JPWO2015004917A1 - Observation method, cell sheet manufacturing method, cell sheet manufacturing apparatus, and cell sheet observation apparatus - Google Patents

Observation method, cell sheet manufacturing method, cell sheet manufacturing apparatus, and cell sheet observation apparatus Download PDF

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Abstract

観察方法であって、観察対象を観察する第1観察段階と、第1観察段階により得られた情報に基づいて、観察対象を観察する第2観察段階とを含み、第1観察段階は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する段階を有し、第2観察段階は、第1観察段階で検出された細胞の状態に基づいて、細胞を観察するか否かを判断する段階を有する。上記観察方法において、第1観察段階は、観察領域に含まれる細胞が所定の状態であるか否かを判定する段階を有し、第2観察段階は、所定の状態であると判定された細胞の個数または観察領域内の細胞の個数に対する割合に基づいて、観察領域の観察をするか否かを判断する段階を有してもよい。An observation method, which includes a first observation stage for observing an observation object, and a second observation stage for observing the observation object based on information obtained by the first observation stage. The step of detecting a state of a cell included in the region has a step of determining whether to observe the cell based on the state of the cell detected in the first observation step. In the observation method, the first observation stage includes a step of determining whether or not the cells included in the observation region are in a predetermined state, and the second observation stage is a cell determined to be in the predetermined state. Or determining whether or not to observe the observation region based on the number of cells or the ratio to the number of cells in the observation region.

Description

本発明は、観察方法、観察装置、細胞シート製造方法および細胞シート製造装置に関する。   The present invention relates to an observation method, an observation apparatus, a cell sheet manufacturing method, and a cell sheet manufacturing apparatus.

細胞等の生体を損傷することなく高精度に観察する方法のひとつとして、観察対象において発生するCARS光(コヒーレントアンチストークスラマン散乱光)を検出して観察画像を生成する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開2005−062155号公報
One of the methods for observing a living body such as a cell with high accuracy without damaging the living body such as a cell is a method for generating an observation image by detecting CARS light (coherent anti-Stokes Raman scattering light) generated in an observation target (for example, a patent) Reference 1).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-062155

CARS光は、励起光が集光された狭い領域において発生する。このため、CARS観察は高分解能になるうえに、組成(脂質あるいは蛋白)選択性がある。しかし、非線形過程を利用した観察方法であるために信号光が弱く、高い分解能と引き換えに、単位時間当たりに観察できる面積が狭く、観察に時間がかかる。   CARS light is generated in a narrow region where excitation light is collected. For this reason, CARS observation has high resolution and composition (lipid or protein) selectivity. However, since it is an observation method using a non-linear process, the signal light is weak, and in exchange for high resolution, the area that can be observed per unit time is narrow, and observation takes time.

本発明の第一態様においては、観察対象を観察する第1観察段階と、第1観察段階により得られた情報に基づいて、観察対象を観察する第2観察段階とを含み、第1観察段階は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する段階を有し、第2観察段階は、第1観察段階で検出された細胞の状態に基づいて、細胞を観察するか否かを判断する段階を有する観察方法が提供される。   In the first aspect of the present invention, the first observation stage includes a first observation stage for observing the observation object and a second observation stage for observing the observation object based on the information obtained by the first observation stage. Includes a step of detecting a state of a cell included in the observation region, and the second observation step is a step of determining whether to observe the cell based on the state of the cell detected in the first observation step. An observation method is provided.

本発明の第二態様においては、観察対象を観察する第1観察段階と、第1観察段階により得られた情報に基づいて、観察対象を観察する第2観察段階とを含み、第1観察段階は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する段階を有し、第2観察段階は、第1観察段階で検出された細胞の状態に基づいて、観察した観察対象の画像データを処理するか否かを判断する段階を有する観察方法が提供される。   In the second aspect of the present invention, the first observation stage includes a first observation stage for observing the observation object, and a second observation stage for observing the observation object based on information obtained by the first observation stage. Has a step of detecting the state of the cells included in the observation region, and the second observation step processes the image data of the observed observation object based on the state of the cells detected in the first observation step. An observation method is provided that includes a step of determining whether or not.

本発明の第三態様においては、細胞を単離して細胞株を用意する用意段階と、細胞株を細胞シートに培養する培養段階と、上記観察方法により細胞を観察する観察段階とを備える細胞シート製造方法が提供される。   In a third aspect of the present invention, a cell sheet comprising a preparation stage for isolating cells and preparing a cell line, a culture stage for culturing the cell line on a cell sheet, and an observation stage for observing the cells by the above observation method A manufacturing method is provided.

本発明の第四態様においては、細胞を単離して細胞株を用意する用意部と、細胞株を細胞シートに培養する培養部と、上記観察方法により細胞を観察する観察部とを備える細胞シート製造装置が提供される。   In the fourth aspect of the present invention, a cell sheet comprising: a preparation unit for isolating cells and preparing a cell line; a culture unit for culturing the cell line on a cell sheet; and an observation unit for observing the cells by the observation method. A manufacturing apparatus is provided.

本発明の第五態様においては、観察対象を観察する第1観察部と、第1観察部により得られた情報に基づいて、観察対象を観察する第2観察部とを備え、第1観察部は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する検出部を有し、第2観察部は、検出部で検出された細胞の状態に基づいて、細胞を観察するか否かを判断する判断部を有する観察装置が提供される。   In the fifth aspect of the present invention, the first observation unit includes a first observation unit that observes the observation target, and a second observation unit that observes the observation target based on the information obtained by the first observation unit. Has a detection unit for detecting the state of the cells included in the observation region, and the second observation unit determines whether to observe the cells based on the state of the cells detected by the detection unit An observation device is provided.

本発明の第六態様においては、観察対象を観察する第1観察部と、第1観察部により得られた情報に基づいて、観察対象を観察する第2観察部とを備え、第1観察部は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する検出部を有し、第2観察部は、第1観察部で検出された細胞の状態に基づいて、観察した観察対象の画像データを処理するか否かを判断する判断部を有する観察装置が提供される。   In the sixth aspect of the present invention, the first observation unit includes a first observation unit that observes the observation target, and a second observation unit that observes the observation target based on information obtained by the first observation unit. Has a detection unit for detecting the state of the cells included in the observation region, and the second observation unit processes the image data of the observed observation object based on the state of the cells detected by the first observation unit. An observation apparatus having a determination unit for determining whether or not is provided.

上記の発明の概要は、本発明の必要な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。   The above summary of the present invention does not enumerate all necessary features of the present invention. Sub-combinations of these feature groups can also be an invention.

レーザ顕微鏡101の構造を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the structure of a laser microscope 101. FIG. レーザ顕微鏡101の制御系のブロック図である。2 is a block diagram of a control system of the laser microscope 101. FIG. レーザ顕微鏡101を用いた観察手順を示す流れ図である。3 is a flowchart showing an observation procedure using a laser microscope 101. 微分干渉光の検出による観察画像を示す図である。It is a figure which shows the observation image by the detection of differential interference light. 第二検出系150による検出領域の決定過程を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a process of determining a detection area by a second detection system 150. CARS光の検出による生細胞の観察画像を示す図である。It is a figure which shows the observation image of the living cell by the detection of CARS light. CARS光の検出による死細胞の観察画像を示す図である。It is a figure which shows the observation image of the dead cell by the detection of CARS light. レーザ顕微鏡102の構造を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing a structure of a laser microscope 102. FIG.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、下記の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、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。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、レーザ顕微鏡101の構造を示す模式図である。レーザ顕微鏡101は、ステージ110、レーザ装置120、光学系130、第一検出系140、第二検出系150、制御系160および走査系180を備える。レーザ顕微鏡101は、微分干渉光による観察と、CARS光検出による観察との両方に用いることができる。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the laser microscope 101. The laser microscope 101 includes a stage 110, a laser device 120, an optical system 130, a first detection system 140, a second detection system 150, a control system 160, and a scanning system 180. The laser microscope 101 can be used for both observation using differential interference light and observation using CARS light detection.

ステージ110は、レーザ顕微鏡101により観察されるサンプル112を支持する。ステージ110に支持されたサンプル112に対しては、一方の面(図示の例では図中下面)から照射光としてのレーザ光が照射される。また、ステージ110に対して、レーザ光が照射される側とは反対の側から線形光学現象により射出された射出光、または、非線形光学現象により射出された射出光を検出して観察画像が形成される。本実施例では、線形光学現象により射出された射出光として微分干渉光を用い、非線形光学現象により射出された射出光としてCARS光を用いる。   The stage 110 supports the sample 112 observed by the laser microscope 101. The sample 112 supported by the stage 110 is irradiated with laser light as irradiation light from one surface (the lower surface in the drawing in the drawing). In addition, an observation image is formed by detecting the exit light emitted by the linear optical phenomenon or the emergent light emitted by the nonlinear optical phenomenon from the side opposite to the side irradiated with the laser light with respect to the stage 110. Is done. In the present embodiment, differential interference light is used as the emitted light emitted by the linear optical phenomenon, and CARS light is used as the emitted light emitted by the nonlinear optical phenomenon.

レーザ装置120は、複数のレーザ光源122、124、126と、コンバイナ128とを有する。レーザ光源122、124、126は、互いに異なる波長λd、λ、λを有するレーザ光を個別に発生する。本実施例においては、ひとつのレーザ光源122が発生する波長λのレーザ光が、微分干渉光の検出による観察に、照明光として用いられる。The laser device 120 includes a plurality of laser light sources 122, 124, 126 and a combiner 128. The laser light source 122, 124, 126 generates separately a laser beam having different wavelengths lambda d, lambda P, the lambda S together. In the present embodiment, a laser beam having a wavelength lambda d of one laser light source 122 is generated, the observation by detection of differential interference light is used as illumination light.

また、他のレーザ光源124、126は、CARS光検出による観察に用いられるパルスレーザを発生する。レーザ光源124、126が発生するパルスレーザは、波長λ、λを有する。レーザ光源124、126としては、例えば、モードロックピコ秒Nd:YVOレーザ、モードロックピコ秒イットリビウムレーザー等を用いることができる。なお、レーザ光源124、126の一方を、他方のレーザ光源124、126が発生したパルスレーザの波長を変換する光パラメトリック発振器に置き換えてもよい。The other laser light sources 124 and 126 generate pulse lasers used for observation by CARS light detection. The pulse lasers generated by the laser light sources 124 and 126 have wavelengths λ P and λ S. As the laser light sources 124 and 126, for example, a mode-locked picosecond Nd: YVO 4 laser, a mode-locked picosecond yttrium laser, or the like can be used. One of the laser light sources 124 and 126 may be replaced with an optical parametric oscillator that converts the wavelength of the pulse laser generated by the other laser light sources 124 and 126.

レーザ光源124、126により発生した2波長のピコ秒パルスのうち、短い方の波長λを有するパルスレーザは、CARS光観察におけるポンプ光として利用される。また、レーザ光源124、126の発生するピコ秒パルスのうち、長い方の波長λ有するパルスレーザは、CARS光観察におけるストークス光として利用される。Of the two-wavelength picosecond pulses generated by the laser light sources 124 and 126, the pulse laser having the shorter wavelength λ P is used as pump light in CARS light observation. Of the picosecond pulses generated by the laser light sources 124 and 126, the pulse laser having the longer wavelength λ S is used as Stokes light in CARS light observation.

レーザ光源122、124、126から射出されたレーザ光は、それぞれ、偏光板121、123を通してコンバイナ128に入射される。ポンプ光、ストークス光の偏光板121と、照明光の偏光板123は、互いに45度ずれた偏光面を有する。これにより、ポンプ光、ストークス光および照明光は、互いに45°ずれた偏光面C、Dを有する直線偏光となる。また、レーザ光源126の偏光板123は、微分干渉光による観察をする場合のポラライザとしても使用される。   Laser beams emitted from the laser light sources 122, 124, and 126 are incident on the combiner 128 through the polarizing plates 121 and 123, respectively. The polarizing plate 121 for pump light and Stokes light and the polarizing plate 123 for illumination light have polarization planes shifted by 45 degrees from each other. As a result, the pump light, Stokes light, and illumination light become linearly polarized light having polarization planes C and D that are shifted from each other by 45 °. Further, the polarizing plate 123 of the laser light source 126 is also used as a polarizer in the case of performing observation with differential interference light.

なお、偏光面Cと偏光面Dの向きは、反射鏡192、ガルバノスキャナ182等の反射鏡に対してどちらをP偏光またはS偏光としても良い。また、CARS光の検出感度を優先するのならば、偏光面Cがこれらに対してP偏光またはS偏光として入射するのが良い。   Note that the direction of the polarization plane C and the polarization plane D may be either P-polarized light or S-polarized light with respect to the reflecting mirrors such as the reflecting mirror 192 and the galvano scanner 182. If priority is given to the detection sensitivity of CARS light, the polarization plane C is preferably incident on these as P-polarized light or S-polarized light.

コンバイナ128は、複数のレーザ光源122、124、126が発生したレーザ光を統合して単一の光路上に照射光として射出する。これにより、ポンプ光とストークス光とを併せた照射光をサンプル112に照射してCARS光を発生させることができる。尚、コンバイナ128においては、CARS光観察に用いるポンプ光およびストークス光と微分干渉光観察に用いる照明光の偏光度を維持できるダイクロイックミラーを用いることが好ましい。   The combiner 128 integrates the laser beams generated by the plurality of laser light sources 122, 124, and 126 and emits them as irradiation light on a single optical path. Thereby, the irradiation light which combined pump light and Stokes light can be irradiated to the sample 112, and CARS light can be generated. In the combiner 128, it is preferable to use a dichroic mirror that can maintain the degree of polarization of the pump light and Stokes light used for CARS light observation and illumination light used for differential interference light observation.

なお、レーザ装置120には、レーザ光源122、124が発生するポンプ光とストークス光とを同期させる目的で遅延光路を設けてもよい。遅延光路は、互いの間隔を変更できる複数の反射鏡により形成できる。また、レーザ装置120においては、フォトニック結晶ファイバを用いてストークス光を広帯域化してもよい。   The laser device 120 may be provided with a delay optical path for the purpose of synchronizing the pump light generated by the laser light sources 122 and 124 and the Stokes light. The delay optical path can be formed by a plurality of reflecting mirrors whose intervals can be changed. In the laser device 120, the Stokes light may be broadened using a photonic crystal fiber.

レーザ顕微鏡101において、走査系180は、ガルバノスキャナ182およびスキャンレンズ184を有する。ガルバノスキャナ182は、互いに向きが異なる2軸の周りを揺動する反射鏡を備え、入射した照射光の光路を、光軸と交差する方向に二次元的に変位させる。スキャンレンズ184は、ガルバノスキャナ182から射出された照射光を、予め定められた一次像面186上に合焦させる。これにより、レーザ装置120から射出された照射光でサンプル112の観察領域を走査させ、予め定められた広さを有する観察領域に照射光を照射できる。   In the laser microscope 101, the scanning system 180 includes a galvano scanner 182 and a scan lens 184. The galvano scanner 182 includes a reflecting mirror that swings around two axes whose directions are different from each other, and two-dimensionally displaces the optical path of incident irradiation light in a direction intersecting the optical axis. The scan lens 184 focuses the irradiation light emitted from the galvano scanner 182 on a predetermined primary image plane 186. Thereby, the observation region of the sample 112 is scanned with the irradiation light emitted from the laser device 120, and the irradiation region can be irradiated with the irradiation region having a predetermined area.

光学系130は、ステージ110に対してレーザ装置120側に配された一対の第一対物レンズ132、134と、ステージ110に対して対物レンズ132、134と反対側に配されたコンデンサレンズ136とを有する。対物レンズ132、134は、サンプル112に向かって照射される照射光を、サンプル112における観察領域内で合焦させる。   The optical system 130 includes a pair of first objective lenses 132 and 134 disposed on the laser device 120 side with respect to the stage 110, and a condenser lens 136 disposed on the opposite side of the objective lens 132 and 134 with respect to the stage 110. Have The objective lenses 132 and 134 focus the irradiation light irradiated toward the sample 112 within the observation region in the sample 112.

光学系130の入射端側において、レーザ装置120と対物レンズ132との間の照射光の光路上には、反射鏡192が配される。反射鏡192は、照射光の光路を折り曲げて、レーザ顕微鏡101の構造物が過剰に高くなることを防止する。   On the incident end side of the optical system 130, a reflecting mirror 192 is disposed on the optical path of the irradiation light between the laser device 120 and the objective lens 132. The reflecting mirror 192 bends the optical path of the irradiation light to prevent the structure of the laser microscope 101 from becoming excessively high.

反射鏡192としては、全反射プリズムではなく、入射光を表面で反射させる金属鏡を用いてもよい。これにより、反射鏡192は、偏光方向により位相差が生じることを緩和できる。   As the reflecting mirror 192, a metal mirror that reflects incident light on the surface may be used instead of the total reflection prism. Thereby, the reflecting mirror 192 can alleviate the occurrence of a phase difference depending on the polarization direction.

また、光学系130は、照射光の光路上において、ステージ110に支持されたサンプル112を挟んで配された一対の複屈折プリズム172、174を有する。照射光の伝播方向についてサンプル112の上流側に配される一方の複屈折プリズム172は、一対の対物レンズ132、134の間に配される。サンプル112に対して下流側に配される他方の複屈折プリズム174は、サンプル112と共にコンデンサレンズ136を挟むように配される。   The optical system 130 includes a pair of birefringent prisms 172 and 174 disposed on the optical path of the irradiation light with the sample 112 supported by the stage 110 interposed therebetween. One birefringent prism 172 disposed upstream of the sample 112 in the propagation direction of the irradiation light is disposed between the pair of objective lenses 132 and 134. The other birefringent prism 174 disposed on the downstream side with respect to the sample 112 is disposed so as to sandwich the condenser lens 136 together with the sample 112.

上流側の複屈折プリズム172は、サンプル112に向かって照射する照射光を、互いに偏光が直交する一対の光束に分離する。分離された一対の光束は空間的に僅かに異なる位置を平行に伝播して、サンプル112において非常に近い、しかしながら異なる位置を透過する。サンプル112における一対の偏光の間隔はシャー量と呼ばれ、例えば0.2μm程度である。   The upstream birefringent prism 172 separates the irradiation light irradiated toward the sample 112 into a pair of light beams whose polarizations are orthogonal to each other. The separated pair of light beams propagate in parallel in slightly spatially different positions and pass through the sample 112 very close, but different positions. The distance between the pair of polarized light in the sample 112 is called a shear amount, and is about 0.2 μm, for example.

なお、複屈折プリズム172、174としては、入射した直線偏光を、開き角を持って非平行に取り出すことができるウォラトンプリズムを使用できる。更に、分割した2つの偏光の焦点をプリズムの外側に有するノマルスキスリズムを好ましく使用できる。   As the birefringent prisms 172 and 174, a Woraton prism capable of taking out incident linearly polarized light with an opening angle in a non-parallel manner can be used. Furthermore, a nomarski rhythm having the focal point of two divided polarized lights outside the prism can be preferably used.

サンプル112において互いに異なる位置を透過した一対の偏光は、サンプル112に対して下流側の複屈折プリズム174においてひとつの光ビームに結合される。しかしながら、サンプル112を異なる位置で透過しているので、結合される偏光は互いに異なる光路長を伝播している。このため、一対の偏光には位相差が生じ、結合された光ビームの強度を変化させる。こうして、サンプル112の光学特性の分布を反映した微分干渉光を検出して画像化することにより、サンプル112の形状をよく反映した観察画像が得られる。   A pair of polarized lights that have passed through different positions in the sample 112 are combined into one light beam in the birefringent prism 174 downstream of the sample 112. However, since the sample 112 is transmitted through different positions, the combined polarized light propagates through different optical path lengths. For this reason, a phase difference is generated between the pair of polarized lights, and the intensity of the combined light beam is changed. In this way, an observation image that well reflects the shape of the sample 112 is obtained by detecting and imaging differential interference light that reflects the distribution of the optical characteristics of the sample 112.

なお、複屈折プリズム172、174は、専ら、微分干渉光の検出による観察で利用される。よって、レーザ顕微鏡101をCARS光の検出により観察する場合には、複屈折プリズム172、174を、照射光の光路から外してもよい。一方、複屈折プリズム172、174を光路に対して挿抜した場合には、光学系130の特性が変化してサンプル112における観察位置がずれてしまう場合がある。よって、微分干渉光の検出による観察と、CARS光の検出による観察との観察位置を高精度に一致させる場合は、複屈折プリズム172、174を装着したままCARS光検出による観察をしてもよい。   The birefringent prisms 172 and 174 are exclusively used for observation by detecting differential interference light. Therefore, when the laser microscope 101 is observed by detecting CARS light, the birefringent prisms 172 and 174 may be removed from the optical path of the irradiation light. On the other hand, when the birefringent prisms 172 and 174 are inserted into and removed from the optical path, the characteristics of the optical system 130 may change and the observation position on the sample 112 may be shifted. Therefore, when the observation positions of the observation by differential interference light and the observation by CARS light detection are made to coincide with each other with high accuracy, the observation by CARS light detection may be performed while the birefringent prisms 172 and 174 are attached. .

照射光の伝搬光路に沿って、複屈折プリズム174の下流側には、第一検出系140および第二検出系150が配される。第一検出系140は、サンプル112から射出された検出光のうち、微分干渉光の検出に用いられる。第二検出系150は、サンプル112から射出された検出光のうち、CARS光の検出に用いられる。   A first detection system 140 and a second detection system 150 are arranged on the downstream side of the birefringent prism 174 along the propagation optical path of the irradiation light. The first detection system 140 is used to detect differential interference light among the detection light emitted from the sample 112. The second detection system 150 is used to detect CARS light out of the detection light emitted from the sample 112.

第一検出系140は、偏光板176、集光レンズ142、リレーレンズ144および光電子増倍管146を有する。偏光板176は、微分干渉光による観察におけるアナライザとして用いられる。これにより、異なる光路を経由して入射した一対の偏光が干渉を生じ、照射光に対して透明なサンプル112の形状に応じた明暗を有する微分干渉光となる。   The first detection system 140 includes a polarizing plate 176, a condenser lens 142, a relay lens 144, and a photomultiplier tube 146. The polarizing plate 176 is used as an analyzer in observation using differential interference light. Thereby, a pair of polarized light incident through different optical paths causes interference, and becomes differential interference light having light and dark according to the shape of the sample 112 that is transparent to the irradiation light.

微分干渉光は、集光レンズ142およびリレーレンズ144により集光され、光電子増倍管146に効率よく検出され、観察画像が形成される。微分干渉光による観察は、位相差顕微鏡と異なり照明の開口数に制約がないので、光軸と垂直方向の解像力を顕微鏡対物レンズの限界まで発揮できる。また、微分干渉光により得られる観察画像は輪郭にハロが生じないので、高い解像度が得られる。   The differential interference light is condensed by the condensing lens 142 and the relay lens 144, and is efficiently detected by the photomultiplier tube 146 to form an observation image. Unlike the phase contrast microscope, observation with differential interference light has no restriction on the numerical aperture of the illumination, so that the resolution in the direction perpendicular to the optical axis can be exhibited to the limit of the microscope objective lens. In addition, since the observation image obtained by the differential interference light has no halo in the outline, high resolution can be obtained.

なお、第一検出系140の集光レンズ142とリレーレンズ144との間には、反射鏡194が配される。反射鏡194は、検出光の光路を折り曲げて、レーザ顕微鏡101の構造物が過剰に高くなることを防止する。   A reflecting mirror 194 is disposed between the condensing lens 142 and the relay lens 144 of the first detection system 140. The reflecting mirror 194 bends the optical path of the detection light to prevent the structure of the laser microscope 101 from becoming excessively high.

第二検出系150は、集光レンズ152、リレーレンズ154、光電子増倍管156およびダイクロイックミラー158を有する。ダイクロイックミラー158は、サンプル112から射出されたCARS光を、第一検出系140の偏光板176よりも上流側で分岐させ、集光レンズ152およびリレーレンズ154を通じて光電子増倍管156に導入する。よって、CARS光は、光量が低下することなく光電子増倍管156に受光される。   The second detection system 150 includes a condenser lens 152, a relay lens 154, a photomultiplier tube 156, and a dichroic mirror 158. The dichroic mirror 158 branches the CARS light emitted from the sample 112 on the upstream side of the polarizing plate 176 of the first detection system 140 and introduces it into the photomultiplier tube 156 through the condenser lens 152 and the relay lens 154. Therefore, the CARS light is received by the photomultiplier tube 156 without reducing the light amount.

なお、ダイクロイックミラー158は、CARS光を検出する場合に限って使用される。よって、微分干渉光を観察する場合に、ダイクロイックミラー158を検出光の光路から抜き取ってもよい。また、サンプル112から射出される検出光の、ダイクロイックミラー158に対する入射角は、45°よりも小さいことが好ましい。これにより、CARS光を効率よく抽出することができる。   The dichroic mirror 158 is used only when CARS light is detected. Therefore, when the differential interference light is observed, the dichroic mirror 158 may be extracted from the optical path of the detection light. The incident angle of the detection light emitted from the sample 112 with respect to the dichroic mirror 158 is preferably smaller than 45 °. Thereby, CARS light can be extracted efficiently.

制御系160は、制御部162、キーボード164、マウス166および表示部168を有する。制御部162は、汎用パーソナルコンピュータに後述する制御手順を実行させるプログラムを実装することにより形成できる。   The control system 160 includes a control unit 162, a keyboard 164, a mouse 166, and a display unit 168. The control unit 162 can be formed by mounting a program that causes a general-purpose personal computer to execute a control procedure described later.

キーボード164およびマウス166は、制御部162に接続され、制御部162にユーザの指示を入力する場合に操作される。表示部168は、キーボード164およびマウス166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、制御部162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。   The keyboard 164 and the mouse 166 are connected to the control unit 162 and operated when a user instruction is input to the control unit 162. The display unit 168 returns feedback to the user's operation using the keyboard 164 and the mouse 166, and displays the image or character string generated by the control unit 162 toward the user.

制御部162は、レーザ装置120、第一検出系140、第二検出系150および走査系180の各々に接続され、それぞれの動作を制御する。また、第一検出系140および第二検出系150の検出結果に基づいて、表示部168に表示する画像を生成する。また、制御部162は、第一検出系140および第二検出系150の検出結果に基づいて、サンプル112の状態を判定する。   The control unit 162 is connected to each of the laser device 120, the first detection system 140, the second detection system 150, and the scanning system 180 and controls each operation. Moreover, based on the detection results of the first detection system 140 and the second detection system 150, an image to be displayed on the display unit 168 is generated. In addition, the control unit 162 determines the state of the sample 112 based on the detection results of the first detection system 140 and the second detection system 150.

制御系160は、ユーザから受け付けた指示に応じて、レーザ顕微鏡101全体の動作を制御する。また、制御系160は、第一検出系140および第二検出系150の検出結果に基づいて観察画像を生成する。また、制御系160は、サンプル112の状態を反映した判定結果を示す文字列または符号を併せて出力してもよい。   The control system 160 controls the overall operation of the laser microscope 101 in accordance with instructions received from the user. Further, the control system 160 generates an observation image based on the detection results of the first detection system 140 and the second detection system 150. Further, the control system 160 may also output a character string or a code indicating a determination result reflecting the state of the sample 112.

上記のようなレーザ顕微鏡101においては、微分干渉光による観察をするための照明光と、CARS光の検出による観察をするためのポンプ光およびストークス光とが、互いに45°で交わる偏光面C、Dを有する。サンプル112から射出されるCARS光を分離する目的で配されたダイクロイックミラー158は、微分干渉光がP偏光またはS偏光となるように配置される。よって、ダイクロイックミラー158に形成された干渉膜の偏光特性が微分干渉光の波長に対して小さくなり、微分干渉光による観察の観察精度が低下することが防止される。なお、このためにはダイクロイックミラー158と反射鏡192の配置される向きは、図1とは異なってもかまわない。   In the laser microscope 101 as described above, the polarization plane C in which the illumination light for observation by differential interference light and the pump light and Stokes light for observation by detection of CARS light intersect at 45 °. D. The dichroic mirror 158 disposed for the purpose of separating the CARS light emitted from the sample 112 is arranged so that the differential interference light is P-polarized light or S-polarized light. Therefore, the polarization characteristic of the interference film formed on the dichroic mirror 158 is reduced with respect to the wavelength of the differential interference light, and the observation accuracy of observation using the differential interference light is prevented from being lowered. For this purpose, the direction in which the dichroic mirror 158 and the reflecting mirror 192 are arranged may be different from that in FIG.

なお、ダイクロイックミラー158は、CARS光を検出する場合に限って使用される。よって、微分干渉光による観察の画質を重視する場合に、ダイクロイックミラー158を検出光の光路から抜き取れるように設けてもよい。   The dichroic mirror 158 is used only when CARS light is detected. Therefore, when importance is attached to the image quality of observation using differential interference light, the dichroic mirror 158 may be provided so as to be extracted from the optical path of the detection light.

図2は、レーザ顕微鏡101における制御系のブロック図である。レーザ顕微鏡101において、制御部162は、第一判定部310、格納部320、走査制御部330,検出制御部340および第二判定部350を備える。また、制御部162は、入出力部163を通じて、キーボード164、マウス166、表示部168、レーザ装置120、第一検出系140、第二検出系および走査系180に結合される。   FIG. 2 is a block diagram of a control system in the laser microscope 101. In the laser microscope 101, the control unit 162 includes a first determination unit 310, a storage unit 320, a scanning control unit 330, a detection control unit 340, and a second determination unit 350. The control unit 162 is coupled to the keyboard 164, the mouse 166, the display unit 168, the laser device 120, the first detection system 140, the second detection system, and the scanning system 180 through the input / output unit 163.

第一判定部310は、第一検出系140の検出結果に基づいて検出制御部340が生成したサンプル112の検出画像と、格納部320から参照した参照情報とに基づいて、細胞の状態が所定の状態であるか否かを判定する。本実施例では、所定の状態は細胞が死んでいる状態である。本実施例では、生きている細胞を生細胞と称し、死んでいる細胞を死細胞と称す。   The first determination unit 310 determines the state of the cell based on the detection image of the sample 112 generated by the detection control unit 340 based on the detection result of the first detection system 140 and the reference information referenced from the storage unit 320. It is determined whether or not In this embodiment, the predetermined state is a state in which the cell is dead. In this example, living cells are referred to as living cells, and dead cells are referred to as dead cells.

すなわち、第一判定部310は、第一検出系140で検出された細胞が生細胞であるか死細胞であるかを判定する。例えば、第一判定部310は、既知の細胞から得られた検出画像を格納部320から取得して参照情報とし、サンプル112から得られた検出画像と参照情報との類似性を評価することにより細胞の生死を判定してもよい。   That is, the first determination unit 310 determines whether the cell detected by the first detection system 140 is a live cell or a dead cell. For example, the first determination unit 310 acquires a detection image obtained from a known cell from the storage unit 320 as reference information, and evaluates the similarity between the detection image obtained from the sample 112 and the reference information. Cell viability may be determined.

また、第一判定部310は、既知の細胞から得られた検出画像から抽出した特徴事項を格納部320から取得して参照情報とし、サンプル112から得られた検出画像の特徴が参照情報に当てはまるか否かにより細胞の生死を判定してもよい。第一判定部310による判定結果は、表示部168を通じて外部に出力される。更に、第一判定部310は、表示部168を通じて参照情報と検出画像とをユーザに向かって表示することにより、判定処理の一部または全部をユーザに委ねてもよい。   In addition, the first determination unit 310 acquires feature items extracted from a detection image obtained from a known cell from the storage unit 320 as reference information, and features of the detection image obtained from the sample 112 apply to the reference information. Whether the cell is alive or not may be determined depending on whether or not it is. The determination result by the first determination unit 310 is output to the outside through the display unit 168. Furthermore, the first determination unit 310 may leave part or all of the determination process to the user by displaying the reference information and the detected image toward the user through the display unit 168.

第二判定部350は、第一判定部310で判定された細胞の状態に基づいて、第一検出系140で検出された細胞を第二検出系150で検出するか否かを判定する。第二判定部350は、第一判定部310で細胞が所定の状態すなわち死細胞であると判定された細胞を観察するか否かを判定する。本実施例では、第二判定部350は、第一判定部310で死細胞であると判定されなかった細胞の生死状態を判定する。   Based on the state of the cells determined by the first determination unit 310, the second determination unit 350 determines whether or not the cells detected by the first detection system 140 are detected by the second detection system 150. The second determination unit 350 determines whether or not to observe the cells determined by the first determination unit 310 as being in a predetermined state, that is, dead cells. In the present embodiment, the second determination unit 350 determines the viability state of the cells that are not determined to be dead cells by the first determination unit 310.

また、本実施例では、第二判定部350は、第一判定部310で細胞が生細胞であるか死細胞であるかの判定が明確にされなかった細胞を観察する。これにより、第一判定部310で生死が不明の細胞を第二検出系150で検出することができるので、細胞の生死を漏れなく判定することができる。   In the present embodiment, the second determination unit 350 observes cells for which the first determination unit 310 has not clarified whether the cell is a live cell or a dead cell. Accordingly, since the first determination unit 310 can detect a cell whose life or death is unknown by the second detection system 150, it is possible to determine the life or death of the cell without omission.

第二判定部350は、第二検出系150の検出結果に基づいて検出制御部340が生成したサンプル112の検出画像と、格納部320から参照した参照情報とに基づいて、細胞が生細胞であるか死細胞であるかを判定する。ここで、第二判定部350が判定の対象とするのは、サンプル112から発生したCARS光を検出して生成した観察画像に基づいて判定する。よって、第二判定部350による判定は、CARS光観察の組成選択性に基づく高い精度を有する。   Based on the detection image of the sample 112 generated by the detection control unit 340 based on the detection result of the second detection system 150 and the reference information referenced from the storage unit 320, the second determination unit 350 is a living cell. Determine if it is a dead cell. Here, the second determination unit 350 determines the determination based on the observation image generated by detecting the CARS light generated from the sample 112. Therefore, the determination by the second determination unit 350 has high accuracy based on the composition selectivity of CARS light observation.

判定は、例えば、既知の細胞から得られた検出画像を格納部320から取得して参照情報とし、サンプル112から得られた検出画像と参照情報との類似性を評価することにより細胞の生死を判定してもよい。また、第二判定部350は、既知の細胞から得られた検出画像から抽出した特徴事項を格納部320から取得して参照情報とし、サンプル112から得られた検出画像の特徴が参照情報に当てはまるか否かにより細胞の生死を判定してもよい。   In the determination, for example, a detection image obtained from a known cell is acquired from the storage unit 320 as reference information, and the life and death of the cell is determined by evaluating the similarity between the detection image obtained from the sample 112 and the reference information. You may judge. In addition, the second determination unit 350 acquires the feature items extracted from the detection image obtained from the known cells from the storage unit 320 as reference information, and the feature of the detection image obtained from the sample 112 applies to the reference information. Whether the cell is alive or not may be determined depending on whether or not it is.

更に、第二判定部350は、サンプル112から検出された検出画像をフーリエ変換処理、微分処理等の画像処理により算出した評価値を、格納部320から取得した評価値と比較し、予め定められた閾値により細胞の生死を判定してもよい。第二判定部350による判定結果は、表示部168を通じて外部に出力される。また更に、第二判定部350は、表示部168を通じて参照情報と検出画像とをユーザに向かって表示することにより、判定処理の一部または全部をユーザに委ねてもよい。   Further, the second determination unit 350 compares the evaluation value calculated by image processing such as Fourier transform processing and differentiation processing on the detection image detected from the sample 112 with the evaluation value acquired from the storage unit 320, and is determined in advance. Whether the cells are alive or dead may be determined based on the threshold value. The determination result by the second determination unit 350 is output to the outside through the display unit 168. Furthermore, the second determination unit 350 may leave part or all of the determination process to the user by displaying the reference information and the detected image toward the user through the display unit 168.

格納部320は、制御部162自体の制御手順を記述した制御プログラムを格納する。制御部162は、格納部320に格納された制御プログラムを読み出して、レーザ顕微鏡101の動作を制御する。また、格納部320は、第一検出系140または第二検出系150が検出した検出結果を格納して、検出制御部340が検出画像を生成する場合に参照させる。   The storage unit 320 stores a control program that describes the control procedure of the control unit 162 itself. The control unit 162 reads the control program stored in the storage unit 320 and controls the operation of the laser microscope 101. In addition, the storage unit 320 stores the detection result detected by the first detection system 140 or the second detection system 150, and refers to it when the detection control unit 340 generates a detection image.

更に、格納部320は、サンプル112となる細胞の生死を判定する場合に参照される参照情報を格納する。参照情報は、生死が既知である細胞から検出された検出画像であってもよい。また、参照情報は、生死が既知である細胞から検出された検出画像の特徴事項を表す情報であってもよい。更に、参照情報は、生死が既知である細胞から検出された検出画像を、フーリエ変換処理、微分処理等により画像処理して算出された評価値と、当該評価値を算出した方法等を示す情報であってもよい。   Furthermore, the storage unit 320 stores reference information that is referred to when determining whether a cell serving as the sample 112 is alive or dead. The reference information may be a detection image detected from a cell whose life and death are known. Further, the reference information may be information representing a feature item of a detected image detected from a cell whose life and death are known. Furthermore, the reference information is information indicating an evaluation value calculated by performing image processing on a detected image detected from a cell whose life and death are known by Fourier transform processing, differentiation processing, and the like, a method for calculating the evaluation value, and the like. It may be.

走査制御部330は、第一検出系140または第二検出系150のいずれかを用いることを指示された場合に、使用する検出系に応じて、走査系180を動作させる。これにより、照射光でサンプル112の観察領域を走査させて、サンプル112において予め定められた観察領域を、ひとつの観察平面において観察できる。   When instructed to use either the first detection system 140 or the second detection system 150, the scanning control unit 330 operates the scanning system 180 according to the detection system to be used. Thereby, the observation region of the sample 112 is scanned with the irradiation light, and the observation region predetermined in the sample 112 can be observed on one observation plane.

検出制御部340は、照射光の走査タイミングとレーザ装置120の発光タイミングとを参照して、第一検出系140および第二検出系150の検出タイミングを指示する。また、検出制御部340は、サンプル112における照射光の照射位置と共に、第一検出系140または第二検出系150の検出結果を取得する。これにより、検出制御部340は、検出光の光強度を、サンプル112における発光位置にマッピングして、サンプル112の観察画像を生成する。   The detection control unit 340 instructs the detection timing of the first detection system 140 and the second detection system 150 with reference to the scanning timing of the irradiation light and the light emission timing of the laser device 120. Further, the detection control unit 340 acquires the detection result of the first detection system 140 or the second detection system 150 together with the irradiation position of the irradiation light on the sample 112. Accordingly, the detection control unit 340 generates the observation image of the sample 112 by mapping the light intensity of the detection light to the light emission position in the sample 112.

図3は、レーザ顕微鏡101を用いてサンプル112を観察する場合の手順を示す流れ図である。レーザ顕微鏡101を用いてサンプル112を観察する場合は、まず、レーザ光源126のよび第一検出系140を有効にして、微分干渉光によりサンプル112を観察する(ステップS101)。   FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for observing the sample 112 using the laser microscope 101. When observing the sample 112 using the laser microscope 101, first, the laser light source 126 and the first detection system 140 are enabled, and the sample 112 is observed with differential interference light (step S101).

これにより、サンプル112を広範囲且つ高速に観察して観察画像を生成できる。例えば動物細胞を観察した場合であれば、観察画像には複数の細胞が含まれる。サンプル112から得られる観察画像の解像度は微分干渉光の解像度に依存する。よって、観察画像からは、細胞の輪郭を示す細胞膜の他、細胞核等の比較的大きな細胞小器官を観察できる。   Thereby, the observation image can be generated by observing the sample 112 in a wide range and at high speed. For example, when an animal cell is observed, the observation image includes a plurality of cells. The resolution of the observation image obtained from the sample 112 depends on the resolution of the differential interference light. Therefore, from the observation image, a relatively large organelle such as a cell nucleus can be observed in addition to the cell membrane showing the outline of the cell.

そこで、制御系160において、第一判定部310は、微分干渉光により得られた観察画像に基づいて、第一死細胞判定を実行する(ステップS102)。第一死細胞判定においては、細胞膜、核等が既に破壊されている等、歴然とした死細胞が判定される。   Therefore, in the control system 160, the first determination unit 310 performs the first dead cell determination based on the observation image obtained by the differential interference light (step S102). In the first dead cell determination, apparent dead cells are determined such that the cell membrane, nucleus, etc. have already been destroyed.

次に、制御系160において、検出制御部340は、第二検出系150による観察領域を特定する(ステップS103)。この段階においては、ステップS102において死細胞であることが判定された細胞が、第二検出系150により観察領域から除外される。   Next, in the control system 160, the detection control unit 340 specifies an observation region by the second detection system 150 (step S103). At this stage, the cells determined to be dead cells in step S102 are excluded from the observation region by the second detection system 150.

次に、引き続き検出制御部340は、レーザ光源122、124および第二検出系150を有効にして、CARS光の検出による観察を実行する(ステップS104)。ステップS104における観察におい、検出制御部340は、ステップS103において特定された観察領域に基づいて走査制御部330を制御する。これにより、ステップS102の第一死細胞判定において死細胞であることが既に判定されている細胞は、観察対象から除かれる。   Next, the detection control unit 340 enables the laser light sources 122 and 124 and the second detection system 150 to perform observation by detecting CARS light (step S104). In the observation in step S104, the detection control unit 340 controls the scanning control unit 330 based on the observation region specified in step S103. Thereby, the cells that have already been determined to be dead cells in the first dead cell determination in step S102 are excluded from the observation target.

つまり、観察対象上でCARS光を走査するときに、死細胞が存在する箇所を観察せずに通過する。このため、画像データを取得しながら観察するときの走査速度に比べて、死細胞が存在する箇所の走査速度を速めることができる。死細胞が存在する箇所を通過するとき、当該箇所へのCARS光の照射を停止してもよい。よって、第一検出系140を用いずに観察対象の全ての領域を第二検出系150のみで観察する場合に比べて、第二検出系150による走査時間が短くなるため、第二検出系150による観察に要する時間を短縮できる。また、第二検出系150による検出対象領域の大きさが、第一検出系140を用いずに観察対象の全ての領域を第二検出系150のみで観察する場合に比べて小さくなるため、第二検出系150による観察に要する時間を短縮できる。よって、検出制御部340は、CARS光による解像度の高い観察画像を迅速に生成できる。   That is, when scanning the CARS light on the observation target, it passes through without observing the place where the dead cell exists. For this reason, compared with the scanning speed when observing while acquiring image data, it is possible to increase the scanning speed of a place where dead cells exist. When passing through a place where dead cells exist, irradiation of CARS light to the place may be stopped. Therefore, the scanning time by the second detection system 150 is shorter than the case where all the observation target areas are observed by the second detection system 150 alone without using the first detection system 140. The time required for observation can be reduced. In addition, since the size of the detection target region by the second detection system 150 is smaller than that in the case where all the regions to be observed are observed only by the second detection system 150 without using the first detection system 140, The time required for observation by the two detection system 150 can be shortened. Therefore, the detection control unit 340 can quickly generate an observation image with high resolution using CARS light.

続いて、第二判定部350は、CARS光により得られた観察画像に基づいて、第二死細胞判定を実行する(ステップS105)。第二死細胞判定は、個々の分子結合まで検出し得る情報を有する観察画像によるので、観察対象の細胞を精度よく判定することができる。こうして、高い組成選択性を有するCARS光の観察画像精度で、サンプル112の広い領域を判定できる。また、CARS光による観察は、照射光の照射方向、即ち、観察対象であるサンプル112の深さ方向(奥行き方向)についても高い解像度を有する。よって、深さ方向についても高い解像度でサンプル112を観察できる。   Then, the 2nd determination part 350 performs a 2nd dead cell determination based on the observation image obtained by CARS light (step S105). Since the second dead cell determination is based on an observation image having information that can be detected up to individual molecular bonds, it is possible to accurately determine a cell to be observed. In this way, a wide region of the sample 112 can be determined with the observation image accuracy of CARS light having high composition selectivity. In addition, observation with CARS light has high resolution in the irradiation direction of irradiation light, that is, in the depth direction (depth direction) of the sample 112 that is the observation target. Therefore, the sample 112 can be observed with high resolution in the depth direction.

第二検出系150による検出時、または、第二判定部350による判定時に、第一検出系140で検出された第一観察画像と第二検出系150で検出された第二観察画像とを同時に表示してもよい。この場合、例えば、第一観察画像を格納部320に格納し、第二検出系150による検出時、または、第二判定部350による判定時に、格納された第一観察画像を取得し、取得した第一観察画像を表示してもよい。また、第二検出系150による検出が開始した後も第一検出系140による検出を継続し、第二検出系150による検出時、または、第二判定部350による判定時に、第一観察画像と第二観察画像とを表示してもよい。更に、第一観察画像上に第二検出系150による観察領域を示す画像を表示することにより、第二検出系150が第一観察画像のいずれの位置を検出しているのかが分かるようにしてもよい。   At the time of detection by the second detection system 150 or at the time of determination by the second determination unit 350, the first observation image detected by the first detection system 140 and the second observation image detected by the second detection system 150 are simultaneously It may be displayed. In this case, for example, the first observation image is stored in the storage unit 320, and the stored first observation image is acquired and acquired upon detection by the second detection system 150 or determination by the second determination unit 350. A first observation image may be displayed. In addition, the detection by the first detection system 140 is continued even after the detection by the second detection system 150 is started, and the first observation image is detected at the time of detection by the second detection system 150 or the determination by the second determination unit 350. You may display a 2nd observation image. Further, by displaying an image showing the observation region by the second detection system 150 on the first observation image, it is possible to know which position of the first observation image the second detection system 150 is detecting. Also good.

このように、レーザ顕微鏡101を用いて、高速且つ高精度にサンプル112を観察できる。また、サンプル112が生体細胞である場合には、微分干渉光による観察も、CARS光による観察も、いずれもがサンプル112を損傷しないので、使用前の細胞シート等を観察することができる。   Thus, the sample 112 can be observed at high speed and with high accuracy using the laser microscope 101. In addition, when the sample 112 is a living cell, neither the observation with differential interference light nor the observation with CARS light damages the sample 112, so that the cell sheet before use can be observed.

更に、上記の一連の手順を終えた後に、微分干渉光により生成した観察画像と、CARS光の検出により生成した観察画像とを合成して、微分干渉光により検出した細胞の輪郭と、CARS光により検出した脂質等の分布とを併せて表示する観察画像を生成できる。これにより、個々の細胞の生死判定等が容易になる。   Furthermore, after finishing the above series of procedures, the observation image generated by the differential interference light and the observation image generated by the detection of the CARS light are synthesized, and the outline of the cell detected by the differential interference light and the CARS light It is possible to generate an observation image that displays the distribution of lipids and the like detected by the above. This facilitates the determination of the viability of individual cells.

なお、第一死細胞判定(ステップS102)において検出された細胞核に対して、第二死細胞判定(ステップS105)において、当該細胞核のスペクトルを検出する段階を設けてもよい。これにより、細胞の生死を、異なる方法によっても確認することができる。なお、細胞核のスペクトルは、例えば、第二検出系150において、光電子増倍管156に換えて、あるいは、光電子増倍管156に加えて、ポリクロメータを設けることにより測定できる。   A step of detecting a spectrum of the cell nucleus in the second dead cell determination (step S105) may be provided for the cell nucleus detected in the first dead cell determination (step S102). Thereby, the viability of cells can be confirmed by different methods. Note that the spectrum of the cell nucleus can be measured by providing a polychromator in the second detection system 150 in place of the photomultiplier tube 156 or in addition to the photomultiplier tube 156, for example.

図3で示した観察工程を、例えば同様のプロセスで製造された複数の細胞シートのうち最初の一枚の観察時に実行し、その結果、死細胞の数もしくは割合が所定の値よりも小さい場合には、残りの複数の細胞シートのそれぞれの観察時に、第一検出系140で死細胞と判定された細胞を第二検出系150での検出時に検出してもよく、または、残りの複数の細胞シートの観察時に第一検出系140および第二検出系150のいずれかによる観察を省略してもよい。   When the observation process shown in FIG. 3 is performed, for example, when the first one of a plurality of cell sheets manufactured by the same process is observed, and as a result, the number or ratio of dead cells is smaller than a predetermined value For example, the cells determined to be dead cells by the first detection system 140 may be detected at the time of detection by the second detection system 150 at the time of observing each of the remaining plurality of cell sheets. Observation of either the first detection system 140 or the second detection system 150 may be omitted when observing the cell sheet.

また、製造プロセス過程で入念に検査を行った方がよい旨の判断がされた細胞シートについては、第一検出系140で死細胞であると判定された細胞を第二検出系150で再度検査してもよく、または、第一検出系140による観察を省略し、他の細胞シートの観察時に図3に記載の観察工程を実行してもよい。つまり、第二判定部350は、第一判定部310で細胞が死細胞であると判定された細胞を第二検出系150で観察すると判定してもよい。   In addition, for the cell sheet for which it is determined that it is better to inspect carefully during the manufacturing process, the second detection system 150 again inspects the cells determined to be dead cells by the first detection system 140. Alternatively, the observation by the first detection system 140 may be omitted, and the observation process shown in FIG. 3 may be performed when observing another cell sheet. That is, the second determination unit 350 may determine that the second detection system 150 observes a cell that is determined to be a dead cell by the first determination unit 310.

図4および図5は、上記ステップS101において微分干渉光に基づいて生成された観察画像を例示する図である。図示のように、観察されたサンプル112には、生細胞と死細胞とが混在している。図4において白い円で囲って示すように、生細胞は明瞭な細胞核を含むことが、観察画像から判別できる。よって、観察画像から、サンプル112に含まれる生細胞の数を容易に係数できる。   FIGS. 4 and 5 are diagrams illustrating the observation image generated based on the differential interference light in step S101. As shown, the observed sample 112 is a mixture of live and dead cells. As shown in a white circle in FIG. 4, it can be determined from the observation image that the living cell includes a clear cell nucleus. Therefore, the number of living cells contained in the sample 112 can be easily factored from the observation image.

また、図5において白い円で囲って示すように、一部の細胞は、輝度の高い複数の小粒子を含む。このような細胞は、既に死細胞であるか、あるいは死につつある細胞と推定される。すなわち、第一判定部310は、細胞が死にかけている状態であるか否かを判断し、死にかけている状態であると判断した場合は、その細胞を死細胞であると判定する。よって、上記ステップS102において、死細胞判定された細胞は、ステップS103において、CARS光の観察対象から除外される。また、細胞相互の間の空隙も、CARS光による観察対象から除外される。第一判定部310は、死にかけている細胞を死細胞であると判定したが、これに代えて、死にかけている細胞を生細胞であると判定してもよい。   In addition, as shown by being surrounded by a white circle in FIG. 5, some cells include a plurality of small particles having high luminance. Such cells are presumed to be dead cells or dying cells. That is, the first determination unit 310 determines whether or not a cell is in a dying state, and determines that the cell is a dead cell when it is determined that the cell is in a dying state. Therefore, the cells determined to be dead cells in step S102 are excluded from the CARS light observation target in step S103. Moreover, the space | gap between cells is also excluded from the observation object by CARS light. The first determination unit 310 determines that the dying cell is a dead cell. Alternatively, the first determination unit 310 may determine that the dying cell is a living cell.

なお、微分干渉光により生死が判定された細胞は、CARS光による観察の対象から除かれる。よって、第一検出系140を用いずに観察対象の全ての領域を第二検出系150のみで観察する場合に比べて、第二検出系150による走査時間が短くなる。また、CARS光により観察する領域の面積は、第一検出系140を用いずに観察対象の全ての領域を第二検出系150のみで観察する場合に比べて小さくなる。よって、CARS光による観察を終えるまでに要する時間を短縮することができる。   Note that the cells that are determined to be alive or dead by the differential interference light are excluded from the objects to be observed by the CARS light. Therefore, the scanning time by the second detection system 150 is shortened as compared with the case where all regions to be observed are observed only by the second detection system 150 without using the first detection system 140. In addition, the area of the region observed with the CARS light is smaller than the case where all the regions to be observed are observed only with the second detection system 150 without using the first detection system 140. Therefore, the time required to complete the observation with CARS light can be shortened.

図6は、レーザ顕微鏡101の第二検出系150を用いて、CARS光検出により生成した観察画像を示す図である。図示の検出画像は、生細胞により形成された細胞シートにおける、光軸と直交する単一の観察平面について生成された。   FIG. 6 is a diagram illustrating an observation image generated by CARS light detection using the second detection system 150 of the laser microscope 101. The illustrated detection image was generated for a single observation plane perpendicular to the optical axis in a cell sheet formed by living cells.

レーザ顕微鏡101のレーザ装置120からは、波長1064nmのポンプ光と、波長1550nmのストークス光とをサンプル112に照射した。これにより、サンプル112が含む細胞の各々において、脂質が含むCH結合で波長820nmのCARS光が発生する。   From the laser device 120 of the laser microscope 101, the sample 112 was irradiated with pump light having a wavelength of 1064 nm and Stokes light having a wavelength of 1550 nm. Thereby, in each of the cells included in the sample 112, CARS light having a wavelength of 820 nm is generated by the CH bond included in the lipid.

また、走査系180により光路を変位させながら照射光を繰り返しサンプル112に照射して、観察平面における一辺が50μmの正方形の領域から射出されたCARS光を、光電子増倍管156により検出した。検出制御部340は、検出したCARS光の光強度を、走査系180による走査に応じてプロットすることにより観察画像を生成した。   Further, the sample 112 was repeatedly irradiated with the irradiation light while displacing the optical path by the scanning system 180, and the CARS light emitted from the square region having a side of 50 μm on the observation plane was detected by the photomultiplier tube 156. The detection control unit 340 generates an observation image by plotting the light intensity of the detected CARS light according to the scanning by the scanning system 180.

検出制御部340において生成された検出画像は、細胞シートが含む脂質の分布を反映した輝点を有する。また、検出画像に複数現れる黒い斑点は、脂質を含まない細胞核の配置に対応する。よって、例えば、これら斑点を計数することにより、生細胞における脂質の分布の特徴を検知できる。このように、微分干渉光の検出では判定できない個々の細胞について、観察対象が生細胞であることを精度よく判定できる。   The detection image generated in the detection control unit 340 has bright spots reflecting the distribution of lipids contained in the cell sheet. Further, a plurality of black spots appearing in the detection image correspond to the arrangement of cell nuclei not containing lipid. Therefore, for example, by counting these spots, the characteristics of lipid distribution in living cells can be detected. In this way, it is possible to accurately determine that the observation target is a living cell for each individual cell that cannot be determined by detection of differential interference light.

なお、生細胞から検出された検出画像をフーリエ変換した場合には、高い空間周波数成分が少ないことにより特徴付けられる。よって、予め閾値を設定して、未知のサンプルから検出した検出画像の空間周波数が当該閾値よりも低い場合、サンプルの細胞は生細胞であると判定してもよい。   In addition, when a Fourier transform is performed on a detection image detected from a living cell, it is characterized by a small number of high spatial frequency components. Therefore, a threshold value may be set in advance, and if the spatial frequency of a detected image detected from an unknown sample is lower than the threshold value, it may be determined that the sample cell is a living cell.

図7は、レーザ顕微鏡101の第二検出系150を用いて、CARS光検出により生成した他の観察画像を示す図である。図示の検出画像は、ネクローシス死した死細胞により形成された細胞シートにおける、光軸と直交する単一の観察平面について生成された。   FIG. 7 is a diagram illustrating another observation image generated by CARS light detection using the second detection system 150 of the laser microscope 101. The illustrated detection image was generated for a single observation plane perpendicular to the optical axis in a cell sheet formed by necrotic dead cells.

レーザ顕微鏡101における観察条件は、照射光の波長も含めて、図6に示した生細胞の細胞シートを観察した場合と同じとした。よって、図8に示した検出画像は、死細胞における脂質の分布を反映している。   The observation conditions in the laser microscope 101 were the same as the case where the cell sheet of live cells shown in FIG. 6 was observed, including the wavelength of irradiation light. Therefore, the detection image shown in FIG. 8 reflects the lipid distribution in dead cells.

図示の検出画像からは、脂質の存在により発生する輝点が分散して局部的に集中する分布の特徴が判る。なお、この検出画像では、輝点が周囲に対して著しく高い輝度を有するので、各輝点のピークが明瞭になるように検出画像全体の輝度を低下させて表示した。   From the detection image shown in the figure, the characteristics of a distribution in which bright spots generated by the presence of lipids are dispersed and locally concentrated can be seen. In this detected image, since the bright spot has a remarkably high brightness with respect to the surroundings, the brightness of the entire detected image is lowered and displayed so that the peak of each bright spot becomes clear.

上記のような死細胞から検出された検出画像をフーリエ変換した場合、空間周波数に高い成分が含まれることにより特徴付けられる。よって、予め閾値を設定して、未知のサンプルから検出した検出画像の空間周波数が当該閾値を超えた場合に、サンプルの細胞は死細胞であると判定できる。このように、微分干渉光の検出では判定できない個々の細胞について、観察対象が生細胞であることを精度よく判定できる。   When the detected image detected from the dead cells as described above is subjected to Fourier transform, it is characterized by including a high component in the spatial frequency. Therefore, when a threshold value is set in advance and the spatial frequency of a detected image detected from an unknown sample exceeds the threshold value, it can be determined that the sample cell is a dead cell. In this way, it is possible to accurately determine that the observation target is a living cell for each individual cell that cannot be determined by detection of differential interference light.

なお、上記の例では、脂質に含まれる分子においてラマン散乱光を発生する照射光がサンプルに照射された。しかしながら、サンプルに含まれる細胞の種類に応じて、ラマン散乱光を発生させ得る他の種類の分子を検出対象として選択してもよい。また、例えば、脂質の分布を検出すると共に、蛋白質を検出した観察画像も生成し、脂質と蛋白質とが排他的に分布することを利用してノイズを除去してもよい。   In the above example, the sample was irradiated with irradiation light that generates Raman scattered light in the molecules contained in the lipid. However, other types of molecules that can generate Raman scattered light may be selected as detection targets depending on the type of cells contained in the sample. Further, for example, while detecting the lipid distribution, an observation image in which the protein is detected may be generated, and noise may be removed by utilizing the exclusive distribution of the lipid and the protein.

検出画像に基づいて細胞の状態を判別する指標は、上記の例に限られるわけではない。例えば、細胞の判定指標のひとつとして、生細胞は動くが死細胞は動かないという特徴に基づいて生死を判定することを例示できる。   The index for determining the cell state based on the detection image is not limited to the above example. For example, as one of the cell determination indices, it can be exemplified that life / death is determined based on the feature that a living cell moves but a dead cell does not move.

この場合、サンプルとなる細胞の同じ観察領域について、時間的な間隔をおいて2回以上観察し、観察により得られた画像を比較して変化がない細胞は死細胞であると判定できる。このような細胞の動きによる判定指標を用いる場合は、特に、ミトコンドリアなどの細胞小器官の位置が変化するか否かに着目し、細胞小器官に多く含まれる脂質の分布を検出した画像に基づいて、細胞の動きを容易に検知できる。   In this case, the same observation region of the cell serving as a sample is observed twice or more at time intervals, and an image obtained by observation can be compared to determine that a cell having no change is a dead cell. When using such a determination index based on cell movement, pay particular attention to whether or not the position of organelles such as mitochondria changes, and based on images that detect the distribution of lipids that are abundant in organelles. Thus, the movement of cells can be easily detected.

更に、レーザ顕微鏡101を用いて判定できる事項は、細胞の生死に限らない。例えば、同じ死細胞であっても、検出画像の特徴により、死細胞がネクローシス死したものかアポトーシス死したものかを判定することができる。   Furthermore, matters that can be determined using the laser microscope 101 are not limited to cell life and death. For example, even for the same dead cell, it is possible to determine whether the dead cell is a necrotic death or an apoptotic death according to the characteristics of the detected image.

アポトーシス死した細胞の輪郭は、二次元的に見た場合に平たく細長かったかった生細胞に比較すると、丸い円の形状に近づく。また、細胞の内部においては核濃縮が起こる。更に、細胞膜は生きた状態より小さく縮む。更に、アポトーシス死した細胞においては、細胞質内のいくつかの小器官が脂質膜に閉じ込められ、周囲にある他の細胞からは剥れ、最終的に、複数に分裂したアポトーシス小胞体になる。   The outline of apoptotic dead cells approximates the shape of a round circle when compared to living cells that were flat and elongated when viewed two-dimensionally. In addition, nuclear concentration occurs inside the cell. Furthermore, the cell membrane shrinks smaller than the living state. Furthermore, in apoptotic dead cells, several organelles in the cytoplasm are trapped in the lipid membrane, peeled off from other surrounding cells, and eventually become apoptotic endoplasmic reticulums divided into multiple.

このように、広範囲を高速に観察できる微分干渉光により広い領域を観察した後に、解像度の高いCARS光検出により要所を観察することにより、サンプル112の広い領域について高精度な判定を迅速に下すことができる。   In this way, after observing a wide area with differential interference light capable of observing a wide range at high speed, and then observing a key point with high-resolution CARS light detection, a high-precision determination can be quickly made for a wide area of the sample 112. be able to.

図8は、他のレーザ顕微鏡102の構造を模式的に示す図である。レーザ顕微鏡102は、次に説明する部分を除くと、図1に示したレーザ顕微鏡101と同じ構造を有する。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the structure of another laser microscope 102. The laser microscope 102 has the same structure as the laser microscope 101 shown in FIG. Therefore, common elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

レーザ顕微鏡102は、第三検出系210を備える点で、レーザ顕微鏡101と異なる。第三検出系210は、第二検出系150と同様に、ダイクロイックミラー218、集光レンズ212、リレーレンズ214および光電子増倍管216を有する。ただし、ダイクロイックミラー218が反射する光の波長は、第二検出系150のダイクロイックミラー158と異なる。   The laser microscope 102 differs from the laser microscope 101 in that it includes a third detection system 210. Similar to the second detection system 150, the third detection system 210 includes a dichroic mirror 218, a condenser lens 212, a relay lens 214, and a photomultiplier tube 216. However, the wavelength of light reflected by the dichroic mirror 218 is different from that of the dichroic mirror 158 of the second detection system 150.

レーザ顕微鏡102の第三検出系210におけるダイクロイックミラー218は、レーザ光源122、124のいずれかから照射されたポンプ光またはストークス光によりサンプル112において発生した第三高調波を含む帯域を反射する。よって、第三検出系210において、光電子増倍管216は、集光レンズ212およびリレーレンズ214により集光された第三高調波を受光して検出する。   The dichroic mirror 218 in the third detection system 210 of the laser microscope 102 reflects a band including the third harmonic generated in the sample 112 by pump light or Stokes light emitted from either of the laser light sources 122 and 124. Therefore, in the third detection system 210, the photomultiplier tube 216 receives and detects the third harmonic collected by the condenser lens 212 and the relay lens 214.

第三高調波は、サンプル112における3次の感受率χ(3)に応じて発生する。よって、サンプル112として例えば細胞を観察した場合においては、細胞膜、細胞核等の界面において第三高調波が発生する。よって、第三検出系210において第三高調波を選択的に検出することにより、細胞、核等の輪郭を、CARS光の検出による観察に匹敵する解像度で検出できる。The third harmonic is generated according to the third-order susceptibility χ (3) in the sample 112. Therefore, for example, when a cell is observed as the sample 112, a third harmonic is generated at the interface of the cell membrane, cell nucleus, or the like. Therefore, by selectively detecting the third harmonic in the third detection system 210, the contours of cells, nuclei, and the like can be detected with a resolution comparable to the observation by detection of CARS light.

なお、微分干渉光の観察により、細胞膜の位置が予め判っている場合には、該当部分に対してのみ、レーザ光源122、124が発生するパルスレーザを照射することにより、細胞の輪郭を高解像度で検出できる。よって、第三検出系210により細胞膜を検出する段階を付加しても、観察領域全体を隈なくパルスレーザにより走査する場合に比較すると、観察に要する時間は大幅に短縮される。   In addition, when the position of the cell membrane is known in advance by observation of differential interference light, only the relevant part is irradiated with a pulsed laser generated by the laser light sources 122 and 124 so that the outline of the cell is high-resolution. Can be detected. Therefore, even if the step of detecting the cell membrane by the third detection system 210 is added, the time required for the observation is greatly reduced as compared with the case where the entire observation region is scanned with a pulse laser.

また、ダイクロイックミラー218も、第三高調波を検出する場合に限って使用される。よって、微分干渉光を観察する場合に、ダイクロイックミラー218を検出光の光路から抜き取ってもよい。また、サンプル112から射出される検出光の、ダイクロイックミラー218に対する入射角は、45°よりも小さいことが好ましい。これにより、第三高調波を効率よく抽出することができる。   The dichroic mirror 218 is also used only when detecting the third harmonic. Therefore, when observing differential interference light, the dichroic mirror 218 may be extracted from the optical path of the detection light. The incident angle of the detection light emitted from the sample 112 with respect to the dichroic mirror 218 is preferably smaller than 45 °. Thereby, the third harmonic can be extracted efficiently.

更に、レーザ顕微鏡102は、第一検出系140および第二検出系150に加えて第三検出系210を設けた構造を有する。しかしながら、第一検出系140および第二検出系150のいずれかと交換して第三検出系210を設けてもよい。また、第一検出系140、第二検出系150および第三検出系210を、それぞれ個別の顕微鏡として形成してもよい。更に、3次の非線形光学効果のひとつである誘導ラマン散乱光を検出する検出系を用いて第三検出系210を形成してもよい。   Further, the laser microscope 102 has a structure in which a third detection system 210 is provided in addition to the first detection system 140 and the second detection system 150. However, the third detection system 210 may be provided in place of either the first detection system 140 or the second detection system 150. Further, the first detection system 140, the second detection system 150, and the third detection system 210 may be formed as individual microscopes. Furthermore, the third detection system 210 may be formed using a detection system that detects stimulated Raman scattering light, which is one of the third-order nonlinear optical effects.

上記した実施例では、第一判定部310において死細胞であると判定された細胞を第二検出系150の観察領域から除外することにより、第二検出系150による検出対象から死細胞を除外した例を示したが、これに代えて、以下のように死細胞を第二検出系150の検出対象から除外してもよい。   In the above-described embodiment, dead cells are excluded from detection targets by the second detection system 150 by excluding cells determined to be dead cells by the first determination unit 310 from the observation region of the second detection system 150. Although an example has been shown, instead of this, dead cells may be excluded from detection targets of the second detection system 150 as follows.

例えば、第一判定部310は、第一検出系140の観察領域に含まれる細胞が所定の状態すなわち死細胞であるか否かを判定し、第二判定部350は、第一検出系140の観察領域内において死細胞であると判定された細胞の個数、または、第一検出系140の観察領域内の全体の細胞の個数に対する死細胞の割合に基づいて、第一検出系140で観察された領域を第二検出系150で観察するか否かを判断する。   For example, the first determination unit 310 determines whether the cells included in the observation region of the first detection system 140 are in a predetermined state, that is, dead cells, and the second determination unit 350 Based on the number of cells determined to be dead cells in the observation area or the ratio of dead cells to the total number of cells in the observation area of the first detection system 140, the first detection system 140 observes the number of dead cells. It is determined whether or not the observed area is observed by the second detection system 150.

第二判定部350は、第一検出系140の観察領域において死細胞であると判定された細胞の個数または割合が所定の値以上である場合は、第一検出系140の観察領域を第二検出系150で観察しない旨の判定をする。すなわち、死細胞であると判定された細胞を含む観察領域を、第二検出系150の観察対象から除外する。第一検出系140の観察領域を第二検出系150の観察対象から除外するときの全体の細胞数に対する死細胞の割合は、例えば30%以上であり、より好ましくは、10%以上である。   When the number or ratio of cells determined to be dead cells in the observation region of the first detection system 140 is greater than or equal to a predetermined value, the second determination unit 350 sets the observation region of the first detection system 140 to the second It is determined that the observation is not performed by the detection system 150. That is, the observation region including the cells determined to be dead cells is excluded from the observation target of the second detection system 150. The ratio of dead cells to the total number of cells when the observation region of the first detection system 140 is excluded from the observation target of the second detection system 150 is, for example, 30% or more, and more preferably 10% or more.

また、第二判定部350は、死細胞であると判定された細胞の個数または割合が所定の値以下である場合は、第一検出系140の観察領域を第二検出系150の観察対象から除外せずに第二検出系で観察する。このとき、第一検出系140の観察領域内の細胞のうち死細胞であると判定された細胞以外の細胞を第二検出系150で観察する旨の判定をしてもよい。   In addition, the second determination unit 350 determines the observation region of the first detection system 140 from the observation target of the second detection system 150 when the number or ratio of cells determined to be dead cells is equal to or less than a predetermined value. Observe with the second detection system without exclusion. At this time, it may be determined that cells other than the cells determined to be dead cells among the cells in the observation region of the first detection system 140 are observed by the second detection system 150.

また、上記した例では、観察対象の死細胞が存在する箇所もしくは死細胞を含む観察領域の上でCARS光を走査するときに、第二検出系150で観察せずに通過する例を示したが、これに代えて、死細胞が存在する箇所または領域を第二検出系150観察してもよい。この場合、第二判定部350による生死判定のためのデータ処理や細胞核のスペクトル検出等のデータ処理は行わない。これにより、観察対象の全ての領域について第二検出系150で検出したデータを処理する場合に比べて、第二検出系150による全体のデータ処理時間が短くなるため、第二検出系150による観察に要する時間を短縮できる。死細胞が存在する箇所または領域の観察により得られた画像データを格納部320に格納し、死細胞と判定された細胞の再検査等を行うときに、その画像データを格納部320から取得してデータ処理してもよい。   Moreover, in the above-described example, when the CARS light is scanned over the observation area including the dead cell or the dead cell to be observed, the second detection system 150 passes without observation. However, instead of this, the second detection system 150 may be observed at a location or area where dead cells exist. In this case, data processing such as data processing for life / death determination and cell nucleus spectrum detection by the second determination unit 350 is not performed. As a result, the entire data processing time by the second detection system 150 is shortened as compared with the case where the data detected by the second detection system 150 is processed for all regions to be observed. Can be shortened. Image data obtained by observing a place or area where a dead cell exists is stored in the storage unit 320, and when performing a reexamination of a cell determined to be a dead cell, the image data is acquired from the storage unit 320. Data processing.

死細胞の個数または割合が所定の値以下である観察領域を第二判定部350により観察し、第二判定部350により生死判定した結果、死細胞の個数または割合が所定の値以下である場合には、第二判定部350は、その観察領域は良であると判定し、所定の値以上である場合には、第二判定部350は、その観察領域は不良であると判定する。   When the second determination unit 350 observes an observation area where the number or ratio of dead cells is equal to or less than a predetermined value, and the second determination unit 350 determines whether the number or ratio of dead cells is equal to or less than a predetermined value On the other hand, the second determination unit 350 determines that the observation region is good, and if it is equal to or greater than a predetermined value, the second determination unit 350 determines that the observation region is defective.

更に、細胞シートを製造する製造装置に上記細胞観察方法を用いることができる。即ち、細胞を単離して細胞株を用意する用意部と、細胞株を細胞シートに培養する培養部と、上記の細胞観察方法により細胞シートにおける細胞の生死を判定する判定部とを備える製造装置に、上記細胞観察方法を用いることにより、死細胞が少ない、あるいは、生細胞が多く含まれた高品質な細胞シートを効率よく製造できる。また、この製造装置において、上記細胞観察方法を、培養中の細胞の観察に適用してもよく、それ以外の製造段階で用いてもよい。   Furthermore, the cell observation method can be used in a production apparatus for producing a cell sheet. That is, a manufacturing apparatus including a preparation unit that isolates cells and prepares a cell line, a culture unit that cultures the cell line on a cell sheet, and a determination unit that determines whether the cell sheet is alive or dead by the cell observation method. Moreover, by using the cell observation method, a high-quality cell sheet with few dead cells or many living cells can be efficiently produced. In this production apparatus, the cell observation method may be applied to observation of cells in culture or may be used in other production stages.

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、請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

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。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。   The execution order of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior”. It should be noted that they can be implemented in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. is not.

101、102 レーザ顕微鏡、110 ステージ、112 サンプル、120 レーザ装置、121、123、176 偏光板、122、124、126 レーザ光源、128 コンバイナ、130 光学系、132、134 対物レンズ、136 コンデンサレンズ、140 第一検出系、142、152、212 集光レンズ、144、154、214 リレーレンズ、146、156、216 光電子増倍管、150 第二検出系、158、218 ダイクロイックミラー、160 制御系、162 制御部、163 入出力部、164 キーボード、166 マウス、168 表示部、172、174 複屈折プリズム、180 走査系、182 ガルバノスキャナ、184 スキャンレンズ、186 一次像面、192、194 反射鏡、210 第三検出系、310 第一判定部、320 格納部、330 走査制御部、340 検出制御部、350 第二判定部 101, 102 laser microscope, 110 stage, 112 sample, 120 laser device, 121, 123, 176 polarizing plate, 122, 124, 126 laser light source, 128 combiner, 130 optical system, 132, 134 objective lens, 136 condenser lens, 140 First detection system, 142, 152, 212 Condensing lens, 144, 154, 214 Relay lens, 146, 156, 216 Photomultiplier tube, 150 Second detection system, 158, 218 Dichroic mirror, 160 control system, 162 control Part, 163 input / output part, 164 keyboard, 166 mouse, 168 display part, 172, 174 birefringent prism, 180 scanning system, 182 galvano scanner, 184 scan lens, 186 primary image plane, 192, 194 reflector, 210 Three detection systems, 310 First determination unit, 320 Storage unit, 330 Scan control unit, 340 Detection control unit, 350 Second determination unit

Claims (42)

観察対象を観察する第1観察段階と、
前記第1観察段階により得られた情報に基づいて、前記観察対象を観察する第2観察段階とを含み、
前記第1観察段階は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する段階を有し、
前記第2観察段階は、前記第1観察段階で検出された前記細胞の状態に基づいて、前記細胞を観察するか否かを判断する段階を有する観察方法。
A first observation stage for observing an observation object;
A second observation stage for observing the observation object based on the information obtained by the first observation stage,
The first observation step includes a step of detecting a state of a cell included in the observation region,
The second observation step includes a step of determining whether to observe the cell based on the state of the cell detected in the first observation step.
前記第1観察段階は、前記観察領域に含まれる細胞が所定の状態であるか否かを判定する段階を有し、
前記第2観察段階は、前記所定の状態であると判定された細胞の個数または前記観察領域内の細胞の個数に対する割合に基づいて、前記観察領域の観察をするか否かを判断する段階を有する請求項1に記載の観察方法。
The first observation step includes a step of determining whether or not the cells included in the observation region are in a predetermined state,
The second observation step includes a step of determining whether or not to observe the observation region based on the number of cells determined to be in the predetermined state or a ratio to the number of cells in the observation region. The observation method according to claim 1.
前記第2観察段階は、前記所定の状態であると判定された細胞の個数または前記観察領域内の細胞の個数に対する割合が所定の値以上である場合は、前記観察領域を観察対象から除外する請求項2に記載の観察方法。   In the second observation step, when the number of cells determined to be in the predetermined state or the ratio to the number of cells in the observation region is greater than or equal to a predetermined value, the observation region is excluded from the observation target. The observation method according to claim 2. 前記第2観察段階は、前記所定の状態であると判定された細胞の個数または前記観察領域内の細胞の個数に対する割合が所定の値以下である場合は、前記観察領域を観察対象とする請求項3に記載の観察方法。   In the second observation step, when the number of cells determined to be in the predetermined state or a ratio to the number of cells in the observation region is equal to or less than a predetermined value, the observation region is an observation target. The observation method according to Item 3. 前記第2観察段階は、前記観察領域内の細胞のうち前記所定の状態であると判定された細胞を観察対象から除外する請求項4に記載の観察方法。   5. The observation method according to claim 4, wherein in the second observation step, cells determined to be in the predetermined state among cells in the observation region are excluded from the observation target. 前記第2観察段階は、前記観察領域内の細胞のうち前記所定の状態であると判定された細胞に関するデータの処理を行わない請求項4に記載の観察方法。   5. The observation method according to claim 4, wherein in the second observation stage, data relating to a cell determined to be in the predetermined state among cells in the observation region is not processed. 前記第1観察段階は、前記観察領域に含まれる細胞が所定の状態であるか否かを判定する段階を有し、
前記第2観察段階は、前記所定の状態であると判定された細胞を観察するか否かを判断する段階を有する請求項1に記載の観察方法。
The first observation step includes a step of determining whether or not the cells included in the observation region are in a predetermined state,
The observation method according to claim 1, wherein the second observation step includes a step of determining whether or not to observe a cell determined to be in the predetermined state.
前記第2観察段階は、前記観察領域内の細胞のうち前記所定の状態であると判定されなかった細胞が前記所定の状態であるか否かを判定する請求項2から7のいずれか一項に記載の観察方法。   The said 2nd observation step determines whether the cell which was not determined to be the said predetermined state among the cells in the said observation area | region is the said predetermined state. Observation method described in 1. 前記第2観察段階は、前記第1観察段階において前記所定の状態であるか否かの判定ができなかった細胞を観察する段階を有する請求項2から8のいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 2 to 8, wherein the second observation step includes a step of observing a cell in which it was not possible to determine whether or not the predetermined state has occurred in the first observation step. . 前記所定の状態は、細胞が死んでいる状態である請求項2から9のいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to claim 2, wherein the predetermined state is a state in which a cell is dead. 前記第1観察段階は、前記細胞が死にかけている状態であるか否かを判断し、死にかけている状態であると判断した場合は前記細胞を死細胞であると判定しない請求項1から10のいずれか一項に記載の観察方法。   The first observation step determines whether or not the cell is in a dying state, and if it is determined that the cell is in a dying state, the cell is not determined to be a dead cell. The observation method according to any one of the above. 前記第1観察段階は、前記細胞が死にかけている状態であるか否かを判断し、死にかけている状態であると判断した場合は前記細胞を死細胞であると判定する請求項1から10のいずれか一項に記載の観察方法。   The first observation step determines whether or not the cell is in a dying state, and determines that the cell is a dead cell when it is determined that the cell is in a dying state. The observation method according to any one of the above. 前記第1観察段階は、既知の細胞から得られた検出画像を参照情報とし、前記観察対象の検出画像と前記参照情報との比較により細胞の状態を検出する請求項1から12のいずれか一項に記載の観察方法。   The said 1st observation stage uses the detection image obtained from the known cell as reference information, and detects the state of a cell by comparing the detection image of the said observation object with the said reference information. Observation method according to item. 前記第1観察段階は、前記細胞の形状に基づいて細胞の状態を検出する請求項1から13のいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 13, wherein in the first observation step, a state of the cell is detected based on a shape of the cell. 前記第1観察段階は、細胞の細胞膜および細胞核の少なくとも一方が破壊されているか否かにより細胞の状態を検出する請求項1から14のいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 14, wherein in the first observation step, the state of the cell is detected based on whether or not at least one of a cell membrane and a cell nucleus of the cell is destroyed. 前記第1観察段階は、前記観察対象における屈折率界面および非線形感受率界面の分布を観察する段階を有する請求項1から請求項15までのいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 15, wherein the first observation step includes a step of observing a distribution of a refractive index interface and a nonlinear susceptibility interface in the observation target. 前記第1観察段階は、観察対象に含まれる細胞の細胞核を特定する段階を有し、
前記第2観察段階は、前記第1観察段階において検出された細胞核を観察する段階を有する請求項1から請求項16までのいずれか一項に記載の観察方法。
The first observation step includes a step of identifying a nucleus of a cell included in the observation target,
The observation method according to any one of claims 1 to 16, wherein the second observation step includes a step of observing the cell nucleus detected in the first observation step.
前記第2観察段階は、前記第1観察段階において検出された前記細胞核のスペクトルを検出する段階を有する請求項17に記載の観察方法。   The observation method according to claim 17, wherein the second observation step includes a step of detecting a spectrum of the cell nucleus detected in the first observation step. 前記第1観察段階は、前記第2観察段階よりも、単位時間当たりの観察面積が広い請求項1から請求項18までのいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 18, wherein the first observation stage has a larger observation area per unit time than the second observation stage. 前記第2観察段階は、前記第1観察段階に比較して、観察対象の深さ方向について、より高い解像度で観察をする段階を有する請求項1から請求項19までのいずれか一項に記載の観察方法。   The said 2nd observation stage has a stage which observes with a higher resolution about the depth direction of an observation object compared with the said 1st observation stage. Observation method. 前記第1観察段階は、
照射光を照射された前記観察対象から線形光学現象により射出された射出光を検出する第1の検出段階を有する請求項1から請求項20までのいずれか一項に記載の観察方法。
The first observation stage includes
The observation method according to any one of claims 1 to 20, further comprising: a first detection step of detecting emitted light emitted from the observation object irradiated with irradiation light by a linear optical phenomenon.
前記第1観察段階は、微分干渉観察および第3高調波検出のいずれかを含む請求項21に記載の観察方法。   The observation method according to claim 21, wherein the first observation stage includes any of differential interference observation and third harmonic detection. 前記第2観察段階は、
照射光を照射された前記観察対象から非線形光学現象により射出された射出光を検出する第2の検出段階を有する請求項1から22のいずれか一項に記載の観察方法。
The second observation stage includes
The observation method according to any one of claims 1 to 22, further comprising: a second detection step of detecting emitted light emitted from the observation object irradiated with irradiation light by a nonlinear optical phenomenon.
前記第2観察段階が、コヒーレントアンチストークスラマン散乱光検出および誘導ラマン散乱光検出のいずれかを含む請求項23に記載の観察方法。   The observation method according to claim 23, wherein the second observation step includes any one of coherent anti-Stokes Raman scattering light detection and stimulated Raman scattering light detection. 前記第1観察段階および前記第2観察段階は、前記観察対象に対して共通の照射光を照射する段階を有する請求項1から請求項24までのいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 24, wherein the first observation step and the second observation step include a step of irradiating the observation target with common irradiation light. 前記第2観察段階は、前記第1観察段階で観察した第1観察領域内に第2観察領域を特定する段階を有する請求項1から請求項25までのいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 25, wherein the second observation step includes a step of specifying a second observation region in the first observation region observed in the first observation step. 前記第2観察段階は、350nmよりも長い波長を有する照射光を前記観察対象に照射する請求項1から請求項26までのいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 26, wherein in the second observation step, the observation object is irradiated with irradiation light having a wavelength longer than 350 nm. 前記第2観察段階は、ラマン散乱光の光路に挿入した光路変更部材により光路を変更された前記ラマン散乱光を検出する段階を有する請求項1から請求項27までのいずれか一項記載の観察方法。   The observation according to any one of claims 1 to 27, wherein the second observation step includes a step of detecting the Raman scattered light whose optical path has been changed by an optical path changing member inserted into an optical path of the Raman scattered light. Method. 前記第1観察段階および前記第2観察段階は、少なくとも一部が共通する光学系を用いる請求項1から請求項28までのいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 28, wherein the first observation step and the second observation step use an optical system at least partially in common. 前記第2観察段階は、前記観察対象から射出されたラマン散乱光の光路に挿入された光路分岐部材により分岐された前記ラマン散乱光の一部を検出する段階を有する請求項29に記載の観察方法。   30. The observation according to claim 29, wherein the second observation step includes a step of detecting a part of the Raman scattered light branched by an optical path branching member inserted in an optical path of Raman scattered light emitted from the observation target. Method. 前記第1観察段階で検出された第1検出画像と前記第2観察段階で検出された第2検出画像とを表示する表示段階を含む請求項1から30のいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 30, further comprising a display step of displaying the first detection image detected in the first observation step and the second detection image detected in the second observation step. . 前記第1検出画像を格納する格納段階を含み、
前記表示段階は、前記格納段階で格納された前記第1検出画像を取得し、取得した前記第1検出画像を表示する請求項31に記載の観察方法。
A storage step of storing the first detected image;
32. The observation method according to claim 31, wherein in the display step, the first detection image stored in the storage step is acquired, and the acquired first detection image is displayed.
前記第1観察段階は、前記第2観察段階が開始した後も前記観察対象の撮像を継続し、
前記表示段階では、前記第2観察段階が実施されているときに撮像された前記観察対象の検出画像を表示する請求項31に記載の観察方法。
The first observation stage continues imaging of the observation target even after the second observation stage starts,
32. The observation method according to claim 31, wherein in the display step, a detection image of the observation target imaged when the second observation step is being performed is displayed.
前記表示段階は、前記第1検出画像上に前記第2観察段階の観察領域を示す画像を表示する請求項31から33のいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 31 to 33, wherein in the display step, an image indicating an observation region in the second observation step is displayed on the first detection image. 前記観察対象は、複数の細胞を含む細胞シートである請求項1から請求項34までのいずれか一項に記載の観察方法。   The observation method according to any one of claims 1 to 34, wherein the observation target is a cell sheet including a plurality of cells. 観察対象を観察する第1観察段階と、
前記第1観察段階により得られた情報に基づいて、前記観察対象を観察する第2観察段階とを含み、
前記第1観察段階は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する段階を有し、
前記第2観察段階は、前記第1観察段階で検出された前記細胞の状態に基づいて、観察した前記観察対象のデータを処理するか否かを判断する段階を有する観察方法。
A first observation stage for observing an observation object;
A second observation stage for observing the observation object based on the information obtained by the first observation stage,
The first observation step includes a step of detecting a state of a cell included in the observation region,
The second observation step includes a step of determining whether to process the observed data to be observed based on the state of the cells detected in the first observation step.
細胞を単離して細胞株を用意する用意段階と、
前記細胞株を細胞シートに培養する培養段階と、
請求項1から請求項36までのいずれか一項に記載された観察方法により前記細胞を観察する観察段階と
を備える細胞シート製造方法。
A preparation stage of isolating cells and preparing a cell line;
Culturing the cell line in a cell sheet;
A cell sheet manufacturing method comprising: an observation step of observing the cells by the observation method according to any one of claims 1 to 36.
前記観察段階は、前記細胞シートの良否を判定する判定段階を含む請求項37に記載の細胞シート製造方法。   The cell sheet manufacturing method according to claim 37, wherein the observation step includes a determination step of determining whether the cell sheet is good or bad. 細胞を単離して細胞株を用意する用意部と、
前記細胞株を細胞シートに培養する培養部と、
請求項1から請求項36までのいずれか一項に記載された観察方法により前記細胞を観察する観察部と
を備える細胞シート製造装置。
A preparation unit for isolating cells and preparing a cell line;
A culture unit for culturing the cell line on a cell sheet;
A cell sheet manufacturing apparatus comprising: an observation unit that observes the cells by the observation method according to any one of claims 1 to 36.
前記観察部は、前記細胞シートの良否を判定する判定部を有する請求項39に記載の細胞シート製造装置。   The cell sheet manufacturing apparatus according to claim 39, wherein the observation unit includes a determination unit that determines whether the cell sheet is good or bad. 観察対象を観察する第1観察部と、
前記第1観察部により得られた情報に基づいて、前記観察対象を観察する第2観察部と
を備え、
前記第1観察部は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する検出部を有し、
前記第2観察部は、前記検出部で検出された前記細胞の状態に基づいて、前記細胞を観察するか否かを判断する判断部を有する観察装置。
A first observation unit for observing an observation object;
A second observation unit for observing the observation object based on the information obtained by the first observation unit;
The first observation unit includes a detection unit that detects a state of a cell included in the observation region,
The second observation unit is an observation apparatus including a determination unit that determines whether to observe the cell based on the state of the cell detected by the detection unit.
観察対象を観察する第1観察部と、
前記第1観察部により得られた情報に基づいて、前記観察対象を観察する第2観察部と
を備え、
前記第1観察部は、観察領域に含まれる細胞の状態を検出する検出部を有し、
前記第2観察部は、前記第1観察部で検出された前記細胞の状態に基づいて、観察した前記観察対象のデータを処理するか否かを判断する判断部を有する観察装置。
A first observation unit for observing an observation object;
A second observation unit for observing the observation object based on the information obtained by the first observation unit;
The first observation unit includes a detection unit that detects a state of a cell included in the observation region,
The observation device having a determination unit that determines whether to process the observed data of the observation target based on the state of the cell detected by the first observation unit.
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