Покровное и предметное стекло с печатью для определения базовой фокальной плоскости для световой микроскопии
PRINTED COVER AND SLIDE GLASS FOR DETERMINING THE BASIC FOCAL PLANE FOR LIGHT MICROSCOPY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к световой микроскопии и, в частности, к базовым фокальным плоскостям для использования в световой микроскопии.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Для увеличения изображений или небольших объектов в световой микроскопии используют видимый свет и систему линз. Световая микроскопия может быть выполнена с использованием оптического микроскопа. Оптические микроскопы, как правило, содержат окуляр и/или камеру для просмотра объектов. Когда пользователь видит объект через окуляр, он может вручную изменять фокус микроскопа при просмотре различных участков объекта. Кроме того, при выполнении анализа объекта компьютерной программой, связанной с камерой, компьютерная программа может многократно изменять фокус микроскопа при просмотре различных участков объекта. Однако при этом необходимо многократно изменять фокус микроскопа, что может привести к ошибкам в анализе, выполняемом человеком или компьютерной программой.
[0003] Оптические микроскопы широко применяются для просмотра образца материала. Образец может включать в себя органическое вещество, такое как бактерии или небольшие организмы, и может включать в себя неорганическое вещество, такое как кристаллические структуры или другие материалы. Если толщина образца больше оптической глубины поля зрения, пользователю или компьютерной программе может потребоваться неоднократная корректировка фокальной глубины микроскопа, для просмотра различных областей образца. В некоторых случаях с целью обеспечения равномерного распределения образца по предметному стеклу поверх образца помещают покровное стекло так, чтобы образец располагался между предметным стеклом и покровным стеклом.
[0004] В идеале покровные стекла и предметные стекла, используемые для световой микроскопии, являются гладкими, плоскими и имеют равномерную толщину. Однако покровные стекла и предметные стекла часто отклоняются от этого идеала. Во многих случаях покровные стекла и предметные стекла имеют кривизну изгиба или неравномерную толщину. В некоторых вариантах реализации образец состоит из текучей среды или пластичной среды, которая может быть помещена на предметное стекло вручную или другим неточным способом. В таком варианте реализации, когда покровное стекло помещают поверх образца, форма и толщина образца, расположенного между предметным стеклом и покровным стеклом, могут изменяться или варьировать в зависимости от образца. Такая вариация может быть вызвана кривизной, наклоном, вариацией толщины или изъянами поверхности предметного стекла или покровного стекла. Вариация приводит к неравномерному распределению образца и поэтому требует многократного изменения фокуса микроскопа при просмотре человеком или компьютерной программой различных участков образца.
[0005] В свете вышеизложенного в настоящем документе раскрыты системы, способы и устройства для базовых кадров для световой микроскопии. Описанные в настоящем документе базовые кадры компенсируют вариации в предметных стеклах, покровных стеклах и образцах и, следовательно, улучшают микроскопическую визуализацию.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0006] Не имеющие ограничительного характера и неисчерпывающие варианты реализации настоящего изобретения описаны со ссылкой на следующие фигуры, на которых, если не указано иное, одинаковые номера позиций обозначают одинаковые детали на различных видах. Специалистам в данной области техники будет понятно, что различные графические материалы представлены только в иллюстративных целях. Сущность настоящего изобретения, а также другие варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением могут быть более понятны после ознакомления с представленным ниже подробным описанием, прилагаемой формулой изобретения и несколькими графическими материалами.
[0007] На ФИГ. 1 представлен принципиальный вид сбоку покровного стекла с печатью, используемого для обеспечения базовой фокальной плоскости на нижней поверхности покровного стекла, чтобы сканер предметных стекол мог сканировать образец с одним или более заданными смещениями под поверхностью покровного стекла;
[0008] на ФИГ. 2A представлен вид сверху нижней поверхности покровного стекла с печатью, содержащего множество реперных меток;
[0009] на ФИГ. 2B представлен вид сверху покровного стекла с печатью, если смотреть через верхнюю поверхность;
[0010] на ФИГ. 3A представлен вид сверху нижней поверхности покровного стекла с печатью, содержащего множество реперных меток и фокальную рамку;
[0011] на ФИГ. 3B представлен вид сверху покровного стекла с печатью, если смотреть через верхнюю поверхность;
[0012] на ФИГ. 4 представлен принципиальный вид сбоку предметного стекла с печатью, используемого для обеспечения базовой фокальной плоскости на верхней поверхности предметного стекла, чтобы сканер предметных стекол мог сканировать образец с одним или более заданными смещениями над поверхностью предметного стекла;
[0013] на ФИГ. 5 представлен принципиальный вид сбоку покровного стекла с печатью и предметного стекла с печатью, используемых для обеспечения базовой фокальной плоскости на нижней поверхности покровного стекла и верхней поверхности предметного стекла, чтобы сканер предметных стекол мог сканировать образец с одним или более заданными смещениями под поверхностью покровного стекла и/или над поверхностью предметного стекла;
[0014] на ФИГ. 6 представлен пример изображения с высоким разрешением и 20-кратным увеличением части реперной метки, напечатанной на покровном стекле или предметном стекле;
[0015] на ФИГ. 7 представлен пример изображения с высоким разрешением и 40-кратным увеличением части реперной метки, напечатанной на покровном стекле или предметном стекле;
[0016] на ФИГ. 8 представлен пример изображения с высоким разрешением и 20-кратным увеличением части реперной метки, напечатанной на покровном стекле или предметном стекле;
[0017] на ФИГ. 9 представлен пример изображения с высоким разрешением и 20-кратным увеличением части реперной метки, напечатанной на покровном стекле или предметном стекле;
[0018] на ФИГ. 10A представлен пример изображения с высоким разрешением и 10-кратным увеличением, созданного с помощью автоматического сканера предметных стекол, используемого в сочетании с покровным стеклом с печатью и/или предметным стеклом с печатью для сравнения спрогнозированного края реперной метки с захваченным краем реперной метки;
[0019] на ФИГ. 10B показан пример изображения с высоким разрешением и 10-кратным увеличением, созданного автоматическим сканером предметных стекол, используемым в сочетании с покровным стеклом с печатью и/или предметным стеклом с печатью для определения того, что настоящее поле зрения полностью находится в пределах реперной метки;
[0020] на ФИГ. 11A представлен вид сбоку в перспективе варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0021] на ФИГ. 11B представлен прямой вид сверху варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0022] на ФИГ. 11C представлен прямой вид сбоку варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0023] на ФИГ. 12A представлен вид сбоку в перспективе варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0024] на ФИГ. 12B представлен прямой вид сверху варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0025] на ФИГ. 12C представлен прямой вид сбоку варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0026] на ФИГ. 13A представлен вид сбоку в перспективе варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0027] на ФИГ. 13B представлен прямой вид сверху варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0028] на ФИГ. 13C представлен прямой вид сбоку варианта осуществления инструмента для перемещения образца;
[0029] на ФИГ. 14 представлена принципиальная блок-схема способа фокусировки оптического микроскопа на образце;
[0030] на ФИГ. 15 представлена принципиальная блок-схема способа фокусировки оптического микроскопа на образце;
[0031] на ФИГ. 16 представлена принципиальная блок-схема способа фокусировки оптического микроскопа на образце;
[0032] на ФИГ. 17 представлена принципиальная блок-схема способа фокусировки оптического микроскопа на образце;
[0033] на ФИГ. 18 представлена принципиальная блок-схема способа фокусировки оптического микроскопа на образце; и
[0034] на ФИГ. 19 представлена принципиальная блок-схема способа вычисления базовой фокальной плоскости для образца на основании множества реперных меток.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0035] В настоящем документе описаны системы, способы и устройства для определения базовых фокальных плоскостей для уточнения фокуса образца, рассматриваемого с помощью световой микроскопии. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к покровным стеклам с печатью и предметным стеклам с печатью для эффективного определения базовой фокальной плоскости образца, рассматриваемого с помощью световой микроскопии. Базовые кадры компенсируют вариации толщины образца, а также кривизны, толщины или гладкости поверхности предметных стекол и покровных стекол.
[0036] В одном варианте осуществления настоящего изобретения для определения базовой фокальной плоскости образца, наблюдаемого с помощью световой микроскопии, используют реперные метки. В одном варианте осуществления реперные метки напечатаны на покровном стекле и/или на предметном стекле для использования с оптическим микроскопом. Базовую фокальную плоскость или указанное смещение относительно базовой фокальной плоскости можно использовать в качестве отправной точки для дополнительного уточнения поверхности фокуса образца. В одном варианте осуществления фокус дополнительно уточняют на основании изображений образца в определенном местоположении. Местоположение изображений по отношению ко всему образцу определяют на основании реперных меток.
[0037] Один вариант осуществления настоящего изобретения применяют при световой микроскопии в тех случаях, когда сложно осуществить фокусировку на образце. В данном варианте реализации образец помещают между предметным стеклом и покровным стеклом. На одно или более предметных стекол или покровных стекол нанесена печать с включением реперных меток. Образец сканируют с помощью оптического микроскопа. Реперные метки сканируют и оценивают с целью определения базовой фокальной поверхности для образца, определенного как нижняя поверхность покровного стекла и/или верхняя поверхность предметного стекла. Затем образец сканируют с фиксированными смещениями относительно базовой фокальной поверхности. В некоторых случаях нет значимых средств фокусировки на самом образце или определения способа улучшения фокусировки образца в заданном базовом местоположении. В таких случаях этот пример реализации особенно полезен для уточнения фокуса образца и сокращения времени достижения надлежащего фокуса.
[0038] Дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой покровное стекло с печатью для сканирования образцов качества воздуха. В таком варианте осуществления образец собирают путем захвата переносимых по воздуху частиц на поверхности прозрачного геля. Образец окрашивают и накрывают покровным стеклом с печатью так, чтобы захваченный слой частиц находился очень близко к покровному стеклу. В некоторых случаях захваченный слой частиц отделен только слоем пятна жидкости в диапазоне 0-10 мкм. В варианте осуществления область печати на покровном стекле окружает образец, но не перекрывает сам образец. Система просматривает образец через покровное стекло с печатью и фокусируется на реперных метках, напечатанных на покровном стекле. После фокусировки на реперной метке положение фокуса образца оценивают с помощью интерполяции. Эти оценки могут быть несовершенными из-за переменной глубины пятна и несовершенной плоскостности образца и покровного стекла с печатью. Начальные оценки уточняют путем выполнения поиска локального фокуса при различных фокусных расстояниях, близких к оцененному фокусному расстоянию. Таким образом, оптимальную точку фокусировки определяют без помехи со стороны мешающих слоев с высокой степенью фокусировки, таких как мусор, расположенный поверх покровного стекла или на поверхности предметного стекла под образцом. Такой вариант реализации особенно эффективен для быстрого и точного определения правильной фокальной точки для образцов качества воздуха, поскольку образцы качества воздуха могут быть разреженными, если отобранный воздух имеет низкое количество частиц.
[0039] Ниже приведено подробное описание систем и способов, соответствующих вариантам осуществления настоящего изобретения. Хотя описано несколько вариантов осуществления, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено каким-либо одним вариантом осуществления, а охватывает множество альтернатив, модификаций и эквивалентов. Кроме того, хотя в приведенном ниже описании представлено множество конкретных деталей, чтобы обеспечить полное понимание вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, некоторые варианты осуществления могут быть реализованы на практике без некоторых или всех из этих деталей. Более того, в целях ясности определенный технический материал, известный в предшествующем уровне техники, не был подробно описан во избежание излишнего затруднения понимания описания.
[0040] На ФИГ. 1 представлена принципиальная схема вида сбоку образца 106, расположенного между предметным стеклом 104 и покровным стеклом 102, для визуализации с помощью оптического микроскопа. Покровное стекло 102 служит базовой фокальной плоскостью для наблюдения за объектами, распределенными по всему образцу 106. При типичном анализе с использованием световой микроскопии образец 106 обрабатывают таким образом, чтобы его можно было визуально исследовать с помощью оптического микроскопа для идентификации, анализа и/или количественного определения представляющих интерес частиц 108, как показано на ФИГ. 1. Покровное стекло 102 содержит маркировки, обеспечивающие базовую фокальную поверхность, так что сканер предметных стекол может сканировать образец 106 с одним или более заданными смещениями под поверхностью покровного стекла 102.
[0041] Покровное стекло 102 содержит одну или более реперных меток 110a, 110b, 110c (в настоящем документе в совокупности обозначенных позицией 110). Реперные метки 110 напечатаны на покровном стекле. В одном варианте осуществления реперные метки 110 напечатаны только на нижней поверхности покровного стекла 102 относительно окуляра или камеры, т. е. напечатаны на поверхности, которая находится в контакте с образцом 106. В одном варианте осуществления реперные метки 110 напечатаны в области покровного стекла 102, как показано на ФИГ. 2A-2B. Реперные метки 110 упрощают процесс точной и эффективной фокусировки оптического микроскопа на образце 106 и/или частице 108 внутри образца 106. Реперные метки 110 позволяют человеку или компьютерной программе сначала сфокусироваться на реперной метке 110 для определения местоположения нижней поверхности покровного стекла 102 и, таким образом, определения местоположения верхней поверхности образца 106.
[0042] В одном варианте осуществления каждая реперная метка 110 имеет форму, подходящую для того, чтобы ее можно было увидеть при просмотре в макроизображении камеры и/или через окуляр оптического микроскопа. Кроме того, каждая реперная метка 110 может быть напечатана таким образом, чтобы реперная метка 110 представляла внутренний мелкодисперсный контраст при подсвечивании снизу для облегчения фокусировки на основе изображений. В таком варианте осуществления каждая реперная метка 110 может быть образована из узора или текстуры с мелкодисперсным пространственно изменяемым коэффициентом пропускания. Реперные метки 110 могут иметь схему расположения точками, схему расположения в виде решетки, схему расположения с параллельными линиями, случайную схему расположения и т. п.
[0043] В одном варианте осуществления образец 106 помещают на предметное стекло 104 с расположенным на нем покровным стеклом 102. Образец 106 подсвечивается сзади оптическим микроскопом (или другим устройством) через предметное стекло 104. Образец 106 подсвечивается сверху оптическим микроскопом (или другим устройством) через покровное стекло 102. Подходящая система сканирования может снять макроизображение всего покровного стекла 102, таким образом визуализируя все реперные метки 110 в узоре на макроуровне. Затем через покровное стекло 102 может быть получено изображение части образца 106 с 40-кратным (или другим подходящим) увеличением. Там, где виден участок реперной метки 110, вид можно сфокусировать так, чтобы видеть переход на схеме расположения реперной метки 110, как, например, на реперных метках в сетчатой схеме расположения, представленных на ФИГ. 2A-2B.
[0044] В одном варианте осуществления покровное стекло 102 определяет плоскость фокуса для нижней поверхности покровного стекла 102, которая контактирует с образцом 106. Это достигается путем фокусировки на переходной области и, в частности, фокусировки на краю между пустым пространством и областью краски реперных меток 110. После визуализации трех реперных меток 110 система может определять базовую плоскость, соответствующую нижней поверхности покровного стекла 102, для выполнения функции базовой фокальной плоскости. По мере фокусировки дополнительных реперных меток 110 модель, используемая для определенной базовой плоскости, может быть расширена для отражения формы нижней поверхности покровного стекла 102. Следует понимать, что можно использовать подходящее программное обеспечение и математические вычисления для определения базовой плоскости, и они могут быть интегрированы как часть функции машинного обучения или автоматизированной системы сканирования предметных стекол.
[0045] В одном варианте осуществления образец 106 визуализируют и оценивают с помощью автоматического сканера предметных стекол. Автоматический сканер предметных стекол сканирует образец 106 в некотором диапазоне движений вдоль по существу вертикальной оси или оси z для сканирования вдоль одной или более определенных фокальных плоскостей (DFP). Определенные фокальные плоскости по существу параллельны определенной базовой плоскости, соответствующей нижней поверхности покровного стекла 102. Если представляющие интерес частицы 108 находятся в пределах прогнозируемой глубины 112 частицы (определяемой как глубина от базовой фокальной плоскости), то определенные плоскости в пределах прогнозируемой глубины 112 частицы можно сканировать. В одном примере прогнозируемая глубина 112 частицы составляет от 3 микрон до 12 микрон от базовой фокальной плоскости (определяемой как нижняя поверхность покровного стекла 102). Сканирование может выполняться при глубине 3 микрона, глубине 5 микрон, глубине 7 микрон, глубине 9 микрон, глубине 11 микрон, глубине 13 микрон и глубине 15 микрон или в любом другом подходящем диапазоне при определении для каждого случая. Следует понимать, что эти значения являются лишь иллюстративными и будут изменяться в зависимости от свойств среды и представляющих интерес частиц для различных областей применения.
[0046] В других вариантах осуществления, где представляющие интерес частицы 108 могут находиться в полосе, находящейся ближе к нижнему концу образца 106 рядом с предметным стеклом 104, реперные метки 110 можно поместить на верхнюю поверхность предметного стекла 104, а не на нижнюю поверхность покровного стекла 102. Как и реперные метки 110 на покровных стеклах 102, эти реперные метки 110 можно разместить путем печати непосредственно на предметном стекле 104. В некоторых вариантах осуществления как на предметном стекле 104, так и на покровном стекле 102 могут присутствовать различные реперные метки 110. Это позволит применять технологию с использованием как верхней, так и нижней фокальных плоскостей, а также анализа представляющих интерес частиц 108 на основе свойств оседания или плавучести.
[0047] Покровное стекло 102 может иметь размер и форму, подходящие для использования с предметным стеклом оптического микроскопа. В одном варианте осуществления покровное стекло 202 имеет размер приблизительно 22 мм x 22 мм. В одном варианте осуществления покровное стекло 102 имеет размер приблизительно 20 мм x 40 мм. Следует понимать, что покровное стекло 202 может иметь размер и форму, подобранные для конкретного применения, например, для конкретной макрокамеры или оптического микроскопа.
[0048] В некоторых вариантах реализации образец 106 получают в жидкой форме. В одном примере образец представляет собой материал кала, такой как образец фекалий, взятый у животного. В этом примере образец 106 получают путем смешивания материала кала с реагентами, фильтрации для удаления крупных загрязнителей и выполнения центрифугирования. Затем приготовленный образец 106 можно исследовать на наличие представляющей интерес частицы 108. В этом примере может подозреваться наличие паразитного состояния у животного, и может быть исследован материал кала для определения наличия частиц 108, таких как яйца, паразиты или мусор. Обработка образца может привести к тому, что представляющая интерес частица 108, такая как яйца паразита, будет находиться на определенной высоте внутри образца 106 из-за относительной плотности или подобных свойств. В некоторых случаях известна прогнозируемая глубина 112 частицы, где ожидается, что представляющая интерес частица 108 будет находиться в образце 106. В примере осуществления яйца могут находиться на глубине от приблизительно 3 микрон до приблизительно 12 микрон под верхней поверхностью образца 106. Если покровное стекло 102 имеет кривизну или другую вариацию, это может привести к изменению фактической глубины представляющей интерес частицы 108. В таком случае автоматизированный стандартный фокус до прогнозируемой глубины 112 частицы не будет обнаруживать представляющую интерес частицу 108. Эту проблему решают путем сначала фокусировки на реперной метке 110 для определения местоположения нижней поверхности покровного стекла 102 и, таким образом, определения местоположения верхней поверхности образца 106. На основании определенной глубины реперной метки 110 можно определить частицы 108 путем фокусировки на прогнозируемой глубине 112 частицы, определенной на основании глубины реперной метки 110.
[0049] Частица 108, как описано в настоящем документе, включает в себя любую составляющую или часть материала, такого как пыль, клетки, группы клеток, волокна, части материала, организмы, ткань, биологический материал, минеральные вещества или любой другой элемент или материал, которые могут быть классифицированы или проанализированы. Классификация, обнаружение, количественное определение или идентификация частиц 108 может включать в себя идентификацию конкретного типа частицы или состояния конкретной частицы или материала. Например, клетки можно идентифицировать не только как определенный тип клеток, но также как имеющие или демонстрирующие определенное состояние, такое как состояние, соответствующее аномалии, заболеванию, инфекции или раку.
[0050] На ФИГ. 2A и 2B представлены виды сверху покровного стекла 202. На ФИГ. 2A показан вид сверху нижней поверхности 204 покровного стекла 202, а на ФИГ. 2B показан вид сверху верхней поверхности 208 покровного стекла 202. Покровное стекло 202 может быть выполнено из прозрачного материала, такого как стекло или оргстекло, так что маркировки на покровном стекле 202 могут быть видны либо на нижней поверхности 204, либо на верхней поверхности 208. Нижняя поверхность 204 относится к нижней поверхности по отношению к камере или окуляру оптического микроскопа. Нижняя поверхность 204 представляет собой поверхность, которая входит в контакт с образцом 106.
[0051] Покровное стекло 202 содержит множество реперных меток 210, напечатанных на нижней поверхности 204 и видимых при просмотре покровного стекла через верхнюю поверхность 208. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 2A-2B, каждая реперная метка 210 представляет собой круг подходящего диаметра, видимый при подсветке сверху обзорного изображения макрокамеры. Кроме того, каждая реперная метка 210 представляет внутренний мелкодисперсный контраст, облегчающий фокусировку на основе изображений при подсветке снизу и наблюдаемый через объектив оптического микроскопа с использованием окуляра или камеры. В одном варианте осуществления каждая реперная метка 210 образована из узора и/или текстуры с мелкодисперсным пространственно изменяемым коэффициентом пропускания. В одном иллюстративном варианте осуществления каждая реперная метка 210 представляет собой круг с диаметром в диапазоне от приблизительно 250 мкм до 1,4 мм. Следует понимать, что реперные метки 210 могут иметь любой подходящий размер и форму в зависимости от применения покровного стекла 202.
[0052] Покровное стекло 202 дополнительно содержит хиральный индикатор 212, напечатанный на нижней поверхности 204. Хиральный индикатор 212 является хиральным, так что слова или символы имеют правильную ориентацию. Хиральный характер хирального индикатора 212 помогает пользователю ориентировать покровное стекло 202 в правильной ориентации и правильной стороной вверх. В примере, показанном на ФИГ. 2A-2B, хиральный индикатор 212 представляет собой слова «ХИРАЛЬНЫЙ ИНДИКАТОР» и явно имеет правильную ориентацию. Хиральный индикатор 212 напечатан в виде зеркального отображения на нижней поверхности 204 покровного стекла 202 таким образом, что хиральный индикатор 212 может быть виден в правильной ориентации при просмотре через верхнюю поверхность 208 покровного стекла 202. Это гарантирует, что практикующий специалист правильно ориентирует покровное стекло 202 таким образом, чтобы нижняя поверхность 202 находилась в контакте с образцом 106. Хиральная природа хирального индикатора 212 дополнительно позволяет человеку или компьютерной программе осуществлять просмотр для проверки того, имеет ли покровное стекло правильную ориентацию при исследовании макроизображения или изображений с сильным увеличением. Следует понимать, что хиральный индикатор 212 может включать текст, как показано на ФИГ. 2A-2B, или он может включать символ или форму. Хиральный индикатор 212 может представлять собой геометрическую форму, письменный текст, серию строк, узор и т. д.
[0053] В одном варианте осуществления реперные метки 210 демонстрируют резкую пространственную вариабельность с высокой контрастностью в пределах поля зрения 500 мкм x 500 мкм с разрешением 1,0 мкм/пиксель при подсветке сзади. Реперные метки 210 также демонстрируют множество переходов между темным и светлым по всему полю зрения. Для этого пространственная вариация может иметь размер тонкой структуры менее 200 мкм и диаметр, равный 1 мкм, причем более тонкая структура или текстура являются предпочтительными. Многочастотные текстуры и узоры можно использовать для минимизации артефактов интерференции при расфокусировке по сравнению с узорами с одной и парой частот. В некоторых вариантах осуществления этого можно достичь несколькими способами, в том числе с помощью пигментной структуры, выполненной краской, явной структуры в конфигурации печатного изображения или неявной структуры посредством тонкой трафаретной печати и нанесения краски. Это также может быть достигнуто путем травления, лазерной печати, офсетной печати, штамповки, струйной печати, фотолитографии, 3D-печати или любым другим применимым механизмом маркировки. Одно идеальное расстояние для перехода от светлого к темному вдоль тонких краев может составлять менее 1 мкм. Текстура и/или структура реперной метки 210 могут быть статистически инвариантными в отношении поворота с шагом 90 градусов или любым углом поворота.
[0054] Поскольку ожидается, что отпечатанная сторона каждого покровного стекла 202 будет находится в контакте с раствором представляющего интерес образца 106, напечатанные реперные метки 210 должны быть образованы из материала, стабильного в этой среде. Подходящей может быть трафаретная печать на нижней поверхности. Следует понимать, что печать не обязательно должна быть точной, и грубые элементы могут выдерживать пространственные вариации при условии, что мелкие детали статистически достоверны. На практике стабильная пигментированная краска может обеспечивать приемлемые результаты, поскольку она имеет статистически согласованную, не меняющуюся при повороте, высококонтрастную мелкодисперсную структуру при подсветке сзади.
[0055] В некоторых вариантах осуществления на предметном стекле 104 напечатаны одна или более реперных меток 210 и хиральный индикатор 212. В дополнение к покровному стеклу 202 предметное стекло 104 может содержать реперные метки 210. В некоторых вариантах осуществления предметное стекло 104 содержит реперные метки 210 вместо любых реперных меток 210, напечатанных на покровном стекле 202. Это может быть определено на основании типа визуализируемого образца 106 и/или представляющих интерес частиц 108, которые могут присутствовать в образце 106. Например, если ожидаемое расположение частиц 108 для данного типа образца и способа получения находится рядом с покровным стеклом, то лучше всего использовать покровное стекло с печатью. Альтернативно, если ожидаемое расположение частиц 108 для данного типа образца и способа получения находится рядом с предметным стеклом, то лучше всего использовать предметное стекло с печатью. Кроме того, это может быть определено на основании того, освещается ли образец 106 подсветкой сзади через предметное стекло 104 и/или освещением сверху через покровное стекло 102.
[0056] В варианте осуществления, в котором реперные метки 210 напечатаны на предметном стекле 104, предметное стекло 104 может выглядеть аналогично покровному стеклу 202, показанному на ФИГ. 2A и 2B. Одно отличие заключается в том, что реперные метки 210 напечатаны на верхней поверхности предметного стекла, а не на нижней поверхности покровного стекла. Кроме того, на верхней поверхности предметного стекла напечатан хиральный индикатор 212, который не печатается как зеркальное изображение, а вместо этого печатается в правильной, считываемой форме.
[0057] На ФИГ. 3A и 3B представлен вариант осуществления покровного стекла 302, сходного с покровным стеклом 202, показанным на ФИГ. 2A и 2B. На ФИГ. 3A представлен вид сверху нижней поверхности 304 покровного стекла 302, на котором нижняя поверхность 304 определена относительно камеры или окуляра микроскопа и предназначена для вхождения в контакт с образцом 106. На ФИГ. 3B представлен вид сверху верхней поверхности 308 покровного стекла 302, причем верхняя поверхность 308 определена относительно камеры или окуляра микроскопа и должна быть обращена в направлении, противоположном образцу 106. Покровное стекло 302 содержит множество реперных меток 310 и хиральный индикатор 312. Кроме того, покровное стекло 302 содержит фокусную рамку 314, которая может быть напечатана на покровном стекле 302 для определения места размещения образца 306 или места его просмотра.
[0058] В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 3A-3B, присутствуют десять напечатанных реперных меток 310. Следует понимать, что реперные метки 310 могут иметь любой подходящий размер или форму. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 3A-3B, каждая из реперных меток 310 представляет собой круг подходящего диаметра, образуя сетчатую схему расположения, видимую при подсветке сверху в макроизображении камеры. Кроме того, реперные метки 310 представляют собой внутренний мелкодисперсный контраст для объектива с 40-кратным увеличением для облегчения фокусировки на основе изображений при подсветке снизу.
[0059] Покровное стекло 302 дополнительно содержит хиральный индикатор 312. В данном варианте осуществления хиральный индикатор 312 представляет собой слово «СЛЕВА», напечатанное на нижней поверхности 304. Хиральный индикатор 312 является хиральным, так что хиральный индикатор 312 помогает пользователю правильно ориентировать покровное стекло 302. Слово «СЛЕВА» напечатано в виде зеркального отображения на нижней поверхности 304 покровного стекла 302, так что слово может быть считано правильно при просмотре через верхнюю поверхность 308, как показано на ФИГ. 3B. Слово «СЛЕВА» указывает на то, что покровное стекло 302 ориентировано правильно при чтении слова (как показано на ФИГ. 3B, где верхняя поверхность 308 обращена вверх), и слово «СЛЕВА» находится с левой стороны покровного стекла 302, если смотреть сверху с помощью камеры или окуляра микроскопа.
[0060] Покровное стекло 302 дополнительно содержит фокусную рамку 314. В зависимости от применения фокусная рамка может быть расположена в центральном положении покровного стекла 302 или может быть расположена в каком-либо другом подходящем местоположении на покровном стекле. Фокусная рамка 314 служит ограничительной рамкой для целей визуализации. Как показано, фокусная рамка 314 может быть выполнена в виде ряда параллельных линий, которые определяют форму, имеющую центральное пространство или окно, не содержащее линий, для размещения поверх образца 306. В показанном варианте осуществления форма представляет собой прямоугольник с двумя длинными параллельными сторонами, которые коллинеарны параллельным линиям, и двумя короткими сторонами, которые поперечны им. В дополнение к реперным меткам 310 линии фокусной рамки 314 можно использовать для создания ряда точек фокусировки в любом количестве положений в фокусной рамке 310 вокруг образца 306 для вычисления плоскости фокусировки. Следует понимать, что фокусная рама 314 может иметь любую подходящую форму и может быть образована из линий, точек или других параметров, которые могут быть параллельны или не параллельны, чтобы выступать в качестве ограничительной рамки для целей получения изображения образца 306.
[0061] Один из возможных вариантов применения для варианта осуществления, аналогичного варианту осуществления, показанному на ФИГ. 3A-3B, представляет собой исследование образца качества воздуха, полученного путем направления потока воздуха на полоску подходящего материала, который захватывает любые частицы, с получением полоски образца 306, которую затем можно исследовать методом микроскопии. В одном иллюстративном варианте осуществления эта полоска образца 306 может иметь размеры приблизительно 1 мм на приблизительно 13 мм. Окружающая фокусная рамка 314 может иметь размеры приблизительно 7,5 мм на приблизительно 19 мм, причем центральное пространство имеет размеры приблизительно 5 мм на приблизительно 17 мм. Следует понимать, что эти формы и размеры являются лишь иллюстративными и могут изменяться, поскольку конкретные размеры образца варьируют для разных анализов. Например, для испытаний, в которых получают образцы других стандартных размеров и форм, можно использовать покровные стекла с фокусными рамками 314, которые имеют размеры и формы, чтобы сформировать подходящие рамки, отстоящие от таких образцов.
[0062] В некоторых вариантах осуществления на предметном стекле 104 напечатаны одна или более реперных меток 310 и хиральный индикатор 312. В дополнение к покровному стеклу 302 предметное стекло 104 может содержать реперные метки 310. В некоторых вариантах осуществления предметное стекло 104 содержит реперные метки 310 вместо любых реперных меток 310, напечатанных на покровном стекле 302. Это может быть определено на основании типа визуализируемого образца 106 и/или представляющих интерес частиц 108, которые могут присутствовать в образце 106. Например, если ожидаемое расположение частиц 108 для данного типа образца и способа получения находится рядом с покровным стеклом, то лучше всего использовать покровное стекло с печатью. Альтернативно, если ожидаемое расположение частиц 108 для данного типа образца и способа получения находится рядом с предметным стеклом, то лучше всего использовать предметное стекло с печатью. Кроме того, это может быть определено на основании того, освещается ли образец 106 подсветкой сзади через предметное стекло 104 и/или освещением сверху через покровное стекло 302.
[0063] В варианте осуществления, в котором реперные метки 310 напечатаны на предметном стекле 104, предметное стекло 104 может выглядеть аналогично покровному стеклу 302, показанному на ФИГ. 3A и 3B. Одно отличие заключается в том, что реперные метки 310 напечатаны на верхней поверхности предметного стекла, а не на нижней поверхности покровного стекла. Кроме того, на верхней поверхности предметного стекла напечатан хиральный индикатор 312, который не печатается как зеркальное изображение, а вместо этого печатается в правильной, считываемой форме.
[0064] На ФИГ. 4 представлена принципиальная схема вида сбоку образца 106, расположенного между предметным стеклом 104 и покровным стеклом 102, для визуализации с помощью оптического микроскопа. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 4, реперные метки 110 напечатаны на верхней поверхности предметного стекла 104, а не на нижней поверхности покровного стекла 102, как показано на ФИГ. 1. На предметное стекло 104 нанесена печать таким образом, что базовая фокальная плоскость может быть по меньшей мере частично определена на основании реперных меток 110d, 110e, 110f (в совокупности обозначенных позицией 110), напечатанных на предметном стекле 104. Предметное стекло 104 содержит реперные метки 110 для обеспечения базовой фокальной плоскости, так что сканер предметных стекол может сканировать образец 106 с одним или более заданными смещениями над поверхностью предметного стекла 104.
[0065] На ФИГ. 5 представлена принципиальная схема вида сбоку образца 106, расположенного между предметным стеклом 104 и покровным стеклом 102, для визуализации с помощью оптического микроскопа. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 5, реперные метки 110 напечатаны на покровном стекле 102 и предметном стекле 104, а не только на покровном стекле 102, как показано на ФИГ. 1, или только на предметном стекле 104, как показано на ФИГ. 4. На каждое из покровного стекла 102 и предметного стекла 104 нанесена печать таким образом, что базовая фокальная плоскость может быть по меньшей мере частично определена на основании реперных меток 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f (в совокупности обозначенных позицией 110), напечатанных на покровном стекле 102 и предметном стекле 104.
[0066] Методики сканирования, описанные со ссылкой на ФИГ. 1, также применимы к альтернативным вариантам осуществления, показанным на ФИГ. 4 и ФИГ. 5, с некоторыми изменениями. При печати реперной метки 110 на верхней поверхности предметного стекла 104, а не на нижней поверхности покровного стекла 102, базовая фокальная плоскость определяется относительно предметного стекла 104, а не относительно покровного стекла 102. Иными словами, базовая фокальная плоскость определяла верхнюю поверхность предметного стекла 104 и, таким образом, определяет нижнюю поверхность образца 106. Это отличается от базовой фокальной плоскости, определяющей нижнюю поверхность покровного стекла 102 и тем самым определяющей верхнюю поверхность образца 106, как описано в связи с ФИГ. 1.
[0067] Печать на покровном стекле 102 или предметном стекле 104 позволяет пользователю или компьютерной программе обнаруживать местоположение образца 106, даже если трудно определить внешний вид самого образца. В случае покровного стекла 102 с печатью покровное стекло 102 помещают поверх образца 106. В случае предметного стекла 104 с печатью образец 106 ориентирован в пределах печатной области предметного стекла 104. В любом случае область сканирования оптимизирована для определения области печати покровного стекла 102 или предметного стекла 104 с помощью обзорного изображения. Соответствующую область сканирования определяют для этого типа образца на основании области печати.
[0068] Например, покровное стекло с влажным калом со множеством реперных меток определяет ограничительную рамку 20 мм x 20 мм, охватывающую все реперные метки. Затем его можно увеличить до полной площади покровного слоя 22 мм x 22 мм или уменьшить до меньшей площади перед сканированием. Это можно определить на основании желаемого компромисса между временем сканирования, размером файла сканирования и чувствительностью метода. Кроме того, например, печатный рисунок качества воздуха включает в себя прямоугольную рамку, окружающую область образца, как изображено на ФИГ. 3A-3B. Прямоугольная рамка может использоваться для определения области сканирования данного типа образца.
[0069] В одном варианте осуществления способ начинается с захвата обзорного изображения всего покровного стекла 102 с печатью. В альтернативном варианте осуществления печать нанесена на предметное стекло 104, а не покровное стекло 102, и обзорное изображение захватывает все предметное стекло с печатью. В одном варианте осуществления образец помещают на предметное стекло, на образец помещают покровное стекло, и обзорное изображение захватывает каждое из покровного стекла, образца и предметного стекла. Обзорное изображение захватывает, например, каждую из 18 (восемнадцати) реперных меток 210, напечатанных на покровном стекле 202, показанном на ФИГ. 2A-2B. Более того, обзорное изображение будет захватывать, например, каждую из десяти (10) реперных меток и фокусную рамку, напечатанную на покровном стекле 302, показанном на ФИГ. 3A-3B. Следует понимать, что содержимое обзорного изображения будет зависеть от реализации покровного стекла с печатью, образца и/или предметного стекла с печатью.
[0070] В варианте осуществления после захвата обзорного изображения вычисляют базовую фокальную плоскость. В одном варианте осуществления, в котором на покровное стекло 102 нанесена печать, базовая фокальная плоскость определяет нижнюю поверхность покровного стекла 102. В одном варианте осуществления, в котором на предметное стекло 104 нанесена печать, базовая фокальная плоскость определяет верхнюю поверхность предметного стекла 104. В любом варианте реализации базовая фокальная плоскость определяет поверхность покровного стекла 102 или предметного стекла 104, которая входит в контакт с образцом 106. Образец 106 помещают между покровным стеклом 102 и предметным стеклом 104.
[0071] При вычислении базовой фокальной плоскости оптический микроскоп фокусируют на реперной метке. Фокусное расстояние от реперной метки до объектива, камеры, линзы, окуляра или другого соответствующего компонента оптического микроскопа вычисляют на основании результатов фокусировки на реперной метке. Фокусное расстояние представляет собой расстояние от реперной метки до соответствующего компонента оптического микроскопа, такого как линза объектива, линза камеры, линза окуляра, датчик изображения и т. п. Следует понимать, что фокусное расстояние может определять разное расстояние в зависимости от различных вариантов реализации. В одном варианте осуществления, в котором на покровное стекло 102 нанесена печать, фокусное расстояние до реперной метки определяет нижнюю поверхность покровного стекла 102 и дополнительно определяет верхнюю поверхность образца 106. В варианте осуществления, в котором на предметное стекло 104 нанесена печать, фокусное расстояние до реперной метки определяет верхнюю поверхность предметного стекла 104 и дополнительно определяет нижнюю поверхность образца 106.
[0072] Координаты (x,y,z) для каждой реперной метки определяют на основании фокусного расстояния для определенной реперной метки и координат (x,y) для определенной реперной метки относительно обзорного изображения. Фокусное расстояние определенной реперной метки обеспечивает координаты оси z этой реперной метки. Расположение определенной реперной метки в пределах обзорного изображения обеспечивает координаты (x,y) этой реперной метки. Базовую фокальную плоскость вычисляют на основании координат (x,y,z) каждой из множества реперных меток.
[0073] В варианте осуществления базовую фокальную плоскость вычисляют посредством интерполяции фокусных расстояний для пространства между двумя или более реперными метками. В одном варианте осуществления кривизну поверхности покровного стекла 102 и/или предметного стекла 104 между двумя смежными реперными метками вычисляют путем интерполяции координат оси z для двух смежных реперных меток.
[0074] В варианте осуществления базовую фокальную плоскость вычисляют путем экстраполяции фокусного расстояния для определенной реперной метки для оценки фокусных расстояний для области вокруг определенной реперной метки. В таком варианте осуществления кривизну поверхности покровного стекла 102 и/или предметного стекла 104 для области вокруг определенной реперной метки вычисляют на основании координат (x,y,z) определенной реперной метки.
[0075] В одном варианте осуществления базовую фокальную плоскость вычисляют путем определения трех реперных меток и вычисления расстояний (x,y,z) между тремя реперными метками. В варианте осуществления плоскость соответствует треугольнику, определенному координатами (x,y,z) трех реперных меток. Этот процесс можно повторять для множества наборов из трех реперных меток для создания треугольной сетки, определяющей кривизну поверхности и размеры покровного стекла 102 и/или предметного стекла 104.
[0076] В одном варианте осуществления базовую фокальную плоскость вычисляют путем определения четырех или более реперных меток и координат (x,y,z) для каждой из четырех или более реперных меток. В варианте осуществления кривизна покровного стекла 102 и/или предметного стекла 104 соответствует точкам (x,y,z), определенным координатами четырех или более реперных меток. Это выполняется при дальнейшем вычислении топологии поверхности путем аппроксимации всей поверхности покровного стекла 102 и/или предметного стекла 104.
[0077] Следует понимать, что базовая фокальная плоскость может быть вычислена на основании одного или более вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. В одном варианте осуществления базовую фокальную плоскость вычисляют на основании интерполяции, экстраполяции, подгонки плоскостей к треугольникам и дополнительно путем оценки кривизны на основании координат множества реперных меток.
[0078] На ФИГ. 6-9 представлены изображения с высоким разрешением и 20-40-кратным увеличением реперной метки, такой как показана на ФИГ. 2A-2B и 3A-3B.
[0079] На ФИГ. 6 представлено изображение с высоким разрешением и 20-кратным увеличением части реперной метки 110. На ФИГ. 6 представлена верхняя сторона реперной метки 110, обозначенная закругленным профилем 602 на верхнем крае изображения. Внешний край 602 представляет контрастирующую область для оценки фокуса, а также может использоваться для определения ориентации и местоположения реперной метки. Область 604 печати внутри реперной метки визуально отличается от внешней области 606, где видны фон или образец. Внутренние пустые области 608 обеспечивают наличие во внутренней области реперной метки непрозрачных или прозрачных переходных областей 610, где оптимальный фокус можно определить с помощью мелкодисперсного контраста, представленного текстурой краски в этом варианте осуществления.
[0080] На ФИГ. 7 представлено изображение с высоким разрешением и 40-кратным увеличением части реперной метки 110, которое обеспечивает более подробную информацию о контрастной текстуре переходной области 610 и внешнего края 602.
[0081] На ФИГ. 8 представлено изображение с высоким разрешением и 20-кратным увеличением части реперной метки 110. На ФИГ. 8 представлена левая сторона реперной метки 110, обозначенная закругленным профилем 602 на левой стороне изображения. Изображение, показанное на ФИГ. 8, включает в себя относительно плотное распределение мелкодисперсной текстуры краски в области 610 перехода текстуры, которую можно использовать для оптимизации фокусировки.
[0082] На ФИГ. 9 представлено изображение с высоким разрешением и 20-кратным увеличением части реперной метки 110. Мелкодисперсная текстура краски, показанная на ФИГ. 9, является более разреженной, чем на ФИГ. 8, с большими внутренними пустыми областями 608, так что на ФИГ. 9 показана нижняя граница диапазона подходящего распределения краски и плотности для реперных меток. Допуская относительно большой объем вариаций, процесс печати для покровного стекла 102 остается простым и снижает стоимость.
[0083] На ФИГ. 10A и 10B показаны примеры изображений, созданных с помощью автоматического сканера предметных стекол, используемого в сочетании с покровным стеклом 102 с печатью, как описано в настоящем документе. На ФИГ. 10A представлено изображение, на котором показан край реперной метки 110, на котором светлый участок представляет прозрачный участок покровного стекла 102 (без реперной метки 110), а темный участок представляет реперную метку 110. На ФИГ. 10B представлено изображение, на котором показана внутренняя сетка реперной метки 110, такая как решетка или массив точек, показанный на ФИГ. 2A-2B или ФИГ. 3A-3B.
[0084] При дальнейшем захвате изображений, показанных на ФИГ. 10A-10B, на реперных метках 110 размещают объектив автоматизированного сканера предметных стекол для вычисления координат (x,y) реперной метки перед его фокусировкой. На ФИГ. 10A-10B пунктирными линиями показан ожидаемый край 1002 реперной метки 110. Ожидаемый край 1002 вычисляется такой системой, как автоматический сканер предметных стекол. Ожидаемый край 1002 может быть вычислен на основе базового изображения, такого как обзорное изображение всего покровного стекла с печатью или предметного стекла. Сплошные линии представляют собой захваченный край 1004 реперной метки 110, захваченный на изображениях, представленных на ФИГ. 10A-10B. Изображения, представленные на ФИГ. 10A-10B, могут представлять увеличенные изображения, захваченные с использованием объектива автоматического сканера предметных стекол и камеры. Захваченный край 1002 представляет фактический переход от светлого к темному реперной метки 110, захваченной в поле зрения с сильным увеличением. Стрелка представляет относительное перемещение или вектор 1006, указывающий на относительное перемещение, необходимое для размещения объектива микроскопа в центре реперной метки 110.
[0085] В одном варианте осуществления после захвата макроизображения образца 106 и покровного стекла 102 автоматический сканер предметных стекол или другая система вычисляет ожидаемый край 1002 реперной метки 110. Ожидаемый край 1002 указывает на прогнозируемый размер и форму по меньшей мере одной реперной метки 110, напечатанной на покровном стекле 102. В одном варианте осуществления ожидаемый край вычисляют на основании предшествующего ввода формы реперной метки 110 в систему. В другом варианте осуществления ожидаемый край вычисляют на основании формы реперной метки 110 на макроизображении. Расположение реперной метки 110 на макроизображении используют для прогнозирования положения столика микроскопа, которое приведет реперную метку 110 в поле зрения с большим увеличением для объектива автоматического сканера предметных стекол. Система перемещает столик микроскопа в прогнозируемое местоположение реперной метки 110 и сканирует образец 106 по схеме поиска, например по спирали внутрь или наружу. При наблюдении по меньшей мере части реперной метки 110 система определяет захваченный край 1004 реперной метки 110. Захваченный край 1004 определяют как местоположение перехода от светлого к темному в реперной метке 110. Система сравнивает ожидаемый край 1002 с захваченным краем 1004 для определения местоположения захваченного изображения с сильным увеличением относительно макроизображения покровного стекла 102. В одном варианте осуществления местоположение макроизображения относительно покровного стекла 102 определяют путем сопоставления ожидаемого края 1002 с захваченным краем 1004 в пределах принятого порога допуска.
[0086] Как показано на ФИГ. 10A, ожидаемый край 1002 (представленный пунктирной линией) изгибается вокруг ожидаемого края реперной метки 110, где прогнозируется переход от светлого к темному. Захваченный край 1004 (представленный сплошной линией) оценивают для отслеживания краев реперной метки 110, где фактически происходит переход от светлого к темному.
[0087] В некоторых случаях желаемым расположением точки для создания вычисляемой фокальной плоскости является «внутренняя сетка» реперной метки 110, а не фактический край реперной метки 110. Внутренняя сетка реперной метки 110 включает точки или решетку внутри реперной метки 110, как показано на ФИГ. 2A-2B и ФИГ. 3A-3B. В таком случае система может использовать относительные процентные доли темного и светлого на изображении с сильным увеличением и размещение макроизображения относительно покровного стекла 102 для вычисления относительного перемещения или вектора 1006 для размещения объектива микроскопа в центре реперной метки 110. Такое относительное перемещение или вектор 1006 показано стрелкой на ФИГ. 10A.
[0088] В некоторых случаях захваченное изображение включает изображение внутренней сетки реперной метки 110. Это показано на ФИГ. 10B. Светлые и темные области, показанные на ФИГ. 10B, представляют решетку или массив точек внутри реперной метки 110. Изображение, показанное на ФИГ. 10B, может быть захвачено путем вычисления относительного перемещения или вектора 1006, необходимого для изображения в этом местоположении. В альтернативном варианте осуществления изображение, показанное на ФИГ. 10B, можно захватить путем визуализации этого местоположения непосредственно при запуске.
[0089] В одном варианте осуществления ожидаемый край 1002, вычисляемый край 1004 и относительное перемещение или вектор 1006 могут использоваться для различных целей для оптимизации системы. Например, один или более из этих параметров можно использовать для калибровки системы, сохранения данных или для управления оператором. Захват и сохранение изображений с более низким разрешением могут обеспечить более быстрое вычисление и обработку данных. Это дополнительно снижает стоимость хранения данных.
[0090] В одном варианте осуществления изображение с сильным увеличением захватывают с помощью камеры, связанной с оптическим микроскопом. Изображение с сильным увеличением анализируют, чтобы определить, захвачена ли реперная метка на изображении. При отсутствии на изображении реперной метки столик или объектив оптического микроскопа перемещают для изменения поля зрения камеры, связанной с оптическим микроскопом. Столик или объектив оптического микроскопа могут быть перемещены любым подходящим образом, например, в спиральной конфигурации с перемещением наружу от первоначального местоположения изображения с сильным увеличением. После перемещения столика или объектива захватывают новое изображение с сильным увеличением. Новое изображение с сильным увеличением анализируют, чтобы определить, захвачена ли реперная метка на изображении. Этот процесс можно повторять любое количество раз до тех пор, пока на изображении с сильным увеличением не будет захвачена реперная метка.
[0091] В ответ на определение того, что на изображении с сильным увеличением захвачена реперная метка, изображение с сильным увеличением оценивают, чтобы определить, захватывается ли на изображении с сильным увеличением вся реперная метка или только часть реперной метки. Альтернативно, если реперная метка больше поля зрения с сильным увеличением, захваченного камерой оптического микроскопа, можно оценить, покрыто ли поле зрения реперной меткой полностью или только часть поля зрения содержит реперную метку. В ответ на то, что только часть поля зрения содержит реперную метку и на изображении захватывается только часть реперной метки, определяется захваченный край 1004 реперной метки. Захваченный край 1004 сравнивают с ожидаемым краем 1002 реперной метки. Ожидаемый край 1002 может быть определен на основе обзорного макроизображения, которое захватывает все покровное стекло с печатью или предметное стекло и включает в себя реперную метку, захваченную на изображении с сильным увеличением. Захваченный край 1004 и ожидаемый край 1002 сравнивают, чтобы определить, соответствует ли ожидаемый край 1002 захваченному краю 1004 в пределах принятого порога допуска.
[0092] На ФИГ. 11A-13C представлены различные виды различных вариантов осуществления инструмента 1100, 1200, 1300 для перемещения образца. На ФИГ. 11A, 12A и 13A представлен вид в перспективе различных вариантов осуществления инструмента 1100, 1200, 1300 для перемещения образца. На ФИГ. 11B, 12B и 13B представлен прямой вид сверху различных вариантов осуществления инструмента 1100, 1200, 1300 для перемещения образца. На ФИГ. 11C, 12C и 13C представлен прямой вид сбоку различных вариантов осуществления инструмента 1100, 1200, 1300 для перемещения образца.
[0093] На ФИГ. 11A-11C представлен вариант осуществления инструмента 1100 для перемещения образца, в котором удлиненный элемент 1102 расположен по центру внешней петли 1104. Инструмент 1100 для перемещения образца можно использовать для помещения жидкого образца на предметное стекло 104 для выполнения анализа жидкого образца методом световой микроскопии. Инструмент 1100 для перемещения образца особенно полезен для захвата образца, хранящегося в пробирке, такой как цилиндрическая пробирка. В некоторых случаях образец 106 центрифугируют в пробирке для отделения представляющих интерес частиц 108 от других компонентов образца 106, таких как растворитель или другой раствор. В некоторых случаях частицы 108 после центрифугирования располагаются в самой верхней части образца 106. В таком случае инструмент 1100 для перемещения образца особенно эффективен для захвата частиц 108, размещенных в самой верхней части образца 106 внутри пробирки.
[0094] Инструмент 1100 для перемещения образца содержит удлиненный элемент 1102, который служит в качестве рукоятки. На одном конце удлиненного элемента 1102 инструмент 1100 для перемещения образца содержит внешнюю петлю 1104 с одной или более перекладинами 1106, прикрепленными к внешней петле 1104 и размещенными во внутреннем пространстве, образованном внешней петлей 1104. Одна или более перекладин 1106 в комбинации с внешней петлей 1104 служат для образования петли 1108 захвата образца. Петля 1108 захвата образца образует внутреннее пространство, в котором образец захватывается за счет сил поверхностного натяжения.
[0095] Петля 1108 захвата образца образована комбинацией одной или более перекладин 1106 и части внешней петли 1104. Следует отметить, что фигуры указывают на внутреннее пространство, образованное петлей 1108 захвата образца, исключительно в целях иллюстрации. Каждая из петель 1108 захвата образца служит для захвата или «взятия» образца 108 за счет применения сил поверхностного натяжения. Образец может прикрепляться к перекладинам 1106 и внешней петле 1104, которые образуют петлю 1108 захвата образца, и образец может «растягиваться» через пустое внутреннее пространство, образованное петлей 1108 захвата образца, посредством сил поверхностного натяжения. Петля 1108 захвата образца может иметь почти треугольную форму, как показано на ФИГ. 11A-11C, или она может определять любую подходящую форму, такую как круглая или эллиптическая форма, прямоугольная форма, некоторая другая абстрактная форма и т. п.
[0096] Внешний контур 1104 может быть круглым, как показано на фигуре, или может иметь другую подходящую форму, например, квадратную, прямоугольную, овальную и т. д. Как показано, внешняя петля 1104 и перекладины 1106 могут быть образованы в плоскости, по существу перпендикулярной удлиненному элементу 1102. Внешняя петля 1104 и перекладины 1106 имеют размер, позволяющий удерживать в себе жидкость за счет поверхностного натяжения при введении в жидкий образец. В показанном варианте осуществления внутри внешней петли 1104 расположены четыре перекладины 1106. Следует понимать, что внутри внешней петли 1104 может присутствовать любое количество перекладин 1106. В альтернативном варианте осуществления во внешней петле 1104 могут отсутствовать перекладины 1106, и внешняя петля 1104 может быть непосредственно прикреплена к удлиненному элементу 1102.
[0097] В примере иллюстративной реализации инструмент 1100 для перемещения образца используется для перемещения жидкого раствора, содержащего материал кала животного, на предметное стекло 104 для анализа методом световой микроскопии. Образец кала можно получить путем смешивания полученного образца фекалий с подходящим реагентом, фильтрации смеси и выполнения центрифугирования в подходящем контейнере, таком как пробирка. В примере реализации представляющие интерес частицы 108 в материале кала после центрифугирования расположены в самой верхней части раствора. Таким образом, желательно захватить только мениск или самую верхнюю часть образца, размещенного в пробирке, поскольку эта часть образца содержит представляющие интерес частицы 108. Инструмент 1100 для перемещения образца может иметь размер, позволяющий вводить его в пробирку так, чтобы он контактировал с жидкой частью образца. Затем жидкость удерживается во множестве петель 1108 захвата образца инструмента 1100 для перемещения образца посредством поверхностного натяжения. Затем инструмент 1100 для перемещения образца можно поместить в контакт с предметным стеклом 104 микроскопа. Затем жидкость, контактирующая с предметным стеклом 104, может быть выпущена из петель 1108 захвата образца с образованием пула на предметном стекле 104. Затем поверх пула можно поместить покровное стекло 102 с образованием подготовленного образца для анализа. Инструмент 1100 для перемещения образца может иметь размер, подходящий для введения в пробирку и дополнительно позволяющий внешней петле 1102 создавать пул, который соответствует области покровного стекла 102 подходящей толщины для желаемого анализа.
[0098] Внешняя петля 1104 образует внутреннее пространство. В варианте осуществления, как показано на ФИГ. 11A-13C, где внешняя петля 1104 имеет круговую или эллиптическую форму, внутренние пространства внешней петли 1104 образуют круговую или эллиптическую форму. Альтернативно внешняя петля 1104 может иметь квадратную форму, прямоугольную форму, пятиугольную форму, шестиугольную форму, восьмиугольную форму и т. п. Одна или более перекладин 1106 прикреплены к внешней петле 1104 и расположены во внутреннем пространстве, образованном внешней петлей 1104. В одном варианте осуществления одна или более перекладин 1106 перпендикулярны удлиненному элементу 1102 или приблизительно перпендикулярны удлиненному элементу 1102. В свою очередь, внешняя петля 1104 также перпендикулярна удлиненному элементу 1102 или приблизительно перпендикулярна удлиненному элементу 1102.
[0099] Инструмент 1100 для перемещения образца может быть изготовлен из жесткого материала, такого как поликарбонат, металл, дерево и т. п. Инструмент 1100 для перемещения образца может быть изготовлен из полужесткого материала.
[0100] Внешняя петля 1104 в комбинации с одной или более перекладинами 1106 образует одну или более петель 1108 захвата образца. Каждая из одной или более петель 1108 захвата образца вместе с одной или более перекладинами 1106 составляют все внутреннее пространство, образованное внешней петлей 1104. Петли 1108 захвата образца образованы с возможностью удержания жидкости за счет свойств поверхностного натяжения. Петли 1108 захвата образца позволяют инструменту 1100 для перемещения образца захватывать жидкий образец и «растягивать» жидкость через петлю 1108 захвата образца. Петли 1108 захвата образца образованы стенкой внешней петли 1104 и одной или более перекладинами 1106, как проиллюстрировано на ФИГ. 11A-11B, 12A-12B и 13A-13B.
[0101] В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 11A-11C, инструмент 1100 для перемещения образца содержит четыре перекладины 1106. Четыре перекладины 1106 и внешняя петля 1104 вместе образуют четыре отдельных петли 1108 захвата образца. Следует понимать, что инструмент 1100 для перемещения образца может содержать любое подходящее количество перекладин 1104 и, следовательно, может содержать любое подходящее количество петель 1108 захвата образца.
[0102] В варианте осуществления число петель 1308 захвата образца образовывает измерительный компонент инструмента 1100 для перемещения образца. В некоторых случаях в зависимости от типа перемещаемого образца или способов получения этого образца может быть желательно иметь множество небольших петель 1108 захвата образца. Каждая из петель 1108 захвата образца может эффективно захватывать представляющие интерес частицы 108 внутри образца. Поэтому может быть желательно использовать инструмент 1100 для перемещения образца со множеством петель 1108 захвата образца вместо перемещения образца несколько раз. В некоторых вариантах осуществления инструмент 1100 для перемещения образца позволяет пользователю переносить образец из пробирки на предметное стекло только один раз и при этом собирать иллюстративное количество представляющих интерес частиц 108, подлежащих просмотру.
[0103] На ФИГ. 12A-12C представлен один вариант осуществления инструмента 1200 для перемещения образца. Аналогично варианту осуществления, показанному на ФИГ. 11A-11C, инструмент 1200 для перемещения образца содержит удлиненный элемент 1202, внешнюю петлю 1204, одну или более перекладин 1206 и одну или более петель 1208 захвата образца, образованных комбинацией внешней петли и одной или более перекладин 1206. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 12A-12C, удлиненный элемент 1202 смещен от центра внешней петли 1204 и вместо этого присоединен к самой внешней петле 1204, а не к одной или более перекладинам 1206, как показано на ФИГ. 11A-11C.
[0104] На ФИГ. 13A-13C представлен один вариант осуществления инструмента 1300 для перемещения образца. Аналогично вариантам осуществления, показанным на ФИГ. 11A-11C и ФИГ. 12A-12C, инструмент 1300 для перемещения образца содержит удлиненный элемент 1302, внешнюю петлю 1304, одну или более перекладин 1306 и одну или более петель 1308 захвата образца. Одна или более петель 1308 захвата образца образованы одной или более перекладинами 1306 и по меньшей мере частью внешней петли 1304. Петли 1308 захвата образца образуют пустое внутреннее пространство, в котором образец может быть захвачен и взят за счет применения сил поверхностного натяжения.
[0105] В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 13A-13C, внешняя петля 1304 содержит ребристый или зубчатый край. Ребристый край внешней петли 1304 может использоваться для обеспечения дополнительных точек контакта с образцом и, следовательно, может использоваться для повышения вероятности захвата образца инструментом 1300 для перемещения образца. Ребристый край на внешней петле 1304 может быть особенно полезен для некоторых образцов или растворов. В дополнительном варианте осуществления перекладины 1304 могут дополнительно содержать ребристые или зубчатые края.
[0106] Кроме того, в данном варианте осуществления инструмента 1300 для перемещения образца имеются восемь перекладин 1306, прикрепленных к внешней петле 1304. Восемь перекладин 1306 вместе с внешней петлей 1304 образуют восемь отдельных петель 1308 захвата образца. Следует понимать, что во внутреннем пространстве, образуемом внешней петлей 1304, может находиться любое количество петель 1306. Таким образом, инструмент 1300 для перемещения образца может содержать любое подходящее количество петель 1308 захвата образца.
[0107] На ФИГ. 14 показана принципиальная блок-схема способа 1400 фокусировки на образце с использованием световой микроскопии. Способ 1400 может выполнять человек, использующий оптический микроскоп и/или компьютерную программу, связанную с камерой оптического микроскопа. Способ 1400 может быть выполнен компьютерной системой, использующей алгоритм машинного обучения для анализа изображений, захваченных оптическим микроскопом.
[0108] На этапе 1402 начинается способ 1400, и человек или компьютерная программа определяют реперную метку, напечатанную на поверхности покровного стекла. Способ 1400 продолжается, и человек или компьютерная программа фокусируют оптический микроскоп на реперной метке на этапе 1404 для вычисления фокусного расстояния реперной метки. Способ 1400 продолжается, и человек или компьютерная программа вычисляют на этапе 1406 базовую фокальную плоскость, определяющую поверхность покровного стекла, по меньшей мере частично на основании фокусного расстояния реперной метки. Местоположение реперной метки можно определить на основании результатов фокусировки оптического микроскопа на реперной метке.
[0109] На ФИГ. 15 показана принципиальная блок-схема способа 1500 фокусировки на образце с использованием световой микроскопии. Способ 1500 может выполнять человек, использующий оптический микроскоп и/или компьютерную программу, связанную с камерой оптического микроскопа. Способ 1500 может быть выполнен компьютерной системой, использующей алгоритм машинного обучения для анализа изображений, захваченных оптическим микроскопом.
[0110] На этапе 1502 начинается способ 1500, и человек или компьютерная программа определяют реперную метку, напечатанную на поверхности предметного стекла. Способ 1500 продолжается, и человек или компьютерная программа фокусируют оптический микроскоп на реперной метке на этапе 1504 для вычисления фокусного расстояния реперной метки. Способ 1500 продолжается, и человек или компьютерная программа вычисляют на этапе 1506 базовую фокальную плоскость, определяющую поверхность предметного стекла, по меньшей мере частично на основании фокусного расстояния реперной метки. Местоположение реперной метки можно определить на основании результатов фокусировки оптического микроскопа на реперной метке.
[0111] На ФИГ. 16 показана принципиальная блок-схема способа 1600 фокусировки на образце с использованием световой микроскопии. Способ 1600 может выполнять человек, использующий оптический микроскоп и/или компьютерную программу, связанную с камерой оптического микроскопа. Способ 1600 может быть выполнен компьютерной системой, использующей алгоритм машинного обучения для анализа изображений, захваченных оптическим микроскопом.
[0112] На этапе 1602 способ 1600 начинается, и человек или компьютерная программа определяют реперную метку, напечатанную на покровном стекле, причем реперная метка напечатана на нижней поверхности покровного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа. Способ 1600 продолжается, и человек или компьютерная программа фокусируют оптический микроскоп на реперной метке на этапе 1604. Способ 1600 продолжается, и человек или компьютерная программа вычисляют на этапе 1606 базовую фокальную плоскость, определяющую нижнюю поверхность покровного стекла, на основании местоположения реперной метки. Местоположение реперной метки можно определить на основании результатов фокусировки оптического микроскопа на реперной метке.
[0113] На ФИГ. 17 показана принципиальная блок-схема способа 1700 фокусировки на образце с использованием световой микроскопии. Способ 1700 может выполнять человек, использующий оптический микроскоп и/или компьютерную программу, связанную с камерой оптического микроскопа. Способ 1700 может быть выполнен компьютерной системой, использующей алгоритм машинного обучения для анализа изображений, захваченных оптическим микроскопом.
[0114] На этапе 1702 способ 1700 начинается, и человек или компьютерная программа определяют реперную метку, напечатанную на предметном стекле, причем реперная метка напечатана на верхней поверхности предметного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа. Способ 1700 продолжается, и человек или компьютерная программа фокусируют оптический микроскоп на реперной метке на этапе 1704. Способ 1700 продолжается, и человек или компьютерная программа вычисляют на этапе 1706 базовую фокальную плоскость, определяющую верхнюю поверхность предметного стекла, на основании местоположения реперной метки. Местоположение реперной метки можно определить на основании результатов фокусировки оптического микроскопа на реперной метке.
[0115] На ФИГ. 18 показана принципиальная блок-схема способа 1800 фокусировки на образце с использованием световой микроскопии. Способ 1800 может выполнять человек, использующий оптический микроскоп и/или компьютерную программу, связанную с камерой оптического микроскопа. Способ 1800 может быть выполнен компьютерной системой, использующей алгоритм машинного обучения для анализа изображений, захваченных оптическим микроскопом.
[0116] На этапе 1802 начинается способ 1800, и человек или компьютерная программа определяют реперную метку, напечатанную на поверхности покровного стекла или поверхности предметного стекла. Человек или компьютерная программа фокусируют оптический микроскоп на реперной метке на этапе 1804 для вычисления фокусного расстояния реперной метки. Человек или компьютерная программа вычисляют на этапе 1806 базовую фокальную плоскость, определяющую либо поверхность покровного стекла, либо поверхность предметного стекла на основании фокусного расстояния реперной метки.
[0117] На ФИГ. 19 представлена принципиальная блок-схема способа 1900 определения базовой фокальной плоскости для покровного стекла или предметного стекла на основании множества реперных меток, напечатанных на покровном стекле или предметном стекле. Способ 1900 может выполнять человек, использующий оптический микроскоп и/или компьютерную программу, связанную с камерой оптического микроскопа. Способ 1900 может быть выполнен компьютерной системой, использующей алгоритм машинного обучения для анализа изображений, захваченных оптическим микроскопом.
[0118] Способ 1900 начинается, и человек или вычислительная система на этапе 1902 фокусируют оптический микроскоп на каждой из множества реперных меток, напечатанных на поверхности покровного стекла или предметного стекла, для вычисления фокусного расстояния для каждой из множества реперных меток. В одном варианте осуществления оптический микроскоп фокусируется на каждой из множества реперных меток независимо по одной за раз. Способ 1900 продолжается, и человек или компьютерная система на этапе 1904 сопоставляют фокусное расстояние для каждой из множества реперных меток с соответствующим местоположением для каждой из множества реперных меток. Соответствующие местоположения могут быть определены на основе обзорного изображения всего покровного стекла или предметного стекла. Способ 1900 продолжается, и человек или вычислительная система вычисляют на этапе 1906 базовую фокальную плоскость для покровного стекла или предметного стекла на основании соответствующего фокусного расстояния и местоположения каждой из множества реперных меток 1906. Базовая фокальная плоскость для покровного стекла или предметного стекла дополнительно определяет поверхность образца, размещенного между покровным стеклом и предметным стеклом.
Примеры
[0119] Следующие примеры относятся к дополнительным вариантам осуществления.
[0120] Пример 1 представляет собой способ. Способ включает определение реперной метки, напечатанной на поверхности покровного стекла, и фокусировку оптического микроскопа на реперной метке для вычисления фокусного расстояния реперной метки. Способ включает вычисление базовой фокальной плоскости, определяющей поверхность покровного стекла, на основании фокусного расстояния реперной метки.
[0121] Пример 2 представляет собой способ согласно примеру 1, в котором реперная метка напечатана на нижней поверхности покровного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа таким образом, что нижняя поверхность находится в контакте с образцом; базовая фокальная плоскость, определяющая поверхность покровного стекла, определяет нижнюю поверхность покровного стекла; и базовая фокальная плоскость, определяющая нижнюю поверхность покровного стекла, дополнительно определяет верхнюю поверхность образца относительно окуляра или камеры оптического микроскопа.
[0122] Пример 3 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-2, дополнительно включающий: сканирование покровного стекла оптическим микроскопом для создания обзорной сканограммы; определение множества реперных меток, напечатанных на поверхности покровного стекла, на основании обзорной сканограммы; вычисление количества реперных меток, напечатанных на поверхности покровного стекла, на основании обзорной сканограммы; и определение местоположения каждой из множества реперных меток, напечатанных на покровном стекле, на основании обзорной сканограммы.
[0123] Пример 4 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-3, в котором вычисление базовой фокальной плоскости, определяющей поверхность покровного стекла, включает: фокусировку оптического микроскопа на каждой из множества реперных меток, напечатанных на покровном стекле, для вычисления фокусного расстояния для каждой из множества реперных меток; сопоставление фокусного расстояния для каждой из множества реперных меток с соответствующим местоположением для каждой из множества реперных меток; и вычисление базовой фокальной плоскости на основании соответствующего фокусного расстояния и местоположения каждой из множества реперных меток.
[0124] Пример 5 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-4, в котором вычисление базовой фокальной плоскости дополнительно включает: интерполяцию фокусных расстояний для пространства между двумя или более реперными метками на основании фокусных расстояний для двух или более реперных меток; и экстраполяцию фокусного расстояния для определенной реперной метки из множества реперных меток для оценки фокусных расстояний для области вокруг определенной реперной метки.
[0125] Пример 6 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-5, в котором вычисление базовой фокальной плоскости дополнительно включает: определение трех реперных меток из множества реперных меток; определение фокусных расстояний для каждой из трех реперных меток; определение местоположений каждой из трех реперных меток на основании обзорной сканограммы; и подгонку плоскостей к треугольникам, образованным тремя реперными метками, по меньшей мере частично на основании фокусных расстояний и местоположений для каждой из трех реперных меток.
[0126] Пример 7 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-6, в котором вычисление базовой фокальной плоскости дополнительно включает: определение четырех или более реперных меток из множества реперных меток; определение координат (x,y,z) для каждой из четырех или более реперных меток на основании фокусных расстояний для каждой из четырех или более реперных меток и местоположений каждой из четырех или более реперных меток относительно обзорной сканограммы; и подгонку изогнутых поверхностей к точкам, образованным координатами (x,y,z) каждой из четырех или более реперных меток, для создания топологии поверхности путем аппроксимации всей поверхности покровного стекла.
[0127] Пример 8 представляет собой способ по любому из примеров 1-7, в котором реперная метка напечатана на нижней поверхности покровного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа таким образом, что нижняя поверхность находится в контакте с образцом, и причем способ дополнительно включает: вычисление прогнозируемого фокусного расстояния до образца на основании результатов фокусировки оптического микроскопа на одной или более реперных метках; и уточнение фокуса на образце путем проверки порогового диапазона фокусных расстояний, которые больше прогнозируемого фокусного расстояния до образца и/или меньше прогнозируемого фокусного расстояния до образца.
[0128] Пример 9 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-8, дополнительно включающий: сканирование покровного стекла оптическим микроскопом для создания обзорной сканограммы; определение реперной метки в пределах обзорной сканограммы; вычисление местоположения по оси z реперной метки на основании фокусного расстояния до реперной метки; и вычисление местоположения по оси x и оси y реперной метки на основании местоположения реперной метки относительно обзорной сканограммы.
[0129] Пример 10 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-9, дополнительно включающий подготовку образца к визуализации с помощью оптического микроскопа путем помещения образца на предметное стекло с использованием инструмента для перемещения образца, причем инструмент для перемещения образца содержит: удлиненный элемент; внешнюю петлю, образующую внутреннее пространство; и одну или более перекладин, прикрепленных к внешней петле и расположенных во внутреннем пространстве внешней петли; причем по меньшей мере одна перекладина из одной или более перекладин и по меньшей мере часть внешней петли образуют петлю захвата образца для захвата образца; и при этом удлиненный элемент приблизительно перпендикулярен одной или более перекладинам.
[0130] Пример 11 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-10, дополнительно включающий определение хирального индикатора на покровном стекле и определение ориентации покровного стекла на основании хирального индикатора.
[0131] Пример 12 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-11, в котором реперная метка напечатана на нижней поверхности покровного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа таким образом, что нижняя поверхность находится в контакте с образцом, причем способ дополнительно включает определение местоположения представляющей интерес частицы внутри образца путем фокусирования оптического микроскопа на прогнозируемой глубине частицы, при этом прогнозируемая глубина частицы представляет собой оцененную глубину, на которой частица размещена в образце относительно нижней поверхности покровного стекла.
[0132] Пример 13 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-12, в котором фокусирование оптического микроскопа на прогнозируемой глубине частицы включает определение прогнозируемой глубины частицы относительно оптического микроскопа на основе базовой фокальной плоскости.
[0133] Пример 14 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-13, дополнительно включающий: получение изображения покровного стекла, захваченного камерой, связанной с оптическим микроскопом; оценку изображения для определения того, захвачена ли реперная метка на изображении; в ответ на отсутствие видимой на изображении реперной метки изменение поля зрения камеры, связанной с оптическим микроскопом; получение нового изображения покровного стекла, захваченного камерой с измененным полем зрения; и оценку нового изображения для определения того, захвачена ли реперная метка на изображении.
[0134] Пример 15 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-14, дополнительно включающий в ответ на захват реперной метки на изображении и/или новом изображении: оценку изображения и/или нового изображения для определения того, присутствует ли на изображении и/или новом изображении вся захваченная реперная метка или на изображении и/или новом изображении присутствует часть захваченной реперной метки; в ответ на присутствие только части захваченной реперной метки на изображении и/или новом изображении определение захваченного контура краев захваченной реперной метки; извлечение из памяти ожидаемого контура краев захваченной реперной метки на основе обзорного изображения покровного стекла, содержащего все реперные метки; и сравнение захваченного контура краев с ожидаемым контуром краев для вычисления оцененных направления и расстояния, необходимых для перемещения столика или объектива оптического микроскопа таким образом, чтобы вся захваченная реперная метка находилась в поле зрения оптического микроскопа.
[0135] Пример 16 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-15, дополнительно включающий: обеспечение перемещения столика и/или объектива оптического микроскопа в соответствии с оцененными направлением и расстоянием; определение координат (x,y) для столика и/или объектива микроскопа после перемещения; и сохранение в памяти координаты (x,y) захваченной реперной метки на основании координат (x,y) столика и/или объектива.
[0136] Пример 17 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-16, дополнительно включающий в ответ на захват реперной метки на изображении и/или новом изображении: оценку изображения и/или нового изображения для определения того, закрыто ли все поле зрения захваченной реперной меткой; в ответ на то, что только часть поля зрения закрыта захваченной реперной меткой, определение захваченного контура краев захваченной реперной метки; извлечение из памяти ожидаемого контура краев захваченной реперной метки на основе обзорного изображения покровного стекла, содержащего все реперные метки; и сравнение захваченного контура краев с ожидаемым контуром краев для вычисления оцененных направления и расстояния, необходимых для перемещения столика или объектива оптического микроскопа таким образом, чтобы все поле зрения оптического микроскопа было закрыто реперной меткой.
[0137] Пример 18 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-17, дополнительно включающий: обеспечение перемещения столика и/или объектива оптического микроскопа в соответствии с оцененными направлением и расстоянием; определение координат (x,y) для столика и/или объектива микроскопа после перемещения; и сохранение в памяти координаты (x,y) захваченной реперной метки на основании координат (x,y) столика и/или объектива.
[0138] Пример 19 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-18, дополнительно включающий: извлечение из памяти ожидаемого контура краев первой реперной метки, напечатанной на покровном стекле, на основе обзорного изображения, содержащего все реперные метки, напечатанные на покровном стекле; определение захваченного контура краев первой реперной метки на основании изображения, захваченного оптическим микроскопом; сравнение ожидаемого контура краев первой реперной метки с захваченным контуром краев первой реперной метки; и определение того, соответствует ли ожидаемый контур краев первой реперной метки захваченному контуру краев первой реперной метки в пределах принятого порога допуска.
[0139] Пример 20 представляет собой способ согласно любому из примеров 1-19, дополнительно включающий: определение области печати покровного стекла; и оптимизацию области сканирования для образца, покрытого покровным стеклом, на основании области печати покровного стекла; причем область сканирования оптимизирована на основании одного или более из времени сканирования, размера файла сканирования или чувствительности метода.
[0140] Пример 21 представляет собой способ. Способ включает определение реперной метки, напечатанной на поверхности предметного стекла, и фокусировку оптического микроскопа на реперной метке для вычисления фокусного расстояния реперной метки. Способ включает вычисление базовой фокальной плоскости, определяющей поверхность предметного стекла, на основании фокусного расстояния реперной метки.
[0141] Пример 22 представляет собой способ согласно примеру 21, в котором реперная метка напечатана на верхней поверхности предметного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа таким образом, что верхняя поверхность предметного стекла находится в контакте с образцом; базовая фокальная плоскость, определяющая поверхность предметного стекла, определяет верхнюю поверхность предметного стекла; и базовая фокальная плоскость, определяющая верхнюю поверхность предметного стекла, дополнительно определяет нижнюю поверхность образца относительно окуляра или камеры оптического микроскопа.
[0142] Пример 23 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-22, дополнительно включающий: сканирование предметного стекла оптическим микроскопом для создания обзорной сканограммы; определение множества реперных меток, напечатанных на поверхности предметного стекла, на основании обзорной сканограммы; вычисление количества реперных меток, напечатанных на поверхности предметного стекла, на основании обзорной сканограммы; и определение местоположения каждой из множества реперных меток, напечатанных на предметном стекле, на основании обзорной сканограммы.
[0143] Пример 24 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-23, в котором вычисление базовой фокальной плоскости, определяющей поверхность предметного стекла, включает: фокусировку оптического микроскопа на каждой из множества реперных меток, напечатанных на предметном стекле, для вычисления фокусного расстояния для каждой из множества реперных меток; сопоставление фокусного расстояния для каждой из множества реперных меток с соответствующим местоположением для каждой из множества реперных меток; и вычисление базовой фокальной плоскости на основании соответствующего фокусного расстояния и местоположения каждой из множества реперных меток.
[0144] Пример 25 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-24, в котором вычисление базовой фокальной плоскости дополнительно включает: интерполяцию фокусных расстояний для пространства между двумя или более реперными метками на основании фокусных расстояний для двух или более реперных меток; и экстраполяцию фокусного расстояния для определенной реперной метки из множества реперных меток для оценки фокусных расстояний для области вокруг определенной реперной метки.
[0145] Пример 26 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-25, в котором вычисление базовой фокальной плоскости дополнительно включает: определение трех реперных меток из множества реперных меток; определение фокусных расстояний для каждой из трех реперных меток; определение местоположений каждой из трех реперных меток на основании обзорной сканограммы; и подгонку плоскостей к треугольникам, образованным тремя реперными метками, по меньшей мере частично на основании фокусных расстояний и местоположений для каждой из трех реперных меток.
[0146] Пример 27 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-26, в котором вычисление базовой фокальной плоскости дополнительно включает: определение четырех или более реперных меток из множества реперных меток; определение координат (x,y,z) для каждой из четырех или более реперных меток на основании фокусных расстояний для каждой из четырех или более реперных меток и местоположений каждой из четырех или более реперных меток относительно обзорной сканограммы; и подгонку изогнутых поверхностей к точкам, образованным координатами (x,y,z) каждой из четырех или более реперных меток, для создания топологии поверхности путем аппроксимации всей поверхности предметного стекла.
[0147] Пример 28 представляет собой способ по любому из примеров 21-27, в котором реперная метка напечатана на верхней поверхности предметного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа таким образом, что верхняя поверхность находится в контакте с образцом, и причем способ дополнительно включает: вычисление прогнозируемого фокусного расстояния до образца на основании результатов фокусировки оптического микроскопа на одной или более реперных метках; и уточнение фокуса на образце путем проверки порогового диапазона фокусных расстояний, которые больше прогнозируемого фокусного расстояния до образца и/или меньше прогнозируемого фокусного расстояния до образца.
[0148] Пример 29 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-28, дополнительно включающий: сканирование предметного стекла оптическим микроскопом для создания обзорной сканограммы; определение реперной метки в пределах обзорной сканограммы; вычисление местоположения по оси z реперной метки на основании фокусного расстояния до реперной метки; и вычисление местоположения по оси x и оси y реперной метки на основании местоположения реперной метки относительно обзорной сканограммы.
[0149] Пример 30 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-29, дополнительно включающий подготовку образца к визуализации с помощью оптического микроскопа путем помещения образца на предметное стекло с использованием инструмента для перемещения образца, причем инструмент для перемещения образца содержит: удлиненный элемент; внешнюю петлю, образующую внутреннее пространство; и одну или более перекладин, прикрепленных к внешней петле и расположенных во внутреннем пространстве внешней петли; причем по меньшей мере одна перекладина из одной или более перекладин и по меньшей мере часть внешней петли образуют петлю захвата образца для захвата образца; и при этом удлиненный элемент приблизительно перпендикулярен одной или более перекладинам.
[0150] Пример 31 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-30, дополнительно включающий определение хирального индикатора на предметном стекле и определение ориентации предметного стекла на основании хирального индикатора.
[0151] Пример 32 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-31, в котором реперная метка напечатана на верхней поверхности предметного стекла относительно окуляра или камеры оптического микроскопа таким образом, что верхняя поверхность находится в контакте с образцом, и причем способ дополнительно включает определение местоположения представляющей интерес частицы внутри образца путем фокусирования оптического микроскопа на прогнозируемой высоте частицы, при этом прогнозируемая высота частицы представляет собой оцененное вертикальное расстояние, на котором частица размещена в образце относительно верхней поверхности предметного стекла.
[0152] Пример 33 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-32, в котором фокусирование оптического микроскопа на прогнозируемой глубине частицы включает определение прогнозируемой глубины частицы относительно оптического микроскопа на основе базовой фокальной плоскости.
[0153] Пример 34 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-33, дополнительно включающий: получение изображения предметного стекла, захваченного камерой, связанной с оптическим микроскопом; оценку изображения для определения того, захвачена ли реперная метка на изображении; в ответ на отсутствие видимой на изображении реперной метки изменение поля зрения камеры, связанной с оптическим микроскопом; получение нового изображения предметного стекла, захваченного камерой с измененным полем зрения; и оценку нового изображения для определения того, захвачена ли реперная метка на изображении.
[0154] Пример 35 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-34, дополнительно включающий в ответ на захват реперной метки на изображении и/или новом изображении: оценку изображения и/или нового изображения для определения того, присутствует ли на изображении и/или новом изображении вся захваченная реперная метка или на изображении и/или новом изображении присутствует часть захваченной реперной метки; в ответ на присутствие только части захваченной реперной метки на изображении и/или новом изображении определение захваченного контура краев захваченной реперной метки; извлечение из памяти ожидаемого контура краев захваченной реперной метки на основе обзорного изображения предметного стекла, содержащего все реперные метки; и сравнение захваченного контура краев с ожидаемым контуром краев для вычисления оцененных направления и расстояния, необходимых для перемещения столика или объектива оптического микроскопа таким образом, чтобы вся захваченная реперная метка находилась в поле зрения оптического микроскопа.
[0155] Пример 36 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-35, дополнительно включающий: обеспечение перемещения столика и/или объектива оптического микроскопа в соответствии с оцененными направлением и расстоянием; определение координат (x,y) для столика и/или объектива микроскопа после перемещения; и сохранение в памяти координаты (x,y) захваченной реперной метки на основании координат (x,y) столика и/или объектива.
[0156] Пример 37 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-36, дополнительно включающий в ответ на захват реперной метки на изображении и/или новом изображении: оценку изображения и/или нового изображения для определения того, закрыто ли все поле зрения захваченной реперной меткой; в ответ на то, что только часть поля зрения закрыта захваченной реперной меткой, определение захваченного контура краев захваченной реперной метки; извлечение из памяти ожидаемого контура краев захваченной реперной метки на основе обзорного изображения предметного стекла, содержащего все реперные метки; и сравнение захваченного контура краев с ожидаемым контуром краев для вычисления оцененных направления и расстояния, необходимых для перемещения столика или объектива оптического микроскопа таким образом, чтобы все поле зрения оптического микроскопа было закрыто реперной меткой.
[0157] Пример 38 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-37, дополнительно включающий: обеспечение перемещения столика и/или объектива оптического микроскопа в соответствии с оцененными направлением и расстоянием; определение координат (x,y) для столика и/или объектива микроскопа после перемещения; и сохранение в памяти координаты (x,y) захваченной реперной метки на основании координат (x,y) столика и/или объектива.
[0158] Пример 39 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-38, дополнительно включающий: извлечение из памяти ожидаемого контура краев первой реперной метки, напечатанной на предметном стекле, на основе обзорного изображения, содержащего все реперные метки, напечатанные на предметном стекле; определение захваченного контура краев первой реперной метки на основании изображения, захваченного оптическим микроскопом; сравнение ожидаемого контура краев первой реперной метки с захваченным контуром краев первой реперной метки; и определение того, соответствует ли ожидаемый контур краев первой реперной метки захваченному контуру краев первой реперной метки в пределах принятого порога допуска.
[0159] Пример 40 представляет собой способ согласно любому из примеров 21-39, дополнительно включающий: определение области печати предметного стекла; и оптимизацию области сканирования для образца, размещенного на предметном стекле, на основании области печати предметного стекла; причем область сканирования оптимизирована на основании одного или более из времени сканирования, размера файла сканирования или чувствительности метода.
[0160] Пример 41 представляет собой устройство. Устройство содержит удлиненный элемент и внешнюю петлю, образующую внутреннее пространство. Устройство содержит одну или более перекладин, прикрепленных к внешней петле и расположенных во внутреннем пространстве, образованном внешней петлей.
[0161] Пример 42 представляет собой устройство согласно примеру 41, в котором по меньшей мере одна перекладина из одной или более перекладин и по меньшей мере часть внешней петли образуют петлю захвата образца. Петля захвата образца образует пустое внутреннее пространство, в котором жидкий образец может быть захвачен за счет сил поверхностного натяжения.
[0162] Пример 43 представляет собой устройство согласно любому из примеров 41-42, в котором удлиненный элемент приблизительно перпендикулярен одной или более перекладинам.
[0163] Пример 44 представляет собой устройство согласно любому из примеров 41-43, в котором по меньшей мере одна из одной или более перекладин прикреплена к удлиненному элементу.
[0164] Пример 45 представляет собой устройство согласно любому из примеров 41-44, в котором одно или более из внешней петли или одной или более перекладин содержат ребристый край.
[0165] Пример 46 представляет собой способ. Способ включает подготовку образца к визуализации с помощью оптического микроскопа путем взятия образца с помощью устройства согласно любому из примеров 41-45.
[0166] Пример 47 представляет собой способ согласно примеру 46, в котором взятие образца включает прикосновение к верхней поверхности раствора, находящегося внутри пробирки, внешней поверхностью устройства согласно любому из примеров 41-45.
[0167] Пример 48 представляет собой способ согласно любому из примеров 46-47, в котором захват образца включает прикосновение к мениску образца, расположенного внутри пробирки, внешней поверхностью устройства согласно любому из примеров 41-45.
[0168] Пример 49 представляет собой способ согласно любому из примеров 46-48, дополнительно включающий перемещение образца на предметное стекло для визуализации при помощи оптического микроскопа путем нажатия внешней петлей устройства на предметное стекло.
[0169] Пример 50 представляет собой способ согласно любому из примеров 46-49, дополнительно включающий выбор устройства согласно любому из примеров 41-45 на основании количества перекладин в устройстве, причем количество перекладин выбирают на основании одного или более из количества частиц в образце, размера частиц в образце, прогнозируемой глубины частиц в образце и т. д.
[0170] В данном описании ссылка на «пример» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с примером, включены по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, фраза «в примере» в различных местах данного описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления.
[0171] В настоящем документе множество предметов, структурных элементов, композиционных элементов и/или материалов для удобства могут быть представлены в виде общего списка. Однако эти списки следует толковать так, как если бы каждый элемент списка был по отдельности указан как отдельный уникальный элемент. Таким образом, ни один отдельный элемент такого списка не следует рассматривать как фактический эквивалент любого другого элемента того же списка исключительно на основании его представления в общей группе без указания на обратное. Кроме того, различные варианты осуществления и примеры настоящего изобретения могут упоминаться в настоящем документе вместе с альтернативами для различных их компонентов. Следует понимать, что такие варианты осуществления, примеры и альтернативные варианты осуществления не следует рассматривать как фактические эквиваленты друг друга, а следует рассматривать как отдельные и автономные представления настоящего описания.
[0172] Хотя вышеизложенное описано достаточно подробно в целях ясности, будет очевидно, что некоторые изменения и модификации могут быть внесены без отступления от их принципов. Следует отметить, что существует множество альтернативных способов реализации как способов, так и устройств, описанных в настоящем документе. Соответственно, настоящие варианты осуществления следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие.
[0173] Специалистам в данной области будет понятно, что в детали описанных выше вариантов осуществления может быть внесено множество изменений без отступления от основных принципов изобретения. Таким образом, объем настоящего изобретения должен определяться только формулой изобретения, если таковая имеется.