JP5338439B2 - Microinjection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロインジェクション装置に関する。例えば、露光時間を調整することで、キャピラリ針と導入物質の組み合わせに起因する吐出較正の較正許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大するマイクロインジェクション装置に関する。 The present invention relates to a microinjection apparatus. For example, the present invention relates to a microinjection apparatus that expands a calibration allowable range of discharge calibration caused by a combination of a capillary needle and an introduced substance to an extent that causes no practical problem by adjusting an exposure time.
近年、遺伝子や蛋白質等の生体分子や化合物(以下、単に導入物質とする)を細胞内に注入する際、マイクロインジェクション装置が使用されている。マイクロインジェクション装置には、導入物質と導入される細胞の組合せが自由という長所がある。 In recent years, microinjection devices have been used when biomolecules such as genes and proteins and compounds (hereinafter simply referred to as introduction substances) are injected into cells. The microinjection device has the advantage that the combination of the introduced substance and the introduced cell is free.
このマイクロインジェクション装置の長所に鑑みて、例えば、遺伝子を導入物質とする
人工多能性幹細胞(IPS細胞)の作成や、蛋白質を導入物質とする機能解析や、化合物を導入物質とする薬物開発などへの応用が期待されている。
In view of the advantages of this microinjection device, for example, creation of artificial pluripotent stem cells (IPS cells) using genes as introduction substances, functional analysis using proteins as introduction substances, drug development using compounds as introduction substances, etc. Application to is expected.
マイクロインジェクション装置は、微細な中空のガラス針(以下、キャピラリ針とする)を有し、このキャピラリ針の中に導入物質を充填した後、細胞に突き刺し、細胞内に導入物質を吐出することにより細胞内に注入する。 The microinjection device has a fine hollow glass needle (hereinafter referred to as a capillary needle), and after the introduction substance is filled into the capillary needle, the cell is pierced and discharged into the cell. Inject into cells.
そして、マイクロインジェクション装置には、上述した使用目的から導入物質を定量的に吐出することが求められ、この要望に関し、以下に示すような技術が知られている。 The microinjection apparatus is required to quantitatively discharge the introduced substance from the above-mentioned purpose of use, and the following techniques are known for this demand.
まず、マイクロインジェクション装置が細胞内に吐出する量をサブピコリットル単位で定量制御する技術として、導入物質が充填されたキャピラリ針に、調整した空気圧を印加し、所定量の導入物質を細胞内に吐出するという技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 First, as a technique for quantitatively controlling the amount of microinjection dispensed into cells in subpicoliter units, a regulated air pressure is applied to a capillary needle filled with the introduced substance, and a predetermined amount of introduced substance is discharged into the cell. The technique of doing is known (for example, refer patent document 1).
また、導入物質を細胞内に吐出させるための圧力と、キャピラリ針への導入物質の逆流を防止する圧力を用いて、所定量の導入物質を細胞内に吐出する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, a method is known in which a predetermined amount of an introduced substance is discharged into a cell using a pressure for discharging the introduced substance into the cell and a pressure for preventing the introduced substance from flowing back into the capillary needle (for example, , See Patent Document 2).
さらに、蛍光試薬を導入物質に混合して、蛍光試薬が示す輝度値のデータに基づいて、導入物質を吐出する体積を調整し、調整した体積を吐出することで定量的な吐出を実現するという技術が知られている(特許文献3参照)。この技術に関して、以下詳細に説明する。 Furthermore, the fluorescent reagent is mixed with the introduction substance, the volume for discharging the introduction substance is adjusted based on the luminance value data indicated by the fluorescence reagent, and quantitative discharge is realized by discharging the adjusted volume. A technique is known (see Patent Document 3). This technique will be described in detail below.
この場合、導入物質が吐出される体積Vは、キャピラリ針先端部内径をD、導入物質の粘度をμ、キャピラリ針に印加される吐出圧力をPi、吐出圧力の持続時間をTiとして、以下に示す式(1)で表される。
式(1)より、体積Vは、使用するキャピラリ針先端部内径と導入物質の粘度をパラメータとして、吐出圧力と吐出時間の積(以下、吐出パラメータとする)に比例することになり、比例定数をηとすると、式(2)と表される。なお、ηを吐出係数とする。
したがって、吐出係数ηが分かれば、各吐出パラメータに対応する体積Vを求めることができ、導入物質を定量的に吐出することが可能となる。以下、蛍光試薬を用い、上述した式(2)のηを決定する過程、すなわち、「吐出較正」について説明する。 Therefore, if the discharge coefficient η is known, the volume V corresponding to each discharge parameter can be obtained, and the introduced substance can be discharged quantitatively. Hereinafter, a process of determining η in the above-described formula (2) using a fluorescent reagent, that is, “discharge calibration” will be described.
吐出較正の事前ステップとして、蛍光試薬の体積Vと、蛍光試薬が示す蛍光強度Iの関係を以下の図19に示すマイクロインジェクション装置50を使用して求める。ただし、吐出較正の事前ステップでは、シャーレには培地の代わりに表面張力の小さなパラフィンオイルまたはシリコンオイルを満たして使用する。このマイクロインジェクション装置50について説明した後、体積Vと蛍光強度Iの関係について説明する。
As a preliminary step of discharge calibration, a relationship between the volume V of the fluorescent reagent and the fluorescence intensity I indicated by the fluorescent reagent is determined using a
なお、体積Vの単位は「pl:ピコリットル」で表され、蛍光画像全画素の輝度値の総和として定義される蛍光強度Iの単位は画素輝度値として以下説明する。 The unit of the volume V is expressed by “pl: picoliter”, and the unit of the fluorescence intensity I defined as the sum of the luminance values of all the pixels of the fluorescence image will be described below as the pixel luminance value.
図19は、従来のマイクロインジェクション装置を用いて行う吐出較正の事前ステップを説明するための図である。図19に示したマイクロインジェクション装置50は、キャピラリ針50aから蛍光試薬をパラフィンオイル中に吐出する。パラフィンオイル中に吐出された蛍光試薬は、表面張力の関係から球形の蛍光液滴50bを形成する。
FIG. 19 is a diagram for explaining a preliminary step of discharge calibration performed using a conventional microinjection apparatus. The
次に、蛍光フィルタ50fにより、蛍光試薬から発せられる波長以外の波長の光を除去し、高感度CCDカメラ50gにより、蛍光液滴50bの蛍光画像を取得し、液滴の直径を計測することで蛍光液滴50bの体積Vを求める。
Next, light having a wavelength other than the wavelength emitted from the fluorescent reagent is removed by the fluorescent filter 50f, a fluorescent image of the
そして、上述の蛍光画像から蛍光強度Iを求め、蛍光試薬の体積Vとの相関関係が、以下の図20に示すグラフ5から求まる。図20は、蛍光強度と体積との関係を示す図である。
And the fluorescence intensity I is calculated | required from the above-mentioned fluorescence image, and correlation with the volume V of a fluorescence reagent is calculated | required from the
図20に示したX軸を蛍光強度I、Y軸を体積Vとするグラフ5より、蛍光強度Iと体積Vの式(3)における比例定数α(試薬定数とする)が求まり、吐出較正のための事前ステップが完了する。なお、本ステップは、蛍光試薬毎に1回実施すればよい。
次に、細胞に所望の物質を導入するインジェクション作業の直前に、使用するキャピラリ針と導入物質の組合せで実施する吐出較正について説明する。図21は、キャピラリ針と導入物質の組合せ毎に実施する吐出較正を説明するための図である。 Next, the discharge calibration performed with the combination of the capillary needle to be used and the introduced substance immediately before the injection work for introducing the desired substance into the cell will be described. FIG. 21 is a diagram for explaining the discharge calibration performed for each combination of the capillary needle and the introduced substance.
図21に示すように、キャピラリ針50aから、吐出パラメータの値を変えて、蛍光試薬50hの吐出を複数回行う。
As shown in FIG. 21, the
このように、吐出較正を行う際に、導入物質を複数回吐出することを「テスト吐出」とする。このテスト吐出時には、蛍光試薬50hに関する蛍光試薬データを入力する。
Thus, when performing discharge calibration, discharging the introduced substance a plurality of times is referred to as “test discharge”. At the time of this test discharge, fluorescent reagent data relating to the
蛍光試薬データは、事前ステップで求められている試薬定数α、試薬定数を求めたときの蛍光試薬の濃度ρ0、高感度CCDカメラ50gの露光時間Te0などである。なお、ρ0を基準濃度、Te0を基準露光時間とする。
The fluorescent reagent data includes the reagent constant α obtained in the previous step, the concentration ρ0 of the fluorescent reagent when the reagent constant is obtained, the exposure time Te0 of the high
続いて、図21にて吐出した蛍光試薬50hが示す蛍光強度の測定について説明する。この蛍光強度は吐出ごとに取得される蛍光画像に基づいて測定される。具体的に図を用いて以下説明する。
Next, measurement of the fluorescence intensity indicated by the
図22は、蛍光強度の取得について説明するための図である。図22に示した背景画像20は、キャピラリ針50aから蛍光試薬50hが吐出される前の画像を示し、キャピラリ針50aから蛍光試薬50hが吐出されると蛍光画像21が取得される。
FIG. 22 is a diagram for explaining acquisition of fluorescence intensity. The
そして、背景画像20と蛍光画像21から差分画像22を取得し、取得した差分画像22における画素輝度Jxyの総和から蛍光強度Iを求める。この蛍光強度Iを算出する式を以下の式(4)に定める。
そして、式(4)から求めた蛍光強度Iを使用して、吐出パラメータと蛍光強度の関係を求める。図23は、吐出パラメータと蛍光強度の関係を説明するための図である。図23のグラフのX軸は吐出パラメータPi・Ti、Y軸は蛍光強度Iである。 Then, the relationship between the discharge parameter and the fluorescence intensity is obtained using the fluorescence intensity I obtained from the equation (4). FIG. 23 is a diagram for explaining the relationship between ejection parameters and fluorescence intensity. In the graph of FIG. 23, the X axis is the discharge parameter Pi · Ti, and the Y axis is the fluorescence intensity I.
図23に示されたグラフ11より、蛍光強度Iと吐出パラメータPi・Tiの関係は、式(5)で表され、比例定数γが求まる。
そして、式(3)と式(5)を組合せることで、上述した式(2)の吐出係数η=αγが導かれ、吐出パラメータに対する体積Vが算出される。この吐出パラメータと体積Vの関係について説明する。図24は吐出較正結果を示す図である。 Then, by combining Expression (3) and Expression (5), the discharge coefficient η = αγ of Expression (2) described above is derived, and the volume V with respect to the discharge parameter is calculated. The relationship between the discharge parameter and the volume V will be described. FIG. 24 is a diagram showing the discharge calibration result.
図24に示す吐出パラメータPi・TiをX軸、体積VをY軸にしたグラフ12より、任意の吐出パラメータごとに体積Vが算出され、較正された吐出が可能となる。その結果、キャピラリ針50aから吐出される体積Vを任意に設定することができる。
From the
なお、基準濃度ρ0と基準露光時間Te0と式(2)の関係であるが、任意の濃度ρ、任意の露光時間Teの場合には、ρ0/ρと、Te0/Teが示す各値に体積Vが比例することが一般的であるので、これらを右辺に乗じて計算すればよい。 The relationship between the reference density ρ0 and the reference exposure time Te0 and the formula (2) is shown. In the case of an arbitrary density ρ and an arbitrary exposure time Te, ρ0 / ρ and the volume indicated by each value indicated by Te0 / Te. Since V is generally proportional, these may be calculated by multiplying the right side.
続いて、これまで説明してきた吐出較正の流れについて説明する。図25は、従来の吐出較正を示すフローチャートである。まず、実際に使用する蛍光試薬の濃度ρをマイクロインジェクション装置50に入力する(ステップS50)。 Next, the flow of discharge calibration that has been described so far will be described. FIG. 25 is a flowchart showing conventional discharge calibration. First, the concentration ρ of the fluorescent reagent that is actually used is input to the microinjection apparatus 50 (step S50).
次に、あらかじめ求められ記憶されている蛍光試薬データをマイクロインジェクション装置50が読込みを行う(ステップS51)。そして、露光時間を所定のTeに設定する(ステップS52)。
Next, the
そして、吐出較正用の蛍光画像を取得し(ステップS53)、取得した蛍光画像から各吐出パラメータに対応する体積Vを求める(ステップS54)。そして、図24に示したグラフ12を一例とする吐出較正の結果を取得する(ステップS55)。
Then, a fluorescent image for discharge calibration is acquired (step S53), and a volume V corresponding to each discharge parameter is obtained from the acquired fluorescent image (step S54). And the result of the discharge calibration which makes the
次に、上述したステップS53にて取得する蛍光画像と、取得した蛍光画像に含まれる輝度プロファイルについて説明する。図26は、蛍光画像と輝度プロファイルを説明するための図である。 Next, the fluorescence image acquired in step S53 described above and the luminance profile included in the acquired fluorescence image will be described. FIG. 26 is a diagram for explaining the fluorescence image and the luminance profile.
図26に示した蛍光画像23は、キャピラリ針50aと導入物質の組合せにより吐出体積Vが異なる場合に得られる蛍光画像の一例を示し、所定の露光時間Teで、撮影されたものとする。そして、蛍光画像23から取得される輝度プロファイルが図示した輝度プロファイル30〜32になる。
The
輝度プロファイルとは、蛍光画像のX方向輝度分布(Y座標は画面中央)で、図26に示した例では、輝度プロファイル30が最も大きな画素輝度を有し、輝度プロファイル31、32の順に画素輝度の最大値が小さくなる。
The luminance profile is the luminance distribution in the X direction of the fluorescent image (Y coordinate is the center of the screen). In the example shown in FIG. 26, the
そして、図26に示した輝度プロファイル30〜32が示す最大画素輝度は、図19に示した高感度CCDカメラ50gが示す上限Js以下の値であり、蛍光画像23から取得される最大画素輝度に基づいて、吐出較正が行われる。
The maximum pixel brightness indicated by the brightness profiles 30 to 32 shown in FIG. 26 is a value equal to or lower than the upper limit Js shown by the high-
なお、上限Jsとは、高感度CCDカメラ50gが撮影できる最大画素輝度を示し、上限Jsを超えた画素輝度は、飽和領域となり、飽和領域内に示される最大画素輝度は計測することができず、この場合、吐出較正に必要な蛍光強度を取得することが困難になる。
The upper limit Js indicates the maximum pixel luminance that can be captured by the high-
なお、図26に示した輝度プロファイル30〜32に示したように、蛍光画像の輝度分布は、蛍光試薬の培地中への拡散より、基本的には、ほぼ2次元正規分布となる。 Note that, as shown in the luminance profiles 30 to 32 shown in FIG. 26, the luminance distribution of the fluorescent image is basically a substantially two-dimensional normal distribution due to the diffusion of the fluorescent reagent into the medium.
しかしながら、上述した従来の技術では、キャピラリ針の内径の製造ばらつきや、導入物質の組み合わせを考慮した場合に、吐出較正の許容範囲が狭く、柔軟に較正することができないという問題があった。 However, the above-described conventional technique has a problem that the allowable range of discharge calibration is narrow and cannot be flexibly calibrated when considering the manufacturing variation of the inner diameter of the capillary needle and the combination of introduced substances.
具体的に図を用いて説明する。図27は、課題を説明するための図である。図27に示した輝度プロファイル40は、吐出体積Vが極端に小さく、画素輝度と背景ノイズとのSN比が悪く、蛍光強度Iを計測する際に計測誤差が増大してしまう。
This will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 27 is a diagram for explaining the problem. In the
また、輝度プロファイル41は、吐出体積Vが極端に大きく、真の輝度プロファイルの最大値が上限Jsを超える飽和領域内に示されている。この場合、蛍光強度Iを正しく計測することができず、輝度プロファイル40の場合と同様に正確な吐出較正が困難になってしまう。
The luminance profile 41 is shown in a saturation region where the discharge volume V is extremely large and the maximum value of the true luminance profile exceeds the upper limit Js. In this case, the fluorescence intensity I cannot be measured correctly, and accurate discharge calibration becomes difficult as in the case of the
このように、輝度プロファイルが示す最大値が、上限Js未満で、かつ背景ノイズの影響を受けない範囲内の値でなければ、正確な吐出較正を行うことが困難であった。 As described above, it is difficult to perform accurate discharge calibration unless the maximum value indicated by the luminance profile is less than the upper limit Js and within a range not affected by the background noise.
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、キャピラリ針と導入物質の組み合わせに起因する吐出較正の較正許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大するマイクロインジェクション装置を提供することを目的とする。 The disclosed technique has been made in view of the above, and provides a microinjection apparatus that expands the allowable calibration range of discharge calibration caused by a combination of a capillary needle and an introduced substance to a level that does not cause a problem in practice. Objective.
本願の開示するマイクロインジェクション装置は、細胞内に注入する目的物に蛍光試薬を混入し、前記蛍光試薬を予め決められた露光時間で撮影して蛍光画像を取得する蛍光画像取得部と、前記蛍光画像から、最大画素輝度の輝度値を取得し、当該輝度値が所定範囲内に含まれるか否かを判定する判定部と、前記輝度値が前記所定範囲内に含まれない場合に、当該所定範囲内に輝度値が含まれるような露光時間を判定し、判定した露光時間に応じて前記予め決められた露光時間を調整する露光時間調整部とを有することを要件とする。 The microinjection device disclosed in the present application includes a fluorescent image acquisition unit that mixes a fluorescent reagent into a target object to be injected into a cell, captures the fluorescent reagent with a predetermined exposure time, and acquires a fluorescent image; A determination unit that acquires a luminance value of the maximum pixel luminance from the image and determines whether or not the luminance value is included in the predetermined range; and the predetermined value when the luminance value is not included in the predetermined range. It is a requirement to have an exposure time adjustment unit that determines an exposure time that includes a luminance value within the range and adjusts the predetermined exposure time according to the determined exposure time.
このマイクロインジェクション装置によれば、露光時間を調整することで、蛍光画像から取得される最大画素輝度を所定の範囲内に調整し、吐出較正の許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大することができる。 According to the microinjection apparatus, by adjusting the exposure time, to expand the maximum pixel intensity obtained from the fluorescence images was adjusted within a predetermined range, the allowable range of discharge calibration extent no practical problem Can do.
以下に、本願の開示するマイクロインジェクション装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a microinjection apparatus disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
まず、実施例1に示す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。本実施例1に示すマイクロインジェクション装置は、吐出較正時に、露光時間の調整を行う。 First, an outline of the microinjection apparatus shown in the first embodiment will be described. The microinjection apparatus shown in the first embodiment adjusts the exposure time during discharge calibration.
そして、露光時間を調整することで、蛍光画像から取得される輝度プロファイルの最大画素輝度の値に対し、上限Jsを超えない所定値(以下、JHIGHとする)から背景ノイズの影響を受けない所定値(以下、JLOWとする)の範囲に調整する。 By adjusting the exposure time, the maximum pixel luminance value of the luminance profile acquired from the fluorescent image is not affected by background noise from a predetermined value that does not exceed the upper limit Js (hereinafter referred to as J HIGH ). The range is adjusted to a predetermined value (hereinafter referred to as J LOW ).
具体的に図を用いて説明する。図1は実施例1の概要を説明するための図である。図1に示したマイクロインジェクション装置100は、蛍光画像から取得される輝度プロファイル90の最大画素輝度の値(単に、JMAXとする)が上限Jsに飽和している場合は、取得したJMAXを上限Js未満の値(例えば、JAとする)に調整し、調整したJAが蛍光画像から取得されるように露光時間を調整する。
This will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the first embodiment.
一方、JMAXが、背景ノイズの影響を受ける値である場合は、JMAXをJHIGHとJLOWが示す範囲内の値を有するようにJMAXを調整する。そして、調整したJMAX(例えば、「JA」とする)が、蛍光画像から取得されるように露光時間を調整する。 Meanwhile, J MAX is, if a value affected by background noise, for adjusting the J MAX to have a value within the range shown a J MAX J HIGH and J LOW is. Then, the exposure time is adjusted so that the adjusted J MAX (for example, “J A ”) is acquired from the fluorescent image.
このように、マイクロインジェクション装置が、露光時間を調整することで、輝度プロファイルが示す最大画素輝度をJHIGHとJLowによって規定される範囲内の値に調整することで、吐出較正の許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大することができる。 In this way, the microinjection apparatus adjusts the exposure time, thereby adjusting the maximum pixel luminance indicated by the luminance profile to a value within the range defined by J HIGH and J Low , thereby increasing the discharge calibration allowable range. It can be expanded to the extent that there is no practical problem.
なお、図1に示した最大画素輝度JAが取得される露光時間を「最適な露光時間」として以下説明する。 In the following a description will be given of an exposure time maximum pixel intensity J A shown in FIG. 1 is obtained as "optimum exposure time".
次に、図1に示したマイクロインジェクション装置について説明する、図2は、実施例1に係るマイクロインジェクション装置を示す図である。図2に示したマイクロインジェクション装置100は、吐出較正時に、露光時間を適切に調整することで、吐出較正用のデータを正確に取得し、取得したデータに基づいて導入物質を細胞内に吐出する。
Next, the microinjection apparatus illustrated in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the microinjection apparatus according to the first embodiment. The
そして、マイクロインジェクション装置100は、制御部101と、キャピラリ針操作部102と、キャピラリ針103と、シャーレ104と、顕微鏡105と、高感度CCDカメラ106と、蛍光フィルタ107と、反射鏡108と、励起フィルタ109と、励起光源110とを有する。
The
制御部101は、従来技術にて説明した式(2)に基づいて、所望の吐出体積Vより吐出パラメータPi・Tiを計算し、所望の体積Vの導入物質を吐出するようにキャピラリ針操作部102に命令する処理部である。
The
さらに、本実施例に密接に関連する機能として、制御部101は、吐出する導入物質とキャピラリ針103に対して吐出較正する際に、蛍光画像を取得する。そして、取得した蛍光画像から最大画素輝度JMAXを算出し、算出したJMAXに基づいて、露光時間を調整する。
Furthermore, as a function closely related to the present embodiment, the
そして、制御部101は、記憶部101aと、吐出制御部101bと、画像取得部101cと、露光時間制御部101dとを有する。
The
記憶部101aは、蛍光試薬に関する固有のデータ(蛍光試薬の種類、試薬定数α、基準濃度ρ0、基準露光時間Te0)、吐出圧力Piと吐出圧力持続時間Tiを組み合わせたデータや、吐出圧力の最大値PiMAX、吐出圧力の持続時間の最大値TiMAXを有している。
The
さらに、記憶部101aは、上述した各種データに加えて定数テーブル111を有する。図3は、定数テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
Further, the
図3に示した定数テーブル111には、調整目標の上限JHIGH、および、下限JLOWが記憶されている。また、露光時間の上限TeHIGH、および、TeLOWが記憶されている。 The constant table 111 shown in FIG. 3 stores the upper limit J HIGH and the lower limit J LOW of the adjustment target. Further, the upper limit Te HIGH and Te LOW of the exposure time are stored.
また、上述したように、JHIGHは上限Jsを超えない所定値とし、JLOWは背景ノイズの影響を受けない所定値とする。 Further, as described above, J HIGH is a predetermined value that does not exceed the upper limit Js, and J LOW is a predetermined value that is not affected by the background noise.
図2の説明に戻り、吐出制御部101bについて説明する。吐出制御部101bは、記憶部101aに記憶されている各種データに基づき、吐出する体積を制御する処理部である。
Returning to the description of FIG. 2, the
また、吐出較正時に、吐出制御部101bは、高感度CCDカメラ106の露光時間Teを初期露光時間Te1に設定し、記憶部101aから吐出圧力PiMAXと吐出時間TiMAXを取得し、取得したPiMAXとTiMAXにより吐出命令を出力する。なお、吐出圧力と吐出時間の積を吐出パラメータとして以下説明する。
At the time of discharge calibration, the
画像取得部101cは、吐出較正時に蛍光画像を取得し、取得した画像を露光時間制御部101dに出力する手段である。この蛍光画像とは、高感度CCDカメラ106が撮影する画像である。一例として、図26に示した蛍光画像23が挙げられる。
The
露光時間制御部101dは、画像取得部101cから取得した蛍光画像から最大画素輝度JMAXを算出し、算出したJMAXが、JHIGHとJLOWの範囲にある場合には、JMAXを撮影した時間を最適な露光時間TeBとして決定する。
The exposure
具体的には、図3に示した定数テーブル111を用いて説明する。まず、露光時間制御部101dは、画像取得部101cから蛍光画像を取得する。そして、取得した蛍光画像から従来の技術を用いてJMAXを算出する。
Specifically, a description will be given using the constant table 111 shown in FIG. First, the exposure
そして、露光時間制御部101dは、定数テーブル111に記憶されているJHIGHとJLOWを取得し、算出したJMAXと比較する。露光時間制御部101dは、JMAXがJHIGHを超えていないと判定した場合(JMAX<JHIGH)は、JMAXとJLOWの値の比較を行う。
Then, the exposure
この場合、露光時間制御部101dは、取得したJMAXとJLOWを比較して、JMAXがJLOW未満でない場合(JMAX>JLOW)、初期露光時間Te1を最適な露光時間TeBとして決定する。
In this case, the exposure
一方、露光時間制御部101dは、定数テーブル111から取得したJHIGHと算出したJMAXを比較した結果より、JMAXがJHIGHを超えていると判定した場合(JMAX>JHIGH)、初期露光時間Te1に一定倍率(例えば、0.65倍)を乗算し、乗算した値Te2を吐出制御部101bに出力する。
On the other hand, the exposure
その後、吐出制御部101bは、露光時間制御部101dにより入力されたTe2が、露光時間の下限TeLOW未満か否かを判定する。Te2がTeLOW未満でない場合(Te2>TeLOW)、吐出制御部101bは、露光時間TeをTe2に更新し、吐出命令をキャピラリ針操作部102に対して再び行う。
Thereafter, the
一方、Te2がTeLOW未満である場合(Te2<TeLOW)、吐出制御部101bは、初期露光時間Te1をTe2に更新しないで、吐出体積が較正許容範囲を上回っているとして吐出較正を中断する。
On the other hand, when Te2 is less than Te LOW (Te2 <Te LOW ), the
また、露光時間制御部101dは、取得したJMAXとJLOWを比較して、JMAXがJLOW未満である場合(JMAX<JLOW)、初期露光時間Te1に、C1=(JHIGH+JLOW)/2とJMAXの比率(C1/JMAX)を乗算し、乗算した値Te2を吐出制御部101bに出力する。
Further, the exposure
例えば、JMAX=「5」、JLOW=「10」、JHIGH=「20」、において、C1は「15」となり、JMAXとの比率から、初期露光時間Te1を3倍した値がTe2となる。この場合、露光時間Te2にて撮影した場合、JMAXは、「15」となり、JHIGHとJLOWの範囲の値を有することになる。 For example, when J MAX = “5”, J LOW = “10”, and J HIGH = “20”, C1 is “15”, and the value obtained by multiplying the initial exposure time Te1 by three from the ratio with J MAX is Te2. It becomes. In this case, when the image is taken at the exposure time Te2, J MAX is “15” and has a value in the range of J HIGH and J LOW .
そして、吐出制御部101bは、露光時間制御部101dにより入力されたTe2が、露光時間の上限TeHIGHを越えているか否かを判定する。Te2がTeHIGHを超えている場合(Te2>TeHIGH)、吐出制御部101bは、初期露光時間Te1をTe2に更新しないで、吐出体積Vが較正許容範囲を下回っているとして吐出較正を中断する。
Then, the
一方、吐出制御部101bは、露光時間制御部101dにより入力されたTe2がTeHIGH未満である場合(Te2<TeHIGH)、露光時間TeをTe2に更新し、吐出命令をキャピラリ針操作部102に対して再び行う。
On the other hand, when Te2 input by the exposure
このように、露光時間制御部101dは、算出したJMAXがJHIGHを超えている場合には、JMAXに対応する露光時間を0.65倍し、JLOW未満である場合には、JMAXに対応する露光時間にC1=(JHIGH+JLOW)/2とJMAXの比率(C1/JMAX)を乗算する。
Thus, when the calculated J MAX exceeds J HIGH , the exposure
また、算出したJMAXが、JHIGH未満で、かつJLOWを超えている場合には、上述した処理は行わず、露光時間Te1にて吐出を行う。このように、JHIGH未満で、かつJLOWを超えているようなJMAXが取得できる蛍光画像を撮影する露光時間を最適な露光時間TeBとして以下説明する。 If the calculated J MAX is less than J HIGH and exceeds J LOW , the above-described processing is not performed, and ejection is performed at the exposure time Te1. In this way, the exposure time for taking a fluorescent image that can be acquired by J MAX that is less than J HIGH and exceeds J LOW will be described below as the optimum exposure time TeB.
キャピラリ針操作部102は、吐出較正時には、制御部101から吐出較正の命令を受けて導入物質を吐出し、吐出較正後は、制御部101から出力されるデータに基づき、導入物質を吐出する。
The capillary
キャピラリ針103は、キャピラリ針操作部102に取り付けられ、内部に充填されている導入物質を制御部101から出力されるデータに基づいて吐出される。
The
シャーレ104は、図21に示した培地50dを満たす容器を示し、顕微鏡105は、シャーレ上に拡散する導入物質を観察する装置である。
The
高感度CCDカメラ106は、映像素子を用いて光学的な画像を電子的な画像データに変換する装置であり、蛍光画像を撮影する。また、撮影時における露光時間は、制御部101によって制御される。
The high-sensitivity CCD camera 106 is a device that converts an optical image into electronic image data using a video device, and takes a fluorescent image. Further, the exposure time at the time of shooting is controlled by the
蛍光フィルタ107は、高感度CCDカメラ106により得られた蛍光画像から蛍光波長以外の波長の光を除去し、蛍光画像の映像素子上に結像させるフィルタである。
The
反射鏡108は、顕微鏡105が観察した状態を高感度CCDカメラ106へ向けて反射するための鏡であり、また、励起光源110から発せられる励起光をキャピラリ針103から吐出される導入物質に向けて反射する。
The reflecting mirror 108 is a mirror for reflecting the state observed by the
励起光源110は、蛍光物質を含む導入物質がキャピラリ針103の先端から吐出された際に、この導入物質に対して励起光を照射するための光源である。
The
次に、実施例1に示したマイクロインジェクション装置100の処理について説明する。図4は、実施例1に示すマイクロインジェクション装置の処理を示すフローチャートである。まず、実際に使用する蛍光試薬の濃度ρをマイクロインジェクション装置100に入力する(ステップS90)。
Next, the process of the
次に、あらかじめ求められ記憶されている蛍光試薬のデータをマイクロインジェクション装置100が読込みを行う(ステップS91)。そして、露光時間制御部101dが露光時間の調整を行う(ステップS92)。
Next, the
そして、ステップS102にて調整された露光時間が設定された後(ステップS93)、吐出較正用のデータを取得する(ステップS94)。その後、取得したデータに基づいて体積Vを計算する(ステップS95)。そして、吐出較正の結果を取得する(ステップS96)。 Then, after the exposure time adjusted in step S102 is set (step S93), ejection calibration data is acquired (step S94). Thereafter, the volume V is calculated based on the acquired data (step S95). And the result of discharge calibration is acquired (step S96).
次に、実施例1で示した露光時間調整部101dの処理について説明する。図5は、実施例1に示す露光時間制御部の処理を示すフローチャートである。
Next, the process of the exposure
マイクロインジェクション装置100に吐出圧力Piと吐出圧力の持続時間Tiを組み合わせたデータや、吐出圧力の最大値PiMAX、吐出圧力の持続時間の最大値TiMAX等のデータが入力される(ステップS100)。 Data obtained by combining the discharge pressure Pi and the discharge pressure duration Ti, the discharge pressure maximum value Pi MAX , the discharge pressure duration maximum value Ti MAX and the like are input to the microinjection apparatus 100 (step S100). .
そして、ステップS100にて入力された各種データが記憶部101aに記憶される(ステップS101)。吐出制御部101bは、高感度CCDカメラ106の初期露光時間Te1を設定する(ステップS102)。
The various data input in step S100 is stored in the
そして、吐出制御部101bは、記憶部101aから吐出圧力PiMAXと吐出時間TiMAXを取得し、取得したPiMAXとTiMAXによる吐出命令を出力する(ステップS103)。
Then, the
その後、画像取得部101cが、蛍光画像を取得し(ステップS104)、露光時間制御部101dは、取得した蛍光画像から最大画素輝度JMAXを取得する(ステップS105)。
Thereafter, the
そして、露光時間制御部101dは、ステップS105にて取得したJMAXと記憶部101aに記憶しているJHIGHを比較し、JMAXがJHIGHを超えている場合(ステップS106、Yes)、ステップS102にて設定した初期露光時間に一定倍率(例えば、0.65倍)を乗算する(ステップS107)。
Then, the exposure
そして、吐出制御部101bが、ステップS107にて算出された露光時間Te2が、露光時間の下限TeLOW未満か否かを判定し、Te2がTeLOW未満でない場合(ステップS108、No)、ステップS103に移行する。
Then, the
一方、Te2がTeLOW未満である場合(ステップS108、Yes)、吐出体積が較正許容範囲を上回っているとして、エラー中断する(ステップS109)。 On the other hand, if Te2 is less than Te LOW (step S108, Yes), it is determined that the discharge volume exceeds the allowable calibration range, and the error is interrupted (step S109).
また、ステップS106に示した比較結果より、JMAXがJHIGHを超えていない場合(ステップS106、No)、ステップS110に移行し、ステップS105にて取得したJMAXと記憶部101aに記憶しているJLOWを比較する。
If J MAX does not exceed J HIGH from the comparison result shown in step S106 (No in step S106), the process proceeds to step S110 and is stored in the J MAX acquired in step S105 and the
そして、比較結果より、JMAXがJLOWを超えている場合(ステップS110、No)吐出制御部101bは、ステップS102にて設定した露光時間を最適な露光時間TeBに決定する(ステップS114)。
From the comparison result, when J MAX exceeds J LOW (No in step S110), the
一方、JMAXがJLOWを超えていない場合(ステップS110、Yes)、露光時間制御部101dは、ステップS102にて設定した露光時間にC1=(JHIGH+JLOW)/2とJMAXの比率(C1/JMAX)を乗算する(ステップS111)。
On the other hand, when J MAX does not exceed J LOW (step S110, Yes), the exposure
そして、吐出制御部101bが、ステップS111にて算出された露光時間Te2と、露光時間の上限TeHIGHを比較して、Te2がTeHIGHを超えていない場合(ステップS112、No)、ステップS103に移行する。
Then, the
一方、Te2がTeHIGHを超えている場合(ステップS112、Yes)、吐出体積が較正許容範囲を下回っているとして、エラー中断する(ステップS113)。 On the other hand, if Te2 exceeds Te HIGH (step S112, Yes), an error is interrupted because the discharge volume is below the allowable calibration range (step S113).
このフローチャートによれば、露光時間制御部101dが、露光時間を調整することで、最大画素輝度JMAXをJHIGHとJLOWによって規定される範囲の値に調整し、吐出較正の許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大することができる。
According to this flow chart, the exposure
以上により、実施例1に示したマイクロインジェクション装置によれば、露光時間を調整することで、最大画素輝度をJHIGHとJLOWによって規定される範囲の値に調整することができる。具体的に図を用いて以下説明する。 As described above, according to the microinjection apparatus shown in the first embodiment, the maximum pixel luminance can be adjusted to a value in a range defined by J HIGH and J LOW by adjusting the exposure time. This will be specifically described below with reference to the drawings.
図6は、実施例1の効果を説明するための図である。図6の左側に示した例は、輝度プロファイルの最大値J0が上限Jsを超えている場合で、最大画素輝度JMAXは上限Jsに等しくなっている。この場合、2回目のテスト吐出で、最大画素輝度JMAXをJHIGHとJLOWの範囲の値に調整している。 FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the first embodiment. The example shown on the left side of FIG. 6 is a case where the maximum value J 0 of the luminance profile exceeds the upper limit Js, and the maximum pixel luminance J MAX is equal to the upper limit Js. In this case, the maximum pixel brightness J MAX is adjusted to a value in the range of J HIGH and J LOW in the second test ejection.
一方、図6の右側に示した例は、輝度プロファイルの最大画素輝度JMAXが小さすぎて背景ノイズの影響を受けている。この場合も左側に示した場合と同様に2回目のテスト吐出で、最大画素輝度JMAXをJHIGHとJLOWの範囲の値に調整している。 On the other hand, the example shown on the right side of FIG. 6 is affected by background noise because the maximum pixel luminance J MAX of the luminance profile is too small. In this case as well, the maximum pixel brightness J MAX is adjusted to a value in the range of J HIGH and J LOW in the second test discharge as in the case shown on the left side.
ところで、実施例1に示したマイクロインジェクション装置100は、算出した最大画素輝度JMAXが上限Jsに等しくなる場合、1回のテスト吐出につき、0.65倍の露光時間の引き下げを行っている。
By the way, the
そのため、吐出体積が平均的なものより極端(例えば、10倍以上)に大きいキャピラリ針の場合、1回のテスト吐出で0.65倍の露光時間の引き下げしか行われない。 Therefore, in the case of a capillary needle whose discharge volume is extremely larger than the average one (for example, 10 times or more), only the exposure time is reduced by 0.65 times in one test discharge.
このような場合、調整目標範囲内に最大画素輝度を調整するまでに5回以上のテスト吐出が必要となる。以下、具体的に図を用いて説明する。図7は、吐出体積が極端に大きい場合を説明するための図である。 In such a case, five or more test ejections are required to adjust the maximum pixel luminance within the adjustment target range. Hereinafter, it demonstrates concretely using figures. FIG. 7 is a diagram for explaining a case where the discharge volume is extremely large.
図7に示すように、1回目の輝度プロファイル91の最大値J0が上限Jsよりも極端に大きい場合において、2回目の吐出較正において0.65倍しても、調整目標範囲内に最大画素輝度を有すことはない。
As shown in FIG. 7, the maximum pixel when the maximum value J 0 of the
結果として、調整目標の範囲内に到達するまでに5回以上のテスト吐出が必要となる。通常、吐出された導入物質が拡散して、蛍光画像全体にほぼ一様に分布するまでに待ち時間(約10秒程度)が必要となることを考慮すると、テスト吐出を連続して5回行った場合、5回のテスト吐出には最低でも40秒程度が必要となり、操作性や作業性を著しく損なってしまう。 As a result, five or more test discharges are required to reach the adjustment target range. Considering that a waiting time (about 10 seconds) is usually required for the introduced introduced material to diffuse and distribute almost uniformly throughout the fluorescent image, the test discharge is performed five times in succession. In this case, at least about 40 seconds are required for five test discharges, and the operability and workability are significantly impaired.
そこで、実施例2に示すマイクロインジェクション装置200は、蛍光画像から図7に示した「飽和画素輝度J0」を算出する処理部を実施例1に示したマイクロインジェクション装置100に設けるものとする。
Therefore, in the
なお、上述した「飽和画素輝度」とは、輝度プロファイルが示す最大値が、飽和領域に含まれている場合の真の最大画素輝度を示すものとし、これを「J0」として以下説明する。 The “saturated pixel luminance” described above indicates the true maximum pixel luminance when the maximum value indicated by the luminance profile is included in the saturated region, and this will be described below as “J 0 ”.
実施例2に示すマイクロインジェクション装置200は、図2に示したマイクロインジェクション装置100とほぼ同等の機能を有し、このマイクロインジェクション装置100と同等の機能を有する機能部についての詳細な説明は省略する。
The
図8は、実施例2に係るマイクロインジェクション装置を示す図である。図8に示したマイクロインジェクション装置200は、制御部101と、キャピラリ針操作部102と、キャピラリ針103と、シャーレ104と、顕微鏡105と、高感度CCDカメラ106と、蛍光フィルタ107と、反射鏡108と、励起フィルタ109と、励起光源110とを有する。
FIG. 8 is a diagram illustrating the microinjection apparatus according to the second embodiment. The
そして、制御部101は、記憶部101aと、吐出制御部101bと、画像取得部101cと、露光時間制御部101d、飽和画素輝度算出部101eとを有する。
The
したがって、マイクロインジェクション装置100との違いは、制御部101に、飽和画素輝度の算出機能を有していることである。以下、飽和画素輝度算出部101eが行う処理について説明する。
Therefore, the difference from the
飽和画素輝度算出部101eは、蛍光画像から飽和している領域の画素数の画像全体の画素数に対する割合(飽和画素数比)を取得し、取得した画素数比に基づいて飽和画素輝度J0を算出する処理部である。
The saturated pixel
まず、飽和画素輝度算出部101eが飽和画素輝度J0を算出する際に使用する関数について説明する。一般に、蛍光画像が示す輝度の分布は2次元正規分布で表されることから、この関数を使用して、J0を算出するものとする。なお、蛍光画像が示す輝度の分布を単に「輝度分布」とする。
First, the saturated pixel
図9は、蛍光画像と2次元正規分布をなす輝度分布を説明するための図である。図9には、2次元正規分布をとる輝度分布500および対応する蛍光画像24を示す。図の横軸はxy座標、縦軸は画素輝度であり、輝度分布は、蛍光画像24の縦と横のサイズを「1」とし、これを単位とした2次元正規分布:J0exp(−(x2+y2)/σ2)として示している。σは分布の標準偏差であり、マイクロインジェクション装置200の実験によれば、σ=0.1程度である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a luminance distribution that forms a two-dimensional normal distribution with a fluorescent image. FIG. 9 shows a
図10は、飽和画素数比と飽和画素輝度の関係について説明するための図である。図10では、図9に示す2次元正規分布を極座標形式:J0exp(−r2/σ2)で示している。 FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the saturated pixel number ratio and the saturated pixel luminance. In FIG. 10, the two-dimensional normal distribution shown in FIG. 9 is shown in polar coordinate format: J 0 exp (−r 2 / σ 2 ).
ここで、Jsは上限を示し、ns=πrs 2は、画像全体の画素数に対する飽和した領域の画素数の割合(以下、飽和画素数比とする)を示し、J0は上述したように飽和画素輝度を示す。なお、画素輝度は上限Jsを1として規格化して示している。 Here, Js indicates the upper limit, n s = πr s 2 indicates the ratio of the number of pixels in the saturated region to the number of pixels in the entire image (hereinafter referred to as the saturated pixel number ratio), and J 0 is as described above. Shows the saturation pixel luminance. Note that the pixel luminance is standardized with the upper limit Js being 1.
まず、図10に示した2次元正規分布500にて、導入物質に含まれる蛍光試薬の輝度分布が示される。そして、上限Js以下の輝度分布(図10の実線部)については計測できるが、上限Jsを超える輝度分布(図9の点線部)については計測することができない。
First, the two-dimensional
この場合、蛍光画像より、飽和画素数比nsを算出すれば、以下に示す式(8)により、飽和画素輝度J0を求めることができる。 In this case, if the saturated pixel number ratio n s is calculated from the fluorescent image, the saturated pixel luminance J 0 can be obtained by the following equation (8).
まず、2次元正規分布500が示す関数から、上限Jsの輝度となる動径座標をrsとすると、以下の式(6)が得られる。
r≦rsの領域が飽和領域であるから、飽和画素数比nsをrsで表すと、以下の式(7)になる。
式(6)と式(7)より、飽和画素数比nsと飽和画素輝度J0の関係が求められ、以下の式(8)が得られる。
例えば、Js=1、σ=0.1とした場合、πσ2≒0.03となり、式(8)に示した「C」の値は、C=0.03となる。この場合の計算結果を、X軸に飽和画素数比ns、Y軸に飽和画素輝度J0をとり、図11に示す。 For example, when Js = 1 and σ = 0.1, πσ 2 ≈0.03, and the value of “C” shown in Expression (8) is C = 0.03. The calculation result in this case is shown in FIG. 11 with the saturated pixel number ratio n s on the X axis and the saturated pixel luminance J 0 on the Y axis.
図11に示したグラフ14より、飽和画素輝度J0の対数の値は、飽和画素数比nsに比例することが分かる。
From the
次に、図11に示した関係を踏まえ、初期露光時間Te1で蛍光画像を撮影し、蛍光画像から取得された最大画素輝度の値が上限Jsであった場合を例に挙げ、飽和画素輝度算出部101eが行う処理について説明する。
Next, based on the relationship shown in FIG. 11, taking a fluorescent image at the initial exposure time Te1, and taking the case where the value of the maximum pixel luminance acquired from the fluorescent image is the upper limit Js as an example, the saturated pixel luminance calculation Processing performed by the
まず、飽和画素輝度算出部101eは、画像取得部101cから蛍光画像を取得し、取得した蛍光画像から飽和領域の画素数比nsを算出する。そして、算出したnsを式(8)に代入することで、飽和画素輝度J0を算出する。
First, the saturated pixel
そして、初期露光時間Te1に対して、C1/J0(ここで、C1=(JHIGH+JLOW)/2とする)を乗ずることにより、飽和画素輝度J0を調整目標範囲の中央レベルに調整する露光時間Te2を算出し、露光時間制御部101dに出力する。
Then, by multiplying the initial exposure time Te1 by C1 / J 0 (where C1 = (J HIGH + J LOW ) / 2), the saturation pixel luminance J 0 is set to the center level of the adjustment target range. The exposure time Te2 to be adjusted is calculated and output to the exposure
その後、吐出制御部101bが、取得した露光時間Te2が、露光時間の下限TeLOW未満か否かを判定し、Te2がTeLOW未満でない場合に、初期露光時間Te1をTe2に更新し、吐出を行う。
Thereafter, the
この実施例2によれば、極端に大きな吐出体積の場合でも、2〜3回のテスト吐出により、最適な露光時間TeBを決定することができ、約2〜3倍の露光時間の調整時間の短縮が可能となる。 According to the second embodiment, even when the discharge volume is extremely large, the optimum exposure time TeB can be determined by performing the test discharge two to three times, and the adjustment time of the exposure time that is about two to three times. Shortening is possible.
次に、実施例2で示したマイクロインジェクション装置200の処理について説明する。図12は、実施例2で示したマイクロインジェクション装置200の処理を説明するためのフローチャートである。
Next, processing of the
まず、マイクロインジェクション装置200に吐出圧力Piと吐出圧力の持続時間Tiを組み合わせたデータや、吐出圧力の最大値PiMAX、吐出圧力の持続時間の最大値TiMAX等のデータが入力される(ステップS200)。 First, data including the combination of the discharge pressure Pi and the discharge pressure duration Ti, the maximum discharge pressure value Pi MAX , the maximum discharge pressure duration value Ti MAX, and the like are input to the microinjection apparatus 200 (step). S200).
そして、ステップS200にて入力された各種データが記憶部101aに記憶される(ステップS201)。その後、吐出制御部101bは、高感度CCDカメラ106の初期露光時間Te1を設定する(ステップS202)。
Then, the various data input in step S200 is stored in the
そして、吐出制御部101bは、記憶部101aから吐出圧力PiMAXと吐出時間TiMAXを取得し、取得したPiMAXとTiMAXによる吐出命令を出力する(ステップS203)。
Then, the
その後、画像取得部101cが、蛍光画像を取得し(ステップS204)、露光時間制御部101dは、取得した画像から最大画素輝度JMAXを取得する(ステップS205)。
Thereafter, the
そして、露光時間制御部101dは、ステップS205にて取得したJMAXと記憶部101aに記憶しているJHIGHを比較し、JMAXがJHIGHを超えている場合(ステップS206、Yes)、飽和画素輝度算出部101eが飽和画素数比nsを計算する(ステップS207)。
Then, the exposure
その後、飽和画素輝度算出部101eは、式(7)を用いて、飽和画素輝度J0を算出し、露光時間制御部101bに出力する(ステップS208)。
Thereafter, the saturated pixel
そして、露光時間制御部101dが、初期露光時間Te1にC1/J0を乗算した値Te2を吐出制御部101bに出力する(ステップS209)。
The exposure
そして、吐出制御部101bが、ステップS209にて算出された露光時間Te2が、露光時間の下限TeLOW未満か否かを判定し、Te2がTeLOW未満でない場合(ステップS210、No)、ステップS203に移行する。
Then, the
一方、Te2がTeLOW未満である場合(ステップS210、Yes)、吐出体積が較正許容範囲を上回っているとして、エラー中断する(ステップS211)。 On the other hand, when Te2 is less than Te LOW (step S210, Yes), an error is interrupted on the assumption that the discharge volume exceeds the calibration allowable range (step S211).
ステップS206に示した比較結果より、JMAXがJHIGHを超えていない場合(ステップS206、No)、ステップS212に移行し、ステップS205にて取得したJMAXと記憶部101aに記憶しているJLOWを比較する。
If J MAX does not exceed J HIGH from the comparison result shown in step S206 (step S206, No), the process proceeds to step S212, and J MAX acquired in step S205 and J stored in the
比較結果より、JMAXがJLOWを超えている場合(ステップS212、No)、吐出較正は、ステップS202にて設定した露光時間Te2を最適な露光時間TeBに決定する(ステップS216)。 From the comparison result, when J MAX exceeds J LOW (step S212, No), the discharge calibration determines the exposure time Te2 set in step S202 as the optimum exposure time TeB (step S216).
一方、JMAXがJLOWを超えていない場合(ステップS212、Yes)、露光時間制御部101dは、ステップS202にて設定した露光時間にC1=(JHIGH+JLOW)/2とJMAXの比率(C1/JMAX)を乗算する(ステップS213)。
On the other hand, when J MAX does not exceed J LOW (step S212, Yes), the exposure
そして、吐出制御部101bが、ステップS213にて算出された露光時間Te2が、露光時間の上限TeHIGH未満か否かを判定し、Te2がTeHIGHを超えていない場合(ステップS214、No)、ステップS203に移行する。
Then, the
一方、Te2がTeHIGHを超えている場合(ステップS214、Yes)、吐出体積が較正許容範囲を下回っているとして、エラー中断する(ステップS215)。 On the other hand, when Te2 exceeds Te HIGH (step S214, Yes), an error is interrupted on the assumption that the discharge volume is below the allowable calibration range (step S215).
このフローチャートによれば、飽和画素輝度算出部101eが、飽和画素輝度J0を算出することで、吐出体積が極端に大きい場合でも、最小限の回数の露光時間の調整で、最大画素輝度JMAXをJHIGHとJLOWによって規定される範囲の値に調整し、吐出較正の許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大することができる。
According to this flowchart, the saturated
ところで、実施例2に示したマイクロインジェクション装置200は、蛍光画像の輝度分布の標準偏差σをあらかじめ調査して求めた一定値(例えば、0.1)としたが、蛍光試薬と混合する導入物質の種類によっては、σの値が異なる場合があり、この場合、飽和画素輝度算出部101eが算出する飽和画素輝度J0の算出精度が低下する。
By the way, the
そこで、以下に示す実施例3では、飽和画素数比nsに加えて、上限Jsから一定割合だけ輝度を下げたレベルに閾値Jtを設け、この閾値Jtを超える輝度の画像全体の画素に対する比率ntを算出する手段を設ける。なお、ntを閾値画素数比とする。 In a third embodiment described below, in addition to the number of saturated pixels ratio n s, the threshold value Jt provided at a level lower the luminance by a certain percentage from the upper limit Js, ratio entire image pixel brightness above this threshold Jt A means for calculating n t is provided. Note that n t is the threshold pixel number ratio.
そして、実施例3に示すマイクロインジェクション装置300は、蛍光画像から飽和画素数比nsと上述した閾値画素数比ntを算出し、算出したnsとntとから飽和画素輝度J0を算出する処理部を実施例2に示したマイクロインジェクション装置200に設けるものとする。
Then, the
なお、実施例2と同様に、「飽和画素輝度J0」とは、輝度プロファイルの最大値が、飽和領域に含まれている場合の真の最大画素輝度を示すものとし、これを「J0」として以下説明する。 As in Example 2, the "saturated pixel intensity J 0", the maximum value of the luminance profile, and shows the true maximum pixel brightness when contained in the saturation region, which "J 0 Will be described below.
実施例3に示すマイクロインジェクション装置300は、図2に示したマイクロインジェクション装置100とほぼ同等の機能を有し、このマイクロインジェクション装置100と同等の機能を有する機能部についての詳細な説明は省略する。
The
図13は、実施例3に係るマイクロインジェクション装置を示す図である。図13に示したマイクロインジェクション装置300は、制御部101と、キャピラリ針操作部102と、キャピラリ針103と、シャーレ104と、顕微鏡105と、高感度CCDカメラ106と、蛍光フィルタ107と、反射鏡108と、励起フィルタ109と、励起光源110とを有する。
FIG. 13 is a diagram illustrating a microinjection apparatus according to a third embodiment. A
そして、制御部101は、記憶部101aと、吐出制御部101bと、画像取得部101cと、露光時間制御部101d、飽和画素輝度算出部101eと、閾値画素数比算出部101fを有する。
The
したがって、マイクロインジェクション装置100との違いは、制御部101に、飽和画素輝度算出部101eと閾値画素数比算出部101fを有していることである。以下、飽和画素輝度算出部101eと閾値画素数比算出部101fが行う処理について説明する。
Therefore, the difference from the
閾値画素数比算出部101fは、蛍光画像より上述した閾値Jtを超える輝度の画素数比ntを算出し、飽和画素輝度算出部101eに出力する。飽和輝度算出部は、蛍光画像より飽和画素数比nsを算出し、飽和画素数比nsと閾値画素数比ntとより、飽和画素輝度J0を算出する処理部である。
The threshold pixel number
まず、上述したJtと、画素数比ntの関係について説明し、その後、閾値画素数比算出部101fと飽和画素輝度算出部101eが行う処理について説明する。
First, the relationship between the above-described Jt and the pixel number ratio n t will be described, and then the processing performed by the threshold pixel number
図14は、閾値画素数比と輝度分布の関係について説明するための図である。ここで、図9と同様に、2次元正規分布をなす輝度分布600を極座標形式で示す。図において、Jsは撮像系の上限を示し、nsは飽和画素数比を示し、J0は上述したように飽和画素輝度J0を示す。なお、画素輝度は上限Jsを1として規格化して示している。 FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the threshold pixel number ratio and the luminance distribution. Here, as in FIG. 9, a luminance distribution 600 forming a two-dimensional normal distribution is shown in a polar coordinate format. In the figure, Js represents the upper limit of the imaging system, n s represents the saturated pixel number ratio, and J 0 represents the saturated pixel luminance J 0 as described above. Note that the pixel luminance is standardized with the upper limit Js being 1.
Js・Jtは上限Jsから所定割合(Jt)だけ画素輝度を下げた閾値を示し、ntは画像全体の画素数に対するJs・Jtを超える領域の画素数の割合(以下、閾値画素数比とする)を示している。 Js · Jt indicates a threshold was lowered pixel luminance by a predetermined ratio (Jt) from the upper limit Js, n t is the ratio of the number of pixels in the region exceeding js · Jt to the number of pixels of the entire image (hereinafter, a threshold pixel number ratio ).
まず、図14に示した2次元正規分布600にて、導入物質に含まれる蛍光試薬の輝度分布が示される。そして、上限Js以下の輝度分布(図14の実線部)については計測できるが、上限Jsを超える輝度分布(図14の点線部)については計測することができない。 First, the two-dimensional normal distribution 600 shown in FIG. 14 shows the luminance distribution of the fluorescent reagent contained in the introduced substance. And although it can measure about luminance distribution (solid line part of Drawing 14) below upper limit Js, it cannot measure about luminance distribution (dotted line part of Drawing 14) exceeding upper limit Js.
この場合、蛍光画像より飽和画素数比nsと閾値画素数比ntを求めれば、以下の式(9)により、分布の標準偏差σが未知でも、飽和画素輝度J0を求めることができる。 In this case, if the saturated pixel number ratio n s and the threshold pixel number ratio n t are obtained from the fluorescence image, the saturated pixel luminance J 0 can be obtained by the following equation (9) even if the standard deviation σ of the distribution is unknown. .
飽和画素数比nsと飽和画素輝度J0の関係は、実施例2の場合と同様、式(8)で与えられる。 The relationship between the saturated pixel number ratio n s and the saturated pixel luminance J 0 is given by Expression (8), as in the second embodiment.
次に、2次元正規分布600が示す関数から、輝度が閾値Jt・Jsを超える領域の画素数の画像全体の画素数に対する割合(閾値画素数比nt)を、同様な方法で求めると、以下の式(9)が得られる。
そして、式(8)と式(9)より、σを消去すると、最終的に、ns、nt、Jt、JsよりJ0が算出される式(10)が得られる。
Jt=0.5とした場合を例に挙げて説明する。図15は、σを任意に設定したときの飽和画素輝度について説明するための図である。 A case where Jt = 0.5 will be described as an example. FIG. 15 is a diagram for explaining saturated pixel luminance when σ is arbitrarily set.
図15において、X軸は飽和画素数比ns、Y軸は式(10)により計算された飽和画素輝度J0である。このグラフ15〜グラフ17より、任意のσに対し、飽和画素輝度J0が求められることを示している。
In FIG. 15, the X axis is the saturated pixel number ratio n s , and the Y axis is the saturated pixel luminance J 0 calculated by Expression (10). From these
続いて、飽和画素輝度算出部101eおよび閾値画素数比算出部101fが行う処理を上述した計算式を踏まえて説明する。なお、初期露光時間はTe1で蛍光画像を撮影し、蛍光画像から取得された最大画素輝度の値が上限Jsであった場合を例にあげ説明する。また、記憶部101aには、実施例1で示した各種データに加えて、Jt:0.5が記憶されているものとする。
Next, processing performed by the saturated pixel
まず、閾値画素数比算出部101fは、画像取得部101cから蛍光画像を取得し、取得した蛍光画像から閾値画素数比ntを算出し、飽和画素輝度算出部101eに出力する。次に、飽和画素輝度算出部101eは、同じ蛍光画像から飽和画素数比nsを算出し、nsとntとを用い式(10)から飽和画素輝度J0を求める。
First, the threshold pixel number
そして、初期露光時間Te1に対して、C1/J0(ここで、C1=(JHIGH+JLOW)/2とする)を乗ずることより。飽和画素輝度J0を調整目標範囲の中央レベルに調整する露光時間Te2を取得する。 Then, the initial exposure time Te1 is multiplied by C1 / J 0 (here, C1 = (J HIGH + J LOW ) / 2). Obtains the exposure time Te2 for adjusting the saturation pixel intensity J 0 in the middle level of the adjustment target range.
その後、吐出制御部101bが取得した露光時間Te2が、露光時間の下限TeLOW未満か否かを判定し、Te2がTeLOW未満でない場合に、初期露光時間Te1をTe2に更新し、再度、吐出を行う。
Thereafter, it is determined whether or not the exposure time Te2 acquired by the
この実施例によれば、飽和画素数比nsと閾値画素数比ntの値を求めることで、輝度分布の標準偏差σが未知の場合でも、飽和画素輝度J0を算出することが可能となる。 According to this embodiment, the saturated pixel luminance J 0 can be calculated even when the standard deviation σ of the luminance distribution is unknown by obtaining the values of the saturated pixel number ratio n s and the threshold pixel number ratio n t. It becomes.
なお、実施例2、実施例3では、輝度分布における、飽和画素数比や、閾値画素数比が示す値で飽和画素輝度を求めたが、代わりに、飽和領域の半径rs、閾値超過領域の半径rt、あるいは直径を指標として用いてもよい。 In the second embodiment and the third embodiment, the saturated pixel luminance is obtained from the value indicated by the saturated pixel number ratio or the threshold pixel number ratio in the luminance distribution. Instead, the saturated region radius r s , the threshold excess region The radius r t or the diameter may be used as an index.
例えば、半径rs、rtを用いる場合、実施例2における飽和画素輝度J0は、以下の式(11)を用いれば算出される。
そして、半径rs、rtを用いて、実施例3における飽和画素輝度J0を算出する場合、以下の式(12)を用いれば算出される。
この実施例3によれば、σの値が不明でも、最適な露光時間TeBを決定することがで、さらに、約2〜3倍の露光時間の調整時間の短縮が可能となる。 According to the third embodiment, even when the value of σ is unknown, the optimum exposure time TeB can be determined, and the adjustment time of the exposure time can be shortened by about 2 to 3 times.
次に、実施例3で示したマイクロインジェクション装置300の処理について説明する。図16は、実施例3で示すマイクロインジェクション装置の処理を示すフローチャートある。
Next, processing of the
まず、マイクロインジェクション装置300に吐出圧力Piと吐出圧力の持続時間Tiを組み合わせたデータや、吐出圧力の最大値PiMAX、吐出圧力の持続時間の最大値TiMAX等のデータが入力される(ステップS300)。 First, data such as the combination of the discharge pressure Pi and the discharge pressure duration Ti, the discharge pressure maximum value Pi MAX , the discharge pressure duration maximum value Ti MAX and the like are input to the microinjection apparatus 300 (step) S300).
そして、ステップS300にて入力された各種データが記憶部101aに記憶される(ステップS301)。吐出制御部101bは、高感度CCDカメラ106の初期露光時間Te1を設定する(ステップS302)。
The various data input in step S300 is stored in the
そして、吐出制御部101bは、記憶部101aから吐出圧力PiMAXと吐出時間TiMAXを取得し、取得したPiMAXとTiMAXによる吐出命令を出力する(ステップS303)。
Then, the
その後、画像取得部101cが、蛍光画像を取得し(ステップS304)、露光時間制御部101dは、取得した画像から最大画素輝度JMAXを取得する(ステップS305)。
Thereafter, the
そして、露光時間制御部101dは、ステップS305にて取得したJMAXと記憶部101aに記憶しているJHIGHを比較し、JMAXがJHIGHを超えている場合(ステップS306、Yes)、閾値画素数比算出部101fが閾値画素数比ntを算出し、飽和画素輝度算出部101eに出力される。また、飽和画素輝度算出部101eが飽和画素数比nsを計算する(ステップS307)。
Then, the exposure
その後、飽和画素輝度算出部101eは、式(10)を用いて、飽和画素輝度J0を算出する(ステップS308)。そして、初期露光時間Te1にC1/J0を乗算する(ステップS309)。
Thereafter, the saturated pixel
そして、吐出制御部101bが、ステップS309にて算出された露光時間Te2が、露光時間の下限TeLOW未満か否かを判定し、Te2がTeLOW未満でない場合(ステップS310、No)、ステップS303に移行する。
Then, the
一方、Te2がTeLOW未満である場合(ステップS310、Yes)、吐出体積が較正許容範囲を上回っているとして、エラー中断する(ステップS311)。 On the other hand, if Te2 is less than Te LOW (step S310, Yes), it is determined that the discharge volume exceeds the allowable calibration range, and an error is interrupted (step S311).
また、ステップS306に示した比較結果より、JMAXがJHIGHを超えていない場合(ステップS306、No)、ステップS312に移行し、ステップS305にて取得したJMAXと記憶部101aに記憶しているJLOWを比較する。
If J MAX does not exceed J HIGH from the comparison result shown in step S306 (No in step S306), the process proceeds to step S312 and is stored in the J MAX acquired in step S305 and the
比較結果より、JMAXがJLOWを超えている場合(ステップS312、No)、吐出較正は、ステップS302にて設定した露光時間Te1を最適な露光時間TeBに決定する(ステップS316)。 From the comparison result, when J MAX exceeds J LOW (step S312, No), the discharge calibration determines the exposure time Te1 set in step S302 as the optimum exposure time TeB (step S316).
一方、JMAXがJLOWを超えていない場合(ステップS312、Yes)、露光時間制御部101dは、ステップS302にて設定した露光時間にC1=(JH1+JL1)/2とJMAXの比率(C1/JMAX)を乗算する(ステップS313)。
On the other hand, when J MAX does not exceed J LOW (step S312, Yes), the exposure
そして、吐出制御部101bが、ステップS313にて算出された露光時間(例えば、Te2が、露光時間の上限TeHIGH未満か否かを判定し、Te2がTeHIGHを超えていない場合(ステップS314、No)、ステップS303に移行する。
Then, the
一方、Te2がTeHIGH未満である場合(ステップS314、Yes)、吐出体積が較正許容範囲を下回っているとして、エラー中断する(ステップS315)。 On the other hand, when Te2 is less than Te HIGH (step S314, Yes), an error is interrupted on the assumption that the discharge volume is below the allowable calibration range (step S315).
このフローチャートによれば、任意のσの値に対して、飽和画素輝度J0を算出することができ、最大画素輝度JMAXをJHIGHとJLOWによって規定される範囲の値に調整し、吐出較正の許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大することができる。 According to this flowchart, the saturation pixel luminance J 0 can be calculated for an arbitrary value of σ, the maximum pixel luminance J MAX is adjusted to a value within the range defined by J HIGH and J LOW , and ejection is performed. The allowable range of calibration can be expanded to such a level that there is no practical problem.
ところで、実施例1に示したマイクロインジェクション装置100は、複数の蛍光画像の撮影を0.5秒以内に行う。このことから、導入物質の吐出直後の状況を複数撮影すると、導入物質が広く拡散しないうちに複数の蛍光画像を取得することができる。
By the way, the
そこで、以下の実施例4に示すマイクロインジェクション装置400は、導入物質の吐出直後に、露光時間を変えながら複数の蛍光画像を取得し、取得した複数の蛍光画像から各最大画素輝度JMAXを取得し、取得した各JMAXの中から、JHIGHとJLOWによって規定される範囲の値を有するJMAXを選択し、選択したJMAXに対応する露光時間を最適な露光時間TeBとする。
Therefore, the
実施例4に示すマイクロインジェクション装置400は、実施例1に示したマイクロインジェクション装置100とほぼ同等の機能を有し、このマイクロインジェクション装置100と同等の機能を有する機能部についての詳細な説明は省略する。
The
図17は、実施例4に係るマイクロインジェクション装置を示す図である。図17に示すマイクロインジェクション装置400は、制御部101と、キャピラリ針操作部102と、キャピラリ針103と、シャーレ104と、顕微鏡105と、高感度CCDカメラ106と、蛍光フィルタ107と、反射鏡108と、励起フィルタ109と、励起光源110とを有する。
FIG. 17 is a diagram illustrating the microinjection apparatus according to the fourth embodiment. A
そして、制御部101は、記憶部101aと、吐出制御部101bと、画像取得部101cと、露光時間制御部101d、蛍光画像選択部101gとを有する。
The
したがって、マイクロインジェクション装置100との違いは、制御部101に、蛍光画像選択部101gを有していることである。以下、蛍光画像選択部101gが行う処理について説明する。
Therefore, the difference from the
まず、吐出制御部101bが、高感度CCDカメラ106の初期露光時間をTe40、Te41、Te42に設定する。そして、最も長い初期露光時間をTe42、最も短い初期露光時間をTe40、Te40とTe42の間の初期露光時間をTe41とする。
First, the
また、Te40、Te41、Te42の間は、10倍以上の差分を設けるものとし、例えば、Te40を「0.001秒」とした場合、Te41、Te42はそれぞれ、0.01秒、0.1秒とする。 Further, a difference of 10 times or more is provided between Te40, Te41, and Te42. For example, when Te40 is set to “0.001 seconds”, Te41 and Te42 are 0.01 seconds and 0.1 seconds, respectively. And
そして、蛍光画像選択部101gは、Te40、Te41、Te42で撮影された各蛍光画像を画像取得部101cから取得し、取得された3枚の蛍光画像の最大画素輝度をそれぞれ、JMAX40、JMAX41、JMAX42とする。
Then, the fluorescence
そして、蛍光画像選択部101gは、上述した各JMAXの中から調整目標の上限JHIGHを超えないもので最大の最大画素輝度JMAXを選択し、選択したJMAXをJMAX4Aとし、JMAX4Aを露光時間制御部101dに出力する。
Then, the fluorescence
そして、露光時間制御部101dは、取得したJMAX4AがJLOWを超えている場合は、JMAX4Aに対応する初期露光時間Te4Aを最適な露光時間TeBに決定する。
Then, when the acquired J MAX 4A exceeds J LOW , the exposure
例えば、JMAX4Aに対応する最大画素輝度がJMAX40であれば、Te4A=Te40を最適な露光時間TeBとし、JMAX4Aに対応する最大画素輝度がJMAX41であれば、Te4A=Te41を最適な露光時間TeBとし、JMAX4Aに対応する最大画素輝度がJMAX42であれば、Te4A=Te42を最適な露光時間TeBとする。
For example, if the maximum pixel brightness corresponding to J MAX 4A is
続いて、取得したJMAX4AがJLOWを超えていない場合(JMAX4A<JLow)、露光時間制御部101dの処理ついて説明する。まず、露光時間制御部101dは、JMAX4Aに対応する初期露光時間Te4AにC1=(JHIGH+JLOW)/2とJMAX4Aの比率(C1/JMAX4A)を乗算し、乗算した値「Te4AA」を吐出制御部101bに出力する。
Subsequently, when the acquired J MAX 4A does not exceed J LOW (J MAX 4A <J Low ), the processing of the exposure
例えば、JMAX4A=「5」、JLOW=「10」、JHIGH=「20」、において、C1は「15」となり、JMAX4Aとの比率から、初期露光時間Te4Aを3倍した値が「Te4AA」となる。 For example, in J MAX 4A = “5”, J LOW = “10”, and J HIGH = “20”, C1 is “15”, and the value obtained by multiplying the initial exposure time Te4A by three from the ratio with J MAX 4A. Becomes “Te4A A ”.
その結果、露光時間「Te4AA」で撮影した場合、JMAX4Aは、「15」となり、JHIGHとJLOWの範囲の値を有することになる。 As a result, when the image is taken with the exposure time “Te4A A ”, J MAX 4A is “15” and has a value in the range of J HIGH and J LOW .
したがって、吐出制御部101bは、露光時間制御部101dにより入力されたTe4AAが露光時間の上限TeHIGH未満である場合(Te40A<TeH1)、初期露光時間Te4AをTe4AAに更新し、吐出命令をキャピラリ針操作部102に対して再び行う。
Therefore, the
一方、吐出制御部101bは、露光時間制御部101dにより入力されたTe4AAが、上述した場合とは異なり、露光時間の上限TeHIGHを越えている場合(Te40A>TeHIGH)、吐出制御部101bは、基準露光時間Te4AをTe4AAに更新しないで、吐出体積が較正許容範囲を下回っているとして吐出較正を中断する。
On the other hand, when Te4A A input by the exposure
次に、実施例4に示したマイクロインジェクション装置400の処理について説明する。図18は、実施例4に示すマイクロインジェクション装置の処理を説明するためのフローチャートである。
Next, processing of the
まず、マイクロインジェクション装置400に吐出圧力Piと吐出圧力の持続時間Tiを組み合わせたデータや、吐出圧力の最大値PiMAX、吐出圧力の持続時間の最大値TiMAX等のデータが入力される(ステップS400)。 First, data such as the combination of the discharge pressure Pi and the discharge pressure duration Ti, the maximum discharge pressure value Pi MAX , and the maximum discharge pressure duration Ti MAX are input to the microinjection device 400 (step). S400).
そして、ステップS400にて入力された各種データが記憶部101aに記憶される(ステップS401)。吐出制御部101bは、高感度CCDカメラ106に順次設定する初期露光時間Te40、Te41、Te42を準備する(ステップS402)。
The various data input in step S400 is stored in the
そして、吐出制御部101bは、記憶部101aから吐出圧力PiMAXと吐出時間TiMAXを取得し、取得したPiMAXとTiMAXにより吐出命令を出力する(ステップS403)。
Then, the
その後、画像取得部101cが、初期露光時間Te40〜Te42まで、順次、高感度CCDカメラ106に設定しては、蛍光画像の取得を繰り返し(ステップS404)、取得した3枚の画像を蛍光画像選択部101gに出力する。そして、蛍光画像選択部101gは、取得した各蛍光画像から最大画素輝度JMAXを取得する(ステップS405)。
Thereafter, the
次に、蛍光画像選択部101gは、各JMAXの中から調整目標の上限JHIGHを超えないもので最大の画素輝度のJMAXを選択する(ステップS406、No)(ステップS407)。
Then, the fluorescence
ここで、蛍光画像選択部101gが、ステップS405で、3枚の蛍光画像を取得し、各JMAXの中から調整目標の上限JHIGHを超えないもので最大の画素輝度のJMAXを選択できなかった場合(ステップS406、Yes)、吐出体積が較正許容範囲を上回っているとして吐出較正を中断する(ステップS408)。
Here, in step S405, the fluorescence
次に、蛍光画像選択部101gにより選択されたJMAXは、露光時間制御部101dに出力され、露光時間制御部101dは、取得したJMAXがJLOWを超えている場合(ステップS409、No)は、JMAXに対応する初期露光時間Te4Aを最適な露光時間TeBに決定する(ステップS410)。
Next, the J MAX selected by the fluorescent
一方、蛍光画像選択部101gにより選択されたJMAXが、JLOWを超えていない場合(ステップS409、Yes)は、JMAXに対応する初期露光時間にC1=(JHIGH+JLOW)/2とJMAXの比率(C1/JMAX)を乗算する(ステップS411)。
On the other hand, when J MAX selected by the fluorescent
そして、吐出制御部101bは、露光時間制御部101dより入力された露光時間(例えば、Te4AA)が露光時間の上限TeHIGH未満である場合(ステップS412、No)、露光時間をTe4AAに更新し、吐出命令をキャピラリ針操作部102に対して再び行う(ステップS413)。
The
一方、吐出制御部101bは、露光時間制御部101dにより入力されたTe4AAが、上述した場合とは異なり、露光時間の上限TeHIGHを越えている場合(ステップS412、Yes)、吐出制御部101bは、露光時間Te4AをTe4AAに更新しないで、吐出体積Vが較正許容範囲を下回っているとして吐出較正を中断する(ステップS418)。
On the other hand, the
ステップS413後、画像取得部101cが、蛍光画像を取得し(ステップS414)、露光時間制御部101dは、取得した画像から最大画素輝度JMAXを取得する(ステップS415)。
After step S413, the
そして、露光時間制御部101dは、ステップS415にて取得したJMAXと記憶部101aに記憶しているJHIGHを比較し、JMAXがJHIGHを超えている場合(ステップS416、Yes)、ステップS413にて設定した露光時間Te4AAに一定倍率(例えば、0.8倍)を乗算する(ステップS417)。その後、ステップS413に移行する。
Then, the exposure
一方、JMAXがJHIGHを超えていない場合(ステップS416、No)、ステップS409に移行する。 On the other hand, when J MAX does not exceed J HIGH (step S416, No), the process proceeds to step S409.
このフローチャートによれば、3種類の露光時間には100倍の範囲があることから、最初のテスト吐出時に、吐出体積が極端に大きい場合でも、飽和せず、かつ、適度な大きさの最大画素輝度を有する蛍光画像を取得することができ、吐出較正の許容範囲を実用上問題のない程度まで拡大することができる。 According to this flowchart, since the three types of exposure time have a range of 100 times, even when the discharge volume is extremely large at the time of the first test discharge, it is not saturated and the maximum pixel of an appropriate size A fluorescent image having luminance can be acquired, and the allowable range of discharge calibration can be expanded to a level that causes no problem in practice.
5、11、12、14、15、16、17 グラフ
20 背景画像
21、23、24 蛍光画像
22 差分画像
30、31、32、40、41、90、91、92、93 輝度プロファイル
50、100、200、300、400 マイクロインジェクション装置
50a、103 キャピラリ針
50b 蛍光液滴
50c、104 シャーレ
50d 培地
50e、105 顕微鏡
50f、107 蛍光フィルタ
50g、106 高感度CCDカメラ
50h 蛍光試薬
50i シャーレ底
101 制御部
101a 記憶部
101b 吐出制御部
101c 画像取得部
101d 露光時間制御部
101e 飽和画素輝度算出部
101f 閾値画素数比算出部
101g 蛍光画像選択部
102 キャピラリ針操作部
108 反射鏡
109 励起フィルタ
110 励起光源
111 定数テーブル
500、600 2次元正規分布
5, 11, 12, 14, 15, 16, 17
Claims (3)
前記蛍光画像から、最大画素輝度の輝度値を取得し、当該輝度値が所定範囲内に含まれるか否かを判定する判定部と、
前記蛍光画像全体の画素数と、前記蛍光画像取得部の撮像系の上限を超える領域の画素数との比率を算出し、算出した比率を用いて、真の最大輝度値を推定する輝度推定部と、
前記輝度値が前記所定範囲内に含まれない場合に、当該所定範囲内に輝度値が含まれるような露光時間を判定し、判定した露光時間に応じて前記予め決められた露光時間を調整すると共に、前記輝度推定部が推定した前記真の最大輝度値が前記所定範囲内に含まれるような露光時間に調整する露光時間調整部と
を有することを特徴とするマイクロインジェクション装置。 A fluorescent image acquisition unit that mixes a fluorescent reagent into an object to be injected into a cell, captures the fluorescent reagent by photographing the fluorescent reagent with a predetermined exposure time, and
A determination unit that acquires a luminance value of maximum pixel luminance from the fluorescent image and determines whether the luminance value is included in a predetermined range;
A luminance estimation unit that calculates a ratio between the number of pixels of the entire fluorescence image and the number of pixels in an area exceeding the upper limit of the imaging system of the fluorescence image acquisition unit, and estimates a true maximum luminance value using the calculated ratio When,
When the luminance value is not included in the predetermined range, an exposure time is determined such that the luminance value is included in the predetermined range, and the predetermined exposure time is adjusted according to the determined exposure time. And an exposure time adjustment unit for adjusting the exposure time such that the true maximum luminance value estimated by the luminance estimation unit is included in the predetermined range ;
Microinjection apparatus characterized by having a.
前記比率と、前記比率を超えないような閾値を設定し、蛍光画像全体に対する前記閾値を超える領域の画素数の比率を更に算出し、算出した2種類の比率を用いて、前記真の最大輝度値を算出す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。 The luminance estimation unit
The ratio and a threshold value that does not exceed the ratio are set, the ratio of the number of pixels in the region exceeding the threshold value to the entire fluorescent image is further calculated, and the true maximum luminance is calculated using the two calculated ratios. The microinjection apparatus according to claim 1 , wherein a value is calculated.
前記露光時間が異なる蛍光画像を複数取得し、取得した複数の蛍光画像から、前記所定範囲内の最大輝度値を含む蛍光画像を選定し、前記露光時間調整部は、選定された蛍光画像の最大輝度値に基づき前記露光時間を調整す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。 The fluorescent image acquisition unit
A plurality of fluorescent images having different exposure times are acquired, and a fluorescent image including a maximum luminance value within the predetermined range is selected from the acquired plurality of fluorescent images, and the exposure time adjustment unit is configured to select a maximum of the selected fluorescent images. The microinjection apparatus according to claim 1, wherein the exposure time is adjusted based on a luminance value.
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