JP5992061B2 - 生物学的増殖プレートスキャナーのための照射装置及び方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２００９年１２月８日に出願された米国特許仮出願第６１／２６７，６７１号の利益を主張し、その全体を参照として本明細書に組み込む。

（発明の分野）
生物学的安全性は、現代社会において重要な懸案事項である。食物又は他の物質における生物学的汚染の検査は、食品の開発者及び販売業者にとって重要であり、しばしば必須の条件になっている。生物学的検査は、細菌、又は例えば、医療患者から取り出された血液サンプル、実験用目的のために開発された実験サンプル及び他のタイプの生物学的サンプル等の実験サンプル内の他の病原体を同定するためにも使用される。生物学的検査を改善するために、及び生物学的検査プロセスを効率化し、規格化するために、様々な技法及びデバイスを利用することができる。

特に、幅広い種類の生物学的増殖培地が開発されてきた。一例として、増殖プレートの形態の生物学的増殖培地が、Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎの３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（以後「３Ｍ」）によって開発された。生物学的増殖プレートは、ペトリフィルム（PETRIFILM）プレートという商品名で３Ｍによって販売されている。生物学的増殖プレートは、例えば、好気性細菌、大腸菌、コリフォーム、エンテロバクテリアセエ、酵母菌、かび、黄色ブドウ球菌、リステリア菌、カンピロバクター菌等を含む、一般的に食物汚染に関連する細菌又は他の生物学的病原体の急速な増殖及び検出並びに算出を容易にするために利用することができる。ペトリフィルム（PETRIFILM）プレート又は他の増殖培地の使用は、食物サンプルの細菌検査を簡略化することができる。

（食物検査の場合には）是正措置が実施できるように、又は（医療用の使用の場合には）正しい診断ができるように、細菌の存在を同定するために、生物学的増殖培地を使用することができる。他の用途では、生物学的増殖培地は、例えば、実験用目的のために、実験室サンプル内の細菌又は他の生物学的病原体を急速に増殖させるために使用されてもよい。

生物学的増殖プレートスキャナーは、生物学的増殖プレート上の特定の生物学的病原体の細菌集落の数若しくは量を読み取る又は数えるために使用されるデバイスを指す。例えば、食物サンプル又は実験室サンプルを、生物学的増殖プレート上に定置することができ、次いで、プレートを、培養チャンバに挿入することができる。培養の後、細菌増殖の自動検出及び算出のために、生物学的増殖プレートを、生物学的増殖プレートスキャナー内に定置することができる。幾つかの生物学的増殖プレートスキャナーの例は、米国特許出願公開第２００４／０１０１９５４号及び同第２００４／０１０２９０３号、並びに米国特許第７，４９６，２２５号（全てＧｒａｅｓｓｌｅらの）に見出だし得る。

生物学的増殖プレートスキャナー内の増殖プレートを照射するための照射装置を本明細書に記載し、装置は、スキャナー内のプレート支持表面上に位置する生物学的増殖プレートの前面を照射するための１つ以上の照射モジュールを含む。照射モジュールは、例えば、生物学的増殖プレートに送達される照射の均一性を改善するために、複数の光エミッタと、均質化空洞と、抽出要素と、集束要素とを含んでもよい。

一態様では、本明細書に記載される生物学的増殖プレートスキャナー内の生物学的増殖プレートを照射するための照射装置の１つ以上の実施形態は、第１の側及び第１の側と反対に位置する第２の側を含むプレート支持表面と、プレート支持表面の第１の部分を照射するように配向された、第１の照射モジュールと、を含む。第１の照射モジュールは、内面を含む均質化空洞であって、内面が、拡散反射性であり、均質化空洞の内面が、均質化空洞の長さに沿って延在する長手方向軸線を備える、チューブを構成し、長手方向軸線が、プレート支持表面の第１の側と整合される、均質化空洞と、均質化空洞に動作可能に接続された照射源であって、均質化空洞に光を放出する、照射源と、均質化空洞に放出された光が通って均質化空洞から出る、均質化空洞内の抽出要素であって、抽出要素が、長手方向軸線と整合される長さを備え、照射源、均質化空洞の内面、及び抽出要素が、照射源によって均質化空洞に放出される光が、抽出要素を通って均質化空洞を出る前に、均質化空洞の内面から少なくとも１回反射するように配設される、抽出要素と、均質化空洞に動作可能に接続され、抽出要素を通って均質化空洞を出る光が、集束要素を通過しなければならないように配設された、集束要素と、を備え、抽出要素からの集束要素を通過する光が、６０度以下の選択される角度範囲α（アルファ）内で集束要素から出る。

幾つかの実施形態では、装置は、プレート支持表面の第２の部分を照射するように配向された、第２の照射モジュールを含んでもよい。第２の照射モジュールは、内面を含む均質化空洞であって、内面は、拡散反射性であり、均質化空洞の内面が、均質化空洞の長さに沿って延在する長手方向軸線備える、チューブを構成し、長手方向軸線が、プレート支持表面の第２の側と整合される、均質化空洞と、均質化空洞に動作可能に接続された照射源であって、均質化空洞に光を放出する、照射源と、均質化空洞に放出された光が通って均質化空洞を出る、均質化空洞内の抽出要素であって、抽出要素が、長手方向軸線と整合される長さを備え、照射源、均質化空洞の内面、及び抽出要素が、照射源によって均質化空洞に放出される光が、抽出要素を通って均質化空洞を出る前に、均質化空洞の内面から少なくとも１回反射するように配設される、抽出要素と、均質化空洞に動作可能に接続され、抽出要素を通って均質化空洞を出る光が、集束要素を通過しなければならないように配設された、集束要素と、を備え、抽出要素からの集束要素を通過する光が、６０度以下の選択された角度範囲α（アルファ）内で集束要素から出る。

幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２の照射モジュールによって照射される、プレート支持表面の第１の部分及び／又は第２の部分が、プレート支持表面の実質的に全てを構成する。

幾つかの実施形態では、プレート支持表面は、画像化平面を画定し、第１及び／又は第２の照射モジュールの集束要素は、角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を備え、更に、中心放出軸線は、画像化平面に対して垂直な軸線と、７５度以下である入射角β（ベータ）を形成する。幾つかの実施形態では、入射角β（ベータ）は、５０度以上である。幾つかの実施形態では、集束要素の選択される角度範囲α（アルファ）は、４５度以下である。幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２の照射モジュールの入射角β（ベータ）並びに選択される角度範囲α（アルファ）は、プレート支持表面が、プレート支持表面にわたって±１０％以下変化する照射強度で照射されるように選択される。

幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２の照射モジュールの均質化空洞のチューブは、円筒形のチューブを構成する。

幾つかの実施形態では、プレート支持表面は、画像化平面を画定し、第１及び／又は第２の照射モジュールの集束要素は、角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を備え、中心放出軸線は、画像化平面に対して垂直な軸線と入射角β（ベータ）を形成し、更に、第１及び／又は第２の照射モジュールは、回転される照射モジュールの入射角β（ベータ）を調節するように、均質化空洞の長手方向軸線に対して回転する。幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２の照射モジュールは、それらのそれぞれの均質化空洞の長手方向軸線を中心に回転する。

幾つかの実施形態では、第１及び／又は第２の照射モジュールの集束要素は、一対の略放物線状の表面を備える。幾つかの実施形態では、略放物線状の表面は、拡散反射表面を備える。

別の態様では、生物学的増殖プレートスキャナーのプレート支持表面を照射する方法が本明細書に記載され、該方法は、増殖プレートを本明細書に記載される照射装置のプレート支持表面上に位置付ける工程と、第１及び第２の照射モジュールを使用して、増殖プレートを照射する工程と、を含む。

本明細書に記載される方法の幾つかの実施形態は、第１及び／又は第２の照射モジュールを、第１及び／又は第２の照射モジュールの均質化空洞の長手方向軸線に対して回転させる工程と、照射モジュールを回転させた後、及び／又は回転させている間に、プレート支持表面にわたる照射強度を測定する工程と、を含んでもよい。回転させる工程は、第１の照射モジュールを、第１の照射モジュールの均質化空洞の長手方向軸線を中心に回転させる工程を伴ってもよい。

別の態様では、画像化デバイスと、画像化デバイスに動作可能に接続された画像処理装置と、本明細書に記載される照射装置とを含む、生物学的増殖プレートスキャナーが本明細書に記載される。

上記の要約は、本明細書に記載される装置及び方法のそれぞれの実施形態又はあらゆる実現形態を記述することは意図されない。むしろ、装置及び方法のより完全な理解は、添付の図面の図を考慮して、以下の発明を実施するための形態及び特許請求の範囲を参照することによって、明らかとなり、理解される。

生物学的増殖プレートスキャナーのための照射装置の一実施形態の潜在的構成要素を図示する、ブロック図。 プレート支持表面上の生物学的増殖プレート、及び本明細書に記載される生物学的増殖プレートスキャナーの一実施形態において、プレート上の生物学的増殖プレートの前面を照射するために使用される一対の照射モジュールを図示する、平面図。 図２のプレート支持表面上の増殖プレートの前面の画像を取得するために使用される、照射モジュール及びカメラの相対位置を図示する、側面図。

以下の例示的実施形態の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、実施され得る具体的な実施形態が実例として示されている、添付の図面の図が参照される。他の実施形態が利用されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく（例えば、依然として範囲内に含まれる）、構造的変更が行われてもよいことが理解される。

例示の実施形態は、概して、図１〜図３を参照して説明されるものとする。一実施形態の要素は、他の実施形態の要素と組み合わせて使用されてもよく、本明細書に説明される特長の組み合わせを使用する、そのような装置の考えられる実施形態は、図に示される、及び／又は本明細書に記載される具体的な実施形態に限定されない。更に、本明細書に記載される実施形態は、必ずしも一定の縮尺で示されていない、多くの要素を含む。更に、要素の１つ以上の形状及び寸法、又はタイプが他より有利である場合があるが、本明細書の様々な要素の寸法及び形状は、本開示の範囲から逸脱することなく、修正されてもよい。

本明細書で使用するとき、「１つの（a）」、「１つの（an）」、「その（the）」、「少なくとも１つの」及び「１つ以上」は交換可能に使用される。「及び／又は」（使用される場合）という用語は、列挙される要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙される要素の任意の２つ以上の組み合わせを意味する。

更に、本明細書で使用するとき、「光」という用語は、本明細書に記載される画像化デバイスによる画像化に好適な任意の電磁エネルギーと定義されてもよい。幾つかの実施形態では、光は、人間の裸眼で可視のスペクトル内の電磁エネルギーに限定されてもよいが、また、例えば、紫外線エネルギー、赤外線エネルギー等も含んでもよく、あるいはそれらに限定されてもよい。

照射装置は、生物学的増殖プレートの画像を取得する、生物学的増殖プレートスキャナーのための生物学的増殖プレートの前面を照射するために使用することができる。画像は次いで、増殖プレート上の生物学的増殖を検出するために分析することができる。例えば、スキャナーは、細菌集落の数等の画像内に現れる生物学的病原体の量を数える、ないしは別の方法で定量化し得る。このようにして、生物学的増殖プレートの分析を可能性として自動化するために、本明細書に記載される照射装置を、生物学的増殖プレートスキャナーで使用することができる。本明細書に記載される照射装置を使用することができる、幾つかの生物学的増殖プレートスキャナーの例には、米国特許出願公開第２００４／０１０１９５４号及び同第２００４／０１０２９０３号、並びに米国特許第７，４９６，２２５号（全てＧｒａｅｓｓｌｅらの）に記載されるものが挙げられるが、これらに限定されない。

本明細書に記載されるように、照射装置は、生物学的増殖プレートスキャナーのプレート支持表面上に位置する生物学的増殖プレートを照射する、１つ以上の照射モジュールを含んでもよい。照射モジュールは、生物学的増殖プレートを異なる照射色で照射する、多色照射モジュールの形態であってもよい。そのようなシステムでは、照射色のそれぞれでの増殖プレートの照射中に生物学的増殖プレートの画像を捕獲するために、単色画像捕獲デバイスを使用することができる。画像を組み合わせて合成多色画像を形成するため、並びに合成画像及び／又は合成画像の個々の構成要素を分析して、集落数又は存在／不在結果等の分析結果を生成するために、処理装置を使用することができる。組み合わせられる場合も組み合わせられない場合もある画像を取得するために、異なる照射色が使用されてもよいが、他の実施形態では、照射モジュールは、組み合わせる場合も組み合わせられない場合もある１つ以上の画像を取得するために、単色及び／又は広域スペクトル照射を使用してもよい。

生物学的増殖プレートスキャナーは、所望により、本明細書に記載される照射装置に加えて、背面照射構成要素を含んでもよい。背面照射構成要素は、幾つかの実施形態では、生物学的増殖プレートの背面（即ち、生物学的増殖プレートのプレート支持表面を向く表面）に拡散照射を送達してもよい。生物学的増殖プレートの背面照射の実施例及び更なる論議は、例えば、名称がＢＡＣＫ ＳＩＤＥ ＰＬＡＴＥ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＢＩＯＬＯＧＩＣＡＬ ＧＲＯＷＴＨ ＰＬＡＴＥ ＳＣＡＮＮＥＲの米国特許出願公開第ＵＳ ２００４／０１０１９５４号（Ｇｒａｅｓｓｌｅら）に見られ得る。

本明細書に記載されるスキャナー及び照射装置は、種々の生物学的増殖プレートで有用であり得る。例えば、本発明は、増殖する生物学的病原体に対して、病原体の検出及び／又は算出を可能にするための種々のプレート様デバイス、例えば、薄型フィルム培養プレートデバイス、ペトリ皿培養プレートデバイス等と共に有用であってもよい。結果として、「生物学的増殖プレート」という用語は、スキャナーによる病原体の検出及び算出を可能にするための生物学的病原体の増殖に好適な培地を指すために、本明細書において広範に使用される。幾つかの実施形態では、生物学的増殖プレートは、例えば、Ｇｒａｅｓｓｌｅらの米国特許第５，５７３，９５０号に記載されるような複数のプレートを支持するカセット内に収容することができる。

図１は、本明細書に記載される照射装置を含む生物学的増殖プレートスキャナー１０の一実施形態内の様々な構成要素を図示する、ブロック図である。生物学的増殖プレート２２は、生物学的増殖プレートスキャナー１０内のプレート支持体２０上に位置付けられる。プレート支持体２０は、好ましくは、生物学的増殖プレート２２を、画像化デバイス３０によって画像化されるように適所に（例えば、画像化デバイス３０の所望の焦点面に）定置する。生物学的増殖プレート２２は、例えば、Ｇｒａｅｓｓｌｅらの米国特許出願公開第ＵＳ ２００４／０１０２９０３号で論議されるように、例えば、Ｇｒａｅｓｓｌｅらの米国特許第７，４９６，２２５号に記載される自動積み込みシステム、又は照射及び画像化のために生物学的増殖プレート２２を位置付けるのに好適な任意の他の形態を使用して、トレイ、カセット、引き出し上等の適所に定置されてもよい。

幾つかの実施形態では、画像化デバイス３０は、増殖プレート２２がプレート支持体２０上にある際にその表面の画像を捕獲するように位置付けられる、線又は面スキャナーの形態であってもよい。他の実施形態では、画像化デバイス３０は、他の形態、例えば、カメラ等をとってもよい。カメラの形態で提供される場合、画像化デバイスは、場合によっては、二次元、単色カメラの形態であってもよい。

スキャナー１０は、増殖プレート２２の前面（前面は、プレート支持体２０から見て外方に向き、かつ画像化デバイス３０の方を向く、面である）を照射するように位置付けられた、１つ以上の照射モジュールを含んでもよい、照射装置４０を含む。

また、スキャナー１０は、プレート支持体２０上の増殖プレート２２の背面（背面は、増殖プレート２２のプレート支持体２０を向く表面である）に照射を提供するために使用することができる、任意選択の背面照射装置５０も含んでもよい。

広くは、画像化デバイス３０は、照射装置４０及び／又は背面照射装置５０による生物学的増殖プレートの照射中に、生物学的増殖プレート２２、又は少なくとも生物学的増殖プレート２２内の増殖領域の画像を捕獲する。幾つかの実施形態では、照射持続時間、強度、波長（例えば、色）は、異なる生物学的増殖プレートの要件に従って選択され、制御されてもよい。

描写される実施形態では、処理装置３４は、画像化デバイス３０の動作を制御する。動作中、処理装置３４はまた、生物学的増殖プレート２２の画像を捕獲するために、生物学的増殖プレート２２を照射するように、１つ以上の照射装置４０及び／又は背面照射装置５０を制御するために使用されてもよい。画像は、幾つかの実施形態では、画像メモリ３５内に記憶されてもよい。

処理装置３４は、好ましくは、集落数又は存在／不在結果等の分析結果を生成するために、生物学的増殖プレート２２の画像（単数又は複数）を分析する。連続多色画像化が実施される場合（例えば、Ｇｒａｅｓｓｌｅらの米国特許出願公開第ＵＳ ２００４／０１０２９０３号に記載されるように）、処理装置３４は、異なる照射色のそれぞれでの照射中に、画像化デバイス３０からスキャンした画像を表す画像データを受信し、画像を、多色合成画像を形成するように組み合わせることができる。処理装置３４は、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号処理装置、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は本明細書に記載される機能性を提供するようにプログラムされた、ないしは別の方法で構成された、他の集積回路若しくは別個の論理回路の形態をとってもよい。

幾つかの実施形態では、処理装置３４は、例えば、Ｇｒａｅｓｓｌｅらの米国特許出願公開第ＵＳ ２００４／０１０２９０３号に記載されるように、プレートタイプ指標を分離するために、画像の部分を抽出又は分別してもよい。マシン・ビジョン技法を使用して、例えば、処理装置３４は、生物学的増殖プレート２２と関連付けられるプレートタイプを同定するために、プレートタイプ指標を分析してもよい。次いで、処理装置３４は、画像処理プロファイルメモリ３６から画像処理プロファイルを取り出す。画像処理プロファイルは、検出されたプレートタイプに対応し、画像捕獲条件及び画像分析条件を指定してもよい。

本明細書に記載されるように、処理装置３４は、画像（単数又は複数）を処理し、ディスプレイ１６を介してユーザーに提示することができる、集落数又は存在／不在結果等の分析結果を生成する。処理装置３４はまた、スキャナー１０から後で取り出すために、分析結果を、数データメモリ３８等のメモリ内に記憶してもよい。数データメモリ３８内に記憶されたデータは、例えば、通信ポート３９、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、ＩＥＥＥ １４９４ポート等を介して生物学的増殖プレートスキャナー１０と通信するホストコンピュータによって取り出されてもよい。ホストコンピュータは、分析のために生物学的増殖プレートスキャナー１０に提示される一連の生物学的増殖プレート２２の分析結果を編集してもよい。

図２は、生物学的増殖プレート１２２をその上に位置付けた、プレート支持体１２０の一実施形態の平面図である。増殖プレート１２２は、幾つかの実施形態では、より大きい増殖プレート１２２上に位置する、画定された増殖領域１２６を含んでもよい。また、図２には、増殖プレート１２２を照射するための照射装置の一部として提供される、２つの照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂも描写されている。本実施形態には、２つの照射モジュールが描写されているが、本明細書に記載される照射装置の幾つかの実施形態は、１つのみの照射モジュールを含んでもよく、一方、他の実施形態は、３つ、４つ、又はより多くの照射モジュールを含んでもよい。

図２の実施形態では、照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂは、プレート支持体１２０の反対側上（すなわち、好ましくは、プレート支持体１２０上に位置付けられた増殖プレート１２２の反対側上）に位置付けられる。他の実施形態では、しかしながら、照射モジュールは、他の位置、例えば、２つの隣接側上等に提供されてもよい。幾つかの実施形態では、照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂのそれぞれは、プレート支持体１２０の側に沿って延在する長手方向軸線１４７ａ／１４７ｂを有すると記載される場合がある。

照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂは、プレート支持体１２０上の画像化域を照射すると記載される場合があり、画像化域は、概して、増殖プレート１２２によって占有される域に対応してもよい。複数の照射モジュールが使用される場合には、これは、それぞれの照射モジュールが、画像化域の選択される部分を照射するように選択され、配設される場合に有益であり得る。幾つかの実施形態では、その選択される部分は、画像化域の全て（本明細書で論議されるように、増殖プレート１２２の全てを構成してもよい）であってもよく、又は、選択される部分は、画像化域の一部のみであってもよい。例えば、２つの照射モジュールが使用される場合、照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂは、それぞれ、画像化域の半分を照射してもよい。

それぞれの照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂは、１つ以上の照射源１４２ａ及び１４２ｂを含んでもよい。照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂは、幾つかの実施形態では、３つ以上の照射源１４２ａ及び１４２ｂを含んでもよいが、描写される実施形態では、照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂのそれぞれは、照射モジュールの長さに沿って延在する長手方向軸線に沿って離間された、２つの照射源１４２ａ及び１４２ｂを含む。描写される照射モジュールは、同一の数の照射源を含むが、異なる照射モジュールが、異なる数の照射源を含有してもよい。

照射源１４２ａ及び１４２ｂは、種々の異なる形態で提供されてもよい。幾つかの実施形態では、照射源１４２ａ及び１４２ｂは、増殖プレートの照射を提供するために、個々に、及び／又は組み合わせで作動することができる、１つのみの照射要素又は複数の照射要素のアレイを含んでもよい。照射要素のそれぞれは、同一であっても異なってもよい。例えば、幾つかの実施形態では、それぞれの照射源１４２ａ及び１４２ｂは、赤色、緑色、及び青色光を提供する、ＬＥＤ照射要素を含んでもよい。ＬＥＤ照射要素は、好ましくは、選択される光の色で生物学的増殖プレート１２２を照射するように、別々に作動され得る。個々のＬＥＤ照射要素が作動すると、照射モジュールからの光は、生物学的増殖プレート１２２に前側照射を提供する。次いで、画像化デバイスを、例えば、連続曝露サイクル中に生物学的増殖プレート１２２の１つ以上の画像を捕獲するために使用することができる。

図３は、図２に描写されるシステムの側面図であり、照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂに関する更なる詳細を描写するために提供される。図３の図は、その上に位置する増殖プレート１２２を伴う、プレート支持体１２０を含む。描写される実施形態では、増殖プレート１２２は、筐体１２１によって画定される体積１２３内に位置し、画像化デバイス１３０は、本明細書に記載されるようにプレート支持体１２０上の増殖プレート１２２の画像を取得することができるように、開口１３１に対して位置付けられる。

照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂは、それらが放出する光が、それがプレート支持体１２０上に位置する増殖プレート１２２を照射するように、筐体１２１の体積１２３に向けられるように位置付けられてもよい。照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂが、光は体積１２３に通ることができるが、くずは照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂに入ることができないように、透過型パネル１４６ａ及び１４６ｂを含むことが好まれ得る。

描写される実施形態では、照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂは、それぞれ、１つ以上の照射源１４２ａ／１４２ｂと共に、均質化空洞１４１ａ／１４１ｂと、抽出要素１４５ａ／１４５ｂと、集束要素１４４ａ／１４４ｂとを含む。

動作中、光は、１つ以上の照射源１４２ａ／１４２ｂによって、均質化空洞１４１ａ／１４１ｂ内に放出される。均質化空洞１４１ａ／１４１ｂの内面１４３ａ／１４３ｂは、好ましくは、照射源１４２ａ／１４２ｂによって放出される光を均質化する。本明細書で使用するとき、「均質化」は、内面１４３ａ／１４３ｂからの拡散反射（例えば、ランバート散乱（Lambertian dispersion））及び／又は光の偏光のランダム化によって光を散乱させることを伴ってもよい。幾つかの実施形態では、内面１４３ａ／１４３ｂは、例えば、ＬＡＢＳＰＨＥＲＥ，Ｎｏｒｔｈ Ｓｕｔｔｏｎ，ＮＨからの６０８０ Ｗｈｉｔｅ Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ Ｃｏａｔｉｎｇ等の反射性内部コーティングを使用して提供されてもよいが、内面１４３ａ／１４３ｂは、種々の異なる形態で提供されてもよい。内面に使用される材料が、ランバート散乱（Lambertian dispersion）との組み合わせで、高反射率を提供することが好まれ得る。照射モジュール１４０ａ／１４０ｂの均質化空洞１４１ａ／１４１ｂは、好ましくは、概して円形の断面形状を有し得る、円筒の形態で提供されてもよい。

照射源１４２ａ／１４２ｂによって均質化空洞１４１ａ／１４１ｂに放出される光は、抽出要素１４５ａ／１４５ｂを通って空洞１４１ａ／１４１ｂを出る。照射源１４２ａ／１４２ｂは、照射源１４２ａ／１４２ｂによって放出される光が、均質化空洞１４１ａ／１４１ｂを出る前に、内面１４３ａ／１４３ｂから少なくとも１回反射しなければならないように、均質化空洞１４１ａ／１４１ｂに取り付けられてもよい。

幾つかの実施形態では、抽出要素１４５ａ／１４５ｂは、均質化空洞１４１ａ／１４１ｂ内の開口部の形態で提供されてもよい。抽出要素１４５ａ／１４５ｂが、均質化空洞１４１ａ／１４１ｂの筐体内に形成された細長いスロットの形態で提供されることが好まれ得る。幾つかの実施形態では、抽出要素１４５ａ／１４５ｂは、開放していてもよい、即ち、空隙の形態であってもよい。他の実施形態では、抽出要素１４５ａ／１４５ｂは、透過型窓の形態で提供されてもよく、光は、それを通って、均質化空洞１４１ａ／１４１ｂの外に通ることができる。均質化空洞１４１ａ／１４１ｂのそれぞれに関連して、１つの抽出要素１４５ａ／１４５ｂのみが描写されているが、複数の抽出要素１４５ａ／１４５ｂが提供されてもよい。

図３に描写されるように、抽出要素１４５ａ／１４５ｂを通って均質化空洞１４１ａ／１４１ｂを出る光は、増殖プレート１２２がプレート支持体１２０上に位置付けられる、筐体１２１の体積１２３に入る前に、集束要素１４４ａ／１４４ｂに向けられてもよい。集束要素１４４ａ／１４４ｂは、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂによって放出される光の角度範囲を制御するように機能する。放出される光の方向にわたる制御は、潜在的に、例えば、増殖プレートの画像化に潜在的に干渉する可能性がある、増殖プレート１２２の表面からの反射を低減する等の利点を提供することができる。

光の束／平行化の選択される程度を達成するために、幾つかの実施形態では、集束要素１４４ａ／１４４ｂは、一対の相補的な略放物線状の表面として提供されてもよい。幾つかの実施形態では、集束要素１４４ａ／１４４ｂの反射性内面は、そうでなければ表面が鏡面反射性である場合に生じ得る、結束を低減するために、光の拡散反射を提供する、反射性材料で裏打ちされてもよい。他の実施形態では、集束要素１４４ａ／１４４ｂは、例えば、柱状シート（例えば、３Ｍ ＣｏｍｐａｎｙからのＶＩＫＵＩＴＩ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ等）等にわたる放出角度を制御するために提供することができる、別の光学要素等の形態で提供されてもよい。プレート支持体１２０を照射するために使用される光学構成要素が、ランダムな偏光を有する光を提供するように組み合わさることが好まれ得る。

集束要素１４４ａ／１４４ｂ及び／又は照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、光が放出される角度範囲の観点から説明されてもよい。図３に見られるように、角度範囲α（アルファ）は、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂによって放出される光の９０パーセントを含有する角度範囲と定義される。また、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂから光が放出される角度範囲α（アルファ）の中心である線（又は平面）と表現することができる、放出軸線１４９ａ／１４９ｂを有すると定義されてもよい。

角度範囲α（アルファ）は、典型的に、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂの放出軸線１４９ａ／１４９ｂに対して垂直（直角）に配向された表面上に入射する光線を検出することによって決定されてもよい。本明細書に記載される装置に関して、図３に図示される角度範囲α（アルファ）の幾つかの潜在的に有用な値は、６０度以下、４５度以下、３０度以下、１５度以下、又は更にゼロに近い値（即ち、完全に、又はほぼ完全に平行化された光）であってもよい。

照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂの放出軸線１４９ａ／１４９ｂと垂直軸線１２４との間に形成される入射角β（ベータ）が、許容可能な範囲（好ましくは、画像化デバイス１３０による増殖プレート１２２の画像化を潜在的に向上させることができる範囲）内であるように、プレート支持体１２０に対して配設又は配向されてもよい。垂直軸線１２４は、図３のプレート支持体１２０上の増殖プレート１２２の上面によって画定される画像化平面に対して概して直角である。範囲の上限で、入射角β（ベータ）は、７５度以下、７０度以下、又は更には６５度以下の範囲内であってもよい。範囲の下限で、入射角β（ベータ）は、５０度以上、５５度以上、６０度以上、又は更には６５度以上の範囲内であってもよい。

幾つかの実施形態では、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、プレート支持体１２０上に位置する増殖プレート１２２の実質的に表面全体上に直接入射する光を放出してもよい。幾つかの実施形態では、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、プレート支持体１２０の実質的に表面全体（幾つかの実施形態では、増殖プレート１２２とは異なる寸法のものであってもよい）上に直接入射する光を放出してもよい。

上述される変数、即ち、角度範囲α（アルファ）及び入射角β（ベータ）は、好ましくは、プレート支持体１２０（及び／又はその上に位置する増殖プレート１２２）の所望の照射を提供するように選択される。照射の域に影響を及ぼし得る更に別の変数は、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂとプレート支持体１２０（及び／又は増殖プレート１２２）との間の距離である。角度範囲α（アルファ）及び入射角β（ベータ）が一定のままであると仮定すると、その距離が増加するにつれて、照射される域もまた増加する。逆に、その距離が一定のままである場合、角度範囲α（アルファ）及び／又は入射角β（ベータ）の変化は、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂによって照射される域の寸法に影響を及ぼすことができる。

一実施形態では、例えば、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、それぞれ、約４５度の選択される角度範囲α（アルファ）にわたる光を提供する。照射モジュールは、更に、プレート表面１２０に対して約７０度の入射角β（ベータ）で配向される。照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、それぞれの照射モジュール１４０ａ及び１４０ｂが、描写される実施形態では増殖プレート１２２の幅とほぼ同等である、約８０ミリメートル（ｍｍ）の幅を有するプレート支持体１２０の域上に直接入射する光を放出するような、プレート支持体からの距離に位置する。

その同一のプレート支持表面を照射するために使用される、２つ以上の照射モジュールを含む実施形態では、２つ以上の照射モジュールの特徴（例えば、角度範囲α（アルファ）、入射角β（ベータ）等）は、同一であってもよく、又はそれらは異なってもよい。

本明細書に記載される生物学的増殖プレートスキャナーで使用される照射モジュールによって増殖プレートに提供される照射の制御の最終結果は、画像化される表面にわたる平らなフィールド均一性が取得されることであってもよい。幾つかの実施形態では、システムで使用される照射モジュールは、プレート支持表面にわたって±１０％以下変化する照射強度で、プレート支持表面１２０を照射してもよい。他の実施形態では、本明細書に記載される照射モジュールは、プレート支持表面にわたって±５％以下変化する照射強度を達成することが可能であってもよい。

プレート支持表面１２０上の照射強度の均一性は、幾つかの実施形態では、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂのそれぞれの入射角β（ベータ）を変化させることによって調節されてもよい。入射角β（ベータ）は、少なくとも幾つかの実施形態では、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂを、それらのそれぞれの長手方向軸線１４７ａ／１４７ｂ（図２及び図３に描写される）を中心に回転させることによって調節されてもよく、回転は、光がプレート支持表面上に入射する角度を変化させる。他の実施形態では、照射モジュール１４０ａ／１４０ｂは、照射モジュールの入射角β（ベータ）を調節するために、均質化空洞の長手方向軸線１４７ａ／１４７ｂと概して整合される他の軸線を中心に回転されてもよい。一方又は両方の入射角β（ベータ）の調節は、プレート支持表面に提供される照射の均一性を改善するために使用されてもよい。

図３には描写されていないが、本明細書に記載される生物学的増殖プレートスキャナーは、背面照射装置（図１のアイテム５０を参照）を含んでもよい。そのようなシステムでは、プレート支持体１２０は、背面照射装置からの光を、増殖プレート１２２の背面（増殖プレート１２２の背面は、プレート支持体１２０を向く表面である）に到達するように、プレート支持体を通して透過させることができるように、透過型であってもよい。

（実施形態）
実施形態１は、生物学的増殖プレートスキャナー内の生物学的増殖プレートを照射するための照射装置であって、
第１の側と、第１の側と反対に位置する第２の側と、を備える、プレート支持表面と、
プレート支持表面の第１の部分を照射するように配向された、第１の照射モジュールと、を備え、
前記第１の照射モジュールは、内面を備える均質化空洞であって、該内面が、拡散反射性であり、均質化空洞の内面が、均質化空洞の長さに沿って延在する長手方向軸線を備える、チューブを構成し、長手方向軸線が、プレート支持表面の第１の側と整合される、均質化空洞と、
均質化空洞に動作可能に接続された照射源であって、均質化空洞に光を放出する、照射源と、
均質化空洞に放出された光が通って均質化空洞から出る、均質化空洞内の抽出要素であって、抽出要素が、長手方向軸線と整合される長さを備え、照射源、均質化空洞の内面、及び抽出要素が、照射源によって均質化空洞に放出される光が、抽出要素を通って均質化空洞を出る前に、均質化空洞の内面から少なくとも１回反射するように配設される、抽出要素と、
均質化空洞に動作可能に接続され、抽出要素を通って均質化空洞を出る光が、集束要素を通過しなければならないように配設された、集束要素と、を備え、抽出要素からの集束要素を通過する光が、６０度以下の選択される角度範囲α（アルファ）内で集束要素から出る、装置である。

実施形態２は、プレート支持表面の第１の部分が、プレート支持表面の実質的に全てを構成する、実施形態１に記載の装置である。

実施形態３は、プレート支持表面が、画像化平面を画定し、集束要素が、角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を備え、更に、中心放出軸線が、画像化平面に対して垂直な軸線と共に７５度以下である入射角β（ベータ）を形成する、実施形態１に記載の装置である。

実施形態４は、入射角β（ベータ）が、５０度以上である、実施形態３に記載の装置である。

実施形態５は、集束要素の選択される角度範囲α（アルファ）が、４５度以下である、実施形態４に記載の装置である。

実施形態６は、入射角β（ベータ）及び選択される角度範囲α（アルファ）が、プレート支持表面がプレート支持表面にわたって±１０％以下変化する照射強度で照射されるように選択される、実施形態５に記載の装置である。

実施形態７は、均質化空洞のチューブが、円筒形のチューブを構成する、実施形態１に記載の装置である。

実施形態８は、プレート支持表面が、画像化平面を画定し、集束要素が、角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を備え、中心放出軸線が、画像化平面に対して垂直な軸線と入射角β（ベータ）を形成し、更に、第１の照射モジュールが、入射角β（ベータ）を調節するように、均質化空洞の長手方向軸線に対して回転する、実施形態１に記載の装置である。

実施形態９は、第１の照射モジュールが、均質化空洞の長手方向軸線を中心に回転する、実施形態８に記載の装置である。

実施形態１０は、集束要素が、一対の略放物線状の表面を備える、実施形態１に記載の装置である。

実施形態１１は、略放物線状の表面が、拡散反射表面を備える、実施形態１０に記載の装置である。

実施形態１２は、装置が、プレート支持表面の第２の部分を照射するように配向された、第２の照射モジュールを更に備え、第２の照射モジュールが、
内面を備える均質化空洞であって、害内面が、拡散反射性であり、均質化空洞の内面が、均質化空洞の長さに沿って延在する長手方向軸線を備える、チューブを構成し、長手方向軸線が、プレート支持表面の第２の側と整合される、均質化空洞と、
均質化空洞に動作可能に接続された照射源であって、均質化空洞に光を放出する、照射源と、
均質化空洞に放出された光が通って均質化空洞から出る、均質化空洞内の抽出要素であって、抽出要素が、長手方向軸線と整合される長さを備え、照射源、均質化空洞の内面、及び抽出要素が、照射源によって均質化空洞に放出される光が、抽出要素を通って均質化空洞を出る前に、均質化空洞の内面から少なくとも１回反射するように配設される、抽出要素と、
均質化空洞に動作可能に接続され、抽出要素を通って均質化空洞を出る光が、集束要素を通過しなければならないように配設された、集束要素と、を含み、抽出要素からの集束要素を通過する光が、６０度以下の選択される角度範囲α（アルファ）内で集束要素から出る、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の装置である。

実施形態１３は、プレート支持表面の第２の部分が、プレート支持表面の実質的に全てを構成する、実施形態１２に記載の装置である。

実施形態１４は、プレート支持表面が、画像化平面を画定し、第２の照射モジュールの集束要素が、角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を含み、更に、中心放出軸線が、画像化平面に対して垂直な軸線と７５度以下である入射角β（ベータ）を形成する、実施形態１２に記載の装置である。

実施形態１５は、第２の照射モジュールの入射角β（ベータ）が、５０度以上である、実施形態１４に記載の装置である。

実施形態１６は、第２の照射モジュールの集束要素の選択される角度範囲α（アルファ）が、４５度以下である、実施形態１５に記載の装置である。

実施形態１７は、第１の照射モジュール及び第２の照射モジュールのそれぞれの入射角β（ベータ）並びに選択される角度範囲α（アルファ）が、プレート支持表面がプレート支持表面にわたって±１０％以下変化する照射強度で照射されるように選択される、実施形態１６に記載の装置である。

実施形態１８は、第２の照射モジュールの均質化空洞のチューブが、円筒形のチューブを構成する、実施形態１２に記載の装置である。

実施形態１９は、プレート支持表面が、画像化平面を画定し、第２の照射モジュールの集束要素が、角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を含み、中心放出軸線が、画像化平面に対して垂直な軸線と入射角β（ベータ）を形成し、更に、第２の照射モジュールが、入射角β（ベータ）を調節するために、第２の照射モジュールの均質化空洞の長手方向軸線に対して回転する、実施形態１２に記載の装置である。

実施形態２０は、第２の照射モジュールが、第２の照射モジュールの均質化空洞の長手方向軸線を中心に回転する、実施形態１９に記載の装置である。

実施形態２１は、第２の照射モジュールの集束要素が、一対の略放物線状の表面を含む、実施形態１２に記載の装置である。

実施形態２２は、第２の照射モジュールの集束要素の略放物線状の表面が、拡散反射表面を含む、実施形態２１に記載の装置である。

実施形態２３は、生物学的増殖プレートスキャナーのプレート支持表面を照射する方法であって、
増殖プレートを実施形態１２に記載の装置のプレート支持表面上に位置付ける工程と、
第１及び第２の照射モジュールを使用して、増殖プレートを照射する工程と、を含む、方法である。

実施形態２４は、
第１の照射モジュールを、第１の照射モジュールの均質化空洞の長手方向軸線に対して回転させる工程と、
第１の照射モジュールを回転させた後、及び／又は回転させている間に、プレート支持表面にわたる照射強度を測定する工程と、を更に含む、実施形態２３に記載の方法である。

実施形態２５は、回転させる工程が、第１の照射モジュールを、第１の照射モジュールの均質化空洞の長手方向軸線を中心に回転させる工程を含む、実施形態２４に記載の方法である。

実施形態２６は、
画像化デバイスと、
前記画像化デバイスに動作可能に接続された、画像処理装置と、
実施形態１〜２２のいずれか１つに記載の照射装置と、
を含む、生物学的増殖プレートスキャナーである。

本特許、特許文献、及び本明細書で引用される出版物の完全な開示は、（それらが本文献に含まれる本開示と矛盾しない範囲で）それぞれが個々に組み込まれるかのように、それらの全体が参照することによって組み込まれる。

本発明の例示的実施形態を検討し、発明の範囲内で可能な変形例を参照した。本発明におけるこれら及び他の変形及び改変は本発明の範囲から逸脱することなく当業者にとって明らかであり、本発明が本明細書に記載される例示的実施形態に限定されないことは理解されるべきである。したがって、本発明は、以下に提供されている請求項及びその同等物によってのみ制限されるべきである。

Claims (4)

1. 生物学的増殖プレートスキャナー内の生物学的増殖プレートを照射するための照射装置であって、
   第１の側と、前記第１の側と反対に位置する第２の側とを備える、プレート支持表面と、
   前記プレート支持表面の第１の部分を照射するように配向された、第１の照射モジュールと、を備え、
   前記第１の照射モジュールは、
   内面を備える均質化空洞であって、前記内面が、拡散反射性であり、前記均質化空洞の前記内面が、前記均質化空洞の長さに沿って延在する長手方向軸線を備える、チューブを構成し、前記長手方向軸線が、前記プレート支持表面の前記第１の側と整合される、均質化空洞と、
   前記均質化空洞に動作可能に接続された照射源であって、前記均質化空洞に光を放出する、照射源と、
   前記均質化空洞に放出された前記光が通って前記均質化空洞から出る、前記均質化空洞内の抽出要素であって、前記抽出要素が、前記長手方向軸線と整合される長さを備え、前記照射源、前記均質化空洞の前記内面、及び前記抽出要素が、前記照射源によって前記均質化空洞に放出される前記光が、前記抽出要素を通って前記均質化空洞を出る前に、前記均質化空洞の前記内面から少なくとも１回反射するように配設される、抽出要素と、
   前記均質化空洞の外側に配置されるとともに前記均質化空洞に動作可能に接続された集束要素であって、前記抽出要素を通って前記均質化空洞を出る前記光が、前記集束要素を通過しなければならないように配設された、集束要素と、を備え、
   前記抽出要素からの前記集束要素を通過する前記光が、６０度以下の選択される角度範囲α（アルファ）内で前記集束要素から出ており、
   前記均質化空洞を出る光が前記角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を備え、前記均質化空洞から前記中心放出軸線に沿って延びる直線が前記プレート支持表面に直接入射し、
   前記プレート支持表面が、画像化平面を画定し、更に、前記中心放出軸線が、前記画像化平面に対して垂直な軸線と、５０度以上且つ７５度以下である入射角β（ベータ）を形成する、装置。
2. 前記装置が、前記プレート支持表面の第２の部分を照射するように配向された、第２の照射モジュールを更に備え、前記第２の照射モジュールが、
   内面を備える均質化空洞であって、前記内面が、拡散反射性であり、前記均質化空洞の前記内面が、前記均質化空洞の長さに沿って延在する長手方向軸線を備える、チューブを構成し、前記長手方向軸線が、前記プレート支持表面の前記第２の側と整合される、均質化空洞と、
   前記均質化空洞に動作可能に接続された照射源であって、前記均質化空洞に光を放出する、照射源と、
   前記均質化空洞に放出された前記光が通って前記均質化空洞から出る、前記均質化空洞内の抽出要素であって、前記抽出要素が、前記長手方向軸線と整合される長さを備え、前記照射源、前記均質化空洞の前記内面、及び前記抽出要素が、前記照射源によって前記均質化空洞に放出される前記光が、前記抽出要素を通って前記均質化空洞を出る前に、前記均質化空洞の前記内面から少なくとも１回反射するように配設される、抽出要素と、
   前記均質化空洞の外側に配置されるとともに前記均質化空洞に動作可能に接続された集束要素であって、前記抽出要素を通って前記均質化空洞を出る前記光が、前記集束要素を通過しなければならないように配設された、集束要素と、を備え、前記抽出要素からの前記集束要素を通過する前記光が、６０度以下の選択された角度範囲α（アルファ）内で前記集束要素から出ており、
   前記均質化空洞を出る光が前記角度範囲α（アルファ）の中心内に中心放出軸線を備え、前記均質化空洞から前記中心放出軸線に沿って延びる直線が前記プレート支持表面に直接入射する、請求項１に記載の装置。
3. 生物学的増殖プレートスキャナーのプレート支持表面を照射する方法であって、
   増殖プレートを請求項２に記載の装置の前記プレート支持表面上に位置付ける工程と、
   前記第１及び第２の照射モジュールを使用して、前記増殖プレートを照射する工程と、を含む、方法。
4. 画像化デバイスと、
   前記画像化デバイスに動作可能に接続された、画像処理装置と、
   請求項１又は２に記載の照射装置と、を備える、生物学的増殖プレートスキャナー。

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