樣品施給器感測(cè)和放置的制作方法
【專(zhuān)利摘要】相對(duì)于襯底放置樣品施給器的系統(tǒng)和方法包括：（a）獲取在襯底附近的樣品施給器的圖像，其中該圖像包括與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)、和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)；（b）確定直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置；（c）確定第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；（d）確定樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離；以及（e）根據(jù)邊緣之間的距離確定樣品施給器相對(duì)于襯底的位置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】樣品施給器感測(cè)和放置
[0001]交叉引用相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2011年7月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)第61/510，728號(hào)基于35U.S.C.§ 119(e)的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】[0003]本公開(kāi)涉及放置樣品施給器以將樣品分配在襯底上的的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]用于分析像血液或體液那樣的生物樣品的傳統(tǒng)方法通常包括兩個(gè)步驟。首先，自動(dòng)系統(tǒng)對(duì)處在液體狀態(tài)下的樣品進(jìn)行樣品特性的定性分析。例如，使用基于阻抗、熒光和/或散射光的測(cè)量的流式細(xì)胞儀處理懸浮在液流中的血液的樣品以計(jì)算紅血細(xì)胞、白血細(xì)胞、血小板，并導(dǎo)出總血細(xì)胞計(jì)數(shù)的其它參數(shù)。其次，只要流動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)到樣品中的某種異常(例如，異常高白細(xì)胞計(jì)數(shù))，系統(tǒng)就對(duì)樣品加以標(biāo)志，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員通過(guò)檢查顯微鏡載玻片上干燥和染色制備的樣品人工復(fù)查樣品。
[0005]為了便于人工復(fù)查，技術(shù)人員通常制備血液樣品的“楔形”涂片。涂片制備得出厚度和血液成分的分布高度可變的樣品。楔形涂片往往只有具有適合檢查和分析的細(xì)胞密度的單個(gè)窄帶，這個(gè)帶的地點(diǎn)和形狀隨載玻片而變。另外，由于缺乏均勻性，涂片制備往往對(duì)妨礙給定患者的樣品性質(zhì)的絕對(duì)定量。一般說(shuō)來(lái)，在涂片本身內(nèi)只能評(píng)估相對(duì)比例。
[0006]生產(chǎn)均勻、高質(zhì)量標(biāo)本的樣品制備方法將使樣品的可視評(píng)估既更容易又更精確。而且，對(duì)于以高度一致的方式使用已知體積的樣品制備的標(biāo)本，可以直接從標(biāo)本中自動(dòng)定量樣品性質(zhì)，取代傳統(tǒng)上使用基于流動(dòng)的系統(tǒng)進(jìn)行的樣品分析的第一步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法在自動(dòng)樣品制備期間使用，其中將樣品施給器用于將流體樣品分配在像顯微鏡載玻片那樣的襯底上。成功地分配流體以獲得跨過(guò)襯底相對(duì)均勻分布的樣品部分取決于控制樣品施給器相對(duì)于接受樣品的襯底的表面的位置。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品施給器的精確控制，本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)被配置成根據(jù)包括從襯底表面反射的圖像的施給器的一個(gè)或多個(gè)圖像，確定樣品施給器相對(duì)于襯底表面的位置。該圖像包括與襯底上方的樣品施給器的直接(例如，非反射)圖像相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)、和與從襯底表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)。
[0008]施給器相對(duì)于襯底表面的位置可以根據(jù)直接圖像區(qū)和第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣之間的距離來(lái)確定。該方法和實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)可以推廣到確定處在多個(gè)橫向地點(diǎn)上的樣品施給器相對(duì)于襯底的位置。通過(guò)首先確定施給器相對(duì)于襯底表面的一組適當(dāng)位置(例如，在襯底的角上)，可以在襯底表面上的其它地點(diǎn)上內(nèi)插產(chǎn)生所希望施給器位置的適當(dāng)控制信號(hào)。這樣，可以在將流體樣品分配在襯底上期間實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品施給器相對(duì)于襯底表面的位置的精確控制。[0009]一般說(shuō)來(lái)，在第一方面，本公開(kāi)的特征是相對(duì)于襯底放置樣品施給器的方法，該方法包括:(a)獲取在襯底附近的樣品施給器的圖像，該圖像包括與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)、和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)；(b)確定直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置；(C)確定第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；(d)確定樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離；以及(e)根據(jù)邊緣之間的距離確定樣品施給器相對(duì)于襯底的位置。
[0010]該方法的實(shí)現(xiàn)可以包括如下特征的任何一種或多種。
[0011]獲取在襯底附近的樣品施給器的圖像可以包括將檢測(cè)器定向成相對(duì)于襯底的表面成一角度；以及使用該檢測(cè)器記錄圖像。
[0012]樣品施給器相對(duì)于襯底的位置可以包括樣品施給器在襯底的表面上方的高度。確定樣品施給器在襯底的表面上方的高度可以包括根據(jù)參考信息計(jì)算高度，該參考信息包括將樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離與高度相聯(lián)系的關(guān)聯(lián)信息。
[0013]該方法可以包括測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離，其中測(cè)量該組距離的每個(gè)成員包括:(a)將樣品施給器平移到襯底的表面上方的新高度；(b)獲取在襯底附近的處在新高度上的樣品施給器的第二圖像，該第二圖像包括與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)；(C)確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置；(d)確定第二圖像的第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；以及(e)確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣與第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離。
[0014]該方法可以包括通過(guò)在測(cè)量的該組距離中的距離之間內(nèi)插，確定與樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置。該方法可以包括將該控制設(shè)置和有關(guān)樣品施給器相對(duì)于襯底的地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。該組距離可以包括至少兩個(gè)距離(例如，至少十個(gè)距離)。
[0015]該方法可以包括:(a)沿著與樣品施給器的中心軸垂直的方向?qū)悠肥┙o器平移到相對(duì)于襯底的新地點(diǎn)；(b)測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離；(C)確定與新地點(diǎn)上的樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置；以及(d)將控制設(shè)置和有關(guān)新地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。該方法可以包括重復(fù)沿著與樣品施給器的中心軸垂直的方向?qū)悠肥┙o器平移到相對(duì)于襯底的新地點(diǎn)、測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離、確定與新地點(diǎn)上的樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置、以及將控制設(shè)置和有關(guān)新地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的步驟，直到存儲(chǔ)其有關(guān)信息的地點(diǎn)的數(shù)量是三個(gè)或更多個(gè)(例如，六個(gè)或更多個(gè))。
[0016]該方法可以包括確定襯底的表面的方程(equation)的系數(shù)。該方法可以包括確定襯底相對(duì)于與樣品施給器的中心軸垂直的平面的取向。確定襯底的取向可以包括確定襯底表面相對(duì)于與樣品施給器的中心軸垂直的平面的斜率。
[0017]確定直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置可以包括:Ca)選擇直接圖像區(qū)中沿著與樣品施給器的中心軸平行的方向延伸的像素的列；(b)對(duì)于每個(gè)所選列，確定該列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置；以及(C)根據(jù)像素的每個(gè)所選列中最大強(qiáng)度變化的位置確定樣品施給器的邊緣的位置。確定每個(gè)所選列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置可以包括:(a)對(duì)于所選列中的每對(duì)相鄰像素，確定強(qiáng)度的變化；(b)確定所選列中相鄰像素對(duì)之間的最大強(qiáng)度變化；以及(C)用函數(shù)形式擬合相鄰像素對(duì)之間的最大強(qiáng)度變化，以確定所選列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置。確定樣品施給器的邊緣的位置可以包括將每個(gè)所選列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置擬合成函數(shù)形式。確定樣品施給器的邊緣的位置可以包括根據(jù)擬合的函數(shù)形式確定樣品施給器的頂點(diǎn)。
[0018]確定第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置可以包括:Ca)選擇第一反射圖像區(qū)中沿著與樣品施給器圖像的伸長(zhǎng)軸垂直的方向延伸的像素的行；(b)對(duì)于每個(gè)所選行，確定該行中的m個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值，以及確定該行中的k個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值；(c)確定與該行有關(guān)的對(duì)比度為m個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值與k個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值之間的差值；以及(d)根據(jù)每個(gè)所選行中的對(duì)比度確定樣品施給器的反射邊緣的位置。根據(jù)每個(gè)所選行中的對(duì)比度確定樣品施給器的反射邊緣的位置可以包括:Ca)根據(jù)每個(gè)所選像素行中的對(duì)比度識(shí)別第一反射圖像區(qū)的第一部分，其中該第一部分不包括樣品施給器的圖像；(b)根據(jù)每個(gè)所選像素行中的對(duì)比度識(shí)別第一反射圖像區(qū)的第二部分，其中該第二部分包括樣品施給器的圖像；以及(c)根據(jù)第一反射圖像區(qū)的第一和第二部分之間的對(duì)比度差值確定樣品施給器的反射邊緣的位置。數(shù)量m可以對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，數(shù)量k可以對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，并且在每個(gè)所選行中可以不存在為m個(gè)像素和k個(gè)像素所共有的像素。
[0019]襯底的表面是與樣品施給器最接近的襯底的上表面。在襯底附近的樣品施給器的圖像可以包括與從襯底的下表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第二反射圖像區(qū)，以及該方法可以包括:(a)確定第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；(b)確定第一和第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離；以及(C)根據(jù)第一和第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離確定襯底的厚度。確定襯底的厚度可以包括根據(jù)參考信息計(jì)算厚度，該參考信息包括將樣品施給器的反射邊緣之間的距離與厚度相聯(lián)系的關(guān)聯(lián)信息。
[0020]確定第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置可以包括:Ca)選擇第二反射圖像區(qū)中沿著與樣品施給器圖像的伸長(zhǎng)軸垂直的方向延伸的像素的行；(b)對(duì)于每個(gè)所選行，確定該行中的P個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值，以及確定該行中的q個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值；(C)確定與該行有關(guān)的對(duì)比度為P個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值與q個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值之間的差值；以及(d)根據(jù)第二反射圖像區(qū)中每個(gè)所選像素行的對(duì)比度與第一反射圖像區(qū)中每個(gè)所選像素行的對(duì)比度之間的差值確定第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置。數(shù)量P可以對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，數(shù)量q可以對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，并且在每個(gè)所選行中沒(méi)有像素可以為P個(gè)像素和q個(gè)像素所共有。
[0021]該方法可以包括校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息，其中校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息包括確定使樣品施給器的致動(dòng)器提供剛好被重力克服的向上力的偏移控制信號(hào)值，存儲(chǔ)該偏移控制信號(hào)值，朝著襯底平移樣品施給器，直到與致動(dòng)器的平移誤差有關(guān)的信號(hào)在誤差閾值內(nèi)，以及當(dāng)與致動(dòng)器的平移誤差有關(guān)的信號(hào)在誤差閾值內(nèi)時(shí)，存儲(chǔ)樣品施給器的位置。校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息可以包括在存儲(chǔ)的位置上將樣品施給器的高度設(shè)置成零。該方法可以包括校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息，其中校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息包括確定使樣品施給器的致動(dòng)器提供剛好被重力克服的向上力(例如，在一些實(shí)現(xiàn)中，比重力小約0.5，1，2，3，4或5%)的偏移控制信號(hào)值；存儲(chǔ)該偏移控制信號(hào)值；緩慢降低樣品施給器，直到致動(dòng)器的控制信號(hào)在偏移控制信號(hào)的誤差閾值內(nèi)；以及當(dāng)致動(dòng)器的控制信號(hào)在偏移控制信號(hào)的誤差閾值內(nèi)時(shí)，存儲(chǔ)樣品施給器的位置。
[0022]該方法的各種實(shí)現(xiàn)和實(shí)施例還可以酌情地以任何組合包括本文公開(kāi)的其它特征的任何一種或多種。
[0023]在另一個(gè)方面，本公開(kāi)的特征是相對(duì)于襯底放置樣品施給器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:樣品施給器、配置成支承襯底的平臺(tái)、檢測(cè)器、和電子處理器，其中該系統(tǒng)被配置成當(dāng)該平臺(tái)支承著襯底時(shí):(a)將該檢測(cè)器配置成獲取在襯底附近的樣品施給器的圖像，該圖像包括與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)、和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)；(b)將該電子處理器配置成:(i)確定直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置；(ii)確定第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；(iii)確定樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離；以及(iv)根據(jù)邊緣之間的距離確定樣品施給器相對(duì)于襯底的位置。
[0024]該系統(tǒng)的各種實(shí)現(xiàn)和實(shí)施例可以包括如下特征的任何一種或多種。
[0025]樣品施給器相對(duì)于襯底的位置可以包括樣品施給器在襯底的表面上方的高度，以及可以將該電子處理器配置成根據(jù)參考信息確定樣品施給器的高度，該參考信息包括將樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離與高度相聯(lián)系的關(guān)聯(lián)信息。
[0026]可以將該電子處理器配置成通過(guò)如下步驟測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離:(a)將樣品施給器平移到襯底的表面上方的新高度；(b)獲取在襯底附近的處在新高度上的樣品施給器的第二圖像，該第二圖像包括與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)；(C)確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置；(d)確定第二圖像的第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；以及(e)確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣與第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離。
[0027]可以將該電子處理器配置成通過(guò)在測(cè)量的該組距離中的距離之間內(nèi)插，確定與樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置。該系統(tǒng)可以包括與該電子處理器連接的存儲(chǔ)單元，其中該電子處理器被配置成將該控制設(shè)置和有關(guān)樣品施給器相對(duì)于襯底的地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)單元中。
[0028]可以將該電子處理器配置成:(a)沿著與樣品施給器的中心軸垂直的方向?qū)悠肥┙o器平移到相對(duì)于襯底的新地點(diǎn)；(b)測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離；(C)確定與新地點(diǎn)上的樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置；以及(d)將控制設(shè)置和有關(guān)新地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)單元中?？梢詫⒃撾娮犹幚砥髋渲贸筛鶕?jù)存儲(chǔ)的控制設(shè)置確定與襯底的表面相對(duì)應(yīng)的平面的方程的系數(shù)?？梢詫⒃撾娮犹幚砥髋渲贸筛鶕?jù)存儲(chǔ)的控制設(shè)置確定襯底相對(duì)于與樣品施給器的中心軸垂直的平面的取向。
[0029]該系統(tǒng)的各種實(shí)現(xiàn)和實(shí)施例還可以酌情地以任何組合包括本文公開(kāi)的其它特征的任何一種或多種。
[0030]如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“樣品施給器”指的是將樣品分配在襯底上的設(shè)備。通常，盡管不總是，但樣品施給器包括分配流體樣品的流體導(dǎo)管。樣品施給器可以包括，例如，吸管、細(xì)針、管子。
[0031]“樣品”是樣品施給器分配在襯底的表面上的溶液、懸浮液、液體、或另一種類(lèi)型的流體樣品。樣品可以是像，例如，血液那樣的生物標(biāo)本。[0032]“襯底”是可以將樣品分配在上面的構(gòu)件。通常，但不總是，襯底具有樣品施給器可以將樣品分配在上面的平坦接受表面。一種示范性襯底是顯微鏡載玻片，或能夠支承樣品的任何其它反光材料。
[0033]襯底的“上表面”對(duì)應(yīng)于與樣品施給器最接近的襯底表面。襯底的“下表面”對(duì)應(yīng)于與上表面相反的襯底表面。
[0034]“直接圖像區(qū)”對(duì)應(yīng)于圖像中包括樣品施給器的直接圖像的區(qū)域。直接圖像是不是從襯底的表面反射的圖像?！暗谝环瓷鋱D像區(qū)”是通常來(lái)自相同圖像、包括從襯底的表面(上表面或下表面)反射的樣品施給器的圖像的區(qū)域。“第二反射圖像區(qū)”是通常來(lái)自相同圖像、包括也從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，第一和第二反射圖像區(qū)對(duì)應(yīng)于從襯底的不同表面(例如，分別從上下表面)反射的樣品施給器的圖像。
[0035]“樣品施給器的邊緣”指的是直接圖像區(qū)中將樣品施給器與直接圖像區(qū)中的其它特征分開(kāi)的邊界?！皹悠肥┙o器的反射邊緣”指的是第一反射圖像區(qū)中將樣品施給器的反射圖像與第一反射圖像區(qū)中的其它特征分開(kāi)的邊界。
[0036]當(dāng)分別比較像素I和2的強(qiáng)度I⑴和I⑵時(shí)，在給定圖像區(qū)中，“強(qiáng)度的變化”對(duì)應(yīng)于1(2)-1 (I)。通常，圖像區(qū)中的樣品施給器與較亮背景(例如，背景具有較高強(qiáng)度)相比表現(xiàn)為較暗特征。于是，當(dāng)像素2是背景像素而像素I對(duì)應(yīng)于樣品施給器時(shí)，則強(qiáng)度的變化將是正的。
[0037]量值“對(duì)比度”是一組像素之間的強(qiáng)度變化性的度量。對(duì)比度可以按如下計(jì)算:首先，從像素集中選擇該集合中的像素之間具有最高強(qiáng)度的像素的第一子集、和該集合中的像素之間具有最低強(qiáng)度的像素的第二子集；以及其次，計(jì)算兩個(gè)子集的平均強(qiáng)度之間的差值。該子集可以是固定數(shù)量的像素或與像素集的大小成比例(例如，集合中的像素的1/5)。例如，具有最高強(qiáng)度的像素的子集的平均強(qiáng)度可以對(duì)應(yīng)于圖像中的特定行像素的η個(gè)最大像素強(qiáng)度的平均值。具有最低強(qiáng)度的像素的子集的平均強(qiáng)度可以對(duì)應(yīng)于特定行的m個(gè)最小像素強(qiáng)度的平均值。η和m的數(shù)值可以不同或相同。例如，η可以具有10的數(shù)值，但它的范圍可以從I到該行的像素總數(shù)。另外，m也可以具有10的數(shù)值，但它的范圍也可以從I到該行的像素總數(shù)。通常，針對(duì)像素的集合選擇η和m的數(shù)值，以便所選的像素沒(méi)有一個(gè)為第一和第二子集兩者所共有。
[0038]樣品施給器的“高度”指的是襯底的上表面與樣品施給器與上表面最接近的部分之間的最小距離。對(duì)于具有取向與襯底表面垂直的延伸中心軸(例如，吸管或管子)的施給器，沿著與中心軸平行的方向測(cè)量高度。對(duì)于沒(méi)有延伸中心軸或具有取向不與襯底表面垂直的中心軸的施給器，沿著與襯底表面的表面法線平行的方向測(cè)量高度。
[0039]樣品施給器相對(duì)于襯底的“地點(diǎn)”對(duì)應(yīng)于與襯底的上表面平行的平面中，相對(duì)于襯底表面的參考位置的施給器的二維位移。
[0040]襯底的“厚度”對(duì)應(yīng)于沿著與上表面的平面垂直的方向在上下表面之間測(cè)量的襯底的最大尺度。
[0041]除非另有定義，本文使用的所有科學(xué)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)都具有與本發(fā)明所屬的領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解相同的含義。盡管與本文所述的那些相似或等效的方法和材料可以用在本發(fā)明的實(shí)踐或測(cè)試中，但下面將描述適當(dāng)方法和材料。本文提及的所有公告、專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利和其它參考文獻(xiàn)通過(guò)引用全文并入。在發(fā)生沖突的情況下，將以本說(shuō)明書(shū)為準(zhǔn)，包括定義。另外，材料、方法和例子都只是例示性的而無(wú)意成為限制。
[0042]在附圖和下面的描述中展示了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從該描述、附圖和權(quán)利要求書(shū)中明顯看出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1A是示出與襯底的表面垂直放置的樣品施給器的側(cè)視圖的示意圖；
[0044]圖1B是示出相對(duì)于襯底的上表面成一角度放置的樣品施給器的側(cè)視圖的示意圖；
[0045]圖2是示出相對(duì)于襯底放置的樣品施給器和捕獲樣品施給器的直接和反射圖像的檢測(cè)器的側(cè)視圖的示意圖；
[0046]圖3是示出直接圖像區(qū)內(nèi)樣品施給器的直接圖像和反射圖像區(qū)內(nèi)樣品施給器的兩個(gè)反射圖像的示意性代表性圖像；
[0047]圖4是包括確定樣品施給器的直接圖像的頂點(diǎn)位置的一系列步驟的流程圖；
[0048]圖5A是示出像素的每個(gè)列中最大強(qiáng)度變化的地點(diǎn)的樣品施給器的示意性代表性直接圖像；
[0049]圖5B是示出針對(duì)圖5A的圖像中的像素的每個(gè)列作為位置的函數(shù)畫(huà)出的強(qiáng)度變化的曲線圖；
[0050]圖6是包括確定樣品施給器的反射圖像的頂點(diǎn)位置的一系列步驟的流程圖；
[0051]圖7A是樣品施給器的示意性代表性反射圖像；
[0052]圖7B是示出針對(duì)圖7A的圖像中的每個(gè)像素行作為行位置的函數(shù)畫(huà)出的對(duì)比度的曲線圖；
[0053]圖7C是示出樣品施給器的頂點(diǎn)位置的樣品施給器的示意性代表性圖像；
[0054]圖8是示出作為操縱器控制設(shè)置的函數(shù)畫(huà)出的圖像分離的示意性曲線圖；
[0055]圖9是示出相對(duì)于襯底的上表面處在多個(gè)地點(diǎn)上的樣品施給器相聯(lián)系的控制設(shè)置的確定的不意圖；以及
[0056]圖10是自動(dòng)樣品處理系統(tǒng)的示意圖。
[0057]在各種圖形中的相同標(biāo)號(hào)都指相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0058]為了精確量化直接來(lái)自襯底上的制備樣品的結(jié)果，沉積樣品的成分、配置、和高度或厚度跨過(guò)襯底表面都應(yīng)該盡可能高度均勻，以便樣品的每個(gè)分析分區(qū)也總體代表制備在襯底上的樣品，以及提取樣品的患者。另外，高度一致和均勻制備的樣品提供了直接比較多個(gè)患者全體的樣品和分析結(jié)果的基礎(chǔ)。通過(guò)均勻地制備樣品，可以將自動(dòng)方法用于分析，從而顯著提高了吞吐量。
[0059]可以將多種不同方法用于以自動(dòng)方式制備樣品供隨后分析用。為了改善均勻性，可以以受控方式將已知量值的流體樣品(例如，液體、懸浮液、溶液、和像人體或動(dòng)物血液或帶有或沒(méi)有稀釋劑的體液，例如，來(lái)自骨髓、尿、陰道組織、上皮組織、腫瘤、精液，痰、和其它體液的細(xì)胞那樣的其它混合物)分配在襯底表面上，以保證流體不會(huì)在襯底表面上的特定地點(diǎn)上積聚或擴(kuò)散得太薄(例如，在沉積在襯底上的樣品中盡可能接近地達(dá)到均勻)。舉例來(lái)說(shuō)，如下討論涉及顯微鏡載玻片上血液樣品的擴(kuò)散和分析。但是，本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)可以應(yīng)用于在多種多樣襯底上的如上所述的多種多樣流體樣品的制備和分析。襯底可以包括，但不限于，玻璃或塑料顯微鏡載玻片、拋光或鏡面陶瓷載玻片、拋光金屬襯底、塑料或其它柔性標(biāo)本膜、和/或能夠支承樣品的任何其它反光材料。
[0060]樣品施給系統(tǒng)和方法
[0061]本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)可以用在使用樣品施給器將已知量值的血液分配在顯微鏡載玻片的表面上的自動(dòng)樣品制備系統(tǒng)上。通常，施給器相對(duì)于載玻片的表面移動(dòng)，在相對(duì)于載玻片移動(dòng)的同時(shí)連續(xù)地分配血液?？梢园凑諛悠肥┙o器的移動(dòng)以多種圖案分配血液。在一些實(shí)施例中，例如，保持襯底的平臺(tái)在樣品施給器的下面以柵格圖案移動(dòng)載玻片，導(dǎo)致在襯底表面上連續(xù)“描繪”出血液行。在某些實(shí)施例中，施給器或平臺(tái)可以以螺旋圖案或跨過(guò)樣品表面每個(gè)相繼描繪行接在沿著相反方向描繪的前一行后面的牛耕式圖案移動(dòng)。舉例來(lái)說(shuō)，如下討論涉及以牛耕式圖案將血液分配在襯底表面上。但是，更一般來(lái)說(shuō)，本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)可以應(yīng)用于在樣品沉積過(guò)程中隨著樣品施給器或支承襯底的平臺(tái)之一或兩者移動(dòng)以包括，但不限于，格柵圖案和螺旋圖案的多種多樣圖案分配流體。
[0062]在一些實(shí)施例中，當(dāng)以牛耕式圖案分配血液時(shí)，處在襯底表面上方某個(gè)高度上的樣品施給器沿著相繼行掃過(guò)樣品表面,隨著其移動(dòng)分配成血液連續(xù)體。隨著襯底表面上的血液行干燥，它們聯(lián)成血液連續(xù)膜。薄膜的均勻性取決于將血液行分配在襯底上的方式。這樣選擇分配血液的速率和相繼血液行之間的間隔或重疊，使得當(dāng)它們橫向擴(kuò)散和合并時(shí)，相鄰血液行形成跨過(guò)襯底的細(xì)胞分布盡可能均勻，例如，厚度一個(gè)細(xì)胞的薄膜。在理想情況下，在保持細(xì)胞之間的一致間隔以便使相鄰細(xì)胞之間的重疊或接觸最小(例如，每個(gè)細(xì)胞與相鄰細(xì)胞相隔半個(gè)細(xì)胞厚度的跨過(guò)襯底的表面均勻分布的一層細(xì)胞)的同時(shí)，盡可能密集地以所希望厚度將薄膜內(nèi)的細(xì)胞分配在襯底上。
[0063]影響整個(gè)薄膜的均勻性的重要因素是沉積在襯底上的各個(gè)血液行的寬度的均勻性。通常，每個(gè)行的寬度的均勻性越好，在襯底上形成的整個(gè)薄膜的均勻性就越好。由于與正在從施給器噴出的樣品鄰接的襯底上的樣品內(nèi)的毛細(xì)力，隨著施給器被平移到相對(duì)于表面的新地點(diǎn)，分配血液的給定行的寬度與樣品施給器在襯底上表面上方的高度有關(guān)。為了獲得在襯底的表面上具有單層細(xì)胞的均勻薄膜，使樣品內(nèi)的毛細(xì)力與趨向于引起襯底表面上的分配行擴(kuò)散的擴(kuò)散力平衡。通過(guò)使這些力平衡，相鄰行合并成樣品表面上細(xì)胞和其它樣品成分既不太薄也不太不規(guī)則擴(kuò)散的均勻薄膜。
[0064]除了通過(guò)控制施給器在襯底上方的高度來(lái)控制分配血液行的寬度之外，流體樣品的粘度和施給器與襯底相對(duì)移動(dòng)的速度的速率也影響分配在襯底上的給定血液行的寬度。一般說(shuō)來(lái)，施給器在表面上方的高度越大(例如，施給器與表面之間的間隙越大)，分配行的寬度就越大。也就是說(shuō)，將血液分配在載玻片的表面上的速率與樣品施給器與襯底表面之間的區(qū)域的體積有關(guān)。因此，這個(gè)區(qū)域的體積的變化與樣品施給器在襯底表面上方的高度的變化有關(guān)。因此，為了分配出在寬度、高度和細(xì)胞分布方面盡可能接近均勻的行，重要的是:(a)隨著施給器相對(duì)于襯底表面從一個(gè)地點(diǎn)平移或移動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)，盡可能一致地保持施給器在襯底表面上方的高度；以及(b)以既不屈從于存在于沉積在襯底上和與施給器中的樣品鄰接的樣品中的毛細(xì)力，也不超越這些毛細(xì)力的流速分配樣品。另外，沉積成稍微重疊的行(例如，有樣品施給器直徑的1/8，1/4，1/2或1/3重疊)可以改善沉積在襯底上的樣品的整體均勻性。
[0065]因?yàn)檠旱恼扯群捅砻鎻埩烧叨枷鄬?duì)較高，所以分配行的橫向擴(kuò)散的數(shù)量小于像水或血液與稀釋劑混合的樣品那樣，表面張力較小的流體的行。因此，可以確定和監(jiān)視粘度和表面張力，以保證血液行之間的間隔適合實(shí)現(xiàn)所希望總體覆蓋。
[0066]已經(jīng)通過(guò)有用的實(shí)驗(yàn)確定，對(duì)于用于在玻璃襯底的表面上分配覆蓋600平方毫米面積的血液行、具有大約1500到500微米的外徑和大約500到100微米的內(nèi)徑的樣品施給器(例如，外徑為大約812微米和內(nèi)徑為大約431微米的樣品施給器)，施給器在襯底(例如，顯微鏡載玻片)的表面上方的合適高度是大約8到20微米(例如，10，12，14，16或18微米)。平均來(lái)說(shuō)，例如，樣品施給器在玻璃襯底的表面上方的高度可以保持在大約12微米上。在這個(gè)高度上，為了保證足夠均勻地分配血液行，施給器在襯底表面上方的高度的變化量應(yīng)該不超過(guò)2微米。
[0067]另外，已經(jīng)觀察到，普通顯微鏡載玻片在上下載玻片表面之間的厚度隨著載玻片可以有多達(dá)25微米的變化。如果不顧及襯底的厚度地在實(shí)驗(yàn)室參考系中固定施給器的位置，則顯微鏡載玻片厚度的變化可以顯著改變沉積在載玻片上的樣品的一致性或均勻性。如果襯底的厚度發(fā)生變化，則隨著施給器和襯底由于襯底的厚度變化而相對(duì)移動(dòng)，沿著與襯底表面垂直的軸將施給器保持在固定位置上可能導(dǎo)致施給器在襯底表面上方的高度發(fā)生變化。并且，盡管像顯微鏡載玻片那樣的襯底在取向上保持不變，使得載玻片的表面是平坦的，名義上與施給器的中心軸垂直，但實(shí)際上，襯底可能是這樣取向的，它的上表面相對(duì)于施給器的中心軸有一點(diǎn)點(diǎn)角度，使保持施給器高度不變的任務(wù)進(jìn)一步復(fù)雜化。
[0068]鑒于上述約束，可以確定樣品施給器在襯底的上表面上方的高度的方法和系統(tǒng)對(duì)于保證可以將自動(dòng)方法用于制備與擴(kuò)散在跨過(guò)襯底的表面均勻分布的樣品中的一致體積分析物(例如，I微升血液)相對(duì)應(yīng)的血液樣品來(lái)說(shuō)是重要的。并且，由于對(duì)施給器高度的變化的相對(duì)較小容忍度，重要的是在樣品沉積期間或在校準(zhǔn)過(guò)程之外不允許施給器與襯底物理接觸地確定施給器的高度。施給器與襯底之間的不可控或意外物理接觸潛在地?fù)p害施給器的尖端或使襯底從它的原始位置移開(kāi)，妨礙了施給器位置的精確確定。另外，如果施給器的尖端包括樣品的液滴，以及該液滴在施給器將樣品沉積在襯底上之前與襯底接觸，則可能將另外的細(xì)胞沉積在襯底表面上，從而錯(cuò)誤地影響預(yù)期體積的樣品的定量結(jié)果。
[0069]本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)可以用于確定樣品施給器在襯底表面上方的高度和襯底的厚度兩者。通常，在一個(gè)或多個(gè)襯底表面地點(diǎn)上進(jìn)行高度測(cè)量。在每個(gè)地點(diǎn)上，通過(guò)相對(duì)于襯底表面的一系列位移掃描樣品施給器，在每個(gè)位移值上，確定施給器在襯底表面上方的高度，并將其與控制施給器的位移的施給器操縱器的特定設(shè)置相關(guān)聯(lián)。在每個(gè)地點(diǎn)上，確定與施給器在襯底表面上方的目標(biāo)高度(例如，8，10，12，14，16，18或20微米)相對(duì)應(yīng)的操縱器設(shè)置。這樣，在襯底表面上的多個(gè)地點(diǎn)上確定施給器的適當(dāng)位置。在每個(gè)地點(diǎn)上，還可以確定襯底的厚度，以便為施給器進(jìn)一步細(xì)化位置高度數(shù)據(jù)。
[0070]在為施給器確定了這個(gè)信息之后，施給器可以不對(duì)施給器高度作任何進(jìn)一步測(cè)量地分配血液行。實(shí)際上，用于確定施給器操縱器的適當(dāng)設(shè)置的該組初始高度測(cè)量值起分配操作的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的作用。通過(guò)在分配操作之前校準(zhǔn)，可以在實(shí)現(xiàn)施給器的連續(xù)、受控高度調(diào)整的同時(shí)，不進(jìn)行施給器高度測(cè)量地以連續(xù)(例如，按行)分配已知量值的血液，以保證規(guī)則地和均勻地分配血液，并使每個(gè)行可以在分配相鄰行之前的相同時(shí)間量?jī)?nèi)干燥。這種規(guī)則、均勻行分配的模式有助于保證所得血液樣品干燥以后盡可能均勻。
[0071]樣品施給器高度確定系統(tǒng)和方法
[0072]圖1A示出了以放置在襯底102的上表面上方的樣品施給器100為特征的系統(tǒng)50的不意圖。樣品施給器100將流體樣品104分配在襯底102上。襯底102具有厚度t,樣品施給器100被放置在襯底102的上表面上方的高度h上。t和h兩者沿著與樣品施給器100的中心軸108平行的方向測(cè)量。將檢測(cè)器106放置成檢測(cè)來(lái)自樣品施給器100和/或襯底102、以與樣品施給器100的中心軸108成一角度傳播的光線110。樣品施給器100機(jī)械地與操縱器150連接，襯底102由平臺(tái)152支撐。操縱器150和平臺(tái)152與包括電子處理器162的控制單元160電連接(例如，有線或無(wú)線地)。
[0073]在圖1A中，樣品施給器100的中心軸108名義上與襯底102的平面垂直。在某些實(shí)施例中，樣品施給器100的中心軸108可能不與襯底102的平面垂直。圖1B示出了將流體104分配在襯底102的表面上的樣品施給器100的示意圖。在圖1B中，襯底102相對(duì)于與樣品施給器100的中心軸108垂直的平面成一角度Θ取向。角度Θ對(duì)應(yīng)于像操縱器150的坐標(biāo)系那樣的外部坐標(biāo)系中襯底102的傾斜角。在圖1B中，軸112對(duì)應(yīng)于操縱器150平移樣品施給器150的方向。操縱器150也可以沿著與圖1B的平面和與軸112垂直的第二軸平移樣品施給器102 ;襯底102可以相對(duì)于第二軸不傾斜(例如，像圖1A那樣)，或襯底102可以相對(duì)于第二軸傾斜。一般說(shuō)來(lái)，相對(duì)于第二軸的傾斜角可以與相對(duì)于軸112的傾斜角相同或不同。
[0074]圖2示出了圖1A的實(shí)施例的放大圖。在圖中(與圖1A—樣)，將樣品施給器100放置在襯底102的上表面上方的高度h上。為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，在圖2中未示出施給器100分配的流體104。從樣品施給器100上的多個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光線被檢測(cè)器106捕獲。舉例來(lái)說(shuō)，一系列光線被顯示成從樣品施給器100的表面上點(diǎn)IOOa發(fā)出。光線110a，IlOb和IlOc都從點(diǎn)IOOa發(fā)出，直接被檢測(cè)器106檢測(cè)；這些光線形成點(diǎn)IOOa的直接(例如，非反射)圖像。在檢測(cè)器106上形成的圖像中，光線IlOa-C形成與施給器100的直接圖像相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)的一部分。
[0075]光線110d，110e和IlOf也從點(diǎn)IOOa發(fā)出。但是，光線lOOd-f最初朝著襯底102的上表面102a向下傳播。一旦遇到上表面102a,光線100d_f每一條的一部分從上表面朝著檢測(cè)器106反射。反射部分對(duì)應(yīng)于光線110g，IlOh和110i。這些光線形成在檢測(cè)器106上形成的圖像的第一反射圖像區(qū)中點(diǎn)IOOa的間接(例如，反射)圖像。
[0076]圖2中的光線IlOchf的一部分在上表面102a上經(jīng)歷折射而不是反射。這些折射光線通過(guò)襯底102傳播,從襯底102的下表面102b反射。一旦第二次遇到上表面102a,該光線在上表面上再次經(jīng)歷折射，從襯底102發(fā)出，像光線110j，110k和1101那樣朝著檢測(cè)器106傳播。光線IlOj-1形成在檢測(cè)器106上形成的圖像的第二反射圖像區(qū)中點(diǎn)IOOa的第二間接(例如，反射)圖像。
[0077]圖3示出了在檢測(cè)器106上形成的示意性、示范性圖像300。圖像300包括樣品施給器100的直接圖像302、樣品施給器100的第一反射圖像304、和樣品施給器100的第二反射圖像306。第一反射圖像304由從襯底102的上表面102a反射的光線(例如，光線110g-1 )形成。第二反射圖像306由從襯底102的下表面102b反射的光線(例如，光線IlOj-1)形成。[0078]從圖2和3中可明顯看出，與光線IlOa-C相對(duì)應(yīng)的直接圖像在在檢測(cè)器106上形成的圖像的平面中相對(duì)于與線束110g-1相對(duì)應(yīng)的反射圖像橫向位移了與樣品施給器100在襯底102的表面102a上方的高度有關(guān)的數(shù)量μ h。隨著樣品施給器100被移動(dòng)成較接近上表面102a，樣品施給器I的直接和間接圖像之間的位移μ h減小。相反，隨著h增大，圖像位移μ h也增大。
[0079]類(lèi)似地，與光線110g-1相對(duì)應(yīng)的反射圖像在檢測(cè)器106上的圖像面中相對(duì)于與光線IlOj-1相對(duì)應(yīng)的反射圖像橫向位移了與襯底102的厚度有關(guān)的數(shù)量μ t。對(duì)于較厚的襯底(例如,表面102a和102b之間的距離較大)，位移μ t也較大。對(duì)于較薄的襯底，Pt減小。
[0080]于是，通過(guò)在檢測(cè)器106捕獲的一個(gè)或多個(gè)圖像中確定樣品施給器100的直接和反射圖像之間的位移，可以估計(jì)樣品施給器在襯底102上方的高度h和襯底102的厚度t。并且，通過(guò)用已知線性位移校準(zhǔn)圖像像素測(cè)量值，可以將高度和厚度的基于像素測(cè)量值轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度單位(例如，微米)。
[0081]為了確定樣品施給器100相對(duì)于襯底102的高度(例如，樣品施給器100在襯底102上方的高度)，確定圖3中的圖像302和304之間的位移μ h。測(cè)量這個(gè)距離的第一步驟是確定樣品施給器100的直接圖像302的頂點(diǎn)位置。圖4是包括確定樣品施給器的直接圖像的頂點(diǎn)位置的一系列步驟的流程圖400。在流程圖400中的第一步驟402中，分析樣品施給器100的直接圖像，以選擇用于沿著施給器的中心軸計(jì)算強(qiáng)度梯度的像素子集。圖5A示出了樣品施給器100的半個(gè)圖像500。顯示在半個(gè)圖像中的施給器的中心軸108與圖像500的最右邊一致。在圖5A中，像素列502，504，506，508，510和512與中心軸108平行地延伸。于是，在步驟402中選擇這些像素列的每一個(gè)作進(jìn)一步分析。
[0082]接著，在步驟404中，通過(guò)沿著列計(jì)算強(qiáng)度梯度分別分析在步驟402中識(shí)別的像素的每個(gè)子集(例如，列)。在某些實(shí)施例中，使用邊緣檢測(cè)核心(例如，[1，3，-3，-1]的四像素核心)沿著像素列計(jì)算梯度。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)確定列中的每個(gè)相鄰像素之間的強(qiáng)度差計(jì)算梯度。任何兩個(gè)相鄰像素I和2之間的強(qiáng)度的變化Λ I像Λ I=I (2)-1 (I)那樣計(jì)算，其中I⑴和I⑵分別是像素I和2的測(cè)量強(qiáng)度。在圖5B中針對(duì)像素列506例示了這個(gè)過(guò)程，其中隨左邊(垂直)軸上的列位置而變地沿著上(水平)軸畫(huà)出強(qiáng)度的變化。例如，沿著垂直軸畫(huà)在最上面的點(diǎn)514對(duì)應(yīng)于列506中的第一像素516與第二像素518之間的強(qiáng)度變化。點(diǎn)514的垂直坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于像素之間的分隔線；點(diǎn)514的水平坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于像素之間的計(jì)算強(qiáng)度變化。由于列506中的第二像素518的強(qiáng)度大于第一像素516的強(qiáng)度(例如，第二像素表現(xiàn)得比第一像素亮)，所以強(qiáng)度的變化是正的。從圖5B中可明顯看出，列506中的最大強(qiáng)度變化出現(xiàn)在第四像素520與第五像素522之間；這種強(qiáng)度變化在圖5B中用點(diǎn)524表不。
[0083]返回到圖4，在步驟406中，為每個(gè)像素列確定最大強(qiáng)度變化的位置。對(duì)于每個(gè)像素列，確定最大強(qiáng)度變化的位置的過(guò)程一般通過(guò)用函數(shù)形式擬合在步驟404中在列的相鄰像素之間計(jì)算的強(qiáng)度變化值來(lái)完成。這個(gè)過(guò)程例示在圖5B中，其中針對(duì)計(jì)算的一些強(qiáng)度變化值擬合了曲線526。一般說(shuō)來(lái)，可以將多種不同函數(shù)形式用于確定最大強(qiáng)度變化的位置。在圖5B中，用拋物線函數(shù)形式擬合相鄰像素之間的最大強(qiáng)度變化(例如，點(diǎn)524)和在最大值兩側(cè)的計(jì)算強(qiáng)度變化值。如圖5B所示，然后像擬合拋物線的峰，S卩，點(diǎn)528那樣內(nèi)插像素列506的最大強(qiáng)度變化的位置。在圖5B的例子中，最大強(qiáng)度變化的位置，即，點(diǎn)528不精確對(duì)應(yīng)于相鄰像素之間的任何劃分線的位置。而是，最大強(qiáng)度變化的位置落在像素520之內(nèi)。
[0084]對(duì)圖5A中的每個(gè)像素列重復(fù)這個(gè)過(guò)程，以便為每個(gè)列確定最大強(qiáng)度變化的位置。確定的最大位置在圖5A中被顯示成直線530，532，534，536，538和540。比較圖5A和5B可以看出，列506中的最大位置534對(duì)應(yīng)于圖5B中的點(diǎn)528的位置。
[0085]返回到圖4，在步驟406中確定了每個(gè)像素列的最大強(qiáng)度變化的位置之后，在步驟408中確定樣品施給器的頂點(diǎn)位置。一般說(shuō)來(lái)，樣品施給器的頂點(diǎn)位置近似對(duì)應(yīng)于離圖5A中的圖像500的像素列之間的暗邊緣(即，顯示在圖5A中的像素的頂部水平行)最遠(yuǎn)的最大強(qiáng)度變化。參照?qǐng)D5A，樣品施給器圖像的這個(gè)暗邊緣對(duì)應(yīng)于樣品施給器的主體，而亮邊緣對(duì)應(yīng)于施給器與襯底102最接近的末端。于是，樣品施給器100的頂點(diǎn)位置一樣品施給器的直接圖像上與樣品施給器的反射圖像最接近的點(diǎn)一被近似識(shí)別為與直接圖像的亮邊緣最接近、從所有像素列之間選擇的最大強(qiáng)度變化的位置。在圖5A中，像素列512的最大強(qiáng)度變化的位置，即，位置540與圖像500的亮邊緣(即，顯示在圖5A中的像素的底部水平行)最接近。于是，在施給器的直接圖像中樣品施給器的頂點(diǎn)位置被近似識(shí)別成圖5A中的點(diǎn)540。
[0086]在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)用函數(shù)形式擬合每個(gè)像素列的最大強(qiáng)度變化的位置進(jìn)一步細(xì)化樣品施給器的頂點(diǎn)位置。例如，可以用函數(shù)形式(例如，拋物線函數(shù)形式)擬合位置530，532，534，536，538和540，可以將樣品施給器的頂點(diǎn)確定成擬合拋物線形式的頂點(diǎn)。在圖5A中，擬合位置530，532，534，536，538和540的拋物線具有近似與位置540 —致的頂點(diǎn)。但是，更一般地說(shuō)，由于，例如，成像假像和樣品施給器100的形狀的不規(guī)則，擬合函數(shù)形式可能不完全與像素列的最大強(qiáng)度變化的任何位置一致。
[0087]通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)確定，拋物線函數(shù)形式通常產(chǎn)生樣品施給器的精確頂點(diǎn)位置。如上所討論，施給器100的頂點(diǎn)位置可以像與襯底最接近的擬合函數(shù)的最大點(diǎn)(例如，拋物線的頂點(diǎn))那樣從直接圖像中確定。其它函數(shù)形式也可以用于確定樣品施給器的頂點(diǎn)位置。例如，在一些實(shí)施例中，可以用橢圓函數(shù)形式擬合施給器邊緣地點(diǎn)來(lái)確定樣品施給器的頂點(diǎn)位置。通常，橢圓函數(shù)形式與施給器的邊緣十分匹配，因?yàn)槭┙o器的邊緣輪廓在反射圖像中是捕圓形的。
[0088]在使用上述方法的至少一種在直接圖像中確定了樣品施給器的頂點(diǎn)位置之后，在步驟410中終止顯示在圖4中的過(guò)程。
[0089]確定樣品施給器100相對(duì)于襯底102的位置的下一個(gè)步驟是確定與來(lái)自襯底102的上表面102a的反射相對(duì)應(yīng)的樣品施給器100的圖像的頂點(diǎn)位置。圖6示出了包括確定樣品施給器的反射圖像的頂點(diǎn)位置的一系列步驟的流程圖600。流程圖600中的第一步驟602是識(shí)別與來(lái)自襯底102的上表面102a的反射相對(duì)應(yīng)的樣品施給器的圖像。
[0090]在一些實(shí)施例中，前面結(jié)合圖4公開(kāi)的定位樣品施給器的直接圖像的頂點(diǎn)的過(guò)程可以用于確定樣品施給器的反射圖像的頂點(diǎn)位置?？商娲?，尤其當(dāng)樣品施給器的反射圖像未與直接圖像一樣地聚焦時(shí)，可以將其它過(guò)程用于確定頂點(diǎn)位置。圖7A示出了檢測(cè)器106捕獲的典型圖像的示意性表示。圖像700的直接圖像區(qū)702包括樣品施給器100的直接圖像704。第一反射圖像區(qū)706包括樣品施給器100的第一反射圖像708。第二反射圖像區(qū)707包括樣品施給器100的第二反射圖像710 (與第一反射圖像的一部分重疊)。如上所述，第一反射圖像708對(duì)應(yīng)于來(lái)自襯底102的上表面102a的反射。[0091]返回到圖6，流程圖600中的第二步驟604是識(shí)別反射圖像區(qū)中沿著與樣品施給器100的中心軸108垂直的方向延伸的像素行。在圖7A中，第一和第二反射圖像區(qū)中的中心軸108沿著與圖像700的左手或右手邊緣平行的方向延伸。于是，適當(dāng)像素行沿著與圖像700的頂部和底部邊緣平行的方向延伸。
[0092]要用在尋找樣品施給器的反射圖像的頂點(diǎn)位置中的適當(dāng)像素行的識(shí)別也可能牽涉到對(duì)某些行不予考慮。例如，已經(jīng)使用描述在流程圖400中的過(guò)程確定了樣品施給器的直接圖像的頂點(diǎn)位置，即，位置712。于是，對(duì)于圖像700，無(wú)需進(jìn)一步考慮點(diǎn)712上面的像素行，因?yàn)闃悠肥┙o器的反射圖像不會(huì)出現(xiàn)在這些行中。
[0093]在某些實(shí)施例中，也可以縮短像素行以加速計(jì)算操作。例如，參照?qǐng)D7A，可以從圖像704的分析中確定樣品施給器的直接圖像的邊緣位置?？梢约僭O(shè)樣品施給器的反射圖像708和710的邊緣位置近似落在與直接圖像704的邊緣位置相同的地點(diǎn)上。于是，可以應(yīng)用圖7A中的邊界714和176縮短用于尋找樣品施給器的反射圖像的頂點(diǎn)位置的像素行。并且，可以將邊界選成將其它襯底特征(例如，所繪徽標(biāo)、標(biāo)本框架、基準(zhǔn)標(biāo)記)排除在第一反射圖像區(qū)之外。邊界714和716可以如圖7A所示與中心軸108成一角度，或可以與中心軸108平行。邊界相對(duì)于中心軸108的角度可以是5°或更大(例如，10°或更大，15°或更大，20°或更大，25°或更大，30°或更大，40°或更大，50°或更大)。
[0094]再次返回到圖6，在步驟604中識(shí)別出適當(dāng)像素行(可以包括縮短所識(shí)別行)之后，在步驟606中確定每個(gè)像素行的對(duì)比度。對(duì)比度可以以多種方式確定；如下討論給出了進(jìn)行這種計(jì)算的一系列具體步驟，但要明白的是，其它方法也可以用于測(cè)量每個(gè)像素行的強(qiáng)度變化性。
[0095]在某些實(shí)施例中，確定特定像素行的對(duì)比度的第一步驟包括確定給定行內(nèi)最亮(例如，最高強(qiáng)度)像素的子集的平均強(qiáng)度。確定像素行內(nèi)具有最高強(qiáng)度值的像素的子集的平均強(qiáng)度牽涉到確定該行中的像素的η個(gè)最大強(qiáng)度的平均值。η的數(shù)值可以是I或更大(例如，2或更大，3或更大，4或更大，5或更大，6或更大，8或更大，10或更大，15或更大，20或更大，30或更大)，或可以將η表達(dá)成該行中的像素總數(shù)的分?jǐn)?shù)(例如，1/4或更小，1/5或更小，1/6或更小，1/7或更小)。通常，這樣選擇η的數(shù)值，使最高強(qiáng)度像素的子集不包括與樣品施給器的反射圖像708相對(duì)應(yīng)的像素。
[0096]確定像素行的對(duì)比度的下一個(gè)步驟是確定該行內(nèi)最暗(例如，最低強(qiáng)度)像素的子集的平均強(qiáng)度。可以像該行中的像素的m個(gè)最小強(qiáng)度的平均值那樣計(jì)算該行內(nèi)的最暗像素的平均強(qiáng)度。m的數(shù)值可以是I或更大(例如，2或更大，3或更大，4或更大，5或更大，6或更大，8或更大，10或更大，15或更大，20或更大，30或更大)，或可以將m表達(dá)成該行中的像素總數(shù)的分?jǐn)?shù)(例如，1/4或更小，1/5或更小，1/6或更小，1/7或更小)。通常，這樣選擇m的數(shù)值，使最低強(qiáng)度像素的子集不包括與圖像的背景部分相對(duì)應(yīng)的像素(即，不包含樣品施給器的反射圖像708)。
[0097]最后，計(jì)算該像素行的對(duì)比度為該行的最高強(qiáng)度像素的子集的平均強(qiáng)度與該行的最低強(qiáng)度像素的子集的平均強(qiáng)度之間的差值?？梢詫?duì)在步驟604中識(shí)別每個(gè)像素行重復(fù)上述過(guò)程，以便每個(gè)像素行都具有相關(guān)對(duì)比度。
[0098]然后，在步驟608中，可以根據(jù)每個(gè)像素行之間的對(duì)比度值的變化確定樣品施給器100的反射圖像的頂點(diǎn)位置。圖7B針對(duì)圖7A中的圖像700示出了作為像素行(在左手垂直軸上)的函數(shù)畫(huà)出的對(duì)比度(在上水平軸上)。樣品施給器的反射圖像的頂點(diǎn)位置的確定基于如下觀察:在不與樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的像素行中，對(duì)比度相對(duì)較小，而在與樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的像素行中，對(duì)比度要大得多。例如，在圖7A中，像素行718不對(duì)應(yīng)于樣品施給器的第一反射圖像708 ;其結(jié)果是，如圖7B中的點(diǎn)722所指，行718中的對(duì)比度很小。相反，像素行720對(duì)應(yīng)于第一反射圖像708 ;于是，如圖7B中的點(diǎn)724所指，行720中的對(duì)比度比行718中的大。
[0099]通過(guò)在圖7B中作為像素行的函數(shù)畫(huà)出對(duì)比度，可以根據(jù)像素行之間的對(duì)比度的變化識(shí)別不與反射圖像相對(duì)應(yīng)、與第一反射圖像708相對(duì)應(yīng)、和與第一和第二反射圖像708的組合相對(duì)應(yīng)的像素行。如圖7A和7B所示，圖7A中的第一反射圖像區(qū)中的施給器尖端對(duì)應(yīng)于如圖7B中的點(diǎn)726所指，第一反射圖像區(qū)706中的像素行之間的對(duì)比度的最大變化。隨著在步驟608中確定了樣品施給器的第一反射圖像708的頂點(diǎn)位置，然后在步驟610中結(jié)束流程圖600中的過(guò)程。如下面進(jìn)一步所述，可以重復(fù)類(lèi)似的過(guò)程，以確定如圖7B中的點(diǎn)728所示，樣品施給器的第二反射圖像710的頂點(diǎn)位置。
[0100]確定施給器高度
[0101]在如上所述確定了直接圖像704和來(lái)自襯底的上表面的第一反射圖像708的頂點(diǎn)位置之后，可以通過(guò)計(jì)算頂點(diǎn)位置之間的間隔h確定樣品施給器100相對(duì)于襯底102的高度。圖7C示出了已經(jīng)確定了直接圖像的頂點(diǎn)位置，S卩，點(diǎn)712、和第一反射圖像的頂點(diǎn)位置，即，點(diǎn)726的示意性代表性圖像。可以直截了當(dāng)?shù)?以圖像像素為單位)從頂點(diǎn)位置之間的差值中計(jì)算圖像之間的間隔uh。如果需要的話，可以根據(jù)事先確定的校準(zhǔn)信息將間隔Uh轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度單位(例如，微米)。
[0102]校準(zhǔn)一一般性考慮
[0103]通過(guò)將基于平臺(tái)或施給器的已知位置的樣品施給器與襯底的上表面之間的已知間隔(像微米那樣以長(zhǎng)度為單位)與反射圖像區(qū)中施給器與襯底的上表面之間的像素間隔相關(guān)聯(lián)可以確定校準(zhǔn)信息。此后，可以將校準(zhǔn)信息用于內(nèi)插像素間隔和平臺(tái)或施給器的位置，以找出提供所希望像素間隔的平臺(tái)或施給器的所希望位置，并且可以根據(jù)校準(zhǔn)的間隔偏移平臺(tái)或施給器的位置，以達(dá)到施給器與載玻片的上表面之間的所希望間隔?？商娲兀刂茊卧?60可以(a)將操縱器150或平臺(tái)152的位置與檢測(cè)器106獲取與襯底接觸的樣品施給器的圖像時(shí)的情況相關(guān)聯(lián)，以及(b)將相關(guān)操縱器或平臺(tái)位置外推成樣品施給器與襯底之間的所希望間隔。
[0104]表面觸摸檢測(cè)校準(zhǔn)
[0105]可以將多種方法用于校準(zhǔn)本文公開(kāi)的系統(tǒng)，以便可以將樣品施給器的直接和反射圖像之間的間隔yh的測(cè)量值轉(zhuǎn)換成樣品施給器在襯底102的表面上方的高度的測(cè)量值。下面討論一種這樣的方法，但要明白的是，其它方法也可以用于校準(zhǔn)。
[0106]在一些實(shí)施例中，用于控制樣品施給器的位置的致動(dòng)器(例如，存在于操縱器150和/或平臺(tái)152之中和受控制單元160控制的致動(dòng)器)可以包括像線性交叉滾子軸承那樣的非螺桿驅(qū)動(dòng)線性致動(dòng)器或電機(jī)、軸承、和編碼器不直接接觸、像來(lái)自多佛(Dover)公司(Westborough1MA)的那些那樣的空氣軸承線性致動(dòng)器。除了當(dāng)輸送適當(dāng)控制信號(hào)時(shí)允許沿著軸移動(dòng)之外，這樣的致動(dòng)器還可以允許沿著運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生和測(cè)量力。當(dāng)這樣的致動(dòng)器用在本文公開(kāi)的系統(tǒng)中時(shí)，獲取校準(zhǔn)信息通常按照分解成第一“數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(“DAC”)校準(zhǔn)”步驟和第二 “施給器位移”步驟的雙步過(guò)程來(lái)進(jìn)行。
[0107]在DAC校準(zhǔn)步驟中，當(dāng)樣品施給器未與載玻片的表面接觸時(shí)，終止通常驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的伺服環(huán)路，并利用固定的DAC偏移控制信號(hào)馬上重新啟用致動(dòng)器的放大器。這個(gè)DAC偏移信號(hào)由操縱器150從控制單元160輸送給致動(dòng)器，以便啟動(dòng)致動(dòng)器沿著“向上”方向(例如，與施給器的中心軸108平行并遠(yuǎn)離襯底102的表面)運(yùn)動(dòng)。其結(jié)果是，致動(dòng)器和樣品施給器一起被固定的DAC偏移控制信號(hào)向上驅(qū)動(dòng)。在允許固定的DAC偏移控制信號(hào)移動(dòng)致動(dòng)器和樣品施給器達(dá)設(shè)置的時(shí)段之后，測(cè)量致動(dòng)器的位置。校準(zhǔn)例程再次從較小的DAC偏移控制信號(hào)開(kāi)始，一直重復(fù)到在設(shè)置的時(shí)段期間致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)通過(guò)沿著向下方向的預(yù)定閾值條件。存儲(chǔ)滿(mǎn)足這個(gè)閾值的DAC偏移控制信號(hào)值。當(dāng)沒(méi)有主動(dòng)伺服環(huán)路地被施加時(shí)，所存儲(chǔ)DAC偏移控制信號(hào)的數(shù)值產(chǎn)生足夠的向上力，使致動(dòng)器剛好被重力克服。
[0108]一旦校準(zhǔn)DAC偏移控制信號(hào)，致動(dòng)器就將樣品施給器移動(dòng)到已知在襯底的表面上方的位置。建立致命隨動(dòng)誤差閾值(例如，由系統(tǒng)操作人員輸入、從存儲(chǔ)介質(zhì)中檢索、或硬編碼到軟件或硬件中)，以便當(dāng)伺服環(huán)路隨動(dòng)誤差超過(guò)致命隨動(dòng)誤差時(shí)，終止伺服環(huán)路。在通過(guò)控制單元160測(cè)量伺服環(huán)路隨動(dòng)誤差的同時(shí)，在伺服環(huán)路的控制下，使致動(dòng)器和樣品施給器緩慢地朝著襯底的表面位移。當(dāng)樣品施給器與襯底的表面物理接觸并繼續(xù)向下驅(qū)動(dòng)時(shí)，伺服環(huán)路隨動(dòng)誤差增大，迅速超過(guò)致命隨動(dòng)誤差；然后終止伺服環(huán)路。控制單元160然后重新啟用致動(dòng)器的放大器，并激活校準(zhǔn)的DAC偏移控制信號(hào)。
[0109]這個(gè)第二階段校準(zhǔn)的結(jié)果是樣品施給器幾乎無(wú)重量地靜止在襯底的表面上。在等待了使致動(dòng)器就位的時(shí)段之后，控制單元160讀取致動(dòng)器的位置，并可選地將該位置轉(zhuǎn)換成其它位置單位(例如，微米)。存儲(chǔ)這個(gè)數(shù)值作為襯底的表面的位置(例如，h=0位置)。然后可以將樣品施給器平移到襯底的表面上文的位置，如上所公開(kāi)，可以將該位置(例如，通過(guò)從致動(dòng)器的編碼器中讀取測(cè)量的)與像素間隔相關(guān)聯(lián)。
[0110]可以重復(fù)這樣的測(cè)量如所希望的那么多次，以產(chǎn)生精確的校準(zhǔn)信息。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這樣產(chǎn)生的校準(zhǔn)信息可好于500nm (納米)地重復(fù)，樣品施給器與襯底之間的接觸將不超過(guò)I微米的偏差帶入襯底中。將空氣軸承致動(dòng)器用于校準(zhǔn)的另外特征和方面公開(kāi)在，例如，標(biāo)題為 “Force Generation and Measure-ment，，、由 Kevin McCarthy 發(fā)表在 Drives&Controls(March2002)上、和可在 “WhitePapersPage.aspx” 下的 “dovermotion.com” 上從 DoverMotion on the Internet中獲得的文檔中，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。并且,雖然伺服電機(jī)可以用在操縱器150或平臺(tái)152上實(shí)現(xiàn)表面觸摸檢測(cè)校準(zhǔn)技術(shù)，但其它類(lèi)型的電機(jī)(例如，步進(jìn)電機(jī))也可以用于實(shí)現(xiàn)該技術(shù)。
[0111]舉例來(lái)說(shuō)，可以在初始化自動(dòng)樣品制備系統(tǒng)的時(shí)候，在這樣系統(tǒng)的正常運(yùn)行或維護(hù)期間的預(yù)定時(shí)間上，或一旦接收到與襯底上的制備樣品的質(zhì)量(例如，低放大率或高放大率成像站不能精確識(shí)別或計(jì)數(shù)樣品內(nèi)的一種或多種成分)有關(guān)的系統(tǒng)誤差消息，執(zhí)行前述表面觸摸檢測(cè)校準(zhǔn)過(guò)程。
[0112]確定襯底厚度
[0113]本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)也可以用于通過(guò)比較從透明襯底的上下表面反射的圖像的頂點(diǎn)位置確定襯底，例如，顯微鏡載玻片的厚度。
[0114]上面公開(kāi)在流程圖600中的過(guò)程也可以用于確定從襯底102的下表面102b反射的樣品施給器的圖像(即，第二反射圖像區(qū)707中的第二反射圖像710)的頂點(diǎn)位置。例如，如圖7B所示，就像在對(duì)應(yīng)于非反射圖像的像素行的對(duì)比度與對(duì)應(yīng)于第一反射圖像708的像素行的對(duì)比度之間存在明顯差異一樣，在對(duì)應(yīng)于第一反射圖像708和第二反射圖像710的重疊部分的像素行的對(duì)比度與只對(duì)應(yīng)于第一反射圖像708的像素行的對(duì)比度之間通常也存在明顯差異。第二反射圖像710的頂點(diǎn)位置在圖7B和7C中被指示成點(diǎn)728。
[0115]參考圖7C，然后可以計(jì)算頂點(diǎn)位置726和728之間的間隔μ t，以提供襯底102的厚度的指示。如上面結(jié)合間隔Uh所公開(kāi)，可以使用可以以與上面的過(guò)程類(lèi)似的方式，或以多種其它方式獲得的適當(dāng)校準(zhǔn)信息，包括利用已知厚度的襯底進(jìn)行一系列校準(zhǔn)試驗(yàn)以編制μ t的測(cè)量值和相應(yīng)已知厚度t的校準(zhǔn)表，將以像素為單位從圖7C中的圖像確定的μ t的數(shù)值轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度單位。在本文公開(kāi)的系統(tǒng)的隨后操作期間，可以從校準(zhǔn)表中的數(shù)值中內(nèi)插與μ t的測(cè)量值相對(duì)應(yīng)的厚度t。
[0116]選擇適當(dāng)施給器高度以分配所希望樣品分布
[0117]在前面的描述中，在從像顯示在圖7C中的那個(gè)那樣的圖像中確定間隔yh的同時(shí)，將樣品施給器100放置在襯底102的上表面102a上方的固定高度h上。樣品施給器100可以機(jī)械地與在三個(gè)坐標(biāo)維度控制樣品施給器100的平移的操縱器連接。例如，在顯示在圖1A中的實(shí)施例中，樣品施給器100與操縱器150連接。與操縱器150相聯(lián)系的是與可以平移樣品施給器100的軸相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系。例如，可以沿著與樣品施給器100的中心軸108平行地延伸的操縱器150的z坐標(biāo)方向平移樣品施給器100，以便改變樣品施給器在襯底102的上表面102a上方的高度h。并且，可以沿著每一個(gè)都與z坐標(biāo)方向垂直的x和y坐標(biāo)方向平移樣品施給器100。X和y坐標(biāo)方向每一個(gè)都與與中心軸108垂直地取向的平面平行。當(dāng)襯底102的傾斜角Θ是零時(shí)，X和y坐標(biāo)方向也與由襯底102形成的平面平行；因此，沿著X和y坐標(biāo)方向之一或兩者平移樣品施給器100將樣品施給器放置在相對(duì)于襯底102的新地點(diǎn)上，但不改變樣品施給器100相對(duì)于襯底102的高度h。
[0118]可替代地，在一些實(shí)施例中，可以將平臺(tái)152用于沿著x，y和z坐標(biāo)方向相對(duì)于樣品施給器102平移襯底102。并且，在某些實(shí)施例中，可以將平臺(tái)152和操縱器150兩者用于相對(duì)于襯底102平移樣品施給器100，在平臺(tái)152和操縱器150之間分配沿著x，y和z坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)。在如下公開(kāi)中，將討論經(jīng)由操縱器150對(duì)樣品施給器高度的調(diào)整；但是，應(yīng)該明白，公開(kāi)的方法也可以只使用平臺(tái)152，或與操縱器150組合地使用平臺(tái)152調(diào)整樣品施給器100的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0119]在上面公開(kāi)的確定間隔μ h的方法中，樣品施給器100相對(duì)于襯底102保持在固定高度和固定地點(diǎn)兩者上。但是，如上所討論，仔細(xì)的實(shí)驗(yàn)確定了將某些流體分配在某些襯底上的適當(dāng)高度。尤其，已經(jīng)確定，對(duì)于將血液分配在顯微鏡載玻片上形成近似一個(gè)細(xì)胞厚度的薄膜，樣品施給器100應(yīng)該保持在載玻片的表面上方大約12微米的高度上。這個(gè)高度值是針對(duì)特定樣品分配速率(例如，樣品施給器100相對(duì)于襯底102的平移速度)和針對(duì)特定樣品粘度確定的。更一般地說(shuō)，當(dāng)將血液分配在顯微鏡載玻片上時(shí)，樣品施給器100應(yīng)該保持在載玻片的表面上方8微米到20微米之間的高度上(例如，在大約8微米，大約10微米，大約12微米，大約14微米，大約16微米，或大約18微米，或在10到14，16，或18微米的范圍內(nèi)的高度上)。
[0120]一般說(shuō)來(lái)，如下因素影響將樣品均勻分配在襯底上以達(dá)到均勻分布的能力，因此影響樣品施給器在襯底的表面上方的適當(dāng)高度:[0121](I)從施給器噴出的樣品的流速應(yīng)該相當(dāng)于要在樣品分配時(shí)段內(nèi)分配的樣品的所希望體積；
[0122](2)隨著樣品施給器相對(duì)于襯底的平移速度增大，施給器在襯底上方的高度應(yīng)該成比例地降低(盡管比例關(guān)系可能不是線性的，以及施給器高度不應(yīng)該降低到對(duì)細(xì)胞選成損害的最小聞度以下)；
[0123](3)隨著樣品粘度相對(duì)于分配在襯底上的樣品的表面張力增大，施給器在襯底的表面上方的高度應(yīng)該降低，以防止沉積在襯底上時(shí)樣品流中斷或“撕裂”;
[0124](4)隨著襯底潤(rùn)濕性提高，樣品施給器在襯底上方的高度應(yīng)該降低，以便在施給器下面保持正分配在襯底上的樣品的體積不變；以及
[0125]( 5 )隨著樣品施給器內(nèi)徑增大，施給器在襯底上方的高度應(yīng)該降低(但不低于對(duì)細(xì)胞選成損害的最小高度)，以便在施給器下面保持正分配在襯底上的樣品的體積不變。
[0126]在一些實(shí)施例中，為了當(dāng)以后將流體104分配在襯底上時(shí)保證樣品施給器100被放置在襯底102上方的適當(dāng)高度上，使樣品施給器100保持在相對(duì)于襯底102的特定地點(diǎn)上(例如，在操縱器的坐標(biāo)系中的特定X和I坐標(biāo)位置上)，并且改變樣品施給器100在襯底102上方的高度(例如，在操縱器150的坐標(biāo)系中沿著z坐標(biāo)方向平移樣品施給器100)。在操縱器的每個(gè)新高度設(shè)置上，重復(fù)上面公開(kāi)在流程圖600中的步驟來(lái)確定間隔yh。
[0127]然后，使用將測(cè)量的圖像間隔μ h與樣品施給器100在襯底上方的實(shí)際高度和/或與操縱器150的具體控制設(shè)置相聯(lián)系的校準(zhǔn)信息，選擇操縱器的實(shí)際控制設(shè)置以得出與樣品施給器100相對(duì)于襯底102的特定地點(diǎn)上的所希望目標(biāo)施給器高度相對(duì)應(yīng)的樣品施給器高度。
[0128]這個(gè)過(guò)程參考圖8來(lái)舉例說(shuō)明，圖8示出了將操縱器150 (或平臺(tái)152)的控制設(shè)置\與一系列測(cè)量圖像間隔yh相聯(lián)系的校準(zhǔn)曲線800。為了生成顯示在圖8中的點(diǎn)，通過(guò)使用控制單元160將六個(gè)不同控制設(shè)置應(yīng)用于操縱器150 (或平臺(tái)152)使樣品施給器100處在襯底102的上表面102a上方的一系列六個(gè)不同高度上。樣品施給器100在χ-y平面中相對(duì)于襯底102的地點(diǎn)對(duì)于每個(gè)不同高度(沿著z軸)都是相同的。在每個(gè)不同高度上，由示出樣品施給器100的直接圖像和樣品施給器100的反射圖像兩者的檢測(cè)器106獲取圖像。確定直接和反射圖像之間的間隔Uh。作為施加于操縱器150 (或平臺(tái)152)的六個(gè)不同控制設(shè)置V1-V6的函數(shù)在圖8的垂直軸上畫(huà)出六個(gè)測(cè)量圖像間隔μ h-μ h6，以便將樣品施給器100放置在六個(gè)不同高度上。
[0129]從前面確定的校準(zhǔn)信息中知道，目標(biāo)間隔μ ht對(duì)應(yīng)于樣品施給器100在襯底102上方的所希望目標(biāo)高度ht。例如，為了將血液樣品分配在顯微鏡載玻片上，以前的校準(zhǔn)步驟確定樣品施給器在襯底102的表面上方的高度ht (例如，12微米)對(duì)應(yīng)于操縱器150 (或平臺(tái)152)的特定z坐標(biāo)位置。如圖8所示，目標(biāo)間隔Uht落在分別對(duì)應(yīng)于操縱器(或平臺(tái))控制設(shè)置V3和V4的測(cè)量間隔μ h3和μ h4之間。
[0130]為了確定得出目標(biāo)樣品施給器高度ht (例如，12微米)的操縱器(或平臺(tái))控制設(shè)置，可以使用測(cè)量點(diǎn)(V，yh)之間的內(nèi)插。尤其，可以將點(diǎn)(V3，yh3)和(V4，yh4)之間的內(nèi)插用于確定得出目標(biāo)間隔Uht的控制設(shè)置Vt。因?yàn)槟繕?biāo)間隔Uht對(duì)應(yīng)于目標(biāo)施給器高度ht，所以將控制設(shè)置Vt應(yīng)用于操縱器150 (或平臺(tái)152)得出所希望目標(biāo)樣品施給器高度ht。
[0131]盡管在圖8中總共使用了六個(gè)不同操縱器(或平臺(tái))控制設(shè)置來(lái)確定目標(biāo)控制設(shè)置vt，但更一般地說(shuō)，可以使用任何數(shù)量的操縱器(或平臺(tái))控制設(shè)置。例如，樣品施給器高度設(shè)置的數(shù)量(與操縱器或平臺(tái)控制設(shè)置的數(shù)量相同)可以是2個(gè)或更多個(gè)(例如，3個(gè)或更多個(gè)，4個(gè)或更多個(gè)，6個(gè)或更多個(gè)，8個(gè)或更多個(gè)，10個(gè)或更多個(gè)，15個(gè)或更多個(gè)，20個(gè)或更多個(gè))。
[0132]對(duì)于樣品施給器100相對(duì)于襯底102的特定地點(diǎn)，本文公開(kāi)的過(guò)程得出保證在那個(gè)地點(diǎn)上將樣品施給器100放置在襯底102的上表面102a上方的所希望高度上的操縱器(或平臺(tái))的控制設(shè)置Vt。如圖9所示，可以針對(duì)樣品施給器100相對(duì)于襯底102的多個(gè)不同地點(diǎn)902，904，906和908重復(fù)上面公開(kāi)的過(guò)程。在每個(gè)地點(diǎn)上，可以通過(guò)將不同控制設(shè)置應(yīng)用于操縱器(或平臺(tái))沿著操縱器的z坐標(biāo)軸平移操縱器150 (或平臺(tái)152)來(lái)改變樣品施給器在襯底100上方的高度。在不同高度上的測(cè)量圖像間隔Uh可以用于確定保證在那個(gè)地點(diǎn)上將樣品施給器100放置在襯底102上方的所希望高度上的操縱器(或平臺(tái))的控制設(shè)置Vt。
[0133]可以在樣品施給器100相對(duì)于襯底102的任何數(shù)量地點(diǎn)上確定適當(dāng)控制設(shè)置。在圖9中，在四個(gè)不同地點(diǎn)上確定適當(dāng)控制設(shè)置。但是，更一般地說(shuō)，地點(diǎn)的數(shù)量可以是一個(gè)或更多個(gè)(例如，兩個(gè)或更多個(gè)，三個(gè)或更多個(gè)，四個(gè)或更多個(gè)，六個(gè)或更多個(gè)，八個(gè)或更多個(gè)，十個(gè)或更多個(gè)，15個(gè)或更多個(gè)，20個(gè)或更多個(gè)，或30個(gè)或更多個(gè))。
[0134]在固定數(shù)量的地點(diǎn)上確定了適當(dāng)控制設(shè)置之后，可以使用，例如，內(nèi)插技術(shù)在其它地點(diǎn)上估計(jì)適當(dāng)控制偏置。例如，參照?qǐng)D9，在地點(diǎn)902和904上確定適當(dāng)控制設(shè)置Vt。通過(guò)在地點(diǎn)902和904上確定的控制設(shè)置之間的內(nèi)插，可以在地點(diǎn)903上估計(jì)得出樣品施給器在襯底102上方的高度，例如，10微米的適當(dāng)控制設(shè)置Vt。
[0135]也可以使用上面結(jié)合流程圖600公開(kāi)的步驟在地點(diǎn)902，904，906和908的任何一個(gè)上測(cè)量襯底102的厚度。尤其，在每個(gè)地點(diǎn)上只需確定樣品施給器100的兩個(gè)反射圖像之間的間隔μ t 一次；這個(gè)間隔不隨沿著操縱器150 (或平臺(tái)152)的Z坐標(biāo)軸平移樣品施給器100而變。于是,可以在單個(gè)高度上確定μ t。如果需要的話,可以使用校準(zhǔn)信息轉(zhuǎn)換圖像間隔μ t，以得出以長(zhǎng)度單位(例如，微米)度量的厚度t。
[0136]借助于在樣品施給器100相對(duì)于襯底102的特定地點(diǎn)上確定的操縱器(或平臺(tái))的適當(dāng)控制設(shè)置，可以控制操縱器150 (或平臺(tái)152)以便將樣品施給器100放置在相對(duì)于襯底102的任何地點(diǎn)上，并且可以使樣品施給器在襯底的上表面上方的高度保持在所希望數(shù)值上。因此，可以從襯底102上方幾乎不變的高度分配流體104，以保證分配流體行盡可能接近均勻。這樣制作的樣品具有比使用，例如，人工方法制作的那些高的均勻性。
[0137]確定襯底取向
[0138]在一些實(shí)施例中，可以確定襯底102的取向。參考圖1B，確定襯底102的取向可以包括確定襯底102所定義的平面和與樣品施給器100的中心軸108垂直的平面之間的傾斜角Θ。確定襯底102的取向還可以包括確定與作為操縱器150 (或平臺(tái)152)的(X，y)坐標(biāo)平面中的位置的函數(shù)描述襯底102的上表面(102a的方程f(x，y)相聯(lián)系的參數(shù)。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)已知平面上的三個(gè)點(diǎn)時(shí)，就可以確定平面的取向。于是，當(dāng)所存儲(chǔ)控制設(shè)置的數(shù)量(通常對(duì)應(yīng)于確定控制設(shè)置的樣品施給器100相對(duì)于襯底102的不同地點(diǎn)的數(shù)量)是三個(gè)或更多個(gè)時(shí)，可以直接從存儲(chǔ)的控制設(shè)置中確定描述表面102a的平面的方程。在一些實(shí)施例中，首先使用校準(zhǔn)信息將存儲(chǔ)的控制設(shè)置轉(zhuǎn)換成用長(zhǎng)度單位(例如，微米)表達(dá)的位移值，然后將位移值用于確定表面102a的平面的方程的系數(shù)。已經(jīng)觀察到，作為平臺(tái)152支承的襯底102的平面傾斜的結(jié)果，襯底的表面102a的垂直坐標(biāo)(在操縱器150或平臺(tái)152的坐標(biāo)系中)在襯底的相對(duì)端的(X，y)坐標(biāo)之間可以相差多達(dá)30微米。描述表面102a的平面的方程也可以用于，例如，確定表面102a的傾斜角。另外，對(duì)于四個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)的控制設(shè)置，可以通過(guò)用描述曲面的更復(fù)雜方程f(x，y)擬合控制設(shè)置的數(shù)值跟蹤像稍彎襯底那樣的表面非平坦襯底。確定描述或相對(duì)于表面的平面的方程的方法可以在2011年2月I日提交的同時(shí)待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第13/019，118號(hào)中找到，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
[0139]系統(tǒng)組件
[0140]再次返回到圖1A，操縱器150可以包括多種不同設(shè)備。一般說(shuō)來(lái)，操縱器150起沿著三個(gè)不同、正交坐標(biāo)方向平移樣品施給器100的作用。適當(dāng)?shù)牟倏v器包括，例如，由步進(jìn)電機(jī)激發(fā)的致動(dòng)器、和壓電致動(dòng)器。
[0141]檢測(cè)器106可以包括捕獲樣品施給器100的圖像的多種設(shè)備。在一些實(shí)施例中，例如，檢測(cè)器106可以包括CCD (電荷耦合器件)陣列檢測(cè)器。在某些實(shí)施例中，檢測(cè)器106可以包括基于CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的陳列檢測(cè)器。檢測(cè)器106還可以包括像濾波器、透鏡、分束器、和色散光學(xué)兀件那樣的其它光學(xué)成像兀件。
[0142]平臺(tái)152被配置成在分配流體104期間支承襯底102。在某些實(shí)施例中，平臺(tái)152由像金屬(例如，鋁和/或不銹鋼)和/或塑料材料(例如，基于特氟隆?的材料)那樣的剛性材料形成。平臺(tái)152還可以包括在施給器100保持靜止的同時(shí)，沿著一個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)方向，例如，在x-y平面中平移襯底102 (和部分或整個(gè)平臺(tái)152)以便分配樣品流體的致動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，平臺(tái)152可以包括改變襯底102和部分或整個(gè)平臺(tái)152的取向的致動(dòng)器。控制單元160與平臺(tái)152連接，可以將控制信號(hào)發(fā)送給平臺(tái)152以啟動(dòng)襯底102的平移和/或重新定向。
[0143]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)50可以包括將入射光引到樣品施給器100上的光源170。如圖1A所示，光源170可以與控制單元160電連接。光源170可以包括，例如，一個(gè)或多個(gè)白熾、熒光、基于二極管、和/或激光光源。光源170產(chǎn)生的入射光可以包括在電磁譜的紫夕卜、可見(jiàn)和紅外區(qū)的一個(gè)或多個(gè)中的波長(zhǎng)。
[0144]控制單元160包括電子處理器162，其可以配置成控制系統(tǒng)50中的各個(gè)組件和執(zhí)行本文公開(kāi)的任何方法步驟。例如，電子處理器162可以配置成指示檢測(cè)器如本文所述捕獲樣品施給器100的一個(gè)或多個(gè)圖像。并且，電子處理器162可以配置成指示光源170在圖像捕獲期間發(fā)出照射樣品施給器的入射光。
[0145]電子處理器162可以進(jìn)一步配置成將控制信號(hào)發(fā)送給操縱器150以便如本文所公開(kāi)使操縱器150平移樣品施給器100和/或平臺(tái)152。尤其，來(lái)自電子處理器162的控制信號(hào)可以指示操縱器150沿著操縱器150的X和/或y坐標(biāo)方向?qū)悠肥┙o器100平移到相對(duì)于襯底102的新地點(diǎn)?？商娲鼗蛄硗猓娮犹幚砥?62可以將控制信號(hào)發(fā)送給平臺(tái)152，以便在施給器100保持靜止的同時(shí)，沿著X和/或y方向平移襯底102。電子處理器162也可以發(fā)送指示操縱器150沿著操縱器150的z坐標(biāo)方向?qū)悠肥┙o器100平移到襯底102上方的新高度的控制信號(hào)，以及可以將控制信號(hào)發(fā)送給平臺(tái)152，以便平移襯底102(例如，在樣品施給器100保持靜止的同時(shí))來(lái)改變施給器100在襯底102上方的高度。
[0146]在一些實(shí)施例中，控制單元160包括存儲(chǔ)單元164。存儲(chǔ)單元164可以包括，例如，光、電和/或磁地存儲(chǔ)信息的多種不同設(shè)備的一種或多種。示范性設(shè)備包括，但不限于，像硬盤(pán)和軟盤(pán)那樣的磁存儲(chǔ)設(shè)備、像CD和/或DVD驅(qū)動(dòng)器以及它們的存儲(chǔ)介質(zhì)那樣的光存儲(chǔ)設(shè)備、和像閃速存儲(chǔ)器設(shè)備和固態(tài)驅(qū)動(dòng)器那樣的電子設(shè)備。存儲(chǔ)單元162可以配置成存儲(chǔ)本文公開(kāi)的任何數(shù)值或量值，包括樣品施給器100相對(duì)于襯底102的地點(diǎn)、為樣品施給器確定的保證施給器保持在襯底102的上表面102a上方的不變高度上的控制設(shè)置、樣品施給器在襯底102上方的測(cè)量高度、圖像之間的間隔yh和/或μ t、襯底102的測(cè)量厚度、和包含當(dāng)被執(zhí)行時(shí)，使處理器162執(zhí)行本文公開(kāi)的任何一個(gè)或多個(gè)功能或步驟的指令的軟件。
[0147]自動(dòng)樣品制備系統(tǒng)
[0148]本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可以用在多種不同自動(dòng)樣品制備系統(tǒng)上。例如，在2011年11月9日提交、現(xiàn)在作為美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公告第US2012/0149050號(hào)公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第13/293，050號(hào)中公開(kāi)了示范性系統(tǒng)，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
[0149]圖10示出了自動(dòng)樣品制備系統(tǒng)1000的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。系統(tǒng)1000包括儲(chǔ)存襯底，將樣品分配在襯底上，檢查制備在襯底上的樣品，以及儲(chǔ)存制備好的樣品的多個(gè)子系統(tǒng)。
[0150]襯底儲(chǔ)存子系統(tǒng)1010被配置成儲(chǔ)存樣品沉積在上面之前的襯底。襯底可以包括，例如，顯微鏡載玻片、蓋玻片、和類(lèi)似平坦、光學(xué)透明襯底。襯底可以由包括各種類(lèi)型的玻璃的多種不同非晶體或晶體材料形成。子系統(tǒng)1010可以包括從儲(chǔ)存容器中選擇單獨(dú)襯底并將所選襯底傳送到樣品沉積子系統(tǒng)1020的操縱器。
[0151]樣品沉積子系統(tǒng)1020將像血液樣品那樣的所選量值感興趣樣品沉積在襯底上。一般說(shuō)來(lái)，子系統(tǒng)1020包括配置成沉積樣品的多種流體傳送組件(例如，液泵、流體管、閥門(mén))。流體傳送組件還可以配置成使襯底暴露在各種類(lèi)型的溶液中，包括洗滌溶液、與樣品結(jié)合的一種或多種染色液、固定溶液、和緩沖溶液。子系統(tǒng)1020還可以具有流體移除組件(例如，真空子系統(tǒng))和干燥裝置的特征，以保證樣品被固定在襯底上。襯底操縱器可以將支承樣品的襯底傳送到成像子系統(tǒng)1030。
[0152]如上所討論，本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)允許根據(jù)從襯底的下表面102b反射的樣品施給器的圖像確定襯底102的厚度。樣品沉積子系統(tǒng)1020可以使用這個(gè)厚度信息。例如，如美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第13/293，050號(hào)(上面通過(guò)引用并入)所述，襯底厚度信息可以用于確定如何在標(biāo)本處理位置中定向襯底、以及在沉積過(guò)程中發(fā)生的擾動(dòng)的程度。
[0153]檢查子系統(tǒng)1030包括獲取襯底上的樣品的圖像，并分析圖像以確定有關(guān)樣品的信息的各種組件。例如，檢查子系統(tǒng)1030可以包括將入射光引向樣品的一個(gè)或多個(gè)光源(例如，發(fā)光二極管、激光二極管、和/或激光器)。成像子系統(tǒng)1030還可以包括捕獲來(lái)自樣品的透射和/或反射光的光學(xué)裝置(例如，顯微鏡物鏡)。與光學(xué)裝置耦合的檢測(cè)器(例如，CCD檢測(cè)器)可以配置成捕獲樣品的圖像?？梢詫⒎治鰳悠返膱D像得出的信息存儲(chǔ)在多種光和/或電存儲(chǔ)介質(zhì)上供以后檢索和/或進(jìn)一步分析用。
[0154]在檢查完之后，襯底操縱器可以將襯底傳送到儲(chǔ)存子系統(tǒng)1040。儲(chǔ)存子系統(tǒng)1040可以將，例如，與施與襯底的樣品的源有關(guān)的信息、分析時(shí)間、和/或在分析期間識(shí)別的任何不規(guī)則性標(biāo)記在各個(gè)襯底上。儲(chǔ)存子系統(tǒng)1040還可以將處理后的襯底儲(chǔ)存在當(dāng)被襯底充滿(mǎn)時(shí)，可以從系統(tǒng)1000移走的多襯底架中。
[0155]如圖10所不,系統(tǒng)100的各種子系統(tǒng)的每一個(gè)可以與公用電子處理器1050(可以與電子處理器162相同，或者是不同電子處理器)鏈接。處理器1050可以配置成利用來(lái)自系統(tǒng)操作人員的相應(yīng)少量輸入(或無(wú)需輸入)，以自動(dòng)方式控制系統(tǒng)1000的每個(gè)子系統(tǒng)的操作?？梢詫?lái)自樣品分析的結(jié)果顯示在系統(tǒng)顯示器1060上供系統(tǒng)管理操作人員使用。接口 1070使操作人員可以向系統(tǒng)100發(fā)命令和人工復(fù)查自動(dòng)分析結(jié)果。
[0156]硬件和軟件實(shí)現(xiàn)
[0157]本文所述的方法步驟和過(guò)程可以用硬件或軟件，或兩者的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。尤其，電子處理器(例如，電子處理器162)可以包括執(zhí)行上述討論的任何方法的軟件和/或硬件指令。該方法可以用遵循本文公開(kāi)的方法步驟和圖形的使用標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)的計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，該計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在像磁盤(pán)那樣的多種非短暫介質(zhì)、像致密盤(pán)和DVD那樣的光存儲(chǔ)介質(zhì)、像閃速存儲(chǔ)器那樣的固態(tài)存儲(chǔ)器件、和像硬盤(pán)那樣的機(jī)械存儲(chǔ)介質(zhì)上。將程序代碼應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)以執(zhí)行本文所述的功能。將輸出信息應(yīng)用于像打印機(jī)或顯示設(shè)備那樣的一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備，或訪問(wèn)網(wǎng)站，例如，用于遠(yuǎn)程監(jiān)視的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上的網(wǎng)頁(yè)。
[0158]每個(gè)程序優(yōu)選地用高級(jí)過(guò)程或面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)以便與處理器通信。但是，如果需要的話，程序也可以用匯編或機(jī)器語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。在任何情況下，該語(yǔ)言都可以是經(jīng)過(guò)編譯和翻譯的語(yǔ)言?？梢詫⒚總€(gè)計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在處理器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)或設(shè)備(例如，電子存儲(chǔ)器)上，以便配置和操作處理器來(lái)執(zhí)行本文所述的過(guò)程。
[0159]其它實(shí)施例
[0160]上面已經(jīng)描述了若干實(shí)施例。不過(guò)，要明白的是，可以不偏離本公開(kāi)的精神和范圍地作出各種修改。于是，其它實(shí)施例也在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種相對(duì)于襯底放置樣品施給器的方法,該方法包含: 獲取在襯底附近的樣品施給器的圖像，該圖像包含與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)、和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)； 確定直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置； 確定第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置； 確定樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離；以及 根據(jù)邊緣之間的距離確定樣品施給器相對(duì)于襯底的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中獲取在襯底附近的樣品施給器的圖像包含:將檢測(cè)器定向成相對(duì)于襯底的表面成一角度，以及使用該檢測(cè)器記錄圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中樣品施給器相對(duì)于襯底的位置包含樣品施給器在襯底的表面上方的高度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中確定樣品施給器在襯底的表面上方的高度包含:根據(jù)參考信息計(jì)算高度，該參考信息包含將樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離與高度相聯(lián)系的關(guān)聯(lián)信息 。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包含測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離，其中測(cè)量該組距離的每個(gè)成員包含: 將樣品施給器平移到襯底的表面上方的新高度； 獲取在襯底附近的處在新高度上的樣品施給器的第二圖像，該第二圖像包含與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)； 確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置； 確定第二圖像的第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；以及確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣與第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包含通過(guò)在測(cè)量的該組距離中的距離之間內(nèi)插，確定與樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包含將該控制設(shè)置和有關(guān)樣品施給器相對(duì)于襯底的地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該組距離包含至少兩個(gè)距離。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該組距離包含至少十個(gè)距離。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包含: 沿著與施給器的中心軸垂直的方向?qū)悠肥┙o器平移到相對(duì)于襯底的新地點(diǎn)； 測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離； 確定與新地點(diǎn)上的樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置；以及 將控制設(shè)置和有關(guān)新地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包含重復(fù)沿著與樣品施給器的中心軸垂直的方向?qū)悠肥┙o器平移到相對(duì)于襯底的新地點(diǎn)、測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離、確定與新地點(diǎn)上的樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置、以及將控制設(shè)置和有關(guān)新地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的步驟，直到存儲(chǔ)其信息的地點(diǎn)的數(shù)量是三個(gè)或更多個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中存儲(chǔ)其信息的地點(diǎn)的數(shù)量是六個(gè)或更多個(gè)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包含確定襯底的表面的方程的系數(shù)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包含確定襯底相對(duì)于與樣品施給器的中心軸垂直的平面的取向，其中確定襯底的取向包含確定襯底表面相對(duì)于與樣品施給器的中心軸垂直的平面的斜率。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置包含: 選擇直接圖像區(qū)中沿著與樣品施給器的中心軸平行的方向延伸的像素的列； 對(duì)于每個(gè)所選列，確定該列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置；以及 根據(jù)像素的每個(gè)所選列中最大強(qiáng)度變化的位置確定樣品施給器的邊緣的位置。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中確定每個(gè)所選列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置包含: 對(duì)于所選列中的每對(duì)相鄰像素，確定強(qiáng)度的變化； 確定所選列中相鄰像素對(duì)之間的最大強(qiáng)度變化；以及 用函數(shù)形式擬合相鄰像素對(duì)之間的最大強(qiáng)度變化，以確定所選列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中確定樣品施給器的邊緣的位置包含將每個(gè)所選列內(nèi)最大強(qiáng)度變化的位置擬合成函數(shù)形式。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中確定樣品施給器的邊緣的位置包含根據(jù)擬合的函數(shù)形式確定樣品施給器的頂點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置包含: 選擇第一反射圖像區(qū)中沿著與樣品施給器圖像的伸長(zhǎng)軸垂直的方向延伸的像素的行； 對(duì)于每個(gè)所選行，確定該行中的m個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值，以及確定該行中的k個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值； 確定與該行有關(guān)的對(duì)比度為m個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值與k個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值之間的差值；以及 根據(jù)每個(gè)所選行中的對(duì)比度確定樣品施給器的反射邊緣的位置。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中根據(jù)每個(gè)所選行中的對(duì)比度確定樣品施給器的反射邊緣的位置包含: 根據(jù)每個(gè)所選像素行中的對(duì)比度識(shí)別第一反射圖像區(qū)的第一部分，其中該第一部分不包含樣品施給器的圖像； 根據(jù)每個(gè)所選像素行中的對(duì)比度識(shí)別第一反射圖像區(qū)的第二部分，其中該第二部分包含樣品施給器的圖像；以及 根據(jù)第一反射圖像區(qū)的第一和第二部分之間的對(duì)比度差值確定樣品施給器的反射邊緣的位置。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中m對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，k對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，以及其中在每個(gè)所選行中沒(méi)有像素為m個(gè)像素和k個(gè)像素所共有。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中襯底的表面是與樣品施給器最接近的襯底的上表面。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中在襯底附近的樣品施給器的圖像包含與從襯底的下表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第二反射圖像區(qū)，該方法進(jìn)一步包含: 確定第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置； 確定第一和第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離；以及 根據(jù)第一和第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離確定襯底的厚度。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中確定襯底的厚度包含:根據(jù)參考信息計(jì)算厚度，該參考信息包含將樣品施給器的反射邊緣之間的距離與厚度相聯(lián)系的關(guān)聯(lián)信息。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中確定第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置包含: 選擇第二反射圖像區(qū)中沿著與樣品施給器圖像的伸長(zhǎng)軸垂直的方向延伸的像素的行； 對(duì)于每個(gè)所選行，確定該行中的P個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值，以及確定該行中的q個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值； 確定與該行有關(guān)的對(duì)比度為P個(gè)最高像素強(qiáng)度的平均值與q個(gè)最低像素強(qiáng)度的平均值之間的差值；以及 根據(jù)第二反射圖像區(qū)中每個(gè)所選像素行的對(duì)比度與第一反射圖像區(qū)中每個(gè)所選像素行的對(duì)比度之間的差值，確定第二反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中P對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，q對(duì)應(yīng)于每個(gè)所選行中的像素總數(shù)的至少五分之一，以及其中在每個(gè)所選行中沒(méi)有像素為P個(gè)像素和q個(gè)像素所共有。
27.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包含校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息，其中校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息包含: 確定使樣品施給器的致動(dòng)器提供剛好被重力克服的向上力的偏移控制信號(hào)值； 存儲(chǔ)該偏移控制信號(hào)值； 朝著襯底平移樣品施給器，直到與致動(dòng)器的平移誤差有關(guān)的信號(hào)在誤差閾值內(nèi)；以及 當(dāng)與致動(dòng)器的平移誤差有關(guān)的信號(hào)在誤差閾值內(nèi)時(shí)，存儲(chǔ)樣品施給器的位置。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中校準(zhǔn)關(guān)聯(lián)信息包含在存儲(chǔ)的位置上將樣品施給器的高度設(shè)置成零。
29.—種系統(tǒng)，包含: 樣品施給器； 配置成支承襯底的平臺(tái)； 檢測(cè)器；以及 電子處理器，其中該系統(tǒng)被配置成當(dāng)該平臺(tái)支承著襯底時(shí): 將該檢測(cè)器配置成獲取在襯底附近的樣品施給器的圖像，該圖像包含與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)、和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)；以及 將該電子處理器配置成: 確定直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置；確定第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置； 確定樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離；以及 根據(jù)邊緣之間的距離確定樣品施給器相對(duì)于襯底的位置。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中樣品施給器相對(duì)于襯底的位置包含樣品施給器在襯底的表面上方的高度，以及其中將該電子處理器配置成根據(jù)參考信息確定樣品施給器的高度，該參考信息包括將樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的距離與高度相聯(lián)系的關(guān)聯(lián)信息。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中將該電子處理器配置成通過(guò)如下步驟測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離: 將樣品施給器平移到襯底的表面上方的新高度； 獲取在襯底附近的處在新高度上的樣品施給器的第二圖像，該第二圖像包含與樣品施給器相對(duì)應(yīng)的直接圖像區(qū)和與從襯底的表面反射的樣品施給器的圖像相對(duì)應(yīng)的第一反射圖像區(qū)； 確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣的位置； 確定第二圖像的第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣的位置；以及確定第二圖像的直接圖像區(qū)中樣品施給器的邊緣與第一反射圖像區(qū)中樣品施給器的反射邊緣之間的距離。
32.如權(quán)利要求 31所述的系統(tǒng)，其中將該電子處理器配置成通過(guò)在測(cè)量的該組距離中的距離之間內(nèi)插，確定與樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含與該電子處理器連接的存儲(chǔ)單元，其中將該電子處理器配置成將該控制設(shè)置和有關(guān)樣品施給器相對(duì)于襯底的地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)單元中。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中將該電子處理器進(jìn)一步配置成: 沿著與樣品施給器的中心軸垂直的方向?qū)悠肥┙o器平移到相對(duì)于襯底的新地點(diǎn)； 測(cè)量樣品施給器的邊緣與樣品施給器的反射邊緣之間的一組距離； 確定與新地點(diǎn)上的樣品施給器的目標(biāo)位置有關(guān)的控制設(shè)置；以及 將控制設(shè)置和有關(guān)新地點(diǎn)的信息存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)單元中。
35.如權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中將該電子處理器配置成根據(jù)存儲(chǔ)的控制設(shè)置確定與襯底的表面相對(duì)應(yīng)的平面的方程的系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/14GK103842793SQ201280046044
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月22日
【發(fā)明者】R.扎尼瑟, D.扎尼瑟, S.康羅伊, E.萊克內(nèi)斯, M.扎尼瑟, F.波洛斯基 申請(qǐng)人:羅氏血液診斷股份有限公司