JP2023517036A - 携帯型撮像デバイス - Google Patents

Abstract

ベースアセンブリは、試料を受け取るためのセンサ表面を有する画像センサと、ベースアセンブリに接続されているプラットフォームとを備える。ベースアセンブリは、(a)蓋の蓋表面を、センサ表面と蓋表面との間に撮像空間を画成する位置で、受け入れるように構成されている開口と、(b)ベースアセンブリに向かう方向におよびそこから離れる方向に移動可能である移動部分とを備える。プラットフォームおよびベースアセンブリは、センサ表面以外での試料とベースアセンブリとの接触を制限するように構成される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている2020年3月6日に出願した米国仮特許出願第62/986,363号の優先権を主張するものである。

接触顕微鏡法では、流体または乾燥試料を画像センサ上またはその近くに置き、画像センサを使用して試料の2次元画像をキャプチャし、画像を処理することによって、多種多様なアプリケーションが可能になる。従来の顕微鏡には典型的であるレンズおよび関係する構造コンポーネントが、接触顕微鏡法では不要になるので、小さな携帯型デバイスでアプリケーションが実現され得る。これらのアプリケーションは、様々な分析、たとえば、試料の構成単位(血球および他の血液の構成要素など)をカウントすることを含むことができる。接触顕微鏡法およびそのアプリケーションに関する追加情報は、全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許および公開特許出願である2014年2月5日に出願した米国特許出願第14/173,500号(特許文献1)、2014年6月25日に出願した米国特許出願第14/314,743号(特許文献2)、2016年3月10日に出願した米国特許出願第15/066,065号(特許文献3)、2014年12月16日に出願した米国特許出願第14/572,164号(特許文献4)、および2018年11月20日に出願した米国特許出願第16/197,265号(特許文献5)に記載されている。

接触顕微鏡法のいくつかのアプリケーションにおいて、センサは、他の電子コンポーネントおよび機械コンポーネントも含むアセンブリの一部である回路基板に装着される。試料が画像センサに適用された(上に置かれるか、または接近して置かれた)ときに、試料の一部は、他の電子コンポーネントおよび機械コンポーネントのうちの1つまたは複数にも接触し得る。いくつかのアプリケーションにおいて、たとえば、試料がヒト血液を含む場合、試料を他の電子コンポーネントおよび機械コンポーネントに接触させ、汚染させることを回避することが望ましい。

米国特許出願第14/173,500号明細書 米国特許出願第14/314,743号明細書 米国特許出願第15/066,065号明細書 米国特許出願第14/572,164号明細書 米国特許出願第16/197,265号明細書 米国特許第9,518,920号明細書 米国特許第10,753,851号明細書 米国特許第10,684,278号明細書 米国特許出願公開第2020/0309777号明細書

一般に、一態様において、ベースアセンブリ(base assembly)は、試料を受け取るためのセンサ表面を有する画像センサと、ベースアセンブリに接続されているプラットフォームとを備える。ベースアセンブリは、(a)蓋の蓋表面を、センサ表面と蓋表面との間に撮像空間を画成する位置で、受け入れるように構成されている開口と、(b)ベースアセンブリに向かう方向におよびそこから離れる方向に移動可能である移動部分とを備える。プラットフォームおよびベースアセンブリは、センサ表面以外での試料とベースアセンブリとの接触を制限するように構成される。

実装は、次の特徴のうちの1つ、または2つもしくはそれ以上の特徴の組合せを含み得る。プラットフォームは、プラットフォームをベースアセンブリに取り付けるように構成されている1つまたは複数の取り付け部分を備える。プラットフォームは、移動部分に結合された曲げやすい部分を含む。曲げやすい部分は、少なくとも2つの不連続セクションを含む。2つの不連続セクションは、剛体セクションによって結合される。移動機構は、移動部分に結合される。アクチュエータは、移動部分または移動機構またはその両方に結合され、移動部分をベースアセンブリに向かう方向におよびベースアセンブリから離れる方向に移動するように構成される。プラットフォームは、周辺表面、センサ表面、および別の表面の間に置かれている試料空間に境界を付けるように構成されている周辺表面を含む。試料空間は、撮像空間を含む。プラットフォームおよびベースアセンブリは、試料の一部が試料空間内にあるが撮像空間の外側にあるように構成される。プラットフォームの頂面は、1つまたは複数の突出または陥凹特徴部を含む。突出または陥凹特徴部は、蓋上の特徴部に対応する。突出または陥凹特徴部は、蓋が傾斜配向で移動部分上に載ることを引き起こす。蓋は、センサ表面と蓋表面との間に撮像空間を画成するように構成されている蓋表面を有する。蓋表面は、プラットフォーム開口に嵌合するように構成されている突出要素を備える。突出要素は、プリズムを含む。突出要素は、台形プリズムを含む。突出要素は、切頂特徴部を含む。切頂特徴部は、円錐台を含む。蓋は、使い捨てである。蓋およびプラットフォームは、試料が試料空間内にある間に蓋がベースアセンブリの方へ移動されるときに、蓋が試料上に載り、プラットフォームの移動部分によって支持されなくなるように構成される。蓋およびプラットフォームは、蓋がベースアセンブリの方へ移動されるときに、蓋表面がセンサ表面と平行になるように構成される。蓋は、1つまたは複数の薬剤が配設される表面を有する。いくつかの、またはすべての要素は、少なくとも1つの洗浄剤または殺菌剤に対して耐性を有する材料を含む。

一般に、一態様において、試料は、ベースアセンブリ上にある画像センサの表面上に置かれる。試料の少なくとも一部は、画像センサの表面に隣接する撮像空間に閉じ込められる。試料の少なくとも一部を閉じ込めた結果さもなければ生じるであろう試料とベースアセンブリとの間の接触は、制限されるか、または防止される。

実装は、次の特徴のうちの1つ、または2つもしくはそれ以上の特徴の組合せを含み得る。試料は、画像センサの表面で混合される。閉じ込めることは、センサ表面に向かう方向に蓋の表面を移動させることを含む。蓋の表面は、X軸およびY軸に沿って、また回転可能に、センサ表面とアライメントされる。撮像空間内にある試料の一部分が撮像される。試料内の要素がカウントされる。1つまたは複数の試薬が撮像空間内で試料中に混合される。試料は、画像センサの表面で、加熱されるか、冷却されるか、またはその両方が行われる。

一般に、一態様において、使い捨て試料カセットは、開口を画成するフレームと、開口を覆う透明フィルムとを備え、透明フィルムは3ミクロン未満の厚さを有し、顕微鏡試料を受け入れるように構成される。

実装は、次の特徴のうちの1つ、または2つもしくはそれ以上の特徴の組合せを含み得る。フレームは突出窓を備え、突出窓は開口を画成する。突出窓は、突出窓に挿入される蓋を受け入れるように構成されたサイズおよび形状を有する。突出窓のサイズおよび形状は、蓋の表面のそれぞれのサイズおよびそれぞれの形状に対応する。突出窓の側壁の内側表面は、蓋が突出窓内に挿入された後に側壁と蓋との間の隔たりを定めるように整形される。カセットは、カセットを蓋に取り付けるように構成されている1つまたは複数の係合構造を含む。係合構造は、薄膜に向かう方向および薄膜から離れる方向の蓋の移動を可能にする。カセットは、透明フィルム上に配設されている1つまたは複数の薬剤を含む。透明フィルムは、2つの対向する表面を含み、2つの対向する表面は、少なくとも部分的に露出している。透明フィルムは、熱可塑性ポリマーを含む。

一般に、一態様において、方法は、顕微鏡試料を薄膜上に堆積することであって、薄膜は試料カセット内に画成された開口を覆う、堆積することと、試料カセットを画像センサのセンサ表面と接触させるか、または接近させることであって、薄膜は試料とセンサ表面の間にあり、試料の少なくとも一部はセンサ表面の近視野距離内にある、接触または接近させることと、画像センサを使用して試料を撮像することとを含む。

実装は、次の特徴のうちの1つ、または2つもしくはそれ以上の特徴の組合せを含み得る。方法は、試料を蓋の蓋表面に接触させることであって、試料は蓋表面と薄膜との間にある、接触させることと、蓋表面を薄膜の方へ移動して蓋表面と薄膜との間に試料の薄層を形成することとを含む。試料の薄層は、試料の要素の単層を含む。方法は、顕微鏡試料の混合を引き起こすように蓋表面を薄膜に向かう方向におよび薄膜から離れる方向に繰り返し移動することを含む。方法は、カセットの係合構造を使用して蓋をカセットに取り付けることを含む。係合構造は、定められた範囲内で薄膜に向かう方向および薄膜から離れる方向の蓋の移動を許容する。方法は、薄膜とセンサ表面との間に液体を堆積することを含む。

一般に、一態様において、コンピュータ実装方法は、蓋表面および蓋表面と画像センサとの間に配設されている試料の1つまたは複数の画像を取得することであって、1つまたは複数の画像が画像センサによってキャプチャされている、取得することと、1つまたは複数の画像に基づき、画像センサの表面に関する蓋表面の高さを決定することとを含む。

実装は、次の特徴のうちの1つ、または2つもしくはそれ以上の特徴の組合せを含み得る。蓋面上のマークが識別され、マークに基づいて蓋面の高さが決定される。マークの三角測量に基づき、蓋面の高さが決定される。試料がビーズを含み、ビーズの変形が決定され、ビーズの変形に基づき蓋面の高さが決定される。

一般に、一態様において、クラムシェルは、第1のアセンブリと、第2のアセンブリと、第1のアセンブリと第2のアセンブリとの間のカップリングとを含む。カップリングは、第1のアセンブリを第2のアセンブリに関して閉じて、第1のアセンブリと第2のアセンブリとの間の空間を囲むように構成され、第1のアセンブリの部分と第2のアセンブリの部分とを分離して空間を露出するようにさらに構成される。クラムシェルは、センサを含み、センサは、受光素子のアレイと、空間内に露出される第1の表面とを含む。クラムシェルは、第2の表面を含むチャンバ蓋を備える。クラムシェルは、第1のアセンブリが第2のアセンブリに関して閉じられたときに第2の表面が第1の表面に向かう方向に制御可能に移動し、第1のアセンブリが第2のアセンブリに関して閉じられたときに第2の表面が第1の表面から離れる方向に制御可能に移動するようにチャンバ蓋を移動させるように構成されている機構を備える。

一般に、一態様において、装置は、受光素子のアレイおよび第1の表面を含むセンサと、センサを支持する支持体と、第2の表面を含むチャンバ蓋と、支持体とチャンバ蓋との間のカップリングコンポーネントであって、第1の表面へのアクセスを提供するために支持体に関するチャンバ蓋の移動を許容するように構成されているカップリングコンポーネントと、第1の表面に向かう方向におよびそこから離れる方向にチャンバ蓋およびカップリングコンポーネントを制御可能に移動し、カップリングコンポーネントが第1の表面に向かう方向に移動するとカップリングコンポーネントに関してチャンバ蓋が浮遊することを許すように構成されている持ち上げ機構とを備える。

これらおよび他の態様、特徴、実装形態、および利点は、(a)方法、装置、システム、コンポーネント、プログラム製品、ビジネス方法、機能を実行するための手段またはステップ、および他の方法で表されるものとしてよく、(b)次の説明および請求項から明らかとなるであろう。

ハウジングおよびデバイスの斜視図である。 照明器ユニットの斜視図である。 照明器ユニットの斜視図である。 リフトアセンブリの斜視図である。 フレームアセンブリの斜視図である。 計算アセンブリの斜視図である。 クラムシェルデバイスの斜視図である。 デバイス上のプラットフォームの切欠斜視図である。 撮像システムの概略図である。 撮像システムの斜視図である。 デバイス上のプラットフォームの一部の拡大切欠斜視図である。 デバイス上のプラットフォームの斜視図である。 ベースアセンブリの斜視図である。 デバイス上のプラットフォームの一部の拡大切欠斜視図である。 デバイス上のプラットフォームの一部の側面図である。 デバイス上のプラットフォームの一部の側面図である。 蓋の斜視図である。 蓋上のマークを通過する光の側面図である。 センサ表面上の柔軟なビーズの側面図である。 センサ表面上の柔軟なビーズの側面図である。 カセットの斜視図である。 カセットの斜視図である。 カセットの斜視図である。 カセット上の蓋の斜視図である。 センサ表面上に蓋とカセットを置くことを示す概略図である。 カセットを含む撮像システムの概略図である。 カセットを含む撮像システムの概略図である。

ほかにもあるがとりわけ、ここで、われわれは、2次元高解像度画像センサの感光表面上に流体または乾燥試料を受け取り、センサを駆動して画像データを生成し、画像データを分析して、試料中に存在する様々な種類の要素に関する分析情報およびその分析情報から導出される情報を生成することができる撮像デバイスについて説明する。生成された分析情報および導出された情報は、他のデバイスに伝達されるか、またはユーザに提示されるか、あるいはその両方を行える。いくつかの場合において、デバイスは携帯可能であり、たとえば、自給式であり、十分に小さくユーザの片手または両手で持てるか、またはテーブル上の小さな領域内に置くことができ、他のデバイスとの有線接続を必要としない。いくつかの例において、デバイスは、ヘルスケアの文脈における医療行為発生時点使用、またはそのような分析を実行できるデバイスが容易には入手可能ない場所での現場使用に適している。いくつかの実装形態において、デバイスは、ヒトから採取された血液試料を分析し、非常に短い時間内に、本質的に任意の配置で、完全血球算定および血液試料に関する他の様々な情報を提供することができる。

いくつかの実装形態において、試料は、画像センサの表面と、センサ表面から特定の距離の位置に移動できる可動蓋の蓋表面との間に保持される。いくつかの例において、画像センサはベースアセンブリ上に保持され、蓋はベースアセンブリに関して移動可能であり、蓋およびベースアセンブリの両方は、画像センサの感光表面上に試料をユーザが置くことを可能にするように開かれ、試料を撮像するプロセスにおいて閉じられ、その試料を取り出して別の試料と交換するために再び開かれ、このサイクルを繰り返すことができるハウジング内に収容されている。

撮像デバイスの様々な実装形態が可能であり、これは様々な機械的、電気的、およびデータ処理コンポーネントとそれらの組合せを含む。

図1に示されているように、いくつかの実装形態において、ベースアセンブリ24は、データ取得(画像データおよび他のデータ)および分析を支援するための機構を含むハンドヘルドハウジング230に装着され得る。ハンドヘルドハウジングは、2つの一体成形プラスチックシェルを含み、ボトムシェル232およびトップシェル234の各々はブリッジセグメント238、239によって接続された2つのプレート236、241および243、237に分割されている。シェルは、対向する外形を有する湾曲した縁233、235を備える類似の形状を有し、したがってこれらは、ネジ229を使用してそれらの縁のところで一緒にネジ止めされ、これによりシェルの縁は他のコンポーネントを収容するようにシェルの間の中空空間でしっかりと保持されたままとなる。いくつかの実装形態において、各プラスチックシェルは、たとえば、2つまたはそれ以上の別個のプラスチック片から作られてもよい。

トップシェルの1つのプレート241は、ベースアセンブリ、プラットフォーム17、および照明器ユニットを受け入れるように構成され、これらは以下でさらに詳細に説明される。以下により詳細に説明されているプラットフォームは、試料と携帯型デバイスの残りの部分との間の接触を制限するのに役立ち得る。いくつかの実施形態において、プラットフォーム17は、プレート241内に一体化され、プラットフォームの剛体セクションは、オーバーモールドされた曲げやすいプラットフォームセグメントによって接続されたプラスチックの単一片としてプレートとともに加工され得る。プレート241の四隅の下およびその近くでは、磁石または金属(図示せず)が照明器ユニット(以下参照)上の対応する磁石242を引き、試料が置かれ撮像が行われた後に照明器ユニット300をハンドヘルドハウジングの適所に保持する。プラットフォームの下で、ベースアセンブリは、トップシェルとボトムシェルとの間に収まり、ボトムプレート243の対応する受け領域251に嵌る。ネジ245は、各々ベースアセンブリの一部である、ベースフレーム105およびマイクロコントローラ回路基板46をプレート241に保持する。プレート241は、また、プレート241、プラットフォーム17、およびベースアセンブリ24に関して照明器ユニットの縁を置く動作を案内する隆起し湾曲したアライメントセクション257を有している。

ベースアセンブリ24は、センサ表面上またはその近くで試料を受け取るための特徴部と、試料に試薬を混合し、インキュベートし、組み込み、および他の何らかの形で試料を処理するための特徴部と、試料を撮像する特徴部とを、様々な組合せおよび順列で、備えることができる。いくつかの用途では、試料がベースアセンブリ上の蓋表面とセンサ表面との間の試料空間内に保持されている間に試料の一部が撮像される。その試料空間を画成し、試料の撮像を支援するベースアセンブリおよび蓋の特徴部は、以下にさらに詳細に説明される。

図2に示されている、照明器ユニット300は、蓋が位置決めされ得る円形アーチ状内側セクション302を有する矩形シェル301を含む。アーチ状セクション302の内側の過剰な空間は、プラットフォームの移動部分の昇降に応答して蓋が照明器ユニット300内で移動することを可能にする。シェルの隅では、磁石242がハンドヘルドハウジング230内の磁石または金属とアライメントされ、ユーザがそれらを引き離すまで照明器ユニット300およびハンドヘルドハウジング230を保持する引力を引き起こすように構成される。磁石242は、蓋とプラットフォームの開口との間の正しい2次元の横方向アライメントを確実にする効果も有することができる。アーチ状内側セクション302の一部または全部は、後述するように、光の通過を円滑にするために透明であってよい。蓋は、図9aおよび図15を参照して以下でさらに詳細に説明される。

いくつかの実装形態において、上で説明されている磁石およびねじ込みフィッティングは、代わりに別のタイプのフィッティング、たとえば、ヒンジ付きフィッティングであってもよい。

アーチ状内側セクション302の中心に、中空円筒形部分304がある。4つのポスト307および対応するネジ309は、回路基板306をこの円筒形部分の頂部より上の位置に保持し、回路基板の頂面および底面は円筒形部分の長手方向軸に対して垂直に配向している。回路基板306上の照明駆動回路311を通してコンピュータハードウェアに接続され、制御される照明アレイが、ハンドヘルドハウジングに面する回路基板の側に接着され、それにより、照明アレイからの光は透明蓋を通して試料およびセンサ表面を照らすことができる。照明器ユニットトップ(その一部314が図2に示されている)は、照明器ユニットの回路基板および他のコンポーネントの周りに嵌合し、それらが汚染し、損傷するのを防ぐ。

照明アレイは、複数(たとえば、3つ)の波長の発光素子(たとえば、LED)を含むことができ、赤外線または紫外線を放射する補助素子を含むことができる。発光素子は、たとえば、3つのLEDのセクションにグループ化され、各セクションの各LEDは異なる波長の光を放射することができる。照明アレイは、共通の試料要素、たとえばヘモグロビンの吸収ピークに一致する光を放射するように設計されている要素を含むことができる。

照明アレイからの光は、保持リング312によって円筒形部分304の内側に保持されているレンズ310によってコリメートされる。レンズ310は、円筒形部分304内のプラスチック製ストッパーに当てて保持され得る。このレンズ310は、センサ表面に向けられた光の一般的に平行なビームを発生するが、照明アレイ内の異なる照明要素が作動されるとビームの角度のわずかな変化が生じる。この事実は、生画像の組合せからサブピクセル解像度の最終画像を導出するために利用され、各画像は照明要素この異なるセットが活性化されて撮影され得る。われわれは、たとえば、画像センサを構成する受光素子のサイズよりも小さい解像度を含むように、「サブピクセル解像度」という用語を使用する。

いくつかの実装形態において、単色画像がキャプチャされ、次いで組み合わされ、それにより画像センサが単色性、すなわち光の強度にのみ反応するときであっても異なるそれぞれの画像に対応する照明色に基づきフルカラー最終画像を生成することを可能にする。

照明器ユニット300は、磁石242によってのみハンドヘルドハウジング上の適所に保持され、プラットフォームは、試料と、センサの表面以外の撮像デバイスの残りの部分のコンポーネントとの間の接触を制限するので、ユーザは、プラットフォーム上に新鮮な使い捨て蓋を取り付け、照明器ユニットが取り外されたときにセンサ表面上に試料を置き、照明器ユニットを手で取り付け、光源および画像センサを使用して試料画像データを取得し、照明器ユニットを手で取り外し、プラットフォームおよび画像センサをきれいに拭き、蓋を交換し、新しい試料を処理することを容易に行うことができる。画像データを取得する一環として、デバイスは、自動的にまたはユーザからの指示に応答して、(a)連続する画像のキャプチャと交互に行われる試料混合を引き起こし、データの統計的有意性を高めること、(b)試料に薬剤を混合してインキュベーションステップを組み込むこと、および/または(c)サブピクセルもしくは波長依存データを取得するために照明要素の選択されたセットを使用して撮像して画像を取得すること、またはこれらの活動の組合せを行うことができる。試料と薬剤の混合に対するデバイス特徴のさらなる詳細が以下に示される。

コンピュータハードウェア244(図9Aに示されている)は、たとえば、ハウジング内の対応するソケットに接触する照明器ユニット上のピンを通して、または別の接続によって、回路基板306上の照明駆動回路311と通信することができる。

認可されていない、不適合な、以前に使用された、または他の何らかの形で不適切な蓋を所与のデバイスで使用することを防ぐために、コードによって使い捨て蓋の各々を一意的に識別するための技術が適用され得る。

いくつかの例では、異なる照明器ユニットがデバイス内にスワップ可能であってよく、各照明器ユニットは照明アレイにおける発光素子の異なる構成を有する。異なる照明器ユニットは、異なる試料とともに使用するように構成され得る。たとえば、各照明器ユニットは、異なる試料成分の検出に適しているそれぞれの異なる波長で発光するそれぞれのLEDを備えることができる。

トップシェルの他方のプレート236は、内蔵液晶タッチスクリーン240および電源ボタン249を収容する。これらは、ネジ247を使用してトップシェルにネジ止めされ、トップシェルとボトムシェルとの間に嵌合するコンピュータハードウェア244に電気的に接続される。ハードウェアは、タッチスクリーンを駆動すること、ベースアセンブリ内のモータマイクロコントローラおよびセンサ駆動回路を制御すること、照明器ユニット内の照明駆動回路を制御すること、画像データの受け取ること、およびデータを処理してたとえば完全血球算定または他の分析を実行することを含む1つまたは複数の機能を実行することができる。ハードウェアは、コンピュータシステム、たとえば、1つまたは複数のプロセッサ、ならびにセンサから導出される信号もしくはデータのセットを処理しおよび/または他のコンポーネントに指令を送るために1つもしくは複数のプロセッサによって実行可能なオペレーティングシステムおよびコードを記憶する1つもしくは複数の非一時的コンピュータ可読媒体を備えることができる。そのような信号またはデータの各セットは、画像、たとえば、試料および試料要素の画像を表すことができる。コンピュータハードウェアは、可能な用途がほかにもあるがとりわけ、画像データまたは分析レポートを別のデバイスに送信するため、または実行可能コードに対するソフトウェア更新を受信するためのネットワーキング機器を含むこともできる。

この例のコンピュータハードウェアは、底部プレート237の開口246の方向を向くように配向された埋め込みバーコードリーダも含む。ユーザは、ハンドヘルドハウジングをバーコードより上に位置決めし、タッチスクリーン上に提示されるユーザインターフェースをインタラクティブに操作することによって制御されるバーコードリーダを使用してバーコードをスキャンし、スキャンしたバーコード中に符号化されている情報をデバイスの画像またはレポートまたは他のデータに組み込ませることができる。たとえば、血液分析を実行する前に、ユーザは、自分自身のバーコード(そのユーザによって実行されたものとしてテストをラベル付けする)および患者のバーコード(患者へのテスト結果の割り当てにおけるエラーを減らす)の両方をスキャンすることも可能である。

いくつかの実装形態において、コンピュータハードウェア上で実行されるコードは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せとすることができる。コンピュータハードウェアは、また、携帯利用を可能にするための電池を備える。

コンピュータハードウェアによる信号またはデータのセットの処理は、試料中の試料要素が識別されるか、または計数されること、または要素の形態もしくは移動が観察されるか、もしくは評価されること、またはこれらの活動の組合せを可能にする多種多様な信号処理およびデータ処理技術を含むことができる。たとえば、処理は、ニューラルネットワーク(または他の種類の分類もしくはモデリング技術)を使用することができる。

いくつかの実装形態において、照明器ユニットは、図3に示されているような形態をとる。図3の照明器ユニット402は、クラムシェル撮像デバイス400(図7)の第1のコンポーネント402である。第2のクラムシェルコンポーネント404は、フレームアセンブリ406、計算アセンブリ408、およびリフトアセンブリ410の組合せによって形成される。2つのクラムシェルコンポーネントは、クラムシェルを繰り返し開閉するために2つのクラムシェルコンポーネントが互いに軸の周りで回転されることを可能にするために、2つのベアリング416、418によって形成されたヒンジ414によって軸412のところで一緒に保持される。

2つのベアリングの各々は、ロータリダンパ420を備え、それの内側要素422は、フラップ内の対応する穴427を通って突出するネジ426によって照明器ユニット402のフラップ424の内側表面に当接してしっかりと保持される。外側要素425は、計算アセンブリ408のパネル432の内側表面430上に形成されたレセプタクル428に据え付けられる。いくつかの実装形態において、クラムシェルは、たとえば、クラムシェルコンポーネントの一方にある磁石が他方のクラムシェルコンポーネントにある対応する磁石または金属片に磁気的に結合することを利用して開位置に固定されたままにされてよい。

フレームアセンブリは、クラムシェルの組み立てのために計算アセンブリ408が摺動するスロット(図示せず)を有する。リフトアセンブリ410は、以下に説明されているようにフレームアセンブリ406に装着される。

クラムシェルが開かれ、クラムシェル内の空間がアクセス可能であるときに、様々な活動が可能である。たとえば、液体試料が画像センサに適用され、液体試料がセンサから取り除かれ、センサは洗浄されるかまたは他の何らかの形で液体試料のために準備され、デバイスのコンポーネントが取り外され、交換され、もしくは保守され、他の活動および2つもしくはそれ以上の活動の組合せが実行され得る。

クラムシェルが閉じられたときに、外部周辺光は、クラムシェルの内側の空間から排除される。いくつかの場合において、以下で説明されるように、照明器ユニット402内に装着された照明アセンブリの一部である内部光源562がオンにされてよく、光源562がオンになっている間、信号の1つまたは複数のセットが1回でまたは連続して画像センサ31によって生成され得る。上で説明されているように、画像センサによって生成された信号のセットは、電子的に処理され、分析されて、試料に関する情報および試料に含まれる試料要素に関する情報を導出する。

われわれは、「クラムシェル」という用語を、たとえば、空間を囲んで囲まれた空間から外部周辺光を遮断する閉鎖構成に個片が互いに関して相対的に移動され、空間へのアクセスを可能にする開放構成に個片が互いに関して相対的に移動され得る任意の構造を含むように広義の意味で使用する。

フレームアセンブリ406(いくつかの実装形態ではベースアセンブリと呼ばれることがある)(図6)は、以下に説明されているようにベースアセンブリ24と同じ要素の多くを含んでいる。これは、センサヘッドボード452を支える成形プラスチックフレーム450を含む。矩形画像センサ31は、ヘッドボード452に装着される。ヘッドボード452に装着されたさらなる電子コンポーネント454は、ほかにもあるがとりわけ、センサ31からの画像信号を駆動し、受信し、受信した画像信号を処理し、画像信号に対応するデータを生成するための回路に配置構成される。ヘッドボード452に関連付けられているカプラ456は、ヘッドボード452上のコンポーネントと計算アセンブリ408との間に電気接続を提供するように構成される。

ヘッドボード452、エポキシダム460、およびヘッドボードカバー462は、4つのネジ461およびワッシャ463およびナット464を使用してプラスチックフレーム450に一緒に装着される。

エポキシダム460は矩形であり、中心矩形開口部を有する。エポキシダム460は、ヘッドボードカバー462によって提供されるフレーム470内に嵌合する。その結果、いくつかの実装形態において、トラフは、センサ31を取り囲み、エポキシダム460の中心矩形開口部の幅および長さに匹敵する幅および長さを有する。トラフおよびエポキシダムは、センサ31上に置かれた試料の過剰な部分を受け取るためにセンサ31を囲むウェル空間を提供するように協働する。いくつかの場合において、トラフは、典型的な加工技術、たとえば、トラフを直接作成するためにエポキシを鋳造することによって、センサヘッドボードに直接形成され得る。

4つの大きなスリーブベアリング474がプラスチックフレーム内に装着され、4つの小さなスリーブベアリング476が、以下で説明されているように、リフトアセンブリ410を上昇させ、下降させるために以下で説明されているリニアシャフトに取り付けられ、大きなスリーブベアリング474内で上下に摺動するように構成される。

リフトアセンブリ410は、蓋443(図4)をセンサの表面に近づけ、またセンサの表面から離すように構成されている。蓋443は、図15を参照して以下で説明されている蓋43と同じ特徴の多くを有することができるが、本開示全体を通して、蓋表面41の形状、突出要素125の形状、および蓋を適所に保持する方法を含む、蓋443の特徴のいくつかは、異なり得る。いくつかの実装形態において、蓋表面41は矩形であり、センサ表面の面積寸法に対応する面積寸法を有する。蓋443は、リフトアセンブリ410のトッププレート480上に載っている。トッププレート480内に形成されたカップ482は、蓋443の本体部47を受け入れ、支持するためのフロア部484を有する。フロア部484は、突出要素125が突出する際に通り得る開口486を有する。開口486は、突出要素125の面に一致するサイズであり、開口486の縁は、画像センサ31の対応する縁とおおよそ一致するので、蓋443はトッププレート480のカップ482内に静止したときに、突出した蓋表面41(突出要素125の表面)は、センサ31の表面に平行であり、センサ31の表面に面し、蓋表面41の縁は、センサ31の縁とアライメントされ、蓋は、センサ31に関して仮想軸488の周りで回転するのを防止される。いくつかの実装形態において、蓋443は、トッププレート480のカップ482に取り付けられていないが、センサ31から離れる方向490およびセンサ31に向かう反対方向に、カップ482に関して軸方向に自由に移動することができる。

蓋443は、2つの支持アーム492(送りナット493として機能するために各アームの中心に雌ネジ穴を組み込んでいる)を含むアセンブリによって支持され、軸488に沿ってセンサ31の方へおよび離れる方向に移動され得る。2つの対応する送りネジ494は、2つの対応する回転アクチュエータ(たとえば、サーボモータ)496上のネジ495によって保持されている。

支持アーム492の各々は、対向する端部に2つの穴498を有する。ネジ山付き穴の雌ネジは、送りネジ494の雄ネジと一致する。回転アクチュエータの回転を制御し調整することによって、送りネジ494は、送りナットと協働して、蓋443をセンサに向かう方向に、またセンサから離れる方向に移動させ、その際に突出要素142の突出面は、いくつかの実装形態では、センサ31の表面と平行に、センサ31に面するように維持されている。

支持アーム492の滑らかな直線的運動は、4つの平行なリニアシャフト502によって補助される。4つのシャフトカラー504が、リニアシャフト502上に止めネジで固定され、リニアシャフト502は、支持アーム492の穴498を通って突出する。シャフトカラー504は、穴498に関連付けられているカップ510内に据え付けられる。蓋の近くのシャフト502の端部に、4つの対応するシャフト-磁石コネクタ516がある。4つの球形磁石518が、トッププレート480の4つのソケット520内に装着され、シャフト-磁石コネクタとアライメントされ、協働するように構成される。したがって、トッププレート480は、蓋443とともに、4つのシャフト-磁石コネクタと対応する4つの磁石の組み合わされた引力よりも大きい強さでそれらを引き離す傾向のある力がない限りリフトアセンブリ410によって一時的に装着され、意図された位置および配向で正確に保持され得る。

4つのバネ522は、センサにより近いシャフト502の端部523上に摺動する。バネ522の端部524は、カップ510内に据え付けられているシャフトカラー504を圧接する。リニアシャフト502の他の端部526は、フレームアセンブリ406の頂部にある4つの対応する穴527内に装着されている4つのより大きいスリーブベアリング474内を摺動するものとして前に述べたより小さいスリーブベアリング476に取り付けられる。バネ522の底部端部528は、フレームアセンブリ406の頂部表面を圧接する。バネ522は、支持アームを付勢してセンサから離す。

その結果、試料がセンサ31の表面上に置かれる前に、または試料が撮像された後に、トッププレート480は、4つのシャフト-磁石コネクタから4つの磁石518を解放する力によって手でリフトアセンブリ410から容易に持ち上げて外すことができる。トッププレート480は、蓋443と一緒に、4つの磁石518を4つのシャフト-磁石コネクタと手動でアライメントすることによって正しい位置および配向に容易に再度取り付けられ得る。

試料がセンサ表面に置かれ、蓋443とともにトッププレート480がリフトアセンブリ410に装着された後、アクチュエータ496は、トッププレート480および蓋443とともにシャフト502およびシャフトカラー504を下げるように操作され得る。蓋443が下げられると、露出した蓋表面41が最終的に試料に接触する。トッププレート480と蓋443の下降が続くと、蓋443はトッププレート480に関して浮くことができる(トッププレート480に結合されていないので)。蓋443は、試料上に定着し、試料が保持されるチャンバを形成する。蓋443の突出要素125の露出表面41とセンサの表面とが、蓋表面41がセンサの表面に近づけられたときにそれらの間にチャンバを形成し、試料の少なくとも一部がチャンバ内に保持されることに留意して、「チャンバ」という語を「蓋」という語と関連付けて使用する。

このプロセスの間、トッププレート480、エポキシダム460、およびヘッドボードカバー462は、一緒になって、試料とフレームアセンブリ406の他の部分との間の接触を制限する。

計算アセンブリ408(図5)は、ヘッドボード上のセンサおよび電子コンポーネントの動作を制御し、本開示全体を通して計算コンポーネントについて説明されているように、追加の処理のために電子コンポーネントから処理済み信号およびデータを受信する。いくつかの実装形態において、計算アセンブリは、高性能計算システム536を提供するために協働するAuvidea Jetsonキャリアボード532およびNVIDIA Jetson計算アセンブリ534を含む。Jetson計算アセンブリ534は、4つのネジ538および4つのスタンドオフ540を使用してJetsonキャリアボード532に装着される。高性能計算システム536は、ネジ548およびナット550を使用してファンブラケット546に装着されたファン544を使用して冷却される。高性能計算システムは、前に説明されているコンピュータハードウェア244が有しているのと同じ能力および特徴のいくつかまたはすべてを有することができる。

クラムシェルの照明器ユニット402(図3)は、プリント回路基板564に装着された光源562を含む。また、照明器ユニットの一部は、上側レンズホルダ568と下側レンズホルダ570との間に保持されているレンズ566である。上側レンズホルダ568から突出する4つのフィンガ572は、レンズ566に関してプリント回路基板564を正確な位置および配向で装着するための装着配置を提供する。2つのネジ574は、下側レンズホルダの反対側にある2つの穴576を通って突出し、2つのナット578に接続されている。光源562は、効果的にサブピクセル解像度のフルカラー画像を撮ることを含む、図2を参照して説明されている照明アレイと同じ設計および機能性を有することができる。

いくつかの実装形態において、光源562は、LEDまたはLCDディスプレイパネルで置き換えられ、画像キャプチャのための光源として、およびたとえば試料分析結果、または他の情報を表示するためのユーザインターフェースとして、両方とも使用され得る。

使用時に、クラムシェルが開かれた後、トッププレートおよび蓋は、リフトアセンブリから持ち上げられて離され、たとえば以下で説明されるプロセスによって試料をセンサの表面に置かれ得る。次いで、蓋プレートはチャンバの蓋とともに、前に説明されているようにリフトアセンブリ上に装着され得る。次に、クラムシェルが閉じられてよい。クラムシェルが閉じたことが検出され、高性能計算システムを起動する。次いで、計算システムは、2つのアクチュエータを駆動してリフトプレートを下げ、チャンバ蓋の露出表面が試料に接触して定着し、チャンバ蓋の露出表面とセンサの表面との間のチャンバ内に事前定義された試料容積部を形成することを可能にする。画像がキャプチャされた後、クラムシェルが開かれ得る。蓋プレート(蓋を含む)は、4つのシャフトから持ち上げることによって取り外され得る。次いで、蓋は、ブラケットから取り外されて排気されるか、またはクリーニングされ、再利用されてよく、露出したセンサはクリーニングされ得る。

本開示の前の節で、試料を撮像するためのクラムシェルデバイスの実装形態について説明した。次の節では、ベースアセンブリの感光表面、ベースアセンブリの周辺表面、および蓋の表面によって画成される試料空間内にある間に試料が撮像される実装形態について説明するが、そこではプラットフォームが試料とデバイスの他の部分との間の接触を制限している。蓋、ベースアセンブリ、およびプラットフォームのいくつかの実装形態が説明される。これらの実装形態は、たとえば、上で説明され、図1～図2において示されているハンドヘルドデバイスに含まれ得る。

図8および図9A～図9Bに示されているように、いくつかの実装形態では、プラットフォーム17は、撮像されるべき試料27(患者から採取した血液の少量の試料など)および計数されるか、測定されるか、または分析されるべき含んでいる要素37(異なる種類の血球など)が、たとえば、センサ回路基板20上の一方の側に装着された感光画像センサ31の感光表面19に接触させられ(たとえば、上に置かれ、または近くに置かれ)得る際に通る開口を有している。回路基板の反対側に装着されたペルチェ熱電冷却器21は、ヒートシンク40に接触している。回路基板上にもあるセンサ駆動回路221は、センサとデバイスの他の電子コンポーネントとの間で信号が送信されることを可能にする。センサ、駆動回路、回路基板、冷却器、ヒートシンクは、プラットフォーム17が取り付けられるデバイスのベースアセンブリ24の一部である。センサ表面19(図9B)において、受光素子22のアレイ600は、1つまたは複数の薄層によって露出されるか、または被覆され、それらの光軸602はセンサ31の表面19の法線方向および回路基板20から離れる方向にあり、これにより撮像中に光源からコリメート光を受光する。

プラットフォーム17の機能は、試料空間39内に試料を収容するのを助け、試料がベースアセンブリまたはそのコンポーネントのいずれか(センサ表面およびたとえば周辺表面以外)に接触するか、または汚染するのを低減するか、または防止することである。試料空間39は、センサ表面19によって一方の広い側の一部で境界を付けられ、蓋表面41とウェル表面135との組合せによって反対の広い側で境界を付けられるものとしてよく、これらは両方とも少なくとも部分的に透明な蓋43(図9Aおよび図15)の表面である。いくつかの実装形態において、蓋表面41は、センサ表面に直接面するスタジアム形表面であり、ウェル表面135は、蓋表面41に隣接し、それに取り付けられている多面表面(図15)である。両方の表面が一緒になって試料撮像の前に開口内に挿入され得る。

試料空間は、概念的に2つの部分空間に分割され得る。試料空間の1つの部分空間、すなわち撮像空間32は、たとえば、矩形またはおおよそ矩形であり、センサ表面19によって一方の広い側で境界を付けられ、蓋表面41によって反対の広い側で境界を付けられ、センサ表面19と同じ長さおよび幅を有している。撮像空間32は、撮像が行われるときのセンサ表面19と蓋表面41との間の距離に応じて、試料材料の単層と同程度の薄さであってよい。それらの表面19、41の間の縁において、撮像空間32は物理的障壁によって境界を付けられていない。むしろ、試料の要素37は、一般的に、撮像空間と、ここではウェル空間33と呼ばれる試料空間の残り部分との間で自由に移動できる。いくつかの実装形態において、蓋表面41がセンサ表面19に近づけられた後、センサ表面19の面積は、蓋表面41の対応する反対側の面積よりも大きい。その場合、撮像空間32の幅はセンサ表面19によって定められ、その厚さはセンサ表面19と蓋表面41との間の距離である。

蓋表面41およびウェル表面135は、試料がセンサ表面19に接触させられた(たとえば、その上に置かれた、または近くに置かれた)後に開口内に置かれ、したがって、撮像空間32は、蓋表面41とセンサ表面19との間の距離に依存する厚さを有することができる。蓋表面41がない場合、撮像空間は、センサ表面19からの試料の上側表面の距離によって定められる厚さを有する。

試料空間32は、ベースアセンブリ24の周辺表面54の中にあり、またベースアセンブリの周辺表面54によってその周縁の一部に沿って境界を付けられている。図8～図12に示されているように、周辺表面54は、ベースアセンブリ24の表面上の細長境界56と、ベースアセンブリ24の対向表面上の同軸の細長境界60とに対して斜交し、その間に延在している。細長境界56は、細長境界60よりも大きく、細長境界60と同じ形状であり、細長境界60と同じ配向を有している。細長境界の各々は、2つの直線59(一方のみ図示されている)によって連結された2つの半円51、53から形成されている。したがって、周辺表面は、2つの半円錐表面67、69を連結する2つの斜めの矩形表面63から形成される。

2つの直線59は、画像センサの2つの対向する平行な側面に境界を付ける。画像センサの他の2つの、平行な側面71、73は、開口のフロア75の縁によって境界を付けられ、フロア75は、センサ表面19と同じ平面内にある。図9Aに示されているように、蓋表面41がセンサ表面19に近い位置にあるときに、開口フロア75とウェル表面135と蓋表面41との間に隙間が残り、また周辺表面54とウェル表面135との間にも隙間が残る。まとめて、これらの隙間は、ウェル空間33を構成する。下降する蓋表面41によって撮像空間32から押し出される、試料オーバーフロー(すなわち、撮像空間32を満たすのに必要な体積を超える試料の部分)は、現在撮像されていない試料要素37のリザーバと考えることができるウェル空間135に蓄積し得る。

図9Aに示されているように、試料27が試料空間に閉じ込められた後、画像センサは、駆動回路によって駆動されて、撮像空間32内にある試料の部分および試料内の要素の2次元画像を表す画像データ204を生成することができる。次いで、画像データ204は、たとえば、ベースアセンブリ24を収容するハウジング230内に配置されているコンピュータハードウェア244によって処理されるか、または分析され得る。画像データは、代替的に、通信ネットワークを通じてデータが送信され得るリモートサーバで、撮像デバイスのローカルにあるモバイルまたは他のデバイス212で、またはそれらの組合せで処理されるか、または分析され得る。画像データが取得され、処理されるか、または分析された後、蓋は取り外されて、試料を露出することができ、センサ表面はクリーニングされ、別の試料が試料空間内に入れられ、このプロセスが繰り返され得る。蓋は、使い捨て可能であるか、または1回限り使用可能であるように設計されるものとしてよく、したがって、撮像後に蓋をクリーニングする必要がなくなる。ここでの説明では、しばしば液体試料に言及するが、いくつかの実装形態では、乾燥試料またはゲルもしくは乳濁液などの、非液体試料は、デバイス内で処理され得る。

センサ表面19または蓋表面41またはその両方は、親水性コーティングでコーティングされ、試料保持を促進することができる。剛体セクション14の上側表面(図11)、開口フロア75、および/または周辺表面54のような試料空間の付近の表面は、それらの表面上の試料の部分の保持を低減するために疎水性コーティングでコーティングされ得る。疎水性コーティングは、また、試料をビーズにして、試料の乾燥を低減することができる。

試料がセンサ表面上に置かれたとき、撮像が進行している間、および試料がセンサ表面からクリーニングされるときに、試料または洗浄液が開口を越えて漏れ、ベースアセンブリのコンポーネントと接触するか、または汚染する傾向があり得る。このような接触または汚染を低減するか、または防止するために、プラットフォーム17およびそれとベースアセンブリとの接続部は、開口からベースアセンブリ24の外壁100まで延在する流体密封シールを形成するように構成される(図8および図11)。

プラットフォーム17は、ベースアセンブリ24のコンポーネントの汚染に対抗するシールを提供するだけでなく、試料がセンサ表面に置かれた後に試料空間内の試料を拘束し、いくつかの場合において混合するための蓋の機能に関連して他の機能をも果たす構造になっている。これらの目的のために、ほかにもあるがとりわけ、プラットフォームおよびベースアセンブリは、ベースアセンブリに関する蓋の3次元での正確な位置決めおよび配向、蓋の傾き、ならびにセンサ表面に向かう方向およびセンサ表面から離れる方向の蓋の正確な動きを可能にする機能を有する。

たとえば、撮像デバイスのいくつかのアプリケーションにおいて、撮像空間32の厚さを小さく、たとえば血液試料中の血球の単層よりも厚くならないように制約することは、血液試料中の異なる種類の要素を撮像し、次いで計数するために有用である。試料の薄層における各種類の要素37の数は、そのような要素がより大きい試料中に現れる頻度の統計的に有効な表現を提供するには少なすぎる場合があるので、統計的精度を改善する方法として、撮像された後に試料を再混合し、撮像空間43内の試料の一部分の構成要素を変え、次いで再撮像し、次いで複数の画像内の要素のカウントをそれが単一の画像であるかのように処理することが望ましい場合がある。試料がセンサ表面上に置かれたときに、撮像空間32内に収まりきらない試料の過剰な部分は、センサ表面の端部から延在するウェル空間33内にこぼれて入り得る。こぼれた部分によって表される試料の追加体積は、再混合(これは実質的に再サンプリングである)プロセスで使用され、これは繰り返し行うことができる。再サンプリングに関するより詳細な情報は、内容全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第9,518,920号に記載されている。再サンプリングは、蓋を上げ下げすることによって達成され、したがって撮像空間とウェル空間との間の要素37の追加の混合を可能にするか、引き起こすか、またはその両方を行うことができる。しかしながら、混合プロセスは、プラットフォーム17およびベースアセンブリ24とのその接続部によって提供されるシールを除きベースアセンブリ24のコンポーネントを汚染する傾向がある。

撮像空間の厚さは、蓋表面41が最終的に間隔特徴のサイズに対応するセンサの表面19からの距離に到達したときに、間隔特徴が蓋のそれ以上の下方への動きに抵抗するという効果を有する間隔要素(たとえば、準備した試料に含まれる正確な直径のマイクロビーズ)によって設定され得る。いくつかの実装形態では、試料は血液試料であり、間隔特徴は、正確な寸法(センサ表面の長さおよび幅ならびに間隔特徴の厚さ、したがって試料の画像の分析に使用するための正確な知られている体積)を有する血液試料の正確な単層だけが蓋と画像センサの露出表面19との間の空間内に残るという効果を有する。

様々な実装形態において、ベースアセンブリに関する蓋の3次元での正確な位置決め、およびほかにもあるがとりわけ、試料を拘束し混合するためにセンサ表面に向かう方向およびセンサ表面から離れる方向の蓋の正確な動きを可能にすることができるプラットフォームおよびベースアセンブリの特徴の中には、以下のものがある。

いくつかの例において、ベースアセンブリおよびプラットフォームは丸いか、または丸い特徴を有し、図11に示されているように、プラットフォーム17は、2つの曲げやすい部分11、12と、曲げやすい部分11、12が図示されているように交互配置される3つの剛体プラットフォームセグメント13、14、16とを含む同心円状の丸いプラットフォームセグメントのアセンブリから形成されている。曲げやすい部分11、12の各々は、試料に対して耐性があり(たとえば、血液などの流体試料を吸収しない)、洗浄剤および消毒剤に対して耐性があり、可撓性を有し弾力的であり、隣接する剛体プラットフォームセグメントに装着され、封止され得ることが知られているシリコーンまたは他のエラストマーから作られ得る。たとえば、曲げやすい部分11、12は、高レベル消毒剤、中間レベル消毒剤、低レベル消毒剤、および/または滅菌剤に対して耐性がある材料から作られ得る。

図8および図10～図12に示されているように、外側剛体プラットフォームセグメント16は、ベースアセンブリの剛体環状外壁100の1つのフランジ98に接続され封止される。環状外壁の別のフランジ102は、マイクロコントローラ回路基板46に取り付けられており、両方のフランジ98、102は、移動機構101が上下するときに適所に固定されたままであるベースフレーム105の一部分である。曲げやすい部分12の外周縁はプラットフォームセグメント16の内周縁に封止され、曲げやすい部分12の内周縁は剛体プラットフォームセグメント13の外周縁に封止される。同様に、曲げやすい部分11の外周縁はプラットフォームセグメント13の内周縁に封止され、曲げやすい部分11の内周縁は剛体プラットフォームセグメント14の外周縁に封止される。周辺表面54は、円筒形中心部分70およびセンサ回路基板20上に装着されるフランジ68を有する環状マウント66によってセンサ回路基板20上に保持される環状スリーブ64の内側表面として形成される。センサ回路基板20は、ポスト72、74によってマイクロコントローラ回路基板46上に装着され、マイクロコントローラ回路基板46から離間される。この構造に基づき、プラットフォーム17は、一般的に、ベースアセンブリ24に装着されているその外周とこれもまたベースアセンブリ24上に装着されているその内周との間で吊り下げられる。それらの機能の重要な部分は、プラットフォームをベースアセンブリに取り付けることであるので、プラットフォームセグメント14および16は、プラットフォームの取り付け部分と称され得る。

剛体プラットフォームセグメント13は、セグメント14および16とは対照的に、ベースアセンブリに関して固定位置で接続されていないが、移動機構101によってベースアセンブリ24上に保持されており、これはセグメント13がその回路基板上に装着されているマイクロコントローラ48の制御下でマイクロコントローラ回路基板46に向かう方向およびそこから離れる方向に移動され、前述のように蓋を位置決めし、前後に動かして試料の一部を撮像空間内に形成し再混合することを可能にする。蓋を移動する機能を有するので、プラットフォームセグメント13は、プラットフォームの移動部分と称され得る。

図13に示されている、移動機構101は、セグメント13が取り付けられる外向きに延在するフランジ104を有する環状支持体103を備える。支持体の外側円筒形表面の反対側には、セグメント13をマイクロコントローラ回路基板46から離れる方向に、また向かう方向に移動させるようにピニオン107によって駆動され得る歯の2つのラック106(図13に1つ示されている)がある。サーボモータなどのモータ26は、2つのピニオン107を駆動して、セグメント13をマイクロコントローラ回路基板46に向かう方向に、およびマイクロコントローラ回路基板から離れる方向に移動させることができる。移動機構101は、選択された速度で、またマイクロコントローラ回路基板46によって制御される位置の範囲にわたって移動することができる。セグメント13の下側の底部隆起部113は、セグメント13を適所に保持し、ベースアセンブリ24とアライメントするために、延在するフランジ104の頂部のソケット115内に嵌合する。

2つの曲げやすい部分11、12は、セグメント14および16に関するセグメント13の動きに追随できるようにするために可撓性および弾力性を有するように、または過剰な材料を含むように、またはその両方であるように構成され得る。たとえば、図14Aに示されているように、曲げやすい部分11、12は、セグメント13が他のセグメント14、16とともに平面上にあるときに剛体セグメント間の隙間を架橋するために必要である以上の材料を含み得る。図14Bに示されているように、セグメント13がベースアセンブリ24から離れる方向に、セグメント14、16の平面から外へ移動されるときに、曲げやすい部分はその動きに追随できる十分な材料を含む。

いくつかの用途では、図15に示されている蓋43が、図11に示されているX軸401およびY軸403の各々に沿って直線的に、およびセンサの表面の法線方向にある軸111の周りで回転可能に正確に位置決めされることが重要である。この正確な位置決めは、試料部分の正確な知られている体積を形成するのに役立ち得る。

この目的のために、蓋43は、セグメント13の露出表面上の2つの対応するピン114、116と合わさる2つの切欠110、112を備える。試料がセンサ表面上に置かれた後、蓋は、ピンが切欠内に挿入された状態で、セグメント13上に手動で置かれ得る。蓋43それ自体は、透明な成形プラスチック、または別の材料の使い捨て片とすることができる。

いくつかの実装形態において、蓋は、ベースおよびプラットフォームに面する蓋のバンプを使用してアライメントされる。これらのバンプは、たとえば、対で位置決めされ得る。バンプは、セグメント13上の対応する丸みを帯びた突起の間に係合し、位置し得る。

撮像空間32の一方の広い側に境界を付ける蓋表面41は、図9Aおよび図15に示されているように、蓋43の本体部47からセンサ表面に向かう方向に延在する突出要素125の面上にある。いくつかの実装形態において、図15に示されているように、突出要素125は、サイズが不等である2つのベースを有する台形プリズマトイドであり、大きい方のベースは突出要素125が突出しているより広い本体部(たとえば、プレート)である蓋本体部47に接触している。プリズマトイドの2つの対向する面は、ベースに隣接するアーチ状縁を有するが、一方のアーチ状縁から他方の縁までの断面縁は直線状である。突出要素125のその結果得られる全体的形状は、2つの対向するサイズが不等である矩形のベース、2つの対向する矩形の斜めの面133、および2つの対向する丸い面134を有する丸いプリズマトイドのものであり、4つの面が一緒になってウェル表面135を構成している。センサ表面に面するように配向された突出要素125の小さいベースは、蓋表面41である。

いくつかの実装形態において、図9B、図15、および図20に示されているように、突出要素125の1つまたは複数の縁は、その長さの少なくとも一部分に沿って少なくとも1つのノッチ136を含んでいる。ノッチは、縁を横切って、蓋表面41の切欠を縁のところに形成する。いくつかの実装形態において、2つの対向する縁が少なくとも1つのノッチ136を含む。試料の一部は、たとえば、蓋がセンサ表面に向かう方向およびセンサ表面から離れる方向に移動するとき、または蓋が撮像前にセンサ表面に向かう方向に移動されるときに、1つまたは複数のノッチを介して撮像空間から流出し得る。これは、より均一な試料混合をもたらし得る。いくつかの実装形態において、ノッチが、蓋が試料の方へ下げられるときに(たとえば、蓋に傾斜が付けられるので)試料に最初に接触する縁上に位置決めされるが、それは、この縁部が突出要素がセンサに向かう方向に移動するときに試料が突出要素の下から押し出されると試料に障害物をもたらし得るからである。

突出要素125は、開口に嵌合し、突出要素125をプラットフォーム17の任意の表面に接触させることなく蓋表面41が少なくともセンサ表面19を覆うサイズおよび形状である。蓋43とプラットフォーム17の表面との間の空間(またはより詳細には、フロア75と蓋表面41との間、フロア75と面133、134との間、および周辺表面54と面133、134との間の組み合わされた垂直空間)は、ウェル空間33を構成する。プラットフォーム17および突出要素125は、蓋表面41がセンサ表面19に近づけられた後の試料のオーバーフロー全体をウェル空間33が収容できるように設計され得る。

いくつかの実装形態において、2つの丸みを帯びた面134は、面と表面とが互いに対向して位置決めされたときに、それらの間の隙間が一定の厚さを有するように、周辺表面54の半円錐表面67、69の曲率に一致する曲率を有する。同様に、2つの面133は、斜めの矩形表面63に面するように位置決めされ、それらの表面に平行にされ得る。突出要素125は、蓋表面41がセンサ表面19に直接触れるように蓋43を移動されたとしても、蓋本体部はプラットフォーム17に接触することのないようなサイズを有する。

いくつかの実装形態において、蓋は、最初に、セグメント13の露出表面に配置構成されている2つの短いニップル118と2つの長いニップル122によってセグメント13に関してわずかに(たとえば3度の角度で、または1度から10度の範囲内の角度で)傾けられる。いくつかの実装形態において、セグメント13はセンサ表面に関して傾けられている特徴を含み、たとえば、セグメント13の頂部表面はセンサ表面に関して傾けられているので、蓋は最初にセンサ表面に関して傾いており、蓋は頂部表面上に平たく置かれ、それにより、蓋はセンサ表面に関して傾けられる。

手動でセグメント13上に置かれたときに、蓋43は、セグメント13の露出表面上に載るが、露出表面には取り付けられない。蓋43が置かれた後、サーボモータ26は、セグメント13をマイクロコントローラ回路基板46の方へ駆動するように制御され得る。セグメント13の駆動が続くと、蓋43の蓋表面41は最終的に接触し、蓋表面41を試料上に浮かせる。いくつかの実装形態の場合のように、センサ表面の中心から延在する軸が、重力の方向にアライメントされ、反対であるときに、重力に対抗する上向きの力は、蓋がセグメント13からゆっくりと離れ、セグメント13より上に浮かぶことを引き起こす。ニップル118、122によって引き起こされる傾きは、突出要素125の特定の縁が試料に接触する最初のものであることを確実にすることができる。蓋が下降するにつれて、蓋43の蓋表面41は試料上に徐々に定着し、そうするときに、わずかに傾いた配向から自動的に再配向して、蓋表面41はセンサ表面に対して平行になり、たとえば、蓋表面41とセンサ表面との間の撮像空間内に試料の単層を形成する。

再混合のために、サーボモータ26は、セグメント13、したがって蓋43をセンサ回路基板に向かう方向にまたセンサ回路基板から離れる方向に1回または繰り返し移動するように制御され得る。たとえば、セグメント13が上昇すると、セグメント13は蓋43と再係合し、蓋43は再びセグメント13によって支持されることになり得る。その結果、ウェル空間内の、要素37を含む、試料の一部は、撮像空間内の試料中に引き込まれ、それと一緒に再混合され、蓋が完全に下降したときに試料の異なる部分が撮像される要素の単層を形成する。

このプロセスは、再サンプリングを引き起こすほかに、試料を混合して、撮像空間内の試料要素の割合がバルク試料中のそれらの要素の割合と一致することを確実にすることもできる。混合を助けるために、経験的に決定された頻度でセンサまたは蓋またはその両方を振動させることなどの、追加の技術も適用され得る。

セグメント13が動いているときに、曲げやすい部分11および12は、先に述べた理由から動きに追随することができ、意図されたシールを維持し続けることができる。

いくつかの実装形態において、蓋は、蓋表面41上で乾燥させられるか、または他の何らかの形で配設される薬剤で前処理される。蓋表面が試料の一部と接触すると、薬剤は試料と混合する。試料中の薬剤の溶解および拡散は、前に説明されている混合プロセスによって補助され得る。乾燥剤で蓋を前処理することで、希釈の不正確さ、薬剤の保存期間の制限、および液体薬剤の使用にしばしば関連する低温貯蔵の必要性の問題を軽減することができる。

蓋を前処理することで、たとえばインキュベーションステップにおける、正確なタイミング制御が可能になり得るが、それは、蓋上に乾燥させた薬剤を使用するインキュベーションは、蓋表面が試料と接触させられたときにのみ開始し、そのとき以降の撮像プロセスは自動的に制御され得るからである。また、試料チャンバ内の温度をフィードバック調節することで、インキュベーションの制御をより正確に行うことができる。抗凝固剤、希釈剤、マイクロビーズ、抗原、抗体、酵素、基質、阻害剤、薬物、および他の化合物を含む薬剤は、蓋に予め塗布されてもよい。可能性のある薬剤および分析におけるそれらの使用のさらなる説明が以下に提示される。

インキュベーションを補助するために、試料に熱が加えるか、または試料から熱が取り除かれ得る。加熱または冷却は、画像センサ31を搭載しているのと同じセンサ回路基板20上に配置された加熱素子によって施され得る。画像センサそれ自体が熱を供給することができる。加熱素子または冷却素子は、たとえば、ペルチェ冷却器21を含むことができる。また、センサ回路基板20は、温度センサを備えることができ、これは、画像センサに組み込まれてもよい。

図8に示されているように、また、ベースアセンブリの一部は、画像センサ回路基板20を、たとえばモータマイクロコントローラ48および別のコンポーネント50のような他の電子コンポーネントも載せるマイクロコントローラ回路基板46に装着されている回路コネクタ44に接続する導電性リボンケーブル42である。マイクロコントローラ回路基板ポート83、85(図11)に取り付けられた追加のコネクタは、マイクロコントローラ回路基板46をコンピュータハードウェア244(図9A)に接続し、これは、次いでに、ユーザデバイス212に接続されるか、またはタッチスクリーンなどの表示デバイス240を使用してユーザ208によって直接操作され得る。図9Aに示されているように、信号およびデータ204、206は、センサ回路基板、マイクロコントローラ回路基板、およびコンピュータハードウェアの間で転送され得る。たとえば、コンピュータハードウェアは、タッチスクリーン240を介してユーザ208からの情報206(たとえば、コマンド)を受信し、受信された情報206を処理し、受信された情報206をマイクロコントローラ回路基板46に伝送することができる。操作の類似のシーケンスでは、モータ26を制御し、その動きを開始するか、または停止し、その速度および移動距離を調節することができる。それに加えて、コンピュータハードウェア244は、マイクロコントローラ回路基板46からデータ204(たとえば、画像センサ31からのセンサデータ)を受信し、受信されたデータ204を処理し、受信されたデータ204をユーザに表示することができる。

いくつかの場合において、コンピュータハードウェアは、ニューラルネットワークまたは他の機械学習モデルを適用して、試料の要素を分類することができる。

いくつかの実装形態において、撮像デバイスは、より正確で信頼性の高い測定を可能にすることを意味するセルフチェック機能を含むことができる。セルフチェック機能は、専門訓練をほとんど受けていないまたは全く受けていないユーザによってデバイスが使用されることを可能にし得る。

いくつかの実装形態において、セルフチェック機能は、撮像中の望ましくない試料要素の移動を自動的に検出することである。撮像シーケンスにおいて試料中の要素が移動した場合、要素は、誤分類されるか、または誤認され得る。試料要素の移動を検出するために、デバイスは、特定の要素の検出を可能にするように設計されている専用照明要素を(たとえば、図2の回路基板306上の照明アレイの一部として)含むことができる。たとえば、専用照明要素は、正確なヘモグロビン検出を可能にするために405nm発光LEDを備えることができる。いくつかの実装形態において、特定の要素の高い吸光度に対応する波長を有する、専用照明要素は、専用照明要素がセルフチェック手順で使用されない場合であっても含まれ得る。

デバイスによる撮像シーケンスは分析され、たとえば、最初の画像と最後の画像とを比較して、撮像中の血球の移動をチェックすることができる。閾値移動値を超える移動が検出された場合、すべての画像が破棄され得る。いくつかの実装形態において、移動検出に使用される画像は、専用照明要素を使用して撮影され得る。

要素移動は、たとえば、最初の画像内の要素と最後の画像内の要素との間の重なりに基づき検出され得る。総面積に対する重なりの面積の比率が一定量より小さい、たとえば75%より小さい場合、最初の画像と最後の画像との間のすべての画像が破棄され得る。

いくつかの実装形態において、セルフチェック機能は、画像内のアーティファクトの自動検出である。たとえば、撮像デバイスは、撮像空間内のデブリ、たとえば繊維を検出することができる。撮像デバイスは、画像センサの欠陥、たとえば、不良ピクセルまたは不良ピクセルのラインを検出することができる。撮像デバイスは、スペーサービーズ、血小板または他の試料要素の塊を検出することができる。撮像デバイスは、大きすぎる、また蓋の表面を画像センサから離れさせすぎることになるであろうスペーサービーズを検出することができる。撮像デバイスは、各画像にわたる試料要素の密度分布を計算し、たとえば、傾いたセンサまたは傾いた蓋を示す可能性のある、非一様性を探索することができる。

セルフチェックプロセスが撮像問題を示すときに、これに応答して1つまたは複数の操作が実行され得る。たとえば、アラートがユーザに提示され、ならびに/または混合および撮像操作が繰り返され得る。

いくつかの実装形態において、セルフチェック機能は、画像センサより上の蓋表面高さの自動検出である。図16Aに示されているように、蓋表面41は、たとえば、「L」字型のマークなどの、定められた尖った隅を有するマーク700を含み得る。マーク700は、照明アレイから来る光702a、702b、702cの経路内にあり、したがって、画像センサ703を使用して撮られた画像中に視認可能であり得る。上で説明されているように、照明アレイの異なる部分からの光は、異なる点(たとえば、画像センサの異なるピクセル704)で画像センサ703に到達し得るので、撮像デバイスは、蓋表面41上のマーク700を使用して三角測量を実行し、画像センサ703より上の蓋表面41の高さ706を計算することができる。

いくつかの実装形態において、セルフチェック機能は、柔軟ビーズを使用した蓋高さの自動検出である。図16Bに示されているように、蓋表面41を備える蓋43が、その上に柔軟ビーズ708を有する画像センサ703上に下げられる前に、柔軟ビーズ708は球形である。柔軟ビーズ708は、知られている原寸710、たとえば直径を有することができる。図16Cに示されているように蓋表面41が下げられたときに、柔軟ビーズ708は、部分的に扁平にされ、次に画像センサ703から見て検出されるような新しい有効サイズ712を有する。知られている原寸710と新しい有効サイズ712との間の差は、ビーズ708の圧縮量を示すことができ、したがって、デバイスは、画像センサ703より上の蓋表面41の高さを計算することができる。

検出された蓋高さに基づき、蓋高さは、調整され、および/または零点調整され/キャリブレートされ得る。

いくつかの実装形態において、セルフチェック機能は、自動画像センサ清浄度チェックである。試料が画像センサ上に置かれる前、または画像センサのクリーニングの後に、デバイスは、画像センサ上に試料がない状態で画像を撮影することができる。画像は、画像センサが清浄であることを示すべきであり、たとえば、画像は、画像センサ上に細胞がほとんどないか、または全くなく、画像センサ上にゴミがほとんどないか、または全くないことを示すべきである。画像センサが清浄でない場合、デバイスは、ユーザに対してアラートを表示することができる。いくつかの実装形態において、デバイスは、使用後に画像センサの即時清掃を奨励するために、ユーザがデバイスを十分にクリーニングするまで、分析結果(撮像および分析後に)にアクセスできないようにし得る。

われわれは、広範な他の可能な実装形態の中で、撮像デバイスの異なる種類の実装形態を説明してきた。異なる種類の実装形態の各々の一部として説明されている特徴は、他の種類の実装形態の特徴に組み込まれるか、または他の何らかの形で組み合わされ得る。たとえば、そのような特徴は、間隔特徴、撮像技術、データ分析および処理、画像センサを参照して蓋を繰り返し移動することによる再サンプリング、およびその他の特徴を含むことができる。さらに、相対的な寸法、形状、機械的実装形態および配置構成、ならびに撮像デバイスに関して本明細書において説明されている他の特徴は、例示的であり、非限定的である。

システムは全体として、様々な流体および乾燥試料の有用な撮像および測定を可能にすることができる。たとえば、血液中の細胞の種類を撮像し、検出し、分析する、血液中の様々な種類の細胞を計数する、血液中の細胞の正常性を決定する、血液中の細胞の機能を監視する、血液の化学的性質を分析することに適している。

いくつかの実装形態において、デバイスは、図17A～図17Cに示されているように、使い捨て試料カセット900を含む。カセット900は、カセットフレーム902を含み、カセットフレーム902はカセット開口906を画成する突出窓904を含む。透明薄膜908は、突出窓904の外側の開口906を覆う。薄膜の対向面(たとえば、底部表面918および対向する頂部表面)は、少なくとも部分的に露出している。カセットの様々な構成は、本開示の範囲内にあり、次の図は、いくつかの実装形態によるカセットを示している。

突出窓904の4つの側壁910、912、914、916(図17A～図17Bに示されている)の外面は、角錐台を形成し、透明薄膜908の底部表面を適所に置いて、たとえば前に説明されている少なくともいくつかの実装形態のセンサ表面19の上に置いてベースアセンブリの周辺表面54の対応する面に一致するようにサイズを決められる。いくつかの実装形態において、突出窓904は、たとえば、周辺表面54の異なる形状と一致する、他の形状を有することができる。突出窓904は、薄膜908がセンサ表面19に接触するか、または非常に近い位置にある(たとえば、20nm未満、または50nm未満、または100nm未満、または200nm未満、または500nm未満のセンサ表面からの距離で)ように適所で配向される。

カセット900は、図18～図19に示されているように、蓋表面41を有する蓋43を受け入れるように構成され(たとえば、サイズを決められ、整形され)得る。突出窓904の側壁の内側面(たとえば、図19の内側面920、922)は、蓋43の突出要素125に一致するか、または他の何らかの形で受け入れるようにサイズを決められ、整形され得る。開口906は、蓋表面41に一致するようにサイズを決められ、整形され、開口906および蓋表面41のいずれか一方または両方は、センサ表面19に一致するようにサイズを決められ、整形され得る。

カセット900は、他の形状および構成をとり得る。いくつかの実装形態において、カセット900は突出窓904を含まず、薄膜908は、実質的に平面状のカセットフレームによって直接画成されるカセット開口906を覆う。いくつかの実装形態において、薄膜908は、突出窓904の内側の開口906を覆う。いくつかの実装形態において、カセット開口906は、異なる形状を有する窓、たとえば、センサ表面19から離れる方向に延在する凹型窓によって画成される。

カセット900は、蓋43を適所に保持するための係合構造を含み得る。たとえば、図17A～図19に示されているように、いくつかの実装形態では、カセット900は、バネクリップ926で終端する2つの弾力的アーム924を備える。クリップ926は、突出要素125がカセット900の突出窓904に嵌合している状態で蓋43がカセット900に押し込まれたときに蓋43の縁(たとえば、図18～図19に示されている縁928)に係合する。クリップ926が係合したときに、蓋43は、カセット900を運ぶことができ、これはユーザが蓋43の底部を持ち上げることによって蓋43とカセット900の両方を同時に効率的に取り外すことを可能にする。カセット900のクリップ926によって捕捉されたときに、蓋43は、クリップ926およびフレーム902を含む、蓋43およびカセット900の特徴の構成およびサイズにより定義される範囲内で、カセット900に関して、自由に垂直方向に移動することができる。

図18は、蓋43がカセット900と嵌合している状態を示す。上で説明されているように、蓋43は、プラットフォームの露出表面上の対応するピンと嵌合する切欠110、112、たとえば、定められた範囲内で薄膜908に向かう方向におよび離れる方向に蓋43を撹拌し得るプラットフォームの移動部分を含む。

使用時に、図19～図21に示されているように、カセット900の薄膜908の底部表面918は、ベースアセンブリ24内に突出窓904を嵌合することによってセンサ表面19上に置かれる。次いで、試料要素37を含む、撮像されるべき試料27は、たとえばピペットを用いて、薄膜908上に(底部表面918とは反対側の表面に)置かれる。試料27が薄膜908上にある状態で、蓋43は、クリップ926の角度を付けられた上側表面に押し付けられ、これにより弾力的アーム924が広げられ、蓋43が試料27の上の適所にぽんと入ることを可能にし、蓋表面41と薄膜908との間に撮像空間930を画成し、これにより試料の少なくとも一部は、撮像空間930内に保持され、蓋43の突出要素125は突出窓904の内側に少なくとも部分的に嵌合する。試料27の過剰な部分は、側壁910、914と蓋43との間に画成されたウェル空間932内に押し込まれる。いくつかの実装形態において、試料27は、カセット900がセンサ表面19上に位置決めされる前に薄膜908上に位置決めされる。いくつかの実装形態において、蓋43は、カセット900および蓋43がセンサ表面19上に位置決めされる前に試料27の上に置かれる。

図20は、蓋の突出要素125の中心を通るプロファイルカットを示しており、ノッチ136は突出要素125の縁に沿って視認できることに留意されたい。

図20～図21に示されているように、ベースアセンブリ24の周辺表面54および突出窓904の側壁910、912の外側面は、薄膜908がセンサ表面19上に完全に置かれ得るように整形され、サイズを決められる。

試料、カセット、および蓋が説明されているように適所に置かれた状態で、撮像および混合機能は、前に説明されているように実施され得る。蓋は、試料に接触し、移動されて、試料を混合するか、または試料の薄膜を画成し得る。カセット900を含むデバイスは、図1～図16Cに示されている特徴も備えることができる。

たとえば、図20とは異なるスケールでカセット900、蓋43、およびセンサ表面19を示す、図21に示されているように、蓋43は実質的に自由に移動することができ、たとえば係合点942、944で蓋43と係合するプラットフォームの移動部分940によって移動され得る。蓋43は、アーム924の上にあるバネクリップ926を使用してカセット900に取り付けられる。図21において矢印によって示されているように、蓋43は、カセット900の移動を引き起こすことなく定められた範囲内で上下に移動することができ、その範囲はクリップ926によって一端のところで定められている。蓋43は、カセット900および薄膜908上の試料27に関して移動され、したがって試料要素の混合(たとえば、ウェル空間932への出入り)を引き起こす。蓋43は、センサ表面19と平行になって静止する。図21に示されている実装形態において、カセット900の突出窓904は、センサ表面19に隣接して静止する。

いくつかの実装形態において、蓋43は、デバイスのプラットフォームまたはベースによって支持され、カセット900は、プラットフォームまたはベースからの直接的な支持なしに、蓋にのみ取り付けられる。いくつかの実装形態において、カセット900は、プラットフォームまたはベースによって支持されるように構成される。たとえば、カセット900(たとえば、薄膜908、突出窓904、またはカセットフレーム902)は、センサ表面19によって、またはベースもしくはプラットフォームの別の部分によって支持され得る。カセット900は、カセットを支持するためにプラットフォームまたはベース内の対応する特徴とアライメントする陥凹部または突出部などの嵌合特徴を備え得る。

薄い試料層(たとえば、単層)は、撮像空間930内で薄膜908と蓋表面41との間に画成され、画像センサは、センサ表面19と蓋表面41との間に保持されている薄い試料層について前に説明されているように試料を撮像するために使用され得る。照明要素および光学素子は、試料を照らすために使用され得る。

いくつかの実装形態において、薄膜908は、厚さ5.0μm未満である。いくつかの実装形態において、薄膜908は、厚さ3.0μm未満である。いくつかの実装形態において、薄膜908は、厚さ2.0μm未満である。いくつかの実装形態において、薄膜908は、厚さ1.0μm未満である。いくつかの実装形態において、薄膜908は、厚さ750nm未満である。いくつかの実装形態において、薄膜908は、厚さ500nm未満である。いくつかの実装形態において、薄膜908は、厚さ300nm未満である。

いくつかの実装形態において、薄膜908は、試料27の少なくとも一部およびいくつかの場合においてすべてが画像センサ(たとえば、センサ表面)の近視野距離内に存在することを可能にする十分な薄さのものである。近視野距離は、たとえば、デバイスの光学素子によって放射される光の波長の10倍未満、またはデバイスの光学素子によって放射される光の波長の5倍未満、またはデバイスの光学素子によって放射される光の波長の2倍未満、またはデバイスの光学素子によって放射される光の波長未満であってよい。いくつかの実装形態において、近視野距離は、画像センサが感度を有する光の波長の10倍未満、または画像センサが感度を有する光の波長の5倍未満、または画像センサが感度を有する光の波長の2倍未満、または画像センサが感度を有する光の波長未満であってもよい。

たとえば、近視野距離が1000nmと定められ、薄膜908が厚さ300nmであり、薄膜908がセンサ表面19より100nm上にある場合、試料の厚さ600nmの部分は、画像センサの近視野距離内に入ることになる。そのような構成は、図20における距離934によって、概略として示され、縮尺通りには示されていない。

いくつかの実装形態において、試料と画像センサとの間の近視野分離距離は、画像センサと試料との間に薄膜908がある場合でも、画像センサが試料の画像を直接キャプチャすることを可能にする。いくつかの実装形態において、画像センサの個々のピクセルは、試料の隣接する部分を直接キャプチャし得る。

薄膜908は、たとえば、マイラー、ポリエチレンテレフタレート、別の熱可塑性ポリマー、別のプラスチック、別の熱可塑性物質、別のポリマー、もしくは別の極薄透明材料、またはこれらの組合せおよび層から作られ得る。薄膜908は、上で述べた近視野基準を達成する十分な薄さを有するとともに、カセットの取り付けおよび取り外しのプロセスにおいて損傷または穿孔に抵抗する十分な強度を有し得る。いくつかの実装形態において、薄膜508は、光機能を有する。たとえば、薄膜908は、薄膜908からの光反射が低減されるような屈折率および厚さの組合せを有し得る。

いくつかの実装形態において、カセット900は、使い捨てできる。いくつかの実装形態において、カセット900は、プラスチック製である。いくつかの実装形態において、カセット900は薄膜908の内側表面上にスペーサーを備え、スペーサーは蓋表面41と薄膜908との間の最小距離を定める。スペーサーは、薄膜908に取り付けられた別個の要素(たとえば、ビーズまたは他の粒子)を含んでもよく、別個の要素は蓋表面41が薄膜908上の試料上に置かれたときに蓋表面41と薄膜908との間の距離を設定するように構成されている寸法を有する。

いくつかの実装形態において、カセット900は、薄膜908上に薬剤を含む。たとえば、薬剤は、試料が薄膜908上に装填されたときに、薬剤が試料の要素と相互作用するように前もって薄膜908の内側表面上に載せて乾燥させるか、または他の何らかの形で前もって薄膜908上に付着されるか、または配設され得る。

たとえば、薬剤は、抗凝固剤、希釈剤、染色剤、または試料中の要素(たとえば、分子)に付着するように構成されている付着ユニットのうちの1つまたは複数を含み得る。1つまたは複数の種類の付着ユニットは、試料中の1つまたは複数の対応する種に(たとえば付着ユニットの構造によって決定される親和性によって特異性で)結合するように構成され得る。付着ユニットは、たとえば、抗体および/または組み換えウイルスタンパク質を含んでもよい。いくつかの実装形態において、付着ユニットは、標識要素、たとえば、マイクロビーズまたは蛍光標識にも結合するように構成される。付着ユニットは、薄膜908上に事前位置決めされたときに標識要素に事前結合され得るか、または付着ユニットおよび標識要素は、試料が加えられた後に試料中で互いに結合するように薄膜908に分離して付着する。試料が撮像されるときに、標識要素は画像中で識別され、試料の特性を決定するために使用され得る。

いくつかの実装形態において、薄膜908上の付着ユニットは、薄膜908に、たとえば、ロケーションベースのアッセイを可能にするインデックス付き配置で結合され得る。

付着ユニットは、本開示全体を通して説明される試料操作および撮像機能と併せて、様々なアッセイ、たとえば、免疫学的検定および血清学を実行するために使用され得る。いくつかの実装形態において、複数の使い捨てカセットのパックが提供され、パック内の複数のカセットは、異なる種類の薬剤(たとえば、試料中の異なる種類の標的要素に結合するように構成されている付着ユニット)を備える。ユーザは、試料撮像時に、1つまたは複数の特定の所望の薬剤、たとえば、1つまたは複数の特定のアッセイが実施されることを可能にする薬剤を備えるカセットを選択するものとしてよい。

付着ユニット、ビーズ、および関連付けられた方法のさらなる詳細は、全体が各々参照により本明細書に組み込まれている米国特許第10,753,851号、米国特許第10,684,278号、および米国特許出願公開第2020/0309777号に記載されている。

いくつかの実装形態において、小さな隙間936(図20に示されている)が、センサ表面19と薄膜908との間に残っていてもよい。隙間内の空気は、画像センサ、薄膜908、および/または試料それ自体の屈折率とは異なる屈折率を有し得る。したがって、液体、たとえば、水またはアルコールなどの薄い層が、カセット900の挿入前にセンサ表面19上に置かれ、隙間936を充填し、試料および薄膜908を通って画像センサに至る光路に沿ってより均一な屈折率をもたらし得る。

カセット900は、図1～図16Cに示されている実装形態の文脈において説明されているが、カセット900は、他のデバイスおよび構成で実装されてもよい。たとえば、カセット900および蓋43は、使い捨てユニットに一緒に一体化されてもよい。カセット900は、試料を混合するために移動する(たとえば、センサ表面19および/または蓋表面41に向かう方向に、およびそこから離れる方向に移動する)ように構成されてもよい。

カセット900の使用は、利点をもたらし得る。たとえば、カセット900は、試料がセンサ表面またはデバイスプラットフォームに接触するのを防ぐので、試料撮像毎にセンサ表面がクリーニングされる必要がなくてもよい場合がある。様々なカセットが利用可能であり、各々1つまたは複数の異なる薬剤を含み、適切なカセットの選択によって特定の種類の試料の分析を可能にし得る。

本明細書において説明されているようなカセットは、様々なプロセスに従って製造され得る。いくつかの実装形態において、薄膜は、フレーム(たとえば、本明細書において説明されているようなカセットフレーム)の開口上に延伸される。薄膜をフレームに付着させるために、薄膜が施される前に、接着剤がフレームに付けられるものとしてよい。

フレームおよび薄膜は、薄膜の第1の側に接触する平面状の表面を有する金型に入れられる。圧力が、第1の側とは反対側の薄膜の第2の側に、たとえばスタンプによって印加される。たとえば、第2の側は、撮像のために試料が置かれる側であってよく、第1の側は、カセットが試料撮像のために適所にあるときにセンサ表面により近い側であってよい。いくつかの実装形態において、熱が圧力とともに加えられる。

圧力(および、いくつかの実装形態において、熱)は、薄膜を所望の平坦度および/または厚さに成形する。たとえば、いくつかの実装形態において、成形前の薄膜は、試料と画像センサとの間に存在する近視野距離に対して厚すぎ、成形プロセスは、より小さい厚さ、たとえば薄膜908について説明されているような厚さを有するまで薄膜を薄化する。いくつかの実装形態において、成形前の薄膜は平坦ではなく(たとえば、薄膜が延伸された開口のサイズに関して過剰な材料を含む)、成形は、開口にわたって薄膜をより平坦にする。

成形後、開口の外側のフレームを越えて延在する薄膜の任意の部分は、除去され得る(たとえば、切り取られる)。

他の実装形態も、次の請求項の範囲内に収まる。

たとえば、尿、痰、および無生物粒子懸濁液を含む、血液以外の試料の類似の撮像、計数、および測定も可能である。

撮像デバイスのコンポーネントの多くは、ベースアセンブリおよびプラットフォームの態様を含む、円形として説明されているが、それらは、試料空間の所望の形状によりよく対応し得るか、またはアライメントを確実にする手段を提供し得る、正方形または矩形などの、多種多様な他の形状を有することができる。たとえば、画像センサが高アスペクト比センサである場合、試料空間は細長くされることも可能であろう。プラットフォームの任意の剛体部分は、洗浄剤および消毒剤に対して耐性を有する金属またはプラスチックで作ることができる。

硬質セグメントと軟質セグメントを交互に配置したプラットフォームを説明したが、他の構成も可能である。たとえば、曲げやすい部分は、剛体セグメント13を覆うように延在する可能性があり、それにより剛体セグメント16と14との間に延伸する単一の曲げやすい表面が存在する。プラットフォームとベースアセンブリとの間の封止を改善するために、製造を容易にするために、または別の理由から、プラットフォームの他の要素に(たとえば、プラットフォームとベースアセンブリとの間の接続点で)、曲げやすい部分が組み込まれることもあり得る。各々少なくとも1つの移動部分と、試料とベースアセンブリとの間の接触を制限することを意図されるプラットフォーム構成とを包含する、多種多様な実装形態が可能である。

図15は、台形プリズマトイドを含むように突出要素125を示しているが、他の実装形態では、円錐台または他の形状を含むことも可能である。突出要素が円錐台で終端する場合、撮像空間の頂部に境界を付ける蓋表面41は円となり、周辺表面54およびセンサ表面を含む他のコンポーネントも、センサ表面と蓋表面41との間に撮像空間を維持し、また過剰な試料材料のためのウェル空間も維持する異なる形状を有することも可能であろう。いくつかの実装形態において、突出要素は、ファセット(すなわち、平面状表面)を有する固体である。

いくつかの実装形態において、蓋表面41は、剛体フレームにわたって広がる可撓性膜から構成され得る。膜は、その表面に向かう方向に力が印加されると変形することができ、次いで、印加された力が取り除かれた後に平坦な表面に戻る能力を有するという意味で、「弾力性」を有する。たとえば、可撓性膜は、蓋がセンサ表面に向かう方向に移動するときに、センサ表面19より上の試料の上に剛体力が加わるのを防ぐために使用され得る。これは、突出要素125の頂部が、突出要素125の切頂部(すなわち、画像センサ31の表面19に面する表面)と画像センサ31の表面19との間に形成されるチャンバから過剰な体積分を追い出すための穏やかな所定の力のみによって試料を押し下げることを確実にする。

いくつかの実装形態において、デバイスは、蓋表面が画像センサに向かう方向にされるときにデバイスを振動させる振動機構を組み込むことができる。振動機構は、たとえば、撮像表面に向かう方向の蓋表面の移動を円滑にすることができる。振動機構は、たとえば、試料の混合を円滑にすることができる。

この説明では、「センサ表面」に繰り返し言及してきたが、実際には、試料は、1つまたは複数の薄層によってセンサそれ自体から分離され得る。このような層は、センサを保護するか、または試料付着を促進する働きをし得る。層は、また、光学的に活性であり、場合によっては、偏光フィルタ、波長フィルタ、マイクロレンズ、またはこれらおよび他の層の種類の組合せを包含し得る。

層は、試料の少なくとも一部、およびいくつかの場合において、全部がセンサの近視野距離内にあることを可能にするのに十分な薄さであってもよい。近視野距離は、たとえば、デバイスの光学素子によって放射される光の波長の10倍未満、またはデバイスの光学素子によって放射される光の波長の5倍未満、またはデバイスの光学素子によって放射される光の波長の2倍未満、またはデバイスの光学素子によって放射される光の波長未満であってよい。いくつかの実装形態において、近視野距離は、画像センサが感度を有する光の波長の10倍未満、または画像センサが感度を有する光の波長の5倍未満、または画像センサが感度を有する光の波長の2倍未満、または画像センサが感度を有する光の波長未満であってもよい。

これらの実施形態のうちのいくつかは携帯可能であるとして説明されているたが、これらのデバイスの特徴は、非携帯可能デバイスにも適用することができる。

装置制御機能(たとえば、移動、照射、および画像キャプチャ命令)および分析機能(たとえば、画像分析)を含む、本明細書において説明されているプロセスおよびそれらの様々な修正形態(これ以降、「プロセス」とされる)のすべてまたは一部は、少なくとも一部はコンピュータプログラム製品、すなわち、データ処理装置、たとえば、プログラム可能プロセッサ、コンピュータ、もしくは複数のコンピュータによる実行、またはその動作を制御するためのコンピュータおよび/または機械可読記憶装置デバイスである1つもしくは複数の有形の物理的ハードウェア記憶装置デバイスで有形なものとして具現化されたコンピュータプログラムを介して、実装され得る。コンピュータプログラムは、コンパイラ型言語またはインタプリタ型言語を含む、任意の形態のプログラミング言語で書かれ、スタンドアロンプログラム、またはモジュール、コンポーネント、サブルーチン、またはコンピューティング環境において使用するのに適している他のユニットを含む、任意の形態で配備され得る。コンピュータプログラムは、1つのコンピュータ上で、または1つのサイトにあるか、または複数のサイトにまたがって分散され、ネットワークによって相互接続されている複数のコンピュータ上で実行されるように配備され得る。

これらのプロセスを実装することに関連する動作は、1つまたは複数のコンピュータプログラムを実行してキャリブレーションプロセスの機能を実行する1つまたは複数のプログラム可能なプロセッサによって実行され得る。プロセスのすべてまたは一部は、専用論理回路、たとえば、FPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)、および/またはASIC(特定用途向け集積回路)として実装され得る。他の組み込みシステム、たとえばNVidia(登録商標)Jetsonシリーズなどが採用されてもよい。

コンピュータプログラムの実行に適しているプロセッサは、たとえば、汎用マイクロプロセッサ、専用マイクロプロセッサ、および任意の種類のデジタルコンピュータの任意の1つまたは複数のプロセッサを含む。一般的に、プロセッサは、リードオンリー記憶領域またはランダムアクセス記憶領域またはその両方から命令およびデータを受け取る。コンピュータ(サーバを含む)の要素は、命令を実行するための1つまたは複数のプロセッサならびに命令およびデータを記憶するための1つまたは複数の記憶領域デバイスを含む。一般的に、コンピュータは、データを格納するための大容量記憶装置デバイスなどの1つまたは複数の機械可読記憶媒体、たとえば、磁気ディスク、磁気光ディスク、または光ディスクも備え、これらからデータを受け取るか、またはこれらにデータを転送するか、またはその両方を行うように動作可能なように結合される。本明細書において開示されているプロセス、アルゴリズム、機能、および/またはステップの1つまたは複数を実行するように「構成されている」プロセッサまたはコンピュータシステムは、本明細書において説明されているような1つもしくは複数の汎用または専用プロセッサ、さらにはプロセスを実行するためのコンピュータプログラムが記憶されている1つもしくは複数のコンピュータおよび/または機械可読記憶装置デバイスを含む。

コンピュータプログラム命令およびデータを具現化するのに適している有形な物理的ハードウェア記憶装置デバイスは、たとえば、半導体記憶領域デバイス、たとえば、EPROM、EEPROM、およびフラッシュ記憶領域デバイス、磁気ディスク、たとえば内蔵ハードディスクもしくは取り外し可能ディスク、光磁気ディスクおよびCD-ROMおよびDVD-ROMディスクを含む不揮発性記憶装置、ならびに揮発性コンピュータメモリ、たとえば、スタティックおよびダイナミックRAMなどのRAMさらには消去可能メモリ、たとえばフラッシュメモリのすべての形態を含む。

コンポーネントは、1つまたは複数のネットワーク上で、またはデバイス内で物理的に結合され得る(たとえば、通信可能に結合され得る)。結合は、コンポーネント間を行き来する、命令を含む、データを伝送する機能を含み得る。

ユーザとのインタラクティブなやり取りを行うために、本明細書で説明されている主題の実施形態は、ユーザに情報を表示するためのディスプレイデバイス(たとえば、CRT(陰極線管)またはLCD(液晶ディスプレイ)モニタ)ならびにユーザがコンピュータに入力を送るために使用できるキーボードおよびポインティングデバイス(たとえば、マウスもしくはトラックボール)を有するコンピュータ上で実装され得る。他の種類のデバイスも、ユーザとインタラクティブにやり取りするために使用されてよく、たとえば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック、たとえば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、または触覚フィードバックであってよく、ユーザからの入力は、限定はしないが、音響、音声、または触覚入力を含む、任意の形態で受信され得る。それに加えて、コンピュータは、ドキュメントをユーザによって使用されるデバイスに送り、そのデバイスからドキュメントを受け取ることによって、たとえば、ウェブブラウザから受け取った要求に応答して、ウェブページをユーザのデバイス上のウェブブラウザに送信することによって、ユーザとインタラクティブにやり取りすることができる。

本明細書で説明されている主題の実施形態は、バックエンドコンポーネントを、たとえば、データサーバとして備えるか、またはミドルウェアコンポーネント、たとえば、アプリケーションサーバを備えるか、またはフロントエンドコンポーネント、たとえば、ユーザが本明細書で説明されている主題の実装形態とインタラクティブにやり取りするために使用することができるグラフィカルユーザインターフェースまたはウェブブラウザを有するクライアントコンピュータを備えるコンピューティングシステムで、または1つまたは複数のそのようなバックエンド、ミドルウェア、またはフロントエンドコンポーネントの任意の組合せで実装され得る。システムのコンポーネントは、デジタルデータ通信の任意の形態または媒体、たとえば、通信ネットワーク、によって相互接続され得る。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク(LAN)およびワイドエリアネットワーク(WAN)、たとえば、インターネットを含む。

コンピューティングシステムは、クライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは、一般に、互いに隔てられており、典型的には、通信ネットワークを通じてインタラクティブにやり取りする。クライアントとサーバとの関係は、コンピュータプログラムがそれぞれのコンピュータ上で実行され、互いとの間にクライアント-サーバ関係を有することによって発生する。いくつかの実装形態において、サーバはデータ、たとえば、HTMLページをユーザデバイスに、たとえば、クライアントとして働く、ユーザデバイスとインタラクティブにやり取りするユーザにデータを表示し、そのユーザからユーザ入力を受け取ることを目的として、伝送する。ユーザデバイスで生成されるデータ、たとえば、ユーザインタラクションの結果は、サーバ側でユーザデバイスから受信され得る。

主題の特定の実施形態が説明されている。他の実施形態は、次の請求項の範囲内に収まる。たとえば、請求項に記載のアクションは、異なる順序で実行することができ、それでも、所望の結果を得ることができる。一例として、添付図面に示されているプロセスは、必ずしも、望ましい結果を達成するために、図示されている特定の順序、または順番を必要としない。いくつかの実装形態では、マルチタスキングおよび並列処理が有利である場合がある。それに加えて、他のアクションが提示されるか、または説明されているフローから、アクションが取り除かれてもよく、他のコンポーネントが説明されているシステムに追加されるか、または取り除かれてもよい。同様に、図に描かれているアクションは、異なるエンティティによって実行されるか、統合され得る。さらに、様々な別々の要素が、本明細書で説明されている機能を実行するために1つまたは複数の個別の要素に組み合わされ得る。

11、12 曲げやすい部分
13、14、16 剛体プラットフォームセグメント
14 剛体セクション
16 外側剛体プラットフォームセグメント
17 プラットフォーム
19 感光表面
20 センサ回路基板
21 ペルチェ熱電冷却器
22 受光素子
24 ベースアセンブリ
26 モータ
27 試料
31 矩形画像センサ
32 撮像空間
33 ウェル空間
37 要素
39 試料空間
40 ヒートシンク
41 蓋表面
42 導電性リボンケーブル
43 蓋
44 回路コネクタ
46 マイクロコントローラ回路基板
47 本体部
48 モータマイクロコントローラ
50 コンポーネント
51、53 半円
54 周辺表面
56 細長境界
59 直線
60 細長境界
63 斜めの矩形表面
64 環状スリーブ
66 環状マウント
67、69 半円錐表面
68 フランジ
70 円筒形中心部分
71、73 画像センサの他の2つの、平行な側面
72、74 ポスト
75 フロア
83、85 マイクロコントローラ回路基板ポート
98 フランジ
100 剛体環状外壁
101 移動機構
102 フランジ
103 環状支持体
104 外向きに延在するフランジ
105 ベースフレーム
106 ラック
107 ピニオン
110、112 切欠
111 軸
113 底部隆起部
114、116 ピン
115 ソケット
118、122 ニップル
125 突出要素
133 対向する矩形の斜めの面
134 対向する丸い面
135 ウェル表面
136 ノッチ
142 突出要素
204 画像データ
204、206 信号およびデータ
208 ユーザ
212 デバイス
221 センサ駆動回路
229 ネジ
230 ハンドヘルドハウジング
232 ボトムシェル
233、235 縁
234 トップシェル
236、241、243、237 プレート
238、239 ブリッジセグメント
240 内蔵液晶タッチスクリーン
241 プレート
242 磁石
243 ボトムプレート
244 コンピュータハードウェア
245 ネジ
246 開口
247 ネジ
249 電源ボタン
251 受け領域
257 隆起し湾曲したアライメントセクション
300 照明器ユニット
301 矩形シェル
302 円形アーチ状内側セクション
304 中空円筒形部分
306 回路基板
307 ポスト
309 ネジ
310 レンズ
311 照明駆動回路
312 保持リング
314 照明器ユニットトップの一部
400 クラムシェル型撮像デバイス
401 X軸
402 照明器ユニット、第1のコンポーネント
403 Y軸
404 第2のクラムシェルコンポーネント
406 フレームアセンブリ
408 計算アセンブリ
410 リフトアセンブリ
412 軸
414 ヒンジ
416、418 ベアリング
420 ロータリダンパ
422 内側要素
424 フラップ
425 外側要素
426 ネジ
427 穴
428 レセプタクル
430 内側表面
432 パネル
443 蓋
450 成形プラスチックフレーム
452 センサヘッドボード
456 カプラ
460 エポキシダム
461 ネジ
462 ヘッドボードカバー
463 ワッシャ
464 ナット
470 フレーム
474 スリーブベアリング
476 スリーブベアリング
480 トッププレート
482 カップ
484 フロア部
486 開口
488 仮想軸
490 離れる方向
492 支持アーム
493 送りナット
494 送りネジ
495 ネジ
496 回転アクチュエータ
498 穴
502 リニアシャフト
504 シャフトカラー
508 薄膜
510 カップ
516 シャフト-磁石コネクタ
518 球形磁石
522 バネ
523 端部
524 端部
526 端部
527 穴
528 底部端部
532 Auvidea Jetsonキャリアボード
534 NVIDIA Jetson計算アセンブリ
536 高性能計算システム
538 ネジ
540 スタンドオフ
544 ファン
546 ファンブラケット
548 ネジ
550 ナット
562 内部光源
564 プリント回路基板
566 レンズ
568 上側レンズホルダ
570 下側レンズホルダ
572 フィンガ
574 ネジ
576 穴
578 ナット
600 アレイ
602 光軸
700 マーク
702a、702b、702c 光
703 画像センサ
704 ピクセル
706 高さ
708 柔軟ビーズ
710 原寸
712 有効サイズ
900 使い捨て試料カセット
902 カセットフレーム
904 突出窓
906 カセット開口
908 透明薄膜
910、912、914、916 側壁
918 底部表面
920、922 内側面
924 弾力的アーム
926 バネクリップ
928 縁
930 撮像空間
932 ウェル空間
934 距離
936 隙間
940 移動部分
942、944 係合点

主題の特定の実施形態が説明されている。他の実施形態は、次の請求項の範囲内に収まる。たとえば、請求項に記載のアクションは、異なる順序で実行することができ、それでも、所望の結果を得ることができる。一例として、添付図面に示されているプロセスは、必ずしも、望ましい結果を達成するために、図示されている特定の順序、または順番を必要としない。いくつかの実装形態では、マルチタスキングおよび並列処理が有利である場合がある。それに加えて、他のアクションが提示されるか、または説明されているフローから、アクションが取り除かれてもよく、他のコンポーネントが説明されているシステムに追加されるか、または取り除かれてもよい。同様に、図に描かれているアクションは、異なるエンティティによって実行されるか、統合され得る。さらに、様々な別々の要素が、本明細書で説明されている機能を実行するために1つまたは複数の個別の要素に組み合わされ得る。本発明のさらなる態様は、以下の項の主題によって提供される。
［項１］
装置であって、
試料を受け入れるセンサ表面を有する画像センサを含むベースアセンブリと、
前記ベースアセンブリに接続され、(a)蓋の蓋表面を、前記センサ表面と前記蓋表面との間に撮像空間を画成する位置で受け入れるように構成されている開口と、(b)前記ベースアセンブリに向かう方向におよびそこから離れる方向に移動可能である移動部分とを備えるプラットフォームとを備え、
前記プラットフォームおよび前記ベースアセンブリは前記センサ表面以外での前記試料と前記ベースアセンブリとの接触を制限するように構成される装置。
［項２］
前記プラットフォームは、前記プラットフォームを前記ベースアセンブリに取り付けるように構成されている1つまたは複数の取り付け部分を備える項1に記載の装置。
［項３］
前記プラットフォームは、前記移動部分に結合されている曲げやすい部分を備える項1に記載の装置。
［項４］
前記曲げやすい部分は、少なくとも2つの不連続セクションを備える項3に記載の装置。
［項５］
前記2つの不連続セクションは、前記プラットフォームの剛体セクションによって結合される項4に記載の装置。
［項６］
前記移動部分に結合されている移動機構を備える項1に記載の装置。
［項７］
前記移動機構またはその両方に結合され、前記移動部分を前記ベースアセンブリに向かう方向におよび前記ベースアセンブリから離れる方向に移動するように構成されるアクチュエータを備える項6に記載の装置。
［項８］
前記プラットフォームは、前記周辺表面、前記センサ表面、および別の表面の間に置かれている試料空間に境界を付けるように構成されている周辺表面を備える項1に記載の装置。
［項９］
前記試料空間は、前記撮像空間を含む項8に記載の装置。
［項１０］
前記プラットフォームおよび前記ベースアセンブリは、前記試料の一部が前記試料空間内にあるが前記撮像空間の外側にあるように構成される項8に記載の装置。
［項１１］
前記プラットフォームの頂面は、1つまたは複数の突出または陥凹特徴部を含む項1に記載の装置。
［項１２］
前記突出または陥凹特徴部は、蓋上の特徴部に対応する項11に記載の装置。
［項１３］
前記突出または陥凹特徴部は、蓋が傾斜配向で前記移動部分上に載ることを引き起こす項11に記載の装置。
［項１４］
蓋表面を有する蓋であって、前記センサ表面と前記蓋表面との間に撮像空間を画成するように構成されている蓋表面を有する蓋を備える項1に記載の装置。
［項１５］
前記蓋表面は、前記プラットフォーム開口に嵌合するように構成されている突出要素を備える項14に記載の装置。
［項１６］
前記突出要素は、台形プリズムを含む項15に記載の装置。
［項１７］
突出要素は、円錐台を含む項15に記載の装置。
［項１８］
前記蓋は、使い捨てである項14に記載の装置。
［項１９］
前記蓋およびプラットフォームは、試料が前記撮像空間内にある間に前記蓋が前記ベースアセンブリの方へ移動されるときに、前記蓋が前記試料上に載り、前記プラットフォームの前記移動部分によって支持されなくなるように構成される項14に記載の装置。
［項２０］
前記蓋およびプラットフォームは、前記蓋が前記ベースアセンブリの方へ移動されるときに、前記蓋表面が前記センサ表面と平行になるように構成される項14に記載の装置。
［項２１］
前記蓋表面上に配設される1つまたは複数の薬剤を含む項14に記載の装置。
［項２２］
前記ベースアセンブリまたは前記プラットフォームまたは両方は、少なくとも1つの洗浄剤または消毒剤に耐性を有する材料を含む項1に記載の装置。
［項２３］
方法であって、
試料をベースアセンブリ上にある画像センサの表面上に置くステップと、
前記試料の少なくとも一部を前記画像センサの前記表面に隣接する撮像空間に閉じ込めるステップと、
前記試料の少なくとも一部を閉じ込めた結果さもなければ生じるであろう前記試料と前記ベースアセンブリとの間の接触を制限するか、または防止するステップとを含む方法。
［項２４］
前記画像センサの前記表面で前記試料を混合するステップを含む項23に記載の方法。
［項２５］
閉じ込める前記ステップは、前記画像センサの前記表面に向かう方向に蓋の表面を移動するステップを含む項23に記載の方法。
［項２６］
蓋の表面をX軸およびY軸に沿って、回転可能に、前記画像センサの前記表面とアライメントするステップを含む項23に記載の方法。
［項２７］
前記撮像空間内で前記試料の前記一部を撮像するステップを含む項23に記載の方法。
［項２８］
前記試料内の要素を計数するステップを含む項27に記載の方法。
［項２９］
前記撮像時に1つまたは複数の薬剤を前記試料中に混合するステップを含む項23に記載の方法。
［項３０］
前記画像センサの前記表面で、前記試料を加熱するか、前記試料を冷却するか、または前記試料に対して加熱と冷却の両方を行うステップを含む項23に記載の方法。
［項３１］
使い捨て試料カセットであって、
開口を画成するフレームと、
3ミクロン未満の厚さを有する、前記開口を覆う透明膜とを備える使い捨て試料カセット。
［項３２］
前記フレームは突出窓を備え、前記突出窓は前記開口を画成する項31に記載のカセット。
［項３３］
前記突出窓は、前記突出窓に挿入される蓋を受け入れるように構成されたサイズおよび形状を有する項32に記載のカセット。
［項３４］
前記突出窓の前記サイズおよび前記形状は、前記蓋の表面のそれぞれのサイズおよびそれぞれの形状に対応する項33に記載のカセット。
［項３５］
前記突出窓の側壁の内側表面は、前記蓋が前記突出窓内に挿入された後に前記側壁と前記蓋との間の隔たりを定めるように整形される項33に記載のカセット。
［項３６］
前記カセットを蓋に取り付けるように構成されている1つまたは複数の係合構造を含む項31に記載のカセット。
［項３７］
前記係合構造は、前記薄膜に向かう方向および薄膜から離れる方向の前記蓋の移動を可能にする項36に記載のカセット。
［項３８］
前記透明膜上に配設される1つまたは複数の薬剤を含む項31に記載のカセット。
［項３９］
前記透明膜は2つの対向する表面を備え、前記2つの対向する表面は少なくとも部分的に露出される項31に記載のカセット。
［項４０］
前記透明膜は、熱可塑性ポリマーを含む項31に記載のカセット。
［項４１］
方法であって、
顕微鏡試料を薄膜上に配設するステップであって、前記薄膜は試料カセット内に画成された開口を覆う、ステップと、
前記試料カセットを画像センサのセンサ表面と接触させるか、または接近させるステップであって、前記薄膜は前記試料と前記センサ表面との間にあり、前記試料の少なくとも一部は前記センサ表面の近視野距離内にある、ステップと、
前記画像センサを使用して前記試料を撮像するステップとを含む方法。
［項４２］
前記試料を蓋の蓋表面と接触させるステップであって、前記試料は前記蓋表面と前記薄膜との間にある、ステップと、
前記蓋表面を前記薄膜に向かう方向に移動して前記蓋表面と前記薄膜との間に試料の薄層を形成するステップとを含む項41に記載の方法。
［項４３］
試料の前記薄層は、前記試料の要素の単層を含む項42に記載の方法。
［項４４］
前記顕微鏡試料の混合を引き起こすように前記蓋表面を前記薄膜に向かう方向におよび前記薄膜から離れる方向に繰り返し移動するステップを含む項42に記載の方法。
［項４５］
前記カセットの係合構造を使用して前記蓋を前記カセットに取り付けるステップを含む項42に記載の方法。
［項４６］
前記係合構造は、定められた範囲内で前記薄膜に向かう方向および薄膜から離れる方向の前記蓋の移動を可能にする項45に記載の方法。
［項４７］
前記薄膜と前記センサ表面との間に液体を堆積するステップを含む項41に記載の方法。
［項４８］
コンピュータ実装方法であって、
蓋表面および前記蓋表面と画像センサとの間に配設されている試料の1つまたは複数の画像を取得するステップであって、前記1つまたは複数の画像は前記画像センサによってキャプチャされる、ステップと、
前記1つまたは複数の画像に基づき、前記画像センサの表面に関する前記蓋表面の高さを決定するステップとを含むコンピュータ実装方法。
［項４９］
前記蓋表面の前記高さを決定するステップは、
前記蓋表面上のマークを識別するステップと、
前記マークに基づき前記蓋表面の前記高さを決定するステップとを含む項48に記載のコンピュータ実装方法。
［項５０］
前記マークの三角測量に基づき前記蓋表面の前記高さを決定するステップを含む項49に記載のコンピュータ実装方法。
［項５１］
前記試料はビーズを含み、前記蓋表面の前記高さを決定するステップは、
前記ビーズの変形を決定するステップと、
前記ビーズの前記変形に基づき前記蓋表面の前記高さを決定するステップとを含む項48に記載のコンピュータ実装方法。
［項５２］
装置であって、
第1のアセンブリと、第2のアセンブリと、前記第1のアセンブリと前記第2のアセンブリとの間のカップリングとを含むクラムシェルであって、前記カップリングは前記第1のアセンブリを前記第2のアセンブリに関して閉じて、前記第1のアセンブリと前記第2のアセンブリとの間の空間を囲むように構成され、前記カップリングは前記第1のアセンブリの部分と前記第2のアセンブリの部分とを分離して前記空間を露出するようにさらに構成される、クラムシェルと、
受光素子のアレイと、前記空間内に露出される第1の表面とを含むセンサと、
第2の表面を含むチャンバ蓋と、
前記チャンバ蓋を、
前記第2の表面が、前記第1のアセンブリが前記第2のアセンブリに関して閉じられたときに前記第1の表面に向かう方向に制御可能に移動し、
前記第2の表面が、前記第1のアセンブリが前記第2のアセンブリに関して閉じられたときに前記第1の表面から離れる方向に制御可能に移動するように、移動させるように構成される機構とを備える装置。
［項５３］
装置であって、
受光素子のアレイおよび第1の表面を含むセンサと、
前記センサを支持する支持体と、
第2の表面を含むチャンバ蓋と、
前記支持体と前記チャンバ蓋との間のカップリングコンポーネントであって、前記第1の表面へのアクセスを提供するために前記支持体に関する前記チャンバ蓋の移動を可能にするように構成されているカップリングコンポーネントと、
前記第1の表面に向かう方向におよびそこから離れる方向に前記チャンバ蓋および前記カップリングコンポーネントを制御可能に移動し、前記カップリングコンポーネントが前記第1の表面に向かう方向に移動されると前記カップリングコンポーネントに関して前記チャンバ蓋が浮遊することを可能にするように構成されている持ち上げ機構とを備える装置。

Claims (53)

1. 装置であって、
   試料を受け入れるセンサ表面を有する画像センサを含むベースアセンブリと、
   前記ベースアセンブリに接続され、(a)蓋の蓋表面を、前記センサ表面と前記蓋表面との間に撮像空間を画成する位置で受け入れるように構成されている開口と、(b)前記ベースアセンブリに向かう方向におよびそこから離れる方向に移動可能である移動部分とを備えるプラットフォームとを備え、
   前記プラットフォームおよび前記ベースアセンブリは前記センサ表面以外での前記試料と前記ベースアセンブリとの接触を制限するように構成される装置。
2. 前記プラットフォームは、前記プラットフォームを前記ベースアセンブリに取り付けるように構成されている1つまたは複数の取り付け部分を備える請求項1に記載の装置。
3. 前記プラットフォームは、前記移動部分に結合されている曲げやすい部分を備える請求項1に記載の装置。
4. 前記曲げやすい部分は、少なくとも2つの不連続セクションを備える請求項3に記載の装置。
5. 前記2つの不連続セクションは、前記プラットフォームの剛体セクションによって結合される請求項4に記載の装置。
6. 前記移動部分に結合されている移動機構を備える請求項1に記載の装置。
7. 前記移動機構またはその両方に結合され、前記移動部分を前記ベースアセンブリに向かう方向におよび前記ベースアセンブリから離れる方向に移動するように構成されるアクチュエータを備える請求項6に記載の装置。
8. 前記プラットフォームは、前記周辺表面、前記センサ表面、および別の表面の間に置かれている試料空間に境界を付けるように構成されている周辺表面を備える請求項1に記載の装置。
9. 前記試料空間は、前記撮像空間を含む請求項8に記載の装置。
10. 前記プラットフォームおよび前記ベースアセンブリは、前記試料の一部が前記試料空間内にあるが前記撮像空間の外側にあるように構成される請求項8に記載の装置。
11. 前記プラットフォームの頂面は、1つまたは複数の突出または陥凹特徴部を含む請求項1に記載の装置。
12. 前記突出または陥凹特徴部は、蓋上の特徴部に対応する請求項11に記載の装置。
13. 前記突出または陥凹特徴部は、蓋が傾斜配向で前記移動部分上に載ることを引き起こす請求項11に記載の装置。
14. 蓋表面を有する蓋であって、前記センサ表面と前記蓋表面との間に撮像空間を画成するように構成されている蓋表面を有する蓋を備える請求項1に記載の装置。
15. 前記蓋表面は、前記プラットフォーム開口に嵌合するように構成されている突出要素を備える請求項14に記載の装置。
16. 前記突出要素は、台形プリズムを含む請求項15に記載の装置。
17. 突出要素は、円錐台を含む請求項15に記載の装置。
18. 前記蓋は、使い捨てである請求項14に記載の装置。
19. 前記蓋およびプラットフォームは、試料が前記撮像空間内にある間に前記蓋が前記ベースアセンブリの方へ移動されるときに、前記蓋が前記試料上に載り、前記プラットフォームの前記移動部分によって支持されなくなるように構成される請求項14に記載の装置。
20. 前記蓋およびプラットフォームは、前記蓋が前記ベースアセンブリの方へ移動されるときに、前記蓋表面が前記センサ表面と平行になるように構成される請求項14に記載の装置。
21. 前記蓋表面上に配設される1つまたは複数の薬剤を含む請求項14に記載の装置。
22. 前記ベースアセンブリまたは前記プラットフォームまたは両方は、少なくとも1つの洗浄剤または消毒剤に耐性を有する材料を含む請求項1に記載の装置。
23. 方法であって、
    試料をベースアセンブリ上にある画像センサの表面上に置くステップと、
    前記試料の少なくとも一部を前記画像センサの前記表面に隣接する撮像空間に閉じ込めるステップと、
    前記試料の少なくとも一部を閉じ込めた結果さもなければ生じるであろう前記試料と前記ベースアセンブリとの間の接触を制限するか、または防止するステップとを含む方法。
24. 前記画像センサの前記表面で前記試料を混合するステップを含む請求項23に記載の方法。
25. 閉じ込める前記ステップは、前記画像センサの前記表面に向かう方向に蓋の表面を移動するステップを含む請求項23に記載の方法。
26. 蓋の表面をX軸およびY軸に沿って、回転可能に、前記画像センサの前記表面とアライメントするステップを含む請求項23に記載の方法。
27. 前記撮像空間内で前記試料の前記一部を撮像するステップを含む請求項23に記載の方法。
28. 前記試料内の要素を計数するステップを含む請求項27に記載の方法。
29. 前記撮像時に1つまたは複数の薬剤を前記試料中に混合するステップを含む請求項23に記載の方法。
30. 前記画像センサの前記表面で、前記試料を加熱するか、前記試料を冷却するか、または前記試料に対して加熱と冷却の両方を行うステップを含む請求項23に記載の方法。
31. 使い捨て試料カセットであって、
    開口を画成するフレームと、
    3ミクロン未満の厚さを有する、前記開口を覆う透明膜とを備える使い捨て試料カセット。
32. 前記フレームは突出窓を備え、前記突出窓は前記開口を画成する請求項31に記載のカセット。
33. 前記突出窓は、前記突出窓に挿入される蓋を受け入れるように構成されたサイズおよび形状を有する請求項32に記載のカセット。
34. 前記突出窓の前記サイズおよび前記形状は、前記蓋の表面のそれぞれのサイズおよびそれぞれの形状に対応する請求項33に記載のカセット。
35. 前記突出窓の側壁の内側表面は、前記蓋が前記突出窓内に挿入された後に前記側壁と前記蓋との間の隔たりを定めるように整形される請求項33に記載のカセット。
36. 前記カセットを蓋に取り付けるように構成されている1つまたは複数の係合構造を含む請求項31に記載のカセット。
37. 前記係合構造は、前記薄膜に向かう方向および薄膜から離れる方向の前記蓋の移動を可能にする請求項36に記載のカセット。
38. 前記透明膜上に配設される1つまたは複数の薬剤を含む請求項31に記載のカセット。
39. 前記透明膜は2つの対向する表面を備え、前記2つの対向する表面は少なくとも部分的に露出される請求項31に記載のカセット。
40. 前記透明膜は、熱可塑性ポリマーを含む請求項31に記載のカセット。
41. 方法であって、
    顕微鏡試料を薄膜上に配設するステップであって、前記薄膜は試料カセット内に画成された開口を覆う、ステップと、
    前記試料カセットを画像センサのセンサ表面と接触させるか、または接近させるステップであって、前記薄膜は前記試料と前記センサ表面との間にあり、前記試料の少なくとも一部は前記センサ表面の近視野距離内にある、ステップと、
    前記画像センサを使用して前記試料を撮像するステップとを含む方法。
42. 前記試料を蓋の蓋表面と接触させるステップであって、前記試料は前記蓋表面と前記薄膜との間にある、ステップと、
    前記蓋表面を前記薄膜に向かう方向に移動して前記蓋表面と前記薄膜との間に試料の薄層を形成するステップとを含む請求項41に記載の方法。
43. 試料の前記薄層は、前記試料の要素の単層を含む請求項42に記載の方法。
44. 前記顕微鏡試料の混合を引き起こすように前記蓋表面を前記薄膜に向かう方向におよび前記薄膜から離れる方向に繰り返し移動するステップを含む請求項42に記載の方法。
45. 前記カセットの係合構造を使用して前記蓋を前記カセットに取り付けるステップを含む請求項42に記載の方法。
46. 前記係合構造は、定められた範囲内で前記薄膜に向かう方向および薄膜から離れる方向の前記蓋の移動を可能にする請求項45に記載の方法。
47. 前記薄膜と前記センサ表面との間に液体を堆積するステップを含む請求項41に記載の方法。
48. コンピュータ実装方法であって、
    蓋表面および前記蓋表面と画像センサとの間に配設されている試料の1つまたは複数の画像を取得するステップであって、前記1つまたは複数の画像は前記画像センサによってキャプチャされる、ステップと、
    前記1つまたは複数の画像に基づき、前記画像センサの表面に関する前記蓋表面の高さを決定するステップとを含むコンピュータ実装方法。
49. 前記蓋表面の前記高さを決定するステップは、
    前記蓋表面上のマークを識別するステップと、
    前記マークに基づき前記蓋表面の前記高さを決定するステップとを含む請求項48に記載のコンピュータ実装方法。
50. 前記マークの三角測量に基づき前記蓋表面の前記高さを決定するステップを含む請求項49に記載のコンピュータ実装方法。
51. 前記試料はビーズを含み、前記蓋表面の前記高さを決定するステップは、
    前記ビーズの変形を決定するステップと、
    前記ビーズの前記変形に基づき前記蓋表面の前記高さを決定するステップとを含む請求項48に記載のコンピュータ実装方法。
52. 装置であって、
    第1のアセンブリと、第2のアセンブリと、前記第1のアセンブリと前記第2のアセンブリとの間のカップリングとを含むクラムシェルであって、前記カップリングは前記第1のアセンブリを前記第2のアセンブリに関して閉じて、前記第1のアセンブリと前記第2のアセンブリとの間の空間を囲むように構成され、前記カップリングは前記第1のアセンブリの部分と前記第2のアセンブリの部分とを分離して前記空間を露出するようにさらに構成される、クラムシェルと、
    受光素子のアレイと、前記空間内に露出される第1の表面とを含むセンサと、
    第2の表面を含むチャンバ蓋と、
    前記チャンバ蓋を、
    前記第2の表面が、前記第1のアセンブリが前記第2のアセンブリに関して閉じられたときに前記第1の表面に向かう方向に制御可能に移動し、
    前記第2の表面が、前記第1のアセンブリが前記第2のアセンブリに関して閉じられたときに前記第1の表面から離れる方向に制御可能に移動するように、移動させるように構成される機構とを備える装置。
53. 装置であって、
    受光素子のアレイおよび第1の表面を含むセンサと、
    前記センサを支持する支持体と、
    第2の表面を含むチャンバ蓋と、
    前記支持体と前記チャンバ蓋との間のカップリングコンポーネントであって、前記第1の表面へのアクセスを提供するために前記支持体に関する前記チャンバ蓋の移動を可能にするように構成されているカップリングコンポーネントと、
    前記第1の表面に向かう方向におよびそこから離れる方向に前記チャンバ蓋および前記カップリングコンポーネントを制御可能に移動し、前記カップリングコンポーネントが前記第1の表面に向かう方向に移動されると前記カップリングコンポーネントに関して前記チャンバ蓋が浮遊することを可能にするように構成されている持ち上げ機構とを備える装置。

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