(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-12-05
(54)【発明の名称】組織特性評価のためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/64 20060101AFI20241128BHJP
G01N 33/48 20060101ALI20241128BHJP
G01N 33/483 20060101ALI20241128BHJP
【FI】
G01N21/64 B
G01N33/48 M
G01N33/483 C
G01N21/64 F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024528589
(86)(22)【出願日】2022-11-11
(85)【翻訳文提出日】2024-07-04
(86)【国際出願番号】 US2022079771
(87)【国際公開番号】W WO2023086971
(87)【国際公開日】2023-05-19
(32)【優先日】2021-11-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524180691
【氏名又は名称】ブラック ライト サージカル, インコーポレイテッド
(71)【出願人】
【識別番号】398062149
【氏名又は名称】セダーズ-シナイ メディカル センター
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ボルトニック, バルトシュ
(72)【発明者】
【氏名】ビュート, ピラモド
(72)【発明者】
【氏名】オブライエン, マイク
(72)【発明者】
【氏名】ユー グ, ルオ
(72)【発明者】
【氏名】ローウェル, オーガスタス ピー.
(72)【発明者】
【氏名】ハリス, トッド エル.
(72)【発明者】
【氏名】フォード, ラッセル ビー.
(72)【発明者】
【氏名】ソロモン, エドワード ジー.
(72)【発明者】
【氏名】レヴァティチ, マーク
(72)【発明者】
【氏名】シャルマ, ドミニク ブイ.
(72)【発明者】
【氏名】ムーア, スティーブン
【テーマコード(参考)】
2G043
2G045
【Fターム(参考)】
2G043AA03
2G043AA04
2G043BA16
2G043CA05
2G043EA01
2G043FA03
2G043HA09
2G043JA03
2G043KA03
2G043KA08
2G043KA09
2G043LA02
2G043NA01
2G043NA02
2G045AA24
2G045AA25
2G045AA26
2G045CB01
2G045CB02
2G045FA12
2G045FA19
2G045FB12
2G045JA01
2G045JA07
(57)【要約】
本開示は、特に、癌の治療を促進するための医療システム、デバイス、および方法に関する。本明細書に提供されるものは、術中癌断端査定のために利用され得る、組織特性評価のためのシステムおよび方法である。組織サンプルが、患者から切除され、次いで、システム内に設置され、そこで、これは、癌性組織断端等の着目領域を識別することに役立つために、自己蛍光特性に関して撮像される。撮像結果および組織特性評価に基づいて、対象における組織の切除は、調節されることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するためのデバイスであって、前記デバイスは、
(a)対象から切除された組織サンプルを受容するための表面と、
(b)励起信号を放出するように構成される光源と、
(c)前記表面上に受容された前記組織サンプルに前記励起信号を指向し、応答して前記組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集するために、前記光源と光学通信する光学アセンブリと、
(d)前記組織サンプルから放出された前記自己蛍光光を捕捉するように構成される前記光学アセンブリと光学通信する検出器と、
(e)前記組織サンプルから放出された前記自己蛍光光の少なくとも1つの画像を発生させるために、前記検出器と通信するプロセッサと
を備える、デバイス。
【請求項2】
前記対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、請求項1に記載のデバイス。
【請求項3】
前記着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項4】
前記疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む、請求項3に記載のデバイス。
【請求項5】
前記プロセッサは、前記発生された少なくとも1つの画像に基づいて、前記切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項6】
前記プロセッサは、前記発生された少なくとも1つの画像の1つまたはそれを上回る自己蛍光特性に基づいて、前記切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、請求項3に記載のデバイス。
【請求項7】
前記1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備える、請求項6に記載のデバイス。
【請求項8】
前記自己蛍光寿命特性は、前記切除された組織の複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、請求項7に記載のデバイス。
【請求項9】
前記プロセッサは、確率モデルを使用し、前記組織サンプルから放出された自己蛍光光に基づいて、前記組織サンプルにおける前記疾患の存在を決定するように構成される、請求項3に記載のデバイス。
【請求項10】
前記プロセッサは、前記発生された少なくとも1つの画像に基づいて、前記切除された組織サンプルの複数の断端における疾患の存在を決定するように構成される、請求項3に記載のデバイス。
【請求項11】
機械的ステージをさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項12】
前記機械的ステージ、検出器、および前記光源を動作可能に制御するために、前記機械的ステージ、検出器、および前記光源と電気通信するコントローラをさらに備える、請求項11に記載のデバイス。
【請求項13】
前記機械的ステージは、前記表面または前記光源に結合される、請求項11に記載のデバイス。
【請求項14】
前記機械的ステージは、3次元において移動するように構成される、請求項11に記載のデバイス。
【請求項15】
前記組織サンプル上の複数の場所を横断して前記励起信号を走査するために、前記光学アセンブリに結合される走査要素をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項16】
前記切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない、請求項1に記載のデバイス。
【請求項17】
前記組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、請求項1に記載のデバイス。
【請求項18】
前記組織サンプルは、乳房組織を含む、請求項1に記載のデバイス。
【請求項19】
前記表面は、使い捨てトレイを備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項20】
前記使い捨てトレイは、組織サンプルキャリアを備え、前記組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、請求項19に記載のデバイス。
【請求項21】
前記組織サンプルキャリアおよび前記組織サンプルバリアは、前記組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、請求項20に記載のデバイス。
【請求項22】
前記使い捨てトレイは、滅菌性である、請求項19に記載のデバイス。
【請求項23】
前記光源は、パルス化レーザである、請求項1に記載のデバイス。
【請求項24】
前記パルス化レーザは、Qスイッチレーザである、請求項23に記載のデバイス。
【請求項25】
前記パルス化レーザは、2光子レーザである、請求項23に記載のデバイス。
【請求項26】
前記パルス化レーザは、ファイバレーザである、請求項23に記載のデバイス。
【請求項27】
前記パルス化レーザは、約300ナノメートル(nm)~約400nmの波長を放出する、請求項23に記載のデバイス。
【請求項28】
前記パルス化レーザは、約1マイクロジュール(μJ)~約3μJのパルスエネルギーを備える、請求項23に記載のデバイス。
【請求項29】
前記パルス化レーザは、約10キロヘルツ(kHz)~約50kHzのパルスレートを備える、請求項23に記載のデバイス。
【請求項30】
前記光学アセンブリは、部分反射ミラーと、複数の光学要素とを備え、前記複数の光学要素は、平凸、両凸、両凹、平凹、またはそれらの任意の組み合わせのレンズのうちの1つまたはそれを上回るものを備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項31】
前記複数の光学要素は、溶融シリカ光学系を備える、請求項30に記載のデバイス。
【請求項32】
前記検出器は、1つまたはそれを上回る光電子増倍管を備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項33】
前記検出器は、1つまたはそれを上回るダイクロイックフィルタを備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項34】
前記検出器が前記組織サンプルから放出された前記自己蛍光光を検出するとき、発生される電気信号を増幅するように構成される前記検出器に電気的に結合される1つまたはそれを上回る増幅器をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項35】
前記1つまたはそれを上回る増幅器は、プログラマブル減衰器、無線周波数増幅器、固定減衰器、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項34に記載のデバイス。
【請求項36】
前記プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項37】
組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、前記方法は、
(a)蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容することと、
(b)前記切除された組織サンプルを撮像し、前記切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定することと、
(c)前記撮像された切除された組織に基づいて、前記切除された組織サンプルにおける前記着目組織または着目細胞タイプの存在を決定することと
を含む、方法。
【請求項38】
前記切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない、請求項37に記載の方法。
【請求項39】
前記切除された組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、請求項37に記載の方法。
【請求項40】
前記1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備える、請求項37に記載の方法。
【請求項41】
前記自己蛍光寿命特性は、前記切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、請求項40に記載の方法。
【請求項42】
前記着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む、請求項37に記載の方法。
【請求項43】
前記疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む、請求項42に記載の方法。
【請求項44】
前記組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、請求項37に記載の方法。
【請求項45】
前記切除された組織における疾患の存在を決定することは、前記切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価することを含む、請求項37に記載の方法。
【請求項46】
前記蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える、請求項37に記載の方法。
【請求項47】
撮像することは、前記パルス化蛍光光源が励起信号を前記組織サンプルに提供することに応答して、前記組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出することを含む、請求項46に記載の方法。
【請求項48】
前記パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザ蛍光光源である、請求項46に記載の方法。
【請求項49】
前記対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせることをさらに含む、請求項37に記載の方法。
【請求項50】
知らせることは、前記外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項49に記載の方法。
【請求項51】
ステップ(b)および(c)は、最大5分で完了される、請求項37に記載の方法。
【請求項52】
前記組織サンプルにおける疾患の存在を決定することは、確率ベースのモデルによって完了される、請求項37に記載の方法。
【請求項53】
前記確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項52に記載の方法。
【請求項54】
前記対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、請求項37に記載の方法。
【請求項55】
前記組織サンプルは、撮像に先立って前記蛍光撮像システムの組織サンプルキャリアの表面上に設置される、請求項37に記載の方法。
【請求項56】
前記組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、請求項55に記載の方法。
【請求項57】
前記組織サンプルキャリアおよび前記組織サンプルバリアは、前記組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、請求項56に記載の方法。
【請求項58】
組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、前記方法は、
(a)対象から組織サンプルを切除することと、
(b)蛍光撮像システムの中に前記組織サンプルを設置することと、
(c)前記蛍光撮像システムの助けを借りて、前記切除された組織サンプルを撮像し、前記切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定することと、
(d)前記蛍光撮像システムから、前記撮像された切除された組織に基づく前記切除された組織サンプルにおける前記着目組織または着目細胞タイプの存在の決定を受信することと
を含む、方法。
【請求項59】
前記切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない、請求項58に記載の方法。
【請求項60】
前記組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、請求項58に記載の方法。
【請求項61】
前記1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備える、請求項58に記載の方法。
【請求項62】
前記自己蛍光寿命特性は、前記切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、請求項61に記載の方法。
【請求項63】
前記着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む、請求項58に記載の方法。
【請求項64】
前記疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む、請求項63に記載の方法。
【請求項65】
前記組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、請求項58に記載の方法。
【請求項66】
前記切除された組織における疾患の存在の決定は、疾患または非疾患としての前記切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端の特性評価を備える、請求項58に記載の方法。
【請求項67】
前記蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える、請求項58に記載の方法。
【請求項68】
前記パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザを備える、請求項67に記載の方法。
【請求項69】
撮像することは、前記パルス化蛍光光源が励起信号を前記組織サンプルに提供することに応答して、前記組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出することを含む、請求項67に記載の方法。
【請求項70】
前記対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせることをさらに含む、請求項58に記載の方法。
【請求項71】
知らせることは、前記外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項68に記載の方法。
【請求項72】
ステップ(c)および(d)は、最大5分で完了される、請求項58に記載の方法。
【請求項73】
前記組織サンプルにおける疾患の存在の決定は、確率ベースのモデルによって完了される、請求項58に記載の方法。
【請求項74】
前記確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項73に記載の方法。
【請求項75】
前記対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、請求項58に記載の方法。
【請求項76】
前記組織サンプルは、撮像に先立って前記蛍光撮像システムの組織サンプルキャリアの表面上に設置される、請求項58に記載の方法。
【請求項77】
前記組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、請求項76に記載の方法。
【請求項78】
前記組織サンプルキャリアおよび前記組織サンプルバリアは、前記組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、請求項77に記載の方法。
【請求項79】
切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するためのデバイスであって、前記デバイスは、
(a)対象から切除された組織サンプルを受容するための表面と、
(b)励起信号を放出するように構成される光源と、
(c)前記表面上に受容された前記組織サンプルに前記励起信号を指向し、応答して前記組織サンプルから放出された蛍光光を収集するために、前記光源と光学通信する光学アセンブリと、
(d)前記組織サンプルから放出された前記蛍光光を収集するように構成される前記光学アセンブリと光学通信する検出器と、
(e)前記収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づいて、前記着目組織または着目細胞タイプに関して前記組織サンプルの少なくとも一部を特性評価するために、前記検出器と通信するプロセッサと
を備える、デバイス。
【請求項80】
前記プロセッサは、前記組織サンプルから放出された前記蛍光光の発生された少なくとも1つの画像に基づいて、前記切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、請求項79に記載のデバイス。
【請求項81】
前記蛍光寿命特性は、前記切除された組織の複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項82】
前記プロセッサは、確率モデルを使用し、前記組織サンプルから放出された蛍光光に基づいて、前記組織サンプルにおける前記疾患の存在を決定するように構成される、請求項80に記載のデバイス。
【請求項83】
前記プロセッサは、前記発生された少なくとも1つの画像に基づいて、前記切除された組織サンプルの複数の断端における前記疾患の存在を決定するように構成される、請求項80に記載のデバイス。
【請求項84】
機械的ステージをさらに備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項85】
前記機械的ステージ、検出器、および前記光源を動作可能に制御するために、前記機械的ステージ、検出器、および前記光源と電気通信するコントローラをさらに備える、請求項84に記載のデバイス。
【請求項86】
前記機械的ステージは、前記表面または前記光源に結合される、請求項84に記載のデバイス。
【請求項87】
前記機械的ステージは、3次元において移動するように構成される、請求項84に記載のデバイス。
【請求項88】
前記組織サンプル上の複数の場所を横断して前記励起信号を走査するために、前記光学アセンブリに結合される走査要素をさらに備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項89】
前記切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない、請求項79に記載のデバイス。
【請求項90】
前記組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、請求項79に記載のデバイス。
【請求項91】
前記組織サンプルは、乳房組織を含む、請求項79に記載のデバイス。
【請求項92】
前記着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む、請求項79に記載のデバイス。
【請求項93】
前記疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む、請求項92に記載のデバイス。
【請求項94】
前記表面は、使い捨てトレイを備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項95】
前記使い捨てトレイは、滅菌性である、請求項94に記載のデバイス。
【請求項96】
前記光源は、パルス化レーザである、請求項79に記載のデバイス。
【請求項97】
前記パルス化レーザは、Qスイッチレーザである、請求項96に記載のデバイス。
【請求項98】
前記パルス化レーザは、2光子レーザである、請求項96に記載のデバイス。
【請求項99】
前記パルス化レーザは、ファイバレーザである、請求項96に記載のデバイス。
【請求項100】
前記パルス化レーザは、約300ナノメートル(nm)~約400nmの波長を放出する、請求項96に記載のデバイス。
【請求項101】
前記パルス化レーザは、約1マイクロジュール(μJ)~約3μJのパルスエネルギーを備える、請求項96に記載のデバイス。
【請求項102】
前記パルス化レーザは、約10キロヘルツ(kHz)~約50kHzのパルスレートを備える、請求項96に記載のデバイス。
【請求項103】
前記光学アセンブリは、部分反射ミラーと、複数の光学要素とを備え、前記複数の光学要素は、平凸、両凸、両凹、平凹、またはそれらの任意の組み合わせのレンズのうちの1つまたはそれを上回るものを備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項104】
前記複数の光学要素は、溶融シリカ光学系を備える、請求項103に記載のデバイス。
【請求項105】
前記検出器は、1つまたはそれを上回る光電子増倍管を備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項106】
前記検出器は、1つまたはそれを上回るダイクロイックフィルタを備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項107】
前記検出器が前記組織サンプルから放出された前記蛍光光を検出するとき、発生される電気信号を増幅するように構成される前記検出器に電気的に結合される1つまたはそれを上回る増幅器をさらに備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項108】
前記1つまたはそれを上回る増幅器は、プログラマブル減衰器、無線周波数増幅器、固定減衰器、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項107に記載のデバイス。
【請求項109】
前記プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える、請求項79に記載のデバイス。
【請求項110】
前記対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、請求項79に記載のデバイス。
【請求項111】
組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、前記方法は、
(a)蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容することと、
(b)励起信号を前記組織サンプルに指向することと、
(c)前記励起信号に応答して、前記組織サンプルから放出された蛍光光を収集することと、
(d)前記収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づいて、前記着目組織または着目細胞タイプに関して前記組織サンプルの少なくとも一部を特性評価することと
を含む、方法。
【請求項112】
前記切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない、請求項111に記載の方法。
【請求項113】
前記組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、請求項111に記載の方法。
【請求項114】
前記蛍光寿命特性は、前記切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、請求項111に記載の方法。
【請求項115】
前記着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む、請求項111に記載の方法。
【請求項116】
前記疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む、請求項115に記載の方法。
【請求項117】
前記組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、請求項111に記載の方法。
【請求項118】
特性評価することは、前記切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価することを含む、請求項111に記載の方法。
【請求項119】
前記蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える、請求項111に記載の方法。
【請求項120】
前記パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザを備える、請求項119に記載の方法。
【請求項121】
収集することは、前記パルス化蛍光光源が前記励起信号を前記組織サンプルに提供することに応答して、前記組織サンプルから放出された蛍光光を検出することを含む、請求項119に記載の方法。
【請求項123】
前記対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせることをさらに含む、請求項111に記載の方法。
【請求項124】
知らせることは、前記外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項123に記載の方法。
【請求項125】
ステップ(c)および(d)は、最大5分で完了される、請求項111に記載の方法。
【請求項126】
特性評価は、確率ベースのモデルによって完了される、請求項111に記載の方法。
【請求項127】
前記確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項126に記載の方法。
【請求項128】
前記対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、請求項111に記載の方法。
【請求項129】
前記組織サンプルは、前記励起信号を前記組織サンプルに指向することに先立って前記蛍光の組織サンプルキャリアの表面上に設置される、請求項111に記載の方法。
【請求項130】
前記組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、請求項129に記載の方法。
【請求項131】
前記組織サンプルキャリアおよび前記組織サンプルバリアは、前記組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、請求項130に記載の方法。
【請求項132】
組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、前記方法は、
(a)対象から組織サンプルを切除することと、
(b)蛍光撮像システムの中に前記組織サンプルを設置することであって、前記蛍光撮像システムは、励起信号を前記組織サンプルに指向し、応答して前記サンプルから放出された蛍光光を収集する、ことと、
(c)前記蛍光撮像システムから、前記収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づく前記着目組織または着目細胞タイプに関する前記組織サンプルの少なくとも一部の特性評価を受信することと
を含む、方法。
【請求項133】
前記切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない、請求項132に記載の方法。
【請求項134】
前記組織サンプルは、前記蛍光撮像システムの中に前記組織サンプルを設置することに先立って架橋剤に暴露されている、請求項132に記載の方法。
【請求項135】
前記蛍光寿命特性は、前記切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、請求項132に記載の方法。
【請求項136】
前記着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む、請求項132に記載の方法。
【請求項137】
前記疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む、請求項136に記載の方法。
【請求項138】
前記組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、請求項132に記載の方法。
【請求項139】
前記特性評価は、疾患または非疾患としての前記切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端の特性評価を備える、請求項132に記載の方法。
【請求項140】
前記蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える、請求項132に記載の方法。
【請求項141】
前記パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザを備える、請求項140に記載の方法。
【請求項142】
受信することは、前記パルス化蛍光光源が前記励起信号を前記組織サンプルに提供することに応答して、前記組織サンプルから放出された蛍光光を検出することを含む、請求項140に記載の方法。
【請求項143】
前記対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせることをさらに含む、請求項132に記載の方法。
【請求項144】
知らせることは、前記外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項143に記載の方法。
【請求項145】
ステップ(b)および(c)は、最大5分で完了される、請求項132に記載の方法。
【請求項146】
特性評価は、確率ベースのモデルによって完了される、請求項132に記載の方法。
【請求項147】
前記確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、請求項146に記載の方法。
【請求項148】
前記対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、請求項132に記載の方法。
【請求項149】
前記組織サンプルは、前記蛍光撮像システムの中に前記組織サンプルを設置することに先立って前記蛍光の組織サンプルキャリアの表面上に設置される、請求項132に記載の方法。
【請求項150】
前記組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、請求項149に記載の方法。
【請求項151】
前記組織サンプルキャリアおよび前記組織サンプルバリアは、前記組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、請求項150に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本願は、参照することによって完全に組み込まれる、2021年11月11日に出願された、米国仮特許出願第63/278,255号の利益を主張する。
【0002】
本開示は、特に、癌の治療を促進するための医療システム、デバイス、および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
癌が、ある程度まで進行し得ると、そこで、最も適切な治療は、転移した、または近隣の器官系に悪影響を及ぼしている、腫瘍の外科的切除となる。多くの場合、癌性組織の外科的解剖または切除の間、外科医は、凍結生検サンプルとして提供されるべき組織の小さい区画を解剖するであろう。凍結生検サンプルは、次いで、凍結組織学ミクロトームによって分析され、専門病理医読影者によって解釈される。本プロセスは、不正確であり、患者に関する手術時間の実質的増加をもたらし、患者を合併症のさらなるリスクに曝し得る。これを考慮して、切除された癌サンプルの術中分析のための包括的かつ迅速なアプローチに関する満たされていない必要性が、存在する。
【0004】
以下の参考文献、すなわち、米国特許第10,980,420号、第10,983,060号、第10,656,089号、第10,605,736号、第10,325,366号、第10,094,784号、第9,677,869号、第9,451,882号、第8,649,849号、第7,890,157号、第6,641,835号、第6,427,082号、第6,405,070号、第6,174,291号、第5,601,087号、米国公開第2020/0319108号、第2020/0367818号、第2020/0096447号、第2019/0223728号、第2019/0378292号、第2017/0367583号、第2017/0290515号、第2013/0237842号、第2007/0093703号、第2002/0007122号、およびPCT公開第WO 2020/148724 A1号、第WO 2017/177194 A1号、第WO 2017/173315 A1号、第WO 2017/075176 A1号、第WO 2005/019800 A2号が、着目され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第10,980,420号明細書
【特許文献2】米国特許第10,983,060号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書に提供されるものは、組織におけるサブ組織タイプの包括的かつ迅速な分析および特性評価が可能なシステムおよび方法に関する前述の満たされていない必要性に対処したシステムおよび方法である。
【0007】
いくつかの側面では、本明細書に開示される本発明は、切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するためのデバイスを備える。いくつかの実施形態では、本デバイスは、(a)対象から切除された組織サンプルを受容するための表面、(b)励起信号を放出するように構成される、光源、(c)表面上に受容された組織サンプルに励起信号を指向し、応答して組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集するために、光源と光学通信する、光学アセンブリ、(d)組織サンプルから放出された自己蛍光光を捕捉するように構成される、光学アセンブリと通信する、検出器、および/または(e)組織サンプルから放出された自己蛍光光の少なくとも1つの画像を発生させるために、検出器と通信する、プロセッサを備える。いくつかの実施形態では、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる。いくつかの実施形態では、レーザからのパルス信号が、検出される。いくつかの実施形態では、信号タイミングジッタは、レーザ信号を検出するステップを使用し、自己蛍光信号を収集するデジタイザをトリガすることによって低減される。いくつかの実施形態では、対象は、外科的介入を必要とし、それによって、外科医は、異なるタイプの組織を判別することが可能であることが必要である。いくつかの実施形態では、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む。いくつかの実施形態では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む。いくつかの実施形態では、プロセッサは、発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、発生された少なくとも1つの画像の1つまたはそれを上回る自己蛍光特性に基づいて、切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備える。いくつかの実施形態では、自己蛍光寿命特性は、切除された組織の複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える。いくつかの実施形態では、プロセッサは、確率モデルを使用し、組織サンプルから放出された多重蛍光光に基づいて、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルの複数の断端における疾患の存在を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、機械的ステージを備える。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、機械的ステージ、検出器、1つまたはそれを上回るガルバニック走査ミラー、および/または光源を動作可能に制御するために、機械的ステージ、検出器、光学走査要素(例えば、1つまたはそれを上回るガルバニック走査ミラー)、および光源と電気通信する、走査コントローラを備える。いくつかの実施形態では、走査コントローラは、1つまたはそれを上回るガルバニック走査ミラーを使用して、光源を作動させ、走査するように構成される、ガルバニック走査ミラードライバと電気的に結合される、および/または通信してもよい。いくつかの実施形態では、ガルバニック走査ミラードライバは、敏感な電気増幅、減衰、アナログ-デジタル信号変換、および/または信号デジタル化への結合雑音を防止するために、線形および/またはアナログモータドライバを備えてもよい。いくつかの実施形態では、走査コントローラは、駆動信号を同期させ、1つまたはそれを上回るガルバニック走査ミラーを作動させ、電動ステージ、例えば、光学走査要素の走査運動を駆動する電動ステージを平行移動させるように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、走査コントローラは、利得コントローラ(例えば、利得マイクロコントローラ)を光源のパルスコントローラおよび/またはシードレーザのクロックおよび/またはトリガ同期信号と同期させるように構成されてもよい。
【0008】
いくつかの実施形態では、機械的ステージは、表面または光源に結合される。いくつかの実施形態では、機械的ステージは、3次元において移動するように構成される。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、組織サンプル上の複数の場所を横断して励起信号を走査するために、光学アセンブリに結合される、走査要素を備える。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、組織サンプル上の複数の場所を横断して励起信号を走査するために、光学アセンブリに結合される、走査要素を備える。いくつかの実施形態では、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、乳房組織を含む。いくつかの実施形態では、表面は、使い捨てトレイを備える。いくつかの実施形態では、使い捨てトレイは、滅菌性である。いくつかの実施形態では、光源は、パルス化レーザである。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、ファイバレーザを備える。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、Qスイッチレーザである。いくつかの実施形態では、光源は、モードロックレーザである。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、2光子である。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、約300ナノメートル(nm)~約400nmの波長を放出する。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、約1マイクロジュール(μJ)~約3μJのパルスエネルギーを備える。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、約10キロヘルツ(kHz)~約1MHzのパルスレートを備える。いくつかの実施形態では、パルス幅は、100フェムト秒および2ナノ秒を備えてもよい。いくつかの実施形態では、光学アセンブリは、部分反射ミラーと、複数の光学要素とを備え、複数の光学要素は、平凸、両凸、両凹、平凹、またはそれらの任意の組み合わせのレンズのうちの1つまたはそれを上回るものを備える。いくつかの実施形態では、複数の光学要素は、溶融シリカ光学系を備える。いくつかの実施形態では、検出器は、1つまたはそれを上回る光電子増倍管、半導体(例えば、GaAs、InGaAs、またはシリコン)ベースのセンサ、またはアバランシェフォトダイオードを備える。いくつかの実施形態では、検出器は、1つまたはそれを上回るダイクロイックフィルタを備える。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、検出器が組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出するとき、発生される電気信号を増幅するように構成される、検出器に電気的に結合される、1つまたはそれを上回る増幅器を備える。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回る増幅器は、プログラマブル減衰器、無線周波数増幅器、固定減衰器、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える。
【0009】
いくつかの側面では、本明細書に提供される本開示は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法を備える。いくつかの実施形態では、本方法は、(a)蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容するステップ、(b)切除された組織サンプルを撮像し、切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定するステップ、および/または(c)撮像された切除された組織に基づいて、切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備える。いくつかの実施形態では、切除された組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている。いくつかの実施形態では、自己蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える。いくつかの実施形態では、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む。いくつかの実施形態では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む。いくつかの実施形態では、切除された組織における疾患の存在を決定するステップは、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含む。いくつかの実施形態では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える。いくつかの実施形態では、撮像するステップは、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザ蛍光光源である。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含む。いくつかの実施形態では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、本方法のステップ(b)および(c)は、最大5分で完了される。いくつかの実施形態では、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するステップは、確率ベースのモデルによって完了される。いくつかの実施形態では、確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、撮像に先立って蛍光撮像システムの組織サンプルキャリアの表面上に設置される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアは、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する。
【0010】
いくつかの側面では、本明細書に提供される本開示は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法を備える。いくつかの実施形態では、本方法は、(a)対象から組織サンプルを切除するステップ、(b)蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置するステップ、(c)蛍光撮像システムの助けを借りて、切除された組織サンプルを撮像し、切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定するステップ、および/または(d)蛍光撮像システムから、撮像された切除された組織に基づく切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在の決定を受信するステップを含む。いくつかの実施形態では、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備える。いくつかの実施形態では、自己蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える。いくつかの実施形態では、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む。いくつかの実施形態では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む。いくつかの実施形態では、切除された組織における疾患の存在の決定は、疾患または非疾患としての切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端の特性評価を備える。いくつかの実施形態では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える。いくつかの実施形態では、パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザを備える。いくつかの実施形態では、撮像するステップは、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含む。いくつかの実施形態では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、本方法のステップ(c)および(d)は、最大5分で完了される。いくつかの実施形態では、組織サンプルにおける疾患の存在の決定は、確率ベースのモデルによって完了される。いくつかの実施形態では、確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、撮像に先立って蛍光撮像システムの組織サンプルキャリアの表面上に設置される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアは、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する。
【0011】
本明細書に提供される本開示の側面は、切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するためのデバイスを備える。いくつかの実施形態では、本デバイスは、(a)対象から切除された組織サンプルを受容するための表面、(b)励起信号を放出するように構成される、光源、(c)表面上に受容された組織サンプルに励起信号を指向し、応答して組織サンプルから放出された蛍光光を収集するために、光源と光学通信する、光学アセンブリ、(d)組織サンプルから放出された蛍光光を収集するように構成される、光学アセンブリと光学通信する、検出器、および/または(e)収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づいて、着目組織または着目細胞タイプに関して組織サンプルの少なくとも一部を特性評価するために、検出器と通信する、プロセッサを備える。いくつかの実施形態では、プロセッサは、発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、自己蛍光寿命特性は、切除された組織の複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える。いくつかの実施形態では、プロセッサは、確率モデルを使用し、組織サンプルから放出された蛍光光に基づいて、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルの複数の断端における疾患の存在を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、機械的ステージを備える。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、機械的ステージ、検出器、および光源を動作可能に制御するために、機械的ステージ、検出器、および光源と電気通信する、走査コントローラを備える。いくつかの実施形態では、機械的ステージは、表面または光源に結合される。いくつかの実施形態では、機械的ステージは、3次元において移動するように構成される。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、組織サンプル上の複数の場所を横断して励起信号を走査するために、光学アセンブリに結合される、走査要素を備える。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、組織サンプル上の複数の場所を横断して励起信号を走査するために、光学アセンブリに結合される、走査要素を備える。いくつかの実施形態では、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない。いくつかの実施形態では、組織は、撮像に先立って架橋剤に暴露されている。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、乳房組織を含む。いくつかの実施形態では、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む。いくつかの実施形態では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む。いくつかの実施形態では、表面は、使い捨てトレイを備える。いくつかの実施形態では、使い捨てトレイは、滅菌性である。いくつかの実施形態では、光源は、パルス化レーザである。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、Qスイッチレーザである。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、受動的Qスイッチレーザである。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、2光子レーザである。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、約300ナノメートル(nm)~約400nmの波長を放出する。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、約1マイクロジュール(μJ)~約3μJのパルスエネルギーを備える。いくつかの実施形態では、パルス化レーザは、約10キロヘルツ(kHz)~約50kHzのパルスレートを備える。いくつかの実施形態では、光学アセンブリは、部分反射ミラーと、複数の光学要素とを備え、複数の光学要素は、平凸、両凸、両凹、平凹、またはそれらの任意の組み合わせのレンズのうちの1つまたはそれを上回るものを備える。いくつかの実施形態では、複数の光学要素は、溶融シリカ光学系を備える。いくつかの実施形態では、検出器は、1つまたはそれを上回る光電子増倍管を備える。いくつかの実施形態では、検出器は、1つまたはそれを上回るダイクロイックフィルタを備える。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、検出器が組織サンプルから放出された蛍光光を検出するとき、発生される電気信号を増幅するように構成される、検出器に電気的に結合される、1つまたはそれを上回る増幅器を備える。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回る増幅器は、プログラマブル減衰器、無線周波数増幅器、固定減衰器、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える。いくつかの実施形態では、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる。
【0012】
本明細書に提供される本開示の側面は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法を備える。いくつかの実施形態では、本方法は、(a)蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容するステップと、(b)励起信号を組織サンプルに指向するステップと、(c)励起信号に応答して、組織サンプルから放出された蛍光光を収集するステップと、(d)収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づいて、着目組織または着目細胞タイプに関して組織サンプルの少なくとも一部を特性評価するステップとを含む。いくつかの実施形態では、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、撮像に先立って架橋剤に暴露されている。いくつかの実施形態では、自己蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える。いくつかの実施形態では、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む。いくつかの実施形態では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む。いくつかの実施形態では、特性評価するステップは、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含む。いくつかの実施形態では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える。いくつかの実施形態では、パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザを備える。いくつかの実施形態では、収集するステップは、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された蛍光光を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含む。いくつかの実施形態では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、ステップ(c)および(d)は、最大5分で完了される。いくつかの実施形態では、特性評価は、確率ベースのモデルによって完了される。いくつかの実施形態では、確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、励起信号を組織サンプルに指向することに先立って蛍光の組織サンプルキャリアの表面上に設置される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアは、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する。
【0013】
本明細書に提供される本開示の側面は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法を備える。いくつかの実施形態では、本方法は、(a)対象から組織サンプルを切除するステップと、(b)蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置するステップであって、蛍光撮像システムは、励起信号を組織サンプルに指向し、応答してサンプルから放出された蛍光光を収集する、ステップと、(c)蛍光撮像システムから、収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づく着目組織または着目細胞タイプに関する組織サンプルの少なくとも一部の特性評価を受信するステップとを含む。いくつかの実施形態では、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置することに先立って架橋剤に暴露されている。いくつかの実施形態では、自己蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える。いくつかの実施形態では、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含む。いくつかの実施形態では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含む。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む。いくつかの実施形態では、特性評価は、疾患または非疾患としての切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端の特性評価を備える。いくつかの実施形態では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備える。いくつかの実施形態では、パルス化蛍光光源は、パルス化ファイバレーザを備える。いくつかの実施形態では、受信するステップは、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された蛍光光を検出するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含む。いくつかの実施形態では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、ステップ(b)および(c)は、最大5分で完了される。いくつかの実施形態では、特性評価は、確率ベースのモデルによって完了される。いくつかの実施形態では、確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える。いくつかの実施形態では、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる。いくつかの実施形態では、組織サンプルは、蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置することに先立って蛍光の組織サンプルキャリアの表面上に設置される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される。いくつかの実施形態では、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアは、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明の新規の特徴は、添付される請求項に具体的に記載される。本発明の特徴および利点のより深い理解が、本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明および付随の図面を参照することによって取得されるであろう。
【0015】
【
図1】
図1は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、切除された組織を分析するための例示的システムのブロック図を図示する。
【0016】
【
図2】
図2は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、サブシステム光学、光電子、および信号処理コントローラを詳述する、切除された組織を分析するための例示的システムのブロック図を図示する。
【0017】
【
図3A】
図3A-3Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、外科的に切除された癌サンプルの術中撮像のためのシステムの実施例の代表的図面(
図3A)を図示し、その画像(
図3B)を示す。
【
図3B】
図3A-3Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、外科的に切除された癌サンプルの術中撮像のためのシステムの実施例の代表的図面(
図3A)を図示し、その画像(
図3B)を示す。
【0018】
【
図4A】
図4A-4Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、術中撮像システムのための例示的システムユーザインターフェースの代表的概略図(
図4A)を図示し、その画像(
図4B)を示す。
【
図4B】
図4A-4Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、術中撮像システムのための例示的システムユーザインターフェースの代表的概略図(
図4A)を図示し、その画像(
図4B)を示す。
【0019】
【
図5】
図5は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、本システムの複数の時間分解蛍光撮像チャネルの種々の蛍光寿命信号を示す、グラフを提供する。
【0020】
【
図6A】
図6A-6Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、本システムを使用して切除された組織サンプルによって放出された自己蛍光信号を分析することによって、癌の存在またはその欠如を決定する方法のためのワークフロー図を図示する。
【
図6B】
図6A-6Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、本システムを使用して切除された組織サンプルによって放出された自己蛍光信号を分析することによって、癌の存在またはその欠如を決定する方法のためのワークフロー図を図示する。
【0021】
【
図7A】
図7A-7Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、本システムを使用して切除された組織サンプルによって放出された蛍光寿命信号を分析することによって、癌の存在またはその欠如を決定する方法のためのワークフロー図を図示する。
【
図7B】
図7A-7Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、本システムを使用して切除された組織サンプルによって放出された蛍光寿命信号を分析することによって、癌の存在またはその欠如を決定する方法のためのワークフロー図を図示する。
【0022】
【
図8】
図8は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、組織サンプルの自己蛍光および/または蛍光寿命データを入手および分析するように構成されるプロセッサを備える、コンピュータシステムのシステム図を図示する。
【0023】
【
図9A】
図9A-9Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、デバイス電源オン(
図9A)と、パスワード許可(
図9B)と、トレイ配設(
図9C)とを含む、システム設定および/または準備動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図9B】
図9A-9Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、デバイス電源オン(
図9A)と、パスワード許可(
図9B)と、トレイ配設(
図9C)とを含む、システム設定および/または準備動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図9C】
図9A-9Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、デバイス電源オン(
図9A)と、パスワード許可(
図9B)と、トレイ配設(
図9C)とを含む、システム設定および/または準備動作のためのワークフロー図を図示する。
【0024】
【
図10A】
図10A-10Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、組織サンプルを調製するステップ(
図10A)と、組織サンプルを設置するステップ(
図10B)と、新しい患者を選択するステップ(
図10C)とを含む、サンプル調製および/または設置動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図10B】
図10A-10Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、組織サンプルを調製するステップ(
図10A)と、組織サンプルを設置するステップ(
図10B)と、新しい患者を選択するステップ(
図10C)とを含む、サンプル調製および/または設置動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図10C】
図10A-10Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、組織サンプルを調製するステップ(
図10A)と、組織サンプルを設置するステップ(
図10B)と、新しい患者を選択するステップ(
図10C)とを含む、サンプル調製および/または設置動作のためのワークフロー図を図示する。
【0025】
【
図11A】
図11A-11Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、走査面積選択(
図11A)と、サンプル走査を開始するステップ(
図11B)と、サンプルを再位置付けする、および/または再設置するステップ(
図11C)と、走査を中断するステップ(
図11D)とを含む、サンプル走査動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図11B】
図11A-11Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、走査面積選択(
図11A)と、サンプル走査を開始するステップ(
図11B)と、サンプルを再位置付けする、および/または再設置するステップ(
図11C)と、走査を中断するステップ(
図11D)とを含む、サンプル走査動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図11C】
図11A-11Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、走査面積選択(
図11A)と、サンプル走査を開始するステップ(
図11B)と、サンプルを再位置付けする、および/または再設置するステップ(
図11C)と、走査を中断するステップ(
図11D)とを含む、サンプル走査動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図11D】
図11A-11Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、走査面積選択(
図11A)と、サンプル走査を開始するステップ(
図11B)と、サンプルを再位置付けする、および/または再設置するステップ(
図11C)と、走査を中断するステップ(
図11D)とを含む、サンプル走査動作のためのワークフロー図を図示する。
【0026】
【
図12A】
図12A-12Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、走査結果を選択するステップ(
図12A)と、走査を精査するステップ(
図12B)とを含む、結果閲覧動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図12B】
図12A-12Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、走査結果を選択するステップ(
図12A)と、走査を精査するステップ(
図12B)とを含む、結果閲覧動作のためのワークフロー図を図示する。
【0027】
【
図13】
図13は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、サンプル除去動作のためのワークフロー図を図示する。
【0028】
【
図14】
図14は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、システムタイムアウト動作のためのワークフロー図を図示する。
【0029】
【
図15A】
図15A-15Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、システムシャットダウン動作のためのワークフロー図を図示する。
【
図15B】
図15A-15Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、システムシャットダウン動作のためのワークフロー図を図示する。
【0030】
【
図16】
図16は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、チャンバ清浄化動作のためのワークフロー図を図示する。
【0031】
【
図17】
図17は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、デバイス輸送動作のためのワークフロー図を図示する。
【0032】
【
図18A】
図18A-18Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるデバイスおよびシステムを用いて入手される、画像データを示す。具体的には、切除された組織サンプルに関して示される可視光サンプル画像、蛍光マップ画像、および対応する組織病理学の画像が、示される。
【
図18B】
図18A-18Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるデバイスおよびシステムを用いて入手される、画像データを示す。具体的には、切除された組織サンプルに関して示される可視光サンプル画像、蛍光マップ画像、および対応する組織病理学の画像が、示される。
【
図18C】
図18A-18Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるデバイスおよびシステムを用いて入手される、画像データを示す。具体的には、切除された組織サンプルに関して示される可視光サンプル画像、蛍光マップ画像、および対応する組織病理学の画像が、示される。
【0033】
【
図19A】
図19A-19Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、データ処理ワークフローの概略図を図示する。
【
図19B】
図19A-19Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、データ処理ワークフローの概略図を図示する。
【0034】
【
図20A】
図20A-20Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、本方法およびシステムによって実装される、走査パターンを図示する。
【
図20B】
図20A-20Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、本方法およびシステムによって実装される、走査パターンを図示する。
【0035】
【
図21A】
図21A-21Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システムのキャリア(
図21A-21B)およびバリア(
図21C-21D)を図示する。
【
図21B】
図21A-21Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システムのキャリア(
図21A-21B)およびバリア(
図21C-21D)を図示する。
【
図21C】
図21A-21Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システムのキャリア(
図21A-21B)およびバリア(
図21C-21D)を図示する。
【
図21D】
図21A-21Dは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システムのキャリア(
図21A-21B)およびバリア(
図21C-21D)を図示する。
【0036】
【
図22A】
図22A-22Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、後退および拡張状態における引出、キャリア、バリア、および線形アクチュエータの分解図を図示する。
【
図22B】
図22A-22Bは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、後退および拡張状態における引出、キャリア、バリア、および線形アクチュエータの分解図を図示する。
【0037】
【
図23】
図23は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、深度センサおよび蛍光撮像システムの走査光学系に対する設置を図示する。
【0038】
【
図24A】
図24A-24Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システム引出、システムディスプレイ、作業表面、およびシステムコンポーネント保管場所(すなわち、キャリアおよび/またはバリア保管場所)を図示する。
【
図24B】
図24A-24Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システム引出、システムディスプレイ、作業表面、およびシステムコンポーネント保管場所(すなわち、キャリアおよび/またはバリア保管場所)を図示する。
【
図24C】
図24A-24Cは、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システム引出、システムディスプレイ、作業表面、およびシステムコンポーネント保管場所(すなわち、キャリアおよび/またはバリア保管場所)を図示する。
【0039】
【
図25】
図25は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、サンプルを分析するための撮像システムのブロック図を図示する。
【0040】
【
図26】
図26は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、増幅-減衰電子要素および他の撮像システムコンポーネントとのそれらの相互作用のブロック図を図示する。
【0041】
【
図27】
図27は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、システム輸送および始動動作のためのワークフロー図を図示する。
【0042】
【
図28】
図28は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システム内のキャリアおよびバリア上に設置されたサンプルを撮像するための撮像動作のワークフロー図を図示する。
【0043】
【
図29】
図29は、本明細書のいくつかの実施形態に説明されるように、蛍光撮像システムに関する清浄化およびシステムシャットダウン動作のワークフロー図を図示する。
【0044】
(参照による組み込み)
本明細書に言及される全ての刊行物、特許、および特許出願は、各個々の刊行物、特許、または特許出願が具体的かつ個々に参照することによって組み込まれることが示される場合と同程度に、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【発明を実施するための形態】
【0045】
詳細な説明
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する、付随の図が、参照される。図では、類似する記号は、典型的には、文脈が別様に決定付けない限り、類似するコンポーネントを識別する。詳細な説明、図、および請求項に説明される例証的実施形態は、限定であることを意味しない。本明細書に提示される主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態も、利用され得、他の変更も、行われ得る。概して、本明細書に説明され、図に図示されるような本開示の側面が、多種多様な異なる構成において配列され、代用され、組み合わせられ、分離され、設計され得、その全てが、本明細書に明示的に想定されることが容易に理解されるであろう。
【0046】
ある実施形態および実施例が、下記に開示されるが、本発明の主題は、具体的に開示される実施形態を超えて、他の代替実施形態および/または使用まで、およびそれらの修正および均等物まで拡大する。したがって、本明細書に添付される請求項の範囲は、下記に説明される特定の実施形態のうちのいずれかによって限定されない。例えば、本明細書に開示される任意の方法またはプロセスでは、本方法またはプロセスの行為または動作は、任意の好適なシーケンスにおいて実施され得、必ずしも任意の特定の開示されるシーケンスに限定されない。種々の動作が、ある実施形態を理解する際に有用であり得る様式において、複数の離散的動作として順に説明され得るが、しかしながら、説明の順序は、これらの動作が順序依存性であることを含意するように解釈されるべきではない。加えて、本明細書に説明される構造、システム、および/またはデバイスは、統合されたコンポーネントとして、または別個のコンポーネントとして具現化され得る。
【0047】
種々の実施形態を比較する目的のために、これらの実施形態のある側面および利点が、説明される。必ずしも全てのそのような側面または利点が、任意の特定の実施形態によって達成されるわけではない。したがって、例えば、種々の実施形態は、本明細書に同様に教示または示唆され得るような他の側面または利点を必ずしも達成することなく、本明細書に教示されるような1つの利点または利点の群を達成または最適化する様式において行われ得る。
概観
【0048】
本明細書に提供される本開示は、組織、製薬、農業、産業(例えば、石油およびガス)、未加工材料、またはそれらの任意の組み合わせのサンプルを特性評価することが可能なシステム、方法、およびデバイスを備える。組織サンプルは、固体組織および/または液体生検(例えば、血液および/または他の体液)を含んでもよい。本明細書に説明されるシステム、方法、およびデバイスは、1つまたはそれを上回る用途のために使用されてもよい。ある場合には、用途は、術中に組織サンプルを特性評価すること、例えば、癌切除外科手術を受ける対象から切除された組織を分類することを含んでもよい。いくつかの事例では、本明細書のシステム、方法、およびデバイスは、組織断端における着目組織または着目細胞の存在の程度を決定するように構成されてもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞は、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。組織サンプルは、癌性組織、疑わしい癌性組織、形成異常組織、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【0049】
いくつかの事例では、本システム、方法、およびデバイスは、外科手術の過程を指示または誘導する保健医療関係者に知らせるために、切除された組織試料において着目される組織または細胞の存在またはその欠如のインジケーションを提供してもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞は、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。ある場合には、用途は、皮膚科学的皮膚生検または外科的切除されたサンプルにおける癌の存在またはその欠如を決定することを含んでもよい。いくつかの事例では、用途は、血管内動脈硬化プラークをスクリーニングし、プラークの分類(例えば、安定、不安定、脂質含量のタイプ等)を決定することを含んでもよい。用途は、種々の組織タイプ(例えば、筋骨格組織、靱帯等)を区別することを含んでもよい。
【0050】
本明細書に提供される本開示の種々の側面は、従来的な凍結切片生検に優るいくつかの利点をもたらす、試料を切除してから数分後(例えば、5分またはそれ未満)に切除された組織サンプル試料の全体を分析することが可能である利点を提供し得る。例えば、典型的には、凍結切片処理のために送られた切除された組織サンプルは、全体的には分析されない場合がある。多くの場合、病理学処理実験室における時間およびリソースの限定に起因して、組織サンプル全体の最大3つの切片が、分析のために採取され得る。この点で、組織の全ての側面を分析するために切除された組織を不適正にサンプリングするサンプリングエラーが、組織サンプルにおける癌の存在またはその欠如の不正確な診断につながり得る。そのような不正確さは、癌性組織が対象の身体から完全に切除されず、代わりに、術後に身体内に残されることにつながり得、これは、さらなる健康合併症(例えば、不良な酸素化、黄疸等)をもたらし得る、癌の再発および転移につながり得る。本明細書に提供される本開示の側面は、そのような欠点に対処するシステム、方法、およびデバイスを備える。
【0051】
加えて、本明細書に提供される本開示の側面は、リアルタイム撮像速度において蛍光または自己蛍光放出を検出するように構成される、デバイスおよびシステムを備えてもよい。ある場合には、本明細書に説明されるシステムおよびデバイスは、組織サンプルの全体を横断する蛍光または自己蛍光データの1つまたはそれを上回る点を入手してもよい。ある場合には、蛍光または自己蛍光データの1つまたはそれを上回る点は、1つまたはそれを上回る蛍光または多重蛍光寿命データ測定値を備えてもよい。ある場合には、本明細書に説明されるデバイスおよびシステムは、着目組織または着目細胞の存在が常駐し得る場所を本デバイスおよび/またはシステムのユーザまたはオペレータに表示するために、蛍光または自己蛍光データの1つまたはそれを上回る点を処理し、分類し、疑似カラーリングしてもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞は、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。ある場合には、リアルタイム撮像速度は、1秒あたり少なくとも30枚の撮像フレームを備えてもよい。リアルタイム撮像速度は、本システム内のフィルタホイールの使用によって可能にされ得る。放出された蛍光ビームの経路の中へのフィルタの位置を物理的に変更することが意図されるフィルタホイールを組み込むことによって、本システムが、リアルタイム撮像速度を達成することが可能ではないであろうことが考えられ得る。本明細書に提供される本開示の側面は、信号対雑音比および撮像速度の予期せぬ結果を提供する、ともに配列される光学要素を備えてもよい。放出された蛍光の光学経路の内外にフィルタを移動させる機械的プロセスと典型的に関連付けられる、そうでなければ長い撮像時間をオフセットするために、本明細書に提供される本開示は、放出された蛍光放出の少なくとも約30%の収集効率を備え得る開口数を伴う検出器を提供してもよい。
【0052】
ある場合には、検出器は、約10%~約50%の収集効率を備えてもよい。ある場合には、検出器は、約10%~約15%、約10%~約20%、約10%~約25%、約10%~約30%、約10%~約35%、約10%~約40%、約10%~約45%、約10%~約50%、約15%~約20%、約15%~約25%、約15%~約30%、約15%~約35%、約15%~約40%、約15%~約45%、約15%~約50%、約20%~約25%、約20%~約30%、約20%~約35%、約20%~約40%、約20%~約45%、約20%~約50%、約25%~約30%、約25%~約35%、約25%~約40%、約25%~約45%、約25%~約50%、約30%~約35%、約30%~約40%、約30%~約45%、約30%~約50%、約35%~約40%、約35%~約45%、約35%~約50%、約40%~約45%、約40%~約50%、または約45%~約50%の収集効率を備えてもよい。ある場合には、検出器は、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、または約50%の収集効率を備えてもよい。ある場合には、検出器は、少なくとも約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、または約45%の収集効率を備えてもよい。ある場合には、検出器は、最大で約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、または約50%の収集効率を備えてもよい。
【0053】
ある場合には、収集効率は、放出された蛍光ビーム光学経路内に存在するフィルタホイール内に格納される1つまたはそれを上回るフィルタのフィルタに関する短い滞留時間を可能にし得る。
【0054】
本明細書に提供される本開示の側面は、サンプル(例えば、組織サンプル)を分析するように構成される、方法、システム、およびデバイスを備えてもよい。いくつかの事例では、組織サンプルは、対象から疑わしい腫瘍を除去するための動作を受ける対象から切除された組織であってもよい。ある場合には、本明細書に開示されるシステムおよびデバイスは、手術室内で対象から切除された組織を分析してもよい。
【0055】
本明細書に提供される本開示のシステムおよびデバイスは、複数の組織サンプルを分析してもよい。組織サンプルは、固体または半固体組織サンプルであってもよい。組織サンプルは、前立腺、肺、腎臓、脳、粘膜、皮膚、肝臓、結腸、膀胱、筋肉、乳房、眼、口、筋肉、リンパ節、尿管、尿道、食道、気管、胃、胆嚢、膵臓、腸、心臓、脾臓、胸腺、甲状腺、卵巣、子宮、肺、虫垂、血管、骨、直腸、睾丸、または子宮頸部、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含んでもよい。組織サンプルは、非外科的または外科的技法を通してアクセス可能である任意の組織または器官であってもよい。組織サンプルは、対象または患者から収集され、組織サンプルを切除するための外科手術手技の間に特性評価されてもよい。例えば、組織サンプルは、免疫組織化学分析に先立って予備診断を提供するために、外科手術の間に手術室内で、または病理学実験室内で分析される、生検であってもよい。
【0056】
ある場合には、システム(300、2300)は、撮像システム、ユーザインターフェース、プロセッサ、ソフトウェアを含む非一過性コンピュータ可読記憶媒体、専用電力供給源、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。いくつかの事例では、本システムは、撮像システムが病院中で、および手術室内で移動されることを可能にするために、カート上に格納されてもよい。いくつかの事例では、専用電力供給源は、ケーブル2320を介して壁ソケットにプラグ接続されてもよい。ケーブルは、撮像システムに動作電力を提供してもよい、および/または撮像システムの専用電力供給源を充電してもよい。いくつかの事例では、ケーブルは、撮像システムの後退機構の作動に応じて、表面に対して同一平面に後退するように構成される、後退可能ケーブルであってもよい。本明細書に提供される本開示のシステムおよびデバイスまたはそれらのコンポーネントは、相互の間で光学的、電気的、機械的、光学機械的、またはそれらの任意の組み合わせで通信してもよい。
システム
撮像システム
【0057】
ある場合には、本明細書に提供される本開示のシステムは、
図3Aに見られるように、撮像システム300を備えてもよく、撮像システムは、撮像エンジン304、システム電子機器305、ユーザインターフェース301、プロセッサ、ソフトウェアを含む非一過性コンピュータ可読記憶媒体、専用電力供給源310、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、本システムはさらに、1つまたはそれを上回るユーザ相互作用デバイス312、例えば、マウス、キーボード、コントローラ、フットペダル、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。いくつかの事例では、撮像システムは、撮像システムが病院、病理学実験室、手術室、またはそれらの任意の組み合わせ中で移動されることを可能にし得る、カート302上に格納されてもよい。いくつかの事例では、ソフトウェアを含む非一過性コンピュータ可読記憶媒体は、撮像システムによって発生されたデータを分析し得る、機械学習モデルの実装を備えてもよい。
【0058】
図3Bは、撮像エンジンと、ユーザインターフェースと、プロセッサと、ソフトウェアを含む非一過性コンピュータ可読記憶媒体と、専用電力供給源とを備え得る、本明細書に提供される本開示に説明されるカート上に格納される、撮像システムの実施例を図示する。
【0059】
図1および
図2に見られるように、撮像システムは、サンプル114(例えば、組織サンプル)からの1つまたはそれを上回る蛍光または自己蛍光信号を検出することが可能な撮像システム100を備えてもよい。ある場合には、
図1および
図2に示されるデバイスおよびシステムは、組織サンプルの全体を横断する蛍光または自己蛍光データの1つまたはそれを上回る点を入手してもよい。ある場合には、蛍光または自己蛍光データの1つまたはそれを上回る点は、1つまたはそれを上回る蛍光または多重蛍光寿命データ測定値を備えてもよい。ある場合には、本明細書に説明されるデバイスおよびシステムは、着目組織または着目細胞の存在が常駐し得る場所を本デバイスおよび/またはシステムのユーザまたはオペレータに表示するために、蛍光または自己蛍光データの1つまたはそれを上回る点を処理し、分類し、疑似カラーリングしてもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞は、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。
【0060】
蛍光撮像システムは、励起光源106によって励起された組織サンプルから自己蛍光、内因性蛍光、外因性蛍光、蛍光寿命、またはそれらの任意の組み合わせの信号を検出してもよい。ある場合には、内因性蛍光は、1つまたはそれを上回る蛍光体によって生産されてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る内因性蛍光体は、フラビンモノヌクレオチド(FMN)リボフラビン、フラビンアデニンジヌクレオチド(FAD)リボフラビン、脂肪色素、内因性ポルフィリン、遊離ニコチンアミドアデノシンジヌクレオチド(NADH)、結合NADH、ピリドキサールリン酸-グルタミン酸デカルボキシラーゼ(PLP-GAD)、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ある場合には、外因性蛍光は、外因性蛍光体によって生産されてもよい。いくつかの事例では、外因性蛍光体は、ICG標識クロロトキシン、ICG標識ノッチン、Cy5標識ノッチン、Cy7標識ノッチン、蛍光性共役腫瘍標的抗体、蛍光性標識腫瘍標的部分、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。撮像システムは、レーザ励起送達サブシステム104、信号収集サブシステム102、アナログおよび/またはデジタル信号処理要素124-128、ユーザインターフェース130、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0061】
いくつかの事例では、撮像システムは、約50ピクセル/秒~約200ピクセル/秒の撮像入手率を有してもよい。いくつかの事例では、撮像システムは、約50ピクセル/秒~約60ピクセル/秒、約50ピクセル/秒~約70ピクセル/秒、約50ピクセル/秒~約80ピクセル/秒、約50ピクセル/秒~約90ピクセル/秒、約50ピクセル/秒~約100ピクセル/秒、約50ピクセル/秒~約150ピクセル/秒、約50ピクセル/秒~約200ピクセル/秒、約60ピクセル/秒~約70ピクセル/秒、約60ピクセル/秒~約80ピクセル/秒、約60ピクセル/秒~約90ピクセル/秒、約60ピクセル/秒~約100ピクセル/秒、約60ピクセル/秒~約150ピクセル/秒、約60ピクセル/秒~約200ピクセル/秒、約70ピクセル/秒~約80ピクセル/秒、約70ピクセル/秒~約90ピクセル/秒、約70ピクセル/秒~約100ピクセル/秒、約70ピクセル/秒~約150ピクセル/秒、約70ピクセル/秒~約200ピクセル/秒、約80ピクセル/秒~約90ピクセル/秒、約80ピクセル/秒~約100ピクセル/秒、約80ピクセル/秒~約150ピクセル/秒、約80ピクセル/秒~約200ピクセル/秒、約90ピクセル/秒~約100ピクセル/秒、約90ピクセル/秒~約150ピクセル/秒、約90ピクセル/秒~約200ピクセル/秒、約100ピクセル/秒~約150ピクセル/秒、約100ピクセル/秒~約200ピクセル/秒、または約150ピクセル/秒~約200ピクセル/秒の撮像入手率を有してもよい。いくつかの事例では、撮像システムは、約50ピクセル/秒、約60ピクセル/秒、約70ピクセル/秒、約80ピクセル/秒、約90ピクセル/秒、約100ピクセル/秒、約150ピクセル/秒、または約200ピクセル/秒の撮像入手率を有してもよい。いくつかの事例では、撮像システムは、少なくとも約50ピクセル/秒、約60ピクセル/秒、約70ピクセル/秒、約80ピクセル/秒、約90ピクセル/秒、約100ピクセル/秒、または約150ピクセル/秒の撮像入手率を有してもよい。いくつかの事例では、撮像システムは、最大で約60ピクセル/秒、約70ピクセル/秒、約80ピクセル/秒、約90ピクセル/秒、約100ピクセル/秒、約150ピクセル/秒、または約200ピクセル/秒の撮像入手率を有してもよい。
【0062】
ある場合には、レーザ励起送達サブシステム104は、1つまたはそれを上回る励起光学系110、光源106、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る励起光学系要素は、ミラー、光学減衰器、光学アイソレータ、フィルタ、レンズ、絞り開口、音響光学変調器(AOM)、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0063】
光源106は、所定の励起波長における連続光のパルスまたはビームを備える、励起光108を発生させるように構成されてもよい。光源106によって発生される励起光108は、パルスエネルギー、パルス周波数、約(ナノ秒)のパルス幅、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0064】
ある場合には、励起光は、約1μJ/mm2~約60μJ/mm2のパルスエネルギーを有してもよい。いくつかの事例では、励起光は、約1μJ/mm2~約2μJ/mm2、約1μJ/mm2~約5μJ/mm2、約1μJ/mm2~約10μJ/mm2、約1μJ/mm2~約20μJ/mm2、約1μJ/mm2~約30μJ/mm2、約1μJ/mm2~約40μJ/mm2、約1μJ/mm2~約50μJ/mm2、約1μJ/mm2~約60μJ/mm2、約2μJ/mm2~約5μJ/mm2、約2μJ/mm2~約10μJ/mm2、約2μJ/mm2~約20μJ/mm2、約2μJ/mm2~約30μJ/mm2、約2μJ/mm2~約40μJ/mm2、約2μJ/mm2~約50μJ/mm2、約2μJ/mm2~約60μJ/mm2、約5μJ/mm2~約10μJ/mm2、約5μJ/mm2~約20μJ/mm2、約5μJ/mm2~約30μJ/mm2、約5μJ/mm2~約40μJ/mm2、約5μJ/mm2~約50μJ/mm2、約5μJ/mm2~約60μJ/mm2、約10μJ/mm2~約20μJ/mm2、約10μJ/mm2~約30μJ/mm2、約10μJ/mm2~約40μJ/mm2、約10μJ/mm2~約50μJ/mm2、約10μJ/mm2~約60μJ/mm2、約20μJ/mm2~約30μJ/mm2、約20μJ/mm2~約40μJ/mm2、約20μJ/mm2~約50μJ/mm2、約20μJ/mm2~約60μJ/mm2、約30μJ/mm2~約40μJ/mm2、約30μJ/mm2~約50μJ/mm2、約30μJ/mm2~約60μJ/mm2、約40μJ/mm2~約50μJ/mm2、約40μJ/mm2~約60μJ/mm2、または約50μJ/mm2~約60μJ/mm2のパルスエネルギーを有してもよい。いくつかの実施形態では、励起光は、約1μJ/mm2、約2μJ/mm2、約5μJ/mm2、約10μJ/mm2、約20μJ/mm2、約30μJ/mm2、約40μJ/mm2、約50μJ/mm2、または約60μJ/mm2のパルスエネルギーを有してもよい。ある場合には、励起光は、少なくとも約1μJ/mm2、約2μJ/mm2、約5μJ/mm2、約10μJ/mm2、約20μJ/mm2、約30μJ/mm2、約40μJ/mm2、または約50μJ/mm2のパルスエネルギーを有してもよい。いくつかの実施形態では、励起光は、最大で約2μJ/mm2、約5μJ/mm2、約10μJ/mm2、約20μJ/mm2、約30μJ/mm2、約40μJ/mm2、約50μJ/mm2、または約60μJ/mm2のパルスエネルギーを備えてもよい。
【0065】
ある場合には、励起光は、約1キロヘルツ(kHz)~約10,000kHzのパルス周波数を有してもよい。ある場合には、励起光は、約1kHz~約5kHz、約1kHz~約10kHz、約1kHz~約20kHz、約1kHz~約50kHz、約1kHz~約100kHz、約1kHz~約500kHz、約1kHz~約1,000kHz、約1kHz~約5,000kHz、約1kHz~約10,000kHz、約5kHz~約10kHz、約5kHz~約20kHz、約5kHz~約50kHz、約5kHz~約100kHz、約5kHz~約500kHz、約5kHz~約1,000kHz、約5kHz~約5,000kHz、約5kHz~約10,000kHz、約10kHz~約20kHz、約10kHz~約50kHz、約10kHz~約100kHz、約10kHz~約500kHz、約10kHz~約1,000kHz、約10kHz~約5,000kHz、約10kHz~約10,000kHz、約20kHz~約50kHz、約20kHz~約100kHz、約20kHz~約500kHz、約20kHz~約1,000kHz、約20kHz~約5,000kHz、約20kHz~約10,000kHz、約50kHz~約100kHz、約50kHz~約500kHz、約50kHz~約1,000kHz、約50kHz~約5,000kHz、約50kHz~約10,000kHz、約100kHz~約500kHz、約100kHz~約1,000kHz、約100kHz~約5,000kHz、約100kHz~約10,000kHz、約500kHz~約1,000kHz、約500kHz~約5,000kHz、約500kHz~約10,000kHz、約1,000kHz~約5,000kHz、約1,000kHz~約10,000kHz、または約5,000kHz~約10,000kHzのパルス周波数を有してもよい。ある場合には、励起光は、約1kHz、約5kHz、約10kHz、約20kHz、約50kHz、約100kHz、約500kHz、約1,000kHz、約5,000kHz、または約10,000kHzのパルス周波数を備えてもよい。ある場合には、励起光は、少なくとも約1kHz、約5kHz、約10kHz、約20kHz、約50kHz、約100kHz、約500kHz、約1,000kHz、または約5,000kHzのパルス周波数を有してもよい。ある場合には、励起光は、最大で約5kHz、約10kHz、約20kHz、約50kHz、約100kHz、約500kHz、約1,000kHz、約5,000kHz、または約10,000kHzのパルス周波数を有してもよい。
【0066】
ある場合には、励起光は、約1ピコ秒(p秒)~約60,000p秒のパルス幅を有してもよい。ある場合には、励起光は、約1p秒~約50p秒、約1p秒~約100p秒、約1p秒~約500p秒、約1p秒~約1,000p秒、約1p秒~約5,000p秒、約1p秒~約10,000p秒、約1p秒~約20,000p秒、約1p秒~約40,000p秒、約1p秒~約60,000p秒、約50p秒~約100p秒、約50p秒~約500p秒、約50p秒~約1,000p秒、約50p秒~約5,000p秒、約50p秒~約10,000p秒、約50p秒~約20,000p秒、約50p秒~約40,000p秒、約50p秒~約60,000p秒、約100p秒~約500p秒、約100p秒~約1,000p秒、約100p秒~約5,000p秒、約100p秒~約10,000p秒、約100p秒~約20,000p秒、約100p秒~約40,000p秒、約100p秒~約60,000p秒、約500p秒~約1,000p秒、約500p秒~約5,000p秒、約500p秒~約10,000p秒、約500p秒~約20,000p秒、約500p秒~約40,000p秒、約500p秒~約60,000p秒、約1,000p秒~約5,000p秒、約1,000p秒~約10,000p秒、約1,000p秒~約20,000p秒、約1,000p秒~約40,000p秒、約1,000p秒~約60,000p秒、約5,000p秒~約10,000p秒、約5,000p秒~約20,000p秒、約5,000p秒~約40,000p秒、約5,000p秒~約60,000p秒、約10,000p秒~約20,000p秒、約10,000p秒~約40,000p秒、約10,000p秒~約60,000p秒、約20,000p秒~約40,000p秒、約20,000p秒~約60,000p秒、または約40,000p秒~約60,000p秒のパルス幅を有してもよい。ある場合には、励起光は、約1p秒、約50p秒、約100p秒、約500p秒、約1,000p秒、約5,000p秒、約10,000p秒、約20,000p秒、約40,000p秒、または約60,000p秒のパルス幅を有してもよい。ある場合には、励起光は、少なくとも約1p秒、約50p秒、約100p秒、約500p秒、約1,000p秒、約5,000p秒、約10,000p秒、約20,000p秒、または約40,000p秒のパルス幅を有してもよい。ある場合には、励起光は、最大で約50p秒、約100p秒、約500p秒、約1,000p秒、約5,000p秒、約10,000p秒、約20,000p秒、約40,000p秒、または約60,000p秒のパルス幅を有してもよい。
【0067】
光源106は、パルス化レーザ、連続波レーザ、変調レーザ、波長可変レーザ、LED、またはそれらの任意の組み合わせ等の任意の数の光源を備えてもよい。光源106の所定の励起波長は、例えば、約300nm~約1,100nmの範囲内の紫外スペクトル、可視スペクトル、近赤外スペクトル、および/または赤外スペクトルのうちの1つまたはそれを上回るものにあってもよい。
【0068】
いくつかの事例では、パルス化レーザは、1つまたはそれを上回る他の撮像システムコンポーネント、例えば、ステージ、走査コントローラ2426、利得コントローラ221、光学走査要素112、データ入手、またはそれらの任意の組み合わせのタイミングを合わせるためのマスタクロックとして使用されてもよい。ある場合には、パルス化レーザクロック信号は、パルスコントローラ2418および/またはシードレーザによって光源106の内部および/または外部で発生されてもよい。ある場合には、パルスコントローラおよび/またはシードレーザは、同期クロックおよび/またはトリガ信号を走査コントローラ2426に提供してもよい。いくつかの事例では、光源は、円形または正方形リングLED光源を備えてもよく、円形または正方形リングLED光源の1つまたはそれを上回るLEDから放出された光は、可視スペクトル内にある。ある場合には、円形または正方形LED光源は、
図25に見られるように、カメラおよび/または可視光センサ2428によって検出される拡散可視光画像を発生させるために、組織サンプルを照明するように構成されてもよい。ある場合には、円形または正方形LEDの輝度は、電流制御またはパルス幅変調制御されてもよい。LED光源の輝度は、カメラおよび/または可視光センサによって捕捉される可視光画像の信号対雑音比を増加させるように調整されてもよい。いくつかの事例では、カメラは、オーバーレイとして、および/または蛍光撮像データの空間的位置をサンプル上の空間的位置に相関させるために使用され得る、組織試料のライブ画像(例えば、ビデオ)を発生させてもよい。ある場合には、カメラは、ローリングシャッタを備えてもよい。
【0069】
光源106の所定の励起波長は、約330nm~約360nm、約420nm~約450nm、約660nm~約720nm、または約750nm~約780nmの範囲内であってもよい。例えば、光源106は、約355nmにおける光パルスを放出してもよい。光源106は、約700nmまたは約710nmにおける光パルスを放出してもよい。光源106の波長は、サンプル114が、光パルスでの励起に応じて、応答性光学信号を生産するように選定されてもよい。光源の波長は、サンプル114が、損傷されることなく、応答性光学信号を生産するように選定されてもよい。
【0070】
ある場合には、パルス化レーザは、パルス化ファイバレーザを備えてもよい。いくつかの事例では、パルス化ファイバレーザは、主発振器電力増幅器(MOPA)レーザ構成を備えてもよい。主発振器電力増幅器レーザ構成は、1つまたはそれを上回るレーザサブシステムコンポーネント、例えば、シードレーザ、光ファイバ増幅器、高調波モジュール、またはそれらの任意の組み合わせのレーザサブシステムコンポーネントを備えてもよい。ある場合には、MOPAレーザ構成は、撮像システムのベンチトップ使用を可能にするための形状因子を提供してもよい。
【0071】
いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約200mm~約500mmの幅を備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約200mm~約220mm、約200mm~約240mm、約200mm~約260mm、約200mm~約280mm、約200mm~約300mm、約200mm~約320mm、約200mm~約340mm、約200mm~約360mm、約200mm~約380mm、約200mm~約400mm、約200mm~約500mm、約220mm~約240mm、約220mm~約260mm、約220mm~約280mm、約220mm~約300mm、約220mm~約320mm、約220mm~約340mm、約220mm~約360mm、約220mm~約380mm、約220mm~約400mm、約220mm~約500mm、約240mm~約260mm、約240mm~約280mm、約240mm~約300mm、約240mm~約320mm、約240mm~約340mm、約240mm~約360mm、約240mm~約380mm、約240mm~約400mm、約240mm~約500mm、約260mm~約280mm、約260mm~約300mm、約260mm~約320mm、約260mm~約340mm、約260mm~約360mm、約260mm~約380mm、約260mm~約400mm、約260mm~約500mm、約280mm~約300mm、約280mm~約320mm、約280mm~約340mm、約280mm~約360mm、約280mm~約380mm、約280mm~約400mm、約280mm~約500mm、約300mm~約320mm、約300mm~約340mm、約300mm~約360mm、約300mm~約380mm、約300mm~約400mm、約300mm~約500mm、約320mm~約340mm、約320mm~約360mm、約320mm~約380mm、約320mm~約400mm、約320mm~約500mm、約340mm~約360mm、約340mm~約380mm、約340mm~約400mm、約340mm~約500mm、約360mm~約380mm、約360mm~約400mm、約360mm~約500mm、約380mm~約400mm、約380mm~約500mm、または約400mm~約500mmの幅を備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約200mm、約220mm、約240mm、約260mm、約280mm、約300mm、約320mm、約340mm、約360mm、約380mm、約400mm、または約500mmの幅を備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、少なくとも約200mm、約220mm、約240mm、約260mm、約280mm、約300mm、約320mm、約340mm、約360mm、約380mm、または約400mmの幅を備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、最大で約220mm、約240mm、約260mm、約280mm、約300mm、約320mm、約340mm、約360mm、約380mm、約400mm、または約500mmの幅を備えてもよい。
【0072】
いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約500mm~約800mmの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約500mm~約520mm、約500mm~約540mm、約500mm~約560mm、約500mm~約580mm、約500mm~約600mm、約500mm~約620mm、約500mm~約640mm、約500mm~約660mm、約500mm~約680mm、約500mm~約700mm、約500mm~約800mm、約520mm~約540mm、約520mm~約560mm、約520mm~約580mm、約520mm~約600mm、約520mm~約620mm、約520mm~約640mm、約520mm~約660mm、約520mm~約680mm、約520mm~約700mm、約520mm~約800mm、約540mm~約560mm、約540mm~約580mm、約540mm~約600mm、約540mm~約620mm、約540mm~約640mm、約540mm~約660mm、約540mm~約680mm、約540mm~約700mm、約540mm~約800mm、約560mm~約580mm、約560mm~約600mm、約560mm~約620mm、約560mm~約640mm、約560mm~約660mm、約560mm~約680mm、約560mm~約700mm、約560mm~約800mm、約580mm~約600mm、約580mm~約620mm、約580mm~約640mm、約580mm~約660mm、約580mm~約680mm、約580mm~約700mm、約580mm~約800mm、約600mm~約620mm、約600mm~約640mm、約600mm~約660mm、約600mm~約680mm、約600mm~約700mm、約600mm~約800mm、約620mm~約640mm、約620mm~約660mm、約620mm~約680mm、約620mm~約700mm、約620mm~約800mm、約640mm~約660mm、約640mm~約680mm、約640mm~約700mm、約640mm~約800mm、約660mm~約680mm、約660mm~約700mm、約660mm~約800mm、約680mm~約700mm、約680mm~約800mm、または約700mm~約800mmの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約500mm、約520mm、約540mm、約560mm、約580mm、約600mm、約620mm、約640mm、約660mm、約680mm、約700mm、または約800mmの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、少なくとも約500mm、約520mm、約540mm、約560mm、約580mm、約600mm、約620mm、約640mm、約660mm、約680mm、または約700mmの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、最大で約520mm、約540mm、約560mm、約580mm、約600mm、約620mm、約640mm、約660mm、約680mm、約700mm、または約800mmの長さを備えてもよい。
【0073】
いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約50mm~約100mmの高さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約50mm~約55mm、約50mm~約60mm、約50mm~約65mm、約50mm~約70mm、約50mm~約75mm、約50mm~約80mm、約50mm~約85mm、約50mm~約90mm、約50mm~約100mm、約55mm~約60mm、約55mm~約65mm、約55mm~約70mm、約55mm~約75mm、約55mm~約80mm、約55mm~約85mm、約55mm~約90mm、約55mm~約100mm、約60mm~約65mm、約60mm~約70mm、約60mm~約75mm、約60mm~約80mm、約60mm~約85mm、約60mm~約90mm、約60mm~約100mm、約65mm~約70mm、約65mm~約75mm、約65mm~約80mm、約65mm~約85mm、約65mm~約90mm、約65mm~約100mm、約70mm~約75mm、約70mm~約80mm、約70mm~約85mm、約70mm~約90mm、約70mm~約100mm、約75mm~約80mm、約75mm~約85mm、約75mm~約90mm、約75mm~約100mm、約80mm~約85mm、約80mm~約90mm、約80mm~約100mm、約85mm~約90mm、約85mm~約100mm、または約90mm~約100mmの高さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、約50mm、約55mm、約60mm、約65mm、約70mm、約75mm、約80mm、約85mm、約90mm、または約100mmの高さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、少なくとも約50mm、約55mm、約60mm、約65mm、約70mm、約75mm、約80mm、約85mm、または約90mmの高さを備えてもよい。いくつかの事例では、MOPA構成を伴うパルス化ファイバレーザは、最大で約55mm、約60mm、約65mm、約70mm、約75mm、約80mm、約85mm、約90mm、または約100mmの高さを備えてもよい。
【0074】
ある場合には、MOPAレーザ構成は、全体的撮像時間を低減させ得る、撮像の前のウォームアップ周期を伴わずに継続的に起動され得る、堅牢な長寿命レーザを提供してもよい。いくつかの事例では、MOPAレーザ構成は、ソリッドステートレーザの費用と比較して、全体的レーザ費用を低減させることができる。
【0075】
いくつかの事例では、MOPAファイバレーザは、シードレーザを備えてもよく、シードレーザは、例えば、本明細書の別の場所に説明されるような最大約500kHzの繰り返し率または励起光パルス周波数のパルスまで選択される、例えば、約70MHz~約80MHzの繰り返し率のパルスを継続的に出力するように構成される、赤外(IR)パルス化レーザを備えてもよい。いくつかの事例では、赤外パルス化レーザは、本明細書の別の場所に説明される、少なくとも約50p秒のパルス幅または励起光パルス幅を備えてもよい。
【0076】
ある場合には、赤外パルス化レーザの出力波長は、約1,064ナノメートル(nm)を備えてもよい。いくつかの事例では、赤外パルス化レーザは、約1,000nm~約1,600nmの出力波長を備えてもよい。いくつかの事例では、赤外パルス化レーザは、約1,000nm~約1,020nm、約1,000nm~約1,040nm、約1,000nm~約1,060nm、約1,000nm~約1,080nm、約1,000nm~約1,100nm、約1,000nm~約1,120nm、約1,000nm~約1,140nm、約1,000nm~約1,180nm、約1,000nm~約1,200nm、約1,000nm~約1,300nm、約1,000nm~約1,600nm、約1,020nm~約1,040nm、約1,020nm~約1,060nm、約1,020nm~約1,080nm、約1,020nm~約1,100nm、約1,020nm~約1,120nm、約1,020nm~約1,140nm、約1,020nm~約1,180nm、約1,020nm~約1,200nm、約1,020nm~約1,300nm、約1,020nm~約1,600nm、約1,040nm~約1,060nm、約1,040nm~約1,080nm、約1,040nm~約1,100nm、約1,040nm~約1,120nm、約1,040nm~約1,140nm、約1,040nm~約1,180nm、約1,040nm~約1,200nm、約1,040nm~約1,300nm、約1,040nm~約1,600nm、約1,060nm~約1,080nm、約1,060nm~約1,100nm、約1,060nm~約1,120nm、約1,060nm~約1,140nm、約1,060nm~約1,180nm、約1,060nm~約1,200nm、約1,060nm~約1,300nm、約1,060nm~約1,600nm、約1,080nm~約1,100nm、約1,080nm~約1,120nm、約1,080nm~約1,140nm、約1,080nm~約1,180nm、約1,080nm~約1,200nm、約1,080nm~約1,300nm、約1,080nm~約1,600nm、約1,100nm~約1,120nm、約1,100nm~約1,140nm、約1,100nm~約1,180nm、約1,100nm~約1,200nm、約1,100nm~約1,300nm、約1,100nm~約1,600nm、約1,120nm~約1,140nm、約1,120nm~約1,180nm、約1,120nm~約1,200nm、約1,120nm~約1,300nm、約1,120nm~約1,600nm、約1,140nm~約1,180nm、約1,140nm~約1,200nm、約1,140nm~約1,300nm、約1,140nm~約1,600nm、約1,180nm~約1,200nm、約1,180nm~約1,300nm、約1,180nm~約1,600nm、約1,200nm~約1,300nm、約1,200nm~約1,600nm、または約1,300nm~約1,600nmの出力波長を備えてもよい。いくつかの事例では、赤外パルス化レーザは、約1,000nm、約1,020nm、約1,040nm、約1,060nm、約1,080nm、約1,100nm、約1,120nm、約1,140nm、約1,180nm、約1,200nm、約1,300nm、または約1,600nmの出力波長を備えてもよい。いくつかの事例では、赤外パルス化レーザは、少なくとも約1,000nm、約1,020nm、約1,040nm、約1,060nm、約1,080nm、約1,100nm、約1,120nm、約1,140nm、約1,180nm、約1,200nm、または約1,300nmの出力波長を備えてもよい。いくつかの事例では、赤外パルス化レーザは、最大で約1,020nm、約1,040nm、約1,060nm、約1,080nm、約1,100nm、約1,120nm、約1,140nm、約1,180nm、約1,200nm、約1,300nm、または約1,600nmの出力波長を備えてもよい。
【0077】
ある場合には、赤外パルス化レーザは、約1W~約20Wの出力電力を備えてもよい。ある場合には、赤外パルス化レーザは、約1W~約2W、約1W~約4W、約1W~約6W、約1W~約8W、約1W~約10W、約1W~約12W、約1W~約15W、約1W~約20W、約2W~約4W、約2W~約6W、約2W~約8W、約2W~約10W、約2W~約12W、約2W~約15W、約2W~約20W、約4W~約6W、約4W~約8W、約4W~約10W、約4W~約12W、約4W~約15W、約4W~約20W、約6W~約8W、約6W~約10W、約6W~約12W、約6W~約15W、約6W~約20W、約8W~約10W、約8W~約12W、約8W~約15W、約8W~約20W、約10W~約12W、約10W~約15W、約10W~約20W、約12W~約15W、約12W~約20W、または約15W~約20Wの出力電力を備えてもよい。ある場合には、赤外パルス化レーザは、約1W、約2W、約4W、約6W、約8W、約10W、約12W、約15W、または約20Wの出力電力を備えてもよい。ある場合には、赤外パルス化レーザは、少なくとも約1W、約2W、約4W、約6W、約8W、約10W、約12W、または約15Wの出力電力を備えてもよい。ある場合には、赤外パルス化レーザは、最大で約2W、約4W、約6W、約8W、約10W、約12W、約15W、または約20Wの出力電力を備えてもよい。
【0078】
いくつかの事例では、MOPAファイバレーザの高調波モジュールは、パルス化IRシードレーザをスペクトル出力(例えば、約300ナノメートル(nm)~約365nm)を伴うパルス化紫外(UV)レーザに変換してもよい。いくつかの事例では、高調波モジュールは、パルス化IRシードレーザをUVパルスに変換するように構成される、水晶を備えてもよい。いくつかの事例では、水晶は、UVパルスを出力する最大約10,000時間の有限寿命を備えてもよい。
【0079】
いくつかの事例では、水晶は、約1,000時間~約30,000時間の寿命を備えてもよい。いくつかの事例では、水晶は、約1,000時間~約2,000時間、約1,000時間~約5,000時間、約1,000時間~約10,000時間、約1,000時間~約15,000時間、約1,000時間~約20,000時間、約1,000時間~約25,000時間、約1,000時間~約30,000時間、約2,000時間~約5,000時間、約2,000時間~約10,000時間、約2,000時間~約15,000時間、約2,000時間~約20,000時間、約2,000時間~約25,000時間、約2,000時間~約30,000時間、約5,000時間~約10,000時間、約5,000時間~約15,000時間、約5,000時間~約20,000時間、約5,000時間~約25,000時間、約5,000時間~約30,000時間、約10,000時間~約15,000時間、約10,000時間~約20,000時間、約10,000時間~約25,000時間、約10,000時間~約30,000時間、約15,000時間~約20,000時間、約15,000時間~約25,000時間、約15,000時間~約30,000時間、約20,000時間~約25,000時間、約20,000時間~約30,000時間、または約25,000時間~約30,000時間の寿命を備えてもよい。いくつかの事例では、水晶は、約1,000時間、約2,000時間、約5,000時間、約10,000時間、約15,000時間、約20,000時間、約25,000時間、または約30,000時間の寿命を備えてもよい。いくつかの事例では、水晶は、少なくとも約1,000時間、約2,000時間、約5,000時間、約10,000時間、約15,000時間、約20,000時間、または約25,000時間の寿命を備えてもよい。いくつかの事例では、水晶は、最大で約2,000時間、約5,000時間、約10,000時間、約15,000時間、約20,000時間、約25,000時間、または約30,000時間の寿命を備えてもよい。
【0080】
ある場合には、パルス化UVレーザのUVスペクトル出力は、少なくとも約1nm、少なくとも約2nm、少なくとも約3nm、少なくとも約4nm、少なくとも約5mm、少なくとも約6nm、少なくとも約7nm、少なくとも約8nm、少なくとも約9nm、または少なくとも約10nmの帯域幅を備えてもよい。ある場合には、パルス化UVレーザは、本明細書の別の場所に説明される励起光のパルス幅、パルス周波数、および/またはパルスエネルギーを備えてもよい。
【0081】
ある場合には、パルス化UVレーザは、約300nm~約400nmの出力波長を備えてもよい。ある場合には、パルス化UVレーザは、約300nm~約310nm、約300nm~約320nm、約300nm~約330nm、約300nm~約340nm、約300nm~約350nm、約300nm~約360nm、約300nm~約370nm、約300nm~約380nm、約300nm~約390nm、約300nm~約400nm、約310nm~約320nm、約310nm~約330nm、約310nm~約340nm、約310nm~約350nm、約310nm~約360nm、約310nm~約370nm、約310nm~約380nm、約310nm~約390nm、約310nm~約400nm、約320nm~約330nm、約320nm~約340nm、約320nm~約350nm、約320nm~約360nm、約320nm~約370nm、約320nm~約380nm、約320nm~約390nm、約320nm~約400nm、約330nm~約340nm、約330nm~約350nm、約330nm~約360nm、約330nm~約370nm、約330nm~約380nm、約330nm~約390nm、約330nm~約400nm、約340nm~約350nm、約340nm~約360nm、約340nm~約370nm、約340nm~約380nm、約340nm~約390nm、約340nm~約400nm、約350nm~約360nm、約350nm~約370nm、約350nm~約380nm、約350nm~約390nm、約350nm~約400nm、約360nm~約370nm、約360nm~約380nm、約360nm~約390nm、約360nm~約400nm、約370nm~約380nm、約370nm~約390nm、約370nm~約400nm、約380nm~約390nm、約380nm~約400nm、または約390nm~約400nmの出力波長を備えてもよい。ある場合には、パルス化UVレーザは、約300nm、約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、約390nm、または約400nmの出力波長を備えてもよい。ある場合には、パルス化UVレーザは、少なくとも約300nm、約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、または約390nmの出力波長を備えてもよい。ある場合には、パルス化UVレーザは、最大で約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、約390nm、または約400nmの出力波長を備えてもよい。
【0082】
光パルスによる励起は、サンプル114に、信号収集サブシステム102によって収集され得る応答性光学信号を生成させ得る。このように、単一の励起光パルスが、光パルスによって損傷される、応答性光学信号から時間分解(蛍光崩壊)情報ならびに波長分解(蛍光強度)情報の両方をリアルタイムまたはほぼリアルタイムで集めるために使用されてもよい。例えば、紫外光が、組織サンプル内の広範囲の蛍光体を励起するために選定されてもよく、同時に複数の蛍光体を励起するために使用されることができる。しかしながら、紫外光への長時間の暴露は、少なくともいくつかの事例において、細胞損傷を引き起こし得る。したがって、紫外光への暴露が懸念される場合では、近赤外または赤外光が、より安全な代替策であり得る。赤外光源は、2光子(または多光子)技法を使用することによって、紫外光と類似する範囲の蛍光体を励起するように構成されてもよい。例えば、赤外光源は、光パルスの2つの光子が、同時にサンプル114を照射するように、非常に迅速に連続して複数の光パルスを放出するように構成されてもよい。2つまたはそれを上回る光子が、同時にサンプル114を照射すると、それらのエネルギーは、ともに加算され得、サンプルは、紫外光での照射に応答して生産され得るものに類似する応答性光学信号を生産し得るが、潜在的安全性リスクは、低減される。
【0083】
ある場合には、光源106の励起光108は、1つまたはそれを上回る励起光学系(110)および光学走査要素112、例えば、角度付けられた部分反射ミラー、ダイクロイックミラー、ホットミラー、コールドミラー、1つまたはそれを上回るガルバニック走査ミラー、またはそれらの任意の組み合わせによって、サンプル114に向かって指向されてもよい。ある場合には、光学走査要素112は、対物レンズおよび/または走査レンズより前の光学走査要素112の光学経路内のフィルタを備えてもよく、フィルタは、例えば、本明細書の別の場所に説明される、パルス化UVレーザ源を伝送し、パルス化UV光源と、光源とフィルタとの間に配置される撮像システムの光学コンポーネントのうちのいずれかとの相互作用によって発生されるいかなる自己蛍光も除去および/または反射させるように構成される。ある場合には、光学信号伝送要素112は、励起ビーム108を組織サンプルに指向し、組織サンプルおよび励起ビームの相互作用からもたらされ得る、放出されたビーム117を信号収集サブシステム102に指向してもよい。ある場合には、光学信号伝送要素112は、スロット付きミラービームスプリッタ、ダイクロイックミラー、ビームスプリッタ、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、放出されたビーム117は、自己蛍光、燐光、蛍光寿命、内因性蛍光、外因性蛍光、またはそれらの任意の組み合わせの放出ビームを備えてもよい。
【0084】
ある場合には、光学信号伝送要素112は、1つまたはそれを上回る励起光学系(110)に光学的に結合される、再帰反射器を備えてもよい。再帰反射器は、光学信号伝送要素112のシャーシに機械的に結合されてもよい。いくつかの事例では、再帰反射器は、長焦点距離レンズ(少なくとも約10mmの有効焦点距離)を使用して、少なくとも約75マイクロメートル(μm)のビームスポットサイズで少なくとも約5mmの焦点深度を達成するために、撮像システムのための光学経路長を延長してもよい。少なくとも約75μmのビームスポットサイズでの少なくとも約5mmの焦点深度は、最適なスポットサイズ、および対応して、例えば、組織サンプルを空間的に横断して様々な高さを伴う組織サンプルに関する検出された放出された蛍光信号の増加された信号対雑音を提供し得る。
【0085】
ある場合には、1つまたはそれを上回る励起光学系110は、撮像システムに約0.1mm~約100mmの焦点深度を提供する。ある場合には、1つまたはそれを上回る励起光学系110は、約0.1mm~約0.5mm、約0.1mm~約1mm、約0.1mm~約5mm、約0.1mm~約10mm、約0.1mm~約20mm、約0.1mm~約30mm、約0.1mm~約40mm、約0.1mm~約50mm、約0.1mm~約70mm、約0.1mm~約80mm、約0.1mm~約100mm、約0.5mm~約1mm、約0.5mm~約5mm、約0.5mm~約10mm、約0.5mm~約20mm、約0.5mm~約30mm、約0.5mm~約40mm、約0.5mm~約50mm、約0.5mm~約70mm、約0.5mm~約80mm、約0.5mm~約100mm、約1mm~約5mm、約1mm~約10mm、約1mm~約20mm、約1mm~約30mm、約1mm~約40mm、約1mm~約50mm、約1mm~約70mm、約1mm~約80mm、約1mm~約100mm、約5mm~約10mm、約5mm~約20mm、約5mm~約30mm、約5mm~約40mm、約5mm~約50mm、約5mm~約70mm、約5mm~約80mm、約5mm~約100mm、約10mm~約20mm、約10mm~約30mm、約10mm~約40mm、約10mm~約50mm、約10mm~約70mm、約10mm~約80mm、約10mm~約100mm、約20mm~約30mm、約20mm~約40mm、約20mm~約50mm、約20mm~約70mm、約20mm~約80mm、約20mm~約100mm、約30mm~約40mm、約30mm~約50mm、約30mm~約70mm、約30mm~約80mm、約30mm~約100mm、約40mm~約50mm、約40mm~約70mm、約40mm~約80mm、約40mm~約100mm、約50mm~約70mm、約50mm~約80mm、約50mm~約100mm、約70mm~約80mm、約70mm~約100mm、または約80mm~約100mmの焦点深度を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る励起光学系110は、約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約20mm、約30mm、約40mm、約50mm、約70mm、約80mm、または約100mmの焦点深度を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る励起光学系110は、少なくとも約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約20mm、約30mm、約40mm、約50mm、約70mm、または約80mmの焦点深度を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る励起光学系110は、最大で約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約20mm、約30mm、約40mm、約50mm、約70mm、約80mm、または約100mmの焦点深度を備えてもよい。
【0086】
ある場合には、再帰反射器および/または1つまたはそれを上回る励起光学系(110)は、撮像システムに約60μm~約450μmのビームスポットサイズを提供してもよい。ある場合には、再帰反射器および/または1つまたはそれを上回る励起光学系(110)は、撮像システムに約60μm~約75μm、約60μm~約80μm、約60μm~約120μm、約60μm~約140μm、約60μm~約180μm、約60μm~約200μm、約60μm~約250μm、約60μm~約300μm、約60μm~約350μm、約60μm~約400μm、約60μm~約450μm、約75μm~約80μm、約75μm~約120μm、約75μm~約140μm、約75μm~約180μm、約75μm~約200μm、約75μm~約250μm、約75μm~約300μm、約75μm~約350μm、約75μm~約400μm、約75μm~約450μm、約80μm~約120μm、約80μm~約140μm、約80μm~約180μm、約80μm~約200μm、約80μm~約250μm、約80μm~約300μm、約80μm~約350μm、約80μm~約400μm、約80μm~約450μm、約120μm~約140μm、約120μm~約180μm、約120μm~約200μm、約120μm~約250μm、約120μm~約300μm、約120μm~約350μm、約120μm~約400μm、約120μm~約450μm、約140μm~約180μm、約140μm~約200μm、約140μm~約250μm、約140μm~約300μm、約140μm~約350μm、約140μm~約400μm、約140μm~約450μm、約180μm~約200μm、約180μm~約250μm、約180μm~約300μm、約180μm~約350μm、約180μm~約400μm、約180μm~約450μm、約200μm~約250μm、約200μm~約300μm、約200μm~約350μm、約200μm~約400μm、約200μm~約450μm、約250μm~約300μm、約250μm~約350μm、約250μm~約400μm、約250μm~約450μm、約300μm~約350μm、約300μm~約400μm、約300μm~約450μm、約350μm~約400μm、約350μm~約450μm、または約400μm~約450μmのビームスポットサイズを提供してもよい。ある場合には、再帰反射器および/または1つまたはそれを上回る励起光学系(110)は、撮像システムに約60μm、約75μm、約80μm、約120μm、約140μm、約180μm、約200μm、約250μm、約300μm、約350μm、約400μm、または約450μmのビームスポットサイズを提供してもよい。ある場合には、再帰反射器および/または1つまたはそれを上回る励起光学系(110)は、撮像システムに少なくとも約60μm、約75μm、約80μm、約120μm、約140μm、約180μm、約200μm、約250μm、約300μm、約350μm、または約400μmのビームスポットサイズを提供してもよい。ある場合には、再帰反射器および/または1つまたはそれを上回る励起光学系(110)は、撮像システムに最大で約75μm、約80μm、約120μm、約140μm、約180μm、約200μm、約250μm、約300μm、約350μm、約400μm、または約450μmのビームスポットサイズを提供してもよい。
【0087】
ある場合には、長焦点レンズは、約10mm~約1,000mmの焦点距離を備えてもよい。ある場合には、長焦点レンズは、約10mm~約50mm、約10mm~約100mm、約10mm~約150mm、約10mm~約200mm、約10mm~約250mm、約10mm~約300mm、約10mm~約400mm、約10mm~約500mm、約10mm~約700mm、約10mm~約800mm、約10mm~約1,000mm、約50mm~約100mm、約50mm~約150mm、約50mm~約200mm、約50mm~約250mm、約50mm~約300mm、約50mm~約400mm、約50mm~約500mm、約50mm~約700mm、約50mm~約800mm、約50mm~約1,000mm、約100mm~約150mm、約100mm~約200mm、約100mm~約250mm、約100mm~約300mm、約100mm~約400mm、約100mm~約500mm、約100mm~約700mm、約100mm~約800mm、約100mm~約1,000mm、約150mm~約200mm、約150mm~約250mm、約150mm~約300mm、約150mm~約400mm、約150mm~約500mm、約150mm~約700mm、約150mm~約800mm、約150mm~約1,000mm、約200mm~約250mm、約200mm~約300mm、約200mm~約400mm、約200mm~約500mm、約200mm~約700mm、約200mm~約800mm、約200mm~約1,000mm、約250mm~約300mm、約250mm~約400mm、約250mm~約500mm、約250mm~約700mm、約250mm~約800mm、約250mm~約1,000mm、約300mm~約400mm、約300mm~約500mm、約300mm~約700mm、約300mm~約800mm、約300mm~約1,000mm、約400mm~約500mm、約400mm~約700mm、約400mm~約800mm、約400mm~約1,000mm、約500mm~約700mm、約500mm~約800mm、約500mm~約1,000mm、約700mm~約800mm、約700mm~約1,000mm、または約800mm~約1,000mmの焦点距離を備えてもよい。ある場合には、長焦点レンズは、約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、約250mm、約300mm、約400mm、約500mm、約700mm、約800mm、または約1,000mmの焦点距離を備えてもよい。ある場合には、長焦点レンズは、少なくとも約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、約250mm、約300mm、約400mm、約500mm、約700mm、または約800mmの焦点距離を備えてもよい。ある場合には、長焦点レンズは、最大で約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、約250mm、約300mm、約400mm、約500mm、約700mm、約800mm、または約1,000mmの焦点距離を備えてもよい。
【0088】
ある場合には、サンプル114は、撮像システムが、組織サンプル上の複数の位置に関する撮像データを入手し得るように、組織サンプルを平行移動させ得る、ステージ116上に設置されてもよい。ステージは、サンプル114が分析のために設置され得る、可撤性および使い捨てトレイを備えてもよい。いくつかの事例では、使い捨てトレイ(すなわち、キャリア)は、ナイロン6,6,(ポリアミド)ポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、天然灰白色ABS、耐衝撃性ABS、黒色ナイロン、CelconTM、アセタールコポリマー、HylexTM、ポリカーボネート、LexanTM、黒色高密度ポリエチレン(HDPE)、青色HDPE、緑色HDPE、橙色HDPE、赤色HDPE、黄色HDPE、黒色HDPE、緑色HDPE、ニトリルプラスチック、青色ビニル、茶色ビニル、緑色ビニル、橙色ビニル、桃色ビニル、赤色ビニル、紫色ビニル、白色ビニル、超高分子量(UHMW)ポリエチレン、青色UHMWポリエチレン、黒色UHMWポリエチレン、白色UHMWポリエチレン、灰白色ナイロン、耐摩耗性ナイロン、黒色耐摩耗性ナイロン、またはポリ乳酸から構築されてもよい。
【0089】
いくつかの事例では、ステージは、光学信号伝送要素112が定常のままである間、サンプル114を1次元、2次元、または3次元において平行移動させるように構成されてもよい。ある場合には、光学信号伝送要素112、1つまたはそれを上回る励起光学系110、光学走査要素112、波長分割要素120、光電子増倍管122、1つまたはそれを上回る収集光学系(204、208)、またはそれらの任意の組み合わせは、サンプル114が定常のままである間、サンプル114上の複数の位置に関する撮像データを入手するために、組織サンプルを横断して走査され得る、ステージおよび/または固定具上に搭載されてもよい。ある場合には、サンプル114および光学信号伝送要素112は両方とも、相互から両方とも独立して移動してもよい。いくつかの事例では、光学走査要素112は、励起光108から独立して移動してもよい。いくつかの事例では、励起光108は、光学走査要素112に機械的に連通し、例えば、それに直接搭載されてもよく、それによって、励起光108のビームは、サンプル114上に入射してもよい。いくつかの事例では、ステージは、1次元、2次元、または3次元において光学信号伝送要素112を平行移動させるように構成されてもよい。
【0090】
ある場合には、撮像システムは、本明細書の別の場所に説明される、撮像システムコンポーネントに光学的および/または電気的に結合される、撮像システムの光学機械的表面に結合するように構成される、撮像プローブを備えてもよい。ある場合には、撮像システムは、1つまたはそれを上回る励起光学系110(例えば、1つまたはそれを上回るレンズ、コリメータ、円筒形レンズ、ミラー、音響光学変調器等)を伴う撮像プローブに光源106を結合してもよい。ある場合には、撮像システム光学走査要素112は、光学走査要素112の出力が、(例えば、折り返しミラー、1つまたはそれを上回る定常ミラーおよび/またはレンズを介して)光源出力を撮像システムの表面に搭載される撮像プローブの中に結合し得る位置まで平行移動してもよい。いくつかの事例では、プローブは、ハンドル保持プローブを備えてもよい。プローブは、光ファイバプローブを備えてもよく、プローブは、1つまたはそれを上回るファイバおよび/またはファイバ束を備えてもよい。プローブは、光源励起をサンプルに送達し、および/またはサンプルの放出された蛍光光を収集するように構成される、プローブの先端における窓および/またはレンズを備えてもよい。ある場合には、プローブは、サンプルの収集された自己蛍光信号を検出するために、サンプルから放出された収集された自己蛍光光を収集光学系118、波長分割要素120、および/または検出器122(例えば、PMT)に指向してもよい。
【0091】
ある場合には、撮像システムは、サンプル114が撮像のためにユーザ、医師、手術室医療関係者、またはそのような個人の任意の組み合わせによって設置され得る、
図22A-22B、
図23、
図24Aおよび24C、および
図25に見られるような引出2226を備えてもよい。引出は、バリア2206を受容するための搭載(例えば、引出から切り抜かれた)特徴2230を備えてもよい。いくつかの事例では、引出2226の運動、例えば、引出の開放および/または閉鎖は、引出を開放および/または閉鎖するように構成されるモータ2229に電気的および/または動作可能に結合される、引出コントローラ2422によって制御されてもよい。ある場合には、ユーザが、例えば、引出を直ちに開放する必要がある状況において、引出コントローラによる引出の運動の制御を手動でオーバーライドしてもよい。いくつかの事例では、引出コントローラ2422は、1つまたはそれを上回る引出制御装置および/または引出制御インターフェース2420から入力を受信するように構成されてもよい。ある場合には、引出制御装置および/または引出制御インターフェースは、ペダル、ボタン2306、スイッチ、またはそれらの任意の組み合わせのインターフェースを作動させるステップおよび/または押すステップを含んでもよい。ペダルは、ケーブルおよび/または無線インターフェースを介して撮像システムに動作可能に接続される、撮像システムから分離されるペダルである、フットペダルを備えてもよい。ある場合には、ボタン2306および/またはスイッチは、撮像システム上に配置され、および/またはケーブルおよび/または無線インターフェースを介して撮像システムに動作可能に結合される、撮像システムとは別個のボタンおよび/またはスイッチボックス内に提供されてもよい。ある場合には、引出2226は、撮像システムのプロセッサに電気的に結合される、撮像システムのマイクロホンによって検出される、音声コマンドによって開放および/または閉鎖されてもよい。いくつかの事例では、撮像システムの他の機能性、例えば、サンプルの撮像および/または走査の開始および/または停止も、音声コマンドによって作動されてもよい。音声コマンドは、蛍光撮像データの処理および/または分析を開始するために、例えば、サンプルの最後の走査を表示する、または本明細書の別の場所に説明される、蛍光撮像データに対する特定の処理または分析方法を実行するために使用されてもよい。いくつかの事例では、引出2226は、撮像システムのユーザが、引出と手動で相互作用し、引出2226を開放および/または閉鎖することを可能にし得る特徴(例えば、引出が閉鎖されているときの陥凹縁2319)を備えてもよい。
【0092】
ある場合には、引出コントローラ2422は、本明細書の別の場所に説明される、
図23に見られるように、サンプル高センサ2235からサンプル高情報を受信してもよい。サンプル高センサからの情報は、引出コントローラが、引出がサンプルおよび/または他の撮像システムコンポーネントを損傷させることなく安全に開放され得るかどうかを決定するときに考慮されてもよい。
【0093】
いくつかの事例では、引出は、引出を開放および/または閉鎖するために、本明細書の別の場所に説明されるように、ユーザが撮像システムにコマンドを入力すると、引出2226を開放および/または閉鎖するように構成される、モータ2229に機械的に結合されてもよい。
【0094】
ある場合には、引出2226は、本明細書の別の場所に説明される線形アクチュエータ2228が上昇および/または延在されるとき、引出の位置を定位置に係止するように構成される、ロック2231を備えてもよい。ロックは、光源がサンプルを撮像している間、ユーザが不注意で引出を開放しないように防止してもよい。ロックは、線形アクチュエータの結合インターフェースが延在する際、ロック2231が、掛止された係止位置に枢動し、それによって、引出2226の運動を拘束し得るように、線形アクチュエータ結合インターフェース2232の底面に機械的に結合されてもよい。ある場合には、線形アクチュエータの結合インターフェースは、線形アクチュエータの結合インターフェースおよびバリア運動学的特徴2218A-2218Cを機械的に結合するように構成される、1つまたはそれを上回る運動学的特徴(2241、2238)を備えてもよい。ある場合には、線形アクチュエータ運動学的特徴(2241、2238)は、1つまたはそれを上回る陥凹2238および/または1つまたはそれを上回る突出特徴240、例えば、孔、スロット、円形特徴、円筒形特徴、ボタン特徴、および/または他の多角形構造的特徴を備えてもよい。いくつかの事例では、線形アクチュエータ運動学的特徴(2241、2238)は、線形アクチュエータ結合インターフェースとバリアとの間の結合を促進するように構成される、1つまたはそれを上回る面取り表面を備えてもよい。ある場合には、線形アクチュエータ運動学的特徴は、線形アクチュエータ運動学的特徴とバリア対線形アクチュエータ運動学的特徴との間の結合を過剰に制約すること、または過少に制約することのいずれもしないことによって、1つまたはそれを上回るバリア対線形アクチュエータ運動学的特徴2218A-2218Cの製造誤差を補償してもよい。
【0095】
図21C-21Dおよび
図22A-22Bに見られるように、バリア2206は、組織サンプルの液体が引出2226の搭載特徴2230の下のコンパートメントに流動しないように防止するように構成される、幾何学的特徴(2210、2212)を備えてもよい。いくつかの事例では、引出2226の搭載特徴2230の下のコンパートメントは、サンプルの液体によって損傷され得る、本明細書の別の場所に説明される、撮像光学系、システム電子機器、電力供給源、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。いくつかの事例では、バリア2206は、フランジ付きおよび/または辺縁特徴2216を備えてもよく、バリアのフランジ付きおよび/または辺縁特徴の表面は、バリア2206と引出の表面2234との間のインターフェースに噛合し、それをシールし、サンプルの液体が引出2226の搭載特徴2230の下のコンパートメントの中に流動しないように防止するように構成される。ある場合には、バリア2206の幾何学的特徴(2210、2212)は、サンプルの液体がバリア2206から引出の表面2234に流動しないように、および/またはバリア2206から引出2226の搭載特徴2230の下のコンパートメントの中に流動しないように防止するために、引出の表面2234とバリア2206との間に配置される、例えば、マウンド、辺縁、突起、堀等を備えてもよい。ある場合には、幾何学的特徴(2210、2212)は、サンプルの液体が引出の表面2234に流動しないように防止するために、および/またはサンプルの液体が引出の搭載特徴2230の下のコンパートメントに流動しないように防止するために、バリアの外周の周囲に配置される、陥凹特徴、例えば、堀を備えてもよい。いくつかの事例では、幾何学的特徴(2210、2212)は、突出部の高さおよび/または形状によって、バリア2206から引出の表面2234への、および/またはバリアから引出2226の搭載特徴2230の下のコンパートメントへの組織の液体の流動を防止する、突出特徴2212(例えば、マウンド、突起、隆起された縁等)を備えてもよい。バリア2206は、キャリア結合表面2203上に配置される、
図21Bに示されるキャリアの1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴2204A-2204Cに結合するように構成される、
図21Cに示される1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴2208を備える、キャリア結合表面2214を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴2204A-2204Cは、1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴と1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴との間の結合を過剰に制約すること、または過少に制約することのいずれもしないことによって、1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴2208の製造誤差を補償してもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴2208は、それぞれ、相互から120度離間される、円の外周に沿って位置付けられてもよい。1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴は、1つまたはそれを上回る陥凹および/または1つまたはそれを上回る突出特徴、例えば、孔、スロット、円形特徴、および/または他の多角形構造的特徴を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴。1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴および1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴の結合は、キャリア2200の1つまたはそれを上回る自由度を隔離してもよい。ある場合には、単一のバリアが、単一の患者からの1つまたはそれを上回るサンプル(例えば、5~10個のサンプル)を撮像するときに使用されてもよい。ある場合には、バリア2206は、キャリア結合表面2214上のサンプルの設置を阻止または防止するように構成される、1つまたはそれを上回る特徴2209、例えば、アレイまたは離散的物体において陳列される1つまたはそれを隆起および/または突出構造、例えば、円を通した十字および/または線を伴う円の突出形状を備えてもよい。
【0096】
ある場合には、バリア2206は、バリアが引出2226の搭載特徴2230内に設置されるとき、ユーザがバリア2206と相互作用するためのインターフェースを提供し得る、構造的特徴2217、例えば、縁、辺縁、突出縁、および/またはフランジを備えてもよい。ある場合には、バリアは、引出2226の搭載特徴2230に対するバリアの配向を限定、制限、および/または制約する、指向性および/または位相構造的特徴2215を備えてもよい。
【0097】
ある場合には、バリア2206は、
図21Dに示されるバリアの底面斜視図に見られるように、バリア対線形アクチュエータ結合インターフェース2222を備えてもよい。いくつかの事例では、バリア対線形アクチュエータ結合インターフェース2222は、サンプルを撮像するために、バリア2206、キャリア2200、およびサンプル114を撮像システムの光学走査要素112まで上昇させるように構成される、線形アクチュエータ2228、モータ、および/またはピストンの結合インターフェース2232と結合および/または噛合するように構成される、1つまたはそれを上回るバリア対線形アクチュエータ運動学的特徴2218A-2218Cを備えてもよい。1つまたはそれを上回るバリア対線形アクチュエータ運動学的特徴2218は、1つまたはそれを上回る陥凹および/または1つまたはそれを上回る突出特徴、例えば、孔、スロット、円形特徴、および/または他の多角形構造的特徴を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るバリア対線形アクチュエータ運動学的特徴は、制約形状、例えば、円2218A、長円2218B、および/またはスロット2218Cを備えてもよく、円2218Aは、バリアの平行移動を制約するように構成されてもよく、長円2218Bは、バリアの回転を制約するように構成されてもよく、スロット2218Cは、線形アクチュエータ結合インターフェース2232の平面表面に対するバリア線形アクチュエータ結合表面2222の角度を制約するように構成される。
【0098】
ある場合には、バリア、キャリア、およびサンプルは、光学走査要素112の被写界深度の中に上昇、持上、および/または延在される。いくつかの事例では、バリア2206およびキャリア2200が、引出の表面2234に対して法線に持上および/または上昇されると、引出2226は、その係合および持上状態における線形アクチュエータ2228、モータ、および/またはピストンと引出2226の搭載特徴2230との間の干渉で定位置に係止し得る。ある場合には、本システムの停電の間の延在、持上、および/または上昇状態における線形アクチュエータ2228、モータ、および/またはピストンは、サンプル114、キャリア2200、および/またはバリア2206の重量で、キャリア2200およびバリア2206が引出2226の搭載特徴2230と接触するホーム状態に圧潰および/または後退し得る。ホーム状態では、本システムの引出は、開放され得、サンプルは、除去され得る。
【0099】
図21A-21Bおよび
図22A-22Bに見られるように、キャリア2200は、例えば、外科手術野から撮像システムへの輸送の間、サンプルを整合および固着させるように構成される、1つまたはそれを上回る構造的特徴2201、例えば、1つまたはそれを上回る陥凹および/または突出構造を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る構造的特徴は、キャリア2200の中心軸から外向きに延在する、辺縁および/またはフランジ突出部2202を備えてもよい。ある場合には、辺縁および/またはフランジ2202の突出部は、ユーザ、医師、医療手術室関係者、看護師、またはそのような個人の任意の組み合わせが、サンプルの滅菌性を汚染させることなく、キャリア2200およびキャリアの表面上に配置されたサンプル114を撮像システムに輸送するためのハンドルおよび/またはグリップを提供してもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る構造的特徴は、キャリア上にサンプルを心合させる、1つまたはそれを上回るサンプル整合特徴2201(例えば、心合標的として配列される1つまたはそれを上回る同心リング)を備えてもよい。サンプルの心合は、サンプルを横断して予期されるものよりも良好な撮像システム分解能(例えば、一貫した光学走査要素スポットサイズ)を提供し得る。いくつかの事例では、キャリアの1つまたはそれを上回る構造的特徴は、キャリアの表面に対して法線に突出する、隆起された縁2205を備えてもよく、隆起された縁は、キャリアの外側縁表面にわたって流動しないようにサンプルの液体を含有するように構成されてもよい。キャリアの1つまたはそれを上回る構造的特徴は、キャリアの表面上に配置されるサンプルの移動を防止するように構成される、キャリアの上面上の1つまたはそれを上回る突出および/または陥凹特徴を備えてもよい。キャリア2200は、バリア2206のキャリア結合表面2214と噛合するように構成される、キャリア対バリア結合表面2203を備えてもよい。キャリア対バリア結合表面2203は、1つまたはそれを上回るバリア運動学的特徴2208と噛合するように構成される、1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴2204A-2240Cを備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴は、それぞれ、相互から120度離間される、円の外周に沿って位置付けられてもよい。1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴2204A-2240Cは、1つまたはそれを上回る陥凹および/または1つまたはそれを上回る突出特徴、例えば、孔、スロット、円形特徴、および/または他の多角形構造的特徴を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴2204A-2240Cは、バリア2206に対するキャリア2200の1つまたはそれを上回る自由度を制約するように構成されてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るキャリア運動学的特徴は、制約形状、例えば、円2204A、長円2204B、および/またはスロット2204Cを備えてもよく、円2204は、バリアの平行移動を制約するように構成されてもよく、長円2204は、バリアの回転を制約するように構成されてもよく、スロット2204Cは、線形アクチュエータ結合インターフェース2232の平面表面に対するバリア線形アクチュエータ結合表面2222の角度を制約するように構成される。キャリア2200の1つまたはそれを上回る自由度を隔離することは、キャリア2200を安定させ、撮像の間にサンプルの移動によって発生される不要な運動アーチファクトを防止し得る。運動アーチファクトを防止することによって、撮像性能は、例えば、サンプルを横断して均一な画像分解能を維持し、および/またはサンプルの蛍光撮像データの1つまたはそれを上回る走査面積および/または区画の共位置合わせを改良することによって、改良され得る。
【0100】
ある場合には、キャリアは、本明細書の別の場所に説明される光源で励起されると、蛍光寿命を放出する材料を含んでもよく、蛍光寿命は、サンプルに類似する強度および蛍光寿命範囲を備える。ある場合には、蛍光寿命範囲は、組織の蛍光寿命範囲の少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約50%、または少なくとも約100%以内である。
【0101】
ある場合には、撮像システム2300は、
図24Bに見られるように、キャリア2200および/またはバリア2206がサンプルを撮像するときの使用に先立って保管され得る、コンパートメント2314を備えてもよい。ある場合には、コンパートメント2314は、棚(例えば、垂直および/または水平)および/またはキャリア2200および/またはバリア2206が保管され得るサブコンパートメントを備えてもよい。ある場合には、コンパートメントは、カバー2310を備えてもよく、カバーは、ユーザ、医師、医療手術室関係者、および/または看護師が撮像システムを使用することに先立って1つまたはそれを上回るキャリアおよび/または1つまたはそれを上回るバリアの存在を可視化し得るように、可視光に対して光学的に透明である材料を含んでもよい。カバー2310は、保管されるキャリアおよび/またはバリアの滅菌性および材料性質を維持するために、キャリア2200および/またはバリア2206を囲繞する局所環境の大気および/または温度を維持してもよい。
【0102】
ある場合には、キャリアおよび/またはバリアは、可視光センサ(例えば、1次元センサアレイまたは2次元センサアレイにおける1つまたはそれを上回るフォトダイオード、単一の検出器)によって区別可能な標識化された、例えば、バーコード、QRコード(登録商標)、記号、または特徴を備えてもよい。ある場合には、キャリアおよび/またはバリアは、認証、較正、およびシステム自己試験手順のための複数の蛍光寿命および/または蛍光強度を伴う材料を含んでもよい。ある場合には、複数の蛍光寿命および/または蛍光強度を伴う材料の空間的場所は、撮像システムの可視光カメラによって撮像され得る、可視特徴の場所に関して感知および/または検出されてもよい。ある場合には、標識化されたキャリアおよび/またはバリアは、1つまたはそれを上回るプロセッサに動作可能に接続される、撮像システムのセンサによって走査および解釈されてもよい。いくつかの事例では、キャリアおよび/またはバリアの標識は、特定のキャリアおよび/またはバリアについての情報(例えば、材料、所与のキャリアおよび/またはバリアに関する較正情報等)を提供してもよい。いくつかの事例では、情報は、クラウドデータベース内に記憶され、走査されるときのキャリアおよび/またはバリアの標識、蛍光寿命、蛍光強度、空間的幾何学的特徴、可視画像、またはそれらの任意の組み合わせの特徴と相互参照されるときに本システムに提供されてもよい。ある場合には、キャリアおよび/またはバリアの標識、蛍光寿命、蛍光強度、空間的幾何学的特徴、可視画像、または任意の組み合わせの特徴は、撮像システムの危険な使用および/または撮像を受けているサンプルへの損傷を防止するために、妥当性を決定し、および/またはキャリアおよび/またはバリアを認証するために使用されてもよい。
【0103】
ある場合には、キャリアおよび/またはバリアは、本明細書の別の場所に説明される撮像システムの性能を較正および/または試験するように構成される、1つまたはそれを上回る特徴を備えてもよい。ある場合には、キャリアおよび/またはバリアは、本明細書の別の場所に説明される、撮像システムの光源によって励起されると、様々な蛍光寿命撮像データを提供する、空間的に変動する材料性質を備えてもよい。
【0104】
いくつかの事例では、蛍光撮像システム2300は、
図24A-24Cに見られるように、蛍光撮像システムの外部表面に機械的に結合される、延在可能作業表面2308を備えてもよい。作業表面2308は、撮像システム本体から離れるように延在可能作業表面2308を延在させるために、ユーザが握持し、および/または取り扱い得る表面を提供するように構成される、構造的特徴2318、切取部および/または突出部を備えてもよい。いくつかの事例では、撮像システムは、延在可能作業表面2308の構造的特徴2318へのアクセスを提供するように構成される、陥凹特徴2317を備えてもよい。作業表面は、蛍光撮像システムの外部表面に結合される、ヒンジを備えてもよく、ヒンジは、圧潰および/または折畳状態(
図24A)から展開および/または延在状態(
図24Bおよび24C)に作業表面を枢動させ、締結するように構成される。いくつかの事例では、作業表面は、滅菌可能材料(例えば、生体適合性不活性プラスチックおよび/またはポリマー)を含んでもよい。
【0105】
ある場合には、蛍光撮像システムは、システム障害が生じる(例えば、引出がサンプルを除去するために開放しない)とき、サンプルへのアクセスを提供するように構成される、サンプル回収ハッチを備えてもよい。いくつかの事例では、サンプル回収ハッチは、撮像システム封入体の表面上に配置されてもよい。いくつかの事例では、サンプル回収ハッチは、サンプルにアクセスするために、ユーザ、医師、手術室医療関係者、看護師、またはそれらの任意の組み合わせの個人によって手動で操作され得る、扉および/または表面を備えてもよい。いくつかの事例では、サンプル回収ハッチは、ユーザ、医師、手術室医療関係者、看護師、またはそれらの任意の組み合わせの個人によって操作されないとき、閉鎖状態においてサンプル回収ハッチを固着させるように構成される、係止特徴(例えば、ラッチ)を備えてもよい。
【0106】
ある場合には、撮像システム(300、2300)は、光学走査要素112の視野内のサンプルの存在を決定するために、サンプルが配置される表面の第1の平面軸および/または第1の軸を含有する平面表面に対して法線の第2の軸に沿って反復的に平行移動するように構成される、
図25に見られるようなサンプル高センサ2235を備えてもよい。サンプル高センサによって決定されるサンプルの高さは、サンプルを走査および/または撮像することに先立って、光学走査要素112の位置を決定する際に使用されてもよい。光学走査要素の位置は、光学走査要素の公称被写界深度が、サンプル高センサによって決定されるサンプルを横断する最高点と整合されるように位置付けられてもよい。いくつかの事例では、光学走査要素の公称被写界深度は、光学走査要素112の表面から最大約8.5mmの距離を備えてよい。いくつかの事例では、サンプル高センサは、
図23に見られるように、光源2236と、検出器2234とを備えてもよく、物体および/またはサンプルの存在は、検出器2239が、光源2236からの放出された光を検出しない(すなわち、光源が、物体および/またはサンプルによって妨げられる、または遮断される)ときに決定される。ある場合には、光源2236は、光ファイバを備えてもよい。ある場合には、光源2236は、赤外光源、可視光源、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、光源は、レーザまたは発光ダイオードを備えてもよい。光源2236は、コリメート平行ビーム光源を備えてもよい。検出器2239は、1つまたはそれを上回るフォトダイオード、CMOS、CCD、またはそれらの任意の組み合わせのセンサを備えてもよい。ある場合には、サンプル高センサは、光源2236、検出器2234、デバイスコントローラ222、および/またはコンピュータシステム804と電気的および/または光学的に関連するように構成される、コントローラ2242を備えてもよい。ある場合には、コントローラ2242は、コントローラ内の光源からの光をファイバを介して光源2236に結合してもよい。
【0107】
サンプル高センサは、
図23に見られるように、光学走査要素112の表面からのオフセット距離2237において配置されてもよい。光学走査要素112の表面からのサンプル高センサのオフセット距離2237は、サンプルおよび/または光学走査要素112を損傷させることなく、サンプル(例えば、組織サンプル)の高さを決定するために、サンプル高センサが約10mmステップ増分において平行移動することを可能にし得る。オフセット距離は、光学の検出平面の間に固定された遊隙が存在するため、第2の軸に沿ったサンプルの大まかな移動を可能にし得る。
【0108】
ある場合には、サンプル高センサは、約0.1mm~約14mmのステップ増分において平行移動してもよい。ある場合には、サンプル高センサは、約0.1mm~約0.5mm、約0.1mm~約1mm、約0.1mm~約1.5mm、約0.1mm~約2mm、約0.1mm~約2.5mm、約0.1mm~約5mm、約0.1mm~約5.5mm、約0.1mm~約8mm、約0.1mm~約10mm、約0.1mm~約12mm、約0.1mm~約14mm、約0.5mm~約1mm、約0.5mm~約1.5mm、約0.5mm~約2mm、約0.5mm~約2.5mm、約0.5mm~約5mm、約0.5mm~約5.5mm、約0.5mm~約8mm、約0.5mm~約10mm、約0.5mm~約12mm、約0.5mm~約14mm、約1mm~約1.5mm、約1mm~約2mm、約1mm~約2.5mm、約1mm~約5mm、約1mm~約5.5mm、約1mm~約8mm、約1mm~約10mm、約1mm~約12mm、約1mm~約14mm、約1.5mm~約2mm、約1.5mm~約2.5mm、約1.5mm~約5mm、約1.5mm~約5.5mm、約1.5mm~約8mm、約1.5mm~約10mm、約1.5mm~約12mm、約1.5mm~約14mm、約2mm~約2.5mm、約2mm~約5mm、約2mm~約5.5mm、約2mm~約8mm、約2mm~約10mm、約2mm~約12mm、約2mm~約14mm、約2.5mm~約5mm、約2.5mm~約5.5mm、約2.5mm~約8mm、約2.5mm~約10mm、約2.5mm~約12mm、約2.5mm~約14mm、約5mm~約5.5mm、約5mm~約8mm、約5mm~約10mm、約5mm~約12mm、約5mm~約14mm、約5.5mm~約8mm、約5.5mm~約10mm、約5.5mm~約12mm、約5.5mm~約14mm、約8mm~約10mm、約8mm~約12mm、約8mm~約14mm、約10mm~約12mm、約10mm~約14mm、または約12mm~約14mmのステップ増分において平行移動してもよい。ある場合には、サンプル高センサは、約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約1.5mm、約2mm、約2.5mm、約5mm、約5.5mm、約8mm、約10mm、約12mm、または約14mmのステップ増分において平行移動してもよい。ある場合には、サンプル高センサは、少なくとも約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約1.5mm、約2mm、約2.5mm、約5mm、約5.5mm、約8mm、約10mm、または約12mmのステップ増分において平行移動してもよい。ある場合には、サンプル高センサは、最大で約0.5mm、約1mm、約1.5mm、約2mm、約2.5mm、約5mm、約5.5mm、約8mm、約10mm、約12mm、または約14mmのステップ増分において平行移動してもよい。
【0109】
いくつかの実施形態では、本開示は、サンプルの高さを決定する方法を説明する。ある場合には、本方法は、(a)表面上にサンプルを提供するステップと、(b)表面と平行な第1の軸に沿ってサンプル高センサを平行移動させるステップと、(c)サンプル高センサが、サンプル高光源と検出器との間の経路内の組織遮断またはその不在を検出するとき、表面に対して法線の第2の軸に沿ってサンプルを平行移動させるステップとを含んでもよい。ある場合には、(b)に先立って、サンプルは、少なくとも約1mm、少なくとも約5mm、少なくとも約10mm、少なくとも約20mm、少なくとも約30mm、または少なくとも約40mmだけ第2の軸に沿ってサンプル高センサから離れるように、またはそれに向かって平行移動されてもよい。ある場合には、ステップ(a)-(c)は、1回またはそれを上回る回数繰り返されてもよい。ある場合には、(b)-(c)は、1回またはそれを上回る回数繰り返されてもよい。ある場合には、ステップ(b)-(c)を繰り返す間、サンプルは、少なくとも約1mm、少なくとも約5mm、少なくとも約10mm、少なくとも約20mm、少なくとも約30mm、または少なくとも約40mmだけ第2の軸に沿って平行移動される。いくつかの事例では、サンプルの平行移動は、第2の軸に沿った第1の方向および第2の軸に沿った第2の方向におけるサンプルの平行移動を備えてもよく、第1の方向および第2の方向は、相互に逆である。ある場合には、本方法のステップ(b)-(c)を繰り返すときのサンプルの平行移動は、第1の方向と第2の方向との間で交互してもよい。ある場合には、第1および第2の方向の間で方向を交互するときのサンプルの平行移動は、第1の方向に関する第1の平行移動される距離と、第2の方向に関する第2の平行移動される距離とを備えてもよく、第1の平行移動される距離は、第2の平行移動される距離を上回る。ある場合には、本方法は、(d)サンプルの第1の平行移動される距離と第2の平行移動される距離との間の差異が、約0.1mm未満、約1mm未満、約2mm未満、または約5mm未満であるときにサンプルの高さを決定するステップを含んでもよい。ある場合には、本方法はさらに、(e)サンプルの高さが光学走査要素の作業距離に対応する、第2の軸に沿ったサンプルの位置を設定するステップを含んでもよい。作業距離は、光学走査要素に最近接する被写界深度内の平面および/または点を備えてもよい。
【0110】
いくつかの事例では、放出されたビーム117は、信号収集サブシステム102によってさらなる分析のために収集されてもよい。信号収集サブシステムは、収集光学系118、波長分割要素120、検出器122、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
図1Bおよび
図25に示されるように、収集光学系118は、1つまたはそれを上回るレンズおよび/またはレンズ配列(208、204)、光学ファイバ206、複数のリレー光学系2430、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、レンズおよび/またはレンズ配列(208、204)によって放出された蛍光光を収集および/または検出器に中継するように構成される、その配列は、二重色消しダブレット対、対物レンズ、走査レンズ、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。いくつかの事例では、
図25に見られるように、複数のリレー光学系2430は、収集光学系118によって収集されたサンプルから放出された自己蛍光光を波長分割要素120に伝送および/または中継するように構成される、1つまたはそれを上回る光学要素を備えてもよい。ある場合には、収集。いくつかの事例では、光学ファイバ206のコアサイズは、画像光子が様々な被写界深度において捕捉されることを可能にし得る。
【0111】
ある場合には、二重色消しダブレット対は、約1インチ~約10インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、約1インチ~約1.5インチ、約1インチ~約2インチ、約1インチ~約2.5インチ、約1インチ~約3インチ、約1インチ~約3.5インチ、約1インチ~約4インチ、約1インチ~約5インチ、約1インチ~約6インチ、約1インチ~約8インチ、約1インチ~約9インチ、約1インチ~約10インチ、約1.5インチ~約2インチ、約1.5インチ~約2.5インチ、約1.5インチ~約3インチ、約1.5インチ~約3.5インチ、約1.5インチ~約4インチ、約1.5インチ~約5インチ、約1.5インチ~約6インチ、約1.5インチ~約8インチ、約1.5インチ~約9インチ、約1.5インチ~約10インチ、約2インチ~約2.5インチ、約2インチ~約3インチ、約2インチ~約3.5インチ、約2インチ~約4インチ、約2インチ~約5インチ、約2インチ~約6インチ、約2インチ~約8インチ、約2インチ~約9インチ、約2インチ~約10インチ、約2.5インチ~約3インチ、約2.5インチ~約3.5インチ、約2.5インチ~約4インチ、約2.5インチ~約5インチ、約2.5インチ~約6インチ、約2.5インチ~約8インチ、約2.5インチ~約9インチ、約2.5インチ~約10インチ、約3インチ~約3.5インチ、約3インチ~約4インチ、約3インチ~約5インチ、約3インチ~約6インチ、約3インチ~約8インチ、約3インチ~約9インチ、約3インチ~約10インチ、約3.5インチ~約4インチ、約3.5インチ~約5インチ、約3.5インチ~約6インチ、約3.5インチ~約8インチ、約3.5インチ~約9インチ、約3.5インチ~約10インチ、約4インチ~約5インチ、約4インチ~約6インチ、約4インチ~約8インチ、約4インチ~約9インチ、約4インチ~約10インチ、約5インチ~約6インチ、約5インチ~約8インチ、約5インチ~約9インチ、約5インチ~約10インチ、約6インチ~約8インチ、約6インチ~約9インチ、約6インチ~約10インチ、約8インチ~約9インチ、約8インチ~約10インチ、または約9インチ~約10インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、約1インチ、約1.5インチ、約2インチ、約2.5インチ、約3インチ、約3.5インチ、約4インチ、約5インチ、約6インチ、約8インチ、約9インチ、または約10インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、少なくとも約1インチ、約1.5インチ、約2インチ、約2.5インチ、約3インチ、約3.5インチ、約4インチ、約5インチ、約6インチ、約8インチ、または約9インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、最大で約1.5インチ、約2インチ、約2.5インチ、約3インチ、約3.5インチ、約4インチ、約5インチ、約6インチ、約8インチ、約9インチ、または約10インチの外径を有してもよい。
【0112】
ある場合には、二重色消しダブレット対は、約1インチ(インチ)~約10インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、約1インチ~約2インチ、約1インチ~約3インチ、約1インチ~約4インチ、約1インチ~約5インチ、約1インチ~約6インチ、約1インチ~約7インチ、約1インチ~約8インチ、約1インチ~約9インチ、約1インチ~約10インチ、約2インチ~約3インチ、約2インチ~約4インチ、約2インチ~約5インチ、約2インチ~約6インチ、約2インチ~約7インチ、約2インチ~約8インチ、約2インチ~約9インチ、約2インチ~約10インチ、約3インチ~約4インチ、約3インチ~約5インチ、約3インチ~約6インチ、約3インチ~約7インチ、約3インチ~約8インチ、約3インチ~約9インチ、約3インチ~約10インチ、約4インチ~約5インチ、約4インチ~約6インチ、約4インチ~約7インチ、約4インチ~約8インチ、約4インチ~約9インチ、約4インチ~約10インチ、約5インチ~約6インチ、約5インチ~約7インチ、約5インチ~約8インチ、約5インチ~約9インチ、約5インチ~約10インチ、約6インチ~約7インチ、約6インチ~約8インチ、約6インチ~約9インチ、約6インチ~約10インチ、約7インチ~約8インチ、約7インチ~約9インチ、約7インチ~約10インチ、約8インチ~約9インチ、約8インチ~約10インチ、または約9インチ~約10インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、約1インチ、約2インチ、約3インチ、約4インチ、約5インチ、約6インチ、約7インチ、約8インチ、約9インチ、または約10インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、少なくとも約1インチ、約2インチ、約3インチ、約4インチ、約5インチ、約6インチ、約7インチ、約8インチ、または約9インチの外径を有してもよい。ある場合には、二重色消しダブレット対は、最大で約2インチ、約3インチ、約4インチ、約5インチ、約6インチ、約7インチ、約8インチ、約9インチ、または約10インチの外径を有してもよい。
【0113】
ある場合には、収集光学系は、約1~約12のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、約1~約2、約1~約3、約1~約4、約1~約5、約1~約6、約1~約7、約1~約8、約1~約9、約1~約10、約1~約11、約1~約12、約2~約3、約2~約4、約2~約5、約2~約6、約2~約7、約2~約8、約2~約9、約2~約10、約2~約11、約2~約12、約3~約4、約3~約5、約3~約6、約3~約7、約3~約8、約3~約9、約3~約10、約3~約11、約3~約12、約4~約5、約4~約6、約4~約7、約4~約8、約4~約9、約4~約10、約4~約11、約4~約12、約5~約6、約5~約7、約5~約8、約5~約9、約5~約10、約5~約11、約5~約12、約6~約7、約6~約8、約6~約9、約6~約10、約6~約11、約6~約12、約7~約8、約7~約9、約7~約10、約7~約11、約7~約12、約8~約9、約8~約10、約8~約11、約8~約12、約9~約10、約9~約11、約9~約12、約10~約11、約10~約12、または約11~約12のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、約1、約2、約3、約4、約5、約6、約7、約8、約9、約10、約11、または約12のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、少なくとも約1、約2、約3、約4、約5、約6、約7、約8、約9、約10、または約11のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、最大で約2、約3、約4、約5、約6、約7、約8、約9、約10、約11、または約12のF数を有してもよい。
【0114】
ある場合には、収集光学系は、約1~約10のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、約1~約1.5、約1~約2、約1~約2.5、約1~約3、約1~約3.5、約1~約4、約1~約5、約1~約6、約1~約8、約1~約9、約1~約10、約1.5~約2、約1.5~約2.5、約1.5~約3、約1.5~約3.5、約1.5~約4、約1.5~約5、約1.5~約6、約1.5~約8、約1.5~約9、約1.5~約10、約2~約2.5、約2~約3、約2~約3.5、約2~約4、約2~約5、約2~約6、約2~約8、約2~約9、約2~約10、約2.5~約3、約2.5~約3.5、約2.5~約4、約2.5~約5、約2.5~約6、約2.5~約8、約2.5~約9、約2.5~約10、約3~約3.5、約3~約4、約3~約5、約3~約6、約3~約8、約3~約9、約3~約10、約3.5~約4、約3.5~約5、約3.5~約6、約3.5~約8、約3.5~約9、約3.5~約10、約4~約5、約4~約6、約4~約8、約4~約9、約4~約10、約5~約6、約5~約8、約5~約9、約5~約10、約6~約8、約6~約9、約6~約10、約8~約9、約8~約10、または約9~約10のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、約1、約1.5、約2、約2.5、約3、約3.5、約4、約5、約6、約8、約9、または約10のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、少なくとも約1、約1.5、約2、約2.5、約3、約3.5、約4、約5、約6、約8、または約9のF数を有してもよい。ある場合には、収集光学系は、最大で約1.5、約2、約2.5、約3、約3.5、約4、約5、約6、約8、約9、または約10のF数を有してもよい。
【0115】
いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るレンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430の1つまたはそれを上回るレンズは、約10mm~約220mmの外径を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るレンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430の1つまたはそれを上回るレンズは、約10mm~約20mm、約10mm~約30mm、約10mm~約40mm、約10mm~約50mm、約10mm~約100mm、約10mm~約120mm、約10mm~約140mm、約10mm~約160mm、約10mm~約180mm、約10mm~約200mm、約10mm~約220mm、約20mm~約30mm、約20mm~約40mm、約20mm~約50mm、約20mm~約100mm、約20mm~約120mm、約20mm~約140mm、約20mm~約160mm、約20mm~約180mm、約20mm~約200mm、約20mm~約220mm、約30mm~約40mm、約30mm~約50mm、約30mm~約100mm、約30mm~約120mm、約30mm~約140mm、約30mm~約160mm、約30mm~約180mm、約30mm~約200mm、約30mm~約220mm、約40mm~約50mm、約40mm~約100mm、約40mm~約120mm、約40mm~約140mm、約40mm~約160mm、約40mm~約180mm、約40mm~約200mm、約40mm~約220mm、約50mm~約100mm、約50mm~約120mm、約50mm~約140mm、約50mm~約160mm、約50mm~約180mm、約50mm~約200mm、約50mm~約220mm、約100mm~約120mm、約100mm~約140mm、約100mm~約160mm、約100mm~約180mm、約100mm~約200mm、約100mm~約220mm、約120mm~約140mm、約120mm~約160mm、約120mm~約180mm、約120mm~約200mm、約120mm~約220mm、約140mm~約160mm、約140mm~約180mm、約140mm~約200mm、約140mm~約220mm、約160mm~約180mm、約160mm~約200mm、約160mm~約220mm、約180mm~約200mm、約180mm~約220mm、または約200mm~約220mmの外径を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るレンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430の1つまたはそれを上回るレンズは、約10mm、約20mm、約30mm、約40mm、約50mm、約100mm、約120mm、約140mm、約160mm、約180mm、約200mm、または約220mmの外径を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るレンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430の1つまたはそれを上回るレンズは、少なくとも約10mm、約20mm、約30mm、約40mm、約50mm、約100mm、約120mm、約140mm、約160mm、約180mm、または約200mmの外径を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るレンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430の1つまたはそれを上回るレンズは、最大で約20mm、約30mm、約40mm、約50mm、約100mm、約120mm、約140mm、約160mm、約180mm、約200mm、または約220mmの外径を備えてもよい。ある場合には、収集光学系118は、約2度~約16度の角度広がりで組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集し、波長分割要素120に伝送してもよい。ある場合には、収集光学系118は、約2度~約4度、約2度~約6度、約2度~約8度、約2度~約10度、約2度~約12度、約2度~約14度、約2度~約16度、約4度~約6度、約4度~約8度、約4度~約10度、約4度~約12度、約4度~約14度、約4度~約16度、約6度~約8度、約6度~約10度、約6度~約12度、約6度~約14度、約6度~約16度、約8度~約10度、約8度~約12度、約8度~約14度、約8度~約16度、約10度~約12度、約10度~約14度、約10度~約16度、約12度~約14度、約12度~約16度、または約14度~約16度の角度広がりで組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集し、波長分割要素120に伝送してもよい。ある場合には、収集光学系118は、約2度、約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、または約16度の角度広がりで組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集し、波長分割要素120に伝送してもよい。ある場合には、収集光学系118は、少なくとも約2度、約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、または約14度の角度広がりで組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集し、波長分割要素120に伝送してもよい。ある場合には、収集光学系118は、最大で約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、または約16度の角度広がりで組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集し、波長分割要素120に伝送してもよい。
【0116】
ある場合には、組織サンプルから放出された蛍光光を捕捉するように構成される、収集光学系118は、約0.1~約0.4の開口数を備えてもよい。ある場合には、組織サンプルから放出された蛍光光を捕捉するように構成される、収集光学系118は、約0.1~約0.12、約0.1~約0.14、約0.1~約0.18、約0.1~約0.2、約0.1~約0.22、約0.1~約0.26、約0.1~約0.28、約0.1~約0.3、約0.1~約0.34、約0.1~約0.36、約0.1~約0.4、約0.12~約0.14、約0.12~約0.18、約0.12~約0.2、約0.12~約0.22、約0.12~約0.26、約0.12~約0.28、約0.12~約0.3、約0.12~約0.34、約0.12~約0.36、約0.12~約0.4、約0.14~約0.18、約0.14~約0.2、約0.14~約0.22、約0.14~約0.26、約0.14~約0.28、約0.14~約0.3、約0.14~約0.34、約0.14~約0.36、約0.14~約0.4、約0.18~約0.2、約0.18~約0.22、約0.18~約0.26、約0.18~約0.28、約0.18~約0.3、約0.18~約0.34、約0.18~約0.36、約0.18~約0.4、約0.2~約0.22、約0.2~約0.26、約0.2~約0.28、約0.2~約0.3、約0.2~約0.34、約0.2~約0.36、約0.2~約0.4、約0.22~約0.26、約0.22~約0.28、約0.22~約0.3、約0.22~約0.34、約0.22~約0.36、約0.22~約0.4、約0.26~約0.28、約0.26~約0.3、約0.26~約0.34、約0.26~約0.36、約0.26~約0.4、約0.28~約0.3、約0.28~約0.34、約0.28~約0.36、約0.28~約0.4、約0.3~約0.34、約0.3~約0.36、約0.3~約0.4、約0.34~約0.36、約0.34~約0.4、または約0.36~約0.4の開口数を備えてもよい。ある場合には、組織サンプルから放出された蛍光光を捕捉するように構成される、収集光学系118は、約0.1、約0.12、約0.14、約0.18、約0.2、約0.22、約0.26、約0.28、約0.3、約0.34、約0.36、または約0.4の開口数を備えてもよい。ある場合には、組織サンプルから放出された蛍光光を捕捉するように構成される、収集光学系118は、少なくとも約0.1、約0.12、約0.14、約0.18、約0.2、約0.22、約0.26、約0.28、約0.3、約0.34、または約0.36の開口数を備えてもよい。ある場合には、組織サンプルから放出された蛍光光を捕捉するように構成される、収集光学系118は、最大で約0.12、約0.14、約0.18、約0.2、約0.22、約0.26、約0.28、約0.3、約0.34、約0.36、または約0.4の開口数を備えてもよい。
【0117】
ある場合には、レンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430は、約2mm~約14mmのビームスポットでサンプルによって放出された蛍光光を収集し、および/またはPMT122に中継するように構成されてもよい。ある場合には、レンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430は、約2mm~約3mm、約2mm~約4mm、約2mm~約5mm、約2mm~約6mm、約2mm~約7mm、約2mm~約8mm、約2mm~約9mm、約2mm~約10mm、約2mm~約11mm、約2mm~約12mm、約2mm~約14mm、約3mm~約4mm、約3mm~約5mm、約3mm~約6mm、約3mm~約7mm、約3mm~約8mm、約3mm~約9mm、約3mm~約10mm、約3mm~約11mm、約3mm~約12mm、約3mm~約14mm、約4mm~約5mm、約4mm~約6mm、約4mm~約7mm、約4mm~約8mm、約4mm~約9mm、約4mm~約10mm、約4mm~約11mm、約4mm~約12mm、約4mm~約14mm、約5mm~約6mm、約5mm~約7mm、約5mm~約8mm、約5mm~約9mm、約5mm~約10mm、約5mm~約11mm、約5mm~約12mm、約5mm~約14mm、約6mm~約7mm、約6mm~約8mm、約6mm~約9mm、約6mm~約10mm、約6mm~約11mm、約6mm~約12mm、約6mm~約14mm、約7mm~約8mm、約7mm~約9mm、約7mm~約10mm、約7mm~約11mm、約7mm~約12mm、約7mm~約14mm、約8mm~約9mm、約8mm~約10mm、約8mm~約11mm、約8mm~約12mm、約8mm~約14mm、約9mm~約10mm、約9mm~約11mm、約9mm~約12mm、約9mm~約14mm、約10mm~約11mm、約10mm~約12mm、約10mm~約14mm、約11mm~約12mm、約11mm~約14mm、または約12mm~約14mmのビームスポットでサンプルによって放出された蛍光光を収集し、および/またはPMTに中継するように構成されてもよい。ある場合には、レンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430は、約2mm、約3mm、約4mm、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm、約9mm、約10mm、約11mm、約12mm、または約14mmのビームスポットでサンプルによって放出された蛍光光を収集し、および/またはPMTに中継するように構成されてもよい。ある場合には、レンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430は、少なくとも約2mm、約3mm、約4mm、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm、約9mm、約10mm、約11mm、または約12mmのビームスポットでサンプルによって放出された蛍光光を収集し、および/またはPMTに中継するように構成されてもよい。ある場合には、レンズおよび/またはレンズ配列(204、208)および/または複数のリレー光学系2430は、最大で約3mm、約4mm、約5mm、約6mm、約7mm、約8mm、約9mm、約10mm、約11mm、約12mm、または約14mmのビームスポットでサンプルによって放出された蛍光光を収集し、および/またはPMTに中継するように構成されてもよい。
【0118】
いくつかの事例では、光学ファイバ206は、約0.3メートル(m)~約10mの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、光学ファイバ206は、約0.3m~約0.5m、約0.3m~約0.7m、約0.3m~約1m、約0.3m~約2m、約0.3m~約3m、約0.3m~約4m、約0.3m~約5m、約0.3m~約6m、約0.3m~約7m、約0.3m~約8m、約0.3m~約10m、約0.5m~約0.7m、約0.5m~約1m、約0.5m~約2m、約0.5m~約3m、約0.5m~約4m、約0.5m~約5m、約0.5m~約6m、約0.5m~約7m、約0.5m~約8m、約0.5m~約10m、約0.7m~約1m、約0.7m~約2m、約0.7m~約3m、約0.7m~約4m、約0.7m~約5m、約0.7m~約6m、約0.7m~約7m、約0.7m~約8m、約0.7m~約10m、約1m~約2m、約1m~約3m、約1m~約4m、約1m~約5m、約1m~約6m、約1m~約7m、約1m~約8m、約1m~約10m、約2m~約3m、約2m~約4m、約2m~約5m、約2m~約6m、約2m~約7m、約2m~約8m、約2m~約10m、約3m~約4m、約3m~約5m、約3m~約6m、約3m~約7m、約3m~約8m、約3m~約10m、約4m~約5m、約4m~約6m、約4m~約7m、約4m~約8m、約4m~約10m、約5m~約6m、約5m~約7m、約5m~約8m、約5m~約10m、約6m~約7m、約6m~約8m、約6m~約10m、約7m~約8m、約7m~約10m、または約8m~約10mの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、光学ファイバ206は、約0.3m、約0.5m、約0.7m、約1m、約2m、約3m、約4m、約5m、約6m、約7m、約8m、または約10mの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、光学ファイバ206は、少なくとも約0.3m、約0.5m、約0.7m、約1m、約2m、約3m、約4m、約5m、約6m、約7m、または約8mの長さを備えてもよい。いくつかの事例では、光学ファイバ206は、最大で約0.5m、約0.7m、約1m、約2m、約3m、約4m、約5m、約6m、約7m、約8m、または約10mの長さを備えてもよい。
【0119】
ある場合には、光学ファイバ206は、約10マイクロメートル(μm)~約10,000μmのコアサイズを備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、約10μm~約20μm、約10μm~約50μm、約10μm~約100μm、約10μm~約500μm、約10μm~約1,000μm、約10μm~約2,000μm、約10μm~約4,000μm、約10μm~約6,000μm、約10μm~約8,000μm、約10μm~約10,000μm、約20μm~約50μm、約20μm~約100μm、約20μm~約500μm、約20μm~約1,000μm、約20μm~約2,000μm、約20μm~約4,000μm、約20μm~約6,000μm、約20μm~約8,000μm、約20μm~約10,000μm、約50μm~約100μm、約50μm~約500μm、約50μm~約1,000μm、約50μm~約2,000μm、約50μm~約4,000μm、約50μm~約6,000μm、約50μm~約8,000μm、約50μm~約10,000μm、約100μm~約500μm、約100μm~約1,000μm、約100μm~約2,000μm、約100μm~約4,000μm、約100μm~約6,000μm、約100μm~約8,000μm、約100μm~約10,000μm、約500μm~約1,000μm、約500μm~約2,000μm、約500μm~約4,000μm、約500μm~約6,000μm、約500μm~約8,000μm、約500μm~約10,000μm、約1,000μm~約2,000μm、約1,000μm~約4,000μm、約1,000μm~約6,000μm、約1,000μm~約8,000μm、約1,000μm~約10,000μm、約2,000μm~約4,000μm、約2,000μm~約6,000μm、約2,000μm~約8,000μm、約2,000μm~約10,000μm、約4,000μm~約6,000μm、約4,000μm~約8,000μm、約4,000μm~約10,000μm、約6,000μm~約8,000μm、約6,000μm~約10,000μm、または約8,000μm~約10,000μmのコアサイズを備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、約10μm、約20μm、約50μm、約100μm、約500μm、約1,000μm、約2,000μm、約4,000μm、約6,000μm、約8,000μm、または約10,000μmのコアサイズを備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、少なくとも約10μm、約20μm、約50μm、約100μm、約500μm、約1,000μm、約2,000μm、約4,000μm、約6,000μm、または約8,000μmのコアサイズを備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、最大で約20μm、約50μm、約100μm、約500μm、約1,000μm、約2,000μm、約4,000μm、約6,000μm、約8,000μm、または約10,000μmのコアサイズを備えてもよい。
【0120】
ある場合には、光学ファイバ206は、約0.01mm~約20mmの被写界深度を提供してもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、約0.01mm~約0.1mm、約0.01mm~約1mm、約0.01mm~約5mm、約0.01mm~約7mm、約0.01mm~約9mm、約0.01mm~約12mm、約0.01mm~約14mm、約0.01mm~約16mm、約0.01mm~約18mm、約0.01mm~約20mm、約0.1mm~約1mm、約0.1mm~約5mm、約0.1mm~約7mm、約0.1mm~約9mm、約0.1mm~約12mm、約0.1mm~約14mm、約0.1mm~約16mm、約0.1mm~約18mm、約0.1mm~約20mm、約1mm~約5mm、約1mm~約7mm、約1mm~約9mm、約1mm~約12mm、約1mm~約14mm、約1mm~約16mm、約1mm~約18mm、約1mm~約20mm、約5mm~約7mm、約5mm~約9mm、約5mm~約12mm、約5mm~約14mm、約5mm~約16mm、約5mm~約18mm、約5mm~約20mm、約7mm~約9mm、約7mm~約12mm、約7mm~約14mm、約7mm~約16mm、約7mm~約18mm、約7mm~約20mm、約9mm~約12mm、約9mm~約14mm、約9mm~約16mm、約9mm~約18mm、約9mm~約20mm、約12mm~約14mm、約12mm~約16mm、約12mm~約18mm、約12mm~約20mm、約14mm~約16mm、約14mm~約18mm、約14mm~約20mm、約16mm~約18mm、約16mm~約20mm、または約18mm~約20mmの被写界深度を提供してもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、約0.01mm、約0.1mm、約1mm、約5mm、約7mm、約9mm、約12mm、約14mm、約16mm、約18mm、または約20mmの被写界深度を提供してもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、少なくとも約0.01mm、約0.1mm、約1mm、約5mm、約7mm、約9mm、約12mm、約14mm、約16mm、または約18mmの被写界深度を提供してもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、最大で約0.1mm、約1mm、約5mm、約7mm、約9mm、約12mm、約14mm、約16mm、約18mm、または約20mmの被写界深度を提供してもよい。
【0121】
ある場合には、光学ファイバ206は、約0.12~約0.5の開口数を備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、約0.12~約0.2、約0.12~約0.25、約0.12~約0.3、約0.12~約0.35、約0.12~約0.4、約0.12~約0.45、約0.12~約0.5、約0.2~約0.25、約0.2~約0.3、約0.2~約0.35、約0.2~約0.4、約0.2~約0.45、約0.2~約0.5、約0.25~約0.3、約0.25~約0.35、約0.25~約0.4、約0.25~約0.45、約0.25~約0.5、約0.3~約0.35、約0.3~約0.4、約0.3~約0.45、約0.3~約0.5、約0.35~約0.4、約0.35~約0.45、約0.35~約0.5、約0.4~約0.45、約0.4~約0.5、または約0.45~約0.5の開口数を備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、約0.12、約0.2、約0.25、約0.3、約0.35、約0.4、約0.45、または約0.5の開口数を備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、少なくとも約0.12、約0.2、約0.25、約0.3、約0.35、約0.4、または約0.45の開口数を備えてもよい。ある場合には、光学ファイバ206は、最大で約0.2、約0.25、約0.3、約0.35、約0.4、約0.45、または約0.5の開口数を備えてもよい。
【0122】
いくつかの事例では、光学ファイバ206は、単一モード、偏波保持、フォトニック結晶、多モード、またはそれらの任意の組み合わせのファイバを備えてもよい。いくつかの事例では、収集光学系は、1つまたはそれを上回る平凸、両凸、両凹、または平凹レンズを備えてもよい。いくつかの事例では、光学ファイバ206は、1つまたはそれを上回るファイバ、例えば、ファイバ束を備えてもよい。ある場合には、ファイバ束は、少なくとも1つのファイバを備えてもよい。
【0123】
ある場合には、信号収集サブシステム102は、放出されたビーム117を異なる着目波長範囲内の複数のビームに分割し得る、波長分割要素120を備えてもよい。波長分割要素120は、ある波長範囲のみが所与の時間にそれを通して通過することを可能にするための光学フィルタの回転可能なホイール等のフィルタホイールまたは、例えば、放出されたビーム117を波長範囲に分割するためのフィルタおよびミラーの配列を備える、デマルチプレクサを備えてもよい。ある場合には、フィルタホイールは、連続的に回転されてもよく、特定の率で回転されてもよい。ある場合には、フィルタホイールは、少なくとも約1秒、少なくとも約2秒、少なくとも約3秒、少なくとも約4秒においてフィルタホイールの少なくとも1回の完全および/または部分回転で回転されてもよい。いくつかの事例では、フィルタホイールは、各フィルタが、約2秒にわたってサンプルの放出された蛍光光の経路内に設置されるように回転されてもよい。波長分割要素120は、1つまたはそれを上回る放出カットオフ波長を伴う1つまたはそれを上回るフィルタを備えてもよい。波長分割要素120は、放出されたビーム117を最大1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、12個、またはそれを上回る放出チャネルにフィルタリングし得る、1つまたはそれを上回るフィルタを備えてもよい。放出チャネルは、約365nm~約410nm、約410nm~約450nm、約450nm~約480nm、約500nm~約560nm、約560nm~約600nm、および約600nmまたはそれを上回る波長範囲を備えてもよい。ある場合には、分割要素120は、撮像システムが放出チャネル毎に信号を発生させるために組織サンプルを撮像している際、複数のフィルタを回転させ得る、フィルタホイールを備えてもよい。
【0124】
ある場合には、1つまたはそれを上回るフィルタのフィルタは、フィルタに関する波長伝送帯域の上限波長カットオフおよび下限波長カットオフを備えてもよい。
【0125】
ある場合には、1つまたはそれを上回るフィルタのフィルタは、最大で約400nm、最大で約402nm、最大で約404nm、最大で約408nm、最大で約410nm、最大で約412nm、最大で約414nm、最大で約418nm、最大で約420nm、最大で約422nm、最大で約424nm、最大で約426nm、最大で約428nm、最大で約430nm、最大で約432nm、最大で約434nm、最大で約436nm、最大で約438nm、最大で約440nm、最大で444nm、最大で約446nm、最大で約448nm、最大で約450nm、最大で約452nm、最大で約454nm、最大で約456nm、最大で約458nm、最大で約460nm、最大で約462nm、最大で約464nm、最大で約466、最大で約468nm、最大で約470nm、最大で約472nm、最大で約474nm、最大で約476nm、最大で約478nm、最大で約480nm、最大で約482nm、最大で約484nm、最大で約486nm、最大で約488nm、最大で約490nm、最大で約492nm、最大で約494nm、最大で約496nm、最大で約498nm、最大で約500nm、最大で約502nm、最大で約504nm、最大で約506nm、最大で約508nm、最大で約510nm、最大で約512nm、最大で約514nm、最大で約516nm、最大で約518nm、最大で約520nm、最大で約522nm、最大で約524nm、最大で約526nm、最大で約528nm、最大で約530nm、最大で約532nm、最大で約534nm、最大で約536nm、最大で約538nm、最大で約540nm、最大で約542nm、最大で約544nm、最大で約546nm、最大で約548nm、最大で約550nm、最大で約552nm、最大で約554nm、最大で約580nm、最大で約582nm、最大で約584nm、最大で約586nm、最大で約588nm、最大で約590nm、最大で約592nm、最大で約594nm、最大で約596nm、最大で約598nm、最大で約600nm、最大で602nm、最大で604nm、最大で約606nm、最大で約608nm、最大で約610nm、最大で約612nm、最大で約614nm、最大で約616nm、最大で約618nm、または最大で約620nmの上限波長カットオフを備えてもよい。ある場合には、波長分割要素の1つまたはそれを上回るフィルタは、本明細書の別の場所に説明されるように、異なる上限波長カットオフ値を備えてもよい。
【0126】
いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るフィルタのフィルタは、少なくとも約358nm、少なくとも約360nm、少なくとも約362nm、少なくとも約364nm、少なくとも約366nm、少なくとも約368nm、少なくとも約370nm、少なくとも約372nm、少なくとも約374nm、少なくとも約376nm、少なくとも約378nm、少なくとも約380nm、少なくとも約382nm、少なくとも約384nm、少なくとも約386nm、少なくとも約388nm、少なくとも約390nm、少なくとも約392nm、少なくとも約394nm、少なくとも約396nm、少なくとも約398nm、少なくとも約400nm、少なくとも約402nm、少なくとも約404nm、少なくとも約408nm、少なくとも約410nm、少なくとも約412nm、少なくとも約414nm、少なくとも約418nm、少なくとも約420nm、少なくとも約422nm、少なくとも約424nm、少なくとも約426nm、少なくとも約428nm、少なくとも約430nm、少なくとも約432nm、少なくとも約434nm、少なくとも約436nm、少なくとも約438nm、少なくとも約440nm、少なくとも444nm、少なくとも約446nm、少なくとも約448nm、少なくとも約450nm、少なくとも約452nm、少なくとも約454nm、少なくとも約456nm、少なくとも約458nm、少なくとも約460nm、少なくとも約462nm、少なくとも約464nm、少なくとも約466、少なくとも約468nm、少なくとも約470nm、少なくとも約472nm、少なくとも約474nm、少なくとも約476nm、少なくとも約478nm、少なくとも約480nm、少なくとも約482nm、少なくとも約484nm、少なくとも約486nm、少なくとも約488nm、少なくとも約490nm、少なくとも約492nm、少なくとも約494nm、少なくとも約496nm、少なくとも約498nm、少なくとも約500nm、少なくとも約502nm、少なくとも約504nm、少なくとも約506nm、少なくとも約508nm、少なくとも約510nm、少なくとも約512nm、少なくとも約514nm、少なくとも約516nm、少なくとも約518nm、少なくとも約520nm、少なくとも約522nm、少なくとも約524nm、少なくとも約526nm、少なくとも約528nm、少なくとも約530nm、少なくとも約532nm、少なくとも約534nm、少なくとも約536nm、少なくとも約538nm、少なくとも約540nm、少なくとも約542nm、少なくとも約544nm、少なくとも約546nm、少なくとも約548nm、少なくとも約550nm、少なくとも約552nm、少なくとも約554nm、少なくとも約580nm、少なくとも約582nm、少なくとも約584nm、少なくとも約586nm、少なくとも約588nm、少なくとも約590nm、少なくとも約592nm、少なくとも約594nm、少なくとも約596nm、少なくとも約598nm、少なくとも約600nm、少なくとも602nm、少なくとも604nm、少なくとも約606nm、少なくとも約608nm、少なくとも約610nm、少なくとも約612nm、少なくとも約614nm、少なくとも約616nm、少なくとも約618nm、または少なくとも約620nmの下限波長カットオフを備えてもよい。ある場合には、波長分割要素の1つまたはそれを上回るフィルタは、それぞれ、本明細書の別の場所に説明されるように、異なる下限波長カットオフ値を備えてもよい。
【0127】
ある場合には、フィルタホイールは、複数のスペクトルフィルタを備えてもよい。放出されたビーム117をフィルタホイールのスペクトルフィルタを通して順次通過させ、スペクトル帯域を発生させることは、異なるスペクトルフィルタによって発生されるスペクトル帯域の間の所定の時間遅延を付与し得る。フィルタホイールは、複数のエンコーダを備え、各スペクトルフィルタは、少なくとも1つのエンコーダと関連付けられてもよい。フィルタホイールは、回転フィルタホイールを備える。光学アセンブリはさらに、応答性光学信号をフィルタホイールの少なくとも1つのスペクトルフィルタに選択的に集束させるためのミラーガルバノメータを備えてもよい。
【0128】
ある場合には、放出されたビーム117がフィルタホイールの1つまたはそれを上回るフィルタを通して横断することからもたらされるスペクトル帯域は、約370nm~約900nmの範囲内であってもよい。スペクトル帯域は、約365nmまたはそれ未満、約365nm~約410nm、約410nm~約450nm、約450nm~約480nm、約500nm~約560nm、約560nm~約600nm、および約600nmまたはそれを上回る範囲内であってもよい。スペクトル帯域は、約400nmまたはそれ未満、約415nm~約450nm、約455nm~約480nm、および約500nmまたはそれを上回る範囲内であってもよい。
【0129】
いくつかの事例では、放出されたビーム117は、蛍光スペクトル、ラマンスペクトル、紫外可視スペクトル、または赤外スペクトルのうちの1つまたはそれを上回るものを備えてもよい。
【0130】
いくつかの事例では、光源106は、紫外スペクトル、可視スペクトル、近赤外スペクトル、または赤外スペクトル内の光パルスを放出してもよい。
【0131】
ある場合には、光源106は、約300nm~約1,100nmの範囲内の波長帯域の光を放出してもよい。光源106は、約330nm~約360nm、約420nm~約450nm、約660nm~約720nm、または約750nm~約780nmの範囲内の波長帯域の光を放出してもよい。
【0132】
いくつかの事例では、信号収集サブシステム102は、検出器を備えてもよく、検出器は、光電子増倍管(PMT)122、PIN検出器、アバランシェフォトダイオード、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。光電子増倍管122は、放出されたビーム117の光学光エネルギーを検出し、電気信号に変換してもよい。PMTの利得は、モジュラ電圧出力を提供することが可能な電圧電力供給源220によって調節されてもよい。
【0133】
ある場合には、検出器の活性面積は、パイ×(d2)/4であってもよく、式中、dは、検出器の活性面積の直径を備えてもよい。ある場合には、検出器の活性面積の直径であるdは、約50μm~約50,000μmであってもよい。ある場合には、検出器の活性面積の直径であるdは、約50μm~約125μm、約50μm~約400μm、約50μm~約1,000μm、約50μm~約2,000μm、約50μm~約10,000μm、約50μm~約12,000μm、約50μm~約20,000μm、約50μm~約30,000μm、約50μm~約45,000μm、約50μm~約50,000μm、約125μm~約400μm、約125μm~約1,000μm、約125μm~約2,000μm、約125μm~約10,000μm、約125μm~約12,000μm、約125μm~約20,000μm、約125μm~約30,000μm、約125μm~約45,000μm、約125μm~約50,000μm、約400μm~約1,000μm、約400μm~約2,000μm、約400μm~約10,000μm、約400μm~約12,000μm、約400μm~約20,000μm、約400μm~約30,000μm、約400μm~約45,000μm、約400μm~約50,000μm、約1,000μm~約2,000μm、約1,000μm~約10,000μm、約1,000μm~約12,000μm、約1,000μm~約20,000μm、約1,000μm~約30,000μm、約1,000μm~約45,000μm、約1,000μm~約50,000μm、約2,000μm~約10,000μm、約2,000μm~約12,000μm、約2,000μm~約20,000μm、約2,000μm~約30,000μm、約2,000μm~約45,000μm、約2,000μm~約50,000μm、約10,000μm~約12,000μm、約10,000μm~約20,000μm、約10,000μm~約30,000μm、約10,000μm~約45,000μm、約10,000μm~約50,000μm、約12,000μm~約20,000μm、約12,000μm~約30,000μm、約12,000μm~約45,000μm、約12,000μm~約50,000μm、約20,000μm~約30,000μm、約20,000μm~約45,000μm、約20,000μm~約50,000μm、約30,000μm~約45,000μm、約30,000μm~約50,000μm、または約45,000μm~約50,000μmであってもよい。ある場合には、検出器の活性面積の直径であるdは、約50μm、約125μm、約400μm、約1,000μm、約2,000μm、約10,000μm、約12,000μm、約20,000μm、約30,000μm、約45,000μm、または約50,000μmであってもよい。ある場合には、検出器の活性面積の直径であるdは、少なくとも約50μm、約125μm、約400μm、約1,000μm、約2,000μm、約10,000μm、約12,000μm、約20,000μm、約30,000μm、または約45,000μmであってもよい。ある場合には、検出器の活性面積の直径であるdは、少なくとも約125μm、約400μm、約1,000μm、約2,000μm、約10,000μm、約12,000μm、約20,000μm、約30,000μm、約45,000μm、または約50,000μmであってもよい。
【0134】
ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、約-70度~約0度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、約0度~約-10度、約0度~約-15度、約0度~約-20度、約0度~約-25度、約0度~約-30度、約0度~約-35度、約0度~約-40度、約0度~約-45度、約0度~約-50度、約0度~約-60度、約0度~約-70度、約-10度~約-15度、約-10度~約-20度、約-10度~約-25度、約-10度~約-30度、約-10度~約-35度、約-10度~約-40度、約-10度~約-45度、約-10度~約-50度、約-10度~約-60度、約-10度~約-70度、約-15度~約-20度、約-15度~約-25度、約-15度~約-30度、約-15度~約-35度、約-15度~約-40度、約-15度~約-45度、約-15度~約-50度、約-15度~約-60度、約-15度~約-70度、約-20度~約-25度、約-20度~約-30度、約-20度~約-35度、約-20度~約-40度、約-20度~約-45度、約-20度~約-50度、約-20度~約-60度、約-20度~約-70度、約-25度~約-30度、約-25度~約-35度、約-25度~約-40度、約-25度~約-45度、約-25度~約-50度、約-25度~約-60度、約-25度~約-70度、約-30度~約-35度、約-30度~約-40度、約-30度~約-45度、約-30度~約-50度、約-30度~約-60度、約-30度~約-70度、約-35度~約-40度、約-35度~約-45度、約-35度~約-50度、約-35度~約-60度、約-35度~約-70度、約-40度~約-45度、約-40度~約-50度、約-40度~約-60度、約-40度~約-70度、約-45度~約-50度、約-45度~約-60度、約-45度~約-70度、約-50度~約-60度、約-50度~約-70度、または約-60度~約-70度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、約0度、約-10度、約-15度、約-20度、約-25度、約-30度、約-35度、約-40度、約-45度、約-50度、約-60度、または約-70度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、少なくとも約0度、約-10度、約-15度、約-20度、約-25度、約-30度、約-35度、約-40度、約-45度、約-50度、または約-60度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、少なくとも約-10度、約-15度、約-20度、約-25度、約-30度、約-35度、約-40度、約-45度、約-50度、約-60度、または約-70度であってもよい。
【0135】
ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、約0度~約70度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、約0度~約10度、約0度~約15度、約0度~約20度、約0度~約25度、約0度~約30度、約0度~約35度、約0度~約40度、約0度~約45度、約0度~約50度、約0度~約60度、約0度~約70度、約10度~約15度、約10度~約20度、約10度~約25度、約10度~約30度、約10度~約35度、約10度~約40度、約10度~約45度、約10度~約50度、約10度~約60度、約10度~約70度、約15度~約20度、約15度~約25度、約15度~約30度、約15度~約35度、約15度~約40度、約15度~約45度、約15度~約50度、約15度~約60度、約15度~約70度、約20度~約25度、約20度~約30度、約20度~約35度、約20度~約40度、約20度~約45度、約20度~約50度、約20度~約60度、約20度~約70度、約25度~約30度、約25度~約35度、約25度~約40度、約25度~約45度、約25度~約50度、約25度~約60度、約25度~約70度、約30度~約35度、約30度~約40度、約30度~約45度、約30度~約50度、約30度~約60度、約30度~約70度、約35度~約40度、約35度~約45度、約35度~約50度、約35度~約60度、約35度~約70度、約40度~約45度、約40度~約50度、約40度~約60度、約40度~約70度、約45度~約50度、約45度~約60度、約45度~約70度、約50度~約60度、約50度~約70度、または約60度~約70度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、約0度、約10度、約15度、約20度、約25度、約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、約60度、または約70度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、少なくとも約0度、約10度、約15度、約20度、約25度、約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、または約60度であってもよい。ある場合には、検出器の許容可能な円錐角は、少なくとも約10度、約15度、約20度、約25度、約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、約60度、または約70度であってもよい。
【0136】
ある場合には、光電子増倍管の電気信号は、デジタルおよび/またはアナログ信号処理要素124-128によって処理および/または分析されてもよい。デジタルおよび/またはアナログ信号処理要素は、減衰-増幅電子機器124、デジタイザ(126、234)、システム制御電子機器(128、221、222)、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、減衰-増幅電子機器124は、少なくとも2つの減衰器(226、230)、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)、プログラマブル減衰器2600、固定減衰器2604、増幅器2602、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、減衰-増幅電子機器124は、相互に、および/またはデジタイザ234に電気的に結合される、プログラマブル減衰器2600、増幅器2602、固定減衰器2604、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、減衰-増幅電子機器124の間の電気コネクタは、第1のコンポーネントおよび/またはコネクタと第2のコンポーネントおよび/またはコネクタとの間の接続距離を低減させ、および/または無線周波数電気信号反射を低減させるように構成される、コネクタを備えてもよい。
【0137】
プログラマブル減衰器2600は、約1dB~約100dBの減衰を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、約1dB~約5dB、約1dB~約10dB、約1dB~約15dB、約1dB~約20dB、約1dB~約30dB、約1dB~約50dB、約1dB~約60dB、約1dB~約70dB、約1dB~約80dB、約1dB~約90dB、約1dB~約100dB、約5dB~約10dB、約5dB~約15dB、約5dB~約20dB、約5dB~約30dB、約5dB~約50dB、約5dB~約60dB、約5dB~約70dB、約5dB~約80dB、約5dB~約90dB、約5dB~約100dB、約10dB~約15dB、約10dB~約20dB、約10dB~約30dB、約10dB~約50dB、約10dB~約60dB、約10dB~約70dB、約10dB~約80dB、約10dB~約90dB、約10dB~約100dB、約15dB~約20dB、約15dB~約30dB、約15dB~約50dB、約15dB~約60dB、約15dB~約70dB、約15dB~約80dB、約15dB~約90dB、約15dB~約100dB、約20dB~約30dB、約20dB~約50dB、約20dB~約60dB、約20dB~約70dB、約20dB~約80dB、約20dB~約90dB、約20dB~約100dB、約30dB~約50dB、約30dB~約60dB、約30dB~約70dB、約30dB~約80dB、約30dB~約90dB、約30dB~約100dB、約50dB~約60dB、約50dB~約70dB、約50dB~約80dB、約50dB~約90dB、約50dB~約100dB、約60dB~約70dB、約60dB~約80dB、約60dB~約90dB、約60dB~約100dB、約70dB~約80dB、約70dB~約90dB、約70dB~約100dB、約80dB~約90dB、約80dB~約100dB、または約90dB~約100dBの減衰を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、約1dB、約5dB、約10dB、約15dB、約20dB、約30dB、約50dB、約60dB、約70dB、約80dB、約90dB、または約100dBの減衰を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、少なくとも約1dB、約5dB、約10dB、約15dB、約20dB、約30dB、約50dB、約60dB、約70dB、約80dB、または約90dBの減衰を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、最大で約5dB、約10dB、約15dB、約20dB、約30dB、約50dB、約60dB、約70dB、約80dB、約90dB、または約100dBの減衰を備えてもよい。
【0138】
プログラマブル減衰器2600は、約0.1dB~約30dBの減衰分解能を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、約0.1dB~約0.25dB、約0.1dB~約0.3dB、約0.1dB~約0.5dB、約0.1dB~約1dB、約0.1dB~約1.5dB、約0.1dB~約2dB、約0.1dB~約3dB、約0.1dB~約5dB、約0.1dB~約10dB、約0.1dB~約20dB、約0.1dB~約30dB、約0.25dB~約0.3dB、約0.25dB~約0.5dB、約0.25dB~約1dB、約0.25dB~約1.5dB、約0.25dB~約2dB、約0.25dB~約3dB、約0.25dB~約5dB、約0.25dB~約10dB、約0.25dB~約20dB、約0.25dB~約30dB、約0.3dB~約0.5dB、約0.3dB~約1dB、約0.3dB~約1.5dB、約0.3dB~約2dB、約0.3dB~約3dB、約0.3dB~約5dB、約0.3dB~約10dB、約0.3dB~約20dB、約0.3dB~約30dB、約0.5dB~約1dB、約0.5dB~約1.5dB、約0.5dB~約2dB、約0.5dB~約3dB、約0.5dB~約5dB、約0.5dB~約10dB、約0.5dB~約20dB、約0.5dB~約30dB、約1dB~約1.5dB、約1dB~約2dB、約1dB~約3dB、約1dB~約5dB、約1dB~約10dB、約1dB~約20dB、約1dB~約30dB、約1.5dB~約2dB、約1.5dB~約3dB、約1.5dB~約5dB、約1.5dB~約10dB、約1.5dB~約20dB、約1.5dB~約30dB、約2dB~約3dB、約2dB~約5dB、約2dB~約10dB、約2dB~約20dB、約2dB~約30dB、約3dB~約5dB、約3dB~約10dB、約3dB~約20dB、約3dB~約30dB、約5dB~約10dB、約5dB~約20dB、約5dB~約30dB、約10dB~約20dB、約10dB~約30dB、または約20dB~約30dBの減衰分解能を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、約0.1dB、約0.25dB、約0.3dB、約0.5dB、約1dB、約1.5dB、約2dB、約3dB、約5dB、約10dB、約20dB、または約30dBの減衰分解能を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、少なくとも約0.1dB、約0.25dB、約0.3dB、約0.5dB、約1dB、約1.5dB、約2dB、約3dB、約5dB、約10dB、または約20dBの減衰分解能を備えてもよい。プログラマブル減衰器2600は、最大で約0.25dB、約0.3dB、約0.5dB、約1dB、約1.5dB、約2dB、約3dB、約5dB、約10dB、約20dB、または約30dBの減衰分解能を備えてもよい。
【0139】
固定減衰器2604は、約0.1dB~約30dBの減衰を備えてもよい。固定減衰器2604は、約0.1dB~約0.25dB、約0.1dB~約0.3dB、約0.1dB~約0.5dB、約0.1dB~約1dB、約0.1dB~約1.5dB、約0.1dB~約2dB、約0.1dB~約3dB、約0.1dB~約6dB、約0.1dB~約10dB、約0.1dB~約20dB、約0.1dB~約30dB、約0.25dB~約0.3dB、約0.25dB~約0.5dB、約0.25dB~約1dB、約0.25dB~約1.5dB、約0.25dB~約2dB、約0.25dB~約3dB、約0.25dB~約6dB、約0.25dB~約10dB、約0.25dB~約20dB、約0.25dB~約30dB、約0.3dB~約0.5dB、約0.3dB~約1dB、約0.3dB~約1.5dB、約0.3dB~約2dB、約0.3dB~約3dB、約0.3dB~約6dB、約0.3dB~約10dB、約0.3dB~約20dB、約0.3dB~約30dB、約0.5dB~約1dB、約0.5dB~約1.5dB、約0.5dB~約2dB、約0.5dB~約3dB、約0.5dB~約6dB、約0.5dB~約10dB、約0.5dB~約20dB、約0.5dB~約30dB、約1dB~約1.5dB、約1dB~約2dB、約1dB~約3dB、約1dB~約6dB、約1dB~約10dB、約1dB~約20dB、約1dB~約30dB、約1.5dB~約2dB、約1.5dB~約3dB、約1.5dB~約6dB、約1.5dB~約10dB、約1.5dB~約20dB、約1.5dB~約30dB、約2dB~約3dB、約2dB~約6dB、約2dB~約10dB、約2dB~約20dB、約2dB~約30dB、約3dB~約6dB、約3dB~約10dB、約3dB~約20dB、約3dB~約30dB、約6dB~約10dB、約6dB~約20dB、約6dB~約30dB、約10dB~約20dB、約10dB~約30dB、または約20dB~約30dBの減衰を備えてもよい。固定減衰器2604は、約0.1dB、約0.25dB、約0.3dB、約0.5dB、約1dB、約1.5dB、約2dB、約3dB、約6dB、約10dB、約20dB、または約30dBの減衰を備えてもよい。固定減衰器2604は、少なくとも約0.1dB、約0.25dB、約0.3dB、約0.5dB、約1dB、約1.5dB、約2dB、約3dB、約6dB、約10dB、または約20dBの減衰を備えてもよい。固定減衰器2604は、最大で約0.25dB、約0.3dB、約0.5dB、約1dB、約1.5dB、約2dB、約3dB、約6dB、約10dB、約20dB、または約30dBの減衰を備えてもよい。
【0140】
ある場合には、デジタイザ(126、234)は、本明細書の別の場所に説明されるように、増幅および減衰後に光電子増倍管のアナログ電気信号をサンプリングするように構成される、アナログ/デジタル回路(すなわち、DAC)を備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、正の1電圧~負の1ボルトの入力信号検出範囲を備えてもよい。ある場合には、デジタイザは、正の3ボルト~負の3ボルトの入力信号損傷電圧閾値を備えてもよい。
【0141】
ある場合には、デジタイザ(126、234)は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、グラフィック処理ユニット(GPU)、本システムのソリッドステートメモリ、またはそれらの任意の組み合わせの撮像システムの電気コンポーネントに電気的に結合されてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、データをFPGAまたはGPUに送信する前にデジタル化されたデータをプロセッサに送信することなく、データをFPGAまたはGPUに直接転送してもよい。ある場合には、FPGAおよび/またはGPUは、
図25に示されるように、蛍光撮像データを予測モデルパイプライン2452に送信、転送、および/または伝送することに先立って、減衰-増幅電子機器124からの出力信号を前処理(2450)してもよい。ある場合には、予測モデルパイプライン2452は、蛍光撮像データに対して1つまたはそれを上回る処理方法、例えば、次元削減、特徴エンジニアリング、分類、画像処理、さらなる信号前処理、またはそれらの任意の組み合わせの処理方法を行ってもよい。いくつかの事例では、予測モデルパイプラインは、コンピュータシステム804上で、クラウドコンピューティングアーキテクチャ816においてオフラインで、またはそれらの組み合わせで蛍光撮像データに対して1つまたはそれを上回る処理方法を行ってもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、光電子増倍管のアナログ電気信号をデジタル信号に変換し、次いで、さらなる信号処理(例えば、光電子増倍管のパルス化電気信号の蛍光寿命の決定)のためにデジタル化された信号をGPUに伝送してもよい。ある場合には、デジタイザは、光電子増倍管によって提供されたアナログパルス化電気信号をデジタル信号に変換し、次いで、デジタル化された信号をFPGAに伝送してもよい。FPGAは、光電子増倍管によって検出された全光学エネルギーを検出するように構成されてもよい。ある場合には、FPGAは、パルス化信号の各パルス下のピーク振幅および/または面積を測定するように構成されてもよい。
【0142】
GPUおよび/またはFPGAによって行われる信号処理は、光電子増倍管によって提供された電気信号の検出されたパルス化信号を整合させるステップ、整合されたパルス化信号をフィルタリングするステップ、パルス化信号を平均化するステップ、平均化されたパルスから崩壊値および/またはピーク値を抽出するステップ、またはそれらの任意の組み合わせの信号処理ステップを含んでもよい。
【0143】
いくつかの事例では、デジタイザは、約50メガヘルツ(MHz)~約20,000MHzのアナログ帯域幅を備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、約50MHz~約100MHz、約50MHz~約500MHz、約50MHz~約700MHz、約50MHz~約1,000MHz、約50MHz~約2,000MHz、約50MHz~約4,000MHz、約50MHz~約6,000MHz、約50MHz~約8,000MHz、約50MHz~約9,000MHz、約50MHz~約10,000MHz、約50MHz~約20,000MHz、約100MHz~約500MHz、約100MHz~約700MHz、約100MHz~約1,000MHz、約100MHz~約2,000MHz、約100MHz~約4,000MHz、約100MHz~約6,000MHz、約100MHz~約8,000MHz、約100MHz~約9,000MHz、約100MHz~約10,000MHz、約100MHz~約20,000MHz、約500MHz~約700MHz、約500MHz~約1,000MHz、約500MHz~約2,000MHz、約500MHz~約4,000MHz、約500MHz~約6,000MHz、約500MHz~約8,000MHz、約500MHz~約9,000MHz、約500MHz~約10,000MHz、約500MHz~約20,000MHz、約700MHz~約1,000MHz、約700MHz~約2,000MHz、約700MHz~約4,000MHz、約700MHz~約6,000MHz、約700MHz~約8,000MHz、約700MHz~約9,000MHz、約700MHz~約10,000MHz、約700MHz~約20,000MHz、約1,000MHz~約2,000MHz、約1,000MHz~約4,000MHz、約1,000MHz~約6,000MHz、約1,000MHz~約8,000MHz、約1,000MHz~約9,000MHz、約1,000MHz~約10,000MHz、約1,000MHz~約20,000MHz、約2,000MHz~約4,000MHz、約2,000MHz~約6,000MHz、約2,000MHz~約8,000MHz、約2,000MHz~約9,000MHz、約2,000MHz~約10,000MHz、約2,000MHz~約20,000MHz、約4,000MHz~約6,000MHz、約4,000MHz~約8,000MHz、約4,000MHz~約9,000MHz、約4,000MHz~約10,000MHz、約4,000MHz~約20,000MHz、約6,000MHz~約8,000MHz、約6,000MHz~約9,000MHz、約6,000MHz~約10,000MHz、約6,000MHz~約20,000MHz、約8,000MHz~約9,000MHz、約8,000MHz~約10,000MHz、約8,000MHz~約20,000MHz、約9,000MHz~約10,000MHz、約9,000MHz~約20,000MHz、または約10,000MHz~約20,000MHzのアナログ帯域幅を備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、約50MHz、約100MHz、約500MHz、約700MHz、約1,000MHz、約2,000MHz、約4,000MHz、約6,000MHz、約8,000MHz、約9,000MHz、約10,000MHz、または約20,000MHzのアナログ帯域幅を備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、少なくとも約50MHz、約100MHz、約500MHz、約700MHz、約1,000MHz、約2,000MHz、約4,000MHz、約6,000MHz、約8,000MHz、約9,000MHz、または約10,000MHzのアナログ帯域幅を備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、少なくとも約100MHz、約500MHz、約700MHz、約1,000MHz、約2,000MHz、約4,000MHz、約6,000MHz、約8,000MHz、約9,000MHz、約10,000MHz、または約20,000MHzのアナログ帯域幅を備えてもよい。
【0144】
いくつかの事例では、デジタイザは、毎秒約50メガサンプル(Ms/秒)~約20,000Ms/秒のサンプリングレートを備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、約50Ms/秒~約100Ms/秒、約50Ms/秒~約500Ms/秒、約50Ms/秒~約700Ms/秒、約50Ms/秒~約1,000Ms/秒、約50Ms/秒~約2,000Ms/秒、約50Ms/秒~約4,000Ms/秒、約50Ms/秒~約6,000Ms/秒、約50Ms/秒~約8,000Ms/秒、約50Ms/秒~約9,000Ms/秒、約50Ms/秒~約10,000Ms/秒、約50Ms/秒~約20,000Ms/秒、約100Ms/秒~約500Ms/秒、約100Ms/秒~約700Ms/秒、約100Ms/秒~約1,000Ms/秒、約100Ms/秒~約2,000Ms/秒、約100Ms/秒~約4,000Ms/秒、約100Ms/秒~約6,000Ms/秒、約100Ms/秒~約8,000Ms/秒、約100Ms/秒~約9,000Ms/秒、約100Ms/秒~約10,000Ms/秒、約100Ms/秒~約20,000Ms/秒、約500Ms/秒~約700Ms/秒、約500Ms/秒~約1,000Ms/秒、約500Ms/秒~約2,000Ms/秒、約500Ms/秒~約4,000Ms/秒、約500Ms/秒~約6,000Ms/秒、約500Ms/秒~約8,000Ms/秒、約500Ms/秒~約9,000Ms/秒、約500Ms/秒~約10,000Ms/秒、約500Ms/秒~約20,000Ms/秒、約700Ms/秒~約1,000Ms/秒、約700Ms/秒~約2,000Ms/秒、約700Ms/秒~約4,000Ms/秒、約700Ms/秒~約6,000Ms/秒、約700Ms/秒~約8,000Ms/秒、約700Ms/秒~約9,000Ms/秒、約700Ms/秒~約10,000Ms/秒、約700Ms/秒~約20,000Ms/秒、約1,000Ms/秒~約2,000Ms/秒、約1,000Ms/秒~約4,000Ms/秒、約1,000Ms/秒~約6,000Ms/秒、約1,000Ms/秒~約8,000Ms/秒、約1,000Ms/秒~約9,000Ms/秒、約1,000Ms/秒~約10,000Ms/秒、約1,000Ms/秒~約20,000Ms/秒、約2,000Ms/秒~約4,000Ms/秒、約2,000Ms/秒~約6,000Ms/秒、約2,000Ms/秒~約8,000Ms/秒、約2,000Ms/秒~約9,000Ms/秒、約2,000Ms/秒~約10,000Ms/秒、約2,000Ms/秒~約20,000Ms/秒、約4,000Ms/秒~約6,000Ms/秒、約4,000Ms/秒~約8,000Ms/秒、約4,000Ms/秒~約9,000Ms/秒、約4,000Ms/秒~約10,000Ms/秒、約4,000Ms/秒~約20,000Ms/秒、約6,000Ms/秒~約8,000Ms/秒、約6,000Ms/秒~約9,000Ms/秒、約6,000Ms/秒~約10,000Ms/秒、約6,000Ms/秒~約20,000Ms/秒、約8,000Ms/秒~約9,000Ms/秒、約8,000Ms/秒~約10,000Ms/秒、約8,000Ms/秒~約20,000Ms/秒、約9,000Ms/秒~約10,000Ms/秒、約9,000Ms/秒~約20,000Ms/秒、または約10,000Ms/秒~約20,000Ms/秒のサンプリングレートを備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、約50Ms/秒、約100Ms/秒、約500Ms/秒、約700Ms/秒、約1,000Ms/秒、約2,000Ms/秒、約4,000Ms/秒、約6,000Ms/秒、約8,000Ms/秒、約9,000Ms/秒、約10,000Ms/秒、または約20,000Ms/秒のサンプリングレートを備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、少なくとも約50Ms/秒、約100Ms/秒、約500Ms/秒、約700Ms/秒、約1,000Ms/秒、約2,000Ms/秒、約4,000Ms/秒、約6,000Ms/秒、約8,000Ms/秒、約9,000Ms/秒、または約10,000Ms/秒のサンプリングレートを備えてもよい。いくつかの事例では、デジタイザは、少なくとも約100Ms/秒、約500Ms/秒、約700Ms/秒、約1,000Ms/秒、約2,000Ms/秒、約4,000Ms/秒、約6,000Ms/秒、約8,000Ms/秒、約9,000Ms/秒、約10,000Ms/秒、または約20,000Ms/秒のサンプリングレートを備えてもよい。
【0145】
ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、約8キロヘルツ(kHz)~約3,000,000kHzの周波数応答を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、約8kHz~約100kHz、約8kHz~約1,000kHz、約8kHz~約10,000kHz、約8kHz~約50,000kHz、約8kHz~約100,000kHz、約8kHz~約150,000kHz、約8kHz~約250,000kHz、約8kHz~約500,000kHz、約8kHz~約1,000,000kHz、約8kHz~約2,000,000kHz、約8kHz~約3,000,000kHz、約100kHz~約1,000kHz、約100kHz~約10,000kHz、約100kHz~約50,000kHz、約100kHz~約100,000kHz、約100kHz~約150,000kHz、約100kHz~約250,000kHz、約100kHz~約500,000kHz、約100kHz~約1,000,000kHz、約100kHz~約2,000,000kHz、約100kHz~約3,000,000kHz、約1,000kHz~約10,000kHz、約1,000kHz~約50,000kHz、約1,000kHz~約100,000kHz、約1,000kHz~約150,000kHz、約1,000kHz~約250,000kHz、約1,000kHz~約500,000kHz、約1,000kHz~約1,000,000kHz、約1,000kHz~約2,000,000kHz、約1,000kHz~約3,000,000kHz、約10,000kHz~約50,000kHz、約10,000kHz~約100,000kHz、約10,000kHz~約150,000kHz、約10,000kHz~約250,000kHz、約10,000kHz~約500,000kHz、約10,000kHz~約1,000,000kHz、約10,000kHz~約2,000,000kHz、約10,000kHz~約3,000,000kHz、約50,000kHz~約100,000kHz、約50,000kHz~約150,000kHz、約50,000kHz~約250,000kHz、約50,000kHz~約500,000kHz、約50,000kHz~約1,000,000kHz、約50,000kHz~約2,000,000kHz、約50,000kHz~約3,000,000kHz、約100,000kHz~約150,000kHz、約100,000kHz~約250,000kHz、約100,000kHz~約500,000kHz、約100,000kHz~約1,000,000kHz、約100,000kHz~約2,000,000kHz、約100,000kHz~約3,000,000kHz、約150,000kHz~約250,000kHz、約150,000kHz~約500,000kHz、約150,000kHz~約1,000,000kHz、約150,000kHz~約2,000,000kHz、約150,000kHz~約3,000,000kHz、約250,000kHz~約500,000kHz、約250,000kHz~約1,000,000kHz、約250,000kHz~約2,000,000kHz、約250,000kHz~約3,000,000kHz、約500,000kHz~約1,000,000kHz、約500,000kHz~約2,000,000kHz、約500,000kHz~約3,000,000kHz、約1,000,000kHz~約2,000,000kHz、約1,000,000kHz~約3,000,000kHz、または約2,000,000kHz~約3,000,000kHzの周波数応答を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、約8kHz、約100kHz、約1,000kHz、約10,000kHz、約50,000kHz、約100,000kHz、約150,000kHz、約250,000kHz、約500,000kHz、約1,000,000kHz、約2,000,000kHz、または約3,000,000kHzの周波数応答を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、少なくとも約8kHz、約100kHz、約1,000kHz、約10,000kHz、約50,000kHz、約100,000kHz、約150,000kHz、約250,000kHz、約500,000kHz、約1,000,000kHz、または約2,000,000kHzの周波数応答を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、少なくとも約100kHz、約1,000kHz、約10,000kHz、約50,000kHz、約100,000kHz、約150,000kHz、約250,000kHz、約500,000kHz、約1,000,000kHz、約2,000,000kHz、または約3,000,000kHzの周波数応答を備えてもよい。
【0146】
ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、約2dB~約60dBの利得を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、約2dB~約4dB、約2dB~約6dB、約2dB~約8dB、約2dB~約10dB、約2dB~約12dB、約2dB~約15dB、約2dB~約20dB、約2dB~約30dB、約2dB~約40dB、約2dB~約50dB、約2dB~約60dB、約4dB~約6dB、約4dB~約8dB、約4dB~約10dB、約4dB~約12dB、約4dB~約15dB、約4dB~約20dB、約4dB~約30dB、約4dB~約40dB、約4dB~約50dB、約4dB~約60dB、約6dB~約8dB、約6dB~約10dB、約6dB~約12dB、約6dB~約15dB、約6dB~約20dB、約6dB~約30dB、約6dB~約40dB、約6dB~約50dB、約6dB~約60dB、約8dB~約10dB、約8dB~約12dB、約8dB~約15dB、約8dB~約20dB、約8dB~約30dB、約8dB~約40dB、約8dB~約50dB、約8dB~約60dB、約10dB~約12dB、約10dB~約15dB、約10dB~約20dB、約10dB~約30dB、約10dB~約40dB、約10dB~約50dB、約10dB~約60dB、約12dB~約15dB、約12dB~約20dB、約12dB~約30dB、約12dB~約40dB、約12dB~約50dB、約12dB~約60dB、約15dB~約20dB、約15dB~約30dB、約15dB~約40dB、約15dB~約50dB、約15dB~約60dB、約20dB~約30dB、約20dB~約40dB、約20dB~約50dB、約20dB~約60dB、約30dB~約40dB、約30dB~約50dB、約30dB~約60dB、約40dB~約50dB、約40dB~約60dB、または約50dB~約60dBの利得を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、約2dB、約4dB、約6dB、約8dB、約10dB、約12dB、約15dB、約20dB、約30dB、約40dB、約50dB、または約60dBの利得を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、少なくとも約2dB、約4dB、約6dB、約8dB、約10dB、約12dB、約15dB、約20dB、約30dB、約40dB、または約50dBの利得を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602は、最大で約4dB、約6dB、約8dB、約10dB、約12dB、約15dB、約20dB、約30dB、約40dB、約50dB、または約60dBの利得を備えてもよい。
【0147】
ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602の熱雑音は、約0.01dB~約6dBの熱雑音を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602の熱雑音は、約0.01dB~約0.05dB、約0.01dB~約0.07dB、約0.01dB~約0.1dB、約0.01dB~約0.25dB、約0.01dB~約0.5dB、約0.01dB~約1dB、約0.01dB~約2dB、約0.01dB~約3dB、約0.01dB~約4dB、約0.01dB~約5dB、約0.01dB~約6dB、約0.05dB~約0.07dB、約0.05dB~約0.1dB、約0.05dB~約0.25dB、約0.05dB~約0.5dB、約0.05dB~約1dB、約0.05dB~約2dB、約0.05dB~約3dB、約0.05dB~約4dB、約0.05dB~約5dB、約0.05dB~約6dB、約0.07dB~約0.1dB、約0.07dB~約0.25dB、約0.07dB~約0.5dB、約0.07dB~約1dB、約0.07dB~約2dB、約0.07dB~約3dB、約0.07dB~約4dB、約0.07dB~約5dB、約0.07dB~約6dB、約0.1dB~約0.25dB、約0.1dB~約0.5dB、約0.1dB~約1dB、約0.1dB~約2dB、約0.1dB~約3dB、約0.1dB~約4dB、約0.1dB~約5dB、約0.1dB~約6dB、約0.25dB~約0.5dB、約0.25dB~約1dB、約0.25dB~約2dB、約0.25dB~約3dB、約0.25dB~約4dB、約0.25dB~約5dB、約0.25dB~約6dB、約0.5dB~約1dB、約0.5dB~約2dB、約0.5dB~約3dB、約0.5dB~約4dB、約0.5dB~約5dB、約0.5dB~約6dB、約1dB~約2dB、約1dB~約3dB、約1dB~約4dB、約1dB~約5dB、約1dB~約6dB、約2dB~約3dB、約2dB~約4dB、約2dB~約5dB、約2dB~約6dB、約3dB~約4dB、約3dB~約5dB、約3dB~約6dB、約4dB~約5dB、約4dB~約6dB、または約5dB~約6dBの熱雑音を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602の熱雑音は、約0.01dB、約0.05dB、約0.07dB、約0.1dB、約0.25dB、約0.5dB、約1dB、約2dB、約3dB、約4dB、約5dB、または約6dBの熱雑音を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602の熱雑音は、少なくとも約0.01dB、約0.05dB、約0.07dB、約0.1dB、約0.25dB、約0.5dB、約1dB、約2dB、約3dB、約4dB、または約5dBの熱雑音を備えてもよい。ある場合には、少なくとも2つの前置増幅器(228、232)および/または増幅器2602の熱雑音は、最大で約0.05dB、約0.07dB、約0.1dB、約0.25dB、約0.5dB、約1dB、約2dB、約3dB、約4dB、約5dB、または約6dBの熱雑音を備えてもよい。
【0148】
いくつかの事例では、組織サンプルからの検出された光学信号は、励起される着目分子に応じて変動し得る。検出された光学信号は、例えば、組織サンプル内の非常に応答性または非常に蛍光性の分子に関する場合では、PMTの光学信号の検出可能範囲を飽和させ得る、または組織サンプル内のより低い応答性またはより低い蛍光性の分子に関してPMTの雑音フロアに対して検出可能ではない場合がある。例えば、蛍光体は、これを励起するために使用される励起光の量子効率および/または吸収に基づく強度で蛍光スペクトルを放出する。蛍光体が存在する条件に応じて、蛍光体の強度は、異なり得る。例えば、組織サンプル内の蛍光体は、その周辺の差異に起因して、血液サンプル内または単離されるときの同一の蛍光体と異なる強度を有し得る。蛍光スペクトルを適切に記録するために、検出器(例えば、PMT)の利得は、高い蛍光放出が信号を飽和させず、低い蛍光放出が信号対雑音比を低減させないように調節されてもよい。これは、PMT122の電圧電力供給源220の電圧(すなわち、スルーレート)を急速に変化させることによって達成されてもよい。
【0149】
ある場合には、電圧電力供給源のスルーレートは、約1V/μ秒~約1,000V/μ秒であってもよい。ある場合には、電圧電力供給源のスルーレートは、約1V/μ秒~約5V/μ秒、約1V/μ秒~約10V/μ秒、約1V/μ秒~約25V/μ秒、約1V/μ秒~約50V/μ秒、約1V/μ秒~約100V/μ秒、約1V/μ秒~約200V/μ秒、約1V/μ秒~約400V/μ秒、約1V/μ秒~約800V/μ秒、約1V/μ秒~約1,000V/μ秒、約5V/μ秒~約10V/μ秒、約5V/μ秒~約25V/μ秒、約5V/μ秒~約50V/μ秒、約5V/μ秒~約100V/μ秒、約5V/μ秒~約200V/μ秒、約5V/μ秒~約400V/μ秒、約5V/μ秒~約800V/μ秒、約5V/μ秒~約1,000V/μ秒、約10V/μ秒~約25V/μ秒、約10V/μ秒~約50V/μ秒、約10V/μ秒~約100V/μ秒、約10V/μ秒~約200V/μ秒、約10V/μ秒~約400V/μ秒、約10V/μ秒~約800V/μ秒、約10V/μ秒~約1,000V/μ秒、約25V/μ秒~約50V/μ秒、約25V/μ秒~約100V/μ秒、約25V/μ秒~約200V/μ秒、約25V/μ秒~約400V/μ秒、約25V/μ秒~約800V/μ秒、約25V/μ秒~約1,000V/μ秒、約50V/μ秒~約100V/μ秒、約50V/μ秒~約200V/μ秒、約50V/μ秒~約400V/μ秒、約50V/μ秒~約800V/μ秒、約50V/μ秒~約1,000V/μ秒、約100V/μ秒~約200V/μ秒、約100V/μ秒~約400V/μ秒、約100V/μ秒~約800V/μ秒、約100V/μ秒~約1,000V/μ秒、約200V/μ秒~約400V/μ秒、約200V/μ秒~約800V/μ秒、約200V/μ秒~約1,000V/μ秒、約400V/μ秒~約800V/μ秒、約400V/μ秒~約1,000V/μ秒、または約800V/μ秒~約1,000V/μ秒であってもよい。ある場合には、電圧電力供給源のスルーレートは、約1V/μ秒、約5V/μ秒、約10V/μ秒、約25V/μ秒、約50V/μ秒、約100V/μ秒、約200V/μ秒、約400V/μ秒、約800V/μ秒、または約1,000V/μ秒であってもよい。ある場合には、電圧電力供給源のスルーレートは、少なくとも約1V/μ秒、約5V/μ秒、約10V/μ秒、約25V/μ秒、約50V/μ秒、約100V/μ秒、約200V/μ秒、約400V/μ秒、または約800V/μ秒であってもよい。ある場合には、電圧電力供給源のスルーレートは、少なくとも約5V/μ秒、約10V/μ秒、約25V/μ秒、約50V/μ秒、約100V/μ秒、約200V/μ秒、約400V/μ秒、約800V/μ秒、または約1,000V/μ秒であってもよい。
【0150】
いくつかの事例では、電圧電力供給源の周波数応答は、約1kHz~約1,000kHzを備えてもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源の周波数応答は、約1kHz~約5kHz、約1kHz~約10kHz、約1kHz~約25kHz、約1kHz~約50kHz、約1kHz~約100kHz、約1kHz~約200kHz、約1kHz~約400kHz、約1kHz~約800kHz、約1kHz~約1,000kHz、約5kHz~約10kHz、約5kHz~約25kHz、約5kHz~約50kHz、約5kHz~約100kHz、約5kHz~約200kHz、約5kHz~約400kHz、約5kHz~約800kHz、約5kHz~約1,000kHz、約10kHz~約25kHz、約10kHz~約50kHz、約10kHz~約100kHz、約10kHz~約200kHz、約10kHz~約400kHz、約10kHz~約800kHz、約10kHz~約1,000kHz、約25kHz~約50kHz、約25kHz~約100kHz、約25kHz~約200kHz、約25kHz~約400kHz、約25kHz~約800kHz、約25kHz~約1,000kHz、約50kHz~約100kHz、約50kHz~約200kHz、約50kHz~約400kHz、約50kHz~約800kHz、約50kHz~約1,000kHz、約100kHz~約200kHz、約100kHz~約400kHz、約100kHz~約800kHz、約100kHz~約1,000kHz、約200kHz~約400kHz、約200kHz~約800kHz、約200kHz~約1,000kHz、約400kHz~約800kHz、約400kHz~約1,000kHz、または約800kHz~約1,000kHzを備えてもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源の周波数応答は、約1kHz、約5kHz、約10kHz、約25kHz、約50kHz、約100kHz、約200kHz、約400kHz、約800kHz、または約1,000kHzを備えてもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源の周波数応答は、少なくとも約1kHz、約5kHz、約10kHz、約25kHz、約50kHz、約100kHz、約200kHz、約400kHz、または約800kHzを備えてもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源の周波数応答は、少なくとも約5kHz、約10kHz、約25kHz、約50kHz、約100kHz、約200kHz、約400kHz、約800kHz、または約1,000kHzを備えてもよい。
【0151】
いくつかの事例では、電圧電力供給源の電圧は、蛍光撮像システムの撮像分解能の少なくとも約2倍、少なくとも3倍、または少なくとも4倍の増加を伴って最大約1分における撮像走査持続時間を達成するための率において調節されてもよい。
【0152】
いくつかの事例では、電圧電力供給源は、約-5,000ボルト(V)~約3,000Vの電圧を出力してもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源は、約-5,000V~約-3,000V、約-5,000V~約-1,000V、約-5,000V~約-500V、約-5,000V~約0V、約-5,000V~約100V、約-5,000V~約200V、約-5,000V~約400V、約-5,000V~約800V、約-5,000V~約1,000V、約-5,000V~約2,000V、約-5,000V~約3,000V、約-3,000V~約-1,000V、約-3,000V~約-500V、約-3,000V~約0V、約-3,000V~約100V、約-3,000V~約200V、約-3,000V~約400V、約-3,000V~約800V、約-3,000V~約1,000V、約-3,000V~約2,000V、約-3,000V~約3,000V、約-1,000V~約-500V、約-1,000V~約0V、約-1,000V~約100V、約-1,000V~約200V、約-1,000V~約400V、約-1,000V~約800V、約-1,000V~約1,000V、約-1,000V~約2,000V、約-1,000V~約3,000V、約-500V~約0V、約-500V~約100V、約-500V~約200V、約-500V~約400V、約-500V~約800V、約-500V~約1,000V、約-500V~約2,000V、約-500V~約3,000V、約0V~約100V、約0V~約200V、約0V~約400V、約0V~約800V、約0V~約1,000V、約0V~約2,000V、約0V~約3,000V、約100V~約200V、約100V~約400V、約100V~約800V、約100V~約1,000V、約100V~約2,000V、約100V~約3,000V、約200V~約400V、約200V~約800V、約200V~約1,000V、約200V~約2,000V、約200V~約3,000V、約400V~約800V、約400V~約1,000V、約400V~約2,000V、約400V~約3,000V、約800V~約1,000V、約800V~約2,000V、約800V~約3,000V、約1,000V~約2,000V、約1,000V~約3,000V、または約2,000V~約3,000Vの電圧を出力してもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源は、約-5,000V、約-3,000V、約-1,000V、約-500V、約0V、約100V、約200V、約400V、約800V、約1,000V、約2,000V、または約3,000Vの電圧を出力してもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源は、少なくとも約-5,000V、約-3,000V、約-1,000V、約-500V、約0V、約100V、約200V、約400V、約800V、約1,000V、または約2,000Vの電圧を出力してもよい。いくつかの事例では、電圧電力供給源は、少なくとも約-3,000V、約-1,000V、約-500V、約0V、約100V、約200V、約400V、約800V、約1,000V、約2,000V、または約3,000Vの電圧を出力してもよい。ある場合には、電圧電力供給源220の電圧は、利得コントローラ221によって、またはFPGAによって制御されてもよい。ある場合には、利得コントローラは、STM32チップセットを備えてもよい。利得コントローラ221は、トランジスタ-トランジスタ-論理(TTL)を通して少なくとも2つの減衰器(226、230)を制御してもよい。利得コントローラ221は、少なくとも2つの減衰器(226、230)を制御することによって、デジタイザ(126、234)によって検出および記録されるPMT122の電圧を減少または増加させてもよい。ある場合には、利得コントローラ221は、ユニバーサルシリアルバス(USB)インターフェースを経由してデジタイザ(126、234)から入力を受信してもよい。いくつかの事例では、利得コントローラ221は、入力信号をデジタイザ(126、234)に供給してもよい。ある場合には、利得コントローラ221は、プログラマブル減衰器2600の利得を制御してもよい。いくつかの事例では、利得コントローラ221は、1つまたはそれを上回る励起光学系110の音響光学変調器に制御入力を提供し、および/またはそれから制御信号を受信してもよい。ある場合には、利得コントローラは、コンピュータシステム804から入力信号を受信し、および/またはそれに信号を提供してもよい。
【0153】
ある場合には、光電子増倍管の検出された電気信号の信号対雑音比(SNR)は、PMT122と減衰-増幅電子機器124との間に、無線周波数(RF)電気信号を伝送するように構成される、ケーブル2403、例えば、剛性または可撓性同軸ケーブルを設置することによって増加されてもよい。ある場合には、ケーブル2403は、光電子増倍管の電気信号を増幅、減衰、および検出することからもたらされるRF信号反射のRF遅延を提供してもよい。ケーブル2403の長さは、少なくとも約1メートル、少なくとも約2メートル、少なくとも約3メートル、または少なくとも約4メートルの長さを備えてもよい。RFケーブル2403は、信号ならびに雑音の種々の源(例えば、熱、ショット、回路等)を減衰-増幅電子機器124に伝達してもよい。RFケーブルは、減衰-増幅電子機器124の位置に対するPMT122の運動を可能にし得る。ケーブル2403の長さは、RF信号反射が光電子増倍管の検出された電気信号に干渉しないように防止し、それによって、光電子増倍管の電気信号の信号対雑音検出を増加させるように構成されてもよい。RFケーブルは、光電子増倍管の電気信号を検出するとき、RFケーブルを伴わないシステムのSNRと比較して、光電子増倍管の電気信号の検出のSNRを少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約15%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、または少なくとも約99%改良し得る。ある場合には、剛性ケーブルが、コンパクトなシステム形状因子を維持するために、可撓性(例えば、コイル状)ケーブルの代わりに、蛍光撮像システムにおいて実装されてもよい。いくつかの事例では、剛性ケーブルは、一般的に使用される可撓性ケーブルと比較して、SNRの予期されるものよりも良好な改良を提供し得る。RFケーブルは、ケーブルの長さ依存性信号減衰(例えば、3GHzにおいて1mあたり約1dB~3dBの損失)の観点から、信号対雑音の改良のより良好な予期される結果を提供し得る。
【0154】
ある場合には、組織サンプルから放出された蛍光光の強度は、音響光学変調器(AOM)によって減少されてもよい。AOMは、蛍光信号強度が、PMTの検出可能範囲を超え、および/または下回るとき、PMTにおける蛍光信号の強度を低減させるために、利得コントローラ221によって制御されてもよい。いくつかの事例では、AOMは、光源106と光学走査要素112の収集光学系118との間に設置されてもよい。AOMは、PMT122の光学検出軸からある角度において発振する光学コンポーネントによって組織サンプルから放出された蛍光光を再指向することによって、組織サンプルから放出された蛍光光の強度を低減させてもよい。ある場合には、AOMは、DACに接続されるFPGAによって電気的に結合および/または制御されてもよい。いくつかの事例では、DACに接続されるFPGAは、アナログ信号をAOMドライバに提供してもよく、これは、次いで、AOMを作動させる。ある場合には、AOMは、組織サンプルの第1の面積と組織サンプルの第2の面積との間で組織サンプルから放出された蛍光光の強度を変調するために使用されてもよく、組織サンプルの第1の面積および第2の面積は、重複する場合とそうではない場合がある。AOMは、2つの機能を備えてもよく、すなわち、(1)蛍光強度が、PMTの検出可能範囲を超える場合、AOMは、光源の出力光を変調することによって、蛍光強度を低減させ、および/または(2)PMTの改変する利得に対してPMT上に入射する蛍光強度を動的に調節してもよい。
【0155】
利得システムの実施例として、ある場合には、組織サンプルは、複数の光パルスで励起されてもよく、記録されたデータは、組織サンプルからの信号が高すぎる、または低すぎるかどうかを決定するために、平均化および分析されてもよい。電圧電力供給源220からPMT122に供給された電圧は、次いで、デジタイザ234およびシステムソフトウェアからの測定フィードバックに基づいて、利得コントローラ221によって調節されてもよい。ある場合には、可変RF減衰器は、信号が、デジタイザ234の検出可能範囲を超え、および/または下回るとき、利得コントローラ221によって調節および/または制御されてもよい。利得コントローラ221は、アナログ電気通信プロトコルを通してPMT122の電圧電力供給源220の出力電圧を調節してもよい。そのような調節は、例えば、利得コントローラ221上に位置するプロセッサおよび/またはFPGAによって、手動で、または自動的に行われてもよい。そのような調節は、所望の信号レベルおよび/または信号対雑音比に到達するまで、反復的に行われてもよい。データは、いったん所望の信号レベルおよび/または信号対雑音比に到達すると、記録されてもよい。
【0156】
ある場合には、システム制御電子機器(128、221、222)は、デバイスコントローラ222を備えてもよい。デバイスコントローラ222(例えば、マイクロコントローラ)は、ステージ216の移動、収集された放出されたビーム117に暴露されるフィルタホイール120のフィルタの位置、光源106の動作パラメータ、利得コントローラ221、またはそれらの任意の組み合わせの事象を制御または同期させてもよい。ある場合には、光源の動作パラメータは、光源106の出力電力、パルス幅、パルス周波数、またはそれらの任意の組み合わせを制御するステップを含んでもよい。ある場合には、デバイスコントローラ222は、デジタイザ(126、234)、走査コントローラ2426、利得コントローラ221、引出コントローラ2422、光源106、コンピュータシステム804および/またはコンピュータシステムプロセッサ810、またはそれらの任意の組み合わせから入力を受信し、および/またはそれに出力を提供してもよい。いくつかの事例では、デバイスコントローラ222は、デジタイザ(126、234)からユニバーサルシリアルバス(USB)入力を受信してもよい。
【0157】
ある場合には、蛍光撮像システム(300、2300)は、外部表面から、本システムの封入体を通して中に、および/または撮像システム封入体から外に空気流を取り込み、および/または指向するように構成される、1つまたはそれを上回る空気流特徴2316を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る空気流特徴は、撮像システム封入体の中に導入されることに先立って、撮像システム封入体の外部の環境および/または大気中の粒子を濾過するように構成される、1つまたはそれを上回るフィルタを備えてもよい。
【0158】
いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るフィルタは、撮像システムの封入体の中への大気(例えば、本システムの外部の空気流体大気)の移送を指向および/または支援することに先立って、外部大気からの粒子を濾過してもよい。大気から濾過される粒子は、濾過されない場合、撮像システムの光学および/または電子コンポーネントの1つまたはそれを上回る表面上に付着、沈殿、および/または着地し、コンポーネントを損傷させ、それらの性能を妨げ得る。いくつかの事例では、フィルタは、粒子をイオン化させ、光学コンポーネントを損傷させ得る、本明細書の別の場所に説明される、光源からの高パルスエネルギーに暴露される光学コンポーネントの1つまたはそれを上回る表面上に粒子が着地しないように防止してもよい。
【0159】
いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る空気流特徴2316は、
図24Bに見られるように、撮像システムコンポーネントの温度を維持するために、撮像システム封入体の外部の大気または環境からの空気の流動を封入体の中に指向するように構成されてもよい。1つまたはそれを上回る撮像システムコンポーネントに関する動作温度を維持することは、1つまたはそれを上回る撮像システムコンポーネントが、ピーク効率において動作することを可能にし得、例えば、動作温度摂氏28~35度まで冷却されたレーザは、動作温度範囲外で動作するレーザと比較して、レーザ出力電力、繰り返し率、および/または一定のレーザ出力スペクトル特性に関して公称レーザ動作を維持する。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る空気流特徴は、撮像システムの外部の大気または環境および封入体または撮像システムの内部の環境および/または大気と流体連通する、空気流取込特徴、例えば、通気口、スロット、および/または撮像システムの表面上に別様に配置される開口部を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る特徴は、撮像システムの封入体内の撮像システムコンポーネントの周囲に外部環境および/または大気の流動を指向および/または輸送するように構成される、1つまたはそれを上回るバッフルを備えてもよい。いくつかの事例では、空気流取込特徴および/またはバッフルは、撮像システムの外部の大気および/または環境から光源に向かって空気流を指向し、レーザの動作温度を維持するために、本明細書の別の場所に説明される、光源(例えば、レーザ)に隣接して位置付けられてもよい。いくつかの事例では、光源は、光源の1つまたはそれを上回る表面と接触する熱シンクを備えてもよく、熱シンクは、光源の表面積を上回る表面積を横断して熱を放散し、光源の動作温度を維持することを支援するように構成される。いくつかの事例では、空気流取込特徴は、撮像システムの上面および/またはそのピーク高さにおける表面上に配置されてもよく、空気流流出通気口、すなわち、排気口は、撮像システムがその上に維持される水平面に対して撮像システムの底部または最低高さに配置される。撮像システムの上面および/またはそのピーク高さにおける表面に空気流取込特徴を、および底部に排気口を配置することによって、撮像システムを使用する手術室設定において、撮像システムを囲繞する滅菌性外科手術野の中への排気中に存在する潜在的汚染物質の分散を限定し得る。
【0160】
いくつかの実施形態では、蛍光撮像システム(300、2300)は、蛍光撮像システムの1人またはそれを上回るユーザが、1つまたはそれを上回る車輪(例えば、キャスタ)上に搭載される撮像システムを輸送することを可能にする、ハンドル2312を備えてもよい。本システムの1つまたはそれを上回る車輪は、蛍光撮像システム(300、2300)が、蛍光撮像システムの1つまたはそれを上回る光学コンポーネントを損傷させる、または誤って整合させることなく、不均等な表面にわたって輸送されることを可能にする材料を含んでもよい。
【0161】
ある場合には、撮像システムの内部の電気的、光学機械的、および/または機械的コンポーネントの内部LEDおよび/または光源は、蛍光撮像システムの他のコンポーネントに光を伝送しないように被覆および/または遮断されてもよい。電気的、光学機械的、および/または機械的コンポーネントのLEDおよび/または光源は、撮像システムの光学検出経路に入射しないように電気的、光学機械的、および/または機械的内部システムコンポーネントのLEDおよび/または光源の背景光を低減させることによって、検出器(例えば、光電子増倍管)による検出された蛍光信号の信号対雑音比を改良するために、蛍光撮像システムの他のコンポーネントに光を伝送しないように被覆および/または遮断されてもよい。ある場合には、撮像システムの内部の電気的、光学機械的、および/または機械的コンポーネントのLEDおよび/または光源は、黒色光学テープまたはウェザーストリップを用いて被覆されてもよい。ある場合には、撮像システムの内部表面と撮像システムの外部表面との間のオリフィスおよび/または開口部は、撮像システムの周囲の周辺環境からの迷光が撮像システムの光学検出経路に入射しないように防止するために、遮断および/またはシールされてもよい。撮像システムの遮断されたオリフィスおよび/または開口部は、撮像システムの周辺環境によって提供される背景光を低減させることによって、検出器による蛍光信号の検出の信号対雑音比を増加させ得る。
コンピュータシステムおよび機械学習モデル
【0162】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるシステムは、
図8に見られるように、本明細書の別の場所に説明される撮像システムによって発生される蛍光データを分析するように構成される、機械学習モデルを実装するために好適なコンピュータシステム804を備えてもよい。ある場合には、機械学習モデルは、入手されたデータを分析する、抽出する、要約する、低減させる、予測する、分類する、またはそれに対して行われるそれらの任意の組み合わせの動作を行ってもよい。ある場合には、蛍光データは、自己蛍光データ、蛍光寿命データ、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、入手されたデータは、組織サンプルの複数の自己蛍光または蛍光寿命画像を備えてもよい。
【0163】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるシステムは、1つまたはそれを上回る自己蛍光または蛍光寿命特性を分類し、組織サンプルにおける癌の存在またはその欠如を決定するように構成される、機械学習アルゴリズムを実装してもよい。ある場合には、機械学習分類モジュールは、個々の信号収集チャネル毎に、または全てのチャネルに関してともに癌の分類を実施するステップを含んでもよい。機械学習モデルは、信号前処理ステップから収集/抽出された特徴をとり、特徴を分類し得る、分類モジュールを備えてもよい。ある場合には、特徴は、信号前処理ステップを伴わずに抽出されてもよい。
【0164】
ある場合には、機械学習アルゴリズムは、従来の統計的技法が十分ではない場合があるため、特徴の間の関係を抽出し、引き出す必要があり得る。ある場合には、機械学習アルゴリズムは、従来の統計的技法と併せて使用されてもよい。ある場合には、従来の統計的技法は、機械学習アルゴリズムに前処理された特徴を提供してもよい。
【0165】
いくつかの実施形態では、複数の特徴は、任意の数のカテゴリに分類されてもよい。本明細書の別の場所に説明されるシステムによって発生される1つまたはそれを上回る画像は、癌または非癌性画像として分類されてもよい。ある場合には、複数の特徴は、1~20個のカテゴリに分類されてもよい。個々のカテゴリはまた、サブカテゴリに分割されてもよい。
【0166】
いくつかの実施形態では、人間が、機械学習分類に先立って/その間、特徴を選択および破棄してもよい。ある場合には、コンピュータが、特徴を選択および破棄してもよい。ある場合には、特徴は、閾値に基づいて破棄されてもよい。
【0167】
いくつかの実施形態では、任意の数の特徴は、機械学習アルゴリズムによって分類されてもよい。機械学習アルゴリズムは、少なくとも10個の特徴を分類してもよい。ある場合には、複数の特徴は、約10個の特徴~200個の特徴を含んでもよい。ある場合には、複数の特徴は、約10個の特徴~100個の特徴を含んでもよい。ある場合には、複数の特徴は、約10個の特徴~50個の特徴を含んでもよい。いくつかの実施形態では、機械学習アルゴリズムは、例えば、教師なし学習アルゴリズム、教師あり学習アルゴリズム、またはそれらの組み合わせであってもよい。教師なし学習アルゴリズムは、例えば、クラスタリング、階層的クラスタリング、k平均法、混合モデル、DBSCAN、OPTICSアルゴリズム、異常検出、局所外れ値因子法、ニューラルネットワーク、オートエンコーダ、深層ビリーフネットワーク、ヘブ学習、敵対的生成ネットワーク、自己編成マップ、期待値最大化アルゴリズム(EM)、モーメント法、ブラインド信号源分離技法、主成分分析、独立成分分析、非負値行列因子分解、特異値分解、またはそれらの組み合わせであってもよい。教師あり学習アルゴリズムは、例えば、サポートベクターマシン、線形回帰、ロジスティック回帰、線形判別分析、決定木、k-最近傍法アルゴリズム、ニューラルネットワーク、類似性学習、またはそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、機械学習アルゴリズムは、深層ニューラルネットワーク(DNN)を備えてもよい。深層ニューラルネットワークは、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を備えてもよい。CNNは、例えば、U-Net、ImageNet、LeNet-5、AlexNet、ZFNet、GoogleNet、VGGNet、ResNet18、またはResNet等であってもよい。他のニューラルネットワークは、例えば、深層フィードフォワードニューラルネットワーク、回帰型ニューラルネットワーク、LSTM(長短期メモリ)、GRU(ゲート付回帰型ユニット)、オートエンコーダ、変分オートエンコーダ、敵対的オートエンコーダ、デノイジングオートエンコーダ、スパースオートエンコーダ、ボルツマンマシン、RBM(制限BM)、深層ビリーフネットワーク、敵対的生成ネットワーク(GAN)、深層残差ネットワーク、カプセルネットワーク、またはアテンション/トランスフォーマネットワーク等であってもよい。
【0168】
いくつかの事例では、機械学習モデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0169】
ある場合には、機械学習アルゴリズムは、バギング、ブースティング、およびスタッキング等のアンサンブル学習アルゴリズムを含んでもよい。機械学習アルゴリズムは、各チャネルが、機械学習アルゴリズムの別個の反復を有し得るように、個々に、チャネル毎に抽出される複数の特徴に適用される、または全てのチャネルまたはチャネルのサブセットから抽出される複数の特徴に一度に適用されてもよい。
【0170】
いくつかの実施形態では、本システムは、1つまたはそれを上回る機械学習アルゴリズムを適用してもよい。いくつかの実施形態では、本方法は、チャネルあたり1つまたはそれを上回る1つの機械学習アルゴリズムを適用してもよい。
【0171】
機械学習分類モジュールは、任意の数の機械学習アルゴリズムを備えてもよい。いくつかの実施形態では、ランダムフォレスト機械学習アルゴリズムは、バギング決定木のアンサンブルであってもよい。ある場合には、バギング決定木のアンサンブルは、チャネル毎の各時間的データセグメントを(1)癌陽性または(2)癌陰性として分類してもよい。アンサンブルは、少なくとも約1個、2個、3個、4個、5個、10個、20個、30個、40個、50個、60個、70個、80個、90個、100個、120個、140個、160個、180個、200個、250個、500個、1,000個、またはそれを上回るバギング決定木であってもよい。アンサンブルは、少なくとも約1,000個、500個、250個、200個、180個、160個、140個、120個、100個、90個、80個、70個、60個、50個、40個、30個、20個、10個、5個、4個、3個、2個、またはそれ未満のバギング決定木であってもよい。アンサンブルは、約1~1,000個、1~500個、1~200個、1~100個、または1~10個のバギング決定木であってもよい。
【0172】
いくつかの実施形態では、本方法は、機械学習分類子を任意の数のチャネルに適用するステップを含んでもよい。本方法は、機械学習分類子を少なくとも約1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個、20個、25個、50個、100個、500個、1,000個、またはそれを上回るチャネルに適用するステップを含んでもよい。本方法は、機械学習分類子を少なくとも約1,000個、500個、100個、50個、25個、20個、15個、10個、9個、8個、7個、6個、5個、4個、3個、2個、またはそれ未満のチャネルに適用するステップを含んでもよい。本方法は、機械学習分類子を約1~1,000個、1~100個、1~25個、または1~5個のチャネルに適用するステップを含んでもよい。
【0173】
ある場合には、複数の自己蛍光または蛍光寿命信号は、複数のチャネルにわたって収集されてもよい。機械学習アルゴリズムは、各チャネルが、機械学習アルゴリズムの別個の反復を有するように、個々に、チャネル毎に抽出される複数の特徴に適用される、または全てのチャネルまたはチャネルのサブセットから抽出される複数の特徴に一度に適用されてもよい。各チャネルは、少なくとも約1個、2個、5個、10個、25個、50個、またはそれを上回る機械学習アルゴリズムを適用されてもよい。各チャネルは、少なくとも約50個、25個、10個、5個、2個、またはより少ない機械学習アルゴリズムを適用されてもよい。
【0174】
いくつかの実施形態では、本方法は、機械学習分類子をチャネルのサブセットに適用するステップを含んでもよい。チャネルのサブセットは、チャネルの全セットの少なくとも約1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、またはそれを上回るものであってもよい。チャネルのサブセットは、チャネルの全セットの少なくとも約50%、40%、30%、20%、10%、5%、1%、またはそれ未満であってもよい。チャネルのサブセットは、チャネルの全セットの約1%~50%、1%~40%、1%~30%、1%~20%、1%~10%、または1%~5%であってもよい。
【0175】
いくつかの実施形態では、機械学習アルゴリズムは、様々なパラメータを有してもよい。様々なパラメータは、例えば、学習率、小型バッチサイズ、訓練するための基準時点の数、運動量、学習加重減衰率、またはニューラルネットワーク層等であってもよい。
【0176】
いくつかの実施形態では、学習率は、約0.00001~0.1であってもよい。
【0177】
いくつかの実施形態では、小型バッチサイズは、約16~128であってもよい。
【0178】
いくつかの実施形態では、ニューラルネットワークは、ニューラルネットワーク層を備えてもよい。ニューラルネットワークは、少なくとも約2~1,000個またはそれを上回るニューラルネットワーク層を有してもよい。
【0179】
いくつかの実施形態では、訓練するための基準時点の数は、少なくとも約1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、150個、200個、250個、500個、1,000個、10,000個、またはそれを上回るものであってもよい。
【0180】
いくつかの実施形態では、運動量は、少なくとも約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、またはそれを上回るものであってもよい。いくつかの実施形態では、運動量は、少なくとも約0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1、またはそれ未満であってもよい。
【0181】
いくつかの実施形態では、学習加重減衰率は、少なくとも約0.00001、0.0001、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、またはそれを上回ってもよい。いくつかの実施形態では、学習加重減衰率は、少なくとも約0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.009、0.008、0.007、0.006、0.005、0.004、0.003、0.002、0.001、0.0001、0.00001、またはそれ未満であってもよい。
【0182】
いくつかの実施形態では、機械学習アルゴリズムは、損失関数を使用してもよい。損失関数は、例えば、回帰損失、平均絶対誤差、平均バイアス誤差、ヒンジ損失、Adamオプティマイザ、および/またはクロスエントロピであってもよい。
【0183】
いくつかの実施形態では、機械学習アルゴリズムのパラメータは、人間および/またはコンピュータシステムの助けを借りて、調節されてもよい。
【0184】
いくつかの実施形態では、機械学習アルゴリズムは、ある特徴を優先順位化してもよい。機械学習アルゴリズムは、発作を検出するためにより関連し得る、特徴を優先順位化してもよい。特徴は、特徴が別の特徴より頻繁に分類される場合、発作を検出するためにより関連し得る。ある場合には、特徴は、加重システムを使用して、優先順位化されてもよい。ある場合には、特徴は、特徴の頻度および/または発生数に基づいて、確率統計上で優先順位化されてもよい。機械学習アルゴリズムは、人間および/またはコンピュータシステムの助けを借りて、特徴を優先順位化してもよい。
【0185】
いくつかの実施形態では、特徴のうちの1つまたはそれを上回るものは、機械学習または従来の統計的技法と併用され、区画がアーチファクトを含有する可能性が高いかどうかを決定してもよい。識別されたアーチファクトは、光学的不整合、画像入手の間のサンプルの移動、レーザ電力不安定性、レーザパルス周波数ジッタ、またはそれらの任意の組み合わせ、または移動、対象移動、対象眼移動または瞬目、対象咀嚼、対象筋肉緊張、対象心電図アーチファクト等の結果であり得る。ある場合には、移動センサまたは他のセンサが、アーチファクト取除モジュールへの付加的入力として使用されてもよい。ある場合には、識別されたアーチファクトは、癌分類において使用されないように取除されることができる。ある場合には、識別されたアーチファクトは、低減、消去、または排除されることができ、組織サンプルの残りの領域は、依然として、癌分類のために処理されてもよい。
【0186】
ある場合には、機械学習アルゴリズムは、ある特徴を優先順位化し、計算費用を低減させる、処理電力を節約する、処理時間を節約する、信頼性を増加させる、またはランダムアクセスメモリ使用量を減少させる等をしてもよい。
【0187】
コンピュータシステム804は、中央処理ユニット(CPU、本明細書ではまた、「プロセッサ」および「コンピュータプロセッサ」)810を備えてもよく、これは、シングルコアまたはマルチコアプロセッサまたは並列処理のための複数のプロセッサであってもよい。コンピュータシステム804はさらに、メモリまたはメモリ場所808(例えば、ランダムアクセスメモリ、読取専用メモリ、フラッシュメモリ)と、電子記憶ユニット806(例えば、ハードディスク)と、1つまたはそれを上回る他のデバイスと通信するための通信インターフェース814(例えば、ネットワークアダプタ)と、キャッシュ、他のメモリ、データ記憶装置、および/または電子ディスプレイアダプタ等の周辺デバイス812とを備えてもよい。メモリ808、記憶ユニット806、インターフェース814、および周辺デバイス(例えば、マウス、キーボード等)312は、マザーボード等の通信バス(実線)を通して、CPU810と通信してもよい。記憶ユニット806は、データを記憶するためのデータ記憶ユニット(またはデータリポジトリ)であってもよい。コンピュータシステム804は、通信インターフェース814の助けを借りて、コンピュータネットワーク(「ネットワーク」)816に動作的に結合されてもよい。ネットワーク816は、インターネット、インターネットおよび/またはエクストラネット、またはインターネットと通信する、イントラネット(例えば、撮像システムのイントラネット)および/またはエクストラネットであってもよい。ある場合には、サブシステムコンポーネント、例えば、プロセッサ、コントローラ、光学走査要素ドライバ、光源、またはそれらの任意の組み合わせは、イーサネット(登録商標)CAT-5、CAT-6、CAT-7ケーブルを介して相互と電気的に通信してもよい。ネットワーク816は、ある場合には、電気通信および/またはデータネットワークであってもよい。ネットワーク816は、クラウドコンピューティング等の分散コンピューティングを可能にし得る、1つまたはそれを上回るコンピュータサーバを含んでもよい。ネットワーク816は、ある場合には、コンピュータシステム804の助けを借りて、コンピュータシステム804に結合されるデバイスが、クライアントまたはサーバとして挙動することを可能にし得る、ピアツーピアネットワークを実装してもよい。
【0188】
CPU810は、プログラムまたはソフトウェア内に具現化され得る、機械可読命令のシーケンスを実行してもよい。命令は、CPU810に指向されてもよく、これは、続けて、本明細書の別の場所に説明される撮像システムによって生産される、データを入手し、および/またはデータを処理するようにCPU810をプログラムまたは別様に構成してもよい。
【0189】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステム804の中央処理ユニットは、さらなる処理、分類、データクラスタリング、またはそれらの任意の組み合わせのために、撮像システムによって発生されたデータをネットワークおよび/またはクラウド816に転送するために、ソフトウェアの形態において提供され得る、機械実行可能または機械可読コードを実行してもよい。いくつかの事例では、データは、画像が1つまたはそれを上回るピクセルから成る、個々の画像ピクセルデータを備えてもよい。ある場合には、ピクセルデータは、自己蛍光データ、蛍光寿命データ、または撮像システムによって取得されるそれらの任意の組み合わせのデータを備えてもよい。ある場合には、データは、複数の自己蛍光または蛍光寿命崩壊曲線を備えてもよい。ある場合には、ネットワーク816への撮像システムによって発生されたデータのデータ転送は、
図19Aに見られるように、ワークフロー1901を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る撮像システム(1902、1903、1904)は、画像データを入手し、データをネットワークおよび/またはクラウド816を経由して未加工画像データのためのデータサーバ1912に伝送し、および/またはデータをネットワークおよび/またはクラウド816を経由してAPIゲートウェイ1918に伝送してもよい。ある場合には、APIゲートウェイ1918は、処理のためにデータに作用し得る、1つまたはそれを上回る機能を備えてもよい。ある場合には、APIゲートウェイ1918において受信されたデータは、撮像システム(1902、1903、1994)のユーザまたはオペレータによって、入手後に、または非同期側面において入手されたデータを処理するように作用されてもよい。ある場合には、非同期側面は、少なくとも30ピクセル/秒のデータ入手率でデータを入手し、同時に、データをAPIゲートウェイ1918または未加工データサーバ1912に伝送するステップを含んでもよい。ある場合には、APIゲートウェイ1918は、データを1つまたはそれを上回る処理ステップに向かって指向してもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る処理ステップは、較正1914、ピクセル分類1916、データ画像集約1932、コンテキスト分類1928、画像処理1924、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0190】
ある場合には、較正およびピクセル分類の処理ステップは、非同期または同期データ転送構成において完了されてもよい。ある場合には、較正処理ステップ1914は、各データ点とともに含まれる機械特有データヘッダから参照される、任意のシステム特有較正を補正してもよい。ある場合には、較正処理ステップ1914は、1つまたはそれを上回る撮像システム(1902、1903、1904)のためのデータ処理アクションを備え得る、1つまたはそれを上回る較正プロセス1920を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る較正プロセス1920は、較正データベース1908内の較正を位置特定し、較正を1つまたはそれを上回る較正プロセス1920に適用するステップを含んでもよい。較正プロセス1920後、1つまたはそれを上回るシステムからの較正されたデータは、次いで、ピクセル分類プロセス1916と非同期的または同期的に分類されてもよい。
【0191】
ピクセル分類プロセス1916は、1つまたはそれを上回るピクセルのピクセルデータの所与のストリームの組織またはサブ組織分類を識別するように構成される、1つまたはそれを上回る並列ピクセル分類プロセス1922を備えてもよい。ある場合には、ピクセル分類プロセス1916は、ピクセルデータに基づいて、少なくとも1つのピクセルのピクセル分類を決定してもよい。ある場合には、走査タイプデータベース1910は、ピクセルデータを組織タイプに分類するように構成される、分類子2006の1つまたはそれを上回るセットに関する1つまたはそれを上回る組織タイプ分類サブプロセス1922を備えてもよい。ある場合には、組織タイプは、癌性組織、健常組織、脂肪、筋肉、ホルマリン中に浸漬された癌性組織、ホルマリン中に浸漬された健常組織、ホルマリン中に浸漬された脂肪組織、ホルマリン中に浸漬された筋肉組織、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、ピクセル分類モジュールは、
図19Bに見られるように、1つまたはそれを上回る組織タイプ分類サブプロセス1922を備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回る分類サブプロセス1922は、少なくとも1つの前処理パイプライン2004、少なくとも1つの分類子2006、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、少なくとも1つの前処理パイプライン2004は、zスコアピクセルデータ操作、ピクセルデータ外れ値フィルタリングデータ外れ値、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、zスコアピクセルデータ操作は、少なくとも1つのピクセルデータをガウス分布に正規化するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、種々の前処理パイプラインは、背景雑音信号に対するピクセルデータに関する信号対雑音比を増加させてもよい。ある場合には、少なくとも1つの分類子2006は、サポートベクターマシン(SVM)、k平均法クラスタリング、ニューラルネットワーク、線形回帰、非線形回帰、ランダムフォレスト、またはそれらの任意の組み合わせの分類子を備えてもよい。ある場合には、分類子2006は、それぞれ、1つまたはそれを上回るピクセルデータ特徴によって組織または組織サブタイプを分類してもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るピクセルデータ特徴は、所与のピクセルデータの1つまたはそれを上回る蛍光または自己蛍光崩壊放出の1つまたはそれを上回るサブサンプル、所与のピクセルデータの1つまたはそれを上回る蛍光または自己蛍光崩壊放出のラゲール係数、所与のピクセルデータの1つまたはそれを上回る蛍光または自己蛍光崩壊放出の未加工寿命データ、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。いくつかの事例では、各分類サブプロセスの分類子2006は、ピクセルデータが走査タイプデータベース1910によって決定付けられる組織タイプのうちの1つとして分類され得る確率を提供してもよい。ある場合には、確率は、約0~約1の値を備えてもよい。ある場合には、分類子2006毎に発生された確率は、走査タイプデータベース1910内に記憶され、各分類子2006に相関される値によって加重されてもよい。いくつかの事例では、ピクセル分類プロセスは、各分類子2006の全ての加重された確率の最大引数2020のインデックスを計算することによって、ピクセル分類組織タイプ2022に達してもよい。いくつかの事例では、インデックスは、組織タイプ分類サブプロセス1922が全ての組織タイプの分類サブプロセス1922の中で最高確率をもたらしたインジケータを備えてもよい。
【0192】
ある場合には、ピクセル分類組織タイプ2022は、次いで、さらなる処理および分析のために、処理されたデータサーバ1936内に記憶されてもよい。いくつかの事例では、ピクセル分類組織タイプ2022は、次いで、データ画像集約プロセス1932に達してもよい。ある場合には、データ画像集約プロセス1932は、1つまたはそれを上回るサブ画像データ集約プロセス1934を備えてもよく、各サブ画像データ集約プロセス1934は、1つまたはそれを上回る撮像システム(1902、1903、1904)のピクセルデータを並行して集約してもよい。ある場合には、各サブ画像データ集約プロセス1934は、1つまたはそれを上回るピクセルデータ場所および対応するピクセル分類組織タイプ2022を行列に組み合わせてもよい。サブ画像データ集約プロセス1934毎の行列は、さらなる処理および分析のために、処理されたデータサーバ1936内に記憶されてもよい。ある場合には、集約されたピクセル分類組織タイプ行列は、次いで、さらなる処理のために、コンテキスト分類プロセス1928に送られてもよい。
【0193】
いくつかの事例では、コンテキスト分類プロセスは、1つまたはそれを上回るサブコンテキスト分類プロセス1930を備えてもよく、各サブコンテキスト分類プロセス1930は、1つまたはそれを上回る撮像システム(1902、1903、1904)の1つまたはそれを上回るピクセル分類組織タイプ2022を並行してコンテキスト的に分類してもよい。ある場合には、サブコンテキスト分類プロセス1930は、少なくとも部分的に、局所近隣内のピクセルの分類組織タイプ2022の分布に基づいて、1つまたはそれを上回る近隣の局所ピクセルの分類組織タイプ2022(例えば、隣接するピクセルまたは定義された近隣内のピクセル)の分類を決定してもよい。サブコンテキスト分類プロセス1930毎のコンテキスト分類は、さらなる処理および分析のために、処理されたデータサーバ1936内に記憶されてもよい。ある場合には、コンテキスト的に分類されたピクセルデータは、次いで、画像データセット内のピクセルの全てのピクセル分類組織タイプ2022を示す、代表的な疑似カラーリングされた画像を発生させるために、画像処理プロセス1924に送られてもよい。
【0194】
ある場合には、コンテキスト的に分類されたピクセルデータは、画像処理プロセス1924によって、各ピクセルのピクセル分類組織タイプ2022を示す、疑似カラーリングされた画像1938に変換されてもよい。画像処理プロセス1924は、1つまたはそれを上回る撮像システム(1902、1903、1904)のピクセルデータの画像を並行して処理するように構成される、1つまたはそれを上回るサブ画像処理プロセス1926を備えてもよい。ある場合には、サブ画像処理プロセス1926は、組織の間でピクセル分類組織タイプ2022を補間し、低分解能画像から高分解能画像を発生させてもよい。ある場合には、サブ画像処理プロセス1926はまた、画像データセット内のピクセル毎の様々なピクセル分類組織タイプ2022を空間的に区別するために、疑似カラーマップをオーバーレイしてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るサブ画像処理プロセス1926の処理された画像データセットは、さらなる処理および分析のために、処理されたデータサーバ1936内に記憶されてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るサブ画像処理プロセス1926の処理された画像データセット1938は、次いで、画像ピクセルデータがそれから生じた1つまたはそれを上回る撮像システム(1902、1903、1904)上に表示されてもよい。
【0195】
いくつかの実施形態では、CPU810は、集積回路等の回路の一部であってもよい。システム804の1つまたはそれを上回る他のコンポーネントは、回路内に含まれてもよい。ある場合には、回路は、特定用途向け集積回路(ASIC)である。
【0196】
記憶ユニット806は、ドライバ、ライブラリ、および保存されたプログラム等のファイルを記憶してもよい。記憶ユニット806は、入手された自己蛍光データ、蛍光寿命データ、またはそれらの任意の組み合わせのデータを記憶してもよい。コンピュータシステム804は、ある場合には、イントラネットまたはインターネットを通してコンピュータシステム804と通信する、遠隔サーバ上等に位置する、コンピュータシステム804の外部にある、1つまたはそれを上回る付加的データ記憶ユニットを含んでもよい。ある場合には、コンピュータシステムは、入手された自己蛍光データ、蛍光寿命データ、またはそれらの任意の組み合わせのデータを取得および/または転送するように構成される、通信チャネル2448を備えてもよい。いくつかの事例では、通信チャネルは、遠隔サーバおよび/またはクラウドベースのサーバが、更新(例えば、オペレーティングシステムパラメータ)を撮像システムにプッシュすることを可能にするように構成される、コンピュータシステムの入力および/または出力インターフェースを提供してもよい。いくつかの事例では、通信チャネル2448は、本システムへのユーザ遠隔アクセスを提供してもよい。ある場合には、通信チャネルは、さらなる処理のために、撮像システムハードウェアとコンピュータシステム804のメモリとの間のデータリンクを提供してもよい。ある場合には、通信チャネル2448は、本明細書の別の場所に説明されるように、自己蛍光データおよび/または蛍光寿命データを分類するために、撮像システムを用いて取得された自己蛍光データおよび/または蛍光寿命データならびにデータコンテナ(例えば、メモリおよび算出能力の仮想化)をストリーミングするために使用されてもよい。いくつかの事例では、データコンテナは、コンピュータシステム806上にローカルで位置し、および/またはクラウド816内に位置してもよい。ある場合には、データコンテナは、1つまたはそれを上回るデータコンテナの管理およびホスティングを可能にする、データコンテナであってもよい。
【0197】
本明細書に説明されるような方法は、例えば、メモリ808または電子記憶ユニット806上等、コンピュータデバイス804の電子記憶場所上に記憶される、機械(例えば、コンピュータプロセッサ)実行可能コードを用いて実装されてもよい。機械実行可能または機械可読コードは、ソフトウェアの形態において提供されてもよい。使用の間、コードは、プロセッサ810によって実行されてもよい。いくつかの事例では、コードは、プロセッサ806による容易なアクセスのために、記憶ユニット806から読み出され、メモリ808上に記憶されてもよい。いくつかの事例では、電子記憶ユニット806は、除外されてもよく、機械実行可能命令は、メモリ808上に記憶される。
【0198】
コードは、コードを実行するように適合されるプロセッサを有する機械との併用のために、事前コンパイルおよび構成されてもよい、またはランタイムの間にコンパイルされてもよい。コードは、コードが事前コンパイルまたはアズコンパイル方式において実行されることを可能にするように選択され得る、プログラミング言語において供給されてもよい。
【0199】
コンピュータシステム804等の本明細書に提供されるシステムおよび方法の側面は、プログラミングにおいて具現化されてもよい。本技術の種々の側面は、典型的には、機械可読媒体のタイプ上で搬送される、またはその中で具現化される、機械(またはプロセッサ)実行可能コードおよび/または関連付けられるデータの形態における、「製品」または「製造品」と考えられ得る。機械実行可能コードは、電子記憶ユニット、そのようなメモリ(例えば、読取専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ)、またはハードディスク上に記憶されてもよい。「記憶」タイプ媒体は、随時、ソフトウェアプログラミングのための非一過性記憶を提供し得る、種々の半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブ、および同等物等のコンピュータ、プロセッサ、同等物、またはそれらの関連付けられるモジュールのありとあらゆる有形メモリを含んでもよい。ソフトウェアの全てまたは一部は、随時、インターネットまたは種々の他の電気通信ネットワークを通して通信されてもよい。そのような通信は、例えば、1つのコンピュータまたはプロセッサから別のもの、例えば、管理サーバまたはホストコンピュータからアプリケーションサーバのコンピュータプラットフォームへのソフトウェアのロードを可能にし得る。したがって、ソフトウェア要素を担持し得る、別のタイプの媒体は、ローカルデバイスの間の物理的インターフェースを横断して、有線および光学地上ネットワークを通して、および種々の無線リンクを経由して使用されるもの等の光学、電気、および電磁波を含む。有線または無線リンク、光学リンク、または同等物等のそのような波を搬送する、物理的要素もまた、ソフトウェアを担持する媒体と見なされ得る。本明細書で使用されるように、非一過性有形「記憶」媒体に制限されない限り、コンピュータまたは機械「可読媒体」等の用語は、実行のために命令をプロセッサに提供することに関与する、任意の媒体を指す。
【0200】
したがって、コンピュータ実行可能コード等の機械可読媒体は、限定ではないが、有形記憶媒体、搬送波媒体、または物理的伝送媒体を含む、多くの形態をとってもよい。不揮発性記憶媒体は、例えば、データベース等を実装するために使用され得るもの等の任意のコンピュータまたは同等物内の記憶デバイスのうちのいずれか等の光学または磁気ディスクを含んでもよい。揮発性記憶媒体は、そのようなコンピュータプラットフォームのメインメモリ等の動的メモリを含む。有形伝送媒体は、コンピュータデバイス内のバスを備えるワイヤを含む、同軸ケーブル、銅ワイヤ、および光ファイバを含む。搬送波伝送媒体は、無線周波数(RF)および赤外(IR)データ通信の間に発生されるもの等の電気または電磁信号または音響または光波の形態をとってもよい。コンピュータ可読媒体の一般的形態は、したがって、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、CD-ROM、DVDまたはDVD-ROM、任意の他の光学媒体、パンチカード紙テープ、孔のパターンを伴う任意の他の物理的記憶媒体、RAM、ROM、PROMおよびEPROM、フラッシュEPROM、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、データまたは命令を輸送する搬送波、そのような担体波を輸送するケーブルまたはリンク、またはそこからコンピュータがプログラミングコードおよび/またはデータを読み取り得る、任意の他の媒体を含む。コンピュータ可読媒体のこれらの形態のうちの多くは、実行のために、1つまたはそれを上回る命令の1つまたはそれを上回るシーケンスをプロセッサに搬送することに関与してもよい。
【0201】
コンピュータシステムは、
図18A-18Cに見られるように、未加工自己蛍光データ、未加工蛍光寿命データ、自己蛍光画像1802、蛍光寿命画像1802、可視光画像1800、またはそれらの任意の組み合わせを閲覧するためのユーザインターフェース(UI)130を備える、電子ディスプレイ301を含む、またはそれと通信してもよい。ある場合には、コンピュータシステムは、ディスプレイ301のUI130上にデータを表示する、電子ディスプレイオペレータ2402を介してシステムデータを伝送および/または中継してもよい。ある場合には、コンピュータシステム804は、撮像システムのUI130制御装置上にシステム制御情報を表示する、制御オペレータ2404を介してシステム制御情報(例えば、システム動作パラメータ)を伝送してもよい。いくつかの事例では、例えば、タッチスクリーン、キーボード、および/またはマウスの使用による本システムとのユーザ相互作用は、ユーザ相互作用制御オペレータ2406を通してコンピュータシステムに伝送されてもよい。ある場合には、自己蛍光または蛍光寿命画像1802は、可視光画像1800において可視化され得ない、疑わしい癌1803の可視化を提供してもよい。本明細書の別の場所に説明される本開示のシステムによって入手されたピクセル画像データを処理および分類した後、画像データは、組織タイプの1つまたはそれを上回る分類を示すために、疑似カラーリング(1802)されてもよい。ある場合には、疑似カラーリングされた画像は、可視スペクトルの1つまたはそれを上回る色(例えば、赤色、緑色、青色、黄色、紫色、橙色等)によって疑似カラーリングされてもよい。
図18A-Cに見られ得るように、組織サンプルの癌性組織1805の描出を示す、対応する組織病理学画像1804は、自己蛍光または蛍光寿命画像1802に示される、癌形態1803に対応する。ある場合には、UI130はまた、撮像システムの動作を制御するために、複数の制御ボタン、スライド、ラジオボタン、ダイアログ、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
ユーザインターフェース
【0202】
本明細書に提供される開示のシステムの側面は、
図4A-4Bに見られるように、ユーザインターフェース301を備えてもよい。UI130は、フラットスクリーンパネルまたはタッチスクリーンディスプレイ等の画像ディスプレイを備えてもよい。UI130は、組織サンプルから入手されたデータの可視化を可能にし得る。ユーザインターフェースは、保健医療関係者が患者の癌の外科的解剖または切除を誘導するための実用的な情報を提供してもよい。ある場合には、ユーザインターフェース130は、撮像されている組織サンプルの可視光ビデオ(402、404)または可視光静止画像を表示してもよい。ある場合には、ユーザインターフェースは、複数の入手チャネルの入手チャネル毎の平均蛍光寿命を示すビュー412を備えてもよい。ある場合には、ユーザインターフェースは、複数の入手チャネルの各入手チャネルの未加工蛍光寿命データ(例えば、
図5)を示すビュー414を備えてもよい。いくつかの事例では、ユーザインターフェース130は、各個別のチャネルの入手された蛍光寿命の空間分布の複数のビュー416を備えてもよい。ある場合には、ユーザインターフェースは、組織サンプルを横断する複数の点に関する蛍光寿命の空間分布の組み合わせられた、または平均化された画像を表す、蛍光マップ406を表示してもよい。ユーザインターフェースは、撮像されている組織サンプルがPMT強度信号をオーバーレイされた画像を表示するビュー408を備えてもよい。
【0203】
いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース130は、機能ボタン、スイッチ、編集可能ダイアログボックス、スライド、ラジオボタン、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。いくつかの事例では、ユーザインターフェースは、ユーザが、デバイスパラメータ、例えば、走査速度、ステージの手動走査位置、分解能、またはそれらの任意の組み合わせを構成することを可能にする、1つまたはそれを上回るディスプレイを備えてもよい。ユーザインターフェースは、癌を有し得る組織サンプルの領域をユーザに示し得る、様々なオーバーレイ信号処理疑似カラーマップの間でトグルし得る、機能ボタンを備えてもよい。ある場合には、ユーザインターフェースは、走査、走査の停止、走査の緊急停止、走査の一時停止、走査の再開、またはそれらの任意の組み合わせを可能にする、機能ボタンを備えてもよい。
【0204】
いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース130は、ユーザが動作を選択するために画面上をタップすることを可能にする、タッチスクリーンインターフェースを備えてもよく、および/またはキーボードおよび/またはマウスで操作または相互作用されてもよい。ある場合には、タッチスクリーンインターフェースは、
図3A-3Bおよび
図24A-24Cに見られるように、1つまたはそれを上回るモニタおよび/またはディスプレイ(301、2304、2302)上に表示されてもよい。ある場合には、タッチスクリーンモニタ2304および/またはディスプレイ(301、2302)は、そのようなタッチスクリーンモニタおよび/またはディスプレイの人間工学的使用のために、ユーザ、医師、手術室医療関係者、看護師、またはそれらの任意の組み合わせの個人の腕レベルに配置されてもよい。いくつかの事例では、撮像システムは、蛍光撮像データの未加工、処理済み、分析済み、またはそれらの任意の組み合わせのカテゴリをユーザ、医師(例えば、手術医師)、手術室医療関係者、看護師、またはそれらの任意の組み合わせの個人に表示するように構成される、1つまたはそれを上回るモニタおよび/またはディスプレイを備えてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るモニタ(301、2302)は、モニタおよび/またはディスプレイの傾斜、3次元位置、および/または回転を調節するための機構を備えてもよい。
【0205】
ある場合には、撮像システムは、撮像システムの初期化、較正、および/または始動に応じて分析され得る、1つまたはそれを上回る試験および/または較正ファントムおよび/または標的を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る試験および/または較正ファントムおよび/または標的は、蛍光強度撮像分解能標的、蛍光寿命撮像分解能標的、既知の蛍光寿命測定値を伴う染料の1つまたはそれを上回るバイアル、またはそれらの任意の組み合わせの試験および/または較正ファントムおよび/または標的を備えてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る試験および/または較正ファントムおよび/または標的は、撮像システム内に埋設されてもよい。いくつかの事例では、既知の蛍光寿命を伴う染料の1つまたはそれを上回るバイアルは、撮像システムの寿命測定のインパルス応答関数、正確度、および/または精度を試験するために使用されてもよい。ある場合には、蛍光強度撮像分解能標的は、本明細書の別の場所に説明されるような材料、例えば、蛍光寿命測定の領域を空間的に隔離するために、提供される励起光源を反射するように構成される、金属コーテイングをオーバーレイされた既知の蛍光寿命を伴うポリマー(例えば、プラスチック)を含んでもよい。較正ファントムおよび/または標的の様々な蛍光強度の1つまたはそれを上回る領域を空間的に隔離することによって、放出された蛍光信号強度は、将来のシステム光学整合調節のために、および/またはソフトウェア補償(例えば、蛍光崩壊曲線測定の補償、走査および/または可視画像の空間的整合、ガルバニック走査ミラーおよび/または電動ステージと関連付けられる性能パラメータの調節、または自動利得性能パラメータの調節)のために測定および考慮されてもよい。ガルバニック走査ミラーおよび/または電動ステージと関連付けられるパラメータは、分解能、速度、ステップサイズ、加速プロファイル等、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。自動利得性能パラメータは、PMT利得、AOM減衰、RF減衰、または自動利得性能パラメータと関連付けられる時間特性の加重および量を備えてもよい。ある場合には、蛍光寿命撮像分解能標的は、第2の寿命を伴う第2のポリマー材料の幾何学的形状(例えば、直線縁を伴う三角形または多角形形状)をオーバーレイおよび/またはインレイされた、第1の寿命を伴う第1の材料を含んでもよい。蛍光寿命撮像分解能標的を撮像することによって、第1の材料と第2の材料との間の境界が、システム較正および/または調節(例えば、蛍光寿命信号の測定の補償、走査および/または可視画像の空間的整合、ガルバニック走査ミラーおよび/または電動ステージと関連付けられる性能パラメータの調節、または自動利得性能パラメータの調節)のために測定および使用されてもよい。
【0206】
ある場合には、蛍光強度撮像分解能標的および/または蛍光寿命撮像分解能標的は、分解能標的特徴の領域を除いて金属コーテイングされる透過性空間および/または分解能標的(例えば、USAF-1951)をオーバーレイされた材料を含んでもよい。金属コーテイング面積は、様々なレベルの光学減衰を備えてもよい。いくつかの事例では、蛍光強度撮像分解能標的は、空間的に変動する蛍光寿命および/または強度を伴う材料を含んでもよい。そのような分解能標的は、撮像システムの光源が、分解能標的を通して伝送され、線標的の下の材料を励起することを可能にし、それによって、明確に定義されたパターンにおける空間的蛍光放出を提供し得る。蛍光放出の明確に定義されたパターンは、本明細書の別の場所に説明されるように、システム性能を改良するためにシステムパラメータを較正および/または調節するとき、分析および考慮されてもよい。ある場合には、ファントムおよび/または標的は、本システムのユーザ動作を簡略化するために、撮像システム内に統合されてもよい。いくつかの事例では、ファントムおよび/または標的は、システム電源オン自己試験(POST)および組み込み自己試験(BIST)の間に使用されてもよい。
方法
【0207】
本明細書に提供される本開示の側面は、本明細書の別の場所に説明されるように、組織サンプルにおける癌の存在またはその欠如を識別または特性評価するために組織サンプルを撮像するための走査方法を備えてもよい。走査方法は、低減された撮像時間、撮像分解能(すなわち、高速高開口数撮像)、撮像雑音の低減、および/または撮像データの再構築の促進に関して予期されるものよりも良好な結果を提供し得る。走査方法は、サンプルの第1の面積の走査を完了し、次いで、光学走査要素112をサンプルの第2の面積に平行移動させ、サンプルの第1の面積および第2の面積が、重複しない代わりに、
図20Aに示されるように、サンプルを横断してデータの幅2112を伴う1つまたはそれを上回る区画2118(すなわち、列)から成るデータの面積2100(すなわち、スワス)および/またはストリップ2116を継続的に走査することによって、撮像時間を低減させてもよい。ある場合には、本明細書の別の場所に説明される、1つまたはそれを上回る放出チャネルの放出チャネルは、サンプルを横断して走査される面積2100、すなわち、スワスおよび/またはストリップ2116を横断して走査される光源からの蛍光放出を収集するために利用されてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る付加的面積2100、スワス、および/またはストリップ2116の走査は、他の放出チャネルのうちの1つまたはそれを上回るものに関する蛍光放出を収集するために繰り返されてもよい。単一の放出チャネルに関するデータを収集することによって、検出器(例えば、PMT)の利得の電圧は、1つまたはそれを上回る放出チャネルの放出チャネルにおいて検出される蛍光放出の信号対雑音比および/または撮像分解能を増加させる、一定の値に留まり得る。ある場合には、信号対雑音比および撮像分解能は、本明細書に説明される走査方法を利用しない走査方法と比較して、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約95%増加されてもよい。ある場合には、走査方法は、光学走査要素112の運動を開始および停止させるために別様に要求される走査時間を低減させてもよい。いくつかの実施形態では、走査時間は、本明細書に説明される走査方法を利用しない走査方法と比較して、走査方法によって、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約95%低減されてもよい。加えて、走査方法は、光学走査要素112の運動を開始および停止させることによって引き起こされる機械的ジッタまたは運動アーチファクトによって撮像データの中に導入される雑音を低減させてもよい。ある場合には、走査方法は、本明細書に説明される走査方法を利用しない走査方法と比較して、撮像データの中に導入される雑音を少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約95%低減させてもよい。ある場合には、走査方法は、サンプルの長さを横断する面積区分(すなわち、データのスワスおよび/またはストリップ)を走査することによって、従来的なモザイク走査方法において走査される多数の局所化された離散的面積と比較して、サンプルを横断して走査および収集されるデータの面積、スワス、および/またはストリップの共位置合わせを促進してもよい。走査方法は、データのストリップ、スワス、および/または面積のデータを走査および収集することによって、共位置合わせのためのデータ点の数ならびにデータインターフェースの複雑性を低減させてもよい。
【0208】
ある場合には、サンプルの全走査面積は、約1mm2~約6,400mm2を備えてもよい。ある場合には、サンプルの全走査面積は、約1mm2~約50mm2、約1mm2~約100mm2、約1mm2~約200mm2、約1mm2~約400mm2、約1mm2~約600mm2、約1mm2~約800mm2、約1mm2~約1,000mm2、約1mm2~約1,200mm2、約1mm2~約1,600mm2、約1mm2~約3,200mm2、約1mm2~約6,400mm2、約50mm2~約100mm2、約50mm2~約200mm2、約50mm2~約400mm2、約50mm2~約600mm2、約50mm2~約800mm2、約50mm2~約1,000mm2、約50mm2~約1,200mm2、約50mm2~約1,600mm2、約50mm2~約3,200mm2、約50mm2~約6,400mm2、約100mm2~約200mm2、約100mm2~約400mm2、約100mm2~約600mm2、約100mm2~約800mm2、約100mm2~約1,000mm2、約100mm2~約1,200mm2、約100mm2~約1,600mm2、約100mm2~約3,200mm2、約100mm2~約6,400mm2、約200mm2~約400mm2、約200mm2~約600mm2、約200mm2~約800mm2、約200mm2~約1,000mm2、約200mm2~約1,200mm2、約200mm2~約1,600mm2、約200mm2~約3,200mm2、約200mm2~約6,400mm2、約400mm2~約600mm2、約400mm2~約800mm2、約400mm2~約1,000mm2、約400mm2~約1,200mm2、約400mm2~約1,600mm2、約400mm2~約3,200mm2、約400mm2~約6,400mm2、約600mm2~約800mm2、約600mm2~約1,000mm2、約600mm2~約1,200mm2、約600mm2~約1,600mm2、約600mm2~約3,200mm2、約600mm2~約6,400mm2、約800mm2~約1,000mm2、約800mm2~約1,200mm2、約800mm2~約1,600mm2、約800mm2~約3,200mm2、約800mm2~約6,400mm2、約1,000mm2~約1,200mm2、約1,000mm2~約1,600mm2、約1,000mm2~約3,200mm2、約1,000mm2~約6,400mm2、約1,200mm2~約1,600mm2、約1,200mm2~約3,200mm2、約1,200mm2~約6,400mm2、約1,600mm2~約3,200mm2、約1,600mm2~約6,400mm2、または約3,200mm2~約6,400mm2を備えてもよい。ある場合には、サンプルの全走査面積は、約1mm2、約50mm2、約100mm2、約200mm2、約400mm2、約600mm2、約800mm2、約1,000mm2、約1,200mm2、約1,600mm2、約3,200mm2、または約6,400mm2を備えてもよい。ある場合には、サンプルの全走査面積は、少なくとも約1mm2、約50mm2、約100mm2、約200mm2、約400mm2、約600mm2、約800mm2、約1,000mm2、約1,200mm2、約1,600mm2、または約3,200mm2を備えてもよい。ある場合には、サンプルの全走査面積は、最大で約50mm2、約100mm2、約200mm2、約400mm2、約600mm2、約800mm2、約1,000mm2、約1,200mm2、約1,600mm2、約3,200mm2、または約6,400mm2を備えてもよい。
【0209】
サンプルにおける癌の存在またはその欠如を識別または特性評価するためにサンプルを撮像するための走査方法は、(a)サンプル2102を横断して第1の軸2110に沿って第1のミラーを伴う光学走査要素から放出された光源(例えば、本明細書の別の場所に説明されるような)を平行移動させるステップと、(b)第1の軸2110に直角の第2の軸2114に沿って光学走査要素を平行移動させるステップと、(c)第2の軸に沿った光学走査要素の運動を補償するために、第2のミラーを作動させるステップとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、補償は、軸に沿った光源の位置を維持してもよい。いくつかの事例では、補償は、第2の軸に沿った光源のスミアリングを可能にし得る。
【0210】
ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、約2ピクセル~約2,200ピクセルの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、約2ピクセル~約10ピクセル、約2ピクセル~約25ピクセル、約2ピクセル~約50ピクセル、約2ピクセル~約100ピクセル、約2ピクセル~約200ピクセル、約2ピクセル~約300ピクセル、約2ピクセル~約400ピクセル、約2ピクセル~約500ピクセル、約2ピクセル~約1,000ピクセル、約2ピクセル~約2,000ピクセル、約2ピクセル~約2,200ピクセル、約10ピクセル~約25ピクセル、約10ピクセル~約50ピクセル、約10ピクセル~約100ピクセル、約10ピクセル~約200ピクセル、約10ピクセル~約300ピクセル、約10ピクセル~約400ピクセル、約10ピクセル~約500ピクセル、約10ピクセル~約1,000ピクセル、約10ピクセル~約2,000ピクセル、約10ピクセル~約2,200ピクセル、約25ピクセル~約50ピクセル、約25ピクセル~約100ピクセル、約25ピクセル~約200ピクセル、約25ピクセル~約300ピクセル、約25ピクセル~約400ピクセル、約25ピクセル~約500ピクセル、約25ピクセル~約1,000ピクセル、約25ピクセル~約2,000ピクセル、約25ピクセル~約2,200ピクセル、約50ピクセル~約100ピクセル、約50ピクセル~約200ピクセル、約50ピクセル~約300ピクセル、約50ピクセル~約400ピクセル、約50ピクセル~約500ピクセル、約50ピクセル~約1,000ピクセル、約50ピクセル~約2,000ピクセル、約50ピクセル~約2,200ピクセル、約100ピクセル~約200ピクセル、約100ピクセル~約300ピクセル、約100ピクセル~約400ピクセル、約100ピクセル~約500ピクセル、約100ピクセル~約1,000ピクセル、約100ピクセル~約2,000ピクセル、約100ピクセル~約2,200ピクセル、約200ピクセル~約300ピクセル、約200ピクセル~約400ピクセル、約200ピクセル~約500ピクセル、約200ピクセル~約1,000ピクセル、約200ピクセル~約2,000ピクセル、約200ピクセル~約2,200ピクセル、約300ピクセル~約400ピクセル、約300ピクセル~約500ピクセル、約300ピクセル~約1,000ピクセル、約300ピクセル~約2,000ピクセル、約300ピクセル~約2,200ピクセル、約400ピクセル~約500ピクセル、約400ピクセル~約1,000ピクセル、約400ピクセル~約2,000ピクセル、約400ピクセル~約2,200ピクセル、約500ピクセル~約1,000ピクセル、約500ピクセル~約2,000ピクセル、約500ピクセル~約2,200ピクセル、約1,000ピクセル~約2,000ピクセル、約1,000ピクセル~約2,200ピクセル、または約2,000ピクセル~約2,200ピクセルの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、約2ピクセル、約10ピクセル、約25ピクセル、約50ピクセル、約100ピクセル、約200ピクセル、約300ピクセル、約400ピクセル、約500ピクセル、約1,000ピクセル、約2,000ピクセル、または約2,200ピクセルの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、少なくとも約2ピクセル、約10ピクセル、約25ピクセル、約50ピクセル、約100ピクセル、約200ピクセル、約300ピクセル、約400ピクセル、約500ピクセル、約1,000ピクセル、または約2,000ピクセルの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、最大で約10ピクセル、約25ピクセル、約50ピクセル、約100ピクセル、約200ピクセル、約300ピクセル、約400ピクセル、約500ピクセル、約1,000ピクセル、約2,000ピクセル、または約2,200ピクセルの長さを備えてもよい。
【0211】
ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、約0.01mm~約300mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、約0.01mm~約0.1mm、約0.01mm~約0.5mm、約0.01mm~約1mm、約0.01mm~約5mm、約0.01mm~約10mm、約0.01mm~約50mm、約0.01mm~約100mm、約0.01mm~約150mm、約0.01mm~約200mm、約0.01mm~約250mm、約0.01mm~約300mm、約0.1mm~約0.5mm、約0.1mm~約1mm、約0.1mm~約5mm、約0.1mm~約10mm、約0.1mm~約50mm、約0.1mm~約100mm、約0.1mm~約150mm、約0.1mm~約200mm、約0.1mm~約250mm、約0.1mm~約300mm、約0.5mm~約1mm、約0.5mm~約5mm、約0.5mm~約10mm、約0.5mm~約50mm、約0.5mm~約100mm、約0.5mm~約150mm、約0.5mm~約200mm、約0.5mm~約250mm、約0.5mm~約300mm、約1mm~約5mm、約1mm~約10mm、約1mm~約50mm、約1mm~約100mm、約1mm~約150mm、約1mm~約200mm、約1mm~約250mm、約1mm~約300mm、約5mm~約10mm、約5mm~約50mm、約5mm~約100mm、約5mm~約150mm、約5mm~約200mm、約5mm~約250mm、約5mm~約300mm、約10mm~約50mm、約10mm~約100mm、約10mm~約150mm、約10mm~約200mm、約10mm~約250mm、約10mm~約300mm、約50mm~約100mm、約50mm~約150mm、約50mm~約200mm、約50mm~約250mm、約50mm~約300mm、約100mm~約150mm、約100mm~約200mm、約100mm~約250mm、約100mm~約300mm、約150mm~約200mm、約150mm~約250mm、約150mm~約300mm、約200mm~約250mm、約200mm~約300mm、または約250mm~約300mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、約0.01mm、約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、約250mm、または約300mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、少なくとも約0.01mm、約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、または約250mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、最大で約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、約250mm、または約300mmの長さを備えてもよい。
【0212】
ある場合には、第2の軸に沿った走査長は、約0.01mm~約300mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第1の軸に沿った走査長は、約0.01mm~約0.1mm、約0.01mm~約0.5mm、約0.01mm~約1mm、約0.01mm~約5mm、約0.01mm~約10mm、約0.01mm~約50mm、約0.01mm~約100mm、約0.01mm~約150mm、約0.01mm~約200mm、約0.01mm~約250mm、約0.01mm~約300mm、約0.1mm~約0.5mm、約0.1mm~約1mm、約0.1mm~約5mm、約0.1mm~約10mm、約0.1mm~約50mm、約0.1mm~約100mm、約0.1mm~約150mm、約0.1mm~約200mm、約0.1mm~約250mm、約0.1mm~約300mm、約0.5mm~約1mm、約0.5mm~約5mm、約0.5mm~約10mm、約0.5mm~約50mm、約0.5mm~約100mm、約0.5mm~約150mm、約0.5mm~約200mm、約0.5mm~約250mm、約0.5mm~約300mm、約1mm~約5mm、約1mm~約10mm、約1mm~約50mm、約1mm~約100mm、約1mm~約150mm、約1mm~約200mm、約1mm~約250mm、約1mm~約300mm、約5mm~約10mm、約5mm~約50mm、約5mm~約100mm、約5mm~約150mm、約5mm~約200mm、約5mm~約250mm、約5mm~約300mm、約10mm~約50mm、約10mm~約100mm、約10mm~約150mm、約10mm~約200mm、約10mm~約250mm、約10mm~約300mm、約50mm~約100mm、約50mm~約150mm、約50mm~約200mm、約50mm~約250mm、約50mm~約300mm、約100mm~約150mm、約100mm~約200mm、約100mm~約250mm、約100mm~約300mm、約150mm~約200mm、約150mm~約250mm、約150mm~約300mm、約200mm~約250mm、約200mm~約300mm、または約250mm~約300mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第2の軸に沿った走査長は、約0.01mm、約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、約250mm、または約300mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第2の軸に沿った走査長は、少なくとも約0.01mm、約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、または約250mmの長さを備えてもよい。ある場合には、第2の軸に沿った走査長は、最大で約0.1mm、約0.5mm、約1mm、約5mm、約10mm、約50mm、約100mm、約150mm、約200mm、約250mm、または約300mmの長さを備えてもよい。
【0213】
ある場合には、走査方法は、光学走査要素が、第1の方向において第2の軸2114に沿って平行移動する際、ステップ(a)-(c)を1回またはそれを上回る回数繰り返すステップを含んでもよい。ある場合には、ステップ(a)-(c)が、第2の軸に沿って第1の方向2128において繰り返されるとき、光源は、第1の方向2104または第2の方向2106において第1の軸に沿って平行移動されてもよく、第1の方向および第2の方向は、逆である。ある場合には、走査方法は、光学走査要素が、第2の軸に沿った第1の方向2128と逆の第2の方向2126において第2の軸に沿って平行移動する際、ステップ(a)-(c)を繰り返すステップを含んでもよい。ある場合には、ステップ(a)-(c)が、第2の軸に沿って第2の方向において繰り返されるとき、光源は、第1の方向2104または第2の方向2106において第1の軸に沿って平行移動されてもよく、第1の方向および第2の方向は、相互に逆である。いくつかの事例では、第1のミラー、第2のミラー、および/または光学走査要素は、個別のコンポーネントの運動を駆動する運動制御波形を提供されてもよい。ある場合には、第1のミラーは、第1の波形2124を提供されてもよく、第1の波形は、鋸歯、三角、またはパラボラ波形を備えてもよい。ある場合には、第2のミラーは、第2の波形2122を提供されてもよく、第2の波形は、線形波形を備えてもよい。ある場合には、第2の波形は、第1のミラーが第1の軸に沿った第1および第2の方向における平行移動の間で遷移しているとき、第1のミラーの運動の周期を補償する波形を備えてもよい。いくつかの事例では、光学走査要素は、第3の波形を提供されてもよく、第3の波形は、線形波形を備えてもよい。ある場合には、第1の波形、第2の波形、および/または第3の波形は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)によって発生され、および/または走査光学要素に提供されてもよい。
【0214】
ある場合には、本明細書に提供される走査方法は、超分解能(例えば、光の回折限界を超える撮像)走査を備えてもよい。ある場合には、本明細書の別の場所に説明される、パルス化光源の1つまたはそれを上回るパルスは、ピクセルを横断してサンプルに提供されてもよい。ある場合には、ピクセルは、少なくとも約125μmまたは本明細書の別の場所に説明されるピクセル値の長さおよび/または幅を備えてもよい。ある場合には、光源の少なくとも約32個のパルスが、サンプルのデータの単一のピクセルを撮像するときに提供されてもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回るパルスのパルスは、ピクセルの少なくとも約3.9μmの長さおよび/または幅を被覆してもよい。ある場合には、超分解能走査は、ピクセルを横断する1つまたはそれを上回るパルスにわたるサンプルの放出された蛍光撮像データを集約および/または平均化(例えば、移動平均)することによって達成されてもよい。いくつかの事例では、少なくとも約1個のパルス、少なくとも約2個のパルス、少なくとも約3個のパルス、少なくとも約4個のパルス、少なくとも約5個のパルス、少なくとも約6個のパルス、少なくとも約7個のパルス、少なくとも約8個のパルス、少なくとも約9個のパルス、少なくとも約10個のパルス、少なくとも約11個のパルス、少なくとも約12個のパルス、少なくとも約13個のパルス、少なくとも約14個のパルス、少なくとも約15個のパルス、少なくとも約16個のパルス、少なくとも約18個のパルス、少なくとも約19個のパルス、少なくとも約20個のパルス、少なくとも約21個のパルス、少なくとも約22個のパルス、少なくとも約23個のパルス、少なくとも約24個のパルス、少なくとも約25個のパルス、少なくとも約26個のパルス、少なくとも約27個のパルス、少なくとも約28個のパルス、少なくとも約29個のパルス、少なくとも約30個のパルス、少なくとも約31個のパルス、または少なくとも約32個のパルスが、ピクセルを横断して平均化されてもよい。ある場合には、1つまたはそれを上回るパルスの蛍光撮像データは、撮像システムおよび/または光源の回折限界未満の距離において特徴を撮像するために、移動平均化、フィルタリング、畳み込み、ND畳み込みによって処理されてもよい。ある場合には、超分解能走査は、本明細書の別の場所に説明される走査方法の第1の軸および/または第2の軸に沿って完了されてもよい。
【0215】
本明細書に提供される本開示の側面は、
図6A-6Bおよび
図7A-7Bに見られるように、組織サンプルにおける癌の存在またはその欠如を識別または特性評価するために組織サンプルを撮像するための方法(600、608、700、708)を備えてもよい。いくつかの事例では、組織サンプルは、腫瘍の外科的切除の間に取得される、切除された組織サンプルまたは生検を含んでもよい。いくつかの事例では、本明細書に提供される方法は、腫瘍の外科的解剖をさらに知らせる、または誘導するために、癌を備え得る断端を識別するために組織サンプル断端を分析してもよい。ある場合には、本明細書に提供される方法は、本明細書の別の場所に説明されるシステム上で完了されてもよい。
【0216】
いくつかの実施形態では、本方法は、
図6Aに見られるように、切除された組織サンプルの自己蛍光特性によって、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するための方法600を備えてもよい。ある場合には、本方法は、(a)蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容するステップ602と、(b)切除された組織サンプルを撮像し、切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定するステップ604と、(c)撮像された切除された組織において、切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するステップ606とを含んでもよい。ある場合には、本方法はさらに、(i)組織サンプルが着目組織または着目細胞タイプを含むことを確認するステップ652と、(ii)組織サンプルの断端がいかなる着目組織または着目細胞タイプも含まないことを確認するステップ654と、(iii)着目組織または着目細胞タイプがサンプルの断端において存在する場所に対応する面積において対象の身体における付加的切除を実施するステップ656と、(iv)サンプル組織断端における着目組織または着目細胞タイプの存在または不在に基づいて、付加的切除に関して上記のステップを繰り返すステップ658とを含んでもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。ある場合には、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる場合がある。いくつかの事例では、疾患は、癌であってもよい。
【0217】
ある場合には、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色および/または着色されていない組織サンプルを含んでもよい。いくつかの事例では、切除された組織サンプルは、染色および/または着色されている組織サンプルを含んでもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備えてもよい。ある場合には、自己蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備えてもよい。ある場合には、疾患は、癌を含んでもよい。いくつかの事例では、組織サンプルは、結腸組織、乳房組織、前立腺組織、皮膚組織、脈管組織、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ある場合には、切除された組織における疾患の存在を決定するステップ(すなわち、ステップ(c)606)は、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含んでもよい。
【0218】
いくつかの事例では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備えてもよい。ある場合には、本方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含んでもよい。いくつかの事例では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、ステップ(b)604および(c)606は、ほぼリアルタイムで、例えば、最大1分、2分、3分、4分、5分、6分、7分、8分、9分、10分、15分、20分、25分、30分、または30分を上回って完了されてもよい。いくつかの事例では、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するステップ(すなわち、ステップ(c)606)は、確率ベースのモデルによって完了されてもよい。例えば、表示される蛍光マップ406は、組織の領域が癌性である確率を示すために、色分けされてもよい。確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。外科手術手技後、組織サンプルは、他の技法を使用して特性評価されてもよく、本二次特性評価は、確率ベースのモデルへの訓練データとして、第1のほぼリアルタイムの特性評価とともに提供され、確率ベースのモデルが経時的に改良されることを可能にし得る。
【0219】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供される本開示の方法は、
図6Bに見られるように、手術室において、切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するための方法608を備えてもよい。ある場合には、本方法は、(a)対象から組織サンプルを切除するステップ610と、(b)蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置するステップ612と、(c)蛍光撮像システムの助けを借りて、切除された組織サンプルを撮像し、切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定するステップ614と、(d)蛍光撮像システムから、切除された組織に基づく切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在の決定を受信するステップとを含んでもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。ある場合には、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる場合がある。いくつかの事例では、疾患は、癌であってもよい。ある場合には、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない組織サンプルを含んでもよい。いくつかの事例では、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性は、自己蛍光寿命特性を備えてもよい。ある場合には、自己蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備えてもよい。ある場合には、疾患は、癌を含んでもよい。いくつかの事例では、組織サンプルは、結腸組織、乳房組織、前立腺組織、皮膚組織、脈管組織、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ある場合には、切除された組織における疾患の存在を決定するステップ(すなわち、ステップ(c)606)は、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備えてもよい。ある場合には、本方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含んでもよい。いくつかの事例では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、ステップ(b)604および(c)606は、ほぼリアルタイム、または最大1分、2分、3分、4分、5分、6分、7分、8分、9分、または10分で完了されてもよい。いくつかの事例では、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するステップ(すなわち、ステップ(c)606)は、確率ベースのモデルによって完了されてもよい。確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0220】
上記のステップは、実施形態による、方法600を示すが、当業者は、本明細書に説明される教示に基づく多くの変形例を認識するであろう。ステップは、異なる順序で完了されてもよい。ステップは、追加または省略されてもよい。ステップのうちのいくつかは、サブステップを含んでもよい。ステップのうちの多くは、有益であれば何度も繰り返されてもよい。
【0221】
方法600のステップのうちの1つまたはそれを上回るものは、本明細書に説明されるような回路網、例えば、プログラマブルアレイ論理またはフィールドプログラマブルゲートアレイ等のプロセッサまたは論理回路網のうちの1つまたはそれを上回るものを用いて実施されてもよい。回路網は、方法600のステップのうちの1つまたはそれを上回るものを提供するようにプログラムされてもよく、プログラムは、コンピュータ可読メモリ上に記憶されるプログラム命令または、例えば、プログラマブルアレイ論理またはフィールドプログラマブルゲートアレイ等の論理回路網のプログラムされたステップを備えてもよい。
【0222】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供される本開示の方法は、
図7Aに見られるように、蛍光寿命撮像によって、手術室において、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するための方法700を備えてもよい。ある場合には、本方法は、(a)対象から組織サンプルを切除するステップ702と、(b)蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置するステップであって、蛍光撮像システムは、励起信号を組織サンプルに指向し、応答してサンプルから放出された蛍光光を収集する、ステップ704と、(c)蛍光撮像システムから、収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づく着目組織または着目細胞タイプに関する組織サンプルの少なくとも一部の特性評価を受信するステップ706とを含んでもよい。いくつかの事例では、本方法はさらに、(i)組織サンプルが着目組織または着目細胞タイプを含むことを確認するステップ752と、(ii)組織サンプルの断端が着目組織または着目細胞タイプを含まないことを確認するステップ754と、(iii)着目組織または着目細胞タイプがサンプルの断端において存在する場所に対応する面積において対象の身体における付加的切除を実施するステップ756と、(iv)サンプル組織断端における着目組織または着目細胞タイプの存在または不在に基づいて、付加的切除に関して上記のステップを繰り返すステップ758とを含んでもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。ある場合には、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる場合がある。いくつかの事例では、疾患は、癌であってもよい。
【0223】
ある場合には、切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない組織サンプルを含んでもよい。ある場合には、蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備えてもよい。ある場合には、疾患は、癌を含んでもよい。いくつかの事例では、組織サンプルは、結腸組織、乳房組織、前立腺組織、皮膚組織、脈管組織、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ある場合には、組織サンプルの少なくとも一部の特性評価は、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備えてもよい。ある場合には、本方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含んでもよい。いくつかの事例では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、ステップ(b)704および(c)706は、最大5分で完了されてもよい。いくつかの事例では、組織サンプルの少なくとも一部の特性評価は、確率ベースのモデルによって完了されてもよい。確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0224】
いくつかの実施形態では、本明細書に提供される本開示の方法は、
図7Bに見られるように、術中または術後に組織サンプルにおける疾患の存在を決定するための方法708を備えてもよい。ある場合には、本方法は、(a)蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容するステップ710と、(b)励起信号を組織サンプルに指向するステップ712と、(c)励起信号に応答して、組織サンプルから放出された蛍光光を収集するステップ714と、(d)収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づいて、着目組織または着目細胞タイプに関して組織サンプルの少なくとも一部を特性評価するステップ716とを含んでもよい。ある場合には、着目組織または着目細胞タイプは、疾患組織または疾患細胞を含んでもよい。いくつかの事例では、疾患組織または疾患細胞は、癌性組織または癌性細胞を含んでもよい。ある場合には、対象は、疾患を患っている、または患っていることが疑われる場合がある。いくつかの事例では、疾患は、癌であってもよい。いくつかの事例では、本方法はさらに、(i)組織サンプルが癌性組織を含むことを確認するステップ752と、(ii)組織サンプルの断端がいかなる癌性組織も含まないことを確認するステップ754と、(iii)癌性組織がサンプルの断端において存在する場所に対応する面積において対象の身体における付加的切除を実施するステップ756と、(iv)断端または組織サンプル上の癌の存在またはその欠如に基づいて、付加的切除に関して上記のステップを繰り返すステップ758とを含んでもよい。ある場合には、対象から切除された組織サンプルは、撮像に先立って染色されていない組織サンプルを含んでもよい。ある場合には、蛍光寿命特性は、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備えてもよい。ある場合には、疾患は、癌を含んでもよい。いくつかの事例では、対象から切除された組織サンプルは、結腸組織、乳房組織、前立腺組織、皮膚組織、脈管組織、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ある場合には、組織サンプルの少なくとも一部の特性評価は、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含んでもよい。いくつかの事例では、蛍光撮像システムは、パルス化蛍光光源を備えてもよい。ある場合には、本方法はさらに、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップを含んでもよい。いくつかの事例では、知らせるステップは、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。ある場合には、ステップ(b)712-(d)716は、最大5分で完了されてもよい。いくつかの事例では、組織サンプルの少なくとも一部の特性評価は、確率ベースのモデルによって完了されてもよい。確率ベースのモデルは、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。
【0225】
上記のステップは、実施形態による、方法700を示すが、当業者は、本明細書に説明される教示に基づく多くの変形例を認識するであろう。ステップは、異なる順序で完了されてもよい。ステップは、追加または省略されてもよい。ステップのうちのいくつかは、サブステップを含んでもよい。ステップのうちの多くは、有益であれば何度も繰り返されてもよい。
【0226】
方法700のステップのうちの1つまたはそれを上回るものは、本明細書に説明されるような回路網、例えば、プログラマブルアレイ論理またはフィールドプログラマブルゲートアレイ等のプロセッサまたは論理回路網のうちの1つまたはそれを上回るものを用いて実施されてもよい。回路網は、方法700のステップのうちの1つまたはそれを上回るものを提供するようにプログラムされてもよく、プログラムは、コンピュータ可読メモリ上に記憶されるプログラム命令または、例えば、プログラマブルアレイ論理またはフィールドプログラマブルゲートアレイ等の論理回路網のプログラムされたステップを備えてもよい。
【0227】
ある場合には、本明細書に説明される方法のデバイスおよびシステムは、複数の使用環境および使用事例において使用されてもよい。いくつかの事例では、本明細書の別の場所に説明されるデバイスおよびシステムは、病院オフィス、外科手術室の廊下、外科手術室、病院サービスセンター、またはそれらの任意の組み合わせにおいて使用されるように構成されてもよい。ある場合には、本デバイスおよびシステムは、医療技術者、看護師(例えば、外科手術看護師および/または手術室看護師)、外科医、医師、医師助手、点検技術者(例えば、病院またはBLS)、またはそれらの任意の組み合わせによって実装され得る、1つまたはそれを上回る動作を備えてもよい。
【0228】
いくつかの事例では、病院オフィスおよび/または外科手術室の廊下において使用される本システムおよびデバイスは、システム設定および/または準備(
図9A-9C)、タイムアウト、チャンバ清浄化、システムシャットダウン、デバイス輸送、またはそれらの任意の組み合わせを備える、1つまたはそれを上回る動作を備えてもよい。いくつかの事例では、システム設定および/または準備(preparation)(本明細書では「準備(prep)」とも称される)、タイムアウト、チャンバ清浄化、およびシステムシャットダウンの動作は、医療技術者および/または看護師によって完了されてもよい。いくつかの事例では、デバイス輸送の動作は、医療技術者によって完了されてもよい。
【0229】
いくつかの事例では、外科手術室において使用される本システムおよびデバイスは、サンプル調製および/または設置、サンプル走査、結果精査、サンプル除去、またはそれらの任意の組み合わせを備える、1つまたはそれを上回る動作を備えてもよい。ある場合には、サンプル調製および/または設置、サンプル走査、サンプル除去、またはそれらの任意の組み合わせの動作は、看護師によって完了されてもよい。いくつかの事例では、サンプル走査、結果精査、またはそれらの任意の組み合わせの動作は、外科医、医師、医師助手、またはそれらの任意の組み合わせによって完了されてもよい。
【0230】
ある場合には、病院サービスセンターにおいて使用される本システムおよびデバイスは、点検および/または保守の動作を備えてもよい。ある場合には、点検および/または保守の動作は、病院または本システムの製造業者からの点検技術者によって完了されてもよい。
【0231】
いくつかの事例では、
図9Aに見られるように、電源オン動作900は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、トレイ配設動作は、看護師または医療技術者によって行われてもよい。ある場合には、電源オン動作は、電源ボタンを押す(902)ユーザアクションを備えてもよい。いくつかの事例では、デバイスアクションは、電源オンシーケンスを開始するステップ904と、デバイスソフトウェアアプリケーションを呼び出すステップ906と、自己チェック通信診断を実行するステップ908とを含んでもよい。いくつかの事例では、電源オン動作は、システムステータス、日付および/または時間、診断結果、および動作ステータスを表示する、システム始動画面910を備え得る、情報を表示してもよい。ある場合には、表示情報は、ユーザ名フィールドおよびパスワード打込フィールドを表示する、セキュリティアクセス画面912を備えてもよい。ある場合には、システム始動画面910は、セキュリティアクセス画面912に先立ってユーザに提示されてもよい。
【0232】
いくつかの事例では、
図9Bに見られるように、パスワード許可動作914は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、トレイ配設動作は、看護師または医療技術者によって行われてもよい。ある場合には、パスワード許可動作は、ユーザおよび/またはパスワードを打ち込む(916)ユーザアクションを備えてもよい。いくつかの事例では、デバイスアクションは、パスワードを処理し、パスワードを承認し、主要ユーザインターフェース画面を開始するステップ920、パスワードを否認し、アクセス再試行画面を開始するステップ922、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。ある場合には、パスワードを承認するデバイスアクションは、ライブカメラ画像、走査結果、機能アイコンおよびボタン、通知、またはそれらの任意の組み合わせを備える、走査UI画面926の表示を提供してもよい。ある場合には、UI画面926は、新しいトレイが走査ステージ上に配設されていることを確実にするための情報表示ポップアップ通知928を提供してもよい。
【0233】
いくつかの事例では、
図9Cに見られるように、トレイ配設動作930は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、トレイ配設動作は、看護師または医療技術者によって行われてもよい。
【0234】
ある場合には、トレイ配設動作は、走査チャンバ扉を開放する(932)、サンプルトレイ包装を開放する(934)、サンプルトレイを走査ステージ上に配設する(936)、チャンバ扉を閉鎖する(946)、新しいトレイの通知を肯定応答する(948)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。走査チャンバ扉を開放することによって、本デバイスは、トレイを配設するためにアクセス可能な位置に走査ステージを移動させる(938)デバイスアクションを完了し得る。走査チャンバ扉を開放する(932)ユーザアクションは、選択するべき肯定応答オプションとともに新しいトレイを配設するための通知944を表示してもよい。本デバイスが、走査ステージをアクセス可能な位置に移動させる際、本デバイスは、次いで、デバイスレーザがレーザ照射していない安全状態に進んでもよい(940)。本デバイスが安全状態に進んだ(940)後、本デバイスは、チャンバ扉のステータスを表示する走査UI画面942を表示してもよい。ある場合には、チャンバ扉のステータスは、閉鎖または開放であってもよい。ある場合には、ユーザがチャンバ扉を閉鎖し(946)、新しいトレイの通知を肯定応答する(948)際、本デバイスは、閉鎖されたチャンバに関して動作状態に変化してもよい(950)。動作状態では、本デバイスは、自己チェック較正シーケンスを実施し(952)、ポップアップウィンドウを閉じてもよい(954)。
【0235】
いくつかの事例では、
図10Aに見られるように、組織サンプル調製動作1000は、走査のために組織生検を取得および清浄化する(1002)、組織を所望の配向においてサンプル皿上に設置する(1004)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。ある場合には、組織サンプル調製動作は、看護師によって行われてもよい。ある場合には、製品標識は、組織調製要件および具体的サンプル皿要件(例えば、ブランド、サイズ等)に関するガイドラインを提供してもよい。
【0236】
いくつかの事例では、
図10Bに見られるように、サンプル設置動作1006は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、サンプル設置動作は、看護師によって行われてもよい。ある場合には、サンプル設置動作は、走査チャンバ扉を開放する(1008)、サンプルトレイの接着性トレイタブを除去する(1010)、サンプルトレイ上にサンプル皿を配設する(1012)、サンプル皿上にサンプルを設置する、チャンバ扉を閉鎖する(1006)、正しいサンプル設置を可視化および検証する(1022)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。走査チャンバ扉を開放することに応答して、本デバイスは、サンプル設置のためにアクセス可能な位置に走査ステージを移動させるステップ1014、本デバイスをデバイスレーザがレーザ照射していない安全状態に置くステップ1016を含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。いくつかの事例では、チャンバ扉を閉鎖することは、閉鎖されたチャンバに関して本デバイスを動作状態に変化させてもよい(1024)。いくつかの事例では、チャンバ扉を閉鎖し、正しいサンプル設置を可視化および検証するユーザアクションは、次いで、走査ステージのリアルタイム画像を捕捉するデバイスアクションにつながってもよい。デバイスアクションの結果として、本デバイスは、チャンバ扉のステータスを開放または閉鎖として表示する走査UI画面1018、走査ステージのリアルタイム画像を表示する走査UI画面1020、またはそれらの任意の組み合わせを備える、表示情報を出力してもよい。
【0237】
いくつかの事例では、
図10Cに見られるように、新しい患者選択動作1028は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、新しい患者選択動作は、看護師によって行われてもよい。ある場合には、新しい患者選択動作は、新しい患者アイコンを選択する(1030)ユーザアクションを備えてもよい。新しい患者アイコンを選択することに応答して、本デバイスは、現在の走査撮像キャッシュをクリアする(1032)デバイスアクションを実行してもよい。ある場合には、現在の走査撮像キャッシュをクリアすることは、事前の走査からの全ての現在のメモリを除去してもよい。いくつかの事例では、現在の走査撮像キャッシュをクリアするデバイスアクションは、患者走査画像が閲覧タブから除去されるという通知1034、本システムが走査面積を選択することができる状態であることを示す走査UI画面1036、またはそれらの任意の組み合わせを備える、表示情報を出力してもよい。
【0238】
いくつかの事例では、
図11Aに見られるように、走査面積選択動作1100は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、走査面積選択動作は、看護師または外科医、医師、または医師の助手によって行われてもよい。ある場合には、走査面積選択動作は、ドラッグボックスアイコンを用いて走査面積を選択する(1114)、ピクセル分解能を選択する(1120)、付加的走査情報テキストを打ち込む(1122)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。ある場合には、ピクセル分解能は、高および低設定を備えてもよい。ドラッグボックスを用いて走査面積を選択することに応答して、本デバイスは、走査アルゴリズムに入力された選択された走査面積を処理する(1116)デバイスアクションを実行してもよい。ドラッグボックスを用いて走査面積を選択し(1114)、付加的走査情報テキストを打ち込み(1122)、ピクセル分解能を選択する(1120)ことに応答して、本デバイスは、具体的走査に関して患者データファイルにピクセル分解能および情報データタグを追加する(1124)デバイスアクションを実行してもよい。いくつかの事例では、走査アルゴリズムに入力された選択された走査面積を処理する(1116)デバイスアクションは、選択された走査面積を可視化するためにリアルタイム画像にわたって異なる色における選択ボックスを表示する走査画面1118を備える、表示情報を出力してもよい。ある場合には、ドラッグボックスを用いて走査面積を選択することに応答して、本デバイスは、サンプルのリアルタイム白色光画像を入手するステップ1102、ピクセル分解能アイコンおよび打込フィールドを提供するステップ1104、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るアクションを実行してもよい。いくつかの事例では、サンプルのリアルタイム白色光画像を入手するデバイスアクションは、可視化ウィンドウボックス内にリアルタイム白色光画像を表示するUI画面1106、サンプル面積を強調するためにドラッグボックスアイコンを表示するUI画面1108、またはそれらの任意の組み合わせを備える、表示情報を出力してもよい。いくつかの事例では、ピクセル分解能アイコンおよび打込フィールドを提供するデバイスアクションは、ピクセル分解能選択アイコンおよび情報を追加するためのウィンドウ打込フィールドを表示するUI1110を備える、表示情報を出力してもよい。
【0239】
いくつかの事例では、
図11Bに見られるように、サンプル走査動作1126は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、サンプル走査動作は、看護師または外科医、医師、または医師の助手によって行われてもよい。ある場合には、サンプル走査動作は、走査開始ボタンアイコンを押す(1128)ユーザアクションを備えてもよい。走査開始ボタンアイコンを押すことに応答して、本デバイスは、保存された走査面積選択に対して走査プログラムを開始するステップ1130、サンプルの基準画像を捕捉するステップ1142、励起レーザを開始し、蛍光信号を収集するステップ1132、レーザ下で選択されたピクセル間隔においてステージを移動させるステップ1134、信号を処理し、ピクセル毎に組織タイプを識別するステップ1136、走査完了ルーチンを開始し、走査画像を保存するステップ1144、走査ステータスを発報するステップ1146、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。ある場合には、走査ステータスは、走査の進行中、失敗、または完了を備えてもよい。走査ステータスを発報する、保存された走査面積に対して走査プログラムを開始する(1130)、または信号を処理し、ピクセル毎に組織タイプを識別する(1136)ことに応答して、本デバイスは、走査の間のサンプルのリアルタイム画像、走査の完了進行バーまたはタイマ、リアルタイムの走査マップ上の各ピクセルの色組織ID結果、走査ステータスの通知、またはそれらの任意の組み合わせを備える、走査UI画面表示1138を備える、表示情報を出力してもよい。走査完了ルーチンを開始し、走査画像を保存する(1144)ことに応答して、本デバイスは、連続的走査の順序において順次画像ウィンドウ内に完了された走査を表示する閲覧タブ1140を備える、表示情報を出力してもよい。
【0240】
いくつかの事例では、
図11Cに見られるように、サンプル再位置付けおよび/または交換動作1148は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、サンプル再位置付けおよび/または交換動作は、看護師または外科医、医師、または医師の助手によって行われてもよい。ある場合には、サンプル走査動作は、走査チャンバ扉を開放する(1150)、鉗子またはピンセットを用いて組織サンプルを再位置付けまたは交換する(1152)、チャンバ扉を閉鎖する(1162)、サンプル設置が正しいことを可視化および/または検証する(1164)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。走査チャンバ扉を開放する(1150)ことに応答して、本デバイスは、サンプル取扱のためにアクセス可能な位置に走査ステージを移動させるステップ1154、本デバイスをデバイスレーザがレーザ照射していない安全状態に置くステップ1156、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。チャンバ扉を閉鎖し(1162)、および/または正しいサンプル設置を可視化および/または検証する(1164)ことに応答して、本デバイスは、本デバイスを動作状態に置くステップ1166、走査ステージのリアルタイム画像を捕捉するステップ1168、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。本デバイスをチャンバ扉を開放することに関して安全状態に置くことに応答して、本デバイスは、チャンバ扉のステータスを開放または閉鎖として表示する走査UI画面1158、走査ステージのリアルタイム画像を表示する走査UI画面1160、またはそれらの任意の組み合わせを備える、表示情報を出力してもよい。走査ステージのリアルタイム画像を捕捉する(1168)ことに応答して、本デバイスは、走査ステージのリアルタイム画像を表示する走査UI画面1160を備える、表示情報を出力してもよい。
【0241】
いくつかの事例では、
図11Dに見られるように、走査中断動作1170は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、走査中断動作は、看護師または外科医、医師、または医師の助手によって行われてもよい。ある場合には、走査中断動作は、アクティブな走査の間に走査チャンバ扉を開放する(1174)、アクティブな走査の間に走査停止ボタンを押す(1176)、チャンバ扉を閉鎖する(1186)、走査停止通知を肯定応答する(1188)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。アクティブな走査の間に走査チャンバ扉を開放し(1174)、および/またはアクティブな走査の間に走査停止ボタンを押す(1176)ことに応答して、本デバイスは、レーザ源をシャットダウンし、開放するチャンバ扉に関して本デバイスを安全状態に置くステップ1178、開放するチャンバ扉または走査停止警告通知を発報するステップ1180、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。チャンバ扉を閉鎖し(1186)、および/または走査停止通知を肯定応答する(1188)ことに応答して、本デバイスは、閉鎖されたチャンバ扉に関してデバイスを動作状態に置くステップ1190、走査中止通知を発報するステップ1192、走査プログラムをキャンセルし、部分的走査を閲覧タブに保存するステップ1196、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。開放するチャンバ扉または走査停止警告通知を発報することに応答して、本デバイスは、チャンバ扉が開放しており、継続するために扉を閉鎖することを警告するポップアップ通知1182、走査が停止されたというポップアップ通知1184、またはそれらの任意の組み合わせを備える、表示情報を出力してもよい。走査プログラムをキャンセルし、部分的走査を閲覧タブに保存することに応答して、本デバイスは、走査面積を選択することができる状態であることを表示する走査UI画面1198を備える、表示情報を出力してもよい。走査キャンセル通知を発報する(1192)ことに応答して、本デバイスは、現在の走査がキャンセルされたというポップアップ通知1194を備える、表示情報を出力してもよい。
【0242】
いくつかの事例では、
図12Aに見られるように、走査結果選択動作1200は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、走査結果選択動作は、看護師または外科医、医師、または医師の助手によって行われてもよい。ある場合には、走査結果選択動作は、閲覧タブアイコンを押す(1202)、スクロールアイコン上の前方または後方を押す(1204)、走査タブアイコンを押す(1206)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。閲覧タブアイコンを押す(1202)ことに応答して、本デバイスは、完了された走査の画像を伴う閲覧画面を表示するステップ1208を含む、デバイスアクションを実行してもよい。スクロールアイコン上の前方または後方を押す(1204)ことに応答して、本デバイスは、完了された走査の選択された画像の間で順次移動するステップ1210を含む、デバイスアクションを実行してもよい。走査タブアイコンを押す(1206)ことに応答して、本デバイスは、走査UI画面を表示するステップ1212を含む、デバイスアクションを実行してもよい。完了された走査の画像を伴う閲覧画面を表示することに応答して、本デバイスは、現在の患者で完了された走査に関する画像を表示する閲覧画面1214、他の組織タイプから区別された指定された色において腫瘍細胞を識別する画像1220、またはそれらの任意の組み合わせを備える、表示情報を出力してもよい。完了された走査の選択された画像の間で順次移動する(1210)ことに応答して、本デバイスは、選択された走査画像および関連情報タグを表示する閲覧ウィンドウ1216を備える、表示情報を出力してもよい。ある場合には、基準画像および走査結果は両方とも、閲覧ウィンドウ内に表示されてもよい。走査UI画面を表示する(1212)ことを発報することに応答して、本デバイスは、ライブカメラ画像、走査結果、機能アイコンおよびボタン、通知、またはそれらの任意の組み合わせを備える、走査UI画面表示1218を備える、表示情報を出力してもよい。
【0243】
いくつかの事例では、
図12Bに見られるように、走査精査動作1222は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、走査精査動作は、外科医、医師、または医師の助手によって行われてもよい。ある場合には、走査結果選択動作は、選択された走査画像を精査する(1224)、走査画像上の表示された色パターンに基づいて、組織表面上の潜在的腫瘍細胞を識別する(1226)、マウススクロールホイールを使用し、画像上でズームインまたはアウトする(1232)、マウスを用いて画像をクリックおよびドラッグし、閲覧ウィンドウ内に画像を再位置付けする(1234)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。マウスを用いて画像をクリックおよびドラッグし、閲覧ウィンドウ内に画像を再位置付けする(1234)ことに応答して、本デバイスは、画像をズームインまたはアウトするステップ1236、ドラッグ場所に基づいて、画像位置を移動させるステップ1238、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。ドラッグ場所に基づいて、画像位置を移動させることに応答して、本デバイスは、ドラッグ入力に基づいて表示ウィンドウ内に位置付けられる画像移動1242を備える、表示情報を出力してもよい。画像をズームインまたはアウトすることに応答して、本デバイスは、表示ウィンドウとともに増加または減少する画像サイズ1240を備える、表示情報を出力してもよい。ある場合には、本デバイスは、選択された走査画像および/または基準画像および関連情報タグを表示する閲覧ウィンドウ1228の表示情報を出力してもよい。ある場合には、本デバイスは、他の組織タイプから区別された指定された色において腫瘍細胞を識別する画像1230の表示情報を出力してもよい。
【0244】
いくつかの事例では、
図13に見られるように、走査除去動作1300は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、走査除去動作は、看護師によって行われてもよい。ある場合には、走査結果選択動作は、走査チャンバ扉を開放する(1302)、トレイおよび走査チャンバからサンプル皿を除去する(1304)、チャンバ扉を閉鎖する(1314)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。走査チャンバ扉を開放する(1302)ことに応答して、本デバイスは、サンプル取扱のためにアクセス可能な位置に走査ステージを移動させるステップ1306、本デバイスをデバイスレーザがレーザ照射していない安全状態に置くステップ1308、またはそれらの任意の組み合わせを含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。チャンバ扉を閉鎖する(1314)ことに応答して、本デバイスは、閉鎖されたチャンバ扉に関して本デバイスを動作状態に置くステップ1316を含む、デバイスアクションを実行してもよい。本デバイスをデバイスレーザがレーザ照射していない安全状態に置く(1308)ことに応答して、本デバイスは、走査チャンバ扉のステータスを開放または閉鎖として表示する走査UI画面1310を備える、表示情報を出力してもよい。閉鎖されたチャンバ扉に関して本デバイスを動作状態に置くことに応答して、本デバイスは、走査ステージのリアルタイム画像および現在のデバイスステータスを表示する走査UI画面1312を備える、表示情報を出力してもよい。
【0245】
いくつかの事例では、
図14に見られるように、患者タイムアウト動作1400は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、患者タイムアウト動作は、看護師または医療技術者によって行われてもよい。ある場合には、患者タイムアウト動作は、新しい患者またはキャンセルボタンアイコンを押す(1402)ユーザアクションを備えてもよい。新しい患者またはキャンセルボタンアイコンを押すことに応答して、本デバイスは、現在の走査撮像キャッシュをクリアするステップ1410またはタイムアウト通知を閉じるステップ1416を含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。ある場合には、現在の走査撮像キャッシュをクリアするステップは、事前の走査からの全ての現在のメモリを除去するステップを含んでもよい。ある場合には、本デバイスは、タイムアウトカウントダウンおよびタイムアウトシーケンスを開始する(1404)、新しい患者を伴うタイムアウト通知を表示する、またはキャンセル確認を用いて現在の患者走査を継続する(1406)、またはそれらの任意の組み合わせのデバイスアクションを備えてもよい。新しい患者を伴うタイムアウト通知を表示する、またはキャンセル確認を用いて現在の患者走査を継続することに応答して、本デバイスは、シャットダウンシーケンスを確認するポップアップウィンドウ通知要求1408を備える、表示情報を出力してもよい。現在の走査撮像キャッシュをクリアする(1410)ことに応答して、本デバイスは、閲覧タブから除去される患者走査画像1412、本システムが走査面積を選択することができる状態であることを示す走査UI画面1414、またはそれらの任意の組み合わせの表示情報を出力してもよい。タイムアウト通知を閉じることに応答して、本デバイスは、本システムが走査面積を選択することができる状態であることを示す走査UI画面1418の表示情報を出力してもよい。
【0246】
いくつかの事例では、
図15A-15Bに見られるように、デバイスシャットダウン動作1500は、1つまたはそれを上回るユーザアクション、デバイスアクション、および1人またはそれを上回るユーザに表示される情報を備えてもよい。ある場合には、デバイスシャットダウン動作は、看護師または医療技術者によって行われてもよい。ある場合には、デバイスシャットダウン動作は、シャットダウンシーケンスボタンアイコンを押す(1502)、シャットダウン確認またはキャンセルボタンアイコンを押す(1508)、走査チャンバ扉を開放する(1514)、走査ステージからサンプルトレイを除去する(1516)、チャンバ扉を閉鎖する(1524)、本デバイス上の主要電源ボタンまたはスイッチを押す(1530)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。シャットダウンシーケンスボタンアイコンを押す(1502)ことに応答して、本デバイスは、シャットダウンシーケンスを開始するステップ1504を含む、デバイスアクションを実行してもよい。シャットダウン確認またはキャンセルボタンアイコンを押す(1508)ことに応答して、本デバイスは、シャットダウン命令を提供するステップ1510を含む、デバイスアクションを実行してもよい。走査チャンバ扉を開放することに応答して、本デバイスは、サンプルトレイ除去のためにアクセス可能な位置に走査ステージを移動させるステップ1518および/または本デバイスをデバイスレーザがレーザ照射していない安全状態に置くステップ1520を含む、1つまたはそれを上回るデバイスアクションを実行してもよい。チャンバ扉を閉鎖する(1524)ことに応答して、本デバイスは、本デバイスをシャットダウンすることが安全であることをユーザに通知するステップ1526を含む、デバイスアクションを実行してもよい。主要電源ボタンまたはスイッチを押す(1530)ことに応答して、本デバイスは、電源オフシーケンスを開始するステップ1532を含む、デバイスアクションを実行してもよい。ある場合には、電源オフシーケンスは、一時的メモリキャッシュをクリアするステップを含んでもよい。シャットダウンシーケンスを開始する(1504)ことに応答して、本デバイスは、シャットダウンシーケンスの確認を要求するポップアップウィンドウ通知1506を備える、表示情報を出力してもよい。シャットダウン命令を提供する(1510)ことに応答して、本デバイスは、サンプルトレイの除去を要求するポップアップウィンドウ通知1512の表示情報を出力してもよい。本デバイスをデバイスレーザがレーザ照射していない安全状態に置く(1520)ことに応答して、本デバイスは、トレイ除去後に扉を閉鎖するようにユーザに要求するポップアップウィンドウ通知1522を備える、表示情報を出力してもよい。シャットダウンすることが安全であることをユーザに通知する(1526)ことに応答して、本デバイスは、本デバイスが電源オフされることができる状態であり、主要電源ボタンを押すようにユーザに命令するメッセージを表示するポップアップウィンドウ通知1528を備える、表示情報を出力してもよい。
【0247】
ある場合には、本システムは、1つまたはそれを上回るシステムコンポーネント、例えば、キャリア、バリア、および/またはサンプルを上昇および/または持上するように構成される、線形アクチュエータ2228、組織サンプル高センサ(2236、2239、2242)、および/または光学走査要素112の位置を確認するために、1つまたはそれを上回る安全チェックを実施してもよい。安全チェックは、1つまたはそれを上回るシステムコンポーネントが相互と衝突し、それによって、コンポーネントを損傷させ、および/または組織サンプルを損傷させないように防止し得る。いくつかの事例では、システム始動に応じて、本システムのソフトウェアは、較正および始動手順の一部として、1つまたはそれを上回る安全チェックをループして実施してもよい。
【0248】
いくつかの事例では、
図16に見られるように、チャンバ清浄化動作1600は、1つまたはそれを上回るユーザアクションを備えてもよい。ある場合には、チャンバ清浄化動作は、医療技術者によって行われてもよい。ある場合には、チャンバ清浄化動作は、チャンバ扉を開放する(1602)、清浄化溶液を用いて内部チャンバを払拭する(1604)、チャンバ扉を閉鎖する(1608)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。ある場合には、清浄化動作を進めるために、本デバイスは、シャットダウンされてもよく、したがって、本システムは、デバイスアクションを実行しなくてもよい。いくつかの事例では、デバイス製品標識は、推奨される清浄化溶液を用いて走査チャンバを清浄化するためのガイドラインを提供してもよい。
【0249】
いくつかの事例では、
図17に見られるように、デバイス輸送動作1700は、1つまたはそれを上回るユーザアクションおよびデバイスアクションを備えてもよい。ある場合には、デバイス輸送動作は、医療技術者によって行われてもよい。ある場合には、デバイス輸送動作は、車輪ロックを解放する(1702)、要求される場所までデバイスを押動する(1704)、車輪ロックを係合させる(1708)、またはそれらの任意の組み合わせのユーザアクションを備えてもよい。車輪ロックを解放することに応答して、本デバイスは、デバイス車輪ロックを解放し、本デバイスの自由移動を可能にするステップ1706を含む、デバイスアクションを実行してもよい。車輪ロックを係合させる(1708)ことに応答して、本デバイスは、車輪を係止し、それによって、本デバイスを定位置に固着させ、本デバイスが移動しないように阻止するステップ1710を含む、デバイスアクションを実行してもよい。ある場合には、本デバイスの製品標識は、本デバイスを輸送するためのガイドラインおよび車輪ロックを解放し、係合させるための命令を備えてもよい。
【0250】
いくつかの側面では、
図27に見られるように、システム輸送および始動動作2700は、1つまたはそれを上回るユーザアクション2702および撮像システムアクション2704を備えてもよい。ある場合には、システム輸送および始動動作は、開始アクション2706と、終了アクション2736とを備えてもよい。ある場合には、システム輸送および始動動作は、撮像システムを定位置に(例えば、手術室および/または組織病理学実験室内に)運ぶ(2708)、撮像システムのキャスタを係止し、撮像システムの不要な移動を防止する(2710)、撮像システムを施設(例えば、病院手術室)電源に接続する(2712)、システム専用電力供給源のスイッチの状態を変更することによって、システム専用電力供給源をオンにする(2714)、システム電源オンユーザインターフェース(例えば、電源ボタンおよび/またはスイッチ)を押す(2716)、全ての撮像システムコンポーネントへの撮像システム電力分配を有効化する(2722)、1つまたはそれを上回る撮像システムコントローラ(例えば、走査コントローラ、引出コントローラ、デバイスコントローラ、利得コントローラ等)に関する電源オン自己試験(POST)を実行する(2724)、撮像システムプロセッサを開始する(2726)、撮像システムオペレーティングシステムを通してユーザにログインダイアログボックスをプロンプトする(2718)、画像入手および制御ソフトウェアを開始する(2720)、ソフトウェアのグラフィカルユーザインターフェースをユーザに表示する(2728)、システムパラメータおよび/またはステータスの1つまたはそれを上回る視覚的インジケータを通して本システムのステータスを報告する(2730)、ユーザから新しい撮像セッションに関する要求を受信する(2732)、新しい撮像セッションに関するシステム識別番号を発生させる、またはそれらの任意の組み合わせのアクションのユーザおよび/またはシステムアクションを備えてもよい。
【0251】
いくつかの側面では、
図28に見られるように、蛍光撮像システム内のキャリアおよびバリア上に設置されるサンプルを撮像するための撮像動作2800は、1つまたはそれを上回るユーザアクション2802および撮像システムアクション2804を備えてもよい。ある場合には、システム輸送および始動動作は、開始アクション2806と、終了アクション2858とを備えてもよい。ある場合には、撮像動作は、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーン入力を伴う撮像システムユーザ相互作用インターフェースを介して、開放するようにシステム引出に要求する(2808)、撮像システム引出を開放する(2810)、バリアのための引出噛合特徴の中にバリアを設置および/または配設する(2812)、(本明細書の別の場所に説明される、1つまたはそれを上回るキャリアおよび/またはバリア運動学的特徴を介して)バリア上にキャリアを設置および/または配設する(2814)、キャリア上にサンプルを設置する(2818)、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーン入力を伴う撮像システムユーザ相互作用インターフェースを介して、閉鎖するようにシステム引出に要求する(2820)、撮像システム引出を閉鎖する(2822)、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーン入力を伴う撮像システムユーザインターフェースを介して、撮像システムに関してサンプルを装填するように要求する(2824)、線形アクチュエータを用いて、撮像システムの走査光学要素の焦点深度まで組織サンプルを上昇させ、および/または引き上げる(2826)、サンプルの可視光画像を撮像および/または捕捉する(2828)、サンプルの着目領域を決定し、着目領域をディスプレイオーバーレイを介してユーザに提供する(2830)、1つまたはそれを上回るユーザ入力ユーザインターフェース、例えば、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーンインターフェースを用いて、走査するべきサンプルの着目領域を調節する(2832)、走査を実施し、および/またはサンプルを撮像するように撮像システムに要求する(2832)、サンプルを走査する(2834)、進行中の走査および/または完了された走査の撮像システムステータスをユーザインターフェースの表示インジケータを介してユーザに報告する(2836)、走査の間に発生されたサンプルの1つまたはそれを上回る画像を表示する(2838)、走査の着目領域を調節するためのオプションとともに、サンプルの走査を繰り返すためのオプションをユーザに提供する(2840)、アクション2832-2838を繰り返す、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーン入力を伴う撮像システムユーザインターフェースを介して、撮像システムからサンプルを射出するように要求する(2842)、線形アクチュエータを介してサンプルを降下させる(2844)、引出を開放する(2846)、サンプルおよび/またはキャリアを除去し、異なるキャリア上に異なるサンプルを設置し、2816-2848を繰り返す、または撮像システムからサンプルおよびキャリアを除去する(2850)、撮像システムからバリアを除去する(2852)、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーン入力を伴う撮像システムユーザインターフェースを介して、撮像システムに関して引出を閉鎖するように要求する(2854)、撮像システム引出を閉鎖する(2856)、またはそれらの任意の組み合わせのアクションのユーザおよび/またはシステムアクションを備えてもよい。
【0252】
いくつかの側面では、
図29に見られるように、清浄化およびシステムシャットダウン動作2900は、1つまたはそれを上回るユーザアクション2902および撮像システムアクション2904を備えてもよい。ある場合には、清浄化およびシステムシャットダウン動作は、開始アクション2906と、終了アクション2934とを備えてもよい。ある場合には、清浄化およびシステムシャットダウン動作は、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーンユーザインターフェースのユーザインターフェースを用いて、撮像システム引出の開放を要求する(2908)、システム引出を開放する(2910)、撮像システムからキャリアおよび/またはバリア消耗品を除去する(2912)、引出を清浄化する(2914)、マウス、キーボード、音声コマンド、および/またはタッチスクリーンユーザインターフェースのユーザインターフェースを用いて、引出を閉鎖するように撮像システムに要求する(2916)、撮像システム引出を閉鎖する(2918)、撮像システムソフトウェアおよび/または撮像アプリケーションを閉じる(2922)、撮像システムオペレーティングシステムをシャットダウンする(2921)、撮像システムプロセスをシャットダウンする(2924)、撮像システムの専用電力供給源への電力を接続解除する(2926)、電力供給源をオフにするように撮像システムの専用電力供給源のスイッチを作動させる(2928)、壁ソケットから電力ケーブルを接続解除する(2930)、撮像システムのキャスタを係止解除する(2932)、またはそれらの任意の組み合わせのアクションのユーザおよび/またはシステムアクションを備えてもよい。
【0253】
いくつかの側面では、本明細書に提供される本開示は、蛍光画像データを標準化された医療分類および/または診断情報に相関させる方法を説明する。いくつかの事例では、標準化された医療情報は、組織学スライドの精査または観察の1つまたはそれを上回る倍率下での病理医による組織病理学的切片化、染色、および/または精査を備えてもよい。ある場合には、蛍光データを標準化された医療分類および/または診断情報に相関および/または標識化することは、機械学習モデルの分類正確度を改良し得る(例えば、未知の蛍光画像データを提供されるとき、組織または細胞の正しい分類をもたらす)。蛍光画像データを分類する際の機械学習モデルの正確度は、標準化された医療分類および/または診断に相関される蛍光画像データで訓練されていない機械学習モデルと比較して、少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約99%改良され得る。
【0254】
ある場合には、蛍光画像データを標準化された医療分類および/または診断情報に相関させる方法は、生物学的サンプルを提供するステップと、サンプルの表面からある距離においてブレードを用いてサンプルを切断し、それによって、サンプルの切断部分を発生させるステップと、サンプルの切断部分を分析し、標準化された医療分類および/または診断情報のデータセットを決定するステップと、サンプルの切断部分の対応する蛍光画像データを標準化された医療分類および/または診断情報の空間的データセットに相関させるステップとを含んでもよい。ある場合には、ブレードがサンプルを切断するサンプルの表面からの距離は、本明細書の別の場所に説明される撮像システム(例えば、蛍光撮像システム)の焦点深度のパラメータによって決定されてもよい。ある場合には、標準化された医療分類および/または診断情報は、病理医および/または他の訓練されたマシンビジョン分類モデルおよび/またはアルゴリズムによって決定される切断されたサンプルの1つまたはそれを上回る領域の臨床分類(例えば、健常、非癌性疾患、または癌性)を備えてもよい。いくつかの事例では、本方法は、分析および分類に先立って、1つまたはそれを上回る組織病理学的染料(例えば、ヘマトキシリンおよびエオシン、マッソントリクローム、免疫組織化学、またはそれらの任意の組み合わせ)を用いて切断された生物学的サンプルを処理するステップを含んでもよい。
【0255】
いくつかの事例では、生物学的サンプルは、カセット内に提供されてもよく、カセットは、生物学的サンプルと接触する表面を伴う金属プレートを備えてもよい。生物学的サンプルと接触する金属プレート表面は、金属プレートの表面に対して生物学的サンプルの表面を平坦化する、1つまたはそれを上回る孔を備えてもよい。いくつかの事例では、生物学的サンプルは、液体ホルマリン中に提供されてもよく、金属プレートの1つまたはそれを上回る孔は、液体ホルマリンが、金属プレートと接触する生物学的サンプルの表面に適切に到達することを可能にし得る。ある場合には、金属プレート表面の1つまたはそれを上回る孔は、1つまたはそれを上回る孔を伴わない金属プレートと比較して、生物学的サンプルが平坦に置かれることを可能にし得る。
【0256】
上記のステップは、実施形態による、本方法または動作900、914、930、1000、1006、1028、1100、1126、1148、1170、1200、1222、1300、1400、1500、1600、1700、2700、2800、および2900のセットのそれぞれを示すが、当業者は、本明細書に説明される教示に基づく多くの変形例を認識するであろう。ステップは、異なる順序で完了されてもよい。ステップは、追加または省略されてもよい。ステップのうちのいくつかは、サブステップを含んでもよい。ステップのうちの多くは、有益であれば何度も繰り返されてもよい。
【0257】
本方法または動作900、914、930、1000、1006、1028、1100、1126、1148、1170、1200、1222、1300、1400、1500、1600、1700、2700、2800、および2900のセットのそれぞれのステップのうちの1つまたはそれを上回るものは、本明細書に説明されるような回路網、例えば、プログラマブルアレイ論理またはフィールドプログラマブルゲートアレイ等のプロセッサまたは論理回路網のうちの1つまたはそれを上回るものを用いて実施されてもよい。回路網は、本方法または動作900、914、930、1000、1006、1028、1100、1126、1148、1170、1200、1222、1300、1400、1500、1600、1700、2700、2800、および2900のセットのそれぞれのステップのうちの1つまたはそれを上回るものを提供するようにプログラムされてもよく、プログラムは、コンピュータ可読メモリ上に記憶されるプログラム命令または、例えば、プログラマブルアレイ論理またはフィールドプログラマブルゲートアレイ等の論理回路網のプログラムされたステップを備えてもよい。
***
【0258】
本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、説明されているが、そのような実施形態が、実施例としてのみ提供されることが当業者に明白となるであろう。本発明が、本明細書内に提供される具体的実施例によって限定されることを意図していない。本発明は、前述の明細書を参照して説明されているが、本明細書の実施形態の説明および例証は、限定的意味において解釈されることを意味していない。多数の変形例、変更、および代用が、ここで、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。さらに、本発明の全ての側面が、様々な条件および変数に依存する、本明細書に記載される具体的描写、構成、または相対的割合に限定されないことを理解されたい。本明細書に説明される本発明の実施形態の種々の代替が、本発明を実践する際に採用され得ることを理解されたい。したがって、本発明がまた、任意のそのような代替、修正、変形例、または均等物を網羅するものとすることが想定される。以下の請求項が、本発明の範囲を定義し、これらの請求項およびそれらの均等物の範囲内の方法および構造が、それによって網羅されることを意図している。
定義
【0259】
別様に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語、表記法、および他の技術的および科学的用語または専門用語は、請求される主題が関連する当業者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有することを意図している。ある場合には、一般的に理解される意味を伴う用語は、明確化のために、および/または容易な参照のために本明細書に定義され、本明細書のそのような定義の包含は、必ずしも、当技術分野で概して理解されるものに対する実質的な差異を表すように解釈されるべきではない。
【0260】
本願全体を通して、種々の実施形態は、範囲形式において提示され得る。範囲形式における説明が、単に、便宜上および簡潔さのためのものであり、本開示の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。故に、範囲の説明は、具体的に開示される全ての可能性として考えられる部分範囲ならびにその範囲内の個々の数値を有すると見なされるべきである。例えば、1~6等の範囲の説明は、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6等の具体的に開示される部分範囲ならびにその範囲内の個々の数字、例えば、1、2、3、4、5、および6を有すると見なされるべきである。これは、範囲の広さにかかわらず適用される。
【0261】
本明細書および請求項で使用されるように、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈が別様に明確に決定付けない限り、複数指示物を含む。例えば、用語「サンプル」は、それらの混合物を含む、複数のサンプルを含む。
【0262】
用語「~を決定すること」、「~を測定すること」、「~を評価すること」、「~を査定すること」、「~をアッセイすること」、および「~を分析すること」は、多くの場合、測定の形態を指すように本明細書で同義的に使用される。その用語は、要素が存在するかどうかを決定すること(例えば、検出)を含む。これらの用語は、定量的、定性的、または定量的かつ定性的決定を含むことができる。査定することは、相対的または絶対的であり得る。「~の存在を検出すること」は、文脈に応じて、これが存在する、または不在であるかどうかを決定することに加えて、存在する何らかのものの量を決定することを含むことができる。
【0263】
用語「対象」、「個人」、または「患者」は、多くの場合、本明細書で同義的に使用される。「対象」は、発現された遺伝物質を含有する生物学的実体であり得る。生物学的実体は、植物、動物、または、例えば、細菌、ウイルス、菌類、および原生動物を含む、微生物であり得る。対象は、生体内で取得される、または試験管内で培養される生物学的実体の組織、細胞、およびそれらの子孫であり得る。対象は、哺乳類であり得る。哺乳類は、ヒトであり得る。対象は、疾患に関して高いリスクにあると診断される、または疑われる場合がある。ある場合には、対象は、必ずしも、疾患に関して高いリスクにあると診断されない、または疑われない。
【0264】
用語「生体内」は、対象の身体内で起こる事象を説明するために使用される。
【0265】
用語「生体外」は、対象の身体の外側で起こる事象を説明するために使用される。生体外アッセイは、対象に対して実施されない。むしろ、これは、対象とは別個のサンプルに対して実施される。サンプルに対して実施される生体外アッセイの実施例は、「試験管内」アッセイである。
【0266】
用語「試験管内」は、これが、そこから材料が取得される生物学的源から分離されるように、実験室試薬を保持するための容器内に含有された状態で起こる事象を説明するために使用される。試験管内アッセイは、生または死細胞が採用される細胞ベースのアッセイを包含することができる。試験管内アッセイはまた、いかなる無傷細胞も採用されない無細胞アッセイを包含することができる。
【0267】
本明細書で使用されるように、用語「約」ある数は、その数±その数の10%を指す。用語「約」ある範囲は、その範囲-その最低値の10%および+その最大値の10%を指す。
【0268】
絶対的または順次的用語、例えば、「~するであろう」、「~しないであろう」、「~するものとする」、「~しないものとする」、「~しなければならない」、「~してはならない」、「第1に」、「最初に」、「次に」、「続けて」、「~の前」、「~の後」、「最後に」、および「最終的に」の使用は、本明細書に開示される本実施形態の範囲を限定することを意味せず、例示的であることを意味する。
【0269】
本明細書に説明される任意のシステム、方法、ソフトウェア、組成物、およびプラットフォームは、モジュール式であり、順次的ステップに限定されない。故に、「第1」および「第2」等の用語は、必ずしも、優先順位、重要性の順序、または行為の順序を含意しない。
【0270】
本明細書で使用されるように、用語「治療」または「~を治療すること」は、受容者における有益または所望の結果を取得するための医薬または他の介入レジメンに関連して使用される。有益または所望の結果は、限定ではないが、療法的利益および/または予防的利益を含む。療法的利益は、症状または治療されている基礎障害の根絶または改善を指し得る。また、療法的利益は、対象が依然として基礎障害を罹患している可能性があるにもかかわらず、改良が対象において観察されるように、基礎障害と関連付けられる生理学的症状のうちの1つまたはそれを上回るものの根絶または改善を伴って達成されることができる。予防的効果は、疾患または条件の出現を遅延させること、防止すること、または排除すること、疾患または条件の症状の発現を遅延させること、または排除すること、疾患または条件の進行を緩慢にすること、停止させること、または逆転させること、またはそれらの任意の組み合わせを含む。予防的利益に関して、特定の疾患を発症するリスクがある対象または疾患の生理学的症状のうちの1つまたはそれを上回るものを報告する対象は、本疾患の診断が下されてない場合であっても、治療を受け得る。
【0271】
本明細書で使用される節の見出しは、編成目的のみのためのものであり、説明される主題を限定するものとして解釈されるものではない。
実施形態
【0272】
付番された実施形態1は、切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するためのデバイスであって、対象から切除された組織サンプルを受容するための表面と、励起信号を放出するように構成される、光源と、表面上に受容された組織サンプルに励起信号を指向し、応答して組織サンプルから放出された自己蛍光光を収集するために、光源と光学通信する、光学アセンブリと、組織サンプルから放出された自己蛍光光を捕捉するように構成される、光学アセンブリと光学通信する、検出器と、組織サンプルから放出された自己蛍光光の少なくとも1つの画像を発生させるために、検出器と通信する、プロセッサとを備える、デバイスを備える。付番された実施形態2は、対象が、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、実施形態1に記載のデバイスを備える。付番された実施形態3は、着目組織または着目細胞タイプが、疾患組織または疾患細胞を含む、実施形態1または実施形態2に記載のデバイスを備える。付番された実施形態4は、疾患組織または疾患細胞が、癌性組織または癌性細胞を含む、実施形態1-3のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態5は、プロセッサが、発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、実施形態1-4のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態6は、プロセッサが、発生された少なくとも1つの画像の1つまたはそれを上回る自己蛍光特性に基づいて、切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、実施形態1-5のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態7は、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性が、自己蛍光寿命特性を備える、実施形態1-6のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態8は、自己蛍光寿命特性が、切除された組織の複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、実施形態1-7のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態9は、プロセッサが、確率モデルを使用し、組織サンプルから放出された自己蛍光光に基づいて、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、実施形態1-8のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態10は、プロセッサが、発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルの複数の断端における疾患の存在を決定するように構成される、実施形態1-9のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態11は、機械的ステージをさらに備える、実施形態1-10のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態12は、機械的ステージ、検出器、および光源を動作可能に制御するために、機械的ステージ、検出器、および光源と電気通信する、コントローラをさらに備える、実施形態1-11のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態13は、機械的ステージが、表面または光源に結合される、実施形態1-12のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態14は、機械的ステージが、3次元において移動するように構成される、実施形態1-13のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態15は、組織サンプル上の複数の場所を横断して励起信号を走査するために、光学アセンブリに結合される、走査要素をさらに備える、実施形態1-14のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態16は、切除された組織サンプルが、撮像に先立って染色されていない、実施形態1-15のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態17は、組織サンプルが、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、実施形態1-16のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態18は、組織サンプルが、乳房組織を含む、実施形態1-17のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態19は、表面が、使い捨てトレイを備える、実施形態1-18のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態20は、使い捨てトレイが、組織サンプルキャリアを備え、組織サンプルキャリアは、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、実施形態1-19のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態21は、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアが、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、実施形態1-20のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態22は、使い捨てトレイが、滅菌性である、実施形態1-21のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態23は、光源が、パルス化レーザである、実施形態1-22のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態24は、パルス化レーザが、Qスイッチレーザである、実施形態1-23のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態25は、パルス化レーザが、2光子レーザである、実施形態1-24のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態26は、パルス化レーザが、ファイバレーザである、実施形態1-25のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態27は、パルス化レーザが、約300ナノメートル(nm)~約400nmの波長を放出する、実施形態1-26のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態28は、パルス化レーザが、約1マイクロジュール(μJ)~約3μJのパルスエネルギーを備える、実施形態1-27のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態29は、パルス化レーザが、約10キロヘルツ(kHz)~約50kHzのパルスレートを備える、実施形態1-28のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態30は、光学アセンブリが、部分反射ミラーと、複数の光学要素とを備え、複数の光学要素は、平凸、両凸、両凹、平凹、またはそれらの任意の組み合わせのレンズのうちの1つまたはそれを上回るものを備える、実施形態1-29のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態31は、複数の光学要素が、溶融シリカ光学系を備える、実施形態1-30のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態32は、検出器が、1つまたはそれを上回る光電子増倍管を備える、実施形態1-31のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態33は、検出器が、1つまたはそれを上回るダイクロイックフィルタを備える、実施形態1-32のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態34は、検出器が組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出するとき、発生される電気信号を増幅するように構成される、検出器に電気的に結合される、1つまたはそれを上回る増幅器をさらに備える、実施形態1-33のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態35は、1つまたはそれを上回る増幅器が、プログラマブル減衰器、無線周波数増幅器、固定減衰器、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態1-34のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態36は、プロセッサが、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える、実施形態1-35のいずれか1つに記載のデバイスを備える。
【0273】
付番された実施形態37は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容するステップと、切除された組織サンプルを撮像し、切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定するステップと、撮像された切除された組織に基づいて、切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するステップとを含む、方法を備える。付番された実施形態38は、切除された組織サンプルが、撮像に先立って染色されていない、実施形態37に記載の方法を備える。付番された実施形態39は、切除された組織サンプルが、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、実施形態37または実施形態38に記載の方法を備える。付番された実施形態40は、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性が、自己蛍光寿命特性を備える、実施形態37-39のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態41は、自己蛍光寿命特性が、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、実施形態37-40のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態42は、着目組織または着目細胞タイプが、疾患組織または疾患細胞を含む、実施形態37-41のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態43は、疾患組織または疾患細胞が、癌性組織または癌性細胞を含む、実施形態37-42のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態44は、組織サンプルが、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、実施形態37-43のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態45は、切除された組織における疾患の存在を決定するステップが、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含む、実施形態37-44のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態46は、蛍光撮像システムが、パルス化蛍光光源を備える、実施形態37-45のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態47は、撮像するステップが、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出するステップを含む、実施形態37-46のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態48は、パルス化蛍光光源が、パルス化ファイバレーザ蛍光光源である、実施形態37-47のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態49は、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップをさらに含む、実施形態37-48のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態50は、知らせるステップが、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態37-49のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態51は、ステップ(b)および(c)が、最大5分で完了される、実施形態37-50のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態52は、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するステップが、確率ベースのモデルによって完了される、実施形態37-51のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態53は、確率ベースのモデルが、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態37-52のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態54は、対象が、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、実施形態37-53のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態55は、組織サンプルが、撮像に先立って蛍光撮像システムの組織サンプルキャリアの表面上に設置される、実施形態37-54のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態56は、組織サンプルキャリアが、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、実施形態37-55のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態57は、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアが、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、実施形態37-56のいずれか1つに記載の方法を備える。
【0274】
付番された実施形態58は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、対象から組織サンプルを切除するステップと、蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置するステップと、蛍光撮像システムの助けを借りて、切除された組織サンプルを撮像し、切除された組織サンプルの1つまたはそれを上回る自己蛍光特性を決定するステップと、蛍光撮像システムから、撮像された切除された組織に基づく切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在の決定を受信するステップとを含む、方法を備える。付番された実施形態59は、切除された組織サンプルが、撮像に先立って染色されていない、実施形態58に記載の方法を備える。付番された実施形態60は、組織サンプルが、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、実施形態58または実施形態59に記載の方法を備える。付番された実施形態61は、1つまたはそれを上回る自己蛍光特性が、自己蛍光寿命特性を備える、実施形態58-60のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態62は、自己蛍光寿命特性が、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、実施形態58-61のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態63は、着目組織または着目細胞タイプが、疾患組織または疾患細胞を含む、実施形態58-62のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態64は、疾患組織または疾患細胞が、癌性組織または癌性細胞を含む、実施形態58-63のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態65は、組織サンプルが、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、実施形態58-64のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態66は、切除された組織における疾患の存在の決定が、疾患または非疾患としての切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端の特性評価を備える、実施形態58-65のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態67は、蛍光撮像システムが、パルス化蛍光光源を備える、実施形態58-66のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態68は、パルス化蛍光光源が、パルス化ファイバレーザを備える、実施形態58-67のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態69は、撮像するステップが、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された自己蛍光光を検出するステップを含む、実施形態58-68のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態70は、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップをさらに含む、実施形態58-69のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態71は、知らせるステップが、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態58-69のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態72は、ステップ(c)および(d)が、最大5分で完了される、実施形態58-71のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態73は、組織サンプルにおける疾患の存在の決定が、確率ベースのモデルによって完了される、実施形態58-72のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態74は、確率ベースのモデルが、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態58-73のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態75は、対象が、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、実施形態58-74のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態76は、組織サンプルが、撮像に先立って蛍光撮像システムの組織サンプルキャリアの表面上に設置される、実施形態58-75のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態77は、組織サンプルキャリアが、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、実施形態58-76のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態78は、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアが、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、実施形態58-77のいずれか1つに記載の方法を備える。
【0275】
付番された実施形態79は、切除された組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するためのデバイスであって、対象から切除された組織サンプルを受容するための表面と、励起信号を放出するように構成される、光源と、表面上に受容された組織サンプルに励起信号を指向し、応答して組織サンプルから放出された蛍光光を収集するために、光源と光学通信する、光学アセンブリと、組織サンプルから放出された蛍光光を収集するように構成される、光学アセンブリと光学通信する、検出器と、収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づいて、着目組織または着目細胞タイプに関して組織サンプルの少なくとも一部を特性評価するために、検出器と通信する、プロセッサとを備える、デバイスを備える。付番された実施形態80は、プロセッサが、組織サンプルから放出された蛍光光の発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、実施形態79に記載のデバイスを備える。付番された実施形態81は、蛍光寿命特性が、切除された組織の複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、実施形態79または実施形態80に記載のデバイスを備える。付番された実施形態82は、プロセッサが、確率モデルを使用し、組織サンプルから放出された蛍光光に基づいて、組織サンプルにおける疾患の存在を決定するように構成される、実施形態79-81のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態83は、プロセッサが、発生された少なくとも1つの画像に基づいて、切除された組織サンプルの複数の断端における疾患の存在を決定するように構成される、実施形態79-82のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態84は、機械的ステージをさらに備える、実施形態79-83のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態85は、機械的ステージ、検出器、および光源を動作可能に制御するために、機械的ステージ、検出器、および光源と電気通信する、コントローラをさらに備える、実施形態79-84のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態86は、機械的ステージが、表面または光源に結合される、実施形態79-85のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態87は、機械的ステージが、3次元において移動するように構成される、実施形態79-86のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態88は、組織サンプル上の複数の場所を横断して励起信号を走査するために、光学アセンブリに結合される、走査要素をさらに備える、実施形態79-87のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態89は、切除された組織サンプルが、撮像に先立って染色されていない、実施形態79-88のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態90は、組織サンプルが、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、実施形態79-89のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態91は、組織サンプルが、乳房組織を含む、実施形態79-90のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態92は、着目組織または着目細胞タイプが、疾患組織または疾患細胞を含む、実施形態79-91のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態93は、疾患組織または疾患細胞が、癌性組織または癌性細胞を含む、実施形態79-92のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態94は、表面が、使い捨てトレイを備える、実施形態79-93のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態95は、使い捨てトレイが、滅菌性である、実施形態79-94のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態96は、光源が、パルス化レーザである、実施形態79-95のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態97は、パルス化レーザが、Qスイッチレーザである、実施形態79-96のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態98は、パルス化レーザが、2光子レーザである、実施形態79-97のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態99は、パルス化レーザが、ファイバレーザである、実施形態79-98のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態100は、パルス化レーザが、約300ナノメートル(nm)~約400nmの波長を放出する、実施形態79-99のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態101は、パルス化レーザが、約1マイクロジュール(μJ)~約3μJのパルスエネルギーを備える、実施形態79-100のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態102は、パルス化レーザが、約10キロヘルツ(kHz)~約50kHzのパルスレートを備える、実施形態79-101のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態103は、光学アセンブリが、部分反射ミラーと、複数の光学要素とを備え、複数の光学要素は、平凸、両凸、両凹、平凹、またはそれらの任意の組み合わせのレンズのうちの1つまたはそれを上回るものを備える、実施形態79-102のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態104は、複数の光学要素が、溶融シリカ光学系を備える、実施形態79-103のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態105は、検出器が、1つまたはそれを上回る光電子増倍管を備える、実施形態79-104のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態106は、検出器が、1つまたはそれを上回るダイクロイックフィルタを備える、実施形態79-105のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態107は、検出器が組織サンプルから放出された蛍光光を検出するとき、発生される電気信号を増幅するように構成される、検出器に電気的に結合される、1つまたはそれを上回る増幅器をさらに備える、実施形態79-106のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態108は、1つまたはそれを上回る増幅器が、プログラマブル減衰器、無線周波数増幅器、固定減衰器、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態79-107のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態109は、プロセッサが、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を備える、実施形態79-108のいずれか1つに記載のデバイスを備える。付番された実施形態110は、対象が、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、実施形態79-109のいずれか1つに記載のデバイスを備える。
【0276】
付番された実施形態111は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、蛍光撮像システム内に対象から切除された組織サンプルを受容するステップと、励起信号を組織サンプルに指向するステップと、励起信号に応答して、組織サンプルから放出された蛍光光を収集するステップと、収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づいて、着目組織または着目細胞タイプに関して組織サンプルの少なくとも一部を特性評価するステップとを含む、方法を備える。付番された実施形態112は、切除された組織サンプルが、撮像に先立って染色されていない、実施形態111に記載の方法を備える。付番された実施形態113は、組織サンプルが、撮像に先立って架橋剤に暴露されている、実施形態111または実施形態112に記載の方法を備える。付番された実施形態114は、蛍光寿命特性が、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、実施形態111-113のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態115は、着目組織または着目細胞タイプが、疾患組織または疾患細胞を含む、実施形態111-114のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態116は、疾患組織または疾患細胞が、癌性組織または癌性細胞を含む、実施形態111-115のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態117は、組織サンプルが、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、実施形態111-116のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態118は、特性評価するステップが、切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端を疾患または非疾患として特性評価するステップを含む、実施形態111-117のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態119は、蛍光撮像システムが、パルス化蛍光光源を備える、実施形態111-118のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態120は、パルス化蛍光光源が、パルス化ファイバレーザを備える、実施形態111-119のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態121は、収集するステップが、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された蛍光光を検出するステップを含む、実施形態111-120のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態122は、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップをさらに含む、実施形態111-121のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態123は、知らせるステップが、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態111-122のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態124は、ステップ(c)および(d)が、最大5分で完了される、実施形態111-123のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態125は、特性評価が、確率ベースのモデルによって完了される、実施形態111-124のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態126は、確率ベースのモデルが、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態111-125のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態127は、対象が、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、実施形態111-126のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態128は、組織サンプルが、励起信号を組織サンプルに指向することに先立って蛍光の組織サンプルキャリアの表面上に設置される、実施形態111-127のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態129は、組織サンプルキャリアが、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、実施形態111-128のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態130は、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアが、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、実施形態111-129のいずれか1つに記載の方法を備える。
【0277】
付番された実施形態131は、組織サンプルにおける着目組織または着目細胞タイプの存在を決定するための方法であって、対象から組織サンプルを切除するステップと、蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置するステップであって、蛍光撮像システムは、励起信号を組織サンプルに指向し、応答してサンプルから放出された蛍光光を収集する、ステップと、蛍光撮像システムから、収集された蛍光光の蛍光寿命特性に基づく着目組織または着目細胞タイプに関する組織サンプルの少なくとも一部の特性評価を受信するステップとを含む、方法を備える。付番された実施形態132は、切除された組織サンプルが、撮像に先立って染色されていない、実施形態131に記載の方法を備える。付番された実施形態133は、組織サンプルが、蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置することに先立って架橋剤に暴露されている、実施形態131または実施形態132に記載の方法を備える。付番された実施形態134は、蛍光寿命特性が、切除された組織サンプルの複数の領域の複数の蛍光指数関数的崩壊特性を備える、実施形態131-133のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態135は、着目組織または着目細胞タイプが、疾患組織または疾患細胞を含む、実施形態131-134のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態136は、疾患組織または疾患細胞が、癌性組織または癌性細胞を含む、実施形態131-135のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態137は、組織サンプルが、結腸、乳房、前立腺、皮膚、脈管、またはそれらの任意の組み合わせからの組織を含む、実施形態131-136のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態138は、特性評価が、疾患または非疾患としての切除された組織サンプルにおける1つまたはそれを上回る断端の特性評価を備える、実施形態131-136のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態139は、蛍光撮像システムが、パルス化蛍光光源を備える、実施形態131-138のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態140は、パルス化蛍光光源が、パルス化ファイバレーザを備える、実施形態131-139のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態141は、受信するステップが、パルス化蛍光光源が励起信号を組織サンプルに提供することに応答して、組織サンプルから放出された蛍光光を検出するステップを含む、実施形態131-140のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態142は、対象から第2の組織サンプルを切除するように外科医に知らせるステップをさらに含む、実施形態131-141のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態143は、知らせるステップが、外科医に向かって指向される音、視覚表示、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態131-142のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態144は、ステップ(b)および(c)が、最大5分で完了される、実施形態131-143のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態145は、特性評価が、確率ベースのモデルによって完了される、実施形態131-144のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態146は、確率ベースのモデルが、クラスタリング、スカラーベクターマシン、カーネルSVM、線形判別分析、二次判別分析、近傍成分分析、多様体学習、畳み込みニューラルネットワーク、強化学習、ランダムフォレスト、ナイーブベイズ、ガウス混合、隠れマルコフモデル、モンテカルロ、制限ボルツマンマシン、線形回帰、またはそれらの任意の組み合わせを備える、実施形態131-145のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態147は、対象が、疾患を患っている、または患っていることが疑われる、実施形態131-146のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態148は、組織サンプルが、蛍光撮像システムの中に組織サンプルを設置することに先立って蛍光の組織サンプルキャリアの表面上に設置される、実施形態131-147のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態149は、組織サンプルキャリアが、組織サンプルバリアに機械的に結合するように構成される、実施形態131-148のいずれか1つに記載の方法を備える。付番された実施形態150は、組織サンプルキャリアおよび組織サンプルバリアが、組織サンプルキャリアの少なくとも2自由度を固定するように機械的に結合する、実施形態131-149のいずれか1つに記載の方法を備える。
【国際調査報告】