(57)【要約】【課題】時系列に取得される蛍光量のデータから現蛍光量がいかなる段階にあるかを判断し、次処理の時期予測を可能にする蛍光検出装置を提供すること。【解決手段】生体２を観察した第１画像と、前記第１画像と同視野内で蛍光観察した第２画像とを時系列的に取得する撮像部８と、前記第２画像から蛍光閾値輝度を設定し、当該閾値輝度未満の蛍光を発現している蛍光画像から蛍光発現量を計測する画像処理装置１０と、前記蛍光発現量を時系列的に記憶する記憶装置１４と、前記蛍光発現量の時系列計測データに基づき、過去の蛍光発現量計測データの中から当該時系列計測データに最もフィッティングする蛍光発現量計測データを参照する画像解析装置１５と、前記最もフィッティングする蛍光発現量計測データと前記時系列計測データとを重ねて表示する表示装置１１と、を有することを特徴とする蛍光検出装置１。【選択図】図１
2009175101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体を顕微鏡観察した第１画像と、前記第１画像と同視野内で蛍光観察した第２画像とを時系列的に取得する撮像部と、
前記第２画像から蛍光の閾値輝度を設定し、当該閾値輝度未満の蛍光を発現している蛍光画像から蛍光発現量を計測する画像処理装置と、
前記蛍光発現量を時系列的に記憶する記憶装置と、
計測開始時点からの前記蛍光発現量の時系列計測データに基づき、前記記憶手段に記憶された過去の蛍光発現量計測データの中から当該時系列計測データに最もフィッティングする蛍光発現量計測データを参照する画像解析装置と、
前記最も近い蛍光発現量計測データと前記時系列計測データとを重ねて表示する表示装置と、
を有することを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項２】
前記画像解析装置は、前記最もフィッティングする蛍光発現量計測データに基づき、前記計測開始時点から所望の蛍光が発現する時間を算出し前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載の蛍光検出装置。
【請求項３】
前記記憶装置は、前記蛍光発現量の計測実験条件を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本からの蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光タンパク質を発現している、または蛍光物質で染色されている細胞の明視野画像（例えば、位相差画像、或いは微分干渉画像）と蛍光画像とを時系列で取得し、かつユーザが設定した閾値で取得した画像を処理し、測定対象領域（例えば正常にタンパク質を発現している領域）と、非測定対象領域（例えば異常にタンパク質を発現している領域）とを抽出して、測定対象領域のみの蛍光量を計測する蛍光検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１１０９３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の蛍光検出装置では、計測中の蛍光量を測定することは出来るものの、現在得られている蛍光量の計測値から、時系列的に蛍光量が推移する状態のうち、現在の状態がいかなる段階にあるか等を判断したり、次の処理を行うための時期を事前に予測する等を行うにはユーザが過去のデータを調べグラフ化する等の煩雑な処理を別途行う必要がある。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、時系列に取得される蛍光量の初期データから標本の発する現在の蛍光量が蛍光量の時間推移のうちでいかなる段階にあるか等を判断したり、次の処理を行うための時期を事前に予測する等を行うことを可能にする蛍光検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、生体を顕微鏡観察した第１画像と、前記第１画像と同視野内で蛍光観察した第２画像とを時系列的に取得する撮像部と、前記第２画像から蛍光の閾値輝度を設定し、当該閾値輝度未満の蛍光を発現している蛍光画像から蛍光発現量を計測する画像処理装置と、前記蛍光発現量を時系列的に記憶する記憶装置と、計測開始時点からの前記蛍光発現量の時系列計測データに基づき、前記記憶手段に記憶された過去の蛍光発現量計測データの中から当該時系列計測データに最もフィッティングする蛍光発現量計測データを参照する画像解析装置と、前記最もフィッティングする蛍光発現量計測データと前記時系列計測データとを重ねて表示する表示装置と、を有することを特徴とする蛍光検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、時系列に取得される蛍光量の初期データから標本の発する現在の蛍光量が蛍光量の時間推移のうちでいかなる段階にあるか等を判断したり、次の処理を行うための時期を事前に予測する等を行うことを可能にする蛍光検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態にかかる蛍光検出装置について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【０００８】
図１は、実施の形態にかかる蛍光検出装置の概略構成を示す。図１において、細胞が入れられたウェルプレート等の標本２が面内に移動可能なステージ３上に載置されている。標本２の上方（紙面上方）には、標本２の位相差画像を取得するための透過照明光学系４が配置されている。透過照明光学系４で照明されて標本２から射出した光は、標本２の下方（紙面下方）に配置された対物レンズ５で集光され、位相差フィルタ１３を介してフィルタターレット６に入射、透過した後、結像レンズ７でＣＣＤ等の撮像装置８に結像される。なお、このとき、フィルタターレット６に配置されている後述する蛍光キューブ６ａ等は光軸中から外されている。
【０００９】
結像された標本２の位相差像は撮像装置８で撮像され制御装置９の画像処理装置１０で処理され標本２の位相差画像としてメモリ１４に記憶されると共に、制御装置９に接続された表示装置１１に表示される。なお、制御装置９はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などが使用され、表示装置１１にはＰＣのモニタなどが使用される。
【００１０】
標本２の位相差画像を取得した後、標本２への照明光を蛍光観察用の励起照明光学系１２に切換えるために不図示のシャッタ等が開放される。このとき透過照明光学系４からの照明光は、内蔵された不図示のシャッタ等により照明光が遮断され標本２に照射されることがないように制御装置９で制御される。また、位相差フィルタ１３も光軸外に移動される。
【００１１】
励起照明光学系１２は、波長の異なる複数の光源１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有し、光源１２ａ〜１２ｃより射出した光は、ダイクロイックミラー１２ｄやハーフミラー１２ｅ、ミラー１２ｆで反射、透過されフィルタターレット６に入射する。なお、光源１２ａ〜１２ｃにはレーザやＬＥＤ等の光源が用いられる。
【００１２】
蛍光観察時、フィルタターレット６には所定の波長を反射するダイクロイックミラー６ｄと所定の蛍光を透過するエミッションフィルタ６ｅを内蔵する蛍光キューブ６ａが光軸に挿入されている。
【００１３】
励起照明光学系１２からの励起光は、蛍光キューブ６ａ中のダイクロイックミラー６ｄで対物レンズ５方向に反射され、対物レンズ５で標本２に集光される。標本２で発現した蛍光は、対物レンズ２で集光されて蛍光キューブ６ａに入射し、蛍光キューブ６ａ内のダイクロイックミラー６ｄとエミッションフィルタ６ｅを透過して結像レンズ７で撮像装置８に結像される。結像された標本２の蛍光像は撮像装置８で撮像され制御装置９の画像処理装置１０で処理され標本２の蛍光画像としてメモリ１４に記憶されると共に、制御装置９に接続された表示装置１１に表示される。
【００１４】
また、画像処理装置１０は、取得された位相差画像（以後、標本画像とも記す）と蛍光画像とを用いて正常な蛍光を発現している部位を抽出し、抽出された領域の蛍光画像から蛍光発現量を計測しメモリ１４に記憶すると共に制御装置９に接続された表示装置１１に表示する。また、メモリ１４には、標本の種類、蛍光色素の種類、ターゲットとする蛍光タンパク質の種類、蛍光の計測時間間隔などの各種実験条件や、これら各種実験条件に基づく過去の時系列的な蛍光発現量計測データ等が記憶されている。このようにして、蛍光検出装置１が構成されている。
【００１５】
次に、実施の形態にかかる蛍光検出装置１による蛍光タンパク質発現量の時系列データ取得と過去の時系列データの比較参照について図２を参照しつつ説明する。
【００１６】
図２は、実施の形態にかかる蛍光検出装置１における解析処理フローを示す。図３は、計測データの表示例を示し、（ａ）は現計測データのプロットを、（ｂ）は現計測データと過去の計測データを重ねて表示した例をそれぞれ示す。
【００１７】
（ステップＳ１）位相差、蛍光、画像取得
上述の蛍光検出装置１の動作説明に従って撮像装置８、画像処理装置１０により位相差画像、蛍光画像を取得しメモリ１４に各種実験条件、計測時間と共に保存する。なお、透過照明による標本画像と励起光照明による蛍光画像の取得は、標本２の細胞移動が無視できる程度の時間間隔で連続的に実行され、標本画像と蛍光画像とはいずれが先に取得されても良い。
【００１８】
（ステップＳ２）画像処理
取得した標本画像と蛍光画像とを用いて画像処理装置１０が所定の処理を行い測定対象とする蛍光タンパク質の発現領域を抽出し、蛍光発現量を計測する。
【００１９】
例えば、測定対象とする蛍光発現を示した細胞は、蛍光タンパク質の発現量が過度でなく、発現が特定の部位に存在すると言う特徴を有する。そのため、測定対象とする蛍光タンパク質の発現量の測定は、蛍光輝度値と空間配置と言う少なくとも二つの情報を用いて抽出することでより精度が向上する。蛍光タンパク質の発現量が過度になると蛍光画像の輝度値が大きくなるため、この特性を生かし輝度値が予め設定した輝度閾値を超えた細胞を抽出対象から除外することで測定対象とする蛍光発現量を計測することが可能になる。
【００２０】
また、測定対象とする蛍光タンパク質は特定の部位に存在するため、細胞内で占める面積が決まっている。ある倍率で細胞を観察した場合、核の典型的な面積、細胞質の典型的な面積が存在しているため、目標としているタンパク質が発現すべき部位の面積から著しく外れる部位を除外することで測定対象とする蛍光量に信頼度を与えることができる。目標としているタンパク質が発現する部位のみを抽出するため、細胞の形状や構造などの詳細な空間情報を得る必要は無く、一つの視野内に多数の細胞を含む場合の計測が可能になる。また、多数の細胞を一つの観察視野内に入れられるため、一つの画面から画像解析を繰返し行い、計測された蛍光発現量の再評価を繰返し行うことが可能になる。
【００２１】
このような画像解析、蛍光発現量計測方法は、本願出願人による特許出願（特願２００７−１１２１７７号）に詳細に説明されおり、本願では詳細な説明を省略する。
【００２２】
（ステップＳ３）計測データの追加
ステップＳ２で計測された蛍光発現量の計測結果を、蛍光タンパク質発現量の時系列データへ追加しメモリ１４に保存する。図３（ａ）は、ｔ１からｔ４までの蛍光タンパク質発現量を時系列に計測し記憶装置１４に保存すると共に、表示装置１１に時系列に表示した状態を示している。
【００２３】
この状態では、蛍光タンパク質発現量が時系列的にプロット表示されるのみであり、これから以後の変化を推定することや、所望のイベントがいつ頃発現するかなどを予測することは困難である。
【００２４】
（ステップＳ４）過去時系列データとの比較
ここで、画像解析装置１５はメモリ１４に記憶されている同じ実験に基づく過去の蛍光タンパク質発現量の時系列データと、現在得られている蛍光タンパク質発現量の時系列データｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とを公知のフィッティング法を用いて比較参照し、最もフィッティングする過去の蛍光タンパク質発現量の時系列データＢを図３（ｂ）に示すように、現計測データと重ねて表示装置１１に表示する。
【００２５】
最もフィッティングする過去の蛍光タンパク質発現量の時系列データＢを参照して、以後の蛍光タンパク質発現量の経過を予測することが可能になる。また、同じ実験に基づく過去の蛍光タンパク質発現量の時系列データＢを参照することで、所望のイベントがいつ頃発現するか等を予測することが可能になると共に、イベントに対する色々な実験準備を前もってすることが出来る。
【００２６】
（ステップＳ５）画像の取得数判定
所定の時間間隔で必要量の画像（位相差、蛍光）画像を取得したか否かを判定し、ＮＯであればステップＳ１にジャンプしＳ１からＳ５までを繰り返す。ＹＥＳであれば、ステップＳ６を実行する。
【００２７】
（ステップＳ６）現時系列データの登録
必要な数の時系列データが取得されたので、新たな蛍光タンパク質発現量の時系列データとして、各種条件と共にメモリ１４に保存する。
【００２８】
このように、蛍光検出装置１は、取得した蛍光タンパク質発現量の時系列データをメモリ１４に保存し、保存した時系列データを適時比較参照することが出来る。
【００２９】
以上述べたように、実施の形態にかかる蛍光検出装置１によれば、蛍光タンパク質発現量の時系列データのうち初期の段階（例えば、ｔ１〜ｔ４）と、同じ実験に基づく過去の蛍光タンパク質発現量の時系列データとを公知のフィッティング法を用いて比較参照し、現時系列データに最もフィッティングする時系列データとを重ねて表示装置１１に表示することで、今回の実験（実験Ａ）が過去の実験Ｂを再現できているか否かをユーザが判定することが出来る。
【００３０】
また、実験Ａが実験Ｂを再現できていることから、実験Ｂで発現したイベントの時間ｔＡを算出し、表示装置１１上に表示することができる。ここで、イベントとは、例えば蛍光タンパク質発現量が最も多くなる時期（細胞分裂が活性化するとき等）、或いは細胞の培地を交換する時期などである。
【００３１】
また、実験Ａの初期時系列データ（例えば、ｔ１〜ｔ４）が同じ実験の時系列データとフィッティングしない場合、ユーザが時刻ｔ４の計測データを取得した時点で実験Ａが失敗しているという判断をすることが出来る。これにより、ユーザは早い時期に実験の良否の判断が出来、再度の実験のスタートを早め、実験、研究の迅速化を促進することが出来る。
【００３２】
また、各種実験条件と共に蛍光タンパク質発現量の時系列データをメモリ１４に保存しておくことで、多くの実験データを一元的に管理、参照することが可能になり、実験、研究の効率化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態にかかる蛍光検出装置の概略構成を示す。
【図２】実施の形態にかかる蛍光検出装置における解析処理フローを示す。
【図３】計測データの表示例を示し、（ａ）は現計測データのプロットを、（ｂ）は現計測データと過去の計測データを重ねて表示した例をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００３４】
１    蛍光検出装置
２    標本
３    ステージ
４    透過照明光学系
５    対物レンズ
６    フィルタターレット
７    結像レンズ
８    撮像装置
９    制御装置（ＰＣ）
１０  画像処理装置
１１  モニタ
１２  励起照明光学系
１３  位相差フィルタ
１４  メモリ
１５  画像解析装置
【図１】
2009175101.tif 000003
【図２】
2009175101.tif 000004
【図３】
2009175101.tif 000005