(57)【要約】【課題】本開示は、レンズレス撮像装置を含む線量計及び、線量計に関連した方法及びシステムに関する。【解決手段】特に、本方法は、サンプルの少なくとも一部の画像を生成するために、センサ表面と、顕微鏡サンプルチャンバーの表面との間に配置されたサンプルを撮影する段階を含む。画像は、レンズレス光学顕微鏡を用いて生成され、サンプルは、少なくとも対象から得られた血液を含む。本方法はまた、画像内の異なる種類の細胞を自動的に区別する段階と、自動的な区別に基づいて、１つまたは複数の種類の細胞を計数する段階と、計数に基づいて、対象が吸収した放射線量を得る段階と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ表面と顕微鏡サンプルチャンバーの表面との間に配置されたサンプルを撮影して、前記サンプルの少なくとも一部の画像を生成する段階であって、前記画像が、レンズレス光学顕微鏡を使用して生成され、前記サンプルが、少なくとも対象からの血液を含む、段階と、
前記画像内の異なる種類の細胞を自動的に区別する段階と、
前記自動的な区別に基づいて、１つまたは複数の種類の細胞を計数する段階と、
前記計数に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得る段階と、
を含む、方法。
【請求項２】
１つまたは複数の種類の細胞を計数する前記段階が、リンパ球を計数する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リンパ球の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定する段階を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記サンプルが、前記対象から最初に得られた第１のサンプルであり、リンパ球についての計数が、リンパ球についての第１の計数であり、
前記方法が、
前記対象から、第２の異なる時間に得られた第２のサンプルを撮影する段階と、
前記第２のサンプルに基づいてリンパ球の第２の計数をする段階と、
リンパ球の前記第１及び第２の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定する段階と、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記サンプルが、前記サンプルの血液細胞間に分布されたフィデューシャリービーズを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
異なる種類の前記細胞が、細胞の色、大きさ、細胞核の形状及び細胞核の大きさのうち１つまたは複数に基づいて区別される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数の種類の細胞の前記計数が、撮影された前記サンプルの体積についての修正をして得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記サンプルが、前記対象から得られた希釈された血液を含み、１つまたは複数の種類の細胞の前記計数が、前記血液の希釈についての修正をして得られる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記サンプルが、抗凝血剤、希釈剤、染色剤、抗体、赤血球溶解溶液、及びその他の試薬のうち１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
１つまたは複数の種類の細胞を計数する前記段階が、１つまたは複数の種類の細胞に関連付けられた１つまたは複数の表面抗原の検出に基づいて計数をする段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記撮影が、レンズを用いることなく実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記撮影が、１メガピクセル以上の解像度で撮影する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記撮影が、顕微鏡サンプルチャンバーの表面を上下されることによって、変位された前記サンプルを急速に再混合し、再サンプル化する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記画像が、前記サンプルの単一層内のみに分布した細胞についての情報を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
共通センサ表面を有するセンサのアレイと、
顕微鏡サンプルチャンバーであって、前記チャンバーが上部表面と、前記上部表面と前記センサの表面との間に、撮影のためのサンプルを受容するための空間と、を含む、顕微鏡サンプルチャンバーと、
プロセッサと、
を含むレンズレス撮像システムを含む装置であって、
前記プロセッサが、前記レンズレス撮像システムによって生成された前記サンプルの少なくとも一部の画像を自動的に受信し、前記サンプルが、少なくとも対象からの血液を含み、前記対象によって吸収された放射線量に関連付けられた情報を自動的に表示する、
装置。
【請求項１６】
前記センサのアレイが、ＣＭＯＳチップで形成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記センサのアレイの各センサが、約２μｍ×２μｍまたはそれ以下の大きさを有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサが、前記画像内に含まれるデータを自動的に分析するように構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記データの自動的な分析が、前記画像内の異なる種類の細胞の分類を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記プロセッサが、１つまたは複数の種類の細胞の計数を行うように構成された、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記プロセッサが、前記計数に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得るように構成された、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記プロセッサが、前記画像に含まれる情報を処理し、前記放射線量についての情報を得るための機械についての前記装置の外部の機械に、前記受信された画像を自動的に送信するように構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置を、有線または無線接続を通じてネットワークに接続するためのネットワークインターフェースを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置が携帯型デバイスである、請求項１５に記載の装置。
【請求項２５】
前記センサが、レンズレス光学顕微鏡測定をすることが可能なデジタル撮像センサを含む、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１３年１２月１７日に出願された米国仮出願第６１／９１７１９５号の出願日の優先権の利益を主張する。本出願はまた、２００９年１０月２８日に出願された米国仮出願６１／２５５７８１号、２０１０年１０月２７日に出願された米国特許出願第１２／９１３６３９号、２０１１年４月２７日に出願された米国特許出願第１３／０９５１７５号、２０１３年２月６日に出願された米国仮出願第６１／７６１４６７号、２０１３年３月１４日に出願された米国仮出願第６１／７８５７６２号、及び２０１３年６月２６日に出願された米国仮出願第６１／８３９７３５号に関連する。前述の出願の全ては、参照により本明細書にその全体が組み込まれている。
【０００２】
本開示は、レンズレス撮像装置を含む線量計及び、線量計に関連した方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
いくつかの手法において、放射線線量に対する生体の応答、または生物学的線量測定は、末梢血リンパ球の二動原体やリング形状などの染色体異常を分析することによって測定される。代替的に、または追加的に、この測定はまた、例えば、電子スピン応答を用いて、歯のエナメル質における放射線により導入されたフリーラジカルを検出することによっても行うことができる。
【０００４】
他の手法では、生物学的線量測定は、放射線被曝後数時間または数日かけて増加する、線量に依存し、放射線により導入されたリンパ球減少、好中球減少、白血球減少、血小板減少、及び／または汎血球減少を監視することによって実現される。典型的に、監視は複雑な装置を使用して、熟練した技師によって行われる。いくつかの状況では、フローサイトメーター及び顕微鏡が、関連する血液学的分析のために使用可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Milanfar P (2010) Super-Resolution Imaging (CRC Press, Boca Raton, FL)
【非特許文献２】The Medical Basis for Radiation Accident Preparedness, KF Hubner, SF Fry, eds, Elsevier North Holland Inc., 1980, 297-310, and Annuals of Internal Medicine, 2004, vol 140: 1037-51
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般的に、１つの態様において、本方法は、サンプルの少なくとも一部の画像を生成するために、センサ表面と、顕微鏡サンプルチャンバーの表面との間に配置されたサンプルを撮影する段階を含む。画像は、レンズレス光学顕微鏡を用いて生成され、サンプルは、少なくとも対象から得られた血液を含む。本方法はまた、画像内の異なる種類の細胞を自動的に区別する段階と、自動的な区別に基づいて、１つまたは複数の種類の細胞を計数する段階と、計数に基づいて、対象が吸収した放射線量を得る段階と、を含む。
【０００７】
一般に、別の態様において、本装置は、レンズレス撮像システムおよびプロセッサを含む。レンズレス撮像システムは、共通センサ表面を有するセンサのアレイ及び顕微鏡サンプルチャンバーを含む。チャンバーは、上部表面を含む。前記上部表面と前記センサ表面との間の空間は、撮影のためのサンプルを受容する。プロセッサは、前記レンズレス撮像システムによって生成された前記サンプルの少なくとも一部の画像を自動的に受信するように構成される。前記サンプルは、少なくとも対象からの血液を含む。プロセッサはまた、前記対象によって吸収された放射線量に関連付けられた情報を自動的に表示するように構成される。
【０００８】
本方法及び／または装置の実装形態は、以下の特徴の１つ、または２つ以上の任意の組み合わせを含みうる。１つまたは複数の種類の細胞を計数する段階は、リンパ球を計数する段階を含む。リンパ球の減少は、リンパ球の計数に基づいて推定される。サンプルは、対象から最初に得られた第１のサンプルであり、リンパ球についての計数は、リンパ球についての第１の計数であり、第２の異なる時間に得られた第２のサンプルが撮影され、リンパ球の第２の計数が、第２のサンプルに基づいてされ、リンパ球の第１及び第２の計数に基づくリンパ球の減少が、推定される。サンプルは、サンプルの血液細胞間に分布されたフィデューシャリービーズ（ｆｉｄｕｃｉａｒｙ  ｂｅａｄｓ）を含む。異なる種類の細胞は、細胞の色、大きさ、細胞核の形状及び細胞核の大きさのうち１つまたは複数に基づいて区別される。１つまたは複数の種類の細胞の計数は、撮影されたサンプルの体積についての修正をして得られる。サンプルは、対象から得られた希釈された血液を含み、１つまたは複数の種類の細胞の計数は、血液の希釈についての修正をして得られる。サンプルは、抗凝血剤、希釈剤、染色剤、抗体、赤血球溶解溶液、及びその他の試薬のうち１つまたは複数を含む。１つまたは複数の種類の細胞を計数する段階は、１つまたは複数の種類の細胞に関連付けられた１つまたは複数の表面抗原の検出に基づいて計数をする段階を含む。撮影は、レンズを用いることなく実施される。撮影は、１メガピクセル以上の解像度で撮影する段階を含む。撮影は、顕微鏡サンプルチャンバーの表面を上下することによって、変位されたサンプルを急速に再混合し、再サンプル化する段階を含む。画像は、サンプルの単一層内のみに分布した細胞についての情報を含む。センサのアレイは、ＣＭＯＳチップで形成される。センサのアレイの各センサは、約２μｍ×２μｍまたはそれ以下の大きさを有する。プロセッサは、画像内に含まれるデータを自動的に分析するように構成される。データの自動的な分析は、画像内の異なる種類の細胞の分類を含む。プロセッサは、１つまたは複数の種類の細胞の計数を行うように構成される。プロセッサは、計数に基づいて、対象が吸収した放射線量を得るように構成される。プロセッサは、画像に含まれる情報を処理し、放射線量についての情報を得るための機械についての装置の外部の機械に、受信された画像を自動的に送信するように構成される。装置を、有線または無線接続を通じてネットワークに接続するためのネットワークインターフェースが存在する。装置は携帯型デバイスである。センサは、レンズレス光学顕微鏡測定をすることが可能なデジタル撮像センサを含む。
【０００９】
実装形態は、以下の利点の１つまたは複数を提供しうる。レンズレス撮像システムを含む線量計は、放射線被曝後に対象が吸収した放射線量の迅速かつ治療現場での決定を提供することができる。デバイスは、自己診断のために患者が操作することができ、または特別な訓練を受けていない、技術を有しない作業者によって、現場で操作することができる。線量計は、大きさが小型で、例えばポケットに入れて持ち運ぶことができる。これらは低コストで製造され、例えば、多数の人の迅速なトリアージのために、幅広く迅速な装備を可能とする。線量計はプラットフォーム光学顕微鏡技術を実装し、任意の種類の通常の血液細胞の計数、異常な血液細胞や寄生生物の検出、及び血液またはその他の液体の化学的分析などのさらなる能力にも適している。デバイスの改善や保守は、現場であっても容易に実行することができる。線量計で使用するためのサンプルは、容易に準備することができ、例えば、患者の指から採取され、あらかじめ物質を装着したピペットを使用して、準備され、高速で、例えばサンプルあたり１分未満で線量計に移送可能である。線量計使用のスループットは高く、例えば１時間当たり３０回以上の試験を行うことができる。
【００１０】
本発明のその他の特徴、対象及び利点は、詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】サンプルを表す光を検出し、使用するためのシステムの部分的な区画の概略的な側面図である。
【図２】サンプルを表す光を検出し、使用するために利用可能な素子の概略的な部分側面図である。
【図３】線量計の概略的なブロック図である。
【図４】フロー図である。
【図５】図５Ａはサンプル内の細胞が分類される前の血液サンプルの画像範囲の一部の拡大図であり、図５Ｂは分類された細胞を示す血液サンプルの画像範囲の一部の拡大図である。
【図６】本開示の線量計によって決定された血液サンプルのリンパ球の計数の線形回帰分析を、現在の医療機関で標準的な装置によって測定された同一の血液サンプルのリンパ球の計数に対してプロットしたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
これらに示された図面及び要素は、常に縮尺通りに記載されているのではなく、これらの多くは概略的に示されている。図面内の要素間の空間的な関係は、明細書の説明とは異なって示される可能性があり、例えば、上方、下方、頂部、底部は、図面においては明細書で説明されているのとは反対に示されている可能性がある。
【００１３】
概略
テロリストの行動と同様に、原子炉や放射性物質の輸送に伴う事故は、多くの人を有害で、致死的になる可能性のある放射線にさらす可能性がある。そのような事象では、その人々のうちどの人が緊急に医学的治療を必要としているかを素早く判断することが望ましいであろう。多くの人、例えば数万人から数十万人、さらには数百万人の人にトリアージを施すために、各人が吸収した放射線量を素早く効率的に、仮に訓練を受けていない作業者であっても高いスループットを有するデバイスを用いて推定する必要がある。この推定を少なくとも部分的に達成する１つの可能性のある方法は、生物学的線量測定、すなわち個々人のアクセス可能な組織のバイオマーカーであって、そのレベルが吸収した放射線量と定量的な関係を有するバイオマーカーを測定することによる。そのようなバイオマーカーの例は、電子スピン共鳴（ＥＰＲ）によって測定可能である、歯のエナメル質における放射線により導入されたフリーラジカル、嘔吐のような臨床症状の発現、染色体異常の発生、末梢血白血球のヒストンリン酸化、及び末梢血の様々な種類の細胞の絶対計数の変化を含む。
【００１４】
放射線バイオマーカーのうち、リンパ球の減少は、染色体異常及び歯のエナメル質のＥＰＲと強く相関しており、信頼性の高い放射線バイオマーカーである。末梢血におけるリンパ球の減少は、放射線量推定に関して確実に、かつ高い信頼性で測定可能である。
【００１５】
本開示における線量計は、末梢血のリンパ球を計数し、多数の人について迅速、早期かつ正確なトリアージを提供する。線量計は小型かつ可搬性、例えば携帯型とすることができる。例えば、線量計の寸法は、約２０ｃｍ×１２ｃｍ×５ｃｍである。線量計は使用が容易であり、短時間、例えば数分で信頼性の高い結果を提供する。いくつかの例において、線量計は、治療現場で、全血の指血液採取器からリンパ球及び全白血球細胞を自動的に計数し、計数及び／または画面上に結果、例えば測定された人が２分以内に治療が必要であるかの表示を出力する。線量計が、測定された人が、例えば２グレイ（Ｇｙ）またはそれ以上の所定の閾値を超過する放射線に被曝したことを、測定に基づいて判断すると、線量計は表示を作業者に送信することができる。表示は、詳細な細胞の計数及び／または放射線量情報を含むことができる。しかし、いくつかの状況では、表示は、測定された人がさらなる医療行為を必要とするか否かについて、できる限り単純なものとすることができる。表示は、例えば視覚または聴覚などの様々な形態をとることができる。結果として、線量計は、医療の専門家または訓練を受けていない人が使用することができる。線量計はまた、その多数が、人々のトリアージの速度を加速するように分配できるように、比較的安価なものとすることができる。緊急的な放射線被曝状況においては、顕著な数の被曝していない人がトリアージの現場に存在し、同様な症状を示している可能性もある。多数の、例えば数百、数千またはそれ以上の線量計を、高スループットのトリアージを実行するために、現場において専門家及び／または非専門的な地域的な応答者に分配することができる。放射線被曝のために治療を必要とする人は、効果的な治療について、短い治療域内で特定可能である。個人が線量計を所持し、自己診断を行うことができる場合もある。
【００１６】
図３を参照すると、線量計３００は、レンズレス撮像システム３０２及びレンズレス撮像システム３０２と通信するプロセッサ３０４を含む。プロセッサ３０４は、レンズレス撮像システム３０２を制御し、画像を分析し、例えば、自動的に細胞を検出、分類し、または以前に出版されたデータに基づいて放射線被曝後のリンパ球減少曲線をプロットするための、１つまたは複数のアルゴリズムを実行しうる。任意選択的に、線量計は、出版されたデータ及びデータ分析を実行するためのその他のデータを保存するデータベース３０８を含む。各分析の結果もまた、後で使用するため、例えば統計分析のために、データベース３０８に保存可能である。いくつかの実装形態において、分析のための、名前、社会保障番号などの対象識別子も、各分析と関連付けて保存することができる。いくつかの実装形態では、分析の結果は、線量計とは離れた、例えばコンピュータ上のデータベースに保存することもできる。データは、線量計から直接的に、またはタッチスクリーンもしくはキーボードを通して、または、例えば音声認識ソフトウェアなどで音声を記録することにより、そのようなデータベースに入力することができる。線量計３００は、例えばＵＳＢポート、インターネット接続のような有線接続、または無線接続などの、ネットワークインターフェースを含むことができ、線量計３００は、ネットワークまたはその他の機械に接続することができる。データは、線量計３００からダウンロードでき、及び／または線量計３００にアップロードできる。また、任意選択的に、線量計３００は、例えば、作業者が線量計３００を操作するディスプレイや入力機器などのユーザーインターフェース３０６を含む。
【００１７】
いくつかの実装形態では、撮像システムの制御及び／またはデータの分析とは代替的に、またはこれらに加えて、制御及び／またはデータ分析は、線量計３００の外部で行うことも可能である。例えば、線量計３００は、例えば無線で、例えばコンピュータまたはスマートフォンなどの外部プロセッサに接続することができ、外部プロセッサは、レンズレス撮像システムを制御し、及び／またはデータを分析する１つまたは複数のアルゴリズムを実装する。アルゴリズムは、例えば電子メールもしくはウェブサイトからのダウンロードなどのネットワーク配布を通じて、またはＣＤなどのハードコピーを通じて、外部プロセッサに配布可能である。外部プロセッサは、例えば作業者のスマートフォンやタブレットなど、線量計３００に対してローカルにあってよく、外部プロセッサは有線または無線を通じて線量計に接続可能である。外部プロセッサは、例えばリモートサーバーなど、線量計３００に対して遠隔の場所にあってもよい。リモートサーバーは、正確な測定において使用するための１つまたは複数の大型データベースでバックアップ可能である。外部プロセッサを用いると、プロセッサ３０４、データベース３０８及び／またはユーザーインターフェース３０６のような線量計の構成要素は、単純化され、または排除さえ可能であり、線量計のコスト、重量及び／または大きさが低減される。例えば、作業のためにＵＳＢポートを使用するラップトップコンピュータに接続可能である線量計は、約８ｃｍ×５ｃｍ×６ｃｍまたはそれより小さな大きさを有することができる。
【００１８】
レンズレス撮像システム３０２は、大量に並列な、近接場光学顕微鏡観察を実行することが可能なデジタル撮像センサアーキテクチャを有する。デジタル撮像センサの一例はＣＭＯＳ撮像センサであり、その詳細を以下にさらに説明する。ＣＭＯＳ撮像センサは、アレイ状に配列可能である。センサの解像度は回折によって制限されないが、その代わり、近接場アパーチャ（すなわち画素）の大きさによって決定される。ＣＭＯＳセンサは高い撮像解像度、例えば、画素あたり１．４μｍ、画素あたり１．１μｍ、画素あたり０．９μｍ、またはそれよりさらに高い解像度を有することができる。システム３０２は、走査、集束またはその他の可動部を必要としない。
【００１９】
使用時には、血液の試料またはサンプルは、センサ表面近傍またはセンサ表面上に配置される。レンズレス撮像システム３０２は、利用可能な分析のために十分な数の細胞を含む小さな面積、例えば１０ｍｍ２に渡って、最も関連のある細胞の分類を識別するために十分な解像度で、単層の新鮮な血液細胞を撮影する。分析のためのサンプルは比較的小さく、例えば、１０μＬ、１μＬまたはさらにそれ以下とすることができる。図４は、レンズレス撮像システムを用いた血液サンプルの撮影の例示的なプロセスを示している。まず、血液サンプルが、例えば、線量計に提供される使い捨てキャピラリーピペットを用いて、標準ランセット指血液採取器から得られる（４０２）。ピペットから取り出される際に血液が染色されるように、ピペットには、所定の量の染色剤及び／またはその他の試薬が最初から組み込まれている。染色された血液を含むサンプルは、次いで、線量計のセンサチャンバー内に取り出される（４０４）。チャンバーは閉鎖され、撮像システムがサンプルを撮影する（４０６）。いくつかの例において、全解像度、例えば８００万画素における個別の全視野画像は、約０．０５秒で得ることができる。次いで、レンズレス撮像システム３０２は、データ、例えば画像を表すデータを、分析のために内部または外部プロセッサに出力する（４０８）。データ分析の一例は、様々な計算手段によって、例えば当業者に既知の方法、例えば非特許文献１に記載の方法に従って順次得られた多数の画像を結合することによって、画質を向上させるものであり、非特許文献１の内容の全体は参照により本明細書に組み込まれている。
【００２０】
例示的なレンズレス撮像システム
図１に示すように、本明細書で説明する概念のいくつかの実装形態において、システム１００は、光センサ１０２に接触する（または近接する）サンプル１０１（例えば、気相、液相、固相、もしくはそれらの組み合わせまたはその他の形態のサンプル）の高解像度画像（例えば、フルカラー、グレースケール、「白黒」、またはそれらの組み合わせ）を取得することができる。光センサは、画像内の画素のアレイに対応することができる、光有感素子１０５の２次元配列を含む。単純化のために、光センサの素子を画素と呼ぶことがある。
【００２１】
「光有感領域」という語句は、例えば、光有感素子または画素及び光源領域を含む、光に対して別個に感度を有し、または別個に発光する能力を有し、またはその両方であるデバイスの任意の特徴を含む、最も広い意味で使用することがある。光源領域という用語は、発光能力を有する素子を指すものとして使用することもある。いくつかの場合には、光有感領域という用語は、いかなる被覆、保護層、シールド、または周囲から、もしくはサンプルから光有感部を分離し得るいかなる他の特徴も有さない、デバイスの特徴体の露出した光有感部を指すものとして使用する場合がある。
【００２２】
「接触顕微鏡」または「接触顕微鏡測定」という用語は、（ａ）デバイスの表面において環境にさらされた、近接して配置された光有感領域の高解像度センサまたは高解像度の発光領域のセットを、（ｂ）撮影されるサンプルの部分の表面に関連するデバイスとともに含む任意のデバイス（または技術）を、最も広い意味で指すものとして使用することがあり、発光領域の場合には、光検出器は発光領域およびサンプルから比較的離れた位置にあり、サンプルの一部が表面に接触し（またはほぼ接触し）、利用可能な高解像度画像が、サンプルの一部が所定の位置にある場合にセンサによって得られる。
【００２３】
接触顕微鏡測定において、サンプルは、いかなる物質の介在もなく、センサの有感特徴体もしくは光源の発光特徴体に直接接しているか、またはサンプルは光有感特徴体もしくは発光特徴体にほぼ接触した状態でありうる。ほぼ接触した状態とは、直接接触した状態ではないことを意味する。しかし、サンプルと光有感特徴体または発光特徴体との間が近接していることは、光の種類を含む１つまたは複数の因子によって変動し得る。例えば、いくつかの場合では、これは特徴体の近接場内、例えば、関連する光の波長の１／２である距離、または可能な場合には関連する光の波長以内の距離にいることを意味しうる。別の例において、コリメートされた光で照射されると、良好な画質を得つつ、試料はセンサ表面から数マイクロメートル離れた状態となることができる。いくつかの用途において、良好な画質を得つつ、距離は数十マイクロメートル以上とすることができる。
【００２４】
サンプルを表面に関連させるデバイスという概念を、例えば、サンプルの一部を光有感領域に接触させ、またはほぼ接触させる、移動、流動、配送、配置、または提示を容易に行う、例えば、機械的、電気的、電気機械的、音響的、磁気的、空気圧的、油圧的、重力的、慣性的、またはその他の特徴を使用する任意の機構を含む、任意の種類の任意の機構を含む、最も広い意味で使用する。
【００２５】
センサに搭載されるサンプルの量は、撮影に必要な量よりも多いことがある。いくつかの実装形態において、サンプルは、比較的薄い層、例えば１μｍから１００μｍの形態とする必要があり、またはサンプルの単層の細胞が撮影のためのセンサの上に分散されるような厚さを有する。蓋、カバー、チャンバー、またはチャンバー上部９５を動かして、（または下降させて）、サンプルに接触させ、センサ上のサンプルの量、例えばサンプルの厚さを調整することができる。例として、調整はチャンバー上部９５の一端をサンプル１０１に対して押さえることによって可能であり、センサ１０２の辺縁部から過剰な量のサンプルが流出する。チャンバー上部はまた、他の方式で下降させることもできる。下降を完了したチャンバー上部９５の表面と、センサ表面１０２との間の空間であって、サンプルが位置する空間を、チャンバーと呼ぶことがある。
【００２６】
センサはまた、光有感素子の一部として、または光有感素子に加えて、素子を駆動しまたは読み出し、素子に、及び素子から信号を発生させ、処理し、または配送し、その他の機能を実施するためのその他の構成要素を含むこともできる。一般に、センサと呼ぶ場合、（ａ）光有感素子において光を受け取り（または発光することもあり）、光有感素子によって検出された光の強度を表す信号またはデータを発生させる集積回路またはその一部及び、（ｂ）光有感素子を直接駆動し、または光有感素子によって得られた、光によって生じた信号またはデータを発生させる任意の電子部品を意味するが、（ｃ）画像を形成するために信号またはデータを処理するために使用される任意のその他の回路を意味しない。
【００２７】
センサ１０２は、集積回路チップ１０４の一部として、またはその上に形成可能であり、均一製造モードまたはハイブリッド製造モードで作ることができる。チップ１０４は、ヘッドボード１０６に取り付けることができ、ヘッドボード１０６は、制御ユニット１０８の一部または制御ユニット１０８に接続することができる。いくつかの用途において、蓋、カバー、チャンバー、またはチャンバー壁９５は、センサの露出された表面１０３もしくはヘッドボードの一部またはその両方に隣接する空間またはチャンバー内のサンプルまたはその一部を押し付け、接触し、取り囲み、収容し、または含めることができる。
【００２８】
制御ユニット１０８は、ユーザーデバイス１１０の一部またはユーザーデバイス１１０に接続可能である。ユーザーデバイス１１０は、使用者１１５にインターフェース１０９を提供でき、命令１１１及び情報１１３をユーザーインターフェースを通して使用者から受け取ることができ、それらを処理し、それらを制御ユニット１０８に送ることができ、制御ユニットからの情報１１７を受け取り、それを処理し、ユーザーインターフェースを通して使用者に提供することができる。いくつかの例において、ユーザーインターフェースは、制御ユニット１０８もしくはヘッドボード１０６またはそれら及びユーザーデバイスの組み合わせを通じて操作可能である。そして、命令及び情報１１１、１１３、及び１１７は、任意の２つ以上の構成要素の間を通過することができる。
【００２９】
システムはまた、必要に応じて、サンプルをセンサに配送し、センサにおいて保持し、センサから取り除くことができるようにし、またはさせる、機械的、電気的、もしくは電子的構成要素またはそれらの組み合わせを含むことができる、サンプル輸送管理デバイス１３１、１３３を含むことができる。デバイス１３１、１３３はまた、撮影前後において、材料をサンプルと混合し、サンプルから材料を除去し、サンプルをサンプル源から取り出すこと、撮影したサンプルの廃棄、及び撮影を実施するためにシステムを作動させることができるようにサンプルに対して必要となりうるその他任意の機能を含むサンプルの処理も行うことができる。
【００３０】
ユーザーデバイス１１０は、スマートフォン、その他の種類の携帯型デバイス、装置、システム、製造機器、ワークステーション、制御ユニットと相互作用する機能に専用化されたデバイス、制御ユニットと相互作用することに限定されない機能を有するデバイス、もしくはその２つの組み合わせなどを含むその他任意のユーザーデバイスとすることができる。
【００３１】
完全に動作するシステムまたは市販の製品もしくは構成要素は、センサ、チップ、ヘッドボード、制御ユニット、ユーザーデバイスの全てを含む必要はないが、それらのうち任意の２つ以上の組み合わせを含むことができる。
【００３２】
様々な実装形態において、センサ１０２、チップ１０４、ヘッドボード１０６、制御ユニット１０８およびユーザーデバイス１１０のうち２つ以上の任意の組み合わせは、それらの間に様々な機械的接続及び電気的接続を含むことができる。さらに、様々な動作に必要な機械的、流体流動的、電子的、ソフトウェア、データ処理、通信、保存、及び電気的機能は、システムのこれらの部分のペアの間及びこれらの部分の３つ以上の間で様々な方法で分配可能である。機能の分配は任意であり、または幅広い様々な方法で、商業的及び技術的事項に基づくことができる。
【００３３】
いくつかの例において、チップ１０４の光有感領域を指すのに使用するセンサ１０２は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）として、または相補性金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサとして動作可能である。その他の撮像方法も可能でありうる。前述のように、いくつかの例において、センサはピクセル化されており、すなわち、光有感画像素子（画素）１０５の行および列（またはその他のアレイ配列）に対して動作する。
【００３４】
動作時には、センサは、サンプル１０１を１０１０で通過した、サンプル１０１から散乱された、またはサンプル１０１から発散した、入射電磁放射（例えば光）９９に応答する。サンプルを通過した、サンプルから散乱された、またはサンプルから発散した光は、例えば、通過、散乱、発散の際に、波長が変化しうる。入射電磁放射９９及び、透過、散乱または発散した放射は、典型的には可視光、近紫外線、または近赤外線の波長範囲にある。光という用語は、例えば、そのような範囲の全てを含む、最も広い意味で使用する。
【００３５】
サンプル１０１は、センサの表面１０３に接触し、または本質的に接触し、または近接しているため、サンプルからセンサへの光を屈折し、コリメートしまたは方向を再転換するために、システムにおいて使用されるべきいかなる光学的素子の必要性もない。
【００３６】
画素に近接した（または入射光９９と画素との間の経路内にある）サンプルの部分１０７からの光は、大部分が（場合によってはほぼ全体が）画素１０５によって受信される。
【００３７】
この構成において、センサの画素のアレイによって感知された光は、サンプルの一部の対応するアレイを直接表し、そのため、サンプルの画像を有効に表し、画像は高解像度となることができる。
【００３８】
センサに到達する光の初期光源が環境内にある限りにおいては、光は環境光でありえ、または専用の光源１１９によって提供可能である。いくつかの実装形態において、光源を制御し、もしくは環境光を遮蔽し、またはその両方を行うことによって、サンプルの照射及び特に照射の均一性または配向を制御することが便利なことがありうる。
【００３９】
サンプルの画像を取得するために、センサは、概念的な画像取得サイクルの間に駆動され、読出しされる。画像取得サイクルの間、画素の全てにおいてセンサによって受信された光は、チップの電子部品に送信される電気信号（例えばアナログ信号またはデジタル値）に変換される。信号は、技術に応じて並列または直列に読み出されうる。画素のそれぞれからの電気信号は、典型的には、１４ビットのデジタル値で表された範囲のような、何らかの範囲内で、画素によって感知された光の強度に対応する量子化された強度値として表される。色情報は、様々な方法で、例えば、隣接する画素に渡って系統的に配列された異なる帯域通過光学フィルタや、異なる色の照射による順次的な撮影、及びその他の可能な方法で得ることができる。どのような方法が使用されても、空間的及び／または時間的に一緒に様々な画素から受信した電気信号は、サンプルのフルカラー、高解像度、高ダイナミックレンジの画像を表すことができる。
【００４０】
システムの電子的な特徴に加えて、特に、サンプル１０１を取り扱い、包含し、照射する、以下に説明する機械的要素が存在する。
【００４１】
センサ、チップ１０４、ヘッドボード１０６、制御ユニット１０８、ユーザーデバイス１１０及びユーザーインターフェース１０９、並びにそれらの任意の２つ以上の組み合わせを含むシステムを形成する、電子的及び機械的構成要素のいくつかまたは全ては、個々の市販の製品として製造することができ、再使用可能とすることも、使い捨てとすることもできる。
【００４２】
高い解像度の撮影のために、各サンプルの単一層が撮影される。単層撮影は、センサ上に置かれたサンプルの体積を制御することによって達成可能である。そのような制御の例は、サンプルをセンサ上に置く前にサンプルを処理すること、サンプルがチャンバー内に置かれた後にレンズレス撮像システム１００のチャンバーを用いる機械的制御、及び／またはその両方の組み合わせを含む。
【００４３】
図２を参照すると、撮影されるサンプル１０１（サンプルという用語と相互に置き換え可能なものとして、試料という用語を使用することがある）は、粒子、小片、小さな粒、生物、細胞もしくは分子、またはそれらの組み合わせもしくは任意の２つ以上の異なる種類の組み合わせなどの、少量の類似した種類のユニット９７からなるまたはこれを含むことができる。ユニット９７は、ほんの数例を挙げれば、液体懸濁サンプルユニット９７を形成するために液体１０４中に懸濁され、若しくは担持され、気体懸濁サンプルユニットを形成するために気体中に同伴され（図示せず）、センサの表面上に非懸濁及び非同伴形態（例えば粉末）として載せられ（図示せず）、または、組織の区分された層などの、固体の、もしくはゲル化した統合マトリクス、もしくはその他の統合自己支持物質として保持されうる。マトリクスという用語は、例えば、液体、気体、固体、ゲル、またはその他の材料を含むサンプルユニットが保持される任意の物質を含むものとして非常に幅広い意味で使用される場合がある。
【００４４】
さらに、サンプル１０１は、センサ１０２上のサンプル１０１の体積を制御するために、空間的特徴体２３０を含むこともできる。いくつかの例では、かつ、所定の種類のサンプルユニットまたは正確に特定された体積のサンプルでは（例えば、血球数、またはサンプルユニットの数がサンプルの正確な体積について計数されるべきその他の分析については）、センサによって撮影されるサンプルの体積は、センサの上部活性撮像表面の幅及び長さによって、並びに表面とチャンバー上部の平たい底面との間のギャップ２２０（またはチャンバー）の高さによって、正確に制御される。いくつかの場合では、体積は正確である必要はなくてもよいが、ギャップの高さは正確な量、または特定の量より大きくないこと、または特定の量より小さくないこと、またはそれらの条件の組み合わせである必要がある場合がある。
【００４５】
幅広い範囲の様々な技術及びデバイスが、ギャップの高さ（例えば、正確な高さ）を形成し、維持するために使用可能である。これらの技術及びデバイスを間隔形成特徴体と、幅広く呼ぶ。図２に示された例において、間隔形成特徴体は、微小球体、または例えば１．０μｍ、３．０μｍまたは５．０μｍの均一な大きさのその他の種類のビーズを含む。サンプル間隔の正確かつ均一な間隔形成及びすなわち体積を確立するために、ビーズの大きさの正確さを特定することが便利である場合があり、例えば、ビーズはプラスマイナス１００ナノメートルの精度で２．０μｍとして特定することができる。ビーズは非球体であることもできる。ビーズは、様々な異なる方法で使用可能である。
【００４６】
図２に示されるように、いくつかの実装形態において、サンプルがセンサ表面１０３に送られた場合に、ビーズ２３０は、サンプル、例えば（ビーズよりも小さい場合がありうる）サンプルユニットが懸濁された液体マトリクスを有するサンプルに含まれる。そのため、チャンバー上部が、サンプルの上に置かれ、またはサンプルを押し下げることができる場合であり、サンプル内に十分なビーズが存在し、それらが液体内に十分に良好に分布していると仮定する場合には、均一かつ正確なギャップ高さを得ることができる。この目的に関して、ビーズは、例えば、１マイクロリットルのサンプルあたり、１００００から５０００００ビーズの濃度でサンプル内に存在してもよい。サンプル内のビーズの均一な分布を維持することは、ビーズがサンプル内の中立浮力に近くなるように選択される場合には、単純な機械的撹拌によってすることができる。
【００４７】
いくつかの場合において、ビーズは、サンプルユニットとおおまかに同じ大きさとすることができる。いくつかの実装形態において、２つの異なる大きさのビーズを含むことができる。より大きな大きさは、意図する間隔を画定する。より小さな大きさは、より小さなビーズがサンプルを通してほぼ均一に分布し、サンプルの単位体積当たりの小さい方のビーズの数が既知であると仮定して、サンプル空間の体積が意図された通りであることを検証するために計数することができる。ビーズは、光がセンサまで通過可能なように透明とすることができ、または、着色され、蛍光性であり、不透明であり、もしくはこれらの特徴のうち２つ以上の組み合わせとすることができる。
【００４８】
サンプルがチャンバー内に置かれると、チャンバー上部をセンサ表面１０３に対して下げることができ、センサ１０２からサンプルの過剰な体積を除去し、（液体内に分配された細胞などの）サンプルユニット９７がセンサ１０２の表面１０３に渡って均一に分布することができるようにする。いくつかの実装形態において、過剰な体積の除去は、サンプルの比較的小さな体積、例えば、約１μｌのサンプルの撮影が、センサに配設されたバルクサンプル、例えば約４０μｌまたはそれ以上のサンプルに適用可能なデータを生成することができるように、サンプルユニットのバルク濃度を変化させない。他の実装形態において、新しい濃度は、修正因子が決定可能であるように、サンプルユニットのバルク濃度と一貫して比例する。所望のサンプル濃度の撮影を達成するために、サンプルは、さらに以下に説明するように、さらに処理可能である。
【００４９】
チャンバー上部は、様々な方法で下げることができる。１つの例において、図２を再び参照すると、チャンバー上部は平坦な上部平面４００を有し、チャンバー上部を下げる間、上部表面４００はセンサ１０２の上部表面１０３と実質的に平行な状態を保つ。このプロセスを、平坦線形下降と呼ぶことがある。
【００５０】
例示的な線量計
図１のシステム１００のようなレンズレス撮像システムを含む、図３の線量計３００のような線量計は、自己診断のための、または主要な放射線事象から１日または２日以内に、多数の人をトリアージするための技術について特別な訓練を受けていない、多数の緊急医療提供者によって、高速かつ信頼性のある生物学的線量測定を実行することができる。線量計は、リンパ球減少を介して吸収放射線量を推定するために、特定の白血球の絶対計数を測定するポケットサイズのデバイスとすることができる。線量計は、高い感度、識別性、反復性、及び再現性を有することができる。例えば、図４におけるプロセス４００の少なくとも段階４０４、４０６、４０８を含む、分析プロセスの所要時間は数分以下である。線量計は動作可能であり、例えば、救急またはその他の緊急医療提供者などの技術分野における広範囲の訓練を受けていない人でも、容易に理解可能である表示を出力する。患者は、自己診断を行うために線量計を使用することすら可能である。線量計は、電池またはその他の電源で電力を得ることができ、高エネルギー効率とすることができる。例えば、線量計は、電池の交換または再充電の必要なく、少なくとも２４時間動作することができる。デバイスは、故障までの平均時間が長く、例えば、何十時間、または何百時間であるように信頼性が高い。デバイスは、故障した構成要素を特定するために自己診断能力を含めることができ、そのような構成要素は、現場において容易に交換することができる。作業者は、グラフィカルユーザーインターフェースを通して線量計と相互に作用することができる。
【００５１】
線量計は自律性を有するものとすることができ、動作の任意の側面において、外部コンピュータを必要としないで、結果を計算し、表示し、アーカイブ化し、無線送信することができる。さらに、線量計は、電気的、機械的、およびソフトウェア工学的に対処可能なセンサ制御電子機器、照射部、ディスプレイ、及び報知構成要素を含む。
【００５２】
線量計は、約８．２５ｍｍ２のセンサ表面を提供し、１．１μｍ画素センサの３２８０×２４６４アレイを含む、良好な解像度及びサンプリング統計を有するＣＭＯＳチップを格納することができる。チップは、ビデオレート、例えば１秒あたり約２４のフルフレームでサンプル画像を収集することができる。チップは、比較的薄く、例えば約２００μｍから約３００μｍであってもよい。図１及び２に示されておらず、説明もされていないが、線量計のレンズレス撮像システムは、蛍光を検出することができる。例えば、撮像センサ表面は、可視波長に渡る透過光顕微鏡と互換性のあるＵＶ（紫外線）遮断フィルタを含むことができる、１つまたは複数のフィルタを含む。そのため、サンプルの蛍光撮影を、例えばＵＶ励起によって行うことができる。蛍光撮影は、例えば、被曝後２４時間未満、及び例えば１Ｇｙ未満の低線量の初期監視に特に有用でありうる、リンパ球におけるヒストンガンマ−Ｈ２ＡＸのリン酸化レベルなどの、追加的な生物学的線量測定マーカーの使用を可能にする。
【００５３】
レンズレス撮像システムを制御し、レンズレス撮像システムから出力されたデータを分析するための１つまたは複数のアルゴリズムを予め構築しておくことができる。アルゴリズムはまた、線量計の使用に基づいて更新されてもよい。いくつかの実装形態において、出版された生物学的線量測定データ、急性放射線症候群についての文献、及び内部で生成されたデータが、サンプル取り扱い及びデータ分析、例えばリンパ球及びその他の血液細胞に基づく血液学的な生物学的線量測定についての線量計パラメータを決定するために使用される。パラメータは、既存のサンプルを用いて、線量計の検出能力及び信頼性が、トリアージの目的のために適していることを確認するためにさらに分析され、検証されることが可能である。いくつかの実装形態において、分析及び検証プロセスは、線量計から得られた結果の解釈を混乱させる可能性のある、潜在的に妨げとなる物質及び条件を識別しうる。
【００５４】
線量計に加えて、血液採取及び撮影を容易にするために、サンプル収集、移送並びに試薬、抗原及び／または体積フィデューシャリーマイクロビーズの追加のためのピペットシステムが、線量計作業者に提供可能である。システム較正のための参照ビーズ懸濁は、レンズレス撮像システムを制御し、細胞分類の精度を改善するためにデータを分析するアルゴリズムにおいて考慮可能である。
【００５５】
いくつかの実装形態において、細胞分類の精度は、特定の表面抗原、例えば、Ｔ及びＢリンパ球を検出するために、ＣＤ３及びＣＤ１９を免疫学的に検出することによっても向上可能である。例えば、撮影前における試薬、染色剤の追加、及び／またはマイクロビーズの追加などの、前述のサンプル処理に加えてさらに、ＣＤ３及びＣＤ１９などの表面光源に対する蛍光またはマイクロビーズで標識された抗体が、処理されたサンプルに追加される。このような追加は、リンパ球が、蛍光を示し、またはマイクロビーズと結合した抗体で「修飾」されるので、血液サンプル中のリンパ球の分類を明確にすることができる。抗体はまた、ピペットシステム内に含めることもできる。しかし、追加は、全体のコスト及びサンプル取り扱いの複雑さを増大させる場合がある。
【００５６】
使用時には、図４を再び参照すると、血液サンプルは例えば、使い捨てのアルコール消毒を用いて消毒された、対象の指先に、標準ランセットを適用することによって得られる（４０２）。標準的な手法に従い、すぐに血液は順次滴下される。サンプルを移送する（４０４）ために、移送デバイスが、少ない場合には５μｌ、多い場合には５０μｌでありうる滴下した一部を取り上げる。移送デバイスは、体積測定ピペット、較正されたキャピラリーチューブ、マイクロピペットその他類似のデバイスであってよい。いくつかの実装形態において、その部分は、順次滴下されたうち３番目に滴下された部分である。３番目に滴下された部分から測定を行うことは、測定精度を向上させうる。移送デバイスには、抗凝血剤、希釈剤、染色剤、抗体、フィデューシャリービーズ、赤血球溶解溶液及び／またはその他の試薬があらかじめ搭載されてもよい。代替的に、これらの物質の１つまたは複数が、１つまたは複数の他のピペットによって、血液の体積に比例する所定の体積で血液サンプルに追加されてもよい。そのような試薬で希釈されたかまたはされていない血液は、レンズレス撮像システムのチャンバーに移送され、照射され撮影される（４０６）。撮影された血液の体積は、あらかじめチャンバーの大きさを較正することによって、既知の濃度の血液に追加されたフィデューシャリービーズの包含及び計数によって、及び／または他の手段によって決定される。
【００５７】
次いで、例えば、コンピュータビジョンソフトウェアの形態の、１つまたは複数のアルゴリズムが、レンズレス撮像システムから出力された（４０８）データを分析するために使用される。例えば、アルゴリズムは、血液内の撮影された粒子の中から、細胞の色及び大きさ、細胞核の形状及び大きさ、並びに／またはその他のパラメータに基づいてリンパ球を識別する。例として、図５Ａは、血液サンプルの撮影された範囲５００の一部を示す。図５Ｂは、ソフトウェアによって自動的に識別され、（円で）標識された赤血球５０２及び白血球５０４を示す。そのため、絶対的なリンパ球の計数は、図５Ｂに示されたもののような分類された細胞に基づいて決定され、もしあれば、撮影された血液サンプルの体積及び希釈に基づいて修正されうる。この開示の線量計によって決定されたリンパ球の計数の精度を示す例を、図６に示す。本開示の線量計によって決定されるような、血液サンプルのそのようなリンパ球計数の線形回帰分析は、現在の医療機関における標準的な装置によって測定されたものと同一の血液サンプルのリンパ球の計数に対してプロットされている。
【００５８】
血液サンプルへの放射線被曝からの時間が分かっていれば、単一のリンパ球の計数は、リンパ球の減少率、そのため吸収した放射線量を、被爆前の計数は通常の平均であったものと仮定して推定するために使用される場合がある。いくつかの実装形態において、リンパ球の減少は、類似の個人の通常の計数を参照してリンパ球を計数することによって決定される。一例において、参照となる通常の計数は、細胞が２．４５×１０９個／Ｌとできる。参照となる通常の計数は、年齢や性別などによって修正可能である。通常の平均値は一般に知られている。例えば、非特許文献２を参照されたい。
【００５９】
いくつかの実装形態において、より正確な推定が、数時間の時間間隔の後に同一の個人から第２の血液サンプルを得ることによって達成可能である。いくつかの実装形態において、さらなる血液サンプルが取得され、分析可能である。リンパ球の減少率は、以下のモデルに基づいて計算可能である（例えば、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる、"Acute Radiation Syndrome Treatment Guidelines", Radiation Injury Treatment Network, September 2010; http://www.ritn.net/WorkArea/DownloadAsset.aspx id=2147483696）。
Ｌｔ＝２．４５×１０９／Ｌ×ｅ−ｋ（Ｄ）ｔ
【００６０】
ここで、Ｌｔはリンパ球の計数に等しく、２．４５×１０９個／Ｌは一般の人における平均リンパ球の計数であると合意された数値を表す定数に等しく、ｋ（Ｄ）は、特定の急性光子線量Ｄに関するリンパ球減少率定数に等しく、ｔは被曝後の時間（日）に等しい。これらの平均値によって線量を推定する計算は、以下で利用可能である：U.S. Department of Health and Human Services' Radiation Emergency Medical Management website, http://www.remm.nlm.gOv/ars_wbd.htm lymphocyte
【００６１】
いくつかの実装形態において、リンパ球計数は、既知の変動因子に基づいてさらに修正可能である。例えば、リンパ球は、血液サンプル内に完全に均一に分布していない可能性があり、不均一な分布は、リンパ球の実際の数と、線量計によって得られた計数との間の差につながる可能性がある。さらに、レンズレス撮像システムのチャンバーの体積もまた、試験ごとに変動する可能性がある。その結果、撮影されたサンプルの実際の体積は、サンプルごとに異なる可能性がある。変動因子は、リンパ球計数の修正に関して統計的に決定可能である。
【００６２】
チャンバー体積変動に起因する変動因子を決定するための一例を以下に説明する。チャンバーの実際の体積は、チャンバー体積の変動に起因する誤差を低減するために、既知の濃度で血液サンプル内に含められた計数フィデューシャリービーズによって決定される。血液サンプル内に１０００個のビーズが存在するという仮定に基づいて、ランダムな分布による計数の変動は、３．３％である（１０００個のビーズについて、計数の標準偏差は３２．８５であり、変動係数（ＣＶ）＝３．３％である）。これら２つの独立な（チャンバーの体積及びビーズの計数に起因する）誤差の原因は、合わせて８．９％の誤差となる。いくつかの実装形態において、センサの表面積を増加させ、体積誤差因子の総計が５％未満になる。
【００６３】
いくつかの実装形態において、分析される体積は、第１のデータ取得の後にチャンバー内に再びサンプルを置くことによって増加する。まれな細胞（または粒子）の計数統計は、新たな体積のサンプルを導入することによって改善可能である。導入された体積（約１０μＬまたはそれ以上）が、チャンバー上部が所定の位置まで下げられた場合に実際に得られる体積（約０．１μＬ）よりもずっと大きいため、新たな体積のサンプルは、チャンバー上部を数回上下することによって効果的に再導入され、チャンバー上部を「読み込み」位置まで再び下げる前にサンプルを混合することができる。チャンバー上部を急速に上下する機構は、サンプル統計を改善するために、一般的に便利な手法である。
【００６４】
いくつかの実装形態において、サンプルの移送及び画像の取得（例えば、図４に示されたプロセス４００の段階４０４及び４０６）に約３０秒を要し、画像の処理及び分析に、約１２０秒またはそれ未満、例えば３０秒未満または１５秒未満を要する。対象準備及びデバイスの洗浄を考慮すれば、各線量計のスループットは、１時間当たり３０測定を超えることができる。
【００６５】
本明細書で説明された対象の実施形態及び機能的な動作は、デジタル電子回路、有形的に実装されたコンピュータソフトもしくはファームウェア、本明細書で開示された構造及びその構造的等価物を含むコンピュータハードウェア、またはそれらの１つまたは複数の組み合わせの形で実装可能である。本明細書で説明された対象の実施形態は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち、データ処理装置による、またはデータ処理装置の動作を制御するための、実行のための有形的な非一時保存媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして実装可能である。代替的に、または追加的に、プログラム命令は、人工的に生成された伝搬信号、例えば、機械的に生成された電気的、光学的、もしくは電磁気的信号上に符号化することができ、この信号は、データ処理装置によって実行するのに適した受信装置に転送するために、情報を符号化するために生成される。コンピュータ保存媒体は、機械可読保存デバイス、機械可読保存基板、ランダムもしくはシリアルアクセスメモリデバイス、またはそれらの１つまたは複数の組み合わせとすることができる。
【００６６】
「データ処理装置」という用語は、データ処理ハードウェアを指し、例としてプログラム可能なデジタルプロセッサ、デジタルコンピュータ、または複数のデジタルプロセッサもしくはコンピュータを含む、データ処理のための全ての種類の装置、デバイスおよび機械を包含する。装置はまた、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途集積回路）などの、特定用途論理回路であることもでき、さらにこれらを含むこともできる。装置は、コンピュータプログラム、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、またはそれらの１つまたは複数の組み合わせを構成するコードのための実行環境を生成するコードを、ハードウェアに加えて、任意選択的に含めることができる。
【００６７】
プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、モジュール、ソフトウェアモジュール、スクリプト、またはコードとも呼ばれることもありうるコンピュータプログラムは、コンパイル言語、もしくはインタープリター言語、または宣言型もしくは手続型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で記述可能であり、また、独立したプログラムとして、もしくはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、または計算環境において使用に適したその他のユニットとして含む任意の形態で実装することができる。コンピュータプログラムは、ファイルシステム内のファイルに対応してもよく、またその必要はなくてもよい。プログラムは、例えば、マークアップ言語文書、問題となるプログラム専用の単一のファイル、または、複数の連携したファイル、例えば、１つもしくは複数のモジュール、サブプログラム、もしくはコードの一部を保存するファイルなどに保存された１つまたは複数のスクリプトなどの、その他のプログラムまたはデータを保持するファイルの一部に保存可能である。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ、または、１つの場所に配置され、もしくは複数の場所に渡って分散され、データ通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されるように実装可能である。
【００６８】
この明細書に示されたプロセス及び論理フローは、入力データ上で動作し、出力を生成することによって機能を実行するための１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラム可能なコンピュータによって実行可能である。プロセス及び論理フローはまた、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途集積回路）などの特定用途論理回路によって実施可能であり、装置もまた、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途集積回路）などの特定用途論理回路として実装可能である。１つまたは複数のコンピュータのシステムについて、特定の動作及び挙動を実行する「ように構成された」とは、システムがソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせにインストールされており、これらが動作時に、システムに動作または挙動を実行させることを意味する。１つまたは複数のコンピュータプログラムに関して、特定の動作または挙動を実行するように構成されたとは、１つまたは複数のプログラムが、データ処理装置によって実行される場合に、装置に動作または挙動を実行させる命令を含むことを意味する。
【００６９】
コンピュータプログラムの実行に適したコンピュータは、例として、汎用もしくは特定用途のマイクロプロセッサまたはその両方、またはその他任意の種類の中央処理ユニットに基づくものとすることができる。一般に、中央処理ユニットは、読み込み専用メモリもしくはランダムアクセスメモリまたはその両方から命令及びデータを受信する。コンピュータの本質的な要素は、命令を実施または実行するための中央処理ユニット並びに、命令及びデータを保存するための１つまたは複数のメモリデバイスである。一般に、コンピュータはまた、データを保存するための１つまたは複数の大容量保存デバイス、例えば、磁気保存装置、磁気光ディスク、または光ディスクを含み、または、それらからデータを受信し、もしくはそれらにデータを送信し、またはそれらの両方を行うように、動作可能に結合される。しかし、コンピュータは、そのようなデバイスを有することを必要としない。さらに、コンピュータは、ほんの数例を挙げれば、他のデバイス、例えば、携帯電話、個人デジタルアシスタント（ＰＤＡ）、モバイルオーディオビデオプレイヤー、ゲーム機、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器、または、携帯型保存デバイス、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブに埋め込むこともできる。
【００７０】
コンピュータプログラム命令及びデータを保存するのに適したコンピュータ可読媒体は、例として、半導体メモリデバイス、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリデバイス、磁気ディスク、例えば、内部ハードディスクまたは取り外し可能なディスク、磁気光ディスク、及びＣＤ  ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む、あらゆる形態の非一時メモリ、媒体及びメモリデバイスを含む。プロセッサ及びメモリは、特定用途論理回路によって補完され、または特定用途論理回路に組み込まれることができる。
【００７１】
本明細書に記載された様々なシステムおよびプロセス、またはそれらの一部の制御は、１つまたは複数の非一時機械可読保存媒体に保存され、１つまたは複数の処理デバイスで実行可能な命令を含むコンピュータプログラム製品に実装可能である。本明細書に記載されたシステムまたはそれらの一部は、本明細書に記載された動作を実行するための実行可能な命令を保存するための１つまたは複数の処理デバイス及びメモリを含みうる、装置、方法または電子システムとして実装可能である。
【００７２】
本明細書は、多くの具体的な実装形態の詳細を含むが、これらは、任意の発明の範囲または主張の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、特定の発明の特定の実施形態に特有でありうる特徴を説明するものであるとしてとらえられるべきである。別個の実施形態の内容において本明細書に記載された特定の特徴は、単一の実施形態に組み合わせて実装することも可能である。反対に、単一の実施形態の記載において説明された様々な特徴は、複数の実施形態に別個に、または任意の適切な下位の組み合わせに実装することも可能である。さらに、特徴は特定の組み合わせにおいて働くものとして前述され、そのように最初に主張されているものであっても、主張される組合せの１つまたは複数の特徴は、いくつかの場合には組み合わせから除去されることが可能であり、主張される組合せは、下位の組み合わせに対するものである場合があり、または下位の組み合わせの変形例である場合がある。
【００７３】
同様に、動作が特定の順序で図に示されている一方で、これは、そのような動作が示された特定の順序もしくは逐次的な順序で実施されること、または所望の結果を達成するために全ての説明された動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきではない。特定の状況において、マルチタスクおよび並列処理が有利でありうる。さらに、上述の実施形態における様々なシステムモジュール及び構成要素の分離は、全ての実施形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、説明されたプログラム要素及びシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品内に統合されることができ、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化されることができることを理解すべきである。
【００７４】
対象についての特定の実施形態が説明された。その他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。例えば、特許請求の範囲に記載された動作は、異なる順序で実行可能であり、依然として所望の結果を達成できる。１つの例として、添付図面に示された処理は、所望の結果を達成するために、図示された特定の順序、または逐次的な順序を必ずしも必要とするものではない。いくつかの場合には、マルチタスクおよび並列処理が有利でありうる。事故によって生じる放射線被曝において使用するのに加えて、線量計は、がんの治療などの放射線治療や、実験的研究にも使用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
９５  チャンバー上部
９７  サンプルユニット
１００  システム
１０１  サンプル
１０２  光センサ
１０３  センサ表面
１０４  集積回路チップ
１０５  光有感素子
１０６  ヘッドボード
１０８  制御ユニット
１０９  インターフェース
１１０  ユーザーデバイス
１１１  命令
１１３  情報
１１７  情報
１１９  光源
１３１  サンプル輸送管理デバイス
１３３  サンプル輸送管理デバイス
２２０  ギャップ
２３０  ビーズ
３００  線量計
３０２  レンズレス撮像システム
３０４  プロセッサ
３０６  ユーザーインターフェース
３０８  データベース
４００  プロセス
５００  撮影された範囲
【図１】
2019117209.tif 000003
【図２】
2019117209.tif 000004
【図３】
2019117209.tif 000005
【図４】
2019117209.tif 000006
【図５】
2019117209.tif 000007
【図６】
2019117209.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月23日(2019.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡装置のセンサ表面と第２の表面との間に対象からの血液のサンプルを置く段階と、
前記センサ表面と前記第２の表面とを互いに遠ざけたり近づけたりすることによって、前記血液のサンプルを再サンプル化する段階と、
前記センサ表面と前記第２の表面との間に前記血液のサンプルの単一層を形成する段階と、
前記血液のサンプルの画像を生成する段階と、
前記画像において特定される１つまたは複数の種類の細胞の計数を生成する段階と、
前記計数に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得る段階と、
を含む、方法。
【請求項２】
１つまたは複数の種類の細胞の計数を生成する段階が、リンパ球の計数を生成する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リンパ球の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定する段階を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記血液のサンプルは対象からの第１の時間において採られた第１のサンプルを有し、
前記リンパ球の計数はリンパ球の第１の計数を有し、
前記方法が、
前記対象の血液の第２のサンプルの画像を生成する段階と、
前記血液の第２のサンプルに基づいてリンパ球の第２の計数を生成する段階と、
リンパ球の前記第１の計数及び第２の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定する段階と、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記血液のサンプルが、前記サンプルの血液細胞間に分布されたフィデューシャリービーズを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
異なる細胞種類の前記細胞が、細胞の色、大きさ、細胞核の形状及び細胞核の大きさのうち１つまたは複数に基づいて区別される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数の種類の細胞の前記計数が、撮影された前記サンプルの体積について修正される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記サンプルが、前記対象から得られた希釈された血液を含み、１つまたは複数の種類の細胞の前記計数が、前記血液の希釈について修正される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記サンプルが、抗凝血剤、希釈剤、染色剤、抗体、赤血球溶解溶液、及びその他の試薬のうち１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
１つまたは複数の種類の細胞の計数を生成する段階が、１つまたは複数の種類の細胞に関連付けられた１つまたは複数の表面抗原の検出に基づいて計数を生成する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像が、１メガピクセル以上の解像度で生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
共通のセンサ表面を有するセンサのアレイと、
第２の表面であって、前記センサ表面と前記第２の表面が互いに近づけられたり遠ざけられて、前記センサ表面と前記第２の表面の間に置かれた流体サンプルの再サンプル化を起こさせるように、かつ血液の前記サンプルの単一層が前記センサ表面と前記第２の表面の間に形成されるように、構成された第２の表面と、
を含むレンズレス撮像システムと、
前記センサ表面と前記第２の表面の間に置かれた対象からの血液のサンプルの単一層の画像を受信し、
前記血液のサンプル内の１つまたは複数の種類の細胞の計数を前記画像から生成し、
前記画像において特定される１つまたは複数の種類の細胞の計数を得、
前記対象によって吸収された放射線量に関連付けられた情報を表示する、
ように構成されたプロセッサと、
を有する装置。
【請求項１３】
前記センサのアレイが、ＣＭＯＳチップで形成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記センサのアレイの各センサが、約２μｍ×２μｍまたはそれ以下の大きさを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記プロセッサが、前記画像内に含まれるデータを自動的に分析するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記データの自動的な分析が、前記画像内の異なる種類の細胞の分類を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサが、前記計数に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得るように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサが、前記画像に含まれる情報を処理し、前記放射線量についての情報を得るための機械についての前記装置の外部の機械に、前記受信された画像を自動的に送信するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置を、有線または無線接続を通じてネットワークに接続するためのネットワークインターフェースを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置が携帯型デバイスである、請求項１２に記載の装置。
【請求項２１】
前記プロセッサが、１つまたは複数の種類の細胞の前記計数を、前記サンプルの少なくとも一部の体積に基づいて修正するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項２２】
前記プロセッサが、前記１つまたは複数の種類の細胞の計数を、前記１つまたは複数の種類の細胞に関連付けられた１つまたは複数の表面抗原の検出に基づいて生成するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項２３】
前記サンプルが前記センサ表面に接触する、請求項１２に記載の装置。
【請求項２４】
前記プロセッサが、前記計数に基づいて、前記サンプルにおける、前記１つまたは複数の種類の細胞の濃度の変化の度合いを決定するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項２５】
前記１つまたは複数の種類に対する参照となる血液学的な生物学的線量のデータを保存するコンピュータ可読保存媒体を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項２６】
前記プロセッサが、１つまたは複数の種類の細胞の計数と、前記１つまたは複数の種類に対する前記参照となる生物学的線量のデータとの比較に基づいて、前記対象が吸収した放射線量を得るように構成された、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記プロセッサが、リンパ球の１つまたは複数の計数に基づいて、リンパ球の減少を推定するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項２８】
前記プロセッサが、
前記センサ表面と前記第２の表面の間に受容された第１のサンプルにおける第１の種類の細胞の第１の計数を決定し、
前記センサ表面と前記第２の表面の間に受容された第２のサンプルにおける第１の種類の細胞の第２の計数を決定し、
前記第１の計数と前記第２の計数との比較に基づいて、前記第１の種類の細胞の濃度の変化を推定するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項２９】
前記センサ表面上に前記サンプルを準備及び配置するためのサンプル配置部品を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項３０】
前記サンプルは、前記対象のピン突き刺しによって得られたキャピラリー血液を含むものである、請求項１２に記載の装置。
【請求項３１】
前記サンプルは、マイクロビーズに結合特異性を与えるために、分子と結合されたマイクロビーズを含むものである、請求項１２に記載の装置。
【請求項３２】
前記マイクロビーズは、２つまたはそれ以上の異なる大きさのマイクロビーズを含むものである、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記マイクロビーズは、２つまたはそれ以上の異なる形状のマイクロビーズを含むものである、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記マイクロビーズは、透明な、着色された、蛍光性の、及び不透明なものの少なくとも１つであるマイクロビーズを含むものである、請求項３１に記載の装置。
【請求項３５】
前記第２の表面を前記センサ表面に対して移動させるように構成された機構を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項３６】
前記機構が、前記移動の少なくとも一部の間に、前記第２の表面を前記センサ表面に平行に移動させるように構成された、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記機構が、前記第２の表面を前記センサ表面に向かう指定された位置に移動させるように構成され、前記第２の表面が前記指定された位置に移動する時に、前記画像に含まれる前記サンプルが、前記サンプルの単一層内のみに分布した細胞を含むようになっている、請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記チャンバーの前記センサ表面に受容された前記サンプルが、抗凝血剤、希釈剤、染色剤、抗体、赤血球溶解溶液、及びその他の試薬のうち１つまたは複数を含む、、請求項１２に記載の装置。
【請求項３９】
前記プロセッサが、前記サンプル内の希釈剤の体積に基づいて、１つまたは複数の種類の細胞の前記計数を生成するように構成された、請求項１２に記載の装置。
【請求項４０】
前記センサのアレイが１メガピクセルまたはそれ以上のセンサを有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項４１】
前記第２の表面を上下させることによって、前記サンプルのある体積を混合する１つまたは複数の部品を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項４２】
前記サンプルが所定の体積を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項４３】
前記１つまたは複数の種類の細胞がリンパ球を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項４４】
前記濃度の変化が減少を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項４５】
前記プロセッサが、血液内の１つまたは複数の種類の細胞の濃度の変化の度合いに基づいて、前記対象が吸収した放射線量に関連付けられた情報を表示するように構成された、請求項４４に記載の装置。
【外国語明細書】
2019117209000001.pdf