CN103620390B - 光测定装置、光测定方法以及光测定程序 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的光测定装置（1）是一种测定从细胞放出的光的光测定装置（1）。光测定装置（1）具备取得二维光学图像的动画图像数据的动画图像取得部（40）、相对于动画图像数据实行解析分析的解析处理部（51）。解析处理部（51）包含取得亮度值数据的亮度值数据取得部（52a）、从亮度值数据中抽出亮度值的峰值和谷值的亮度值抽出部（52b）、根据评价值从多个像素抽出构成规定细胞图像的对象像素的像素抽出部（52c）。像素抽出部（52c）根据作为评价值的由峰值与谷值的差分获得的亮度值的振幅以及由峰值相对于谷值的比率获得的亮度值的变化率中的至少一个来抽出对象像素。

Description

光测定装置、光测定方法以及光测定程序

技术领域

本发明是涉及测定从细胞放出的光的光测定装置、光测定方法以及光测定程序。

背景技术

在新药物开发领域中有一种情况是测定从细胞放出的光来评价投给细胞等试料的药品的影响。在专利文献1中公开有对动植物的细胞图像作图像处理来评价细胞的方法。该方法是由图像处理手法从细胞图像中抽出从神经细胞等细胞本体向外侧突出的突起。在该图像处理手法中是从构成图像的多个像素中将具有超过规定阈值的亮度值的像素作为解析处理的对象来进行抽出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2003-14737号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

一般来说光的时间性的放出特性根据细胞的种类而会有所不同。例如，神经细胞的反应在时间变化上有其特征。另外，在包含有从被染色的细胞等特定细胞放出的光的图像中会有以下情况，即包含受到具有一定亮度值的光的像素和受到具有随时间推移而发生变化的亮度值的光的像素。但是，在专利文献1所记载的图像处理手法中不能够区别具有一定亮度值的光被放出的细胞图像和具有随时间推移而发生变化的亮度值的光被放出的细胞图像。另外，在专利文献1所记载的图像处理手法中不能够区别光的时间性的放出特性有所不同的多个种类的细胞图像。

本发明就是鉴于以上所述技术问题而做出的不懈努力之结果，其目的在于提供一种能够区别在包含从含有神经细胞等细胞的试料放出的光的图像中亮度值随时间推移而发生变化的细胞的图像的光测定装置、光测定方法以及光测定程序。

解决技术问题的手段

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置是一种测定从由具有保持含细胞的试料的保持部的试料盒来进行保持的细胞放出的光的光测定装置。该装置具备：动画图像取得单元，检测包含从被保持于试料盒的保持部内部的试料放出的光的试料盒的二维光学图像并取得二维光学图像的动画图像数据；解析处理单元，相对于动画图像数据实行解析处理。解析处理单元包含：亮度值数据取得单元，从包含于动画图像数据的对应于保持部的区域取得构成对应于保持部的区域的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据；亮度值抽出单元，从亮度值数据抽出亮度值的峰值和谷值；像素抽出单元，根据峰值和谷值计算评价亮度值随时间变化的评价值并根据评价值从多个像素抽出构成规定的细胞的图像的对象像素。像素抽出单元根据作为评价值的由峰值与谷值的差分获得的亮度值的振幅以及由峰值相对于谷值的比率获得的亮度值的变化率中的至少一个来抽出对象像素。

本发明的一个侧面所涉及的光测定方法是一种测定从由具有保持含细胞的试料的保持部的试料盒来进行保持的细胞放出的光的光测定方法。该方法具备：动画图像取得步骤，检测包含从被保持于试料盒的保持部的内部的试料放出的光的试料盒的二维光学图像并取得二维光学图像的动画图像数据；解析处理步骤，相对于动画图像数据实行解析处理。解析处理步骤包含：亮度值数据取得步骤，从包含于动画图像数据的对应于保持部的区域取得构成对应于保持部的区域的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据；亮度值抽出步骤，从亮度值数据抽出亮度值的峰值和谷值；像素抽出步骤，根据峰值和谷值计算评价亮度值随时间变化的评价值并根据评价值从多个像素抽出构成细胞图像的对象像素。像素抽出步骤根据作为评价值的由峰值与谷值的差分获得的亮度值的振幅以及由峰值相对于谷值的比率获得的亮度值的变化率中的至少一个来抽出对象像素。

本发明的一个侧面所涉及的光测定程序是一种测定从由具有保持含细胞的试料的保持部的试料盒来进行保持的细胞放出的光的光测定程序。该程序是使计算机作为以下所述单元来行使功能，这些单元分别为：亮度值数据取得单元，相对于由动画图像取得单元取得的、对包含从被保持于试料盒的保持部的内部的试料放出的光的试料盒的二维光学图像进行检测的动画图像数据，从包含于动画图像数据的对应于保持部的区域取得构成对应于保持部的区域的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据；亮度值抽出单元，从亮度值数据抽出亮度值的峰值和谷值；像素抽出单元，根据峰值和谷值计算评价亮度值随时间变化的评价值并根据评价值从多个像素抽出构成规定的细胞的图像的对象像素。像素抽出单元具有如下功能：根据作为评价值的由峰值与谷值的差分获得的亮度值的振幅以及由相对于谷值的峰值比率获得的亮度值的变化率当中至少一个来抽出对象像素。

根据本发明所涉及的光测定装置、光测定方法或者光测定程序，能够检测包含从含有被保持于试料盒的保持部内部的细胞的试料放出的光的试料盒的二维光学图像并取得二维的动画图像数据。接着，取得构成动画图像数据的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据。然后，从亮度值数据取得亮度值的峰值和谷值。根据由峰值与谷值的差分获得的亮度值振幅和由峰值相对于谷值的比率获得的亮度值的变化率当中的任意一方，从多个像素中抽出构成规定的细胞图像的对象像素。这样，光测定装置、光测定方法或者光测定程序因为是根据亮度值数据来抽出对象像素，所以能够区分构成具有随时间推移而发生变化的亮度值的光被放出的规定的细胞的图像的对象像素。

在本发明的一个侧面所涉及的光测定装置中，像素抽出单元可以根据作为评价值的波峰周期、波峰次数、由从规定时机到达波峰为止的时间来规定的波峰时间、由从谷值到达峰值为止的时间来规定的上升时间、由从峰值返回到谷值为止的时间来规定的下降时间、以及一个像素上的波峰时间与邻接于一个像素的其他像素上的波峰时间的差分即波峰变动幅度中的至少一个来进一步抽出对象像素。由此，光测定装置使用作为用于抽出对象像素的参数的波峰周期、波峰次数、波峰时间、上升时间、下降时间以及波峰变动幅度。因此，因为能够详细判别亮度值的随时间变化的特征，所以能够高精度地区分构成规定的细胞的图像的对象像素。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置其解析处理单元可以进一步包含：修正单元，修正在多个亮度值数据之间的相位偏差并计算出被相位修正的修正亮度值数据；处理单元，处理多个修正亮度值数据并计算出多个修正亮度值数据的平均即平均亮度值数据。由此，修正单元修正由像素抽出部进行选择的像素亮度值数据并计算出修正亮度值数据。然后，处理单元对多个修正亮度值数据进行平均化并计算出平均亮度值数据。因此，能够实行使相对于从细胞放出的光的测定灵敏度提高的解析处理。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置其解析处理单元可以进一步包含：鉴定单元，对平均亮度值数据和预先获得的样本亮度值数据实施对比从而鉴定由对象像素构成的图像。由此，就能够判别由所希望的细胞图像构成的图像的种类。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置是一种测定从由具有保持含细胞的试料的保持部的试料盒来进行保持的细胞放出的光的光测定装置。该装置具备：动画图像取得单元，检测包含从被保持于试料盒的保持部内部的试料放出的光的试料盒的二维光学图像并取得二维光学图像的动画图像数据；解析处理单元，相对于动画图像数据实行解析处理。解析处理单元包含：亮度值数据取得单元，从包含于动画图像数据的对应于保持部的区域取得构成对应于保持部的区域的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据；像素抽出单元，根据表示亮度值数据的波形特征的特征值计算评价亮度值随时间变化的评价值，根据评价值从多个像素抽出构成规定的细胞的图像的对象像素；数据处理部，相对于对象像素上的亮度值数据实行规定的处理。

发明效果

根据本发明所涉及的光测定装置、光测定方法以及光测定程序，对于包含从含有神经细胞等的试料放出的光的图像能够区分构成随时间推移而亮度值发生变化的细胞图像的像素。

附图说明

图1是示意性地表示光测定装置的一个实施方式的示意图。

图2是表示微孔板（microplate）结构的一个例子的示意图。

图3是表示从侧面看到图2所示的微孔板的截面构造的示意图。

图4是表示数据解析装置结构的一个例子的示意图。

图5是表示光测定方法的一个实施方式的示意图。

图6是表示为了实行被记录在记录媒介中的程序的计算机硬件结构的示意图。

图7是表示为了实行被记录在记录媒介中的程序的计算机的示意图。

图8是为了说明光测定方法的一个实施例的示意图。

图9是为了说明光测定方法的另一个实施例的示意图。

图10是表示解析结果的一个例子的示意图。

具体实施方式

以下是参照附图并就本发明所涉及的光测定装置、光测定方法以及光测定程序的实施方式进行详细说明。还有，在附图的说明中将相同的符号标注于相同的要素并省略重复的说明。

图1是示意性地表示光测定装置的一个实施方式的示意图。图2是表示微孔板（microplate）结构的一个例子的示意图。图3是表示从侧面看到图2所示的微孔板的截面构造的示意图。光测定装置1可以使用作为试料盒的一个例子的微孔板20。光测定装置1是一种以由微孔板20进行保持的状态测定来自于被配置于测定位置P的试料S（参照图3）的荧光的装置。

试料S包含规定的细胞。在规定的细胞中具有例如神经细胞。另外，一个实施方式所涉及的光测定装置、光测定方法以及光测定程序除了荧光测定之外一般还能够适用于测定例如磷光和发光等从试料放出的光的光测定。以下是就光测定装置1的结构进行说明。

如图1所示光测定装置1是通过具备数据取得装置10、激发光源30以及数据解析装置50来进行构成的。数据取得装置10具有暗箱15和动画图像取得部40。在暗箱15的内部容纳保持成为荧光测定对象的细胞的微孔板20。动画图像取得部40测定来自于被设置于暗箱15内部并被配置于测定位置P的试料S的荧光。

如图2以及图3所示，微孔板20是一种多个坑井（保持部）21被并设成二维阵列状的板状构件。多个坑井21分别是以能够保持试料S的形式被构成的。例如如图2所示，作为多个坑井21是以二维阵列状配置8×12=96个坑井21。坑井21的形状既可以是圆形又可以是矩形。另外，微孔板20的底面22是由能够透过被照射于试料S的荧光测定用的激发光以及从试料S放出的荧光的材质来形成的。还有，一般来说光测定装置1所具有的微孔板20的底面22如果是由能够透过从成为测定对象的试料S放出的光的材质来进行形成的话即可。

在暗箱15中设置有微孔板20。微孔板20被保持于具有荧光观察用的开口的微孔板基座11。另外，在暗箱15中设置有微孔板运送机构12。微孔板运送机构12在暗箱15内将保持微孔板20的基座11向规定方向运送。规定方向为在图1中从右侧向左侧的方向。

运入侧微孔板储存库13相对于微孔板20的运送方向被设置于成为运入侧的暗箱15的一方侧15a。运入侧微孔板储存库13储存规定枚数（例如25枚）的保持有试料S的测定前的微孔板20。另外，运出侧微孔板储存库14相对于微孔板20的运送方向被设置于成为运出侧的暗箱15的另一方侧15b。运出侧微孔板储存库14储存测定后的微孔板20。

在如此结构中，从运入侧微孔板储存库13运入到暗箱15内的微孔板20由微孔板基座11保持并被运送机构12运送。然后，微孔板20在测定位置P一旦被停止，在该状态下相对于被微孔板20保持的试料S实行必要的光测定。测定结束后，微孔板20再度被运送机构12运送并被运送出至运出侧微孔板储存库14。还有，在图1中省略了用于运入、运送以及运出微孔板20的运送机构12以及储存库13,14中的具体结构的图示。

分注装置16被设置于测定位置P的上方。分注装置16将试剂等注入到微孔板20的坑井21内。测定位置P是在荧光测定实行时配置微孔板20以及被保持于那里的试料S的位置。动画图像取得部40被设置于测定位置P的下方。动画图像取得部40检测从被容纳于坑井21内的试料S经由微孔板20的底面22放出的荧光。

动画图像取得部40是一种取得二维光学图像的动画图像数据的动画图像取得单元。动画图像取得部40检测包含来自于微孔板20的多个坑井21的光学图像的二维光学图像。该二维光学图像包含从被保持于微孔板20的坑井21内的试料S放出的光。在本实施方式中，动画图像取得部40具有：摄影装置45，具有多个像素被配列成二维的二维像素构造，并能够取得由从试料S放出的荧光构成的二维光检测图像即荧光图像。在该摄像装置45中能够使用例如高灵敏度的CCD照相机或CMOS图像照相机。另外，如果有必要的话则动画图像取得部40还可以具有被配置于摄像装置45前段的图像倍增管以及中继透镜等。

导光光学系统41被设置于配置有微孔板20的测定位置P与摄影装置45之间。导光光学系统41是一种将从底面22侧看微孔板20的二维光学图像引导到摄影装置45的光学系统。在该微孔板20，多个坑井21的各个中试料S被保持。导光光学系统41可以对应于微孔板20以及摄影装置45的结构等并且由能够实现必要功能（例如聚光功能以及光学图像缩小功能等）的光学元件来进行适当构成。作为像这样的导光光学系统41如果是持有能够给予每一个细胞一个像素以上的分辨率的光学缩小功能的光学元件的话即可，例如有锥形光纤（参照日本专利申请公开2001-188044号公报）。

光学滤光片部42被设置于导光光学系统41与摄影装置45之间。光学滤光片部42对应于必要实行向荧光导光光路的光学滤光片的配置以及切换等。但是，对于像这样的光学滤光片部42来说，如果不需要则可以不设置。

光测定装置1具有激发光源30。激发光源30是一种为了对于试料S提供荧光测定用激发光的激发光供给单元。激发光源30对应于成为荧光测定对象的试料S的种类以及照射于试料S的激发光的波长等可以适当构成。激发光源30例如可以由提供光的照明光源、用于实行激发光波长的选择以及切换的光学滤光片部来构成。另外，在根据相对于试料S实行的光测定的种类而不需要激发光供给的情况下，光测定装置1可以为不设置激发光源30的结构。

如图1所示激发光源30通过被配置于暗箱15外侧的激发光供给用光导31被连接于导光光学系统41。从激发光源30被提供的激发光经由激发光供给用光导31以及导光光学系统41被照射到试料S。由像这样的结构，导光光学系统41是能够将来自于微孔板20以及试料S的二维光学图像引导到摄影装置45并将来自于激发光源30的激发光引导到试料S的光学系统。像这样的光学系统例如可以使用使来自于微孔板20的荧光通过并使来自于激发光源30的激发光反射的二向色镜（dichroic mirror）等来构成。还有，在图1中由各个实线以及虚线来示意性地表示导光光学系统41上的荧光以及激发光的光路。

光测定装置1具有数据解析装置50。数据解析装置50是一种相对于包含由动画图像取得部40取得的光检测图像的动画图像数据实行解析处理的解析处理单元。数据解析装置50通过控制数据取得装置10以及激发光源30各部的动作从而控制相对于光测定装置1中的试料S的荧光测定。在数据解析装置50上连接有表示测定结果等的表示装置61、被用于数据输入或者荧光测定所必要的指示输入等的输入装置62。

由以上所述的结构，荧光测定用的激发光被照射于试料S。该激发光通过光导31以及导光光学系统41从激发光源30被提供。试料S被保持于微孔板20的坑井21内并在暗箱15内被配置于测定位置P。然后，包含从试料S放出的荧光的二维光学图像通过导光光学系统41被引导到摄影装置45，并由摄影装置45而在规定的帧率下取得二维光学图像的动画图像数据。包含由动画图像取得部40取得的荧光图像的动画图像数据被送往数据解析装置50。然后，数据解析装置50从被输入的动画图像数据中抽出构成神经细胞的图像的对象像素，并实行评价等所必要的解析处理。

还有，试料盒并不限定于以上所述的微孔板。多个试料S也可以被保持于作为试料盒的培养皿那样的盘碟。光测定装置1可以是通过显微镜观察被保持于培养皿的试料的装置结构。

图4是表示一个实施方式所涉及的光测定装置1所具备的数据解析装置结构的一个例子的示意图。

数据解析装置50是一种以下所述的信息处理装置，即，从动画图像数据取得每一个像素的亮度值数据，根据该亮度值数据抽出构成成为解析对象的神经细胞图像的对象像素，对于对象像素实行规定的解析处理。该动画图像数据是一种将对包含从被保持于以上所述的坑径21内的试料S放出的光的微孔板20实施摄影的图像转换成数字数据的数据。动画图像数据可以通过通讯网络和CD-ROM、DVD、半导体记忆存储器等记录媒介被输入到数据解析装置50。

数据解析装置50具备作为功能构成要素的解析处理部51、阈值记录部54、样本亮度值数据记录部55。数据解析装置50被连接于数据取得装置10、显示装置61以及输入装置62。

解析处理部51具备作为功能构成要素的抽出部52和数据处理部53。解析处理部51从由动画图像取得部40取得的动画图像数据中抽出构成成为解析对象的神经细胞等细胞图像的对象像素。解析处理部51是将对象像素所具有的亮度值数据作为解析数据来实行解析处理。

抽出部52包含亮度值数据取得部（亮度值数据取得单元）52a、亮度值抽出部（亮度值抽出单元）52b、像素抽出部（像素抽出单元）52c。抽出部52从对应于坑径21的测定区域抽出构成实际上成为解析处理对象的神经细胞等细胞图像的对象像素。对象像素是根据表示亮度值数据的波形特征的特征值被抽出的。对于该特征值来说有例如亮度值数据的波形所具有的峰值、谷值、Ratio计算时的变化率、频率、周期、峰值的间隔、上升速度、下降速度、积分值等。在本实施方式中就将特征值作为峰值以及谷值的情况进行说明。抽出部52被连接于数据处理部53。另外，抽出部52被连接于阈值记录部54。

阈值记录部54记录相关于在抽出对象像素的时候所使用的各种评价值的阈值。对于阈值来说例如有峰值阈值、振幅阈值以及变化率阈值等。阈值记录部54的构成方式可参考抽出部52。

亮度值数据取得部52a从由动画图像取得部40进行输入的动画图像数据中取得亮度值数据。即，亮度值数据取得部52a对于从数据取得装置10输入的动画图像数据的测定区域中的每一个像素取得亮度值数据。亮度值数据是表示像素所具有的亮度值的随时间变化。在亮度值数据取得部52a上取得的亮度值数据被输出至亮度值抽出部52b。

亮度值抽出部52b从由亮度值数据取得部52a进行输入的像素的亮度值数据中抽出峰值和谷值。峰值和谷值被输出至像素抽出部52c。

像素抽出部52c根据从亮度值抽出部52b输入的峰值和谷值抽出构成神经细胞图像的对象像素。对象像素的信息被输出至数据处理部53。抽出对象像素的方法将在后面作详细说明。

数据处理部（数据处理单元）53包含相位修正部（修正单元）53a、亮度值数据处理部（处理单元）53b、亮度值数据鉴定部（鉴定单元）53c。数据处理部53参照在抽出部52上被抽出的对象像素并将对象像素所具有的亮度值数据作为解析数据，从而对构成神经细胞图像的对象像素实行解析处理。数据处理部53被连接于抽出部52。另外，数据处理部53被连接于样本亮度值数据记录部55。

相位修正部53a对于被抽出的对象像素所具有的亮度值数据来说为了使每一个像素的亮度值数据的相位一致而修正从谷值变化到峰值的时机。相位修正部53a根据上升时间或波峰时间等来修正各个亮度值数据的相位。由相位修正部53a进行修正的亮度值数据被输出至亮度值数据处理部53b。

亮度值数据处理部53b计算出由相位修正部53a进行相位修正的修正亮度值数据的平均值。由亮度值数据处理部53b进行计算的平均亮度值数据被输出至表示装置61或者亮度值数据鉴定部53c。

亮度值数据鉴定部53c鉴定由对象像素构成的图像。该鉴定是使用了由亮度值数据处理部53b进行计算的平均亮度值数据和被记录于样本亮度值数据记录部55的样本亮度值数据来实行的。

接着，随着就由光测定装置1来实行的光测定方法作如下说明而就本实施方式的光测定方法作如下详细说明。在此，说明从动画图像数据中抽出构成神经细胞的图像的对象像素的工序。图5是为了说明一个实施方式所涉及的光测定方法的主要步骤的示意图。

工序S10是由数据取得装置10的动画图像取得部40来实行的。在工序S10中取得二维光学图像的动画图像数据（动画图像取得步骤）。该二维光学图像是一种微孔板的图像，其包含来自于含有被保持于微孔板20的坑井21的内部的细胞的试料S的光。在此，所谓动画图像数据是指随时间推移以规定时间间隔排列被检测出的二维图像数据的二维图像数据的集合。根据该动画图像数据能够抽出各个像素的亮度值的时间变化。

首先，用动画图像取得部40的摄影装置45来检测微孔板20的二维图像并取得动画图像数据。该微孔板20将含有细胞的试料S保持于坑井21内。动画图像数据只是在预先设定的时间的间隔被取得。所设定的时间是在亮度值的变化中从谷值变化到峰值之后直至返回到谷值的时间。即，所设定的时间如果是能够确认至少一个周期的波形的时间的话即可，例如如果是10秒以上的话即可。另外，所设定的时间可以是被设定为长于一个周期的波形被确认的时间并且能够确认多个波形的时间。所取得的动画图像数据从数据取得装置10被输入到数据解析装置50。

工序S11是由数据解析装置50来实行的。在工序S11中相对于在工序S10中由数据取得装置10取得的动画图像数据实行解析处理（解析处理步骤）。工序S11具有抽出成为解析对象的对象像素的步骤（抽出步骤）和对于对象像素实行解析处理的步骤（数据处理步骤）。

工序S20是由数据解析装置50的抽出部52来实行的。在工序S20中根据在工序S10中取得的动画图像数据的像素上的亮度值数据抽出成为解析区域对象的对象像素。工序S20具有亮度值数据取得步骤S21、亮度值抽出步骤S22、像素抽出步骤S23。在亮度值数据取得步骤S21中取得每一个像素上的亮度值数据。在亮度值抽出步骤S22中作为亮度值数据特征的一个例子而从各个像素的亮度值数据中取得峰值和谷值。在像素抽出步骤S23中根据峰值和谷值抽出对象像素。

工序S21是由亮度值数据取得部52a来实行的。在工序S21中取得每一个像素的亮度值数据。

工序S22是由亮度值抽出部52b来实行的。在工序S22中从在工序S21中取得的亮度值数据中抽出峰值和谷值。峰值是从一个像素上的亮度值数据的随时间变化中抽出至少1个。同样，谷值是从一个像素上的亮度值数据的随时间变化中抽出至少1个。

工序S23是由像素抽出部52c来实行的。在工序S23中根据在工序S22中取得的峰值和谷值抽出对象像素。首先，计算评价亮度值变化状态的评价值。在该评价值中使用了亮度值的振幅以及亮度值的变化率（比率(ratio)值）当中的任意一方。所谓峰值是指亮度值数据所表现出来的波峰的绝对值L。所谓谷值是指亮度值数据所表现出来的波谷的绝对值B。谷值也可以使用预先取得的背景亮度值数据。所谓亮度值的振幅是指峰值与谷值的差分（L-B）。所谓亮度值的变化率是指相对于谷值的峰值的比率（L/B）。

作为评价值既可以只使用亮度值的振幅也可以只使用亮度值的变化率。另外，作为评价值也可以使用亮度值的振幅和亮度值的变化率双方。在作为评价值而使用亮度值的振幅和亮度值的变化率双方的时候，可以在使用亮度值的振幅并抽出像素之后使用亮度值的变化率并从被抽出的像素中再作进一步的抽出。在使用亮度值的变化率抽出像素之后可以使用亮度值的振幅从被抽出的像素中再作进一步的抽出。

另外，除了以上所述的亮度值的振幅以及亮度值的变化率之外，作为评价值还可以使用波峰周期、波峰次数、上升时间、下降时间以及波峰变动幅度。所谓波峰周期是指阈值以上的波峰被重复的情况的周期。所谓波峰次数是指阈值以上的波峰所出现的次数。所谓波峰时间是指例如从像投药的时机那样的规定时机到达波峰为止的时间。所谓上升时间是指从谷值到达峰值为止的时间。所谓下降时间是指从峰值到达谷值为止的时间。所谓峰值变动幅度是指一个像素上的波峰时间与邻接于该一个像素的其他像素上的波峰时间的时间差。

这些评价值可以与亮度值的振幅以及亮度值的变化率中的任意一方相组合来使用。既可以从波峰周期、波峰次数、波峰时间、上升时间、下降时间以及波峰变动幅度中选择1个作为评价值来进行组合使用，又可以选择多个作为评价值来进行组合使用。在使用多个评价值并抽出像素的时候适用评价值的顺序没有特别的限制，可以以所希望的顺序进行适用。

对于在一个实施方式中的抽出来说有以下两种情况：从动画图像数据挑选所希望的细胞图像的情况；将包含于动画图像数据的不同种类的细胞图像分类成每一个不同种类的情况。

在从动画图像数据挑选所希望的细胞图像的情况下，例如通过组合使用多个评价值从而就能够挑选所希望的细胞图像。所希望的细胞图像所具有的亮度值数据例如在能够由规定亮度值的振幅以及规定波峰时间来进行特定的情况下，通过使用这些评价值并抽出像素从而就能够从移动像素数据中挑选所希望的细胞图像。

在将包含于动画图像数据的不同种类的细胞图像分类成每一个种类的情况下，例如对于至少1个评价值来说通过设定多个阈值从而就能够分类成每个种类。例如，对于亮度值的振幅来说则设定X1、X2的阈值。阈值X1是大于阈值X2的值。在此情况下，可以分类成亮度值的振幅为X1以上的组群、亮度值的振幅为X2以上X1未满的组群、亮度值的振幅为X2未满的组群。

工序S30是由数据处理部53来实行的。在该工序S30中相对于构成在工序S20中被抽出的神经细胞的图像的对象像素实行解析处理。工序S30具有修正步骤S31、处理步骤S32、鉴定步骤S33。在修正步骤S31中计算出对解析区域中的像素亮度值数据的相位实施修正的修正亮度值数据。在处理步骤S32中根据修正亮度值数据计算出平均亮度值数据。在鉴定步骤S33中根据平均亮度值数据与预先取得的样本亮度值数据的对比，从而鉴定由对象像素构成的图像。

工序S31是由相位修正部53a来进行实行的。在该工序S31中修正从谷值变化到峰值的时机。从细胞被放射的亮度值的随时间变化因为由于细胞的位置或投药而会有刺激的传递方式不同的情况，所以会有在反应所出现的时机发生偏差的情况。例如，在构成处于从刺激中心离开的位置的神经细胞图像的像素上反应所显现的时机迟于在构成处于刺激中心附近位置的神经细胞图像的像素上反应所出现的时机。该时机的偏差可以以在多个像素之间使从谷值变化到峰值的时机一致的形式进行控制并由相位修正部53a来进行修正。由此，就能够提高测定灵敏度。还有，在时机偏差为被预先设定的时间范围内的情况下可以省略工序S31。

工序S32是由亮度值数据处理部53b来实行的。在工序S32中，根据修正亮度值数据实行亮度值数据的平均化处理。以平均化处理来计算出平均亮度值数据。所谓平均亮度值数据是指将被抽出的对象像素的亮度值数据对每个二维图像数据取平均的数据。由此，就能够计算出特定时间中的从细胞放出的光的平均亮度。因为是使用在工序S31中被相位修正的修正亮度值数据来计算在各个时间上的平均亮度值数据，所以能够提高测定灵敏度。另外，当在坑井21中有多个神经细胞的情况下，可以计算出对象像素所构成的神经细胞的每个区域对于对象像素的亮度值数据取平均的平均亮度值数据。

工序S33是由亮度值数据鉴定部53c来实行的。在该工序S33中使用样本亮度值数据来鉴定由对象像素构成的图像的种类。该鉴定处理是通过对在工序S32中计算出的平均亮度值数据和被记录在预先取得的样本亮度值数据记录部55中的样本亮度值数据实施对比来实行的。例如，在平均亮度值数据包含于相对于样本亮度值数据设定的公差范围的时候，具有平均亮度值数据的细胞图像被鉴定为由样本亮度值数据进行表示的特定细胞。另外，在工序S33中可以用能够特定样本亮度值数据的评价值来进行鉴定。

以下是就将计算机作为数据解析装置50来进行工作的光测定程序进行说明。

一个实施方式所涉及的光测定程序是被储存于记录媒介来进行提供的。作为记录媒介可以例示floppy（登录商标）软盘、CD-ROM、DVD、或者ROM等记录媒介、或者半导体存储器等。

图6是表示为了实行被记录在记录媒介中的程序的计算机硬件结构的示意图。图7是为了实行被记录在记录媒介中的程序的计算机的示意图。计算机包含具备CPU并实行根据软件的处理或控制的服务器装置、个人电脑等各种数据处理装置。

如图6所示计算机70具备floppy（登录商标）软盘驱动装置和CD-ROM驱动装置以及DVD驱动装置等读取装置72、使操作系统常驻的操作用记忆存储器（RAM）73、存储被存储在记录媒介71的程序的存储器74、显示器等的显示装置75、输入装置即鼠标76以及键盘77、为了实行数据等的输送和接受的通信装置78、控制实行程序的CPU79。计算机70中，如果记录媒介71被插入到读取装置72，则成为能够从读取装置72接入到被储存于记录媒介71的光测定程序，由该光测定程序，作为本实施方式的光测定装置1能够进行工作。

如图7所示光测定程序可以是一种作为被重叠于载波的计算机数据信号79通过网络被提供的程序。在此情况下，计算机70能够将由通信装置78进行信号接受的光测定程序储存于存储器74并且能够实行该光测定程序。

根据本发明所涉及的光测定装置1、光测定方法以及光测定程序，则能够检测微孔板20的二维光学图像并取得二维动画图像数据（S10）。该二维光学图像包含被保持于微孔板20的坑井21内的细胞。接着，取得显示构成动画图像数据的多个像素上的亮度值的随时间变化的亮度值数据（S21）。接着，从亮度值数据取得亮度值的峰值和谷值（S22）。根据由峰值与谷值的差分获得的亮度值的振幅以及由峰值相对于谷值的比率获得的亮度值的变化率当中的任意一者来抽出从多个像素中构成神经细胞图像的对象像素（S23）。就这样因为使用了根据亮度值随时间变化的亮度值的振幅以及亮度值的变化率，所以能够区分构成具有随时间推移而发生变化的亮度值的光被放出的神经细胞图像的像素。

另外，在光测定装置1中评价值还包含波峰周期、波峰次数、由从规定时机到达波峰为止的时间来规定的波峰时间、由从谷值到达峰值为止的时间来规定的上升时间、由从峰值返回到谷值为止的时间来规定的下降时间、以及一个像素上的波峰时间与邻接于一个像素的其他像素上的波峰时间的差分即波峰变动幅度。像素抽出部52c根据波峰周期、波峰次数、波峰时间、上升时间、下降时间以及波峰变动幅度中至少一个数据来抽出对象像素。由此，作为用于抽出构成神经细胞图像的对象像素的参数而使用作为显示亮度值随时间变化的评价值的波峰周期、波峰次数、波峰时间、上升时间、下降时间以及波峰变动幅度来抽出对象像素（S23）。因此，因为能够详细判别亮度值随时间变化的特征，所以能够高精度地区分构成神经细胞图像的对象像素。

在作为评价值而使用波峰周期的情况下，根据进行振荡（例如神经或肌肉的Ca离子变化）的细胞振荡周期的分类或根据药效后的周期变化的分类将成为可能。另外，在作为评价值而使用波峰次数的情况下，根据细胞振荡次数的分类或根据药效后的振荡次数的分类将成为可能。另外，在作为评价值而使用上升时间的情况下，作为药效响应的效果而根据峰值为止的到达时间（速度）的分类将成为可能。另外，在作为评价值而使用下降时间的情况下，对由于药效后的损害而恢复差的细胞实行分类将成为可能。

光测定装置1可以进一步包含在解析处理部51抽出对象像素之后通过修正多个亮度值数据之间的相位偏差从而计算出修正亮度值数据的相位修正部53a、每段时间对多个修正亮度值数据实行平均化并计算出平均亮度值数据的亮度值数据处理部53b。由此，补正由像素抽出部52c抽出的像素亮度值数据并计算出修正亮度值数据（S31）。然后，对多个修正亮度值数据实行平均化并计算出平均亮度值数据（S32）。因此，能够实行使相对于从细胞放出的光的测定灵敏度提高的解析处理。

光测定装置1还可以进一步包含解析处理部51对平均亮度值数据和预先取得的样本亮度值数据实施对比从而鉴定由对象像素构成的图像的亮度值数据鉴定部53c。由此，就能够判别由所希望的细胞图像构成的图像的种类。

〈实施例1〉

具体说明从构成动画图像数据的多个像素挑选具有规定亮度值数据的像素的工序。图8（a）是表示实行工序S21（亮度值数据取得步骤）的结果。多个像素C1～C6分别具有曲线G1～G6所表示的亮度值数据。在本实施例1中，作为例子来说明区分具有亮度值数据G1的像素C1的过程。

对于为了区分像素C1的评价值来说是使用波峰次数、亮度值的振幅、波峰时间、下降时间。波峰次数的阈值为1以上未满2。亮度值的振幅的阈值为规定振幅阈值以上。波峰时间的阈值为ts以下。下降时间的阈值为ds以下。

接着，从各个亮度值数据G1～G6取得峰值P1～P6和谷值B1～B6（S22）。接着，将波峰次数作为评价值进行适用并抽出像素。在此所使用的阈值为“1以上未满2”。在亮度值数据G1～G6中，亮度值数据G1,G3,G5,G6的波峰次数为“1”，亮度值数据G2的波峰次数为“0”，亮度值数据G4的波峰次数为“2”。为此，在亮度值数据G1～G6当中满足阈值“1以上未满2”的因为是亮度值数据G1,G3,G5,G6，所以如图8（b）所示抽出像素C1、C3、C5、C6。

接着，将亮度值的振幅作为评价值进行适用并抽出像素。使用被抽出的像素C1、C3、C5、C6所具有的峰值P1、P3、P5、P6和谷值B1,B3,B5,B6来计算亮度值的振幅。从各个亮度值数据G1,G3,G5,G6计算出的亮度值的振幅当中满足阈值的如果是亮度值数据G1,G5,G6就如图8（c）所示抽出像素C1、C5、C6。

接着，将波峰时间作为评价值进行适用并抽出像素。首先，取得被抽出的像素C1,C5,C6所具有的波峰时间Δt1,Δt5,Δt6。在此所使用的阈值为“ts以下”。为此，亮度值数据G1,G5,G6当中满足阈值的是亮度值数据G1,G6。因此，如图8（d）所示像素C1、C6作为对象像素被抽出。

然后，将下降时间作为评价值来适用并抽出像素。首先，取得被抽出的像素C1、C6所具有的下降时间d1、d2。在此所使用的阈值为“ds以下”。为此，亮度值数据G1,G6中满足阈值的是亮度值数据G1。因此，如图8（e）所示像素C1作为构成规定细胞图像的像素被抽出。如此所为就能够从动画图像数据中区分具有亮度值数据G1的多个像素。

上述实施例1的方法可以用于例如取决于钙离子的细胞振荡解析。首先，取得构成坑井21的图像的所有像素的亮度值数据。接着，从亮度值数据抽出具有规定亮度值数据的像素。接着，对于被抽出的亮度值数据实行平均化处理。然后，每一个坑井21被表示于显示装置61。例如，如图10所示将画面区分成以二维进行配列的多个显示区域（在图10中为8×12=96个显示区域）并表示在对应于各个显示区域的坑井21上的平均亮度值数据。

上述实施例1的方法能够被用于例如细胞图像的鉴定。首先，使坑井21内的规定细胞染色。接着，在动画图像取得部40上切换进行观察的光的波长从而取得动画图像数据。接着，取得构成坑井21的图像的所有像素亮度值数据。接着，使用如上述实施例1那样的方法来抽出构成由规定染色试剂进行染色的细胞图像的像素。再有，对于被抽出的像素的亮度值数据实行平均化处理。然后，使用标准亮度值数据来实行被平均化处理的亮度值数据的鉴定。由此，就能够实行细胞图像的鉴定。

〈实施例2〉

由规定的分类条件来区分构成动画图像数据的多个像素，并具体说明表示分类了的亮度值数据的工序。图9（a）是表示在实行了工序S10（动画图像取得步骤）之后实行工序S21（亮度值数据取得步骤）的结果。多个像素C7～C14分别具有曲线G7～G14所表示的亮度值数据。在本实施例2中，说明满足规定条件的每一个亮度值数据对多个像素C7～C14实施分类的过程。在此，作为评价值而使用亮度值的振幅来将多个像素分类成3个组群。因此，使用2个振幅阈值v0,v1。振幅阈值v1被设定为大于振幅阈值v0。由此，能够区分成亮度值的振幅为v1以上的像素的组群、亮度值的振幅为v0以上未满v1的像素的组群、亮度值的振幅为未满v0的像素的组群。

首先从各个亮度值数据G7～G14取得峰值P7～P14以及谷值B7～B14。然后，从峰值P7～P14以及谷值B7～B14计算亮度值的振幅。

接着，使用被计算的亮度值的振幅和2个振幅阈值来对多个像素实施分类。然后，如图9（b）所示作为亮度值的振幅为v1以上的像素而抽出像素C7,C9,C12。另外，作为亮度值的振幅为v0以上未满v1的像素而抽出C8,C14。再有，作为亮度值的振幅为未满v0的像素而抽出C11,C13。这样就能够将多个像素C7～C14区分成3个组群。

接着，属于相同组群的亮度值数据在工序S31（修正步骤）中进行像素C7,C9以及C12之间的相位修正。同样，进行像素C8以及C14之间的相位修正。再有，进行像素C11以及C13之间的相位修正。然后，如图9（c）所示在工序S32（数据处理步骤）中合成被修正的亮度值数据。之后，合成被修正的亮度值数据G7,G9,G12并计算出平均亮度值数据G15。合成被修正的亮度值数据G8,G14并计算出平均亮度值数据G16。合成被修正的亮度值数据G11,G13并计算出平均亮度值数据G17。然后，被合成的亮度值数据G15,G16,G17被表示于显示装置61。还有，在本实施例2中在将多个像素C7～C14区分成3个组群之后实行相位修正，但是相位修正也可以在区分成3个组群之前实施。

如上述实施例2那样对多个像素实施分类的方法能够被用于例如使用了钙离子的神经细胞等的功能解析。首先，取得构成坑井21的图像的所有像素的亮度值数据。接着，使用规定的分类条件来对亮度值数据实施分类。接着，对于被分类成相同组群的亮度值数据实行平均化处理。然后，每一个抽出条件都显示于显示装置61。

以上虽已就光测定装置、光测定方法以及光测定程序的一个实施方式作了说明，但是光测定装置、光测定方法以及光测定程序并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中作为规定细胞举例说明了神经细胞，但规定细胞也可以是与神经细胞不相同的细胞。例如也可以是上皮细胞、平滑肌细胞、骨骼肌细胞、血管内皮细胞、血细胞、造骨细胞、破骨细胞、器官细胞、株化细胞。

产业上的利用可能性

根据本发明所涉及的光测定装置、光测定方法以及光测定程序，则对于包含从含有神经细胞等的试料放出的光的图像能够区分构成随时间推移而亮度值发生变化的细胞图像的像素。

符号说明

1.光测定装置

20.微孔板

21.坑井

40.动画图像取得部

50.数据处理装置

52a.亮度值数据取得部

52b.亮度值抽出部

52c.像素抽出部

S.试料

Claims (6)

1.一种光测定装置，其特征在于：

是测定从由试料盒保持的细胞放出的光的光测定装置，所述试料盒具有保持包含所述细胞的试料的保持部，

具备：动画图像取得单元，检测所述试料盒的二维光学图像并取得所述二维光学图像的动画图像数据，所述二维光学图像包含从被保持于所述试料盒的所述保持部的内部的所述试料放出的光；

解析处理单元，相对于所述动画图像数据实行解析处理；

所述解析处理单元包含：

亮度值数据取得单元，从包含于所述动画图像数据的对应于所述保持部的区域取得构成对应于所述保持部的区域的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据；

亮度值抽出单元，从所述亮度值数据抽出所述亮度值的峰值和谷值；

像素抽出单元，根据所述峰值和所述谷值计算评价所述亮度值随时间变化的评价值并根据所述评价值从所述多个像素抽出构成规定的所述细胞的图像的对象像素；

所述像素抽出单元根据作为所述评价值的由所述峰值与所述谷值的差分获得的亮度值的振幅以及由所述峰值相对于所述谷值的比率获得的亮度值的变化率中的至少一个来抽出所述对象像素。

2.如权利要求1所述的光测定装置，其特征在于：

所述像素抽出单元根据作为所述评价值的波峰周期、波峰次数、由从规定时机到达波峰为止的时间规定的波峰时间、由从所述谷值到达所述峰值为止的时间规定的上升时间、由从所述峰值返回到所述谷值为止的时间规定的下降时间、以及作为一个像素上的所述波峰时间与邻接于所述一个像素的其他像素上的所述波峰时间的差分的波峰变动幅度中的至少一个来进一步抽出所述对象像素。

3.如权利要求1或者2所述的光测定装置，其特征在于：

所述解析处理单元进一步包含：

修正单元，修正在多个所述亮度值数据之间的相位偏差并计算出被相位修正的修正亮度值数据；

处理单元，处理多个所述修正亮度值数据并计算出作为多个所述修正亮度值数据的平均的平均亮度值数据。

4.如权利要求3所述的光测定装置，其特征在于：

所述解析处理单元进一步包含：

鉴定单元，对所述平均亮度值数据和预先获得的样本亮度值数据实施对比从而鉴定由所述对象像素构成的图像。

5.一种光测定方法，其特征在于：

是测定从由试料盒保持的细胞放出的光的光测定方法，所述试料盒具有保持包含所述细胞的试料的保持部，

具备：

动画图像取得步骤，检测所述试料盒的二维光学图像并取得所述二维光学图像的动画图像数据，所述二维光学图像包含从被保持于所述试料盒的所述保持部的内部的所述试料放出的光；

解析处理步骤，相对于所述动画图像数据实行解析处理；

所述解析处理步骤包含：

亮度值数据取得步骤，从包含于所述动画图像数据的对应于所述保持部的区域取得构成对应于所述保持部的区域的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据；

亮度值抽出步骤，从所述亮度值数据抽出所述亮度值的峰值和谷值；

像素抽出步骤，根据所述峰值和所述谷值计算评价所述亮度值随时间变化的评价值并根据所述评价值从所述多个像素抽出构成规定的所述细胞的图像的对象像素；

所述像素抽出步骤根据作为所述评价值的由所述峰值与所述谷值的差分获得的亮度值的振幅以及由所述峰值相对于所述谷值的比率获得的亮度值的变化率中的至少一个来抽出所述对象像素。

6.一种光测定装置，其特征在于：

是测定从由试料盒保持的细胞放出的光的光测定装置，所述试料盒具有保持包含所述细胞的试料的保持部，

具备：

动画图像取得单元，检测所述试料盒的二维光学图像并取得所述二维光学图像的动画图像数据，所述二维光学图像包含从被保持于所述试料盒的所述保持部的内部的所述试料放出的光；

解析处理单元，相对于所述动画图像数据实行解析处理；

所述解析处理单元包含：

亮度值数据取得单元，从包含于所述动画图像数据的对应于所述保持部的区域取得构成对应于所述保持部的区域的多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据；

像素抽出单元，根据表示所述亮度值数据的波形的特征的特征值计算评价所述亮度值随时间变化的评价值，根据所述评价值从所述多个像素抽出构成规定的所述细胞的图像的对象像素；

数据处理部，相对于所述对象像素上的所述亮度值数据实行规定处理。