(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計量線量照明を提供するための照明システムであって、該照明システムは、
複数の異なる色の光を光出力として提供することができる光エンジンと、
前記光出力における光束の指標を生成することができる光検出器と、
前記光検出器で生成された前記光束の指標をパルス列に変換することができ、前記パルス列の周波数が前記光束に比例する、光−周波数変換器と、
前記パルス列によって示される進行中のカウントを、前記複数の異なる色の光における各々の特定の色に対して、事前設定された基準と比較することができるカウンタと、
を備え、
動作中に、前記複数の異なる色の光における各々の特定の色に対して、前記照明システムは、
前記特定の色ごとの基準カウントを決定し、
前記光エンジンをイネーブルにして、露光期間の間、前記特定の色をオンにし、
前記光検出器によって検出され、前記カウンタによってカウントされる前記パルス列に変換された、前記光出力における前記光束の指標を監視し、
前記カウンタが前記基準カウントに達したときに、前記光エンジンによって現時点で提供されている前記特定の色をディスエーブルにする、
ことを特徴とする照明システム。
【請求項２】
前記光エンジンによって発生した光の一部を、前記光検出器に振り向けるように構成されたビームスプリッタをさらに備え、
前記光検出器は、前記光の一部を受け取り、前記光出力における前記光束の指標を生成する光ダイオードを備えることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記照明システムは、カメラをさらに備え、
前記カウンタが前記基準カウントに達したときに、前記照明システムは信号を前記カメラに送り、前記カメラの露光を終了することを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記照明システムは、蛍光を測定するためのカメラをさらに備え、該カメラは、前記照明をゲート・オンし、光−周波数検出器カウントが前記基準カウントに等しくなったときにゲート・オフされることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項５】
前記照明システムは、イメージングのためのカメラをさらに備え、該システムは、周波数検出器カウントが前記基準カウンタ内の規定量に等しくなったときに前記カメラをゲート・オフすることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項６】
ホストコンピュータ及び生物学的分析システムと組み合わせ、
前記生物学的分析システムは、カメラを備え、
前記生物学的分析システムは、前記照明システムからの前記光出力を試料に向けるように構成され、
前記カメラは、前記照明システムからの前記光出力による蛍光に応じて、前記試料によって発せられた光を受け取るように構成され、
前記ホストコンピュータは、前記露光期間の開始時に前記カメラの露光を駆動するように構成され、
前記照明システムの前記カウンタが前記基準カウントに達したときに、前記照明システムは、信号を前記カメラに送り、前記カメラの露光を終了することを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項７】
生物学的試料内の蛍光タグ又は蛍光体を検出するために用いられることを特徴とする、請求項６に記載の照明システム。
【請求項８】
蛍光イメージング、高解像度蛍光顕微鏡法、蛍光寿命測定、及び、フェルスター共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）顕微鏡法の１つ又はそれ以上のために用いられることを特徴とする、請求項７に記載の照明システム。
【請求項９】
前記照明システムは、定量分析のために用いられることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光エンジンは、計量線量モードで動作するように構成され、前記照明システムは、光−周波数変換器又は回路を用いて、光エンジンの内部で、前記光エンジン出力ビームの一部を監視して、前記光出力が、各々のカメラ露光又は定められた検出期間ごとに、同じカウントになるように調節し、その結果、光源がオンである時間がわずかに変化することがあっても前記カウントが変化しないようにすることを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記光エンジンは、定強度モードで動作するように構成され、光強度監視／調整回路が、前記光出力を監視して、前記光エンジンの強度レベルを実時間で調整することを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項１２】
計量線量照明を提供するための方法であって、
複数の異なる色の光を光出力として提供することができる光エンジンを準備するステップと、
前記光出力における光束の指標を生成することができる光検出器を準備するステップと、
前記光検出器で生成された前記光束の指標をパルス列に変換することができ、前記パルス列の周波数が前記光束に比例する、光−周波数変換器を準備するステップと、
前記パルス列によって示される進行中のカウントを、前記複数の異なる色の光における各々の特定の色に対して、事前設定された基準と比較することができるカウンタを準備するステップと、
を含み、
前記照明システムの動作中に、
前記特定の色ごとの基準カウントを決定するステップと、
露光期間ごとに、前記光エンジンをイネーブルにして前記特定の色をオンにするステップと、
前記光検出器によって検出され、前記カウンタによってカウントされる前記パルス列に変換された、前記光出力における前記光束の指標を監視するステップと、
前記カウンタが前記基準カウントに達したときに、前記光エンジンによって現時点で提供されている前記特定の色をディスエーブルにするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光源、及び生物学的分析論（ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃｓ）又は生物学的分析（ｂｉｏａｎａｌｙｓｉｓ）に関し、より具体的には、研究及び開発並びに臨床及び診断領域の用途を含む、生物学的分析又は他のシステムにおける計量線量照明のためのシステム及び方法に関する。
著作権に関する注記
本特許文献の開示の一部は、著作権保護の対象となる題材を含んでいる。著作権者は、本特許文献が米国特許商標庁の特許ファイル又は記録において公開されたときに、本特許書類又は特許開示の何人による複写による複製に対しても異議を申し立てないが、それ以外はいかなるものであれ一切の著作権を留保する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的分析論又は生物学的分析は、生物学的試料の分析である。生物学的分析システムはしばしば、試料中の分子タグ（本明細書において蛍光タグ又は蛍光体（ｆｌｕｏｒ）と呼ぶ）から蛍光を励起するために光を用いる。蛍光体は、細胞下レベルの構造を認識して蛍光標識を付すように結合する蛍光標識化免疫化学的タグの場合のように外来性であってもよく、又は、生細胞内に特異的な蛍光信号を付与するために例えば蛍光タンパク質がその内部で発現される遺伝子組換細胞の場合のように内在性であってもよい。特に、蛍光イメージング、遺伝子発現分析、種々のタイプの配列決定、高解像度蛍光顕微鏡法、蛍光寿命測定、及びハイコンテンツスクリーニングのような分野では、蛍光の量を測定してその量を他の測定と比較することができることが必要とされる。これは、各々の照明露光又は蛍光励起事象ごとに、励起光束を一般に測定しなければならないことを意味する。生物学的事象を監視するためには、特定の生物学的活動をしばしばミリ秒未満の露光時間で測定することができることが必要とされる。励起及び検出は、最小露光時間の１／１０以下の時間内で照明をオン・オフ切替しなければならないほど、迅速に行われなければならない。そのうえ、蛍光体は、一時的又は永続的に光退色することがあり、また生物学的試料は、それ以外にも照明光で損傷をうけることがあり、これは光毒性として知られるプロセスである。光退色による蛍光体の摂動、及び生物学的試料に対する光損傷を最小化するために、その特定の生物学的分析システムの信号対雑音（Ｓ／Ｎ）要件の制約内で光束又は線量を最小化することが一般に所望される。それらが、本発明の実施形態が対処することを意図する概略的な領域である。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書において、生物学的分析又は他のシステムにおける計量線量照明のためのシステム及び方法を説明する。実施形態に従って、速い生物学的活動を測定するために必要な短い露光時間内で最適量の励起光を供給することができる照明システム又はサブシステムを説明する。光の量を正確に測定して定量的な結果を与えることができる。蛍光体及び試料の両方に対する光の悪影響を減らすために、光束を正確に制御して規定量の光のみを発生させることもできる。本明細書における例は、生物学的分析システム関連で計量線量照明を提供することを例証するが、この技術は、他のタイプのシステム関連で計量線量照明を提供するために同様に用いることができる。種々の実施形態により、この技術は、あらゆる品質制御、分析、又はアセスメントに基づく環境において特に有用である。典型的な研究開発用途は、品質制御、機器較正、及び光出力標準化を含むことができ、一方、臨床及び診断用途は、臨床モニタリング、診断のためのバイオアッセイ較正及び制御、処置及び又は治療評価を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】実施形態により、計量線量照明のためのシステムを示す図である。
【図２】実施形態により、計量線量照明のためのシステムと共に用いるためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の例を示す図である。
【図３】実施形態により、計量線量照明のためのシステムと共に用いるための代替的なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の例を示す図である。
【図４】実施形態により、蛍光寿命イメージング顕微鏡法（ＦＬＩＭ）技術の例を示す図である。
【図５】実施形態により、線量のアナログ測定を示す図である。
【図６】実施形態により、定電流線量照明を提供するためにどのようにシステムを用いることができるかを示す図である。
【図７】実施形態により、計量線量照明を提供するためにどのようにシステムを用いることができるかを示す図である。
【図８】実施形態により、定強度照明を提供するためにどのようにシステムを用いることができるかを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
上述のように、生物学的分析関連では、各々の照明露光又は蛍光励起事象ごとに励起光束を測定すること、又は照明を適切な短時間内でオン・オフ切替すること、又は特定の生物学的分析システムの信号対雑音（Ｓ／Ｎ）要件の制約内で光束又は線量を最小化することが、しばしば要求される。
【０００６】
これに対処するために、本明細書において、生物学的分析又は他のシステムにおける計量線量照明のためのシステム及び方法を説明する。実施形態に従って、速い生物学的活動を測定するために必要な短い露光時間内で最適量の励起光を提供することができる照明システム又はサブシステムを説明する。光の量を正確に測定して定量的な結果を与えることができる。蛍光体及び試料の両方に対する光の悪影響を減らすために、光束を正確に制御して規定量の光のみを発生させることもできる。種々の実施形態により、この技術は、あらゆる品質制御、分析、又はアセスメントに基づく環境において特に有用である。典型的な研究開発用途は、品質制御、機器較正、及び光出力標準化を含むことができ、一方、臨床及び診断用途は、臨床モニタリング、診断のためのバイオアッセイ較正及び制御、処置及び又は治療評価を含むことができる。
【０００７】
図１は、実施形態により、計量線量照明のためのシステムを示す。図１に示すように、実施形態によれば、システム１０２は、試料１０８内の種々の蛍光マーカを励起するために、複数の異なる色の光を光出力１０６として供給することができる光エンジン１０４を含む。そのような光エンジンの一例は、Ｌｕｍｅｎｃｏｒ，Ｉｎｃ．から供給されるＳＰＥＣＴＲＡシリーズの光エンジンとすることができる。
【０００８】
ホストコンピュータ１１０は、複数の色の各々についての線量を提供すること、及びカメラ１１２からのフィードバックを受け取ることを含む、分析プロトコルを生成する。実施形態によれば、線量は、光エンジンによって供給される各々の色ごとの露光時間当たりの光束の量を表す基準カウントの形態とすることができる。
【０００９】
カメラは、試料からの蛍光を検出するように較正される。
【００１０】
ビームスプリッタ１１４は、光エンジンからの光エンジン出力の一部を光ダイオード検出器１１６に振り向ける。光−周波数変換器１１８は、検出器出力を周波数が光束に比例するパルス列１３０に変換する。マイクロプロセッサ・ベースのカウンタ１２０は、パルス列を色ごとにカウントし、進行中のカウントを色ごとの基準カウント又は事前設定線量と比較する。
【００１１】
個々の実装に応じて、上記の構成要素は、完全システムの一部として設けることができ、あるいは、上記構成要素の幾つか又は全てを照明サブシステムの一部として設けることができる。例えば、実施形態によれば、多色光エンジン、ビームスプリッタ、光ダイオード検出器、光−周波数変換器、及びマイクロプロセッサ・ベースのカウンタの構成要素は、別個に設けられたホストコンピュータ及びカメラと共に使用することが意図された照明サブシステムとして設けることができる。
【００１２】
実施形態によれば、システムの動作中に、ホストコンピュータは、色ごとの基準カウント１２２をマイクロプロセッサ・ベースのカウンタにダウンロードする。各々の露光期間ごとに、コンピュータは、カメラをトリガして露光期間を開始１２４させる。カメラは次に、イネーブルメッセージを送るか又は他の方法で光エンジンをイネーブル１２６にし、適切な色をオンにして蛍光の積算を開始する。ビームスプリッタによって振り向けられた光エンジン出力の一部１２８は、光ダイオード検出器で監視される。検出器の出力はパルス列に変換され、次にこれがカウンタでカウントされる。カウンタが基準カウントに達したときに、カウンタは、現在オンになっている又は光エンジンによって供給されている色チャネルをディスエーブル１３２にする。同時に、別のトリガ１３４がカメラに送られ、現在の露光期間を終了させる。
【００１３】
上記の手法は、いかなる非実時間動作システムにも固有の待ち時間を回避する。実施形態によれば、どの色を作動させるべきか決定するための別の回路を設けて、光エンジンが色チャネルをオンにする際に固有のいかなる遅延も排除することができる。代替的な手法は、コンピュータが、カメラの露光期間を開始することと連動して各色を直接オンにする手法である。さらに他の実施形態において、上述の手順は、システムの個々の要求（例えば後述するように定量分析又は時間的高速分析におけるその使用など）に合わせて改変することができる。
【００１４】
図２は、実施形態による、計量線量照明のためのシステムと共に用いるためのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）１４２の例を示す。図２の例に示すように、ＧＵＩは、光エンジンが供給することができる複数の色の各々において、操作者が線量カウント（ＤＯＳＡＧＥ  ＣＯＵＮＴ）を設定すること及び監視することを可能にする。
【００１５】
図３は、実施形態による、計量線量照明のためのシステムと共に用いるための代替的なグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）１４４の例を示す。図３に示す例において、ＧＵＩは、パワーレベル及び露光時間を制御する。色チャネルごとに、操作者は、相対パワーレベル、最大線量周波数及び概算の露光期間を入力することができる。実施形態によれば、システム又はその中のソフトウェアは、周波数に所望の露光時間を掛けることによって、要求される線量又は基準カウントを計算する。強度は変化することがあり、その結果として露光時間がより短くなること又はより長くなることがあるが、それでもなお各期間に対して同じ計量線量をもたらすので、露光時間は概算である。パワーレベルが（例えば半分に）減らされると、線形応答を想定して線量計の周波数も同様に半分に小さくなる。同じ露光期間に対して、計算される線量は半分に減少する。
【００１６】
定量分析
定量分析における具体的な使用の実施形態によれば、システムは、色チャネルの集積を含むことができ、ここで各色チャネルは、タグの蛍光吸収によって定められるように特定の蛍光分子を励起するために必要とされる特定の波長帯を与えるために用いられる。実施形態によれば、各色チャネルは、固体光源（例えば、ＬＥＤ、レーザ、ライトパイプ又は他の光源）、単一帯域フィルタ、及び光源に給電する電子回路を含むことができる。システム内で、これらチャネルは、例えば落射蛍光測定の場合に必要とされるように各光源からの光が同じ光路を通るように、例えばダイクロイックミラーを用いて組み合わせることができる。
【００１７】
実施形態によれば、制御回路は、光ダイオードを用いて、各露光期間中の各チャネルからの励起光束を測定することができる。そのような光ダイオードの一例は、ＴＡＯＳ光−周波数変換器（部品番号ＴＳＬ２３０ＲＤ）とすることができ、これを用いて、照明パルスごとに光束又は線量を定量化することができる。変換器回路は、光束に比例するレートでパルスを生成する。パルスをカウントすることで、各露光時間中の線量の尺度が与えられる。線量測定は色チャネルごとに独立に行うことができるので、ユーザは、上述のようなＧＵＩを用いて、所与の蛍光体を独自に照射するために光の量を最適化することができる。このことにより、色チャネルごとに、蛍光信号生成に関与する全てのプロセスの効率の差異を考慮に入れることが可能になる（例えば、光生成、蛍光生成の効率、又は、生物学的試料条件及び蛍光体濃度の様々な差異）。
【００１８】
実施形態によれば、蛍光信号を測定してその信号を線量で割ることによって、定量的な蛍光測定値をレシオメトリックに得ることができる。この方法で、蛍光測定値を正規化して、照明強度に依存しないものにすることができる。この手法は、線量測定値を用いて照明及び検出事象のタイミングを制御することにより、さらに自動化することができる。例えば、実施形態によれば、色チャネルごとの所望の線量カウントを基準カウンタに入力することができる。測定中、制御電子回路は、線量を監視し、線量カウントが基準カウンタ内の量に等しくなったときに励起光源をゲート・オフする。光は、露光期間とは独立に計量され、基準カウンタで規定された光送達の総計の関数として計量される。正確な線量が各露光中に送達され、光束測定と同様に正確な定量化がもたらされる。
【００１９】
この方式では、定量分析は、計量された線量を用いて、一定の露光時間を用いて又は用いずに実行することができる。前者の場合、光束は同じレベルに維持され、光束は、露光期間内で送達される。計量された光線量が送達された後、励起光は、カメラがまだ蛍光信号を検出している期間を残してゲート・オフされる。後者の場合、光束は一定に保たれ、露光時間は、強度が変動するにつれて変化することになる。
【００２０】
実施形態によれば、ある範囲の光レベルは、従来のカウンタ及び論理回路を用いて監視及び測定することができる。幾つかの場合には、線量レベルが小さすぎて不十分な統計的カウントしか生成しないことがあり、又は大きすぎてカウンタをオーバーフローすることがある。それらの場合には、プログラム可能な利得を用いて、線量計回路からのカウント率を動的に調整することができる。
【００２１】
時間的高速分析（ｔｅｍｐｏｒａｌｌｙ  ｆａｓｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ）
時間的高速分析における個々の使用の実施形態によれば、光源及び回路は、ＬＥＤ、レーザ及びライトパイプではよくあるように、高速切換用に実装することができる。例えば、これらの実施形態によれば、全ての切換は、機械式動作を用いることなく電子的に行うことができる。これにより、１０ｎｓ乃至１ｍｓの範囲の変調を容易に達成することが可能になる。さらに、カメラと照明サブシステムとを直接接続することにより、著しい速度向上を達成することができる。この実施形態によれば、ホストコンピュータがカメラをトリガして、分析を開始させることができる。このカメラが次に照明サブシステムにトリガを送って、励起光をオンにすることができる。線量カウントが基準カウントに等しくなったときに、光はゲート・オフされ、信号がカメラに送られて露光を終了させる。この構成は、非実時間動作システムに付随するタイミングの変動を排除する。
【００２２】
照明サブシステムは、カメラを駆動して作動又は前進させるための直接接続としても用いることができる。色チャネルを例えばリングバッファによりプログラムして、カメラ動作を目的の蛍光体ごとに独自に、種々の色チャネルの事前プログラムされた一連の露光で各励起光源と連動させることができる。そのようなカメラ及び／又は照明器パルスのタイミングは、例えば蛍光体寿命測定、光活性化及び光分解測定などのために特化された蛍光体特性に呼びかけする（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）ように最適化することができる。
【００２３】
光退色及び光毒性
別の実施形態によれば、光線量を正確に計量して照明を正確にオン・オフする能力は、照明器の励起光に対する生物学的試料の全体としての曝露を最小化することができる。そうすることで、光毒性効果が低減し、生存細胞分析のための試料の生存度が延長され、測定に対して照明が負わせるアーチファクトが少なくなる。そのような線量最適化の複合的な利益は、精度が高められ持続時間がより長い定量蛍光分析である。
【００２４】
変調技術
上述のように、実施形態により、計量線量技術を用いて、パルス間繰返し精度、及びダイナミックレンジの増大が得られる。この技術は、各カメラ露光期間中に要求線量に合わせて光をゲーティングしてオン・オフすることを伴う。他の変調技術、例えばフェルスター（又は蛍光）共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）、又は蛍光寿命イメージング顕微鏡法（ＦＬＩＭ）を用いることができ、蛍光寿命イメージング顕微鏡法（ＦＬＩＭ）では、照明が変調され、蛍光寿命は、照明信号に対する蛍光信号の位相のずれ及び変調深さによって決定される。図４は、実施形態により、蛍光寿命イメージング顕微鏡法（ＦＬＩＭ）技術１４６の例を示す。
【００２５】
アナログ測定技術
上述のように、実施形態により、ホストコンピュータを用いて、複数の色の各々についての線量を提供すること及びカメラからのフィードバックデータを受け取ることを含む分析プロトコルを生成することができ、一方、マイクロプロセッサ・ベースのカウンタは、パルス列をカウントし、進行中のカウントを色ごとの基準カウント又は事前設定線量と比較する。他の実施形態により、アナログ測定技術のような代替的な測定技術を用いることができる。図５に示すように、光ダイオード（ＰＤ）１５４の電流出力をトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）１５６に供給することができ、これが電圧に変換される。この電圧信号は、積分演算増幅器（∫）１５８によって積分される。比較器（＝）１６０は、積分器出力を所望の線量に等しい目標基準レベルと比較する。２つの値が等しいとき、比較器は、光エンジンをオフにする信号１６２を生成することができる。
【００２６】
使用事例
実施形態により、光エンジンは、個々の使用事例を満足させるように、異なるモードで動作させることができ、すなわち、光エンジンの出力を種々の異なる機構で制御することができる。これにより、光エンジンは、例えば品質制御、分析、又はアセスメントに基づく環境において特に有用なものとなる。
【００２７】
例えば、幾つかの光エンジンは、開ループの選択肢を提供し、この場合、出力パワー情報はモニタ上で読むことができるが、そのような情報は一般に、光エンジンの内部のいかなるコントローラにもフィードバックされない。電流は一定とすることができるが、供給されるパワーに対するフィードバック機構がないので、出力は様々な雰囲気の変化に影響を受けやすい。実施形態によれば、閉ループの選択肢の使用は、アッセイ間の再現性を制御するためのみならず、機器間の再現性を監視するためにも有益である。例えば、計量線量手法を用いて、ある主体は、特定の設定において同じ出力を送達するように、その光エンジンの全てを全ての機器プロダクトについて較正することができる。
【００２８】
別の例として、分析及び臨床検査施設において、バイオアッセイ開発、アッセイ開発及び試薬処方における品質制御、臨床スクリーニング、診断、処置及び治療評価、並びに他の分析及び生物学的分析の試みなどの用途は、機器間制御はむろんのことアッセイ内制御もロバストで再現性があることを要求する。このことは、同じ又は同様の分析を処理する複数の機器（例えば、リーダ、スキャナ及び手持ち式分析ツール）が、同様に実行された手順に対して生成される信号に関して等しい結果を与えることを保証する。そしてこのことは次に、機器性能それ自体が良好に挙動しかつ再現性があることを要求し、それは、光に依存する生物学的分析装置においては、照明が制御可能であり全ての機器について同一となり得る場合にのみ達成することができる。実施形態によれば、計量線量手法を用いてこのようなタイプの品質制御を可能にすることができる。具体的には、各機器の出力を例えばＮＩＳＴ追跡可能基準（ｔｒａｃｅａｂｌｅ  ｓｔａｎｄａｒｄ）に対して較正することができ、このパワーレベルを達成するために必要とされる線量を記録することができる。次いで、この同一の光束線量又はこの線量に比例する量を、各々の露光ごとに、各機器に対して又は分析ツールのファミリー内の異なる機器間に送達することができる。
【００２９】
使用事例  −  定電流
実施形態によれば、定電流モードでは、光エンジンの回路は、各光源を通る電流を監視してそれを一定に保つ。電流の量は、較正された抵抗の両端間の電圧降下を測定することによって検知することができる。一旦、熱化されると、パワー出力は、一定の周囲温度及び圧力に対して一定となり、パルス間の再現性は９９％を上回る。これは、熱変化又はウォームアップ時間のない良く制御された環境には適した選択肢である。しかしながら、出力は、ウォームアップ、デューティサイクル、パワーレベル及び雰囲気条件によって変動することがある。
【００３０】
図６は、実施形態により、定電流線量照明を与えるためにどのようにシステムを用いることができるかを示す。図６に示すように、システム１７０は、上記の図１に示したシステムと同様に設けることができる。定電流モードが用いられる場合には、光エンジンの電流監視回路１７２が各光源を通る電流を監視してそれを一定に保ち、概ね一定の線量１７８の定電流光出力１７６を与える（上述のように、ウォームアップ、ディーティサイクル、パワーレベル及び雰囲気条件の考慮事項の影響を受ける）。
【００３１】
使用事例  −  計量線量
実施形態によれば、計量線量モードでは、システムは、上述のものと同様の光−周波数変換器又は回路を用いて、光エンジンの内部で光エンジン出力ビームの一部を監視する。この回路の出力は、カウンタに供給されるパルス列である。カウンタが所望のカウント又は線量に達したときに、露光が停止される。総計の積算光束又は線量は、各々のカメラ露光又は定められた検出期間ごとに同じになるように調節することができる。これは、光源がオンである時間はわずかに変化することがあっても、カウント数は変化しないことを意味する。出力は、光子数でロックすることができ、結果として得られる線量は、ウォームアップ時間、デューティサイクル、パワーレベル又は雰囲気条件の変化の影響を受けにくい。
【００３２】
図７は、実施形態により、計量線量照明を与えるためにどのようにシステムを用いることができるかを示す。図７に示すように、システム１８０もやはり、上記の図１に示したシステムと同様に設けることができる。計量線量モードが用いられる場合には、システムは、光−周波数変換器又は回路を用いて、光エンジンの内部で光エンジン出力ビームの一部を監視し、各々のカメラ露光又は定められた検出期間ごとに同じカウント１８４、１８６、１８９になるよう光出力１８２を調節して、その結果、光源オンである時間がわずかに変化することがあっても、カウント数は変化しないようにする。
【００３３】
使用事例  −  定強度
実施形態によれば、定強度モードでは、光エンジンは、光出力を監視して強度レベルを実時間で調整する回路を含むことができる。このモードは、巻き上げシャッター式カメラ用途に特に有用である。例えば上述の計量線量手法と対比したこの手法の限界としては、予期される変動を相殺するために幾らかのヘッドルームが必要とされるので、送達可能な最大パワー又は強度には妥協が必要な場合があること、露光時間が一般により長くなること、及び、最終的な機器のダイナミックレンジが計量線量で制御される機器の場合よりも小さくなること、が挙げられる。センサ応答は雰囲気条件により変動するので、光エンジン較正の精度もまた計量線量の場合よりもいくぶん低くなる。
【００３４】
図８は、実施形態による、定強度照明を与えるためにどのようにシステムを用いることができるかを示す。図８に示すように、システム１９０もやはり、上記の図１に示したシステムと同様に設けることができる。定強度モードが用いられる場合には、光強度監視／調整回路１９２が、光出力１９４を監視して、１つ又はそれ以上の光源の強度レベル１９６、１９７を実時間で調整する。
【００３５】
本発明は、本開示の教示に従ってプログラムされた１つ又はそれ以上の従来の汎用又は専用デジタルコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いて、都合良く実装することができる。適切なソフトウェアコーディングは、ソフトウェア分野の当業者には明らかなように、熟練したプログラマが本開示の教示に基づいて容易に用意することができる。
【００３６】
幾つかの実施形態において、本発明は、コンピュータプログラム製品を含み、これは、本発明のプロセスのいずれかを実行するようにコンピュータをプログラムすることができる格納された命令をその上／中に有する記憶媒体である。記憶媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、マイクロドライブ、及び光磁気ディスクを含むいずれかのタイプのディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、フラッシュメモリ装置、磁気若しくは光学式カード、ナノシステム（分子メモリ、ＩＣを含む）、又は命令及び／又はデータの格納に適した任意のタイプの媒体若しくは装置を含むことができるがそれらに限定されない。
【００３７】
上記の本発明の説明は、例証及び説明の目的で提供したものである。これは、網羅的であることも、開示したまさにその形態に本発明を限定することも意図しない。特に、上記の例の大部分は、計量線量照明を生物学的分析システム関連で提供することを例証するか、この技術は、他のタイプのシステムの関連で計量線量照明を提供するためにも同様に用いることができる。実施形態は、本発明の原理及びその実際の用途を最も良く説明するために選択及び説明され、それにより当業者が本発明を、種々の実施形態について、企図する具体的な使用に適した種々の修正と共に、理解することを可能にする。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその均等物によって定められることが意図される。
【符号の説明】
【００３８】
１０２、１７０、１８０、１９０：システム
１４２、１４４、：グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）
１４６：蛍光寿命イメージング顕微鏡法（ＦＬＩＭ）
１５４：光ダイオード
１５６：トランスインピーダンス増幅器
１５８：積分演算増幅器
１６０：比較器
【図１】
0005760096.tif 000002
【図２】
0005760096.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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