(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析されるサンプルを有するスライド（５）を運搬するためのロボット（３）を具備し、
前記ロボット（３）は、このロボット（３）の３次元の移動を可能にするように、少なくとも３つのモータ（１２、１３、１４）によって制御され、
前記ロボット（３）は、前記スライド（５）を把持するように構成されたハンドリング装置（４）と、前記ロボット（３）の移動を案内するガイドレールとを有する、生物標本の光学分析のためのアナライザ（１）において、
前記モータの少なくとも２つ（１２、１３）は、それぞれのねじ（１５、１６）に沿って移動するように配置され、
少なくとも１つのねじ（１５、１６、１７）は、一端が固定して配置され、他端が自由に配置されており、
前記ねじ（１５、１６、１７）の前記自由に配置された他端は、光学分析が行われるところの近くに配置されていることを特徴とするアナライザ（１）。
【請求項２】
前記ハンドリング装置（４）は、モータによって開き、ばねによって閉じるように構成されている請求項１のアナライザ（１）。
【請求項３】
前記ハンドリング装置（４）は、このハンドリング装置（４）が完全に閉じられたときに報知するように配置されたセンサを有する請求項１または２のアナライザ（１）。
【請求項４】
前記３次元のうちの少なくとも１つの次元での前記ロボット（３）の移動が、リニアアクチュエータによって実行されるように構成されている請求項１ないし３のいずれか１のアナライザ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析されるサンプルを含むスライドを運搬するためのロボットを有する、生物標本の光学分析のためのアナライザに関する。また、本発明は、カメラと、中間光学系と、前方光学系と、を有する光学系を具備する、生物標本の光学分析のためのアナライザに関する。ここに記載されるアナライザのロボット及び光学系は、アナライザ中で一緒に使用されることができるが、これらはまた、互いに独立して使用されることができることが言及されるべきである。
【背景技術】
【０００２】
生体材料のコンピュータエイデッド画像解析は、近年ますます盛んになってきている。例えば、血液のスミア及び体液中の白血球を数えて分類するためのコンピュータエイデッ
ドプロセスが発展してきている。これらのタイプの分析は、感染物質、アレルギ又は血液の癌を診断する際の重要な工程を構成する。
【０００３】
さまざまな医学標本（preparation）の微視的な分析、例えば、血液サンプル、細胞学サンプル又は病理学サンプルの分析では、自動走査顕微鏡システムを使用することが可能である。このような顕微鏡システムの一例は、ＣｅｌｌａＶｉｓｉｏｎ  ＡＢからのＣｅｌｌａＶｉｓｉｏｎ  ＤＭ  ９６であり、これは、末梢血液のスミア中のさまざまなタイプの白血球の局在性及び予備分類（pre-classification）のために使用される。このシステムはまた、さらに赤血球形態学（red morphology）の部分を予め特徴付け、血小板の評価のための機能性を与える。このシステムは、顕微鏡のスライド上に塗布された血液サンプルを走査する。走査中、顕微鏡システムは、２つの方向への顕微鏡のスライドの制御された位置決めの動きをし、これは、ｘｙ平面内の方向として参照されることができる。顕微鏡のスライドは、２つのレール及び１方向当たり１つのボールねじによって２つの方向に動くテーブルに置かれる。
【０００４】
このようなシステムの極めて重要な役割は、サンプルの制御された操作を有することである。顕微鏡のスライド上に置かれたサンプルは、カセットから顕微鏡まで運搬されることになっており、ここで、焦点の粗調整及び微調整が、血液サンプルの満足な像を達成するためになされる。カセットから顕微鏡のステージ上にスライドを載せるためのいくつかの装置が知られている。
【０００５】
米国特許第６，８４７，４８１号は、顕微鏡のための自動スライドローダカセットを開示している。この自動スライドローダは、複数の顕微鏡のスライドを含むスライドカセット割送り装置（indexer）と、前記割送り装置内に顕微鏡のスライドを把持するための、及び観察のために前記スライドを顕微鏡に運搬して、前記割送り装置に戻すためのスライド交換アームと、前記割送り装置と前記顕微鏡との間に前記スライド交換アームを移動させ、分析のために前記スライドを位置決めするためのｘｙステージと、を具備する。
【０００６】
２つのレールが完全に平行であることを確実にすることに関連した問題がある。もしこれらがそうでなければ、テーブルは、適切に移動することができないであろう。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、上述の技術及び先行技術の改良を提供することである。
【０００８】
特に、本発明の目的は、３次元で移動可能で、アナライザ中の光学系を移動させることなくサンプルの焦点を得るために使用されることができる、分析されるサンプルを含むスライドを運搬するためのロボットを有するアナライザを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、カメラと、中間光学系と、前方光学系と、を有する光学系を具備し、中間光学系が移動可能に配置されており、また、前方光学系が固定して配置されているアナライザを提供することである。
【００１０】
本発明の以下の記載から明らかになるこれら及び他の目的及び効果は、独立請求項１に係る光学系を具備するアナライザ、及び独立請求項１１に係るロボットを具備するアナライザによって達成される。
【００１１】
従って、アナライザは、カメラと、中間光学系と、前方光学系と、を有する光学系を具備し、前記中間光学系は、移動可能に配置されており、また、前記前方光学系は、固定して配置されている。これは、複数の異なる倍率が達成されることができるという点で効果的である。さらに、いくつかの対物レンズの選択を用いて、前記中間光学系は、前記前方光学系よりも位置決めの誤りに敏感でないことができ、これによって、前記前方光学系を固定して配置させることを効果的にしている。
【００１２】
前記光学系は、少なくとも１つの移動可能に配置された光源を有することができる。前記光源が移動可能であるので、スライドが顕微鏡から取り除かれるとき、この光源は移動されることができ、これによって、スライド上に位置する光学オイルを前方光学系から取り除くために、スライドを前方光学系から十分に遠く離れたところに移動させることを可能にする。そうでなければ、スライドからの光学オイルが光源を汚す危険性がある。
【００１３】
前記光源は、ＬＥＤであることができる。ＬＥＤは、通常の白熱電球よりも必要とされる電力が少なく、さらに、光の脈動を可能にし、これにより、電力消費をさらに減少させる。
【００１４】
前記カメラは、移動可能に配置されることができ、これは、同じカメラがあらゆる可能な光学配置で使用されることができるという点で効果的である。これは、より高価でない製造を可能にする。
【００１５】
前記中間光学系は、少なくとも２つの中間対物レンズを有することができる。
【００１６】
前記中間対物レンズは、０．３３、０．５、０．６６及び１からなるグループから選択された倍率を有することができる。
【００１７】
前記前方光学系は、少なくとも２つの端部対物レンズを有することができる。
【００１８】
前記端部対物レンズは、１０、２０、４０、５０、６３及び１００からなるグループから選択された倍率を有することができる。
【００１９】
前記中間対物レンズ及び端部対物レンズの適切な選択を用いて、適切な数の異なる倍率が、アナライザが使用されるタスクのために達成されることができる。前記中間対物レンズ及び端部対物レンズの組合せは、広く使用される対物レンズを使用することを可能にし、これによって、より高価でない製造を可能にする。
【００２０】
前記アナライザは、前記光源からの光を集束させるための集束レンズを有することができる。
【００２１】
前記集束レンズは、前記光を屈折させる２つの端部部分と、前記光の全反射を与える、前記２つの端部部分の間の中間部分と、を有することができる。このような集束レンズを用いて、十分な照明及び適切な開口数が、非常に経済的なようにして達成されることができる。十分な照明及び適切な開口数は、よい解像度及び高いシャッタ速度の達成にとって重要である。
【００２２】
前記集束レンズは、本質的に円柱状であることができ、また、前記端部部分は、本質的に部分球形の形状を有することができる。
【００２３】
前記ロボットの移動は、リニアアクチュエータによって実行されるように設定されることができる。
【００２４】
前記光学系の可動部品の移動は、好ましくは、リニアアクチュエータによって実行されるように設定されている。
【００２５】
リニアアクチュエータは、所望の動きを達成する実際的な方法を提供する。
【００２６】
アナライザが、生物標本の光学分析のために与えられ、このアナライザは、分析されるサンプルを含むスライドを運搬するためのロボットを有する。前記アナライザは、前記ロボットの３次元の移動を可能にするように、前記ロボットが少なくとも３つのモータによって制御され、前記ロボットは、前記スライドを把持するように構成されたハンドリング装置を有することを特徴とする。これは、ロボットが３次元で、例えば、マガジンから顕微鏡まで、スライドを移動させることができるという点で効果的である。
【００２７】
前記モータの少なくとも２つは、それぞれのねじに沿って移動するように配置されることができる。モータ及びねじの適切な選択に関して、前記ロボットは、例えば、サンプルの満足な像を達成するために、粗調整と微調整との両方をそれ自体で実行することができる。
【００２８】
前記ねじは、固定式であることができる。これは、危機的な（critical）回転数を得る危険性がなくされるという点で効果的である。さらに、慣性モーメントは、根本的に減少する。
【００２９】
前記ねじは、端部のうちの一端が固定して配置され、端部のうちの他端が自由に配置されることができる。これは、ｘｙ平面内のねじの配向の起こり得る誤りがｚ平面内の移動に及ぼす影響を最小の程度とするという効果を有する。ねじの一端の固定されていない配置により、ねじは、ロボットの移動をガイドするガイドレールと競合しない。それ故、アナライザを製造するとき、ねじとガイドレールとの間の絶対的な平行性を達成する必要はない。
【００３０】
前記ねじの前記自由に配置された端は、光学分析が行われるところに最も近くにあることができる。これは、光学分析が行われる場合に適切な微細な運動能を有することがより重要である点において効果的である。
【００３１】
前記ハンドリング装置は、モータによって開き、ばねによって閉じるように構成されることができる。これは、ばねが適所でスライドを保持するので、停電の場合にハンドリング装置がスライドを落とさないという点で効果的である。また、ハンドリング装置は、スライドのガラスの厚さの変更に対処することができる。
【００３２】
前記ハンドリング装置は、このハンドリング装置が完全に閉じられたときに報知するように配置されたセンサを有することができる。これは、ハンドリング装置が完全に閉じられており、従って、スライドを保持していなければ、センサがオペレータに警告を出すという点で効果的である。
【００３３】
上述の並びにさらなる本発明の目的、特徴並びに効果が、添付図面を参照して、本発明の実施の形態の以下の限定的でない詳述によってよりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、生物標本の光学分析のためのアナライザの斜視図である。
【図２】図２は、カバーが取り除かれたアナライザの斜視正面図である。
【図３】図３は、分析されるスミアを含むスライドを運搬するロボットを示すアナライザの斜視後面図である。
【図４】図４は、スライドを保持するためのマガジンの斜視図である。
【図５】図５は、図１ないし図３のアナライザに使用されることができる焦点レンズの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
生物標本の光学分析のためのアナライザ１が、図１に示される。このアナライザ１は、スライドを含むマガジンが置かれることができるキャビティ２を有する。各マガジンは、複数のスライドを有する。アナライザ１は、アナライザ１に一度に複数のマガジンを置くためにいくつかのキャビティ２を有することができる。図１に示される実施の形態では、アナライザは、８つのキャビティ２を有する。
【００３６】
図２には、ロボット３を備えたアナライザ１が示されている。ロボット３は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿って移動することができるように、移動可能に配置されている。ロボットは、分析されるスライド５を把持するために、ハンドリング装置４を有する。ハンドリング装置４は、モータによって開かれ、ばねによって閉じられる。また、ハンドリング装置４は、ハンドリング装置４が完全に閉じられたときに報知するセンサを装備している。
【００３７】
アナライザ１の光学系（optics）６は、カメラ７と、中間光学系８と、前方光学系９と、を有する。カメラ７は、ねじ１９に沿って移動するモータ１８（図３参照）によってｘ軸（図２の両矢印Ｘ）に沿って移動することができるように、移動可能に配置されている。中間光学系８は、ｘ軸に沿って移動することができるように、移動可能に配置されている。カメラ７及び中間光学系８の移動は、リニアアクチュエータによって実行される。中間光学系８は、２つの対物レンズ１０を有する。図示される例では、中間対物レンズは、それぞれ、０．５及び１の倍率を有する。前方光学系９は、固定して配置されている。図２に示される実施の形態では、前方光学系は、それぞれ、１０、４０及び１００の倍率を備えた３つの対物レンズを有する。この対物レンズの組合せが、それぞれ、５、１０、２０、４０、５０及び１００倍の倍率を達成することを可能にする。
【００３８】
各端部対物レンズ１１に対応して、分析されるスミアを照射するための（図示されない）ＬＥＤがある。ＬＥＤは、分析されたスライド５が光学系６から取り除かれるとき、移動させることができるようにｚ軸に沿って移動可能である。このようにして、スライド上のいかなるオイルもＬＥＤ上にこぼれるのを避けることが可能である。
【００３９】
集束レンズ２５は、満足な照明及び適切な開口数を達成するために、スライド上にＬＥＤからの光を集束させるように配置されている。集束レンズ２５は、本質的に円柱状中間部分２６を有する。この中間部分２６の両端のところに、端部部分２７があり、これらは、部分球形形状を有する。前記ＬＥＤからの光は、集束レンズ２５に入り、第１の端部部分２７ａによって屈折される。中間部分２６で、光は、外面で全反射される。光が集束レンズを出る前に、その光は、第２の端部部分２７ｂによって再び屈折する。
【００４０】
図３は、３つのモータ１２、１３、１４によって制御されるロボット３を示しており、３次元の移動を達成するために、これらのうちモータ１２、１３の２つが、ねじ１５、１６に沿って移動し、第３のモータ１４が、ねじ１７によってスライド５を移動させる。ｘ軸に沿った移動を達成するために、ロボットは、ねじ１５に沿って移動するモータ１２を有する。ｙ軸に沿った移動を達成するために、ロボットは、ねじ１６に沿って移動する（図３に示されるが、モータ１４の後ろで不明瞭になっている）モータ１３を有する。ｚ軸に沿ったスライド５の移動を達成するために、ロボットは、ねじ１７に沿ってスライド５を移動させるモータ１４を有する。各ねじ１５、１６、１７は、一端が固定して配置され、他端が自由に配置されている。各ねじ１５、１６、１７の自由に配置された端は、光学分析が行われるところ、すなわち、光学系６に最も近いところにある。ねじは、固定式であり、これは、回転しないことを示唆している。
【００４１】
各ねじ１５、１６、１７の長さに沿った中間部分に、ロボット３の位置を確認するための位置センサ（図示されない）がある。同様に、カメラ７及び中間光学系に沿って移動するねじの中間部のところに位置センサがある。中間部へのこのようなセンサの配置は、各ねじの各端に１つのセンサを配置するのと比較して、必要なセンサの数を減少させる。
【００４２】
アナライザ１には、光学オイル（optical oil）を含む使い捨てのオイルバッグ又はオイルパック２２が配置される。オイルパック２２が空のとき、このオイルパックは、容易に取り除かれ、新しい十分なオイルパックと交換されることができる。各スライドにオイル滴が含まれており、かつ、オイルパックが空ではないことを確実にするために、オイルパックからスライドへと通る滴を感知するフォークが配置されている。いったんスライドが分析されると、スライドがマガジンに戻される前に、スクイジ２３又はスポンジが、スライドからオイルを取り除くために配置されることができる。
【００４３】
図４には、アナライザ１での使用のためのマガジン２０が示されている。このマガジンは、重なって配置された１２個のスライドのためのスロット２１を有する。各スロット２１には、スライドの位置を維持するばねがある。そのために、マガジンが偶然に倒される又は落ちても、スライドがマガジン２０から落ちないことが確実にされることができる。マガジン中のスライドの正確な位置決めもまた、ロボット３にとってスライドを把持することをより簡単にする。
【００４４】
スライド５上のスミアの形態であるサンプルをアナライザ１で分析するとき、マガジン２０に格納されているスライド５は、まず、ハンドリング装置４によって把持され、マガジン２０からわずかに引き出される。アナライザの主構造ビーム（梁）２８に配置されたバーコードリーダ２４は、スライド５に関する情報を検索するために、スライド５上のバーコード（図示されない）を読み取る。スライド５が分析されることになっているならば、ハンドリング装置４は、スライド５をしっかりと把持し、ロボット３は、分析のために光学系６にスライド５を運搬する。前方光学系９の対物レンズ１１と組み合わせられた中間光学系８の対物レンズ１０を使用することによって、多くの異なる倍率が、オペレータの満足な像を形成するために使用されることができる。焦点を含む、スライド５の移動の粗調整及び微調整が、ロボット３によって実行される。カメラ７は、スライド５上でスミアの像を撮ることができ、オペレータがスライド５上のスミアの像を見ることができる（図示されない）コンピュータにそれを送信することができる。分析後、ロボット３は、オイルがこぼれるのを避けるために、スライド上に置かれた光学オイルを端部対物レンズ１１から離すようにスライド５を下げる。ＬＥＤもまた、スライド５の下向きの動きを妨害しないようにするために下げられる。そして、ロボット３は、スライド５をマガジン２０に戻すように運搬して、それが引き出されたところから同じスロット２１中にスライドを戻す。
【００４５】
アナライザ１は、血液サンプルを分析するために使用されることができるが、他のサンプルを分析するためにも使用されることができる。一般的に、アナライザ１は、全ての種の生物標本の走査に適しており、限定的ではないが、血液、骨髄、パプスミア（Pap smear）のような細胞学的なサンプル、及び組織病理学の組織の断片の走査に適している。
【００４６】
当業者は、ここに記載された実施の形態の多くの変更が、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく可能であることを理解する。
【００４７】
例えば、中間光学系は、上に記載されたもの以外の倍率を有することができる。通常、倍率は、０．３３、０．５、０．６６及び１からなるグループから選択されるが、他の倍率もまた可能である。
【００４８】
同様に、前方光学系は、他の倍率を有することができる。前方光学系は、ほとんどの場合、１０、２０、４０、５０、６３及び１００からなるグループから選択された倍率を備えた少なくとも２つの対物レンズを有する。他の倍率もまた、可能である。図示される実施の形態では、前方光学系は、３つの対物レンズを有するが、例えば、２つの対物レンズのみを有することもできる。これらは、このような場合に、それぞれ、２０及び１００の倍率を有することができる。
【００４９】
上に記載された実施の形態では、サンプルの照明は、ＬＥＤによって達成される。上に記載された集束レンズ２５に関して、ＬＥＤは、好ましい光源である。しかし、一般的に、白熱電球のような他の光源もまた使用されることができる。
【００５０】
前記スロット２１に加えて、さらなるスロット（図示されない）がアナライザの正面の、マガジンに置かれない単一のスライドを収容するためのリザーブスロットとして使用されることができる。これは、緊急サンプルが分析される必要があるならば、便利である。このようなリザーブスロットはまた、ロボットが、例えば、マガジンを使用することなく、例えば、スミア装置からアナライザへ、スライドを運搬するために使用されたとき、連続した流れを可能にする。さらに、リザーブスロットは、停電の場合、排出開口として使用されることができる。停電がスライド５を保持しているロボット３を備えたアナライザ１をリセットしていれば、ロボット３は、スライド５を戻すためにマガジン２０中にスロット２１を入れて、代わって、リザーブスロットによってスライド５を放出することができる。
【００５１】
停電のとき、ロボットによって保持されるスライド５を処理する問題を解決する他の方法は、アナライザ１をプログラムすることである。これにより、ロボット３は、スライド５がどこに行くべきかを覚えておき、電力が戻ったとき、ロボット３が、それが中断されたところでその仕事を再開する。
【００５２】
図示される実施の形態では、これに沿ってモータが移動するねじが、光学系から最も離れた端部に固定して配置されており、また、光学系に最も近い端部に自由に配置されている。分析のポイントの近くの、すなわち光学系の近くでの移動の自由を達成する他の方法は、両端で固定される比較的長いねじを使用して、光学系がこのねじの中心の近くに置かれるように配置することによる。
【００５３】
マガジン２０のための１つのみのスロット２を備えたアナライザ１の場合には、バーコードリーダ２４が、アナライザ１の主構造ビーム２８上に固定して配置されることができる。上に記載された実施の形態のような、マガジンのための１つよりも多い（複数の）スロット２を備えたアナライザ１の場合には、ロボット３は、バーコードリーダ２４を捕えるように配置されることができ、これにより、ロボット３がこのマガジン２４へと移動するとき、ロボット３は、ロボット３に付随する主構造ビーム２８に沿って摺動する。ロボット３が分析の領域にスライドを移動させたとき、バーコードリーダ２４は、光学系６の下方に、第１のマガジンスロット２のところに残される。
【００５４】
ここに記載されたアナライザのロボット及び光学系がアナライザ中で一緒に使用されることができるが、さらに、これらは互いに独立して使用されることができることが注目されるべきである。
【符号の説明】
【００５５】
３…ロボット、４…ハンドリング装置、５…スライド、１２，１３，１４…モータ、１５，１６，１７…ねじ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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