(57)【要約】【解決手段】本発明は、低光度光画像化システムの利用および試験を簡略化するファントム装置に関する。ファントム装置は、本体と、本体内部の光源とを備える。本体は、哺乳類組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備える。光源またはファントム装置を画像化する工程は、光選択性材料の既知の特性を用いてよい。本明細書に記載の試験方法は、ファントム装置によって出力された光を処理して、その出力を既知の結果と比較することにより、微弱光画像化システム（ソフトウェアなど）の性能を評価する。その評価は、光源または試験装置のデジタル表現を生成し、そのデジタル表現の１または複数の成分を、光源または試験装置の１または複数の既知の特性と比較する。【選択図】図２Ｂ
2008522158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微弱光画像化システムで用いるファントム装置であって、
１または複数の表面と、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料とを備えた本体と、
前記本体の中に配置され、前記本体内部から、前記光選択性材料を通して、前記１または複数の表面に光を放射するよう構成された低光度光源と、を備え、
前記光源は、約１０４から約１０１３光子／秒の範囲の光子束を放射するよう構成されている、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記光選択性材料は、哺乳類の組織の光吸収特性に似せて設計または構成されている、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記光選択性材料は、哺乳類の組織の光散乱特性に似せて設計または構成されている、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記光選択性材料は、ほぼ均質である、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記低光度光源は、発光表面に当たる電子を生成するよう構成された放射源を備える、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記低光度光源は、前記光選択性材料を備えたロッドの端部に埋め込まれている、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記低光度光源は、光供給部から光を受けるよう構成された第１の端部と前記本体内の第２の端部とを有する光ファイバを備える、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、さらに、ロッドを受け入れる穴を備え、前記ロッドは、前記光ファイバを受け入れるよう構成された通路を備え、前記通路は、前記光供給部の近くに配置された前記ロッドの第１の端部から、前記本体内にある前記ロッドの第２の端部にわたっている、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記ロッドは、前記光選択性材料を備える、装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の装置であって、前記光源は、前記光ファイバの前記第１の端部に光を照射するよう構成された発光ダイオードを備える、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、さらに、前記光ファイバの前記第１の端部に光を照射するよう構成された第２の発光ダイオードを備え、前記第１および第２の発光ダイオードは、生物学的レポータの光スペクトルに似ている、装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、前記発光ダイオードは、電流調整源から電流を受ける、装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、前記本体の高さは、画像化される哺乳類の高さに似せて設計される、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記本体の表面トポグラフィは、前記哺乳類の表面トポグラフィに適合するよう設計される、装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置であって、前記表面の形状は、台形である、装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置であって、前記光源は、約４００ナノメートルから約１３００ナノメートルの範囲の光を放射する、装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置であって、前記低光度光源は、約１０４から約１０１０光子／秒の範囲の光子束を放射する、装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の装置であって、前記低光度光源は、約１０−１５から１０−６ワットの光を放射する、装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置であって、前記ファントム装置の前記表面からの光の放射輝度は、約１０３から約１０１１光子／秒／平方センチメートル／ステラジアンである、装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置であって、前記低光度光源は、生物学的レポータとほぼ同様の光スペクトルを放射する、装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、前記光選択性材料は、二酸化チタンを備える、装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の装置であって、前記本体は、不均質であり、少なくとも２つの異なる材料を備える、装置。
【請求項２３】
微弱光画像化システムを試験するためのファントム装置であって、
１または複数の表面と、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計されたほぼ均質の光選択性材料とを備えた本体であって、前記本体は、画像化される哺乳類に似た形状を有し、前記本体の高さは、前記哺乳類の高さに似せて設計されている、本体と、
前記本体の中に配置され、前記本体内部から、前記光選択性材料を通して、前記１または複数の表面に光を放射するよう構成された低光度光源と、を備える、装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、前記光選択性材料は、哺乳類の組織の光吸収特性に似せて構成されている、装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置であって、前記光選択性材料は、赤色の色素を備える、装置。
【請求項２６】
請求項２３に記載の装置であって、前記光選択性材料は、哺乳類の組織の光散乱特性に似せて構成されている、装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の装置であって、前記光選択性材料は、散乱粒子を備える、装置。
【請求項２８】
請求項２５に記載の装置であって、前記低光度光源は、約１ナノワットから約１０ナノワットの光を放射する、装置。
【請求項２９】
微弱光画像化システムを試験するための方法であって、
前記微弱光画像化システムが備えるカメラの視野内に配置されたファントム装置の少なくとも一部の画像を取得する工程であって、前記ファントム装置は、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備えた本体を備える、工程と、
前記画像に含まれるデータを用いて、前記ファントム装置内の光源のデジタル表現を生成する工程と、
前記デジタル表現の成分を、前記光源の既知の特性または前記ファントム装置の既知の特性と比較する工程と、を備える、方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、前記光源の前記既知の特性は、前記光源の光度、前記光源のサイズ、および、前記光源のスペクトルパターン、の内の１つを備える、方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の方法であって、前記ファントム装置の既知の特性は、前記ファントム装置の表面の表面サイズ、前記ファントム装置内での前記光源の位置、および、前記光選択性材料のスペクトル応答、の内の１つを備える、方法。
【請求項３２】
請求項２９に記載の方法であって、前記成分は、前記ファントム装置の表面からの光束、前記光源の推定光度、前記ファントム装置内での前記光源の推定位置、および、前記光源の推定サイズ、の内の１つを備える、方法。
【請求項３３】
請求項２９に記載の方法であって、前記光源は、点として再構成される、方法。
【請求項３４】
請求項２９に記載の方法であって、前記光源は、三次元で空間的に特徴付けられた複雑な光源として再構成される、方法。
【請求項３５】
請求項２９に記載の方法であって、前記光源の前記デジタル表現を再構成する工程は、前記光選択性材料の光散乱表現と、前記光選択性材料の光吸収表現とのいずれかを用いる、方法。
【請求項３６】
請求項２９に記載の方法であって、デジタル表現を生成する工程は、前記画像化システムで実行されるソフトウェアに格納された前記光源のための拡散トモグラフィ評価を備える、方法。
【請求項３７】
請求項２９に記載の方法であって、さらに、異なる波長で、前記ファントム装置の第２の画像を取得する工程を備える、方法。
【請求項３８】
請求項２９に記載の方法であって、さらに、
前記デジタル表現を再構成する際に用いられるパラメータを変更する工程と、
前記変更されたパラメータと、前記画像に含まれる前記データとを用いて、第２のデジタル表現を再構成する工程と、を備える、方法。
【請求項３９】
請求項２９に記載の方法であって、さらに、前記光源の前記デジタル表現を用いて、前記微弱光画像化システムの性能を評価する工程を備える、方法。
【請求項４０】
請求項２９に記載の方法であって、前記画像は、写真画像と発光画像とのいずれかを備える、方法。
【請求項４１】
請求項２９に記載の方法であって、さらに、既知の光度の光源に対して、前記微弱光画像化システムを較正する工程を備える、方法。
【請求項４２】
請求項２９に記載の方法であって、前記光源は、蛍光を放射する、方法。
【請求項４３】
微弱光画像化システムを試験するための方法であって、
既知の光度の光源に対して、前記微弱光画像化システムを較正する工程と、
前記微弱光画像化システムが備えるカメラの視野内に配置されたファントム装置の少なくとも一部の画像を取得する工程と、
前記画像に含まれるデータを用いて、前記ファントム装置内の光源のデジタル表現を生成する工程と、
前記デジタル表現の成分を、前記光源の既知の特性または前記ファントム装置の既知の特性と比較する工程と、を備える、方法。
【請求項４４】
微弱光画像化システムを試験するための命令を備えるコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記命令は、
前記微弱光画像化システムが備えるカメラの視野内に配置されたファントム装置の少なくとも一部の画像を取得するための命令であって、前記ファントム装置は、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備えた本体を備える、命令と、
前記画像に含まれるデータを用いて、前記ファントム装置内の光源のデジタル表現を再構成するための命令と、
前記デジタル表現の成分を、前記光源の既知の特性または前記ファントム装置の既知の特性と比較するための命令と、を備える、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４５】
請求項４４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記光源の前記既知の特性は、前記光源の光度、前記光源のサイズ、および、前記光源のスペクトルパターン、の内の１つを備える、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４６】
請求項４４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記ファントム装置の既知の特性は、前記ファントム装置の表面の表面サイズ、前記ファントム装置内での前記光源の位置、および、前記光選択性材料のスペクトル応答、の内の１つを備える、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４７】
請求項４４に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記画像は、発光画像を備える、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、微弱光画像化システムに関し、特に、微弱光画像化システムで用いる組織ファントム較正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新型の画像化の１つとして、生体サンプルからの低光度（およそ１０３ないし１０１０光子／秒／ｃｍ２／ステラジアン）の光を捕捉する技術がある。光源は、対象となる活動が起きている可能性があるサンプルの一部を示す。一例では、サンプルは、マウスなどの小型動物であり、光源は、ホタルルシフェラーゼや、蛍光タンパク質または蛍光色素などの発光レポータで標識された腫瘍細胞である。この技術は、インビボ光学画像化として知られている。
【０００３】
小型動物の生体内においてのインビボでの発光プローブ検出は、哺乳類の組織が持つ半透明の性質を利用するものであり、高感度で低ノイズのカメラや、画像を解釈するための高度な画像化ソフトウェアなど、複雑な装置を必要とする。組織を通しての光の伝播は、拡散過程であるため、組織の散乱および吸収の特性に依存する。高度なコンピュータコードを用いて、光子の拡散過程をシミュレートすることにより、三次元的に組織内での光源の位置特定を行うことができる。この技術は、しばしば、拡散発光画像化トモグラフィと呼ばれる。かかるソフトウェアの試験および開発では、しばしば、実際のマウスなど、生体試料を用いて、正確なソフトウェアの結果を検証する。さらに、画像化システムの購入者は、しばしば、新しいユーザにシステムおよび／またはソフトウェアに関する訓練を行って、それらに慣れさせる。しかしながら、生体のマウスは、これらの用途に理想的なものではない。注意深い取り扱いや、麻酔が必要になるため、哺乳類の生体は、ソフトウェアの開発、ソフトウェアの試験、および、利用者の訓練にとって理想的ではない。
【０００４】
この観点から、組織様のファントム材料における光源の非生体モデルの開発が望まれる。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、微弱光画像化システムの利用、試験、および、開発を簡略化するファントム装置に関する。ファントム装置は、本体と、本体内部の光源とを備える。内部の光源は、発光または蛍光など、光を放射する。本体は、哺乳類組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備える。本体の形状は、実際の動物に似せてよい（例えば、形状、トポグラフィ、および／または、高さについて）。光源またはファントム装置を画像化する工程は、光選択性材料の既知の特性を用いてよい。本明細書に記載の試験方法は、ファントム装置によって出力された光を処理して、その出力を、ファントム装置についての既知の結果と比較することにより、微弱光画像化システム（拡散トモグラフィソフトウェアの三次元再構成など）の性能を評価する。その評価は、光源またはファントム装置のデジタル表現を生成し、そのデジタル表現の１または複数の成分を、光源または試験装置の１または複数の既知の特性と比較する。
【０００６】
一態様において、本発明は、微弱光画像化システムで用いるファントム装置に関する。その装置は、１または複数の表面と、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料とを有する本体を備える。その装置は、さらに、本体の中に配置され、本体内部から、光選択性材料を通して、１または複数の表面に光を放射するよう構成された低光度光源を備える。光源は、約１０４から約１０１３光子／秒の範囲の光子束を放射するよう構成されている。
【０００７】
別の態様において、本発明は、微弱光画像化システムを試験するための装置に関する。その装置は、１または複数の表面と、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計されたほぼ均質の光選択性材料とを有する本体を備える。本体は、画像化される哺乳類に似せた形状と、その哺乳類の高さに似せて設計された高さとを有する。その装置は、さらに、本体内部に配置された低光度光源を備える。
【０００８】
さらに別の態様において、本発明は、微弱光画像化システムを試験するための方法に関する。その方法は、微弱光画像化システムが備えるカメラの視野内に配置されたファントム装置の少なくとも一部の画像を取得する工程を備える。ファントム装置は、哺乳類組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備えた本体を備える。その方法は、さらに、画像に含まれるデータを用いて、ファントム装置内の光源のデジタル表現を生成する工程を備える。その方法は、さらに、デジタル表現の成分を、光源またはファントム装置の既知の特性と比較する工程を備える。
【０００９】
またさらに別の態様において、本発明は、微弱光画像化システムを試験するための命令を備えるコンピュータ読み取り可能な媒体に関する。その命令は、微弱光画像化システムが備えるカメラの視野内に配置されたファントム装置の少なくとも一部の画像を取得するための命令を備える。ファントム装置は、哺乳類組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備えた本体を備える。その命令は、さらに、画像に含まれるデータを用いて、ファントム装置内の光源のデジタル表現を再構成するための命令を備える。その命令は、さらに、デジタル表現の成分を、光源またはファントム装置の既知の特性と比較するための命令を備える。
【００１０】
本発明の上記およびその他の特徴は、本発明の詳細な説明において、添付の図面を参照しつつ詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の本発明の詳細な説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの具体的な実施形態について説明する。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、これら具体的な詳細がなくとも、また、別の要素や処理を用いても、実施可能である。また、本発明の態様を不必要に不明瞭にしないように、周知の処理、構成要素、および、設計については、詳細な説明をしていない。
【００１２】
本発明は、低光度の光源の画像を取得する画像化システムで用いる組織ファントム装置に関する。組織ファントムは、哺乳類の組織を通しての光子の拡散をシミュレートする無生物の装置である。画像化の際に、組織ファントム装置内の光源により、しばしば、その装置または装置の一部は、輝く、すなわち、表面から光を放つため、「ファントム」という用語を用いる。本明細書で用いられているように、「試験装置」、「ファントム装置」、および、「組織ファントムは、同じ意味で用いられており、すべて、内部光源を備え、画像化システムで用いられる装置に関連するものである。例えば、ファントム装置は、拡散トモグラフィ画像化システムおよびソフトウェアのベンチマークを可能にする。図１Ａおよび１Ｂは、本発明の一実施形態に従って、写真画像、発光画像、および、蛍光画像を取得するよう構成された画像化システム１０を示す図である。
【００１３】
画像化システム１０は、ルシフェラーゼの発現した細胞からの発光や、蛍光性分子からの蛍光など、低光度の光源を画像化するために用いられてよい。低光度の光源は、様々な生体または非生体の発光サンプルのいずれに含まれてもよい。非生体発光サンプルは、本明細書に記載するような、較正装置とファントム装置とを備えてよい。生体発光サンプルとしては、例えば、発光性分子を含む動物または植物、生きた有機体を含む組織培養プレート、および、生きた有機体を含むマルチウェルプレート（９６、３８４、８６４ウェルプレートなど）が挙げられる。動物は、ルシフェラーゼの発現した細胞を含むマウスやラットなど、任意の哺乳類であってよい。
【００１４】
システム１０は、画像化および研究で幅広く利用できる。マウスやラットなど、小型の実験動物の中で発光する細胞を追跡する能力は、薬学や毒物学の研究で様々に応用できる。そのような応用としては、感染症のインビボでの監視、転移における腫瘍の増殖、導入遺伝子の発現、化合物の毒性、および、遺伝子治療のためのウイルス感染すなわち導入システム、が挙げられる。リアルタイムで動物生体内の信号を検出できることは、１つの実験を通して、各データ点に対して生体を犠牲にする必要なしに、同じ組の動物を用いて、病気や生物学的過程の進行を研究できることを意味する。これにより、少ない動物で質の高いデータが得られるようになり、化合物の選別過程が速くなるため、迅速な創薬が可能になる。
【００１５】
画像化システム１０は、低光度の光を検出すべき発光サンプルまたはファントム装置を受け入れるよう適合された内部空洞２１を規定するドア１８および内壁１９（図１Ｂ）を有する画像化ボックス１２を備える。画像化ボックス１２は、例えば、個々の光子ほどの低光度の光を捕捉することを含む画像化に適している。画像化ボックス１２は、しばしば、「遮光性がある」と言われる。すなわち、ボックス１２は、周囲の空間からの外部光の基本的にすべてがボックス１２に入らないように密封されており、ドア１８が閉じられた際にボックス内に光が入ることを防止する１または複数のシールを備えてよい。具体的な実施形態では、ドア１８は、ダブルバッフルのシールなど、１または複数の遮光要素を備え、チャンバ１２の残りの部分は、空洞２１へのすべての光の侵入を最小限に抑えるよう構成されている。
【００１６】
ドア１８を開けて、試験装置をチャンバ２１内に挿入し、ドア１８を閉じることにより、後述のファントム装置が、画像化に向けてボックス１２内に配置される。適切な画像化システムの１つとして、カリフォルニア州アラメダのＸｅｎｏｇｅｎ社が提供するＩＶＩＳ−２００が挙げられる。適切な画像化ボックス１２のさらなる説明は、共同所有の係属中の特許出願Ｎｏ．０９／９０５，６６８、「３−Ｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｉｎ−Ｖｉｖｏ  Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ」に記載されており、これは、参照によって、全体として本明細書に組み込まれる。画像化システム１０については、１つのキャビネットを有する設計が図示されているが、本発明の別の実施形態は、画像化ボックス１２と、処理システム２８および専用ディスプレイを備えたコンピュータとを、別個に備える。
【００１７】
画像化ボックス１２は、カメラ２０（図１Ｂ）を収容するよう適合された上部ハウジング１６を備える。高感度カメラ２０、例えば、増感すなわち電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラが、上部ハウジング１６の上に取り付けられ、画像化ボックス１２の上方に配置される。ＣＣＤカメラ２０は、画像化ボックス１２内に配置された生体サンプルまたはファントム装置の発光画像、蛍光画像、構造光画像、および、写真画像（すなわち、反射に基づく画像）を取得できる。適切なカメラの１つとして、アリゾナ州トゥーソンのＳｐｅｃｔｒａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社が提供するＳｐｅｃｔｒａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ６２０シリーズが挙げられる。ＣＣＤカメラ２０は、冷却流体を流路２４に流す導管を通じてＣＣＤカメラを冷却するための低温流体を循環させる冷却装置など、適切なソースによって冷却される。適切な冷却システムとしては、ペンシルベニア州アレンタウンのＩＧＣ−ＡＰＤ  Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ社から入手可能な「ＣＲＹＯＴＩＧＥＲ」コンプレッサが挙げられる。液体窒素など、他の方法を用いて、カメラ２０を冷却してもよい。
【００１８】
画像化システム１０は、さらに、試料またはファントム装置から光を収集して、その光をカメラ２０に供給するレンズ（図示せず）を備えてよい。ステージ２５は、画像化チャンバ２１の底面を形成しており、カメラ２０の視野２３を変更するようにステージ２５が上下動することを可能にするモータおよび制御部を備える。さらに、スペクトル画像化を可能とするために、多位置フィルタホイールを備えてもよい。画像化ボックス１２は、さらに、写真画像を取得する際にサンプルを照らすために、チャンバ２１の最上部に１または複数の発光ダイオードを備えてもよい。他の要素としては、ガス麻酔システムや、画像の取得および麻酔中に動物の体温を維持するための加熱式サンプル棚が備えられてよい。
【００１９】
図１Ｂは、システム１０に備えられた様々な電子機器および処理構成要素を示すために、画像化ボックス１２の側面パネルを取り外した状態のシステム１０を示す図である。画像化システム１０は、画像処理部２６と、処理システム２８とを備える。画像処理部２６は、随意的に、カメラ２０と処理システム２８との間のインターフェースとして機能し、画像データ収集やビデオデータ処理を支援することが可能である。処理システム２８は、任意の適切な種類であってよく、プロセッサ２８ａなどのハードウェアと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２８ｂや読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２８ｃなどの１または複数のメモリ要素とを備える。
【００２０】
プロセッサ２８ａ（中央処理装置すなわちＣＰＵとも呼ばれる）は、メモリ２８ｂおよび２８ｃを含む記憶装置に接続している。ＲＯＭ２８ｃは、データおよび命令を、ＣＰＵに対して単方向的に転送するよう機能し、ＲＡＭ２８ｂは、通例、データおよび命令を双方向的に転送する。プロセッサ２８ａには、さらに、固定ディスクが双方向的に接続されている。固定ディスクは、さらなるデータ記憶容量を提供するものであり、後述のコンピュータ読み取り可能な媒体のいずれであってもよい。固定ディスクは、ソフトウェア、プログラム、画像データなどを格納するために用いられてよく、通例は、二次記憶装置（ハードディスクなど）である。
【００２１】
プロセッサ２８ａは、画像化ボックス１２の様々な構成要素と通信する。１または複数のシステム１０の構成要素と通信したり、それら構成要素を制御したりするために、処理システム２８は、画像化ボックス１２の構成要素との通信および／またはそれら構成要素の制御を可能にするよう構成されてメモリ２８ｃに格納されたソフトウェアを用いる。例えば、処理システム２８は、カメラ２０を制御するよう構成されたハードウェアおよびソフトウェアを備えてよい。処理ハードウェアおよびソフトウェアは、カメラ２０を制御するためのＩ／Ｏカードや制御ロジックを含んでよい。コンピュータ２８によって制御される構成要素は、さらに、カメラ２０の焦点調節に関連するモータ、サンプルを支持する台の位置制御に関連するモータ、フィルタレンズの位置制御に関連するモータ、Ｆストップなど、を含んでよい。
【００２２】
処理システム２８は、さらに、外部の視覚表示装置（コンピュータのモニタなど）と、キーボードおよびマウスなどの入力装置とに接続されてよい。さらに、ユーザと画像化システム１０とのやり取りを円滑にするグラフィカルユーザインターフェースが、システム２８に格納され、視覚表示装置への出力や、キーボードおよびマウスからのユーザによる入力の受信を行ってよい。グラフィカルユーザインターフェースは、ユーザが、画像化の結果を見ることを可能にすると共に、画像化システム１０を制御するためのインターフェースとしても機能する。適切な画像化ソフトウェアの１つとして、カリフォルニア州アラメダのＸｅｎｏｇｅｎ社が提供する「ＬｉｖｉｎｇＩｍａｇｅ」が挙げられる。
【００２３】
処理システム２８は、ソフトウェア、ハードウェア、もしくは、それらの組み合わせを備えてよい。さらに、システム２８は、さらなる画像化ハードウェアおよびソフトウェアと、試験および較正用のソフトウェアと、カメラ２０で取得された情報を処理するための画像処理ロジックおよび命令とを備えてよい。例えば、プロセッサ２８ａによって実行される格納された命令は、ｉ）本明細書に記載するファントム装置から放射された光に対応する画像データを受信するための命令、ｉｉ）画像に含まれるデータを用いて、ファントム装置内の光源の点、二次元、または、三次元のデジタル表現を生成するための命令、および、ｉｉｉ）光源または試験装置について、デジタル表現の成分を既知の特性と比較するための命令を備えてよい。
【００２４】
画像化装置１０は、組織内での光子の拡散を評価する定量的モデルを用いる。一実施形態では、モデルは、発光源のサイズ、形状、および位置の三次元表現を空間的に分解するために、インビボの画像データを処理する。通例、トモグラフィモデルは、処理システム２８のメモリ内に命令として格納される。哺乳類サンプルや本明細書に記載するファントム装置を通しての光子の伝播を表すために、様々な拡散および再構成のモデルが、システム１０によって実施されてよい。１または複数の画像からのデータを用いて哺乳類サンプルまたはファントム装置内の光源のデジタル表現を生成するソフトウェアの適切なトモグラフィの例の１つは、共同所有の係属中の特許出願Ｎｏ．１０／６０６，９７６、「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ３−Ｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅｓ」、発明者Ｂｒａｄ  Ｒｉｃｅ  ｅｔ  ａｌ．、に記載されているこの出願は、参照によって、全体として本明細書に組み込まれる。
【００２５】
本発明は、ファントム装置を用いて、システム１０によって実行されるソフトウェアの試験、検証、および、ベンチマークを支援する。ファントム装置には、後述のように、微弱光画像化システムでの他の応用例もある。図２Ａないし２Ｃは、本発明の一実施形態に従って、ファントム装置７０を様々な方向から見た図である。ファントム装置７０は、哺乳類の組織を通過する光子の拡散をシミュレートするものである。ファントム装置７０は、拡散トモグラフィ画像化システムおよびソフトウェアのベンチマークに適している。ファントム装置７０は、本体７１と、本体７１内に配置された低光度光源７４とを備える。
【００２６】
本体７１は、光選択性材料７３と、１または複数の表面７５とを備える。光選択性材料７３は、哺乳類組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計される。哺乳類組織は、光子の散乱および吸収の両方を行う不透明な媒体として機能する。
【００２７】
光選択性材料７３は、哺乳類組織の光吸収特性に似せて設計または構成される。哺乳類の生体おける組織の吸収作用は、一般的に、ヘモグロビンの存在の影響を受ける。ヘモグロビンは、可視スペクトルの青色−緑色の領域の光を大幅に吸収し、６００ナノメートルより大きい波長の赤色においては比較的透過性が高い。一実施形態では、光選択性材料７３は、ポリウレタンのベースと、青色−緑色の領域の光を大幅に吸収しつつ可視スペクトルの赤色領域においては比較的透過性の高い赤色の色素とを備える。本発明での利用に適した色素の１つとして、ミズーリ州セントルイスのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社が提供するＤｉｓｐｅｒｓｅ  Ｒｅｄ  １が挙げられる。一実施形態では、９１ｍｌのエチルアルコールに１２４ｍｇのＤｉｓｐｅｒｓｅ  Ｒｅｄ色素を溶かした色素溶液が混合される。ポリウレタンに対する色素溶液の比は、約０．００１ｍｌ／ｇから約０．０２ｍｌ／ｇである。具体的な実施形態では、ポリウレタンに対する色素溶液の比は、約０．０１０４ｍｌ／ｇである。所望の吸収レベルを実現するために、異なる色素を用いてもよいし、異なる色素の量を用いてもよい。
【００２８】
一実施形態では、可視スペクトルにおける哺乳類組織のスペクトル吸収特性を用いて、可視スペクトルにおける複数の波長点で、光選択性材料７３の着色方法を決定する。図２Ｅは、可視スペクトルにおける様々な波長に対する吸収係数曲線２０２の一例を示す図である。吸収曲線２０６は、哺乳類組織の吸収性能を近似したものである。曲線２０２上の個々の点２０４は、特定の波長における吸収係数を表す。材料７３は、可視波長域における哺乳類組織の光吸収特性に似せて着色される。吸収係数曲線２０２は、光選択性材料７３の吸収特性に対応する。各点２０４は、メモリに格納され、対応する波長におけるファントム装置７０の取得画像に対して内部光源を再構成する際に適用される。次いで、様々な波長で、画像の取得および光源の再構成が、各波長における材料７３の既知の吸収特性を用いて進められてよい。このように、吸収係数曲線２０２によって、可視スペクトルにわたって変化する哺乳類組織のスペクトル吸収特性に似た複数波長におけるスペクトル画像化が可能になる。
【００２９】
光選択性材料７３は、さらに、哺乳類組織の光散乱特性に似せて設計または構成される。６００ナノメートルより大きい波長について、哺乳類組織の散乱係数は、約２０ｃｍ−１であり、約０．０５ｃｍの有効散乱長に対応する。散乱が顕著な場合には、かなりの量の光が、生体の哺乳類の組織から逃げる可能性があるが、その放射は、しばしば、大きく拡散する。具体的な実施形態では、光選択性材料７３は、哺乳類組織の光散乱に似せるための１または複数の散乱粒子８１を備える。散乱粒子の種類と、材料７３内に配置する量とは、ファントム装置７０における所望の散乱の程度に応じて変更されてよい。多くの粒子は、ヒトの目には見えない。適切な散乱粒子の１つとして、二酸化チタン（ＴｉＯ２）が挙げられる。それは、重合前のポリマ前駆体に加えられ、その後に、材料７３ひいてはファントム７０用のポリマ本体が形成される。一実施形態では、ポリウレタンに対する二酸化チタンビーズの比は、約０．００２ｇ／ｇから約０．００３ｇ／ｇである。具体的な実施形態では、ポリウレタンに対する二酸化チタンビーズの比は、約０．００２６ｇ／ｇである。
【００３０】
前駆体に加えられる酸化チタンの量は、哺乳類組織の光散乱特性に応じて調整されてよい。スペクトル吸収と同様に、可視スペクトルにおける哺乳類組織の光散乱特性を用いて、可視スペクトルにおける複数の波長点で、光選択性材料７３に対する粒子の添加の仕方を決定してよい。通例、哺乳類組織については、可視スペクトルにおける波長が長くなるほど、散乱が減少する。こうして、材料７３は、可視波長域において減少して哺乳類組織を模倣する光吸収特性を備える。
【００３１】
図２Ｆは、可視スペクトルにおける様々な波長についてメモリに格納された散乱係数曲線２１２の一例を示す図である。散乱係数曲線２１６は、哺乳類組織の散乱性能を近似したものである。曲線２１２上の個々の点２１４は、特定の波長における光散乱係数を表す。材料７３は、曲線２１２に従って、可視波長域における哺乳類組織の光散乱特性に似せるように粒子を添加される。次いで、様々な波長で、画像の取得および光源の再構成が、各波長における材料７３の既知の光散乱特性を用いて進められてよい。各点２１４は、メモリに格納され、対応する波長におけるファントム装置７０の取得画像に対して内部光源を再構成する際に適用される。このように、散乱曲線２０２によって、可視スペクトルにわたって変化する哺乳類組織のスペクトル散乱特性に似た複数波長におけるスペクトル画像化が可能になる。
【００３２】
図２Ａにおいて、本体７１は、さらに、装置７０に対して機械的完全性を提供し、その中に収容される光学構成要素および電子構成要素を保護する。この場合、本体７１で用いられる材料７２は、操作など、利用に伴う力に耐えるために適切な剛性を有する。具体的な実施形態では、本体７１は、１または複数の光学特性を実現するための添加を施されたポリウレタンを備える。
【００３３】
一実施形態では、光選択性材料７３は、ほぼ均質である。実際の動物は均質ではなく、哺乳類の生体における組織の吸収作用は、組織や組織細胞の種類によって変化し、一般に、ヘモグロビンの存在など、様々な粒子や量の影響を受ける。しかしながら、画像化システム１０によって実行されるソフトウェアは、生体マウスを画像化する際に、哺乳類組織の光学的挙動について、均質性を仮定してよい。ソフトウェアは、さらに、ファントム装置７０および光選択性材料７３を画像化する際にも、同様の均質性の仮定を用いてよい。かかる仮定を用いて構成されたソフトウェアの試験を容易にするために、光選択性材料７３は、ほぼ均質な組成を有してよい。これは、本体７１の製造の際に、重合の前に前駆体にわたって一様になるように、ポリマ前駆体と、その中に導入される光学的な添加物とを混合することによって実現されてよい。さらに、前駆体の重合は、本体７１内の空洞やその他の不純物の形成を最小限に抑えるように制御されてよい。
【００３４】
別の実施形態では、本体７１は、不均質であり、少なくとも２つの異なる材料を含む。これは、均質な組成を実現するように製造されていない不均質なファントム装置、および／または、異なる光学特性を有する複数の部分から構成されたファントム装置を含んでよい。例えば、本体は、ａ）材料７３について説明したように、光を拡散および散乱させるよう構成された装置７０の上側部分と、ｂ）非光選択性の下側部分とを備えてよい。装置７０が、装置の上方に配置されたカメラを用いて画像化された時に、選択性の下側部分は、装置の画像化に大きな影響を与えない。本体７１には、さらに、不均質の構造を形成する部分が取り付けられてよい。例えば、本体７１の背面は、不透明であって、様々な電気構成要素を収容してよい。あるいは、ロッド８６が、不均質の構造を形成する本体７１とは異なる材料を備えてもよい。また、その他の不均質な構成および含有物も可能である。
【００３５】
本体７１は、１または複数の表面７５を有する。表面７５の数は、ファントム装置７０の構成によって決まる。多くの場合、ファントム装置７０は、平坦な面の上にファントム装置を容易に設置できるように、ほぼ平らな底面７５ｂを備える。その他の表面の数および形状は、ファントム装置７０について選択された形状によって決まる。一実施形態では、ファントム装置７０は、哺乳類に似ている。図２Ａないし２Ｃでは、本体７１は、マウスに似た形状を有し、四肢に対応する遠位部分は省略されている。この場合、マウスに似せた寸法の型でポリマ前駆体を成型することで、試験装置７０を形成し、すべての表面７５を規定することができる。表面は、普通に画像化された哺乳類の表面トポグラフィに適合するよう設計された表面トポグラフィを備えてよい。
【００３６】
図２Ｄの試験装置１００は、本発明の具体的な実施形態に従った台形の形状を有する。この場合、試験装置１００は、幅の広い錐台を形成するよう構成された６つの表面１０５を備える。試験装置１００は、既知の寸法の表面１０５を備えるよう機械加工されることで、装置１００のための表面トポグラフィの画像化および測定が簡単になる。この場合、ファントム装置１００を用いたソフトウェアの検証は、試験装置１００の各表面の既知の寸法に依存してよい。別の実施形態では、試験装置は、円柱に似た表面形状を備える。
【００３７】
高さ１３２は、底面７５ｂから最上面７５ａまでの距離として規定される（図２Ｃおよび２Ｄ）。一実施形態では、高さ１３２は、ファントム装置７０を利用する画像化システムの焦点の被写界深度に対して構成される。あるいは、高さ１３２は、画像化される哺乳類の高さに似せて設計されてもよい。画像化システムの焦点の被写界深度は、いくつかのパラメータに応じて変化し、システムで実行される画像化の種類によって変化するため（例えば、カメラの特性や、哺乳類試料の上面の連続的な画像化が、その哺乳類に依存することなど）、ファントム装置７０の高さ１３２は、それらに応じて調整されてよい。約１０ｍｍから約４０ｍｍの高さを有する試験装置が、多くの画像化システムに適している。具体的な実施形態では、高さ１３２は、約２０ｍｍであり、それは、画像化の用途で一般に用いられる哺乳類試料の高さの平均に対応する。
【００３８】
ファントム装置７０は、さらに、ファントム装置７０を画像化する際に、空間的な基準として機能する基準マーク８８を備えてよい。それにより、画像化システム１０が用いるソフトウェアは、基準マーク８８に対して再構成された光源７４の位置を、基準マーク８８に対する既知の位置を有する光源７４と比較することができる。別の実施形態では、基準マーク８８は備えられない。
【００３９】
一実施形態では、ファントム装置７０は、従来のプラスチック加工技術を用いて形成される。ファントム装置７０に対して特注で、１または複数の特性を実現するために、さらなる加工の工程を実施してもよい。例えば、真空ポンプを用いて、加工中にポリマ混合物から気泡を吸引して除去し、本体材料７１の均質性をさらに高めてもよい。さらに、超音波エネルギによって、二酸化チタンビーズを破壊して市販のものよりも小さい粒子にすることで、本体材料７１の均質な組成を高めてもよい。具体的な実施形態では、本体材料７１は、以下の手順に従って形成される。市販のポリウレタン前駆体を入手し、２つの部分（部分Ａおよび部分Ｂ）に分ける。色素の粉末にエチルアルコールを加えて、その溶液を約７．５ｍｌだけ、約７０ｇのポリウレタンの部分Ｂと混合する。約１．９５ｇの二酸化チタンビーズを、その溶液に加えて、かき混ぜる。次いで、その溶液を、洗浄剤としての約１クオートの水と共に、超音波洗浄器に入れる。次に、約７ないし８分間、超音波エネルギを作用させて、二酸化チタンを破壊し、塊の形成を回避して、一様な分布の混合物を提供する。次に、約２７４ｇのポリウレタンの部分Ｂを加えて、その混合物をかき混ぜる。ここまでで形成した混合物の約８５ｇに対して、約１００ｇのポリウレタンの部分Ａを加えて、再び、かき混ぜる。次に、予め形成したポリマを、約１５ないし約６０秒間、真空内に置いて、ポリマ混合物から気泡を吸引して除去する。次いで、予め形成されたポリマを、適切な形状の型に注いで、加圧下で硬化させる。一実施形態では、マウス形状の型を得るために、死亡したマウスを凍結して、詳細な寸法の型を形成する。
【００４０】
低光度光源７４は、ファントム装置７０内で低光度の光を放射する。次いで、その光は、光選択性材料７３を通って、装置７０の１または複数の表面に到達する。一実施形態では、本発明の低光度光源は、装置７０内で、約１０４ないし約１０１３光子／秒の範囲の光を放射する。一部の画像化システムでは、約１０４ないし約１０１０光子／秒の範囲の光束を放射する低光度光源７４が適している。本発明では、それ以外の光束も可能である。光子／秒は、光源７４によって生じる光の量を定量化するのに適した単位の１つである。ワットなど、他の測定単位も、当業者に周知である。参考として、光子／秒をワットに換算すると、６００ｎｍにおいては、約１０１０光子／秒が、３．３ナノワットに相当する。一実施形態では、光源７４は、約１０−１５ないし１０−６ワットの範囲の光を放射する。光源７４によって放射された光の量は、本体７１内で放射された光に関するものであり、最初に光を発する光源（ＬＥＤなど）によって発せられた光の量とは限らない。後に詳述するように、光源７４は、本体７１内で所望の光度および／またはスペクトルの光を発して共同で放射する複数の電子機器および光透過構成要素を備えてよい。
【００４１】
また、低光度光源７４は、ファントム装置７０からの所望の放射輝度を生み出すよう設計および構成されてよい。光子／秒／平方センチメートル／ステラジアンは、表面上での放射輝度の単位である。光源７４のサイズに関わらず、低光度の光を特徴付けることができるため、本明細書では、都合上、これらの単位を用いている。光源７４から放射される光の所望の範囲は、用いているカメラの感度および飽和、画像化ボックスの遮光能力、画像化ボックスの内部で発せられた光のレベル、および、積分時間、ビニング、Ｆストップのような画像化システムパラメータなど、多くの要素によって決まる。一実施形態では、本発明の低光度光源は、装置７０内で、約１０３ないし約１０１１光子／秒／平方センチメートル／ステラジアンの範囲の光を放射する。一部の画像化システムでは、約１０９ないし約１０１０光子／秒／平方センチメートル／ステラジアンの範囲の光を放射する低光度光源７４が適している。一部の例では、光源７４から放射される光の光度は、画像化システムで用いられているカメラの感度に従って、光源７４から放射された光によって引き起こされるカメラの飽和に対応する期間にわたって決定されてよい。飽和とは、カメラ、または、カメラに関連するアナログデジタル変換器が、露出能力に達するのに必要な光の量と時間を指す。例えば、飽和期間は、対象物からの光の放射速度に応じて、約５秒から約５分の範囲を取りうる。ファントム装置７０については、長期間にわたって画像化が行われる際に、画像化を促進するために、低光度光源７４の出力を上げてもよい。
【００４２】
低光度光源７４からの適切なレベルの照射は、出力に関して説明することもできる。具体的な実施形態では、光源７４は、約１０−１５ないし約１０−６ワットの範囲の光を放射する。この範囲は、小型哺乳類における腫瘍によって提供される光の光度に匹敵する。
【００４３】
また、光源７４は、生体の動物サンプルにおける画像化で用いられる光に似た波長域の光を放射するよう構成されてよい。具体的な実施形態では、光源７４は、ルシフェラーゼのスペクトル特性に似た光を放射する。この場合、ファントム装置７０を用いた評価により、光選択性材料７３の吸光度のスペクトル差を用いて、本体７１内の光源７４の位置を決定することが可能になる。
【００４４】
光源７４および光選択性材料７３は、装置７０についての結合スペクトル出力を生成するよう設計されてもよい。図２Ｈは、本発明の具体的な実施形態に従って、ファントム装置７０についてのスペクトル出力２１０の一例を示す図である。本発明の装置は、他のスペクトル出力を備えてもよい。一般に、本発明の光源は、約４００ナノメートルないし約１３００ナノメートルの範囲の光を放射してよい。この範囲内で、光源７４および光選択性材料７３は、任意のスペクトル曲線またはスペクトル出力に従って、装置７０から光を放射するよう構成または組み合わされてよい。
【００４５】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、内部放射光源７４を備えたファントム装置７０を示す図である。放射光源７４は、電子を生成して発光表面に当てるよう構成された放射源を備える。トリチウム（Ｈ３）は、低エネルギのベータ放射（電子）を連続的に放射する水素ガス（Ｈ２）の放射性形態である。高圧のトリチウムガスまたは固体ペレットが、小さいホウケイ酸ガラスの小瓶またはチューブに密封されてよい。トリチウムによって放射された電子は、チューブの内側の蛍光体被膜に衝突して、可視的に輝く。発光表面は、ガラス壁と、その上に施された蛍光体被膜とを備える。トリチウムによって放射された電子は、蛍光体を励起して、フィラメント、熱放散、および、バッテリや外部電源の必要なしに、微弱光を生成する。適切な放射光源の１つとして、Ｔｒａｓｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社すなわちスイスのニーデルワンゲンのｍｂ−ｍｉｃｒｏｔｅｃ社によって提供されるｒｏｕｎｄ  ｔｒａｓｅｒ  ＧＴＬＳ光源が挙げられる（ｗｗｗ．ｍｂｍｉｃｒｏｔｅｃ．ｃｏｍ）。
【００４６】
一実施形態では、放射光源は、本体７１の中央の容積部分に挿入されたロッド８６の端部に埋め込まれる図２Ｃに示すように、ファントム装置７０は、ロッド８６を受け入れる穴９６を備える。穴９６およびロッド８６は、ａ）ロッド８６が、穴９６内に圧入されてロッド８６と穴９６との接合部分からの光の漏れを最小限に抑えるように、また、ｂ）穴９６内へのロッド８６の挿入および除去を手動で実行できるように、寸法を決定される。したがって、ロッド８６は、放射光源７４を、本体７１内に深く、機械的に挿入および除去することを可能にする。一実施形態では、ロッド８６は、ファントム装置７０と同じ光選択性材料を備える。これにより、装置７０の画像化を行う際のロッド８６の光学的な影響が低減され、本体７１の光学的な均質性が維持される。光選択性材料が、プラスチックまたはポリウレタンのベースを備える場合には、ロッド８６および通路８９を圧入できる寸法に機械加工することが可能であり、ロッド８６と穴９６との接合部分からの光の漏れをさらに低減できる。
【００４７】
装置は、任意の数の内部光源を備えてよい。図２Ａおよび２Ｂは、１つの光源７４および穴９６を示す。図２Ｃは、２つの穴９６を示す。３以上の光源も可能である。本体７１に備えられた複数の穴により、複数の光源７４を用いることが可能になる。装置は、複数の穴がある場合に、設けられた穴よりも少ない光源を用いてもよい。この例では、本体７１が複数の穴を備え、現在、利用されていない穴がある場合に、光選択性材料７３からなるプラグ（穴９６に圧入されるプラスチックの円柱）を、その穴に挿入してもよい。
【００４８】
別の実施形態では、ファントム装置７０は、蛍光を放射し、蛍光の解析を実行するよう構成された画像化システムを用いた蛍光の再構成を対象としている。この場合、本体７１の中央の容積部分に挿入されるロッド８６の端部には、フルオロフォアが埋め込まれる。適切なフルオロフォアの１つとして、例えば、インドシアニングリーンが挙げられる。
【００４９】
図２Ｂは、本発明の別の実施形態に従って、発光ダイオード（ＬＥＤ）光供給部８２ａおよび８２ｂを用いた光源７４を備えるファントム装置７０を示す図である。ダイオード光供給部８２ａおよび８２ｂは、光を発する。
【００５０】
ＬＥＤ光供給部８２ａおよび８２ｂは、電子機器ボックス９０内に収容されている。ボックス９０は、本体７１に配置されたネジ穴９７に対応する２つのネジを用いて、ファントム装置７０の背面７５ｃに取り付けられる。ボックス９０は、光を発するのに適した小型の電子構成要素を収容する。具体的には、ボックス９０は、ＬＥＤ光供給部８２と、バッテリ９２と、電流調整電子機器９３と、スイッチ９４とを備える。バッテリ９２は、ＬＥＤ光供給部８２に電力を供給する。一実施形態では、バッテリ９２は、再充電可能であり、様々な製造業者から市販されているバッテリのいずれであってもよい。スイッチ９４は、ユーザが、ＬＥＤ光供給部８２をオン／オフすることを可能にする。
【００５１】
装置７０は、光供給部８２からのほぼ一貫した光出力を実現するための電気構成要素を備えてよい。供給部８２は、各光供給部８２に供給される電流の量を制御する電流調整源９３から電流を受ける。具体的な実施形態では、光供給部８２は、自身から発せられた光の量を監視してほぼ一貫した光出力を維持するように光の量を適合させるよう設計または構成されている点で、自己監視を行う装置である。例えば、監視用ダイオードからの出力を用いて、一貫した光レベルを維持するために、ＬＥＤへ流れる電流を制御してよい。このような自己監視光源を用いることで、装置７０は、本体７１内の光源７４による一貫した光出力を犠牲にすることなく、温度や電圧における小さい変動に順応することができるようになる。
【００５２】
具体的な実施形態では、ＬＥＤ光供給部８２は、１または複数の光ファイバ８４を受ける光結合ボックス内に収容されている。ボックスは、各ＬＥＤ光供給部８２および光ファイバ８４のための穴を備えた適切な硬さの材料（例えば、プラスチックやアルミニウム）を備えてよい。市販の光ファイバ結合装置を用いて、各光ファイバ８４をボックスの壁に結合してよい。穴は、ＬＥＤ光供給部８２が、光ファイバ８４の受光端に対向するように、ボックスの壁に配列されてよい。
【００５３】
一実施形態では、光源７４は、生物学的レポータに似た光スペクトルを放射する。適切な生物学的レポータの１つとして、ルシフェラーゼが挙げられ、それは、一般的に、可視スペクトルの赤色から緑色の範囲（大体、約５３０ｎｍないし約６５０ｎｍの範囲）の光を放射する。ルシフェラーゼに似せるために、ＬＥＤ光供給部８２は、各光ファイバ８４および光源７４に対して、緑色ＬＥＤ８２ａと黄色ＬＥＤ光供給部８２ｂとを備える。
【００５４】
一般に、ＬＥＤ８２は、内部光源のための任意の所望の放射スペクトルを生成するよう選択されてよい。多くのＬＥＤは、微弱光画像化システムを飽和させる量の光を発する。一実施形態では、本発明は、装置７０内での放射の前に、ＬＥＤ光供給部８２によって発せられた光の光度を低減する。具体的な実施形態では、光源７４は、ＬＥＤ光供給部８２から光を受けると共に、その光の一部を本体７１内で放射するよう構成された光ファイバケーブル８４を備える。光ファイバケーブル８４の一端は、ＬＥＤ光供給部８２の比較的近くに構成される。ＬＥＤ光供給部８２は、光ファイバケーブル８４の第１の端部内に光を照射して送るよう構成されている。本体７１内にある光ファイバケーブル８４の先端すなわち反対側の端部は、光源７４に対する出力となる。具体的には、光ファイバケーブル８４は、ＬＥＤ光供給部８２から光を受けるよう構成された第１の端部と、本体内の第２の端部８４ｂとを有する。
【００５５】
可視波長域に対して利用できる安価なＬＥＤ光供給部８２が、様々な製造業者から市販されている。一実施形態では、ＬＥＤ光供給部８２は、各光ファイバ８４および光源７４に対して、緑色ＬＥＤ８２ａと黄色ＬＥＤ光供給部８２ｂとを備える。具体的な実施形態では、ＬＥＤ光供給部８２は、ＬＥＤ型番ＨＬＭＰＫ６４０−ＦＧＮ００（緑色）およびＨＬＭＰ１４４０−ＨＩＢ００（黄色）を備えており、それらは両方とも、カリフォルニア州パロアルトのＡｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から供給されている。一部の例では、２つの隣接するＬＥＤ８２の間の近傍に１つの光ファイバケーブルを配置する際の非効率的な結合を克服するために、高出力のＬＥＤ光供給部８２が選択される。光源７４へのスペクトルの供給を調整して、生物学的レポータの光スペクトルにさらに似せるため、１または複数のフィルタを備えてもよい。
【００５６】
図２Ｂは、ＬＥＤ光供給部８２から光を受けるための光ファイバケーブル８４を結合するための簡略な配置を示す図である。一実施形態では、各ＬＥＤ光供給部は、ボックス９０と結合する本体７１の表面（図２Ｃ）上に光を当てないように構成される。これにより、光源７４の画像化の質を落としうる接合部分における本体７１への散乱光を防止できる。光ファイバケーブル８４は、光供給部８２から光を受けるが、この際、光供給部８２は、本体７１から離れる方向へ光を向け、ケーブル８４は、ボックス９０内で屈曲することで本体７１への挿入位置に向かっている。
【００５７】
ファントム装置７０は、光ファイバ８４を受け入れるよう構成された通路８９を備える。通路８９は、穴９６またはロッド８６のいずれに設けられてもよい。図に示した実施形態では、通路８９は、ロッド８６の表面に沿って溝を掘ることにより設けられている。通路８９は、光ファイバ８４を受け入れるサイズで機械加工される。このように、ロッド８６は、ファントム装置７０内で光ファイバ８４に機械的な支持を提供する。ロッド８６および通路８９は、それぞれ、光供給部の近くに配置された第１の端部８６ａから本体内の第２の端部８６ｂにわたっている。一実施形態では、ロッド８６は、ファントム装置７０と同じ光選択性材料を備える。これにより、装置７０を画像化する際のロッド８６の光学的な影響が低減される。
【００５８】
ここまで、１つの穴９６および光源７４を備えるファントム装置について説明したが、本体７１は、複数の穴９６を備えてもよい。この場合、装置７０は、２つの光源７４（放射、ＬＥＤ、蛍光など）を、本体７１に挿入して画像化することを可能にする。この場合、ボックス９０は、必要であれば、第２の光源７４のための追加の光供給部８２に電力供給するための回路を備える。複数の穴９６を備える装置では、使用していない穴９６は、光供給部７４を備えない圧入ロッド８６でふさがれてよい。
【００５９】
図２Ｇは、本発明の具体的な実施形態に従って、ＬＥＤ光供給部８２によって光を発するための回路２２０の一例を示す図である。１または複数のバッテリ２２２が、回路に電力供給する。具体的な実施形態では、直列に構成された２つの再充電可能な３．７Ｖバッテリ２２２が、満充電時に７．４Ｖの公称出力を生成する。二位置のＯＮ／ＯＦＦスイッチ９４がＯＮにされると、電圧調整器２２４が、バッテリ出力を受けて、一定の７．０ＶをＬＥＤ駆動回路に供給する。電圧調整器２２４は、さらに、バッテリ２２２の状態を監視する。バッテリ電圧が７．０Ｖ未満に落ちると、電圧調整器２２４は、自身を停止することで、バッテリ２２２の寿命を縮める過放電を防止する。適切な電圧調整器の１つとして、カリフォルニア州サニーベールのＭａｘｉｍ−Ｄａｌｌａｓ社が供給する型番ＭＡＸ８８２ＥＳＡが挙げられる。
【００６０】
回路２２０は、２つの並列なＬＥＤ対８２を備える。三位置の切り替えスイッチ９４およびロジックが、どのＬＥＤ対８２がＯＮにされるのかを決める。具体的には、三位置スイッチ９４は、電流調整器ＡまたはＢの一方がＯＮで他方がＯＦＦになる状態、もしくは、ＡおよびＢの両方が同時にＯＮになる状態を実現する。各電流調整器２２６Ａは、６．９ｍＡの比較的安定した電流を、それぞれのＬＥＤ光供給部８２に供給する。１つのブランチ内の２つのＬＥＤ８２は、直列であるため、同じ電流を流す。適切な電流調整器の１つとして、カリフォルニア州サンタクララのＮａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社が供給する型番ＬＭ２３４Ｚ−３が挙げられる。電流調整器２２６の駆動が変動する範囲（±３％）では、そのブランチ内の緑色および黄色のＬＥＤからの光出力は、同じ比率のままである。また、これは、他のブランチには影響しない。
【００６１】
一実施形態では、本発明は、ファントム装置７０を用いて、画像化システムの性能を評価する。その評価は、ファントム装置によって出力された光を処理して、ファントム装置７０および内部光源７４を再構成したものを、既知の結果および期待される結果と比較する。具体的には、その評価は、光源７４および／またはファントム装置７０のデジタル表現を生成し、そのデジタル表現の１または複数の成分を、光源またはファントム装置の１または複数の既知の特性と比較する。ファントム装置７０（または、その一部）の画像を取得し、処理された結果を、既知の結果または期待された結果と比較することにより、画像化システムの精度と、そのソフトウェアの画像化特性とを、必要に応じて、評価、検証、および、適合させることができる。
【００６２】
さらに、ファントム装置７０は、哺乳類の生体の画像化以外での微弱光画像化システムでも幅広く利用できる。例えば、ファントム装置７０は、研究室における個々人など、新しいユーザまたは新しい購入者を訓練する際に用いられてよい。このように、ファントム装置７０は、ユーザが画像化システムの使い方を学ぶ際に特に有用であり、哺乳類の生体を取り扱う困難を回避できる利点がある。また、ファントム装置７０は、画像化システムの定期的な較正や検証で必要になる、システム１０のハードウェア構成要素の試験に利用されてもよい。例えば、カメラ、位置決めシステム、および、レンズなどの構成要素の調子について、定期的に試験してよい。さらに、ファントム装置７０は、フィルタにひびが入った場合など、システムの故障の際に利用されてもよい。未知の故障の診断のための試験においては、画像化システムは、あまりに多くの部品を備えるために、哺乳類の生体を利用すると弊害が起きる場合があるが、試験装置７０を用いれば、試験の繰り返しが簡略化される。
【００６３】
図３は、本発明の一実施形態に従って、微弱光画像化システムを用いる処理の流れ３００を示す図である。処理の流れ３００は、試験装置によって出力された光を処理して、試験装置またはファントム装置内の光源のデジタル表現を、ファントム装置または光源の１または複数の既知の放射特性または特徴と比較することにより、微弱光画像化システムの性能を評価する。
【００６４】
処理の流れ３００は、微弱光画像化システムが備えるカメラの視野内に配置されたファントム装置７０の少なくとも一部の画像を取得する工程から始まる（工程３０２）。ファントム装置は、哺乳類組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備えた本体を備える。通例、ユーザは、画像化ボックス内で、カメラの視野の範囲内に、試験装置を配置する。次いで、ユーザは、ファントム装置の全体の画像、もしくは、拡大された対象部分の画像を取得してよい。
【００６５】
ユーザは、画像の取得に関わる画像化システムの構成要素を制御するために画像化システムによって実行されるソフトウェアを起動してよい。ソフトウェアは、さらに、以下で説明する様々なデジタル再構成および比較の工程（３０４および３０６）を自動的に実行してよい。例えば、ユーザは、カメラを初期化して画像化および評価を自動的に実行する画像化および取得用のソフトウェアを、画像化システムに関連するコンピュータ上で起動してよい。格納されている命令に従って、ソフトウェアは、可動ステージが使用されている場合の所望のステージ位置の選択、写真画像または発光画像を取得するためのシステムの準備（例えば、ボックス内の光のオンオフ）、レンズの焦点合わせ、適切なレンズフィルタの位置の選択、Ｆストップの設定、画像データの転送および格納、再構成の生成、および、ファントム装置の既知の特性に対する再構成結果の比較、を自動的に行うことができる。
【００６６】
画像の取得は、写真画像および／または発光画像の取得を含んでよい。発光画像の取得のために、ソフトウェアは、カメラを作動させて、ファントム装置から放射される光子（通常、表面からの絶対単位に対応する）を検出する。カメラは、設定期間（数分まで）にわたって発光画像を取得してよい。カメラによって生成された光子信号は、画像処理部２６および／またはコンピュータ２８に転送され、光子放射の発光画像を構成するために用いられる。発光画像は、位置の関数として発光を記録する。発光画像は、サンプル自体からの発光以外の光源を用いることなしに取得される。発光データの位置の視覚化に役立つように、同じサンプルについて、写真画像も取得されてよい。かかる複合的な写真／発光画像を生成する方法の１つが、１９９７年７月２２日にＣｏｎｔａｇ  ｅｔ  ａｌ．に発行された米国特許第５，６５０，１３５号に開示されている。その特許の開示全体は、参照によって、本明細書に組み込まれる。
【００６７】
次いで、画像処理システムは、画像に含まれるデータとコンピュータによる再構成モデルとを用いて、ファントム装置内部の光源の二次元または三次元デジタル表現を生成する（工程３０４）。組織、または、組織に似せて構成された光選択性材料を備えるファントム装置を通過する赤ないし近赤外光など、吸収に比べて散乱が大きい場合には、サンプル内での光の伝播を、拡散理論によって記述してもよい。この場合、コンピュータによる再構成モデルは、拡散モデルを用いて、光源のデジタル表現を生成する。三次元ソフトウェアの一実施例は、表面光の画像データに基づいて、ファントム装置表面の内部の光データを再構成する。この場合、画像および表面光のデータは、ファントム装置表面の直下の光子密度に変換され、この光子密度を用いて、光源を備える試験装置表面の内部の三次元光データが生成される。１または複数の画像からのデータを用いて、試験装置の内部の光源の三次元デジタル表現を生成するソフトウェアの適切な例が、共同所有の係属中の特許出願Ｎｏ．１０／６０６，９７６に記載されている。拡散トモグラフィ評価を用いて、光源の三次元デジタル表現を生成する他のソフトウェアアルゴリズムを、本発明で利用してもよい。
【００６８】
光源のデジタル表現を生成する工程は、ファントム装置の光学特性の仮定または推定に基づいてよい。例えば、光源のデジタル表現を再構成する工程は、ファントム装置で用いられている光選択性材料の光散乱表現を用いると共に、１または複数の波長における光選択性材料の光吸収表現を用いてよい。ファントム装置のためのこれらの表現は、メモリに格納され、必要な時に、再構成アルゴリズムに提供される。
【００６９】
結果としての光源のデジタル表現は、以下の数学的記述を含む情報を備えてよい。すなわち、数学的記述は、光源の推定光度、ファントム装置内での光源の推定位置、および／または、光源の推定サイズもしくは形状、を含む。一実施形態では、光源は、点として再構成される。これにより、再構成が迅速に処理され、光束および深さを有する光源のより簡単な表現が提供される。これで、ユーザは、試験装置内の光源の深さおよび強さを容易に読み取ることができる。別の実施形態では、光源は、三次元で空間的に特徴付けられた複雑な光源として再構成される。この再構成は、ファントム装置の表面トポグラフィを用いて、サイズや形状などの三次元情報を有する光源を生成する。
【００７０】
次に、画像処理システムは、デジタル表現の成分を、光源またはファントム装置７０の既知の特性と比較する（工程３０６）。光源の既知の特性は、光源を記述する任意の光学的または空間的な特性を含んでよい。一部の例では、光源の既知の特性は、光源の光度、光源のサイズまたは形状、および／または、光源のスペクトルパターン、を含んでよい。ファントム装置の既知の特性は、ファントム装置を記述する任意の光学的または空間的な特性を含んでよい。ファントム装置の既知の特性は、光選択性材料の散乱特性、ファントム装置の表面のサイズ、試験装置内での光源の位置もしくは試験装置に配置された基準マークに対する光源の位置、および、光選択性材料の吸収応答（例えば、１または複数の周波数におけるスペクトル吸収応答）、を含んでよい。処理の流れ３００は、ファントム装置の光学特性（散乱係数や吸収係数など）が事前に知られていることを前提としている。例えば、ファントム装置の製造業者が、ファントム装置を顧客やユーザに供給する前に、光学特性を測定してもよい。また、製造業者は、光源の光度やスペクトルを事前に特徴付けて、比較を容易にしてもよい。
【００７１】
さらに、ファントム装置の第２の画像が、別の波長で取得されてもよい。ファントム装置の光選択性材料は、光源からの様々な波長を様々な程度で吸収するため、第２の波長で取得された画像は、ファントム装置についての別の光出力による画像を生成する。次いで、この第２の画像を処理して、画像ソフトウェアのさらなる評価を行って、再構成やシステム評価のためのさらなる情報を提供してよい。
【００７２】
このように、処理の流れ３００は、ソフトウェアによって出力された計算値を、ファントム装置に関する既知の結果に対して、ベンチマークすなわち比較する。例えば、この比較は、ファントム装置の本体における光源の既知の位置（例えば、製造工程から既知である）に対して、光源の三次元位置を再構成して、再構成で生成された光源の位置を、基準マークに対する既知の位置に対して検査してよい。あるいは、その比較は、再構成された光源の強度を、既知の強度を用いて評価してもよい。
【００７３】
比較に基づいて、ソフトウェアは、デジタル表現を生成する際に用いるパラメータを変更して、再構成の精度を上げてよい。例えば、デジタル表現の再構成の際に用いる光散乱または光吸収表現を変更して、より正確な再構成を実現してよい。表面メッシュの解像度、内部のボクセルのサイズ、または、異なる波長の数など、再構成で用いる他のパラメータを変更して、再構成に影響を与えることもできる。変更後、画像処理システムは、変更されたパラメータと元の画像とを用いて、光源の第２のデジタル表現を生成してよい。第２の再構成に基づいて、別の比較が行われてもよい。機能する画像化システムに従った性能が既知である試験装置を画像化し、デジタル表現を再構成する際に用いられる１または複数のパラメータを変更することにより、処理の流れ３００は、最終的に、画像化システムにとって有効なソフトウェアを生成する。
【００７４】
本発明は、画像化システムで具体的に試験を実行する方法や、デジタル処理で利用されるツールには依存しない。デジタルカメラは、「アナログデジタル変換単位（ＡＤＵ）」または「カウント」で生画像データを出力するが、これらの用語は、本明細書の較正用途とほぼ等価である。カウントは、ＣＣＤカメラに組み込まれたデジタイザによって検出された信号の振幅を示す未較正の単位である。デジタイザによって検出されるカウント数は、所与のＣＣＤピクセルに入射する光子の数に比例する。物理的な絶対単位と相対的な単位「カウント」との間の差異は、放射輝度の単位が、動物またはファントム装置自体からの光の放射に関連するのに対し、カウントは、検出器に入射する光の放射に関連することである。拡散トモグラフィ再構成で実際の物理的な単位（放射輝度）を用いると、光束または光子／秒といった実際の物理的な単位で、光源の光度を再構成できる。
【００７５】
処理の流れ３００に従った試験は、柔軟に適用されてよい。一部の例では、製造業者が、システムの設定中に、一旦、処理の流れ３００を実行する。あるいは、処理の流れ３００は、ソフトウェアやシステムの動作の完全性を経時的に検証するために、画像化システムの運用年数の間に定期的に繰り返されてもよい。
【００７６】
処理の流れ３００は、カウントを光子／秒／ｃｍ２／ステラジアンに変換する画像化システムの絶対較正を前提とする。これにより、光束（光子／秒）の絶対単位で、三次元再構を行い、光源の強度を導出することが可能になる。次いで、用途に応じて、光源の強度は、より有用な情報に変えられてよい。例えば、光源の強度は、細胞当たりの光束が既知であるという条件で、発光細胞の数に変えられてよい。図４は、本発明の一実施形態に従って、微弱光画像化システムを較正する処理の流れ４００を示す図である。
【００７７】
処理の流れ４００は、画像化ボックス内に光較正装置を配置する工程から始まる（工程４０２）。光較正装置は、既知の光度の低光度光供給部のアレイを備える。各低光度光供給部は、低光度光供給部の内の１または複数に動作可能に結合された光源と共に適切な電気スイッチを用いて照射される。適切な装置の１つが、２００２年２月６日に出願された共同所有の米国特許出願Ｎｏ．１０／０６８，５７３、「Ｌｉｇｈｔ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｉｎ  Ｌｏｗ  Ｌｅｖｅｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、に記載されており、その出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００７８】
カメラは、較正装置から放射された光を受けて（工程４０６）、放射された光を表す信号を、関連の画像処理システムに供給する。これは、写真画像および／または発光画像の取得を含んでよい。一実施形態では、較正装置は、画像化ボックスの遮光能力を評価するために用いられる。この場合、低光度光供給部からの光は、画像化ボックスの光に関する完全性を評価するのに十分長い期間にわたって、受光および処理される。
【００７９】
画像処理システムは、光放射データを処理して、処理された光データを、較正装置の既知の光放射と比較する（工程４０８）。一実施形態では、較正装置から放射された光を処理する工程は、長期にわたって受けられた光子における光の量を積分する工程を備える。較正装置は、各光供給部で生成された単位時間当たりの既知の値の光を放射するよう設計されてよいため、画像化システムが受けた光子の数を、較正装置で生成された光子の数と比較することにより、ユーザは、画像化システムの精度を評価するための簡単な比較結果を得ることができる。一実施形態では、光源は、絶対単位、例えば、既知の放射輝度の基準に対して較正される。例えば、光源は、フロリダ州オーランドのＯｐｔｒｏｎｉｃ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社から入手可能な米国標準技術局（ＮＩＳＴ）にトレース可能なＯＬシリーズ４２５積分球に対して較正されてよい。
【００８０】
本発明は、幅広い画像化システムおよび用途で利用されてよい。本発明は、哺乳類サンプルにおける発光体や生物学的事象を検出、位置特定、および、追跡するための任意の非侵襲的な方法および構成要素を用いるシステムでの利用が可能である。例えば、図１の画像化システムおよびファントム装置７０を、高感度電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラと共に用いて、マウスなどの生体動物の体内の発光細胞（例えば、ルシフェラーゼＤＮＡ構築物で形質転換することにより生物発光性を与えられた特定の細菌や腫瘍細胞）の位置を特定することができる。かかる用途では、生物発光性の細胞を有する動物は、試料チャンバの中で、高感度ＣＣＤカメラなどの光検出装置の視野内に配置される。
【００８１】
さらに、本発明の実施形態は、本明細書に記載したコンピュータによる動作を実行するためのコンピュータコードを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体、および、かかるコンピュータ読み取り可能な媒体を備えたコンピュータストレージ製品に関連してもよい。媒体およびコンピュータコードは、本発明の目的のために特別に設計および構成されたものでもよいし、コンピュータソフトウェア分野の当業者にとって、周知かつ入手可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードディスクなどの磁気媒体；ＣＤ−ＲＯＭなどの光媒体；プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）、ＲＯＭ、および、ＲＡＭなど、プログラムコードを格納および実行するよう特別に構成されたハードウェア装置、が挙げられるが、それらに限定されない。コンピュータコードの例としては、コンパイラによって生成されるコードなどのマシンコードや、インタープリタを用いてコンピュータが実行する高級言語のコードを含むファイルが挙げられる。
【００８２】
いくつかの好ましい実施形態を参照しつつ、本発明について説明したが、簡潔にするために省略した変形物、代替物、および、等価物も、本発明の範囲に含まれる。例えば、主に、発光および蛍光の画像化に関連して、本発明の説明を行ったが、本明細書に記載のファントム装置は、近赤外線など、他の波長域や画像化方式にも適している。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に従って、画像化システムを示す斜視図。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に従って、画像化システムを示す斜視図。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従って、ファントム装置を示す図。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従って、ファントム装置を示す図。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従って、ファントム装置を示す図。
【図２Ｄ】本発明の具体的な実施形態に従って、台形の形状を有する試験装置を示す図。
【図２Ｅ】本発明の具体的な実施形態に従って、様々な波長に対する吸収係数曲線の一例を示す図。
【図２Ｆ】本発明の具体的な実施形態に従って、様々な波長に対する散乱係数曲線の一例を示す図。
【図２Ｇ】本発明の具体的な実施形態に従って、ＬＥＤ光供給部によって光を発するための回路の一例を示す図。
【図２Ｈ】本発明の具体的な実施形態に従って、ファントム装置についてのスペクトル出力の一例を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に従って、微弱光画像化システムを用いる処理の流れを示すフローチャート。
【図４】本発明の一実施形態に従って、微弱光画像化システムを較正する処理の流れを示すフローチャート。
【図１Ａ】
2008522158.tif 000003
【図１Ｂ】
2008522158.tif 000004
【図２Ａ】
2008522158.tif 000005
【図２Ｂ】
2008522158.tif 000006
【図２Ｃ】
2008522158.tif 000007
【図２Ｄ】
2008522158.tif 000008
【図２Ｅ】
2008522158.tif 000009
【図２Ｆ】
2008522158.tif 000010
【図２Ｇ】
2008522158.tif 000011
【図２Ｈ】
2008522158.tif 000012
【図３】
2008522158.tif 000013
【図４】
2008522158.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月15日(2007.8.15)
【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】
微弱光画像化システムで用いるファントム装置であって、
１または複数の表面と、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料とを備えた本体と、
前記本体の中に配置され、前記本体内部から、前記光選択性材料を通して、前記１または複数の表面に光を放射するよう構成された低光度光源と、を備え、
前記光源は、約１０4から約１０13光子／秒の範囲の光子束を放射するよう構成されている、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記光選択性材料は、哺乳類の組織の光吸収特性に似せて設計または構成されている、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記光選択性材料は、哺乳類の組織の光散乱特性に似せて設計または構成されている、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記低光度光源は、発光表面に当たる電子を生成するよう構成された放射源を備える、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記本体の高さは、画像化される哺乳類の高さに似せて設計され、前記本体は、前記哺乳類の表面トポグラフィに適合するよう設計される、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記ファントム装置の前記表面からの光の放射輝度は、約１０3から約１０11光子／秒／平方センチメートル／ステラジアンである、装置。
【請求項７】
微弱光画像化システムを試験するための方法であって、
前記微弱光画像化システムが備えるカメラの視野内に配置されたファントム装置の少なくとも一部の画像を取得する工程であって、前記ファントム装置は、哺乳類の組織の光学的挙動に少なくとも部分的に似せて設計された光選択性材料を備えた本体を備える、工程と、
前記画像に含まれるデータを用いて、前記ファントム装置内の光源のデジタル表現を生成する工程と、
前記デジタル表現の成分を、前記光源の既知の特性または前記ファントム装置の既知の特性と比較する工程と、を備える、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記光源の前記既知の特性は、前記光源の光度、前記光源のサイズ、および、前記光源のスペクトルパターン、の内の１つを備える、方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、前記光源は、三次元で空間的に特徴付けられた複雑な光源として再構成される、方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、前記光源は、蛍光を放射する、方法。