JP2000501844A - 顕微鏡スライドの自動走査 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 一連の顕微鏡スライド（Ｓ）を自動的に撮像する装置が提供される。スライドは、キャリアの中に設けられていて、カセットの中に装填される。スライドローダ（２）の中の第１のカセットからのスライドキャリアが、カセットから装填ステーションの中に排出され、その後、アクチュエータによって、顕微鏡の対物レンズ（６）の下方のステージの上に動かされる。顕微鏡の対物レンズは、スライド上のサンプルの円形領域の副領域を画像センサ（１０）に撮像し、その後、画像は、ディジタル化されて記憶される。ステージ（４）は、ステージ用のキャリア（２４）が直線的に動く際に、モータ（２２）によって同時に回転され、これにより、サンプル領域の副領域の渦巻状走査が行われる。上記副領域は、エンコーダ（２５）からの信号によって決定される走査の間のインターバルでサンプル領域を照射するストロボランプ（１２）を用いて順次撮像される。上記渦巻状走査の反対方向に実行することのできる予備走査を用いて、走査の間に使用される焦点アクチュエータ（１８）用の焦点データを得ることができる。次のスライドキャリアが走査のためにステージ上に装填されると、以前のキャリアは、シュートの中に排出され、そこから、以前のキャリアは、アクチュエータにより、第１のカセットにおけると同じ向きで別のカセットの中に挿入される。

Description

【発明の詳細な説明】 顕微鏡スライドの自動走査 本発明は、例えば、「パパニコラウスミア」の自動処理操作において、サンプ ルの自動スクリーニング又は予備スクリーニングを行って、異常性又は関心のあ る特定の特徴を認識するのに適したデータを生成するための、顕微鏡スライドの 自動走査技術に関するが、多数のサンプルを検査するどのような用途にも広く応 用することができる。 顕微鏡スライドの走査を行うための周知の装置は、一般的に、顕微鏡ステージ を備えており、この顕微鏡は、顕微鏡の対物レンズに対して相対的に、スライド を２つの直交軸線（Ｘ軸及びＹ軸）の上で動かす（これにより、正確な位置決め 及び／又はラスタ走査を行う）ための手段を有しており、この手段は、第３の直 交軸線（Ｚ軸）の上で動いて、自動焦点合わせを行うこともできる。そのような 装置の例が、米国特許第５，３６７，４０１号（Saulietz）に開示されている。 そのような装置（例えば、上記Saulletzの特許に記載される装置）は、回転ステ ージを備えることもでき、これにより、一連のスライドの位置決め、あるいは、 複数のスライドの一連の位置における位置決めが容易になる。 一連のスライドを顕微鏡ステージへ搬送し、そのようなスライドを走査の後に 取り除いて保管するための手段も必要である。そのような装置は、米国特許第４ ，１５９，８７５号（Hauser）、米国特許第４，２４８，４９８号（Georges） 、及び、米国特許第４，５０１，４９５号（Faulkner）に開示されている。 自動化された装置においては、検査の間にスライドをステージと一定の関係で 取り外し可能に固定するための手段も必要である。この目的のために、真空チャ ックが、例えば、米国特許第４，５０８，４３５号（Graham et al．）、及び、 米国特許第４，９８１，３４５号（Berry et al.）に提案されている。そのよう なチャックは、可撓性の真空接続部を用いることによって、ステージのＸ軸方向 の運動及びＹ軸方向の運動を許容するが、回転方向の運動は許容しない。 サンプル（特に、益々使用されるようになっているある種のスライド準備技術 により生ずるような、円形又は円盤状のサンプル、あるいは、スライド上の概ね 円形の領域の場合）を検査する時には、そのようなサンプルの関心のある領域を 連続的に渦巻状に走査することができるという利点がある。従って、米国特許第 ４，６７４，８７５号（Koizuml）は、通常の顕微鏡と組み合わせて使用される ものではないが、渦巻状経路を用いてディスクの表面を走査して欠陥を調べるた めの装置を開示しており、一方、米国特許第４，５８９，７４１号（Clegg）は 、手動操作型の顕微鏡ステージを開示しており、この顕微鏡ステージにおいては 、顕微鏡の対物レンズの焦点がスライドの表面の渦巻状経路に追従するように、 サンプルが動かされる。上記渦巻状運動は、単一の操作ノブによって行われ、ま た、位置カウンタと組み合わせることによって、単一のノブを操作し且つ単一の カウンタを読み取ることにより、スライド上の任意の点にアクセスし且つそのよ うな点を特定することができる。 本発明の目的は、顕微鏡用の自動走査装置を提供し、ステージの上のスライド 又はサンプルの概ね円形の領域の走査を簡単にすると同時に、ステージに対する スライドの自動的な前進及びその後の解放、及び、ステージの下からのスライド の照射を容易にし、更に、当該装置を通してのスライドのハンドリングを簡単に することである。 従って、本発明は、添付の請求の範囲に記載され、また、本発明の好ましい実 施例に関する以下の説明において詳細に説明される、スライド自動走査装置を提 供する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のスライド走査装置を組み込んだ自動顕微鏡装置の概略図であ り、 図２は、本装置に組み込まれたスキャナ機構の下方及び−側部から見た斜視図 であり、 図３は、スライドの前進方向に沿って取ったスキャナ機構の垂直断面図であり 、 図４は、上記スライドの前進方向に対して直交する方向に沿って取ったスキャ ナ機構の垂直断面図であり、 図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃはそれぞれ、スライドホルダの平面図、底面図及び 端面図であり、 図６は、スライドローダの側面図であり、 図７は、スライドレシーバの側面図であり、 図８は、スライドローダの平面図であり、 図９Ａ及び図９Ｂはそれぞれ、スライドカセットの斜視図及び側面図である。 図１を参照すると、一連の顕微鏡スライドを撮像するための装置が図解的に示 されている。この装置においては、スライドＳは、スライドローダ２から顕微鏡 の光学系６の下方のステージ４の上の所定位置まで前進される。上記スライドは 、走査の間には、真空チャック（図３参照）によって、ステージの上に固定され ており、該ステージからスライドレシーバ８に排出される。 顕微鏡の光学系６は、適正に焦点合わせされると、スライドの小さな（スライ ドによって担持されていて当該光学系の光学軸が交差しているサンプルの全面積 よりもかなり小さい）領域の画像をセンサ１０に形成する。センサ１０は、一般 的に、電荷結合素子（ＣＣＤ）のアレイ、あるいは、上記小さい領域の多数のピ クセル画像を形成することのできる他の撮像用光学アレイである。上記小さい領 域は、スライドのサンプル領域の副領域（更に分割された領域）と見なすことが でき、この副領域は、円形であると仮定する。そのような円形の領域は、現在の スライド準備技術においては、益々多く用いられるようになっている。後に説明 する装置によって実行される渦巻状走査の分解能に応じて、上記センサは、単一 のピクセル装置とすることができるが、合理的な走査速度及び分解能を得るため には、複数のピクセル装置が好ましい。一般的に、撮像されるサンプルの副領域 は、ストロボランプ１２の閃光すなわちフラッシュによって照射される。上記ス トロボランプは、センサ・アレイ上に電荷画像を生成するために、ステージの走 査運動を「完全に停止」させるに十分な短い持続時間を有している。上記アレイ は、次のフラッシュの前のインターバルの間に走査されて画像データを収集する 。この画像データは、デジタイザ１４に送られ、そこらから画像記憶装置１６に 送られる。 ストロボランプの光線は、図４に示すように、光ファイバ光導体９２によって 、スライドＳのサンプル領域付近に導くことができる。実際には、光学系６は、 ビ ーム・スプリッタとフィルタとを備えることができ、また、センサ１０は、画像 の種々のスペクトル成分を受け取る複数の感光アレイを備えることができる。 適正なアレイ走査技術、ディジタル化技術、及び、記憶技術は、周知であり、 ここで詳細に説明する必要はない。 光学系６の焦点合わせは、自動焦点アクチュエータ１８によって行われるのが 好ましい。焦点アクチュエータ１８、センサ制御装置及びデジタイザ１４、記憶 装置１６、及び、ストロボ１２は、制御コンピュータ２０からの信号の制御下で 作動される。後に説明するように、上記制御コンピュータは、ステージ５と、ア センブリ２、８と、真空チャックとを動かすモータ２２をも制御し、この制御は 、本明細書で説明する各動作を適正に順序づける通常のタイプの制御プログラム を用いて行われる。 後に詳細に説明するように、ステージ４は、モータ２２及びエンコーダ２６を 支持しているキャリア２４によって、管状のシャフト（このシャフトを通じてス テージ上に支持されているスライドが照射される）に支持されている。上記エン コーダは、位置信号を発生し、この位置信号は、制御コンピュータ２０に与えら れて、該制御コンピュータに走査の進行状況を知らせる。キャリア２４は、光学 系６を支持するフレーム２６の中に支持されていて、一定の方向（説明の都合上 、装置を通るスライドの移動方向であると仮定する）に直線運動を行うようにな っている。この直線運動は、後に例示する機械的な駆動装置によって、モータ２ ２によるキャリア２４の回転運動に対して直接的に関係づけられており、これに より、スライドＳがキャリア２４に固定されている時に上記モータが作動すると 、スライドのサンプル領域は、光学系６の光学軸に対して相対的に動き、従って 、上記光学軸は、サンプル領域の上の渦巻状の走査経路に追従することになる。 例えば、センサ１０が、光学系６の対物レンズの光学軸に隣接するサンプルの０ ．５平方ミリメートルの領域の拡大された画像を受け取るＣＣＤアレイであり、 また、キャリア２４が、ステージ４の各移動毎に０．５ｍｍだけ直線的に動くと 仮定すると、ステージが１２回転すると、直径が１２ｍｍのサンプル領域の全表 面の渦巻状走査が行われることになる。ランプ１２が１回転当たり８０回点滅す る場合には、ＣＣＤによって生成される画像は、サンプルの外側であっても、若 干 重なり合うことになるが、そのような重なり合う度合いは、中心に向かうに従っ て増大する。ＣＣＤアレイのラスタ走査が、サンプル領域の中心に対してそれぞ れ概ね半径方向及び概ね接線方向である直交する走査であり、また、モータ速度 が一定であると仮定すると、渦巻状走査がサンプルの中心に向かって内方に移動 する際のストロボの点滅のインターバルを増大させることにより、走査の内側部 分における重なり合いを減少させることができ、これにより、一連のＣＣＤ走査 を蓄積することにより、サンプル領域を完全にカバーすることが可能になる。従 って、サンプル領域の走査を、ＣＣＤアレイの寸法に依存する係数だけ増大する 分解能で、得ることができる。例えば、５１２×５１２のピクセルを有するアレ イであると仮定すると、上述の例における分解能は、１ミクロンになる。渦巻状 走査が進行している間のストロボのインターバルの選択は、制御コンピュータ２ ０がエンコーダ２６から受け取るデータに従って、上記制御コンピュータにより 容易に計算するか、あるいは、上記制御コンピュータによりテーブルから容易に 読み取ることができる。 ここで図２乃至図４を参照してと、ステージ４、キャリア２４、及び、フレー ム２６を組み込んだ走査機構を以下に詳細に説明する。 ステージ４は、管状のシャフト３２の上方端に形成されていて直径方向に対向 する頂面を有しており、これら頂面は、スライド軸受領域３０を構成している。 真空チャンバ３４が、上記スライド軸受領域に開口していて、走査作業の間にス ライドを固定する真空チャックを形成している。真空は、シャフト３２を包囲す ると共に回転シール３８によって上記シャフトに密封されている非回転型の真空 マニホールド３６を通して、上記シャフトの壁部に形成されたチャンバ３４に与 えられる。上記真空マニホールドは、ネジ４０によってキャリアプレート４２に 固定されていて、キャリア２４の上方壁を形成しており、該キャリアは、更に、 ネジ４６によってこのキャリアに固定されたハウジング４４を備えている。シャ フト３２は、ローラベアリング４８、５０によって回転されるようにキャリアの 中で支持されている。ネジ５２によって領域３０の両側でシャフト３２の頂部に 固定されているのは、ガイド５４であって、これらガイドは、ステージ４に対し て相対的に移動する際に、スライドキャリア１００のサイドフレーム１１２の長 手方向の縁部に係合して（図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ参照）、スライドの横方向の位置 決めを制御する。 キャリア２４は、ステージを横断するスライドの運動方向に対して平行に移動 するように、キャリアプレート４２に取り付けられたガイド５６によって、フレ ームの中に支持されており、上記ガイド５６は、プレート６０に固定された相補 的なガイド５８に係合して、フレーム２６の一部を構成している。 ハウジング４４の中には、モータ２２のステータ６２が固定されており、上記 モータのロータ６３は、シャフト３２に固定されている。ハウジングの中には、 光学的なシャフトエンコーダも設けられており、このシャフトエンコーダは、プ ロジェクタ６４と、ハウジングに固定された光学的なピックアップ６５と、シャ フト３２に固定されたインデックス・マーキングを有する透明なエンコーダホイ ール６６とを備えている。 ベアリング５０の下方でシャフトの底部に固定されているのは、チェーンホイ ール６８であって、このチェーンホイールは、キャリア２４をフレーム２６のプ レート６０に対して相対的に前進させる、図２に示す機構を駆動する。キャリア プレート４２に固定されたブラケット７０が、ベアリング７４、７６のスピンド ル７２を支持しており、上記ベアリングの少なくとも一方はスラストベアリング であって、上記スピンドルが上記キャリアに対して相対的に長手方向に運動する のを制限し、且つ、上記スピンドルの回転運動を許容している。スピンドルのテ ール部分７８には、プレート６０に固定されたブラケット８２の中に固定された ナット８０に係合する精密ネジ部が設けられている。上記スピンドルは、チェー ン８５を通じて、チェーンホイール８４によって駆動され、上記チェーンは、チ ェーンホイール６８、並びに、ブラケット９０によってキャリアから支持されて いるアイドルホイール８６、８８に係合している。 好ましいスライドローダ機構及びスライドレシーバ機構が、図６乃至図８に詳 細に示されている。これらの機構は、個々のスライドを収容するキャリア、並び に、スライドキャリアの組を収容するカセットと協働して作動するので、図５Ａ 、図５Ｂ及び図５Ｃ、並びに、図９Ａ及び図９Ｂを参照して以下に説明する。 図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃを参照すると、スライドキャリア１００は、寸法的 な安定性を有すると共にキャリアに限定された長手方向の可撓性を与える合成樹 脂（例えば、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ））から 成形されている。上記キャリアは、矩形状の顕微鏡スライドＳを収容するための 矩形状の開口を形成する概ね矩形状のフレームを備えており、上記顕微鏡スライ ドの上には、走査されるサンプルＣ（図８参照）が準備されていてカバーガラス によって保護されている。キャリアの一方の端壁部１０２は、凸状の内側形状を 有していると共に、切り抜き部に隣接して切り抜き部１０６が形成されており、 これにより、スライド収容開口に隣接して、凸型でアーチ状の弾性部材１０４を 残しており、この弾性部材の壁部の凸型形状は、その自由な状態において、上記 開口に侵入してスライドを収容するようになっている。スライドのスペースに弾 性的に侵入する他の構成の部材を用いることもできる。他方の端部壁１０８には 、スライドの端部の上面に係合するタブ１１０が設けられており、一方、側壁１ １２には、スライドの下面のコーナー部に係合するタブ１１４、１１６と、スラ イドの上面の長手方向の縁部に係合する中間タブ１１８とが設けられている。ス ライドをキャリアの中に挿入するために、上記キャリアを長手方向に若干撓ませ 、スライドの端部を上方からタブ１１４、１１８の間に挿入して壁部１０に圧接 させて、該壁部を十分に撓ませ、これにより、スライドの他端部をタブ１１０を 越えて動かしてタブ１１６に係合させることができるようにする。スライドキャ リアがステージ４の上を移動する際に上記ステージ４の軸受領域３０に干渉しな いようにするに十分な幅及び深さまで、端部壁１０２、１０８の下面を参照符号 １２０の点において凹陥させ、これにより、真空チャンバ３４がスライドに直接 作用するようにすると同時に、キャリアの側壁１１２がガイド５４によって案内 されるようにする。キャリアの壁部には、種々の凹所１２２、１２４、１２６が 設けられており、これら凹所は、キャリアを位置決めして、不適切な向き（すな わち、上下方向又は回転方向が間違っている）のキャリアを検知することができ る。キャリアの壁部、あるいは、スライド自体が、認識コードを担持することが でき、例えば、スキャナによって使用されるバーコード、あるいは、光学式文字 読取装置によって使用されるバーコードを担持することができる。 そのようなスライドキャリアを用いると、スライドの破損を防止でき、ハンド リングの際の安全性を高め、ハンドリングの際のジャミングの危険性を減少し、 スライド同士の接触を防止するという利点があり、これらの利点は、損傷を防止 するために望ましいだけではなく、スライドの準備に使用される封入剤によるス ライド同士の接合の危険性を避けるためにも望ましいものである。 スライドが装填されたスライドキャリアは、カセット２００の中に保管されて いる。そのようなカセットの現時点において好ましい実施例が、図９Ａ及び図９ Ｂに示されている。これらのカセットは、キャリア１００の幅を受け入れるよう に隔置された長手方向の側壁２０２と、底部壁２０４と、端部壁２０６とを備え ており、他端部は開放されている。サポートブロック２０８が、カセットの長手 方向に運動するように、レール２１０によって底部壁に支持されている。スライ ドキャリア１００を通過させる十分な幅を有するスロット２１２が、端部壁２０ ６に隣接して底部壁２０４に形成されており、これにより、ブロック２０８の作 用によって端部壁に対して平坦に圧接されたスライドキャリアを上記スロットを 通して下方に押すことができる。端部壁２０６には、その頂縁部に隣接して、内 部凹所２１４が形成されており、この内部凹所は、残りの壁部までの傾斜した遷 移部２１６を有している。これにより、キャリアの端部を下方に動かして凹所２ １４の中に入れ、その後、外部のプッシャ部材３０８又は４０８からの圧力の作 用により、ブロック２０８によって端部壁２０６に向かって押圧されたスライド の前方部のスロット２１２に向かって下方に押すことができる。上記プッシャ部 材は、カセットの開口端を通して（鎖線で示すように）引き抜くことができ、こ れにより、上記カセットのスライドローダ又はスライドレシーバに対する装着又 は脱着を可能にしている。 ここで図６及び図８を参照すると、スライドローダ２は、ブラケット３０２、 ３０４によってフレーム２６に取り付けられたサブフレーム３００を備えており 、該サブフレームは、図示のようにその壁部２０６を右側に向けたカセット２０ ０を収容するためのプラットフォーム３２４を支持している。上記サブフレーム に取り付けられた空圧アクチュエータ３２０のプッシュロッド３２１が、プッシ ャ部材３０８をカセットのブロック２０８に圧接させており、上記プッシュロッ ドを作動させて、上記部材３０８をカセットから引き抜いて、該カセットをプラ ッ トフォーム３２４に載置したり該プラットフォーム３２４から取り外すことがで きる。空圧アクチュエータ３０６は、プッシャ部材３１２を支持するピストンロ ッド３１０を有している。このピストンロッドは、上記アクチュエータが収縮す ると、下方に駆動されて、端部壁２０６に接しているスライド１００（カセット の中には１つのスライドだけが示されている）を下方に駆動してスロット２１２ に入れる。その後、上記スライドは、該スライド又はそのキャリアに付されてい るコードを読み取るようになっているバーコードリーダ又は光学式文字読取装置 の如きスキャナ３２２を通る一連の位置を通過して湾曲したシュート３３０を通 ってスライド感知ステーション３１４に入る。このスライド感知ステーションに おいては、センサ３１６、３１８が、スライドの存在、並びに、凹所１２２、１ ２４で示されるスライドの向きを感知する。 ステージ４が、ガイド５４をステーション３１４に整合させるように位置決め されていると仮定すると、ステーション３１４に位置しているスライドは、サー ボ制御される電動アクチュエータ３２６によって、ガイド５４の中に突出するこ とができる。上記電動アクチュエータは、センサ３１６、３１８の制御下でスラ イドキャリアをステーション３１４からガイド５４の中に突出させるプランジャ ３２８を作動させ、これにより、スライドキャリアをガイド５４の既知の位置ま で前進させる。スライドは、真空チャンバ３４（図３参照）によって、上記ガイ ドの中でステージ４に一時的に固定することができる。 以前のスライドキャリアがガイド５４の中にある場合には、入ってきたキャリ アは、以前のキャリアをガイドから右側へ突出させて、図７に示すようにスライ ドレシーバ機構の中に入れる。上記以前のキャリアは、その後、ブラケット４０ ４によってフレーム２６に取り付けられている上記レシーバ機構のサブフレーム ４００によって支持されているシュート４０２の中に落下する。上記以前のキャ リアは、その下方端がカセット２００の端部の凹所２１４に入るまで、上記シュ ートを落下して、プッシャ部材４０６の下方の位置に到達する。その後、空圧ア クチュエータ４１０を作動させて、上記プッシャ部材を下方に動かしてスライド ホルダに圧接させることができる。これにより、上記プッシャ部材の下方端は傾 斜部２１６を降下して、ブロック２０８、及び、該ブロックによって既に支持さ れている総てのスライドホルダを、空圧アクチュエータ４１２によりプッシャ部 材４０８に与えられる圧力に抗して、図面の左側へ移動させて、カセットをプラ ットフォーム４１４に載置する又は該プラットフォームから取り除くことのでき る位置まで動かす。 本装置を使用する際には、走査すべきスライドを上述のようにホルダ１００に 挿入する。これらホルダは、共通の向きでカセットの中に装填され、標本は、カ セットの壁部２０６の方を向く。アクチュエータ３２０を作動させて、プッシャ ３０８を最も左側（図示のように）の位置へ動かし、これにより、装填されたカ セットをプラットフォーム３２４の上に置くことができる。アクチュエータ４１ ２を同様に作動させて、空のカセットをプラットフォーム４１４の上に置き、そ の後、上記アクチュエータを作動させ、プッシャ３０８、４０８を通じて、各カ セットの中のブロック２０８に穏やかな圧力を与えることができる。 走査作業を開始するために、アクチュエータ３０６を作動させてそのピストン ロッドを後退させ、プッシャ部材３１２によりスライドキャリアを下方に押して 、プラットフォーム３２４の上のカセットのスロット２１２を通過させる。これ により、上記キャリア、及び、該キャリアが担持しているスライドが、スキャナ ３２２を通過し、これにより、上記スライドから収集される画像データを含む認 識情報が収集されて記憶される。スライドキャリア１００は、シュート３２６に よってステーション３１４の中に導かれる。該ステーションにスライドが到達し たことが感知されると、アクチュエータ３１６が作動されて、スライドをステー ジ４のガイド５４の中に押し込む。上記キャリアは、フレーム２６に対する移動 経路の一端部にあるホームポジションに位置しており、上記ガイドは、ステーシ ョン３１４のガイドに整合されている。既にステージの上にある総てのスライド は、スライドレシーバ機構８の中に入って、プラットフォーム４１４に装備され たカセットの中に保管される。アクチュエータ３１６が作動されて、スライドの 上のサンプルＣの中心を、光学系６（図８参照）の光学軸の上にあるキャリア１ ００に入れる。 次に、モータ２２が始動されて、ステージ４を対物レンズの下で回転させると 同時に、キャリア２４を右側（図面で見て）へ前進させる。これにより、対物レ ンズの軸線は、サンプルの上方の渦巻状経路を追従し、一方、エンコーダのピッ クアップは、上記渦巻状経路に沿う運動を追跡する一連のパルスを発生する。エ ンコーダのパルスをカウントすることにより決定される上記渦巻状経路に沿う複 数のインターバルにおいて、上記モータは停止され、対物レンズ６を位置決めす る焦点合わせアクチュエータ１８を用いて、焦点合わせ決定作業が実行される。 これにより、最適の焦点になるようなステージ４に対する光学系６の最適な位置 が決定される。上記最適位置に関するデータが記憶され、モータは再起動される 。これにより、上記渦巻状経路に沿って分布された一連の位置に関する焦点デー タが収集される。一般的に、最初の自動焦点合わせすなわちオートフォーカスを 出発点で行い、次に、上記渦巻状経路に沿って減少する角度インターバルで行う 。これにより、焦点が決定された各点のサンプルの領域という意味において、ほ ぼ均一な分布を得ることができる。ストロボランプ１２を必要に応じて点滅させ て、オートフォーカス作業に必要なサンプルの照射を行う。使用されるオートフ ォーカス技術は、本件出願と同時に出願された”Autofocus System”と題された 本件出願人の国際特許出願に開示される技術であるのが好ましいが、適正な結果 をもたらす別の任意のオートフォーカス装置を用いることができる。 予備走査を用いて、その後の走査の間に得られるデータを処理する際に利用す ることのできる、画像輝度データの如き他のデータを得ることができる。 所定の総数に達するエンコーダのパルスをカウントすることにより表示される ように、スライドの渦巻状走査が完了すると、モータ２２を逆転させて、渦巻状 走査を反対方向に行う。この逆転走査の間に、上記記憶された焦点データをオー トフォーカス・アセンブリ１８に与えて、自動的な焦点の決定に関連する遅延を 生ずることなく、上記逆転走査の間に適正な焦点を維持することができる。これ により、モータを連続的に運転することができる。エンコーダのパルスカウント によって決定されるインターバルでストロボランプ１２を点滅させてサンプルを 照射し、これにより、光センサ１０が、サンプルの一部の画像、次に、光学系６ の光学軸に隣接する画像を捕獲することを可能にする。ストロボランプのフラッ シュの継続時間は、モータによるサンプルの運動を「静止」させるに十分な程度 に短く、フラッシュの継続時間は一般的に、約２マイクロ秒である。そのような フラッシュは、捕獲された画像が全体として、サンプル領域を重なり合った状態 で完全にカバーするように、調時されるが、重複データが記憶されるので、過度 の重なり合いは排除すべきである。これは、走査がサンプルの中心に向かって移 動する際に、容易に計算することのできるシーケンスに従って、より頻度の低い フラッシュが必要とされることを意味する。上記センサが、ＣＣＤまた他のアレ イであると仮定すると、画像データは、各フラッシュの間に上記センサから容易 に読み取って記憶することができ、また、焦点アクチュエータ１８を各フラッシ ュの間に作動させ、最初の走査の間に記憶された焦点データに従って、対物レン ズの焦点を調節することができる。 上述の作業の順序すなわちシーケンスは、制御装置２０に記憶されたプログラ ムによって容易に制御されることは理解されよう。上述の順序づけ及び制御機能 を与えるために必要なプログラミングは、日常的な作業であるので、ここでは説 明しない。 本発明の好ましい実施例を以上に説明したが、添付の請求の範囲に述べる本発 明の範囲内で、種々の変更を行うことができる。従って、別のスライド装填機構 及びスライド収容機構を、ここに開示する渦巻状走査スキャナと組み合わせて用 いることができ、また、ここに開示したスライド装填収容装置を、他の走査装置 と組み合わせて用いることもできる。通常の光学顕微鏡以外の撮像装置を用いる ことができる。両方向に連続的に走査して焦点データ及び画像データを発生させ る上述の走査シーケンスは効果的なものであると考えられるが、他の走査シーケ ンスを用いることができる。例えば、走査の終点において親ネジを離してキャリ アを解放し、該キャリアをその出発位置へ戻すための手段を設けた場合には、デ ータ走査の開始時に単一の焦点合わせ作業を行うことができる。すなわち、モー タ２２を単方向のものとすることができる。ステップモータを採用した場合には 、別個のエンコーダを省略することができる。キャリアの直線運動の方向は、ス テージの回転軸線に対して直交する限り、どのような方向にもすることができる 。スライドをステージに押さえ付ける真空は、適正な窓がスライドの下側への照 明の通過を許容する限り、その壁部を通してではなく、中空シャフト３２を通し て軸方向に与えることができる。モータ２２及び／又はエンコーダ２５は、走査 機 構の駆動列のいかなる箇所にも設けることができるが、現時点においては、上述 の位置が好ましく、その理由は、そのような位置は、慣性及びバックラッシを最 小限にするからである。また、ステップモータは、インデックス信号を与える制 御回路と共に用いることができる。上記モータを一定の速度で運転して、ストロ ボ光線１２の各フラッシュの間のインターバルを変える代わりに、モータ速度を 変えて、上述のインターバルを一定に維持することもできる。ストロボ光線を用 いるのではなく、サンプルを連続的に照射し、画像の露光の継続時間を、シャッ タによって、あるいは、光センサの電子的な特性に応じて該光センサの電子制御 装置によって、制御することができる。ここに開示した種々の直線アクチュエー タは、空圧作動型又は電気作動型とすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 フロディス，ウリ カナダ国．エム３エイチ ６エー５ オン タリオ，トロント，ホーヴ ストリート 61 (72)発明者 ニューマン，ダンカン，エー. カナダ国．エム４エル ３エス８ オンタ リオ，トロント，ケニルワース アヴェニ ュー 314 【要約の続き】 査のためにステージ上に装填されると、以前のキャリア は、シュートの中に排出され、そこから、以前のキャリ アは、アクチュエータにより、第１のカセットにおける と同じ向きで別のカセットの中に挿入される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 顕微鏡スライドによって担持されるサンプルのデジタル画像を準備する方 法であって、撮像対物レンズの光学軸が前記サンプルと交差する所定位置ま でスライドをステージ上で前進させて前記スライドを前記所定位置に固定す る工程と、前記光学軸及び前記サンプルの交点に隣接する副領域を光センサ 上で撮像する工程と、前記サンプルを前記光学軸に交差する平面において動 かして前記サンプルを走査する工程と、前記スライドを解放して該スライド を前記ステージから取り除く工程とを備えており、前記スライドに直交し且 つ前記サンプルの円形領域と同心円状の軸線の回りで、前記ステージを回転 させ、これと同時に、該ステージを前記スライドの平面に対して平行な軸線 に沿って直線的に動かし、これにより、前記光学軸及び前記円形領域の交点 が、前記円形領域の中心と該円形領域の周囲との間で伸長する渦巻状経路に 沿って動くようにすることにより、前記サンプルの円形領域を走査し、同時 に、前記運動の間の前記光センサからの出力をディジタル化して、前記円形 領域を全体としてカバーする複数の副領域から成る一連の渦巻状走査された デジタル画像を生成することを特徴とする方法。 2. 請求項２の方法において、前記ステージは、前記デジタル画像の生成を制 御するインデックス信号を発生する共通の駆動手段によって、回転され且つ 直線的に動かされることを特徴とする方法。 3. 請求項２の方法において、前記光センサは、撮像する副領域の複数のピク セル画像を発生するアレイであり、前記インデックス信号は、前記サンプル を照射するストロボ光線を制御して、一連の副領域の画像を生成することを 特徴とする方法。 4. 請求項１の方法において、前記ステージは、キャリアの中の中空シャフト に支持されており、該中空シャフトは、前記ステージの回転軸線と同心円状 であり、前記キャリアは、前記シャフトに回転可能に連結されたネジによっ て、前記直線的な軸線に沿ってフレームの中で移動され、前記スライドの円 形領域は、前記中空シャフトを通じて照射されることを特徴とする方法。 5. 請求項４の方法において、前記キャリアを通して与えられる真空によって 前記ステージのスライド接触面の少なくともチャンバに与えられる真空によ って、前記スライドは、前記所定位置に固定されることを特徴とする方法。 6. 請求項４の方法において、前記共通の駆動手段は、前記キャリアと前記シ ャフトとの間で作動するモータであり、前記インデックス信号は、前記キャ リアと前記シャフトとの間の相対運動を検知するシャフトエンコーダを用い て、発生されることを特徴とする方法。 7. 請求項１の方法において、前記撮像対物レンズに関連して、焦点合わせア クチュエータが設けられており、ディジタル化される各々のスライドに関し て、前記ステージは、前記軸線に沿って直線的に二回動かされ、前記軸線に 沿う一回目の移動の間の渦巻状走査の間に、一連の焦点合わせ作業が実行さ れてデータを発生させ、二回目の移動の間に前記データを用いて前記対物レ ンズの焦点合わせを行って、一連のデジタル画像を生成することを特徴とす る方法。 8. 請求項７の方法において、前記一回目及び二回目の移動は、反対方向であ ることを特徴とする方法。 9. 請求項１乃至８のいずれかの方法において、撮像すべきスライドがキャリ アに挿入されてカセットの中に入れられ、撮像すべきスライドを担持する一 連のキャリアが、第１のアクチュエータによって、第１のカセットから外方 に突出され、第１のシュートを下降して前記ステージに隣接するステーショ ンに入り、前記ステーションのキャリアが、走査作業の前に、第２のアクチ ュエータによって、前記ステージの上に突出されて、前記ステージの上に既 にある総てのキャリアを前記ステージから第２のシュートに突出させ、第３ のアクチュエータが、前記第２のシュートの中のキャリアを前記第１のカセ ットと同一の第２のカセットの中に突出させることを特徴とする方法。 10. 請求項９の方法において、前記第１及び第３のアクチュエータは、平行な 方向に作動し、前記第２のアクチュエータは、前記第１及び第３のアクチュ エータに直交する方向に作動することを特徴とする方法。 11. 請求項９の方法において、前記カセットは同一であり、これらキャリアは 、 前記第１のカセットにおける順序及び方向と同じ順序及び方向で、前記第２ のカセットの中に突出することを特徴とする方法。 12. 顕微鏡スライド（Ｓ）によって担持されるサンプル（Ｃ）のデジタル画像 を自動的に生成する装置であって、光センサ（１０）と、サンプルを担持す るスライドを支持するステージ（４）と、前記ステージに支持されたスライ ドに担持されたサンプルの副領域の画像を前記センサに投影する光学系（６ ）と、スライドを前記ステージ上に順次前進させて撮像を行わせる手段（２ ）と、前記スライドを撮像の後に排出する手段（８）と、撮像の間に各々の スライドを前記ステージの上で固定する手段（３４）と、前記ステージをそ の独自の平面において動かし、走査経路を通る前記サンプル上の撮像された 副領域を走査する手段と、前記走査経路を通る前記サンプルの副領域を走査 する間に、前記光センサによって生成された副領域の画像を表すデータをデ ィジタル化して記憶する手段（１４、１６）とを備えており、前記ステージ を動かす前記手段は、前記サンプル（Ｃ）の撮像点と交差する前記光学系（ ６）の光軸を横断する直線運動を行うように支持されたキャリア（２４）と 、前記キャリアの中で回転するように軸受された前記ステージ用の管状サポ ート（３２）と、前記キャリア及び前記管状サポートのための共通の駆動装 置（２２、６８、８５、８４、７８、８０）とを備えており、該駆動装置は 、モータ（２２）を含んでいて、前記管状サポート（３２）の回転運動と前 記キャリア（２４）の直線運動との間に所定の関係を維持し、これにより、 モータの作動により、前記サンプル上の撮像される副領域が、渦巻状の走査 経路を通って走査されるように構成されたことを特徴とする装置。 13. 請求項１２の装置において、前記ステージ（４）上のスライドを前記管状 サポート（３２）を通して照射する手段（１２）を備えることを特徴とする 装置。 14. 請求項１２又は１３の装置において、前記駆動手段は、前記走査経路に沿 う撮像された副領域の進行を表すインデックス信号を発生する手段（２５） を含むことを特徴とする装置。 15. 請求項１２、１３又は１４の装置において、前記モータ（２２）は、前記 キャリア（２４）と前記管状のシャフト（３２）との間で作動することを特 徴とする装置。 16. 請求項１２、１３又は１４の装置において、前記インデックス信号を発生 する手段は、前記キャリア（２４）と前記管状のシャフト（３２）との間で 作動するエンコーダ（２５）であることを特徴とする装置。 17. 請求項１２乃至１６のいずれかの装置において、スライドを前記キャリア の上で固定する前記手段は、前記キャリアのスライド係合面に形成された真 空チャンバ手段（３４）であり、真空チャックを作動させる真空が、前記キ ャリア（２４）と前記管状サポート（３２）との間の回転ユニオン（３６、 ３８）を通して、前記ステージに与えられることを特徴とする装置。 18. 請求項１２乃至１７のいずれかの装置において、前記光センサ（１０）は 、多ピクセルの領域画像を発生するセンサであることを特徴とする装置。 19. 請求項１８の装置において、前記ステージに対する前記光学系の位置決め を制御する焦点アクチュエータ（１８）と、焦点合わせ作業の間に発生され た焦点データを前記ステージ（４）に対する前記光学系（６）の位置として 記憶してその後アクチュエータ（１８）に与えるための手段（１６）とを備 えることを特徴とする装置。 20. 請求項１２乃至１９のいずれかの装置において、スライドを前記ステージ （４）上で前進させる前記手段は、キャリア（１００）に取り付けられたス ライドを収容するカセット（２００）と、該カセットを支持する手段（３２ ４）と、キャリアを前記カセットから順次突出させる手段（３１２）と、前 記キャリアを受け取ってこれらキャリアを装填ステーション（３１４）に導 くシュート（３３０）と、キャリア（１００）を前記ステージ上に突出させ ると共に該ステージの上に既にあるキャリアを総て前記ステージから排出す るアクチュエータ（３２８）とを備えることを特徴とする装置。 21. 請求項２０の装置において、前記ステージからスライドを受け取る前記手 段は、更に、前記ステージ（４）から排出されたキャリア（１００）を受け 取るように位置決めされたシュート（４０２）と、前記第１のカセットと同 一の第２のカセット（２００）と、該第２のカセットを前記シュート（４０ ２）の下方で受け取る手段（４１４）と、キャリア（１００）を前記シュー トから前記カセットに移動させるアクチュエータ（４０６）とを備えること を特徴とする装置。 22. 請求項２１の装置において、前記カセット（２００）及びシュート（３３ ０、４０２）は、前記第１のカセットからのキャリアが前記第１のカセット における向きと同じ向きで前記第２のカセットによって受け取られるように 、方向付けられていることを特徴とする装置。 23. 顕微鏡スライド（Ｓ）を、自動走査装置を通して、スライドローダ（２） からスライドレシーバ（８）へ前進させ、スライドをステージ（４）の上に 順次位置決めして走査作業を行うようにする装置であって、前記スライドロ ーダ（２）は、キャリア（１００）に取り付けられたスライドを収容するカ セット（２００）と、該カセットを支持する手段（３２４）と、キャリアを 前記カセットの外方に順次突出させる手段（３１２）と、前記キャリアを受 け取ってこれらキャリアを装填ステーション（３１４）に導くシュート（３ ３０）と、キャリア（１００）を前記ステージ上に突出させると同時に、既 に前記ステージの上にある総てのキャリアを前記ステージから排出するアク チュエータ（３２８）とを備えており、また、前記スライドレシーバは、前 記ステージ（４）から排出されたキャリア（１００）を受け取るように位置 決めされた別のシュート（４０２）と、前記第１のカセットと同一の第２の カセット（２００）と、前記第２のカセットを前記別のシュート（４０２） の下方で支持する手段（４１４）と、前記別のシュート（４０２）から前記 カセットの中にキャリアを移動させるアクチュエータ（４０６）とを備える ことを特徴とする装置。 24. 請求項２３の装置において、前記カセット（２００）及びシュート（３３ ０、４０２）は、前記第１のカセットからのキャリアが前記第１のカセット における向きと同じ向きで前記第２のカセットにより受け取られるように、 方向付けされていることを特徴とする装置。