(57)【要約】  透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを、デジタルホログラフィー顕微鏡の五つの手段によって分析する非破壊的な方法と装置であり、サンプル（８）はレーザ（２）からの光線に曝露される。サンプル内の細胞を通過する光線は、周囲の媒体と比較して光路長の差を経験し、十個の細胞から出てくる波面は、結果として位相シフトする。この歪みは、デジタルホログラムにより検出することができ、それは位相差または位相シフトとしてＣＣＤまたはＣＭＯＳのようなデジタルセンサ（１７）によって検出される干渉パターンから再構築され、それによってデジタルホログラムを作成する。ホログラムのそれぞれの要素の十五個の位相シフトが、その後、サンプルにおける細胞の特性を分析するために使用される。
2009521216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルホログラフィー顕微鏡検査法によって透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを分析する方法であって、前記サンプルは、細胞培養容器の中に維持され、かつレーザからの光線に曝露され；
少なくとも一つのマトリックス要素を含み、前記マトリックス要素は位相と振幅の情報を含む、ホログラムを作成し；
前記位相情報を使用することによって前記ホログラムにおける各マトリックス要素の位相シフトを計算し；
前記振幅情報または複合的な位相および振幅の情報の使用によって前記細胞の焦点深度を測定し；
前記ホログラムにおける各マトリックス要素の前記位相シフトを使用することによって前記ホログラムの位相画像を構築する、各ステップを含む前記方法であって、
前記位相画像を使用することによって前記サンプルにおける前記細胞の特性を測定し；
前記特性を使用することによって前記細胞の展開の段階を分析すること、を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記計算、構築、測定および分析の各ステップがコンピュータによって実行されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記位相画像を使用することによって前記サンプルにおける前記細胞の生体細胞の分量比率と生存能力を測定することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記細胞の前記特性を測定することが、前記細胞の前記分量、前記細胞の前記寸法および前記細胞の前記屈折率を測定することを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記特性を使用することによって前記サンプルにおける細胞の前記個数を測定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記細胞の展開の段階を分析することが、少なくとも二つのホログラムを記録し；
各マトリックス要素の位相シフト、異なった時間での少なくとも二つの機会における第一の位相シフトおよび少なくとも第二の位相シフトを計算し；
前記第一の位相シフトを前記少なくとも第二の位相シフトと比較し；
異なった時間における前記第一および第二の位相シフトを使用して、前記細胞サンプルの前記増殖を測定する、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記位相シフトの使用によって位相画像を再構築し、前記振幅情報の使用によって振幅画像を再構築して、前記位相画像における前記位相シフト、または前記振幅画像において、あるいは複合的な位相および振幅の画像において前記振幅情報を表示し、グレーの異なった色合いまたは異なった色として表示することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記位相画像を位相コントラスト顕微鏡によって収集される位相コントラスト画像と結合させることを特徴とする方法。
【請求項９】
透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルの前記分析のためのデジタルホログラフィー顕微鏡検査法の使用。
【請求項１０】
請求項９に記載の使用であって、前記分析が、前記サンプルにおける生体細胞の比率を測定するためのものであることを特徴とする使用。
【請求項１１】
請求項９に記載の使用であって、前記分析が、前記サンプルにおける前記細胞の前記特性を分析するためのものであることを特徴とする使用。
【請求項１２】
デジタルホログラフィー顕微鏡検査法（１）によって透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを分析する装置であって、前記サンプル（８）は、細胞培養容器の中に維持され、かつレーザ（２）からの光線に曝露され、前記装置は、少なくとも一つのマトリックス要素を含み、前記マトリックス要素は位相と振幅の情報を含む、ホログラムを作成する手段と；
前記位相情報を使用することによって前記ホログラムにおける各マトリックス要素の位相シフトを計算する手段と；
前記振幅情報または複合的な位相および振幅の情報の使用によって前記細胞の焦点深度を測定する手段と；
前記ホログラムにおける各マトリックス要素の前記位相シフトを加算する手段を含む前記ホログラムの位相画像を構築する手段と、を含む前記装置であって、
前記位相画像を使用して前記サンプルにおける前記細胞の前記特性を測定する手段と；
前記特性を使用して前記細胞の展開の段階を分析する手段とを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記総体的な位相シフトを使用することによって前記サンプルにおける生体細胞の分量比率と生存能力を測定する手段を特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の装置であって、前記細胞の前記特性を測定する手段が、前記細胞の前記分量、前記細胞の前記寸法および前記細胞の前記屈折率を測定する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３および１４に記載の装置であって、前記装置が、前記特性の使用によって生体細胞の前記分量比率における前記細胞の展開の段階を分析する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置であって、生体細胞の前記分量の展開の段階を分析する手段が、少なくとも二つのホログラムを記録する手段と；
各マトリックス要素の位相シフト、異なった時間での少なくとも二つの機会における第一の位相シフトおよび少なくとも第二の位相シフトを計算する手段と；
前記第一の位相シフトを前記少なくとも第二の位相シフトと比較する手段と；
異なった時間における前記第一および第二の位相シフトを使用して前記細胞サンプルの前記増殖を測定する手段と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の装置であって、前記位相シフトの使用によって位相画像を再構築し、あるいは前記振幅情報の使用によって振幅画像を再構築する手段によって特徴付けられ、前記位相シフトまたは振幅情報は、前記位相画像または振幅画像において、あるいは複合的な位相および振幅の画像において、グレーの異なった色合いまたは異なった色として表示され得ることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置であって、前記位相画像を位相コントラスト顕微鏡によって収集される位相コントラスト画像と結合させる手段を特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１２に記載の装置であって、フレネルホログラムまたはフーリエホログラムを提供するセットアップによって提供されるホログラフィー顕微鏡検査法の手段を特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、概ね細胞分析の分野に関する。より詳細には、本発明は、デジタルホログラフィー顕微鏡検査法の使用によって、細胞培養容器の中における生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを非破壊的に分析して特徴付ける方法と装置に関する。これは、サンプルにおける細胞の増殖と生存能力を測るためのものである。
【従来技術】
【０００２】
ほぼ透明である細胞を分析するために、それらは、しばしば、着色され、あるいは特定の様式で視覚化されるべく調製される。このアプローチは、その生命プロセスを研究中の標本を殺すかもしれないので、多くの局面において不満足なものである。それは、しばしば非常に時間が掛かるものでもあり、結果として、細胞培養容器の中における細胞の個数の測定などにおいてもコストがかかる。
【０００３】
したがって、サンプルに影響を与えることなくサンプルを分析する新しい方法が必要になる。
【０００４】
デジタルホログラフィー（ＤＨ）顕微鏡は、ホログラフィーの原理を使用して物体の画像を形成する。レーザが物体に光線を照射し、散乱した光線が同じレーザから発せられる参照供給源の光線と干渉する。その干渉パターンは、写真乾板またはＣＣＤセンサのようなデジタルセンサ上に記録される。
【０００５】
位相コントラスト顕微鏡または共焦点顕微鏡のような従来の顕微鏡とは違って、ＤＨ顕微鏡では、位相コントラストと振幅コントラストの両者の画像が同時に記録される。「同時的な振幅および位相のコントラスト画像」は、物体の二つの画像が、これらの画像のうちの一方が振幅コントラストを備え、他方が位相コントラストを備えるようにして、同じホログラムの中に記録され得ることを意味する。これらの画像は、それぞれに別個に分析されるかまたは一方を他方に比較して分析されてもよい。それらの情報内容は、物体のコンピュータ化した三次元画像を構築するために使用されてもよい。
【０００６】
２００４年１２月２０日付けの応用光学（APPLIED OPTICS）第４３巻３６号における出版物であるディー・カール他（D．Carl et al）による「高解像度生体細胞分析のためのパラメータ最適化したデジタルホログラフィー顕微鏡（Parameter-optimized digital holographic microscope for high-resolution living-cell analysis）」の論文において開示された実験結果は、デジタルホログラフィー顕微鏡検査法が、迅速で非破壊的な全視野高解像度の量的な振幅および位相コントラスト顕微鏡検査だけでなく、干渉計感度の方向における光路長の変化の検出をも可能とすることを示す。その開示の方法は、個々の細胞における細胞構造を分析するために使用される。
【０００７】
先行技術に随伴する課題は、大量の細胞の特性を分析して、サンプルの中における生体細胞および／または死んだ細胞の個数を測定することを可能にすることである。
【０００８】
したがって、いくつかの細胞から成るサンプルを分析し、サンプルの中における細胞の増殖と生存能力を測定し得ることになる新しい非破壊的な方法と装置が必要になる。
【０００９】
結果として、改善した方法と装置が有益であり、とりわけ、自由度を増大させ、余り時間も掛からない非破壊的な方法が有益である。
【００１０】
【非特許文献１】ディー・カール他（D．Carl et al）「高解像度生体細胞分析のためのパラメータ最適化したデジタルホログラフィー顕微鏡（Parameter-optimized digital holographic microscope for high-resolution living-cell analysis）」応用光学（APPLIED OPTICS）第４３巻３６号（２００４年１２月２０日）
【発明の概要】
【００１１】
したがって、本発明は、好ましくは、従来技術における上述の不備および単独であるいは何らかの組合せにおける不便さの一つ以上を緩和し、軽減し、取り除くことを目指すものであり、透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを分析する方法、使用、および装置を提供することによって、少なくとも上述の課題を解決する。
【００１２】
本発明の一つの様相によれば、デジタルホログラフィー顕微鏡検査法によって、透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを、前記サンプルが細胞培養容器の中に維持され、かつレーザからの光線に曝露されるようにして分析する方法であって、少なくとも一つのマトリックス要素を含み、前記マトリックス要素が位相と振幅の情報を含むようにしてホログラムを作成する方法が提供される。当該方法は、前記位相情報を使用することによって前記ホログラムにおける各マトリックス要素の位相シフトを計算し、前記振幅情報または複合的な位相および振幅の情報の使用によって前記細胞の焦点深度を測定し、前記ホログラムにおける各マトリックス要素の前記位相シフトを使用することによって前記ホログラムの位相画像を構築することを含む。さらに、当該方法は、前記位相画像を使用することによって前記サンプル内の前記細胞の特性を測定し、前記特性を使用することによって前記細胞の展開の段階を分析することをも含む。
【００１３】
さらに、当該方法は、総体的な位相シフトを使用することによってサンプル内の生体細胞の分量比率を測定する各ステップをも含む。当該方法は、さらに、特性の使用によって生体細胞の分量における細胞の展開の段階を分析する各ステップを含んでもよい。生体細胞の分量の展開の段階を分析する各ステップは、少なくとも二つのホログラムの記録し、各マトリックス要素の位相シフト、異なった時間での少なくとも二つの機会における第一の位相シフトおよび少なくとも第二の位相シフトを計算し、前記第一の位相シフトを前記少なくとも第二の位相シフトと比較することを含んでもよい。位相画像が位相シフトの使用によって再構築され、振幅画像が振幅情報の使用によって再構築され、位相画像における位相シフトを表示し、振幅画像における振幅情報を表示し、あるいは複合的な位相および振幅の画像をグレーの異なった色合いまたは異なった色として表示してもよい。当該方法は、位相画像を位相コントラスト顕微鏡によって収集される位相コントラスト画像と結合させてもよい。コンピュータが、計算および分析の各ステップを実行してもよい。
【００１４】
本発明のもう一つの様相によれば、デジタルホログラフィー顕微鏡検査法によって、透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを、前記サンプルが細胞培養容器の中に維持され、かつレーザからの光線に曝露されるようにして分析する装置が提供され、前記装置は、少なくとも一つのマトリックス要素を含み、前記マトリックス要素が位相と振幅の情報を含むようにしてホログラムを作成する手段と、前記位相情報を使用することによって前記ホログラム内の各マトリックス要素の位相シフトを計算する手段と、前記振幅情報または複合的な位相と振幅の情報の使用によって前記細胞の焦点深度を測定する手段と、前記ホログラムにおける各マトリックス要素の前記位相シフトを加算する手段を含む前記ホログラムの位相画像を構築する手段とを含む。当該装置は、さらに、前記位相画像を使用して前記サンプル内の前記細胞の特性を測定する手段と、前記特性を使用して前記細胞の展開の段階を分析する手段とを含む。さらに、前記細胞の特性を測定する手段は、細胞の分量、細胞の寸法および細胞の屈折率を測定する手段をも含む。
【００１５】
さらに、当該装置は、総体的な位相シフトを使用することによってサンプル中における生体細胞の分量比率と生存能力を測定する手段を含んでもよい。生体細胞の分量の展開の段階を分析するために、当該装置は、少なくとも二つのホログラムを記録する手段と、各マトリックス要素の位相シフト、異なった時間での少なくとも二つの機会における第一の位相シフトおよび少なくとも第二の位相シフトを計算する手段と、前記第一の位相シフトを前記少なくとも第二の位相シフトと比較する手段と、異なった時間における前記第一および第二の位相シフトを使用して、前記細胞サンプルの増殖を測定する手段とを含んでもよい。
【００１６】
当該装置は、前記位相シフトの使用によって位相画像を再構築し、前記振幅情報の使用によって振幅画像を再構築する手段を含んでいてもよく、前記位相シフトまたは振幅情報は、前記位相画像または振幅画像において、あるいは複合的な位相および振幅の画像において、グレーの異なった色合いまたは異なった色として表示されてもよい。
【００１７】
当該装置は、前記位相画像を位相コントラスト顕微鏡によって収集される位相コントラスト画像と結合させる手段を含んでもよい。
【００１８】
ホログラフィー顕微鏡検査法の手段は、さらに、フレネルホログラムまたはフーリエホログラムを提供するセットアップによって提供されてもよい。
【００１９】
本発明のさらにもう一つの様相によれば、透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルの分析のためのデジタルホログラフィー顕微鏡検査法の使用が提供される。当該分析は、さらに、サンプル内の生体細胞の分量比率を測定するためのものであってもよい。さらに、当該分析は、前記サンプル内の細胞の特性を分析するためのものであってもよい。
【００２０】
本発明は、従来の光学顕微鏡に匹敵する解像度と組み合わせて、サンプルを細胞培養容器から取り出すことなく、生体細胞および／または死んだ細胞から成る非着色の細胞サンプルの形状における位相の変化と変動を時間経過に応じて検出する新しい可能性を提示するという先行技術に勝った利点を有する。それは、所定時間の後に数値的に分析することを可能にし、あるいは自動的に適切な焦点深度を設定することさえも実行可能にする。これは、今日の分析方法を簡略化し、補足することになる。
【実施形態の詳細な説明】
【００２１】
本発明の更なる目的、特徴および利点は、図面を参照して、本発明のいくつかの実施の形態に関する以下の説明から明らかになる。
【００２２】
以下の説明は、デジタルホログラフィー顕微鏡検査法の使用によって細胞に影響を与えることなく細胞のサンプルを分析するための装置と方法に適用可能である本発明の実施の形態に重点を置いている。
【００２３】
図１は、位相コントラスト顕微鏡１を含む実施の形態を示す。この実施の形態は、さらに、６３３ｎｍの波長で光線を発射するヘリウムネオン・レーザのようなレーザ２をも含む。
【００２４】
レーザ２からの光線は、鏡面３を介して、光線を物体光と参照光に分割する第一のビームスプリッタ４に向かって案内される。物体光は、空間フィルタ５を通過して、第二のビームスプリッタ７に向かう。サンプル８は、物体光が光線コレクタ装置９に到達する前にサンプルを通過するように配置される。参照光は、空間フィルタ６を通過し、その後、鏡面１０によって反射され、それが光線コレクタ装置９に向かって参照光を迂回させる。図２で示したように、サンプルを通過した参照光１８および物体光１５は、結合して、ビームスプリッタ１６において互いに干渉し、ＣＣＤまたはＣＭＯＳのようなデジタルセンサ１７によって収集され、それによって、デジタルホログラムを作成する。デジタルカメラおよび光源１１の使用によって、それと同時に位相コントラスト画像を作成することだけでなく、顕微鏡対物レンズ１４を介して通常の視覚的な顕微鏡画像を得ることも可能である。
【００２５】
当該装置は、図１で示したように、フレネルホログラフィー式セットアップを使用する。物体光は、集束レンズ系に入る前にサンプル８を通過し、そのレンズ系は、光線が光線コレクタ装置９に入る前に、回析した物体光を焦束させる。当該レンズ系は、画像（この場合には干渉パターン）を拡大するために使用される。
【００２６】
図３に示したフーリエホログラフィー式セットアップを使用することもまた実行可能である。物体光２１は、ビームスプリッタ２３に入る前に物体２２を通過する。参照光２４は、それがビームスプリッタにおいて回析した物体光２１と結合され、デジタルホログラムがそこで作成されるＣＣＤまたはＣＭＯＳのようなデジタルセンサ２５によって収集される前に、レンズ２６を通過する。レンズ２６は、参照光から点光源を作成するために使用される。
【００２７】
実施の形態による当該方法では、いかなる調製も行わないで細胞培養容器からサンプルを取り出すことなく、生物学的標本のような透明な物体の画像を作成することが可能である。先行技術では、標本は標準的に着色されていた。このやり方は、多くの様相において不満足であった。着色剤は、たとえば、その生命プロセスが研究中の標本を殺すかもしれない。さらに、サンプルを分析することが可能であるために、それは、細胞培養容器から取り出す必要があり、分析が終了した後、そのサンプルは無用となる。
【００２８】
細胞を有するサンプルは、細胞培養フラスコ、マイクロウェルプレート、皿またはチューブの中に配置される。それらの分析は、細胞培養容器からサンプルを取り出すことなく行われ得ることになり、サンプルに手が加えられないので、多くの細胞利用において有益である。培養フラスコからサンプルを取り出して、それを対物レンズ上に配置することもまた可能である。
【００２９】
実施の形態による方法では、分析されるべきサンプル８を含む細胞培養容器は、位相コントラスト顕微鏡１における適切な位置に配置される。単一のホログラムが、その後、サンプルから得られる。そのホログラムは、サンプルの三次元画像を作成するために使用され得る情報を含む。ホログラムは、保存し、あるいは記憶することが可能である。したがって、サンプルの画像は、後になって作成されて、分析されてもよい。コンピュータが、必要に応じて、サンプルの画像を再生するようにプログラムされてもよい。
【００３０】
ホログラムは、いくつかのマトリックス要素から成るマトリックスである。各々のマトリックス要素は位相情報を含む。この位相情報は、各マトリックス要素の位相シフトを計算するために使用される。ホログラムが透明なサンプルを通過した光波によって記録されるので、振幅コントラストは、吸収と散乱の変化に関連し、位相コントラストは、サンプルの厚さおよび／またはその内側の屈折率の変動に依存し、あるいは、より概略的に言えば、光路長における変動に依存する。したがって、各マトリックス要素における位相シフトは、サンプルの厚さおよびその特定要素内の屈折率の、二つのファクタに依存する。
【００３１】
一実施の形態では、生物学的標本のような透明な細胞を有するサンプルが使用される。それらの細胞は、実質的には少しの光も吸収しないが、細胞を通過する光線は、周囲の媒体と比較して光路長の差を経験する。したがって、細胞から出てくる波面は、図４に示したように、位相シフトする。この歪みは、デジタルホログラムの中において検出され得ることになり、それは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳのようなデジタルセンサ１７によって位相差または位相シフトとして検出される干渉パターンから再構築される。振幅画像だけでなく位相画像もまた、あるいはその組合せが、デジタルホログラムから数値的に再構築されてもよい。ホログラムの再構築のために使用される方法は、任意の一般的な再構築プロセスであってもよく、詳細には説明しない。
【００３２】
位相画像における各要素の位相シフトは、その後、サンプル内の細胞の特性を分析するために使用される。細胞の特性は、たとえば、細胞の分量と統合的な屈折率であり、細胞が死にかかっているのかあるいはまだ増殖しているか、などのように展開のどの段階にあるのかを分析するために使用することができる。
【００３３】
死んだ細胞の実効的な屈折率は、周囲の媒体の場合とほぼ同じであると考えられるので、すなわち、生体細胞に比較して相当に少ない位相差または位相シフトしか存在しないので、死んだ細胞は、検出されて、総体的な位相シフトから切り捨てることができる。
【００３４】
総体的な位相シフトは、異なった時間において繰り返し測定される。総体的な位相シフトの測定数値は、細胞が死にかかっているかあるいはまだ増殖しているか、などのようなサンプル内の細胞の展開の段階を測定するために分析されて使用される。これは、異なった時間Ｔ１（図５ａ）およびＴ２（図５ｂ）におけるものであるが、同じサンプルからの二つの異なった位相画像である図５ａおよび図５ｂに示されている。
【００３５】
時間Ｔ１では、生体細胞が、図５ａにおけるグレーであるかまたは黒色の点として視認可能である。少数の細胞は、大きな位相シフトを有して黒色の点によって示されるものとして視認可能である。これは、位相シフトが大きく、それらの細胞が高密度の球体を形成し、恐らくは細胞分裂に近づいていることを示していることを意味する。時間T2では、図5bにおけるより多くの黒色およびグレーの点によって示されるように、より多くの細胞が視認可能であり、そこでは、サンプル内により多くの生体細胞が存在していて、サンプルが時間Ｔ１から時間Ｔ２まで増殖したことを意味する。
【００３６】
画像内の細胞核を視覚的かつ手動で計数し、あるいはコンピュータにおける専用ソフトウェアの使用によって自動的に計数することによって、増殖している細胞および死んだ細胞の総数を捕捉することも可能である。
【００３７】
ホログラムの上述の再構築における各ピクセルは、そのピクセル内の物体を通過した光線の位相シフトの数値を示す。この位相シフトは、位相画像を作成するために使用されてもよい。その画像は、位相シフトを示すようにコンピュータをプログラムすることによって作成されてもよく、そこで、位相は、画像内において、たとえばグレーの異なった色合いまたは異なった色として表示されてもよい。コンピュータは、さらに、周囲の媒体の屈折率より大きいかまたは小さい屈折率を有する明確な物体の個数を測定するようにプログラムされてもよい。位相画像は、サンプルの全体にわたる位相の変動のマップを提示し、その結果として、屈折率または光路長の変動のマップをも提示する。
【００３８】
使用され得るもう一つのパラメータは、細胞の面積である。各細胞は、位相画像の中におけるいくつかのピクセルによって構成される。各ピクセルの面積は既知であり、したがって、細胞の面積もまた測定され得ることになる。
【００３９】
本発明によれば、デジタルホログラムから再構築される位相画像は、位相コントラスト顕微鏡から収集される位相コントラスト画像と結合される。そのような画像は、図６に示される。こうする理由は、視覚化を向上させた画像を入手するためである。ユーザは、位相コントラスト画像の故に、その画像に慣れていて、位相画像による補足的な局面が付け足される。グレーの異なった色合いは、光学的な密度を示す。図６は、異なった特性を備えた細胞を示す。楕円形であるかまたは洋ナシ形である細胞が、細胞培養容器の底部において成長する。底部から離れた細胞は、高密度の球体を形成する。二、三個の細胞は、薄く広がり、非常に低い密度を有する。
【００４０】
さらに、透明な細胞から成るサンプルの振幅画像と位相画像を描写することも可能である。ホログラムは、透過性の幾何学的形状において記録されてもよい。サンプルが透明であるので、再構築された振幅画像は、位相画像よりも詳細を明らかにするものではなく、そのコントラストは、屈折率の差および／またはサンプルの厚さに起因する。生体細胞は位相シフトをもたらすので、これが、画像において視認可能になる。屈折率が周囲の媒体より高い（より低い）画像内の領域では、その位相は、減少（増加）する。
【００４１】
さらにまた、同じサンプルから同時に収集される位相画像と振幅画像を結合することもまた可能である。これは、細胞の特性に関する更なる情報を与える。
【００４２】
本発明は、以上では、図面において示した本発明の特定の実施の形態を参照して説明されてきた。しかし、本明細書を読んだ当業者は、実施の形態において示した異なった特徴の他の組合せを実現し得るのであり、そのような他の組合せもまた、本発明の範囲内に納まるものであると意図される。本発明は、添付の特許請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明による方法を実行する実験的なセットアップの側面図である。
【図２】図２は、図１に示した参照番号９の光線コレクタ装置内部の部分の拡大部分である。
【図３】図３は、本発明による方法を実行するフーリエホログラフィー機器の実験的なセットアップの概略図である。
【図４】図４は、サンプルを越えて移動する波面から成るサンプルの概略図である。
【図５ａ】図５ａは、時間Ｔ１における本発明によるサンプルの位相画像を示す写真である。
【図５ｂ】図５ｂは、時間Ｔ２における本発明によるサンプルの位相画像を示す写真である。
【図６】図６は、本発明による複合的な位相および位相コントラストの画像を示す写真である。
【図１】
2009521216.tif 000003
【図２】
2009521216.tif 000004
【図３】
2009521216.tif 000005
【図４】
2009521216.tif 000006
【図５ａ】
2009521216.tif 000007
【図５ｂ】
2009521216.tif 000008
【図６】
2009521216.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月22日(2007.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルホログラフィー顕微鏡検査法によって透明な生体細胞または死んだ細胞から成るサンプルを分析する方法であって、前記サンプルは、細胞培養容器の中に維持され、かつレーザからの光線に曝露され；
（I）少なくとも一つのマトリックス要素を含み、前記マトリックス要素は位相と振幅の情報を含む、時間の第一のポイントにおいて第一のホログラムを作成し；
（II）前記位相情報を使用することによって前記第一のホログラムにおける各マトリックス要素の位相シフトを計算し；
（III）前記振幅情報または複合的な位相および振幅の情報の使用によって前記細胞の焦点深度を測定し；
（IV）前記第一のホログラムにおける各マトリックス要素の前記位相シフトを使用することによって前記第一のホログラムの第一の位相画像を構築する、各ステップを含む前記方法であって、
前記第一の位相画像の少なくとも一つのピクセルにおける位相シフトの分量を分析し、前記第一の位相画像における前記少なくとも一つのピクセルに対応して前記サンプルにおける細胞の展開の前記段階を測定することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記計算、構築、測定および分析の各ステップがコンピュータによって実行されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記第一の位相画像を使用することによって前記サンプルにおける前記細胞の生体細胞の分量比率と生存能力を測定することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記サンプルにおける細胞の前記分量、前記寸法または前記屈折率を測定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記第一の位相画像に基づいて前記サンプルにおける細胞の個数を測定することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
（I）作成、（II）計算、（III）測定、および（IV）構築の各ステップを繰り返し、作成の前記繰り返し、ステップ（I）が時間の第二のポイントにおいて実行されるようにして、第二の位相画像を構築し、
前記第一の位相画像における前記位相シフトを前記第二の位相画像における前記位相シフトと比較して、前記細胞サンプルにおける細胞の前記増殖を測定すること、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記位相シフトの使用によって位相画像を再構築し、前記振幅情報の使用によって振幅画像を再構築して、前記位相画像における前記位相シフト、または前記振幅画像において、あるいは複合的な位相および振幅の画像において前記振幅情報を表示し、グレーの異なった色合いまたは異なった色として表示することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記位相画像を位相コントラスト顕微鏡によって収集される位相コントラスト画像と結合させることを特徴とする方法。
【請求項９】
細胞サンプルにおける生体細胞、増殖している細胞、死にかかっている細胞、または死んだ細胞を識別するための請求項１に記載の前記方法の使用。
【請求項１０】
前記サンプルにおける生体細胞の比率を測定するための請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
デジタルホログラフィー顕微鏡検査法（１）によって透明な生体細胞および／または死んだ細胞から成るサンプルを分析する装置であって、前記サンプル（８）は、細胞培養容器の中に維持され、かつレーザ（２）からの光線に曝露され、前記装置は、
少なくとも一つのマトリックス要素を含み、前記マトリックス要素が位相と振幅の情報を含む、時間の第一のポイントにおいて第一のホログラムを作成する手段と；
前記位相情報を使用することによって前記第一のホログラムにおける各マトリックス要素の位相シフトを計算する手段と；
前記振幅情報または複合的な位相および振幅の情報の使用によって前記細胞の焦点深度を測定する手段と；
前記第一のホログラムにおける各マトリックス要素の前記位相シフトを使用することによって前記第一のホログラムの第一の位相画像を構築する手段と、を含む前記装置であって、
前記第一の位相画像の少なくとも一つのピクセルにおける位相シフトの前記分量を分析し、前記第一の位相画像における前記少なくとも一つのピクセルに対応して前記サンプルにおける細胞の展開の前記段階を測定する手段を特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、前記総体的な位相シフトを使用することによって前記サンプルにおける生体細胞の分量比率と生存能力を測定する手段を特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置であって、前記サンプルにおける細胞の前記分量、前記寸法または前記屈折率を測定する手段を特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１２および１３に記載の装置であって、前記装置が、前記第一の位相画像に基づいて生体細胞の前記分量比率における前記細胞の展開の段階を分析する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、生体細胞の前記分量の展開の段階を分析する手段が、前記作成する手段、計算する手段、および測定する手段を利用し、第二のホログラムにおける各マトリックス要素の前記位相シフトを使用することによって、前記第二のホログラムが時間の第二のポイントにおいて作成されるようにして、第二の位相画像を構築する手段と、
前記第一の位相画像における前記位相シフトを前記第二の位相画像における前記位相シフトと比較して、前記細胞サンプルにおける細胞の前記増殖を測定する手段と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の装置であって、前記位相シフトの使用によって位相画像を再構築し、あるいは前記振幅情報の使用によって振幅画像を再構築する手段によって特徴付けられ、前記位相シフトまたは振幅情報は、前記位相画像または振幅画像において、あるいは複合的な位相および振幅の画像において、グレーの異なった色合いまたは異なった色として表示され得ることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置であって、前記位相画像を位相コントラスト顕微鏡によって収集される位相コントラスト画像と結合させる手段を特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１１に記載の装置であって、フレネルホログラムまたはフーリエホログラムを提供するセットアップによって提供されるホログラフィー顕微鏡検査法の手段を特徴とする装置。
【国際調査報告】
2009521216.tif 000010
2009521216.tif 000011