專利名稱：用于生物標本的光學分析的分析器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于生物標本的光學分析的分析器，其包括用于傳送帶有待分析的樣品的載玻片的機器人。本發(fā)明還涉及包括光學器件的用于生物標本的光學分析的分析器， 該光學器件包括照相機、中間光學器件和前光學器件。應當注意，描述的分析器的機器人和光學器件可在一個分析器中一起使用，但是分析器的機器人和光學器件還可彼此獨立地使用。
背景技術：
生物材料的電腦輔助影像分析在近幾年中已經(jīng)變得越來越普遍。例如，用來計數(shù)和分類血涂片和體液中的白血球細胞的電腦輔助過程已經(jīng)發(fā)展。這些類型的分析在診斷感染、過敏或血癌中構成重要的步驟。在各種醫(yī)療制劑的顯微鏡分析中，例如血液樣品、細胞樣品或病理樣品的分析中， 可能的是使用自動掃描的顯微鏡系統(tǒng)。該顯微鏡系統(tǒng)的一個示例是來自CellaVision AB 的CellaVision DM 96，其被用于在周圍的血涂片中的各種類型的白血球細胞的定位和預分類。這種系統(tǒng)還是紅細胞形態(tài)學(red morphology)的預特征部分且提供了用于血小板估計的功能。系統(tǒng)掃描在顯微鏡載玻片上涂片的血液樣品。在掃描期間，顯微鏡系統(tǒng)形成了顯微鏡載玻片在兩個方向上的可控的定位移動，該兩個方向可被認為是x、y平面中的方向。顯微鏡載玻片被放置在憑借每個方向上的兩個軌和滾珠螺桿在兩個方向上移動的工作臺上。該系統(tǒng)的關鍵部分是具有樣品的可控的操縱。被放置在顯微鏡載玻片上的樣品從盒被傳送到顯微鏡，其中進行聚焦的粗調節(jié)連同精調節(jié)以實現(xiàn)血液樣品的滿意的成像。用來從盒將載玻片裝載到顯微鏡的平臺上的一些裝置是已知的。US-6, 847，481公開了用于顯微鏡的自動的載玻片裝載器盒。自動的載玻片裝載器包括用于容納多個顯微鏡載玻片的載玻片盒指示器，用于夾持指示器內的顯微鏡載玻片且用于將載玻片傳送到顯微鏡來觀測并隨后返回到指示器的載玻片交換臂，和用于在指示器和顯微鏡之間移動載玻片交換臂且定位載玻片以進行分析的χ、y平臺。存在與確保兩個軌完美地平行相關聯(lián)的問題，且如果兩個軌不是完美地平行，則工作臺將不能適當?shù)匾苿?。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供上述技術和現(xiàn)有技術的改進。更具體地，本發(fā)明的目的是提供具有用于傳送帶有待分析的樣品的載玻片的機器人的分析器，該機器人可在三維中移動且可被用來獲得樣品的聚焦而無需移動分析器中的光學器件。本發(fā)明的另外的目的是提供包括光學器件的分析器，該光學器件包括照相機、中間光學器件和前光學器件，其中，中間光學器件被可移動地布置且前光學器件被固定地布置。
這些和其它目的，連同從本發(fā)明的下列描述中明顯的優(yōu)勢憑借根據(jù)獨立權利要求 1的包括光學器件的分析器和根據(jù)獨立權利要求11的包括機器人的分析器實現(xiàn)。分析器因此包括光學器件，該光學器件包括照相機、中間光學器件和前光學器件， 其中，中間光學器件被可移動地布置且前光學器件被固定地布置。這是有優(yōu)勢的，因為許多不同的放大系數(shù)可被實現(xiàn)。另外，用物鏡的一些選擇，與前光學器件相比，中間光學器件對于定位中的缺陷更不敏感，由此，使其有優(yōu)勢以將前光學器件布置成固定的。光學器件可包括一個或多個可移動地布置的光源。因為光源是可移動的，所以當載玻片從顯微鏡被移除時，光源可被移動，由此，使得有可能將載玻片遠離前光學器件移動足夠遠以從前光學器件釋放放置在載玻片上的光學用油。否則，存在來自載玻片的光學用油弄臟光源的風險。光源可為LED。LED比常規(guī)的燈泡需要更少的能源且還實現(xiàn)了光的脈沖，因此進一步減小了能源消耗。照相機可被可移動地布置，其優(yōu)勢在于，相同的照相機可與所有可能的光學配置一起使用。這使得制造更便宜。中間光學器件可包括至少兩個中間物鏡。中間物鏡可具有從包括0. 33,0. 5,0. 66和1的組中選擇的放大系數(shù)。前光學器件可包括至少兩個端部物鏡。端部物鏡可具有從包括10、20、40、50、63和100的組中選擇的放大系數(shù)。用中間物鏡和端部物鏡的適當?shù)倪x擇，適當數(shù)量的不同的放大系數(shù)可被實現(xiàn)以用于分析器將被使用的操作任務。中間物鏡和端部物鏡的組合使使用廣泛使用的物鏡變成可能，因此，使制造更便宜。 分析器可包括用于聚焦來自光源的光的聚焦透鏡。聚焦透鏡可具有折射光的兩個端部部分和在兩個端部部分之間的提供光的全反射的中間部分。用該聚焦透鏡，充足的照明和適當?shù)臄?shù)值孔徑可以非常經(jīng)濟的方式實現(xiàn)。充足的照明和適當?shù)臄?shù)值孔徑對于實現(xiàn)好的分辨率和高的快門速度是重要的。聚焦透鏡實質上可為圓體形的且端部部分實質上可具有球截形的形狀。機器人的移動可被配置成憑借線性致動器執(zhí)行。光學器件的可移動的部分的移動優(yōu)選地被配置成憑借線性致動器執(zhí)行。線性致動器提供了實現(xiàn)所期望的移動的實用的方法。提供了用于生物標本的光學分析的分析器，該分析器包括用于傳送帶有待分析的樣品的載玻片的機器人。分析器的特征在于機器人由至少三個電機控制，以允許機器人在三維內移動，其中，機器人包括被配置成夾持載玻片的操縱裝置。這是有優(yōu)勢的，因為機器人可在三維內移動載玻片，例如從片盒(magazine)移動到顯微鏡。所述電機中的至少兩個被布置成沿各自的螺桿移動。用電機和螺桿的適當?shù)倪x擇，機器人本身能夠執(zhí)行例如用于聚焦的粗調節(jié)和精調節(jié)以實現(xiàn)樣品的滿意的成像。螺桿可為靜止的，其優(yōu)勢在于獲得旋轉的臨界值的風險被消除。并且，轉動慣量徑向地減小。螺桿可在其一端部被固定地布置且在其另一端部被自由地布置，其優(yōu)勢在于螺桿在x、y平面中的定向的可能的缺陷以最小限度影響ζ平面中的移動。由于螺桿的一端的
5非固定的布置，螺桿將不與引導機器人的移動的導軌對抗，且因此，當制造分析器時，不需要實現(xiàn)螺桿和導軌之間的絕對的平行。螺桿的自由地布置的端部可為最接近于光學分析被實施的地點的端部。這是有優(yōu)勢的，因為最重要的是在光學分析被實施的地點具有適當?shù)木氝\動能力。操縱裝置可被配置成憑借電機打開且憑借彈簧關閉。這是有優(yōu)勢的，因為在動力中斷的情況下，操縱裝置將不會使載玻片掉落，因為彈簧將載玻片保持在適當位置。并且， 操縱裝置可處理載玻片的玻璃的厚度中的變化。操縱裝置可包括傳感器，該傳感器被布置成如果操縱裝置被完全地關閉則報警。 這是有優(yōu)勢的，因為如果操縱裝置被完全地閉合且相應地不攜帶載玻片，則傳感器將給操作員報警。


本發(fā)明的上述的連同附加的目的、特征和優(yōu)勢通過本發(fā)明的實施方案的下列闡述性且非限制性的詳細描述，參照附圖將被更好的理解。圖1是用于生物標本的光學分析的分析器的透視圖。圖2是蓋子被移除的分析器的透視前視圖。圖3是分析器的透視后視圖，顯示了傳送帶有待分析的涂片的載玻片的機器人。圖4是用于保持載玻片的片盒的透視圖。發(fā)明的實施方案詳述用于生物標本的光學分析的分析器1在圖1中被圖示。分析器1具有腔2，其中， 包括載玻片的片盒可被放置在腔2中。每個片盒包括多個載玻片。分析器1可具有多個腔 2以在分析器1中同時放置多于一個片盒。在圖1中圖示的實施方案中，分析器具有八個腔 2。在圖2中，分析器1被圖示成具有機器人3。機器人3被可移動地布置以使機器人 3可沿χ軸、y軸和ζ軸移動。機器人包括操縱裝置4以夾持待分析的載玻片5。操縱裝置 4憑借電機打開且憑借彈簧關閉。并且，操縱裝置4裝備有傳感器，如果操縱裝置4被完全地關閉則該傳感器報警。分析器1中的光學器件6包括照相機7、中間光學器件8和前光學器件9。照相機 7被可移動地布置以使其能憑借沿螺桿19移動的電機18(見圖3)而沿χ軸移動(圖2中的雙箭頭X)。中間光學器件8被可移動地布置以使其可沿χ軸移動。照相機7連同中間光學器件8的移動憑借線性致動器被執(zhí)行。中間光學器件8包括兩個物鏡10。在所示的示例中，中間物鏡分別具有0.5和1的放大系數(shù)。前光學器件9被固定地布置。在圖2中圖示的實施方案中，前光學器件具有分別帶放大系數(shù)10、40和100的三個物鏡11。物鏡的這種組合使其可能分別實現(xiàn)5、10、20、40、50和100倍的放大。與每個端部物鏡11相關，存在用于照亮正被分析的涂片的LED(未示出)。LED是沿z軸可移動的，從而當已經(jīng)分析過的載玻片5將被從光學器件6移除時能夠將LED移開。 以這種方式可能的是，避免載玻片上的任何油灑到LED上。聚焦透鏡25被布置成將來自LED的光聚焦到載玻片上，從而實現(xiàn)滿意的照明和適當?shù)臄?shù)值孔徑。聚焦透鏡25具有實質上圓柱形的中間部分26。在中間部分26的每個端部處存在端部部分27，該端部部分27具有球截形的形狀。來自LED的光進入聚焦透鏡25且被第一端部部分27a折射。在中間部分26中，光全部在外表面中被反射。在光離開聚焦透鏡之前，光再次被第二端部部分27b折射。圖3圖示了由三個電機12、13、14控制的機器人3，三個電機12、13、14中的兩個電機12、13沿螺桿15、16移動且第三個電機14憑借螺桿17移動載玻片5以實現(xiàn)在三維內的移動。為了實現(xiàn)沿χ軸的移動，機器人具有沿螺桿15移動的電機12。為了實現(xiàn)沿y軸的移動，機器人具有沿螺桿16移動的電機13(在圖3中指示，但是在電機14后面是模糊的)。 為了實現(xiàn)載玻片5沿ζ軸的移動，機器人具有沿螺桿17移動載玻片5的電機14。每個螺桿 15、16、17在一端被固定地布置且在另一端被自由地布置。每個螺桿15、16、17的自由布置的端是最靠近光學分析被實施的地方的端，即最靠近光學器件6。螺桿是靜止的，其意味著螺桿不旋轉。沿每個螺桿15、16、17的長度的中間存在用于探知機器人3的位置的位置傳感器 (未示出)。類似地，在螺桿的中心處存在位置傳感器，照相機7和中間光學器件沿該螺桿移動。傳感器在中間的這種放置與在每個螺桿的每個端部處布置一個傳感器相比減少了需要的傳感器的數(shù)量。在分析器1上，布置了包含光學用油的一次性的油袋或油包22。當油包22是空的時，其可容易地被移除且用新的、滿的油包更換。為了確保每個載玻片被提供油的油滴且確保油包不是空的，分岔(fork)被布置成感測從油包傳到載玻片的油滴。刮板23或海綿可被布置成一旦載玻片在其回到片盒前已被分析，則從載玻片移除油。在圖4中用于在分析器1中使用的片盒20被顯示。片盒具有用于將12個載玻片堆疊布置的插槽21。在每個插槽21中，存在將載玻片保持在位置中的彈簧。因此，可確定的是，載玻片不會掉出片盒20，該載玻片本應該意外地翻倒或掉落。載玻片在片盒中的正確的定位還可使機器人3更容易夾持載玻片。當使用分析器1分析以在載玻片5上的涂片為形式的樣品時，儲存在片盒20中的載玻片5首先被操縱裝置4夾持并從片盒20拉出一點兒。布置在分析器的主結構梁28上的條形碼讀取器24讀取載玻片5上的條形碼(未示出)以獲取關于載玻片5的信息。如果載玻片5將被分析，則操縱裝置4采用載玻片5的更好的夾持且機器人3將載玻片5傳送到光學器件6以進行分析。通過使用中間光學器件8中的物鏡10與前光學器件9中的物鏡11結合，一些不同的放大系數(shù)可被使用以產(chǎn)生用于操作者的滿意的照片。載玻片5的移動的粗調節(jié)連同精調節(jié)，包括聚焦，憑借機器人3被執(zhí)行。照相機7可給在載玻片5上的涂片照相且將該照片發(fā)送到操作者能夠看到載玻片5上的涂片的影像的電腦(未示出)。 在分析之后，機器人3將載玻片5降低，從而釋放放置在載玻片上的來自端部物鏡11的光學用油，從而避免灑油。LED也被降低，從而避免與載玻片5的向下的移動干涉。機器人3 隨后將載玻片5傳送回片盒20且將載玻片放回與該載玻片被拉出的同一插槽21。分析器1可被用來分析血液樣品，但是還可用于其它樣品。通常，分析器1適于生物標本的所有類型的掃描，包括但不限于血液和骨髓涂片，細胞樣品，例如(Pap smear)半流質涂片，以及組織生理學的組織切片。技術人員認識到，在此描述的實施方案的許多修改是可能的而不背離本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍在所附權利要求中被界定。
例如，中間光學器件還可具有除了上文描述的放大系數(shù)的其它放大系數(shù)。通常，放大系數(shù)將從包括0. 33,0.5,0. 66和1的組中選擇，但是其它放大系數(shù)也是可能的。類似地，前光學器件可具有其它放大系數(shù)。前光學器件在大多數(shù)情況中將具有至少兩個物鏡11，且放大系數(shù)從包括10、20、40、50、63和100的組中選擇。其它放大系數(shù)也是可能的。在所示的實施方案中，前光學器件具有三個物鏡，但是其可例如僅具有兩個物鏡。 這在該情況中可分別具有20和100的放大系數(shù)。在上文描述的實施方案中，樣品的照明憑借LED實現(xiàn)。與上文描述的聚焦透鏡25 相關，LED是優(yōu)選的光源。但是，通常，其它光源也可被使用，例如燈泡。除了在分析器的前部上的插槽2，附加的插槽(未示出)可被用作用于接納不放置在片盒中的單個載玻片的備用插槽。如果應急樣品需要被分析，則這是方便的。如果機器人被用來將來自例如涂片裝置的載玻片傳送到分析器，則該備用插槽還實現(xiàn)了連續(xù)的流而無需使用片盒。此外，備用插槽可被用作在動力中斷的情況下的卸料口。如果動力中斷已重新設定分析器1且機器人3保持載玻片5，則機器人3將不知道片盒20中的哪個插槽21 用來返回載玻片5且可改為通過備用插槽卸下載玻片5。當存在動力中斷時，解決操縱由機器人保持的載玻片5的問題的另一種方法是對分析器1編程，以使機器人3記住隨載玻片5前進的地點，且以使當動力恢復時，機器人3 在其中斷的地點重新開始機器人3的工作。在所示的實施方案中，電機沿其移動的螺桿被固定地布置在離光學器件最遠的端部中且自由地布置在最靠近光學器件的端部中。實現(xiàn)接近分析的點，即接近光學器件的移動的自由度的另一種方法可使用在兩端處被固定的更長的螺桿，且將其布置成以使光學器件被放置成靠近螺桿的中心。在僅帶一個用于片盒20的插槽2的分析器1的情況下，條形碼讀取器24可被固定地布置在分析器1的主結構梁28上。在帶多于一個用于片盒的插槽2的分析器1的情況下，例如上文描述的實施方案，機器人3可被布置成抓取條形碼讀取器24，以使當機器人 3移動到當前片盒24時，條形碼讀取器24伴隨機器人3沿主結構梁28滑動。當機器人3 將載玻片移動到分析的區(qū)域內，光學器件6下方時，條形碼讀取器24在第一片盒插槽2的左方。應當注意，描述的分析器的機器人和光學器件可在一個分析器中一起使用，但是光學器件的機器人和分析器還可彼此獨立地使用。
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權利要求
1.用于生物標本的光學分析的分析器(1)，包括光學器件(6)，其包括照相機(7)、中間光學器件(8)和前光學器件(9)，其特征在于 所述中間光學器件(8)被可移動地布置且所述前光學器件(9)被固定地布置。
2.根據(jù)權利要求1所述的分析器，其中，所述照相機(7)被可移動地布置。
3.根據(jù)權利要求1-2中的任一項所述的分析器，其中，所述中間光學器件(8)包括至少兩個中間物鏡(10)。
4.根據(jù)權利要求3所述的分析器，其中，所述中間光學器件具有從包括0.33,0. 5,0. 66 和1的組中選擇的放大系數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1-4中的任一項所述的分析器，其中，所述前光學器件(9)包括至少兩個端部物鏡(11)。
6.根據(jù)權利要求5所述的分析器，其中，所述端部物鏡具有從包括10、20、40、50、63和 100的組中選擇的放大系數(shù)。
7.根據(jù)權利要求1-6中的任一項所述的分析器，還包括光源和用于聚焦來自所述光源的光的聚焦透鏡(25)。
8.根據(jù)權利要求7所述的分析器，其中，所述光源是發(fā)光二極管，且其中，所述聚焦透鏡(25)具有折射光的兩個端部部分(27)和在所述兩個端部部分(27)之間的提供光的全反射的中間部分(26)。
9.根據(jù)權利要求8所述的分析器，其中，所述聚焦透鏡(25)實質上是圓柱形的，且其中，所述端部部分(27)實質上具有球截形的形狀。
10.根據(jù)權利要求1-9中的任一項所述的分析器，其中，所述光學器件(6)的移動被配置成憑借線性致動器執(zhí)行。
11.用于生物標本的光學分析的分析器(1)，包括機器人(3)，所述機器人(3)用于傳送在載玻片(5)上的待分析的樣品，其特征在于 所述機器人(3)由至少三個電機(12、13、14)控制以允許所述機器人(3)三維移動，其中， 所述機器人(3)包括被配置成夾持所述載玻片(5)的操縱裝置(4)。
12.根據(jù)權利要求11所述的分析器(1)，其中，所述電機中的至少兩個電機(12、13)被布置成沿各自的螺桿(15、16)移動。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的分析器(1)，其中，至少一個螺桿(15、16、17)是靜止的。
14.根據(jù)權利要求11-13中的任一項所述的分析器(1)，其中，至少一個螺桿(15、16、 17)在其一端部被固定地布置且在其另一端部被自由地布置。
15.根據(jù)權利要求14所述的分析器(1)，其中，所述螺桿(15、16、17)的自由地布置的端部是最靠近光學分析被實施的地點的端部。
16.根據(jù)權利要求11-15中的任一項所述的分析器(1)，其中，所述操縱裝置(4)被配置成憑借電機打開且憑借彈簧關閉。
17.根據(jù)權利要求11-16中的任一項所述的分析器(1)，其中，所述操縱裝置(4)包括傳感器，所述傳感器被布置成如果所述操縱裝置(4)被完全地關閉則報警。
18.根據(jù)權利要求11-17中的任一項所述的分析器(1)，還包括光學器件(6)，所述光學器件(6)包括照相機(7)、中間光學器件⑶和前光學器件(9)，其中，所述中間光學器件(8)被可移動地布置且所述前光學器件(9)被固定地布置。
19.根據(jù)權利要求18所述的分析器(1)，其中，所述光學器件(6)包括至少一個光源。
20.根據(jù)權利要求19所述的分析器(1)，其中，所述至少一個光源是發(fā)光二極管。
21.根據(jù)權利要求18-20中的任一項所述的分析器(1)，其中，所述照相機(7)被可移動地布置。
22.根據(jù)權利要求18-21中的任一項所述的分析器(1)，其中，所述中間光學器件(8) 包括至少兩個中間物鏡(10)。
23.根據(jù)權利要求22所述的分析器(1)，其中，所述中間物鏡具有從包括0.33、0.5、 0. 66和1的組中選擇的放大系數(shù)。
24.根據(jù)權利要求18-23中的任一項所述的分析器(1)，其中，所述前光學器件(9)包括至少兩個端部物鏡(11)。
25.根據(jù)權利要求24所述的分析器(1)，其中，所述端部物鏡具有從包括10、20、40、50、 63和100的組中選擇的放大系數(shù)。
26.根據(jù)權利要求20-25中的任一項所述的分析器(1)，還包括用于聚焦來自所述光源的光的聚焦透鏡(25)。
27.根據(jù)權利要求26所述的分析器(1)，其中，所述聚焦透鏡(25)具有折射光的兩個端部部分(27)和在所述兩個端部部分(27)之間的提供光的全反射的中間部分(26)。
28.根據(jù)權利要求27所述的分析器(1)，其中，所述聚焦透鏡(25)實質上是圓柱形的， 且其中，所述端部部分(27)實質上具有球截形的形狀。
29.根據(jù)權利要求11-28中的任一項所述的分析器(1)，其中，所述機器人(3)在至少一個維度中的移動被配置成憑借線性致動器執(zhí)行。
30.根據(jù)權利要求18-28中的任一項所述的分析器(1)，其中，所述光學器件(6)的可移動的部件的移動被配置成憑借線性致動器執(zhí)行。
全文摘要
用于生物標本的光學分析的分析器(1)，包括光學器件(6)，該光學器件(6)包括照相機(7)、中間光學器件(8)和前光學器件(9)。分析器(1)的特征在于中間光學器件(8)被可移動地布置且前光學器件(9)被固定地布置。用于生物標本的光學分析的分析器(1)包括用于傳遞待分析的載玻片的機器人(3)。分析器(1)的特征在于機器人(3)由至少三個電機(12)、(13)、(14)控制以允許機器人(3)在三維內移動。機器人(3)包括被配置成夾持載玻片的操縱裝置。
文檔編號G02B21/36GK102272652SQ200980153358
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2008年12月30日
發(fā)明者康尼·伊爾斯特倫, 拉格納·塞格斯滕, 漢斯·本特松, 簡·尼爾森 申請人:細胞視覺公司