JP5206064B2 - Microinjection apparatus and microinjection method - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロインジェクション装置、マイクロインジェクション方法、間欠撮影装置および間欠撮影方法に関する。 The present invention relates to a microinjection apparatus, a microinjection method, an intermittent imaging apparatus, and an intermittent imaging method.
細胞内に遺伝子を注入することにより細胞の遺伝情報を改変させる研究は、遺伝子の役目を明らかにするとともに、個人の遺伝的特性に合わせた遺伝子治療を行うテーラメード医療を可能にする。かかる研究により、従来は治療ができなかった遺伝的な原因による病気の治療も可能となってきている。 Research that modifies the genetic information of a cell by injecting the gene into the cell clarifies the role of the gene and enables tailor-made medicine that performs gene therapy tailored to the individual's genetic characteristics. Such research has made it possible to treat diseases caused by genetic causes that could not be treated.
このような細胞を用いた実験は、一般に、細胞内に遺伝子等の目的物を注入した後、所定の時間が経過するたびに細胞を撮影しながら、細胞の位置や形状の変化(以下、細胞の位置や形状の変化を「細胞変化」という)を観察することで行われる。 Experiments using such cells generally involve changes in the position and shape of cells (hereinafter referred to as cells) while photographing cells every time a predetermined time elapses after injecting a target object such as a gene into the cells. This is done by observing the changes in the position and shape of the cell.
細胞内に目的物を注入する方式としては、電気的な方式(エレクトロポレーション)、化学的な方式(リポフェクション)、生物的な方式(ベクター法)、機械的な方式(マイクロインジェクション)、および光学的な方式(レーザインジェクション)などがある。 Methods for injecting the target substance into cells include electrical methods (electroporation), chemical methods (lipofection), biological methods (vector method), mechanical methods (microinjection), and optics. Method (laser injection).
上記の方式のうち、電気的な方式は、大電流を流して細胞膜を破るため細胞へのダメージが大きく、化学的な方式は、導入可能な遺伝子に制限があるため効率が悪く、生物的な方式は、すべての材料を導入できずに安全性が確認できないなどの欠点がある。そこで、現在では、機械的な方式が、最も安全で効率が高い方式として注目されており、マイクロインジェクションを実行するためのマイクロインジェクション装置がいくつか提案されている。 Among the above methods, the electrical method causes a large current to flow and breaks the cell membrane, causing significant damage to the cells. The chemical method is inefficient and biological because there are restrictions on the genes that can be introduced. The system has the disadvantages that all materials cannot be introduced and safety cannot be confirmed. Therefore, at present, the mechanical method is attracting attention as the safest and most efficient method, and several microinjection apparatuses for performing microinjection have been proposed.
細胞を撮影する方式としては、撮影機能を有する顕微鏡を用いて撮影する方式がある。近年では、実験者の手間を低減することを目的として、一定の間隔で自動的に細胞を撮影する間欠撮影機能を有する間欠撮影装置も提案されている。なお、細胞を撮影する際は、一般に、ハロゲンランプやLED(Light Emitting Diode)などの明視野照明を細胞に照射して撮影する明視野観察と、水銀ランプなどの蛍光励起光照明を細胞に照射して撮影する蛍光観察とが行われる。 As a method of photographing cells, there is a method of photographing using a microscope having a photographing function. In recent years, an intermittent photographing apparatus having an intermittent photographing function for automatically photographing cells at regular intervals has been proposed for the purpose of reducing labor of an experimenter. In general, when photographing cells, bright-field observations such as halogen lamps and LEDs (Light Emitting Diodes) are used to illuminate the cells, and fluorescence excitation light illumination such as mercury lamps is applied to the cells. Fluorescence observation is performed.
しかしながら、上述した従来技術には、マイクロインジェクション実行直後の細胞変化を観察することや、撮影することができないという問題があった。具体的には、上述した従来技術では、細胞に対してマイクロインジェクションを実行した後に、かかる細胞を、撮影装置の基底面上に設置するとともに、撮影装置の焦点を細胞に定める作業を行わなければならなかった。このため、上述した従来技術では、細胞を撮影装置へ移動させる間や、撮影装置の焦点を定めている間に発生する細胞変化を観察することや、撮影することができなかった。 However, the above-described conventional technique has a problem that it is impossible to observe or photograph a cell change immediately after execution of microinjection. Specifically, in the above-described prior art, after performing microinjection on a cell, such a cell must be placed on the base surface of the imaging device and the focus of the imaging device must be set to the cell. did not become. For this reason, in the above-described prior art, it has been impossible to observe or photograph a cell change that occurs while moving a cell to the imaging apparatus or while the imaging apparatus is focused.
また、上述した従来の間欠撮影装置には、細胞へのダメージが増大するという問題があった。具体的には、上述した従来の間欠撮影装置は、一定の撮影間隔で細胞を撮影するので、細胞が頻繁に変化する時間帯に短い撮影間隔で細胞を撮影するためには、細胞がほとんど変化しない時間帯も短い撮影間隔で細胞を撮影しなければならなかった。蛍光撮影時に細胞に照射される蛍光励起光照明は、光強度が極めて強いため、細胞がほとんど変化しない時間帯も短い撮影間隔で細胞を撮影する必要がある従来の間欠撮影装置では、細胞へのダメージが増大していた。この点について、細胞へのダメージを考慮して撮影間隔を長くすることも考えられるが、本来の目的である細胞の急峻な変化を観察することができなくなる。 Further, the above-described conventional intermittent imaging apparatus has a problem that damage to cells increases. Specifically, since the above-described conventional intermittent imaging apparatus images cells at a certain imaging interval, in order to image cells at a short imaging interval in a time zone in which the cells change frequently, the cells change little. I had to take a picture of the cells at short intervals even when I was not. The fluorescence excitation light illumination that illuminates cells during fluorescence imaging has a very strong light intensity, so in conventional intermittent imaging devices that need to capture cells at short imaging intervals even during the time when cells hardly change, Damage increased. In this regard, it may be possible to lengthen the imaging interval in consideration of damage to the cells, but it becomes impossible to observe the sudden change of cells, which is the original purpose.
また、仮に、間欠撮影中に実験者が撮影間隔を変更できるとしても、実験者が、細胞の変化を観察しながら撮影間隔を変更しなければならないため、実験者にかかる手間が増大するという問題が発生する。また、撮影間隔の調整に時間を要してしまうと、細胞の急峻な変化を撮影できないおそれもある。 Also, even if the experimenter can change the shooting interval during intermittent shooting, the experimenter has to change the shooting interval while observing the change in cells, which increases the labor for the experimenter. Occurs. Further, if it takes time to adjust the photographing interval, there is a possibility that a sharp change in cells cannot be photographed.
開示の技術は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、マイクロインジェクション実行直後の細胞変化を観察することができるマイクロインジェクション装置およびマイクロインジェクション方法、また、細胞へのダメージを極力低減するとともに、細胞の急峻な変化を撮影することができる間欠撮影装置および間欠撮影方法を提供することを目的とする。 The disclosed technology has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and a microinjection device and a microinjection method capable of observing a cell change immediately after execution of microinjection, and damage to cells. It is an object of the present invention to provide an intermittent imaging apparatus and an intermittent imaging method that can capture steep changes in cells while reducing as much as possible.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願に開示するマイクロインジェクション装置は、基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置であって、前記基底面上の細胞のうち、目的物を注入する対象の細胞であるインジェクション対象に、目的物を注入する処理であるインジェクション処理を実行するインジェクション実行手段と、前記インジェクション実行手段によって目的物が注入された細胞であるインジェクション済細胞を所定の間隔で撮影する間欠撮影処理を実行する間欠撮影手段とを備えたことを要件とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a microinjection device disclosed in the present application is a microinjection device that injects a target object by inserting a fine needle into a cell on a base surface, and the base surface Among the above cells, an injection execution means for performing an injection process that is a process for injecting a target object into an injection target that is a target cell to be injected, and a cell in which the target object has been injected by the injection execution means And an intermittent imaging means for executing an intermittent imaging process for imaging the injected cells at predetermined intervals.
また、本願に開示する間欠撮影装置は、基底面上の一部の拡大画像を得るための対物レンズを介して前記基底面上の被験物を所定の間隔で撮影する間欠撮影装置であって、前記被験物を撮影する間隔である撮影間隔時間を複数記憶する間欠撮影条件記憶手段と、撮影間隔時間を、前記間欠撮影条件記憶手段に記憶されている撮影間隔時間のいずれかに変更しながら前記被験物を撮影する間欠撮影手段とを備えたことを要件とする。 Further, the intermittent imaging device disclosed in the present application is an intermittent imaging device that images a test object on the base surface at a predetermined interval via an objective lens for obtaining a partial enlarged image on the base surface, Intermittent imaging condition storage means for storing a plurality of imaging interval times, which are intervals at which the subject is imaged, and the imaging interval time while changing the imaging interval time to any of the imaging interval times stored in the intermittent imaging condition storage means It is necessary to have intermittent photographing means for photographing the test object.
なお、本願に開示するマイクロインジェクション装置および間欠撮影装置の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも、他の態様として有効である。 It should be noted that a component, expression, or any combination of components of the microinjection device and the intermittent imaging device disclosed in the present application is applied to a method, device, system, computer program, recording medium, data structure, etc. It is effective as an embodiment.
本願に開示したマイクロインジェクション装置によれば、マイクロインジェクション実行直後の細胞を間欠撮影することができるという効果を奏する。 According to the microinjection apparatus disclosed in the present application, there is an effect that cells immediately after the microinjection can be intermittently photographed.
また、本願に開示した間欠撮影装置によれば、細胞へのダメージを低減することができるとともに、細胞の急峻な変化を撮影することができるという効果を奏する。 Moreover, according to the intermittent imaging apparatus disclosed in the present application, it is possible to reduce damage to cells and to capture an abrupt change in cells.
以下に、本願に開示するマイクロインジェクション装置、マイクロインジェクション方法、間欠撮影装置および間欠撮影方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願に開示するマイクロインジェクション装置、マイクロインジェクション方法、間欠撮影装置および間欠撮影方法が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a microinjection device, a microinjection method, an intermittent imaging device, and an intermittent imaging method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. Note that the microinjection device, the microinjection method, the intermittent imaging device, and the intermittent imaging method disclosed in the present application are not limited to this embodiment.
まず、実施例1に係るマイクロインジェクション装置の概要について説明する。実施例1に係るマイクロインジェクション装置は、マイクロインジェクションを実行する機能と、間欠撮影する機能とを有する。そして、マイクロインジェクション実行時に、マイクロインジェクションされた細胞の位置を所定の記憶部に記憶しておき、間欠撮影時に、記憶部に記憶しておいた細胞の位置情報に基づいて、かかる細胞の撮影を行う。 First, the outline of the microinjection apparatus according to the first embodiment will be described. The microinjection apparatus according to the first embodiment has a function of executing microinjection and a function of intermittent shooting. Then, when performing microinjection, the position of the microinjected cell is stored in a predetermined storage unit, and at the time of intermittent shooting, imaging of the cell is performed based on the cell position information stored in the storage unit. Do.
図1は、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100の概略構成を示す図である。同図に示すように、マイクロインジェクション装置100は、顕微鏡部110と、モニタ130と、照明制御装置140と、針駆動装置150と、ステージ駆動装置160と、レンズ駆動装置170と、シャッタ駆動装置180と、制御部190とを有する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
顕微鏡部110は、照明111と、シャーレ112と、針113と、ステージ114と、対物レンズ115と、励起光源116と、シャッタ117と、反射鏡118と、結像レンズ119と、カメラ120とを有する。照明111は、シャーレ112上の細胞に対して上方から明視野照明を照射するための装置である。シャーレ112は、細胞が置かれる平皿である。針113は、先端を微細化した中空のガラス針であり、シャーレ112上の細胞に遺伝子等の目的物を注入する。
The
なお、マイクロインジェクションを行う場合、シャーレ112の底面上に微細な孔を有するプレートを設け、この微細な孔に細胞を捕捉した上でインジェクションを行う場合もある。以下の説明では、プレートを用いない場合におけるシャーレの底面と、プレートを用いる場合におけるプレートの上面とを共に基底面と称することとする。
When microinjection is performed, a plate having fine holes may be provided on the bottom surface of the
ステージ114は、水平方向に移動可能なXYステージであり、シャーレ112を搭載する台である。対物レンズ115は、シャーレ112上の一部分の拡大画像を得るためのレンズである。励起光源116は、細胞を撮影する際に蛍光励起光を細胞に照射するための光源である。シャッタ117は、励起光源116から照射された蛍光励起光の光路を開閉するためのシャッタである。
The
反射鏡118は、対物レンズ115により得られた画像を結像レンズ119へ向けて反射し、また、励起光源116から照射される蛍光励起光をシャーレ112へ向けて反射するための鏡である。結像レンズ119は、画像をカメラ120の映像素子上に結像させるためのレンズである。カメラ120は、反射鏡118により反射された画像を撮像する装置であり、撮像した画像を制御部190へ出力する。
The reflecting
モニタ130は、各種情報を表示する表示デバイスであり、カメラ120により撮像された画像や、後述する情報設定用GUI(Graphical User Interface)などを表示する。照明制御装置140は、照明111が明視野照明を照射する時間や、照明111が照射する明視野照明の強度などを制御する装置である。針駆動装置150は、針113を制御する装置である。例えば、針駆動装置150は、マイクロインジェクション実行時に、針113の先端がマイクロインジェクションの実行対象である細胞(以下、「インジェクション対象」という)に位置するように、針113を移動させる。
The
ステージ駆動装置160は、ステージ114を制御する装置である。例えば、ステージ駆動装置160は、マイクロインジェクション実行時に、細胞が針113の先端に位置するように、ステージ114を移動させる。また、例えば、ステージ駆動装置160は、細胞撮影時に、細胞が対物レンズ115の観察視野範囲に位置するように、ステージ114を移動させる。
The
レンズ駆動装置170は、対物レンズ115を制御する装置である。例えば、レンズ駆動装置170は、インジェクション対象が、対物レンズ115により得られる拡大画像内に含まれるように、対物レンズ115を移動させる。また、例えば、レンズ駆動装置170は、対物レンズ115の焦点面上にインジェクション対象が位置するように、対物レンズ115を移動させる。
The
シャッタ駆動装置180は、シャッタ117を制御する装置である。例えば、シャッタ駆動装置180は、細胞撮影時に、蛍光励起光を細胞に照射する必要がある場合に、シャッタ117を開く。
The
制御部190は、マイクロインジェクション装置100を全体制御する制御部であり、具体的には、モニタ130に撮影画像を表示制御させたり、カメラ120や、照明制御装置140、針駆動装置150、ステージ駆動装置160、レンズ駆動装置170、シャッタ駆動装置180の動作を制御したりする。
The
このような構成の下、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100は、マイクロインジェクションを実行する場合、実験者の指示に従って、針駆動装置150が針113を移動させ、ステージ駆動装置160がステージ114を移動させ、レンズ駆動装置170が対物レンズ115を移動させて、針113がシャーレ112上のインジェクション対象に目的物を注入する。このとき、マイクロインジェクション装置100は、マイクロインジェクション実行時におけるステージ114の位置と、対物レンズ115の位置との組合せ(以下、マイクロインジェクション実行時のステージ114の位置と、対物レンズ115の位置との組合せを「インジェクション実行時位置情報」という)を所定の記憶部に記憶しておく。そして、実験者から間欠撮影を行う旨の指示を受け付けた場合に、記憶部に記憶しておいた位置情報に従って、ステージ駆動装置160がステージ114を移動させるとともに、レンズ駆動装置170が対物レンズ115を移動させた後、カメラ120がシャーレ112上の細胞を所定の間隔(例えば、5分間隔)で撮影する。
Under such a configuration, in the
このように、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100は、マイクロインジェクションを実行する機能と、間欠撮影を実行する機能とを有するので、マイクロインジェクション実行後に、観察対象の細胞を間欠撮影装置に移動させる時間を省くことができる。また、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100は、マイクロインジェクション実行後にインジェクション実行時位置情報を所定の記憶部に記憶させておき、かかる記憶部に記憶されているインジェクション実行時位置情報に従って間欠撮影を行うので、実験者によって行われていた細胞を間欠撮影装置に設置する作業や、間欠撮影装置のステージや対物レンズ等を移動させる作業や、間欠撮影装置の対物レンズの焦点を細胞に定める作業などを省くことができる。このため、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100では、実験者にかかる作業負担を軽減することができるとともに、マイクロインジェクション実行直後の細胞を間欠撮影することができる。その結果、実験者は、手間のかかる作業を行うことなく、マイクロインジェクション実行直後の細胞変化を観察することができる。
As described above, since the
また、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100では、細胞を撮影してから、かかる細胞を次に撮影するまでの間(以下、細胞を撮影してから、かかる細胞を次に撮影するまでの間を、「撮影待機状態」という)に、マイクロインジェクション実行済みの細胞と異なる他の細胞に対してマイクロインジェクションを実行することも可能である。かかる場合、マイクロインジェクション装置100は、マイクロインジェクションを実行するたびに、インジェクション実行時位置情報を、記憶部に記憶させる。そして、マイクロインジェクション装置100は、間欠撮影を行う場合、かかる記憶部に記憶されている1つ目のインジェクション実行時位置情報に従って、ステージ114および対物レンズ115を移動させた後、細胞を撮影する。続いて、マイクロインジェクション装置100は、記憶部に記憶されている2つ目のインジェクション実行時位置情報に従って、ステージ114および対物レンズ115を移動させた後、細胞を撮影する。このようにして、マイクロインジェクション装置100は、記憶部に記憶されている全てのインジェクション実行時位置情報が示す位置に存在する細胞を撮影する。
In addition, in the
すなわち、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100では、間欠撮影中であっても、マイクロインジェクションを実行することができる。例えば、間欠撮影処理がすべて終了するまでに10時間かかる場合であっても、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100を用いれば、間欠撮影が終了するまで10時間も待つことなく、他の細胞に対してマイクロインジェクションを実行することができる。また、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100では、マイクロインジェクション実行後に、インジェクション実行時位置情報を、随時、所定の記憶部に記憶させるので、間欠撮影中にマイクロインジェクションが実行された細胞についても、マイクロインジェクション実行直後から間欠撮影を開始することができる。
That is, the
次に、図1に示した制御部190の構成について説明する。図2は、図1に示した制御部190の構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御部190は、入力部10と、記憶部20と、モニタ130と、照明制御装置140と、針駆動装置150と、ステージ駆動装置160と、レンズ駆動装置170と、シャッタ駆動装置180とバス等により接続されている。
Next, the configuration of the
入力部10は、各種情報や操作指示を入力するための入力デバイスであり、例えば、キーボードやマウスなどである。記憶部20は、各種情報を記憶するための記憶デバイスであり、設定記憶部21と、位置記憶部22と、間欠撮影条件記憶部23と、画像記憶部24とを有する。
The
設定記憶部21は、マイクロインジェクション装置100が有する各機能部によって用いられる各種設定情報を記憶する記憶部であり、例えば、針113や、ステージ114、対物レンズ115の原点を記憶する。針113等の原点とは、針113等を移動させるための基準の位置を示す。例えば、針駆動装置150等は、かかる原点からの移動量を算出して、算出した移動量分だけ針113等を移動させる。
The setting
位置記憶部22は、インジェクション実行時位置情報、および、観察条件を記憶する記憶部である。観察条件とは、照明111による明視野照明の照明強度や、蛍光励起光を照射する時間などを示す。位置記憶部22は、複数の細胞に対してマイクロインジェクションが実行された場合には、複数のインジェクション実行時位置情報を記憶する。
The
間欠撮影条件記憶部23は、間欠撮影条件を記憶する記憶部であり、具体的には、照明111の明視野照明強度や、カメラ120の露光時間、細胞を撮影する間隔時間(以下、細胞を撮影する間隔時間を「撮影間隔時間」という)、間欠撮影を行う総合の時間(以下、間欠撮影を行う総合の時間を「総撮影時間」という)などを記憶する。例えば、間欠撮影条件記憶部23に総撮影時間「5時間」、撮影間隔時間「10分」が記憶されている場合、後述する間欠撮影部198は、10分おきに細胞を撮影し、間欠撮影を開始してから5時間経過した場合に、間欠撮影を終了する。
The intermittent shooting
画像記憶部24は、カメラ120によって撮影された画像を記憶する記憶部である。この画像記憶部24に記憶されている撮影画像は、後述するGUI表示制御部191によってモニタ130に表示制御される。
The
また、制御部190は、GUI表示制御部191と、原点決定部192と、高度傾斜算出部193と、駆動装置制御部194と、細胞間隔判定部195と、警告部196と、インジェクション実行部197と、間欠撮影部198とを有する。
The
GUI表示制御部191は、各機能部によって用いられる各種設定情報(例えば、間欠撮影条件など)を入力するための画面や、各種操作(例えば、ステージ114を移動させる旨の操作や、間欠撮影を開始する旨の操作など)を受け付けるための画面や、観察画像を表示させるための画面をモニタ130に表示制御させる処理部である。なお、本明細書中では、GUI表示制御部191がモニタ130に表示制御させる画面を「情報設定用GUI」と呼ぶこととする。
The GUI
原点決定部192は、針113や、ステージ114、対物レンズ115の原点を決定する処理部である。具体的には、原点決定部192は、情報設定用GUI上で、原点を決定する旨の操作がなされた場合に、針113や、ステージ114、対物レンズ115の所定の位置を原点に決定して、決定した原点を設定記憶部21に記憶させる。
The
高度傾斜算出部193は、シャーレ112上の任意の細胞に対してオートフォーカスを行い、シャーレ112の傾斜を算出し、算出した傾斜およびオートフォーカス時の対物レンズ115の位置を設定記憶部21に記憶させる処理部である。ここで、図3を用いて、高度傾斜算出部193による高度傾斜算出処理について具体的に説明する。図3は、図2に示した高度傾斜算出部193による高度傾斜算出処理を説明するための図である。
The altitude
高度傾斜算出部193は、シャーレ112上の任意の3個の細胞に対して、オートフォーカスを行う。図3に示した例において、高度傾斜算出部193は、細胞P1、P2、P3に対してオートフォーカスを行うものとする。このとき、高度傾斜算出部193は、細胞P1についてオートフォーカスを行った際のステージ114のX位置およびY位置と、対物レンズ115のZ位置を計測する。同様に、細胞P2およびP3についてオートフォーカスを行った際のステージ114のX位置およびY位置と、対物レンズ115のZ位置を計測する。続いて、高度傾斜算出部193は、計測した3点のXYZ位置に基づいて、シャーレ112の傾斜を算出する。
The altitude
以下に、シャーレ112の傾斜を算出する手法について説明する。高度傾斜算出部193によって計測された3点のXYZ座標を、それぞれP1(x1,y1,z1)、P2(x2,y2,z2)、P3(x3,y3,z3)とすると、ベクトルP1→P2とベクトルP1→P3との法線ベクトルN(Nx,Ny,Nz)は、以下の式で表させる。
Nx=(y2−y1)(y3−y1)−(y2−z1)(y3−y1)・・・(1)
Ny=(z2−z1)(x3−x1)−(x2−x1)(z3−z1)・・・(2)
Nz=(x2−x1)(y3−y1)−(y2−y1)(x3−x1)・・・(3)
A method for calculating the inclination of the
Nx = (y2-y1) (y3-y1)-(y2-z1) (y3-y1) (1)
Ny = (z2-z1) (x3-x1)-(x2-x1) (z3-z1) (2)
Nz = (x2-x1) (y3-y1)-(y2-y1) (x3-x1) (3)
上記式(1)〜(3)により、シャーレ112のX軸周りの回転角θx、および、シャーレ112のY軸周りの回転角θyは、次式により求められる。
From the above equations (1) to (3), the rotation angle θx around the X axis of the
高度傾斜算出部193は、このように算出した位置z1、z2およびz3、傾斜θxおよびθyを、設定記憶部21に記憶させる。位置z1、z2およびz3、傾斜θxおよびθyを用いることで、対物レンズ115とシャーレ112上の任意の細胞との距離を算出することが可能になる。なお、以下では、位置z1、z2およびz3を「ステージ高度」と呼び、傾斜θxおよびθyを「シャーレ傾斜」と呼ぶこととする。
The altitude
図2の説明に戻って、駆動装置制御部194は、照明制御装置140や、針駆動装置150、ステージ駆動装置160、レンズ駆動装置170、シャッタ駆動装置180を制御して、照明111の照明強度を調整したり、針113や、ステージ114、対物レンズ115を移動させたり、シャッタ117を開閉させる処理部である。
Returning to the description of FIG. 2, the drive
具体的には、駆動装置制御部194は、入力部10を介して情報設定用GUI上で、照明111によって照射される明視野照明の時間や強度を変更する旨の操作指示がなされた場合に、かかる操作指示に従って、照明制御装置140を制御することで照明111による明視野照明の時間や強度を変更する。
Specifically, the drive
また、駆動装置制御部194は、針113を移動させる旨の操作指示がなされた場合に、かかる操作指示に従って、針駆動装置150を制御することで針113を所望の位置へ移動させる。このとき、駆動装置制御部194は、設定記憶部21に記憶されているステージ高度およびシャーレ傾斜を用いて、目的物をインジェクション対象に注入できるように針113を下降させる。
Further, when an operation instruction for moving the
また、駆動装置制御部194は、ステージ114を移動させる旨の操作指示がなされた場合に、かかる操作指示に従って、ステージ駆動装置160を制御することでステージ114を所望の位置へ移動させる。このとき、駆動装置制御部194は、設定記憶部21に記憶されているステージ高度およびシャーレ傾斜を用いて、対物レンズ115の焦点面がシャーレ112上の細胞に位置するように、対物レンズ115を移動させる。これは、シャーレ112が傾いている場合に、ステージ114を移動させると対物レンズ115の焦点面がシャーレ112上の細胞からずれてしまうからである。
In addition, when an operation instruction for moving the
また、駆動装置制御部194は、対物レンズ115を移動させる旨の操作指示がなされた場合に、かかる操作指示に従って、レンズ駆動装置170を制御することで対物レンズ115を所望の位置へ移動させる。
In addition, when an operation instruction for moving the
例えば、駆動装置制御部194は、マイクロインジェクションを実行する際に、入力部10を介して針113やステージ114を移動させる旨の操作指示を受け付ける。駆動装置制御部194がかかる指示に従って、ステージ114等を移動させることにより、実験者は、対物レンズ115を介してインジェクション対象を観察することが可能になる。なお、以下では、ステージ114停止時に対物レンズ115を介して観察可能なシャーレ112上の範囲を「観察視野範囲」と呼ぶこととする。
For example, the drive
また、例えば、駆動装置制御部194は、間欠撮影実行時に、位置記憶部22に記憶されているインジェクション実行時位置情報に従って、ステージ114および対物レンズ115を移動させる。
In addition, for example, the drive
細胞間隔判定部195は、インジェクション対象が、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞と十分に離れているか否かを判定する処理部である。具体的には、細胞間隔判定部195は、まず、観察視野範囲の対角線の長さに2を除算した長さに、励起光源116が照射する蛍光励起光の範囲(以下、「励起光照射範囲」という)の半径を加算した値(以下、「重複照射距離」という)を算出する。続いて、細胞間隔判定部195は、マイクロインジェクション実行済みの細胞が含まれる観察視野範囲と、インジェクション対象が含まれる観察視野範囲との距離が、重複照射距離以上であるか否かを判定する。
The cell
なお、細胞間隔判定部195は、位置記憶部22からインジェクション実行時位置情報を取得することで、マイクロインジェクション実行済みの細胞の観察視野範囲を把握する。また、観察視野範囲および励起光照射範囲は固定であるため、細胞間隔判定部195は、重複照射距離を1回だけ算出して所定の記憶部に記憶しておいてもよい。
The cell
図4に示した例を用いて、細胞間隔判定部195による細胞間隔判定処理について説明する。図4は、細胞間隔判定部195による細胞間隔判定処理を説明するための図である。同図に示した例では、細胞C1は、マイクロインジェクション実行済みであり、細胞C2は、インジェクション対象であるものとする。観察視野範囲K1は、細胞C1に対してマイクロインジェクションを実行したときの観察視野範囲を示す。すなわち、位置記憶部22には、観察視野範囲が観察視野範囲K1になるインジェクション実行時位置情報が記憶されていることになる。また、励起光照射範囲S1は、観察視野範囲が観察視野範囲K1であるときの励起光照射範囲を示す。
The cell interval determination process by the cell
このような状況において、細胞間隔判定部195は、観察視野範囲の対角線の距離に2を除算した距離「d」に、励起光照射範囲の半径「r」を加算した重複照射距離「d+r」を算出する。続いて、細胞間隔判定部195は、マイクロインジェクション実行済みの細胞C1が含まれる観察視野範囲K1と、マイクロインジェクション実行対象の細胞C2が含まれる観察視野範囲K2との距離が、重複照射距離「d+r」以上であるか否かを判定する。同図では、観察視野範囲K1と観察視野範囲K2との距離が、重複照射距離「d+r」以上である例を示しているため、細胞間隔判定部195は、細胞C1が含まれる観察視野範囲K1と、細胞C2が含まれる観察視野範囲K2との距離が、重複照射距離「d+r」以上であると判定する。
In such a situation, the cell
警告部196は、細胞間隔判定部195によって、マイクロインジェクション実行済みの細胞が含まれる観察視野範囲と、マイクロインジェクション実行対象の細胞が含まれる観察視野範囲との距離が、重複照射距離よりも小さいと判定された場合に、その旨をモニタ130に警告表示させる処理部である。
When the distance between the observation visual field range including the cells that have been subjected to the microinjection and the observation visual field range including the cells to be subjected to the microinjection is smaller than the overlapping irradiation distance by the cell
ここで、図5および図6を用いて、細胞間隔判定部195が重複照射判定処理を行い、警告部196が警告表示を行う理由について説明する。図5は、励起光照射範囲が重複する場合におけるシャーレ112の一部を示す図である。図6は、励起光照射範囲が重複しない場合におけるシャーレ112の一部を示す図である。
Here, the reason why the cell
図5において、領域R1は、ステージ114が移動することで観察可能になるシャーレ112上の領域を示す。ここでは、観察視野範囲K10およびK20内の細胞C10およびC20が、マイクロインジェクション実行済みであるものとする。すなわち、位置記憶部22には、観察視野範囲が観察視野範囲K10になるインジェクション実行時位置情報と、観察視野範囲が観察視野範囲K20になるインジェクション実行時位置情報とが記憶されていることになる。また、励起光照射範囲S10およびS20は、それぞれ観察視野範囲が観察視野範囲K10およびK20であるときの励起光照射範囲を示す。
In FIG. 5, a region R <b> 1 indicates a region on the
このような状況において、間欠撮影をする場合、マイクロインジェクション装置100は、まず、細胞C10を撮影するために、観察視野範囲が観察視野範囲K10になるように、ステージ114等を移動させる。そして、励起光源116によって蛍光励起光が照射された状態で観察視野範囲K10を撮影する。このときの励起光照射範囲は、励起光照射範囲S10となる。その後、マイクロインジェクション装置100は、細胞C20を撮影するために、観察視野範囲が観察視野範囲K20になるように、ステージ114等を移動させる。そして、励起光源116によって蛍光励起光が照射された状態で観察視野範囲K20を撮影する。このときの励起光照射範囲は、励起光照射範囲S20となる。
In such a situation, when intermittent imaging is performed, the
すなわち、図5に示した例では、細胞C10は、細胞C20が撮影される場合にも蛍光励起光が照射されることになる。同様に、細胞C20は、細胞C10が撮影される場合にも蛍光励起光が照射されることになる。上述したように、蛍光励起光照明は、光強度が極めて強いため、細胞へのダメージが大きい。図5に示した例のように、自身が撮影されない場合においても蛍光励起光が照射されると、細胞C10およびC20にかかるダメージは増大し、死滅してしまうおそれもある。細胞へのダメージが増大すると、細胞の経時変化を観察できなくなるという問題を招く。 That is, in the example shown in FIG. 5, the cell C10 is irradiated with the fluorescence excitation light even when the cell C20 is photographed. Similarly, the cell C20 is irradiated with fluorescence excitation light when the cell C10 is photographed. As described above, the fluorescence excitation light illumination has a very strong light intensity, and thus damages the cells greatly. As in the example shown in FIG. 5, even when the subject itself is not photographed, if the fluorescent excitation light is irradiated, the damage to the cells C10 and C20 increases and may be killed. When the damage to the cells increases, it causes a problem that it is impossible to observe changes with time of the cells.
一方、図6に示した例のように、マイクロインジェクション実行済みの細胞が含まれる観察視野範囲K11〜K31間の距離が、重複照射距離以下である場合、マイクロインジェクション実行済みの細胞を撮影する際に、他の観察対象の細胞に蛍光励起光が照射されることはない。これにより、細胞へのダメージを低減することができる。 On the other hand, when the distance between the observation visual field ranges K11 to K31 including cells that have been subjected to microinjection is equal to or less than the overlapping irradiation distance as in the example illustrated in FIG. In addition, the fluorescence excitation light is not irradiated to other cells to be observed. Thereby, damage to a cell can be reduced.
すなわち、細胞間隔判定部195が重複照射判定処理を行い、警告部196が警告表示を行う理由は、マイクロインジェクションを実行しようとする実験者に対して、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞に蛍光励起光が重複して照射されることを知らせるためである。これにより、実験者は、マイクロインジェクション実行済みの細胞の位置を覚えておくことなく、マイクロインジェクション済みの細胞に蛍光励起光が重複して照射されることがないように、インジェクション対象を選択することができる。
That is, the reason why the cell
図2の説明に戻って、インジェクション実行部197は、針113を介して、インジェクション対象に目的物を注入するインジェクション処理を実行する処理部である。また、インジェクション実行部197は、インジェクション処理後に、インジェクション実行時位置情報を位置記憶部22に記憶させる。
Returning to the description of FIG. 2, the
間欠撮影部198は、位置記憶部22および間欠撮影条件記憶部23に記憶されている各種情報に基づいて、所定の間隔で、カメラ120にシャーレ112上の細胞を撮影させ、撮影画像を画像記憶部24に記憶させる処理部である。
The intermittent photographing
具体的には、間欠撮影部198は、間欠撮影条件記憶部23に記憶されている撮影間隔時間が経過した場合に、位置記憶部22に記憶されている1つ目のインジェクション実行時位置情報に従って、ステージ114および対物レンズ115を移動させるように駆動装置制御部194に対して指示する。ステージ114及び対物レンズ115が移動された後、間欠撮影部198は、カメラ120にシャーレ112上の細胞を撮影させる。
Specifically, the
間欠撮影部198は、位置記憶部22に記憶されている2つ目以降のインジェクション実行時位置情報についても、かかるインジェクション実行時位置情報に従って、ステージ114を移動させた後に、撮影処理を行う。間欠撮影部198は、間欠撮影条件記憶部23に記憶されている総撮影時間が経過するまで、撮影間隔時間が経過するたびに、位置記憶部22に記憶されている全てのインジェクション実行時位置情報が示す位置にステージを移動させて、撮影処理を行う。
The intermittent photographing
図6に示した例を用いて、間欠撮影部198による間欠撮影処理について具体的に説明する。ここでは、図6に示した観察視野範囲K11〜K31内の所定の細胞がマイクロインジェクション実行済みであるものとする。また、ここでは、撮影間隔時間が「1分」であり、総撮影時間が「5時間」であるものとする。
The intermittent shooting process by the
このような状況において、間欠撮影部198は、観察視野範囲が観察視野範囲K11になるようにステージ114を移動させた後、観察視野範囲K11の画像を撮影する。続いて、間欠撮影部198は、観察視野範囲が観察視野範囲K21になるようにステージ114を移動させた後、観察視野範囲K21の画像を撮影する。続いて、間欠撮影部198は、観察視野範囲が観察視野範囲K31になるようにステージ114を移動させた後、観察視野範囲K31の画像を撮影する。そして、間欠撮影部198は、「1分」経過した後に、前述した処理と同様にして、観察視野範囲K11、K21およびK31の画像を撮影する。間欠撮影部198は、総撮影時間「5時間」が経過するまで、「1分」ごとに、観察視野範囲K11、K21およびK31の画像を撮影する処理を行う。
In such a situation, the
次に、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100によるマイクロインジェクション処理の手順について説明する。図7は、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100によるマイクロインジェクション処理手順を示すフローチャートである。
Next, the procedure of the microinjection process performed by the
同図に示すように、入力部10を介してマイクロインジェクション処理を開始する旨の指示を受け付けると、マイクロインジェクション装置100のGUI表示制御部191は、モニタ130に情報設定用GUIを表示させる(ステップS101)。
As shown in the figure, when receiving an instruction to start the microinjection process via the
かかる情報設定用GUIで、針113やステージ114を移動させるための操作指示や、間欠撮影条件の入力を受け付ける。例えば、情報設定用GUI上に間欠撮影条件が入力された場合、制御部190は、入力された間欠撮影条件を、間欠撮影条件記憶部23に記憶させる。
With such an information setting GUI, an operation instruction for moving the
続いて、情報設定用GUI上に原点決定処理を行う旨の指示が入力された場合(ステップS102肯定)、原点決定部192は、針113や、ステージ114、対物レンズ115の所定の位置を原点に決定し、決定した原点を設定記憶部21に記憶させる(ステップS103)。なお、原点決定処理は、マイクロインジェクション装置100の電源投入直後などに原点が定まっていない場合に必要となる処理であるため、原点が既に決定されている場合には、原点決定部192は、原点決定処理を行わなくてもよい。
Subsequently, when an instruction to perform the origin determination process is input on the information setting GUI (Yes in step S102), the
原点決定部192により原点決定処理が終了した場合、または、原点が既に決定しているために原点決定処理を行う旨の指示が入力されない場合(ステップS102否定)、高度傾斜算出部193は、シャーレ112上の3個の細胞に対してオートフォーカスを行い、ステージ高度およびシャーレ傾斜を算出し、算出したステージ高度およびシャーレ傾斜を設定記憶部21に記憶させる(ステップS104)。
When the origin determination process is completed by the
続いて、入力部10を介して、針113やステージ114、対物レンズ115を移動させる旨の指示を受け付けた場合(ステップS105肯定)、駆動装置制御部194は、間欠撮影部198によって撮影処理が行われているか否かを判定する(ステップS106)。
Subsequently, when an instruction to move the
間欠撮影部198によって撮影処理が行われている場合(ステップS106肯定)、駆動装置制御部194は、撮影待機状態になるか、または、総撮影時間が経過して間欠撮影処理が終了するまで待機する(ステップS107)。
When the shooting process is being performed by the intermittent shooting unit 198 (Yes at Step S106), the driving
一方、間欠撮影部198によって撮影処理が行われていない場合(ステップS106否定)、または、上記ステップS107において待機した結果、撮影待機状態になったか、または、間欠撮影処理が終了した場合、駆動装置制御部194は、入力部10を介して受け付けた移動指示に従って、針駆動装置150、ステージ駆動装置160、レンズ駆動装置170を制御して、針113、ステージ114、対物レンズ115を移動させる(ステップS108)。
On the other hand, when the shooting process is not performed by the intermittent shooting unit 198 (No in Step S106), or as a result of waiting in Step S107, the shooting standby state is entered, or when the intermittent shooting process ends, the driving device The
続いて、細胞間隔判定部195は、上記ステップS108において決定した観察視野範囲と、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞が含まれる観察視野範囲との距離が、重複照射距離以上であるか否かを判定する(ステップ109)。細胞間隔判定部195によって、観察視野範囲間の距離が、重複照射距離よりも小さいと判定された場合(ステップS109否定)、警告部196は、その旨をモニタ130に警告表示する(ステップS110)。
Subsequently, the cell
続いて、入力部10を介して、マイクロインジェクションを実行する旨の確定操作を受け付けた場合に(ステップS111肯定)、インジェクション実行部197は、インジェクション処理を実行する(ステップS112)。続いて、インジェクション実行部197は、インジェクション実行時位置情報を位置記憶部22に記憶させる(ステップS113)。
Subsequently, when a confirmation operation for executing microinjection is received via the input unit 10 (Yes at Step S111), the
一方、マイクロインジェクションを実行しない旨の確定操作を受け付けた場合(ステップS111否定)、マイクロインジェクション装置100は、針113等を移動させるための移動指示を受け付ける状態となる(ステップS105)。言い換えれば、マイクロインジェクション装置100は、別の細胞に対してマイクロインジェクションを実行する旨の指示を受け付ける状態となる。
On the other hand, when the confirmation operation not performing the microinjection is received (No at Step S111), the
なお、警告部196は、モニタ130に警告表示させるだけであり、観察視野範囲間の距離が重複照射距離以下であっても、実験者は、上記ステップS111において、マイクロインジェクションを実行する旨の確定操作を行える。
Note that the
インジェクション実行部197によるインジェクション処理が終了した後、間欠撮影部198によって間欠撮影処理が行われている場合、すなわち、撮影処理中であるか、撮影待機状態である場合(ステップS114肯定)、マイクロインジェクション装置100は、針113等を移動させるための移動指示を受け付ける状態となる(ステップS105)。
After the injection process by the
一方、間欠撮影部198によって間欠撮影処理が行われていない場合、すなわち、撮影処理中でもなく、撮影待機状態でもない場合(ステップS114否定)、GUI表示制御部191は、情報設定用GUI上にて間欠撮影を開始するか否かを問い合わせる(ステップS115)。
On the other hand, when the
かかる情報設定用GUI上で、間欠撮影を開始する旨の指示を受け付けた場合(ステップS115肯定)、間欠撮影部198は、間欠撮影処理を開始する(ステップS116)。なお、間欠撮影部198が間欠撮影処理を開始するのは、ステップS115において間欠撮影を開始する旨の指示を受け付けた場合に限られない。間欠撮影部198は、インジェクション処理中以外であれば、間欠撮影を開始する旨の指示を常に受け付け、間欠撮影処理を開始する。
When an instruction to start intermittent shooting is received on the information setting GUI (Yes in step S115), the
一方、情報設定用GUI上で、間欠撮影を開始しない旨の指示を受け付けた場合(ステップS115否定)、マイクロインジェクション装置100は、針113等を移動させるための移動指示を受け付ける状態となる(ステップS105)。
On the other hand, when an instruction not to start intermittent shooting is received on the information setting GUI (No in step S115), the
次に、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100による間欠撮影処理の手順について説明する。図8は、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100による間欠撮影処理手順を示すフローチャートである。
Next, a procedure of intermittent shooting processing by the
同図に示すように、間欠撮影を行う旨の指示を受け付けると、マイクロインジェクション装置100のGUI表示制御部191は、モニタ130に情報設定用GUIを表示制御させる(ステップS201)。かかる情報設定用GUI上に間欠撮影条件が入力された場合、制御部190は、入力された間欠撮影条件を、間欠撮影条件記憶部23に記憶させる(ステップS202)。なお、図7に示したステップS101において、間欠撮影条件が入力されている場合には、制御部190は、間欠撮影条件の入力を受け付けなくてもよい。
As shown in the figure, when receiving an instruction to perform intermittent shooting, the GUI
続いて、間欠撮影部198は、位置記憶部22から、インジェクション実行時位置情報を取得する(ステップS203)。続いて、間欠撮影部198は、取得したインジェクション実行時位置情報のうち、1個目のインジェクション実行時位置情報に従って、駆動装置制御部194に、ステージ114および対物レンズ115を移動させる(ステップS204)。ステージ114および対物レンズ115が移動された後、間欠撮影部198は、カメラ120にシャーレ112上の細胞を撮影させる(ステップS205)。続いて、間欠撮影部198は、撮影画像を画像記憶部24に記憶させる(ステップS206)。
Subsequently, the intermittent photographing
続いて、間欠撮影部198は、位置記憶部22から取得したインジェクション実行時位置情報に、2個目のインジェクション実行時位置情報がある場合(ステップS207肯定)、間欠撮影部198は、2個目のインジェクション実行時位置情報について、上記ステップS204〜S206に示した撮影処理を行う。このようにして、間欠撮影部198は、位置記憶部22から取得したすべてのインジェクション実行時位置情報について、撮影処理を行う。
Subsequently, the intermittent photographing
位置記憶部22から取得したすべてのインジェクション実行時位置情報について、撮影処理が終了し(ステップS207否定)、かつ、間欠撮影条件処理を開始してから総撮影時間が経過していない場合(ステップS208否定)、間欠撮影部198は、撮影間隔時間待機する(ステップS209)。なお、かかる撮影待機状態時に、マイクロインジェクション装置100は、インジェクション処理を行うことができる。
When all of the injection execution position information acquired from the
一方、間欠撮影条件処理を開始してから総撮影時間が経過した場合(ステップS208肯定)、間欠撮影部198は、間欠撮影処理を終了する。なお、実験者は、間欠撮影部198により間欠撮影処理が実行されている間に、任意のタイミングで、間欠撮影処理の一時停止、再開、中止を行うことも可能である。
On the other hand, if the total shooting time has elapsed since the start of the intermittent shooting condition process (Yes at step S208), the
上述してきたように、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100は、マイクロインジェクションを実行する機能と、間欠撮影を実行する機能とを有し、マイクロインジェクション実行後にインジェクション実行時位置情報を位置記憶部22に記憶しておき、間欠撮影時に、位置記憶部22に記憶されているインジェクション実行時位置情報に従って、間欠撮影を行うので、実験者にかかる作業負担を軽減することができるとともに、マイクロインジェクション実行直後の細胞を間欠撮影することができる。
As described above, the
また、実施例1に係るマイクロインジェクション装置100では、細胞間隔判定部195が、インジェクション対象が、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞と十分に離れているか否かを判定し、マイクロインジェクション実行対象の細胞が、マイクロインジェクション実行済みの細胞と十分に離れていない場合に、警告部196が、モニタ130に警告表示させるので、実験者が所定の細胞に対してマイクロインジェクションを実行しようとする際に、かかる細胞にマイクロインジェクションを実行してしまうと、間欠撮影時に他の観察対象の細胞へ蛍光励起光が照射されてしまうことを知らせることができる。これにより、実験者は、マイクロインジェクション済みの細胞に対して蛍光励起光が重複して照射されないようにインジェクション対象を選択することができ、その結果、細胞へのダメージを低減することができる。
In the
なお、上記実施例1では、同一の撮影間隔時間によって複数の細胞を間欠撮影する例を示したが、間欠撮影をする観察視野位置によって撮影間隔時間が異なってもよい。かかる場合、間欠撮影条件記憶部23は、インジェクション実行時位置情報に対応付けて、撮影間隔時間と、総撮影時間とを記憶する。
In the first embodiment, an example in which a plurality of cells are intermittently photographed at the same photographing interval time has been described. However, the photographing interval time may be different depending on the observation visual field position where intermittent photographing is performed. In such a case, the intermittent shooting
ところで、上記実施例1では、駆動装置制御部194がステージ114等を移動させた後に、細胞間隔判定部195が重複照射判定処理を行い、警告部196が警告処理を行う例を示したが、ステージ114を、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞と十分に離れていない範囲へは移動できないように制御してもよい。そこで、実施例2では、ステージ114を、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞と十分に離れていない範囲へは移動できないように制御するマイクロインジェクション装置について説明する。
By the way, in Example 1 described above, after the drive
まず、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200が有する制御部の構成について説明する。図9は、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200が有する制御部290の構成を示すブロック図である。なお、以下では、図2に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。また、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200の概略構成は、図1に示した概略構成と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
First, the configuration of the control unit included in the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment will be described. FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the
図9に示すように、制御部290は、図2に示した制御部190が有する駆動装置制御部194と細胞間隔判定部195と警告部196との代わりに、重複照射範囲算出部291と、駆動装置制御部294とを新たに有する。
As illustrated in FIG. 9, the
重複照射範囲算出部291は、マイクロインジェクション実行済みの細胞が含まれる観察視野範囲の中心点を原点とし、重複照射距離を半径とする範囲を算出する処理部である。具体的には、重複照射範囲算出部291は、位置記憶部22に記憶されているインジェクション実行時位置情報に基づいて、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞が存在するか否かを判定する。既にマイクロインジェクション実行済みの細胞が存在する場合、重複照射範囲算出部291は、マイクロインジェクション実行済みの細胞が含まれる観察視野範囲を中心に、半径が重複照射距離である円の範囲(以下「重複照射範囲」という)を算出する。
The overlapping irradiation
駆動装置制御部294は、駆動装置制御部194と同様に、針駆動装置150等を制御して、針113等を移動させる処理部である。加えて、実施例2における駆動装置制御部294は、観察視野範囲が、重複照射範囲算出部291によって算出された重複照射範囲内にならないようにステージ駆動装置160を制御する。
Similar to the drive
すなわち、駆動装置制御部294は、ステージ114を移動させる旨の指示に従ってステージ114を所望の位置へ移動させる際に、かかる移動によって観察視野範囲が重複照射範囲に含まれる場合は、移動指示に従わずにステージ114を移動させない。なお、このとき、駆動装置制御部294は、移動できない旨の警告をモニタ130に表示させてもよい。
That is, when moving the
次に、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200によるマイクロインジェクション処理の手順について説明する。図10は、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200によるマイクロインジェクション処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、図7に示した処理手順と同様の処理手順(ステップS301〜S304、S311〜S316)については、説明を省略する。 Next, the procedure of the microinjection process performed by the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart illustrating a microinjection processing procedure performed by the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted here about the process sequence (step S301-S304, S311-S316) similar to the process sequence shown in FIG.
図10に示すように、入力部10を介して、針113やステージ114、対物レンズ115を移動させる旨の指示を受け付け(ステップS305肯定)、かつ、間欠撮影部198によって撮影処理が行われていない場合(ステップS306否定)、重複照射範囲算出部291は、既にマイクロインジェクション実行済みの細胞が存在するか否かを判定する(ステップS308)。具体的には、重複照射範囲算出部291は、位置記憶部22にインジェクション実行時位置情報が記憶されているか否かを判定する。
As shown in FIG. 10, an instruction to move the
マイクロインジェクション実行済みの細胞が存在する場合(ステップS308肯定)、重複照射範囲算出部291は、重複照射範囲を算出する(ステップS309)。具体的には、マイクロインジェクション実行済みの細胞が含まれる観察視野範囲を中心に、半径が重複照射距離である円の範囲である重複照射範囲を算出する。
When there is a cell that has been subjected to microinjection (Yes at Step S308), the overlapping irradiation
一方、マイクロインジェクション実行済みの細胞が存在しない場合(ステップS308否定)、または、重複照射範囲算出部291による重複照射範囲算出処理が終了した場合、駆動装置制御部294は、入力部10を介して受け付けた移動指示に従って、観察視野範囲が重複照射範囲に含まれない範囲で、針113や、ステージ114、対物レンズ115を移動させる(ステップS310)。
On the other hand, when there is no cell that has been subjected to microinjection (No in step S308), or when the overlapping irradiation range calculation processing by the overlapping irradiation
上述してきたように、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200は、上記実施例1と同様に、マイクロインジェクション実行後に、観察対象の細胞を間欠撮影装置に移動させる時間を省くことができ、実験者にかかる作業負担を軽減することができ、マイクロインジェクション実行直後の細胞変化を間欠撮影することができる。その上、実施例2に係るマイクロインジェクション装置200では、重複照射範囲を自動的に算出して、ステージ114に移動可能範囲を限定するので、実験者に手間をかけさせることなく、確実に、マイクロインジェクション実行済みの細胞に蛍光励起光が重複して照射されることを防止することができ、その結果、細胞へのダメージを低減することができる。
As described above, the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment can save time for moving cells to be observed to the intermittent imaging apparatus after execution of the microinjection as in the first embodiment. Can be reduced, and cell changes immediately after the microinjection can be taken intermittently. In addition, in the microinjection apparatus 200 according to the second embodiment, the overlapping irradiation range is automatically calculated and the movable range is limited to the
ところで、上記実施例1および2では、一定の撮影間隔時間により間欠撮影を行う例を示したが、細胞変化量に応じて、撮影間隔時間を変更するようにしてもよい。そこで、実施例3では、細胞変化量に応じて、撮影間隔時間を変更して間欠撮影を行う間欠撮影装置について説明する。 In the first and second embodiments, the example in which intermittent shooting is performed at a fixed shooting interval time has been described. However, the shooting interval time may be changed according to the amount of cell change. In the third embodiment, an intermittent imaging apparatus that performs intermittent imaging by changing the imaging interval time according to the amount of cell change will be described.
まず、撮影間隔時間が一定である場合における問題点ついて説明する。図11および図12は、細胞変化量と撮影間隔時間との関係の一例を示す図である。図11では、図12に示した撮影間隔時間と比較して、間隔時間が短い撮影間隔時間が設定されている例を示している。図11に示すように、撮影間隔時間を短い間隔時間に設定した場合、高頻度で細胞を撮影するので、細胞の急峻な変化の観察が可能になる。その一方で、細胞変化量が小さい場合においても頻繁に撮影処理を行うことになるので、細胞に照射される蛍光励起光の量は増大し、細胞へのダメージが増大する。 First, problems in the case where the shooting interval time is constant will be described. 11 and 12 are diagrams illustrating an example of the relationship between the cell change amount and the imaging interval time. FIG. 11 shows an example in which the shooting interval time is set shorter than the shooting interval time shown in FIG. As shown in FIG. 11, when the imaging interval time is set to a short interval time, the cells are imaged with high frequency, so that it is possible to observe a steep change in the cells. On the other hand, since the imaging process is frequently performed even when the amount of cell change is small, the amount of fluorescence excitation light irradiated to the cell increases, and the damage to the cell increases.
また、図12に示すように、撮影間隔時間を長い間隔時間に設定した場合、細胞に照射される蛍光励起光の回数が減少するので、細胞へのダメージは低減される。その一方で、細胞変化量が大きい場合においても低頻度で細胞を撮影することになるので、細胞の急峻な変化を観察できなくなる。 In addition, as shown in FIG. 12, when the imaging interval time is set to a long interval time, the number of fluorescence excitation lights irradiated to the cells decreases, so that damage to the cells is reduced. On the other hand, even when the amount of cell change is large, the cells are photographed at a low frequency, so that it is impossible to observe a sharp change in the cells.
そこで、実施例3に係る間欠撮影装置300では、時間経過に対応付けて撮影間隔時間を記憶可能にする。実験者は、細胞の特性に基づいて、時間経過に応じた細胞変化量を予測し、時間経過に対応付けて撮影間隔時間を記憶しておく。そして、間欠撮影装置300は、間欠撮影処理開始後の経過時間に応じて撮影間隔時間を変化させて、間欠撮影処理を行う。図13を用いて具体的に説明する。図13は、実施例3に係る間欠撮影装置300による間欠撮影処理の概要を説明するための図である。
Therefore, in the
同図に示した細胞の例では、マイクロインジェクション実行直後の時間帯Aにおいて細胞変化量が徐々に大きくなり、時間帯Bになると細胞変化量が急激に大きくなり、時間帯Cになると細胞変化量が小さくなり、最終的には変化しなくなる。かかる場合に、実験者は、細胞変化量が小さい時間帯AおよびCでは、間隔時間が長い撮影間隔時間を設定するとともに、細胞変化量が大きい時間帯Bでは、間隔時間が短い撮影間隔時間を設定する。 In the example of the cell shown in the figure, the cell change amount gradually increases in the time zone A immediately after the microinjection execution, the cell change amount increases rapidly in the time zone B, and the cell change amount in the time zone C. Will become smaller and eventually will not change. In such a case, the experimenter sets a shooting interval time with a long interval time in the time zones A and C where the cell change amount is small, and sets a shooting interval time with a short interval time in the time zone B where the cell change amount is large. Set.
これにより、間欠撮影装置300は、細胞変化量が小さい時間帯Aでは、間隔時間が長い撮影間隔時間aにより間欠撮影を行い、細胞変化量が大きい時間帯Bでは、間隔時間が短い撮影間隔時間bにより間欠撮影を行い、細胞変化量が小さい時間帯Cでは、間隔時間が長い撮影間隔時間cにより間欠撮影を行うことになる。なお、以下では、間隔時間が長い撮影間隔時間を「低頻度撮影間隔時間」と呼び、間隔時間が短い撮影間隔時間を「高頻度撮影間隔時間」と呼ぶこととする。
Accordingly, the
このように、実施例3に係る間欠撮影装置300では、細胞変化量の小さい時間帯では、低頻度撮影間隔時間により間欠撮影を行い、細胞変化量の大きい時間帯では、高頻度撮影間隔時間により間欠撮影を行うことが可能になるので、細胞変化量の小さい時間帯では、細胞へ照射させる蛍光励起光の回数を減少させることができ、細胞変化量の大きい時間帯では、細胞の急峻な変化を観察できる程度の画像を撮影することができる。すなわち、実施例3に係る間欠撮影装置300では、細胞へのダメージを低減することができるとともに、細胞の急峻な変化を撮影することができる。
As described above, in the
次に、実施例3に係る間欠撮影装置300の概略構成について説明する。図14は、実施例3に係る間欠撮影装置300の概略構成を示す図である。なお、ここでは、図1に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。
Next, a schematic configuration of the
同図に示すように、間欠撮影装置300は、モニタ130と、照明制御装置140と、ステージ駆動装置160と、レンズ駆動装置170と、シャッタ駆動装置180と、顕微鏡部310と、制御部390とを有する。
As shown in the figure, the
顕微鏡部310は、照明111と、シャーレ112と、ステージ114と、対物レンズ115と、励起光源116と、シャッタ117と、反射鏡118と、結像レンズ119と、カメラ120とを有する。
The
制御部390は、間欠撮影装置300を全体制御する制御部であり、具体的には、カメラ120や、照明制御装置140、ステージ駆動装置160、レンズ駆動装置170、シャッタ駆動装置180などを制御する。
The
次に、図14に示した制御部390の構成について説明する。図15は、図14に示した制御部390の構成を示すブロック図である。同図に示すように、制御部390は、入力部10と、記憶部30と、モニタ130と、照明制御装置140と、ステージ駆動装置160と、レンズ駆動装置170と、シャッタ駆動装置180とバス等により接続されている。
Next, the configuration of the
記憶部30は、設定記憶部21と、位置記憶部22と、画像記憶部24と、間欠撮影条件記憶部33とを有する。
The
間欠撮影条件記憶部33は、時間経過に対応付けて撮影間隔時間を記憶する記憶部である。具体的には、間欠撮影条件記憶部33は、撮影間隔時間を、かかる撮影間隔時間における撮影時間に対応付けて記憶する。例えば、間欠撮影条件記憶部33は、撮影時間「1時間」に対応付けて撮影間隔時間「5分」を記憶し、撮影時間「3時間」に対応付けて撮影間隔時間「1分」を記憶し、撮影時間「1時間」に対応付けて撮影間隔時間「10分」を記憶する。
The intermittent shooting
また、制御部390は、GUI表示制御部391と、原点決定部392と、高度傾斜算出部193と、駆動装置制御部394と、補正部395と、間欠撮影部398と、画像処理部399とを有する。
The
GUI表示制御部391は、インジェクション実行時位置情報を入力するための画面や、間欠撮影装置300が有する各機能部を動作させるための各種設定情報を入力するための画面や、各種操作を受け付けるための画面や、観察画像を表示させるための画面である情報設定用GUIをモニタ130に表示制御させる処理部である。
The GUI
かかる情報設定用GUIに、観察条件が入力された場合、制御部390は、入力された観察条件を設定記憶部21に記憶させる。なお、実験者は、照明制御装置140を介して照明111の照明強度を調整して明視野観察を行うことで、明視野照明の照明強度を決定するか、単に照明強度の数値を入力する。また、実験者は、シャッタ駆動装置180を介してシャッタ117を開閉して、一時的に蛍光観察を行うことで蛍光励起光の照射時間を決定するか、単に照明時間の数値を入力する。
When an observation condition is input to the information setting GUI, the
また、かかる情報設定用GUIに、インジェクション実行時位置情報が入力された場合、制御部390は、入力されたインジェクション実行時位置情報を位置記憶部22に記憶させる。なお、実験者は、入力部10を介して、駆動装置制御部394に対してステージ114等を移動させて、所望の観察位置に移動した後に所定の決定操作を行うことで、インジェクション実行時位置情報を決定する。
When the injection execution position information is input to the information setting GUI, the
また、情報設定用GUIに、時間経過に対応付けた撮影間隔時間が入力された場合、制御部390は、時間経過に対応付けた撮影間隔時間を間欠撮影条件記憶部33に記憶させる。なお、実験者は、マイクロインジェクション対象の細胞の特性を考慮して、情報設定用GUIに、時間変化に応じた撮影間隔時間を入力する。例えば、図13に示した例のように、細胞の変化量が遷移する場合、実験者は、細胞変化量が小さいと予想される時間帯には、低頻度撮影間隔時間を設定し、細胞変化量が大きいと予想される時間帯には、高頻度撮影間隔時間を設定することになる。
When the shooting interval time associated with the passage of time is input to the information setting GUI, the
原点決定部392は、ステージ114、対物レンズ115の原点を算出する処理部である。駆動装置制御部394は、間欠撮影時に、位置記憶部22に記憶されているインジェクション実行時位置情報を取得して、取得したインジェクション実行時位置情報に従って、ステージ114および対物レンズ115を移動させる処理部である。
The
補正部395は、撮影待機状態時に、位置記憶部22に記憶されている対物レンズ115の位置情報を補正する処理部である。具体的には、補正部395は、まず、シャーレ112上の任意の3個の細胞に対して、オートフォーカスを行う。続いて、補正部395は、オートフォーカスにより得られた3点のXYZ位置に基づいて、シャーレ112の傾斜を算出する。続いて、補正部395は、XYZ位置、および、シャーレ112の傾斜に基づいて、位置記憶部22に記憶されている対物レンズ115の位置情報を、対物レンズ115の焦点面がシャーレ112上の細胞に位置するように補正する。
The
補正部395によって対物レンズ115の位置情報を補正する理由について説明する。間欠撮影中に、光学系の変動、あるいは、シャーレ112の傾斜の変動などにより、観察対象の細胞に対して対物レンズ115の焦点がずれてしまう場合がある。すなわち、間欠撮影前に、高度傾斜算出部193によって算出したシャーレ112の傾斜は、間欠撮影中に変動することがある。シャーレ112の傾斜が変動すると、対物レンズ115の焦点面はシャーレ112上の細胞に位置しなくなる。対物レンズ115の焦点面がずれてしまうと、撮影画像がぼやけてしまい、詳細なデータを得ることができなくなる。実施例3に係る間欠撮影装置300では、間欠撮影中に、補正部395によって対物レンズ115の位置情報を補正することにより、常に、対物レンズ115の焦点面を、シャーレ112上の細胞に位置させることができ、撮影画像がぼやけてしまうことを防止することができる。
The reason why the
間欠撮影部398は、位置記憶部22および間欠撮影条件記憶部33に記憶されている各種情報に基づいて、カメラ120にシャーレ112上の細胞を撮影させる処理部である。具体的には、間欠撮影部398は、間欠撮影処理開始後の経過時間に応じて、撮影間隔時間を、間欠撮影条件記憶部33に記憶されている撮影間隔時間に変更しながら間欠撮影処理を行う。
The intermittent photographing
例えば、上記例のように、間欠撮影条件記憶部33に、撮影時間「1時間」に対応付けて撮影間隔時間「5分」が記憶され、撮影時間「3時間」に対応付けて撮影間隔時間「1分」が記憶され、撮影時間「1時間」に対応付けて撮影間隔時間「10分」が記憶されているものとする。かかる場合、間欠撮影部398は、間欠撮影処理を開始してから1時間が経過するまでは、撮影間隔時間「5分」によって間欠撮影を行い、間欠撮影処理を開始してから4時間が経過するまでは、撮影間隔時間「1分」によって間欠撮影を行い、その後、間欠撮影処理を開始してから5時間が経過するまでは、撮影間隔時間「10分」によって間欠撮影を行う。そして、間欠撮影装置300は、間欠撮影処理を開始してから5時間が経過した後に、間欠撮影処理を終了する。
For example, as in the above example, the intermittent shooting
画像処理部399は、間欠撮影部398によって、不等時間間隔で撮影された画像を、等時間間隔になるように補間画像を生成して、画像記憶部24に記憶させる処理部である。また、画像処理部399は、画像記憶部24に記憶されている撮影画像に基づいて動画データを生成し、生成した動画データをモニタ130に表示制御させる。
The
例えば、上記例のように、間欠撮影部398によって、最初の1時間は撮影間隔時間「5分」によって間欠撮影が行われ、次の3時間は撮影間隔時間「1分」によって間欠撮影が行われ、次の1時間は撮影間隔時間「10分」によって間欠撮影が行われたとする。かかる場合、画像処理部399は、例えば、最初の1時間は撮影間隔時間「5分」によって撮影されるたびに、撮影画像を複製した補間画像を4個生成する。そして、画像処理部399は、1個の撮影画像と4個の補間画像とを画像記憶部24に記憶させる。続いて、画像処理部399は、次の3時間は撮影間隔時間「1分」によって撮影された画像を画像記憶部24に記憶させる。このとき、画像処理部399は、補間画像を生成しない。続いて、画像処理部399は、次の1時間は撮影間隔時間「10分」によって撮影されるたびに、9個の補間画像を生成して、1個の撮影画像と4個の補間画像とを画像記憶部24に記憶させる。
For example, as in the above example, the
このように、補間画像を生成することで、間欠撮影中に撮影間隔時間が変動しても、所定の時間に生成される画像の数は等しくなる。これにより、画像処理部399は、実験者に細胞の経時変化を把握しやすい動画データを生成することができる。
As described above, by generating the interpolated image, even if the shooting interval time fluctuates during intermittent shooting, the number of images generated at a predetermined time becomes equal. As a result, the
次に、実施例3に係る間欠撮影装置300による間欠撮影準備処理の手順について説明する。図16は、実施例3に係る間欠撮影装置300による間欠撮影準備処理手順を示すフローチャートである。
Next, a procedure of intermittent shooting preparation processing by the
同図に示すように、入力部10を介して間欠撮影処理を開始する旨の指示を受け付けると、間欠撮影装置300のGUI表示制御部391は、モニタ130に情報設定用GUIを表示制御させる(ステップS401)。
As shown in the figure, when receiving an instruction to start the intermittent imaging process via the
続いて、情報設定用GUI上に原点決定処理を行う旨の指示が入力された場合(ステップS402肯定)、原点決定部392は、ステージ114、対物レンズ115の所定の位置を原点に定め、決定した原点を設定記憶部21に記憶させる(ステップS403)。
Subsequently, when an instruction to perform the origin determination process is input on the information setting GUI (Yes in step S402), the
続いて、高度傾斜算出部193は、シャーレ112上の任意の3個の細胞に対してオートフォーカスを行い、ステージ高度およびシャーレ傾斜を算出し、算出したステージ高度およびシャーレ傾斜を設定記憶部21に記憶させる(ステップS404)。
Subsequently, the altitude
続いて、GUI表示制御部391は、情報設定用GUI上で、インジェクション実行時位置情報および観察条件の入力を受け付ける(ステップS405)。制御部390は、入力されたインジェクション実行時位置情報および観察条件を、位置記憶部22に記憶させる(ステップS406)。
Subsequently, the GUI
続いて、GUI表示制御部391は、情報設定用GUI上で、他のインジェクション実行時位置情報および観察条件の入力を行うか問い合わせる(ステップS407)。入力部10を介して、他のインジェクション実行時位置情報および観察条件の入力を受け付けた場合(ステップS407肯定)、制御部390は、上記ステップS405およびS406の処理手順を行う。
Subsequently, the GUI
他のインジェクション実行時位置情報および観察条件の入力を受け付けない場合(ステップS407否定)、GUI表示制御部391は、情報設定用GUI上で、撮影間隔時間と、かかる撮影間隔時間における撮影時間との入力を受け付ける(ステップS408)。なお、情報設定用GUI上で撮影間隔時間と撮影時間との組合せを受け付ける例としては、「(a)120秒間隔で10分間、(b)20秒間隔で5分間、(c)120秒間隔で15分間」といった形式などである。続いて、制御部390は、入力された撮影間隔時間および撮影時間を、間欠撮影条件記憶部33に記憶させる(ステップS409)。
When the input of other injection execution position information and observation conditions is not accepted (No at Step S407), the GUI
次に、実施例3に係る間欠撮影装置300による間欠撮影処理の手順について説明する。図17は、実施例3に係る間欠撮影装置300による間欠撮影処理手順を示すフローチャートである。
Next, a procedure of intermittent shooting processing by the
同図に示すように、間欠撮影準備処理の終了後、間欠撮影を行う旨の指示を受け付けると、間欠撮影装置300の間欠撮影部398は、位置記憶部22からインジェクション実行時位置情報および観察条件を取得するとともに、間欠撮影条件記憶部33から撮影間隔時間と撮影時間とを取得する(ステップS501)。
As shown in the figure, when an instruction to perform intermittent shooting is received after completion of the intermittent shooting preparation process, the
続いて、間欠撮影部398は、取得した観察条件に従って、照明111の照明高度の調整などを行う。続いて、間欠撮影部398は、位置記憶部22から取得したインジェクション実行時位置情報のうち、1個目のインジェクション実行時位置情報に従って、駆動装置制御部394に、ステージ114および対物レンズ115を移動させる(ステップS502)。ステージ114および対物レンズ115が移動された後、間欠撮影部398は、カメラ120にシャーレ112上の細胞を撮影させる(ステップS503)。続いて、画像処理部399は、間欠撮影部398によって撮影された画像と、かかる画像から生成した補間画像とを、画像記憶部24に記憶させる(ステップS504)。
Subsequently, the intermittent photographing
続いて、間欠撮影部398は、位置記憶部22から取得したインジェクション実行時位置情報に、2個目のインジェクション実行時位置情報がある場合(ステップS505否定)、間欠撮影部398は、2個目のインジェクション実行時位置情報について、上記ステップS502〜S504に示した撮影処理を行う。このようにして、間欠撮影部398は、位置記憶部22から取得したすべてのインジェクション実行時位置情報について、撮影処理を行う。
Subsequently, the
位置記憶部22から取得したすべてのインジェクション実行時位置情報について、撮影処理が終了した場合(ステップS505肯定)、間欠撮影部398は、間欠撮影処理開始後の経過時間に基づいて、撮影間隔時間を変更するか否かを判定する(ステップS506)。
For all injection execution position information acquired from the
間欠撮影処理開始後の経過時間が、間欠撮影条件記憶部33に記憶されている撮影時間を超えた場合、すなわち、撮影間隔時間を変更する必要がある場合(ステップS506肯定)、間欠撮影部398は、撮影間隔時間を、経過時間に対応付けて間欠撮影条件記憶部33に記憶されている撮影間隔時間に変更する(ステップS507)。続いて、間欠撮影部398は、ステップS507において変更した撮影間隔時間に従って、次の撮影タイミングまで待機する(ステップS508)。かかる撮影待機状態時に、補正部395は、位置補正処理を行い(ステップS509)、その後、間欠撮影部398は、間欠撮影条件記憶部33から対物レンズ115の位置情報を取得する(ステップS510)。なお、補正部395による位置補正処理については後述する。
When the elapsed time after the start of the intermittent shooting process exceeds the shooting time stored in the intermittent shooting
一方、撮影間隔時間を変更する必要がない場合(ステップS506否定)、間欠撮影部398は、間欠撮影処理開始後の経過時間が、間欠撮影条件記憶部33に記憶されている撮影時間の総和を超えたか否かを判定する(ステップS511)。
On the other hand, if it is not necessary to change the shooting interval time (No at Step S506), the
間欠撮影処理開始後の経過時間が、撮影時間の総和を超えていない場合(ステップS511否定)、間欠撮影部398は、次の撮影タイミングまで待機する(ステップS508)。一方、間欠撮影処理開始後の経過時間が、撮影時間の総和を超えた場合(ステップS511肯定)、間欠撮影部398は、間欠撮影処理を終了する。
If the elapsed time after the start of the intermittent shooting process does not exceed the total shooting time (No at step S511), the
次に、図15に示した補正部395による位置補正処理の手順について説明する。図18は、図15に示した補正部395による位置補正処理手順を示すフローチャートである。
Next, a procedure of position correction processing by the
同図に示すように、補正処理を開始する旨の指示を受け付けた場合、間欠撮影装置300の補正部395は、まず、間欠撮影部398によって撮影処理が行われているか否かを判定する(ステップS601)。間欠撮影部398によって撮影処理が行われている場合(ステップS601肯定)、補正部395は、撮影待機状態になるまで待機する(ステップS602)。
As shown in the figure, when an instruction to start correction processing is received, the
一方、間欠撮影部398によって撮影処理が行われていない場合(ステップS601否定)、または、上記ステップS602において待機した結果、撮影待機状態になった場合、補正部395は、駆動装置制御部394に対して、ステージ114、対物レンズ115を任意の位置に移動させる(ステップS603)。
On the other hand, when the image capturing process is not performed by the intermittent image capturing unit 398 (No in step S601), or when the image capturing standby state is set as a result of waiting in step S602, the correcting
ステージ114と対物レンズ115が移動された後、補正部395は、観察視野範囲内の任意の細胞に対して、オートフォーカスを行う(ステップS604)。続いて、補正部395は、オートフォーカス時のステージのX位置およびY位置と、対物レンズ115のZ位置を、例えば、内部バッファ等の記憶部に記憶する(ステップS605)。
After the
続いて、補正部395は、3個の細胞に対してオートフォーカスを行っていない場合(ステップS606否定)、上記ステップS603〜S605の処理手順を繰り返して行う。3個の細胞に対してオートフォーカスを行った場合(ステップS606肯定)、補正部395は、3点のXYZ位置に基づいて、シャーレ112の傾斜を算出する(ステップS607)。
Subsequently, when the autofocus is not performed on the three cells (No at Step S606), the
続いて、補正部395は、XYZ位置、および、シャーレ112の傾斜に基づいて、位置記憶部22に記憶されている対物レンズ115の位置情報を、対物レンズ115の焦点面がシャーレ112上の細胞に位置するように補正する(ステップS608)。
Subsequently, the correcting
続いて、補正部395は、次の撮影待機状態になるまで待機する(ステップS609)。続いて、補正部395は、間欠撮影部398による間欠撮影処理が終了していない場合には(ステップS610否定)、上記ステップS603〜S609の処理手順を行う。一方、間欠撮影部398による間欠撮影処理が終了している場合には(ステップS610肯定)、補正部395は、位置補正処理を終了する。
Subsequently, the
上述してきたように、実施例3に係る間欠撮影装置300では、時間経過に応じて撮影間隔時間を変更することができるので、実験者が、細胞変化量が小さいと予想される時間帯には、撮影間隔時間を低頻度撮影間隔時間に設定し、細胞変化量が大きいと予想される時間帯には、撮影間隔時間を高頻度撮影間隔時間に設定しておけば、細胞変化量の小さい時間帯では、低頻度撮影間隔時間により撮影処理を行い、細胞変化量の大きい時間帯では、高頻度撮影間隔時間により撮影処理を行うことができる。これにより、実施例3に係る間欠撮影装置300では、細胞へのダメージを低減することができるとともに、細胞の急峻な変化を撮影することができる。
As described above, in the
また、上記実施例3に係る間欠撮影装置300では、間欠撮影中に、補正部395が、位置記憶部22に記憶されている対物レンズ115の位置情報を、対物レンズ115の焦点面がシャーレ112上の細胞に位置するように補正するので、間欠撮影中にシャーレ112の傾斜が変動した場合であっても、常に、対物レンズ115の焦点面を、シャーレ112上の細胞に位置させることができる。その結果、間欠撮影部398によって撮影される画像がぼやけてしまうことを防止することができる。
In the
ところで、上記実施例3では、実験者が時間変化に応じた細胞変化量を予測して、間欠撮影条件を設定し、間欠撮影部398がかかる間欠撮影条件に従って、間欠撮影処理を行う例を示したが、間欠撮影装置が細胞変化量を算出して自動的に撮影間隔時間を変更するようにしてもよい。そこで、実施例4では、細胞変化量を算出して自動的に撮影間隔時間を変更する間欠撮影装置について説明する。
By the way, in the said Example 3, an experimenter estimates the cell variation | change_quantity according to a time change, sets an intermittent imaging condition, and shows the example which performs intermittent imaging | photography processing according to the intermittent imaging condition which the intermittent imaging |
まず、実施例4に係る間欠撮影装置(間欠撮影装置400とする)による間欠撮影処理の概要について説明する。図19は、実施例4に係る間欠撮影装置400による間欠撮影処理の概要を説明するための図である。 First, an overview of intermittent shooting processing by the intermittent shooting device according to the fourth embodiment (referred to as the intermittent shooting device 400) will be described. FIG. 19 is a diagram for explaining the outline of the intermittent imaging process performed by the intermittent imaging apparatus 400 according to the fourth embodiment.
実施例4に係る間欠撮影装置400は、間欠撮影中に、間欠撮影により得られた2個の画像に基づいて、細胞変化量(細胞の観察視野範囲内における位置変化量、および、細胞の形状変化量)を算出する。そして、間欠撮影装置400は、図19に示すように、算出した細胞変化量が所定の閾値を超えた場合に、撮影間隔時間を変更する。同図に示した例では、間欠撮影装置400は、細胞変化量が閾値よりも小さい時間帯Aでは、低頻度撮影間隔時間aにより間欠撮影を行っており、細胞変化量が閾値を超えた時間帯Bでは、高頻度撮影間隔時間bに変更しており、細胞変化量が閾値より小さくなった時間帯Cでは、低頻度撮影間隔時間cに変更している。 The intermittent imaging apparatus 400 according to the fourth embodiment performs cell change amounts (position change amounts in the observation visual field range of cells and cell shapes) based on two images obtained by intermittent shooting during intermittent shooting. Change amount). Then, as illustrated in FIG. 19, the intermittent imaging apparatus 400 changes the imaging interval time when the calculated cell change amount exceeds a predetermined threshold. In the example shown in the figure, the intermittent imaging apparatus 400 performs intermittent imaging with the low frequency imaging interval time a in the time zone A in which the cell change amount is smaller than the threshold, and the time when the cell change amount exceeds the threshold. In the band B, the frequency is changed to the high frequency imaging interval time b, and in the time zone C in which the amount of cell change is smaller than the threshold, the frequency is changed to the low frequency imaging interval time c.
このように、実施例4に係る間欠撮影装置400では、細胞変化量を算出して自動的に撮影間隔時間を変更するので、実験者が細胞変化量を予測できない場合であっても、実験者に設定作業等を行わせることなく、細胞へのダメージを低減することができるとともに、細胞の急峻な変化を確実に撮影することができる。 As described above, in the intermittent imaging apparatus 400 according to the fourth embodiment, since the cell change amount is calculated and the imaging interval time is automatically changed, even if the experimenter cannot predict the cell change amount, the experimenter In addition, it is possible to reduce the damage to the cells without performing a setting operation or the like, and it is possible to reliably photograph a sharp change of the cells.
次に、実施例4に係る間欠撮影装置400が有する制御部490の構成について説明する。図20は、実施例4に係る間欠撮影装置400が有する制御部490の構成を示すブロック図である。なお、実施例4に係る間欠撮影装置400の概略構成は、図14に示した概略構成と同様である。
Next, the configuration of the
図20に示すように、制御部490は、入力部10と、記憶部40と、モニタ130と、照明制御装置140と、ステージ駆動装置160と、レンズ駆動装置170と、シャッタ駆動装置180とバス等により接続されている。
As shown in FIG. 20, the
記憶部40は、設定記憶部21と、位置記憶部22と、画像記憶部24と、間欠撮影条件記憶部43とを有する。間欠撮影条件記憶部43は、複数の撮影間隔時間と、閾値と、総撮影時間とを記憶する。複数の撮影間隔時間とは、例えば、「10秒」、「1分」、「5分」、「10分」などの間隔時間が異なる撮影間隔時間を示す。閾値とは、細胞変化量の閾値を示し、撮影間隔時間に対応付けられている。なお、以下の説明では、間欠撮影条件記憶部43に、低頻度撮影間隔時間(例えば、「20分」)、および、高頻度撮影間隔時間(例えば、「20秒」)の2つの撮影間隔時間が記憶されているものとする。
The storage unit 40 includes a setting
制御部490は、図15に示した制御部390が有する間欠撮影部398の代わりに、相関値算出部491と間欠撮影部498とを新たに有する。相関値算出部491は、間欠撮影部498によって撮影された画像と、画像記憶部24に記憶されている画像とに基づいて、細胞変化量を相関値として算出する処理部である。
The
具体的には、相関値算出部491は、間欠撮影部498によって画像(撮影画像Iとする)が撮影された場合に、撮影画像Iより1つ前に撮影された画像(テンプレート画像Tとする)を画像記憶部24から取得する。続いて、相関値算出部491は、撮影画像Iとテンプレート画像Tとの間でテンプレートマッチングを行い、相関値(細胞変化量)を算出する。
Specifically, the correlation
テンプレートマッチングとは、撮影画像Iの画像位置をずらしながらテンプレート画像Tとの相関値が最大となる位置を探索する処理である。ここで、相互相関法を用いるものとして、相関値として相互相関係数を求める例について説明する。撮影画像サイズ「M」×「N」に対して、探索対象画像をI(m,n)、テンプレート画像をT(m,n)とすると、次式により、相互相関係数Cが求められる。 Template matching is a process of searching for a position where the correlation value with the template image T is maximized while shifting the image position of the captured image I. Here, an example in which a cross-correlation coefficient is obtained as a correlation value will be described as using the cross-correlation method. When the search target image is I (m, n) and the template image is T (m, n) for the photographed image size “M” × “N”, the cross-correlation coefficient C is obtained by the following equation.
ただし、上記式(6)中のφ(i,j)は次式で定義される。 However, φ (i, j) in the above equation (6) is defined by the following equation.
上記式(6)〜(8)中の「i」、「j」は、2次元の空間座標の探索座標である。相互相関係数Cは、値が大きいほど画像間の類似度が高いことを示す。両画像が完全に一致する場合には、相互相関係数Cの値は「1」となる。 “I” and “j” in the above formulas (6) to (8) are search coordinates of two-dimensional spatial coordinates. The cross-correlation coefficient C indicates that the larger the value, the higher the similarity between images. When the two images completely match, the value of the cross correlation coefficient C is “1”.
間欠撮影部498は、相関値算出部491によって算出された相互相関係数C、および、位置記憶部22と間欠撮影条件記憶部43とに記憶されている各種情報に基づいて、カメラ120にシャーレ112上の細胞を撮影させる処理部である。
The intermittent photographing
具体的には、間欠撮影部498は、相関値算出部491によって算出された相互相関係数Cが、間欠撮影条件記憶部43に記憶されている閾値以上である場合、撮影間隔時間を高頻度撮影間隔時間に変更して間欠撮影処理を行う。また、間欠撮影部498は、相関値算出部491によって算出された相互相関係数Cが、間欠撮影条件記憶部43に記憶されている閾値よりも小さい場合、撮影間隔時間を低頻度撮影間隔時間に変更して間欠撮影処理を行う。
Specifically, the
次に、実施例4に係る間欠撮影装置400による間欠撮影処理の手順について説明する。図21は、実施例4に係る間欠撮影装置400による間欠撮影処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、図17に示した処理手順と同様の処理手順(ステップS701〜S704)については、説明を省略する。 Next, a procedure of intermittent shooting processing by the intermittent shooting device 400 according to the fourth embodiment will be described. FIG. 21 is a flowchart illustrating the intermittent imaging processing procedure performed by the intermittent imaging apparatus 400 according to the fourth embodiment. Here, the description of the processing procedure (steps S701 to S704) similar to the processing procedure shown in FIG. 17 is omitted.
同図に示すように、位置記憶部22から取得したすべてのインジェクション実行時位置情報について、撮影処理が終了した場合(ステップS705肯定)、相関値算出部491は、間欠撮影部498によって撮影された画像(撮影画像I)より1つ前に撮影されたテンプレート画像Tを、画像記憶部24から取得する。続いて、相関値算出部491は、撮影画像Iとテンプレート画像Tとの間でテンプレートマッチングを行い、相関値(細胞変化量)を算出する(ステップS706)。なお、ここでは、相関値として相互相関係数Cを求めたものとする。
As shown in the figure, when the shooting processing is completed for all the injection execution position information acquired from the position storage unit 22 (Yes in step S705), the correlation
続いて、相関値算出部491によって算出された相互相関係数Cが、間欠撮影条件記憶部43に記憶されている閾値以上である場合(ステップS707肯定)、間欠撮影部498は、撮影間隔時間を高頻度撮影間隔時間に変更する(ステップS708)。一方、相関値算出部491によって算出された相互相関係数Cが、間欠撮影条件記憶部43に記憶されている閾値よりも小さい場合(ステップS707否定)、間欠撮影部498は、撮影間隔時間を低頻度撮影間隔時間に変更する(ステップS709)。
Subsequently, when the cross-correlation coefficient C calculated by the correlation
続いて、間欠撮影部498は、間欠撮影処理開始後の経過時間が、間欠撮影条件記憶部43に記憶されている総撮影時間を超えた場合(ステップS710肯定)、間欠撮影処理を終了する。一方、間欠撮影処理開始後の経過時間が、総撮影時間を超えていない場合(ステップS710否定)、間欠撮影部498は、次の撮影タイミングまで待機する(ステップS711)。かかる撮影待機状態時に、補正部395は、位置補正処理を行い(ステップS712)、その後、間欠撮影部498は、位置記憶部22から対物レンズ115の位置情報を取得する(ステップS713)。
Subsequently, when the elapsed time after the start of the intermittent shooting process exceeds the total shooting time stored in the intermittent shooting condition storage unit 43 (Yes in step S710), the
上述してきたように、実施例4に係る間欠撮影装置400では、細胞変化量を算出して自動的に撮影間隔時間を変更するので、実験者が細胞変化量を予測できない場合であっても、実験者に設定作業等を行わせることなく、細胞へのダメージを低減することができるとともに、細胞の急峻な変化を確実に撮影することができる。 As described above, in the intermittent imaging apparatus 400 according to the fourth embodiment, since the cell change amount is calculated and the imaging interval time is automatically changed, even if the experimenter cannot predict the cell change amount, Without causing the experimenter to perform setting work, damage to the cells can be reduced, and a sharp change of the cells can be reliably imaged.
なお、上記実施例4では、間欠撮影部498によって所定の撮影間隔時間で撮影された画像を用いて、相関値算出部491がテンプレートマッチングを行い、細胞変化量を算出する例を示したが、相関値算出部491は、間欠撮影部498が撮影する撮影間隔時間とは異なる時間間隔で撮影された画像を用いて細胞変化量を算出してもよい。
In the fourth embodiment, the correlation
また、上記実施例4では、相関値算出部491が、相互相関法を用いて、細胞変化量として相互相関係数を算出する例を示したが、相関値算出部491は、他の手法(例えば、残作法)を用いて細胞変化量を算出してもよい。
In the fourth embodiment, the correlation
以下に、他の手法の一例として、残作法を用いる例について説明する。残作法における相関値である残差Rは、撮影画像サイズ「M」×「N」に対して、探索対象画像をI(m,n)、テンプレート画像をT(m,n)とすると、次式で表される。 Hereinafter, an example using the remaining work method will be described as an example of another method. The residual R that is a correlation value in the residual cropping method is as follows when the search target image is I (m, n) and the template image is T (m, n) with respect to the captured image size “M” × “N”. It is expressed by a formula.
ただし、残差Rは、値が小さいほど画像間の類似度が高いことを示す。両画像が完全に一致する場合には、残差Rの値は「0」となる。すなわち、上述してきた閾値の判定は、相互相関係数Cを用いる場合とは反対になる。 However, the residual R indicates that the smaller the value, the higher the similarity between images. When the two images are completely coincident with each other, the value of the residual R is “0”. That is, the threshold value determination described above is opposite to the case where the cross-correlation coefficient C is used.
また、上記実施例4では、間欠撮影条件記憶部43に、低頻度撮影間隔時間と高頻度撮影間隔時間との2つの撮影間隔時間が記憶されている例について説明したが、間欠撮影条件記憶部43には、3つ以上の撮影間隔時間が記憶されてもよい。例えば、間欠撮影条件記憶部43に、閾値「H1」に対応付けて撮影間隔時間「10秒」が記憶され、閾値「H2」に対応付けて撮影間隔時間「1分」が記憶され、閾値「H3」に対応付けて撮影間隔時間「5分」が記憶され、閾値「H4」に対応付けて撮影間隔時間「10分」が記憶されているものとする。かかる場合、間欠撮影部498は、細胞変化量が閾値「H1」未満である場合には、撮影間隔時間「10秒」により間欠撮影を行い、細胞変化量が閾値「H1」以上、かつ、閾値「H2」未満である場合には、撮影間隔時間「1分」により間欠撮影を行う。
In the fourth embodiment, the example in which the two shooting interval times of the low frequency shooting interval time and the high frequency shooting interval time are stored in the intermittent shooting
また、上記実施例4では、細胞の観察視野範囲内における位置変化量および細胞の形状変化量を、細胞変化量とする例を示したが、蛍光励起光を照射した際の細胞の発光量の変化量を、細胞変化量としてもよい。また、位置変化量および細胞の形状変化量と、発光量の変化量との組合せを、細胞変化量としてもよい。 Further, in Example 4 described above, an example in which the amount of change in position and the amount of change in cell shape within the observation field of view of the cell is used as the amount of cell change is shown. However, the amount of light emitted from the cell when irradiated with fluorescence excitation light is shown. The amount of change may be the amount of cell change. A combination of the positional change amount, the cell shape change amount, and the light emission amount change amount may be the cell change amount.
また、上記実施例3および4に示した間欠撮影装置300および400では、撮影対象が細胞である例を用いて説明したが、上記実施例3および4に示した間欠撮影装置300および400は、細胞以外の被験物を間欠撮影する場合においても用いることができる。
In the
また、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散、統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散、統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUおよび当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。 Further, the processing procedures, control procedures, specific names, information including various data and parameters shown in the above-mentioned documents and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified. Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. That is, the specific form of distribution and integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or a part thereof is functionally or physically distributed in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or any part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.
以上の実施例1〜4を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 The following appendices are further disclosed with respect to the embodiments including the above Examples 1 to 4.
(付記1)基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置であって、
前記基底面上の細胞のうち、目的物を注入する対象の細胞であるインジェクション対象に、目的物を注入する処理であるインジェクション処理を実行するインジェクション実行手段と、
前記インジェクション実行手段によって目的物が注入された細胞であるインジェクション済細胞を所定の間隔で撮影する間欠撮影処理を実行する間欠撮影手段と
を備えたことを特徴とするマイクロインジェクション装置。
(Appendix 1) A microinjection device for injecting a target object by inserting a fine needle into a cell on a basal plane,
An injection execution means for executing an injection process that is a process of injecting a target object into an injection target that is a target cell into which the target object is to be injected, among the cells on the basal plane;
A microinjection device comprising: intermittent imaging means for executing intermittent imaging processing for imaging an injected cell, which is a cell into which an object has been injected by the injection execution means, at a predetermined interval.
(付記2)前記基底面上の一部の拡大画像を得るための対物レンズと、
前記基底面を駆動させる基底面駆動部と、
前記対物レンズを駆動させるレンズ駆動部と、
前記基底面駆動部と前記レンズ駆動部とを制御する駆動部制御手段とをさらに備え、
前記インジェクション実行手段は、前記駆動部制御手段によって、前記基底面が、前記対物レンズによって得られる拡大画像の範囲である観察視野範囲内に前記インジェクション対象が位置するように移動され、かつ、前記駆動部制御手段によって、前記対物レンズが、該対物レンズの焦点面上に前記インジェクション対象が位置するように移動された後に、インジェクション処理を実行し、
前記間欠撮影手段は、前記駆動部制御手段によって、前記基底面および前記対物レンズが、前記インジェクション処理が実行された際の基底面の位置および対物レンズの位置に移動された後に、間欠撮影処理を実行することを特徴とする付記1に記載のマイクロインジェクション装置。
(Appendix 2) an objective lens for obtaining a partial enlarged image on the basal plane;
A basal plane drive unit for driving the basal plane;
A lens driving unit for driving the objective lens;
Drive unit control means for controlling the basal plane drive unit and the lens drive unit;
The injection execution unit is moved by the drive unit control unit so that the base surface is positioned within an observation field range that is a range of an enlarged image obtained by the objective lens, and the drive After the objective lens is moved so that the injection target is located on the focal plane of the objective lens by the unit control means, the injection processing is executed,
The intermittent photographing means performs the intermittent photographing process after the driving unit control means moves the basal plane and the objective lens to the position of the basal plane and the position of the objective lens when the injection process is executed. The microinjection device according to appendix 1, wherein the microinjection device is executed.
(付記3)前記インジェクション実行手段は、前記間欠撮影手段によって前記インジェクション済細胞が撮影されてから、該インジェクション済細胞が次に撮影されるまでの間である撮影待機状態時に、前記インジェクション済細胞以外の他のインジェクション対象にインジェクション処理を実行することを特徴とする付記1または2に記載のマイクロインジェクション装置。 (Additional remark 3) The said injection execution means is other than the said injection-completed cell at the time of the imaging | photography standby state after it is until the said injection-completed cell is image | photographed after the said injection-completed cell is image | photographed by the said intermittent imaging means. 3. The microinjection apparatus according to appendix 1 or 2, wherein an injection process is performed on another injection target.
(付記4)前記インジェクション処理が実行された際の基底面の位置と対物レンズの位置との組合せを記憶する位置記憶手段をさらに備え、
前記間欠撮影手段は、前記駆動部制御手段によって、前記基底面および前記対物レンズが、前記位置記憶手段に記憶されている基底面の位置および対物レンズの位置に移動された後に、間欠撮影処理を実行することを特徴とする付記2または3に記載のマイクロインジェクション装置。
(Additional remark 4) It further has a position storage means which memorizes the combination of the position of the base and the position of the objective lens when the injection process is executed,
The intermittent photographing means performs an intermittent photographing process after the driving unit control means moves the basal plane and the objective lens to the position of the basal plane and the position of the objective lens stored in the position storage means. The microinjection device according to appendix 2 or 3, wherein the microinjection device is executed.
(付記5)前記インジェクション対象が含まれる観察視野範囲と、前記インジェクション済細胞が含まれる観察視野範囲との距離が、所定の値以上であるか否かを判定する細胞間隔判定手段と、
前記細胞間隔判定手段によって、前記観察視野範囲間の距離が、所定の値よりも小さいと判定された場合に、警告表示を行う警告手段とをさらに備えたことを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載のマイクロインジェクション装置。
(Additional remark 5) The cell space | interval determination means which determines whether the distance of the observation visual field range in which the said injection object is included, and the observation visual field range in which the said injected cell is contained is more than predetermined value,
Additional notes 1 to 4, further comprising warning means for displaying a warning when the distance between the observation visual field ranges is determined to be smaller than a predetermined value by the cell interval determination means. The microinjection apparatus as described in any one.
(付記6)前記インジェクション済細胞に蛍光励起光を照射する蛍光励起光照射手段をさらに備え、
前記細胞間隔判定手段は、前記インジェクション対象が含まれる観察視野範囲と、前記インジェクション済細胞が含まれる観察視野範囲との距離が、観察視野範囲の対角線の距離に2を除算した値に、前記蛍光励起光照射手段によって蛍光励起光が照射される範囲である励起光照射範囲の半径を加算した値である重複照射距離以上であるか否かを判定することを特徴とする付記5に記載のマイクロインジェクション装置。
(Additional remark 6) The fluorescence excitation light irradiation means to irradiate the said fluorescence injection light to the said injected cell is further provided,
The cell interval determination means is configured such that the distance between the observation visual field range including the injection target and the observation visual field range including the injected cells is a value obtained by dividing the diagonal distance of the observation visual field range by two. The micro as set forth in appendix 5, wherein it is determined whether or not the overlapping irradiation distance is a value obtained by adding the radii of the excitation light irradiation range, which is a range irradiated with the fluorescence excitation light by the excitation light irradiation means. Injection device.
(付記7)前記インジェクション済細胞が含まれる観察視野範囲の中心点を原点とし、前記重複照射距離を半径とする円である重複照射範囲を算出する重複照射範囲算出手段をさらに備え、
前記駆動部制御手段は、観察視野範囲が前記重複照射範囲算出手段によって算出された重複照射範囲以外になるように、前記基底面および前記対物レンズを移動させることを特徴とする付記6に記載のマイクロインジェクション装置。
(Additional remark 7) The overlap irradiation range calculation means which calculates the overlap irradiation range which is a circle which makes the origin the center point of the observation visual field range in which the injected cell is contained, and makes the overlap irradiation distance a radius,
The drive unit control means moves the basal plane and the objective lens so that the observation visual field range is outside the overlap irradiation range calculated by the overlap irradiation range calculation means. Microinjection device.
(付記8)基底面上の細胞に微細な針を突き刺して目的物を注入するマイクロインジェクション装置によるマイクロインジェクション方法であって、
マイクロインジェクション装置が、
前記基底面上の細胞のうち、目的物を注入する対象の細胞であるインジェクション対象に、目的物を注入する処理であるインジェクション処理を実行するインジェクション実行工程と、
前記インジェクション実行工程によって目的物が注入された細胞であるインジェクション済細胞を所定の間隔で撮影する間欠撮影処理を実行する間欠撮影工程と
を含んだことを特徴とするマイクロインジェクション方法。
(Supplementary note 8) A microinjection method using a microinjection device for injecting a target object by inserting a fine needle into a cell on a basal plane,
Microinjection device
An injection execution step of performing an injection process that is a process of injecting a target object into an injection target that is a target cell into which the target object is injected, among the cells on the basal plane;
A microinjection method, comprising: an intermittent imaging step of performing an intermittent imaging process of imaging an injected cell, which is a cell into which an object has been injected by the injection execution step, at a predetermined interval.
(付記9)基底面上の一部の拡大画像を得るための対物レンズを介して前記基底面上の被験物を所定の間隔で撮影する間欠撮影装置であって、
前記被験物を撮影する間隔である撮影間隔時間を複数記憶する間欠撮影条件記憶手段と、
撮影間隔時間を、前記間欠撮影条件記憶手段に記憶されている撮影間隔時間のいずれかに変更しながら前記被験物を撮影する間欠撮影手段と
を備えたことを特徴とする間欠撮影装置。
(Supplementary note 9) An intermittent imaging apparatus that images a test object on the base surface at a predetermined interval via an objective lens for obtaining a partial enlarged image on the base surface,
Intermittent imaging condition storage means for storing a plurality of imaging interval times that are intervals for imaging the test object;
An intermittent photographing apparatus comprising: intermittent photographing means for photographing the subject while changing the photographing interval time to any of the photographing interval times stored in the intermittent photographing condition storage means.
(付記10)前記間欠撮影条件記憶手段は、時間経過に対応付けて撮影間隔時間を記憶し、
前記間欠撮影手段は、時間経過に応じて、前記間欠撮影条件記憶手段に記憶されている撮影間隔時間によって前記被験物を撮影することを特徴とする付記9に記載の間欠撮影装置。
(Supplementary Note 10) The intermittent shooting condition storage unit stores a shooting interval time in association with the passage of time,
The intermittent imaging apparatus according to appendix 9, wherein the intermittent imaging unit images the test object at an imaging interval time stored in the intermittent imaging condition storage unit as time elapses.
(付記11)前記間欠撮影手段によって撮影された二つの画像を比較して、該二つの画像の類似度を表す相関値を算出する相関値算出手段をさらに備え、
前記間欠撮影手段は、前記相関値算出手段によって算出された相関値が、所定の閾値以上である場合に、前記間欠撮影条件記憶手段に記憶されている撮影間隔時間のうち、撮影間隔時間が短い高頻度撮影間隔時間によって間欠撮影を行い、前記相関値算出手段によって算出された相関値が、所定の閾値未満である場合に、前記高頻度撮影間隔時間よりも撮影間隔時間が長い低頻度撮影間隔時間によって間欠撮影を行うことを特徴とする付記9に記載の間欠撮影装置。
(Additional remark 11) The correlation value calculation means which compares the two images image | photographed by the said intermittent imaging means, and calculates the correlation value showing the similarity degree of these two images is further provided,
The intermittent photographing means has a short photographing interval time out of photographing interval times stored in the intermittent photographing condition storage means when the correlation value calculated by the correlation value calculating means is equal to or greater than a predetermined threshold. A low-frequency shooting interval in which intermittent shooting is performed with a high-frequency shooting interval time, and the correlation value calculated by the correlation value calculation unit is less than a predetermined threshold, the shooting interval time is longer than the high-frequency shooting interval time. The intermittent photographing apparatus according to appendix 9, wherein intermittent photographing is performed according to time.
(付記12)前記基底面を駆動させる基底面駆動部と、
前記対物レンズを駆動させるレンズ駆動部と
前記基底面駆動部と前記レンズ駆動部とを制御する駆動部制御手段と、
前記対物レンズによって得られる拡大画像の範囲である観察視野範囲内に前記被験物が位置する場合における前記基底面の位置と、前記対物レンズの焦点面上に前記被験物が位置する場合における前記対物レンズの位置との組合せを記憶する位置記憶手段と、
前記基底面上の三個以上の被験物に対してオートフォーカスを行うことで得られる前記基底面の傾斜に基づいて、前記対物レンズの焦点面上に前記被験物が位置するように、前記位置記憶手段に記憶されている対物レンズの位置を補正する補正手段とをさらに備え、
前記駆動部制御手段は、前記位置記憶手段に記憶されている基底面の位置および対物レンズの位置に、前記基底面および前記対物レンズを移動させ、
前記間欠撮影手段は、前記駆動部制御手段によって前記基底面および前記対物レンズが移動された後に、間欠撮影を行うことを特徴とする付記9〜11のいずれか一つに記載の間欠撮影装置。
(Additional remark 12) The base surface drive part which drives the base surface,
A lens driving unit for driving the objective lens, a driving unit control means for controlling the basal plane driving unit and the lens driving unit;
The position of the basal plane when the test object is located within an observation field range that is a range of an enlarged image obtained by the objective lens, and the objective when the test object is located on the focal plane of the objective lens Position storage means for storing a combination with the position of the lens;
Based on the inclination of the basal plane obtained by performing autofocus on three or more test objects on the basal plane, the position of the test object is positioned on the focal plane of the objective lens. Correction means for correcting the position of the objective lens stored in the storage means,
The drive unit control means moves the base surface and the objective lens to the position of the base surface and the position of the objective lens stored in the position storage means,
The intermittent imaging apparatus according to any one of appendices 9 to 11, wherein the intermittent imaging unit performs intermittent imaging after the base surface and the objective lens are moved by the drive unit control unit.
(付記13)前記補正手段は、前記間欠撮影手段によって前記被験物が撮影されてから、該被験物が次に撮影されるまでの間である撮影待機状態時に、前記位置記憶手段に記憶されている対物レンズの位置を補正することを特徴とする付記12に記載の間欠撮影装置。 (Additional remark 13) The said correction means is memorize | stored in the said position memory | storage means at the time of the imaging | photography waiting state which is after the said test subject is image | photographed by the said intermittent imaging | photography means until this test subject is image | photographed next. The intermittent photographing apparatus according to appendix 12, wherein the position of the objective lens is corrected.
(付記14)前記間欠撮影手段によって不等時間間隔で撮影された画像を、等時間間隔になるように補間画像を生成して、生成した画像に基づいて動画データを生成する画像処理手段をさらに備えることを特徴とする付記9〜13のいずれか一つに記載の間欠撮影装置。 (Additional remark 14) The image processing means which produces | generates an interpolation image so that it may become an equal time interval from the image image | photographed by the said intermittent imaging means at equal time intervals, and produces | generates moving image data based on the produced | generated image further The intermittent photographing apparatus according to any one of supplementary notes 9 to 13, wherein the intermittent photographing apparatus is provided.
(付記15)基底面上の一部の拡大画像を得るための対物レンズを介して前記基底面上の被験物を所定の間隔で撮影する間欠撮影装置による間欠撮影方法であって、
前記間欠撮影装置が、
前記被験物を撮影する間隔である撮影間隔時間を複数記憶する間欠撮影条件記憶手段から、撮影間隔時間を取得する取得工程と、
撮影間隔時間を、前記取得工程によって取得された撮影間隔時間のいずれかに変更しながら前記被験物を撮影する間欠撮影工程と
を含んだことを特徴とする間欠撮影方法。
(Supplementary Note 15) An intermittent imaging method using an intermittent imaging apparatus that images a test object on the basal plane at a predetermined interval via an objective lens for obtaining a partial enlarged image on the basal plane,
The intermittent photographing device is
An acquisition step of acquiring an imaging interval time from intermittent imaging condition storage means for storing a plurality of imaging interval times that are intervals of imaging the test object;
An intermittent imaging method, comprising: an intermittent imaging step of imaging the subject while changing an imaging interval time to any of the imaging interval times acquired by the acquisition step.
10 入力部
20、30、40 記憶部
21 設定記憶部
22 位置記憶部
23、33、43 間欠撮影条件記憶部
24 画像記憶部
100、200 マイクロインジェクション装置
110、310 顕微鏡部
111 照明
112 シャーレ
113 針
114 ステージ
115 対物レンズ
116 励起光源
117 シャッタ
118 反射鏡
119 結像レンズ
120 カメラ
130 モニタ
140 照明制御装置
150 針駆動装置
160 ステージ駆動装置
170 レンズ駆動装置
180 シャッタ駆動装置
190、290、390、490 制御部
191、391 GUI表示制御部
192、392 原点決定部
193 高度傾斜算出部
194、294、394 駆動装置制御部
195 細胞間隔判定部
196 警告部
197 インジェクション実行部
198、398、498 間欠撮影部
291 重複照射範囲算出部
300、400 間欠撮影装置
395 補正部
399 画像処理部
491 相関値算出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基底面上の一部の拡大画像を得るための対物レンズと、
前記基底面を駆動させる基底面駆動部と、
前記対物レンズを駆動させるレンズ駆動部と、
前記基底面駆動部と前記レンズ駆動部とを制御する駆動部制御手段と、
前記駆動部制御手段によって、前記基底面が、前記対物レンズによって得られる拡大画像の範囲である観察視野範囲内に前記基底面上の細胞のうち目的物を注入する対象の細胞であるインジェクション対象が位置するように移動され、かつ、前記駆動部制御手段によって、前記対物レンズが、該対物レンズの焦点面上に前記インジェクション対象が位置するように移動された後に、前記インジェクション対象に、目的物を注入する処理であるインジェクション処理を実行するインジェクション実行手段と、
前記インジェクション実行手段によって目的物が注入された細胞であるインジェクション済細胞に蛍光励起光を照射する蛍光励起光照射手段と、
前記インジェクション対象が含まれる観察視野範囲と、前記インジェクション済細胞が含まれる観察視野範囲との距離が、観察視野範囲の対角線の距離に2を除算した値に、前記蛍光励起光照射手段によって蛍光励起光が照射される範囲である励起光照射範囲の半径を加算した値である重複照射距離以上であるか否かを判定する細胞間隔判定手段と、
前記細胞間隔判定手段によって、前記観察視野範囲間の距離が、前記重複照射距離よりも小さいと判定された場合に、警告表示を行う警告手段と、
前記駆動部制御手段によって、前記基底面および前記対物レンズが、前記インジェクション処理が実行された際の基底面の位置および対物レンズの位置に移動された後に、前記インジェクション済細胞を所定の間隔で撮影する間欠撮影処理を実行する間欠撮影手段と を備えたことを特徴とするマイクロインジェクション装置。 A microinjection device for injecting a target object by inserting a fine needle into a cell on the basal plane,
An objective lens for obtaining a partial enlarged image on the basal plane;
A basal plane drive unit for driving the basal plane;
A lens driving unit for driving the objective lens;
Drive unit control means for controlling the basal plane drive unit and the lens drive unit;
An injection target that is a target cell for injecting a target object among cells on the base surface within the observation visual field range that is a range of an enlarged image obtained by the objective lens by the drive unit control means. After the objective lens is moved by the drive unit control means so that the injection target is positioned on the focal plane of the objective lens, an object is placed on the injection target. An injection execution means for executing an injection process which is a process to be injected;
Fluorescence excitation light irradiating means for irradiating fluorescence-excited light to injected cells, which are cells into which the target object has been injected by the injection execution means,
Fluorescence excitation by the fluorescence excitation light irradiation means is performed by dividing the distance between the observation visual field range including the injection target and the observation visual field range including the injected cells by the diagonal distance of the observation visual field range by two. A cell interval determination means for determining whether or not the overlapping irradiation distance is a value obtained by adding the radii of the excitation light irradiation range which is a range irradiated with light;
Warning means for displaying a warning when the distance between the observation visual field ranges is determined to be smaller than the overlapping irradiation distance by the cell interval determination means;
After the basal plane and the objective lens are moved to the position of the basal plane and the position of the objective lens when the injection process is performed by the driving unit control unit, the injected cells are photographed at a predetermined interval. A microinjection apparatus comprising: intermittent shooting means for performing intermittent shooting processing.
前記駆動部制御手段は、観察視野範囲が前記重複照射範囲算出手段によって算出された重複照射範囲以外になるように、前記基底面および前記対物レンズを移動させることを特徴とする請求項1に記載のマイクロインジェクション装置。 A double irradiation range calculation means for calculating a double irradiation range, which is a circle having the origin as the center point of the observation visual field range including the injected cells and a radius of the overlapping irradiation distance,
The said drive part control means moves the said base surface and the said objective lens so that an observation visual field range may become other than the overlap irradiation range calculated by the said overlap irradiation range calculation means, The said base lens and the said objective lens are moved. Microinjection device.
前記基底面を駆動させる基底面駆動部と前記基底面上の一部の拡大画像を得るための対物レンズを駆動させるレンズ駆動部とを制御する駆動部制御工程と、
前記駆動部制御工程によって、前記基底面が、前記対物レンズによって得られる拡大画像の範囲である観察視野範囲内に前記基底面上の細胞のうち目的物を注入する対象の細胞であるインジェクション対象が位置するように移動され、かつ、前記駆動部制御工程によって、前記対物レンズが、該対物レンズの焦点面上に前記インジェクション対象が位置するように移動された後に、前記インジェクション対象に、目的物を注入する処理であるインジェクション処理を実行するインジェクション実行工程と、
前記インジェクション実行工程によって目的物が注入された細胞であるインジェクション済細胞に蛍光励起光を照射する蛍光励起光照射工程と、
前記インジェクション対象が含まれる観察視野範囲と、前記インジェクション済細胞が含まれる観察視野範囲との距離が、観察視野範囲の対角線の距離に2を除算した値に、前記蛍光励起光照射工程によって蛍光励起光が照射される範囲である励起光照射範囲の半径を加算した値である重複照射距離以上であるか否かを判定する細胞間隔判定工程と、
前記細胞間隔判定工程によって、前記観察視野範囲間の距離が、前記重複照射距離よりも小さいと判定された場合に、警告表示を行う警告工程と、
前記駆動部制御工程によって、前記基底面および前記対物レンズが、前記インジェクション処理が実行された際の基底面の位置および対物レンズの位置に移動された後に、前記インジェクション済細胞を所定の間隔で撮影する間欠撮影処理を実行する間欠撮影工程と を含むことを特徴とするマイクロインジェクション方法。 It is the microinjection method by the microinjection apparatus in any one of Claims 1-3 ,
A drive unit control step for controlling a base surface drive unit for driving the base surface and a lens drive unit for driving an objective lens for obtaining a partial enlarged image on the base surface;
By the drive unit control step, the basal plane is an injection target that is a target cell for injecting a target object among cells on the basal plane within an observation field range that is a range of an enlarged image obtained by the objective lens. After the objective lens is moved so that the injection target is positioned on the focal plane of the objective lens by the driving unit control step, the target object is placed on the injection target. An injection execution process for executing an injection process that is an injection process;
A fluorescence excitation light irradiation step of irradiating fluorescence injection light to injected cells, which are cells into which the target object has been injected by the injection execution step;
Fluorescence excitation by the fluorescence excitation light irradiation step is performed by dividing the distance between the observation visual field range including the injection target and the observation visual field range including the injected cells by a value obtained by dividing 2 by the diagonal distance of the observation visual field range. A cell interval determination step of determining whether or not the overlapping irradiation distance is a value obtained by adding the radii of the excitation light irradiation range, which is a range irradiated with light,
A warning step of displaying a warning when the distance between the observation visual field ranges is determined to be smaller than the overlapping irradiation distance by the cell interval determination step;
After the basal plane and the objective lens are moved to the position of the basal plane and the position of the objective lens when the injection process is performed by the driving unit control step, the injected cells are photographed at a predetermined interval. microinjection wherein the including that the intermittent photographing step of performing the intermittent photographing processing for.
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