JP2022122181A - Correction parameter setting method and data correction method - Google Patents
Correction parameter setting method and data correction method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022122181A JP2022122181A JP2021019344A JP2021019344A JP2022122181A JP 2022122181 A JP2022122181 A JP 2022122181A JP 2021019344 A JP2021019344 A JP 2021019344A JP 2021019344 A JP2021019344 A JP 2021019344A JP 2022122181 A JP2022122181 A JP 2022122181A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- microscope
- correction parameter
- parameter setting
- emission spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 119
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 30
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 27
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 24
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 32
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 20
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 18
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 12
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000425347 Phyla <beetle> Species 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- MZSOXGPKUOAXNY-UHFFFAOYSA-N coumarin 6h Chemical compound C1CCC2=C(OC(=O)C=C3)C3=CC3=C2N1CCC3 MZSOXGPKUOAXNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 210000005061 intracellular organelle Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 210000003463 organelle Anatomy 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Description
本発明は、顕微鏡装置間のデータを補正するための補正パラメータ設定方法、及びデータ補正方法に関する。 The present invention relates to a correction parameter setting method and a data correction method for correcting data between microscope devices.
従来、試料が含む細胞等の特性を観察する際、その光の強度や、スペクトルが算出される。観察者は、算出されたスペクトル等を見て、試料の特性等を確認する。例えば、特許文献1は、顕微鏡装置を用いて、細胞の自家蛍光のスペクトルを測光してスペクトルを算出し、そのスペクトルから細胞の種別等を同定する。
Conventionally, when observing the characteristics of cells or the like contained in a sample, the intensity and spectrum of the light are calculated. An observer checks the characteristics of the sample by looking at the calculated spectrum and the like. For example,
ところで、顕微鏡装置は、同じ機種であっても、装置間の個体差によって光に対する感度が異なる場合がある。これは、受光素子の個体ごとの感度の差に起因するものであり、輝度値の差として現れる。細胞の自家蛍光の強度に基づいて細胞の特性を観察する場合、試料の発する光の強度は同じであっても顕微鏡装置ごとに得られる輝度値は異なり、複数の顕微鏡によって得られた輝度値データを定量的評価に用いるためには適切なパラメータによってデータを補正する必要があった。 By the way, even microscope devices of the same model may have different sensitivities to light due to individual differences between devices. This is due to the difference in sensitivity between individual light-receiving elements, and appears as a difference in luminance value. When observing the properties of cells based on the intensity of the autofluorescence of the cells, even if the intensity of the light emitted by the sample is the same, the brightness values obtained by each microscope device differ. In order to use it for quantitative evaluation, it was necessary to correct the data with appropriate parameters.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、個体差による検出結果のずれを抑制することができる補正パラメータ設定方法及びデータ補正方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a correction parameter setting method and a data correction method capable of suppressing discrepancies in detection results due to individual differences.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る補正パラメータ設定方法は、基準とする第1の顕微鏡を用いて、発光強度が既知の第1の試料を撮像して得られた第1の発光スペクトルデータと、前記第1の顕微鏡とは異なる第2の顕微鏡を用いて、前記第1の試料と波長軸方向の発光強度分布が同じであることが既知の第2の試料を撮像して得られた第2の発光スペクトルデータとをもとに、下式(1)に示す相対誤差Cが最も小さくなるパラメータpを補正パラメータに設定する。
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、前記第1及び第2の発光スペクトルデータは、所定の焦点面上の1つの座標に配置された前記第1及び第2の試料から得られる光に基づいてそれぞれ生成される。 In the correction parameter setting method according to the present invention, in the above invention, the first and second emission spectrum data are obtained from the first and second samples arranged at one coordinate on a predetermined focal plane. Each generated based on light.
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、前記第1及び第2の発光スペクトルデータは、前記所定の焦点面上の互いに異なる複数の座標においてそれぞれ取得されるものである。 In the correction parameter setting method according to the present invention, in the above invention, the first and second emission spectrum data are obtained at a plurality of different coordinates on the predetermined focal plane.
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、互いに異なる複数の焦点面において実施されるものである。 The correction parameter setting method according to the present invention is implemented in a plurality of different focal planes in the above invention.
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、前記αi、βiは、下式(2)、(3)に基づいて算出される。
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、前記相対誤差Cは、前記αi及び/又はβiからベースノイズを除した値に基づいて算出される。 In the correction parameter setting method according to the present invention, in the above invention, the relative error C is calculated based on a value obtained by subtracting the base noise from the α i and/or β i .
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、前記第1及び第2の発光スペクトルデータは、前記第1及び第2の試料に励起光をそれぞれ照射して得られる蛍光に基づいて生成される。 In the correction parameter setting method according to the present invention, in the above invention, the first and second emission spectrum data are generated based on fluorescence obtained by irradiating the first and second samples with excitation light, respectively. be.
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、前記第1及び第2の発光スペクトルデータは、波長の異なる複数の励起光の照射を実施し、該複数の励起光により得られた各蛍光の発光スペクトルデータにより構成されるスペクトルプロファイルデータを含む蛍光データである。 In the correction parameter setting method according to the present invention, in the above invention, the first and second emission spectrum data are obtained by irradiating a plurality of excitation lights with different wavelengths, and each fluorescence obtained by the plurality of excitation lights is fluorescence data including spectral profile data composed of emission spectrum data of .
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、上記発明において、前記パラメータpは、下式(4)に示す、前記複数の励起光により得られる各相対誤差Cの和であるハイパーパラメータChyperに基づいて算出される。
本発明に係る補正パラメータ設定方法は、基準とする第1の顕微鏡を用いて、発光強度が既知の第1の試料を撮像して得られた第1の発光スペクトルデータと、前記第1の顕微鏡とは異なる第2の顕微鏡を用いて、前記第1の試料と波長軸方向の発光強度分布が同じであることが既知の第2の試料を撮像して得られた第2の発光スペクトルデータとをもとに、下式(5)に示す相対誤差Ciが最も小さくなるパラメータpiを補正パラメータに設定する。
本発明に係るデータ補正方法は、上記発明に係る補正パラメータ設定方法によって設定された前記補正パラメータを用いて前記第2の発光スペクトルデータを補正する。 A data correction method according to the present invention corrects the second emission spectrum data using the correction parameter set by the correction parameter setting method according to the present invention.
本発明によれば、個体差による検出結果のずれを抑制することができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to suppress the deviation|shift of the detection result by individual difference.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as "embodiments") will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態に係るデータ補正システムの概略構成を模式的に示す図である。データ補正システム1は、基準となる顕微鏡(本実施の形態では共焦点レーザスキャン顕微鏡)を備える基準顕微鏡ユニット2Aと、複数の顕微鏡ユニット(顕微鏡ユニット2B、2C、2D)と、補正パラメータ設定装置3とを備える。データ補正システム1では、補正パラメータ設定装置3が、基準顕微鏡ユニット2Aが取得したデータと、顕微鏡ユニット(図1では顕微鏡ユニット2B~2Dのいずれか)が取得したデータとに基づいて補正パラメータを設定し、この補正パラメータを用いて顕微鏡ユニットのデータを補正する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing the schematic configuration of a data correction system according to one embodiment of the present invention. The
図2は、本発明の一実施の形態に係る基準顕微鏡ユニットの概略構成を模式的に示す図である。同図に示す基準顕微鏡ユニット2Aは、補正パラメータ設定装置3によるパラメータ設定の基準となるデータを生成する。基準顕微鏡ユニット2Aは、共焦点レーザスキャン顕微鏡100により取得された画像データに基づいて、画像中に写り込んだ対象の種別、例えば微生物の微生物種の同定を行って、その同定結果や取得した画像の表示を行う。ここで、微生物は、細菌、菌類、ウイルス、微細藻類、及び原生動物等を含んでいる。なお、本実施の形態において、撮像対象となる試料は、組織切片、組織、動物細胞、植物細胞、酵母細胞、真菌類細胞、微細藻類細胞、細菌類、古細菌類、ウイルス、ファージのいずれか、及びそれらが産生する胞子、芽胞、膜小胞のいずれかである。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the schematic configuration of the reference microscope unit according to one embodiment of the present invention. A
基準顕微鏡ユニット2Aは、図2に示すように、レーザ光を照射して検体の自家蛍光、又は検体からの透過/反射光を取得する共焦点レーザスキャン顕微鏡100と、顕微鏡ユニット2Aを統括的に制御する制御装置200と、共焦点レーザスキャン顕微鏡100が取得した光に基づく強度データや画像データ等の各種データを生成する画像処理装置300と、画像処理装置300が生成した表示用の画像データに基づく画像を表示する表示装置400とを備える。なお、本実施の形態では、基準顕微鏡ユニット2Aが備える共焦点レーザスキャン顕微鏡100が第1の顕微鏡に相当する。
As shown in FIG. 2, the
共焦点レーザスキャン顕微鏡100は、ステージ101と、対物レンズ102と、レーザ光源103と、レンズ104と、コリメートレンズ105、112と、ビームスプリッター106と、結像レンズ107、114と、コンフォーカルピンホール108と、検出器109と、走査ミラー110、113と、透過用光源111とを備える。以下、ステージ101の検体載置面と平行な平面上の直交する二つの軸をX軸、Y軸とし、この平面に直交する軸をZ軸とする。なお、Z軸は、対物レンズ102の光軸と平行であるものとして説明する。
A confocal
ステージ101は、検体を載置する。ステージ101は、制御装置200の制御のもと、例えばモータ等の駆動源を用いてZ軸方向に移動可能に構成される。検体は、微生物を含む溶液や培地であり、例えばシャーレやスライドガラス等の保持部材によって保持された状態でステージ101に載置されている。
A
対物レンズ102は、ビームスプリッター106が反射したレーザ光をステージ101に向けて集光するとともに、ステージ101上の検体からの光を平行光にしてビームスプリッター106に入射させる。
The
レーザ光源103は、所定の波長を有するレーザ光を出射する。具体的に、レーザ光源103は、検体を励起するための励起波長に応じた波長のレーザ光を出射する。レーザ光源103は、使用する波長のレーザ光をそれぞれ出射可能な複数の光源を有するものであってもよいし、白色のレーザ光を照射して、フィルタによって出射する光の波長を選択できるようにしてもよい。
A
レンズ104は、レーザ光源103が発したレーザ光を放射状のレーザ光として出射する。
The
コリメートレンズ105は、レンズ104を通過した放射状のレーザ光を平行光に変換して、ビームスプリッター106に出射する。
The
ビームスプリッター106は、入射する光の一部を通過させ、残りの光を反射する。具体的に、ビームスプリッター106は、レーザ光源103から出射された光の一部を対物レンズ102側に折り曲げるとともに、対物レンズ102から入射した光の一部を通過させることによって結像レンズ107に入射させる。ビームスプリッター106は、例えばハーフミラーを用いて構成され、入射したレーザ光のうち、半分のレーザ光を通過させるとともに、残りの半分のレーザ光を反射する。
結像レンズ107は、ビームスプリッター106を通過した光を結像する。
An
コンフォーカルピンホール108は、結像レンズ107によって結像された光の少なくとも一部を通過させる。コンフォーカルピンホール108には、光が通過可能な孔であるピンホール108aが形成されている。また、コンフォーカルピンホール108は、対物レンズ102と共役な位置に設けられる。このため、コンフォーカルピンホール108では、対物レンズ102の焦点面からの光がピンホール108aを通過し、合焦していない位置からの光が遮断される。例えば、結像レンズ107により結像されるレーザ光のスポット径が0.2μmである場合、結像位置において、約0.03μm2の範囲からの光がピンホール108aを通過する。なお、ピンホール108aの径と、焦点空間の大きさは設定の変更が可能である。
The
検出器109は、入射した光を設定された波長帯域に分離する反射型回折格子と、得られた光を光電変換するとともに、変換した電気信号の電流増幅を行う複数の光電子増倍管(PhotoMultiplier Tube:PMT、以下、チャンネルということもある)とを用いて構成される。検出器109は、例えば反射型回折格子によって互いに波長帯域の異なる32個の光に分離し、分離した光が、32個の光電子増倍管にそれぞれ入射する。各光電子増倍管は、入射した光をそれぞれ光電変換して電気信号を出力する。なお、本実施の形態では、32個の光電子増倍管を有する例について説明するが、光電子増倍管の数はこれに限らない。
The
走査ミラー110は、制御装置200による制御のもと、検体の焦点面PF上におけるレーザ光の照射位置を制御する。走査ミラー110は、例えばX位置制御ミラーと、Y位置制御ミラーとを用いて構成され、XY平面上の所定の位置にレーザ光を導光する。走査ミラー110は、制御装置200による制御のもと、各位置制御ミラーの角度を変化させることによってレーザ光の照射位置を予め設定された走査経路に沿って移動させる。
The
透過用光源111は、制御装置200の制御のもと、ステージ101を透過させる透過光を出射する。透過用光源111は、例えば、ハロゲンランプ、レーザ光源等を用いて構成される。
The
コリメートレンズ112は、透過用光源111が出射した放射状の光を平行光に変換して、走査ミラー113に出射する。
The
走査ミラー113は、制御装置200による制御のもと、検体の焦点面PF上における透過用の光の照射位置を制御する。走査ミラー113は、走査ミラー110と同様に、例えばX位置制御ミラーと、Y位置制御ミラーとを用いて構成される。
The
結像レンズ114は、走査ミラー113を通過した光を結像する。
The
次に、制御装置200の構成について説明する。制御装置200は、制御部201と、入力部202とを備える。なお、制御装置200は、当該制御装置200の動作に必要な各種情報を記録する記録部(図示せず)を備えている。
Next, the configuration of the
制御部201は、記録部が格納する情報を読み出して各種演算処理を実行することによって顕微鏡ユニット2を統括して制御する。制御部201は、レーザ制御部203と、走査制御部204と、透過光制御部205とを有する。
The
レーザ制御部203は、制御プログラムや、入力部202が受け付けた指示情報に基づいて、レーザ光源103によるレーザ光の出射を制御する。具体的に、レーザ制御部203は、レーザ光の出射タイミングの制御や、出射するレーザ光の波長の制御を行う。レーザ制御部203は、例えば、パルス制御によってレーザ光を間欠的に出射する制御を行う。
The
走査制御部204は、制御プログラムや、入力部202が受け付けた指示情報に基づいて、ステージ101のZ方向の位置の制御や、走査ミラー110によるレーザ光の照射位置の制御を行う。
The
透過光制御部205は、制御プログラムや、入力部202が受け付けた指示情報に基づいて、透過用光源111の駆動制御を行う。
The transmitted
ここで、顕微鏡ユニット2Aによる走査方法について、図3を参照して説明する。図3は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡ユニットの走査方法を説明する図である。共焦点レーザスキャン顕微鏡100では、あるZ位置の焦点面において、XY平面上を走査して検体からの光を受光した後、Z位置を変更して、変更後のZ位置におけるXY平面上を走査する。例えば、図2に示すZ走査範囲RZにおいて設定されたZ位置ごとに走査を行って、各Z位置において焦点面上の複数の位置から光(反射光又は自家蛍光)を得る。共焦点レーザスキャン顕微鏡100では、生成する画像に応じて、ビームスプリッター106や、検出器109の構成を適宜変更可能である。
Here, a scanning method by the
例えば、図3に示すように、焦点面PF1におけるレーザ光の走査を行った後、ステージ101をZ軸方向に移動して、移動後にレーザ光の焦点が配置される焦点面PF2におけるレーザ光の走査を行う。これを、予め設定されているZ走査範囲RZにおける焦点面PF3、PF4、PF5、PF6、PF7、・・・と順次走査を行う。
For example, as shown in FIG. 3, after scanning the
XY平面における走査方法について、例えば、図3に示すように、矩形をなす焦点面(図3では焦点面PF7)の一つの角部からレーザ光を照射して、照射領域であるスポットSPからの光を受光する。このスポットSPをジグザグに走査することによって、焦点面PF7において、1枚の二次元画像(合焦画像)を生成するためのデータ数に対応する光を取得することができる。このスポットSPの径を、例えば一つの画素(モニタに表示される1つのドットに相当)のサイズと略同等とすれば、二次元画像及び三次元画像の色を画素単位で表現することができ、さらには同定情報に対応する視覚情報を画素単位で配色することが可能である。「画素のサイズと略同等」とは、例えば、スポットSPを円とした場合、画素に内接する大きさとほぼ同じサイズのことをいう。なお、上述した走査経路は一例であり、焦点面を走査できれば、この経路に限らない。なお、スポットSPの径は、光学顕微鏡の分解能の限界である約0.2μmを下限として、コンフォーカルピンホールの径を変更することにより適宜調節しうる。 Regarding the scanning method in the XY plane, for example, as shown in FIG. 3, a laser beam is irradiated from one corner of a rectangular focal plane (focal plane P F 7 in FIG. 3) to form a spot SP receive light from By zigzag scanning this spot SP, it is possible to acquire light corresponding to the number of data for generating one two-dimensional image (focused image) on the focal plane P F 7 . If the diameter of the spot SP is made approximately equal to the size of one pixel (equivalent to one dot displayed on a monitor), the colors of two-dimensional and three-dimensional images can be expressed in pixel units. Furthermore, it is possible to color the visual information corresponding to the identification information on a pixel-by-pixel basis. The phrase "substantially equal to the size of a pixel" means, for example, when the spot SP is a circle, the size is substantially the same as the size inscribed in the pixel. Note that the scanning path described above is an example, and the scanning path is not limited to this path as long as the focal plane can be scanned. The diameter of the spot SP can be appropriately adjusted by changing the diameter of the confocal pinhole, with the lower limit of approximately 0.2 μm, which is the resolution limit of the optical microscope.
入力部202は、各種情報の入力を受け付ける。入力部202は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースを用いて構成される。
The
次に、画像処理装置300の構成について説明する。画像処理装置300は、検出信号受信部301と、データ生成部302と、記録部303とを有する。
Next, the configuration of the
検出信号受信部301は、検出器109から、各チャンネルの電気信号を受信する。検出信号受信部301は、受信した各チャンネルの電気信号と、走査面上の位置情報(レーザ光照射位置)とを対応付けてデータ生成部302に出力する。なお、検出信号受信部301は、反射光検出用と、自家蛍光検出用とを個別に設けるようしてもよい。
The detection signal receiving section 301 receives the electrical signal of each channel from the
データ生成部302は、検出信号受信部301から受信した電気信号に基づく光の強度と、走査面上の位置情報とを対応付けたデータを生成する。データ生成部302は、自家蛍光データ生成部302aと、反射光データ生成部302bと、対応データ生成部302cと、基準蛍光物質データ生成部302dとを有する。
The
自家蛍光データ生成部302aは、検出信号受信部301が受信した自家蛍光に係る電気信号であって、各チャンネルの電気信号を取得して、所定の焦点面(図2ではXY平面)上の1つの座標ごとに強度データ及び/又は蛍光スペクトル(スペクトルデータ)を生成する。自家蛍光データ生成部302aは、走査面上の一つの位置について、照射された励起光が一つの場合は、一つの蛍光スペクトルを生成し、互いに異なる複数の波長の励起光が異なるタイミングで照射された場合には、励起光に応じて複数の蛍光スペクトルを生成する。ここでいう「蛍光スペクトル」とは、励起光として所定の波長のレーザ光を照射した際に生じた自家蛍光の「波長に対する強度分布」を意味する。また、ここでいう「強度」とは、例えば得られた自家蛍光を光電変換した信号値を指す。蛍光スペクトルは、例えばプロット間を補完して平滑化処理等が施されている波形からなる。なお、本明細書では複数の蛍光スペクトルからなるデータをスペクトルプロファイルデータと呼ぶことがある。本明細書において、「自家蛍光データ」とは、自家蛍光の強度データ、スペクトルデータ及びスペクトルプロファイルデータのいずれか又はすべてを含む。自家蛍光データ生成部302aは、走査面上の各位置(所定の焦点面上の複数の座標)について、励起波長に応じて生成される蛍光スペクトルを対応付けた自家蛍光データを生成する。
The autofluorescence
反射光データ生成部302bは、検出信号受信部301が受信した、検体が反射した反射光に係る検出信号を取得して、この取得した検出信号に基づく反射光の強度と、走査面上の位置情報とを対応付けた反射光データを生成する。反射光データ生成部302bは、例えば、各チャンネルの電気信号に基づく光の強度を合算して、その走査面上の位置における反射光の強度とする。
The reflected light
対応データ生成部302cは、所定の焦点面上の1つの座標における自家蛍光データと反射光データからなる、対応データを生成する。対応データ生成部302cは、複数の座標において自家蛍光データ及び反射光データが生成されていれば、各座標について、自家蛍光データと反射光データとを対応付けた対応データを生成する。また、同一の座標において複数の励起光による自家蛍光データが生成されていれば、その座標に各自家蛍光データを対応付ける。
The correspondence
ここで、所定の焦点面上の1つの座標において反射光データと自家蛍光データとを対応付けることの意義について述べる。反射光の強度は、所定の焦点面上の1つの座標における、細胞等の検体の存在を反映する。当該座標に検体(細胞)が存在しなければ反射光の強度は低く、検体(細胞)が存在すれば高い強度の反射光が得られる。高倍率での反射光を取得すれば、細胞の輪郭部分からの反射光、細胞内部からの反射光、さらには核など内部の細胞内小器官からの反射光を得ることもできる。このようにして、ある座標における検体(細胞)の有無、或いは、ある座標が検体(細胞)のどの部位に相当するかの情報を取得し、これと当該座標における自家蛍光データを用いることにより、これまで不可能であった個々の細胞レベル、さらには細胞内小器官レベルでの解析(例えば同定や評価など)を行うことが可能となる。 Here, the significance of associating reflected light data and autofluorescence data at one coordinate on a predetermined focal plane will be described. The intensity of reflected light reflects the presence of an analyte, such as a cell, at one coordinate on a given focal plane. If the specimen (cell) does not exist at the coordinates, the intensity of the reflected light is low, and if the specimen (cell) exists, the reflected light has a high intensity. By acquiring reflected light at high magnification, it is possible to obtain reflected light from the outline of the cell, reflected light from the inside of the cell, and even reflected light from the organelle inside the cell such as the nucleus. In this way, by obtaining information on the presence or absence of a sample (cell) at a certain coordinate or to which part of the sample (cell) a certain coordinate corresponds to, and by using this and the autofluorescence data at the coordinate, It is now possible to perform analyzes (for example, identification and evaluation) at the level of individual cells and intracellular organelles, which has been impossible until now.
対応データ生成部302cは、対応付けした各種データに基づいて、1フレームの表示用画像に対応する画像データを生成する。対応データ生成部302cは、例えば、反射光に基づく合焦画像データを生成する場合、反射光データ生成部302bが生成した反射光データに基づいて、画素位置ごとに輝度情報を付与した合焦画像データを、走査した走査面の数に応じて一つ又は複数生成する。また、対応データ生成部302cは、照射した励起光により生じた自家蛍光による蛍光画像データを生成する場合、蛍光スペクトルに基づいて画素位置ごとに輝度情報を付与した蛍光画像データを、走査した走査面の数に応じて一つ又は複数生成する。対応データ生成部302cは、輝度情報のほか、例えば、蛍光スペクトルによって同定される微生物種に応じて色情報を重畳してもよい。対応データ生成部302cは、生成された1フレームの二次元画像データに対してゲイン処理、コントラスト処理、γ補正処理等の公知の技術を用いた画像処理を行うとともに、表示装置400の表示仕様に応じた処理を施すことによって表示用の画像データを生成する。
The correspondence
さらに、対応データ生成部302cは、二次元画像データをもとに、三次元画像データを生成することができる。対応データ生成部302cは、各フレームにおける輝度情報を、三次元空間上に付与することによって三次元画像データを生成する。
Furthermore, the corresponding
ここで、レーザ光照射位置は、対応データ生成部302cが生成する画像データの空間情報と対応付いている。空間位置は、二次元であればX軸上の画素の位置(X位置)及びY軸上の画素の位置(Y位置)からなる位置情報であり、三次元であればX位置、Y位置、及びZ軸上の画素の位置(Z位置)からなる位置情報である。例えば、走査面は、Z軸と直交する平面に対応し、走査面上の位置は、その走査面におけるX位置とY位置とによって表現される。
Here, the laser beam irradiation position is associated with the spatial information of the image data generated by the corresponding
また、対応データ生成部302cは、スペクトルプロファイルデータをもとに、試料の解析処理を実施する。解析処理では、処理内容に応じて、生物学上の界、門、綱、目、科、属、種、品種、病原型又は抗原型を同定したり、微生物学上の株又は亜株を同定したり、未知試料又は既知試料の代謝状態又は生理状態に関する試料の状態を評価したりする。
Also, the corresponding
図4は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡ユニットにおける走査によって生成される合焦画像を説明する図である。対応データ生成部302cは、対応データのうちの反射光の強度に基づいて画像処理を行うことによって、図4に示すような、各焦点面において反射された光に基づくN枚の合焦画像D1、D2、・・・、DNを生成する(Nは3以上の自然数)。対応データ生成部302cは、各位置において得られた反射光の強度を輝度情報に変換し、レーザ光の照射位置に応じて配列した合焦画像データを生成する。すなわち、対応データ生成部302cは、反射光により生成される画像と、レーザ光の照射位置に関する位置情報(例えばZ位置)とを含む二次元画像データを生成する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a focused image generated by scanning in a microscope unit according to an embodiment of the invention. The correspondence
さらに、対応データ生成部302cは、複数の合焦画像データ(合焦画像D1、D2、・・・、DN)をもとに、三次元空間の直交座標系において、各合焦画像の輝度情報を対応付けることによって、三次元空間上の輝度に応じて検体像を表現する三次元画像データを生成する。
Further, the correspondence
基準蛍光物質データ生成部302dは、補正パラメータを設定するために用いる基準蛍光物質の光強度データを生成する。
The reference fluorescent material
記録部303は、画像処理装置300の動作を実行するためのプログラムを含む各種プログラムを記録する。記録部303は、各種プログラム等が予めインストールされたROM(Read Only Memory)や、演算パラメータ等を記録するRAM(Random Access Memory)等を用いて構成される。
A
表示装置400は、液晶又は有機EL(Electro Luminescence)を用いて構成され、画像処理装置300にて生成された画像等を表示する。表示装置400は、制御装置200にて生成された各種情報を表示するようにしてもよい。
The
続いて、顕微鏡ユニット2B~2Dの構成について図5を参照して説明する。図5は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡ユニットの概略構成を模式的に示す図である。図5では、代表して顕微鏡ユニット2Bの構成を示しているが、顕微鏡2C、2Dについても同様の構成を備える。顕微鏡ユニット2Bは、図5に示すように、共焦点レーザスキャン顕微鏡100と、顕微鏡ユニット2Bを統括的に制御する制御装置200と、共焦点レーザスキャン顕微鏡100が取得した光に基づく強度データや画像データ等の各種データを生成する画像処理装置300Aと、画像処理装置300Aが生成した表示用の画像データに基づく画像を表示する表示装置400とを備える。顕微鏡ユニット2Bは、基準顕微鏡ユニット2Aの画像処理装置300に代えて画像処理装置300Aを備える以外は、基準顕微鏡ユニット2Aと同じ構成である。なお、本実施の形態では、基準顕微鏡ユニット2B~2Dが備える共焦点レーザスキャン顕微鏡100が第2の顕微鏡に相当する。
Next, the configuration of
次に、画像処理装置300の構成について説明する。画像処理装置300は、検出信号受信部301と、データ生成部302Aと、記録部303Aとを有する。
Next, the configuration of the
データ生成部302Aは、自家蛍光データ生成部302aと、反射光データ生成部302bと、対応データ生成部302cと、基準蛍光物質データ生成部302dと、データ補正部302eとを有する。
The
データ補正部302eは、自家蛍光データ生成部302aが生成した自家蛍光の強度データを、補正パラメータ設定装置3が設定した補正パラメータに従って補正する。
The
記録部303Aは、画像処理装置300Aの動作を実行するためのプログラムを含む各種プログラムを記録する。記録部303Aは、各種プログラム等が予めインストールされたROM(Read Only Memory)や、演算パラメータ等を記録するRAM(Random Access Memory)等を用いて構成される。
The
記録部303Aは、補正パラメータ設定装置3が設定した補正パラメータを記録する補正情報記録部303aを有する。
The
続いて、補正パラメータ設定装置3の構成について、図6を参照して説明する。図6は、本発明の一実施の形態に係る補正パラメータ設定装置の概略構成を模式的に示す図である。補正パラメータ設定装置3は、蛍光データ取得部31と、算出部32と、設定部33と、制御部34と、記録部35とを有する。
Next, the configuration of the correction parameter setting device 3 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a correction parameter setting device according to one embodiment of the present invention. The correction parameter setting device 3 has a fluorescence
蛍光データ取得部31は、基準顕微鏡ユニット2Aの基準蛍光物質データ生成部302dが生成し基準蛍光物質データと、顕微鏡2B~2Dの基準蛍光物質データ生成部302dが生成した基準蛍光物質データとを取得する。蛍光データ取得部31は、通信ケーブルや通信ネットワークを介して、各顕微鏡ユニットからデータを取得する。
The fluorescence
算出部32は、記録部35に記録されている計算式を参照して、パラメータの算出を行う。具体的には、算出部32は、下記式(1)を参照して、パラメータpを算出する。算出部32は、式(1)に基づいて、相対誤差Cが最も小さくなるパラメータpを算出する。
例えば、αi、βiの値は、下式(2)、(3)に基づいて算出される。
For example, the values of α i and β i are calculated based on the following equations (2) and (3).
設定部33は、算出部32が算出したパラメータpを、蛍光データ取得部31が取得した顕微鏡ユニット(顕微鏡ユニット2B~2Dのいずれか)の補正パラメータとして設定する。
The setting
制御部34は、記録部35が格納する情報を読み出して各種演算処理を実行することによって補正パラメータ設定装置3を統括して制御する。
The
記録部35は、補正パラメータ設定装置3の動作を実行するためのプログラムを含む各種プログラムを記録する。記録部35は、補正パラメータの設定に用いる計算式等の設定情報を記録する設定情報記録部351を有する。記録部35は、各種プログラム等が予めインストールされたROM(Read Only Memory)や、演算パラメータ等を記録するRAM(Random Access Memory)等を用いて構成される。
The
制御装置200、データ処理装置300及び300A、並びに補正パラメータ設定装置3は、演算及び制御機能を有するCPU(Central Processing Unit)や、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の各種演算回路、ROM、RAM等を含む一つ又は複数のコンピュータ等を用いて構成される。
The
次に、補正パラメータ設定装置3による補正パラメータ設定方法について、図7を参照して説明する。図7は、本発明の一実施の形態に係る補正パラメータ設定方法の一例を説明するフローチャートである。以下、得られた自家蛍光に基づいて、補正パラメータを設定する流れを説明する。 Next, a correction parameter setting method by the correction parameter setting device 3 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flow chart explaining an example of a correction parameter setting method according to one embodiment of the present invention. The flow of setting correction parameters based on the obtained autofluorescence will be described below.
まず、蛍光データ取得部31が、基準顕微鏡ユニット2Aから、基準蛍光物質データを取得する(ステップS101)。また、蛍光データ取得部31は、補正パラメータ設定対象の顕微鏡ユニット(例えば顕微鏡ユニット2B)から、基準蛍光物質データを取得する(ステップS102)。この際、基準顕微鏡ユニット2Aの基準蛍光物質データを取得済みであれば、ステップS101の処理を省略してもよい。
First, the fluorescence
ステップS101及びS102において取得する基準蛍光物質データは、互いに波長軸方向の発光強度分布が同じであり、その濃度や条件が既知の試料(基準蛍光物質)を励起させて得られる蛍光に基づくものである。具体的には、流体デバイスに流し入れた、同一種、同一濃度の試料を、同一の波長帯域の励起光によって励起させた試料からの蛍光を取得する。 The reference fluorescent substance data acquired in steps S101 and S102 have the same emission intensity distribution in the wavelength axis direction, and are based on fluorescence obtained by exciting a sample (reference fluorescent substance) whose concentration and conditions are known. be. Specifically, a sample of the same kind and the same concentration that is poured into the fluidic device is excited by excitation light of the same wavelength band, and the fluorescence from the sample is acquired.
図8は、本発明の一実施の形態に係る試料保持デバイスの一例を示す図である。試料保持デバイス500は、流路501が形成される。流路501は、第1開口部502と、第2開口部503と、第1開口部502及び第2開口部503を繋ぐ流通部504とを有する。流通部504は、第1開口部502及び第2開口部503との連結部以外は閉塞された空間を形成する。なお、図8に示す流路は一例であり、蛇行したり、分岐したりする流路を適用することができる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a sample holding device according to one embodiment of the present invention. A
試料は、例えば第1開口部502から流路501に導入され、流通部504を通過して第2開口部503から外部に放出される(図8の矢印参照)。共焦点レーザスキャン顕微鏡100は、流通部504の中央部を含む領域Rを走査して、該領域Rの測光を行う。この際、共焦点レーザスキャン顕微鏡100の光軸Nが、領域R内を走査し、流通部504を流れる試料(以下、「流体試料」ということもある)からの光を測光する。なお、領域R内の走査を複数回実施し、各走査位置又は走査範囲全体に対して、測光値の平均化処理又は積算処理を行ってもよい。
流体試料を流路501に流し続けてその蛍光を測光することによって、レーザ光照射による試料蛍光の退色を抑制した測光を行うことができる。なお、液体試料の流速は、領域R内における滞留時間が、蛍光の退色を防ぐのに十分短くなるような速度に設定されることが好ましい。
A sample is introduced into the
By continuing to flow the fluid sample through the
また、この基準蛍光物質データは、Z方向に移動させながらXY平面のスキャンを繰り返して得られた基準蛍光物質データである。すなわち、基準蛍光物質データは、三次元空間において、Z方向に沿って複数の測定点が並ぶ点群のデータであり、各点においてスペクトルデータを有する。 Also, this reference fluorescent substance data is reference fluorescent substance data obtained by repeatedly scanning the XY plane while moving in the Z direction. That is, the reference fluorescent material data is point group data in which a plurality of measurement points are arranged along the Z direction in a three-dimensional space, and each point has spectral data.
その後、算出部32が、上式(1)を用いて相対誤差Cが最も小さくなるパラメータpを算出する(ステップS103)。算出部32は、例えば、パラメータpを0.01刻みで変えて相対誤差Cをそれぞれ算出し、最も小さい相対誤差Cを抽出する。算出部32は、抽出した最小の相対誤差Cに対応するパラメータpを、設定部33に出力する。
After that, the calculator 32 calculates the parameter p that minimizes the relative error C using the above equation (1) (step S103). The calculation unit 32 calculates each relative error C by changing the parameter p by 0.01, for example, and extracts the smallest relative error C. FIG. The calculation unit 32 outputs the extracted parameter p corresponding to the minimum relative error C to the
設定部33は、算出部32から取得したパラメータpを、補正パラメータ設定対象の顕微鏡ユニットが用いる補正パラメータに設定する(ステップS104)。
The setting
ここで、基準蛍光物質データ、及び、補正パラメータによって補正した補正強度データについて、図9~図12を参照して説明する。図9は、本発明の一実施の形態に係る補正パラメータ設定方法に用いる検出データの一例を示す図(その1)である。図9に示す蛍光データは、蛍光物質をCoumarin 6H、その濃度を1×10-4%(in 99%エタノール)とした試料の蛍光に基づくものである。図9中、強度データS1(Microscope 1)は基準顕微鏡ユニット2Aによって取得された強度データであり、強度データS2(Microscope 2)は顕微鏡ユニット2Bによって取得された強度データである。各顕微鏡ユニットともに、XY平面を走査するとともに、Z方向に所定のピッチで移動させながら、Z位置が互いに異なる複数のXY平面の蛍光を取得する。図9に示す強度データは、Z方向に沿って18箇所において取得したデータである。強度データS1、S2は、Z位置(z slice)における、各XY平面の走査に基づく画像の中央領域の平均輝度を示す。なお、強度データS1、S2の横軸(波長軸)方向のずれは、顕微鏡ユニットの個体差によって生じる構造上のずれに相当する。また、強度データS1、S2の縦軸方向のずれは、検出器109の個体差によって生じる性能上のずれに相当する。強度データS1、S2は、波長軸方向及び強度にずれはあるものの、波長軸方向における波形パターン(発光強度分布)は同じである。
Here, reference fluorescent material data and corrected intensity data corrected by correction parameters will be described with reference to FIGS. 9 to 12. FIG. FIG. 9 is a diagram (No. 1) showing an example of detection data used in the correction parameter setting method according to the embodiment of the present invention. The fluorescence data shown in FIG. 9 are based on the fluorescence of a sample using Coumarin 6H as a fluorescent substance at a concentration of 1×10 −4 % (in 99% ethanol). In FIG. 9, intensity data S1 (Microscope 1) is intensity data acquired by the
図10は、本発明の一実施の形態に係る補正パラメータを用いた補正処理前後のスペクトルの一例を示す図(その1)である。図10に示す強度データS11(Microscope 1)は、図9に示す強度データS1に基づく、波長帯域ごとの平均輝度を示し、強度データS12(Microscope 2)は、図9に示す強度データS2に基づく、波長帯域ごとの平均輝度を示す。強度データS11、S12は、最大の平均輝度を有するZ位置を含む所定のZ範囲の画像データにおける、各波長帯域の平均輝度を示す。各波長帯域は、検出器109の各チャンネルに対応する。すなわち、各波長帯域の強度は、チャンネルが出力する信号の強度である。また、所定のZ範囲は、例えば、Z方向の距離(数μm)や、Z方向の画像の枚数(スライス数)が設定される。
FIG. 10 is a diagram (Part 1) showing an example of spectra before and after correction processing using correction parameters according to an embodiment of the present invention. The intensity data S11 (Microscope 1) shown in FIG. 10 indicates the average brightness for each wavelength band based on the intensity data S1 shown in FIG. 9, and the intensity data S12 (Microscope 2) is based on the intensity data S2 shown in FIG. , indicates the average brightness for each wavelength band. The intensity data S11, S12 represent the average brightness of each wavelength band in the image data of a predetermined Z range including the Z position with the maximum average brightness. Each wavelength band corresponds to each channel of
この強度データS11、S12について、算出部32が、上式(1)において、パラメータpを変えながら相対誤差Cを算出し、設定部33がパラメータpを設定する。図9に示す例では、パラメータpがp=1.33に設定される。
データ補正部302eは、設定されたパラメータpを用いて、顕微鏡ユニット2Bの強度データS2を補正する。
For the intensity data S11 and S12, the calculator 32 calculates the relative error C while changing the parameter p in the above equation (1), and the
The
図10に示す補正強度データSC1(Corrected Microscope 2)は、強度データS12をパラメータp(ここではp=1.33)によって補正した波形データを示す。図10に示すように、補正後の強度データSC1は、基準顕微鏡ユニット2Aの強度データS11とほぼ同等の波形となり、その平均パーセント誤差は6%であった。
Corrected intensity data SC1 (Corrected Microscope 2) shown in FIG. 10 represents waveform data obtained by correcting the intensity data S12 by a parameter p (here, p=1.33). As shown in FIG. 10, the intensity data SC1 after correction had a waveform substantially equivalent to that of the intensity data S11 of the
図11は、本発明の一実施の形態に係る補正パラメータ設定方法に用いる検出データの一例を示す図(その2)である。図11に示す蛍光データは、蛍光物質をFluorescein、その濃度を1×10-5%とした試料の自家蛍光に基づくものである。図11中、強度データS3(Microscope 1)は基準顕微鏡ユニット2Aによって取得された強度データであり、強度データS4(Microscope 2)は顕微鏡ユニット2Bによって取得された強度データである。強度データS3、S4は、図9に示す強度データS1、S2と同じ条件で取得されたデータである。
FIG. 11 is a diagram (part 2) showing an example of detection data used in the correction parameter setting method according to the embodiment of the present invention. The fluorescence data shown in FIG. 11 are based on the autofluorescence of the sample with Fluorescein as the fluorescent substance and a concentration of 1×10 −5 %. In FIG. 11, intensity data S3 (Microscope 1) is intensity data acquired by the
図12は、本発明の一実施の形態に係る補正パラメータを用いた補正処理前後のスペクトルの一例を示す図(その2)である。図12に示す強度データS13(Microscope 1)は、図11に示す強度データS3に基づく、波長帯域ごとの平均輝度を示し、強度データS14(Microscope 2)は、図11に示す強度データS4に基づく、波長帯域ごとの平均輝度を示す。強度データS13、S14は、最大の平均輝度を有するZ位置を含む所定のZ範囲の画像データにおける、各波長帯域の平均輝度を示す。 FIG. 12 is a diagram (part 2) showing an example of spectra before and after correction processing using correction parameters according to an embodiment of the present invention. The intensity data S13 (Microscope 1) shown in FIG. 12 indicates the average brightness for each wavelength band based on the intensity data S3 shown in FIG. 11, and the intensity data S14 (Microscope 2) is based on the intensity data S4 shown in FIG. , indicates the average brightness for each wavelength band. The intensity data S13, S14 represent the average brightness of each wavelength band in the image data of the predetermined Z range including the Z position with the maximum average brightness.
この強度データS13、S14について、算出部32が、上式(1)において、パラメータpを変えながら相対誤差Cを算出し、設定部33がパラメータpを設定する。図11に示す例では、パラメータpがp=1.76に設定される。
データ補正部302eは、設定されたパラメータpを用いて、顕微鏡ユニット2Bの強度データS4を補正する。
For the intensity data S13 and S14, the calculation unit 32 calculates the relative error C while changing the parameter p in the above equation (1), and the
The
図12に示す補正強度データSC2(Corrected Microscope 2)は、強度データS14をパラメータp(ここではp=1.76)によって補正した波形データを示す。図12に示すように、補正後の強度データSC2は、基準顕微鏡ユニット2Aの強度データS13とほぼ同等の波形となり、その平均パーセント誤差は7.1%であった。
Corrected intensity data SC2 (Corrected Microscope 2) shown in FIG. 12 represents waveform data obtained by correcting the intensity data S14 by a parameter p (here, p=1.76). As shown in FIG. 12, the intensity data SC2 after correction had a waveform substantially equivalent to that of the intensity data S13 of the
以上説明した本発明の一実施の形態では、基準顕微鏡ユニット2A及び顕微鏡ユニット2B~2Dが同一の条件で試料から得た強度データと、上式(1)とを用いて、顕微鏡ユニット2B~2Dの補正パラメータを設定することによって、個体差による検出結果のずれを抑制した補正強度データを得る。本実施の形態によれば、補正パラメータによって補正した補正強度データを用いて種々の解析を行うことによって、顕微鏡ユニット間の個体差によるずれの影響を抑制した解析結果を得ることができる。
In the embodiment of the present invention described above, the
(変形例1)
次に、実施の形態の変形例1について説明する。実施の形態では、励起光ごとに補正パラメータを設定する例について説明したが、励起光によらない、検体固有の補正パラメータを設定するようにしてもよい。
(Modification 1)
Next,
変形例1において、算出部32は、下式(4)に基づいて、相対誤差に相当するハイパースペクトルChyperが最も小さくなるパラメータpを算出する。
設定部33は、算出部32が算出したパラメータpを、蛍光データ取得部31が取得した顕微鏡ユニット(顕微鏡ユニット2B~2Dのいずれか)の補正パラメータとして設定する。
The setting
以上説明した変形例1によれば、上述した実施の形態と同様に、補正パラメータによって補正した補正強度データを用いて種々の解析を行うことによって、顕微鏡ユニット間の個体差によるずれの影響を抑制した解析結果を得ることができる。さらに、本変形例1によれば、励起光によらない検体固有の補正パラメータを設定することができ、その結果、励起光による補正パラメータの複雑化を抑制することができる。
According to the modified example 1 described above, as in the above-described embodiment, various analyzes are performed using the corrected intensity data corrected by the correction parameter, thereby suppressing the influence of deviation due to individual differences between microscope units. It is possible to obtain the analysis results of Furthermore, according to
(変形例2)
次に、実施の形態の変形例2について説明する。実施の形態では、励起光ごとに補正パラメータを設定する例について説明したが、検出器109のチャンネルごとに補正パラメータを設定するようにしてもよい。
(Modification 2)
Next,
変形例2において、算出部32は、下式(5)に基づいて、相対誤差Ciが最も小さくなるパラメータpiを算出する。
設定部33は、算出部32が算出したパラメータpiを、蛍光データ取得部31が取得した顕微鏡ユニット(顕微鏡ユニット2B~2Dのいずれか)の各チャンネルの補正パラメータとして設定する。補正処理では、チャンネルに応じて設定された補正パラメータが用いられる。
The setting
以上説明した変形例2によれば、上述した実施の形態と同様に、補正パラメータによって補正した補正強度データを用いて種々の解析を行うことによって、顕微鏡ユニット間の個体差によるずれの影響を抑制した解析結果を得ることができる。さらに、本変形例2によれば、チャンネルごとの補正パラメータを設定することができ、その結果、顕微鏡のチャンネル間の個体差を抑制することができる。
According to the modified example 2 described above, as in the above-described embodiment, various analyzes are performed using the corrected intensity data corrected by the correction parameter, thereby suppressing the influence of deviation due to individual differences between microscope units. It is possible to obtain the analysis results of Furthermore, according to
(変形例3)
次に、実施の形態の変形例3について説明する。検出器109から出力される電気信号(検出値)には、ベースノイズが存在する場合がある。ベースノイズは、顕微鏡間の強度データのずれの要因となるため、このベースノイズを除いた強度データを用いて補正パラメータを算出することが好ましい。ここで、ベースノイズは、以下の定義1、2のいずれかによって定義される。
定義1.試料由来の基準蛍光物質の蛍光の波長帯域以外の光を検出するチャンネルの輝度値の平均値。例えば、ベースノイズが存在しない顕微鏡において基準蛍光物質を観察した際に輝度値が任意の値以下、例えば20以下のチャンネルが該当する。
定義2.検出器の電圧がゼロの際に検出される平均輝度値。
(Modification 3)
Next, Modification 3 of the embodiment will be described. Base noise may be present in the electrical signal (detection value) output from the
算出部32は、ベースノイズが存在する顕微鏡に応じて、補正パラメータを算出する。具体的には、以下の式(6)~(8)のいずれかを用いて補正パラメータを算出する。 The calculator 32 calculates correction parameters according to the microscope in which the base noise exists. Specifically, the correction parameter is calculated using one of the following formulas (6) to (8).
[顕微鏡ユニット2B~2Dにベースノイズが存在する場合]
算出部32は、下式(6)に基づいて、相対誤差Cが最も小さくなるパラメータpを算出する。
The calculator 32 calculates the parameter p that minimizes the relative error C based on the following equation (6).
[基準顕微鏡ユニット2Aにベースノイズが存在する場合]
算出部32は、下式(7)に基づいて、相対誤差Cが最も小さくなるパラメータpを算出する。
The calculator 32 calculates the parameter p that minimizes the relative error C based on the following equation (7).
[基準顕微鏡ユニット2A及び顕微鏡ユニット2B~2Dにベースノイズが存在する場合]
算出部32は、下式(8)に基づいて、相対誤差Cが最も小さくなるパラメータpを算出する。
The calculator 32 calculates the parameter p that minimizes the relative error C based on the following equation (8).
以上説明した変形例3によれば、上述した実施の形態と同様に、補正パラメータによって補正した補正強度データを用いて種々の解析を行うことによって、顕微鏡ユニット間の個体差によるずれの影響を抑制した解析結果を得ることができる。さらに、本変形例3によれば、ベースノイズの影響を排除して、基準蛍光物質そのものの値から補正パラメータを設定することができ、その結果、顕微鏡間の個体差を一層抑制することができる。 According to the modified example 3 described above, as in the above-described embodiment, various analyzes are performed using the corrected intensity data corrected by the correction parameter, thereby suppressing the influence of deviation due to individual differences between microscope units. It is possible to obtain the analysis results of Furthermore, according to Modification 3, the influence of base noise can be eliminated, and the correction parameter can be set from the value of the reference fluorescent material itself. As a result, individual differences between microscopes can be further suppressed. .
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described so far, the present invention should not be limited only to the above-described embodiments.
また、上述した実施の形態では、三次元空間を走査して、自家蛍光データ、反射光データ及び対応データを生成するものとして説明したが、二次元空間(図3に示すXY平面、XZ平面及びYZ平面のいずれか)を走査して基準蛍光物質データ、自家蛍光データ、反射光データ及び対応データを生成してもよいし、図3に示すX方向、Y方向及びZ方向のうちのいずれか一つの方向に走査するようにしてもよいし、空間における、ある一点の蛍光、自家蛍光及び反射光を取得して基準蛍光物質データ、自家蛍光データ、反射光データ及び対応データを生成してもよい。特に、補正パラメータを設定するための基準蛍光物質データは、スペクトルデータを取得できればよいため、ある一点の基準蛍光物質データのみを用いるものとし、補正データ設定装置3が、この一点の基準蛍光物質データを各顕微鏡ユニットから取得するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the autofluorescence data, the reflected light data, and the corresponding data are generated by scanning the three-dimensional space. YZ plane) to generate reference fluorophore data, autofluorescence data, reflected light data and corresponding data, or any of the X, Y and Z directions shown in FIG. Scanning may be performed in one direction, or fluorescence, autofluorescence, and reflected light at a point in space may be acquired to generate reference fluorescent substance data, autofluorescence data, reflected light data, and corresponding data. good. In particular, as the reference fluorescent substance data for setting the correction parameters, it is only necessary to obtain spectral data, so only one point of reference fluorescent substance data is used, and the correction data setting device 3 sets the one point of reference fluorescent substance data. may be obtained from each microscope unit.
また、上述した実施の形態では、三次元画像を生成して表示するものとして説明したが、二次元画像を表示、又は視覚情報を重畳するものであってもよいし、ユーザからの操作入力によって表示する画像を選択するようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, a three-dimensional image is generated and displayed. However, a two-dimensional image may be displayed or visual information may be superimposed. An image to be displayed may be selected.
また、上述した実施の形態では、検出器109が、反射型回折格子及び光電子増倍管(PMT)を用いて構成されるものとして説明したが、この他、例えば、音響光学ビームスプリッター(例えば、ライカ社のAOBS(登録商標))、高感度検出器(HyD検出器)、及び検出器の前段に設けられる可動スリット構造からなる検出器としてもよい。この検出器は、上述した構成により、例えば1nmごとの波長に分離したデータを取得することが可能である。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、レーザ光を用いて反射光又は自家蛍光を取得するようにしたが、レーザ光のような指向性の高い光に限らず、指向性の低い光(例えばハロゲンランプによる光)を集光して試料に照射することによって反射光又は自家蛍光を取得するようにしてもよい。例えば、レーザ光により自家蛍光を取得し、ハロゲンランプを用いて反射光を取得したり、ハロゲンランプを用いて自家蛍光を取得し、レーザ光により反射光を取得したり、ハロゲンランプを用いて自家蛍光及び反射光を取得したりしてもよい。また、光の波長は、フィルタを通過したものや、プリズムによって分光したものでもよい。また、検体からの反射光に限らず、透過光や蛍光等、細胞等の輪郭を抽出できる光検出データであれば適用できる。 Further, in the above-described embodiments, laser light is used to obtain reflected light or autofluorescence. Reflected light or autofluorescence may be obtained by condensing and irradiating the sample. For example, autofluorescence is obtained using a laser beam and reflected light is obtained using a halogen lamp, autofluorescence is obtained using a halogen lamp and reflected light is obtained using a laser beam, or autofluorescence is obtained using a halogen lamp. Fluorescence and reflected light may be acquired. Also, the wavelength of the light may be one that has passed through a filter or one that has been separated by a prism. In addition, it is applicable not only to reflected light from a specimen, but also to transmitted light, fluorescence, etc., as long as it is light detection data that can extract the outline of a cell or the like.
また、上述した実施の形態では、流路501に試料を流した状態で蛍光を測光する例について説明したが、これに限らず、容器に静置した試料を励起させて得られる蛍光を測光するようにしてもよいし、発光強度が既知の光(自家蛍光やレーザ光等)を測光するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which fluorescence is measured while the sample is flowing in the
また、上述した実施の形態では、顕微鏡ユニットと補正パラメータ設定装置3とが別体で設けられる構成を例に説明したが、補正パラメータ設定装置3の構成を顕微鏡ユニットと一体化させてもよい。例えば、顕微鏡ユニット2B~2Dが補正パラメータ設定装置3の構成を備え、当該顕微鏡ユニット2B~2Dにおいて補正パラメータを設定するようにしてもよいし、基準顕微鏡ユニット2Aが補正パラメータ設定装置3の構成を備え、当該基準顕微鏡ユニット2Aにおいて補正パラメータを設定するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the microscope unit and the correction parameter setting device 3 are provided separately has been described as an example, but the configuration of the correction parameter setting device 3 may be integrated with the microscope unit. For example, the
このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。 Thus, the present invention can include various embodiments within the scope of the technical idea described in the claims.
以上のように、本発明にかかる補正パラメータ設定方法及びデータ補正方法は、個体差による検出結果のずれを抑制するのに有用である。 As described above, the correction parameter setting method and data correction method according to the present invention are useful for suppressing deviations in detection results due to individual differences.
1 データ補正システム
2A 基準顕微鏡ユニット
2B~2D 顕微鏡ユニット
3 補正パラメータ設定装置
31 蛍光データ取得部
32 算出部
33 設定部
34、201 制御部
35、303 記録部
100 共焦点レーザスキャン顕微鏡
101 ステージ
102 対物レンズ
103 レーザ光源
104 レンズ
105、112 コリメートレンズ
106 ビームスプリッター
107、114 結像レンズ
108 コンフォーカルピンホール
109 検出器
110、113 走査ミラー
111 透過用光源
200 制御装置
202 入力部
203 レーザ制御部
204 走査制御部
205 透過光制御部
300 画像処理装置
301 検出信号受信部
302 データ生成部
302a 自家蛍光データ生成部
302b 反射光データ生成部
302c 対応データ生成部
302d 基準蛍光物質データ生成部
302e データ補正部
400 表示装置
500 試料保持デバイス
1
Claims (11)
請求項1に記載の補正パラメータ設定方法。 wherein the first and second emission spectrum data are generated based on light obtained from the first and second samples positioned at one coordinate on a predetermined focal plane, respectively;
The correction parameter setting method according to claim 1.
請求項2に記載の補正パラメータ設定方法。 The first and second emission spectrum data are obtained at a plurality of mutually different coordinates on the predetermined focal plane,
The correction parameter setting method according to claim 2.
請求項1~3のいずれかに記載の補正パラメータ設定方法。 is carried out in different focal planes,
The correction parameter setting method according to any one of claims 1 to 3.
請求項1に記載の補正パラメータ設定方法。
The correction parameter setting method according to claim 1.
請求項1~5のいずれかに記載の補正パラメータ設定方法。 The relative error C is calculated based on the value obtained by subtracting the base noise from the α i and / or β i ,
The correction parameter setting method according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~6のいずれかに記載の補正パラメータ設定方法。 The first and second emission spectrum data are generated based on fluorescence obtained by irradiating the first and second samples with excitation light, respectively.
The correction parameter setting method according to any one of claims 1 to 6.
請求項7に記載の補正パラメータ設定方法。 The first and second emission spectrum data are obtained by irradiating a plurality of excitation lights with different wavelengths, and fluorescence including spectrum profile data composed of emission spectrum data of each fluorescence obtained by the plurality of excitation lights. is the data,
The correction parameter setting method according to claim 7.
請求項8に記載の補正パラメータ設定方法。
The correction parameter setting method according to claim 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021019344A JP2022122181A (en) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Correction parameter setting method and data correction method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021019344A JP2022122181A (en) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Correction parameter setting method and data correction method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022122181A true JP2022122181A (en) | 2022-08-22 |
Family
ID=82932976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021019344A Pending JP2022122181A (en) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Correction parameter setting method and data correction method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022122181A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115406857A (en) * | 2022-09-07 | 2022-11-29 | 山东天厚石油科技有限责任公司 | Crude oil organic chloride detection device and method for petroleum production |
-
2021
- 2021-02-09 JP JP2021019344A patent/JP2022122181A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115406857A (en) * | 2022-09-07 | 2022-11-29 | 山东天厚石油科技有限责任公司 | Crude oil organic chloride detection device and method for petroleum production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jonkman et al. | Tutorial: guidance for quantitative confocal microscopy | |
US7420674B2 (en) | Method and arrangement for analyzing samples | |
US7009699B2 (en) | Method for investigating a sample | |
US9383570B2 (en) | Image analysis method and image analysis apparatus | |
Bacia et al. | A dynamic view of cellular processes by in vivo fluorescence auto-and cross-correlation spectroscopy | |
JP7336654B2 (en) | Processing system, data processing device, display system and microscope system | |
Jonkman et al. | Quantitative confocal microscopy: beyond a pretty picture | |
JPWO2008087869A1 (en) | Fluorescence signal analysis apparatus and fluorescence signal analysis method | |
JP3836426B2 (en) | Method and apparatus configuration for optically grasping characteristic characteristic values depending on wavelength of illuminated sample | |
JP2019520721A (en) | Color calibration and demonstration of digital pathology | |
US20230384223A1 (en) | Method and fluorescence microscope for determining the location of individual fluorescent dye molecules by means of adaptive scanning | |
US7280203B2 (en) | Method for setting a fluorescence spectrum measurement system for microscopy | |
JP4883936B2 (en) | Image processing method and apparatus for scanning cytometer | |
Hirmiz et al. | Highly multiplexed confocal fluorescence lifetime microscope designed for screening applications | |
JP2006200987A (en) | Analyzer, microscope, and analysis program | |
JP2022122181A (en) | Correction parameter setting method and data correction method | |
Krishnan et al. | Probing subtle fluorescence dynamics in cellular proteins by streak camera based fluorescence lifetime imaging microscopy | |
Cho et al. | Calibration and standardization of the emission light path of confocal microscopes | |
Ramshesh et al. | Pinhole shifting lifetime imaging microscopy | |
US10539505B2 (en) | Method for creating a digital fluorescent image | |
Sagar et al. | Optical fiber-based dispersion for spectral discrimination in fluorescence lifetime imaging systems | |
Dobrucki | Confocal microscopy: quantitative analytical capabilities | |
JP2022130156A (en) | Method for creating data in which phenotype and intrinsic fluorescence of cells are associated with each other and method for using such data | |
Karuka et al. | Assessing Location and Distribution of Proteins at the Nuclear Envelope from Dual Color Z-Scan Intensity Profiles | |
Mancebo et al. | Calibrated feedback illumination for precise conventional fluorescence and PALM imaging applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221006 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240130 |