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(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】2025-02-04
(54)【発明の名称】撮像システム及び関連する方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/17 20060101AFI20250128BHJP
G01N 21/64 20060101ALN20250128BHJP
G02B 21/36 20060101ALN20250128BHJP
【ＦＩ】
G01N21/17 A
G01N21/64 F
G02B21/36
G01N21/64 E
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024539642
(86)(22)【出願日】2022-12-27
(85)【翻訳文提出日】2024-06-28
(86)【国際出願番号】 US2022054084
(87)【国際公開番号】W WO2023129548
(87)【国際公開日】2023-07-06
(31)【優先権主張番号】63/294,968
(32)【優先日】2021-12-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】500358711
【氏名又は名称】イルミナ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100221501
【弁理士】
【氏名又は名称】式見 真行
(74)【代理人】
【識別番号】100197583
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 健
(72)【発明者】
【氏名】ボージ，スティーブン
(72)【発明者】
【氏名】コンデッロ，ダニーロ
(72)【発明者】
【氏名】プリンス，サイモン
(72)【発明者】
【氏名】ブライアント，ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】シウ，メレク
【テーマコード（参考）】
2G043
2G059
2H052
【Ｆターム（参考）】
2G043AA04
2G043BA16
2G043CA04
2G043DA06
2G043EA01
2G043FA02
2G043HA01
2G043HA05
2G043JA05
2G043KA02
2G043LA03
2G059AA05
2G059BB04
2G059CC16
2G059DD03
2G059DD12
2G059EE04
2G059EE07
2G059FF03
2G059GG01
2G059HH02
2G059JJ06
2G059JJ11
2G059JJ13
2G059KK04
2H052AA05
2H052AA07
2H052AA08
2H052AA09
2H052AA10
2H052AC04
2H052AC15
2H052AC34
2H052AF10
2H052AF14
2H052AF25
(57)【要約】
撮像システム及び関連方法が開示される。一実装形態によれば、システムは、サンプルを受容するフローセルを受容するためのフローセルレセプタクルと、光源アセンブリ及び撮像デバイスを有する撮像システムと、を含む。光源アセンブリは、実質的にコリメートされたビームを形成する。光学アセンブリは、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を含む。光学アセンブリは、光源アセンブリから実質的にコリメートされたビームを受容し、実質的にコリメートされたビームを、サンプルを光学的にプロービングするために光学アセンブリの焦点面又はその近くの遠視野において細長い断面を有する成形されたサンプリングビームに変換する。撮像デバイスは、サンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることに応答して、サンプルに関連付けられた画像データを取得する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、サンプルを受容するためのフローセルと、
システムと、を備え、前記システムが、
前記フローセルを受容するためのフローセルレセプタクルと、
撮像システムと、を備え、前記撮像システムが、
実質的にコリメートされたビームを形成するための光源アセンブリと、
光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を含む、光学アセンブリであって、前記光源アセンブリから前記実質的にコリメートされたビームを受容し、前記実質的にコリメートされたビームを、前記フローセル内の前記サンプルを光学的にプロービングするために前記光学アセンブリの焦点面又はその近くの遠視野において細長い断面を有する成形されたサンプリングビームに変換する、光学アセンブリと、
前記成形されたサンプリングビームを用いて前記サンプルを前記光学的にプロービングすることに応答して、前記サンプルに関連付けられた画像データを取得するための撮像デバイスと、を含む、装置。
【請求項2】
前記実質的にコリメートされたビームが、第１のアスペクト比を有し、前記成形されたサンプリングビームが、第２のアスペクト比を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記実質的にコリメートされたビームの前記第１のアスペクト比が、最大で４：１であり、前記成形されたサンプリングビームの前記第２のアスペクト比が、少なくとも８：１である、請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、第１の軸において第１の倍率を提供し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率を提供する、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項5】
前記第１の倍率が、前記第２の倍率の少なくとも２倍である、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記光学アセンブリが、第１のアスペクト比を有する前記実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する成形されたビームを形成するための、前記非対称ビームエキスパンダ群と、
前記非対称ビームエキスパンダ群から前記成形されたビームを受容し、前記成形されたビームを前記光学アセンブリの前記焦点面又はその近くで前記成形されたサンプリングビームに変換するように、前記光軸に沿って配設された対物レンズ群と、を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項7】
前記光源アセンブリが、入力放射を提供するためのビーム源と、
前記入力放射を実質的にコリメートして、第１のアスペクト比を有する前記実質的にコリメートされたビームを形成するためのコリメータと、を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項8】
前記コリメータが、前記第１のアスペクト比を有する導波路を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項9】
前記導波路が、前記第１のアスペクト比を有する矩形光ファイバ又はライトパイプのうちの少なくとも１つを備える、請求項８に記載の装置。
【請求項10】
前記コリメータが、前記光ファイバの出力をコリメートするように配設された球面レンズ又は非球面レンズのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記光学アセンブリが、前記コリメータから前記実質的にコリメートされたビームを受容し、前記実質的にコリメートされたビームを第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームに変換するように、前記光軸に沿って配設された１つ以上の光学要素を有する、ビーム成形群と、
前記第１のアスペクト比を有する前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する第２の成形されたビームを形成する、前記非対称ビームエキスパンダ群と、
前記非対称ビームエキスパンダ群から前記第２の成形されたビームを受容し、前記第２の成形されたビームを前記光学アセンブリの前記焦点面又はその近くで前記成形されたサンプリングビームに変換するように、前記光軸に沿って配設された対物レンズ群と、を備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項12】
前記撮像デバイスが、前記サンプリングビームのアスペクト比に対応するアスペクト比を有する時間領域積分（ＴＤＩ）画像センサを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項13】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、前記光軸に沿って配設された１対以上の交差円柱レンズを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項14】
前記１対以上の交差円柱レンズの各対が、異なるパワーを有し、かつ異なる軸上に配向された２つの円柱レンズを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項15】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、前記光軸に沿って配設された円筒望遠鏡を含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項16】
前記円筒望遠鏡が、シングレットレンズを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項17】
前記円筒望遠鏡が、無限焦点ダブレットレンズを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項18】
前記ダブレットレンズが、アクロマティックである、請求項１７に記載の装置。
【請求項19】
前記円筒望遠鏡が、ケプラー望遠鏡、ガリレオ望遠鏡、又はハイブリッドケプラー－ガリレオ望遠鏡のうちの少なくとも１つである、請求項１８に記載の装置。
【請求項20】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、第２の円筒望遠鏡を含む、請求項１５～１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項21】
前記円筒望遠鏡及び前記第２の円筒望遠鏡が、直列になっていること、入れ子になっていること、又はインターリーブされていることのうちの少なくとも１つである、請求項２０に記載の装置。
【請求項22】
前記円筒望遠鏡及び前記第２の円筒望遠鏡が、異なる軸において異なる量だけ拡大する、請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項23】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、倍率が実質的に１つの軸において提供されるように、前記光軸に沿って配設された１つ以上のアナモルフィックプリズムを含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項24】
前記アナモルフィックプリズムが、第１のガラスタイプを含む第１のプリズムと、第２のガラスタイプを含む第２のプリズムと、を備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項25】
装置であって、システムを備え、前記システムが、
サンプルを受容するフローセルを受容するためのフローセルレセプタクルと、
撮像システムと、を備え、前記撮像システムが、
実質的にコリメートされたビームを形成するための光源アセンブリと、
光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を含む、光学アセンブリであって、前記光源アセンブリから前記実質的にコリメートされたビームを受容し、前記実質的にコリメートされたビームを、前記フローセル内の前記サンプルを光学的にプロービングするために前記光学アセンブリの焦点面又はその近くの遠視野において細長い断面を有する成形されたサンプリングビームに変換する、光学アセンブリと、
前記サンプリングビームを用いて前記サンプルを前記光学的にプロービングすることに応答して、前記サンプルに関連付けられた画像データを取得するための撮像デバイスと、を含む、装置。
【請求項26】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、前記光軸に沿って配設された１つ以上の回折要素を含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項27】
前記１つ以上の回折要素が、屈折ホモジナイザ、屈折ディフューザ、又は円柱マイクロレンズアレイのうちの少なくとも１つを備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項28】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、前記光軸に沿って配設されたレンズを含み、前記撮像システムが、前記レンズを前記光軸に沿って移動させて、前記非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替える、請求項２５～２７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項29】
前記撮像システムが、アクチュエータ及び反射要素を更に含み、前記アクチュエータが、露光時間内に前記フローセルにわたって前記成形されたサンプリングビームを掃引するように前記反射要素を位置決めする、請求項２５～２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項30】
前記非対称ビームエキスパンダ群が、第１の軸に沿ってアナモルフィック拡大を提供するために、交差対の円柱レンズ、円筒望遠鏡、アナモルフィックプリズム、又は回折要素のうちの少なくとも１つを更に含み、前記アクチュエータが、前記成形されたサンプリングビームを第２の異なる軸に沿って掃引するように前記反射要素を位置決めする、請求項２９に記載の装置。
【請求項31】
前記アクチュエータが、前記フローセルにわたって前記成形されたサンプリングビームを掃引するための範囲内に前記反射要素を位置決めする、請求項２９又は３０に記載の装置。
【請求項32】
前記範囲が、約３９度～約４１度である、請求項３１に記載の装置。
【請求項33】
方法であって、光源アセンブリを使用してコリメートされたビームを生成することと、
前記光学アセンブリを使用して、前記コリメートされたビームを、光学アセンブリの焦点面における遠視野において細長い断面を有する成形されたサンプリングビームに変換することであって、前記光学アセンブリが、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を有する、変換することと、
前記成形されたサンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることと、を含む、方法。
【請求項34】
前記コリメートされたビームを生成することが、入力ビームを導波路に通すことを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項35】
前記導波路が、矩形光ファイバ又はライトパイプのうちの少なくとも１つを備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項36】
前記コリメートされたビームを前記成形されたサンプリングビームに変換することが、前記非対称ビームエキスパンダ群を使用して、第１のアスペクト比を有する前記実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２のアスペクト比を有する成形されたビームを形成することを含む、請求項３３～３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項37】
前記コリメートされたビームを前記成形されたサンプリングビームに変換することが、前記光軸に沿って配設された対物レンズ群を使用して、前記成形されたビームを、前記光学アセンブリの前記焦点面又はその近くで前記成形されたサンプリングビームに変換することを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項38】
前記実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記実質的にコリメートされたビームを、１）１対以上の交差円柱レンズ、２）１つ以上の円筒望遠鏡、３）１つ以上のアナモルフィックプリズム、又は４）１つ以上の回折要素、のうちの少なくとも１つに通すことを含む、請求項３６又は３７に記載の方法。
【請求項39】
前記実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記非対称ビームエキスパンダ群のレンズを前記光軸に沿って移動させて、前記非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることを含む、請求項３６又は３７に記載の方法。
【請求項40】
前記成形されたサンプリングビームを前記サンプルにわたって掃引することを更に含む、請求項３６～３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項41】
前記成形されたサンプリングビームを前記サンプルにわたって掃引することが、前記成形されたビームを反射要素に方向付けることと、前記反射要素をアクチュエータを用いて回転させることと、を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項42】
前記コリメートされたビームを前記成形されたサンプリングビームに変換することが、前記光軸に沿って配設された１つ以上の光学要素を有するビーム成形群を使用して、前記実質的にコリメートされたビームを第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームに変換することと、
前記非対称ビームエキスパンダ群を使用して、前記第１のアスペクト比を有する前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する第２の成形されたビームを形成することと、を含む、請求項３３～３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項43】
前記コリメートされたビームを前記成形されたサンプリングビームに変換することが、前記光軸に沿って配設された対物レンズ群を使用して、前記第２の成形されたビームを、前記光学アセンブリの前記焦点面又はその近くで前記成形されたサンプリングビームに変換することを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項44】
前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記第１の成形されたビームを、第１の軸において第１の倍率によって拡大し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率によって拡大する、請求項４２又は４３に記載の方法。
【請求項45】
前記第１の倍率が、前記第２の倍率の少なくとも２倍である、請求項４４に記載の方法。
【請求項46】
前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記第１の成形されたビームを１対以上の交差円柱レンズに通すことを含む、請求項４２～４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項47】
前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記第１の成形されたビームを１つ以上の円筒望遠鏡に通すことを含む、請求項４２～４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項48】
前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記第１の成形されたビームを１つ以上のアナモルフィックプリズムに通すことを含む、請求項４２～４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項49】
前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記第１の成形されたビームを１つ以上の回折要素に通すことを含む、請求項４２～４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項50】
前記第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、前記第１の成形されたビームをレンズに通すことと、
前記レンズを前記光軸に沿って移動させて、前記非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることと、を含む、請求項４２～５０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項51】
前記第２の成形されたビームを反射要素に方向付け、前記反射要素をアクチュエータを用いて回転させることによって、前記成形されたサンプリングビームを前記サンプルにわたって掃引することを更に含む、請求項４２～４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項52】
前記成形されたサンプリングビームを用いて前記サンプルを前記光学的にプロービングすることに応答して、前記サンプルに関連付けられた画像データを取得することを更に含む、請求項４２～４５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願セクション）
本出願は、２０２１年１２月３０日に出願された米国特許仮出願第６２／２９４，９６８号の利益及び優先権を主張し、その内容の全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年１２月３０日に出願された米国特許仮出願第６２／２９４，９６８号の利益及び優先権を主張し、その内容の全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
配列決定機器などの機器は、フローセル上のサンプルを撮像し得る。
【発明の概要】
【0003】
本開示において以降で説明される先行技術に勝る利点及び利益は、撮像システム及び関連する方法の提供を通して達成され得る。装置及び方法の様々な実装形態が以下に説明されており、任意の組み合わせで（これらの組み合わせが矛盾しないという条件で）以下に列挙される追加の実装形態を含む装置及び方法、並びに除いた装置及び方法は、これらの欠点を克服し、本明細書に説明される利益を得ることができる。
【0004】
第１の実装形態によれば、装置は、フローセル及びシステムを備えるか、又は含む。フローセルは、サンプルを受容する。システムは、フローセルレセプタクル及び撮像システムを備えるか、又は含む。フローセルレセプタクルは、フローセルを受容する。撮像システムは、光源アセンブリと、光学アセンブリと、撮像デバイスとを備えるか、又は含む。光源アセンブリは、実質的にコリメートされたビームを形成する。光学アセンブリは、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を備えるか、又は含む非対称ビームエキスパンダ群を備えるか、又は含む。光学アセンブリは、光源アセンブリから実質的にコリメートされたビームを受容し、実質的にコリメートされたビームを、フローセル内のサンプルを光学的にプロービングするために光学アセンブリの焦点面又はその近くの遠視野において細長い断面を備えるか、又は有する成形されたサンプリングビームに変換する。撮像デバイスは、成形されたサンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることに応答して、サンプルに関連付けられた画像データを取得する。
【0005】
第２の実装形態によれば、システムは、フローセルレセプタクル及び撮像システムを備えるか、又は含む。フローセルレセプタクルは、サンプルを受容するためのフローセルを受容し、撮像システムは、光源アセンブリ及び撮像デバイスを備えるか、又は含む。光源アセンブリは、実質的にコリメートされたビームを形成する。光学アセンブリは、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を備えるか、又は含む非対称ビームエキスパンダ群を備えるか、又は含む。光学アセンブリは、光源アセンブリから実質的にコリメートされたビームを受容し、実質的にコリメートされたビームを、フローセル内のサンプルを光学的にプロービングするために光学アセンブリの焦点面又はその近くの遠視野において細長い断面を備えるか、又は有する成形されたサンプリングビームに変換する。撮像デバイスは、サンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることに応答して、サンプルに関連付けられた画像データを取得する。
【0006】
第３の実装形態によれば、方法は、光源アセンブリを使用してコリメートされたビームを生成することと、光学アセンブリを使用して、コリメートされたビームを、光学アセンブリの焦点面における遠視野において細長い断面を備えるか、又は有する成形されたサンプリングビームに変換することと、を備えるか、又は含む。光学アセンブリは、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を備えるか、又は含む非対称ビームエキスパンダ群を有する。本方法はまた、成形されたサンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることを備えるか、又は含む。
【0007】
更に、前述の第１、第２、及び／又は第３の実装形態に従って、装置及び／又は方法は、以下のうちのいずれか１つ以上を更に備え得るか、又は含み得る。
【0008】
一実装形態によれば、実質的にコリメートされたビームは、第１のアスペクト比を有し、成形されたサンプリングビームは、第２のアスペクト比を有する。
【0009】
別の実装形態によれば、実質的にコリメートされたビームの第１のアスペクト比は、最大で４：１であり、成形されたサンプリングビームの第２のアスペクト比は、少なくとも８：１である。
【0010】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、第１の軸において第１の倍率を提供し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率を提供する。
【0011】
別の実装形態によれば、第１の倍率は、第２の倍率の少なくとも２倍である。
【0012】
別の実装形態によれば、光学アセンブリは、非対称ビームエキスパンダ群及び対物レンズ群を備えるか、又は含む。非対称ビームエキスパンダ群は、第１のアスペクト比を備えるか、又は有する実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を備えるか、又は有する成形されたビームを形成し、対物レンズ群は、非対称ビームエキスパンダ群から成形されたビームを受容し、成形されたビームを光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換するように光軸に沿って配設されている。
【0013】
別の実装形態によれば、光源アセンブリは、入力放射を提供するためのビーム源と、入力放射を実質的にコリメートして、第１のアスペクト比を備えるか、又は有する実質的にコリメートされたビームを形成するためのコリメータと、を備えるか、又は含む。
【0014】
別の実装形態によれば、コリメータは、第１のアスペクト比を備えるか、又は有する導波路を備えるか、又は含む。
【0015】
別の実装形態によれば、導波路は、第１のアスペクト比を備えるか、又は有する矩形光ファイバ又はライトパイプのうちの少なくとも１つを備えるか、又は含む。
【0016】
別の実装形態によれば、コリメータは、光ファイバの出力をコリメートするように配設された球面レンズ又は非球面レンズのうちの少なくとも１つを備えるか、又は含む。
【0017】
別の実装形態によれば、光学アセンブリは、ビーム成形群、非対称ビームエキスパンダ群、及び対物レンズ群を備えるか、又は含む。ビーム成形群は、コリメータから実質的にコリメートされたビームを受容し、実質的にコリメートされたビームを、第１のアスペクト比を備えるか、又は有する第１の成形されたビームに変換するように光軸に沿って配設された１つ以上の光学要素を備えるか、又は有する。非対称ビームエキスパンダ群は、第１のアスペクト比を備えるか、又は有する第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を備えるか、又は有する第２の成形されたビームを形成する。対物レンズ群は、光軸に沿って配設され、非対称ビームエキスパンダ群から第２の成形されたビームを受容し、第２の成形されたビームを光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換する。
【0018】
別の実装形態によれば、撮像デバイスは、サンプリングビームのアスペクト比に対応するアスペクト比を備えるか、又は有する時間領域積分（time domain integration、ＴＤＩ）画像センサを備えるか、又は含む。
【0019】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、光軸に沿って配設された１対以上の交差円柱レンズを備えるか、又は含む。
【0020】
別の実装形態によれば、１対以上の交差円柱レンズの各対は、異なるパワーを有し、異なる軸上に配向された２つの円柱レンズを備えるか、又は含む。
【0021】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、光軸に沿って配設された円筒望遠鏡を備えるか、又は含む。
【0022】
別の実装形態によれば、円筒望遠鏡は、シングレットレンズを備えるか、又は含む。
【0023】
別の実装形態によれば、円筒望遠鏡は、アフォーカルダブレットレンズを備えるか、又は含む。
【0024】
別の実装形態によれば、ダブレットレンズは、アクロマティックである。
【0025】
別の実装形態によれば、円筒望遠鏡は、ケプラー望遠鏡、ガリレオ望遠鏡、又はハイブリッドケプラー－ガリレオ望遠鏡のうちの少なくとも１つである。
【0026】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、第２の円筒望遠鏡を備えるか、又は含む。
【0027】
別の実装形態によれば、円筒望遠鏡及び第２の円筒望遠鏡は、直列になっていること、入れ子になっていること、又はインターリーブされていることのうちの少なくとも１つである。
【0028】
別の実装形態によれば、円筒望遠鏡及び第２の円筒望遠鏡は、異なる軸において異なる量だけ拡大する。
【0029】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、倍率が実質的に１つの軸において提供されるように光軸に沿って配設された１つ以上のアナモルフィックプリズムを備えるか、又は含む。
【0030】
別の実装形態によれば、１つ以上のアナモルフィックプリズムは、第１のガラスタイプを備えるか、又は含む第１のプリズムと、第２のガラスタイプを備えるか、又は含む第２のプリズムとを備えるか、又は含む。
【0031】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、光軸に沿って配設された１つ以上の回折要素を含む。
【0032】
別の実装形態によれば、１つ以上の回折要素は、屈折ホモジナイザ、屈折ディフューザ、又は円柱マイクロレンズアレイのうちの少なくとも１つを備えるか、又は含む。
【0033】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、光軸に沿って配設されたレンズを備えるか、又は含む。撮像システムは、レンズを光軸に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替える。
【0034】
別の実装形態によれば、撮像システムは、アクチュエータ及び反射要素を更に備えるか、又は含む。アクチュエータは、露光時間内にフローセルにわたって成形されたサンプリングビームを掃引するように反射要素を位置決めする。
【0035】
別の実装形態によれば、非対称ビームエキスパンダ群は、第１の軸に沿ってアナモルフィック拡大を提供するために、円柱レンズの交差対、円筒望遠鏡、アナモルフィックプリズム、又は回折要素のうちの少なくとも１つを更に備えるか、又は含む。アクチュエータは、成形されたサンプリングビームを第２の異なる軸に沿って掃引するように反射要素を位置決めする。
【0036】
別の実装形態によれば、アクチュエータは、フローセルにわたって成形されたサンプリングビームを掃引するための範囲内に反射要素を位置決めする。
【0037】
別の実装形態によれば、範囲は、約３９度～約４１度である。
【0038】
別の実装形態によれば、コリメートされたビームを生成することは、入力ビームを導波路に通すことを備えるか、又は含む。
【0039】
別の実装形態によれば、導波路は、矩形光ファイバ又はライトパイプのうちの少なくとも１つを備えるか、又は含む。
【0040】
別の実装形態によれば、コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することは、第１のアスペクト比を備えるか、又は有する実質的にコリメートされたビームを、非対称ビームエキスパンダ群を使用して、非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２のアスペクト比を備えるか、又は有する成形されたビームを形成することを備えるか、又は含む。
【0041】
別の実装形態によれば、コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することは、光軸に沿って配設された対物レンズ群を使用して、成形されたビームを、光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換することを備えるか、又は含む。
【0042】
別の実装形態によれば、実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、実質的にコリメートされたビームを、１）１対以上の交差円柱レンズ、２）１つ以上の円筒望遠鏡、３）１つ以上のアナモルフィックプリズム、又は４）１つ以上の回折要素、のうちの少なくとも１つに通すことを備えるか、又は含む。
【0043】
別の実装形態によれば、実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、非対称ビームエキスパンダ群のレンズを光軸に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることを備えるか、又は含む。
【0044】
別の実装形態によれば、本方法はまた、成形されたサンプリングビームをサンプルにわたって掃引することを備えるか、又は含む。
【0045】
別の実装形態によれば、成形されたサンプリングビームをサンプルにわたって掃引することは、成形されたビームを反射要素に方向付けることと、反射要素をアクチュエータを用いて回転させることと、を備えるか、又は含む。
【0046】
別の実装形態によれば、コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することは、光軸に沿って配設された１つ以上の光学要素を有するビーム成形群を使用して、実質的にコリメートされたビームを第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームに変換することと、非対称ビームエキスパンダ群を使用して、第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する第２の成形されたビームを形成することと、を含む。
【0047】
別の実装形態によれば、コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することは、光軸に沿って配設された対物レンズ群を使用して、第２の成形されたビームを、光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換することを備えるか、又は含む。
【0048】
別の実装形態によれば、第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、第１の成形されたビームを、第１の軸において第１の倍率によって拡大し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率によって拡大する。
【0049】
別の実装形態によれば、第１の倍率は、第２の倍率の少なくとも２倍である。
【0050】
別の実装形態によれば、第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、第１の成形されたビームを１対以上の交差円柱レンズに通すことを備えるか、又は含む。
【0051】
別の実装形態によれば、第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、第１の成形されたビームを１つ以上の円筒望遠鏡に通すことを含む。
【0052】
別の実装形態によれば、第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、第１の成形されたビームを１つ以上のアナモルフィックプリズムに通すことを含む。
【0053】
別の実装形態によれば、第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、第１の成形されたビームを１つ以上の回折要素に通すことを含む。
【0054】
別の実装形態によれば、第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することは、第１の成形されたビームをレンズに通すこと、レンズを光軸に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることを備えるか、又は含む。
【0055】
別の実装形態によれば、本方法は、第２の成形されたビームを反射要素に方向付け、反射要素をアクチュエータを用いて回転させることによって、成形されたサンプリングビームをサンプルにわたって掃引することを備えるか、又は含む。
【0056】
別の実装形態によれば、方法は、成形されたサンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることに応答して、サンプルに関連付けられた画像データを取得することを備えるか、又は含む。
【0057】
以下でより詳細に説明される、前述の概念及び更なる概念の全ての組み合わせは（かかる概念が相互に矛盾しないという前提で）、本明細書に開示される主題の一部であると考えられ、かつ／又は特定の態様の特定の利益を達成するように組み合わせることができることを理解されたい。具体的には、本開示の終わりに現れる特許請求される主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示される主題の一部であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
添付の図面は、以下の詳細な説明とともに、別個の図を通して同一又は機能的に同様の要素を参照し、本開示に組み込まれ、その一部を形成し、特許請求される発明を含む例示的な実装形態を更に示し、それらの例の様々な原理及び利点を説明する働きをする。更に、図は、本明細書の説明の利益を有する当業者に容易に明らかになる詳細で本開示を不明瞭にしないように、本開示の例を理解することに関係する具体的な詳細のみを示す。
【図1】本開示の教示によるシステムの例示的な実装形態の概略図を示す。
【0059】
装置及び方法の構成要素は、本明細書の説明の利益を有する当業者に容易に明らかになる詳細で本開示を不明瞭にしないように、本開示の実装形態を理解することに関係する具体的な詳細のみを示す図面において、適切な場合に従来の記号によって表されている。
【発明を実施するための形態】
【0060】
以下の説明は、方法、装置、及び／又は製造物品の実装形態の詳細な説明を開示しているが、所有権の法的範囲は、本特許の最後に記載された特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。したがって、以下の「発明を実施するための形態」は、例としてのみ解釈されるべきであり、可能な全ての実装形態を説明することは、不可能ではないにしても、非現実的であろうことから、可能な全ての実装形態を説明しているわけではない。現在の技術又は本特許の出願日の後に開発された技術のいずれかを使用して、多数の代替的な実装形態が実装され得る。そのような代替的な実装形態は、依然として特許請求の範囲内に含まれるであろうことが想定される。
【0061】
本開示の少なくとも１つの態様は、１つ以上の対象サンプル（例えば、生物学的サンプル）に対して分析を行うために使用され得るライン走査配列決定機器などの機器を対象とする。この機器は、ビーム源から入力ビームを受容し、その入力ビームをサンプルを光学的にプロービングするためのサンプリングビームに変換するように設計された光学アセンブリを含む。レーザ、レーザダイオード、ダイオード励起固体レーザ、コヒーレント光源、発光ダイオード、又は任意の他のレーザ様源が、入力ビームを形成するために使用され得るが、そのような源は、多くの場合、狭く集束された不均一な高放射照度ビームを出力する。しかしながら、サンプルを照明するための、そのような狭く集束された不均一な高放射照度ビームの使用は、サンプルの光退色、サンプルへの光損傷、化学反応を行うために使用される試薬への光損傷、及び／又はサンプルを支持するために使用される基板への光損傷を引き起こす可能性がある。
【0062】
したがって、開示された光学アセンブリは、入力ビームを、サンプルを光学的にプロービングするためのより大きい成形されたビームに変換する。例示的な成形されたビームは、遠視野において、薄い、又はそうでなければ細長い、実質的に矩形の断面を有し、成形されたビームは、断面にわたって実質的に均一な放射照度を有する。入力ビームの放射照度をより広い領域に広げることによって、サンプルの光退色、サンプルへの光損傷、化学反応を行うために使用される試薬への光損傷、及び／又はサンプルを支持するために使用される基板への光損傷が低減され得る。しかしながら、そのようなより大きい成形されたビームによって提供される放射照度は、サンプルの配列決定を可能にするためにサンプルから十分な蛍光発光を発生させるのに十分であるようにすることができる。更に、実質的により均一な励起照明が励起照明の領域のエッジの照明をもたらすので、そのような成形されたビームによって提供される放射照度は、機器が増加した速度で動作することを可能にする。そのような成形されたビームはまた、多くの場合、大きいアスペクト比（例えば、少なくとも８：１）を有する時間遅延積分（ＴＤＩ）ラインスキャナの使用を可能にする。例は、細長い実質的に矩形の断面を有するサンプリングビームを発生させるとして本明細書に説明されているが、本技法は、楕円、平行四辺形などを含む、遠視野において任意の数の細長い断面形状を形成するために使用され得る。
【0063】
光源からの光を閉じ込めて輸送するためのほとんどの光学アセンブリは、１に近い（例えば、１：１）のアスペクト比を有する。しかしながら、ライン走査配列決定システムは、多くの場合、大きいアスペクト比（例えば、少なくとも８：１）を有する時間及び遅延積分（ＴＤＩ）撮像デバイスを使用する。４：１までのアスペクト比を有する導波路が利用可能であり、実質的にコリメートされたビームを形成するためのコリメータとして使用され得るが、これより大きいアスペクト比は容易に利用可能ではない。したがって、容易に入手可能なコリメータによって生成されるコリメートされたビームから形成される成形されたビームは、ＴＤＩ撮像デバイスのアスペクト比に一致するアスペクト比を有していない。
【0064】
したがって、本明細書の様々な実装形態におけるライン走査配列決定システムのための光学アセンブリは、成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張するように光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を含む。成形されたビームは、いくつかの実装形態では、光学アセンブリのビーム成形群によってコリメートされたビームから形成される。非対称ビームエキスパンダ群は、成形されたビームの幅及び成形されたビームの高さを異なる量だけ拡大又は拡張する。すなわち、非対称ビームエキスパンダ群は、成形されたビームをｘ軸及びｙ軸において異なる量だけ拡張又は拡大し、ｚ軸は、光学アセンブリの光軸に平行である。非対称ビームエキスパンダ群は、例えば、ｙ軸における拡大量の少なくとも２倍である量だけ、成形されたビームをｘ軸において拡大し得る。しかしながら、成形されたビームは、いくつかの実装形態では、１つの軸においてのみ拡大される。非対称ビームエキスパンダ群は、いくつかの実装形態では、１つ以上の対の交差円柱レンズ、１つ以上の円筒望遠鏡、１つ以上のアナモルフィックプリズム、又は１つ以上の回折光学要素を含み得る。
【0065】
非対称ビームエキスパンダ群は更に、様々な実装形態において、成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張するために光学アセンブリを高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えるように選択的に制御可能である。非対称ビームエキスパンダ群は、レンズ又はレンズ群を含み得る。
【0066】
更に実装形態では、非対称ビームエキスパンダ群は、成形されたサンプリングビームをサンプルにわたって掃引して、成形されたビームを制御可能な方法で非対称又はアナモルフィックに拡張する。非対称ビームエキスパンダ群は、そのような実装形態では、反射要素の角度を制御してサンプルにわたってサンプリングビームを掃引するためのアクチュエータを含み得る。サンプリングビームは、撮像デバイスのサンプリング間隔中にサンプルにわたって掃引され得る。非対称ビームエキスパンダ群は、サンプリングビームの形成を助けるために、１対以上の交差円柱レンズ、１つ以上の円筒望遠鏡、１つ以上のアナモルフィックプリズム、又は１つ以上の回折要素を更に含み得る。
【0067】
図１は、本開示の教示によるシステム１００の例示的な実装形態の概略図を示す。システム１００を使用して、１つ以上の対象サンプルに対して分析を行うことができる。１つ以上のサンプルは、一本鎖ＤＮＡ（single stranded DNA、ｓｓｔＤＮＡ）を形成するように線形化された１つ以上のＤＮＡクラスタを含み得る。図示される実装形態では、システム１００は、対応するフローセル１０６を含む１対のフローセルアセンブリ１０２、１０４を受容するように適合されている。システム１００は、部分的に、１つ以上のサンプルカートリッジ１０７と、撮像システム１０８と、対応するフローセルアセンブリ１０２、１０４を支持するフローセルレセプタクル１１２、１１４を有するフローセルインターフェース１１０と、を含む。フローセルインターフェース１１０は、フローセルデッキ構造と関連付けられ得、及び／又はフローセルデッキ構造と称され得る。システム１００はまた、ステージアセンブリ１１６、１対の試薬セレクタ弁アセンブリ１１８、１２０、及びコントローラ１２２を含む。試薬セレクタ弁アセンブリ１１８、１２０は各々、試薬セレクタ弁１２４及び弁駆動アセンブリ１２６を含む。試薬セレクタ弁アセンブリ１１８、１２０は、ミニ弁アセンブリと称され得る。コントローラ１２２は、撮像システム１０８、試薬セレクタ弁アセンブリ１１８、１２０、及びステージアセンブリ１１６に電気的及び／又は通信可能に結合され、撮像システム１０８、試薬セレクタ弁アセンブリ１１８、１２０、及びステージアセンブリ１１６に、本明細書に開示されるような様々な機能を行わせるように適合される。
【0068】
図１の撮像システム１０８は、図示される実装形態において、光源アセンブリ１２８と、光学アセンブリ１２９と、撮像デバイス１３０と、を含む。撮像デバイス１３０は、スキャナ、検出器、センサ、カメラ、及び／又は固体ＴＤＩラインスキャナとして実装され得る。他のタイプの撮像デバイス１３０が好適であることが立証され得る。
【0069】
光学アセンブリ１２９は、図示される実装形態では光学アセンブリ１２９の光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素１３３を含む非対称ビームエキスパンダ群１３２を含む。光源アセンブリ１２８は、照明の実質的にコリメートされたビーム１３１を形成する。光学アセンブリ１２９は、動作の際に光源アセンブリ１２８から実質的にコリメートされたビーム１３１を受容し、実質的にコリメートされたビーム１３１を、光学アセンブリ１２９の焦点面１３５又はその近くの遠視野において細長い断面２１０を有する成形されたサンプリングビーム１３４に変換する。成形されたサンプリングビーム１３４は、フローセル１０６内のサンプル２１１を光学的にプロービングすることができる。撮像デバイス１３０は、サンプリングビーム１３４を用いてサンプル２１１を光学的にプロービングすることに応答して、サンプル２１１に関連付けられた画像データを取得する。
【0070】
実質的にコリメートされたビーム１３１は、第１のアスペクト比を有し、成形されたサンプリングビーム１３４は第２のアスペクト比を有する。成形されたサンプリングビーム１３４は、結果として、フローセル１０６内のサンプル２１１への損傷及び／又は光退色をより少なくする。いくつかの実装形態では、実質的にコリメートされたビームの第１のアスペクト比は、最大で４：１であり、成形されたサンプリングビームの第２のアスペクト比は、少なくとも８：１である。しかしながら、第１のアスペクト比及び／又は第２のアスペクト比は、異なり得る。
【0071】
非対称ビームエキスパンダ群１３２は、第１の軸において第１の倍率を提供し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率を提供する。第１の軸は、ｘ軸であり得、第２の軸は、ｙ軸であり得る。したがって、非対称ビームエキスパンダ群１３２は、以下で更に論じるように、高放射照度の細長いビームを低放射照度のより広いビームに変換することができる。第１の倍率は、第２の倍率の少なくとも２倍とすることができる。しかしながら、第１の倍率及び／又は第２の倍率は異なる比率とすることができる。
【0072】
光学アセンブリ１２９はまた、対物レンズ群１３６を含む。非対称ビームエキスパンダ群１３２は、第１のアスペクト比を有する実質的にコリメートされたビーム１３１を非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する成形されたビーム１３７を形成する。対物レンズ群１３６は、光軸に沿って配設され、非対称ビームエキスパンダ群１３２から成形されたビーム１３７を受容し、成形されたビーム１３７を光学アセンブリ１２９の焦点面１３５又はその近くで細長いサンプリングビーム１３４に変換する。光学アセンブリ１２９の焦点面１３５は、対物レンズ群１３６の焦点面と同じであり得る。
【0073】
非対称ビームエキスパンダ群１３２は、成形されたビーム１３７の幅及び成形されたビーム１３７の高さを異なる量だけ拡大又は拡張し得る。すなわち、非対称ビームエキスパンダ群１３２は、成形されたビーム１３７をｘ軸及びｙ軸に異なる量だけ拡張することができる。ｚ軸は、光学アセンブリ１２９の光軸に平行である。成形されたビーム１３７は、いくつかの実装形態では、１つの軸のみにおいて拡張される。
【0074】
光源アセンブリ１２８はまた、図示される実装形態では、ビーム源１３８及びコリメータ１３９を含む。ビーム源１３８は、動作の際に入力放射を提供し、コリメータ１３９は、ビーム源１３８からの入力放射を実質的にコリメートして、実質的にコリメートされたビーム１３１を形成する。実質的にコリメートされたビーム１３１は、第１のアスペクト比を有することができる。
【0075】
コリメータ１３９は、第１のアスペクト比を有するか又は第１のアスペクト比に関連付けられた導波路１４０を含むように示されている。導波路１４０は、第１のアスペクト比を有するか又は第１のアスペクト比に関連付けられた、光ファイバ、矩形光ファイバ、及び／又は剛性ライトパイプなどのファイバを含むことができる。矩形光ファイバは、４：１のアスペクト比を有し得る。しかしながら、他のアスペクト比も好適であることが立証され得る。コリメータ１３９は、追加的又は代替的に、導波路１４０の出力をコリメートするように配設された球面レンズ及び／又は非球面レンズを含み得る。コリメートされたビーム１３１を形成する他の方法も好適であることが立証され得る。
【0076】
図１のシステム１００はまた、図示される実装形態では、シッパマニホールドアセンブリ１５０と、サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２と、ポンプマニホールドアセンブリ１５４と、駆動アセンブリ１５６と、廃棄物リザーバ１５８と、を含む。コントローラ１２２は、シッパマニホールドアセンブリ１５０、サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２、ポンプマニホールドアセンブリ１５４、及び駆動アセンブリ１５６に電気的及び／又は通信可能に結合され、シッパマニホールドアセンブリ１５０、サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２、ポンプマニホールドアセンブリ１５４、及び駆動アセンブリ１５６に、本明細書に開示されるような様々な機能を行わせるように適合される。
【0077】
フローセル１０６の各々は、図示される実装形態において複数のチャネル１６０を含む。チャネル１６０の各々は、フローセル１０６の第１の端部に位置決めされた第１のチャネル開口部と、フローセル１０６の第２の端部に位置決めされた第２のチャネル開口部とを有する。チャネル１６０を通る流れの方向に応じて、チャネル開口部のいずれかが、入口又は出口として作用し得る。図１では、フローセル１０６が２つのチャネル１６０を含むものとして示されているが、任意の数（例えば、１つ、２つ、６つ、８つ）のチャネル１６０が含まれ得る。
【0078】
フローセルアセンブリ１０２、１０４の各々はまた、フローセルフレーム１６２と、対応するフローセル１０６の第１の端部に結合されたフローセルマニホールド１４８と、を含む。本明細書で使用されるとき、フローセル（ｆｌｏｗｃｅｌｌとも称される）は、反応構造体の複数の反応部位と連通するフローチャネルをフローセルの間に形成するように、反応構造体の上に延在する蓋を有するデバイスを含むことができる。いくつかのフローセルはまた、反応部位又はそこに近接して起こる指定された反応を検出する検出デバイスも含み得る。図示されるように、フローセル１０６、フローセルマニホールド１４８、及び／又はフローセル１０６とシステム１００との間の流体接続を確立するために使用される任意の関連するガスケットは、フローセルフレーム１６２によって結合されるか、又は別様に担持される。フローセルフレーム１６２は、図１のフローセルアセンブリ１０２、１０４に含まれて示されているが、フローセルフレーム１６２は、省略され得る。このように、フローセル１０６及び関連するフローセルマニホールド１４８及び／又はガスケットは、フローセルフレーム１６２を伴わずにシステム１００で使用され得る。
【0079】
図１のシステム１００のいくつかの構成要素は、フローセル１０６の両方に結合されているものとして１回示されているが、いくつかの実装形態では、これらの構成要素は、各フローセル１０６がそれ自体の対応する構成要素を有し、システム１００が３つ以上のフローセルレセプタクル１１２、１１４及び対応する構成要素を含み得るように複製され得ることに留意する。例えば、各フローセル１０６は、別個のサンプルカートリッジ１０７、サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２、ポンプマニホールドアセンブリ１５４などに関連付けられ得る。他の実装形態では、システム１００は、単一のフローセル１０６及び対応する構成要素を含み得る。
【0080】
システム１００は、１つ以上の対象サンプル（例えば、分析物）を担持するサンプルカートリッジ１０７を受容するサンプルカートリッジレセプタクル１６４を含む。システム１００はまた、サンプルカートリッジ１０７と流体接続を確立するサンプルカートリッジインターフェース１６６も含む。
【0081】
サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２は、１つ以上のサンプル弁１６７を含み、ポンプマニホールドアセンブリ１５４は、１つ以上のポンプ１６８と、１つ以上のポンプ弁１７０と、キャッシュ１７２と、を含む。弁１６７、１７０のうちの１つ以上は、ロータリ弁、ピンチ弁、フラット弁、ソレノイド弁、チェック弁、圧電弁、及び／又は三方弁によって実装され得る。しかしながら、異なるタイプの流体制御デバイスが使用され得る。ポンプ１６８のうちの１つ以上は、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、及び／又はダイアフラムポンプによって実装され得る。しかしながら、他のタイプの流体移送デバイスが使用され得る。キャッシュ１７２は、蛇行キャッシュであり得、例えば、図１のシステム１００のバイパス操作中に、１つ以上の反応成分を一時的に記憶し得る。キャッシュ１７２は、ポンプマニホールドアセンブリ１５４に含まれて示されているが、別の実装形態では、キャッシュ１７２は、異なる場所に位置し得る。例えば、キャッシュ１７２は、シッパマニホールドアセンブリ１５０に、又はバイパス流体ライン１７３の下流の別のマニホールドに含まれ得る。
【0082】
サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２及びポンプマニホールドアセンブリ１５４は、図示される実装形態では、１つ以上の対象サンプルを、流体ライン１７４を通してサンプルカートリッジ１０７からフローセルアセンブリ１０２、１０４に向かって流す。いくつかの実装形態では、サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２は、フローセル１０６の各チャネル１６０に対象サンプルを個別に装填する／対処することができる。フローセル１０６のチャネル１６０に対象サンプルを装填するプロセスは、図１のシステム１００を使用して自動的に発生し得る。
【0083】
サンプルカートリッジ１０７及びサンプル装填マニホールドアセンブリ１５２は、図１のシステム１００に示されるように、フローセルアセンブリ１０２、１０４の下流に位置決めされる。サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２は、フローセル１０６の後部からフローセル１０６に対象サンプルを装填し得る。フローセル１０６の後部から対象サンプルを装填することは、「後部装填」と称され得る。対象サンプルをフローセル１０６内に後部装填することにより、汚染を低減し得る。いくつかの実装形態では、サンプル装填マニホールドアセンブリ１５２は、フローセルアセンブリ１０２、１０４とポンプマニホールドアセンブリ１５４との間に結合されている。
【0084】
対象サンプルをサンプルカートリッジ１０７からポンプマニホールドアセンブリ１５４に向かって引き込むために、サンプル弁１６７、ポンプ弁１７０、及び／又はポンプ１６８は、対象サンプルをポンプマニホールドアセンブリ１５４に向かって付勢するように選択的に作動され得る。サンプルカートリッジ１０７は、対応するサンプル弁１６７を介して選択的に流体アクセス可能な複数のサンプルリザーバを含み得る。したがって、各サンプルリザーバは、対応するサンプル弁１６７を使用して、他のサンプルリザーバから選択的に隔離され得る。
【0085】
サンプル弁１６７、ポンプ弁１７０、及び／又はポンプ１６８は、対象サンプルをフローセルアセンブリ１０２に向かって、及び対応するフローセル１０６のそれぞれのチャネル１６０内に付勢して、対象サンプルをフローセル１０６のうちの１つの対応するチャネルに向かって、及びポンプマニホールドアセンブリ１５４から離れる方向に個別に流すように、選択的に作動され得る。いくつかの実装形態では、フローセル１０６の各チャネル１６０は、対象サンプルを受容する。他の実装形態では、フローセル１０６のチャネル１６０のうちの１つ以上は、対象サンプルを選択的に受容し、フローセル１０６のチャネル１６０のうちの他のものは、対象サンプルを受容しない。対象サンプルを受容し得ないフローセル１０６のチャネル１６０は、例えば、代わりに洗浄緩衝液を受容し得る。
【0086】
駆動アセンブリ１５６は、シッパマニホールドアセンブリ１５０及びポンプマニホールドアセンブリ１５４とインターフェースして、対応するフローセル１０６内のサンプルと相互作用する１つ以上の試薬を流す。可逆的ターミネータは、伸長するＤＮＡ鎖の上に単一のヌクレオチドが組み込まれることを可能にするように、試薬に取り付けられ得る。いくつかのそのような実装形態では、ヌクレオチドのうちの１つ以上は、励起されると色を発する固有の蛍光標識を有する。色（又はその欠如）を使用して、対応するヌクレオチドを検出する。図示される実装形態では、撮像システム１０８は、識別可能な標識（例えば、蛍光標識）のうちの１つ以上を励起し、その後、識別可能な標識について撮像デバイス１３０を使用して画像データを取得する。標識は、入射光及び／又はレーザによって励起され得、画像データは、励起に応答してそれぞれの標識によって放たれる１つ以上の色を含み得る。画像データ（例えば、検出データ）は、システム１００によって分析され得る。撮像システム１０８は、対物レンズ及び／又は撮像デバイス１３０を含む蛍光分光光度計であり得る。撮像デバイス１３０は、電荷結合要素（charge coupled device、ＣＣＤ）及び／又は相補的金属酸化物半導体（complementary metal oxide semiconductor、ＣＭＯＳ）デバイスを含み得る。しかしながら、他のタイプの撮像システム１０８及び／又は光学機器が使用され得る。例えば、撮像システム１０８は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、撮像フローサイトメータ、高分解能光学顕微鏡法、共焦点顕微鏡法、落射蛍光顕微鏡法、二光子顕微鏡法、微分干渉顕微鏡法などであり得るか、又はそれらに関連付けられ得る。
【0087】
画像データが取得された後、駆動アセンブリ１５６は、シッパマニホールドアセンブリ１５０及びポンプマニホールドアセンブリ１５４とインターフェースして、フローセル１０６を通して別の反応成分（例えば、試薬）を流し、それは、その後、主廃棄物流体ライン１６６を介して廃棄物リザーバ１５８によって受容され、かつ／又はそうでなければシステム１００によって排出される。いくつかの反応成分は、蛍光標識及び可逆的ターミネータをｓｓｔＤＮＡから化学的に切断するフラッシング動作を行う。次いで、ｓｓｔＤＮＡは、別のサイクルのために準備ができている。
【0088】
主廃棄物流体ライン１６６は、ポンプマニホールドアセンブリ１５４と廃棄物リザーバ１５８との間に結合されている。ポンプマニホールドアセンブリ１５４のポンプ１６８及び／又はポンプ弁１７０は、フローセルアセンブリ１０２、１０４から流体ライン１７４及びサンプル装填マニホールドアセンブリ１５２を通して主廃棄物流体ライン１６６に反応成分を選択的に流し得る。
【0089】
フローセルアセンブリ１０２、１０４は、フローセルインターフェース１１０を介して中央弁１７５に結合されている。補助廃棄物流体ライン１７３は、中央弁１７５及び廃棄物リザーバ１５８に結合されている。いくつかの実装形態では、補助廃棄物流体ライン１７３は、本明細書に説明されるように、対象サンプルをフローセル１０６に後部装填するときに、中央弁１７５を介してフローセルアセンブリ１０２、１０４から対象サンプルの余分な流体を受容して、対象サンプルの余分な流体を廃棄物リザーバ１５８に流す。すなわち、対象サンプルは、フローセル１０６の後部から装填され得、対象サンプルのいかなる余分な流体も、フローセル１０６の前部から出得る。フローセル１０６に対象サンプルを後部装填することによって、異なるサンプルを対応するフローセル１０６の対応するチャネル１６０に別々に装填することができ、単一のフローセルマニホールド１４８は、フローセル１０６の前部を中央弁１７５に結合して、各対象サンプルの余分な流体を補助廃棄物流体ライン１７３に方向付けることができる。対象サンプルがフローセル１０６内に装填されると、フローセルマニホールド１４８を使用して、共通の試薬をフローセル１０６の各チャネル１６０のフローセル１０６の前部（例えば、上流）から送達することができ、この共通の試薬は、フローセル１０６の後部（例えば、下流）から出る。言い換えれば、対象サンプル及び試薬は、フローセル１０６のチャネル１６０を通って反対方向に流れ得る。
【0090】
シッパマニホールドアセンブリ１５０は、図示される実装形態では、共有ライン弁１７８及びバイパス弁１８０を含む。共有ライン弁１７８は、試薬セレクタ弁と称され得る。試薬セレクタ弁アセンブリ１１８、１２０の試薬セレクタ弁１２４、中央弁１７５、及び／又はシッパマニホールドアセンブリ１５０の弁１７８、１８０は、流体ライン１８２、１８４、１８６、１８８、１９０を通る流体の流れを制御するように選択的に作動され得る。弁１２４、１７０、１７５、１７８、１８０のうちの１つ以上は、ロータリ弁、ピンチ弁、フラット弁、ソレノイド弁、チェック弁、圧電弁などによって実装され得る。他の流体制御デバイスが好適であることが立証され得る。
【0091】
シッパマニホールドアセンブリ１５０は、試薬シッパ１９３を介して対応する数の試薬リザーバ１９２に結合され得る。試薬リザーバ１９２は、流体（例えば、試薬及び／又は別の反応成分）を含み得る。シッパマニホールドアセンブリ１５０は、複数のポートを含み得る。シッパマニホールドアセンブリ１５０の各ポートは、試薬シッパ１９３のうちの１つを受容し得る。試薬シッパ１９３は、流体ラインと称され得る。
【0092】
シッパマニホールドアセンブリ１５０の共有ライン弁１７８は、共有試薬流体ライン１８２を介して中央弁１７５に結合されている。異なる試薬が、異なる時間に共有試薬流体ライン１８２を通って流れ得る。１つの試薬を別の試薬と変更する前にフラッシング動作を行うときに、ポンプマニホールドアセンブリ１５４は、共有試薬流体ライン１８２、中央弁１７５、及び対応するフローセルアセンブリ１０２、１０４を通して洗浄緩衝液を引き込み得る。したがって、共有試薬流体ライン１８２は、フラッシング動作に関与し得る。１つの共有試薬流体ライン１８２が示されているが、任意の数の共有流体ラインが、システム１００に含まれ得る。
【0093】
シッパマニホールドアセンブリ１５０のバイパス弁１８０は、試薬流体ライン１８４、１８６を介して中央弁１７５に結合されている。中央弁１７５は、試薬流体ライン１８４、１８６に対応する１つ以上のポートを有し得る。
【0094】
専用流体ライン１８８、１９０は、シッパマニホールドアセンブリ１５０と試薬セレクタ弁アセンブリ１１８、１２０との間に結合されている。専用試薬流体ライン１８８、１９０の各々は、単一の試薬と関連付けられ得る。専用試薬流体ライン１８８、１９０を通って流れ得る流体は、配列決定動作中に使用され得、切断試薬、組み込み試薬、走査試薬、切断洗浄液、及び／又は洗浄緩衝液を含み得る。専用試薬流体ライン１８８、１９０自体は、単一の試薬のみが専用試薬流体ライン１８８、１９０のそれぞれを通って流れることがあるため、ある試薬と別の試薬との間で交換する前に、洗浄動作を行うときに洗浄されない場合がある。専用試薬流体ライン１８８、１９０を含む手法は、システム１００が他の試薬との有害反応を有し得る試薬を使用する場合に好都合であり得る。更に、異なる試薬間で変更するときにフラッシングされる流体ラインの数又は流体ラインの長さを低減することにより、試薬消費及びフラッシュ容積を低減し、システム１００のサイクル時間を減少させることができる。４つの専用試薬流体ライン１８８、１９０が示されているが、任意の数の専用流体ラインが、システム１００に含まれ得る。
【0095】
バイパス弁１８０はまた、バイパス流体ライン１７６を介してポンプマニホールドアセンブリ１５４のキャッシュ１７２に結合されている。１つ以上の試薬プライミング動作、水和動作、混合動作、及び／又は移送動作は、バイパス流体ライン１７６を使用して行われ得る。プライミング動作、水和動作、混合動作、及び／又は移送動作は、フローセルアセンブリ１０２、１０４とは独立して行われ得る。したがって、バイパス流体ライン１７６を使用する動作は、例えば、フローセルアセンブリ１０２、１０４内の１つ以上の対象サンプルのインキュベーション中に行われ得る。すなわち、共有ライン弁１７８は、バイパス弁１８０とは独立して利用することができ、それにより、共有ライン弁１７８及び／又は中央弁１７５が同時に、実質的に同時に、又はオフセット同期して他の動作を行っている間に、バイパス弁１８０は、バイパス流体ライン１７６及び／又はキャッシュ１７２を利用して、１つ以上の動作を行うことができる。したがって、システム１００は、複数の動作を一度に行い、それによって、実行時間を低減することができる。
【0096】
図示される実装形態では、駆動アセンブリ１５６は、ポンプ駆動アセンブリ１９４と、弁駆動アセンブリ１９６と、を含む。ポンプ駆動アセンブリ１９４は、１つ以上のポンプ１６８とインターフェースして、フローセル１０６を通して流体をポンプ圧送するように、及び／又はフローセル１０６に１つ以上の対象サンプルに装填するように適合され得る。弁駆動アセンブリ１９６は、弁１６７、１７０、１７５、１７８、１８０のうちの１つ以上とインターフェースして、対応する弁１６７、１７０、１７５、１７８、１８０の位置を制御するように適合され得る。
【0097】
図示される実装形態では、コントローラ１２２は、ユーザインターフェース１９５と、通信インターフェース１９６と、１つ以上のプロセッサ１９７と、開示された実装形態を含む様々な機能を実行するための、１つ以上のプロセッサ１９７によって実行可能な機械可読命令を記憶するメモリ１９８と、を含む。ユーザインターフェース１９５、通信インターフェース１９６、及びメモリ１９８は、１つ以上のプロセッサ１９７に電気的及び／又は通信可能に結合されている。
【0098】
ユーザインターフェース１９５は、ユーザからの入力を受信し、システム１００の動作及び／又は行われる分析と関連付けられた情報をユーザに提供するように適合され得る。ユーザインターフェース１９５は、タッチスクリーン、ディスプレイ、キーボード、スピーカ、マウス、トラックボール、及び／又は音声認識システムを含み得る。タッチスクリーン及び／又はディスプレイは、グラフィカルユーザインターフェース（graphical user interface、ＧＵＩ）を表示することができる。
【0099】
通信インターフェース１９６は、ネットワークを介してシステム１００と遠隔システム（例えば、コンピュータ）との間の通信を可能にするように適合され得る。ネットワークとしては、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（local-area network、ＬＡＮ）、広域ネットワーク（wide-area network、ＷＡＮ）、同軸ケーブルネットワーク、無線ネットワーク、有線ネットワーク、衛星ネットワーク、デジタル加入者回線（digital subscriber line、ＤＳＬ）ネットワーク、セルラーネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、近距離無線通信（near field communication、ＮＦＣ）接続などが挙げられ得る。遠隔システムに提供される通信の一部は、システム１００によって生成された、又は別の方法で取得された、分析結果、撮像データなどと関連付けられ得る。システム１００に提供される通信のうちのいくつかは、システム１００によって実行される流体分析動作、患者記録、及び／又はプロトコルと関連付けられ得る。
【0100】
１つ以上のプロセッサ１９７及び／又はシステム１００は、プロセッサベースのシステム又はマイクロプロセッサベースのシステムのうちの１つ以上を含み得る。いくつかの実装形態では、１つ以上のプロセッサ１９７及び／又はシステム１００は、プログラマブルプロセッサ、プログラマブルコントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィック処理ユニット（graphics processing unit、ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、縮小命令セットコンピュータ（reduced-instruction set computer、ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array、ＦＰＧＡ）、フィールドプログラマブル論理デバイス（field programmable logic device、ＦＰＬＤ）、論理回路、及び／又は本明細書に説明されるものを含む様々な機能を実行する別の論理ベースデバイスのうちの１つ以上を含む。
【0101】
メモリ１９８は、半導体メモリ、磁気読み取り可能メモリ、光学メモリ、ハードディスクドライブ（hard disk drive、ＨＤＤ）、光学記憶ドライブ、ソリッドステート記憶デバイス、ソリッドステートドライブ（solid-state drive、ＳＳＤ）、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ（read-only memory、ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（erasable programmable read-only memory、ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory、ＥＥＰＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（random-access memory、ＲＡＭ）、不揮発性ＲＡＭ（non-volatile RAM、ＮＶＲＡＭ）メモリ、コンパクトディスク（compact disc、ＣＤ）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（compact disc read-only memory、ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（digital versatile disk、ＤＶＤ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク、独立ディスクの冗長アレイ（redundant array of independent disks、ＲＡＩＤ）システム、キャッシュ、及び／又は任意の持続時間にわたって（例えば、永続的に、一時的に、長期にわたって、バッファリングのために、キャッシングのために）情報が記憶される任意の他の記憶デバイス若しくは記憶ディスクのうちの１つ以上を含むことができる。
【0102】
図２は、図１の撮像システム１０８を実装するために使用され得る例示的な撮像システム２００の部分の概略図である。撮像システム２００は、図２の撮像システム２００がビーム源１３８、コリメータ１３９、非対称ビームエキスパンダ群１３２、及び対物レンズ群１３６を含むという点で、図１の撮像システム１０８と同様である。しかしながら、図２の撮像システム２００は、対照的に、１つ以上の光学要素２０３を有するビーム成形群２０２を有する光学アセンブリ２０１を含む。光学要素２０３は、光学アセンブリ２０１の光軸２０４に沿って配設されており、コリメータ１３９から実質的にコリメートされたビーム１３１を受容する。ビーム成形群２０２は、実質的にコリメートされたビーム１３１を、第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビーム２０６に変換する。
【0103】
非対称ビームエキスパンダ群１３２は、図示される実装形態では第１の成形されたビーム２０６を受容し、第１の成形されたビーム２０６を非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する第２の成形されたビーム２０８を形成する。成形されたビーム１３７及び第２の成形されたビーム２０８は、同じか、又は実質的に同じであり得る。非対称ビームエキスパンダ群１３２は、第１の成形されたビーム２０６の幅及び第１の成形されたビーム２０６の高さを異なる量だけ拡大又は拡張する。すなわち、非対称ビームエキスパンダ群１３２は、第１の成形されたビーム２０６をｘ軸及びｙ軸において異なる量だけ拡張又は拡大する。ｚ軸は、光軸２０４に平行である。対物レンズ群１３６は、光軸２０４に沿って配設され、非対称ビームエキスパンダ群１３２から第２の成形されたビーム２０８を受容する。対物レンズ群１３６は、第２の成形されたビーム２０８を、光学アセンブリ１２９の焦点面１３５又はその近くで細長いサンプリングビーム１３４に変換する。
【0104】
撮像システム２００は、概して、図１のフローセル１０６内のサンプル２１１上又は別の基板上に、細長い断面２１０を有するサンプリングビーム１３４を形成するように構成されている。例示的な細長い断面２１０は、図示される実装形態では実質的に矩形である。しかしながら、他の断面も好適であることが立証され得る。成形されたサンプリングビーム１３４に曝露されているサンプル２１１は、サンプル２１１に蛍光を発生させる。図１の撮像デバイス１３０は、サンプル２１１によって放出される蛍光照明及び／又は放射線を検出、感知、及び／又は撮像することができる。
【0105】
光源アセンブリ１２８は、入力ビーム２１２を生成するビーム源１３８と、入力ビーム２１２を受容するように位置決めされたコリメータ１３９と、を含む。入力ビーム２１２は、入力放射と称され得る。コリメータ１３９及びビーム源１３８は、撮像システム２００の光軸２０４に沿って配設されて示されている。
【0106】
ビーム源１３８は、任意の数及び／若しくはタイプのレーザ、レーザダイオード、ダイオード励起固体レーザ、コヒーレント光源、発光ダイオード、黒体源、光増幅器、フィルタ、並びに／又は増幅ステージを使用して実装され得る。しかしながら、ビーム源１３８は、異なる方法で実装され得る。ビーム源１３８は、いくつかの実装形態では、可視光の青色領域内の光を放出する。ビーム源１３８は、他の実装形態では、プロービングされたサンプルから蛍光を励起するために、紫外線スペクトル又は別のスペクトル内の光を放出することができる。本明細書ではビームとして説明されることが多いが、光又はビームは追加的に、放射線又は照明と称され得る。本明細書では単一ビーム及び単一ビーム源１３８として説明されているが、複数のビーム源は、本明細書に説明されるシステム及び装置の要素に対して、複数のビームを個別に、パルスインターリーブ方式で、又は同時に提供し得る。
【0107】
コリメータ１３９は、図示される実装形態では、光軸２０４に沿ってビーム源１３８とビーム成形群２０２との間に配設され、ビーム源１３８から入力ビーム２１２を受容する。コリメータ１３９は、入力ビーム２１２から実質的にコリメートされたビーム１３１を生成する。システム１３９は、１つ以上の光学構成要素２１４を含み得る。
【0108】
ビーム成形群２０２は、実質的にコリメートされたビーム１３１を、第１のアスペクト比に従って細長い断面を有する第１の成形されたビーム２０６にフォーマットする。ビーム成形群２０２は、光軸２０４に沿って配設された任意の数及び／又はタイプの光学要素２０３を含み得る。
【0109】
ビーム成形群２０２の光学要素２０３は、集束表面、レンズ、反射表面、若しくはミラー、回折要素、フィルタ、偏光子、波長板、アパーチャ、空間光変調器、及び／又はマイクロレンズアレイを含み得る。ビーム成形群２０２は、パウエルレンズ、ビーム成形レンズ、回折要素、及び／又は散乱要素を含み得る。非対称ビームエキスパンダ群１３２は、ビーム成形群２０２とは別個に、ビーム成形群２０２に続いて示されているが、ビーム成形群２０２及び非対称ビームエキスパンダ群１３２は、異なって実装され得る。非対称ビームエキスパンダ群１３２は、例えば、ビーム成形群２０２に先行し得るか、又はビーム成形群２０２に統合され得る。ビーム成形群２０２は、代替的に省略され得る。
【0110】
対物レンズ群１３６は、１つ以上の光学要素２１６を有し、光軸２０４に沿って配設される。対物レンズ群１３６は、第２の成形されたビーム２０８を集束させることができ、そのため、成形されたサンプリングビーム１３４は、例えば、サンプル２１１に向かって伝搬され、集束される。対物レンズ群１３６は、サンプル２１１に、サンプル２１１の領域内に、サンプル２１１の上流の光軸２０４に沿った領域内に、又は光軸２０４に沿った領域内にあり得る焦点面１３５を有することができる。しかしながら、撮像デバイス１３０は、図示されている場所とは異なる場所にあり得る。
【0111】
図３は、図１及び／又は図２の非対称ビームエキスパンダ群１３２を実装するために使用され得る例示的な非対称ビームエキスパンダ群３００の概略図である。非対称ビームエキスパンダ群３００は、実質的にコリメートされたビーム１３１及び／又は第１の成形されたビーム２０６などのビームを非対称又はアナモルフィックに拡張又は拡大する。図３の非対称ビームエキスパンダ群３００は、光軸２０４に沿って配設された１対３０２の円柱レンズ３０４及び３０６を含む。円柱レンズ３０４、３０６は、異なるパワーを有し得、異なる軸３０８、３１０上に配向されて示されている。円柱レンズ３０４の長手方向軸は、軸３０８と位置合わせされて示されており、円柱レンズ３０６の長手方向軸は、軸３１０と位置合わせされて示されている。軸３０８は、及び／又はｘ軸に対して平行であり得、軸３１０は、及び／又はｙ軸に対して平行であり得、光軸２０４は、及び／又はｚ軸に対して平行であり得る。図３の円柱レンズ３０４、３０６は、互いに垂直に配置され、円柱レンズ３０４は、ｘ軸３０８と平行であり、円柱レンズ３０６は、ｙ軸３１０と平行である。円柱レンズ３０４、３０６の一方は、他方の円柱レンズ３０４、３０６の２倍のパワー、倍率、又は有効焦点距離を有し得る。図２の非対称ビームエキスパンダ群３００及びビーム成形群２０２を使用して、より大きいアスペクト比を有するサンプリングビーム１３４を生成することができる。
【0112】
円柱レンズ３０４、３０６は、代替的に、円柱レンズ３０４、３０６が非対称ビームエキスパンダ群３００のｘ軸及び／又はｙ軸に対して異なる角度で位置合わせされるように交差され得る。円柱レンズ３０４、３０６は、円柱レンズ３０４、３０６が交差し、異なるパワーを有するときに、異なる軸に沿って異なる量だけビームを拡張することができる。同じ軸に位置合わせされた複数の円柱レンズが、特定の軸に沿って追加の拡大を提供するように実装され得る。円柱レンズ３０４及び／又は３０６は、第１の成形されたビーム２０６を、ｘ軸及び／又はｙ軸などの異なる軸３０８、３１０に沿って異なって拡張することができる。図３は、２つのレンズ３０４、３０６が提供されていることを示しているが、交差した円柱レンズ３０４、３０６の２つ以上の対３０２又は任意の数のレンズ３０４、３０６が直列に含まれ得、及び／又は１つの円柱レンズが含まれ得る。単一の円柱レンズ３０４及び／若しくは３０６、並びに／又は複数の位置合わせされた円柱レンズ３０４、３０６は、第１の成形されたビーム２０６を、ｘ軸及び／又はｙ軸などの異なる軸に沿って異なって拡張し得る。
【0113】
図４は、図１及び／又は図２の非対称ビームエキスパンダ群１３２を実装するために使用され得る別の例示的な非対称ビームエキスパンダ群４００の概略図である。非対称ビームエキスパンダ群４００は、実質的にコリメートされたビーム１３１又は第１の成形されたビーム２０６などのビームを非対称又はアナモルフィックに拡張又は拡大する。図４の非対称ビームエキスパンダ群４００は、光軸２０４上に配設された１対の円筒望遠鏡４０２及び４０４を含む。しかしながら、別の数の円筒望遠鏡４０２、４０４が使用され得る。
【0114】
図示される実装形態では、第１の円筒望遠鏡４０２は、単一レンズ４０８を含むシングレットレンズ４０６を含み、第２の円筒望遠鏡４０４は、１対のレンズ４１２、４１４を含むダブレットレンズ４１０を含む。しかしながら、他の実装形態では、シングレットレンズ及び／又はダブレットレンズの他の組み合わせが実装され得る。ダブレットレンズ４１０は、アフォーカルダブレットであり得、かつアクロマティックであり得る。ダブレットレンズ４１０のレンズ４１２、４１４は、代替的に、レンズ４１２、４１４間にエアギャップを提供するように離間され得る。レンズ４１２、４１４間のエアギャップは、光がレンズ４１０、４１２を通る距離、及びレンズ４１２、４１４が熱を吸収する可能性を低減する。円筒望遠鏡４０２、４０４は、直列、入れ子、又はインターリーブさせることができる。円筒望遠鏡４０２、４０４は、いくつかの実装形態では、ケプラー望遠鏡、ガリレオ望遠鏡、及び／又はハイブリッドケプラー－ガリレオ望遠鏡であり得る。円筒望遠鏡４０２、４０４は、ｘ軸及び／又はｙ軸に沿った軸などの異なる軸に沿って異なる量だけビーム１３１及び／又は２０６を拡大し得る。円筒望遠鏡４０２、４０４のうちの１つは、例えば、１つの軸に沿って２倍だけビーム１３１及び／又は２０６をアナモルフィックに拡張することができる。
【0115】
図２の非対称ビームエキスパンダ群４００及びビーム成形群２０２を使用して、より大きいアスペクト比を有するサンプリングビーム１３４を生成することができる。図４は、２つの円筒望遠鏡４０２、４０４が提供されていることを示しているが、例えば、３つ以上の円筒望遠鏡が提供され、軸２０４に対して位置合わせされ得、及び／又は１つの円筒望遠鏡が含まれ得る。
【0116】
円筒望遠鏡４０２、４０４は、代替的に、円筒望遠鏡４０２、４０４が非対称ビームエキスパンダ群４００のｘ軸及び／又はｙ軸に対して異なる角度で位置合わせされるように交差され得る。非対称ビームエキスパンダ群４００のｚ軸は、光軸２０４に平行であり得る。円筒望遠鏡４０２、４０４は、円筒望遠鏡４０２、４０４が交差し、異なるパワーを有するときに、異なる軸に沿って異なる量だけビームを拡張することができる。
【0117】
図５は、図１及び／又は図２の非対称ビームエキスパンダ群１３２を実装するために使用され得る別の例示的な非対称ビームエキスパンダ群５００の概略図である。非対称ビームエキスパンダ群５００は、実質的にコリメートされたビーム１３１又は第１の成形されたビーム２０６などのビームを非対称又はアナモルフィックに拡張又は拡大する。図５の非対称ビームエキスパンダ群５００は、複数のアナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０を含む。プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０は、ｘ軸又はｙ軸などの実質的に１つの軸のみにおいて拡大が提供されるように、図示される実装形態では、光軸２０４に沿って配設される。ビーム５１２は、光源アセンブリ１２８からのコリメートされたビーム１３１及び／若しくはビーム成形群２０２からの第１の成形されたビーム２０６であり得るか、又はそれらに関連付けられ得る。プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０の各々は、結果として、１つの軸のみにおいてビーム５１２を非対称又はアナモルフィックに拡張又は拡大する。言い換えれば、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０は、ｘ軸などの１つの軸に沿ってビーム５１２を拡張し、ｙ軸又はｚ軸などの別の軸に沿ってビーム５１２を拡張しない。
【0118】
一連のアナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８及び５１０は、図５に示されるビーム５１２を連続的に拡張又は拡大するように実装され得る。プリズム５０２、５０４、５０６、５０８及び５１０は、同じ材料又は異なる材料で作製され得る。各プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、５１０は、例えば、Ｎ－ＳＦ１１などの同じガラスで作製され得る。代替的に、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０のうちの１つ以上は、Ｎ－ＢＫ７などの第１のガラスで作製され得、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０のうちの１つ以上の他のものは、例えば、Ｎ－ＦＫ５６などの第２のガラスで作製され得る。したがって、第１のプリズム５０２は、第１のタイプのガラスを含み得、第２のプリズム５０４は、第２のタイプのガラスを含み得る。アナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０の材料選択は、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０のうちの前のプリズムによって発生される分散が、非対称ビームエキスパンダ群５００内のプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０のうちの後のプリズムによって補償されることを可能にし得る。
【0119】
５つのアナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０が示されているが、他の実装形態では、より少ない又はより多いアナモルフィックプリズムが非対称ビームエキスパンダ群５００とともに含まれ得る。第１のアスペクト比を有するビーム成形群２０２は、非対称ビームエキスパンダ群５００がいくつかの実装形態における撮像システム１０８、２００において使用されるとき、より大きいアスペクト比を有する成形されたサンプリングビーム１３４を生成するために使用され得る。
【0120】
プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０は、同じ又は実質的に同じであるプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、５１０の対応する基部５３４に対する角度５２４、５２６、５２８、５３０、５３２を画定する表面５１４、５１６、５１８、５２０、及び５２２を有する。本明細書に記載されるように、実質的に同じとは、互いに約＋／－２°の角度を有することを意味するか、又は製造公差を考慮する。表面５１４、５１６、５１８、５２０、５２２は、入射面と称され得る。しかしながら、角度５２４、５２６、５２８、５３０、５３２のうちの１つ以上は、異なり得る。
【0121】
ビーム５１２は、動作の際にプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０を通って伝搬し、示される実装形態では同じ角度又はほぼ同じ角度でプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０の各々の表面５１４、５１６、５１８、５２０、５２２に当たる。ビーム５１２は、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０の各々の表面５１４、５１６、５１８、５２０、５２２に、対応するブリュースター角で当たって、光損失を低減し得る。しかしながら、ビーム５１２は、異なる角度でプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０に当たり得る。プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０のうちの１つ以上の表面５１４、５１６、５１８、５２０、５２２は、反射防止コーティングでコーティングされ得る。
【0122】
図６は、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０の各々が同じタイプのガラスで形成されるときに、図５の非対称ビームエキスパンダ群５００を使用して生成される例示的な照明パターン６００を示す。図６の照明パターン６００は、２本のライン６０２、６０４を含み、ライン６０２、６０４の一方は、青色光に対応し、ライン６０２、６０４の他方は、緑色光に対応する。
【0123】
照明パターン６００は、図５のビーム５１２をアナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０に通し、アナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０がビーム５１２を分散と称されるその対応する成分色に分離することによって生成され得る。いくつかの実装形態では、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０が同じタイプのガラスで形成されるときに、異なる色の光は、遠視野において、それぞれの異なる場所でそれぞれの別個の照明パターンを形成する。
【0124】
図７は、プリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０が２つ以上のタイプのガラスで形成されるときに、図５の非対称ビームエキスパンダ群５００を使用して生成される例示的な照明パターン７００を示す。図７の照明パターン７００は、より高い放射照度を有し、ビーム５１２の全ての色を含む１つのライン７０２を含む。図６のライン６０２、６０４は、互いに重なり、図７のライン７０２を形成し得る。図７の照明パターン７００を形成するために使用されるプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０は、異なる色の光が集合的に重なり、遠視野において、ライン７０２として示される高放射照度の単一領域を形成することを可能にする。異なる色の光は、非対称ビームエキスパンダ群５００内で発散する場合であっても重なり合う。異なる材料タイプを有するプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、及び５１０は、したがって、少なくとも２つの波長の光が発散し、次いで、焦点面１３５で重なることを可能にすることができる。
【0125】
図８は、図１及び／又は図２の非対称ビームエキスパンダ群１３２を実装するために使用され得る更に例示的な非対称ビームエキスパンダ群８００の概略図である。非対称ビームエキスパンダ群８００は、実質的にコリメートされたビーム１３１及び／又は第１の成形されたビーム２０６などのビームを非対称又はアナモルフィックに拡張又は拡大する。図８の非対称ビームエキスパンダ群８００は、光軸２０４に沿って配設された回折要素８０２及び８０４を含む。回折要素８０２、８０４は、回折光学要素と称され得、１次元（one-dimensional、１Ｄ）成形を行うように構成され得る。
【0126】
回折要素８０２、８０４は、例えば、１つの軸のみにおいてビーム１３１及び／又は２０６の発散を引き起こすことによって、１つの軸においてコリメートされたビーム１３１及び／又は第１の成形されたビーム２０６を成形する。回折要素８０２、８０４は、屈折ホモジナイザ、屈折ディフューザ、及び／又は円柱マイクロレンズアレイを含み得る。回折要素８０２、８０４は、いくつかの実装形態では、結果として生じるビームが実質的に均一なフラットトップ照明プロファイルを有するように、実質的に又は擬似ランダムな非周期的表面を有するように設計された拡散器であり得る。２つの回折要素８０２、８０４が図８に示されているが、他の実装形態では、より少ない又はより多い光学要素が非対称ビームエキスパンダ群８００とともに含まれ得る。
【0127】
図９は、図１及び／又は図２の非対称ビームエキスパンダ群１３２を実装するために使用され得る別の例示的な非対称ビームエキスパンダ群９００の概略図である。非対称ビームエキスパンダ群９００は、実質的にコリメートされたビーム１３１又は第１の成形されたビーム２０６などのビームを非対称又はアナモルフィックに拡張又は拡大する。図９の非対称ビームエキスパンダ群９００は、光軸２０４に沿って配設されたレンズ９０２を含む。レンズ９０２は、レンズ群を含み得る。
【0128】
撮像システム１０８、２００又は関連するアクチュエータは、動作の際にレンズ９０２を光軸２０４に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群９００を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることができる。撮像システム１０８、２００は、光軸２０４に沿ってレンズ９０２を選択的に位置決めすることができる。すなわち、撮像システム１０８、２００は、高放射照度モードに関連付けられた第１の位置と低放射照度モードに関連付けられた第２の位置との間で、レンズ９０２を光軸２０４に沿って前後に選択的に移動させることができる。高放射照度モードは、図１０に示される高放射照度の細長いビームパターン１０００を生成する非対称ビームエキスパンダ９００に関連付けられ、低放射照度モードは、図１１に示される低放射照度のより広いビームパターン１１００を生成する非対称ビームエキスパンダ９００に関連付けられる。
【0129】
したがって、非対称ビームエキスパンダ群９００を使用して、サンプリングビーム１３４の形状を、ｘ軸及び／又はｙ軸などの異なる軸に沿って異なるように選択的に非対称又はアナモルフィックに拡張することができる。図９の非対称ビームエキスパンダ群９００は、非対称ビームエキスパンダ群１３２、３００、４００、５００、及び８００のうちのいずれかを含むことができ、並びに／又はそれらとともに使用され得る。非対称ビームエキスパンダ群１３２、３００、４００、５００、８００は、したがって、非対称拡大を使用して、非対称ビームエキスパンダ群９００が受容しより低い放射照度のより広いビームに変換する高放射照度の細長いビームを形成し得る。
【0130】
【0131】
【0132】
【0133】
非対称ビームエキスパンダ群１２００は、アクチュエータ１２０２、反射要素１２０４、反射要素１２１０、１２１２を有する光学的ドッグレッグ１２０８、及び対物レンズ群１３６を含む。非対称ビームエキスパンダ群１２００はまた、シリンドリカルレンズ１２１３又は非対称ビームエキスパンダ群３００、４００、５００、８００のいずれかを含むことができ、ｘ軸に沿って及び／又はｙ軸に沿ってなど、各方向の倍率を独立して制御することが可能である。アクチュエータ１２０２は、サーボ、ガルバノメータ、又は任意の他のアクチュエータであり得、反射要素１２０４、１２１０、及び１２１２は、ミラーであり得る。非対称ビームエキスパンダ群１２００は、３つの反射要素１２０４、１２１０、１２１２を含んで示されているが、非対称ビームエキスパンダ群１２００は、より多い又はより少ない反射要素を含み得る。
【0134】
細長い断面を有する高放射照度サンプリングビーム（例えば、図２、図３、図４、及び図８に関連して上で説明されるように生成される）の使用は、エネルギー移送を介した吸収分子又はＤＮＡへの光誘起損傷に有益であり得る。しかしながら、撮像デバイスの全視野を照明する、より低いアスペクト比（例えば、１：１）を有する撮像デバイスが実装されることがある。
【0135】
非対称ビームエキスパンダ群１２００は、動作の際にビーム１２１４を受容し、アクチュエータ１２０２は、ビーム１２１４の方向を変える。対物レンズ群１３６は、サンプル２１１の焦点面１３５にビーム１２１４を集束させ得る。図１２の反射要素１２０４は、非対称ビームエキスパンダ群１２００の光軸に対して約３９度の角度をなしている。しかしながら、アクチュエータ１２０２は、任意の他の角度で傾斜するように反射要素１２０４を位置決めすることができる。ビーム１２１４は、コリメートされたビーム１３１及び／若しくは第１の成形されたビーム２０６であり得るか、又はそれらに関連付けられ得る。図１２の非対称ビームエキスパンダ群１２００は、非対称ビームエキスパンダ群３００、４００、５００、８００のうちの１つを使用して生成された高放射照度の細長い断面を有する成形されたビーム１３７、２０８を掃引することができ、そのため、成形されたサンプリングビーム１３４は、サンプル２１１にわたって掃引する。非対称ビームエキスパンダ群１２００は、いくつかの実装形態では、撮像デバイス１３０の曝露時間内にサンプリングビームを掃引し得る。
【0136】
非対称ビームエキスパンダ群３００、４００、５００、８００のうちの１つ以上は、いくつかの実装形態では、細長い実質的に矩形の断面を有するようにビーム１２１４を形成することができる。そのような撮像デバイスの全視野を照明することは、サンプリングビームの放射照度を低減させ得る。
【0137】
図１３は、第２の位置にある反射要素１２０４を示す、図１２の非対称ビームエキスパンダ群１２００の概略図である。反射要素１２０４は、図示される実装形態では、非対称ビームエキスパンダ群１２００の光軸に対して約４０度の角度をなしている。
【0138】
図１４は、第３の位置にある反射要素１２０４を示す、図１２の非対称ビームエキスパンダ群１２００の概略図である。反射要素１２０４は、図示される実装形態では、非対称ビームエキスパンダ群１２００の光軸に対して約４１度の角度をなしている。
【0139】
図１５は、反射要素１２０４が第１の位置にある、図１２の非対称ビームエキスパンダ群１２００を使用して生成されたサンプリングビーム１５０２を示す照明パターン１５００を示す。サンプリングビーム１５０２は、図１５の照明パターン１５００のほぼ上部に示されている。反射要素１２０４の角度を変化させることはまた、例えば、撮像デバイス１３０の視野内のサンプリングビーム１５０２の場所を変化させ得る。
【0140】
図１６は、反射要素１２０４が第２の位置にある、図１３の非対称ビームエキスパンダ群１２００を使用して生成されたサンプリングビーム１５０２を示す照明１６００のパターンを示す。サンプリングビーム１５０２は、図示される実装形態では、照明１６００のパターンのほぼ中央に示されている。
【0141】
図１７は、反射要素１２０４が第３の位置にある、図１４の非対称ビームエキスパンダ群１２００を使用して生成されたサンプリングビーム１５０２を示す照明パターン１７００を示す。サンプリングビーム１５０２は、照明パターン１６００のほぼ下部に示されている。
【0142】
図１８は、図１のシステム１００、図１及び図２の撮像システム１０８、２００、図１及び図２の光学アセンブリ１２９、２０１、及び／又は図１、図２、図３、図４、図５、図８、図９、図１２の非対称ビームエキスパンダ群１３２、３００、４００、５００、９００、１２００を使用する例示的なプロセス１８００の流れ図である。図１８の流れ図では、実線で囲まれたブロックは、プロセス１８００の実装形態に含まれ得、破線で囲まれたブロックは、プロセスの実装形態において任意選択的であり得る。しかしながら、ブロックの境界が図１８に提示されている方法にかかわらず、ブロックの実行順序は変更され得、並びに／又は説明されたブロックの一部は変更され、削除され、結合され、及び／若しくは複数のブロックに細分化され得る。
【0143】
図１８のプロセス１８００は、光源アセンブリ１２８がコリメートされたビーム１３１を生成することから始まる（ブロック１８０２）。いくつかの実装形態では、入力ビーム２１２を導波路１４０に通すことによって、コリメートされたビーム１３１が生成され得る。導波路１４０は、矩形光ファイバ又はライトパイプのうちの少なくとも１つを含み得る。しかしながら、光ファイバは、別の断面を有し得、他のタイプの導波路１４０が好適であることが立証され得る。
【0144】
コリメートされたビーム１３１は、光学アセンブリ１２９、２０１を使用して、光学アセンブリ１２９の焦点面１３５で遠視野において、細長い断面２１０を有する成形されたサンプリングビーム１３４に変換される（ブロック１８０４）。光学アセンブリ１２９、２０１は、光軸２０４に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素１３３を含む非対称ビームエキスパンダ群１３２、３００、４００、８００、９００、１２００を含む。
【0145】
コリメートされたビーム１３１は、いくつかの実装形態では、第１のアスペクト比を有する実質的にコリメートされたビーム１３１を、非対称ビームエキスパンダ群１３２、３００、４００、８００、９００、１２００を使用して非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２のアスペクト比を有する成形されたビーム１３４、２０８を形成することによって、成形されたサンプリングビーム１３７に変換される。コリメートされたビーム１３１は、いくつかの実装形態では、光軸２０４に沿って配設された対物レンズ群１３６を使用して、光学アセンブリ１２９、２０１の焦点面１３５又はその近くで、成形されたビーム１３７、２０８を成形されたサンプリングビーム１３４に変換することによって、成形されたサンプリングビーム１３４に変換される。実質的にコリメートされたビーム１３１は、実質的にコリメートされたビーム１３１を、１）１対以上の交差円柱レンズ３０４、３０６、２）１つ以上の円筒望遠鏡４０２、４０４、３）１つ以上のアナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、又は４）１つ以上の回折要素８０２、８０４のうちの少なくとも１つに通すことによって非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。実質的にコリメートされたビーム１３１は、追加的又は代替的に、非対称ビームエキスパンダ群９００のレンズ９０２を光軸２０４に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群９００を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることによって、非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。
【0146】
光軸２０４に沿って配設された１つ以上の光学要素２０３を有する非対称ビームエキスパンダ群１３２、３００、４００、８００、９００、１２００を使用して、実質的にコリメートされたビーム１３１を第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビーム２０６に変換し、非対称ビームエキスパンダ群１３２、３００、４００、８００、９００、１２００を使用して、第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビーム２０６を非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する第２の成形されたビーム２０８を形成することによって、コリメートされたビーム１３１は、いくつかの実装形態において成形されたサンプリングビーム１３４に変換される。コリメートされたビーム１３１は、光軸２０４に沿って配設された対物レンズ群１３６を使用して、光学アセンブリ１２９、２０１の焦点面１３５又はその近くで、第２の成形されたビーム２０８を成形されたサンプリングビーム１３４に変換することによって、成形されたサンプリングビーム１３４に変換され得る。第１の成形されたビーム２０６は、第１の成形されたビーム２０６を第１の軸において第１の倍率によって拡大し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率によって拡大することによって非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。いくつかの実装形態では、第１の倍率は、第２の倍率の少なくとも２倍である。
【0147】
第１の成形されたビーム２０６は、いくつかの実装形態では、第１の成形されたビーム２０６を交差円柱レンズ３０４、３０６の１つ以上の対３０２に通すことによって非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。いくつかの実装形態では、第１の成形されたビーム２０６は、第１の成形されたビーム２０６を１つ以上の円筒望遠鏡４０２、４０４に通すことによって、非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。いくつかの実装形態では、第１の成形されたビーム２０６は、第１の成形されたビーム２０６を１つ以上のアナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、５１０に通すことによって、非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。いくつかの実装形態では、第１の成形されたビーム２０６は、第１の成形されたビーム２０６を１つ以上の回折要素８０２、８０４に通すことによって、非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。いくつかの実装形態では、第１の成形されたビーム２０６は、第１の成形されたビーム２０６をレンズ９０２に通し、レンズ９０２を光軸２０４に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群９００を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることによって、非対称又はアナモルフィックに拡張され得る。
【0148】
サンプル２１１は、成形されたサンプリングビーム１３４を用いて光学的にプロービングされる（ブロック１８０６）。サンプル２１１に関連付けられた画像データは、成形されたサンプリングビーム１３４を用いてサンプル２１１を光学的にプロービングすることに応答して取得される（ブロック１８０８）。成形されたサンプリングビーム１３４は、サンプル２１１にわたって掃引される（ブロック１８１０）。成形されたサンプリングビーム１３４は、いくつかの実装形態では、成形されたビーム１３７、２０８を反射要素１２０４に方向付け、反射要素１２０４をアクチュエータ１２０２を用いて回転させることによって、サンプル２１１にわたって掃引される。成形されたサンプリングビーム１３４は、いくつかの実装形態では、第２の成形されたビーム２０８を反射要素１２０４に方向付け、反射要素１２０４をアクチュエータ１２０２を用いて回転させることによって、サンプル２１１にわたって掃引される。成形されたビーム１３７、２０８は、交差対の円柱レンズ３０４、３０６、円筒望遠鏡４０２、４０４、アナモルフィックプリズム５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、及び／又は回折要素８０２、８０４のうちの少なくとも１つを通過して、成形されたビーム１３７、２０８を第１の軸に沿ってアナモルフィックに拡張することができ、反射要素１２０４は、成形されたサンプリングビーム１３４を第２の異なる軸に沿って掃引するように回転することができる。第１の軸は、ｘ軸であり得、第２の軸は、ｙ軸であり得る。
【0149】
装置であって、サンプルを受容するためのフローセルと、システムと、を備え、システムが、フローセルを受容するためのフローセルレセプタクルと、撮像システムと、を備え、撮像システムが、実質的にコリメートされたビームを形成するための光源アセンブリと、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を含む、光学アセンブリであって、光源アセンブリから実質的にコリメートされたビームを受容し、実質的にコリメートされたビームを、フローセル内のサンプルを光学的にプロービングするために光学アセンブリの焦点面又はその近くの遠視野において細長い断面を有する成形されたサンプリングビームに変換する、光学アセンブリと、成形されたサンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることに応答して、サンプルに関連付けられた画像データを取得するための撮像デバイスと、を含む、装置。
【0150】
実質的にコリメートされたビームが、第１のアスペクト比を有し、成形されたサンプリングビームは、第２のアスペクト比を有する、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0151】
実質的にコリメートされたビームの第１のアスペクト比が、最大で４：１であり、成形されたサンプリングビームの第２のアスペクト比が、少なくとも８：１である、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0152】
非対称ビームエキスパンダ群が、第１の軸において第１の倍率を提供し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率を提供する、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0153】
第１の倍率が、第２の倍率の少なくとも２倍である、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0154】
光学アセンブリが、第１のアスペクト比を有する実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する成形されたビームを形成するための、非対称ビームエキスパンダ群と、非対称ビームエキスパンダ群から成形されたビームを受容し、成形されたビームを光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換するように光軸に沿って配設されている対物レンズ群と、を備える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0155】
光源アセンブリが、入力放射を提供するためのビーム源と、入力放射を実質的にコリメートして、第１のアスペクト比を有する実質的にコリメートされたビームを形成するためのコリメータと、を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0156】
コリメータが、第１のアスペクト比を有する導波路を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0157】
導波路が、第１のアスペクト比を有する矩形光ファイバ又はライトパイプのうちの少なくとも１つを備える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0158】
コリメータが、光ファイバの出力をコリメートするように配設された球面レンズ又は非球面レンズのうちの少なくとも１つを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0159】
光学アセンブリが、コリメータから実質的にコリメートされたビームを受容し、実質的にコリメートされたビームを第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームに変換するように、光軸に沿って配設された１つ以上の光学要素を有する、ビーム成形群と、第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する第２の成形されたビームを形成する、非対称ビームエキスパンダ群と、非対称ビームエキスパンダ群から第２の成形されたビームを受容し、第２の成形されたビームを光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換するように、光軸に沿って配設された対物レンズ群と、を備える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0160】
撮像デバイスが、サンプリングビームのアスペクト比に対応するアスペクト比を有する時間領域積分（ＴＤＩ）画像センサを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0161】
非対称ビームエキスパンダ群が、光軸に沿って配設された１対以上の交差円柱レンズを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0162】
１対以上の交差円柱レンズの各対が、異なるパワーを有し、かつ異なる軸上に配向された２つの円柱レンズを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0163】
非対称ビームエキスパンダ群が、光軸に沿って配設された円筒望遠鏡を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0164】
円筒望遠鏡が、シングレットレンズを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0165】
円筒望遠鏡が、無限焦点ダブレットレンズを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0166】
ダブレットレンズが、アクロマティックである、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0167】
円筒望遠鏡が、ケプラー望遠鏡、ガリレオ望遠鏡、又はハイブリッドケプラー－ガリレオ望遠鏡のうちの少なくとも１つである、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0168】
非対称ビームエキスパンダ群が、第２の円筒望遠鏡を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0169】
円筒望遠鏡及び第２の円筒望遠鏡が、直列になっていること、入れ子になっていること、又はインターリーブされていることのうちの少なくとも１つである、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0170】
円筒望遠鏡及び第２の円筒望遠鏡が、異なる軸において異なる量だけ拡大する、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0171】
非対称ビームエキスパンダ群が、倍率が実質的に１つの軸において提供されるように、光軸に沿って配設された１つ以上のアナモルフィックプリズムを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0172】
１つ以上のアナモルフィックプリズムが、第１のガラスタイプを含む第１のプリズムと、第２のガラスタイプを含む第２のプリズムと、を備える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0173】
装置であって、システムを備え、システムが、サンプルを受容するフローセルを受容するためのフローセルレセプタクルと、撮像システムと、を備え、撮像システムが、実質的にコリメートされたビームを形成するための光源アセンブリと、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を含む、光学アセンブリであって、光源アセンブリから実質的にコリメートされたビームを受容し、実質的にコリメートされたビームを、フローセル内のサンプルを光学的にプロービングするために光学アセンブリの焦点面又はその近くの遠視野において細長い断面を有する成形されたサンプリングビームに変換する、光学アセンブリと、サンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることに応答して、サンプルに関連付けられた画像データを取得するための撮像デバイスと、を含む、装置。
【0174】
非対称ビームエキスパンダ群が、光軸に沿って配設された１つ以上の回折要素を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0175】
１つ以上の回折要素が、屈折ホモジナイザ、屈折ディフューザ、又は円柱マイクロレンズアレイのうちの少なくとも１つを備える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0176】
非対称ビームエキスパンダ群が、光軸に沿って配設されたレンズを含み、撮像システムが、レンズを光軸に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0177】
撮像システムが、アクチュエータ及び反射要素を更に含み、アクチュエータが、露光時間内にフローセルにわたって成形されたサンプリングビームを掃引するように反射要素を位置決めする、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0178】
非対称ビームエキスパンダ群が、第１の軸に沿ってアナモルフィック拡大を提供するために、交差対の円柱レンズ、円筒望遠鏡、アナモルフィックプリズム、又は回折要素のうちの少なくとも１つを更に含み、アクチュエータが、成形されたサンプリングビームを第２の異なる軸に沿って掃引するように反射要素を位置決めする、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0179】
アクチュエータが、フローセルにわたって成形されたサンプリングビームを掃引するための範囲内に反射要素を位置決めする、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0180】
範囲が、約３９度～約４１度である、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の装置。
【0181】
方法であって、光源アセンブリを使用してコリメートされたビームを生成することと、光学アセンブリを使用して、コリメートされたビームを、光学アセンブリの焦点面における遠視野において細長い断面を有する成形されたサンプリングビームに変換することであって、光学アセンブリが、光軸に沿って配設された１つ以上の非対称要素又はアナモルフィック要素を含む非対称ビームエキスパンダ群を有する、変換することと、成形されたサンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることと、を備える、方法。
【0182】
コリメートされたビームを生成することが、入力ビームを導波路に通すことを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0183】
導波路が、矩形光ファイバ又はライトパイプのうちの少なくとも１つを備える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0184】
コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することが、非対称ビームエキスパンダ群を使用して、第１のアスペクト比を有する実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２のアスペクト比を有する成形されたビームを形成することを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0185】
コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することが、光軸に沿って配設された対物レンズ群を使用して、成形されたビームを、光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換することを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0186】
実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、実質的にコリメートされたビームを、１）１対以上の交差円柱レンズ、２）１つ以上の円筒望遠鏡、３）１つ以上のアナモルフィックプリズム、又は４）１つ以上の回折要素、のうちの少なくとも１つに通すことを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0187】
実質的にコリメートされたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、非対称ビームエキスパンダ群のレンズを光軸に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0188】
成形されたサンプリングビームをサンプルにわたって掃引することを更に含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0189】
成形されたサンプリングビームをサンプルにわたって掃引することが、成形されたビームを反射要素に方向付けることと、反射要素をアクチュエータを用いて回転させることと、を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0190】
コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することが、光軸に沿って配設された１つ以上の光学要素を有するビーム成形群を使用して、実質的にコリメートされたビームを第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームに変換することと、非対称ビームエキスパンダ群を使用して、第１のアスペクト比を有する第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張して、第２の異なるアスペクト比を有する第２の成形されたビームを形成することと、を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0191】
コリメートされたビームを成形されたサンプリングビームに変換することが、光軸に沿って配設された対物レンズ群を使用して、第２の成形されたビームを、光学アセンブリの焦点面又はその近くで成形されたサンプリングビームに変換することを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0192】
第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、第１の成形されたビームを、第１の軸において第１の倍率によって拡大し、第２の異なる軸において第２の異なる倍率によって拡大する、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0193】
第１の倍率が、第２の倍率の少なくとも２倍である、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0194】
第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、第１の成形されたビームを１対以上の交差円柱レンズに通すことを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0195】
第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、第１の成形されたビームを１つ以上の円筒望遠鏡に通すことを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0196】
第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、第１の成形されたビームを１つ以上のアナモルフィックプリズムに通すことを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0197】
第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、第１の成形されたビームを１つ以上の回折要素に通すことを含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0198】
第１の成形されたビームを非対称又はアナモルフィックに拡張することが、第１の成形されたビームをレンズに通すことと、レンズを光軸に沿って移動させて、非対称ビームエキスパンダ群を高放射照度モードと低放射照度モードとの間で切り替えることと、を含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0199】
第２の成形されたビームを反射要素に方向付け、反射要素をアクチュエータを用いて回転させることによって、成形されたサンプリングビームをサンプルにわたって掃引することを更に含む、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0200】
成形されたサンプリングビームを用いてサンプルを光学的にプロービングすることに応答して、サンプルに関連付けられた画像データを取得することを更に備える、先行する実装形態のいずれか１つ以上及び／又は以下に開示される実装形態のいずれか１つ以上に記載の方法。
【0201】
前述の説明は、当業者が本明細書に記載される様々な構成を実践することを可能にするために提供される。対象技術は、様々な図及び構成を参照して特に説明されてきたが、これらは例示目的のみのためであり、対象技術の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。
【0202】
本明細書で使用する際、単数形で記載され、かつ「ａ」又は「ａｎ」という語に続く要素又は工程は、かかる除外が明示的に記述されていない限り、複数のこれらの要素又は工程を除外しないものとして理解されるべきである。更に、「一実装形態」への言及は、記載された特徴をまた組み込む追加の実装形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図するものではない。更に、反対に明示的に記述されない限り、特定の特性を有する１つの要素又は複数の要素を「備える（comprising）」、「含む（including）」、又は「有する（having）」実装形態は、その特性を有するか否かにかかわらず、追加の要素を含み得る。更に、「備える（comprising）」、「含む（including）」、「有する（having）」などという用語は、本明細書において互換的に使用される。
【0203】
本明細書全体を通して使用される「実質的に」、「およそ（approximately）」、及び「約」という用語は、処理のばらつきなどに起因する小さい変動を説明及び考慮するために使用されている。例えば、小さい変動は、±５％以下、例えば±２％以下、例えば±１％以下、例えば±０．５％以下、例えば±０．２％以下、例えば±０．１％以下、例えば±０．０５％以下を指すことができる。
【0204】
主題技術を実施するための多くの他の方法が存在し得る。本明細書に説明される様々な機能及び要素は、主題技術の範囲から逸脱することなく、示されるものとは異なって分割され得る。これらの実装形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義される一般的な原理は、他の実装形態に適用することができる。したがって、主題技術の範囲から逸脱することなく、当業者によって、多くの変更及び修正を主題技術に行うことができる。例えば、異なる数の所与のモジュール若しくはユニットが用いられ得るか、異なる種類若しくは複数の種類の所与のモジュール若しくはユニットが用いられ得るか、所与のモジュール若しくはユニットが追加され得るか、又は所与のモジュール若しくはユニットが省略され得る。
【0205】
下線付き及び／又はイタリック体の見出し及び副見出しは、便宜上のみのために使用され、主題技術を限定するものではなく、主題技術の説明の解釈と関連して言及されない。当業者に既知である、又は後に知られることになる、本開示全体を通して説明される様々な実装形態の要素に対する全ての構造的及び機能的等価物は、参照により本明細書に明示的に組み込まれ、主題技術に包含されることが意図される。更に、本明細書に開示された何物も、そのような開示が上記の説明において明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公開専用であることを意図するものではない。
【0206】
以下でより詳細に説明される、前述の概念及び更なる概念の全ての組み合わせは（かかる概念が相互に矛盾しないという前提で）、本明細書に開示される主題の一部であると考えられることを理解されたい。具体的には、本開示の終わりに現れる特許請求される主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示される主題の一部であると考えられる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【国際調査報告】