CN103635792B - 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）是一种测定来自于试料（S）的光的光测定装置，并具备取得包含来自于试料（S）的光的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进行解析分析的解析处理部（51）。解析处理部（51）包含：亮度值数据取得部（52a），取得在构成对应于多个坑井（21）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；亮度值抽出部（52b），从亮度值数据中抽出亮度值的峰值和谷值；像素特定部（52c），根据峰值和谷值计算评价亮度值的变化状态的评价值，并根据评价值的重复状态特定从多个像素成为解析对象的对象像素。

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心肌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根据从试料放出的光来评价投给心肌细胞等的试料的药品的影响。在专利文献1中公开有能够提高对于来自试料的光的测定灵敏度的光测定装置。关于该装置，相对于在光检测图像上对应于坑井进行设定的测定区域，对在测定区域内的二维亮度值分布与规定的亮度值阈值作比较，从而从测定区域抽出成为解析处理对象的解析区域。然后，将在解析区域内的亮度值数据作为解析数据来进行解析处理。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2007-278985号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

关于专利文献1所记载的光测定装置，在对成为解析对象的像素进行特定的情况下，对在测定区域内的二维的亮度值分布与规定的亮度值阈值作比较从而抽出解析区域。为此，心肌细胞和非心肌细胞的细胞在测定区域，且任一个都放出具有超过亮度值阈值的亮度值的光的时候，只将心肌细胞的区域作为解析区域来进行设定是困难的。另外，因为心肌细胞进行跳动并且心肌细胞的区域随时间的推移而发生变化，所以设定心肌细胞的边界是困难的。

本发明就是借鉴于上述技术问题而努力研究之结果，其目的是在于提供一种在包含从含有心肌细胞的试料放出的光的图像中，能够对构成亮度值随时间推移而发生变化的心肌细胞图像的像素进行特定的光测定装置、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是测定从由试料盒保持的心肌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心肌细胞的试料的保持部。该装置具备：动画图像取得单元，检测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，所述二维光学图像包含从被保持于试料盒的保持部内部的试料放出的光；解析处理单元，相对于动画图像数据进行解析处理。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；像素特定单元，根据峰值和谷值计算评价在亮度值数据中重复出现的亮度值随时间变化的评价值并根据评价值从多个像素对构成心肌细胞图像的对象像素进行特定。

本发明的一个侧面所涉及的光测定方法是是测定从由试料盒保持的心肌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心肌细胞的试料的保持部，。该方法具备：动画图像取得步骤，检测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，所述二维光学图像包含从被保持于试料盒的保持部内部的试料放出的光；解析处理步骤，相对于动画图像数据进行解析处理。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；像素特定步骤，根据峰值和谷值计算评价在亮度值数据中重复出现的亮度值随时间变化的评价值，并根据评价值从多个像素对构成心肌细胞图像的对象像素进行特定。

本发明的一个侧面所涉及的光测定程序是是测定从由试料盒保持的心肌细胞放出的光的光测定程序，所述试料盒具有保持包含所述心肌细胞的试料的保持部。该程序是使计算机作为以下单元来行使功能，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、检测试料盒的二维光学图像的动画图像数据，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在多个像素上的表示亮度值随时间变化的亮度值数据，所述二维光学图像包含从被保持于试料盒的保持部的内部的试料放出的光；亮度值抽出单元，从亮度值数据抽出亮度值的峰值和谷值；像素特定单元，根据峰值和谷值计算评价在亮度值数据中重复出现的亮度值随时间变化的评价值，并根据评价值从多个像素对构成心肌细胞的图像的对象像素进行特定。

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的心肌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，从亮度值数据取得亮度值的峰值和谷值。然后，根据峰值和谷值特定成为解析对象的构成心肌细胞图像的像素。因此，就能够对构成亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的心肌细胞图像的像素进行特定。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置所作的评价值可以是根据峰值与谷值的差分获得的亮度值的振幅。由此，因为在具有一定亮度值的光被放出的区域的像素上亮度值的振幅为零，所以通过设定规定的振幅阈值从而就能够只对具有阈值以上的亮度值振幅的像素进行特定。因此，就能够适宜特定亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的构成心肌细胞图像的像素。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置中评价值可以是根据峰值相对于谷值的比率获得的亮度值的变化率。由此，因为在具有一定亮度值的光被放出的区域的像素上其亮度值的变化率为1，所以通过设定规定的变化率阈值从而就能够只对具有阈值以上的亮度值变化率的像素进行特定。因此，就能够适宜的对亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的心构成肌细胞图像的像素进行特定。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置中，像素特定单元可以根据评价值超过预先取得的阈值的次数来特定对象像素。由此，就能够更加适宜地对亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的构成心肌细胞图像的像素进行特定。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置中，像素特定单元可以对评价值的平均值与预先取得的阈值实施比较来特定对象像素。由此，就能够更加适宜地对亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的像素进行特定。

本发明的一个侧面所涉及的光测定装置中，解析处理单元可以进一步包含将对象像素的亮度值数据作为解析数据并进行解析处理的数据处理单元。由此，就能够使用由像素特定部特定的构成心肌细胞图像的像素亮度值数据来进行评价。因此，就能够进行使相对于从心肌细胞放出的光的测定灵敏度提高的解析处理。

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，对于包含从试料放出的光的图像能够对构成亮度值随时间推移而发生变化的心肌细胞的图像的像素进行特定。

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)的结构的一个例子的示意图。

图3是表示从侧面看到图2所表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是为了说明亮度值数据的例子的示意图。

图7是表示解析结果的显示的一个例子的示意图。

图8是表示为了进行被记录于记录媒介的计算机硬件构成的示意图。

图9是表示为了进行被记录于记录媒介的计算机的示意图。

图10是为了说明光测定方法的一个适用例的示意图。

图11是为了说明光测定方法的另一个适用例的示意图。

图12是为了说明光测定方法的再另一个适用例的示意图。

图13是为了说明光测定方法的再另一个适用例的示意图。

图14是为了说明光测定方法的再另一个适用例的示意图。

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1的一个实施方式的构成的示意图。图2是表示微孔板(microplate)20的结构的一个例子的示意图。图3是表示从侧面看到图2所表示的微孔板20的截面构造的示意图。一个实施方式的光测定装置1可以使用作为试料盒一个例子的微孔板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是含心肌细胞的细胞。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的内部容纳有微孔板20，该微孔板20保持含有成为荧光测定对象的心肌细胞的试料S。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，作为一个实施方式的试料盒而被使用的微孔板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分别具有能够保持试料S的结构。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放出的荧光的材质来形成的。一般来说在光测定装置1中，微孔板20的底面22只要由能够透过来自于成为测定对象的试料S的光的材质来形成的话即可。

在暗箱15内设置有微孔板20。微孔板20是由具有荧光观察用的开口的微孔板基座11来进行保持的。在暗箱15内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。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。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。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被保持而被运送机构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进行必要的光测定。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。在图1中省略了为了运入、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是在荧光测定进行时配置微孔板20以及被保持于其的试料S的位置。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，该光学图像包括来自于被保持于微孔板20的多个坑井21的试料S的光。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。动画图像取得部40具有：摄影装置45，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。动画图像取得部40具有多个像素被排列成二维的二维像素构造。作为该摄影装置45能够使用例如高灵敏度的CCD照相机或CMOS图像照相机。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的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是将从底面22侧看试料S分别被保持于多个坑井21的微孔板20的二维光学图像引导到摄影装置45的光学系统。关于导光光学系统41的具体结构，能够对应于微孔板20以及摄影装置45的结构等并由能够实现必要的功能(例如聚光功能以及光学图像缩小功能等)的光学元件来适当构成。作为像那样的光学元件，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在导光光学系统41与摄影装置45之间对应于必要对进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来说如果不需要的话则可以不设置。

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、用于进行激发光的波长的选择、切换的光学滤光片部来进行构成。另外，在根据相对于试料S进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相对于暗箱15被配置于外侧。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。像这样的导光光学系统41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(dichroicmirror)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进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，从而控制光测定装置1中的相对于试料S的荧光测定。如图1所示，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的输入等的输入装置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。激发光经由光导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经由导光光学系统41被引导到摄影装置45，并由摄影装置45以规定的帧率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特定构成心肌细胞图像的像素，并进行评价等所必要的解析处理。

试料盒并不限定于以上所述的微孔板20。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。再则，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是表示光测定装置1所具备的数据解析装置50概略结构的示意图。

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，根据该亮度值数据特定构成成为解析对象的心肌细胞的图像的对象像素，为了相对于对象像素实施规定的解析处理。该动画图像数据是将对包含从被保持于以上所述的坑井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信网络和CD-ROM、DVD、半导体记忆存储器等的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。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区域特定部52和数据处理部53。解析处理部51从由数据取得装置10的动画图像取得部40取得的试料S的动画图像数据特定构成心肌细胞等的细胞的图像的对象像素。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进行解析处理的解析处理单元。解析处理部51与阈值记录部54相连接。

区域特定部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、像素特定部(像素特定单元)52c。区域特定部52根据动画图像数据中的像素所具有的亮度值随时间而发生变化的波形的特征值，从对应于坑井21的测定区域特定构成心肌细胞等的细胞的图像的对象像素。在该特征值中有例如亮度值随时间而发生变化的波形的峰值、谷值等。区域特定部52被连接于数据处理部53。

阈值记录部54记录在特定对象像素的时候所使用的阈值。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的构成方式为能够参考区域特定部52而进行构成。

亮度值数据取得部52a从包含于从动画图像取得部40输入的动画图像数据中的对应于多个坑井21的区域，取得构成对应于多个坑井21的区域的多个像素上的亮度值数据。亮度值数据是表示像素所具有的亮度值的随时间变化。亮度值数据取得部52a将坑井21的图像所包含的区域作为1个测定区域来取得构成其测定区域的每一个像素的亮度值数据。在亮度值数据取得部52a上所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根据从亮度值数据取得部52a输入的像素的亮度值数据抽出峰值和谷值。峰值和谷值被输出至像素特定部52c。

像素抽出部52c根据从亮度值抽出部52b输入的峰值和谷值特定构成心肌细胞的图像的对象像素。对象像素的信息被输出至数据处理部53。特定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53a和亮度值数据处理部53b。数据处理部53参照在区域特定部52上被特定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，从而对于构成心肌细胞的图像的对象像素进行解析处理。数据处理部53被连接于区域特定部52。

相位修正部53a对于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。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例如对每一个坑井21都处理由相位修正部53a进行相位修正的亮度值数据。由亮度值数据处理部53b进行处理的每一个坑井21的亮度值数据被输出至显示装置61。

接着，随着就由一个实施方式的光测定装置1来进行的光测定方法作如下说明而就一个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特定构成心肌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的光测定方法的主要工序的示意图。

工序S10是由数据取得装置10的动画图像取得部40来进行的。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)。二维光学图像是使用数据取得装置10而取得的包含了来自于试料S的光的图像，该试料S包含被保持于微孔板20的坑井21的内部的心肌细胞。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。由该动画图像数据，能够抽出构成二维图像的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来检测包含心肌细胞的试料S被保持于坑井21内的微孔板20的二维图像并取得动画图像数据。动画图像数据只是在预先设定的时间的间隔被取得。开始取得动画图像数据的时机可以是由投药来将刺激给到坑井21的试料S之前，也可以是由投药来将刺激给到坑井21的试料S之后，并且也可以是在动画图像数据的取得过程中通过投药来给予刺激。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来进行的。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进行解析处理(解析处理步骤)。工序S11具有特定成为解析对象的对象像素的步骤(区域特定步骤)和对于对象像素进行解析处理的步骤(数据处理步骤)。

工序S20是由数据解析装置50的区域特定部52来进行的。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，特定成为解析对象的对象像素。工序S20具有亮度值数据取得步骤S21、亮度值抽出步骤S22、像素特定步骤S23。在亮度值数据取得步骤S21中取得每一个像素的亮度值数据。在亮度值抽出步骤S22中从各个像素的亮度值数据中取得峰值和谷值。在像素特定步骤S23中根据峰值和谷值特定对象像素。

工序S21是由亮度值数据取得部52a来进行的。在工序S21中取得每一个像素的亮度值数据。接着，就重复出现的亮度值的随时间变化的具体例子作如下说明。重复出现的亮度值的随时间变化的具体例子被例示成图6所表示的5个图表的亮度值的随时间变化。如果参照图6(a)，则在亮度值数据中会有亮度值以一定的周期进行变化的情况。此时，周期C1为1秒左右。另外，在亮度值数据中会有亮度值的波峰出现的周期随时间推移而发生变化的情况。图6(b)是一种亮度值的波峰出现的周期随时间推移而变长的情况，周期C2比周期C1长。图6(c)是一种亮度值的波峰出现的周期随时间推移而变短的情况，周期C3比周期C1短。图6(d)是一种亮度值的波峰出现的周期进行不规则变化的情况。如果参照图6(e)，则表示从谷值变化到峰值并再返回到谷值的时间t1、t2、t3随时间推移而变长的情况。重复出现的亮度值的随时间变化并不限定于图6所例示的那些例子。

如果参照图5，则工序S22是由亮度值抽出部52b来进行的。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多个。谷值是从一个像素上的亮度值数据的随时间变化中抽出多个。

工序S23是由像素特定部52c来进行的。在工序S23中根据在工序S22中取得的峰值和谷值特定构成心肌细胞图像的对象像素。计算评价重复出现的亮度值的随时间变化的状态的评价值。对于该评价值来说是峰值、亮度值的振幅以及亮度值的变化率(比率(ratio)值)等。如果参照图6(a)，则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。谷值也可以将预先取得的背景的亮度值数据作为谷值来使用。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峰值相对于谷值的比率(L/B)。

对象像素的特定使用了上述评价值中至少一个评价值。例如，作为被用于对象像素的特定的评价值而有以下所述那样的(i)～(vi)的组合。

(i)只将亮度值的振幅作为评价值来使用。

(ii)只将亮度值的变化率作为评价值来使用。

(iii)将峰值、亮度值的振幅作为评价值来使用。

(iv)将峰值、亮度值的变化率作为评价值来使用。

(v)将亮度值的振幅、亮度值的变化率作为评价值来使用。

(vi)将峰值、亮度值的振幅、亮度值的变化率作为评价值来使用。

由评价值与阈值的比较并根据评价值超过预先设定的阈值的次数来特定对象像素。例如，在一个像素所具有的多个评价值n次(n为1以上的整数)超过阈值的情况下，该一个像素作为对象像素被特定。也可以对评价值的平均值与预先设定的阈值实施比较并对对象像素进行特定。例如，计算出一个像素所具有的多个评价值的平均值。在该平均值超过阈值的情况下，该一个像素作为对象像素被特定。就这样，重复出现的亮度值的随时间变化根据评价值被评价。

在如上述(iii)～(vi)那样将多个评价值用于对象像素的特定的情况下，在被用于对象像素的特定的所有评价值满足由阈值规定的条件的时候该像素作为对象像素被特定。

工序S30是由数据处理部53来进行的。在该工序S30中对于构成在工序S20中被特定的构成心肌细胞的图像的对象像素进行解析处理。工序S30具有修正步骤S31、亮度值数据处理步骤S32。在修正步骤S31中修正对象像素的亮度值数据。在亮度值数据处理步骤S32中根据被修正的亮度值数据进行数据处理。

工序S31是由相位修正部53a来进行的。在该工序S31中通过修正从谷值变化到峰值的时机，从而计算出修正亮度值数据。由心肌细胞的位置或者投药而从心肌细胞被放射的亮度值的随时间变化，根据刺激的传递方式而会有在反应所出现的时机上发生偏差的情况。例如，在构成处于从刺激中心离开的位置的心肌细胞的图像的像素上反应所出现的时机迟于在处于刺激中心附近位置的像素上反应所出现的时机。因此，相位修正部53a是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修正。由此，就能够提高测定灵敏度。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来进行的。在工序S32中，根据修正了的亮度值数据进行亮度值数据的处理。在该处理中，进行例如以各个时间计算出将坑井21中的对象像素的亮度值数据在每个二维图像数据中取平均的平均亮度值数据的处理。由此，就能够计算出特定时间上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。当在坑井21中有多个心肌细胞的情况下，可以计算出对象像素所构成的心肌细胞的每个区域都对对象像素的亮度值数据取平均的平均亮度值数据。

通过实施上述各个工序从而就能够获得每一个坑井21或者每一个心肌细胞区域的平均亮度值数据。在将每一个坑井21的解析结果表示于显示装置61的情况下，如图7所示可以将画面区分成被排列成二维的多个显示区域(在图7中为8×12＝96个显示区域)，并且表示对应于各个显示区域的在坑井21上的平均亮度值数据的时间变化。

在工序S32中也可以计算出每一个坑井21的亮度值的变化率。在计算每一个坑井21的亮度值的变化率的时候，对坑井21上的对象像素的亮度值数据实施平均化。接着，可以从被平均化的亮度值数据中抽出峰值和谷值，并计算出亮度值的变化率。也可以从每一个像素的亮度值数据中抽出每一个像素的峰值和谷值并在计算出每一个像素的亮度值的变化率之后对每一个像素的亮度值的变化率实施平均化。

以上所述的光测定方法例如在心肌细胞的评价中能够用于心肌细胞的跳动周期的测定。

以下是就将计算机作为光测定装置1来进行工作的光测定程序进行说明。

一个实施方式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8是表示为了进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9是为了进行被记忆在记录媒介中的程序的计算机的示意图。作为计算机包含具备CPU并进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8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存储器(RAM)73、存储被记忆在记录媒介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、用于进行数据等的收发的通信装置78、控制程序的实行的CPU79。计算机70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，能够由该光测定程序而使作为一个实施方式的光测定装置1进行工作。

如图9所示光测定程序可以是作为被重叠于载波的计算机数据信号80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并且能够进行该光测定程序。

一个实施方式的光测定装置1以及光测定方法取得对应于多个坑井21的每一个区域的二维光学图像的动画图像数据(S10)，取得显示构成动画图像数据的多个像素上的亮度值随时间变化的亮度值数据(S21)，从亮度值数据中抽出亮度值的峰值和谷值(S22)。然后，光测定装置1以及光测定方法根据峰值和谷值计算评价亮度值变化状态的评价值，根据该评价值的重复状态从多个像素对构成成为解析对象的心肌细胞图像的对象像素(S23)进行特定。就这样，光测定装置1以及光测定方法根据像素所具有的亮度值的随时间变化，来特定对象区域。因此，光测定装置1以及光测定方法能够特定亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的构成心肌细胞图像的像素。再有，光测定装置1以及光测定方法因为是根据表示亮度值随时间变化的亮度值数据来特定对象像素，所以即使是在像心肌细胞那样细胞的区域由跳动而发生变化的时候，也能够容易地特定心肌细胞的边界。

在光测定装置1中，评价值也可以是由峰值与谷值的差分而获得的亮度值的振幅。根据该评价值，在一定亮度值的区域的像素上亮度值的振幅为零，所以通过设定振幅的阈值从而就能够只对具有阈值以上的亮度值振幅的像素进行特定。因此，就能够适宜地对构成亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的心肌细胞的图像的像素进行特定。

在光测定装置1中，评价值也可以是由峰值相对于谷值的比率而获得的亮度值的变化率。根据该评价值，在一定亮度值的区域的像素上亮度值的变化率为1，所以通过设定变化率的阈值从而就能够只对具有阈值以上的亮度值的变化率的像素进行特定。因此，就能够适宜地对构成亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的心肌细胞的图像的像素进行特定。

在光测定装置1中，也可以根据评价值超过像素特定部52c所预先取得的阈值的次数来特定对象像素。根据该方法，能够更加适宜地对构成亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的心肌细胞的图像的像素进行特定。

在光测定装置1中，像素特定部52c可以对评价值的平均值与预先所取得的阈值作比较来特定对象像素。能够更加适宜地对构成亮度值随时间推移而发生变化的光被重复放出的心肌细胞的图像的像素进行特定。

在光测定装置1中，解析处理部51可以进一步包含将对象像素的亮度值数据作为解析数据并进行解析处理的数据处理部53。根据该构成，能够使用被像素特定部52c选择的像素的亮度值数据来进行试料S的评价。因此，就能够进行使相对于来自试料S的光的灵敏度提高的解析处理。即，因为是根据每一个像素的亮度值数据将具有类似的随时间变化的亮度值数据的像素进行特定并计算出平均值，所以比将一个坑井21所占的区域作为一个解析区域的情况更加能够进行使相对于来自构成心肌细胞图像的像素的光的灵敏度提高的解析处理。

接着，说明将光测定装置1用于细胞评价的例子。

在一个实施方式中，对于评价值来说是使用了峰值、亮度值的振幅以及亮度值的变化率。对于评价值来说也可以使用亮度值的周期。对于评价值来说也可以使用由多个对象像素构成的区域所具有的面积的经时变化。另外，在一个实施方式中，也可以从峰值、亮度值的振幅、亮度值的变化率、亮度值的周期以及面积的随时间变化的多个评价值的组合来进行解析处理。再有，也可以将根据两个亮度值数据所表示的图像获得的荧光能量转移(FRET)反应的有无用于对象像素的特定。

如图10(a)所示，在判定测定区域R1的细胞的有无的时候例如能够将峰值作为评价值来进行使用。在测定区域R1有心肌细胞区域A1、非心肌细胞的细胞区域A2以及多个垃圾区域A3。包含于测定区域R1的多个正方形的一个区域对应于一个像素。此时，如果相对于各个要素被包含的像素的亮度值来整理各个要素被包含的像素的数目的话，则获得图10(b)。图表曲线G1是表示心肌细胞区域A1中的亮度值的度数。图表曲线G2是表示在非心肌细胞的细胞区域A2中的亮度值的度数。通过设定规定的亮度值的范围S1从而就能够从测定区域R1特定包含于心肌细胞区域A1以及非心肌细胞的细胞区域A2的图像中的像素。

如图11(a)所示，在包含不同种类的细胞的区域，例如特定心肌细胞的时候，能够将亮度值的振幅或者亮度值的变化率作为评价值来进行使用。在测定区域R2有心肌细胞区域A1以及非心肌细胞的细胞区域A2。该心肌细胞会跳动。对应于该跳动如图11(b)的图表曲线G5所示，包含于区域A1的像素的亮度值随时间推移而发生变化。另外，非心肌细胞的细胞因为不会跳动，所以图表曲线G6所示亮度值为一定。因此，通过使用亮度值的振幅或者亮度值的变化率，从而就能够从测定区域R2特定包含于心肌细胞区域A1的图像中的像素。心肌细胞因为在一定的周期C1进行跳动，所以通过使用亮度值的周期从而就能够更进一步切实地特定包含于心肌细胞的区域A1的图像中的像素。

如图12(a)所示，在包含多个心肌细胞的区域R3在特定所希望的心肌细胞的区域A1a的时候，能够将亮度值的周期作为评价值来进行使用。图12(b)的图表曲线G7是表示包含于心肌细胞区域A1a的像素的亮度值的经时变化，图表曲线G8是表示包含于心肌细胞区域A1b的像素的亮度值的经时变化。例如，心肌细胞区域A1a中的亮度值的周期C8与心肌细胞区域A1b中的亮度值的周期C9不同。因此，通过对周期C8与周期C9进行比较，从而就能够特定所希望的心肌细胞。根据该方法，能够排除虽为心肌细胞但不适合于解析的细胞。该方法能够用于特定更加适宜的解析对象的筛选的实施。

在包含多个互相不同的心肌细胞以及非心肌细胞的细胞的区域中，在判别各个细胞的时候，能够将峰值、亮度值的振幅或者亮度值的变化率的任意一方、亮度值的周期作为评价值来进行组合使用。通过使用峰值，就能够特定超过规定峰值阈值的细胞。即，能够特定染色状态良好的细胞。通过使用亮度值的振幅或者亮度值的变化率的任意一方，从就能够判别心肌细胞和非心肌细胞的细胞。然后，通过使用亮度值的周期从而就能过判别一个心肌细胞和其他心肌细胞。

如图13(a)所示，在从测定区域R4对不可能成为解析对象的垃圾区域A3a、A3b以及背景进行特定的时候，能够将峰值、亮度值的振幅、亮度值的变化率以及亮度值的周期作为评价值来进行使用。例如，如果参照图13(b)，则区域A3a的亮度值数据即图表曲线G9因为已饱和所以不可能成为解析对象。因此，区域A3a作为垃圾或者背景被排除。区域A3b的亮度值数据即图表曲线G10因为低于峰值阈值G11所以不可能成为解析对象。因此，区域A3b作为垃圾或者背景被排除。

如图14所示，在从测定区域R5特定不可能成为解析对象的垃圾区域A3a、A3b的时候，能够将对象像素所构成的区域的面积作为评价值来进行使用。例如，由作为对象像素进行特定的多个像素e1～e24构成的区域A3b与心肌细胞区域A1相比较具有极端大的面积。在具有像这样极端大的面积的区域A3b，是心肌细胞等的可能性低。因此，能够特定不可能成为解析对象的垃圾区域A3b。

在以构成心肌细胞图像的对象像素的亮度值数据为基础来进行评价的时候，光测定装置1可以根据亮度值的周期来检测心肌细胞的跳动数。光测定装置1可以根据亮度值的变化率和周期来判定脉律不齐的状态。光测定装置1可以根据亮度值的变化率和周期来判定给予细胞的药剂所起到的效果。

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

51.解析处理部

52a.亮度值数据取得部

52b.亮度值抽出部

52c.像素特定部

S.试料

Claims (7)

1.一种光测定装置，其特征在于：

是测定从由试料盒保持的心肌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心肌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进行解析处理；

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；

像素特定单元，根据所述峰值和所述谷值计算评价在所述亮度值数据中重复出现的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对构成所述心肌细胞的图像的对象像素进行特定。

2.如权利要求1所述的光测定装置，其特征在于：

所述评价值是根据所述峰值与所述谷值的差分获得的亮度值的振幅。

3.如权利要求1所述的光测定装置，其特征在于：

所述评价值是根据所述峰值相对于所述谷值的比率而获得的亮度值的变化率。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的光测定装置，其特征在于：

所述像素特定单元根据所述评价值超过预先取得的阈值的次数来特定所述对象像素。

5.如权利要求1～3中任意一项所述的光测定装置，其特征在于：

所述像素特定单元对所述评价值的平均值与预先取得的阈值进行比较来特定所述对象像素。

6.如权利要求1～3中任意一项所述的光测定装置，其特征在于：

所述解析处理单元进一步包含将所述对象像素的所述亮度值数据作为解析数据并进行解析处理的数据处理单元。

7.一种光测定方法，其特征在于：

是测定从由试料盒保持的心肌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心肌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进行解析处理；

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；

像素特定步骤，根据所述峰值和所述谷值计算评价在所述亮度值数据中重复出现的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对构成所述心肌细胞的图像的对象像素进行特定。