(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体と撮像システムとの間に相対運動が存在する間に物体の少なくとも１つの特性を検出するように構成された撮像システムにおいて、
（ａ）前記物体から走行する光が光束通路に沿って走行するように配置された集光レンズと、
（ｂ）前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動の方向に対して直交するような平面内において、前記集光レンズを通過した光を分散させ、その分散光を生成するように前記集光通路中に配置された光分散要素と、
（ｃ）前記分散光を受けて該分散光から映像を生成するように配置された撮像レンズと、
（ｄ）該撮像レンズによって生成された映像を受けるように配置された時間遅れ・積分（ＴＤＩ）デテクタであって、前記物体の少なくとも１つの特性を表示する出力信号を生成するように構成され、前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動が生じている間に、前記物体の少なくとも一部からの光を経時的に積分することによって出力信号を発生するＴＤＩデテクタとを含むことを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記光分散要素が、前記集光レンズを通過した光をスペクトル的に分散させ、該分散された光が前記ＴＤＩデテクタ全体にスペクトル的に分散されることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
同じスペクトルを有する映像の各々のピクセルが、前記ＴＤＩデテクタと同じ部分において受け、前記分散光によって生成された映像が、前記ＴＤＩデテクタによって同時に受けるような複数の異なるスペクトルの映像からなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記撮像レンズによって生成された前記物体の映像が、前記物体と前記撮像システムとの相対運動が生じるに従って前記ＴＤＩデテクタに沿って移動することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記物体からの光が、前記物体からの非刺激発光を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記物体を照明する入射光を生じるように配置された光源を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記物体が前記入射光を散乱し、前記物体から散乱された光が少なくとも部分的に前記集光レンズを通過することを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記物体を照射する前記入射光が前記物体を刺激して、前記集光レンズを通過する光を放出することを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記入射光が少なくとも部分的に前記物体によって吸収され、前記集光レンズを通過する光が前記物体によって吸収された光部分を含まないことを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記入射光が、前記物体から前記集光レンズに向かって反射されることを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項１１】
前記光源が、
（ａ）コヒーレント光源と、
（ｂ）非コヒーレント光源と、
（ｃ）パルス光源と、
（ｄ）連続的光源と
の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項１２】
前記物体は、該物体を、前記集光レンズを超えて移動させる流体流中において駆動されることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記物体は、支承体によって担持されて前記集光レンズを超えて搬送されることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記ＴＤＩデテクタは、該ＴＤＩデテクタを通して伝搬する信号を発生することによって前記物体の映像に応答することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１５】
前記ＴＤＩデテクタを通る信号の伝搬速度が、前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動の結果としてのＴＤＩデテクタ上の前記物体の映像の運動と同期化されることを特徴とする請求項１４に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記ＴＤＩデテクタを通る信号の伝搬速度が、前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動の結果としての前記ＴＤＩデテクタ上の前記物体の映像の運動と同期化されないことを特徴とする請求項１４に記載の撮像システム。
【請求項１７】
前記光分散要素が、プリズムを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１８】
前記物体と前記集光レンズとの間に配置されて前記物体が撮像される焦点を有する対物レンズと、前記物体と前記撮像システムとの相対運動方向と整列され、前記対物レンズの焦点において前記対物レンズと前記集光レンズとの間に配置された光学スリットとを含み、該光学スリットは、前記対物レンズによって前記スリット上に収束された前記物体からの光を前記集光レンズに伝送することにより、外部光が前記集光レンズに到達することを防止することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１９】
前記集光レンズが、前記物体と共役する焦点面を有し、
前記物体から前記集光レンズを通過した光を受けるように前記集光通路に配置され、中心軸線を有し、該中心軸線回りに湾曲され、前記中心軸線は前記物体と前記撮像システムとの相対運動方向に対して全体として直交し、前記中心軸線に対して平行な方向に沿って前記物体の散乱パタンの映像を生成するように構成された円筒形レンズを有し、
前記ＴＤＩデテクタが、前記分散光によって生成された映像に加えて、前記円筒形レンズによって生成された前記散乱パタンの映像を受けるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項２０】
前記ＴＤＩデテクタは、複数の横列および縦列の配列に配置された複数の感光区域を含み、前記散乱パタン映像が前記感光区域の横列または縦列に沿って分布され、前記配列は前記円筒形レンズの中心軸線と整列された配列の横列または縦列と一致するように配向されていることを特徴とする請求項１９に記載の撮像システム。
【請求項２１】
前記光源から放出された光が複数の物体を照射し、前記複数の物体からの光が前記集光レンズと前記円筒形レンズとを通過して、前記ＴＤＩデテクタ上に複数の別々の散乱パタン映像を形成し、前記別々の散乱パタン映像に応答して前記ＴＤＩデテクタによって生成される信号が複数の物体のそれぞれの少なくとも１つの特性を表示することを特徴とする請求項１９に記載の撮像システム。
【請求項２２】
前記散乱パタン映像は、前記円筒形レンズの中心軸線と整列した線に沿って前記ＴＤＩ上に分布され、前記線が前記物体と前記撮像システムとの相対運動と一致して前記ＴＤＩデテクタに沿って移動することを特徴とする請求項１９に記載の撮像システム。
【請求項２３】
（ａ）前記物体から出る光が通過し、前記第１集光通路よりも異なる第２集光通路に沿って走行するように配置され、前記第２集光通路に沿って走行する光を視準するように成された第２集光レンズと、
（ｂ）前記第２集光レンズを通過した光を分散させて第２分散光を生成するように前記第２集光通路中に配置された第２光分散要素と、
（ｃ）前記第２分散光から少なくとも１つの映像を生成するように、前記第２の光分散要素から前記第２分散光を受けるように配置された第２撮像レンズと、
（ｄ）前記第２撮像レンズによって生成された少なくとも１つの映像を受けるように配置され、前記少なくとも１つの映像は前記物体中に含まれた各成分を明瞭に別々に識別し、前記物体の少なくとも１つの他の特性を表示する第２出力信号を生成するように構成され、前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動が生じている間に、前記物体の少なくとも一部からの前記第２分散光を経時的に積分することによって前記第２出力信号を発生し、前記第１及び第２出力信号が、前記物体の相異なる特性を表示するように構成された第２ＴＤＩデテクタと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項２４】
スペクトル分散要素からなり、該スペクトル分散要素が前記物体によって放出された光をスペクトル的に分散し、スペクトル的な分散光を生成する撮像システムであって、
（ａ）前記物体から放出された光が前記集光通路に沿って走行する間に、前記物体から散乱された光源からの光が他の通路に沿って指向されるように集光通路に配置されたビームスプリッターを有し、前記スペクトル分散要素が、前記集光通路中に前記ビームスプリッターの先方に配置されており、
（ｂ）前記物体から散乱された光を受けるように配置され、中心軸線を有し、該中心軸線回りに湾曲され、前記中心軸線が前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動の方向に対して全体として直交し、前記中心軸線に対して平行な方向に沿って前記物体の散乱パタンの映像を生成するように構成された円筒形レンズと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項２５】
前記物体によって散乱された光が、前記円筒形レンズに到達する前に前記物体によって散乱された光が通過するように配置された少なくとも１つのビーム調整レンズを含み、前記少なくとも１つのビーム調整レンズは、前記少なくとも１つのＴＤＩデテクタ上の前記散乱パタンの映像の品質を改良することを特徴とする請求項２４に記載の撮像システム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのＴＤＩデテクタの一部が、前記散乱パタンの映像を受け、前記ＴＤＩデテクタの他の部分が、前記スペクトル分散光から前記撮像レンズによって生成された映像を受けることを特徴とする請求項２４に記載の撮像システム。
【請求項２７】
前記スペクトル分散要素は、屈折格子を含むことを特徴とする請求項２４に記載の撮像システム。
【請求項２８】
前記ビームスプリッターは、前記物体によって散乱された光を反射し、前記物体によって放出された光を伝送する２色要素を含むことを特徴とする請求項２４に記載の撮像システム。
【請求項２９】
第２ＴＤＩデテクタを有し、前記撮像レンズが、スペクトル的に分散された光を前記第２ＴＤＩデテクタ上に結像させ、前記円筒形レンズが、前記散乱パタンの映像を前記第２ＴＤＩデテクタ上に結像させることを特徴とする請求項２４に記載の撮像システム。
【請求項３０】
前記ＴＤＩデテクタ上に同時に入射する前記物体の複数の映像が、少なくとも一つの蛍光性の映像と、
（ａ）前記物体から散乱された光と、
（ｂ）前記物体から反射された光
に相当する少なくとも一つの映像とを含むように構成及び配置された少なくとも一つの光源からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３１】
前記ＴＤＩデテクタ上に同時に入射する前記物体の複数の映像が、少なくとも一つの蛍光性の映像と、少なくとも一つの暗い視野の映像とを含むように構成及び配置された少なくとも一つの光源からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３２】
前記ＴＤＩデテクタ上に同時に入射する前記物体の複数の映像が、少なくとも一つの蛍光性の映像と、少なくとも一つの暗い視野の映像と、少なくとも一つの明るい視野の映像とを含むように構成及び配置された少なくとも一つの光源からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３３】
前記ＴＤＩデテクタ上に同時に入射する前記物体の複数の映像が、前記物体から放出された光に相当する少なくとも一つの映像と、
（ａ）前記物体から散乱された光と、
（ｂ）前記物体から反射された光と
に相当する少なくとも一つの映像とを含むように構成及び配置された少なくとも一つの光源からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３４】
前記ＴＤＩデテクタ上に同時に入射する前記物体の複数の映像が、
（ａ）前記物体から放出された光からなる第１のタイプと、
（ｂ）前記物体によって散乱された少なくとも一つの光と前記物体によって反射された光からなる光の第２のタイプと
に相当する少なくとも一つの映像を含むように構成及び配置された少なくとも一つの光源からなることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３５】
前記第１のタイプが、蛍光性の光からなることを特徴とする請求項３４に記載の撮像システム。
【請求項３６】
前記第２のタイプが、暗い視野の照度と明るい視野の照度に相当する少なくとも一つの光からなることを特徴とする請求項３４に記載の撮像システム。
【請求項３７】
前記物体と前記撮像システムとの間に相対運動が存在する間に、前記物体の少なくとも１つの成分が検出される前記物体の映像から前記物体の１つまたは複数の特性を決定する撮像方法において、
（ａ）前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動と相違する方向の集光通路に沿った前記物体からの光を収束させ、前記集光通路に沿って走行する前記光が視準される段階と、
（ｂ）前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動の方向に対して直交するような平面内において分散光を生成するように、前記集光通路に沿って走行する光を分散させる段階と、
（ｃ）前記映像が前記物体中に含まれる各成分を明瞭に分離的に識別するように、映像を生成するための前記分散光を収束する段階と、
（ｄ）前記映像を受けるように配置された時間遅れ・積分（ＴＤＩ）デテクタを配備する段階と、
（ｅ）前記物体の少なくとも１つの特性を決定するために、前記ＴＤＩデテクタからの出力信号を分析する段階と
を含むことを特徴とする撮像方法。
【請求項３８】
前記光を分散させる段階は、光をスペクトル的に分散させる段階を含むことを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項３９】
前記映像を生成するための分散光を収束する段階は、複数の分散映像を生成する段階を含むことを特徴とする請求項３８に記載の撮像方法。
【請求項４０】
同じスペクトルを有する映像の各々のピクセルが、前記ＴＤＩデテクタと同じ部分において受けるように、前記ＴＤＩデテクタ上の複数の分散された映像を受ける段階を含むことを特徴とする請求項３９に記載の撮像方法。
【請求項４１】
前記集光通路に沿って前記物体からの光を収束させるように、前記物体に放射光を導くために前記物体を励起する段階は、
（ａ）複数の分散された映像の少なくとも１つが、前記物体から放射される光に相当するように、前記集光通路に沿って前記物体から放射される光を収束する段階と、
（ｂ）複数の分散された映像の少なくとも１つが、前記物体によって散乱された光と前記物体によって反射されて光の少なくとも１つに相当するように、前記集光通路に沿って前記物体によって散乱された光と前記物体によって反射から放射される光の少なくとも１つを収束する段階と
を有することを特徴とする請求項３９に記載の撮像方法。
【請求項４２】
複数の分散された映像の少なくとも１つが、暗い視野の映像に相当するように、暗い視野の照度を実行するために、前記物体に向けて光を導く段階を有することを特徴とする請求項３９に記載の撮像方法。
【請求項４３】
複数の分散された映像の少なくとも１つが、明るい視野の映像に相当するように、明るい視野の照度を実行するために、前記物体に向けて光を導く段階を有することを特徴とする請求項３９に記載の撮像方法。
【請求項４４】
前記物体と前記撮像システムとの間の相対運動が生じている間に、前記収束する段階によって生成された前記物体の映像が前記ＴＤＩデテクタに沿って移動することを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項４５】
前記物体からの光が、前記物体からの非刺激発光を含むことを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項４６】
（ａ）光源を配備する段階と、
（ｂ）前記物体が移動している間に前記光源からの入射光によって前記物体を照明する段階とを含むことを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項４７】
前記物体が前記入射光を散乱させ、前記物体から散乱された前記光が少なくとも部分的に前記集光レンズを通過することを特徴とする請求項４６に記載の撮像方法。
【請求項４８】
前記物体を照射する前記入射光が、前記物体を刺激して前記物体から光を放出させ、該光が前記集光通路に沿って収束されることを特徴とする請求項４６に記載の撮像方法。
【請求項４９】
前記入射光が、少なくとも部分的に前記物体によって吸収され、前記集光通路に沿って収束される光は、前記物体によって吸収された光を含まないことを特徴とする請求項４６に記載の撮像方法。
【請求項５０】
前記集光通路に沿って収束される光は、前記光源によって生成され前記物体によって反射された入射光であることを特徴とする請求項４６に記載の撮像方法。
【請求項５１】
前記光源が、
（ａ）コヒーレント光源と、
（ｂ）非コヒーレント光源と、
（ｃ）パルス光源と、
（ｄ）連続的光源と
の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４６に記載の撮像方法。
【請求項５２】
前記物体を流体流の中に同伴し、該流体流が前記物体を移動させる段階を含むことを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項５３】
前記物体から出た光を前記集光通路に沿って収束する段階中に、前記物体を基板上において案内する段階を含むことを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項５４】
前記ＴＤＩデテクタが、該ＴＤＩデテクタを通して伝搬する信号を発生することによって前記物体の映像に応答することを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項５５】
前記物体の映像が前記ＴＤＩデテクタ上の移動する間に、前記ＴＤＩデテクタ上の前記物体の映像の運動を前記ＴＤＩデテクタを通る信号の伝搬速度と同期化する段階を含むことを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項５６】
前記物体からの光のみを前記集光通路に沿って伝送する事により、外部光が前記ＴＤＩデテクタに到達することを防止する段階を含むことを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項５７】
（ａ）前記物体に入射する光を生成するように光源を配置する段階と、
（ｂ）前記集光通路中に円筒形レンズを配置する段階と、
（ｃ）前記円筒形レンズによって前記物体の散乱パタン映像を生成する段階と、
（ｄ）検出器において前記円筒形レンズによって生成された散乱パタン映像を受ける段階と
を有することを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項５８】
（ａ）前記光源から放出された光によって前記複数の物体を照明する段階と、
（ｂ）前記ＴＤＩデテクタ上に複数の別々の散乱パタン映像を形成する段階と、
（ｃ）前記複数の物体の別々の散乱パタン映像に対応して前記ＴＤＩデテクタによって生成された信号を分析し、各信号が前記複数の物体のそれぞれの少なくとも１つの特性を表示する段階とを含むことを特徴とする請求項５７に記載の撮像方法。
【請求項５９】
前記光源が、
（ａ）コヒーレント光源と、
（ｂ）非コヒーレント光源と、
（ｃ）パルス光源と、
（ｄ）連続的光源と
の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５７に記載の撮像方法。
【請求項６０】
前記散乱パタン映像を前記ＴＤＩデテクタ上に、前記円筒形レンズの中心軸線に整列した線に沿って分布させる段階を含むことを特徴とする請求項５７に記載の撮像方法。
【請求項６１】
（ａ）前記光が視準される第２集光通路に沿って前記物体からの光を収束させ、前記第２集光通路が前記第１集光通路と異なる方向にある段階と、
（ｂ）前記第２集光通路に沿って走行する前記光から第２分散光を生成する段階と、
（ｃ）前記第２分散光から映像を生成し、前記映像が前記物体中に含まれる成分を明瞭に分離的に識別する段階と、
（ｄ）前記２分散光から生成された前記映像を受けるように配置された第２ＴＤＩデテクタを配備する段階と、
（ｅ）前記第２部分散光の映像に応答して生成された前記第２ＴＤＩデテクタからの第２出力信号を、前記物体の映像が前記第２ＴＤＩデテクタ上を移動する間に、前記物体の少なくとも一部からの前記第２分散光を経時的に積分することによって分析し、前記第１及び第２出力信号を分析する段階が、前記物体の少なくとも１つの特性を決定することを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項６２】
前記光をスペクトル的に分散する段階からなる光を分散させる段階が、
（ａ）前記物体上に入射する光を放射するように光源を配置する段階と、
（ｂ）前記物体から散乱された光を前記物体によって放出される光から分割し、前記物体から散乱された光を前記集光通路以外の通路に指向する段階と、
（ｃ）前記物体から散乱された光を受けるように配置された円筒形レンズを備える段階と、
（ｄ）前記円筒形レンズを使用して前記物体の散乱パタン映像を生成する段階と、
（ｅ）検出器において前記円筒形レンズによって生成された散乱パタン映像を受ける段階と
を有することを特徴とする請求項３７に記載の撮像方法。
【請求項６３】
前記ＴＤＩデテクタの一部が散乱パタン映像を受け、また前記ＴＤＩデテクタの他の部分が別個に分散光から生成された映像を受けることを特徴とする請求項６２に記載の撮像方法。
【請求項６４】
前記分割する段階は、前記物体によって散乱された光を反射し、前記物体によって放出された光を伝送する２色要素を使用する段階を含むことを特徴とする請求項６２に記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に移動する物体または粒子を分析と検出の目的から撮像する撮像システム及びその撮像方法に関するものであり、さらに詳しくは、細胞などの移動する物体の形態を決定し分析し細胞中の蛍光インシチュ交配（ＦＩＳＨ）プローブの存在および組成を検出するための撮像システム及びその撮像方法に関するものである。
【０００２】
発明の背景
細胞および粒子分析テクノロジーにおける種々の制限の故に現在実施不能な多くの生理学的用途と医学的応用面が存在する。このような生理学的応用面の例は戦場における既知の空中毒素のモニタリング、並びに既知および未知の毒素の存在を検出するための培養細胞のモニタリングである。医学的用途の例は、非侵襲性出生前遺伝学テスト、および周辺血液中の希少細胞（すなわち低発生率細胞）の検出および分析による慣用的癌スクリーニングを含む。これらすべての応用面は下記の主要特性を有する分析システムを必要とする。
【０００３】
１．高速測定、
２．非常に多量の連続的標本の処理能力、
３．高いスペクトル解像度および帯域幅、
４．良好な空間的解像度、
５．高い感度、および
６．低い測定変動。
【０００４】
出生前テストにおいて、ターゲット細胞は母体血液流の中に胎盤バリヤを交差する胎児細胞である。癌スクリーニングにおいては、ターゲット細胞は発生期癌腫瘍から血液流の中に脱離される。このテクノロジーのこれらの用途のいずれにおいても、ターゲット細胞は血液の中に１０億分の１−５細胞の濃度で存在することができる。この濃度は代表的な２０ｍｌの血液標本の中に約２０−１００ターゲット細胞を生じる。このようなターゲット細胞の非常な希少性の故に、これらの応用面に使用される検出・分析システムは１億の細胞の富化標本を数時間で処理する必要がある。これは毎秒10,000細胞の最小限処理量に相当する。細胞処理は、例えば全体サイズ、細胞核サイズ、細胞核の形状および光学密度、多数の蛍光マーカとＦＩＳＨプローブの検出および特徴付け、細胞核中のＤＮＡ全量の定量および胎児ホモグロビンなどの他の細胞成分の検出など、細胞の形態学的パラメータの決定を含む。これらの処理タスクを実施するため、処理システムは細胞映像を約１ミクロンの空間的解像度をもって収集することができなければならない。同様に、システムは４種または４種以上の蛍光色を識別するために高いスペクトル解像度および帯域を有しなければならない。一部のプローブはわずか数千の蛍光分子について重要な細胞学的フィーチャの標識を示すので、このシステムは非常に微弱な信号を識別する程度の高い感度とすぐれた測定コンシステンシーを有しなければならない。
【０００５】
非侵襲性出生前疾病の支配的な実験プロトコールは非核細胞の漸進的濃縮、胎児細胞富化のための高速細胞ソーティング、胎児細胞の識別と遺伝学的分析のための蛍光顕微鏡検査を含む複雑な処理段階シリーズを使用する。これらのプロトコールはしばしば分析用の胎児細胞をほとんどまたはまったく生じない。これは、胎児細胞の一部が各プロトコール段階において失われるからである。しかしプロトコールは現存の分析テクノロジーの限界の故に簡略化することができない。理想的には、胎児細胞の識別と分析は、必要な速度と標本処理能力を有する高速処理ソータによって数時間で実施されるであろうが、このような理想は通常システムは実施不能である。なぜかならば、通常の細胞ソータは胎児細胞を確実に識別し診断に使用されるＦＩＳＨプローブの数と色彩を正確に計数するのに必要な撮像能力、感度および反復性に欠けているからである。従って現在のプロトコールによれば、細胞をスライド上でソーティングし蛍光顕微鏡を使用して検査して、それらの胎児起源を確認し遺伝学的診断を実施しなければならない。このような調節自在細胞の低収率と長い処理時間との組合わせから、現在のテクノロジーによる非侵襲性胎児細胞テストは除外される。
【０００６】
現在までのテクノロジーには、生存可能な胎児細胞または癌細胞の分析システムのこれらの６主要特性全部を備えているものはない。先行技術においては、これらの用途に適用される技術的進歩は見られたが、なお大きな限界が存在する。
【０００７】
オングなどによって公開された論文「Anal.Quant.Cytol.Histol.,9(5):375082」は血流撮像式サイトメータの中の時間遅れ・積分（ＴＤＩ）デテクタの使用を記載している。ＴＤＩデテクタは、装置に向けられた放射線に感応して生成された信号を制御的に移動させることのできるピクセル化装置である。代表的には、ＴＤＩデテクタのピクセルは縦列と横列に配置され、信号が装置に投影された移動映像と同時的に横列から横列に移動させられて、ぼけのない長い積分時間を可能とする。オングなどによって開示されたアプローチは血流中の細胞の空間的解像と高い感度の必要性を提示することによってこの技術分野を進歩させた。しかしこのアプローチはその他の主要特性を提示していない。この論文の著者は毎秒１０細胞の操作速度と毎秒５００細胞の理論的限界速度とを指摘しているが、これは非侵襲性胎児テストに必要な速度よりも少なくとも１桁低い。さらに、このシステムはスペクトル解像を実施せず、従ってレーザの散乱光と蛍光が無差別に撮像システムによって収集される。
【０００８】
さらに最近の研究において、米国特許第5,644,388号は血流撮像式サイトメータに対する他のアプローチを開示している。この特許はフレーム・ベースの映像収集アプローチを使用し、このアプローチにおいてビデオカメラが血流中の細胞をフリーズ・フレーム式に観察する。この方法はＴＤＩの場合と相違し、映像収集システムを撮像エリア中の細胞の存在と同期化させる必要があり、この場合にはデテクタの読取速度が細胞の速度と同期化される。細胞がフレーム・ベース法で撮像される場合、ぼけを防止するために積分時間は非常に短くなければならない。短い積分時間は、ストロボ光源によって得られ、またはシャッタ付きデテクタと組合わされた連続的光源によって得られる。いずれの場合にも、短い積分時間は信号：ノイズ比を低下させ、従ってこのアプローチの最終的感度を低下させる。さらにフレーム・ベースカメラはデータをカメラから転送する必要があり、その間の映像が得られず、また所望の細胞が検出から漏れる可能性がある。最後にオングなどの研究と同様に、広いスペクトル帯域にわたってデータを取得することができず、また多数の相異なる色の蛍光プローブとＦＩＳＨスポットとを同時的に解像するのに十分なスペクトル解像力を有しない。
【０００９】
米国特許第5,422,712号に記載のスペクトル識別法においては、流体の中に懸濁した粒子スペクトルが検出区域を通る粒子流として収集される。しかしこの特許のシステムにおいては、物体がデテクタにおいて焦点ぼけされるので、物体の空間的表示が存在しない。このシステムにおいては、光が物体から収集されまた映像が中間アパチュアに生成される。光はアパチュアを通してスペクトル分散要素まで継続し、この分散要素が光をスペクトル的に流れの軸線にそって分散する。分散された光が映像増幅器に加えられ、この増幅器の中で光が増幅され、またこの映像増幅器からの光信号出力が最後にフレーム・ベース  デテクタに送られる。スペクトル分散の前に中間アパチュアにおいて、映像は物体スペース中の光の空間的分布を示す。光が映像面を超えて、スペクトル分散要素を通して映像増幅器の上まで伝搬するに従って、空間的分布がぼける。増幅器において中間アパチュアを再結像する手段が存在しないので、増幅器において得られる信号分布は光のスペクトル分布のみを示し、物体からの光の空間的分布を保存していない。このような空間的分布の欠損は本発明を胎児細胞分析などに応用する有効性を制限する。もし細胞の中に複数の同型のＦＩＳＨスポットが存在すれば、このアプローチを使用してそのスペクトルを確認することができるが、スポットの数は決定できない。さらにこのアプローチは流れ軸線に対して平行に波長スペクトルを分散させる。もし流れ軸線の中において２つの粒子が照明されるなら、これらの粒子のスペクトルがデテクタ上において重なり合う可能性がある。この問題を避けるため、この特許は流れ軸線の中において非常に短い照明高さが使用されると記載している。この短い照明高さは積分時間を短縮させ、これは映像の強化手段の使用を必要とする。さらに短い照明高さは流れ軸線中における多数細胞の同時的撮像を禁止することによって生産性を制限する。
【００１０】
従って、前記のような従来のアプローチの問題点を解決する改良技術が望ましいことは明かであろう。先行技術においてこれらの問題点を解決するための新規なアプローチはまた細胞以外の他の型の移動物体の分析に応用されまた種々の形で応用されてこのテクノロジーの種々の用途の特殊の要求に応えることができると期待される。
【００１１】
発明の概要
本発明は、物体の映像から物体の１つまたは複数の特性を決定するように成された撮像システムに関するものである。物体と撮像システムとの間に相対運動が存在し、またそのいずれか（または両方）が運動していると考えられるが、好ましくは物体は撮像システムが固定されている間に運動すると考えられる。さらに、下記の要約と対応のクレームは「１つの物体」と記載しているが、本発明は好ましくは複数の物体について使用されまた特に複数の物体の流れの撮像に関して有効であると考えられることは明かである。
【００１２】
本発明は、非侵襲性胎児細胞の診断および癌スクリーニングの目的から、またその他の用途において血液中の希少細胞を分析する方法および装置を提供する。このような機能を達成するため、本発明は大きな細胞集団から高度の感度と低い測定誤差をもってデータを迅速に収集することができる。これらのデータは、高解像における広い帯域幅をカバーする同時的な空間的およびスペクトル的映像を含んでいる。さらに本発明は物体から集められたスペクトル情報の空間的起源を保存する。
【００１３】
前記撮像システムの二、三の相異なる実施態様が提供される。本発明の１つの好ましい実施態様は、物体から出た光が集光レンズを通過することによって視準されるように配置された集光レンズを含む。スペクトル的分散要素は集光通路の中において、集光レンズを通過した視準光を物体と撮像システムの間の相対運動方向に対して実質的に直角な面においてスペクトル的に分散させてスペクトル的分散光を生成するように配置される。（前述のように、物体または撮像システムまたはその両方が他方に対して運動することができ、また簡単のためこの相対運動を下記において「運動」と呼ぶ。）撮像レンズは、スペクトル的に分散された光を受けて空間的分散光から１つの映像を生成するように配置される。また撮像レンズによって生成された映像を受けるように配置されたＴＤＩデテクタが含まれる。運動の生じる時、撮像レンズによって生成された物体の映像がＴＤＩデテクタを横切って列ごとに移動する。ＴＤＩデテクタは物体の少なくとも一部から出た光を経時的に積分する事によって物体の少なくとも１つの特性を示す出力信号を生成する。
【００１４】
この実施態様において集光レンズによる光視準の結果として、物体中の第１点から出された全ての光が平行光線として走る。物体中の第２点から出された光も平行光線をなして走行するが、前記第１点からの光に対して相異なる角度で走行する。このようにして、物体中の空間的情報が集光レンズによって集光通路中の角度情報に変換される。スペクトル分散要素は視準された光に対して、相異なるスペクトル成分が物体と撮像システム間の運動方向に実質的に直交する面の中でスペクトル分散要素から相異なる角度で出るように作用する。このようにして、物体中の空間的情報とスペクトル的情報の両方が角度情報に変換される。撮像レンズが分散要素からの光に対して作用して相異なる光角度をデテクタ上の相異なる位置に変換する。物体中の相異なる位置からの光が物体上の相異なる位置に対して両方の軸線にそって投影されるのであるから、このような情報はシステムによって保存される。さらに物体から出る相異なるスペクトル組成の光が運動に対して実質的に直交する軸線においてデテクタ上の相異なる位置に投影される。このようにして、高解像における広い帯域幅をカバーするスペクトル情報を同時的に収集しながら、物体から出る空間的情報が保存される。
【００１５】
図１６はさらにオス細胞２００とメス細胞２０８をそれぞれ撮像するさいにの本発明によるスペクトル的情報および空間的情報の同時的収集を示している。緑色レーザスキャッタ２１２などの短波長の光をＴＤＩデテクタの左側に集束させる。細胞核２０２または２１０から出る黄色蛍光２１４などの比較的長波長の光が右側に片寄らされている。Ｘ−クロモソムＦＩＳＨプローブからのオレンジ色蛍光２１６およびＹ−クロモソムＦＩＳＨプローブからの赤色蛍光２１８などのこれより長い波長の光はＴＤＩデテクタ上でさらに右側に集束される。このようにして相異なる波長において蛍光を発する細胞の各成分がＴＤＩデテクタ上の相異なる位置に集束され、同時にこれらの成分の空間的情報を保持する。各成分映像はその対応の蛍光発光スペクトルの幅の故に横方向に拡大される。しかし、このような拡大は高スペクトルのアプリオリ知識に基づいて修正することができる。拡大成分映像からの発光スペクトルの脱たたみ込みが非ひずみ成分映像を生じる。さらにスペクトル分散要素のスペクトル分散特性が知られているので、色成分映像の横方向片寄りは細胞の正確な映像を再構築するように修正することができる。本発明のこの実施態様を使用して数百ナノメートルのスペクトル帯域幅にわたって高い空間的情報を高いスペクトル解像情報と共に収集することができる。当業者には明らかなように、本発明は多数の多色ＦＩＳＨプローブを列挙して複数の細胞から同時的に多くの特性を決定するために使用することができる。
【００１６】
本発明においてＴＤＩデテクタを使用する結果、運動軸線にそった広い撮像区域と、対応の長い積分時間とが得られる。数個の光源を同時的に撮像区域に投影して、この区域の中の物体に対して入射される光の量を増大することができる。さらに広い撮像区域と、運動軸線に対するスペクトル分散軸線の直交配向との組み合わせにより、多数の物体を同時的に撮像することが可能になる。この実施態様の長い積分時間と平行映像取得により高感度のコンシステントな撮像性能を高い生産性と結合することが可能である。
【００１７】
物体から光を生じる他の数種の方法が存在する。１つの場合においては物体からの光はその物体からの非発光を含む。すなわち物体が発光を刺激する光源を必要とせずに発光することができる。他の場合において、光源が物体を照明する入射光を生じるように配置される。この場合、物体は入射光を散乱して、散乱した光が少なくとも部分的に集光レンズを通過し、または物体を照明する入射光が物体を刺激して集光レンズを通る光を放出することができる。さらに、入射光が物体によって少なくとも部分的に吸収され、集光レンズを通過する光が物体によって吸収される光の一部を含まない場合がある。最後に光源から出た入射光が物体から集光レンズに向かって反射される場合がある。使用される単数または複数の光源は好ましくはコヒーレント光源、コヒーレント光源、非コヒーレント光源、パルス光源および連続的光源の少なくとも１つを含む。
【００１８】
スペクトル分散は、プリズムまたは格子を含めて多くの手段によって実施することができる。さらに、本発明の好ましい実施態様はスペクトル分散要素を使用するけれども、本発明は光のスペクトル分散の撮像には限定されない。あるいはまた分散要素は、位置、角度、成極、位相およびそのたの特性の関数として光を分散させるために使用することができる。
【００１９】
物体は、この物体を集光レンズを越えて移動させる流体流の中で駆動させることができ、あるいはまた支承体の上に担持し、あるいは支承体または流れ媒体を利用することなく単に移動することができる。さらに、本発明は顕微鏡的物体または小物体の撮像には限定されない。
【００２０】
ＴＤＩデテクタは好ましくはこのデテクタを通して伝播する信号を生じる事によって物体の映像に対して応答する。代表的ＴＤＩデテクタのピクセルは横列と縦列をなして配列され、信号は横列から横列へと伝播する。しかし本発明は直線的ピクセル配置を使用したＴＤＩデテクタ（例えばマイクロチャンネル  プレート−ベースＴＤＩデテクタ）には限定されない。ＴＤＩデテクタを横切る信号の横断速度はＴＤＩデテクタ上の物体上の映像の運動の結果としてこの運動と同期化され、またはこの運動と非同期とすることができる。
【００２１】
以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００２２】
好ましい実施態様の説明
本発明は、先行技術の細胞および粒子分析に使用されるシステムよりも大きな利点を示す。これらの利点は、本発明において、ＴＤＩデテクタに指向された細胞およびその他の物体の映像に応答して出力信号を発生するＴＤＩデテクタと結合された光学分散システムを使用することから生じる。ＴＤＩデテクタ上で同時に多数の物体が撮像される。さらに共通の分析用ＴＤＩデテクタを使用して、各物体の映像がスペクトル的に分解され、吸収、散乱、反射またはプローブ発光によって物体のフィーチャを識別することができる。
【００２３】
本発明は、光散乱、反射、吸収、蛍光、リン光、ルミネッセンスなどを測定することによって細胞およびその他の物体の形態学的、測光的およびスペクトル的特性を決定するために使用することができる。形態学的パラメータは、核エリア、ペリメータ、組織または空間周波数コンテンツ、セントロイド位置、形状（例えば丸い、楕円、バーベル型など）、容積およびこれら任意のパラメータの比率を含む。本発明により、細胞の細胞形質についても同様のパラメータを決定することができる。本発明による測光測定は核光学密度、細胞形質光学密度、背景光学密度およびこれらの値のいずれかの比率の決定を可能とする。本発明によって撮像される物体は蛍光またはリン光状態に刺激されて光を発生することができ、あるいは刺激なしで発光する発光性とすることができる。それぞれの場合に、物体から出る光が本発明によるＴＤＩデテクタ上に撮像され、放出された光の存在および振幅、光信号の発生する細胞またはその他の物体中の個別の位置の数、信号ソースの相対位置、および物体中の各位置において発光される光の色彩（波長または波動帯域）を決定することができる。
【００２４】
本発明による撮像システムの最初の応用分野は、撮像システム中を流れる流体の中に同伴される細胞について前記のパラメータの１つまたは複数を決定するための細胞分析装置としての利用であると思われる。しかしまた本発明はその他の移動物体の撮像のために使用可能であることを了解されたい。
【００２５】
好ましい第１実施態様
本発明による撮像システム１０の好ましい第１実施態様を図１、図２および図３において、この撮像システム中を流れる流体流２２によって搬送される細胞などの移動物体の撮像に関連して説明する。図１において、流体流２２が物体２４（細胞、または小粒子）を同伴しこの物体を撮像システムを通して搬送する。これらの図の左側の矢印で示すように、図１の流体流の方向は紙面の中への（または紙面から出る）方向であるが、図２と図３においては、流体流の方向は上から下への方向である。物体２４から出た光３０が集光レンズ３２ａ、３２ｂを通過し、これらのレンズは光を集光して光束３４を形成し、この光束は無限焦点を有する。すなわち、集光レンズから出た光束の光線は全体として平行である。光束３４はプリズム３６に入り、このプリズムが光を分散して分散光３８を生じる。次に分散光が撮像レンズ４０ａ，４０ｂに入り、これらのレンズが光４２をＴＤＩデテクタ４４上に収束させる。
【００２６】
図２から明かなように、もしこの図が物体２４の像を経時的に示すのであれば、物体は流体流２２と共に移動するに従って位置２６と位置２８において図示されている。その結果、物体２４の像はデテクタ上に、図２に図示のように２つの相異なる空間位置２６’、２８’に実現されている。あるいは、もし図２が経時的に単一瞬間を示すとすれば、位置２６，２８はデテクタ上においてそれぞれ位置２６’、２８’において同時的に撮像された２つの別個の物体位置を示す。
【００２７】
撮像システム２０および図示のその他すべての撮像システムにおいて、レンズおよびその他の図示のすべての光学機素は比較的簡単な形状でのみ図示されている。すなわち、集光レンズは集光レンズ３２ａと３２ｂのみを含む複合レンズとして図示されている。当業者には明かなように、所望の光学性能を生じるように撮像システムを設計する際に、これより簡単なまたは複雑な種々の設計のレンズ機素を使用することができよう。撮像システムにおいて使用される実際のレンズまたは光学機素はこのシステムを使用する特定の用途の型に依存するであろう。
【００２８】
本発明のそれぞれの実施態様において、撮像される物体と撮像システムとの間には相対運動の存在することが理解されよう。多くの場合に、撮像システムを移動させるよりは物体を移動させる方が便利である。しかしまた二、三の場合には、物体を静止させて撮像システムを移動させることも考えられる。他の方法として、撮像システムと物体の両方を移動させるが、それぞれ相異なる方向および速度で移動させる事もできる。
【００２９】
本発明の種々の実施態様において使用されるＴＤＩデテクタは、好ましくは下記に説明するように特殊の読出アルゴリズムを使用する長方形の電荷結合素子（ＣＣＤ）を使用する。一般にカメラ中の２次元撮像のために非ＴＤＩ  ＣＣＤ配列が使用される。標準型ＣＣＤ配列においては、ピクセル上に入射する光子はそのピクセルの中に捕捉される電荷を発生する。各ピクセルからの光子電荷を１つのピクセルから次のピクセルに移動させることによってデテクタ配列から読取られ、次に出力コンデンサに移動されて電荷に比例した電圧を発生する。ピクセル読取の間にコンデンサが放電され、このようにしてチップ上のすべてのピクセルについてプロセスが反復される。読取中に、まだ読取られていないピクセル中の電荷発生を防止するため、ＣＣＤ配列を露光から遮断しなければならない。
【００３０】
ＣＣＤ配列を含む１つの型のＴＤＩデテクタ４４において、ＣＣＤ配列はピクセルが読取られる際に露光された状態にある。読取は配列の頂上から下端まで同時に１列づつ実施される。第１列が読取られた時、残りの列が今読取られた列の方向い１ピクセルだけ移動させられる。その列上に撮像されている物体がピクセル運動と同期的に移動すれば、物体からの光はＴＤＩデテクタの読取期間中、積分されて、映像ぼけを生じない。ＴＤＩデテクタによって発生される信号強さはＴＤＩ列の数に比例した積分期間と共に線形に増大するが、ノイズは積分期間の平方根としてのみ増大するので、信号−ノイズ比率はＴＤＩ列数の平方根だけ増大する。本発明において使用するに適したＴＤＩデテクタの例はダルサ・コーポレーション、Type IL-E2 映像センサであるが、他の同等またはこれより優れた映像センサを使用する事もできる。デルサ映像センサは９６段階または列を有し、各列が５１２ピクセルを含むが、本発明において使用可能の他の型の映像センサはこれと異なる列またはカラム構造を有し、または非線形ピクセル配列を有する。デルサセンサは、標準型ＣＣＤ配列の約９６倍の感度とほぼ１０倍の信号／ノイズ比を有する。またＴＤＩデテクタによる積分時間の増大は一時的なまた空間的な照度変動を平均化するのに役立ち、測定コンシステンシーを増大する。
【００３１】
撮像システムを通して物体を搬送するために流体流を使用する本発明の撮像システム２０およびその他の実施態様において、流通水槽またはジェット（図示されていない）が分析される細胞またはその他の物体を含む。ＴＤＩデテクタのピクセル読取速度と合致するようにシステムを流通する標本溶液を流すために、流体の速度および細胞濃度が注入ポンプ、ガス圧またはその他のポンプ輸送法（図示されていない）を使用することによって制御される。しかし、ＴＤＩデテクタの読取速度は必要に応じて標本溶液の運動と合致できるように選択的に制御できると了解されたい。
【００３２】
ＴＤＩデテクタの感光区域（ピクセル）上で撮像される物体の所望の解像度を達成するように種々の光学倍率を使用することができる。多くの実施態様において光学倍率は１：１乃至５０：１の範囲内にあって、物体の映像が形成される相当数の感光区域が得られると考えられる。もちろん、これは撮像される物体の実際のサイズとその撮像システムからの距離とに依存する。本発明は細胞またはその他の顕微鏡的物体の分析から天体の撮像までの用途を有すると考えられる。
【００３３】
本発明はＴＤＩデテクタのＣＣＤタイプには限定されないことを強調しなければならない。他の型のＴＤＩデテクタ、例えば金属酸化物シーモス（ＣＭＯＳ）および多チャンネルプレート撮像システムも本発明のＴＤＩデテクタに使用することができる。装置に指向された放射線に応答して発生された信号が制御的に装置を通して移動させられるような任意のピクセル装置（すなわち多数の感光区域を有する装置）が本発明のＴＤＩデテクタとして使用するに適していることを了解されたい。代表的には、信号が装置上に投影された移動映像と同期的に移動することによって、映像ぶれを生じることなく映像の積分時間が増大される。しかし、所望の効果を得るために信号運動を放射線映像の運動から選択的に非同期化させることができる。
【００３４】
第２の好ましい実施態様
図４に図示の撮像システム４５は本発明の第２の好ましい実施態様であって、多くの点で撮像システム２０と類似している。しかし撮像システム４５は共焦点実施態様であって、この実施態様は外光がＴＤＩデテクタ４４に到達することを実質的に防止するスリット５２を含む。この撮像システム４５においては、物体２４から出た光４６が対物レンズ４８によってスリット５２上に収束される。図４から明かなように、スリット５２は対物レンズ４８によってこのスリット５２上に収束されない光がスリットを通過することを阻止する程度に狭い。スリットを通過した光３０’が撮像システム２０について前述したように集光レンズ３２によって集光される。集光された光束３４が前述のようにプリズム３６によって分散されて、撮像レンズ４０によってＴＤＩデテクタ４４上に結像する。物体２４から来る光以外の光がＴＤＩデテクタ４４に到達することを妨げることによって、ＴＤＩデテクタは物体の実際の映像のみに対応する出力信号を生じ、またこの信号は除外された外光によって影響されない。このように除外されなければ、ＴＤＩデテクタに到達する周囲光がＴＤＩデテクタからの出力信号の中に「ノイズ」を生じるであろう。
【００３５】
各撮像システム２０，４５の図において光源は図示されていないことを注意しなければならない。これら最初の２つの実施態様は、その最も一般的な形としてもし物体が発光性であれば、すなわちその物体が光を生じるならば、物体を撮像するために別個の光源を必要としないことを説明するために図示されている。しかし本発明の多くの用途においては、撮像システムされる物体に入射する光を生じるために１つまたは複数の光源が必要とされる。光源の位置は入射光線と物体との相互作用に実質的に影響し、またＴＤＩデテクタ上の映像から得られる情報の種類に影響する。
【００３６】
図５においては、物体２４に対して光入射を生じるために使用される複数の光源の数個の相異なる位置を示す。しかし光源はこの図５に図示された位置以外の多くの位置に配置可能であることを注意しなければならない。使用される１つまたは複数の光源の位置は物体の撮像の種類、およびＴＤＩデテクタによって再生された信号から誘導される物体のデータの種類に依存するであろう。例えば図示の光源６０ａまたは光源６０ｂを使用すれば物体２４上に入射する光５８を生じ、これらの光線５８が物体から集光レンズ３２の光学軸線の中に散乱される。集光レンズの光学軸線は、いずれかの光源６０ａ、６０ｂから物体２４上に入射する光線の方向に対してほぼ９０゜の角度にある。
【００３７】
これに対して、光源６２は、この光線から出る光線５８が集光レンズ３２の光学軸線と全体として一致した方向に物体に向かって走るように配置されているので、ＴＤＩデテクタ４４上に形成される映像は物体２４によって吸収され光を含まない。従って物体の光吸収特性が光源６２を使用して物体を照射することによって決定することができる。
【００３８】
光源６４は、集光レンズ３２の光学軸線から約３０−４５゜片寄った通路にそって、物体に向かって指向された光によって物体２４を照射するように配置されている。光線５８が物体２４に入射した時、この物体２４から反射（散乱）されて、この反射光線または散乱光線がＴＤＩデテクタ４４上に結像する。エピ光源６６によってさらに直接的な反射光線が得られる。この光源６６はその光線５８を部分的反射面６８に向かって指向するように配置され、この反射面６８は反射光の一部が集光レンズ３２を通って物体２４上に落ちるように配置されている。物体に到達する光は物体から集光レンズ３２の軸線にそって反射されて少なくとも部分的に部分的反射面６８を通過してＴＤＩデテクタ４４上に物体の映像を形成する。あるいは、部分的反射面６８の代わりにその位置に二色ミラーを使用して、エピ光源６６からの光を指向して物体２４から蛍光またはその他の被刺激発光を生じることができる。物体２４からの発光が少なくとも部分的に集光レンズ３２によって集光され、ＴＤＩデテクタによるスペクトル分散と検出のために二色ミラーを通過する。
【００３９】
光源は物体上に入射する光線によって物体を撮像するのみならず、物体からの光線の放出を刺激するために使用することができる。例えば、細胞の中に挿入されたＦＩＳＨプローブは光線によって刺激された時に蛍光を発生し、刺激されたＦＩＳＨプローブから対応の特性的発光スペクトルを発生し、このスペクトルがＴＤＩデテクタ４４上に結像することができる。光源６０ａ、６０ｂ、６４または６６を使用して物体２４上にＦＩＳＨプローブの励起を生じ、プリズム３６による物体からの光線のスペクトル分散の結果として、ＴＤＩデテクタ上の相異なる位置にＦＩＳＨプローブによって発生されたＦＩＳＨプローブ・スポットを結像させることができる。ＴＤＩデテクタ表示面上のこれらのＦＩＳＨプローブ・スポットの配置はその発光スペクトルとその物体中の位置とに依存している。本発明によってＴＤＩデテクタ上にＦＩＳＨプローブ・スポットの映像を生じるようにＦＩＳＨプローブを使用することに関しては下記にさらに詳細に説明する。
【００４０】
図５に図示の各光源の発生する光線５８は、所望の撮像システムの用途に従ってコヒーレント光、非コヒーレント光、広帯域または狭帯域光とすることができる。従って狭帯域光源が必要とされない用途についてはタングステン・フィラメント光源を使用することができる。ＦＩＳＨプローブからの蛍光の放出の刺激などの用途の場合には、狭帯域レーザ光線が好ましい。なぜかならば、狭帯域レーザ光線は物体によって散乱された光線から物体のスペクトル的に分解された不ひずみ映像を再現することを可能とするからである。任意のＦＩＳＨスポットの放出スペクトルがレーザ光線の波長と異なる波長であるかぎり、散乱光映像はＴＤＩデテクタ４４上に生成されたＦＩＳＨスポットとは別個に解像される。光源は連続波（ＣＷ）またはパルス型波とすることができる。パルス型照明光源が使用されるならば、ＴＤＩ検出と組合わされた長期の積分期間が複数パルスからの信号積分を可能とする。さらに光はＴＤＩデテクタと同期的にパルス化される必要はない。
【００４１】
パルスレーザは本発明における光源としてＣＷレーザよりも二、三の点ですぐれている。すなわち、小サイズ、高効率、高信頼度、多数の波長を同時的に送信する可能性において優れている。パルスレーザのもう１つの利点は、細胞の中に使用される蛍光プローブの蛍光励起の飽和レベルを達成できることにある。蛍光物質に遭遇する光子の数がその吸収容量を越える時、蛍光飽和が生じる。パルスレーザによって生産される飽和励起は不飽和ＣＷレーザ励起よりも本質的に低ノイズである。これはパルス：パルス励起強さの変動が蛍光放出強さに対してほとんど影響しないからである。
【００４２】
前記の撮像システムにおけるプリズム３６の代わりに屈折格子を使用することができる。これは、いずれも細胞からの信号をＴＤＩデテクタのピクセル上にスペクトル的に分散させることができるからである。スペクトル的分散は、細胞または物体から有効データを生じることのほかに、測定ノイズを低減させるために使用することができる。光源の波長が蛍光プローブの放出スペクトルと相違する場合には、集光システム中に散乱される光源からの光が蛍光信号から空間的に隔離される。光源波長が蛍光プローブの放出スペクトルに重なるなら、光源波長の光の落下するＴＤＩデテクタのピクセルは、残余の蛍光信号の落下するピクセルから隔離されることができる。さらに蛍光信号を多数のピクセル上に分散させることによって、撮像システムの全体ダイナミック・レインジが拡大される。
【００４３】
好ましい第３実施態様
好ましい第３実施態様は図６に図示のように、好ましい第１実施態様の立体的配置である。この立体的配置は、単一方向から見られた場合に重なり合うようなフィーチャを区別するために相異なる２つの方向から物体を撮像することができる。好ましい第３実施態様は顕微鏡のスライドなどの移動基板上の物体について使用することができるがこの第３実施態様は特にＦＩＳＨプローブを含有する細胞などの溶液中の多成分物体の分析のために特に有効である。このようなプローブは細胞の三次元核の内部の任意箇所における点光源として出現する。場合によっては、２または２以上のＦＩＳＨプローブが撮像システムの光学軸線にそって重なり合った関係に現れる。このような場合、ＦＩＳＨプローブの１つが他のプローブを不明瞭になし、細胞の中に存在するプローブの数を確認することが困難となる。これは、ダウン症候群としても知られているトリソミー２１などの遺伝学的異常の決定におけるキーファクタである。単一斜視システムはこの問題に対して物体の光学軸線にそって「パンニング・スルー」することによって物体の中に多数映像面を得ようとする。この方法は有効ではあるが、多数の映像を収集するために多大の時間を必要とし、従って流れ中の細胞には容易に応用できない。
【００４４】
図６に図示の立体撮像システム７０は２つのＴＤＩデテクタ４４ａおよび４４ｂ、並びに撮像システム２０について前述されたようなその対応の光学部品を含む。
【００４５】
２つのＴＤＩデテクタの集光レンズ３２の光学軸線を例えば９０℃で離間するように配置することによって、２つまたは２つ以上のＦＩＳＨプローブから撮像されるＦＩＳＨスポットをＴＤＩデテクタ４４ａまたは４４ｂの少なくとも一方の上で別々に解像することが可能である。一方のデテクタ上で検出された２つまたは２つ以上のＦＩＳＨプローブの映像が相互に重なり合えば、これらのＦＩＳＨプローブは他方のＴＤＩデテクタ上に検出されたスペクトル的に分散された映像の中で別々に解像される。さらに「立体的または三次元構造」と呼ばれるような形で撮像システム７０の中に２つのＴＤＩデテクタを使用することにより、相対ＴＤＩ読取率、軸方向配向、傾斜、焦点面の位置と倍率などのパラメータを含めて、このシステムの各脚部の構造の融通性が得られる。垂直方向において同時的に多数の細胞またはその他の物体を各デテクタ上に撮像することができる。ＴＤＩ上において複数の物体が信号と同期的に移動することができるので、映像のぼけを防止するためにゲートまたはシャッターが必要とされない。前述のように、視界中の粒子の到達と一致するようにパルスを調時するためのトリガ機構を必要とすることなく本発明はパルス光源またはＣＷ光源を使用することができる。パルス光源が使用されるならば、ＴＤＩデテクタと組合わされた運動軸線の中において視界を延長させることにより、運動中の細胞または物体をその走行中に多数のパルスによって照明することが可能となる。フレームに基づく撮像システムと相違し、ＴＤＩシステムは多数のパルスから信号を積分した単一のぼけていない物体映像を生成することができる。ＣＷ光源が使用される場合、物体によって発生される信号は、シャッターの開いている短時間でなく、物体が視界を通して走行する期間中、収集可能である。従って、本発明によるデテクタ上に収集され撮像される信号の量は先行技術のフレームに基づく撮像システムによって得られる信号量よりも実質的に大である。従って、本発明は優れた信号：ノイズ比をもって非常に高い生産率で作動することができる。
【００４６】
また図６には、本発明の撮像システムについて種々の目的から使用される光源の二、三の位置の例を示す。ＴＤＩデテクタ４４ａに関しては光源６２の物体２４の照明は、物体の吸収特性がこのＴＤＩデテクタ上に検出される映像から決定されるような方向に実施される。また同時に、物体２４から散乱される光源６２からの光を使用して、ＴＤＩデテクタ４４ｂ上に、散乱映像とスペクトル分散映像とを生じる。光源７４を使用して、ＴＤＩデテクタ４４ａと４４ｂの両方の上にスペクトル分散映像と散乱映像とを生じることができる。もし光源６２と７２が相異なる波長を有し、またそれぞれの収集レンズ３２の光学軸線と整列した光源からの波長を阻止するのに適当なフィルタが備えられれば、これらの２つの光源を使用して物体からの散乱光を生じることができる。例えば光源７２から出る波長Ａの光が物体２４から散乱されてＴＤＩデテクタ４４ａに向かうものと仮定しよう。光源６２から出される波長Ｂの光を阻止するフィルタ（図示されていない）を含む事により、波長Ｂの光はＴＤＩデテクタ４４ａ上に検出される映像に直接には影響しない。同様に、光源７２からの光が適当なフィルタ（図示されていない）によって阻止されるので、この光は光源６２から生成されて物体２４からＴＤＩデテクタ４４ｂの上に散乱される光の撮像とは干渉しない。
【００４７】
またＴＤＩデテクタ４４ａの上に映像を生じる際にエピ光源６６が部分的リフレクタ６８と共に使用される状態が図示されている。また光源６４の反射光がＴＤＩデテクタ４４ａの上に映像を生じ、これに対してこの光源６４からの散乱光がＴＤＩデテクタ４４ｂに向かって送られる。当業者には明らかなように、特定の用途に従ってまた所望の物体に関する情報に従って物体を撮像するために必要とされる物体に対して入射光線を生じるのに適当なこれらの光源の図示の位置およびその他の位置は当業者には明らかであろう。
【００４８】
撮像スライドまたはスライドによって担持された物体
図７について説明すれば、撮像システム２０に類似した撮像システム８０が図示されているが、この撮像システムはスライド８０上の物体２４を撮像するために使用される点が相違している。物体２４がスライド８２によって支承され、スライドは図７に図示するように撮像システムに対して移動する。あるいはスライド８２を撮像される物体とすることができる。物体は反射入射光線によって撮像され得るのであるから、この物体は半導体のウエーハ、紙またはその他の所望の物体とすることができる。
【００４９】
スライド８２またはこれによって支承された物体２４に対して入射光線を加えるため、二、三の相異なる位置のいずれかに配置された光源を使用することができる。この実施例において使用される光源を配置する位置の一部を光源６２、６４および６６が示している。いずれかの光源から出される光５８はコヒーレント光または非コヒーレント光、パルス光またはＣＷ光とすることができ、またスライド８２が透明ならば光源６２からこの光をスライド８２に指向することができ、あるいは図示の光源６４または６６が使用されるならば光をスライドから反射させることができる。先に述べたようにエピ光源６６は部分的反射面６８と共に物体を照射する。
【００５０】
好ましい第４実施態様
図８Ａと８Ｂは好ましい第４実施態様の２つの実施例を示し、これはＴＤＩデテクタ４４上に物体の散乱パタン映像を生じる撮像システム９０を示す。前述の各実施態様と同様に、物体２４から出た光３０が集光レンズ３２ａ、３２ｂを通過し、光束３４が円筒形レンズ９２の上に指向される。円筒形レンズ９２は全体としてその中心軸線９６と整列した線にそって、ＴＤＩデテクタ４４上に光９４を収束する。この中心軸線９６は図８Ｂに図示され、またこの中心軸線は物体２４が撮像システムを通して移動する方向に対して直交することは明かである。物体２４が図８ａに図示されたその位置に対して下方に移動するに従って、ＴＤＩデテクタ４４上の円筒形レンズ９２の焦点が上方に移動する。このようにして、円筒形レンズ９２はＴＤＩデテクタ４４の感光区域またはピクセルの単数または複数の列にそって物体の映像を分布する。
【００５１】
好ましい第５実施態様
図９についてのべれば、好ましい第５実施態様は撮像システム１００を備え、このシステムはＴＤＩデテクタ４４上に散乱パタン映像と物体２４の特殊の分散映像とを生じる。この撮像システム１００においては、物体２４から出た光３０が集光レンズ３２ａと３２ｂとを通過しこれらの集光レンズは無限焦点光３４を生じ、この光３４が２色フィルタ１０２に指向される。２色フィルタ１０２は特殊波長の光、例えば物体２４上に入射する光源（図示されていない）の波長の光を反射する。その他の波長の光は２色フィルタ１０２を通過して屈折格子１１２に向けられる。屈折格子１１２は２色フィルタ１０２を通過した光をスペクトル的に分散させ、この光は代表的には物体２４上のＦＩＳＨプローブの蛍光によって作られた光であるから、相異なるＦＩＳＨプローブおよび撮像される複数の物体の数に対応する複数のＦＩＳＨスポットがＦＤＩデテクタ４４上に生成される。
【００５２】
２色フィルタ１０２から反射された光１０４は円筒形レンズ１０６の中に伝送され、散乱パタン映像としてそれぞれの線にそってＴＤＩデテクタ上の区域１１０の中に集束される。２色フィルタ１０２によって反射された波長と異なる波長を有するスペクトル的に分散されたＦＩＳＨスポット映像または物体２４のその他のアスペクトが撮像レンズ１１４ａと１１４ｂによってＴＤＩデテクタの区域１１８の上に光１１６として結像する。このようにして、散乱パタン映像およびスペクトル的に分散された映像に対応する信号がいずれもＴＤＩデテクタ４４によって再生される。
【００５３】
好ましくは第６実施態様
２色フィルタ１０２’が図９と異なる方向に、第２ＴＤＩデテクタ４４ｂの方に傾斜されている点において前記の第５実施態様と少し異なる撮像システム１２０を示す。この実施態様においては、光１０８’によって示される分散パタン映像が円筒形レンズ１０６’によって生成される。撮像システム１００の場合と全く同様に、２色フィルタ１０２’を通過した光がＴＤＩデテクタ４４ａの上に集束される。撮像システムの相異なる側面に配置された２つの別々のＴＤＩデテクタを使用すること以外は、この撮像システム１２０は撮像システム１００の動作と実質的に同様である。しかしながら好ましい第３実施態様と同様に２つの別々のＴＤＩデテクタを使用することにより、相対ＴＤＩ読み出し率、軸方向配列、傾斜、焦点面の位置および倍率などのパラメータを含むシステムの各脚部の構造において融通性が得られる。また、撮像システム１００は所望ならば単一のＴＤＩデテクタの代わりに２つの別々のＴＤＩデテクタを含むように構成することができることを注意しなければならない。
【００５４】
ＴＤＩデテクタ上のスペクトル的に分散された映像の処理
本発明を細胞分析に使用する際に、細胞内部においてＦＩＳＨプローブが実質的に相互に近接した関係に配置されていても、本発明はＴＤＩデテクタ上のＦＩＳＨスポットを解像において実質的に有効である。本発明においてスペクトル撮像が行われる際に、物体の中の光のスペクトル的分布がたたみ込まれてＴＤＩデテクタ上に物体の映像を生成する。このたたみ込みの結果として、光のスペクトル的帯域幅に依存して分散軸線のぶれの生じる可能性がある。狭いスペクトル帯域幅の結果、システムのスペクトル解像に依存するボケはほとんどまたは全く存在しない。本発明においては約１ミクロンの物体スペース中の空間解像について、スペクトル解像度はピクセルあたり約３ｎｍであると考えられる。しかし、空間的解像およびスペクトル的解像は特定の用途の要件に合致するように修正することができる。
【００５５】
図１１は本発明においてピクセルあたり約１０ｎｍのスペクトル解像度と約０．５ミクロンの空間的解像度とを示す。さらにこの図は、同一の発光スペクトルを有する２つのＦＩＳＨプローブ１４４ａ、１４４ｂの配置された細胞核１４２を有する細胞１４６の撮像のために本発明を使用する場合を説明する。図１１において、ＦＩＳＨプローブ１４４ａおよび１４４ｂの発光スペクトル１４６は、「量子ドット」または狭帯域蛍光ダイスによって生成されるような幅約１０ｎｍである。狭帯域スペクトルの光学たたみ込みの結果、ＦＩＳＨスポット１４８ａおよび１４８ｂの最小限度のぶれが得られ、これらのスポットをＴＤＩデテクタ４４上で容易に解像することが可能となる。
【００５６】
図１２において、細胞１５０は細胞核１５２を有し、この細胞核の中にそれぞれ相異なる発光スペクトルを有するＦＩＳＨプローブ１５４および１５６が配置されている。これらのＦＩＳＨプローブは、それぞれの相異なる発光スペクトルがそれぞれ相異なるＤＮＡ順序に対応するるように設計されている。これらのＦＩＳＨプローブ１５４と１５６の発光スペクトルは、狭帯域１５８と１６０によって示されるように比較的狭いので、図１１の場合と同様にこれらのＦＩＳＨスポット１６２、１６４においては、最小限度のぶれが生じる。さらに本発明のスペクトル分散は波長をＴＤＩデテクタ上において横方向位置に写像し、細胞中におけるＦＩＳＨプローブ１５４と１５６が近接しているにも係わらずこれらのＦＩＳＨスポット１６２と１６４の比較的幅広い物理的移動を生じている。図１１と図１２を併せて考慮すれば、本発明が同一色または相異なる色のＦＩＳＨプローブをどのように区別し、これによって多数の遺伝学的特質を同時的に列挙できるかが明らかである。当業者には明らかなように、本発明は細胞中に同時に１０または１０以上の相異なる色のプローブが同時に存在する胎児細胞分析の多くの要件に非常に適している。さらに、当業者には明かなように、本発明はＦＩＳＨプローブを使用した胎児細胞の分析に限定されるものではない。
【００５７】
図１３と図１４は、本発明が広スペクトル帯域幅の光についても使用できることを示している。この場合、広発光スペクトルによる横方向ボケを修正するために追加的な信号処理段階が実施される。図１３において、細胞核１４２を有する細胞１４６が図示され、また共通の発光スペクトルを有するＦＩＳＨプローブ１７０ａと１７０ｂが細胞核の中に配置されている。ＦＩＳＨプローブ１７０ａと１７０ｂは比較的幅広い発光スペクトル１７２を生成する事によって特徴づけられる。本発明によって与えられるスペクトル分析によって光学的にたたみ込む事により、ＴＤＩデテクタ４４上にＦＩＳＨスポット１７４ａと１７４ｂが生成されるが、その映像はその比較的幅広い発光スペクトルの結果としてＴＤＩデテクタ４４において横方向にぼけている。これらのＦＩＳＨスポットプローブ１７４ａと１７４ｂの分離をより明瞭に解像するため、ＴＤＩデテクタ４４によって生成された信号に対して、既知のＦＩＳＨスペクトルによってデジタル脱たたみ込みを実施し、このようにしてディスプレー１７６上に正確なＦＩＳＨスポット表示１７８ａと１７８ｂとを生じる。この脱たたみ込み段階はＦＩＳＨスポットの数を数える能力を増進する。
【００５８】
図１４は細胞１５０の細胞核１５２の中に配置された２つのＦＩＳＨプローブ１８０と１８２との対応の関係を示す。ＦＩＳＨプローブ１８０と１８２は図示のようにそれぞれ比較的幅広い帯域幅発光スペクトル１８４と１８６を生成することを特徴としている。これらのＦＩＳＨプローブによって発光された蛍光の光学的たたみ込みはスペクトル的に分散していて、ＴＤＩデテクタ４４上にＦＩＳＨスポット１８８と１９０とを生じる。既知のＦＩＳＨ発光スペクトルをＴＤＩデテクタ４４上に生成された信号によって脱たたみ込みする事により、ディスプレー１７６にそれぞれＦＩＳＨスポット１９２と１９４で示す対応の映像が回収される。この場合にも、ＴＤＩデテクタ４４上の横方向位置に波長を写像する本発明のスペクトル分散は、細胞の中におけるＦＩＳＨプローブ１８０、１８２が比較的近接しているにも係わらずＦＩＳＨスポット１９２と１９４の比較的幅広い物理的移動を生じている。このようにして、相異なる比較的幅広い発光スペクトルを有するＦＩＳＨプローブによって生成されたこれらのＦＩＳＨスポットの映像を解像することが可能となる。
【００５９】
ＴＤＩデテクタによって生成された信号を分析し、前述の脱たたみ込み段階を実施するためのシステム２３０を図１５において説明する。この図において、ＴＤＩデテクタ４４からの信号が増幅器２３２に加えられ、この増幅器２３２は信号をバッファして、この信号を増幅しアナログ−デジタル（Ａ−Ｄ）変換器２３４の必要とするレベルを達成する。このＡ−Ｄ変換器が増幅器２３２からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、このデジタル信号がＴＤＩラインバッファ２３６に入力される。ＴＤＩラインバッファ２３６はこのデジタル信号がＣＰＵ２３８２によって処理され得るようになるまで一時的にデジタル信号を記憶する。前述の脱たたみ込みを実施するため、スペクトルバッファ２４０に使用されるＦＩＳＨプローブのそれぞれの既知の発光スペクトルが装入されるので、その発光スペクトルをＴＤＩラインバッファ２３６の中に記憶された信号によって脱たたみ込みする。ＣＰＵ２３は脱たたみ込み処理およびその他の分析処理を実施するようにプログラミングされた高速プロセッサであって、撮像される物体の所望の特性またはパラメータの識別を可能とする。ＣＰＵ２３８からの出力が映像ラインバッファ２４２の中に一時的に記憶されて、映像を表示しまたはその他の形で後の分析のために記録することを可能とする。
【００６０】
図１６は、オス細胞２００とメス細胞２０８を識別し、それぞれ対応の散乱映像２１２と２２０とを生成するための本発明の応用例を示す。オス細胞２００は細胞核２０２を含み、この細胞核は黄色の蛍光染料によって着色されている。さらにＦＩＳＨプローブ２０４は蛍光オレンジ発光を生じて、細胞核中のＸ−クロモソムの存在を示すのに対して、ＦＩＳＨプローブ２０６は赤色蛍光発光を生じてＹ−クロモソムの存在を示す。オス細胞２００が緑色レーザからの光を照明され分解された時に、このオス細胞２００からの蛍光発光のスペクトル分解が生じてＴＤＩデテクタ４４上に一連の映像を生じ、これらの映像は撮像される光の波長の関数として相互に分離される。細胞に対して入射するレーザ光は極めて狭い波長帯域を有し、またレーザ散乱によって生成されたオス細胞２００の映像２１２はスペクトル分解処理によって少しだけたたみ込まれている。細胞２００その細胞核２０２の緑色レーザ散乱映像２１２はＴＤＩデテクタの左側に現れるが、細胞核２０２によって発光される黄色蛍光に対応する蛍光スポット２１４はＴＤＩデテクタ上において次の数カラムの中に現れる。さらにＦＩＳＨプローブ２０４と２０６によって発光される蛍光の相異なる波長の関数として、ＦＩＳＨスポット２１６と２１８はデテクタ上の離間した箇所に現れるが、そのそれぞれの発光スペクトルの幅の故にＴＤＩデテクタ４４の数カラムに渡って少しボケている。ＴＤＩデテクタによって生成されたこれらの信号を分析する事により、ＸおよびＹクロモソムに対応するＦＩＳＨプローブが検出されてＸクロモソムとＹクロモソムの両方を含むが故にその細胞２００がオス細胞であるとユーザが決定することができる。同様にメス細胞２０８は分解された時に細胞核２１０の特性的黄色蛍光を含むが、オス細胞と相違して２つのＦＩＳＨスポンジ２１６を含み、これらのスポットがそれぞれＦＩＳＨプローブ２０４に対応し、２つのＸクロモソムの存在を示す。ＴＤＩデテクタ４４はオス細胞２００とメス細胞２０８の空間位置を識別するので、これらの両方の細胞が撮像システムを通して図１６の左下に示す矢印の方向に通過する際に、これらの細胞のスペクトル分解が容易に別々に解像される。図示の対応のＦＩＳＨスポットをより良く解像するために、ＴＤＩデテクタ４４によって生成された信号に対して脱たたみ込み
処理を実施できることを注意しなければならない。
【００６１】
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施態様の平面図であって、紙面の中に流入するように図示された流体流によって粒子が搬送される状態を示す図。
【図２】  図１に図示の第１実施態様の側面立面図。
【図３】  図１の実施態様の等角図。
【図４】  外光の空間的フィルタリングのために使用されるスリットを含む共焦点実施態様の等角図。
【図５】  第１実施態様においてそれらの光源の相異なる位置を示す等角図。
【図６】  ＦＩＳＨプローブ間の干渉を避けるために粒子からの光をモニタするように、第２セットの撮像成分とＴＤＩデテクタとを含みまた光源の他の位置を示す第１実施態様の変更態様の等角図。
【図７】  集光レンズの先方において移動するスライドによって物体が支承られまた光源の他の位置を示す本発明のさらに他の実施態様の等角図。
【図８Ａ】  ＴＤＩデテクタ上に散乱光パタンを生じるように使用される図７の実施態様の変形のそれぞれ平面および側面立面図。
【図８Ｂ】  ＴＤＩデテクタ上に散乱光パタンを生じるように使用される図７の実施態様の変形のそれぞれ平面および側面立面図。
【図９】  散乱パタン映像を形成する光と物体からのスペクトル的に分散された光が同一のＴＤＩデテクタの別々の部分上に結像されるさらに他の実施態様の平面図。
【図１０】  散乱パタン映像を形成する光と物体からのスペクトル的に分散された光が同一の２つの別々おＴＤＩデテクタ上に結像されるさらに他の実施態様の平面図。
【図１１】  細胞中の２つのＦＩＳＨプローブを解像する目的で本発明により１つの狭いＦＩＳＨ発光スペクトルを光学的たたみ込みする状態を図示する概略図。
【図１２】  細胞中の２つのＦＩＳＨプローブを解像する目的で本発明により２つの相異なる色の狭いＦＩＳＨ発光スペクトルを光学的たたみ込みする状態を図示する概略図。
【図１３】  幅広い１つのＦＩＳＨ発光スペクトルについて本発明により単一色の２つのＦＩＳＨプローブの映像を解像するように脱たたみ込みを実施する方法を示す概略図。
【図１４】  ＦＩＳＨプローブの映像を解像するように比較的幅広い２つの色のＦＩＳＨスペクトルを脱たたみ込みする方法を示す概略図。
【図１５】  本発明においてＴＤＩデテクタによって生成された信号を処理するために使用されるシステムの概略ブロックダイヤグラム。
【図１６】  本発明において細胞がオスから出たかメスから出たかを決定するために使用される方法を説明する概略ブロックダイヤグラム。
【符号の説明】
２０  撮像システム
２２  流れ
２４  移動物体
２６，２８  物体の位置
２６’、２８’  ＴＤＩデテクタ上の映像位置
３０  光
３２ａ，３２ｂ  集光レンズ
３４  収束光
３６  プリズム
３８  分散光
４０ａ，４０ｂ  撮像レンズ
４２  光
４４  ＴＤＩデテクタ
４５  撮像システム
４６  光
４８  レンズ
５２  スリット
５８  光
６０ａ，６０ｂ、６２，６４，６６  光源
６８  部分反射面
７０  立体撮像システム
７２，７４  光源
８０  スライド撮像システム
８２  スライド
９０  散乱光撮像システム
９２  円筒形レンズ
９４  散乱光
９６  中線軸線
１００  ２色撮像システム
１０２  ２色フィルタ
１０６  円筒形レンズ
１１０  デテクタ区域
１１２  屈折格子
１１４ａ．１１４ｂ  撮像レンズ
１１８  デテクタ区域
１２０  ２色撮像システム
１４０  細胞
１４２  細胞核
１４４ａ，１４４ｂ  ＦＩＳＨプローブ
１４８ａ，１４８ｂ  デテクタ上の映像
１６２．１６４  デテクタ上の映像
【図１】
0004067826.tif 000002
【図２】
0004067826.tif 000003
【図３】
0004067826.tif 000004
【図４】
0004067826.tif 000005
【図５】
0004067826.tif 000006
【図６】
0004067826.tif 000007
【図７】
0004067826.tif 000008
【図８Ａ】
0004067826.tif 000009
【図８Ｂ】
0004067826.tif 000010
【図９】
0004067826.tif 000011
【図１０】
0004067826.tif 000012
【図１１】
0004067826.tif 000013
【図１２】
0004067826.tif 000014
【図１３】
0004067826.tif 000015
【図１４】
0004067826.tif 000016
【図１５】
0004067826.tif 000017
【図１６】
0004067826.tif 000018