(57)【要約】ダイナミック焦点調節ための方法が提示され、本方法は、画像キャプチャデバイスから画像を受信し、各画像について、画像内の粒子の境界を決定し、粒子の境界に基づいて画像の画素強度比を計算することができるダイナミック焦点調節コントローラによって実行され得る。ダイナミック焦点調節コントローラはまた、各画像についての画素強度比からメジアン画素強度比を計算し、メジアン画素強度比に基づいて焦点距離方向を決定し、焦点距離方向が正であるときには、メジアン画素強度比に基づいて焦点距離を計算し、焦点距離方向が負であるときには、メジアン境界幅に基づいて焦点距離を計算することができる。次いで、自動焦点コントローラは、焦点距離方向の焦点距離によって画像キャプチャデバイスを調整するために、焦点調節機構に命令を送信することができる。
2020501111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粒子を有する流体試料が、画像キャプチャ部位を通過して前記複数の粒子を流すことを可能にするように構成されたフローセルと、
前記複数の粒子内の各粒子が前記画像キャプチャ部位を通過して前記フローセルを通って流れるときに、前記各粒子の画像を捕捉するように構成された画像キャプチャデバイスと、
前記画像キャプチャデバイスによって捕捉された、前記複数の粒子内の各粒子の前記画像が合焦していることを確実にするために、前記画像キャプチャデバイスを移動させるための焦点調節機構と、
前記画像キャプチャデバイス及び前記焦点調節機構に通信可能に結合されたダイナミック焦点調節コントローラであって、前記ダイナミック焦点調節コントローラが、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記画像キャプチャデバイスから、複数の画像であって、前記複数の画像内の各画像が、前記複数の粒子からの粒子の視覚的描写を提供する複数の画素を含む、複数の画像を受信させ、
前記複数の画像内の各画像について、
前記画像内の前記粒子の境界を決定し、
前記画像内の前記粒子の前記境界に基づいて、前記画像の画素強度比を計算させ、
前記複数の画像内の各画像についての前記画素強度比からメジアン画素強度比を計算させ、
前記メジアン画素強度比に基づいて焦点距離方向を決定させ、
前記焦点距離方向が正であるときには、前記メジアン画素強度比に基づいて焦点距離を計算させ、
前記焦点距離方向が負であるときには、メジアン境界幅に基づいて前記焦点距離を計算させ、
前記焦点距離方向の前記焦点距離によって前記画像キャプチャデバイスを調整するために、前記焦点調節機構に命令を送信させる、命令が格納されている、メモリと、を含む、ダイナミック焦点調節コントローラと、を備えるシステム。
【請求項２】
前記画像内の前記粒子の前記境界を決定することが、前記プロセッサに、
前記複数の画素内の各画素について、
前記画素のＶ値を計算させ、
前記画素の前記Ｖ値を閾値と比較させ、
前記Ｖ値を前記閾値と比較することに基づいて、前記画素を背景画素又は前景画素として標識させる、命令を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記画像内の前記粒子の前記境界を決定することが、前記プロセッサに、
前記複数の画素内の各画素について、
前記画素を各隣接画素と比較させ、
各隣接画素が背景画素として標識されている場合には、前記画素を背景画素として標識させ、
各隣接画素が前景画素として標識されている場合には、前記画素を前景画素として標識させ、
少なくとも１つの隣接画素が背景画素として標識されており、少なくとも１つの隣接画素が前景画素として標識されている場合には、前記画素を境界画素として標識させる、命令を更に含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記命令が、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記画像内の前記粒子の前記境界に基づいて、前記複数の画像内の各画像に対するＶ−距離プロットを生成させる、命令を更に含み、
前記画像の前記画素強度比を計算することが、前記粒子の周縁における平均画素強度値と、前記粒子の中心における平均画素強度値とに基づいており、前記粒子の前記周縁における前記平均画素強度値と、前記粒子の前記中心における前記平均画素強度値とが、前記画像に対する前記Ｖ−距離プロットから決定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記命令が、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の画像内の各画像について、
前記画像内の前記粒子の高さを決定させ、
前記画像内の前記粒子の幅を決定させ、
前記粒子の前記高さと前記粒子の前記幅との比を計算させ、
前記比が閾値を下回ることを決定させ、
前記複数の画像から前記画像を除去させる、命令を更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記命令が、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の画像内の各画像の境界幅を計算させ、
前記複数の画像内の各画像の前記境界幅に基づいてメジアン境界幅を計算させる、命令を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記Ｖ値が前記閾値未満である場合には、前記画素が背景画素を標識され、前記Ｖ値が前記閾値以上である場合には、前記画素が前景画素を標識される、請求項２に従属する請求項３〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
方法であって、
コントローラによって、画像キャプチャデバイスから複数の画像を受信することであって、前記複数の画像内の各画像が、複数の粒子からの粒子の視覚的描写を提供する複数の画素を含む、ことと、
前記複数の画像内の各画像について、
前記コントローラによって、前記画像内の前記粒子の境界を決定し、
前記コントローラによって、前記画像内の前記粒子の前記境界に基づいて、前記画像の画素強度比を計算することと、
前記コントローラによって、前記複数の画像内の各画像に対する前記画素強度比からメジアン画素強度比を計算することと、
前記コントローラによって、前記メジアン画素強度比に基づいて、焦点距離方向を決定することと、
前記焦点距離方向が正であるときには、前記コントローラによって、前記メジアン画素強度比に基づいて、焦点距離を計算することと、
前記焦点距離方向が負であるときには、前記コントローラによって、前記複数の画像のメジアン境界幅に基づいて、前記焦点距離を計算することと、
前記コントローラによって、前記焦点距離が閾値を超えることを決定することと、を含む、方法。
【請求項９】
前記画像内の前記粒子の前記境界を決定することが、
前記複数の画素内の各画素について、
前記画素のＶ値を計算することと、
前記画素の前記Ｖ値を閾値と比較することと、
前記Ｖ値を前記閾値と比較することに基づいて、前記画素を背景画素又は前景画素として標識することと、を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記画像内の前記粒子の前記境界を決定することが、
前記複数の画素内の各画素について、
前記画素を各隣接画素と比較することと、
各隣接画素が背景画素として標識されている場合には、前記画素を背景画素として標識することと、
各隣接画素が前景画素として標識されている場合には、前記画素を前景画素として標識することと、
少なくとも１つの隣接画素が背景画素として標識されており、少なくとも１つの隣接画素が前景画素として標識されている場合には、前記画素を境界画素として標識させることと、を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記コントローラによって、前記画像内の前記粒子の前記境界に基づいて、前記複数の画像内の各画像に対するＶ−距離プロットを生成することを更に含み、
前記画像の前記画素強度比を計算することが、前記粒子の周縁における平均画素強度値と、前記粒子の中心における平均画素強度値とに基づいており、前記粒子の前記周縁における前記平均画素強度値と、前記粒子の前記中心における前記平均画素強度値とが、前記画像に対する前記Ｖ−距離プロットから決定される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の画像内の各画像について、
前記コントローラによって、前記画像内の前記粒子の高さを決定することと、
前記コントローラによって、前記画像内の前記粒子の幅を決定することと、
前記コントローラによって、前記粒子の前記高さと前記粒子の前記幅との比を計算することと、
前記コントローラによって、前記比が閾値を下回ることを決定することと、
前記コントローラによって、前記画像を前記複数の画像から除去することと、を更に含む、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記コントローラによって、前記複数の画像内の各画像の境界幅を計算することと、
前記コントローラによって、前記複数の画像内の各画像の前記境界幅に基づいて、メジアン境界幅を計算することと、を更に含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コントローラの状態が患者試料である場合、前記コントローラによって、前記複数の画像の結果を抑止することと、
前記コントローラの状態が対照試料である場合、前記コントローラによって、前記複数の画像の結果を不合格にすることと、を更に含む、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
画像キャプチャデバイスから、複数の画像であって、前記複数の画像内の各画像が、前記複数の粒子からの粒子の視覚的描写を提供する複数の画素を含む、複数の画像を受信させ、
前記複数の画像内の各画像について、
前記画像内の前記粒子の境界を決定し、
前記画像内の前記粒子の前記境界に基づいて、前記画像の画素強度比を計算させ、
前記複数の画像内の各画像についての前記画素強度比からメジアン画素強度比を計算させ、
前記メジアン画素強度比に基づいて焦点距離方向を決定させ、
前記焦点距離方向が正であるときには、前記メジアン画素強度比に基づいて焦点距離を計算させ、
前記焦点距離方向が負であるときには、メジアン境界幅に基づいて前記焦点距離を計算させ、
前記焦点距離方向の前記焦点距離によって前記画像キャプチャデバイスを調整するために、前記焦点調節機構に命令を送信させる、命令を含む、プロセッサ可読デバイス。
【請求項１６】
前記画像内の前記粒子の前記境界を決定することが、前記プロセッサに、
前記複数の画素内の各画素について、
前記画素のＶ値を計算させ、
前記Ｖ値が前記閾値未満である場合には、前記画素を背景画素として標識させ、
前記Ｖ値が前記閾値以上である場合には、前記画素を前景画素として標識させる、命令を含む、請求項１５に記載のプロセッサ可読デバイス。
【請求項１７】
前記画像内の前記粒子の前記境界を決定することが、前記プロセッサに、
前記複数の画素内の各画素について、
前記画素を各隣接画素と比較させ、
各隣接画素が背景画素として標識されている場合には、前記画素を背景画素として標識させ、
各隣接画素が前景画素として標識されている場合には、前記画素を前景画素として標識させ、
少なくとも１つの隣接画素が背景画素として標識されており、少なくとも１つの隣接画素が前景画素として標識されている場合には、前記画素を境界画素として標識させる、命令を更に含む、請求項１６に記載のプロセッサ可読デバイス。
【請求項１８】
前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記画像内の前記粒子の前記境界に基づいて、前記複数の画像内の各画像に対するＶ−距離プロットを生成させる、命令を更に含み、
前記画像の前記画素強度比を計算することが、前記粒子の周縁における平均画素強度値と、前記粒子の中心における平均画素強度値とに基づいており、前記粒子の前記周縁における前記平均画素強度値と、前記粒子の前記中心における前記平均画素強度値とが、前記画像に対する前記Ｖ−距離プロットから決定される、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のプロセッサ可読デバイス。
【請求項１９】
前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の画像内の各画像について、
前記画像内の前記粒子の高さを決定させ、
前記画像内の前記粒子の幅を決定させ、
前記粒子の前記高さと前記粒子の前記幅との比を計算させ、
前記比が閾値を下回ることを決定させ、
前記複数の画像から前記画像を除去させる、命令を更に含む、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のプロセッサ可読デバイス。
【請求項２０】
前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の画像内の各画像の境界幅を計算させ、
前記複数の画像内の各画像の前記境界幅に基づいてメジアン境界幅を計算させる、命令を更に含む、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプロセッサ可読デバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
試料流体流中の細胞及び粒子の撮像を使用して、細胞及び粒子を識別し、個体が健康であるか、病気若しくは疾患に罹患しているかどうかを決定することができる。画像から必要な情報を収集するためには、画像キャプチャデバイスの焦点調節が正確でなければならない。現在利用可能な焦点調節システムのための方法は、手動による焦点調節に頼るか、又は焦点を合わせるために流体流側でマーカーを使用している。しかしながら、既存のシステムは、焦点を維持して、画像内に捕捉されている項目に実際に焦点を合わせることができないことに悩まされている。したがって、改善された方法及びシステムが必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
いくつかの実施形態では、本発明の構成及び／又は方法のうちのいずれかで得られる画像は、デジタル化された画像であってもよい。任意選択的に、画像を取得するための手順の少なくとも一部が自動化される。いくつかの実施形態では、画像は、フローセル、高光学解像度撮像デバイス、又はデジタル画像キャプチャデバイスを含むビジュアルアナライザを使用して取得され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本発明の実施形態によるアナライザシステムの例示的な態様を示す。
【図２】複数の合焦距離における様々な血球タイプを示す。
【図３】負、中立、及び正の合焦距離における赤血球の画像を示す。
【図４】赤血球のＶ−距離プロットを生成するための例示的な境界及び対応するリングを示す。
【図５】赤血球のＶ−距離プロットを示す。
【図６ａ】赤血球の別のＶ−距離プロットを示す。
【図６ｂ】赤血球の別のＶ−距離プロットを示す。
【図６ｃ】赤血球の別のＶ−距離プロットを示す。
【図７】負、中立、及び正の合焦距離で撮像された赤血球の例示的なＶ−距離プロットを示す。
【図８】画像キャプチャデバイスの焦点面に整列していない、又は異常な形状を有する赤血球の例示的な画像を示す。
【図９】合焦位置を推定するための例示的なマッピング曲線を示す。
【図１０】理想的な合焦位置と評価された合焦点位置との比較を示す。
【図１１】一実施形態による、ダイナミック焦点調節を実行するための方法のフロー図を示す。
【図１２】一実施形態による、ダイナミック焦点調節を実行するための方法の別のフロー図を示す。
【図１３】一実施形態による、ダイナミック焦点調節を実行するための方法の更に別のフロー図を示す。
【図１４】一実施形態による、ダイナミック焦点調節を実行するための方法の更に別のフロー図を示す。
【図１５】一実施形態による、ダイナミック焦点調節を実行するための方法の更に別のフロー図を示す。
【図１６】一実施形態による、ダイナミック焦点調節を実行するために使用可能な例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
生きている組織（例えば、人間、動物、及び植物）からの細胞又は粒子の分析は、疾患及び細胞障害、並びに健康な細胞を識別するために使用される医学的診断ツールとして使用することができる。分析のために細胞又は粒子を捕捉することは、例えば生きている組織（すなわち、生体試料）からの流体を通して粒子を収集することによって行うことができる。例えば、ヒトからの血液試料は、分析して、細胞が健康かどうか、又は分析することができる何らかの問題を有するかどうかを決定する細胞を含む。
【０００５】
血球分析は、患者の健康状態の概要を提供するための、最も一般的に行われる医療試験のうちの１つである。血液試料は、患者の身体から抜き取られて、凝固を防止するために抗凝固物質を含む試験管に保存することができる。全血試料は、通常、赤血球（すなわち、ｅｒｙｔｈｒｏｃｙｔｅｓ）、白血球（すなわち、ｌｅｕｋｏｃｙｔｅｓ）、及び血小板（すなわち、ｔｈｒｏｍｂｏｃｙｔｅｓ）を含む、３つの主要な分類の血球を含む。各分類は、下位分類の構成物に更に分けることができる。例えば、白血球の５つの主要なタイプすなわち下位分類は、異なる形状及び機能を有する。白血球は、好中球、リンパ球、単球、好酸球、及び好塩基球を含み得る。また、赤血球タイプの下位分類も存在する。試料内の粒子の外観は、病理学的症状、細胞成熟、及び他の要因によって異なり得る。赤血球の下位分類は、網赤血球及び有核赤血球を含み得る。
【０００６】
明示的に別段の定めをした場合を除き、本開示でなされる「粒子」又は「複数の粒子」への言及は、流体中に分散された任意の離散した、又は形成された物体を包含することを理解する。本明細書で用いられるように、「粒子」は生体液中の全ての測定可能で検出可能な（例えば、画像及び／又は他の測定可能パラメータにより）構成要素を含むことができる。粒子は任意の物質、任意の形状及び任意のサイズのものである。粒子は細胞を含み得る。粒子の例は、限定するものではないが、血球、胎児細胞、上皮細胞、幹細胞、腫瘍細胞を含む細胞、又は細菌、寄生虫、又は先述のいずれかの破片若しくは生体液中の別の破片を含む。血球は、潜在的に生体液中に存在する任意の正常又は異常、成熟又は未熟細胞を含む任意の血球、例えば赤血球（ｒｅｄ  ｂｌｏｏｄ  ｃｅｌｌ、「ＲＢＣ」）、白血球（ｗｈｉｔｅ  ｂｌｏｏｄ  ｃｅｌｌ、「ＷＢＣ」）、血小板（ｐｌａｔｅｌｅｔ、「ＰＬＴ」）及び他の細胞であってもよい。構成物は、更に未熟又は異常細胞を含む。未熟ＷＢＣは、後骨髄球、骨髄球、前骨髄球及び芽球を含んでもよい。成熟ＲＢＣに加えて、ＲＢＣの構成物は、有核ＲＢＣ（ｎｕｃｌｅａｔｅｄ  ＲＢＣ、「ＮＴＲＣ」）及び網赤血球を含んでもよい。ＰＬＴは、「巨大」ＰＬＴ及びＰＬＴ凝集を含んでもよい。本明細書を通して、画像は細胞又は粒子の画像であるものとして記載される。多くの場合、細胞又はＲＢＣと呼ばれるが、画像は任意の粒子であり得る。血小板、網赤血球、有核ＲＢＣ、及び好中球、リンパ球、単球、好酸球、好塩基球を含むＷＢＣ、並びに芽球、前骨髄球、骨髄球、又は後骨髄球を含む未熟ＷＢＣは、粒子として計数されて分析される。
【０００７】
例示的な尿粒子は、尿沈渣粒子を含み得る。例示的な尿沈渣粒子は、赤血球（すなわち、ＲＢＣ）、変形赤血球、白血球（すなわち、ＷＢＣ）、好中球、リンパ球、食細胞、好酸球、好塩基球、扁平上皮細胞、移行上皮細胞、デコイ細胞、腎尿細管上皮細胞、円柱、結晶、細菌、酵母、寄生虫、卵円形脂肪体、脂肪小滴、精子、粘液、トリコモナス、細胞凝集及び細胞破片を含み得る。例示的な細胞は、赤血球、白血球及び上皮を含み得る。例示的な円柱は、無細胞色素円柱、分類不能円柱（例えば、顆粒円柱）を含み得る。例示的な無細胞円柱は、例えば、ろう様円柱、幅広円柱、脂肪円柱及び結晶円柱を含み得る。例示的な細胞性円柱は、例えば、ＲＢＣ円柱、ＷＢＣ円柱及び細胞性円柱を含み得る。例示的な結晶は、例えば、シュウ酸カルシウム、トリプルリン酸、カルシウムリン酸、尿酸、炭酸カルシウム、ロイシン、シスチン、チロシン及び無晶性結晶を含み得る。例示的な非扁平上皮細胞は、例えば、腎上皮及び移行上皮を含み得る。例示的な酵母は、例えば、出芽酵母及び仮性菌糸を有する酵母を含み得る。例示的な尿沈渣粒子はまた、ＲＢＣ凝集、脂肪、卵円形脂肪体及びトリコモナスを含み得る。
【０００８】
血球分析は、例えば、計数技術を使用して行うことができる。撮像に基づく計数技術では、観察領域を通過し得る調整された試料の画素データ画像が、デジタルカメラに結合された顕微鏡対物レンズを使用して、捕捉される。画素画像データは、データ処理技術を使用して分析することができ、モニタに表示することもできる。
【０００９】
用語「高光学解像度撮像デバイス」は、形態的特徴及び／又は変化を区別するために十分な視覚的相違を有する粒子画像を得ることができるデバイスを含み得る。例示的な高光学解像度撮像デバイスは、例えば、０．４６μｍ等の、例えば、０．４〜０．５μｍを含む、１μｍ以下の光学解像度を有するデバイスを含み得る。
【００１０】
任意選択的に、画像は、細胞の細胞質、細胞核、及び／又は核成分に関する情報を提供する。任意選択的に、画像は、細胞の粒状成分及び／又は他の形態的特徴に関する情報を提供する。任意選択的に、画像は、細胞の細胞質、核及び／又は粒状成分に関する情報を提供する。粒状及び／又は核の画像及び／又は特徴は、独立して、又は互いと組み合わせて、細胞の分類及び細分類に決定力がある。
【００１１】
以下の記載においては、説明の適用上、具体的詳細が本発明の実施形態の完全な理解を提供するために示される。しかしながら、様々な実施形態は、これらの具体的詳細なしに実施されてもよいことが明らかである。図面及び説明は、限定することを意図していない。
【００１２】
いくつかの図面で記載されるシステムは、様々な構成で提供されてもよい。必要に応じて、システムは、１つ以上のシステムの構成要素がクラウドコンピューティングシステムの１つ以上のネットワークに分散される分散システムとして構成されてもよい。記載されたシステムの全ての機能は、記載された方法に変更を加えて適用可能であり、またその逆も適用可能である。
【００１３】
図１は、流体試料中の粒子を撮像するためのシステム１００の態様を示す。流体試料は、血液試料又は尿試料等の体液試料であり得る。ここに示されるように、システム１００は、試料流体注入システム１１０、フローセル１２０、及び画像キャプチャデバイス１３０、及び処理システム１４０を含む。フローセル１２０は、任意選択的に試料流体と組み合わされて、シース流体の流れを伝達する流路１２２を提供する。いくつかの実施形態では、試料流体注入システム１１０は、カニューレ又はチューブ１１２を含み得るか、又はそれらに連結され得る。試料流体注入システム１１０は、（例えば、試料流体入口１０２を介して）流路１２２と流体連通することができ、試料流体流１２８を提供するために、フローセル１２０内で、試料流体１２４をカニューレ１１２の遠位出口ポート１１３を通して流動シース流体１２６の中に注入するように動作することができる。例えば、処理システム１４０は、プロセッサによって実行されると、試料流体注入システム１１０に試料流体１２４を流動シース流体１２６の中に注入させるように構成されたコンピュータアプリケーションを有する記憶媒体を含み得るか、又はそれと動作可能に関連付けられ得る。ここに示されるように、シース流体１２６は、シース流体注入システム１５０によって（例えば、シース流体入口１０１を介して）フローセル１２０内に導入され得る。例えば、処理システム１４０は、プロセッサによって実行されると、シース流体注入システム１５０にシース流体１２６をフローセル１２０の中に注入させるように構成されたコンピュータアプリケーションを有する記憶媒体を含み得るか、又はそれと動作可能に関連付けられ得る。
【００１４】
試料流体流１２８は、注入チューブ１１２に隣接する第１の厚さＴ１を有する。フローセル１２０の流路１２２は、試料流体流１２８の厚さが初期厚さＴ１から画像キャプチャ部位１３２に隣接する第２の厚さＴ２まで減少するように、流路サイズが減少する。画像キャプチャデバイス１３０は、フローセル１２０の画像キャプチャ部位１３２において、試料流体から複数の粒子を撮像するように画像キャプチャ部位１３２に整列されている。
【００１５】
処理システム１４０は、試料流体注入システム１１０、画像キャプチャデバイス１３０、及び任意選択的にシース流体注入システム１５０と連結される。処理システム１４０は、フローセル１２０の画像キャプチャ部位１３２において、試料流体からの複数の粒子の画像の捕捉を開始するように構成されている。例えば、処理システム１４０は、プロセッサによって実行されると、画像キャプチャデバイス１３０に、試料流体の過渡現象後、及び第１の複数の粒子の撮像の４秒以内に、フローセル１２０の画像キャプチャ部位１３２において、第２の試料流体からの第２の複数の粒子の画像の捕捉を開始させるように構成されたコンピュータアプリケーションを有する記憶媒体を含み得るか、又はそれと動作可能に関連付けられ得る。
【００１６】
処理システム１４０は更に、ダイナミック焦点調節コントローラであってもよい。処理システム１４０は、例えば、図１６のコンピュータシステム１６００であってもよい。処理システム１４０は、本明細書でより詳細に説明されるように、画像を受信及び処理することができる。画像を処理することにより、処理システム１４０は、画像キャプチャデバイス１３０が合焦しているかどうかを決定することができる。画像キャプチャデバイス１３０が合焦していない場合、処理システム１４０は、例えば、画像キャプチャデバイス１３０に焦点を調節させるか、レポートを作成させるか、又は警報を送信することによって技術者に通知させることができる。処理システム１４０は、例えば、画像キャプチャデバイス１３０の焦点調節機構（図示せず）に、焦点を調節するための命令を送信することによって、画像キャプチャデバイス１３０に焦点を調節させることができる。
【００１７】
図２は、複数の合焦距離における様々な血球タイプを示す一組の画像２００を示す。この一組の画像２００は、例えば、ＲＢＣ  ２２５、ＷＢＣ  ２３０、及びＰＬＴ  ２３５の画像を含む。各タイプの細胞（例えば、ＲＢＣ、ＷＢＣ、及びＰＬＴ）の複数の画像が存在する。
【００１８】
画像が合焦するためには、焦点面が試料流にあるべきである。焦点面が試料流にない場合、画像がピンぼけになる可能性がある。焦点面が試料流から一定の距離にある場合、画像は、距離「ｄ」に合焦されていると考えられる。焦点面が試料流からどの方向にあるかによって、焦点調節が正であるか、負であるかが決定される。正及び負の焦点調節に対して決定される方向は、任意に選択され、負の焦点調節が正の焦点調節の反対方向にあることを意味することを意図するものである。
【００１９】
画像２０５の第１のサブセットは、２μｍの正の焦点調節を有する異なるタイプの細胞の画像を含む。画像２１０の第２のサブセットは、０μｍ（すなわち、合焦）の中立の焦点調節を有する異なるタイプの細胞の画像を含む。画像２１５の第３のサブセットは、−２μｍの負の焦点調節を有する異なるタイプの細胞の画像を含む。
【００２０】
２μｍ又は−２μｍの焦点調節は、画像の焦点面が、光軸に沿ったいずれかの方向において、試料流まで２μｍの距離にあったことを示す。図２の様々な画像によって分かるように、画像が０μｍの焦点調節を有して合焦しているときには、画像は最もクリアである。画像が負又は正の焦点調節を有する場合、画像が焦点外れになっているので、画像がぼけており、より見えにくい。
【００２１】
図２に示す画像は、既知の焦点距離及び方向のものである。しかしながら、撮像システムの実用化では、画像キャプチャデバイスによって捕捉された画像を受信した後、プロセッサ（例えば処理システム１４０）が、画像の焦点調節が合焦しているか焦点外れであるか、どの方向にあるか、及び焦点距離を自動的に決定し得る。合焦距離及び方向を決定するプロセスが、以下により詳細に説明される。焦点距離及び方向が決定されると、プロセッサは、焦点を自動的に調節し、レポートを生成し、及び／又は、例えば、画像キャプチャデバイスのための焦点調節情報を提供する技術者に警報を送信するために、画像キャプチャデバイスの焦点調節機構に命令を送信することができる。
【００２２】
図３は、一組の画像３００を示す。この一組の画像３００はそれぞれ、正常なＲＢＣの顕微鏡画像である。ＲＢＣ画像３０５は、予想される試料流まで−２μｍの距離に合焦した画像キャプチャデバイスで補足される。ＲＢＣ画像３１０は、予想される試料流まで０μｍの距離に合焦した画像キャプチャデバイスで補足される。ＲＢＣ  ３１５は、予想される試料流まで２μｍの距離に合焦した画像キャプチャデバイスで補足される。典型的なヒトＲＢＣは、円盤の中心において厚さ０．８〜１μｍ、周縁において厚さ２〜２．５μｍの両面中くぼみ円盤形である。不均一な厚さ、及び周囲の流体の屈折率に対して高い高屈折率のために、細胞を通過する光線は、元の伝搬方向からずれる。光が中心を通って移動する（凹レンズのように作用する）か周縁を通って移動する（凸ンズのように作用する）かに応じて、光線が発散又は収束され得る。ＲＢＣの異なる部分における光の収束／発散が、細胞円盤の中心面の周りの光軸に沿った光源の実質的に非対称な分布をもたらす。したがって、ＲＢＣは、像平面上で見たとき、図３に示すように、撮像システムが異なる位置に焦点を合わせると、様々な強度プロファイルを示す。負の焦点調節位置では、細胞円盤の中心部分は、周縁（すなわち、外側境界）よりもはるかに明るく見える。対照的に、正の焦点調節位置では、画像内の細胞の中心部分が周縁よりも暗くなる。ＲＢＣが正確に合焦すると、中心部分と周縁との間の明暗対比が低下する。この観察から、細胞の中心と細胞の周縁との間の明暗対比を、合焦位置の指標として使用することができる。そのため、ＲＢＣは、本明細書で説明されるダイナミック焦点調節のために、非常に良好な結果で使用することができる。本開示を通してＲＢＣが記載されているが、本明細書で説明される技術は、他の血球、細菌、結晶等を含むがこれらに限定されない他の粒子に使用することができる。
【００２３】
ＲＢＣの屈折部分からの光の挙動のために、画素強度比（「ＰＩＲ」）は、細胞の周縁における平均画素強度値を、細胞の中心部分における平均画素強度値で除したものに応じて定義することができる。
【数１】
2020501111.tif 000003
【００２４】
ＲＢＣの中心部分と周縁との間の除算は、距離プロットに基づいて決定することができる。距離プロットは、平均Ｖ値の関係を示すことができ、Ｖ値は、ＲＢＣの境（すなわち、境界）までの距離に対する、色相、彩度、明度（「ＨＳＶ」）色空間におけるＶである。Ｖ値から構築された距離プロットは、Ｖ−距離プロットと呼ばれる。任意選択的に、他の画像特性、例えば画素強度を使用して、距離プロットを構築することができる。
【００２５】
図４は、ＲＢＣのＶ−距離プロットを生成するための例示的な境界及び対応するリングを示す。Ｖ−距離プロットを生成するために、細胞の境界（すなわち、境）を最初に見つけなければならない。境は、画像セグメンテーション法を使用して見つけることができる。例えば、ＲＢＣの境を特定するために、閾値を使用することができる。例えば、２０４のＲＧＢ値又はＶ値は、良好な結果で使用することができる。
【００２６】
細胞の境を見つけるために、画像からの各画素を分析することができ、画素のＶ値を閾値（例えば、２０４）と比較することができる。画素のＶ値が閾値未満である場合、画素は背景画素として標識され得る。画素のＶ値が閾値以上である場合、画素は前景（すなわち、細胞又は粒子）画素として標識され得る。画素の各々が標識されると、画素はそれぞれ分析されて、隣接する画素が背景画素又は前景画素であるかどうかを決定することができる。各画素は、４つの隣接画素を有する−右に１つ、左に１つ、上に１つ、及び下に１つ。迷光による不正確さ（ｓｔｒａｙ  ｉｎａｃｃｕｒａｃｉｅｓ）を考慮して、隣接画素の各々が背景画素である場合、画素は背景画素として標識され得る。同様に、隣接画素の各々が前景画素である場合、画素は前景画素として標識され得る。境界画素を識別するために、１つ以上の隣接画素が背景画素であり、１つ以上の画素が前景画素である場合、画素は境界画素として標識される。
【００２７】
境界画素が全て識別されると、図４に示されるリングを計算して、対応するビン（例えば、ビン０、ビン１、ビン２、ビン３、ビン−１、ビン−２、及びビン−３）を識別することができる。境界画素は、実線の境界線４０５として示される、細胞の境又は境界のリングであるリングを生成するはずである。ビン０は、境界画素から１画素内側に移動して次の内側リングに到達することによって識別される。ビン０は、境界のリングと、境界から１画素内側のリングとの間の領域である。ビン−１は、境界から１画素内側のリングと、境界から２画素内側のリングとの間の領域である。このプロセスを追加の画素ずつ内側に続けて、ビン−２及び−３を識別する。同様に、ビン１は、境界のリングから１画素外側に移動して、境界から１画素外側のリングに到達することによって識別される。ビン１は、境界のリングと、境界のリングから１画素外側のリングとの間の領域である。このプロセスを１画素ずつ外側に続けて、ビン２及び３を識別することができる。ビンを識別する方法の別の例は、画像の形態的な浸食／希釈を使用するものである。
【００２８】
各ビンが識別されると、各ビンについて平均Ｖ値を計算することができる。各ビンの平均Ｖ値は、ビン内の各画素のＶ値を特定し、その平均（例えば、境界と１画素内側のリングとの間の全画素の平均Ｖ値が、ビン０の平均Ｖ値である）を計算することによって計算され得る。各ビンの平均Ｖ値をプロットして、撮像されたＲＢＣのＶ−距離プロットを生成することができる。
【００２９】
図５は、上述の方法を使用して計算された例示的なＶ−距離プロットを示す。Ｘ軸内で識別される各ビンについて、平均Ｖ値がｙ軸に沿ってプロットされる。ＲＢＣが合焦して撮像されたか焦点外れで撮像されたかにかかわらず、Ｖ−距離プロット上の５０５に深い谷が見られる。深い谷５０５は、ＲＢＣの境界領域（すなわち、境）に対応する。この深い谷は、正確な境界が不完全に画定される焦点外れの画像であっても、境界に対応する。Ｖ−距離プロットについて、左端と谷底との間の中間点が、ＲＢＣの中心とその周縁との間の境界線と指定される。
【００３０】
Ｖ−距離プロットにおけるＲＢＣの周縁及び中心をより明確に示すために、図６は、赤血球６０５の別のＶ−距離プロット６００を示す。Ｖ−距離プロットの境界線６３５に見ることができるように、谷はＲＢＣ  ６０５の境界６１０に対応する。境界６１０は、ＲＢＣ上のオーバレーとして示される。Ｖ−距離プロット上の中間線６３０は、ＲＢＣの中心と周縁との間の分割線を示す。中心線６１５は、ＲＢＣ上に重ね合わせて示され、中間線６３０に対応する。Ｖ−距離プロットの左縁部（すなわち、ＲＢＣの中心）と中間線６３０との間の距離は、ＲＢＣの中心距離６２０である。中間線６３０と境界線６３５との間の距離は、ＲＢＣの周縁距離６２５である。
【００３１】
図７は、合焦距離を変化させるための一組のＶ−距離プロット７００を示す。例えば、ＲＢＣ  ７０５は、２μｍの合焦距離にあり、Ｖ−距離プロット７１０は、図４及び図５に関連して上述したリング法を使用して、ＲＢＣ  ７０５から生成された。ＲＢＣ  ７２０は、０μｍの合焦距離にあり、Ｖ−距離プロット７２５は、図４及び図５に関連して上述したリング法を使用して、ＲＢＣ  ７２０から生成された。ＲＢＣ  ７３５は、−２μｍの合焦距離にあり、Ｖ−距離プロット７４０は、図４及び図５に関連して上述したリング法を使用して、ＲＢＣ  ７４０から生成された。
【００３２】
Ｖ−距離プロット７１０、７２５、及び７４０上で見られるように、谷は、異なる合焦位置で幅が変化し、これにより、谷幅が、合焦距離を評価するための候補特徴とされる。Ｖ−距離プロット上の谷は細胞の境界領域に対応するため、谷の幅は、細胞境界領域の幅（「ＢＷ」）の測定値と見なすことができる。異なる細胞画像にわたるＢＷの一貫した測定のために、谷幅は、値が谷底及び画像背景の平均よりも低い第１のデータ点と最後のデータ点との間の距離（画素単位）として測定される。画像背景は、光学セットアップに基づいて事前に定義される。図７に示すように、負の焦点調節のために、ＢＷ  ７１５は、画像が合焦しているときのＢＷ  ７３０と比較して狭い。更に、ＢＷ  ７４５は、画像が合焦しているときのＢＷ  ７３０と比較して、正の焦点調節のためにより広くなっている。
【００３３】
図８は、画像キャプチャデバイスの焦点面に整列されていないか、又は異常な形状を有するＲＢＣの例示的な画像を示す。例えば、８０５に示されたＲＢＣは、焦点面に対して横向きに見える。例えば、８１０に示されたＲＢＣも、焦点面に対して回転されたように見える。別の例として、８１５に示されたＲＢＣは、典型的なＲＢＣと比較していびつに見える。８０５、８１０、及び８１５に示されたＲＢＣは、画像が合焦しているか焦点外れであるかを識別するための良好な候補ではない。したがって、実質的に円形でないＲＢＣを示す画像は、本明細書で論じる計算から除くことができる。
【００３４】
画像を除くべきかどうかを決定するために、細胞の幅及び高さを測定することができる。細胞幅は、細胞の境界を見つけた後、最長軸を決定することによって見つけることができる。次いで、高さは、幅の中心における細胞の幅に垂直な距離を見つけることによって決定することができる。高さ及び幅の比を計算することができる。指定された閾値内でこの比が１に近い場合、画像を保持することができる。この比が（例えば、閾値を超えて）１よりもはるかに大きいか、又ははるかに小さい場合、画像を除くことができる。例えば、この比が、例えば７未満、又は例えば１．３より大きい場合、画像は閾値３の外側にあり、分析から除くことができる。
【００３５】
任意選択的に、画像が分析に使用するのに良好であるかどうかを決定するための別の方法は、画像内に描かれた細胞の凸性を決定することを含む。凸性は、細胞の凹状である面積及び細胞の総面積を測定することによって決定することができる。細胞の凹状である面積を細胞の総面積で割ることによって、凸度率（ｃｏｎｖｅｘｎｅｓｓ  ｒａｔｉｏ）がもたらされる。この率が大きい場合、細胞は凹状である。この率が１に近い場合、細胞は凸状である。細胞が凸状である場合、分析に有用な画像であると決定することができる。
【００３６】
図９は、複数の試料を採取した後の画像キャプチャデバイスの合焦位置を推定するための例示的なマッピング曲線を示す。このプロセスにより、計算が、試料流に対する画像キャプチャデバイスの合焦距離及び方向を特定及び決定する信頼できる方法を提供するという、概念の立証が確立され、確認された。プロット９０５は、異なる試料のランから収集されたＰＩＲ値のボックスブロットである。プロット９１５は、異なる試料のランから収集されたＢＷ値のボックスプロットである。連続したランの間に、画像の焦点が、５μｍの一定距離ずつ変えられた。試料の各ランで、約１０００個のＲＢＣが撮像され、境界を識別するために処理されて、焦点面と偏芯している、又は異常な形状をしている細胞の画像が試料セットから除去されるように、選別された。各試料で、約６００個の適格なＲＢＣが試料セット内に残った。プロット９１０は、合焦位置に対する代表的なＰＩＲ値を示しており、３次多項式で近似される。プロット９２０は、合焦位置に対する代表的なＢＷ値を示しており、同様に３次多項式で近似される。
【００３７】
特徴値ＰＩＲ及びＢＷから合焦位置を定量的に推定するために、特徴値を合焦位置に関連付ける数学的モデルが必要である。焦点調節ユニット又は機構は、撮像焦点を光軸に沿って変位させ、試料流までの撮像焦点の距離を制御するように、プログラムされ得る。次いで、特定の合焦位置ｄで獲得されたＲＢＣ画像を分析して、関連するＰＩＲ値及びＢＷ値を導出することができる。各合焦位置において、多くのデジタルフレームが獲得され得る。各デジタルフレームは、１つ又は複数のＲＢＣを含む。異常な形状を有して、又は焦点面に対して傾斜して撮像されている細胞（図８参照）を除外するために、特徴の測定（すなわち、ＰＩＲ及びＢＷの測定）の前に、それぞれの個々のＲＢＣが処理され、選別される。次いで、各適格な細胞について、ＰＩＲ及びＢＷの特徴値が評価された。典型的な血液試料では、約６００個の細胞が試料セット内に保持された。収集された特徴値（すなわち、ＰＩＲ及びＢＷ）は確率分布を示す。分布は、合焦位置により変化する。代表的な特徴値として分布のメジアンを取ることによって、代表的な特徴値の合焦位置に対する関係を構築することができる。多くの回帰法及び／又はそれらの組み合わせを適用して、合焦位置とＰＩＲ及びＢＷとの間の関係をモデル化し得る。図９のプロット９１０及びプロット９２０に見られるように、３次多項式を使用してプロセスを例示することができる。導出されたモデル方程式は、以下のとおりである。
ＢＷ（ｄ）＝０．１８ｄ３＋０．５１ｄ２−２．６３ｄ＋６．８５
ＰＩＲ（ｄ）＝−０．００５ｄ３＋０．０１１ｄ２＋０．０９ｄ＋０．９
【００３８】
導出されたモデル方程式は、正の合焦位置において、ＰＩＲは、ＢＷの変化と比較して、合焦位置の変化に対してより敏感であることを示している。負の合焦位置では、状況が逆転し、ＢＷは、ＰＩＲの変化と比較して、合焦位置の変化に対してより敏感である。したがって、より良好な精度を達成するために、合焦位置を推定するための、ＰＩＲ及びＢＷの両方を使用するハイブリッド関数は、
【数２】
2020501111.tif 000004
であり、
【００３９】
ここで、ＰＩＲ−１（ｄ）及びＢＷ−１（ｄ）は、それぞれＰＩＲ（ｄ）及びＢＷ（ｄ）の逆関数を示す。上記の式は、推定された合焦位置が負でないときには、合焦位置ｄはＰＩＲを用いて推定されることを示す。そうでなければ、合焦位置ｄはＢＷから推定される。上記のモデル方程式は、ＰＩＲ及びＢＷを用いて合焦位置を決定する１つの方法の例である。他の式を使用して、依然として本開示の範囲内に留まることが可能である。
【００４０】
このような分析が正確であることの立証として、図１０は、評価された合焦位置と理想的な合焦位置との比較を示す。導出されたマッピング関数ｄ（ＰＩＲ、ＢＷ）の有効性を評価するために、個別に撮影された一組の細胞画像について、合焦位置が推定された。画像セットは、血液試料の２０のランからなる。試料の連続したランの間で、合焦位置が、固定されたステップ距離０．２μｍずつ変位された。各合焦位置において、数百個の細胞を撮像し、分析して、ＰＩＲ及びＢＷの特徴値を測定した。測定された特徴値ＰＩＲ及びＢＷから、マッピング関数ｄ（ＰＩＲ、ＢＷ）を使用して合焦位置が計算され、焦点調節ユニットによって設定された合焦位置と比較された。図１０は、その比較を示す。図１０から、ｄ（ＰＩＲ、ＢＷ）は、特に−１μｍ〜２μｍの範囲内で、真の合焦位置ｄに非常に近接していることが分かる。
【００４１】
したがって、導出された計算及び方法、具体的にはＰＩＲ及びＢＷの使用は、図１の画像キャプチャデバイス１３０及び処理システム１４０等のプロセッサを使用する画像キャプチャデバイスをダイナミックに合焦するために使用することができる。この方法は、以下により詳細に説明される。
【００４２】
図１１は、ダイナミック焦点調節を実行するための方法１１００のフロー図を示す。この方法１１００は、図１の処理システム１４０又は図１６のコンピュータシステム１６００等のコンピュータシステムであり得るダイナミック焦点調節コントローラ等のコントローラによって実行され得る。この方法１１００は、１１０５において、図１の画像キャプチャデバイス１３０等の画像キャプチャデバイスから複数の画像を受信することで開始し得る。複数の画像内の各画像は、複数の細胞からの細胞の視覚的描写を提供する複数の画素を有し得る。画像は、例えば、試料流が撮像された後に受信され得る。患者の細胞分析のための試料を実行する前に、試料流をプレランとして撮像して、画像キャプチャデバイスを較正することができる。任意選択的に、試料流を、患者の細胞分析のためのサンプルを実行及び分析する過程中に撮像することができ、画像キャプチャデバイスの実使用時のダイナミック焦点調節にも利用することができる。任意選択的に、画像キャプチャデバイスが焦点外れでないことを確実にするために、試料流を、任意の時点で品質管理として撮像することができる。任意選択的に、コントローラは、試料を患者試料又は対照試料として実行するように構成された状態であってもよい。
【００４３】
画像の各々は、焦点距離、及び焦点距離の方向を決定するために処理され得る。処理は、処理されていない画像から画像を選択することによって、１１１０で開始することができる。合焦距離及び方向の決定に関して単一の画像に依存しないように、試料流からの全ての画像が分析され得る。任意選択的に、１つのみ、又は数千もの数を含む、任意の数の画像を分析して合焦を決定することができる。
【００４４】
１１１５において、選択された画像について、細胞の境界がプロセッサによって識別され得る。上述したように、境界は、画像の画素を評価し、各画素のＶ値を決定することによって識別され得る。各画素のＶ値が決定されると、画素は、背景画素、前景画素、又は境界画素として標識され得る。
【００４５】
１１２０において、画像のＰＩＲが、細胞の境界に基づいて、プロセッサによって計算され］得る。上述のように、画像のＰＩＲは、細胞の周縁の画素強度値を細胞の中心の画素強度値で除することによって決定され得る。
【００４６】
１１２５において、プロセッサは、処理すべき画像が更にあるかどうかを決定することができる。処理するための画像が更に残っている場合、次の画像を選択し、処理して、各画像のＰＩＲを決定することができる。全ての画像が処理されて各画像のＰＩＲが計算されたら、方法１１００は続いて、１１３０において、画像の各々のＰＩＲに基づいてメジアン画素強度比を計算することができる。
【００４７】
１１３５において、プロセッサは、メジアンＰＩＲに基づいて、焦点距離方向を決定することができる。メジアンＰＩＲを使用して、焦点距離の値は、計算ＰＩＲ（ｄ）を使用して計算することができる。ｄが負である場合、焦点距離方向は負であり、ｄが正である場合、焦点距離方向は正である。
【００４８】
１１４０において、焦点距離方向が正である場合、ＰＩＲ（ｄ）方程式から計算されるｄが焦点距離である。焦点距離方向が負である場合、プロセッサは、上述のＢＷ（ｄ）方程式からｄを計算することができる。
【００４９】
１１４５において、プロセッサは、焦点距離方向の焦点距離によって画像キャプチャデバイスを調節し、それにより画像キャプチャデバイスをダイナミックに合焦させるために、命令を焦点調節機構に送信し得る。任意選択的に、プロセッサは、焦点調節情報を提供するレポートを生成し得る。別のオプションとして、プロセッサは、画像キャプチャデバイスの焦点調節情報を用いて、技術者又は画像キャプチャデバイスの他のユーザに警報を送信することができる。ダイナミック調節、レポート、及び警報は、任意の組み合わせで、又は１つのみで行うことができる。例えば、場合によっては、焦点調節情報を提供して警報のみを送信することができる。警報は、例えば、テキストメッセージ（例えば、ＳＭＳメッセージ）又は電子メールであってもよい。警報は、例えば技術者、ユーザ、又はマネージャを含む、焦点調節情報を使用するであろう任意の技術者又は他のユーザに送信することができる。
【００５０】
場合によっては、閾値を超えると、画像キャプチャデバイスが焦点を外れ過ぎて、試料流の信頼性ある結果が生成できないことが示されるように、閾値を設定することができる。任意選択的に、焦点距離が、画像キャプチャデバイスが焦点を外れ過ぎていることを示す閾値を超える場合、試料流は不合格になり得る。任意選択的に、コントローラの状態が患者試料である（すなわち、システムが患者試料を実行している）場合、コントローラは患者試料の結果を抑止することができる。任意選択的に、コントローラの状態が対照試料である（すなわち、システムが対照試料を実行している）場合、コントローラは結果を不合格にすることができる。患者試料又は対照試料のいずれかの結果が不合格になると、コントローラは、技術者又は他のユーザに通報を送信することができる、又は不具合レポートを生成することができる。任意選択的に、通報及び／又は不具合レポートは記録され得る。
【００５１】
図１２は、画像の細胞境界を識別するための方法１２００のフロー図を示す。方法１２００は、例えば、図１の処理システム１４０又は図１６のコンピューティングシステム１６００等のコンピュータシステムによって実行され得る。方法１２００は、図１１の１１１５のより詳細を提供するために使用され得る。画像の画素の各々が処理され得るので、１２０５において、処理されていない画素が選択され得る。
【００５２】
１２１０において、画素のＶ値が決定され得る。Ｖ値は、上述のように、画素の色相、彩度、明度（「ＨＳＶ」）からの値であり得る。１２１５では、画素のＶ値が閾値と比較され得る。閾値は、画像の背景内の画素と、画像の前景（細胞又は粒子）内の画素とを区別するために使用され得る任意のＶ値であり得る。例えば、２０４のＶ値を閾値として使用することができる。
【００５３】
１２２０において、プロセッサは、画素のＶ値に基づいて、画素を標識し得る。画素が閾値のＶ値未満である場合、画素は背景画素として標識され得る。画素が閾値のＶ値以上である場合、画素は前景（細胞又は粒子）画素として標識され得る。
【００５４】
１２２５において、プロセッサは、処理すべき更なる画素があるかどうかを決定し得る。全ての画素が処理及び標識された場合、この方法は、例えば、図１１の１１２０に戻り得る。更に多くの画素が処理を必要とする場合、プロセッサは、画像から別の未処理の画素を選択し得る。
【００５５】
図１３は、図１１の１１１５及び図１２の方法１２００に関して上述したように、画像の細胞境界を識別するための更により詳細を含む方法１３００のフロー図を示す。方法１３００は、例えば、図１の処理システム１４０又は図１６のコンピューティングシステム１６００等のコンピュータシステムによって実行され得る。方法１３００は、図１２の方法１２００に従って画素が標識された後に実行され得る。画像の画素の各々が処理され得るので、１３０５において、方法１３００によって処理されていない画素が選択され得る。
【００５６】
１３１０において、選択された画素が、その隣接画素と比較され得る。各画素は、４つの隣接画素（右に１つ、左に１つ、上に１つ、及び下に１つ）を有する。１３１５において、画素は、その隣接画素の各々が背景画素として標識されている場合、背景画素として標識され得る。このプロセスは、例えば、背景内にありながら閾値を上回る画素のために、正確に標識されなかった迷画素（ｓｔｒａｙ  ｐｉｘｅｌ）を識別することができる。
【００５７】
１３２０において、選択された画素は、その隣接画素の各々が前景画素として標識されている場合、前景画素として標識され得る。このプロセスはまた、例えば、前景内にあった画素が閾値を下回ったために、正確に標識されなかった迷画素を識別することができる。
【００５８】
１３２５において、選択された画素は、少なくとも１つの隣接画素が前景画素であり、少なくとも１つの隣接画素が背景画素である場合、境界画素として標識され得る。このプロセスは、１３３０において決定されたときに、処理されるべき画素が残らなくなるまで、継続し得る。
【００５９】
図１４は、ダイナミック焦点調節を実行するための方法１４００のフロー図を示す。方法１４００は、図１１の方法１１００と共に実行され得る。方法１４００は、例えば、図１の処理システム１４０又は図１６のコンピューティングシステム１６００等のコンピュータシステムによって実行され得る。方法１４００で提供される処理は、画像キャプチャデバイスによって収集された複数の画像内の各画像に対して実行され得る。１４０５において、Ｖ−距離プロットを有しない画像が選択され得る。
【００６０】
１４１０において、図５に関して上述したように、画像についてＶ−距離プロットが生成され得る。上述のように、Ｖ−距離プロットは、最初に画像の境界を識別し、図４に関して上述したように、画像から導出された各ビンについてＶ値を計算することによって生成され得る。
【００６１】
１４１５において、Ｖ−距離プロットに基づいて、細胞の中心について平均画素強度値が計算され得る。Ｖ−距離プロットの谷とＶ−距離プロットの左端との間の中点を見つけることにより、図６に関して上述したように、Ｖ−距離プロットを使用して細胞の中心を識別することができる。細胞の中心部分がＶ−距離プロットによって識別されると、細胞のその部分の平均画素強度値が、細胞の中心として識別された部分における全てのＶ値の平均値を計算することによって、Ｖ−距離プロットから決定され得る。
【００６２】
１４２０において、Ｖ−距離プロットに基づいて、細胞の周縁について平均画素強度値が計算され得る。Ｖ−距離プロットの谷とＶ−距離プロットの左端との間の中点を見つけることにより、図６に関して上述したように、Ｖ−距離プロットを使用して細胞の周縁を識別することができる。細胞の周縁部分がＶ−距離プロットによって識別されると、細胞のその部分の平均画素強度値が、細胞の周縁として識別された部分における全てのＶ値の平均値を計算することによって、Ｖ−距離プロットから決定され得る。
【００６３】
１４２５において、プロセッサは、Ｖ−距離プロットを生成することによって処理されるべき追加の画像があるかどうかを決定し得る。このプロセスは、全ての画像が処理されるまで継続し得る。
【００６４】
図１５は、分析に使用するのに理想的でない画像を識別するための方法１５００のフロー図を示す。図８に関して上述したように、焦点面に対して傾斜しているか、又は異常な形状をしている細胞は、使用するのに理想的ではない。方法１５００は、例えば、図１の処理システム１４０又は図１６のコンピューティングシステム１６００等のコンピュータシステムによって実行され得る。方法１５００は、使用されるべきでない画像を識別するために使用され得る。方法１５００は、図１１の方法１１００と共に使用され得る。画像が、分析された画像に含まれるべきかどうかを決定するために、画像の各々が処理され得る。
【００６５】
１５０５において、処理されていない画像が選択され得る。１５１０において、画像を分析して、描写されている細胞の高さを決定することができる。細胞の高さは、図４に関して上述したように、まず境界を識別することによって決定され得る。境界が識別されたら、細胞の最長軸を識別することができる。最長軸は、高さであり得る。
【００６６】
１５１５において、細胞の幅が決定され得る。細胞の幅は、細胞の高さに垂直な、細胞の長さであり得る。細胞の高さに垂直な細胞の長さの位置は、細胞の高さの中心点にあり得る。
【００６７】
１５２０において、細胞の高さと幅との間の比が計算され得る。細胞の高さと幅との比が約１である場合、細胞は実質的に円形であり、したがって適切に整列している可能性が高い。細胞の高さと幅との比が閾値を上回るか又は下回る（例えば、７未満又は１．３より大きい）場合、細胞は実質的に円形ではなく、正常な形状をしておらず、及び／又は焦点面に適切に整列していない。
【００６８】
細胞が閾値外にある場合、１５２５において、画像が複数の画像から除去され得る。複数の画像から除去されると、画像は、画像キャプチャデバイスが適切に合焦しているかどうかを決定するための分析に含まれ得ない。
【００６９】
方法１５００は、プロセッサが、分析すべき更なる画像があるかどうかを決定して、ない場合に、処理すべき別の画像を選択することができるように、各画像に対して実行され得る。全ての画像が処理された場合、方法１５００は終了し得る。
【００７０】
図１６は、画像分析、正規化、及び表示を行うために使用可能な例示的なコンピュータシステム１６００のブロック図を示す。コンピューティングデバイス１６００は、例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレット、ｅリーダー、スマートフォン若しくはモバイルデバイス、スマートウォッチ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、又は他の電子機器であり得るか、又はこれらを含み得る。
【００７１】
コンピューティングデバイス１６００は、バス１６０５を介して他のハードウェアと連動するプロセッサ１６４０を含み得る。ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のような任意の適切な有形（及び非一時的）コンピュータ可読媒体を含み得るメモリ１６１０は、コンピューティングデバイス１６００の演算を構成するプログラム構成要素（例えば、命令１６１５）を具現化し得る。いくつかの例では、コンピューティングデバイス１６００は、入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）インターフェース構成要素１６２５（例えば、ディスプレイ１６４５、キーボード、又はマウスとの連動用）、及び追加記憶装置１６３０を含み得る。
【００７２】
コンピューティングデバイス１６００は、ネットワーク構成要素１６２０を含み得る。ネットワーク構成要素１６２０は、ネットワーク接続を容易にする任意の構成要素のうちの１つ以上を表し得る。いくつかの例では、ネットワーク構成要素１６２０は、無線接続を容易にでき、ＩＥＥＥ  ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のような無線インターフェース、又は携帯電話ネットワークにアクセスするための無線インターフェース（例えば、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、若しくは他のモバイル通信ネットワークにアクセスするためのトランシーバ／アンテナ）を含み得る。他の例では、ネットワーク構成要素１６２０は、有線であり得て、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ、又はＩＥＥＥ  １３９４等のインターフェースを含み得る。
【００７３】
図１６は、単一プロセッサ１６４０を有する単一コンピューティングデバイス１６００を示すが、システムは、任意の数のコンピューティングデバイス１６００、及び任意の数のプロセッサ１６４０を含み得る。例えば、複数のコンピューティングデバイス１６００又は複数のプロセッサ１６４０が、有線又は無線ネットワーク（例えば、広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク又はインターネット）上に分散され得る。複数のコンピューティングデバイス１６００又は複数のプロセッサ１６４０が、本開示の工程のうちの任意のものを個別に、又は互いに協調して実行し得る。
【００７４】
本明細書に記載される計算、つまり演算はそれぞれ、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを有するコンピュータ又はその他プロセッサを用いて実行されてよい。様々な方法工程はモジュールによって実行されてよく、モジュールは、本明細書に記載される方法工程を実行するために配置される、任意の広範なデジタル及び／又はアナログデータ処理ハードウェア及び／又はソフトウェアを備えてよい。データ処理ハードウェアを任意に備えるモジュールは、これらに伴って適当な機械プログラミングコードを有することによって、これらの工程のうち１つ以上を実行するのに適しており、２つ以上の工程（又は２つ以上の工程の部分）に対するモジュールは、任意の広範な統合処理及び／又は分散処理アーキテクチャにおいて、単一のプロセッサボードに組み込まれている、又は、異なるプロセッサボードに分かれている。これらの方法及びシステムは、多くの場合、上記方法工程を実行するための命令を伴う、コンピュータ読み取り可能なコードを組み込む有形媒体を利用するだろう。適切な有形媒体は、メモリ（揮発性メモリ及び／又は非揮発性メモリを含む）、記憶媒体（フロッピーディスク、ハードディスク、テープ等のような磁気記憶、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のような光メモリ、又は任意の他のデジタル若しくはアナログ記憶媒体）等を含んでもよい。
【００７５】
図に描写する又は上述する構成要素の異なる配置は、示していない又は記載していない構成要素及び工程と同様に可能である。同様に、いくつかの特徴及び部分的組み合わせが有益であり、他の特徴及び部分的組み合わせへの参照なしに用いられてもよい。本発明の実施形態は、限定目的ではなく例示目的で説明しており、本発明の読者には、別の実施形態が明らかになるであろう。特定の場合では、方法工程又は操作が異なる順序で実施、つまり実行されてよく、あるいは、操作を追加、削除、又は変更してもよい。本発明の特定の態様では、ある要素若しくは構造を提供するため、又は、ある機能を実行するために、単一の構成要素を複数の構成要素と置き換えてよく、複数の構成要素を単一の構成要素と置き換えてよいことが理解され得る。かかる置換が本発明の特定の実施形態の実行に有効でない場合を除き、かかる置換は本発明の範囲内であると見なされる。
【００７６】
当然のことながら、本発明の実施形態の図及び説明を簡略化して、本発明の明確な理解に関連する要素を説明している。しかしながら、当業者は、これらの及び他の要素が望ましい場合があると認識するであろう。しかしながら、かかる要素は当該技術分野において周知であり、本発明のより良い理解を助けるものではないため、本明細書にかかる要素の説明は提供されない。当然のことながら、図は、組立図としてではなく、例示目的で示されている。省略された詳細点及び変更点、又は別の実施形態は、当業者の専門範囲内である。
【００７７】
本発明の特定の態様では、ある要素若しくは構造を提供するため、又は、ある機能を実行するために、単一の構成要素を複数の構成要素と置き換えてよく、複数の構成要素を単一の構成要素と置き換えてよいことが理解され得る。かかる置換が本発明の特定の実施形態の実行に有効でない場合を除き、かかる置換は本発明の範囲内であると見なされる。
【００７８】
本明細書に示される実施例は、本発明の潜在的かつ特定の実施例を例示することを意図している。当業者には、実施例は、主に本発明の説明を目的としていると理解され得る。本発明の趣旨から逸脱することなく、本明細書に記載されるこれらの図又は操作に対して変更があってもよい。例えば、特定の場合では、方法工程又は操作が異なる順序で実施、つまり実行されてよく、あるいは、操作を追加、削除、又は変更してもよい。
【００７９】
更に、一方では、本発明の特定の実施形態は、本発明を説明する目的であり、本発明を限定する目的ではなく本明細書に記載されているが、当業者によって、本発明の原理及び範囲の内で、特許請求の範囲に記載される本発明から逸脱することなく、詳細、材料、及び要素、工程、構造の配置、並びに／又は部品において多くの変更がなされ得ることが理解されるであろう。
【００８０】
本開示で論じた全ての特許、特許公開、特許出願、雑誌論文、書籍、技術文献等は、それらの全体があらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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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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【国際調査報告】
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