(57)【要約】【課題】スループット、信頼性（正確性）及び走査速度を高め、偽象やゴーストの発生個数を抑えつつより正確に細胞を検知できるようにする。【解決手段】イメージャ１０’のステージ２０’上に支持されている標本１２’に向け、輻射ビーム６４’による好ましくは略円形の照射スポットが標本１２’を横切るよう、直交方向から走査型輻射源１１０が輻射ビーム６４’を掃引照射する。照射スポットの軌跡に近接するよう、標本１２’に対し光路例えば分岐光ファイバ束１２０，１２２の入射側開口１２４，１２６を直交対向配置しておく。輻射ビーム６４’の照射に応じ標本１２’が発した光信号を、その光路によってその出射側開口５２’まで伝送し、出射側開口５２’にて光検知器９０’により検知し、プロセッサ８０’により処理して、標本１２’を画像化する。【選択図】図５
2006177955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本支持用の平坦面を有するイメージャステージと、
イメージャステージ上の標本に対し略直交方向から輻射ビームを照射する輻射源であってその輻射ビームにより形成される照射スポットが標本を横切るよう輻射ビームを掃引させる走査型輻射源と、
輻射ビームの掃引走査経路近傍にてイメージャステージ上の標本に対向する入射側開口を形成する第１端部及び当該標本から離れた場所にて出射側開口を形成する第２端部を有し輻射ビームの照射によりイメージャステージ上の標本にて発生し入射側開口から光路に入射した光信号を出射側開口へと伝送する光路と、
光信号を出射側開口にて検知する光検知器と、
光検知器により検知された光信号を処理するプロセッサと、
を備える標本画像化用イメージャ。
【請求項２】
請求項１記載の標本画像化用イメージャにおいて、標本に対し略直交方向から照射される輻射ビームが、標本の表面に対しては略９０°の角度をなし、それによって、略円形の照射スポットが形成される標本画像化用イメージャ。
【請求項３】
請求項１記載の標本画像化用イメージャにおいて、イメージャステージの表面に略直交する方向から入射側開口に光信号が入射する標本画像化用イメージャ。
【請求項４】
請求項１記載の標本画像化用イメージャにおいて、光路が光ファイバ束であり、この光ファイバ束がより細い複数個の光ファイバ束に分岐しており、標本上の輻射ビームにより走査される個所にそれら細い光ファイバ束それぞれが密接している標本画像化用イメージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像化技術に関する。本発明は様々な画像化システムにて利用できるが、その主たる用途は、血液塗抹標本、生体試料等における低密度／高密度細胞検知、位置特定及び識別である。そこで、本願では本発明をこの用途に適用した例を説明することとするが、本発明にはこれ以外にも用途があることを理解されたい。本発明は、印刷工学、電子工学、医学等の科学技術分野において、例えば半導体ウェハ画像の取得、液体や固体薄膜の中に入り込んだ汚濁微粒子の撮影等、略平坦面乃至試料上に存する様々な低密度／高密度物体の画像化、位置特定及び識別に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
特殊細胞（rare cell:ＲＣ）研究に固有の問題としては、血液その他の体液内におけるＲＣ濃度は低いのが普通だ、という問題がある。ＲＣ研究においては、通常、まず体液例えば血液を処理してその中の不要細胞を取り除き、更に抗体に付着する蛍光物質を加えて、その抗体をＲＣ表面やＲＣタンパク質に選択的に付着させる。付着先のＲＣタンパク質は膜タンパク質や細胞内タンパク質、例えば細胞質タンパク質であり、この抗体はそのＲＣ内の他の分子やＤＮＡにも付着する。
【０００３】
付加する蛍光物質は、例えば蛍光マーカ染料等、注目細胞を識別可能とする物質であればよい。また、例えば血液やその構成要素を含む塗抹標本に含まれる細胞の中から目的とする種類のＲＣ細胞を識別する際には、上述のやり方で処理した後に、その塗抹標本を光学的に解析すればよい。その際、統計的に正確な解析結果を得る上で大切なことは、解析プロセスにて必要とされる個数以上の個数の細胞を取得することであるが、それには困難がつきものである。例えば、細胞１００万個当たりに１個含まれるＲＣを対象とするＲＣ研究において、統計的正確性を得るため最低１０個のＲＣを識別する必要があるなら、最低でも１０００万個の細胞をサンプリングしなければならないが、１０００万個以上の細胞を含む血液塗抹標本の面積は普通は１００ｃｍ2にもなる。ご理解頂けるであろうが、ここで示した所要細胞数は一例に過ぎず、試験乃至研究の種類によってはこの例より多数の細胞を得なければ統計的正確性を達成できないこともあるし、１００万細胞当たり１個のＲＣという濃度という数値も観察できるＲＣの稀覯性を示すための一例に過ぎず、これより濃度が低い場合もある。なお、本願で説明する発明は、所要細胞数がこの例より多い場合や少ない場合にも、また細胞濃度がこの濃度例より高い場合や低い場合にも適用でき、更には、血液塗抹標本内細胞識別に限らず量子ドットやナノ粒子プローブを識別手段として用いた既知の又は今後開発される細胞識別手法にて実施することもできる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４６００９５１号明細書
【特許文献２】米国特許第４８４９６４５号明細書
【特許文献３】米国特許第４８７５７８０号明細書
【特許文献４】米国特許第４９４１３０９号明細書
【特許文献５】米国特許第５０１７７９８号明細書
【特許文献６】米国特許第５２１６４８５号明細書
【特許文献７】米国特許第５４７１０６６号明細書
【特許文献８】米国特許第５６２７３６５号明細書
【特許文献９】米国特許第５６４０２４６号明細書
【特許文献１０】米国特許第５７９８８３１号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２００２／１８６３６８号明細書（Ａ１）
【特許文献１２】米国特許第６５４５３３４号明細書（Ｂ２）
【特許文献１３】米国特許第５８９２５７７号明細書
【特許文献１４】米国特許第４７２１８５１号明細書
【特許文献１５】米国特許第４０１０３６４号明細書
【特許文献１６】米国特許第４００２８２９号明細書
【特許文献１７】米国特許第５７３２１６２号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００４／７１３３０号明細書（Ａ１）
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００４／７１３３２号明細書（Ａ１）
【特許文献２０】米国特許出願公開第２００４／１３１２４１号明細書（Ａ１）
【特許文献２１】英国特許第１５７９１８８号明細書
【特許文献２２】特開平４−２９６６４２号公報
【特許文献２３】特開平６−１４８０８５号公報
【特許文献２４】特開平９−１４５６３１号公報
【非特許文献１】Diana W. Bianchi et al., "Fetomaternal Cellular and Plasma DNA Trafficking", The Yin and The Yang, Annals New York Academy of Sciences, pp.119-131
【非特許文献２】Josh Wolfe, "A Thousand Dots of Light", Forbes/Wolfe Nanotech Report, May 29, 2002, [online] Internet URL: http://www.forbes.com/
【非特許文献３】Barbara M. D. Pertl et al., "Fetal DNA in Maternal Plasma: Emerging Clinical Applications", The American College of Obstetricians and Gynecologists, Published by Elsevier Science Inc., Vol.98, No.3, September 2001, pp.483-490
【非特許文献４】Kenneth D. Bauer et al., "Reliable and Sensitive Analysis of Occult Bone Marrow Metastases Using Automated Cellular Imaging", Clinical Cancer Research, Vol.6, pp.3352-3359, September 2000
【非特許文献５】Thomas E. Witzig et al., "Detection of Circulating Cytokeratin-positive Cells in the Blood of Breast Cancer Patients Using Immunomagnetic Enrichment and Digital Microscopy", Clinical Cancer Research, Vol.8, pp.1085-1091, May 2002
【非特許文献６】R. A. Ghossein et al., "Molecular Detection and Characterisation of Circulating Tumour Cells and Micrometastases in Solid Tumours", European Journal of Cancer, 36 (2000), pp.1681-1694, March 2000, Elsevier Science Ltd.
【非特許文献７】Kjersti Flatmark et al., "Immunomagnetic Detection of Micrometastatic Cells in Bone Marrow of Colorectal Cancer Patients", Clinical Cancer Research, Vol.8, pp.449-449, February 2002
【非特許文献８】G<bor Mihes et al., "Quantitative Analysis of Disseminated Tumor Cells in the Bone Marrow by Automated Fluorescence Image Analysis", Cytometry (Communications in Clinical Cytometry), 42:357-362, 2000, Wiley-Liss, Inc.
【非特許文献９】M. Werther et al., "The Use of the CELLection Kit in the Isolation of Carcinoma Cells from Mononuculear Cell Suspensions", Journal of Immunological Methods, 238(2000), pp.133-141, 2000 Elsevier Science B. V.
【非特許文献１０】S. A. Burchill et al., "Comparison of the RNA-Amplification Based Methods RT-PCR and NASBA for the Detection of Circulating Tumour Cells", 2002 Cancer Research Campaign, British Journal of Cancer (2002) 86, pp.102-109
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、供試プロセスのスループットを向上させる上で鍵となる大量細胞高速走査を実現すること、即ち細胞検知システム乃至プロセスにおける細胞検知速度を高められるシステム（より好ましくは更に細胞検知処理の信頼性（正確性）を高めコストを低められるシステム）を提供することが、求められているといえる。
【０００６】
本発明の目的は、高走査スループット及び高走査信頼性（正確性）にて高速走査を行えるようにする実施形態、例えば、高速走査をより正確且つ信頼性良く行うことができしかも走査１回当たりのデータ収集個数が従前水準以上の走査システムを提供し、ゴーストや偽像の発生個数を抑えつつより正確に細胞を検知できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る標本画像化用イメージャは、標本支持用の平坦面を有するイメージャステージと、イメージャステージ上の標本に対し直交方向から輻射ビームを照射する輻射源であってその輻射ビームにより形成される例えば略円形の照射スポットが標本を横切るよう輻射ビームを掃引させる走査型輻射源と、輻射ビームの掃引走査経路近傍にてイメージャステージ上の標本に対向する入射側開口を形成する第１端部及び当該標本から離れた場所にて（結束した）出射側開口を形成する第２端部を有し輻射ビームの照射によりイメージャステージ上の標本にて発生し入射側開口から光路に入射した光信号を出射側開口へと伝送する光路例えばファイバ束と、光信号を出射側開口にて検知する光検知器と、光検知器により検知された光信号を処理するプロセッサと、を備える。
【０００８】
本発明の他の実施形態に係る略平坦面画像化用イメージャは、画像化対象面を少なくとも一方向に移送する直線移送型ステージと、照射する輻射ビームが標本表面に作用して光信号を発生させるよう所定経路を（略円形のスポットを形成する）輻射ビームで走査するポリゴンスキャナと、輻射ビームにより走査される経路の至近で直線移送型ステージ上の標本に対向し直線移送型ステージ上の標本をその視野内に捕らえる入射側開口を形成する第１端部及び入射側開口からより離れた場所にて出射側開口を形成する（結束した）第２端部を有し入射側開口にて収集された標本からの光信号を出射側開口へと伝送する光路と、光信号を出射側開口にて検知する光検知器と、光検知器により検知された光信号を処理するプロセッサと、を備える。
【０００９】
本発明の更に他の実施形態に係る標本画像化方法においては、画像化対象となる標本に対する輻射ビームの作用によって生じる光（のうち少なくとも幾分か）がその標本から直交方向に遠ざかっていくこととなるよう、その標本とその標本に対するその輻射ビームの入射方向との直交関係を保ちながら、その標本上の走査経路上を輻射ビームで掃引し、標本からの光を集めて所定の出射場所で検知する動作を、標本の移送、輻射ビームによる掃引走査及び光検知器による検知動作を協調させつつ実行することによって、標本のうち少なくとも一部分を表す画素群を取得する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は様々なコンポーネント乃至ステップを様々に組み合わせることにより実施できるものであり、以下説明する実施形態の構成要素及びその組合せ方は、説明のため示した一例に過ぎない。
【００１１】
図１に、本発明の実施形態について説明する上で前提となる画像化装置乃至イメージャ１０を示す。このイメージャ１０は、例えば、スライド１６の（一部）表面上に生体塗抹１４等を付した標本１２を調べるために使用できるイメージャであり、後に拡大して示すように、微小な又は微視的な物体を検知できるよう設計されている。但し、ここで物体の大きさ或いは構成物質をある程度想定乃至限定しているのはイメージャ１０の用途を例示するために過ぎず、本発明に係る装置乃至方法は、それによる検知が可能である限りどのような大きさ乃至物質によるものでも検知できるのであって、そのことは認められるべきであろう。更に、イメージャ１０は顕微鏡やディジタル画像処理装置と一体化乃至併用することができるが、別にそれらに限定する必要はなく、各種の適当な装置類と一体化乃至併用することができる。
【００１２】
本件技術分野において知られているように、細胞研究向けの標本１２を作成する際には、被検体から血液やその成分等といった体液標本を抜き取り、抜き取った体液標本をマーカ染料等の蛍光物質により処置するのが望ましい。蛍光物質として用いるのは、細胞表面、細胞タンパク質等といった細胞構成要素に選択的に被着する物質である。その際、抗体等の中間成分を介することもある。本件技術分野においては、臨床的関心が持たれている各種の細胞、例えば検討の余地ある或る種の癌細胞、芽細胞等に好適にマーキングできる蛍光物質が、何種か知られている。そうした蛍光物質は、所期の励起輻射（所定波長乃至所定スペクトル分布を有する光、Ｘ線、電子ビーム等の輻射）を受けると、特徴光例えば蛍光や燐光を放射する。この特徴発光は、通常、固有の波長を有しているか或いは固有の波長域に亘るスペクトル分布を有している。
【００１３】
蛍光物質による処置が済んだ体液は、既知の手法によって透明なスライド１６上に塗布される。例えば、塗布すべき体液をスライド１６上に滴下し、別の透明スライドの縁等その形が整った清浄な縁を用いて、その液滴をスライド１６上に押し広げればよい。或いは、スライド１６をスピナで回しながら体液を載せてもよい。そうすれば、遠心力の作用によって体液がスライド１６上にほぼ均等に行き渡ることとなろう。なお、以上例示した手法とは別の手法を用いて塗抹１４を作成することもできる。
【００１４】
塗抹１４の広さは、その塗抹１４の使途、作成方法等によって変わるものである。そこで、ここでは、一例として、体液内細胞１００万個当たり約１個の注目ＲＣがある、というＲＣ濃度を想定する。この場合、最低１０００万個の細胞を含むよう塗抹１４を作成するとおよそ１００ｃｍ2という面積になる。勿論、塗抹１４はこれより広くすることも狭くすることもできる。どのような広さが適切かは、標本内細胞濃度所期値や計測可能細胞濃度期待下限値によって変わるものである。
【００１５】
スライド１６上に塗抹１４を付して作成された標本１２は移送用イメージャステージ２０上に装着される。図１においてはステージ２０のうちの一部しか示していないが、このステージ２０はトラック２２及びモータ２４を備えている。トラック２２は直線移動させることが可能なトラックであって、標本１２はこのトラック２２によって支持される。また、モータ２４はギア２６を介してトラック２２に連結されており、このモータ２４を動作させると、トラック２２及びそれによって支持されている標本１２が、図中矢印２８で示されているように、ｙ方向に沿って移送されることとなる。なお、図１中では直線移送型のトラック２２を回転型のモータ２４によって駆動しているが、他種の駆動機構を使用してもよい。更に、直線的移動に代え又はこれに加えて、標本１２を回転させるといった他種の運動をさせてもよい。
【００１６】
図１〜図３に示されているように、イメージャ１０は、入射側開口４８から出射側開口５２へと光信号を伝送する光路として、第１端部４２及び第２端部４４を有する光ファイバ束４０を備えている。ファイバ束第１端部４２は標本１２に近い場所にあり、ファイバ束第２端部４４は標本１２から離れた場所にある。図３から最もよく判読できるように、ファイバ束第１端部４２には複数本のファイバ個々の第１端部４６が現れており、これら複数個の個別ファイバ第１端部４６は互いにほぼ平行に、また略直線的或いは高アスペクト比方形と称し得る形状に並んで、ｘ方向に長い入射側開口４８を形成している。入射側開口４８を形成している個別ファイバ第１端部４６の個数、即ちファイバの本数は例えば数千本以上と多くするのが望ましい。例えば、その直径が約５０μｍのファイバを４００００本使用し、４０本×１０００本のアレイ状に並べるとよい。これによって形成される入射側開口４８は、その長軸方向寸法が約５ｃｍ、短軸方向寸法が約０．２ｃｍ、従ってそのアスペクト比が２５：１という形状・寸法になる。個別ファイバ第１端部４６の配置は図３に示すように規則的なパターンとするとよいが、不規則配置することもまた非周期パターンでアレイ状に配置することも可能である。また、図示したファイバはその端部４６が略円形のファイバであるが、卵形、四角形、六角形等といった他種断面形状を有するファイバを用いてもかまわない。何れにせよ、個別ファイバ第１端部４６は、塗抹１４がその視野内に入るよう、塗抹１４が付されている略平坦な面に対しできるだけ直交方向に近い方向に向け、塗抹１４に対向させる。
【００１７】
図２から最もよく判読できるように、光ファイバ束４０には整形が施されている。即ち、光ファイバ束４０の断面直径及び断面形状は、その第１端部４２から第２端部４４にかけて変化している。ファイバ束第２端部４４には複数本のファイバの第２端部５０が現れているが、整形に伴いこれら個別ファイバ第２端部５０はこじんまりとまとまって、略円形の出射側開口５２を形成している。個別ファイバ第１端部４６と個別ファイバ第２端部５０は同じ個別ファイバの両端であるからそれらの間には１対１の対応関係があり、またある第１端部４６とこれに対応する第２端部５０とを接続しているファイバは他の第１端部４６とこれに対応する第２端部５０とを接続しているファイバとは別体のファイバである。各ファイバは、個別に自分用の導波クラッディングを有するファイバとするのが望ましいが、光伝送性のファイバコアを有するのみでクラッディングを有しておらず大気とコアとの界面に光導波機能を果たさせるようなファイバを使用してもよい。また、これら以外の種類の光ファイバ、例えば本件技術分野において周知のファイバを使用することもできる。典型的には、押出成形によって製造されガラス、プラスチックその他の光透過性素材から形成される各種のファイバを挙げることができよう。図２中、破線で示されているのは２個の別々なファイバ５６及び５８の通り道である。この図に示されている光ファイバ束４０は、広がったほぼ直線状の第１端部４２からまとまったほぼ円形の第２端部４４へと収束するように整形されている。例えば、先に示したように直径５０μｍのファイバを４００００本用いる例では、出射側開口５２が直径約１．３ｃｍの円形になる。こうした整形は、光ファイバ束４０内のファイバ同士（例えば５６と５８）の空間的位置関係を連続的に変化させることによって、実現するとよい。
【００１８】
特記すべきことに、個別ファイバ第１端部４６と個別ファイバ第２端部５０との空間的関係は概略任意に定めることができる。図２に例示されているファイバ５６及び５８は入射側開口４８内のほぼ同じ場所から発しているが、ファイバ５６が出射側開口５２のほぼ天辺で終端しているのに対しファイバ５８はほぼ真ん中で終端している。ファイバ配置上の都合を考えると、入射側開口４８内における個別ファイバ第１端部４６の位置と、出射側開口５２内における個別ファイバ第２端部５０の位置との間に、所定の対応関係があるのが望ましいが、それら端部４６及び５０の位置間にきちんとした対応関係がなく全般的に任意な位置関係となるようにしてもかまわない。なお、整形光ファイバ束４０と似通った整形光ファイバ束は既知であり、光技術の分野において他の用途で使用されている。例えば、合焦した光を直線状の照射パターンに変換する用途や、光ビームを分光器や分光計の直線スリットに導入する用途である。
【００１９】
入射側開口４８から出射側開口５２までの光信号伝送効率を良好なものにするためには、光ファイバ束４０におけるファイバ結束密度を高くすること、例えば約０．８０以上の係数とすることが望ましい。光信号伝送効率に影響する要素としては、この光ファイバ結束密度の他に、個別ファイバ第１端部４６及び第２端部５０の先端研磨状態乃至光伝達特性、ファイバ（５６，５８等）の単位長当たり吸収率、ファイバ（５６，５８等）の全長等がある。また、ファイバ曲げ損失については、図１及び図２に示すように光ファイバ束４０の曲がり方が急峻にならないようにすること、即ち光ファイバ束４０を徐々に曲げていくことによって、うまく抑えることができる。このように徐々に曲げていくことによって、同図中にあるように入射側開口４８と出射側開口５２の開口方向を違わせること等もできる。そして、ここでは光ファイバ束４０という捕捉光伝送形態を示したが、良好な特性が得られるものである限り、既知の又は今後開発される様々な光伝送素子、光路乃至光パイプを使用可能であることは、ご理解頂けるであろう。
【００２０】
図１〜図３に示されているように、本構成においては、走査型輻射源たる走査型光源６０として、レーザ光源６２により構成された光源を用いている。このレーザ光源６２は、所定波長乃至波長域にて輻射ビームたる励起光（或いは励起場。本願にて同様）６４を発生させる。その波長乃至波長域は、塗抹１４へのマーキングに使用されている物質を励起することができる波長乃至波長域に設定されている。また、輻射ビーム６４によって交差方向から標本１２上を角度走査するための手段として、ガルバノメータ６６が設けられている。ガルバノメータ６６は反射面を有しており、この反射面は、ガルバノメータ６６への電気入力に応じ、図中矢印付曲線６８で示されているように回転する。更に、この角度走査されている輻射ビーム６４を標本１２上、中でも塗抹１４上に合焦させるため、合焦レンズセット７０を設けてもよい。合焦レンズセット７０があってもなくても、ガルバノメータ６６の反射面を反復的に回転させると輻射ビーム６４の向きが反復的に変化し、図中矢印付直線７２で示されているように、塗抹１４がある直線状軌跡７４に沿い交差方向から輻射ビーム６４によって走査乃至掃引されることとなる。走査型光源６０及び光ファイバ束４０は、この直線状軌跡７４が入射側開口４８の直下になるよう、また当該入射側開口４８の長軸方向に平行となるよう、構成乃至配置する。即ち、図１に示した座標系でいえば、直線状軌跡７４の向きがｘ方向になるようにする。塗抹１４が入射側開口４８の下方約１ｍｍに位置するようにし、塗抹１４のうち入射側開口４８の直下にある部分に直線状軌跡７４が生じるようにするのが、好ましい例といえるであろう。無論、本発明をどのような装置でまたどのような環境にて実施するかにより、直線状軌跡（走査軸）７４に対する入射側開口４８の距離好適値（位置ずれ）は、また別のものになる。
【００２１】
細胞研究に使用する場合、励起用の輻射ビーム６４によって塗抹１４上に形成される照射スポットの大きさは、細胞の大きさにほぼ相応する大きさになるようにするのが望ましい。照射スポット乃至細胞の大きさは場合によって異なるけれども、通常は約１〜３０μｍである。このように狭い領域に合焦させるには、合焦レンズセット７０を用いてビームを合焦させるのがよいであろう。
【００２２】
プロセッサたる電子制御ユニット８０は、レーザスキャナたるガルバノメータ６６や移送用イメージャステージ２０例えば顕微鏡ステージ（のモータ等）に対し信号を供給する動作、並びにこれら（に設けたセンサ類）から信号を受け取る動作を通じ、励起光たる輻射ビーム６４によって標本１２上を横断的にラスタ走査させる。即ち、標本１２のうち少なくとも一部分を表す画素アレイが得られるよう、標本１２の移送動作、輻射ビーム６４による掃引動作及び光信号の検知動作を協調させる。電子制御ユニット８０は、輻射ビーム６４が照射されている位置即ちビーム掃引位置と、移送用イメージャステージ２０例えば顕微鏡ステージの位置とを、検知、識別する。電子制御ユニット８０は、光信号に関する処理を実行する際、こうして取得したビーム掃引位置をｘ座標として、またステージ位置をこれに直交するｙ座標としてそれぞれ用いる。例えば、光ファイバ束４０によって収束され信号検知器９０によって検知された特徴発光即ち光信号について、その強度を標本１２上の空間位置（ｘ，ｙ）の関数として空間マッピングする。なお、ｘ座標たるビーム掃引位置はレーザ光走査速度から、ｙ座標たるステージ位置はステージ移送速度から、それぞれ推定乃至算出できる。電子制御ユニット８０は、そして、特徴発光強度等の光信号情報と対応する座標値等の空間位置情報とをフォーマットし、その結果をディスプレイ１００等の上に画像表示させる。
【００２３】
図１に示されている信号検知器９０は好適例であり、入射側開口４８から光路沿いに伝送され出射側開口５２から出射される特徴発光、即ち整形光ファイバ束４０によって収束された特徴発光を検知できるよう、構成されている。より詳細には、この信号検知器９０においては、出射側開口５２からの出射光がそのそばの第１レンズセット９２によって平行化され、平行化された光が第２レンズセット９６によって光検知器セット９８上に合焦される。また、第１レンズセット９２と第２レンズセット９６の間に遮光フィルタ９４を設け、平行化された出射光から散乱レーザ光を取り除くようにしてもよい。
【００２４】
図１及び図４Ａに示されているように、角度走査されている輻射ビーム６４は、ガラス製のスライド１６に対してやや傾いた方向から接近していき、標本１２特にその上の塗抹１４に入射する。スライド１６への入射角は、スライド１６に直交する面に対して例えば６０°傾いた方向である。入射側開口４８は標本１２から数ｍｍ程度離れた位置に配置されているため、このように斜めにやってくる輻射ビーム６４をその隙間から差し入れることができ、従ってこの輻射ビーム６４により標本１２上を走査することができる。また、この図に示されている対象物は、直線状軌跡（走査軸）７４を通りスライド１６本体の表面に直交する面を境に、入射側開口４８の短軸方向に沿って等分な構成であるので、標本１２上に輻射ビーム６４を照射することによって励起発生する蛍光は、この面を境に略対称に広がることとなる。この蛍光は、入射側開口４８の先端に想定される円錐状の領域１０２を隅々まで満たし、入射側開口４８に入射する（図４Ａはこの円錐状領域１０２を示すためスライド１６に三角の溝があるかのような作図になっているが実際に溝が必要なわけではない）。また、理解されるように、斜めに入射してくる輻射ビーム６４によりスライド１６上に形成される照射スポットは楕円形である。スライド１６に直交する面に対して６０°傾いた方向から輻射ビーム６４による走査を行う場合、この楕円形照射スポットの長軸の長さは短軸の長さのおよそ２倍になるから、短軸方向分解能は長軸方向分解能のおよそ２倍になる。また、この点も理解されるであろうが、傾いた方向から走査すると輻射ビーム（励起光）６４がスライド１６の内面によって多重反射される。例えば図４Ａに示されている例においては、入射側開口４８が、塗抹１４とは逆の側にてスライド１６を介し試料１２を視界内に捕らえるよう、配置されている。輻射ビーム６４はこのスライド１６を通って標本１２に射突し、それによって塗抹１４内の細胞から発せられる特徴発光はこれを通す特性を有するスライド１６を介して円錐状領域１０２内に入る。このとき、本来なら標本１２に射突して欲しい輻射ビーム６４の一部がスライド１６の標本載置面等により反射され、その反射光８２がスライド１６のファイバ側の面例えば点８４に到達する。到達した反射光８２の一部はスライド１６のファイバ側の面を通り抜ける。その一部は円錐状領域１０２内を通って光ファイバ束４０の入射側開口４８に入射し、他の一部はファイバ束ホルダ６４等の黒色面に到達する。しかし、点８４に達した反射光８２のうち無視できない部分が、スライド１６のファイバ側の面によって標本１２とは別の方向に反射され、スライド１６の内部を通ってスライド１６の標本載置面例えば点８８に到達する。この点８８でも反射が生じまたそうした反射光の一部が円錐状領域１０２内に入るため、光ファイバ束４０を介して伝送される光信号から画像を作成すると、本物の標本１２の映像だけでなく、点８８等での反射に伴うゴースト画像が現れる可能性がある。走査される輻射ビーム６４がスライド１６内部で複数回反射し実際の細胞から離れた場所に到達することによって生じるゴーストは、実際のところ、画像化システムによって捕らえられる画像中で実際��細胞等が存在している場所とは別の場所に、あたかもその細胞等がその場所に存在しているかのように現れるぼやけた画像である。ゴーストが発生すると、例えば、実際に存在しているＲＣは１個だけなのに２個以上のＲＣ画像が組になって見える、といった事態となる。
【００２５】
楕円形照射スポットとゴーストとの関係は、理解の容易化のため各部寸法をやや強調して描いてある図４Ｂから、看取できよう。まず、スライド１６に輻射ビーム（励起光）６４を射突させたとき、この輻射ビーム６４によって照射されるエリアは楕円形となる。この楕円形照射スポット７６内に検知対象ＲＣの本物７８があるとき、図４Ａに基づき説明した多重反射によってゴースト７９が発生することがあり、更にこのＲＣゴースト７９が不適切にも入射側開口４８によって捕らえられることがある。反射によるこのＲＣゴースト７９は、光信号に対し雑音、似非偽像（false positive）等として作用し、検知処理部材乃至ルーチンへの不要入力となるので、正確な画像を発生させる妨げになる。更に、不要入力除去処理を実行することによって時間が食われるため、高速走査が妨げられる。
【００２６】
図５〜図８に、走査型輻射源の構成を変えることによって実現された本発明の一実施形態を示す。これらの図中、図１〜図４Ｂに示した構成要素と対応する構成要素についてはダッシュ（’）付の参照符号により示し、新出の構成要素についてはダッシュ無しの参照符号により示してある。本実施形態における改良点は、走査型光源（走査型輻射源）として設けられているレーザスキャナ１１０’を、レーザ光源６２’から発せられた輻射ビーム６４’を標本１２’に対して直交方向（約９０°の方向）から送り込むように配置、構成してあることである。即ち、本実施形態における輻射ビーム６４’は、スライド１６’の表面に対して直交する方向（およそ９０°の方向）から送給される。スライド１６’の表面に対し直交方向から輻射ビーム６４’が照射されているため、走査時に輻射ビーム６４’により形成される照射スポットは、９０°から大分ずれた方向から輻射ビーム６４を照射している先の構成での楕円形照射スポット７６に比べて丸くなり、スライド１６’等による反射によって生じる反射光が輻射ビーム６４’の照射軸から大して外れないので、ゴーストが生じなくなるか或いは問題ない程度まで抑圧されることとなる。また、レーザスキャナ１１０と標本１２’との間にはテレセントリックレンズセット１１２を設けることができる。テレセントリックレンズセット１１２を設けるのは、励起光たる輻射ビーム６４’が走査の間標本１２’の表面に対して直交関係を確実に保てるようにするためである。更に、輻射ビーム６４’によって標本１２’上に形成される略円形照射スポットの直径は、スライド１６’がその幅方向（長軸方向たるｘ方向）に沿い輻射ビーム６４’によって横断走査される間、例えば約８〜１０μｍの範囲内に保たれるようにするのが望ましい。なお、理解の容易化のため図５に示す原理的構成ではスライド１６’の幅方向が即ちｘ方向であるという例を示してあるが、両者が別物であってもかまわない（トラック２２’の移送方向と輻射ビーム６４’による走査方向が直交していなくてもよい）。また、本実施形態では、光ファイバ束１２０と光ファイバ束１２２との間にある隙間（分岐部の隙間）の直下例えばヘッド上に細長いスリットを設け、このスリットを介し標本１２’に輻射ビーム６４’が照射されるようにしている。このスリットに輻射ビーム６４’を差し入れる方法は、本件技術分野における習熟者（いわゆる当業者）であれば理解できるように、多数考えられる。例えば、光ファイバ束１２０と光ファイバ束１２２との分岐部分の隙間は、標本１２’から直交方向にあるのであるから、この場所にミラーを組み込んでおけばよい。このミラーは、標本１２’と平行な方向から分岐部間隙間に送り込まれてくる輻射ビーム６４’を９０°曲げ、標本１２’方向へと反射させるように配置する。例えばこのようにすれば、輻射ビーム６４’を標本１２’上に直交方向から照射させることができる。
【００２７】
図５に示されているレーザスキャナ１１０は様々な種類の光学走査装置により実現可能であるが、例えばポリゴンレーザスキャナを用いるとよい。ポリゴンレーザスキャナ１１０は安定且つ一定な速度で期待通りに動くレーザスキャナであり、これを用いることによって標本１２’の表面に沿った照射スポットの動きが信頼性のある一定な動きとなる。ポリゴンレーザスキャナ１１０の動作を安定させるには例えば閉ループ速度制御を行えばよい。また、走査システムにてポリゴンレーザスキャナ１１０を使用することによって、有益なことに、ガルバノメータ６６によって実現できる走査速度１ｃｍ2／ｓｅｃを上回りその４〜６倍程にもなる高い走査速度を、実現することができる。
【００２８】
本実施形態におけるポリゴンレーザスキャナ１１０は、複数個の反射ミラー１１０ａ及びこれを駆動するモータ１１０ｂを備えている。モータ１１０ｂとしては、その速度を直線的に加減できるモータを使用する。そうすることによって、滑らかな動きとなるよう反射ミラー１１０ａの動きを制御することが可能となる。また、ポリゴンレーザスキャナ１１０には、ポリゴンレーザスキャナ１１０の回転速度を一定に保持する助力として、フライホイール１１０ｃが設けられている。このような構成を有するポリゴンレーザスキャナ１１０においては、ガルバノメータ６６を利用する走査システムに付きものであったジッタ無しで、その回転速度を直線的に加減できる。即ち、ガルバノメータ６６を使用した走査システムにおいては、その慣性の影響によって走査用の反射面（反射ミラー）がその回転方向とは逆方向に微動し、この微動によってジッタが発生するため、慣性の影響を抑え又は打ち消す必要があった。これに対して、一組の反射ミラー１１０ａ、モータ１１０ｂ及びフライホイール１１０ｃを用いる本実施形態においては、走査システムにおけるジッタの発生が皆無或いは実質的に無視できる程度となる。
【００２９】
また、先に述べたように、本実施形態においては、走査用の輻射ビーム（レーザ光等の励起光）６４’を標本１２’の表面にその直交方向から導入することとしている。そのため、ファイバ束第１端部によって輻射ビーム６４’が遮られないようにする必要があることから、図５に示すように、光ファイバ束を２個の光ファイバ束１２０及び１２２に分けて設け、それらの間を通して輻射ビーム６４’を標本１２’方向に導入している。即ち、図５〜図８における光ファイバ束は、２個のより細い相別体な光ファイバ束１２０及び１２２から構成されている。直交方向から走査を行えるようにするため、これら光ファイバ束１２０及び１２２、特にその第１端部４２’側は、２個の入射側開口１２４及び１２６が形成されるように分岐している。これら入射側開口１２４及び１２６は、走査軌跡から到来する光を対応する光ファイバ束１２０又は１２２へと効率的に収集して伝送に供せるよう、当該走査軌跡に密接して配置することができる。他方、光ファイバ束１２０及び１２２の第２端部４４’は分岐させる必要はないので、この図に示す構成においては単一の出射用開口５２’を形成している。しかしながら、後に図７に基づき説明するように、これとは異なった構成にも利点がある。
【００３０】
図６に、本実施形態の入射側開口における光ファイバ束１２０及び１２２、特にその光ファイバ結束状態を模式的に示す。この図に示されているのは実際に使用する光ファイバ束の一部に過ぎないことを理解されたい。本実施形態においては直交方向から走査を行うようにしているため、光ファイバ束１２０及び１２２の分岐部と標本１２’との間隔を広めにとる必要がない。そのため、走査軌跡７４’により近いところで標本１２’からの光を収集することができる。それによって集光効率が高まる分は、光ファイバ束１２０及び１２２ひいては入射側開口１２４及び１２６のｘ方向又はｙ方向寸法を、図３に示した入射側開口４８のそれより小さくすることができる。同じ理由で、光ファイバ束１２０及び１２２をスライド１６’の全幅に亘り配置すること、例えばウェルプレートの幅（例えば２．６６インチ。１インチ＝約２．５４ｃｍ）に見合う幅までこれら分岐部付の光ファイバ束１２０及び１２２の端部長軸方向寸法を広げることもできる。即ち、ファイバ配置が異なりまた分岐部が設けられているものの、光ファイバの本数は図１〜図４Ｂに示した構成と同程度とすることができ、ファイバ本数が同数なら、先の構成に比べ集光に要するファイバ束端部面積が狭い分は、標本１２’の表面における走査幅を広げることができる。そして、直交方向から照射される励起光たる輻射ビーム６４’は標本１２’上で対称形状の照射スポットを形成するから、光ファイバ束１２０及び１２２の分岐部は、走査軌跡７４’を両側から挟むよう且つ走査軌跡７４’について全く対称に配置するのが望ましい（但しこれ以外の空間配置としてもかまわない）。走査軌跡７４’の片側の光ファイバ束単独でも、走査及び検知は好適に行える。
【００３１】
図７に、図５に示した画像化装置にて使用できる分岐光ファイバ束１２０及び１２２の他の構成を示す。この構成においては、出射側開口が１２８と１３０の２個に分かれている。注意すべきことに、この図に示す構成においても、スライド１６’の表面に直交する方向から標本１２’へと輻射ビーム６４’を入射するようにしている。また、光ファイバ束は、輻射ビーム６４’を遮らないよう且つ標本１２’からの集光効率を最大限高められるよう、図３に示したものより幅狭の２個（１２０及び１２２）に分け、走査軌跡のすぐ脇に、やや傾けて配置されている。輻射ビーム６４’の照射に応じ走査軌跡上から発せられる蛍光放射は開口数が０．６６の集光円錐全体を満たし、入射側開口１２４及び１２６はこの放射光を収集し、入射側開口１２４により収集された光は光ファイバ束１２０により出射側開口１２８へまた入射側開口１２６により収集された光は光ファイバ束１２２により出射側開口１３０へと伝送される。
【００３２】
この構成においては、出射側開口１２８及び１３０から信号検知器９０’に入射される光信号の周波数乃至周波数特性が互いに異なるものになるよう、フィルタリングを施すことも有益である。そのようにすれば、互いに周波数乃至周波数特性が異なる二種類の光信号から二種類の画像を得ることができる。一般に、光ファイバ束の出射側開口を複数個に分けた形で図５に示した構成を実施する際には、出射されてくる光信号からデータを収集するための構成部分を多重化することによって、複数帯域を観察することができる。その際、出射側開口が例えば図７に示すように１２８と１３０の２個あるなら、各出射側開口１２８又は１３０から収束出射される特徴発光を個別に検知できるよう、信号検知器９０’を２個設ける。即ち、光ファイバ束１２０及び１２２それぞれに対応して、出射光を平行化する第１レンズセット９２’を計２個、平行化された収束光から散乱レーザ光を除去する遮光フィルタ９４’も（必要であれば）計２個、平行光を合焦させる第２レンズセット９６’も計２個、そしてその合焦先である光検知器セット９８’も計２個設ける。
【００３３】
図８にファイバヘッド１３４を示す。先に述べた２個の入射側開口１２４及び１２６は、例えばこの図のように単一のファイバヘッド１３４上に形成される。入射側開口１２４と入射側開口１２６の間にある細長い枠は、輻射ビーム６４’を通しまた特徴発光を通すためのスリット１１４であり、入射側開口１２４及び１２６はこのスリット１１４に沿うように設けられている。また、このファイバヘッド１３４に設けられているポート１２８及び１３０はそれぞれ光ファイバ束１２０又は１２２を引き出すためのポートである。
【００３４】
また、走査による注目細胞の識別及び位置特定が済んだ標本１２，１２’は、例えば、イメージャ１０，１０’から搬出されていき、他の必要な処理に供されることがある。その一例としては、ＦＩＳＨ（fluorescence in situ hybridization）や自動蛍光顕微鏡（automated fluorescent microscope）等の既存の調査システム即ち解析ツールを用い、注目細胞の位置特定が済んだ標本１２，１２’を解析し、それによって遺伝子欠陥を調べる、という処理がある。
【００３５】
別の場所に持ち出して解析、調査等を行うことも無論有益であるが、図１，図５に示したイメージャ１０，１０’それ自体で更なる解析、調査等を引き受けるのが、有益な場合もある。例えば、その標本１２，１２’について、前段落で例示したような既存システムでは達成できない高分解能乃至高解像度での解析、調査等が必要な場合である。図９に、本発明に係るイメージャと電子顕微鏡とを一体化し高分解能乃至高解像度での解析、調査等が行えるようにしたシステムを、本発明の一実施形態として示す。この図においては図５に示したイメージャ１０’を一体化対象としているが、無論、図１に示したイメージャ１０を一体化対象としてもよい。この実施形態においては、標本１２’内に含まれている注目細胞例えば１４０〜１４６の位置をコントローラ８０’が特定し、その結果を示す位置情報をコントローラ８０’から自動高解像度装置１４８例えば自動蛍光顕微鏡へと送っている。イメージャ１０’に一体化されている自動高解像度装置１４８は、イメージャ１０’における走査工程が済んだ時点又は走査工程進行中の時点で、コントローラ８０’から細胞１４０〜１４６の位置を示す位置情報を受け取って移動を開始し、細胞に関するより詳細な調査を実行する。自動高解像度装置１４８を動かす機能は、本件技術分野において周知の移送手段、ギア部材等を用いて実現することができる。イメージャ１０’と自動高解像度装置１４８とを一体化した装置である本実施形態を、治療中の癌患者の検査等、特定種類の細胞が見つかるものと分かっているかその疑いが強い場合に利用すれば、検査、診断等に要する時間が短くなり、特に有益であるといえよう。
【００３６】
以上、本発明について何個かの実施形態に基づき説明したが、これらはあくまで一実施形態に過ぎない。例えば、上掲の実施形態では走査型輻射源６０，１１０においてレーザ光源６２，６２’を１個使用して走査及び画像化を実行しているが、ご推察通り、レーザ光源を複数個使用することもできる。その際光ファイバ束をレーザ光源毎に分けて又は分岐させて設けることもでき、そのようにした場合はフィルタの追加が容易になるから、例えば１個の光ファイバ束に２個のフィルタを設けることも容易に行える。また、本発明は、高分解能乃至高解像度の画像が得られるように実施することができる。分解能乃至解像度が高ければより鮮明乃至精細な形状情報が得られるため、細胞の画像に紛れ込んでいる偽像をフィルタリングしてより好適に取り除くことができる。偽像が生じていると本来は不必要な顕微鏡走査を余儀なくされることがあるが、このように偽像が取り除かれていれば、顕微鏡走査が必要と判断される標本の個数が減り、従って画像化に続く顕微鏡走査を行う頻度も抑えられることとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】画像化装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した画像化装置における整形光ファイバ束と標本との位置関係を示す拡大斜視図である。
【図３】図１に示した画像化装置にて整形光ファイバ束入射側開口を形成しているファイバ束第１端部を示す拡大端面図である。
【図４Ａ】図１に示した画像化装置における整形光ファイバ束第１端部近辺を示す側面図である。
【図４Ｂ】図１に示した画像化装置における照射スポット、実像及びゴーストの関係を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像化装置の斜視図である。
【図６】図５に示した画像化装置における分岐光ファイバ束第１端部近辺を示す拡大端面図である。
【図７】図５に示した画像化装置にて好適に使用できる他の光ファイバ束を例示する模式図である。
【図８】図５に示した画像化装置にて好適に使用できるファイバヘッドの例を示す図である。
【図９】図１又は図５に示した画像化装置乃至システムと電子顕微鏡とを一体化したシステムの例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０’  イメージャ（画像化装置）、１２’  標本、１４’  生体塗抹、１６’  スライド、２０’  移送用イメージャステージ、２２’  トラック、１２０，１２２  光ファイバ束、４２’  ファイバ束第１端部、４４’  ファイバ束第２端部、１２４，１２６  入射側開口、５２’，１２８，１３０  出射側開口、１１０  走査型輻射源（走査型光源乃至レーザスキャナ）、６４’  輻射ビーム（励起光）、８０’  プロセッサ（電子制御ユニット）、９０’  信号検知器、９８’  光検知器セット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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