JP6032767B2 - マイクロタイタープレート特性の画像の提示および評価の方法 - Google Patents
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Description
本願は、仮出願第61/522,089号(2011年8月10日出願、名称「Method for Presenting and Evaluation of Images of Microtiter Plate Properties」)に基づく優先権を主張する。該出願は、参照により本明細書に援用される。
本発明は、複数のウェルサンプルプレートの中のサンプルの物理的、化学的、または生物学的特性を調べる際に使用される撮像システムに関し、より具体的には、サンプルプレート特性の評価および提示のために画像を収集するためのシステムおよび方法に関する。
a.ウェル表面の最良焦点を示す強度に基づいて、ウェルのうちの1つを含むマイクロプレートの選択された領域中の複数のx−y位置に対するウェル表面z位置を決定するように、集束機能を実行し、
b.プレート底部の最良焦点を示す強度に基づいて、選択された領域中の複数のx−y位置に対するプレート底部z位置を決定するように、集束機能を実行し、
c.集束機能を実行するために、光路の中のマイクロプレートの選択された領域内の複数のx−y位置を位置付けるようにマイクロプレートを移動させ、
d.マイクロプレートの選択された特性を決定するマイクロプレートデータを生成するために、複数のx−y位置におけるウェル表面z位置およびプレート底部z位置を使用するために構成されるコンピュータ実装マイクロプレート評価システムを備えている。
1.ウェル内のZ軸変動
2.地点から地点への移動
3.ウェルからウェルへ移動する隣接ウェル間の変動、または
4.底部厚さの変動。
(項目1)
複数のサンプルウェルを備えているマイクロプレートの選択された特性を決定するための方法であって、各サンプルウェルは、前記マイクロプレートの最上部分において開放しており、ウェル表面およびウェル底部を含み、前記ウェル表面は、前記マイクロプレートの底部分の反対側の前記最上部分に配置され、前記方法は、
前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレート上の初期x−y位置をレーザによって生成される光路内に位置付けることと、
z方向の前記光路内に実質的に中心を置かれた対物レンズを初期z位置に位置付けることと、
集束機能を実行し、前記ウェル表面の最良焦点を示す強度に基づいて、現在のx−y位置に対するウェル表面z位置を決定することと、
前記集束機能を実行し、前記プレート底部の最良焦点を示す強度に基づいて、前記現在のx−y位置に対するプレート底部z位置を決定することと、
前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレートの選択された領域内の複数のx−y位置を前記光路内に位置付けることであって、前記選択された領域は、前記マイクロプレート上の前記ウェルのうちの1つの前記ウェル底部を含む、ことと、
前記複数のx−y位置の各々において、前記対物レンズを位置付けるステップ、前記集束機能を実行し、前記ウェル表面z位置を決定するステップ、および前記プレート底部z位置に対して前記集束機能を実行するステップを繰り返すことによって、前記複数のx−y位置の各々に対応する前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を決定することと、
前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用して、前記マイクロプレートの前記選択された特性を決定するためのデータを生成することと
を含む、方法。
(項目2)
前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレート上の別のウェルを含む次の領域中の初期x−y位置を前記光路内に位置付けることと、
前記次の領域中の各x−y位置に対する前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を決定することと、
前記マイクロプレートの前記選択された特性を決定するためのデータが、前記マイクロプレート上の選択された複数のウェルに対して生成されるまで、別のウェルを含む領域に前記マイクロプレートを移動させるステップ、および領域中の各x−y位置に対する前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を決定するステップを繰り返すことと
をさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、
3D形式で画像を生成し、前記ウェル底部およびプレート底部を描写することと、
ディスプレイ上で前記画像を表示し、前記ウェル底部の平坦性を例証することであって、前記ウェル底部の平坦性は、前記マイクロプレートの前記選択された特性のうちの1つである、ことと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、選択されたウェルを含む領域における前記ウェル底部と前記プレート底部との間のプレート厚さを決定することを含み、前記プレート厚さは、前記マイクロプレートの前記選択された特性のうちの1つである、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、
ウェル画像を含む表面マップを生成することであって、前記ウェル画像は、ウェル表面およびプレート底部集束が実行された特定の領域内の前記ウェルのウェル底部位置を表す、ことと、
ディスプレイ上で前記表面マップを表示し、前記表面マップ上でウェル底部位置を表示することと
を含む、項目2に記載の方法。
(項目6)
前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、
ウェル画像を含むヒートマップを生成することであって、前記ウェル画像は、ウェル表面およびプレート底部集束が実行された特定の領域内の前記ウェルのウェル底部位置を表す、ことと、
ディスプレイ上で前記ヒートマップを表示し、ウェル内のz軸変動、隣接ウェル間の変動、または底部厚さの変動を表示することと
を含む、項目2に記載の方法。
(項目7)
前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、
ウェル画像を含む3D画像を生成することであって、前記ウェル画像は、ウェル表面およびプレート底部集束が実行された特定の領域内の前記ウェルのウェル底部位置を表す、ことと、
ディスプレイ上で前記3D画像を表示することと、
軸を中心に前記3D画像をズームインすること、ズームアウトすること、または回転させることのいずれかを行うユーザインターフェースコマンドを受信することと
を含む、項目2に記載の方法。
(項目8)
前記集束機能を実行するステップの成功または失敗を示すことをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目9)
前記集束機能を実行し、現在のx−y位置に対する前記ウェル表面z位置を決定するステップは、
前記対物レンズが複数のz位置に移動させられるにつれて、前記光路内のセンサにおいて前記マイクロプレートから反射される光の強度を測定することと、
前記ウェル表面の最良焦点を示す前記強度に対応する最良焦点z位置を決定することと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目10)
前記集束機能を実行し、現在のx−y位置に対する前記プレート底部z位置を決定するステップは、
前記対物レンズが複数のz位置に移動させられるにつれて、前記光路内のセンサにおいて前記マイクロプレートから反射される光の強度を測定することと、
前記プレート底部の最良焦点を示す前記強度に対応する最良焦点z位置を決定することと
を含む、項目1に記載の方法。
(項目11)
複数のサンプルウェルを備えているマイクロプレートの選択された特性を決定するためのシステムであって、各サンプルウェルは、前記マイクロプレートの最上部分において開放しており、ウェル表面およびウェル底部を含み、前記ウェル表面は、前記マイクロプレートの底部分の反対側の前記最上部分に配置され、前記システムは、
光路に沿って集束光を生成するための集束レーザと、
前記光路に実質的に中心を置かれている対物レンズであって、前記対物レンズは、zモータ構成要素を含む対物レンズ支持材上に載置され、前記zモータ構成要素は、z軸に沿って前記対物レンズを移動させるように構成されている、対物レンズと、
前記マイクロプレートを支持するように構成されているx−yステージであって、前記x−yステージは、x−y面上の選択された位置に前記x−yステージを移動させるように構成されているx−yモータ構成要素を備えている、x−yステージと、
前記光路内に位置付けられている光センサであって、前記光センサは、前記マイクロプレートから反射される光を受け取り、前記マイクロプレートから反射される前記光の強度レベルを感知する、光センサと、
前記集束レーザ、前記zモータ構成要素、および前記x−yモータ構成要素を制御し、前記光センサによって測定される前記強度レベルを検出するように構成されているコントローラと
を備え、
前記コントローラは、コンピュータ実装マイクロプレート評価システムをさらに備え、
前記コンピュータ実装マイクロプレート評価システムは、
集束機能を実行し、前記ウェル表面の最良焦点を示す強度に基づいて、前記ウェルのうちの1つを含む前記マイクロプレートの選択された領域中の複数のx−y位置に対するウェル表面z位置を決定することと、
前記集束機能を実行し、前記プレート底部の最良焦点を示す強度に基づいて、前記選択された領域中の前記複数のx−y位置に対するプレート底部z位置を決定することと、
前記集束機能を実行するために、前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレートの前記選択された領域内の前記複数のx−y位置を前記光路内に位置付けることと、
前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用して、前記マイクロプレートの前記選択された特性を決定するためのマイクロプレートデータを生成することと
を行うように構成されている、システム。
(項目12)
前記光センサは、感光性デバイスであり、前記感光性デバイスは、前記感光性デバイスによって受け取られる光の強度に応答して変化するパラメータを有する電気信号を生成する、項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記感光性デバイスは、フォトトランジスタ、フォトダイオード、光電子増倍管、およびフォトレジスタのうちのいずれかである、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記光センサは、撮像デバイスである、項目11に記載のシステム。
(項目15)
前記レーザ、前記光センサ、前記x−yステージ、前記対物レンズ、および前記コントローラは、撮像システムに組み込まれている構成要素である、項目11に記載のシステム。
(項目16)
前記コントローラ、前記x−yステージ、および前記対物レンズは、撮像システムの構成要素であり、
前記コンピュータ実装マイクロプレート評価システムは、前記撮像システムの製造後に追加されるように構成されている、項目11に記載のシステム。
(項目17)
前記コントローラは、通信インターフェースを介して、前記集束レーザ、前記zモータ構成要素、前記x−yモータ構成要素、および前記光センサと通信するパーソナルコンピュータにおいて実装される、項目11に記載のシステム。
(項目18)
前記パーソナルコンピュータは、
ディスプレイと、
各々が特定のマイクロプレートに対応するマイクロプレートデータを含むマイクロプレートプロファイルを記憶するように構成されているデータベースと
を備えている、項目17に記載のシステム。
(項目19)
前記コントローラを、前記マイクロプレートデータを処理するように構成されているコンピュータ環境と動作可能に通信させるように構成されている通信インターフェースをさらに備えている、項目11に記載のシステム。
(項目20)
前記マイクロプレートデータを使用して生成される画像を表示するディスプレイをさらに備え、前記画像は、前記マイクロプレートの選択された特性を描写するようにフォーマットされている、項目11に記載のシステム。
Claims (14)
- 複数のサンプルウェルを備えているマイクロプレートの選択された特性を決定するための方法であって、各サンプルウェルは、前記マイクロプレートの最上部分において開放しており、ウェル表面およびウェル底部を含み、前記ウェル表面は、前記マイクロプレートの底部分の反対側の前記最上部分に配置され、前記方法は、
前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレート上の初期x−y位置をレーザによって生成される光路内に位置付けることと、
z方向の前記光路内に実質的に中心を置かれた対物レンズを初期z位置に位置付けることと、
集束機能を実行し、前記ウェル表面の最良焦点を示す強度に基づいて、現在のx−y位置に対するウェル表面z位置を決定することと、
前記集束機能を実行し、前記プレート底部の最良焦点を示す強度に基づいて、前記現在のx−y位置に対するプレート底部z位置を決定することと、
前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレートの選択された領域内の複数のx−y位置を前記光路内に位置付けることであって、前記選択された領域は、前記マイクロプレート上の前記ウェルのうちの1つの前記ウェル底部を含む、ことと、
前記複数のx−y位置の各々において、前記対物レンズを位置付けるステップ、前記集束機能を実行し、前記ウェル表面z位置を決定するステップ、および前記プレート底部z位置に対して前記集束機能を実行するステップを繰り返すことによって、前記複数のx−y位置の各々に対応する前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を決定することと、
前記ウェル底部およびプレート底部を描写する画像を3D形式で生成するために、および、表面マップまたはヒートマップを生成するために、前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用して、前記マイクロプレートの前記選択された特性を決定するためのデータを生成することと
を含む、方法。 - 前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレート上の別のウェルを含む次の領域中の初期x−y位置を前記光路内に位置付けることと、
前記次の領域中の各x−y位置に対する前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を決定することと、
前記マイクロプレートの前記選択された特性を決定するためのデータが、前記マイクロプレート上の選択された複数のウェルに対して生成されるまで、別のウェルを含む領域に前記マイクロプレートを移動させるステップ、および領域中の各x−y位置に対する前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を決定するステップを繰り返すことと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記ウェル底部およびプレート底部を描写する画像を3D形式で生成するために、前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、ディスプレイ上で前記画像を表示し、前記ウェル底部の平坦性を例証することを含み、前記ウェル底部の平坦性は、前記マイクロプレートの前記選択された特性のうちの1つである、請求項1に記載の方法。
- 前記表面マップを生成するために、前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、
ウェル画像を生成することであって、前記ウェル画像は、ウェル表面およびプレート底部集束が実行された特定の領域内の前記ウェルのウェル底部位置を表す、ことと、
ディスプレイ上で前記表面マップを表示し、前記表面マップ上でウェル底部位置を表示することと
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記ヒートマップを生成するために、前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、
ウェル画像を生成することであって、前記ウェル画像は、ウェル表面およびプレート底部集束が実行された特定の領域内の前記ウェルのウェル底部位置を表す、ことと、
ディスプレイ上で前記ヒートマップを表示し、ウェル内のz軸変動、隣接ウェル間の変動、または底部厚さの変動を表示することと
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記3D画像を生成するために、前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用するステップは、
ウェル画像を生成することであって、前記ウェル画像は、ウェル表面およびプレート底部集束が実行された特定の領域内の前記ウェルのウェル底部位置を表す、ことと、
ディスプレイ上で前記3D画像を表示することと、
軸を中心に前記3D画像をズームインすること、ズームアウトすること、または回転させることのいずれかを行うユーザインターフェースコマンドを受信することと
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記集束機能を実行するステップの成功または失敗を示すことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記集束機能を実行し、現在のx−y位置に対する前記ウェル表面z位置を決定するステップは、
前記対物レンズが複数のz位置に移動させられるにつれて、前記光路内のセンサにおいて前記マイクロプレートから反射される光の強度を測定することと、
前記ウェル表面の最良焦点を示す前記強度に対応する最良焦点z位置を決定することと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記集束機能を実行し、現在のx−y位置に対する前記プレート底部z位置を決定するステップは、
前記対物レンズが複数のz位置に移動させられるにつれて、前記光路内のセンサにおいて前記マイクロプレートから反射される光の強度を測定することと、
前記プレート底部の最良焦点を示す前記強度に対応する最良焦点z位置を決定することと
を含む、請求項1に記載の方法。 - 複数のサンプルウェルを備えているマイクロプレートの選択された特性を決定するためのシステムであって、各サンプルウェルは、前記マイクロプレートの最上部分において開放しており、ウェル表面およびウェル底部を含み、前記ウェル表面は、前記マイクロプレートの底部分の反対側の前記最上部分に配置され、前記システムは、
光路に沿って集束光を生成するための集束レーザと、
前記光路に実質的に中心を置かれている対物レンズであって、前記対物レンズは、zモータ構成要素を含む対物レンズ支持材上に載置され、前記zモータ構成要素は、z軸に沿って前記対物レンズを移動させるように構成されている、対物レンズと、
前記マイクロプレートを支持するように構成されているx−yステージであって、前記x−yステージは、x−y面上の選択された位置に前記x−yステージを移動させるように構成されているx−yモータ構成要素を備えている、x−yステージと、
前記光路内に位置付けられている光センサであって、前記光センサは、前記マイクロプレートから反射される光を受け取り、前記マイクロプレートから反射される前記光の強度レベルを感知する、光センサと、
パーソナルコンピュータにおいて実装されるコントローラであって、前記コントローラは、前記集束レーザ、前記zモータ構成要素、および前記x−yモータ構成要素を制御し、前記光センサによって測定される前記強度レベルを検出するように構成されている、コントローラと
を備え、
前記コントローラは、コンピュータ実装マイクロプレート評価システムをさらに備え、
前記コンピュータ実装マイクロプレート評価システムは、
集束機能を実行し、前記ウェル表面の最良焦点を示す強度に基づいて、前記ウェルのうちの1つを含む前記マイクロプレートの選択された領域中の複数のx−y位置に対するウェル表面z位置を決定することと、
前記集束機能を実行し、前記プレート底部の最良焦点を示す強度に基づいて、前記選択された領域中の前記複数のx−y位置に対するプレート底部z位置を決定することと、
前記集束機能を実行するために、前記マイクロプレートを移動させ、前記マイクロプレートの前記選択された領域内の前記複数のx−y位置を前記光路内に位置付けることと、
前記ウェル底部およびプレート底部を描写する画像を3D形式で生成するために、および、表面マップまたはヒートマップを生成するために、前記複数のx−y位置における前記ウェル表面z位置および前記プレート底部z位置を使用して、前記マイクロプレートの前記選択された特性を決定するためのマイクロプレートデータを生成することと
を行うように構成され、
前記コントローラ、前記レーザ、前記光センサ、前記x−yステージ、および前記対物レンズは、撮像システムに組み込まれており、
前記コンピュータ実装マイクロプレート評価システムは、前記撮像システムの製造後に追加されるように構成されている、
システム。 - 前記光センサは、感光性デバイスであり、前記感光性デバイスは、前記感光性デバイスによって受け取られる光の強度に応答して変化するパラメータを有する電気信号を生成する、請求項10に記載のシステム。
- 前記コントローラを実装する前記パーソナルコンピュータは、通信インターフェースを介して、前記集束レーザ、前記zモータ構成要素、前記x−yモータ構成要素、および前記光センサと通信する、請求項10に記載のシステム。
- 前記パーソナルコンピュータは、
ディスプレイと、
各々が特定のマイクロプレートに対応するマイクロプレートデータを含むマイクロプレートプロファイルを記憶するように構成されているデータベースと
を備えている、請求項12に記載のシステム。 - 前記マイクロプレートデータを使用して生成される画像を表示するディスプレイをさらに備え、前記画像は、前記マイクロプレートの選択された特性を描写するようにフォーマットされている、請求項10に記載のシステム。
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