(57)【要約】【課題】検査作業者の塾度に依存しないがん検査方法を実行できるがん検査装置。【解決手段】がん検査装置であって、関心領域におけるアミノ酸またはタンパク質の量、および核酸の量を取得する取得部と、取得部が取得したアミノ酸またはタンパク質の量に対する、取得部が取得した核酸の量の比に応じた情報を出力する情報出力部とを備える。上記がん検査装置は、関心領域に励起光を照射して関心領域のスペクトルに基づいて関心領域におけるアミノ酸またはタンパク質の量および核酸の量を取得する検出部を更に備えてもよい。【選択図】図４
2019090611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心領域におけるアミノ酸またはタンパク質の量、および核酸の量を取得する取得部と、
前記取得部が取得したタンパク質の量に対する、前記取得部が取得した核酸の量の比に応じた情報を出力する情報出力部と
を備えるがん検査装置。
【請求項２】
前記関心領域に励起光を照射して前記関心領域のスペクトルに基づいて前記関心領域におけるタンパク質の量および核酸の量を検出して前記取得部に取得させる検出部を更に備える請求項１に記載のがん検査装置。
【請求項３】
予め定めた第１の閾値を格納する閾値格納部を更に備え、
前記情報出力部は、前記比と前記第１の閾値とを比較する比較部を有して、前記比較部による比較により前記比が前記第１の閾値を超えたか否かに基づくがん細胞の有無を前記情報として出力する請求項１または２に記載のがん検査装置。
【請求項４】
前記取得部は、タンパク質の量の指標として前記関心領域におけるアミノ酸の量を取得し、前記核酸の量の指標として核酸塩基の量を取得し、
前記情報出力部は、アミノ酸の検出量に対する核酸塩基の検出量の比に応じた情報を出力する請求項１から３のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項５】
前記アミノ酸は芳香族アミノ酸を含み、前記核酸塩基は環状アミンを含み、前記比は、芳香族アミノ酸の検出量に対する環状アミンの検出量の比である請求項４に記載のがん検査装置。
【請求項６】
前記アミノ酸はトリプトファンおよびフェニルアラニンの少なくとも一方を含み、前記環状アミンはシトシンおよびアデニンの少なくとも一方を含む請求項５に記載のがん検査装置。
【請求項７】
前記アミノ酸またはタンパク質の量および前記核酸の量の少なくとも一方が、ラマン分光法により検出された量である請求項１から６のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項８】
前記アミノ酸またはタンパク質の量および前記核酸の量の少なくとも一方を、ＣＡＲＳ顕微法で検出する請求項７に記載のがん検査装置。
【請求項９】
前記核酸の量は、第１の種類の核酸の量と、前記第１の種類と異なる第２の種類の核酸の量とを含み、前記比は、前記アミノ酸またはタンパク質の量に対する前記第１の種類の核酸の量の比である第１の比と、前記アミノ酸またはタンパク質の量に対する前記第２の種類の核酸の量の比である第２の比とを含む請求項１から８のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項１０】
予め定めた第１の閾値よりも大きい、予め定めた第２の閾値よりも、算出した前記比が大きい場合に、前記第２の種類の核酸の量の検出と、前記第２の比の算出とを省略する請求項９に記載のがん検査装置。
【請求項１１】
前記関心領域を、赤外帯域の光で光学観察する段階を含む請求項１から１０のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項１２】
前記アミノ酸またはタンパク質の量、および、前記核酸の量の少なくとも一方を、前記関心領域の内側に位置し、前記関心領域よりも狭く、互いに離れた複数の小領域における測定値の平均値により検出する請求項１から１１のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項１３】
前記アミノ酸またはタンパク質の量、および、前記核酸の量を、前記関心領域よりも広い対象領域に含まれる複数の関心領域の各々において、
検出した前記アミノ酸またはタンパク質の量に対する検出した前記核酸の量の比を算出し、
算出した前記比が予め定めた第１の閾値を超えたか否かに基づいてがん細胞の有無を検査する請求項１から１２のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項１４】
前記取得部は、生体の複数の箇所に励起光を照射して複数のスペクトルに基づく複数のアミノ酸またはタンパク質の量および複数の核酸の量を取得する請求項１から１３のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項１５】
前記情報出力部が出力した情報を表示する表示部を更に備える請求項１から１４のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項１６】
前記表示部は、前記核酸および前記アミノ酸またはタンパク質の少なくとも一方が異なる２種類の比を示す２軸のグラフを表示する請求項１５に記載のがん検査装置。
【請求項１７】
前記表示部の表示画像は、前記比の値が、予め用意された閾値よりも大きいか否かを識別させる請求項１４または１６に記載のがん検査装置。
【請求項１８】
前記表示部は、前記情報出力部の複数の出力値を区別できる状態で共に表示する請求項１４から１７のいずれか一項に記載のがん検査装置。
【請求項１９】
生体の関心領域におけるアミノ酸またはタンパク質の量および核酸の量を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得したアミノ酸またはタンパク質の量に対する、前記取得ステップにおいて取得した核酸の量の比に応じた情報を情報出力する出力ステップと
を処理装置に実行させるがん検査プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、がん検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん細胞存否の検査は、医師の目視によるか、腫瘍マーカを使用する（例えば特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０１５−１８０２１２号公報
【発明の概要】
【０００３】
目視による検査は医師の経験により精度が異なる。腫瘍マーカは、感度および臓器特異性に問題がある。
【０００４】
本発明の第１の態様においては、関心領域におけるアミノ酸またはタンパク質の量、および核酸の量を取得する取得部と、取得部が取得したアミノ酸またはタンパク質の量に対する、取得部が取得した核酸の量の比に応じた情報を出力する情報出力部とを備えるがん検査装置が提供される。
【０００５】
また、本発明の第２の態様においては、関心領域におけるアミノ酸またはタンパク質の量、および核酸の量を取得する取得ステップと、取得ステップで取得したアミノ酸またはタンパク質の量に対する、取得部が取得した核酸の量の比に応じた情報を情報出力する出力ステップとを処理装置に実行させるがん検査プログラムが提供される。
【０００６】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】検査装置１００の構造を説明する模式図である。
【図２】制御部１７０のブロック図である。
【図３】検査装置１００における検査手順を示す流れ図である。
【図４】表示画像３０１における表示を例示する図である。
【図５】表示画像３０２における表示を例示する図である。
【図６】表示画像３０３における表示を例示する図である。
【図７】表示画像３０４における表示を例示する図である。
【図８】表示画像３０５における表示を例示する図である。
【図９】表示画像３０６における表示を例示する図である。
【図１０】表示画像３０７における表示を例示する図である。
【図１１】表示画像３０８における表示を例示する図である。
【図１２】検出位置を示す表示画像３０９の一例である。
【図１３】検出位置を示す表示画像３１０の一例である。
【図１４】検査装置１００における他の検査手順を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
発明者等は、細胞におけるアミノ酸またはタンパク質の量と塩基の量との比率に着目すると、がん細胞における当該比率と、正常細胞における当該比率とに相違があるとの知見を得た。そこで、本実施形態では、検査対象となる細胞においてアミノ酸またはタンパク質の量と塩基の量とを検出し、検出したアミノ酸またはタンパク質の量と塩基の量の比率を算出して予め用意した閾値と比較した場合に、閾値を超えた比率を有する関心領域にがん細胞が含まれることを判定するがん検査方法が開発された。
【００１０】
図１は、上記のがん検査方法に使用できる検査装置１００の全体的な構成を示す模式図である。検査装置１００は、ステージ１１０、対物光学系１２０、光源装置１３０、照射光学系１４０、前部検出系１５０、後部検出系１６０、および制御部１７０を備える。
【００１１】
ステージ１１０は、検査装置１００の検査対象となるサンプル１０１を、サンプル１０１を収容した容器の周縁部で支持する。また、ステージ１１０は、サンプル１０１の図中下面を露出させる開口を有する。これにより、ステージ１１０に置かれたサンプル１０１を、図中下側からも観察できる。
【００１２】
ステージ１１０は、ステージスキャナ１１１に結合される。ステージスキャナ１１１は、図中に矢印ｘ−ｙ−ｚで示すように、サンプル１０１が置かれた面と平行および垂直にステージ１１０を駆動する。これにより、検査装置１００においては、光学系の光軸および励起光の光軸を固定したまま、サンプル１０１における立体的な領域を観察または検査の対象領域にすることができる。以下、観察または検査の対象となる領域を関心領域ということがある。
【００１３】
対物光学系１２０は、ステージ１１０に対して互いに反対側に、サンプル１０１に対して対称的に配された前側対物レンズ１２１および後側対物レンズ１２２を有する。図示の検査装置１００において前側対物レンズ１２１は、サンプル１０１に対して照射される励起光および照明光等を集光する役割も担う。
【００１４】
光源装置１３０は、互いに異なる種類の照射光を発生する複数の光源１３１、１３２と、コンバイナ１３９とを有する。光源１３１、１３２の少なくとも一方は、サンプル１０１のラマン分光を測定する場合に使用する励起光、例えば、波長５３２ｎｍのレーザ光を発生するレーザ光源であってもよい。また、複数の光源１３１、１３２のひとつは、サンプル１０１の顕微像を観察する場合に使用する照明光の光源であってもよい。
【００１５】
なお、サンプル１０１に照射する照射光は、励起光であっても、照明光であっても、細胞を侵襲しにくい長波長の光であることが好ましい。また、より具体的には、波長４００ｎｍから８００ｎｍの範囲を例示できる。
【００１６】
光源１３１、１３２から射出された照射光は、コンバイナ１３９により単一の光路を通過するビームとなる。これにより、複数の光源１３１、１３２が発生した照射光を、サンプル１０１の同じ位置に照射できる。
【００１７】
照射光学系１４０は、ガルバノスキャナ１４１およびスキャンレンズ１４２を有する。ガルバノスキャナ１４１は、互いに平行ではない２つの揺動軸の周りを揺動する一対の反射鏡を備える。これにより、ガルバノスキャナに入射した励起光の光路は、光軸と交差する方向に二次元的に変位する。
【００１８】
スキャンレンズ１４２は、ガルバノスキャナ１４１から射出された励起光を、予め定められた一次像面１４３上に合焦させる。これにより、光源装置１３０から射出された励起光を、サンプル１０１に設定された任意の関心領域に照射できる。
【００１９】
前部検出系１５０は、ダイクロイックミラー１５１、リレーレンズ１５２、１５３、帯域通過フィルタ１５４、および分光器１５５を有する。ダイクロイックミラー１５１は、サンプル１０１に向かって照射した励起光を高効率に透過させる。
【００２０】
ダイクロイックミラー１５１は、サンプル１０１において発生したラマン散乱光を反射して、リレーレンズ１５２、１５３に導く。帯域通過フィルタ１５４は、励起光およびレイリー散乱光を吸収または反射しつつ、サンプル１０１から発生したラマン散乱光を透過させて分光器１５５に入射させる。これにより、分光器１５５は、サンプル１０１に反射されたラマン散乱光を効率よく検出して分光像を出力する。
【００２１】
後部検出系１６０は、反射鏡１６１、リレーレンズ１６２、１６３、帯域通過フィルタ１６４、および分光器１６５を有する。反射鏡１６１は、サンプル１０１において発生したラマン散乱光を反射して、リレーレンズ１５２、１５３、帯域通過フィルタ１６４、および分光器１６５に導く。なお、反射鏡１６１に換えて、ラマン散乱光の波長を選択的に反射するダイクロイックミラーを設けてもよい。
【００２２】
帯域通過フィルタ１６４は、レイリー散乱光および励起光を吸収または反射しつつ、サンプル１０１から発生したラマン散乱光を透過させて分光器１６５に入射させる。これにより、分光器１６５は、サンプル１０１の透過光によるラマン分光を効率よく検出する。
【００２３】
制御部１７０は、処理装置１７１、マウス１７２、キーボード１７３、および表示部１７４を有する。マウス１７２およびキーボード１７３は、処理装置１７１に接続され、処理装置１７１にユーザの指示を入力する場合に操作される。表示部１７４は、マウス１７２およびキーボード１７３によるユーザの操作に対してフィードバックを返すと共に、処理装置１７１が生成した画像または文字列をユーザに向かって表示する。更に、図示の検査装置において、表示部１７４は、サンプル１０１を光学的に観察した観察像、検査結果を表す文字または画像等も表示する。
【００２４】
処理装置１７１は、光源装置１３０、ステージスキャナ１１１、およびガルバノスキャナ１４１の動作を制御する。また、処理装置１７１は、前部検出系１５０または後部検出系１６０の分光器１５５、１６５から取得した分光像に基づいてサンプル１０１の状態、すなわち、サンプル１０１ががん細胞を含むか否かを検査する。更に、処理装置１７１は、分光器１５５、１６５から取得したスペクトルを処理して、アミノ酸またはタンパク質および核酸の検出精度を向上させることができる。
【００２５】
なお、サンプル１０１に対して照射光学系１４０と同じ側に配置された前部検出系１５０により検されるラマン散乱光は、恰もサンプル１０１により反射された、公報ラマン散乱光である。一方、サンプル１０１に対して照射光学系１４０と反対側に配置された後部検出系１６０により検出されるラマン散乱光は、恰もサンプル１０１を透過した、前方ラマン散乱光である。
【００２６】
図２は、検査装置１００における制御部１７０の処理装置１７１の内部構造を模式的に示すブロック図である。図示のように、処理装置１７１は、検出部２７１および情報出力部２７６を有する。更に、情報出力部２７６は、算出部２７２、比較部２７３、格納部２７４、および出力部２７５を含む。
【００２７】
検出部２７１は、分光器１５５、１６５から取得したスペクトルに基づいて、サンプル１０１におけるひとつの関心領域に存在するタンパク質の量および核酸の量をそれぞれ検出する。タンパク質の量および核酸の量は、それぞれ、サンプル１０１のスペクトルにおける特定のピークの高さとして検出できる。
【００２８】
検査装置１００においては、サンプル１０１の関心領域におけるタンパク質の量の指標として、関心領域におけるアミノ酸の量を検出してもよい。更に、後述するように、アミノ酸のうちの芳香族アミノ酸、より具体的にはトリプトファンおよびフェニルアラニンの少なくとも一方を、タンパク質の量の指標として検出してもよい。また、検査装置１００においては、サンプル１０１における核酸の量の指標として、核酸塩基の量を検出してもよい。更に、後述するように、核酸のうち、シトシンおよびアデニンの少なくとも一方を検出してもよい。
【００２９】
算出部２７２は、検出部２７１が検出したタンパク質の検出量と、核酸の検出量との比率を算出する。ここで算出された比率は、関心領域における細胞の状態を反映した値を有する。すなわち、細胞の核におけるタンパク質の量と核酸の量の比率は、正常な細胞とがん細胞とで異なっている。
【００３０】
よって、算出部２７２が算出した比率の値を、予め定め閾値と比較することにより、検査対象のサンプル１０１にがん細胞が含まれているか否かを容易且つ確実に検査できる。なお、タンパク質の量および核酸の量をスペクトルにおけるピーク値により検出した場合、算出する比率は、スペクトルにおけるピーク値の比率として算出できる。
【００３１】
なお、ひとつのサンプル１０１に対して、ひとつの関心領域よりも広い対象領域に含まれる複数の関心領域を設定して、その各々の関心領域においてサンプル１０１の検査を実行してもよい。これにより、局部的に発生したがん細胞を見逃す確率が低減される。
【００３２】
比較部２７３は、算出部２７２が算出した比率の値を、閾値格納部２７４に予め格納された閾値と比較する検査を実行する。検査の結果は、出力部２７５はを通じてユーザに伝えられる。具体的には、例えば、表示部１７４に文字列または画像として検査結果を表示してもよい。また、音声等により検査結果を出力してもよい。更に、検査結果を蓄積して、任意のタイミングでユーザに参照を許してもよい。このように、情報出力部２７６は、検出部２７１が取得したタンパク質の量に対する、検出部２７１が取得した核酸の量の比に応じた情報を出力する。
【００３３】
図３は、検査装置１００を用いた検査手順を示す流れ図である。まず、検査装置１００の閾値格納部２７４に閾値を格納する（ステップＳ１０１）。格納する閾値は、例えば、状態が既知の細胞試料を検査装置１００で検査することにより得られる。
【００３４】
次に、検査対象となるサンプル１０１を用意して、検査装置１００に装填する（ステップＳ１０２）。続いて、サンプル１０１を光学的に拡大した顕微像を観察して、検査の対象となる関心領域を設定する（ステップＳ１０３）。なお、ステップＳ１０３において観察した関心領域を含むサンプル１０１の顕微像を撮像して保存してもよい（ステップＳ１０４）。
【００３５】
また、サンプル１０１における関心領域は、ひとつのサンプル１０１に対して複数設定してもよい。これにより、局部的に発生したがん細胞が検査で見逃される確率が減少する。
【００３６】
次に、関心領域において、関心領域に励起光を照射して、分光器１５５、１６５においてサンプル１０１のスペクトルを得る（ステップＳ１０５）。更に、分光器１５５、１６５が検出したスペクトルを処理装置１７１により処理して、関心領域におけるタンパク質の量と核酸の量を、例えば、スペクトルにおける対応するピークの光量として検出する（ステップＳ１０６）。
【００３７】
次に、処理装置１７１において、検出されたタンパク質の量と核酸の量との比率が、例えばピーク値の比として算出される（ステップＳ１０７）。次いで、算出された比率の値が、閾値格納部２７４に格納された閾値と比較される（ステップＳ１０８）。これにより、算出された比率の値が閾値を超えるか否かにより、対応する関心領域にがん細胞が含まれるか否かという検査結果が得られる。得られた検査結果は、検査装置１００に記録されるか、ユーザに対して出力される（ステップＳ１０９）。更に、検査装置１００の制御部１７０は、ステップＳ１０３においてサンプル１０１に対して設定されていながら、まだ検査されていない関心領域が残っているか否かを調べる（ステップＳ１１０）。
【００３８】
ステップＳ１１０において未だ検査されていない関心領域が残っている場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部１７０は、検査装置１００の処理をステップＳ１０５に戻して、再び検査を実行する。また、こうして、検査装置１００により、サンプル１０１の関心領域にがん細胞が存在するか否かが検査される。ステップＳ１１０において検査されていない関心領域が残っていないことが判った場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、検査装置１００における検査は終了する。
【００３９】
なお、サンプル１０１のスペクトルは、サンプル１０１を染色せずに取得できる。しかしながら、サンプル１０１に含まれる細胞の核を染色して、顕微像をより明瞭することにより、関心領域の設定等の作業を容易にしてもよい。
【００４０】
［実施例］
閾値を決定する実施例として、がん細胞を含むことが既知であるサンプル１０１を上記の検査装置１００により検査して、閾値格納部２７４に格納する閾値の値について検討した。サンプル１０１は、ヒトの胃の未染色の切片からから作成した。
【００４１】
まず、倍率１００倍の対物レンズを用いてサンプル１０１の顕微像を取得した。次に、励起光として波長５３２ｎｍのレーザ光を関心領域に照射してラマン散乱によるスペクトルを検出した。
【００４２】
なお、ラマン散乱の効率を向上させる目的で、励起光のビーム径を細胞よりも小さく、例えば１μｍ以下まで絞った。このため、サンプル１０１における１０μｍ×１０μｍの関心領域の各々において、それぞれの関心領域内の１２１点の検出スポットに励起光を１０秒ずつ照射して、１２１点のスペクトルを検出した。更に、１２１点のスペクトルから検出された検出値を平均して、その関心領域におけるタンパク質または核酸の量の検出値とした。これにより、検出値を空間的な広がりを有する値とした。
【００４３】
また、処理装置１７１において画像処理を実行して、検出したスペクトルから既知のガラスのピークを予め取り除き、サンプル１０１の容器の影響を排除した。また、５次の多項式で近似することにより、自家蛍光の影響を排除した。こうして得られたスペクトルから、下記の表１に示す核酸と、下記の表２に示すタンパク質とに対応するピークの光量を、核酸およびタンパク質の量として検出した。
【表１】
2019090611.tif 000003
【００４４】
【表２】
2019090611.tif 000004
【００４５】
［実施例１］
図４は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された表示画像３０１に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００４６】
図示のグラフにおいて、横軸の値は、核酸の一例としてラマン分光像におけるラマンシフト７２５ｃｍ−１のピーク光量から検出したアデニンの量と、同じくタンパク質の一例としてラマンシフト７５６ｃｍ−１のピーク光量から検出したトリプトファンの量との比率である。また、縦軸の値は、アデニンの量と、ラマンシフト１２６３ｃｍ−１のピーク光量から検出したαヘリックス構造を指標としたタンパク質の量との比率である。
【００４７】
グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、アデニンとトリプトファンとの比率が０．８５以上の範囲には、がん細胞のみが分布していることが判る。よって、図３に示したステップＳ１０１において、アデニンの量とトリプトファンの量との比率について閾値０．８５を設定することにより、ラマン分光像から検出したアデニンおよびトリプトファンの量の比率に基づいてがん細胞の存在を検査できる。なお、図４では、正常細胞とがん細胞とをドットの白黒により区別しているが、表示部１７４においては、ドットの色や形状などで区別して視認性を向上させることができる。
【００４８】
［実施例２］
図５は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された他の表示画像３０２に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００４９】
図示のグラフにおいて、横軸の値は、核酸の例であるアデニンの量と、アミノ酸の例であるトリプトファンの量との比率である。また、縦軸の値は、アデニンの量と、タンパク質の一例としてラマンシフト１００２ｃｍ−１のピーク光量から検出したフェニルアラニンの量との比率である。
【００５０】
グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、アデニンとトリプトファンとの比率が０．８５以上の範囲には、がん細胞のみが分布していることが判る。よって、図３に示したステップＳ１０１において、アデニンの量とトリプトファンの量との比率について閾値０．８５を設定することにより、ラマン分光像から検出したアデニンおよびトリプトファンの量の比率に基づいてがん細胞の存在を検査できる。
【００５１】
［実施例３］
図６は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された表示画像３０３に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００５２】
図示のグラフおいて、横軸の値は、核酸の一例としてラマン分光像におけるラマンシフト７８２ｃｍ−１のピーク光量から検出したシトシンの量と、アミノ酸の一例であるトリプトファンの量との比率である。また、縦軸の値は、核酸の例であるシトシンの量と、タンパク質の例であるフェニルアラニンの量との比率である。
【００５３】
グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、横軸については、シトシンとトリプトファンとの比率が１．２以上の範囲には、がん細胞のみが分布していることが判る。また、縦軸については、シトシンとフェニルアラニンとの比率が０．３を超える範囲においては、がん細胞のみが分布していることが判る。
【００５４】
よって、図３に示したステップＳ１０１において、シトシンの量とトリプトファンの量との比率について閾値１．２を設定し、シトシンの量とフェニルアラニンの量との比率については閾値０．３を設定することにより、ラマン分光像から検出したそれぞれの核酸の量とタンパク質の量との比率に基づいてがん細胞の存在を検査できる。
【００５５】
［実施例４］
図７は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された表示画像３０４に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００５６】
図示のグラフにおいて、横軸の値は、核酸の例であるシトシンの量と、タンパク質の例であるトリプトファンの量との比率である。また、縦軸の値は、核酸の例であるシトシンの量と、ラマンシフト１２５０ｃｍ−１のピーク光量から検出したβシートの２次構造をもったタンパク質由来のアミド結合の量（以下、単に「アミド結合の量」という。）との比率である。アミド結合の量は、タンパク質の量の指標となる。
【００５７】
グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、横軸については、閾値１．２によりがん細胞を判別できるが、縦軸については、がん細胞を判別できる閾値が０．４３まで上昇していることが判る。よって、図３に示したステップＳ１０１において、閾値０．４３を設定することにより、シトシンの量とアミド結合の量との比率に基づいてがん細胞の存在を検査できる。
【００５８】
［実施例５］
図８は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された表示画像３０５に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００５９】
図示のグラフにおいて、横軸の値は、核酸の例であるシトシンの量と、タンパク質の例である対称型トリプトファンの量との比率である。また、縦軸の値は、核酸の例であるアデニンの量と、タンパク質の例である対称型トリプトファンの量との比率である。
【００６０】
グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、横軸については、閾値１．３によりがん細胞を判別でき、縦軸については閾値０．９でがん細胞を判別できることが判る。よって、図３に示したステップＳ１０１において、閾値１．３を設定することにより、シトシンの対称型トリプトファンの量との比率に基づいてがん細胞の存在を検査でき、閾値０．９で、アデニンの量と、対称型トリプトファンの量との比率に基づいてがん細胞の存在を検査できる。
【００６１】
［実施例６］
図９は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された表示画像３０６に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００６２】
図示のグラフにおいて、横軸の値は、核酸の例であるサンプル１０１におけるシトシンの量と、αヘリックス構造を指標としたタンパク質の量との比率である。また、縦軸の値は、核酸の例であるアデニンの量と、αヘリックス構造を指標としたタンパク質の量との比率である。
【００６３】
グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、横軸については、閾値０．５によりがん細胞を判別できるが、縦軸については、がん細胞が単独で分布する領域が存在しないことが判る。
【００６４】
よって、図３に示したステップＳ１０１においてがん細胞の存在を検査する上では、核酸であるアデニンの量と、αヘリックス構造を指標としたタンパク質の量との比率を算出するよりも、閾値０．５を設定して、核酸であるシトシンの量とαヘリックス構造を指標としたタンパク質の量との比率に基づいて検査した方が好ましい。
【００６５】
［実施例７］
図１０は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された表示画像３０７に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００６６】
図示のグラフにおいて、横軸の値は、核酸の例としてサンプル１０１におけるシトシンの量と、タンパク質の例としてアミド結合の量との比率である。また、縦軸の値は、核酸の例であるアデニンの量とタンパク質の例であるアミド結合の量との比率である。グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、横軸については、閾値０．４５によりがん細胞を判別できるが、縦軸については、がん細胞が単独で分布する領域が存在しないことが判る。
【００６７】
よって、図３に示したステップＳ１０１において、閾値０．４５を設定することにより、シトシンの量とアミド結合の量との比率に基づいてがん細胞の存在を検査できるが、アデニンの量と、アミド結合の量との比率を算出しても、がん細胞の存在を検査できない。
【００６８】
［実施例８］
図１１は、上記検査の結果として表示部１７４に表示された表示画像３０８に含まれるグラフの一例を示す図である。図示のグラフには、算出部２７２が出力した、核酸のピーク値とタンパク質のピーク値との比率がプロットされている。
【００６９】
図示のグラフにおいて、横軸の値は、核酸の例であるサンプル１０１におけるシトシンの量と、タンパク質の例であるフェニルアラニンの量との比率である。また、縦軸の値は、核酸の例であるアデニンの量と、タンパク質の例であるフェニルアラニンの量との比率である。グラフにプロットされた正常な細胞とがん細胞との分布に着目すると、横軸については、閾値０．２８によりがん細胞を判別できるが、縦軸については、がん細胞が単独で分布する領域が存在しないことが判る。
【００７０】
よって、図３に示したステップＳ１０１において、閾値０．２８を設定することにより、シトシンの量とβシート型アミドの量との比率に基づいてがん細胞の存在を検査できるが、アデニンの量と、フェニルアラニンの量との比率を算出しても、がん細胞の存在を検査できない。
【００７１】
図４から図１１までに示した検査結果の検討から、上記の例で用いたサンプル１０１においては、核酸であるシトシンの量とタンパク質であるフェニルアラニンの量との比率において、正常な細胞とがん細胞との相違が顕著に現れることが判った。また、各グラフに示したように、縦軸と横軸とに異なる比率を割り当てた場合、アデニンおよびフェニルアラニンのピーク比を一方の軸に、シトシンとフェニルアラニンのピーク比を他方の軸に割り当てた場合に、正常な細胞とガン細胞との相違が顕著に現れることが判った。
【００７２】
［実施例９］
図１２は、がん細胞を含むサンプル１０１に対して、検査装置１００による検査を実行した結果を示す表示画像３０９を示す図である。図中の細胞の顕微像は、図３のステップＳ１０４において撮像して保存したものである。
【００７３】
図中に示す数字の値は、検査を実行した順番に対応しており、数字の位置は、検査における関心領域の位置を示す。また、白抜きで示された数字は、該当箇所における検査結果が正常細胞であったことを示す。一方、黒字で示された数字は、該当箇所における検査結果ががん細胞であったことを示す。図示のように、がん細胞を含むことが判っているサンプル１０１においては、がん細胞に特有のピーク比が特定の関心領域において検出されていることが判る。
【００７４】
［実施例１０］
図１３は、がん細胞が含まないサンプル１０１に対して、検査装置１００による検査を実行した結果を示す表示画像３１０を示す図である。図中の細胞の顕微像は、図３のステップＳ１０４において撮像して保存したものである。また、図中に示す数字の意味は、図１２と共通である。
【００７５】
図示のように、このサンプル１０１においては、がん細胞に特有のピーク比が検出されず、正常細胞のピーク比のみが検出されている。よって、サンプル１０１にがん細胞が含まれていないことが判る。
【００７６】
なお、図１２および図１３において斜体で示された数字は、該当箇所における検査結果が、正常細胞であるともがん細胞であるとも判定し切れなかったことを示す。サンプル１０１全体におけるすべての関心領域がこのような検査結果になった場合は、ピーク値を検出する核酸およびタンパク質の種類の選択が適切ではなかったことを意味する。
【００７７】
よって、その場合は、他の種類の核酸およびタンパク質を選択して分光波形のピーク値を検出すると共に、そのような核酸とタンパク質に適応した閾値を設定して検査を実行すればよい。また、サンプル１０１に照射する励起光の波長等の検出条件を変更して検査を実行することにより、有意な検出結果が得られる場合もある。
【００７８】
図１４は、他の検査手順を示す流れ図である。図１４において、図３と同じ手順については、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００７９】
図示の手順においては、ステップＳ１１１において、ステップＳ１０８において比較対象となる閾値の他に、算出結果と閾値との乖離の幅に関する第二の閾値を設定する。また、ステップＳ１０８の次に、検出結果がステップＳ１０１において設定された閾値を超えてはいるものの、第二の閾値を超えていない場合に、がん細胞検出の確実性を向上させる目的で、同じ関心領域に対して、検査条件を変更した他の再検査を実行する段階（ステップＳ１１２が付加される。
【００８０】
これにより、検査結果による判定が保留される関心領域が減少し、検査精度をより向上することができる。なお、ステップＳ１１２において変更する検査条件としては、例えば、ピーク比の算出する対象となる核酸およびタンパク質の種類の変更等を例示できる。また、更に手順を変更して、スペクトルを検出するための励起光の波長を変更してもよい。
【００８１】
上記の検査方法は、スペクトルが取得できれば実行できるので、既存の分光測定装置に、上記検査方法を実行するプログラムとして組み込んでもよい。また、ここまでに説明した例では、核酸およびタンパク質の量をラマン散乱のスペクトルから検出した。しかしながら、具体的な測定方法は、アミノ酸またはタンパク質の量を検出し、アミノ酸またはタンパク質の量に対する核酸の量の比として算出することができる測定方法から任意のものを選択することができる。たとえば、ＣＡＲＳ過程（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ａｎｔｉ−Ｓｔｏｋｅｓ  Ｒａｍａｎ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）により発生したＣＡＲＳ光からスペクトルを検出してもよい。ラマン分光法やＣＡＲＳ光を用いることに代えて、またはそれに加えて、赤外線分光法を用いてもよい。
【００８２】
また、既に説明した通り、検査に用いる核酸の量とタンパク質の量との比を算出する場合に、検出の対象となる核酸の種類およびタンパク質の種類に応じて判定し易さが異なる場合がある。よって、検査装置１００は、量を検出する核酸およびタンパク質のそれぞれの種類をユーザの操作により切り換えられるようにしてもよい。
【００８３】
更に、検査装置１００においては、表示部１７４における検査結果の表示のしかたも、切り換えることができるようにしてもよい。表示形式は、例えば、図４から図１１までに示したようにグラフ化してもよいし、図１２、１３に示したように顕微画像と重ねて表示してもよい。また、文字列、色、音等を組み合わせて表示するようにしてもよい。更に、それらの表示形式を、ユーザの操作により選択できるようにしてもよい。
【００８４】
また更に、上記の検査装置１００は、光学顕微鏡と分光器とを組み合わせて形成されているが、スペクトルは、例えば内視鏡により非侵襲的に検出できる。よって、分光測定ができる内視鏡と処理装置１７１とを組み合わせることにより、非侵襲的にがん検査を実行することもできる。
【００８５】
また更に、上記の例では、関心領域をひとつずつ検査することを例にあげた。しかしながら、複数の関心領域に同時に励起光を照射して、複数の関心領域を並行して検査するように検査装置１００を構成してもよい。これによりがん検査に要する時間が短縮できる。
【００８６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８８】
１００  検査装置、１０１  サンプル、１１０  ステージ、１１１  ステージスキャナ、１２０  対物光学系、１２１  前側対物レンズ、１２２後側対物レンズ、１３０  光源装置、１３１、１３２  光源、１３９  コンバイナ、１４０  照射光学系、１４１  ガルバノスキャナ、１４２  スキャンレンズ、１４３  一次像面、１５０  前部検出系、１５１  ダイクロイックミラー、１５２、１５３、１６２、１６３  リレーレンズ、１５４、１６４  帯域通過フィルタ、１５５、１６５  分光器、１６０  後部検出系、１６１  反射鏡、１７０  制御部、１７１  処理装置、１７２  マウス、１７３  キーボード、１７４  表示部、２７１  検出部、２７２  算出部、２７３  比較部、２７４  格納部、２７５  出力部、２７６  情報出力部、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０  表示画像
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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