JP4536986B2 - 腫瘍からの同時多数マーカー放射（ｃａｓｍｍｅｎ）に基づいた細胞解析を行う装置 - Google Patents
腫瘍からの同時多数マーカー放射（ｃａｓｍｍｅｎ）に基づいた細胞解析を行う装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学システムおよび方法、特に腫瘍（ネオプラシア）からの同時的な多数のマーカー放射をベースとした癌の解析を実行するイメージングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
異なるタイプの腫瘍細胞が対応するタイプのプロテインを発生することが知られている。特定のタイプのプロテインがサンプルに含まれるか否かを決定するため組織サンプルを試験し、それによってサンプルが癌性の細胞に関連するタイプを含んでいるか否かの決定をさらに行うことも知られている。例えば、このタイプの試験を行う通常の技術はサンプルに特別なタイプの抗体および関連する蛍光材料（“マーカー”とも呼ぶ）を配備することを含んでいる。通常、癌性細胞および対応するタイプのプロテインがサンプルに含まれていることを想定すると、配備された抗体およびマーカーは１以上のプロテインに結合される。その後、通常のイメージングシステムを使用して、マーカーを“励起”することが知られている特別な波長を使用してサンプルは照射され、マーカーを蛍光発光させ、特定の波長の蛍光放射を放射させる。例えばイメージングシステムの放射検出器アレイコンポーネントを使用して放射された放射の波長を検出することにより、サンプルが実際にプロテインおよび関連する癌性細胞を含んでいことかの決定が行われる。そうでなければ、癌性細胞および関連するプロテインがサンプルに含まれていないならば、抗体およびマーカーは通常、イメージングシステム内の“励起”波長を使用して検出されることができない。
【０００３】
残念ながら、前述したような技術を実行する通常のイメージングシステムは、単一のタイプのプロテインが存在する場合についてしかサンプルを一度に試験することができない欠点を有し、多数の励起波長ではなく、ただ１つの単一の“励起”波長だけが典型的に一度に使用される。この理由の１つは、通常のイメージングシステムは多数のマーカーが多数の励起波長を使用して励起される場合に生じる光の散乱のような不所望な光現象の影響を最少にするコンポーネントを典型的に含まないことである。結果として、マーカー放射波長検出がサンプル中のプロテインの存在を示すか否かについての正確な決定が行われることができない。通常のイメージングシステムの別の欠点は、放射された波長が類似であり同時に放射される場合に、これらのシステムが異なるタイプのマーカーにより放射された波長を弁別できないことである。例えば、ルシフェルイエローＣＨおよびカルシウムグリーンのようなマーカーが通常のイメージングシステムを用いて試験されるサンプルで使用され、マーカーに５３３ｎｍの類似の波長値を有する蛍光放射を同時に放射させるような波長でこれらのマーカーが照射されると仮定すると、通常のイメージングシステムはこれらのマーカーの一方または両者が照射に応答して実際に蛍光発光したか否かを決定することはできない。結果として、プロテインがサンプルに含まれるか否かについての正確な決定は行われることができない。
【０００４】
通常のイメージングシステムは、複数のタイプのプロテインがサンプルに存在するか否かを決定することが所望である場合に、複数の単タイプのプロテインが存在するかについて一度に組織サンプルを試験できないので、試験を受ける各タイプのプロテインを個別に試験するため他の個々のタイプのマーカーをサンプルへ付加することが必要である。代わりに、他の組織サンプルは各タイプのプロテインについて前述の解析を行う目的で、採取される必要がある。認識されるように、これらの代りのもののいずれも特に多数の異なるタイプの癌に関連するプロテインの存在についてサンプルを試験することが必要である場合、サンプルを解析する人に対して過剰な重荷を与える。
【０００５】
前述の説明を考慮して、従来技術のイメージングシステムに関する問題および欠点を克服するような方法で組織サンプルの癌解析を実行するためのイメージングシステムの提供が有効であることが認識される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、組織サンプルの癌解析を行うための改良されたイメージングシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、組織サンプルが癌に関連するプロテインを含んでいるか否かを決定するために組織サンプルを解析し、狭帯域または広帯域のいずれかの励起波長を使用して多数のタイプのプロテインの存在について同時にサンプルが解析されるような方法でこの解析を実行するイメージングシステムを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、癌に関連するプロテインが、１以上の励起波長による照射に応答して蛍光材料により放射された蛍光放射波長の評価に基づいて、蛍光材料を含む組織サンプルに含まれるか否かを識別できるイメージングシステムを提供することであり、それにおいて、識別は蛍光材料が類似または異なる蛍光放射波長を放射するか否かについて行われることができる。
【０００９】
本発明の更に別の目的および利点は、図面および以下の説明を考慮することによって明白になるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述および他の問題は克服され、本発明の目的は、１以上の癌に関連するプロテインが組織サンプル中に存在するか否かについて決定するため本発明にしたがった方法および装置により実現される。本発明の方法は、組織サンプル中に多数のタイプの蛍光材料を配備するステップを含んでいる。多数のタイプの蛍光材料は対応するタイプのプロテインに結合し、これらのプロテインはサンプルに含まれると仮定される。次のステップは組織サンプルを少なくとも１つの励起波長で照射して、少なくとも幾らかの蛍光材料にそれぞれの特徴的な放射波長で放射させるステップを含んでいる。次のステップは、これらの蛍光材料により放射されるそれぞれの特徴的な放射波長を同時に検出し、その後、それぞれの特徴的な放射波長をそれぞれの信号に変換するステップを含んでいる。信号は蛍光材料により放射されるそれぞれの特徴的な放射波長に対応する。次に、信号の振幅を検出し、対応する振幅プロフィールを発生するステップが実行される。さらに、ステップは少なくとも１つの検出された振幅が予め定められたしきい値レベルを超えることを決定し、少なくとも１つの検出された振幅が予め定められたしきい値レベルを超えるという決定に応答して、少なくとも１つの癌に関連するプロテインが組織サンプル内に存在することを示すステップを含んでいる。
【００１１】
本発明の別の特徴にしたがって、サンプルに含まれる特別なタイプのプロテインは本発明のスペクトルおよび時間解析を使用して識別される。その解析は同時的な識別がサンプルに含まれる多数のタイプのプロテインについて行われることを可能にする。時間解析はマーカー蛍光放射応答“ライフタイム”が記録されることを可能にし、任意のスペクトル的にオーバーラップする検出された蛍光応答が評価され区別されることを可能にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の前述および他の特徴は添付図面を伴って以下の本発明の詳細な説明を読むことによりさらに明白になるであろう。
異なる図面で見られる同一のラベルを付けられた素子は同一素子を表すが、全ての図面の説明で参照されるものではない。
【００１３】
基体４の例示的な表示が図６のａで示されている。このように、基体は以後
“スライド４”と呼ばれる。スライド４は、ネオプラシス（即ち腫瘍）細胞であり得る組織細胞40' （例えば人間の組織細胞）からなるサンプル４ａを含むことを想定される。本発明の目的に対して、任意の細胞40' が癌性であるか否かを確実にし、また存在するならばサンプル４ａに存在する癌細胞の特定のタイプを識別することが所望であることが想定される。本発明にしたがって、サンプル４ａが種々のタイプの癌細胞および癌に関連するプロテインの存在について同時に検査されることを可能にし、またプロテインが識別されることを可能にする方法および装置が提供される。試験は最初にサンプル４ａに特定のタイプの蛍光材料
（即ちいわゆる“マーカー”）40および関連する抗体41を位置させることにより行われる。特に、例えば種々の既知のタイプの胸部癌に関する細胞等の１以上の特定のタイプの癌細胞をの存在についてサンプル４ａを試験することが所望されると仮定すると、その後、これらの細胞に関連するプロテイン42に結びつくことが知られている特定のタイプのマーカー40および関連する抗体41がサンプル４ａに位置される。サンプル４ａ中で使用されてもよい種々のタイプのマーカー40の例は図７および８の表の最初の列に示されているが、サンプル４ａが試験される癌細胞のタイプに応じて他のタイプの蛍光材料が使用されてもよいことが注意すべきである。
【００１４】
マーカー40および関連する抗体41をサンプル４ａに位置させるとき、１以上の細胞40' が確かに癌性であることが想定されると、マーカー40および抗体41は細胞40' に関連されるプロテイン42に結び付く。そうでなければ、サンプル４ａに含まれる細胞40' が癌性の細胞ではないことが想定され、結果として関連するプロテイン42を生成しないと、サンプル中４ａに位置されたマーカー40および抗体41は細胞に結合されず、マーカー40はサンプル４ａから流れ出て、検出不可能な状態になる。典型的に十分な量のマーカーがサンプル４ａに配備され、それによって、サンプル４ａに含まれる１以上の癌細胞40' および関連するプロテイン42が存在することが想定されると、配備されたマーカーはイメージングシステム１に可視である癌細胞40' の領域を“カバーする”ことが注意すべきである。
【００１５】
マーカー40がサンプル４ａに付加された後、サンプル４ａは本発明にしたがって構成され動作されるイメージングシステムを使用して多数のタイプの癌に関連するプロテインの存在に対して試験される。以後“イメージングシステム”と呼ぶシステムは本発明の優れた技術にしたがって検査を実行し、サンプル４ａが１以上の単タイプの癌に関連するプロテインの存在について一度に試験されることを可能にし、サンプル４ａが癌細胞を含んでいることを想定すると、以下さらに説明するように癌に関連するプロテインが識別されることを可能にする。イメージングシステムは共焦システムである。
【００１６】
図１および２は本発明の１実施形態にしたがって構成されたイメージングシステム（符号１で示されている）のブロック図を示している。システム１はパルスレーザまたはランプ等のパルス源投光器３を具備しており、これはパルスビームを照準レンズ5 へ与えるためにＣＰＵ30' の制御プロセッサ30により制御可能である。本発明の１実施形態にしたがって、パルス源投光器３は好ましくは３３５ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内の広帯域の波長を与えることができる。パルス源投光器３のパルスレートは制御プロセッサ30の制御下で変化されてもよい。ＣＰＵ30' のオペレータは、適切な情報をキーパッド33を介して制御プロセッサ30へ入力することによってＣＰＵ30' からパルス源投光器３のパルスレートを変化してもよい。（“励起パルスビーム”とも呼ばれる）パルスビームは好ましくは以下さらに説明するように少なくとも１ｎｓのパルス幅を有する。
【００１７】
パルス源投光器３からのパルスビームの受けると、照準レンズ５はビームを照準し、その結果照準されたパルスビーム５ａを格子７へ与える。格子７は制御プロセッサ30の制御下で軸Ａx を中心に回転し、図１で認識されることができるように、ビーム５ａが延在する平面と、格子７の上面が延在する平面との間に角度（θ１）が存在するように傾斜される。角度（θ１）の値に応じて、格子７は受信されたビーム５ａを回折して、波長の特定の狭帯域を含んでいる結果的なビーム部分８を結像光学装置９へ与える。結像光学装置９は受信されたビームを照準するための形状を有することが好ましい。ビーム部分８の受信に応答して、結像光学装置９はビーム部分８を波長の対応する照準された狭帯域の波長へ照準し、これらの波長を単色計スリット11へ反射する。角度（θ１）の値と格子７の特定の回転角度に基づいて、単色計スリット11は特定の１つの波長（即ち“励起イメージ”とも呼ばれる所望の波長）を円筒形レンズ12へ透過する。
【００１８】
図１と前述の説明で認識されることができるように、コンポーネント５、７、９および11の組合わせは所望の波長がスリット11から円筒形レンズ12へ透過されることを可能にするように機能する。好ましくは、この波長はサンプル４ａで使用される１以上のタイプのマーカー40を“励起”し、マーカーに対応する蛍光放射を放射させることが知られている。
【００１９】
本発明はスリット11を通して所望の波長を与えるためにこの構造に限定されることを意図せず、本発明の他の実施形態では、他の適切なコンポーネントが所望の波長を与えるために使用されてもよいことに留意すべきである。所望の波長が円筒形レンズ12へ与えられることを可能にするために、例えばコンポーネント５、７、９ではなく、単一のレーザが所望の波長の単色ビームを直接スリット11へ与えるために使用されてもよい。また例示すると、本発明の別の実施形態にしたがって構成されたイメージングシステム１' 部分にしたがって構成された図３を参照することにによって、格子７はミラー７ａに置換されることができ、それによってパルス源投光器３により出力された単一の１つの広帯域波長がスリット11によって円筒形レンズ12へ透過される。イメージングシステムのこの実施形態は、格子７がミラー７ａで置換されることを除いて図１および２のイメージングシステム１と類似のコンポーネントを含んでいる。本発明のイメージングシステムのいずれの実施形態（即ちイメージングシステム１または１' ）は以下説明するように、サンプル４ａが種々のタイプの癌細胞の存在について同時に検査されることを可能にするために使用されてもよい。
【００２０】
スリット11からの１以上の波長の受信に応答して、円筒形レンズ12はストライプビーム12ａをシステム１の瞳孔に位置される円筒形レンズレットアレイ13へ提供する。ストライプビーム12ａはアレイ13の個々のレンズレット13ａ−13ｃの全体を均一に照射する。
【００２１】
レンズレットアレイ13の断面が図１５に示されている。本発明の好ましい実施形態ではレンズレットアレイ13は３つの個々のレンズレット13ａ−13ｃを含んでいる。アレイ13の各個々のレンズレット13ａ−13ｃは深さ（ｄ）（例えばｄは好ましくは６ｍｍに等しい）と、幅（ｗ）（例えばｗは好ましくは１．２６ｍｍに等しい）を有し、好ましくは焼成シリカで構成されている。またはレンズレット13ａの正面13ｅの中心の軸Ｙ１は好ましくは例えば１．２６ｍｍの距離だけレンズレット13ｆの正面13ｆの中心の軸Ｙ２から離れている。同様に軸Ｙ２は好ましくは例えば１．２６ｍｍの距離だけレンズレット13ｃの正面13ｇの中心の軸Ｙ３から離れている。各個々のレンズレット13ａ−13ｃは好ましくは積２×ｆに実質上等しい曲率半径を有し、ここでｆはレンズレットの焦点距離を表している。例えば各個々のレンズレット13ａ−13ｃは約９．５ｍｍの曲率半径を有する。レンズレット13ａは以下説明するように、空間的分離がサンプル４ａの照射に使用されるイメージの行間に設けられることを可能にし、したがって、不所望の光背景“雑音”が抑制されることを可能にする。
【００２２】
ストライプビーム12ａによる照射に応答して、各レンズレット13ａ−13ｃはビーム12ａのそれぞれの受信された部分をマスク14のそれぞれの部分へ焦点を結び、それによってマスク14のスリットのそれぞれの行を均一に照射させる。レンズレット13ａ−13ｃによりマスク14へ焦点を結ばれたビーム部分はまた“中断されたストライプビーム”と集合的に呼ばれ、多数の励起イメージをマスク14へ与える。
【００２３】
図１６はマスク14を見下ろした斜視図から観察したときのマスク14をさらに詳細に示している。本発明の好ましい実施形態にしたがって、マスク14はスリットの３つの行、即ち行14ａ、14ｂ、14ｃを含んでいる。各行14ａ、14ｂ、14ｃは好ましくは８５の個々のスリット（集合的に“14ｄ”で示す）を含んでおり、これらは以下説明するように行14ａ−14ｃの隣接する１つの行のスリットに関して互いにずらされて配列されている。各個々のスリットは長さ（Ｌ）と幅（Ｗ１）を有する。各個々の行14ａ−14ｃ内のスリット14ｄは好ましくは２（Ｌ）に等しい距離だけ隔てられ、隣接する行14ａ−14ｃの対応するスリット14ｄの中心線は図16で理解されるように好ましくは長さ（Ｌ）に等しい距離だけ相互から水平にオフセット（即ち互い違いに配列）されている。さらに、行14ａ−14ｃは相互に隔てられ、それによって行14ａ−14ｃの隣接する行のスリットの対応するエッジは距離（ｄ１）だけ分離されている。距離（ｄ１）は積幅（Ｗ１）×８５に等しい。さらにマスク14は幅（Ｗ２）を有する。
【００２４】
本発明にしたがって、各行14ａ−14ｃ内の個々のスリット14ｄは２（Ｌ）に等しい距離だけ相互から隔てられ、ここで（Ｌ）はマスク14の個々のスリットの長さを表し、イメージングシステム１の総合的な性能における（マーカーの自動蛍光発光から生じる）光散乱のような不所望の光現象の効果は実質上最少にされる。
【００２５】
図１を再度参照すると、レンズレットアレイ13から受けられたそれぞれのビームにより照射されるとき、マスク14の各行14ａ−14ｃのスリット14ｄはこれらのビームを対物レンズ16へ通過させ、対物レンズ16はこれらのビームを段18の上部表面18' へ焦点を結ばせ、またはサンプルスライド４が段18の上部表面18' に配置されたと仮定すると、サンプルスライド４の上部表面へ焦点を結ばせる。
【００２６】
対物レンズ16により段18の表面18' またはサンプルスライド４の上部表面へ焦点を結ばれたビームを以後“スリットイメージビーム”と呼び、スリットイメージビームの結果としてこれらのコンポーネントに現れるイメージを以後“スリットイメージ”と呼ぶ。各スリットイメージおよび関連するスリットイメージビームは行14ａ−14ｃのそれぞれの各スリットに対応している。それぞれの個々のスリット行14ａ、14ｂ、14ｃのスリット14ｄにより発生されたスリットイメージビームをそれぞれスリットイメージビームグループ14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' と集合的に呼び、これらのスリットイメージビームグループ14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' に対応する（スライド４または段18の上部表面上に現れ照射する）スリットイメージを以後それぞれスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''と呼ぶ。本発明の１実施形態によれば、対物レンズ16は１：１の拡大レベルを与える。例により説明すると、対物レンズ16により与えられた拡大レベルに基づいて、各個々のスリットイメージは、０．５μｍ、２μｍ、５μｍ、２０μｍまたは５０μｍの幅（Ｗ' ）を有し、各グループ14ａ''−14ｃ''の第１のスリットイメージの外部エッジと、グループ14ａ''−14ｃ''の最後のスリットイメージの外部エッジとの間の距離（Ｗ''）は０．１３ｍｍ、０．６４ｍｍ、５．１２ｍｍ、１２．８ｍｍである（例えば図２１参照）。
【００２７】
段18は（ｘ，ｙ，ｚ）座標系の１以上の軸に沿って、サンプルスライド４等のようなオブジェクトを変位するために制御可能である技術で知られている適切なタイプの段装置である。段18は所望の軸（ｘ，ｙ，ｚ）に沿ってスライド４を変位するため制御プロセッサ30の制御下で動作する。好ましくは、段18は少なくともマスク14の個々のスリット14の幅（Ｗ１）程度に小さい距離だけこれらの軸 （ｘ，ｙ，ｚ）のうち所望の軸に沿ってサンプルスライド４を変位することができる。例により、本発明の１実施形態にしたがって説明すると、段18は少なくとも６／１０ミクロン程度に小さい距離だけ軸（ｘ，ｙ，ｚ）のうち所望の軸に沿ってサンプルスライド４を変位する能力を有する。
【００２８】
本発明のイメージングシステム１のさらに別の部分を説明する、イメージングシステム１のこの部分を説明する目的で、パルスビームがパルス源投光器３から発射された後、少なくともサンプル４ａの幾らかの部分が１以上のイメージグループ14ａ''−14ｃ''により照射される位置に段18の上部表面18' 上にサンプルスライド４が配置されることが想定される。サンプル４ａの１以上の細胞40' が癌性であり、サンプル４ａは複数のマーカー40を含んでおり、少なくとも幾らかのこれらのマーカーが少なくとも１つのスリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''からの１以上のスリットイメージにより照射されることも想定される。パルス源投光器３により発射されるパルスビームの波長と、照射されたマーカー40の蛍光特性に応じて、これらのマーカー40の少なくとも幾らかは照射に応答して“励起され”（即ち蛍光発光）、（便宜上“放射波長”と呼ばれる）結果的に特徴的な蛍光放射波長を放射する。図７および８の第２の列で示されている種々のパルス源投光器の“励起”波長による“励起”に応答して図７および８の第１の列で示されている種々のマーカーによりもたらされた種々の放射波長の例が図７および８の第３の列に示されている。図７および８の表の第３の列で認識されることができるように、幾つかのマーカーは実質上類似した波長を放射してもよい（例えばマーカールシフェルイエローＣＨ、カルシウムグリーン、Ｔｏｔｏ−１は列２で示されているそれぞれの励起波長による照射に応答して５３３ｎｍの放射波長を有する）。図７および８の第４の列は図７および８のそれぞれのマーカーに対応する励起波長と放射波長との差を示している。
【００２９】
１以上のスリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''からの１以上のスリットイメージにより放射された結果として、サンプル４ａからマーカー40により生じた放射波長は対物レンズ16を介して放射ビームとしてビームスプリッタ15へ誘導される。ビームスプリッタ15はこれらのビームを分割し、これらのビームの一部はビームスプリッタ15により単色計スリット光学装置19（便宜上“スリット光学装置19”と呼ばれる）の部分へ焦点を結ばれる放射ビーム部分44になる。スリット光学装置19は前述し図１６で示されているマスク14と類似の構造を有し、したがってさらに詳細には説明しないが、マスク14の１以上のスリット14ｄから出力されたビームによる照射に応答して１以上のマーカー40により放射される波長がビームスプリッタ15によりスリット光学装置19の対応するスリットへ焦点を結ばれるようにビームスプリッタ15とスリット光学装置19は位置されることが好ましい。
【００３０】
スリット光学装置19で、ビームスプリッタ15から放射ビーム部分44を受けるスリット光学装置19の各個々のスリットは受信した放射ビーム部分44を照準レンズ19' へ透過する。スリット光学装置19の種々のスリットを通過したビーム部分を以後ビーム19''と集合的に呼ぶ。照準レンズ19' はスリット光学装置19から受信したビーム19''を照準し、結果的な照準されたビーム20' を格子20へ与える。
【００３１】
格子20は照準されたビーム20' の波長を予め定められた波長帯域へ分離するように照準されたビーム20' を回折する。格子20は固定された角度の台20ａに取付け、その角度（θ２）は選択された波長が格子20から回折され、結像光学装置22へ誘導されるように選択されており、結像光学装置22はこれらの各波長を２次元検出器アレイ25（即ち光検出器アレイ）の放射感知性表面25ａのそれぞれの行へ誘導する。適用可能な性能基準に基づいて、格子20と角度（θ２）は波長の狭波長帯域または広波長帯域への必要な分離（即ちセグレゲーション）を与えるように選択されてもよい。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態にしたがって、検出器アレイ25の表面25ａは放射検出器素子の複数の行（Ｉ）と複数の列（Ｊ）を含んでいる。好ましくは、表面25ａは放射検出器素子の２５６以上の行（Ｉ）と２５６以上の列（Ｊ）を含んでいる。図１７で見られるように、行（Ｉ）は検出器素子の行の第１のグループ（Ｇ１）と、検出器素子の行の第２のグループ（Ｇ２）と、検出器素子の行の第３のグループ（Ｇ３）とを含んでいる。行の各個々のこれらのグループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）は好ましくは放射検出器素子の８５の行を含んでいる。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、コンポーネント20、22は、１）第１のグループ（Ｇ１）からの検出器素子の行は、マーカーがスリットイメージグループ14ａ''からのスリットイメージにより照射される結果としてサンプル４ａの１以上の マーカー40から放射される波長を検出し、２）第２のグループ（Ｇ２）からの検出器素子の行は、マーカーがスリットイメージグループ14ｂ''からのスリットイメージにより照射される結果としてサンプル４ａからの１以上のマーカー40により放射される波長を検出し、３）第３のグループ（Ｇ３）からの検出器素子の行は、マーカーがスリットイメージグループ14ｃ''からのスリットイメージにより照射される結果としてサンプル４ａからの１以上のマーカー40により放射される波長を検出するように構成されている。各グループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）内では、グループ内の放射検出器素子の各行はそれぞれの波長範囲に対応するそれを受信する。例により、格子20と結像光学装置22を再度参照して説明すると、格子は好ましくは結像光学装置22と組合わせて動作し、それによってほぼ４０５ｎｍ乃至６６１ｎｍのおおよその範囲内のマーカー放射波長を、検出器アレイ表面25ａの行の各グループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）へ誘導し、ここでグループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）に導かれる波長はそれぞれスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''に対応する。特に、本発明の好ましい実施形態にしたがって、格子20は好ましくはスリットイメージグループ14ａ''がサンプルスライド４を照射した結果として放射されたＫｎｍ乃至（Ｋ＋２）ｎｍの範囲の任意の波長を対応するグループ（Ｇ１）の行のＮ番目の行に誘導するため結像光学装置22と組み合わせて動作し、ここでＮ＝１、２、３…２５６の対応する値では、Ｋ＝４０５、４０８、４１１…６５８である。同様に、格子20は結像光学装置22と組合わせて、スリットイメージグループ14ｂ''がサンプルスライド４を照射した結果として放射されたＫｎｍ乃至（Ｋ＋２）ｎｍの範囲の任意の波長を対応するグループ（Ｇ２）の行のＮ番目の行に誘導し、ここでＮ＝１、２、３…２５６の対応する値では、Ｋ＝４０５、４０８、４１１…６５８である。さらに、格子20は結像光学装置22と組合わせて、スリットイメージグループ14ｃ''がサンプルスライド４を照射した結果として放射されたＫｎｍ乃至（Ｋ＋２）ｎｍの範囲の任意の波長を対応するグループ（Ｇ３）の行のＮ番目の行に誘導し、ここでＮ＝１、２、３…２５６の対応する値では、Ｋ＝４０５、４０８、４１１…６５８である。
【００３４】
これは図１７でさらに理解されるであろう。図１７は格子20、検出器アレイ25の表面25ａ、サンプル４ａからの種々のマーカー40（種々のマーカーはラベル “40ａ”、“40ｂ”、“40ｃ”によりさらに参照される）、それぞれのスリットイメージビーム14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' のグループのからの１以上のビームによる放射に応答してマーカー40ａ、40ｂ、40ｃにより生成された例示的な放射波長（例えばλ１＝４０６ｎｍ、λ２＝４１２ｎｍ、λ３＝４１５ｎｍ）の斜視図を示している。図１７で認識されることができるように、それぞれのスリットイメージビームグループ14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' からのビームによる照射に応答してそれぞれのマーカー40ａ、40ｂ、40ｃにより放射される波長（λ１、λ２、λ３）は格子20により回折され、その後、結像光学装置22を経てそれぞれの行のグループ（Ｇ３）、（Ｇ２）、（Ｇ１）の対応する行（Ｉ１）、（Ｉ３）、（Ｉ４）の対応する放射検出器素子へ導かれる。また、それぞれの行のグループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）内では、行の放射検出器により受信される波長は、マーカーに波長を放射させる対応するスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''のそれぞれ個々のスリットイメージに対応する。
【００３５】
検出器アレイ25をさらに詳細に説明する。検出器アレイ25は電荷結合装置（ＣＣＤ）技術にしたがって構成されてもよいが、本発明の考察はＣＣＤ映像アレイでのみ使用することに限定されない。検出器アレイ25の１つの適切な実施形態はKentech Instruments 有限会社により製造されたシングルフレームゲート光学イメ−ジャを含んでいる。
【００３６】
検出器アレイ25の表面25ａに入射するマーカー放射波長は検出器アレイ25のポテンシャル井戸中に対応する電荷イメージを発生する。即ち、波長の受信は検出器アレイ25のポテンシャル井戸内に対応する電荷パケットまたは電荷イメージを発生する。検出器アレイ25はまた内部ゲートアレイ25ｃを含んでいる読出し部25ｂを含んでいる。ゲートアレイ25ｃは（サンプリング時間中に）“エネーブル”または（他のサンプリングではない時間に）“ディスエーブル”されるように制御プロセッサ30により制御される。ゲートアレイ25ｃがエネーブルされる期間に、検出器アレイ25の読出し25ｂは行×行ベースで、それぞれの行（Ｉ）の放射検出器素子により検出される波長に対応する出力信号を与える。イメージ情報を表すこれらの出力信号は、以下説明する方法で信号を処理する制御プロセッサ30（図３）へ転送される。
【００３７】
本発明の方法を説明する前に、最初にメモリ31、フレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４、本発明のイメージングシステム１の表Ｔ１およびＴ２を説明する。メモリ31はイメージングシステム１の動作中に制御プロセッサ30によって使用される種々の定数および変数を記憶している。例により説明すると、メモリ31は変数Ｔp 値を記憶している。変数Ｔp 値は第１の予め定められた時間期間値を特定し、以下説明する方法で制御プロセッサ30により使用される。また例により説明すれば、メモリ31は変数“ＳＴＥＰ”の値を記憶している。変数ＳＴＥＰは制御プロセッサ30のカウンタ30ａにより維持されている“ステップ”数を表しており、ここで“ステップ”は予め定められた距離だけ（段18上の）軸（ｘ）に沿ったサンプルスライド４の完全な移動またはインクレメントを含んでいる。変数ＳＴＥＰの値は以下説明するようにサンプルスライド４の各“ステップ”でカウンタ30ａにより更新される。メモリ31は、以下説明するように、パルス源投光器３がパルスビームを発射する回数を識別するために本発明の“高解像度動作モード”中に使用される変数ＰＦをさらに記憶している。制御プロセッサ30の動作を制御するための動作プログラムもメモリ31に記憶されている。
【００３８】
フレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４が使用され、システム１は複数のそれぞれのサンプリング時間の期間中に検出器アレイ25から出力され予め定められたしきい値レベルを超えると決定された信号を記憶するために“高解像度動作モード”で動作する。図３０を参照すると、各フレームは記憶装置Ｆ１−Ｆ４は記憶ビン70のそれぞれのアレイを含んでいる。これらの各記憶ビン70は検出器アレイ25の表面25ａの特定の１つの放射検出器素子に対応する。したがって、第１の１つのサンプリング時間中に、検出器アレイ25により出力され予め定められたしきい値レベルを超える振幅を有することが決定された各それぞれの信号では、信号に対応する波長を検出した（表面25ａの特定の行（Ｉ）および列（Ｊ）からの）特定の放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ１内の特定の記憶ビン70に信号は記憶される。同様に、第２、第３、第４のサンプリング時間中に、検出器アレイ25により出力され予め定められたしきい値レベルを超える振幅を有すると決定された各信号では、信号はそれぞれフレーム記憶装置Ｆ２、フレーム記憶装置Ｆ３、フレーム記憶装置Ｆ４内の特定の記憶ビン79にそれぞれ記憶され、ここで記憶ビン70は信号に対応する波長を検出した（表面25ａの特定の行（Ｉ）および列（Ｊ）からの）特定の放射検出器素子に対応する。サンプリング時間期間を以下説明する。図３０はこれらのサンプリング期間に放射波長71ａ' を受信する検出器アレイ25の表面25ａの特定の検出器素子72に応答して、それぞれのサンプリング期間中に検出器アレイ25によりそれぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70ａ−70ｄへ出力された信号71の例示的な表示を示している。
【００３９】
図３１のａでさらに詳細に示されている（検索表であることが好ましい）表Ｔ１を参照する。表Ｔ１はマーカーおよび／またはプロテインが存在するならば、そのその中でサンプル４ａに含まれるタイプを決定するために本発明にしたがった技術を行いながら、制御プロセッサ30により使用される種々のタイプの情報を記憶している。例により説明すると、本発明の１実施形態にしたがって、表Ｔ１はサンプル４ａの試験中に使用される特定のタイプのマーカーを識別する情報を記憶している。また例により説明すると、本発明の別の実施形態にしたがって、表Ｔ１はまたサンプル４ａが試験される特定のタイプのプロテインを識別する情報を記憶している。表Ｔ１はまた（パルス源投光器３からの）特定の励起波長による“励起”に応答してこれらのマーカーにより放射される特徴的な波長の基準値を規定する情報を記憶している。表Ｔ１はこれらの放射波長に関連する基準蛍光減衰時定数値を限定する情報をさらに記憶している。種々のタイプのマーカーとそれらの関連する放射波長および、放射波長（蛍光）減衰時定数の例は図７および８の各列１、３、５に示されている。即ち表Ｔ１は少なくとも図７および８で示されている情報を記憶することを想定される。
【００４０】
サンプル４ａで使用されるマーカーと、これらのマーカーの特徴的な放射波長を識別する情報はフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４内の記憶ビン70の各行71ａ−71ｎに対応している。例えば（それぞれの記憶ビン70ａ−70ｄを含んでいる）各フレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の行71ａは４０５ｎｍ乃至４０７ｎｍなどの特定の波長帯域にそれぞれ対応している。表Ｔ１に記憶された情報が、３３５ｎｍの励起波長で照射されるとき４０５ｎｍの特徴的な放射波長を有するマーカーＩＮＤＯ １（図７の列１参照）を特定する情報を含んでいることを想定すると、マーカーＩＮＤＯ １および４０５ｎｍの対応する放射波長を特定する情報はそれぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70の行71ａに対応する。これは制御プロセッサ30により知られていると想定される。
【００４１】
表Ｔ２を参照する。表Ｔ２は計算された減衰時定数情報を記憶するためにイメージングシステム１の動作中に制御プロセッサ30により使用される。図３１ｂを参照すると、表Ｔ２（即ち検索表）は好ましくは記憶ビン74のアレイを含み、そんぼそれぞれはフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の特定の１つの記憶ビン70にそれぞれ対応する。制御プロセッサ30がフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４内の対応する記憶ビン70に記憶されている信号の減衰時定数を計算した後、時定数情報は以下説明するように表Ｔ２内の対応する記憶ビン74に記憶される。
【００４２】
本発明にしたがった方法のフロー図を示している図９乃至１４を参照して説明する。その方法は種々の動作モード、即ち“初期スクリーニングモード”、“高解像度動作モード”を含んでおり、これは“スペクトル解析モード”と“時間解析モード”を含んでいるサブモードからなる。これらの各動作モードを以下説明する。
【００４３】
図９および１０は“初期スクリーニングモード”と呼ばれる方法の一部を表している、このモードでは、サンプル４ａは最初に“スクリーン”され、すなわちサンプル４ａが試験される特定のタイプの癌に関連することが知られているプロテインの存在について試験される。単なる例示として、技術で知られているように、組織サンプル中の任意の１つのＲＡＳプロテイン、Ｐ５３プロテイン、ＢＲＣＡ１プロテインの存在はサンプル中に癌細胞（例えば胸部癌）が含まれていることを約７０％の正確性で示す。したがって、この説明のために、初期スクリーニングモードがこれらのプロテインのいずれかの存在についてサンプル４ａを試験するために実行され、サンプル４ａには３つの対応するタイプの蛍光マーカー40ａ、40ｂ、40ｃが与えられと仮定し、これはサンプル４ａが癌細胞を含み、特定の波長による照射に応答して特徴的な放射波長を放射することを仮定する。単なる例示として、サンプル４ａは、それぞれ典型的にＲＡＳプロテインの存在の検出に使用される蛍光体またはＦｌｕｏ−３と、典型的にＰ５３プロテインの存在の検出に使用されるローダミン１２３と、それぞれ典型的にプロテインＢＲＣＡ１の存在の検出に使用されるＣＹ３またはＣＹ５のようなマーカーが設けられることが想定される。またこの説明では、同時に３つの任意のプロテインの存在についてサンプル４ａを試験することが所望されると仮定している。さらに、一度にただ１つの選択された励起波長を使用してサンプル４ａを試験することが所望される他のケースでは、図１および３のイメージングシステム１が使用されてもよいことに注意すべきであるが、図３および２で示されているイメージングシステム１' の実施形態が本発明の方法を実行するために使用されると仮定する。他の適切なケースでは、サンプル４ａが試験されるプロテインのタイプに基づいて、１以上の他の選択されたタイプのマーカーがサンプルに含まれてもよいことをさらに注意すべきである。
【００４４】
便宜上、以下の説明では、サンプルスライド４（図６のａ）は２５６×（Ｗ１）の積にほぼ等しい長さ（Ｌ１）を有するものと仮定し、ここでは前述したように、（Ｗ１）はマスク14のスリット行14ａ−14ｃの個々の幅を表している。また、サンプルスライド４の幅（Ｗ２）は２５６×（Ｌ）の積にほぼ等しく、ここでは前述したように、（Ｌ）はマスク14のスリット行14ａ−14ｃのスリットの個々の長さを表していると仮定する。このように、サンプルスライド４は、それぞれ幅 （Ｗ１）を有する２５６の“行”と、それぞれ長さ（Ｌ）を有する２５６の“列”を含んでいると仮定する。図６のｂはサンプルスライド４を示しており、その上には仮想行Ｒ１−Ｒ２５６が便宜上重畳されている。
【００４５】
図９を再度参照すると、ブロックＡで、この方法が開始され、メモリ31からの変数“ＳＴＥＰ”は値“１”に初期化される。前述したように、変数ＳＴＥＰは制御プロセッサ30のカウンタ30ａにより維持されている“ステップ”数を表しており、ここで“ステップ”は予め定められた距離による軸（ｘ）に沿ったサンプルスライド４の完全な前進または変位を含んでいる。この説明のために、予め定められた距離は幅（Ｗ１）に等しいと仮定する。特に、この説明では、各“ステップ”はサンプルスライド４の個々の“行”の幅（Ｗ１）に等しい距離によるサンプルスライド４の完全な変位を含んでいると仮定する。各“ステップ”が（図１８および図１９で示されている）軸ｙ' に関して段18上の対応する位置または場所にサンプルスライド４のフロントエッジ４ａ' を位置させると仮定する。例えば図１８のａと図２１は段18に配置されたサンプルスライド４を示しており、ここでスライド４のエッジ４ａ' は軸ｙ' に平行に位置されている。また例により、サンプルスライド４が全部で４２６の個々の“ステップ”により結果的に前進されると仮定すると、これら各ステップはサンプルスライド４のエッジ４ａ' を軸ｙ' に関して４２６の異なる位置のうちの対応する１つに位置付ける。これらの位置を以後位置または場所Ｐ１−Ｐ４２６とそれぞれ呼ぶ。
【００４６】
また、ブロックＡでは、サンプルスライド４が段18の上部表面18' 上に配置され、それによって図１８のａと図２１で示されているようにスライド４のエッジ４ａ' は軸ｙ' に平行であると仮定する。図１８のａと図２１で認識されることができるように、サンプルスライド４の位置は、パルスビームがパルス源投光器３から発射されると仮定すると、それぞれのスリットイメージビームグループ14ａ' −14ｃ' からのビームはスライド４を照射しないで、代わりに段18の上部表面18' を照射する。
【００４７】
ブロックＢでは、サンプルスライド４の前進における第１のステップとして、制御プロセッサ30はサンプルスライド４を軸（ｘ）に沿って、幅（Ｗ１）に実質上等しい距離だけ（即ちサンプルスライド４の“行”の幅（Ｗ１）に実質上等しい距離だけ）前進するように段18を制御する。サンプルスライド４の前進によって、サンプルスライド４のエッジ４ａ' が軸ｙ' に関して段18上の位置Ｐ１に到達する。その後、ブロックＣで、制御プロセッサ30はパルス源投光器３に選択された広帯域波長の単一パルスビームを発射させるようにパルス源投光器３を制御する。好ましくは、パルスビームの波長はサンプル４ａで使用されるマーカー40ａ−40ｃのそれぞれを“励起”し、マーカーに対応する蛍光放射を放射させることが知られている波長を含んでいる。また、コンポーネント５、７ａ、９、11はサンプルスライド４を照射するためにこれらの波長がスリット11を通って与えられることを可能にするように構成されていると仮定する。
【００４８】
ブロックＣにおけるパルスビームの発射の結果として、図１８のｂと図２２を見て理解されるように、サンプルスライド４の“行”Ｒ１が（スリットイメージビームグループ14ａ' に対応する）スリットイメージグループ14ａ''からのスリットイメージにより照射される。また図１８のｂと図２２で認識されるように、ブロックＣにおけるパルスビームの発射の結果として、段18の上部表面18' はスリットイメージグループ14ｂ''と14ｃ''に対応するスリットイメージビームグループ14ｂ' と14ｃ' により照射される。これはまたマスク14部分と、段18の上部表面18' 上に配置されたスライド４の斜視図を示している図２０のａで見られることができる。
【００４９】
ブロックＤにおいて、検出器アレイ25の表面25ａの放射検出素子は、前述の方法で、サンプルスライド４を照射するスリットイメージ14ａ''（および段18の表面18' を照射するスリットイメージ14ｂ''−14ｃ''）から生じる放射を検出する。ゲートアレイ25ｃが制御プロセッサ30により“エネーブル”されることを想定すると、検出器アレイ25の読出し部25ｂは行毎のベースで、出力信号を制御プロセッサ30へ提供し、前述したように、各行からの信号は検出器アレイ25により受信された波長のそれぞれの帯域に対応する。
【００５０】
制御プロセッサ30内では、検出器アレイ25から各出力信号が受信されたとき、信号の振幅は本発明の好ましい実施形態にしたがって、Ａ／Ｄ変換器ブロック30ｃを使用して検出される。その後、各信号の検出された振幅は、それが存在するならば、少なくとも１つの検出された振幅が予め定められたしきい値レベルを超えることが決定される（ブロックＥ）まで予め定められたしきい値レベルと比較される。ブロックＥで振幅が予め定められたしきい値レベルを超える信号がないことが決定されたならば（ブロックＥで“ノー”Ｎ）、ブロックＦで全ての信号は制御プロセッサ30により無視され、以下説明するように、制御はコネクタ１を経てブロックＨへ通過する。
【００５１】
予め定められたしきい値レベルはキーパッド33を使用して、ＣＰＵ30' のユーザにより特定されてもよいことに注目すべきである。好ましくは、予め定められたしきい値レベルは検出器アレイ25により検出されることのできる周囲波長の振幅レベルよりも大きく、周囲波長は例示によりサンプルスライド４ではなく段18の上部表面18' を照射するスリットビームグループ14ｂ' と14ｃ' の結果として発生された任意の波長を含んでいる。この方法では、サンプルスライドを照射しない任意のスリットイメージビームグループ14ｂ' と14ｃ' の結果として検出器アレイ24により検出されることのできる任意の波長はＣＰＵ30により無視される。
【００５２】
検出器アレイ25から受信された１以上の信号がブロックＥで予め定められたしきい値レベルを超えたことを制御プロセッサ30が決定したとき、制御プロセッサ30は変数ＳＴＥＰの値（例えば値“１”）をメモリ31に記憶する。また、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有することが決定されている信号は制御プロセッサ30によりフレーム記憶装置Ｆ１内の対応する記憶ビン70に記憶される。制御はその後、ブロックＨへ進み、ここでは制御プロセッサ30は変数ＳＴＥＰ値を“１”だけ増加する。その後、制御はコネクタ１を経てブロックＩ' へ通過し、ここでは制御プロセッサ30は変数ＳＴＥＰの値が、ステップ数（即ち４２６）を特定する予め定められた基準値よりも大きいか否かを決定し、ここでは図１９のｄで示されているように、サンプルスライド４は段18上の位置に前進されず、スライド４の後部エッジ４ｂ' は軸ｙ１' と平行であり、スライド４は任意のビーム部分14ａ' −14ｃ' により照射されない。ブロックＩ' で“ノー”であるならば、制御はコネクタ２を経てブロックＢ（図９）へ戻り、ここではスライド４を前進する第２の“スエップ”が実行される。即ち、ブロックＢでは、制御プロセッサ30は幅（Ｗ１）に等しい距離だけサンプルスライド４を前進するように（即ちエッジ４ａ' が軸ｙ' に関して位置Ｐ２に到達するようにスライド４を前進することによって）再度段18を制御する。その後、ブロックＣ−Ｉ' で識別される手順が前述した方法と類似の方法で実行され、ステップ数２乃至85で（即ち２と85間の各ＳＴＥＰ値で）スライド４をそれぞれ結果的に前進するために継続して反復される。検出器アレイ25から制御プロセッサ30へ出力される１以上の信号がブロックＥで予め定められたしきい値レベルを超えたことが決定されるこれらの任意の“ステップ”では、“ステップ”数を示す変数ＳＴＥＰ値がメモリ31に記憶され、信号はフレーム記憶装置Ｆ１のそれぞれの記憶ビン70に記憶される。例示により説明すると、サンプルスライド４のエッジ４ａ' がそれぞれのステップ２、16、20、85期間にそれぞれの位置Ｐ２、Ｐ16、Ｐ20、Ｐ85に位置付けられながら、検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号がブロックＥで予め定められたしきい値レベルを超えたことが決定されたと仮定すると、変数ＳＴＥＰの対応する値“２”、“16”、“20”、“85”はそれぞれブロックＧでメモリ31に記憶される。
【００５３】
ステップ番号86から170 を参照する。最初に図９および１０のブロックＢ−Ｉ' により示されている処理の実行期間に、変数ＳＴＥＰ値がブロックＨで値86に 到達しており、ステップ86として、エッジ４ａ' が位置Ｐ86に到達されるようにサンプルスライド４がブロックＢで再度距離（Ｗ１）だけ前進される。別のパルスビームがブロックＣでパルス源投光器３から発射されると仮定する。この場合、図１８のｃおよび図２３を見て理解されるように、両スリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''からのスリットイメージはサンプル４ａを照射し、図２３ではスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''により照射されている行Ｒ１とＲ86をそれぞれ示している。これはマスク14の一部分とサンプルスライド４の斜視図を示している図２０ｂでも認められ、ここではマスク14のスリット行14ｂと14ａからのイメージはスライド４のそれぞれの行Ｒ86とＲ１を照射する。図１８のｃと図２３で示されている位置から、ＳＴＥＰの値が１７０に等しい場合（即ちスライド４のフロントエッジ４ａ' が位置Ｐ170 に到達する場合）に対応する位置へのスライド４のそれぞれの前進では、ブロックＢのパルスビームの発射により、サンプルスライド４はスリットイメージグループ14ｃ''ではなく両スリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''からのスリットイメージにより照射される。マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''により照射される結果として生じた任意の蛍光放射はブロックＤで検出され、ブロックＥ−Ｉ' で示されている処理はその後、前述の方法と類似の方法で実行される。各ステップ番号86から170 では、検出器アレイ25により制御プロセッサ30へ出力された少なくとも１つの信号の振幅が、ブロックＥで予め定められたしきい値レベルよりも大きいことが決定されたと仮定すると、前述した方法と類似の方法で、ステップ数を識別する変数ＳＴＥＰの値はブロックＧでメモリ31中に記憶される。
【００５４】
サンプルスライド４がステップ170 を経て前進された後、ステップ171 としてスライド４はブロックＢで距離（Ｗ１）だけ再度前進され（それによってエッジ４ａ' は位置Ｐ171 へ到達し）別のパルスビームがブロックＣでパルス源投光器３から発射されると仮定すると、図１９のｄと図２０のｃと図２４で認められるように、サンプルスライド４は全ての３つのスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''により照射され、ここで図２０ｃはサンプルスライド４とマスク14の部分の斜視図を示している。特に、ステップ171 に対しては、行Ｒ１、Ｒ86、Ｒ171 は、パルスビームがブロックＣで発射された結果として、それぞれスリットイメージグループ14ｃ''、14ｂ''、14ａ''からのスリットイメージにより照射される（図２４参照）。マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''により照射された結果として生じる任意の蛍光放射はブロックＤで検出され、ブロックＥ−Ｉ' により示されたステップがその後、前述の方法と類似の方法で実行される。
【００５５】
172 から256 の各ステップ番号では、ブロックＣのパルスビーム発射によってサンプルスライド４はスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''により照射される。マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''により照射された結果として生じる任意のマーカー蛍光放射はブロックＤで検出され、ブロックＥ−Ｉ' により示されたステップは前述の方法と類似の方法で実行される。これらの個々のステップ中に検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号の振幅がブロックＥで予め定められたしきい値レベルよりも大きいと決定されたと仮定すると、ステップ数を識別する変数ＳＴＥＰ値はブロックＧでメモリ31に記憶される。
【００５６】
サンプルスライド４がステップ256 を経て前進された後、ステップ257 としてサンプルスライド４がブロックＢで距離（Ｗ１）だけ再度進行され、別のパルスビームがブロックＣでパルス源投光器３から発射されたとすると、パルスビームによりサンプルスライド４はスリットによってスリットイメージグループ14ｂ''と14ｃ''のみから照射される。これは図１９のｂと図２５で認識されることができる。ステップ257 乃至241 を経るスライド４のそれぞれの前進では、マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ｂ''および14ｃ''により照射された結果として生じる任意のマーカー放射はブロックＤで検出され、検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号の振幅が予め定められたしきい値レベルを超えたとすると、ステップ数を識別するＳＴＥＰ値は前述した方法と類似の方法でメモリ31に記憶される。他のスリットイメージグループ14ａ''が段18の表面18' を照射して行われる任意の検出は前述したように制御プロセッサ30により無視される。
【００５７】
ステップ数342 から426 までのスライド４の前進に対しては、（パルス源投光器３がブロックＣで各ステップ数でパルスビームを発射したと仮定すると、）サンプルスライド４がスリットイメージビームグループ14ｃ' （および対応するスリットイメージグループ14ｃ''）のみにより照射される。これは図１９のｃと図２０のｄと図２６で認められることができ、ステップ数342 に対応する位置のサンプルスライド４を示している。ステップ数342 −426 では、マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ｃ''により照射された結果として生じる任意のマーカー蛍光放射はブロックＤで検出され、検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号の振幅が予め定められたしきい値レベルを超えたとすると、ステップ数を示すＳＴＥＰ値は前述した方法と類似の方法でメモリ31に記憶される。他のスリットイメージグループ14ａ''と14ｂ''が段18の表面18' を照射して行われる任意の検出は前述した方法で制御プロセッサ30により無視される。
【００５８】
ブロックＩ' で、変数ＳＴＥＰが４２６を超えたことが決定された場合を参照する。制御プロセッサ30が変数ＳＴＥＰ値がブロックＩ' で４２６よりも大きいことを決定したとき、制御はブロックＪへ移り、このブロックＪで制御プロセッサ30はそれぞれの任意のステップ１乃至４２６に対してブロックＧで任意の情報が前もって記憶されているか否かを決定するためにメモリ31を検査する。制御プロセッサ30が、情報（即ち変数ＳＴＥＰの値）が任意のステップ数１乃至４２６でメモリ31に記憶されたことを決定したならば（ブロックＫで“Ｙ”によって示されている）、制御はブロックＫ１へ移行し、このブロックＫ１では制御プロセッサ30はサンプルスライド４を図１８のａと図２１に示されている位置へ再度位置させるように段18を制御する（ここではスライド４のフロントエッジ４ａ' は軸ｙ' に平行である）。制御はコネクタ３によりブロックＭ（図１１）へ移り、ここではさらに処理が以下説明する方法で実行される。
【００５９】
ブロックＫで制御プロセッサ30が、任意のステップ数１乃至４２６で前もってメモリ31に記憶されている情報がないと判定したならば（試験されているプロテインがサンプル４ａ内に存在しないことを示す）、制御はブロックＬ' に移り、ブロックＬ' では、他のタイプのプロテインの存在についてサンプル４をさらに試験することが所望であるならば、付加的なタイプの蛍光マーカーがサンプル４ａに付加されてもよい。
【００６０】
他のタイプのプロテインの存在についてサンプル４ａを試験し、付加的マーカーがサンプル４ａに付加されることが所望ではないならば（ブロックＬ' で“Ｎ”）、処理手順はブロックＬ２で終了される。
【００６１】
他のタイプのプロテインの存在についてサンプル４ａを試験することが所望であるならば（ブロックＬ' で“Ｙ”）、付加的な蛍光マーカーがブロックＬ１' でサンプル４ａに付加される。技術で知られているように、全部で２５のマーカーが１つのサンプルに含まれるから１以上のマーカーにより発生される蛍光放射は他のマーカーを励起するので、ブロックＬ１' でサンプル４ａに付加されるマーカーの数およびタイプは任意の選択された数およびタイプのマーカーであるが、好ましくは全部で２２までの付加的なマーカーが付加される。この説明の目的で、種々のタイプのプロテインの存在に対してサンプル４を試験することが所望され、図７および８で示されているリストから２２のマーカーがブロックＬ' でサンプル4 に付加され、これらのマーカーが前もってサンプル４に含まれているマーカー40ａ−40ｃとは異なると仮定する。
【００６２】
付加的なマーカーばブロックＬ１' でサンプル４ａに付加された後、制御はコネクタ３ａを経てブロックＡに戻り、ブロックＡでは図９および１０の初期スクリーニングモード処理手順が、試験されているプロテインがサンプル４ａに存在するか否かを決定するために再度行われる。これらの処理手順は前述した方法と類似の方法で実行され、したがってさらに詳細に説明しないが、サンプル４ａはブロックＬ１' でサンプル４に付加される付加的なマーカーを含んでいるので、サンプル４ａの照射に使用される波長はこれらの付加的なマーカーを“励起”することが知られている波長を含んでいることに注意すべきである（即ち、ブロックＣで光源投光器３から発射されたパルスビームは付加的なマーカーを“励起”するための波長を含んでいる）。
【００６３】
前述の説明を考慮して、“初期スクリーニングモード”処理手順はプロテイン（および癌細胞）がサンプル４ａに含まれているか否かについての決定を行うことを可能にすることが認識されることができる。サンプル４ａにプロテインが含まれていることの決定が行われた後（ブロックＫでイエス“Ｙ”により示されている）、“高解像度動作モード”処理が、サンプル４ａに含まれるプロテインの特別なタイプを識別することを可能にするために実行される。“高解像度動作モード”処理手順について以下説明する。
【００６４】
前述したように、制御プロセッサ30がブロックＫで、情報が任意のステップ数１乃至４２６でメモリ31に記憶されたことを決定したならば（１以上のプロテインがサンプル４ａに存在することを示している）、制御はブロックＫ１へ移り、このブロックＫ１では段18はサンプルスライド４を図１８のａと図２１により示されている位置へ再度位置させるように再度制御される。その後、制御はコネクタ３によりブロックＭ（図１１）へ移る。ブロックＭでは、所望ならば、対物レンズ16が、初期スクリーニングモード中に使用されたものよりも大きな拡大レベル（例えば１：１５の拡大比）を与える別の対物レンズで置換されてもよく、それによってより大きな解像度が検出器25により検出されるイメージのために与えられる。この説明のために、対物レンズ16はブロックＭで拡大レベルが増加した別の対物レンズと置換されると仮定する。
【００６５】
ブロックＭ後、制御はブロックＮへ移り、ブロックＮでは制御プロセッサ30はブロックＧで前もってメモリ31に記憶された変数ＳＴＥＰ値を検索する。その後、ブロックＯで、制御プロセッサ30はステップ値のリストを与えるため、ブロックＮで検索された値を増加する順序で分類するアルゴリズムを実行する。制御プロセッサ30により使用される分類アルゴリズムは増加する順序で値を分類する技術で知られた任意の適切なタイプのアルゴリズムであってもよい。
【００６６】
ブロックＰで、制御プロセッサ30はブロックＯで分類された値リストから最小の値を検索し、ブロックＱで制御プロセッサ30はブロックＰで検索された値により示されているステップ数だけ（即ち幅（Ｗ１）×ブロックＰで検索された値の積に等しい距離だけ）サンプルスライド４を前進するように段18を制御し、それによってブロックＰで検索された値に対応する段18上の位置にスライド４を位置させる。このようにして、初期スクリーニングモード中に１以上のプロテインを含むことが前もって決定されているサンプル４ａの第１の部分はサンプル４ａのこの部分に含まれるプロテインの特定のタイプを識別するために試験されてもよい。
【００６７】
ブロックＱ後、制御はブロックＲへ移り、ブロックＲでは、制御プロセッサ30はパルス源投光器３に選択された波長の単一のパルスビームを発射させるようにパルス源投光器３を制御する。例により説明すると、３つだけのマーカーがサンプルに含まれると仮定すると、ブロックＲで発射されたパルスビームはそれぞれのマーカーを蛍光発光させることが知られている３つの対応する波長を含んでいる。また例により、２２のマーカーがブロックＬ１' で前もってサンプル４ａに付加されていると仮定すると、ブロックＲで発射されたパルスビームはそれぞれのマーカーを蛍光発光させ特徴的な放射波長を放射させることが知られている２２の対応する波長を含んでいる。
【００６８】
ブロックＳで、制御プロセッサ30はブロックＲでパルス源投光器３により発射されたパルスビームが終了したときに開始するように（制御プロセッサ30の）タイマー30ｂを設定し、変数ＰＦは“１”に等しく設定される。その後、制御プロセッサ30が、タイマー30ｂがメモリ31に記憶されている変数Ｔp により特定された第１の予め定められた時間期間値に到達したことを決定したとき、制御はブロックＵへ移る。ブロックＵで、制御プロセッサ30は、第１の予め定められた時間期間が終了したときに開始する第２の予め定められた時間期間（“サンプリング期間”とも呼ぶ）に検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃをエネーブルするようにゲート検出器25に通報する。結果として、検出器アレイ25はゲートアレイ25ｃがエネーブルされながら検出器アレイ25により検出される任意の波長に対応する信号を制御プロセッサ30に出力する。前述したように、検出器アレイ25により出力される信号は検出器アレイ25により検出されるイメージ情報を表している。
【００６９】
好ましくは、変数Ｔp により特定された第１の予め定められた時間の期間の値とサンプリング期間は、ブロックＲで発射されたパルスビームに応答してサンプル４ａから放射された波長のピーク振幅が検出器アレイ25により検出されることができ（マーカー放射の特徴的な“ライフタイム”または減衰時間を考慮する）、対応する信号はサンプリング期間中に検出器アレイ25から出力されることができるようにされている。例により説明すると、本発明の好ましい実施形態にしたがって、第１の予め定められた時間の値は約１００ｐｓに等しく、マーカー放射の最小の破壊減衰が約１ｎｓであるとを仮定すると、“サンプリング期間”の長さも１００ｐｓである。また実施例では、マーカー放射の最小の減衰時間が約４ｎｓであることを想定すると、“サンプリング期間”の継続は好ましくは５００ｐｓである。ブロックＵでサンプリング期間中に検出されたマーカー放射波長に対応する信号部分を表す例示的な曲線は図２８ａで示されている。
【００７０】
検出器アレイ25がブロックＵで行単位で情報信号を制御プロセッサ30に出力した後、信号はＡ／Ｄ変換され、信号の振幅は前述した方法で予め定められたしきい値レベルと比較される。予め定められたしきい値レベルを超えないと判定された振幅を有する信号は制御プロセッサ30により無視され、予め定められたしきい値レベルを超えると判定された振幅を有する信号はフレーム記憶装置Ｆ１のそれぞれの記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。即ち、予め定められたしきい値レベルを超えると判定された振幅を有するそれぞれの各信号に対しては、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ１内の特定の記憶ビン70に記憶される。その後、変数ＰＦの値が“１”に等しく、ただ１つの単一パルスビームが高解像度モード中にパルス源投光器３から発射されていることを示しているので（ブロックＷでノ−“Ｎ”）、制御はブロックＸＸに移り、ここでは変数Ｔp として記憶される値は検索され、第１の更新された値を提供するために予め定められた量だけ増加される。第１の更新された値はその後変数Ｔp として記憶される。実施例では、本発明の好ましい実施形態にしたがって、変数Ｔp の値は第１の予め定められた時間の期間（即ち約１００ｐｓ）の値に等しい量だけブロックＸＸで増加され、第１の更新された値は２００に等しい。
【００７１】
制御はブロックＹＹへ移り、ブロックＹＹでは、制御プロセッサ30はパルス源投光器３を再度制御してサンプル４ａを照射するための別のパルスビームをパルス源投光器３を発射させる。その後、タイマー30ｂがパルスビームの発射が終了したときに開始するようにリセットされ（ブロックＹ１''）、変数ＰＦ値は“１”だけ増加される。その後、ブロックＴ−Ｗにより示されるステップは前述した方法と類似の方法で再度実行されるが、ただしブロックＵで、タイマー30ｂがブロックＸＸで前もって得られた第１の更新された値に（ブロックＴで）到達したことに応答して“サンプリング期間”（例えば少なくとも１００ｐｓ）の期間中に検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃがエネーブルされる点を除いてである。また、ブロックＵで検出器アレイ25により出力され、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有すると決定されている各それぞれの信号では、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ２内の特定の記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。これらの信号の１つを表す曲線の例示的な部分が図２８のｂに示されている。
【００７２】
先にパルスビームを発射した結果として信号がブロックＶにおいて記憶された後、変数ＰＦ値は“２”に等しいので（２つのパルスビームだけが高解像度の動作モード中に発射されることを示しており、即ちブロックＷで“Ｎ）、制御はブロックＷを経てブロックＸＸへ移る。ブロックＸＸで、変数Ｔp として最も最近記憶された値（即ち第１の更新された値）が検索され、第２の更新された値（例えば３００ｐｓ）を与えるために予め定められた時間値（例えば１００ｐｓ）に等しい量だけ増加される。第２の更新された値はその後、変数Ｔp として記憶される。その後、タイマー30ｂはパルスビームの発射が終了したときに開始するように再度リセットされ（ブロックＹ１''），ブロックＹ２''−Ｗにより示された処理手順は前述した方法と類似の方法で実行されるが、ただし、ブロックＵで、タイマー30ｂがブロックＸＸで特定された第２の更新された値（例えば３００ｐｓ）に（ブロックＴで）到達したことに応答して検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃがエネーブルされる点を除く。またブロックＵで検出器アレイ25により出力され、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有すると判定されている各信号では、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ３内の特定の記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。これらの信号の１つを表す曲線の例示的な部分が図２８のｃに示されている。
【００７３】
信号がブロックＶに記憶された後、ＰＦの値が“３”に等しい（３つのパルスビームが高解像度の動作モード中に発射されることを示しており、即ちブロックＷで“Ｎ）とを仮定すると、制御はブロックＷを経てブロックＸＸへ再度移行する。ブロックＸＸで、変数Ｔp の最も最近記憶された値（即ち第２の更新された値）が検索され、第３の更新された値（例えば４００ｐｓ）を与えるために第１の予め定められた長さの時間値（例えば１００ｐｓ）に等しい量だけ増加される。第３の更新された値はその後、変数Ｔp として記憶される。ブロックＹＹで、パルス源投光器３に別の（即ち第４の）パルスビームを発射されるようにパルス源投光器３を再度制御する。ブロックＹ１''で、タイマー30ｂはパルスビームの発射がブロックＹＹで終了したときに開始するように再度リセットされ，ブロックＹ２''で、ＰＦ値は“１”だけ値“４”へ増加される。制御プロセッサ30が、タイマー30ｂが第３の更新された値（例えば４００ｐｓ）に到達したことを決定したとき、制御プロセッサ30は検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃを再度エネーブルする。またブロックＵで検出器アレイ25により出力され、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有すると決定されている各それぞれの信号では、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ４内の特定の記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。これらの信号の１つの部分を表す例示的な曲線が図２８のｄに示されている。
【００７４】
別の例として、図３２はサンプリング期間にわたって検出器アレイ25により検出されたときの種々のタイプのマーカーの例示的な放射応答プロフィールを合成的に示している。
【００７５】
制御プロセッサ30が変数ＰＦの値が“４”に等しいことを決定し、第４のパルスビームが高解像度動作モード中に発射されていることを示した後（ブロックＷで“Ｙ”）、制御はブロックＺへ移る。ブロックＺで、制御プロセッサ30はぞれぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70の対応するものから信号を検索し、検索された信号を使用して予め定められたアルゴリズムを行い、それぞれの減衰時定数を計算する。実施例では図２８のａ−ｄと図３１のｂを参照すると、１）フレーム記憶装置Ｆ１の第１の記憶ビン70ａが図２８のａに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶し、２）フレーム記憶装置Ｆ２の記憶ビン70ｂが図２８のｂに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶し、３）フレーム記憶装置Ｆ３の記憶ビン70ｃが図２８のｃに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶し、４）フレーム記憶装置下4 の記憶ビン70d が図２８のｄに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶していると仮定すると、制御プロセッサ30はこれらの信号を検索し、予め定められアルゴリズムでこれらを使用して、これらの信号に基づいて減衰時定数を計算する。それぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の他の対応する記憶ビン70に記憶された信号の減衰時定数を決定するために類似の処理が制御プロセッサ30により実行される。それぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の対応する記憶ビン70からの信号について計算された減衰時定数は表Ｔ２のそれぞれの記憶ビン74に記憶されている。実施例では、それぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70ａ−70ｄから検索された情報に基づいて計算された減衰時定数（ＴＣ）値は表Ｔ２の記憶ビン74ｄに記憶されている。
【００７６】
予め規定されたアルゴリズムは、信号情報に基づいて減衰時定数を計算するための任意の適切な既知のタイプのアルゴリズムであることに留意すべきである。
【００７７】
減衰時定数がブロックＺで計算された後、制御はコネクタ５を経て図１３のブロックＡＡに移行し、ここで本発明のスペクトル解析モードにしたがった処理手順が実行される。スペクトル解析モードにしたがって、ブロックＡＡで、制御プロセッサ30は、記憶ビン70の行71ａ−71ｎのうちそこに信号を記憶している行を決定するため（即ちこれらの信号はブロックＶで前もって記憶された）フレーム記憶装置Ｆ１の記憶ビン70を検査する。前述したように（および制御プロセッサにより知られているように）、記憶ビン70の各行71ａ−71ｎは特定の帯域に対応する。それにおいて、検出器アレイ25の放射検出器素子のそれぞれの行により検出される波長の特定の帯域内の波長を有する信号を記憶しており（便宜上、各行71ａ−71ｎはサンプル４ａに含まれるマーカー40により放射された特定の波長に対応するとを単に仮定する。）記憶ビン70の各行71ａ−71ｎも（行が対応する波長帯域内にある）１以上の基準マーカー放射波長値に対応し、これらの基準放射波長値として表Ｔ１の同一行（図７および８参照）内に位置する対応するマーカーにも対応する。このように、信号を含んでいることが決定された記憶ビン70のこれらの行71ａ−71ｎに対しては、制御プロセッサ30は記憶ビン70のこれらの行71ａ−71ｎ（およびしたがって記憶ビンと、これらの記憶ビンに記憶されている信号波長）を、表Ｔ１からの対応する１以上の基準マーカー放射波長値に相関する（ブロックＢＢ）。実施例では、制御プロセッサ30は、行71ａが波長４０５ｎｍに対応することを知っていると仮定すると、相関ステップは制御プロセッサ30により実行され、値４０５ｎｍを表Ｔ１からの基準放射波長値と比較し、それによってこの表中の一致した基準放射波長値を発見する。この例では、マーカーＩＮＤＯ１が４０５ｎｍの一致した基準放射波長値を有することが図７で認められる。
【００７８】
制御プロセッサ30が、記憶ビン70のそれぞれのこれらの行71ａ−71ｎ（およびこれらのビンに記憶されているそれぞれの信号波長）を、表Ｔ１の単一タイプのみのマーカーの基準放射波長に相関することを決定した場合（ブロックＣＣで “Ｎ”）、制御はコネクタ６を経てブロックＨＨへ移行し、ブロックＨＨでは、制御プロセッサ30は表Ｔ１からの波長値に関連するマーカーの名称を識別する情報を検索し、ディスプレイ32にマーカーの名称を表示する。前述の例では、行71ａが表Ｔ１からの４０５ｎｍの基準放射波長値（図７の列３を参照）に対応することを決定した後、制御プロセッサ30は表Ｔ１から“ＩＮＤＯ１”を特定する関連した情報を検索し、この情報をディスプレイ32上に示す。オペレータは与えられたマーカーの名称を関連するプロテインに関連付けて、サンプル４ａに存在するプロテインのタイプと、対応する癌細胞のタイプを決定する。
【００７９】
本発明の他の実施形態にしたがって、他の情報もディスプレイ32で与えられることに注意すべきである。実施例で、前述したように、マーカー名称を特定する情報に加えて、表Ｔ１はまたマーカーの名称に対応するプロテイン識別子名称を特定する情報を記憶していることが好ましい。本発明の別の実施形態にしたがって、表Ｔ１はまたこれらのプロテインのそれぞれ１つを発生する特定のタイプの癌細胞の識別子名称を特定する情報も記憶している。このように１実施形態では、制御プロセッサ30が、記憶ビン70のそれぞれのこれらの行71ａ−71ｎが表Ｔ１の単一タイプのみのマーカーの基準放射波長に相関することを決定した場合（ブロックＣＣで“Ｎ”）、ブロックＨＨで制御プロセッサ30は基準放射波長値に関連するプロテインおよび／または癌細胞の名称を特定する情報を検索し、この情報をディスプレイ32に示すためにディスプレイ32を制御する。
【００８０】
記憶ビン70のそれぞれの行71ａ−71ｎに対してが表Ｔ１からの１以上の単一タイプのマ−カが基準放射波長に対応することが決定された場合（ブロックＣＣで“Ｙ”）、記憶ビン70の行71ａ−71ｎが対応するマーカーを決定するための時間解析が実行される。実施例で、記憶ビン70の行71ａ−71ｎの１つがブロックＣＣで、表Ｔ１からの値５３３ｎｍに対応すると決定されてもよい。図７および８で分かるように、値５３３ｎｍは図７、８では複数回現れ、したがってカルシウムグリーンおよびＴＯＴＯー１のような単一のマーカーよりも多くのピーク放射波長値である。この場合、ブロックＣＣの実行により制御はブロックＤＤへ通過し、ブロックＤＤではスリットイメージによる照射に応答して蛍光放射を放射したマーカーを解像するための時間解析が開始される。ブロックＣＣのステップは任意の適切な表処理技術を使用して実行されてもよいことに注意すべきである。
【００８１】
時間解析にしたがって、制御プロセッサ30は表Ｔ１からの基準蛍光減衰時定数値を、表Ｔ１からの複数のマーカーに対応することがブロックＣＣで決定されたこれらの行71ａ−71ｎの記憶ビン70に対応する計算された蛍光減衰時定数値と比較する。前述したように、基準減衰時定数値は、サンプル４ａで使用される種々のタイプのマーカーの既知の減衰時定数値を規定する。種々のタイプのマーカーに関連した（表Ｔ１に記憶されている）基準時定数値の数の例が図７および８の列５で示されている。計算された減衰時定数値を、記憶ビン70に対応する基準減衰時定数値と比較することにより、これらの記憶ビン70に対応するマーカーと、スリットイメージによる照射に応答して蛍光放射を放射するマーカーが決定されることができる。したがって、１以上の特定のタイプのプロテインがサンプル４ａに存在することも決定され、対応する癌細胞のタイプもサンプル４ａに含まれることを示す。
【００８２】
図１３を再度参照して、時間解析をさらに詳細に説明する。ブロックＤＤで、制御プロセッサ30は（表Ｔ１からの）複数の単一タイプのマーカーの基準放射波長値に対応することがブロックＣＣで決定されたこれらの行71ａ−71ｎの記憶ビン70に対応する各減衰時定数値を検索する。各減衰時定数値はこれらの行71ａ−71ｎのそれぞれの記憶ビン70に対応する（表Ｔ２の）記憶ビン74から検索される。例により説明すると、ブロックＣＣで行71ａが表Ｔ１からの複数の単一タイプのマーカーの基準放射波長値に対応することが決定されたと仮定すると、ブロックＤＤで、行71ａに対応する（表Ｔ２の）記憶ビン74の行74ｂから減衰時定数値が検索される。
【００８３】
ブロックＤＤの実行後、制御はブロックＥＥへ移る。ブロックＥＥで、制御プロセッサ30は複数の単一タイプのマーカーに対応することがブロックＣＣで決定されている行71ａ−71ｎに対応する基準放射波長に対応した基準減衰時定数値を検索する。例として、前述の例では、制御プロセッサ30は表Ｔ１から行71ａが対応する基準放射波長に対応した基準減衰時定数値を検索する。前述したように、表Ｔ１に記憶されている少なくとも幾つかの基準減衰時定数が図７、８の列５で示されており、これらの基準減衰時定数に対応する基準放射波長値の例は図７、８の列１に示されている。
【００８４】
その後、制御はコネクタ７を経て図１４のブロックＦＦへ移行する。ブロックＦＦで、制御プロセッサ30はブロックＤＤで検索された各値をブロックＥＥで検索された各値と比較し、ブロックＤＤで検索された値がブロックＥＥで検索されたそれぞれの値の予め定められた範囲内であるか否かを決定する。本発明の１実施形態にしたがって、ブロックＦＦのステップは、ブロックＤＤで検索されたそれぞれの値がブロックＥＥで検索されたそれぞれの値の±１０％内であるか否かを決定するために実行される。
【００８５】
ブロックＦＦで“ノー”であるならば、情報はディスプレイ32で示されず、制御はブロックＧＧへ移行し、ブロックＧＧで方法が終了される。実施例では、ブロックＤＤで検索された値が１ｎｓおよび１．７ｎｓであり、ブロックＥＥで基準減衰時定数２．４ｎｓと３．４ｎｓが検索されたと仮定すると、ブロックＦＦのステップの動作により制御はブロックＧＧへ移行する。
【００８６】
ブロックＦＦにおいて、ブロックＤＤで前もって検索されたそれぞれの減衰時定数値がブロックＥＥで前に検索された１つの基準減衰時定数値の予め定められた範囲内であるならば（ブロックＦＦで“Ｙ”）、制御はブロックＨＨへ移行する、ブロックＨＨでは制御プロセッサ30はこの基準減衰時定数値に関連するマーカーの名称を特定する情報を検索し、ディスプレイ32上にマーカーの名称を示すようにディスプレイ32を制御する。その後、オペレータは示されたマーカー名称を関連するプロテインに関連付け、サンプル４ａ中に存在するプロテインのタイプと、対応する癌細胞のタイプを決定する。例として、ブロックＤＤで前もって検索された減衰時定数値が１ｎｓと１．７ｎｓであり、ブロックＥＥで１ｎｓと１．７ｎｓの基準減衰時定数値が検索されると仮定すると、ブロックＦＦのステップの実行により制御はブロックＨＨへ移り、ブロックＨＨでは、これらのそれぞれの減衰時定数値に関連するマーカーの名称がディスプレイ32で示される。また例として、ブロックＤＤで前もって検索された減衰時定数値が１ｎｓと１．７ｎｓであり、ブロックＥＥで２．７ｎｓと１．７ｎｓの基準減衰時定数値が検索されるとすると、ブロックＦＦのステップの実行により制御はブロックＨＨへ移行し、ブロックＨＨでは、値１．７ｎｓに対応するマーカーの名称（例えばＴＯＴＯ−１）だけがディスプレイ32で示される。
【００８７】
ブロックＨＨにより示されているステップは他の適切な実施形態にしたがって実行されてもよいことに注意すべきである。例により、前述したように、基準減衰時定数値とマーカー名称識別子を特定する情報に加えて、表Ｔ１はまたマーカー名称に対応するプロテイン識別子名称を特定する情報を記憶することが好ましい。別の実施形態によれば、表Ｔ１はまたそれぞれのこれらのプロテインを発生する特別なタイプの癌細胞の識別子名称を特定する情報も記憶してもよい。このように、ブロックＦＦで、ブロックＤＤで検索された１つの減衰時定数値がブロックＥＥで検索された基準減衰時定数値の予め定められた範囲内であることを決定した後、ブロックＨＨで制御プロセッサ30は、１以上のこれらの識別子名称をディスプレイ32上に示すため、基準減衰時定数値に関連する１以上のこれらの識別子名称を特定する情報を検索してもよい。
【００８８】
ブロックＨＨにより識別されるステップが実行された後、ブロックＩＩで、制御プロセッサ30は、ブロックＯで前もって得られた分類リストから検索された付加的なステップ数値（即ち変数ＳＴＥＰの値）が存在するか否かを決定する。ブロックＩＩで“イエス”であるならば、制御プロセッサ30はブロックＫＫでリストからこれらの値のうち次に小さい値を検索する。その後、ブロックＬＬで、制御プロセッサ30はサンプルスライド４を前進するように段18を制御し、それによってスライドのエッジ４ａ' は検索されたステップ数値に対応する位置に到達する。制御はコネクタ８を経て図１１のブロックＲへ移行し、ブロックＲでは前述したように方法が継続する。
【００８９】
ブロックＩＩで“ノー”ならば（ブロックＯで前もって分類されたリストから検索された値が存在しないことを示す）、制御はブロックＪＪへ移行し、ブロックＪＪで方法が終了される。
【００９０】
本発明の別の観点について説明する。前述したように、初期スクリーニングモード中において、サンプル４ａが完全に“スクリーン”された後、変数ＳＴＥＰ値が予め記憶され、マーカー放射波長が検出器アレイ25により検出されたこと、すなわち１以上のプロテインおよび対応する癌細胞がサンプル４ａに含まれることを示すか否かを決定するためにメモリ31はブロックＪで検査される（ブロックＫ）。また前述したように、サンプル４ａに含まれるマーカー40は典型的に対応する癌細胞の領域（即ちイメージングシステムに可視の領域）を実質上カバーする。このように、これらのマーカーの放射波長（即ちイメージ）を検出することにより、癌細胞の形態および大きさは決定されることができる。本発明のこの特徴にしたがって、サンプルスライド４が全ての４２６“ステップ”を前進し、１以上のプロテインがサンプル４ａに含まれていることを決定された後（ブロックＫ１の前に）、制御プロセッサ30は癌細胞のおおよその寸法（例えば面積）と形状を決定する処理を実行する。例として、制御プロセッサ30は（初期スクリーニングモード処理の実行結果として）信号を記憶しているフレーム記憶装置Ｆ１の記憶ビンの数を決定するためにフレーム記憶装置Ｆ１を検査する。制御プロセッサ30が検出器アレイ25の各放射検出器素子の表面領域（例えば５乃至１０ミクロン）を知っていると仮定すると、制御プロセッサは癌細胞のおおよその領域を決定するアルゴリズムを実行する。例示として、制御プロセッサ30は個々の放射検出器素子の表面面積の既知の値を、記憶された信号であると決定された記憶ビン70の数により乗算することによりアルゴリズムを実行して、癌細胞のおおよその面積を表す値を計算する。
【００９１】
その後、制御プロセッサ30は、ディスプレイ32を制御し、イメージングシステム11のオペレータに対して計算された値を与える、制御プロセッサ30はまた記憶ビンから信号を検索してもよく（即ち記憶され検出したイメージを検索する）、ディスプレイ32上にイメージを示し、それによってサンプル４ａに含まれている癌細胞の形状はオペレータにより観察されることができる。このステップはイメージが適切にスケールされるように適切なスケーリング係数を使用して実行されてもよい。
【００９２】
また、本発明にしたがって、既知のタイプの癌細胞のイメージを表す情報が対応するプロテインとマーカー情報に関連して表Ｔ１に記憶されてもよい。本発明のこの特徴にしたがって、検出器アレイ25により検出されたイメージは表Ｔ１に記憶された情報と比較され、比較されたイメージが実質上相互に類似しているか否かを決定する。このステップは任意の適切な光学的相関技術を使用して行われてもよい。比較されたイメージが実質上相互に類似していると決定されたならば、制御プロセッサ30は表Ｔ１から（検出されたイメージと実質上類似であると決定された）イメージを検索し、ディスプレイ32上に検索されたイメージを示すようにディスプレイ32を制御する。このステップは検出されたイメージと、イメージに対応する癌細胞の名称と、これらのイメージに対応する癌細胞、プロテインおよび／またはマーカーの名称等、他の適切な情報をディスプレイ32上に表示する行われてもよいことに注意すべきである。適切なスケール係数もこれらの処理中に使用されてもよい。
【００９３】
癌細胞の形状および／または寸法を決定するためのこれらの処理手順は好ましくはブロックＭの前に実行され、ブロックＭではシステムの解像度と拡大レベルが増加され、それによって対物レンズ16は１：１の拡大レベルを与えるが、他の実施形態では他の拡大レベルが使用されてもよい。これらの実施形態では、他の拡大レベルが癌細胞の領域と形状を決定する場合に考慮される（即ち適切なスケーリング係数が使用される）。
【００９４】
図２９を参照すると、例示的なブロック図60が示されており、サンプル４ａと、分子バイオロジ−ブロック52と、診断ブロック54と、ＣＰＵ30' および本発明のイメージングシステムの種々の光コンポーネント３−25ｃを表すＣＰＵ30' およびブロック50を含む本発明のイメージングシステム（“56”のラベルを付されている）とを含んでいる。本発明の前述の説明を考慮すると、イメージングシステムによりサンプル４ａで多数のマーカーを使用して癌に関連するプロテインの存在についてサンプル４ａを検査することができることが認識されることができる。これは前述の初期スクリーニングモード処理を使用して実現される。１以上の癌に関連するプロテインがサンプル４ａに含まれることが決定された後、本発明のスペクトルおよび時間解析にしたがった処理はＣＰＵ30' 内で実行され、それによってサンプル４ａに含まれるプロテインの特別なタイプが識別される。図２９のシステムはサンプル４ａに関するこれらおよびその他の決定が行われることを可能にするための人工的なインテリジェンス技術を使用する訓練可能な神経網ベースのシステムとして実施されてもよいことに注意すべきである。例として、本発明の時間／スペクトル解析中に識別されたプロテインのタイプに基づいて、（ブロック52で）前述の方法でプロテインを発生する癌細胞のタイプを決定することができ、また適切な分子バイオロジ−技術を使用して、プロテインを生成する（サンプル４ａからの）細胞組織のＤＮＡ内の特別な遺伝子に欠陥または異常があるか否かを決定することもできる。診断／勧告がその後、ブロック54で医療関係者により行われる。例えば、１以上の遺伝子に欠陥があることが決定されたとを仮定すると、これらの遺伝子を適切な化学的置換物で置換することが適切である。特定のタイプの癌細胞がサンプル４ａに含まれるプロテインの識別に基づいて識別されることができるので、本発明のイメージングシステムはガンが発達の早期の段階で検出されることを可能にする。例として、サンプル４ａ中のプロテインの識別は人間の染色体のブレークポイントを示すことができ、人間の２２の染色体の全てを同時にマッピングするためにさらに処理が実行されることを可能にし、人間のゲノムプログラムが加速されることを可能にする。
【００９５】
本発明を好ましい実施形態に関して特別に示し説明したが、形態および詳細の変化が本発明の技術的範囲を逸脱せずに行われてもよいことが当業者により理解されよう。例として、本発明の別の実施形態では、プリズム23は格子20の代わりに本発明のイメージングシステム中で使用されてもよい。また、本発明の方法はサンプル４ａを検査するため（図２および３の）イメージングシステム１' を使用するコンテキストで説明したが、適切なケースでは図１および２のイメージングシステム１が使用されてもよいことに注意すべきである。この場合、システム１は一度に（すなわち各“ステップ”で）サンプル４ａを単一波長でのみ照射するために使用され、それによってサンプル４ａがプロテインの存在について試験されることを可能にする。イメージングシステム１が使用される場合、本発明の方法は前述した方法と類似の方法で実行されるが、サンプル４ａが各“ステップ”で単一波長でのみ照射される点で異なっている。また、前述の種々の長さの時間（例えば第１および第２の予め定められた時間期間）と、本発明のイメージングシステムの種々のコンポーネントで前述した寸法（例えば幅（Ｗ）、（Ｗ１）、（Ｗ２）、長さ（Ｌ）等）は単なる例示であり、本発明を限定するものではない。また、サンプルスライド４を前進するステップはＣＰＵ30またはＣＰＵ30のオペレータにより制御されるように任意の適切な周波数で実行されてもよい。
【００９６】
さらに、前述したように、光源の投光器３から発射されたパルスの好ましい継続期間（パルス幅）は約１ｎｓであるが、応用可能な性能標準に基づいて他のパルス幅が使用されてもよい。例として、選択されたパルス幅は、１）サンプルスライド４が前進される選択された速度と、２）励起波長が変化される選択された速度と、および／または３）予測されたマーカー放射励起応答時間に依存している。パルス源投光器３のパルスレートもこれらを考慮して選択されてもよい。
【００９７】
さらに、サンプルスライド４がマスク14の各個々のスリットの幅（Ｗ１）に実質上等しい距離だけ各ステップで前進されるコンテキストについて本発明を説明したが、段18はスライド４を他の適切な距離だけ変位するように制御されてもよいことに注意すべきである。例として、スリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''からの個々のスリットイメージによってサンプル４ａのさらに大きな領域を照 射させるため、対物レンズ16の拡大レベルがブロックＭにおいて増加されると仮定し、ここで各個々のスリットイメージが前述したよりも大きな幅を有すると、スライド４の前進ステップはこのさらに大きな幅に等しい距離だけスライド４を変位することにより実行されてもよい。さらに、スペクトルおよび時間解析を４つのパルスが各ステップでパルス源投光器３から発射されるコンテキストで説明したが、例えばサンプル４ａで使用されるマーカーの蛍光応答減衰時間期間に応じてて、このパルス発射数よりも多い或いは少ないパルスが発射されることも本発明の技術的範囲内であることに注意すべきである。
【００９８】
本発明のイメージングシステム１および１' は好ましくは走査方向では毎秒約１０００画素（検出器アレイ素子）の速度および断面走査方向では毎秒約２５６，０００画素の速度で検出器アレイ25により検出される波長を同時に評価する能力を有することにさらに注意すべきである。さらに、本発明のイメージングシステム１および１' は癌に関連するプロテインだけを検出し識別することに限定されない。これらのシステム１および１' はまた他の所望のタイプの物質および／または細胞の検出に使用されてもよい。
【００９９】
さらに、本発明は、スライド４でのみ使用することに限定されないことに注意すべきである。例として、不透明基体がスライド４の代わりに使用されてもよい。また、透明の基体が使用されるとを仮定すると、この透明基体を透過して蛍光材料を励起することも本発明の技術的範囲内である。例により、励起波長は蛍光マーカーを励起するために透明なスライドの下方の位置から与えられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施形態にしたがって構成されたイメージングシステムの図。
【図２】 本発明の１実施形態にしたがって構成されたイメージングシステムの図。
【図３】 図１および２で示されているコンポーネントを含んでいる本発明の別の実施形態にしたがって構成されたイメージングシステムの一部を示す図。
【図４】 図１および２が相互に関連している方法を示した説明図。
【図５】 図２および３が相互に関連している方法を示した説明図。
【図６】 サンプル４ａが配置されている例示的なサンプルスライド４と、仮想の行がサンプルスライド４上に重畳されているサンプルスライド４を示した図。
【図７】 図６のサンプル４ａで使用されてもよい種々の例示的なタイプの蛍光材料を識別し、これらの蛍光材料のさらに対応する“励起”波長、放射波長、減衰時定数を示している表の図。
【図８】 図６のサンプル４ａで使用されてもよい種々の例示的なタイプの蛍光材料を識別し、これらの蛍光材料のさらに対応する“励起”波長、放射波長、減衰時定数を示している表の図。
【図９】 本発明の方法の一部を示しているフロー図。
【図１０】 本発明の方法の一部を示しているフロー図。
【図１１】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１２】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１３】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１４】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１５】 図１および２のイメージングシステムのレンズレットアレイ13を示した図。
【図１６】 マスク14を見下ろした斜視図から観察したときの図１および３のイメージングシステム部分のマスク14を示した図。
【図１７】 全て図１および図３のイメージングシステムのコンポーネントであり、図２および図３のイメージングシステムのコンポーネントである格子20、検出器アレイ25の表面25ａ、結像光学系22の斜視図と、種々の蛍光材料40ａ−40ｃとこれらの蛍光材料の例示的な放射波長を示している図。
【図１８】 図１および図３の段18に配置された図６のサンプルスライド４の側面と、図面全体を通じて段18の種々の位置に位置付けられているサンプルスライド４を照射するためイメージングシステム内で発生されたスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' とを示した図。
【図１９】 図１および図３の段18に配置された図６のサンプルスライド４の側面と、図面全体を通じて段18の種々の位置に位置付けられているサンプルスライド４を照射するためイメージングシステム内で発生されたスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' とを示した図。
【図２０】 図１６のマスク14の斜視図と、それぞれ図１８、図１９で示されているスライド４の位置に対応した位置のサンプルスライド４とを示した図。
【図２１】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２２】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２３】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２４】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２５】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２６】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２７】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２８】 種々のサンプリング期間中に図１７の検出器アレイにより検出された放射波長に対応する信号の例示的な曲線を示した特性図。
【図２９】 （“56”のラベルを付された）本発明のイメージングシステムが図６のサンプル４ａに関する種々のタイプの医療データが得られることを可能にしている例示的なシステム60を示したブロック図。
【図３０】 図１７の検出器アレイ25の表面25ａの斜視図と、図１および図２のイメージングシステムおよび図２および図３のイメージングシステムのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の斜視図。
【図３１】 本発明の方法にしたがって使用される情報を記憶している図２のイメージングシステム部分の表Ｔ１と、図３０のフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の斜視図と、本発明にしたがって計算されたマーカー放射減衰時定数値を記憶している図１および図２のイメージングシステムおよび図２および図３のイメージングシステムの表Ｔ２の斜視図。
【図３２】 例示的なマーカー放射応答プロフィール特性図。
【発明の属する技術分野】
本発明は光学システムおよび方法、特に腫瘍（ネオプラシア）からの同時的な多数のマーカー放射をベースとした癌の解析を実行するイメージングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
異なるタイプの腫瘍細胞が対応するタイプのプロテインを発生することが知られている。特定のタイプのプロテインがサンプルに含まれるか否かを決定するため組織サンプルを試験し、それによってサンプルが癌性の細胞に関連するタイプを含んでいるか否かの決定をさらに行うことも知られている。例えば、このタイプの試験を行う通常の技術はサンプルに特別なタイプの抗体および関連する蛍光材料（“マーカー”とも呼ぶ）を配備することを含んでいる。通常、癌性細胞および対応するタイプのプロテインがサンプルに含まれていることを想定すると、配備された抗体およびマーカーは１以上のプロテインに結合される。その後、通常のイメージングシステムを使用して、マーカーを“励起”することが知られている特別な波長を使用してサンプルは照射され、マーカーを蛍光発光させ、特定の波長の蛍光放射を放射させる。例えばイメージングシステムの放射検出器アレイコンポーネントを使用して放射された放射の波長を検出することにより、サンプルが実際にプロテインおよび関連する癌性細胞を含んでいことかの決定が行われる。そうでなければ、癌性細胞および関連するプロテインがサンプルに含まれていないならば、抗体およびマーカーは通常、イメージングシステム内の“励起”波長を使用して検出されることができない。
【０００３】
残念ながら、前述したような技術を実行する通常のイメージングシステムは、単一のタイプのプロテインが存在する場合についてしかサンプルを一度に試験することができない欠点を有し、多数の励起波長ではなく、ただ１つの単一の“励起”波長だけが典型的に一度に使用される。この理由の１つは、通常のイメージングシステムは多数のマーカーが多数の励起波長を使用して励起される場合に生じる光の散乱のような不所望な光現象の影響を最少にするコンポーネントを典型的に含まないことである。結果として、マーカー放射波長検出がサンプル中のプロテインの存在を示すか否かについての正確な決定が行われることができない。通常のイメージングシステムの別の欠点は、放射された波長が類似であり同時に放射される場合に、これらのシステムが異なるタイプのマーカーにより放射された波長を弁別できないことである。例えば、ルシフェルイエローＣＨおよびカルシウムグリーンのようなマーカーが通常のイメージングシステムを用いて試験されるサンプルで使用され、マーカーに５３３ｎｍの類似の波長値を有する蛍光放射を同時に放射させるような波長でこれらのマーカーが照射されると仮定すると、通常のイメージングシステムはこれらのマーカーの一方または両者が照射に応答して実際に蛍光発光したか否かを決定することはできない。結果として、プロテインがサンプルに含まれるか否かについての正確な決定は行われることができない。
【０００４】
通常のイメージングシステムは、複数のタイプのプロテインがサンプルに存在するか否かを決定することが所望である場合に、複数の単タイプのプロテインが存在するかについて一度に組織サンプルを試験できないので、試験を受ける各タイプのプロテインを個別に試験するため他の個々のタイプのマーカーをサンプルへ付加することが必要である。代わりに、他の組織サンプルは各タイプのプロテインについて前述の解析を行う目的で、採取される必要がある。認識されるように、これらの代りのもののいずれも特に多数の異なるタイプの癌に関連するプロテインの存在についてサンプルを試験することが必要である場合、サンプルを解析する人に対して過剰な重荷を与える。
【０００５】
前述の説明を考慮して、従来技術のイメージングシステムに関する問題および欠点を克服するような方法で組織サンプルの癌解析を実行するためのイメージングシステムの提供が有効であることが認識される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、組織サンプルの癌解析を行うための改良されたイメージングシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、組織サンプルが癌に関連するプロテインを含んでいるか否かを決定するために組織サンプルを解析し、狭帯域または広帯域のいずれかの励起波長を使用して多数のタイプのプロテインの存在について同時にサンプルが解析されるような方法でこの解析を実行するイメージングシステムを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、癌に関連するプロテインが、１以上の励起波長による照射に応答して蛍光材料により放射された蛍光放射波長の評価に基づいて、蛍光材料を含む組織サンプルに含まれるか否かを識別できるイメージングシステムを提供することであり、それにおいて、識別は蛍光材料が類似または異なる蛍光放射波長を放射するか否かについて行われることができる。
【０００９】
本発明の更に別の目的および利点は、図面および以下の説明を考慮することによって明白になるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述および他の問題は克服され、本発明の目的は、１以上の癌に関連するプロテインが組織サンプル中に存在するか否かについて決定するため本発明にしたがった方法および装置により実現される。本発明の方法は、組織サンプル中に多数のタイプの蛍光材料を配備するステップを含んでいる。多数のタイプの蛍光材料は対応するタイプのプロテインに結合し、これらのプロテインはサンプルに含まれると仮定される。次のステップは組織サンプルを少なくとも１つの励起波長で照射して、少なくとも幾らかの蛍光材料にそれぞれの特徴的な放射波長で放射させるステップを含んでいる。次のステップは、これらの蛍光材料により放射されるそれぞれの特徴的な放射波長を同時に検出し、その後、それぞれの特徴的な放射波長をそれぞれの信号に変換するステップを含んでいる。信号は蛍光材料により放射されるそれぞれの特徴的な放射波長に対応する。次に、信号の振幅を検出し、対応する振幅プロフィールを発生するステップが実行される。さらに、ステップは少なくとも１つの検出された振幅が予め定められたしきい値レベルを超えることを決定し、少なくとも１つの検出された振幅が予め定められたしきい値レベルを超えるという決定に応答して、少なくとも１つの癌に関連するプロテインが組織サンプル内に存在することを示すステップを含んでいる。
【００１１】
本発明の別の特徴にしたがって、サンプルに含まれる特別なタイプのプロテインは本発明のスペクトルおよび時間解析を使用して識別される。その解析は同時的な識別がサンプルに含まれる多数のタイプのプロテインについて行われることを可能にする。時間解析はマーカー蛍光放射応答“ライフタイム”が記録されることを可能にし、任意のスペクトル的にオーバーラップする検出された蛍光応答が評価され区別されることを可能にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の前述および他の特徴は添付図面を伴って以下の本発明の詳細な説明を読むことによりさらに明白になるであろう。
異なる図面で見られる同一のラベルを付けられた素子は同一素子を表すが、全ての図面の説明で参照されるものではない。
【００１３】
基体４の例示的な表示が図６のａで示されている。このように、基体は以後
“スライド４”と呼ばれる。スライド４は、ネオプラシス（即ち腫瘍）細胞であり得る組織細胞40' （例えば人間の組織細胞）からなるサンプル４ａを含むことを想定される。本発明の目的に対して、任意の細胞40' が癌性であるか否かを確実にし、また存在するならばサンプル４ａに存在する癌細胞の特定のタイプを識別することが所望であることが想定される。本発明にしたがって、サンプル４ａが種々のタイプの癌細胞および癌に関連するプロテインの存在について同時に検査されることを可能にし、またプロテインが識別されることを可能にする方法および装置が提供される。試験は最初にサンプル４ａに特定のタイプの蛍光材料
（即ちいわゆる“マーカー”）40および関連する抗体41を位置させることにより行われる。特に、例えば種々の既知のタイプの胸部癌に関する細胞等の１以上の特定のタイプの癌細胞をの存在についてサンプル４ａを試験することが所望されると仮定すると、その後、これらの細胞に関連するプロテイン42に結びつくことが知られている特定のタイプのマーカー40および関連する抗体41がサンプル４ａに位置される。サンプル４ａ中で使用されてもよい種々のタイプのマーカー40の例は図７および８の表の最初の列に示されているが、サンプル４ａが試験される癌細胞のタイプに応じて他のタイプの蛍光材料が使用されてもよいことが注意すべきである。
【００１４】
マーカー40および関連する抗体41をサンプル４ａに位置させるとき、１以上の細胞40' が確かに癌性であることが想定されると、マーカー40および抗体41は細胞40' に関連されるプロテイン42に結び付く。そうでなければ、サンプル４ａに含まれる細胞40' が癌性の細胞ではないことが想定され、結果として関連するプロテイン42を生成しないと、サンプル中４ａに位置されたマーカー40および抗体41は細胞に結合されず、マーカー40はサンプル４ａから流れ出て、検出不可能な状態になる。典型的に十分な量のマーカーがサンプル４ａに配備され、それによって、サンプル４ａに含まれる１以上の癌細胞40' および関連するプロテイン42が存在することが想定されると、配備されたマーカーはイメージングシステム１に可視である癌細胞40' の領域を“カバーする”ことが注意すべきである。
【００１５】
マーカー40がサンプル４ａに付加された後、サンプル４ａは本発明にしたがって構成され動作されるイメージングシステムを使用して多数のタイプの癌に関連するプロテインの存在に対して試験される。以後“イメージングシステム”と呼ぶシステムは本発明の優れた技術にしたがって検査を実行し、サンプル４ａが１以上の単タイプの癌に関連するプロテインの存在について一度に試験されることを可能にし、サンプル４ａが癌細胞を含んでいることを想定すると、以下さらに説明するように癌に関連するプロテインが識別されることを可能にする。イメージングシステムは共焦システムである。
【００１６】
図１および２は本発明の１実施形態にしたがって構成されたイメージングシステム（符号１で示されている）のブロック図を示している。システム１はパルスレーザまたはランプ等のパルス源投光器３を具備しており、これはパルスビームを照準レンズ5 へ与えるためにＣＰＵ30' の制御プロセッサ30により制御可能である。本発明の１実施形態にしたがって、パルス源投光器３は好ましくは３３５ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内の広帯域の波長を与えることができる。パルス源投光器３のパルスレートは制御プロセッサ30の制御下で変化されてもよい。ＣＰＵ30' のオペレータは、適切な情報をキーパッド33を介して制御プロセッサ30へ入力することによってＣＰＵ30' からパルス源投光器３のパルスレートを変化してもよい。（“励起パルスビーム”とも呼ばれる）パルスビームは好ましくは以下さらに説明するように少なくとも１ｎｓのパルス幅を有する。
【００１７】
パルス源投光器３からのパルスビームの受けると、照準レンズ５はビームを照準し、その結果照準されたパルスビーム５ａを格子７へ与える。格子７は制御プロセッサ30の制御下で軸Ａx を中心に回転し、図１で認識されることができるように、ビーム５ａが延在する平面と、格子７の上面が延在する平面との間に角度（θ１）が存在するように傾斜される。角度（θ１）の値に応じて、格子７は受信されたビーム５ａを回折して、波長の特定の狭帯域を含んでいる結果的なビーム部分８を結像光学装置９へ与える。結像光学装置９は受信されたビームを照準するための形状を有することが好ましい。ビーム部分８の受信に応答して、結像光学装置９はビーム部分８を波長の対応する照準された狭帯域の波長へ照準し、これらの波長を単色計スリット11へ反射する。角度（θ１）の値と格子７の特定の回転角度に基づいて、単色計スリット11は特定の１つの波長（即ち“励起イメージ”とも呼ばれる所望の波長）を円筒形レンズ12へ透過する。
【００１８】
図１と前述の説明で認識されることができるように、コンポーネント５、７、９および11の組合わせは所望の波長がスリット11から円筒形レンズ12へ透過されることを可能にするように機能する。好ましくは、この波長はサンプル４ａで使用される１以上のタイプのマーカー40を“励起”し、マーカーに対応する蛍光放射を放射させることが知られている。
【００１９】
本発明はスリット11を通して所望の波長を与えるためにこの構造に限定されることを意図せず、本発明の他の実施形態では、他の適切なコンポーネントが所望の波長を与えるために使用されてもよいことに留意すべきである。所望の波長が円筒形レンズ12へ与えられることを可能にするために、例えばコンポーネント５、７、９ではなく、単一のレーザが所望の波長の単色ビームを直接スリット11へ与えるために使用されてもよい。また例示すると、本発明の別の実施形態にしたがって構成されたイメージングシステム１' 部分にしたがって構成された図３を参照することにによって、格子７はミラー７ａに置換されることができ、それによってパルス源投光器３により出力された単一の１つの広帯域波長がスリット11によって円筒形レンズ12へ透過される。イメージングシステムのこの実施形態は、格子７がミラー７ａで置換されることを除いて図１および２のイメージングシステム１と類似のコンポーネントを含んでいる。本発明のイメージングシステムのいずれの実施形態（即ちイメージングシステム１または１' ）は以下説明するように、サンプル４ａが種々のタイプの癌細胞の存在について同時に検査されることを可能にするために使用されてもよい。
【００２０】
スリット11からの１以上の波長の受信に応答して、円筒形レンズ12はストライプビーム12ａをシステム１の瞳孔に位置される円筒形レンズレットアレイ13へ提供する。ストライプビーム12ａはアレイ13の個々のレンズレット13ａ−13ｃの全体を均一に照射する。
【００２１】
レンズレットアレイ13の断面が図１５に示されている。本発明の好ましい実施形態ではレンズレットアレイ13は３つの個々のレンズレット13ａ−13ｃを含んでいる。アレイ13の各個々のレンズレット13ａ−13ｃは深さ（ｄ）（例えばｄは好ましくは６ｍｍに等しい）と、幅（ｗ）（例えばｗは好ましくは１．２６ｍｍに等しい）を有し、好ましくは焼成シリカで構成されている。またはレンズレット13ａの正面13ｅの中心の軸Ｙ１は好ましくは例えば１．２６ｍｍの距離だけレンズレット13ｆの正面13ｆの中心の軸Ｙ２から離れている。同様に軸Ｙ２は好ましくは例えば１．２６ｍｍの距離だけレンズレット13ｃの正面13ｇの中心の軸Ｙ３から離れている。各個々のレンズレット13ａ−13ｃは好ましくは積２×ｆに実質上等しい曲率半径を有し、ここでｆはレンズレットの焦点距離を表している。例えば各個々のレンズレット13ａ−13ｃは約９．５ｍｍの曲率半径を有する。レンズレット13ａは以下説明するように、空間的分離がサンプル４ａの照射に使用されるイメージの行間に設けられることを可能にし、したがって、不所望の光背景“雑音”が抑制されることを可能にする。
【００２２】
ストライプビーム12ａによる照射に応答して、各レンズレット13ａ−13ｃはビーム12ａのそれぞれの受信された部分をマスク14のそれぞれの部分へ焦点を結び、それによってマスク14のスリットのそれぞれの行を均一に照射させる。レンズレット13ａ−13ｃによりマスク14へ焦点を結ばれたビーム部分はまた“中断されたストライプビーム”と集合的に呼ばれ、多数の励起イメージをマスク14へ与える。
【００２３】
図１６はマスク14を見下ろした斜視図から観察したときのマスク14をさらに詳細に示している。本発明の好ましい実施形態にしたがって、マスク14はスリットの３つの行、即ち行14ａ、14ｂ、14ｃを含んでいる。各行14ａ、14ｂ、14ｃは好ましくは８５の個々のスリット（集合的に“14ｄ”で示す）を含んでおり、これらは以下説明するように行14ａ−14ｃの隣接する１つの行のスリットに関して互いにずらされて配列されている。各個々のスリットは長さ（Ｌ）と幅（Ｗ１）を有する。各個々の行14ａ−14ｃ内のスリット14ｄは好ましくは２（Ｌ）に等しい距離だけ隔てられ、隣接する行14ａ−14ｃの対応するスリット14ｄの中心線は図16で理解されるように好ましくは長さ（Ｌ）に等しい距離だけ相互から水平にオフセット（即ち互い違いに配列）されている。さらに、行14ａ−14ｃは相互に隔てられ、それによって行14ａ−14ｃの隣接する行のスリットの対応するエッジは距離（ｄ１）だけ分離されている。距離（ｄ１）は積幅（Ｗ１）×８５に等しい。さらにマスク14は幅（Ｗ２）を有する。
【００２４】
本発明にしたがって、各行14ａ−14ｃ内の個々のスリット14ｄは２（Ｌ）に等しい距離だけ相互から隔てられ、ここで（Ｌ）はマスク14の個々のスリットの長さを表し、イメージングシステム１の総合的な性能における（マーカーの自動蛍光発光から生じる）光散乱のような不所望の光現象の効果は実質上最少にされる。
【００２５】
図１を再度参照すると、レンズレットアレイ13から受けられたそれぞれのビームにより照射されるとき、マスク14の各行14ａ−14ｃのスリット14ｄはこれらのビームを対物レンズ16へ通過させ、対物レンズ16はこれらのビームを段18の上部表面18' へ焦点を結ばせ、またはサンプルスライド４が段18の上部表面18' に配置されたと仮定すると、サンプルスライド４の上部表面へ焦点を結ばせる。
【００２６】
対物レンズ16により段18の表面18' またはサンプルスライド４の上部表面へ焦点を結ばれたビームを以後“スリットイメージビーム”と呼び、スリットイメージビームの結果としてこれらのコンポーネントに現れるイメージを以後“スリットイメージ”と呼ぶ。各スリットイメージおよび関連するスリットイメージビームは行14ａ−14ｃのそれぞれの各スリットに対応している。それぞれの個々のスリット行14ａ、14ｂ、14ｃのスリット14ｄにより発生されたスリットイメージビームをそれぞれスリットイメージビームグループ14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' と集合的に呼び、これらのスリットイメージビームグループ14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' に対応する（スライド４または段18の上部表面上に現れ照射する）スリットイメージを以後それぞれスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''と呼ぶ。本発明の１実施形態によれば、対物レンズ16は１：１の拡大レベルを与える。例により説明すると、対物レンズ16により与えられた拡大レベルに基づいて、各個々のスリットイメージは、０．５μｍ、２μｍ、５μｍ、２０μｍまたは５０μｍの幅（Ｗ' ）を有し、各グループ14ａ''−14ｃ''の第１のスリットイメージの外部エッジと、グループ14ａ''−14ｃ''の最後のスリットイメージの外部エッジとの間の距離（Ｗ''）は０．１３ｍｍ、０．６４ｍｍ、５．１２ｍｍ、１２．８ｍｍである（例えば図２１参照）。
【００２７】
段18は（ｘ，ｙ，ｚ）座標系の１以上の軸に沿って、サンプルスライド４等のようなオブジェクトを変位するために制御可能である技術で知られている適切なタイプの段装置である。段18は所望の軸（ｘ，ｙ，ｚ）に沿ってスライド４を変位するため制御プロセッサ30の制御下で動作する。好ましくは、段18は少なくともマスク14の個々のスリット14の幅（Ｗ１）程度に小さい距離だけこれらの軸 （ｘ，ｙ，ｚ）のうち所望の軸に沿ってサンプルスライド４を変位することができる。例により、本発明の１実施形態にしたがって説明すると、段18は少なくとも６／１０ミクロン程度に小さい距離だけ軸（ｘ，ｙ，ｚ）のうち所望の軸に沿ってサンプルスライド４を変位する能力を有する。
【００２８】
本発明のイメージングシステム１のさらに別の部分を説明する、イメージングシステム１のこの部分を説明する目的で、パルスビームがパルス源投光器３から発射された後、少なくともサンプル４ａの幾らかの部分が１以上のイメージグループ14ａ''−14ｃ''により照射される位置に段18の上部表面18' 上にサンプルスライド４が配置されることが想定される。サンプル４ａの１以上の細胞40' が癌性であり、サンプル４ａは複数のマーカー40を含んでおり、少なくとも幾らかのこれらのマーカーが少なくとも１つのスリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''からの１以上のスリットイメージにより照射されることも想定される。パルス源投光器３により発射されるパルスビームの波長と、照射されたマーカー40の蛍光特性に応じて、これらのマーカー40の少なくとも幾らかは照射に応答して“励起され”（即ち蛍光発光）、（便宜上“放射波長”と呼ばれる）結果的に特徴的な蛍光放射波長を放射する。図７および８の第２の列で示されている種々のパルス源投光器の“励起”波長による“励起”に応答して図７および８の第１の列で示されている種々のマーカーによりもたらされた種々の放射波長の例が図７および８の第３の列に示されている。図７および８の表の第３の列で認識されることができるように、幾つかのマーカーは実質上類似した波長を放射してもよい（例えばマーカールシフェルイエローＣＨ、カルシウムグリーン、Ｔｏｔｏ−１は列２で示されているそれぞれの励起波長による照射に応答して５３３ｎｍの放射波長を有する）。図７および８の第４の列は図７および８のそれぞれのマーカーに対応する励起波長と放射波長との差を示している。
【００２９】
１以上のスリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''からの１以上のスリットイメージにより放射された結果として、サンプル４ａからマーカー40により生じた放射波長は対物レンズ16を介して放射ビームとしてビームスプリッタ15へ誘導される。ビームスプリッタ15はこれらのビームを分割し、これらのビームの一部はビームスプリッタ15により単色計スリット光学装置19（便宜上“スリット光学装置19”と呼ばれる）の部分へ焦点を結ばれる放射ビーム部分44になる。スリット光学装置19は前述し図１６で示されているマスク14と類似の構造を有し、したがってさらに詳細には説明しないが、マスク14の１以上のスリット14ｄから出力されたビームによる照射に応答して１以上のマーカー40により放射される波長がビームスプリッタ15によりスリット光学装置19の対応するスリットへ焦点を結ばれるようにビームスプリッタ15とスリット光学装置19は位置されることが好ましい。
【００３０】
スリット光学装置19で、ビームスプリッタ15から放射ビーム部分44を受けるスリット光学装置19の各個々のスリットは受信した放射ビーム部分44を照準レンズ19' へ透過する。スリット光学装置19の種々のスリットを通過したビーム部分を以後ビーム19''と集合的に呼ぶ。照準レンズ19' はスリット光学装置19から受信したビーム19''を照準し、結果的な照準されたビーム20' を格子20へ与える。
【００３１】
格子20は照準されたビーム20' の波長を予め定められた波長帯域へ分離するように照準されたビーム20' を回折する。格子20は固定された角度の台20ａに取付け、その角度（θ２）は選択された波長が格子20から回折され、結像光学装置22へ誘導されるように選択されており、結像光学装置22はこれらの各波長を２次元検出器アレイ25（即ち光検出器アレイ）の放射感知性表面25ａのそれぞれの行へ誘導する。適用可能な性能基準に基づいて、格子20と角度（θ２）は波長の狭波長帯域または広波長帯域への必要な分離（即ちセグレゲーション）を与えるように選択されてもよい。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態にしたがって、検出器アレイ25の表面25ａは放射検出器素子の複数の行（Ｉ）と複数の列（Ｊ）を含んでいる。好ましくは、表面25ａは放射検出器素子の２５６以上の行（Ｉ）と２５６以上の列（Ｊ）を含んでいる。図１７で見られるように、行（Ｉ）は検出器素子の行の第１のグループ（Ｇ１）と、検出器素子の行の第２のグループ（Ｇ２）と、検出器素子の行の第３のグループ（Ｇ３）とを含んでいる。行の各個々のこれらのグループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）は好ましくは放射検出器素子の８５の行を含んでいる。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、コンポーネント20、22は、１）第１のグループ（Ｇ１）からの検出器素子の行は、マーカーがスリットイメージグループ14ａ''からのスリットイメージにより照射される結果としてサンプル４ａの１以上の マーカー40から放射される波長を検出し、２）第２のグループ（Ｇ２）からの検出器素子の行は、マーカーがスリットイメージグループ14ｂ''からのスリットイメージにより照射される結果としてサンプル４ａからの１以上のマーカー40により放射される波長を検出し、３）第３のグループ（Ｇ３）からの検出器素子の行は、マーカーがスリットイメージグループ14ｃ''からのスリットイメージにより照射される結果としてサンプル４ａからの１以上のマーカー40により放射される波長を検出するように構成されている。各グループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）内では、グループ内の放射検出器素子の各行はそれぞれの波長範囲に対応するそれを受信する。例により、格子20と結像光学装置22を再度参照して説明すると、格子は好ましくは結像光学装置22と組合わせて動作し、それによってほぼ４０５ｎｍ乃至６６１ｎｍのおおよその範囲内のマーカー放射波長を、検出器アレイ表面25ａの行の各グループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）へ誘導し、ここでグループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）に導かれる波長はそれぞれスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''に対応する。特に、本発明の好ましい実施形態にしたがって、格子20は好ましくはスリットイメージグループ14ａ''がサンプルスライド４を照射した結果として放射されたＫｎｍ乃至（Ｋ＋２）ｎｍの範囲の任意の波長を対応するグループ（Ｇ１）の行のＮ番目の行に誘導するため結像光学装置22と組み合わせて動作し、ここでＮ＝１、２、３…２５６の対応する値では、Ｋ＝４０５、４０８、４１１…６５８である。同様に、格子20は結像光学装置22と組合わせて、スリットイメージグループ14ｂ''がサンプルスライド４を照射した結果として放射されたＫｎｍ乃至（Ｋ＋２）ｎｍの範囲の任意の波長を対応するグループ（Ｇ２）の行のＮ番目の行に誘導し、ここでＮ＝１、２、３…２５６の対応する値では、Ｋ＝４０５、４０８、４１１…６５８である。さらに、格子20は結像光学装置22と組合わせて、スリットイメージグループ14ｃ''がサンプルスライド４を照射した結果として放射されたＫｎｍ乃至（Ｋ＋２）ｎｍの範囲の任意の波長を対応するグループ（Ｇ３）の行のＮ番目の行に誘導し、ここでＮ＝１、２、３…２５６の対応する値では、Ｋ＝４０５、４０８、４１１…６５８である。
【００３４】
これは図１７でさらに理解されるであろう。図１７は格子20、検出器アレイ25の表面25ａ、サンプル４ａからの種々のマーカー40（種々のマーカーはラベル “40ａ”、“40ｂ”、“40ｃ”によりさらに参照される）、それぞれのスリットイメージビーム14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' のグループのからの１以上のビームによる放射に応答してマーカー40ａ、40ｂ、40ｃにより生成された例示的な放射波長（例えばλ１＝４０６ｎｍ、λ２＝４１２ｎｍ、λ３＝４１５ｎｍ）の斜視図を示している。図１７で認識されることができるように、それぞれのスリットイメージビームグループ14ａ' 、14ｂ' 、14ｃ' からのビームによる照射に応答してそれぞれのマーカー40ａ、40ｂ、40ｃにより放射される波長（λ１、λ２、λ３）は格子20により回折され、その後、結像光学装置22を経てそれぞれの行のグループ（Ｇ３）、（Ｇ２）、（Ｇ１）の対応する行（Ｉ１）、（Ｉ３）、（Ｉ４）の対応する放射検出器素子へ導かれる。また、それぞれの行のグループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（Ｇ３）内では、行の放射検出器により受信される波長は、マーカーに波長を放射させる対応するスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''のそれぞれ個々のスリットイメージに対応する。
【００３５】
検出器アレイ25をさらに詳細に説明する。検出器アレイ25は電荷結合装置（ＣＣＤ）技術にしたがって構成されてもよいが、本発明の考察はＣＣＤ映像アレイでのみ使用することに限定されない。検出器アレイ25の１つの適切な実施形態はKentech Instruments 有限会社により製造されたシングルフレームゲート光学イメ−ジャを含んでいる。
【００３６】
検出器アレイ25の表面25ａに入射するマーカー放射波長は検出器アレイ25のポテンシャル井戸中に対応する電荷イメージを発生する。即ち、波長の受信は検出器アレイ25のポテンシャル井戸内に対応する電荷パケットまたは電荷イメージを発生する。検出器アレイ25はまた内部ゲートアレイ25ｃを含んでいる読出し部25ｂを含んでいる。ゲートアレイ25ｃは（サンプリング時間中に）“エネーブル”または（他のサンプリングではない時間に）“ディスエーブル”されるように制御プロセッサ30により制御される。ゲートアレイ25ｃがエネーブルされる期間に、検出器アレイ25の読出し25ｂは行×行ベースで、それぞれの行（Ｉ）の放射検出器素子により検出される波長に対応する出力信号を与える。イメージ情報を表すこれらの出力信号は、以下説明する方法で信号を処理する制御プロセッサ30（図３）へ転送される。
【００３７】
本発明の方法を説明する前に、最初にメモリ31、フレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４、本発明のイメージングシステム１の表Ｔ１およびＴ２を説明する。メモリ31はイメージングシステム１の動作中に制御プロセッサ30によって使用される種々の定数および変数を記憶している。例により説明すると、メモリ31は変数Ｔp 値を記憶している。変数Ｔp 値は第１の予め定められた時間期間値を特定し、以下説明する方法で制御プロセッサ30により使用される。また例により説明すれば、メモリ31は変数“ＳＴＥＰ”の値を記憶している。変数ＳＴＥＰは制御プロセッサ30のカウンタ30ａにより維持されている“ステップ”数を表しており、ここで“ステップ”は予め定められた距離だけ（段18上の）軸（ｘ）に沿ったサンプルスライド４の完全な移動またはインクレメントを含んでいる。変数ＳＴＥＰの値は以下説明するようにサンプルスライド４の各“ステップ”でカウンタ30ａにより更新される。メモリ31は、以下説明するように、パルス源投光器３がパルスビームを発射する回数を識別するために本発明の“高解像度動作モード”中に使用される変数ＰＦをさらに記憶している。制御プロセッサ30の動作を制御するための動作プログラムもメモリ31に記憶されている。
【００３８】
フレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４が使用され、システム１は複数のそれぞれのサンプリング時間の期間中に検出器アレイ25から出力され予め定められたしきい値レベルを超えると決定された信号を記憶するために“高解像度動作モード”で動作する。図３０を参照すると、各フレームは記憶装置Ｆ１−Ｆ４は記憶ビン70のそれぞれのアレイを含んでいる。これらの各記憶ビン70は検出器アレイ25の表面25ａの特定の１つの放射検出器素子に対応する。したがって、第１の１つのサンプリング時間中に、検出器アレイ25により出力され予め定められたしきい値レベルを超える振幅を有することが決定された各それぞれの信号では、信号に対応する波長を検出した（表面25ａの特定の行（Ｉ）および列（Ｊ）からの）特定の放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ１内の特定の記憶ビン70に信号は記憶される。同様に、第２、第３、第４のサンプリング時間中に、検出器アレイ25により出力され予め定められたしきい値レベルを超える振幅を有すると決定された各信号では、信号はそれぞれフレーム記憶装置Ｆ２、フレーム記憶装置Ｆ３、フレーム記憶装置Ｆ４内の特定の記憶ビン79にそれぞれ記憶され、ここで記憶ビン70は信号に対応する波長を検出した（表面25ａの特定の行（Ｉ）および列（Ｊ）からの）特定の放射検出器素子に対応する。サンプリング時間期間を以下説明する。図３０はこれらのサンプリング期間に放射波長71ａ' を受信する検出器アレイ25の表面25ａの特定の検出器素子72に応答して、それぞれのサンプリング期間中に検出器アレイ25によりそれぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70ａ−70ｄへ出力された信号71の例示的な表示を示している。
【００３９】
図３１のａでさらに詳細に示されている（検索表であることが好ましい）表Ｔ１を参照する。表Ｔ１はマーカーおよび／またはプロテインが存在するならば、そのその中でサンプル４ａに含まれるタイプを決定するために本発明にしたがった技術を行いながら、制御プロセッサ30により使用される種々のタイプの情報を記憶している。例により説明すると、本発明の１実施形態にしたがって、表Ｔ１はサンプル４ａの試験中に使用される特定のタイプのマーカーを識別する情報を記憶している。また例により説明すると、本発明の別の実施形態にしたがって、表Ｔ１はまたサンプル４ａが試験される特定のタイプのプロテインを識別する情報を記憶している。表Ｔ１はまた（パルス源投光器３からの）特定の励起波長による“励起”に応答してこれらのマーカーにより放射される特徴的な波長の基準値を規定する情報を記憶している。表Ｔ１はこれらの放射波長に関連する基準蛍光減衰時定数値を限定する情報をさらに記憶している。種々のタイプのマーカーとそれらの関連する放射波長および、放射波長（蛍光）減衰時定数の例は図７および８の各列１、３、５に示されている。即ち表Ｔ１は少なくとも図７および８で示されている情報を記憶することを想定される。
【００４０】
サンプル４ａで使用されるマーカーと、これらのマーカーの特徴的な放射波長を識別する情報はフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４内の記憶ビン70の各行71ａ−71ｎに対応している。例えば（それぞれの記憶ビン70ａ−70ｄを含んでいる）各フレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の行71ａは４０５ｎｍ乃至４０７ｎｍなどの特定の波長帯域にそれぞれ対応している。表Ｔ１に記憶された情報が、３３５ｎｍの励起波長で照射されるとき４０５ｎｍの特徴的な放射波長を有するマーカーＩＮＤＯ １（図７の列１参照）を特定する情報を含んでいることを想定すると、マーカーＩＮＤＯ １および４０５ｎｍの対応する放射波長を特定する情報はそれぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70の行71ａに対応する。これは制御プロセッサ30により知られていると想定される。
【００４１】
表Ｔ２を参照する。表Ｔ２は計算された減衰時定数情報を記憶するためにイメージングシステム１の動作中に制御プロセッサ30により使用される。図３１ｂを参照すると、表Ｔ２（即ち検索表）は好ましくは記憶ビン74のアレイを含み、そんぼそれぞれはフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の特定の１つの記憶ビン70にそれぞれ対応する。制御プロセッサ30がフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４内の対応する記憶ビン70に記憶されている信号の減衰時定数を計算した後、時定数情報は以下説明するように表Ｔ２内の対応する記憶ビン74に記憶される。
【００４２】
本発明にしたがった方法のフロー図を示している図９乃至１４を参照して説明する。その方法は種々の動作モード、即ち“初期スクリーニングモード”、“高解像度動作モード”を含んでおり、これは“スペクトル解析モード”と“時間解析モード”を含んでいるサブモードからなる。これらの各動作モードを以下説明する。
【００４３】
図９および１０は“初期スクリーニングモード”と呼ばれる方法の一部を表している、このモードでは、サンプル４ａは最初に“スクリーン”され、すなわちサンプル４ａが試験される特定のタイプの癌に関連することが知られているプロテインの存在について試験される。単なる例示として、技術で知られているように、組織サンプル中の任意の１つのＲＡＳプロテイン、Ｐ５３プロテイン、ＢＲＣＡ１プロテインの存在はサンプル中に癌細胞（例えば胸部癌）が含まれていることを約７０％の正確性で示す。したがって、この説明のために、初期スクリーニングモードがこれらのプロテインのいずれかの存在についてサンプル４ａを試験するために実行され、サンプル４ａには３つの対応するタイプの蛍光マーカー40ａ、40ｂ、40ｃが与えられと仮定し、これはサンプル４ａが癌細胞を含み、特定の波長による照射に応答して特徴的な放射波長を放射することを仮定する。単なる例示として、サンプル４ａは、それぞれ典型的にＲＡＳプロテインの存在の検出に使用される蛍光体またはＦｌｕｏ−３と、典型的にＰ５３プロテインの存在の検出に使用されるローダミン１２３と、それぞれ典型的にプロテインＢＲＣＡ１の存在の検出に使用されるＣＹ３またはＣＹ５のようなマーカーが設けられることが想定される。またこの説明では、同時に３つの任意のプロテインの存在についてサンプル４ａを試験することが所望されると仮定している。さらに、一度にただ１つの選択された励起波長を使用してサンプル４ａを試験することが所望される他のケースでは、図１および３のイメージングシステム１が使用されてもよいことに注意すべきであるが、図３および２で示されているイメージングシステム１' の実施形態が本発明の方法を実行するために使用されると仮定する。他の適切なケースでは、サンプル４ａが試験されるプロテインのタイプに基づいて、１以上の他の選択されたタイプのマーカーがサンプルに含まれてもよいことをさらに注意すべきである。
【００４４】
便宜上、以下の説明では、サンプルスライド４（図６のａ）は２５６×（Ｗ１）の積にほぼ等しい長さ（Ｌ１）を有するものと仮定し、ここでは前述したように、（Ｗ１）はマスク14のスリット行14ａ−14ｃの個々の幅を表している。また、サンプルスライド４の幅（Ｗ２）は２５６×（Ｌ）の積にほぼ等しく、ここでは前述したように、（Ｌ）はマスク14のスリット行14ａ−14ｃのスリットの個々の長さを表していると仮定する。このように、サンプルスライド４は、それぞれ幅 （Ｗ１）を有する２５６の“行”と、それぞれ長さ（Ｌ）を有する２５６の“列”を含んでいると仮定する。図６のｂはサンプルスライド４を示しており、その上には仮想行Ｒ１−Ｒ２５６が便宜上重畳されている。
【００４５】
図９を再度参照すると、ブロックＡで、この方法が開始され、メモリ31からの変数“ＳＴＥＰ”は値“１”に初期化される。前述したように、変数ＳＴＥＰは制御プロセッサ30のカウンタ30ａにより維持されている“ステップ”数を表しており、ここで“ステップ”は予め定められた距離による軸（ｘ）に沿ったサンプルスライド４の完全な前進または変位を含んでいる。この説明のために、予め定められた距離は幅（Ｗ１）に等しいと仮定する。特に、この説明では、各“ステップ”はサンプルスライド４の個々の“行”の幅（Ｗ１）に等しい距離によるサンプルスライド４の完全な変位を含んでいると仮定する。各“ステップ”が（図１８および図１９で示されている）軸ｙ' に関して段18上の対応する位置または場所にサンプルスライド４のフロントエッジ４ａ' を位置させると仮定する。例えば図１８のａと図２１は段18に配置されたサンプルスライド４を示しており、ここでスライド４のエッジ４ａ' は軸ｙ' に平行に位置されている。また例により、サンプルスライド４が全部で４２６の個々の“ステップ”により結果的に前進されると仮定すると、これら各ステップはサンプルスライド４のエッジ４ａ' を軸ｙ' に関して４２６の異なる位置のうちの対応する１つに位置付ける。これらの位置を以後位置または場所Ｐ１−Ｐ４２６とそれぞれ呼ぶ。
【００４６】
また、ブロックＡでは、サンプルスライド４が段18の上部表面18' 上に配置され、それによって図１８のａと図２１で示されているようにスライド４のエッジ４ａ' は軸ｙ' に平行であると仮定する。図１８のａと図２１で認識されることができるように、サンプルスライド４の位置は、パルスビームがパルス源投光器３から発射されると仮定すると、それぞれのスリットイメージビームグループ14ａ' −14ｃ' からのビームはスライド４を照射しないで、代わりに段18の上部表面18' を照射する。
【００４７】
ブロックＢでは、サンプルスライド４の前進における第１のステップとして、制御プロセッサ30はサンプルスライド４を軸（ｘ）に沿って、幅（Ｗ１）に実質上等しい距離だけ（即ちサンプルスライド４の“行”の幅（Ｗ１）に実質上等しい距離だけ）前進するように段18を制御する。サンプルスライド４の前進によって、サンプルスライド４のエッジ４ａ' が軸ｙ' に関して段18上の位置Ｐ１に到達する。その後、ブロックＣで、制御プロセッサ30はパルス源投光器３に選択された広帯域波長の単一パルスビームを発射させるようにパルス源投光器３を制御する。好ましくは、パルスビームの波長はサンプル４ａで使用されるマーカー40ａ−40ｃのそれぞれを“励起”し、マーカーに対応する蛍光放射を放射させることが知られている波長を含んでいる。また、コンポーネント５、７ａ、９、11はサンプルスライド４を照射するためにこれらの波長がスリット11を通って与えられることを可能にするように構成されていると仮定する。
【００４８】
ブロックＣにおけるパルスビームの発射の結果として、図１８のｂと図２２を見て理解されるように、サンプルスライド４の“行”Ｒ１が（スリットイメージビームグループ14ａ' に対応する）スリットイメージグループ14ａ''からのスリットイメージにより照射される。また図１８のｂと図２２で認識されるように、ブロックＣにおけるパルスビームの発射の結果として、段18の上部表面18' はスリットイメージグループ14ｂ''と14ｃ''に対応するスリットイメージビームグループ14ｂ' と14ｃ' により照射される。これはまたマスク14部分と、段18の上部表面18' 上に配置されたスライド４の斜視図を示している図２０のａで見られることができる。
【００４９】
ブロックＤにおいて、検出器アレイ25の表面25ａの放射検出素子は、前述の方法で、サンプルスライド４を照射するスリットイメージ14ａ''（および段18の表面18' を照射するスリットイメージ14ｂ''−14ｃ''）から生じる放射を検出する。ゲートアレイ25ｃが制御プロセッサ30により“エネーブル”されることを想定すると、検出器アレイ25の読出し部25ｂは行毎のベースで、出力信号を制御プロセッサ30へ提供し、前述したように、各行からの信号は検出器アレイ25により受信された波長のそれぞれの帯域に対応する。
【００５０】
制御プロセッサ30内では、検出器アレイ25から各出力信号が受信されたとき、信号の振幅は本発明の好ましい実施形態にしたがって、Ａ／Ｄ変換器ブロック30ｃを使用して検出される。その後、各信号の検出された振幅は、それが存在するならば、少なくとも１つの検出された振幅が予め定められたしきい値レベルを超えることが決定される（ブロックＥ）まで予め定められたしきい値レベルと比較される。ブロックＥで振幅が予め定められたしきい値レベルを超える信号がないことが決定されたならば（ブロックＥで“ノー”Ｎ）、ブロックＦで全ての信号は制御プロセッサ30により無視され、以下説明するように、制御はコネクタ１を経てブロックＨへ通過する。
【００５１】
予め定められたしきい値レベルはキーパッド33を使用して、ＣＰＵ30' のユーザにより特定されてもよいことに注目すべきである。好ましくは、予め定められたしきい値レベルは検出器アレイ25により検出されることのできる周囲波長の振幅レベルよりも大きく、周囲波長は例示によりサンプルスライド４ではなく段18の上部表面18' を照射するスリットビームグループ14ｂ' と14ｃ' の結果として発生された任意の波長を含んでいる。この方法では、サンプルスライドを照射しない任意のスリットイメージビームグループ14ｂ' と14ｃ' の結果として検出器アレイ24により検出されることのできる任意の波長はＣＰＵ30により無視される。
【００５２】
検出器アレイ25から受信された１以上の信号がブロックＥで予め定められたしきい値レベルを超えたことを制御プロセッサ30が決定したとき、制御プロセッサ30は変数ＳＴＥＰの値（例えば値“１”）をメモリ31に記憶する。また、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有することが決定されている信号は制御プロセッサ30によりフレーム記憶装置Ｆ１内の対応する記憶ビン70に記憶される。制御はその後、ブロックＨへ進み、ここでは制御プロセッサ30は変数ＳＴＥＰ値を“１”だけ増加する。その後、制御はコネクタ１を経てブロックＩ' へ通過し、ここでは制御プロセッサ30は変数ＳＴＥＰの値が、ステップ数（即ち４２６）を特定する予め定められた基準値よりも大きいか否かを決定し、ここでは図１９のｄで示されているように、サンプルスライド４は段18上の位置に前進されず、スライド４の後部エッジ４ｂ' は軸ｙ１' と平行であり、スライド４は任意のビーム部分14ａ' −14ｃ' により照射されない。ブロックＩ' で“ノー”であるならば、制御はコネクタ２を経てブロックＢ（図９）へ戻り、ここではスライド４を前進する第２の“スエップ”が実行される。即ち、ブロックＢでは、制御プロセッサ30は幅（Ｗ１）に等しい距離だけサンプルスライド４を前進するように（即ちエッジ４ａ' が軸ｙ' に関して位置Ｐ２に到達するようにスライド４を前進することによって）再度段18を制御する。その後、ブロックＣ−Ｉ' で識別される手順が前述した方法と類似の方法で実行され、ステップ数２乃至85で（即ち２と85間の各ＳＴＥＰ値で）スライド４をそれぞれ結果的に前進するために継続して反復される。検出器アレイ25から制御プロセッサ30へ出力される１以上の信号がブロックＥで予め定められたしきい値レベルを超えたことが決定されるこれらの任意の“ステップ”では、“ステップ”数を示す変数ＳＴＥＰ値がメモリ31に記憶され、信号はフレーム記憶装置Ｆ１のそれぞれの記憶ビン70に記憶される。例示により説明すると、サンプルスライド４のエッジ４ａ' がそれぞれのステップ２、16、20、85期間にそれぞれの位置Ｐ２、Ｐ16、Ｐ20、Ｐ85に位置付けられながら、検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号がブロックＥで予め定められたしきい値レベルを超えたことが決定されたと仮定すると、変数ＳＴＥＰの対応する値“２”、“16”、“20”、“85”はそれぞれブロックＧでメモリ31に記憶される。
【００５３】
ステップ番号86から170 を参照する。最初に図９および１０のブロックＢ−Ｉ' により示されている処理の実行期間に、変数ＳＴＥＰ値がブロックＨで値86に 到達しており、ステップ86として、エッジ４ａ' が位置Ｐ86に到達されるようにサンプルスライド４がブロックＢで再度距離（Ｗ１）だけ前進される。別のパルスビームがブロックＣでパルス源投光器３から発射されると仮定する。この場合、図１８のｃおよび図２３を見て理解されるように、両スリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''からのスリットイメージはサンプル４ａを照射し、図２３ではスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''により照射されている行Ｒ１とＲ86をそれぞれ示している。これはマスク14の一部分とサンプルスライド４の斜視図を示している図２０ｂでも認められ、ここではマスク14のスリット行14ｂと14ａからのイメージはスライド４のそれぞれの行Ｒ86とＲ１を照射する。図１８のｃと図２３で示されている位置から、ＳＴＥＰの値が１７０に等しい場合（即ちスライド４のフロントエッジ４ａ' が位置Ｐ170 に到達する場合）に対応する位置へのスライド４のそれぞれの前進では、ブロックＢのパルスビームの発射により、サンプルスライド４はスリットイメージグループ14ｃ''ではなく両スリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''からのスリットイメージにより照射される。マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''により照射される結果として生じた任意の蛍光放射はブロックＤで検出され、ブロックＥ−Ｉ' で示されている処理はその後、前述の方法と類似の方法で実行される。各ステップ番号86から170 では、検出器アレイ25により制御プロセッサ30へ出力された少なくとも１つの信号の振幅が、ブロックＥで予め定められたしきい値レベルよりも大きいことが決定されたと仮定すると、前述した方法と類似の方法で、ステップ数を識別する変数ＳＴＥＰの値はブロックＧでメモリ31中に記憶される。
【００５４】
サンプルスライド４がステップ170 を経て前進された後、ステップ171 としてスライド４はブロックＢで距離（Ｗ１）だけ再度前進され（それによってエッジ４ａ' は位置Ｐ171 へ到達し）別のパルスビームがブロックＣでパルス源投光器３から発射されると仮定すると、図１９のｄと図２０のｃと図２４で認められるように、サンプルスライド４は全ての３つのスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''により照射され、ここで図２０ｃはサンプルスライド４とマスク14の部分の斜視図を示している。特に、ステップ171 に対しては、行Ｒ１、Ｒ86、Ｒ171 は、パルスビームがブロックＣで発射された結果として、それぞれスリットイメージグループ14ｃ''、14ｂ''、14ａ''からのスリットイメージにより照射される（図２４参照）。マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''により照射された結果として生じる任意の蛍光放射はブロックＤで検出され、ブロックＥ−Ｉ' により示されたステップがその後、前述の方法と類似の方法で実行される。
【００５５】
172 から256 の各ステップ番号では、ブロックＣのパルスビーム発射によってサンプルスライド４はスリットイメージグループ14ａ''、14ｂ''、14ｃ''により照射される。マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''により照射された結果として生じる任意のマーカー蛍光放射はブロックＤで検出され、ブロックＥ−Ｉ' により示されたステップは前述の方法と類似の方法で実行される。これらの個々のステップ中に検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号の振幅がブロックＥで予め定められたしきい値レベルよりも大きいと決定されたと仮定すると、ステップ数を識別する変数ＳＴＥＰ値はブロックＧでメモリ31に記憶される。
【００５６】
サンプルスライド４がステップ256 を経て前進された後、ステップ257 としてサンプルスライド４がブロックＢで距離（Ｗ１）だけ再度進行され、別のパルスビームがブロックＣでパルス源投光器３から発射されたとすると、パルスビームによりサンプルスライド４はスリットによってスリットイメージグループ14ｂ''と14ｃ''のみから照射される。これは図１９のｂと図２５で認識されることができる。ステップ257 乃至241 を経るスライド４のそれぞれの前進では、マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ｂ''および14ｃ''により照射された結果として生じる任意のマーカー放射はブロックＤで検出され、検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号の振幅が予め定められたしきい値レベルを超えたとすると、ステップ数を識別するＳＴＥＰ値は前述した方法と類似の方法でメモリ31に記憶される。他のスリットイメージグループ14ａ''が段18の表面18' を照射して行われる任意の検出は前述したように制御プロセッサ30により無視される。
【００５７】
ステップ数342 から426 までのスライド４の前進に対しては、（パルス源投光器３がブロックＣで各ステップ数でパルスビームを発射したと仮定すると、）サンプルスライド４がスリットイメージビームグループ14ｃ' （および対応するスリットイメージグループ14ｃ''）のみにより照射される。これは図１９のｃと図２０のｄと図２６で認められることができ、ステップ数342 に対応する位置のサンプルスライド４を示している。ステップ数342 −426 では、マーカー40ａ−40ｃがこれらのスリットイメージグループ14ｃ''により照射された結果として生じる任意のマーカー蛍光放射はブロックＤで検出され、検出器アレイ25により出力された少なくとも１つの信号の振幅が予め定められたしきい値レベルを超えたとすると、ステップ数を示すＳＴＥＰ値は前述した方法と類似の方法でメモリ31に記憶される。他のスリットイメージグループ14ａ''と14ｂ''が段18の表面18' を照射して行われる任意の検出は前述した方法で制御プロセッサ30により無視される。
【００５８】
ブロックＩ' で、変数ＳＴＥＰが４２６を超えたことが決定された場合を参照する。制御プロセッサ30が変数ＳＴＥＰ値がブロックＩ' で４２６よりも大きいことを決定したとき、制御はブロックＪへ移り、このブロックＪで制御プロセッサ30はそれぞれの任意のステップ１乃至４２６に対してブロックＧで任意の情報が前もって記憶されているか否かを決定するためにメモリ31を検査する。制御プロセッサ30が、情報（即ち変数ＳＴＥＰの値）が任意のステップ数１乃至４２６でメモリ31に記憶されたことを決定したならば（ブロックＫで“Ｙ”によって示されている）、制御はブロックＫ１へ移行し、このブロックＫ１では制御プロセッサ30はサンプルスライド４を図１８のａと図２１に示されている位置へ再度位置させるように段18を制御する（ここではスライド４のフロントエッジ４ａ' は軸ｙ' に平行である）。制御はコネクタ３によりブロックＭ（図１１）へ移り、ここではさらに処理が以下説明する方法で実行される。
【００５９】
ブロックＫで制御プロセッサ30が、任意のステップ数１乃至４２６で前もってメモリ31に記憶されている情報がないと判定したならば（試験されているプロテインがサンプル４ａ内に存在しないことを示す）、制御はブロックＬ' に移り、ブロックＬ' では、他のタイプのプロテインの存在についてサンプル４をさらに試験することが所望であるならば、付加的なタイプの蛍光マーカーがサンプル４ａに付加されてもよい。
【００６０】
他のタイプのプロテインの存在についてサンプル４ａを試験し、付加的マーカーがサンプル４ａに付加されることが所望ではないならば（ブロックＬ' で“Ｎ”）、処理手順はブロックＬ２で終了される。
【００６１】
他のタイプのプロテインの存在についてサンプル４ａを試験することが所望であるならば（ブロックＬ' で“Ｙ”）、付加的な蛍光マーカーがブロックＬ１' でサンプル４ａに付加される。技術で知られているように、全部で２５のマーカーが１つのサンプルに含まれるから１以上のマーカーにより発生される蛍光放射は他のマーカーを励起するので、ブロックＬ１' でサンプル４ａに付加されるマーカーの数およびタイプは任意の選択された数およびタイプのマーカーであるが、好ましくは全部で２２までの付加的なマーカーが付加される。この説明の目的で、種々のタイプのプロテインの存在に対してサンプル４を試験することが所望され、図７および８で示されているリストから２２のマーカーがブロックＬ' でサンプル4 に付加され、これらのマーカーが前もってサンプル４に含まれているマーカー40ａ−40ｃとは異なると仮定する。
【００６２】
付加的なマーカーばブロックＬ１' でサンプル４ａに付加された後、制御はコネクタ３ａを経てブロックＡに戻り、ブロックＡでは図９および１０の初期スクリーニングモード処理手順が、試験されているプロテインがサンプル４ａに存在するか否かを決定するために再度行われる。これらの処理手順は前述した方法と類似の方法で実行され、したがってさらに詳細に説明しないが、サンプル４ａはブロックＬ１' でサンプル４に付加される付加的なマーカーを含んでいるので、サンプル４ａの照射に使用される波長はこれらの付加的なマーカーを“励起”することが知られている波長を含んでいることに注意すべきである（即ち、ブロックＣで光源投光器３から発射されたパルスビームは付加的なマーカーを“励起”するための波長を含んでいる）。
【００６３】
前述の説明を考慮して、“初期スクリーニングモード”処理手順はプロテイン（および癌細胞）がサンプル４ａに含まれているか否かについての決定を行うことを可能にすることが認識されることができる。サンプル４ａにプロテインが含まれていることの決定が行われた後（ブロックＫでイエス“Ｙ”により示されている）、“高解像度動作モード”処理が、サンプル４ａに含まれるプロテインの特別なタイプを識別することを可能にするために実行される。“高解像度動作モード”処理手順について以下説明する。
【００６４】
前述したように、制御プロセッサ30がブロックＫで、情報が任意のステップ数１乃至４２６でメモリ31に記憶されたことを決定したならば（１以上のプロテインがサンプル４ａに存在することを示している）、制御はブロックＫ１へ移り、このブロックＫ１では段18はサンプルスライド４を図１８のａと図２１により示されている位置へ再度位置させるように再度制御される。その後、制御はコネクタ３によりブロックＭ（図１１）へ移る。ブロックＭでは、所望ならば、対物レンズ16が、初期スクリーニングモード中に使用されたものよりも大きな拡大レベル（例えば１：１５の拡大比）を与える別の対物レンズで置換されてもよく、それによってより大きな解像度が検出器25により検出されるイメージのために与えられる。この説明のために、対物レンズ16はブロックＭで拡大レベルが増加した別の対物レンズと置換されると仮定する。
【００６５】
ブロックＭ後、制御はブロックＮへ移り、ブロックＮでは制御プロセッサ30はブロックＧで前もってメモリ31に記憶された変数ＳＴＥＰ値を検索する。その後、ブロックＯで、制御プロセッサ30はステップ値のリストを与えるため、ブロックＮで検索された値を増加する順序で分類するアルゴリズムを実行する。制御プロセッサ30により使用される分類アルゴリズムは増加する順序で値を分類する技術で知られた任意の適切なタイプのアルゴリズムであってもよい。
【００６６】
ブロックＰで、制御プロセッサ30はブロックＯで分類された値リストから最小の値を検索し、ブロックＱで制御プロセッサ30はブロックＰで検索された値により示されているステップ数だけ（即ち幅（Ｗ１）×ブロックＰで検索された値の積に等しい距離だけ）サンプルスライド４を前進するように段18を制御し、それによってブロックＰで検索された値に対応する段18上の位置にスライド４を位置させる。このようにして、初期スクリーニングモード中に１以上のプロテインを含むことが前もって決定されているサンプル４ａの第１の部分はサンプル４ａのこの部分に含まれるプロテインの特定のタイプを識別するために試験されてもよい。
【００６７】
ブロックＱ後、制御はブロックＲへ移り、ブロックＲでは、制御プロセッサ30はパルス源投光器３に選択された波長の単一のパルスビームを発射させるようにパルス源投光器３を制御する。例により説明すると、３つだけのマーカーがサンプルに含まれると仮定すると、ブロックＲで発射されたパルスビームはそれぞれのマーカーを蛍光発光させることが知られている３つの対応する波長を含んでいる。また例により、２２のマーカーがブロックＬ１' で前もってサンプル４ａに付加されていると仮定すると、ブロックＲで発射されたパルスビームはそれぞれのマーカーを蛍光発光させ特徴的な放射波長を放射させることが知られている２２の対応する波長を含んでいる。
【００６８】
ブロックＳで、制御プロセッサ30はブロックＲでパルス源投光器３により発射されたパルスビームが終了したときに開始するように（制御プロセッサ30の）タイマー30ｂを設定し、変数ＰＦは“１”に等しく設定される。その後、制御プロセッサ30が、タイマー30ｂがメモリ31に記憶されている変数Ｔp により特定された第１の予め定められた時間期間値に到達したことを決定したとき、制御はブロックＵへ移る。ブロックＵで、制御プロセッサ30は、第１の予め定められた時間期間が終了したときに開始する第２の予め定められた時間期間（“サンプリング期間”とも呼ぶ）に検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃをエネーブルするようにゲート検出器25に通報する。結果として、検出器アレイ25はゲートアレイ25ｃがエネーブルされながら検出器アレイ25により検出される任意の波長に対応する信号を制御プロセッサ30に出力する。前述したように、検出器アレイ25により出力される信号は検出器アレイ25により検出されるイメージ情報を表している。
【００６９】
好ましくは、変数Ｔp により特定された第１の予め定められた時間の期間の値とサンプリング期間は、ブロックＲで発射されたパルスビームに応答してサンプル４ａから放射された波長のピーク振幅が検出器アレイ25により検出されることができ（マーカー放射の特徴的な“ライフタイム”または減衰時間を考慮する）、対応する信号はサンプリング期間中に検出器アレイ25から出力されることができるようにされている。例により説明すると、本発明の好ましい実施形態にしたがって、第１の予め定められた時間の値は約１００ｐｓに等しく、マーカー放射の最小の破壊減衰が約１ｎｓであるとを仮定すると、“サンプリング期間”の長さも１００ｐｓである。また実施例では、マーカー放射の最小の減衰時間が約４ｎｓであることを想定すると、“サンプリング期間”の継続は好ましくは５００ｐｓである。ブロックＵでサンプリング期間中に検出されたマーカー放射波長に対応する信号部分を表す例示的な曲線は図２８ａで示されている。
【００７０】
検出器アレイ25がブロックＵで行単位で情報信号を制御プロセッサ30に出力した後、信号はＡ／Ｄ変換され、信号の振幅は前述した方法で予め定められたしきい値レベルと比較される。予め定められたしきい値レベルを超えないと判定された振幅を有する信号は制御プロセッサ30により無視され、予め定められたしきい値レベルを超えると判定された振幅を有する信号はフレーム記憶装置Ｆ１のそれぞれの記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。即ち、予め定められたしきい値レベルを超えると判定された振幅を有するそれぞれの各信号に対しては、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ１内の特定の記憶ビン70に記憶される。その後、変数ＰＦの値が“１”に等しく、ただ１つの単一パルスビームが高解像度モード中にパルス源投光器３から発射されていることを示しているので（ブロックＷでノ−“Ｎ”）、制御はブロックＸＸに移り、ここでは変数Ｔp として記憶される値は検索され、第１の更新された値を提供するために予め定められた量だけ増加される。第１の更新された値はその後変数Ｔp として記憶される。実施例では、本発明の好ましい実施形態にしたがって、変数Ｔp の値は第１の予め定められた時間の期間（即ち約１００ｐｓ）の値に等しい量だけブロックＸＸで増加され、第１の更新された値は２００に等しい。
【００７１】
制御はブロックＹＹへ移り、ブロックＹＹでは、制御プロセッサ30はパルス源投光器３を再度制御してサンプル４ａを照射するための別のパルスビームをパルス源投光器３を発射させる。その後、タイマー30ｂがパルスビームの発射が終了したときに開始するようにリセットされ（ブロックＹ１''）、変数ＰＦ値は“１”だけ増加される。その後、ブロックＴ−Ｗにより示されるステップは前述した方法と類似の方法で再度実行されるが、ただしブロックＵで、タイマー30ｂがブロックＸＸで前もって得られた第１の更新された値に（ブロックＴで）到達したことに応答して“サンプリング期間”（例えば少なくとも１００ｐｓ）の期間中に検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃがエネーブルされる点を除いてである。また、ブロックＵで検出器アレイ25により出力され、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有すると決定されている各それぞれの信号では、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ２内の特定の記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。これらの信号の１つを表す曲線の例示的な部分が図２８のｂに示されている。
【００７２】
先にパルスビームを発射した結果として信号がブロックＶにおいて記憶された後、変数ＰＦ値は“２”に等しいので（２つのパルスビームだけが高解像度の動作モード中に発射されることを示しており、即ちブロックＷで“Ｎ）、制御はブロックＷを経てブロックＸＸへ移る。ブロックＸＸで、変数Ｔp として最も最近記憶された値（即ち第１の更新された値）が検索され、第２の更新された値（例えば３００ｐｓ）を与えるために予め定められた時間値（例えば１００ｐｓ）に等しい量だけ増加される。第２の更新された値はその後、変数Ｔp として記憶される。その後、タイマー30ｂはパルスビームの発射が終了したときに開始するように再度リセットされ（ブロックＹ１''），ブロックＹ２''−Ｗにより示された処理手順は前述した方法と類似の方法で実行されるが、ただし、ブロックＵで、タイマー30ｂがブロックＸＸで特定された第２の更新された値（例えば３００ｐｓ）に（ブロックＴで）到達したことに応答して検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃがエネーブルされる点を除く。またブロックＵで検出器アレイ25により出力され、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有すると判定されている各信号では、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ３内の特定の記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。これらの信号の１つを表す曲線の例示的な部分が図２８のｃに示されている。
【００７３】
信号がブロックＶに記憶された後、ＰＦの値が“３”に等しい（３つのパルスビームが高解像度の動作モード中に発射されることを示しており、即ちブロックＷで“Ｎ）とを仮定すると、制御はブロックＷを経てブロックＸＸへ再度移行する。ブロックＸＸで、変数Ｔp の最も最近記憶された値（即ち第２の更新された値）が検索され、第３の更新された値（例えば４００ｐｓ）を与えるために第１の予め定められた長さの時間値（例えば１００ｐｓ）に等しい量だけ増加される。第３の更新された値はその後、変数Ｔp として記憶される。ブロックＹＹで、パルス源投光器３に別の（即ち第４の）パルスビームを発射されるようにパルス源投光器３を再度制御する。ブロックＹ１''で、タイマー30ｂはパルスビームの発射がブロックＹＹで終了したときに開始するように再度リセットされ，ブロックＹ２''で、ＰＦ値は“１”だけ値“４”へ増加される。制御プロセッサ30が、タイマー30ｂが第３の更新された値（例えば４００ｐｓ）に到達したことを決定したとき、制御プロセッサ30は検出器アレイ25のゲートアレイ25ｃを再度エネーブルする。またブロックＵで検出器アレイ25により出力され、予め定められたしきい値レベルを超えた振幅を有すると決定されている各それぞれの信号では、信号は信号に対応する波長を検出した放射検出器素子に対応するフレーム記憶装置Ｆ４内の特定の記憶ビン70に記憶される（ブロックＶ）。これらの信号の１つの部分を表す例示的な曲線が図２８のｄに示されている。
【００７４】
別の例として、図３２はサンプリング期間にわたって検出器アレイ25により検出されたときの種々のタイプのマーカーの例示的な放射応答プロフィールを合成的に示している。
【００７５】
制御プロセッサ30が変数ＰＦの値が“４”に等しいことを決定し、第４のパルスビームが高解像度動作モード中に発射されていることを示した後（ブロックＷで“Ｙ”）、制御はブロックＺへ移る。ブロックＺで、制御プロセッサ30はぞれぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70の対応するものから信号を検索し、検索された信号を使用して予め定められたアルゴリズムを行い、それぞれの減衰時定数を計算する。実施例では図２８のａ−ｄと図３１のｂを参照すると、１）フレーム記憶装置Ｆ１の第１の記憶ビン70ａが図２８のａに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶し、２）フレーム記憶装置Ｆ２の記憶ビン70ｂが図２８のｂに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶し、３）フレーム記憶装置Ｆ３の記憶ビン70ｃが図２８のｃに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶し、４）フレーム記憶装置下4 の記憶ビン70d が図２８のｄに示されている曲線と類似の曲線を有する信号を記憶していると仮定すると、制御プロセッサ30はこれらの信号を検索し、予め定められアルゴリズムでこれらを使用して、これらの信号に基づいて減衰時定数を計算する。それぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の他の対応する記憶ビン70に記憶された信号の減衰時定数を決定するために類似の処理が制御プロセッサ30により実行される。それぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の対応する記憶ビン70からの信号について計算された減衰時定数は表Ｔ２のそれぞれの記憶ビン74に記憶されている。実施例では、それぞれのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の記憶ビン70ａ−70ｄから検索された情報に基づいて計算された減衰時定数（ＴＣ）値は表Ｔ２の記憶ビン74ｄに記憶されている。
【００７６】
予め規定されたアルゴリズムは、信号情報に基づいて減衰時定数を計算するための任意の適切な既知のタイプのアルゴリズムであることに留意すべきである。
【００７７】
減衰時定数がブロックＺで計算された後、制御はコネクタ５を経て図１３のブロックＡＡに移行し、ここで本発明のスペクトル解析モードにしたがった処理手順が実行される。スペクトル解析モードにしたがって、ブロックＡＡで、制御プロセッサ30は、記憶ビン70の行71ａ−71ｎのうちそこに信号を記憶している行を決定するため（即ちこれらの信号はブロックＶで前もって記憶された）フレーム記憶装置Ｆ１の記憶ビン70を検査する。前述したように（および制御プロセッサにより知られているように）、記憶ビン70の各行71ａ−71ｎは特定の帯域に対応する。それにおいて、検出器アレイ25の放射検出器素子のそれぞれの行により検出される波長の特定の帯域内の波長を有する信号を記憶しており（便宜上、各行71ａ−71ｎはサンプル４ａに含まれるマーカー40により放射された特定の波長に対応するとを単に仮定する。）記憶ビン70の各行71ａ−71ｎも（行が対応する波長帯域内にある）１以上の基準マーカー放射波長値に対応し、これらの基準放射波長値として表Ｔ１の同一行（図７および８参照）内に位置する対応するマーカーにも対応する。このように、信号を含んでいることが決定された記憶ビン70のこれらの行71ａ−71ｎに対しては、制御プロセッサ30は記憶ビン70のこれらの行71ａ−71ｎ（およびしたがって記憶ビンと、これらの記憶ビンに記憶されている信号波長）を、表Ｔ１からの対応する１以上の基準マーカー放射波長値に相関する（ブロックＢＢ）。実施例では、制御プロセッサ30は、行71ａが波長４０５ｎｍに対応することを知っていると仮定すると、相関ステップは制御プロセッサ30により実行され、値４０５ｎｍを表Ｔ１からの基準放射波長値と比較し、それによってこの表中の一致した基準放射波長値を発見する。この例では、マーカーＩＮＤＯ１が４０５ｎｍの一致した基準放射波長値を有することが図７で認められる。
【００７８】
制御プロセッサ30が、記憶ビン70のそれぞれのこれらの行71ａ−71ｎ（およびこれらのビンに記憶されているそれぞれの信号波長）を、表Ｔ１の単一タイプのみのマーカーの基準放射波長に相関することを決定した場合（ブロックＣＣで “Ｎ”）、制御はコネクタ６を経てブロックＨＨへ移行し、ブロックＨＨでは、制御プロセッサ30は表Ｔ１からの波長値に関連するマーカーの名称を識別する情報を検索し、ディスプレイ32にマーカーの名称を表示する。前述の例では、行71ａが表Ｔ１からの４０５ｎｍの基準放射波長値（図７の列３を参照）に対応することを決定した後、制御プロセッサ30は表Ｔ１から“ＩＮＤＯ１”を特定する関連した情報を検索し、この情報をディスプレイ32上に示す。オペレータは与えられたマーカーの名称を関連するプロテインに関連付けて、サンプル４ａに存在するプロテインのタイプと、対応する癌細胞のタイプを決定する。
【００７９】
本発明の他の実施形態にしたがって、他の情報もディスプレイ32で与えられることに注意すべきである。実施例で、前述したように、マーカー名称を特定する情報に加えて、表Ｔ１はまたマーカーの名称に対応するプロテイン識別子名称を特定する情報を記憶していることが好ましい。本発明の別の実施形態にしたがって、表Ｔ１はまたこれらのプロテインのそれぞれ１つを発生する特定のタイプの癌細胞の識別子名称を特定する情報も記憶している。このように１実施形態では、制御プロセッサ30が、記憶ビン70のそれぞれのこれらの行71ａ−71ｎが表Ｔ１の単一タイプのみのマーカーの基準放射波長に相関することを決定した場合（ブロックＣＣで“Ｎ”）、ブロックＨＨで制御プロセッサ30は基準放射波長値に関連するプロテインおよび／または癌細胞の名称を特定する情報を検索し、この情報をディスプレイ32に示すためにディスプレイ32を制御する。
【００８０】
記憶ビン70のそれぞれの行71ａ−71ｎに対してが表Ｔ１からの１以上の単一タイプのマ−カが基準放射波長に対応することが決定された場合（ブロックＣＣで“Ｙ”）、記憶ビン70の行71ａ−71ｎが対応するマーカーを決定するための時間解析が実行される。実施例で、記憶ビン70の行71ａ−71ｎの１つがブロックＣＣで、表Ｔ１からの値５３３ｎｍに対応すると決定されてもよい。図７および８で分かるように、値５３３ｎｍは図７、８では複数回現れ、したがってカルシウムグリーンおよびＴＯＴＯー１のような単一のマーカーよりも多くのピーク放射波長値である。この場合、ブロックＣＣの実行により制御はブロックＤＤへ通過し、ブロックＤＤではスリットイメージによる照射に応答して蛍光放射を放射したマーカーを解像するための時間解析が開始される。ブロックＣＣのステップは任意の適切な表処理技術を使用して実行されてもよいことに注意すべきである。
【００８１】
時間解析にしたがって、制御プロセッサ30は表Ｔ１からの基準蛍光減衰時定数値を、表Ｔ１からの複数のマーカーに対応することがブロックＣＣで決定されたこれらの行71ａ−71ｎの記憶ビン70に対応する計算された蛍光減衰時定数値と比較する。前述したように、基準減衰時定数値は、サンプル４ａで使用される種々のタイプのマーカーの既知の減衰時定数値を規定する。種々のタイプのマーカーに関連した（表Ｔ１に記憶されている）基準時定数値の数の例が図７および８の列５で示されている。計算された減衰時定数値を、記憶ビン70に対応する基準減衰時定数値と比較することにより、これらの記憶ビン70に対応するマーカーと、スリットイメージによる照射に応答して蛍光放射を放射するマーカーが決定されることができる。したがって、１以上の特定のタイプのプロテインがサンプル４ａに存在することも決定され、対応する癌細胞のタイプもサンプル４ａに含まれることを示す。
【００８２】
図１３を再度参照して、時間解析をさらに詳細に説明する。ブロックＤＤで、制御プロセッサ30は（表Ｔ１からの）複数の単一タイプのマーカーの基準放射波長値に対応することがブロックＣＣで決定されたこれらの行71ａ−71ｎの記憶ビン70に対応する各減衰時定数値を検索する。各減衰時定数値はこれらの行71ａ−71ｎのそれぞれの記憶ビン70に対応する（表Ｔ２の）記憶ビン74から検索される。例により説明すると、ブロックＣＣで行71ａが表Ｔ１からの複数の単一タイプのマーカーの基準放射波長値に対応することが決定されたと仮定すると、ブロックＤＤで、行71ａに対応する（表Ｔ２の）記憶ビン74の行74ｂから減衰時定数値が検索される。
【００８３】
ブロックＤＤの実行後、制御はブロックＥＥへ移る。ブロックＥＥで、制御プロセッサ30は複数の単一タイプのマーカーに対応することがブロックＣＣで決定されている行71ａ−71ｎに対応する基準放射波長に対応した基準減衰時定数値を検索する。例として、前述の例では、制御プロセッサ30は表Ｔ１から行71ａが対応する基準放射波長に対応した基準減衰時定数値を検索する。前述したように、表Ｔ１に記憶されている少なくとも幾つかの基準減衰時定数が図７、８の列５で示されており、これらの基準減衰時定数に対応する基準放射波長値の例は図７、８の列１に示されている。
【００８４】
その後、制御はコネクタ７を経て図１４のブロックＦＦへ移行する。ブロックＦＦで、制御プロセッサ30はブロックＤＤで検索された各値をブロックＥＥで検索された各値と比較し、ブロックＤＤで検索された値がブロックＥＥで検索されたそれぞれの値の予め定められた範囲内であるか否かを決定する。本発明の１実施形態にしたがって、ブロックＦＦのステップは、ブロックＤＤで検索されたそれぞれの値がブロックＥＥで検索されたそれぞれの値の±１０％内であるか否かを決定するために実行される。
【００８５】
ブロックＦＦで“ノー”であるならば、情報はディスプレイ32で示されず、制御はブロックＧＧへ移行し、ブロックＧＧで方法が終了される。実施例では、ブロックＤＤで検索された値が１ｎｓおよび１．７ｎｓであり、ブロックＥＥで基準減衰時定数２．４ｎｓと３．４ｎｓが検索されたと仮定すると、ブロックＦＦのステップの動作により制御はブロックＧＧへ移行する。
【００８６】
ブロックＦＦにおいて、ブロックＤＤで前もって検索されたそれぞれの減衰時定数値がブロックＥＥで前に検索された１つの基準減衰時定数値の予め定められた範囲内であるならば（ブロックＦＦで“Ｙ”）、制御はブロックＨＨへ移行する、ブロックＨＨでは制御プロセッサ30はこの基準減衰時定数値に関連するマーカーの名称を特定する情報を検索し、ディスプレイ32上にマーカーの名称を示すようにディスプレイ32を制御する。その後、オペレータは示されたマーカー名称を関連するプロテインに関連付け、サンプル４ａ中に存在するプロテインのタイプと、対応する癌細胞のタイプを決定する。例として、ブロックＤＤで前もって検索された減衰時定数値が１ｎｓと１．７ｎｓであり、ブロックＥＥで１ｎｓと１．７ｎｓの基準減衰時定数値が検索されると仮定すると、ブロックＦＦのステップの実行により制御はブロックＨＨへ移り、ブロックＨＨでは、これらのそれぞれの減衰時定数値に関連するマーカーの名称がディスプレイ32で示される。また例として、ブロックＤＤで前もって検索された減衰時定数値が１ｎｓと１．７ｎｓであり、ブロックＥＥで２．７ｎｓと１．７ｎｓの基準減衰時定数値が検索されるとすると、ブロックＦＦのステップの実行により制御はブロックＨＨへ移行し、ブロックＨＨでは、値１．７ｎｓに対応するマーカーの名称（例えばＴＯＴＯ−１）だけがディスプレイ32で示される。
【００８７】
ブロックＨＨにより示されているステップは他の適切な実施形態にしたがって実行されてもよいことに注意すべきである。例により、前述したように、基準減衰時定数値とマーカー名称識別子を特定する情報に加えて、表Ｔ１はまたマーカー名称に対応するプロテイン識別子名称を特定する情報を記憶することが好ましい。別の実施形態によれば、表Ｔ１はまたそれぞれのこれらのプロテインを発生する特別なタイプの癌細胞の識別子名称を特定する情報も記憶してもよい。このように、ブロックＦＦで、ブロックＤＤで検索された１つの減衰時定数値がブロックＥＥで検索された基準減衰時定数値の予め定められた範囲内であることを決定した後、ブロックＨＨで制御プロセッサ30は、１以上のこれらの識別子名称をディスプレイ32上に示すため、基準減衰時定数値に関連する１以上のこれらの識別子名称を特定する情報を検索してもよい。
【００８８】
ブロックＨＨにより識別されるステップが実行された後、ブロックＩＩで、制御プロセッサ30は、ブロックＯで前もって得られた分類リストから検索された付加的なステップ数値（即ち変数ＳＴＥＰの値）が存在するか否かを決定する。ブロックＩＩで“イエス”であるならば、制御プロセッサ30はブロックＫＫでリストからこれらの値のうち次に小さい値を検索する。その後、ブロックＬＬで、制御プロセッサ30はサンプルスライド４を前進するように段18を制御し、それによってスライドのエッジ４ａ' は検索されたステップ数値に対応する位置に到達する。制御はコネクタ８を経て図１１のブロックＲへ移行し、ブロックＲでは前述したように方法が継続する。
【００８９】
ブロックＩＩで“ノー”ならば（ブロックＯで前もって分類されたリストから検索された値が存在しないことを示す）、制御はブロックＪＪへ移行し、ブロックＪＪで方法が終了される。
【００９０】
本発明の別の観点について説明する。前述したように、初期スクリーニングモード中において、サンプル４ａが完全に“スクリーン”された後、変数ＳＴＥＰ値が予め記憶され、マーカー放射波長が検出器アレイ25により検出されたこと、すなわち１以上のプロテインおよび対応する癌細胞がサンプル４ａに含まれることを示すか否かを決定するためにメモリ31はブロックＪで検査される（ブロックＫ）。また前述したように、サンプル４ａに含まれるマーカー40は典型的に対応する癌細胞の領域（即ちイメージングシステムに可視の領域）を実質上カバーする。このように、これらのマーカーの放射波長（即ちイメージ）を検出することにより、癌細胞の形態および大きさは決定されることができる。本発明のこの特徴にしたがって、サンプルスライド４が全ての４２６“ステップ”を前進し、１以上のプロテインがサンプル４ａに含まれていることを決定された後（ブロックＫ１の前に）、制御プロセッサ30は癌細胞のおおよその寸法（例えば面積）と形状を決定する処理を実行する。例として、制御プロセッサ30は（初期スクリーニングモード処理の実行結果として）信号を記憶しているフレーム記憶装置Ｆ１の記憶ビンの数を決定するためにフレーム記憶装置Ｆ１を検査する。制御プロセッサ30が検出器アレイ25の各放射検出器素子の表面領域（例えば５乃至１０ミクロン）を知っていると仮定すると、制御プロセッサは癌細胞のおおよその領域を決定するアルゴリズムを実行する。例示として、制御プロセッサ30は個々の放射検出器素子の表面面積の既知の値を、記憶された信号であると決定された記憶ビン70の数により乗算することによりアルゴリズムを実行して、癌細胞のおおよその面積を表す値を計算する。
【００９１】
その後、制御プロセッサ30は、ディスプレイ32を制御し、イメージングシステム11のオペレータに対して計算された値を与える、制御プロセッサ30はまた記憶ビンから信号を検索してもよく（即ち記憶され検出したイメージを検索する）、ディスプレイ32上にイメージを示し、それによってサンプル４ａに含まれている癌細胞の形状はオペレータにより観察されることができる。このステップはイメージが適切にスケールされるように適切なスケーリング係数を使用して実行されてもよい。
【００９２】
また、本発明にしたがって、既知のタイプの癌細胞のイメージを表す情報が対応するプロテインとマーカー情報に関連して表Ｔ１に記憶されてもよい。本発明のこの特徴にしたがって、検出器アレイ25により検出されたイメージは表Ｔ１に記憶された情報と比較され、比較されたイメージが実質上相互に類似しているか否かを決定する。このステップは任意の適切な光学的相関技術を使用して行われてもよい。比較されたイメージが実質上相互に類似していると決定されたならば、制御プロセッサ30は表Ｔ１から（検出されたイメージと実質上類似であると決定された）イメージを検索し、ディスプレイ32上に検索されたイメージを示すようにディスプレイ32を制御する。このステップは検出されたイメージと、イメージに対応する癌細胞の名称と、これらのイメージに対応する癌細胞、プロテインおよび／またはマーカーの名称等、他の適切な情報をディスプレイ32上に表示する行われてもよいことに注意すべきである。適切なスケール係数もこれらの処理中に使用されてもよい。
【００９３】
癌細胞の形状および／または寸法を決定するためのこれらの処理手順は好ましくはブロックＭの前に実行され、ブロックＭではシステムの解像度と拡大レベルが増加され、それによって対物レンズ16は１：１の拡大レベルを与えるが、他の実施形態では他の拡大レベルが使用されてもよい。これらの実施形態では、他の拡大レベルが癌細胞の領域と形状を決定する場合に考慮される（即ち適切なスケーリング係数が使用される）。
【００９４】
図２９を参照すると、例示的なブロック図60が示されており、サンプル４ａと、分子バイオロジ−ブロック52と、診断ブロック54と、ＣＰＵ30' および本発明のイメージングシステムの種々の光コンポーネント３−25ｃを表すＣＰＵ30' およびブロック50を含む本発明のイメージングシステム（“56”のラベルを付されている）とを含んでいる。本発明の前述の説明を考慮すると、イメージングシステムによりサンプル４ａで多数のマーカーを使用して癌に関連するプロテインの存在についてサンプル４ａを検査することができることが認識されることができる。これは前述の初期スクリーニングモード処理を使用して実現される。１以上の癌に関連するプロテインがサンプル４ａに含まれることが決定された後、本発明のスペクトルおよび時間解析にしたがった処理はＣＰＵ30' 内で実行され、それによってサンプル４ａに含まれるプロテインの特別なタイプが識別される。図２９のシステムはサンプル４ａに関するこれらおよびその他の決定が行われることを可能にするための人工的なインテリジェンス技術を使用する訓練可能な神経網ベースのシステムとして実施されてもよいことに注意すべきである。例として、本発明の時間／スペクトル解析中に識別されたプロテインのタイプに基づいて、（ブロック52で）前述の方法でプロテインを発生する癌細胞のタイプを決定することができ、また適切な分子バイオロジ−技術を使用して、プロテインを生成する（サンプル４ａからの）細胞組織のＤＮＡ内の特別な遺伝子に欠陥または異常があるか否かを決定することもできる。診断／勧告がその後、ブロック54で医療関係者により行われる。例えば、１以上の遺伝子に欠陥があることが決定されたとを仮定すると、これらの遺伝子を適切な化学的置換物で置換することが適切である。特定のタイプの癌細胞がサンプル４ａに含まれるプロテインの識別に基づいて識別されることができるので、本発明のイメージングシステムはガンが発達の早期の段階で検出されることを可能にする。例として、サンプル４ａ中のプロテインの識別は人間の染色体のブレークポイントを示すことができ、人間の２２の染色体の全てを同時にマッピングするためにさらに処理が実行されることを可能にし、人間のゲノムプログラムが加速されることを可能にする。
【００９５】
本発明を好ましい実施形態に関して特別に示し説明したが、形態および詳細の変化が本発明の技術的範囲を逸脱せずに行われてもよいことが当業者により理解されよう。例として、本発明の別の実施形態では、プリズム23は格子20の代わりに本発明のイメージングシステム中で使用されてもよい。また、本発明の方法はサンプル４ａを検査するため（図２および３の）イメージングシステム１' を使用するコンテキストで説明したが、適切なケースでは図１および２のイメージングシステム１が使用されてもよいことに注意すべきである。この場合、システム１は一度に（すなわち各“ステップ”で）サンプル４ａを単一波長でのみ照射するために使用され、それによってサンプル４ａがプロテインの存在について試験されることを可能にする。イメージングシステム１が使用される場合、本発明の方法は前述した方法と類似の方法で実行されるが、サンプル４ａが各“ステップ”で単一波長でのみ照射される点で異なっている。また、前述の種々の長さの時間（例えば第１および第２の予め定められた時間期間）と、本発明のイメージングシステムの種々のコンポーネントで前述した寸法（例えば幅（Ｗ）、（Ｗ１）、（Ｗ２）、長さ（Ｌ）等）は単なる例示であり、本発明を限定するものではない。また、サンプルスライド４を前進するステップはＣＰＵ30またはＣＰＵ30のオペレータにより制御されるように任意の適切な周波数で実行されてもよい。
【００９６】
さらに、前述したように、光源の投光器３から発射されたパルスの好ましい継続期間（パルス幅）は約１ｎｓであるが、応用可能な性能標準に基づいて他のパルス幅が使用されてもよい。例として、選択されたパルス幅は、１）サンプルスライド４が前進される選択された速度と、２）励起波長が変化される選択された速度と、および／または３）予測されたマーカー放射励起応答時間に依存している。パルス源投光器３のパルスレートもこれらを考慮して選択されてもよい。
【００９７】
さらに、サンプルスライド４がマスク14の各個々のスリットの幅（Ｗ１）に実質上等しい距離だけ各ステップで前進されるコンテキストについて本発明を説明したが、段18はスライド４を他の適切な距離だけ変位するように制御されてもよいことに注意すべきである。例として、スリットイメージグループ14ａ''−14ｃ''からの個々のスリットイメージによってサンプル４ａのさらに大きな領域を照 射させるため、対物レンズ16の拡大レベルがブロックＭにおいて増加されると仮定し、ここで各個々のスリットイメージが前述したよりも大きな幅を有すると、スライド４の前進ステップはこのさらに大きな幅に等しい距離だけスライド４を変位することにより実行されてもよい。さらに、スペクトルおよび時間解析を４つのパルスが各ステップでパルス源投光器３から発射されるコンテキストで説明したが、例えばサンプル４ａで使用されるマーカーの蛍光応答減衰時間期間に応じてて、このパルス発射数よりも多い或いは少ないパルスが発射されることも本発明の技術的範囲内であることに注意すべきである。
【００９８】
本発明のイメージングシステム１および１' は好ましくは走査方向では毎秒約１０００画素（検出器アレイ素子）の速度および断面走査方向では毎秒約２５６，０００画素の速度で検出器アレイ25により検出される波長を同時に評価する能力を有することにさらに注意すべきである。さらに、本発明のイメージングシステム１および１' は癌に関連するプロテインだけを検出し識別することに限定されない。これらのシステム１および１' はまた他の所望のタイプの物質および／または細胞の検出に使用されてもよい。
【００９９】
さらに、本発明は、スライド４でのみ使用することに限定されないことに注意すべきである。例として、不透明基体がスライド４の代わりに使用されてもよい。また、透明の基体が使用されるとを仮定すると、この透明基体を透過して蛍光材料を励起することも本発明の技術的範囲内である。例により、励起波長は蛍光マーカーを励起するために透明なスライドの下方の位置から与えられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施形態にしたがって構成されたイメージングシステムの図。
【図２】 本発明の１実施形態にしたがって構成されたイメージングシステムの図。
【図３】 図１および２で示されているコンポーネントを含んでいる本発明の別の実施形態にしたがって構成されたイメージングシステムの一部を示す図。
【図４】 図１および２が相互に関連している方法を示した説明図。
【図５】 図２および３が相互に関連している方法を示した説明図。
【図６】 サンプル４ａが配置されている例示的なサンプルスライド４と、仮想の行がサンプルスライド４上に重畳されているサンプルスライド４を示した図。
【図７】 図６のサンプル４ａで使用されてもよい種々の例示的なタイプの蛍光材料を識別し、これらの蛍光材料のさらに対応する“励起”波長、放射波長、減衰時定数を示している表の図。
【図８】 図６のサンプル４ａで使用されてもよい種々の例示的なタイプの蛍光材料を識別し、これらの蛍光材料のさらに対応する“励起”波長、放射波長、減衰時定数を示している表の図。
【図９】 本発明の方法の一部を示しているフロー図。
【図１０】 本発明の方法の一部を示しているフロー図。
【図１１】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１２】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１３】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１４】 本発明の方法の別の部分を示しているフロー図。
【図１５】 図１および２のイメージングシステムのレンズレットアレイ13を示した図。
【図１６】 マスク14を見下ろした斜視図から観察したときの図１および３のイメージングシステム部分のマスク14を示した図。
【図１７】 全て図１および図３のイメージングシステムのコンポーネントであり、図２および図３のイメージングシステムのコンポーネントである格子20、検出器アレイ25の表面25ａ、結像光学系22の斜視図と、種々の蛍光材料40ａ−40ｃとこれらの蛍光材料の例示的な放射波長を示している図。
【図１８】 図１および図３の段18に配置された図６のサンプルスライド４の側面と、図面全体を通じて段18の種々の位置に位置付けられているサンプルスライド４を照射するためイメージングシステム内で発生されたスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' とを示した図。
【図１９】 図１および図３の段18に配置された図６のサンプルスライド４の側面と、図面全体を通じて段18の種々の位置に位置付けられているサンプルスライド４を照射するためイメージングシステム内で発生されたスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' とを示した図。
【図２０】 図１６のマスク14の斜視図と、それぞれ図１８、図１９で示されているスライド４の位置に対応した位置のサンプルスライド４とを示した図。
【図２１】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２２】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２３】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２４】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２５】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２６】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２７】 サンプルスライド４と段18上を見下ろした斜視図から観察したときの図１８乃至図１９のサンプルスライド４および段18と、図１８乃至図１９のスリットイメージビーム14ａ' −14ｃ' がサンプルスライド４を照射した結果としてサンプルスライド４に現れたスリットイメージグループ14ａ”−14ｃ”とを示した図。
【図２８】 種々のサンプリング期間中に図１７の検出器アレイにより検出された放射波長に対応する信号の例示的な曲線を示した特性図。
【図２９】 （“56”のラベルを付された）本発明のイメージングシステムが図６のサンプル４ａに関する種々のタイプの医療データが得られることを可能にしている例示的なシステム60を示したブロック図。
【図３０】 図１７の検出器アレイ25の表面25ａの斜視図と、図１および図２のイメージングシステムおよび図２および図３のイメージングシステムのフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の斜視図。
【図３１】 本発明の方法にしたがって使用される情報を記憶している図２のイメージングシステム部分の表Ｔ１と、図３０のフレーム記憶装置Ｆ１−Ｆ４の斜視図と、本発明にしたがって計算されたマーカー放射減衰時定数値を記憶している図１および図２のイメージングシステムおよび図２および図３のイメージングシステムの表Ｔ２の斜視図。
【図３２】 例示的なマーカー放射応答プロフィール特性図。
Claims (5)
- サンプル中の有機物質の存在を検出し、少なくともあるタイプの有機物質は特定のタイプの蛍光材料と結合されるイメージングシステムにおいて、
複数のスリットイメージビームを使用して、少なくともサンプルの一部分を少なくとも１つの励起波長で照射し、１以上の蛍光材料にそれぞれの特徴的な波長を放射させる同調可能な励起光源と、
放射された特徴的な波長を検出するように配置され、検出された１つの放射された特徴的な波長に対応する信号を出力するために前記放射された特徴的な波長の検出に応答する光検出器アレイと、
出力ユーザインターフェイスと、
前記光検出器アレイの出力と、前記出力ユーザインターフェイスに結合され、前記検出器アレイにより出力された少なくとも１つの前記信号を受信するように応答し、それによって少なくとも１つの前記有機物質がサンプル内に存在するものとして識別するメッセージをユーザに与えるために前記出力ユーザインターフェイスを制御する制御プロセッサとを具備しているイメージングシステム。 - さらに、前記制御プロセッサと両方向で結合され、複数の基準波長値と、有機物質を識別する情報とを記憶し、各基準波長値は少なくともそれぞれの有機物質に対応しているデータテーブルと、
前記制御プロセッサと両方向で結合され、記憶ビンの複数のグループを含み、記憶ビンの各前記グループは前記データテーブルに記憶されている少なくとも１つの基準波長値に対応している記憶装置とをさらに具備しており、
前記制御プロセッサはまた、対応するそれぞれの記憶ビンに個々のこれらの信号を記憶するために、前記光検出器アレイにより出力された前記信号の受信にも応答し、前記制御プロセッサは、前記対応する１つの前記記憶ビンを含んでいる個々のグループを対応する１つの基準波長値およびデータテーブルに記憶された情報により識別される対応する１つの有機物質と相関させ、前記制御プロセッサはまた、対応する１つの有機物質がサンプル中に存在するものとして識別するメッセージをユーザへ与える出力ユーザインターフェースを制御する請求項１記載のイメージングシステム。 - さらに、前記制御プロセッサと両方向で結合され、複数の基準波長値と、有機物質を識別する情報とを記憶し、各基準波長値は少なくとも１つの有機物質に関連され、さらに基準減衰時定数値を記憶し、各基準減衰時定数値はそれぞれ１つの基準波長値とそれぞれ１つの有機物質に対応しているデータテーブルと、
前記制御プロセッサと両方向で結合され、記憶ビンの複数のグループを含み、記憶ビンの前記各グループは前記データテーブルに記憶されている少なくとも１つの基準波長値に対応している記憶装置とをさらに具備しており、
前記制御プロセッサはまた、対応する１つの記憶ビンに個々のこれらの信号を記憶するために、前記光検出器アレイにより出力された前記信号の受信に応答し、前記制御プロセッサはまた、記憶ビンに記憶されている各信号に基づいてそれぞれの放射減衰時定数値を計算し、前記制御プロセッサはまた、信号を記憶している前記記憶ビンの個々のグループが複数の有機物質に関連されるそれぞれ１つの前記基準波長値に対応するか否かを決定し、前記制御プロセッサはまた、計算された放射減衰時定数値を、対応する１つの基準減衰時定数値および対応する１つの有機物質と相関させるために、記憶ビンの個々のこれらのグループがそれぞれ１つのこれらの基準波長値に対応することの決定に応答し、前記制御プロセッサはまた、対応する１つの有機物質がサンプル中に存在するものとして識別するメッセージをユーザへ与える出力ユーザインターフェースを制御する請求項１記載のイメージングシステム。 - 前記光検出器アレイは放射検出素子の複数の行を有する放射感知性表面を含んでおり、前記イメージングシステムはさらに、予め定められた波長帯域内である前記放射された特徴的な波長の１つを、これらの予め定められた波長帯域に対応する放射検出器素子の特定の１つの前記行に導くための光誘導装置をさらに具備している請求項１乃至３のいずれか１項記載のイメージングシステム。
- 有機物質は対応する癌細胞のタイプに関連する種々のタイプのプロテインを含んでいる請求項１乃至３のいずれか１項記載のイメージングシステム。
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