JP2016194438A - 細胞撮像装置及び細胞撮像方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来に比して複数試料の撮像効率を向上させることが可能な細胞撮像装置及び細胞撮像方法を提供する。【解決手段】細胞撮像装置100は、撮像部50と、第1試料セル10a及び第2試料セル10bと、駆動部60と、制御部70とを備える。撮像部50は、対物レンズ52を備える。第1試料セル10a及び第2試料セル10bは、尿試料を保持可能な一方向に長い内部空間11を備える。第1試料セル10a及び第2試料セル10bは、それぞれの内部空間11がその長手方向に一列に並ぶよう配置される。制御部70は、第1試料セル10a及び第2試料セル10bと対物レンズ52との少なくとも一方を移動させることにより、対物レンズ52の視野が内部空間11の長手方向に移動するよう駆動部60を制御し、対物レンズ52の各視野に含まれる細胞を撮像するよう撮像部50を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、液体試料に含まれる細胞を撮像するための細胞撮像装置及び細胞撮像方法に関する。
特許文献1には、血液検体をスライドガラスに滴下して塗抹標本を作製する塗抹標本作製装置と、塗抹標本作製装置により作製された塗抹標本を撮像し、撮像された画像を処理する標本撮像装置と、血液が塗抹されたスライドガラスを塗抹標本作製装置から標本撮像装置に搬送する標本搬送装置とを備えた検体処理システムが開示されている。標本撮像装置は顕微鏡ユニットを備え、この顕微鏡ユニットは、標本搬送装置により搬送されたスライドガラスをチャック部により把持し、XYステージにセットする。次に、顕微鏡ユニットは、XYステージをX方向およびY方向に移動させ、スライドガラスに塗抹された血液中の白血球をラインセンサにより検出する動作を行い、白血球が検出されると対物レンズの焦点を調整するオートフォーカス動作を実行し、CCDカメラにより白血球の画像を取り込む。顕微鏡ユニットは、標本搬送装置によって次のスライドガラスが搬送されると、同じ手順で撮像動作を実行する。
特開2010−169484号
特許文献1に開示された検体処理システムでは、1つの試料についての撮像が終了し、次の試料を撮像する場合には、撮像が終わったスライドガラスをXYステージから取り外した後、次の試料が塗抹されたスライドガラスをXYステージ上にセットする必要がある。そのため、複数試料を続けて撮像する場合に時間がかかり、複数試料の撮像を効率的に行うことができなかった。
本細胞撮像装置は、撮像部と、複数の試料セルと、駆動部と、制御部とを備える。撮像部は、対物レンズを備える。試料セルは、液体試料を保持可能な一方向に長い内部空間を備える。複数の試料セルは、それぞれの内部空間がその長手方向に一列に並ぶよう配置される。駆動部は、複数の試料セル及び対物レンズの少なくとも一方を移動させる。制御部は、複数の試料セル及び対物レンズの少なくとも一方を移動させることにより、対物レンズの視野が内部空間の長手方向に移動するよう駆動部を制御し、対物レンズのそれぞれの視野に含まれる細胞を撮像するよう撮像部を制御する。
本細胞撮像方法は、第1試料セルの一方向に長い内部空間に、細胞を含む第1液体試料を導入し、一方向に長い内部空間が第1試料セルの内部空間とその長手方向に一列に並ぶよう配置された第2試料セルの内部空間に、細胞を含む第2液体試料を導入する。本細胞撮像方法は、第1試料セル及び第2試料セルと対物レンズとの少なくとも一方を移動させることにより、対物レンズの視野を内部空間の長手方向へ移動させ、対物レンズのそれぞれの視野において、第1試料セルの内部空間に保持された第1液体試料に含まれる細胞を撮像する。本細胞撮像方法は、第1試料セル及び第2試料セルと対物レンズとの少なくとも一方を移動させることにより、対物レンズの視野を内部空間の長手方向へ移動させ、対物レンズのそれぞれの視野において、第2試料セルの内部空間に保持された第2液体試料に含まれる細胞を撮像する。
本細胞撮像方法は、第1試料セルに細胞を含む第1液体試料を導入し、第1液体試料中の細胞を第1試料セル内で沈降させている間に、第2試料セルに細胞を含む第2液体試料を導入する。本細胞撮像方法は、第2液体試料中の細胞を第2試料セル内で沈降させている間に、第1試料セル内の第1液体試料に含まれる細胞を撮像する。本細胞撮像方法は、第1液体試料に含まれる細胞の撮像が終了すると、第1液体試料を第1試料セルから排出し、細胞を含む第3液体試料を第1試料セルに導入し、第3液体試料中の細胞を第1試料セル内で沈降させている間に、第2試料セル内の第2液体試料に含まれる細胞を撮像する。
本発明によれば、従来に比して複数試料の撮像効率を向上させることが可能となる。
実施の形態に係る細胞撮像装置の構成を示す模式図。 実施の形態に係る試料セルの構成を示す斜視図。 撮像ユニットの流体回路を示す模式図。 光源部及び撮像部の構成を示す正面図。 ステージの移動機構の構成を示す斜視図。 移動速度決定動作の手順を示すフローチャート。 対物レンズの移動速度の決定を説明するための図。 通常モードにおける尿試料撮像処理の手順を示すフローチャート。 精査モードにおける尿試料撮像処理の手順を示すフローチャート。 精査モードにおける尿試料撮像処理の手順を示すフローチャート。 対物レンズのオフセット量を説明するための図。 撮像動作における撮像部の焦点調整を説明するための図。 細胞の画像の表示例を示す図。 細胞撮像装置の動作を示すタイミングチャート。
以下、好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
<細胞撮像装置の構成>
図1を参照し、細胞撮像装置の構成について説明する。細胞撮像装置100は、第1試料セル10aと、第2試料セル10bと、ステージ20と、光源部40と、撮像部50と、駆動部60と、制御部70と、表示部80とを備える。細胞撮像装置100は、液体試料に含まれる細胞、例えば、被検者から採取された尿試料中の細胞を撮像する装置であり、第1試料セル10aに尿試料を充填し、第2試料セル10bに尿試料を充填し、第1試料セル10a内の細胞を撮像部50で撮像し、第2試料セル10b内の細胞を撮像部50で撮像するように構成されている。撮像対象となる液体試料としては、大きさの異なる複数種類の細胞を含む生体試料であればよく、例えば、血液、体腔液、子宮頸部組織等であってもよい。
撮像部50は、CCDイメージセンサ又はCMOSイメージセンサである撮像素子51と、対物レンズ52とを備える。第1試料セル10a及び第2試料セル10bは、ステージ20に取り付けられている。ステージ20において、第1試料セル10a及び第2試料セル10bは、水平方向の一方向であるX方向に並べて配置される。X方向は、鉛直方向と交差する方向であり、X方向には、第1試料セル10aから第2試料セル10bへ向かうX1方向と、第2試料セル10bから第1試料セル10aへ向かうX2方向が含まれる。なお、第1試料セル10a及び第2試料セル10bは、X方向に直交するY方向に配置されてもよい。
3以上の試料セルをステージ20に設けてもよい。この場合、3以上の試料セルをステージ20においてX方向に一列に並べて配置する。
図2を参照する。第1試料セル10a及び第2試料セル10bは、同一の構成である。ここでは、第1試料セル10a及び第2試料セル10bを、試料セル10という。試料セル10は、尿試料を保持するための内部空間11と、内部空間11に連なる流入口12と、内部空間11に連なる流出口13とを備える。試料セル10は、扁平で一方向に延伸した直方体形状をなしており、透光性がある材料により構成されている。内部空間11は、扁平で一方向に延伸した直方体形状の空間であり、試料セル10の内部に設けられている。内部空間11の長手方向は、試料セル10の長手方向と合わせられており、共にX方向である。内部空間11の各面は、平坦に形成されている。つまり、図1に示すように、第1試料セル10aの内部空間11と、第2試料セル10bの内部空間11とは、その長手方向であるX方向に一列に並ぶ。
再び図2を参照する。内部空間11の一端から、流入口12が長手方向に直交するY方向に延びている。内部空間11の他端からは、流出口13が流入口12と同一のY方向に延びている。流入口12及び流出口13のそれぞれは、試料セル10の一側面に開口している。
試料セル10は、内部空間11の流出口13側の位置に第1基準マーク16aを備え、内部空間11の流入口12側の位置に第2基準マーク16bを備える。第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bは、内部空間11の底面11aにレーザ加工により形成されている。第1基準マーク16aと第2基準マーク16bとは、X方向に並ぶように配置される。
第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bを、試料セル10の上面、底面、又は内部空間11の上面等、内部空間11の底面11a以外の場所に設けてもよい。試料セル10に、第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bを設けなくてもよい。
図3を参照する。細胞撮像装置100は、試料導入部150と、吸引管151と、搬送部170とを備えている。試料導入部150は、第1試料セル10a及び第2試料セル10bに接続されたチューブと、複数の電磁弁と、ポンプ152とを備える。吸引管151から延びたチューブが、途中で分岐しており、一方の分岐先が電磁弁を介して第1試料セル10aの流入口12に繋がっており、他方の分岐先が電磁弁を介して第2試料セル10bの流入口12に繋がっている。第1試料セル10aの流出口13から延びたチューブと、第2試料セル10bの流出口13から延びたチューブとが連結され、ポンプ152に接続されている。第1試料セル10aの流出口13から連結点までの間には電磁弁が設けられ、第2試料セル10bの流出口13から連結点までの間にも電磁弁が設けられる。ポンプ152は、チューブ及び電磁弁を介して、緩衝液を収容する容器153に接続されている。緩衝液は、尿試料の導入のために、チューブ中に充填される。容器153は、チューブ及び電磁弁を介して、洗浄槽154に接続されている。緩衝液は、洗浄槽154に供給され、洗浄液としても用いられる。廃液容器155が洗浄槽154の下方に設けられている。
吸引管151は、モータを備える駆動部156に接続されている。駆動部156は、吸引管151を移動させる。
搬送部170は、例えばベルトコンベヤを備え、採尿管である試料容器160を複数保持可能なラック161を搬送する。搬送部170がラック161を搬送することで、試料容器160が順次吸引管151の下方の吸引位置に送られる。
第1試料セル10aに尿試料を充填し、尿試料中の細胞を撮像する場合には、第1試料セル10aに接続されたチューブ上の電磁弁が開き、第2試料セル10bに接続されたチューブ上の電磁弁が閉じる。搬送部170が、撮像対象の尿試料を収容した試料容器160を吸引位置に送る。吸引管151は、試料容器160に挿入される。ポンプ152が動作することで、試料容器160中の尿試料が吸引管151から吸引される。所定量の尿試料が吸引されると、吸引管151は、試料容器160から抜き出される。吸引管151が試料容器160から抜き出された後も、ポンプ152が動作することで、吸引管151から空気が吸引され、尿試料が第1試料セル10aの流入口12から内部空間11に導入される。第2試料セル10bの前後の電磁弁が閉じているため、第2試料セル10bの内部空間11には尿試料が導入されない。尿試料が第1試料セル10aの流出口13から出るまでポンプ152が動作することで、第1試料セル10aの内部空間11の全体に尿試料が充填される。
第1試料セル10a内の尿試料に含まれる細胞が撮像された後、吸引管151及び試料セル10aの洗浄が行われる。洗浄のために、吸引管151が洗浄槽154に移動される。ポンプ152が動作することで、緩衝液が第1試料セル10aの内部空間11に供給され、内部空間11が洗浄される。内部空間11から押し出された尿試料は、吸引管151から洗浄槽154に排出される。さらにポンプ152が動作することで、吸引管151から緩衝液が排出され、吸引管151の内部が洗浄される。洗浄槽154には、容器153から緩衝液が供給され、吸引管151の外側が洗浄される。洗浄槽154からの廃液は、廃液容器155に貯留される。
第2試料セル10bに尿試料を充填し、尿試料中の細胞を撮像する場合には、第1試料セル10aに接続されたチューブ上の電磁弁が閉じ、第2試料セル10bに接続されたチューブ上の電磁弁が開く。その他は、第1試料セル10aに尿試料を充填し、尿試料中の細胞を撮像する場合と同様の動作となる。
再び図2を参照する。試料セル10は、内部空間11において、第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bが設けられた底面11aが下側になるように、ステージ20に固定される。試料セル10の底面11aは、実質的に水平に延びている。
試料セル10は、取り外しできないように、ステージ20に固定されている。試料セル10を使い捨てとしてもよい。この場合、ステージ20は、試料セル10を着脱可能な構成とする。
再び図1を参照する。駆動部60は、第1駆動部61と、第2駆動部62とを備え、第1試料セル10a及び第2試料セル10bと対物レンズ52との相対位置を変動させる。第1駆動部61は、電気モータを備える。第1駆動部61は、鉛直方向であるZ方向に撮像部50を移動させる。Z方向には、鉛直上方向のZ1方向と、鉛直下方向のZ2方向が含まれる。Z方向は、対物レンズ52の光軸方向である。撮像部50がZ方向に移動することで、対物レンズ52の焦点が調整される。
図4を参照する。光源部40は、ステージ20の下方に設けられる。光源部40は、LEDの光源41と、拡散板42と、レンズ43とを備える。試料セル10に光を照射するため、光源41は上方に光を照射する。光源41の上方に、拡散板42及びレンズ43が配置される。光源41から出た光は、拡散板42により拡散され、レンズ43により平行光にされる。平行光が試料セル10に照射される。
撮像部50は、ステージ20の上方に設けられる。撮像素子51と対物レンズ52とは、光源部40と同一の光軸に沿って、撮像素子51が上側に、対物レンズ52が下側になるように配置される。撮像素子51と対物レンズ52とは、1つの鏡筒に保持されている。つまり、撮像素子51と対物レンズ52との距離は変わることがない。なお、撮像素子51を光学ベースに固定し、対物レンズ52のみを可動に構成してもよい。対物レンズ52の倍率は、15倍であるが、尿中の白血球、赤血球、上皮細胞等の細胞、及び円柱等の他の有形成分の像を適切な大きさに拡大することができる倍率であれば、15倍に限られない。
図5を参照する。ステージ20は、直動ガイド21に取り付けられている。直動ガイド21は、X方向に対してZ方向に所定角度傾斜した傾斜方向であるX’方向に、ステージ20の移動を案内する。X方向に対するX’方向の傾斜角は微小であり、X’方向はX方向と実質的に同一方向である。X’方向には、X1方向をZ方向に傾けたX1’方向と、X2方向をZ方向に傾けたX2’方向とが含まれる。直動ガイド21は、ステージ20の移動方向をX’方向に規制する規制部である。第1試料セル10a及び第2試料セル10bはステージ20に固定されており、ステージ20が移動すると、第1試料セル10a及び第2試料セル10bもステージ20と一体的に移動する。また、ステージ20が移動しても、第1試料セル10aと第2試料セル10bとの相対的な位置関係は変動しない。
再び図1を参照する。第2駆動部62は、電気モータを備える。第2駆動部62は、X1’方向及びX2’方向にステージ20を移動させる。ステージ20がX1’方向又はX2’方向に移動することで、対物レンズ52の視野がX2方向又はX1方向に移動する。第1試料セル10aと第2試料セル10bとの間で撮像対象を切り替える場合には、第2駆動部62によってステージ20がX1’方向又はX2’方向に移動する。この場合も、対物レンズ52の視野がX2方向又はX1方向に移動する。
駆動部60が、撮像部50及びステージ20の何れか一方のみを移動させる構成としてもよい。
試料セル10を水平方向に対して傾かないようにステージ20に配置したとしても、機差により微妙に試料セル10が水平方向に対して傾いてしまうことがあり、また、試料セル10は水平方向に対して上方に傾くこともあれば、下方に傾くこともある。そこで、本実施形態では、機差により生じ得る傾きの角度よりも大きい所定角度で水平方向に対して傾けた方向に試料セル10を移動させることにより、後述する撮像工程において、対物レンズ52を移動させる方向を各尿試料で一定にすることができ、対物レンズ52の移動機構及び移動制御を簡略化させることができる。
制御部70は、CPU71、メモリ72、および通信インタフェース73を備え、光源部40、撮像部50、第1駆動部61、第2駆動部62、及び表示部80のそれぞれを制御する。撮像部50によって得られた画像は、制御部70に与えられる。制御部70は、取得した画像に対して所定の処理を行う。制御部70は、撮像部50の自動合焦動作を実行する合焦検出部74を備える。
画像処理をパーソナルコンピュータによって実行する構成とすることもできる。この場合、制御部70がパーソナルコンピュータと通信を行い、細胞の画像をパーソナルコンピュータに送信する。パーソナルコンピュータは、細胞毎に部分画像を切り出すなど、画像処理を行う。
表示部80は、液晶表示パネルを備えている。表示部80は、制御部70に接続されており、制御部70によって制御され、画面を表示する。表示部80には、撮像された画像、又は画像処理により得られた部分画像等が表示される。画像処理をパーソナルコンピュータにより実行する場合は、パーソナルコンピュータの表示部に、撮像された画像、又は画像処理によって得られた部分画像を表示してもよい。
<細胞撮像装置の動作>
細胞撮像装置100は、第1試料セル10a及び第2試料セル10bの内部空間11に充填された尿試料に含まれる細胞を、撮像部50により撮像する。1つの試料セル10に対して細胞の撮像を行う場合、ステージ20をX2’方向に一定速度で移動させつつ、X2方向に対するX2’方向の傾きにしたがった移動速度で対物レンズ52をZ2方向に等速移動させることにより、対物レンズ52の視野をX1方向に移動させ、撮像部50の複数の視野において撮像を実行する。これにより、各視野で合焦状態の検出を行うことなく、内部空間11の底面近傍に焦点が合わせられる。第1試料セル10aと第2試料セル10bとの間で撮像対象を切り替える場合、ステージ20をX1’方向又はX2’方向に移動させる。このような細胞撮像装置100の動作について、以下に説明する。
ユーザが細胞撮像装置100を起動させると、細胞撮像装置100は、初期化動作を実行する。初期化動作には、尿中の細胞を撮像するときの撮像部50の移動速度を決定する移動速度決定動作が含まれる。図6を参照し、移動速度決定動作について説明する。
ステップS101において、CPU71は、ポンプ152を制御し、容器153から第1試料セル10a及び第2試料セル10bを通って吸引管151までの流路に緩衝液を充填する。これにより、第1試料セル10a及び第2試料セル10bそれぞれの内部空間11に緩衝液が保持される。
ステップS102において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第1試料セル10aの流出口13側の第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。
ステップS103において、CPU71は、第1試料セル10aの第1基準マーク16aにおける対物レンズ52の合焦位置である第1合焦位置を検出する。制御部70は、第1合焦位置の検出のために、自動合焦動作を3回実行する。自動合焦動作では、第1駆動部61が、対物レンズ52をZ1方向又はZ2方向へ移動させ、合焦検出部74が、第1基準マーク16aに焦点が合う状態を検出する。
自動合焦動作は、コントラスト検出方式である。撮像素子51によって得られる画像のコントラストが最大となる対物レンズ52の位置が、対物レンズ52の合焦位置として検出される。検出された合焦位置は、制御部70のメモリ72に記憶される。
コントラスト検出方式以外の自動合焦動作を採用してもよい。例えば、位相差検出方式、ラインセンサ方式、超音波方式、及び赤外線方式等の公知の自動合焦動作を採用することができる。
CPU71は、得られた3つの合焦位置のうち、合焦位置を示す数値が最も離れた1つを除外し、残った2つの合焦位置の平均値を求める。CPU71は、得られた平均値を第1合焦位置としてメモリ72に記憶する。
ステップS104において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第1試料セル10aの流入口12側の第2基準マーク16bに撮像部50を位置付ける。第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bがX2方向に並んでいるので、ステージ20をX2’方向に移動させるだけで、対物レンズ52が第1基準マーク16aに対向する状態から第2基準マーク16bに対向する状態へ移行することができる。
ステップS105において、CPU71は、第1試料セル10aの第2基準マーク16bにおける対物レンズ52の合焦位置である第2合焦位置を検出する。制御部70は、第2合焦位置の検出のために、自動合焦動作を3回実行する。
CPU71は、得られた3つの合焦位置のうち、合焦位置を示す数値が最も離れた1つを除外し、残った2つの合焦位置の平均値を求める。CPU71は、得られた平均値を第2合焦位置としてメモリ72に記憶する。
第1試料セル10aの基準マークが設けられていない2箇所を使用して第1及び第2合焦位置の検出を行ってもよい。緩衝液を内部空間11に充填した状態ではなく、内部空間11に尿試料が充填された状態、又は内部空間11に空気が満たされている状態で、第1及び第2合焦位置の検出を行ってもよい。設定された大きさの標準粒子を含むコントロール試料を内部空間11に充填し、標準粒子に対して焦点を合わせることで、第1及び第2合焦位置の検出を行ってもよい。第2試料セル10bについても同様である。
第1及び第2合焦位置の検出における自動合焦動作の回数は、3回に限られない。1回であってもよいし、3回以外の複数回であってもよい。但し、自動合焦動作の回数が多くなると、動作時間が長くなるため、可能な限り少なくすることが好ましい。検出精度の観点からは、自動合焦動作を複数回実行することが好ましい。
第1合焦位置の検出において、2つの合焦位置の平均値を算出したが、これに限られない。3つの合焦位置の平均値を第1合焦位置としてもよいし、3つの合焦位置のうちの中央の1つを、第1合焦位置としてもよい。第2合焦位置についても同様である。
ステップS106において、CPU71は、第1合焦位置と、第2合焦位置を用いて、第1試料セル10aについての対物レンズ52の移動速度である第1移動速度を決定する。
図7を参照し、対物レンズ52の移動速度の決定について説明する。
1つの試料セル10に対して、複数の視野で撮像が行われる。後述するように、撮像工程では、第2駆動部62がステージ20をX2’方向に等速で移動させている間に、撮像部50が複数回撮像を実行する。内部空間11に導入された尿試料中の細胞は、底面11aより上方に位置するため、細胞撮像装置100は、各視野において底面11aより一定距離上方の位置に対物レンズ52の焦点を合わせる。
図7に示すように、ステージ20の移動方向が水平に対して傾いていると、試料セル10における複数の位置を視野として撮像を行う場合に、内部空間11の底面11aから一定距離上方の位置に焦点が合う対物レンズ52の位置が各視野で異なる。このため、対物レンズ52を静止させたまま、ステージ20をX2’方向に移動させると、対物レンズ52と試料セル10の底面11aとの距離が変化し、一の視野で底面11aより一定距離上方の位置に焦点が合っていても、他の視野では底面11aより一定距離上方の位置に焦点が合わなくなる。どの視野でも底面11aより一定距離上方の位置に焦点を合わせるためには、試料セル10をX2’方向に移動させている間、対物レンズ52と底面11aの距離を一定に保つ必要がある。つまり、試料セル10がX2’方向に移動した結果、試料セル10aの位置がZ方向に変動した量と同量だけ、対物レンズ52がZ方向に移動する必要がある。
底面11aより一定距離上方の位置に対物レンズ52の焦点を合わせ続けるために、第1駆動部61が撮像部50をZ2方向に等速で移動させる。このとき、ステージ20のX2’方向への移動と、撮像部50のZ2方向への移動とが合成され、対物レンズ52と試料セル10とは、相対的にX方向、即ち水平方向に等速移動する。これにより、対物レンズ52の視野がX1方向に移動する。ステップS106では、ステージ20がX2’方向に等速で移動している間に、対物レンズ52がZ2方向に移動するための移動速度が決定される。
ステージ20をX2’方向に移動させることで対物レンズ52の各視野に含まれる細胞をZ2方向に移動させるので、各試料セル10中の細胞の撮像において対物レンズ52を移動させる方向をZ2方向に共通させることができる。そのため、装置の機差によって試料セル10が傾いていたとしても、駆動部60の構造および対物レンズ52の移動制御を簡略化しながら、試料セル10と対物レンズ52との相対位置をX方向に変動させることができる。
X方向に対するX’方向の傾きは非常に小さく、X’方向は略水平方向である。したがって、ステージ20がX2’方向に移動する量に対して、撮像部50がZ2方向に移動する量は微小である。このように、X方向に対するX’方向の傾きを非常に小さくすることで、撮像部50をZ方向に移動させるための空間を大きく確保する必要がなく、装置の大型化を抑制することができる。
なお、ステージ20をX’方向ではなく、水平方向であるX方向に移動させる構成としてもよい。この場合、撮像工程において、撮像部50をZ方向に移動させなくてもよい。また、第1試料セル10a及び第2試料セル10bを、内部空間11の長手方向がX’方向となるよう、水平方向に対して傾斜させてステージ20に固定し、ステージ20をX方向に移動させる構成としてもよい。この場合、内部空間11の底面11aは水平方向に対して傾斜しているため、撮像工程において、対物レンズ52と底面11aとの距離を一定に保つよう、ステージ20の移動量に応じて、対物レンズ52をZ方向に移動させる。
視野移動の開始から終了までの時間、つまり、第1駆動部61が対物レンズ52を移動させる時間(以下、「設定時間」という)は予め設定されている。設定時間は、第2駆動部62がステージ20を移動させる時間でもある。対物レンズ52の移動速度は、設定時間に第1合焦位置から第2合焦位置に移動する速度となる。具体的には、Z方向における第1合焦位置と第2合焦位置の差分距離を算出し、算出した差分距離を設定時間で除することにより、対物レンズ52の移動速度を決定する。
試料セル10に3つ以上の基準マークをX方向に互いに離して設けた場合には、これらの基準マークのそれぞれにおいて合焦位置を検出し、検出された3つ以上の合焦位置から移動速度を決定してもよい。
CPU71は、第1移動速度を決定すると、第1移動速度を示す第1速度情報をメモリ72に記憶する。第1速度情報は、第1試料セル10aにおける対物レンズ52の各視野の焦点調整に用いられる情報である。
再び図6を参照する。上述したように、ステップS101〜S106の処理によって、CPU71は、第1試料セル10aに保持される尿試料中の細胞を撮像するときの対物レンズ52の第1移動速度を決定する。
次に、CPU71は、ステップS107〜S111の処理によって、第2試料セル10bに保持される尿試料中の細胞を撮像するときの対物レンズ52の移動速度である第2移動速度を決定する。
ステップS107において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第2試料セル10bの流出口13側の第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。第1試料セル10a及び第2試料セル10bがX2方向に並んでいるので、ステージ20をX2’方向に移動させるだけで、対物レンズ52が第1試料セル10aの第2基準マーク16bに対向する状態から第2試料セル10bの第1基準マーク16aに対向する状態へ移行することができる。
ステップS108において、CPU71は、第2試料セル10bの第1基準マーク16aにおける対物レンズ52の合焦位置である第3合焦位置を検出する。ステップS108の処理は、ステップS103の処理と同様である。
ステップS109において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第2試料セル10bの流入口12側の第2基準マーク16bに撮像部50を位置付ける。
ステップS110において、CPU71は、第2試料セル10bの第2基準マーク16bにおける対物レンズ52の合焦位置である第4合焦位置を検出する。ステップS110の処理は、ステップS105の処理と同様である。
ステップS111において、CPU71は、第3合焦位置と、第4合焦位置とを用いて、第2移動速度を決定する。ステップS111の処理は、ステップS106の処理と同様である。
CPU71は、第2移動速度を決定すると、第2移動速度を示す第2速度情報をメモリ72に記憶する。第2速度情報は、第2試料セル10bにおける対物レンズ52の各視野の焦点調整に用いられる情報である。
第1試料セル10aと第2試料セル10bとで個別に対物レンズ52の移動速度を決定することで、第1試料セル10a及び第2試料セル10bに機差による傾きが生じた場合にも、合焦状態を維持することができる。ステップS111の後、CPU71は、移動速度決定動作を終了する。
細胞撮像装置100は、初期化動作を終了すると、スタンバイ状態に入る。スタンバイ状態は、尿試料の受け入れが可能な状態である。
スタンバイ状態において、CPU71は、第1モードである通常モードと、第2モードである精査モードとを選択的に設定可能である。
細胞撮像装置100は、スタンバイ状態において、尿試料の撮像の開始の指示をユーザから受け付けると、尿試料撮像処理を実行する。以下、図8A〜図8Cを参照し、尿試料撮像処理について説明する。
尿試料撮像処理を開始する時点において、第1試料セル10a及び第2試料セル10bの内部空間11を含む吸引管151からポンプ152までの流路には、緩衝液が充填されている。
ステップS201において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX1’方向に移動させ、第1試料セル10aの流出口13側の第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。ステップS201におけるステージ20の移動速度は、細胞の撮像における視野移動のためのステージ20の移動速度である第1速度よりも大きい第2速度である。
ステップS202において、CPU71は、第1試料セル10aの第1基準マーク16aにおける対物レンズ52の合焦位置である第1合焦位置を検出し、メモリ72に記憶する。以下、ステップS202を、「自動焦点工程」という。
移動速度決定動作において第1合焦位置を検出しているにもかかわらず、自動焦点工程において第1合焦位置を再度検出するのは、時間経過による合焦位置のずれを解消するためである。時間経過により、細胞撮像装置100が置かれた室内の温度が変化する場合があり、温度変化によって細胞撮像装置100の各部間の距離、例えば、対物レンズ52と第1試料セル10aとの距離が変化することがある。したがって、移動速度決定動作において検出された第1合焦位置に対物レンズ52を位置付けると、温度変化によって対物レンズ52の焦点が底面11aに合わなくなっていることがある。このため、自動焦点工程において再度第1合焦位置を検出し、対物レンズ52の焦点を内部空間11の底面11aに合わせる。
ステップS203において、CPU71は、搬送部170を制御し、撮像対象の尿試料を収容する試料容器160を吸引位置に位置付ける。
ステップS204において、CPU71は、撮像対象の尿試料が、通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かを判定する。通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かは、種々の方法により決定することができる。例えば、通常モードで撮像すべき尿試料であるか、精査モードで撮像すべき尿試料であるかを示す情報を含むバーコードを、試料容器に貼り付けておき、バーコードリーダによってバーコードから情報を読み出すことで、通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かを判定することができる。また、試料容器に検体IDのバーコードを貼り付けておき、バーコードリーダによって検体IDを読み出し、この検体IDをホストコンピュータに送信して、通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かを問い合わせることもできる。また、ユーザが細胞撮像装置100に設けられた入力部を操作して、通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かを指定することもできる。
通常モードで撮像すべき尿試料である場合、CPU71は、ステップS204において「通常モード」に進み、ステップS205を実行する。精査モードで撮像すべき尿試料である場合、CPU71は、ステップS204において「精査モード」に進み、ステップS233を実行する。
ステップS205において、CPU71は、駆動部156及び試料導入部150を制御し、試料容器160に吸引管151を挿入し、試料容器160から所定量の尿試料を吸引させ、第1試料セル10aの内部空間11に尿試料を導入させる。尿試料には、染色液又は希釈液などの試薬が混合されておらず、遠心処理も施されていない。以下、ステップS205を、「試料導入工程」という。
通常モードでは、試料導入工程において、1つの試料容器160につき1回尿試料が吸引される。つまり、第1試料セル10aと第2試料セル10bとには、異なる被験者から採取された尿試料が個別に充填される。
ステップS206において、CPU71は、所定時間、例えば100秒間待機する。これにより、第1試料セル10aに保持された尿試料中の細胞が沈降し、多くの細胞が内部空間11の底面11a上に配置される。以下、ステップS206を、「沈降工程」という。
ステップS207において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程の途中で第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第2試料セル10bの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。ステップS207におけるステージ20の移動速度は、ステップS201と同じ第2速度である。
ステップS208において、第2試料セル10bについての自動焦点工程を実行する。つまり、CPU71は、第2試料セル10bの第1基準マーク16aにおける対物レンズ52の合焦位置である第3合焦位置を検出する。ステップS208の処理は、ステップS202の処理と同様である。
ステップS209において、CPU71は、搬送部170を制御し、ラック161を搬送し、次の撮像対象の尿試料を収容する試料容器160を吸引位置に位置付ける。
ステップS210において、CPU71は、撮像対象の尿試料が、通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かを判定する。ステップS210の処理は、ステップS204の処理と同様である。
通常モードで撮像すべき尿試料である場合、CPU71は、ステップS210において「通常モード」に進み、ステップS211を実行する。精査モードで撮像すべき尿試料である場合、CPU71は、ステップS210において「精査モード」に進み、ステップS257を実行する。
ステップS211において、CPU71は、第2試料セル10bについての試料導入工程を実行する。つまり、CPU71は、駆動部156及び試料導入部150を制御し、試料容器160に吸引管151を挿入し、試料容器160から所定量の尿試料を吸引させ、第2試料セル10bの内部空間11に尿試料を導入させる。
ステップS212において、CPU71は、第2試料セル10bについての沈降工程を開始する。つまり、CPU71は、所定時間、例えば100秒間待機する。
ステップS213において、CPU71は、第2試料セル10bについての沈降工程の途中で第2駆動部62を制御し、ステージ20をX1’方向に移動させ、第1試料セル10aの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。ステップS213におけるステージ20の移動速度は、ステップS201と同じ第2速度である。
ステップS214において、CPU71は、第1駆動部61を制御し、第1合焦位置から所定のオフセット量だけ上方の位置に補正した撮像開始位置に対物レンズ52を位置付ける。
図9を参照し、オフセット量について説明する。対物レンズ52が第1合焦位置にあるとき、対物レンズ52の焦点は、底面11aに合っている。細胞の多くは、底面11a上に配置されているため、対物レンズ52の焦点は、細胞に合っておらず、この状態で撮像を行うと、細胞の画像が不明瞭となってしまう。したがって、対物レンズ52の焦点を細胞に合わせるために、細胞の半径分程度、対物レンズ52を上方に移動させ、細胞の中心近くに対物レンズ52の焦点を位置させる。
オフセット量は、予めメモリ72が記憶している。オフセット量を、例えば5乃至6μmとすれば、対物レンズ52の焦点が赤血球に合うことになる。但し、オフセット量は、5乃至6μmでなくてもよく、注目する細胞のサイズによって適宜オフセット量を設定することができる。
第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bを、試料セル10の内部空間11の底面11a以外の場所に設けている場合には、第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bが設けられている面から注目する細胞の中心位置までのZ方向の距離をオフセット量とすればよい。
再び図8Aを参照する。ステップS215において、CPU71は、第1試料セル10aに対応する第1速度情報をメモリ72から読み出す。
ステップS216において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程が終了すると、複数視野において細胞を撮像する撮像工程を実行する。撮像工程では、CPU71が、第1駆動部61及び第2駆動部62を制御して、ステージ20のX2’方向への移動と、撮像部50のZ2方向への移動とを同時に開始する。第1駆動部61は、撮像部50を途中で停止させることなく第1速度情報に示される第1移動速度で設定時間だけZ2方向に移動させ、第2駆動部62は、ステージ20を途中で停止させることなく、設定された第1速度で設定時間だけX2’方向に移動させる。
図10を参照する。撮像工程において、CPU71は、撮像部50を制御し、撮像を複数回実行させる。ステージ20の移動に伴い、対物レンズ52の視野は、第1基準マーク16aから、第2基準マーク16bへとX1方向に移動する。撮像部50は、第1基準マーク16aと第2基準マーク16bとの間の領域における複数の視野で撮像を実行する。
ステージ20が設定速度でX2’方向に連続して移動している間、撮像部50は第1速度情報に示される第1移動速度でZ2方向に連続して移動する。X2’方向は、Z2方向の成分と、X2方向の成分とを含んでおり、ステージ20は、X2’方向へ移動すると、Z2方向及びX2方向のそれぞれにおいて移動することになる。つまり、ステージ20がX2’方向へ移動することで、第1試料セル10aの内部空間11の底面11aはZ2方向に移動する。対物レンズ52がZ2方向へ移動することにより、底面11aと対物レンズ52との距離が一定に保たれる。したがって、対物レンズ52は、第1試料セル10aに対して、内部空間11の底面11aと平行に相対移動する。言い換えれば、第1試料セル10a及び第2試料セル10bと対物レンズ52との相対位置が、X方向へ変動する。
対物レンズ52が第1基準マーク16aに対向する位置にあるとき、対物レンズ52の焦点は、底面11aよりもオフセット量だけ上方に位置付けられている。このため、対物レンズ52の焦点は、底面11aよりもオフセット量だけ上方のX方向に延びる直線上を相対移動する。したがって、対物レンズ52と第1試料セル10aとが相対移動している間、対物レンズ52の焦点位置が各視野において内部空間11の底面11a近傍に位置づけられる。この結果、対物レンズ52の焦点が細胞に合う状態が維持され、安定して明瞭な細胞の画像が得られる。
撮像工程では、各視野で合焦状態を検出することなく、決められた移動速度で対物レンズ52を等速移動させることで焦点を調整する。したがって、撮像工程の時間を短くすることができる。また、尿試料における細胞の濃度又は細胞の大きさに焦点位置が左右されることがなく、各視野での焦点位置を均一にすることができる。ステージ20をX2’方向に連続して移動させながら撮像を行うので、各視野において撮像のためにステージ20を停止させる必要がなく、ステージ20の停止に起因して尿試料中の細胞が振動することを抑制することができる。したがって、細胞の振動が収まるのを待つ必要が無く、安定して明瞭な細胞の画像を得ることができる。
撮像部50及びステージ20の移動開始から設定時間が経過すると、対物レンズ52は第1試料セル10aの第2基準マーク16bに対向する位置にある。つまり、撮像部50の光軸上に第2基準マーク16bが位置する。このとき、撮像部50及びステージ20が停止し、撮像工程が完了する。
再び図8Aを参照する。ステップS217において、CPU71は、試料導入部150及び駆動部156を制御し、吸引管151を洗浄槽154に移動させ、細胞の撮像を行った第1試料セル10a及び吸引管151を緩衝液によって洗浄する。以下、ステップS217を、「洗浄工程」という。
撮像素子51から信号として出力された画像は、制御部70に入力され、メモリ72に記憶される。ステップS218において、CPU71は、画像処理を実行し、撮像部50によって得られた各画像から、細胞及び他の有形成分毎に部分画像を切り出す。
ステップS219において、CPU71は、切り出した部分画像を表示部80に表示させる。図11に、細胞撮像装置における画像の表示例を示す。図に示すように、表示部80には、1つの尿試料に含まれる細胞及び他の有形成分の画像が複数並べて表示される。
再び図8Aを参照する。ステップS220において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX1’方向に移動させ、第1試料セル10aの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。
ステップS221において、CPU71は、第1試料セル10aについての自動焦点工程を実行する。つまり、CPU71は、第1試料セル10aの第1基準マーク16aにおける対物レンズ52の合焦位置である第1合焦位置を検出する。ステップS221の処理は、ステップS202の処理と同様である。
ステップS222において、CPU71は、搬送部170を制御し、ラック161を搬送し、次の撮像対象の尿試料を収容する試料容器160を吸引位置に位置付ける。
ステップS223において、CPU71は、撮像対象の尿試料が、通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かを判定する。ステップS223の処理は、ステップS204の処理と同様である。
通常モードで撮像すべき尿試料である場合、CPU71は、ステップS223において「通常モード」に進み、ステップS224を実行する。精査モードで撮像すべき尿試料である場合、CPU71は、ステップS223において「精査モード」に進み、ステップS233を実行する。
ステップS224において、CPU71は、第1試料セル10aについて試料導入工程を実行する。ステップS224の処理は、ステップS205の処理と同様である。
ステップS225において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程を開始する。つまり、CPU71は、所定時間、例えば100秒間待機する。
ステップS226において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程の途中で第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第2試料セル10bの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。ステップS226におけるステージ20の移動速度は、ステップS201と同じ第2速度である。
ステップS227において、CPU71は、第1駆動部61を制御し、第3合焦位置から所定のオフセット量だけ上方の位置に補正した撮像開始位置に対物レンズ52を位置付ける。
ステップS228において、CPU71は、第2試料セル10bに対応する第2速度情報をメモリ72から読み出す。
ステップS229において、CPU71は、第2試料セル10bについての沈降工程が終了すると、複数視野において細胞を撮像する撮像工程を実行する。第2試料セル10bについての撮像工程では、CPU71が、第2駆動部62を制御してステージ20を第1速度でX2’方向に移動させ、第1駆動部61を制御して撮像部50を第2移動速度でZ2方向に移動させる。これにより、第1試料セル10a及び第2試料セル10bと対物レンズ52との相対位置が、X方向へ変動し、対物レンズ52の視野が第2試料セル10bの内部空間11においてX1方向に移動する。
第1試料セル10a及び第2試料セル10bの何れの撮像工程においても、ステージ20はX’方向の一方側のX2’方向に移動し、対物レンズ52はZ方向の一方側のZ2方向に移動する。例えば、図7に示すように、ステージ20は図中左下へ向かって移動し、対物レンズ52は図中下方に向かって移動する。これにより、第1試料セル10a及び第2試料セル10bのそれぞれについての撮像工程でステージ20の移動方向及び対物レンズ52の移動方向が共通となり、駆動部60の制御が容易となる。
再び図8Aを参照する。撮像工程が終了すると、ステップS230において、CPU71は、第2試料セル10bについての洗浄工程を実行する。つまり、CPU71は、試料導入部150及び駆動部156を制御し、吸引管151を洗浄槽154に移動させ、細胞の撮像を行った第2試料セル10b及び吸引管151を緩衝液によって洗浄する。
撮像素子51から信号として出力された画像は、制御部70に入力され、メモリ72に記憶される。ステップS231において、CPU71は、画像処理を実行し、撮像部50によって得られた各画像から、細胞及び他の有形成分毎に部分画像を切り出す。
ステップS232において、CPU71は、切り出した部分画像を表示部80に表示させる。
次に、CPU71は、ステップS207に処理を移す。以後、第2試料セル10bについての各工程を実行する。
第1試料セル10aについては、第1基準マーク16aにおける第1合焦位置の検出にのみ、自動合焦動作を実行し、第2試料セル10bについては、第1基準マーク16aにおける第3合焦位置の検出にのみ、自動合焦動作を実行する。しかし、移動速度決定動作において検出された第1合焦位置および第2合焦位置を示す情報を記憶し、第1試料セル10aの撮像においては、記憶された第1合焦位置を示す情報を用いて、対物レンズ52を第1合焦位置に位置決めし、第2試料セル10bの撮像においては、記憶された第3合焦位置を示す情報を用いて、対物レンズ52を第3合焦位置に位置決めする構成としてもよい。これにより、尿試料撮像処理において、第1合焦位置および第3合焦位置の検出のために、対物レンズ52の自動焦点動作を実行する必要がなくなり、より一層尿試料の撮像を短時間に行うことが可能となる。但し、上述したように、施設内の温度環境等が原因となって、移動速度決定動作において決定された第1合焦位置および第3合焦位置では、内部空間11の底面11aに対物レンズ52の焦点が合わなくなる場合がある。このため、焦点のあった明瞭な画像を得る観点からは、尿試料撮像処理において第1合焦位置および第3合焦位置を検出することが好ましい。
複数の尿試料の撮像を連続して実行する場合には、相前後する尿試料の撮像では、時間間隔が短いため温度変化が実質的に生じない。このため、尿試料毎に第1合焦位置および第3合焦位置を検出するのではなく、複数の尿試料毎、例えば、5の尿試料毎に第1合焦位置および第3合焦位置を検出する構成としてもよい。これにより、各尿試料において細胞に焦点が合う状態を維持しつつ、第1合焦位置および第3合焦位置の検出の回数を抑制して時間を節約することができる。
尿試料撮像処理において、第1合焦位置および第3合焦位置の検出だけでなく、第2合焦位置および第4合焦位置を検出してもよい。この場合、CPU71は、撮像部50の移動速度を、尿試料毎に決定する。したがって、初期化動作中に移動速度決定動作を実行する必要がない。これにより、各撮像工程において、対物レンズ52の焦点を正確に調整することができる。
第1基準マーク16a及び第2基準マーク16bではなく、内部空間11の底面11aの複数位置のそれぞれに対する相対距離を光学式又は超音波式の距離センサを用いて検出し、検出した相対位置に基づいて上記複数位置のそれぞれの座標を求め、求めた座標に基づいて水平方向に対するX’方向の傾きを検出してもよい。
次に、細胞撮像装置100の精査モードにおける動作を説明する。
精査モードは、尿試料を詳細に検査するために、精査対象の尿試料に含まれる細胞を通常モードよりも多く撮像し、多数の細胞画像を得る動作モードである。例えば、円柱が含まれる可能性が高い尿試料が精査対象とされる。事前に尿定性分析装置が尿試料の分析を行った場合、蛋白において陽性判定の尿試料が精査対象とされる。事前に尿中有形成分分析装置が尿試料の分析を行った場合、扁平上皮細胞以外の上皮細胞及び円柱の何れかが検出された尿試料が精査対象とされる。
精査モードでは、第1試料セル10a及び第2試料セル10bのそれぞれに、同一の被験者から採取された1つの尿試料が分割して導入され、第1試料セル10a及び第2試料セル10bのそれぞれにおいて細胞の撮像が行われる。このため、通常モードの場合よりも細胞の画像が多数得られる。
図8Bを参照する。ステップS204又はS223において「精査モード」に進むと、CPU71は、ステップS233以降の処理を実行する。ステップS233以降では、第1試料セル10aおよび第2試料セル10bのそれぞれに精査対象の尿試料が分割して導入され、第1試料セル10aについて撮像工程が実行された後、第2試料セル10bについて撮像工程が実行される。
ステップS233において、CPU71は、第1試料セル10aについて試料導入工程を実行する。ステップS233の処理は、ステップS205の処理と同様である。これにより、精査対象の尿試料が第1試料セル10aの内部空間11に導入される。
ステップS234において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程を開始する。つまり、CPU71は、所定時間、例えば100秒間待機する。
ステップS235において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程の途中で第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第2試料セル10bの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。ステップS234におけるステージ20の移動速度は、ステップS201と同じ第2速度である。
ステップS236において、CPU71は、第2試料セル10bの内部空間11に尿試料が既に導入されているか否かを判定する。第2試料セル10bに既に試料が導入されていれば、第2試料セル10bについての沈降工程の途中である。第2試料セル10bの内部空間11に尿試料が導入されている場合、CPU71は、ステップS236においてYESに進み、ステップS237を実行する。第2試料セル10bの内部空間11にまだ尿試料が導入されていない場合、CPU71は、ステップS236においてNOに進み、ステップS244を実行する。
ステップS237〜S242の処理では、第2試料セル10bについての撮像工程、洗浄工程、細胞画像の表示が実行される。ステップS237〜S242の処理は、ステップS227〜S232の処理と同様である。ステップS242の後、CPU71は、ステップS243を実行する。
ステップS243において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX1’方向に移動させ、第2試料セル10bの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。
ステップS244において、第2試料セル10bについての自動焦点工程を実行する。つまり、CPU71は、第2試料セル10bの第1基準マーク16aにおける対物レンズ52の合焦位置である第3合焦位置を検出する。ステップS244の処理は、ステップS202の処理と同様である。
ステップS245において、CPU71は、駆動部156及び試料導入部150を制御し、試料容器160に吸引管151を挿入し、試料容器160から所定量の尿試料を吸引させ、第2試料セル10bの内部空間11に精査対象の尿試料を導入させる。ステップS245において第2試料セル10bに導入される尿試料は、既に第1試料セル10aの内部空間11に導入されている尿試料と同一である。
ステップS246において、CPU71は、第2試料セル10bについての沈降工程を開始する。つまり、CPU71は、所定時間、例えば100秒間待機する。
ステップS247において、CPU71は、第2試料セル10bについての沈降工程の途中で第2駆動部62を制御し、ステージ20をX1’方向に移動させ、第1試料セル10aの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。ステップS247におけるステージ20の移動速度は、ステップS201と同じ第2速度である。
ステップS248において、CPU71は、第1駆動部61を制御し、第1合焦位置から所定のオフセット量だけ上方の位置に補正した撮像開始位置に対物レンズ52を位置付ける。
ステップS249において、CPU71は、第1試料セル10aに対応する第1速度情報をメモリ72から読み出す。
ステップS250において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程が終了すると、第1試料セル10aについての撮像工程を実行する。ステップS250の処理は、ステップS216の処理と同様である。
撮像工程が終了すると、ステップS251において、CPU71は、第1試料セル10aについての洗浄工程を実行する。つまり、CPU71は、試料導入部150及び駆動部156を制御し、吸引管151を洗浄槽154に移動させ、細胞の撮像を行った第1試料セル10a及び吸引管151を緩衝液によって洗浄する。
撮像素子51から信号として出力された画像は、制御部70に入力され、メモリ72に記憶される。ステップS252において、CPU71は、画像処理を実行し、撮像部50によって得られた各画像から、細胞及び他の有形成分毎に部分画像を切り出す。
ステップS253において、CPU71は、第2駆動部62を制御し、ステージ20をX1’方向に移動させ、第1試料セル10aの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。
ステップS254において、CPU71は、第1試料セル10aについての自動焦点工程を実行する。つまり、CPU71は、第1試料セル10aの第1基準マーク16aにおける対物レンズ52の合焦位置である第1合焦位置を検出する。ステップS254の処理は、ステップS202の処理と同様である。
ステップS255において、CPU71は、搬送部170を制御し、ラック161を搬送し、次の撮像対象の尿試料を収容する試料容器160を吸引位置に位置付ける。
ステップS256において、CPU71は、撮像対象の尿試料が、通常モードで撮像すべき尿試料か、精査モードで撮像すべき尿試料かを判定する。ステップS256の処理は、ステップS204の処理と同様である。
通常モードで撮像すべき尿試料である場合、CPU71は、ステップS256において「通常モード」に進み、ステップS224を実行する。
図8Aを参照する。ステップS224において、CPU71は、第1試料セル10aについての試料導入工程を実行し、次の尿試料を第1試料セル10aの内部空間11に導入する。
ステップS225において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程を開始する。つまり、CPU71は、所定時間、例えば100秒間待機する。
ステップS226において、CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程の途中で第2駆動部62を制御し、ステージ20をX2’方向に移動させ、第2試料セル10bの第1基準マーク16aに撮像部50を位置付ける。
ステップS227において、CPU71は、第1駆動部61を制御し、第3合焦位置から所定のオフセット量だけ上方の位置に補正した撮像開始位置に対物レンズ52を位置付ける。
ステップS228において、CPU71は、第2試料セル10bに対応する第2速度情報をメモリ72から読み出す。
ステップS229において、CPU71は、第2試料セル10bについての沈降工程が終了すると、第2試料セル10bについての撮像工程を実行する。第2試料セル10bの内部空間11に導入されている尿試料は、精査対象の尿試料である。
撮像工程が終了すると、ステップS230において、CPU71は、第2試料セル10bについての洗浄工程を実行する。
撮像素子51から信号として出力された画像は、制御部70に入力され、メモリ72に記憶される。ステップS231において、CPU71は、画像処理を実行し、撮像部50によって得られた各画像から、細胞及び他の有形成分毎に部分画像を切り出す。
ステップS232において、CPU71は、切り出した部分画像を表示部80に表示させる。このとき表示される部分画像は、精査対象の尿試料に含まれる細胞の画像である。精査モードでは、CPU71が、第1試料セル10a及び第2試料セル10bのそれぞれについての撮像工程で得られた細胞又は有形成分の複数の画像を、1画面に表示させる。精査対象の1つの尿試料について表示される画像数は、通常モードにおいて1つの尿試料について表示される画像数の約2倍となる。
例えば、精査モードにおいて、第1試料セル10aに2回、第2試料セル10bに1回、撮像対象の尿試料を導入し、細胞を撮像することで、1つの尿試料に対して撮像工程を3回実行してもよい。第1試料セル10a及び第2試料セル10bのそれぞれに複数回ずつ撮像対象の尿試料を導入し、細胞を撮像することで、1つの尿試料に対して撮像工程をさらに多くの回数実行してもよい。
次に、CPU71は、ステップS207に処理を移す。以後、第2試料セル10bについての各工程を実行する。
一方、ステップS256において精査対象の尿試料である場合、CPU71は、「精査モード」に進み、ステップS233を実行する。
図8Bを参照する。この場合、ステップS237〜S242の処理において、既に第2試料セル10bの内部空間に導入されている精査対象の尿試料に対して撮像工程、洗浄工程、細胞画像の表示が実行される。ステップS242において表示される画像は、精査対象の尿試料に含まれる細胞の画像であり、第1試料セル10aにおける撮像により得られた画像と、第2試料セル10bにおける撮像により得られた画像の両方を含む。
再び図8Aを参照する。ステップS210において「精査モード」に進むと、CPU71は、ステップS257以降の処理を実行する。
図8Cを参照する。ステップS257以降では、第2試料セル10bおよび第1試料セル10aのそれぞれに精査対象の尿試料が導入され、第2試料セル10bについて撮像工程が実行された後、第1試料セル10aについて撮像工程が実行される。つまり、ステップS257〜279は、ステップS233〜S256と第1試料セル10aおよび第2試料セル10bの処理の順番が逆になっており、処理内容については同様であるので、説明を省略する。なお、本実施の形態では、細胞撮像装置100が初期化動作を終了し、スタンバイ状態となった後、第1試料セル10aに最初に尿試料を導入するので、第2試料セル10bに精査対象の尿試料が導入される場合、第1試料セル10aの内部空間11には必ず尿試料が導入されている。したがって、第1試料セル10aの内部空間11に尿試料が既に導入されているか否かを判定する処理、つまり上記のステップS236に相当する処理は実行されない。
以上のように、細胞撮像装置100は、第1試料セル10a及び第2試料セル10bに対する工程を重複して実行することにより、細胞の撮像を効率的に行う。図12を参照してこれを詳細に説明する。
尿試料撮像処理が開始すると、CPU71は、第1試料セル10aについての試料導入工程と、自動焦点工程とを同時に実行する。このとき、自動焦点工程のために、撮像部50が第1試料セル10aに対向配置される。試料導入工程と、自動焦点工程とを別々の期間に実行してもよい。
CPU71は、試料導入工程及び自動焦点工程を終了すると、第1試料セル10aについての沈降工程を開始する。CPU71は、第1試料セル10aについての沈降工程を実行している間に、第2試料セル10bについての試料導入工程及び自動焦点工程を実行する。ここで、通常モードの場合、第1試料セル10aに導入される尿試料と、第2試料セル10bに導入される尿試料とは、異なる被験者から採取された異なる尿試料である。精査モードの場合、第1試料セル10aに導入される尿試料と、第2試料セル10bに導入される尿試料とは、1人の被験者から採取された同一の尿試料である。
第2試料セル10bについての自動焦点工程を実行するためには、撮像部50を第2試料セル10bに対向配置させる必要がある。したがって、CPU71は、第1試料セル10aの沈降工程の途中で、第2駆動部62によってステージ20をX2’方向に移動させ、撮像部50を第2試料セル10bに対向する位置に位置付け、その後に自動焦点工程を実行する。
CPU71は、第2試料セル10bについて沈降工程を開始する。第1試料セル10aについての沈降工程の終期と、第2試料セル10bについての沈降工程の初期とは重複する。
CPU71は、第1試料セル10aの沈降工程が終了すると、第1試料セル10aについての撮像工程を実行する。第1試料セル10aについての撮像工程を開始する前には、撮像部50が第2試料セル10bに対向している。このため、第1試料セル10aについての撮像工程を実行するためには、撮像部50を第1試料セル10aに対向配置させる必要がある。したがって、CPU71は、第2試料セル10bの沈降工程の途中で、第2駆動部62によってステージ20をX1’方向に移動させ、撮像部50を第1試料セル10aに対向する位置に位置付け、その後に撮像工程を実行する。
撮像工程が終了すると、CPU71は、第1試料セル10aについての洗浄工程を実行する。これにより、第1試料セル10aについての一連の工程(以下、「撮像シーケンス」という)が終了する。
CPU71は、第1試料セル10aについての撮像シーケンスが終了すると、新たに第1試料セル10aについての撮像シーケンスを開始する。第1試料セル10aについての撮像シーケンスを開始するとき、第2試料セル10bについての沈降工程が実行中である。つまり、CPU71は、第2試料セル10bについての沈降工程を実行している間に、第1試料セル10aについての試料導入工程及び自動焦点工程を実行する。ここで、通常モードの場合、第2試料セル10bに導入された尿試料とは別の被験者から採取された尿試料が、第1試料セル10bに導入される。精査モードの場合、第2試料セル10bに導入された尿試料と同一の被験者から採取された同一の尿試料が、第1試料セル10bに導入される。
第1試料セル10aについての撮像シーケンスを開始するとき、撮像部50は第1試料セル10aに対向している。したがって、CPU71は、第1試料セル10aと第2試料セル10bとの間で撮像部50の位置を切り替えることなく、第1試料セル10aについての試料導入工程及び自動焦点工程を実行する。
試料導入工程及び自動焦点工程が終了すると、CPU71は、第1試料セル10aについて沈降工程を開始する。第2試料セル10bについての沈降工程の終期と、第1試料セル10aについての沈降工程の初期とは重複する。
CPU71は、第2試料セル10bの沈降工程が終了すると、第2試料セル10bについての撮像工程を実行する。第2試料セル10bについての撮像工程を開始する前には、撮像部50が第1試料セル10aに対向している。このため、第2試料セル10bについての撮像工程を実行するためには、撮像部50を第2試料セル10bに対向配置させる必要がある。したがって、CPU71は、第1試料セル10aの沈降工程の途中で、第2駆動部62によってステージ20をX2’方向に移動させ、撮像部50を第2試料セル10bに対向する位置に位置付け、その後に撮像工程を実行する。
撮像工程が終了すると、CPU71は、第2試料セル10bについての洗浄工程を実行する。
以降、CPU71は、同様にして第1試料セル10a及び第2試料セル10bのそれぞれについて試料導入工程、自動焦点工程、沈降工程、撮像工程、および洗浄工程を実行する。
以上のように、第1試料セル10aについての撮像工程と、第2試料セル10bについての沈降工程とが同時に実行され、第2試料セル10bについての撮像工程と、第1試料セル10aについての沈降工程とが同時に実行される。したがって、1つの撮像部50を第1試料セル10a及び第2試料セル10bで共用しつつ、効率的に細胞を撮像することができる。
第1試料セル10aについての試料導入工程と、第2試料セル10bについての沈降工程とが同時に実行され、第2試料セル10bについての試料導入工程と、第1試料セル10aについての沈降工程とが同時に実行される。したがって、1つの吸引管151を第1試料セル10a及び第2試料セル10bで共用しつつ、一方の試料セル10における細胞沈降工程の時間を利用して、他方の試料セル10に尿試料を導入することができ、効率的に細胞を撮像することができる。
1つの試料セル10の撮像工程と、他の試料セル10の試料導入工程、又は洗浄工程とを同時に実行してもよい。このようにしても、第1試料セル10a及び第2試料セル10bの尿試料撮像処理を同時に進めることができるので、1つの撮像部50を第1試料セル10a及び第2試料セル10bで共用しつつ、効率的に細胞を撮像することができる。
以上説明したように、第1試料セル10a及び第2試料セル10bの内部空間11がX方向に延びているので、第1試料セル10a及び第2試料セル10bをX’方向に移動させることで、対物レンズ52の視野がX方向に移動し、第1試料セル10a及び第2試料セル10bのそれぞれにおいて細胞を撮像することができる。第1試料セル10a及び第2試料セル10bがX方向に一列に並んでいるので、第1試料セル10a及び第2試料セル10bをX’方向に移動させることで、第1試料セル10aと第2試料セル10bとの間で対物レンズ52を移動させることができる。そのため、第1試料セル10a及び第2試料セル10bに保持された細胞の撮像及び撮像対象の試料セル10の切り替えを迅速に行うことができ、複数試料の撮像効率を向上させることができる。
100 細胞撮像装置
10a 第1試料セル
10b 第2試料セル
11 内部空間
11a 底面
12 流入口
13 流出口
16a 第1基準マーク
16b 第2基準マーク
160 試料容器
20 ステージ
40 光源部
50 撮像部
52 対物レンズ
60 駆動部
61 第1駆動部
62 第2駆動部
70 制御部
71 合焦検出部
80 表示部

Claims (20)

  1. 液体試料に含まれる細胞を撮像するための細胞撮像装置であって、
    対物レンズを備えた撮像部と、
    液体試料を保持可能な一方向に長い内部空間をそれぞれ備え、それぞれの内部空間がその長手方向に一列に並ぶよう配置された複数の試料セルと、
    前記複数の試料セル及び前記対物レンズの少なくとも一方を移動させるための駆動部と、
    前記複数の試料セル及び前記対物レンズの少なくとも一方を移動させることにより、前記対物レンズの視野が前記長手方向に移動するよう前記駆動部を制御し、前記対物レンズのそれぞれの視野に含まれる細胞を撮像するよう前記撮像部を制御する制御部と、
    を備える、細胞撮像装置。
  2. 前記複数の試料セルは、前記長手方向が、鉛直方向と交差する方向となるように配置される、
    請求項1に記載の細胞撮像装置。
  3. 前記複数の試料セルが取り付けられたステージをさらに備え、
    前記駆動部は、前記ステージを移動させることにより、前記複数の試料セルを移動させるように構成されている、
    請求項1又は2に記載の細胞撮像装置。
  4. 前記複数の試料セルは、水平方向の一方向に並ぶよう前記ステージに配置される、
    請求項3に記載の細胞撮像装置。
  5. 前記対物レンズは、前記長手方向に対して交差する方向を光軸方向とし、
    前記駆動部は、前記光軸方向に前記対物レンズを移動させ、前記長手方向に対して前記光軸方向に傾斜する傾斜方向に前記ステージを移動させるように構成され、
    前記制御部は、前記ステージを前記傾斜方向に移動させながら、前記対物レンズを前記ステージの移動量に応じて前記光軸方向に移動させるよう前記駆動部を制御することにより、前記対物レンズのそれぞれの視野における焦点を調整する、
    請求項4に記載の細胞撮像装置。
  6. 前記駆動部は、前記ステージの移動方向を前記傾斜方向にのみ規制する規制部を備える、
    請求項5に記載の細胞撮像装置。
  7. 前記制御部は、前記複数の試料セルのそれぞれについて、前記ステージを前記傾斜方向の一方側に移動させながら、前記対物レンズを前記光軸方向の一方側に移動させるよう前記駆動部を制御するように構成されている、
    請求項5又は6に記載の細胞撮像装置。
  8. 前記複数の試料セルは、水平方向の一方向に対して鉛直方向に傾斜する傾斜方向に並ぶよう前記ステージに配置され、
    前記対物レンズは鉛直方向を光軸方向とし、
    前記駆動部は、前記光軸方向に前記対物レンズを移動させ、前記水平方向の一方向に前記ステージを移動させるように構成され、
    前記制御部は、前記ステージを前記水平方向の一方向に移動させながら、前記対物レンズを前記ステージの移動量に応じて前記光軸方向に移動させるよう前記駆動部を制御することにより、前記対物レンズのそれぞれの視野における焦点を調整する、
    請求項3に記載の細胞撮像装置。
  9. 前記複数の試料セルは、第1試料セル及び第2試料セルを含み、
    前記制御部は、前記第1試料セルに対する前記対物レンズの視野を移動させる場合に、前記複数の試料セル及び前記対物レンズの少なくとも一方を第1速度で移動させるよう前記駆動部を制御し、前記第1試料セルから前記第2試料セルに撮像対象を切り替える場合に、前記複数の試料セル及び前記対物レンズの少なくとも一方を前記第1速度よりも大きい第2速度で移動させるよう前記駆動部を制御するように構成されている、
    請求項1〜8の何れか1項に記載の細胞撮像装置。
  10. 前記複数の試料セルは、第1試料セル及び第2試料セルを含み、
    前記制御部は、前記第1試料セルの内部空間に保持された第1液体試料に含まれる細胞を撮像する工程を実行する間に、前記第2試料セルの内部空間へ第2液体試料を導入する工程、前記第2液体試料の導入後、前記第2試料セルの内部空間に保持された前記第2液体試料に含まれる細胞を沈降させる工程、及び、前記第2試料セルの内部空間を洗浄する工程のうちの少なくとも1つを実行するように構成されている、
    請求項1〜9の何れか1項に記載の細胞撮像装置。
  11. 液体試料を吸引する吸引部をさらに備え、
    前記複数の試料セルは、第1試料セル及び第2試料セルを含み、
    前記制御部は、前記吸引部により吸引された第1液体試料が前記第1試料セルの内部空間へ導入され、前記第1液体試料中の細胞が沈降している間に、前記第2試料セルの内部空間へ導入される第2液体試料を吸引するよう、前記吸引部を制御するように構成されている、
    請求項1〜10の何れか1項に記載の細胞撮像装置。
  12. 前記制御部は、前記第2試料セルの前記内部空間に保持された前記第2液体試料中の細胞が沈降している間に、前記第1試料セルの前記内部空間に保持された前記第1液体試料に含まれる細胞の撮像を実行するよう前記駆動部及び前記撮像部を制御する、
    請求項11に記載の細胞撮像装置。
  13. 前記複数の試料セルのそれぞれは、前記対物レンズの焦点調整用の基準マークを備え、
    前記基準マークのそれぞれは、前記長手方向に並んでいる、
    請求項1〜12の何れか1項に記載の細胞撮像装置。
  14. 前記複数の試料セルのそれぞれは、扁平で前記長手方向に延びた直方体形状に構成されている、
    請求項1〜13の何れか1項に記載の細胞撮像装置。
  15. 液体試料を吸引する吸引部と、
    前記吸引部により吸引された液体試料を前記複数の試料セルのいずれかに導入する試料導入部と、
    をさらに備え、
    前記制御部は、
    第1モードが設定されている場合、互いに異なる被験者から採取された複数の液体試料を吸引するよう前記吸引部を制御し、前記吸引部により吸引されたそれぞれの液体試料を前記複数の試料セルのそれぞれに導入するよう前記試料導入部を制御し、
    第2モードが設定されている場合、同一の被験者から採取された1つの液体試料を吸引するよう前記吸引部を制御し、前記吸引部により吸引された前記液体試料を前記複数の試料セルのそれぞれに導入するよう前記試料導入部を制御するように構成されている、
    請求項1〜14の何れか1項に記載の細胞撮像装置。
  16. 前記液体試料は、尿試料である、
    請求項1〜15の何れか1項に記載の細胞撮像装置。
  17. 第1試料セルの一方向に長い内部空間に、細胞を含む第1液体試料を導入し、
    一方向に長い内部空間が前記第1試料セルの前記内部空間とその長手方向に一列に並ぶよう配置された第2試料セルの前記内部空間に、細胞を含む第2液体試料を導入し、
    前記第1試料セル及び前記第2試料セルと対物レンズとの少なくとも一方を移動させることにより、前記対物レンズの視野を前記長手方向へ移動させ、前記対物レンズのそれぞれの視野において、前記第1試料セルの内部空間に保持された前記第1液体試料に含まれる細胞を撮像し、
    前記第1試料セル及び前記第2試料セルと前記対物レンズとの少なくとも一方を移動させることにより、前記対物レンズの視野を前記長手方向へ移動させ、前記対物レンズのそれぞれの視野において、前記第2試料セルの内部空間に保持された前記第2液体試料に含まれる細胞を撮像する、
    細胞撮像方法。
  18. 前記第1試料セルの内部空間に保持された前記第1液体試料に含まれる細胞を撮像する工程を実行する間に、前記第2試料セルについて、前記内部空間へ前記第2液体試料を導入する試料導入工程、前記第2液体試料の導入後、前記内部空間に保持された前記第2液体試料に含まれる細胞を沈降させる沈降工程、及び、前記内部空間を洗浄する洗浄工程のうちの少なくとも1つを実行する、
    請求項17に記載の細胞撮像方法。
  19. 前記第1液体試料が前記第1試料セルの内部空間へ導入され、前記第1液体試料中の細胞が沈降している間に、前記第2試料セルの内部空間へ前記第2液体試料を導入する試料導入工程を実行する、
    請求項17又は18に記載の細胞撮像方法。
  20. 第1試料セルに細胞を含む第1液体試料を導入し、
    前記第1液体試料中の細胞を前記第1試料セル内で沈降させている間に、第2試料セルに細胞を含む第2液体試料を導入し、
    前記第2液体試料中の細胞を前記第2試料セル内で沈降させている間に、前記第1試料セル内の前記第1液体試料に含まれる細胞を撮像し、
    前記第1液体試料に含まれる細胞の撮像が終了すると、前記第1液体試料を前記第1試料セルから排出し、細胞を含む第3液体試料を前記第1試料セルに導入し、
    前記第3液体試料中の細胞を前記第1試料セル内で沈降させている間に、前記第2試料セル内の前記第2液体試料に含まれる細胞を撮像する、
    細胞撮像方法。
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