用于大分析物阵列的图像捕获的制作方法_2

文档序号:9221475阅读:来源:国知局
不代表所述二维的分析物阵列。
[0018] 在所述另外的方法的一些实施例中,在所述平面基质和所述检测器之间放置透明 面板。所述透明面板可以是例如光纤面板或光纤锥。所述透明面板可提供对所述分析物阵 列的机械支撑。在一些这样的实施例中,所述透明面板的最大厚度是大约〇. 1、1、2、5、10、20 或 50mm〇
[0019] 在接下来的部分中呈现本发明的这些和其它特征的细节。
【附图说明】
[0020] 图1示出了根据本发明一些实施例的图像的平场校正和标准化。数字代表假像素 值。图1A示出了参考板的单个图像或子图像的平场校正。图1B示出了参考板或分析物阵 列的相邻子图像的平场校正和标准化。黑体数字相应于重叠在两个子图像之间的像素。重 叠由用于获取子图像的图像传感器被聚焦到参考板或分析物阵列的相同区域上而产生。首 先,平场校正被独立应用到每个子图像。随后,根据在两幅子图像中的重叠像素的数值将一 幅子图像的像素值标准化到其它子图像的像素值。
[0021] 图2示出了传感器在样品上扫描期间图像传感器和样品之间的机械干扰或接触。 这种干扰是不希望有的,并且在这里提出的方法和装置的一些实施例中能够避免这种干 扰。
[0022] 图3示出了固态图像传感器在样品(例如,分析物阵列)上扫描,在传感器和样品 之间放置了一层导光材料(例如,光纤面板)。
[0023] 图4示出了固态图像传感器在样品(例如,分析物阵列)上扫描,在传感器和样品 之间放置了纤维光锥。
【具体实施方式】
[0024] 在涉及使用多个固态图像传感器形成基质的子区域图像的实施例中,这种图像在 这里被称为"子图像",并且可通过现有技术的图像拼接技术实现将子图像以镶嵌工艺拼接 在一起,以形成基质的一幅完整图像。图像拼接技术的实例是那些包括用于通过绘制每个 子图像的坐标地图以确保子图像相对于彼此被组装在正确的几何位置中而对齐或对准子 图像的算法以及用于通过移除或合并相邻子图像之间的重叠区域而消除可见接缝的算法 的技术。在某些实施例中,也可以包括另外的算法,诸如用于子图像的校准以及用于虚像去 除的算法。
[0025] 每个传感器可以包含二维的像素阵列,以产生子图像,并且所述阵列可以是直线。 像素数将是足够大的,以产生子区域的图像,所述图像示出所述区域中的任何点或带的形 状的至少近似轮廓,但在通常情况下,像素数可改变。在一些实例中,像素阵列中的像素数 的范围是从大约5X5 (5行和5列)到大约1,000X 1,000(1,000行和1,000列)。一种可 替换的范围是从大约10X 10到大约100X 100。每个图像传感器可以是数字照相机,其传感 器或是电荷耦合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器,或是光敏元件 的其它阵列。通过为每个数字照相机配备透镜,可以获得有益的结果,所述透镜被选择成使 用于所有照相机的所有透镜具有相同的焦距,所有照相机的焦平面是共面的,并且所有照 相机的光轴是彼此平行的。
[0026] 在一些实施例中,被拼接在一起成为一幅完整图像的子图像的数量等于图像传感 器的数量。在这些实施例中,图像传感器共同地对近似等于或大于整个基质或分析物阵列 区域的区域进行成像。相反,在其它的实施例中,一些图像传感器获取多个子图像。在这里 被称为"移动式传感器"的这些传感器可以相对于基质被重新定位,在每个位置处获取新的 子图像,以便多个图像传感器对整个基质进行成像。
[0027] 移动式传感器可根据需要而被移动或重新定位。例如,所述传感器可以在一个区 域上以直线或者光栅扫描的方式扫频。这可以通过将传感器附接到用在文件扫描仪或影印 机中的那类机械定位器而实现。可替换地,基质可以被移动而传感器被保持固定。相应于 由移动式传感器获取的子图像的基质部分同样能够以诸如以直线或格栅的任何模式被设 置。在一些实施例中,包含在移动式传感器中的像素阵列可具有相同的行数和列数,如上所 讨论的。在其它的实施例中,在像素阵列中的行数和列数可以是不相等的,结果是一幅子图 像由像素的长方形或线性阵列而不是正方形阵列组成。如果像素阵列被对准移动式传感器 的移动方向,则沿移动方向具有较少像素意味着捕获连续的子图像需要较小的移动。
[0028] 传感器相对于基质的移动可以发生在不连续的步骤中,每个步骤相应于截然不同 的子图像,或者可以是连续的,在适合于移动速度的规则时间间隔处获取子图像。在后者的 情况下,获取时间与时间间隔相比应当短,从而在获取期间无有效的移动发生。如上所讨 论的,诸如通过对准子图像中的任何重叠元素或者简单地通过并置由连续获取产生的子图 像,可以实现由移动式传感器获取的子图像的拼接。后者的选项减少了必须进行的以获得 完整图像的图像处理量。在一些实施例中,可以利用固定式图像传感器和移动式图像传感 器的组合对基质进行成像。在其它的实施例中,仅使用移动式图像传感器。例如,若干个图 像传感器可以被设置成直线,并且可以在基质上被扫频,共同获得基质的一幅完整图像。
[0029] 复合图像可以被定性地或者定量地评价。定量分析可用于根据样品中存在或不存 在已知的分子物种来确定在其上进行电泳的样品的组分。这种分析可以包括将图像上的每 个带或点与单个的分子物种或者在电泳上共同迀移的物种群进行关联。通过将带或点的二 维坐标与标准模板的二维坐标进行比较能够实现关联,其中所有的位置通过它们的坐标且 通过位于那些坐标处的物种而被鉴别。可替换地,通过在其中已发生电泳分离的电泳凝胶 中包含标准物和待分析的样品可以实现相关。所述标准物可以是怀疑包括或者潜在地包括 在样品中的相同分子物种的混合物,或者是一系列的分子量标记物,跨越在样品的分子物 种中是典型的分子量范围,样品具有与被分析样品相同或相似的来源。可以在视觉上由实 验室技术人员实现相关,或者可以电子地实现相关。通过将合成图像投影到照相介质或计 算机屏幕上可以实现视觉相关。通过计算机软件可以实现电子相关,所述软件从像素采集 信息并且根据像素位置对采集的信息进行分类,同时将信息与所述信息的库或如上描述的 标准物进行比较,从而将每个点或带鉴定为代表特定的分子物种。
[0030] 当定量分析被期望时,传感器可用于在一个时间段采集数据,从而每个像素将具 有正比于从像素被集中的基质上的位点发射的强度的保留数据量。正比于用于每个像素的 累积数据的电信号可随后被处理,并且与来自其它像素的相应信号进行对比,以确定相对 强度并且从而确定分子物种的相对量。通过校准或者通过与代表物种的已知浓度或量的标 准物进行比较,可以确定绝对值。可以由计算机利用已知的算法进行所有的这种信号处理 和比较,检测并记录每个像素的位置和在每个像素代表的基质内的位置,以及信号的存在 或不存在和信号强度。
[0031] 必要时,在本发明的实践中,以消除或补偿跨越不可归于或者代表分析物阵列的 平面基质图像的光强中的任何不规则的方式完成图像的产生。表达式"跨越平面基质图 像"在这里被用于指沿着图像表面的方向,即在图像的平面内。这些不规则趋于引入伪像、 阴影或光强变化,通常不代表分析物之间的差异,并且它们能够以不同的方式发生。例如, 各个照相机固有地产生由形成图像的像素间的不规则引起的畸变图像。这种畸变经常是由 于当采用移动式传感器时,光学系统或者定位系统中的不均匀性,但是也可以由其它的伪 像引起,并且在任何情况下干扰阵列中的像素之间的准确定量。通过本领域已知为"平场 校正"的校准技术可实现对这种畸变的补偿。在Naghieh,H. R.等的美国专利申请公开号 US2003-0039383 A1 (于2003年2月27日公开)和美国专利号5, 799, 773 (于1998年9月 1日公告),美国专利号5,891,314(于1999年4月6日公告),美国专利号5,897,760(于 1999年4月27日公告)及美国专利号5,951,838(于1999年9月14日公告)(所有列出 的专利以Heffelfinger,D. M.和C. Van Horn为发明人)中可以找到平场校正的实例。在 Heffelfinger和Van Horn的专利中描述的方法不同地包括透镜和检测器组件的校准,采 用扫描光源实现均匀照明,采用反射镜或分光器对光源进行采样,或者在一定范围的孔径 和放大设置上生成校正数据。在Naghieh等的公开中描述的方法涉及将感兴趣的阵列的图 像与响应于均匀地沿着其长度和宽度的入射光的参考板的图像进行对比。因此,例如,参考 板是均匀地吸收和/或透射光的,或者包含在整个板均匀地分布并且可被入射光均匀地激 发的荧光物质。参考板被放置在成像系统中,独立于并且代替将被成像的阵列,并且以与阵 列的图像相同的方式拍摄参考板的图像。随后将两幅图像在逐像素的基础上进行对比,并 且通过适当的公式或算法校正凝胶图像,解决参考板图像中的任何不均匀或偏差。参考板 的图像被称为平场图像,并且凝胶的校正图像被称为平场校正的图像。
[0032] 将更加详细地描述Naghieh等的平场校正技术,但是应当理解,这仅仅是这种技 术的一个实例。
[0033] 根据Naghieh等的技术,参考板可以是具有与待成像的阵列相同尺寸的平板,或 者当仅部分阵列是感兴趣的时,参考板的尺寸将至少与所述部分的尺寸一样大。板的厚度 可以是从1/16英寸(0. 16cm)至1/2英寸(1. 27cm),或者作为一个实例,厚度为近似1
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