專利名稱：用于切割裝置的成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于切割裝置的成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
臺式掃描器是常用的且比較便宜的計算機附屬設(shè)備，用于將照片和文件等轉(zhuǎn)換成電子形式。大多數(shù)臺式掃描器包括一個玻璃片，在玻璃片上放置要掃描的目標(biāo)。在玻璃片下面，有一個通過玻璃掃描目標(biāo)，并且同時被一個皮帶驅(qū)動裝置之類的驅(qū)動器沿一個軌道或一對軌道驅(qū)動的掃描頭，典型的皮帶驅(qū)動裝置是一個使用帶齒的橡膠帶的皮帶驅(qū)動裝置。但是，經(jīng)過一段時間，帶齒的橡膠帶會被拉長，掃描器的精度也會降低。即使是新的，臺式掃描器的精度也不好。如果把同一畫面在一個臺式掃描器上掃描數(shù)次，對于一個具有300和600dpi之間清晰度的典型掃描器，畫面中的特征位置一般將移動正或負(fù)9個像素。
當(dāng)只是把掃描器用于掃描畫面或文本以存儲在計算機上時，上述問題并沒有多大關(guān)系，但是，在將掃描器用于需要準(zhǔn)確知道掃描圖像中的各種目標(biāo)位置的分析時，就會出現(xiàn)上述問題。
臺式掃描器不適合這些用途，因此，不得不購買更為昂貴的分析級掃描器。
掃描器出現(xiàn)的第二個問題是，當(dāng)把一個掃描器上掃描的圖像與一個不同掃描器上掃描的圖像比較時，掃描圖像的光強值可能不同。
本發(fā)明尤其關(guān)注于從圖像，特別是凝膠中或固體支撐體上排列的生物分子二維陣列的圖像上所掃描收集的信息的利用，利用這種信息以便能夠操縱和處理這些斑點。
在此引用Proteome Systems Ltd和Shimadzu Corporation在2002年5月27日申請的共同未決國際專利申請“切割裝置的液體輸送設(shè)備”作為參考，該申請中說明了一種用于從凝膠切割斑點并且處理這些斑點以進行MALDI分析的自動機器人裝置，本發(fā)明涉及一種可以用于此種裝置上的掃描器。
本說明書中包括的文獻(xiàn)、行為、材料、設(shè)備、文章等等的任何討論都只是為了提供本發(fā)明的背景。而不能認(rèn)為任何或所有這些論題形成了現(xiàn)有技術(shù)的部分基礎(chǔ)，也不能認(rèn)為這些論題是有關(guān)本發(fā)明的領(lǐng)域中的公知的一般知識，好像是在本申請的每個權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日之前已經(jīng)在澳大利亞或其它任何地方存在。

發(fā)明內(nèi)容
在第一主要方面，本發(fā)明提供了一種掃描凝膠中或固體支撐體上的生物分子陣列的方法，其特征在于將校準(zhǔn)條圖像與陣列圖像一起掃描。
校準(zhǔn)條一般是一個灰度條，可以把陣列的每個組成看成是一個灰度圖像，并且可以逐圖像和逐掃描器地比較絕對光強值。
然后，本發(fā)明的方法使用陣列上斑點的絕對光強值，用以確定在陣列的進一步處理中向每個斑點沉積多少試劑，或用以確定用怎樣的順序處理陣列中的斑點。絕對光強值使得能夠更準(zhǔn)確地根據(jù)斑點光強在斑點上更準(zhǔn)確地沉積試劑，斑點的光強與斑點中存在的材料量成正比。
絕對光強的使用，也使得能夠在陣列處理過程中使用斷開點(cut-off)。例如，對具有特定光強的斑點用一種方式處理而對陣列中具有較低光強的斑點以另一種不同的方式處理，在此基礎(chǔ)下，能夠執(zhí)行處理。例如，可以有一個光強度的“斷開點”值，低于這個值時要使用一種結(jié)合樹脂的更昂貴的“ziptop”處理切割的斑點，而不是用標(biāo)準(zhǔn)吸頭。
本發(fā)明進一步的優(yōu)點是，可以準(zhǔn)確地確定將斑點(一般是蛋白質(zhì))消化成肽所需的胰島素或其它酶的量。當(dāng)接下來對消化的蛋白質(zhì)進行MALDI-TOF分析時，任何過量的胰島素將抑制肽產(chǎn)生的信號，因此使用最小量的胰島素可以改進MALDI-TOF分析的結(jié)果。
本發(fā)明的第二方面涉及到相鄰斑點的處理，特別是涉及到考慮到陣列中斑點的相對位置的陣列中斑點的進一步處理。
廣義地講，本發(fā)明包括如下步驟對于陣列中至少一個斑點，在該斑點邊界內(nèi)定義最佳工作區(qū)，和建立環(huán)繞該最佳工作區(qū)的邊界，并且利用有關(guān)斑點的鄰域關(guān)系信息，例如，相鄰斑點的位置，改進該最佳區(qū)。
可以根據(jù)斑點的光強進行選出最佳工作區(qū)的步驟。例如，斑點最佳工作區(qū)可以是斑點中亮度至少為斑點的最大光強部分的90％的那些區(qū)。
一個特定區(qū)中的“工作”可以包括切下斑點或在斑點上沉積試劑。可以利用AU 722578的打印機執(zhí)行在斑點上沉積試劑的步驟，AU 722578的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。
本方法考慮到切割工具頭的尺寸，即，它的軌跡，或它一般占據(jù)的斑點的尺寸。該方法也考慮到斑點本身的尺寸。
使用鄰域關(guān)系信息來改進區(qū)，會促使一個特定斑點的處理發(fā)生在與一個相鄰斑點盡可能遠(yuǎn)的位置。
也可以把信息用于確定用怎樣的順序來處理陣列中不同的斑點。
如果陣列是凝膠中的斑點陣列，并且準(zhǔn)備通過利用切割工具刺穿凝膠和吸起斑點的過程來從凝膠切割斑點時，這點特別重要。在靠近凝膠邊緣進行這種切割時，無論是陣列的邊界還是以前被切下的斑點的邊緣，切割都是十分困難的，并且可能經(jīng)常破壞凝膠。


以下參考附圖，僅以示例的方式，說明本發(fā)明的特定實施例，其中圖1示出了取下某些組件以顯示掃描器的凝膠切割和處理裝置；圖2是一個分析掃描器的側(cè)視示意圖；圖3是陣列的兩個相鄰斑點的示意圖，該陣列上疊放有切割工具的切割軌跡；
圖4示出了圖3中相同的斑點，其中的切割軌跡已經(jīng)被移動；圖5是顯示斑點上光強變化的曲線圖；圖6示出了掃描體器的校準(zhǔn)。
具體實施例方式
參考附圖，圖2示出了一個用10總體指示的掃描器，掃描器10為箱形容器形式，或者為一個頂部定義了一個透明玻璃板12的箱體，玻璃板12上放置凝膠片14。在箱體內(nèi)部，有一個通過玻璃板12掃描凝膠底部的掃描頭16。掃描可以按照反射模式執(zhí)行，該反射模式中，照亮凝膠的光源位于與掃描頭相同的玻璃板一側(cè)，或用也可以按照透射模式執(zhí)行掃描，在該透射模式中，光源在凝膠的相反一側(cè)并且掃描記錄通過凝膠的光。掃描頭沿導(dǎo)軌18運行，該導(dǎo)軌18通過撓性電纜18連接到掃描器電子元件和控制裝置。圖2和圖6示出了四個稱為“基準(zhǔn)”的十字22，每個十字在玻璃板12的一個角落附近，這些十字定位在玻璃板的下表面，以便使它們重疊在凝膠的掃描圖像上。因此，掃描圖像包括陣列中斑點的參考點。
掃描器10形成了一體化自動凝膠切割和樣本處理裝置50的一部分，裝置50包括可以沿X軸54和Y軸56a、56b，在X方向和Y方向運動的活動機頭52。安裝了切割頭58，以在垂直的Z軸60上進行上下運動。該裝置也包括一個液體輸送裝置55。
圖6示出了本發(fā)明的第二特征，第二特征是一個與凝膠圖像一同掃描的、已知亮度和已知反射光強的灰度卡24。可以將其用于圖像中的每個顏色，如紅綠藍(lán)等等，并且可以用于得出陣列中每個斑點的光強，從而可以逐圖像和逐掃描器地比較絕對光強值。
本發(fā)明要解決的第三個問題是，當(dāng)要用切割工具等處理、切割相鄰斑點時，這些相鄰斑點的接近度的問題。圖3示出了一個陣列的兩個相鄰斑點30，32，陣列上面重疊了切割工具的切割軌跡34，切割軌跡34一般是圓形的。用于切割凝膠的切割工具的特定類型并不重要。如果切割工具根據(jù)斑點的中心36切割斑點32，那么它也將切掉斑點30的一部分，并且損害了切割。此外，這將在斑點30附近/斑點30中，產(chǎn)生一個邊緣?？拷z邊緣切割是十分困難的，并且使得難于切下斑點30。大多數(shù)切割工具刺穿凝膠，并且吸取斑點。如果這在靠近凝膠邊緣處發(fā)生，那么凝膠可能向外破碎，并使切割困難。
圖4示出了如何利用本發(fā)明的控制系統(tǒng)來分析斑點間距離、斑點的形狀、和切割工具頭的尺寸，以便使切割斑點的切割間隔距離最大。因此，將斑點32的切割中心40移動到斑點32的遠(yuǎn)離斑點30的邊緣，在這個邊緣切割不會影響斑點30，并且斑點30部分不會損害斑點32的切割部分。同樣地，將斑點30的切割中心38移動到斑點30的遠(yuǎn)離斑點32的一側(cè)。一般要根據(jù)斑點的形狀執(zhí)行分析，但是，作為選擇，可以用有關(guān)斑點光強的信息給計算加權(quán)。
例如，圖5是顯示斑點上光強變化的曲線圖。如果切割工具僅在一個斑點進行切割而附近沒有其它斑點，那么控制系統(tǒng)可以把斑點光強是至少90％的區(qū)，即斑點最集中的區(qū)，作為在其中工作的最佳區(qū)。
也可以在兩個或更多斑點靠在一起的區(qū)域使用光強信息，以確定移動/在其中工作的最佳區(qū)。
下面列出了用于校準(zhǔn)凝膠14的圖像的亮度、用于確定凝膠的圖像中斑點的中心位置的“分段”，和用于利用基準(zhǔn)標(biāo)記22檢測掃描器上凝膠14空間位置的算法。
亮度目的(PURPOSE)校準(zhǔn)圖像的亮度，以使其在平臺上和時間上標(biāo)準(zhǔn)化；輸入圖像(INPUT IMAGE)整個掃描表面，包括凝膠、基準(zhǔn)標(biāo)記、和校準(zhǔn)條；
輸出圖像(OUTPUT IMAGE)具有校準(zhǔn)的發(fā)光度的凝膠圖像；S＝包含灰度校準(zhǔn)樣本的輸入圖像的一個子集；F＝利用規(guī)定尺寸的均方濾光器的圖像“S”的均方濾光；為圖像“F”的每個組分Fn產(chǎn)生一個查詢表(LUT)Ln，其中n＝1、2、3Fn＝圖像“F”的第n個組分；Vn[]＝N個灰度的集合，其中N是樣本圖像“F”中的樣本塊的數(shù)目；Vn[i]是“Fn”中第i塊中心的灰度；VO[]＝N個映射值的集合，其中VO[i]＝i*255/N；構(gòu)造LUT Ln使得Ln[j]＝((j-Vn[i])/(Vn[i+1]-Vn[i]))*255/N+VO[i]，對于Vn[i]＜＝j(luò)＜＝Vn[i+1]＝0，對于j＜Vn[1]＝255，對于j＞Vn[N]I＝(R，G，B)＝僅包含凝膠的輸入圖像的子集；Output＝彩色圖像(RO，GO，BO)，其中RO＝“R”至L1的LUT映象；GO＝“G”至L2的LUT映象；BO＝“B”至L3的LUT映象；分段文本目的(PURPOSE)確定凝膠圖像中的斑點中心位置；輸入圖像(INPUT IMAGE)具有校準(zhǔn)亮度的凝膠圖像；輸出(OUTPUT)包含輸入圖像中發(fā)現(xiàn)的斑點的(x，y)質(zhì)心坐標(biāo)的文件；從3組分彩色圖像R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))構(gòu)造一個灰度圖像“input”；
如果凝膠是一個庫馬西藍(lán)變色凝膠I＝B-(R+G)/2否則input＝255-(R+G)/2；構(gòu)造一個頂帽圖像“tophat”，以從圖像除去背景；O＝利用一個12邊形形態(tài)地打開圖像“Input”；tophat＝input-O；構(gòu)造斑點標(biāo)記的種子圖像“markers”；O＝利用一個小矩形形態(tài)地打開圖像“tophat”；R＝具有8連通性的圖像O中的區(qū)域性最大圖像；B＝R＞t，其中t是一個規(guī)定的閾值；G＝B*R*c，其中c是一個規(guī)定的常數(shù)；R2＝利用具有8連通性的G(種子(seeds))通過R(參數(shù))的擴大的形態(tài)重構(gòu)；D＝R-R2；B2＝D＞t2，其中t2是一個規(guī)定的閾值；markers＝利用具有8連通性的B(seeds)的B2(參數(shù))的二進制重構(gòu)；構(gòu)造背景像素的圖像“background”B＝在圖像“input”的邊緣的規(guī)定距離內(nèi)的像素的二進制圖像；B2＝利用Kittler和Illingworth取閾值方法的圖像“input”的二進制閾值；background＝圖B和B2的像素樣式OR；通過濾波和標(biāo)注圖像“markers”構(gòu)造一個種子圖像“seeds”B＝圖像“markers”和“background”反面圖像的像素樣式AND；O＝B中物體的形態(tài)區(qū)開口，以除去小物體；seeds＝利用具有8連通性的O(seeds)的“markers”(參考)的二進制重構(gòu)；
標(biāo)注和計算圖像“seeds”中物體的中心點L＝利用8連通性標(biāo)注“seeds”中的目標(biāo)；C＝L中物體的形心；輸出(Output)是形心，它們已經(jīng)經(jīng)過處理從而它們相隔規(guī)定的最小距離，并且位于圖像“seeds”中的目標(biāo)內(nèi)。
空間目的(PURPOSE)發(fā)現(xiàn)四個基準(zhǔn)標(biāo)記并且記錄它們的形心；輸入圖像(INPUT IMAGE)整個掃描表面，包括凝膠、基準(zhǔn)標(biāo)記和校準(zhǔn)條；輸出(OUTPUT)每個基準(zhǔn)標(biāo)記的形心；對于每個基準(zhǔn)標(biāo)記，計算S＝大到足以包含基準(zhǔn)標(biāo)記的輸入圖像的子集；C＝利用一個給定大小的矩形的“S”的形態(tài)地關(guān)閉；D＝C-S；V＝利用一個給定長度的垂直線的圖像D的線性打開；H＝利用一個給定長度的水平線的圖像D的線性打開；M＝圖像V和H的像素樣式最小值；B＝M＞t，其中t是一個規(guī)定閾值；L＝利用8連通性的“B”中斑點的標(biāo)注；C＝L中目標(biāo)的(X，Y)形心；Output＝C中最靠近圖像“S”的形心的點(X，Y)；熟悉本領(lǐng)域的人員應(yīng)當(dāng)知道，可以對特定實施例中所示的本發(fā)明進行多種不同的改變和/或修改，而不脫離廣義說明的本發(fā)明的精神或范圍。因此，在所有方面都應(yīng)當(dāng)把本實施例看成是說明性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于對切割頭進行控制的方法，所述切割頭用于從樣本的二維陣列中來切割斑點形式樣本，該方法包括步驟對于陣列中至少一個斑點，在斑點邊界內(nèi)定義一個在其中工作的最佳區(qū)，建立環(huán)繞最佳區(qū)的邊界，和利用有關(guān)斑點的鄰域關(guān)系的信息，例如，利用相鄰斑點的位置，以改進最佳區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中樣本是凝膠中的生物分子陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中定義最佳區(qū)的步驟是根據(jù)斑點的光強進行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中定義最佳區(qū)的步驟包括選擇斑點中光強至少為斑點最大光強部分的光強的90％的那些區(qū)的步驟。
5.根據(jù)以上任意權(quán)利要求所述的方法，包括從陣列切割斑點的步驟。
6.根據(jù)上述以上任意權(quán)利要求所述的方法，包括在斑點上沉積試劑的步驟。
7.一種掃描凝膠中或固體支撐物上的生物分子陣列的方法，其特征在于將一個校準(zhǔn)條圖像與陣列圖像一起掃描。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的掃描方法，其中校準(zhǔn)條是一個灰度條，并且隨后計算陣列上斑點的絕對光強值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的掃描方法，其中將計算的光強用于確定在陣列的進一步處理中在每個斑點上沉積多少試劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中將計算的光強用于確定用何種順序處理陣列中的斑點。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中斑點的進一步處理在如下基礎(chǔ)上進行具有等于或大于預(yù)定值的光強值的斑點用一種方式處理，而陣列中具有較低光強的斑點用一種不同的方式處理。
12.一種掃描攜帶于板上的凝膠中或固體支撐物上的生物分子陣列的方法，其特征在于在板上提供多個標(biāo)記，和把標(biāo)記圖像與陣列圖像一起掃描。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中板是一個玻璃板，玻璃板上有四個十字，玻璃板的每個角落附近分別有四個十字中的一個。
14.根據(jù)上述任意權(quán)利要求所述的方法，包括確定每個斑點的中心位置的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括對于兩個相鄰斑點，移動一個切割中心，以移動兩個斑點中的一個，從而使切割斑點的切割間隔距離最大。
全文摘要
一個掃描器形成了一個一體的凝膠切割和樣本處理裝置的一部分，所述掃描器包括一個其下方有一個掃描頭沿軌道運動的玻璃板，所述凝膠切割和樣本處理裝置包括一個安裝以沿X軸和Y軸在X和Y方向上運動的運動機頭。安裝了一個切割頭，以沿垂直的Z軸上下運動。在玻璃板的下面的每個角落定義了四個稱為“基準(zhǔn)”的十字(22)，以便使它們重疊在玻璃板上的凝膠掃描圖像上。因此，掃描圖像包括用于陣列中斑點的參考點。將一個灰度卡(24)與凝膠圖像一同掃描，灰度卡的亮度是已知的并且具有已知反射強度，從而可以用于圖像中的每種顏色，紅綠藍(lán)等，并且可用于得出陣列中每個斑點的強度，從而可以逐圖像和逐掃描器地比較絕對強度值。裝置進一步包括，對于陣列中至少一個斑點，定義在其中工作的最佳工作區(qū)，特別在是從凝膠切割下一個斑點而不影響相鄰斑點的最佳位置。
文檔編號G06T1/00GK1543572SQ02810593
公開日2004年11月3日 申請日期2002年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者埃德蒙·約瑟夫·布林, 埃德蒙 約瑟夫 布林, 瓊斯, 羅納德·瓊斯 申請人:普羅托姆系統(tǒng)知識產(chǎn)權(quán)有限公司