(57)【要約】  本発明は、とりわけ、撮像を含む、簡単で高速かつ高感度のアッセイのためのデバイスおよび方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
前記筐体内の空洞と、
前記空洞内のレバーと、
を備え、
前記レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）前記第１の位置では、前記撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）前記第２の位置では、前記撮像デバイスは、蛍光励起モードで前記試料を撮像することが可能である、光学アダプタ。
【請求項２】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
前記カメラに視野を提供するように配置されたレンズと、
前記試料を受容し前記カメラの前記視野内に前記試料を位置付けるための前記筐体内の空洞であって、前記レンズが、前記カメラの前記視野内にあるときに前記試料によって屈折または放射される光を受光するように位置付けられている、前記空洞と、
前記空洞内のレバーと、
を備え、
前記レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）前記第１の位置では、前記撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）前記第２の位置では、前記撮像デバイスは、蛍光励起モードで前記試料を撮像することが可能である、光学アダプタ。
【請求項３】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
前記試料を受容し前記カメラの視野内に前記試料を位置付けるための前記筐体内の空洞と、
前記空洞内のレバーと、
を備え、
前記レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）前記第１の位置では、前記撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）前記第２の位置では、前記撮像デバイスは、蛍光励起モードで前記試料を撮像することが可能であり、
前記レバーが、第１の平面に沿って延在する第１の平面領域と、前記第１の平面領域から第１の方向に沿って横方向に変位し第２の平面に沿って延在する第２の平面領域と、を備え、前記第１の平面が、前記第２の平面から第２の方向に沿って異なる高さに配置され、前記第２の方向が、前記第１の方向と直交する、光学アダプタ。
【請求項４】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
前記試料を受容し前記カメラの視野内に前記試料を位置付けるための前記筐体内の空洞と、
前記空洞内のレバーと、
を備え、
前記レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）前記第１の位置では、前記撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）前記第２の位置では、前記撮像デバイスは、蛍光励起モードで前記試料を撮像することが可能であり、
前記レバーが、第１の平面に沿って延在する第１の平面領域と、前記第１の平面領域から第１の方向に沿って横方向に変位し第２の平面に沿って延在する第２の平面領域と、を備え、前記第１の平面が、前記第２の平面から第２の方向に沿って異なる高さに配置され、前記第２の方向が、前記第１の方向と直交し、
前記第１の平面領域が、少なくとも１つの光学素子を備え、前記第２の平面領域が、少なくとも１つの光学素子を備える、光学アダプタ。
【請求項５】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
前記筐体内の空洞と、
前記空洞内のレバーと、
を備え、
前記レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、少なくとも３つの異なる位置の間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、前記撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、前記撮像デバイスは、蛍光励起モードで前記試料を撮像することが可能であり、（ｉｉｉ）第３の位置では、前記撮像デバイスは、前記試料の光吸収を測定することが可能である、光学アダプタ。
【請求項６】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
前記カメラに視野を提供するように構成されたレンズと、
前記試料を受容し前記カメラの前記視野内に前記試料を位置付けるための前記筐体内の空洞と、
前記筐体内の開口部であって、前記試料を照らすために前記光源から光源光を受光するように配置されている、前記開口部と、
前記空洞内のレバーと、
を備え、
前記レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）前記第１の位置では、前記撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）前記第２の位置では、前記撮像デバイスは、蛍光励起モードで前記試料を撮像することが可能であり、前記蛍光励起モードでは、前記レンズは、前記試料が前記光源光によって照らされるときに前記試料によって放射される光を受光するように配置されている、光学アダプタ。
【請求項７】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有するスマートフォンを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
前記カメラに視野を提供するように構成されたレンズと、
前記試料を受容し前記カメラの前記視野内に前記試料を位置付けるための前記筐体内の空洞と、
前記空洞内のレバーと、
を備え、
前記レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）前記第１の位置では、前記撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）前記第２の位置では、前記撮像デバイスは、蛍光励起モードで前記試料を撮像することが可能である、光学アダプタ。
【請求項８】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、前記光学アセンブリが、前記光源からの光による試料の照明によって前記カメラによる前記試料の顕微鏡撮像を可能にするように構成され、前記光学アセンブリが、
筐体と、
前記筐体内の空洞と、
前記カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
前記空洞内の可動アームであって、前記可動アームが、第１の位置と第２の位置との間で切り替わるように構成可能であり、前記可動アームが前記第１の位置にあるとき、前記光学アセンブリは明視野モードにあり、前記可動アームが前記第２の位置にあるとき、前記光学アセンブリは蛍光励起モードにある、前記可動アームと、
を備える、光学アセンブリ。
【請求項９】
前記筐体が、
前記空洞内の試料容器領域と、
前記筐体の側面上のスロットと、
を備え、前記スロットが、前記試料容器領域内に試料基板を受容し前記カメラの前記視野内に前記試料を位置付けるように、配置されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項１０】
前記可動アームが前記第１の位置にあるとき前記試料の明視野照明を提供するために、前記光源に対応する前記筐体の第１の開口部から入る光を受光するように、および、前記第１の開口部から入る前記光を、第１の経路に沿って、前記カメラに対応する前記筐体の第２の開口部に向けて方向転換するように配置された、１つ以上の光学素子の第１のセットをさらに備える、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１１】
前記１つ以上の光学素子の第１のセットが、第１の直角ミラーおよび第２の直角ミラーを備え、前記第１の直角ミラーおよび前記第２の直角ミラーが、前記第１の経路にあり、前記光源からの前記光を反射して前記カメラに垂直に入射するように配置されている、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１２】
前記光源が、同じ波面で前記試料を照らすことにより透明な試料の干渉撮像を達成する点源である、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１３】
前記可動アームが前記第２の位置にあるとき前記試料の蛍光照明を提供するために、前記可動アームに機械的に結合され、前記第１の開口部から入る光を受光するように、および前記第１の開口部から入る前記光を第２の経路に沿って方向転換して前記試料を斜めに照らすように配置された、１つ以上の光学素子の第２のセットをさらに備える、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１４】
前記傾斜角が、前記カメラの前記視野を提供するように構成された前記レンズの収集角よりも大きい、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１５】
前記１つ以上の光学素子の第２のセットが、ミラーおよび光吸収体を備え、前記ミラーが、光を反射して前記試料を斜めに照らし、前記光吸収体が、前記筐体の前記第２の開口部をさもなければ通過して前記蛍光励起モードの前記カメラを圧倒するであろう前記第１の開口部からの外部光を吸収する、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１６】
前記吸収体が、前記第１の開口部を通過した後に前記ミラーに入射しない光を吸収し、前記光吸収体が薄膜光吸収体である、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１７】
前記第１の開口部から入る光を受光するように、および前記可動アームの前記第２の開口部に入り、前記第１の経路に沿って前記可動アーム上の光拡散体に向かって進む前記光を方向転換するように配置され、垂直方向に前記試料を照らし、前記試料の前記光吸収を測定する、１つ以上の光学素子の第３のセットをさらに備える、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１８】
前記１つ以上の光学素子の第３のセットが、光拡散体、第１の直角ミラーおよび第２の直角ミラーを備え、前記第１の直角ミラーおよび前記第２の直角ミラーが、前記第１の経路にあり、前記光源からの前記光を前記光拡散体に向けて反射するように、およびその後前記カメラに垂直に入射するように配置されている、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項１９】
前記光拡散体が、１０％〜９０％の範囲の不透明度の半不透明な拡散体である、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項２０】
周囲光が前記空洞に入るのを防ぐために、前記試料容器を覆うためのゴム製のドアをさらに備える、前記実施形態に記載の光学アセンブリ。
【請求項２１】
前記光源および前記カメラが、互いに対して一定の距離で前記携帯電子デバイスの同じ側面に位置付けられている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項２２】
前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、
前記光学アセンブリに結合するように構成された第１の側面および前記携帯電子デバイスに結合するように構成された第２の反対側の側面を備える携帯電話アタッチメントと、
を備え、前記携帯電子デバイスが、携帯電話である、システム。
【請求項２３】
前記携帯電話アタッチメントが、異なるサイズの携帯電話にアタッチメントを提供するために交換可能である、前記実施形態のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
前記携帯電話アタッチメントのサイズが調整可能である、前記実施形態のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
携帯モバイル電子デバイス用の光学アセンブリであって、
筐体と、
前記筐体内の空洞と、
前記空洞内の複数の光学素子であって、前記筐体の第１の開口部から入る光を受光するように、および前記第１の開口部から入る前記光を第１の経路に沿って前記筐体の第２の開口部に向けて方向転換するように配置されている、前記複数の光学素子と、
前記筐体内の少なくとも２つの異なる位置で構成可能な可動アームと、
前記筐体内の少なくとも３つの異なる位置で構成可能な可動アームと、
を備え、
前記可動アームが、光を反射するための光反射体部分を備え、
前記可動アームが、前記光を均質化して前記光のコヒーレンスを破壊するための光拡散体を備え、
前記可動アームが、前記筐体の入口開口部と整列する開口部を備え、
前記可動アームが前記筐体内の第１の位置にあるとき、前記光反射体部分が、前記第１の開口部から入る前記光の前記複数の光学素子への入射を遮断するように、前記光反射体部分は前記筐体の入口開口部と前記複数の光学素子との間に位置付けられ、
前記可動アームが前記筐体内の第２の位置にあるとき、前記第１の開口部から入る前記光は、前記複数の光学素子に入射し、前記可動アームが前記筐体内の第３の位置にあるとき、前記第１の開口部から入る前記光は、前記可動アーム上の開口部を通過し、その後前記光拡散体に入射する、光学アセンブリ。
【請求項２６】
前記筐体の側面上のスロットを備え、前記スロットは、
試料基板が前記スロット内に完全に挿入され、前記可動アームが前記筐体内の前記第２の位置にあるとき、前記第１の経路は前記試料基板と交差し、
前記試料基板が前記スロット内に完全に挿入され、前記可動アームが前記筐体内の前記第１の位置にあるとき、前記光反射体部分により反射された光は、前記試料基板へと方向転換され、
前記試料基板が前記スロット内に完全に挿入され、前記可動アームが前記筐体内の前記第３の位置にあるとき、光は前記第１の経路に沿って光拡散体に向かって進み、次に前記試料基板を照らす
ように、前記試料基板を受容するように配置されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項２７】
前記可動アームが、前記第１の開口部を通過した後に前記ミラーに入射しない光を吸収するための光吸収体部分を備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項２８】
前記可動アームが、
前記光反射体部分の上に位置付けられた第１の容器と、
前記容器内に装着された光学フィルタと、前記開口部部分の上に位置付けられた第２の容器と、前記容器内に装着された光学フィルタと、
を備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項２９】
前記可動アームが前記第１の位置にあるとき、前記容器内に装着された前記光学フィルタは、前記筐体内の前記第１の開口部から入る光を受光するように位置付けられ、前記可動アームが前記第３の位置にあるとき、前記容器内に装着された前記光学フィルタは、前記筐体内の前記第１の開口部から入る光を受光するように位置付けられている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３０】
前記可動アームが前記第１の位置にあるとき、前記容器内に装着された前記光学フィルタは、前記試料基板が前記スロット内に完全に挿入されたときに前記試料基板の一部が位置する領域と重なる、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３１】
前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、
前記光学アセンブリに結合するように構成された第１の側面を備え、携帯電話に結合するように構成された第２の反対側の側面を備える、携帯電話アタッチメントと、
を備え、前記携帯電話アタッチメントのサイズが調整可能である、システム。
【請求項３２】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、前記光学アセンブリが、前記光源からの光による試料の照明によって前記カメラによる前記試料の顕微鏡撮像を可能にするように構成され、前記光学アセンブリが、
前記カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
前記試料を受容し前記試料を前記顕微鏡視野内に位置付けるための容器と、
前記光源から前記光を受光するようにおよび前記容器を照らすように構成された光ファイバと、
を備える、光学アセンブリ。
【請求項３３】
前記光学アセンブリが前記携帯電子デバイスに取り付けられたときに、前記レンズおよび前記カメラが光軸を画定し、前記光ファイバが前記光軸の範囲を定める、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３４】
前記光ファイバがリング形状である、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３５】
前記光ファイバが側面放射型ファイバである、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３６】
前記光学アセンブリが、前記容器を画定する筐体を備え、前記リング形状ファイバが、前記筐体の溝に収まり、前記筐体が、前記光源および前記リング形状ファイバの両端面と整列して前記光源から光を受光するように構成された開口部を備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３７】
前記光が、前記リング形状ファイバの前記側面から放射して、前記光軸における前記カメラの真下の前記試料領域を照らす、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３８】
前記光学アセンブリが、前記容器を画定する筐体を備え、前記筐体が、前記光源と整列するように構成された第１の開口部を備え、前記光ファイバの第１の端面が、前記光源から光を受光するように前記第１の開口部内に位置付けられている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項３９】
前記筐体が、前記カメラと整列するように構成された第２の開口部を備え、前記光ファイバが、前記第１の開口部内に位置付けられた第１の端部を備え、かつ前記第２の開口部内に位置付けられた第２の端部を備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４０】
前記光ファイバの前記第１の端面および前記光ファイバの第２の端面のうちの少なくとも一方が、艶消しされている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４１】
前記光学アセンブリが前記携帯電子デバイスに取り付けられたとき、前記光ファイバが、前記光源に対して傾斜しており、
前記光ファイバの第２の端面が、前記レンズの真下に位置する前記試料の領域を照らすように配置されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４２】
前記光学アセンブリが、前記容器を画定する筐体を備え、前記筐体が溝を備え、前記光ファイバが前記溝内に配置されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４３】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、前記光学アセンブリが、前記光源からの光による試料の照明によって前記カメラによる前記試料の顕微鏡蛍光撮像を可能にするように構成され、前記光学アセンブリが、
前記カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
前記試料を受容し前記試料を前記顕微鏡視野内に位置付けるための容器と、
前記レンズの光軸からオフセットされ、前記光源からの光を反射するようにおよび前記光軸に対して傾斜角の範囲にわたって前記試料を照らすように位置付けられたミラーと、
前記傾斜照明に応じて前記試料により放射される蛍光を通過させるために、前記試料と前記カメラとの間に位置付けられた波長フィルタと、
を備える、光学アセンブリ。
【請求項４４】
前記レンズが前記試料の前面に位置付けられ、前記ミラーが前記試料の裏側から前記試料を斜めに照らすように位置付けられ、前記傾斜角が前記レンズの収集角よりも大きい、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４５】
前記ミラーによって反射されない前記光源からの光を吸収するために、前記ミラーに隣接する前記光軸上に位置付けられた光吸収体をさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４６】
前記ミラーおよび前記光吸収体が共通の構造上に設置され、互いに対して傾いている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４７】
前記試料を照らすためのある特定の波長を選択するために、前記光源と前記ミラーとの間の照明光の経路に位置付けられた第２の波長フィルタをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４８】
前記試料が、平面構造を備える試料ホルダによって支持され、前記容器が、前記光源からの前記照明光の経路に部分的に延在して前記照明光を前記平面構造に結合させるように前記平面構造を位置付けるように構成されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項４９】
前記容器が、前記照明光の経路が前記平面構造の縁部に入射するように、前記平面構造を位置付けるように構成され、前記縁部は、前記視野を含む平面に垂直な平面に沿って延在している、前記実施形態６のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５０】
前記ミラーが、前記光を反射して前記平面構造の裏側から前記試料を部分的に斜めに照らすように、および前記平面構造の縁部を部分的に照らして照明光を前記平面構造に結合させるように配置されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５１】
周囲光が前記光学アセンブリに入って前記カメラに入るのを防ぐために、前記試料容器を覆うためのゴム製のドアをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５２】
前記平面構造が、結合された前記照明光を前記試料に導波して前記試料を照らしかつ前記試料に蛍光を放射させるように構成されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５３】
前記試料ホルダをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５４】
前記試料が液体試料であり、前記試料ホルダが、前記液体試料を挟む第１および第２のプレートを備える、前記実施形態６のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５５】
前記レンズ、前記容器、前記ミラー、および前記波長フィルタが、共通の光学ボックス内に支持され、前記光学アセンブリが、前記光学ボックスを前記携帯電子デバイスに取り付けるための交換可能なホルダフレームをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５６】
前記光源および前記カメラが、互いに対して一定の距離で前記携帯電子デバイスの同じ側面に位置付けられている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５７】
前記携帯電子デバイスがスマートフォンである、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項５８】
前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、前記携帯電子デバイスと、を備える、装置。
【請求項５９】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、前記光学アセンブリが、前記光源からの光による試料の照明によって前記カメラによる前記試料の顕微鏡蛍光撮像を可能にするように構成され、前記光学アセンブリが、
前記カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
前記試料を受容し前記試料を前記顕微鏡視野内に位置付けるための容器であって、
前記試料が、平面構造を備える試料ホルダによって支持され、前記容器が、前記平面構造を前記光源からの前記照明光の経路に部分的に延在するように位置付けて、前記照明光を前記平面構造に結合させかつ前記試料に蛍光を放射させるように構成されている、前記容器と、
前記照明に応じて前記試料により放射される蛍光を通過させるために、前記試料と前記カメラとの間に位置付けられた波長フィルタと、
を備える、光学アセンブリ。
【請求項６０】
周囲光が前記容器を通して前記光学アセンブリに入るのを防ぐために、前記試料容器を覆うためのゴム製のドアをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６１】
前記平面構造が、前記結合された照明光を前記試料に導波して前記試料を照らしかつ前記試料に前記蛍光を放射させるように構成されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６２】
前記試料ホルダをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６３】
前記試料が液体試料であり、前記試料ホルダが、前記液体試料を挟む第１および第２のプレートを備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６４】
前記光源と前記光の前記経路に部分的に延在する前記試料ホルダの一部との間の前記照明光の前記経路に位置付けられた第２の波長フィルタをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６５】
前記レンズ、前記容器、および前記波長フィルタが、共通の光学ボックス内に支持され、前記光学アセンブリが、前記光学ボックスを前記携帯電子デバイスに取り付けるための交換可能なホルダフレームをさらに備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６６】
前記光源および前記カメラが、互いに対して一定の距離で前記携帯電子デバイスの同じ側面に位置付けられている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６７】
前記携帯電子デバイスがスマートフォンである、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項６８】
前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、前記携帯電子デバイスと、を備える、装置。
【請求項６９】
光源、第１のカメラモジュール、第２のカメラモジュール、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、前記光学アセンブリが、前記光源からの光による前記試料の照明によって前記第１のカメラおよび前記第２のカメラによる試料の顕微鏡撮像を可能にするように構成され、前記光学アセンブリが、
前記第１のカメラモジュールに第１の顕微鏡視野を提供するように構成された第１のアセンブリレンズと、
前記第２のカメラモジュールに第２の顕微鏡視野を提供するように構成された第２のアセンブリレンズと、
前記試料を受容し前記試料を前記第１の顕微鏡視野内および前記第２の顕微鏡視野内に位置付けるための容器と、
を備える、光学アセンブリ。
【請求項７０】
前記第１のカメラモジュールが第１の内部レンズを備え、前記第２のカメラモジュールが第２の内部レンズを備え、前記第１のアセンブリレンズおよび前記第１の内部レンズにより提供される第１の光学倍率が、前記第２のアセンブリレンズおよび前記第２の内部レンズにより提供される第２の光学倍率と同じである、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７１】
前記第１の内部レンズの焦点距離に対する前記第１のアセンブリレンズの焦点距離の第１の比率が、前記第２の内部レンズの焦点距離に対する前記第２のアセンブリレンズの焦点距離の第２の比率と等しい、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７２】
前記第１のカメラモジュールおよび前記第１のアセンブリレンズにより提供される第１の画像解像度が、前記第２のカメラモジュールおよび前記第２のアセンブリレンズにより提供される第２の画像解像度と同じである、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７３】
前記第１のカメラモジュールが第１の内部レンズを備え、前記第２のカメラモジュールが第２の内部レンズを備え、前記第１のアセンブリレンズおよび前記第１の内部レンズにより提供される第１の光学倍率が、前記第２のアセンブリレンズおよび前記第２の内部レンズにより提供される第２の光学倍率とは異なる、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７４】
前記第１の内部レンズの焦点距離に対する前記第１のアセンブリレンズの焦点距離の第１の比率が、前記第２の内部レンズの焦点距離に対する前記第２のアセンブリレンズの焦点距離の第２の比率よりも小さい、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７５】
前記第１のカメラモジュールおよび前記第１のアセンブリレンズにより提供される第１の画像解像度が、前記第２のカメラモジュールおよび前記第２のアセンブリレンズにより提供される第２の画像解像度よりも低い、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７６】
前記第１の顕微鏡視野が、前記第２の顕微鏡視野と重なる、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７７】
前記第１の顕微鏡視野と前記第２の顕微鏡視野との重なる量が、１％〜９０％である、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７８】
前記第１の顕微鏡視野が、前記第２の顕微鏡視野と重ならない、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項７９】
前記第１のアセンブリレンズおよび前記第２のアセンブリレンズの各々が、前記試料によって散乱または放射される光を受光するように配置されている、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８０】
前記第１の顕微鏡視野が、前記第２の顕微鏡視野よりも小さい、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８１】
前記第１のアセンブリレンズの画角が、前記第２のアセンブリレンズの画角よりも小さい、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８２】
前記第２のアセンブリレンズの前記画角に対する前記第１のアセンブリレンズの前記画角の比率が、１．１〜１０００である、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８３】
前記第１のアセンブリレンズへの、または前記第１のアセンブリレンズからの第１の照明経路に配置された第１の光学フィルタと、
前記第２のアセンブリレンズへの、または前記第２のアセンブリレンズからの第２の照明経路に配置された第２の光学フィルタと、
を備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８４】
前記第１の光学フィルタが、第１の波長範囲をフィルタするように構成され、前記第２の光学フィルタが、第２の波長範囲をフィルタするように構成され、前記第１の波長範囲が、前記第２の波長範囲とは異なる、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８５】
前記第１のアセンブリレンズへの、または前記第１のアセンブリレンズからの第１の照明経路に配置された第１の偏光子と、
前記第２のアセンブリレンズへの、または前記第２のアセンブリレンズからの第２の照明経路に配置された第２の偏光子と、
を備える、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８６】
前記第１の偏光子および前記第２の偏光子が、異なる偏光依存性光透過特性および遮断特性を有する、前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【請求項８７】
前記実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、前記携帯電子デバイスと、を備える、装置。
【請求項８８】
前記携帯電子デバイスがスマートフォンである、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項８９】
前記携帯電子デバイスが、前記第１のカメラモジュールから得られる第１の画像を、前記第２のカメラモジュールから得られる第２の画像と計算的に統合するように構成されている、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項９０】
試料を２つのプレート間で圧縮することであって、前記２つのプレートが、スペーサのアレイによって互いに分離され、そのうちの少なくとも１つが基準マークを有する、前記圧縮することと、
カメラおよび少なくとも１つのレンズを備える撮像システムを使用して、前記試料の複数の画像を取得することであって、各画像が、前記試料の厚さ内の異なる物体平面に対応する、前記取得することと、
前記基準マークの１つ以上に基づいて、各画像を計算的に分析して前記対応する物体平面に関する情報を決定することと、
前記複数の画像および前記対応する物体平面に関する前記情報に基づいて、前記試料の３次元画像を計算的に構築することと、
を含む、撮像方法。
【請求項９１】
前記対応する物体平面に関する前記決定された情報が、撮像システムに対する前記物体平面の深さを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９２】
前記スペーサの少なくともいくつかが各々、基準マークを有する、前記実施形態２の前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９３】
前記対応する物体平面に関する前記決定された情報が、撮像システムに対する前記物体平面の深さおよび配向を含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９４】
各画像の前記計算分析が、前記基準マークの１つ以上の焦点ぼけの程度を決定することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９５】
各画像の前記計算分析が、前記基準マークの複数のものの各々の深さをそのような各基準マークの焦点ぼけの程度に基づいて決定することと、前記基準マークの前記決定された深さに基づいて前記撮像システムに対する前記対応する物体平面の深さおよび配向を決定することと、を含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９６】
前記基準マークが、前記プレートの少なくとも１つに垂直な軸に関して回転対称ではない、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９７】
各画像の前記計算分析が、前記撮像システムに対する前記軸の周りの前記基準マークの１つ以上の回転配向を決定することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９８】
各画像の前記計算分析が、前記基準マークに関する画像情報を、前記基準マークに関する先験的知識と比較することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９９】
前記基準マークに関する先験的知識が、各基準マークの形状および前記プレートに対する各基準マークの位置のうちの１つ以上に基づく、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１００】
前記スペーサが柱である、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１０１】
前記複数の画像の前記取得が、前記試料を挟む前記プレートに対して前記撮像システムの１つ以上の構成要素を移動させることを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１０２】
前記３次元画像の前記計算構築が、焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を処理することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１０３】
焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を前記処理することが、帯域通過フィルタを使用することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１０４】
前記取得画像が、前記カメラにおいて前記試料に向けられていない参照光と前記試料からの光を組み合わせることにより形成される干渉画像に対応する、前記実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１０５】
カメラおよび少なくとも１つのレンズを備える撮像システムと、
前記撮像システムに対して試料カートリッジを支持するための試料ホルダであって、２つのプレートを備える前記試料カートリッジが、スペーサのアレイによって互いに分離され、前記スペーサの少なくとも１つが基準マークを有し、撮像される試料が前記２つのプレート間で圧縮されるように構成されている、前記試料ホルダと、
前記試料ホルダおよび前記カメラに結合され、前記撮像システムを使用して前記試料の複数の画像を取得するように構成された、処理および制御システムであって、各画像が前記試料の厚さ内の異なる物体平面に対応する、前記処理および制御システムと、
を備え、
前記処理および制御システムが、
前記基準マークの１つ以上に基づいて、各画像を計算的に分析して前記対応する物体平面に関する情報を決定し、
前記複数の画像および前記対応する物体平面に関する前記情報に基づいて、前記試料の３次元画像を計算的に構築する
ようにさらに構成されている、撮像装置。
【請求項１０６】
前記対応する物体平面に関する前記決定された情報が、撮像システムに対する前記物体平面の深さを含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０７】
前記スペーサの少なくともいくつかが各々、基準マークを有する、前記実施形態のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０８】
前記対応する物体平面に関する前記決定された情報が、撮像システムに対する前記物体平面の深さおよび配向を含む、前記実施形態のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０９】
各画像の前記計算分析が、前記基準マークの１つ以上の焦点ぼけの程度を決定することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１０】
各画像の前記計算分析が、前記基準マークの複数のものの各々の深さをそのような各基準マークの焦点ぼけの程度に基づいて決定することと、前記基準マークの前記決定された深さに基づいて前記撮像システムに対する前記対応する物体平面の深さおよび配向を決定することと、を含む、前記実施形態２０のいずれかに記載の装置。
【請求項１１１】
前記基準マークが、前記プレートの少なくとも１つに垂直な軸に関して回転対称ではない、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１２】
各画像の前記計算分析が、前記撮像システムに対する前記軸の周りの前記基準マークの１つ以上の回転配向を決定することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１３】
各画像の前記計算分析が、前記基準マークに関する画像情報を、前記基準マークに関する先験的知識と比較することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１４】
前記基準マークに関する先験的知識が、各基準マークの形状および前記プレートに対する各基準マークの位置のうちの１つ以上に基づく、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１５】
前記スペーサが柱である、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１６】
前記制御システムが、前記複数の画像を取得するために、前記試料を挟む前記プレートに対して前記撮像システムの１つ以上の構成要素を移動させるように構成されている、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１７】
前記３次元画像の前記計算構築が、焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を処理することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１８】
焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を前記処理することが、帯域通過フィルタを使用することを含む、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【請求項１１９】
前記取得画像が、前記カメラにおいて前記試料に向けられていない参照光と前記試料からの光を組み合わせることにより形成される干渉画像に対応する、前記実施形態のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年２月８日に出願された米国仮特許出願第６２／４５６．５９０号、２０１７年２月１５日に出願された同第６２／４５９，５５４号、および２０１７年２月１６日に出願された同第６２／４６０，０７５号、２０１７年２月８日に出願された第６２／４５６，５０４号（ＥＳＸ０４５ＰＲＶ）、２０１７年２月１６日に出願された第６２／４６０，０６２号（ＥＳＸ０４５ＰＲＶ２）、および２０１７年２月９日に出願された第６２／４５７，１３３号（ＥＳＸ０４６ＰＲＶ）（それらの全内容はあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる）に対する優先権を主張する。
【０００２】
分野
とりわけ、本発明は、生物学的および化学的アッセイ、ならびに計算撮像を行うデバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
生物学的および化学的アッセイ（例えば、診断試験）では、多くの場合、撮像を含む簡単で高速かつ高感度のアッセイが必要である。本発明は、とりわけ、撮像を含む、簡単で高速かつ高感度のアッセイのためのデバイスおよび方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
当業者は、以下に記載される図面が単に例示目的のためであることを理解するであろう。図面は、決して本教示の範囲を限定することを意図していない。図面は全体的に縮尺どおりではない。実験データ点を提示する図では、データ点をつなぐ線は、単にデータの表示を示すためのものであり、他の意味はない。
【０００５】
【図１】図１−Ａ、１−Ｂ、および１−Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、蛍光照明モードで試料を試験するシステムの概略図である。
【図２】図２−Ａ、２−Ｂ、および２−Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、明視野照明モードで試料を試験するシステムの概略図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態による、システムおよびシステム２０の光学アダプタデバイスの分解概略図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による、明視野照明モードで試料を試験するシステム、特にデバイスの詳細を示す断面概略図である。
【図５】は、本発明のいくつかの実施形態による、蛍光照明モードで試料を試験するシステム、特にデバイスの詳細を示す断面概略図である。
【図６】図６−Ａおよび図６−Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、デバイスから外側に引いたときにレバーを所定の位置で停止させる設計を示す断面概略図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態による、ＱＭＡＸデバイスを保持する試料スライダの構造の概略図である。
【図８】本発明のいくつかの実施形態による、２つの所定の停止位置間を切り替える可動アームの概略図である。
【図９】本発明のいくつかの実施形態による、ＱＭＡＸデバイスが正しい方向に挿入されているかどうかをスライダがどのように示すかの概略図である。
【図１０】図１０−Ａ、１０−Ｂ、および１０−Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、スマートフォン比色リーダーのシステムの概略図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態による、システムにおける光学アダプタデバイスの分解概略図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施形態による、比色カードを読み取るシステム、特にデバイスの詳細を示す断面概略図である。
【図１３】図１３−Ａ、１３−Ｂ、および１３−Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、スマートフォン比色リーダーのシステムの概略図である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態による、システムにおける光学アダプタデバイスの分解概略図である。
【図１５】図１５−Ａ、１５−Ｂ、および１５−Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による、比色カードを読み取るシステム、特にデバイスの詳細を示す概略図である。
【図１６−Ａ】本発明のいくつかの実施形態による、撮像センサ、レンズ、およびＱＭＡＸ構造からなる断層撮影デバイスを示す。
【図１６−Ｂ】文字Ｅの柱アレイパターンの例を示す。
【図１６−Ｃ】焦点距離が撮影画像に与える影響を説明する、薄いレンズのモデルを示す。
【図１６−Ｄ】撮像センサによる図１６−Ｂの例示的な柱アレイの例の撮影画像である。
【図１６−Ｅ】位相画像取得に基づくスキームの図を示す。
【図１７−Ａ】本発明のいくつかの実施形態による、訓練および予測の２つの段階からなる分析物検出および位置特定のワークフローを示す。
【図１７−Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による、順序付きリストから１つの項目を削除するプロセスを示す。
【図１８】図１８−Ａは、細胞撮像に使用されるＱＭＡＸデバイスの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下の詳細な説明は、限定ではなく例として本発明のいくつかの実施形態を図示する。本明細書で使用されるセクションの見出しおよび任意のサブタイトルは、単に構成上の目的のためであり、決して説明される主題を限定するものとして解釈されるべきではない。セクションの見出しおよび／またはサブタイトル下の内容は、セクションの見出しおよび／またはサブタイトルに限定されず、本発明の説明全体に適用される。
【０００７】
あらゆる出版物の引用は、出願日前のその開示のためであり、本特許請求の範囲が先行発明によりそのような出版物に先行する権利がないことを認めるものと解釈されるべきではない。さらに、提供される出版日は実際の出版日とは異なる可能性があり、個別に確認する必要がある。
【０００８】
７つの例示的な実施形態を以下のように例示する：スマートフォンに取り付けられた明視野および蛍光顕微鏡撮像用の光学アダプタの一実施形態。傾斜したファイバ端面を光源として使用したスマートフォンに取り付けられた比色測定用の光学アダプタの一実施形態。リング形状のファイバの側面照明を光源として使用したスマートフォンに取り付けられた比色測定用の光学アダプタの一実施形態。断層撮影のデバイスおよび方法の一実施形態。機械学習支援アッセイおよび撮像の一実施形態。組織染色および細胞撮像のデバイスおよび方法の一実施形態。デュアルレンズ撮像システムの一実施形態。
【０００９】
Ａ．スマートフォンへの明視野および蛍光顕微鏡アタッチメント用の光学アダプタ
明視野および蛍光顕微鏡は、健康管理、疾患診断、科学教育などに広く応用されている試料のある特性を人々が検査できる非常に強力な技術である。しかしながら、従来、顕微鏡画像を撮影するには、一般の人々がアクセスが制限されている、高価な顕微鏡と、経験豊富な人員とが必要である。スマートフォンを明視野顕微鏡に変えることができる最近発明されたアクセサリがいくつか存在するが、明視野顕微鏡画像は試料の非常に限られた情報しか提供しない。
【００１０】
本明細書で説明する本発明は、光学アダプタとスマートフォンを備えるシステムを提供することにより、この問題に対処する。光学アダプタデバイスは、スマートフォンに適合し、スマートフォンを試料の蛍光画像および明視野画像の両方を撮影することができる顕微鏡に変換する。このシステムは、あらゆる場所で一般の人々が便利にかつ確実に操作することができる。光学アダプタは、カメラ、光源、プロセッサ、およびディスプレイ画面を含むスマートフォンの既存のリソースを活用し、ユーザが明視野および蛍光顕微鏡検査を行える低コストのソリューションを提供する。
【００１１】
本発明において、光学アダプタデバイスは、スマートフォンの上部に適合するホルダフレームと、試料容器スロットおよび照明光学系を有するホルダに取り付けられた光学ボックスとを備える。いくつかの先行技術（米国特許第２０１６／０２９０９１号および米国特許第２０１１／０２９２１９８号）では、それらの光学アダプタ設計は、スマートフォンに適合するクリップオン機構部品および機能性光学系素子の両方を含む一体部品である。この設計には、スマートフォンの特定のモデルごとに一体部品の光学アダプタを再設計する必要があるという問題がある。しかし、本発明では、光学アダプタは、スマートフォンに適合させるためのみのホルダフレームと、すべての機能部品を含む汎用光学ボックスとに分離される。寸法の異なるスマートフォンの場合、カメラおよび光源の相対位置が同じである限り、ホルダフレームしか再設計する必要がなく、設計および製造のコストを大幅に削減する。
【００１２】
光学アダプタの光学ボックスは、スマートフォンカメラの視野および焦点範囲内の試料スライドに試料を受容し位置付ける容器スロットと、試料の明視野顕微鏡画像を撮影するための明視野照明光学系と、試料の蛍光顕微鏡画像を撮影するための蛍光照明光学系と、光学ボックスの内側および外側にスライドさせることにより、明視野照明光学系と蛍光照明光学系を切り替えるレバーとを備える。
【００１３】
容器スロットにはゴム製のドアが取り付けられており、スロットを完全に覆い、周囲光が光学ボックスに入りカメラによって収集されるのを防ぐ。先行技術（米国特許第２０１６／０２９０９１６号）では、その試料スロットは常に周囲光に曝されるが、明視野顕微鏡検査のみを行うため、あまり問題は生じない。しかし、本発明は、周囲光がカメラの画像センサに多くのノイズをもたらすため、蛍光顕微鏡検査を行うときにこのゴム製ドアを活用することができる。
【００１４】
良好な蛍光顕微鏡画像を撮影するには、励起光がカメラにほとんど入らず、試料により放射される蛍光のみがカメラによって収集されることが望ましい。しかしながら、すべての一般的なスマートフォンでは、光源により放射されるビームの発散角が大きく、コリメートされていないビームでは光学フィルタがうまく機能しないため、カメラの前に置かれた光学フィルタは、スマートフォンの光源から放射される光の所望されない波長範囲をうまく遮断することができない。この問題に対処するために、スマートフォンの光源により放射されるビームをコリメートするようにコリメーション光学系を設計することができるが、このアプローチではアダプタのサイズおよびコストが増加する。代わりに、本発明では、蛍光照明光学系は、励起光がカメラによってほとんど収集されず、カメラに入るノイズ信号を低減するように、励起光が部分的に試料スライド内の導波路から、そして大きな斜め入射角で部分的に試料側の裏側から試料を照らすことを可能にする。
【００１５】
アダプタの明視野照明光学系は、通常の入射角で試料を裏側から照らすために、光源により放射されたビームを受光し、その方向を変える。
【００１６】
典型的には、光学ボックスは、それに設置され、スマートフォンのカメラと整列するレンズも備え、これはカメラで撮影された画像を拡大する。カメラで撮影された画像は、スマートフォンのプロセッサによりさらに処理され得、分析結果がスマートフォンの画面に出力される。
【００１７】
本発明では、同じ光学アダプタで明視野照明および蛍光照明光学系の両方を実現するために、スライド可能なレバーが使用される。蛍光照明光学系の光学素子はレバー上に設置され、レバーが光学ボックス内に完全にスライドすると、蛍光照明光学系素子は明視野照明光学系の光路を遮断し、照明光学系を蛍光照明光学系に切り替える。そして、レバーが外にスライドすると、レバー上に設置された蛍光照明光学系素子が光路から出て、照明光学系を明視野照明光学系に切り替える。このレバー設計により、２つの異なる単一モード光学ボックスを設計する必要なく、明視野および蛍光照明モードの両方で光学アダプタが機能する。
【００１８】
レバーは、異なる高さの異なる平面の２つの平面を備える。
【００１９】
いくつかの実施形態では、２つの平面は、垂直バーで一緒に接合され、光学ボックスの内外に一緒に移動することができる。いくつかの実施形態では、２つの平面は分離されてもよく、各平面は個別に光学ボックスの内外に移動することができる。
【００２０】
上部レバー平面は、限定されないが、光学フィルタであり得る、少なくとも１つの光学素子を備える。上部レバー平面は光源の下を移動し、上部レバー平面と光源との間の好ましい距離は０〜５ｍｍの範囲である。
【００２１】
底部レバー平面の一部は、画像平面と平行ではない。また、底部レバー平面の非平行部分の表面は、９５％を超える高反射率の鏡面仕上げである。底部レバー平面の非平行部分は光源の下を移動し、光源から放射された光を偏向して、カメラの真下の試料領域を裏側から照らす。底部レバー平面の非平行部分の好ましい傾斜角は４５度〜６５度の範囲であり、傾斜角は非平行底平面と垂直面との間の角度として定義される。
【００２２】
底部レバー平面の一部は、画像平面と平行であり、試料の下に位置し、試料から１ｍｍ〜１０ｍｍ離れている。底部レバー平面の平行部分の表面は、高光吸収性であり、９５％を超える光吸収率を有する。この吸収性表面は、小さな入射角で試料に対して裏側から照らす反射光を排除するためのものである。
【００２３】
レバーを使用して照明光学系を内外にスライドさせて切り替えるには、アダプタから外側に引いたときにレバーを所定の位置で停止させるために、レバー上にボールプランジャおよび溝を備えるストッパ設計を使用する。これにより、ユーザは任意の力でレバーを引くことができるが、光学アダプタの作動モードが明視野照明に切り替わる固定位置でレバーを停止させることができる。
【００２４】
試料スライダは、ＱＭＡＸデバイスを受容するように容器スロット内に設置され、スマートフォンカメラの視野および焦点範囲内にＱＭＡＸデバイスの試料を位置付ける。
【００２５】
試料スライダは、固定されたトラックフレームと、可動アームとを備える。
【００２６】
フレームトラックは、光学ボックスの容器スロットに固定して設置されている。また、トラックフレームは、ＱＭＡＸデバイスがトラックに沿ってスライドすることができるように、ＱＭＡＸデバイスの幅および厚さに適合するスライド式トラックスロットを有する。トラックスロットの幅および高さは、ＱＭＡＸデバイスがスライド平面においてスライド方向に垂直な方向に０．５ｍｍ未満シフトし、ＱＭＡＸデバイスの厚さ方向に沿って０．２ｍｍ未満シフトするように慎重に構成されている。
【００２７】
フレームトラックには、スマートフォンのカメラの視野の下に開かれたウィンドウがあり、光が試料を裏側から照らすことを可能にする。
【００２８】
可動アームは、トラックフレームのスライド式トラックスロットに予め組み込まれており、ＱＭＡＸデバイスと一緒に移動して、トラックフレーム内のＱＭＡＸデバイスの移動を誘導する。
【００２９】
２つの所定の停止位置を有する停止機構を備えた可動アーム。１つの位置では、ＱＭＡＸデバイス上の固定された試料領域がスマートフォンのカメラの真下にある位置でアームがＱＭＡＸデバイスを停止させる。もう一方の位置では、ＱＭＡＸデバイス上の試料領域がスマートフォンの視野から外れた位置でアームがＱＭＡＸデバイスを停止させ、ＱＭＡＸデバイスをトラックスロットから簡単に取り出すことができる。
【００３０】
可動アームは、ＱＭＡＸデバイスおよび可動アームを一緒にトラックスロットの端まで押圧してから放すことにより、２つの停止位置を切り替える。
【００３１】
可動アームは、ＱＭＡＸデバイスが正しい方向に挿入されているかどうかを示すことができる。ＱＭＡＸデバイスの１つの角の形状は、他の３つの直角の角とは異なるように構成されている。また、可動アームの形状は、正しい方向においてのみ、ＱＭＡＸデバイスがトラックスロットの正しい位置にスライドすることができるように、特殊な形状を有する角の形状と一致する。
【００３２】
図１−Ａ、１−Ｂ、および１−Ｃは、蛍光照明モードで試料を試験するシステム１９の概略図である。特に、図１−Ｂおよび図１−Ｃは、システム１９の分解図であり、それぞれ正面および背面から示される。システム１９は、スマートフォン１、スマートフォン１の上部に適合する光学アダプタデバイス１８、試料スライド５上の試料がスマートフォン１のカメラモジュール１Ｃの視野および焦点範囲内に位置付けられるようにデバイス１８の容器スロット４に挿入される試料スライド５を備える。システム１９が蛍光照明モードで動作するように、レバー８はデバイス１８に完全に押圧される。試料スライド５が入った後、デバイス１８に取り付けられたゴム製のドア１６は、周囲光が容器スロット４に入り、試験に影響を及ぼすのを防ぐために、容器スロット４を覆う。
【００３３】
スマートフォン１にインストールされたソフトウェア（図示せず）は、試料のある特性を得るために、スマートフォン１の光源１Ｌが光を放射している間にカメラモジュール１Ｃによって収集された画像を分析し、結果をスマートフォン１のディスプレイ画面１ｆに出力する。
【００３４】
図２−Ａ、２−Ｂ、および２−Ｃは、明視野照明モードで試料を試験するシステム２０の概略図である。特に、図２−Ｂおよび２−Ｃは、システム２０の分解図であり、それぞれ正面および背面から示される。システム２０は、スマートフォン１、スマートフォン１の上部に適合する光学アダプタデバイス１８、試料スライド５上の試料がスマートフォン１のカメラモジュール１Ｃの視野および焦点範囲内に位置付けられるようにデバイス１８の容器スロット４に挿入される試料スライド５を備える。システム２０が明視野照明モードで動作するように、レバー８をデバイス１８から外側に引き、デバイス１８の予め設計された位置でストッパ（図示せず）により停止させる。
【００３５】
図３は、システム１９およびシステム２０の光学アダプタデバイス１８の分解概略図である。デバイス１８は、スマートフォン１の上部に適合するホルダケース２、容器スロット４、光学系チャンバ３Ｃ、レバー８がスライドするトラック６ｂおよび６ｔ、ならびに容器スロット４を覆うためにトレンチ４ｓに挿入されたゴム製ドア１６を含むケース２に取り付けられた光学ボックス３を備える。光学系インサート７は、光学系チャンバ３Ｃの上部に適合し、スマートフォン１の光源１Ｌおよびカメラ１Ｃ（図２−Ｂに示される）と整列する出口開口部７Ｌおよび入口開口部７Ｃを有する。レンズ１１は、光学系インサート７の入射口７Ｃに設置され、容器スロット４に挿入された試料スライド５の試料がカメラ１Ｃの作動距離内に位置付けられるように構成されている（図２−Ｂおよび１−Ｂに示す）。レンズ１１は、カメラ１Ｃ（図２−Ｂおよび１−Ｂに示される）により撮影された試料の画像を拡大するように機能する。ロングパス光学フィルタ１２は、入射口７Ｃのレンズ１１の上部に設置される。一対の直角ミラー１３および１４は、光学系チャンバ３Ｃの底部に設置され、ミラー１３およびミラー１４がそれぞれ光源１Ｌおよびカメラ１Ｃ（図２−Ｂおよび１−Ｂに示される）と整列するように構成されている。デバイス１８における明視野照明光学系としての動作が以下の図４で説明されるミラー１３およびミラー１４。レバー８は２つのレベルバーを備え、上段のバーはスロット８ａに設置された帯域通過光学フィルタ１５を備え、下段のバーは水平面８ｂ上に設置された光吸収体９および傾斜面８ｃ上に設置された反射ミラー１０を備える。デバイス１８における蛍光照明光学系としての動作が以下の図５で説明される光学フィルタ１５、光吸収体９、およびミラー１０。レバー８の上段のバーはボックス３のトラック６ｔに沿ってスライドし、下段のバー８ｂおよび８ｃはボックス３のトラック６ｂに沿ってスライドする。レバー８は、ボックス３の２つの異なる位置で停止して、明視野照明光学系と蛍光照明光学系を切り替える。レバー８はボックス３に完全に挿入されて、デバイス１８を切り替えて蛍光照明光学系で作動する。ボールプランジャ１７はトラック６ｔの側壁に設置され、レバー８がボックス３から外側に引かれて明視野照明光学系で作動するようにデバイス１８を切り替えるときに、レバー８を所定の位置で停止させる。
【００３６】
図４は、明視野照明モードで試料を試験するシステム２０、特にデバイス１８の詳細を示す断面概略図である。この図は、図３を参照して上述された要素の機能を図示する。レバー８（図３に示される）をデバイス１８から外側に引き、ミラー１３およびミラー１４がカメラ１Ｃおよび光源１Ｌに曝され、かつそれらに整列するように、所定の位置でストッパ１７（図３に示す）によって停止させる。光源１Ｌは、スマートフォン１から離れて光ビームＢＢ１を放射する。ビームＢＢ１は、ミラー１４によって９０度偏向されてビームＢＢ２になり、ビームＢＢ２は、ミラー１３によってさらに９０度偏向されてビームＢＢ３になる。ビームＢＢ３は、通常の入射角で試料スライド５の試料を裏側から照らす。レンズ１１は、カメラ１Ｃの画像センサ平面上に試料の拡大画像を作成する。スマートフォン１は画像を撮影して処理して、試料のある特性を得る。
【００３７】
図５は、蛍光照明モードで試料を試験するシステム１９、特にデバイス１８の詳細を示す断面概略図である。この図は、図３を参照して上述された要素の機能を図示する。光吸収体９および傾斜ミラー１０がカメラ１Ｃおよび光源１Ｌの視野下にあり、光源１Ｌと１３および１４の一対のミラーとの間の光路を遮断するように、レバー８（図３に示される）をデバイス１８に完全に挿入する。そして、帯域通過光学フィルタ１５は、光源１Ｌの真下にある。光源１Ｌは、スマートフォン１から離れて光ビームＢＦ１を放射する。光学フィルタ１５は、試料スライド５の蛍光試料の励起波長に一致する特定の波長範囲のビームＢＦ１を通過させる。ビームＢＦ１の一部は、透明な試料スライド５の縁部を照らし、試料スライド５を進む導波路ビームＢＦ３に結合し、レンズ１１下の試料領域を照らす。ビームＢＦ１の一部はミラー１０上を照らす。傾斜ミラー１０は、ビームＢＦ１をビームＢＦ２に偏向し、レンズ１１の真下の試料スライド５の試料領域を大きな傾斜角で裏側から照らす。大きな発散角のビームＢＦ１の残りの部分（すなわち、ビームＢＦ４）は吸収体９上を照らし、ビームＢＦ４の反射光が小さな入射角でカメラ１Ｃに入らないように吸収される。レンズ１１下の試料領域から来る光は、レンズ１１を通過し、試料スライド５の蛍光試料によって放射される特定の波長範囲の光のみがカメラ１Ｃに入り、画像を形成するように、ロングパスフィルタ１２によってフィルタ補正される。スマートフォン１は画像を撮影して処理して、試料のある特性を得る。ゴム製のドア１６をデバイス１８に挿入して試料スライド５を覆い、周囲光がデバイス１８に入り試験に影響を与えるのを防ぐ。
【００３８】
図６−Ａおよび図６−Ｂは、デバイス１８から外側に引いたときにレバー８を所定の位置で停止させる設計を示す断面概略図である。ボールプランジャ１７はトラックスロット６ｔの側壁に設置され、溝８ｇはレバー８の側壁に穿設され、ボールプランジャ１７のボールの形状と一致する形状である。レバー８をデバイス１８から外側に引き、図６−Ａに示すように所定の位置に達していない場合、ボールプランジャ１７のボールは、レバー８がトラック６ｔに沿ってスライドすることができるように、レバー８の側壁によってその本体に押圧される。図６−Ｂに示すように、レバー８上の溝８ｇがボールプランジャ１７の位置に達すると、ボールプランジャ１７のボールは溝８ｇに入り、レバー８を停止させる。
【００３９】
図７は、ＱＭＡＸデバイスを保持する試料スライダの構造の概略図である。試料スライダは、ＱＭＡＸデバイスをスライドさせるトラックスロットを有するトラックフレーム、ＱＭＡＸデバイスと一緒に移動してその移動を誘導するトラックスロットに予め組み込まれた可動アームを備える。ＱＭＡＸデバイスを２つの所定の停止位置で停止させる停止機構を備えた可動アーム。トラックスロットの幅および高さは、ＱＭＡＸデバイスがスライド方向に垂直な水平方向に０．５ｍｍ未満シフトし、ＱＭＡＸデバイスの厚さ方向に沿って０．２ｍｍ未満シフトするように慎重に構成されている。
【００４０】
図８は、２つの所定の停止位置間で切り替わる可動アームの概略図である。ＱＭＡＸデバイスおよび可動アームを一緒にトラックスロットの端まで押圧してから放すことにより、ＱＭＡＸカードは、ＱＭＡＸデバイスをスライダから簡単に取り出すために試料領域がスマートフォンカメラの視野外にある位置１、または画像を撮影するために試料領域がスマートフォンカメラの視野の真下にある位置２のいずれかで停止することができる。
【００４１】
図９は、ＱＭＡＸデバイスが正しい方向に挿入されているかどうかをスライダがどのように示すかの概略図である。ＱＭＡＸデバイスの１つの角の形状は、他の３つの直角の角とは異なるように構成されている。また、可動アームの形状は、正しい方向においてのみ、ＱＭＡＸデバイスがトラックスロットの正しい位置にスライドすることができるように、特殊な形状を有する角の形状と一致する。ＱＭＡＸデバイスが裏返されるか、または反対側から挿入される場合、スライダの外側のＱＭＡＸデバイスの部分は、ＱＭＡＸデバイスが正しく挿入されたときよりも長い。
【００４２】
蛍光画像および明視野画像の両方が利用可能な場合、蛍光画像の知識を用いて明視野画像を処理するか、または明視野画像の知識を用いて蛍光画像を処理するか、または２つの画像をまとめて処理することができる。蛍光画像および明視野画像の視野は異なる場合があり、したがって、２つの画像は、画素ごとに空間的に整列されない。
【００４３】
蛍光画像と明視野画像との間のずれを解決するために、これら２つの画像に画像レジストレーションを適用することができる。画像レジストレーションは、ある画像から別の画像への空間的位置を関連付ける幾何学的変換を見つける。限定されないが、特徴点ベース、相互相関ベース、フーリエアライメントベースなどを含む様々な画像レジストレーションアルゴリズムを使用して、蛍光画像および明視野画像を整列することができる。画像レジストレーションは、ある画像から別の画像への空間的位置（座標）をマッピングする幾何学的変換を出力する。
【００４４】
蛍光画像および明視野画像を整列させた後、２つの画像の情報を利用して、１つの画像の処理を精密化するか、または２つの画像をまとめて処理することができる。
【実施例】
【００４５】
Ａ１．
ｉ．ホルダフレームと、
ｉｉ．ホルダフレームに取り外し可能に取り付けられている光学ボックスと、
を備え、
ホルダフレームが、モバイルデバイス上に取り外し可能に適合し、モバイルデバイスに組み込まれたカメラおよび照明源に光学ボックスを整列させるように構成され、
光学ボックスが、試料容器スロットおよび照明光学系を備える、光学アダプタ。
【００４６】
Ｂ１．
ｉ．実施形態Ａ１の光学アダプタと、
ｉｉ．第１のプレートおよび第２のプレートを備えるＱＭＡＸカードであって、第１のプレートおよび第２のプレートが、液体試料を２００μｍ未満の均一な厚さの層に圧縮する、ＱＭＡＸカードと、
ｉｉｉ．ＱＭＡＸカードを収容し、光学ボックスにアサートされるように構成されたスライダと、
を備える、光学システム。
【００４７】
Ｃ１．モバイルデバイスがスマートフォンである、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００４８】
Ｃ２．ホルダフレームが、異なるモバイルデバイスに対して異なるサイズを有する他のホルダケースと交換可能であるように構成されたホルダケースを備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００４９】
Ｃ３．ホルダフレームが、光学アダプタをモバイルデバイスの上部に取り外し可能に適合するサイズである、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５０】
Ｃ４．光学アダプタの光学ボックスが、
ｉ．ＱＭＡＸカードを受容しカメラの視野および焦点範囲の試料スライドに位置付けるように構成された、容器スロットと、
ｉｉ．試料の明視野顕微鏡画像を撮影するように構成された明視野照明光学系と、
ｉｉｉ．試料の蛍光顕微鏡画像を撮像するように構成された蛍光照明光学系と、
ｉｖ．光学ボックス内で内側および外側にスライドさせることにより、明視野照明光学系と蛍光照明光学系を切り替えるように構成されたレバーと、
を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５１】
Ｃ５．容器スロットが、スロットを完全に覆い、周囲光が光学ボックスに入りカメラによって収集されるのを防ぐことができるゴム製のドアを備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５２】
Ｃ６．アダプタの明視野照明光学系が、通常の入射角で試料を裏側から照らすために、光源により放射されたビームを受光するようにおよびその方向を変えるように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５３】
Ｃ７．光学ボックスが、それに設置され、モバイルデバイスのカメラと整列され、カメラによって撮影された画像を拡大するレンズをさらに備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５４】
Ｃ８．カメラによって撮影された画像が、モバイルデバイスのプロセッサによってさらに処理され、モバイルデバイスの画面に分析結果を出力する、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５５】
Ｃ９．レベルがスライド可能であり、同じ光学アダプタ内で明視野照明および蛍光照明の両方の光学系を実現するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５６】
Ｃ１０．蛍光照明光学系の光学素子が、レバーに設置されており、レバーが光学ボックス内に完全にスライドすると、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５７】
Ｃ１１．蛍光照明光学系素子を有するレバーが、明視野照明光学系の光路を遮断し、照明光学系を蛍光照明光学系に切り替える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５８】
Ｃ１２．レバーが外にスライドすると、レバー上に設置された蛍光照明光学系素子が光路から出て、照明光学系を明視野照明光学系に切り替える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００５９】
Ｃ１３．レバーが、異なる高さの２つの平面を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６０】
Ｃ１４．２つの平面が、垂直バーで一緒に接合され、光学ボックスの内外に一緒に移動する、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６１】
Ｃ１５．２つの平面が分離され得、各平面が個別に光学ボックスの内外に移動することができる、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６２】
Ｃ１６．上部レバー平面が、限定されないが、光学フィルタであり得る、少なくとも１つの光学素子を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６３】
Ｃ１７．上部レバー平面が、光源の下を移動し、上部レバー平面と光源との間の好ましい距離が０〜５ｍｍの範囲である、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６４】
Ｃ１８．下部レバー平面の一部が、画像平面に平行ではない、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６５】
Ｃ１９．底部レバー平面の非平行部分の表面が、９５％を超える高反射率の鏡面仕上げである、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６６】
Ｃ２０．底部レバー平面の非平行部分が、光源の下を移動し、光源から放射された光を偏向して、カメラの真下の試料領域を裏側から照らす、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６７】
Ｃ２１．底部レバー平面の非平行部分の好ましい傾斜角が４５度〜６５度の範囲であり、傾斜角が非平行底平面と垂直面との間の角度として定義される、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６８】
Ｃ２２．底部レバー平面の一部が、画像平面と平行であり、試料の下に位置し、試料から１ｍｍ〜１０ｍｍ離れている、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００６９】
Ｃ２３．底部レバー平面の平行部分の表面が、高光吸収性であり、９５％を超える光吸収率を有する、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７０】
Ｃ２４．吸収性表面が、小さな入射角で試料に対して裏側から照らす反射光を排除するためのものである、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７１】
Ｃ２５．レバーが、レバーを停止するように構成されたストッパを備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７２】
Ｃ２６．ストッパがボールプランジャを備え、アダプタから外側に引いたときにレバーを所定の位置で停止させるために、レバー上の溝が使用される、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７３】
Ｃ２７．ストッパが、ユーザが任意の力でレバーを引くことができるが、光学アダプタの作動モードが明視野照明に切り替わる固定位置でレバーを停止させることができるように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７４】
Ｃ２８．試料スライダが、ＱＭＡＸデバイスを受容するように容器スロット内に設置され、スマートフォンカメラの視野および焦点範囲内でＱＭＡＸデバイスに試料を位置付ける、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７５】
Ｃ２９．可動アームが、ＱＭＡＸデバイスおよび可動アームを一緒にトラックスロットの端まで押圧してから放すことにより、２つの停止位置を切り替える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７６】
Ｃ３０．可動アームが、ＱＭＡＸデバイスが正しい方向に挿入されているかどうかを示すことができる、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７７】
Ｃ３１．ＱＭＡＸデバイスの１つの角の形状が、他の３つの直角の角とは異なるように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７８】
Ｃ３１．可動アームの形状が、正しい方向においてのみ、ＱＭＡＸデバイスがトラックスロットの正しい位置にスライドすることができるように、特殊な形状を有する角の形状と一致する、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００７９】
Ｃ３２．スライダが、固定されたトラックフレームと、可動アームと、を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００８０】
Ｃ３３．フレームトラックが、光学ボックスの容器スロットに固定して設置されており、トラックフレームが、ＱＭＡＸデバイスがトラックに沿ってスライドすることができるように、ＱＭＡＸデバイスの幅および厚さに適合するスライド式トラックスロットを有する、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。トラックスロットの幅および高さは、ＱＭＡＸデバイスがスライド平面においてスライド方向に垂直な方向に０．５ｍｍ未満シフトし、ＱＭＡＸデバイスの厚さ方向に沿って０．２ｍｍ未満シフトするように慎重に構成されている。
【００８１】
Ｃ３４．フレームトラックが、スマートフォンのカメラの視野の下に開かれたウィンドウを有し、光が試料を裏側から照らすことを可能にする、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００８２】
Ｃ３５．可動アームが、トラックフレームのスライド式トラックスロットに予め組み込まれており、ＱＭＡＸデバイスと一緒に移動して、トラックフレーム内のＱＭＡＸデバイスの移動を誘導する、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００８３】
Ｃ３６．可動アームが、２つの所定の停止位置を有する停止機構を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のアダプタまたはシステム。
【００８４】
Ｂ．スマートフォンへの比色リーダーアタッチメント用の光学アダプタ（傾斜ファイバ端照明）
比色アッセイは、健康監視、疾患診断、化学分析などに広く応用されている非常に強力な技術である。正確な比色アッセイ結果を得るための重要な要素は、色の変化を正確に定量化することである。従来、比色試験ストリップの色の変化は、色の変化を標準の色見本と比較することによって分析される。しかし、この比較は人間の目で行われ、環境の光条件によって容易に影響を受け、色の変化を定量化する精度が制限される。
【００８５】
本明細書で説明する本発明は、光学アダプタおよびスマートフォンを備えるシステムを提供することにより、この問題に対処する。光学アダプタデバイスは、スマートフォンに適合し、スマートフォンを、一貫した均一な照明を提供して比色試験カードの前面を照らし、試料の画像を撮影して色の変化を分析することができる比色リーダーに変換する。このシステムは、あらゆる場所で一般の人々が便利にかつ確実に操作することができる。光学アダプタは、カメラ、光源、プロセッサ、およびディスプレイ画面を含むスマートフォンの既存のリソースを活用し、比色アッセイの色の変化を正確に定量化する低コストのソリューションを提供する。
【００８６】
本発明において、光学アダプタデバイスは、スマートフォンの上部に適合するホルダフレームと、試料容器スロットおよび照明光学系を有するホルダに取り付けられた光学ボックスとを備える。スマートフォン用のアタッチメントアダプタのいくつかの先行技術では、それらのアダプタ設計は、スマートフォンに適合するクリップオン機構部品および機能性要素の両方を含む一体部品である。この設計には、スマートフォンの特定のモデルごとに一体部品のアダプタを再設計する必要があるという問題がある。しかし、本発明では、光学アダプタは、スマートフォンに適合させるためのみのホルダフレームと、すべての機能部品を含む汎用光学ボックスとに分離される。寸法の異なるスマートフォンの場合、カメラおよび光源の相対位置が同じである限り、ホルダフレームしか再設計する必要がなく、設計および製造のコストを大幅に削減する。
【００８７】
光学アダプタの光学ボックスは、比色試料を受容しそれをスマートフォンのカメラの視野および焦点範囲に位置付ける容器スロットと、任意の外部条件とは無関係に試料上に均一かつ一貫した照明を作り出し、試料画像を撮影するための照明および撮像光学系とを備える。
【００８８】
色の変化を正確に表す試料画像を撮影するには、カメラの下の試料領域が均一に照明されることが望ましい。しかし、すべての一般的なスマートフォンでは、光源とカメラとの間には常に距離がある。追加の照明光学系なしに試料をスマートフォンのカメラの非常に近くに設置すると、領域は光源によって均一に正面から照らされ得、光源の真下にあるが、カメラの視野内にはない。この問題を解決するために、本発明では、傾斜した大型コア光ファイバを使用して、光源から放射される光ビームの方向を変えて、カメラの真下の試料領域を均一に照らす。
【００８９】
また、より均一な照明を作り出すために、スマートフォンのＬＥＤ点光源からではなく、面光源からの光ビームが望ましい。この目的のために、光ファイバの端面の前に設置される別個の拡散体が提供され得るが、このアプローチは光学アダプタの要素を増やし、コストを増加させる。代わりに、本発明では、光ファイバの両端面は、試料に向かう端面が試料上により均一な照明を生成する面光源となり得るように、拡散体として機能する艶消し仕上げである。
【００９０】
典型的には、光学ボックスは、それに設置され、スマートフォンのカメラと整列するレンズも備え、これにより試料がカメラの焦点範囲内となる。カメラで撮影された画像は、色の変化を分析するためにスマートフォンのプロセッサによりさらに処理され、分析結果がスマートフォンの画面に出力される。
【００９１】
試料スライダは、ＱＭＡＸデバイスを受容するように容器スロット内に設置され、スマートフォンカメラの視野および焦点範囲内にＱＭＡＸデバイスに試料を位置付ける。
【００９２】
試料スライダは、固定されたトラックフレームと、可動アームとを備える。
【００９３】
フレームトラックは、光学ボックスの容器スロットに固定して設置されている。また、トラックフレームは、ＱＭＡＸデバイスがトラックに沿ってスライドすることができるように、ＱＭＡＸデバイスの幅および厚さに適合するスライド式トラックスロットを有する。トラックスロットの幅および高さは、ＱＭＡＸデバイスがスライド平面においてスライド方向に垂直な方向に０．５ｍｍ未満シフトし、ＱＭＡＸデバイスの厚さ方向に沿って０．２ｍｍ未満シフトするように慎重に構成されている。
【００９４】
フレームトラックには、スマートフォンのカメラの視野の下に開かれたウィンドウがあり、光が試料を裏側から照らすことを可能にする。
【００９５】
可動アームは、トラックフレームのスライド式トラックスロットに予め組み込まれており、ＱＭＡＸデバイスと一緒に移動して、トラックフレーム内のＱＭＡＸデバイスの移動を誘導する。
【００９６】
２つの所定の停止位置を有する停止機構を備えた可動アーム。１つの位置では、ＱＭＡＸデバイス上の固定された試料領域がスマートフォンのカメラの真下にある位置でアームがＱＭＡＸデバイスを停止させる。もう一方の位置では、ＱＭＡＸデバイス上の試料領域がスマートフォンの視野から外れた位置でアームがＱＭＡＸデバイスを停止させ、ＱＭＡＸデバイスをトラックスロットから簡単に取り出すことができる。
【００９７】
可動アームは、ＱＭＡＸデバイスおよび可動アームを一緒にトラックスロットの端まで押圧してから放すことにより、２つの停止位置を切り替える。
【００９８】
可動アームは、ＱＭＡＸデバイスが正しい方向に挿入されているかどうかを示すことができる。ＱＭＡＸデバイスの１つの角の形状は、他の３つの直角の角とは異なるように構成されている。また、可動アームの形状は、正しい方向においてのみ、ＱＭＡＸデバイスがトラックスロットの正しい位置にスライドすることができるように、特殊な形状を有する角の形状と一致する。
【００９９】
図１０−Ａ、１０−Ｂ、および１０−Ｃは、スマートフォン比色リーダーのシステム１０の概略図である。特に、図１０−Ｂおよび１０−Ｃは、システム１０の分解図であり、それぞれ正面および背面から示される。システム１０は、スマートフォン１、スマートフォン１の上部に適合する光学アダプタデバイス１３、試料カード１３７上の試料領域がスマートフォン１のカメラモジュール１Ｃの視野および焦点範囲内に位置付けられるようにデバイス１３の容器スロット１３６に挿入される比色試験カード１３７を備える。スマートフォン１にインストールされたソフトウェア（図示せず）は、比色試験の色の変化を分析するために、スマートフォン１の光源１Ｌが光を放射している間にカメラモジュール１Ｃによって収集された画像を分析し、結果をスマートフォン１のディスプレイ画面１ｆに出力する。
【０１００】
図１１は、システム１０の光学アダプタデバイス１３の分解概略図である。デバイス１３は、スマートフォン１の上部に適合するホルダケース１３１、容器スロット１３６を含むケース１３１に取り付けられた光学ボックス１３２、光学系チャンバ１３２Ｃを備える。光学系インサート１３４は、光学系チャンバ１３２Ｃの上部に適合し、スマートフォン１の光源１Ｌおよびカメラ１Ｃ（図１０−Ｂに示される）と整列する出口開口部１３４Ｌおよび入口開口部１３４Ｃを有する。レンズ１３３は、光学系インサート１３４の入口開口部１３４Ｃに設置され、容器スロット１３６に挿入される比色試料カード１３７上の試料領域がカメラ１Ｃ（図１０−Ｂに示される）の作動距離内に位置するように構成されている。大型コア光ファイバ１３５は、傾斜角で出口開口部１３４Ｌに設置される。ファイバ１３５の両端面は、艶消し仕上げである。デバイス１３において照明光学系として動作するファイバ１３５が以下の図Ｂ３で説明される。
【０１０１】
図１２は、比色カードを読み取るシステム１０、特にデバイス１３の詳細を示す断面概略図である。この図は、図１１を参照して上述された要素の機能を図示する。光源１Ｌは、スマートフォン１から離れて光ビームＢ１を放射する。ビームＢ１は、第１の端面を通してファイバ１３５に結合され、ファイバ１３５の方向に沿って進み、第２の端面から放射されてビームＢ２になる。ビームＢ２は、カメラ１Ｃの真下の比色試料カード１３７の試料領域を正面から照らし、均一な照明を作り出す。ファイバ１３５の端面は艶消しおよび拡散仕上げされているため、ビームＢ２は面光源からの放射とみなすことができ、より均一な照明を作り出すのに役立つ。ファイバ１３５が設置される傾斜角は、カメラの真下の試料カード１３７の領域上にビームＢ２照明の中央トレイを作るように設定される。レンズ１１は、カメラ１Ｃの画像センサ平面上に試料領域の画像を作り出す。スマートフォン１は、画像を取得して処理し、画像の色情報を分析して、比色アッセイの色の変化を定量化する。
【０１０２】
Ｃ．スマートフォンへの比色リーダーアタッチメント用の光学アダプタ（ファイバリング照明）
比色アッセイは、健康監視、疾患診断、化学分析などに広く応用されている非常に強力な技術である。正確な比色アッセイ結果を得るための重要な要素は、色の変化を正確に定量化することである。従来、比色試験ストリップの色の変化は、色の変化を標準の色見本と比較することによって分析される。しかし、この比較は人間の目で行われ、環境の光条件によって容易に影響を受け、色の変化を定量化する精度が制限される。
【０１０３】
本明細書で説明する本発明は、光学アダプタおよびスマートフォンを備えるシステムを提供することにより、この問題に対処する。光学アダプタデバイスは、スマートフォンに適合し、スマートフォンを、一貫した均一な照明を提供して比色試験カードの前面を照らし、試料の画像を撮影して色の変化を分析することができる比色リーダーに変換する。このシステムは、あらゆる場所で一般の人々が便利にかつ確実に操作することができる。光学アダプタは、カメラ、光源、プロセッサ、およびディスプレイ画面を含むスマートフォンの既存のリソースを活用し、比色アッセイの色の変化を正確に定量化する低コストのソリューションを提供する。
【０１０４】
本発明において、光学アダプタデバイスは、スマートフォンの上部に適合するホルダフレームと、試料容器スロットおよび照明光学系を有するホルダに取り付けられた光学ボックスとを備える。スマートフォン用のアタッチメントアダプタのいくつかの先行技術では、それらのアダプタ設計は、スマートフォンに適合するクリップオン機構部品および機能性要素の両方を含む一体部品である。この設計には、スマートフォンの特定のモデルごとに一体部品のアダプタを再設計する必要があるという問題がある。しかし、本発明では、光学アダプタは、スマートフォンに適合させるためのみのホルダフレームと、すべての機能部品を含む汎用光学ボックスとに分離される。寸法の異なるスマートフォンの場合、カメラおよび光源の相対位置が同じである限り、ホルダフレームしか再設計する必要がなく、設計および製造のコストを大幅に削減する。
【０１０５】
光学アダプタの光学ボックスは、比色試料を受容しそれをスマートフォンのカメラの視野および焦点範囲に位置付ける容器スロットと、任意の外部条件とは無関係に試料上に均一かつ一貫した照明を作り出し、試料画像を撮影するための照明および撮像光学系とを備える。
【０１０６】
色の変化を正確に表す試料画像を撮影するには、カメラの下の試料領域が均一に照明されることが望ましい。しかし、すべての一般的なスマートフォンでは、光源は、常に点光源であり、カメラの隣にある程度の距離を置いて設置されている、つまり、光源はカメラに対して中心対称ではない。これにより、追加の照明光学系の補助なしに試料をスマートフォンのカメラの非常に近くに設置すると、カメラの視野内の試料の前面の照明パターンに、直線方向における勾配強度の変化があるという問題が生じる。したがって、大きな放射面積を有し、カメラに対して中心対称の光源を作り出すことが望ましい。この目的を達成するために、本発明では、プラスチックの側面放射型ファイバリングをスマートフォンのカメラの周りに置いて、ファイバリングをカメラに対して中心対称にする。また、ファイバリングの２つの端面は、スマートフォンの光源に向かって設置される。これにより、元の単一点光源は、スマートフォンのカメラから等しい距離で円上に分散された、ほぼ等しい光度を有する無数の小さな光源に変換される。リングファイバの側壁から放射された光はさらに拡散膜を通過して放射面積を増やし、照明をより均一にする。カメラの真下の試料領域は、側面放射型ファイバリングに基づいて設計された照明光学系によって均一に正面から照らされる。
【０１０７】
比色試料の色がどのように表されるかは照明条件に大きく依存するため、光学ボックス内の照明をあらゆる外部光条件とは無関係に一貫して制御することが重要である。この問題を解決するために、容器スロットにはゴム製のドアが取り付けられており、スロットを完全に覆い、光学ボックスに入ってくる環境光により照明条件が変化するのを防ぐことができる。
【０１０８】
典型的には、光学ボックスは、それに設置され、スマートフォンのカメラと整列するレンズも備え、これにより試料がカメラの焦点範囲内となる。カメラで撮影された画像は、色の変化を分析するためにスマートフォンのプロセッサによりさらに処理され、分析結果がスマートフォンの画面に出力される。
【０１０９】
試料スライダは、ＱＭＡＸデバイスを受容するように容器スロット内に設置され、スマートフォンカメラの視野および焦点範囲内にＱＭＡＸデバイスの試料を位置付ける。
【０１１０】
試料スライダは、固定されたトラックフレームと、可動アームとを備える。
【０１１１】
フレームトラックは、光学ボックスの容器スロットに固定して設置されている。また、トラックフレームは、ＱＭＡＸデバイスがトラックに沿ってスライドすることができるように、ＱＭＡＸデバイスの幅および厚さに適合するスライド式トラックスロットを有する。トラックスロットの幅および高さは、ＱＭＡＸデバイスがスライド平面においてスライド方向に垂直な方向に０．５ｍｍ未満シフトし、ＱＭＡＸデバイスの厚さ方向に沿って０．２ｍｍ未満シフトするように慎重に構成されている。
【０１１２】
フレームトラックには、スマートフォンのカメラの視野の下に開かれたウィンドウがあり、光が試料を裏側から照らすことを可能にする。
【０１１３】
可動アームは、トラックフレームのスライド式トラックスロットに予め組み込まれており、ＱＭＡＸデバイスと一緒に移動して、トラックフレーム内のＱＭＡＸデバイスの移動を誘導する。
【０１１４】
２つの所定の停止位置を有する停止機構を備えた可動アーム（「レバー」とも呼ばれる）。１つの位置では、ＱＭＡＸデバイス上の固定された試料領域がスマートフォンのカメラの真下にある位置でアームがＱＭＡＸデバイスを停止させる。もう一方の位置では、ＱＭＡＸデバイス上の試料領域がスマートフォンの視野から外れた位置でアームがＱＭＡＸデバイスを停止させ、ＱＭＡＸデバイスをトラックスロットから簡単に取り出すことができる。
【０１１５】
可動アームは、ＱＭＡＸデバイスおよび可動アームを一緒にトラックスロットの端まで押圧してから放すことにより、２つの停止位置を切り替える。
【０１１６】
可動アームは、ＱＭＡＸデバイスが正しい方向に挿入されているかどうかを示すことができる。ＱＭＡＸデバイスの１つの角の形状は、他の３つの直角の角とは異なるように構成されている。また、可動アームの形状は、正しい方向においてのみ、ＱＭＡＸデバイスがトラックスロットの正しい位置にスライドすることができるように、特殊な形状を有する角の形状と一致する。
【０１１７】
いくつかの実施形態
１．ファイバリング照明器
光学アセンブリのいくつかの実施形態では、
Ａ．側面照明リング（ｉｌｌｕｎｍｒｉｎｇ）ファイバの半径は１０ｍｍであり、
ｂ．リングファイバの直径は、少なくとも５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍ、もしくは１００ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であってよく、
ｃ．リングファイバの断面の直径は、少なくとも０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、もしくは１０ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であってよい。
【０１１８】
光学アセンブリのいくつかの実施形態では、
ｄ．外部イメージャレンズの直径は６ｍｍであり、
ｅ．イメージャレンズの直径は、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、もしくは５０ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であってよい。
【０１１９】
光学アセンブリのいくつかの実施形態では、リングファイバは、マイクロレンズアレイと組み合わせて使用するか、またはマイクロレンズアレイで置き換えることができる。
【０１２０】
光学アセンブリのいくつかの実施形態では、光学アセンブリは、試料とリングファイバとの間に光拡散板を備え、光拡散板は、カメラと整列するように構成された開口部を有する。
【０１２１】
光学アセンブリのいくつかの実施形態では、拡散板の一辺の長さは、少なくとも５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、もしくは２００ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であってよく、拡散板の厚さは、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、もしくは２０ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であってよい。
【０１２２】
光学アセンブリのいくつかの実施形態では、拡散板とリングファイバとの間の距離は、少なくとも１ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であってよい。
【０１２３】
試料とリングファイバとの間の距離が、少なくとも２ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であり得る、請求項２に記載の光学アセンブリ。
【０１２４】
レバー：
１．可動アーム上の第１の平面と光源との間の距離が、少なくとも０．５ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であり得る、請求項３に記載の光学アセンブリ。
【０１２５】
２．可動アームの第１の平面と第２の平面との間の距離が、少なくとも５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ、１００ｍｍ、２００ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であり得る、請求項３に記載の光学アセンブリ。
【０１２６】
３．異なる位置間で切り替えるために可動アームを移動する必要がある距離は、少なくとも１ｍｍ、５ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ、１００ｍｍ、またはいずれの２つの値間の範囲内であり得る、請求項５に記載の光学アセンブリ。
【０１２７】
４．第２の平面が傾斜面に接続されており、ミラーが傾斜面に設置されている、請求項３に記載の光学アセンブリ。
【０１２８】
５．傾斜面の好ましい傾斜角が、少なくとも１０度、３０度、６０度、８０度、またはいずれの２つの値間の範囲内であり、傾斜角が、第２の平面と傾斜面との間の角度として定義される、請求項４に記載の光学アセンブリ。
【０１２９】
図１３−Ａ、１３−Ｂ、および１３−Ｃは、スマートフォン比色リーダーのシステム１０の概略図である。特に、図１３−Ｂおよび図１３−Ｃは、システム１０の分解図であり、それぞれ正面および背面から示される。システム１０は、スマートフォン１、スマートフォン１の上部に適合する光学アダプタデバイス１３、試料カード１３８上の試料がスマートフォン１のカメラモジュール１Ｃの視野および焦点範囲内に位置付けられるようにデバイス１３の容器スロット１３７に挿入される比色試料カード１３８を備える。試料カード１３８が入った後、デバイス１８に取り付けられたゴム製のドア１３９は、周囲光が光学アダプタ１３に入り、試験に影響を及ぼすのを防ぐために、容器スロット１３７を覆う。スマートフォン１にインストールされたソフトウェア（図示せず）は、比色試験の色の変化を分析するために、スマートフォン１の光源１Ｌが光を放射している間にカメラモジュール１Ｃによって収集された画像を分析し、結果をスマートフォン１のディスプレイ画面１ｆに出力する。
【０１３０】
図１４は、システム１０の光学アダプタデバイス１３の分解概略図である。デバイス１３は、スマートフォン１の上部に適合するホルダケース１３１、容器スロット１３７、光学系チャンバ１３２Ｃ、および容器スロット１３７を覆うためにトレンチ１３７ｓに挿入されたゴム製ドア１３９を含むケース１３１に取り付けられた光学ボックス１３２を備える。光学系インサート１３４は、光学系チャンバ１３２Ｃの上部に適合し、スマートフォン１の光源１Ｌおよびカメラ１Ｃ（図１３−Ｂに示される）と整列する出口開口部１３４Ｌおよび入口開口部１３４Ｃを有する。レンズ１３３は、光学系インサート１３４の入口開口部１３４Ｃに設置され、容器スロット１３７に挿入される比色試料カード１３８上の試料領域がカメラ１Ｃ（図１３−Ｂに示される）の作動距離内に位置するように構成されている。側面放射型光ファイバリング１３５は、カメラ１Ｃがファイバリング１３５の中心となるように構成された光学系インサート１３４に設置される。光ファイバリング１３５の両端面は、光源１Ｌに面する出口開口部１３４Ｌに設置される。光拡散膜１３６は、光ファイバリング１３５の下に置かれ、レンズの開口部のために開けられた穴を有する。デバイス１３において照明光学系として動作する光ファイバリング１３５が以下の図１５−Ａ〜ｃで説明される。
【０１３１】
図１５−Ａ、１５−Ｂ、および１５−Ｃは、比色カードを読み取るシステム１０、特にデバイス１３の詳細を示す概略図である。図１５−Ａは、デバイス１３の詳細を示す断面図である。そして、図１５−Ｂおよび図１５−Ｃは、デバイス１３内の光学素子の構成のみを示す概略図である。これらの図は、図１４を参照して上述された要素の機能を図示する。光源１Ｌから放射された光は、ファイバリング１３５の２つの端面から側面放射型光ファイバリング１３５に結合され、リングに沿って内部に進む。ビームＢ１は、ファイバリングの側壁から放出され、拡散膜１３６を通過する。ビームＢ１は、カメラ１Ｃの真下の比色試料カード１３８の試料領域を正面から照らし、均一な照明を作り出す。照らされた試料領域は、ビームＢ１の一部を吸収し、ビームＢ１をビームＢ２に反射する。ビームＢ２は、レンズ１３３によって収集され、カメラ１Ｃに入る  レンズ１３３は、カメラ１Ｃの画像センサ平面上に試料領域の画像を作成する。スマートフォン１は、画像を取得して処理し、画像の色情報を分析して、比色アッセイの色の変化を定量化する。
【０１３２】
Ｄ．断層撮影用のデバイスおよびシステム
Ｄ−１．ＱＭＡＸ構造を有する断層撮影デバイス
ナノスケールの高解像度で生物学的検体のスライス可能な仮想３次元コピーを再構成する断層撮影デバイスが開示される。このデバイスは、図１６−Ａにあるように、撮像センサ、レンズ、およびＱＭＡＸデバイスからなる。
【０１３３】
ＱＭＡＸデバイスは周期的な柱アレイを有する。生物学的検体は、ＱＭＡＸデバイスに含まれる。屈折率整合液を使用して光の散乱を低減し、検体全体の屈折率の不均一性を低減することができる。ＱＭＡＸ構造により、６桁（またはそれ以上）の検出感度が増強される。
【０１３４】
Ｄ−２．ＱＭＡＸ構造に基づいた較正
柱アレイは、各柱の上部に金属製のディスクを有する。金属製のディスクは、撮像センサによって撮影された画像の空間および高さの両方の較正についての較正信号を提供する。金属製のディスクの形状は、迅速な較正を容易にするように設計され得る。例えば、金属製のディスクの形状は、文字Ｅのようであってよく、このような柱アレイを図１６−Ｂに示す。
【０１３５】
撮像センサが生物学的検体の有無にかかわらずＱＭＡＸ構造の画像を撮影する場合、撮影された画像は空間的に較正することができ、カメラの焦点距離も定量的に較正することができる。
【０１３６】
空間較正では、撮影された画像は物体検出を受ける。物体検出スキームは、テンプレート一致、光学文字認識、形状検出、またはその分野で使用される他のスキームであり得る。物体検出は、検出されたパターンの配向を取得し、これは、図１６−Ｂの例では文字Ｅである。配向パラメータを用いて、２次元の幾何学的変換により空間較正を実現する。
【０１３７】
柱アレイによる焦点距離の定量的較正を開示する。図１６−Ｃに示すように、撮影された画像に対する焦点距離の影響は、薄レンズモデルによって説明される。感知デバイスが焦点面から距離δにある場合、点Ｑは直径ｋσの円に投影され、その放射輝度はこの円にわたって広がり、Ｑは焦点がずれる。焦点面の位置ｖは、レンズの焦点距離ｆおよび物体からの距離ｕに依存する。これらの３つの変数の間の関係は、よく知られているガウスレンズ法則または薄レンズの公式：
【数１】
2020509403.tif 000002
で得られる。
【０１３８】
撮影された画像の焦点の度合いを測定し、焦点面の位置を差し引く。焦点の度合いは、画像全体またはすべての画像画素のいずれかの焦点レベルを測定する。文献では、勾配ベース、ラプラシアンベース、ウェーブレットベース、統計ベース、コサイン変換／フーリエ変換ベースなど、多種多様のアルゴリズムおよび演算子が焦点の度合いを測定するために提案されている。
【０１３９】
異なる焦点面で撮影された柱アレイの焦点の度合いは、事前に測定され、ルックアップテーブルに保存され得る。撮像センサが柱アレイの新しい画像を撮影する場合、例えば、図１６−Ｄが図１６−Ｂの例示的な柱アレイの撮影された画像を示す場合、新しく撮影された画像の焦点の度合いを計算し、焦点の度合いをルックアップテーブルに照会し、その対応する焦点面の位置を見つける。
【０１４０】
Ｄ−３．断層撮影システム
断層撮影の目的は、生物学的検体のいくつかの投影を通して生物学的検体の３次元ボリュームを再構築することである。終端間の断層撮影には、光源、撮像、および３次元再構成が含まれる。
【０１４１】
光源
撮像センサによって捕捉される光は、検体から屈折する、検体から放射されるなどであり得る。
【０１４２】
撮像
撮像部品は、撮像センサの投影を撮影する。投影は、異なる焦点距離、異なる角度、異なる照明などで撮影され得る。
【０１４３】
異なる焦点距離で複数の画像が撮影されてもよい。レンズは、ステップサイズまたはステップサイズの倍数でＱＭＡＸ構造に向かってまたは後方に移動する。ステップサイズの値およびレンズの移動は、アプリケーションプログラムインターフェースを介してハードウェアまたはソフトウェアによって制御され得る。画像センサは、撮影された画像を記録する。
【０１４４】
異なる角度で複数の画像が撮影されてもよい。検体を回転させて、それを通る直線投影に近い光学画像を撮影する。検体は一連の角度位置まで回転し、各配向で画像が撮影される。各平面に関する投影データが撮像センサによって収集されるように、装置を慎重に整列させて、回転軸が光軸に垂直になるようにする。焦点面は、回転軸とレンズに最も近いＱＭＡＸカードとの中間に位置付けられ得る。つまり、すべての画像は、検体の前半分（レンズに最も近い半分）の焦点の合ったデータおよび検体の後ろ半分の焦点外データの両方を含む。焦点外データは使用されないが、焦点の合ったデータは３次元ボリュームの再構築に利用される。焦点の合ったデータを選択するために、帯域通過フィルタが装備され得る。
【０１４５】
光学投影断層撮影は、標準の断層撮影アルゴリズムを使用して行われる。回転軸に対する焦点面の位置により、互いに１８０度離れて撮影された２つの画像は、検体の異なる部分に焦点が合わせられる。検体の焦点の合った部分に対応する領域への逆投影を制限することにより、結果の品質が向上する。検体を通して様々な配向のデータが蓄積されると、帯域通過フィルタとして機能するセミディスクマスクを回転させて、焦点の合ったデータのみが逆投影されるようにすることができる。
【０１４６】
異なる照明でいくつかの画像が撮影されてもよい。試料ビームに対する参照ビームの周波数シフトにより誘導される時間依存干渉パターンからの定量的位相画像を得ることができる。検流計が設置された傾斜ミラーを使用して、照明の角度を変えることができる。レーザービームは、レーザービームの周波数をシフトする２つの音響光学変調器を通過する。第２のビームスプリッタは、検体と参照レーザービームを再結合させ、撮像センサで撮影される干渉パターンを形成する。次に、位相シフト干渉法を適用して位相画像を計算する。屈折率のコントラストが小さい薄い検体の近接面波照明の場合、透過場の位相は、ビーム伝搬の経路に沿った屈折率の線積分に等しい良好な近似値に対してである。したがって、位相画像は、単純に屈折率の投影として解釈され得る。
【０１４７】
帯域通過フィルタに加えて、様々な撮像フィルタを、画像撮影中に、
（１）信号選択、これにより、撮影された画像の一部が選択される、
（２）信号強調、これにより、撮影された画像の一部または全体が強調される、
（３）信号変換、これにより、撮影された画像の一部または全体が、周波数表現、マルチスケール表現などの別の表現に変換される、
（４）信号複製、これにより、撮影された画像の一部が撮影された画像の別の部分、または撮影された画像の別の部分の表現に置き換えられる、
（５）または（１）〜（４）の任意の組み合わせ（限定されないが、これらを含む）の目的のために使用することができる。
【０１４８】
撮影された画像は、コントラストの強調、色の強調、ノイズの低減などのフィルタ補正により強調され得る。画素強度のダイナミックレンジを増大し、色温度を調整し、信号対ノイズ比を高めることなどができる。
【０１４９】
撮影された画像は、３次元の再構成により適する場合がある別の表現に変換され得る。それは、異なる形式（８ビットから１６ビット、整数から浮動小数点など）、異なる色空間（ＲＧＢからＨＳＶなど）、異なるドメイン（空間ドメインから周波数ドメインなど）などに変換することができる。
【０１５０】
撮影された画像の一部は、撮影された画像の別の部分に置き換える（または別の部分の変換）ことができる。それは、境界の周りの反射拡張など、別の領域の変換によって置き換えられる空間領域であり得る。それは、高周波数サブバンドが低周波数サブバンドなどからの推定により置き換えられるなど、別の周波数サブバンドの変換により置き換えられる周波数サブバンドであり得る。
【０１５１】
３次元再構成
生物学的試料の３次元ボリュームをその投影から再構築することは、逆問題である。３次元体積再構成は、位相画像取得スキーム、逆投影スキーム、非線形近似スキーム、最適化スキームなどを用いることができる。
【０１５２】
いくつかの画像が異なる焦点距離で撮影される場合、これらの画像の焦点の度合いを計算し、これらの焦点の度合いをベクトルとして列記する。次に、ベクトルをルックアップテーブルと照会し、それらの対応する焦点面距離を見つける。対応するものは、距離ベース、相関ベース、または最適な一致を選択する他の基準であってよい。
【０１５３】
図１６−Ｅに位相画像取得ベースのスキームの図を示す。次の４つの構成要素からなる：
●焦点距離の計算
●位相画像取得
●高さ推定
●３次元ボリューム再構築
【０１５４】
第２の構成要素である位相取得は、強度輸送（ＴＩＥ）方程式に基づいた定量的位相撮像技術によるものである。ＴＩＥ方程式は以下を示し、
【数２】
2020509403.tif 000003
式中、
【数３】
2020509403.tif 000004
は、多焦点画像から計算することができる強度勾配を示し、ｋは、波数であり、φは試料位相分布である。
【０１５５】
ＴＩＥ方程式は、高速フーリエ変換、離散コサイン変換を使用した解法であり、例えば、“Ｂｏｕｎｄａｒｙ−ａｒｔｉｆａｃｔ−ｆｒｅｅ  ｐｈａｓｅ  ｒｅｔｒｉｅｖａｌ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｅｑｕａｔｉｏｎ：ｆａｓｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｃｏｓｉｎｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ”，Ｃ．Ｚｕｏ，Ｑ．Ｃｈｅｎ，ａｎｄ  Ａ．Ａｓｕｎｄｉ，Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．８，Ａｐｒｉｌ  ２０１４を参照されたい。位相画像φはＴＩＥ方程式から取得される。
【０１５６】
位相画像が与えられたら、生物学的検体の高さ（厚さ）を推定する。厚さｔおよび屈折率ｎの試料の場合、対応する光路長Ｌｐは以下であることを想起する。
Ｌｐ＝ｔ×ｎ
【０１５７】
生物学的検体の高さは、既知の屈折率で計算することができる。
【０１５８】
さらに進むと、生物学的検体の３次元ボリュームを再構築することができる。
【０１５９】
逆投影アルゴリズムは、断層撮影の３次元再構築において一般的に使用される。これには、フーリエ変換ベースのアルゴリズム、フィルタ補正逆投影アルゴリズム、逆投影およびフィルタリングアルゴリズム、ならびに反復アルゴリズムが含まれる。
【０１６０】
回転軸に対する焦点面の位置が異なる場合、互いに１８０度離れて撮影された２つの画像は、検体の異なる部分に焦点が合わせられる。補正するために、半平面調整逆投影アルゴリズムを用いることができる。したがって、検体の焦点の合った部分に対応する領域に逆投影を制限することにより、結果の品質が向上する。検体を通して様々な配向のデータが蓄積されると、セミディスクマスクを回転させて、焦点の合ったデータのみが逆投影されるようにすることができる。
【０１６１】
逆投影アルゴリズムの別の実施形態として、フィルタ補正逆投影方法に基づく手順を適用することができる。離散逆ラドン変換は、ビーム回転方向のすべてのｘ−θスライスに適用され、ｘは傾斜方向の座標、θは対物レンズの光軸に対するレーザービーム方向の相対角度である。撮像方向と照明方向との間の角度を補正するために、ｘ値はｃｏｓθで除される。欠落している投影の影響を低減するために、反復制約方法を適用することができる。
【０１６２】
その投影から３次元ボリュームを再構築する逆問題の場合、得られる３次元ボリュームがぼやける場合がある。ランプフィルタを使用して、ぼやけを除去または低減することができる。
【０１６３】
ぼやけ除去フィルタのほかに、様々な撮像フィルタを、
（１）画像もしくは画像ボリュームの一部が選択される信号選択、
（２）画像もしくは画像ボリュームの一部もしくは全体が強調される信号強調、
（３）画像もしくは画像ボリュームの一部もしくは全体が、周波数表現、マルチスケール表現などの別の表現に変換される信号変換、
（４）画像もしくは画像ボリュームの一部が、撮影された画像の別の部分、もしくは撮影された画像の別の部分の表現に置き換えられる信号複製、
（５）または（１）〜（４）の任意の組み合わせ（限定されないが、これらを含む）のために、３次元ボリューム再構築に使用することができる。
【０１６４】
Ｄ−４．本発明の実施例
ＤＡ１．ＱＭＡＸデバイスと、イメージャと、を備える、試料撮像のためのデバイスであって、
（１）ＱＭＡＸデバイスが、
第１のプレートと、第２のプレートと、スペーサと、を備え、
ｉ．前記プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
ｉｉ．一方または両方のプレートが可撓性であり、
ｉｉｉ．プレートの各々が、そのそれぞれの内表面上に、変形可能な試料と接触するための試料接触領域を有し、
ｉｖ．プレートの一方または両方が、それぞれのプレートで固定される前記スペーサを備え、
ｖ．スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、および所定のスペーサ間距離を有し、
ｖｉ．スペーサの少なくとも１つが、試料接触領域内にあり、
構成のうちの１つは開放構成であり、開放構成では、２つのプレートが分離され、プレート間の間隔がスペーサによって調節されず、試料が、プレートの一方または両方に付着し、
構成のうちのもう１つは、開放構成において試料が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部が、２つのプレートによって均一な厚さの層に圧縮され、層の均一な厚さが、２つのプレートの内表面によって限定され、プレートおよびスペーサによって調節され、
（２）イメージャが、均一な厚さの層の少なくとも一部から発せられる信号の画像を撮影するように構成されている、デバイス。
【０１６５】
ＤＢ１．ＱＭＡＸデバイスと、イメージャと、ホルダと、制御デバイスと、を備える、断層撮影のためのシステムであって、
（１）ＱＭＡＸデバイスが、第１のプレートと、第２のプレートと、スペーサと、を備え、
ｉ．プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
ｉｉ．一方または両方のプレートが可撓性であり、
ｉｉｉ．プレートの各々が、そのそれぞれの内表面上に、変形可能な試料と接触するための試料接触領域を有し、
ｉｖ．プレートの一方または両方が、それぞれのプレートで固定されるスペーサを備え、
ｖ．スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、および所定のスペーサ間距離を有し、
ｖｉ．スペーサの少なくとも１つが、試料接触領域内にあり、
構成のうちの１つは開放構成であり、開放構成では、２つのプレートが分離され、プレート間の間隔がスペーサによって調節されず、試料が、プレートの一方または両方に付着し、
構成のうちのもう１つは、開放構成において前記試料が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部が、２つのプレートによって均一な厚さの層に圧縮され、層の均一な厚さが、２つのプレートの内表面によって限定され、プレートおよびスペーサによって調節され、
（２）イメージャが、画像センサと、レンズと、を備え、
ｉ．レンズが、均一な厚さの層の少なくとも一部から発せられる信号を集束させ、集束した信号を画像センサに投影するように構成されており、
ｉｉ．画像センサが、前記集束した信号の画像を撮影するように構成されており、
（３）ホルダが、ＱＭＡＸデバイスとイメージャとの間の相対位置を調整するように構成されており、
（４）制御デバイスが、ホルダによって行われた位置調整を制御および／または推定し、前記画像を受信し、３次元ボリュームに再構築するためのハードウェアおよびソフトウェアを備える、システム。
【０１６６】
ＤＢＢ１．ＱＭＡＸデバイスと、イメージャと、ホルダと、制御デバイスと、を備える、断層撮影のためのシステムであって、
（１）ＱＭＡＸデバイスが、第１のプレートと、第２のプレートと、スペーサと、を備え、
ｉ．プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
ｉｉ．一方または両方のプレートが可撓性であり、
ｉｉｉ．プレートの各々が、そのそれぞれの内表面上に、変形可能な試料と接触するための試料接触領域を有し、
ｉｖ．プレートの一方または両方が、それぞれのプレートで固定されるスペーサを備え、
ｖ．スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、および所定のスペーサ間距離を有し、
ｖｉ．スペーサの少なくとも１つが、試料接触領域内にあり、
構成のうちの１つは開放構成であり、開放構成では、２つのプレートが分離され、プレート間の間隔がスペーサによって調節されず、試料が、プレートの一方または両方に付着し、
構成のうちのもう１つは、開放構成において前記試料が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部が、２つのプレートによって均一な厚さの層に圧縮され、層の均一な厚さが、２つのプレートの内表面によって限定され、プレートおよびスペーサによって調節され、
（２）イメージャが、焦点面を変更することが可能であり、画像センサと、レンズと、を備え、
ｉ．レンズが、均一な厚さの層の少なくとも一部から発せられる信号を集束させ、集束した信号を画像センサに投影するように構成されており、
ｉｉ．画像センサが、前記集束した信号の画像を撮影するように構成されており、
ｉｉｉ．レンズが、単レンズ、またはいくつかのレンズで構成される複合レンズであり、
ｉｖ．レンズの少なくとも１つの素子レンズが、イメージセンサからの距離を変更してイメージャの焦点面を変更するように移動可能であり、
ｖ．可動レンズが、コンピュータまたは手動で制御されるステッピングモーターおよび／または電磁力によって駆動され得、
かつ
（４）制御デバイスが、ホルダによって行われた位置調整を制御および／または推定し、前記画像を受信し、３次元ボリュームに再構築するためのハードウェアおよびソフトウェアを備える、システム。
【０１６７】
ＤＣ１．断層撮影の方法であって、
（ａ）先行するデバイスまたはシステムの実施形態のいずれかに記載のＱＭＡＸデバイスに試料を付着させるステップと、
（ｂ）（ａ）の後、ＱＭＡＸデバイスの２つのプレートを使用して、試料の少なくとも一部を、プレートの試料接触表面によって限定される実質的に均一な厚さの層に圧縮するステップであって、層の均一な厚さがスペーサおよびプレートによって調節され、圧縮が、
２つのプレートを一緒にし、
並行してまたは順次のいずれかで、プレートの少なくとも一方の領域を適合押圧して、プレートを一緒に閉鎖構成へと押圧すること
を含み、適合押圧が、試料の少なくとも一部にわたってプレート上に実質的に均一な圧力を生じさせ、押圧が、プレートの試料接触表面間で試料の少なくとも一部を横方向に広げ、閉鎖構成が、均一な厚さ領域の層におけるプレート間の間隔がスペーサによって調節される構成である、前記ステップと、
（ｃ）先行するデバイスまたはシステムの実施形態のいずれかに記載のイメージャを使用して、均一な厚さの層の少なくとも一部から発せられる信号の画像を撮影するステップと、
（ｄ）ＱＭＡＸデバイスとイメージャとの間の相対位置を調整し、ステップ（ｃ）を繰り返すステップと、
（ｅ）一連のステップ（ｃ）の後、撮影された画像を、層の少なくとも一部の３次元ボリュームに再構築するステップであって、
適合押圧は、プレートの外表面の形状変化に関係なく、ある領域に適用される圧力を実質的に一定にする方法であり、
並行押圧は、目的の領域に同時に圧力を適用し、順次押圧は、目的の領域の一部に圧力を適用し、徐々に他の領域に移動する、前記ステップと、
を含む、方法。
【０１６８】
ＤＣＣ１．異なる焦点面で画像を撮影する方法であって、
（ａ）イメージャ内の可動レンズをコンピュータまたは手動で初期位置に制御するステップと、
（ｂ）可動レンズの位置を焦点面の位置に対応させるステップと、
（ｃ）イメージャの画像センサを使用して画像を撮影し、焦点面の位置を記録するステップと、
（ｄ）可動レンズを次の位置に移動させる変位ステップをコンピュータまたは手動で追加するステップと、
（ｅ）ステップ（ｂ）〜（ｄ）を繰り返すステップと、
（ｆ）一連のステップ（ｅ）の後、異なる焦点面でいくつかの画像が撮影されるステップと、
を含む、方法。
【０１６９】
ＤＡ２１．ＱＭＡＸデバイスが、試料を染色する、一方または両方のプレートにコーティングされた乾燥試薬をさらに含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０１７０】
ＤＡ２２．
ｉ．一方または両方のプレートの試料接触領域が、各々がそれぞれの分析物に結合し、それを固定化する１つまたは複数の結合部位を備えるか、または
ｉｉ．一方または両方のプレートの試料接触領域が、各々が試薬（複数可）を収容する１つまたは複数の収容部位を備え、ステップ（ｃ）の間または後に、試薬（複数可）が試料中に溶解および拡散し、試料が１つまたは複数の分析物を含むか、または
ｉｉｉ．分析物または標識が増幅部位から５００ｎｍである場合、各々分析物または分析物の標識からの信号を増幅することが可能である１つまたは複数の増幅部位、または
ｉｖ．ｉ〜ｉｉｉの任意の組み合わせである、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０１７１】
ＤＡ２３．イメージャが、撮像のために均一な厚さの層の照明または励起のための光を提供する光源をさらに備える、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０１７２】
ＤＡ２４．光源が、ＬＥＤ、レーザー、白熱灯、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態ＤＡ２３に記載のデバイス。
【０１７３】
ＤＢ２．信号が、光反射、光屈折、光透過、発光信号、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される光信号を含む、実施形態ＤＢ１に記載のシステム。
【０１７４】
ＤＢ３．イメージャが、撮像のために均一な厚さの前記層を照らす光を提供する光源をさらに備え、光源が、白熱灯、ＬＥＤ、ＣＦＬ、レーザー、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１７５】
ＤＢ４．イメージャが、撮像のために均一な厚さの前記層からの蛍光放射を励起する励起光を提供する光源をさらに備え、光源が、ＬＥＤおよび／またはレーザーである、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１７６】
ＤＢ５．ホルダが、レンズの焦点面位置を変更するために、その光軸に沿ってＱＭＡＸデバイスに対するレンズの相対位置を調整することが可能である、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１７７】
ＤＢ６．ホルダが、レンズとＱＭＡＸデバイスとの間の相対位置を調整して撮像角度を変更することが可能であり、撮像角度が、レンズの焦点面と均一な厚さの層との間の角度である、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１７８】
ＤＢ７．イメージャが、撮像のための照明光を提供する光源をさらに備え、ホルダが、光源とＱＭＡＸデバイスとの間の相対位置を調整して、照明光の入射角を変更することが可能であり、入射角が、照明光と均一な厚さの層に垂直な線との間の角度である、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１７９】
ＤＢ８．制御デバイスが、位置調整を定義する命令をホルダに送信するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、ホルダが前記命令を受信して１０％以下の偏差で調整を行うように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１８０】
ＤＢ９．制御デバイスが、位置調整を定義する命令をホルダに送信するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、ホルダが前記命令を受信して１％以下の偏差で調整を行うように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１８１】
ＤＢ１０．制御デバイスが、位置調整を定義する入力を受信し、入力をホルダが調整を行うための命令に変換するためのハードウェアおよびソフトウェアを備えている、実施形態ＤＢ８〜ＤＢ９のいずれかに記載のシステム。
【０１８２】
ＤＢ１１．システムが複数の較正柱をさらに備え、
（１）前記複数の較正柱が、閉鎖構成で２つのプレートの試料接触領域の間に設置され、互いに異なる高さを有し、これらはすべてスペーサの均一な高さよりも小さく、
（２）前記画像が、共通の光軸に沿った異なる焦点面で撮影され、
（３）制御デバイスが、（ａ）前記画像の各々の焦点スコアを計算するための、および（ｂ）前記焦点スコアをルックアップテーブルと比較することにより、前記画像の各々が撮影される焦点面位置を推定するためのハードウェアとソフトウェアを備え、焦点スコアは、撮影された画像の各画素について計算された焦点の度合いのマトリックスであり、ルックアップテーブルは事前に決定されており、前記共通の光軸に沿った所定の焦点面位置の行、および対応する較正焦点スコアの行を含み、較正焦点スコアの各々は、対応する所定の焦点面で撮影された較正柱の画像に基づいて計算される、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１８３】
ＤＢ１２．前記画像が共通の光軸に沿った異なる焦点面で撮影され、制御デバイスが、（ａ）層の前記少なくとも一部の生物学的実体の位相画像を生成することであって、位相画像が、生物学的実体からの信号を含む前記画像の少なくとも一部を撮像するために使用される照明光の波長、および前記画像がそれぞれ撮影される焦点面位置に基づいて計算される位相分布である、前記生成するための、および（ｂ）位相画像および試料の屈折率に基づいて生物学的実体の厚さを推定するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、生物学的実体が層の前記少なくとも一部の一部または全体である、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１８４】
ＤＢ１３．制御デバイスが、推定された厚さに基づいて画像の前記少なくとも一部を生物学的実体の３次元ボリュームに再構築するためのハードウェアおよびソフトウェアを備える、実施形態ＤＢ８に記載のシステム。
【０１８５】
ＤＢ１４．前記画像が異なる撮像角度で撮影され、制御デバイスが、（１）前記画像の各々の撮像角度を知るまたは推定する、および（２）逆投影アルゴリズムを使用して、既知／推定撮像角度に基づいて、前記画像を３次元ボリュームに再構築するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、撮像角度が、レンズの焦点面と均一な厚さの層との間の角度である、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１８６】
ＤＢ１５．前記画像が異なる入射角の照明光で撮影され、制御デバイスが、（１）前記画像の各々の入射角を知るまたは推定する、および（２）逆投影アルゴリズムを使用して、既知／推定入射角に基づいて、前記画像を３次元ボリュームに再構築するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、照明光の入射角が、照明光と均一な厚さの層に垂直な線との間の角度である、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１８７】
ＤＢ１６．逆投影アルゴリズムが、フーリエ変換ベースのアルゴリズム、フィルタ補正逆投影アルゴリズム、逆投影およびフィルタリングアルゴリズム、反復アルゴリズム、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態ＤＢ１４またはＤＢ１５のいずれかに記載のシステム。
【０１８８】
ＤＢ１７．前記イメージャが撮像フィルタを備え、撮影された画像が、（１）信号選択、これにより、撮影された画像の一部が選択される、（２）信号強調、これにより、撮影された画像の一部または全体が強調される、（３）信号変換、これにより、撮影された画像の一部または全体が、周波数表現、マルチスケール表現などの別の表現に変換される、（４）信号複製、これにより、撮影された画像の一部が撮影された画像の別の部分、または撮影された画像の別の部分の表現に置き換えられる、または（１）〜（４）の任意の組み合わせのための撮像フィルタおよび／または制御デバイスのソフトウェアによってフィルタ補正される、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１８９】
ＤＢ１８．前記制御デバイスが、画像の前記少なくとも一部を３次元ボリュームに再構築するためのハードウェアおよびソフトウェアをさらに備え、３次元ボリュームの再構築中に、画像および３次元ボリュームが、（１）画像もしくは画像ボリュームの一部が選択される信号選択、（２）画像もしくは画像ボリュームの一部もしくは全体が強調される信号強調、（３）画像もしくは画像ボリュームの一部もしくは全体が、周波数表現、マルチスケール表現などの別の表現に変換される信号変換、（４）画像もしくは画像ボリュームの一部が、撮影された画像の別の部分、もしくは撮影された画像の別の部分の表現に置き換えられる信号複製、または（１）〜（４）の任意の組み合わせのための撮像フィルタおよび／もしくは制御デバイスのソフトウェアによってフィルタ補正される、先行する実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０１９０】
ＤＣ２．ステップ（ｃ）の前に、試料を色素で染色することをさらに含む、実施形態ＤＣ１に記載の方法。
【０１９１】
ＤＣ３．ステップ（ｂ）の間、適合押圧が人間の手によるものである、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９２】
ＤＣ４．ステップ（ｄ）の適合押圧が、加圧液体、加圧ガス、または適合材料によって提供される、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９３】
ＤＣ５．調整ステップ（ｄ）が、レンズの焦点面位置を変更するために、その光軸に沿ってＱＭＡＸデバイスに対するレンズの相対位置を調整するステップを含む、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９４】
ＤＣ６．調整ステップ（ｄ）が、レンズとＱＭＡＸデバイスとの間の相対位置を調整して撮像角度を変更するステップを含み、撮像角度が、焦点面と均一な厚さの層との間の角度である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９５】
ＤＣ７．イメージャが、撮像のための照明光を提供する光源をさらに備え、調整ステップ（ｄ）が、光源のＱＭＡＸデバイスに対する相対位置を調整して、照明光の入射角を変更するステップを含み、入射角が、照明光と均一な厚さの層に垂直な線との間の角度である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９６】
ＤＣ８．調整ステップ（ｄ）が手動で行われる、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９７】
ＤＣ９．調整ステップ（ｄ）が、ホルダに作動可能に結合された制御デバイスを介して行われ、制御デバイスが、位置調整を定義する入力を受信し、命令をホルダに送信するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、ホルダが前記命令を受信して１０％以下の偏差で調整を行うように構成されている、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９８】
ＤＣ１０．調整ステップ（ｄ）が、ホルダに作動可能に結合された制御デバイスを介して行われ、制御デバイスが、位置調整を定義する入力を受信し、命令をホルダに送信するためのハードウェアおよびソフトウェアを備え、ホルダが前記命令を受信して１％以下の偏差で調整を行うように構成されている、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０１９９】
ＤＣ１１．前記画像が、共通の光軸に沿った異なる焦点面で撮影され、再構築ステップ（ｅ）が、（ｉ）前記画像の各々の焦点スコアを計算するステップ、および（ｉｉ）前記焦点スコアをルックアップテーブルと比較することにより、前記画像の各々が撮影される焦点面位置を推定するステップを含み、焦点スコアは、撮影された画像の各画素について計算された焦点の度合いのマトリックスであり、ルックアップテーブルは事前に決定されており、前記共通の光軸に沿った所定の焦点面位置の行、および対応する較正焦点スコアの行を含み、較正焦点スコアの各々は、対応する所定の焦点面で撮影された較正柱の画像に基づいて計算される、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２００】
ＤＣ１２．前記画像が共通の光軸に沿った異なる焦点面で撮影され、再構築ステップ（ｅ）が、（ｉ）層の前記少なくとも一部の生物学的実体の位相画像を生成するステップであって、位相画像が、生物学的実体からの信号を含む前記画像の少なくとも一部を撮像するために使用される照明光の波長、および前記画像が撮影される焦点面位置に基づいて計算される位相分布である、前記ステップ、および（ｉｉ）位相画像および試料の屈折率に基づいて生物学的実体の厚さを推定するステップを含み、生物学的実体が層の前記少なくとも一部の一部または全体である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２０１】
ＤＣ１３．再構築ステップ（ｅ）が、推定された厚さに基づいて画像の前記少なくとも一部を生物学的実体の３次元ボリュームに再構築するステップをさらに含む、実施形態ＤＣ１２に記載の方法。
【０２０２】
ＤＣ１４．前記画像が、異なる撮像角度で撮影され、再構築ステップ（ｅ）が、（ｉ）前記画像の各々の撮像角度を知るまたは推定するステップ、および（ｉｉ）逆投影アルゴリズムを使用して、既知／推定撮像角度に基づいて、前記画像を３次元ボリュームに再構築するステップを含み、撮像角度が、レンズの焦点面と均一な厚さの層との間の角度である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２０３】
ＤＣ１５．前記画像が照明光の異なる入射角で撮影され、再構築ステップ（ｅ）が、（ｉ）前記画像の各々の入射角を知るまたは推定するステップ、および（ｉｉ）逆投影アルゴリズムを使用して、既知／推定入射角に基づいて、前記画像を３次元ボリュームに再構築するステップを含み、照明光の入射角が、照明光と均一な厚さの層に垂直な線との間の角度である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２０４】
ＤＣ１６．逆投影アルゴリズムが、フーリエ変換ベースのアルゴリズム、フィルタ補正逆投影アルゴリズム、逆投影およびフィルタリングアルゴリズム、反復アルゴリズム、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態ＤＣ１４またはＤＣ１５のいずれかに記載の方法。
【０２０５】
ＤＣ１７．試料が、細胞、組織、体液、便、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される生物学的試料である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２０６】
ＤＣ１８．前記試料が、河川、湖、池、海、氷河、氷山、雨、雪、下水、貯水池、水道水、飲料水など、土壌、堆肥、砂、岩、コンクリート、木材、レンガからの固形試料、下水、空気、水中熱排気口、産業排気、車両排気、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される環境源からの環境試料である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２０７】
ＤＣ１９．試料が、生の食材、調理済み食品、植物および動物の食糧源、前処理済みの食品、部分的または完全に加工済みの食品、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される食品試料である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２０８】
ＤＣ２０．試料が血液であり、生物学的実体が、赤血球、白血球、および／または血小板である、先行する方法の実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２０９】
ＤＣ２１．
（ｆ）それらのそれぞれの再構成された３次元ボリュームに基づいて、赤血球、白血球、および／または血小板の容積を計算することをさらに含む、実施形態ＤＣ２０に記載の方法。
【０２１０】
ＤＣ２２．
（ｇ）計算された容積に基づいて、平均赤血球容積（ＭＣＶ）、ヘマトクリット、赤血球分布幅（ＲＤＷ）、平均血小板容積（ＭＰＶ）、血小板分布幅（ＰＤＷ）、未熟血小板画分（ＩＰＦ）、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される血液検査情報を決定することをさらに含む、実施形態ＤＣ２１に記載の方法。
【０２１１】
Ｅ．機械学習により支援されるアッセイおよび撮像
Ｅ−１．アッセイおよび撮像用ＱＭＡＸデバイス
ＱＭＡＸデバイス、イメージャ、およびコンピューティングユニットを備える、生物学的分析物の検出および位置特定のためのデバイスが開示される。ＱＭＡＸデバイスで生物学的試料が推測される。試料に含まれる分析物の計数および位置は、本開示によって得られる。
【０２１２】
イメージャは生物学的試料の画像を撮影する。画像はコンピューティングユニットに送信される。コンピューティングユニットは、イメージャに物理的に直接接続されるか、ネットワークを介して接続されるか、または画像転送を介して間接的に接続され得る。
【０２１３】
Ｅ−２．ワークフロー
開示される分析物の検出および位置特定は、機械学習のディープラーニングを用いる。機械学習アルゴリズムは、データから学習することができるアルゴリズムである。機械学習のより厳密な定義は、「Ｐによって測定されるＴのタスクでのそのパフォーマンスがエクスペリエンスＥによって向上する場合、タスクＴのいくつかのクラスおよびパフォーマンス測定Ｐに関して、コンピュータプログラムはエクスペリエンスＥから学習する」と言われている。それは、データから学習し、予測を行うことができるアルゴリズムの研究および構築を調査する。このようなアルゴリズムは、試料入力からモデルを構築することにより、データ駆動の予測または決定を行うことによって、後の厳密に静的なプログラム命令を克服する。
【０２１４】
ディープラーニングは、データの高レベルの抽象化をモデル化しようとする一連のアルゴリズムに基づく特定の種類の機械学習である。単純な場合では、入力信号を受信するニューロン、および出力信号を送信するニューロンの２つのセットがあり得る。入力層が入力を受信すると、入力の修正バージョンを次の層に伝える。ディープネットワークでは、入力と出力の間に多くの層があり（層はニューロンで作られていないが、そのように考えると役立つ場合がある）、アルゴリズムが複数の線形および非線形変換から構成される複数の処理層を使用することを可能にする。
【０２１５】
図１７−Ａにあるように、開示される分析物の検出および位置特定のワークフローは、訓練および予測の２つの段階からなる。次の段落で、訓練および予測の段階を説明する。
【０２１６】
訓練
訓練段階では、注釈付きの訓練データが畳み込みニューラルネットワークに供給される。畳み込みニューラルネットワークは、既知のグリッドのようなトポロジーを有するデータを処理するための特殊な種類のニューラルネットワークである。例としては、一定の時間間隔で試料を取得する１Ｄグリッドとみなすことができる時系列データ、および画素の２Ｄグリッドとみなすことができる画像データが挙げられる。畳み込みネットワークは、実際のアプリケーションで非常に成功している。「畳み込みニューラルネットワーク」という名称は、ネットワークが畳み込みと呼ばれる数学的操作を用いることを示す。畳み込みは、特殊な種類の線形操作である。畳み込みネットワークは、それらの層の少なくとも１つで一般的な行列乗算の代わりに畳み込みを使用する単純なニューラルネットワークである。
【０２１７】
検出される分析物の訓練データに注釈が付けられる。注釈は、訓練データに分析物が存在するかどうかを示す。注釈は、分析物、または分析物の中心位置を完全に含む境界ボックスの形で行われ得る。後者の場合、中心位置はさらに分析物を覆う円に変換される。
【０２１８】
訓練データのサイズが大きい場合、注釈（通常は人が行う）には時間がかかり、訓練には計算コストがかかるという２つの課題がある。これらの課題を克服するために、訓練データを小さなサイズのパッチに分割し、その後、これらのパッチまたはこれらのパッチの一部に注釈を付けて訓練することができる。
【０２１９】
注釈付き訓練データは、モデル訓練のために畳み込みニューラルネットワークに供給される。出力は、画像の画素レベルの予測に使用することができるモデルである。Ｃａｆｆｅライブラリを完全畳み込みネットワーク（ＦＣＮ）で使用する。ＴｅｎｓｏｒＦｌｏｗなど、他の畳み込みニューラルネットワークアーキテクチャを使用することもできる。
【０２２０】
訓練段階では、予測段階で使用されるモデルを生成する。このモデルは、入力画像の予測段階で繰り返し使用することができる。したがって、コンピューティングユニットは、生成されたモデルへのアクセスしか必要としない。訓練データにアクセスする必要も、訓練段階をコンピューティングユニットで実行する必要もない。
【０２２１】
予測
予測段階では、検出コンポーネントが入力画像に適用され、位置特定コンポーネントがそれに続く。予測段階の出力は、各分析物の位置とともに、試料に含まれる分析物の計数である。
【０２２２】
検出コンポーネントでは、訓練段階で生成されたモデルとともに、入力画像が畳み込みニューラルネットワークに供給される。検出段階の出力は、ヒートマップの形式の画素レベルの予測である。ヒートマップは、入力画像と同じサイズを有するか、または入力画像の縮小版であってもよい。ヒートマップの各画素は０〜１の値を有し、画素が分析物に属するかどうかの確率（信念）とみなすことができる。値が高いほど、分析物に属する可能性が大きくなる。
【０２２３】
ヒートマップは、位置特定コンポーネントの入力である。分析物の中心を位置特定するアルゴリズムを開示する。主な概念は、ヒートマップから局所ピークを繰り返し検出することである。ピークを見つけた後、値は小さいが、ピークを取り囲む局所領域を計算する。この領域をヒートマップから削除し、残りの画素から次のピークを見つける。このプロセスは、すべての画素がヒートマップから削除されるだけ繰り返される。
【０２２４】
位置特定アルゴリズムの一実施形態は、ヒートマップ値を最高値から最低値まで１次元の順序付きリストに分類することである。次に、最も高い値の画素を選択し、その画素をその近傍とともにリストから削除する。すべての画素がリストから削除されるまで、リスト内で最も高い値の画素を選択するプロセスを繰り返す。
大域探索アルゴリズム（ヒートマップ）
入力：
ヒートマップ
出力：
軌跡
軌跡←｛｝
分類（ヒートマップ）
（ヒートマップは空ではない）とき｛
ｓ←表示（ヒートマップ）
Ｄ←｛半径Ｒでのｓとしてのディスク中心｝
ヒートマップ＝ヒートマップ￥Ｄ／／ヒートマップからＤを削除
軌跡にｓを追加
｝
【０２２５】
分類後、ヒートマップは１次元の順序付きリストであり、ヒートマップ値は最高から最低の順に並べられる。各ヒートマップ値は、その対応する画素座標に関連付けられる。ヒートマップの最初の項目は最高値を有するものであり、表示（ヒートマップ）関数の出力である。中心が最高のヒートマップ値を有するものの画素座標である１つのディスクが作成される。次に、画素座標がディスク内にあるすべてのヒートマップ値がヒートマップから削除される。アルゴリズムは、項目がヒートマップから削除されるまで、現在のヒートマップで最高値を繰り返し表示し、その周囲のディスクを削除する。
【０２２６】
順序付きリストヒートマップでは、各項目は前の項目および次の項目の知識を有する。順序付きリストから項目を削除するときに、図１７−Ｂに図示するように、次の変更を行う。
●削除する項目がｘｒであり、その前の項目がｘｐであり、その次の項目がｘｆであると仮定する。
●前の項目ｘｐについて、その次の項目を削除する項目の次の項目に再定義する。したがって、ｘｐの次の項目が現在ｘｆである。
●削除項目ｘｒについて、その前の項目および次の項目の定義を解除し、順序付きリストから削除する。
●次の項目ｘｆについて、その前の項目を削除した項目の前の項目に再定義する。したがって、ｘｆの前の項目は現在ｘｐである。
【０２２７】
すべての項目が順序付きリストから削除された後、位置特定アルゴリズムは完了する。設定された軌跡の要素の数は分析物の計数であり、位置情報は設定された軌跡の各ｓの画素座標である。
【０２２８】
別の実施形態は、最高のヒートマップ値を有するものである必要はない局所ピークを探索する。各局所ピークを検出するには、ランダムな開始点から開始し、局所最大値を探索する。ピークを見つけた後、値は小さいが、ピークを取り囲む局所領域を計算する。この領域をヒートマップから削除し、残りの画素から次のピークを見つける。このプロセスは、すべての画素がヒートマップから削除されるだけ繰り返される。
局所探索アルゴリズム（ｓ、ヒートマップ）
入力：
ｓ：開始位置（ｘ、ｙ）
ヒートマップ
出力：
ｓ：局所ピークの位置。
値が＞０の画素のみを考慮する。
網羅アルゴリズム（ｓ、ヒートマップ）
入力：
ｓ：局所ピークの位置。
ヒートマップ：
出力：
網羅：ピークで網羅された画素のセット：
【０２２９】
これは、ｓから始まる幅優先探索アルゴリズムであり、訪問ポイントの条件が１つ変更されている：現在の位置ｑの近傍ｐは、ヒートマップ［ｐ］＞０かつヒートマップ［ｐ］＜＝ヒートマップ［ｑ］の場合を網羅するためのみに追加される。したがって、網羅されている各画素は、局所ピークｓに至る非下降パスを有する。
位置特定アルゴリズム（ヒートマップ）
入力：
ヒートマップ
出力：
軌跡
軌跡←｛｝
画素←｛ヒートマップからのすべての画素｝
画素が空ではないとき｛
ｓ←画素からの任意の画素
ｓ←局所探索（ｓ、ヒートマップ）／／ｓは現在局所ピークである
より良い局所ピークを得るために、ｓを取り囲む半径Ｒの局所領域をプローブする
ｒ←網羅（ｓ、ヒートマップ）
画素←画素￥ｒ  ／／網羅されているすべての画素を削除
軌跡にｓを追加
【０２３０】
Ｅ−３．本発明の実施例
ＥＡ１．データ分析のためのディープラーニングの方法であって、
（ａ）試験試料の画像を受信することであって、試料がＱＭＡＸデバイスに装填され、画像がＱＭＡＸデバイスに接続されたイメージャによって撮影され、画像が試験試料中の分析物からの検出可能な信号を含む、前記受信することと、
（ｂ）検出モデルを用いて画像を分析し、画像の２Ｄデータアレイを生成することであって、２Ｄデータアレイが、画像内の各位置の分析物の確率データを含み、検出モデルが、
ｉ．注釈付きデータセットを畳み込みニューラルネットワークに供給することであって、注釈付きデータセットが、試験試料と同じ種類であり、同じ分析物のための試料からである、前記供給すること、および
ｉｉ．畳み込みによる検出モデルを訓練および確立すること
を含む訓練プロセスを通して確立される、前記生成することと、
（ｃ）２Ｄデータアレイを分析して、
ｉ．信号リストプロセス、または
ｉｉ．局所探索プロセスにより局所信号ピークを検出することと、
（ｄ）局所信号ピーク情報に基づいて分析物の量を計算することと、を含む、方法。
【０２３１】
ＥＢ１．
ＱＭＡＸデバイスと、イメージャと、コンピューティングユニットと、を備える、データ分析のためのシステムであって、
（ａ）ＱＭＡＸデバイスが、試験試料の少なくとも一部を非常に均一な厚さの層に圧縮するように構成されており、
（ｂ）イメージャが、均一な厚さの層で試料の画像を生成するように構成され、画像が、試験試料中の分析物からの検出可能な信号を含み、
（ｃ）コンピューティングユニットが、
ｉ．イメージャから画像を受信し、
ｉｉ．検出モデルを用いて画像を分析し、画像の２Ｄデータアレイを生成し、ここで２Ｄデータアレイが、画像内の各位置の分析物の確率データを含み、検出モデルが、
注釈付きデータセットを畳み込みニューラルネットワークに供給することであって、注釈付きデータセットが、試験試料と同じ種類であり、同じ分析物のための試料からである、前記供給すること、および
畳み込みによる検出モデルを訓練および確立すること
を含む訓練プロセスを通して確立され、かつ
ｉｉｉ．（ｃ）２Ｄデータアレイを分析して、信号リストプロセスまたは局所検索プロセスにより局所信号ピークを検出し、かつ
ｉｖ．局所信号ピーク情報に基づいて分析物の量を計算する
ように構成されている、システム。
【０２３２】
ＥＡ２．信号リストプロセスが、
ｉ．２Ｄデータアレイから局所ピークを繰り返し検出することにより信号リストを確立し、検出された局所ピークを取り囲む局所領域を計算し、検出されたピークおよび局所領域データを順番に信号リストに移すことと、
ｉｉ．信号リストから最高信号および最高信号の周辺の信号を順次かつ繰り返し削除して、局所信号ピークを検出することと、を含む、実施形態ＥＡ１に記載の方法。
【０２３３】
ＥＡ３．局所探索プロセスが、
ｉ．ランダムな点から開始して、２Ｄデータアレイの局所最大値を探索することと、
ｉｉ．値はより小さいが、ピークを取り囲む局所領域を計算することと、
ｉｉｉ．２Ｄデータアレイから局所最大値および周囲の小さい値を削除することと、
ｉｖ．ステップｉ〜ｉｉｉを繰り返して、局所信号のピークを検出することと、を含む、実施形態ＥＡの実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２３４】
ＥＡ４．注釈付きデータセットが、注釈の前に分割される、先行するＥＡ実施形態のいずれかに記載の方法。
【０２３５】
ＥＢ２．イメージャが、カメラを備える、実施形態ＥＢ１に記載のシステム。
【０２３６】
ＥＢ３．カメラが、モバイル通信デバイスの一部である、実施形態ＥＢ２に記載のシステム。
【０２３７】
ＥＢ４．コンピューティングユニットが、モバイル通信デバイスの一部である、先行するＥＢ実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０２３８】
Ｆ．組織染色および細胞撮像のためのデバイスおよび方法
Ｆ−１．組織染色および細胞撮像のためのＱＭＡＸデバイスの例
図１８−Ａは、ヒンジを有するまたは有さない一般的なＱＭＡＸデバイスの実施形態を示し、Ｑ：定量化；Ｍ：拡大；Ａ：試薬の添加；Ｘ：加速；圧縮調節オープンフロー（ＣＲＯＦ）デバイスとも呼ばれる。一般的なＱＭＡＸデバイスは、第１のプレート１０と、第２のプレート２０とを備える。特に、パネル（Ａ）は、第１のプレートがスペーサを有する、第１のプレート１０および第２のプレート２０の斜視図を示す。しかしながら、スペーサは、第２のプレート２０（図示せず）または第１のプレート１０および第２のプレート２０（図示せず）の両方にも固定されることに留意されたい。パネル（Ｂ）は、開放構成で第１のプレート１０上に試料９０が付着する斜視図および断面図を示す。しかしながら、試料９０は、第２のプレート２０（図示せず）または第１のプレート１０および第２のプレート２０（図示せず）の両方にも付着することに留意されたい。パネル（ｃ）は、（ｉ）試料９０を広げて（プレートの内表面間の試料の流れ）試料の厚さを低減するために第１のプレート１０および第２のプレート２０を使用する、および（ｉｉ）スペーサおよびプレートを使用して、ＱＭＡＸデバイスの閉鎖構成で試料の厚さを調節することを図示する。各プレートの内表面は、１つもしくは複数の結合部位およびまたは収容部位（図示せず）を有してもよい。
【０２３９】
いくつかの実施形態では、スペーサ４０は、所定の均一な高さおよび所定の均一なスペーサ間距離を有する。図１８−Ａのパネル（Ｃ）に示すように、閉鎖構成では、プレート間の間隔、したがって、試料９０の厚さはスペーサ４０によって調節される。いくつかの実施形態では、試料９０の均一な厚さは、スペーサ４０の均一な高さに実質的に類似する。図１８−Ａは、プレートの１つに固定されているスペーサ４０を示すが、いくつかの実施形態では、スペーサは固定されていないことに留意されたい。例えば、ある特定の実施形態では、試料が薄い層に圧縮されると、均一なサイズを有する剛性ビーズまたは粒子であるスペーサが試料層の厚さを調節するように、スペーサが試料と混合される。
【０２４０】
図１８−Ａは、細胞撮像に使用されるＱＭＡＸデバイスの実施形態を示す。図に示すように、デバイスは、第１のプレート１０と、第２のプレート２０と、スペーサ４０とを備える。プレートは、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、一方または両方のプレートは可撓性である。プレートの各々は、そのそれぞれの内表面上に、染色液９１０および／または標的分析物を含む疑いのある組織試料９０と接触するための試料接触領域（図示せず）を有する。第２のプレート２０は、その内表面２１に固定されているスペーサ４０を備える。スペーサ４０は、所定の実質的に均一な高さおよび所定のスペーサ間距離を有し、スペーサの少なくとも１つは、試料接触領域の内側にある。
【０２４１】
図１８−Ａのパネル（Ａ）および（Ｂ）は、構成のうちの１つである開放構成を図示する。図に示すように、開放構成では、２つのプレートは、部分的または全体的に分離され、プレート間の間隔１０２はスペーサ４０によって調節されず、染色液９１０および試料９０は第１のプレート１０に付着する。染色液９１０および試料９０は、第２のプレート２０または両方のプレートに付着させることもできることに留意されたい。
【０２４２】
図１８−Ａのパネル（Ｃ）は、２つのプレートの構成のうちのもう１つである閉鎖構成を示す。パネル（Ｂ）に示すように、閉鎖構成は、開放構成での染色液９１０および試料９０の付着後に構成される。そして、閉鎖構成では、試料９０の少なくとも一部は２つのプレートの間にあり、染色液９１０の少なくとも一部の層は試料９０の少なくとも一部と第２のプレート２０との間にあり、染色液層の少なくとも一部の厚さは、プレート、試料９０、およびスペーサ４０によって調節され、試料表面と第２のプレート表面との間の平均距離は、わずかなばらつきがあるが、２５０μｍ以下である。
【０２４３】
いくつかの実施形態では、試料は、開放構成で、その上で乾燥され、試料は、羊水、房水、硝子体液、血液（例えば、全血、分画血液、血漿、または血清）、母乳、脳脊髄液（ＣＳＦ）、耳垢（ｃｅｒｕｍｅｎ）（耳垢（ｅａｒｗａｘ））、乳び、キームス、内リンパ、外リンパ、糞便、呼気、胃酸、胃液、リンパ液、粘液（鼻漏および痰を含む）、心膜液、腹水、胸水、膿、粘膜分泌物、唾液、呼気凝縮液、皮脂（ｓｅｂｕｍ）、精液、喀痰、汗、滑液、涙、嘔吐物、尿、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される体液を含む。
【０２４４】
いくつかの実施形態では、プレートの一方または両方の試料接触領域は、試料が開放構成でその上で乾燥され得るように構成され、試料は血液塗抹標本を含み、一方または両方のプレート上で乾燥される。
【０２４５】
いくつかの実施形態では、試料は、１〜２００ｕｍの範囲の厚さを有する固形組織切片であり、プレートの一方または両方の試料接触領域は、試料に接着性である。いくつかの実施形態では、試料はパラフィン包埋されている。いくつかの実施形態では、試料は固定されている。
【０２４６】
いくつかの実施形態では、染色液は、特に試料の特性を変更することが可能な成分を含まない純粋な緩衝液である。いくつかの実施形態では、染色液は、試料を固定することが可能な固定剤を含む。いくつかの実施形態では、染色液は遮断剤を含み、遮断剤は、試料中の非特異的な内因性種を無効にして標的分析物を特異的に標識するために使用される検出剤と反応するように構成されている。いくつかの実施形態では、染色液は、試料中のパラフィンを除去することが可能な脱パラフィン剤を含む。いくつかの実施形態では、染色液は、標的分析物を含む組織試料中の細胞を透過化することが可能な透過化剤を含む。いくつかの実施形態では、染色液は、抗原の賦活化を容易にすることが可能な抗原賦活化剤を含む。いくつかの実施形態では、染色液は、試料中の標的分析物を特異的に標識する検出剤を含む。
【０２４７】
いくつかの実施形態では、一方または両方のプレートの試料接触領域は、遮断剤を含む収容部位を備え、遮断剤は、試料中の非特異的な内因性種を無効にして標的分析物を特異的に標識するために使用される検出剤と反応するように構成されている。いくつかの実施形態では、一方または両方のプレートの試料接触領域は、試料中のパラフィンを除去することが可能な脱パラフィン剤を含む収容部位を備える。いくつかの実施形態では、一方または両方のプレートの試料接触領域は、標的分析物を含む組織試料中の細胞を透過化することが可能な透過化剤を含む収容部位を備える。いくつかの実施形態では、一方または両方のプレートの試料接触領域は、抗原の賦活化を容易にすることが可能な抗原賦活化剤を含む収容部位を備える。いくつかの実施形態では、一方または両方のプレートの試料接触領域は、試料中の標的分析物を特異的に標識する検出剤を含む収容部位を備える。いくつかの実施形態では、プレートの一方または両方の試料接触領域は、捕捉剤を含む結合部位を備え、捕捉剤は、試料中の細胞の表面上の標的分析物に結合し、細胞を固定化するように構成されている。
【０２４８】
いくつかの実施形態では、検出剤は、酸性フクシン、アルシアンブルー８ＧＸ、アリザリンレッドＳ、アニリンブルーＷＳ、オーラミンＯ、アゾカルミンＢ、アゾカルミンＧ、アズールＡ、アズールＢ、アズールＣ、塩基性フクシン、ビスマルクブラウンＹ、ブリリアントクレシルブルー、ブリリアントグリーン、カーマイン、クロラゾールブラックＥ、コンゴレッド、Ｃ．Ｉ．クレシルバイオレット、クリスタルバイオレット、ダローレッド、エオシンＢ、エオシンＹ、エリスロシン、エチルエオシン、エチルグリーン、ファストグリーンＦＣＦ、フルオレセインイソチオシアネート、ギムザ染色、ヘマトキシリン、ヘマトキシリン＆エオシン、インディゴカーマイン、ヤヌスグリーンＢ、ジェンナーステイン１８９９、ライトグリーンＳＦ、マラカイトグリーン、マルチウスイエロー、メチルオレンジ、メチルバイオレット２Ｂ、メチレンブルー、メチレンブルー、メチレンバイオレット、（ベルントゼン）、ニュートラルレッド、ニグロシン、ナイルブルーＡ、ニュークリアファストレッド、オイルレッド、オレンジＧ、オレンジＩＩ、オルセイン、パラロサニリン、フロキシンＢ、プロタルゴールＳ、ピロニンＢ、ピロニン、レサズリン、ローズベンガル、サフラニンＯ、スーダンブラックＢ、スーダンＩＩＩ、スーダンＩＶ、テトラクロム染色（ＭａｃＮｅａｌ）、チオニン、トルイジンブルー、ワイゲルト、ライト染色、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される染色用の色素を含む。
【０２４９】
いくつかの実施形態では、検出剤は、試料中のタンパク質分析物に特異的に結合するように構成された抗体を含む。
【０２５０】
いくつかの実施形態では、検出剤は、試料中のＤＮＡおよび／またはＲＮＡに特異的に結合するように構成されたオリゴヌクレオチドプローブを含む。
【０２５１】
いくつかの実施形態では、検出剤はレポーター分子で標識され、レポーター分子は、読み取りおよび分析される検出可能な信号を提供するように構成されている。
【０２５２】
いくつかの実施形態では、信号は、
ｉ．光ルミネセンス、エレクトロルミネセンス、および電気化学ルミネセンスから選択されるルミネセンス、
ｉｉ．光の吸収、反射、透過、回折、散乱、または拡散、
ｉｉｉ．表面ラマン散乱、
ｉｖ．抵抗、静電容量、およびインダクタンスから選択される電気インピーダンス、
ｖ．磁気緩和能、ならびに
ｖｉ．ｉ〜Ｖの任意の組み合わせからなる群から選択される。
【０２５３】
Ｆ−２．免疫組織化学
いくつかの実施形態では、本発明のデバイスおよび方法は、試料で免疫組織化学を実施するのに有用である。
【０２５４】
免疫組織化学（ＩＨＣ）染色法では、組織試料を（例えば、パラホルムアルデヒドに）固定し、任意選択でワックスに包埋し、１００ｕｍ未満の厚さ（例えば、２ｕｍ〜６ｕｍの厚さ）の薄切片にスライスし、その後ガラススライドなどの支持体上に設置する。設置したら、濃度を上げてアルコール洗浄して組織切片を脱水し、キシレンなどの洗剤で洗浄することができる。
【０２５５】
大半のＩＨＣ方法では、一次および二次抗体を使用することができる。そのような方法では、一次抗体は目的の抗原（例えば、バイオマーカー）に結合し、標識されない。二次抗体は一次抗体に結合し、レポーター分子または溶液中のレポーター分子を動員することができるリンカー分子（例えば、ビオチン）のいずれかに直接コンジュゲートされる。あるいは、一次抗体自体が、レポーター分子または溶液中のレポーター分子を動員することができるリンカー分子（例えば、ビオチン）のいずれかに直接コンジュゲートされてもよい。レポーター分子には、フルオロフォア（例えば、ＦＩＴＣ、ＴＲＩＴＣ、ＡＭＣＡ、フルオレセイン、およびローダミン）、ならびにアルカリホスファターゼ（ＡＰ）および西洋ワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）などの酵素が含まれ、これらには、ＤＡＢまたはＢＣＩＰ／ＮＢＴなどの様々な蛍光発生、発色性、および化学発光基質がある。
【０２５６】
直接法では、組織切片を結合緩衝液中の標識された一次抗体（例えば、ＦＩＴＣコンジュゲート抗体）とともにインキュベートする。一次抗体は組織切片の抗原に直接結合し、組織切片を洗浄して未結合の一次抗体を除去した後、切片を顕微鏡で分析する。
【０２５７】
間接法では、組織切片を組織内の標的抗原に結合させる非標識の一次抗体とともにインキュベートする。組織切片を洗浄して未結合の一次抗体を除去した後、組織切片を一次抗体に結合させる標識された二次抗体とともにインキュベートする。
【０２５８】
抗原の免疫組織化学染色後、組織試料を別の色素、例えば、ヘマトキシリン、ヘキスト染色、およびＤＡＰＩで染色して、コントラストを提供し、かつ／または他の特徴を特定することができる。
【０２５９】
本デバイスは、組織試料を染色する免疫組織化学（ＩＨＣ）に使用され得る。これらの実施形態では、デバイスは、第１のプレートと、第２のプレートとを備えていてもよく、プレートは、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、一方または両方のプレートは可撓性であり、プレートの各々は、そのそれぞれの表面上に、組織試料またはＩＨＣ染色液と接触するための試料接触領域を有し、第１のプレートの試料接触領域は滑らかで平面であり、第２のプレートの試料接触領域は、表面に固定され、所定の実質的に均一な高さおよび７μｍ〜２００μｍの範囲の所定の一定のスペーサ間距離を有するスペーサを備え、
構成のうちの１つは開放構成であり、開放構成では、２つのプレートが完全または部分的に分離され、プレート間の間隔はスペーサによって調節されず、構成のうちのもう１つは、開放構成において試料およびＩＨＣ染色液が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部は２つのプレート間にあり、染色液の少なくとも一部の層は試料の少なくとも一部と第２のプレートとの間にあり、染色液層の少なくとも一部の厚さは、プレート、試料、およびスペーサによって調節され、わずかなばらつきがあるが２５０μｍ以下である試料表面と第２のプレート表面との間の平均距離を有する。
【０２６０】
いくつかの実施形態では、デバイスは、一方または両方のプレートの試料接触領域にコーティングされた乾燥ＩＨＣ染色剤を含み得る。いくつかの実施形態では、デバイスは、第２のプレートの試料接触領域にコーティングされた乾燥ＩＨＣ染色剤を含み得、ＩＨＣ染色液は、乾燥ＩＨＣ染色剤を溶解する液体を含む。試料の厚さが２ｕｍ〜６ｕｍである、請求項１に記載のデバイス。
【０２６１】
Ｆ−３．Ｈ＆Ｅおよび特殊染色
いくつかの実施形態では、本発明のデバイスおよび方法は、Ｈ＆Ｅ染色および特殊染色を実施するのに有用である。
【０２６２】
ヘマトキシリンおよびエオシン染色またはヘマトキシリンおよびエオシン染色（Ｈ＆Ｅ染色またはＨＥ染色）は、組織学における主要な染色の１つである。それは医学診断において最も広く使用されている染色であり、ゴールドスタンダードであることが多い。例えば、病理学者が癌の疑いがある生検を調べる場合、組織切片はＨ＆Ｅで染色される可能性が高く、「Ｈ＆Ｅ切片」、「Ｈ＋Ｅ切片」、または「ＨＥ切片」と呼ばれる。ヘマトキシリンおよびエオシンの組み合わせは、青、紫、および赤をもたらす。
【０２６３】
診断病理学では、「特殊染色」の用語は、臨床環境で最も一般的に使用され、単に検体に色を付けるために使用されるＨ＆Ｅ方法以外の任意の技術を意味する。これには、免疫組織化学染色およびｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション染色も含まれる。一方、Ｈ＆Ｅ染色は、組織学および医療診断研究所で最も一般的な染色方法である。
【０２６４】
任意の実施形態では、乾燥結合部位は、抗体または核酸などの捕捉剤を含み得る。いくつかの実施形態では、放出可能な乾燥試薬は、蛍光標識試薬などの標識された試薬、例えば、蛍光標識された抗体、またはロマノフスキー染色、リーシュマン染色、メイ・グリュンワルド染色、ギムザ染色、ジェンナー染色、ライト染色、またはそれらの任意の組み合わせ（例えば、ライト−ギムザ染色）などの細胞染色であり得る。そのような染色には、メチレンブルーを含むエオシンＹまたはエオシンＢが含まれる。ある特定の実施形態では、染色は、ヘマトキシリンなどのアルカリ染色であり得る。
【０２６５】
いくつかの実施形態では、特殊染色は、限定されないが、酸性フクシン、アルシアンブルー８ＧＸ、アリザリンレッドＳ、アニリンブルーＷＳ、オーラミンＯ、アゾカルミンＢ、アゾカルミンＧ、アズールＡ、アズールＢ、アズールＣ、塩基性フクシン、ビスマルクブラウンＹ、ブリリアントクレシルブルー、ブリリアントグリーン、カーマイン、クロラゾールブラックＥ、コンゴレッド、Ｃ．Ｉ．クレシルバイオレット、クリスタルバイオレット、ダローレッド、エオシンＢ、エオシンＹ、エリスロシン、エチルエオシン、エチルグリーン、ファストグリーンＦＣＦ、フルオレセインイソチオシアネート、ギムザ染色、ヘマトキシリン、ヘマトキシリン＆エオシン、インディゴカーマイン、ヤヌスグリーンＢ、ジェンナーステイン１８９９、ライトグリーンＳＦ、マラカイトグリーン、マルチウスイエロー、メチルオレンジ、メチルバイオレット２Ｂ、メチレンブルー、メチレンブルー、メチレンバイオレット、（ベルントゼン）、ニュートラルレッド、ニグロシン、ナイルブルーＡ、ニュークリアファストレッド、オイルレッド、オレンジＧ、オレンジＩＩ、オルセイン、パラロサニリン、フロキシンＢ、プロタルゴールＳ、ピロニンＢ、ピロニン、レサズリン、ローズベンガル、サフラニンＯ、スーダンブラックＢ、スーダンＩＩＩ、スーダンＩＶ、テトラクロム染色（ＭａｃＮｅａｌ）、チオニン、トルイジンブルー、ワイゲルト、ライト染色、およびそれらの任意の組み合わせを含む。
【０２６６】
Ｆ−４．Ｉｎ  Ｓｉｔｕハイブリダイゼーション
いくつかの実施形態では、本発明のデバイスおよび方法は、組織学的試料でｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＩＳＨ）を実施するのに有用である。
【０２６７】
Ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＩＳＨ）は、標識された相補的ＤＮＡ、ＲＮＡ、または修飾された核酸鎖（すなわち、プローブ）を使用して、特定のＤＮＡまたはＲＮＡ配列を、組織の一部もしくは切片（ｉｎ  ｓｉｔｕ）、または組織が十分に小さい場合（例えば、植物の種子、ショウジョウバエの胚）、組織全体（ホールマウントＩＳＨ）、細胞、および循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）に局在化するハイブリダイゼーションの種類である。
【０２６８】
Ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーションを使用して、染色体または組織内の特定の核酸配列の位置を明らかにし、これは、遺伝子の構成、調節、および機能を理解するための重要なステップである。現在使用されている重要な技術には、オリゴヌクレオチドおよびＲＮＡプローブとのｍＲＮＡのｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（放射能標識およびハプテン標識の両方）、光学顕微鏡および電子顕微鏡による分析、ホールマウントｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション、ＲＮＡおよびＲＮＡ＋タンパク質の二重検出、ならびに染色体配列を検出するための蛍光ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーションが含まれる。ＤＮＡ  ＩＳＨは、染色体の構造を決定するために使用され得る。蛍光ＤＮＡ  ＩＳＨ（ＦＩＳＨ）は、例えば、染色体の完全性を評価するための医療診断で使用され得る。ＲＮＡ  ＩＳＨ（ＲＮＡ  ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション）は、組織切片、細胞、ホールマウント、および循環腫瘍細胞（ＣＴＣ）内のＲＮＡ（ｍＲＮＡ、ｌｎｃＲＮＡ、およびｍｉＲＮＡ）の測定および局在化に使用される。
【０２６９】
いくつかの実施形態では、検出剤は、ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション染色のための核酸プローブを含む。核酸プローブには、限定されないが、試料中のＤＮＡおよび／またはＲＮＡに特異的に結合させるように構成されたオリゴヌクレオチドプローブが含まれる。
【０２７０】
Ｆ−５．組織染色および細胞撮像のためのシステムおよび方法
携帯電話を使用して組織試料を迅速に染色および分析するためのシステムも提供され、本システムは、
（ａ）上述の試料、染色液、およびデバイスと、
（ｂ）モバイル通信デバイスであって、
ｉ．試料を検出および／または撮像するための１つまたは複数のカメラ、
ｉｉ．検出された信号および／または試料の画像を受信および／または処理し、遠隔通信するための電子機器、信号プロセッサ、ハードウェア、およびソフトウェア
を備える、モバイル通信デバイスと、
（ｃ）モバイル通信デバイスまたは外部源のいずれかからの光源と、
を備える。
【０２７１】
携帯電話を使用して組織試料を迅速に染色および分析するための方法も提供され、本方法は、
（ａ）上述のシステムのデバイス上に組織試料および染色液を付着させ、２つのプレートを閉鎖構成に設置することと、
（ｂ）撮像、データ処理、および通信のハードウェアおよびソフトウェアを有する携帯電話を得ることと、
（ｃ）携帯電話によってＣＲＯＦデバイスに付着した組織試料でアッセイして、結果を生成することと、
（ｄ）携帯電話からの結果を携帯電話から離れた位置に通信することと、
を含む。
【０２７２】
組織試料を染色するための方法も提供され、本方法は、
（ａ）組織試料を得ることと、
（ｂ）染色液を得ることと、
（ｃ）第１のプレートおよび第２のプレートを得ることであって、
プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
一方または両方のプレートが可撓性であり、
プレートの各々が、そのそれぞれの表面上に、組織試料またはＩＨＣ染色液と接触するための試料接触領域を有し、
第１のプレートの試料接触領域が滑らか５かつ平面であり、
第２のプレートの試料接触領域が、表面に固定され、所定の実質的に均一な高さおよび７μｍ〜２００μｍの範囲の所定の一定のスペーサ間距離を有するスペーサを備える、
前記得ることと、
（ｃ）プレートが開放構成に構成されているときに、組織試料および染色液をプレート上に付着させることであって、開放構成が、２つのプレートが部分的または完全にのいずれかに分離され、プレート間の間隔がスペーサによって調節されない構成である、前記付着させることと、
（ｄ）（ｃ）の後、２つのプレートを使用して、組織試料の少なくとも一部および染色液の少なくとも一部を閉鎖構成に圧縮することであって、
閉鎖構成では、試料の少なくとも一部は２つのプレート間にあり、染色液の少なくとも一部の層は試料の少なくとも一部と第２のプレートとの間にあり、染色液層の少なくとも一部の厚さは、プレート、試料、およびスペーサによって調節され、わずかなばらつきがあるが、２５０μｍ以下である試料表面と第２のプレート表面との間の平均距離を有する、
前記圧縮することと、
を含む。
【０２７３】
他の実施形態の利益および利点（例えば、反応の加速、結果の高速化など）のすべては、このデバイス、システム、および方法に適用され得る。
【０２７４】
さらに、他の実施形態の文脈で上述したすべてのパラメータ（例えば、スペーサのサイズ、間隔、および形状、スペーサおよびプレートの可撓性、ならびにデバイスおよびシステムがどのように使用されるかなど）を、このセクションで説明するＩＨＣの実施形態に組み込むことができる。
【０２７５】
例えば、いくつかの実施形態では、均一な厚さの層を調節するスペーサ（すなわち、層内でプレートを互いに離間させるスペーサ）は、少なくとも１％、例えば、少なくとも２％、または少なくとも５％の「充填率」を有し、充填率は、均一な厚さの層と接触している全プレート面積に対する、均一な厚さの層と接触しているスペーサ面積の比率である。いくつかの実施形態では、均一な厚さの層を調節するスペーサに関して、スペーサのヤング率×スペーサの充填率は、１０ＭＰａ以上、例えば、少なくとも１５ＭＰａまたは少なくとも２０ＭＰａであり、充填率は、均一な厚さの層と接触している全プレート面積に対する、均一な厚さの層と接触しているスペーサ面積の比率である。いくつかの実施形態では、可撓性プレートの厚さ×可撓性プレートのヤング率は、６０〜５５０ＧＰａ−ｕｍ、例えば、１００〜３００ＧＰａ−ｕｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、可撓性プレートに関して、スペーサ間距離の４乗（ＩＳＤ）を可撓性プレートの厚さ（ｈ）および可撓性プレートのヤング率（Ｅ）で割ったＩＳＤ４／（ｈＥ）は、５または１０６ｕｍ３／ＧＰａ未満、例えば、１０５ｕｍ３／ＧＰａ未満、１０４ｕｍ３／ＧＰａ未満、または１０３ｕｍ３／ＧＰａ未満である。
【０２７６】
いくつかの実施形態では、一方または両方のプレートは、プレートの表面上または内部のいずれかに、プレートの位置、例えば、分析される位置または切片が付着するべき位置の情報を提供する位置マーカーを備える。場合によっては、一方または両方のプレートは、プレートの表面上または内部のいずれかに、切片および／またはプレートの構造の横方向の寸法の情報を提供する尺度マーカーを備え得る。いくつかの実施形態では、一方または両方のプレートは、プレートの表面上または内部のいずれかに、試料の撮像を補助する撮像マーカーを備える。例えば、撮像マーカーは、撮像デバイスの焦点を合わせるか、または撮像デバイスをデバイス上の位置に指向するのに役立ち得る。いくつかの実施形態では、スペーサは、位置マーカー、尺度マーカー、撮像マーカー、またはそれらの任意の組み合わせとして機能し得る。
【０２７７】
いくつかの実施形態では、スペーサ間距離は実質的に周期的であり得る。場合によっては、スペーサは規則的なパターンであってよく、隣接するスペーサ間の間隔はほぼ同じであり得る。いくつかの実施形態では、スペーサは、丸形、多角形、円形、正方形、長方形、楕円形、長円形、またはそれらの任意の組み合わせから選択される断面形状を有する柱であり、いくつかの実施形態では、スペーサは、実質的に平坦な上面を有し得、各スペーサに関して、スペーサの横方向の寸法とその高さとの比率は少なくとも１である。場合によっては、スペーサの最小横方向の寸法は、試料中の分析物の最小寸法よりも小さいか、または実質的に等しい。スペーサの最小横方向の寸法は、０．５ｕｍ〜１００ｕｍの範囲、例えば、２ｕｍ〜５０ｕｍまたは０．５ｕｍ〜１０ｕｍの範囲内である。
【０２７８】
いくつかの実施形態では、スペーサは柱形状を有し、スペーサの側壁角は、少なくとも１μｍ、例えば、少なくとも１．２μｍ、少なくとも１．５μｍ、または少なくとも２．０μｍの曲率半径を有する丸い形状を有する。スペーサは、任意の便利な密度、例えば、少なくとも１０００／ｍｍ２の密度、例えば、少なくとも１０００／ｍｍ２の密度、少なくとも２０００／ｍｍ２の密度、少なくとも５，０００／ｍｍ２の密度、または少なくとも１０，０００／ｍｍ２の密度を有し得る。
【０２７９】
このデバイスでは、プレートの少なくとも一方が透明であり、それにより、アッセイを光学的に読み取ることができる。同様に、このデバイスでは、プレートの少なくとも１つが可撓性ポリマーで作られていてもよく、それにより、プレートを一緒に圧縮することで試料を効率的に広げることができる。いくつかの実施形態では、プレートを圧縮する圧力、スペーサは圧縮可能ではなく、かつ／または独立して、プレートの一方のみが可撓性である。可撓性プレートは、２０ｕｍ〜２００ｕｍ、例えば、５０ｕｍ〜１５０ｕｍの範囲の厚さを有し得る。上記のように、閉鎖位置では、均一な厚さの層の厚さにはわずかなばらつきがある。
【０２８０】
いくつかの実施形態では、ばらつきは１０％未満、５％未満、または２％未満であり得、領域の厚さが平均厚さの＋／−１０％、＋／−５％５、または＋／−２％を超えないことを意味する。
【０２８１】
いくつかの実施形態では、第１および第２のプレートが接続され、プレートを折り畳むことにより、デバイスを開放構成から閉鎖構成に変更することができる。いくつかの実施形態では、第１および第２のプレートがヒンジで接続され、デバイスがヒンジに沿って曲がるようにプレートを折り畳むことにより、デバイスを開放構成から閉鎖構成に変更することができる。ヒンジは、プレートに取り付けられた別個の材料であり得るか、または場合によっては、プレートはプレートと一体であり得る。
【０２８２】
いくつかの実施形態では、デバイスは、非常に迅速に切片を分析することが可能であり得る。場合によっては、分析は、６０秒以内、３０秒以内、２０秒以内、または１５秒以内、または１０秒以内に行われ得る。
【０２８３】
いくつかの実施形態では、システムは、加えて、（ｄ）試料を保持し、モバイル通信デバイスに設置されるように構成されたハウジングを備えてもよい。ハウジングは、モバイル通信デバイスによる試料の撮像および／または信号処理を容易にするための光学系、およびモバイル通信デバイス上に光学系を保持するように構成されたマウントを備えてもよい。場合によっては、試料が少なくとも２つのチャネルで撮像され得るように、デバイスの光学系素子（レンズ、フィルタ、ミラー、プリズム、またはビームスプリッタなどは可動であり得る）。
【０２８４】
いくつかの実施形態では、モバイル通信デバイスは、医療専門家（例えば、ＭＤ）、医療施設（例えば、病院または試験所）または保険会社に試験結果を通信するように構成され得る。加えて、モバイル通信デバイスは、対象の情報（例えば、対象の年齢、性別、体重、住所、名前、以前の試験結果、以前の病歴など）を医療専門家、医療施設、または保険会社と通信するように構成され得る。ある特定の実施形態では、モバイル通信デバイスは、医療専門家から処方、診断、または勧告を受信するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、モバイル通信デバイスは、医療専門家が診断を下す遠隔地にアッセイ結果を送信し得る。診断は、モバイル通信デバイスを介して対象に通信され得る。
【０２８５】
いくつかの実施形態では、モバイル通信デバイスは、（ａ）試料の画像を撮影する、（ｂ）画像内の試験場所および対照場所を分析する、ならびに（ｃ）試験場所の分析から得られた値を、迅速な診断試験を特徴付ける閾値と比較することを可能にするハードウェアおよびソフトウェアを含み得る。場合によっては、モバイル通信デバイスは、ワイヤレスネットワークまたはセルラーネットワークを介して遠隔地と通信する。
【０２８６】
任意の実施形態では、モバイル通信デバイスは携帯電話であり得る。
【０２８７】
本システムは、（ａ）システムのデバイス上の試料、（ｂ）デバイス上に付着した試料をアッセイして結果を生成すること、および（ｃ）結果をモバイル通信デバイスからモバイル通信デバイスから離れた場所に通信することを含む方法において使用することができる。本方法は、遠隔地で結果を分析して分析結果を提供することと、分析結果を遠隔地からモバイル通信デバイスに通信することと、を含み得る。上記のように、分析は遠隔地の医療専門家が行うことができる。そして、いくつかの実施形態では、モバイル通信デバイスは、遠隔地の医療専門家から処方、診断、または勧告を受信することができる。
【０２８８】
組織切片を分析するための方法も提供される。いくつかの実施形態では、この方法は、上述のデバイスを得ることと、デバイスの一方または両方のプレートに切片を付着させることと、プレートを閉鎖構成に設置し、プレートの少なくとも一部にわたって外力を適用することと、プレートが閉鎖構成である間に、均一な厚さの層の試料を分析することと、を含み得る。
【０２８９】
いくつかの実施形態では、この方法は、
（ａ）組織切片を得ることと、
（ｂ）異なる構成へと互いに対して移動可能な第１および第２のプレートを得ることであって、各プレートが、実質的に平面である試料接触表面を有し、一方または両方のプレートが可撓性であり、プレートの一方または両方が、それぞれの試料接触表面で固定されているスペーサを含み、スペーサが、
ｉ．所定の実質的に均一な高さ、
ｉｉ．実質的に均一な断面および平坦な上面を有する柱の形状、
ｉｉｉ．幅と高さとの比率が１以上、
ｉｖ．１０μｍ〜２００μｍの範囲である所定の一定のスペーサ間距離、
ｖ．１％以上の充填率を有する、
前記得ることと、
（ｃ）プレートが開放構成に構成されているときに、切片をプレートの一方または両方に付着させることであって、開放構成が、５２つのプレートが部分的または完全にのいずれかに分離され、プレート間の間隔がスペーサによって調節されない構成である、前記付着させることと、
（ｄ）（ｃ）の後、２つのプレートを使用して、切片の少なくとも一部を、プレートの試料接触表面によって限定される実質的に均一な厚さの層に圧縮することであって、層の均一な厚さがスペーサおよびプレートによって調節され、１０％未満のばらつきで１．８μｍ〜３μｍの範囲の平均値を有し、圧縮が、
２つのプレートを一緒にし、
並行してまたは順次のいずれかで、プレートの少なくとも一方の領域を適合押圧して、プレートを一緒に閉鎖構成へと押圧することを含み、適合押圧が、試料の少なくとも一部にわたってプレート上に実質的に均一な圧力を生じさせ、押圧が、プレートの試料接触表面間で試料の少なくとも一部を横方向に広げ、閉鎖構成が、均一な厚さ領域の層におけるプレート間の間隔がスペーサによって調節される構成である、
前記圧縮することと、
（ｅ）プレートが閉鎖
構成である間に、均一な厚さの層の切片を分析することと、
を含み、
充填率は、全プレート面積に対するスペーサ接触面積の比率であり、
適合押圧は、プレートの外表面の形状変化に関係なく、ある領域に適用される圧力を実質的に一定にする方法であり、
並行押圧は、目的の領域に同時に圧力を適用し、順次押圧は、目的の領域の一部に圧力を適用し、徐々に他の領域に移動する。
【０２９０】
いくつかの実施形態では、この方法は、プレートが閉鎖構成になった後、外力を除去することと、プレートが閉鎖構成である間、均一な厚さの層の切片を撮像することと、を含み得る。上記のように、これらの実施形態では、スペーサ間距離は、２０ｕｍ〜２００ｕｍまたは５ｕｍ〜２０ｕｍの範囲内であり得る。これらの実施形態では、充填率とスペーサのヤング率の積は、２ＭＰａ以上である。いくつかの実施形態では、表面のばらつきは３０ｎｍ未満である。
【０２９１】
これらの実施形態のいずれにおいても、撮像および計数は、ｉ．均一な厚さの層の切片を照らす、ｉｉ．ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサを使用して、切片の１つ以上の画像を撮影することによって行われ得る。
【０２９２】
いくつかの実施形態では、外力は、例えば、親指などの指を使用して押し下げるか、または親指と同じ手の人差し指などの別の指の間でつまむことによって、人間の５手によって提供され得る。
【０２９３】
いくつかの実施形態では、プレートの１つ以上は、一方または両方のプレート上にコーティングされた乾燥試薬（例えば、結合剤、染色剤、検出剤、またはアッセイ試薬）を含み得る。
【０２９４】
いくつかの実施形態では、均一な厚さの試料の層は、最大＋／−５％、例えば、最大＋／−２％または最大＋／−１％の厚さの均一性を得る。
【０２９５】
いくつかの実施形態では、スペーサは、丸形、多角形、円形、正方形、長方形、楕円形、長円形、またはそれらの任意の組み合わせから選択される断面形状を有する柱である。
【０２９６】
Ｆ−６．本発明の実施例
ＦＡ１．組織試料を分析するためのデバイスであって、
第１のプレートと、第２のプレートと、スペーサと、を備え、
ｉ．前記プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
ｉｉ．一方または両方のプレートが可撓性であり、
ｉｉｉ．プレートの各々が、そのそれぞれの内表面上に、染色液および／または標的分析物を含む疑いのある組織試料と接触するための試料接触領域を有し、
ｉｖ．プレートの一方または両方が、それぞれのプレートで固定されるスペーサを備え、
ｖ．スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、および所定のスペーサ間距離を有し、
ｖｉ．スペーサの少なくとも１つが、試料接触領域内にあり、
構成のうちの１つは開放構成であり、開放構成では、２つのプレートが部分的または全体的に分離され、プレート間の間隔がスペーサによって調節されず、染色液および試料が、プレートの一方または両方に付着し、
構成のうちのもう１つは、開放構成において染色液および試料が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部が２つのプレート間にあり、染色液の少なくとも一部の層が試料の少なくとも一部と第２のプレートとの間にあり、染色液層の少なくとも一部の厚さが、プレート、試料、およびスペーサによって調節され、わずかなばらつきがあるが、２５０μｍ以下である試料表面と第２のプレート表面との間の平均距離を有する、デバイス。
【０２９７】
ＦＡＡ１．組織試料を分析するためのデバイスであって、
第１のプレートと、第２のプレートと、スペーサと、を備え、
ｉ．前記プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
ｉｉ．一方または両方のプレートが可撓性であり、
ｉｉｉ．プレートの各々が、そのそれぞれの内表面上に、移送溶液および／または標的分析物を含む疑いのある組織試料と接触するための試料接触領域を有し、
ｉｖ．プレートの一方または両方が、それぞれの試料接触領域上で乾燥され、移送溶液と接触すると、移送溶液に溶解し、組織試料を染色するように構成された染色剤を含み、
ｖ．プレートの一方または両方が、それぞれのプレートで固定されるスペーサを備え、
ｖｉ．スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、および所定のスペーサ間距離を有し、
ｖｉｉ．スペーサの少なくとも１つが、試料接触領域内にあり、
構成のうちの１つは開放構成であり、開放構成では、２つのプレートが部分的または全体的に分離され、プレート間の間隔がスペーサによって調節されず、染色液および試料が、プレートの一方または両方に付着し、
構成のうちのもう１つは、開放構成において染色液および試料が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部が２つのプレート間にあり、移送溶液の少なくとも一部の層が試料の少なくとも一部と第２のプレートとの間にあり、移送溶液層の少なくとも一部の厚さが、プレート、試料、およびスペーサによって調節され、わずかなばらつきがあるが、２５０μｍ以下である試料表面と第２のプレート表面との間の平均距離を有する、デバイス。
【０２９８】
ＦＢ１．組織試料を分析するための方法であって、
（ａ）標的分析物を含む疑いのある組織試料および染色液を得るステップと、
（ｂ）第１のプレートと、第２のプレートと、スペーサと、を得るステップであって、
ｉ．プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
ｉｉ．一方または両方のプレートが可撓性であり、
ｉｉｉ．プレートの各々が、そのそれぞれの内表面上に、染色液および／または組織試料と接触するための試料接触領域を有し、
ｉｖ．プレートの一方または両方が、それぞれのプレートで固定されるスペーサを備え、
ｖ．スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、および所定のスペーサ間距離を有し、
ｖｉ．スペーサの少なくとも１つが、試料接触領域内にある、
前記得るステップと、
（ｃ）プレートが開放構成にあるときに、プレートの一方または両方に染色液および組織試料を付着させるステップであって、
開放構成は、２つのプレートが部分的または全体的に分離され、２つのプレート間の間隔がスペーサによって調節されず、試料および染色液が、プレートの一方または両方に付着する構成である、
前記付着させるステップと、
（ｄ）（ｃ）の後、２つのプレートを合わせて、プレートを閉鎖構成へと押圧するステップであって、
押圧が、並行してまたは順次のいずれかで、プレートの少なくとも一方の領域を適合押圧して、プレートを一緒に閉鎖構成へと押圧することを含み、適合押圧が、試料の少なくとも一部にわたってプレート上に実質的に均一な圧力を生じさせ、押圧が、プレートの内表面間で試料の少なくとも一部を横方向に広げ、
構成のうちのもう１つは、開放構成において染色液および試料が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部が２つのプレート間にあり、染色液の少なくとも一部の層が試料の少なくとも一部と第２のプレートとの間にあり、染色液層の少なくとも一部の厚さが、プレート、試料、およびスペーサによって調節され、わずかなばらつきがあるが、２５０μｍ以下である試料表面と第２のプレート表面との間の平均距離を有する、
前記押圧するステップと、
（ｅ）プレートが閉鎖構成にあるときに標的分析物を分析するステップと、
を含む、方法。
【０２９９】
ＦＢＢ１．組織試料を分析するための方法であって、
（ａ）標的分析物を含む疑いのある組織試料および移送溶液を得るステップと、
（ｂ）第１のプレートと、第２のプレートと、スペーサと、を得るステップであって、
ｉ．プレートが、異なる構成へと互いに対して移動可能であり、
ｉｉ．一方または両方のプレートが可撓性であり、
ｉｉｉ．プレートの各々が、そのそれぞれの内表面上に、染色液および／または標的分析物を含む疑いのある組織試料と接触するための試料接触領域を有し、
ｉｖ．プレートの一方または両方が、それぞれの試料接触領域上にコーティングされ、移送溶液と接触すると、移送溶液に溶解し、組織試料を染色するように構成された染色剤を含み、
ｖ．プレートの一方または両方が、それぞれのプレートで固定されるスペーサを備え、
ｖｉ．スペーサが、所定の実質的に均一な高さ、および所定のスペーサ間距離を有し、
ｖｉｉ．スペーサの少なくとも１つが、試料接触領域内にある、
前記得るステップと、
（ｃ）プレートが開放構成にあるときに、プレートの一方または両方に染色液および組織試料を付着させるステップであって、
開放構成は、２つのプレートが部分的または全体的に分離され、２つのプレート間の間隔がスペーサによって調節されず、試料および染色液が、プレートの一方または両方に付着する構成である、前記付着させるステップと、
（ｄ）（ｃ）の後、２つのプレートを合わせて、プレートを閉鎖構成へと押圧するステップであって、
押圧が、並行してまたは順次のいずれかで、プレートの少なくとも一方の領域を適合押圧して、プレートを一緒に閉鎖構成へと押圧することを含み、適合押圧が、試料の少なくとも一部にわたってプレート上に実質的に均一な圧力を生じさせ、押圧が、プレートの内表面間で試料の少なくとも一部を横方向に広げ、
構成のうちのもう１つは、開放構成において染色液および試料が付着した後に構成される閉鎖構成であり、閉鎖構成では、試料の少なくとも一部が２つのプレート間にあり、染色液の少なくとも一部の層が試料の少なくとも一部と第２のプレートとの間にあり、染色液層の少なくとも一部の厚さが、プレート、試料、およびスペーサによって調節され、わずかなばらつきがあるが、２５０μｍ以下である試料表面と第２のプレート表面との間の平均距離を有する、
前記押圧するステップと、
（ｅ）プレートが閉鎖構成にあるときに標的分析物を分析するステップと、
を含む、方法。
【０３００】
ＦＡ２．プレートの一方または両方が、試料が、開放構成で、その上で乾燥されるように構成されており、試料が、羊水、房水、硝子体液、血液（例えば、全血、分画血液、血漿、または血清）、母乳、脳脊髄液（ＣＳＦ）、耳垢（ｃｅｒｕｍｅｎ）（耳垢（ｅａｒｗａｘ））、乳び、キームス、内リンパ、外リンパ、糞便、呼気、胃酸、胃液、リンパ液、粘液（鼻漏および痰を含む）、心膜液、腹水、胸水、膿、粘膜分泌物、唾液、呼気凝縮液、皮脂（ｓｅｂｕｍ）、精液、喀痰、汗、滑液、涙、嘔吐物、尿、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される体液を含む、実施形態ＦＡ１に記載のデバイス。
【０３０１】
ＦＡＡ２．染色液が、０．１〜３．５ｍＰａ  Ｓの範囲の粘度を有する、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３０２】
ＦＡ３．プレートの一方または両方の試料接触領域が、試料が開放構成でその上で乾燥され得るように構成され、試料が血液塗抹標本を含み、一方または両方のプレート上で乾燥される、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３０３】
ＦＡ４．プレートの一方または両方の試料接触領域が試料に接着性であり、試料が１〜２００ｕｍの範囲の厚さを有する組織切片である、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３０４】
ＦＡ５．試料が、パラフィン包埋されている、実施形態ＦＡ４に記載のデバイス。
【０３０５】
ＦＡ６．試料が固定されている、実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３０６】
ＦＡ７．染色液が、試料を固定することが可能な固定剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３０７】
ＦＡ８．染色液が遮断剤を含み、遮断剤が、試料中の非特異的な内因性種を無効にして標的分析物を特異的に標識するために使用される検出剤と反応するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３０８】
ＦＡ９．染色液が、試料中のパラフィンを除去することが可能な脱パラフィン剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３０９】
ＦＡ１０．染色液が、標的分析物を含む組織試料中の細胞を透過化することが可能な透過化剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１０】
ＦＡ１１．染色液が、抗原の賦活化を容易にすることが可能な抗原賦活化剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１１】
ＦＡ１２．染色液が、試料中の標的分析物を特異的に標識する検出剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１２】
ＦＡ１３．一方または両方のプレートの試料接触領域が、遮断剤を含む収容部位を備え、遮断剤が、試料中の非特異的な内因性種を無効にして標的分析物を特異的に標識するために使用される検出剤と反応するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１３】
ＦＡ１４．一方または両方のプレートの試料接触領域が、試料中のパラフィンを除去することが可能な脱パラフィン剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１４】
ＦＡ１５．一方または両方のプレートの試料接触領域が、標的分析物を含む組織試料中の細胞を透過化することが可能な透過化剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１５】
ＦＡ１６．一方または両方のプレートの試料接触領域が、抗原の賦活化を容易にすることが可能な抗原賦活化剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１６】
ＦＡ１７．一方または両方のプレートの試料接触領域が、試料中の標的分析物を特異的に標識する検出剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１７】
ＦＡ１８．検出剤が、酸性フクシン、アルシアンブルー８ＧＸ、アリザリンレッドＳ、アニリンブルーＷＳ、オーラミンＯ、アゾカルミンＢ、アゾカルミンＧ、アズールＡ、アズールＢ、アズールＣ、塩基性フクシン、ビスマルクブラウンＹ、ブリリアントクレシルブルー、ブリリアントグリーン、カーマイン、クロラゾールブラックＥ、コンゴレッド、Ｃ．Ｉ．クレシルバイオレット、クリスタルバイオレット、ダローレッド、エオシンＢ、エオシンＹ、エリスロシン、エチルエオシン、エチルグリーン、ファストグリーンＦＣＦ、フルオレセインイソチオシアネート、ギムザ染色、ヘマトキシリン、ヘマトキシリン＆エオシン、インディゴカーマイン、ヤヌスグリーンＢ、ジェンナーステイン１８９９、ライトグリーンＳＦ、マラカイトグリーン、マルチウスイエロー、メチルオレンジ、メチルバイオレット２Ｂ、メチレンブルー、メチレンブルー、メチレンバイオレット、（ベルントゼン）、ニュートラルレッド、ニグロシン、ナイルブルーＡ、ニュークリアファストレッド、オイルレッド、オレンジＧ、オレンジＩＩ、オルセイン、パラロサニリン、フロキシンＢ、プロタルゴールＳ、ピロニンＢ、ピロニン、レサズリン、ローズベンガル、サフラニンＯ、スーダンブラックＢ、スーダンＩＩＩ、スーダンＩＶ、テトラクロム染色（ＭａｃＮｅａｌ）、チオニン、トルイジンブルー、ワイゲルト、ライト染色、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される染色用の色素を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１８】
ＦＡ１９．検出剤が、試料中のタンパク質分析物に特異的に結合するように構成された抗体を含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３１９】
ＦＡ２０．検出剤が、試料中のＤＮＡおよび／またはＲＮＡに特異的に結合するように構成されたオリゴヌクレオチドプローブを含む、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３２０】
ＦＡ２１．検出剤がレポーター分子で標識され、レポーター分子が、読み取りおよび分析される検出可能な信号を提供するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３２１】
ＦＡ２２．信号が、
ｉ．光ルミネセンス、エレクトロルミネセンス、および電気化学ルミネセンスから選択されるルミネセンス、
ｉｉ．光の吸収、反射、透過、回折、散乱、または拡散、
ｉｉｉ．表面ラマン散乱、
ｉｖ．抵抗、静電容量、およびインダクタンスから選択される電気インピーダンス、
ｖ．磁気緩和能、ならびに
ｖｉ．ｉ〜Ｖの任意の組み合わせ
からなる群から選択される、実施形態ＦＡ２１に記載のデバイス。
【０３２２】
ＦＡ２３．プレートの一方または両方の試料接触領域が、捕捉剤を含む結合部位を備え、捕捉剤が、試料中の細胞の表面上の標的分析物に結合し、細胞を固定化するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイス。
【０３２３】
ＦＢ２．付着ステップ（ｃ）が、試料をプレートの一方または両方に付着させ乾燥させた後に、残りの染色液を乾燥させた試料の上部に付着させるステップを含み、試料が、羊水、房水、硝子体液、血液（例えば、全血、分画血液、血漿、または血清）、母乳、脳脊髄液（ＣＳＦ）、耳垢（ｃｅｒｕｍｅｎ）（耳垢（ｅａｒｗａｘ））、乳び、キームス、内リンパ、外リンパ、糞便、呼気、胃酸、胃液、リンパ液、粘液（鼻漏および痰を含む）、心膜液、腹水、胸水、膿、粘膜分泌物、唾液、呼気凝縮液、皮脂（ｓｅｂｕｍ）、精液、喀痰、汗、滑液、涙、嘔吐物、尿、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される体液を含む、実施形態ＦＢ１に記載の方法。
【０３２４】
ＦＢＢ２．染色液が、０．１〜３．５ｍＰａ  Ｓの範囲の粘度を有する、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３２５】
ＦＢ３．付着ステップ（ｃ）が、試料をプレートの一方または両方に付着させ乾燥させた後に、残りの染色液を乾燥させた試料の上部に付着させるステップを含み、試料が血液塗抹標本を含み、一方または両方のプレート上で乾燥される、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３２６】
ＦＢ４．付着ステップ（ｃ）が、試料をプレートの一方または両方に付着させ取り付けた後に、染色液を試料の上部に付着させるステップを含み、一方または両方のプレートの試料接触領域が、試料に接着性であり、試料が、１〜２００μｍの範囲の厚さを有する組織切片である、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３２７】
ＦＢ５．試料が、パラフィン包埋されている、実施形態ＦＡ４に記載のデバイス。
【０３２８】
ＦＢ６．試料が固定されている、実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３２９】
ＦＢ７．染色液が、試料を固定することが可能な固定剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３０】
ＦＢ８．染色液が遮断剤を含み、遮断剤が、試料中の非特異的な内因性種を無効にして標的分析物を特異的に標識するために使用される検出剤と反応するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３１】
ＦＢ９．染色液が、試料中のパラフィンを除去することが可能な脱パラフィン剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３２】
Ｂ１０．染色液が、標的分析物を含む組織試料中の細胞を透過化することが可能な透過化剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３３】
ＦＢ１１．染色液が、抗原の賦活化を容易にすることが可能な抗原賦活化剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３４】
ＦＢ１２．染色液が、試料中の標的分析物を特異的に標識する検出剤を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３５】
ＦＢ１３．一方または両方のプレートの試料接触領域が、遮断剤を含む収容部位を備え、遮断剤が、試料中の非特異的な内因性種を無効にして標的分析物を特異的に標識するために使用される検出剤と反応するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３６】
ＦＢ１４．一方または両方のプレートの試料接触領域が、試料中のパラフィンを除去することが可能な脱パラフィン剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３７】
ＦＢ１５．一方または両方のプレートの試料接触領域が、標的分析物を含む組織試料中の細胞を透過化することが可能な透過化剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３８】
ＦＢ１６．一方または両方のプレートの試料接触領域が、抗原の賦活化を容易にすることが可能な抗原賦活化剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３３９】
ＦＢ１７．一方または両方のプレートの試料接触領域が、試料中の標的分析物を特異的に標識する検出剤を含む収容部位を備える、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４０】
ＦＢ１８．検出剤が、酸性フクシン、アルシアンブルー８ＧＸ、アリザリンレッドＳ、アニリンブルーＷＳ、オーラミンＯ、アゾカルミンＢ、アゾカルミンＧ、アズールＡ、アズールＢ、アズールＣ、塩基性フクシン、ビスマルクブラウンＹ、ブリリアントクレシルブルー、ブリリアントグリーン、カーマイン、クロラゾールブラックＥ、コンゴレッド、Ｃ．Ｉ．クレシルバイオレット、クリスタルバイオレット、ダローレッド、エオシンＢ、エオシンＹ、エリスロシン、エチルエオシン、エチルグリーン、ファストグリーンＦＣＦ、フルオレセインイソチオシアネート、ギムザ染色、ヘマトキシリン、ヘマトキシリン＆エオシン、インディゴカーマイン、ヤヌスグリーンＢ、ジェンナーステイン１８９９、ライトグリーンＳＦ、マラカイトグリーン、マルチウスイエロー、メチルオレンジ、メチルバイオレット２Ｂ、メチレンブルー、メチレンブルー、メチレンバイオレット、（ベルントゼン）、ニュートラルレッド、ニグロシン、ナイルブルーＡ、ニュークリアファストレッド、オイルレッド、オレンジＧ、オレンジＩＩ、オルセイン、パラロサニリン、フロキシンＢ、プロタルゴールＳ、ピロニンＢ、ピロニン、レサズリン、ローズベンガル、サフラニンＯ、スーダンブラックＢ、スーダンＩＩＩ、スーダンＩＶ、テトラクロム染色（ＭａｃＮｅａｌ）、チオニン、トルイジンブルー、ワイゲルト、ライト染色、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される染色用の色素を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４１】
ＦＢ１９．検出剤が、試料中のタンパク質分析物に特異的に結合するように構成された抗体を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４２】
ＦＢ２０．検出剤が、試料中のＤＮＡおよび／またはＲＮＡに特異的に結合するように構成されたオリゴヌクレオチドプローブを含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４３】
ＦＢ２１．検出剤がレポーター分子で標識され、レポーター分子が、読み取りおよび分析される検出可能な信号を提供するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４４】
ＦＢ２２．信号が、
ｉ．光ルミネセンス、エレクトロルミネセンス、および電気化学ルミネセンスから選択されるルミネセンス、
ｉｉ．光の吸収、反射、透過、回折、散乱、または拡散、
ｉｉｉ．表面ラマン散乱、
ｉｖ．抵抗、静電容量、およびインダクタンスから選択される電気インピーダンス、
ｖ．磁気緩和能、ならびに
ｖｉ．ｉ〜Ｖの任意の組み合わせ
からなる群から選択される、実施形態ＦＢ２１に記載のデバイス。
【０３４５】
ＦＢ２３．プレートの一方または両方の試料接触領域が、捕捉剤を含む結合部位を備え、捕捉剤が、試料中の細胞の表面上の標的分析物に結合し、細胞を固定化するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４６】
ＦＢ２４．ステップ（ｅ）の前に、検出剤が均一な厚さの層および試料にわたって拡散するのにかかる時間よりも長い時間の間、閉鎖構成で試料をインキュベートすることをさらに含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４７】
ＦＢ２５．ステップ（ｅ）の前に、３０〜７５℃の範囲の所定の温度で、閉鎖構成で試料をインキュベートすることをさらに含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４８】
ＦＢ２６．染色液が移送溶液を含む、先行する実施形態のいずれかに記載の方法。
【０３４９】
Ｇ．デュアルレンズ撮像システム
しかし最近では、デュアルカメラは最先端のスマートフォンでますます一般的になり、スマートフォンベースの撮像の可能性をさらに提示する。２つのカメラを使用することにより、試料の２つの異なる領域を同時に撮像でき、これは、はるかに大きな視野に相当する。さらに、各カメラを使用して、異なる解像度で顕微鏡撮像を行うことができる。例えば、１つのカメラは、低解像度だが試料内の大きな物体を撮像するためのより大きい視野で顕微鏡検査を行うことができ、もう１つのカメラは、高解像度だが小さな物体を撮像するためのより小さな視野で顕微鏡検査を行うことができる。これは、撮像用の試料が小さな物体と大きな物体との混在である場合に有用である。したがって、デュアルカメラに基づくスマートフォン撮像システムをユーザに提供することが非常に望ましい。
【０３５０】
デュアルカメラ撮像システム
図１９−Ａは、デュアルカメラ撮像システムの概略図である。デュアルカメラ撮像システムは、２つの組み込まれたカメラモジュール、２つの外部レンズ、ＱＭＡＸデバイス、および光源を有するモバイルコンピューティングデバイス（例えば、スマートフォン）を備える。各カメラモジュールは、内部レンズおよび画像センサを有する。ＱＭＡＸデバイスは、２つのカメラモジュールの下に位置する。各外部レンズは、ＱＭＡＸデバイスの試料が画像センサに明確に焦点を合わせることができる適切な高さで、ＱＭＡＸデバイスとその対応する内部レンズとの間に設置される。各外部レンズは、その対応する内部レンズと整列される。撮像センサによって捕捉される光は、検体から屈折する、検体から放射されるなどであり得る。撮像センサによって捕捉される光は、可視波長を網羅し、ＱＭＡＸデバイスの試料を通常または斜めの入射角で裏側または上側から照らすことができる。
【０３５１】
大きなＦＯＶ撮像用のデュアルカメラ撮像システム
一実施形態は、デュアルカメラ撮像システムが大きなＦＯＶ撮像に使用されることである。この実施形態では、両方のカメラによって撮影された画像は、同じ尺度または光学倍率を有する。これを実現するために、外部レンズ１の焦点距離ｆＥ１、内部レンズ１の焦点距離ｆＮ１、外部レンズ２の焦点距離ｆＥ２、および内部レンズ２の焦点距離ｆＮ２は、
【数４】
2020509403.tif 000005
の関係を満たす。
【０３５２】
２つのカメラ間の距離は、両方のカメラのＦＯＶが重なるように適切な値に選択される。図１９−Ｂに示すように、文字「Ａ」は試料を表し、２つのカメラのＦＯＶ間の重なりにより、文字「Ａ」の一部は、カメラ１のＦＯＶおよびカメラ２のＦＯＶの両方に存在する。
【０３５３】
さらに画像処理ステップを使用して、カメラ１およびカメラ２で撮影された２つの画像により共有される同じ特徴を一致させることにより、２つの画像を１つの大きな画像に統合する。
【０３５４】
デュアル解像度撮像用のデュアルカメライ撮像システム
レンズベースの撮像システムは、ＦＯＶのサイズと解像度との間でトレードオフがあるという本質的な欠点がある。大きなＦＯＶを実現するには、撮像システムの解像度を犠牲にする必要がある。この問題は、大幅に異なるサイズスケールで試料が小さな物体と大きな物体との混在である場合により懸念される。十分な数の大きな物体を撮像するために、ＦＯＶを十分に大きくする必要があるが、小さな物体の詳細を得るための解像度が失われる。この問題を解決するために、この実施形態では、デュアルカメラ撮像システムを使用して、同じ試料でデュアル解像度撮影を実現する。この場合、カメラ１（または２）は低解像度および大きなＦＯＶ撮像に使用され、カメラ２（または１）は高解像度および小さなＦＯＶ撮像に使用される。
【０３５５】
撮像システムの解像度は光学倍率に依存し、光学倍率は内部長の焦点距離に対する外部レンズの焦点距離の比率に等しい。例えば、この実施形態では、カメラ１は低解像度撮像に使用され、カメラ２は高解像度撮像に使用され、外部レンズ１の焦点距離ｆＥ１、内部レンズ１の焦点距離ｆＮ１、外部レンズ２の焦点距離ｆＥ２、および内部レンズ２の焦点距離ｆＮ２は、
【数５】
2020509403.tif 000006
の関係を満たす。
【０３５６】
両方のカメラのＦＯＶは、重なるか、または重ならなくてもよい。
【０３５７】
図１９−Ｃに示すように、カメラ１によって撮影された試料画像は、より大きなＦＯＶを網羅し、単一のＦＯＶにおいてより多くの物体を含むが、小さな物体の詳細を解像することはできない。また、カメラ２で撮影された画像は、比較的小さなＦＯＶを網羅し、単一のＦＯＶにおいて少ない物体を含むが、小さな物体の詳細を解像することができる高解像度を有する。
【０３５８】
本発明の実施例
Ａ１．デュアルレンズ撮像デバイスであって、
第１の外部レンズと、第２の外部レンズと、ハウジングユニットと、カードユニットと、を備え、
ｉ．ハウジングユニットが、第１および第２の外部レンズ、ならびにカードユニットを収容し、デュアルレングス撮像デバイスをモバイルデバイスに接続するように構成されており、
ｉｉ．第１および第２の外部レンズが、モバイルデバイスの２つの内部レンズとそれぞれ整列するように構成されており、
ｉｉｉ．カードユニットが、試料を含む検体カードを収容するように構成されており、
カードユニットは、外部レンズと内部レンズとの間に位置付けられ、
外部レンズは、検体カードから屈折または放射される照明光をモバイルデバイスの画像センサに集束させ、画像センサが試料の画像を撮影できるように構成されている、デュアルレンズ撮像デバイス。
【０３５９】
Ｂ１．デュアルレンズ撮像システムであって、
（ａ）実施形態Ａ１のデュアルレンズ撮像デバイスと、
（ｂ）デュアルレンズ撮像デバイスを介して試料の画像を撮影および処理するハードウェアおよびソフトウェアを備える、モバイルデバイスと、
を備える、デュアルレンズ撮像システム。
【０３６０】
Ｃ１．検体カードがＱＭＡＸカードである、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３６１】
Ｃ２．モバイルデバイスがモバイル通信デバイスである、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３６２】
Ｃ３．モバイルデバイスがスマートフォンである、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３６３】
Ｃ４．モバイルデバイスが、検体カードに光を提供する光源を備える、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３６４】
Ｃ５．２つの外部レンズが、少なくとも部分的に重なっている、重なっている画像を撮影するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３６５】
Ｃ６．重なっている画像が同じ解像度を有する、実施形態Ｃ５に記載のデバイスまたはシステム。
【０３６６】
Ｃ７．ソフトウェアが、重なっている画像を処理して、試料の結合画像を生成するように構成されている、実施形態Ｃ６に記載のデバイスまたはシステム。
【０３６７】
Ｃ８．重なっている画像が異なる解像度を有する、実施形態Ｃ５に記載のデバイスまたはシステム。
【０３６８】
Ｃ９．ソフトウェアが、重なっている画像を処理し、低解像度の画像の特定の部分を図示するように構成されている、実施形態Ｃ８に記載のデバイスまたはシステム。
【０３６９】
Ｃ１０．２つの外部レンズが、Ｑカードの試料領域の２つの異なる位置を撮像するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３７０】
Ｃ１１．２つの外部レンズが、異なるサイズのＦｏＶ（互いからの視野）を有するように構成されている、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３７１】
Ｃ１２．２つの外部レンズが、異なるサイズのＦｏＶ（互いからの視野）を有するように構成され、２つの異なるＦｏＶの比率が、１．１、１．２、１．５、２、５、１０、１５、２０、３０、５０、１００、２００、１０００、または２つの任意の値の範囲内である、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。好ましい比率は、１．２、１．５、２、５、１０、２０、または２つの任意の値の範囲内である。
【０３７２】
Ｃ１３．２つの外部レンズのＦｏＶの重なりが、約１％、５％、１０％、２０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、または、これらの値のいずれか２つの間の範囲である、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３７３】
Ｃ１４．２つの外部レンズが、異なる光学フィルタおよび／または偏光子と光学的に結合される、先行する実施形態のいずれかに記載のデバイスまたはシステム。
【０３７４】
他の実施形態
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
筐体内の空洞と、
空洞内のレバーと、
を備え、
レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、撮像デバイスは、蛍光励起モードで試料を撮像することが可能である、光学アダプタ。
【０３７５】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
カメラに視野を提供するように配置されたレンズと、
試料を受容しカメラの前記視野内に試料を位置付けるための筐体内の空洞であって、レンズが、カメラの視野内にあるときに試料によって屈折または放射される光を受光するように位置付けられている、空洞と、
空洞内のレバーと、
を備え、
レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、撮像デバイスは、蛍光励起モードで試料を撮像することが可能である、光学アダプタ。
【０３７６】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
試料を受容しカメラの視野内に試料を位置付けるための筐体内の空洞と、
空洞内のレバーと、
を備え、
レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、撮像デバイスは、蛍光励起モードで試料を撮像することが可能であり、
レバーが、第１の平面に沿って延在する第１の平面領域と、第１の平面領域から第１の方向に沿って横方向に変位し第２の平面に沿って延在する第２の平面領域と、を備え、第１の平面が、前記第２の平面から第２の方向に沿って異なる高さに配置され、第２の方向が、第１の方向と直交する、光学アダプタ。
【０３７７】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
試料を受容しカメラの視野内に試料を位置付けるための筐体内の空洞と、
空洞内のレバーと、
を備え、
レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、撮像デバイスは、蛍光励起モードで試料を撮像することが可能であり、
レバーが、第１の平面に沿って延在する第１の平面領域と、第１の平面領域から第１の方向に沿って横方向に変位し第２の平面に沿って延在する第２の平面領域と、を備え、第１の平面が、第２の平面から第２の方向に沿って異なる高さに配置され、第２の方向が、第１の方向と直交し、
第１の平面領域が、少なくとも１つの光学素子を備え、第２の平面領域が、少なくとも１つの光学素子を備える、光学アダプタ。
【０３７８】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
筐体内の空洞と、
空洞内のレバーと、
を備え、
レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、少なくとも３つの異なる位置の間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、撮像デバイスは、蛍光励起モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉｉ）第３の位置では、撮像デバイスは、試料の光吸収を測定することが可能である、光学アダプタ。
【０３７９】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯撮像デバイスを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
カメラに視野を提供するように構成されたレンズと、
試料を受容しカメラの視野内に試料を位置付けるための筐体内の空洞と、
筐体内の開口部であって、試料を照らすために光源から光源光を受光するように配置されている、開口部と、
空洞内のレバーと、
を備え、
レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、撮像デバイスは、蛍光励起モードで試料を撮像することが可能であり、蛍光励起モードでは、レンズは、試料が光源光によって照らされるときに試料によって放射される光を受光するように配置されている、光学アダプタ。
【０３８０】
光源、単一のカメラ、およびコンピュータプロセッサを有するスマートフォンを使用して試料を撮像するための光学アダプタであって、
筐体と、
カメラに視野を提供するように構成されたレンズと、
試料を受容しカメラの視野内に試料を位置付けるための筐体内の空洞と、
空洞内のレバーと、
を備え、
レバーが、少なくとも１つの光学素子を備え、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であるように構成され、（ｉ）第１の位置では、撮像デバイスは、明視野モードで試料を撮像することが可能であり、（ｉｉ）第２の位置では、撮像デバイスは、蛍光励起モードで試料を撮像することが可能である、光学アダプタ。
【０３８１】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、光学アセンブリが、光源からの光による試料の照明によってカメラによる試料の顕微鏡撮像を可能にするように構成され、光学アセンブリが、
筐体と、
筐体内の空洞と、
カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
空洞内の可動アームであって、可動アームが、第１の位置と第２の位置との間で切り替わるように構成可能であり、可動アームが第１の位置にあるとき、光学アセンブリは明視野モードにあり、可動アームが第２の位置にあるとき、光学アセンブリは蛍光励起モードにある、可動アームと、
を備える、光学アセンブリ。
【０３８２】
筐体が、
空洞内の試料容器領域と、
筐体の側面上のスロットと、
を備え、スロットが、試料容器領域内に試料基板を受容しカメラの視野内に試料を位置付けるように配置されている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０３８３】
可動アームが第１の位置にあるとき試料の明視野照明を提供するために、光源に対応する筐体の第１の開口部から入る光を受光するように、および、第１の開口部から入る光を、第１の経路に沿って、カメラに対応する筐体の第２の開口部に向けて方向転換するように配置された、１つ以上の光学素子の第１のセットをさらに備える、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３８４】
１つ以上の光学素子の第１のセットが、第１の直角ミラーおよび第２の直角ミラーを備え、第１の直角ミラーおよび第２の直角ミラーが、第１の経路にあり、光源からの光を反射してカメラに垂直に入射するように配置されている、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３８５】
光源が、同じ波面で試料を照らすことにより透明な試料の干渉撮像を達成する点源である、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３８６】
可動アームが第２の位置にあるとき試料の蛍光照明を提供するために、可動アームに機械的に結合され、第１の開口部から入る光を受光するように、および、第１の開口部から入る光を第２の経路に沿って方向転換して試料を斜めに照らすように配置された、１つ以上の光学素子の第２のセットをさらに備える、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３８７】
傾斜角が、カメラの視野を提供するように構成されたレンズの収集角よりも大きい、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３８８】
１つ以上の光学素子の第２のセットが、ミラーおよび光吸収体を備え、ミラーが、光を反射して試料を斜めに照らし、光吸収体が、筐体の第２の開口部をさもなければ通過して蛍光励起モードのカメラを圧倒するであろう第１の開口部からの外部光を吸収する、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３８９】
吸収体が、第１の開口部を通過した後にミラーに入射しない光を吸収し、光吸収体が薄膜光吸収体である、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３９０】
第１の開口部から入る光を受光するように、および、可動アームの第２の開口部に入り、第１の経路に沿って可動アーム上の光拡散体に向かって進む光を方向転換するように配置され、垂直方向に試料を照らし、試料の光吸収を測定する、１つ以上の光学素子の第３のセットをさらに備える、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３９１】
１つ以上の光学素子の第３のセットが、光拡散体、第１の直角ミラーおよび第２の直角ミラーを備え、第１の直角ミラーおよび第２の直角ミラーが、第１の経路にあり、光源からの光を光拡散体に向けて反射するように、およびその後カメラに垂直に入射するように配置されている、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３９２】
光拡散体が、１０％〜９０％の範囲の不透明度の半不透明な拡散体である、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３９３】
周囲光が空洞に入るのを防ぐために、試料容器を覆うためのゴム製のドアをさらに備える、実施形態に記載の光学アセンブリ。
【０３９４】
光源およびカメラが、互いに対して一定の距離で携帯電子デバイスの同じ側面に位置付けられている、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０３９５】
先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、
光学アセンブリに結合するように構成された第１の側面および携帯電子デバイスに結合するように構成された第２の反対側の側面を備える携帯電話アタッチメントと、
を備え、携帯電子デバイスが、携帯電話である、システム。
【０３９６】
携帯電話アタッチメントが、異なるサイズの携帯電話にアタッチメントを提供するために交換可能である、実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０３９７】
携帯電話アタッチメントのサイズが調整可能である、実施形態のいずれかに記載のシステム。
【０３９８】
携帯モバイル電子デバイス用の光学アセンブリであって、
筐体と、
筐体内の空洞と、
空洞内の複数の光学素子であって、筐体の第１の開口部から入る光を受光するように、および第１の開口部から入る光を第１の経路に沿って筐体の第２の開口部に向けて方向転換するように配置されている、複数の光学素子と、
筐体内の少なくとも２つの異なる位置で構成可能な可動アームと、
筐体内の少なくとも３つの異なる位置で構成可能な可動アームと、
を備え、
可動アームは、光を反射するための光反射体部分を備え、
可動アームは、光を均質化して光のコヒーレンスを破壊するための光拡散体を備え、
可動アームは、筐体の入口開口部と整列する開口部を備え、
可動アームが筐体内の第１の位置にあるとき、光反射体部分が、第１の開口部から入る光の複数の光学素子への入射を遮断するように、光反射体部分は筐体の入口開口部と複数の光学素子との間に位置付けられ、
可動アームが筐体内の第２の位置にあるとき、第１の開口部から入る光は、複数の光学素子に入射し、可動アームが筐体内の第３の位置にあるとき、第１の開口部から入る光は、可動アーム上の開口部を通過し、その後光拡散体に入射する、光学アセンブリ。
【０３９９】
筐体の側面上のスロットを備え、スロットが、
基板がスロット内に完全に挿入され、可動アームが筐体内の第２の位置にあるとき、第１の経路は試料基板と交差し、
試料基板がスロット内に完全に挿入され、可動アームが筐体内の第１の位置にあるとき、光反射体部分により反射された光は、試料基板へと方向転換され、
試料基板がスロット内に完全に挿入され、可動アームが筐体内の第３の位置にあるとき、光は第１の経路に沿って光拡散体に向かって進み、次に試料基板を照らす
ように、試料基板を受容するように配置されている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４００】
可動アームが、第１の開口部を通過した後にミラーに入射しない光を吸収するための光吸収体部分を備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４０１】
可動アームが、
光反射体部分の上に位置付けられた第１の容器と、
容器に装着された光学フィルタと、開口部部分の上に位置付けられた第２の容器と、容器に装着された光学フィルタと、
を備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４０２】
可動アームが第１の位置にあるとき、容器に装着された前記光学フィルタが、筐体の第１の開口部から入る光を受光するように位置付けられ、可動アームが第３の位置にあるとき、容器に装着された光学フィルタは、筐体の第１の開口部から入る光を受光するように位置付けられている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４０３】
可動アームが第１の位置にあるとき、容器に装着された光学フィルタは、試料基板がスロット内に完全に挿入されたとき、試料基板の一部が位置する領域と重なる、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４０４】
実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、
光学アセンブリに結合するように構成された第１の側面を備え、携帯電話に結合するように構成された第２の反対側の側面を備える、携帯電話アタッチメントと、
を備え、携帯電話アタッチメントのサイズが調整可能である、システム。
【０４０５】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、光学アセンブリが、光源からの光による試料の照明によってカメラによる試料の顕微鏡撮像を可能にするように構成され、光学アセンブリが、
カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
試料を受容し試料を前記顕微鏡視野内に位置付けるための容器と、
光源から光を受光するようにおよび容器を照らすように構成された光ファイバと、
を備える、光学アセンブリ。
【０４０６】
光学アセンブリが携帯電子デバイスに取り付けられたときに、レンズおよびカメラが光軸を画定し、光ファイバが光軸の範囲を定める、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４０７】
光ファイバがリング形状である、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４０８】
光ファイバが側面放射型ファイバである、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４０９】
光学アセンブリが、容器を画定する筐体を備え、リング形状ファイバが、筐体の溝に収まり、筐体が、光源およびリング形状ファイバの両端面と整列して光源から光を受光するように構成された開口部を備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１０】
光が、リング形状ファイバの側面から放射して、光軸におけるカメラの真下の試料領域を照らす、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１１】
光学アセンブリが、容器を画定する筐体を備え、筐体が、光源と整列するように構成された第１の開口部を備え、光ファイバの第１の端面が、第１の開口部内に位置付けられて光源から光を受光する、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１２】
筐体が、カメラと整列するように構成された第２の開口部を備え、光ファイバが、第１の開口部内に位置付けられた第１の端部を備え、かつ第２の開口部内に位置付けられた第２の端部を備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１３】
光ファイバの第１の端面および光ファイバの第２の端面のうちの少なくとも一方が、艶消しされている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１４】
光学アセンブリが携帯電子デバイスに取り付けられたとき、光ファイバが、光源に対して傾斜しており、
光ファイバの第２の端面が、レンズの真下に位置する試料の領域を照らすように配置されている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１５】
光学アセンブリが、容器を画定する筐体を備え、筐体が溝を備え、光ファイバが溝内に配置される、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１６】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、光学アセンブリが、光源からの光による試料の照明によってカメラによる試料の顕微鏡蛍光撮像を可能にするように構成され、光学アセンブリが、
カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
試料を受容し試料を顕微鏡視野内に位置付けるための容器と、
レンズの光軸からオフセットされ、光源からの光を反射するようにおよび光軸に対して傾斜角の範囲にわたって試料を照らすように位置付けられたミラーと、
傾斜照明に応じて試料により放射される蛍光を通過させるために、試料とカメラとの間に位置付けられた波長フィルタと、
を備える、光学アセンブリ。
【０４１７】
レンズが試料の前面に位置付けられ、ミラーが試料の裏側から試料を斜めに照らすように位置付けられ、傾斜角がレンズの収集角よりも大きい、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１８】
ミラーによって反射されない光源からの光を吸収するために、ミラーに隣接する光軸上に位置付けられた光吸収体をさらに備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４１９】
ミラーおよび光吸収体が共通の構造上に設置され、互いに対して傾斜している、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２０】
試料を照らすためのある特定の波長を選択するために、光源とミラーとの間の照明光の経路に位置付けられた第２の波長フィルタをさらに備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２１】
試料が、平面構造を備える試料ホルダによって支持され、容器が、平面構造を光源からの照明光の経路に部分的に延在するように位置付けて、照明光を平面構造に結合させるように構成されている、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２２】
容器が、照明光の経路が平面構造の縁部に入射するように、平面構造を位置付けるように構成され、縁部は、視野を含む平面に垂直な平面に沿って延在している、実施形態６のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２３】
ミラーが、光を反射して平面構造の裏側から試料を部分的に斜めに照らすように、および平面構造の縁部を部分的に照らして照明光を平面構造に結合させるように配置されている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２４】
周囲光が光学アセンブリに入ってカメラに入るのを防ぐために、試料容器を覆うためのゴム製のドアをさらに備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２５】
平面構造が、結合された照明光を試料に導波して試料を照らしかつ試料に蛍光を放射させるように構成されている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２６】
試料ホルダをさらに備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２７】
試料が液体試料であり、試料ホルダが、液体試料を挟む第１および第２のプレートを備える、実施形態６のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２８】
レンズ、容器、ミラー、および波長フィルタが、共通の光学ボックス内に支持され、光学アセンブリが、光学ボックスを携帯電子デバイスに取り付けるための交換可能なホルダフレームをさらに備える、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４２９】
光源およびカメラが、互いに対して一定の距離で携帯電子デバイスの同じ側面に位置付けられている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３０】
携帯電子デバイスがスマートフォンである、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３１】
先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、携帯電子デバイスと、を備える、装置。
【０４３２】
光源、カメラ、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、光学アセンブリが、光源からの光による試料の照明によってカメラによる試料の顕微鏡蛍光撮像を可能にするように構成され、光学アセンブリが、
カメラに顕微鏡視野を提供するように構成されたレンズと、
試料を受容し試料を顕微鏡視野内に位置付けるための容器であって、
試料が、平面構造を備える試料ホルダによって支持され、容器が、平面構造を光源からの照明光の経路に部分的に延在するように位置付けて、照明光を平面構造に結合させかつ試料に蛍光を放射させるように構成されている、容器と、
照明に応じて試料により放射される蛍光を通過させるために、試料とカメラとの間に位置付けられた波長フィルタと、
を備える、光学アセンブリ。
【０４３３】
周囲光が容器を通して光学アセンブリに入るのを防ぐために、試料容器を覆うためのゴム製のドアをさらに備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３４】
平面構造が、結合された照明光を試料に導波して試料を照らしかつ試料に蛍光を放射させるように構成されている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３５】
前記試料ホルダをさらに備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３６】
前記試料が液体試料であり、試料ホルダが、液体試料を挟む第１および第２のプレートを備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３７】
光源と光の経路に部分的に延在する試料ホルダの一部との間の照明光の経路に位置付けられた第２の波長フィルタをさらに備える、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３８】
レンズ、容器、および波長フィルタが、共通の光学ボックス内に支持され、光学アセンブリが、光学ボックスを携帯電子デバイスに取り付けるための交換可能なホルダフレームをさらに備える、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４３９】
光源およびカメラが、互いに対して一定の距離で携帯電子デバイスの同じ側面に位置付けられている、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４０】
携帯電子デバイスがスマートフォンである、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４１】
先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、携帯電子デバイスと、を備える、装置。
【０４４２】
光源、第１のカメラモジュール、第２のカメラモジュール、およびコンピュータプロセッサを有する携帯電子デバイスに取り付け可能な光学アセンブリであって、光学アセンブリが、光源からの光による試料の照明によって第１のカメラおよび第２のカメラによる試料の顕微鏡撮像を可能にするように構成され、光学アセンブリが、
第１のカメラモジュールに第１の顕微鏡視野を提供するように構成された第１のアセンブリレンズと、
第２のカメラモジュールに第２の顕微鏡視野を提供するように構成された第２のアセンブリレンズと、
試料を受容し試料を第１の顕微鏡視野内および第２の顕微鏡視野内に位置付けるための容器と、
を備える、光学アセンブリ。
【０４４３】
第１のカメラモジュールが第１の内部レンズを備え、第２のカメラモジュールが第２の内部レンズを備え、第１のアセンブリレンズおよび第１の内部レンズにより提供される第１の光学倍率が、第２のアセンブリレンズおよび第２の内部レンズにより提供される第２の光学倍率と同じである、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４４】
第１の内部レンズの焦点距離に対する第１のアセンブリレンズの焦点距離の第１の比率が、第２の内部レンズの焦点距離に対する第２のアセンブリレンズの焦点距離の第２の比率と等しい、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４５】
第１のカメラモジュールおよび第１のアセンブリレンズにより提供される第１の画像解像度が、第２のカメラモジュールおよび第２のアセンブリレンズにより提供される第２の画像解像度と同じである、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４６】
第１のカメラモジュールが第１の内部レンズを備え、第２のカメラモジュールが第２の内部レンズを備え、第１のアセンブリレンズおよび第１の内部レンズにより提供される第１の光学倍率が、第２のアセンブリレンズおよび第２の内部レンズにより提供される第２の光学倍率とは異なる、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４７】
第１の内部レンズの焦点距離に対する第１のアセンブリレンズの焦点距離の第１の比率が、第２の内部レンズの焦点距離に対する第２のアセンブリレンズの焦点距離の第２の比率よりも小さい、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４８】
第１のカメラモジュールおよび第１のアセンブリレンズにより提供される第１の画像解像度が、第２のカメラモジュールおよび第２のアセンブリレンズにより提供される第２の画像解像度よりも低い、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４４９】
第１の顕微鏡視野が、第２の顕微鏡視野と重なる、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５０】
第１の顕微鏡視野と第２の顕微鏡視野との重なる量が、１％〜９０％である、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５１】
第１の顕微鏡視野が、第２の顕微鏡視野と重ならない、いずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５２】
第１のアセンブリレンズおよび第２のアセンブリレンズの各々が、試料によって散乱または放射される光を受光するように配置されている、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５３】
第１の顕微鏡視野が、第２の顕微鏡視野よりも小さい、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５４】
第１のアセンブリレンズの画角が、第２のアセンブリレンズの画角よりも小さい、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５５】
第１のアセンブリレンズの画角と第２のアセンブリレンズの画角の比率が、１．１〜１０００である、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５６】
第１のアセンブリレンズへの、または第１のアセンブリレンズからの第１の照明経路に配置される第１の光学フィルタと、
第２のアセンブリレンズへの、または第２のアセンブリレンズからの第２の照明経路に配置される第２の光学フィルタと、
を備える、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５７】
第１の光学フィルタが、第１の波長範囲をフィルタするように構成され、第２の光学フィルタが、第２の波長範囲をフィルタするように構成され、第１の波長範囲が、第２の波長範囲とは異なる、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５８】
第１のアセンブリレンズへの、または第１のアセンブリレンズからの第１の照明経路に配置される第１の偏光子と、
第２のアセンブリレンズへの、または第２のアセンブリレンズからの第２の照明経路に配置される第２の偏光子と、
を備える、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４５９】
第１の偏光子および第２の偏光子が、異なる偏光依存性光透過特性および遮断特性を有する、実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリ。
【０４６０】
先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の光学アセンブリと、携帯電子デバイスと、を備える、装置。
【０４６１】
携帯電子デバイスがスマートフォンである、実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４６２】
携帯電子デバイスが、第１のカメラモジュールから得られる第１の画像を、第２のカメラモジュールから得られる第２の画像と計算的に統合するように構成されている、実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４６３】
試料を２つのプレート間で圧縮することであって、２つのプレートが、スペーサのアレイによって互いに分離され、そのうちの少なくとも１つが基準マークを有する、前記圧縮することと、
カメラおよび少なくとも１つのレンズを備える撮像システムを使用して、試料の複数の画像を取得することであって、各画像が、試料の厚さ内の異なる物体平面に対応する、前記取得することと、
基準マークの１つ以上に基づいて、各画像を計算的に分析して対応する物体平面に関する情報を決定することと、
複数の画像および対応する物体平面に関する情報に基づいて、試料の３次元画像を計算的に構築することと、
を含む、撮像方法。
【０４６４】
対応する物体平面に関する決定された情報が、撮像システムに対する物体平面の深さを含む、実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４６５】
スペーサの少なくともいくつかが各々、基準マークを有する、いずれかの実施形態２の実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４６６】
対応する物体平面に関する決定された情報が、撮像システムに対する物体平面の深さおよび配向を含む、実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４６７】
各画像の計算分析が、基準マークの１つ以上の焦点ぼけの程度を決定することを含む、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４６８】
各画像の計算分析が、基準マークの複数のものの各々の深さをそのような各基準マークの焦点ぼけの程度に基づいて決定することと、基準マークの決定された深さに基づいて撮像システムに対する対応する物体平面の深さおよび配向を決定することと、を含む、実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４６９】
基準マークが、プレートの少なくとも１つに垂直な軸に関して回転対称ではない、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７０】
各画像の計算分析が、撮像システムに対する軸の周りの基準マークの１つ以上の回転配向を決定することを含む、実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７１】
各画像の計算分析が、基準マークに関する画像情報を、基準マークに関する先験的知識と比較することを含む、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７２】
基準マークに関する先験的知識が、各基準マークの形状およびプレートに対する各基準マークの位置のうちの１つ以上に基づく、実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７３】
スペーサが柱である、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７４】
複数の画像の取得が、試料を挟むプレートに対して撮像システムの１つ以上の構成要素を移動させることを含む、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７５】
３次元画像の計算構築が、焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を処理することを含む、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７６】
焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を処理することが、帯域通過フィルタを使用することを含む、実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７７】
取得画像が、カメラにおいて試料に向けられていない参照光と試料からの光を組み合わせることにより形成される干渉画像に対応する、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の撮像方法。
【０４７８】
カメラおよび少なくとも１つのレンズを備える撮像システムと、
撮像システムに対して試料カートリッジを支持するための試料ホルダであって、２つのプレートを備える試料カートリッジが、スペーサのアレイによって互いに分離され、スペーサの少なくとも１つが基準マークを有し、撮像される試料が２つのプレート間で圧縮されるように構成されている、前記試料ホルダと、
試料ホルダおよびカメラに結合され、撮像システムを使用して試料の複数の画像を取得するように構成された、処理および制御システムであって、各画像が試料の厚さ内の異なる物体平面に対応する、前記処理および制御システムと、
を備え、
処理および制御システムは、
基準マークの１つ以上に基づいて、各画像を計算的に分析して対応する物体平面に関する情報を決定し、
複数の画像および対応する物体平面に関する情報に基づいて、試料の３次元画像を計算的に構築する
ようにさらに構成されている、撮像装置。
【０４７９】
対応する物体平面に関する決定された情報が、撮像システムに対する物体平面の深さを含む、実施形態のいずれかに記載の撮像装置。
【０４８０】
スペーサの少なくともいくつかが各々、基準マークを有する、実施形態またはのいずれかに記載の撮像装置。
【０４８１】
対応する物体平面に関する決定された情報が、撮像システムに対する物体平面の深さおよび配向を含む、実施形態のいずれかに記載の撮像装置。
【０４８２】
各画像の計算分析が、基準マークの１つ以上の焦点ぼけの程度を決定することを含む、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４８３】
各画像の計算分析が、基準マークの複数のものの各々の深さをそのような各基準マークの焦点ぼけの程度に基づいて決定することと、基準マークの決定された深さに基づいて撮像システムに対する対応する物体平面の深さおよび配向を決定することと、を含む、実施形態２０のいずれかに記載の装置。
【０４８４】
基準マークが、プレートの少なくとも１つに垂直な軸に関して回転対称ではない、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４８５】
各画像の計算分析が、撮像システムに対する軸の周りの基準マークの１つ以上の回転配向を決定することを含む、実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４８６】
各画像の計算分析が、基準マークに関する画像情報を、基準マークに関する先験的知識と比較することを含む、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４８７】
基準マークに関する先験的知識が、各基準マークの形状およびプレートに対する各基準マークの位置のうちの１つ以上に基づく、実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４８８】
スペーサが柱である、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４８９】
制御システムが、複数の画像を取得するために、試料を挟むプレートに対して撮像システムの１つ以上の構成要素を移動させるように構成されている、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４９０】
３次元画像の計算構築が、焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を処理することを含む、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４９１】
焦点ずれの特徴を除去するために各取得画像を処理することが、帯域通過フィルタを使用することを含む、実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４９２】
取得画像が、カメラにおいて試料に向けられていない参照光と試料からの光を組み合わせることにより形成される干渉画像に対応する、先行するいずれかの実施形態のいずれかに記載の装置。
【０４９３】
さらなる他の実施形態
本発明は、様々な構成要素が互いに矛盾しない限り、複数の方法で組み合わせることができる様々な実施形態を含む。実施形態は、単一の発明出願とみなされるべきであり、各出願は、個別に独立しているものとしてではなく、参考文献として他の出願を有し、その全体およびすべての目的のためにも参照される。これらの実施形態は、現在の出願の開示だけでなく、本明細書で参照されるか、組み込まれるか、または優先権が主張される文書も含む。
【０４９４】
（１）定義
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法の説明に使用される用語は、現在の出願、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において定義されている。
【０４９５】
「ＣＲＯＦカード（ＣＲＯＦ  Ｃａｒｄ）（またはカード（ｃａｒｄ））」、「ＣＯＦカード」、「ＱＭＡＸカード」、「Ｑカード」、「ＣＲＯＦデバイス」、「ＣＯＦデバイス」、「ＱＭＡＸデバイス」、「ＣＲＯＦプレート」、「ＣＯＦプレート」、および「ＱＭＡＸプレート」という用語は、交換可能であるが、例外として、いくつかの実施形態では、ＣＯＦカードはスペーサを備えておらず、また、これらの用語は、異なる構成（開放構成および閉鎖構成を含む）へと互いに対して移動可能な第１のプレートと、第２のプレートと、を備え、かつプレート間の間隔を調節するスペーサ（ＣＯＦカードのいくつかの実施形態を除く）を備えるデバイスを指す。「Ｘプレート」という用語は、ＣＲＯＦカードの２つのプレートのうちの１つを指し、スペーサはこのプレートに固定されている。ＣＯＦカード、ＣＲＯＦカード、およびＸプレートのさらなる説明は、２０１７年２月７日に出願された仮出願第６２／４５６０６５号に記載されており、すべての目的のためにその全体が本明細書に組み込まれる。
【０４９６】
（２）Ｑカード、スペーサ、および均一な試料厚さ
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法は、試料の検出、分析、および定量化のために、Ｑカード、スペーサ、および均一な試料厚さの実施形態を含むか、または使用することができる。いくつかの実施形態では、Ｑカードは、試料の少なくとも一部を非常に均一性の層にするのに役立つスペーサを備える。スペーサの構造、材料、機能、変形、および寸法、ならびにスペーサおよび試料層の均一性は、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０４９７】
（３）ヒンジ、開口ノッチ、陥凹端部、およびスライダ
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法は、試料の検出、分析、および定量化のために、Ｑカードを含むか、または使用することができる。いくつかの実施形態では、Ｑカードは、Ｑカードの操作および試料の測定を容易にするのに役立つヒンジ、ノッチ、陥凹、およびスライダを備える。ヒンジ、ノッチ、陥凹、およびスライダの構造、材料、機能、変形、および寸法は、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０４９８】
（４）Ｑカード、スライダ、およびスマートフォン検出システム
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法は、試料の検出、分析、および定量化のために、Ｑカードを含むか、または使用することができる。いくつかの実施形態では、Ｑカードは、カードがスマートフォン検出システムによって読み取られることを可能にするスライダとともに使用される。Ｑカード、スライダ、およびスマートフォン検出システムの構造、材料、機能、変形、寸法、および接続は、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０４９９】
ＱＭＡＸのいくつかの実施形態では、プレートの一方または両方の試料接触領域は、ＣＯＦ後にどれだけのフローが発生したかを監視するように構成された圧縮オープンフロー監視表面構造（ＭＳＳ）を備える。例えば、いくつかの実施形態では、ＭＳＳは、試料中の成分（例えば、血液中の血球）に摩擦を引き起こす浅い正方形のアレイを備える。試料のいくつかの成分の分布を確認することにより、ＣＯＦ下で試料およびその成分のフローに関連する情報を得ることができる。
【０５００】
ＭＳＳの深さは、突出またはウェルのいずれかの形態で、スペーサの高さの１／１０００、１／１００、１／１００、１／５、１／２、または任意の２つの値の範囲であり得る。
【０５０１】
（５）検出方法
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法は、様々な種類の検出方法を含むか、または様々な種類の検出方法において使用され得る。検出方法は、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０５０２】
（６）標識
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法は、分析物検出に使用される様々な種類の標識を用いることができる。標識は、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０５０３】
（７）分析物
本明細書に開示されるデバイス、システム、および方法は、様々な種類の分析物（バイオマーカーを含む）の操作および検出に適用することができる。分析物およびは、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０５０４】
（８）用途（分野および試料）
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法は、様々な用途（分野および試料）に使用することができる。用途は、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０５０５】
（９）クラウド
本明細書で開示されるデバイス、システム、および方法は、データの転送、保存、および／または分析のためにクラウド技術を用いることができる。関連クラウド技術は、本明細書に開示されるか、またはそれぞれ２０１６年８月１０日および２０１６年９月１４日に出願されたＰＣＴ出願（米国指定）第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４５４３７号および第ＰＣＴ／ＵＳ０２１６／０５１７７５号、２０１７年２月７日に出願された米国仮出願第６２／４５６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４２６０６５号、２０１７年２月８日に出願された米国仮出願第６２／４５６５０４号（これらの出願のすべてはすべての目的のためにそれらの全体が本明細書に組み込まれる）において列記、記載、および要約されている。
【０５０６】
追加の留意点
本開示による本発明の主題のさらなる例は、以下に列挙される段落に記載される。
【０５０７】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別様に明確に指示しない限り、例えば、「単一」という語が使用されない限り、複数の指示対象を含むことに留意しなければならない。例えば、「分析物」への言及は単一の分析物および複数の分析物を含み、「捕捉剤」への言及は単一の捕捉剤および複数の捕捉剤を含み、「検出剤」への言及は単一の検出剤および複数の検出剤を含み、「剤」への言及には、単一の剤および複数の剤を含む。
【０５０８】
本明細書で使用される「適応された」および「構成された」という用語は、要素、構成要素、または他の主題が所与の機能を実行するように設計および／または意図されることを意味する。したがって、「適応された」および「構成された」という用語の使用は、所与の要素、構成要素、または他の主題が所与の機能を単に実行する「ことができる」ことを意味すると解釈されるべきではない。同様に、特定の機能を実行するように構成されていると列挙されている主題は、加えてまたは代替として、その機能を実行するように作動するものとして説明され得る。
【０５０９】
本明細書で使用される、「例えば」という語句、「例として」という語句、ならびに／または単に「例」および「例示」という用語は、本開示による１つ以上の構成要素、特徴、詳細、構造、実施形態、および／または方法に関して使用される場合、記載される構成要素、特徴、詳細、構造、実施形態、および／または方法が、本開示による構成要素、特徴、詳細、構造、実施形態、および／または方法の例示的で非排他的な例であることを伝えることを意図している。したがって、説明される構成要素、機能、詳細、構造、実施形態、および／または方法は、限定的、必須、または排他的／網羅的であることを意図しておらず、構造的および／または機能的に類似および／または同等の構成要素、機能、詳細、構造、実施形態、および／または方法を含む他の構成要素、機能、詳細、構造、実施形態、および／または方法も、本開示の範囲内である。
【０５１０】
本明細書で使用される、２つ以上の実体のリストに関して「〜の少なくとも１つ」および「〜の１つ以上」という語句は、実体のリスト内の実体の任意の１つ以上を意味し、実体のリスト内に具体的に列記されているあらゆる実体の少なくとも１つに限定されない。例えば、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」（または、同等に「ＡまたはＢの少なくとも１つ」、または同等に「Ａおよび／またはＢの少なくとも１つ」）は、Ａのみ、Ｂのみ、またはＡおよびＢの組み合わせを指す場合がある。
【０５１１】
本明細書で使用される、第１の実体と第２の実体との間に置かれる「および／または」という用語は、（１）第１の実体、（２）第２の実体、ならびに（３）第１の実体および第２の実体の１つを意味する。「および／または」により列記された複数の実体は、同じように、つまり、そのように結合された実体の「１つ以上」と解釈されるべきである。具体的に特定されたそれらの実体に関連するか無関係であるかにかかわらず、「および／または」節で具体的に特定された実体以外に、他の実体が任意選択で存在する場合がある。
【０５１２】
数値範囲が本明細書で言及される場合、本発明は、エンドポイントが含まれる実施形態、両方のエンドポイントが除外される実施形態、および一方のエンドポイントが含まれ他方が除外される実施形態を含む。特に指定のない限り、両方のエンドポイントが含まれると想定するべきである。さらに、特に指示のない限り、または文脈および当業者の理解から明白でない限り。
【０５１３】
任意の特許、特許出願、または他の参考文献が、参照により本明細書に組み込まれ、かつ（１）本開示の組み込まれていない部分または他の組み込まれた参考文献のいずれかと矛盾する方法で用語を定義する場合、および／または（２）本開示の組み込まれない部分または他の組み込まれた参考文献のいずれかと別様に矛盾する場合、本開示の組み込まれていない部分が優先するものとし、本明細書における用語または組み込まれた開示は、その用語が定義されている、および／または組み込まれた開示が元々存在していた参考文献に関してのみ優先するものとする。
【０５１４】
他の実施形態
本発明はその詳細な説明と併せて説明されてきたが、前述の説明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を例示するものであり、限定するものではないことを理解されたい。
【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−Ａ】
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【図１６−Ｂ】
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【図１６−Ｃ】
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【図１６−Ｄ】
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【図１６−Ｅ】
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【図１７−Ａ】
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【図１７−Ｂ】
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【図１８】
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【図１９−Ａ】
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【図１９−Ｂ】
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【図１９−Ｃ】
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【国際調査報告】
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