(57)【要約】  本発明では、体液画像化システム、体液画像化方法および被写界深度拡張画像化装置を開示する。被写界深度拡張画像化装置は、現在の体液試料容器内の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取るためのインターフェースユニットと、インターフェースユニットによって受け取られた光に波面コーディングおよび収束処理を実施するための被写界深度拡張ユニットとを包含する。本発明のシステム、方法および装置を使用することにより、画像化処理に要する時間を短縮し、したがって、システムの生産性を向上させることができ、体液試料容器と、被写界深度拡張画像化装置と、画像センサとの間の相対位置の頻繁な調節に起因して発生するエラーを回避し、したがって、システムの信頼性を向上させることができる。
2014515099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界深度拡張画像化装置であって、
現在の体液試料容器（２１）内の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取るためのインターフェースユニット（２２１０ａ，２２１０ｂ）と、
インターフェースユニット（２２１０ａ，２２１０ｂ）によって受け取られた光に波面コーディングおよび収束処理を実施するための被写界深度拡張ユニット（２２２０ａ，２２２０ｂ）と
を含む装置。
【請求項２】
被写界深度拡張ユニット（２２２０ａ，２２２０ｂ）が、
インターフェースユニット（２２１０ａ，２２１０ｂ）によって受け取られた光に波面コーディングを実施するための被写界深度拡張要素（２２２１ａ）と、被写界深度拡張要素（２２２１ａ）からのコーディング処理された光を受け取り、コード化された光に収束処理を実施するための画像化要素（２２２２ａ）とを含む、
または、
前記インターフェースユニット（２２１０ａ，２２１０ｂ）によって受け取られた光に収束処理を実施するための画像化要素（２２２１ｂ）と、画像化要素（２２２１ｂ）からの収束処理された光を受け取り、収束された光に波面コーディングを実施するための被写界深度拡張要素（２２２２ｂ）とを含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
体液画像化システムであって、
現在の体液試料容器（２１）内の体液試料を照らすための光源（２０）と、
請求項１または２記載の被写界深度拡張画像化装置（２２）と、
被写界深度拡張画像化装置（２２）からの波面コード化および収束された光を受け取り、波面コード化および収束処理された光に従い体液試料中の形状成分の画像を形成するための画像センサ（２３）と
を含むシステム。
【請求項４】
画像センサ（３３）によって形成された画像をデコーディングし、明確に焦点を合わせた画像を得るための画像デコーダ（３４）をさらに含む、請求項３記載の体液画像化システム。
【請求項５】
画像デコーダ（４４ｂ）によってデコードされた明確に焦点を合わせた画像内の形状成分を識別し数えるための画像プロセッサ（４５ｂ）をさらに含む、請求項４記載の体液画像化システム。
【請求項６】
形状成分の形成された画像を画像センサ（４３ａ）から受け取り、画像内の形状成分を識別し数えるための画像プロセッサ（４４ａ）をさらに含む、請求項３記載の体液画像化システム。
【請求項７】
現在の体液試料容器（５２（１））内の体液試料がｎ個の体液試料のうちの第一の体液試料であるかを判定し、画像センサ（５４）が第一の体液試料中の形状成分の画像を形成した後、第二の体液試料および以降を前記画像センサ（５４）が（ｎ−１）番目の体液試料中の形状成分の画像の形成を完了するまで判定し、ｎ番目の体液試料を判定するために使用されるチャンネル制御装置（５１）をさらに含み、ここで、ｎは１よりも大きい自然数である、請求項３記載の体液画像化システム。
【請求項８】
現在の体液試料容器（６２（１））内の体液試料がｎ個の体液試料のうちの第一の体液試料であり、ここで、ｎは１よりも大きい自然数であり、第一の体液試料を照らすように光源（６０）を制御し、受け取った光にコーディングおよび収束処理を実施するために、前記第一の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取るように被写界深度拡張画像化装置（６３）を制御し、画像センサ（６４）が前記第一の体液試料中の形状成分の画像を形成した後、第二の体液試料を照らすように前記光源（６０）を制御し、ｎ番目の体液試料中の形状成分の画像化が完了するまで、受け取った光にコーディングおよび収束処理ならびに以降を実施するために、第二の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取るように前記被写界深度拡張画像化装置（６３）を制御する、チャンネル制御装置（６１）をさらに含む、請求項３記載の体液画像化システム。
【請求項９】
体液画像化方法であって、
現在の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取る工程と、
受け取った光に波面コーディングおよび収束処理を実施する工程と、
波面コード化および収束された光に従い現在の体液試料中の形状成分の画像を形成する工程と
を含む方法。
【請求項１０】
現在の体液試料の形成された画像をデコーディングし、明確に焦点を合わせた画像を得る工程をさらに含む、請求項９記載の体液画像化方法。
【請求項１１】
現在の体液試料（８０５）の形成された画像内の形状成分を識別し数える工程をさらに含む、請求項９記載の体液画像化方法。
【請求項１２】
コンピュータプログラムコードを含み、コンピュータユニットがコンピュータプログラムコードを実行する際、請求項９〜１１のいずれか一項記載のステップを実行する、コンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
請求項１２記載のコンピュータプログラムコードを記憶するために使用される可読電子記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先主張
【０００２】
本出願は、中国特許出願第２０１１１００８０７４７．９号（２０１１年３月３１日出願）の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９下の恩典を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００３】
技術分野
【０００４】
本発明は、画像化技術に関し、特に、体液画像化システムおよび方法、ならびに被写界深度拡張画像化装置に関する。
【０００５】
発明の背景
【０００６】
体液画像化は、生物学的研究および臨床応用のための最も有効な技法の一つである。概して、体液は液体混合物であり、様々な形状の微小な形状成分を包含する。体液は、血液、唾液、尿、精液、脳脊髄液、涙、汗などを包含する。体液試料中の形状成分の画像を形成することにより、得られた明確な画像は、関連する生物学的研究、臨床診断法、病理学などのための有益な情報を提供することができる。
【０００７】
一般に、顕微鏡を使用して、体液試料中の形状成分の画像を形成することができる。尿試料を例に取ると、操作は、概ね、以下の通りである：尿試料を尿試料容器内に注入し、デジタル画像センサを有する顕微鏡を使用して、尿試料中の形状成分の明視野画像を取り込む。現在のところ、理論的研究は、主に、画質および分解能を向上させる能力を持つ最新の技術に焦点を当てているが、しかし、臨床応用には、速度、精度、信頼性および費用を配慮することができる全自動システムが好ましい。
【０００８】
現在のところ、機械的自動化および画像認識技術の開発に伴い、全自動臨床体液検査技法がますます一般化され、応用されている。以下の三つの技法：１．体液試料を正確に収集、割り振りおよび廃棄する能力を持つ自動液システム；２．体液試料のデジタル画像を取り込む能力を持つ、自動焦点最適化機能を有する顕微鏡；３．顕微鏡によって取り込まれたデジタル画像を処理し、体液試料中の様々な形状成分を分類し数える能力を持つ画像認識ソフトウェアの応用によって全自動臨床体液検査技術の開発が促進される。これら三つの技法を組み合わせてシステムを設計することができ、このシステムを使用して、臨床診断のために有意に有用な検査報告書を自動的に作成することができる。
【０００９】
既存の静止顕微鏡の技法は、実用的応用、例えば、臨床体液検査において広く使用されている。そのような静止顕微鏡システムを、具体的な例により、下記に紹介する。図１は、先行技術における静止顕微鏡システムの構造的概略図である。このシステムは、光源１０、体液試料容器１１、画像化要素１２、画像センサ１３および画像プロセッサ１４を包含する。
【００１０】
それらのうち、光源１０は、体液試料容器１１の下部または上部から体液試料を照らす。画像化要素１２を使用して、体液試料によって屈折および／または反射された光ビームを受け取り、受け取った光ビームに収束処理を実施する。デジタル画像センサ１３を使用して、画像化要素１２によって収束された光ビームを受け取り、体液試料中の形状成分の画像を形成し、形成した画像を記録し、画像を画像プロセッサ１４に送る。画像プロセッサ１４を使用して、画像にさらなる処理を実施する。
【００１１】
この場合、デジタル画像センサ１３は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）または画像を形成する能力を持つ他のデジタル画像化装置であることができる。画像化要素１２は、ガラスレンズ、ポリマーレンズ、液体レンズ、電磁フィルタ、フレネルゾーンプレート、フォトニック結晶などであることができる。
【００１２】
明確な画像を得ることが必要である場合には、以下の条件を満たす：
１／ｄｏ＋１／ｄｉ−１／ｆ＝０、ここで、ｄｏは形状成分と画像化要素１２との間の距離を表し、ｄｉは画像化要素１２と画像センサ１３との間の距離を表し、ｆは画像化要素１２の焦点距離を表す。
【００１３】
被写界深度は、画像化システムの軸方向において形状成分の明確な画像を取得することができる距離範囲を指す。この実施態様では、この距離範囲（または、ＤＯＦ）内の形状成分はすべて、画像センサ１３に明確に画像化することができる。概して、画像化要素１２の被写界深度（ＤＯＦ）は非常に浅く、一般的には２〜１０マイクロメートルにすぎない。体液試料容器１１の空洞の厚さが焦点深度よりもはるかに大きい場合には、体液試料中のすべての形状成分の明確な画像化を可能にするために、体液試料中のすべての形状成分が空洞の下部に沈殿するまで、画像化要素１２の最適焦点面を体液試料容器１１の下部に調節し、その後、空洞の下部にあるすべての形状成分の画像を形成することが必要である。あるいは、体液試料中のすべての形状成分の明確な画像化を可能にするために、明確な画像を得るようにｄｏおよびｄｉを効率的に調整することが必要であり、画像化の間、体液試料容器１１と、画像化要素１２と、画像センサ１３との間の相対距離を不断に調節することが必要である。
【００１４】
体液試料全体中のすべての形状成分の明確な画像を得るために、体液試料中のすべての形状成分が体液試料容器１１の下部に沈殿するまで待つことが必要であり、これにより、各体液試料のための処理期間をある程度延長し、その結果、低い生産性を有するシステムがもたらされるか、または、体液試料全体中のすべての形状成分の明確な画像を得るために、画像化の間、レンズに頻繁な機械的調節を実施し、体液試料容器１１と、画像化要素１２と、画像センサ１３との間の相対位置を効率的に調整することが必要である。しかし、機械的調節は、エラーを導き、システムの信頼性を低下させる。
【００１５】
発明の概要
【００１６】
これを考慮して、本発明の実施態様は、体液試料の画像化の生産性およびシステムの信頼性を向上させるための、体液画像化システムおよび方法、ならびに被写界深度拡張画像化装置を提供する。
【００１７】
本発明の実施態様は被写界深度拡張画像化装置を提供し、装置は、：
現在の体液試料容器内の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取るためのインターフェースユニットと；
インターフェースユニットによって受け取られた光に波面コーディングおよび収束処理を実施するための被写界深度拡張ユニットとを包含する。
【００１８】
本発明の好ましい実施態様では、被写界深度拡張ユニットは、：
インターフェースユニットによって受け取られた光に波面コーディングを実施するための被写界深度拡張要素と；
被写界深度拡張要素からのコード化された光を受け取り、コード化された光に収束処理を実施するための画像化要素とを包含し；または、
被写界深度拡張ユニットは、：
インターフェースユニットによって受け取られた光に収束処理を実施するための画像化要素と；
画像化要素からの収束処理された光を受け取り、収束された光に波面コーディングを実施するための被写界深度拡張要素とを包含する。
【００１９】
本発明のもう一つの実施態様は体液画像化システムを提供し、システムは、：
現在の体液試料容器内の体液試料を照らすための光源と；
上記に述べた被写界深度拡張画像化装置と；
被写界深度拡張画像化装置からの波面コード化および収束された光を受け取り、波面コード化および収束処理された光に従い体液試料中の形状成分の画像を形成するための画像センサとを包含する。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様では、システムは、：
画像センサによって形成された画像をデコーディングし、明確に焦点を合わせた画像を得るための画像デコーダをさらに包含する。
【００２１】
本発明の好ましい実施態様では、システムは、：
画像デコーダによってデコードされた明確に焦点を合わせた画像内の形状成分を識別し数えるための画像プロセッサをさらに包含する。
【００２２】
本発明の好ましい実施態様では、システムは、：
形状成分のために形成された画像を画像センサから受け取り、画像内の形状成分を識別し数えるための画像プロセッサをさらに包含する。
【００２３】
本発明の好ましい実施態様では、システムは、：
現在の体液試料容器内の体液試料がｎ個の体液試料のうちの第一の体液試料であるかを判定し、画像センサが第一の体液試料中の形状成分の画像を形成した後、第二の体液試料および以降を画像センサが（ｎ−１）番目の体液試料中の形状成分の画像の形成を完了するまで判定し、ｎ番目の体液試料を判定する、チャンネル制御装置をさらに包含し、ここで、ｎは１よりも大きい自然数である。
【００２４】
本発明の好ましい実施態様では、現在の体液試料容器内の体液試料はｎ個の体液試料のうちの第一の体液試料であり、ここで、ｎは１よりも大きい自然数であり、システムは、：
第一の体液試料を照らすように光源を制御し、受け取った光にコーディングおよび収束処理を実施するために、第一の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取るように被写界深度拡張画像化装置を制御し、画像センサが第一の体液試料中の形状成分の画像を形成した後、第二の体液試料を照らすように光源を制御し、ｎ個の体液試料中の形状成分の画像が完全に形成されるまで、受け取った光にコーディングおよび収束処理ならびに以降を実施するために、第二の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取るように被写界深度拡張画像化装置を制御する、チャンネル制御装置をさらに包含する。
【００２５】
本発明のもう一つの実施態様は体液画像化方法を提供し、方法は、：
現在の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取る工程と；
受け取った光に波面コーディングおよび収束処理を実施する工程と；
波面コード化および収束された光に従い現在の体液試料中の形状成分の画像を形成する工程とを包含する。
【００２６】
本発明の好ましい実施態様では、方法は、：
現在の体液試料の形成された画像をデコーディングし、明確に焦点を合わせた画像を得る工程をさらに包含する。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様では、方法は、：
現在の体液試料の形成された画像内の形状成分を識別し数える工程をさらに包含する。
【００２８】
本発明のもう一つの実施態様はコンピュータプログラム製品を提供し、コンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラムコードを包含し、コンピュータユニットがコンピュータプログラムコードを実行する際、先に記載した方法のステップを遂行する。
【００２９】
本発明のもう一つの実施態様は、先に述べたコンピュータプログラムコードを記憶するために使用される可読電子記憶媒体を提供する。
【００３０】
先に記載した解決策から見てとれるように、本発明の実施態様では、顕微鏡画像化システム内に被写界深度拡張装置が追加され、被写界深度拡張装置がその上に投影された光に波面コーディング処理を実施し、それにより、画像化システムの被写界深度を拡大する。したがって、体液試料の画像化処理中、体液試料中の物質が体液試料容器の下部に沈殿するまで待ってから、その後、体液試料の画像を形成することが不要になり、それにより、画像化処理全体の処理期間を短縮し、システムの生産性を向上させる。加えて、被写界深度が拡大されるため、体液試料容器と、被写界深度拡張装置と、画像センサとの間の相対位置の頻繁な調節を要することなく体液試料中のすべての物質の画像を形成し、それにより、機械的調節からもたらされるエラーを低減し、システムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】先行技術における静止顕微鏡システムの構造的概略図である。
【図２】本発明の体液画像化システムの第一の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図２（ａ）】本発明の被写界深度拡張画像化装置の第一の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図２（ｂ）】本発明の被写界深度拡張画像化装置の第二の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図３】本発明の体液画像化システムの第二の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図４（ａ）】本発明の体液画像化システムの第三の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図４（ｂ）】本発明の体液画像化システムの第四の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図５】本発明のマルチチャンネル体液画像化システムの第一の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図６】本発明のマルチチャンネル体液画像化システムの第二の好ましい実施態様の構造的概略図である。
【図７】本発明の体液画像化方法の第一の好ましい実施態様の概略フローチャートである。
【図８】本発明の体液画像化方法の第二の好ましい実施態様の概略フローチャートである。
【００３２】
図面の詳細な説明
１０：光源、１１：体液試料容器、１２：画像化要素、１３：画像センサ、１４：画像プロセッサ
２０：光源、２１：体液試料容器、２２：被写界深度拡張画像化装置、２３：画像センサ
２２１０ａ：インターフェースユニット、２２２０ａ：被写界深度拡張ユニット、２２２１ａ：被写界深度拡張要素、２２２２ａ：画像化要素
２２１０ｂ：インターフェースユニット、２２２０ｂ：被写界深度拡張ユニット、２２２１ｂ：画像化要素、２２２２ｂ：被写界深度拡張要素
３０：光源、３１：体液試料容器、３２：被写界深度拡張画像化装置、３３：画像センサ、３４：画像デコーダ
４０ａ：光源、４１ａ：体液試料容器、４２ａ：被写界深度拡張画像化装置、４３ａ：画像センサ、４４ａ：画像プロセッサ
４０ｂ：光源、４１ｂ：体液試料容器、４２ｂ：被写界深度拡張画像化装置、４３ｂ：画像センサ、４４ｂ：画像デコーダ、４５ｂ：画像プロセッサ
５０：光源、５１：チャンネル制御装置、５２（１）、５２（２）、５２（ｎ）：体液試料容器、５３：被写界深度拡張画像化装置、５４：画像センサ
６０：光源、６１：チャンネル制御装置、６２（１）、６２（２）、６２（ｎ）：体液試料容器、６３：被写界深度拡張画像化装置、６４：画像センサ
７０１：光に波面コーディングおよび収束処理を実施する、７０２：体液中の形状成分の画像を形成する。
８０１：光源が体液試料ｎを照らす、８０２：光に波面コーディングおよび収束処理を実施する、８０３：形状成分の画像を形成する、８０４：形成した画像をデコードする、８０５：画像内の形状成分を識別し数える、８０６：まだ検査されていない体液試料があるか否かを判断する。
【００３３】
具体的な実施態様
【００３４】
本発明の目的、技術的解決策および効果をより明白にするために、添付の図面および実施態様を参照しながら、本発明をさらに以下に詳細に記載する。
【００３５】
図２は、本発明の体液画像化システムの第一の好ましい実施態様の構造的概略図である。本発明の実施態様では、体液は、血液、唾液、尿、精液、脳脊髄液、涙、汗などを包含することができる。
【００３６】
図２に示すシステムは、光源２０、体液試料容器２１、被写界深度拡張画像化装置２２および画像センサ２３を包含する。光源２０を使用して、一定の波長の光を放出し、体液試料容器２１の下部または上部から体液試料容器２１内の体液試料を照らす。被写界深度拡張画像化装置２２を使用して、体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取り、受け取った光に波面コーディングおよび収束処理を実施する。画像センサ２３を使用して、被写界深度拡張画像化装置２２からの波面コード化および収束された光を受け取り、波面コード化および収束された光に従い体液試料中の形状成分の画像を形成し、形成した画像を記録する。
【００３７】
図２（ａ）は、本発明の被写界深度拡張画像化装置の第一の好ましい実施態様の構造的概略図である。この実施態様では、被写界深度画像化拡張装置２２は、インターフェースユニット２２１０ａおよび被写界深度拡張ユニット２２２０ａを包含する。それらのうち、被写界深度拡張ユニット２２２０ａは、被写界深度拡張要素２２２１ａおよび画像化要素２２２２ａを包含する。この場合、インターフェースユニット２２１０ａを使用して、体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取る。被写界深度画像化拡張要素２２２１ａを使用して、受け取った光に波面コーディングを実施し、波面コード化された光を画像化要素２２２２ａに出力する。画像化要素２２２２ａは、波面コード化された光に収束処理を実施する。
【００３８】
図２（ｂ）は、本発明の被写界深度拡張画像化装置の第二の好ましい実施態様の構造的概略図である。この実施態様では、被写界深度画像化拡張装置２２は、インターフェースユニット２２１０ｂおよび被写界深度拡張ユニット２２２０ｂを包含する。この場合、被写界深度拡張ユニット２２２０ｂは、画像化要素２２２１ｂおよび被写界深度拡張要素２２２２ｂを包含する。この場合、インターフェースユニット２２１０ｂを使用して、体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取る。画像化要素２２２１ｂを使用して、受け取った光に収束処理を実施し、収束された光を被写界深度拡張要素２２２２ｂに出力する。被写界深度拡張要素２２２２ｂを使用して、画像化要素２２２１ｂによって収束された光に波面コーディングを実施する。
【００３９】
図３は、本発明の体液画像化システムの第二の好ましい実施態様の構造的概略図である。図２に示す実施態様と比較すると、この実施態様に示す体液画像化システムは、光源３０、体液試料容器３１、被写界深度拡張画像化装置３２および画像センサ３３を包含することに加えて、画像デコーダ３４をさらに包含する。画像デコーダ３４を使用して、画像センサ３３によって形成された画像をデコードし、人間の目および機械によって知覚することができる、明確に焦点を合わせた画像を得る。
【００４０】
図４（ａ）は、本発明の体液画像化システムの第三の好ましい実施態様の構造的概略図である。図２に示す実施態様と比較すると、この実施態様に示す体液画像化システムは、光源４０ａ、体液試料容器４１ａ、被写界深度拡張画像化装置４２ａおよび画像センサ４３ａを包含することに加えて、画像プロセッサ４４ａをさらに包含する。画像プロセッサ４４ａを使用して、画像センサ４３ａによって形成された形状成分の画像を受け取り、画像内の形状成分を識別し数える。
【００４１】
図４（ｂ）は、本発明の体液画像化システムの第四の好ましい実施態様の構造的概略図である。図３に示す実施態様と比較すると、この実施態様に示す体液画像化システムは、光源４０ｂ、体液試料容器４１ｂ、被写界深度拡張画像化装置４２ｂおよび画像センサ４３ｂ、ならびに画像デコーダ４４ｂを包含することに加えて、画像プロセッサ４５ｂをさらに包含する。画像プロセッサ４５ｂを使用して、デコードされた画像を画像デコーダ４４ｂから受け取り、画像内の形状成分を識別し数える。
【００４２】
図５は、本発明のマルチチャンネル体液画像化システムの第一の好ましい実施態様の構造的概略図である。システムは、光源５０、チャンネル制御装置５１、体液試料容器５２（１）、体液試料容器５２（２）〜体液試料容器５２（ｎ）、被写界深度拡張画像化装置５３および画像センサ５４を包含し、ここで、ｎは１よりも大きい自然数である。チャンネル制御装置５１を使用して、ｎ個の体液試料のうちの第一の体液試料、すなわち、体液試料１を判定し、光源５０が体液試料１を含有する体液試料容器５２（１）の下部または上部を照らし、被写界深度拡張画像化装置５３が体液試料１によって屈折および／または反射された光を受け取り、光に波面コーディングおよび収束処理を実施し、画像センサ５４が被写界深度拡張画像化装置５３によってコード化および収束された光を受け取り、波面コード化および収束された光に従い体液試料１中の形状成分の画像を形成し、形成した画像を記録する。体液試料１の画像化が終わった後、チャンネル制御装置５１は、第二の体液試料、すなわち、体液試料２を判定し、光源５０、被写界深度拡張画像化装置５３および画像センサ５４が先に述べた対応する操作を遂行し、第二の体液試料２に画像化処理を実施する。残りを同様に行うことができ、画像センサ５４が（ｎ−１）番目の体液試料中の形状成分の画像を形成した後、チャンネル制御装置は、ｎ番目の体液試料を判定する。この実施態様では、画像デコーダおよび画像プロセッサを同時に包含するか、または、それらのうちの一つだけを包含することもでき、画像デコーダおよび画像プロセッサの機能は、先のものと同じである。
【００４３】
図６は、本発明のマルチチャンネル体液画像化システムの第二の好ましい実施態様の構造的概略図である。システムは、光源６０、チャンネル制御装置６１、体液試料容器６２（１）、体液試料容器６２（２）〜体液試料容器６２（ｎ）、被写界深度拡張画像化装置６３および画像センサ６４を包含し、ここで、ｎは１よりも大きい自然数である。
【００４４】
体液試料１の検査時、チャンネル制御装置６１は、体液試料１を含有する体液試料容器６２（１）の下部または上部を照らすように光源６０を制御し、体液試料１によって屈折および／または反射された光を受け取るように被写界深度拡張画像化装置６３を制御し、受け取った光に波面コーディングおよび収束処理を実施する。体液試料１の画像化処理が終わった後、チャンネル制御装置６１は、体液試料２を照らすように光源６０を制御し、体液試料２によって屈折および／または反射された光を受け取るように被写界深度拡張画像化装置６３を制御し、受け取った光に波面コーディングおよび収束処理を実施する。この実施態様では、波面コード化および収束された光に従い体液試料１中の形状成分の画像を形成し、形成した画像を記録するために、被写界深度拡張画像化装置６３によってコード化および収束された光を受け取るための画像センサ６４もさらに包含する。残りを同様に、ｎ番目の体液試料の画像化処理が終わるまで行うことができる。この実施態様では、画像デコーダおよび画像プロセッサを同時に包含するか、または、それらのうちの一つだけを包含することもでき、画像デコーダおよび画像プロセッサの機能は先のものと同じである。
【００４５】
図５および図６に示す本発明のマルチチャンネル体液画像化システムでは、各体液試料容器は、光源および被写界深度拡張画像化装置等と共に液チャンネルを形成し、ｎ個の液チャンネルが互いに独立し、別々に操作されることができる。例として、体液試料１の画像化処理が終わった後、画像化システムは、もう一つの液チャンネルに切り替えられ、体液試料１の画像を形成する液チャンネル１を洗浄している間に、もう一つの体液試料に画像化処理を遂行することができる。したがって、並列操作により、画像化システムの効率を向上させることができる。
【００４６】
本発明の実施態様では、画像化要素は、ガラスレンズ、ポリマーレンズ、液体レンズ、電磁フィルタ、フレネルゾーンプレート、フォトニック結晶などであることができる。デジタル画像センサ２３は、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）または画像を形成する能力を持つ他のデジタル画像化装置であることができる。被写界深度拡張要素は、一般的に、光学材料、例えば、透明性を有し、その厚さまたは屈折率を変更可能なガラスまたはプラスチック薄膜で構成される。
【００４７】
本発明の実施態様において、画像化要素が、例として、レンズである場合の説明をする。被写界深度拡張要素と画像化要素とは、空間的に分離していることも、共に一体化していることもできる。分離している場合、被写界深度拡張要素とレンズとの間の距離は非常に小さく、一般的に、数ミリメートル未満である。一体化している場合、被写界深度拡張要素は、レンズの表面上のエンボス構造、例として、様々な半径および変更可能なレンズ厚さを有する分離した領域からなるパターンであることができ、または、被写界深度拡張要素は、異なる屈折率を有する材料で構成されたレンズ領域からなるパターンであることができる。被写界深度拡張要素に使用する材料がレンズのそれとは異なる屈折率を有するとき、分離した領域におけるレンズの表面上にこの材料をコーティングしてパターンを形成することができる。
【００４８】
好ましい場合では、被写界深度拡張要素は、光に波面コーディングを実施する際、光の位相のみに作用し、振幅には作用しない、位相マスクプレートであり、そのような被写界深度拡張要素を包含する光学システムは、画像化要素の被写界深度をより効率的に拡張する能力を持つ、高効率光学システムである。
【００４９】
被写界深度拡張要素は以下のように光学システムに作用する：一般的に、光学システムが被写体の画像を形成する際、最適画像化面は、一定の被写界深度範囲内にある。画像面は、被写体距離の影響を受けやすく、換言すると、光学システムの最適画像化面の深度は浅い。この光学システムの画像化の質は、光学システムの点広がり関数（ＰＳＦと省略される）または光学伝達関数（ＯＴＦと省略される）によって評価される。被写界深度拡張要素をその中に追加した後、位相変調を有するマスクプレートを従来の光学システムの光学経路内に挿入する。マスクプレートの追加後、対物面上の点から異なる方向に放出された光線は、もはやその共役焦点面における一つの点には収束しないが、焦点面の前後で均一の細い光ビームになり、換言すれば、この特別な位相マスクプレートは、従来の光学システムにおける光線の当初の方向を変更し、それにより、光波の波面をコーディングし、光学システム全体のＰＳＦまたはＯＴＦが焦点ずれに影響されないようにする。被写界深度拡張要素の追加後、光学システムのＯＴＦは下がるものの、ＯＴＦがゼロ点を含有しない限り、デジタル画像処理方法を使用することによって画像を復元することができる。その後、デジタル画像処理技法により、焦点ずれに影響されにくい中間の不鮮明画像をデコーディングすることによって最終的な明確な画像が得られ、従来の光学システムの被写界深度を増大する目的を達成する。
【００５０】
被写界深度拡張要素が、例として、キュービック位相変調（Ｃｕｂｉｃ−ＰＭ）マスクプレートである場合の紹介をする。Ｃｕｂｉｃ−ＰＭマスクプレートが以下の表面形：Ｐ（ｘ）＝α（ｘ３＋ｙ３）を有するとき、幾何光学理論に従い算出されることができる光学システムの光学伝達関数（ＯＴＦ）の式は、焦点ずれした波面収差係数とは既に無関係である。これは、Ｃｕｂｉｃ−ＰＭマスクプレートが光学システムのＯＴＦを効率的に改善し、焦点ずれに影響されないようにすることを示唆している。αは、被写界深度を調節するためのパラメータを表す。α＝０かつＰ（ｘ）＝１であるとき、マスクプレートを使用していないか、マスクプレートが透明シャドーシールドであることを示す。αの絶対値が増大するにつれ、被写界深度を拡張する力は増大する。しかし、αが増大するにつれ画像のコントラストは低下する。それゆえ、実用的な応用においては、被写界深度の増大には限度があり、コントラスト要求が満たされている状況では、αの絶対値を増大することによってシステムの被写界深度を増大することができる。
【００５１】
もう一つの態様では、Ｃｕｂｉｃ−ＰＭプレートを追加した後では、光学システムのＯＴＦは、従来の光学システムの焦点を合わせたＯＴＦと比較すると、被写界深度に影響されにくくなるが、その振幅は有意に低下し、一方で、位相プレートのαがより大きくなるにつれ、それはより大きく下がる。しかし、効率的な周波数帯域範囲内では、波面コーディングシステムのＯＴＦは、ゼロ点を有しないか、ゼロ点に近い値は有さず、これは、被写界深度を超えた当初のシステムの情報は失われていないが、ただ一定のやり方でコード化されただけであることを意味する。被写界深度拡張システムにおいて、広い範囲では、システムによって得られる画像が均質的に不鮮明化またはコード化されているため、最適画像面の概念はもはや存在しない。
【００５２】
先に記載されたものは、本発明のシステムおよび装置の好ましい実施態様であり、本発明の方法を具体的に具現化したものを下記に詳細に記載する。
【００５３】
図７は、本発明の体液画像化方法の第一の好ましい実施態様の概略フローチャートである。この実施態様は、以下のステップを包含する：
ステップ７０１：被写界深度拡張画像化装置が現在の体液試料によって屈折および／または反射された光を受け取り、光に波面コーディングおよび収束処理を実施する。
ステップ７０２：画像センサが被写界深度拡張画像化装置によってコード化および収束された光を受け取り、波面コード化および収束された光に従い体液試料中の形状成分の画像を形成する。
【００５４】
図８は、本発明の体液画像化方法の第二の好ましい実施態様の概略フローチャートである。この実施態様は、以下のステップを包含する：
ステップ８０１：光源が体液試料容器ｎの下部または上部から体液試料ｎを照らし、ｎは自然数であり、例として、ｎ＝１は体液試料１を表す。
ステップ８０２：被写界深度拡張画像化装置が体液試料ｎによって屈折および／または反射された光を受け取り、光にコーディングおよび収束処理を実施する。
ステップ８０３：波面コード化および収束処理された光に従い体液試料ｎ中の形状成分の画像を形成し、形成した画像を記録する。
ステップ８０４：形成した画像をデコードし、人間の目またはコンピュータに知覚可能な、明確に焦点を合わせた画像を得る。
【００５５】
本発明の実施態様では、デコンボリューション(de-convolution)処理を形成した画像に実施し、明確に焦点を合わせた画像を得ることができる。
ステップ８０５：デコードされた画像を受け取り、画像内の形状成分を識別し数える。
ステップ８０６：まだ検査されていない体液試料があるか否かを判断し、「はい」である場合は、ステップ８０１に戻り、次の体液試料ｎ＋１、例として、体液試料２の画像化を遂行し、そうでない場合は、この処理を終了する。
【００５６】
この場合、ステップ８０２において、屈折および／または反射された光に最初に波面コーディングを実施し、その後、コード化された光に収束処理を実施することが実現可能であり、屈折および／または反射された光に最初に収束を実施し、その後、収束された光に波面コーディングを実施することも実現可能である。具体的な要求に従い、ステップ８０４および８０５、またはそれらのいずれか一つを包含しないこともできる。
【００５７】
本発明の実施態様は、体液試料の画像を形成するために、被写界深度拡張要素を包含する被写界深度拡張装置を利用し、それにより、顕微鏡画像化の被写界深度を拡張、例として、顕微鏡の被写界深度を１０〜５０マイクロメートルに拡張することができる。したがって、体液試料の画像化処理中、体液試料中の物質が体液試料容器の下部に沈殿するまで待ってから、その後、体液試料の画像を形成することが必要ではなく、それにより、画像化処理全体の処理期間を短縮し、システムの生産性を向上させる。加えて、被写界深度が拡大されるため、体液試料中のすべての物質の画像は、体液試料容器と、被写界深度拡張装置と、画像センサとの間の相対位置の頻繁な調節を要することなく形成され、それにより、機械的調節からもたらされるエラーを低減し、システムの信頼性を向上させることができる。
【００５８】
本発明は、本明細書に記載した体液試料を画像化する方法の実行を機械において可能にする命令を記憶する機械可読記憶媒体も提供する。特に、先に述べた実施態様のいずれか一つの機能を実現し、記憶媒体に記憶されているプログラムコードをシステムまたは装置のコンピュータ（または、ＣＰＵもしくはＭＰＵ）に読み出し、実行させるためのソフトウェアプログラムコードを記憶する記憶媒体を持つシステムまたは装置を提供することが実現可能である。
【００５９】
この場合、記憶媒体から読み出されるプログラムコードそれ自体が先に述べた実施態様のいずれか一つの機能を実現することができ、それゆえ、プログラムコードおよびそれを記憶する記憶媒体は、本発明の一部を成す。
【００６０】
プログラムコードを提供するための記憶媒体の実施態様は、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）、テープ、不揮発性記憶カードおよびＲＯＭを包含することができる。場合により、プログラムコードは、通信ネットワークを介してサーバーコンピュータからダウンロードすることができる。
【００６１】
加えて、コンピュータによって読み出されたプログラムコードを実行するのみならず、プログラムコードに基づく命令を手段とすることによっても、実用的操作の一部またはすべてを完了するための、コンピュータ上で動作するオペレーティングシステムを構成することができ、それにより、先に述べた実施態様のいずれか一つの機能を実現することができることが明らかである。
【００６２】
加えて、記憶媒体から読み出したプログラムコードを、コンピュータ内に挿入された拡張ボードに提供されたメモリに、またはコンピュータに接続された拡張ユニットに提供されたメモリに書き込み、続いて、プログラムコードに基づく命令によって、拡張ボードまたは拡張ユニット上に実装されたＣＰＵに、実用的操作の一部またはすべてを実行させ、それにより、先に述べた実施態様のいずれか一つの機能を実現することを理解することができる。
【図１】
2014515099.tif 000003
【図２】
2014515099.tif 000004
【図２（ａ）】
2014515099.tif 000005
【図２（ｂ）】
2014515099.tif 000006
【図３】
2014515099.tif 000007
【図４（ａ）】
2014515099.tif 000008
【図４（ｂ）】
2014515099.tif 000009
【図５】
2014515099.tif 000010
【図６】
2014515099.tif 000011
【図７】
2014515099.tif 000012
【図８】
2014515099.tif 000013
【国際調査報告】
2014515099.tif 000014