(57)【要約】  イメージングフローサイトメーターは、観測対象物が流される少なくとも１つの流路と、流路に対して帯状の励起光を照射する光源と、励起光が照射される位置を通過した観測対象物からの蛍光を撮像することにより、観測対象物のある断面を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した断面が撮像された複数の撮像画像に基づいて、観測対象物の３次元の画像を生成する３次元画像生成部とを備える。
2018199080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象物が流される少なくとも１つの流路と、
前記流路に対して帯状の励起光を照射する光源と、
前記励起光が照射される位置を通過した前記観測対象物からの蛍光を撮像することにより、前記観測対象物のある断面を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した前記断面が撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記観測対象物の３次元の画像を生成する３次元画像生成部と
を備えるイメージングフローサイトメーター。
【請求項２】
前記撮像部が撮像した前記断面が示す前記観測対象物の形態を示す情報に基づいて、観測対象物を分取する
請求項１に記載のイメージングフローサイトメーター。
【請求項３】
前記流路は、並列に並べられた複数の流路であって、
前記励起光は、複数の前記流路に対して照射され、
前記撮像部は、複数の前記流路をそれぞれ流される前記観測対象物の前記断面を撮像する
請求項１又は請求項２に記載のイメージングフローサイトメーター。
【請求項４】
前記光源と前記蛍光の強さを検出する撮像素子との間の光路上に、光特性が互いに異なる複数の領域を有する光変調部が配置され、
前記撮像部は、
前記撮像素子が検出する前記蛍光の強さと、前記光変調部の前記光特性とに基づいて、前記観測対象物の前記断面の像を、撮像画像として再構成する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のイメージングフローサイトメーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージングフローサイトメーターに関する。
本願は、２０１７年４月２８日に、日本に出願された特願２０１７−０９０７９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観測対象物を蛍光染色し、この蛍光輝度の総量によって観測対象物の特徴を評価するフローサイトメトリー法や、このフローサイトメトリー法を用いたフローサイトメーターが知られている（例えば、特許文献１）。また、観測対象物となる細胞・細菌等の微粒子を画像によって評価する蛍光顕微鏡やイメージングサイトメーターが知られている。
加えて、フローサイトメーターと同等のスループットで微粒子の形態情報を高速に撮影するイメージングフローサイトメーターが知られている（例えば、特許文献２）。また、観測対象物となる細胞に帯状の励起光を照射して、この励起光が照射される照射面に対して異なる角度の面の画像や、観察対象物の３次元画像を得る多面光学顕微鏡が知られている（例えば、特許文献３及び特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５３４２１４号公報
【特許文献２】米国特許第６２４９３４１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／０１９２７６７号明細書
【特許文献４】米国特許第８５８２２０３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のイメージングフローサイトメーターでは、励起光が照射される面を撮像することにより、細胞の２次元画像を生成する。しかし、イメージングフローサイトメーターなどの高速に細胞を観察する条件下において、細胞の３次元画像を生成する方法は知られていなかった。
本発明の課題は、観測対象物の３次元画像を高速に生成するイメージングフローサイトメーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、観測対象物が流される少なくとも１つの流路と、前記流路に対して帯状の励起光を照射する光源と、前記励起光が照射される位置を通過した前記観測対象物からの蛍光を撮像することにより、前記観測対象物のある断面を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した前記断面が撮像された複数の撮像画像に基づいて、前記観測対象物の３次元の画像を生成する３次元画像生成部とを備えるイメージングフローサイトメーターである。【０００６】
また、本発明の一態様は、上記のイメージングフローサイトメーターにおいて、前記撮像部が撮像した前記断面が示す前記観測対象物の形態を示す情報に基づいて、観測対象物を分取する。【０００７】
また、本発明の一態様は、上記のイメージングフローサイトメーターにおいて、前記流路は、並列に並べられた複数の流路であって、前記励起光は、複数の前記流路に対して照射され、前記撮像部は、複数の前記流路をそれぞれ流される前記観測対象物の前記断面を撮像する。【０００８】
また、本発明の一態様は、上記のイメージングフローサイトメーターにおいて、前記光源と前記蛍光の強さを検出する撮像素子との間の光路上に、光特性が互いに異なる複数の領域を有する光変調部が配置され、前記撮像部は、前記撮像素子が検出する前記蛍光の強さと、前記光変調部の前記光特性とに基づいて、前記観測対象物の前記断面の像を、撮像画像として再構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、観測対象物の３次元画像を高速に生成するイメージングフローサイトメーターを提供ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】細胞測定システムの外観構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の細胞測定システムの機能構成の一例を示す図である。
【図３】撮像素子が撮像する細胞の断面を示す図である。
【図４】３次元画像生成部が断面画像を結合する順番を示す図である。
【図５】イメージングフローサイトメーターの動作の一例を示す流れ図である。
【図６】複数の流路の一例である。
【図７】第２の実施形態の細胞測定システムの機能構成の一例を示す図である。
【図８】イメージングフローサイトメーターの動作の一例を示す流れ図である。
【図９】細胞をソーティングする流路を＋ｚ軸方向から見た構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して細胞測定システムの第１の実施形態について説明する。
図１は、細胞測定システム１の外観構成を示す図である。
【００１２】
細胞測定システム１は、イメージングフローサイトメーター２０と、表示部１０とを備える。イメージングフローサイトメーター２０は、観測対象物が流される少なくとも１つの流路を備える。なお、本実施形態では、観測対象物が細胞である場合について説明するが、観測対象物は細胞に限られない。観測対象物は、光を透過するものであればよい。この細胞は、蛍光染色された細胞である。
【００１３】
イメージングフローサイトメーター２０は、この流路を流される細胞の３次元画像を生成する。表示部１０は、イメージングフローサイトメーター２０が生成した３次元画像を表示する。表示部１０は、例えば、液晶ディスプレイを備えており、さまざまな画像を表示する。この表示部１０に表示される画像には、イメージングフローサイトメーター２０が生成する細胞の３次元画像が含まれている。
【００１４】
＜イメージングフローサイトメーター２０の機能構成＞
次に、図２を参照して、イメージングフローサイトメーター２０の機能構成について説明する。
図２は、第１の実施形態の細胞測定システム１の機能構成の一例を示す図である。
【００１５】
図２には、３次元直交座標系として、ｘｙｚ座標系を示す。本実施形態において、ｘ軸方向は、流路２１の奥行き方向である。また、ｙ軸方向が流路２１における細胞ＣＬが流される方向である。細胞ＣＬは、ｙ軸方向の＋ｙ方向に流される。ｚ軸方向は、流路２１と直交する方向であって、流路２１の高さ方向である。
【００１６】
イメージングフローサイトメーター２０は、上述した流路２１に加えて、撮像部２２と、記憶部２４と、３次元画像生成部２５とを備える。
【００１７】
撮像部２２は、光源２６と、対物レンズＯＧと、撮像素子２７と、光学素子Ｌ１と、光学素子Ｌ２と、光学素子Ｌ３と、制御部２００とを備える。
光源２６は、流路２１に対して帯状の励起光ＬＳを照射する。具体的には、光源２６は、流路２１に対して帯状のコヒーレント光を照射する。帯状の励起光ＬＳとは、コヒーレント光を絞ることにより、帯状にした励起光である。帯状にした励起光とは、ｘ軸方向に試料の径よりも長い幅をもち、ｙ軸方向に試料の径よりも短い厚みに調整されたコヒーレント光である。本実施形態では、光源２６は、ダイクロイックミラーＭ１と、対物レンズＯＧとを介して、流路２１に対して帯状の励起光ＬＳを照射する。
以下の説明では、流路２１の励起光ＬＳが照射される位置のことを、照射位置とも記載する。この照射位置を通過した細胞ＣＬは、励起光ＬＳによって蛍光分子が励起されることにより発光する。この発光による光が、蛍光ＦＬである。
撮像部２２は、励起光ＬＳが照射される位置を通過した細胞ＣＬからの蛍光ＦＬを撮像する。これにより、撮像部２２は、細胞ＣＬのある断面を撮像する。ここで、ある断面とは、励起光ＬＳによって蛍光分子が励起された面である。言い換えると、ある断面とは、試料が流路２１を流される方向とは異なる方向の面である。なお、この細胞のある断面を撮像する光学系の構成は、例えば、米国特許出願公開第２０１５／０１９２７６７号明細書及び米国特許第８５８２２０３号明細書などに開示される構成である。
【００１８】
対物レンズＯＧは、細胞ＣＬからの蛍光ＦＬを集光する。対物レンズＯＧとは、照射位置に焦点があう位置に配置される対物レンズである。以下の説明では、照射位置に焦点があう位置のことを焦点位置ＦＰとも記載する。なお、対物レンズは、ドライ対物レンズあっても、液浸対物レンズであってもよい。液浸対物レンズとは、油浸レンズや、水浸レンズなどである。
【００１９】
対物レンズＯＧによって集光された蛍光は、光学素子Ｌ１と光学素子Ｌ２と光学素子Ｌ３とを介して、撮像素子２７において結像される。この一例では、対物レンズＯＧによって集光された蛍光は、光学素子Ｌ１を介して像ＶＲＩとして結像される。この像ＶＲＩは、細胞ＣＬをｘ軸方向とｚ方向とをそれぞれ反転した像である。撮像素子２７は、像ＶＲＩを、光学素子Ｌ２及び光学素子Ｌ３を介して撮像する。
【００２０】
この撮像素子２７に結像される像は、流路２１に対して励起光ＬＳを照射した面の方向とは異なる方向の面である。本実施形態では、この撮像素子２７に結像される像は、励起光ＬＳの照射面に対して直交する面の場合について説明する。この面は、細胞ＣＬの断面である。
【００２１】
＜断面について＞
ここで、図３を参照して、撮像素子２７が撮像する細胞ＣＬの断面の一例について説明する。
図３は、撮像素子２７が撮像する細胞ＣＬの断面を示す図である。
図３（ａ）は、励起光ＬＳと、細胞ＣＬとの位置の関係を示す図である。光源２６から照射される励起光ＬＳは、ｚ軸方向に照射される。つまり、励起光ＬＳは、面ＡＰの方向に照射される。
図３（ｂ）は、図３（ａ）から見た細胞ＣＬを、ｙ軸方向から見た図である。励起光ＬＳは、ｙ軸方向とｘ軸方向とに帯状に広がる。細胞ＣＬは流路２１を流されることにより、この帯状に広がった励起光ＬＳを通過する。ここで、図３（ａ）に示す励起光ＬＳの幅Ｗ１は、図３（ｂ）に示す励起光ＬＳの幅Ｗ２よりも狭い。具体的には、幅Ｗ１は、２〜３μｍである。
図３（ｃ）は、撮像素子２７が撮像する細胞ＣＬの断面を示す図である。撮像素子２７は、面ＡＰと直交する面である面ＬＰを撮像する。
【００２２】
図２に戻り、撮像素子２７は、この細胞の断面を撮像する。ここで、撮像素子２７は、は、具体的にはラインスキャンカメラである。ラインスキャンカメラは、撮像素子２７の縦方向又は横方向の画素列毎に、検出された光の強さを取得する。撮像素子２７は、ラインスキャン型の撮像素子を用いることにより、像が結像される領域の画素列の光の強さのみを取得することができる。これにより、撮像素子２７は、ラインスキャン型以外の撮像素子と比較して、像が結像されない領域の画素列の光の強さを取得する時間を短縮することができる。また、撮像素子２７から取得した光の強さに基づいて、撮像画像を生成する画像処理の時間を短縮することができる。これにより、撮像素子２７は、高速に像を取得することができる。
この一例では、撮像素子２７は、ｓＣＭＯＳ（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＣＭＯＳ；科学計測用ＣＭＯＳ）などから構成される撮像素子である。ｓＣＭＯＳは、従来のＣＣＤや、ＣＭＯＳによって構成される撮像素子よりも、高速かつ画質よく撮像することができる。
撮像素子２７は、撮像した撮像画像を、画像取得部２３に対して供給する。
【００２３】
制御部２００は、例えばＣＰＵや、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）などを備えており、種々の演算や情報の授受を行う。制御部２００は、画像取得部２３を、その機能部として備える。
画像取得部２３は、撮像素子２７から撮像画像を取得する。画像取得部２３は、撮像素子２７から取得した撮像画像を、断面画像ＰＩＣとして、記憶部２４に記憶させる。記憶部２４には、断面画像ＰＩＣが撮像された順に記憶される。
【００２４】
３次元画像生成部２５は、記憶部２４から複数の断面画像ＰＩＣを取得する。３次元画像生成部２５は、記憶部２４から取得した複数の断面画像ＰＩＣに基づいて、細胞ＣＬの３次元画像を生成する。具体的には、３次元画像生成部２５は、断面画像ＰＩＣが撮像された順に−ｙ軸方向に向かって結合する。この断面画像ＰＩＣは、上述した面ＬＰを撮像した画像である。
【００２５】
ここで、図４を参照して、３次元画像生成部２５が断面画像ＰＩＣを結合する順番について詳細に説明する。
図４は、３次元画像生成部２５が断面画像ＰＩＣを結合する順番を示す図である。
図４（ａ）は、細胞ＣＬの断面と断面画像と対応関係の一例を示す図である。
細胞ＣＬは、＋ｙ軸方向に向かって移動する。撮像部２２は、細胞ＣＬの断面ＣＳ１から断面ＣＳｎまでのｎつの断面画像ＰＩＣを順に撮像する。断面ＣＳｎのｎとは、１以上の整数である。
記憶部２４には、断面ＣＳ１の断面画像ＰＩＣ１から、断面ＣＳｎの断面画像ＰＩＣｎまでが記憶される。
【００２６】
図４（ｂ）は、３次元画像生成部２５が断面画像ＰＩＣ１から断面画像ＰＩＣｎまでを結合する順番を示す図である。３次元画像生成部２５は、断面画像ＰＩＣが撮像された順に−ｙ軸方向に向かって結合する。これは、細胞ＣＬが＋ｙ軸方向に移動するためである。なお、結合の順番は、細胞ＣＬの移動方向に応じて変更する。
図４（ｂ）には、３次元直交座標系として、ＸＹＺ座標系を示す。このＸＹＺ座標系は、３次元画像生成部２５が生成する３次元画像の座標系である。３次元画像生成部２５は、このＸＹＺ座標系と、ｘｙｚ座標系とを対応付けた状態で、断面画像ＰＩＣ１から断面画像ＰＩＣｎを結合する。具体的には、３次元画像生成部２５は、Ｘ方向と、ｘ方向とを同じ方向にして結合する。３次元画像生成部２５は、Ｙ軸方向とｙ軸方向とを同じ方向にして結合する。３次元画像生成部２５は、Ｚ軸方向とｚ軸方向とを同じ方向にして結合する。また、３次元画像生成部２５は、断面画像ＰＩＣ１から断面画像ＰＩＣｎを順に、−Ｙ軸方向に結合することにより、細胞ＣＬの３次元画像を生成する。
【００２７】
図２に戻り、３次元画像生成部２５は、生成した細胞ＣＬの３次元画像を、表示部１０に表示させる。表示部１０は、細胞ＣＬの３次元画像を表示する。
【００２８】
＜イメージングフローサイトメーター２０の動作の概要＞
次に、図５を参照して、イメージングフローサイトメーター２０の動作手順の概要について説明する。
図５は、イメージングフローサイトメーター２０の動作の一例を示す流れ図である。なお、ここに示す動作手順は、一例であって、動作手順の省略や動作手順の追加が行われてもよい。
【００２９】
（ステップＳ１０）撮像素子２７は、常に焦点位置ＦＰの像を撮像する。画像取得部２３は、撮像素子２７から信号を取得する。信号とは、上述した断面画像ＰＩＣを示す信号である。
（ステップＳ２０）画像取得部２３は、撮像素子２７から取得した信号に変化があるか否か判定する。具体的には、画像取得部２３には、流路を細胞ＣＬが流されていない状態の信号である検出前信号が記憶される。画像取得部２３は、検出前信号と、撮像素子２７から取得した信号とを比較する。具体的には、画像取得部２３は、検出前信号と撮像素子２７から取得した信号とが、所定の差が無い場合には、信号に変化が無いと判定する。画像取得部２３は、検出前信号と撮像素子２７から取得した信号とが、所定の差がある場合には、信号に変化があると判定する。
【００３０】
（ステップＳ２０；ＮＯ）画像取得部２３は、信号に変化が無いと判定する場合には、ステップＳ１０から処理を繰り返す。
（ステップＳ２０；ＹＥＳ）画像取得部２３は、信号に変化があると判定する場合には、撮像素子２７から取得した信号を、断面画像ＰＩＣとして、記憶部２４に記憶させる（ステップＳ３０）。
【００３１】
（ステップＳ４０）画像取得部２３は、撮像素子２７から信号を取得する。
（ステップＳ５０）画像取得部２３は、撮像素子２７から取得した信号に基づいて、細胞ＣＬの断面を撮像し終えたか判定する。具体的には、画像取得部２３は、検出前信号と撮像素子２７から取得した信号とが、所定の差がある場合には、細胞の断面を撮像し終えていないと判定する。画像取得部２３は、検出前信号と撮像素子２７から取得した信号とが、所定の差が無い場合には、細胞の断面を撮像し終えたと判定する。
【００３２】
（ステップＳ５０；ＮＯ）画像取得部２３は、細胞の断面を撮像し終えていないと判定する場合には、ステップＳ３０から処理を繰り返す。
（ステップＳ５０；ＹＥＳ）画像取得部２３は、細胞の断面を撮像し終えたと判定する場合には、ステップＳ６０の処理を実行する。
【００３３】
（ステップＳ６０）３次元画像生成部２５は、記憶部２４から複数の断面画像ＰＩＣを取得する。３次元画像生成部２５は、記憶部２４から取得した複数の断面画像ＰＩＣを、結合することにより、３次元画像を生成する。
（ステップＳ７０）３次元画像生成部２５は、生成した３次元画像を表示部１０に表示させる。イメージングフローサイトメーター２０は、処理を終了する。
【００３４】
＜第１の実施形態のまとめ＞
以上説明したように、イメージングフローサイトメーター２０は、流路２１と、撮像部２２と、３次元画像生成部２５とを備える。撮像部２２は、流路２１を流される細胞ＣＬの断面を、断面画像ＰＩＣとして撮像する。３次元画像生成部２５は、撮像部２２が撮像した複数の断面画像ＰＩＣを結合することにより、３次元画像を生成する。これにより、イメージングフローサイトメーター２０は、細胞ＣＬの３次元画像を生成することができる。
【００３５】
また、撮像部２２が備える撮像素子２７は、ｓＣＭＯＳによって構成される撮像素子である。ｓＣＭＯＳは、ＣＭＯＳやＣＣＤによって構成される撮像素子と比較して、高速に撮像することができる。撮像素子２７は、１秒間に多くの撮像可能な枚数が撮像できる。
また、ｓＣＭＯＳは、ＣＭＯＳやＣＣＤによって構成される撮像素子と比較して、ノイズが低減された高画質の撮像画像を生成することができる。これにより、イメージングフローサイトメーター２０は、細胞ＣＬの詳細な３次元画像を生成することができる。
【００３６】
なお、上述した説明では、撮像部２２が対物レンズＯＧと、光学素子Ｌ１と、光学素子Ｌ２と、光学素子Ｌ３とを備える構成について説明したが、これに限られない。撮像部２２は、例えば、米国特許出願公開第２０１５／０１９２７６７号明細書に開示される構成であってもよい。
【００３７】
なお、流路２１は、図６に示すように、並列に並べられた複数の流路であってもよい。
図６は、複数の流路の一例である。
【００３８】
図６（ａ）は、複数の流路を、ｙ軸方向から見た図である。
流路２１ａから流路２１ｄの流路は、それぞれｘ軸方向に並列に並べられて配置される。ｘ軸方向とは、上述したように、流路の奥行き方向である。
励起光ＬＳは、光源２６から複数の流路２１に対して照射される。対物レンズＯＧは、この照射位置を通過する細胞ＣＬの蛍光ＦＬを集光する。撮像部２２は、複数の流路をそれぞれ流される細胞ＣＬの断面を撮像する。３次元画像生成部２５は、この複数の細胞ＣＬの断面が撮像された断面画像ＰＩＣのうちから、流路２１ａから流路２１ｄのそれぞれに流される細胞の３次元画像を生成する。
【００３９】
これにより、イメージングフローサイトメーター２０は、一度の撮像によって複数の細胞ＣＬの断面が撮像された断面画像ＰＩＣを生成することができる。これにより、イメージングフローサイトメーター２０は、一度に撮像される流路の数に応じて、細胞の３次元画像の生成数を増やすことができる。つまり、イメージングフローサイトメーター２０は、より高速に細胞ＣＬの詳細な３次元画像を生成することができる。
【００４０】
図６（ｂ）は、撮像素子２７に結像された複数の細胞ＣＬの断面の一例を示す図である。複数の細胞ＣＬの断面は、撮像素子２７の幅ＵＷ、高さＵＨの範囲に結像される。この範囲は、撮像素子２７が撮像可能な範囲の一部である。
画像取得部２３は、撮像素子２７の幅ＵＷ、高さＵＨに含まれる画素の信号を取得する。言い換えると、画像取得部２３は、撮像素子２７が撮像可能な範囲の一部の画素の信号を取得する。これにより、画像取得部２３は、撮像素子２７から、撮像素子２７が有する画素の信号全てを取得する場合と比較して、高速に信号を取得することができる。
なお、図６では、流路２１が４つの流路の場合について説明したが、これに限られない。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
次に、図７を参照して、イメージングフローサイトメーターの第２の実施形態について説明する。なお、上述した第１の実施形態と同一の構成及び動作については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図７は、第２の実施形態の細胞測定システム１ａの機能構成の一例を示す図である。
【００４２】
細胞測定システム１ａは、圧縮センシングによって、細胞ＣＬの断面の撮像画像を生成する点において、上述した第１の実施形態と異なる。本実施形態の圧縮センシングは、１又は少数画素検出素子が検出する蛍光ＦＬの信号の強さに基づいて、細胞ＣＬの断面の画像を再構成することをいう。なお、この細胞のある断面を細胞ＣＬの断面の画像を再構成する方法は、例えば、国際公開第２０１６／１３６８０１号などに開示される。
イメージングフローサイトメーター２０ａは、光変調部２８と、撮像部２２ａとを備える。
【００４３】
光変調部２８は、光特性が互いに異なる複数の領域を有する。光特性とは、例えば、光の透過率、光強度、光波長及び偏光のいずれか１つ以上に関する特性である。なお、光特性は、これらに限定されない。光変調部２８は、例えば、空間光変調器や、光特性が異なる複数の領域が印刷されるフィルムなどが含まれる。
光変調部２８は、光源２６と、撮像素子２７ａとの間の光路上に配置される。本実施形態では、光源２６から流路２１に対して照射される励起光ＬＳの光路上の、光源２６とダイクロイックミラーＭ１との間に配置される。この配置の構成の事を、構造化照明の構成とも記載する。構造化照明は、光変調部２８によって構造化された構造化励起光ＳＬＳを、流路２１に対して照射する。流路２１を流される細胞ＣＬは、この構造化励起光ＳＬＳが照射されることにより、蛍光ＦＬを発光する。
【００４４】
撮像部２２ａは、撮像素子２７ａと、制御部２００ａとを備える。
撮像素子２７ａは、蛍光ＦＬの強さを検出する。撮像素子２７ａとは、例えば、１画素検出素子である。本実施形態では、上述したｓＣＭＯＳの一部分の画素である。撮像素子２７ａは、検出した蛍光ＦＬの強さを示す光強度情報を、信号取得部２９に対して供給する。
【００４５】
制御部２００ａは、例えば、ＣＰＵや、ＧＰＵ、ＦＰＧＡなどを備えており、種々の演算や情報の授受を行う。制御部２００ａは、信号取得部２９と、画像生成部３０とを、その機能部として備える。
信号取得部２９は、撮像素子２７ａから、光強度情報を取得する。信号取得部２９は、撮像素子２７ａから取得した光強度情報を、取得した時系列の順に記憶する。信号取得部２９は、時系列に並べられた光強度情報を、画像生成部３０に対して供給する。
【００４６】
画像生成部３０は、撮像素子２７ａが検出する蛍光ＦＬの強さと、光変調部２８の光特性とに基づいて、細胞ＣＬの断面の像を、断面画像ＰＩＣとして再構成する。具体的には、画像生成部３０は、信号取得部２９から時系列に並べられた光強度情報を取得する。画像生成部３０は、信号取得部２９から取得した時系列に並べられた光強度情報と、光変調部２８の光特性とに基づいて、細胞ＣＬの断面の像を、断面画像ＰＩＣとして再構成する。
画像生成部３０は、再構成した断面画像ＰＩＣを記憶部２４に記憶させる。
３次元画像生成部２５は、上述した第１の実施形態と同様に、３次元画像を生成する。
【００４７】
＜イメージングフローサイトメーター２０ａの動作の概要＞
次に図８を参照して、イメージングフローサイトメーター２０ａの動作の概要について説明する。
図８は、イメージングフローサイトメーター２０ａの動作の一例を示す流れ図である。
なお、ここに示す動作手順は、一例であって、動作手順の省略や動作手順の追加が行われてもよい。
【００４８】
（ステップＳ１１０）撮像素子２７ａは、常に蛍光ＦＬの強さを検出する。信号取得部２９は、撮像素子２７ａから蛍光ＦＬの強さを示す信号を取得する。
（ステップＳ１２０）信号取得部２９は、撮像素子２７ａから取得した信号に変化があるか否かを判定する。具体的には、信号取得部２９には、流路を細胞ＣＬが流されていない状態の信号である検出前信号が記憶される。信号取得部２９は、検出前信号と、撮像素子２７ａから取得した信号とを比較する。具体的には、信号取得部２９は、検出前信号と撮像素子２７ａから取得した信号とが、所定の差が無い場合には、信号に変化が無いと判定する。信号取得部２９は、検出前信号と撮像素子２７ａから取得した信号とが、所定の差がある場合には、信号に変化があると判定する。
【００４９】
（ステップＳ１２０；ＮＯ）信号取得部２９は、信号に変化が無いと判定する場合には、ステップＳ１１０から処理を繰り返す。
（ステップＳ１２０；ＹＥＳ）信号取得部２９は、信号に変化があると判定する場合には、撮像素子２７ａから取得した信号を、時系列の順に記憶する（ステップＳ１３０）。
【００５０】
（ステップＳ１４０）信号取得部２９は、撮像素子２７ａから信号を取得する。撮像素子２７ａは、撮像素子２７ａから取得した信号に変化があるか否かを判定する。この判定は、上述したステップＳ１２０と同様である。
【００５１】
（ステップＳ１４０；ＹＥＳ）信号取得部２９は、信号に変化があると判定する場合には、ステップＳ１３０から処理を繰り返す。
（ステップＳ１４０；ＮＯ）信号取得部２９は、信号に変化が無いと判定する場合には、ステップＳ１５０の処理を実行する。
【００５２】
（ステップＳ１５０）信号取得部２９は、画像生成部３０に対して、時系列に並べられた光強度情報を供給する。画像生成部３０は、信号取得部２９から、時系列に並べられた光強度情報を取得する。画像生成部３０は、信号取得部２９から取得した時系列に並べられた光強度情報と、光変調部２８の光特性とに基づいて、細胞ＣＬの断面の像を、断面画像ＰＩＣとして再構成する。画像生成部３０は、再構成した断面画像ＰＩＣを、記憶部２４に記憶させる。
【００５３】
（ステップＳ１６０）３次元画像生成部２５は、記憶部２４から複数の断面画像ＰＩＣを取得する。３次元画像生成部２５は、記憶部２４から取得した複数の断面画像ＰＩＣを、結合することにより、３次元画像を生成する。
（ステップＳ１７０）３次元画像生成部２５は、生成した３次元画像を表示部１０に表示させる。イメージングフローサイトメーター２０ａは、処理を終了する。
【００５４】
＜第２の実施形態のまとめ＞
以上説明したように、イメージングフローサイトメーター２０ａは、光変調部２８と、信号取得部２９と、画像生成部３０とを備える。信号取得部２９は、撮像素子２７ａから取得した光強度情報を時系列の順に並べて記憶する。画像生成部３０は、信号取得部２９が記憶する時系列の順に並べられた光強度情報と、光変調部２８の光特性とに基づいて、細胞ＣＬの断面の像が含まれる断面画像ＰＩＣを再構成する。この再構成された像は、ｙ軸方向に幅を持つ像である。これにより、イメージングフローサイトメーター２０ａは、撮像素子２７ａから信号を取得する回数を、上述した第１の実施形態よりも減らすことができる。イメージングフローサイトメーター２０ａは、より高速に３次元画像を生成することができる。
【００５５】
なお、上述した説明では、光変調部２８が、励起光ＬＳを変調する構成について説明したが、これに限られない。例えば、細胞ＣＬからの蛍光ＦＬを変調する位置に配置されてもよい。例えば、図７の光変調部２８ａに示す位置である。この光変調部２８が配置される位置は、蛍光ＦＬの光路上における撮像素子２７ａの手前の位置である。この光変調部２８が配置される位置は、蛍光ＦＬの光路上における撮像素子２７ａの手前の位置に配置される構成のことを、構造化検出とも記載する。
【００５６】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明したように、制御部２００及び制御部２００ａは、ＧＰＵを備える。これにより、ＣＰＵのみで画像処理する場合と比較して、画像処理にかかる時間を短縮することができる。また、制御部２００及び制御部２００ａは、ＦＰＧＡを備えることにより、論理回路によって信号処理を行うことができる。これにより、制御部２００及び制御部２００ａは、ソフトウェアで信号処理する場合と比較して、信号処理にかかる時間を短縮することができる。また、制御部２００及び制御部２００ａが備えるＦＰＧＡは、論理回路構成を変更可能である。このため、制御部２００及び制御部２００ａが処理する信号の種類に応じた論理回路に変更することができる。言い換えると、イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、観測対象物に応じてＦＰＧＡの論理回路構成を変更することで、より高速に観測対象物を観測することができる。
【００５７】
なお、イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、細胞ＣＬが撮像された断面画像ＰＩＣ又は３次元画像に基づいて、細胞をソーティングしてもよい。言い換えると、イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、断面画像ＰＩＣ又は３次元画像に含まれる細胞の形態を示す情報に基づいて、細胞をソーティングしてもよい。ソーティングとは、流路２１を流される測定対象物のうちから、所定の細胞を分取することである。この所定の細胞は、ユーザーによって予め選択されていればよい。
ここで、ソーティングについて説明する。例えば、観測対象物として所定の細胞と、ゴミや他の細胞などの所定の細胞とは異なる物とが、流路２１に流されることがある。観測対象物のうちから所定の細胞を選択して取り出すことが、ソーティングである。
つまり、イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、ユーザーによって予め選択された細胞の形態を示す情報と、断面画像ＰＩＣ又は３次元画像に含まれる細胞の形態を示す情報とを比較することにより、ソーティング対象の細胞か否かを判定し、分取する。
従来のイメージングフローサイトメーターでは、細胞が撮像された撮像画像を生成するために多くの時間を要していた。このため、従来のフローサイトメーターでは、撮像画像に基づいてソーティングを行うことができなかった。上述したイメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、制御部２００及び制御部２００ａが高速に撮像画像を生成して画像処理を行うため、ソーティングすることができる。また、イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、複数の流路２１を備えるため、この流路の数に応じてソーティングされる細胞ＣＬの数を増やすことができる。
【００５８】
ここで、図９を参照して、具体的に細胞をソーティングする構成について説明する。
図９は、細胞をソーティングする流路を＋ｚ軸方向から見た構成の一例を示す図である。
この一例では、イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、流路２１ａと、流路２１ｂと、流路２１ｃと、流路２１ｄとを備える。流路２１ａと、流路２１ｂと、流路２１ｃと、流路２１ｄとは、記載の順にｘ軸方向に並列に配置される。
流路２１ａには、細胞ＣＬ１がｙ軸の−方向から、＋方向に向かって流される。流路２１ｂには細胞ＣＬ２がｙ軸の−方向から、＋方向に向かって流される。流路２１ｃには細胞ＣＬ３がｙ軸の−方向から、＋方向に向かって流される。流路２１ｄには細胞ＣＬ４がｙ軸の−方向から、＋方向に向かって流される。
【００５９】
流路２１ａは、分取ルート２１１ａと、分取外ルート２１２ａと、ソーティング部２１０ａとを備える。流路２１ｂは、分取ルート２１１ｂと、分取外ルート２１２ｂと、ソーティング部２１０ｂとを備える。流路２１ｃは、分取ルート２１１ｃと、分取外ルート２１２ｃと、ソーティング部２１０ｃとを備える。流路２１ｄは、分取ルート２１１ｄと、分取外ルート２１２ｄと、ソーティング部２１０ｄとを備える。以下の説明では、分取ルート２１１ａ、分取ルート２１１ｂ、分取ルート２１１ｃ、及び、分取ルート２１１ｄを区別しない場合には、分取ルート２１１とも記載する。また、以下の説明では、分取外ルート２１２ａ、分取外ルート２１２ｂ、分取外ルート２１２ｃ、及び、分取外ルート２１２ｄを区別しない場合には、分取外ルート２１２とも記載する。また、以下の説明では、ソーティング部２１０ａ、ソーティング部２１０ｂ、ソーティング部２１０ｃ、及び、ソーティング部２１０ｄを区別しない場合には、ソーティング部２１０とも記載する。
【００６０】
分取ルート２１１とは、流路２１を流される細胞が、所定の細胞である場合に流される流路である。分取外ルート２１２とは、流路２１を流される細胞が、所定の細胞では無い場合に流される流路である。ソーティング部２１０は、細胞が流されるルートを、分取ルート２１１と分取外ルート２１２とのうちから切り替える。
【００６１】
以下の説明では、流路２１ａの動作について説明するが、流路２１ｂ、流路２１ｃ及び流路２１ｄの動作も同様である。
イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、励起光ＬＳによって細胞ＣＬ１から発光された蛍光ＦＬを、撮像素子２７によって撮像する。イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、この撮像した蛍光ＦＬに基づいて、細胞ＣＬ１が、所定の細胞であるか否かを判定する。イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、細胞ＣＬ１が励起光ＬＳを通過してから、ソーティング部２１０ａに到達するまでの間に判定する。
ソーティング部２１０ａは、この判定結果が、所定の細胞であることを示す場合には、細胞ＣＬ１を、分取ルート２１１ａに流す。ソーティング部２１０ａは、この判定結果が、所定の細胞では無いことを示す場合には、細胞ＣＬ１を、分取外ルート２１２ａに流す。これにより、イメージングフローサイトメーター２０及びイメージングフローサイトメーター２０ａは、所定の細胞を分取することができる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【００６３】
なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１，１ａ…細胞測定システム、１０…表示部、２０，２０ａ…イメージングフローサイトメーター、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…流路、２２，２２ａ…撮像部、２３…画像取得部、２４…記憶部、２５…３次元画像生成部、２６…光源、２７，２７ａ…撮像素子、２８，２８ａ…光変調部、２９…信号取得部、３０…画像生成部、２００，２００ａ…制御部、ＣＬ…細胞、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…光学素子、ＯＧ…対物レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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