(57)【要約】顕微鏡対象物を検査するための装置。レンズの下には複数のＬＥＤがアレイで配列される。ＬＥＤのいくつかは点灯され、ＬＥＤのいくつかは点灯されない。コンピュータは、ＬＥＤアレイを制御する。コンピュータは、アレイから選択されたＬＥＤをオンにして点灯されたＬＥＤを形成する。また、コンピュータは、アレイから選択されたＬＥＤをオフにして点灯されないＬＥＤを形成する。点灯されたＬＥＤは、レンズの下に点灯されたＬＥＤのパターンを形成する。好ましい実施態様においては、レンズはコンピュータ制御されるカメラに接続され、顕微鏡対象物は顕微鏡的結晶である。別の好ましい実施態様においては、ＵＶ  ＬＥＤが利用されて結晶を上方から照射する。別の好ましい実施態様においては、ＵＶ  ＬＥＤが利用されてハンプトン・ピンのループを照射し、Ｘ線結晶解析のためにハンプトン・ピンのループにおける結晶の位置を求める。
2010534837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡対象物を検査するための装置であって、
（Ａ）レンズと、
（Ｂ）前記レンズの下にアレイで配置される複数のＬＥＤであって、
（１）点灯されたＬＥＤ、および
（２）点灯されないＬＥＤを含む、複数のＬＥＤと、
（Ｃ）前記複数のＬＥＤを通信制御する少なくとも１つのコンピュータと、を備え、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記点灯されたＬＥＤを形成するために前記複数のＬＥＤから選択されたＬＥＤをオンにすると共に、前記点灯されないＬＥＤを形成するために前記複数のＬＥＤから選択された他のＬＥＤをオフにするようプログラムされ、
前記点灯されたＬＥＤが、点灯されたＬＥＤのパターンを前記レンズの下に形成する装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記レンズを通信制御し、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記複数のＬＥＤの上方で前記レンズを平行に移動させるようプログラムされ、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記レンズが平行に移動されるときに前記ＬＥＤのパターンが前記レンズの下に留まるように、前記点灯されたＬＥＤのパターンを移動させるようプログラムされる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レンズおよび前記複数のＬＥＤは、互いに相対的に平行に移動し、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記相対的な平行移動の間に前記ＬＥＤのパターンが前記レンズの下に留まるように、前記点灯されたＬＥＤのパターンを移動させるようプログラムされる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記顕微鏡画像の検査装置は顕微鏡であり、前記レンズは前記顕微鏡に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記顕微鏡画像の検査装置はカメラであり、前記レンズは前記カメラに取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記点灯されたＬＥＤのパターンは暗視野照明を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記顕微鏡対象物は顕微鏡的結晶である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
（Ａ）前記レンズに取り付けられた少なくとも１つのカメラと、
（Ｂ）前記少なくとも１つのカメラのレンズのカメラ視野内に前記顕微鏡的結晶を逐次的に配置するための位置合わせ装置と、をさらに含み、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記位置合わせ装置および前記少なくとも１つのカメラを制御するようプログラムされ、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記少なくとも１つのカメラから前記複数の顕微鏡的結晶の画像を受信するようプログラムされ、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記複数の顕微鏡的結晶を分類するようプログラムされる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
コンピュータ・モニタをさらに備える、
前記少なくとも１つのコンピュータと連携（interface）するオペレータが、前記コンピュータ・モニタ上で前記複数の顕微鏡的結晶を観察した後に、前記複数の顕微鏡的結晶を分類するスコアを手動で入力する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記画像の受信後に前記複数の顕微鏡的結晶を自動的に分類する、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記コンピュータは、前記複数のＬＥＤの輝度レベルを変更するようさらにプログラムされる、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記輝度レベルは、オフから全電流オンまで可変である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記点灯されたＬＥＤのパターンは少なくとも２つの輝度レベルを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記レンズおよび前記複数のＬＥＤは静止したままであり、
前記点灯されたＬＥＤを形成するために前記複数のＬＥＤから選択されたＬＥＤをオンにすると共に、前記点灯されないＬＥＤを形成するために前記複数のＬＥＤから選択された他のＬＥＤをオフにすることによって、前記点灯されたＬＥＤのパターンの形状が多様なパターン形状を形成するように変更可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
結晶を検査するための装置であって、
（Ａ）レンズと、
（Ｂ）前記結晶を照射するように位置決めされた少なくとも１つの紫外線ＬＥＤであって、それぞれ前記レンズの焦点領域に合焦される少なくとも１つのＬＥＤと、
（Ｃ）蛍光発光する前記結晶の画像を解析のために記録する、前記レンズに接続されたカメラと、を含む装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの紫外線ＬＥＤは、前記レンズの端部の周囲の円に取り付けられた複数の紫外線ＬＥＤである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのカメラレンズのカメラ視野内に前記顕微鏡的結晶を逐次的に配置するための位置合わせ装置をさらに含み、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記位置合わせ装置および前記少なくとも１つのカメラを制御するようプログラムされ、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記少なくとも１つのカメラから前記複数の顕微鏡的結晶の画像を受信するようプログラムされ、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記複数の顕微鏡的結晶を分類するようプログラムされる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの紫外線ＬＥＤは、約２８０ｎｍの波長の狭帯域紫外線光を生成するように設計された８個の紫外線ＬＥＤである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの紫外線ＬＥＤの波長は、蛍光発光する前記顕微鏡的結晶の吸収ピークと適合される、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記顕微鏡的結晶から蛍光発光する光は、主に２８０ｎｍの波長の光を遮るようにフィルタ処理され、フィルタ処理後の光は、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサを有するカメラによって撮像される、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも紫外線ＬＥＤからの光を前記結晶上に反射させると共に前記結晶から蛍光発光する光を前記レンズへ通過可能とするためのビームスプリッタをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの紫外線ＬＥＤは紫外線ＬＥＤのアレイである、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
ハンプトン・ピンの馬毛のループ上またはループ内に配置された結晶を検査するための装置であって、
（Ａ）レンズと、
（Ｂ）環状取り付け治具と、
（Ｃ）前記環状取り付け治具上の円の上に据え付けられ、それぞれが前記レンズの焦点領域に合焦される複数の紫外線ＬＥＤであって、前記馬毛ループ上またはループ内に配置された前記顕微鏡的結晶が前記レンズの焦点領域に位置決めされる、複数の紫外線ＬＥＤと、
（Ｄ）蛍光発光する前記顕微鏡的結晶の画像を解析のために記録する、前記レンズに接続されたカメラと、を備える装置。
【請求項２４】
ハンプトン・ピンの馬毛のループ上またはループ内に配置された前記顕微鏡的結晶の位置を記録するためのコンピュータをさらに備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記位置情報の記録は、Ｘ線結晶解析のためのＸ線ビームを案内するために利用される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記Ｘ線結晶解析は、アクター（ＡＣＴＯＲ）システムによって達成される、請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動化された検査装置に関し、特に、コンピュータ制御可能な光源を有する自動化された検査装置に関する。
【０００２】
２００７年７月２３日に出願された米国特許仮出願第６０／９６１，７２２号、２００７年１０月５日に出願された米国特許仮出願第６０／９９７，８３９号、２００３年７月２５日に出願された米国特許出願第１０／６２７，３８６号（２００８年７月２９日に特許文献１として発行予定）、および２００６年１月１０日に発行された特許文献２の明細書は、参照によってここに援用される。
【背景技術】
【０００３】
物質の３次元原子構造の決定は、基礎および応用研究のもっとも重要な分野の１つである。物質の３次元原子構造を決定できる方法の１つは、Ｘ線結晶解析を経るものである。Ｘ線結晶解析は、結晶内の原子の精密な配列を決定するために結晶からのＸ線の回折を利用する。その結果、合金、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、またはタンパク質の構造といった物質の原子構造を明らかにできる。
【０００４】
タンパク質結晶の正確な分子構造を知ることには非常に重要な利点がある。たとえば分子構造がわかれば、新薬開発研究者は、有効な治療剤および薬をより効率的に開発することが可能である。しかしながら、その有望性にも関わらず、Ｘ線結晶解析は、好結果の結晶を成長させることが非常に困難であるという事実によって制限される。
【０００５】
結晶成長の従来技術方法
タンパク質結晶成長は、通常、マイクロウェルプレートのウェル内で行われる。マイクロウェルプレートは、マイクロタイタープレートまたはマイクロプレートとしても知られる。マイクロウェルプレートは、通常、２４、４８、９６、３８４、または１５３６個のウェルを有する。９６ウェルのマイクロウェルプレートを図２に詳細に示す。タンパク質結晶を成長可能な方法は多様である。次に、５つの一般的な方法について手短に述べる。
【０００６】
ハンギングドロップ法
結晶を成長させるために利用可能な主要技術の１つは、ハンギングドロップ法または蒸気拡散法として知られる方法である。ここでは、タンパク質を含む溶液の液滴をカバーガラス上に塗抹し、上下を返して蒸気拡散チャンバ等の装置内に置くと、装置内の状態によってタンパク質液滴内での過飽和とタンパク質結晶の沈殿の開始が導かれる。
【０００７】
シッティングドロップ法
別の方法ではシッティングドロップ法がある。ここでは、液滴をウェルの上方に懸滴する代わりに成長溶液に近接させて小さいウェルの中に置く。この方法によって、より安定した液滴および配置がもたらされる。
【０００８】
油中水性液滴法（Aqueous Drop in Oil Method）
別の方法では、油中水性液滴法がある。ここでは、液滴がマイクロウェル内に置かれ、オイルベースの溶液を用いて覆われる。液滴はウェルの底にとどまり、結晶が成長する。
【０００９】
透析法
透析法と呼ばれる（マイクロバッチ結晶化とも呼ばれる）別の方法においては、タンパク質溶液が半透過性のサイズ排除膜内に入れられた後、一定のｐＨおよび沈殿剤濃度の溶液内に置かれる。沈殿剤が膜を通ってタンパク質の区画内に拡散すると、タンパク質の溶解度が低下して結晶を形成できる。
【００１０】
ゲル結晶成長法
この方法は、小径のガラス毛管の端におけるゲル配置を伴う。溶液がゲル化した後にタンパク質溶液が毛管の一方の端（上端）の中に置かれ、他方の端が沈殿剤の溶液内に浸される。条件が適切に選択されていれば、溶液が拡散によってゆっくりと混合するときに、ゲル内のタンパク質と沈殿剤が適正濃度に到達するポイントにおいて結晶の成長が生じる。これが拡散制限プロセスであることから、長い時間期間の後になって初めて結晶の成長が生じる。しかしながら、この方法によって成長させた結晶は、しばしばより大きく、かつより高品質のものとなる。
【００１１】
選択される方法によらず、タンパク質結晶成長は非常に繊細であり、しかも時間を要するプロセスである。充分なサイズおよび品質の結晶が成長し、Ｘ線結晶解析のための準備が整うまでには、数日から数ヶ月を要することがある。通常言われる現在の最小サイズは、少なくとも厚さ５０ミクロン、長さ１００ミクロンの結晶である。タンパク質結晶成長の環境条件は、化学物質から周囲空気の湿度および温度、汚染を防止する清浄度、さらには照明条件まで、厳格に維持される必要がある。未知のタンパク質ファミリを研究するタンパク質結晶解析研究者のうち、適正なサイズと品質の結晶の成長において成功するのは約５％のみかもしれない。この成功率を用いると、たとえば９６ウェルのマイクロウェルプレートは、良好な結晶が成長するウェルを５つしか有することができない。
【００１２】
従来技術の結晶成長検査
現在、研究室の技術者またはオペレータは、顕微鏡および研究室ノートによる補助を伴って、マイクロウェルプレート内の結晶成長を手動で検査している。マイクロウェルプレートを検査するために研究室の技術者は、クリーンルーム・ガウン・スーツを身に着け、結晶が成長している低温室に入る。技術者は続いてマイクロウェルプレートを顕微鏡の下に置き、マイクロウェルプレート内のすべてのウェルの検査が済むまでそのマイクロウェルプレート内の各ウェルを試験する。技術者は、その後、どのように結晶を分類するべきか（『スコア』としても知られる）について頭の中で判断を行う。たとえば技術者は、『粒状の沈殿』または『荒れた沈殿』を呈している画像を観察していると感じることがある。または技術者は、『まったく結晶の成長がない』ことを画像が示していると感じるかも知れない。その後、技術者は、分類を研究室ノートに記録する。
【００１３】
上記のシステムは、人的エラーの機会に満ちている。オペレータは、９６ウェルのマイクロウェルプレートを手動で検査するのに、オペレータの熟練度および、興味深い特徴、微結晶、または結晶を含むウェルの数に応じて、約５〜２０分を要する。オペレータは身体的疲労を受けやすく、眼精疲労に悩み、一般に高湿度の温度制御された室内において不快に寒い可能性がある。オペレータは、疲労し、混乱するおそれがあり、かつノートに手動でデータを記録する際に容易に誤りを犯すおそれがある。たとえばオペレータは、ウェルＨ５（図２）に結晶が成長していることを観察したにもかかわらず、ウェルＨ６に結晶の成長があったとノートに誤って記録するかもしれない。データをコンピュータデータベースに移すときにはさらなる転写の誤りが生じ得る。
【００１４】
タンパク質結晶成長を監視するためのカメラ
タンパク質結晶成長のための代表的な従来技術テクニックは、成長プロセスを監視するために使用されるロボット・システムの部分として、カメラを含む。ほとんどの場合、このカメラは顕微鏡を通じて成長を観察し、またほとんどの場合はカメラが可視光カメラであり、タンパク質が発達時のそれらの結晶形状によって識別される。これらの従来技術テクニックに伴う１つの問題は、ハンギングまたはシッティングドロップにおいて塩の結晶もまた形成されることがあり、可視光カメラを用いた場合には、それらの塩の結晶とタンパク質結晶が一般に区別不可能なことである。
【００１５】
蛍光発光アミノ酸
タンパク質のビルディング・ブロックとして２０のアミノ酸が識別されている。これら２０のアミノ酸のうち３つは、特定波長の光を用いて照射したときに蛍光発光することがわかっている。それらは（１）約２８０ｎｍの波長で照射されると約３４８ｎｍの波長で蛍光発光するトリプトファン、（２）約２７４ｎｍの波長で照射されると約３０３ｎｍの波長で蛍光発光するチロシン、および、（３）約２８２ｎｍの波長で照射されると約２５７ｎｍの波長で蛍光発光するフェニルアラニンである。
【００１６】
塩の結晶は２５７ｎｍ〜２８２ｎｍの範囲の紫外線光を用いて照射した時には蛍光発光しない。この理由から、紫外線照明を有する顕微鏡を使用してタンパク質結晶成長を監視する試みがなされている。従来技術では、光源として、水銀ランプおよび重水素ランプを使用していた。周知の技術は、これらのランプからの光が光ファイバへと向けられ、続いて光ファイバが光を顕微鏡へと導き、そこで試験中の液滴に光が向けられる。これらの光源は、通常、どちらかというと広帯域である。したがって、非常に精密なフィルタ処理が必要になり、慎重なフィルタ処理を用いたとしても目標の液滴が紫外線光によって過加熱されるリスクが存在する。
【００１７】
『アクター（ＡＣＴＯＲ）』ロボット
アクター（ＡＣＴＯＲ（商標））は、テキサス州ウッドランズにオフィスを構えるリガク・アメリカズ・コーポレーション（Rigaku Americas Corporation）によって所有されている商標である。アクターは、結晶標本の自動化された結晶移送、配向、および回収（Automated Crystal Transfer， Orientation and Retrieval）のためのロボット・システムを言う。このシステムは、技術革新についての２００２年Ｒ＆Ｄ  １００アウォードを受賞し、自動化された結晶標本を取り扱うための世界初の商用ロボット・システムである。アクターは、型にはまった結晶スクリーニングおよびデータ収集の間に必要とされる結晶解析研究者によるタンパク質標本の物理的な取り扱いのほとんどを排除する。高スループットのアクター・システムは、シンクロトロン・ビーム・ラインおよびホーム・ラボラトリにおける自動標本移送、配向、および回収を提供する。データが収集されると直ちに標本を交換することにより、Ｘ線源の使用の最大化がもたらされる。アクターは、無人で１日２４時間、週７日間データを収集することが可能である。アクター・システムは、市販のピン上のループに保持された最大で６０の極低温凍結標本を貯蔵する。磁気マガジンがピンを、ロボット回収のためのマップされた位置に保持する。マガジンは、自動的に液体窒素が満たされる断熱されたアクター・ステージング・デュワー内に位置する。アクターは、世界中の多くの研究所およびビーム・ラインに設置されている。アクターは、関連するソフトウエアおよびツールとともに生産性の向上のために設計された完全なシステムであり、今日の高スループット結晶解析研究所のための無人標本解析を可能にする。これらのシステムは、合衆国内のいくつかの州に位置するいくつかの販売オフィスを伴うリガク・アメリカズ・コーポレーション（Rigaku Americas Corporation）から市販されている。
【００１８】
上記段落で言及したピンは、通常、ハンプトン・ピンである。それらのピンの１つの図面が図５９および６０に示されている。ピンは、上で言及した磁気マガジンの１つの中に容易に位置決めされる枠内に据え付けられる１８ｍｍのピンからなる。図６０に示される通り、ピンの端には、位置２２のビーム位置に馬毛から作られるループ（horse hair loop）がある。従来技術テクニックにおいては技術者が、顕微鏡を通じて観察する間にタンパク質結晶を含む溶液内にループを浸す。一部の溶液が馬毛ループに付着する。技術者はピンの上にキャップを乗せ、キャップを付けたピンをアクターに移送し、それを磁気マガジンの１つの中に挿入する。ループ上に集められた結晶を含む溶液は、貯蔵のために凍結されてＸ線解析を待つ。上で示したとおり、アクターはピンを拾い上げ、解析のためにそれを配向するよう設計されている。タンパク質結晶は、相対的にはるかに大きいループ内の相対的に小さい領域だけを占有するか、またはそれに取り付けられる。従来技術のアクターは、ループの配向およびタンパク質結晶の識別のために可視光顕微鏡を含む。試験されるタンパク質結晶の位置は、Ｘ線ビームが解析のために直接ポイント可能となるように精密に配置されなければならない。可視光を用いて結晶を精密に配置することはしばしば困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第７，４０６，１８９号
【特許文献２】米国特許第６，９８５，６１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
必要とされているものは、顕微鏡対象物を検査するためのより良好な装置である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、顕微鏡対象物を検査する装置を提供する。レンズの下には複数のＬＥＤがアレイで配置される。ＬＥＤのいくつかは点灯され、ＬＥＤのいくつかは点灯されない。コンピュータがＬＥＤアレイを制御する。コンピュータは、アレイから選択したＬＥＤをオンにして、点灯されたＬＥＤを形成する。またコンピュータは、アレイから選択したＬＥＤをオフにして、点灯されないＬＥＤを形成する。点灯されたＬＥＤは、レンズの下に点灯されたＬＥＤのパターンを形成する。好ましい実施態様においては、レンズはコンピュータ制御されるカメラに接続され、顕微鏡対象物は顕微鏡的結晶である。別の好ましい実施態様においては、ＵＶ  ＬＥＤが利用されて結晶を上方から照射する。別の好ましい実施態様においては、ＵＶ  ＬＥＤが利用されてハンプトン・ピンのループを照射し、Ｘ線結晶解析の目的のためにハンプトン・ピンのループ内の結晶の位置を求める。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図２】マイクロウェルプレートを示した説明図である。
【図３】取り付け治具プレートを示した上面図である。
【図４】取り付け治具プレート上のマイクロウェルプレートを示した上面図である。
【図５】取り付け治具プレート上のマイクロウェルプレートを示した上面図である。
【図６】本発明の好ましい実施態様を示したブロック図である。
【図７】好ましいモニタを示した説明図である。
【図８】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図９】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図１０】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図１１】マイクロウェルプレート内の液体の懸垂液滴を示した説明図である。
【図１２】油中水性液滴タンパク質結晶化の例を示した説明図である。
【図１３】取り付け治具プレート上のマイクロウェルプレートを示した上面図である。
【図１４】マイクロウェルプレート上を上向きに照射する光源を示した側面図である。
【図１５】各ウェルが液滴を有するマイクロウェルプレートの２つのウェルを示した拡大図である。
【図１６】図１５に示された液滴を示した詳細図である。
【図１７】図１５に示された液滴を示した詳細図である。
【図１８】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図１９】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図２０】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図２１】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図２２】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図２３】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図２４】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図２５】本発明の好ましい実施態様の一連の動作における各段階を示した説明図である。
【図２６】走行完了後の好ましいモニタ・スクリーンを示した説明図である。
【図２７】別の好ましいモニタ・スクリーンの詳細を示した説明図である。
【図２８】別の好ましいモニタ・スクリーンの詳細を示した説明図である。
【図２９】結晶成長を伴う液滴のハンギングドロップを示した説明図である。
【図３０】本発明の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図３１】本発明の自動焦点サブルーチンを示したフローチャートである。
【図３２】焦点値サブルーチンを示したフローチャートである。
【図３３】自動スコアおよび分類サブルーチンを示したフローチャートである。
【図３４ａ】分類サブルーチンを示したフローチャートである。
【図３４ｂ】分類サブルーチンを示したフローチャートである。
【図３４ｃ】分類サブルーチンを示したフローチャートである。
【図３４ｄ】分類サブルーチンを示したフローチャートである。
【図３５ａ】結晶クラスの下位分類を示したフローチャートである。
【図３５ｂ】結晶クラスの下位分類を示したフローチャートである。
【図３６】メインプログラムを示したフローチャートである。
【図３７】光路内の二重フィルタを図解した側面図である。
【図３８】回転可能な直線偏光フィルタのための駆動メカニズムを図解した上面図である。
【図３９】第２のフィルタ・ホイールを図解した上面図である。
【図４０】別の好ましい実施態様の接続を示した説明図である。
【図４１】本発明の別の好ましい実施態様を示した分解図である。
【図４２】図４１に示した好ましい実施態様の斜視図である。
【図４３】ＬＥＤアレイの上面図である。
【図４４】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図４５】図４４に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図４６】図４４に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図４７】図４４に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図４８】図４４に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図４９】図４４に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図５０】図４４に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図５１】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図５２】図５１に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図５３】図５１に示した好ましい実施態様の動作を図解した説明図である。
【図５４】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図５５】好ましいパターンを示した説明図である。
【図５６ａ】ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図５６ｂ】ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図５７ａ】ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図５７ｂ】ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図５８】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図５９】ハンプトン・ピンを示した説明図である。
【図６０】ハンプトン・ピンを示した説明図である。
【図６１】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図６２】ＵＶ  ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図６３】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図６４】ＵＶ  ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図６５】ＵＶ  ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図６６】ＵＶ  ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図６７】ＵＶ  ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図６８】ＵＶ  ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図６９】ＵＶ  ＬＥＤ照明の鮮明度を立証する写真を示した説明図である。
【図７０】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図７１】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図７２】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図７３】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図７４】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【図７５】本発明の別の好ましい実施態様を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の好ましい実施態様の詳細な説明は、図面を参照することにより記載される
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施態様を示す。マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆは、取り付け治具プレート１２９上に置かれている。好ましい実施態様においては、各マイクロウェルプレートが９６個のウェルを有する。各ウェルは、顕微鏡的タンパク質結晶が成長できる液滴を有する。コンピュータ１０５は、線形アクチュエータ１１５、１５０、１６０を自動的に制御する。線形アクチュエータ１１５は、取り付け治具プレート１２９をｘ軸に沿って移動する。線形アクチュエータ１５０は移動ベース１５４をｙ軸に沿って移動し、線形アクチュエータ１６０は移動プレート１６２をｚ軸に沿って移動する。コンピュータは、これらの線形アクチュエータの移動を調和させて各マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆの各ウェルの上でカメラ１５５および１３５を逐次適正に位置決めする。カメラ１５５および１３５が高解像度２／３インチＣＣＤカメラであり、水平１，３００画素×垂直１，０３０画素を有すると好ましい。各画素は、６．７ミクロン四方であり、８．７ｍｍ×６．９ｍｍの検知面積を有すると好ましい。カメラ１５５および１３５は、各ウェルの画像を取り込み、それらの画像をコンピュータ１０５に送信する。そこでそれらが各ピクセルの輝度を８ビットのグレイ・レベル（０〜２５５）によって表す約水平１，２９６ピクセル×垂直１，０００ピクセルの画像データ・アレイにデジタル化される。これらのデジタル化された画像は、コンピュータ１０５のデータベース内に自動的に記録され、モニタ６２０を介してオペレータにより解析およびスコア付けされることが可能である。デジタル化後の画像は、プログラム・インストラクションを実行して画像データ・アレイに対する計算を行うコンピュータ１０５によってさらに処理、解析され、個別のウェルの内容がスコア付けされてもよい。好ましい実施態様においては、コンピュータ１０５が通信／制御ラインを介してコンピュータネットワークに接続される。この形において、本発明はリモートコンピュータから制御されることが可能になる。同様にして画像およびデータをリモートコンピュータに送信することができる。
【００２５】
好ましい実施態様の動作シーケンス
システム上に装填されたマイクロウェルプレート
図１に示されているとおり、６枚の９６ウェルのマイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆが取り付け治具プレート１２９上に（オペレータによって、または外部の装填ロボットによって）置かれる。９６ウェルのマイクロウェルプレート１２５Ａを図２に示す。マイクロウェルプレート１２５Ａは、Ａ１〜Ｈ１２がラベル付けされたウェルおよびバーコードラベル２２０を有する。マイクロウェルプレート１２５Ａは、米国ニューヨーク州ロチェスタにオフィスを構えるナルジェヌンク・インターナショナル（Nalge‐Nunc International）から入手できる。取り付け治具プレート１２９は、マイクロウェルプレートの外側の幅および長さが完全に業界の標準であることから２４、４８、９６、３８４、または１５３６ウェルのマイクロウェルプレートを保持する。本発明では９６ウェルのマイクロウェルプレートを図解に使用する。
【００２６】
図３は、マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆを装填する直前の取り付け治具プレート１２９の上面図を示す。取り付け治具プレート１２９は、マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆの長さおよび幅よりわずかに小さい切り抜き部分１３１を６つ有する。
【００２７】
図４は、取り付け治具プレート１２９上にマイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆが置かれた直後の上面図を示す。
【００２８】
オペレータは、図４に示されるとおりにマイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆを取り付け治具プレート１２９上に置いた後、移動止め５１０および５２０（図５）を伸張させるコマンドをコンピュータ１０５（図１および図６）に入力する。移動止め５１０および５２０の伸張は、マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆをプレート止め５３０に対して確実に固定する。
【００２９】
マイクロウェルプレートについてのバーコード情報の記録
コンピュータ１０５（図１）は、オペレータからの入力を受け付けるようにプログラムされている。図７は、モニタ６２０のスクリーン上においてマイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆを表す表示を示す。図７においては、オペレータがバー６２２Ａ〜６２２Ｆ上でマウスをクリックすることによって、それらが緑に変わっている。バー６２２Ａ〜６２２Ｆ上をクリックすることによって、オペレータは、『走行』させる対応のマイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆを選択する。オペレータは、選択したマイクロウェルプレートを走行させるコマンドは、走行バー６２３上をクリックすることによって送信される。
【００３０】
図８においてオペレータは、選択したマイクロウェルプレートを走行させるコマンドを与えた。マイクロウェルプレート１２５Ａはカメラ１５５および１３５の下の位置に移動されている。プレート・センサ送信機／受信機１８６および反射器１８８を利用することによって、マイクロウェルプレート１２５Ａがカメラの下の位置にあることをレポートする情報がコンピュータ１０５に送信される。プレート・センサ送信機／受信機１８６は、支持体１８９に固定されており、送信機／受信機１８６によって放射され、反射器１８８によって反射される光ビームをマイクロウェルプレートが遮るときを検知するべく整列されている。反射器１８８は、線形アクチュエータ１１５の反対側の支持体１９１上に取付られている。プレート・センサ送信機／受信機１８６および反射器１８８は、好ましくはカリフォルニア州サンタアナのウエスタン・スイッチ・コントロールズ（Western Switch Controls）から入手可能なモデル＃Ｅ３Ｔ‐ＳＲ１３である。
【００３１】
バーコードリーダ１７５もまた支持体１８９上に取り付けられており、マイクロウェルプレート１２５Ａがカメラ１５５および１３５の下に位置決めされるとき、それに取り付けられたバーコード・アイデンティティ・ラベル２２０（図２）が見える位置に置かれている。バーコードリーダ１７５は、好ましくはニュージャージー州ニューアークのキーエンス・コーポレーション・オブ・アメリカ（Keyence Corporation of America）から入手可能なモデル＃ＢＬ６０１である。バーコードリーダ１７５は、通信ラインを介してコンピュータ１０５と通信する。ラベル２２０内にエンコードされた情報は、好ましくは、プレートのシリアル番号、プレートの型（すなわち、２４ウェル、４８ウェル、９６ウェル、３８４ウェル、または１５３６ウェルのマイクロウェルプレート）、およびウェルの形（すなわち、正方形または丸み付き、ハンギングドロップ、シッティングドロップ、制限付きシッティングドロップ）を含む。
【００３２】
プレート・センサ送信機／受信機１８６およびバーコードリーダ１７５からの情報は、コンピュータ１０５に送信され、その後のカメラ検査および情報獲得段階の間に使用されるためストアされる。
【００３３】
図９においては、マイクロウェルプレート１２５Ｂがカメラ１５５および１３５の下となるように線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を移動した。マイクロウェルプレート１２５Ａに関して上述した態様と同様に、プレート・センサ送信機／受信機１８６およびバーコードリーダ１７５からコンピュータ１０５に情報が送信され、その後のカメラ検査および情報獲得段階の間に使用されるためにストアされる。
【００３４】
上記のシーケンスは、マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆがすべて検知され、プレート・センサ送信機／受信機１８６およびバーコードリーダ１７５によって記録されるまで続く。
【００３５】
その後、図１０に示されているとおり、マイクロウェルプレート１２５Ａがカメラ１５５のレンズ１６５の下となるように、線形アクチュエータ１１５がそれを移動する。線形アクチュエータ１６０のモータ１３０は、ウェルＡ１の上方の懸垂液滴にレンズ１６５を適正に合焦させる必要に応じて、移動プレート１６２を上方および／または下方に移動する。レンズ１６５があらかじめ決定されたズームに設定されると好ましい。
【００３６】
結晶の検査
各ウェル内の液滴の位置の決定
マイクロウェルプレート１２５Ａが図１０に示されている位置に移動された後に各ウェルを検査して各懸垂液滴の位置を決定する動作が行われる。
【００３７】
図１１は、マイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＡ１〜Ｅ１の側面断面図を示す。好ましい実施態様では、マイクロウェルプレート１２５Ａの各ウェル内の懸垂液滴中においてタンパク質結晶を成長させる試みがなされた。図１１は、懸垂液滴α１、β１、χ１、δ１、およびε１を示す。
【００３８】
タンパク質結晶成長のための好ましい方法は、ハンギングドロップ法である。ハンギングドロップ法（蒸気拡散としても知られる）は、おそらくはもっとも一般的なタンパク質結晶成長の方法である。背景技術の項において説明したとおり、タンパク質溶液の液滴を緩衝剤および沈殿剤を含むリザーバの上方に懸下させる。液滴から溶液に水が拡散し、最適結晶成長条件を伴う液滴を残す。
【００３９】
図１０においては、カメラ１５５のレンズ１６５がマイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＡ１（図２、図１１、および図１３）の上方にある。図１３は、取り付け治具プレート１２９上に位置決めされたマイクロウェルプレート１２５Ａの上面図を示す。
【００４０】
図１４は、取り付け治具プレート１２９上に位置決めされたマイクロウェルプレート１２５Ａの側面図を示す。埋め込み光源１９４を伴う支持体１９１が、取り付け治具プレート１２９の脇に位置決めされる。光ガイド１９５からの光が切り抜き１３１（図３にも示されている）を通って上方に指向される。光ガイド１９５は、取り付け治具プレート１２９とプレート１２７の間に、それら両方のプレートが干渉することなく光ガイド１９５の周囲で移動可能となるように位置決めされている。上で説明したとおり、取り付け治具プレート１２９は、マイクロウェルプレート１２５より小さい切り抜き１３１（図３）を有し、それが、ウェルプレートが検査のための位置に移動されるときにそれを通して光ガイド１９５からの光が投影可能となるように各ウェルプレートの下方に位置する。好ましい実施態様においては、光源１９４がカリフォルニア州カールスバッドのイージス・エレクトロニクス（Aegis Electronics）から入手可能なモデル＃Ａ０８９２５の光ファイバ・バックライトである。
【００４１】
カメラ１５５（図１０）は、ウェルＡ１を検査し、デジタル化のためにコンピュータ１０５に画像を送信する。上述したとおり、カメラ１５５（図１０）は好ましくはウェルＡ１を１×の倍率で検査し、その結果、各６．７ミクロン四方のピクセルが、レンズ１６５によって生じるいくらかの小さい幾何学的ひずみを算入して、測定される対象上の約６．７ミクロン四方を表す。コンピュータ１０５は、カメラ画像をデジタル化し、その後視覚ソフトウエアの利用によってウェルＡ１内のグリス・シール３６１から懸垂している液滴の位置を決定するようにプログラムされている。液滴の位置は、その後の使用のためにコンピュータ１０５のハードドライブおよびコンピュータのメモリロケーションに記録される。
【００４２】
好ましい実施態様においては、液滴の位置の決定に使用される視覚ソフトウエアが、ＭＶＴｏｏｌｓと呼ばれる画像処理ツール集からｍｖｔ＿ｂｌｏｂ＿ｆｉｎｄと呼ばれるソフトウエア・ルーチン・アルゴリズムを使用する。ＭＶＴｏｏｌｓは、マサチューセッツ州ベッドフォードに合衆国オフィスがあるコレコ・イメージング（Coreco Imaging）から入手できる。
【００４３】
ウェルＡ１内のグリス・シール３６１から懸垂している液滴の位置を記録した後、レンズ１６５がウェルＢ１（図１３）の上方となるように、線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレートを左にわずかに移動する。ウェルＡ１について述べた態様と同様にしてウェルＢ１内のグリス・シール３６１から懸垂している液滴の位置がコンピュータ１０５のハードドライブおよびコンピュータのメモリロケーションに記録される。たとえば、図１５に示されているとおり、コンピュータ１０５は、液滴α１がウェルＡ１の左上象限に向いていることを記録する。同様に液滴β１の位置は、ウェルＢ１の右下象限にあるとしてコンピュータ１０５のデータベース上に記録される。
【００４４】
このようにしてセルＡ１〜Ｈ１２について液滴の位置が記録される。図１８においては、ウェルＨ１がレンズ１６５の下方となるように線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を移動した。
【００４５】
図１９においては、レンズ１６５がマイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＡ２（図１３）の上方となるように線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を左に移動し、線形アクチュエータ１５０が移動ベース１５４をわずかに後方に移動した。
【００４６】
上で述べた態様と同様にしてセルＡ２〜Ｈ１２（図２、図１３）について液滴の位置が記録される。図２０においては、ウェルＨ１２がレンズ１６５の下方となるように線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を左に移動し、線形アクチュエータ１５０が移動ベース１５４を後方に移動した。
【００４７】
マイクロウェルプレート１２５ＡのセルＡ１〜Ｈ１２について液滴の位置が記録された後、マイクロウェルプレート１２５ＢのセルＡ１がレンズ１６５の下となるように線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を移動し、線形アクチュエータ１５０が移動ベース１５４を移動する（図２１）。
【００４８】
上で述べた態様と同様にして各マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５ＦのセルＡ１〜Ｈ１２について液滴の位置が記録される。図２２においては、マイクロウェルプレート１２５ＦのウェルＨ１２がレンズ１６５の下方となるように線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を移動し、線形アクチュエータ１５０が移動ベース１５４を移動した。
【００４９】
各ウェル内の液滴の画像の記録
各懸垂液滴を検査する動作は、２．６８ミクロン四方（２．５×）〜０．６７ミクロン四方（１０×）を表すデジタル化後のピクセルに概略で対応する２．５×〜１０×の拡大能を有するズームレンズ１４５を伴うカメラ１３５を使用し、より高い倍率で行われる。この検査は、タンパク質結晶が成長したか否かを決定する目的で行われる。ズーム・モータ１９２が、ズームレンズ１４５についてのズーム倍率を制御する。ウェル検査シーケンスの間に獲得された各ウェル内の液滴の位置を表すデータを使用してコンピュータ１０５（図１）が、各ウェル内の液滴の直上にレンズ１４５を位置決めする信号を線形アクチュエータ１１５および１５０に自動送信する。たとえば、図２３においてはレンズ１４５がマイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＡ１のトップの上方に位置決めされる。以前に獲得した位置データを使用して、液滴α１（図１３）にズーム・インできるようにレンズ１４５が精密に位置決めされる。図１６は、液滴α１の拡大図を示す。図２３においては線形アクチュエータ１６０のモータ１３０が、液滴α１上にレンズ１６５を適正に合焦させる必要に応じて移動プレート１６２を上方および／または下方に移動した。ズーム・モータ１９２が、望ましいズーム倍率を得るべくレンズ１６５を操作した。カメラ１３５がウェルＡ１を検査し、懸垂液滴の拡大画像を表す信号をコンピュータ１０５に送信する。画像はコンピュータ１０５の即座の解析のために一時的にメモリ内に、その後の解析のためにハードディスク上にストアされる。
【００５０】
類似の態様において線形アクチュエータ１１５、１５０、および１６０、およびズーム・モータ１９２が、各懸垂液滴の上にズームレンズ１４５を適正に位置決めし、かつ拡大して画像データのストアのための望ましい焦点および拡大率を得る。たとえば図１７は、懸垂液滴β１の拡大図を示す。
【００５１】
ウェル検査シーケンスの間に上で述べた態様と同様にして、液滴の拡大された画像（図１６および１７に示されているものに類似）がマイクロウェルプレート１２５ＡのセルＡ１〜Ｈ１２（図２、図１３）について記録される。図２４においては、マイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＨ１２がレンズ１６５の下方となるように線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を移動し、線形アクチュエータ１５０が移動ベース１５４を移動した。
【００５２】
その後は、マイクロウェルプレート１２５Ｂ〜１２５Ｆの各セルＡ１〜Ｈ１２について懸垂液滴の拡大された画像が記録されるようにこのシーケンスがマイクロウェルプレート１２５Ｂ〜１２５Ｆについて反復される。図２５においては、マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆについてこのシーケンスが終了した。マイクロウェルプレート１２５ＦのウェルＨ１２がレンズ１４５の下方となるように、線形アクチュエータ１１５が取り付け治具プレート１２９を移動し、線形アクチュエータ１５０が移動ベース１５４を移動した。
【００５３】
各ウェル内の液滴の手動でのスコア付け
マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆの走行完了後は、モニタ６２０が図２６に示されるように表示する。図２６においては、マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆを表す６つの画像がスクリーン上に現れている。各画像の上には、懸垂液滴についての画像データがコンピュータ１０５に転送されたことを示すメッセージ『走行完了』がある。各画像の下には、『Ｓ』がマークされたボタン７１０〜７１５がある。いずれかのボタン７１０〜７１５の上でマウスをクリックすることによってオペレータは、結晶形成の成功について各懸垂液滴の各拡大画像を手動でスコア付けすることができる。
【００５４】
たとえば図２６においてオペレータは、ボタン７１０上でマウスをクリックしてマイクロウェルプレート１２５Ａのスコア付けを行うことができる。
【００５５】
図２７においてはオペレータが、マイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＡ１を表す円の上でマウスをクリックした。これがスクリーンの区画７１６内に液滴α１の拡大画像を表示させた。オペレータは、液滴α１中に結晶が存在しないと結論づけ、『結晶なし』のためのボタン７１７上でマウスをクリックした。これにより、表示スクリーン上においてマイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＡ１を表す円を赤に変えた。
【００５６】
図２８においてはオペレータが、マイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＢ１を表す円の上でマウスをクリックした。これにより、スクリーンの区画７１６内に液滴β１の拡大画像が表示された。オペレータは、液滴β１中に結晶が存在すると結論づけ、『結晶あり』のためのボタン７１８上でマウスをクリックした。これにより、表示スクリーン上においてマイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＢ１を表す円を緑に変えた。
【００５７】
類似の態様において上記のスコア付け手順が、マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５ＦのウェルＡ１〜Ｈ１２すべてのスコア付けが、赤（結晶なし）または緑（結晶あり）のいずれかとして完了するまで反復される。
【００５８】
データの利用
マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆすべてのスコア付けを完了した後、オペレータは、検査された各マイクロウェルプレートのアイデンティティをそのマイクロウェルプレート内の各ウェルについて結晶形成が生じているか否かを要約するスコアとともに含むデータベースを容易に使用することができる。オペレータが自分のものを得る自動化された効率的な態様は、顕微鏡を用いて各ウェルを苦労して検査し、結果をノートに手書きする従来技術の方法と対照的である。
【００５９】
たとえば本発明を利用した６枚の９６ウェルのマイクロウェルプレートのスコア付けに要する時間は、約１０〜１５分を超えない。
【００６０】
これに対して顕微鏡を用いて６枚の９６ウェルのマイクロウェルプレートを検査し、結果をノートに手書きする従来技術方法は、背景技術のセクションの中で考察した条件に応じて約３０〜１００分を要し、そのほかに結果をコンピュータデータベース内に転写する時間も要する。さらに、背景技術のセクションの中で説明したとおり、手動検査およびスコア付けは、人的エラーのリスクを比較的高く被りやすい。
【００６１】
第２の好ましい実施態様
第２の好ましい実施態様においては、カメラ１３５の視野深度が約５０〜１００マイクロメートルになる。液滴中の結晶は、この視野深度より大きいか、または図２９に示されるとおり、懸垂液滴中に多様なレベルの成長中の結晶が存在することがある。したがって第２の好ましい実施態様においては、全体の結晶を解析できるように、レンズ１４５が複数の異なるレベル７２１〜７２４に合焦され、異なるレベルにおいて画像のセットが記録される。
【００６２】
試料自動焦点
本発明の第３の好ましい実施態様は、試料自動焦点サブルーチン３００（図３１）を利用する。サブルーチン３００は、マイクロウェル内の試料が撮像レンズ１４５の所望のズーム（または拡大率）において合焦されることを保証する。自動焦点機能を利用し、本発明はカメラ１３５に、Ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿Ｚ＿Ｓｌｉｃｅｓによって定義される数の画像を撮らせる。通常、Ｚ軸内において互いにＺ＿Ｓｔｅｐ＿Ｓｉｚｅだけ離される５〜１０のスライスが存在する。典型的なステップ・サイズは０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍである。スライスは、通常はマイクロウェルプレートのカバーガラスの底面とするＳｔａｒｔ＿Ｚ値によって定義されるＺ軸位置において開始することが好ましい。試料自動焦点の初期化３０２の間に、入力データ３０４が受信される。さらに画像内の関心窓の面積が、Ｘ＿Ｗｉｎｄｏｗ＿ＣｅｎｔｅｒおよびＹ＿Ｗｉｎｄｏｗ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｘ＿ＷｉｄｔｈおよびＹ＿Ｗｉｄｔｈによって入力データ３０４内において定義される。ルーチン３００のための初期設定３０６は、カウンタＮ、Ｂｅｓｔ＿Ｆｏｃｕｓ、Ｂｅｓｔ＿Ｚ、およびＦｏｃｕｓ＿Ｅｒｒｏｒの開始値である。検査装置は、Ｚ＿Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｎ）をＳｔａｒｔ＿Ｚ位置に等しく設定し、ステップ３０８においてカメラ１３５をそこへ移動する。ステップ３１０においては、手前で述べたとおりにカメラ１３５を用いて画像が獲得されてデジタル化され、Ｉｍａｇｅ（Ｎ）としてストアされる。第２のサブルーチン３１２がＩｍａｇｅ（Ｎ）のための焦点値Ｆ（Ｎ）を抽出し、図３２についての考察のためのセクション内にさらに説明がある。ステップ３１６においてはＦ（Ｎ）とＢｅｓｔ＿Ｆｏｃｕｓの間で吟味が行われ、Ｆ（Ｎ）がＢｅｓｔ＿Ｆｏｃｕｓより大きい場合にはステップ３２０内に示されているとおりＢｅｓｔ＿ＦｏｃｕｓがＦ（Ｎ）に設定され、かつＢｅｓｔ＿ＺがＮに設定されてプログラム・フローがステップ３２２に進むが、ステップ３１６において吟味の条件が満たされない場合にはプログラム・フローがステップ３２０をスキップしてステップ３２２に進む。ステップ３２２においては、Ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿Ｚ＿Ｓｌｉｃｅｓに対してＮが吟味され、すべてのスライスが撮られたか否かを決定する吟味が行われる。ＮがＮｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿Ｚ＿Ｓｌｉｃｅｓに等しいときには、プログラム・フローがステップ３２４に進む。スライスの画像がさらに必要であればフローがステップ３１８に進む。ステップ３１８においては、Ｚ＿Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｎ＋１）がＺ＿Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｎ）＋Ｚ＿Ｓｔｅｐ＿Ｓｉｚｅに設定されてＺ軸がＺ＿Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｎ＋１）に移動され、プログラム・フローがステップ３１４に進み、そこでＮが１インクリメントされる。プログラム・フローはステップ３１０に戻り、すべての画像スライスを撮り終わるまでステップ３１０〜ステップ３２２のループを完了し、その後ステップ３２４に移動する。ステップ３２４においては、Ｂｅｓｔ＿Ｚが初期値に対して吟味され、その初期値に等しければ（焦点値サブルーチン３１２において焦点が見つからなかったことを意味する）ステップ３２６においてそれが２で除したデフォルト値のＮｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿Ｚ＿Ｓｌｉｃｅｓに設定され、Ｆｏｃｕｓ＿Ｅｒｒｏｒが１に設定されてプログラム・フローがステップ３２８に進む。ステップ３２４においてＢｅｓｔ＿Ｚが初期値以外の値を有していれば、プログラム・フローがステップ３２４からステップ３２８に進む。ステップ３２８においては、Ｂｅｓｔ＿ＩｍａｇｅをＩｍａｇｅ（Ｂｅｓｔ＿Ｚ）と等しく設定することによってＢｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅの画像が最良焦点の画像スライスに設定される。またＢｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅ＿Ｚ値がＺ＿Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｂｅｓｔ＿Ｚ）に等しく設定されて、フローがサブルーチンのリターン部分のステップ３３０に進み、プログラム・フローがメイン・ソフトウエアのフローに戻る。
【００６３】
図３２に示されているとおり、Ｉｍａｇｅ（Ｎ）の焦点Ｆ（Ｎ）サブルーチン３１２がさらに詳細に示されており、開始ステップ４０１から開始する。ステップ４０２においてｐｏｉｎｔｅｒ＿ｔｏ＿ｉｍａｇｅ（Ｎ）  ４０４が提供される。ステップ４０８においては、標準の３×３  Ｓｏｂｅｌ＿Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌフィルタ４１６を用いてｉｍａｇｅ（Ｎ）の畳み込みを行い、画像の水平エッジが強調されたＩｍａｇｅ（Ｎ）＿Ｈを作る。ステップ４１０においては、標準の３×３  Ｓｏｂｅｌ＿Ｖｅｒｔｉｃａｌフィルタ４１８を用いてｉｍａｇｅ（Ｎ）の畳み込みを行い、画像の垂直エッジが強調されたＩｍａｇｅ（Ｎ）＿Ｖを作る。ステップ４１４においては、水平エッジが強調された画像Ｉｍａｇｅ（Ｎ）＿Ｈおよび垂直エッジが強調された画像Ｉｍａｇｅ（Ｎ）＿Ｖ両方をピクセルごとに合計し、合計プロセスの間は結果が負になるピクセル値をゼロに設定し、結果が２５５を超えるピクセル値を２５５に設定して画像Ｉｍａｇｅ（Ｎ）＿Ｆｏｃｕｓを作る。ステップ４２０においては、Ｘ‐Ｗｉｎｄｏｗ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｙ＿Ｗｉｎｄｏｗ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｘ＿ｗｉｄｔｈ、およびＹ＿Ｈｅｉｇｈｔによって４２２内に定義された関心窓内のピクセルについて単純分散Ｆ（Ｎ）が計算される。結果として得られた分散の値は、ステップ４２４においてＦ（Ｎ）として呼び出し側のプログラムに返される。ゾーベル処理および分散の計算は、ＭＶＴｏｏｌｓ内の画像処理ソフトウエア・ツール集を用いて実行される。ＭＶＴｏｏｌｓは、マサチューセッツ州ベッドフォードに合衆国オフィスがあるコレコ・イメージングから入手できる。
【００６４】
第４の好ましい実施態様
第１の好ましい実施態様においては、オペレータが『結晶あり』または『結晶なし』のいずれかとして各液滴を手動でスコア付けできる方法を開示した。第４の好ましい実施態様においては、各液滴のスコア付け方法に関する決定時に、より多くの様々なオプションがオペレータに与えられる。表１は、オペレータのスコア付けオプションのリストを示しており、数値、説明、および対応する色コードを含む。マイクロウェルの液滴が９としてスコア付けされると、オペレータは、表２に示されているスコア付けでその結晶をさらに分類することができる。
【００６５】
【表１】
2010534837.tif 000003
【００６６】
【表２】
2010534837.tif 000004
【００６７】
第５の好ましい実施態様
第４の好ましい実施態様においては、どのようにすればオペレータが対応する色コードを用いて手動で各液滴を１０のカテゴリの１つにスコア付けできるか、およびどのようにすればオペレータがカテゴリ９をさらに９．０〜９．９の下位カテゴリにスコア付けできるかについて開示した。第５の好ましい実施態様においては、図３６に示されたプログラム・フローの制御の下に図３３、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、および３５ａおよび３５ｂに示されるとおりのコンピュータ・ソフトウエア・サブルーチンを実行することによって検査装置が各液滴試料のスコア付けおよび分類を自動的に行う。自動分類は、３つの詳細レベル、すなわち清澄と清澄でない（不明な）液滴の間を単純に区別する第１レベルのＴｙｐｅ＿ｏｆ＿Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ＝１、上記の表１に記述されるところのクラス０〜９に液滴のスコア付けおよび分類を行う第２レベルのＴｙｐｅ＿ｏｆ＿Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ＝２、および第２レベルのスコア付けおよび分類に加えて、クラス９の結晶に対する上記の表２に詳細に示されるところの追加の１０の下位カテゴリ分類を行う第３レベルのＴｙｐｅ＿ｏｆ＿Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ＝３において生ずることが可能である。
【００６８】
自動スコア付けおよび分類
図３６は、ステップ８４２において開始するメインプログラムフロー８４０を図解する。ソフトウエアは、ステップ４８６に詳細が示されたパラメータ、検査リスト、およびＴｙｐｅ＿ｏｆ＿Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎを用いて初期化される。フローはステップ８４４に続き、そこでシステムが選択したマイクロウェルプレート内の関心マイクロウェルを選択したカメラの下方に移動する。ステップ８５１においては、液滴の位置を求める必要がある場合にフローがステップ８４９に続き、そこでカメラによって画像が獲得され、ソフトウエアがその画像上に作用して液滴の位置を決定する。その後、吟味が行われて、プレート内の最後のマイクロウェルが撮像されたか否かが決定され、否であればフローがステップ８４４にループして継続される。ステップ８５３において最後のマイクロウェルプレートが撮像されていた場合には、フローがステップ８５６に続き、そこでシステムが、マイクロウェルプレート内のマイクロウェルの中の微小滴を高解像度カメラの下方に移動する。またステップ８５１において以前に液滴の位置が求められていた場合には、液滴の位置を再び求めることを必要とせずにステップ８４４から直接ステップ８５６にフローが続く。ステップ８５６からステップ８５７にフローが続き、そこで液滴の高解像度画像が得られる。その後フローはステップ８５０に進む。ステップ８５０においては、要求されているＴｙｐｅ＿ｏｆ＿Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎに応じて液滴のスコア付けおよび分類を自動的に行うサブルーチンの呼び出しが行われる。このサブルーチンは詳細が図３３に示されており、図３３のステップ４４０において開始する。液滴が分類された後、サブルーチンからステップ８５２に戻り、そこで結果のストアおよびレポートが行われる。プログラム・フローは、選択されたプレート内の最後の液滴が処理されたか否かを決定する吟味が行われるステップ８５８に続き、そのとおりであれば最後のプレートが処理されたか否かを決定する吟味が行われるステップ８４８にフローが進む。最後の液滴の処理でなければフローが８５６にループ・バックして継続する。最後のプレートが処理された場合には、フローがステップ８５４に進み、プログラムが終了する。
【００６９】
図３３は、マイクロウェル試料自動スコアおよび分類サブルーチン４３８を示しており、ステップ４４０において開始する。Ｐｏｉｎｔｅｒ＿ｔｏ＿Ｂｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅ  ４４２は、初期化ステップ４４４に、最良焦点であることが明らかにされた画像へのアクセスを可能にする情報を提供する。それに加えて、Ｔｙｐｅ＿ｏｆ＿Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎがルーチンに渡される。代替としてポインタ４４２が、システムの焦点となることが既知のｚ高さ値において撮られた画像をポイントすることが可能である。初期化４４４の後にステップ４４８においてサブルーチン４３８が、多様なプレートの型から生じる変動を考慮に入れるべく、ステップ４４６内に示されるパラメータ（Ｘ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｙ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｘ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ＿Ｗｉｄｔｈ、およびＹ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  Ｈｅｉｇｈｔ）によって定義される第１の矩形窓を使用し、かつ窓４４６によって定義されるピクセルのすべてのグレイ・スケール値を合計し、その窓内のピクセル数により除することによって正規化されたａｖｅｒａｇｅ＿ｇｒａｙ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ値を計算する。ａｖｅｒａｇｅ＿ｇｒａｙ＿ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄは、計算された値に、これもステップ４４６内に見つけられが、概して検査される多様なマイクロウェルプレートの型を計測し、９６ウェルの標準マイクロウェルプレートに正規化することによって決定されるマイクロウェルの正規化値を乗ずることによってウェルの型の差について正規化される。このａｖｅｒａｇｅ＿ｇｒａｙ＿ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ４４８は、液滴の外側のエリアであるが、概してウェル内、またはウェルの境界壁の内側となる画像の窓のエリア内で計算される。
【００７０】
ステップ４５０においては、ａｖｅｒａｇｅ＿ｇｒａｙ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｗｉｎｄｏｗ値が、ステップ４５２に示されたパラメータ（すなわち、Ｘ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｙ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ、Ｃｅｎｔｅｒ、Ｘ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｗｉｄｔｈ、およびＹ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ  Ｈｅｉｇｈｔ）によって定義される第２の矩形窓を使用し、上記と類似の態様（マイクロ‐ウェルの型について正規化されないことを除く）で計算される。ａｖｅｒａｇｅ＿ｇｒａｙ＿ｃｌａｓｓｉｆｙ＿ｗｉｎｄｏｗ値４５０は、液滴エリアの内側であり、かつサブルーチンｍｖｔ＿ｂｌｏｂ＿ｆｉｎｄを利用し、小塊から、外側境界矩形ボックスの幅および高さの０．９８と０．５の間の小数（０．８が好ましい）によって定義される画像の矩形窓エリア内において得られる。サブルーチンｍｖｔ＿ｂｌｏｂ＿ｆｉｎｄは、前述した『各ウェル内の液滴の位置の決定』の項内で論じたとおりに液滴の範囲を定義する。
【００７１】
ステップ４５４においては、Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿ｗｉｎｄｏｗ内において（ｘ，ｙ）および（ｘ＋Ｄｉｆｆ＿Ｓｅｐ，ｙ＋Ｄｉｆｆ＿Ｓｅｐ）によって定義される２つのピクセル位置からのピクセル値の減算を行うことによって対角差画像が段階的に計算される。これらのピクセル値は、幅および高さにおいて値Ｄｉｆｆ＿ｓｅｐだけステップ４５２から離される。これが、Ｘ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｙ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｘ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｗｉｄｔｈ、およびＹ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ  Ｈｅｉｇｈｔを使用してステップ４５２によって定義されたＣｌａｓｓｉｆｙ  ｗｉｎｄｏｗ内のすべてのピクセルにわたって反復される。計算された各値について、減算結果の絶対値がとられ、ステップ４５２内に定義されたスレッショルド値Ｆｌａｇ＿Ｔｈｒｅｓｈと比較される。計算された値がＦｌａｇ＿Ｔｈｒｅｓｈ  ４５２より大きい場合には、ｘ，ｙ内の第１の位置におけるピクセルが、ステップ４５２内のＳｅｔ１によって定義される値に等しく設定されるが、計算された値がＦｌａｇ＿Ｔｈｒｅｓｈ  ４５２に等しいかまたはそれより小さい場合にはピクセル値がゼロに設定される。これは、Ｄｉｆｆ＿Ｉｍａｇｅ＿１を計算するステップ４５４内に記述された数式およびフローに見ることができる。Ｄｉｆｆ＿Ｓｅｐの代表的な値は１〜２０ピクセルの間であり、７が好ましい。Ｓｅｔ１の代表的な値は１と５１１の間であり、１２８が好ましい。Ｆｌａｇ＿Ｔｈｒｅｓｈの代表的な値は５と５０の間であり、２５が好ましい。
【００７２】
ステップ４５６においては、ステップ４５４において行われた計算と類似の計算がＣｌａｓｓｉｆｙ＿Ｗｉｎｄｏｗ上において行われるが、Ｄｉｆｆ＿Ｉｍａｇｅ＿２を生成する４５６内の数学的計算に示されるとおり、計算が行われる２つのピクセルの間の離隔が（ｘ＋Ｄｉｆｆ＿Ｓｅｐ，  ｙ）および（ｘ，  ｙ＋Ｄｉｆｆ＿Ｓｅｐ）によって定義される点が異なる。この計算は、ステップ４５２内に示された定義を使用する。Ｓｅｔ２の代表的な値は１と５１１の間であり、２００が好ましい。
【００７３】
ステップ４５８においては、ステップ４５４および４５６において生成された画像の組み合わせであるＣｌａｓｓｉｆｙ＿Ｉｍａｇｅが、ステップ４５２に示されている定義を使用し、ステップ４５８内に示されている数式によって示されるとおりに計算される。Ｄｉｆｆ＿Ｉｍａｇｅ＿１またはＤｉｆｆ＿Ｉｍａｇｅ＿２（それぞれステップ４５４および４５６）いずれかのｘ，ｙピクセル値がＳｅｔ１  ４５２に等しい値を有していれば、Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｉｍａｇｅ内の（ｘ，ｙ）におけるピクセル値がＳｅｔ２  ４５２に等しく設定される。それ以外の場合には、ステップ４５８内の数式に示されるとおり、その値がゼロ（０）に等しくなる。この計算が、４５２内に定義された窓内のすべてのピクセルについて反復される。Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｉｍａｇｅは、基本的にｃｌａｓｓｉｆｙ＿ｉｍａｇｅ＿ｗｉｎｄｏｗの画像であり、その中においてオリジナルのＢｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅ内に存在するエッジが検出される。
【００７４】
ステップ４６０においては、ｎｕｍｂｅｒ＿Ｐｉｘｅｌｓ＿Ｓｅｔ２の値が、ステップ４５８においてＳｅｔ２  ４５２に等しく設定されたピクセルの総数に等しく設定される。またＴｏｔａｌ＿Ｐｉｘｅｌｓ＿ｉｎ＿Ｗｉｎｄｏｗの値が、ステップ４５８のＣｌａｓｓｉｆｙ＿ｗｉｎｄｏｗ内のピクセルの総数に設定される。
【００７５】
ステップ４６２においては、Ｓｃｏｒｅ＿Ｇｒａｙが、ステップ４５０において決定されたＡｖｅｒａｇｅ＿Ｇｒａｙ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｗｉｎｄｏｗをステップ４４８において求められたＡｖｅｒａｇｅ＿Ｇｒａｙ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄにより除することによって計算される。Ｓｃｏｒｅ＿Ｆｌａｇもまた、Ｎｕｍｂｅｒ＿Ｐｉｘｅｌｓ＿Ｓｅｔ２をステップ４６０からのＴｏｔａｌ＿Ｐｉｘｅｌｓ＿ｉｎ＿Ｗｉｎｄｏｗにより除することによって計算される。このようにしてＳｃｏｒｅ＿ＧｒａｙおよびＳｃｏｒｅ＿Ｆｌａｇが正規化される。
【００７６】
ステップ４６４においては、Ｓｃｏｒｅ＿Ｇｒａｙ、Ｓｃｏｒｅ＿Ｆｌａｇ、およびＴｙｐｅ＿ｏｆ＿Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎの値が、窓内のタンパク質結晶を効率的に分類する分類サブルーチンに渡され、Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿ｉｍａｇｅについての分類が返される。分類サブルーチン４６４の詳細は、図３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、および３４ｄ、さらには図３５ａおよび３５ｂに提供されている。
【００７７】
図３４ａは、分類サブルーチン４６４を示す。分類サブルーチンの開始がステップ４６８に示されており、それに初期化４７０が続き、それによって初期分類のＣＬＡＳＳ値が『不明』を表す５に設定されてフローがステップ４８０に進む。
【００７８】
ステップ４８０は、液滴が清澄であり、ＣＬＡＳＳ＝０となるか否かを、ステップ４８２内に定義されたスレッショルド（Ｃｌｅａｒ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴおよびＣｌｅａｒ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴ）を次の式、すなわちｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＣｌｅａｒ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴより小さく、かつＳｃｏｒｅ＿ＧｒａｙがＣｌｅａｒ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴより大きい場合にはＣＬＡＳＳ＝０に設定するという式を使用するステップ４８０内に詳細に示された吟味によって計算する。ステップ４８１においては、ｔｙｐｅ＿ｏｆ＿ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎが１に等しく、前述したとおり、液滴が清澄（０）または不明（５）として単純に分類される第１の分類型であるか否かを調べる吟味が行われる。ｔｙｐｅ＿ｏｆ＿ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎが１に等しければ、フローがステップ４８３に進み、その後その結果とともに図３３のステップ４６６に戻る。ｔｙｐｅ＿ｏｆ＿ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎが１に等しくなければ、フローがその先の分類のためにステップ４７６に進む。
【００７９】
ステップ４７６は、ステップ４７８に示されているスレッショルド値パラメータ（Ｌｇｔ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴ、Ｌｇｔ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴ、Ｌｇｔ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴ）を利用して、Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｉｍａｇｅ内に軽い沈殿があることを示す１の値をＣＬＡＳＳに割り当てる。ステップ４７６は、Ｓｃｏｒｅ＿ＦｌａｇがＬｇｔ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴより小さく、かつＳｃｏｒｅ＿ＦｌａｇがＬｇｔ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴより大きく、かつＳｃｏｒｅ＿ＧｒａｙがＬｇｔ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴより大きければＣＬＡＳＳを値１に設定することを述べた数式を利用する。
【００８０】
ステップ４８４は、ステップ４８６内に詳細に示されたスレッショルド（Ｈｅａｖｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴ、Ｈｅａｖｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴ、Ｈｅａｖｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴ）を次の式、すなわちｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＨｅａｖｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴより小さく、かつｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＨｅａｖｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴより大きく、かつｓｃｏｒｅ＿ｇｒａｙがＨｅａｖｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴより小さければＣＬＡＳＳ＝２を設定するという式とともに使用することによって重い沈殿を算定する。
【００８１】
ステップ４８８は、ステップ４９０内に詳細に示されたスレッショルドＵｇｌｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴ、Ｕｇｌｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴ、Ｕｇｌｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴを次の式、すなわちｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＵｇｌｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴより小さく、かつｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＵｇｌｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴより大きく、かつｓｃｏｒｅ＿ｇｒａｙがＵｇｌｙ＿Ｐｒｅｃｉｐ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴより小さければＣＬＡＳＳ＝３を設定するという式とともに使用することによって荒れた沈殿を算定する。
【００８２】
ステップ４９２は、図３４ｂの分類プロセスに続く。
【００８３】
図３４ｂには、ステップ７０２に続く分類プロセスの続き７００が示されている。ステップ７０４は、ステップ７０３内に詳細に示されたスレッショルド（Ｍｉｃｒｏ＿Ｃｒｙ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴおよびＭｉｃｒｏ＿Ｃｒｙ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴ）を次の式、すなわちｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＭｉｃｒｏ＿Ｃｒｙ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴより大きく、かつｓｃｏｒｅ＿ｇｒａｙがＭｉｃｒｏ＿Ｃｒｙ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴより小さければＣＬＡＳＳ＝８を設定するという式とともに使用することによって微結晶を算定する。
【００８４】
ステップ７０４は、ステップ７０５内に詳細に示されたスレッショルド（Ｃｒｙｓｔａｌ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴ、Ｃｒｙｓｔａｌ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴ、およびＣｒｙｓｔａｌ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴ）を次の式、すなわちｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＣｒｙｓｔａｌ＿Ｆｌａｇ＿ＬＴより小さく、かつｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＣｒｙｓｔａｌ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴより大きく、かつｓｃｏｒｅ＿ｇｒａｙがＣｒｙｓｔａｌ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴより大きければＣＬＡＳＳ＝９を設定するという式とともに使用することによって結晶を算定する。
【００８５】
ステップ７０６は、ステップ７０７内に詳細に示されたスレッショルド（Ｇｒａｉｎｙ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴおよびＧｒａｉｎｙ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴ）を次の式、すなわちＣＬＡＳＳ＝８であり、かつｓｃｏｒｅ＿ｆｌａｇがＧｒａｉｎｙ＿Ｆｌａｇ＿ＧＴより大きく、かつｓｃｏｒｅ＿ｇｒａｙがＧｒａｉｎｙ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴより大きければＣＬＡＳＳ＝７を設定するという式とともに使用することによって粒状の沈殿を算定する。
【００８６】
ステップ７０８は、図３４ｃの分類プロセスの７２５に続く。
【００８７】
ステップ７２６は、図３４ｂのステップ７０８から続いている。
【００８８】
図３４ｃにおいてはステップ７２７が、分類におけるその先の使用のために、７２６（Ｘ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｙ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｃｅｎｔｅｒ、Ｘ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ＿Ｗｉｄｔｈ、Ｙ＿Ｃｌａｓｓｉｆｙ  Ｈｅｉｇｈｔ、Ｐｏｉｎｔｅｒ＿ｔｏ＿ｃｌａｓｓｉｆｙ＿ｉｍａｇｅ、およびｍｖｔ＿ｂｌｏｂ＿ａｎａｌｙｓｉｓ＿Ｐａｒａｍｓ）を入力として取って第１のセットの追加の画像の特徴を計算し、生成する。ステップ７２７においては、ポインタをＣｌａｓｓｉｆｙ＿Ｉｍａｇｅ内の窓に設定してＭＶＴ＿Ｔｏｏｌｓ＿Ｂｌｏｂ＿Ａｎａｌｙｓｉｓが呼び出される。ステップ７２７は小塊のｎｕｍ＿ｆｏｕｎｄを得て、見つかった各小塊についてステップ７２７が、それのａｒｅａ（ｍ）、ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）、ｗｉｄｔｈ（ｍ）、ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ（ｍ）、およびそれぞれの位置をｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｘ（ｍ）およびｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｙ（ｍ）として得られる。これらの値は記録される。これらの計算は、ステップ４５８として図３３内において形成された画像であるＣｌａｓｓｉｆｙ＿Ｉｍａｇｅと呼ばれる画像上で実行される。
【００８９】
ステップ７２８において、ｎｕｍ＿ｆｏｕｎｄがゼロ（０）より大きくなければこのサブルーチンがステップ７３８に進む。しかしながら小塊が見つかると、その先の解析がステップ７２９においてｍ＝１、ｎｕｍ＿ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ＝０、およびｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ（ｍ）＝０を設定することによって開始される。ステップ７３０においては、小塊の比、すなわちＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷ（ｍ）＝ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）／Ｗｉｄｔｈ（ｍ）およびＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷ（ｍ）＝ａｒｅａ（ｍ）／（ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）×ｗｉｄｔｈ（ｍ））が計算される。円形の小塊については、Ｃｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷが１に近い値になる。小塊が細長くなった場合には、１以外の値になる。円形の小塊についてのＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷは、０．７８５に近い値を有する。方形状の小塊については、値がより１に近づく。プログラム・フローがステップ７３２に進む。
【００９０】
ステップ７３２は、液滴が球晶を有するとして分類されるか否かを、７３４内に見つかるパラメータ（Ｃｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷ＿ｌｏｗｅｒ、Ｃｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷ＿Ｕｐｐｅｒ、Ｃｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷ＿Ｌｏｗｅｒ、およびＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷ＿Ｕｐｐｅｒ）の利用によって決定する。次の式、すなわちＣＬＡＳＳ＝８または９であり、Ｃｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷ（ｍ）Ｃｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷ＿Ｕｐｐｅｒより小さく、かつＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷ（ｍ）がＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＨＷ＿ｌｏｗｅｒより大きく、かつＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷ（ｍ）がＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷ＿Ｕｐｐｅｒより小さく、かつＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷ（ｍ）がＣｉｒｃｌｅ＿Ｌｉｋｅ＿ＡＨＷ＿Ｌｏｗｅｒより大きければｎｕｍ＿ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ＝ｎｕｍ＿ｓｐｅｒｏｌｉｔｅ＋１とする式が使用される。ｍ＝ｍ＋１を計算し、ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ（ｍ）＝１を設定することによってインクリメントが行われ、ｍにおいて１つ見つかったことを示す。
【００９１】
ステップ７３６は、ｎｕｍ＿ｆｏｕｎｄに対してｍを吟味することによって、見つけられたすべての小塊が分類されたか否かを吟味し、それらが等しければサブルーチンがステップ７３８に進む。等しくなければ、プログラムがステップ７３０にループ・バックし、上記のとおりに流れる。
【００９２】
ステップ７３８は、７４０とする図３４ｄの分類サブルーチンに進む。
【００９３】
図３４ｄは７４２において図３４ｃから続いており、７４４に進んで第２のセットの追加の特徴が計算される。これらの特徴は、ステップ３２８（図３１）において最良焦点の画像として生成されたオリジナルのＢｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅを用いて生成される。これらの追加の特徴について、図３４ｃ内でｃｌａｓｓｉｆｙ＿ｉｍａｇｅに対して実行された小塊の解析からの結果が使用される。その種の特徴は、パラメータ７４６内に示されるとおり、ｎｕｍ＿ｆｏｕｎｄ、ａｒｅａ（ｍ）、ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）、ｗｉｄｔｈ（ｍ）、ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ（ｍ）、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｘ（ｍ）、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｙ（ｍ）、ｎｕｍ＿ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ、およびｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ（ｍ）である。それらに加えて、図３３のステップ４４８からのａｖｅｒａｇｅ＿ｇｒａｙ  ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄおよび図３１のステップ３２８のｐｏｉｎｔｅｒ＿ｔｏ＿Ｂｅｓｔ＿Ｉｉｍａｇｅを使用する。ステップ７４４において『ｍ』およびｎｕｍ＿ｐｈａｓｅ＿ｓｅｐは、ゼロに等しく設定される。
【００９４】
ステップ７４８において、手前で見つけられた球晶の数（ｎｕｍ＿ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ）がゼロ（０）より大きくなければ、フローがステップ７５６に進み、図３４ｄ内に示されている残りのステップがバイパスされる。しかし、ｎｕｍ＿ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅがゼロ（０）より大きければ、フローがステップ７４９に進み、ｍが１インクリメントされる。その後フローがステップ７５１に進み、『ｍ』とｎｕｍ＿ｆｏｕｎｄの比較に応じてステップ７５６またはステップ７５３のいずれに進むかを吟味する。ステップ７５３においては、図３４ｃのステップ７３２において見つけられたｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ（ｍ）の値が吟味されて、球晶として分類されたか否かが調べられる。分類されていなければフローがステップ７４９にループ・バックする。ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ（ｍ）が１に等しければステップ７５０が実行される。
【００９５】
ステップ７５０においては、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｘ（ｍ）、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｙ（ｍ）、ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）の１／２、およびｗｉｄｔｈ（ｍ）の１／２の情報が使用されて、各球晶の内側のこの縮小された画像内の平均のグレイ値が計算される。以前の小塊の解析から獲得されたＢｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅピクセル・データが利用され、ｐｈａｓｅ＿ｓｅｐ＿Ｇｒａｙ（ｍ）がこの値に等しく設定される。Ｐｈａｓｅ＿ｓｅｐ＿Ｇｒａｙ（ｍ）は、その後Ａｖｅｒａｇｅ＿Ｇｒａｙ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄによりそれを除することによって正規化される。プログラム・フローはステップ７５２に進み、そこでｐｈａｓｅ＿ｓｅｐ＿Ｇｒａｙ（ｍ）が吟味されて、それがパラメータ入力ステップ７５４からのパラメータｐｈａｓｅ＿ｓｅｐ＿Ｇｒａｙ＿ＧＴより大きいか否かが調べられる。それが真であれば、ＣＬＡＳＳが４に等しく設定され、プログラムがステップ７４９にループ・バックする。
【００９６】
ステップ７５１においては自動プログラムが、微小滴を前述の表１に詳細を示した０から９までの１０個の主要クラスのうちの１つに分類完了している。そこでｔｙｐｅ＿ｏｆ＿ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎが２に等しいか否かを調べる吟味が行われる。等しい場合にはフローがステップ７５５に進み、フローが図３３に戻る。ステップ４６６において包括的な分類が完了する。さらに下位カテゴリへの分類が必要であれば、フローがステップ７５８に進む。
【００９７】
ステップ７５８においてプログラム・フローが図３５ａのステップ７６０に進む。
【００９８】
図３５ａにおいては、結晶分類サブルーチン７６２がクラス９の結晶画像をさらに、前述の表２の中で考察した追加の下位クラス９．２、９．４、９．６、９．８、または９．９に分類する。このサブルーチンは、ステップ７６０において開始し、ステップ７６４に進む。ステップ７６４においては、小塊カウンタｍがゼロに設定される。ＣＬＡＳＳが９に等しいか否かを調べる吟味が行われ、等しくなければフローがステップ７７８に進み、図３３のステップ４６６に戻る。ステップ７６４は、前述したステップ７６６に示されるところの入力値（Ａｖｅｒａｇｅ＿Ｇｒａｙ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ、Ｐｏｉｎｔｅｒ＿Ｔｏ＿Ｂｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅ、ｎｕｍ＿ｆｏｕｎｄ、ａｒｅａ（ｍ）、ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）、ｗｉｄｔｈ（ｍ）、ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ（ｍ）、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｘ（ｍ）、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｙ（ｍ）、ｎｕｍ＿ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ、およびｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ（ｍ））を使用する。ＣＬＡＳＳが９に等しければ、以前に１つまたは１つより多くの小塊が見つけられたか否かを調べる別の吟味が行われる。以前に見つけられた小塊が１つだけであれば、フローがステップ７６８に進む。１つより多く見つかっている場合にはフローが図３５ｂのステップ７６９に進む。ステップ７６８においては、高さ対幅の比が計算され、ステップ７７０の針状の特性を表すスレッショルドと比較される。吟味の条件が満たされた場合には、ＣＬＡＳＳが９．２に設定される。満たされなければフローがステップ７７１に進む。ステップ７７１においては、高さ対幅の比がステップ７７２の板状の特性を表すスレッショルドと比較される。吟味の条件が満たされた場合には、ＣＬＡＳＳが９．４に変更され、フローがステップ７７３に進む。満たされなければそれ以上の分類は行われずに、フローがステップ７７８に進み、このサブルーチンが図３３のステップ４６６に戻る。ステップ７７３においては、小塊内の正規化された平均グレイ値Ｃｈｕｎｋ＿Ｇｒａｙ（ｍ）が計算されて、フローがステップ７７４に進む。ステップ７７４において、Ｃｈｕｎｋ＿Ｇｒａｙ（ｍ）がスレッショルドＣｈｕｎｃｋ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴ（ステップ７７５から）より小さければ、ＣＬＡＳＳが９．６に設定されてフローがステップ７７６に進む。ステップ７７６において、Ｃｈｕｎｋ＿ｇｒａｙ（ｍ）がスレッショルドＣｈｕｎｋ＿５０＿ＧＴ（ステップ７７７から）より大きければ、ＣＬＡＳＳが９．８に設定されてフローがステップ７８０に進む。ステップ７８０において、ａｒｅａ（ｍ）がスレッショルドｇｏｒｇｅｏｕｓ＿ＧＴ（ステップ７７９から）より大きければＣＬＡＳＳ＝９．９としてフローがステップ７７８に進む。その後このサブルーチンが図３３のステップ４６６に戻る。
【００９９】
図３５ｂは、画像内に複数の小塊を有するクラス９の画像をさらに、前述の表２の中で考察した追加の下位クラス９．１、９．３、９．５、または９．７に分類するフローチャート７８１を示している。このサブルーチンは、図３５ａのステップ７６９からステップ７８６において開始し、ステップ７８２に進む。ステップ７８２においては、ｍを０に等しいとしてそれぞれの小塊ｍについて、前述したステップ７８４からの入力値（Ａｖｅｒａｇｅ＿Ｇｒａｙ＿Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ、Ｐｏｉｎｔｅｒ＿Ｔｏ＿Ｂｅｓｔ＿Ｉｍａｇｅ、ｎｕｍ＿ｆｏｕｎｄ、ａｒｅａ（ｍ）、ｈｅｉｇｈｔ（ｍ）、ｗｉｄｔｈ（ｍ）、ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ（ｍ）、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｘ（ｍ）、ｌｏｃａｔｉｏｎ＿Ｙ（ｍ）、ｎｕｍ＿ｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ、およびｓｐｈｅｒｏｌｉｔｅ（ｍ））を使用してループが開始する。フローはステップ７８８に進み、そこでｍがインクリメントされ、高さ対幅の比が計算されてステップ７９０の針状の特性を表すスレッショルドと比較される。吟味の条件が満たされた場合には、ＣＬＡＳＳが９．１に設定される。満たされなければフローがステップ７９４に進む。ステップ７９４においては、高さ対幅の比がステップ７９６の板状の特性を表すスレッショルドと比較される。吟味の条件が満たされた場合には、ＣＬＡＳＳが９．３に変更される。満たされなければそれ以上の分類は行われずに、フローがステップ８１２に進み、すべての小塊が吟味されたか否かが判定される。ステップ７９８においては、小塊内の正規化された平均グレイ値（前述したＣｈｕｎｋ＿Ｇｒａｙ（ｍ））が計算されて、フローがステップ８０２に進む。ステップ８０２において、Ｃｈｕｎｋ＿Ｇｒａｙ（ｍ）がスレッショルドＣｈｕｎｋ＿Ｇｒａｙ＿ＬＴ（ステップ８０４から）より小さければ、ＣＬＡＳＳが９．５に設定されてフローがステップ８０６に進む。ステップ８０６において、Ｃｈｕｎｋ＿ｇｒａｙ（ｍ）がスレッショルドＣｈｕｎｃｋ＿５０＿ＧＴ（ステップ８０８から）より大きければ、ＣＬＡＳＳが９．７に設定されてフローがステップ８１２に進む。ステップ８１２においてすべての小塊の吟味が完了していれば、フローがステップ８１０に進み、このサブルーチンが図３３のステップ４６６に戻る。すべての吟味が完了していなければ、次の小塊のためにフローがステップ７８８にループ・バックし、完了するまでプロセスがループする。
【０１００】
図３３、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３５ａおよび３５ｂの中の分類に使用するための代表的なパラメータおよびスレッショルド値を、好ましい値とともに次の表３に示す。これらの値は案内としてのみ働き、状況が許す場合にはこのほかの値が使用されてもよい。たとえば異なる照明条件、マイクロウェルプレートの透明度における変量、タンパク質が成長する媒体および液滴の処方における変量の値も同様に使用できる。当業者は、パラメータおよびスレッショルド値を調整して自分の構成に特有の分類結果に合わせることができる。
【０１０１】
【表３】
2010534837.tif 000005
【０１０２】
プロトタイプ
出願人は、本発明の実用プロトタイプを設計、構築、試験した。
【０１０３】
図３０は、出願人のプロトタイプの主要構成要素を示す。プロテオミクス結晶の検証および検査システム１００は、線形運動の軸を３つ有する。線形アクチュエータ１１５は、好ましくはカリフォルニア州アービンのダイナミック・ソルーションズ（Dynamic Solutions）から入手できる、０．５ｍｍピッチの封入型ボールねじによって駆動される６００ｍｍの行程を伴うモデル＃８０２‐０７６３Ｄ線形アクチュエータである。線形アクチュエータ１１５は、カリフォルニア州サンタクララのアニマティクス・コープ（Animatics Corp．）から入手できる３８オンス‐インチの可用トルクを伴うモデル＃ＳＭ２３２０  ＳＱのインテリジェント自蔵式サーボモータ１１０によって駆動される。サーボモータ１１０は、中央制御ユニット１９０を通じてルーティングされるシリアル接続を通じてウインドウズ（Windows）ベースのコンピュータ１０５と通信する。
【０１０４】
線形アクチュエータ１１５は、花崗岩の天板１７０に固定された静止部分１１６を有する。モータ１１０が、移動部分１１７をｘ軸に沿って移動する。花崗岩の天板１７０は、枠１８０によって支持されている。枠１８０は、脚輪および可調脚を有する。プレート１２７は、移動部分１１７に取り付けられる。プレート１２７の両端においては、スペーサ・ブロック１２８が取り付け治具プレート１２９とプレート１２７の間の空間を設定している。取り付け治具プレート１２９は、その両端においてスペーサ・ブロック１２８によって支持される。取り付け治具プレート１２９は、複数のマイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆの据え付け、取り外し、および位置決めを提供する。マイクロウェルプレート１２５Ａ〜１２５Ｆが９６、３８４、１５３６ウェルの寒天プレート、マイクロタイタウェルプレートまたはそのほかの標本プレートであると好ましい。
【０１０５】
支持体１９１は、取り付け治具プレート１２９に隣接して位置決めされており、光源を含む。好ましい実施態様においては、光源がカリフォルニア州カールスバッドのイージス・エレクトロニクスから入手可能なモデル＃Ａ０８９２５の光ファイバ・バックライトである。
【０１０６】
好ましい実施態様においては線形アクチュエータ１５０が、カリフォルニア州アービンのダイナミック・ソルーションズから入手できる、０．５ｍｍピッチの封入型ボールねじによって駆動される３５０ｍｍの行程を伴うモデル＃８０２‐１３８４Ａである。線形アクチュエータ１５０は、線形アクチュエータ１１５の上方を水平に跨ぎ、柱１５２によって支持される静止部分１５３を有する。移動ベース１５４は、線形アクチュエータ１６０の構成要素のための据え付けベースを提供する。好ましい実施態様においては、線形アクチュエータ１５０がモータ１１０と同じインテリジェント自蔵式サーボモータ１２０によって駆動される。サーボモータ１２０は、中央制御ユニット１９０を通じてルーティングされるシリアル接続を通じてウインドウズベースのコンピュータ１０５と通信する。
【０１０７】
好ましい実施態様においては線形アクチュエータ１６０が、カリフォルニア州アービンのダイナミック・ソルーションズから入手できる、０．５ｍｍピッチの封入型ボールねじによって駆動される１００ｍｍの行程を伴うモデル＃８０２‐０７５６Ｄである。線形アクチュエータ１６０は、垂直に線形アクチュエータ１５０の移動ベース１５４に取り付けられて固定される静止部分１６１を有する。線形アクチュエータ１６０は、インテリジェント自蔵式サーボモータ１３０によって駆動される。サーボモータ１３０はモータ１１０と同じであることが好ましい。サーボモータ１３０は、中央制御ユニット１９０を通じてルーティングされるシリアル接続を通じてウインドウズベースのコンピュータ１０５と通信する。
【０１０８】
移動プレート１６２は、カメラ１５５のための取り付けベースを提供する。好ましい実施態様においては、カメラ１５５がカリフォルニア州ラグーナヒルズのＪＡＩアメリカ・インク（JAI America INC．）のモデル＃ＣＶＭ１の高解像度モノクローム・メガピクセルＣＣＤカメラである。カメラ１５５はレンズ１６５を有する。レンズ１６５が、ニュージャージー州バーリントンのエドモンド・インダストリアル・オプティカル（Edmund Industrial Optical）から入手可能なモデル＃ＮＴ５２‐５７１ｄえあ、０．７５×〜３×のズーム能を有すると好ましい。移動プレート１６２は、カメラ１３５のための据え付けベースも提供する。カメラ１３５が、カリフォルニア州ラグーナヒルズのＪＡＩアメリカ・インクのモデル＃ＣＶＭ１の高解像度モノクローム・メガピクセルＣＣＤカメラであると好ましい。カメラ１３５はレンズ１４５を有する。レンズ１４５が、ニュージャージー州バーリントンのエドモンド・インダストリアル・オプティカルから入手可能なモデル＃ＮＴ５４‐３９６であり、２．５×〜１０×のズーム能を有すると好ましい。
【０１０９】
移動プレート１６２はまた、カリフォルニア州サンタクララのアニマティクス・コープから入手可能な２０オンス‐インチの可用トルクを伴うモデル＃ＳＭ２３１５Ｄのインテリジェント自蔵式サーボモータとするズームレンズモータ１９２のための取り付けベースも提供する。このサーボモータは、移動制御ボックス１９０を通じてルーティングされるシリアル接続を通じてウインドウズベースのコンピュータ１０５と通信する。ズームレンズモータは、従来的なベルト駆動を通じてズームレンズ１４５を作動する。
【０１１０】
バーコードリーダ１７５は、線形アクチュエータ１１５に隣接して据え付けられ、花崗岩の天板１７０上に固定された支持体１７２に取り付けられる。バーコードリーダ１７５は、マイクロウェルプレートが線形アクチュエータ１５０の下方に位置決めされるとき、そのマイクロウェルプレートに取り付けられたバーコード・アイデンティティ・ラベルを調べるべく位置決めされる。バーコードリーダ１７５が、ニュージャージー州ニューアークのキーエンス・コーポレーション・オブ・アメリカから入手可能なモデル＃ＢＬ６０１であると好ましい。
【０１１１】
プレート・センサ送信機／受信機１８６もまた、支持体１７２に固定されており、送信機／受信機１８６によって放射され、反射器１８８によって反射される光ビームをマイクロウェルプレート１２５が遮るときを検知するべく整列されている。反射器１８８は、線形アクチュエータ１１５の反対側の支持体１９１上に取り付けられている。プレート・センサ送信機／受信機１８６および反射器１８８は、カリフォルニア州サンタアナのウエスタン・スイッチ・コントロールズから入手可能なモデル＃Ｅ３Ｔ‐ＳＲ１３であると好ましい。
【０１１２】
プロトタイプの接続を示すブロック図
図６は、出願人のプロトタイプの接続を図解したブロック図を示す。線形アクチュエータのモータ１１０、１２０、および１３０、およびズーム・モータ１９２は、電気接続を通じて４８ボルトのＤＣ電源６８０からＤＣ電力を受け取る。線形アクチュエータのモータ１１０、１２０、および１３０、およびズーム・モータ１９２は、共通シリアル・ライン６３３を通じてウインドウズベースのコンピュータ１０５と通信する。バーコードリーダ１７５は通信ラインを通じてコンピュータ１０５と通信し、プレート・センサ１８６は通信ラインを通じてコンピュータ１０５と通信する。モニタ６２０は、コンピュータ１０５から送信された情報をオペレータに表示する。カメラ１３５および１５５は、通信ラインを通じてフレーム・グラバ６３０と通信する。フレーム・グラバ６３０はコンピュータ１０５内にインストールされ、マサチューセッツ州ベッドフォードに合衆国オフィスがあるコレコ・イメージングのＰＣＶｉｓｉｏｎであると好ましい。フレーム・グラバ６３０は、カメラからの画像をデジタル化し、コンピュータ１０５内においてデジタル化された画像データ配列を形成する。４ポート・イーサネット・ハブ６４０が、コンピュータ１０５、中央制御ユニット１９０、おおび外部イーサネット６７０の間の接続を提供する。イーサネットに対する接続を提供することによってコンピュータネットワーク通信が可能になる。中央制御ユニット１９０は、アナログコントロール・ラインを通じて光源１９４を制御する。中央制御ユニット１９０は、２４ボルトのＤＣ電源６６０から２４ボルトのＤＣ電力を受け取る。中央制御ユニット１９０には緊急停止ボタンおよびスイッチ（ｅストップ）６５０が接続されている。
【０１１３】
実験結果
システムから５３個の試験画像が得られ、システムによる自動分類および４人の科学者による手動分類の両方が行われた。表４は、異なる科学者とシステムによって提供される自動分類の間の相関パーセンテージを示す。
【０１１４】
【表４】
2010534837.tif 000006
【０１１５】
色の利用
別の好ましい実施態様において、本発明は、カラー画像を記録するべく構成される。タンパク質結晶化プロセスにおける特定の沈殿生成物が特有の色を有し、結晶解析研究者または自動化された画像解析アルゴリズムが結晶化の結果を区別する補助に色情報を使用できるため、カラー画像が解析可能であることが望ましい。
【０１１６】
トゥルー・カラー・ピクチャ
図３７は、取り付け治具プレート１２９上に位置決めされたマイクロウェルプレート１２５Ａの側面図を示す。埋め込み光源１９４を伴う支持体１９１が、取り付け治具プレート１２９の脇に位置決めされる。光ガイド１９５からの光が切り抜き１３１を通って上方に指向される。光ガイド１９５は、取り付け治具プレート１２９とプレート１２７の間に、それら両方のプレートが干渉することなく光ガイド１９５の周囲で移動可能となるように位置決めされている。
【０１１７】
光ガイド１９５からの光がマイクロウェルプレート１２５Ａを通過する前にプログラム可能な角度においてそれの直線偏光が可能となるように直線偏光フィルタ３５２が光ガイド１９５の上に回転可能に据え付けられている。偏光器駆動ベルト３５６（図３８に上面図を示す）が垂直軸周りに偏光フィルタ３５２を回転する。偏光駆動ベルト３５６は、モータ３５８によって駆動される。モータ３５８は、ＣＣＵ  １９０（図４０）によって制御される。第２のフィルタ３５４（図３９に上面図を示す）がマイクロウェルプレート１２５Ａの上方に位置決めされ、その結果、マイクロウェルプレート１２５Ａを通過した光がカメラのズームレンズ１４５に入る前に第２のフィルタ３５４を通る。第２のフィルタ３５４は、フィルタ・ホイール装置３５５上に据え付けられている。フィルタ・ホイール装置３５５は、オペレータにより選択された第２のフィルタ３５４をズームレンズ１４５の下方の位置に回転させる。選択される第２のフィルタ３５４は、赤、緑、または青いずれかのダイクロイック・フィルタであると好ましい。赤、緑、および青の第２のフィルタを通じて撮られた個別の画像が合成されてトゥルー・カラー画像が形成されると好ましい。
【０１１８】
偽色画像
赤、緑および青のフィルタ３５４を使用して形成できるトゥルー・カラー画像に加えて偽色（擬似色とも呼ばれる）画像、第２のフィルタに関して３つの異なる偏光角で直線偏光フィルタ３５２を使用して３つの個別の画像を撮ることによって形成できる。この好ましい実施態様においては、直線偏光フィルタが前述のダイクロイックの第２のフィルタ３５４の代わりになる。たとえば、偏光軸を互いに対して９０度にすること、および互いに対してプラスおよびマイナス４５度にすることができる。これら３つの画像は、その場合に赤、緑、青と呼ばれ、偽色画像が作られる。結晶が、何らかの偏光回転効果を呈するときには、非常に色彩豊かな画像が結果として得られる。この擬似色画像は、非常に小さく細かい結晶を画像の背景の物質から検出する上で有用である。このほかの偏光角度も同様に選択できる。
【０１１９】
好ましい実施態様においては、光ガイド１９５がカリフォルニア州カールスバッドのイージス・エレクトロニクスから入手可能なモデル＃Ａ０８９２５の光ファイバ・バックライトである。光源１９４は、ニュージャージー州バーリントンのエドモンド・インダストリアル・オプティクスから入手可能なドーラン‐ジェナー・モデルＰＬ‐９００である。第１の偏光フィルタ３５２、第２のフィルタ３５４（直線偏光フィルタ、およびダイクロイックの赤、緑、青フィルタを含む）は、ニュージャージー州バーリントンのエドモンド・インダストリアル・オプティクスから入手できる。フィルタ・ホイール装置３５５は、カリフォルニア州サンタバーバラのインテグレーテッド・サイエンティフィック・イメージング・システムズ・インク（Integrated Scientific Imaging Systems， Inc．）から入手できるモデルＦＷ１である。
【０１２０】
ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ光源
別の好ましい実施態様においては、ＬＥＤのアレイが使用されて、マイクロウェルプレートがカメラ１５５のレンズ１６５の下に位置決めされるときにそれらを照明する。ＬＥＤアレイの利用はいくつかの利点を提供し、それには（１）１５０ワットのハロゲン封入白熱電球を使用するドーラン−ジェナー光源の数百時間台の寿命に比べて、寿命が１００００時間台である点、（２）ある程度の大きさを超えて輝度が変化するとき、輝度とともに実質的に変化する放射スペクトルを有する白熱光源に比べて、放射スペクトルが比較的一定である点、（３）白熱電球のはるかに長いオン?オフ時間に比べて、オン?オフ切り換え時間がミリ秒またはそれ未満で測定される点、（４）全体的な輝度が、１５０ワットのハロゲン電球およびフラット・パネルの５倍を超える点、（５）消費電力が５０ワットに満たないという６００個のＬＥＤアレイのより低い消費電力、および（６）白熱電球によって作用がもたらされる拡散フラット・パネルに比べて、アレイに対して垂直方向により多く指向される光、といった利点が含まれる。
【０１２１】
ＬＥＤは、最適光源を提供する。たとえば図５６ａは、マイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＥ１１およびＦ１１の拡大画像を示す写真である。図５６ａにおいて撮られた写真はハロゲン封入白熱電球を光源として利用した。ウェルＥ１１内の液滴は、差し渡し約１．２ミリメートルである。
【０１２２】
比較として図５６ｂは、マイクロウェルプレート１２５Ａの同じウェルＥ１１およびＦ１１を示す。図５６ｂにおいて撮られた写真は、図４３に示されているものに類似のＬＥＤアレイを光源として利用した。図５６ａおよび図５６ｂによって明確に立証されるとおり、ＬＥＤアレイは、はるかに強く、かつ方向性のある光源を提供する。結果は、画像内のより良好な鮮明度となる。
【０１２３】
画像の改善をさらに例証するために、図５７ａに、図５６ａに示されている写真よりさらに高い倍率で撮られた写真を示す。図５７ａは、マイクロウェルプレート１２５ＡのウェルＥ１１内の微結晶を含む液滴の詳細を示す。図５７ａにおいて撮られた写真は、図５６ａで使用したハロゲン封入白熱電球を利用した。
【０１２４】
その対比として図５７ｂは、図５７ａと同じウェルＥ１１を示す。しかしながら図５７ｂにおいては、図５６ｂのＬＥＤアレイが光源として使用された。ＬＥＤアレイ光源を使用することによって、液滴内のより微弱な微結晶の撮像を達成することが可能であった。
【０１２５】
好ましいＬＥＤアレイ光源
図４４に示されるとおり、ＬＥＤアレイ光源９００が取り付け治具プレート１２９とプレート１２７の間に取り付けられ、ＬＥＤアレイ光源９００がマイクロウェルプレート１２５Ａに照明を提供している。ＬＥＤアレイ光源９００は、側方の支持体９０１および９０２によって支持される。
【０１２６】
図４１は好ましいＬＥＤアレイ光源９００の分解図を示し、図４２はＬＥＤアレイ光源９００の斜視図を示す。ＰＣＢ（プリント回路基板）９０２がねじ９０４を介して底部９０３に取り付けられる。ＬＥＤ  ９０５は、図示のとおりにＰＣＢ  ９０２に挿入される。ＬＥＤは多くの供給元から入手可能であるが、好ましいＬＥＤ  ９０５は、フロリダ州バルリコのブライトＬＥＤオプトエレクトロニクス（Brite‐LED Optoelectronics）から入手可能な部品番号‐ＢＬ‐  ＬＢＵＷ５Ｂ２０Ｃ‐ＮＢの白色光ＬＥＤである。
【０１２７】
図４１が、ＰＣＢ  ９０２に取り付けられるＬＥＤ  ９０５の総数のごくわずかな部分しか示していないことに注意されたい。図４３は、ＰＣＢ  ９０２に取り付けられたＬＥＤ  ９０５の好ましいアレイ９１５の上面図を示す。好ましい実施態様においては、ＬＥＤアレイ９１５が６２４個のＬＥＤ  ９０５を含む。電力コネクタ９０６および制御コネクタ９０８は、ともに拡張部９０７に取り付けられる。
【０１２８】
図４１においては、ファン９１０およびフィルタ９１１がともに上側部分９０９に取り付けられている。また上側部分９０９は、切り抜き部分９１２も有する。拡散パネル９１３Ａおよび取り付けけ枠９１３Ｂが、図示のとおり切り抜き部分９１２の上に取り付けられる。好ましい実施態様においては、拡散パネル９１３Ａが、１２０グリットのスプレーを用いて１つの面がサンドブラストされたガラス板であり、サンドブラストされた側がＬＥＤアレイに面する。好ましい拡散パネルは、ニュージャージー州バーリントンのエドモンド・インダストリアル・オプティクスからモデルＦ０２‐１４６として入手できる。拡散パネル９１３Ａは、より一様に分布する光源が検査されているマイクロウェルプレートに与えられるようにＬＥＤアレイ９１５からの光を拡散する。
【０１２９】
ＬＥＤアレイ光源の動作
ＬＥＤアレイ光源９００がコンピュータ１０５（図４４）によって制御されると好ましい。レンズ１６５の下のエリア内のＬＥＤ  ９０５が、コンピュータ１０５によって自動的に『オン』される。同様に、点灯しているＬＥＤ  ９０５のエリアからレンズ１６５が離れるとき、点灯しているＬＥＤ  ９０５をコンピュータ１０５が自動的に『オフ』にする。全体的な結果は、レンズ１６５の位置がマイクロウェルプレート１２５Ａに関して変更されるに従って、レンズ１６５の下の点灯されるＬＥＤ  ９０５のパターンがレンズ１６５の位置に従う。
【０１３０】
特定のＬＥＤを選択的に『オン』にし、ほかのＬＥＤを選択的に『オフ』にすることによって、必要なエリア（すなわち、レンズ１６５の近傍のエリア）に対してだけ光が振り向けられる。この態様で光を制御することによって、ユーザは、検査されていないウェルに振り向けられる光および熱の量を最小化する。過剰な光および熱がマイクロウェルプレート内の微結晶の成長に有害な影響を与える可能性があるため、このことは重要である。
【０１３１】
多様なＬＥＤ輝度
アレイ内のＬＥＤに対する電流は、アレイの輝度がプログラム可能となるようにコンピュータ１０５によって制御される。輝度を変化させることによってカスタム化された照明の適用をプログラムできる。好ましい実施態様においては、点灯されるＬＥＤの輝度が適切なプログラミング・コンピュータ１０５によって変更される。コンピュータ１０５は、その場合にプログラム可能なドライバ９７３（図４４）を制御して、所望の輝度が発揮されるようにＬＥＤを駆動する。ＬＥＤに対する電流が増加するに従って、ＬＥＤによって生成される光の輝度が増加する。照明レベルは、『オフ』から全電流の『オン』まで変化できる。
【０１３２】
好ましい実施態様の動作を描写するシーケンス
図４５は、取り付け治具プレート１２９上に位置決めされたマイクロウェルプレート１２５を示す。ＬＥＤアレイ９１５が、マイクロウェルプレート１２５Ａの下左側に位置決めされる。（図４５においては、ＬＥＤアレイ光源９００の動作をより良好に説明できるように、拡散パネル９１３Ａ（図４２）が示されていないことに注意されたい。また、図４６〜５０（Ｂ）においては、このほかのこの好ましい実施態様の取り付け治具プレート１２９等の要素もＬＥＤアレイ光源９００の動作をより良好に説明できるように示されていない。）
【０１３３】
図４６（Ａ）においては、コンピュータ１０５がレンズ１６５を、それがマイクロウェルプレート１２５Ａの左下コーナのウェルの上方となるように位置決めした。またコンピュータ１０５は、レンズ１６５の下のＬＥＤ  ９０５のグループをオンにした。図４６（Ｂ）は、オンにされたＬＥＤのパターン９１６をより明確に示す。『オン』になっているＬＥＤは、すべてが黒で図４６（Ａ）および（Ｂ）に示されている。好ましいパターン９１６は、概略で六角形の形状を有する。好ましくは、パターン９１６の中心が、マイクロウェルプレート１２５Ａの左下コーナのウェルのところにあるレンズ１６５の中心の下に位置決めされる。
【０１３４】
図４７（Ａ）においては、コンピュータ１０５がレンズ１６５を上に向かって１つ分の位置だけ、それがマイクロウェルプレート１２５Ａの左下コーナのウェルの上に続く次のウェルの上方となるように移動した。またコンピュータ１０５は、新しい位置のレンズ１６５の下のＬＥＤ  ９０５のグループをオンにした。図４７（Ｂ）は、パターン９１６の新しい位置をより明確に示す。
【０１３５】
類似の態様でコンピュータ１０５は、ウェルからウェルへと上に向かってレンズ１６５およびパターン９１６の移動を続ける。それは、図４８（Ａ）に示されるとおり、コンピュータ１０５が上に向かってレンズ１６５を移動し、その結果それがマイクロウェルプレート１２５Ａの左上コーナのウェルの上方となるまでである。図４８（Ｂ）は、図４８（Ａ）に示されているところのパターン９１６のそれぞれの位置をより明確に示す。
【０１３６】
図４９（Ａ）においては、コンピュータ１０５がレンズを移動して図４６（Ａ）に示された位置に戻した。また取り付け治具プレート１２９（図４４および４５）がマイクロウェルプレート１２５Ａの位置を１つ左に移動した。したがってこのときのレンズ１６５は、マイクロウェルプレート１２５Ａの下左コーナのウェルのすぐ右のウェルの上方にある。またコンピュータ１０５は、新しい位置のレンズ１６５の下のＬＥＤ  ９０５のグループをオンにした。図４９（Ｂ）は、パターン９１６の新しい位置をより明確に示す。
【０１３７】
類似の態様においてコンピュータ１０５は、レンズ１６５およびパターン９１６がウェルからウェルへと進むように、レンズ１６５、パターン９１６、および取り付け治具プレート１２９の移動を続ける。それは、図５０（Ａ）に示されるとおり、レンズ１６５が、マイクロウェルプレート１２５Ａの右上コーナのウェルの上方となるまでである。図５０（Ｂ）は、パターン９１６の新しい位置をより明確に示す。
【０１３８】
マイクロウェルプレートが静止しているＬＥＤアレイの実施態様
図５１（Ａ）は、本発明の別の好ましい実施態様の上面図を示す。マイクロウェルプレート１２５Ａは、プラットフォーム９２０上で静止している。レンズ１６５Ｂが、コンピュータ１０５を介してロボット工学的に制御され、垂直の動きおよびｘおよびｙ方向における動きが可能である。
【０１３９】
図５１（Ｂ）に示されているとおり、ＬＥＤアレイ光源９００がマイクロウェルプレート１２５Ａの下側に位置決めされており、それもまた静止している。図５１（Ａ）および（Ｂ）に示されている好ましい実施態様においては、コンピュータ１０５がレンズ１６５の移動を制御する。コンピュータ１０５はまた、前述と類似の態様でＬＥＤ  ９０５を『オン』および『オフ』することによってマイクロウェルプレート１２５Ａの下側でパターン９１６を移動する。
【０１４０】
たとえば図５２（Ａ）においては、コンピュータ１０５がレンズ１６５を、マイクロウェルプレート１２５Ａの右下コーナのウェルの上方に位置決めされるようにそれを移動した。ＬＥＤ  ９０５のパターン９１６は、レンズ１６５の下に中心決めされる。図５２（Ｂ）は、パターン９１６の新しい位置をより明確に示す。
【０１４１】
図５３（Ａ）においては、コンピュータ１０５がレンズ１６５を『ｘ』および『ｙ』方向に、それがよりマイクロウェルプレート１２５Ａの中心に向かったウェルの上方に位置決めされるように移動した。コンピュータ１０５は、パターン９１６がレンズ１６５の下になる効果が得られるように、特定のＬＥＤを『オン』に、そのほかのＬＥＤを『オフ』にした。図５３（Ｂ）は、パターン９１６の新しい位置をより明確に示す。
【０１４２】
このようにしてコンピュータ１０５は、レンズ１６５がマイクロウェルプレート１２５Ａの任意のウェルの上方となるようにそれを移動することが可能である。さらにコンピュータ１０５は、パターン９１６が常にレンズ１６５の移動に従い、それがレンズ１６５の下側となる効果が得られるように特定のＬＥＤを『オン』に、そのほかのＬＥＤを『オフ』にすることが可能である。
【０１４３】
『Ｘ』および『Ｙ』軸に関してレンズが静止しているＬＥＤアレイの実施態様
図５４（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の別の好ましい実施態様を示している。ロボット・アーム９３０および９３１がプラットフォーム９３２を把持する。マイクロウェルプレート１２５Ａは、プラットフォーム９３２上にある。レンズ１６５Ｃは、マイクロウェルプレート１２５Ａの上方に位置決めされており、好ましくは上昇および下降ができる。しかしながらそれはｘおよびｙ軸に関して静止したままとなる。ロボット・アーム９３０および９３１は、コンピュータ１０５によって制御され、ｘおよびｙ軸に沿ってプラットフォーム９３２を移動することができる。ＬＥＤアレイ光源９４０は静止しており、レンズ１６５Ｃの下側に位置決めされている。ＬＥＤアレイ光源９４０からの光は、上向きの照明をプラットフォーム９３２の切り抜き部分９４１を通じて提供する。ＬＥＤアレイ光源９４０は、図４２および４３に示されているＬＥＤアレイ光源９００に非常に類似しているが、図４３に示されているアレイ９１５よりアレイ９４３がはるかに小さい点において異なる。アレイ９４３は、それの位置がレンズ１６５Ｃのｘ−ｙ位置に関して固定されることから、より小さくすることができる。たとえば好ましいアレイ９４３は、図４３に示された６２４個のＬＥＤ  ９０５に比べて約１００個のＬＥＤ  ９０５を有する。
【０１４４】
図５４（Ｂ）においては、レンズ１６５Ｃがマイクロウェルプレート１２５Ａの中心に向かったウェルの上方にある。図５４（Ｃ）〜（Ｅ）においては、ロボット・アーム９３０および９３１がプラットフォーム９３２を負の『ｙ』方向および負の『ｘ』方向に移動し、その結果レンズ１６５Ｃがマイクロウェルプレート１２５Ａの右上コーナに向かったウェルの上にある。図５４（Ｃ）は側面図を示し、図５４（Ｄ）および（Ｅ）は上面図を示す。図５４（Ｅ）は、アレイ９４３の上方のレンズ１６５Ｃの部分破断上面図を示す。
【０１４５】
上記の態様でコンピュータ１０５は、マイクロウェルプレート１２５Ａ内の任意のウェルがアレイ９４３とレンズ１６５Ｃの間に位置決め可能となるようにプラットフォーム９３２のｘ−ｙ位置を変更することが可能である。
【０１４６】
多様なＬＥＤアレイのパターン形状
前述の好ましい実施態様においては、パターン９１６が六角形であるとして示された（図４６（Ｂ））。しかしながらコンピュータ１０５は、多様なパターン形状を作成するべくプログラム可能である。たとえば図５５（Ａ）は、概略で円の形状のパターン９６０を示す。図５５（Ｂ）は、概略でドーナツ形状のパターン９６１を示す。パターン９６１は、暗視野照明の提供のために使用される。暗視野照明は、側方からのウェルの照明に使用される。暗視野照明は、観察されている結晶のエッジを全体の画像との比較において明るく見せる。
【０１４７】
図５５（Ａ）および（Ｂ）に示された形状に加えて、そのほかの多様なパターン形状も可能である。たとえばコンピュータ１０５を、方形、矩形、八角形、五角形、三角形等の形状、または多様なそのほかの形状のパターンを作成するべくプログラムすることができる。
【０１４８】
パターン内の多様な輝度
図５５（Ｃ）は、ＬＥＤアレイ９４３の上面図を示す。この好ましい実施態様においてはコンピュータ１０５が、アレイのほぼ中心に中心が置かれる４つの概略で円形のゾーン９３６Ａ〜９３６Ｄに配置されたＬＥＤの輝度を個別に制御するべくプログラムされる。これは、対称に配置された輝度レベルを有するパターンを提供する。たとえばゾーン９３６Ａがもっとも低い輝度レベルを有し、ゾーン９３６Ｂがゾーン９３６Ａより高い輝度レベルを有し、ゾーン９３６Ｃがゾーン９３６Ｂより高い輝度レベルを有し、ゾーン９３６Ｄがもっとも高い輝度レベルを有する。
【０１４９】
『Ｘ』および『Ｙ』軸に関してレンズが静止している小型アレイ
別の好ましいアレイは、上で述べたところの１００個または６２４個のＬＥＤに代わり、概ね３７個のＬＥＤ  ９０５を有する。レンズがＸおよびＹ軸に関して静止したままであることから小さいアレイしか必要とならない。マイクロウェルプレートはＸおよびＹ軸に沿って移動するが、ＬＥＤアレイおよびレンズは静止している。たとえば図７５（Ａ）は、図７５（Ｂ）〜（Ａ）を参照するオン／オフ／輝度の凡例を示す。この好ましい実施態様においては、アレイが小さく、レンズの中心が常に中心のＬＥＤの直上にある。各ＬＥＤは、オフから最大輝度のオンに、またはオンとオフの間の任意の輝度に変更してレンズの下側にパターンを作成することが可能である。見本の好ましいパターンが図７５（Ｂ）〜（Ｆ）に示されている。
【０１５０】
紫外線顕微鏡
別の好ましい実施態様は、タンパク質結晶成長を監視するためのタンパク質結晶監視システムを提供する。システムは、顕微鏡に照明を提供する少なくとも１つの紫外線発光ダイオードを伴う紫外線顕微鏡を含む。好ましい実施態様においては、顕微鏡のレンズの端部の周囲の円に８個の紫外線ＬＥＤが取り付けられ、それぞれのＬＥＤは、顕微鏡の焦点領域に合焦される。ＬＥＤの波長は、ほとんどの場合はトリプトファンの２８０ｎｍとなる蛍光発光アミノ酸の１つの吸収ピークと整合される。ＬＥＤの帯域幅は狭く、したがってＬＥＤ光のフィルタ処理は必要ない。アミノ酸から蛍光発光される光は、主として反射された２８０ｎｍの光を遮るためにフィルタ処理され、フィルタ処理後の蛍光が電荷結合装置（ＣＣＤ）センサを伴ったカメラによって撮像される。画像は、デジタル的に記録され、また好ましくはその後に続く解析のためにストアされる。システムは、タンパク質結晶成長について多数のハンギングドロップまたはシッティングドロップを監視するべく適合されたロボット構成要素を含むと好ましい。ロボット装置が、より近い解析に向けて関心試料を絞り込むためにパターン認識アルゴリズムを用いてプログラムされたコンピュータ・プロセッサ構成要素を含むと好ましい。
【０１５１】
この好ましい実施態様においては、以下に述べるとおり、ズーム可視光カメラ１３５が紫外線カメラ５３５に置き換えられる。そのカメラの詳細が図６１に示されている。カメラ５３５は、エドマンズ・サイエンティフィック（Ｅｄｍｕｎｄｓ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）によって供給されるズームレンズユニット５０８（部品番号ＵＶ  Ｔ５８‐９４６）を含む。このユニットは、８個の紫外線ＬＥＤ  ５１０も含む。これらのＬＥＤは、約２８０ｎｍにおいて狭帯域紫外線光を生成するべく設計されている。８個の紫外線ＬＥＤは、図６１に示されているとおり、環状取り付け治具５１２の周囲に円形に配置されており、それらのそれぞれは、環状取り付け治具内に含められた小型レンズによってレンズユニット５０８の焦点深度を囲い込む領域に合焦される。ユニットは、帯域通過フィルタ（図示せず）をレンズユニットの内側に含み、それが、検査している液滴の領域から反射された２８０ｎｍの光の実質的に全部を含めて約３００ｎｍ未満の実質的にすべての光を遮断する。カメラユニットは、懸垂液滴のデジタル画像を生成するために、図示されていない紫外線ＣＣＤセンサユニットも含む。好ましい実施態様においては、センサユニットがソニー（Ｓｏｎｙ）によって提供される部品番号ＳＯＮＹ  ＸＣＤ‐ＳＸ９１０ＵＶである。
【０１５２】
図６２（Ａ）および（Ｂ）は、可視光カメラおよび出願人によって構築された本発明のプロトタイプ版を用いて獲得された懸垂液滴の画像を比較している。紫外線画像（図６２（Ｂ））と可視光画像（図６２（Ａ））の比較によって、可視光ユニットだけを伴う従来技術システムでは一般に不可能だった塩の結晶をタンパク質結晶から区別することが本発明に可能であることが立証される。
【０１５３】
ハンプトン・ピン内の結晶を見つけるための利用
別の好ましい実施態様においては、結晶が、図５９および６０に示されたハンプトン・ピンの馬毛ループ上またはその中に位置するタンパク質結晶であり、かつロボット・システムがＸ線結晶解析のために使用されるアクター（ＡＣＴＯＲ）システムである。これら両方は、ともに背景技術の項において論じられている。
【０１５４】
この好ましい実施態様は、ハンプトン・ピンの馬毛ループ上またはそれの中の１つまたは複数の結晶の位置を精密に突きとめ、アクターＸ線結晶解析システム内においてＸ線ビームを用いた結晶の照明が可能となるようにするために、８個の紫外線ダイオード・レーザを有する紫外線顕微鏡を利用する。利用される顕微鏡は、好ましくは『紫外線顕微鏡』の見出しの下に前述されると共に、図６１にも示されている顕微鏡／ズームレンズ５０８である。図６３（Ａ）および（Ｂ）は、出願人によって本発明の立証に使用された試験構成を示す。図６３（Ａ）および（Ｂ）は、ハンプトン・ピンの『ループ』５３０に指向された顕微鏡５０８およびＵＶ  ＬＥＤアレイ５１０を示す。図６４は、ループ上の結晶のＵＶ画像を、同一のループの可視光画像との比較として示す。図６５〜６９は、いかに明確かつ精密に本発明の紫外線画像内においてタンパク質結晶の位置が突きとめられるかを立証している追加の画像である。
【０１５５】
この好ましい実施態様においては、顕微鏡５０８およびＵＶ  ＬＥＤアレイ５１０が利用されてループ５３０内のタンパク質結晶がより正確に見つけられた後に、アクター・システムが結晶を認識し、それにＸ線ビームを自動的に指向するようにプログラムされる。
【０１５６】
そのほかの好ましい実施態様
図７０は本発明の別の好ましい実施態様の分解図を示し、図７１はそれの簡略図を示し、図７２はそれの斜視図を示す。この好ましい実施態様においては、紫外線ＬＥＤ  ５５１（図７１）がマイクロウェルプレート５５２のウェルの照明に利用される。
【０１５７】
図７０は、この好ましい実施態様の構成要素のうちのいくつかの分解図を示す。これらの構成要素は、ディスク・ロングパス・フィルタ５８１、ロングパス・フィルタ５８２、顕微鏡レンズユニット５０８、立方体ミラー取付台５８３、３ｍｍのドウェル５８４、ミラー据え付け台５８５、およびビームスプリッタ５５３を含むと好ましい。
【０１５８】
ＵＶ  ＬＥＤ  ５５１は、ＬＥＤ据え付け台５９０に取り付けられる（図７１）。ＬＥＤ  ５５１からのＵＶ光は、ビームスプリッタ５５３によって反射され、その結果、マイクロウェルプレート５５２内の成長中の結晶を照明する。ビームスプリッタ５５３は、ＵＶ光を反射するが蛍光発光している光を通過させるように構成される。図７１に明確に示されているとおり、ＵＶ光は、横向きにビームスプリッタ５５３に指向され、その後、下向きに反射されてマイクロウェルプレート５５２のウェル上に至る。マイクロウェルプレート内の結晶は、上向きに光を蛍光発光する。蛍光発光している光は、ビームスプリッタ５５３を通過し、レンズユニット５０８を通ってカメラ５３５に至る。
【０１５９】
図７３は、図７０〜７２に示されている実施態様に類似の本発明の別の好ましい実施態様を示す。図７３においては、ＵＶ  ＬＥＤ  ５５１が、ＵＶ  ＬＥＤアレイ５７１に置き換えられている。ＵＶ  ＬＥＤアレイ５７１は、前述と類似の態様でマイクロウェルプレート５５２上にＵＶを指向する。しかしながらＵＶ  ＬＥＤのアレイが利用されることから、ＵＶ光の輝度が増加され、それがより多くの蛍光発光および結晶のより精密な撮像を可能にする。
【０１６０】
ＵＶ  ＬＥＤの置換
注意される必要があるが、上述したＵＶ  ＬＥＤは、多様なタンパク質結晶への適応に望ましい場合には置換えが可能である。たとえば、特定のタンパク質結晶は、特定波長のＵＶ光によって励起されたときにそれ独自の波長で蛍光発光する。蛍光発光を達成するためにＵＶ  ＬＥＤの波長が、蛍光発光する顕微鏡的結晶の吸収のピークに整合される。たとえば、背景技術のセクションの中で説明したとおり、トリプトファンは約２８０ｎｍの波長で照射されると約３４８ｎｍの波長で蛍光発光し、チロシンは約２７４ｎｍの波長で照射されると約３０３ｎｍの波長で蛍光発光し、フェニルアラニンは約２８２ｎｍの波長で照射されると約２５７ｎｍの波長で蛍光発光する。加えて、特定の波長において蛍光発光するそのほかのタンパク質結晶が存在する。これらのタンパク質結晶を撮像するために、適切な波長を伴う適切なＵＶ  ＬＥＤが利用される必要がある。
【０１６１】
以上の好ましい実施態様は特定的に記述されてきたが、当業者は、本発明の精神から逸脱することなしに、上に開示されている特定の実施態様に対する多くの変更が可能であることを認識するだろう。たとえば、上で述べた白色光ＬＥＤに加えて、赤、緑、または青のＬＥＤ等の特定の色出力を伴うＬＥＤのアレイを好適に使用できる。また、赤、緑、および青の発光器を含む個別のＬＥＤを利用して、制御コンピュータによる制御時に希望に応じて任意の色出力を提供することも可能である。それに加えて、光と撮像装置の間の同期が得られるようにＬＥＤをストローブすることができる。また、図４１〜５７ｂに示されている実施態様において、レンズ１６５がいずれかのカメラに取り付けられること（図１に示されているカメラ１３５または１５５等）、または顕微鏡に取り付けられること（図５８に示されている顕微鏡９７４等）が可能である。上記の好ましい実施態様が、線形アクチュエータ１１５、１５０、および１６０が協働して動作し、タンパク質結晶を逐次的にカメラ１５５および１３５の下方に位置決めする位置合わせ装置を特定的に述べているが、同じ目的のために利用可能な多様なほかのタイプのロボット位置合わせ装置が存在する。たとえば、複数のマイクロウェルプレートが静止位置に保持される位置合わせ装置を構成できる。カメラレンズが、水平面内において拘束されることなく好適に移動できる位置合わせ装置に取り付けられることになる。カメラレンズは、水平面内においてマイクロウェルからマイクロウェルへと逐次的に移動する。あるマイクロウェルの上方の位置となった後は、垂直方向においてレンズを上昇または下降させて適正なズームおよび焦点を達成することができる。別の実施態様においては、カメラ１５５および１３５が水平の移動に関して静止したままとなる位置合わせ装置を構成できる。この実施態様においては、複数のマイクロウェルプレートが、水平面内において拘束されることなく好適に移動できる位置決めプラットフォーム上に好ましく配置されることになる。この態様においては、各マイクロウェルが適切なカメラの下に逐次的に位置決めされるように位置決めプラットフォームが移動できる。手前の実施態様と同様に、あるマイクロウェルの上方に位置した後は、垂直方向においてレンズを上昇または下降させて適正なズームおよび焦点を達成することができる。また、第１の好ましい実施態様はハンギングドロップ法によって成長させる結晶の検査を考察したが、それに等しい効果を伴ってほかの方法を利用するほかの結晶成長を検査することが可能である。たとえば、図１２は、油中水性液滴タンパク質結晶化の結果として得られたタンパク質結晶成長を示す。カメラ１３５および１５５は、液滴３６２内の結晶に合焦する。また上記の好ましい実施態様は、液滴中のタンパク質結晶の検査に本発明が利用される方法を詳細に考察したが、本発明は、ほかのタイプの顕微鏡観察試料の検査に利用することも可能である。たとえば、蛍光検出について一般的であるように、適切な光源、フィルタ、および高感度カメラを用いてシステムを構成することによって、試料から放射される蛍光の量および波長によって反応の質を判定することができる典型的なマイクロウェルマイクロタイタプレート反応の検査に本発明を利用することが可能である。また上記の好ましい実施態様は、２つのカメラ１３５および１５５の利用を開示したが、全体のウェルに合焦可能となるようにズーム・アウト能力を有し、かつ結晶を含む液滴上に合焦可能となるようにズーム・イン能力を有するカメラを１つだけを有することは可能である。加えて、エリアＣＣＤカメラが示されているが、マイクロウェルプレートの移動と組み合わせた線形ＣＣＤカメラもまた本発明において有効である。また別の好ましい実施態様においては、移動止め５１０および５２０をコンピュータ１０５によって制御されない単純なばね荷重式とすることができる。マイクロウェルプレートを１つの軸内だけで移動し、カメラをほかの２軸で移動するシステムが示されているが、マイクロウェルが直交２軸（ＸおよびＹ等）移動し、カメラがＺ軸内だけで移動すること、または３軸すべての移動がカメラ・システムを用いてなされ、マイクロウェルプレートを静止させてそれらの上方でシステムを移動させることのいずれにおいても本発明を同様に実施できる。これらのシステムの設計の変形が、光源または複数の光源の再配置を必要とすることもある。また、第２のフィルタ３５４をほかのフィルタ・タイプに置き換えてもよい。たとえば、直線偏光フィルタは非常に効果的である。また、上記の好ましい実施態様が特定タイプのカメラ１３５および１５５を開示しているが、そのほかの、より低い解像度を伴うか、またはより高い解像度を伴うＣＣＤカメラを本発明の中で使用し、しかも本発明を実施することが可能である。たとえば２，０００×２，０００ピクセル、さらには４，０００×４，０００ピクセルのカメラがいくつかのベンダから商的に入手可能である。これらの代替カメラのデジタル化時には、デジタル化された画像が対応するカメラの解像度を有することになる。また、たとえば画像ノイズを低減するべくカメラが冷却され、カメラがより深いビット深度をサポートする場合に、本発明を実施して８ビットを超えるグレイ・スケール精度までデジタル化し、それをしのぐことができる。したがって、付随する請求項およびそれらの適法な等価が本発明の範囲を決定するものとする。
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
2010534837.tif 000038
【図３３】
2010534837.tif 000039
【図３４ａ】
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【図３４ｂ】
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【図３４ｃ】
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【図３４ｄ】
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【図３５ａ】
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【図３５ｂ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６ａ】
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【図５６ｂ】
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【図５７ａ】
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【図５７ｂ】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
2010534837.tif 000083
【図７２】
2010534837.tif 000084
【図７３】
2010534837.tif 000085
【図７４】
2010534837.tif 000086
【図７５】
2010534837.tif 000087
【国際調査報告】
2010534837.tif 000088