성을 가질 수 있다.

Description

이미징 시스템, 카세트, 및 이를 사용하는 방법 {IMAGING SYSTEMS, CASSETTES, AND METHODS OF USING THE SAME}

본원은 이미징 분야에 관한 것이고, 보다 특히, 이미징 시스템, 슬라이드 카세트, 및 슬라이드 상의 생물학적 샘플을 프로세싱하는 방법에 관한 것이다.

질병을 나타내는 세포 구조 변화의 분자 이미징 식별은 종종 의약 과학을 더 잘 이해하는데 중요하다. 현미경관찰 적용은, 미생물학 (예컨대, 그람 염색법 (gram staining) 등), 식물 조직 배양, 동물 세포 배양 (예컨대, 위상차 현미경관찰 등), 분자 생물학, 면역학 (예컨대, ELISA 등), 세포 생물학 (예컨대, 면역형광법, 염색체 분석 등), 공초점 현미경관찰, 시간 경과 및 생세포 이미징, 시리즈 이미징, 및 3 차원 이미징에 적용가능하다.

수동 현미경관찰 방법에서, 검체-베어링 슬라이드는 수동으로 현미경에 로딩되고 현미경의 대안 렌즈를 통하여 본다. 의료 적용에서, 병리학자는 세포 특징, 염색 세포 대 비염색 세포의 총수, 또는 검체의 다른 특징을 검사할 수 있다. 각각의 슬라이드의 핸들링 시간 때문에 다수의 검체를 분석하는데 종종 많은 시간이 걸린다. 긴 프로세싱 시간은 정확한 진단과 치료를 지연시킬 수도 있다. 부가적으로, 종래의 현미경은 종종 파일 보관 (archiving) 및 이후 사용에 적합한 고 해상도 및 고 품질 이미지를 캡처할 수 없다.

자동화된 현미경관찰 방법에서, 디지털 이미지는 종종 집속되어, 고 해상도 모니터로 보고, 공유되고, 나중에 사용하기 위해 파일 보관된다. 불행하게도, 종래의 자동 슬라이드 프로세싱 시스템은, 슬라이드의 잘못된 핸들링, 현미경 슬라이드와 광학 부품 (예컨대, 카메라, 이미지 캡처 디바이스 등) 의 오정렬, 및 현미경 슬라이드의 파손을 포함해 종종 오작동한다. 예로서, 종래의 로봇식 장치는 종종 현미경 슬라이드의 라벨 단부를 파지한다. 라벨에, 노출된 잔류 글루 (glue) 가 있을 수도 있다. 그리퍼가 라벨 또는 라벨의 가장자리에 인접한 슬라이드의 가장자리와 접촉한다면, 노출된 잔류 글루는 그리퍼에 붙거나 부착될 수도 있다. 이것은 슬라이드의 잘못된 핸들링을 유발할 수도 있다.

미국 특허 출원 공개 제 2008/0240613 Al 호

일부 실시형태에서, 현미경 슬라이드 유지 카세트는 본체, 복수의 선반들, 및 복수의 지지 부재들을 포함한다. 본체는 현미경 슬라이드를 둘러싸서 보호하도록 구성되고 제 1 측벽 및 제 2 측벽을 포함한다. 선반은 현미경 슬라이드를 지지할 수 있고 제 1 측벽과 제 2 측벽 사이에 위치결정된다. 현미경 슬라이드 유지 카세트가 직립 배향되어 있을 때 선반은 서로 수직으로 이격될 수 있다. 지지 부재는 각각의 선반으로부터 멀어지게 연장되고 세장형 몸체 및 캐치를 포함한다. 캐치는 세장형 몸체로부터 위로 돌출해 있고 세장형 몸체를 따라 위치결정된 현미경 슬라이드의 운동을 제한할 수 있다.

일부 다른 실시형태에서, 현미경 슬라이드를 수송하는 방법은, 현미경 슬라이드 상의 라벨의 가장자리와 접촉하지 않고 라벨에 인접한 현미경 슬라이드의 가장자리와 접촉하지 않으면서 픽업 디바이스를 사용해 현미경 슬라이드를 픽업하는 것을 포함한다. 현미경 슬라이드는 픽업 디바이스를 사용해 원하는 로케이션으로 운반된다. 일부 실시형태에서는, 라벨의 가장자리와 접촉하지 않고 슬라이드 가장자리와 접촉하지 않으면서 적어도 2 개의 프로세싱 스테이션들 (예컨대, 스테이너 (stainer) 유닛, 커버슬리퍼, 이미징 시스템, 광학 스캐너, 광학 이미징 시스템) 사이에 현미경 슬라이드가 운반된다.

일부 실시형태에서, 현미경 슬라이드 픽업 디바이스는 상부면과 하부면을 가지는 세장형 평면 플랫폼을 구비하는 엔드 이펙터 (end effector) 를 포함한다. 유체 라인은 플랫폼의 상측에 위치결정된다. 헤드 요소는 커넥터 및 흡입 헤드를 포함한다. 커넥터는 플랫폼의 상측에 위치결정되고 유체 라인에 결합된다. 흡입 헤드는 플랫폼의 하측에 위치결정된다.

비제한적, 비전면적 실시형태가 하기 도면을 참조로 설명된다. 별도로 명시되어 있지 않는 한, 동일한 도면 부호는 여러 도면에 걸쳐 유사한 부품 또는 작용을 지칭한다.

도 1 은, 본원에 설명한 시스템의 다양한 실시형태에 따른 디지털 병리학적 샘플 스캐닝 및 이미징과 관련하여 사용되는 다양한 부품 디바이스를 포함할 수도 있는 스캐닝 현미경 및/또는 다른 스캐닝 디바이스의 이미징 시스템의 개략도이다.
도 2 는 본원에 설명한 시스템의 실시형태에 따른 초점 시스템을 포함하는 이미징 디바이스를 보여주는 개략도이다.
도 3a 및 도 3b 는, 제어 시스템이 적절한 전자장치를 포함할 수도 있음을 보여주는 제어 시스템의 실시형태의 개략도이다.
도 4 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 디터 (dither) 초점 스테이지를 더 상세히 보여주는 개략도이다.
도 5a 내지 도 5e 는 본원에 설명된 시스템에 따른 초점조정 작동의 반복을 보여주는 개략도이다.
도 6a 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 디터 초점 광학의 명령 파형 및 선예도 (sharpness) 결정을 보여주는 플롯의 개략도이다.
도 6b 는 디터 렌즈의 사인파 운동의 일부에 대해 계산된 선예도 (Z_s) 값의 플롯을 보여주는 개략도이다.
도 7a 및 도 7b 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 검체 (조직) 의 초점조정 결정 및 조절을 보여주는 개략도이다.
도 8 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 디터 초점조정 광학 (optics) 에 의해 샘플링된 다중 지점에서 각각의 선예도 응답에 대해 선예도 곡선 및 콘트라스트 비율을 포함한 선예도 프로필의 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 9 는 저속 초점 스테이지를 제어하기 위해서 제어 신호를 발생시키는 콘트라스트 기능의 사용을 도시한 기능적 제어 루프 블록도를 보여준다.
도 10 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 초점 프로세싱과 관련하여 구간들로 나누어지는 초점 윈도우를 보여주는 개략도이다.
도 11 은 본원의 기술에 따른 실시형태에서 제 시간에 지점들에서 획득될 수도 있는 상이한 선예도 값의 그래프를 보여준다.
도 12 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 검사 중인 검체의 스캐닝 동안 온 더 플라이 (on-the-fly) 초점 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 13 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 저속 초점 스테이지에서 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 14 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 이미지 캡처 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 15 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 초점 프로세싱을 위한 대안적인 배열을 보여주는 개략도이다.
도 16 은 본원에 설명된 시스템의 다른 실시형태에 따른 초점 프로세싱을 위한 대안적인 배열을 보여주는 개략도이다.
도 17 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드에서 조직의 모자이크 이미지를 얻는 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 18 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 XY 스테이지의 정밀 스테이지 (예컨대, Y 스테이지 부분) 의 구현예를 보여주는 개략도이다.
도 19a 및 도 19b 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 정밀 스테이지의 이동 스테이지 블록의 보다 상세한 도면이다.
도 20 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 Y 스테이지, X 스테이지 및 베이스 플레이트를 포함하고 본원에 검토된 정밀 스테이지 특성부에 따른 전체 XY 복합 스테이지의 구현예를 보여준다.
도 21 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 (caching) 디바이스를 보여주는 개략도이다.
도 22a 는 제 1 슬라이드와 관련하여 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 22b 는 제 2 슬라이드와 관련하여 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 23a 및 도 23b 는 본원에 설명한 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 기술을 사용하고 본원에 설명한 시스템의 다양한 실시형태에 따른 시간 절약을 도시한 타임 선도를 보여준다.
도 24 는 본원에 설명한 시스템의 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 보여주는 개략도이다.
도 25a 는 슬라이드 프로세싱을 위한 2 개의 XY 복합 스테이지를 가지는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 설명한 시스템의 실시형태에 따른 제 1 슬라이드와 관련하여 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 25b 는 슬라이드 프로세싱을 위한 2 개의 XY 복합 스테이지를 가지는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 설명한 시스템의 실시형태에 따른 제 2 슬라이드와 관련하여 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도이다.
도 26 은 본원에 설명한 시스템의 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스를 보여주는 개략도이다.
도 27 은 도 26 에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스의 다른 도면을 보여주는 개략도이다.
도 28a 내지 도 28j 는 본원에 설명한 시스템의 실시형태에 따른 도 26 및 도 27 의 슬라이드 캐싱 디바이스의 슬라이드 캐싱 작동을 보여주는 개략도이다.
도 29 는 본원에 설명한 시스템의 실시형태에 따른 발광 다이오드 (LED) 조명 조립체를 사용해 슬라이드를 비추기 위한 조명 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 30 은 본원에 설명한 시스템에 따른 LED 조명 조립체에 대한 실시형태의 보다 상세한 도면을 보여주는 개략도이다.
도 31 은 본원에 설명한 시스템의 실시형태에 따른 LED 조명 조립체의 특정 구현예의 분해도를 보여주는 개략도이다.
도 32 는 디지털 병리학적 이미징과 관련하여 사용될 수도 있는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스를 보여주는 개략도이다.
도 33 은 본원에 설명한 시스템의 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스의 트레이에서 리세스를 보다 상세히 보여주는 개략도이다.
도 34 는 리세스 내 슬라이드 상의 검체를 이미징하기 위해 슬라이드에 대해 제 1 반경방향 위치에서 시작하는 이미징 경로를 보여주는 개략도이다.
도 35a 및 도 35b 는 본원에 설명한 시스템의 다른 실시형태에 따른 회전 슬라이드 홀더에서 슬라이드의 대안적 배열을 보여주는 개략도이다.
도 36 은 슬라이드 상의 검체를 검사하도록 배치된 대물렌즈 (objective) 를 포함하는 본원에 설명되는 시스템의 실시형태에 따른 이미징 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 37 은 본원에 설명되는 시스템의 실시형태에 따른 회전가능한 트레이를 사용하는 고속 슬라이드 스캐닝을 보여주는 흐름도이다.
도 38 은 본원에 설명되는 시스템의 실시형태에 따른 광학 더블링 이미지 시스템을 보여주는 개략도이다.
도 39a 및 도 39b 는 본원에 설명되는 시스템의 실시형태에 따른 이미지 센서 전방에서 제 1 튜브 렌즈 및 제 2 튜브 렌즈의 셔틀링 (shuttling) 을 보여주는 광학 더블링 이미지 시스템의 개략도이다.
도 40 은 일 실시형태에 따른 이미징 시스템의 정면, 상면, 좌측 등각도이다.
도 41 은 도 40 의 이미징 시스템의 정면, 상면, 좌측 등각도이다. 외부 보호 하우징은 제거되어 나타나 있다.
도 42 는 도 40 의 이미징 시스템의 후면, 상면, 우측 등각도로 보호 하우징은 제거되어 나타나 있다.
도 43 은 도 40 의 이미징 시스템의 상면 평면도이다.
도 44 는 일 실시형태에 따른 픽업 디바이스의 등각도이다.
도 45 는 도 44 의 픽업 디바이스의 상면 평면도이다.
도 46 은 도 45 의 46-46 선을 따라서 본 픽업 디바이스의 단면도이다.
도 47 은 도 44 의 픽업 디바이스의 등각도이다.
도 48 은 도 46 의 픽업 디바이스의 상세도이다.
도 49 는 슬라이드 홀더 디바이스의 정면, 상면, 우측 등각도이다.
도 50 은 도 49 의 슬라이드 홀더 디바이스의 후면, 상면, 좌측 등각도이다.
도 51 은 도 49 의 슬라이드 홀더 디바이스의 정면도이다.
도 52 는 도 51 의 52-52 선을 따라서 본 슬라이드 홀더 디바이스의 단면도이다. 픽업 디바이스는 슬라이드 홀더 디바이스로 슬라이드를 삽입하도록 위치결정된다.
도 53 은 도 52 의 슬라이드 홀더 디바이스의 상세도이다.
도 54 는 상부 선반의 단부의 상세도이다.
도 55 는 도 51 의 53-53 선을 따라서 본 슬라이드 홀더 디바이스의 단면도이다.
도 56a 는 슬라이드 홀더 디바이스의 상부 선반 위에 위치결정된 슬라이드의 정면도이다.
도 56b 는 도 56a 의 상부 선반에 놓여있는 슬라이드의 정면도이다.

도 1 은 본원에 설명한 시스템의 다양한 실시형태에 따른 디지털 병리학적 샘플 스캐닝 및 이미징과 관련하여 사용되는 다양한 부품 디바이스를 포함할 수도 있는 스캐닝 현미경 및/또는 다른 스캐닝 디바이스의 이미징 시스템 (5) 의 개략도이다. 이미징 시스템 (5) 은, 본원의 다른 곳에서 상세히 추가로 검토되는 것처럼, 초점조정 시스템 (10), 슬라이드 스테이지 시스템 (20), 슬라이드 캐싱 시스템 (30) 및 조명 시스템 (40), 기타 부품 시스템 (50) 을 구비한 이미징 디바이스를 포함할 수도 있다. 본원에 설명한 시스템은, "디지털 현미경 슬라이드 스캐닝 시스템 및 방법" 이라는 명칭으로 Dietz 외의 미국 특허 출원 공개 제 2008/0240613 Al 호에 설명되는 것처럼 이미지 캡처, 스티칭 및 배율에 대한 현미경 슬라이드 스캐닝 계기 아키텍처 및 기술과 관련하여 사용될 수도 있고, 상기 출원 공개는 본원에 참조로 원용되고, 실질적 정확도 상실 없는 배율로 이미지를 재구성하고 재구성된 이미지를 디스플레이하거나 저장하는 것과 관련되는 특성부를 포함한다는 점이 또한 언급된다.

도 2 는 본원에 설명한 시스템의 실시형태에 따라 슬라이드에 배치된 조직 샘플 (101) 및/또는 다른 피사체의 초점조정된 이미지를 얻기 위한 초점조정 시스템의 부품을 포함하는 광학식 스캐닝 현미경 및/또는 다른 적절한 이미징 시스템의 이미징 디바이스 (100) 를 보여주는 개략도이다. 본원에 설명된 초점조정 시스템은, 스냅샷이 캡처될 때 각각의 스냅샷을 위한 최상의 초점을 결정하기 위해 제공되는데, 이것은 "온 더 플라이 초점조정" 으로 지칭될 수도 있다. 본원에 제공된 디바이스 및 기술은 병리학적 슬라이드에서 영역의 디지털 이미지를 형성하는데 필요한 시간을 상당히 감소시킨다. 본원에 설명되는 시스템은 종래의 시스템의 2 단계 접근법의 단계를 통합하고 예비 초점조정에 필요한 시간을 본질적으로 제거한다. 본원에 설명되는 시스템은 스냅샷을 캡처하기 위해 온 더 플라이 프로세싱을 사용하여 현미경 슬라이드에 검체의 디지털 이미지를 형성하는 것을 제공하고, 여기에서 모든 스냅샷을 캡처하기 위한 총 시간은 스냅샷을 캡처하기 전 각각의 스냅샷을 위해 초점을 미리 정하는 단계를 사용하는 방법에 의해 요구되는 시간 미만이다.

이미징 디바이스 (100) 는, 디지털 병리학적 이미지를 캡처하는 카메라 (111) 의 일부일 수도 있는, 전하 결합 소자 (CCD) 및/또는 상보성 금속 산화막 반도체 (CMOS) 이미지 센서와 같은 이미징 센서 (110) 를 포함할 수도 있다. 이미징 센서 (110) 는, 튜브 렌즈 (112), 빔 스플리터 (114) 를 통하여 전달되는 현미경 대물렌즈 (120) 로부터의 투과광을 수용할 수도 있고, 집광기 (116) 와 광원 (118) 및/또는 다른 적절한 광학 부품 (119) 과 같은 투과광 현미경의 다른 부품을 포함한다. 현미경 대물렌즈 (120) 는 무한 보정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 빔 스플리터 (114) 는 대략 70% 의 광 빔 소스가 이미지 센서 (110) 를 향하고 대략 30% 의 나머지 부분이 경로를 따라 디터 초점조정 스테이지 (150) 및 초점 센서 (160) 를 향하게 배분하도록 제공할 수도 있다. 이미징되는 조직 샘플 (101) 은, X 및 Y 방향으로 이동될 수도 있고 본원의 다른 곳에서 추가 검토되는 바와 같이 제어될 수도 있는 XY 이동 스테이지 (130) 에 배치될 수도 있다. 초점 스테이지 (140) 는 이미지 센서 (110) 에 의해 캡처되는 조직 (101) 의 이미지에 초점을 맞추기 위해서 Z 방향으로 현미경 대물렌즈 (120) 의 운동을 제어할 수도 있다. 초점 스테이지 (140) 는 현미경 대물렌즈 (120) 를 이동시키기 위해 모터 및/또는 다른 적합한 디바이스를 포함할 수도 있다. 디터 초점조정 스테이지 (150) 및 초점 센서 (160) 는 본원에 설명한 시스템에 따라 온 더 플라이 초점조정을 위해 미세 초점조정 제어를 제공하는데 사용된다. 다양한 실시형태에서, 초점 센서 (160) 는 CCD 및/또는 CMOS 센서일 수도 있다.

디터 초점조정 스테이지 (150) 및 초점 센서 (160) 는, 스냅샷이 캡처될 때 각각의 이미지 스냅샷에 대해 최상의 초점을 획득하도록 이미징 프로세스 중 신속하게 계산되는 선예도 값 및/또는 다른 메트릭 (metrics) 에 따라 온 더 플라이 초점조정을 제공한다. 본원의 다른 곳에서 추가로 상세히 검토되는 것처럼, 디터 초점조정 스테이지 (150) 는, 현미경 대물렌즈 (120) 의 보다 느린 운동을 위해 실현가능한 운동 주파수에 독립적이며 이를 초과하는 주파수로, 예컨대, 사인파 모양의 운동으로 이동될 수도 있다. 디터 초점조정 스테이지 (150) 의 운동 범위에 대해 조직의 뷰 (views) 에 대한 초점 정보의 초점 센서 (160) 에 의해 다중 측정이 이루어진다. 초점 전자 제어 시스템 (170) 은, 초점 센서를 제어하고 초점 스테이지 (150) 를 디터링하기 위한 전자장치, 마스터 클록, 저속 초점 스테이지 (140; Z 방향) 를 제어하기 위한 전자장치, XY 이동 스테이지 (130), 및 본원의 기술에 따른 시스템의 실시형태의 기타 부품을 포함할 수도 있다. 초점 전자 제어 시스템 (170) 은 디터 초점조정 스테이지 (150) 및 초점 센서 (160) 로부터의 정보를 사용해 선예도 계산을 수행하는데 사용될 수도 있다. 선예도 값은 디터 운동에 의해 규정된 사인파 모양의 곡선의 적어도 일부에 대해 계산될 수도 있다. 그 후, 초점 전자 제어 시스템 (170) 은, 조직의 최상의 초점 이미지를 위한 위치를 결정하고 이미징 프로세스 중 최상의 초점 이미지를 획득하기 위해 현미경 대물렌즈 (120) 를 (도시된 대로, Z-축선을 따라) 원하는 위치로 이동시키도록 저속 초점 스테이지 (140) 에 명령하기 위해서 정보를 사용할 수도 있다. 제어 시스템 (170) 은 XY 이동 스테이지 (130) 의 속도, 예를 들어, Y 방향으로 스테이지 (130) 의 운동 속도를 제어하기 위해서 정보를 또한 사용할 수도 있다. 실시형태에서, 선예도 값은 이웃한 픽셀의 콘트라스트 값의 차이를 구하고, 그것을 제곱하고 이 값을 함께 합산하여 하나의 스코어를 형성함으로써 산출될 수도 있다. 선예도 값을 결정하기 위한 다양한 알고리즘은 본원의 다른 곳에서 추가로 검토된다.

본원에 설명된 시스템에 따른 다양한 실시형태에서, 그리고 본원의 다른 곳에서 검토되는 부품에 따르면, 현미경 슬라이드에서 검체의 디지털 이미지를 만들기 위한 디바이스는, 무한 보정되는 현미경 대물렌즈; 빔 스플리터; 카메라 초점조정 렌즈; 고해상도 카메라; 센서 초점 렌즈군; 디터 초점조정 스테이지; 초점조정 센서; 초점조정 조동 (저속) 스테이지; 및 초점 전자장치를 포함한다. 디바이스는 스냅샷을 캡처하기 전 모든 스냅샷에 대해 초점을 미리 정할 필요없이 대물렌즈를 초점조정하고 카메라를 통하여 각각의 스냅샷을 캡처하는 것을 허용할 수도 있고, 모든 스냅샷을 캡처하기 위한 총 시간은 스냅샷을 캡처하기 전 각각의 스냅샷에 대한 초점을 미리 정하는 단계를 요구하는 시스템에 의해 요구되는 시간 미만이다. 시스템은, i) 전체 z 범위를 통하여 조동 (coarse) 초점 스테이지를 이동시키고 선예도 값을 모니터링함으로써 공칭 초점 평면을 설정하도록 조직에 제 1 초점을 결정하고; ⅱ) 관심 영역의 모서리에서 시작하도록 조직을 x 및 y 로 위치결정하고; ⅲ) XY 스테이지의 속력을 또한 제어하는 마스터 클록으로 동기화되는 디터 미세 초점 스테이지를 이동시키도록 설정하고; ⅳ) 프레임으로부터 인접한 프레임으로 이동시키도록 스테이지에 명령하고, 그리고/또는 v) 이미지 센서에서 프레임을 얻고 광 펄스를 형성하도록 광원을 트리거시키도록 트리거 신호를 발생시키기 위한, 컴퓨터 제어부를 포함할 수도 있다.

또한, 다른 실시형태에 따르면, 본원에 설명된 시스템은 현미경 슬라이드에 검체의 디지털 이미지를 형성하기 위한 컴퓨터 구현 방법을 제공할 수도 있다. 이 방법은, 검체의 적어도 일부를 포함하는 현미경 슬라이드의 구역을 포함하는 스캔 영역을 결정하는 것을 포함할 수도 있다. 스캔 영역은 복수의 스냅샷으로 나누어질 수도 있다. 스냅샷은 현미경 대물렌즈 및 카메라를 사용해 캡처될 수도 있고, 여기에서 대물렌즈와 현미경의 초점조정 및 카메라를 통하여 각각의 스냅샷을 캡처하는 것은, 스냅샷을 캡처하기 전 모든 스냅샷에 대한 초점을 미리 정할 필요없이 각각의 스냅샷에 대해 수행될 수도 있다. 모든 스냅샷을 캡처하기 위한 총 시간은, 스냅샷을 캡처하기 전 각각의 스냅샷에 대해 초점을 미리 정하는 단계를 요구하는 방법에 의해 요구되는 시간 미만일 수도 있다.

도 3a 는 초점 전자장치 (161), 마스터 클록 (163) 및 스테이지 제어 전자장치 (165) 를 포함하는 초점 전자 제어 시스템 (170) 의 실시형태의 개략도이다. 도 3b 는 초점 전자장치 (161) 의 실시형태의 개략도이다. 도시된 실시형태에서, 초점 전자장치 (161) 는 적절히 신속한 A/D 변환기 (171) 및 선예도 계산에 사용될 수도 있는 마이크로프로세서 (173) 를 구비한 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA; 172) 와 같은 적절한 전자장치를 포함할 수도 있다. A/D 변환기 (171) 는, FPGA (172) 및 마이크로프로세서 (173) 에 결합되고 선예도 정보를 출력하는데 사용되는 초점 센서 (160) 로부터 정보를 수신할 수도 있다. 시스템 (170) 에 포함되는 마스터 클록은 마스터 클록 신호를 초점 전자장치 (161), 스테이지 제어 전자장치 (165), 및 시스템의 기타 부품에 공급할 수도 있다. 스테이지 제어 전자장치 (165) 는, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 저속 초점 스테이지 (140), XY 이동 스테이지 (130), 디터 초점조정 스테이지 (150) 를 제어하는데 사용되는 제어 신호, 및/또는 다른 제어 신호와 정보를 발생시킬 수도 있다. FPGA (172) 는, 다른 정보 중에서, 클록 신호를 초점 센서 (160) 에 공급할 수도 있다. 실험실에서 측정은, 640 x 32 픽셀 프레임에서 선예도 계산은 18 마이크로초에 수행될 수 있고, 이것은 본원에 설명된 시스템의 적합한 작동에 충분히 용이하게 빠르다는 것을 보여준다. 실시형태에서, 초점 센서 (160) 는, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 640 x 32 스트립으로 윈도우된 흑백 CCD 카메라를 포함할 수도 있다.

스캐닝 현미경은, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, RGB 또는 일부 다른 컬러 공간에서 콘트라스트 정보 및/또는 세기 정보를 포함하는 1D 또는 2D 어레이 중 어느 하나의 픽셀을 얻을 수도 있다. 시스템은, 예를 들어 25 ㎜ x 50 ㎜ 의 유리 슬라이드에서 큰 필드에 대해 최상의 초점을 찾는다. 많은 상업적 시스템은, CCD 어레이를 갖는 20x, 0.75 NA 현미경 대물렌즈에 의해 발생된 신 (scene) 을 샘플링한다. 대물렌즈의 NA, 0.75 의 집광기 및 500 ㎚ 의 파장을 고려했을 때 광학 시스템의 측방향 해상도는 약 0.5 미크론이다. 나이키스트 (Nyquist) 주파수에서 이 해상도 요소를 샘플링하기 위해서, 피사체에서 픽셀 크기는 약 0.25 미크론이다. 7.4 미크론의 픽셀 크기로, 30 fps 로 움직이는, 4 메가픽셀 카메라 (예컨대, Dalsa Falcon 4M30/60) 에 대해, 피사체로부터 이미징 카메라까지 배율은 7.4/0.25 = 30x 이다. 따라서, 2352 x 1728 에서 하나의 프레임은 피사체에서 0.588 mm x 0.432 mm 의 면적을 커버할 수도 있고, 이것은 면적이 15 ㎜ x 15 ㎜ 로 규정된 전형적 조직 섹션에 대한 약 910 프레임과 같다. 본원에 설명된 시스템은, 초점 치수에서 조직 공간적 변화가 피사체에서 프레임 크기보다 훨씬 적은 경우에 바람직하게 사용된다. 초점 변화는, 실제로, 더 긴 거리에 대해 발생하고 틸트를 교정하도록 초점 조절 대부분이 수행된다. 이 틸트는 일반적으로 피사체에서 프레임 치수당 0.5 ~ 1 미크론의 범위에 있다.

현재 스캐닝 시스템 (예컨대, Biolmagene iScan Coreo system) 에 대한 결과에 대한 시간은 15 ㎜ x 15 ㎜ 필드에서 20x 의 예비 스캔 및 스캔에 대해 약 3.5 분이고 15 ㎜ x 15 ㎜ 필드에서 40x 스캔에 대해 약 15 분이다. 15 mm x 15 ㎜ 필드는 26 패스로 35 프레임을 움직임으로써 스캔된다. 스캔은 1 초의 리트레이스 (retrace) 시간으로 단일방향으로 수행될 수도 있다. 본원에 설명된 시스템에 따른 기술을 사용한 스캔 시간은 공칭 초점 평면을 찾는데 약 5 초일 수도 있고, 총 5 + 25 x (1.17 + 1) = 59.25 초 (약 1 분) 동안, 패스 (25 패스) 당 1.17 초이다. 이것은 종래의 접근법에 대해 상당히 시간을 절약한다. 본원에 설명된 시스템의 다른 실시형태는 더욱더 빠른 초점 시간을 허용할 수도 있지만, 연속 스캔에서 모션 블러 (motion blur) 를 회피하기 위해서 짧은 조명 시간 동안 필요한 광량에 제한이 발생할 수도 있다. 높은 피크 조명을 허용하기 위해서, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, LED 광원일 수도 있는, 광원 (118) 을 펄스화 또는 스트로브화하는 것은 이 문제점을 완화시킬 수 있다. 실시형태에서, 광원 (118) 의 펄스화는 초점 전자 제어 시스템 (170) 에 의해 제어될 수도 있다. 게다가, 양방향으로 시스템을 움직이면 리트레이스 시간을 제거하여서 20x 스캔에 대해 약 25 초를 절약하고 그 결과 스캔 시간은 35 초이다.

초점 전자 제어 시스템 (170) 과 관련하여 사용되는 부품은, 또한 보다 일반적으로, 본원에 설명된 기술의 실시형태와 관련하여 다양한 다른 기능을 수행하는데 사용되는 전기 부품으로 지칭될 수도 있음에 주목해야 한다.

도 4 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 디터 초점 스테이지 (150) 를 보다 상세히 보여주는 개략도이다. 디터 초점 스테이지 (150) 는, 보이스 코일 액추에이터와 같은, 하나 이상의 액추에이터 (152a, 152b) 에 의해 이동될 수도 있고 강성 하우징 (153) 으로 마운팅될 수도 있는 디터 초점조정 렌즈 (151) 를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 상업적으로 이용가능한 것으로, 렌즈는 50 ㎜ 초점 길이를 가지는 애크로매틱 렌즈일 수도 있고, 예를 들어 Edmund Scientific, NT32-323 을 참조한다. 대안적으로, 디터 초점조정 렌즈 (151) 는 플라스틱, 비구면으로 구성될 수도 있고 렌즈의 중량이 감소되도록 (극도로 저질량) 형상화될 수도 있다. 만곡 구조물 (154) 은 강성 하우징 (153) 및 강성 지면점에 부착될 수도 있고 예를 들어 약 600 ~ 1,000 미크론의 짧은 거리에 대해 디터 초점조정 렌즈 (151) 의 단지 병진 운동만 허용할 수도 있다. 실시형태에서, 만곡 구조물 (154) 은 벤딩 방향으로 약 0.010" 두께의 적절한 스테인리스 강 판으로 구성될 수도 있고 4 바 링크를 형성할 수도 있다. 만곡 구조물 (154) 은 많은 사이클 동안 작동하도록 피로 한도 (5 미만의 인자) 에서 먼 작용 응력에서 적합한 스프링 강으로 설계될 수도 있다.

디터 초점조정 렌즈 (151) 및 만곡 구조물 (154) 의 이동 질량은 약 60 ㎐ 이상의 제 1 기계적 공진을 제공하도록 설계될 수도 있다. 이동 질량은, 제어 시스템 (170; 도 2 참조) 으로 피드백을 제공하도록, 용량성 센서 또는 와상 전류 센서와 같은, 적합한 높은 대역폭 (예컨대 > 1 ㎑) 위치 센서 (155) 로 모니터링될 수도 있다. 예를 들어, KLA Tencor 의 ADE 부는 이 용도에 적합한 1 ㎑ 대역폭, 1 ㎜ 측정 범위, 및 77 나노미터 해상도를 가지는 용량성 센서 5 ㎜ 2805 프로브를 제조한다. 디터 초점 및 제어 시스템은, 시스템 (170) 에 포함되는 기능성 (functionality) 에 의해 나타나는 것과 같이, 규정된 초점 범위로 디터 초점조정 렌즈 (151) 의 진폭을 유지할 수도 있다. 디터 초점 및 제어 시스템은 잘 알려진 이득 제어된 오실레이터 회로에 의존할 수도 있다. 공진으로 작동될 때 디터 초점조정 렌즈 (151) 는 저 전류로 구동될 수도 있고, 보이스 코일 권선에서 낮은 전력을 소산시킨다. 예를 들어, BEI Kimco LAO8-10 (권선 A) 액추에이터를 사용할 때 평균 전류는 180 ㎃ 미만일 수도 있고 소산된 전력은 0.1 W 미만일 수도 있다.

디터 렌즈의 다른 유형의 운동 및 다른 유형의 액추에이터 (152a, 152b) 가 본원에 설명된 시스템의 다양한 실시형태와 관련하여 사용될 수도 있음이 언급된다. 예를 들어, 압전 액추에이터가 액추에이터 (152a, 152b) 로서 사용될 수도 있다. 또한, 디터 렌즈의 운동은 현미경 대물렌즈 (120) 의 운동에 독립적으로 유지되는 공진 주파수 이외에서 운동일 수도 있다.

전술한 용량성 센서와 같은 센서 (155) 는 본원의 기술에 따라 실시형태에 포함될 수도 있고, (예컨대, 렌즈의 운동에 대응하는 사인파 또는 사이클에 대하여) 디터 초점조정 렌즈가 위치결정되는 곳에 대해 피드백을 제공할 수도 있다. 본원의 다른 곳에서 설명되는 것처럼, 초점 센서를 사용해 획득된 이미지 프레임이 최상의 선예도 값을 생성하는 것에 대해 결정될 수도 있다. 이 프레임에 대해, 디터 초점조정 렌즈의 위치는 센서 (155) 에 의해 나타낸 것처럼 사인파 위치에 대해 결정될 수도 있다. 센서 (155) 에 의해 표시된 것과 같은 위치는 초점 스테이지 (140) 에 대한 적절한 조절을 결정하도록 제어 전자장치 (170) 에 의해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 현미경 대물렌즈 (120) 의 운동은 저속 초점 스테이지 (140) 의 저속 스테퍼 모터에 의해 제어될 수도 있다. 센서 (155) 에 의해 표시된 위치는 Z 방향으로 최상의 초점 위치에 현미경 대물렌즈 (120) 를 위치결정하도록 대응하는 운동량 (및 대응하는 제어 신호(들)) 을 결정하는데 사용될 수도 있다. 제어 신호(들)는, 최상의 초점 위치에서 현미경 대물렌즈 (120) 의 임의의 필요한 재위치결정을 유발하도록 저속 초점 스테이지 (140) 의 스테퍼 모터로 송신될 수도 있다.

도 5a 내지 도 5e 는 본원에 설명된 시스템에 따른 초점조정 작동의 반복을 보여주는 개략도이다. 도면은 이미지 센서 (110), 초점 센서 (160), 디터 렌즈를 구비한 디터 초점조정 스테이지 (150) 및 현미경 대물렌즈 (120) 를 나타낸다. 초점 작동이 수행되는 동안, 조직 (101) 은 Y 축선으로, 즉 XY 이동 스테이지 (130) 에서 이동하는 것으로 도시된다. 비록, 다른 실시형태에서는, 디터 렌즈가 적용가능한 상황에 따라 더 낮은 주파수 (예컨대, 50 ㎐) 에서 이동하면서 본원에 설명된 시스템이 또한 작동할 수도 있음이 언급되지만, 실시예에서는, 디터 초점조정 스테이지 (150) 가 예로 60 ㎐ 이상 (예컨대, 80㎐, 100㎐) 의 원하는 주파수에서 디터 렌즈를 이동시킬 수도 있다. XY 이동 스테이지 (130) 는 프레임에서 인접한 프레임으로, 예컨대, Y 방향으로 이동하도록 명령받을 수도 있다. 예를 들어, 스테이지 (130) 는, 20x 대물렌즈에 대해 약 30 프레임/초의 획득 속도에 대응하는 13 ㎜/초의 상수로 이동하도록 명령받을 수도 있다. 디터 초점 스테이지 (150) 와 XY 이동 스테이지 (130) 는 상 로킹될 수도 있으므로, 디터 초점 스테이지 (150) 및 센서 (160) 는 초당 60 개의 초점 계산을 할 수도 있고, 또는 초당 120 개의 초점 또는 프레임당 4 개의 초점으로 양방향으로 기능한다 (사인파의 상하 운동 판독). 1728 픽셀의 프레임 높이에 대해, 이것은 432 픽셀마다 또는 20x 대물렌즈에 대해 108 미크론마다 초점과 동일하게 된다. XY 이동 스테이지 (130) 가 이동하고 있으므로, 신의 변화를 최소로 유지하도록 매우 짧은 기간에, 예를 들어 330 μsec (또는 그 이하) 에 초점이 캡처되어야 한다.

다양한 실시형태에서, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 이 데이터는 다음 프레임의 초점 위치를 추정하는데 저장 및 사용될 수도 있고, 또는 대안적으로, 추정이 사용되지 않을 수도 있고 마지막 초점이 활성 프레임의 초점 위치에 사용된다. 60 ㎐ 의 디터 주파수 및 초당 30 프레임의 프레임 속도에 대해 스냅된 프레임의 중심으로부터 프레임의 1/4 이하 위치에서 초점을 받아들인다. 일반적으로, 이 초점을 부정확하게 하도록 프레임의 1/4 에서 충분히 조직 높이가 변하지 않는다.

제 1 초점은 공칭 초점 평면 또는 기준 평면 (101') 을 설정하도록 조직에서 찾을 수도 있다. 예를 들어, 기준 평면 (101') 은, 처음에 저속 초점 스테이지 (140) 를 사용해, +1/-1 ㎜ 의 전체 Z 범위를 통하여, 현미경 대물렌즈 (120) 를 이동시키고 선예도 값을 모니터링함으로써 결정될 수도 있다. 일단 기준 평면 (101') 을 찾으면, 조직 (101) 은 관심 영역의 모서리 및/또는 다른 특정 로케이션에서 시작하도록 X 및 Y 로 위치결정될 수도 있고, 디터 초점조정 스테이지 (150) 는 이동하도록 설정되고, 그리고/또는 디터 초점조정 스테이지 (150) 의 다른 운동은 도 5a 에서 시작하여 계속 모니터링된다.

디터 초점 스테이지 (150) 는, XY 이동 스테이지 (130) 의 속력 제어와 관련하여 또한 사용될 수도 있는 제어 시스템 (170; 도 2 참조) 에서 마스터 클록으로 동기화될 수도 있다. 예를 들어, 디터 초점 스테이지 (150) 가 60 헤르츠에서 0.6 밀리미터 p-v (피크 대 밸리) 사인파 모양의 운동을 통하여 이동한다면, 사인곡선의 보다 선형의 범위를 사용하도록 32% 듀티 사이클을 가정할 때, 2.7 msec 기간 동안 초점 범위를 통하여 8 개의 지점들이 집속될 수 있다. 도 5b 내지 도 5d 에서 디터 초점조정 스테이지 (150) 는 사인파 모양의 운동으로 디터 렌즈를 이동시키고 초점 샘플은 사인파 모양의 곡선의 적어도 일부를 통하여 따라 이동된다. 따라서, 초점 샘플은 330 μsec 마다 또는 3 ㎑ 의 비율로 이동될 것이다. 피사체와 초점 센서 (160) 사이에서 5.5x 의 배율에 대해, 0.6 ㎜ p-v 의 디터 렌즈에서 운동은 대물렌즈에서 20 미크론 p-v 운동과 동일하게 된다. 이 정보는 최고 선예도가 산출되는 위치, 즉 최상의 초점을 저속 초점 스테이지 (140) 의 보다 저속인 스테퍼 모터로 옮기는데 사용된다. 도 5e 에 나타난 것처럼, 저속 초점 스테이지 (140) 는, 이미지 센서 (110) 가 조직 (101) 의 관심 영역의 최상의 초점 이미지 (110') 를 캡처하도록 현미경 대물렌즈 (120) 를 최상의 초점 위치 (운동 범위 (120') 에 의해 도시됨) 로 제시간에 이동시키도록 명령받는다. 실시형태에서, 디터 렌즈 운동의 특정 수의 사이클 후 이미지 센서 (110) 는 이미지를 스냅샷하도록 예컨대 제어 시스템 (170) 에 의해 트리거될 수도 있다. XY 이동 스테이지 (130) 는 다음 프레임으로 이동하고, 디터 초점 스테이지 (150) 에서 디터 렌즈의 사이클 운동이 지속되고, 도 5a 내지 도 5e 의 초점조정 작동이 반복된다. 선예도 값은 프로세스의 병목현상 (bottleneck) 을 일으키지 않는 비율, 예컨대, 3 ㎑ 에서 계산될 수도 있다.

도 6a 는, 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 디터 초점 광학의 명령 파형 및 선예도 결정을 보여주는 플롯 (200) 의 개략도이다. 실시형태에서, 도 5a 내지 도 5e 의 실시예와 관련하여 검토된 시간을 기반으로:

T = 16.67 msec, /* 렌즈가 60 ㎐ 에서 공진할 때 디터 렌즈 사인곡선의 주기*/

F = 300 ㎛, /* 양의 범위의 초점 값 */

N = 8, /* 주기 E 에서 획득된 초점 수 */

Δt = 330 μsec, /* 330 μsec 마다 획득된 초점 샘플 */

E = 2.67 msec, /* N 개의 초점이 획득되는 주기 */

Δf = 초점 트래블의 중심에서 1.06 ㎛. /* 초점 곡선의 스텝 크기 */

따라서 32% 의 이 듀티 사이클에 대해, 8.48 ㎛ (8 x 1.06 ㎛ = 8.48 ㎛) 가 초점 프로세싱을 통하여 샘플링된다.

도 6b 는 플롯 (210) 에 나타낸 디터 렌즈의 사인파 운동의 일부에 대해 계산된 선예도 (Z_s) 값의 플롯 (210) 을 나타내는 개략도이다. 각 지점 (i) 의 함수로서 샘플링된 각각의 초점 평면에 대한 위치 (z) 는 식 1 에 의해 주어진다:

CCD 카메라의 윈도잉 다운 (windowing down) 은 본원에 설명된 시스템에 적합한 높은 프레임 비율을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 캐나다, 온타리오주, 워털루의 Dalsa 사는 Genie M640-1/3 640 x 480 흑백 카메라를 생산한다. Genie M640-1/3 은 640 x 32 의 프레임 크기에서 3,000 프레임/초로 작동할 것이다. CCD 어레이에서의 픽셀 크기는 7.4 미크론이다. 피사체와 초점 평면 사이에서 5.5x 배율로, 하나의 초점 픽셀은 피사체에서 약 1.3 미크론에 상당한다. 초점 픽셀당 약 16 개의 피사체 픽셀 (4x4) 의 일부 평균화가 발생할 수도 있지만, 양호한 초점 정보를 얻기 위해서 충분히 높은 공간 주파수 콘트라스트 변화가 보존된다. 실시형태에서, 최상의 초점 위치는 선예도 계산 플롯 (210) 의 피크 값에 따라 결정될 수도 있다. 부가적 실시형태에서, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 콘트라스트 메트릭의 사용을 포함해, 다른 메트릭에 따라 최상의 초점 위치를 결정하는데 다른 초점 계산 및 기술이 사용될 수도 있음이 언급된다.

도 7a 및 도 7b 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 검체 (조직) 의 초점조정 결정 및 조절을 보여주는 개략도이다. 도 7a 에서, 도해 (250) 는 본원에서 검토되는 XY 이동 스테이지 (130) 의 운동에 따른 Y 축선을 따라 검체의 운동과 관련하여 근사 이미지 프레임으로 나타낸 검체의 도면이다. (예컨대, XY 스테이지의 운동을 따라) Y 축선을 따라 검체의 운동과 관련하여 검체의 한 가지 횡단 또는 패스 오버가 250 에 도시된다. 도해 (250') 는 도해 (250) 의 일 부분의 확대된 형태이다. 도해 (250') 의 일 프레임은 dtp 로 지정되고, 검체의 확실한 조직 지점을 지칭한다. 도해 (250') 의 예시에서, 검체 경계가 나타나 있고, 그것에 대한 스캔 중, 본원에 설명된 시스템에 따라 다중 초점 계산이 수행된다. 프레임 (251) 에서, 예로서, 본원에 설명된 시스템과 관련하여 더 많은 초점 계산이 수행될 수도 있지만, 검체 이미징과 관련하여 4 개의 초점 계산 (초점 위치 1, 2, 3 및 0* 으로 나타냄) 이 수행된 후 최상의 초점이 결정되는 것을 도시한다. 도 7b 는 검사되는 검체의 Y-축선 위치에 대해 현미경 대물렌즈의 Z-축선 위치의 플롯을 나타내는 개략도 (260) 를 보여준다. 도시된 위치 (261) 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 최상의 초점을 달성하도록 현미경 대물렌즈 (120) 를 조절하기 위해 Z 축선을 따라 결정된 위치를 보여준다.

본원에 설명된 시스템은 본원에 참조로 원용되는 미국 특허 제 7,576,307 호 및 제 7,518,642 호에 기재된 것과 같은 종래의 시스템에 비해 상당한 장점을 제공하는데, 종래의 시스템에서 전체 현미경 대물렌즈는 사인곡선 또는 삼각형 패턴으로 초점을 통하여 이동된다. 본원에 제공된 시스템은, 그것이 현미경 대물렌즈 및 (특히 다른 대물렌즈가 터릿을 통하여 부가된다면) 수반되는 무거운 스테이지와 함께 사용하기에 적합하고 디터 광학을 이용해 설명된 더 높은 주파수에서 이동할 수 없다는 점에서 유리하다. 본원에 설명된 디터 렌즈는 조절된 질량을 가질 수도 있고 (예컨대, 더 가볍고 더 적은 유리로 만들어질 수도 있음) 초점 센서에서 이미징 요구는 현미경 대물렌즈에 의해 부여되는 것보다 더 적다. 초점 데이터는, 선예도를 산출할 때, 신 변화를 최소화하도록, 본원에 기술한 대로, 높은 비율로 받아들일 수도 있다. 신 변화를 최소화함으로써, 조직이 현미경 대물렌즈 아래에서 이동하고 있는 동안 시스템을 초점 안팎으로 이동시킴에 따라 본원에 설명된 시스템은 선예도 메트릭의 불연속성을 감소시킨다. 종래의 시스템에서, 이러한 불연속성은 최상의 초점 계산에 노이즈 (noise) 를 더한다.

도 8 은, 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 디터 초점조정 광학에 의해 샘플링된 다중 지점에서 각각의 선예도 응답에 대해 선예도 곡선 및 콘트라스트 비율을 포함해, 초점 위치를 통과하는 이동으로부터 발생된, 선예도 프로필의 예시를 보여주는 개략도 (300) 이다. 플롯 (310) 은 x 축선에서 마이크로미터로 디터 렌즈 진폭을 나타내고 Y 축선을 따라 선예도 단위를 나타낸다. 도시된 대로, 디터 렌즈 운동은 대표 지점 (A, B, C, D, E) 에서 중심에 있을 수도 있고; 그러나, 본원에 설명한 산출은 선예도 곡선 상에서 각각의 지점에 적용될 수도 있음이 언급된다. 디터 렌즈의 운동이 각각의 지점 (A, B, C, D, E) 에서 중심에 있을 때, 디터 렌즈 사인곡선의 절반 사이클에 대해, 초점 센서 (160) 로부터 발생된 선예도 응답이 플롯 (310a ~310e) 에 각각 나타나 있다. 이를 기반으로, 지점 (A ~ E) 중 대응하는 지점을 가지는 각각의 선예도 응답에 대한 콘트라스트 비율은 콘트라스트 기능 = (최대값 - 최소값)/(최대값 + 최소값) 에 따라 산출된다. 지점 (A ~ E) 중 (예컨대, 디터 렌즈 운동이 중심에 있는) 하나 및 선예도 응답 곡선 (310a ~ 310e) 중 대응하는 곡선에 대해 결정된 콘트라스트 기능과 관련하여, 최대값은 선예도 응답 곡선으로부터 획득된 가장 큰 선예도 값을 나타내고 최소값은 선예도 응답 곡선으로부터 획득된 가장 작은 선예도 값을 나타낸다. 결과적인 콘트라스트 기능 플롯 (320) 은 선예도 곡선 플롯 (310) 아래에 나타나 있고 디터 렌즈 진폭에 따라 디터 렌즈의 운동에 대응하는 콘트라스트 비율 값을 나타낸다. 플롯 (320) 에서 콘트라스트 기능의 최소값은 최상의 초점 위치이다. 콘트라스트 기능 및 최상의 초점 위치 결정을 기반으로, 제어 신호가 발생될 수도 있는데 이것은 이미지 센서 (110) 가 이미지 (110') 를 캡처하기 전 현미경 대물렌즈 (120) 를 최상의 초점 위치로 이동시키도록 저속 초점 스테이지 (140) 를 제어하는데 사용된다.

*도 9 는 저속 초점 스테이지 (140) 를 제어하는 제어 신호를 발생시키도록 콘트라스트 기능의 사용을 도시한 기능 제어 루프 블록도 (350) 를 보여준다. U_d 는 초점 제어 루프에 대한 교란 (disturbance) 으로 간주될 수도 있고 예를 들어 슬라이드 틸트 또는 변하는 조직면 높이를 나타낼 수도 있다. 기능 블록 (352) 은, 초점 센서 (160) 에 의해 발생될 수도 있고 초점 전자 제어 시스템 (170) 으로 소통될 수도 있는 선예도 벡터 정보의 발생을 보여준다. 기능 블록 (354) 은, 디터 렌즈가 초점을 샘플링하는 지점에서 콘트라스트 수 (예컨대, 콘트라스트 기능의 값) 의 발생을 보여준다. 이 콘트라스트 수는, 최상의 초점이 미리 설정된 초기 단계에서 발생된 설정점 또는 기준값 (Ref) 과 비교된다. (기능 블록 (356) 에서) 적절히 적용된 이득 (K₁) 과 이런 비교로부터 발생된 오류 신호는 (기능 블록 (358) 에서) 신을 초점에 유지하도록 작용하는 저속 초점 모터를 보정한다. 실시형태는 최소 또는 한계 운동량에 따라 현미경 대물렌즈 (120) 의 위치를 조절할 수도 있음에 주목해야 한다. 따라서, 이러한 실시형태는 한계값보다 작게 조절하는 것을 피할 수도 있다.

도 10 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 초점 프로세싱과 관련하여 구간들로 나누어지는 초점 윈도우 (402) 를 보여주는 개략도이다. 도시된 실시형태에서, 초점 윈도우는 8 개의 구간 (402') 으로 세분되고; 그러나, 8 개보다 적거나 많은 구간이 본원에 설명된 시스템과 관련하여 사용될 수도 있다. 제 1 하위세트의 구간은 스냅샷 (n) 내에 있을 수도 있고 제 2 하위세트의 구간은 스냅샷 (n + 1) 내에 있다. 예를 들어, 구간 (2, 3, 4, 5) 은 시간 (tl) 에서 스냅되는 이미지 프레임 (404) 내에 있다. XY 이동 스테이지 (130) 가 도면에서 바닥으로부터 상단으로 횡단함에 따라 구간 (6, 7) 은 스냅될 다음 이미지 프레임 내에 완전히 있을 수도 있고 그리고/또는 스테이지 (130) 가 도면의 상단에서 바닥으로 횡단함에 따라 구간 (0, 1) 은 스냅될 다음 이미지 프레임 내에 완전히 있을 수도 있다. 초점 위치 (0, 1, 2, 3) 는 위치 0* 에서 다음 스냅된 프레임을 위한 최상의 초점 위치를 추정하는데 사용될 수도 있다. 조직의 커버리지는, 예를 들어, 완전한 관심 영역을 횡단하는 사형 (serpentine) 패턴을 실행함으로써 설정될 수도 있다.

이미지 센서의 직사각형 윈도우 (404) 는 스테이지 (130) 의 트래블 방향으로 배향될 수도 있고, 예로 이미징 중 얻는 프레임의 칼럼은 직사각형 초점 윈도우 (402) 와 정렬된다. 예컨대, Dalsa 4M30/60 CCD 카메라를 사용했을 때 이미지 프레임 (406) 에서 피사체의 크기는 30x 배율 튜브 렌즈를 사용하여 0.588 ㎜ x 0.432 ㎜ 이다. 어레이 크기는 (2352 x 7.4 미크론/30) x (1720 x 7.4 미크론/30) 일 수도 있다. 이미지 프레임 (406) 의 더 넓은 치수 (0.588 ㎜) 는 초점 윈도우 (402) 에 직각으로 배향될 수도 있고 조직의 단면에 대해 횡단되는 최소 개수의 칼럼을 허용한다. 초점 센서는 초점 레그에서 5x 배율을 사용할 때 0.05 ㎜ x 0.94 ㎜ 이다. 직사각형 초점 윈도우 (402) 는 (32 x 7.4 미크론/5.0) x (640 x 7.4 미크론/5.0) 일 수도 있다. 따라서, 초점 센서의 프레임 (402) 은 이미지 센서의 프레임 (404) 보다 약 2.2x 높을 수도 있고, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 유리하게도 다중 구간을 수반하는 예견 초점조정 기술과 관련하여 사용될 수도 있다. 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따르면, 120 개의 최상의 초점 결정은 초당 행해질 수도 있고, 선예도 계산은 333 μsec 마다 행해져서, 결과적으로 디터 렌즈 운동의 8.3 msec 절반 디터 기간 동안 대략 32% 듀티 사이클과 같은 2.67 msec 동안 8 개의 선예도가 계산되도록 한다.

각 구간에 대한 선예도 메트릭이 산출되어 저장될 수도 있다. 다중 구간을 이용해 단일 초점에 대해 선예도 메트릭을 산출할 때, 선예도 메트릭은 각각의 구간에 대해 결정될 수도 있고 예를 들어 이러한 단일 지점에서 고려되는 모든 구간에 대해 모든 선예도 메트릭을 더해줌으로써 조합될 수도 있다. 구간별 선예도 산출 실시예가 식 2 (예컨대, 640 x 32 스트립으로 윈도우된 카메라의 사용을 기반으로 함) 에 나타나 있다. 열 (i), 최대 32 의 치수 (n), 및 칼럼 (j), z 가 구간의 개수일 때 최대 640/z 의 치수 (m) 에 대해, 구간에 대한 선예도는 식 2 로 나타낼 수도 있다:

식에서 k 는 1 과 5 또는 그 사이에 있는 정수이다. 다른 선예도 메트릭과 알고리즘은 본원에 설명된 시스템과 관련하여 또한 사용될 수도 있다. XY 이동 스테이지 (130) 가 Y 축선을 따라 이동함에 따라, 시스템은 초점 윈도우 (402) 에서 모든 구간 (0 ~ 7) 에 대해 선예도 정보를 얻는다. 스테이지 (130) 가 이동함에 따라 조직 섹션 높이가 어떻게 변하는지 아는 것이 바람직하다. 선예도 곡선 (최대 선예도는 최상의 초점임) 을 산출함으로써, 초점 높이를 변경함으로써, 구간 (6, 7) 은, 예를 들어, 다음 최상의 초점 평면이 위치결정되는 다음 프레임을 이동시키기 전 정보를 제공할 수도 있다. 이 예견 (look-ahead) 에서 큰 초점 변화가 예상된다면, 스테이지 (130) 는 높이 전이를 더 잘 추적하도록 보다 밀접하게 배치된 지점을 제공하도록 속도가 느려질 수도 있다.

스캐닝 프로세스 중, 백색 공간 (조직 없음) 으로부터 더 어두운 공간 (조직) 으로 시스템의 전이 여부를 결정하는 것이 유리할 수도 있다. 예를 들어, 구간 (6, 7) 에서 선예도를 산출함으로써, 이 전이가 막 발생하려고 하는지 예측할 수 있다. 칼럼을 스캐닝하는 동안, 구간 (6, 7) 이 증가된 선예도를 보인다면, XY 이동 스테이지 (130) 는 조직 경계에서 보다 밀접하게 배치된 초점을 만들도록 속도를 줄이도록 명령받을 수도 있다. 한편 고 선예도로부터 저 선예도로 운동이 검출된다면, 스캐너 뷰가 백색 공간으로 들어오고 있는지 결정할 수도 있고, 조직 경계에서 보다 밀접하게 배치된 초점을 만들도록 스테이지 (130) 속도를 줄이는 것이 바람직할 수도 있다. 이 전이가 발생하지 않는 영역에서, 스테이지 (130) 는 슬라이드 스캐닝의 총 처리량을 증가시키도록 더 높은 일정한 속도로 움직이도록 명령을 받을 수도 있다. 본 방법은 유리하게도 조직의 신속한 스캐닝을 허용할 수도 있다. 본원에 설명된 시스템에 따르면, 초점조정 데이터가 집속되는 동안 스냅샷이 실시될 수도 있다. 또한, 모든 초점 데이터는 첫 번째 스캔에서 집속되어 저장될 수도 있고 스냅샷은 후속 스캔 중 최상의 초점에서될 수도 있다. 실시형태는, 초점 변화를 검출하고 그에 따라 조직을 포함한 영역 또는 백색 공간 안팎으로 전이를 결정하도록 선예도 값을 가지고 본원에 기술한 방식과 유사한 방식으로 콘트라스트 비율 또는 기능 값을 사용할 수도 있다.

예를 들어, 15 ㎜ x 15 ㎜ 의 20x 스캔에 대해, 0.588 x 0.432 ㎜ 의 이미지 프레임 크기에서, 26 칼럼의 데이터가 있고, 각각의 칼럼은 35 개의 프레임을 갖는다. 30 fps 의 이미징 속도에 대해, 각각의 칼럼은 1.2 초 또는 약 30 초의 스캔 시간에 횡단된다. 초점 센서 (160) 가 초당 120 개 (이상) 의 초점을 산출하므로, 본원에 설명된 시스템은 프레임당 4 개의 초점 (30 fps 로 나눈 120 초점/초) 을 획득할 수도 있다. 60 fps 의 이미징 속도에서, 스캔 시간은 15 초이고 프레임당 2 개의 초점 (60 fps 로 나눈 120 초점/초) 이다.

다른 실시형태에서, 컬러 카메라가 초점 센서 (160) 로서 사용될 수도 있고 크로마 메트릭이 선예도 콘트라스트 메트릭에 대안적으로 그리고/또는 부가적으로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 640 x 480 Genie 카메라의 Dalsa 컬러 버전이 이 실시형태에 따라 초점 센서로서 적합하게 사용될 수도 있다. 크로마 메트릭은 유사하게 비추어지는 백색의 휘도에 대한 채도로서 설명될 수도 있다. 식 형태 (식 3A 및 식 3B) 로, 크로마 (C) 는 R, G, B 컬러 측정의 선형 조합일 수도 있다:

C_B = -37.797 x R - 74.203 x G + 112 x B 식 3A

C_R = 112 x R - 93.786 x G - 18.214 x B 식 3B

R=G=B 에 대해, C_B = C_R =0 임에 주목한다. 총 크로마를 나타내는 C 에 대한 값은 C_B 및 C_R 을 기반으로 결정될 수도 있다 (예컨대, C_B 및 C_R 을 합산).

XY 이동 스테이지 (130) 가 Y 축선을 따라 이동함에 따라, 초점 센서 (160) 는 명 (bright) 필드 현미경에서처럼 컬러 (R, G, B) 정보를 얻을 수도 있다. 스테이지가 이동함에 따라 조직 섹션 높이가 어떻게 변하는지 아는 것이 바람직하다. RGB 컬러 정보의 사용은, 콘트라스트 기술과 함께, 백색 공간 (조직 없음) 으로부터 색상을 가지는 공간 (조직) 으로 시스템의 전이 여부를 결정하는데 이용될 수도 있다. 예를 들어, 구간 (6, 7) 에서 크로마를 산출함으로써, 이 전이가 발생하려는지 여부를 예측할 수 있다. 예를 들어, 매우 적은 크로마가 검출된다면, C=0 이고 어떤 조직 경계에도 접근하지 않고 있음을 인지할 수도 있다. 그러나, 초점 칼럼을 스캐닝하는 동안, 구간 (6, 7) 이 증가된 크로마를 보인다면, 스테이지 (130) 는 조직 경계에서 보다 밀접하게 배치된 초점을 만들도록 속도를 낮추도록 명령을 받을 수도 있다. 한편 고 크로마에서 저 크로마로 운동이 검출된다면, 스캐너가 백색 공간으로 진입하는 것이 검출될 수 있고, 조직 경계에 보다 밀접하게 배치된 초점을 형성하도록 스테이지 (130) 속도를 낮추는 것이 바람직할 수도 있다. 이런 전이가 일어나지 않는 영역에서, 스테이지 (130) 는 슬라이드 스캐닝의 총 처리량을 증가시키기 위해서 보다 빠른 일정한 속도로 이동하도록 명령받을 수도 있다.

화각 (field of view) 또는 다가오는 프레임(들) 이 조직과 슬라이드 영역으로 들어오거나 나가는 때를 결정하는 선예도 값, 콘트라스트 비율 값, 및/또는 크로마 값과 관련하여, 프로세싱 변화가 이루어질 수도 있다. 예를 들어, (예컨대, 조직 영역 사이) 백색 공간으로부터 조직과 영역으로 들어올 때, Y 방향으로 운동이 감소될 수도 있고 획득된 초점 개수가 또한 증가할 수도 있다. 백색 공간 또는 조직 샘플들 사이의 영역을 보면, (예컨대, 증가된 크로마 및/또는 선예도 값에 의해) 조직을 포함한 영역에 대한 운동이 검출될 때까지 Y 방향으로 운동이 증가될 수도 있고 더 적은 초점이 결정될 수도 있다.

도 11 은 본원의 기술에 따른 실시형태에서 여러 시점에서 획득될 수도 있는 상이한 선예도 값들의 그래프를 보여준다. 상단부 (462) 는, 디터 렌즈 운동의 절반 사인파 사이클에 대응하는 곡선 (452; 예컨대, 단일 피크의 절반 대 피크 사이클 또는 주기) 을 포함한다. X 축선은 이 사이클 중 디터 렌즈 진폭 값에 대응하고 Y 축선은 선예도 값에 대응한다. 지점 (462a) 과 같은 각각의 지점은 초점 센서를 사용해 프레임이 획득되는 지점을 나타내고, 여기에서 각각의 프레임은 지점의 X 축선 값에 의해 나타낸 디터 렌즈 진폭에서 획득되고 지점의 Y 축선 값에 의해 나타낸 선예도 값을 갖는다. 바닥부 (464) 에서 요소 (465) 는, 도시된 데이터 지점에 대해 상단부 (462) 에서 나타낼 때 획득되는 선예도 값 세트에 맞는 곡선을 나타낸다.

도 12 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 검사 하에 검체의 스캐닝 중 온 더 플라이 초점 프로세싱을 보여주는 흐름도 (500) 이다. 단계 (502) 에서, 공칭 초점 평면 또는 기준 평면은 검사되는 검체에 대해 결정될 수도 있다. 단계 (502) 후, 프로세싱은, 본원에 설명된 시스템에 따른 디터 렌즈가 특정 공진 주파수에서 이동하도록 설정된 단계 (504) 로 진행한다. 단계 (504) 후, 프로세싱은, XY 이동 스테이지가 특정 속도로 이동하도록 명령을 받는 단계 (506) 로 진행한다. 본원에 검토된 프로세싱의 다른 단계와 같이, 단계 (504, 506) 의 순서는 본원에 설명된 시스템에 따라 적절히 변경될 수도 있음이 언급된다. 단계 (506) 후, 프로세싱은 단계 (508) 로 진행하는데 이 단계에서 검사되는 검체에 대해 초점에 대한 선예도 계산은 본원에 설명된 시스템에 따른 디터 렌즈의 (예컨대, 사인파 모양의) 운동과 관련하여 수행된다. 선예도 계산은, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 콘트라스트, 크로마 및/또는 다른 적절한 측정값의 사용을 포함할 수도 있다.

단계 (508) 후, 프로세싱은 단계 (510) 로 진행하고 이 단계에서 본원에 설명된 시스템에 따라 이미지를 캡처하는 이미지 센서와 관련하여 사용되는 현미경 대물렌즈의 위치에 대해 최상의 초점 위치가 결정된다. 단계 (510) 후, 프로세싱은 단계 (512) 로 진행하고 이 단계에서 최상의 초점 위치에 관한 제어 신호는 현미경 대물렌즈의 위치 (Z 축선) 를 제어하는 저속 초점 스테이지로 전송된다. 단계 (512) 는 또한 대물렌즈 하에 검체부의 이미지를 캡처하도록 카메라 (예컨대, 이미지 센서) 로 트리거 신호를 전송하는 것을 포함할 수도 있다. 트리거 신호는, (예컨대, 디터 렌즈 운동과 관련된 것으로서) 예를 들어 특정 수의 사이클 후, 이미지 센서에 의해 이미지를 캡처하도록 하는 제어 신호일 수도 있다. 단계 (512) 후, 프로세싱은 테스트 단계 (514) 로 진행하고 이 단계에서 스캐닝되도록 검체를 유지하는, XY 이동 스테이지의 속도가 조절되어야 하는지 여부가 결정된다. 본원의 다른 곳에서 상세히 추가 검토되는 것처럼, 초점 화각에서 선예도 및/또는 다중 구간의 다른 정보를 사용해 예견 프로세싱 기술에 따라 결정될 수도 있다. 테스트 단계 (514) 에서, XY 스테이지의 속도가 조절되어야 하는 것으로 결정된다면, 프로세싱은 단계 (516) 로 진행하고 이 단계에서 XY 이동 스테이지의 속도가 조절된다. 단계 (516) 후, 프로세싱은 단계 (508) 로 되돌아간다. 테스트 단계 (514) 에서, XY 이동 스테이지의 속도 조절이 이루어질 필요가 없는 것으로 결정된다면, 프로세싱은 테스트 단계 (518) 로 진행하고 이 단계에서 초점 프로세싱의 지속 여부가 결정된다. 프로세싱이 지속되어야 한다면, 프로세싱은 단계 (508) 로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 프로세싱을 지속하지 않는다면 (예컨대, 현재 검체의 스캐닝이 완전하다면), 초점 프로세싱이 끝나고 프로세싱은 완료된다.

도 13 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 저속 초점 스테이지에서 프로세싱을 보여주는 흐름도 (530) 이다. 단계 (532) 에서, 현미경 대물렌즈의 (예컨대, Z 축선을 따라) 위치를 제어하는 저속 초점 스테이지는 검체를 검사하는 현미경 대물렌즈의 위치를 조절하기 위한 정보를 가지는 제어 신호를 수신한다. 단계 (532) 후, 프로세싱은 단계 (534) 로 진행하고 이 단계에서 저속 초점 스테이지는 본원에 설명된 시스템에 따라 현미경 대물렌즈의 위치를 조절한다. 단계 (534) 후, 프로세싱은 대기 단계 (536) 로 진행하고 이 단계에서 저속 초점 스테이지는 다른 제어 신호를 수신하도록 대기한다. 단계 (536) 후, 프로세싱은 단계 (532) 로 되돌아가도록 진행한다.

도 14 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 이미지 캡처 프로세싱을 보여주는 흐름도 (550) 이다. 단계 (552) 에서, 카메라의 이미지 센서는 트리거 신호 및/또는 현미경 검사되는 검체의 이미지를 캡처하도록 프로세싱을 트리거하는 다른 명령을 수신한다. 다양한 실시형태에서, 본원에 설명된 시스템에 따른 초점 프로세싱에 사용된 디터 렌즈의 특정 수의 운동 사이클 후 이미지 캡처 프로세싱을 위해 이미지 센서의 트리거를 제어하는 제어 시스템으로부터 트리거 신호를 수신할 수도 있다. 대안적으로, 트리거 신호는 XY 이동 스테이지 상의 위치 센서를 기반으로 제공될 수도 있다. 실시형태에서, 위치 센서는 Renishaw Linear Encoder 모델 번호 T1000-10A 일 수도 있다. 단계 (552) 후, 프로세싱은 단계 (554) 로 진행하고, 이 단계에서 이미지 센서는 이미지를 캡처한다. 본원에서 상세히 검토되는 것처럼, 이미지 센서에 의해 캡처된 이미지는 본원에 설명된 시스템에 따른 초점조정 시스템의 작동과 관련한 초점일 수도 있다. 캡처된 이미지는 본원에 참조된 다른 기술에 따라 함께 스티칭될 수도 있다. 단계 (554) 후, 프로세싱은 단계 (556) 로 진행하고 이 단계에서 이미지 센서는 다른 트리거 신호를 수신하도록 대기한다. 단계 (556) 후, 프로세싱은 단계 (552) 로 되돌아가도록 진행한다.

도 15 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 초점 프로세싱을 위한 대안적 배열을 보여주는 개략도 (600) 이다. 윈도잉된 초점 센서는 프레임 화각 (FOV; 602) 을 가질 수도 있고 이것은 틸팅되거나 그렇지 않으면 이미징 센서 프레임 FOV (604) 의 폭과 실질적으로 동일한 스와스 (swath) 를 대각선으로 주사하도록 위치결정될 수도 있다. 본원에 기술한 대로, 윈도우는 트래블 방향으로 틸팅될 수도 있다. 예를 들어, 틸팅된 초점 센서의 프레임 FOV (602) 는 피사체 (조직) 에서 0.94 x 0.707 = 0.66 ㎜ 의 유효 폭을 가지는 45 도로 회전될 수도 있다. 따라서, 조직을 유지하는 XY 이동 스테이지가 대물렌즈 아래에서 이동함에 따라, 이미징 센서의 프레임 FOV (604) 는 0.588 ㎜ 의 유효 폭을 가질 수도 있고, 틸팅된 초점 센서 프레임 FOV (602) 은 이미지 센서에 의해 관찰되는 스와스의 가장자리를 본다. 도면에서, 틸팅된 초점 센서의 다중 프레임은 시간 0, 1, 2 및 3 에서 중간 위치에서 이미지 센서 프레임 FOV (604) 에 중첩되어 나타나 있다. 초점은 초점 칼럼에서 인접한 프레임들의 중심 사이 3 개 지점에서 받아들일 수도 있다. 초점 위치 0, 1, 2, 및 3 은 위치 0* 에서 다음 스냅된 프레임에 대한 최상의 초점 위치를 추정하는데 사용된다. 이 방법을 위한 스캔 시간은 본원의 다른 곳에서 기술되는 방법과 유사할 것이다. 틸팅된 초점 센서의 프레임 FOV (602) 가 더 짧은 예견을 가질 때, 이 경우에 0.707 x (0.94-0.432)/2 = 0.18 ㎜ 이거나 틸팅된 초점 센서가 얻게 될 다음 프레임으로 42% 침입하고, 틸팅된 초점 센서의 프레임 FOV (602) 는 이미지 센서 프레임 FOV (604) 에 대해 기울어져 있고, 가장자리 초점 정보를 제공하는데 특정한 경우에 유리할 수도 있는 스캔 스와스의 가장자리에서 조직을 참조한다.

도 16 은 본원에 설명된 시스템의 다른 실시형태에 따른 초점 프로세싱을 위한 대안적 배열을 보여주는 개략도 (650) 이다. 도해 (650) 에서와 같이, 틸팅된 초점 센서의 프레임 FOV (652) 및 이미지 센서의 프레임 FOV (654) 가 나타나 있다. 틸팅된 센서의 프레임 FOV (652) 는 조직을 가로질러 전방 패스에서 초점 정보를 얻는데 사용될 수도 있다. 후방 패스에서, 초점 스테이지가 종래의 전방 패스 초점 데이터를 사용하여 조절하는 동안 이미징 센서는 프레임을 스냅한다. 이전 방법에서 중간 위치 0, 1, 2, 3 을 스킵하는 모든 이미지 프레임에서 초점 데이터를 받아들이고자 한다면, 높은 초점 획득 속도를 고려할 때 XY 이동 스테이지는 전방 패스에서 4x 속도로 이동할 수 있다. 예를 들어, 20x 에서 15 ㎜ x 15 ㎜ 에 대해, 데이터의 칼럼은 35 개의 프레임이다. 초당 120 개의 지점으로 초점 데이터를 얻으므로, 전방 패스는 0.3 초 (35 프레임/초당 120 초점) 에 실행될 수 있다. 이 실시예에서 칼럼의 개수는 26 개이고, 따라서 초점부는 26 x 0.3 또는 7.6 초에 수행될 수 있다. 30 fps 에서 이미지 획득은 약 32 초이다. 따라서, 총 스캔 시간의 초점부는 단지 20% 에 불과하고, 이것이 효율적이다. 또한, 초점이 모든 다른 프레임을 스킵하도록 허용된다면, 스캔 시간의 초점부는 실질적으로 추가로 떨어질 것이다.

다른 실시형태에서는, 본원에 설명된 시스템과 관련하여 사용될 수도 있는 부가적 예견 정보를 제공하기 위해서 인접한 칼럼의 데이터를 샘플링하도록 화각 내의 다른 로케이션 및 다른 배향으로 초점 센서의 초점 스트립이 위치결정될 수도 있음이 언급된다.

슬라이드를 옮기는 XY 이동 스테이지는 후방 트래블시 발생되는 초점에 대해 전방 트래블시 발생되는 최상의 초점을 반복할 수도 있다. 초점 심도가 0.9 미크론인 20x, 0.75 NA 대물렌즈에 대해, 약 0.1 미크론으로 반복하는 것이 바람직할 것이다. 스테이지는 0.1 미크론 전방/후방 반복성을 충족시키도록 구성될 수도 있고, 따라서, 이 요건은 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼 기술적으로 실현가능하다.

실시형태에서, 본원에 설명된 시스템에 따라 검사되고 있는 유리 슬라이드에서 조직 또는 스미어 (smear) 는 전체 슬라이드 또는 대략 25 ㎜ x 50 ㎜ 면적을 커버할 수도 있다. 해상도는 대물렌즈의 애퍼처 수 (NA), 슬라이드로 결합 매체, 집광기의 NA 및 광 파장에 의존한다. 예를 들어, 60x 에서, 초록 광 (532 ㎚) 에서 공기 중에서, 0.9 NA 현미경 대물렌즈, 플라나포크로마트 (Plan APO) 에 대해, 현미경의 측방향 해상도는 0.5 ㎛ 의 초점 심도에 대해 약 0.2 ㎛ 이다.

본원에 설명된 시스템의 작동과 관련하여, 관심 영역 위로 라인 스캔 센서 또는 CCD 어레이를 매개로 제한된 화각을 이동시키고 제한된 화각 또는 프레임 또는 타일을 함께 조립하여 모자이크를 형성함으로써 디지털 이미지를 얻을 수도 있다. 뷰어가 전체 이미지를 가로질러 내비게이트할 때 볼 수 있는 어떤 스티치, 초점 또는 조사도 이상도 없이 모자이크가 이음매 없는 것처럼 보이는 것이 바람직하다.

도 17 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 슬라이드 상의 조직의 모자이크 이미지를 얻는 프로세싱을 보여주는 흐름도 (700) 이다. 단계 (702) 에서, 슬라이드의 섬네일 (thumbnail) 이미지를 얻을 수도 있다. 섬네일 이미지는 대략 lx 또는 2x 배율의 저 해상도일 수도 있다. 슬라이드 라벨에서 바코드가 존재한다면, 바코드는 이 단계에서 디코팅되어 슬라이드 이미지에 부착될 수도 있다. 단계 (702) 후, 프로세싱은 단계 (704) 로 진행하고 이 단계에서 표준 이미지 프로세싱 도구를 사용해 슬라이드에서 조직을 발견할 수도 있다. 조직은 스캔 구역을 주어진 관심 영역으로 좁히도록 경계가 정해질 수도 있다. 단계 (704) 후, 프로세싱은 단계 (706) 로 진행하고 이 단계에서 XY 좌표계는 조직의 평면에 부착될 수도 있다. 단계 (706) 후, 프로세싱은 단계 (708) 로 진행할 수도 있고 이 단계에서 조직에 대해 규칙적인 X 및 Y 간격으로 하나 이상의 초점이 발생될 수도 있고 최상의 초점은 본원의 다른 곳에서 검토된 한 가지 이상의 온 더 플라이 초점조정 기술과 같은 초점 기술을 사용해 결정될 수도 있다. 단계 (708) 후, 프로세싱은 단계 (710) 로 진행할 수도 있고 이 단계에서 원하는 초점의 좌표, 및/또는 다른 적절한 정보가 저장될 수도 있고 앵커 지점으로 지칭될 수도 있다. 프레임이 앵커 지점 사이에 놓여있는 경우에, 초점이 보간될 수도 있다.

단계 (710) 후, 프로세싱은 단계 (712) 로 진행할 수도 있고 이 단계에서 현미경 대물렌즈는 본원의 다른 곳에서 검토되는 기술에 따라 최상의 초점 위치에 위치결정된다. 단계 (712) 후 프로세싱은 이미지가 집속되는 단계 (714) 로 진행한다. 단계 (714) 후, 프로세싱은 테스트 단계 (716) 로 진행하고 이 단계에서 전체 관심 영역이 스캐닝되고 이미징되었는지 여부가 결정된다. 그렇지 않다면, 프로세싱은 단계 (718) 로 진행하고 이 단계에서 XY 스테이지는 본원의 다른 곳에서 검토되는 기술에 따라 X 및/또는 Y 방향으로 조직을 이동시킨다. 단계 (718) 후, 프로세싱은 단계 (708) 로 되돌아가도록 진행한다. 테스트 단계 (716) 에서, 전체 관심 영역이 스캐닝되어 이미징된 것으로 결정된다면, 프로세싱은 단계 (720) 로 진행하고, 이 단계에서 집속된 이미지 프레임들은 본원의 다른 곳에서 검토된 기술 (예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제 2008/0240613 참조) 을 사용해 본원에 설명된 시스템에 따라 모자이크 이미지를 형성하도록 스티칭되거나 그렇지 않으면 함께 조합된다. 단계 (720) 후, 프로세싱은 종료된다. 하나 이상의 모자이크 이미지를 얻기 위해서 본원에 설명된 시스템과 관련하여 다른 적절한 시퀀스가 또한 사용될 수도 있음이 언급된다.

본원에 설명된 시스템의 유리한 작동을 위해, z 위치 반복성은 대물렌즈의 초점 심도의 분획으로 반복가능할 수도 있다. 초점 모터에 의해 z 위치로 복귀시 작은 오류는 틸팅된 시스템 (2D CCD 또는 CMOS) 에서 그리고 라인 스캔 시스템의 인접한 칼럼에서 쉽게 볼 수 있다. 60x 에서 전술한 해상도에 대해, 대략 150 나노미터 이하의 z 피크 반복성이 바람직하고, 따라서 이러한 반복성은 4x, 20x 및/또는 40x 대물렌즈와 같은 다른 대물렌즈에 적합할 것이다.

또한 본원에 설명된 시스템에 따르면, 예를 들어, 온 더 플라이 초점조정 기술과 관련하여 본원의 다른 곳에서 검토되는 XY 이동 스테이지 (130) 로서 기능하는 것을 포함해 본원에서 검토되는 디지털 병리학적 이미징을 위한 특성부 및 기술과 관련하여 사용될 수도 있는 병리학적 현미경관찰 적용을 위해 XY 스테이지를 포함하는 슬라이드 스테이지 시스템에 대한 다양한 실시형태가 제공된다. 실시형태에 따르면, 본원의 다른 곳에서 상세히 추가로 검토되는 것처럼, XY 스테이지는 스티프한 베이스 블록을 포함할 수도 있다. 베이스 블록은, 융기 보스에 지지되는 평평한 유리 블록, 및 융기 보스에 지지되는 삼각형 단면을 가지는 제 2 유리 블록을 포함할 수도 있다. 2 개의 블록은 이동 스테이지 블록을 가이드하도록 평활한 직선 레일 또는 길로서 사용될 수도 있다.

도 18 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 XY 스테이지의 정밀 스테이지 (800; 예컨대, Y 스테이지 부분) 의 구현예를 보여주는 개략도이다. 예를 들어, 정밀 스테이지 (800) 는 25 ㎜ x 50 ㎜ 면적에 대해 대략 150 나노미터 이하로 z 피크 반복성을 달성할 수도 있다. 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 정밀 스테이지 (800) 는, 예를 들어, 온 더 플라이 초점조정 기술에 대해 검토된 XY 이동 스테이지 (130) 와 관련하여 기능하는 것을 포함해, 본원의 다른 곳에서 검토되는 특성부 및 기술과 관련하여 사용될 수도 있다. 정밀 스테이지 (800) 는, 평평한 유리 블록 (812) 이 융기 보스에 지지되는 스티프한 베이스 블록 (810) 을 포함할 수도 있다. 정밀 스테이지 (800) 의 중량으로 인한, 단순 지지부 상에서 유리 블록의 처짐이 최소화되도록 보스의 간격은 되어있다. 삼각형 단면을 갖는 제 2 유리 블록 (814) 은 융기 보스에서 지지된다. 유리 블록 (812, 814) 은, 유리 블록을 변형 (strain) 시키지 않는 반강성 에폭시로 베이스 블록 (810) 에 접착 본딩될 수도 있다. 유리 블록 (812, 814) 은 직선형일 수도 있고 500 ㎚ 에서 하나 또는 두 가지 광 파장으로 폴리싱될 수도 있다. Zerodur 와 같은 낮은 열 팽창 재료가 유리 블록 (812, 814) 을 위한 재료로서 이용될 수도 있다. 다른 적절한 유형의 유리가 또한 본원에 설명된 시스템과 관련하여 사용될 수도 있다. 컷아웃 (816) 은 현미경 집광기로부터의 광이 슬라이드 상의 조직을 비추도록 허용할 수도 있다.

2 개의 유리 블록 (812, 814) 은 이동 스테이지 블록 (820) 을 가이드하도록 평활하고 직선형인 레일 또는 길로서 사용될 수도 있다. 이동 스테이지 블록 (820) 은, 위치 (821a ~ 821e) 에 도시된 대로, 유리 블록과 접촉하는 경성 플라스틱 구 형상의 버튼 (예컨대, 5 개의 버튼) 을 포함할 수도 있다. 이 플라스틱 버튼은 구형이므로, 접촉면은 플라스틱의 탄성 계수에 의해 결정된 매우 작은 면적 (<< 0.5 ㎜) 으로 국한될 수도 있다. 예를 들어, PTFE 또는 다른 열가소성 배합물뿐만 아니라 영국의 GGB Bearing Technology Company 로부터의 기타 윤활제 첨가제가 사용되어 대략 3 ㎜ 직경의 접촉 버튼의 형상으로 주조될 수도 있다. 실시형태에서, 플라스틱 버튼과 폴리싱된 유리 사이의 마찰 계수는 가능한 한 작아야 하지만, 계기 유지보수를 줄이도록 액체 윤활제 사용을 피하는 것이 바람직할 수도 있다. 실시형태에서, 0.1 ~ 0.15 의 마찰 계수는 연습 실행 (running dry) 에서 쉽게 달성될 수도 있다.

도 19a 및 도 19b 는, 위치 (821a ~ 821e) 에서 유리 블록 (810, 812) 과 접촉하는 구 형상의 버튼 (822a ~ 822e) 을 보여주는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 이동 스테이지 블록 (820) 의 보다 상세한 도면이다. 버튼은 구동 방향 (Y) 이외의 모든 방향으로 우수한 스티프니스를 허용하는 위치로 배열될 수도 있다. 예를 들어, 2 개의 플라스틱 버튼은 삼각형 형상의 유리 블록 (814) 의 측면 (즉, 4 개의 버튼 (822b ~ 822e)) 과 접촉하도록 서로 마주볼 수도 있고 하나의 플라스틱 버튼 (822a) 은 평평한 유리 블록 (812) 과 접촉하도록 위치결정된다. 이동 스테이지 블록 (820) 은, 플라스틱 지지 버튼 (822a ~ 822e) 의 위치에 의해 형성된 삼각형의 도심 (826; centroid) 에 중력의 중심을 두도록 형상화되고 경량화된 하나 이상의 홀 (824) 을 포함할 수도 있다. 이런 식으로, 삼각형 (828) 의 모서리에서 각각의 플라스틱 버튼 (822a ~ 822e) 은 스테이지 (800) 의 운동 중 항상 동일한 중량을 가질 수도 있다.

다시 도 18 을 참조하면, 슬라이드 (801) 는 네스트 (832) 에서 스프링 장착 암 (830) 을 통하여 클램핑된다. 슬라이드 (801) 는 네스트 (832) 에서 수동으로 배치될 수도 있고 그리고/또는 보조 기구와 네스트 (832) 에서 로봇식으로 배치될 수도 있다. 스티프한 캔틸레버 암 (840) 은, 고 피로 강도 강으로 만들어질 수도 있는 소직경 로드 만곡부 (842) 의 단부를 지지하고 견고하게 클램핑한다. 일 실시예에서, 이 직경은 0.7 ㎜ 일 수도 있다. 로드 만곡부 (842) 의 타 단부는 이동 스테이지 (820) 상의 도심 로케이션 (826) 에 부착될 수도 있다. 캔틸레버 암 (840) 은, 경화된 강 레일 (852) 에서 재순환 베어링 설계를 통하여 움직일 수도 있는 베어링 블록 (850) 에 부착될 수도 있다. 리드 스크류 조립체 (854) 는 베어링 블록 (850) 에 부착될 수도 있고 리드 스크류 조립체 (854) 는 스테퍼 모터 (856) 에 의해 회전될 수도 있다. 전술한 요소를 위한 적합한 부품은 일본의 THK 와 같은 여러 회사를 통하여 이용가능할 수도 있다. 리드 스크류 조립체 (854) 는, 로드 만곡부 (842) 를 통하여 이동 스테이지 블록 (820) 을 당기거나 밀어주는 레일 (852) 상의 베어링 블록 (850) 을 구동한다.

로드 만곡부 (842) 의 벤딩 스티프니스는 플라스틱 패드에서 이동 스테이지 블록 (820) 의 스티프니스 미만인 6000x 초과의 인자일 수도 있다 (이것은 z 방향으로 이동 스테이지의 평면에 직교하는 힘에 대향한 스티프니스이다). 이것은 베어링 노이즈에 의해 발생된 베어링 블록 (850)/캔틸레버 암 (840) 의 상하 운동으로부터 이동 스테이지 블록 (820) 을 효과적으로 격리한다.

본원에 설명한 정밀 스테이지 (800) 의 설계에서 세심한 질량 균형 및 기하학적 구조에 대한 관심은 적은 요동 운동을 발생시키는 이동 스테이지 블록 (820) 에서의 모멘트를 최소화한다. 부가적으로, 이동 스테이지 블록 (820) 은 폴리싱된 유리에서 이동하므로, 이동 스테이지 블록 (820) 은 60x 배율로 스캐닝하기에 충분한 150 나노미터 피크 미만의 z 위치 반복성을 갖는다. 60x 조건이 가장 엄격하므로, 20x 및 40x 의 높은 NA 대물렌즈와 같은 다른 더 낮은 배율은 60x 조건 하에 획득된 성능과 유사한 적합한 성능을 또한 보여준다.

도 20 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 Y 스테이지 (920), X 스테이지 (940) 및 베이스 플레이트 (960) 를 포함하고 본원에 검토된 정밀 스테이지 특성부에 따른 전체 XY 복합 스테이지 (900) 의 구현예를 보여준다. 이 경우에, Y 스테이지 (920) 를 위한 베이스 블록은 X 방향으로의 이동 스테이지인 X 스테이지 (940) 가 된다. X 스테이지 (940) 를 위한 베이스 블록은 지면에 체결될 수도 있는 베이스 플레이트 (960) 이다. XY 복합 스테이지 (900) 는, 본원에 설명된 시스템에 따라, 대략 150 나노미터의 Z 방향으로 반복성 및 X 및 Y 방향으로 대략 1 ~ 2 미크론 (이하) 의 반복성을 제공한다. 영국 글로스터셔의 Renishaw 에 의해 제조된 것과 같은 테이프 스케일을 통하여 스테이지가 피드백 위치를 포함한다면, 서브미크론의 정확도가 본원에 설명된 시스템에 따라 달성가능하다.

본원에 설명된 시스템에 따른 XY 스테이지는 비구형 볼 베어링 또는 비원통형 크로스 롤러 베어링으로 인해 반복성 오류가 생기지 않는다는 점에서, 본원에 설명된 시스템에 따른 스테이지 설계가 구형 베어링 지지된 이동 스테이지보다 우수할 수도 있다. 게다가, 재순환 베어링 설계에서, 상이한 크기 볼로 새로운 볼을 보완하면 비반복성 운동을 유발할 수도 있다. 본원에 설명한 실시형태의 부가적 이점은 스테이지의 비용이다. 유리 요소는 표준 래핑 및 폴리싱 기술을 이용하고 너무 비싸지 않다. 베어링 블록 및 리드 스크류 조립체는, 로드 만곡부가 이동 스테이지를 베어링 블록으로부터 디커플링시킨다는 점에서 특별히 고 품질일 필요는 없다.

또한 본원에 설명된 시스템에 따르면, 디지털 병리학적 슬라이드의 스캐닝 중 스캔 시간을 감소시키고 그리고/또는 그렇지 않으면 최소화하는 것이 유리하다. 임상적 설정에서, 바람직한 작업 흐름은, 슬라이드 랙을 로봇식 슬라이드 스캐닝 현미경안에 배치하고, 도어를 닫고 시스템이 슬라이드를 스캐닝하도록 명령하는 것이다. 모든 슬라이드를 스캔할 때까지 사용자 개입이 요구되지 않는 것이 바람직하다. 배치 (batch) 크기는 다중 슬라이드 (예컨대, 160 개의 슬라이드) 를 포함할 수도 있고 모든 슬라이드를 스캐닝하는 시간은 배치 시간으로 불린다. 슬라이드 처리량은 프로세싱되는 시간당 슬라이드의 개수이다. 사이클 시간은 볼 준비가 된 각각의 이용가능한 슬라이드 이미지간 시간이다.

사이클 시간은 이미지를 얻을 때 하기 단계들: (a) 슬라이드를 로봇식으로 픽업하는 단계; (b) 슬라이드 조직 영역 및 라벨의 섬네일 뷰 또는 오버뷰 이미지를 형성하는 단계; (c) 슬라이드 조직의 경계를 정하는 관심 영역을 계산하는 단계; (d) 조직상에서 최상의 초점의 규칙적 어레이를 찾도록 경계가 정해진 조직 영역을 예비 스캔하는 단계; (e) 스테이지 및/또는 센서의 운동에 따라 조직을 스캔하는 단계; (f) 볼 준비가 된 압축된 출력 이미지를 형성하는 단계; 및 (g) 다음 슬라이드를 위해 준비가 된 슬라이드를 디포짓하는 단계에 의해 영향을 받을 수도 있다. 본원에 설명된 시스템에 따라 동적 초점조정 또는 "온 더 플라이" 초점조정이 수행된다면 단계 (d) 가 필요하지 않을 수도 있고, 따라서, 스캐닝/이미지 획득 시간은 온 더 플라이 초점조정 기술의 사용 결과 감소될 수도 있음이 언급된다.

본원에 설명된 시스템은 또한 단계 (a), (b), (c) 및 (g) 를 실행하는 시간을 제거하거나 크게 단축시키는 것을 포함할 수도 있다. 본원에 설명된 시스템의 다양한 실시형태에 따르면, 본원에서 추가로 상세히 검토되는 것처럼, 예를 들어, 하나의 슬라이드를 위한 전술한 단계 (a), (b), (c) 및 (g) 가 다른 슬라이드를 위한 단계 (d), (e) 및 (f) 와 시간상 중첩되는 캐싱 개념을 사용함으로써, 이런 이득이 달성될 수도 있다. 다양한 실시형태에서, 하나의 슬라이드를 위한 단계 (a), (b) 및 (c) 와 다른 슬라이드를 위한 단계 (d), (e) 및 (f) 의 중첩은, 하나의 슬라이드를 위한 단계 (a), (b) 및 (c) 가 다른 슬라이드를 위한 단계 (d), (e) 및 (f) 와 중첩되지 않는 시스템과 비교해 10%, 25% 또는 심지어 50% 의 이득을 제공할 수도 있다.

도 21 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스 (1000) 를 보여주는 개략도이다. 슬라이드 픽업 헤드 (1002) 는 슬라이드 (1001) 를 픽업하도록 위치결정될 수도 있다. 픽업 헤드 (1002) 는 슬라이드 (1001) 를 픽업하도록 기계적 디바이스 및/또는 진공 디바이스를 사용할 수도 있다. 슬라이드 (1001) 는 배치, 예를 들어, 160 개의 슬라이드의 배치에서 슬라이드의 집속물 중 하나일 수도 있다. 슬라이드 집속물은 슬라이드 랙 (1003) 에 배치될 수도 있다. 픽업 헤드 (1002) 는, 강 레일 (1005) 에서 트래블하는 베어링 카 또는 블록 (1004) 에 부착된다. 베어링 블록 (1004) 은 회전하는 리드 스크류 (1006) 에 의해 이동된다. 모터 카운트는 회전 인코더 (1007) 로 검출될 수도 있고 Y 방향으로 슬라이드 위치를 제어하도록 선형 트래블로 변환될 수도 있다. 요소 (1002 ~ 1007) 는 슬라이드 로더/언로더 (1008) 로 지칭되는 이동 조립체를 포함할 수도 있다. 슬라이드 로더/언로더 (1008) 는, X 방향과 Y 방향 모두로 슬라이드 로더/언로더 (1008) 가 이동하도록 허용하는 레일 (1010) 에서 X 방향으로 동력화된 베어링 카 또는 블록 (1009) 에서 또한 이동할 수도 있다.

작동시, 슬라이드는 픽업 헤드 (1002) 에서 여전히 유지되면서 저 해상도 카메라 (1011) 아래에 위치결정될 수도 있어서 슬라이드 조직 영역 및 라벨의 섬네일 뷰 또는 오버뷰 이미지를 얻는다 (예컨대, 전술한 단계 (b)). 일단 이 작동이 종료되면, 단계 (c) 가 실행될 수도 있고 슬라이드는 슬라이드 버퍼 (1012) 상의 위치로 배치된다. 슬라이드 버퍼 (1012) 는 2 개 (이상) 버퍼 슬롯 또는 위치 (1018a, 1018b) 를 포함할 수도 있고, 버퍼 위치 (1018a) 에서 슬라이드 (1017) 를 포함하는 것으로 나타나 있다.

실시형태에서, 복합 XY 스테이지 (1013) 는 스테이지 플레이트 (1014) 를 포함할 수도 있고 이것은 Y 방향으로 이동하고 X 방향으로 이동하는 플레이트 (1015) 에 마운팅된다. XY 스테이지 (1013) 는, 예를 들어, 본원에 검토된 복합 XY 스테이지 (900) 의 특성부를 포함해, 본원의 다른 곳에서 검토되는 바와 유사한 특성부 및 기능성을 가질 수도 있다. 스테이지 플레이트 (1014) 는 부가적 슬라이드 픽업 헤드 (1016) 를 추가로 포함할 수도 있다. 픽업 헤드 (1016) 는 전술한 픽업 헤드 (1002) 와 유사할 수도 있다. 픽업 헤드 (1016) 는 슬라이드를 픽업하기 위해서 기계적 디바이스 및/또는 진공 디바이스를 사용할 수도 있다.

복합 XY 스테이지 (1013) 의 픽업 헤드 (1016) 는 버퍼 위치 (1018a) 로 이동할 수도 있고 슬라이드 (1017) 를 픽업할 수도 있다. 슬라이드 (1017) 는, 단계들: (d) 예비 스캔 단계, (e) 스캔 단계 및 (f) 출력 이미지 형성 단계를 포함하는 하나 이상의 전술한 단계들을 이제 지속할 수도 있다. 이 프로세싱이 실행되는 동안, 슬라이드 로더/언로더 (1008) 는 다른 슬라이드 (예컨대, 슬라이드 (1001)) 를 픽업하고, 카메라 (1011) 를 사용해 슬라이드 (1001) 의 섬네일 뷰를 획득하고, 점선 (1001') 으로 개략적으로 나타낸, 슬라이드 버퍼 (1012) 에서 빈 위치 (1018b) 에 슬라이드 (1001) 를 배치할 수도 있다. 선행 슬라이드 (슬라이드 (1017)) 에서 스캐닝이 종료될 때, XY 복합 스테이지 (1013) 의 슬라이드 픽업 헤드 (1016) 는 슬라이드 (1017) 를 버퍼 위치 (1018a) 로 배치하고 스캔 준비가 된 버퍼 위치 (1018b) 로부터 다음 슬라이드 (슬라이드 (1001)) 를 픽업할 수도 있다. 복합 XY 스테이지 (1013) 는, 본원의 다른 곳에서 검토되는 특성부 및 기술에 따라, 생물학적 조직의 고 해상도 이미지를 얻도록 고해상도 광학식 시스템 현미경 광학 및 카메라 (1019) 하에 규칙적인 전후 스캔 패턴으로 이동할 수도 있다. 또한, 복합 XY 스테이지 (1013) 및/또는 슬라이드 로더/언로더 (1008) 의 운동 및 슬라이드 선택은 제어 시스템에서 하나 이상의 프로세서에 의해 제어될 수도 있음이 주목된다.

슬라이드 로더/언로더 (1008) 는 버퍼 위치 (1018a) 로 이동하고 슬라이드 (1017) 를 픽업하고 슬라이드 (1017) 를 슬라이드 랙 (1003) 으로 디포짓할 수도 있다. 이 슬라이드 (1017) 는 위에서 열거된 모든 단계들을 완료하였다. 슬라이드 로더/언로더 (1008) 는 그 후 다른 슬라이드를 픽업하고 슬라이드 버퍼 (1012) 로 로딩하는 것을 지속할 수도 있고, 결국 슬라이드 (1001) 를 픽업하여 슬라이드 랙 (1003) 으로 복귀시킬 수도 있다. 전술한 바와 같은 프로세싱은, 슬라이드 랙 (1003) 에 있는 모든 슬라이드가 스캔될 때까지 지속될 수도 있다.

본원에 설명된 시스템에 따른 슬라이드 캐싱 기술은 유리한 시간 절약을 제공한다. 예를 들어, 시스템에서 20x 의 15 ㎜ x 15 ㎜ 필드로, 픽업 시간은 약 25 초이고, 섬네일 획득은 약 10 초이고, 예비 스캔 시간은 약 30 초이고 스캔 시간은 90 초이다. 출력 파일 생성은 스캐닝 프로세스와 동시에 수행되고 약 5 초를 더할 수도 있다. 슬라이드의 디포짓은 약 20 초이다. 이 시간 모두를 함께 더하면 180 초 사이클 시간을 나타낸다. XY 복합 스테이지는 약 10 초를 점유할 수도 있는 스캔된 슬라이드를 픽업하고 디포짓하는 시간을 여전히 필요로 한다. 그러므로, 스캔 시간 감소는 따라서 약 l-(180-55+ 10)/180 = 25% 이다. 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼 온 더 플라이 초점조정과 같은 동적 초점 기술을 사용하는 시스템에 대해, 예비 스캔 시간이 제거될 수도 있고, 높은 데이터 속도의 카메라로 픽업 및 디포짓과 연관되지 않은 시간은 20 ~ 30 초로 감소할 수도 있다. 이 경우에 슬라이드 캐싱을 사용할 때 스캔 시간의 감소는 약 1-(75-55+ 10)/75 =50% 일 수도 있다.

도 22a 는 제 1 슬라이드와 관련하여 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도 (1100) 이다. 단계 (1102) 에서, 제 1 슬라이드는 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 (1102) 후, 프로세싱은 단계 (1104) 로 진행하고 이 단계에서 섬네일 이미지가 획득되고 그리고/또는 슬라이드에서 조직의 관심 영역을 결정하는 것을 포함할 수도 있는 다른 섬네일 프로세싱이 제 1 슬라이드를 위해 수행된다. 단계 (1104) 후, 프로세싱은 단계 (1106) 로 진행되고 이 단계에서 제 1 슬라이드는 슬라이드 버퍼로 디포짓된다. 단계 (1106) 후, 프로세싱은 단계 (1108) 로 진행하고 이 단계에서 제 1 슬라이드는 슬라이드 버퍼로부터 픽업된다. 단계 (1108) 후 프로세싱은 단계 (1110) 로 진행되고 이 단계에서 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것과 같은 기술에 따라 제 1 슬라이드가 스캐닝되고 이미지화된다. 다양한 실시형태에서 스캐닝 및 이미징 기술은 예비스캐닝 초점조정 단계를 포함할 수도 있고 그리고/또는 온 더 플라이 초점조정 기술과 같은 동적 초점조정 기술을 사용하는 것을 포함할 수도 있음에 주목한다. 단계 (1110) 후 프로세싱은 단계 (1112) 로 진행하고 이 단계에서 제 1 슬라이드는 슬라이드 버퍼에 디포짓된다. 단계 (1112) 후, 프로세싱은 단계 (1114) 로 진행하고 이 단계에서 제 1 슬라이드는 슬라이드 버퍼로부터 픽업된다. 단계 (1114) 후, 프로세싱은 단계 (1116) 로 진행하고 이 단계에서 제 1 슬라이드는 슬라이드 랙에 디포짓된다. 단계 (1116) 후, 제 1 슬라이드에 대해 프로세싱이 완료된다.

도 22b 는 제 2 슬라이드와 관련하여 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도 (1120) 이다. 본원에서 추가로 검토되는 것처럼, 흐름도 (1120) 의 다양한 단계들은 흐름도 (1100) 의 단계들과 병행하여 수행될 수도 있다. 단계 (1122) 에서, 제 2 슬라이드는 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 (1102) 후, 프로세싱은 단계 (1124) 로 진행하고, 이 단계에서 섬네일 이미지가 획득되고 그리고/또는 슬라이드에서 조직의 관심 영역을 결정하는 것을 포함할 수도 있는 다른 섬네일 프로세싱이 제 2 슬라이드에 대해 수행된다. 단계 (1124) 후, 프로세싱은 단계 (1126) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 슬라이드 버퍼로 디포짓된다. 단계 (1126) 후, 프로세싱은 단계 (1128) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 슬라이드 버퍼로부터 픽업된다. 단계 (1128) 후 프로세싱은 단계 (1130) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것과 같은 기술에 따라 스캐닝되고 이미징된다. 다양한 실시형태에서 스캐닝 및 이미징 기술은 예비스캐닝 초점조정 단계를 포함할 수도 있고 그리고/또는 온 더 플라이 초점조정 기술과 같은 동적 초점조정 기술을 사용하는 것을 포함할 수도 있음이 언급된다. 단계 (1130) 후 프로세싱은 단계 (1132) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 슬라이드 버퍼에 디포짓된다. 단계 (132) 후, 프로세싱은 단계 (1134) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 슬라이드 버퍼로부터 픽업된다. 단계 (1134) 에서, 프로세싱은 단계 (1136) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 슬라이드 랙에 디포짓된다. 단계 (1136) 후, 제 2 슬라이드에 대해 프로세싱이 완료된다.

슬라이드 캐싱을 다루는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따르면, 제 1 슬라이드에 대한 흐름도 (1100) 의 단계들은 사이클 시간을 감소시키도록 제 2 슬라이드에 대한 흐름도 (1120) 의 단계들과 병행하여 슬라이드 캐싱 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 슬라이드에 대한 흐름도 (1120) 의 단계들 (1122, 1124, 1126; 예컨대, 슬라이드 랙으로부터 제 2 슬라이드의 픽업, 섬네일 이미지 프로세싱, 및 슬라이드 버퍼로 제 2 슬라이드 디포짓과 관련된 단계) 은 제 1 슬라이드에 대한 흐름도 (1100) 의 단계들 (1108, 1110, 1112; 예컨대, 슬라이드 버퍼로부터 제 1 슬라이드의 픽업, 제 1 슬라이드의 스캐닝 및 이미징, 및 슬라이드 버퍼에 다시 제 1 슬라이드를 디포짓하는 것과 관련된 단계) 과 중첩될 수도 있다. 또한, 단계들 (1134, 1136; 예컨대, 슬라이드 버퍼로부터 제 2 슬라이드의 픽업 및 슬라이드 랙으로 슬라이드의 디포짓과 관련된 단계) 이 제 1 슬라이드의 스캐닝 단계들과 또한 중첩될 수도 있다. 최대 50% 의 시간 이득은 한 번에 하나의 슬라이드를 프로세싱하는 것과 비교되는 본원에 설명된 시스템에 따른 병행 슬라이드 프로세싱 기술에 따라 얻을 수도 있고, 본원에 설명된 시스템 및 기술의 다른 양태를 사용해 부가적 이득이 가능하다.

도 23a 및 도 23b 는, 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 기술을 사용하고 본원에 설명된 시스템의 다양한 실시형태에 따른 시간 절약을 도시한 타임 선도를 나타낸다.

도 23a 는 예비 스캔 단계가 사용되는 시나리오에 대한 타임 선도 (1150) 를 보여준다. 타임 선도는, 슬라이드 랙으로부터 슬라이드의 픽업, 섬네일 이미지 프로세싱, 버퍼에 슬라이드의 디포짓, 버퍼로부터 픽업, 예비스캐닝, 슬라이드 스캐닝, 파일 출력, 버퍼로 디포짓 및 슬라이드 랙으로 디포짓을 포함해 슬라이드 캐싱을 사용하는 슬라이드 프로세싱 단계 수행과 관련하여 대략 300 초의 기간에 걸쳐 3 개의 슬라이드 (슬라이드 1, 2, 3) 에 대한 타이밍을 보여준다. 도시된 대로, 실시형태에서는, 도시된 프로세싱에 대한 사이클 시간이 대략 150 초일 수도 있다.

도 23b 는 온 더 플라이 초점조정 기술이 사용되는 (예비 스캔 없음) 시나리오에 대한 타임 선도 (1160) 를 보여준다. 타임 선도는, 슬라이드 랙으로부터 슬라이드의 픽업, 섬네일 이미지 프로세싱, 버퍼에 슬라이드 디포짓, 버퍼로부터 픽업, 슬라이드 스캐닝 및 파일 출력, 버퍼로 디포짓 및 슬라이드 랙으로 디포짓을 포함해 슬라이드 캐싱을 사용하는 슬라이드 이동 및 스캐닝 단계 수행과 관련하여 대략 150 초의 기간에 걸쳐 3 개의 슬라이드 (슬라이드 1, 2, 3) 에 대한 타이밍을 보여준다. 도시된 대로, 실시형태에서는, 도시된 프로세싱에 대한 사이클 시간이 대략 50 초일 수도 있다.

도 24 는 본원에 설명된 시스템의 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스 (1200) 를 보여주는 개략도이다. 도시된 실시형태에서, 버퍼는 요구되지 않고, 픽업, 섬네일 및 디포짓 시간은 슬라이드 캐싱 디바이스 (1200) 를 사용해 사이클 시간으로부터 제거될 수도 있다. 슬라이드 캐싱 디바이스 (1200) 는 독립적으로 작동하는 2 개의 XY 복합 스테이지 (1210, 1220) 를 포함할 수도 있다. 각각의 XY 복합 스테이지 (1210, 1220) 는 XY 복합 스테이지 (1013) 에 대해 본원에서 검토된 바와 유사한 특성부를 가질 수도 있다. 제 1 슬라이드 랙 (1211) 은 스테이지 (1210) 의 단부에 위치결정될 수도 있고 제 2 슬라이드 랙 (1221) 은 스테이지 (1220) 의 단부에 위치결정될 수도 있다. 본원에 설명된 시스템의 다른 실시형태와 관련하여, 제 1 슬라이드 랙 (1211) 및 제 2 슬라이드 랙 (1211) 은 대신에 하나의 슬라이드 랙의 부분들을 지칭할 수도 있음이 언급된다. 2 개의 섬네일 카메라 (1212, 1222) 는 각각의 XY 복합 스테이지 (1210, 1220) 를 제공할 수도 있다. 각각의 슬라이드 랙 (1211, 1221) 은, 대응하는 픽업 헤드와 함께, 슬라이드를 그것의 짝을 이루는 XY 복합 스테이지 (1210, 1220) 로 제공할 수도 있다. 하나의 현미경 광학 트레인 (1230) 은 XY 복합 스테이지 (1210, 1220) 둘 다 제공할 수도 있다. 예를 들어, XY 복합 스테이지 중 하나 (예컨대, 스테이지 (1210)) 가 슬라이드를 스캐닝하는 동안, 다른 하나 (예컨대, 스테이지 (1220)) 는 다른 슬라이드로 픽업, 섬네일 및 디포짓 기능을 수행하고 있다. 이 기능은 스캐닝 시간과 중첩될 수도 있다. 그러므로, 사이클 시간은 슬라이드의 스캔 시간에 의해 결정될 수도 있고, 따라서 픽업, 섬네일 및 디포짓 시간은 본원에 설명된 시스템의 도시된 실시형태에 따라 사이클 시간으로부터 제거된다.

도 25a 는 슬라이드 프로세싱을 위해 2 개의 XY 복합 스테이지를 가지는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 설명된 시스템의 실시형태에 따른 제 1 슬라이드와 관련하여 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도 (1250) 이다. 단계 (1252) 에서, 제 1 슬라이드는 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 (1252) 후, 프로세싱은 단계 (1254) 로 진행하고 이 단계에서 섬네일 프로세싱은 제 1 슬라이드에서 수행된다. 단계 (1254) 후, 프로세싱은 단계 (1256) 로 진행하고 이 단계에서 제 1 슬라이드는 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것과 같은 기술에 따라 스캐닝되고 이미징된다. 다양한 실시형태에서 스캐닝 및 이미징 기술은 예비스캐닝 초점조정 단계를 포함할 수도 있고 그리고/또는 온 더 플라이 초점조정 기술과 같은 동적 초점조정 기술을 사용하는 것을 포함할 수도 있음이 언급된다. 단계 (1256) 후, 프로세싱은 단계 (1258) 로 진행하고 이 단계에서 제 1 슬라이드는 슬라이드 랙으로 다시 디포짓된다. 단계 (1258) 후, 제 1 슬라이드에 대해 프로세싱은 완료된다.

도 25b 는 슬라이드 프로세싱을 위해 2 개의 XY 복합 스테이지를 가지는 슬라이드 캐싱 디바이스에 대해 설명된 시스템의 실시형태에 따른 제 2 슬라이드와 관련하여 슬라이드 캐싱 프로세싱을 보여주는 흐름도 (1270) 이다. 단계 (1272) 에서, 제 2 슬라이드는 슬라이드 랙으로부터 픽업된다. 단계 (1272) 후, 프로세싱은 단계 (1274) 로 진행하고 이 단계에서 섬네일 프로세싱은 제 2 슬라이드에서 수행된다. 단계 (1274) 후, 프로세싱은 단계 (1276) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것과 같은 기술에 따라 스캐닝되고 이미징된다. 다양한 실시형태에서 스캐닝 및 이미징 기술은 예비스캐닝 초점조정 단계를 포함할 수도 있고 그리고/또는 온 더 플라이 초점조정 기술과 같은 동적 초점조정 기술을 사용하는 것을 포함할 수도 있음이 언급된다. 단계 (1276) 후, 프로세싱은 단계 (1278) 로 진행하고 이 단계에서 제 2 슬라이드는 슬라이드 랙으로 다시 디포짓된다. 단계 (1278) 후, 제 2 슬라이드에 대해 프로세싱은 완료된다.

슬라이드 캐싱을 수반하는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따르면, 제 1 슬라이드에 관한 흐름도 (1250) 의 단계들은 사이클 시간을 감소시키도록 제 2 슬라이드에 관한 흐름도 (1270) 의 단계들과 병행하여 슬라이드 캐싱 디바이스에 의해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 슬라이드를 위한 단계들 (1272, 1274, 1278; 예컨대, 픽업, 섬네일 프로세싱 및 디포짓) 은 제 1 슬라이드의 단계 (1256; 예컨대, 제 1 슬라이드의 스캐닝/이미징) 와 중첩될 수도 있고 또는 반대로 중첩될 수도 있어서, 픽업, 섬네일 프로세싱 및 디포짓을 위한 시간은 사이클 시간으로부터 제거된다. 그러므로, 사이클 시간은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 슬라이드의 스캔 시간만으로 결정된다.

도 26 은 본원에 설명된 시스템의 다른 실시형태에 따른 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 를 보여주는 개략도이다. 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 는, 캐루셀 (1310) 로서 구성된 슬라이드 랙, 슬라이드 핸들러 (1320), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 를 포함할 수도 있다. 캐루셀 (1310) 은 하나 이상의 슬라이드 홀더 디바이스 (예컨대, 카세트) 를 포함할 수도 있고, 이 디바이스는, 본원의 다른 곳에서 검토되는 것과 같은 특성부와 기능성을 가질 수도 있는 이미징 디바이스 (1350) 에 의해 이미징되기 전 및/또는 후에 슬라이드 (1301) 와 같은 슬라이드가 배치될 수도 있는 위치 (1312, 1312', 1312") 를 규정한다.

위치 (1312, 1312', 1312") 는 웨지 (예컨대, 8 개의 웨지) 의 어레이로 나타나 있고, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, 다중 슬라이드 위치가 도시된 각각의 상단 레벨 웨지 위치 (1312, 1312', 1312") 아래에 연장되도록 캐루셀 (1310) 은 높이를 가질 수도 있다. 슬라이드 핸들러 (1320) 는 픽업 헤드로서 작용하는 암 (1322) 을 포함할 수도 있고 슬라이드를 픽업하도록 기계적 및/또는 진공 디바이스를 포함할 수도 있다. 슬라이드 핸들러 (1320) 상의 암 (1322) 은 캐루셀 (1310), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 사이에서 슬라이드를 이동시키도록 위치들 (1322a ~ 1322d) 사이에서 이동할 수도 있다.

버퍼 (1330) 는 다중 버퍼 위치 (1332, 1334) 를 포함할 수도 있다. 하나의 버퍼 위치 (1332) 는 복귀 버퍼 위치 (1332) 로 지정될 수도 있는데 이 위치에서 XY 스테이지 (1340) 를 통하여 이미징 디바이스 (1350) 로부터 복귀되는 슬라이드는 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 캐루셀 (1310) 로 되돌아가게 함으로써 위치결정될 수도 있다. 다른 버퍼 위치 (1334) 는 카메라 버퍼 위치 (1334) 로 지정될 수도 있는데 이 위치에서 이미징 디바이스 (1350) 로 보내질 슬라이드는 먼저 본원의 다른 곳에서 검토된 기술에 따라 슬라이드의 캡처된 섬네일 이미지를 가질 수도 있다. 카메라 버퍼 위치 (1334) 에서 슬라이드의 섬네일 이미지가 캡처된 후, 슬라이드는 본원의 다른 곳에서 검토된 기술에 따라 스캐닝 및 이미징을 위한 이미징 디바이스 (1350) 로 슬라이드를 수송하는 XY 스테이지 (1340) 상의 위치 (1342) 로 이동될 수도 있다.

도 27 은 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 의 다른 도면을 보여주는 개략도이다. 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 의 부품들은 다양한 운동으로 그리고 다중 운동 자유도로 작동하는 기능성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 캐루셀 (1310) 은 방향 (1311) 으로 회전가능할 수도 있고 다중 슬라이드 (슬라이드 1, 2, 3 및 4 로 나타냄) 를 수용하도록 각각의 회전 위치에서 다중 높이 위치에 다중 슬라이드 위치 (1312a ~ 1312d) 를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 각각의 웨지 위치 (1312, 1312', 1312") 에서 다중 슬라이드 위치 (1312a ~ 1312d) 는, 일 실시형태에서, 12 인치로 측정될 수도 있는 캐루셀 (1310) 의 높이 내에서 예를 들어 등거리로 위치결정된 40 개의 슬라이드를 위한 위치를 포함할 수도 있다. 또한, 캐루셀 (1310) 은, 캐루셀 (1310) 에서 다른 슬라이드 이외에 이미징될 슬라이드를 사용자가 삽입할 수도 있는 하나 이상의 슬라이드 위치 (1314a, 1314b) 를 가지는 사용자 트레이 (1314) 를 또한 포함할 수도 있다. 사용자 트레이 (1314) 로 슬라이드의 상호작용, 예를 들어 사용자 트레이 (1314) 의 커버를 들어올리고 그리고/또는 슬라이드를 사용자 트레이 (1314) 의 위치 (1314a, 1314b) 중 하나로 삽입하는 것은 바이패스 모드를 트리거하도록 작용할 수도 있고 이 모드에서 사용자 트레이 (1314) 로부터 슬라이드는 다음 슬라이드 대신에 캐루셀 (1310) 의 웨지 위치로부터 프로세싱된다.

적어도 3 도의 운동 자유도를 가지는 슬라이드 핸들러 (1320) 의 암 (1322) 이 나타나 있다. 예를 들어, 암 (1322) 은 각각의 캐루셀 (1310), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 와 맞물리도록 방향 (1321a) 으로 회전할 수도 있다. 부가적으로, 암 (1322) 은 캐루셀 (1310) 의 상이한 높이의 위치 (1312a ~ 1312d) 에 대응하는 방향 (1321b) 으로 조절가능할 수도 있다. 부가적으로, 암 (1322) 은 캐루셀 (1310), 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 로부터 슬라이드의 로딩 및 언로딩과 관련하여 방향 (1321c) 으로 연장될 수도 있다. 실시형태에서, 하기에 추가로 검토되는 것처럼, 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 의 부동 시간을 최소화하도록 암 (1322) 이 회전하는 아크 거리를 최소화하고 그리고/또는 암 (1322) 및/또는 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 횡단되는 다른 거리를 최소화하는 것이 유리하다. 캐루셀 (1310), 슬라이드 핸들러 (1320), 및 XY 스테이지 (1340) 의 운동은 본원의 다른 곳에서 검토되는 것처럼 제어 시스템에 의해 다양한 실시형태에서 제어될 수도 있다. 또한, 실시형태에서, 버퍼 (1330) 및 XY 스테이지 (1340) 가 동일한 높이에 있을 수도 있다는 점이 언급된다.

슬라이드는 상이한 유형의 생물학적 샘플을 운반할 수도 있다. 생물학적 샘플은 실험대상 플랜트로부터 제거된 조직 샘플 (예컨대, 임의의 세포 집속물) 일 수 있다. 일부 실시형태에서, 생물학적 샘플은, 비제한적으로, 조직 섹션, 기관, 종양 섹션, 스미어, 동결 섹션, 세포학 조제 (cytology prep), 또는 세포 라인을 포함한다. 절개 생체 검사, 코어 생체 검사, 절제 생체 검사, 니들 흡인 생체 검사, 코어 니들 생체 검사, 정위 생체 검사, 개방 생체 검사, 또는 외과적 생체 검사가 샘플을 얻는데 이용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플은 식물 섹션, 식물 조직 배양물, 등일 수 있다.

슬라이드는 광학식 장비, 예컨대, 현미경 또는 다른 광학식 디바이스와 같은 장비를 사용해 검사용 샘플을 운반할 수 있는 일반적으로 평평한 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 도 26 의 슬라이드 (1301) 는 샘플을 지지하기 위한 전방면을 가지는 일반적으로 투명 재료로 된 직사각형 피스일 수도 있다. 현미경 슬라이드 (1301) 는 유리나 다른 투명 재료로 만들어진 표준 현미경 슬라이드 형태일 수 있다. 일부 실시형태에서, 슬라이드 (1301) 는 약 3 인치 (75 ㎜) 의 길이, 약 1 인치 (25 ㎜) 의 폭 및 약 1 ㎜ 의 두께를 갖는다.

슬라이드 (1301) 는 라벨을 포함할 수 있다. 라벨은, 코딩된 명령 (예컨대, 이미징 명령), 실험대상 정보, 추적 정보 등과 기계 판독가능한 코드 (예, 1 차원 또는 다차원 바코드 또는 infoglyph, RFID 태그, Bragg 회절 격자, 자기 스트립 또는 나노바코드) 를 포함할 수 있다. 라벨은 슬라이드 캐싱 디바이스 (1300) 내 상이한 로케이션에 위치한 판독기에 의해 분석될 수 있다.

슬라이드는 샘플을 보호하기 위한 커버슬립을 포함할 수 있다. 슬라이드 (1301) 가 표준 현미경 슬라이드이라면, 커버슬립은 약 0.5 인치 (13 ㎜) ~ 약 3 인치 (76 ㎜) 범위의 길이, 약 0.5 인치 (13 ㎜) ~ 약 1 인치 (25.5 ㎜) 범위의 폭, 및 약 0.02 인치 (0.5 ㎜) ~ 약 0.08 인치 (2 ㎜) 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 약 50 ㎜ 의 길이, 약 24 ㎜ 의 폭, 및 약 0.2 ㎜ 의 두께를 가지는 표준 커버슬립이 사용된다. 필요하거나 원한다면 다른 치수도 가능하다. 커버슬립은, 전체적으로 또는 부분적으로, 한 가지 이상의 폴리머, 플라스틱, 복합재, 유리, 그것의 조합물, 또는 일반적으로 강성이거나, 반강성이거나, 유연할 수도 있는 다른 적합한 재료로 만들어질 수 있다.

도 28a 내지 도 28j 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 도 26 및 도 27 의 슬라이드 캐싱 디바이스의 슬라이드 캐싱 작동을 보여주는 개략도이다. 실시형태에 따르면, 본원에 검토된 슬라이드 작동은 시스템의 부동 시간 (dead times), 즉 슬라이드 스캐닝 및 이미징 작동과 중첩되지 않는 슬라이드 픽업 및 이송 작동 중 시간을 최소화한다. 부동 시간은, 슬라이드 핸들러 (1320) 가 슬라이드를 픽업할 수 있도록 하는 위치로 XY 스테이지 (1340) 가 이동하는, 예를 들어, 파크 시간을 포함할 수도 있다. 부동 시간에 대한 다른 기여는, 버퍼 (1330) 의 복귀 위치로 슬라이드를 이동시키고 슬라이드로 XY 스테이지 (1340) 를 재로딩하는 것을 포함한다.

도 28a 는, 슬라이드 (2) 가 이미징 디바이스 (1350) 에서 현재 스캐닝되고 이미징되는 도시된 시퀀스를 개시한다. 슬라이드 (1, 3, 4) 는 캐루셀 (1310) 에서 스캐닝되고 이미징되도록 대기하고, 슬라이드 핸들러 (1320) 는 XY 스테이지 (1340) 로 슬라이드 (2) 를 전달하기 위한 위치에 있다. 도 28b 는 슬라이드 (2) 가 계속 스캐닝되고 이미징되는 동안 슬라이드 핸들러 (1320) 가 회전 및 하강하여 스캐닝되고 이미징될 다음 슬라이드 (슬라이드 3) 를 로딩하는 것을 보여준다. 도 28c 는 슬라이드 (3) 의 섬네일 이미지를 얻도록 슬라이드 핸들러 (1320) 가 버퍼 (1330) 의 카메라 버퍼 위치 (1334) 로 슬라이드 (3) 를 수송하는 것을 보여준다. 도 28d 는, 슬라이드 (2) 의 스캐닝이 완료된 후 이미지 디바이스 (1350) 로부터 복귀하고 있는 XY 스테이지 (1340) 로부터 슬라이드 (2) 를 언로딩하도록 슬라이드 핸들러 (1320) 가 위치결정되는 것을 보여준다. XY 스테이지 (1340) 가 언로딩될 위치로 이동하는 시간은 여유 시간 (slack time) 의 예로 언급된다. 슬라이드 (2) 가 언로딩되도록 대기하고 슬라이드 (3) 가 XY 스테이지 (1340) 로 로딩되도록 대기하고 있는 상태에서 XY 스테이지 (1340) 가 언로딩될 위치에 놓인 후 시간은 파크 시간의 예이다.

도 28e 는, 슬라이드 (2) 가 XY 스테이지 (1340) 로부터 버퍼 (1330) 의 복귀 위치 (1332) 로 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 수송되는 것을 보여준다. 그 후, 슬라이드 핸들러 (1320) 는 카메라 버퍼 위치 (1334) 로부터 슬라이드 (3) 를 픽업하는 위치로 진행한다. 도 28f 는, 슬라이드 (3) 가 카메라 버퍼 위치 (1334) 로부터 픽업되고 XY 스테이지 (1340) 로 언로딩되는 것을 보여준다. 도 28g 는, 슬라이드 (2) 가 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 복귀 버퍼 위치 (1332) 로부터 픽업되는 동안 슬라이드 (3) 가 현재 스캐닝되고 있는 것을 보여준다. 도 28h 는 적절한 위치로 회전 및 병진 운동하는 슬라이드 핸들러 (1320) 에 의해 슬라이드 (2) 가 캐루셀 (1310) 내 위치로 복귀되는 것을 보여준다. 도 28i 는 캐루셀 (1310) 로부터 슬라이드 (1) 를 픽업하도록 슬라이드 핸들러 (1320) 가 적절한 위치로 병진 운동하는 것을 보여준다. 도 28j 는 슬라이드 (3) 가 현재 여전히 스캐닝되는 동안 슬라이드 (1) 의 섬네일 이미지가 획득되는 카메라 버퍼 위치에서 슬라이드 핸들러 (1320) 가 슬라이드 (1) 를 수송 및 언로딩하는 것을 보여준다. 도시된 시퀀싱과 관련하여 위에서 검토된 바와 유사한 추가 반복은, 본원에서 검토된 바이패스 모드 작동을 개시하도록 캐루셀 (1310) 상의 임의의 나머지 슬라이드 (예컨대, 슬라이드 (4)) 에 대해 그리고/또는 사용자 트레이 (1314) 로 사용자에 의해 삽입되는 임의의 사용자 슬라이드에 대해 수행될 수도 있다.

또한 본원에 설명된 시스템에 따르면, 조명 시스템은 본원에 설명된 시스템의 다양한 기술 및 특성부에 적용가능한 현미경관찰 실시형태와 관련하여 사용될 수도 있다. 현미경은 통상적으로 명 필드 (bright field) 현미경관찰을 위한 Kohler 조명을 사용할 수도 있음이 알려져 있다. Kohler 조명의 주요 특성부는, 가변 배율, 화각 및 애퍼처 수로 광범위한 현미경 대물렌즈를 기계가공하기 위해서 조명을 맞출 수 있도록 조명의 애퍼처 수 및 면적 둘 다 조절가능한 아이리스를 통하여 제어가능하다는 것이다. Kohler 조명은 바람직한 결과를 제공하지만 상당한 체적의 공간을 차지하는 다중 부품을 요구할 수도 있다. 그러므로, 본원에 설명된 시스템의 다양한 실시형태는, Kohler 조명의 장점을 유지하면서 공지된 Kohler 조명 시스템의 특정 단점을 회피한 현미경관찰 적용에서 유리한 조명을 위한 특성부 및 기술을 추가로 제공한다.

도 29 는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 발광 다이오드 (LED) 조명 조립체 (1402) 를 사용해 슬라이드 (1401) 를 조명하기 위한 조명 시스템 (1400) 을 보여주는 개략도이다. LED 조명 조립체 (1402) 는 본원에 추가로 검토되는 것처럼 다중 실시형태에 따른 다양한 특성부를 가질 수도 있다. LED 조명 조립체 (1402) 로부터 광은 미러 (1404) 및/또는 다른 적절한 광학 부품을 통하여 집광기 (1406) 로 전달된다. 집광기 (1406) 는, 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 것처럼, XY 스테이지 (1408) 의 임의의 요구되는 작동 거리를 수용하도록 적합한 작동 거리 (예컨대, 적어도 28 ㎜) 를 가지는 집광기일 수도 있다. 실시형태에서, 집광기는 28 ㎜ 작동 거리를 가지는 Motic 에 의해 제조된 집광기 SG03.0701 일 수도 있다. 집광기 (1406) 는 슬라이드 (1401) 상의 검체를 조명하는 광의 애퍼처 수 (원뿔각) 를 제어하는 조절가능한 아이리스 다이어프램을 포함할 수도 있다. 슬라이드 (1401) 는 현미경 대물렌즈 (1410) 아래 XY 스테이지 (1408) 에 배치될 수도 있다. LED 조명 조립체 (1402) 는, 본원에 설명된 시스템의 특성부 및 기술에 따라, 예를 들어, XY 스테이지, 슬라이드 캐싱 및/또는 동적 초점조정의 운동에 대한 작동을 포함해, 슬라이드 (1401) 상의 검체를 스캐닝 및 이미징하는 것과 관련해 사용될 수도 있다.

LED 조명 조립체 (1402) 는, 밝은 백색 LED 와 같은 LED (1420), 콜렉터 요소로서 사용될 수도 있는 렌즈 (1422), 및 슬라이드 (1401) 상의 조명 영역을 제어할 수도 있는 조절가능한 아이리스 필드 다이어프램 (1424) 을 포함할 수도 있다. LED (1420) 의 발광면은 집광기 (1406) 의 입사동 (1406a; entrance pupil) 상에 렌즈 (1422) 에 의해 이미징될 수도 있다. 입사동 (1406a) 은 집광기 (1406) 의 NA 조절 다이어프램 (1406b) 과 같은 장소에 위치할 수도 있다. LED (1420) 의 이미지가 집광기 (1406) 의 NA 조절 다이어프램 (1406b) 의 애퍼처를 채우도록 렌즈 (1422) 는 LED (1420) 의 출력광의 큰 분획을 집속하고 또한 LED (1420) 의 이미지를 적절한 배율로 집광기 (1406) 의 NA 조절 다이어프램 (1406b) 으로 초점을 맞추도록 선택될 수도 있다.

집광기 (1406) 는 NA 조절 다이어프램 (1406b) 과 함께 슬라이드 (1401) 상에 LED (1420) 의 광을 초점을 맞추는데 사용될 수도 있다. 슬라이드 (1401) 상의 조명 영역은 LED 조명 조립체 (1402) 에 장착된 필드 다이어프램 (1424) 에 의해 제어될 수도 있다. 필드 다이어프램 (1424) 이 조명되는 슬라이드 (1401) 의 영역을 제어할 수도 있도록 필드 다이어프램, 및/또는 집광기 (1406) 와 필드 다이어프램 (1424) 사이의 간격은 LED (1420) 로부터 광을 슬라이드 (1401) 의 평면으로 이미징하도록 조절될 수도 있다.

슬라이드를 포함한 Y 스테이지가 이동하는 동안 이미지 센서가 프레임을 얻기 때문에, LED (1420) 는 짧은 시간에 매우 높은 휘도를 허용하도록 펄스 온 및 오프 (예컨대, 스트로브) 될 수도 있다. 예를 들어, 약 13 ㎜/초로 이동하는 Y 스테이지가 0.5 픽셀 (0.250 미크론/픽셀) 이하 블러를 유지하도록, LED (1420) 는 10 마이크로초동안 켜져 있도록 펄스될 수도 있다. LED 광 펄스는 본원의 다른 곳에서 추가로 검토되는 초점 시스템 및 기술에 따라 디터 렌즈 공진 주파수에 로킹된 마스터 클록에 의해 트리거될 수도 있다.

도 30 은 LED 조명 조립체 (1402) 에 대해 본원에 설명된 특성부에 대응하고 본원에 설명된 시스템에 따른 LED 조명 조립체 (1402') 에 대한 실시형태의 보다 상세한 측면도를 보여주는 개략도이다. LED (1430), 렌즈 (1432), 및 필드 다이어프램 (1434) 의 구현예 및 구성은 다른 구조 지지 및 조절 부품 (1436) 에 대해 관련하여 나타나 있다.

도 31 은 LED 조명 조립체 (1402) 에 대해 검토된 바와 같은 특성부 및 기능을 가지는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 LED 조명 조립체 (1402") 의 특정 구현예의 분해도를 보여주는 개략도이다. 어댑터 (1451), 마운트 (1452), 클램프 (1453), 및 마운트 (1454) 는 렌즈 (1462) 에 대해 단단히 위치결정되도록 LED 조명 조립체 (1402") 에 LED (1455) 를 단단히 마운팅시켜 위치시키는데 사용될 수도 있다. 적절한 스크류 및 와셔 부품 (1456 ~ 1461) 이 LED 조명 조립체 (1402") 를 고정 및 마운팅시키는데 추가로 사용될 수도 있다. 다양한 실시형태에서, LED (1455) 는 Luminus, PhlatLight White LED CM-360 Series 일 수도 있고 이것은 4,500 루멘의 광학 출력 및 70,000 시간의 긴 수명 및/또는 Luxeon 에 의해 제조된 적합한 LED 를 가지는 밝은 백색 LED 이다. 렌즈 (1462) 는 MG 9P6mm, 12mm OD (외부 직경) 렌즈일 수도 있다. 튜브 렌즈 부품 (1463), 어댑터 (1464), 스택 튜브 렌즈 부품 및 리테이닝 링 (1467) 이 조절가능한 필드 다이어프램 부품 (1465) 에 대해 렌즈 (1462) 를 위치결정하고 마운팅시키는데 사용될 수도 있다. 조절가능한 필드 다이어프램 부품 (1465) 은, Thor Labs 에 의한, 링 활성화 아이리스 다이어프램, 부품 번호 SM1D12D 일 수도 있다. 스택 튜브 렌즈 (1466) 는 Thor Labs 에 의한 P3LG 스택 튜브 렌즈일 수도 있다. 튜브 렌즈 (1463) 는 Thor Labs 에 의한 P50D 또는 P5LG 튜브 렌즈일 수도 있다. 다른 와셔 (1468) 및 스크류 부품 (1469) 은, 적절한 곳에서, LED 조명 조립체 (1402") 의 요소를 추가로 고정 및 마운팅시키는데 사용될 수도 있다.

또한 본원에 설명된 시스템에 따르면, 본원에 설명된 시스템의 다양한 실시형태에 따라 디지털 병리학 적용을 위해 고속 슬라이드 스캐닝을 위한 디바이스 및 기술이 제공된다. 실시형태에서, 병리학적 현미경용 슬라이드 홀더는: (i) 디스크 형태의 트레이 및 (ⅱ) 트레이에 형성된 복수의 리세스를 포함할 수도 있고 각각의 리세스는 슬라이드를 수용하도록 되어있고 리세스는 트레이에 원주방향으로 배치된다. 트레이는 중심 스핀들 홀 및 2 개의 로크 홀을 포함할 수도 있고 로크 홀은 트레이에 법선인 축선 둘레에서 고속으로 회전하도록 되어있는 구동부에서 픽업하도록 되어있다. 리세스는 트레이 내 구별되는 각도상 위치에서 밀링되는 리세스일 수도 있다. 리세스는 슬라이드와 접촉하지만 슬라이드를 너무 구속하지 않도록 반원형 돌출부를 가질 수도 있어서 슬라이드가 실질적으로 변형되지 않도록 한다. 리세스는 또한 컷아웃를 가질 수도 있고 이 컷아웃는 핑거 홀드가 조작자에 의해 슬라이드를 배치하고 리세스로부터 빼낼 수 있도록 한다. 다양한 실시형태에서, 슬라이드 홀더, 및 그것의 작동은 이미징 시스템에 대해 본원의 다른 곳에서 검토된 특성부 및 기술과 관련하여 사용될 수도 있다.

도 32 는 디지털 병리학적 이미징과 관련하여 사용될 수도 있는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스 (1500) 를 나타낸 개략도이다. 슬라이드 홀더 (1510) 는, 리세스 (1514a, 1514b...1514n) 가 트레이 (1512) 상의 원주형 또는 환형 링 (1515) 의 각도상 위치에 배치된, 트레이 (1512) 를 포함할 수도 있고, 리세스 (1514a ~ 1514n) 는 각각 슬라이드 (1501) 를 유지하도록 크기가 정해질 수도 있다. 트레이 (1512) 는 원형 디스크로서 도시되고 원하는 수의 슬라이드를 유지하도록 제조될 수도 있다. 예를 들어, 16 개의 슬라이드를 유지하기 위해서, 트레이 (1512) 는 직경이 대략 13 인치로 측정될 수도 있다. 적절하다면, 본원에 설명된 시스템과 관련하여 다른 구성의 슬라이드 및 크기 및 형상의 트레이가 사용될 수도 있고, 리세스 (1514a ~ 1514n) 의 배향 및 구성은 적절히 변경될 수도 있음이 언급된다. 리세스 (1514a) 에 슬라이드 (1501) 를 배치하는 것과 같이, 트레이 (1512) 의 각 리세스 (1514a ~ 1514n) 에 슬라이드가 배치될 수도 있고, 트레이 (1512) 는 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스 (1500) 로 배치될 수도 있다. 트레이 (1512) 는 회전 방향 (1519) 으로 축선 (1518) 둘레에서 고속으로 슬라이드 홀더 (1510) 를 회전시키는 구동부와 맞물릴 수도 있는 2 개의 로크 홀 (1516a, 1516b) 및 중심 스핀들 홀 (1516c) 을 포함할 수도 있다. 트레이 (1512) 는, 트레이 (1512) 를 디바이스 (1500) 로 후퇴시킬 수도 있는, 1502 로 대표적으로 나타낸, 저 프로필 드로어로 배치될 수도 있다.

도 33 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 보다 상세히 고속 슬라이드 스캐닝 디바이스의 트레이 상의 리세스 (1520) 를 보여주는 개략도이다. 리세스 (1520) 는 임의의 리세스 (1514a ~ 1514n) 일 수도 있다. 리세스 (1520) 는, 슬라이드 (1501) 와 접촉하지만 슬라이드 (1501) 를 너무 구속하지 않도록 복수의 반원형 돌출부, 예로 3 개의 돌출부 (1522a, 1522b, 1522c) 를 포함할 수도 있어서, 슬라이드 (1501) 가 실질적으로 변형되지 않도록 한다. 컷아웃 (1523) 은 핑거 홀드가 조작자에 의해 슬라이드 (1501) 를 배치하고 이를 리세스 (1520) 로부터 빼낼 수 있도록 한다. 축선 둘레에서 회전함에 따라 슬라이드 홀더 (1510)/ 트레이 (1512) 에 의해 발생되는, 화살표 (1521) 에 의해 개략적으로 나타낸, 구심 가속도는, 이미징이 일어나는 동안 슬라이드 (1501) 를 제자리에 유지하도록 작은 유지력을 슬라이드 (1501) 에 인가할 수도 있다. 유지력은, 반원형 돌출부 (1522a, 1522b, 1522c) 에 대해 슬라이드 (1501) 를 정합시키도록 100 rpm 초과의 속도로 트레이 (1512) 를 회전시킴으로써 초기에 적어도 0.1 g's 이도록 설계될 수도 있다. 일단 슬라이드 (1501) 가 정합되고 나면, 본원의 다른 곳에서 검토된 바와 같은 시스템의 이미징 속도와 일치하게 회전 속도가 감소될 수도 있다. 더 낮은 속도에서, 심지어 미미한 유지력으로도 돌출부 (1522a, 1522b, 1522c) 에 대해 슬라이드 (1501) 를 안정화시킬 것이다.

도 32 를 다시 참조하면, 본원의 다른 곳에서 상세히 검토된 바와 같은, 현미경 이미징 시스템 (1530) 은, 슬라이드가 배치된 원주형 링 (1515) 의 영역을 이미징하도록 회전 트레이 (1512) 위에 배치될 수도 있다. 이미징 시스템 (1530) 은, 예를 들어 긴 작동 거리와 0.75 NA 의 높은 NA 현미경 대물렌즈 (1532), 중간 렌즈 (1534) 및 슬라이드 (1501) 상의 피사체를 이미지 센서 (1536) 로 확대시키도록 적절한 거리에 배치된 CCD 또는 CMOS 2D 어레이 이미지 센서 (1536) 를 포함할 수도 있다. 이미지 센서 (1536) 는, 100 프레임/초를 초과하는 속도와 같은, 높은 프레임 속도를 가질 수도 있다. 예를 들어, 이미지 센서 (1536) 는 100 프레임/초 또는 상당 속도로 작동하는 Dalsa Falcon 1.4M100 카메라의 부품일 수도 있다. 이미징 시스템 (1530) 은, DC 모터 또는 스테퍼 모터, 볼 또는 리드 스크류 및/또는 선형 가이드와 같은 부품으로 구성될 수도 있는 2 축선 동력화 구동부에 견고하게 장착될 수도 있다. 하나의 축선, 반경방향 축선 (1531a) 은, 하부 스피닝 트레이 (1512) 상의 하나 이상의 링을 이미징하도록 10 미크론의 해상도를 가지고, 반경방향으로 작은 이동, 예를 들어 1 ㎜ 스텝을 통하여 이미징 시스템 (1530) 또는 그것의 적어도 하나 부품을 이동시킬 수도 있다. 다른 축선, 초점 축선 (1531b) 은 0.1 미크론의 해상도를 가지고 작은 이동, 5 ~ 10 미크론으로 이동한다. 초점 축선은 고속 이동을 실행하도록 구성될 수도 있고, 예를 들어 수 밀리초로 작은 이동을 실행한다. 현미경 대물렌즈 (1534) 의 운동은 제어 시스템에 의해 제어될 수도 있고 본원의 다른 곳에서 검토되는 바와 같은 동적 초점조정 기술과 관련하여 사용될 수도 있다.

조명 시스템 (1540) 은 회전식 트레이 (1502) 하부에 배치될 수도 있고, 본원의 다른 곳에서 검토되는 조명 부품과 유사하게, 고 휘도 백색 LED 와 같은 광원 (1542), 미러 (1544) 과 같은 하나 이상의 광학식 경로 부품, 및 집광기 (1546) 를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, 현미경의 집광기 및 이미징 경로는 함께 연결될 수도 있고 강체로서 움직일 수도 있고, 조명 시스템 (1540) 의 이러한 운동 방향 (1541) 은 이미징 시스템 (1530) 의 반경 방향 (153la) 과 동일한 방향이다. 초점 방향 (1531b) 으로, 이미징 경로는 집광기 경로로부터 디커플링될 수도 있어서, 이미징 시스템 (1530) 의 하나 이상의 부품은 고속 초점 이동을 실행하도록 초점 방향 (1531b) 으로 독립적 운동을 포함할 수도 있다.

도 34 는 리세스 (1520) 내 슬라이드 (1501) 상의 검체 (1501') 를 이미징하기 위해 슬라이드 (1501) 에 대해 제 1 반경방향 위치에서 시작하는 이미징 경로를 나타내는 개략도이다. 슬라이드 (1501) 를 갖는 리세스 (1520) 는 회전 방향 (1524) 으로 슬라이드 홀더 (1510) 와 회전한다. 이미지는 본원의 다른 곳에서 검토된 이미지 캡처 기술에 따라 프레임 (예컨대, 프레임 (1525)) 에 대해 캡처될 수도 있다. 도시된 대로, 트레이 (1512) 가 이미징 시스템 (1530) 하부에서 회전함에 따라 슬라이드 홀더 (1510) 상의 각 슬라이드에 대해 일렬의 프레임 (예컨대, 프레임 (1525)) 에 대한 이미지가 캡처된다. 트레이 (1512) 의 완전 일 회전 후, 이미징 시스템 (1530) 의 반경방향 위치는 각 슬라이드에 대해 다른 열의 프레임에 대한 이미지를 캡처하도록 증분된다. 각각의 프레임은 고속으로 획득되어 하부 신을 일시적으로 동결시킨다. 명 필드 조명은 이러한 짧은 노출을 허용하기에 충분히 복사성 (radiant) 일 수도 있다. 이 노출은 수십 내지 수백 마이크로초의 시간 프레임 내에 있을 수도 있다. 슬라이드 홀더 (1510) 내 각각의 슬라이드에 대한 전체 관심 영역이 이미징될 때까지 프로세스는 지속된다. 이 실시형태와 관련하여, 관심 영역의 모자이크 이미지로 집속된 이미지의 프로세싱은 트레이 (1512) 에서 회전하는 다중 슬라이드 사이의 다중 열의 프레임을 정확하게 관련시키도록 적합한 조직 기구 및/또는 이미지 태깅 (tagging) 을 요구한다. 적합한 이미징 프로세싱 기술은 캡처된 이미지를 적절한 슬라이드와 관련시키도록 이미지를 태그하는데 사용될 수도 있는데, 왜냐하면 이미지 타일의 집속체의 아크형 운동은 공지된 스티칭 소프트웨어에 의해 처리될 수도 있고 표준 현미경 아래를 보면서 병리학자가 이해할 뷰로 변형될 수 있다.

실시예로서, 직경이 13.2 인치의 디스크 형태인 트레이가 6 rpm 으로 회전하는 상태에서, NA=0.75 의 20x 현미경 대물렌즈는 약 1 제곱밀리미터의 화각을 생성한다. 이 아크형 화각은 약 10 msec 로 횡단된다. 15 제곱밀리미터의 활성 면적 내에서 조직 섹션에 대해 그리고 필드 간에 25% 가 중첩되는 것으로 가정하면, 20 개의 필드는 반경방향 축선을 따라 증분될 필요가 있을 것이다. 프레임 이송이 획득 시간을 충분히 제한하지 못할 만큼 짧다면, 디스크 상에서 16 개의 슬라이드를 이미징하기에 20 회의 완전 회전은 충분할 것이다. 이것은 200 초에서 6 rpm 으로 또는 매 12.5 초마다 1 개 슬라이드의 처리량으로 일어날 것이다.

도 35a 및 도 35b 는 본원에 설명된 시스템의 다른 실시형태에 따른 회전 슬라이드 홀더에서 슬라이드의 대안적 배열을 보여주는 개략도이다. 도 35a 는, 슬라이드 (1501) 의 더 긴 치수가 방향 (1519') 으로 회전하는 디스크형 트레이 (1512') 의 반경을 따라 배향되도록 구성된 리세스 (1514') 를 갖는 트레이 (1512') 를 보여준다. 이 구성에서는, 더 많은 슬라이드 (예컨대, 30 개의 슬라이드) 가 트레이 (1512') 에 끼워질 수도 있다. 도 35b 는 전술한 대로 구성된 리세스 (1520') 에서 슬라이드 (1501) 를 위한 이미징 경로를 보여주는 개략도이다. 도시된 실시형태에서, 슬라이드 (1501) 는 방향 (1521') 으로 나타낸 구심력에 따라 리세스 (1520') 및 돌출부 (1522a' ~ 1522c') 에서 유지된다. 이미지 프로세싱이 수행되는 회전 방향 (1524') 은 검체 (1501') 에 대한 프레임 (1525') 을 위한 이미지 집속을 위해 나타나 있다. 이미징 시스템 (1530) 의 반경방향 위치는 각 슬라이드에 대한 연속 열의 프레임을 위한 이미지를 캡처하도록 슬라이드의 종방향 증분으로 증분된다. 실시예에서, 15 ㎜ x 15 ㎜ 활성 면적에 대해 필드간 25% 중첩되는 것으로 가정된다. 20 개의 필드는 반경방향 축선을 따라 증분될 필요가 있을 것이다. 다시, 6 rpm 으로 20 번의 회전은 200 초 내에 완전한 이미징을 제공하지만 보다 효율적인 스캐닝으로 슬라이드의 배향을 고려할 때 따라서 처리량은 매 6.67 초마다 하나의 슬라이드로 증가할 것이다.

도 36 은 슬라이드 (1551) 상의 검체 (1551') 를 검사하도록 배치된 대물렌즈 (1552) 를 포함하는 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 이미징 시스템 (1550) 을 보여주는 개략도이다. 실시형태에서, 초점 위치는 이미지 획득 전 디스크의 이전의 더 느린 회전을 통하여 미리 정해질 수도 있다. 자동 초점을 위해 슬라이드마다 20 초로 정하는 것은 총 스캔 시간을 슬라이드당 30 초 미만, 대략 현재 기술 상태의 시스템보다 빠른 크기로 할 것이다. 슬라이드 (1551) 가 배치된 트레이 (1560) 가 방향 (1561) 으로 회전함에 따라, 대물렌즈 (1552) 는 본원에 설명된 시스템에 따라 결정된 최상의 초점에 위치결정되도록 방향 (1562) 으로 극미한 운동을 거칠 수도 있다. 구별되는 자동초점 값들이 각각의 화각 (1553) 에 대해 설정될 필요가 없지만 슬라이드 랩 (wrap) 또는 조직 두께의 더 큰 공간적 주파수로 인해 슬라이드 (1551) 상의 구별되는 더 큰 구간 (1554), 예를 들어 3 x 3 화각 또는 서브프레임에 적용된다. 슬라이드가 그것의 아크 경로에서 카메라 아래에서 움직이는 동안 자동초점 값은 보간되어 최상의 초점을 적용할 것이다.

대안적으로, 본원의 다른 곳에서 설명된 온 더 플라이 초점조정 기술과 같은 동적 초점조정 기술은 유리하게도 본원에 제공된 고속 스캐닝 시스템과 관련하여 이용될 수도 있다. 초점을 얻기 위한 시간 (예컨대, 초당 120 초점) 은 위에서 검토된 고속 회전 스캐닝 기술과 함께 온 더 플라이 초점조정의 사용을 가능하게 하는 것이 언급된다. 또한, 그것은 10,000 중 1 부 내의 속도로 회전 디스크를 제어하도록 제어 시스템의 필드 내에 잘 있어서, 디스크의 회전 피드백에 의존하지 않으면서 각 이미지의 개방 루프 샘플링을 허용하는 것이 언급된다.

일반적으로, 슬라이드 중에 저 해상도 섬네일 이미지가 생성된다. 이것은 바로 설명한 대로 고 해상도 현미경을 간섭하지 않도록 디스크의 각도상 위치에 대해 저 해상도 카메라를 설치함으로써 달성될 수도 있다. 극도로 높은 체적 적용을 위해 디스크 포맷은 그 자체를 로봇식 핸들링에 제공한다. 300 ㎜ (~12") 디스크를 핸들링하는 반도체 웨이퍼 로봇은 버퍼 스톡으로부터 고속 스캐닝 디바이스로 디스크를 이동시키는데 사용될 수도 있다. 또한, 대부분의 기술은 단계에서 선형 스테이지를 통하여 현미경 대물렌즈 아래에 슬라이드를 위치결정하고 운동을 반복한다. 이 운동은 이미지 획득 시간을 지배한다. 회전 운동을 사용하는 본원에 설명된 시스템은 효율적이고 고도로 반복가능하다. 자동초점 및 이미지 획득 시간은 현재 기술 상태의 제품보다 대략 작은 크기이다.

대부분의 시스템은 또한 스테이지의 스톱 모션 및 고 모션 (go motion) 중 슬라이드를 제자리에 유지시키도록 클램핑 기구 또는 스프링 홀드다운 (spring hold-downs) 을 요구한다. 본원에 설명된 시스템은, 디스크 안으로의 리세스 절개부에서 미리 정해진 로케이션으로 슬라이드를 밀어주는 구심 가속도를 회전 운동이 형성하므로 홀드다운 기구를 필요로 하지 않는다. 이것은 슬라이드 홀더의 구성이 더 간단해지고 더 신뢰성있게 되도록 한다. 게다가, 슬라이드 홀드다운은 슬라이드를 감싸거나 변형시켜서 자동초점 프로세스를 복잡하게 하고 본원에 설명된 시스템에 따르면 유리하게도 회피된다.

현재 시스템은 슬라이드당 15 ㎜ 활성 면적에 대해 2 ~ 3 분의 피크 속도를 갖는다. 본원에 제공된 시스템 및 방법은, 위에서 개략적으로 나타낸 실시예에 대해, 동일한 활성 면적이 30 초에 스캐닝되도록 한다. 많은 병리학 실험실은 일당 100 개의 슬라이드 ~ 200 개의 슬라이드를 스캐닝하는 것을 고려한다. 이런 높은 속도의 이미지 획득 때문에 조작자는, 디스크의 로딩 및 언로딩, 바코드 판독, 예비초점조정의 부가된 단계들을 포함하는 슬라이드의 일일 인벤토리를 통하여 한 시간 내에 작업할 수 있다. 이것은 실험실을 위해 더 빠른 결과 도출 시간 및 향상된 경제성을 허용한다.

도 37 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 회전가능한 트레이를 사용하는 고속 슬라이드 스캐닝을 보여주는 흐름도 (1600) 이다. 단계 (1602) 에서, 슬라이드는 회전가능한 트레이의 리세스에 위치된다. 단계 (1602) 후, 프로세싱은 단계 (1604) 로 진행하고 이 단계에서 회전가능한 트레이는 스캐닝 및 이미징 시스템에 대한 슬라이드 스캐닝 위치로 이동된다. 단계 (1604) 후, 프로세싱은 단계 (1606) 로 진행하고 이 단계에서 회전가능한 트레이의 회전이 개시된다. 위에서 검토한 대로, 회전가능한 트레이의 회전은 슬라이드에 작용하는 구심력이 원하는 이미징 위치에 슬라이드를 유지시키도록 한다. 단계 (1606) 후, 프로세싱은 단계 (1608) 로 진행하고 이 단계에서 이미징 시스템은 회전가능한 트레이의 원주형 링 상의 각각의 슬라이드에 대한 일렬의 프레임을 위한 동적 초점조정 기술을 포함하고 본원에 설명된 시스템 및 기술에 따라 이미지를 캡처한다. 단계 (1608) 후, 프로세싱은 테스트 단계 (1610) 로 진행하고 이 단계에서 회전가능한 트레이 상의 각각의 슬라이드에서 원하는 관심 영역이 스캐닝 및 이미징되었는지 여부가 결정된다. 그렇지 않다면, 그러면 프로세싱은 단계 (1612) 로 진행되고 이 단계에서 이미징 시스템 및/또는 시스템의 특정 부품은 회전가능한 트레이의 반경 방향으로 일 증분씩 이동된다. 단계 (1612) 후, 프로세싱은 다시 단계 (1608) 로 진행한다. 테스트 단계 (1610) 에서, 각 슬라이드 상의 관심 영역이 스캐닝되어 이미징된 것으로 결정되면, 프로세싱은 단계 (1614) 로 진행하고 이 단계에서 각각의 슬라이드에 대해 이미징된 관심 영역에 대응하는 하나 이상의 모자이크 이미지가 형성된다. 단계 (1614) 후, 프로세싱은 종료된다.

또한 본원에 설명된 시스템에 따르면, 광학 더블링 디바이스 및 기술은 본원에 설명한 이미징 시스템 특성부와 관련하여 제공되고 사용될 수도 있다. 실시형태에서, 본원에 설명된 시스템은 20x 0.75 NA Plan Apo 대물렌즈에 의해 생성된 해상도 요소를 샘플링할 수도 있다. 이 해상도 요소는 500 ㎚ 의 파장에서 약 0.5 미크론이다. 이 해상도 요소의 추가 샘플링을 얻기 위해서, 이미징 센서 전방에서 튜브 렌즈가 변경될 수도 있다. 대물 렌즈 (f＿튜브 렌즈=이미지 센서 전방에서 튜브 렌즈의 초점 길이) 를 고려할 때 튜브 렌즈의 초점 길이를 산출하기 위한 근사치 계산은:

pix_센서=CCD 또는 CMOS 이미지 센서에서 픽셀 크기

pix_피사체= 피사체 또는 조직에서 픽셀 크기

f_튜브 렌즈 = pix_피사체/pix_센서 * 9 ㎜.

Dalsa Falcon 4M30/60 에 대해 0.25 미크론의 피사체에서 픽셀 크기를 얻도록 (7.4 미크론 센서 픽셀), 튜브 렌즈의 초점 길이는 약 266 ㎜ 이어야 한다. 0.125 미크론의 피사체에서 픽셀 크기에 대해, 튜브 렌즈의 초점 길이는 약 532 ㎜ 이어야 한다. 이 2 개의 피사체 픽셀 크기 사이에서 스위칭하는 것이 바람직할 수도 있고 이것은 이미징 센서 전방에서 셔틀링하는 스테이지로 2 개 이상의 튜브 렌즈를 마운팅함으로써 달성될 수도 있다. 각각의 새로운 초점 길이와 연관된 상이한 경로 길이를 고려할 때, 폴드 미러는 고정된 이미지 센서 위치에 대한 경로를 폴딩하도록 또한 부가될 필요가 있을 것이다.

도 38 은 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따른 광학 더블링 이미지 시스템 (1700) 을 보여주는 개략도이다. 광학 더블링 이미지 시스템 (1700) 은 본원의 다른 곳에서 설명되는 것처럼 카메라 (1711) 의 이미지 센서 (1710) 및 현미경 대물렌즈 (1720) 를 포함할 수도 있다. 온 더 플라이 초점조정 시스템과 같은, 본원에서 검토되는 시스템 및 기술과 관련된 기타 부품이 또한 도시된 광학 더블링 이미지 시스템 (1700) 과 사용될 수도 있음이 언급된다. 2 개 이상의 피사체 픽셀 크기를 달성하기 위해서, 복수의 튜브 렌즈, 예컨대, 제 1 튜브 렌즈 (1740) 및 제 2 튜브 렌즈 (1750) 가 본원에 설명된 시스템과 관련하여 제공될 수도 있다. 스테이지 (1730) 는 이미징 센서 전방에서 제 1 튜브 렌즈 (1740) 및 제 2 튜브 렌즈 (1750) 를 각각 셔틀링할 수도 있다. 실시형태에서, 다른 유형의 스테이지 및 그것의 운동이 본원에 설명된 시스템과 관련하여 사용될 수도 있음에 언급될지라도, 스테이지 (1730) 는 방향 (1731) 으로 움직이는 선형으로 작동되는 스테이지일 수도 있다. 미러 조립체 (1752) 는, 제 2 튜브 렌즈 (1750) 로부터 이미지 센서 (1710) 까지의 광 경로를 조절하도록 하나 이상의 폴드 미러를 포함할 수도 있는 제 2 튜브 렌즈 (1750) 에 대해 나타나 있다.

*도 39a 및 도 39b 는, 본원에 설명된 시스템의 실시형태에 따라 이미지 센서 (1710) 전방에서 제 1 튜브 렌즈 (1740) 및 제 2 튜브 렌즈 (1750) 의 셔틀링을 보여주는 광학 더블링 이미지 시스템 (1700) 을 보여주는 개략도이다. 도 39a 는 스테이지 (1730) 상의 이미지 센서 (1710) 전방에 위치결정된 제 1 튜브 렌즈 (1740) 를 위한 광 경로 (1741) 를 보여준다. 도 39b 는 스테이지 (1730) 를 통하여 이미지 센서 (1710) 전방에서 셔틀링된 후 제 2 튜브 렌즈 (1750) 를 위한 광 경로 (1751) 를 보여준다. 도시된 대로, 광 경로 (1751) 는 미러 조립체 (1752) 의 하나 이상의 미러를 사용해 증가되었다. 두 도면에서, 광학 더블링 이미지 시스템 (1700) 은 본원의 다른 곳에서 상세히 검토되는 것과 같은 다른 적절한 구조적 및 광학 부품 (1760) 을 포함할 수도 있음이 언급된다.

도 40 은 도 1, 도 2, 및 도 26 에 나타낸 부품과 일반적으로 유사한 많은 부품을 가지는 이미징 시스템 (2000) 을 보여준다. 액세스 도어 (2002) 는 캐루셀로 카세트를 로딩하도록 개방될 수 있다. 카세트는 커버슬립이 있는 슬라이드를 운반할 수 있다. 카세트를 로딩한 후, 액세스 도어 (2002) 는 폐쇄될 수 있다. 제어기 (2004) 는 이미징 시스템 (2000) 을 작동시키는데 사용될 수 있다. 샘플을 이미징한 후, 도어 (2002) 는 개방될 수 있고 카세트는 제거될 수 있다. 유리하게도, 실험실 처리량을 증가시키도록 사용자가 캐루셀을 로딩 및 언로딩하는 동안 슬라이드는 이미징될 수 있다. 이것은 또한 불필요한 대기 시간을 피하고 슬라이드가 항상 프로세싱할 준비가 되어있도록 보장한다.

도 40 의 보호 하우징 (2010) 은 도 41 에서 제거되어 나타나 있다. 도 41 은 9 개의 상부 도킹 스테이션 및 9 개의 하부 도킹 스테이션을 갖는 캐루셀 (2012) 을 포함하는 슬라이드 캐싱 디바이스 (2011) 를 보여준다. 각각의 도킹 스테이션은 카세트 또는 다른 유형의 슬라이드 홀더 디바이스 (예컨대, 랙, 매거진 등) 를 수용 및 유지할 수 있다. 캐루셀 (2012) 은 편리한 카세트 로딩 및 언로딩을 위해 시스템 (2000) 의 전방에 카세트를 위치결정하도록 회전한다.

도 41 내지 도 43 을 참조하면, 슬라이드는 복귀부 (2022) 및 카메라 (2024) 를 가지는 버퍼 (2020) 로 이동할 수 있다. XY 스테이지 (2026) 의 형태인 슬라이드 핸들러는 슬라이드 핸들러 (2028) 에 의해 슬라이드를 공급할 수 있다. 이미징 광학부 (2030) 는 스테이지 (2026) 에 로딩된 슬라이드 상의 샘플의 이미지를 캡처할 수 있다. 이미징 광학부 (2030) 는, 비제한적으로, 하나 이상의 렌즈, 카메라, 미러, 필터, 광원 등을 포함할 수 있다. 암 (2034) 에 의해 운반되는 픽업 디바이스 또는 엔드 이펙터 (2034) 는 다양한 부품들 사이에서 슬라이드를 수송할 수 있다.

도 44 는, 라벨 (2051) 의 주연과 접촉하지 않고 라벨 (2051) 에 인접한 현미경 슬라이드 가장자리에 접촉하지 않으면서 슬라이드 (2050) 를 운반하여서, 만약에 있다면, 라벨 (2051) 을 마운팅하는데 사용된 노출된 잔류 글루와 접촉을 피하는 픽업 디바이스 (2034) 를 보여준다. 슬라이드 (2050) 는 픽업 디바이스 (2034) 에 달라붙는 글루에 의해 초래되는 문제점 없이 슬라이드를 신뢰성있게 효율적으로 수송할 수 있다. 본원에서 사용되는 것처럼, 용어 "슬라이드" 는 커버슬립이 있는 현미경 슬라이드뿐만 아니라 커버슬립이 없는 현미경 슬라이드를 포함한다. 도시된 슬라이드 (2050) 는 커버슬립을 포함한다. 픽업 디바이스 (2034) 가 슬라이드 마운팅 장치의 일부이라면, 픽업 디바이스 (2034) 는 커버슬립 없이 현미경 슬라이드를 운반할 수 있다.

픽업 디바이스 (2034) 는 커넥터 유닛 (2038) 및 엔드 이펙터 (2040) 를 포함한다. 커넥터 유닛 (2038) 은 헤드 요소 (2044) 를 가압 소스 (예컨대, 펌프 또는 진공을 만들 수 있는 다른 디바이스) 에 유동적으로 결합한다. 헤드 요소 (2044) 는 슬라이드 (2050) 로 진공을 유지할 수 있다. 슬라이드 (2050) 를 단단히 유지하고 워크스테이션 사이에 슬라이드 (2050) 를 운반하도록 충분한 진공이 유지될 수 있다. 슬라이드 (2050) 를 풀어주기 위해서, 진공은 감소되거나 제거될 수 있다.

커넥터 유닛 (2038) 은 마운팅 몸체 (2055) 및 암 (2036) 에 결합가능한 쌍을 이룬 마운팅 암 (2056a, 2056b) 을 포함한다 (도 42 및 도 43 참조). 유체 부품 (2060) 은 엔드 이펙터 (2040) 와 유체 연통을 제공한다. 유체 부품은, 비제한적으로, 유체 라인 (예컨대, 호스, 튜브, 도관 등), 밸브, 커플러 (예컨대, 유체 라인 커플러), 및 유체 유동을 제어 및 설정하기 위한 기타 부품을 포함한다. 도 44 및 도 45 에서, 유체 부품 (2060) 은, 엔드 이펙터 (2040) 에 유동적으로 결합된 공급 라인 (2062) 을 포함한다.

커넥터 유닛 (2038) 은 엔드 이펙터 (2040) 및/또는 현미경 슬라이드 (2050) 가 피사체를 타격하도록 할 수 있고 엔드 이펙터 (2040) 가 편향되어 그것의 초기 위치로 복귀하여서 엔드 이펙터 (2040) 및/또는 슬라이드 (2050) 의 손상을 억제, 제한 또는 실질적으로 방지한다. 보호 헤드 (2058) 는 충돌 방지 특성부로서 역할을 할 수 있다. 헤드 (2058) 는 마운팅 몸체 (2055) 에 움직일 수 있게 결합된다. 슬라이드 (2050) 또는 엔드 이펙터 (2040), 또는 양자가 피사체와 접촉한다면, 헤드 (2058) 는 도 46 의 화살표 (2059a, 2059b) 에 의해 나타낸 것처럼 회전하여 슬라이드 (2050) 및/또는 엔드 이펙터 (2040) 의 손상을 회피, 제한 또는 방지할 수 있다. 바이어싱 부재 (2061) 는 헤드 (2058) 를 착좌 위치로 추진할 수 있다. 충분한 힘이 엔드 이펙터 (2040) 에 인가될 때, 바이어싱 부재 (2061) 에 의해 제공되는 바이어싱력이 극복되고, 헤드 (2058) 는 마운팅 몸체 (2055) 에 대해 움직인다. 인가된 힘이 충분히 낮거나 실질적으로 제거될 때, 바이어싱 부재 (2061) 는 헤드 (2058) 를 착좌 위치로 다시 당긴다. 바이어싱 부재 (2061) 는, 비제한적으로, 하나 이상의 스프링 (나선형 스프링, 코일 스프링 등), 공압 바이어싱 부재, 또는 바이어싱력을 제공할 수 있는 기타 부품을 포함할 수 있다.

도 44 및 도 45 를 참조하면, 엔드 이펙터 (2040) 는 플랫폼 (2070), 유체 라인 (2072), 및 헤드 요소 (2044) 를 포함한다. 플랫폼 (2070) 은 상부면 (2074) 및 하부면 (2076) 을 가지고 (도 46), 전체적으로 또는 부분적으로, 강성 재료 (예컨대, 금속, 강성 플라스틱 등) 로 만들어질 수 있다. 도시된 플랫폼 (2070) 은 캔틸레버식으로 커넥터 유닛 (2038) 에 마운팅되고 스테인리스 강 판과 같은 금속 판으로 만들어질 수 있다.

도 47 을 참조하면, 센서 (2089) 는 현미경 슬라이드를 분석하기 위해서 비교적 저 프로필을 갖는 하나 이상의 회로 (예컨대, 플렉스 회로) 를 포함할 수 있다. 슬라이드의 존재 여부를 검출하기 위해서, 센서 (2089) 는 반사면을 분석할 수 있는 광학 센서일 수 있다. 예로서, 센서 (2089) 는 만약 있다면 슬라이드 라벨의 반사율을 평가함으로써 슬라이드의 존재 여부를 검출할 수 있다. 센서 (2089) 는 슬라이드의 존재 여부를 나타내는 신호를 전송할 수 있다. 신호를 기반으로, 제어기 (2004) 는, 슬라이드가 픽업 디바이스 (2034) 에 의해 유지되는지 여부를 결정할 수 있다. 대안적으로, 센서 (2089) 는 바코드 판독기, 스캐너, 접촉 센서, 근접 센서, 그것의 조합체 등의 형태일 수 있다. 임의의 개수의 센서는 현미경 슬라이드 (2050) 와 연관된 정보를 결정하는데 사용될 수 있다.

스페이서 (2090a ~ 2090d) 는 하부면 (2076) 에 결합되고 현미경 슬라이드 (2050) 와 물리적으로 접촉할 수 있다. 도 42 에 나타낸 것처럼, 스페이서 (2090a ~ 2090d) 는 실질적으로 수평 배향으로 그리고 플랫폼 (2070) 과 실질적으로 평행하게 현미경 슬라이드 (2050) 를 유지하도록 협동작용한다. 전방 스페이서 (2090c) 및 후방 스페이서 (2090a) 는 일반적으로 플랫폼 (2070) 의 종방향 축선 (2118) 을 따라 위치결정된다. 측방향으로 오프셋된 스페이서 (2090b, 2090d) 는 플랫폼 (2070) 의 종방향 측면 (2091, 2093) 에 근접하여 위치결정된다. 상이한 유형의 패턴을 규정하는 임의의 개수의 스페이서는 슬라이드의 원하는 상호작용을 기반으로 사용될 수 있다.

과잉 잔류 라벨 글루 때문에 달라붙는 것을 막도록, 스페이서 (2090a ~ 2090d) 가 이러한 글루와 접촉하지 않는 위치에 스페이서 (2090) 가 위치될 수 있다. 스페이서 (2090a) 는 라벨 (2051) 의 상단과 접촉하고 노출된 잔류 글루와 접촉하지 않도록 보장하기 위해서 라벨의 가장자리로부터 상당히 이격되어 있다. 대안적으로, 스페이서 (2090a) 는 픽업부 (2044) 를 향하여 라벨 영역 밖으로 이동될 수도 있고 여전히 슬라이드에 안정성을 제공할 수도 있다. 스페이서 (2090b, 2090d) 는 라벨 (2051) 의 가장자리로부터 상당히 이격된 로케이션에서 현미경 슬라이드의 상부면과 접촉하도록 위치결정된다.

다시 도 44 내지 도 46 을 참조하면, 유체 라인 (2072) 은 상부면 (2074) 위에 위치결정되고 커넥터 유닛 (2038) 과 헤드 요소 (2044) 사이로 연장된다. 엔드 이펙터 (2040) 의 강성을 높이도록, 유체 라인 (2072) 은, 전체적으로 또는 부분적으로, 강 (스테인리스 강 포함), 니켈 합금, 또는 다른 적합한 강성 재료로 만들어진 피하 튜브를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 피하 튜브의 외부 직경은 약 0.3 인치 미만일 수 있다. 피하 튜브의 게이지는 Stubs 니들 게이지를 기반으로 7 게이지 ~ 32 게이지 범위에 있을 수 있고 픽업 디바이스 (2034) 의 원하는 기계적 성질뿐만 아니라 형성될 원하는 진공을 기반으로 선택될 수 있다. 다른 크기의 튜브가 또한 사용될 수 있다. 플랫폼 (2070) 에 대한 유체 라인 (2072) 의 위치는 원하는 관성 모멘트 및 전체 프로필을 달성하도록 선택될 수 있다. 유체 라인 (2072) 은 관성 모멘트를 증가시킴으로써 엔드 이펙터 (2040) 의 강성을 높이도록 플랫폼 (2070) 으로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 엔드 이펙터 (2040) 의 최대 높이를 감소시키도록, 유체 라인 (2072) 은 플랫폼 (2070) 과 근접하거나 접촉하게 이동될 수 있다.

클램프 조립체 (2077) 는, 유체 라인 (2072) 을 유지하기 위한 클램프 몸체 (2078), 및 클램프 조립체 (2077) 를 개방 및 폐쇄하기 위한 패스너 (2080a, 2080b) 를 갖는다. 픽업 디바이스 (2034) 의 부품 수를 감소시키도록, 유체 라인 (2072) 은 플랫폼 (2070) 에 직접 결합 (예컨대, 부착, 글루 부착, 용접) 될 수 있다.

도 48 을 참조하면, 헤드 요소 (2044) 는 커넥터 (2100) 및 흡입 헤드 (2102) 를 포함한다. 커넥터 (2100) 는 플랫폼 (2070) 의 상측에 위치결정되고 유체 라인 (2072) 에 결합된다. 흡입 헤드 (2102) 는 플랫폼 (2070) 의 하측에 위치결정되고 커버슬립이 있는 현미경 슬라이드 (2050) 로 진공을 유지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 헤드 (2102) 의 림 (2103) 이 커버슬립의 가장자리 위에 놓일 때 기밀 시일을 유지하도록 충분히 유연한 재료 (예컨대, 고무, 실리콘, 폴리머 등) 로 흡입 헤드 (2102) 가 만들어질 수 있다. 이것은, 흡입 헤드 (2102) 가 커버슬립과 오정렬될지라도, 일관된 신뢰성있는 픽업을 허용한다.

위치결정기 (2110) 는 플랫폼 (2070) 에 키 결합되고 비교적 긴 사용 수명 후에도 헤드 요소 (2044) 를 플랫폼 (2070) 과 적절히 정렬시켜 유지하도록 회전 방지 특성부로서 역할을 할 수 있다. 도시된 위치결정기 (2110) 는 상보적 컷아웃 (2112) 에 위치결정된 돌출부이다. 부가적으로 또는 대안적으로, 헤드 요소 (2044) 는 하나 이상의 글루 또는 접착제를 사용해 플랫폼 (2070) 에 결합될 수 있다. 또다른 실시형태에서, 기계적 패스너 (예컨대, 스크류, 핀 등) 는 흡입 헤드 (2102) 를 플랫폼 (2070) 에 기계적으로 결합하는데 사용될 수 있다.

엔드 이펙터 (2040) 는 비교적 좁은 공간에 접근하도록 비교적 저 프로필을 가질 수 있다. 도 48 은 약 0.15 인치 ~ 약 0.19 인치의 범위에 있을 수 있는 엔드 이펙터 (2040) 의 최대 높이 (H) 를 보여준다. 이것은 수직으로 이격된 선반을 갖는 슬라이드 홀더를 포함해 광범위한 상이한 유형의 슬라이드 홀더에 유지되는 현미경 슬라이드들 사이에 엔드 이펙터 (2040) 의 삽입을 허용한다. 이러한 슬라이드 홀더는 저장 랙, 매거진, 휴대용 카세트 등의 형태일 수 있다. 엔드 이펙터 (2040) 는 원하는 용도를 기반으로 선택된 부품의 상이한 구성, 크기, 치수, 및 배열을 가질 수 있다. 엔드 이펙터 (2040) 의 폭 (W; 도 45 참조) 은 슬라이드 (2050) 의 폭 이하일 수 있다. 도 45 의 도시된 실시형태를 포함해, 일부 실시형태에서, 엔드 이펙터 (2040) 는 실질적으로 슬라이드 (2050) 의 폭 미만인 폭 (W) 을 갖는다. 이것은 슬라이드 (2050) 에 대한 엔드 이펙터 (2040) 의 좌우 변화를 허용한다.

도 49 는 카세트 (2400) 형태의 현미경 슬라이드 홀더를 보여준다. 카세트 (2400) 는 본체 (2410) 및 수직으로 이격된 선반 (2414) 을 포함한다. 커버슬립이 있는 슬라이드 (2422; 파선으로 도시) 는 최상부 선반 (2414a) 에 의해 지지된다. 카세트 (2400) 가 워크스테이션 사이에 수동으로 수송된다면, 사용자는 도시된 대로 일반적으로 수직 배향으로 카세트 (2400) 를 유지할 수 있다. 카세트 (2400) 가 수직 배향으로부터 틸팅될지라도 슬라이드는 편리하게도 선반 (2414) 에 보유될 수 있다. 카세트 (2400) 는 워크스테이션 사이에 편리하게 수송하도록 휴대용이다. 캐치는, 카세트를 수송하는 동안 (예컨대, 실험실 장비 사이로 카세트 (2400) 를 수송할 때) 또는 예를 들어 슬라이드 홀더 상의 또는 슬라이드 홀더에 근접한 모터 구동된 장비에 의해 유도되는 기계적 진동으로 인해, 슬라이드가 카세트 (2400) 밖으로 슬라이딩하는 것을 방지하도록 돕는다.

도 49 및 도 50 을 참조하면, 본체 (2410) 는 전방 개구 (2430), 상부벽 (2444), 하부벽 (2446), 후방벽 (2448), 및 측벽들 (2452, 2454) 을 포함한다. 상부벽 (2444) 은 측벽들 (2452, 2454) 사이에 연장되고 액세스 개구 (2460) 를 규정한다. 하부벽 (2446) 은 측벽들 (2452, 2454) 사이에 연장된다. 픽업 디바이스는 슬라이드를 로딩 및 언로딩하도록 액세스 개구 (2460) 를 통과할 수 있다. 하부벽 (2446) 은 일반적으로 직립 배향으로 카세트 (2400) 를 유지하도록 지지면에 놓일 수 있다. 핸들 (2447, 2449) 은 카세트 (2400) 를 핸들링하도록 파지될 수 있다.

후방벽 (2448) 은, 유체 (예컨대, 공기, 마운팅 액체 등) 가 통과할 수 있는 통기 개구 (2470) 를 포함한다. 도시된 개구 (2470) 는 인접한 선반 (2414) 사이의 간극에 인접해 있다. 슬라이드가 젖어있다면, 건조 또는 배수 또는 양자를 위해 공기가 개구 (2470) 를 통과할 수 있다. 개구 (2470) 의 길이는 후방벽 (2448) 을 통한 슬라이드의 통과를 방지하도록 슬라이드의 폭 미만일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 통기 개구는 예로 하나 또는 양쪽 측벽 (2452, 2454) 을 따라 다른 로케이션에 있을 수 있다.

본체 (2410) 는, 전체적으로 또는 부분적으로, 플라스틱, 폴리머, 금속 또는 그것의 조합물로 만들어질 수 있고 단일 피스 또는 다중 피스 구성을 가질 수 있다. 비제한적인 예시적 플라스틱은, 비제한적으로, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS), 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 그것의 조합물 등을 포함한다. 성능을 향상시키도록 충전제가 또한 이용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 본체 (2410) 는 유리 충전된 (예컨대, 30 체적% 또는 중량% 유리로 충전된) ABS 플라스틱으로 만들어진다. 선반 (1412) 의 표면은 편리한 슬라이드 배치를 허용하도록 비교적 낮은 마찰 계수를 가질 수 있다. 몰딩된 실시형태에서, 2 개의 몰딩된 절반부는 카세트 (2400) 를 형성하도록 용접, 본딩, 또는 다르게 결합될 수 있다. 임의의 수의 몰딩된 부분이 함께 조립되어 결합될 수 있다. 대안적으로, 기계가공된 부품은 카세트 (2400) 를 형성하도록 함께 조립될 수 있다. 기계적 패스너, 글루, 용접 등이 사용될 수 있다.

도 50 의 커플러 (2474) 는 카세트 (2400) 의 후방에 위치결정된다. 워크스테이션이 자석 (예컨대, 영구 자석 또는 전자석) 을 가지면, 커플러 (2474) 는 워크스테이션에서 카세트 (2400) 를 보유하는 것을 돕도록 강자성 재료 또는 자석에 붙는 다른 재료로, 전체적으로 또는 부분적으로, 만들어질 수 있다. 대안적으로, 커플러 (2474) 는 워크스테이션의 강자성 부품에 결합하기 위한 자석을 포함할 수 있다.

도 50 은 또한 한 쌍의 돌출한 키 결합 특성부 (2482, 2484) 를 나타낸다. 카세트 (2400) 가 도킹 스테이션으로 움직일 때, 키 결합 특성부 (2482, 2484) 는 도킹 스테이션의 대응하는 수용부 (예컨대, 슬롯, 개구 등) 로 삽입될 수 있다. 카세트 (2400) 가 뒤집혀 삽입된다면, 키 결합 특성부 (2482, 2484) 는 수용부에 의해 수용되지 않아서, 도킹을 방지할 것이다. 도시된 키 결합 특성부 (2482, 2484) 는 일반적으로 U 형 평행 부재이다. 키 결합 특성부의 위치, 구성, 및 배향은 카세트의 크기, 원하는 카세트 배향, 도킹 스테이션의 설계 등을 기반으로 선택될 수 있다. 도 49 의 탱 (2485; tang) 은, 카세트 (2400) 가 적절히 설치되었음을 나타내는 신호를 전송하는 기계적 디바이스 (예컨대, 기계적 인터로크) 또는 센서를 트리거할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 접촉 센서, 근접 센서, 또는 다른 유형의 센서는, 카세트 (2400) 가 적절히 로딩되었는지 여부를 결정하도록 다양한 위치 (예컨대, 캐루셀 (2012) 내) 에 위치할 수 있다.

도 51 및 도 52 는 20 개의 슬라이드를 시뮬레이팅하기 위해 20 개의 수직으로 이격된 선반들 (2414) 을 나타낸다. 각각의 선반 (2414) 은 측벽들 (2452, 2454) 사이에 위치결정되고 카세트 (2400) 가 직립 배향되었을 때 현미경 슬라이드를 실질적으로 수평 배향으로 지지하도록 배향된다. 선반 (2414) 은 균등하게 또는 불균등하게 서로 이격될 수 있다. 균등하게 이격된 실시형태에서, 인접한 선반 (2414) 사이의 평균 거리는 약 0.25 인치 ~ 약 0.38 인치의 범위에 있을 수 있다. 평균 거리는 픽업 헤드를 위한 원하는 여유 (clearance) 를 달성하도록 선택될 수 있다. 선반의 크기, 피치, 및 다른 치수는 슬라이드 유지 디바이스 사이에서 이송을 용이하게 하도록 선택될 수 있다. 예로서, 슬라이드가 편리하게도 바스켓으로부터 카세트로 삽입될 수 있도록 선반 (2414) 의 피치는 일반적으로 딥 및 덩크형 바스켓의 선반 또는 슬롯의 피치와 유사하다. 슬라이드가 슬라이드 랙으로부터 카세트 (2400) 로 이송된다면, 선반 (2414) 은 일반적으로 랙의 선반의 피치에 대응하는 피치를 가질 수 있다. 따라서, 선반 (2414) 의 공간적 배열은 상이한 프로세싱 파라미터 및 기준을 기반으로 선택될 수 있다.

도 51 을 참조하면, 개구는 슬라이드를 편리하게 위치시키도록 라벨링된다. 최상부 개구 (2490a) 는 문자 "A" 로 라벨링되고 최하부 개구 (2490t) 는 문자 "T" 로 라벨링된다. 대안적으로, 개구는 숫자 또는 다른 "표시" 로 라벨링될 수 있다.

도 51 및 도 52 는 선반 (2414a) 상의 검체-베어링 커버슬립이 있는 슬라이드 (2422; 파선으로 도시) 를 보여준다. 한 쌍의 지지 부재 (2500a, 2500b) 는 슬라이드 (2422) 의 라벨 단부 (2504) 를 지지한다. 각각의 지지 부재 (2500a, 2500b) 는 선반 (2414a) 으로부터 멀어지게 연장된다. 통합된 실시형태에서, 지지 부재 (2500a, 2500b) 는 선반 (2414a) 과 일체로 형성된다. 비통합된 실시형태에서, 지지 부재 (2500a, 2500b) 는 접착제, 패스너, 수형/암형 연결부 등을 사용해 선반 (2414a) 에 결합된다.

지지 부재 (2500a, 2500b) 는 일반적으로 서로 유사할 수 있고, 그러므로 달리 명시되지 않는 한, 하나의 지지 부재에 대한 설명은 다른 하나에 동일하게 적용된다. 도 53 및 도 54 는 세장형 몸체 (2508a) 및 캐치 (2510a) 를 포함하는 지지 부재 (2500a) 를 보여준다. 세장형 몸체 (2508a) 는 선반 (2414) 에 결합된 마운팅 단부 (2516a), 캐치 (2510a) 를 운반하는 대향한 자유 단부 (2518a), 및 중심부 (2519a) 를 포함한다.

캐치 (2510a) 의 쇼울더 (2522a) 는 세장형 몸체 (2508a) 로부터 위로 돌출해 있고 지지 부재 (2500a) 에 대한 현미경 슬라이드 (2422) 의 운동을 제한할 수 있다. 쇼울더 (2522a) 는 슬라이드 (2422) 의 슬라이딩을 방해할 수 있다. 쇼울더 (2522a) 의 높이 (H_s) 는 슬라이드 (2422) 의 마운팅면 및 바닥면에 의해 규정된 두께 (T_s) 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 높이 (H_s) 는 두께 (T_s) 의 약 60%, 50%, 또는 40% 이하이다. 일 실시형태에서, 쇼울더 높이 (H_s) 는 두께 (T_s) 의 약 1/2 이다. 필요하다면 또는 원한다면 다른 쇼울더 높이 (H_s) 가 또한 가능하다. 캐치 (2510a) 와 후벽 (2532) 사이의 거리는 일반적으로 슬라이드 (2422) 의 종방향 길이와 같거나 약간 클 수 있다. 이것은 수송 중 슬라이드 (2422) 의 운동을 최소화하도록 도울 수 있다.

접합면 (2528a) 은 세장형 몸체 (2508a) 의 지지면에 일반적으로 직각을 이룰 수 있다. 다른 실시형태에서, 캐치 (2518) 는 바브 (barb), 돌출부 (예컨대, 부분적으로 구형인 돌출부, 탱 등), 또는 슬라이드 (2504) 의 운동을 제한 (예컨대, 억제 또는 방지) 하기 위한 다른 특성부일 수 있다.

도 55 를 참조하면, 선반 (2414) 은 일반적인 H 형 플레이트를 갖는다. 플레이트는 일반적으로 평평한 상부면을 가질 수 있고, 일부 실시형태에서는, 현미경 슬라이드의 로딩 및 언로딩을 향상시키기 위해 텍스처링, 폴리싱 등의 처리를 받는다. 도시된 선반 (2414) 은 측벽들 (2452, 2454) 사이에 연결되고 걸쳐진다. 다른 실시형태에서, 선반 (2414) 은 측벽들 중 하나에 캔틸레버식으로 마운팅된다.

세장형 몸체 (2508a) 는, 지지 부재 (2520b) 의 세장형 몸체 (2508b) 의 종방향 축선 (2540b) 에 실질적으로 평행한 종방향 축선 (2540a) 을 갖는다. 종방향 축선 (2540a, 2540b) 은 평면에 놓여있을 수 있고 만약에 있다면 약 5 도 미만의 각도를 규정할 수 있다. 도시된 실시형태는 2 개의 지지 부재를 가지지만, 임의의 개수의 선반뿐만 아니라 부가적 지지 부재가 사용될 수 있다.

도 56a 및 도 56b 는 상부 선반 (2414) 에 배치되어 있는 현미경 슬라이드 (2422; 파선으로 도시됨) 를 보여준다. 가이드 (2560a, 2560b) 는 슬라이드 배치의 좌우 (side-to-side) 변화를 수용하도록 도울 수 있다. 도 56a 에 나타난 것처럼, 슬라이드 (2422) 는 개구 (2490a) 의 좌측에 위치결정된다. 슬라이드 (2422) 의 가장자리 (2561a) 는, 슬라이드 (2422) 를 원하는 로케이션으로 떨어지도록 허용하는 중력으로 인해 표면 (2562a) 을 따라 슬라이딩할 수 있다. 경사면 (2562a, 2562b) 은, 현미경 슬라이드가 완만하게 아래로 슬라이딩하여서 선반 (2414a) 에 놓여지도록 기울어져 있다. 일부 실시형태에서, 표면 (2562a, 2562b) 의 경사각은 일반적으로 서로 동일할 수 있다.

도 40 을 다시 참조하면, 이미징 시스템 (2000) 을 작동하기 위해서, 사용자는 캐루셀 (2012) 의 18 개의 도킹 스테이션 (예컨대, 슬롯) 중 하나로 카세트를 삽입하도록 액세스 도어 (2002) 를 개방할 수 있다. 캐루셀 (2012) 은 로딩 및 언로딩을 위해 순차적으로 회전할 수 있다. 유리하게도, 캐루셀 (2012) 은 시스템 (2000) 의 전체 풋프린트 (footprint) 를 감소시키도록 비교적 콤팩트한 설계를 가질 수 있다.

*일단 카세트가 도킹 스테이션에 로딩되고 나면, 노브 (2602; 도 41 참조) 는 반시계방향으로 회전하여서 (예컨대, 약 90 도로 반시계방향으로 회전) 카세트를 제자리에 로킹시킬 수 있다. 부가적으로, 노브 (2602) 의 회전은 센서 (2606) 에 의해 분석된 대응하는 플래그 (플래그 (2607) 참조) 의 회전을 유발할 수 있다. 플래그의 위치는 노브 (2602) 의 위치에 대응한다. 그러므로, 센서 (2606) 는 노브가 개방 위치에 있는지 또는 폐쇄된 위치에 있는지 여부를 결정할 수 있다.

센서 (2606) 는, 3 개의 상부 카세트 및 3 개의 정렬된 하부 카세트의 위치를 분석할 수 있는 광학 센서일 수 있다.

도시된 실시형태에서, 센서 (2606) 는 노브 (2602a ~ 2602c) 에 연결된 플래그의 위치를 기반으로 카세트 (2400a ~ 2400c) 의 존재를 결정한다. 하부 카세트 (2400d ~ 2400f) 는 다른 센서에 의해 분석된다. 유리하게도, 광학 센서/플래그 조합체는 캐루셀의 중심 내부의 고정 포스트가 카세트의 존재 여부를 분석할 수 있도록 하여서, 회전 경계를 가로지르는 와이어의 필요성을 없애고 복잡한 케이블 홀더의 사용을 제거한다. 이것은 캐루셀 (2012) 의 신뢰성을 증가시키는데 도움이 될 수 있다. 일부 실시형태에서, 탱 (2485; 도 50 참조) 은, 노브 (2602) 를 회전시키는 기계적 인터로크를 트리거하는데 사용되고, 반면에 빈 도킹 스테이션의 노브는 회전될 수 없다.

다시 도 42 를 참조하면, 슬라이드 핸들러 (2028) 는 이미징 시스템 (2000) 의 다양한 부품들 사이로 슬라이드를 수송하도록 픽업 디바이스 (2034) 를 이동시킨다. 도 52 는, 화살표 (2616) 로 나타난 것처럼, 개구 (2490a) 로 삽입되도록 위치결정된 저 프로필 엔드 이펙터 (2034) 를 보여준다. 일단 엔드 이펙터 (2034) 가 현미경 슬라이드 (2422) 위에 위치결정되면, 엔드 이펙터 (2034) 는 현미경 슬라이드 (2422) 에 배치될 수 있다. 흡입 헤드 (2102) 와 현미경 슬라이드 사이에 진공이 형성될 수 있다. 엔드 이펙터 (2034) 는 캐치 (2510a) 를 지나 슬라이드 (2422) 를 수직으로 이동시킬 수 있다. 상승된 슬라이드 (2422) 는 개구 (2490a) 밖으로 이동될 수 있다. 엔드 이펙터 (2034) 는 글루 (예컨대, 라벨링된 현미경 슬라이드 또는 인접한 가장자리의 주연에서의 글루) 와 접촉하지 않으면서 원하는 로케이션으로 슬라이드 (2422) 를 운반할 수 있고, 픽업 디바이스는, 비제한적으로, 캐루셀, 버퍼, XY 스테이지, 슬라이드 핸들러, 슬라이드 캐싱 디바이스, 랙, 이미징 장비, 도킹 스테이션 등을 포함하는 임의의 수의 프로세싱 스테이션으로 슬라이드를 이동시킬 수 있다. 슬라이드가 이미징된 후, 슬라이드는 슬라이드 캐싱 디바이스 (2020a) 로부터 카세트의 빈 선반으로 이동될 수 있다. 일단 카세트가 이미징된 슬라이드로 채워지고 나면, 카세트는 액세스 도어 (2002) 를 사용해 편리하게 제거하기 위해 액세스 구역으로 회전될 수 있다.

본원에서 검토된 다양한 실시형태들은 본원에 설명된 시스템과 관련하여 적절한 조합으로 서로 조합될 수도 있다. 부가적으로, 일부 예에서, 플로차트, 흐름도 및/또는 설명된 흐름 프로세싱에서 단계의 순서는 적절한 경우에 변경될 수도 있다. 또한, 본원에 설명한 다양한 양태들은, 설명한 특성부를 가지고 설명한 기능을 수행하는 소프트웨어, 하드웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합체 및/또는 다른 컴퓨터 구현 모듈 또는 디바이스를 사용해 구현될 수도 있다. 본원에 설명된 시스템의 소프트웨어 구현은, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장되고 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 실행가능한 코드를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 컴퓨터 하드 드라이브, ROM, RAM, 플래시 메모리, CD-ROM, DVD-ROM, 플래시 드라이브 및/또는 예를 들어, 유니버셜 시리얼 버스 (USB) 인터페이스를 구비한 다른 드라이브와 같은 휴대용 컴퓨터 저장 매체, 및/또는 그 밖의 다른 적절한 유형의 저장 매체 또는 실행가능한 코드가 프로세서에 의해 저장 및 실행될 수도 있는 컴퓨터 메모리를 포함할 수도 있다. 본원에 설명된 시스템은 임의의 적절한 작동 시스템과 관련하여 사용될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시형태들은 본원에 개시된 본 발명의 명세서 또는 실시를 고려하면 본 기술분야의 당업자들에게 분명해질 것이다. 명세서와 실시예는 단지 예시로 간주되도록 의도되고, 본 발명의 정확한 범위 및 정신은 하기 청구항에 나타나 있다.

Claims (18)

1. 엔드 이펙터 (end effector) 를 포함하는 저 프로필 (low-profile) 현미경 슬라이드 픽업 디바이스로서,
   상기 엔드 이펙터는,
   상부면과 하부면을 가지는 세장형 플랫폼,
   상기 세장형 플랫폼의 상측에 위치결정된 유체 라인, 및
   커넥터 및 흡입 헤드를 가지는 헤드 요소로서, 상기 커넥터는 상기 세장형 플랫폼의 상기 상측에 위치결정되고 상기 유체 라인에 결합되고, 상기 흡입 헤드는 상기 세장형 플랫폼의 하측에 위치결정되는, 상기 헤드 요소를 포함하고,
   상기 현미경 슬라이드는 커버슬립을 포함하고,
   상기 엔드 이펙터는, 상기 세장형 플랫폼이 수평으로 배향될 때 상기 커버슬립이 있는 현미경 슬라이드를 수평 배향으로 유지하도록 상기 엔드 이펙터에 의해 유지되는 상기 커버슬립이 있는 현미경 슬라이드와 접촉하기 위해 복수의 돌출부들을 포함하는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 현미경 슬라이드는 커버슬립을 포함하고,
   상기 흡입 헤드는, 상기 현미경 슬라이드를 운반하기에 충분한 진공을 유지하는 동안 상기 커버슬립이 있는 현미경 슬라이드와 맞물리고 상기 커버슬립이 있는 현미경 슬라이드와 기밀 시일을 유지하기에 충분히 유연한 (compliant), 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 현미경 슬라이드는 커버슬립을 포함하고,
   상기 흡입 헤드가 상기 커버슬립의 가장자리를 오버레이하여 상기 커버슬립 아래의 현미경 슬라이드와 물리적으로 접촉할 때, 상기 흡입 헤드는 상기 커버슬립이 있는 현미경 슬라이드와 시일을 유지하도록 구성되는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드 요소는, 상기 세장형 플랫폼의 상보적 형상의 수용 특성부에 의해 수용되는 회전 방지 특성부를 가지는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드 요소는 상기 세장형 플랫폼에 부착되는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 엔드 이펙터는, 상기 엔드 이펙터의 폭 이하인 최대 높이, 및 높이와 폭 양자보다 긴 종방향 길이를 가지는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
7. 제 1 항에 있어서,
   마운팅 몸체 및 공급 라인을 구비한 커넥터 유닛을 더 포함하고, 상기 세장형 플랫폼은 상기 마운팅 몸체에 결합되고, 상기 유체 라인은 상기 공급 라인에 유동적으로 결합되는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 커넥터 유닛은 충돌 방지 헤드를 포함하는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 유체 라인은 피하 튜브를 포함하는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
10. 삭제
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입 헤드는 상기 엔드 이펙터의 종방향 축선에 대해 상기 돌출부들 중 2 개 사이에 위치결정되는, 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스.
12. 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    현미경 슬라이드 상의 라벨의 가장자리와 접촉하지 않고 상기 라벨에 인접한 상기 현미경 슬라이드의 가장자리와 접촉하지 않으면서 제 1 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 저 프로필 현미경 슬라이드 픽업 디바이스를 사용해 샘플을 운반하는 현미경 슬라이드를 픽업하는 단계; 및
    상기 픽업 디바이스를 사용해 상기 현미경 슬라이드를 원하는 로케이션으로 운반하는 단계를 포함하는, 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 현미경 슬라이드를 원하는 로케이션으로 운반하는 단계는,
    상기 라벨의 상기 가장자리와 접촉하지 않고 상기 라벨과 인접한 상기 현미경 슬라이드의 상기 가장자리와 접촉하지 않으면서, 적어도 2 개의 프로세싱 스테이션들 사이에서 상기 현미경 슬라이드를 운반하는 단계를 더 포함하는, 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 현미경 슬라이드를 픽업하는 단계는,
    상기 현미경 슬라이드 위에 상기 픽업 디바이스를 위치결정하는 단계; 및
    상기 현미경 슬라이드 바로 위에 픽업 헤드가 위치결정되는 동안 흡입 헤드를 사용해 상기 현미경 슬라이드를 유지하도록 상기 픽업 디바이스의 흡입 헤드와 상기 현미경 슬라이드 사이에 진공을 형성하는 단계를 더 포함하는, 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 현미경 슬라이드를 픽업하는 단계는,
    상기 현미경 슬라이드 위에 상기 픽업 디바이스의 흡입 헤드를 위치결정하는 단계; 및
    상기 흡입 헤드와 상기 현미경 슬라이드 상의 커버슬립의 적어도 일부 사이에 진공을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 현미경 슬라이드를 원하는 로케이션으로 운반하는 단계는,
    상기 진공을 유지하면서 상기 현미경 슬라이드를 운반하는 단계를 더 포함하는, 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법.
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 현미경 슬라이드를 원하는 로케이션으로 운반하는 단계는,
    상기 현미경 슬라이드를 원하는 배향으로 유지하도록 적어도 하나의 스페이서가 물리적으로 상기 현미경 슬라이드의 상부면과 접촉하는 동안 상기 픽업 디바이스의 흡입 헤드를 사용해 상기 현미경 슬라이드를 유지하는 단계를 더 포함하는, 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법.
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 현미경 슬라이드는 조직 검체를 덮는 커버슬립을 지니는, 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법.
18. 제 12 항에 있어서,
    상기 현미경 슬라이드를 원하는 로케이션으로 운반하는 단계는,
    상기 라벨의 1 ㎜ 내에서 상기 현미경 슬라이드의 어떤 부분과도 접촉하지 않으면서 상기 픽업 디바이스를 사용해 적어도 2 개의 프로세싱 스테이션들 사이에서 상기 현미경 슬라이드를 운반하는 단계를 더 포함하는, 라벨을 가지는 현미경 슬라이드를 수송하는 방법.

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