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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6800845
(24)【登録日】2020年11月27日
(45)【発行日】2020年12月16日
(54)【発明の名称】統合型蛍光スキャニングシステム
(51)【国際特許分類】
G02B 21/00 20060101AFI20201207BHJP
G01N 21/64 20060101ALI20201207BHJP
【ＦＩ】
G02B21/00
G01N21/64 E
【請求項の数】12
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2017-522514(P2017-522514)
(86)(22)【出願日】2015年10月29日
(65)【公表番号】特表2017-538960(P2017-538960A)
(43)【公表日】2017年12月28日
(86)【国際出願番号】US2015058148
(87)【国際公開番号】WO2016069943
(87)【国際公開日】20160506
【審査請求日】2018年10月29日
(31)【優先権主張番号】62/072,195
(32)【優先日】2014年10月29日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】512166016
【氏名又は名称】ルーメンコア インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100088694
【弁理士】
【氏名又は名称】弟子丸 健
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100109335
【弁理士】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(72)【発明者】
【氏名】ジェフ クラウディア ビー
(72)【発明者】
【氏名】ジェフ スティーヴン エム
【審査官】
下村 一石
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００８／００８８９１８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
米国特許出願公開第２００５／００５１７２３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開平１０−３１１３６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−０１２４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１４／０００９５９６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特表２０１４−５０７０１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ２１／００
Ｇ０２Ｂ２１／０６−２１／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
統合型蛍光スキャナであって、
ソリッドステート光エンジンと、
落射型蛍光顕微鏡と、
移動ステージであって、前記移動ステージの動きによって生じる振動が前記移動ステージから前記落射型蛍光顕微鏡及び前記統合型蛍光スキャナの残り部分に伝わるのを抑制するために防振マウントを使用して前記落射型蛍光顕微鏡にマウントされた移動ステージと、
前記ソリッドステート光エンジンと、前記顕微鏡と、前記移動ステージとを制御する組込型コンピュータと、
を備え、前記組込型コンピュータは、前記統合型蛍光スキャナのネットワークアプライアンスとしての遠隔動作を可能にするネットワークインターフェイスを有する、
ことを特徴とする統合型蛍光スキャナ。
ソリッドステート光エンジンと、
落射型蛍光顕微鏡と、
移動ステージであって、前記移動ステージの動きによって生じる振動が前記移動ステージから前記落射型蛍光顕微鏡及び前記統合型蛍光スキャナの残り部分に伝わるのを抑制するために防振マウントを使用して前記落射型蛍光顕微鏡にマウントされた移動ステージと、
前記ソリッドステート光エンジンと、前記顕微鏡と、前記移動ステージとを制御する組込型コンピュータと、
を備え、前記組込型コンピュータは、前記統合型蛍光スキャナのネットワークアプライアンスとしての遠隔動作を可能にするネットワークインターフェイスを有する、
ことを特徴とする統合型蛍光スキャナ。
【請求項2】
前記組込型コンピュータは、前記統合型蛍光スキャナの自律動作を可能にするように構成される、
請求項１に記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項１に記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項3】
前記ソリッドステート光エンジンと、前記組込型コンピュータと、前記落射型蛍光顕微鏡と、前記移動ステージとを取り囲むハウジングをさらに備え、該ハウジングは、０．０５６６立方メートル（２立方フィート）以下の体積を有する、
請求項１又は２に記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項１又は２に記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項4】
前記ソリッドステート光エンジンと、前記落射型蛍光顕微鏡と、前記移動ステージと、前記組込型コンピュータとに電力を供給する、前記ハウジング内に位置する単一の電源をさらに備える、
請求項３に記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項３に記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項5】
前記組込型コンピュータ上に設置され、ネットワークを介してコンピュータワークステーションと通信するように構成されたサーバをさらに備え、
前記サーバは、前記コンピュータワークステーションと通信していない時に、前記統合型蛍光スキャナに自律的にスキャニング動作を実行させるようにも構成される、
請求項１から４のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
前記サーバは、前記コンピュータワークステーションと通信していない時に、前記統合型蛍光スキャナに自律的にスキャニング動作を実行させるようにも構成される、
請求項１から４のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項6】
前記ソリッドステート光エンジンは、選択された波長の光を前記落射型蛍光顕微鏡に供給する、前記組込型コンピュータに制御される複数の赤色光源を含む、
請求項１から５のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項１から５のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項7】
前記ソリッドステート光エンジンは、選択された波長の光を前記落射型蛍光顕微鏡に供給する、前記組込型コンピュータに制御される複数の赤色光源と少なくとも１つの光導体光源とを含む、
請求項１から５のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項１から５のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項8】
複数のダイクロイック／エミッションペアを含むフィルタブロックと、
前記フィルタブロックを動かして、前記複数のダイクロイック／エミッションペアのうちのスキャニング動作において使用するダイクロイック／エミッションペアを選択する、前記組込型コンピュータに制御されるアクチュエータと、
をさらに備える、
請求項１から７のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
前記フィルタブロックを動かして、前記複数のダイクロイック／エミッションペアのうちのスキャニング動作において使用するダイクロイック／エミッションペアを選択する、前記組込型コンピュータに制御されるアクチュエータと、
をさらに備える、
請求項１から７のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項9】
前記落射型蛍光顕微鏡は、サンプルを撮像する２つの対物レンズと、該レンズを前記サンプルに合焦させるオートフォーカスシステムとを含む、
請求項１から８のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項１から８のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項10】
前記落射型蛍光顕微鏡は、サンプルの画像を生成する、前記組込型コンピュータに制御されるカメラを含む、
請求項１から９のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項１から９のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項11】
剛性フレームであって、前記落射型蛍光顕微鏡が前記剛性フレームに直接接続されて垂下している、剛性フレームをさらに有する、
請求項１から１０のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
請求項１から１０のいずれかに記載の統合型蛍光スキャナ。
【請求項12】
第１の棚部及び第２の棚部を有するラックと、
前記ラック内にマウントされ、前記ラックの前記第１の棚部に固定された、請求項１から１１のいずれかに記載の第１の統合型蛍光スキャナと、
前記ラック内にマウントされ、前記ラックの前記第２の棚部に固定された、請求項１から１１のいずれかに記載の第２の統合型蛍光スキャナと、を備える、
蛍光スキャニングシステム。
前記ラック内にマウントされ、前記ラックの前記第１の棚部に固定された、請求項１から１１のいずれかに記載の第１の統合型蛍光スキャナと、
前記ラック内にマウントされ、前記ラックの前記第２の棚部に固定された、請求項１から１１のいずれかに記載の第２の統合型蛍光スキャナと、を備える、
蛍光スキャニングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蛍光スキャニングのためのシステム及び方法に関する。具体的には、本発明は、ソリッドステート光源を特徴とする統合型蛍光スキャナに関する。
【背景技術】
【0002】
蛍光顕微鏡検査法では、光の反射及び吸収の代わりに、又はこれに加えて、蛍光及びリン光を検出するように構成された光学顕微鏡を利用して試料の特性を研究する。蛍光顕微鏡検査法では、試料を特定の波長の光で照明し、励起フィルタ又はダイクロイックミラーを用いて、試料に向けられる光の波長を選択する。この励起光が試料内の蛍光体を励起して、蛍光体の（通常はさらに長い波長の）蛍光発光を引き起こす。蛍光体は、試料内で自然に生じることも、又は試料を蛍光体で染色又はラベリングすることによって得ることもできる。この発光蛍光は、励起光よりも強度が低く、従って励起光を遮断する一方でカメラなどの検出器に蛍光が伝わるようにスペクトル発光フィルタを使用する。検出対象の蛍光体の特性に応じて、励起フィルタ／ダイクロイックとスペクトル発光フィルタとの異なる組み合わせが使用される。使用される蛍光顕微鏡の大半は、対物レンズを介した同じ光路を通じて蛍光体の励起と蛍光の検出とを行う落射型（epifluorescence）蛍光顕微鏡である。
【0003】
蛍光顕微鏡検査法は、病理学、組織学、マイクロプレートサイトメトリ及び調査を含む幅広い用途に有用である。蛍光顕微鏡検査法は、試料内の検出蛍光体の画像に対して、組織のスライド、細胞、組織マイクロアレイ、マイクロアレイ、電気泳動ゲル、ウエスタンブロット又はマイクロプレートを撮像するために使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第８，４６６，４３６号明細書
【特許文献2】米国特許第８，９６７，８１１号明細書
【特許文献3】米国特許第８，９９８，４６８号明細書
【特許文献4】米国特許出願公開第２０１４／０１９２４０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
基本的に、既存の高スループット蛍光顕微鏡検査機器は、十分な機能を有する顕微鏡と、その使用目的に十分に適合しない、統合が不十分なシステムをもたらすその他の要素とを含む。通常、これらの機器は、顕微鏡について期待される全ての分析自由度を提供するが、これらは専用のスキャナ又はリーダーには不必要であるとともに、複雑性、並びに不必要な故障モード及びメンテナンス／設定要件を加える。様々な構成要素には、別個の制御システム及び電源が使用される。通常、複数の制御システムを協調させるために、専用のローカルコンピュータシステムが使用される。また、これらの機器は、スペクトルの不安定性、短い耐用年数／高いメンテナンスコスト及び高熱の発生などの不利点があるアーク灯などの従来の照明技術を利用する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、従来のスキャニングシステムの不利点を克服する統合型蛍光スキャナを提供する。本発明は、蛍光顕微鏡検査の自動化を可能にするネットワークアプライアンスに光エンジン、顕微鏡、撮像装置及び動作制御を組み込んだ統合型蛍光スキャナを提供する。ある実施形態では、統合型蛍光スキャナが、興味深い蛍光体の撮像に必要なスペクトルにわたる強力で純粋な安定した光を供給できるソリッドステート光エンジンを含む。この強力なソリッドステート光エンジンは、分析時間を短縮し、スループットを高め、再現性、安定性、信号／ノイズ及びロバスト性を向上させることができる。
【0007】
この統合型蛍光スキャナは、ほとんどの機器メーカーが必要とする、顕微鏡の最高の特徴、ソリッドステート光エンジンの効率性及び能力、並びに速い設計サイクル及び短い製品化時間を採用する切り詰めた設計の高スループット蛍光顕微鏡検査のニーズを満たす。組込型コンピュータを搭載した統合型蛍光スキャナの新規のサーバアーキテクチャが、スキャニングプロトコルのカスタムプログラミング、自律スキャニング動作、ネットワーク監視を通じたスキャニング、及び数多くの統合型蛍光スキャニングシステムの協調を可能にすることにより、高スループット解析のためのシステムアプローチが可能になる。
【0008】
ある実施形態では、本発明は、組込型コンピュータサーバと、光エンジンと、顕微鏡と、移動ステージとを組み合わせて、蛍光顕微鏡検査の自動化を可能にするコンパクトなラックマウント式ネットワークアプライアンスにした統合型蛍光スキャナを提供する。ある実施形態では、統合型蛍光スキャナが、興味深い全ての蛍光体の撮像に必要なスペクトルにわたる強力で純粋な安定した光を供給できるソリッドステート光エンジンを含む。統合型蛍光スキャナは、２立方フィート以下の体積を有するスタック式及び／又はラックマウント式ハウジングに内蔵される。これにより、多くの統合型蛍光スキャニングシステムを高スループット施設において空間効率良く利用することができる。組込型コンピュータは、同期的マルチスキャナ動作及びモニタリング、単一の制御端子を介したマルチサイト動作、並びに機器間及び機器内整合性のための較正を可能にする。
【0009】
当業者には、以下の様々な実施形態の説明を添付図面に照らして読むことにより、本発明のその他の目的及び利点が明らかになるであろう。
【0010】
以下の図に基づいて、本発明の様々な実施形態を詳細に説明することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1A】本発明の実施形態による統合型蛍光スキャナの斜視図である。
【図2C】本発明の実施形態による、複数の統合型蛍光スキャナを含むネットワークのネットワーク図である。
【図2D】本発明の実施形態による、複数の統合型蛍光スキャナのスタックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下の説明では、本発明を限定ではなく一例として添付図面の図に示す。本開示における様々な実施形態についての言及は、必ずしも同じ実施形態についてのものではなく、このような言及は少なくとも１つを意味する。特定の実装について説明するが、これらの説明は例示目的で行うものにすぎないと理解される。当業者であれば、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく他の要素及び構成を使用することもできると認識するであろう。さらに、いくつかの例では、本発明を完全に説明できるように数多くの具体的な詳細について説明する。しかしながら、当業者であれば、これらの具体的な詳細を伴わずに本発明を実施できることが明らかであろう。その他の場合、本発明を曖昧にしないように、周知の特徴についてはそれほど詳細に説明していない。
【0013】
図面及び詳細な説明では、全体を通じて同様の要素を共通の参照数字によって示しており、従ってこのような図に特化した詳細な説明では、これらの要素を他の箇所で説明している場合には、図で使用している参照数字について言及している場合も、又はしていない場合もある。３桁の参照数字の１桁目は、その要素が最初に登場する一連の図を示す。
【0014】
本発明は、蛍光顕微鏡検査の自動化を可能にするネットワークアプライアンスに光エンジン、顕微鏡、撮像装置、コンピュータサーバ及び動作制御ハードウェアを統合した蛍光スキャナを提供する。ある実施形態では、統合型蛍光スキャナが、興味深い蛍光体の撮像に必要なスペクトルにわたる強力で純粋な安定した光を供給できるソリッドステート光エンジンを含む。この強力なソリッドステート光エンジンは、分析時間を短縮し、スループットを高め、再現性、安定性、信号／ノイズ及びロバスト性を向上させることができる。
【0015】
高スループットのスキャニング、イメージング及びスクリーニングには、高性能機器の使用及び定量化が必要である。統合型蛍光スキャナは、無関係なハードウェア及び従来の顕微鏡に関連するコストを排除する一方で、蛍光スキャニングを最適化するソリッドステート照明などの全ての主要ハードウェアコンポーネントを含むように適合される。この統合型蛍光スキャナは、ほとんどの機器メーカーが必要とする、顕微鏡の最高の特徴、ソリッドステート光エンジンの効率性及び能力、並びに速い設計サイクル及び短い製品化時間を採用する切り詰めた設計を特徴とする。組込型コンピュータを搭載した新規のオープンアーキテクチャが、高スループット解析のためのシステムアプローチにおける、ネットワーク監視を通じたスキャニング及び数多くのリーダーの協調を可能にする。
【0016】
統合型蛍光スキャナは、統合された最先端のソリッドステート光エンジンを利用する高スループット蛍光リーダー又はスキャナである。このスキャナは、様々な生物学的分析用途をサポートするように設計される。スキャナは、特定の分析ニーズに合わせることができる、高度に統合された専用スキャナである。この完全な光学トレインは、生物学的分析に関連する分析の能力、速度、スペクトル純度及び改善された信号／ノイズに合わせて最適化される。統合型蛍光スキャナの利点としては、設置面積の縮小、動作の高速化、製造コスト及びメンテナンスコストの削減、リアルタイムな定量化、高スループット動作、オープンソフトウェアアーキテクチャ及びデータ取得自律動作、ネットワークアプライアンス機能、並びにプログラム可能な処理制御が挙げられる。
【0017】
統合型蛍光スキャナは、落射型蛍光顕微鏡を吊り下げる剛性フレームと、オートフォーカスシステムと、チューブレンズと、多色ソリッドステート光エンジンと、ＸＹＺステージの動きと、撮像システムと、カメラに蛍光信号をもたらす集光光学系とを含む。モジュール式シャーシを積み重ねて、超高スループットの多重ユニットを可能にすることができる。このシステムは、振動を伴わず、空気テーブルを必要としない。ある実施形態では、システムが、総体積が２立方フィート未満である深さ１７インチ×幅１１インチ×高さ１５インチのテーブルトップのフォームファクタを有し、１つのラックが最大３ユニットを含むラックとすることができる。また、このスキャナは、スキャナ内へのスライドの配置及びスキャナからのスライドの取り外しを繰り返して動作を完全に自動化できるサンプル導入のための任意のロボットアクセスも可能にする。
【0018】
スキャナの落射型蛍光顕微鏡は、最大３つの対物レンズを取り付けられる顕微鏡対物レンズマウントを含み、大手メーカーのレンズと互換性がある。ユーザは、特定のスキャニング動作に必要な対物レンズを選択して取り付けることができる。ユーザは、アクセスドアを通じて対物レンズの取り付け及び／又は交換を行うことができる。Ｐｌａｎ ａｐｏ ４ｘ、２０ｘ及び６３ｘ、並びにチューブレンズが使用される。システムの動作中には、電動式対物レンズ交換機が、組込型コンピュータの制御下でスキャニングプロトコルの特定の時点にどの対物レンズを使用するかについての選択を可能にする。システムは、最も高い倍率の対物レンズに自動オイル塗布を行う。ユーザが、手動のオイル補給及び対物レンズの清浄を行うこともできる。ハードウェアベースの自動オートフォーカスシステムが、反射ベースのハードウェアオートフォーカスを用いて対物レンズの焦点を合わせる。光学画像ベースのオートフォーカスも提供される。
【0019】
スキャニング動作中には、自動化フィルタブロックホルダが、組込型コンピュータの制御下でフィルタの選択及び交換を可能にする。フィルタブロックホルダ内には、多重位置ダイクロイック／エミッションペアが設けられる。フィルタブロックは、システム構成中に手動で装填することができる。プロトコルスイッチが、ダイクロイック／エミッションペアの変更を可能にする。組込型コンピュータに制御されるアクチュエータが、プロトコルのいずれかの時点で使用するフィルタブロックの選択を可能にする。
【0020】
移動ステージは、４つの標準的な顕微鏡スライド又はマイクロプレートを保持するように構成される。移動ステージは、組込型コンピュータの制御下で、スライド又はマイクロプレートをスキャニングのための２つの水平軸内で移動させる。移動ステージは、新たなスライド又はマイクロプレートを導入するようにスキャナの内外に移動することもできる。完全に自動化された施設では、ロボットシステムによって新たなスライド／マイクロプレートをスキャナ内に装填することができる。
【0021】
統合型蛍光スキャナは、Ｈａｍａｍａｔｓｕ（商標）、Ａｎｄｏｒ（商標）、Ｑｌｍａｇｉｎｇ（商標）、Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ（商標）ブランドのカメラを含む、スライド／マイクロプレートを撮像する様々な範囲の任意のカメラを含むことができる。スキャナは、正確な角回転を提供して、カメラ軸と移動ステージとを整列させる。組込型コンピュータの制御下で、プログラムされた光エンジン及びカメラの起動を制御することができる。１５×１５ｍｍの領域（７０×７０フィールド）を（例えば、フィルタブロックの選択によって定められる）４つの色チャネルで撮像することができる。ＩＲ反射式オートフォーカス機構が、１％未満の視野欠損、２００ｎｍを上回る出力を可能にする。露光率は、毎秒３０〜５０フレームから、最大で毎秒１００フレームの潜在的出力とすることができる。
【0022】
統合型蛍光スキャナは、組込型コンピュータの制御下で顕微鏡に光を供給するソリッドステート光エンジンを含む。この光エンジンは、修理、異なる能力を有する光エンジンとの交換又は置換のために交換可能である。光エンジンは、交換可能なフィルタを用いて、７つものＵＶ可視光色帯域と、１つの任意のＮＩＲ帯域（近赤外線）とを含む８つもの励起色を提供する。光エンジンは、任意の定量閉ループ制御も提供する。線量測定オプションによって、解析毎の光子の滴定（試薬としての光）が可能になり、定電力モード又は定流量モードで動作することができる。光エンジンは、電子シャッタ、最大５〜２０μｓのパルス立ち上がり時間又はパルス立ち下がり時間、及び最大５ｋＨｚの変調速度を特徴とする。ソリッドステート光エンジンは、他の光源よりも冷却要件が低く、従ってスキャナのモジュール式ハウジングに組み込めることが有利である。
【0023】
組込型コンピュータは、統合型蛍光スキャナの全てのシステムを制御し、スキャナの自律動作、リアルタイム高スループットイメージング及びスキャニング（待ち時間なし）を可能にする。制御ソフトウェアには、イーサネット（登録商標）インターフェイス及びクロスプラットフォームドライバが提供される。電子的ハンドシェイク及びソフトウェアハンドシェイクにより、遠隔モニタ、及び再現性のあるロバストなマルチスキャナ動作が可能になる。スキャナを特定の用途に合わせて構成するための数多くのオプションを容易に利用することができる。ソフトウェアは、ＭｉｃｒｏＭａｎａｇｅｒ（商標）、ＭａｔＬａｂ（商標）などの一般的なサードパーティアプリケーションのためのクロスプラットフォームソフトウェアインターフェイスを提供する。組込型コンピュータは、スキャナ動作のモニタリング、及びスキャニングプロトコルの構成などを可能にするネットワーク接続ワークステーションと通信する。
【0024】
統合型蛍光スキャナには、ソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）が提供される。ＳＤＫは、特定のスキャナ用途のためのカスタム制御インターフェイスの開発を可能にする。組込型コンピュータは、ネットワークアプライアンスとしてのスキャナ動作を可能にする自律動作及び遠隔制御のための開発インターフェイスを提供する。統合型蛍光スキャナは、同期的マルチスキャナ動作及びモニタリング、ロバストな再現性のある機器、並びに完全自動工場操業による１つの制御端末を介したマルチサイト動作を容易にする。スキャナの自動較正により、スキャニング／イメージング結果の機器間及び機器内整合性がもたらされる。
【0025】
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の実施形態による統合型蛍光スキャナ１００の図である。図１Ａは、本発明の実施形態による統合型蛍光スキャナの斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａの統合型蛍光スキャナの背面図であり、図１Ｃは、図１Ａの統合型蛍光スキャナのシステムのブロック図である。
【0026】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、統合型蛍光スキャナ１００の外部は、スタック式又はラックマウント式の統合型蛍光スキャナを可能にするように、全体的に箱形である。外部は、複数のパネル１１４で覆われた剛性フレーム１１２を含む。統合型蛍光スキャナ１００の前面１０２は、マイクロプレート、スライド又はその他の試料を収容するように開く試料ドア１２６を有する。前面１０２は、吸気口１１６も含む。左側面１０４及び右側面１０５は、統合型蛍光スキャナ１００の移動を容易にするハンドル１１８を有する。統合型蛍光スキャナ１００は、後面１０６に、ファン排気口１２０、ネットワークコネクタ１２２、電源コネクタ１２４及びオン／オフ／リセットスイッチ１２８を有する。統合型蛍光スキャナ１００は、上面１０８に、顕微鏡のレンズの保守整備又は交換のためのアクセスを可能にするアクセスドア１３０を有する。
【0027】
図１Ｃは、図１Ａの統合型蛍光スキャナ１００のシステムのブロック図である。図１Ｃに示すように、統合型蛍光スキャナ１００は、移動ステージ１８０、顕微鏡１７０、カメラ１６０、光エンジン１５０、組込型コンピュータ１４０及び共通電源１４４を含む。組込型コンピュータ１４０は、マイクロプロセッサと、メモリと、ストレージ１４３とを含み、ストレージ１４３は、オペレーティングシステム、アプリケーション及びデータを記憶する１又は２以上のハードディスク、メモリ及び／又はフラッシュストレージデバイスを含むことができる。組込型コンピュータ１４０は、高速ネットワークインターフェイスアダプタ１４２と、ストレージ１４３と、顕微鏡１７０、カメラ１６０及び光エンジン１５０からのデータの制御及び受信のための１又は２以上のＩ／Ｏアダプタ１４１とを含む。統合型蛍光スキャナ１００は、組込型コンピュータ１４０に接続されたコントローラ１４６も含む。コントローラ１４６は、顕微鏡１７０のモータ及びアクチュエータ、並びに移動ステージ１８０を駆動することに関与し、例えばステッピングモータ、サーボモータ及びその他の機械式アクチュエータを駆動する電子機器を含む。
【0028】
組込型コンピュータ１４０は、統合型蛍光スキャナ１００の全てのシステムを制御し、リアルタイム高スループットイメージング及びスキャニング（待ち時間なし）を含むスキャナの自律動作を可能にする。制御ソフトウェアには、イーサネットインターフェイス及びクロスプラットフォームドライバが提供される。電子的ハンドシェイク及びソフトウェアハンドシェイクにより、遠隔モニタ、及び再現性のあるロバストなマルチスキャナ動作が可能になる。スキャナを特定の用途に合わせて構成するための数多くのオプションを容易に利用することができる。ソフトウェアは、ＭｉｃｒｏＭａｎａｇｅｒ（商標）、ＭａｔＬａｂ（商標）などの一般的なサードパーティアプリケーションのためのクロスプラットフォームソフトウェアインターフェイスを提供する。
【0029】
統合型蛍光スキャナ１００と共に提供されるソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）は、カスタム制御インターフェイスの開発を可能にする。組込型コンピュータ１４０は、ネットワークアプライアンスとしてのスキャナ動作を可能にする、自律動作及び遠隔制御のための開発インターフェイスを提供する。統合型蛍光スキャナは、同期的マルチスキャナ動作及びモニタリング、ロバストな再現性のある機器、並びに完全自動工場操業による１つの制御端末を介したマルチサイト動作を容易にする。組込型コンピュータ１４０を介して、機器間及び機器内における結果の一貫性のための自動較正が提供される。
【0030】
図１Ｃに示すように、統合型蛍光スキャナ１００は、接続先のネットワークを介して構成命令及びスキャニング命令を受け取ってスキャニング結果及び性能データを送信できるようなネットワークアプライアンスとして動作するように設計される。組込型コンピュータ１４０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１９０を介してローカルワークステーション１９２に接続することも、又はＬＡＮ１９０、ゲートウェイ１９１及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１９４（例えば、インターネット又はプライベートＷＡＮ）を介してリモートワークステーション１９６に接続することもできる。組込型コンピュータ１４０は、ＬＡＮ１９０を介して、構成命令、制御命令及びスキャニング結果を記憶するデータベース１９７に接続することもできる。これとは別に、又はこれに加えて、構成命令、制御命令及びスキャニング結果を記憶するために、例えばデータベースサーバ上のデータベース１９７を使用し、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１９４及びゲートウェイ１９１を介してＬＡＮ１９０に接続することもできる（例えば、「クラウドストレージ」）。（後述する）ワークステーション１９２、１９６上に提供されるソフトウェアアプリケーションは、ワークステーション１９２、１９６のユーザが統合型蛍光スキャナ１００を構成し、統合型蛍光スキャナ１００のスキャニング動作を制御し、統合型蛍光スキャナ１００によって生成されたスキャン情報を直接及び／又はデータベース１９７を介して閲覧して分析できるようにする。
【0031】
ネットワークアプライアンス統合型蛍光スキャナ１００は、単一のイーサネット接続を通じて制御されるネットワークアプライアンスとして動作することができる。統合型蛍光スキャナ１００は、イーサネット接続を介してアップロードされたプロトコルを実行する際に自律的に動作するように構成することができる。統合型蛍光スキャナには、有線接続又は無線接続のいずれかを用いて、標準的なローカルエリアネットワークを介してオンデマンドでアクセスすることができる。これにより、各ワークステーションにハードウェア固有のドライバをインストールする必要なく、ユーザの複数のコンピュータからの便利に制御を行うことができる。システムは、イーサネット接続を介した１００ＭＢ／ｓのデータ転送（画像、メタデータ及びコマンド）に合わせて最適化される。ウェブベースの管理診断、構成及びモニタリングコンソールが提供される。従来のローカルエリアネットワークインフラを通じ、１又は２以上のワークステーションを用いて、複数の統合型蛍光スキャナユニットの遠隔モニタリング及び遠隔制御を行うことができる。
【0032】
管理者ユーザインターフェイスが、効果的な分析開発のための汎用機能及びツールを提供する。同様のハードウェア能力を有する従来の研究顕微鏡（例えば、Ｎｉｋｏｎ、Ｚｅｉｓｓなど）上で取得プロトコルを開発し、そのままスキャナ１００上で実行することができる。ＳＤＫが、分析固有のカスタムアプリケーション及び自動化スクリプトの容易な開発を可能にする。ＳＤＫは、ＡＮＳＩ Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、及び互換性のあるいずれかのスクリプト言語でのプログラミングをサポートする。Ｃ＃／．ＮＥＴ又はＰｙｔｈｏｎなどの他のプログラミング言語のためのインターフェイスも利用可能である。統合型蛍光スキャナは、構成されると、複雑な取得プロトコル及びスクリプトをワークステーションから制御し続ける必要なく、これらの自律実行を可能にする。
【0033】
統合型蛍光スキャナ１００のためのソフトウェアシステムは、スキャナ内の組込型コンピュータ上でサーバが動作する一方でユーザワークステーション上に１又は２以上のクライアントアプリケーションが存在するクライアント／サーバプログラミングモデルに従う。ユーザのアプリケーション（クライアント）及び統合型蛍光スキャナ１００上のサーバは、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル及びＵＤＰプロトコルの両方を用いて、通常の（有線イーサネット又は無線）ローカルエリアネットワークを介して通信する。ソフトウェアシステムは、利用可能なネットワーク帯域幅に自動的に適合する。通常、統合型蛍光スキャナ１００は、統合型蛍光スキャナ１００及びユーザのワークステーションがいずれも同じＬＡＮスイッチ上に存在する限り、通常のギガビットイーサネット有線接続上で１００Ｍバイト／秒の持続した速度（ライブビデオストリーミング）を達成することができる。
【0034】
図２Ａに、図１Ａの統合型蛍光スキャナのソフトウェアの概要を示す。図２Ａには、ネットワーク２４０（ＬＡＮ及び／又はＷＡＮ）を介して統合型蛍光スキャナ１００に接続されたユーザワークステーション２２０を示す。ワークステーション２２０は、アプリケーション２２２及び管理用ウェブコンソール２２４を動作させる。ワークステーション２２０は、ソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）２２６を含むこともできる。しかしながら、通常、アプリケーションは、全てのシステムユーザではなく管理者／開発者によって開発される。統合型蛍光スキャナ１００は、組込型コンピュータ１４０上のサーバソフトウェア２３０を動作させる。なお、１つのワークステーション及び統合型蛍光スキャナ１００を示しているが、ネットワーク２４０によって接続されたシステムに複数のワークステーション及び統合型蛍光スキャナを組み込むこともできる。
【0035】
各統合型蛍光スキャナ１００には、全てのドライバ及びコア機器制御機能を含むサーバ２３０が予めインストールされて、スキャナ内の組込型コンピュータ上で自律的に動作する。アプリケーション２２２は、あらゆる数のユーザコンピュータにインストールできる、統合型蛍光スキャナ１００を動作させるようにカスタマイズされた顕微鏡制御ユーザインターフェイスソフトウェアである。ＳＤＫ２２６は、ユーザによる統合型蛍光スキャナ１００のための新たな分析固有のカスタムアプリケーションの開発を可能にするソフトウェア開発キットソフトウェア及びドキュメンテーションである。
【0036】
サーバ２３０は、統合型蛍光スキャナ１００内の組込型コンピュータ上で動作するソフトウェアコンポーネントであり、一般に「ファームウェア」と見なすことができる。従来のファームウェアとの違いは、サーバ２３０が、オペレーティングシステムを備えた汎用コンピュータ上で動作し、従ってさらなる柔軟性、科学カメラとの相互作用、及び高度な自動化を可能にする点である。しかしながら、サーバ２３０は、統合型蛍光スキャナ１００の完全に自律した動作を可能にする点でファームウェアに類似する。統合型蛍光スキャナ１００は、スキャニングプロトコルを構成されると、外部コンピュータに全く接続せずに機能することができる。
【0037】
サーバ２３０は、単一のギガビットイーサネット接続を通じてユーザアプリケーション及びその他の外部自動化ソフトウェアと通信する。サーバ２３０は、１００ＭＢ／ｓの組み合わせ速度で画像及びその他のデータを送信してコマンドを受け取ることができる。サーバ２３０は、統合型蛍光スキャナ１００の電源投入時に自動的にアクティブになり、電源オフ時に自動的にシャットダウンする。サーバ２３０は、診断、構成及びモニタリングのために、許可されたワークステーションからアクセスできる単一のウェブベースのインターフェイス（管理用コンソール）を提供する。
【0038】
サーバ２３０は、アプリケーション２２２又はその他のソフトウェアからのコマンドを受け入れて実行し、インターフェイスを通じて設定された完全な顕微鏡制御コマンドを実装する。サーバ２３０は、モニタリング及び制御を目的として複数のコンピュータからの同時接続を可能にするとともに、取得プロトコルの実行中にロックダウンを実装して偶発的な干渉を防ぐ。サーバ２３０は、任意に複雑な取得プロトコルを完全に自律的に、すなわちいずれのユーザアプリケーション又は外部コンピュータにも接続される必要なく実行する。サーバ２３０は、画像及び関連メタデータをローカルに（組込型コンピュータに）、共有ネットワークストレージに、又はユーザワークステーションに記憶することができる。宛先（経路）は、取得プロトコルによって指定される。サーバ２３０は、以前に取得したデータを上書き又は削除することは決してなく、全ての名前の衝突は自動的に処理される。サーバ２３０は、複数の所定のハードウェア構成をサポートし、電源を落とす必要なくこれらをオンザフライで切り替えることができる。
【0039】
サーバ２３０は、ＨＴＴＰ要求をリッスンする軽量ウェブサーバとして機能し、ユーザワークステーションにいずれかの特定のソフトウェアをインストールすることなく管理及びモニタリングを可能にすることもできる。これにより、ウェブベースの管理用コンソール２２４にブラウザを使用してワークステーション２２０からアクセスできるようになる。管理用コンソール２２４は、状態表示、サーバ２３０の起動、停止又は再起動のためのコマンド、電源投入時の自動起動又は手動起動のオプション、統合型蛍光スキャナ１００が取得した画像のモニタリング、統合型蛍光スキャナ１００が現在実行中の取得プロトコルの進捗及び状態、統合型蛍光スキャナ１００に現在接続されているユーザのリスト、時間／日付及び診断情報（診断情報を含むログファイルは、サポート要求と共に転送することができる）を含む、スキャナが実行した全ての動作のオーディットトレール（ログ）、統合型蛍光スキャナ１００のための利用可能な構成（プロトコル切り替え）コマンド及び構成変更コマンドのリスト、といった機能を提供する。
【0040】
アプリケーション２２２は、統合型蛍光スキャナ１００の全ての要素の制御を可能にする汎用顕微鏡制御プログラムである。アプリケーション２２２は、統合型蛍光スキャナ１００の制御のための固有の機能を含む。アプリケーション２２２は、統合型蛍光スキャナ１００のサーバ２３０と通信して統合型蛍光スキャナ１００のハードウェアを制御できるようにイーサネット接続性を提供する。アプリケーション２２２は、ネットワーク２４０に接続された利用可能なスキャナの自動発見を可能にする。アプリケーション２２２は、統合型蛍光スキャナ１００に取得プロトコルをアップロードして自律的に実行し、ユーザが切断できるようにする能力を提供する。アプリケーション２２２は、ネットワークを介した取得の遠隔モニタリングを可能にする。
【0041】
アプリケーション２２２は、高度ＸＹＺナビゲーション、多層プレートスキャニング及びハードウェアオートフォーカスを可能にする、統合型蛍光スキャナ１００のためにカスタマイズされたユーザインターフェイスも含む。図２Ｂに、アプリケーション２２２が提供することができる、統合型蛍光スキャナ１００を制御するためのユーザインターフェイス２５０の例を示す。図２Ｂには、マイクロプレートスキャニングプロトコルのナビゲーションパラメータ及びスキャニングパラメータをアプリケーションが設定できるようにする、マイクロプレートのＸＹＺナビゲーションを制御するためのインターフェイス２５０を示している。
【0042】
ユーザは、ソフトウェア開発キット（ＳＤＫ）２２６を用いて、カスタムアプリケーション２２３などのカスタムアプリケーション、及び統合型蛍光スキャナ１００の自動化スクリプトを構築することができる。ＳＤＫ２２６は、統合型蛍光スキャナ１００の全てのハードウェア機能に、クロスプラットフォーム型プログラミング言語非依存インターフェイスを提供する。ＳＤＫ２２６は、Ｗｉｎｄｏｗｓオペレーティングシステム上のＣ＋＋、Ｊａｖａ（商標）、及びＭａｔｌａｂ（商標）をサポートする。他のインターフェイス及び言語をサポートすることもできる。これらのカスタムアプリケーションを用いて、特定のエンドユーザアプリケーションのための特定の画像取得システムを具体化することができる。カスタムアプリケーションは、汎用アプリケーション２２２の代わりに、又は汎用アプリケーション２２２と共に使用することができる。
【0043】
統合型蛍光スキャナ１００は、抽象的自動化顕微鏡のモデルを実装するアプリケーションプログラミングインターフェイス（ＡＰＩ）２２８を通じてプログラム的に制御される。ＳＤＫ２２６は、統合型蛍光スキャナ１００を制御するようにＡＰＩ２２８を用いてカスタムアプリケーションを生成する処理をサポートする。ＳＤＫ２２６は、Ｃ＋＋ ＡＰＩ ＤＬＬ及び関連するヘッダファイルと、（機能がＣ＋＋と１対１で対応する）Ｊａｖａ ＡＰＩ ＪＡＲと、Ｃ＋＋及びＪａｖａでのプログラミング例と、スキャナハードウェアにアクセスすることなくアプリケーションの開発を可能にするようにスキャナをシミュレートするスキャナソフトウェアと、指示文書とを含む。
【0044】
ＡＰＩ２２８の中心コンポーネントは、統合型蛍光スキャナ１００の全てのハードウェア要素及び機能をカプセル化するコードクラスである。ＡＰＩ２２８は、自動デジタル顕微鏡検査において使用される標準コンポーネントのあらゆる組み合わせのための高レベルな抽象化を表す。ランタイム構成発見機能を使用することにより、プログラムは、例えば必要な装置が存在するかどうか、及びこれらの装置が必要な能力を有しているかどうかなどの、実行のためのハードウェア要件が満たされているかどうかを自動的に判定することができる。プログラム設計者は、ＡＰＩ２２８を用いて、装置に依存せずに最低限の労力でユーザインターフェイス又は自動化プロトコルを構築することができる。このＡＰＩは、実験室又はスクリーニング環境において自動化顕微鏡が実行すると予想される通常タスクのほとんどを実現することができる。このＡＰＩは、統合型蛍光スキャナ１００のコンポーネントをエンドユーザの環境内で展開されるものとして表すように構成することができる。
【0045】
図２Ｃ及び図２Ｄに、複数の統合型蛍光スキャナ１００を有するシステムを示す。上述したように、統合型蛍光スキャナ１００は、接続先のネットワークを介して構成命令及びスキャニング命令を受け取ってスキャニング結果及び性能データを送信できるようなネットワークアプライアンスとして動作するように設計される。大量のスキャニングが必要な場合には、複数の統合型蛍光スキャナ１００をネットワークに接続することができる。電子的ハンドシェイク及びソフトウェアハンドシェイクにより、遠隔モニタリング及び再現性のあるロバストなマルチスキャナ動作が可能になる。組込型コンピュータは、ネットワークアプライアンスとしてのスキャナ動作を可能にする自律動作及び遠隔制御のためのマイクロマネージャ開発インターフェイスを提供する。統合型蛍光スキャナは、同期的マルチスキャナ動作及びモニタリング、ロバストな再現性のある機器、並びに完全自動工場操業による１つの制御端末を介したマルチサイト動作を容易にする。自動較正が、機器間及び機器内における結果の一貫性をもたらす。
【0046】
図２Ｃは、本発明の実施形態による、スタック／ラック２００として構成された複数の統合型蛍光スキャナ１００を含むネットワークのネットワーク図である。統合型蛍光スキャナ１００は、実験室空間内に配置して、作業空間の内部又は外部、さらには遠隔地にも位置することができるワークステーションを介して構成及び制御できることが有利である。ネットワークアプライアンスとして動作する統合型蛍光スキャナ１００は、ネットワークを介してワークステーションにスキャニングサービスを提供するものと見なすことができる。
【0047】
図２Ｃに示すように、統合型蛍光スキャナ１００は、接続先のネットワークを介して構成命令及びスキャニング命令を受け取ってスキャニング結果及び性能データを送信できるようなネットワークアプライアンスとして動作するように設計される。組込型コンピュータ１４０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１９０を介してローカルワークステーション１９２に接続することも、又はＬＡＮ１９０、ゲートウェイ１９１及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１９４（例えば、インターネット又はプライベートＷＡＮ）を介してリモートワークステーション１９６に接続することもできる。組込型コンピュータ１４０は、ＬＡＮ１９０を介して、構成命令、制御命令及びスキャニング結果を記憶するデータベース１９７を有するサーバ１９６に接続することもできる。これとは別に、又はこれに加えて、構成命令、制御命令及びスキャニング結果を記憶するデータベース１９７を、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１９４及びゲートウェイ１９１を介してＬＡＮ１９０に接続することもできる（例えば、「クラウドストレージ」）。ワークステーション１９２、１９６上に提供されるソフトウェアアプリケーションは、ワークステーション１９２、１９６のユーザが統合型蛍光スキャナ１００を構成し、統合型蛍光スキャナ１００のスキャニング動作を制御し、統合型蛍光スキャナ１００によって生成されたスキャン情報を直接及び／又は（単複の）データベース１９７を用いて閲覧して分析できるようにする。
【0048】
複数の統合型蛍光スキャナ１００の設置を容易にするために、各統合型蛍光スキャナ１００は、スタック式又はラックマウント式とすることができる。図２Ｄに、本発明の実施形態による、ラック２１０内に設置した複数の統合型蛍光スキャナ１００の群２００を示す。各統合型蛍光スキャナ１００は、ラック２１０の棚部２１２に固定することができる。モジュール式シャーシを積み重ねて、超高スループットの多重ユニットを可能にすることができる。統合型蛍光スキャナ１００は、空気テーブルを必要としないスタッキング／ラッキングを可能にするために、撮像システムへの振動干渉を防ぐように設計される。ある実施形態では、システムが、総体積が２立方フィート未満である深さ１７インチ×幅１１インチ×高さ１５インチのテーブルトップのフォームファクタを有し、１つのラックが最大３ユニットを含むラックマウント式であることができる。
【0049】
また、このスキャナは、繰り返しのスライド配置が可能なサンプル導入のための任意のロボットアクセスも可能にする。スタック式／ラック式ユニットは、試料をユニット内に手動で又はロボットによって装填するための、前面作業領域に面した試料ドア１２６を有するように構成される。スタック式／ラック式ユニット１００の後面１０６には、ネットワーク及び電源用の接続部が設けられる。
【0050】
従って、ある実施形態では、施設が、ソリッドステート光エンジンと、落射型蛍光顕微鏡と、移動ステージと、これらのソリッドステート光エンジン、顕微鏡及び移動ステージを制御する組込型コンピュータと、統合型蛍光スキャナのネットワークアプライアンスとしての遠隔動作を可能にするネットワークインターフェイスとをそれぞれ含む複数の統合型蛍光スキャナを含む高スループット蛍光スキャニングシステムを利用することができ、複数の統合型蛍光スキャナの各々にネットワークによってワークステーションが接続されて、ワークステーションのユーザが複数の統合型蛍光スキャナ全てを遠隔操作できるようになる。実施形態では、各統合型蛍光スキャナがラックマウント式ハウジングを有し、統合型蛍光スキャナのうちの３つが単一のラックによって支持される。
【0051】
スキャナのハードウェアコンポーネント図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の実施形態による、統合型蛍光スキャナの主要コンポーネントの構成を示す、図１Ａ〜図１Ｃの統合型蛍光スキャナ１００の部分的斜視図である。図３Ａは、底部パネルを除く全てのパネルを除去した統合型蛍光スキャナ１００の部分的斜視図である。図３Ａには、フレーム１１２のコンポーネントを示す。フレーム１１２は、１ｆｓ１００のコンポーネントを支持し、統合型蛍光スキャナ１００に構造的完全性を与えてスタッキング／ラッキングを可能にするように設計される。図３Ａには、移動ステージ１８０、顕微鏡１７０及び光エンジン１５０の相対的位置も示す。また、図３Ａには、吸気口１１６（図１Ａを参照）から光エンジン１５０及び組込型コンピュータ１１４にそれぞれ空気を通す空気ダクト３０２及び３０４も示す。顕微鏡１７０を通る空気流の可能性及び光学的経路の汚染の可能性を低下させるために空気流が制御されることが有利である。移動ステージ１８０上の位置には、マイクロプレート３１０を示す。組込型コンピュータ１４０は、統合型蛍光スキャナ１００の様々なコンポーネント内の温度センサなどに応答して、熱調節を実行して制御することができる。
【0052】
図３Ｂ及び図３Ｃは、フレーム１１２の一部と空気ダクト３０２及び３０４とを除去した統合型蛍光スキャナ１００の別の部分的斜視図である。図３Ａには、移動ステージ１８０、顕微鏡１７０、光エンジン１５０、組込型コンピュータ１４０及びコントローラ１４６の相対的位置を示す。図３Ｂには、光エンジン１５０から顕微鏡１７０に光を伝える光導体１５２の端部も示す。
【0053】
統合型蛍光スキャナ１００は、移動ステージ１８０及び顕微鏡１７０を含む。顕微鏡１７０は、統合型蛍光スキャナ１００に組み込まれるように特別に構築され、蛍光スキャニング用途における動作に必要な特徴及び自由度のみを含む。顕微鏡１７０の小型フォームファクタは、統合型蛍光スキャナの全体的な小設置面積及び小体積要件に寄与する。落射型蛍光顕微鏡の構成は逆であり、統合型蛍光スキャナ１００のフレームに直接接続された剛性フレームから垂下する。
【0054】
顕微鏡１７０は、オートフォーカス能力と、チューブレンズと、カメラに蛍光信号をもたらす集光光学系とを含む。顕微鏡１７０は、大手メーカーの対物レンズを最大３つ取り付けられる顕微鏡対物レンズマウントを含む。電動式対物レンズ交換機が、組込型コンピュータの制御下でどの対物レンズを使用するかについての選択を可能にする。ユーザは、アクセスドア１３０を通じて対物レンズを交換することができる。Ｐｌａｎ ａｐｏ ４ｘ、２０ｘ及び６３ｘ、並びにチューブレンズが使用される。給油系統が、最も高い倍率の対物レンズに自動オイル塗布を行う。ユーザが、手動のオイル補給及び対物レンズの清浄を行うこともできる。ハードウェアベースの自動オートフォーカスシステムが、反射ベースのハードウェアオートフォーカスを用いて対物レンズの焦点を合わせる。光学画像ベースのオートフォーカスも提供される。フィルタブロックホルダ内には、多重位置ダイクロイック／エミッションペアが設けられる。フィルタブロックは、手動で装填することができる。組込型コンピュータに制御されるアクチュエータが、いずれかの時点で使用されるフィルタブロックの選択を可能にする。プロトコルスイッチが、ダイクロイック／エミッションフィルタペアの変更を可能にする。
【0055】
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の実施形態による、図１Ａ〜図１Ｃの統合型蛍光スキャナ１００の移動ステージ１８０及び顕微鏡１７０の部分的斜視図である。図４Ａには、顕微鏡１７０の上方に取り付けられた移動ステージ１８０を示す。移動ステージ１８０は、マイクロタイタープレート３１０又は４つの標準スライドなどの試料を保持するように設計される。移動ステージ１８０への異なる挿入体４０６を形成して、別の試料ホルダ及び構成の使用を可能にすることもできる。移動ステージ１８０は、対物レンズ４１０及び４１２にオイルを塗布する給油系統４０７を含むこともできる。
【0056】
移動ステージ１８０は、組込型コンピュータ１４０の制御下でコントローラ１４６によって駆動されるアクチュエータを含む。移動ステージ１８０は、顕微鏡の撮像領域内に試料の異なる部分をもたらすために、矢印４０２及び４０４で示すように水平面内で試料を動かすように構成される。軸４０２に沿ったステージの動きを用いて、サンプルを試料ドア１２６の内外に動かして試料の装填及び解除を可能にすることもできる。移動ステージ１８０は、移動ステージ１８０の動きによって生じる振動が顕微鏡１７０及び統合型蛍光スキャナ１００の残り部分に伝わるのを抑制するために、防振マウント４０８（１つを図示）を用いて顕微鏡１７０に取り付けられる。
【0057】
図４Ｂは、図４Ａと同様の図であるが、移動ステージ１８０を除去して顕微鏡１７０のさらなる詳細を明らかにしている。図４Ｂに示すように、マイクロプレート３１０の下方には、顕微鏡１７０の２つの対物レンズ４１０、４２０が位置する。対物レンズ４１０、４１２を通じて、マイクロプレート３１０内の（単複の）試料に光が供給される。この結果、マイクロプレート３１０内の試料から対物レンズ４１０、４２０を通じて光が受け取られ、カメラ４１４に伝えられる。対物レンズは、組込型コンピュータ１４０及びコントローラ１４６の制御下で対物レンズ（従って、倍率）の交換を可能にする自動交換機４５０に取り付けられる。この自動交換機は、オートフォーカスシステム４２０によるレンズ４１０、４１２の合焦を可能にするために、各対物レンズ４１０及び４１２のためのｚ軸アクチュエータを含む。自動交換機４５０は、Ｚｅｉｓｓ社、Ｎｉｋｏｎ社及びＯｌｙｍｐｕｓ社を含む大手メーカーの対物レンズの取り付けを可能にする。
【0058】
図４Ｃは、顕微鏡の構造部材及び移動ステージ１８０の支持体を除去した顕微鏡１７０の光学部品の部分的斜視図である。図４Ｂに示すように、マイクロプレート３１０の下方には、顕微鏡１７０の２つの対物レンズ４１０、４１２が位置する。２つの異なる対物レンズ４１０、４１２を用いて異なる倍率を提供することができる。対物レンズ４１０、４１２を通じて、マイクロプレート３１０内の（単複の）試料に光が供給される。この結果、マイクロプレート３１０内の試料から対物レンズ４１０、４２０を通じて光が受け取られ、カメラ４１４に伝えられる。
【0059】
光エンジン１５０は、光導体１５２を通じてコリメータ４３０に光を供給する。コリメータ４３０は、光エンジン１５０からの光を平行にしてフィルタブロック４４０に向ける。フィルタブロックホルダ４４０は、４つのダイクロイックフィルタブロック４４２と、コリメータ４３０と対物レンズ４２０との間の光路内にどのフィルタブロック４４２を配置するかを選択できるアクチュエータとを含む。アクチュエータは、フィルタブロックホルダ４４０を矢印４４４で示すように動かして、コリメータ４３０と、カメラ４１４と、選択された対物レンズ４１０又は４１２との間の光学的経路に所望のフィルタブロック４４２を配置する。フィルタブロックホルダ４４０のアクチュエータは、組込型コンピュータ１４０及びコントローラ１４６によって制御される。フィルタブロック４４２は、光エンジン１５０からの選択された波長の光を対物レンズ４２０に向けて反射してカメラ４１４に伝えるために選択された最適なダイクロイックフィルタ及びエミッションフィルタを含む。対物レンズ４１０、４１２に向けて反射されない光エンジン１５０からの光を捕捉するために、光トラップ（図示せず）を使用する。カメラ４１４は、フィルタブロック４４０、チューブレンズ４１８及びアルミニウム製の第１の表面鏡４１６を介して伝わった後の光を受け取る。フィルタブロック内で異なるフィルタを選択することにより、４つの異なる色チャネルでの撮像が可能になる。
【0060】
統合型蛍光スキャナは、撮像のための一連の任意のカメラを含むことができる。このスキャナは、正確な角回転を提供して、カメラ軸と移動ステージとを整列させる。組込型コンピュータの制御下で、プログラムされた光エンジン及びカメラの起動を制御することができる。１５×１５ｍｍの領域（７０×７０フィールド）を４つの色チャネルで撮像することができる。ＩＲ反射式オートフォーカス機構が、１％未満の視野欠損、２００ｎｍを上回る出力を可能にする。露光率は、毎秒３０〜５０フレームから、最大で毎秒１００フレームの潜在的出力とすることができる。好ましい実施形態では、カメラ４１４が大型チップＣＭＯＳカメラである。このカメラは、１．３ｘの理論的ＰＳＦよりも低解像度の中心特性及びコーナー特性を提供する２ｋの正方形イメージセンサの大型チップ領域を含む。フィールド平坦度は、中心からコーナーまで２００ｎｍ未満の焦点分離である。強度ロールオフは、コーナーから中心まで２０％未満である。色収差は、画像のコーナーの蛍光体間で２〜３の画素シフト未満である。ソフトウェア補正は、１画素未満の色誤差を提供する。好適なカメラとしては、例えば、Ｈａｍａｍａｔｓｕ（商標）社又はＡｎｄｏｒ（商標）社の大型チップＣＭＯＳカメラが挙げられる。
【0061】
顕微鏡１７０は、オートフォーカスシステム４２０も含む。オートフォーカスシステム４２０は、対物レンズ４１０、４１２の焦点をマイクロプレート３１０内の試料などの試料の正しい撮像面に合わせるために使用される。好ましい実施形態では、オートフォーカスシステムが、８５０ｎｍＬＥＤ洗浄フィルタを有する８５０ｎｍＬＥＤ照明光源を含むイメージャ４２２を含む。試料に光を伝え、８００ｎｍフィルタを通じてイメージャ４２２に光を戻すために、８５０ｎｍダイクロイック４２４を使用する。オートフォーカスシステムは、ＬＥＤ光源を用いてサンプル上にマスクの像を投影する。イメージャは、受け取ったマスクの像を解析して焦点情報を生成し、この情報を用いて対物レンズの焦点を合わせる。オートフォーカスシステムは、対物レンズの焦点を自動的に合わせるために、ピエゾＺ又は電動式フォーカスステージと一体化する。好適なオートフォーカスシステムとしては、オレゴン州ユージーンのＡｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ社から市販されているＣＲＩＳＰ（商標）オートフォーカスシステムが挙げられる。
【0062】
光エンジン統合型蛍光スキャナ１００は、特定のスキャニング用途に必要な波長の光を生成する高強度光源を必要とする。通常、波長は、興味深いサンプルのラベリングに使用する特定の蛍光体を励起するように選択される。多くの従来のスキャニングシステムは、柔軟な広帯域白色光源としてアーク灯を利用する。光出力は、興味深い波長を選択するために、また典型的な蛍光ベースの機器では発光帯を差別するために、数多くの光学素子を用いて変調される。しかしながら、アーク灯は、熱管理要件が厳しいことに加え、その悪名高い不安定性、耐久性の欠如及びサービス要件により、統合型スキャナには不向きとされている。
【0063】
ＬＥＤ光源は、耐久性が高く熱管理要件も低いため、統合型スキャナにとって好ましいとされる。現在では、比較的幅広い波長でＬＥＤを利用することができる。しかしながら、５００〜６００ｎｍの緑色波長では、可視スペクトルの出力が大きく低下する。また、ＬＥＤは、発光波長依存強度、広域発光スペクトル（約３０ｎｍ又はそれよりも大きなスペクトル半値幅）、及び不十分なスペクトル安定性に関するトレードオフを提示する。最後に、ＬＥＤは、広い角度範囲にわたって発光する（光強度の５０％を７０°で発光する）。光学系によって発光帯を狭めて光出力を集中させることはできるが、結果として有用な力が失われて熱出力が増加する。従って、統合型蛍光スキャナにおいて使用するために必要な光出力属性、コンパクトサイズ及び良好な熱管理を有するＬＥＤ光源を構成することは困難である。
【0064】
統合型蛍光スキャナ１００は、組込型コンピュータの制御下で顕微鏡に光を供給するソリッドステート光エンジン１５０を含む。この光エンジンは、サブステーションの修理、異なる能力を有する光エンジンとの置き換えのために交換可能である。光エンジンは、交換可能なフィルタを用いて、７つものＵＶ可視光色帯域と、１つの任意のＮＩＲ帯域とを含む８つもの励起色を提供する。光エンジンは、任意の定量閉ループ制御も提供する。線量測定オプションが、解析毎の光子の滴定（試薬としての光）を可能にし、定電力モード又は定流量モードで動作することができる。光エンジンは、電子シャッタ、最大５〜２０μｓのパルス立ち上がり時間又はパルス立ち下がり時間、及び最大５ｋＨｚの変調速度を特徴とする。
【0065】
図５Ａ〜図５Ｄは、本発明の実施形態による、図１Ａ〜図１Ｃの統合型蛍光スキャナの光エンジン１５０の図である。この光エンジンは、特定のプロトコル又はプロトコル段階にとって望ましいスペクトル分布の光を供給するように、同時に動作して混合光出力を生成する、又は順次に動作して別個の光出力を供給する複数のソリッドステート光源を含む。光エンジン１５０は、白色光を生成する場合、３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視スペクトルにおいて連続し、高演色評価数を有し、顕微鏡及び内視鏡イメージングに適した白色光を生成する。
【0066】
ソリッドステート照明システムの特徴としては、高精細度（ＨＤ）可視照明及びイメージングのための強力な白色光、カラーカメラに適合する高コントラストイメージングのための制御可能なカラースペクトル、インドシアニングリーン（ＩＣＧ）励起、内因性蛍光及びその他の造影剤のための狭帯域光、白色光画像と蛍光画像との同時照明、スペクトル安定性（用途に依存する１％未満のドリフト）及び出力安定性（オン／オフ時の５ｋＨｚ〜１０μｓ）、照明均一性、フィルタ又はシャッタを伴わないマイクロ秒での切り替え（５ｋＨｚ以上の変調、６μｓ以下の立ち上がり時間、２０μｓ以下の立ち下がり時間）、最小発熱、コンピュータ制御、消耗部品を除外して１０，０００時間を上回る耐用年数、短い起動時間（１〜１０分）、並びにオフザシェルフ及びカスタムＯＥＭ構成のためのコンパクトサイズ（９×１８×２３ｃｍ）が挙げられる。オプションとしては、可視域からＮＩＲまで適合できるカスタマイズ可能な波長範囲、用途毎にカスタマイズ可能な最大及び最小光学出力、例えば光ファイバ、ファイババンドル及び液体光導体に適合するカスタマイズ可能な光学インターフェイス、カスタマイズ可能な完全コンピュータ制御インターフェイス、リアルタイムな瞬間的出力モニタリングのための線量計が挙げられる。コンピュータ制御インターフェイスは、スキャナの組込型コンピュータに接続される。これにより、組込型コンピュータの制御下で光出力が制御され、顕微鏡及びカメラのイメージング動作と同期される。
【0067】
好ましい実施形態では、総光出力が約２．５Ｗである。光エンジン１５０のスペクトルパワーは、３８０ｎｍ〜６５０ｎｍの可視スペクトルの実質的に全体にわたって１２０Ｗの金属ハロゲンランプ又は１５０Ｗのキセノンランプのスペクトルパワー以上であることが有利である。ユーザは、必要な場合、幅広い市販のフィルタを利用することができる。これにより、光出力を利用する際に、ユーザに最高の柔軟性が与えられる。光エンジン１５０は、光エンジン１５０の出力を統合型蛍光スキャナの顕微鏡に伝わるように光導体１５２に結合するアダプタを含む。
【0068】
ソリッドステート照明システムの冷却要件は、白熱光源のものと実質的に異なる。通常、白熱光は、発生した熱の９０％程度を赤外線放射によって周囲に放出し、１０％未満を伝導によって放出する。これに比べて、通常、ＬＥＤは、発生した熱の９０％程度を伝導によって周囲に放出し、１０％未満を伝導によって放出する。放熱は、ＬＥＤ光源の出力を制限する大きな要因である。たとえ電気エネルギーを光に変換する効率が白熱光源よりもＬＥＤ電球の方が大幅に高いとしても、ＬＥＤコンポーネント及びドライバ電子回路は、依然として大量の熱を発する可能性がある。この熱が正しく放散されない場合、光、発光スペクトル及び耐用年数についてのＬＥＤの品質は著しく低下する。従って、ＬＥＤに依拠するソリッドステート照明システムでは、ＬＥＤの伝導冷却のための解決策を示すことが重要である。このことは、ハウジング内における過度の温度上昇がシステムの信頼性及びイメージングの結果を妨げる統合型蛍光スキャナでは非常に重要性である。
【0069】
最初に、光エンジン１５０の外部斜視図である図５Ａ及び図５Ｂを参照する。光エンジン１５０を取り囲むハウジング５１０は、光エンジン１５０を保護するとともに、光、及び与えられた場合を除く空気の進入／排出を実質的に防ぐ。光エンジン１５０の前面の冷却用吸気口５１２は、空気ダクト３０２からの吸気を可能にする。アダプタ５２４は、液体光導体又は光ファイバ光導体とすることができる光導体１５２を受け入れる。ハウジング５１０の前面には、電源スイッチ５２０及び制御ポート５２２も設けられる。図５Ｂに示すように、光エンジン１５０の後部は、光エンジン１５０から冷却用空気を排出するファン排気ポート５１４を有する。このファン排気口は、スキャナに光エンジンを組み込んだ後に、スキャナのハウジング内の排気口を通じて空気を放出するようにも構成される。
【0070】
図５Ｃは、ハウジング５１０を除去した光エンジン１５０の内部平面図である。図５Ｃに示すように、光エンジン１５０の内部は、ソリッドステート光源及び関連する光学系を支持する実質的に平坦な上面を有するプラットフォーム５５０を含む。図５Ｄに示すように、プラットフォーム５５０の底面には、プラットフォーム５５０を冷却する広い表面積をもたらす複数のフィン５５２が存在する。これらのフィンは、光エンジン１５０の前面から後面に向かう空気流の軸と平行に配置される。プラットフォーム５５０は、ファンからの冷却空気流をハウジング５１０のこの部分とプラットフォーム５５０との間に維持する。これにより、ソリッドステート光源及び関連する光学系の周囲の空気流が阻止されて、光学部品の汚染の可能性が抑えられる。プラットフォーム５５０とハウジング５１０との間には、ファンからの冷却空気流を受け取るように制御盤５６０が着座する。制御盤５６０は、ソリッドステート光エンジン１５０のソリッドステート光源、シャッタ及びセンサを駆動する回路を含む。
【0071】
再び、プラットフォーム５５０の光学部品が取り付けられた非フィン側を示す図５Ｃを参照する。図５Ｃには、プラットフォーム５５０上のソリッドステート光源及び関連する光学系のレイアウトを示す。図示のように、光エンジン１５０は、光導体エンジン５３０と、３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６とを含む４つのソリッドステート光源を含む。光導体エンジン５３０、並びに３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６は、異なる色の非コヒーレント光を発光する。これらの光源の各々は、光源から出力された光を平行ビームに形成するコリメータ５３１、５３３、５３５及び５３７を含む。各光源は、ダイクロイックミラー５４０、５４２、５４４及び５４６と整列し、これらのダイクロイックミラーに平行光ビームが向けられる。ダイクロイックミラー５４０、５４２、５４４及び５４６は、単一の光軸上で平行ビームを結合し、出力光学系５３８と整列した結合同軸ビームを生成するように整列する。出力光学系５３８は、この結合ビームをアダプタ５２４内に位置する光導体１５２内に合焦させる。光導体１５２は、結合ビームを顕微鏡１７０に伝達する。
【0072】
光エンジン１５０は、任意に、出力ビームを定量化するために出力ビームの一部をフォトダイオード５３９上に反射するビームスプリッタ５４８を含むこともできる。光−周波数変換器が、この検出器出力を、光束に比例する周波数のパルス列に変換する。制御盤５６０上のマイクロプロセッサベースのカウンタが、このパルス列を色毎にカウントし、進行中のカウントを参照数又は（組込型コンピュータによって制御される）予め設定した線量と色毎に比較する。カウンタが参照数に達した場合、カウンタは、光エンジン１５０によって現在提供されている色チャネルを無効にする。カメラに別のトリガを送信して現在の露光期間を終了する。出力ビームを定量化することにより、任意の定量閉ループ制御がもたらされる。線量測定オプションが、解析毎の光子の滴定（試薬としての光）を可能にし、光エンジン１５０は、定電力モード又は定流量モードで動作することができる。線量測定オプションは、統合型蛍光スキャナ１００における定量照明を可能にする。この線量測定対応光エンジンは、高速の生物学的活動を測定するために必要な短い露光時間内で最適な量の励起光を供給することができる。光量を正確に測定して、定量的結果をもたらすことができる。また、蛍光体及びサンプル上の光脱色などの有害な照明効果を抑えるために、光束を正確に制御して所定の最小光量のみを生成することもできる。
【0073】
光導体エンジン５３０、並びに３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６は、光出力のスペクトル成分の異なる色成分を提供するように選択される。好ましい実施形態では、３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６、並びに光導体エンジン５３０が、それぞれ異なる色成分の連続光出力を提供する。光源の出力波長は、ある程度重なり合って結合し、光エンジン１５２の全体的スペクトル出力に寄与する。ＬＥＤ光源及び光導体エンジンは、制御盤５６０により、出力ビームのスペクトル成分を制御するように共に又は個別に制御される。制御盤５６０は、組込型コンピュータ１４０と通信して、顕微鏡１７０及びカメラに必要な出力ビームの色、タイミング強度及びその他の変数をスキャナの組込型コンピュータが制御できるようにする。
【0074】
実施形態では、光導体エンジン５３０、並びに３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６が、統合型蛍光スキャナ１００が必要とする波長に依存して、紫色３９５ｎｍ、青色４２５ｎｍ〜４６０ｎｍ、シアン４６０ｎｍ〜５００ｎｍ、ティール５１５ｎｍ、緑色５００ｎｍ〜６１５ｎｍ、赤色／オレンジ色６１５ｎｍ〜６８５ｎｍを中心とするスペクトル成分を生成することができる。光導体エンジン５３０、並びに３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６は、異なる色を組み合わせて演色評価数（ＣＲＩ）の高い実質的に連続する白色光を生成するように全て同時にオンにすることができる。或いは、光導体エンジン５３０、並びに３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６は、異なる時点において出力ビーム内に異なる色の光がもたらされるように個別にオンにすることもできる。好ましい実施形態では、光導体エンジン５３０を用いて、５００ｎｍ〜６００ｎｍに及ぶ高強度の緑色（緑黄色）光を生成する。光導体エンジン５３０、並びに３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６は、統合型蛍光スキャナ１００の組込型コンピュータにより、顕微鏡への光の供給を特定のイメージングプロトコルに従うイメージング動作と協調させることができるように制御される。
【0075】
光エンジン１５０では、光導体エンジン５３０、並びに３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６を含むソリッドステート光源の各々が、プラットフォーム５５０と熱接触する。この熱接触は、直接的な金属同士の接触であり、或いはソリッドステート光源とプラットフォーム５５０との間の放熱ペーストを介して行うこともできる。プラットフォーム５５０は、ソリッドステート光源からの熱が冷却空気流の供給を受けるフィン５５２に向かって急速に促されるように、導電性金属／金属合金で構成される。従って、プラットフォーム５５０は、ソリッドステート光源とミラーと出力光学系とを取り付けて整列させる光学テーブルとしての役割と、光導体エンジン５３０と３つのＬＥＤ光源５３２、５３４及び５３６とを含むソリッドステート光源のための共通のヒートシンクとしての役割の両方を果たす。ソリッドステート光源は、そのコンポーネントからの熱をプラットフォーム５５０に効率的に伝えるように好適に設計される。光エンジンは、空気ダクトを通じて冷却用空気が受け取られ、高温の空気が排気口を通じてスキャナのハウジングの外部に排出されるように、上述したような統合型蛍光スキャナ１００の冷却システムから冷却用空気を受け取るように位置付けられる。これにより、スキャナのハウジング内部の過熱が避けられる。
【0076】
統合型蛍光スキャナ１００での使用に適した光エンジン１５０（及び光エンジンのソリッドステート光源コンポーネント）のさらなる詳細は、Ｊａｆｆｅ他に付与された「生物学的分析又は他のシステムにおける計量線量照明のためのシステム及び方法（Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍｅｔｅｒｅｄ ＤｏｓａｇｅＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｉｎ Ａ Ｂｉｏａｎａｌｙｓｉｓ Ｏｒ Ｏｔｈｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）」という名称の米国特許第８，４６６，４３６号、Ｊａｆｆｅ他に付与された「ソリッドステート連続白色光源（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗｈｉｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ）」という名称の米国特許第８，９６７，８１１号、Ｊａｆｆｅ他に付与された「ハイブリッド式光学的及び電気的強度制御を備えたソリッドステート光源（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｗｉｔｈ Ｈｙｂｒｉｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」という名称の米国特許第８，９９８，４６８号、及びＪａｆｆｅ他に付与された「顕微鏡に光導体を結合する調整可能コリメータ（Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ Ｆｏｒ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ａ Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｔｏ Ａ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）」という名称の米国特許出願公開第２０１４／０１９２４０５号に開示されており、これらの出願は全てが引用により本明細書に組み入れられる。このような光エンジンは、統合型蛍光スキャナ１００への組み込みに適するように上記の説明に従って修正することができる。別の実施形態では、統合型蛍光スキャナ１００を対象とする特定の蛍光スキャニング用途に必要な場合、光エンジン１５０が、さらなる光導体エンジン、ＬＥＤ光源及び／又はコヒーレント／レーザー光源を含むこともできる。光エンジン１５０は、修理、異なるスペクトル出力を有する光エンジンとの交換又は置換のために、統合型蛍光スキャナ１００からの取り外しができるようにも設計される。
【実施例】
【0077】
図６Ａ及び図６Ｂに、図１Ａ〜図１Ｃの統合型蛍光スキャナの試作品を用いて取得されたスキャニング結果の例を示す。図６Ａには、スライド上に配置したマウスの脳組織の薄片アレイの蛍光スキャニング画像を示す。この組織は、光エンジンからのＵＶ光で励起され、カメラにおいて青色光で撮像されるＤＡＰＩ蛍光体で染色したものである。結果として得られた画像は３５５０４×１９６３９画素であり、１画素当たり１６ビットの強度のデータが１６×９グリッド（１６２タイル）を含む。図６Ｂには、スライド上のマウスの脳組織のアレイトモグラフィー画像を示す。この画像は、２０４８×２０４８画素であり、１画素当たり１６ビットである。使用したカメラは、Ｈａｍａｍａｔｓｕ（商標）Ｆｌａｓｈ４であった。油浸した６０Ｘ １．４ＮＡ対物レンズを使用した。１画素の寸法は、１０８ｎｍである。
【0078】
上述した本発明の様々な実施形態の説明は、例示及び説明目的で提示したものである。この説明は、包括的であることや、又は開示した正確な形に本発明を限定することを意図するものではない。当業者には、多くの変更及び変形が明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及びその実際の適用を最良に説明することにより、様々な実施形態及び想定される特定の用途に適した様々な修正を当業者が理解できるようにするために選択し説明したものである。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその同等物によって定められるように意図される。
【0079】
本明細書で説明したスキャナ、スキャナソフトウェア、照明システム、及びこれらの構成要素は、好適に適合させることにより、幅広い白色光及び／又は蛍光分析及び定量化をカバーする生命科学用途、顕微鏡検査、蛍光顕微鏡検査、ハイコンテントスクリーニング、遺伝子発現分析、デジタル病理診断、並びに内視鏡検査を含む幅広い用途で応用することができる。
【0080】
図及び特許請求の範囲の再検討からは、本発明の他の特徴、態様及び目的を得ることができる。本発明の他の実施形態を展開することもでき、これらの実施形態も本発明の趣旨及び範囲、並びに特許請求の範囲に含まれると理解されたい。
【符号の説明】
【0081】
１００ 統合型蛍光スキャナ１１２ フレーム
１４６ コントローラ
１５０ 光エンジン
１７０ 顕微鏡
１８０ 移動ステージ
３０２、３０４ 空気ダクト
３１０ マイクロプレート