説明

取り込みが自動化された生物学的生育プレートスキャナー

本発明は、生物学的生育プレートをスキャニングするための生物学的スキャナーに関する。生物学的生育プレートは、電動ローラーを通じて生物学的スキャナー内に装填され、ひとたび生育プレートがスキャナー内のスキャニング位置に引き寄せられると、アクチュエータが生育プレートをプラテンに押しつける。次に生物学的スキャナーが、生育プレートの1つ以上の画像を生成する。さらにセンサーは、プレートの異なる部分の画像形成のための複数の位置における生育プレートの検知および配置を容易にするように配置できる。追加的実施形態は、スキャナーへのアクセスを容易にする開き戸、および右利きまたは左利きの使用者による簡易化された使用のために、スキャナーの様々な面に配置されてスキャナーの反転を容易にする土台などの特徴群に関するものである。


【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生物学的生育プレートの分析、および食物サンプル、試験室サンプルなどの中の細菌またはその他の生物学的作用物質検出のための生物学的スキャナーに関する。
【背景技術】
【0002】
生物学的安全性は、現代社会における最重要の懸案事項である。食物またはその他の材料への生物学的混入の試験は、食品開発者および配給業者にとって重要になってきており、必須要件であることが多い。生物学的試験はまた、医療患者から採取された血液サンプル、実験目的で開発された試験室サンプル、およびその他のタイプの生物学的サンプルなどの試験室サンプル中の細菌またはその他の作用物質を同定するのに使用される。様々な技術および装置を利用して生物学的試験を改善し、生物学的試験過程を能率化して標準化できる。
【0003】
多種多様な生物学的生育プレートが開発されている。一例としてミネソタ州セントポールの3M社(3M Company(St.Paul,Minnesota))(以下「3M」)によって、生物学的生育プレートが開発されている。生物学的生育プレートが、商品名ペトリフィルム(PETRIFILM)プレートの下に3Mによって市販される。生物学的生育プレートを利用して、例えば好気性細菌、大腸菌(E.coli)、大腸菌群、腸内細菌科、酵母、カビ、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、リステリア(Listeria)、カンピロバクター(Campylobacter)などをはじめとする、一般に食物混入に関与する細菌またはその他の生物学的作用物質の迅速な生育および検出を容易にすることができる。ペトリフィルム(PETRIFILM)プレートまたはその他の生育培地の使用は、食物サンプルの細菌試験を単純化できる。
【0004】
生物学的生育プレートを使用して、細菌の存在を計数または同定でき、是正措置が実施でき(食物試験の場合)、または妥当な診断ができる(医療用途の場合)。その他の用途では、生物学的生育プレートを使用して、例えば実験目的で、試験室サンプル中の細菌またはその他の生物学的作用物質を迅速に生育させてもよい。
【0005】
生物学的スキャナーは、生物学的生育プレート上の細菌コロニー、または特定の生物学的作用物質の量などをスキャニングまたはカウントするのに使用される装置を指す。例えば食物サンプルまたは試験室サンプルを生物学的生育プレートの上に置くことができ、次にプレートをインキュベーションチャンバーに挿入できる。インキュベーション後、生物学的生育プレートを生物学的スキャナーに入れて、細菌生育の自動化された検出および計数ができる。生物学的スキャナーは、生物学的生育プレート上の細菌またはその他の生物学的作用物質の検出および計数を自動化し、それによって人的過誤を低減することで、生物学的試験プロセスを改善する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0006】
一般に本発明は、生物学的生育プレートのための生物学的スキャナーに向けたものである。生物学的生育プレートは、生物学的スキャナーに挿入される。生物学的生育プレートが挿入されると、生物学的スキャナーはプレートの画像を生成する。次に細菌コロニー数などの画像中に出現する生物学的作用物質の量を生物学的スキャナーによって、またはデスクトップコンピューター、ワークステーションなどの外部計算機によって実施される画像処理および分析ルーチンを使用してカウントし、または別のやり方で判定できる。どちらの場合も生物学的スキャナーは、生物学的生育プレートの分析を自動化する。
【0007】
生物学的スキャナーには自動化された装填機構が組み込まれて、スキャナーによる生物学的生育プレートの取り扱いおよび分析を容易にする。自動化された装填機構は、生育プレートをスキャナー内に引き寄せて、生育プレートをスキャニング位置に配置するように構成される。具体的には電動ローラーまたは別の運搬機構を通じて生物学的生育プレートが生物学的スキャナーに装填され、ひとたび生育プレートがスキャナー内のスキャニング位置に引き寄せられと、アクチュエータが生育プレートをプラテンに押しつける。次に生物学的スキャナーが、生育プレートの1つ以上の画像を生成する。
【0008】
センサーは、生育プレートの異なる部分をスキャニングするために、複数の位置における生育プレートの検知および配置を容易にできるように配置できる。例えば第1のスキャニング位置が生育プレート上の印に対応し、第2のスキャニング位置が生物学的生育培地上の生物学的作用物質の位置に対応してもよい。また開き戸がスキャナーへのアクセスを容易にしてもよく、右利きまたは左利き使用者による簡易な使用のために、スキャナーの様々な面に配置された土台が、逆方向におけるスキャナーの選択的配置を容易にしてもよい。
【0009】
一実施形態では、本発明は、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナーを提供する。スキャナーは、生物学的生育培地を生物学的スキャナー内に引き寄せる運搬機構、生物学的スキャナー内のプラテン、およびプラテンに隣接したスキャニング位置に生物学的生育培地が引き寄せられると検出する1つ以上のセンサーを含む。スキャナーはまた、1つ以上のセンサーが生物学的生育培地がスキャニング位置に引き寄せられたことを検出すると、生物学的生育培地をプラテンに押しつけるアクチュエータ、および生物学的生育培地がプラテンに押しつけられると、生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置を含む。
【0010】
別の実施形態では、本発明は、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナーを提供する。スキャナーは、ハウジングおよび生物学的生育培地がハウジング内にあるとき生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置を含む。スキャナーはまた、生物学的スキャナーが第1または第2の土台セットのどちらにも配置できるように、ハウジングの第1の面の第1の土台セット、およびハウジングの第2の面の第2の土台セットを含む。
【0011】
別の実施形態では、本発明は、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナーを提供する。スキャナーは、開き戸で構成されるハウジング、および生物学的生育培地がハウジング内にあるときに生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置を含む。スキャナーはまた、生物学的生育培地を生物学的スキャナー内に引き寄せる一組のローラーを含み、ローラーの組は、開き戸上に配置されたローラーの第1のサブセット、および開き戸が閉じるとローラーの第1のサブセットに隣接するローラーの第2のサブセットを含む。
【0012】
別の実施形態では、本発明は、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナーを含む生物学的スキャニングシステムを提供する。スキャナーは、生物学的スキャナー内に生物学的生育培地を引き寄せる運搬機構、生物学的スキャナー内のプラテン、プラテンに隣接するスキャニング位置に生物学的生育培地が引き寄せられると検出する1つ以上のセンサー、生物学的生育培地がスキャニング位置に引き寄せられたことを1つ以上のセンサーが検出すると、生物学的生育培地をプラテンに押しつけるアクチュエータ、および生物学的生育培地がプラテンに押しつけられると生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置を含む。システムはまた、生物学的スキャナーに接続して、画像に基づいて培地中の生物学的作用物質をカウントするプロセッサーを含むコンピューターを含む。
【0013】
別の実施形態では、本発明は、生物学的スキャナー内に生物学的生育培地を受け入れるステップと、生物学的生育培地をスキャナー内の第1のスキャニング位置に引き寄せるステップと、生物学的生育培地の第1の画像を生成するステップを含む方法を提供する。方法はまた、生物学的生育培地をスキャナー内の第2のスキャニング位置に引き寄せるステップと、生物学的生育培地の第2の画像を生成するステップを含む。
【0014】
本発明の様々な態様はいくつかの利点を提供するかもしれない。例えば本発明は、生物学的生育プレートが生物学的スキャナーに挿入され、スキャナー内で正しく配置され、画像形成されて、または別のやり方でスキャニングされて、生物学的作用物質量が同定または計数され、次に生物学的スキャナーから自動的に排出されることを確実にできるかもしれない。具体的にはここで述べるセンサー構成は、信頼できる画像形成が起きることを確実にすることで、このような生物学的生育プレートの自動化されたスキャニングの完全性を改善できるような様式で、生物学的生育プレートの挿入および配置を自動化できる。生物学的スキャナーからのプレートの排出の自動化は、使用者のためにプロセスを単純化できる。
【0015】
さらに開き戸は、スキャナー内部への簡易化されたアクセスを可能にできる。したがってスキャナー構成要素は、非常に容易にクリーニングして、または修復できる。また開き戸は、生物学的スキャナー内の詰まりまたはその他の問題の簡易化された緩和を可能にする。さらにスキャナーの様々な面に配置された土台は、スキャナーの入力および出力位置に関して柔軟性を提供する。例えば使用者は、使用者の好みまたはスキャナーが使用される作業環境に基づいて、特定の土台セット上にスキャナーを配置してもよい。
【0016】
これらおよびその他の実施形態の追加的詳細を下の添付図および説明で述べる。その他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から、そして特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明は、生物学的生育プレート、またはその他の生物学的生育培地のための生物学的スキャナーに向けたものである。本発明に従って、生物学的生育プレートは電動ローラーまたは別の運搬機構を通じて生物学的スキャナー内に装填され、生育プレートがスキャナー内のスキャニング位置に引き寄せられると、アクチュエータが生育プレートをプラテンに押しつける。次に生物学的スキャナーは、生育プレートの1つ以上の画像を生成する。二次元モノクロカメラなどの画像形成装置をスキャナー内に配置させて、生育プレートがプラテンに押しつけられた際に、生育プレートの1つ以上の画像を生成できる。
【0018】
センサーは、生育プレート異なる部分を画像形成するために、複数の位置における生育プレートの検知および配置を容易にできるように配置できる。例えば生育プレートは、第1の位置で検知および画像形成して、生育プレート上のバーコードなどの印の画像を生成してもよい。印は、適切なスキャニングおよび画像処理ルーチンが選択できるように、プレートまたはプレートタイプを同定してもよい。例えば印に基づいて、異なる処理ルーチンを実施して、生育プレート上の生物学的生育をカウントしてもよい。いずれの場合も生育プレートを第2の位置に移動して、生育プレート上の生物学的作用物質の1つ以上の画像を生成できる。センサーの配置は、スキャナーを通る生育プレートの配置および動きを自動化する。代案としてはセンサーの代わりに画像形成装置を使用して、生育プレートの配置を検出できる。
【0019】
スキャナー内部へのアクセスを容易にする、生物学的スキャナーの開き戸についてもまた述べられる。ローラーのサブセットは、戸が閉じると、戸の上のローラーがその他のローラーと接触するように開き戸の上に配置できる。モーターが少なくともいくつかのローラーを駆動して、スキャナーを通して生育プレートを引き寄せる。
【0020】
さらに右利きまたは左利き使用者による簡易化された使用のために、土台がスキャナーの様々な面に配置されて、スキャナーの反転を容易にしてもよい。具体的には、土台をスキャナーの様々な面に配置させて、スキャナーの入力および出力位置に関して柔軟性を促進する。使用者は、使用者の好みまたはスキャナーが使用される作業環境に基づいて、特定の土台セット上にスキャナーを配置させてもよい。
【0021】
本発明の様々な態様は、多様な生物学的生育プレートに対して有用かもしれない。例えば本発明は、生物学的作用物質を生育させ、作用物質の検出および/または計数ができるようにするための薄膜培養プレート装置、ペトリ皿培養プレート装置などの異なるプレート様装置に対して有用かもしれない。したがって「生物学的生育プレート」という用語は、ここではスキャナーによる作用物質の検出および計数を可能にする、生物学的作用物質の生育のための適切な培地を指すために広く使用される。本発明に従って、多くのタイプの生育プレートまたは培地もまた使用できる。
【0022】
図1は、発明の一実施形態に従った生物学的スキャナー10の斜視図である。図示するように、生物学的スキャナー10は、生物学的生育プレート12を受け入れるようにデザインされる。具体的には生物学的スキャナー10は、生物学的生育プレート12を受け入れるための投入スロット18を画定するハウジング16を含む。ガイド機構13がハウジング16上に形成されて、生物学的スキャナー10への生物学的生育プレート12の挿入を助けてもよい。生物学的スキャナー10はまた、生育プレート12の画像形成に続いて、生育プレート12がそれを通して排出される排出スロット(図示せず)を含む。
【0023】
生物学的スキャナー10はまた、使用者に生物学的生育プレートの分析の進捗状況または結果を表示するためのディスプレイ画面(図示せず)などのその他の特徴群を含んでもよい。いくつかの実施形態では、生物学的スキャナー10は、生育プレート12の画像を分析するための内部プロセッサーを含む。しかし別の実施形態では、画像処理は、例えばデスクトップコンピューター、ワークステーション内などの生物学的スキャナー10の外部で起きる。後者の場合、生物学的スキャナー10は、インターフェースを含んで、生物学的スキャナー10が別のコンピューターと通信的に接続できるようにしてもよい。
【0024】
生物学的スキャナー10は、関心のある生物学的生育プレート12の1つ以上の画像を生成するために、二次元モノクロカメラなどの画像形成装置を収納する。さらに生物学的スキャナー10は、画像形成中に生物学的生育プレート12の前後を照明するための様々な照明器を収納してもよい。照明器は、生物学的生育プレート12を1つ以上の色で照明でき、生育プレート12の1つ以上の画像を生成でき、次に生育プレート12上の細菌カウントが分析され判定される。
【0025】
生育プレート12は、生育プレート12上に細菌またはその他の作用物質が発現する、生育領域17を含んでもよい。生育領域17は、平坦面または窪んだウェルであってもよい。生育プレート12内で試験された所定のサンプルが、細菌コロニーカウントの観点から許容可能であるかどうかの判定は、単位領域あたりの細菌コロニー数に左右される。したがって生物学的スキャナー10によって生成された画像を使用して、プレート12の単位面積あたりの細菌コロニー量を定量化できる。生育領域17内の生物学的生育プレート12の表面は、1つ以上のタイプの細菌の迅速な生育を容易にするようにデザインされた1つ以上の生育促進作用物質、またはその他の生物学的作用物質を含有してもよい。場合によっては、生物学的生育プレート12は、生物学的スキャナー10への挿入に先だってインキュベートされる。
【0026】
生育プレート12はまた、生育プレート12を同定するのに使用される、バーコードまたはその他のタイプの識別マーキングなどの印19を含んでもよい。例えば印19は、生育プレート12上で生育され試験される、細菌または生物学的作用物質タイプを同定してもよい。生物学的スキャナー10は、生育プレート12をスキャナー内の第1の位置に引き寄せて印19の画像を生成し、次に生育プレート12を第2の位置に引き寄せて生育領域17の画像を生成するようにデザインできる。このようにして生物学的スキャナー10によって、印19および生育領域17の画像が生成できる。代案としては印19および生育領域17双方の単一画像をキャプチャーしてもよい。どちらの場合も印19のスキャニングは使用されるプレートタイプの同定、および生育領域17のスキャニングを容易にでき、それによってプレート12上で生育させた生物学的作用物質の自動化されたカウントを改善する。
【0027】
一例として生育プレート12は、商品名ペトリフィルム(PETRIFILM)プレートの下に3Mによって販売される、生物学的生育プレートを含んでもよい。生育プレート12を利用して、例えば好気性細菌、大腸菌(E.coli)、大腸菌群、腸内細菌科、酵母、カビ、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、リステリア、カンピロバクター(Campylobacter)などの一般に食物混入に関与する細菌またはその他の生物学的作用物質の迅速な生育、および検出を容易にすることができる。
【0028】
図2は、生物学的スキャナーによって生成された画像の画像分析を実施する、外部コンピューター22に接続する生物学的スキャナー20を含む例示的なシステム21の斜視図である。外部コンピューター22は、例えば生物学的生育プレート24の画像分析のためにプログラムされたマイクロプロセッサーを含んでもよい。外部コンピューター22としては、パーソナルコンピューター(PC)、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ハンドヘルドコンピューター、ワークステーションなどが挙げられる。例えばソフトウェアプログラムを外部コンピューター22にロードして、生物学的スキャナー20によって生成された生物学的生育プレート24の画像の画像分析を容易にできる。
【0029】
生物学的スキャナー20は、インターフェース25を通じて外部コンピューター22に接続される。インターフェース25は、例えばユニバーサルシリアルバス(USB)インターフェース、ユニバーサルシリアルバス2(USB2)インターフェース、IEEE 1394ファイアワイヤインターフェース、スモールコンピューターシステムインターフェース(SCSI)インターフェース、アドバンステクノロジーアタッチメント(ATA)インターフェース、シリアルATAインターフェース、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI)インターフェース、従来のシリアルまたはパラレルインターフェースなどを含んでもよい。
【0030】
図3は、生物学的スキャナー10または生物学的スキャナー20に対応してもよい、生物学的スキャナー30の横断上面図である。図3で示すように、生物学的スキャナー30は、カメラなどの画像形成装置32、および画像形成する生育プレートを照明するための1つ以上の照明器33A、33Bを収納するハウジング31を含む。回路34は、生育プレートの1つ以上の画像を生成するために、画像形成装置32および照明器33を制御する。
【0031】
一例として、画像形成装置32は二次元モノクロカメラを含んでもよく、照明器33は生育プレートを1つ以上の色で選択的に照明する三色照明器を含んでもよい。生育プレートを1つ以上の色で照明すると、画像形成装置32によって、生育プレートの様々な単色の画像が生成できる。
【0032】
ハウジング31は、生育プレートの生物学的スキャナー30への挿入を助ける案内機構35を画定する。例えば使用者は、案内機構35と、典型的に圧力プレートを含み様々な背後照明器もまた含んでもよいアクチュエータ47との間に、生育プレートを挿入してもよい。アクチュエータ47はソレノイド駆動され、生育プレートをプラテン41に押しつけ、また解放する。プラテン41に押しつけられると、生育プレートは画像形成装置32の焦点面に配置される。画像形成のために様々な電動ローラーが生育プレートを掴んで、生物学的スキャナー30内に生育プレートを引き寄せることができる。
【0033】
具体的には、生物学的スキャナー30は、生物学的スキャナー30内に生育プレートを引き寄せて、スキャナー30を通る生育プレートの動きを自動化する、一組のローラー36A、36B、37A、37Bを含む。しかしローラーの代わりに、その他のタイプの運搬機構もまた使用できる。図3で図示される例示的な実施形態では、ローラーの第1のサブセット36A、36Bは、ベルト39を通じてモーター38によって駆動されるセグメントゴムローラーを含んでもよい。モーター38は、生育プレートの配置を検出するセンサーに応答性の直流(DC)モーターを含んでもよい。このようにして、ローラー36A、36Bは、モーター駆動されて、スキャナー30を通じた生育プレートの自動化された動きを容易にする。
【0034】
ローラーの第2のサブセット37A、37Bは、ローラー36A、36Bに隣接するばね押しの圧力ローラーを含んで、ローラーサブセット36A、36Bの動きによって、ローラーセット36A、36B、37A、37B間に生育プレートを引き寄せることができるように、付勢力(bias force)を提供してもよい。例えばばね押しのローラー36A、36Bは、異なる幅の異なる生育プレートに適合するするばね付勢量を提供してもよい。またローラーセット36A、36B、37A、37Bを互いに十分近く配置させて、所望の最小の生育プレートがスキャナー30を通して確実に引き寄せられるようにしてもよい。ここでもローラー36A、36B、37A、37Bは、概して本発明に従って使用してもよい1タイプの運搬機構を含む。しかしその他のタイプの運搬機構も代案として使用できる。
【0035】
生物学的スキャナー30は、プラテン41と、生物学的生育プレートが望ましいスキャニング位置に配置されると生物学的生育プレートをプラテン41に押しつけるアクチュエータ47とを含む。具体的にはアクチュエータ47は、生育プレートをプラテン41に押しつけて、生育プレートが確実に画像形成装置32の焦点面にあるようにできる。ローラー36A、36B、37A、37Bは、所望のスキャニング位置に生育プレートを引き寄せることができ、アクチュエータ47は生育プレートをプラテン41に押しつけることができる。照明器33A、33Bは、生育プレートを1つ以上の色で照明し、画像形成装置32によって1つ以上の画像が生成される。一組のセンサー(図3には示さず)は、所望のスキャニング位置における生育プレートの検出および配置を自動化できる。代案としては画像形成装置32は、センサーの代わりに生育プレートの配置を検出するのに使用できる。
【0036】
アクチュエータ47は、アクチュエータ47が生育プレートをプラテン41に押しつけると、生育プレートが2つプラテンの間に挟まれるように、別のプラテンを含んでもよい。追加的な背後照明器42は、画像形成中に生育プレートに背後照明を提供できる。場合によっては背後照明器42は、アクチュエータの一部を形成するプラテン上に配置される。この場合アクチュエータ47は、赤色、緑色、および青色(RGB)照明LEDが組み込まれてもよい三色照明システムをさらに含む。RGB LEDはアクチュエータ47に側面照明を提供し、それによってアクチュエータ47とプラテン41の間に静止する生物学的生育プレートに背後照明を提供する。さらに同様のRGB照明LEDを使用して上面照明を提供してもよい。換言すれば照明器33A、33Bはまた、RGB照明LEDを含んでもよい。
【0037】
アクチュエータ47は、ソレノイド駆動されてもよい。この場合、アクチュエータ47は、アクチュエータ47の動きを引き起こす1つ以上のソレノイド44A、44Bを含む。例えばソレノイド44A、44Bを背後照明器42の対向面に配置して、生育プレートの両面をプラテン41に押しつけてもよい。生物学的生育プレートがひとたび所望の位置に配置されると、ソレノイド44A、44Bの片方または両方が、アクチュエータ47に生育プレートをプラテン41に押しつけさせる。次に照明および画像形成を実施する。ここでもセンサー配置が、生物学的スキャナー30内の1つ以上の望ましい位置における生育プレートの検出を容易にする。一例としてアクチュエータ47は、プラテンに対してばね付勢され、ソレノイド44A、44Bは、係合してばね付勢を克服する。換言すれば、ソレノイド44A、44Bの片方または双方が分離してアクチュエータ47をプラテン41に押しつけ、係合してアクチュエータ47をプラテン41から解放してもよい。
【0038】
照明すると、画像形成装置32は、生物学的生育プレートの1つ以上の画像をキャプチャーして、分析のために画像をプロセッサーに提供する。プロセッサーは生物学的スキャナー30内に収納されてもよく、またはデスクトップコンピューターまたはワークステーションなどの別のコンピューター内の外部プロセッサーであってもよい。一例として画像形成装置32は、生物学的生育プレートの単色の画像をキャプチャーする単色の画像形成装置を含む。例えば生物学的生育プレートを1つ以上の赤色LEDによって照明し、その際に画像形成装置32が第1の画像を生成してもよい。次に生物学的生育プレートを1つ以上の緑色LEDで照明して、その際に画像形成装置32が第2の画像を生成してもよい。最後に生物学的生育プレートを1つ以上の青色LEDで照明して、その際に画像形成装置32が第3の画像を生成してもよい。
【0039】
プロセッサー(スキャナー30に対して内部または外部のいずれか)は、単色の画像を受信して、細菌コロニーカウントを生成するために画像分析を実施する。1つ以上の別個の単色画像を生成する単色画像形成装置32の使用は、各色に対する画像解像度改善して、同時に画像形成装置32に付随する実装コストを低下できるかもしれない。また観察または分析目的で、異なる画像をプロセッサーによって組み合わせてもよい。
【0040】
いくつかの実施形態では、スキャナー30は、異なる画像処理プロフィールに従って、異なる生物学的生育プレートの画像をプロセスしてもよい。画像処理プロフィールは、使用者の入力、またはスキャナー30に提示される生物学的生育プレートのタイプの同定に基づいて選択されてもよい。画像処理プロフィールは、特定のプレートタイプの画像をキャプチャーするために、照明強度、曝露持続時間、および色などの特定の画像キャプチャー条件を特定化してもよい。したがってスキャナーは、異なる生物学的生育プレートの画像処理において、異なる照明条件をはじめとする、異なる画像キャプチャー条件を適用してもよい。さらに生育プレート上の印の同定が、自動的に画像処理プロフィールの選択ができるようにしてもよい。
【0041】
例証として、いくつかのタイプの生物学的生育プレートは、特定の色、強度、および持続時間の照明を必要とするかもしれない。さらにいくつかの生物学的生育プレートは、前方または背後照明のみを要して、双方は必要としないかもしれない。例えば好気性カウントプレートは、前方照明のみ、ならびに赤色などの単色のみによる照明を必要とするかもしれない。代案としては大腸菌(E.coli)/大腸菌群プレートは、背後照明のみで、赤色と青色照明の組み合わせを必要とするかもしれない。同様に特定の強度レベルおよび持続時間が適切であるかもしれない。これらの理由から、照明は、生育プレート12上の印19によって同定されてもよい画像処理プロフィールによって規定される、画像キャプチャー条件に応答して制御されてもよい。
【0042】
生育プレートがスキャニングされた後、ローラー36A、36B、37A、37Bは排出スロット48から生育プレートを排出できる。次に別の生育プレートが、生物学的スキャナー30に挿入されてもよい。
【0043】
図4は生物学的スキャナー30の別の横断上面図である。図4で示すように、ハウジング31が、型締機構45を通じて閉じた位置に固定できる開き戸49を画定してもよい。開き戸49は生物学的スキャナー30内部への簡易なアクセスを容易にする。したがって図4で示すように戸49を開けることで、生物学的スキャナー30の様々な構成要素のクリーニングおよび保守が実施できる。また開き戸49は、生物学的スキャナー30内の詰まりやその他の問題を緩和するため、アクセスを提供するのに有用であることができる。
【0044】
ローラー36A、36B、モーター38、ベルト39、およびソレノイド44A、44Bは戸49内に収納される。開き戸49が閉じて、型締機構45を通じて所定位置に固定されると(図3で示すように)、戸49の上に配置されたローラー36A、36Bは、ローラー37A、37Bに隣接する。開き戸49が開くと(図4で示すように)、ローラー37A、37Bは、ローラー36A、36Bに対して付勢されない。
【0045】
図5は、自動化された生物学的生育プレートの取り込みを容易にするセンサー配置を図示する、生物学的スキャナー30の横断正面図である。具体的には、画像形成ための生育プレートの配置を容易にするために、生物学的スキャナーは、生物学的生育プレートの配置を検出する一組のセンサー52A、52B、52Cを含み、ローラー36A、36A’、36B、36B’、およびアクチュエータ47(図3)の動きを自動化する。ローラー36Aおよび36A’は軸53に沿って駆動されてもよく、ローラー36Bおよび36B’は、軸54に沿って駆動されてもよい。センサー52は、戸49の上またはプラテン41に隣接して配置されてもよい。センサー52は、光学的センサー、または生育プレートを検知できるあらゆるその他のタイプのセンサーを含んでもよい。
【0046】
生育プレートを案内機構35に沿って生物学的スキャナー30に挿入すると、第1のセンサー52Aが生育プレートの存在を検出して、生育プレートを生物学的スキャナー30内に引き寄せるために、ベルト39を通じてモーター38にローラー36A、36A’、36B、36B’を駆動させる。第2のセンサー52Bが生育プレートを検出すると、モーター38の動きが一時的に終結して、ソレノイド44A、44Bが、アクチュエータ47に生育プレートをプラテン41に押しつけさせる(図3参照)。具体的には第2のセンサー52Bが、例えば生育プレート12の印19(図1)が画像形成できる位置などの生育プレートの第1の望ましいスキャニング位置に対応する。
【0047】
ひとたび印19の1つ以上の画像が生成すると、ソレノイド44A、44Bが、アクチュエータ47に生育プレートをプラテン41から解放させる。ここでも印19の画像を使用して生育プレート12を同定して、同定されたプレートに有用なカウントアルゴリズムの選択を容易にできる。生育プレートを生物学的スキャナー30内にさらに引き寄せるために、モーター38がベルト39を通じてローラー36A、36A’、36B、36B’駆動する。第3のセンサー52Cが生育プレートを検出すると、モーター38の動きがまた終結して、ソレノイド44A、44Bが、アクチュエータ47に生育プレートをプラテン41に押しつけさせる(図3参照)。具体的には、第3のセンサー52Cは、例えば生育プレート12の生育領域17(図1)が画像形成できる位置などの生育プレート12の第2の望ましいスキャニング位置に対応する。
【0048】
換言すれば、センサー52A〜52Cは、生物学的スキャナー30を通る処理の流れを制御する。第1のセンサー52Aは生育プレートを検出して、生育プレート12を生物学的センサー内に引き寄せるプロセスを開始する。第2のセンサー52Bは、第1のスキャニング位置において生育プレート12を検出して、画像形成を引き起こさせる。画像形成後、生育プレート12を生物学的スキャナー10内にさらに引き寄せる。次に第3のセンサー52Cが、第2のスキャニング位置において生育プレート12を検出して、再度画像形成を引き起こさせる。次に生育プレート12を生物学的スキャナー30から排出する。多数のその他のセンサー配置もまた画定できる。一般にセンサー52の組は生育プレートの位置を検出して、生育プレートにある印の画像、および生育プレートの生育領域の画像をはじめとする生育プレートの所望の画像が生成できるように、作動が妥当な時に起きるようにすることで、生物学的生育プレートの自動化された取り込みおよび処理を容易にする。しかしその他の実施形態では、センサーの代わりに画像形成装置32(図3)を使用して、生育プレートを検出および配置を容易にしてもよい。
【0049】
別の有用な特徴群を含む生物学的スキャナー60をひとまとめにして図示する図6Aおよび6Bは斜視図である。具体的には、生物学的スキャナー60は、スキャナー60の第1の面に配置された第1の土台セット62、およびスキャナー60の第2の面に配置された第2の土台セット64を含む。この例では、第1の土台セット62はスキャナー60の底面上に配置され、第2の土台セット64は上面に配置される。しかし代案として、またはさらに、スキャナーのその他の面も土台になり得る。
【0050】
本発明のこの態様に従って、生物学的生育プレートを受け入れる挿入スロット65は、スキャナー60が第1の土台セット62上に配置され、スキャナー60の前面68が使用者の方を向くと、スキャナー60の右側に配置される(図6Aで示されるように)。挿入スロット65は、スキャナー60が第2の土台セット64上に配置され、スキャナー60の前面68が使用者の方を向くと、スキャナー60の左側に配置される(図6Bで示されるように)。このようにしてスキャナー60の様々な面に配置された土台は、右利きまたは左利き使用者による簡易化された使用のために、逆方向でのスキャナー60の選択的配置を容易にできる。換言すればスキャナー60は、スロット65の所望の方向次第で「上向き」または「逆さま」に配置できる。このようにして土台はスキャナー60の様々な面に配置して、スキャナーの入力および出力部位置に関する柔軟性を促進にできる。使用者は、使用者の好みまたはスキャナー60が使用される作業環境に基づいて、所定の土台セット62または64にスキャナー60を配置してもよい。スキャナー背面の土台はまた、いくつかの用途のために望ましいかもしれない。この場合、背面に配置された土台上にスキャナーが配置されると、前面68は上を向き、スロット65はスキャナー60最上位置に置かれる。
【0051】
図7は、発明の実施形態に従った例示的な生物学的スキャナーの操作を図示するフローダイヤグラムである。図7は、図3〜5の生物学的スキャナー30に関して説明される。
【0052】
生物学的スキャナー30は、生物学的生育プレートを受け入れる(71)。例えば使用者は、ガイド機構35とアクチュエータ47の間で、生物学的生育プレートを生物学的スキャナー30に挿入してもよい。第1のセンサー52Aによって検出されと、1つ以上のローラー36、37が、生育プレートを例えば第2のセンサー52Bに対応する第1の位置に引き寄せる(72)。アクチュエータ47は、生育プレートをプラテン41に押しつけ(73)、生物学的スキャナー30が、生物学的生育プレートの第1の画像を生成する(74)。例えば照明器33A、33B、そしてアクチュエータ47の一部であることができる背後照明器42もおそらくは、生育プレートを照明でき、画像形成装置32が1つ以上の画像を生成できる。
【0053】
次にアクチュエータ47が、生育プレートをプラテン41から解放する(75)。ローラー36、37は、例えば第3のセンサー52Cに対応する第2の位置に生育プレートを引き寄せる(76)。アクチュエータ47は、生育プレートをプラテン41に押しつけ(77)、生物学的スキャナー30が生物学的生育プレートの第2の画像を生成する(78)。一例として第1の画像が生育プレート上の印の画像に対応してもよく、第2の画像が生育プレートの生育領域の画像に対応してもよい。
【0054】
次にアクチュエータ47が、プラテン41から生育プレートを解放し(79)、ローラー36、37が生育プレートをスキャナー30から排出する(80)。次に画像を処理する(81)。具体的には画像を処理して生育プレート上の細菌コロニーをカウントする。一例として画像は、内部プロセッサー(図示せず)を通じて生物学的スキャナー30内で内的に処理される。この場合、生物学的スキャナー30が細菌カウントを表示し、または別のやり方で出力する。別の例では、生成した画像は、処理のために外部コンピューターに送信できる。この場合、外部コンピューターが細菌カウントを表示し、または別のやり方で出力する。
【0055】
生物学的スキャナーのいくつかの実施形態について述べられた。例えば画像形成のための複数の位置における生育プレートの検知および配置を容易にするセンサー配置について述べられた。生物学的スキャナー内の生育プレートの取り込みおよび配置を自動化するための、自動化された運搬機構および配置アクチュエータについてもまた述べられる。追加的な実施形態は、スキャナーへのアクセスを容易にする開き戸、および右利きまたは左利き使用者による簡易化された使用のために、スキャナーの様々な面に配置されて、スキャナーの反転を容易にする土台などの特徴群に向けたものである。
【0056】
それにもかかわらず、本発明の範囲と精神を逸脱することなく様々な修正ができる。例えばここで述べる1つ以上の特徴群をその他の述べられる特徴群有り、また無しで使用してもよい。またいくつかの実施形態では、画像形成装置を使用して生育プレートの配置を検出してもよい。この場合、1つ以上のセンサーを排除してもよい。これらのおよびその他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】発明の一実施形態に従った生物学的スキャナーの斜視図である。
【図2】生物学的スキャナーによって生成された画像の画像分析を実施する外部コンピューターに接続する、生物学的スキャナーを含む、例示的なシステムの斜視図である。
【図3】発明の実施形態に従った生物学的スキャナーの横断上面図である。
【図4】図3で図示される生物学的スキャナーの別の横断上面図である。
【図5】図3および4で図示される生物学的スキャナーの横断正面図である。
【図6A】スキャナーの異なる面に配置された土台セットを含む生物学的スキャナーをひとまとめにして図示する斜視図である。
【図6B】スキャナーの異なる面に配置された土台セットを含む生物学的スキャナーをひとまとめにして図示する斜視図である。
【図7】発明の実施形態に従った例示的な生物学的スキャナーの作動を図示するフローダイヤグラムである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
生物学的生育培地を生物学的スキャナー内に引き寄せる運搬機構、
前記生物学的スキャナー内のプラテン、
前記プラテンに隣接するスキャニング位置に前記生物学的生育培地が引き寄せられると検出する1つ以上のセンサー、
前記生物学的生育培地が前記スキャニング位置に引き寄せられたことを前記1つ以上のセンサーが検出すると、前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけるアクチュエータ、および、
前記生物学的生育培地が前記プラテンに押しつけられると、前記生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置、
を含む、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナー。
【請求項2】
前記アクチュエータが、第2のプラテンおよび前記第2のプラテンを動かすソレノイドを含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項3】
前記画像に基づいて前記培地中の生物学的作用物質をカウントするプロセッサーをさらに含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項4】
前記生物学的生育培地が前記プラテンに押しつけられると、前記生物学的生育培地を照明する照明装置をさらに含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項5】
前記生物学的生育培地が前記プラテンに押しつけられると、前記生物学的培地の上面を照明する第1の照明装置、および
前記生物学的生育培地が前記プラテンに押しつけられると、前記生物学的培地の底面を照明する第2の照明装置、
をさらに含む、請求項4に記載の生物学的スキャナー。
【請求項6】
前記画像形成装置がカメラを含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項7】
前記生物学的生育培地を受け入れるために前記スキャナーの第1の面に形成された第1のスロット、および、
前記画像の生成に続いて前記生物学的生育培地を排出するために前記スキャナーの第2の面に形成された第2のスロット、
をさらに含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項8】
前記運搬機構が一組のローラーを含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項9】
開き戸をさらに含み、前記ローラーの第1のサブセットが前記開き戸上に配置され、前記開き戸が閉じると前記ローラーの第2のサブセットが前記ローラーの前記第1のサブセットに隣接する、請求項8に記載の生物学的スキャナー。
【請求項10】
前記ローラーの第1のサブセットが、前記ローラーの第2のサブセットにばね付勢される、請求項8に記載の生物学的スキャナー。
【請求項11】
少なくとも1つの前記ローラーのサブセットを駆動して、前記生物学的スキャナー内に前記生物学的生育培地を引き寄せるモーターをさらに含む、請求項8に記載の生物学的スキャナー。
【請求項12】
前記生物学的生育培地の挿入を検出して、前記運搬機構に前記生物学的生育培地を前記スキャナー内に引き寄せさせる第1のセンサー、および
前記生物学的生育培地が前記スキャニング位置に引き寄せられると検出して、前記アクチュエータに前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけさせる第2のセンサー、
をさらに含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項13】
前記生物学的生育培地の挿入を検出して、前記運搬機構に前記生物学的生育培地を前記スキャナー内に引き寄せさせる第1のセンサー、
前記生物学的生育培地が前記第1のスキャニング位置に引き寄せられると検出して、前記アクチュエータに前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけさせる第2のセンサー、および
前記生物学的生育培地が第2のスキャニング位置に引き寄せられると検出して、前記アクチュエータに前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけさせる第3のセンサー、
をさらに含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項14】
前記第1のスキャニング位置が前記生物学的生育培地上に配置された印の位置に対応し、前記第2のスキャニング位置が前記生物学的生育培地上の生物学的作用物質の位置に対応する、請求項13に記載の生物学的スキャナー。
【請求項15】
前記生物学的スキャナーが第1または第2の土台セットのどちらにも配置できるような、
前記生物学的スキャナーの第1の面の第1の土台セット、および
前記生物学的スキャナーの第2の面の第2の土台セット、
をさらに含む、請求項1に記載の生物学的スキャナー。
【請求項16】
ハウジング、
生物学的生育培地が前記ハウジング内にあるときに前記生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置、
生物学的スキャナーが第1または第2の土台セットのどちらにも配置できるような、前記ハウジングの第1の面の第1の土台セット、および
前記ハウジングの第2の面の第2の土台セット、
を含む、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナー。
【請求項17】
前記ハウジングの第1の面に形成された前記生物学的生育培地を受け入れるための第1のスロット、
前記ハウジングの第2の面に形成された、前記画像の生成に続いて前記生物学的生育培地を排出するための第2のスロット、
をさらに含み、
前記第1のスロットが、前記スキャナーが前記第1の土台セット上に配置されて前記スキャナーの前面が使用者の方を向くと、前記スキャナーの右側に配置され、
前記第1のスロットが、前記スキャナーが第2の土台セット上に配置されて前記スキャナーの前面が使用者の方を向くと、前記スキャナーの左側に配置される、
請求項16に記載の生物学的スキャナー。
【請求項18】
開き戸付きで構成されるハウジング、
生物学的生育培地が前記ハウジング内にあるときに前記生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置、および、
前記開き戸上に配置されたローラーの第1のサブセット、および前記開き戸が閉じると前記ローラーの第1のサブセットに隣接するローラーの第2のサブセットを含む、前記生物学的生育培地を前記生物学的スキャナー内に引き寄せる一組のローラー、
を含む、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナー。
【請求項19】
前記開き戸が閉じると前記ローラーの第1のサブセットが前記ローラーの第2のサブセットにばね付勢される、請求項18に記載の生物学的スキャナー。
【請求項20】
前記開き戸が閉じると前記ローラーの第2のサブセットが前記ローラーの第1のサブセットにばね付勢される、請求項18に記載の生物学的スキャナー。
【請求項21】
少なくともいくつかの前記ローラーを駆動して前記生物学的生育培地を前記生物学的スキャナー内に引き寄せるモーターをさらに含む、請求項18に記載の生物学的スキャナー。
【請求項22】
生物学的生育培地を生物学的スキャナー内に引き寄せる運搬機構、
前記生物学的スキャナー内のプラテン、
前記プラテンに隣接するスキャニング位置に前記生物学的生育培地が引き寄せられると検出する1つ以上のセンサー、
前記1つ以上のセンサーが前記生物学的生育培地が前記スキャニング位置に引き寄せられたことを検出すると、前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけるアクチュエータ、および、
前記生物学的生育培地が前記プラテンに押しつけられると前記生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置、
を含む、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナー、および、
前記生物学的スキャナーに接続して、前記画像に基づいて前記培地中の生物学的作用物質をカウントするプロセッサーを含むコンピューター、
を含む、生物学的スキャニングシステム。
【請求項23】
前記アクチュエータが第2のプラテン、および前記第2のプラテンを動かすソレノイドを含む、請求項22に記載のシステム。
【請求項24】
前記画像形成装置がカメラを含む、請求項22に記載のシステム。
【請求項25】
前記運搬機構が一組のローラーを含み、前記生物学的スキャナーが開き戸をさらに含み、前記ローラーの第1のサブセットが前記開き戸上に配置され、前記開き戸が閉じると前記ローラーの第2のサブセットが前記ローラーの第1のサブセットに隣接する、請求項22に記載のシステム。
【請求項26】
前記ローラーの第1のサブセットが前記ローラーの第2のサブセットに対してばね付勢される、請求項25に記載のシステム。
【請求項27】
前記生物学的スキャナーが、
前記生物学的生育培地の挿入を検出して、前記運搬機構に前記生物学的生育培地を前記スキャナー内に引き寄せさせる第1のセンサー、および、
前記生物学的生育培地が前記スキャニング位置に引き寄せられると検出して、前記アクチュエータに前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけさせる第2のセンサー、
をさらに含む、請求項22に記載のシステム。
【請求項28】
前記生物学的スキャナーが、
前記生物学的生育培地の挿入を検出して、前記アクチュエータに前記生物学的生育培地を前記スキャナー内に引き寄せさせる第1のセンサー、
前記生物学的生育培地が前記第1のスキャニング位置に引き寄せられると検出して、前記アクチュエータに前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけさせる第2のセンサー、および、
前記生物学的生育培地が第2のスキャニング位置に引き寄せられると検出して、前記アクチュエータに前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけさせる第3のセンサー、
をさらに含み、
前記画像形成装置が前記第1のスキャニング位置に付随する第1の画像を生成し、
前記画像形成装置が前記第2のスキャニング位置に付随する第2の画像を生成し、
前記プロセッサーが前記第1の画像に基づいて前記生物学的生育プレートに付随する印を同定し、
前記第2の画像に基づいて前記培地中の生物学的作用物質をカウントする、請求項22に記載のシステム。
【請求項29】
前記第1のスキャニング位置が前記生物学的生育培地の印の位置に対応し、前記第2のスキャニング位置が前記生物学的生育培地上の生物学的作用物質の位置に対応する、請求項28に記載のシステム。
【請求項30】
前記生物学的スキャナーが第1または第2の土台セットのいずれの上にも配置できるように、前記生物学的スキャナーが、
前記生物学的スキャナーの第1の面の第1の土台セット、および
前記生物学的スキャナーの第2の面の第2の土台セット、
をさらに含む、請求項22に記載のシステム。
【請求項31】
生物学的生育培地を生物学的スキャナー内に受け入れるステップと、
前記生物学的生育培地を前記スキャナー内の第1のスキャニング位置に引き寄せるステップと、
前記生物学的生育培地の第1の画像を生成するステップと、
前記生物学的生育培地を前記スキャナー内の第2のスキャニング位置に引き寄せるステップと、
前記生物学的生育培地の第2の画像を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項32】
前記第1の画像が印を含み、前記第2の画像が前記生物学的生育培地上の前記生物学的作用物質を含む、請求項31に記載の方法。
【請求項33】
前記生物学的生育培地を前記生物学的スキャナーから排出するステップをさらに含む、請求項31に記載の方法。
【請求項34】
前記第1の画像を処理して前記生物学的生育培地を同定するステップをさらに含む、請求項31に記載の方法。
【請求項35】
前記第2の画像を処理して、前記第2の画像に基づいて前記培地中の生物学的作用物質をカウントするステップをさらに含む、請求項31に記載の方法。
【請求項36】
前記培地が前記第1のスキャニング位置にあるときに、前記生物学的生育培地をプラテンに押しつけるステップと、
前記第1の画像を生成した後に前記生物学的生育培地を前記プラテンから解放するステップと、
前記培地が前記第2のスキャニング位置にあるときに、前記生物学的生育培地をプラテンに押しつけるステップと、
前記第2の画像を生成した後に前記生物学的生育培地を前記プラテンから解放するステップと、
をさらに含む、請求項31に記載の方法。
【請求項37】
前記第1の画像を処理して前記生物学的生育培地を同定するステップと、前記第2の画像を処理して前記第2の画像に基づいて前記培地中の生物学的作用物質をカウントするステップをさらに含み、前記第1の画像を処理するステップ、および前記第2の画像を処理するステップが前記生物学的スキャナーに対して内部で起きる、請求項31に記載の方法。
【請求項38】
前記第1のおよび第2の画像をコンピューターに通信するステップと、
前記第1の画像を処理して前記生物学的生育培地を同定するステップと、
前記第2の画像を処理して前記第2の画像に基づいて前記培地中の生物学的作用物質をカウントするステップをさらに含み、
前記第1の画像を処理するステップ、および前記第2の画像を処理するステップが前記コンピューターで起き、前記コンピューターが前記生物学的スキャナーに対して外部である、請求項31に記載の方法。
【請求項39】
前記生物学的生育培地を前記生物学的スキャナー内に引き寄せる運搬機構、
前記生物学的スキャナー内のプラテン、
前記プラテンに隣接するスキャニング位置に前記生物学的生育培地が引き寄せられると検出して、前記生物学的生育培地が前記プラテンに押しつけられると前記生物学的生育培地の画像を生成する画像形成装置、
および、
前記画像形成装置が前記生物学的生育培地が前記スキャニング位置に引き寄せられたことを検出すると、前記生物学的生育培地を前記プラテンに押しつけるアクチュエータ、
を含む、生物学的生育培地をスキャニングするための生物学的スキャナー。


【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6A】
image rotate

【図6B】
image rotate

【図7】
image rotate


【公表番号】特表2007−503832(P2007−503832A)
【公表日】平成19年3月1日(2007.3.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−525427(P2006−525427)
【出願日】平成16年9月2日(2004.9.2)
【国際出願番号】PCT/US2004/028521
【国際公開番号】WO2005/024047
【国際公開日】平成17年3月17日(2005.3.17)
【出願人】(599056437)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Fターム(参考)】