JP2001338276A - 試料内の氷結晶構造の計測方法 - Google Patents
試料内の氷結晶構造の計測方法Info
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- JP2001338276A JP2001338276A JP2000158445A JP2000158445A JP2001338276A JP 2001338276 A JP2001338276 A JP 2001338276A JP 2000158445 A JP2000158445 A JP 2000158445A JP 2000158445 A JP2000158445 A JP 2000158445A JP 2001338276 A JP2001338276 A JP 2001338276A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料を構成する主成分と選択的に反応する蛍
光試薬により染色し、蛍光顕微鏡機能を用いて観測する
ことにより、氷結晶の三次元構造やサイズ分布を計測す
ることができる試料内の氷結晶構造の計測方法を提供す
る。 【解決手段】 試料１の内部を蛍光試薬で染色し、凍結
後前記試料１をスライスし、その露出断面を撮像した画
像データを三次元的に再構築し、画像処理により抽出し
た立体氷結晶構造を計測する。
光試薬により染色し、蛍光顕微鏡機能を用いて観測する
ことにより、氷結晶の三次元構造やサイズ分布を計測す
ることができる試料内の氷結晶構造の計測方法を提供す
る。 【解決手段】 試料１の内部を蛍光試薬で染色し、凍結
後前記試料１をスライスし、その露出断面を撮像した画
像データを三次元的に再構築し、画像処理により抽出し
た立体氷結晶構造を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光試薬で染色可
能かつマイクロスライサ画像処理システムに付属するマ
イクロスライサで切削可能な全ての凍結材の観察に関わ
るもので、これら試料内部に形成される氷結晶の状態計
測方法に関する。
能かつマイクロスライサ画像処理システムに付属するマ
イクロスライサで切削可能な全ての凍結材の観察に関わ
るもので、これら試料内部に形成される氷結晶の状態計
測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、凍結材料内部に形成される氷結晶
の観察には、偏光、電子および共焦点レーザー顕微鏡な
どを用いて観察する方法が採られてきた。
の観察には、偏光、電子および共焦点レーザー顕微鏡な
どを用いて観察する方法が採られてきた。
【０００３】しかし、これらの方法では氷結晶画像を明
瞭に識別したり立体構造を観察することは不可能であっ
た。さらに、切片に変形を生じやすく、切片作製に熟練
を要してきた。
瞭に識別したり立体構造を観察することは不可能であっ
た。さらに、切片に変形を生じやすく、切片作製に熟練
を要してきた。
【０００４】一方、各種試料を最小切削厚さ０．５μｍ
で連続的に切削し、露出した撮像断面画像を三次元的に
再構築し、任意断面および特定部位を抽出して任意方向
から観察する機能を有する、所謂「マイクロスライサ画
像処理システム」が本願発明者等によって開発され、組
織観察や形態計測に成功してきている（例えば、特開平
６−２５８５７８号公報）。
で連続的に切削し、露出した撮像断面画像を三次元的に
再構築し、任意断面および特定部位を抽出して任意方向
から観察する機能を有する、所謂「マイクロスライサ画
像処理システム」が本願発明者等によって開発され、組
織観察や形態計測に成功してきている（例えば、特開平
６−２５８５７８号公報）。
【０００５】図７はかかるマイクロスライサ部の構成
図、図８はその画像処理システムのブロック図である。
図、図８はその画像処理システムのブロック図である。
【０００６】図７において、１０１はＡＣサーボモー
タ、１０２はベルト、１０３はフライホイール、１０４
はエンコーダ、１０５は第１のプレート、１０６はスピ
ンドル、１０７は切断アーム、１０８はカウンタバラン
スアーム、１０９はインチウォーム位置検出器、１１０
は第２のプレート、１１１は断熱材、１１２は試料、１
１３はマイクロスコープ対物レンズ、１１４はリングラ
イト、１１５は垂直方向位置センサ、１１６は切断刃で
ある。
タ、１０２はベルト、１０３はフライホイール、１０４
はエンコーダ、１０５は第１のプレート、１０６はスピ
ンドル、１０７は切断アーム、１０８はカウンタバラン
スアーム、１０９はインチウォーム位置検出器、１１０
は第２のプレート、１１１は断熱材、１１２は試料、１
１３はマイクロスコープ対物レンズ、１１４はリングラ
イト、１１５は垂直方向位置センサ、１１６は切断刃で
ある。
【０００７】図８において、２０１は断面作成装置、２
０２は断面画像取込装置（ＣＣＤカメラ）、２０３は画
像記録装置（レーザーディスク（登録商標））、２０４
は三次元画像構築装置（ワークステーション）、２０５
は信号発生器（パソコン）、２０６はモニター、２０７
は観察者である。
０２は断面画像取込装置（ＣＣＤカメラ）、２０３は画
像記録装置（レーザーディスク（登録商標））、２０４
は三次元画像構築装置（ワークステーション）、２０５
は信号発生器（パソコン）、２０６はモニター、２０７
は観察者である。
【０００８】このマイクロスライサ画像処理システム
は、図７に示すように、対象とする試料１１２を連続的
に切削、すなわちマルチスライシングして、その断面を
露出させるマイクロスライサ部を含む。先ず、試料の露
出断面像を断面像作成装置２０１で作成し、その二次元
断面像をＣＣＤカメラ（断面画像取込装置）２０２で取
り込む。取り込んだ原画像をレーザーディスク（画像記
録装置）２０３に収録する。記録した原画像の情報に基
づきボリューム・レンダリング法により三次元画像を三
次元画像構築装置２０４で再構築したり、実際には切断
していない任意の試料断面画像を再構成して表示するな
ど、画像情報処理を行うワークステーションとしての機
能を有する。
は、図７に示すように、対象とする試料１１２を連続的
に切削、すなわちマルチスライシングして、その断面を
露出させるマイクロスライサ部を含む。先ず、試料の露
出断面像を断面像作成装置２０１で作成し、その二次元
断面像をＣＣＤカメラ（断面画像取込装置）２０２で取
り込む。取り込んだ原画像をレーザーディスク（画像記
録装置）２０３に収録する。記録した原画像の情報に基
づきボリューム・レンダリング法により三次元画像を三
次元画像構築装置２０４で再構築したり、実際には切断
していない任意の試料断面画像を再構成して表示するな
ど、画像情報処理を行うワークステーションとしての機
能を有する。
【０００９】このシステムはマイクロコンピュータによ
り上記マイクロスライサのスライスとレーザーディスク
（画像記録装置）２０３の記録タイミングを同期させる
ための信号を発生する信号発生器（パソコン）２０５お
よび断面画像取込装置（ＣＣＤカメラ）２０２で撮像中
の画像や画像記録装置（レーザディスク）２０３に収録
された原画像、さらに三次元画像構築装置２０４で得ら
れた再構築画像を観察者２０７に表示するためのモニタ
ー２０６で構成される。
り上記マイクロスライサのスライスとレーザーディスク
（画像記録装置）２０３の記録タイミングを同期させる
ための信号を発生する信号発生器（パソコン）２０５お
よび断面画像取込装置（ＣＣＤカメラ）２０２で撮像中
の画像や画像記録装置（レーザディスク）２０３に収録
された原画像、さらに三次元画像構築装置２０４で得ら
れた再構築画像を観察者２０７に表示するためのモニタ
ー２０６で構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生体、
食品等の凍結材の観察に関しては、今まで、その内部に
形成される立体氷結晶の状態観察は行われていなかっ
た。
食品等の凍結材の観察に関しては、今まで、その内部に
形成される立体氷結晶の状態観察は行われていなかっ
た。
【００１１】本発明は、上記状況に鑑みて、試料を構成
する主成分と選択的に反応する蛍光試薬により染色し、
蛍光顕微鏡機能を用いて観測することにより、氷結晶の
三次元構造やサイズ分布を計測することができる試料内
の氷結晶構造の計測方法を提供することを目的とする。
する主成分と選択的に反応する蛍光試薬により染色し、
蛍光顕微鏡機能を用いて観測することにより、氷結晶の
三次元構造やサイズ分布を計測することができる試料内
の氷結晶構造の計測方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕試料内の氷結晶構造の計測方法において、試料の
内部を蛍光試薬で染色し、凍結後前記試料をスライス
し、断面撮像した画像データを三次元的に再構築し、画
像処理により抽出した立体氷結晶構造を計測することを
特徴とする。
成するために、 〔１〕試料内の氷結晶構造の計測方法において、試料の
内部を蛍光試薬で染色し、凍結後前記試料をスライス
し、断面撮像した画像データを三次元的に再構築し、画
像処理により抽出した立体氷結晶構造を計測することを
特徴とする。
【００１３】〔２〕上記〔１〕記載の試料内の氷結晶構
造の計測方法において、前記試料は蛍光試薬で染色可能
な材料であることを特徴とする。
造の計測方法において、前記試料は蛍光試薬で染色可能
な材料であることを特徴とする。
【００１４】〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の試料内
の氷結晶構造の計測方法において、前記試料の凍結方法
・速度と氷結晶のサイズ・形態および試料内分布との関
係を定量的に計測することを特徴とする。
の氷結晶構造の計測方法において、前記試料の凍結方法
・速度と氷結晶のサイズ・形態および試料内分布との関
係を定量的に計測することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明の実施例を示す試料ホルダと
試料との固定用の固定装置を示す図、図２は本発明の実
施例を示す試料内の氷結晶構造の計測フローチャートで
ある。
試料との固定用の固定装置を示す図、図２は本発明の実
施例を示す試料内の氷結晶構造の計測フローチャートで
ある。
【００１７】まず、供試材料にタンパク質を主成分とす
る生牛肉を選び、その細胞組織を細胞内で不透性蛍光を
生ずるセルトラッカー試薬（Ｃｅｌｌ Ｔｒａｃｋｅｒ
TMＢｌｕｅ ＣＭＦ2 ＨＣ ４−ｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈ
ｙｌ−６，８−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−７−ｈｙｄｒｏｘｙ
ｃｏｕｍａｒｉｎ、Ｍ．Ｗ．：２４６．６０、励起波長
＝３７１ｎｍ、蛍光波長＝４６４ｎｍ）により、浸漬染
色する（ステップＳ１）。
る生牛肉を選び、その細胞組織を細胞内で不透性蛍光を
生ずるセルトラッカー試薬（Ｃｅｌｌ Ｔｒａｃｋｅｒ
TMＢｌｕｅ ＣＭＦ2 ＨＣ ４−ｃｈｌｏｒｏｍｅｔｈ
ｙｌ−６，８−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−７−ｈｙｄｒｏｘｙ
ｃｏｕｍａｒｉｎ、Ｍ．Ｗ．：２４６．６０、励起波長
＝３７１ｎｍ、蛍光波長＝４６４ｎｍ）により、浸漬染
色する（ステップＳ１）。
【００１８】次に、染色試料１を直径８ｍｍ、高さ３０
ｍｍのパラフィン製サンプルホルダ２に収納し、ＯＣＴ
コンパウンド３で包埋する。その後、試料の側面および
上面を断熱材４を用いて断熱し、筋繊維の方向に沿って
約−２５℃で凍結した（ステップＳ２）。
ｍｍのパラフィン製サンプルホルダ２に収納し、ＯＣＴ
コンパウンド３で包埋する。その後、試料の側面および
上面を断熱材４を用いて断熱し、筋繊維の方向に沿って
約−２５℃で凍結した（ステップＳ２）。
【００１９】凍結・包埋後、図７に示すマイクロスライ
サ（回転数９０ｒｐｍ）で厚さ１μｍで連続的に切削し
た（ステップＳ３）。この過程で切削により露出した試
料断面画像をＣＣＤカメラ２０２で撮像し（ステップＳ
４）、図８に示すマイクロスライサ画像処理システムの
画像記録装置（レーザーディスク）２０３内に記録し
（ステップＳ５）、その画像データを三次元画像構築装
置（ワークステーション）２０４により、ボリュームレ
ンダリング法で三次元的に再構築し（ステップＳ６）、
画像処理により抽出した立体氷結晶のサイズおよびその
分布を計測し、画像記録装置（レーザディスク）２０３
に記録する（ステップＳ７）。
サ（回転数９０ｒｐｍ）で厚さ１μｍで連続的に切削し
た（ステップＳ３）。この過程で切削により露出した試
料断面画像をＣＣＤカメラ２０２で撮像し（ステップＳ
４）、図８に示すマイクロスライサ画像処理システムの
画像記録装置（レーザーディスク）２０３内に記録し
（ステップＳ５）、その画像データを三次元画像構築装
置（ワークステーション）２０４により、ボリュームレ
ンダリング法で三次元的に再構築し（ステップＳ６）、
画像処理により抽出した立体氷結晶のサイズおよびその
分布を計測し、画像記録装置（レーザディスク）２０３
に記録する（ステップＳ７）。
【００２０】その結果、試料の組織部分と氷結晶との識
別が可能となり、これらの氷結晶のサイズは数十μｍ程
度であることが確認された。さらに、再構築した三次元
画像を利用することにより、実際には切削していない任
意試料断面を任意方向から観察することや、立体氷結晶
の構造およびサイズ、さらにこれら氷結晶の試料内分布
の三次元計測が可能となった。
別が可能となり、これらの氷結晶のサイズは数十μｍ程
度であることが確認された。さらに、再構築した三次元
画像を利用することにより、実際には切削していない任
意試料断面を任意方向から観察することや、立体氷結晶
の構造およびサイズ、さらにこれら氷結晶の試料内分布
の三次元計測が可能となった。
【００２１】図３は本発明の試料内の氷結晶構造の計測
方法による試料上部の断面画像を示す図、図４はその試
料中心部の断面画像を示す図、図５はその試料下部の断
面画像を示す図、図６はその試料の立体画像である。
方法による試料上部の断面画像を示す図、図４はその試
料中心部の断面画像を示す図、図５はその試料下部の断
面画像を示す図、図６はその試料の立体画像である。
【００２２】上記したように、試料の露出断面を撮像す
ることにより試料および氷結晶の変形を防止し、また、
熟練を要することなく簡便な観察が可能となった。
ることにより試料および氷結晶の変形を防止し、また、
熟練を要することなく簡便な観察が可能となった。
【００２３】また、従来のほぼ全ての画像処理機能を三
次元的に行うことが可能であり、氷結晶立体像の抽出と
その試料内分布像および任意断面像の任意方向からの観
察が可能となった。
次元的に行うことが可能であり、氷結晶立体像の抽出と
その試料内分布像および任意断面像の任意方向からの観
察が可能となった。
【００２４】本発明は、生体・食品を始めとして、凍結
に関わる各種の産業分野、特に、農林水産業、食品産
業、医療および工業分野において利用することができ
る。
に関わる各種の産業分野、特に、農林水産業、食品産
業、医療および工業分野において利用することができ
る。
【００２５】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２７】（Ａ）試料を構成する主成分の蛍光発色に
より、当該試料内の氷結晶と周囲組織との識別が可能と
なり、従来観察および計測できなかった試料内部の氷結
晶状態の精密な観察が初めて可能になった。
より、当該試料内の氷結晶と周囲組織との識別が可能と
なり、従来観察および計測できなかった試料内部の氷結
晶状態の精密な観察が初めて可能になった。
【００２８】（Ｂ）凍結方法・速度と氷結晶のサイズ・
形態および試料内分布との関係を定量的に明らかにする
ことができる。
形態および試料内分布との関係を定量的に明らかにする
ことができる。
【図１】本発明の実施例を示す試料ホルダと試料との固
定用の固定装置を示す図である。
定用の固定装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す試料内の氷結晶構造の計
測フローチャートである。
測フローチャートである。
【図３】本発明の試料内の氷結晶構造の計測方法による
試料上部の断面画像を示す図である。
試料上部の断面画像を示す図である。
【図４】本発明の試料内の氷結晶構造の計測方法による
試料中心部の断面画像を示す図である。
試料中心部の断面画像を示す図である。
【図５】本発明の試料内の氷結晶構造の計測方法による
試料下部の断面画像を示す図である。
試料下部の断面画像を示す図である。
【図６】本発明の試料内の氷結晶構造の計測方法による
試料の立体画像を示す図である。
試料の立体画像を示す図である。
【図７】マイクロスライサ部の構成図である。
【図８】マイクロスライサ画像処理システムのブロック
図である。
図である。
１ 染色試料 ２ パラフィン製サンプルホルダ ３ ＯＣＴコンパウンド ４，１１１ 断熱材 １０１ ＡＣサーボモータ １０２ ベルト １０３ フライホイール １０４ エンコーダ １０５ 第１のプレート １０６ スピンドル １０７ 切断アーム １０８ カウンタバランスアーム １０９ インチウォーム位置検出器 １１０ 第２のプレート １１２ 試料 １１３ マイクロスコープ対物レンズ １１４ リングライト １１５ 垂直方向位置センサ １１６ 切断刃
Claims (3)
- 【請求項１】 試料の内部を蛍光試薬で染色し、凍結後
前記試料をスライスし、試料の露出断面を撮像した画像
データを三次元的に再構築し、画像処理により抽出した
立体氷結晶構造を計測することを特徴とする試料内の氷
結晶構造の計測方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の試料内の氷結晶構造の計
測方法において、前記試料は蛍光試薬で染色可能な材料
であることを特徴とする試料内の氷結晶構造の計測方
法。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の試料内の氷結晶構
造の計測方法において、前記試料の凍結方法・速度と氷
結晶のサイズ・形態および試料内分布との関係を定量的
に計測することを特徴とする試料内の氷結晶構造の計測
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000158445A JP2001338276A (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 試料内の氷結晶構造の計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000158445A JP2001338276A (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 試料内の氷結晶構造の計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001338276A true JP2001338276A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18662914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000158445A Pending JP2001338276A (ja) | 2000-05-29 | 2000-05-29 | 試料内の氷結晶構造の計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001338276A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008078527A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Hitachi Medical Corporation | 微量磁性薬剤検出装置及び磁性薬剤検出方法 |
| WO2010109811A1 (ja) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | ソニー株式会社 | 観察装置 |
| JP2011209067A (ja) * | 2010-03-29 | 2011-10-20 | Mayekawa Mfg Co Ltd | 氷結晶観察用試料作製方法 |
| JP2014500963A (ja) * | 2010-11-24 | 2014-01-16 | フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツル フェルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ | 低温保存された生体試料を監視するための方法および装置 |
| JP2014020825A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 氷盤の結晶観察方法およびその方法に用いる結晶観察治具 |
| JP2019100948A (ja) * | 2017-12-06 | 2019-06-24 | 猛 大平 | 液体内の微細気泡の存在を確認する方法及び装置 |
| CN112730165A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 中国气象科学研究院 | 冰晶监测装置 |
| JP2023055789A (ja) * | 2018-11-20 | 2023-04-18 | リーンエイピー・インコーポレイテッド | イメージ比較のための試料撮像及びイメージアーカイビング |
-
2000
- 2000-05-29 JP JP2000158445A patent/JP2001338276A/ja active Pending
Cited By (13)
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| JP2023055789A (ja) * | 2018-11-20 | 2023-04-18 | リーンエイピー・インコーポレイテッド | イメージ比較のための試料撮像及びイメージアーカイビング |
| JP7473698B2 (ja) | 2018-11-20 | 2024-04-23 | リーンエイピー・インコーポレイテッド | イメージ比較のための試料撮像及びイメージアーカイビング |
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