JP4800623B2 - 生物成長プレートスキャナ用装填および排出システム - Google Patents

Description

本発明は、生物成長プレートを分析して食品試料、実験用試料等内の細菌または他の生物剤を検出および測定するための技術に関する。

生物学的安全性は近代社会における重大な関心事である。食品または他の材料内の生物汚染の試験は、食品の開発者および販売者にとって重要且つ時には義務要件になってきている。また生物試験を利用して医療患者から採取した血液試料などの実験用試料、実験目的に開発された実験用試料、および他のタイプの生物試料内の細菌または他の物質を識別する。様々な技術および装置を利用して生物試験を改善するとともに、生物試験プロセスを簡素化および標準化することができる。

具体的には多様な生物成長培地が開発されてきた。一例として生物成長プレートがミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ））（以下「スリーエム（３Ｍ）」）により開発された。生物成長プレートは商品名ペトリフィルム（ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ）プレートでスリーエム（３Ｍ）により販売されている。生物成長プレートを利用することにより、例えば好気性細菌、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）、大腸菌型、腸内細菌科、酵母菌、糸状菌、黄色ブドウ球菌、リステリア菌、カンピロバクター菌を始めとする、通常食品汚染に関連する細菌または他の生物剤の迅速な成長および検出を容易にすることができる。ペトリフィルム（ＰＥＲＴＩＦＩＬＭ）プレートまたは他の成長培地を利用することにより、食品試料の細菌試験を単純化することができる。

生物成長プレートを用いて細菌の存在を測定または識別することができるため、補正措置を行う（食品試験の場合）かまたは適正な診断を行う（医療用途の場合）ことができる。他の用途においては生物成長プレートを用いて例えば実験目的用の実験用試料内の細菌または生物剤を迅速に成長し得る。

生物スキャナとは生物成長プレート上の細菌コロニーまたは特定の生物剤の量を走査または計数するために用いる装置を指す。例えば食品試料または実験用試料を生物成長プレート上に置いて、その後そのプレートを培養室内に挿入することができる。培養後、生物成長プレートを生物スキャナ内に配置して細菌成長を自動検出および測定することができる。換言すれば生物スキャナは生物成長プレート上の細菌または他の生物剤の検出および測定を自動化することにより、人為ミスを低減することによって生物試験プロセスを改善する。

本発明は概して生物成長プレート用生物スキャナに関する。生物スキャナに生物成長プレートを挿入する。生物成長プレートを挿入すると、生物スキャナはプレートの画像を生成するとともに画像の分析を行う。例えば、生物スキャナにより行われる画像処理および分析ルーチンを用いて、多数の細菌コロニーなどの画像に現れる生物剤の量を計数あるいは判定することができる。このように生物スキャナは生物成長プレートの分析を自動化する。

生物スキャナは、スキャナによる生物成長プレートの取り扱いおよび分析を容易にする自動装填機構および自動排出機構を実現し得る。自動装填機構は成長プレートをスキャナ内に引き込んで成長プレートを走査位置に配置するように構成し得る。さらに生物スキャナは、利便性および空間要件のためにスキャナを異なる位置に選択的に配置可能にする多数配向載置台を含み得る。載置台は排出機構と協働して、分析後の生物成長プレートの排出用排出口の位置の選択を可能にし得る。

一実施形態において本発明は、開いて生物成長プレートを受け取り、閉じてプレートをスキャナ内に移動させる引出しを含む、生物成長プレート用生物スキャナを提供する。また生物スキャナは、プレートのスキャナ内への移動後に続いて引出しが閉じた時にプレートを一時的にスキャナ内のある場所に保持するクランプ、はさみ、固定レバー等などの装置を含む。生物スキャナは引出しが続いて開放された時に、装置によるプレートの放出後プレートをスキャナから除去するコンベアも含み得る。例えば引出しは生物スキャナのスキャナユニットの一部をなし、コンベアはスキャナの載置台内に収容し得る。

他の実施形態において本発明は、スキャナユニットと載置台とを含む生物成長プレート用生物スキャナを提供する。スキャナユニットは被走査生物成長プレートを受け取り、載置台は生物成長プレートが走査された後プレートを排出する。スキャナユニットおよび載置台を複数の異なる可能な位置で互いに結合可能であるように構成することができる。一例としてスキャナユニットは撮像装置とプロセッサとを収容し得る。さらにスキャナユニットは、開いてプレートを受け取り、閉じてプレートをスキャナユニット内に移動させる引出しを含み得る。載置台はプレートが走査された後、載置台内のスロットからプレートを排出するコンベアを含み得る。

更なる実施形態において本発明は、開いて生物成長プレートを受け取り、閉じてプレートをスキャナユニット内に移動させる引出しを含む生物成長プレート用生物スキャナを提供する。引出しはプレートが載る台と、台を昇降させる１つ以上のレバーと、を含み得る。さらに生物スキャナはスキャナ内のプラテンを含み、引出しを閉じるとレバーが台を上昇させてプレートをプラテンに隣接して位置決めするようになっている。

更なる実施形態において本発明は、被走査生物成長プレートを受け取るスキャナユニットと、生物成長プレートが走査された後プレートを排出する載置台と、を含み、スキャナユニットが複数の異なる可能な位置で載置台に位置決め可能である、生物成長プレートを走査する生物スキャナを提供する。

他の実施形態において本発明は、生物成長プレートを走査するスキャナユニットと、スキャナユニットを支持する台と、を含み、台およびスキャナユニットの一方が台およびスキャナユニットの他方に動作電力を配電するとともに、スキャナユニットが異なる位置で載置台上に位置決め可能である、生物成長プレートを走査する生物スキャナを提供する。

本発明は多数の利点を提供できる。例えば本発明は生物成長プレートを自動的に生物スキャナ内に挿入し、スキャナ内に適正に位置決めし、撮像あるいは走査して生物剤の量を識別または測定し、そして生物スキャナから排出できるようにする。具体的には本明細書に記載の構成は、確実に信頼性の高い撮像を生じるように生物成長プレートの挿入および位置決めを自動化できることにより、このような生物成長プレートの自動走査の完全性を向上することができる。生物スキャナからのプレートの排出の自動化もユーザに対するプロセスを単純化することができる。さらにまた載置台に対するスキャナユニットの位置を選択できるため、例えば各位置において載置台から生物スキャナユニットへまたは生物スキャナユニットから載置台へ動作電力を連続提供しつつ、生物スキャナを異なるレイアウトまたは空間制約を有する異なる実験環境に配置することができるため好都合である。

これらのおよび他の実施形態の更なる詳細は添付の図面と以下の説明とに記載されている。他の特徴と目的と利点とは明細書および図面からならびに請求の範囲から明らかになろう。

本発明は生物成長プレート用生物スキャナに関する。生物成長プレートを生物スキャナに提示すると、スキャナはプレートの画像を生成するとともに画像の分析を行って生物成長の分析を行う。

具体的にはスキャナはコロニー数などの画像に現れる細菌生物剤の量を測定あるいは定量し得る。このように生物スキャナは生物成長プレートの分析を自動化することにより、このような分析を改善するとともに人為ミスの可能性を低減する。

さらに生物スキャナは生物成長プレートの取り扱いを容易にする自動装填および排出システム、ならびに生物スキャナが異なる配向を取ることができるようにして、異なる空間制約およびレイアウト特性を示す様々な実験環境における配置および使用を容易にする複数位置載置台を搭載し得る。

本発明は様々な生物成長プレートに有用であり得る。例えば本発明は薄膜培養プレート装置、ペトリ皿培養プレート装置等など、生物剤の検出または測定を可能にし得る生物剤を成長させるための異なるプレート状装置に有用である。そのため用語「生物成長プレート」を本明細書では広義に用いて、スキャナによる生物剤の検出および測定を可能にする生物剤の成長に適した培地を指す。いくつかの実施形態において、例えばグラエスル（Ｇｒａｅｓｓｌｅ）らに付与された米国特許第５，５７３，９５０号明細書に記載されているように、生物成長プレートを複数のプレートを支持する容器に収容することができる。

図１は本発明の一実施形態による生物スキャナ１０の斜視図である。図示するように生物スキャナ１０は、生物成長プレートを受け取ってその成長プレートを走査および分析するために生物スキャナ１０内へ移動させる引出し１２を含んでいる。また生物スキャナ１０は生物成長プレートの分析後、成長プレートを排出することができる排出スロット１４を含んでいる。また生物スキャナ１０は表示画面1６などの他の特徴を含み、生物成長プレートの分析の進行または結果をユーザに表示し得る。代替的または追加的に、表示画面１６は引出し１２を介して生物スキャナ１０内に挿入されたプレートの画像をユーザに提示し得る。実施形態によっては表示された画像は光学的に拡大またはデジタルに拡大し得る。

図１にさらに示すように生物スキャナ１０は２部構成を有し得る。具体的には生物スキャナ１０はスキャナユニット１８と載置台１９とを有し得る。スキャナユニット１８は載置台１９上に載置されているとともに、以下に説明するように載置台に対して複数の配向を取り得る。図１の例においてスキャナユニット１８は引出し１２を含み、引出し１２はスキャナユニット１８から外側に延出して生物成長プレートを受け取りスキャナユニット１８内に後退して生物成長プレートを分析のためにスキャナ１０内に配置する。

またスキャナユニット１８は、生物成長プレートを走査して挿入されたプレートの画像生成する撮像装置を収容している。さらにスキャナユニット１８は走査画像の分析を行って例えばプレート内の生物剤のレベルを判定するプロセッサを収容し得る。例えば引出し１２を介して生物成長プレートが挿入されると、プレートはスキャナユニット１８内に収容されているプラテンに隣接して位置決めされる。プレートがスキャナユニット１８内に、例えばプラテンに隣接して位置決めされると成長プレートの画像を取り込むことができる。そして続いて引出し１２を開放するとプレートは載置台１９内に降下して排出スロット１４を介して排出される。

載置台１９はプレートを排出スロット１４を介して生物スキャナ１０から排出するコンベヤーを収容している。生物成長プレートが引出し１２内に挿入され、スキャナユニット１８内に移動され、走査された後、生物成長プレートは載置台１９内に降下し、そこで移動ベルトなどの水平コンベヤーがスロット１４を介してプレートを排出する。スキャナ１０のスキャナユニット１８上の表示画面１６は被走査プレートの分析結果を表示し得る。

図２は生物スキャナ１０の他の斜視図である。図２に示すように引出し１２は生物スキャナ１０から外側に延出して生物成長プレート２０を受け取る。図示のように引出し１２はプレート２０が載る台２２と、スキャナ１０内でのプレート２０の正確な位置決めを容易にする１組のカムレバー２４と、を含む。生物成長プレート２０を台２２上に配置すると、引出し１２はスキャナユニット１８内に後退して生物成長プレートを走査位置、例えば生物成長プレートが光学的に走査される位置に配置する。

図３および４は例示的生物成長プレート２０の平面図である。一例として適当な成長プレート２０は、商品名ペトリフィルム（ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ）プレートでスリーエム（３Ｍ）により販売されている生物成長プレートを含み得る。代替的には生物成長プレート２０は、特定の細菌または他の生物剤を成長させる他の生物成長プレートを含み得る。生物成長プレート２０は、例えば好気性細菌、大腸菌、大腸菌型、腸内細菌科、酵母菌、糸状菌、黄色ブドウ球菌、リステリア菌、およびカンピロバクター菌等を始めとする細菌または他の生物剤の迅速な成長および検出を容易にし得る。ペトリフィルム（ＰＥＴＲＩＦＩＬＭ）プレートまたは他の成長プレートは食品試料の細菌試験を単純化することができる。また本明細書において概説するように、生物スキャナ１０は生物成長プレート２０に関する走査結果のプロセスを自動化し、例えばプレートの画像上の細菌コロニーを計数することによりこのような試験をさらに単純化することができる。

図３に示すように生物成長プレート２０Ａは成長エリア３０を画定している。場合によって成長エリア３０は平坦面または凹状ウエルであり得る。細菌コロニー数に関して、プレート２０Ａ内で試験されている所与の試料が許容可能か否かの判定は単位面積当たりの細菌コロニーの数による。従ってスキャナ１０はプレート２０Ａ上の単位面積あたりの細菌コロニーの量を定量するとともに、その量または「数」を閾値と比較し得る。生物成長プレート２０Ａの表面は、１つ以上のタイプの細菌または他の生物剤の迅速な成長を容易にするように構成された１つ以上の成長促進剤を含み得る。

生物成長プレート２０Ａの表面上に被験材料の試料（概して液状の）を配置した後、プレート２０Ａを培養室（図示せず）に挿入することができる。培養室において、図４の生物成長プレート２０Ｂに示すように、成長プレート２０により成長する細菌コロニーまたは他の生物剤が出現する。コロニー（生物成長プレート２０Ｂ上の様々なドットで表される）はプレート２０Ｂ上に異なる色で出現し、スキャナ１０による自動検出を容易化且つ向上させる。

ある場合には生物成長プレート２０は、所与のプレートにより成長および試験されている生物剤のタイプを識別するための、または品質保証のためのプレートのメーカーを識別するための識別（ＩＤ）記号を含み得る。さらにまたＩＤ記号の検出および解析を生物スキャナ１０内で自動化し得る。例えば生物スキャナ１０内のプロセッサは異なる画像処理ルーチンまたは計数アルゴリズムを実施して、ＩＤ記号により識別されるような異なるタイプの成長プレート上で成長する異なるタイプの細菌コロニーを計数する。

図５は生物スキャナ１０の内部動作を図示する概念ブロック図である。図５に図示するように生物成長プレート２０は生物スキャナ１０内で引出し１２（図５には図示せず）の台２２上に位置決めされる。つまり生物スキャナ１０のスキャナユニット１８内では、台２２は生物成長プレート２０を上昇させて成長プレートをプラテン５２に隣接して位置決めする。換言すれば生物スキャナ１０のスキャナユニット１８の内部では、生物成長プレート２０は台２２とプラテン５２との間に挟持されている。プラテン５２は生物成長プレート２０を走査するための撮像装置５４による発光に対する焦点面を画定し得る。従ってプラテン５２は光学的に透明であり成長プレート２０の表面への発光の透過を可能にする。場合によっては台２２が第１のプラテンを含み、プラテン５２が生物スキャナ１０内の第２のプラテンを含み得る。その場合、プレートを２つのプラテン間に例えばサンドイッチ状構成で位置決めすることにより撮像中のプレートの両側の照明を容易にすることが望ましい。

撮像装置５４は、成長プレート２０にわたって発光を走査するとともに反射または透過発光を取り込んで画像を形成することにより生物成長プレート２０の画像を生成する。実施形態によっては、撮像装置５４を照明サブシステムおよび画像取込サブシステムを始めとする個々の部品の集合により形成し得る。照明サブシステムは、ランプ、発光ダイオード等などの様々な発光源の形状を取り得る。画像取込サブシステムは反射または透過発光を受け取るラインまたはエリアカメラの形状を取り得る。

プロセッサ５６は照明および画像取込プロセスを制御し、取り込み画像を処理して生成画像に基づいてプレート２０内の生物剤の量を識別または測定する。例えば撮像装置５４は、生物成長プレート２０の１つ以上のデジタル画像を生成して、そのデジタル画像を分析するためにプロセッサ５６に提供するカメラを含み得る。プロセッサ５６は細菌コロニー数などの結果を生成するとともに、その結果を例えば表示画面１６（図１）を駆動して結果を表示することによりユーザに提示する。さらにプロセッサ５６はプレート２０上のＩＤ記号を識別して、使用中のプレートタイプに基づいて適当な画像処理ルーチンおよび生物分析アルゴリズムを選択し得る。例えば細菌コロニーまたは他の生物剤の計数は、異なるタイプのプレート、例えば異なるタイプの細菌を成長させるのに用いられるプレートに対して様々に行うことができる。

一例示的実施形態において台２２は第１のプラテンを含み、第１のプラテンは赤色、緑色および青色（ＲＧＢ）照明ＬＥＤを組み込み得る３色照明システムによって生物成長プレート２０に背面照明を提供する。この場合ＲＧＢ ＬＥＤは、台２２に側面照明を提供することにより台２２上にある生物成長プレート２０に背面照明を提供し得る。さらに同様なＲＧＢ照明ＬＥＤを用いてプラテン５２の上面照明を提供し得る。前面照明はプラテン５２を介して生物成長プレート２０に配光することができる。そのため台２２およびプラテン５２は共同で、生物成長プレート２０に前面および背面照明を提供するのに用いられる照明室を形成する。

照明すると、撮像装置５４は生物成長プレート２０の１つ以上の画像を取り込むとともに、その画像を分析のためにプロセッサ５６に提供する。一例において撮像装置５４は、生物成長プレート２０の単色画像を取り込む単色撮像装置を含んでいる。例えば生物成長プレート２０は１つ以上の赤色ＬＥＤにより照明され、その時点で撮像装置５４は第１の画像を生成する。その後生物成長プレート２０は１つ以上の緑色ＬＥＤにより照明され、その時点で撮像装置５４は第２の画像を生成する。最後に生物成長プレート２０は１つ以上の青色ＬＥＤにより照明され、その時点で撮像装置５４は第３の画像を生成する。

プロセッサ５６は３つの異なる単色画像を受け取り、その後個々の画像に関する分析を行って細菌コロニー数を生成する。単色撮像装置５４を用いて１つ以上の別々の単色画像を生成することで、各色に対する画像解像度を向上すると同時に撮像装置５４に関連する導入コストを削減し得る。視認または分析目的のために異なる画像をプロセッサ５６により合成することができる。代替的または追加的にプロセッサ５６は個々の色での照明中に得られた個々の画像を分析し得る。

実施形態によっては、スキャナ１０は異なる画像処理プロファイルに従って異なる生物成長プレート２０の画像を処理し得る。画像処理プロファイルは、ユーザ入力またはスキャナ１０に提示される生物成長プレート２０のタイプの識別に基づいて選択し得る。画像処理プロファイルは、特定のプレートタイプの画像を取り込むための照明強度、露光継続時間、および色などの特定の画像取込条件を指定し得る。こうしてスキャナは、異なる生物成長プレート２０の画像を処理する際に異なる照明条件を始めとする異なる画像取込条件を適用し得る。

例証として生物成長プレート２０のタイプによっては特定の色、強度および継続時間の照明を必要とする場合がある。さらに生物成長プレート２０によっては両方ではなく前面または背面照明しか必要としない場合がある。例えば好気性細菌数プレートは前面照明且つ赤色などの単一色のみによる照明しか必要としない。また大腸菌／大腸菌型プレートは背面照明且つ赤色と青色照明の組み合わせしか必要としない。同様に特定の強度レベルおよび継続時間が適正であり得る。これらの理由で画像処理プロファイルにより指定された画像取込条件に応じて照明を制御し得る。

プレート２０を生物スキャナ１０により走査した後、台２２は移動してプレート２０を載置台１９に収容されたコンベア５８上に放出する。具体的には引出し１２（図５には図示せず）が再開して台２２を生物スキャナ１０のスキャナユニット１８から引き出す。しかしこの時点でプレート２０を例えばクランプ、はさみ、固定レバー、または以下により詳細に説明する他の装置により一時的に適正な場所に保持し得る。その結果その後台２２がスキャナユニット１８から移動しても、プレート２０はプラテン５２に隣接した場所から移動しない。その代わり台２２が移動してしまうと、プレート２０を一時的にプラテン５２に隣接して保持している装置（図５には図示せず）はプレート２０を放出して載置台１９のコンベア５８上に落下させることができる。コンベア５８は生物成長プレート２０をスロット１４（図１）を介して生物スキャナ１０の載置台１９から排出する。

図６Ａ〜６Ｃは、引出し１２が生物スキャナ１０内へ移動して生物成長プレート２０を生物スキャナ１０内の所望の場所に上昇させる動作を共同して図示する断面側面図である。具体的には引出し１２がスキャナユニット１８から横方向に外側に移動して開くことにより、ユーザが台２２上に置いた生物プレート２０を受け取る。そして引出し１２はスキャナユニット１８内に後退して生物成長プレート２０を走査位置に配置する。モータまたは他の適当な機械的制御機構を用いて引出し１２を作動させ、横方向に移動させて引出し１２を開閉することができる。引出し１２を開放するには、ユーザは引出しを内側に押すまたはスキャナユニット１８上の排出ボタン（図示せず）を押下する。同様に引出し１２を閉鎖するには、ユーザは再度引出しを内側に押すまたは排出ボタンを押下する。いずれの場合も引出し１２を、ユーザが引出しに対して内側におよびスキャナユニット１８の方向に加えられる力を感知するスイッチに連結し得る。モータまたは他の機械的制御機構はドアを自動的に開閉するスイッチに応答し得る。

引出し１２はレバー２４Ａおよび２４Ｂまたは他の適当な結合機構を介してスライド式カートリッジ６２上に載置された台２２を含んでいる。そのスライド式カートリッジ６２は引出し１２の横方向の移動を生じるモータ（図示せず）に結合し得る。一例としてモータはリードスクリューまたは滑車装置などの様々な機械的伝動装置を介してスライド式カートリッジ６２を駆動し得る。ばね６４等を用いることにより台２２にスプリングバイアスを付加することができる。図６Ａおよび６Ｂに図示するように引出し１２は生物スキャナ１０内へ横方向に移動する。図６Ｂに示すようにこの横方向の移動（矢印により図示する）により台２２の前縁６３は止め具６６と当接する。

台２２が止め具６６と当接すると、台２２のさらなる横方向の移動が防止されて、スライド式カートリッジ６２と台２２との間の相対的な移動が台２２を上昇させるようになっている。つまりスライド式カートリッジ６２の更なる横方向の（図６Ｂに図示した位置から図６Ｃに図示した位置への）移動によってレバー２４が枢動することにより、台２２をプラテン５２に隣接した場所へ上昇させる。換言すれば台２２の上昇がプレート２０をスキャナ１０内の所望の場所に、すなわちプラテン５２に隣接して配置し、そこで分析用のプレート２０の画像を取り込むことができる。

レバー２４は台のほぼ四隅付近で接続し得るか、またはより多いまたは少ない数のレバーを用い得る。いずれの場合も、台２２が完全に上昇するとスライド式カートリッジ６２の横方向の移動が抑制されるように、レバー２４を一横方向にのみ昇降するように構成することができる。さらに台２２が生物成長プレート２０をこの所望の場所に上昇させると、プレートばね６４は収縮してプレート２０をプラテン５２にさらに付勢し得る。この時点で生物成長プレート２０の１つ以上の画像を走査するとともに処理し、その後分析用に用いてプレート２０上で成長した生物剤の量を判定することができる。

図７Ａ〜７Ｃは、引出し１２の生物スキャナ１０内への移動およびその後の引出し１２の生物スキャナ１０からの排出を図示する更なる例示的断面側面図である。図７Ａ〜７Ｃに図示するように生物スキャナ１０はプレート２０Ｃをプラテン５２に隣接した場所に一時的に保持する装置７２を含んでいる。図７Ａに示すように、引出し１２はスキャナ内に横方向に移動してプレート２０Ｃを撮像できる場所に移動させる。図７Ｂは、引出し１２がスキャナユニット１８内に移動してプレート２０Ｃを位置決めした状態の生物スキャナ１０を示す。この場合台２２は撮像が生じ得る所望の場所に、すなわちプラテン５２に隣接した場所にプレート２０Ｃを上昇させている。

図７Ａ〜７Ｃの例において装置７２は、プレート２０Ｃをプラテン５２に隣接した場所に一時的に保持するクランプ、はさみ、固定レバー等を含んでいる。従ってその後引出し１２が開放されたときに（図７Ｃに図示するように）、装置７２はプレート２０Ｃを同じ場所で一時的に保持するため、プレートが引出し１２と一緒にスキャナユニット１８から引き出されることはない。換言すればその後引出し１２が開放されると、プレート２０Ｃは台２２上に残らない。その代わりに引出しがその後開放されたときに、装置７２がプレート２０Ｃをプラテン５２に隣接した場所に一時的に保持する。そして引出し１２が十分に開放して成長プレート２０Ｃの下方の領域を空にすると、装置７２はプレート２０Ｃを放出し、プレート２０Ｃは生物スキャナ１０の載置台１９内に収容されたモータ駆動コンベア５８上に落下する。

コンベア５８は生物成長プレート２０Ｃを移動させて載置台１９内の排出スロット１４を介して生物スキャナ１０から排出する。引出し１２がスキャナユニット１８から外側に突出して生物成長プレート２０Ｃがスロット１４から排出されると、他の生物成長プレート２０Ｄを引出し１２の台２２上に挿入して生物スキャナ１０内に移動させることができる。このように他の生物成長プレート２０を生物スキャナ１０内に挿入し、スキャナユニット１８内に適正に位置決めし、撮像あるいは走査して生物剤の量を識別または測定し、その後生物スキャナ１０から排出することができる。本明細書に記載のスキャナ１０の構成は、確実に信頼性の高い撮像を生じてユーザの便宜を図ることができるように生物成長プレートの挿入、位置決め、および排出を自動化することにより、このような生物成長プレートの自動化走査の完全性を向上させる。

図８Ａおよび８Ｂは本発明の他の実施形態による生物スキャナ１０のさらなる斜視図である。この場合も生物スキャナ１０は、生物成長プレートを受け取るとともにプレートを生物スキャナ１０内に移動することができる引出し１２を含んでいる。また生物スキャナ１０は分析後プレート２０を排出することができる排出スロット１４を含んでいる。例えばスキャナユニット１８内での生物成長プレート２０の分析後、本明細書に概説するようにプレート２０は放出されて穴８５を通って載置台１９内に落下する。載置台１９内に収容されたコンベア（図８Ａおよび８Ｂには図示せず）はその後排出スロット１４を介してプレート２０を排出することができる。また生物スキャナ１０は図８Ａおよび８Ｂにさらに示すように生物プレートの分析をユーザに表示する表示画面１６などの他の特徴を含み得る。

図８Ａおよび８Ｂに図示した実施形態において、生物スキャナ１０のスキャナユニット１８と載置台１９とは互いに取り外し可能である。さらにまた生物スキャナ１０のスキャナユニット１８および載置台１９は、互いに対して回転可能である点で再構成可能である。換言すればスキャナユニット１８および載置台１９は複数の異なる位置の１つで互いに取り付け可能である。従ってスキャナユニット１８の引出し１２および載置台１９の排出スロット１４を生物スキャナ１０の共通側に沿って位置決め（図８Ａに図示するように）することが可能であり、または代替的にスキャナユニット１８の引出し１２および載置台１９の排出スロット１４を生物スキャナ１０の共通側にはないように位置決め（図８Ｂに図示するように）することができる。この再構成性により生物スキャナ１０を異なる空間制約およびレイアウト問題を有する異なる実験環境に配置することができる。

スキャナユニット１８を異なる相対位置での載置台１９への取り付けを容易にするために、スキャナユニット１８は載置台１９に形成されたソケット８４と噛合するピン８２を含み得る。代替的には載置台１９がピン８２を含み、スキャナユニット１８にソケット８４を形成し得る。本明細書に用いるように用語「ソケット」は様々な穴、レセプタクルまたはピンと係合可能な他の雌端子構造を指す。本明細書で用いるように用語「ピン」は、様々なペグ、ピン、プラグ、突起またはソケットと係合可能な他の雄端子構造を指す。ピンおよびソケット８２、８４は載置台１９とスキャナユニット１８との間の電力伝達用電気的インターフェースを形成する。例えばスキャナユニット１８は載置台１９に動作電力を提供し得る。代替的には載置台１９はピンおよびソケット８２、８４を介してスキャナユニット１８に動作電力を提供し得る。実施形態によってはピンおよびソケット８２、８４は制御または状態信号を伝達して、例えば載置台１９内のコンベアの動作を制御する。電気的接続の提供に加えて、ピンおよびソケット８２、８４はスキャナユニット１８と載置台１９との間の機械的位置決め、配列および位置合わせを提供し得る。

他の協働係合ハードウェアをピンおよびソケットの代わりに設け得る。いずれの場合も載置台１９の共通側に沿った任意の２つのソケット８４間の距離とスキャナユニット１８の共通側に沿った任意の２つのピン１８間の距離は実質的に同じである。従ってスキャナユニットと載置台とが図８Ａに示すような第１の位置で互いに結合した時、スキャナユニット１８のピン８２Ａおよび８２Ｂは載置台１９のソケット８４Ａおよび８４Ｂと噛合することが可能であり、または代替的にスキャナユニットと載置台とが図８Ｂに示すような第２の位置で互いに結合した時、スキャナユニット１８のピン８２Ａおよび８２Ｂは載置台１９のソケット８４Ｂおよび８４Ｃと噛合することができる。図８Ａおよび８Ｂに示した載置配置によりスキャナユニット１８は４つの異なる位置間で３６０度（隣接位置間で９０度）回転することができる。

いくつかの実施形態においてスキャナユニット１８および載置台１９は別々の電源、例えば別々の電池または別々の交流電源コードを有し得る。代替的には１つの電源または電源コードを用い得る。後者の場合、１本以上のピン８２および１個以上のソケット８４は、スキャナユニット１８を載置台１９に電気的に結合してスキャナユニット１８と載置台１９との間の電流の搬送を容易にする電気的コネクタを含み得る。さらに実施形態によってはスキャナユニット１８と載置台１９との間で制御信号を搬送し、例えばプレートが排出されたときの載置台１９内のコンベアのオン／オフ切り替えを制御し得る。代替的には載置台１９内のコンベアは実質的に電力が供給されている間中、オン／オフ切り替えによる制御なしに走行し得る。

一実施形態において１本以上のピン８２は、電流の搬送を容易にする電気的インターフェースおよび制御信号の搬送を容易にする信号搬送インターフェースの両方を提供する意味で「アクティブ」であり得る。各ソケット８４はアクティブピンまたは電気的インターフェースを含まないパッシブピンのうちの１本のいずれかに結合するように構成し得る。このように各部１８、１９の相対的位置決めに関係なくスキャナユニット１８と載置台１９との間で電流および制御信号を搬送することができる。例えば内部または外部コード、配線等を始めとして多数の他のタイプの電気的および制御信号接続を用いることもできる。

図９Ａおよび図９Ｂは載置台および生物スキャナのスキャナユニットに対する例示的電気的結合構成を図示する。具体的には図９Ａは載置台１９の平面図を提供し、図９Ｂはスキャナユニット１８の底面図を提供する。ダイオード整流ブリッジ８６および他の電気的結合ハードウェアは、例示的電気的結合構成を示す図９Ａに機能的に示されている。動作中スキャナユニット１８が載置台１９上に配置されると、ソケットまたはピン８４Ａ〜８４Ｄは載置台上の相補的なソケットまたはピン８２Ａ〜８２Ｄと係合する。図示のためスキャナユニット１８がソケット８４を含み載置台１９がピン８２を含むものとする。

スキャナユニット１８が載置台１９に配置されるとピン８２はソケット８４と係合する。実施形態によってはソケット８４は、ピン８２との導電係合用のばね押し電気接点か、ピン８２を電気的に絶縁する絶縁面かのいずれかを画定し得る。図９Ｂの例ではスキャナユニットは電気接点を有する第１のソケット８４Ａと、絶縁面を有する第２のソケット８４Ｂと、絶縁面を有する第３のソケット８４Ｃと、電気接点を有する第４のソケット８４Ｄと、を含む。従って載置台１９からの２本のピン８２は、載置台に対するスキャナユニット１８の配向によってはソケット８４Ａ、８４Ｄに電気的に結合されている。具体的にはピン８２Ａまたは８２Ｂのいずれかが、スキャナユニット１０の対角線の反対側の角部に載置されたソケット８４Ａまたは８４Ｄの一方に結合されている。同様にピン８２Ｃまたは８２Ｄのいずれかがソケット８４Ａまたは８４Ｄの一方に結合されている。このようにピン８２Ａ、８２Ｂの一方が電気的に結合され他方が電気的に絶縁されている一方、ピン８２Ｃ、８２Ｄの一方が電気的に結合され他方が電気的に絶縁されている。ソケット８４Ｂ、８４Ｃ内の絶縁面は２本の使用していないピン８２がスキャナ１０の筐体または他の面に短絡するのを防止する役目を果たす。

ダイオード整流ブリッジ８６は、載置台およびスキャナユニットの配向に関係なく、載置台１９からスキャナユニット１８内の電子部品に、またはその逆に安定電源を配電する役目を果たす。図９Ａに示すように、ダイオード整流ブリッジ８６の対向端子８７、８９は載置台１９内に収容されたモータ９１の両端に結合されている。モータ９１は載置台１９内のコンベアを駆動する。ダイオード整流ブリッジ８６の端子９３はピン８２Ａ、８２Ｂに結合され、そのうちの一方はスキャナユニット１８内の導電性ソケット８４Ａ、８４Ｄに結合されている。ダイオード整流ブリッジ８６の端子９５はピン８２Ｃ、８２Ｄに結合され、そのうちの一方はスキャナユニット１８内の導電性ソケット８４Ａ、８４Ｄに結合されている。このように導電性ソケット８４Ａ、８４Ｄは、載置台に対するスキャナユニット１８の配向に関係なく載置台１９から一定の電源を受ける。代替的には導電性ピン８２Ｃ、８２Ｄはスキャナユニット１８から一定の電源を受ける。

図１０Ａおよび図１０Ｂは生物スキャナ１０の載置台１９およびスキャナユニット１８に対する他の例示的電気的結合構成を図示する。図１０Ａおよび１０Ｂの例において、スキャナユニット１８内の導電性ソケット８４Ａ、８４Ｂは互いに隣接して、すなわちスキャナユニットの隣接角部に配置されている。スキャナユニット１８の配向に関係なく載置台１９からスキャナユニット１８への、あるいはその逆の電源供給を維持するために、載置台はダイオード整流ブリッジ８８およびピン８２に対する代替配置を含んでいる。

図１０Ａに示すようにダイオード整流ブリッジ８８の端子９７、９９はモータ１０１の両端に結合されている。またピン８２Ａおよび８２Ｄは互いにおよびダイオード整流ブリッジ８８の端子１０３に電気的に結合されている。同様にピン８２Ｂおよび８２Ｃは互いにおよびダイオード整流ブリッジ８８の端子１０５に電気的に結合されている。動作中ピン８２Ａまたは８２Ｄのいずれかが、スキャナユニット１０の隣接角部に載置されたソケット８４Ａまたは８４Ｄの一方に結合されている。同様にピン８２Ｂまたは８２Ｃのいずれかがソケット８４Ａまたは８４ｂの一方に結合されている。このようにピン８２Ａ、８２Ｄの一方が電気的に結合され他方が電気的に絶縁されている一方、ピン８２Ｂ、８２Ｃの一方が電気的に結合され他方が電気的に絶縁されている。この場合にも図１０Ａおよび１０Ｂに示す配置は、スキャナユニットおよび載置台の相対位置決めに関係なく、載置台１９からスキャナユニット１８に、またはその逆に連続電源を提供する役目を果たす。

一般にスキャナ１０のスキャナユニット１８および載置台１９は多数の可能位置を提供する。つまりスキャナユニット１８および載置台１９は、例えばケーブルを切断またはスイッチを作動することなく、連続電源供給を維持する選択的相対位置決めを可能にし得る。むしろユーザはスキャナユニット１８および載置台１９を再位置決めして、実験環境および適用可能な空間制約の機能である所望の装填および排出配向を得られるため好都合である。

生物スキャナの多数の実施形態を説明してきた。例えば生物成長プレートのスキャナ内への挿入および生物成長プレートのスキャナからの排出を自動化する技術と構造とを説明した。具体的には本明細書で説明した挿入および排出技術は生物スキャナ内での信頼性の高い撮像を生じ得るようにできる。また生物スキャナのスキャナユニットを複数の可能な構成のうちの１つでスキャナの載置台に取り付けることができる、生物スキャナに対する再構成特徴を説明した。この再構成特徴により、異なる空間制約または問題を有する異なる実験環境に生物スキャナを配置することができる。

それでもなお本発明の精神と範囲とから逸脱することなく様々な変更が可能である。例えば本発明に記載された１つ以上の特徴を他の説明した特徴と共にまたは別に用い得る。さらにまた本明細書に記載したいくつかの特徴を、単に生物成長プレートの高品質画像を生成して、その高品質の画像を分析のためにユーザに提示する生物スキャナにおいて用い得る。この場合細菌コロニーを計数するために用いるプロセッサを除去して、単にユーザに画像を提示するより単純なプロセッサを選んでもよい。換言すればプロセッサは単にディスプレイ１６（図１）などのディスプレイを駆動してプレートの高品質の画像をユーザに提示し、ユーザが画像を分析して細菌コロニーの数を識別または測定することができるようにし得る。これらおよび他の実施形態は請求の範囲の範囲内にあるものである。

本発明の一実施形態による生物スキャナの斜視図である。 例示的生物スキャナの他の斜視図である。 例示的成長プレートの平面図である。 例示的成長プレートの平面図である。 生物スキャナの例示的内部部品を図示する概念ブロック図である。 生物成長プレートを生物スキャナ内へ装填する装填機構の動作を共同的に図示する断面側面図である。 生物成長プレートを生物スキャナ内へ装填する装填機構の動作を共同的に図示する断面側面図である。 生物成長プレートを生物スキャナ内へ装填する装填機構の動作を共同的に図示する断面側面図である。 装填機構および排出機構の動作を図示する他の断面側面図である。 装填機構および排出機構の動作を図示する他の断面側面図である。 装填機構および排出機構の動作を図示する他の断面側面図である。 本発明の他の実施形態による生物スキャナのさらなる斜視図である。 本発明の他の実施形態による生物スキャナのさらなる斜視図である。 生物スキャナの載置台およびスキャナユニットに対する例示的電気的結合構成を図示する。 生物スキャナの載置台およびスキャナユニットに対する例示的電気的結合構成を図示する。 生物スキャナの載置台およびスキャナユニットに対する他の例示的電気的結合構成を図示する。 生物スキャナの載置台およびスキャナユニットに対する他の例示的電気的結合構成を図示する。

Claims (3)

1. 被走査生物成長プレートを受け取る引出し及び協働係合ハードウェアを含むスキャナユニットであって、生物成長プレートの画像を生成するように構成されている撮像装置を収容しているスキャナユニットと、
   前記生物成長プレートが走査された後前記プレートを排出するコンベヤー及び対応する協働係合ハードウェアを含む載置台と、を含む生物成長プレートを走査する生物スキャナであって、
   前記スキャナユニットがスキャナユニット上の協働係合ハードウェア及び載置台上の対応する協働係合ハードウェアにより規定される複数の異なる可能な位置で前記載置台に位置決め可能であり、少なくとも１つの可能な位置においては、前記スキャナユニットは前記生物成長プレートを受け取り、前記載置台は生物スキャナの前記プレートを受け取った側と同じ側に前記生物成長プレートを排出し、少なくとも１つの他の可能な位置においては、前記スキャナユニットは前記生物成長プレートを受け取り、前記載置台は生物スキャナの前記プレートを受け取った側とは異なる側に前記生物成長プレートを排出する、生物成長プレートを走査する生物スキャナ。
2. 前記スキャナユニットがプロセッサを収容しており、前記プロセッサが前記画像に基づいて前記プレート内の生物学的因子を計数するように構成されている、請求項１に記載の生物スキャナ。
3. 撮像が行われるスキャナユニット内部に配置されたプラテンと、
   引出しに連結したプラットホームであって、この引出しは開いて前記生物成長プレートを受け取り、閉じて前記プレートを前記スキャナ内に移動させ、このプラットホームは前記プラテンに隣接した場所に前記生物成長プレートを上昇させる、プラットホームと、
   前記プラテンに隣接して前記生物成長プレートを放出可能に保持する装置と、
   前記装置による前記プレートの放出後、前記プレートを前記載置台内のスロットを介して前記載置台から除去する、前記載置台内部のコンベアと、をさらに含む、請求項１に記載の生物スキャナ。

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