用于掃描顯微鏡成像的運(yùn)動(dòng)策略制造技術(shù)

描述了用于掃描顯微鏡成像的二維和三維運(yùn)動(dòng)策略。將物體、樣品或試樣安裝在精密三維載物臺上。使所述物體抵靠切割工具同時(shí)相對于第一軸和與所述第一軸正交的第二軸移動(dòng)以切割所述物體。在使所述物體移動(dòng)時(shí)生成所切割部分的圖像。所述切割工具可以充當(dāng)光波導(dǎo)，用于照亮所切割的所述物體的部分。光學(xué)元件捕捉被切割和照亮的物體的圖像?？梢允顾鑫矬w進(jìn)一步同時(shí)相對于與所述第一軸和第二軸兩者正交的第三軸移動(dòng)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】交叉引用本PCT申請要求提交于2013年10月31日的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/897,913的權(quán)益，上述申請通過引用并入本文。
技術(shù)介紹
本公開內(nèi)容總體上涉及用于對物體進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法。具體而言，本公開內(nèi)容涉及使用切片機(jī)(microtome)對生物組織和其他材料樣品進(jìn)行剖切，并且更具體而言，涉及切片機(jī)切片軌跡。顯微術(shù)領(lǐng)域在當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)變得日益重要。顯微術(shù)的一個(gè)方面涉及對所要評價(jià)的試樣或物體進(jìn)行成像。成像一般是指為了生成給定區(qū)域的可視化而進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集。能夠高效而準(zhǔn)確地對關(guān)于給定試樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行成像對于確定與該試樣或物體相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)特性可能十分重要。在許多顯微術(shù)和成像應(yīng)用中，使用切片機(jī)來切割出試樣的薄切片以供成像。對常規(guī)切片機(jī)的使用已有100余年的悠久歷史。最早的切片機(jī)不過是手拉剃刀刀片，并被記載于19世紀(jì)末期。更復(fù)雜的版本在稍晚出現(xiàn)，它是采用手輪的裝置，該手輪在轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄時(shí)切取切片。從早期開始，已經(jīng)利用機(jī)械工程、精密制造和刀片材料方面的進(jìn)步對切片機(jī)作出了改進(jìn)從而提升性能。此類進(jìn)步的主要推動(dòng)力是光學(xué)顯微術(shù)的改進(jìn)和電子顯微術(shù)的出現(xiàn)——這使光學(xué)瑕疵更少的更薄切片成為必需。盡管有這些進(jìn)步，但樣品切片過程很大程度上仍然是手動(dòng)的。通常，使用依賴于基本的精密鉸接機(jī)械的人工手動(dòng)曲柄來操作切片機(jī)。更少見的是在其中試樣與刀片以“旋轉(zhuǎn)式”運(yùn)動(dòng)相互作用的系統(tǒng)。一些常規(guī)切片機(jī)在樣品設(shè)置完成后使切片運(yùn)動(dòng)自動(dòng)化。例如，一些系統(tǒng)可能包括>手動(dòng)曲柄方式的電動(dòng)版本。更先進(jìn)的常規(guī)切片機(jī)可能使用直線馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)切片運(yùn)動(dòng)。無論是手動(dòng)操作的還是電動(dòng)的，許多使用切片機(jī)的成像系統(tǒng)都在至少一些情況下不夠理想。這樣的系統(tǒng)可能在樣品切片上留下瑕疵?？赡艹霈F(xiàn)的一種類型的瑕疵是平行于切片機(jī)或刀具的刃口并且垂直于切割方向的“顫褶”或凹痕，其通常是因切片機(jī)或刀具的振動(dòng)而留在樣品切片上的。下文討論的圖7A中示出了所述顫褶。另一種類型的瑕疵是垂直于切片機(jī)的刃口并且平行于切割方向的“條紋”或特征，其通常是因切片機(jī)中的表面缺陷而留在樣品切片上的。下文討論的圖7B中示出了所述條紋。再一種類型的瑕疵是樣品切片在被切割時(shí)可能會(huì)卷曲而不是如期望般保持平坦。這樣的樣品卷曲可能干擾對樣品的成像。圖7C示出了樣品26正被刀具刃口16切割以生成切片76，而該切片76發(fā)生了卷曲。這些瑕疵和其他瑕疵可能導(dǎo)致圖像畸變、分辨率低、效能差和速度慢。因此，需要用于對試樣和樣品進(jìn)行剖切和成像的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
公開了用于使用切片機(jī)對生物組織和其他材料樣品進(jìn)行剖切和成像的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。特別是，公開了使瑕疵的發(fā)生率最小化或減小并且支持快速和高分辨率成像、更好的切片捕捉、更好的顯微檢查以及/或者更好的分子探詢的切片機(jī)切片軌跡。這樣的切片軌跡可以在剖切顯微系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)：其中切片機(jī)可以充當(dāng)光波導(dǎo)，并且在三軸或三維載物臺上捕捉試樣，該三軸或三維載物臺根據(jù)用戶輸入的命令而精確地移動(dòng)所述試樣。本公開內(nèi)容的一個(gè)方面提供了一種對物體進(jìn)行成像的方法。可以使所述物體抵靠切割工具相對于第一軸移動(dòng)以切割所述物體的一部分。同時(shí)，可以使所述物體抵靠所述切割工具相對于第二軸移動(dòng)以切割所述部分。所述第二軸通常與所述第一軸正交。在使所述物體相對于所述第一軸和第二軸兩者移動(dòng)時(shí)可以生成所切割部分的圖像。還可以使所述物體抵靠所述切割工具相對于第三軸移動(dòng)以切割所述部分。所述第三軸通常與所述第一軸和所述第二軸兩者正交。并且，可以使所述物體同時(shí)相對于所述第一軸、所述第二軸和所述第三軸移動(dòng)。所述第三軸可以包括與所述切割工具的切割刃口的長度正交并且與所述切割工具的主體的寬度正交的Z-軸。通常，所述第一軸包括與所述切割刃口的長度正交并且沿著所述切割工具的主體的寬度的X-軸。并且，所述第二軸包括沿著所述切割刃口的長度并且與所述切割工具主體的寬度正交的Y-軸，或者包括與所述切割刃口的長度正交并且與所述切割工具的主體的寬度正交的Z-軸。所述切割工具通常相對于被移動(dòng)物體靜止。此外，可以將光能導(dǎo)引出所述切割工具并使其穿過所述物體的所述部分。并且，在切割所述部分時(shí)可以在光學(xué)元件處接收所導(dǎo)引的光能，從而將與所述部分相關(guān)聯(lián)的圖像相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送至所述光學(xué)元件。所述光學(xué)元件可以包括相機(jī)。所述光能可以提供在所述切割工具的近端。并且，所述切割工具可以使所提供的光能從所述近端內(nèi)反射至所述切割工具的遠(yuǎn)端?？梢詫?nèi)反射的光能導(dǎo)引出所述遠(yuǎn)端?？梢允顾鑫矬w同時(shí)相對于所述第一軸、第二軸和第三軸中的兩個(gè)或更多個(gè)移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)各種不同的運(yùn)動(dòng)策略或軌跡。可以使所述物體相對于所述第一軸移動(dòng)第一距離并沿著所述第二軸移動(dòng)不同于(例如，小于)所述第一距離的第二距離。在使所述物體同時(shí)相對于所述第一軸和第二軸移動(dòng)時(shí)，可以改變所述物體的頂面相對于所述切割工具的底面的角度(例如，刀具前角)。在使所述物體相對于所述第一軸移動(dòng)時(shí)可以使其相對于所述第二軸振蕩。這樣的振蕩可以生成具有變化厚度的切割部分。所述物體同時(shí)相對于所述第一軸和第二軸的移動(dòng)可以在所述物體的所述部分中生成第一方向上的第一陡峭切口，在所述物體的所述部分中生成第二平坦切口，以及在所述物體的所述部分中生成與所述第一方向相反的第二方向上的第三陡峭切口。下文描述進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)策略或軌跡。本公開內(nèi)容的另一方面提供了一種系統(tǒng)，其包括體現(xiàn)用于實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)策略或軌跡中的任何一個(gè)的指令的處理器和有形介質(zhì)。結(jié)合以下描述和附圖考慮，將會(huì)進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)和理解本公開內(nèi)容的其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。雖然以下描述可能包含描述本公開內(nèi)容的特定實(shí)施方式的具體細(xì)節(jié)，但這不應(yīng)當(dāng)解釋為對本公開內(nèi)容范圍的限制，而應(yīng)當(dāng)視為對優(yōu)選實(shí)施方式的例示。對于本公開內(nèi)容的每一方面，有可能存在如本文所提出的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知曉的眾多變體。在不偏離本發(fā)明精神的情況下可在本公開內(nèi)容范圍內(nèi)作出各種改變和修改。援引并入本說明書中提及的所有出版物、專利和專利申請均通過引用并入本文，其程度如同具體地和個(gè)別地指出要通過引用而并入每一單個(gè)出版物、專利或?qū)＠暾埬菢?。附圖說明本公開內(nèi)容的新穎特征在隨附權(quán)利要求中具體闡述。通過參考闡述了利用本公開內(nèi)容原理的說明性實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述以及附圖，將會(huì)獲得對本公開內(nèi)容的特征和優(yōu)點(diǎn)的更好理解，在附圖中：圖1A是圖示根據(jù)許多實(shí)施方式的成像系統(tǒng)的側(cè)面示意圖；圖1B是圖示根據(jù)許多實(shí)施方式的與圖1A的成像系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一系列步驟的流程圖；圖2是根據(jù)許多實(shí)施方式的圖1A的成像系統(tǒng)的透視圖，其示出了對試樣進(jìn)行成像的附加細(xì)節(jié)；...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種對物體進(jìn)行成像的方法，所述方法包括：使所述物體抵靠切割工具相對于第一軸移動(dòng)以切割所述物體的一部分；使所述物體抵靠所述切割工具相對于第二軸移動(dòng)以切割所述部分，其中所述第二軸與所述第一軸正交；以及在使所述物體相對于所述第一軸和第二軸兩者移動(dòng)時(shí)，生成所切割部分的圖像，其中使所述物體同時(shí)相對于所述第一軸和第二軸移動(dòng)。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.10.31 US 61/897,9131.一種對物體進(jìn)行成像的方法，所述方法包括：
使所述物體抵靠切割工具相對于第一軸移動(dòng)以切割所述物體的一部分；
使所述物體抵靠所述切割工具相對于第二軸移動(dòng)以切割所述部分，其中所述第二軸與
所述第一軸正交；以及
在使所述物體相對于所述第一軸和第二軸兩者移動(dòng)時(shí)，生成所切割部分的圖像，其中
使所述物體同時(shí)相對于所述第一軸和第二軸移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括使所述物體抵靠所述切割工具相對于第三軸移動(dòng)
以切割所述部分，其中所述第三軸與所述第一軸和所述第二軸兩者正交，并且其中使所述
物體同時(shí)相對于所述第一軸、所述第二軸和所述第三軸移動(dòng)。
3.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第三軸包括Z-軸，該Z-軸與所述切
割工具的切割刃口的長度正交，并且與所述切割工具的主體的寬度正交。
4.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一軸包括與所述切割工具的切割
刃口的長度正交并且沿著所述切割工具的主體的寬度的X-軸。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二軸包括沿著所述切割工具的切
割刃口的長度并且與所述切割工具的主體的寬度正交的Y-軸，或者包括與所述切割工具的
切割刃口的長度正交并且與所述切割工具的主體的寬度正交的Z-軸。
6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述切割工具相對于所移動(dòng)的物體是靜
止的。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括：
將光能導(dǎo)引出所述切割工具并使其穿過所述物體的所述部分；以及
在切割所述部分...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬修·古德曼，科迪·丹尼爾，
申請(專利權(quán))人：三斯坎公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US