(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡スライド保持カセッテであって、
顕微鏡スライドを囲い且つ保護するためのメイン本体を有し、前記メイン本体は、第１側壁および第２側壁を含み、
前記顕微鏡スライド保持カセッテはさらに、顕微鏡スライドを支持することができる複数の棚部を有し、前記複数の棚部は、前記第１側壁と前記第２側壁との間に位置決めされ、前記顕微鏡スライド保持カセッテが直立する向きにあるとき、互いに垂直に間隔が隔てられ、
前記顕微鏡スライド保持カセッテはさらに、前記棚部のそれぞれから延びる複数の支持部材を有し、
前記支持部材の少なくとも１つは、
前記棚部の１つに連結される細長い本体と、
前記細長い本体から上方に突き出すキャッチ部と、を有し、前記キャッチ部は、前記細長い本体上に位置決めされる顕微鏡スライドの運動を制限することができる、
前記顕微鏡スライド保持カセッテはさらに、第１傾斜側壁と第２傾斜側壁とを有し、前記棚部の１つは、前記第１傾斜棚部側壁のベースと、前記第２傾斜棚部側壁のベースとの間で延びる、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記支持部材のペアは、互いに間隔が隔てられ、且つ、それぞれの棚部に連結される、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項３】
請求項２に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記細長い本体の２つは、それぞれの棚部に連結され、且つ、互いに平行な長手方向軸を備える、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項４】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記第１側壁および前記第２側壁は開口部を画定し、顕微鏡スライドは、顕微鏡スライドを前記棚部に配置するために前記開口部を通って挿入され、且つ、前記顕微鏡スライドは前記棚部から前記開口部を通って取り除くことができる、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項５】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記細長い本体は、前記棚部に連結される取り付け端部と、前記キャッチ部を保持する反対側の自由端部と、前記取り付け端部と前記自由端部との間を延びるカンチレバー本体と、を有する、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項６】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記顕微鏡スライドが、前記細長い本体および前記棚部状にあるときに、前記キャッチ部は、前記顕微鏡スライドの厚さの約半分以下の高さを備える突出部である、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項７】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記第１側壁、前記第２側壁、および後側壁の少なくとも１つは、前記棚部の間のギャップに隣接する１つ以上の換気開口部を含む、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項８】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、さらに、
前記メイン本体から突出する少なくとも１つのかぎ特徴を有し、前記少なくとも１つのかぎ特徴は、前記カセッテが直立向きにあるときに、ワークステーションにより受け入れられることができる、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項９】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記第１傾斜棚部側壁および前記第２傾斜棚部側壁は、前記第１傾斜棚部側壁または前記第２傾斜棚部側壁もしくはその両者に沿って顕微鏡スライドが滑ることができるように構成される、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項１０】
請求項１に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、さらに、
前記棚部の１つに近接するガイドのペアを有し、前記ガイドのペアに沿って、顕微鏡スライドが、重力により、顕微鏡スライドが前記棚部の１つに上に静置するまでスライドすることができる、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の顕微鏡スライド保持カセッテであって、前記ガイドの各々は、前記棚部の１つから離れるように角度のついた傾斜表面を含む、顕微鏡スライド保持カセッテ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、イメージングに関し、より具体的にはイメージングシステム、スライドカセッテ、およびスライド上の生物学的サンプルを処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
病気を示す細胞構造の変化の分子イメージング同定は、しばしば、医療科学におけるよりよい理解に重要である。顕微鏡応用は、微生物学（たとえばグラム染色など）、植物組織培養、動物細胞培養（たとえば、位相コントラスト顕微鏡など）、分子生物学、免疫学（たとえばＥＬＩＳＡなど）、細胞生物学（たとえば、免疫蛍光法、染色体分析など）、共焦顕微鏡、コマ抜き細胞イメージングおよびライブ細胞イメージング、シリーズイメージング、および３次元イメージングに応用できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
顕微鏡の手動の方法において、標本支持スライドは、手動で顕微鏡に配置され、顕微鏡の接眼レンズを通して観察される。医療応用において、病理学従事者は、細胞の特徴、染色された細胞と染色されていない細胞との数、または標本の他の特徴を検査することがある。大量の標本を分析するのは、各スライドの処理時間によりしばしば時間を浪費する。長い処理時間は、正確な診断および処置を遅らせ得る。さらに、従来の顕微鏡は、しばしば、後の使用のために適切な高解像で高品質な画像の取得ができないことがある。
【０００４】
顕微鏡の自動化された方法において、ディジタル画像がしばしば収集され、高解像度モニタで観察され、共有され、後の使用のために保存される。不運にも、従来の自動化されたスライド処理システムはしばしば機能不全であることがあり、機能不全は、スライドの誤操作、顕微鏡のスライドと光学部品（たとえば、カメラ、画像取得装置など）とのミスアライメント、顕微鏡スライドの破損を含む。例として、従来のロボット装置は、顕微鏡スライドのラベル端部を把持する。ラベルには露出した残留接着剤があることがある。把持部が、ラベルに隣接するスライドのエッジ、またはラベルのエッジに接触する場合、露出された残留接着剤は把持部に貼り付きまたは接着することがある。これはスライドの誤操作を生じさせ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの実施形態において、顕微鏡スライド保持カセッテは、メイン本体、複数の棚部、および複数の支持部材を含む。メイン本体は、顕微鏡スライドを囲み保護するように構成され、また、第１側壁および第２側壁を含む。棚部は、顕微鏡スライドを支持することができ、また、第１側壁と第２側壁との間に位置決めされる。棚部は、顕微鏡スライド保持カセッテが直立する向きにおいて互いに垂直に間隔を隔てることができる。支持部材は、それぞれの棚部から離れるように延び、また、細長い本体およびキャッチ部を含む。キャッチ部は、細長い本体から上方に突出し、細長い本体に沿って位置決めされた顕微鏡スライドの運動を制限することができる。
【０００６】
いくつかの実施形態において、顕微鏡スライドを輸送する方法は、顕微鏡スライド上のラベルのエッジに接触することなく、また、ラベルに隣接する顕微鏡スライドのエッジに接触することなく、ピックアップ装置を使用して顕微鏡スライドを拾い上げることを含む。顕微鏡スライドは、ピックアップ装置を使用して所望の位置へ運ばれる。いくつかの実施形態において、顕微鏡スライドは、ラベルのエッジに接触することなく、また、スライドエッジに接触することなく、少なくとも２つの処理ステーション（たとえば、染色ユニット、カバースリッパ、イメージングシステム、光学スキャナ、光学イメージングシステムなど）の間で運搬される。
【０００７】
いくつかの実施形態において、顕微鏡スライドピックアップ装置は、エンドエフェクタを有し、エンドエフェクタは、上表面および下表面を備える細長い平面プラットフォームを含む。流体ラインは、プラットフォームの上側上に位置決めされる。ヘッド素子は、コネクタおよび吸引ヘッドを含む。コネクタは、プラットフォームの上側上に位置決めされ、流体ラインに連結される。吸引ヘッドは、プラットフォームの下側に位置決めされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本稿で説明されるシステムの様々な実施形態による、ディジタル病理学サンプルスキャニングおよびイメージングに使用される様々な要素装置を含み得る、スキャニング顕微鏡および／または他のスキャニング装置のイメージングシステムを示す概略図である。
【図２】本稿で説明されるシステムの実施形態による、フォーカスシステムを含むイメージング装置を示す概略図である。
【図３】制御システムが適切な電子機器を含み得ることを示す、制御システムの一実施形態を示す概略図である。
【図４】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、より詳細なディザフォーカスステージを示す概略図である。
【図５Ａ】本稿で説明されるシステムによる、フォーカス動作の相互作用を示す概略図である。
【図５Ｂ】本稿で説明されるシステムによる、フォーカス動作の相互作用を示す概略図である。
【図５Ｃ】本稿で説明されるシステムによる、フォーカス動作の相互作用を示す概略図である。
【図５Ｄ】本稿で説明されるシステムによる、フォーカス動作の相互作用を示す概略図である。
【図５Ｅ】本稿で説明されるシステムによる、フォーカス動作の相互作用を示す概略図である。
【図６Ａ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、ディザフォーカス光学系の命令波形および鮮鋭度決定を示すプロットの概略図である。
【図６Ｂ】ディザレンズのサイン波形運動の一部に関する計算された鮮鋭度（Ｚｓ）値のプロットを示す概略図である。
【図７】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、標本（組織）のフォーカス決定および調整を示す概略図である。
【図８】本稿で説明されるシステムの一実施形態によるディザフォーカス光学系によりサンプル取得される、鮮鋭度カーブおよび複数のポイントにおける各鮮鋭度応答に関するコントラスト比を示す概略図である。
【図９】スローフォーカスステージへの制御信号を生成するためにコントラスト関数を使用する、機能制御ループのブロックダイアグラムを示す図である。
【図１０】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、フォーカス処理に関して複数の領域に分割されるフォーカスウィンドウを示す概略図である。
【図１１】本稿の技術の一実施形態による、異なる時間ポイントにおいて得られる異なる鮮鋭度値を示すグラフである。
【図１２】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、検査下の標本のスキャン中の、オンザフライフォーカス処理を示すフローダイアグラムである。
【図１３】本稿で説明されるシステムの一実施形態によるスローフォーカスステージにおける処理を示すフローダイアグラムである。
【図１４】本稿で説明されるシステムの一実施形態による画像取得処理を示すフローダイアグラムである。
【図１５】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、フォーカス処理のための代替構成を示す概略図である。
【図１６】本稿で説明されるシステムの他の実施形態による、フォーカス処理のための代替構成を示す概略図である。
【図１７】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、スライド上の組織のモザイク画像を取得する処理を示すフローダイアグラムである。
【図１８】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、ＸＹステージの精密ステージ（たとえばＹステージ部分）の実施例を示す概略図である。
【図１９】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、精密ステージの移動ステージブロックのより詳細を示す図である。
【図２０】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、本稿で議論される精密ステージの特徴、および、Ｙステージ、Ｘステージ、およびベースプレートを含む、ＸＹ複合ステージの全体の実施例を示す図である。
【図２１】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、スライドキャッシュ装置を示す概略図である。
【図２２Ａ】第１スライドに関して本稿で説明されるシステムの一実施形態によるスライドキャッシュ処理を示すフローダイアグラムである。
【図２２Ｂ】第２スライドに関して本稿で説明されるシステムの一実施形態によるスライドキャッシュ処理を示すフローダイアグラムである。
【図２３】本稿で説明されるシステムの実施形態による、スライドキャッシュ技術を使用するタイミングダイアグラム、および、本稿で説明される様々な実施形態による時間節約を説明する図である。
【図２４】本稿で説明されるシステムの他の実施形態による、スライドキャッシュ装置を示す概略図である。
【図２５Ａ】スライド処理のための２つのＸＹ複合ステージを備えるスライドキャッシュ装置に関して説明されるシステムの一実施形態による、第１スライドに関するスライドキャッシュ処理を示すフローダイアグラムである。
【図２５Ｂ】スライド処理のための２つのＸＹ複合ステージを備えるスライドキャッシュ装置に関して説明されるシステムの一実施形態による、第２スライドに関するスライドキャッシュ処理を示すフローダイアグラムである。
【図２６】本稿で説明されるシステムの他の実施形態による、スライドキャッシュ装置を示す概略図である。
【図２７】図２６によるスライドキャッシュ装置の他の図解を示す概略図である。
【図２８Ａ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｂ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｃ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｄ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｅ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｆ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｇ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｈ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｉ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２８Ｊ】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、図２６、２７のスライドキャッシュ装置のスライドキャッシュ操作を示す概略図である。
【図２９】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明アセンブリを使用する、スライドを照明するための照明システムを示す概略図である。
【図３０】本稿で説明されるシステムによる、ＬＥＤ照明アセンブリの一実施形態のより詳細を示す図である。
【図３１】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、ＬＥＤ照明アセンブリの具体的な実施例の分解図である。
【図３２】ディジタル病理学イメージングに使用することができる、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、高速度スライドスキャニング装置を示す概略図である。
【図３３】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、高速スライドスキャニング装置のトレイ上の凹部をより詳細に示す概略図である。
【図３４】凹部内のスライド上の標本をイメージングするための、スライドに対する第１半径位置において開始するイメージング経路を示す概略図である。
【図３５】本稿で説明される他の実施形態による、回転スライドホルダ上のスライドの代替構成を示す概略図である。
【図３６】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、イメージングシステムを示す概略図であり、スライド上の標本を検査するために配置された対物レンズを含む、図である。
【図３７】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、回転可能なトレイを使用する高速スライドスキャンを示すフローダイアグラムである。
【図３８】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、光学二重イメージシステムを示す概略図である。
【図３９】本稿で説明されるシステムの一実施形態による、イメージセンサの前における第１チューブレンズおよび第２チューブレンズのシャッターを示す光学二重イメージシステムの概略図である。
【図４０】一実施形態による、イメージングシステムの、正面上部の左側の斜視図である。
【図４１】外側保護ハウジングが取り外された状態で示される、図４０のイメージングシステムの、正面上部の左側の斜視図である。
【図４２】外側保護ハウジングが取り外された状態で示される、図４０のイメージングシステムの、後方上部の右側の斜視図である。
【図４３】図４０のイメージングシステムの上面図である。
【図４４】一実施形態による、ピックアップ装置の斜視図である。
【図４５】図４４のピックアップ装置の上面図である。
【図４６】図４５の線分４６−４６に沿って切り出されたピックアップ装置の断面図である。
【図４７】図４４のピックアップ装置の斜視図である。
【図４８】図４６のピックアップ装置の詳細図である。
【図４９】スライドホルダ装置の正面上部の右側の斜視図である。
【図５０】図４９のスライド保持装置の後方上部左側の斜視図である。
【図５１】図４９のスライドホルダ装置の正面図である。
【図５２】図５１の線分５２−５２に沿って切り出されたスライドホルダ装置の断面図であり、ピックアップ装置がスライドをスライド保持装置内に挿入するために位置決めされている図である。
【図５３】図５２のスライドホルダ装置の詳細図である。
【図５４】上部棚部の端部を示す詳細図である。
【図５５】図５１の線分５３−５３に沿って切り出されたスライド保持装置の断面図である。
【図５６Ａ】スライド保持装置の上部棚部の上方に位置決めされたスライドの正面図である。
【図５６Ｂ】図５６Ａの上部棚部の上に配置されたスライドの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付図面を参照しながら、非限定的な、また、非網羅的な実施形態が説明される。様々な図面において、特に言及しない限り、類似の部分または類似の機能は同一の参照符号が用いられる。
【００１０】
図１は、スキャニング顕微鏡および／または他のスキャニング装置のイメージングシステム５の概略図であり、本稿で説明されるシステムの様々な実施形態による、ディジタル病理学サンプルスキャニングおよびイメージングに使用される様々な要素装置を含むことができる。イメージングシステム５は、フォーカスシステム１０を備えるイメージング装置、スライドステージシステム２０、スライドキャッシュシステム３０、照明システム４０、他の部品システム５０、を含むことができ、これらは本稿でさらに詳細に説明される。本稿で説明されるシステムは、画像の取得、結合、および拡大のための、顕微鏡スライドスキャニング機器の構造および技術に使用することができ、「Digital Microscope Slide Scanning System and Methods」との表題のDietzらによる米国特許出願公開第２００８／０２４０６１３Ａ１号に説明されているように、正確さを実質的に失わせず画像を拡大して再構成し、再構成した画像を表示または保存する。かかる特許文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１１】
図２は、光学スキャニング顕微鏡および／または他の適切なイメージングシステムのイメージング装置１００を示す概略図であり、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、組織サンプル１０１および／またはスライド上に配置される他の対象のフォーカス画像を取得するためのフォーカスシステムの要素を含む。本稿で説明されるフォーカスシステムは、スナップショットが取得されるときに各スナップショットのためのベストフォーカスを決定することを提供し、これは「オンザフライフォーカス」と言及されることがある。本稿で提供される装置および技術は、病理学スライド内の領域のディジタル画像を形成するために必要とされる時間の優位な低減を導く。本稿で説明されるシステムは、従来のシステムの２ステップアプローチのステップを統合し、予備フォーカスのために必要とされる時間を実質的に取り除く。本稿で説明されるシステムは、スナップショットを取得するのにオンザフライ処理を使用して顕微鏡スライド上の標本のディジタル画像を形成することを提供し、全てのスナップショットを取得するための総時間は、スナップショットを取得する前に各スナップショットのフォーカスポイントを予め決定するステップを使用する方法により必要とされる時間よりも短い。
【００１２】
イメージング装置１００は、電荷結合素子（ＣＣＤ）および／または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサのようなイメージングセンサ１１０を含むことができ、これはディジタル病理学画像を取得するカメラ１１１の一部とすることができる。イメージングセンサ１１０は、顕微鏡対物レンズ１２０から伝播された光を受け取り、光はチューブレンズ１１２、ビームスプリッタ１１４、および、コンデンサ１１６および光源１１８および／または他の適切な光学部品１１９のような透過光顕微鏡の他の部品を介して伝播する。顕微鏡対物レンズ１２０は、無限に補正することができる。一実施形態において、ビームスプリッタ１１４は、光ビーム源の約７０％をイメージセンサ１１０に導き、残りの約３０％をディザフォーカスステージ１５０およびフォーカスセンサ１６０の経路に沿って導く。画像取得される組織サンプル１０１は、ＸＹ移動ステージ１３０上に配置することができ、これはＸ方向およびＹ方向に移動させることができ、本稿でさらに議論されるように制御することができる。イメージセンサ１１０で取得される組織１０１の画像にフォーカスするために、フォーカスステージ１４０は、顕微鏡対物レンズ１２０のＺ方向の運動を制御することができる。フォーカスステージ１４０は、顕微鏡対物レンズ１２０を移動させるためのモーターおよび／または他の適切な装置を含むことができる。ディザフォーカスステージ１５０およびフォーカスセンサ１６０は、本稿で説明されるシステムによるオンザフライフォーカスのための精細なフォーカス制御を提供するために使用される。様々な実施形態において、フォーカスセンサ１６０はＣＣＤおよび／またはＣＭＯＳセンサとすることができる。
【００１３】
ディザフォーカスステージ１５０およびフォーカスセンサ１６０は、各画像スナップが取得されるときにそれらのためのベストフォーカスを得るために、イメージングプロセスの間に迅速に計算される鮮鋭度値および／または他のメトリックにしたがって、オンザフライフォーカスを提供する。本稿でさらに議論されるように、ディザフォーカスステージ１５０は、所定の周波数でたとえばシヌソイド運動で運動でき、この周波数の運動は、顕微鏡対物レンズ１２０のより遅い運動に適用可能な運動周波数から独立であり且つこれを超える。ディザフォーカスステージ１５０の運動の範囲にわたる組織の観察のためのフォーカス情報に関して、複数の測定がフォーカスセンサ１６０によりなされる。フォーカス電子機器および制御システム１７０は、フォーカスセンサおよびディザフォーカスステージ１５０を制御するための電子機器、マスタークロック、スローフォーカスステージ１４０（Ｚ方向）を制御するための電子機器、ＸＹ移動ステージ１３０、および本稿の技術によるシステムの実施形態の他の要素を含むことができる。フォーカス電子機器および制御システム１７０は、ディザフォーカスステージ１５０およびフォーカスセンサ１６０からの情報を用いて鮮鋭度計算を実行するために使用することができる。鮮鋭度値は、ディザ運動により画定されるシヌソイドカーブの少なくとも一部にわたって計算することができる。フォーカス電子機器および制御システム１７０は、組織のベストフォーカス画像のための位置を決定するためにこの情報を使用し、イメージング処理中にベストフォーカス画像を取得するために顕微鏡対物レンズ１２０が所望の位置（図示のようにＺ軸にそって）に移動するようにスローフォーカスステージ１４０に命令する。また、制御システム１７０は、ＸＹ移動ステージ１３０のスピード、たとえば、ステージ１３０のＹ方向における運動スピードを制御するためにこの情報を使用することができる。一実施形態において、鮮鋭度値は、隣接するピクセルのコントラスト値を引き算し、２乗し、これらの値を合計して１つのスコアを形成することで計算することができる。鮮鋭度値を決定する様々なアルゴリズムが本稿でさらに議論される。
【００１４】
本稿で説明されるシステムの様々な実施形態において、また、本稿で議論される要素に関して、顕微鏡スライド上の標本のディジタル画像を形成するための装置は、無限に補正される顕微鏡対物レンズと、ビームスプリッタと、カメラフォーカスレンズと、高分解能カメラと、センサフォーカスレンズ群と、ディザフォーカスステージと、フォーカスセンサと、フォーカスコース（スロー）ステージと、フォーカス電子機器と、を含む。本装置は、対物レンズをフォーカスさせ、スナップショットを取得する前に全てのスナップショットのフォーカスポイントを予め決定する必要なく、カメラを通じて各スナップショットを取得することを可能にし、全てのスナップショットを取得するための総時間は、スナップショットを取得する前に各スナップショットのフォーカスポイントを予め決定するステップを必要とするシステムに必要とされる時間よりも短い。本システムは、コンピュータを含むことができ、このコンピュータは以下を制御し、ｉ）コースフォーカスステージをｚ範囲の全体を通して移動させ、鮮鋭度値を監視することで、名目フォーカス平面を確立させるために、組織上の第１フォーカスポイントを決定する、ｉｉ）関心領域の角部において開始するために、組織をｘおよびｙに位置決めする、ｉｉｉ）ディザ精細フォーカスステージを移動させるように設定する、ここで、ディザフォーカスステージは、マスタークロックに同期され、マスタークロックは、ＸＹステージの速度を制御する、コンピュータはさらに、ｉｖ）ステージに、フレームから隣接するフレームに移動するように命令し、および／または、ｖ）イメージ上のフレームを取得し、パルス光を形成するように光源をトリガするために、トリガ信号を生成する。
【００１５】
さらに、他の実施形態において、本稿で説明されるシステムは、顕微鏡スライド上の標本のディジタル画像を形成するための、コンピュータに実装される方法を提供することができる。本方法は、標本の少なくとも一部を含む顕微鏡スライドの領域を有するスキャン領域を決定することを含むことができる。スキャン領域は、複数のスナップショットに分割することができる。スナップショットは、顕微鏡対物レンズおよびカメラを使用して取得することができ、対物レンズおよび顕微鏡のフォーカシング、およびカメラによる各スナップショットの取得は、スナップショットを取得する前に全てのスナップショットのフォーカスポイントを予め決定する必要なく、行うことができる。全てのスナップショットを取得する総時間は、スナップショットを取得する前に各スナップショットのフォーカスポイントを予め決定するステップを必要とする方法により必要とされる時間よりも少ない。
【００１６】
図３Ａは、フォーカス電子機器および制御システム１７０の実施形態の概略図であり、フォーカス電子機器１６１、マスタークロック１６３、およびステージ制御電子機器１６５を含む。図３Ｂは、フォーカス電子機器１６１の実施形態を示す概略図である。図示の実施形態において、フォーカス電子機器１６１は、適切な電子機器を含むことができ、適当な速度のＡ／Ｄ変換器１７１、および鮮鋭度計算を行うのに使用できるマイクロプロセッサ１７３を備えるフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）１７２を含むことができる。Ａ／Ｄ変換器１７１は、フォーカスセンサ１６０から情報を受け取ることができ、これはＦＰＧＡ１７２およびマイクロプロセッサ１７３に連結され、また、鮮鋭度情報を出力するために使用される。システム１７０に含まれるマスタークロックは、フォーカス電子機器１６１、ステージ制御電子機器１６５、およびシステムの他の要素にマスタークロック信号を供給することができる。ステージ制御電子機器１６５は、本稿でさらに議論されるように、スローフォーカスステージ１４０、ＸＹ移動ステージ１３０、ディザフォーカスステージ１５０、および／または他の制御信号および情報を制御するために使用される制御信号を生成することができる。ＦＰＧＡ１７２は、フォーカスセンサ１６０に、クロック信号および他の情報を供給することができる。実験室における測定は、６４０ｘ３２ピクセルの鮮鋭度計算が１８ミリ秒で行うことができることを示し、本稿で説明されるシステムの適切な動作に十分な速さである。一実施形態において、フォーカスセンサ１６０は、６４０ｘ３２ストリップの窓を備える単色ＣＣＤカメラを含むことができ、これは本稿でさらに議論される。
【００１７】
スキャニング顕微鏡は、本稿でさらに議論されるように、コントラスト情報、および／またはＲＧＢまたは他の色空間の強度情報を含むピクセルアレイの１Ｄまたは２Ｄを取得することができる。システムは、大きな視野上の、たとえば、２５ｍｍ×５０ｍｍのガラススライド上のベストフォーカスポイントを見つける。多くの市販のシステムは、ＣＣＤアレイを備える２０倍、０．７５ＮＡ顕微鏡対物レンズにより生成される場面をサンプル取得する。対物レンズのＮＡおよび０．７５のコンデンサ、および５００nｍの波長が与えられると、光学系の横方向の分解能は約０．５ミクロンである。４Ｍピクセルカメラ（たとえば、Dalsa Falcon 4M30/60）に関して、３０ｆｐｓで動作し、７．４ミクロンのピクセルサイズで、物体からイメージングカメラへの拡大は７．４／０．２５＝３０倍である。それゆえ、２３５２×１７２８の１フレームは、物体において０．５８８ｍｍ×０．４３２ｍｍの領域をカバーし、１５ｍｍ×１５ｍｍの領域として画定される典型的な組織区域に対して約９１０フレームに相当する。本稿で説明されるシステムは、フォーカス寸法における組織の空間変動が物体におけるフレームサイズよりも十分に小さい場合に望ましく使用される。実際、フォーカスの変動は、より大きな距離で生じ、多くのフォーカス調整は傾きを補正するためになされる。これらの傾きは、一般に物体におけるフレーム寸法ごとに０．５〜１ミクロンの範囲である。
【００１８】
現行のスキャニングシステム（たとえば、BioImagene iScan Coreo system）で結果を得る時間は、２０倍、１５ｍｍ×１５ｍｍ視野の予備スキャンおよびスキャンで約３．５分であり、また、４０倍、１５ｍｍ×１５ｍｍ視野で約１５分である。１５ｍｍ×１５ｍｍ視野は、３５フレームの２６パス走査によりスキャンされる。スキャンは、１秒の戻り時間で一方向に行うことができる。本稿で説明される技術を用いるスキャンの時間は、名目フォーカス平面を見つけるのに約５秒となり得、１パスあたり１．１７秒（２５パス）であり、全体として５＋２５×（１．１７＋１）＝５９．２５秒（約１分）である。これは、従来のアプローチに対してかなりの時間節約である。本稿で説明されるシステムの他の実施形態は、より速いフォーカス時間を可能にすることができるが、連続スキャンの運動ぼけを避けるために、短い照射時間のために必要とされる光の量に制限を与え得る。本稿でさらに議論されるＬＥＤ光源とすることができる、高ピーク照明を可能にする光源１１８のパルス化またはストロボ化は、この問題を軽減することができる。一実施形態において、光源１１８のパルス化は、フォーカス電子機器および制御システム１７０により制御することができる。さらに、システムを双方向に動作させることで、約２５秒の戻り時間を節約し、２０倍スキャンで３５秒のスキャン時間とすることができる。
【００１９】
フォーカス電子機器および制御システム１７０に使用される要素は、より一般的に、本稿で説明される技術の実施形態の様々な異なる機能を実行するのに用いられる電気要素と言及されことがあることに注意されたい。
【００２０】
図４は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、ディザフォーカスステージ１５０をより詳細に示す概略図である。ディザフォーカスステージ１５０は、ディザフォーカスレンズ１５１を含むことができ、これは、ボイスコイルアクチュエータのような１つ以上のアクチュエータ１５２ａ、ｂにより移動させることができ、また、剛体ハウジング１５３内に取り付けることができる。一実施形態において、レンズは、市販されているもののような５０ｍｍの焦点距離を備える色消しレンズとすることができ、たとえば、Edmund Scientific, NT32-323を参照されたい。代替的に、ディザフォーカスレンズ１５１は、レンズの重量が低減されるようにプラスチックから非球面に形成することができる（ごく低質量）。屈曲構造部１５４は、剛体ハウジング１５３に取り付けることができ、また、剛体グラウンドポイントに取り付けることができ、たとえば、約６００−１０００ミクロンの小さな距離だけのディザフォーカスレンズ１５１の並進運動のみを可能にするようにすることができる。一実施形態において、屈曲構造部１５４は、曲げ方向に約０．０１０インチの厚さの適切なステンレス鋼シートから形成することができ、また、４バーリンケージを形成する。屈曲構造１５４は、疲労限界から遠い（５のファクター以下）作動応力において、多くのサイクルにわたって動作するように、好適なスプリング鋼から設計することができる。
【００２１】
ディザフォーカスレンズ１５１および屈曲構造１５４の移動質量は、約６０Ｈｚ以上の第１機械共振周波数を提供するように設計することができる。移動質量は、容量センサまたは渦電流センサのような好適な高バンド幅（たとえば＞１ｋＨｚ）の位置センサ１５５で監視することができ、制御システム１７０（図２参照）にフィードバックを提供する。たとえば、KLA Tencor’s ADE divisionは、１ｋＨｚバンド幅の５ｍｍ２８０５プローブ、１ｍｍ測定範囲、７７ナノメートル分解能の容量センサを製造しており、本用途に好適である。機能的に含まれるシステム１７０で示されるもののような、ディザフォーカスおよび制御システムは、ディザフォーカスレンズ１５１の振幅を指示されるフォーカス範囲に維持することができる。ディザフォーカスおよび制御システムは、周知のゲインコントロールオシレータ回路に基づくものとすることができる。共振周波数で動作するとき、ディザフォーカスレンズ１５１は、ボイスコイル巻き部において低消費の低電流で駆動できる。たとえば、BEI Kimco LAO8-10（Winding A）アクチュエータを使用すると、平均電流は、１８０ｍＡより小さく、電力消費は０．１Ｗより小さくなり得る。
【００２２】
他のタイプのディザレンズおよび他のタイプのアクチュエータ１５２ａ、ｂは、本稿で説明されるシステムの様々な実施形態に使用することができる。たとえば、ピエゾ電気アクチュエータは、アクチュエータ１５２ａ、ｂとして使用することができる。さらに、ディザフォーカスレンズの運動は、顕微鏡対物レンズ１２０の運動から独立を維持する他の共振周波数での運動とすることができる。
【００２３】
本稿の技術による実施形態に含まれ得る上述の容量センサのようなセンサ１５５は、ディザフォーカスレンズがどこに位置決めされているか（たとえば、対応するレンズの運動に対応するサイン波またはサイクルに対する位置）についてフィードバックを提供することができる。本稿で説明されるように、フォーカスセンサを使用してどの取得されるイメージフレームがベスト鮮鋭度値を生成するかを決定することができる。このフレームに関して、ディザフォーカスレンズの位置は、センサ１５５により示されるようにサイン波の位置に対して決定することができる。センサ１５５により示される位置は、フォーカスステージ１４０の適切な調整を決定するために、制御電子機器１７０により使用することができる。たとえば、一実施形態において、顕微鏡対物レンズ１２０の運動は、スローフォーカスステージ１４０のスローステッパモータにより制御することができる。センサ１５５により示される位置は、顕微鏡対物レンズ１２０をＺ方向のベストフォーカス位置に位置決めするために、対応する移動量（および対応する制御信号）を決定するのに使用することができる。制御信号は、スローフォーカスステージ１４０のステッパモータに伝達され、顕微鏡対物レンズ１２０をベストフォーカス位置に再位置決めさせることができる。
【００２４】
図５Ａ−５Ｅは、本稿で説明されるシステムによる、フォーカス動作の相互作用を示す概略図である。同図は、イメージセンサ１１０、フォーカスセンサ１６０、ディザレンズを備えるディザフォーカスステージ１５０、および顕微鏡対物レンズ１２０を示す。組織１０１は、フォーカス動作が実行されるときに、ＸＹ移動ステージ１３０上でＹ軸に移動するように示される。一実施形態において、ディザフォーカスステージ１５０は、ディザレンズを６０Ｈｚ以上（たとえば８０Ｈｚ、１００Ｈｚ）などの所望の周波数で運動させることができるが、他の実施形態において、本稿で説明されるシステムは、用途の状況によりより低い周波数（たとえば５０Ｈｚ）でディザレンズを運動させてもよい。ＸＹ移動ステージ１３０は、たとえばＹ方向に、フレームから隣接するフレームに移動させるように命令できる。たとえば、ステージ１３０は、１３ｍｍ／秒の定速で移動するように命令でき、これは、２０倍の対物レンズに関して、約３０フレーム／秒の取得速度に対応する。ディザフォーカスステージ１５０およびＸＹ移動ステージ１３０は、フェーズロックすることができるので、ディザフォーカスステージ１５０およびセンサ１６０は、１秒あたりに６０回のフォーカス計算をすることができ、または双方向に機能して（サイン波の上方および下方の運動のときに読む）１秒あたりに１２０フォーカスポイントまたは１フレーム当たりに４フォーカスポイントを計算する。１７２８ピクセルのフレーム高さに関して、これは、４３２ピクセルの全てフォーカスポイントに相当し、または、２０倍の対物レンズの１０８ミクロンの全てに相当する。ＸＹ移動ステージ１３０が移動しているので、フォーカスポイントは、場面の変動を最小限にするために、非常に短い時間期間、たとえば３３０μ秒（またはそれ以下）、で取得すべきである。
【００２５】
様々な実施形態において、本稿でさらに議論されるように、このデータは記憶することができ、また、次のフレームのフォーカス位置に外挿するために使用することができ、または、代替的に、外挿はされずに、最新のフォーカスポイントをアクティブなフレームのフォーカス位置として使用することができる。６０Ｈｚのディザ周波数および１秒あたりに３０フレームのフレーム速度で、フォーカスポイントは、スナップされるフレームの中心から１／４より小さい位置で取得される。一般に、組織の高さはフレームの１／４では、このフォーカスポイントが不正確になるほどは変化しない。
【００２６】
第１フォーカスポイントは、名目フォーカス平面または参照平面１０１´を確立するために組織上で見つけることができる。たとえば、参照平面１０１´は、顕微鏡対物レンズ１２０を最初に移動させ、スローフォーカスステージ１４０を用いて、Ｚ範囲の全体＋１／−１ｍｍの範囲で移動させて鮮鋭度値を監視することで決定することができる。参照平面１０１´が見つかると、組織１０１は、角部で開始するために関心領域のＸ、Ｙおよび／または他の特定の位置に位置決めされ、ディザフォーカスステージ１５０は移動するように設定され、および／またはディザフォーカスステージ１５０の他の運動が監視され続け、図５Ａにおいて開始される。
【００２７】
ディザフォーカスステージ１５０は、制御システム１７０（図２参照）のマスタークロックに同期させることができ、これは、ＸＹ移動ステージ１３０の速度を制御するのにも使用することができる。たとえば、ディザフォーカスステージ１５０が０．６ミリメートルのｐ−ｖ（ピークから谷）で６０ヘルツのシヌソイド運動を通じて移動する場合、シヌソイドのより線形の範囲を使用するために３２％のデューティーサイクルを想定し、２．７ミリ秒の期間でフォーカス範囲を通して８ポイントを収集することができる。図５Ｂ−５Ｄにおいて、ディザフォーカスステージ１５０は、ディザレンズをシヌソイド運動で移動させ、フォーカスサンプルは、シヌソイドカーブの少なくとも一部を通して取得される。それゆえ、フォーカスサンプルは、３３０マイクロ秒ごとに、または３ｋＨｚのレートで取得される。物体とフォーカスセンサ１６０との間の５．５倍の拡大率で、０．６ｍｍ  ｐ−ｖのディザレンズの運動は、対物レンズの２０ミクロンのｐ−ｖの運動に相当する。この情報は、最も大きい鮮鋭度が計算された位置、すなわちベストフォーカス位置を、スローフォーカスステージの１４０スローステッパモータに伝達するために使用される。図５Ｅに示されるように、スローフォーカスステージ１４０は、画像センサ１１０が適時に組織１０１の関心領域のベストフォーカス画像１１０´を取得するために、顕微鏡対物レンズ１２０をベストフォーカス位置に移動させる（移動範囲１２０´により示される）ように命令される。一実施形態において、ディザレンズ運動の特定の数のサイクルの後に画像をスナップショットするために、イメージセンサ１１０が、たとえば制御システム１７０によりトリガされる。ＸＹ移動ステージ１３０は次のフレームに移動し、ディザフォーカスステージ内のディザレンズのサイクル運動は継続し、図５Ａ−５Ｅのフォーカス動作が繰り返される。鮮鋭度は、プロセスのボトルネックとならない速度、たとえば３ｋＨｚで計算することができる。
【００２８】
図６Ａは、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、ディザフォーカス光学系の命令波形および鮮鋭度決定を示すプロット２００の概略図である。一実施形態において、図５Ａ−５Ｅの例に関して議論される時間に基づく。
【００２９】
T = 16.67 msec  ／レンズが６０Ｈｚで共振する場合のディザレンズのシヌソイドの周期
F = 300μm  ／フォーカス値の正の範囲
N = 8  ／期間Ｅにおいて取得されるフォーカスポイントの数
Δt = 330μsec  ／330μsecごとに取得されるフォーカスポイントサンプル
E = 2.67msec  ／Ｎフォーカスポイントが取得される期間
Δf = 1.06μm  フォーカス移動の中心において  ／フォーカスカーブのステップサイズ
それゆえ、３２％のデューティサイクルにより、フォーカス処理を通じて８．８４μm（８×１．０６μm＝８．４８μm）がサンプル取得される。
【００３０】
図６Ｂは、プロット２１０に示されるディザレンズのサイン
図６Ｂは、プロット２１０に示されるディザレンズのサイン波運動の一部の計算された鮮鋭度（Ｚｓ）値のプロット２１０を示す概略図である。各ポイントｉの関数としてサンプル取得された各フォーカス平面の位置（ｚ）は、式１により与えらえる。
【００３１】
【数１】
0005898318.tif 000002
【００３２】
ＣＣＤカメラをウインドーイングすることは、本稿で説明されるシステムに好適な高フレームレートを提供し得る。たとえば、Ontario, CanadaにあるWaterlooのDalsa社は、Genie M640-1/3 640×480  Monochrome cameraを製造している。Genie M640-1/3は、６４０×３２のフレームサイズで３０００フレーム／秒で動作し得る。ＣＣＤアレイ上のピクセルサイズは７．４ミクロンである。物体とフォーカス平面との間における５．５倍において、１つのフォーカスピクセルは物体において約１．３ミクロンに相当する。フォーカスピクセル毎の約１６物体ピクセル（４×４）のいくらかの平均化が生じるが、良いフォーカス情報を得るために十分な高空間周波数コントラスト変化が保護される。一実施形態において、ベストフォーカス位置は、鮮鋭度計算プロット２１０のピーク値により決定することができる。追加的な実施形態において、本稿でさらに議論されるコントラストメトリックを含む、他のメトリックによりベストフォーカスを決定するために他のフォーカス計算および技術を使用できることに注意されたい。
【００３３】
図７Ａおよび７Ｂは、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、フォーカス決定および標本（組織）の調整を示す概略図である。図７Ａにおいて、図柄２５０は、本稿で議論されるＸＹ移動ステージ１３０の運動によるＹ軸に沿った標本の移動に関する概略イメージフレームにおける標本の図である。Ｙ軸に沿った標本の移動（たとえばＸＹステージ１３０の運動による）に関する、標本上の１横断または１通過は、符号２５０に示されている。図示２５０´は、図示２５０の一部の拡大図である。図示２５０´の１フレームは、指定されたｄｔｐであり、標本の明確な組織ポイント（definite tissue point）を参照する。図示２５０´の例において、標本境界が示され、スキャン中に、本稿で説明されるシステムにより複数回のフォーカス計算が行われる。例として、フレーム２５１において、標本のイメージングに関して４回のフォーカス計算（フォーカス位置１、２、３、０＊として示される）が実行された後に、ベストフォーカス決定がなされるが、本稿で説明されるシステムに関してより多くのフォーカス計算が行われるようにしてもよい。図７Ｂは、検査される標本のＹ軸位置に対する顕微鏡対物レンズのＺ軸位置のプロットを示す概略図２６０を示す。図示の位置２６１は、本稿で説明されるシステムの一実施形態によるベストフォーカスを達成するための顕微鏡対物レンズ１２０の調整のために決定されたＺ軸に沿う位置を示す。
【００３４】
本稿で説明されるシステムは、米国特許第７５７６３０７号明細書、第７５１８６４２号明細書に開示されているもののような従来のシステムに対して優位な効果を提供する。これらの文献は参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、顕微鏡対物レンズの全体はシヌソイドまたは三角形のパターンでフォーカスを通じて移動される。本稿で提供されるシステムは有利であり、重く（特に他の対物レンズがタレットを介して追加される場合）、ディザ光学系を使用して説明される高い周波数で移動させることができない、顕微鏡対物レンズおよび付随するステージとの使用に好適である。本稿で説明されるディザレンズは、調整されるマス（たとえば、ガラスより軽量に形成される）を備えることができ、フォーカスセンサへのイメージング要求は、顕微鏡対物レンズに必要とされるものよりも小さい。フォーカスデータは、鮮鋭度を計算するときに場面の変化を最小にするために、本稿で説明されるように高レートで取得することができる。場面の変化を最小化することで、本稿で説明されるシステムは、システムがフォーカス内外へ移動し、組織が顕微鏡対物レンズの下で移動するときに、鮮鋭度メトリックにおける不連続性を小さくする。従来のシステムにおいて、そのような不連続性はベストフォーカス計算にノイズを与える。
【００３５】
図８は、フォーカス位置を通る移動から生成される鮮鋭度プロファイルの一例を示す概略図であり、鮮鋭度カーブおよび本稿で説明されるシステムの実施形態によるディザフォーカス光学系によりサンプル取得される複数のポイントにおける各鮮鋭度応答のコントラスト比を含む。プロット３１０は、ディザレンズの振幅をマイクロメートルでｘ軸に示し、Ｙ軸に沿って鮮鋭度単位を示す。図示のように、ディザレンズ運動は、代表されるポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅにおいて中心決めされる。しかし、本稿で説明される計算は、鮮鋭度カーブ上の各ポイントに適用することができることに注意されたい。ディザレンズの各ポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅにおいて中心決めされるときに、ディザレンズのシヌソイドの半サイクルに関してフォーカスセンサ１６０から生成される鮮鋭度応答がそれぞれプロット３１０ａ−ｅに示されている。これらにもとづき、ポイントＡ−Ｅの対応する１つを備える鮮鋭度応答の各々のコントラスト比が、コントラスト関数＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）で計算される。ポイントＡ−Ｅ（たとえばディザレンズ運動が中心決めされるポイント）の１つのために決定されるコントラスト関数および対応する鮮鋭度応答カーブ３１０ａ−ｅの１つに関して、最大値は、鮮鋭度応答カーブから得られる最大の鮮鋭度応答値を示し、最小値は、鮮鋭度応答カーブから得られる最小の鮮鋭度値を示す。結果として得られるコントラスト関数プロット３２０は、鮮鋭度カーブプロット３１０の下に示されており、ディザレンズ振幅によるディザレンズの運動に対応するコントラスト比値をプロットしている。プロット３２０におけるコントラスト関数の最小値は、ベストフォーカス位置である。コントラスト関数およびベストフォーカス位置の決定に基づき、制御信号を生成することができ、イメージセンサ１１０が画像１１０´を取得する前に、顕微鏡対物レンズ１２０をベストフォーカス位置に移動させるように、制御信号はスローフォーカスステージ１４０を制御するために使用される。
【００３６】
図９は、機能制御ループブロックダイアグラム３５０を示し、スローフォーカスステージ１４０を制御するための制御信号を生成するコントラスト関数を示している。Ｕｄは、フォーカス制御ループに対する外乱と考えることができ、また、たとえば、スライドの傾きまたは組織の表面高さの変化を示すものとすることができる。機能ブロック３５２は、鮮鋭度ベクトル情報の生成を示し、これは、フォーカスセンサ１６０により生成され、また、フォーカス電子機器および制御システム１７０に連絡される。機能ブロック３５４は、ディザレンズがフォーカスをサンプリングしているポイントにおけるコントラスト数（たとえば、コントラスト関数の値）の生成を示す。このコントラスト数は、ベストフォーカスが予め確立された場所で最初のステップにおいて生成される、セットポイントまたは参照値（Ｒｅｆ）と比較される。適切な適用されるゲインＫ１（機能ブロック３５６）との比較から生成されるエラー信号は、スローフォーカスモータを補正し、場面をフォーカス状態に維持するように機能する（機能ブロック３５８）。一実施形態は、移動量の最小値または閾値にしたがって顕微鏡対物レンズ１２０の位置を調整することができることに注意されたい。したがって、そのような実施形態は、閾値よりも小さい調整をすることを避けることができる。
【００３７】
図１０は、本稿で説明される実施形態による、フォーカス処理に関して複数の領域に分割されるフォーカスウィンドウ４０２を示す概略図である。図示の実施形態において、フォーカスウィンドウは８この領域（４０２´）に分割されるが、本稿で説明されるシステムに８個より少ないまたは多い領域を使用することができる。領域の第１サブセットはスナップショットｎ内に、領域の第２サブセットはスナップショットｎ＋１内にすることができる。たとえば、領域２、３、４、５は、時間ｔ１においてスナップ撮りされるイメージフレーム４０４内にある。領域６、７は、ＸＹ移動ステージ１３０が図の下から上に移動するときにスナップ撮りされる次のイメージフレーム内に完全に入るようにし、および／または、領域０、１は、ステージ１３０が図の上から下へ移動するときにスナップ撮りされる次のイメージフレーム内に完全に入るようにすることができる。フォーカス位置０、１、２、３は、位置０＊における次のスナップ撮りされるフレームのためにベストフォーカス位置を外挿するために使用することができる。たとえば、関心領域の全てを曲がりくねったパターンで横断するように実行することで、組織の適用範囲を確立することができる。
【００３８】
イメージセンサの矩形ウィンドウ４０４は、イメージングが矩形フォーカス窓４０２に整合しているときに取得されるフレームの列のように、ステージ１３０の移動方向に向き決めすることができる。イメージフレーム４０６、たとえばDalsa 4M30/60 CCDカメラ、内の物体のサイズは、３０倍のチューブレンズを使用して０．５８８ｍｍ×０．４３２ｍｍである。アレイサイズは、（２３５２×７．４ミクロン／３０）×（１７２０×７．４ミクロン／３０）とすることができる。イメージフレーム４０６の広い方の寸法（０．５８８ｍｍ）は、フォーカスウィンドウ４０２に対して垂直に向き決めすることができ、組織セクションにわたって横断する列の最小の数を可能にする。矩形フォーカスウィンドウ４０２は、（３２×７．４ミクロン／５．０）×（６４０×７．４ミクロン／５．０）とすることができる。それゆえ、フォーカスセンサのフレーム４０２は、イメージセンサのフレーム４０４より約２．２倍高く、本稿でさらに議論されるように複数領域を含む先読みフォーカス技術に有利に使用することができる。本稿で説明されるシステムの実施形態によれば、１秒当たり１２０のベストフォーカス決定をすることができ、３３３μ秒毎に鮮鋭度計算を行い、２．６７ミリ秒で８個の鮮鋭度計算を生じさせ、８．３ミリ秒のディザレンズ運動の半分のディザ期間で約３２％のデューティサイクルに相当する。
【００３９】
各領域の鮮鋭度眼トリックを計算し、記憶することができる。複数の領域を使用して単一のフォーカスポイントの鮮鋭度メトリックを計算するとき、鮮鋭度メトリックは各領域について決定されて、たとえば、単一のポイントと考えられる全ての鮮鋭度メトリックを合計することにより結合することができる。領域ごとの鮮鋭度計算の例は、式２に示されている（たとえば、６４０×３２ストリップのウィンドウのカメラの使用に基づく）。行iに関して、次元nは３２まであり、列jに関して次元ｍは６４０／ｚまであり、ここでｚは、鮮鋭度か計算される領域の数であり、領域の鮮鋭度は式２で表される。
【００４０】
【数２】
0005898318.tif 000003
【００４１】
ここでｋは、１から５までの整数である。本稿で説明されるシステムに他の鮮鋭度メトリックおよびアルゴリズムを使用することができる。ＸＹ移動ステージ１３０がＹ軸にそって移動しているとき、システムはフォーカスウィンドウ４０２における領域０−７の全ての鮮鋭度情報を取得する。ステージ１３０が移動しているとき、組織セクションの高さがどのように変化しているかを知ることが望ましい。フォーカス高さを変化させて鮮鋭度カーブを計算することで（最大鮮鋭度がベストフォーカスである）、たとえば、領域６、７は、次のベストフォーカス平面が位置決めされる次のフレームに移動する前に情報を提供することができる。この先読みにより大きなフォーカス変化が予期された場合、ステージ１３０は遅くされ、高さ遷移をより正確に追跡するためにより緊密なポイントを提供する。
【００４２】
スキャニングプロセスの間、本システムが白空間（組織無し）から黒空間（組織）へ遷移しているかどうかを決定することは有利となり得る。領域６、７において鮮鋭度を計算することにより、この遷移が生じているかどうかを予測することが可能である。列をスキャンしながら、領域６、７が鮮鋭度の増加を示す場合、ＸＹ移動ステージ１３０は、組織の境界上でより緊密な間隔でフォーカスポイントを形成するようにスピードを落とすように命令することができる。一方、高鮮鋭度から低鮮鋭度へ移動が検出される場合、スキャナの視野が白空間に入っていることを決定することができ、組織境界上でより緊密な間隔でフォーカスポイントを形成するために、ステージ１３０のスピードを落とすことが望まれる。これらの遷移が生じていない領域において、ステージ１３０は、スライドスキャンの全体のスループットを高めるために、より速い一定のスピードで移動させるように命令することができる。この方法は、有利に組織を迅速にスキャンすることを可能にし得る。本稿で説明されるシステムによれば、スナップショットは、フォーカスデータが収集されるときに取得することができる。さらに、全てのフォーカスデータは、第１スキャンにおいて収集および記憶することができ、スナップショットは、後続のスキャンの間にベストフォーカスで取得することができる。一実施形態は、フォーカスの変化を検出するために鮮鋭度値に関して本稿で説明されたのと類似の手法でコントラスト関数値を使用することができ、組織を含む領域または白空間へ出入りする遷移を決定する。
【００４３】
たとえば、１５ｍｍ×１５ｍｍの２０倍のスキャンで、０．５８８×０．４３２ｍｍのイメージフレームサイズにおいて、２６列のデータがあり、各列は３５フレームを備える。３０ｆｐｓのイメージング速度において、各列は１．２秒で横断され、またはスキャン時間は約３０秒である。フォーカスセンサ１６０は１秒当たりに１２０（またはそれ以上）のフォーカスポイントを計算するので、本稿で説明されるシステムは、フレームごとに４フォーカスを計算することができる（１２０フォーカス／秒  割る３０ｆｐｓ）。
【００４４】
他の実施形態において、フォーカスセンサ１６０としてカラーカメラを使用することができ、および、鮮鋭度コントラストメトリックに代替的におよび／または追加的に、彩度メトリックを決定することができる。この実施形態によれば、たとえば、６４０×４８０Genie cameraのDalsa color versionをフォーカスセンサ１６０として好適に使用することができる。彩度メトリックは、照射された白色に類似の輝度に関する色彩性として説明することができる。数式（式３Ａおよび式３Ｂ）において、彩度（Ｃ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの色測定値の線形結合とすることができる。
ＣＢ＝-37.797×Ｒ-74.203×Ｇ＋112×Ｂ    式３Ａ
ＣＲ＝112×Ｒ-93.786×Ｇ-18.214×Ｂ              式３Ｂ
Ｒ＝Ｇ＝Ｂの場合、ＣＢ＝ＣＲ＝０である。総彩度を表す値Ｃは、ＣＢおよびＣＲに基づいて決定することができる（たとえば、ＣＢおよびＣＲを合計することにより）。
【００４５】
ＸＹ移動ステージ１３０がｙ軸に沿って移動しているとき、フォーカスセンサ１６０は、明視野顕微鏡におけるように、カラー情報（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を取得することができる。ステージが移動しているときに組織セクションの高さがどのように変化しているのかを知ることが望ましい。ＲＧＢカラー情報は、コントラスト技術と同様に、システムが白空間（組織無し）から色彩空間（組織）へ遷移しているかどうかを決定するのに使用することができる。たとえば領域６、７の彩度を計算することで、この遷移が生じようとしているのかを予測することができる。たとえば、ほとんど彩度が検出されない場合、Ｃ＝０であり、組織境界が近づいていないことを認識することができる。しかし、フォーカス列をスキャンしているとき、領域６および領域７が彩度の増加を示す場合、組織境界上でより緊密な間隔でフォーカスポイントを形成するために、ステージ１３０に速度を落とすように命令することができる。一方、高彩度から低彩度への移動が検出される場合、スキャナが白空間に入ろうとしていることが決定され、組織境界上でより緊密なフォーカスポイントを形成するために、ステージ１３０の速度を落とすことが望まれる。これらの遷移が生じない場所において、ステージ１３０は、スライドスキャニングの全体のスループットを増加させるために、より速い一定のスピードで動くように命令することができる。
【００４６】
視野または近づいているフレームが組織のあるスライド領域に入ろうとしているまたは出ようとしているときを決定するために、鮮鋭度値、コントラスト比、および／または彩度値の使用に関して、処理の変形をすることができる。たとえば、白空間から組織のある領域に入るとき、Ｙ方向の運動を減少させ、取得されるフォーカスポイントの数を増加させることができる。白空間または組織の間の領域を見ているとき、Ｙ方向の運動を増加させ、組織を含む領域に移動するまで、より少ない決定されるフォーカスポイントを検出するようにすることができる（たとえば、彩度および／または鮮鋭度値の増加などにより）。
【００４７】
図１１は、本稿の技術による実施形態における、異なる時間ポイントにおいて取得される異なる鮮鋭度値を示すグラフ図である。上部４６２は、ディザレンズ運動のサイン波の半サイクル（たとえば、単一のピークからピークのサイクルまたは周期の半分）に対応するカーブ４５２を含む。Ｘ軸は、このサイクルの間のディザレンズの振幅値に対応し、Ｙ軸は、鮮鋭度値に対応する。ポイント４６２ａなどの各ポイントは、フォーカスセンサを使用して取得されるフレームのポイントを示し、各フレームは、このポイントのＸ軸の値により示されるディザレンズ振幅において取得され、このポイントのＹ軸の値により示される鮮鋭度値を備える。下部４６４の要素４６５は、図示のデータポイントで上部４６２に示されるように取得される鮮鋭度値のセットでフィッティングされたカーブを示す。
【００４８】
図１３は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による検査のもとで、標本のスキャン中のオンザフライフォーカス処理を示す、フローダイアグラム５００である。ステップ５０２において、検査される標本のために、名目フォーカス平面または参照平面が決定される。ステップ５０２の後、処理はステップ５０４に進み、本稿で説明されるシステムによれば、ここで、ディザレンズは、特定の共振周波数で動作するようにセットされる。ステップ５０４の後、処理はステップ５０６に進み、ここで、ＸＹ移動ステージは、特定のスピードで移動するように命令される。ステップ５０４およびステップ５０６の順番は、ここで議論される処理の他のステップと同様に、本稿で説明されるシステムに応じて適切に修正することができることに注意されたい。ステップ５０６の後、処理はステップ５０８に進み、ここで、本稿で説明されるシステムによるディザレンズの運動に関して、検査される標本に対するフォーカスポイントにおける鮮鋭度計算が行われる。鮮鋭度計算は、コントラスト、彩度、および／または、本稿でさらに議論されるような他の適切な測定値の利用を含むことができる。
【００４９】
ステップ５０８の後、処置はステップ５１０に進み、ここで、本稿で説明されるシステムにより画像を取得するためのイメージセンサに関して使用される顕微鏡対物レンズの位置のためにベストフォーカス位置が決定される。ステップ５１０の後、処理はステップ５１２に進み、ここで、ベストフォーカス位置に関する制御信号が、顕微鏡対物レンズの位置（Ｚ軸）を制御するスローフォーカスステージに送られる。ステップ５１２は、対物レンズの下の標本部分の画像を取得するために、カメラにトリガ信号を送ることを含むことができる。トリガ信号は、たとえば、（たとえばディザレンズ運動に関する）特定のサイクル数の後にイメージセンサによる画像の取得を生じさせる制御信号とすることができる。ステップ５１２の後、処理はテストステップ５１４に進み、ここで、スキャンの下で標本を保持するＸＹ移動ステージのスピードを調整すべきかどうかが決定される。一実施形態において、この決定は、フォーカスされた視野の鮮鋭度および／または他の情報を使用して、先読み処理技術により行うことができ、これは本稿でさらに詳細に議論される。テストステップ５１４において、ＸＹステージのスピードが調整されるべきと決定されたら、処理はステップ５１６に進み、ここで、ＸＹ移動ステージのスピードが調整される。ステップ５１６の後、処理はステップ５０８に戻る。テストステップ５１４において、ＸＹ移動ステージのスピードの調整を行わないことが決定されると、処理はテストステップ５１８に進み、ここで、フォーカス処理を続けるかどうかが決定される。処理が続けられるならば、処理はステップ５０８に戻る。一方、処理が続けられない場合（たとえば、現在の標本のスキャンが完了した場合）、フォーカス処理は終了し、処理が完了する。
【００５０】
図１３は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、スローフォーカスステージにおける処理を示すフローダイアグラム５３０である。ステップ５３２において、顕微鏡対物レンズの位置を（たとえばＺ軸に沿って）制御するスローフォーカスステージは、標本を検査する顕微鏡対物レンズの位置を調整するための情報を備える制御信号を受け取る。ステップ５３２の後、処理はステップ５３４に進み、ここで、スローフォーカスステージは、本稿で説明されるシステムによる顕微鏡対物レンズの位置を調整する。ステップ５３４の後、処理は待ちステップ５３６に進み、ここで、スローフォーカスステージはさらなる制御信号を受け取るのを待つ。ステップ５３６の後、処理はステップ５３２に戻る。
【００５１】
図１４は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による画像取得処理を示すフローダイアグラムである。ステップ５５２において、カメラのイメージセンサは、顕微鏡検査のもとで標本の画像を取得する処理を開始するトリガ信号および／または他の命令を受け取る。様々な実施形態において、トリガ信号は、制御システムから受け取ることができ、制御システムは、本稿で説明されるシステムによるフォーカス処理に用いられるディザレンズの運動サイクルの一定数の後に、イメージセンサの画像取得処理を開始するように制御する。代替的に、トリガ信号は、ＸＹ移動ステージ上の位置センサに基づいて提供することができる。一実施形態において、位置センサは、Renishaw Linear Encoder Model No.T1000-10Aとすることができる。ステップ５５２の後、処理はステップ５５４に進み、ここで、イメージセンサは画像を取得する。本稿で詳細に議論されるように、イメージセンサにより取得された画像は、本稿で説明されるシステムによるフォーカスシステムの動作に関してフォーカスされている。取得された画像は、本稿で参照される他の技術に関連して互いに結び付けることができる。ステップ５５４の後、処理はステップ５５６に進み、ここで、イメージセンサは次のトリガ信号の受信を待つ。ステップ５５６の後、処置はステップ５５２に戻る。
【００５２】
図１５は、本稿で説明されるシステムの一実施形態によるフォーカス処理の代替構成を示す概略図６００である。ウィンドウかけされたフォーカスセンサはフレーム視野（ＦＯＶ）６０２を備え、ＦＯＶ６０４は傾斜しており、または、イメージセンサのＦＯＶ６０４の幅に実質的に等しい帯で斜めにスキャンするように他のように位置決めされる。本稿で説明されるように、ウィンドウは進行方向に対して傾斜するようにすることができる。たとえば、傾斜したフォーカスセンサのフレームＦＯＶ６０２は、４５°回転させるようにすることができ、物体（組織）において、０．９４×０．７０７の有効幅を備える。イメージセンサのフレームＦＯＶ６０４は、０．５８８ｍｍの有効幅を備え、それゆえ、組織を保持するＸＹ移動ステージが対物レンズの下で移動するとき、傾斜するフォーカスセンサのフレーム６０２は、イメージセンサにより観察される帯のエッジを見る。視野において、傾斜するフォーカスセンサの複数のフレームは、時間０、１、２、３における中間位置で、イメージセンサのフレームＦＯＶ６０４上で重ねられるように示される。フォーカスポイントは、フォーカ列における隣接するフレームの中心の間の３つの位置において取得することができる。フォーカス位置０、１、２、３は、位置０＊における次のスナップされるフレームのためにベストフォーカス位置を外挿するために用いられる。この方法のスキャン時間は、本稿の他の箇所で説明された方法と類似する。傾斜フォーカスセンサのフレーム６０２がより短い先読みを備え、この場合、０．７０７×（０．９４−０．４３２）／２＝０．１８ｍｍまたは傾斜フォーカスセンサは、取得される次のフレーム内に４２％侵入し、イメージセンサのフレームＦＯＶ６０４に対して傾斜する傾斜フォーカスセンサのフレームＦＯＶ６０２は、スキャンする帯のエッジ上の組織を見て、ある場合は有利となりえる、エッジのフォーカス情報を提供する。
【００５３】
図１６は、本稿で説明されるシステムの他の一実施形態によるフォーカス処理の代替構成を示す概略図６５０である。図示６５０のように、傾斜フォーカスセンサのフレームＦＯＶ６５３およびイメージセンサのフレームＦＯＶ６５４が示されている。傾斜フォーカスセンサのフレームＦＯＶ６５２は、組織にわたる前方経路上でフォーカス情報を取得するために使用することができる。前方経路のフォーカスデータを使用してフォーカスステージを調整し、一方で、後方経路において、イメージセンサは、フレームをスナップ取得する。前述の方法における中間位置０、１、２、３をスキップして、全てのイメージフレームにおけるフォーカスデータを取得したい場合、ＸＹ移動ステージは、高速のフォーカスポイント取得の前方経路において４倍のスピードで移動することができる。たとえば、２０倍で１５ｍｍ×１５ｍｍでは、列のデータは３５フレームである。フォーカスデータは１秒あたり１２０ポイント取得されるので、前方経路は、０．３秒（３５フレーム／１秒当たり１２０フォーカスポイント）で実行できる。この例の列の数は２６であり、それゆえ、フォーカスポイントは、２６×０．３または７．６秒で行うことができる。３０ｆｐｓにおける画像取得は約３２秒である。したがって、総スキャン時間のフォーカス部分は２０％だけであり、これは効率的である。さらに、フォーカスが１フレームごとにスキップすることが可能である場合、スキャン時間のフォーカス部分は実質的にさらに小さくなる。
【００５４】
他の実施形態において、本稿で説明されるシステムに使用することができる追加の先読み情報を提供するために隣接する列のデータをサンプル取得するように、フォーカスセンサのフォーカスストリップは、視野内の他の位置、および他の向きに位置決めすることがでることに注意されたい。
【００５５】
スライドを移動させるＸＹ移動ステージは、後方工程上で生成されるものに対して、前方工程上で生成されるベストフォーカスポイントを繰り返すことができる。２０倍で０．７５ＮＡ、０．９ミクロンのフォーカス深さの対物レンズにおいて、約０．１ミクロンで繰り返すことが望ましい。ステージは、０．１ミクロンの前方／後方の反復性に適合するように構築され、したがって、この要求は、本稿でさらに議論するように技術的に実行可能である。
【００５６】
一実施形態において、本稿で説明されるシステムにより検査されるガラススライド上の組織または少量の物質は、スライドの全体をカバーすることができ、または、約２５ｍｍ×５０ｍｍの領域をカバーすることができる。分解能は対物レンズの開口数（ＮＡ）、スライドへのカップリング媒体、コンデンサのＮＡ、および光の波長に依存する。たとえば、６０倍で０．９ＮＡの顕微鏡対物レンズ、プランアポクロマート（Plan apochromat, Plan APO）、空気中で緑の光（５３２ｎｍ）において、顕微鏡の横方向解像度は、約０．２ｕｍであり、０．５ｕｍのフォーカス深さである。
【００５７】
本稿で説明されるシステムの動作に関して、ディジタル画像は、関心領域上を、ラインスキャナセンサまたはＣＣＤを介して、限定された視野を移動させ、限定された視野またはフレームまたはタイルをザイクを作成するように互いに結合させることで取得することができる。観察者が画像の全体を観察するときに、視認できる結合部、または、フォーカスまたは明度の変動がない繋ぎ目のないモザイクとなるようにすることが望まれる。
【００５８】
図１７は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、スライド上の組織のモザイク画像を取得する処理を示すフローダイアグラムである。ステップ７０２において、スライドのサムネイル画像を取得することができる。サムネイル画像は、１倍または２倍の拡大率のオーダーで低解像度とすることができる。スライドラベルにバーコードが存在する場合、バーコードは解読され、このステップにおいてスライドイメージに添付される。ステップ７０２の後、処理はステップ７０４に進み、ここで、標準的な画像処理ツールを用いてスライド上で組織が発見される。スキャン領域を与えられる関心領域へと狭くするために、組織を境界付けることができる。ステップ７０４の後、処理はステップ７０６に進み、ここで、組織の平面に対してＸＹ座標系を付与することができる。ステップ７０６の後、処理はステップ７０８に進み、ここで、組織の規則的なＸＹ間隔で、１つ以上のフォーカスポイントが生成され、本稿で議論した１つ以上のオンフライフォーカス技術のようなフォーカス技術を用いてベストフォーカスが決定される。ステップ７０８の後、処理はステップ７１０に進み、ここで、望ましいフォーカスポイントの座標および／または他の適切な情報が保存され、また、アンカーポイントとして参照される。フレームがアンカーポイントの間に位置する場合、フォーカスポイントを外挿することができることに注意されたい。
【００５９】
ステップ７１０の後、処理はステップ７１２に進み、ここで、顕微鏡対物レンズは、本稿で議論される技術によりベストフォーカス位置に位置決めされる。ステップ７１２の後、処理はステップ７１４に進み、ここで画像が収集される。ステップ７１４の後、処理はテストステップ７１６に進み、ここで、関心領域の全体がスキャンされ画像取得されたかどうかが決定される。まだであったら、処理はステップ７１８に進み、ここでＸＹステージは、本稿で議論される技術により、組織をＸ方向および／またはＹ方向に移動させる。ステップ７１８の後、処理はステップ７０８に戻る。テストステップ７１６において、関心領域の全体がスキャンされ、画像取得されたことを決定されると、処理はステップ７２０に進み、ここで収集された画像フレームは互いに結び付けられ、または他の方法で結合され、本稿で説明されたシステムおよび本稿で議論される技術（たとえば、米国特許出願第２００８／０２４０６１３号などを参照）を用いて、モザイク画像を形成する。ステップ７２０の後、処理は完了する。１つまたはそれ以上のモザイク画像を取得するために、本稿で説明されるシステムに他の適切な手順を採用することもできることに注意されたい。
【００６０】
本稿で説明されるシステムの有利な動作に関して、ｚ位置の再現性は、対物レンズのフォーカス深さの端数まで再現できるようにすることができる。フォーカスモーターによるｚ位置の戻るときの小さなエラーは、タイルシステム（２Ｄ  ＣＣＤまたはＣＭＯＳ）およびラインスキャンシステムの隣接列で容易に観察できる。上述した６０倍での分解能に関し、１５０ナノメートルまたはそれ以下のオーダーでのｚピーク再現性が望ましく、そのような再現性は、４倍、２０倍、および／または４０倍の対物レンズなどの他の対物レンズにも好適である。
【００６１】
本稿で説明されるさらなるシステムによれば、本稿で説明されるディジタル病理学イメージングの特徴および技術に使用できる病理学顕微鏡用途のために、ＸＹステージを含むスライドステージシステムの様々な実施形態が提供され、たとえば、オンザフライフォーカス技術に関して本稿で議論したＸＹ移動ステージ１３０のように機能するものを含む。一実施形態によれば、本稿でさらに詳細に議論されるように、ＸＹステージは、剛性ベースブロックを含むことができる。ベースブロックは、盛り上がったボス上に支持される、ガラスの平坦なブロックを含むことができ、また、盛り上がったボス上に支持される、三角形の断面を備えるガラスの第２ブロックを含むことができる。
【００６２】
図１８は、本稿で説明されるシステムの一実施形態に使用することができるＸＹステージの精密ステージ８００（たとえばＹステージ部分）の実施形態を示す概略図である。たとえば、精密ステージ８００は、２５ｍｍ×５０ｍｍの領域にわたって、１５０ナノメートルまたはそれ以下のオーダーでｚピークの再現性を達成することができる。本稿でさらに議論されるように、精密ステージ８００は、本稿で議論される特徴および技術とともに使用することができ、たとえば、オンザフライフォーカス技術に関して議論したＸＹ移動ステージ１３０の機能を含むことができる。精密ステージ８００は、剛性ベースブロック８１０を含むことができ、ガラスの平坦なブロック８１２が盛り上がったボス上に支持される。これらのボスの間隔は、精密ステージ８００の重量により、単純な支持部上のガラスブロックの沈降が最小化されるようにされる。三角形の断面を備えるガラス８１４の第２ブロックは、盛り上がったボス上に支持される。ガラスブロック８１２、８１４は、ガラスブロックを曲げない半剛性エポキシによりベースブロック８１０に接着式に結合することができる。ガラスブロック８１２、８１４はまっすぐなものとすることができ、また、５００ｎｍの光の１つまたは２つの波長分に研磨される。Zerodur（登録商標）のような低熱膨張の材料を、ガラスブロック８１２、８１４の材料として採用することができる。他の適切なガラスのタイプを本稿で説明されるシステムに使用することもできる。カットアウト部８１６は、顕微鏡コンデンサからの光がスライド上の組織を照らすことを可能にする。
【００６３】
２つのガラスブロック８１２、８１４は、滑らかなまっすぐなレールとして、または移動ステージブロック８２０のガイドの道として使用することができる。移動ステージブロック８２０は、硬質プラスチックの球形に形成されたボタン（たとえば５つのボタン）を含むことができ、これは位置８２１ａ−ｅに示されるようにガラスブロックに接触する。これらのプラスチックボタンは球形であり、接触表面は、プラスチックの弾性係数により決定される非常に小さな領域＜＜０．５ｍｍに制限されるようにすることができる。たとえば、ＰＴＦＥ、または、英国のGGB Bearing Technology社からの他の熱可塑性プラスチックおよび他の潤滑添加剤を使用することができ、また、約３ｍｍ直径の接触ボタンの形状に型入れすることができる。一実施形態において、プラスチックボタンと磨きガラスとの間の摩擦係数はできるだけ小さくなるようにすべきであるが、装置のメンテナンスを節約するために液体潤滑材の使用は避けることが望ましい。一実施形態において、０．１から０．１５の間の摩擦係数は、乾燥使用で容易に達成することができる。
【００６４】
図１９Ａ、１９Ｂは、本稿で説明されるシステムの一実施形態に使用できる移動ステージブロック８２０のより詳細な図であり、位置８２１ａ−ｅにおいてガラスブロック８１０、８１２に接触する球形上ボタン８２２ａ−ｅを示している。ボタンは、駆動方向（Ｙ）以外のすべての方向に剛性となる位置に配置することができる。たとえば、２つのプラスチックボタンは、互いに向かい合い、三角形状のガラスブロック８１４の側部に接触し、一方のプラスチックボタン８２２ａは平坦なガラスブロック８１２に接触するように位置決めされる。移動ステージブロック８２０は、１つまたはそれ以上の穴８２４を含むことができ、軽量化し、および、プラスチック支持ボタン８２２ａ−ｅの位置により形成される三角形の中心に重心がくるように形状つける。このようにして、三角形８２８の角部におけるプラスチックボタン８２２ａ−ｅの各々は、ステージ８００の運動中のあらゆるときに等しい重量を備えるようにすることができる。
【００６５】
図１８に戻り、スライドは、スライドネスト８３２におけるバネ付勢アーム８３０を介してクランプされる。スライド８０１は、ネスト８３２内に手動で配置することができ、および／または補助的な機構によりロボット式にネスト８３２内に配置することができる。剛性のカンチレバーアーム８４０は、小径屈曲ロッド８４２の端部を支持および固くクランプし、ロッド８４２は高疲労強度鋼で形成することができる。一例において、この直径は０．７ｍｍとすることができる。ロッド屈曲部８４２の他方の端部は、移動ステージ８２０上の重心位置８２６に取り付けることができる。カンチレバーアーム８４０は、ベアリングブロック８５０に取り付けることができ、ベアリングブロックは硬質化鋼レール８５２上の再循環ベアリング設計を介して移動することができる。リードスクリューアセンブリ８５４は、ステッパモーター８５６により回転させることができる。上述した要素の好適な部品は、日本のＴＨＫ社などいくつかの会社から入手可能である。リードスクリューアセンブリ８５４は、レール８５２上でベアリングブロック８５０を駆動し、これはロッド屈曲部８４２を介して移動ステージブロック８２０を押し引きする。
【００６６】
ロッド屈曲部８４２の曲げ剛性は、６０００ｘより大きく、プラスチックパッド上の移動ステージブロック８２０の剛性よりも小さい（ｚ方向における移動ステージの平面に直交する力に対抗する剛性である）。これは、ベアリングノイズにより生成されるベアリングブロック８５０／カンチレバーアーム８４０の上下運動からステージブロック８２０を効率的に分離する。
【００６７】
本稿で説明される精密ステージ８００の設計における注意深い質量バランスおよび配置への注意は、小さな揺れ運動を生成し得る、移動ステージブロック８２０のモーメントを最小化する。さらに、移動ステージブロック８２０は磨きガラス上を移動するので、移動ステージブロック８２０は、１５０ナノメートルピークより小さいｚ位置再現性を備え、これは６０倍の拡大でのスキャンに十分である。６０倍の条件は、もっとも厳しく、２０倍および４０倍の高ＮＡ対物レンズのようなより低い倍率は、６０倍の条件で得られる性能に類似の好適な性能を示す。
【００６８】
図２０は、本稿で議論される精密ステージによるＸＹ複合ステージ９００の全体の実施例を示し、これは、Ｙステージ９２０、Ｘステージ９４０、およびベースプレート９６０を含み、これは本稿で説明されるシステムの実施形態に使用することができる。この場合、Ｙステージ９２０のベースブロックは、Ｘ方向の移動ステージであるＸステージ９４０になる。Ｘステージ９４０のベースブロックは、地上に固定することができるベースプレート９６０である。本稿で説明されるシステムによれば、ＸＹ複合ステージ９００は、Ｚ方向において１５０ナノメートルのオーダーの再現性を提供し、Ｘ方向およびＹ方向において１−２ミクロン（またはそれ以下）のオーダーの再現性を提供する。本稿で説明されるシステムによれば、ステージが英国のGloucestershireのRenishawにより製造されるもののようなテープスケールを介してフィードバック位置を含む場合、サブミクロンの正確さを達成可能である。
【００６９】
本稿で説明されるシステムによるステージ設計は、本稿で説明されるシステムによるＸＹステージが、非球形ボールベアリングまたは非円筒形クロスローラーベアリングによる再現性エラーを受けないという点で、球形ベアリングに支持される移動ステージよりも優れたものとすることができる。さらに、再循環ベアリング設計において、異なるサイズのボールの新しいボール要素は、繰り返し不可の運動を生じさせることがある。本稿で説明される実施形態のさらなる利点は、ステージのコストである。ガラス要素は、標準的なラップ仕上げおよび磨き技術を使用し、過度に高価ではない。ベアリングブロックおよびリードスクリューアセンブリは、ロッド屈曲部が移動ステージをベアリングブロックから脱連結させるという点で特別に高品質である必要はない。
【００７０】
本稿で説明されるさらなるシステムによれば、ディジタル病理学スライドのスキャン中に、スキャン時間を減少および／または最小化することは有利である。臨床用の設定において、望ましいワークフローは、ロボットスライドスキャン顕微鏡にスライドのラックを配置し、ドアを閉め、システムにスライドをスキャンするように命令することである。全てのスライドがスキャンされるまで、ユーザーの介入が不要であることが望ましい。バッチサイズは複数のスライド（たとえば１６０のスライド）を含むことができ、全てのスライドをスキャンする時間はバッチタイムと称される。スライドのスループットは、処理時間あたりのスライド数である。サイクルタイムは、観察のための準備ができた利用可能となる各スライド画像の間の時間である。
【００７１】
サイクルタイムは、画像を取得する以下のステップにより影響を受けることがあり、それらのステップは、（ａ）ロボット式にスライドをピックアップするステップ、（ｂ）スライド組織領域のサムネイル画像または、概観画像を形成し、ラベル付けするステップ、（ｃ）スライド組織を境界付ける関心領域を計算するステップ、（ｄ）組織上のベストフォーカスポイントの規則的なアレイを探すために境界付けられた組織領域を予備スキャンするステップ、（ｅ）ステージおよび／またはセンサの移動により組織をスキャンするステップ、（ｆ）観察の準備のための圧縮出力画像を形成するステップ、（ｇ）次のスライドのために、スライドを配置するステップ、である。ステップ（ｄ）は、本稿で説明されるシステムによるダイナミックフォーカスまたは「オンザフライ」フォーカスが実行される場合、必要でないことがあることに注意されたい。また、スキャン時間／画像取得時間は、オンザフライフォーカス技術の利用により低減されることがあることに注意されたい。
【００７２】
本稿で説明されるシステムは、さらに、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｇ）を実行する時間を取り除く、または優位に短くすることを含むことができる。本稿で説明されるシステムの様々な実施形態によれば、これらのゲインは、たとえば、キャッシュコンセプトを使用することで達成することができ、ここで、１つのスライドのための上述のステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｇ）は、他のスライドのためのステップ（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の時間に重ねられ、これは本明細書でさらに詳しく議論される。様々な実施形態において、１つのスライドのためのステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を、他のスライドのためのステップ（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に重ねることは、１つのスライドのためのステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が他のスライドのためのステップ（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に重ねられないシステムに比べて、１０％、２５％、または５０％のゲインを提供することができる。
【００７３】
図２１は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、スライドキャッシュ装置１０００を示す概略図である。スライドピックアップヘッド１００２は、スライド１００１をピックアップするように位置決めすることができる。ピックアップヘッド１００２は、スライド１００１をピックアップするための機械装置および／または真空装置を使用することができる。スライド１００１は、バッチ内の、たとえば、１６０個のスライドのバッチ内のスライドの集合の内の１つとすることができる。スライドの集合は、スライドラック１００３内に配置することができる。ピックアップヘッド１００２は、鋼鉄レール１００５上を移動するベアリングカーまたはブロック１００４に取り付けることができる。ベアリングブロック１００４は、回転リードスクリュー１００６により移動される。モーターカウントは、ロータリーエンコーダ１００７により検出され、スライド位置をＹ方向に制御するために線形行程に変換される。要素１００２−１００７は、スライドローダー／アンローダー１００８と言及される移動アセンブリを含むことができる。スライドローダー／アンローダー１００８は、レール１０１０上のモーター駆動のベアリングカーまたはブロック１００９上でＸ方向に移動することができ、スライドローダー／アンローダー１００８がＸ方向およびＹ方向の両方に移動することを可能にする。
【００７４】
動作において、ピックアップヘッド１００２に保持されているスライドは、スライド組織領域のサムネイル画像または概観画像を得てラベル付けするために（たとえば上述のステップ（ｂ））、低解像度カメラ１０１１の下に位置決めすることができる。この動作が完了すると、ステップ（ｃ）が実行され、また、スライドは、スライドバッファ１０１２上にの位置に配置される。スライドバッファ１０１２は、２つ（またはそれ以上）のバッファスロットまたは位置１０１８ａ、１０１８ｂを含むことができ、バッファ位置１０１８ａに位置するスライド１０１７を含むように示されている。
【００７５】
一実施形態において、複合ＸＹステージ１０１３は、Ｙ方向に移動するステージプレート１０１４を含むことができ、これはＸ方向に移動するプレート１０１５に搭載される。ＸＹステージ１０１３は、本稿で議論されるものと類似の特徴および機能を備えることができ、たとえば、本稿で議論される複合ＸＹステージ９００の特徴を含むことができる。ステージプレート１０１４は、さらに、追加のスライドピックアップヘッド１０１６を含むことができる。ピックアップヘッド１０１６は、上述したピックアップヘッド１００２に類似のものとすることができる。ピックアップ１０１６は、スライドをピックアップするために機械装置および／または真空装置を使用することができる。
【００７６】
複合ＸＹステージ１０１３のピックアップヘッド１０１６は、バッファ位置１０１８ａに移動することができ、スライド１０１７をピックアップする。スライド１０１７は、ここで、上述のステップの１つまたはそれ以上を継続することができ、（ｄ）予備スキャン、（ｅ）スキャン、（ｆ）出力イメージの形成、のステップを含む。この処理が実行されている間、スライドローダー／アンローダー１００８は、他のスライド（たとえばスライド１００１）をピックアップすることができ、カメラ１０１１を用いてスライド１００１のサムネイル画像を取得し、スライド１００１を、スライドバッファ１０１２内の空の位置１０１８ｂに配置し、これは破線１００１´により概略的に示されている。先行するスライド（スライド１０１７）のスキャンが完了すると、ＸＹ複合ステージ１０１３のスライドピックアップヘッド１０１６は、スライド１０１７をバッファ位置１０１８内に配置し、スキャンのためにバッファ位置１０１８ｂから次のスライド（スライド１００１）をピックアップする。複合ＸＹステージ１０１３は、高解像度光学系の顕微鏡光学系およびカメラ１０１９の下で、規則的な前後のスキャンパターンで移動することができ、本稿で議論される特徴および技術により、生物学的組織の高解像度画像を取得する。ＸＹステージ１０１３および／またはスライドローダー／アンローダー１００８の運動およびスライド選択は、制御システム内の１つまたはそれ以上のプロセッサにより制御することができる。
【００７７】
スライドローダー／アンローダー１００８は、バッファ位置１０１８ａに移動することができ、スライド１０１７をピックアップし、スライド１０１７をスライドラック１００３内に配置することができる。このスライド１０１７は、上述したステップの全てが完了している。スライドローダー／アンローダー１００８は、その後、スライドバッファ１０１２内の他のスライドのピックアップおよびロードを継続することができ、最終的に、スライド１００１をピックアップしてスライドラック１００３に戻す。上述したような処理は、スライドラック１００３内にある全てのスライドがスキャンされるまで継続されようにすることができる。
【００７８】
本稿で説明されるスライドキャッシュ技術は、有利な時間節約を提供する。たとえば、２０倍で１５ｍｍ×１５ｍｍの視野のシステムにおいて、ピックアップ時間は約２５秒であり、サムネイル取得は約１０秒であり、予備スキャン時間は約３０秒であり、スキャン時間は９０秒である。出力ファイルの生成は、スキャン処理と同時になされ、約５秒が追加され得る。スライドの配置は約２０秒である。これらの全ての時間を合計すると１８０秒のサイクルタイムとなる。ＸＹ複合ステージは、スキャンされたスライドをピックアップして配置する時間が必要であり、これは約１０秒かかる。したがって、スキャン時間の低減は、約１−（１８０−５５＋１０）／１８０＝２５％である。本稿で説明されるオンザフライフォーカスのようなダイナミックフォーカス技術を使用するシステムでは、予備スキャン時間は排除され、高データレートカメラではピックアップおよび配置に関連しない時間は２０−３０秒低減され得る。この場合においてスライドキャッシュを使用するスキャン時間の低減は、約１−（７５−５５＋１０）／７５＝５０％となり得る。
【００７９】
図２２Ａは、本稿で説明される一実施形態による、第１スライドに関してスライドキャッシュ処理を示すフローダイアグラムである。ステップ１１０２において、第１スライドは、スライドラックからピックアップされる。ステップ１１０２に後、処理はステップ１１０４に進み、ここで、第１スライドに対して、サムネイル画像が取得され、および／または他のサムネイル処理が行われ、これはスライド上の組織の関心領域を決定することを含む。ステップ１１０４の後、処理はステップ１１０６に進み、第１スライドはスライドバッファ内に配置される。ステップ１１０６の後、処理はステップ１１０８に進み、ここで、第１スライドはスライドバッファからピックアップされる。ステップ１１０８の後、処理はステップ１１１０に進み、ここで第１スライドは、本稿でさらに説明されるような技術によりスキャンされて画像化される。様々な実施形態において、スキャン技術およびイメージング技術は、予備スキャンフォーカスステップ、および／またはオンザフライフォーカス技術のようなダイナミックフォーカス技術の使用を含むことができることに注意されたい。ステップ１１１０の後、処理はステップ１１１２に進み、ここで、第１スライドはスライドバッファ内に配置される。ステップ１１１２の後、処理はステップ１１１４に進み、ここで、第１スライドはスライドバッファからピックアップされる。ステップ１１１４の後、処理はステップ１１１６に進み、ここで、第１スライドはスライドラック内に配置される。ステップ１１１６の後、処理は第１スライドに関して完了する。
【００８０】
図２２Ｂは、本稿で説明される一実施形態による、第２スライドに関するスライドキャッシュ処理を示すフローダイアグラム１１２０である。本稿で議論されるように、フローダイアグラム１１２０の様々なステップは、フローダイアグラム１１００のステップと並行に実行することができる。ステップ１１２２において、第２スライドはスライドラックからピックアップされる。ステップ１１２２の後、処理はステップ１１２４に進み、ここで、第２スライドに関して、サムネイル画像が取得され、および／または、他のサムネイル処理がなされ、これはスライド上の組織の関心領域を決定することを含む。ステップ１１２４の後、処理はステップ１１２６に進み、ここで、第２スライドはスライドバッファ内に配置される。ステップ１１２６の後、処理はステップ１１２８に進み、ここで第２スライドはスライドバッファからピックアップされる。ステップ１１２８の後、処理はステップ１１３０に進み、ここで、第２スライドは、本稿でさらに議論されるような技術によりスキャンされて画像化される。様々な実施形態において、スキャン技術およびイメージング技術は、予備スキャンフォーカスステップ、および／またはオンザフライフォーカス技術のようなダイナミックフォーカス技術の使用を含むことができることに注意されたい。ステップ１１３０の後、処理はステップ１１３２に進み、ここで、第２スライドはスライドバッファに配置される。ステップ１１３２の後、処理はステップ１１３４に進み、ここで第２スライドは、スライドバッファからピックアップされる。ステップ１１３４の後、処理はステップ１１３６に進み、ここで、第２スライドはスライドラック内に配置される。ステップ１１３６の後、第２スライドに関する処理は完了する。
【００８１】
スライドキャッシュに関して本稿で説明されるシステムの実施形態により、第１スライドに関するフローダイアグラム１１００のステップ（たとえば、スライドラックから第２スライドをピックアップすることに関するステップ、サムネイル画商の処理に関するステップ、第２スライドをスライドバッファ内に配置することに関するステップ）は、サイクル時間を低減するために、第２スライドに関するフローダイアグラム１１２０のステップと並行して、スライドキャッシュ装置により実行することができる。たとえば、第２スライドのフローダイアグラム１１２０のステップ１１２２、１１２４、１１２６は、第１スライドに関するフローダイアグラム１１００のステップ１１０８、１１１０、１１１２（たとえば、スライドバッファから第１スライドをピックアップすることに関するステップ、第１スライドをスキャンし画像化することに関するステップ、第１スライドをスライドバッファに配置することに関するステップ）に重ねるようにすることができる。さらに、ステップ１１３４およびステップ１１３６（たとえば第２スライドをスライドバッファからピックアップすることに関するステップ、スライドラック内にスライドを配置することに関するステップ）は、第１スライドのスキャンステップに重ねることができる。本稿で説明されるシステムによる並行スライド処理技術によれば、一度に１つのスライドを処理するシステムに比べて、５０％までの時間ゲインを得ることができ、また、本稿で説明されるシステムおよび技術の他の側面を使用して追加のゲインも可能となり得る。
【００８２】
図２３Ａおよび２３Ｂは、本稿で説明されるシステムの実施形態による、スライドキャッシュ技術を使用するタイミングダイアグラムを示し、また、本稿で説明されるシステムの様々な実施形態による時間節約を示す。
【００８３】
図２３Ａは、予備スキャンが使用されるシナリオでのタイミングダイアグラムを示している。タイミングダイアグラムは、スライドキャッシュを使用するスライド処理ステップの実行に関して約３００秒の期間にわたる３個のスライド（スライド１、２、３）のタイミングを示し、これは、スライドラックからスライドをピックアップすること、サムネイル画像の処理、バッファ内にスライドを配置すること、バッファからピックアップすること、予備スキャン、スライドをスキャンしファイルを出力すること、バッファ内に配置すること、スライドラック内に配置すること、を含む。図示のように、一実施形態において、図示の処理のためのサイクルタイムは、約１５０秒となり得る。
【００８４】
図２３Ｂは、オンザフライフォーカス技術が使用される（予備スキャンなし）シナリオのタイミングダイアグラム１１６０を示している。タイミングダイアグラムは、スライドキャッシュを使用するスライド移動およびスキャンステップを実行することに関する約１５０秒の期間にわたる３個のスライド（スライド１、２、３）のタイミングを示し、これは、スライドラックからスライドをピックアップすること、サムネイル画像を処理すること、スライドをバッファに配置すること、バッファからピックアップすること、スライドをスキャンしファイルを出力すること、バッファ内に配置し、スライドラック内に配置すること、と含む。図示のように、一実施形態において、図示の処理のためのサイクルタイムは約５０秒となり得る。
【００８５】
図２４は、本稿で説明されるシステムの他の実施形態による、スライドキャッシュ装置１２００の概略図である。図示の実施形態において、バッファは必要とされず、スライドキャッシュ装置１２００を使用して、ピックアップ、サムネイル、配置の時間をサイクルタイムから取り除くことができる。スライドキャッシュ装置１２００は、独立に動作する２つのＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０を含むことができる。ＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０の各々は、ＸＹ複合ステージ１０１３に関して本稿で議論したものと類似の特徴を備えることができる。第１スライドラック１２１１は、ステージ１２１０の端部に位置決めすることができ、第２スライドラック１２２１は、ステージ１２２０の端部に位置決めすることができる。本稿で説明されるシステムの他の実施形態に関して、第１スライドラック１２１１および第２スライドラック１２１１は、１つのスライドラックの一部とすることもできることに注意されたい。２つのサムネイルカメラ１２１２、１２２２は、ＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０の各々のために使用されるようにすることができる。スライドラック１２１１、１２２１の各々は、対応するピックアップヘッドを備えるＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０に関するスライドのために使用することができる。１つの顕微鏡光学トレイン１２３０は、ＸＹ複合ステージ１２１０、１２２０の両方のために使用することができる。たとえば、一方のＸＹ複合ステージ（たとえばステージ１２１０）がスライドをスキャンしている間、他方のステージ（たとえばステージ１２２０）は、他のスライドのピックアップ、サムネイル処理、配置の機能を実行する。これらの機能は、スキャン時間に重ねることができる。したがって、本稿で説明されるシステムの図示の実施形態によれば、サイクルタイムは、スライドのスキャン時間により決定されるようにすることができ、ピックアップ、サムネイル処理、および配置の時間は、サイクルタイムから排除される。
【００８６】
図２５Ａはフローダイアグラム１２５０であり、スライド処理のための２つのＸＹ複合ステージを備えるスライドキャッシュ装置のために説明されるシステムの一実施形態による、第１スライドに関するスライドキャッシュ処理を示している。ステップ１２５２において、第１スライドはスライドラックからピックアップされる。ステップ１２５２の後、処理はステップ１２５４に進み、ここで第１スライドに対してサムネイル処理が実行される。ステップ１２５４の後、処理はステップ１２５６に進み、ここで、本稿でさらに議論されるような技術により第１スライドはスキャンされ画像化される。様々な実施形態において、スキャン技術およびイメージング技術は、予備スキャンフォーカスステップ、および／または、オンザフライフォーカス技術のようなダイナミックフォーカス技術の使用を含むことができることに注意されたい。ステップ１２５６の後、処理はステップ１２５８に進み、ここで、第１スライドはスライドラック内に戻される。ステップ１２５８の後、第１スライドに関する処理は完了する。
【００８７】
図２５Ｂは、スライド処理のための２つのＸＹ複合ステージを備えるスライドキャッシュ装置のために説明されるシステムの一実施形態による、第２スライドに関するスライドキャッシュ処理を示すフローダイアグラム１２７０である。ステップ１２７２において、第２スライドはスライドラックからピックアップされる。ステップ１２７２の後、処理はステップ１２７４に進み、ここで第２スライドに対してサムネイル処理が実行される。ステップ１２７４の後、処理はステップ１２７６に進み、ここで、本稿でさらに議論されるような技術により第２スライドはスキャンされて画像化される。様々な実施形態において、スキャン技術およびイメージング技術は、予備スキャンフォーカスステップ、および／または、オンザフライフォーカス技術のようなダイナミックフォーカス技術の使用を含むことができることに注意されたい。ステップ１２７６の後、処理はステップ１２７８に進み、ここで、第２スライドはスライドラックに戻される。ステップ１２７８の後、第２スライドに関する処理は完了する。
【００８８】
スライドキャッシュを含む、本稿で説明されるシステムの一実施形態によれば、第１スライドに関するフローダイアグラム１２５０のステップは、サイクルタイムを短くするために、第２スライドに関するフローダイアグラム１２７０のステップと並行して、スライドキャッシュ装置により実行することができる。たとえば、第２スライドに関するステップ１２７２、１２７４、１２７８（たとえば、ピックアップ、サムネイル処置、配置処理）は、第１スライドのステップ１２５６（たとえば、第１スライドのスキャン／イメージング）に重ねることができ、その逆も可能であり、ピックアップ、サムネイル処理、配置のための時間がサイクルタイムから排除される。したがって、サイクルタイムは、本稿で説明されるシステムの一実施形態によるスライドのスキャンタイムのよってのみ決定される。
【００８９】
図２６は、本稿で説明されるシステムの他の実施形態による、スライドキャッシュ装置１３００を示す概略図である。スライドキャッシュ装置１３００は、カルーセル１３１０として構成されるスライドラック、スライドハンドラ１３２０、バッファ１３３０、およびＸＹステージ１３４０を含むことができる。カルーセル１３１０は、位置１３１２、１３１２´、１３１２´´を画定する１つまたはそれ以上のスライドホルダ装置（たとえばカセッテ）を含むことができ、これらの位置にスライド１３０１のようなスライドが、イメージング装置１３５０により画像化される前および／または後に配置される。イメージング装置１３５０は、本稿で議論されるような特徴および機能を備えることができる。
【００９０】
位置１３１２、１３１２´、１３１２´´は、ウェッジのアレイ（たとえば８個のウェッジ）として示されており、本稿でさらに議論されるように、カルーセル１３１０は、複数のスライド位置が図示のウェッジ位置１３１２、１３１２´、１３１２´´の各々の下に延びるような高さを備えることができる。スライドハンドラ１３２０は、アーム１３２２を含むことができ、これは、ピックアップヘッドとして機能し、スライドをピックアップするための機械的装置および／または真空装置を含むことができる。スライドハンドラ１３２０上のアーム１３２２は、カルーセル１３１０、バッファ１３３０、およびＸＹステージ１３４０の間でスライドを移動させるために、位置１３２２ａ−ｄの間を移動することができる。
【００９１】
バッファ１３３０は、複数のバッファ位置１３３２、１３３４を含むことができる。１つのバッファ位置１３３２は、戻りバッファ位置１３３２として設計することができ、ここで、イメージング装置１３５０からＸＹステージ１３４０を介して戻されるスライドは、スライドハンドラ１３２０によりカルーセル１３１０に戻されるように移動される前に位置決めされる。他のバッファ位置１３３４は、カメラバッファ位置１３３４として設計することができ、ここで、本稿で議論される技術により、イメージング装置１３５０に送られることになるスライドのサムネイル画像が取得される。スライドのサムネイル画像がカメラバッファ位置１３３４で取得された後、スライドは、ＸＹステージ１３４０上の位置１３４２に移動させることができ、ＸＹステージ１３４０は、本稿で議論される技術によるスキャンおよびイメージングのためにイメージング装置１３５０にスライドを輸送する。
【００９２】
図２７は、スライドキャッシュ装置１３００の他の図を示す概略図である。スライドキャッシュ装置１３００の要素は、様々な運動および複数の運動の自由度で動作する機能を備えることができる。たとえば、カルーセル１３１０は、方向１３１１に回転可能とすることができ、複数のスライド（スライド１、２、３、４として示される）を収容するために、各回転位置における複数の高さ位置において複数のスライド位置１３１２ａ−ｄを含むことができる。一実施形態において、各ウェッジ位置１３１２、１３１２´、１３１２´´における複数のスライド位置１３１２ａ−ｄは、たとえば、カルーセル１３１０の高さ内に等間隔で位置決めされる４０個のスライドのための位置を含むことができ、カルーセルの高さは一実施形態において１２インチとすることができる。さらに、カルーセル１３１０は、ユーザートレイ１３１４を含むことができ、これは１つまたはそれ以上のスライド位置１３１３ａ、ｂを備え、ここに、ユーザーは、カルーセル１３１０において他のスライドに追加して画像化されるスライドを挿入することができる。ユーザートレイ１３１４内へのスライドの相互作用は、たとえば、ユーザートレイ１３１４のカバーを上げ、および／または、スライドをユーザートレイ１３１４の位置１３１４ａ、ｂの一つ内に挿入することで、バイパスモードを開始することができ、ここで、カルーセル１３１０のウェッジ位置からの次のスライドに代わってユーザートレイ１３１４からのスライドが処理される。
【００９３】
スライドハンドラ１３２０のアーム１３２２は、少なくとも３の自由度で運動するように示されている。たとえば、アーム１３２２は、カルーセル１３１０、バッファ１３３０、およびＸＹステージ１３４０の各々に係合するため、方向１３２１ａに回転することができる。さらに、アーム１３２２は、カルーセル１３１０の異なる高さ位置１３１２ａ−ｄに対応する方向１３２１ｂに調整可能とすることができる。さらに、カルーセル１３１０、バッファ１３３０、およびＸＹステージ１３４０からのスライドのロードおよびアンロードに際して、アーム１３２２は方向１３２１ｃに延長することができる。以下でさらに議論されるように、スライドキャッシュ装置１３００のデッドタイムを最小化するために、一実施形態において、アーム１３２２が回転する弧の距離を最小化することは有利であり、および／または、アーム１３２２および／またはスライドハンドラ１３２０により移動する他の距離を最小化することは有利である。様々な実施形態において、カルーセル１３１０、スライドハンドラ１３２０、およびＸＹステージ１３４０の運動は、本稿で議論されるような制御システムにより制御することができる。また、一実施形態において、バッファ１３３０およびＸＹステージ１３４０は、同一の高さとすることができる。
【００９４】
スライドは異なるタイプの生物学的サンプルを保持することができる。生物学的サンプルは、対象植物から取り除いた組織サンプル（たとえば、任意の細胞の収集物）とすることができる。いくつかの実施形態において、生物学的サンプルは、限定するわけではないが、組織の一部、器官、腫瘍部分、塗抹、凍結部分、細胞学標本、または細胞ラインを含む。切開バイオプシー、コアバイオプシー、摘出バイオプシー、針吸引バイオプシー、コア針バイオプシー、定位バイオプシー、オープンバイオプシー、または外科的バイオプシーをサンプル取得に用いることができる。いくつかの実施形態において、サンプルは植物、植物組織培養などとすることができる。
【００９５】
スライドは、たとえば顕微鏡または他の光学装置のような光学機器などの機器を用いて試験するために、サンプルを保持することができる、概ね平坦で透明な基板とすることができる。たとえば、図２６のスライド１３０１は、サンプルを支持する正面部を備える透明材料の概ね矩形のピースとすることができる。顕微鏡スライド１３０１は、ガラスまたは他の透明材料から形成される標準的な顕微鏡スライドの形状とすることができる。いくつかの実施形態において、スライド１３０１は、約３インチ（７５ｍｍ）の長さを備え、約１インチ（２５ｍｍ）の幅を備え、約１ｍｍの厚さを備える。
【００９６】
スライド１３０１は、ラベルを含むことができる。ラベルは、コード化された命令、対象情報、追跡情報などを備える、機械読取可能なコード（１次元または多次元バーコードまたはインフォグリフ、ＲＦＩＤタグ、ブラッグ回折格子、磁気ストリップ、またはナノバーコードなど）を含むことができる。ラベルは、スライドキャッシュ装置１３００内の異なる場所に配置される読み取り機により解析することができる。
【００９７】
スライドは、サンプルを保護するカバースリップを含むことができる。スライド１３０１が標準的な顕微鏡スライドであるなら、カバースリップは約０．５インチ（１３ｍｍ）から約３インチ（７６ｍｍ）の範囲の長さ、約０．５インチ（１３ｍｍ）から約１インチ（２５．５ｍｍ）の範囲の幅、約０．０２インチ（０．５ｍｍ）から約０．０８インチ（２ｍｍ）の範囲の厚さを備えることができる。いくつかの実施形態において、約５０ｍｍの長さ、約２４ｍｍの幅、約０．２ｍｍの厚さの標準カバースリップが使用される。必要であれば、または所望であれば、他の寸法も可能である。カバースリップは、全体または一部において、ポリマー、プラスチック、複合材、ガラス、これらの組み合わせ、または概ね剛体または半剛体、またはたわみ性の他の好適な材料から形成することができる。
【００９８】
図２８Ａ−２８Ｊは、図２６および図２７のスライドキャッシュ装置の、本稿で説明されるシステムの一実施形態によるスライドキャッシュ操作を示す概略図である。一実施形態によれば、本稿で議論されるスライド操作はシステムのデッドタイム、すなわち、スライドピックアップ、およびスライドスキャンおよびイメージング操作に重ならない移送操作の間の時間、を最小化する。デッドタイムは、たとえば、スライドハンドラ１３２０がスライドをピックアップすることを可能にする位置にＸＹステージ１３４０が移動するところでの停止時間を含むことができる。デッドタイムへの他の貢献は、スライドをバッファ１３３０の戻り位置に移動させること、ＸＹステージ１３４０にスライドを再ロードすることを含むことができる。
【００９９】
図２８Ａは、図示のシーケンスの始まりであり、ここでスライド２は、イメージング装置１３５０において現在スキャンされて画像化されている。スライド１、３、４は、スキャンおよび画像化されるのをカルーセル１３１０内で待機しており、スライドハンドラ１３２０は、ＸＹステージ１３４０にスライド２を輸送した位置にある。図２８Ｂは、スキャンおよび画像化される次のスライド（スライド３）をロードするために、スライドハンドラ１３２０が回転および下降し、一方で、スライド２がスキャンおよび画像化され続けているところを示している。図２８Ｃは、スライド３のサムネイル画像を取得するために、スライドハンドラ１３２０がスライド３を、バッファ１３３０のカメラバッファ位置１３３４に輸送するところを示している。図２８Ｄは、スライド２のスキャンが完了した後にイメージング装置１３５０から戻っているＸＹステージ１３４０からスライド２をアンロードするために、スライドハンドラ１３２０が位置決めされるところを示している。ＸＹステージ１３４０がアンロードされる位置に移動ときの時間はスラックタイムの一例であることに注意されたい。ＸＹステージ１３４０が、スライド２をアンロードするための位置にあり、アンロードされるのを待機し、スライド３がＸＹステージ１３４０上にロードされるのを待機している時間は、停止時間の一例である。
【０１００】
図２８Ｅは、スライド２が、スライドハンドラ１３２０により、ＸＹステージ１３４０からバッファ１３３０の戻り位置１３３２へ輸送されることを示している。スライドハンドラ１３２０は、カメラバッファ入り１３３２からスライド３をピックアップするための位置に進む。図２８Ｆは、スライド３がカメラバッファ位置１３３４からピックアップされ、ＸＹステージ１３４０上にアンロードされることを示している。図２８Ｇは、スライド３が現在スキャンされており、スライド２がスライドハンドラ１３２０により戻りバッファ位置１３３２からピックアップされているところを示している。図２８Ｈは、スライド２が、適切な位置に回転および直進移動するスライドハンドラ１３２０によりカルーセル１３１０内の位置に戻されることを示している。図２８Ｉは、スライドハンドラ１３２０が、適切な位置へ直進移動し、スライド１をカルーセル１３１０からピックアップすることを示している。図２８Ｊは、スライドハンドラ１３２０はスライド１をカメラバッファ位置に輸送してアンロードすることを示し、ここで、スライド１のサムネイル画像が取得され、スライド３はいまだスキャンされているところである。カルーセル１３１０の残りのスライド、および／または、任意のユーザースライド、本稿で議論されるバイパスモード動作を開始するためにユーザートレイ１３１４内にユーザーにより挿入された任意のスライドに対して図示のシーケンスに関して上述したもの類似のさらなる繰り返しを実行することができる。
【０１０１】
本稿で説明されるさらなるシステムによれば、本稿で説明されるシステムの様々な技術および特徴に適用可能な顕微鏡の実施形態に使用できる照明システムを使用することができる。顕微鏡は、明視野顕微鏡にケーラー照明を広く使用できることが知られている。ケーラー照明の主な特徴は、開口数および照明領域の両方が調整可能なアイリスを介して制御可能であることであり、様々な倍率、視野、および開口数で顕微鏡対物レンズの広い範囲に調整できる。ケーラー照明は、望ましい結果を生じさせるが、空間を優位に消費する多数の部品を必要とすることがある。したがって、本稿で説明されるシステムの様々な実施形態は、顕微鏡応用の有利に照明のための特徴および技術を提供し、公知のケーラー照明システムのいくつかの欠点を避け、ケーラー照明の有利な点を維持する。
【０１０２】
図２９は、本稿で説明されるシステムの実施形態に使用することができる、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明アセンブリ１４０２を使用するスライド１４０１を照明するための照明システム１４００を示す概略図である。本稿で説明されるシステムに、他の適切な照明システムを使用することもできることに注意されたい。ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２は、本稿でさらに議論されるように、複数の実施形態による様々な特徴を備えるようにすることができる。ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２からの光は、ミラー１４０４および／または他の適切な光学部品を介してコンデンサ１４０６に伝播する。コンデンサ１４０６は、本稿でさらに議論されるように、ＸＹステージ１４０８の必要とされる任意の動作距離に対応するために、適切な動作距離（たとえば少なくとも２８ｍｍ）を備えるコンデンサとすることができる。一実施形態において、コンデンサは、２８ｍｍの動作距離を備えるMotic社により製造されるコンデンサSG03.0701とすることができる。コンデンサ１４０６は、スライド１４０１上の標本を照射する光の開口数（円錐角度）を制御する調整可能なアイリス絞りを含むことができる。スライド１４０１は、顕微鏡の対物レンズ１４１０の下でＸＹステージ１４０８上に配置することができる。ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２は、スライド１４０１上の標本のスキャンおよびイメージングに使用することができ、たとえば、本稿で説明されるシステムの特徴および技術による、スライドキャッシュ、および／またはダイナミックフォーカスのためのＸＹステージの運動に関する操作を含む。
【０１０３】
ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２は、高輝度白色ＬＥＤのようなＬＥＤ１４２０を含むことができ、また、集光素子として使用できるレンズ１４２２、スライド１４０１上の照明領域を制御することができる調整可能なアイリス視野絞り１４２４を含むことができる。ＬＥＤ１４２０の発光表面は、レンズ１４２２により、コンデンサ１４０６の入口瞳上１４０６ａに写像することができる。入口瞳１４０６ａは、コンデンサ１４０６のＮＡ調整絞り１４０６ｂとともに配置することができる。レンズ１４２２は、ＬＥＤ１４２０の出力光の大部分を集光し、ＬＥＤ１４２０の像を、コンデンサ１４０６のＮＡ調整絞り１４０６ｂ上に適切な拡大率でフォーカスするように選択でき、ＬＥＤ１４０２の像は、コンデンサ１４０６のＮＡ調整絞り１４０６ｂの開口部を満たす。
【０１０４】
コンデンサ１４０６は、ＮＡ調整絞り１４０６ｂとともにＬＥＤ１４２０の光をスライド１４０１上にフォーカスするために使用することができる。スライド１４０１上の照明領域は、ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２に設けられる視野絞り１４２４により制御することができる。視野絞り、および／またはコンデンサ１４０６と視野絞り１４２４との間の空間は、ＬＥＤ１４２０からの光をスライド１４０１の平面上に写像するために調整することができ、視野絞り１４２４は、照明されるスライド１４０１の領域を制御することができる。
【０１０５】
イメージセンサは、スライドを収容するＹステージが移動しているときにフレームを取得するので、短時間で高輝度化を可能にするために、ＬＥＤ１４２０をパルス状にオン、オフすることができる（たとえばストロボ化される）。たとえば、約１３ｍｍ／ｓｅｃで移動しているＹステージに関し、０．５ピクセルより小さいぼけを維持するために、ＬＥＤ１４２０は、１０ミリ秒にパルス化することができる。ＬＥＤ光パルスは、本稿でさらに議論されるフォーカスシステムおよび技術による、ディザレンズ共振周波数にロックされるマスタークロックによりトリガされるようにすることができる。
【０１０６】
図３０は、本稿で説明されるシステムの実施形態に使用することができる、ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２´の実施形態の詳細な側面図を示す概略図であり、ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２に関して説明された特徴に対応する。ＬＥＤ１４３０、レンズ１４３２、および視野絞り１４３４の実装および構成は、他の構造的な支持部および調整可能な部品１４３６に関して示されている。
【０１０７】
図３１は、本稿で説明されるシステムの実施形態に使用でき、ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２に関して議論したものと類似の特徴および機能を備える、ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２´´の具体的な実装の分解図を示す概略図である。アダプタ１４５１、マウント１４５２、クランプ１４５３、およびマウント１４５４は、ＬＥＤ１４５５を、レンズ１４６２に対して固定的に位置決めされるように、ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２´´内にしっかりと固定し位置を与えるために使用することができる。ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２´´を固定取り付けするために、さらに、適切なネジおよびワッシャ部品１４５６−１４６１を使用することができる。様々な実施形態において、ＬＥＤ１４５５は、Lexeonにより製造される、４５００ルーメンの光学出力、７００００時間の寿命を備える高輝度白色ＬＥＤ、および／または好適なＬＥＤである、Luminus, PhatLitght White LED CM-360 Seriesとすることができる。レンズ１４６２は、MG 9P6mm, 12mm OD（外径）レンズとすることができる。チューブレンズ素子１４６３、アパーチャ１４６４、スタックチューブレンズ素子および保持リング１４６７は、レンズ１４６２を調整可能な視野絞り素子１４６５に対して位置決めおよび取り付けるために使用することができる。調整可能な視野絞り素子１４６５は、Thor LabsによるRing-Activated Iris Diaphragm, pat number SM1D12Dとすることができる。スタックチューブレンズ１４６６は、Thor LabsによるP3LGスタックチューブレンズとすることができる。チューブレンズ１４６３は、Thor LabsによるP50DまたはP5LGチューブレンズとすることができる。ＬＥＤ照明アセンブリ１４０２´´の素子をさらに固定取り付けするのに適切であれば、他のワッシャ１０６８およびネジ部品１４６９を使用することができる。
【０１０８】
本稿で説明されるさらなるシステムによれば、本稿で説明されるシステムの様々な実施形態によるディジタル病理学応用のための高速スライドスキャンのための装置および技術が提供される。一実施形態において、スライドホルダ  病理学顕微鏡のためのスライドホルダは、（ｉ）ディスク形状のトレイと、（ｉｉ）トレイに形成される複数の凹部と、を含むことができ、各凹部はスライドを受け入れるように構成され、また、凹部はトレイに円周方向に配置される。トレイは、中心スピンドル穴および２つのロック穴を含むことができ、ロック穴は、トレイに垂直な軸の周りで高速に回転するようにされた装置上でピックアップするように構成される。凹部は、トレイ内で個別の角度位置においてミル加工された凹部とすることができる。凹部は半円突出部を備えることができ、スライドに接触するが、過度に拘束せず、スライドが実質的にひずみなしとなるようにする。また、凹部は、操作者がスライドを凹部へ配置または取り外すために指でつかむことを可能にするカットアウト部を備えることができる。様々な実施形態において、スライドホルダおよびその操作は、イメージングシステムのために、本稿で議論される特徴および技術に使用することができる。
【０１０９】
図３２は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、ディジタル病理学イメージングに使用することができる高速スライドスキャン装置１５００の概略図である。スライドホルダ１５１０は、凹部１５１４ａ、ｂ・・・ｎを備えるトレイ１５１２を含むことができ、凹部１５１４ａ−ｎは、トレイ１５１２上で円周方向または円環１５１５の角度位置に配置され、凹部１５１４ａ−ｎは、それぞれスライド１５０１を保持するようにサイズが決められる。トレイ１５１２は、円状のディスクとして示され、所望の数のスライドを保持するように製造することができる。たとえば、１６個のスライドを保持するため、トレイ１５１２は、約１３インチの直径を備えることができる。本稿で説明されるシステムに適切であれば、スライドの他の構成およびトレイの他のサイズおよび形状を使用するができ、また、凹部１５１４ａ−ｎの向きや構成は適切に修正できることに注意されたい。スライド１５０１を凹部１５１４ａに配置するように、スライドはトレイ１５１２の各凹部１５１４ａ−ｎ内に配置することができ、また、トレイ１５１２は、高速スライドスキャン装置１５００内に配置することができる。トレイ１５１２は、中心スピンドル穴１５１４ｃおよび２つのロック穴１５１６ａ、１５１６ｂを含むことができ、これ回転方向１５１９の軸１５１８の周りで高速でスライドホルダ１５１０を回転させるドライブに係合することができる。トレイ１５１２は、符号１５０２で概念表現される低プロファイル引出し部内に配置することができ、これはトレイ１５１２を装置１５００内に引き込むことができる。
【０１１０】
図３３は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、高速スライドスキャン装置のトレイ上の凹部１５２０をより詳細に示す図である。凹部１５２０は、凹部１５１４ａ−ｎのいずれでもよい。凹部１５２０は、３つの突出部１５２２ａ−ｃのような複数の半円突出部を含むことができ、スライド１５０１に接触するが過度にスライド１５０１を拘束せず、スライド１５０１が実質的に拘束されないようにすることを可能にする。カットアウト部１５２３は、操作者により凹部１５２０へスライド１５０１を配置および取り外をできるように指で保持できるようにする。スライドホルダ１５１０／トレイ１５１２が軸１５１８の周りで回転するときに生成される、矢印１５２１により概略的に示される遠心力は、スライド１５０１を所定位置に維持するようにスライド１５０１に小さな保持力を与え、一方でイメージングが行われる。保持力は、少なくとも０．１ｇとなるように設計することができ、トレイ１５１２を最初に１００ｒｐｍよりも大きな速度で回転させることで、スライド１５０１を半円突出部１５２２ａ−ｃに対して維持されるようにすることができるようにする。一旦スライドが保持されと、本稿で議論されたようなシステムのイメージング速度に合わせて回転速を遅くすることができる。低速度において、わずかな保持力が突出部１５２２ａ−ｃに対してスライド１５０１を安定化させる。
【０１１１】
再び図３２を参照すると、本稿でより詳細に議論される顕微鏡イメージングシステム１５３０は、円周リング１５１５の領域を画像化するために、スライドが配置される回転トレイ１５１２の上に配置することができる。イメージングシステム１５３０は、たとえば、大きな動作距離を備える０．７５ＮＡの高ＮＡ顕微鏡対物レンズ１５３２、中間レンズ１５３４、およびＣＣＤまたはＣＭＯＳ  ２Ｄアレイイメージセンサ１５３６を含むことができ、これらはイメージセンサ１５３６に対してスライド１５０１上の物体を適切に拡大するための適切な距離に配置される。イメージセンサ１５３６は、１００フレーム／秒以上のような高フレームレートを備えることができる。たとえば、イメージセンサ１５３６は、１００フレーム／秒または同等で動作するDalsa Falcon 1.4M100カメラの一部とすることができる。イメージングシステム１５３０は、２軸モーター駆動ドライブに固く取り付けることができ、２軸モーター駆動ドライブはＤＣモータまたはステッパモータ、ボーススクリューまたはリードスクリュー、および／または線形ガイドのような部品から構成することができる。１つの軸、半径軸１５３１ａは、イメージングシステム１５３０を移動させ、または、少なくともその１つの部品を移動させ、たとえば１０ミクロンの分解能で１ｍｍステップで半径方向に小さく移動させ、回転するトレイ１５１２上の１つまたはそれ以上のリングを画像化する。他方の軸、フォーカス軸１５３１ｂは、０．１ミクロンの分解能で５−１０ミクロンで小さく移動する。フォーカス軸は、高速の移動、たとえば、数ミリ秒での小さな移動を実行するように構成することができる。顕微鏡対物レンズ１５３４の移動は、制御システムにより制御することができ、また、本稿で議論されるようなダイナミックフォーカス技術に使用することができる。
【０１１２】
照明システム１５４０は、回転トレイ１５０２の下に配置することができ、また、高輝度白色ＬＥＤのような光源１５４２、ミラー１５４４およびコンデンサ１５４６のような１つ以上の光学経路部品を含み、これらは本稿で議論される照明部品に類似している。一実施形態において、コンデンサおよび顕微鏡のイメージング経路は、剛体本体として一体に移動するように接続することができ、照明システム１５４０の運動方向１５４１は、イメージングシステム１５３０の半径方向１５３１ａと同一方向である。高速フォーカス移動を実行するために、イメージングシステム１５３０の１つ以上の部品がフォーカス方向１５３１ｂに独立した運動を含むように、フォーカス方向１５３１ｂにおいて、イメージング経路はコンデンサ経路から脱連結することができる。
【０１１３】
図３４は、奥部１５２０内のスライド１５０１上の標本１５０１´をイメージングするための、スライド１５０１に対して第１半径位置から開始するイメージング経路を示す概略図である。スライド１５０１を備える凹部１５２０は、スライドホルダ１５１０とともに回転方向１５２４に回転する。画像は、本稿で議論される画像取得技術により、フレーム（たとえばフレーム１５１５）について取得される。図示のように、トレイ１５１２がイメージングシステム１５３０の下で回転するとき、スライドホルダ１５１０上の各スライドについて画像はフレームの行（たとえばフレーム１５２５）について取得される。トレイ１５１２の１回転の後、各スライドのフレームの他の行の画像を取得するために、イメージングシステム１５３０の半径位置を増加させる。各フレームは、下の場面を一時的に凍結させる高速度で取得される。高輝度照明は、そのような短時間の露光を放射するのに十分である。これらの露光は、数十マイクロ秒から数百マイクロ秒の時間フレームとすることができる。プロセスは、スライドホルダ１５１０内の各スライドの関心領域全体が画像化されるまで続く。この実施形態に関して、トレイ１５１２上で回転する複数のスライド間の複数の行のフレームを適切に相関させるために、収集された画像を関心領域のモザイク画像とする処理は、好適な組織化機構および／またはイメージタグ付けを必要とする。画像タイルの集合のアーク運動は公知の結合ソフトウェアにより実行でき、病理学者が理解でき画像に変換でき、一方で、標準顕微鏡の下で観察できるので、好適なイメージング処理技術は、取得された画像を適切なスライドに相関させるように、画像をタグ付けするために用いることができる。
【０１１４】
一例として、６ｒｐｍで回転する直径１３．２インチのディスク形状のトレイを用いて、ＮＡ＝０．７５の２０倍の顕微鏡対物レンズは、約１ｍｍ平方の視野を生成する。このアーチ視野は、約１０ミリ秒で横断する。１５ｍｍ平方のアクティブ領域および視野間の２５％の重なりを想定する組織セクションに関して、２０の視野が半径軸に沿ってインクリメントされる必要がある。フレーム移動が取得時間を制限しない程度の十分に短い場合、２０の回転は、ディスク上の１６スライドを画像化するのに十分となりえる。これは、６ｒｐｍで２００秒または１２．５秒あたりに１スライドのスループットとなる。
【０１１５】
図３５Ａ、３５Ｂは、本稿で説明されるシステムの他の実施形態による、回転スライドホルダ上のスライドの代替構成を示す概略図である。図３５Ａは、凹部１５１４´を備えるトレイ１５１２´を示し、スライド１５０１の長い方が方向１５１９´に回転するディスク形状のトレイ１５１２´の半径に沿って向き決めされるように構成されている。この構成において、より多くのスライド（たとえば３０個のスライド）をトレイ１５１２´に嵌合させることができる。図３５Ｂは、上述のように構成される凹部１５２０´内のスライド１５０１のイメージング経路を示す概略図である。図示の実施形態において、スライド１５０１は、方向１５２１´に示される遠心力および突出部１５２２ａ´−ｃ´により、凹部１５２０´内に維持される。イメージングプロセスが実行される回転方向１５２４´は、標本１５０１´のフレームの画像の収集のために示される。各スライドのフレームの連続する行の画像を取得するために、イメージングシステム１５３０の半径位置はスライドの長さ方向にインクリメントされる。一例において、１５ｍｍ×１５ｍｍのアクティブ領域で視野間の２５％の重なりを想定する。２０個の視野が半径軸に沿ってインクリメントされる必要があるであろう。６ｒｐｍで２０の回転が２００秒で提供されるが、より効率的なスキャニングシステムでスライドの向きが与えられ、６．６７秒あたりに１スライドにスループットが増加する。
【０１１６】
図３６は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、イメージングシステム１５５０を示す概略図であり、スライド１５５１上の標本１５５１´を検査するために配置される対物レンズ１５５２を含む。一実施形態において、フォーカス位置は、画像取得の前にディスクの事前のより遅い回転により予備決定することができる。オートフォーカスのためにスライドごとに２０秒を割り当てることは、スライドあたりに３０秒以下の全スキャンタイムを実現し、これは、現行のシステムよりも早いレベルである。スライド１５５１が配置されるトレイ１５６０は、方向１５６１に回転し、対物レンズ１５５２は、本稿で説明されるシステムにより決定されうベストフォーカスに位置決めするように方向１５６２に精細に動くようにすることができる。明確なオートフォーカス値は、各視野１５５３のために設定される必要はないが、スライド１５５１上の明確なより大きな領域に適用し、たとえば、スライドのそりまたは組織の厚さのより大きな空間周波数による、３×３の視野またはサブフレームに適用する。オートフォーカス値は、アーチ経路のカメラの下でスライドが移動する間に、ベストフォーカスを適用するときに挿入することができる。
【０１１７】
代替的に、本稿で説明されるオンザフライフォーカス技術のようなダイナミックフォーカス技術は、本稿で提供される高速スキャンシステムに有利に採用することができる。フォーカスポイントを取得する時間は（たとえば１秒あたりに１２０のフォーカスポイント）、上述した高速回転スキャン技術とともにオンザフライフォーカス技術の使用を可能にすることに注意されたい。さらに、１００００分の１内のスピードで回転ディスクを制御することは、制御システムの領域で十分であり、ディスクの回転フィードバックに依存することなく各画像をオープンループサンプリングすることを可能にする。
【０１１８】
一般に、低解像度サムネイル画像がスライドに生成される。これは、上述した高解像度顕微鏡と干渉しないように、低解像度カメラをディスクの角度位置に設置することで達成することができる。非常に大きなボリュームの用途に対して、ディスクフォーマットはロボットハンドリングに貸す。３００ｍｍ（〜１２インチ）ディスクを扱う半導体ウェハロボットは、バッファストックから高速スキャン装置にディスクを移動させるのに使用することができる。さらに、多くの技術は、ステップおよび繰り返す運動における線形ステージを通じてスライドを顕微鏡対物レンズの下にスライドを位置決めする。これらの運動は、画像取得時間を優位に占める。本稿で説明される回転運動を使用するシステムは、効率的で高い繰り返し性がある。オートフォーカスおよび画像取得の時間は、本技術分野の現状よりも小さな大きさとなる。
【０１１９】
また、多くのシステムは、ステージの停止および動作の運動の間にスライドを所定位置に保持するために、クランプ機構またはスプリング止め具を必要とする。本稿で説明されるシステムは止め具を必要とせず、回転運動が遠心力を形成し、これがスライドをディスク内の凹部の所定位置に圧しつける。これはスライドホルダの構成を単純にし、より信頼性を高める。さらに、スライド止め具は、スライドを曲げまたはひずませ、オートフォーカスプロセスを複雑にし、本稿で説明されるシステムによれば有利に避けることができる。
【０１２０】
現行のシステムは、スライドごとに１５ｍｍアクティブ領域に対して２−３分のピークスピードである。本稿で提供されるシステムおよび方法は、たとえば上述したように、同一のアクティブ領域が３０秒以下でスキャンされることを可能にする。多くの病理学研究所は、一日に１００スライドから２００スライドを観察する。これらの画像取得の高い速度により、オペレータは、スライドの日々の在庫を１時間で処理でき、これはディスクのロードおよびアンロード、バーコードの読み込み、予備フォーカスなどの追加のステップを含む。これは研究所でのより迅速な時間を可能にし、改善された経済性を提供する。
【０１２１】
図３７は、フローダイアグラム１６００は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、回転可能なトレイを使用する高速スライドスキャンを示す。ステップ１６０２において、スライドは回転可能なトレイの凹部内に配置される。ステップ１６０２の後、処理はステップ１６０４に進み、ここで回転可能なトレイは、スキャンおよびイメージングシステムに対するスライドスキャン位置に移動される。ステップ１６０４の後、処理はステップ１６０６に進み、ここで回転可能なトレイの回転が開始される。上述したように、回転可能なトレイの回転は、スライドに作用する遠心力を生じさせ、スライドを所望のイメージング位置に維持する。ステップ１６０６の後、処理はステップ１６０８に進み、ここでイメージングシステムは、本稿で説明されるシステムおよび技術により、画像を取得し、回転可能なトレイの円周リング状の各スライドのフレームの行に対するダイナミックフォーカス技術を含む。ステップ１６０８の後、処理はテストステップ１６１０に進み、ここで、回転可能なトレイ上の各スライドの所望の関心領域がスキャンされ画像化されたかどうかを判断する。まだなされていなければ、処理はステップ１６１２に進み、ここで、イメージングシステムおよび／またはそのいくつかのコンポーネントが、回転可能なトレイの半径方向に１つインクリメントするように移動される。ステップ１６１２の後、処理はステップ１６０８に戻る。ステップ１６１０において、各スライドの関心領域がスキャンされ画像化されたと判断されると、処理はステップ１６１４に進み、ここで１つまたはそれ以上の各スライドの画像化された関心領域に対応するモザイク画像が形成される。
【０１２２】
本稿で説明されるさらなるシステムによれば、光学的な二重装置および技術が提供され、これは本稿で説明されるイメージングシステムに使用することができる。一実施形態において、本稿で説明されるシステムは、２０倍、０．７５ＮＡ Plan Apo 対物レンズにより生成される解像要素をサンプリングすることができる。この分解能は、５００ｎｍの波長において約０．５ミクロンである。さらなる解像要素のサンプリングを取得するため、イメージングセンサの前のチューブレンズを変更することができる。与えられた対物レンズに関し、チューブレンズの焦点距離を計算するための近似計算は（f_tube lens＝画像センサの前のチューブレンズの焦点距離）、
pix_sensor  ＝  ＣＣＤまたはＣＭＯＳ画像センサ上のピクセルサイズ
pix_object  ＝  物体または組織上のピクセルサイズ
f_tube lens  ＝  pix_object/pix_sensor × 9 mm
である。
【０１２３】
Dalsa Falson 4M30/60（７．４ミクロンのセンサピクセル）で、物体において０．２５ミクロンのピクセルサイズを得るために、チューブレンズの焦点距離は約２６６ｍｍとすべきである。物体において０．１２５ミクロンのピクセルサイズのために、チューブレンズの焦点距離は約５３２ｍｍとすべきである。これらの２つの物体ピクセルサイズの間をスイッチすることが望ましく、イメージングセンサの前に移送できるステージに２つ以上のチューブレンズを搭載することで達成できる。新しい焦点距離に関する異なる経路長が与えられると、固定されたイメージセンサの位置のために経路を折りたたむために折りたたみミラーを追加する必要があることがある。
【０１２４】
図３８は、本稿で説明されるシステムの一実施形態による光学的に二重のイメージングシステム１７００を示す概略図を示す。光学二重イメージングシステム１７００は、本稿で説明したように、カメラ１７１１の画像センサ１７１０、および顕微鏡対物レンズ１７２０を含むことができる。オンザフライフォーカス技術などの本稿で議論されるシステムおよび技術に関する他の部品を、図示の光学二重イメージシステム１７００に使用することもできることに注意されたい。２つ以上の物体ピクセルサイズを達成するために、複数のチューブレンズ、たとえば第１チューブレンズ１７４０および第２チューブレンズ１７５０、を本稿で説明されるシステムに提供することができる。ステージ１７３は、第１チューブレンズ１７４０および第２チューブレンズ１７５０をそれぞれイメージセンサの前に輸送することができる。一実施形態において、ステージ１７３０は、方向１７３１に移動する線形に駆動されるステージとすることができる。しかし、本稿で説明されるシステムに、他のタイプのステージおよびその運動を使用することもできることに注意されたい。ミラーアセンブリ１７５２は、第２チューブレンズ１７５０に関して示されており、第１チューブレンズからイメージセンサ１７１０に光経路を調整するために、１つ以上の折りたたみミラーを含むことができる。
【０１２５】
図３９Ａ、３９Ｂは、本稿で説明されるシステムの一実施形態による、第１チューブレンズ１７４０および第２チューブレンズをイメージセンサの前に輸送することを示す、光学二重イメージシステム１７００の概略図である。図３９Ａは、ステージ１７３０上の伊眼０時センサ１７１０の正面に位置決めされる第１チューブレンズ１７４０の光経路１７４１を示す。図３９Ｂは、ステージ１７３０を介してイメージセンサ１７１０の前に輸送された後の第２チューブレンズの光経路１７５１を示す。図示のように、光経路１７５１は、ミラーアセンブリ１７５２の１つ以上のミラーを使用して増加されている。両方の図において、光学二重イメージシステム１７００は、本稿で議論されたもののような他の適切な構造および光学部品１７６０を含むことができることに注意されたい。
【０１２６】
図４０は、図１、２２６に示される部品に概ね類似する多くの部品を備えるイメージングシステム２０００を示す。アクセスドア２００２は、カセッテをカルーセルにロードするために開放することができる。カセッテは、カバースリップされたスライドを保持することができる。カセッテをロードした後、アクセスドア２００２を閉じることができる。コントローラ２００３は、イメージングシステム２０００を操作するために使用することができる。サンプルをイメージングした後、ドア２００２を開け、カセッテを取り除くことができる。有利には、研究室のスループットを高めるために、ユーザーがカルーセルをロードおよびアンロードする間にスライドは画像化される。これは不必要な待ち時間を避け、スライドが常に処理準備状態にあることを保証する。
【０１２７】
図４０の保護ハウジング２０１０が図４１で取り外されて示されている。図４１は、スライドキャッシュ装置２０１１を示し、９個の上方ドッキングステーションを備え、９個の下方ドッキングステーションを備えるカルーセル２０１２を含む。各ドッキングステーションは、カセッテまたは他のタイプのスライド保持装置（たとえばラック、マガジンなど）を受け取り、保持することができる。カルーセル２０１２は、カセッテのロードおよびアンロードの便宜のために、カセッテをシステム２０００の前に位置決めするように回転させる。
【０１２８】
図４１―４３を参照すると、スライドは、戻り部２０２２およびカメラ２０２４を備えるバッファ２０２に移動される。ＸＹステージ２０２６の形態のスライドハンドラは、スライドハンドラ２０２８によりスライドを供給することができる。イメージング光学系２０３０は、ステージ２０２６内にロードされたサンプルのイメージを取得することができる。イメージング光学系２０３０は、非限定的に、１つ以上のレンズ、カメラ、ミラー、フィルター、光源等を含むことができる。アーム２０３６に保持されるピックアップ装置またはエンドエフェクタ２０３４は、様々な部品間でスライドを輸送することができる。
【０１２９】
図４４はピックアップ装置２０３４を示し、これは、ラベル２０５１の縁に接触せずに、また、ラベル２０５１に隣接する顕微鏡スライドのエッジに接触することなくスライド２０５０を保持し、ラベル２０５１を取り付けるのに用いられる露出した残留接着剤があってもこれに接触することを避ける。スライド２０５０は、接着剤がピックアップ装置２０３４に貼り付くことにより生じる問題を発生させずに、信頼性をもってまた効率的にスライドを輸送することができる。本稿で使用され「スライド」との語は、カバースリップされた顕微鏡スライドを含み、また、カバースリップの内顕微鏡スライドも含む。図示のスライド２０５０は、カバースリップを含む。ピックアップ装置２０３４がスライド搭載装置の一部であるなら、ピックアップ装置２０３４は、カバースリップ無しで顕微鏡スライドを運ぶことができる。
【０１３０】
ピックアップ装置２０３４は、コネクタユニット２０３８およびエンドエフェクタ２０４０を含む。コネクタユニット２０３８は、ヘッド要素２０４４を圧力源（たとえばポンプまたは真空引きできる他の装置）に流体的に連結させる。ヘッド要素２０４４は、スライド２０５０を真空維持することができる。スライド２０５０をしっかりと保持するのに十分な真空を維持することができ、ワークステーション間でスライド２０５０を移動させることができる。スライド２０５０を解放するため、真空は減少または除去することができる。
【０１３１】
コネクタユニット２０３８は、取り付け本体２０５５、およびアーム２０３６に連結可能な取り付けアーム２０５６ａ、２０５６ｂを含む（図４２、４３参照）。流体要素２０６０は、エンドエフェクタ２０４０に流体連通を提供する。流体要素は、非限定的に、流体ライン（たとえばホース、チューブ、導管など）、バルブ、カプラ（たとえば流体ラインカプラ）、および流体の流れを制御または確立させる他の要素を含む。図４４、４５において、流体要素２０６０は、エンドエフェクタ２０４０に流体的に連結されるフィードライン２０６２を含む。
【０１３２】
コネクタユニット２０３８は、エンドエフェクタ２０４０および／または顕微鏡スライド２０５０が物体に接触することを可能にし、また、エンドエフェクタ２０４０が偏向しまた元の位置に戻ることを可能にし、エンドエフェクタ２０４０および／またはスライド２０５０が損傷するのを禁止、制限、または実質的に防止する。保護ヘッド２０５８は、破損保護特徴として機能することができる。ヘッド２０５８は、取り付け本体２０５５に移動式に連結される。スライド２０５０またはエンドエフェクタ２０４０、あるいは両者が物体に接触すると、図４６の矢印２０５９ａ、２０５９ｂにより示されるようにヘッド２０５８は回転することができ、スライド２０５０および／またはエンドエフェクタ２０４０へ損傷を与えることを避け、制限、または防止する。バイアス部材２０６１は、ヘッド２０５８を着座位置に付勢することができる。十分な力がエンドエフェクタ２０４０に与えられると、バイアス部材２０６１により付与されるバイアス力は乗り越えられ、ヘッド２０５８は取り付け本体２０５５に対して移動する。付与された力が十分に小さいまたは実質的に除去されると、バイアス部材２０６１は、ヘッド２０５８を着座位置に引く。バイアス部材２０６１は、非限定的に、１つ以上のスプリング（らせんバネ、コイルばね等）、流体式バイアス部材、またはバイアス力を提供することができる他の要素を含むことができる。
【０１３３】
図４４、４５を参照すると、エンドエフェクタ２０４０は、プラットフォーム２０７０、流体ライン２０７２、およびヘッド要素２０４４を含む。プラットフォーム２０７０は、上部表面２０７４および下部表面２０７６（図４６）を備え、また、全体または一部が剛体材料（たとえば金属、剛体プラスチック等）で形成することができる。図示のプラットフォーム２０７０は、片持ち梁式にコネクタユニット２０３８に取り付けられ、ステンレス鋼シートのような金属シートから形成することができる。
【０１３４】
図４７を参照すると、センサ２０８９は、顕微鏡スライドを解析するための、比較的に低プロファイルの１つ以上の回路（たとえば可撓性回路）を含むことができる。スライドが存在するかどうかを検出するために、センサ２０８９は、反射表面を解析することができる光学センサとすることができる。例として、センサ２０８９は、存在する場合はスライドラベルの反射率を評価することでスライドの存在を検出することができる。センサ２０８９は、スライドが存在するかどうかを示す信号を送ることができる。信号に基づいて、コントローラ２００４は、スライドがピックアップ装置２０３４により保持されているかどうかを決定することができる。代替的に、センサ２０８９は、バーコードリーダー、スキャナ、接触センサ、近接センサ、これらの組み合わせ等の形態とすることができる。顕微鏡スライド２０５０に関する情報を決定するのに任意の数のセンサを使用することができる。
【０１３５】
スペーサ２０９０ａ−ｄは、下部表面２０７６に連結され、顕微鏡スライド２０５０に物理的に接触することができる。図４２に示されるように、スペーサ２０９０ａ−ｄは、実質的に水平な向きで、また実質的にプラットフォーム２０７０に平行に顕微鏡スライド２０５０を保持するように協働する。正面スペーサ２０９０ｃおよび後スペーサ２０９０ａは、概ねプラットフォーム２０７０の長手方向軸２１１８に沿って位置決めされる。側方オフセットスペーサ２０９０ｂ、２０９０ｄは、プラットフォーム２０７０の長手方向側部２０９１、２０９３に近接して位置決めされる。異なるタイプのパターンを画定する任意の数のスペーサを、スライドの所望の相互作用に基づいて、使用することができる。
【０１３６】
過度の残留接着剤の接着を避けるため、スペーサ２０９０は、スペーサ２０９０ａ−ｄが接着剤に接触しない位置に配置されるようにすることができる。スペーサ２０９０ａは、ラベル２０５１に接触し、また、ラベルのエッジから十分に離れており、スペーサ２０９０ａが残留して露出する接着剤に接触しないことを確保する。代替的に、スペーサ２０９０ａは、ラベル領域の外でピックアップ２０４４に向かって移動させることができ、そでもスライドに安定性を提供するようにすることができる。スペーサ２０９０ｂ、２０９０ｄは、ラベル２０５１のエッジから十分に離れた位置で顕微鏡スライドの上部表面に接触するように位置決めされる。
【０１３７】
図４４−４６を再び参照すると、流体ライン２０７２は、上部表面２０７４の上に位置決めされ、コネクタユニット２０３８とヘッド要素２０４４との間に延びる。エンドエフェクタ２０４０の剛性を増強するために、流体ライン２０７２は、全体または一部において、鋼鉄、ニッケル合金、または他の好適な剛性材料の皮下注射チューブを含むことができる。いくつかの実施形態において、皮下注射チューブの外側直径は、約０．３インチより小さくすることができる。皮下注射チューブのゲージは、Stubsニードルゲージに基づいて７ゲージから３２ゲージとすることができ、また、所望の真空に基づいて選択することができ、また、ピックアップ装置２０３４の所望の機械的特性に基づいて選択することができる。他のサイズのチューブを使用することもできる。流体ライン２０７２のプラットフォーム２０７０に対する位置は、所望の慣性モーメントおよび全体のプロファイルを達成するように選択することができる。流体ライン２０７２は、慣性モーメントを増加させることでエンドエフェクタ２０４０の剛性を増強するために、プラットフォーム２０７０から離れるように移動させることができる。エンドエフェクタ２０４０の最高の高さを減少させるために、流体ライン２０７２は、プラットフォーム２０７０に近接または接触するように移動させることができる。
【０１３８】
クランプアセンブリ２０７７はクランプ本体２０７８を備え、クランプ本体２０７８は、流体ライン２０７２および、クランプアセンブリ２０７７を開け閉めするための固定具２０８０ａ、２０８０ｂを保持する。ピックアップ装置２０３４の部品数を減らすため、流体ライン２０７２は、プラットフォーム２０７０に直接的に連結（たとえば接着、のり着け、溶接など）させるようにすることができる。
【０１３９】
図４８を参照すると、ヘッド要素２０４４は、コネクタ２１００および吸引ヘッド２１０２を含むことができる。コネクタ２１００は、プラットフォーム２０７０の上側側部に位置決めされ、流体ライン２０７２に連結される。吸引ヘッド２１０２は、プラットフォーム２０７０の下側側部に位置決めされ、カバースリップを備える顕微鏡スライド２０５０に真空を維持することができる。いくつかの実施形態において、吸引ヘッド２１０２は、ヘッド２１０２のリム２１０３がカバースリップのエッジに重なるときに、気密シールを維持するのに十分なたわみ性を備える材料（たとえばゴム、シリコン、ポリマーなど）から形成することができる。これにより、吸引ヘッド２１０２がカバースリップと不整合となっても一貫して信頼性のあるピックアップを可能にする。
【０１４０】
位置決め具２１１０がプラットフォーム２０７０にかぎ留めされ、比較的に長期の使用期間の後でも、ヘッド要素２０４４がプラットフォーム２０７０に適切に整合されることを維持するための抗回転特徴として機能することができる。図示の位置決め具２１１０は、相補的なカットアウト部２１１２に位置決めされる突出部である。追加的または代替的に、ヘッド要素２０４４は、１つ以上の糊または接着剤を使用してプラットフォーム２０７０に連結することができる。他の実施形態において、吸引ヘッド２１０２をプラットフォーム２０７０に機械的に連結させるために、機械的な特徴（たとえば、ネジ、ピンなど）を使用することができる。
【０１４１】
エンドエフェクタ２０４０は、比較的に狭い空間にアクセスするために、比較的に低プロファイルとすることができる。図４８は、エンドエフェクタ２０４０の最高高さＨを示し、これは約０．１５インチから０．１９インチの範囲とすることができる。これにより、垂直に離間した棚を備えるスライドホルダを含む広範囲の異なるタイプのスライドホルダに保持される顕微鏡スライドの間にエンドエフェクタ２０４０を挿入することができる。そのようなスライドホルダは、収納ラック、マガジン、ポータブルカセッテなどの形態とすることができる。エンドエフェクタ２０４０は、所望の用途に基づいて、異なる構成、サイズ、寸法、部品の配置とすることができる。エンドエフェクタ２０４０の幅Ｗ（図４５参照）は、スライド２０５０の幅と同じかそれ以下とすることができる。図４５に示される実施形態を含むいくつかの実施形態において、エンドエフェクタ２０４０は、スライド２０５０の幅よりも実質的に狭い幅Ｗを備える。これにより、スライド２０５０に対してサイドtoサイドの変形態を可能にする。
【０１４２】
図４９は、カセッテ２４００の形態の顕微鏡スライドホルダを示す。カセッテ２４００は、マイン本体２４１０、および、垂直に離間する棚２４１４を含む。カバースリップ付きのスライド２４２２（破線で示される）は、最上部の棚２４１４ａにより支持されている。カセッテ２４００がワークステーション間を手動で輸送されるなら、使用者はカセッテ２４００を図示のような概ね垂直な向きで保持することができる。スライドは、カセッテ２４００が垂直な向きから傾いたとしても、棚２４１４上に維持されるようにすることができる。カセッテ２４００は、ワークステーション間の輸送の便宜のためにポータブルである。キャッチは、カセッテの輸送中（たとえば、研究室の装置の間でカセッテ２４００を移動させるとき）に、または、スライドホルダまたはスライドホルダ付近のモーター駆動装置などにより発生する機械的な振動により、スライドがカセッテ２４００から滑り落ちるのを防止することを助ける。
【０１４３】
図４９、５０を参照すると、メイン本体２４１０は、正面開口部２５４０、上部壁２４４４、下部壁２４４６、後壁２４４８、および側壁２４５２、２４５４を含む。上部壁２４４４は、側壁２４５２、２４５４間を延び、アクセス開口部２４６０を画定する。下部壁２４４６は、側壁２４５２、２４５４間を延びる。ピックアップ装置は、スライドをロードおよびアンロードするために、アクセス開口部２４６０を通ることができる。下部壁２４４６は、カセッテ２４００を概ね直立した向きに位置するために支持表面上に静置させることができる。ハンドラ２４４７、２４４９は、カセッテ２４００を把持するために握ることができる。
【０１４４】
後壁２４４８は、換気開口部２４７０を含み、ここを通じて流体（たとえば空気、取り付け液体など）が通る。図示の開口部２４７０は、隣接する棚部２４１４の間のギャップに隣接する。スライドが濡れている場合、空気乾燥または排出または両者のために空気が開口部２４７０を通る。開口部２４７０の長さは、スライドが後壁２４４８を通過することを防止するために、スライドの幅よりも小さくすることができる。追加的または代替的に、換気開口部は他の位置に配置することができ、たとえば側壁２４５２、２４５４の一方または両方に沿うように配置することができる。
【０１４５】
メイン本体２４１０は、全体または一部として、プラスチック、ポリマー、金属またはこれらの組み合わせから形成することができ、また、１部品構成または他部品構成とすることができる。非限定的な例示的なプラスチックは、非限定的に、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、またはこれらの組み合わせなどを含む。性能を上げるためにフィラー材を使用することもできる。いくつかの実施形態において、メイン本体２４１０は、ガラスフィラーを含む（たとえば、体積または重量で３０％のガラスフィラーを含む）ＡＢＳプラスチックから形成される。棚部２４１２の表面は、スライドの配置の便宜のために、相対的に低摩擦係数を備えることができる。型成形の実施形態において、型成形された２つの半分は、溶接、接着、または他の方法で連結されてカセッテ２４００を形成することができる。任意の数の型成形部品を組み立ておよび連結させることができる。代替的に、機械加工された部品を組み立ててカセッテ２４００を形成することができる。機械的な取り付け具、接着剤、溶接などを使用することができる。
【０１４６】
図５０のカプラ２４７４はカセッテ２４００の後ろに位置決めされる。ワークステーションが磁石（たとえば永久磁石または電磁石）を備える場合、カセッテ２４００をワークステーションに固定するのを支援するために、カプラ２４７４は、全体または一部として、強磁性体材料から形成することができ、または、他の磁石に引き付けられる材料から形成することができる。代替的に、カプラ２４７４は、ワークステーションの強磁性体部品に連結するために磁石を含むことができる。
【０１４７】
図５０は、突出かぎ特徴２４８２のペアを示す。カセッテ２４００がドッキングステーションに移動されるとき、かぎ特徴２４８２、２４８４は、ドッキングステーションの対応するレシーバ（たとえばスロット、開口部など）に挿入されるようにすることができる。カセッテ２４００が逆さまに挿入されようとすると、かぎ特徴２４８２、２４８４は、レシーバに受け入れられず、それゆえドッキングが防止される。図示のかぎ特徴２４８２、２４８４は、全体としてＵ形状の平行部材である。かぎ特徴の位置、構成、向きは、カセッテのサイズ、所望のカセッテの向き、ドッキングステーションの設計などに基づいて選択することができる。図４９の突起部２４８５は、機械的装置（たとえば、機械的なインターロック）、またはカセッテ２４００が適切に取り付けられたことを示す信号を送るセンサをトリガすることができる。追加的にまたは代替的に、カセッテ２４００が適切にロードされたことを決定するために、接触センサ、近接センサ、または他のタイプのセンサを様々な位置（たとえばカルーセル２０１２内）に配置することができる。
【０１４８】
図５１、５２には、２０のスライドのための垂直に離間された２０の棚２４１４を示している。各棚部２４１４は、側壁２４５２、２４５４の間に位置決めされ、カセッテ２０４４が直立の向きになるときに、顕微鏡スライドが実質的に水平に支持されるように向き決めされる。棚部２４１４は、互いに等間隔または等間隔ではなく離間させることができる。等間隔に離間される実施形態において、隣接する棚部２４１４の平均距離は、約０．２５インチから約０．３８インチの範囲とすることができる。平均距離は、ピックアップヘッドのための所望のクリアランスを達成するように選択することができる。棚部のサイズ、ピッチ、および他の寸法は、スライド保持装置の間の輸送を迅速にするように選択することができる。例として、棚部２４１４のピッチは、ディップおよびダンクタイプバスケットの棚部またはスロットのピッチに、全体として類似するようにすることができ、スライドを都合よくバスケットからカセッテ２４００へ輸送できるようにする。スライドラックからカセッテ２４００へスライドが輸送される場合、棚部２４１４は、ラックの棚部のピッチに概ね対応するピッチを備えることができる。したがって、棚部２４１４の空間配置は、異なる処理パラメータおよび基準に基づいて選択することができる。
【０１４９】
図５１を参照すると、開口部はスライドを都合よく探せるようにラベル付けされている。最上部の開口部２４９０ａは、文字「Ａ」がラベル付けされており、最下部の開口部２４９０ｔは、文字「Ｔ」がラベル付けされている。代替的に、開口部は数字または他の印をラベル付けすることができる。
【０１５０】
図５１、５２は、棚部２４１４ａ上に標本を支持するカバースリップ付きスライド２４２２を示す（破線で示される）。支持部材２５００ａ、２５００ｂのペアは、スライド２４２２のラベル端部２５０４を支持する。支持部材２５００ａ、２５００ｂの各々は、棚部２４１４ａから離れるように延びる。一体的な実施形態において、支持部材２５００ａ、２５００ｂは、棚部２４１４ａと一体的に形成される。非一体的な実施形態において、支持部材２５００ａ、２５００ｂは、接着剤、固定具、オス／メス接続部等を使用して棚部２４１４ａに連結される。
【０１５１】
支持部材２５００ａ、２５００ｂは、概ね互いに類似するものとすることができ、したがって、特に断らない限り一方への説明は他方にも等しく適用できる。図５３、５４は、細長い本体２５０８ａおよびキャッチ２５１０ａを含む支持部材２５００ａを示す。細長い本体２５０８ａは、棚部２４１４に連結される取り付け端部２５１６ａ、キャッチ２５１０を保持する反対にある自由端部２５１８ａ、および中心部分２５１９ａを含む。
【０１５２】
キャッチ２５１０ａのショルダ部２５２２ａは、細長い本体２５０８ａから上方に突出し、顕微鏡スライド２４２２の支持部材２５００ａに対する運動を制限することができる。ショルダ部２５２２ａは、スライド２４２２の滑りを妨害する。ショルダ部２５２２ａの高さＨｓは、取り付け表面およびスライド２４２２の下部表面により画定される厚さＴｓよりも小さくすることができる。いくつかの実施形態において、高さＨｓは、厚さＴｓの約６０％、５０％、または４０％と同等またはそれ以下である。一実施形態において、ショルダ高さＨｓは、厚さＴｓの約半分に等しい。必要または所望であれば他のショルダ高さＨｓも可能である。キャッチ２５１０ａと後壁２５３２との間の距離は、スライド２４２２の長手方向長さに概ね等しいまたはそれよりわずかに大きいものとすることができる。これは、輸送中にスライド２４２２の運動を最小化することを助けることができる。
【０１５３】
当接表面２５２８ａは、長手方向本体２５０８ａの支持表面に概ね垂直とすることができる。他の実施形態において、キャッチ２５１８は、またはスライド２５０４の運動を制限（たとえば、禁止または防止する）する、突起部、突出部（たとえば、部分的な球形の突出部、凸部など）、または他の特徴とすることができる。
【０１５４】
図５５を参照すると、棚部２４１４は、全体としてＨ形状のプレートを備える。プレートは、全体として平坦な上方表面を備え、いくつかの実施形態において、顕微鏡スライドのロードおよびアンロードを増強するために、テクスチャ加工、または研磨加工などがなされる。図示の棚部２４１４は、側壁２４５２、２４５４の間を接続し、橋渡しする。他の実施形態において、棚部２４１４は、カンチレバー式に側壁の１つに取り付けられる。
【０１５５】
細長い本体２５０８ａは長手方向軸２５４０ａを備え、これは、支持部材２５２０ｂの細長い本体２５０８ｂの長手方向軸２５４０ｂに実質的に平行である。長手方向軸２５４０ａ、２５４０ｂは、平面内に位置し、ある場合は約５度より小さい角度を画定する。図示の実施形態は、２つの支持部材を備えるが、追加の支持部材を用いることができ、また任意の数の棚部を用いることもできる。
【０１５６】
図５６Ａおよび５６Ｂは、上部棚部２４１４上に配置される顕微鏡スライド２４２２（破線で示される）を示す。ガイド２５６０ａ、２５６０ｂは、スライド配置のサイドtoサイド変形態を収容するのを助けることができる。図５６Ａに示されるように、スライド２４２２は、開口部２４９０ａの左側に位置決めすることができる。スライド２４２２のエッジ２５６１は、重力により表面２５６２ａに沿って滑ることができ、スライド２４２２が所望の位置に落ちることを可能にする。傾斜表面２５６２ａ、２５６２ｂは、顕微鏡スライドが緩やかに滑り落ち棚部２４１４ａ上に静置するように傾斜する。いくつかの実施形態において、表面２５６２ａ、２５６２ｂの傾斜角度は概ね互いに等しくすることができる。
【０１５７】
図４０を再び参照すると、イメージングシステム２０００を操作するために、ユーザーは、アクセスドア２００２を開け、カルーセル２０１２の１８個のドッキングステーション（たとえばスロット）の１つ内にカセッテを挿入する。カルーセル２０１２は、ロードおよびアンロードのために連続的に回転することができる。有利には、カルーセル２０１２は、システム２０００の全体の占有面積を低減するために、相対的に小型の設計とすることができる。
【０１５８】
カセッテがドッキングステーションにロードされると、ノブ２６０２（図４１参照）は、カセッテを所定位置にロックするために反時計回りに回転することができる（たとえば反時計回りに約９０°回転する）。さらに、ノブ２６０２の回転は、センサ２６０６により解析される対応するフラグ（フラグ２６０７参照）の回転を生じさせる。フラグの位置は、ノブ２６０２の位置に対応する。したがって、センサ２６０６は、ノブが開放位置または閉鎖位置にあるかを決定することができる。
【０１５９】
センサ２６０６は、３つの上方カセッテおよび３つの整合する下方カセッテの位置を解析することができる光学センサとすることができる。
図示の実施形態において、センサ２６０６は、ノブ２６０２ａ−ｃに接続されたフラグの位置に基づいて、カセッテ２４００ａ−ｃの存在を決定する。下方か設定２４００ｄ−ｆは、他のセンサにより解析される。有利には、光学センサ／フラグの組み合わせは、カルーセルの中心内の静止ポストが、カセッテが存在しているかどうかを解析することを可能にし、それゆえ、回転する境界をわたるワイヤの必要を除去し、また、複雑なケーブルホルダの使用を除去する。これは、カルーセル２０１２の信頼性を高めるのを助けることができる。いくつかの実施形態において、突出部２４８５（図５０参照）は、ノブ２６０２が回転することを可能にし、空のドッキングステーションのノブは回転できないようにする機械的インターロックをトリガするために使用することができる。
【０１６０】
再び図４２を参照すると、スライドハンドラ２０２８は、イメージングシステム２０００の様々な部品間でスライドを輸送するために、ピックアップ装置２０３４を移動させる。図５２は、矢印２６１６で示されるように、開口部２４９０ａ内に挿入されるように位置決めされる低プロファイルエンドエフェクタ２０３４を示す。エンドエフェクタ２０３４が顕微鏡スライド２４２２上に位置決めされると、エンドエフェクタ２０３４は、顕微鏡スライド２４２２の上に配置されるようにすることができる。吸引ヘッド２１０２と顕微鏡スライドとの間で真空引きがされる。エンドエフェクト２０３４は、キャッチ２５１０ａを過ぎて垂直にスライド２４２２を移動させることができる。持ち上げられたスライド２４２２は、開口部２４９０ａの外に移動される。エンドエフェクタ２０３４は、接着剤（たとえば、ラベル付けされた顕微鏡スライドの周辺における接着剤または隣接エッジにおける接着剤）に接触することなく所望の位置へスライド２４２２を運ぶことができ、ピックアップ装置は、スライドを任意の数の処理ステーションへ移動させることができ、これらのステーションは、非限定的に、カルーセル、バッファ、ＸＹステージ、スライドハンドラ、スライドキャッシュ装置、ラック、イメージング装置、ドッキングステーションなどを含む。スライドが画像化された後、スライドは、スライドキャッシュ装置２０２０ａからカセッテの空の棚部に移動されるようにすることができる。カセッテが画像化されたスライドで満たされると、カセッテは、アクセスドア２００２を使用する便利な取り外しのために、アクセス領域に回転されるようにすることができる。
【０１６１】
本稿で議論された様々な実施形態は、本稿で説明されるシステムにおいて適切な組み合わせで組み合わせることができる。さらに、いくつかの例において、フローチャート、フローダイアグラム、および／または説明されたフロー処理におけるステップの順番は、適切に修正することができる。さらに、本稿で説明されるシステムの様々な側面は、説明される特徴を備え、また、説明された機能を実行する、ソフトウェア、ハードウェア、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、および／またはコンピュータに実装可能なモジュールまたは装置を使用して実現することができる。本稿で説明されるシステムのソフトウェア実装は、コンピュータで読み取り可能な媒体に保存された、または１つ以上のプロセッサにより実行される実行可能なコードを含む。コンピュータで読み取り可能な媒体は、コンピュータハードドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ，フラッシュドライブなどのポータブルコンピュータ記憶媒体、および／または他のドライブ、たとえば、ＵＳＢインターフェースを備えるドライブ、および／または任意の他の適切な有形の記憶媒体、または実行可能なコードが記憶されプロセッサにより実行されるコンピュータメモリ、を含む。本稿で説明されるシステムは、任意の適切なオペレーションシステムにおいて使用することができる。
【０１６２】
本発明の多の実施形態は、本明細書を塾考し、または、開示された発明を実施することで当業者に明らかになるであろう。明細書および実施例は、単なる例示であり、本発明の真の範囲および趣旨は添付の特許請求の範囲により示される。
【図１】
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【図２】
0005898318.tif 000005
【図３】
0005898318.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
0005898318.tif 000009
【図５Ｃ】
0005898318.tif 000010
【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
0005898318.tif 000012
【図６Ａ】
0005898318.tif 000013
【図６Ｂ】
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【図７】
0005898318.tif 000015
【図８】
0005898318.tif 000016
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005898318.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005898318.tif 000023
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
0005898318.tif 000036
【図２５Ｂ】
0005898318.tif 000037
【図２６】
0005898318.tif 000038
【図２７】
0005898318.tif 000039
【図２８Ａ】
0005898318.tif 000040
【図２８Ｂ】
0005898318.tif 000041
【図２８Ｃ】
0005898318.tif 000042
【図２８Ｄ】
0005898318.tif 000043
【図２８Ｅ】
0005898318.tif 000044
【図２８Ｆ】
0005898318.tif 000045
【図２８Ｇ】
0005898318.tif 000046
【図２８Ｈ】
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【図２８Ｉ】
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【図２８Ｊ】
0005898318.tif 000049
【図２９】
0005898318.tif 000050
【図３０】
0005898318.tif 000051
【図３１】
0005898318.tif 000052
【図３２】
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【図３３】
0005898318.tif 000054
【図３４】
0005898318.tif 000055
【図３５Ａ】
0005898318.tif 000056
【図３５Ｂ】
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【図３６】
0005898318.tif 000058
【図３７】
0005898318.tif 000059
【図３８】
0005898318.tif 000060
【図３９Ａ】
0005898318.tif 000061
【図３９Ｂ】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
0005898318.tif 000080