JP2000202791A - 微細物体の採取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 採取時の識別を高い信頼性で行うことができ
る微細物体の採取装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 容器に収納された液体中の微細物体を探
索・識別して採取する微細物体の採取装置において、液
体中の微細物体を撮像するカメラ１８と、撮像された画
像を表示する表示モニタ４９と、微細物体の画像を記憶
する記憶手段と、記憶手段に記憶された採取対象の微細
物体のサンプル画像を前記表示装置に表示する表示処理
部５１とを備え、採取作業時には表示されたサンプル画
像と探索画面内の微細物体の画像とを対比しながら識別
を行う。これにより、サンプル画像との比較を正確に行
って微細物体の識別を高い信頼性で効率よく行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中の微細物体
を探索・識別して採取する微細物体の採取装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】生化学分野等における各種操作のプロセ
スでは、液状試料中に存在する微生物や動植物などの多
数の微細物体の中から、特定の微細物体を探索・識別し
て採取する操作が行われる。従来は熟練した専門家が、
顕微鏡視野内で微細物体を観察・識別し、識別された微
細物体をマイクロピペットを操作して採取するという手
作業的な方法が一般に用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この採取作業において
は、液体中の多数の微細物体の中から目的とする採取対
象を正確に識別することがまず求められる。しかしなが
ら、従来の微細物体の採取方法においては、識別の基準
は専ら作業者の記憶に頼るか、または微細物体のサンプ
ル写真などを補助的に参照する方法が殆どであった。こ
のため記憶に頼る場合においては、採取作業中に次第に
記憶中のイメージが表示画面中の微細物体の画像に影響
されて変化し、採取作業の開始時と終了時とでは基準が
大幅にずれる場合が多かった。

【０００４】またサンプル写真などを用いる場合には、
表示モニタ上の画面と画質が全く異るため基準として用
いるには不適切であり、識別時の比較・判定が難しく正
確な識別が困難であった。このように従来の微細物体の
採取においては、識別時の基準として用いられる対比手
段が不適切で、識別結果の信頼性が低いという問題点が
あった。

【０００５】そこで本発明は、採取時の識別を高い信頼
性で行うことができる微細物体の採取装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の微細物体
の採取装置は、容器に収納された液体中の微細物体を探
索・識別して採取する微細物体の採取装置であって、液
体中の微細物体を撮像するカメラと、このカメラで撮像
された画像を表示する表示装置と、前記微細物体の画像
を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された採取
対象の微細物体のサンプル画像を前記表示装置に表示す
る表示処理部とを備えた。

【０００７】請求項２記載の微細物体の採取装置は、請
求項１記載の微細物体の採取装置であって、前記表示処
理部は、前記カメラで撮像された画像と記憶手段に記憶
されたサンプル画像を前記表示装置に同時に表示させる
ようにした。

【０００８】本発明によれば、採取対象の微細物体のサ
ンプル画像を表示させることにより、微細物体の識別を
高い信頼性で行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の微細
物体の採取装置の斜視図、図２は同微細物体の採取装置
の側面図、図３は同微細物体の採取装置の構成を示すブ
ロック図、図４は同微細物体の採取装置の処理機能を示
す機能ブロック図、図５は同微細物体の採取方法のフロ
ー図、図６、図７、図８、図９、図１０は同微細物体の
採取装置の表示画面を表わす図である。

【００１０】まず図１、図２を参照して微細物体の採取
装置の構造について説明する。図１において微細物体の
採取装置は、基台１上に設けられた本体部２および制御
用のパソコン３から構成されている。本体部２はカバー
ケース２ａ内に以下に説明する各部を配置して構成され
ている。

【００１１】カバーケース２ａの内部には基台５が配設
されている。基台５の端部にはサイドフレーム５ａが立
設されており、サイドフレーム５ａの上部には上部フレ
ーム５ｂが固着されている。サイドフレーム５ａの側面
には、第１のＸＹテーブル６が配設されており、第１の
ＸＹテーブル６には透光性を有する試料テーブル７が装
着されている。試料テーブル７は、液体を含んだ試料を
入れた透光性を有する試料容器８を支持している。試料
中には、微細物や動植物細胞などの微細物体が含まれて
いる。

【００１２】上部フレーム５ｂには透過照明９（第１の
照明部）が配設されており、透過照明９は、ミラー１４
で反射された照明光を試料容器８上に照射する。試料容
器８の下方の基台５の底部には対物レンズ１９とカメラ
１８が配設されている。カメラ１８は対物レンズ１９を
通して試料容器８内の微細物体を撮像する。また基台５
の側部には蛍光照明１０（第２の照明部）が配設されて
おり、蛍光照明１０はハーフミラー１５を介して試料容
器８の下方から照明光を照射する。カメラ１８は、透過
照明９または蛍光照明１０によって照明された試料容器
８を撮像する。

【００１３】基台５の側部には、赤外線レーザ光源１１
（第１のレーザ装置）および紫外線レーザ光源１２（第
２のレーザ装置）が配設されている。赤外線レーザ光源
１１から照射された赤外線レーザ光は走査光学系１３を
経てハーフミラー１７によって上方に反射され、対物レ
ンズ１９で集光されて試料容器８に下方から入射する。
走査光学系１３を駆動することにより、赤外線レーザ光
の照射位置は試料容器８中で水平方向に移動する。した
がって、走査光学系１３はレーザ光移動手段となってい
る。なお、走査光学系１３を用いる代わりに、第１のＸ
Ｙテーブル６を駆動することにより、赤外線レーザ光を
試料容器８に対して水平方向に相対的に移動させるよう
にしても良い。この場合には、第１のＸＹテーブル６が
レーザ光移動手段となる。

【００１４】試料容器８の試料液体中の微細物体に赤外
線レーザ光を照射することにより、微細物体は赤外線レ
ーザ光の光圧によりトラップされ、捕捉される。走査光
学系１３によって（または第１のＸＹテーブルを駆動す
ることにより）赤外線レーザ光を走査させることによ
り、試料容器８内の捕捉対象の微細物体に対物レンズ１
９によって集光された赤外線レーザ光を照射してこれを
トラップし、非接触にて任意の位置に移動させることが
できる。赤外線レーザ光源１１および対物レンズ１９
は、微細物体をレーザ光によってトラップするいわゆる
レーザピンセットであり、微細物体を捕捉する捕捉手段
となっている。

【００１５】紫外線レーザ光源１２から照射された紫外
線レーザ光はハーフミラー１６によって反射され、対物
レンズ１９で集光されながら試料容器８に下方から入射
する。この紫外線レーザ光は試料中の微細物体を局部的
に破壊する加工用途に適しており、紫外線レーザ光を加
工対象の微細物体に照射することにより微細物体の切断
などの加工を行うことができる。紫外線レーザ光源１２
は加工手段となっている。

【００１６】試料容器８の上方には、試料供給ピペット
２１が導設されており、試料供給ピペット２１はＸＹＺ
テーブル２２によって移動可能となっている。試料供給
ピペット２１は、分注機構２５に接続されており、分注
機構２５には配管２６，２７，２８を介して試料タンク
２９、洗浄用の希釈液タンク３０、廃液タンク３１が接
続されている。分注機構２５の吸入・吐出機構を用いる
ことにより、試料タンク２９および希釈液タンク３０か
ら吸入した試料、希釈液を、試料供給ピペット２１の先
端から選択的に試料容器８に吐出する。試験後に試料容
器８に残存する余分の試料や洗浄に用いられた後の希釈
液は、分注機構２５により吸引されて廃液タンク３１に
回収される。

【００１７】試料容器８の近傍には、ＸＹＺテーブル２
４によって移動可能な採取用のマイクロピペット２３
が、先端の吸入口を試料容器８の液体中に浸入させる姿
勢で配設されている。マイクロピペット２３は分注機構
２５に接続されており、分注機構２５の吸入・吐出機能
を用いることにより、試料容器８中の試料に含まれマイ
クロピペット２３の吸入口近傍に位置する微細物体を吸
入・移送し、分注ノズル３６の先端部から吐出して容器
に採取することができる。したがって、マイクロピペッ
ト２３、分注機構２５および分注ノズル３６は微細物体
を採取する採取手段となっている。

【００１８】分注機構２５の下方には、第２のＸＹテー
ブル３２が配設されている。第２のＸＹテーブル３２上
にはマイクロプレート支持部であるプレートホルダ３３
が装着されており、プレートホルダ３３の上面には、複
数の微細物体の容器であるウェル３５を備えたマイクロ
プレート３４が載置されている。第２のＸＹテーブル３
２を駆動して、分注ノズル３６の直下に位置するマイク
ロプレート３４を水平移動させることにより、任意のウ
ェル３５に分注ノズル３６から吐出される微細物体を収
容することができる。

【００１９】次に図３を参照して、自動採取装置の制御
系の構成を説明する。カメラ１８，第１の照明部および
第２の照明部１０は、ＣＰＵ４３の指示に従い試料容器
８内の微細物体を撮像する。分注コントローラ４１は、
分注機構２５の動作を制御する。走査光学系コントロー
ラ４２は走査光学系１３を制御することにより、トラッ
プ用の赤外線レーザ光を試料容器８内で移動させる。Ｃ
ＰＵ４３は制御手段であり、記憶手段であるＲＡＭ４
４、ＲＯＭ４５、ファイル装置４６に格納されたプログ
ラムやデータに基づいて各種の処理や演算を実行する。
ＲＡＭ４４はＣＰＵ４３の処理演算時にデータを一時的
に格納するためのメモリである。ＲＯＭ４５は、各種の
処理や動作に必要なプログラムを記憶する。

【００２０】ファイル装置４６は、プログラムや各種の
データ、例えばカメラ１８で撮像された微細物体の画像
や、これらの微細物体の分類結果などを格納する。記憶
媒体ドライブ装置４７は、必要なプログラムやデータの
外部記憶媒体への書き込み・読み取りを行う。外部記憶
媒体４８はフロッピーディスクなどの記憶媒体であり、
データ保管用として用いられる。表示モニタ４９は表示
装置であり、操作・入力時の画面表示や、撮像された微
細物体の画像を表示する。

【００２１】入力部５０はキーボードやマウスなどのポ
インティングデバイスであり、操作コマンドやデータの
入力を行うほか、表示モニタ４９に表示された微細物体
の中から採取対象を作業者の操作により指示するととも
に、この微細物体が収容されるマイクロプレートのウェ
ルを同じく作業者の操作により画面上で指示する。すな
わち、入力部５０は指示手段となっている。なお、指示
手段としてはこの他に、タッチパネル、ジョイスティッ
ク等を用いることもできる。

【００２２】次に図４を参照して微細物体の採取装置の
処理機能について説明する。図４において、表示処理部
５１、画像処理部５２、サンプル画像設定処理部５５、
捕捉操作処理部５６、採取操作処理部５７はＣＰＵ４３
によって実行される処理機能である。またサンプル画像
記憶部５３および物体画像記憶部５４は記憶手段として
のＲＡＭ４４、ＲＯＭ４５、ファイル装置４６に記憶さ
れる内容を示している。

【００２３】次に上記処理機能、記憶内容について説明
する。カメラ１８によって撮像された試料の画像データ
は画像処理部５２によって画像処理され、画像処理結果
は物体画像記憶部５４に記憶されるとともに、表示処理
部５１によって表示処理されて表示モニタ４９に表示さ
れる。物体画像記憶部５４は、新たに撮像された微細物
体の画像データや既に過去に撮像された微細物体の画像
データのみならず、別途他装置によって得られた微細物
体画像データなど、外部から入力された微細物体の画像
データも併せて記憶する。

【００２４】サンプル画像設定処理部５５は、入力部５
０からの入力に従って物体画像記憶部５４に記憶された
微細物体の画像から微細物体のサンプル画像となるべき
画像を選択し、サンプル画像に設定する処理を行う。こ
こでサンプル画像とは、試料中の多数の微細物体の中か
ら採取目的の微細物体を探索する際に用いられる基準画
像である。探索時には表示モニタ４９上に表示された試
料中の微細物体の画像から作業者が目視により目的とす
る微細物体の画像を識別して抽出することが行われる。
サンプル画像はこの識別時の基準となる画像であり、作
業者は表示された個々の微細物体の画像をサンプル画像
と対比し、それらの異同を判断する。サンプル画像のデ
ータはサンプル画像記憶部５３から読み出され、表示処
理部５１によって表示処理されて表示モニタ４９に表示
される。

【００２５】捕捉操作処理部５６は、表示モニタ４９の
画面上で識別された採取対象の微細物体をレーザピンセ
ットによって捕捉する操作を行う。この処理は、入力部
５０からの入力指令に従って、走査光学系コントローラ
１３、第１のレーザ装置１１、第２のレーザ装置１２、
第１のＸＹテーブルを制御することにより行われる。

【００２６】採取操作処理部５７は、レーザピンセット
によって捕捉された微細物体をマイクロピペット２３に
よって吸引し、分注ノズル３６から吐出してマイクロピ
ペット２３によって吸引し、分注ノズル３６から吐出し
てマイクロプレート３４の所定のウェル３５に収容する
操作を行う。この処理は、入力部５０からの入力指令に
従って第２のＸＹテーブル３２、ＸＹＺテーブル２４お
よび分注コントローラ４１を制御することにより行われ
る。

【００２７】この微細物体の採取装置は上記の様に構成
され、以下採取方法について図５のフローに沿って図６
〜図１０を参照しながら説明する。まず物体採取に先立
って分注機構２５によって試料タンク２９から微細物体
を含んだ試料を吸入し、試料供給ピペット２１から吐出
させて試料容器８中に供給する。この後、図５のフロー
に移り、カメラ１８により試料容器８中の試料を撮像
し、得られた微細物体の画像を表示モニタ４９に表示す
る（ＳＴ１）。図６はこのとき表示される画面を示して
おり、画像枠６０内にはカメラ１８によって撮像された
採取対象の微細物体６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを含む各種
の微細物体の顕微鏡画像が表示されている。このとき、
表示画面にはサンプル画像表示を選択する操作ボタン６
２が表示される。

【００２８】操作ボタン６２を選択すると、図７に示す
ように画像枠６０が縮小されて既に設定されているサン
プル画像が表示される。図７の例では、３つのサンプル
画像枠６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃのうち、６４Ａ，６４Ｂ
に微細物体６１Ａ，６１Ｂに相当するサンプル画像が既
に設定され、これらの微細物体の名称などのデータ６５
Ａ，６５Ｂが同時に表示されている。そしてサンプル画
像枠６４Ｃには、設定されていない旨の表示がなされて
いる。

【００２９】そこで、設定操作ボタン６６を選択するこ
とにより、図８に示すサンプル画像設定画面７０が表示
される。ここで、作業日、作業番号、作業者、採取物体
名の各入力枠７１，７２，７３，７４に微細物体６１Ｃ
に該当する条件の入力を行う。この入力内容は、取り消
し操作ボタン７５によって取り消すことができ、検索操
作ボタン７６を操作することにより入力された条件に該
当するサンプル画像の検索が行われる。この検索は物体
画像記憶部５４に記憶されたデータを検索対象範囲とし
て行われる。そして検索の結果、図９に示すようにサン
プル画像一覧表８０が表示される。

【００３０】サンプル画像一覧表８０には、入力された
条件に該当する画像を特定するデータ８２が検索結果欄
８１に表示される。そしてこれらのデータのいずれかに
カーソル８３を合わせることにより、サンプル画像枠８
４には当該データに対応する微細物体（図９の例では微
細物体６１Ｃ）の画像が表示される。この表示された画
像を確認した結果サンプル画像として適切と判断された
ならば、サンプル設定を示す操作ボタン８５を選択する
ことにより、当該画像がサンプル画像として設定され
る。更に他の条件で検索を継続する場合には、検索操作
ボタン８６を、またサンプル画像設定を取り消す場合に
は取り消し操作ボタン８７を選択する。

【００３１】上記のサンプル設定処理操作により、図１
０に示すように未設定であったサンプル画像枠６４Ｃに
は微細物体６１Ｃのサンプル画像が表示され、また微細
物体６１Ｃについてのデータ６５Ｃも同時に表示され
る。そして、画像枠６０内の微細物体にカーソル６７を
合わせることにより、採取すべき微細物体の指示が行わ
れる。すなわち採取作業を行う際には、作業者は画面表
示されたサンプル画像と、探索する対象物体の画像とを
対比しながら採取対象に該当するか否かを判断する。な
お、サンプル画像消去ボタン６２を操作することによ
り、サンプル画像を画面非表示とすることができ、図６
に示す画面に戻る。

【００３２】再び図５のフローに戻り、上記のように表
示画面上で採取する物体を識別して指示し（ＳＴ２）、
指示が行われたことが確認されたならば（ＳＴ３）、画
像処理部５２により目的の微細物体を認識し（ＳＴ
４）、認識した微細物体の画像は物体画像記憶部５３に
記憶される（ＳＴ５）。この後レーザピンセットで目的
の微細物体を捕捉してマイクロピペット２３による採取
位置へ移送する（ＳＴ６）。次いで第２のＸＹテーブル
３２を駆動してマイクロプレート３４を位置決めし（Ｓ
Ｔ７）、ＸＹＺテーブル２４を駆動してマイクロピペッ
ト２３の先端を採取位置へ移動する（ＳＴ８）。そして
マイクロピペット２３で目的の微細物体を吸引して所定
のウェル３５に吐出して採取作業を終了し、この後上述
の採取操作を所定の採取対象の微細物体について繰り返
す。

【００３３】上記説明したように、微細物体の採取作業
において、画面表示された微細物体の画像を採取目的の
微細物体のサンプル画像と直接対比することにより、従
来行われていた作業者の記憶によって識別する方法や、
サンプル写真などを参照しながら識別する方法と比較
し、次のような優れた効果を得ることができる。

【００３４】まず、表示画面上でサンプル画像は必要な
ときに随時表示させることができるため、常に視覚イメ
ージが鮮明に保たれ、イメージの経時変化による対比基
準のずれが発生せず、識別基準の変動がない。また、同
一条件で撮像された同種の画像同士を比較することか
ら、表示画面上の画像とサンプル写真などを比較する場
合に不可避の画質の相違に由来する対比の困難さがな
く、正しい異同判断を行うことができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、微細物体の採取時に採
取対象の微細物体のサンプル画像を、探索画面を表示す
る同一の表示装置に表示させるようにしたので、識別対
象とサンプル画面との対比を正確に行うことができ、微
細物体の識別を高い信頼性で効率よく行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
斜視図

【図２】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
側面図

【図３】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
構成を示すブロック図

【図４】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
処理機能を示す機能ブロック図

【図５】本発明の一実施の形態の微細物体の採取方法の
フロー図

【図６】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
表示画面を表わす図

【図７】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
表示画面を表わす図

【図８】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
表示画面を表わす図

【図９】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置の
表示画面を表わす図

【図１０】本発明の一実施の形態の微細物体の採取装置
の表示画面を表わす図

【符号の説明】

８ 試料容器 １８ カメラ ４９ 表示モニタ ５１ 表示処理部 ５２ 画像処理部 ５３ サンプル画像記憶部 ５４ 物体画像記憶部 ５５ サンプル画像設定処理部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器に収納された液体中の微細物体を探索
   ・識別して採取する微細物体の採取装置であって、液体
   中の微細物体を撮像するカメラと、このカメラで撮像さ
   れた画像を表示する表示装置と、前記微細物体の画像を
   記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された採取対
   象の微細物体のサンプル画像を前記表示装置に表示する
   表示処理部とを備えたことを特徴とする微細物体の採取
   装置。
2. 【請求項２】前記表示処理部は、前記カメラで撮像され
   た画像と記憶手段に記憶されたサンプル画像を前記表示
   装置に同時に表示させることを特徴とする請求項１記載
   の微細物体の採取装置。