JP7004813B2 - スライドの搬入および搬出のための固定基準エッジシステム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月１日に出願された米国仮特許出願第６２／５９３，４４８号の優先権を主張し、完全に記載されているかのように参照により本明細書に援用される。

本発明は、一般に（例えば、パソロジ用）デジタルスライド走査装置に関し、より詳細には、走査ステージ上にスライドラックから搬入されたスライドガラスを案内するように配置されるか、または走査ステージからスライドラックに搬出される固定基準エッジに関する。

デジタルパソロジは、物理スライドから生成された情報の管理を可能にするコンピュータ技術によって有効にされる画像に基づく情報環境である。デジタルパソロジは、仮想検鏡法によって部分的に有効にされ、仮想検鏡法は、物理ガラス上の標本を走査し、コンピュータモニタ上で記憶、参照、管理および分析することができるデジタルスライド画像を作成する慣習である。スライドガラス全体を撮像する能力により、癌などの重要な病気のさらに良好な、より高速な、より安価な診断、予後および予測を達成するために、デジタルパソロジの分野が激増しており、診断薬の最も将来有望な手段の１つとして現在見なされている。

デジタルスライド走査装置によって処理されるスライドガラスは、とてももろく非常に貴重である。残念ながら、従来のデジタルスライドスキャナは、スライドガラスが走査ステージ上にスライドラックから搬送されたときやスライドラックに走査ステージから搬送されたときにスライドガラスを損傷する傾向がある。したがって、必要とされるのは、上記に説明された従来のシステムにおいて発見されたこれらの有意な問題を克服するシステムおよび方法である。

したがって、固定基準エッジシステムは、スライドガラスを走査ステージ上にスライドラックから搬入されることが本明細書に記載されており、また、スライドラックに走査ステージ背面から搬出されたスライドガラスを案内する。システムは、スライドが搬出されたスライドラックのスロットの側面に平行な第１の側面を有する固定基準エッジを含む。システムはまた、スライドガラスの長辺が固定基準エッジの第１の側面に隣接するように走査ステージ上に直接スライドラックのスロットからスライドガラスを押し出すように構成されたプッシュバーを含むプッシュ／プルアセンブリを含む。プッシュ／プルアセンブリはまた、スライドラックのスロットに走査ステージからスライドガラスを引くように構成されたプルバーを含む。スライドガラスをスライドラックのスロットに引き込むと、スライドガラスに損傷を与えることなく、スライドラックのスロットに挿入するため、スライドガラスの長辺がスライドラックのスロットの側面に平行にスライドガラスの長辺を位置決めするように固定基準エッジの第１の側面に押し付けられる。

実施形態では、デジタルスライド走査装置は、走査中にスライドガラスが静止する凹状スロットを備え、凹状スロットの長辺を形成するように配置された基準エッジを含むステージと、ステージ上の凹状スロットに直接スライドラックからスライドガラスを押し出し、スライドラックに直接ステージ上の凹状スロットからスライドガラスを引き込むように構成されたアセンブリとを備え、スライドガラスがアセンブリによってスライドラックに引き込まれとき、基準エッジがスライドガラスのヨー回転を防止することを開示している。基準エッジは、スライドガラスをステージ上の凹状スロット内に配置されたスライドガラスの長辺全体に沿って延在してもよい。

実施形態では、凹状スロットが走査中に下からスライドガラスの照明を可能にするように構成された貫通孔を備える。凹状スロットは、スライドガラスをステージ上の凹状スロット内に配置したときに、少なくとも２つの支持面が、スライドガラスの少なくとも２つの対向する縁を支持するように構成される、貫通孔の両側に少なくとも２つの支持面を備えていてもよい。基準エッジは、少なくとも２つの支持面の一方の一部に配置することができる。

実施形態では、ステージは、スライドガラスがステージ上の凹状スロット内に配置されたときに、スライドガラスの短辺に対向する１つ以上の部分を露出するように構成された１つ以上の指溝をさらに含む。アセンブリは、直接スライドラックにステージ上の凹状スロットからスライドガラスを引くように構成されるプルバー、およびステージ上の凹状スロットに直接スライドラックからスライドガラスを押し出すように構成されるプッシュバーを含んでもよい。プルバーは、スライドガラスがステージ上の凹状スロットに配置されるとき、１つ以上の指溝を介して、スライドガラスの短辺に係合し、１つ以上の指溝内で摺動することによってスライドラックに直接ステージ上の凹状スロットからスライドガラスを引き込むように構成された少なくとも１つのプルフィンガを含むことができる。少なくとも一つのプルフィンガがスライドガラスの短辺に係合するように下げられ、スライドガラスの短辺から係脱するように上げられるように構成されてもよい。デジタルスライド走査装置は、プルフィンガの回転を制御するように構成される少なくとも１つのプロセッサをさらに含んで、例えば、少なくとも１つのプルフィンガが、プルバーの長手方向軸の周りを回転することによって、下げたり上げたりするように構成することができる。プッシュバーは、スライドガラスがスライドラック内にあるとき、スライドガラスの短辺に係合し、ステージ上の凹状スロットに直接スライドラックからスライドガラスを押し出すように構成された少なくとも１つのプッシュフィンガを含むことができる。実施形態では、アセンブリは、開口がスライドラックに貫通できるように構成されている、プッシュバーとプルバーの間の開口をさらに含む。

デジタルスライド走査装置は、ステージ上の凹状スロットの長手方向軸およびスライドラックのスロットの長手方向軸に平行な直線軸に沿って２つの方向にアセンブリを移動するために少なくとも１つのモータを制御するように構成された少なくとも１つのプロセッサをさらに備えていてもよい。ステージは、さらに、スライドガラスのヨー回転を防止するように基準エッジに向かってスライドガラスの長辺を押圧するように構成されたばねアームを備えることができる。デジタルスライド走査装置は、スライドガラスがスライドラックにステージから引き込まれている間、スライドガラスのヨー回転を防止するために、基準エッジに向かってスライドガラスの長辺を押圧するばねアームを制御する少なくとも１つのプロセッサをさらに含むことができる。

実施形態では、基準エッジの側面がスライドラックのスロットの側面に平行である、走査ステージ上の基準エッジの側面に隣接するスライドガラスの長辺を位置決めするように、デジタルスライド走査装置の走査ステージ上に直接スライドラックのスロットから第１のスライドガラスを押し出させるアセンブリを駆動するモータを制御することと、スライドガラスを走査するデジタルスライド走査装置を制御することと、スライドガラスの走査に続いて、スライドガラスがスライドラックのスロットに引き込まれる間、基準エッジの側面がスライドガラスのヨー回転を防止する、スライドラックのスロットに走査ステージからスライドガラスを引き込むアセンブリを駆動するモータを制御することと、を含む方法が開示される。その方法は、スライドガラスがスライドラックのスロットに引き込まれている間、スライドガラスのヨー回転を防止するために、基準エッジの側面に向かってスライドガラスの長辺を押圧する走査ステージ上のばねアームを制御することをさらに含むことができる。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付図面を再検討した後、当業者にとってより容易に明らかになる。

本発明の構造および動作は、同一の参照符号は、同一の部品を指す以下の詳細な説明および添付図面の再検討から理解される。

図１Ａは、実施形態による、デジタルスライド走査装置の例示的なプッシュ／プルアセンブリを示す斜視図である。図１Ｂは、実施形態による、デジタルスライド走査装置の例示的なプッシュ／プルアセンブリ、スライドラックおよび走査ステージを示す斜視図である。 図２Ａは、実施形態による、基準エッジおよびスライドガラスを備える例示的な走査ステージを示す斜視図である。図２Ｂは、実施形態による、基準エッジおよびスライドガラスを備える例示的な走査ステージを示す斜視図である。 図３Ａは、本明細書で説明されるさまざまな実施形態と共に使用することができる例示的なプロセッサ対応デバイスを示すブロック図である。図３Ｂは、実施形態による、単一のリニアアレイを有する例示的なライン走査カメラを示すブロック図である。図３Ｃは、実施形態による、３つのリニアアレイを有する例示的なライン走査カメラを示すブロック図である。図３Ｄは、実施形態による、複数のリニアアレイを有する例示的なライン走査カメラを示すブロック図である。

本明細書に開示される特定の実施形態は、走査ステージにスライドラックからのスライドの搬入およびスライドラックのスロットに走査ステージからのスライドの搬出を容易にするための固定基準エッジを提供する。この説明を読んだ後、さまざまな代替的な実施形態および代替的な適用において本発明をどのように実装するかが当業者には明らかになろう。しかしながら、本発明のさまざまな実施形態が本明細書で説明されるが、それらの実施形態が例としてのみであり、非限定的に提示されることが理解される。そのようにして、さまざまな代替的な実施形態のこの詳細な説明は、添付の特許請求の範囲において記載されるような本発明の範囲または幅を限定するものと解釈されるべきではない。

１．例示的なプッシュ／プルアセンブリ

図１Ａは、実施形態による、デジタルスライド走査装置の例示的なプッシュ／プルアセンブリ１００を示す斜視図である。図示の実施形態において、プッシュ／プルアセンブリ１００は、プルバー１１０の表面から延在する１つ以上のプルフィンガ１１２を備えるプルバー１１０を含む。プッシュ／プルアセンブリ１００はまた、プッシュバー１２０の表面から延在する１つ以上のプッシュフィンガ１２２を備えるプッシュバー１２０を含む。図示の実施形態では、２つのプルフィンガ１１２および２つのプッシュフィンガ１２２が存在する。しかし、代替的な実施形態では、より少ないプルフィンガ１１２および／またはプッシュフィンガ１２２（例えば、１つ）があってもよく、またはより多いプルフィンガ１１２および／またはプッシュフィンガ１２２（例えば、３つ、４つ、５つなど）があってもよい。また、プルフィンガ１１２の数は、プッシュフィンガ１２２の数と同じかまたはプッシュフィンガ１２２の数とは異なる数（例えば、より少ないかまたはより多い）でもよい。

実施形態では、プルフィンガ１１２は、スライドガラス５８５の縁とフィンガ１１２が接触しないようになるまで上げられ、スライドガラス５８５の縁とフィンガ１１２が接触するようになるまで下げるように構成される。例えば、プルフィンガ１１２は、プルバー１１０の長手方向軸線の回りを回転範囲内で上下に回転できる。対照的に、プッシュフィンガ１２２は、位置固定されていてもよい。

実施形態では、１つ以上のプルフィンガ１１２および１つ以上のプッシュフィンガ１２２は、同一の直線軸Ｘ－Ｘに沿って配置されていて、プルフィンガ１１２の端部とプッシュフィンガ１２２の端部との間の開口１３０だけ離間している。直線軸Ｘ－Ｘに直交する開口１３０の幅は、少なくともスライドガラス５８５の短辺と同じ幅であってよく、直線軸Ｘ－Ｘに沿った開口１３０の長さは、少なくともスライドガラス５８５の長辺と同じ長さであってよい。実施形態において、プッシュ／プルアセンブリ１００は、スライドラック３００の少なくとも一部分、ならびにプルフィンガ１１２とプッシュフィンガ１２２との間に配置されるスライドラック３００内のスライド５８５を許容するように構成されているスライドラック開口１３０を備える実質的に文字「Ｃ」の形状であり、プルフィンガ１１２とプッシュフィンガ１２２をスライドラック３００内に格納されたスライドガラス５８５の短辺の幅内に配向させている。

図１Ｂは、実施形態による、デジタルスライド走査装置内で動作している走査ステージ２００およびスライドラック３００との組み合わせの例示的なプッシュ／プルアセンブリ１００を示す斜視図である。図示の動作において、プッシュ／プルアセンブリ１００のプッシュバー１２０は、スライドラック３００に延在する。プッシュ／プルアセンブリ１００は、スライドラック３００のスロットからスライドガラス５８５を走査ステージ２００に搬入するか、またはスライドラック３００のスロットに走査ステージ２００からスライドガラス５８５を搬出するかいずれかができる。

２．例示的な走査ステージ

走査ステージ２００は、走査中の照明を可能にするため貫通孔２４０を備える。貫通孔は、スライドガラス５８５が挿入されるスロットを画定するその周囲に沿う、スライドガラス５８５が貫通孔の上方に支持される支持面を有する。実施形態では、走査ステージ２００はまた、基準エッジ２１０の第１の側面が、スライドガラス５８５が挿入されるスライドラック２００のスロットの側面と平行になるように、支持面の一方の上に配置される基準エッジ２１０を備える。ばねアーム２２０は、走査ステージ２００の上面に取り付けられ、基準エッジ２１０の第１の側面に押し付けられるスライドガラス５８５の長辺とスライドガラス５８５が挿入されるスライドラックのスロットの側面との間に平行な向きを維持するために基準エッジ２１０の第１の側面にスライドガラス５８５を押し付けるように構成される。有利なことには、少なくともスライドラック３００に走査ステージ２００からスライドガラス５８５を搬出するとき、これによりヨー回転（すなわち、走査ステージ２００の平面に直交する軸の周りの回転）を防止する。

図２Ａは、実施形態による、基準エッジ２１０およびスライドガラス５８５を備える例示的な走査ステージ２００を示す斜視図である。図示の実施形態では、走査ステージ２００は、走査する走査ステージ２００上に位置するスライドガラス５８５の長辺に隣接する第１の側面に配置された基準エッジ２１０を備える。走査ステージ２００はまた、基準エッジ２１０の第１の側面に対してスライドガラス５８５を押圧するように構成されたばねアーム２２０を備える。図示のように、実施形態では、スライドガラス５８５が走査ステージ２００上に搬入されているとき、ばねアーム２２０とスライドガラス５８５との間に接触はない。スライドガラス５８５は走査ステージ２００に搬入されているとき、例えば、デジタルスライド走査装置のプロセッサ５５５は、スライドガラス５８５に接触することまたは少なくともスライドガラス５８５に圧力を加えることを回避するため、スライドガラス５８５が挿入されるスロットの縁２２２から離れるようにばねアーム２２０を制御することができる。

実施形態では、走査ステージ２００は、走査ステージ２００の上面に凹部として形成され、スライドガラス５８５が走査するために挿入される凹状スロット内に延在する１つ以上の指溝２０２を備える。指溝２０２は、論理的にスライド５８５が挿入された走査ステージ２００のスロットの長手方向全長に沿って延在していてもよいが、走査ステージ２００内の貫通孔２４０によって２つの区域２０２Ａおよび２０２Ｂに分離することができる。指溝２０２は、搬出および搬入のためのプルフィンガ１１２およびプッシュフィンガ１２２の両方を受け入れるように構成される。例えば、プッシュ／プルアセンブリ１００のプルバー１１０のプルフィンガ１１２は、プッシュ／プルアセンブリ１００が、スライドガラス５８５を完全に走査ステージ２００から離してスライドラック３００に引っ張ることができるように、走査ステージ２００上に配置されるスライドガラス５８５の第１の短辺と係合するため指溝２０２Ａに低下し、指溝２０２に沿ってスライドすることができる。さらに、プッシュフィンガ１２２は、スライドガラス５８５が走査ステージ２００上に搬入されるとき、スライドガラス５８５を走査ステージ２００に押し出すため、スライドラック３００内のスライドガラス５８５の第１の短辺の反対側の第２の短辺と係合することができる。走査ステージ２００上にスライドガラス５８５を押しながら、プッシュフィンガ１２２は、走査ステージ２００の挿入スロットにスライドガラス５８５を完全に押し出すため走査ステージ２００の指溝２０２Ｂに摺動することができる。

実施形態では、スライドガラス５８５が挿入される凹状スロットを画定する縁２１２および２２２は、走査ステージ２００上にスライドラック３００からスライドガラス５８５のより信頼性の高い搬入を容易にするために面取りされてもよい。例えば、図示の実施形態では、スライドガラス５８５が走査ステージ２００に搬入される凹状スロットは、少なくとも３つの側面を有する。三面のうちの一つは、基準エッジ２１０によって形成される。有利なことには、凹状スロットの全ての３つの側面は、走査ステージ２００によって形成された縁と基準エッジ２１０によって形成された縁を含み、面取りされていてもよい。代替で、全ての３つの側面が面取りされていないか、または３つの側面の一部だけが面取りされていてもよい。

図２Ｂは、実施形態による、基準エッジ２１０およびスライドガラス５８５を備える例示的な走査ステージ２００を示す斜視図である。図示の実施形態では、スライドガラス５８５が、スライドラック３００に走査ステージ２００から搬出されているとき、ばねアーム２２０は、スライドガラス５８５の長辺に正圧を加える。例えば、スライドガラス５８５が、走査ステージ２００から搬出されているとき、デジタルスライド走査装置のプロセッサ５５５は、スライドガラス５８５が挿入されるスロットの縁２２２に向かって移動するようにばねアーム２２０を制御して、スライドガラス５８５に接触および圧力を加える。スライドガラス５８５の一方の長辺にばねアーム２２０によって加えられた圧力は、また、ヨー回転を防止するように、基準エッジ２１０に対してスライドガラス５８５の他方の長辺を押圧する。

図示の実施形態では、走査ステージ２００はまた、走査中、スライドガラス５８５を下から照明することを可能にするように構成された貫通孔２４０を含む。貫通孔２４０の周囲に沿って１つ以上の支持面がある。支持面は、走査ステージ２００の上面に平行であるが、スライドガラス５８５のための凹状挿入スロットを形成するために、走査ステージ２００の上面より下に陥凹される。実施形態では、凹状スロットの深さは、従来のスライドガラス５８５の厚さより浅くてもよい。実施形態では、スプリングアーム２２０は、同様に、スプリングアーム２２０がスライドガラス５８５の縁に接触できるように走査ステージ２００の上面より下に陥凹される。

３．例示的な実施形態

実施形態では、デジタルスライド走査装置は、スライドガラスが走査のために配置されるステージを含み、ガラススライドが走査のためにステージ上に配置されるとき、そのステージはスライドガラスの長辺に隣接して配置される基準エッジを備える。デジタルスライド走査装置はまた、ステージ上に直接スライドラックからスライドを押し出すように構成され、スライドラックに直接ステージからスライドを引っ張るようにさらに構成されるプッシュ／プルアセンブリを含み、そこで、基準エッジは、スライドがスライドラックに引き戻されるとき、スライドガラスのヨー回転を防止する。

実施形態では、基準エッジは、スライドガラスが走査のためステージ上に配置されるとき、スライドガラスの長辺全体に沿って延在する。ステージはまた、スライドガラスが走査のためステージ上に配置されるとき、スライドガラスの少なくとも２つの縁を支持するように構成された、走査ステージの表面に平行な少なくとも２つの支持面を有する、走査中にスライドガラスの照明を可能にするように構成された貫通孔を含んでもよい。実施形態では、基準エッジは、貫通孔の少なくとも２つの支持面の一方の上に配置される。

実施形態では、ステージはさらに、スライドガラスが走査のためステージ上に配置されたときに、スライドガラスの短辺へのアクセスができるように構成された１つ以上の指溝を備える。

実施形態では、プッシュ／プルアセンブリのステージは、走査のためステージ上に直接スライドラックからスライドを押し出すように構成されるプッシュバーおよび直接スライドラックにステージからスライドガラスを引っ張るように構成されるプルバーを備える。実施形態では、プッシュバーは、スライドガラスの短辺に係合し、走査ステージ上に直接スライドラックからスライドガラスを押し出すように構成された少なくとも１つのプッシュフィンガを備える。実施形態では、プルバーは、スライドガラスに係合し、スライドラックに直接ステージからスライドガラスを引くように構成された少なくとも１つのプルフィンガを備える。実施形態では、プルバーは、１つ以上の指溝に延在してスライドガラスに係合し、スライドラックに直接ステージからスライドガラスを引くように構成された少なくとも１つのプルフィンガを備える。実施形態では、プッシュ／プルアセンブリは、スライドラックが貫通できるように構成された、プッシュバーとプルバーの間のスライドラック開口をさらに含む。

実施形態では、スライドラックから安全にスライドを搬入および搬出する方法は、プッシュ／プルアセンブリを駆動するモータを使用して、デジタルスライド走査装置の走査ステージ上に直接スライドラックの第１のスロットから第１のスライドガラスを押し出すことを含み、第１のスライドガラスの長辺は、基準エッジの第１の側面に隣接する走査ステージ上に配置され、第１の側面は、スライドラックの第１のスロットの側面に平行である。この方法はまた、デジタルスライド走査装置を使用して、第１のスライドガラスを走査し、第１のスライドガラスの走査に続いて、プッシュ／プルアセンブリを駆動するモータを使用して、スライドラックの第１のスロットに走査ステージから第１のスライドガラスを引くことを含み、第１のスライドガラスが第１のスロットに引き込まれる間、基準エッジの第１の側面は、第１のスライドガラスのヨー回転を防止する。実施形態では、その方法はまた、第１のスライドガラスが第１のスロットに引き込まれる間、第１のスライドガラスのヨー回転を防止するために、基準エッジの第１の側に対して第１のスライドガラスの長辺を押圧することを含む。

４．例示的なデジタルスライド走査装置

図３Ａは、本明細書で説明されるさまざまな実施形態と共に使用することができる例示的なプロセッサ対応デバイス５５０を示すブロック図である。デバイス５５０の代替的な形式も、当業者によって理解されるように使用されてもよい。図示される実施形態では、デバイス５５０は、１つ以上のプロセッサ５５５、１つ以上のメモリ５６５、１つ以上の動きコントローラ５７０、１つ以上のインタフェースシステム５７５、各々が１つ以上のサンプル５９０を有する１つ以上のスライドガラス５８５を支持する１つ以上の可動ステージ５８０、サンプルを照明する１つ以上の照明システム５９５、光学軸に沿って進む光学経路６０５を各々が定義する１つ以上の対物レンズ６００、１つ以上の対物レンズポジショナ６３０、１つ以上の任意選択の落射照明システム６３５（例えば、蛍光スキャナシステムに含まれる）、１つ以上のフォーカシング光学系６１０、各々がサンプル５９０および／またはスライドガラス５８５上の別個の視野６２５を定義する１つ以上のライン走査カメラ６１５および／または１つ以上のエリア走査カメラ６２０を含む、デジタル撮像デバイス（デジタルスライド走査装置、デジタルスライドスキャナ、スキャナ、スキャナシステム、デジタル撮像デバイスなどとも称される）として提示される。スキャナシステム５５０のさまざまな要素は、１つ以上の通信バス５６０を介して通信可能に結合される。説明における簡易化のために、スキャナシステム５５０のさまざまな要素の各々の１つ以上が存在してもよいが、これらの要素は、適切な情報を搬送するために複数で説明される必要があるときを除き、単数で説明される。

１つ以上のプロセッサ５５５は、例えば、命令を並列して処理することが可能な中央処理装置（ＣＰＵ）および別個のグラフィックプロセシングユニット（ＧＰＵ）を含んでもよく、または１つ以上のプロセッサ５５５は、命令を並列して処理することが可能なマルチコアプロセッサを含んでもよい。追加の別個のプロセッサも、特定の構成要素を制御し、画像処理などの特定の機能を実行するために設けられてもよい。例えば、追加のプロセッサは、データ入力を管理する補助プロセッサ、浮動小数点数演算を実行する補助プロセッサ、信号処理アルゴリズムの高速な実行に適切なアーキテクチャを有する特殊目的プロセッサ（例えば、デジタルシグナルプロセッサ）、メインプロセッサに従属するスレーブプロセッサ（例えば、バックエンドプロセッサ）、ライン走査カメラ６１５、ステージ５８０、対物レンズ２２５、および／またはディスプレイ（図示せず）を制御する追加のプロセッサを含んでもよい。そのような追加のプロセッサは、別個の離散プロセッサであってもよく、またはプロセッサ５５５に統合されてもよい。１つ以上のプロセッサ５５５は、プッシュ／プルアセンブリ１００を駆動するモータを制御するように構成され、さらに走査ステージ２００とスライドラック３００との移動を制御するように構成され、それによりデジタル撮像装置の全体的なワークフローならびにスライドラック３００からステージ２００へのスライドガラス５８５の搬入およびステージ２００からスライドラック３００へのスライドガラス５８５の搬出を制御することができる。

メモリ５６５は、データおよびプロセッサ５５５によって実行することができるプログラム用命令の記憶を可能にする。メモリ５６５は、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、ハードディスクドライブ、および／または着脱可能記憶ドライブなどを含む、データおよび命令を記憶する１つ以上の揮発性および／または不揮発性コンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。プロセッサ５５５は、スキャナシステム５５０の全体的な機能を実行するよう、メモリ５６５に記憶された命令を実行し、通信バス５６０を介してスキャナシステム５５０のさまざまな要素と通信するように構成される。

１つ以上の通信バス５６０は、アナログ電気信号を搬送するように構成された通信バス５６０およびデジタルデータを搬送するように構成された通信バス５６０を含んでもよい。したがって、１つ以上の通信バス５６０を介したプロセッサ５５５、動きコントローラ５７０、および／またはインタフェースシステム５７５からの通信は、電気信号およびデジタルデータの両方を含んでもよい。プロセッサ５５５、動きコントローラ５７０、および／またはインタフェースシステム５７５はまた、無線通信リンクを介して、走査システム５５０のさまざまな要素のうちの１つ以上と通信するように構成されてもよい。

動き制御システム５７０は、ステージ５８０および対物レンズ６００のＸ－Ｙ－Ｚの移動を緻密に制御および調整するように構成される（例えば、対物レンズポジショナ６３０を介して）。動き制御システム５７０はまた、スキャナシステム５５０内のいずれかの他の移動部分の移動を制御するように構成される。例えば、蛍光スキャナの実施形態では、動き制御システム５７０は、落射照明システム６３５内の光学フィルタなどの移動を調整するように構成される。

インタフェースシステム５７５は、スキャナシステム５５０が、他のシステムおよび人間のオペレータとインタフェースすることを可能にする。例えば、インタフェースシステム５７５は、オペレータに情報を直接提供し、および／またはオペレータからの直接入力を可能にするユーザインタフェースを含んでもよい。インタフェースシステム５７５はまた、走査システム５５０と、直接接続された１つ以上の外部デバイス（例えば、プリンタ、着脱可能記憶媒体など）またはネットワーク（図示せず）を介してスキャナシステム５５０に接続された画像サーバシステム、オペレータステーション、ユーザステーション、および管理サーバシステムなどの外部デバイスとの間の通信およびデータ転送を促進するように構成される。

照明システム５９５は、サンプル５９０の一部を照明するように構成される。照明システム５９５は、例えば、光源および照明光学系を含んでもよい。光源は、光出力を最大化する凹形反射鏡および熱を抑制するＫＧ－１フィルタを有する可変強度ハロゲン光源であってもよい。光源はまた、いずれかのタイプのアークランプ、レーザ、または他の光源であってもよい。実施形態では、照明システム５９５は、ライン走査カメラ６１５および／またはエリア走査カメラ６２０が、サンプル５９０を通じて透過された光エネルギーを検知するように、透過モードにおいてサンプル５９０を照明する。代わりにまたは加えて、照明システム５９５は、ライン走査カメラ６１５および／またはエリア走査カメラ６２０が、サンプル５９０から反射された光エネルギーを検知するように、反射モードにおいてサンプル５９０を照明するように構成されてもよい。全体的に、照明システム５９５は、光学顕微鏡法のいずれかの既知のモードにおいて顕微鏡サンプル５９０の照合に適切であるように構成される。

実施形態では、スキャナシステム５５０は任意選択で、蛍光走査のためにスキャナシステム５５０を最適化する落射照明システム６３５を含む。蛍光走査は、特定の波長において光を吸収することができる（励起）光子感光分子である、蛍光分子を含むサンプル５９０の走査である。これらの光子感光分子はまた、より高い波長において光を放射する（放射）。このフォトルミネセンス現象の効率性が非常に低いことを理由に、放射される光の量は非常に低いことが多い。この低い量の放射された光は典型的には、サンプル５９０を走査およびデジタル化する従来の技術（例えば、透過モード検鏡法）を妨げる。有利なことに、スキャナシステム５５０の任意選択の蛍光スキャナシステムの実施形態では、複数のリニアセンサアレイを含むライン走査カメラ６１５（例えば、時間遅延統合（ＴＤＩ）ライン走査カメラ）の使用は、サンプル５９０の同一のエリアをライン走査カメラ６１５の複数のリニアセンサアレイの各々にさらすことによって、ライン走査カメラの光への感光度を増大させる。これは特に、低い放射された光を有するかすかな蛍光サンプルを走査するときに有用である。

したがって、蛍光スキャナシステムの実施形態では、ライン走査カメラ６１５は好ましくは、モノクロＴＤＩライン走査カメラである。有利なことに、モノクロ画像は、それらがサンプル上に存在するさまざまなチャネルからの実際の信号のさらに正確な表現をもたらすことを理由に、蛍光検鏡法において理想的である。当業者によって理解されるように、蛍光サンプル５９０は、「チャネル」とも称される、異なる波長において光を放射する複数の蛍光ダイによりラベル付けされてもよい。

さらに、さまざまな蛍光サンプルの低いエンド信号レベルおよび高いエンド信号が、検知するライン走査カメラ６１５についての広域スペクトルの波長を提示することを理由に、ライン走査カメラ６１５が検知することができる低いエンド信号レベルおよび高いエンド信号も同様に広域であることが望ましい。したがって、蛍光スキャナの実施形態では、蛍光走査システム５５０において使用されるライン走査カメラ６１５は、モノクロ１０ビットの６４リニアアレイＴＤＩライン走査カメラである。なお、ライン走査カメラ６１５についてのさまざまなビット深度が走査システム５５０の蛍光スキャナの実施形態による使用のために採用されてもよいことにされる。

可動ステージ５８０は、プロセッサ５５５または動きコントローラ５７０の制御の下、精緻なＸ－Ｙ軸の移動のために構成される。可動ステージはまた、プロセッサ５５５または動きコントローラ５７０の制御の下、Ｚ軸における移動のために構成されてもよい。可動ステージは、ライン走査カメラ６１５および／またはエリア走査カメラによる画像データ捕捉の間に所望の位置にサンプルを位置付けるように構成される。可動ステージはまた、走査方向において実質的に一定の速さにサンプル５９０を加速化させ、次いで、ライン走査カメラ６１５による画像データ捕捉の間に実質的に一定の速さを維持するように構成される。実施形態では、スキャナシステム５５０は、可動ステージ５８０上のサンプル５９０の位置において支援する高精度におよび厳密に調整されたＸ－Ｙ格子を採用してもよい。実施形態では、可動ステージ５８０は、ＸおよびＹ軸の両方上で採用された高精度エンコーダを有するリニアモータに基づくＸ－Ｙステージである。例えば、非常に緻密なナノメータエンコーダは、走査方向にある軸、および走査方向と垂直な方向にあり、走査方向と同一の平面上にある軸上で使用されてもよい。ステージはまた、その上にサンプル５９０が配置されるスライドガラス５８５を支持するように構成される。

サンプル５９０は、光学顕微鏡法により照合することができるいずれかのものであることができる。例えば、ガラス顕微鏡スライド５８５は、組織および細胞、染色体、ＤＮＡ、タンパク質、血液、骨髄、尿、バクテリア、ビーズ、生検材料、または死んでいるかもしくは生きているか、汚染されているかもしくは汚染されていないか、ラベル付けされているかもしくはラベル付けされていないかのいずれかであるいずれかの他のタイプの生体材料もしくは物質を含む標本についての参照基板として頻繁に使用される。サンプル５９０はまた、マイクロアレイとして一般的に既知であるいずれかのサンプルおよび全てのサンプルを含む、いずれかのタイプのＤＮＡ、またはいずれかのタイプのスライドもしくは他の基板上に堆積されたｃＤＮＡ、ＲＮＡ、もしくはタンパク質などのＤＮＡ関連材料のアレイであってもよい。サンプル５９０は、マイクロタイタプレート、例えば、９６個のウェルプレートであってもよい。サンプル５９０の他の例は、集積回路基板、電気泳動レコード、ペトリ皿、フィルム、半導体材料、フォレンジック材料、および機械加工部品であってもよい。

対物レンズ６００は、対物レンズポジショナ６３０上に据え付けられ、対物レンズポジショナ６３０は、実施形態では、対物レンズ６００によって定義された光学軸に沿って対物レンズ６００を移動させる非常に緻密なリニアモータを採用してもよい。例えば、対物レンズポジショナ６３０のリニアモータは、５０ナノメータエンコーダを含んでもよい。Ｘ－Ｙ－Ｚ軸におけるステージ５８０および対物レンズ６００の相対位置は、走査システム５５０の全体的な動作のためのコンピュータ実行可能プログラムステップを含む、情報および命令を記憶したメモリ５６５を採用するプロセッサ５５５の制御の下、動きコントローラ５７０を使用して閉ループ方式において調整および制御される。

実施形態では、対物レンズ６００は、望ましい最高空間分解能に対応する開口数を有するプランアポクロマティック（「ＡＰＯ」）無限補正対物レンズであり、対物レンズ６００は、透過モード照明検鏡法、反射モード照明検鏡法、および／または落射照明モード蛍光検鏡法に適切である（例えば、Ｏｌｙｍｐｕｓ ４０Ｘ、０．７５ＮＡまたは２０Ｘ、０．７５ＮＡ）。有利なことに、対物レンズ６００は、色収差および球面収差を補正することが可能である。対物レンズ６００が無限に補正されることを理由に、フォーカシング光学系６１０は、対物レンズを通過する光ビームがコリメート光ビームになる、対物レンズ６００上の光学経路６０５に置かれてもよい。フォーカシング光学系６１０は、ライン走査カメラ６１５および／またはエリア走査カメラ６２０の光応答素子上で対物レンズ６００によって捕捉された光信号の焦点を調節し、フィルタおよび／または倍率変換器レンズなどの光学素子を含んでもよい。フォーカシング光学系６１０と組み合わされた対物レンズ６００は、走査システム５５０についての全倍率をもたらす。実施形態では、フォーカシング光学系６１０は、チューブレンズおよび任意選択の２倍の倍率変換器を包含してもよい。有利なことに、２倍の倍率変換器は、本来の２０倍の対物レンズ６００が４０倍の倍率においてサンプル５９０を走査することを可能にする。

ライン走査カメラ６１５は、画像要素（「ピクセル」）の少なくとも１つのリニアアレイを含む。ライン走査カメラは、モノクロまたはカラーであってもよい。カラーライン走査カメラは典型的には、少なくとも３つのリニアアレイを有し、モノクロライン走査カメラは、単一のリニアアレイまたは複数のリニアアレイを有してもよい。いずれかのタイプの単数または複数のリニアアレイは、カメラの一部としてパッケージ化され、または撮像電子モジュールにカスタム統合されるかに関わらずに使用されてもよい。例えば、３つのリニアアレイ（「赤－緑－青」すなわち「ＲＧＢ」）カラーライン走査カメラまたは９６個のリニアアレイモノクロＴＤＩも使用されてもよい。ＴＤＩライン走査カメラは典型的には、標本の前に撮像された領域からの強度データを合計することによって、出力信号において大いに良好な信号対雑音比（ＳＮＲ）をもたらし、統合ステージの数の平方根に比例したＳＮＲにおける増大を得る。ＴＤＩライン走査カメラは、複数のリニアアレイを含む。例えば、２４、３２、４８、６４、９６、またはさらに多くのリニアアレイを有するＴＤＩライン走査カメラが利用可能である。スキャナシステム５５０はまた、５１２個のピクセルを有する何らか、１０２４個のピクセルを有する何らか、および４０９６もの数のピクセルを有するその他を含むさまざまなフォーマットにおいて製造されたリニアアレイを支持する。同様に、さまざまなピクセルサイズを有するリニアアレイも、スキャナシステム５５０において使用されてもよい。いずれかのタイプのライン走査カメラ６１５の選択についての顕著な要件は、ステージ５８０がサンプル５９０のデジタル画像捕捉の間にライン走査カメラ６１５に対して動いていることができるように、ステージ５８０の動きをライン走査カメラ６１５のライン速度と同期することができることである。

ライン走査カメラ６１５によって生成された画像データは、メモリ５６５の一部に記憶され、サンプル５９０の少なくとも一部の連続したデジタル画像を生成するようプロセッサ５５５によって処理される。連続したデジタル画像はさらに、プロセッサ５５５によって処理されてもよく、処理された連続したデジタル画像はまた、メモリ５６５に記憶されてもよい。

２つ以上のライン走査カメラ６１５を有する実施形態では、ライン走査カメラ６１５のうちの少なくとも１つは、撮像センサとして機能するように構成されたライン走査カメラ６１５のうちの少なくとも１つと組み合わせて動作するフォーカシングセンサとして機能するように構成されてもよい。フォーカシングセンサは、撮像センサと同一の光学軸上に倫理的に位置付けられてもよく、またはフォーカシングセンサは、スキャナシステム５５０の走査方向に対して撮像センサの前もしくは後に倫理的に位置付けられてもよい。フォーカシングセンサとして機能する少なくとも１つのライン走査カメラ６１５を有する実施形態では、フォーカシングセンサによって生成された画像データは、メモリ５６５の一部に記憶され、スキャナシステム５５０が、走査の間にサンプル上の焦点を維持するようサンプル５９０と対物レンズ６００との間の相対距離を調節することを可能にする焦点情報を生成するよう１つ以上のプロセッサ５５５によって処理される。加えて、実施形態では、フォーカシングセンサとして機能する少なくとも１つのライン走査カメラ６１５は、フォーカシングセンサの複数の個々のピクセルの各々が光学経路６０５に沿って異なる論理的な高さにおいて位置付けられるように方位付けされてもよい。

動作中、スキャナシステム５５０のさまざまな構成要素およびメモリ５６５に記憶されたプログラムモジュールは、スライドガラス５８５上に配置された、サンプル５９０の自動走査およびデジタル化を有効にする。スライドガラス５８５は、サンプル５９０を走査するためのスキャナシステム５５０の可動ステージ５８０上に固定して配置される。プロセッサ５５５の制御下で、可動ステージ５８０は、ライン走査カメラ６１５による感知のために、サンプル５９０を実質的に一定の速度まで加速させ、ステージの速度はライン走査カメラ６１５のライン速度と同期される。画像データのストライプを走査した後、可動ステージ５８０は、サンプル５９０を減速させ、サンプル５９０を実質的に完全な停止にさせる。可動ステージ５８０は次いで、画像データの後続のストライプ（例えば、隣接したストライプ）の走査のために、サンプル５９０を位置付けるよう走査方向に直交して移動する。追加のストライプは、サンプル５９０の全体部分またはサンプル５９０の全体が走査されるまで後に走査される。

例えば、サンプル５９０のデジタル走査の間、サンプル５９０の連続したデジタル画像は、画像ストライプを形成するよう共に組み合わされた複数の連続した視野として取得される。複数の隣接した画像ストライプは同様に、サンプル５９０の一部またはサンプル５９０の全体の連続したデジタル画像を形成するよう共に組み合わされる。サンプル５９０の走査は、垂直画像ストライプまたは水平画像ストライプを取得することを含んでもよい。サンプル５９０の走査は、上から下、下から上、またはその両方（両方向）のいずれかであってもよく、サンプル上のいずれかのポイントにおいて開始してもよい。代わりに、サンプル５９０の走査は、左から右、右から左、またはその両方（両方向）のいずれかであってもよく、サンプル上のいずれかのポイントにおいて開始してもよい。加えて、画像ストライプが隣接または連続方式において取得されることは必要でない。さらに、サンプル５９０の結果として生じる画像は、サンプル５９０の全体またはサンプル５９０の一部のみの画像であってもよい。

実施形態では、コンピュータ実行可能命令（例えば、プログラムモジュールまたは他のソフトウェア）は、メモリ５６５に記憶され、実行されるとき、走査システム５５０が本明細書で説明されるさまざまな機能を実行することを可能にする。この説明では、用語「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピュータ実行可能命令を記憶し、プロセッサ５５５による実行のために走査システム５５０にコンピュータ実行可能命令を提供するために使用されるいずれかの媒体を指すために使用される。これらの媒体の例は、メモリ５６５、およびいずれかの着脱可能または直接もしくは間接的に（例えば、ネットワークを介して）走査システム５５０と通信可能に結合された外部記憶媒体（図示せず）を含む。

図３Ｂは、電荷結合素子（「ＣＣＤ」）アレイとして実装することができる、単一のリニアアレイ６４０を有するライン走査カメラを例示する。単一のリニアアレイ６４０は、複数の個々のピクセル６４５を含む。図示される実施形態では、単一のリニアアレイ６４０は、４０９６個のピクセルを有する。代替的な実施形態では、リニアアレイ６４０は、より多くのまたはより少ないピクセルを有してもよい。例えば、リニアアレイの共通フォーマットは、５１２、１０２４、および４０９６個のピクセルを含む。ピクセル６４５は、リニアアレイ６４０に対する視野６２５を定義するようリニア形式で配置される。視野のサイズは、スキャナシステム５５０の倍率に従って変化する。

図３Ｃは、それぞれがＣＣＤアレイとして実装され得る３つのリニアアレイを有するライン走査カメラを示している。３つのリニアアレイは、カラーアレイ６５０を形成するよう組み合わされる。実施形態では、カラーアレイ６５０内の各々の個々のリニアアレイは、異なるカラー強度（例えば、赤、緑、または青）を検出する。カラーアレイ６５０内の各々の個々のリニアアレイからのカラー画像データは、カラー画像データの単一の視野６２５を形成するよう組み合わされる。

図３Ｄは、それぞれがＣＣＤアレイとして実装され得る複数のリニアアレイを有するライン走査カメラを示している。複数のリニアアレイは、ＴＤＩアレイ６５５を形成するよう組み合わされる。有利なことに、ＴＤＩライン走査カメラは、標本の前に撮像された領域からの強度データを合計することによって、その出力信号において大いに良好なＳＮＲをもたらすことができ、リニアアレイ（統合ステージとも称される）の数の平方根に比例したＳＮＲにおける増大を得る。ＴＤＩライン走査カメラは、より多くのさまざまな数のリニアアレイを含んでもよい。例えば、ＴＤＩライン走査カメラの共通フォーマットは、２４、３２、４８、６４、９６、１２０、およびさらに多くのリニアアレイを含む。

開示される実施形態の上記説明は、いずれかの当業者が発明を作成または使用することを可能にするよう提供される。それらの実施形態へのさまざまな修正は、当業者にとって容易に明らかであり、発明の精神または範囲から逸脱せず、本明細書で説明される一般的な原理を他の実施形態に適用することができる。よって、本明細書で提示される説明および図面は、発明の現時点で好ましい実施形態を表し、したがって、本発明によって広く考慮される主題を表すことが理解されることになる。さらに、本発明の範囲は、当業者にとって明白になることができる他の実施形態を十分に包含し、したがって、本発明の範囲は限定されないことが理解される。

Claims (14)

1. デジタルスライド走査装置であって、前記デジタルスライド走査装置は、
   走査中にスライドガラスが静止する凹状スロット、前記凹状スロットの長辺を形成するように配置された基準エッジおよび前記スライドガラスのヨー回転を防止するように前記基準エッジに向かって前記スライドガラスの長辺を押圧するように構成されたばねアームを備えるステージと、
   アセンブリと、
   少なくとも１つのプロセッサと、
   を備え、
   前記アセンブリは、
   スライドラックから直接前記ステージの前記凹状スロットに前記スライドガラスを押し出し、
   前記ステージの前記凹状スロットから直接前記スライドラックに前記スライドガラスを引き込む、
   ように構成され、
   前記基準エッジは、前記スライドガラスが前記アセンブリによって前記スライドラックに引き込まれるとき、前記スライドガラスのヨー回転を防止し、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、前記スライドガラスが前記ステージから前記スライドラックに引き込まれている間、前記スライドガラスの前記ヨー回転を防止するために、前記基準エッジに向かって前記スライドガラスの前記長辺を押圧する前記ばねアームを制御する、
   デジタルスライド走査装置。
2. 前記基準エッジは、スライドガラスが前記ステージの凹状スロットに配置されたとき、前記スライドガラスの長辺全体に沿って延在する、
   請求項１に記載のデジタルスライド走査装置。
3. 前記凹状スロットは、走査中に下から前記スライドガラスの照明を可能にするように構成された貫通孔を備える、
   請求項１に記載のデジタルスライド走査装置。
4. 前記凹状スロットは、前記貫通孔の両側に少なくとも２つの支持面を備え、
   前記少なくとも２つの支持面は、前記スライドガラスを前記ステージの前記凹状スロットに配置したとき、前記スライドガラスの少なくとも２つの対向する縁を支持するように構成される、
   請求項３に記載のデジタルスライド走査装置。
5. 前記基準エッジは、前記少なくとも２つの支持面の一方の一部に配置される、
   請求項４に記載のデジタルスライド走査装置。
6. 前記ステージは、前記スライドガラスが前記ステージ上の前記凹状スロット内に配置されたときに、前記スライドガラスの短辺に対向する１つ以上の部分を露出するように構成された１つ以上の指溝をさらに含む、
   請求項１に記載のデジタルスライド走査装置。
7. 前記アセンブリは、プルバーおよびプッシュバーを備え、
   前記プルバーは、前記ステージの前記凹状スロットから直接前記スライドラックに前記スライドガラスを引き込むように構成され、
   前記プッシュバーは、前記スライドラックから直接前記ステージ上の前記凹状スロットに前記スライドガラスを押し出すように構成される、
   請求項６に記載のデジタルスライド走査装置。
8. 前記プルバーは、少なくとも１つのプルフィンガを備え、前記少なくとも１つのプルフィンガは、前記スライドガラスが前記ステージの前記凹状スロットに配置されるとき、１つ以上の指溝を介して、前記スライドガラスの短辺に係合し、前記１つ以上の指溝内で摺動することによって前記ステージの前記凹状スロットから直接前記スライドラックに前記スライドガラスを引き込むように構成される、
   請求項７に記載のデジタルスライド走査装置。
9. 前記少なくとも１つのプルフィンガは、前記スライドガラスの前記短辺に係合するように下げられ、前記スライドガラスの前記短辺から係脱するように上げられるように構成される、
   請求項８に記載のデジタルスライド走査装置。
10. 前記少なくとも１つのプルフィンガは、前記プルバーの長手方向軸の周りを回転することによって、下げたり上げたりするように構成され、
    前記デジタルスライド走査装置は、前記プルフィンガの回転を制御するように構成された少なくとも１つのプロセッサをさらに含む、
    請求項９に記載のデジタルスライド走査装置。
11. 前記プッシュバーは、少なくとも１つのプッシュフィンガを備え、前記少なくとも１つのプッシュフィンガは、前記スライドガラスが前記スライドラックにあるとき、前記スライドガラスの前記短辺に係合し、前記スライドラックから直接前記ステージの前記凹状スロットに前記スライドガラスを押し出すように構成される、
    請求項７に記載のデジタルスライド走査装置。
12. 前記アセンブリは、前記プッシュバーと前記プルバーとの間に開口をさらに含み、前記開口は、前記スライドラックが貫通できるように構成される、
    請求項７に記載のデジタルスライド走査装置。
13. 前記デジタルスライド走査装置は、少なくとも１つのプロセッサをさらに備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ステージの前記凹状スロットの長手方向軸および前記スライドラックのスロットの長手方向軸に平行な直線軸に沿って２つの方向に前記アセンブリを移動させるために少なくとも１つのモータを制御するように構成される、
    請求項１２に記載のデジタルスライド走査装置。
14. スライドガラスの長辺を走査ステージの基準エッジの側面に隣接して配置するように、スライドラックのスロットから直接デジタルスライド走査装置の前記走査ステージに第１のスライドガラスを押し出すアセンブリを駆動するモータを制御し、前記基準エッジの前記側面は、前記スライドラックの前記スロットの側面に平行であり、
    前記デジタルスライド走査装置を制御し、前記スライドガラスを走査し、
    前記スライドガラスの走査に続いて、前記スライドラックの前記スロットに前記走査ステージから前記スライドガラスを引き込む前記アセンブリを駆動するモータを制御し、前記基準エッジの前記側面は、前記スライドガラスが前記スライドラックの前記スロットに引き込まれる間、前記スライドガラスのヨー回転を防止し、
    前記スライドガラスが前記スライドラックの前記スロットに引き込まれている間、前記スライドガラスの前記ヨー回転を防止するために、前記基準エッジの前記側面に向かって前記スライドガラスの長辺を押圧する前記走査ステージのばねアームを制御する、
    方法。

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