專利名稱：顯微線陣掃描器在測定活生物體的變化率上的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯微掃描器在生物學(xué)上的應(yīng)用。確切地說，本發(fā)明涉及用顯微掃描器來測定活生物體的變化率并最大限度地降低掃描過程對(duì)活生物體的光干擾的方法。
背景技術(shù)：
CCD陣列傳感器是常用的電子元件。它有兩種類型線性陣列和區(qū)域陣列。區(qū)域陣列傳感器多被用在數(shù)字照相機(jī)中，而線性陣列傳感器則被用在掃描機(jī)中。目前線性陣列傳感器在生物應(yīng)用上的研發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于區(qū)域陣列傳感器的應(yīng)用水平。舉例來說，Aperio公司(位于美國加州維斯塔市，美國專利7，457，446)，利用顯微鏡上的線陣傳感器來為病理學(xué)家們制作臨床與教學(xué)上用的虛擬顯微圖像。為了將線陣掃描數(shù)據(jù)組成一幅完整的虛擬顯微圖像，病理組織標(biāo)本必須經(jīng)受反復(fù)的來回的一行行的掃描。 每行之間必須重迭。掃描的結(jié)果必須經(jīng)由計(jì)算機(jī)程序處理后才能形成一幅巨大的電子虛擬圖像。不幸的是，Aperio公司的技術(shù)只能用于死的病理切片而不能用于活生物體。另外， Aperio公司的超大型圖像依靠強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理能力從而使計(jì)算機(jī)成為瓶頸。Palcic等人在美國專利4700248中提出一種大面積掃描的方法來尋找低密度生長狀態(tài)下的活體細(xì)胞。Palcic等人沒有領(lǐng)悟到的是，在大面積掃描過程中，掃描器的光源。 如高強(qiáng)度紫外光束，正在殺死他們的活體細(xì)胞。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，自從1984年專利申請(qǐng)以來，他們所提出的方法一直不被接受。延時(shí)電影在生物科研領(lǐng)域是一種已知的有效方法。延時(shí)電影的制作是對(duì)培養(yǎng)器皿中的一個(gè)活體細(xì)胞在不同的時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行反復(fù)的延時(shí)顯微照相，然后將所有照片快速回放，從而了解這段時(shí)間里這個(gè)活體細(xì)胞的變化。延時(shí)電影在科學(xué)上是有意義的，但是它的應(yīng)用只限于少數(shù)的豪華用戶而不能成為大眾日常工作中負(fù)擔(dān)得起的工具。延時(shí)電影需要一整套昂貴的系統(tǒng)，包括高檔全自動(dòng)顯微鏡，顯微平臺(tái)培養(yǎng)裝置，攝像裝置，計(jì)算機(jī)及特殊的操控程序。為了拍攝一個(gè)細(xì)胞，這一整套系統(tǒng)就必須被占用很長的一段時(shí)間，使得其他使用者無法工作。再者，一個(gè)未解的統(tǒng)計(jì)學(xué)上的疑問是在延時(shí)電影中所用的單個(gè)細(xì)胞能代表整個(gè)細(xì)胞群體嗎？
由于負(fù)擔(dān)不起延時(shí)電影的費(fèi)用，目前絕大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)研究人員仍然是只能從已被固定的死細(xì)胞中去收集數(shù)據(jù)，活體細(xì)胞在培養(yǎng)過程中的寶貴信息被浪費(fèi)了?？蒲兄杏袃纱箢悊栴}，定性問題和定量問題。對(duì)定性問題可以用是或不是來回答，而絕大多數(shù)科研問題是定量問題，其回答方式必須是精確的百分比或變化率。但是由于技術(shù)上的困難，目前絕大多數(shù)的科研定量問題沒有辦法用有效的定量工具來回答。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是建立可行的生物學(xué)定量測試方法。經(jīng)由綜合學(xué)科知識(shí)的研發(fā)，使得本發(fā)明能做到在科學(xué)上意義重大，在實(shí)際中行得通，在價(jià)格上負(fù)擔(dān)得起。本發(fā)明可使低擋手動(dòng)顯微鏡具有測定活生物體的變化率的功能，從而將延時(shí)電影從豪華專品轉(zhuǎn)化為日常工
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為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
用由計(jì)算機(jī)程序控制的顯微自動(dòng)掃描系統(tǒng)對(duì)培養(yǎng)器皿中活生物體中的一部分個(gè)體進(jìn)行掃描取樣的方法，由如下步驟組成
1.1.提供上述顯微自動(dòng)掃描系統(tǒng)并使之與上述培養(yǎng)器皿相匹配， 1. 2.預(yù)設(shè)上述計(jì)算機(jī)程序?qū)ι鲜雠囵B(yǎng)器皿沿一系列XY坐標(biāo)進(jìn)行不重迭的單線掃描取樣以求降低掃描對(duì)上述活生物體的光干擾，
1. 3.第一次執(zhí)行上述預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)程序并收集到上述一部分個(gè)體在第一時(shí)間的圖像
A,
1. 4.等待一段時(shí)間讓上述活生物體在培養(yǎng)中發(fā)生變化，
1.5.第二次執(zhí)行上述預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)程序并收集到上述一部分個(gè)體在第二時(shí)間的圖像B。沿多組XY坐標(biāo)在手動(dòng)型顯微鏡下對(duì)培養(yǎng)器皿中的活生物體進(jìn)行可快速回訪的顯微照象的方法，由如下步驟組成
2.1.提供一套機(jī)械系統(tǒng)，該機(jī)械系統(tǒng)包括
2. 1. 1. 一個(gè)鎖栓裝置可與上述手動(dòng)型顯微鏡結(jié)合并繞過其原有的可動(dòng)部件， 2. 1. 2. 一個(gè)移位裝置確立上述多組XY坐標(biāo)位置并使之可快速回訪， 2. 1. 3. 一個(gè)報(bào)告裝置與上述移位裝置聯(lián)動(dòng)并顯示出其移位的順序， 2. 1. 4. 一個(gè)接口裝置可與上述培養(yǎng)器皿匹配并提供上述顯微照象的光通路， 2. 2.將上述機(jī)械系統(tǒng)與上述手動(dòng)型顯微鏡相結(jié)合，使上述手動(dòng)型顯微鏡具有對(duì)上述活生物體在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上沿上述多組XY坐標(biāo)進(jìn)行快速回訪拍照的功能。在以上方法中，所述的移位裝置做圓周運(yùn)動(dòng)。用具備圖像傳感器的顯微裝置來對(duì)培養(yǎng)器皿中的活生物體的一部分個(gè)體進(jìn)行變化率測量的方法，由如下步驟組成
4. 1.提供一個(gè)一號(hào)裝置對(duì)多組XY坐標(biāo)進(jìn)行可回訪性定位， 4. 2.提供一個(gè)二號(hào)裝置使上述顯微裝置與上述培養(yǎng)器皿相匹配， 4.3.通過計(jì)算機(jī)操控或人力驅(qū)動(dòng)移位，對(duì)上述一部分個(gè)體在第一時(shí)間點(diǎn)沿著上述多組XY坐標(biāo)依次拍攝出第一套圖像，
4. 4.將上述活生物體培養(yǎng)一段適當(dāng)?shù)臅r(shí)間使其發(fā)生變化，
4.5.通過計(jì)算機(jī)操控或人力驅(qū)動(dòng)移位，對(duì)上述一部分個(gè)體在第二時(shí)間點(diǎn)沿著上述多組XY坐標(biāo)依次拍攝出第二套圖像，
4. 6.計(jì)算變化率兩套圖像之間的凈差異/時(shí)間長度=變化率。在以上方法中，一臺(tái)全自動(dòng)顯微掃描儀器或者一臺(tái)帶有照相機(jī)的手動(dòng)型倒置顯微鏡均可被用作為上述顯微裝置。在科研調(diào)查中，取樣策略的關(guān)鍵是在數(shù)據(jù)可靠性與可行性之間取得適當(dāng)?shù)钠胶狻?Aperio公司的虛擬顯微圖像對(duì)整個(gè)群體進(jìn)行全面掃描取樣。這在臨床診斷上是需要的，但作為科研調(diào)查來說則是典型的取樣過量。其產(chǎn)生的問題往往大于收益。這也許就是為什么 Aperio公司的技術(shù)無法應(yīng)用到活生物體上的原因。活生物體在體外培養(yǎng)中是非常脆弱的并對(duì)光線很敏感。掃描器所用的光源，如高強(qiáng)度的紫外光束，會(huì)對(duì)活體細(xì)胞產(chǎn)生光損傷及光毒性。因此，過量的曝光會(huì)導(dǎo)致活生物體的死亡。與取樣過量相反，延時(shí)電影只對(duì)單一細(xì)胞拍攝，此為取樣不足。用一個(gè)細(xì)胞來代表整個(gè)群體是不足以提供充分可信度的。本發(fā)明在理論上提出用“活體二次不重迭單線掃描取樣法”從活生物群體的一部分個(gè)體中提取數(shù)據(jù)。二次掃描是指對(duì)活體細(xì)胞在兩個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)上各進(jìn)行一次拍攝，從而采集到兩套圖像數(shù)據(jù)。每個(gè)活體細(xì)胞在兩次拍攝之間的生命變化被收集為數(shù)據(jù)，由此可以精確地計(jì)算出此活體細(xì)胞在單位時(shí)間的變化率。不重迭單線掃描是只對(duì)這些活體細(xì)胞中的一部分個(gè)體進(jìn)行快速的掃描取樣，從而最大限度的降低光束對(duì)活生物體的光干擾以確?；钌矬w作為樣本的可行性。本發(fā)明認(rèn)識(shí)到對(duì)培養(yǎng)器皿只需進(jìn)行單線掃描就可以復(fù)蓋足夠的面積。舉例來說，一個(gè)8毫米直徑的圓型培養(yǎng)孔的培養(yǎng)面積為50. 24平方毫米。用一個(gè)4096象素的線陣掃描器按0. 23微米/ 象素的分辨率進(jìn)行掃描時(shí)(相當(dāng)于放大40倍的顯微鏡頭)，其單線掃描寬度為0.94毫米。 所能掃描到的面積為7. 5平方毫米，占總培養(yǎng)面積的百分之14. 9。如果把分辨率降低為 0. 46微米/象素(相當(dāng)于放大20倍的顯微鏡頭)，則被掃描的面積更高達(dá)總培養(yǎng)面積的百分之29.80大多數(shù)生物細(xì)胞在體外培養(yǎng)中是均勻分布的。單線掃描所能達(dá)到的百分之14. 9 的面積覆蓋比例代表著百分之14. 9的取樣比例，這足以提供統(tǒng)計(jì)學(xué)上的充分可信度。另外，單線掃描不需要圖像文件后處理及強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和程序。在自然界生命過程中，巨大的個(gè)體差異是不可避免的。絕大多數(shù)現(xiàn)行的研究手段都局限于在單一時(shí)間點(diǎn)對(duì)死的標(biāo)本進(jìn)行分析。這往往會(huì)導(dǎo)致不精確甚至錯(cuò)誤的結(jié)論。為幫助理解，以下用甲乙兩人賽跑的例子來加以說明。甲跑得慢但是起步早并已到半途中，然后乙才開始從后面快步追趕甲?，F(xiàn)行的研究手段用單一時(shí)間點(diǎn)的方法會(huì)判定出甲比乙快，因?yàn)樵谶@個(gè)單一時(shí)間點(diǎn)上看甲在乙前面。 本發(fā)明用二次時(shí)間點(diǎn)的比較方法判定出乙比甲快，因?yàn)橐以趦蓚€(gè)時(shí)間點(diǎn)之間移動(dòng)的距離大于甲的移動(dòng)距離。本發(fā)明之所以能提供高精度的正確測定，是因?yàn)橹挥卸€(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的變化被提取定量，而其他階段積累的誤差，比如起跑時(shí)間的早晚，統(tǒng)統(tǒng)都被加以排除了。為計(jì)算變化率，本發(fā)明對(duì)樣品進(jìn)行兩次相同的掃描，其所得數(shù)據(jù)稱為掃描A和掃描B。在兩次掃描之間設(shè)有一段特定的時(shí)間長度，然后用公式計(jì)算(掃描B-掃描A)/時(shí)間=變化率。兩次掃描的間隔時(shí)間長度應(yīng)由具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容決定，例如30分鐘間隔可用于蛋白質(zhì)濃度變化的測定，而20小時(shí)的間隔可用于細(xì)胞生長率的測定。活體二次測定的方法可用于研究各種生命現(xiàn)象，例如細(xì)胞生長，細(xì)胞死亡，細(xì)胞遷移，或蛋白質(zhì)的積累過程。本發(fā)明可與各種形式的硬件糸統(tǒng)相結(jié)合，如全自動(dòng)顯微掃描儀器或者帶有照相機(jī)的手動(dòng)型倒置顯微鏡。


圖1是一個(gè)示意圖展現(xiàn)單掃描線4通過多孔盤2的一種方式。活生物群體6中只有一部分個(gè)體被單掃描線4所取樣。圖2是一個(gè)轉(zhuǎn)盤機(jī)械裝置的正視圖。此轉(zhuǎn)盤機(jī)械裝置可使低檔的手動(dòng)顯微鏡具備對(duì)活生物體變化率進(jìn)行測定的功能。其詳細(xì)設(shè)計(jì)在以下的實(shí)例方案二中加以論述。圖3是上述轉(zhuǎn)盤機(jī)械裝置的局部放大圖，顯示其定位裝置的結(jié)構(gòu)。圖4是上述轉(zhuǎn)盤機(jī)械裝置的側(cè)面局部放大圖，顯示其旋轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)。圖5是側(cè)面安裝示意圖，顯示卡栓530使上述轉(zhuǎn)盤機(jī)械裝置與顯微鏡平臺(tái)座板結(jié)
I=I O圖6是一個(gè)拍攝軌跡示意圖。通過上述轉(zhuǎn)盤機(jī)械裝置的圓周移動(dòng)可從培養(yǎng)器皿中采集到系列圖像630。系列圖像630有序地分布于拍攝軌跡620上。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方案一用全自動(dòng)顯微掃描器測定活生物體的變化率。計(jì)算機(jī)程控顯微線性掃描是一套昂貴的系統(tǒng)。由特殊的計(jì)算機(jī)軟件控制其XYZ的微米級(jí)的精密三維移動(dòng)以及迅時(shí)自動(dòng)聚焦。用于96孔盤的顯微平臺(tái)培養(yǎng)裝置可由許多供應(yīng)商提供，例如美國的Warner儀器公司?；谏鲜鲅b置，本發(fā)明可對(duì)活生物體中的一部分個(gè)體實(shí)施二次單線掃描取樣，其步驟如下
1.選擇適宜的分辨率并預(yù)設(shè)上述計(jì)算機(jī)程序?qū)σ粋€(gè)96孔盤沿一系列XY座標(biāo)進(jìn)行不重迭單線掃描取樣以求降低掃描對(duì)上述活生物體的光干擾。2.將96孔培養(yǎng)盤定位于平臺(tái)培養(yǎng)裝置中。3.第一次執(zhí)行上述預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)程序從而取得一部分個(gè)體在笫一時(shí)間的圖像，命名為A圖。4.對(duì)各個(gè)培養(yǎng)孔加入不同濃度的待測藥物，從零到高濃度。5.將96孔培養(yǎng)盤置于適宜的培養(yǎng)條件下一段時(shí)間讓活生物體發(fā)生相應(yīng)的生命變化。如有需要可將96孔培養(yǎng)盤撤出掃描系統(tǒng)放回培養(yǎng)箱。6.第二次執(zhí)行預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)程序從而取得上述一部分個(gè)體在笫二時(shí)間的圖像，命名為B圖。B圖所經(jīng)過的XY坐標(biāo)序列與A圖所經(jīng)過的系列是完全吻合的。也就是說，A圖與B圖所顯示的是同一組個(gè)體。7.比較B圖與A圖的差異再除以時(shí)間即可得出單位時(shí)間的變化率。8.比較各個(gè)培養(yǎng)孔之間不同藥物濃度的的差異從而計(jì)算出待測藥物的功效。
實(shí)施方案二 用手動(dòng)方式測定活生物體的變化率
經(jīng)數(shù)十年間的長期積累，在世界范圍內(nèi)已有成千上萬臺(tái)手動(dòng)型倒置顯微鏡投入使用。 就日常觀察的用途來說，這類低檔的手動(dòng)型顯微鏡比電機(jī)驅(qū)動(dòng)型更受歡迎。它們的引人之處在于其快速自由的手動(dòng)調(diào)節(jié)，但問題在于他們不能紀(jì)錄下平臺(tái)所經(jīng)厲過的XY坐標(biāo)。從而無法對(duì)同一組目標(biāo)群依順序進(jìn)行二次拍攝。不幸的是，低檔手動(dòng)型工作的習(xí)慣性導(dǎo)致了創(chuàng)新力的喪失。事實(shí)上，日常的細(xì)胞觀察過程是收集活體細(xì)胞數(shù)據(jù)的寶貴機(jī)會(huì)。本發(fā)明運(yùn)用來自于儀器工程和機(jī)械工程的綜合知識(shí)，創(chuàng)造出一種簡單的旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)可與低擋手動(dòng)型倒置顯微系統(tǒng)相結(jié)合，從而使其具有用手就能快速方便地對(duì)活生物體進(jìn)行反復(fù)拍攝的功能。圖2從正面顯示出這種旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)。定盤10經(jīng)由三個(gè)滑輪50來卡住轉(zhuǎn)盤20。轉(zhuǎn)盤20是一個(gè)移位裝置。在轉(zhuǎn)盤20中的卡環(huán)30是用于卡住細(xì)胞培養(yǎng)器皿的接口裝置?？ōh(huán)30的中央空洞40提供顯微鏡頭的光學(xué)通路用于觀察培養(yǎng)器皿中的活體細(xì)胞。標(biāo)記線70顯示的是轉(zhuǎn)盤20的起始位置。轉(zhuǎn)盤20可用手指按逆時(shí)針方向平滑地從起始位置移到下一個(gè)位置。每一個(gè)位置都有其不同的XY坐標(biāo)報(bào)告裝置，這些不同的XY坐標(biāo)序列由定位裝置與顯示報(bào)告裝置之間的聯(lián)動(dòng)加以控制和顯示，如彈簧80和標(biāo)記90。圖3顯示的是轉(zhuǎn)盤20的定位結(jié)構(gòu)，沿著轉(zhuǎn)盤20的邊緣上開有很多缺口 310.用金屬片制成的彈簧80以適當(dāng)?shù)牧Χ扰c缺口 310進(jìn)行咬合，經(jīng)由轉(zhuǎn)盤20的旋轉(zhuǎn)移位使拍攝點(diǎn)被鎖定于一系列不同的XY坐標(biāo)位置上。這些不同的坐標(biāo)系列可以輕而易舉地重復(fù)找回而不需做任何額外的調(diào)節(jié)。彈簧80咬合缺口 310時(shí)會(huì)發(fā)出聲響來告訴操作人員在這一位置上進(jìn)行一次拍攝，下一次聲響時(shí)做下一次拍攝。以這種操作方式進(jìn)行，40張圖像的拍攝可以在類似于日常細(xì)胞觀察的短暫時(shí)間里快速完成。圖4從側(cè)剖面顯示如何支撐轉(zhuǎn)盤20，三個(gè)滑輪430經(jīng)由鋼針410被裝置于定盤10 上。其中一個(gè)滑輪的位置是可調(diào)節(jié)的，以此保證滑輪430與轉(zhuǎn)盤20之間有精確的吻合。圖5以側(cè)面圖示范如何將此轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)的定盤10與一個(gè)手動(dòng)式倒置顯微鏡的平臺(tái)相結(jié)合。經(jīng)典的平臺(tái)有三層不動(dòng)的底座Mo，做橫向X移動(dòng)的中層510，以及做縱向Y 移動(dòng)的頂層520。將轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)平放在頂層520上面后，一對(duì)鎖栓530可以插進(jìn)并定位于不動(dòng)的底座MO的孔中，從而避開平臺(tái)原有的兩個(gè)動(dòng)層。為方便這臺(tái)倒置顯微鏡的多用途性，轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)在平臺(tái)上的安裝和拆除應(yīng)簡單易行同時(shí)又確保位置的精確。定位精確度是回訪原先經(jīng)歷過的一系列XY坐標(biāo)的關(guān)鍵要素。本實(shí)施方案的設(shè)計(jì)可以增加定位精確度而不需付出高精度機(jī)械加工的天價(jià)。舉例來說，如果在彈簧80與缺口 310之間的各次咬合過程有2微米誤差的話，那么在前后兩次不同時(shí)間的拍攝中細(xì)胞圖像的位移可被縮小到0. 17微米，即增強(qiáng)了 12倍的精度。這種定位精確度的增強(qiáng)效應(yīng)是由轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的直徑比來實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)盤20的直徑為180毫米，而成像軌跡620的直徑為15毫米， 如圖6所示。兩個(gè)直徑之比變小了 12倍，從而可縮小12倍的位移。來看看如此的精度是否足夠，當(dāng)用20倍的顯微鏡頭來拍攝時(shí)，所得圖像的寬度大約為1300微米。上述誤差為 0. 17微米，占圖像的百分之0. 013。也就是說，前后兩次拍攝中圖像的位移僅為0. 013%，定位精度為99. 997%。用上述轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)對(duì)活生物體中的一部分個(gè)體的變化率進(jìn)行手動(dòng)測定，其步驟如下
1.將轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)安裝于倒置顯微鏡平臺(tái)座板上從而繞開其原有的可動(dòng)部件。2.將轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)調(diào)到起始位點(diǎn)并準(zhǔn)備好顯微鏡和照相設(shè)備。3.將培養(yǎng)器皿放進(jìn)卡環(huán)30內(nèi)，調(diào)整焦距，拍攝出序列圖像630中的第一張，如圖 6所示。4.用人力沿逆時(shí)針方向?qū)⑥D(zhuǎn)盤20移位到下一格并拍攝出序列圖像630中的第二張。5.重復(fù)上述過程直到完成所需圖像的數(shù)量。在此過程中如有需要可微調(diào)圖像聚
焦ο6.將待測藥物加入培養(yǎng)器皿并讓活生物體有一段適當(dāng)?shù)臅r(shí)間去發(fā)生生命變化。7.在第二時(shí)間點(diǎn)重復(fù)上述1-5步驟，對(duì)上述一部分個(gè)體進(jìn)行第二次拍照。8.計(jì)算出兩次拍攝的圖像數(shù)據(jù)中的凈差異并除以時(shí)間即為該部分個(gè)體的變化率。
9.比較加藥組與對(duì)照組的差異可知待測藥物的功效。此實(shí)施方案中的轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)可由金屬板加工加成以確保堅(jiān)固性與移位的精密度。圖像軌跡620的直徑，如圖6所示，是由轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)在顯微鏡平臺(tái)上的安裝位置所決定并可加以選擇，如20毫米，15毫米，或10毫米。采用10毫米的小軌跡具有降低拍攝過程中的焦距漂移的優(yōu)越性。盡管以上描述中含有具體的參數(shù)，但很明顯地，具備業(yè)內(nèi)技能的人士可以在本發(fā)明的精髓范圍內(nèi)進(jìn)行修飾和變通。舉例如下，單線掃描可以改成雙線掃描，轉(zhuǎn)盤20可以用于全自動(dòng)掃描器，滑輪430可以用滾珠代替，彈簧80可以被其他類型的卡位結(jié)構(gòu)代替，旋轉(zhuǎn)移位方式可以改為直線移位方式，步進(jìn)電機(jī)可取代人力用來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤20，兩次拍攝之間可以不加入待測藥物。因此，以上描述僅僅只是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.用由計(jì)算機(jī)程序控制的顯微自動(dòng)掃描系統(tǒng)對(duì)培養(yǎng)器皿中活生物體中的一部分個(gè)體進(jìn)行掃描取樣的方法，由如下步驟組成1.1.提供上述顯微自動(dòng)掃描系統(tǒng)并使之與上述培養(yǎng)器皿相匹配， 1. 2.預(yù)設(shè)上述計(jì)算機(jī)程序?qū)ι鲜雠囵B(yǎng)器皿沿一系列XY坐標(biāo)進(jìn)行不重迭的單線掃描取樣以求降低掃描對(duì)上述活生物體的光干擾，1. 3.第一次執(zhí)行上述預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)程序并收集到上述一部分個(gè)體在第一時(shí)間的圖像A,1. 4.等待一段時(shí)間讓上述活生物體在培養(yǎng)中發(fā)生變化，1.5.第二次執(zhí)行上述預(yù)設(shè)的計(jì)算機(jī)程序并收集到上述一部分個(gè)體在第二時(shí)間的圖像B0
2.沿多組XY坐標(biāo)在手動(dòng)型顯微鏡下對(duì)培養(yǎng)器皿中的活生物體進(jìn)行可快速回訪的顯微照象的方法，由如下步驟組成2. 1.提供一套機(jī)械系統(tǒng)，該機(jī)械系統(tǒng)包括2. 1. 1. 一個(gè)鎖栓裝置可與上述手動(dòng)型顯微鏡結(jié)合并繞過其原有的可動(dòng)部件， 2. 1. 2. 一個(gè)移位裝置確立上述多組XY坐標(biāo)位置并使之可快速回訪， 2. 1. 3. 一個(gè)報(bào)告裝置與上述移位裝置聯(lián)動(dòng)并顯示出其移位的順序， 2. 1. 4. 一個(gè)接口裝置可與上述培養(yǎng)器皿匹配并提供上述顯微照象的光通路，2.2.將上述機(jī)械系統(tǒng)與上述手動(dòng)型顯微鏡相結(jié)合，使上述手動(dòng)型顯微鏡具有對(duì)上述活生物體在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上沿上述多組XY坐標(biāo)進(jìn)行快速回訪拍照的功能。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于其中所述的移位裝置做圓周運(yùn)動(dòng)。
4.用具備圖像傳感器的顯微裝置來對(duì)培養(yǎng)器皿中的活生物體的一部分個(gè)體進(jìn)行變化率測量的方法，由如下步驟組成4. 1.提供一個(gè)一號(hào)裝置對(duì)多組XY坐標(biāo)進(jìn)行可回訪性定位， 4. 2.提供一個(gè)二號(hào)裝置使上述顯微裝置與上述培養(yǎng)器皿相匹配， 4.3.通過計(jì)算機(jī)操控或人力驅(qū)動(dòng)移位，對(duì)上述一部分個(gè)體在第一時(shí)間點(diǎn)沿著上述多組XY坐標(biāo)依次拍攝出第一套圖像，4. 4.將上述活生物體培養(yǎng)一段適當(dāng)?shù)臅r(shí)間使其發(fā)生變化，4.5.通過計(jì)算機(jī)操控或人力驅(qū)動(dòng)移位，對(duì)上述一部分個(gè)體在第二時(shí)間點(diǎn)沿著上述多組XY坐標(biāo)依次拍攝出第二套圖像，4.6.計(jì)算變化率兩套圖像之間的凈差異/時(shí)間長度=變化率。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于一臺(tái)全自動(dòng)顯微掃描儀器或者一臺(tái)帶有照相機(jī)的手動(dòng)型倒置顯微鏡均可被用作為上述顯微裝置。
全文摘要
本發(fā)明名稱為顯微線陣掃描器在測定活生物體的變化率上的應(yīng)用,與顯微掃描照象在生物學(xué)研究中的取樣及定量方法有關(guān)。由于技術(shù)上和購買力的困難，目前絕大多數(shù)的生物科學(xué)研究中的定量性問題無法用有效的取樣及定量工具來解答。廣大的研究人員仍從被固定的死細(xì)胞中去收集數(shù)據(jù)，活體細(xì)胞在培養(yǎng)及日常觀察過程中的寶貴信息被浪費(fèi)了。本發(fā)明創(chuàng)造出用CCD線陣掃描器對(duì)活生物體中的一部分個(gè)體進(jìn)行最低量光干擾的不重迭單線掃描取樣方法。本發(fā)明進(jìn)一步創(chuàng)造出一套手動(dòng)式簡單轉(zhuǎn)盤機(jī)械系統(tǒng)，可使低檔手動(dòng)型倒置顯微鏡具備對(duì)活生物體的變化率進(jìn)行定量測試的功能。
文檔編號(hào)G02B21/36GK102156131SQ20111003494
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者斯蒂芬·立業(yè)·陳 申請(qǐng)人:斯蒂芬·立業(yè)·陳