(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体のマクロ標本からなる組織試料の組織構造を維持しながら、前記組織試料に光を照射して得られる測光情報ＡＳを用いて定量分析することにより、前記組織試料に局在する化学物質を前記組織試料の細胞レベルの微小範囲において化学物質の量を前記組織試料内の厚さ方向全領域で測定して定量し化学物質の分布を二次元的に並べた定量画像を得る、光学的な拡大のためのレンズを有さないレンズレスの組織試料分析装置であって、
前記組織試料との間にバンドパスフィルタを配置し前記組織試料に光を照射する光源部と、
前記光源部と対向して配置され、前記光源部との間に前記組織試料を配置した状態で、前記組織試料を透過した光又は前記組織試料から放射された光を受光する数ミクロンピッチで縦横に碁盤目状に区切られた平板状の受光部と、
前記組織試料から光学的な拡大のためのレンズを介さずに前記測光情報ＡＳを取得する組織試料分析部と、
前記組織試料分析部が取得した測光情報ＡＳに基づいて情報を作成する制御装置と、
を備え、
前記測光情報ＡＳは、前記光源部から照射された照明光が前記組織試料を透過した光又は組織試料から放射された光を前記受光部が電気信号に変換するとともに得られた光量を前記組織試料内の厚さ方向に積算して得られた測光値ＲＳに、前記受光部における座標情報、が付加された情報であり、
前記制御装置は、表示部と制御本体部とを有し、
前記制御本体部は、制御信号を出力する制御部と、前記組織試料分析部から取得した前記測光情報ＡＳに基づき前記測光情報ＡＳの分布情報ＯＤを作成するデータ演算部と、
前記分布情報ＯＤに基づき前記表示部に画像を表示させる画像データである画像化データＧＤを構成する画像構成部と、を有し、
前記制御部は、前記画像化データＧＤに基づき、前記表示部に前記定量画像を表示し、
前記データ演算部は、前記測光情報ＡＳ中の前記測光値ＲＳと前記受光部における座標情報とに基づき演算して、前記組織試料内の厚さ方向及び平面方向の全領域に渡って前記組織試料中の化学物質の量と分布を測定する定量分析をすることを特徴とする組織試料分析装置。
【請求項２】
前記光源部が組織試料に照射する光は、平行光であることを特徴とする請求項１に記載の組織試料分析装置。
【請求項３】
前記光源部が平板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の組織試料分析装置。
【請求項４】
前記組織試料は、検査試薬が添加された組織試料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の組織試料分析装置。
【請求項５】
前記検査試薬は蛍光物質であり、
前記光源部と前記組織試料の間には、前記組織試料に添加された蛍光物質を励起する励起光を透過させるバンドパスフィルタが配置され、
前記組織試料と前記受光部の間には、前記組織試料に添加された前記蛍光物質が放射する蛍光を透過させる吸収フィルタが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の組織試料分析装置。
【請求項６】
前記検査試薬は染色剤であることを特徴とする請求項４に記載の組織試料分析装置。
【請求項７】
前記光源部と前記組織試料の間には、前記組織試料に添加された染色剤の吸収の大きい波長領域の光成分のみを透過させるバンドパスフィルタが配置されることを特徴とする請求項６に記載の組織試料分析装置。
【請求項８】
前記組織試料と前記受光部の間には、前記組織試料に添加された前記染色剤の吸収の大きい波長領域の光成分のみを透過させる吸収フィルタが配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の組織試料分析装置。
【請求項９】
前記受光部は、固体撮像素子を二次元的に配列させることで構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の組織試料分析装置。
【請求項１０】
前記光源部は、複数の発光ダイオードを二次元に配列させることで構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の組織試料分析装置。
【請求項１１】
前記光源部は、エレクトロルミネッセンスで平板状に構成され、
前記受光部は、固体撮像素子を二次元的に配列させることで構成されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の組織試料分析装置。
【請求項１２】
前記光源部又は受光部と、組織試料又はこの組織試料を含むプレパラートと、の接触による損傷を防止する保護機構を備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の組織試料分析装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の組織試料分析装置と、
前記組織試料の高精細画像を取得する高精細画像取得装置と、
前記組織試料分析装置で作成された定量画像と、前記高精細画像取得装置で取得された高精細画像とを関連付ける統合制御部と、
を備えることを特徴とする組織試料分析システム。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の組織試料分析装置と、
前記組織試料の高精細画像を読み込む高精細画像読込部と、
前記組織試料分析装置で作成された定量画像と、前記高精細画像読込部で読み込まれた高精細画像とを関連付ける統合制御部と、
を備えることを特徴とする組織試料分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、生体の脳内神経伝達物質や脳内神経調節物質等の組織試料を、細胞レベルで定量化して画像化する組織試料分析装置、及びこの組織試料分析装置を含む組織試料分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、生体である人間の脳には、数千万以上の神経細胞が分布しており、それぞれの細胞内で起こっている化学反応の結果として、喜怒哀楽をはじめとするあらゆる感情や行動が支配されている。脳のどの領域でどのような化学反応が起こっているかを、細胞レベルで調べることは、脳研究の中心的なテーマである。
【０００３】
脳細胞の化学反応を調べるには、組織試料、例えば動物等のスライスした脳細胞に、化学反応を見るために、検査試薬を落として反応させて、その反応部の状態を見ることで行われる。
【０００４】
この反応部の測定作業での１回目の測定では、スライスした脳細胞をステージに載せて、脳細胞に検査試薬を用いない状態でこのステージを移動させながら脳細胞の領域を１点、１点測定して、測定が完了すると、このステージを元の位置に復帰させる。
【０００５】
次に、２回目の測定では、脳細胞に検査試薬を用いて再びステージを移動させながら１回目に測定した脳細胞の反応領域の同一箇所を、１点、１点測定する。これにより、検査試薬を用いない状態での脳細胞の領域の箇所の測定値と、検査試薬を用いた状態での脳細胞の領域の箇所の測定値が、比較検討される。
【０００６】
特許文献１には、このような測定を行う組織試料分析装置が開示されている。
【０００７】
特許文献１の組織試料分析装置では、大型顕微鏡のカメラマウントにフォトマルチプライヤを装着して、組織試料の微小な１点（例えば、直径が数十μｍ）の領域から発せられる蛍光を、ピンホールで絞って大型顕微鏡のカメラとフォトマルチプライヤを用いて測光する。
【０００８】
次に、ステージを移動させながら組織試料の全ての領域の測光値を収集して、得られた測光値データを座標上に構築することで、組織試料分析装置は、定量的な物質の分布図を作成する。
【０００９】
この組織試料分析装置では、１回目の測定が終わって、２回目の測定に入る時には、ステージを原点復帰させる。組織試料分析装置の位置表示制御部が、１回目のステージの設定位置の位置情報と、２回目のステージの設定位置の位置情報を比較して、１回目のステージの設定位置の位置情報と２回目のステージの設定位置の位置情報に差がないと判定した時には、２回目のステージの設定位置情報を１回目のステージの設定位置情報とみなして、１回目のステージの設定位置の位置情報をそのまま保持する。
【００１０】
一方、組織試料分析装置の位置表示制御部が、１回目のステージの設定位置の位置情報と２回目のステージの設定位置の位置情報に差があると判定した時には、１回目のステージの設定位置情報を画面表示させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４４０５８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載された組織試料分析装置によれば、分析感度や定量性及び再現性に優れ、また、ステージにセットする際の位置精度に左右されることなく、迅速に測定作業に着手することができる。このため、特許文献１に記載された組織試料分析装置は、組織試料のマクロ標本の組織構造を維持しながら、組織試料に局在する検査試薬を組織試料の微小範囲において定量化できる点で優れている。
【００１３】
しかし、特許文献１に記載された組織試料分析装置は、大掛かりなシステムでかつ高価であり、作業者による分析操作が煩雑で操作性が悪く、組織試料の分析時間が長く、解像度も十分ではない等の問題がある。組織試料の分析時間が長いと、組織試料が劣化するおそれがあることから、分析時間が長いことは望ましくない。しかも、学問の急速な進歩に伴って、組織試料を分析する際には、より微細な分析結果と、より高速な分析作業を行えることが求められている。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低価格化と小型化を図ることができ、組織試料の分析作業の高速化が可能な組織試料分析装置、及びこの組織試料分析装置を含む組織試料分析システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を達成するため、本発明の第１の態様に係る組織試料分析装置は、生体のマクロ標本からなる組織試料の組織構造を維持しながら、前記組織試料に光を照射して得られる測光情報ＡＳを用いて定量分析することにより、前記組織試料に局在する化学物質を前記組織試料の細胞レベルの微小範囲において化学物質の量を前記組織試料内の厚さ方向全領域で測定して定量し化学物質の分布を二次元的に並べた定量画像を得る、光学的な拡大のためのレンズを有さないレンズレスの組織試料分析装置であって、前記組織試料との間にバンドパスフィルタを配置し前記組織試料に光を照射する光源部と、前記光源部と対向して配置され、前記光源部との間に前記組織試料を配置した状態で、前記組織試料を透過した光又は前記組織試料から放射された光を受光する数ミクロンピッチで縦横に碁盤目状に区切られた平板状の受光部と、前記組織試料から光学的な拡大のためのレンズを介さずに前記測光情報ＡＳを取得する組織試料分析部と、前記組織試料分析部が取得した測光情報ＡＳに基づいて情報を作成する制御装置と、を備え、前記測光情報ＡＳは、前記光源部から照射された照明光が前記組織試料を透過した光又は組織試料から放射された光を前記受光部が電気信号に変換するとともに得られた光量を前記組織試料内の厚さ方向に積算して得られた測光値ＲＳに、前記受光部における座標情報、が付加された情報であり、前記制御装置は、表示部と制御本体部とを有し、前記制御本体部は、制御信号を出力する制御部と、前記組織試料分析部から取得した前記測光情報ＡＳに基づき前記測光情報ＡＳの分布情報ＯＤを作成するデータ演算部と、前記分布情報ＯＤに基づき前記表示部に画像を表示させる画像データである画像化データＧＤを構成する画像構成部と、を有し、前記制御部は、前記画像化データＧＤに基づき、前記表示部に前記定量画像を表示し、前記データ演算部は、前記測光情報ＡＳ中の前記測光値ＲＳと前記受光部における座標情報とに基づき演算して、前記組織試料内の厚さ方向及び平面方向の全領域に渡って前記組織試料中の化学物質の量と分布を測定する定量分析をすることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の態様に係る組織試料分析装置によれば、組織試料が光源部と受光部の間に配置されるため、組織試料の全体の化学物質の分布を、測光情報として一度に短時間で取得することができる。また、このように短時間で測光情報を一度に取得できるため、組織試料の経時変化による劣化を防ぐことができ、実験の作業者の手技のバラツキがでない。また、組織試料を、光源部と受光部の間に挟んで密着させる場合は、組織試料の平坦度が悪くても、組織試料を平坦にして測光することができる。これらのことから、本発明の第１の態様に係る組織試料分析装置によれば、組織試料分析装置の低価格化と小型化を図ることができ、組織試料の分析作業の高速化が可能であり、しかも組織試料に偏在する化学物質を定量化して画像化することが可能になる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る組織試料分析装置は、前記光源部が組織試料に照射する光は、平行光であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る組織試料分析装置によれば、定量性の高い二次元定量画像が得られやすい。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る組織試料分析装置は、前記光源部が平板状であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の態様に係る組織試料分析装置によれば、光源部が平板状であることにより、照射される光が平行光又はこの平行光に類似する平行性を有する光になりやすいことから、定量性の高い二次元定量画像が得られやすい。また、組織試料を、光源部と受光部の間に挟んで密着させる場合は、光源部が平板状であることで、より密着させることが期待できる。
【００２１】
本発明の第４の態様に係る組織試料分析装置は、前記組織試料は、検査試薬が添加された組織試料であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第４の態様に係る組織試料分析装置によれば、組織試料中に含まれる化学物質が、検査試薬の添加により測光情報に変化するものである場合に、組織試料の全体における化学物質の分布を取得することができる。
【００２３】
本発明の第５の態様に係る組織試料分析装置は、前記検査試薬は蛍光物質であり、前記光源部と前記組織試料の間には、前記組織試料に添加された蛍光物質を励起する励起光を透過させるバンドパスフィルタが配置され、前記組織試料と前記受光部の間には、前記組織試料に添加された前記蛍光物質が放射する蛍光を透過させる吸収フィルタが配置されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第５の態様に係る組織試料分析装置によれば、バンドパスフィルタは、組織試料に添加された試薬としての蛍光物質を蛍光させる波長の光だけを組織試料に与えることができる。組織試料の蛍光物質が発する蛍光は、吸収フィルタを透過し、その他の励起光の漏れ光等は、吸収フィルタにより遮断又は除去されるため、蛍光のみ又は実質的に蛍光のみを受光部に確実に受光させることができる。このため、組織試料に偏在する化学物質を定量化して画像化することが可能になる。
【００２５】
本発明の第６の態様に係る組織試料分析装置は、前記検査試薬は染色剤であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第６の態様に係る組織試料分析装置によれば、例えば脂質等の免疫組織化学染色に不向きな組織試料については、一般的な組織化学染色剤等で染色するため、受光部は、組織試料内のターゲット物質の濃度の分布を、透過率の分布として測光することができる。
【００２７】
本発明の第７の態様に係る組織試料分析装置は、前記光源部と前記組織試料の間には、前記組織試料に添加された染色剤の吸収の大きい波長領域の光成分のみを透過させるバンドパスフィルタが配置されることを特徴とする。
【００２８】
本発明の第７の態様に係る組織試料分析装置によれば、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍを測光した場合に、組織化学染色剤で染色された染色部分の吸光度をより精度よく測定することができる。
【００２９】
本発明の第８の態様に係る組織試料分析装置は、前記組織試料と前記受光部の間には、前記組織試料に添加された前記染色剤の吸収の大きい波長領域の光成分のみを透過させる吸収フィルタが配置されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明の第８の態様に係る組織試料分析装置によれば、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍを測光した場合に、組織化学染色剤で染色された染色部分の吸光度をより精度よく測定することができる。
【００３１】
本発明の第９の態様に係る組織試料分析装置は、前記受光部は、固体撮像素子を二次元的に配列させることで構成されることを特徴とする。
【００３２】
本発明の第９の態様に係る組織試料分析装置によれば、受光部としては固体撮像素子を二次元的に配列させるだけで済むことから、大型の顕微鏡やフォトマルチプライヤを用いる必要がないため、組織試料分析装置の大幅な小型化と低価格化を図ることができる。
【００３３】
本発明の第１０の態様に係る組織試料分析装置は、前記光源部は、複数の発光ダイオードを二次元に配列させることで構成されることを特徴とする。
【００３４】
本発明の第１０の態様に係る組織試料分析装置によれば、光源部としては複数の発光ダイオードを二次元に配列させるだけで済むことから、大型の顕微鏡やフォトマルチプライヤを用いる必要がないため、組織試料分析装置の大幅な小型化と低価格化を図ることができる。
【００３５】
本発明の第１１の態様に係る組織試料分析装置は、前記光源部は、エレクトロルミネッセンスで平板状に構成され、前記受光部は、固体撮像素子を二次元的に配列させることで構成されることを特徴とする。
【００３６】
本発明の第１１の態様に係る組織試料分析装置によれば、光源部としてはエレクトロルミネッセンスで平板状に構成され、受光部としては固体撮像素子を二次元的に配列させるだけで済むことから、大型の顕微鏡やフォトマルチプライヤを用いる必要がないため、組織試料分析装置の大幅な小型化と低価格化が図れる。
【００３７】
本発明の第１２の態様に係る組織試料分析装置は、前記光源部又は受光部と、組織試料又はこの組織試料を含むプレパラートと、の接触による損傷を防止する保護機構を備えることを特徴とする。
【００３８】
本発明の第１２の態様に係る組織試料分析装置によれば、光源部３０又は受光部３１と、組織試料Ｍ又はこの組織試料Ｍを含むプレパラートと、の直接接触及び破損を防止することができる。
【００３９】
本発明の第１３の態様に係る組織試料分析システムは、前記組織試料分析装置と、前記組織試料の高精細画像を取得する高精細画像取得装置と、前記組織試料分析装置で作成された定量画像と、前記高精細画像取得装置で取得された高精細画像とを関連付ける統合制御部と、を備えることを特徴とする。
【００４０】
本発明の第１３の態様に係る組織試料分析システムによれば、前記組織試料分析装置で作成された定量画像と、前記高精細画像取得装置で取得された高精細画像とが関連付けられるため、組織試料中の化学物質について定量性に優れた定量画像と分解能の高い高精細画像を座標により紐付けし関連付けた二次元画像複合体による分析をすることが可能である。さらには複数の連続した組織切片の二次元画像複合体を三次元的に構成した三次元画像複合体を作ることもできる。たとえば連続した組織切片を切断する際の厚みを座標情報に加味して再構成し作成することが可能である。
【００４１】
本発明の第１４の態様に係る組織試料分析システムは、前記組織試料分析装置と、前記組織試料の高精細画像を読み込む高精細画像読込部と、前記組織試料分析装置で作成された定量画像と、前記高精細画像読込部で読み込まれた高精細画像とを関連付ける統合制御部と、を備えることを特徴とする。
【００４２】
本発明の第１４の態様に係る組織試料分析システムによれば、前記組織試料分析装置で作成された定量画像と、前記高精細画像読込部で読み込まれた高精細画像とが関連付けられるため、組織試料中の化学物質について定量性に優れた定量画像と分解能の高い高精細画像を座標により紐付けし関連付けた二次元画像複合体による分析をすることが可能である。さらには複数の連続した組織切片の二次元画像複合体を三次元的に構成した三次元画像複合体を作ることもできる。たとえば連続した組織切片を切断する際の厚みを座標情報に加味して再構成し作成することが可能である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る組織試料分析装置によれば、低価格化と小型化を図ることができ、組織試料の分析作業の高速化が可能である。本発明に係る組織試料分析システムによれば、本発明に係る組織試料分析装置の効果に加え、組織試料中の化学物質について定量性に優れた定量画像と分解能の高い高精細画像を座標により紐付けし関連付けた二次元及び三次元画像複合体による分析をすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る組織試料分析装置を示す全体図である。
【図２】図１に示す組織試料分析装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】光源部と受光部と組織試料Ｍ等を示す斜視図である。
【図４】光源部と受光部と組織試料Ｍ等を示す正面図である。
【図５】組織試料Ｍの上面と吸収フィルタの下面の間の間隔ｄを示す図である。
【図６】組織試料Ｍの一例を示す図である。
【図７】図６に示す組織試料Ｍに蛍光物質を添加して得られる二次元定量画像の一例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る組織試料分析装置を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る組織試料分析装置を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る組織試料分析システムの構成例を示すブロック図である。
【図１１】図６に示す組織試料Ｍに蛍光物質を添加して得られる、二次元定量画像及び高精細画像からなる二次元画像複合体の構成の一例を示す図である。
【図１２】図６に示す組織試料Ｍに蛍光物質を添加して得られる、二次元定量画像及び高精細画像からなる二次元画像複合体の構成の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る組織試料分析システムの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
はじめに、図面を参照して、組織試料分析装置を説明する。
【００４６】
［組織試料分析装置］
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る組織試料分析装置を示す全体図である。図２は、図１に示す組織試料分析装置の構成例を示すブロック図である。
【００４７】
図１及び図２に示す組織試料分析装置１は、生体の組織試料Ｍの大きさに関係なく、大型の組織試料であっても、１枚の組織試料の測光情報を、例えば数分間位で分析することができる能力を有する。この組織試料分析装置１は、組織試料解析装置、又は定量的レンズレスのイメージング解析装置とも呼ぶことができる。組織試料分析装置１は、次のような目的のために必要である。
【００４８】
あらゆる生命現象は、各組織に分布する細胞内の化学物質によって支配されており、生命の営みを解明するためには、機能分担を受け持つ領域の細胞内の化学物質を定量することが重要である。また、局所領域での化学反応の異常な変化が、重篤な疾病を発症する場合があり、それらの発症機序を解明するには、微小領域での細胞内の化学物質の変化を定量することが重要である。
【００４９】
従来、細胞内の化学物質の変化を定量化（定量分析）するために、長年にわたり様々な方法で生体物質の分析が行われてきた。本発明者らは、組織試料の組織構造を維持しながら局在する化学物質を定量分析する装置として、１９８５年に組織試料に分布する化学物質を顕微鏡レベルで定量して画像化するマッピングアナライザ装置を開発し、商品化してきた。
【００５０】
この装置は、組織試料をスライドガラス上で免疫組織化学染色して、ターゲット物質から発せられる蛍光や吸収の強度を顕微鏡下で微細に測光するものである。上記装置は、この手法により、様々な生命現象発現時の化学反応を定量的に画像化することを可能にしている。また、上記装置は、幾つかの疾病のモデル動物やヒトの病理組織試料を用いて発症機序を解明している。
【００５１】
このようなマッピングアナライザ装置は、生命現象の基礎的なメカニズムの解明と、疾病の発症機序の解明、そして新たに治療薬開発のための先端計測分析機器として、研究現場で使用されている。マッピングアナライザ装置は、国内外で高い評価を受け、顕微イメージング装置の開発の牽引役を果たしている。
【００５２】
これに対し、後発のレーザーコンフォーカル顕微鏡や、ＣＣＤ（電荷結像素子）カメラを用いた顕微撮影装置は、鮮明で微細な組織像を提供するが、定量性に問題がある。イメージング質量分析計は、同一の質量を持つ生体物質の分布を容易に識別することができない。
【００５３】
このように、マクロ標本の組織構造を維持しながら、組織試料に局在する化学物質を組織試料の微小範囲において定量することに優れる装置は、マッピングアナライザ装置の他に例がない。しかし、マッピングアナライザ装置は、大掛かりな装置で、分析操作が煩雑であり、分析時間が長い等の問題がある。このため、この分野の学問の急激な進歩に伴い、より微細な分析と、より高速な分析が求められている。
【００５４】
本発明の第１実施形態に係る組織試料分析装置１は、このような問題を解消して、低価格化と小型化が可能で、組織試料Ｍのより微細な領域における測光情報の分析ができ、組織試料Ｍの分析作業の高速化を図ることができるようにしたものである。
【００５５】
次に、組織試料分析装置１の構造例を、図１及び図２を参照して説明する。
【００５６】
図１及び図２に示すように、組織試料分析装置１は、生体の組織試料に光を照射して得られる測光情報を定量分析する組織試料分析装置である。組織試料分析装置１は、前記組織試料に光を照射する光源部３０と、光源部３０と対向して配置され、光源部３０との間に組織試料を配置した状態で、前記組織試料を透過した光又は前記組織試料から放射された光を受光する平板状の受光部３１と、を備える。
【００５７】
組織試料分析装置１は、組織試料Ｍの測光情報ＡＳの二次元分布情報（以下、「分布情報ＯＤ」ともいう）を求めて、組織試料Ｍの定量化と二次元画像化とを行う装置である。組織試料分析装置１は、制御装置１０と、組織試料分析部２０を有する。
【００５８】
組織試料分析部２０は、組織試料Ｍから測光情報ＡＳを取得する機能を有する。制御装置１０は、組織試料分析部２０が取得した測光情報ＡＳに基づいて種々の情報を作成したり、組織試料分析部２０の制御を行ったり、種々の演算を行ったりする機能を有する。制御装置１０としては、例えば、汎用の小型のコンピュータ（ＰＣ）を用いることができる。このように汎用の小型のコンピュータを用いることにより、組織試料分析装置１の低価格化と小型化を図ることができる。
【００５９】
ここで、上記の測光情報ＡＳ、測光情報ＡＳの二次元分布情報（分布情報ＯＤ）、組織試料Ｍの定量化及び二次元画像化について説明する。
【００６０】
＜測光情報ＡＳ、測光値ＲＳ＞
組織試料Ｍの測光情報ＡＳとは、測光値ＲＳに、受光部３１における座標情報が付加された、数値列からなる情報である。ここで、測光値ＲＳとは、光源部３０から照射された照明光が組織試料Ｍを透過した光又は組織試料Ｍから放射された光を、受光部３１を構成する多数の光電変換素子のそれぞれが電気信号に変換して得られた情報である。光電変換素子としては、後述のように、例えば、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ（固体撮像素子）の受光素子が用いられる。測光値ＲＳは、例えば、受光部３１を構成するＣＭＯＳイメージセンサ素子からなる１画素が検知した光の階調値として表される。測光値ＲＳは、例えば、組織試料Ｍ中に偏在する化学物質の定量分析値に相当する情報となる。
【００６１】
組織試料Ｍの測光値ＲＳが上記のような１画素が検知した光の階調値である場合、組織試料Ｍの測光情報ＡＳは、例えば、受光部３１の１画素が検知した光の階調値に、この１画素の受光部３１における座標情報が付加された情報となる。
【００６２】
なお、測光値ＲＳは、組織試料Ｍ中に存在する蛍光物質等の検査試薬や化学物質の状態により、組織試料Ｍの透過光のスペクトルが変化したり、特定波長の光が組織試料Ｍの検査試薬や化学物質に吸収されたり、組織試料Ｍの透過光の特定の波長の強度が変化したりすることがある。このような性質のため、測光値ＲＳによれば、組織試料Ｍ中の化学物質の性質や化学物質の量を測定することができる。また、測光値ＲＳによれば、組織試料Ｍ中に蛍光物質等の検査試薬が存在してない状態でも、組織試料Ｍに元から内在していた色素等の化学物質を測定することが可能である。
【００６３】
＜測光情報ＡＳの二次元分布情報（分布情報ＯＤ）＞
組織試料Ｍの測光情報ＡＳの二次元分布情報（分布情報ＯＤ）とは、多数個の測光情報ＡＳに含まれる多数個の測光値ＲＳを、受光部３１において各測光値ＲＳが存在する座標情報に対応するように、二次元的に並べた情報である。分布情報ＯＤは、具体的には、測光値ＲＳを、測光情報ＡＳに付加された受光部３１における座標情報に基づいて並べた、数値行列からなる情報である。
【００６４】
例えば、組織試料Ｍの測光値ＲＳが画素１個が検知した光の階調値である場合、分布情報ＯＤは、多数個の画素が検知した多数個の光の階調値が、受光部３１における各画素の座標情報に基づいて二次元的に配列された、光の階調値の数値行列からなる情報となる。なお、分布情報ＯＤは、表示部１１に二次元画像を表示させるための情報である二次元画像化データＧＤを作成する元になる情報である。二次元画像は、分布情報ＯＤを演算処理することにより構成することができる。
【００６５】
ここで、受光部３１が、上下左右方向に平行な辺を有する四角形の画素が二次元的に多数個配列された長方形状であり、組織試料Ｍが受光部３１の上下左右方向に向かう角部を有するひし形状である例を用いて、組織試料Ｍの分布情報ＯＤを考える。通常、受光部３１の画素の大きさは、組織試料Ｍの角部や斜辺の形状をそのまま再現できるほど小さくない。
【００６６】
このため、一般的に、組織試料Ｍの分布情報ＯＤを構成する多数個の測光値ＲＳは、顕微鏡写真等で撮影される高精細画像に比較して、組織試料Ｍの形状に対する追従性が低くなる。
【００６７】
＜組織試料Ｍの定量化＞
組織試料Ｍの定量化とは、受光部３１を構成する各光電変換素子に対応する部位ごとに、組織試料Ｍ中に偏在する化学物質量の定量分析値を関連付けすることを意味する。本実施形態では、組織試料Ｍの定量化は、組織試料Ｍの分布情報ＯＤを作成することにより達成される。上述のように、組織試料Ｍの分布情報ＯＤは、光の階調値等の測光値ＲＳが、受光部３１における各光電変換素子の座標情報に基づいて二次元的に配列された、光の階調値の数値行列からなる情報となっている。測光値ＲＳが化学物質量の定量分析値に相当するように設定されている場合、組織試料Ｍの分布情報ＯＤの作成により組織試料Ｍの定量化が達成される。
【００６８】
＜組織試料Ｍの二次元画像化＞
組織試料Ｍの二次元画像化とは、分布情報ＯＤから、二次元画像を構成する画像データである二次元画像化データＧＤを作成することを意味する。
【００６９】
＜制御装置＞
制御装置１０について説明する。
【００７０】
図１及び図２に示すように、制御装置１０は、表示部１１と、制御本体部１２とを有する。制御本体部１２は、制御部１００と、画像構成部１３と、データ演算部１４と、記憶部１５と、キーボード１６を有する。表示部１１は、制御本体部１２の制御部１００に電気的に接続され、制御部１００からの制御信号に基づき、組織試料Ｍの二次元画像や、組織試料分析装置１外から取得した顕微鏡写真等の高精細画像を表示可能になっている。組織試料Ｍの二次元画像としては、例えば、組織試料Ｍ中に含まれる化学物質を定量化して表示した二次元画像が用いられる。制御部１００からの制御信号としては、例えば、後述の二次元画像化データＧＤ等が挙げられる。二次元画像化データＧＤは、組織試料分析部２０が組織試料Ｍから取得した測光情報ＡＳを基にして、制御装置１０で種々演算処理され、最終的に画像構成部１３で作成された画像データである。表示部１１としては、例えばカラー液晶表示装置を用いることができる。
【００７１】
表示部１１は、制御部１００からの制御信号により、例えば、図１に示すように脳機能に対する音楽の効果の分析例ＥＸをカラー表示することができる。図１に示す分析例ＥＸは、音楽をラットに聴かせた場合（右図）では、音楽をラットに聴かせなかった場合（左図）よりも、快感を得る神経伝達物質（ドーパミン）の濃度が有意に増加している。分析例ＥＸは、感情の変化を分子的に二次元画像化している例である。
【００７２】
図２に示すように、制御本体部１２の制御部１００は、画像構成部１３と、データ演算部１４と、記憶部１５と、情報入力部としてのキーボード１６とに電気的に接続される。これにより、制御部１００は、画像構成部１３、データ演算部１４、記憶部１５、及びキーボード１６との間で情報の授受が可能になっている。
【００７３】
データ演算部１４は、組織試料分析部２０から得られる組織試料Ｍを分析して得た測光情報ＡＳに基づき演算して、測光情報ＡＳの二次元分布情報（分布情報ＯＤ）を作成する機能を有する。分布情報ＯＤは、上記のように、表示部１１に二次元画像を表示させる画像データである二次元画像化データＧＤを作成するための元となる情報である。分布情報ＯＤが下記の画像構成部１３で演算処理されると、表示部１１に二次元画像を表示させるための画像データである二次元画像化データＧＤが構成される。
【００７４】
画像構成部１３は、分布情報ＯＤから、二次元画像化データＧＤを構成する機能を有する。ここで、二次元画像化データＧＤとは、表示部１１に二次元画像を表示させるための画像データである。記憶部１５は、分布情報ＯＤや、二次元画像化データＧＤ等の情報を記憶する。組織試料分析装置１の使用者は、キーボード１６を用いて、制御部１００に対して必要なデータや情報を入力したり、制御部１００に対する指令を入力したりすることができる。
【００７５】
＜組織試料分析部＞
次に、組織試料分析部２０について説明する。
【００７６】
図１及び図２に示すように、組織試料分析部２０は、箱状の筐体２１を有し、この筐体２１の前面側には、組織試料Ｍの投入用の開口部２２が設けられている。組織試料分析部２０は、組織試料Ｍに蛍光物質等の検査試薬を添加し、光源部３０から照射された光に基づいて検査試薬が発する蛍光等の光を受光部３１が受光し光電変換することにより、組織試料Ｍ中に局在する化学物質を分析して組織試料Ｍの微小範囲において定量する機能を有する。
【００７７】
なお、検査試薬として蛍光物質を用い、組織試料Ｍに蛍光物質を添加し、この蛍光物質が発する蛍光を受光することで、組織試料Ｍ中に局在する化学物質を分析して組織試料Ｍの微小範囲において定量する操作を、蛍光モードと呼ぶ。
【００７８】
図２に示すように、筐体２１の内部には、光源部３０と、受光部３１と、光源駆動部３２と、受光信号増幅部３３と、ステージ駆動部３４とが収容されている。
【００７９】
光源部３０は、例えば、複数の発光ダイオードを二次元に配列させることで構成される。なお、後述するように、光源部３０は、例えば、エレクトロルミネッセンスで平板状に構成されるようにしてもよい。光源部３０が平板状であると、後述のように受光部３１との間で組織試料Ｍを挟んで保持すること、及び組織試料Ｍの測定表面を平坦にすることができる。なお、測定表面が平坦な組織試料Ｍを用いる場合は、光源部３０と受光部３１とで挟み込んで組織試料Ｍの測定表面を平坦にする必要性がなくなる。このため、光源部３０は、平板状でない構成とすることも可能である。受光部３１は、例えば、固体撮像素子を二次元的に配列させることで構成される。なお、後述するように、受光部３１は、例えば、固体撮像素子を二次元的に配列させることで構成されるようにしてもよい。
【００８０】
図２に示すように、光源部３０と受光部３１とは、これらの間に組織試料Ｍを配置することができるように、また好ましくはこれらの間に組織試料Ｍを挟んで保持することができるように、対面して、平行に配置されている。光源部３０と受光部３１とは、ほぼ同じ大きさを有しており、共に長方形又は正方形になっている。なお、光源部３０や受光部３１の形状は、組織試料Ｍを挟んで保持できる形状である限り、長方形又は正方形に限られない。光源部３０は図中下側に配置され、受光部３１は図中上側に配置される。
【００８１】
図２に示す光源部３０は、Ｘ方向と、Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って配置されている板状の発光体になっている。このような光源部３０としては、例えば、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が、Ｘ方向とＹ方向に沿って、二次元的に配列された、自発光パネル型の光源部３０が用いられる。
【００８２】
光源部３０は、光源駆動部３２と電気的に接続される。光源駆動部３２は、制御部１００と電気的に接続されており、制御部１００から光源制御信号ＣＳを取得すると、光源部３０を駆動して、光源部３０を全面的に一斉に発光させるようになっている。。
【００８３】
受光部３１は、平板状であり、光源部３０と対向して配置され、光源部３０との間に組織試料Ｍを配置した状態、好ましくは光源部３０との間で組織試料Ｍを挟んだ状態で、組織試料Ｍを透過した光又は組織試料Ｍから放射された光を受光するものである。受光部３１は、光電変換素子を有し、光源部３０から照射された光に基づいて組織試料Ｍ中の検査試薬が発する蛍光等の光を受光し光電変換して測光情報ＡＳを作成する機能を有する。受光部３１は、例えば、光電変換素子としてのＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ（固体撮像素子）の受光素子が複数個平面上に配置されるように構成される。受光部３１の一例としては、複数個のＣＭＯＳイメージセンサ（固体撮像素子）の受光素子が、Ｘ方向とＹ方向に沿って、二次元的に配列されたものとすることができる。受光部３１に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ素子は、例えば数ミクロンピッチで縦横に碁盤目状に区切られた区画内に１個ずつ配置される。このＣＭＯＳイメージセンサ素子の１区画は、１画素に相当する。
【００８４】
受光信号増幅部３３は、受光部３１と電気的に接続される。受光信号増幅部３３は、受光部３１から取得した測光情報ＡＳ中に含まれる測光値ＲＳを増幅する機能を有する。また、受光信号増幅部３３は、制御本体部１２の制御部１００と電気的に接続される。これにより、受光信号増幅部３３は、増幅された測光値ＲＳを有する測光情報ＡＳを制御部１００に送ることができるようになっている。
【００８５】
光源部３０及び受光部３１について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、光源部３０と受光部３１と組織試料Ｍ等を示す斜視図であり、図４は、光源部３０と受光部３１と組織試料Ｍ等を示す正面図である。図５は、組織試料Ｍの上面と吸収フィルタ４１の下面の間の間隔ｄを示す図である。
【００８６】
図３及び図４に示すように、光源部３０と受光部３１の間には、バンドパスフィルタ４０と、吸収フィルタ４１とが配置されている。バンドパスフィルタ４０は、組織試料に添加された蛍光物質を励起する光源部３０から照射された励起光等の一次光を透過させる一方で、この一次光以外の光を透過させない性質を有するフィルタである。また、吸収フィルタ４１は、上記一次光を透過させない又は除去する一方で、一次光を受光し、前記組織試料に添加された蛍光物質が放射する蛍光を透過させて受光部３１の下面（受光面）３１Ａ側に導く性質を有するフィルタである。
【００８７】
図３及び図４は、バンドパスフィルタ４０と吸収フィルタ４１は、光源部３０及び受光部３１と類似する形状でかつ光源部３０及び受光部３１と同じかやや小さく形成される例を示す。具体的には、光源部３０及び受光部３１はそれぞれ長方形または正方形の板状の部材となっている。また、バンドパスフィルタ４０及び吸収フィルタ４１の大きさは、光源部３０と受光部３１の大きさに比べてやや小さく形成されている。
【００８８】
なお、本発明では、光源部３０、受光部３１、バンドパスフィルタ４０及び吸収フィルタ４１の大きさの関係は特に限定されない。例えば、バンドパスフィルタ４０及び吸収フィルタ４１のそれぞれの大きさが、光源部３０及び受光部３１の大きさに比べて、大きく形成されていてもよい。例えば、バンドパスフィルタ４０及び吸収フィルタ４１の大きさが、光源部３０及び受光部３１の大きさ以上であり、かつ、光源部３０及び受光部３１の大きさが組織試料Ｍよりも大きくなるようにすることができる。
【００８９】
図４及び図５に示す生体の組織試料Ｍは、組織試料Ｍ中に局在する化学物質を分析して組織試料Ｍの微小範囲において定量することができるようにされたサンプルである。組織試料Ｍは、蛍光物質等の検査試薬によりラベルされた組織試料、又は、検査試薬等でラベルされていない組織試料そのもの、からなるサンプルである。すなわち、組織試料Ｍは、検査試薬が添加された組織試料であってもよいし、検査試薬が添加されない組織試料であってもよい。組織試料Ｍに添加される検査試薬としては、蛍光物質や染色剤を用いることができる。蛍光物質としては、市販されている蛍光標識試薬、例えばローダミン誘導体等の色素を用いることができる。
【００９０】
組織試料分析装置１は、組織試料Ｍに蛍光物質を添加する場合等に用いられる装置であり、組織試料Ｍへの蛍光物質の添加に適する構成になっている。すなわち、組織試料分析装置１において、組織試料Ｍは、図２から図４に示すように、バンドパスフィルタ４０と吸収フィルタ４１の間に配置される。組織試料Ｍの大きさは、バンドパスフィルタ４０と吸収フィルタ４１の大きさに比べて、やや小さくなっている。
【００９１】
図３及び図４に示す例では、バンドパスフィルタ４０と吸収フィルタ４１の大きさは、好ましくは光源部３０と受光部３１の大きさに比べてやや小さく設定される。また、組織試料Ｍの大きさは、バンドパスフィルタ４０と吸収フィルタ４１の大きさに比べて、やや小さく設定される。バンドパスフィルタ４０、吸収フィルタ４１、光源部３０、受光部３１及び組織試料Ｍの大きさがこのような関係を満たすと、組織試料Ｍの全領域に局在する化学物質の分析を、組織試料Ｍの微小範囲において確実に定量することができる。
【００９２】
ここで、図４に示す各要素の間隔の値の例を説明する。
【００９３】
図４に示すように、光源部３０の光出射面３０Ａとバンドパスフィルタ４０の下面との間の間隔を符号ｆで示し、バンドパスフィルタ４０の上面と組織試料Ｍの下面との間隔を符号ｅで示す。また、組織試料Ｍの上面と吸収フィルタ４１の下面との間隔を符号ｄで示し、吸収フィルタ４１の上面と受光部３１の受光面３１Ａとの間隔を符号ｃで示す。間隔ｆと間隔ｅと間隔ｃは、０μｍである。すなわち、光源部３０の光出射面３０Ａとバンドパスフィルタ４０の下面は密着され、バンドパスフィルタ４０の上面と組織試料Ｍの下面も密着される。吸収フィルタ４１の上面と受光部３１の受光面３１Ａも密着される。
【００９４】
光源部３０の光出射面３０Ａとバンドパスフィルタ４０の下面とが密着されると、光源部３０の光出射面３０Ａから出射された光が広がらずにバンドパスフィルタ４０に入射する。この光源部３０の光出射面３０Ａとバンドパスフィルタ４０の下面とが密着される構成は、特に後述する透過モードでは、クロストークなど隣接する画素への信号の回り込みが減少することから、定量性の高い二次元定量画像を得られやすいため、好ましい。なお、光源部３０が平行光を照射するものである場合は、光源部３０の光出射面３０Ａとバンドパスフィルタ４０の下面とが離間していても光出射面３０Ａから出射された光が広がらずにバンドパスフィルタ４０に入射する。このため、光源部３０が平行光を照射するものである場合、上記符号ｆで示される間隔は、０μｍ以上の値をとることができる。
【００９５】
これに対して、図４及び図５に示す、組織試料Ｍの上面と吸収フィルタ４１の下面との間隔ｄは、特に限定されないが、通常、０〜６００μｍの範囲内にあり、好ましくは０〜５０μｍの範囲内にあり、より好ましくは０〜２０μｍの範囲内にある。すなわち、組織試料Ｍの上面と吸収フィルタ４１の下面とは、密着されるか、又は所定の間隔ｄで離間するように配置される。組織試料Ｍの上面と吸収フィルタ４１の下面が密着する場合は、光源部３０と受光部３１との間で組織試料Ｍを挟んだ状態になり、得られる二次元画像の分解能が高くなる。なお、二次元画像の高い分解能が要求されない場合は、組織試料Ｍの上面と吸収フィルタ４１の下面との間隔ｄを、上記のように例えば６００μｍ以下の範囲内で離間させることができる。一般的に、間隔ｄが０μｍに近い数値であるほど得られる二次元画像の分解能が高くなる。
【００９６】
組織試料Ｍをバンドパスフィルタ４０の上面と吸収フィルタ４１の下面に配置するために、受光部３１はＺ方向に上下動することができるようになっている。受光部３１の上下動は、制御部１００からの指令で受光部の位置決め部５０が動作することにより行われる。光源部３０は、図示しない固定ステージに固定され、受光部３１は、図示しない移動ステージに固定される。
【００９７】
このように制御部１００からの指令で受光部の位置決め部５０が動作して受光部３１が上下動することにより、図５に示すように、組織試料Ｍをバンドパスフィルタ４０の上面に載せた状態で、組織試料Ｍの上面と吸収フィルタ４１の下面との間隔ｄを調節することができる。なお、間隔ｄの数値の確認は、レーザ測距等を行いる。
【００９８】
第１の実施形態では、受光部の位置決め部５０を用いて受光部３１側をＺ方向に上下動することができる構成にしている。しかし、これに代えて、又はこれに加えて、光源部３０側を、制御部１００からの指令で図示しない光源部の位置決め部が動作することにより、Ｚ方向に上下動することができるようにしてもよい。
【００９９】
組織試料分析装置１では、はじめに、使用者は、図１に示すように、組織試料Ｍを台座（スキャニングステージ）５５に載せた後、この台座５５を筐体２１の開口部２２から筐体２１内に入れる。次に、ステージ駆動部３４は、制御部１００の指令により、台座５５を光源部３０と受光部３１との間に移動させ、組織試料Ｍを台座５５上からバンドパスフィルタ４０の上面に移動させることができるようになっている。
【０１００】
なお、組織試料分析装置１で組織試料Ｍを測定する際は、通常、組織試料Ｍをガラス等で構成したプレパラート等に保持する。たとえば蛍光組織免疫染色において、プレパラートに組織試料を固定する際の封入剤として完全固化しないものを用いると、カバーグラスが仮止めの状態となり、プレパラートを上下逆に置くことが好ましくない。このように、組織試料Ｍをガラス等で構成したプレパラート等に保持する場合、組織試料Ｍが完全に固定されない状態で測定することになるため、プレパラートのスライドグラス側である下側に光源部３０が配置され、上側に受光部３１が配置される。このため、図２〜５には、光源部３０が下側、受光部３１が上側に配置された状態にある組織試料分析装置１を示した。
【０１０１】
しかし、第１の実施形態に係る組織試料分析装置１では、光源部３０が下側、受光部３１が上側に配置された状態が、上下逆になるように、光源部３０や受光部３１を可動な構成にしてもよい。例えば、組織試料Ｍを用いたプレパラートが上下逆転が可能な構成であれば、光源部３０及び受光部３１を組織試料Ｍを保持したまま回転させることにより、光源部３０が下側、受光部３１が上側に配置された状態を、光源部３０が上側、受光部３１が下側に配置された状態にするようにしてもよい。上下逆転が可能な構成のプレパラートとしては、例えば、封入剤が完全固化することによりカバーグラスや組織試料Ｍの脱落等のおそれがないプレパラートが挙げられる。
【０１０２】
なお、組織試料Ｍを用いたプレパラートが上下逆転が不可能な構成である場合は、光源部３０や受光部３１が上下逆転しない状態で組織試料分析装置を用いる。このような光源部３０や受光部３１が上下逆転しない状態の組織試料分析装置としては、例えば、図２〜５に示す組織試料分析装置１や、光源部３０や受光部３１の上下逆転が可能な構成の組織試料分析装置であるが光源部３０や受光部３１を固定した状態としたもの、が用いられる。上下逆転が不可能な構成のプレパラートとしては、例えば、封入剤が固化しないことにより封入剤で仮止めとなっている、カバーグラスの脱落やこれに伴う組織試料Ｍの脱落等のおそれがあるプレパラートが挙げられる。例えば、組織試料Ｍに蛍光組織免疫染色等を行う場合のプレパラートは、上下逆転が不可能な構成のプレパラートとなる。
【０１０３】
また、本発明では、封入剤が完全固化する等のようにカバーグラスさらには組織試料の移動や脱落等の可能性がない測定対象である場合は、光源部３０が上側、受光部３１が下側に配置されていてもよいため、図示しない他の実施形態として、光源部３０が上側、受光部３１が下側に配置された状態にある組織試料分析装置を用いることができる。この光源部３０が上側、受光部３１が下側に配置された状態にある組織試料分析装置としては、例えば、光源部３０が上側、受光部３１が下側に配置された状態が、固定された組織試料分析装置を用いることができる。また、この光源部３０が上側、受光部３１が下側に配置された状態にある組織試料分析装置としては、例えば、光源部３０及び受光部３１を組織試料Ｍを保持したまま回転させることにより、光源部３０が上側、受光部３１が下側に配置された状態を、光源部３０が下側、受光部３１が上側に配置された状態にすることができる組織試料分析装置を用いることができる。
【０１０４】
＜作用＞
次に、上述の組織試料分析装置１を用い、検査試薬として蛍光物質を用い、組織試料Ｍの測光情報ＡＳの二次元分布を求めて、組織試料Ｍの定量化と二次元画像化を行う場合の作用の一例を説明する。
【０１０５】
［蛍光物質を添加しないブランク状態の組織試料Ｍを用いた測定］
はじめに、蛍光物質を添加しないブランク状態の組織試料Ｍについて測光情報ＡＳ（ＡＳＢ）を取得しておく。測光情報ＡＳのうち、蛍光物質を添加しないブランク状態の組織試料Ｍの測光情報ＡＳを、特にＡＳＢともいう。測光情報ＡＳＢは、蛍光物質を添加しないブランク状態の組織試料Ｍの測光値ＲＳ（ＲＳＢ）に、受光部３１における座標情報が付加された、数値列からなる情報である。
【０１０６】
測光情報ＡＳは、組織試料Ｍに蛍光物質を添加しないこと以外は、後述の「蛍光物質を添加した組織試料Ｍを用いた測定」の手順と同様にして取得する。例えば、蛍光物質を添加しないブランク状態の組織試料Ｍの測光情報ＡＳは、図２に示すように、光源部３０の光出射面３０Ａの表面にバンドパスフィルタ４０が配置され、受光部３１受光面３１Ａの表面に吸収フィルタ４１が配置された状態で、バンドパスフィルタ４０と吸収フィルタ４１との間に組織試料Ｍを挟み込んで予め取得しておく。
【０１０７】
また、蛍光物質を添加しないブランク状態の組織試料Ｍの測光情報ＡＳＢは、データ演算部１４で加工することにより、測光情報ＡＳＢの二次元分布情報（分布情報ＯＤＢ）を作成しておく。この分布情報ＯＤＢは、具体的には、測光値ＲＳＢを、測光情報ＡＳＢに付加された受光部３１における座標情報に基づいて並べた、数値行列からなる情報である。得られた分布情報ＯＤＢは、図２に示すように、予め記憶部１５と画像構成部１３とに記憶させておく。
【０１０８】
［蛍光物質を添加した組織試料Ｍを用いた測定］
次に、組織試料分析装置１の使用者は、蛍光物質を添加した組織試料Ｍを用意する。組織試料Ｍは、蛍光物質により例えば免疫組織化学染色されたものになっている。
【０１０９】
図１に示すように、使用者は、蛍光物質を添加した組織試料Ｍを台座５５に載せた後、図２に示すように、この台座５５を筐体２１の開口部２２から筐体２１内に入れる。ステージ駆動部３４は、制御部１００の指令により、この台座５５を光源部３０側に移動して、組織試料Ｍを台座５５上からバンドパスフィルタ４０の上面に移す。
【０１１０】
そして、蛍光物質を添加した組織試料Ｍは、光源部３０のＬＥＤが配置された光出射面３０Ａと受光部３１の受光面３１Ａとの間で、バンドパスフィルタ４０と吸収フィルタ４１を介して、例えば、密着させる。なお、必要により、組織試料Ｍと吸収フィルタ４１との間を離間させてもよい。光源部３０の各ＬＥＤが発生する光の波長は、紫外線から可視光の領域である。
【０１１１】
光源部３０の各ＬＥＤの光の内の蛍光励起用の光は、バンドパスフィルタ４０を透過し、蛍光物質を添加した組織試料Ｍに達する。組織試料Ｍ中の蛍光物質は、光源部３０の各ＬＥＤの蛍光励起用の光により励起されて蛍光を発する。組織試料Ｍの全領域における蛍光物質から発せられる蛍光は、吸収フィルタ４１を透過して、受光部３１の多数の光電変換素子としてのＣＭＯＳイメージセンサ素子が配置された受光面３１Ａに達する。その他の励起光の漏れ光等は、吸収フィルタ４１により遮断される。
【０１１２】
受光部３１は、この蛍光物質が発する蛍光の強度を、受光面３１Ａを構成する多数のＣＭＯＳイメージセンサ素子毎にかつ受光面３１Ａに存在するＣＭＯＳイメージセンサ素子全体で測光し、これにより測光値ＲＳが得られる。測光値ＲＳは、ＣＭＯＳイメージセンサ素子の数だけ得られる。なお、受光部３１の受光面３１Ａは、組織試料Ｍを含みかつ組織試料Ｍよりも大きく形成されているため、測光値ＲＳは、組織試料Ｍの全領域を含む受光部３１全体について得られる。また、測光値ＲＳは、受光部３１の受光面３１ＡのＣＭＯＳイメージセンサ素子の座標情報が付加されて、測光情報ＡＳとなる。
【０１１３】
測光情報ＡＳは、これに含まれる測光値ＲＳが受光信号増幅部３３で増幅された後、制御部１００に送られる。
【０１１４】
受光部３１を構成するＣＭＯＳイメージセンサ素子は、例えば数ミクロンピッチで縦横に碁盤目状に区切られた状態で配置される。このＣＭＯＳイメージセンサ素子の１マスは、１画素に対応する。このため、組織試料Ｍの全領域に分布する蛍光物質の蛍光の強度（測光値ＲＳ）は、数ミクロンの解像度となる。また、測光値ＲＳに、受光部３１の受光面３１ＡのＣＭＯＳイメージセンサ素子の座標情報が付加されて得られる測光情報ＡＳは、受光部３１の受光面３１ＡのＣＭＯＳイメージセンサ素子の全体について形成されるため、受光面３１Ａより面積の小さい組織試料Ｍの全領域を網羅するように形成される。このため、組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍの全領域に分布する蛍光物質の蛍光の強度（測光値ＲＳ）は、数ミクロンの解像度で組織試料Ｍの全領域にわたり、短時間で、例えば数分間で、同時に測定することができる。
【０１１５】
また、データ演算部１４は、組織試料分析部２０で形成された測光情報ＡＳから、二次元画像構成用の測光情報ＡＳの分布情報ＯＤを演算して作成する。データ演算部１４は、例えば表示部１１において表示して見やすいようにするために、二次元画像構成用の測光情報ＡＳの分布情報ＯＤのカラー表示につき、その色の強度の大小の調整や、表示色の種類の選定等をすることができる。
【０１１６】
制御部１００は、調整された画像構成用の測光情報ＡＳの分布情報ＯＤを画像構成部１３に送る。画像構成部１３は、例えば、蛍光物質を添加しないブランク状態の組織試料Ｍの分布情報ＯＤＢに対して、蛍光物質を添加した組織試料Ｍの分布情報ＯＤを重ね合せることにより、組織試料Ｍのカラー化した二次元画像化データＧＤを構成する。
【０１１７】
ここで、二次元画像化データＧＤとは、分布情報ＯＤを格納するために一定のルールに基づき作成した汎用の画像データを意味する。二次元画像化データＧＤとしては、例えば、データの可視化のために、分布情報ＯＤを一定のルールに基づき色分けした二次元画像が用いられる。この色分けは、例えば、測光情報ＡＳに含まれる測光値ＲＳの強度値をヒストグラム等でクラス分けし、測光情報ＡＳが有する座標情報の座標に対応する画素に、測光値ＲＳの強度値が属するクラスに応じて、色付けすることにより実現される。なお、この色分けは、色相が異なるカラーで色付けしてもよい。また、分布情報ＯＤ中の測光値ＲＳの階調値をそのまま数値として記録するために、測光値ＲＳを測光情報ＡＳの座標に基づき構成した１６ビット数値行列を、１６ビット白黒画像フォーマットの画像フォーマットを用いて表現してもよい。この時の画像フォーマットは既成の汎用フォーマットでも、固有の独自のフォーマットであってもよい。この二次元画像化データＧＤは、画像構成部１３から、制御部１００に送られる。
【０１１８】
制御部１００は、組織試料Ｍの二次元画像化データＧＤに基づいて、表示部１１において、二次元定量画像を表示する。二次元定量画像の具体例を図１及び図７に示す。図１に示すカラー化した分析例ＥＸの画像は、例えば、組織試料Ｍの全領域に分布する蛍光物質の蛍光の強度（測光値ＲＳ）の分布（濃淡の分布）を見やすくした状態で、表示させることができる。
【０１１９】
また、図７は、図６に示す組織試料Ｍに蛍光物質を添加して得られる二次元定量画像の一例である。図７に示す二次元定量画像３００は、矩形の二次元定量画像領域３５０中に、ＣＭＯＳイメージセンサ素子の四角の画素の集合体からなるモザイク状の二次元定量画像本体３１０が表示されたものになっている。二次元定量画像本体３１０は、図６に示す菱形状の組織試料Ｍに類似した形状を有し、かつ組織試料Ｍの各部位における測光値ＲＳを強度値に応じて表示するようになっている。具体的には、二次元定量画像本体３１０では、組織試料Ｍの外形に類似した菱形状の周辺部分が測光値ＲＳの低い部分３１１であり、中心部分が測光値ＲＳの高い部分３１２になっている。測光値ＲＳの高低は、組織試料Ｍ中の蛍光物質量の多少に対応するため、図７に示す二次元定量画像本体３１０によれば、組織試料Ｍ中の蛍光物質量は、周辺部分より中心部分のほうが多いことが分かる。
【０１２０】
このように、組織試料分析装置１によれば、光源部３０と受光部３１を用いることにより、組織試料Ｍに分布する蛍光物質の濃淡の分布の様子を、数ミクロンの解像度で、組織試料Ｍの全体にわたり、短時間で測定することができる。
【０１２１】
＜効果＞
本発明の第１実施形態に係る組織試料分析装置１は、従来のような大掛かりなシステムではなく、小型化が図れ、しかも低価格である。
【０１２２】
組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍを、光源部３０と受光部３１との間に配置するだけで測定することができるため、作業者による分析操作が容易であり、操作性がよく、分析時間が短く、解像度も十分である。また、このような構成の組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍを、光源部３０と受光部３１の間に配置し、一度に組織試料Ｍの全領域に分布する蛍光物質の濃淡等の分布の様子を測光情報ＡＳとして取得することができ、この測光情報ＡＳに基づき二次元画像化することができる。このため、このような構成の組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍの定量化と二次元画像化を行う分析時間が短い。
【０１２３】
組織試料分析装置１によれば、このように分析時間が短いため、生体の組織試料Ｍが劣化する前に、組織試料Ｍに局在する化学物質を分析して組織試料Ｍの微小範囲において定量する操作を完了することができる。このため、組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍのより微小範囲において定量分析結果を、より早く得ることができる。
【０１２４】
組織試料分析装置１によれば、光源部３０と受光部３１のサイズを適宜選択することにより、小動物からヒトの大型の組織試料Ｍまで、組織試料Ｍの大きさにかかわらずに、組織試料Ｍに分布する蛍光物質の濃淡等の分布の様子を取得して、二次元画像化することができ、短時間で分析することができる。
【０１２５】
また、組織試料分析装置１によれば、光源部３０の各ＬＥＤの発光波長と、免疫組織化学染色に使用する蛍光物質の選択と組み合わせによって、同一の組織試料（組織試料）Ｍに分布する複数種類の生体物質を、同時に定量的に分析することができる。
【０１２６】
組織試料分析装置１では、組織試料Ｍを光源部３０と受光部３１との間に配置するだけで測定することができるため、組織試料Ｍの全体の蛍光物質の分布を測光情報ＡＳとして一度に短時間で取得することができる。このように、測光情報ＡＳとして一度に短時間で取得することができるため、組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍの経時変化による劣化を防ぐことができ、実験の作業者の手技のバラツキが生じにくい。
【０１２７】
また、組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍを光源部３０と受光部３１との間に挟み込む場合は、組織試料Ｍの平坦度が悪くても、組織試料Ｍを平坦にして測光することができる。このため、このような構成の組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍの定量分析（定量値）の再現性を高めることができる。
【０１２８】
なお、組織試料Ｍの厚みが大きい場合には、組織試料Ｍ内の化学物質が局在していることが多い。このため、組織試料Ｍの厚みが大きい場合において、従来の顕微鏡式の装置を用いるときは、顕微鏡の焦点が合わずに、組織試料Ｍの正確な数値を測定できないことが多い。
【０１２９】
これに対して、組織試料分析装置１を用い、組織試料Ｍを光源部３０と受光部３１との間に挟み込む場合は、光源部３０と受光部３１の距離を一定にすることができる。このため、このような構成の組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍの厚みが大きい場合であっても、組織試料Ｍは、組織試料Ｍの定量分析（定量値）の正確さを高めることができる。
【０１３０】
組織試料分析装置１は光源部３０が固定ステージに固定されている。このため、組織試料分析装置１によれば、測定作業が簡単であり、作業者による測定値のバラツキを抑制することができる。
【０１３１】
組織試料分析装置１において、光源部３０と受光部３１のサイズが組織試料Ｍのサイズよりも大きい場合は、光源部３０と受光部３１は組織試料Ｍの全領域をカバーすることができる。
【０１３２】
このため、組織試料分析装置１の光源部３０と受光部３１のサイズが組織試料Ｍのサイズよりも大きい場合は、組織試料Ｍの面積の大きさに関係なく、組織試料Ｍの全エリアの二次元画像を構成するために必要な測光情報ＡＳを一度に取得することができる。このため、このような構成の組織試料分析装置１によれば、スキャン操作をする必要がなく、短時間での測光が可能であり、定量分析の再現性が向上する。しかも、このような構成の組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍが劣化する前に組織試料Ｍの全領域の二次元画像を構成するために必要な測光情報ＡＳを一度に取得でき、大きなサイズの組織試料Ｍの撮影が容易にできる。このため、三次元画像（３Ｄ画像）の構築も可能となる。
【０１３３】
また、組織試料Ｍを光源部３０と受光部３１との間に挟み込む場合は、組織試料Ｍが波状になっていて、組織試料Ｍの平坦度が悪い場合でも、光源部３０と受光部３１の間に挟んで固定することができる。このため、このような構成の組織試料分析装置１によれば、組織試料Ｍは光源部３０と受光部３１を用いて固定される。したがって、このような構成の組織試料分析装置１によれば、レンズ系を用いずに、組織試料Ｍの全領域に渡って、組織試料Ｍの悪い平坦度に影響を受けずに、蛍光の光量を積算して蛍光の濃淡の分布を得て、組織試料Ｍの定量分析することができる。
【０１３４】
また、組織試料Ｍを光源部３０と受光部３１との間に挟み込む場合は、組織試料Ｍの厚み（化学物質が局在する）に影響を受けない。このため、このような構成の組織試料分析装置１によれば、誤差を含まないで、組織試料Ｍの定量分析することができる。また、このような構成の組織試料分析装置１によれば、光源部３０と受光部３１を用いて、レンズを用いずに、光量を積算して、誤差を含まないで、組織試料Ｍの定量分析することができる。
【０１３５】
さらに、組織試料分析装置１によれば、光源部３０と受光部３１を用いて、収差の原因となるレンズを用いないため、組織試料Ｍを正確に定量分析することができる。
【０１３６】
（第２実施形態）
図８及び図９を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
【０１３７】
図８及び図９に示す本発明の第２実施形態では、図１及び図２に示す第１実施形態と同じ構成に同じ符号を記して、その説明を省略する。図８及び図９に示す本発明の第２実施形態は、本発明の第１実施形態に比べて、次の点が異なるが、その他については同様である。
【０１３８】
図４及び図５に示す本発明の第１実施形態を構成する測光系は、蛍光物質を添加した組織試料Ｍを用いて、いわゆる蛍光モードで組織試料Ｍを測光するための測光系である。
【０１３９】
これに対し、図８及び図９に示す本発明の第２実施形態を構成する測光系は、蛍光物質を添加しない組織試料Ｍを用い、この組織試料Ｍに光を透過させて測光する、いわゆる透過モードで組織試料Ｍを測光するための測光系である。脂質等の免疫組織化学染色に不向きな組織試料Ｍを測光する場合、検査試薬として、一般的な組織化学染色剤等が用いられる。
【０１４０】
図８及び図９に示す第２実施形態を構成する透過モードの測光系は、図４及び図５に示す第１実施形態を構成する蛍光モードの測光系から、バンドパスフィルタ４０及び吸収フィルタ４１を除いたものになっている。図８及び図９に示す透過モードの測光系は、バンドパスフィルタ４０及び吸収フィルタ４１を有さないことにより、一般的な組織化学染色等、明視野観察像を用いて病変等を判断する用途に用いる場合部品点数を削減できるなどコストダウンを行うことができるため好ましい。
【０１４１】
なお、透過モードの測光系は、図８及び図９に示す構成と異なり、バンドパスフィルタ４０及び吸収フィルタ４１の少なくとも一方を有する構成とすることもできる。例えば、図４及び図５に示す第１実施形態を構成する蛍光モードの測光系と同様に、光源部３０と組織試料Ｍとの間にバンドパスフィルタ４０を配置することができる。バンドパスフィルタ４０を用いると、光源部３０から照射された照明光のうち、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍの染色部分の吸収波長に対応した波長領域の光成分のみを透過させて組織試料Ｍに照射することが可能になる。このため、透過モードの測光系において上記のようにバンドパスフィルタ４０を配置し、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍを測光すると、組織化学染色剤で染色された染色部分の吸光度を精度よく測定することができる。また、バンドパスフィルタ４０が、光源部３０から照射された照明光のうち、組織試料Ｍに添加された組織化学染色剤等の染色剤の吸収の大きい波長領域の光成分のみを透過させるものであると、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍを測光した場合に、組織化学染色剤で染色された染色部分の吸光度をより精度よく測定することができる。
【０１４２】
また、例えば、図４及び図５に示す第１実施形態を構成する蛍光モードの測光系と同様に、受光部３１と組織試料Ｍとの間に吸収フィルタ４１を配置することができる。吸収フィルタ４１を用いると、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍが放射する光のうち、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍの染色部分の吸収波長に対応した波長領域の光成分のみを透過させて受光部３１に照射することが可能になる。このため、透過モードの測光系において上記のように吸収フィルタ４１を配置し、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍを測光すると、組織化学染色剤で染色された染色部分の吸光度を精度よく測定することができる。また、吸収フィルタ４１が、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍが放射する光のうち、組織試料Ｍに添加された組織化学染色剤等の染色剤の吸収の大きい波長領域の光成分のみを透過させるものであると、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍを測光した場合に、組織化学染色剤で染色された染色部分の吸光度をより精度よく測定することができる。
【０１４３】
また、例えば、図４及び図５に示す第１実施形態を構成する蛍光モードの測光系と同様に、受光部３１と組織試料Ｍとの間に吸収フィルタ４１を配置することができる。吸収フィルタ４１を用いると、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍの染色部分の吸収波長に対応した波長領域の光成分のみを透過させて受光部３１に照射することが可能になる。このため、透過モードの測光系において上記のように吸収フィルタ４１を配置し、組織化学染色剤で染色された組織試料Ｍを測光すると、組織化学染色剤で染色された染色部分の吸光度を精度よく測定することができる。
【０１４４】
図９に示す透過モードの測光系では、光源部３０の光出射面３０Ａと組織試料Ｍの下面との間の間隔を符号ｂで示し、組織試料Ｍの上面と受光部３１の受光面３１Ａとの間隔を符号ａで示す。間隔ｂは０μｍであり、光源部３０の上面３０Ａには組織試料Ｍが密着される。これに対して、間隔ａは、例えば０〜５０μｍの範囲であり、より好ましくは０〜２０μｍである。すなわち、組織試料Ｍの上面と受光部３１の受光面３１Ａは密着されるか、又は所定の間隔ａで離間するように配置される。
【０１４５】
このように第２実施形態を構成する透過モードの測光系では、図９に示すように、組織試料Ｍが、光源部３０の上面３０Ａと受光部３１の受光面３１Ａの間に密着して挟まれるように配置される。光源部３０の各ＬＥＤが発生する光の波長は、紫外線から可視光の領域内にある。
【０１４６】
＜作用＞
第２実施形態の作用は、第１実施形態に係る組織試料分析装置１の作用に比較して、測光系が透過モード用の測光系である点で相違し、その他の作用は同様である。このため、第２実施形態の作用のうち、第１実施形態に係る組織試料分析装置１と同じ作用については説明を省略する。
【０１４７】
第２実施形態では、光源部３０と組織試料Ｍとの間に第１実施形態のようなバンドパスフィルタ４０がないため、光源部３０の各ＬＥＤの光は、そのまま組織試料Ｍに達する。組織試料Ｍに達した光は、染色済みの組織試料Ｍ内のターゲット物質の濃度が、透過率値（測光値ＲＳ）として受光部３１により測光される。また、受光部３１では、第１実施形態と同様に、測光値ＲＳに、受光部３１における座標情報が付加されて、測光情報ＡＳが作成される。受光部３１は、数ミクロンの解像度で、組織試料Ｍの全体を短時間で測定することができる。
【０１４８】
また、第２実施形態では、光源部３０の各ＬＥＤの波長と、染色剤の種類の組み合わせによって、同一の組織試料Ｍ内の複数の生体物質を同時に分析することも可能である。例えば、光源部３０のＬＥＤの波長を複数種類用意し、これら複数種類の波長のいずれかに対応する染色剤を複数種類用いると、同一の組織試料Ｍ内の複数の生体物質を同時に分析することが可能になる。
【０１４９】
次に、図面を用いて、組織試料分析システムを説明する。
【０１５０】
［組織試料分析システム］
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に係る組織試料分析システムの構成例を示すブロック図である。
【０１５１】
図１０に示すように、組織試料分析システム２００は、第１実施形態に係る組織試料分析装置１と、高精細画像取得装置２と、統合制御部５と、を備える。統合制御部５は、組織試料分析装置１の制御部１００及び高精細画像取得装置２と電気的に接続される。また、組織試料分析システム２００は、統合制御部５と電気的に接続される試料移動部３を備える。
【０１５２】
高精細画像取得装置２は、組織試料の高精細画像を取得する装置である。高精細画像取得装置２としては、例えば、顕微鏡が用いられる。顕微鏡は、通常、レンズ及び撮像素子を有する。このため、高精細画像取得装置２で取得される高精細画像は、通常、レンズと撮像素子とを有する顕微鏡で得られる画像となる。
【０１５３】
ここで、組織試料としては、組織試料分析装置１で用いられる組織試料と同一の、生体の組織試料が用いられる。また、高精細画像とは、組織試料分析装置１の受光部３１を構成するＣＭＯＳイメージセンサ素子等の光電変換素子の分解能以上の分解能を有する画像を意味する。
【０１５４】
なお、組織試料分析装置１は拡大のためのレンズを有さない。このため、組織試料分析装置１で作成される二次元定量画像は、レンズ等の光学的な拡大手段を介さず、受光部３１の撮像素子等の光電変換素子のみを介して取得された測光値ＲＳに基づき作成された画像となる。このため、組織試料分析装置１で作成される二次元定量画像は、高精細画像よりも解像度が低くなる。すなわち、高精細画像取得装置２で取得される高精細画像は、組織試料分析装置１で作成される二次元定量画像よりも高精細な画像となる。二次元定量画像及び高精細画像については後に詳しく説明するが、一般的に、二次元定量画像には定量性に優れるというメリットがあり、高精細画像には分解能が高いというメリットがある。組織試料分析システム２００は、例えば、二次元定量画像の定量性に優れるメリットを発揮するとともに、高精細画像のメリットを発揮して二次元定量画像の分解能の低さを補うように使用される。
【０１５５】
統合制御部５は、組織試料分析装置１で作成された二次元定量画像と、高精細画像取得装置で取得された高精細画像とを関連付ける機能を有する。統合制御部５は、組織試料分析装置１の制御部１００から二次元定量画像を取得するとともに、高精細画像取得装置２から高精細画像とを取得し、二次元定量画像と高精細画像とを関連付ける。二次元定量画像と高精細画像とが関連付けられると、例えば、二次元画像複合体が形成される。ここで、二次元画像複合体とは、二次元定量画像と高精細画像とが関連付けられて併存する画像複合体を意味する。
【０１５６】
試料移動部３は、組織試料Ｍを用いて組織試料分析装置１で分析し、高精細画像取得装置２で画像取得することができるように、組織試料Ｍを移動させる制御を行う機能を有する。具体的には、試料移動部３は、組織試料Ｍを、組織試料分析装置１の台座５５上、及び高精細画像取得装置２の図示しない撮影台座上に移動させるように制御を行う。
【０１５７】
組織試料分析装置１で作成される二次元定量画像、高精細画像取得装置２で取得される高精細画像、及び二次元定量画像と高精細画像とが関連付けられてなる二次元画像複合体について図面を参照して説明する。図１１及び図１２は、図６に示す組織試料Ｍに蛍光物質を添加して得られる、二次元定量画像３００及び高精細画像４００からなる二次元画像複合体５００の構成の一例を示す図である。図１１及び図１２に示す二次元画像複合体５００は、表示部１１の実際の画面上では、図１１及び図１２中の手前にある画像のみが表示されているようになっている。すなわち、図１１に示す二次元画像複合体５００では、表示部１１の実際の画面上に二次元定量画像３００のみが表示され、高精細画像４００は表示されないようになっている。また、図１２に示す二次元画像複合体５００では、表示部１１の実際の画面上に高精細画像４００のみが表示され、二次元定量画像３００は表示されないようになっている。
【０１５８】
二次元定量画像３００は、図７に示す二次元定量画像３００と同一である。すなわち、二次元定量画像３００は、矩形の二次元定量画像領域３５０中に、ＣＭＯＳイメージセンサ素子の四角の画素の集合体からなるモザイク状の二次元定量画像本体３１０が表示されたものになっている。二次元定量画像本体３１０は、図６に示す菱形状の組織試料Ｍに類似した形状を有し、かつ組織試料Ｍの各部位における測光値ＲＳを強度値に応じて表示するようになっている。具体的には、二次元定量画像本体３１０では、組織試料Ｍの外形に類似した菱形状の周辺部分が測光値ＲＳの低い部分３１１であり、中心部分が測光値ＲＳの高い部分３１２になっている。測光値ＲＳの高低は、組織試料Ｍ中の蛍光物質量の多少に対応するため、図１１及び図１２に示す二次元定量画像本体３１０によれば、組織試料Ｍ中の蛍光物質量は、周辺部分より中心部分のほうが多いことが分かる。
【０１５９】
高精細画像４００は、矩形の高精細画像領域４５０中に、菱形状の高精細画像本体４１０が表示されたものになっている。高精細画像本体４１０は、二次元定量画像３００の二次元定量画像本体３１０に対応する高精細画像である。高精細画像本体４１０中の部分４１１は、二次元定量画像３００の測光値ＲＳの低い部分３１１に対応する部分である。高精細画像本体４１０中の部分４１２は、二次元定量画像３００の測光値ＲＳの高い部分３１２に対応する部分である。高精細画像４００は、二次元定量画像３００に比較して分解能が高いため、輪郭の精度がよくなっている。
【０１６０】
ここで、二次元定量画像３００及び高精細画像４００のメリット、デメリットについて説明する。二次元定量画像３００は、測光値ＲＳ等の情報を加工して形成された画像であるとともに、レンズ等の拡大手段を用いないため収差がない。このため、二次元定量画像３００には、後述の高精細画像４００に比較して、定量性に優れるメリットがある。一方、二次元定量画像３００には、分解能の限界が撮像素子等の光電変換素子の大きさによるため、後述の高精細画像４００に比較して、分解能が低いというデメリットがある。
【０１６１】
これに対し、高精細画像４００には、レンズ等の拡大手段を用いるため、二次元定量画像３００に比較して、分解能が高いというメリットがある。一方、高精細画像４００には、測光値ＲＳ等の情報を加工して形成された画像でなく、また、レンズ等の拡大手段を介するため収差が発生する。このため、高精細画像４００には、二次元定量画像３００に比較して、定量性が低いというデメリットがある。
【０１６２】
このように、二次元定量画像３００と高精細画像４００とは、それぞれが、メリットとデメリットを有している。図１１及び図１２に示す二次元画像複合体５００は、二次元定量画像３００と高精細画像４００とを関連付けることにより、二次元定量画像３００及び高精細画像４００のそれぞれのメリットを容易に発揮することができるようにしたものである。
【０１６３】
図１１に示す状態の二次元画像複合体５００は、二次元定量画像３００のメリットを容易に発揮することができるようにしたものである。例えば、図１１に示す状態の二次元画像複合体５００によれば、定量性に優れるというメリットが発揮される。
【０１６４】
これに対し、図１２に示す状態の二次元画像複合体５００は、高精細画像４００のメリットを容易に発揮することができるようにしたものである。例えば、図１２に示す状態の二次元画像複合体５００によれば、分解能が高いというメリットが発揮される。
【０１６５】
二次元画像複合体５００は、二次元定量画像３００と高精細画像４００とが関連付けられており、表示部１１の画面上に、二次元定量画像３００及び高精細画像４００の少なくとも一方を表示したり、定量画像３００と高精細画像４００との表示の切り替えを行ったりすることができるようになっている。例えば、現在表示されている二次元定量画像３００又は高精細画像４００をクリックすれば、現在表示されていない残りの画像を表示することができるように設定される。なお、設定の仕方は特に限定されない。
【０１６６】
＜作用＞
組織試料分析システム２００の作用は、上記の組織試料分析装置１の作用、及び公知の高精細画像取得装置２の作用に、試料移動部３により同一の組織試料Ｍを用いて組織試料分析装置１で分析し、高精細画像取得装置２で画像取得する作用、組織試料分析装置１で作成された二次元定量画像３００と、高精細画像取得装置２で取得された高精細画像４００とを関連付ける作用、及びこの関連付けに基づく作用を加えたものになる。
【０１６７】
組織試料分析装置１で作成された二次元定量画像３００と、高精細画像取得装置２で取得された高精細画像４００とは、統合制御部５によりを関連付けられる。関連付けの方法は、特に限定されない。
【０１６８】
二次元定量画像３００と高精細画像４００とが関連付けられると、上記のように、二次元定量画像３００及び高精細画像４００のそれぞれのメリットを容易に発揮されるようになる。
【０１６９】
なお、組織試料分析システム２００では、第１実施形態に係る組織試料分析装置１に代えて、第２実施形態に係る組織試料分析装置を用いてもよい。
【０１７０】
（第４実施形態）
図１３は、本発明の第４実施形態に係る組織試料分析システムの構成例を示すブロック図である。
【０１７１】
図１３に示すように、組織試料分析システム２００Ａは、第１実施形態に係る組織試料分析装置１と、高精細画像読込部６と、統合制御部５と、を備える。統合制御部５は、組織試料分析装置１の制御部１００及び高精細画像読込部６と電気的に接続される。
【０１７２】
図１３に示す第４実施形態に係る組織試料分析システム２００Ａは、図１１に示す第３実施形態に係る組織試料分析システム２００に比較して、高精細画像取得装置２に代えて高精細画像読込部６を設けるとともに、試料移動部３を備えない以外は同一である。このため、第４実施形態に係る組織試料分析システム２００Ａと、第３実施形態に係る組織試料分析システム２００とで、同じ構成に同一符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。
【０１７３】
高精細画像読込部６は、図示しない高精細画像取得装置等で取得された、組織試料の高精細画像を読み込む機能を有する。高精細画像読込部６としては、公知の画像読込装置を用いることができる。なお、高精細画像取得装置等で取得される、組織試料の高精細画像は、第１実施形態に係る組織試料分析装置１で分析される組織試料Ｍと同一の組織試料Ｍから取得した高精細画像とする。
【０１７４】
＜作用＞
組織試料分析システム２００Ａの作用は、高精細画像取得装置２で高精細画像を取得することに代えて他の高精細画像取得装置等から高精細画像を読み込む作用がある一方で、試料移動部３により組織試料Ｍを移動させる作用がないこと以外は、組織試料分析システム２００の作用と同じである。このため、組織試料分析システム２００Ａの作用の説明を省略する。
【０１７５】
なお、組織試料分析システム２００Ａでは、第１実施形態に係る組織試料分析装置１に代えて、第２実施形態に係る組織試料分析装置を用いてもよい。
【０１７６】
（組織試料分析装置の効果）
上述の本発明の各実施形態に係る組織試料分析装置１は、組織試料Ｍを細胞レベルで定量化して画像化することができ、装置の小型化と低価格化、分析作業の簡便化、分析作業の高速化、組織試料Ｍの全領域の画像の高解像度化を図ることができる。
【０１７７】
組織試料分析装置１は、例えば机上で書類の内容をスキャナーで取り込む要領で、生体標本である組織試料Ｍに含まれる偏在する化学物質の分布情報等を瞬時に取得することができる。
【０１７８】
組織試料分析装置１は、分析にかかる時間が短いため、大型の組織試料Ｍの解析が容易に行えるだけではなく、大量の連続した組織試料の解析も可能となり、三次元の画像を構築することができる。
【０１７９】
従来の装置では、例えばマウスの脳の分析には約３０分間、ヒトの脳の分析には、約２０時間掛かっているが、本発明の実施形態では、組織試料Ｍの大きさに関係なく、１枚を数分間位で分析できる。１点の計測領域（画像データでは画素）の解像度を、数十ミクロンから数ミクロンレベルまで高め、木目の細かい定量的な画像データを得ることができる。そして、研究の目的に応じて、組織試料Ｍの各計測領域の測定値を簡単に抽出して統計処理ができる。
【０１８０】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る組織試料分析装置１は、生体の組織試料Ｍの測光情報を分析するための組織試料分析装置であって、組織試料Ｍに光を照射する光源部３０と、光源部３０と対向して配置されて、光源部３０との間で組織試料Ｍを挟んだ状態又は前記光源部との間に前記組織試料を挟まずに配置した状態で、組織試料Ｍからの光を受ける平板状の受光部３１と、を備える。
【０１８１】
これにより、組織試料Ｍは、光源部と受光部の間に挟んだ状態又は前記光源部との間に前記組織試料を挟まずに配置した状態になるため、組織試料の全体の蛍光物質の分布を一度に短時間で取得できる。このように、組織試料の経時変化による劣化を防ぐことができ、実験の作業者の手技のバラツキがでない。また、組織試料は、光源部と受光部の間に挟んで配置するため、組織試料の平坦度が悪くても、組織試料を平坦にして測光することができる。
【０１８２】
これらのことから、組織試料分析装置の小型化を図ることができ、組織試料の分析作業の高速化を図ることができ、しかも組織試料に偏在する化学物質を定量化して画像化することが可能になる。
【０１８３】
組織試料分析装置１では、組織試料には蛍光物質が添加され、光源部と組織試料の間には、蛍光物質を光らせる波長の光を通すバンドパスフィルタが配置され、組織試料と受光部の間には、組織試料の蛍光物質からの蛍光を透過させる吸収フィルタが配置されている。
【０１８４】
これにより、バンドパスフィルタは、組織試料に添加された蛍光物質を蛍光させる波長の光だけを組織試料に与えて、組織試料の蛍光物質が発する蛍光は、吸収フィルタを透過して、その他の励起光の漏れ光等は、吸収フィルタにより遮断されるため、蛍光のみを受光部に確実に受光させることができる。このため、組織試料に偏在する化学物質を定量化して画像化することが可能になる。
【０１８５】
組織試料分析装置１のうち、透過モードの測光系を有する第２実施形態に係る組織試料分析装置１は、組織試料Ｍには、試薬としての染色剤が添加されて使用される。これにより、例えば脂質等の免疫組織化学染色に不向きな組織試料Ｍについては、一般的な組織化学染色剤等で染色するため、受光部３１は、組織試料Ｍ内のターゲット物質の濃度の分布を、透過率の分布として測光することができる。
【０１８６】
組織試料分析装置１では、光源部３０は、複数の発光ダイオードを二次元に配列させることで構成され、受光部３１は、固体撮像素子を二次元的に配列させることで構成されている。これにより、光源部としては複数の発光ダイオードを二次元に配列させ、受光部としては固体撮像素子を二次元的に配列させるだけで済み、大型の顕微鏡やフォトマルチプライヤを用いる必要がないため、組織試料分析装置の大幅な小型化と低価格化を図れる。
【０１８７】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、各実施形態は一例であり、特許請求の範囲に記載される発明の範囲は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更できるものである。
【０１８８】
例えば、光源部３０は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を使用しているが、これに限らず、光源部３０の別の例としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を平板状に構成するようにしてもよい。この場合であっても、光源部としてはＥＬを平板状に構成して、受光部としては固体撮像素子を二次元的に配列させるだけで済み、大型の顕微鏡やフォトマルチプライヤを用いる必要がないため、組織試料分析装置の大幅な小型化と低価格化が図れる。
【０１８９】
図４において、発光部３０の上面３０Ａとバンドパスフィルタ４０の下面との間に、偏光フィルタを配置してもよい。
【０１９０】
なお、組織試料分析装置１では、光源部３０、受光部３１及び台座５５の１種以上に、これらを上下左右等に移動可能なスキャニングステージを取り付けてもよい。このようなスキャニングステージを取り付けると、測定範囲を広くすることができる。
【０１９１】
また、組織試料分析装置１では、光源部３０及び受光部３１が大きいと、組織試料分析部２０が大きくなったり、費用が増大したりするおそれがある。この場合は、光源部３０及び受光部３１のいずれか一方以上につき、面積を小さくするとともに、移動ステージに固定することにより、観察範囲を確保又は拡大するようにしてもよい。
【０１９２】
さらに、組織試料分析装置１では、光源部３０又は受光部３１と、組織試料Ｍ又はこの組織試料Ｍを含むプレパラートと、の接触による損傷を防止する保護機構を備えていてもよい。
【０１９３】
保護具としては、例えば、スペーサ、拘束具等が用いられる。ここで、スペーサとは、光源部３０又は受光部３１と、組織試料Ｍ又はこの組織試料Ｍを含むプレパラートと、の間に挟み込まれることにより、これらの直接接触及び破損を防止するものである。また、拘束具とは、光源部３０、受光部３１、組織試料Ｍ、及びこの組織試料Ｍを含むプレパラートの１種以上の部材の移動を制限する手段である。本発明では、上記保護具を用いると、光源部３０、受光部３１、バンドパスフィルタ４０、吸収フィルタ４１、組織試料Ｍ、及びこの組織試料Ｍを含むプレパラートの１種以上の部材間の距離、例えば、間隔ｃ、間隔ｄ、間隔ｅ、間隔ｆ等を上記数値範囲に代えて、任意に設定することができる。
【０１９４】
（組織試料分析システムの効果）
本発明に係る組織試料分析システムによれば、本発明に係る組織試料分析装置の効果に加え、組織試料中の化学物質について定量性に優れた定量画像と分解能の高い高精細画像を座標により紐付けし関連付けた二次元画像複合体による分析をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１９５】
１      組織試料分析装置
２      高精細画像取得装置
３      試料移動部
５      統合制御部
６      高精細画像読込部
１０    制御装置
１１    表示部
１２    制御本体部
１３    画像構成部
１４    データ演算部
１５    記憶部
２０    組織試料分析部
２１    筐体
３０    光源部
３１    受光部
４０    バンドパスフィルタ
４１    吸収フィルタ
Ｍ      組織試料
１００    制御部
２００    組織試料分析システム
３００    二次元定量画像
３１０    二次元定量画像本体
３１１    測光値ＲＳの低い部分
３１２    測光値ＲＳの高い部分
３５０    二次元定量画像領域
４００    高精細画像
４１０    高精細画像本体
４１１    蛍光量の少ない部分
４１２    蛍光量の多い部分
５００    二次元画像複合体
【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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