JP6265364B2 - Cell identification device, cell identification method, cell identification method program, and recording medium recording the program - Google Patents

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Description

本発明は、細胞識別装置及び細胞識別方法に関する。   The present invention relates to a cell identification device and a cell identification method.

細胞の診断(細胞診)には、正常細胞及び癌細胞を識別する目的で、細胞の屈折率を測定する場合がある。   In cell diagnosis (cytodiagnosis), the refractive index of a cell may be measured for the purpose of identifying normal cells and cancer cells.

特許文献1では、組織切片(細胞の界面)にテラヘルツ波を照射し、組織切片から出射するテラヘルツ波の強度を検出し、検出した結果を用いて生体サンプル(細胞)の屈折率を算出する生体サンプル解析方法(細胞識別装置)に関する技術を開示している。   In Patent Document 1, a tissue section (cell interface) is irradiated with a terahertz wave, the intensity of the terahertz wave emitted from the tissue section is detected, and the refractive index of the biological sample (cell) is calculated using the detected result. A technique related to a sample analysis method (cell identification device) is disclosed.

特許文献2では、無色透明である被検体(細胞)に蛍光剤を投与し、蛍光剤が発する蛍光を分光検出し、検出した結果を用いて正常部位(正常細胞)と腫瘍部位(異常細胞)とを識別する腫瘍自動識別装置(細胞識別装置)に関する技術を開示している。   In Patent Document 2, a fluorescent agent is administered to a subject (cell) that is colorless and transparent, the fluorescence emitted by the fluorescent agent is spectrally detected, and a normal site (normal cell) and a tumor site (abnormal cell) are detected using the detection results. Discloses a technology related to an automatic tumor identification device (cell identification device).

特開2011−112548号公報JP 2011-112548 A 特開2010−240078号公報JP 2010-240078 A

特許文献1に開示されている技術では、検出したテラヘルツ波の強度をフーリエ変換処理等してスペクトル解析するため、正常細胞と異常細胞とを識別することができない場合があった。すなわち、特許文献1に開示されている技術では、解析結果に誤差が含まれる場合があり(例えば特許文献1の図6)、正常細胞と異常細胞と(例えば後述する正常細胞(図16(e))と癌細胞(図16(g))と)を識別することができない場合があった。   In the technique disclosed in Patent Document 1, spectrum analysis is performed on the detected intensity of the terahertz wave by performing a Fourier transform process or the like, so that there are cases where normal cells and abnormal cells cannot be distinguished. That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, an error may be included in the analysis result (for example, FIG. 6 of Patent Document 1), and normal cells and abnormal cells (for example, normal cells described later (FIG. 16 (e) )) And cancer cells (FIG. 16 (g)) may not be distinguished.

特許文献2に開示されている技術では、前処理によって細胞を染色するため、細胞の固定化などに時間を要する場合があった。また、細胞を染色することによって、細胞が死滅又は変質する場合があった。すなわち、細胞を染色することによりその後の細胞の利用が制限される場合があった。更に、細胞の種類に応じて閾値を設定する必要があるが、特許文献1及び特許文献2には閾値の設定方法の記載がない。特に単離系(液体中に浮遊している状態)の細胞を識別する場合(例えば図31)では、識別する細胞に応じて閾値を適切に変更(設定)する必要がある。   In the technique disclosed in Patent Document 2, since cells are stained by pretreatment, it may take time to immobilize cells. Further, there are cases where cells are killed or altered by staining the cells. That is, the use of subsequent cells may be limited by staining the cells. Furthermore, although it is necessary to set a threshold according to the type of cell, Patent Document 1 and Patent Document 2 do not describe a threshold setting method. In particular, when identifying cells in an isolation system (a state floating in a liquid) (for example, FIG. 31), it is necessary to appropriately change (set) the threshold according to the cells to be identified.

本発明は、このような事情の下に為され、正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、細胞に光を照射したときに計測される光路長変化量に基づいて細胞を識別することができる細胞識別装置又は細胞識別方法を提供することを目的とする。   The present invention is made under such circumstances, and a cell based on an optical path length variation measured when a cell is irradiated with light using a threshold value calculated based on an optical path length variation of a normal cell. An object of the present invention is to provide a cell identification device or a cell identification method.

本発明の一の態様によれば、細胞に光を照射したときに計測される光路長変化量を用いて、前記細胞を識別する細胞識別装置であって、前記細胞を透過したときの前記光の強度に基づいて、前記光路長変化量を計測する計測手段と、正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、前記細胞を識別する解析手段とを有することを特徴とする細胞識別装置が提供される。前記解析手段は、前記正常細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量を抽出し、抽出した前記複数の光路長変化量の平均値を算出し、算出した前記平均値を前記閾値とする、ことを特徴とする細胞識別装置であってもよい。前記解析手段は、前記正常細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量を抽出し、抽出した前記複数の光路長変化量について複数の平均値を算出し、算出した前記複数の平均値においてエラーレートに基づいて前記閾値を設定する、ことを特徴とする細胞識別装置であってもよい。前記解析手段は、前記閾値以下の前記光路長変化量の前記細胞を正常な細胞とし、該閾値を越える該光路長変化量の該細胞を異常な細胞とする、ことを特徴とする細胞識別装置が提供される。前記解析手段は、前記異常な細胞が癌細胞である場合に、前記癌細胞の転移性癌細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量に基づいて算出される第2の閾値を用いて、前記閾値を越え且つ前記第2の閾値以下の光路長変化量の癌細胞を転移性癌細胞とし、該第2の閾値を越える光路長変化量の癌細胞を非転移性癌細胞とする、ことを特徴とする、細胞識別装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a cell identification device for identifying a cell using an optical path length change amount measured when the cell is irradiated with light, wherein the light is transmitted through the cell. Measuring means for measuring the amount of change in optical path length based on the intensity of the light, and analysis means for identifying the cells using a threshold value calculated based on the amount of change in optical path length of normal cells. A cell identification device is provided. The analyzing means extracts a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions of the normal cells, calculates an average value of the extracted optical path length changes, and uses the calculated average value as the threshold value. It may be a cell identification device characterized by the above. The analysis means extracts a plurality of optical path length change amounts corresponding to a plurality of positions of the normal cells, calculates a plurality of average values for the extracted optical path length change amounts, and calculates the plurality of calculated average values The cell identification device may be characterized in that the threshold is set based on an error rate. The cell identification device characterized in that the analyzing means sets the cells having the optical path length variation amount equal to or less than the threshold as normal cells, and the cells having the optical path length variation amount exceeding the threshold as abnormal cells. Is provided. When the abnormal cell is a cancer cell, the analysis means uses a second threshold value calculated based on a plurality of optical path length change amounts corresponding to a plurality of positions of the metastatic cancer cell of the cancer cell. Thus, cancer cells with an optical path length change amount exceeding the threshold value and less than or equal to the second threshold value are metastatic cancer cells, and cancer cells with an optical path length change amount exceeding the second threshold value are non-metastatic cancer cells. A cell identification device is provided.

本発明の他の態様によれば、細胞に光を照射したときに計測される光路長変化量を用いて、前記細胞を識別する細胞識別装置であって、前記細胞を透過したときの前記光の強度に基づいて、前記光路長変化量を計測する計測手段と、正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、前記細胞を識別する解析手段とを有することを特徴とする細胞識別装置であって、前記解析手段は、前記正常細胞の前記複数の光路長変化量のうちの値が大きい方から所定の数の光路長変化量を抽出する、ことを特徴とする、細胞識別装置が提供される。前記計測手段は、前記細胞を透過しない場合の前記光の強度と同一となるように、ピエゾ素子に電圧を印加して該細胞に照射する該光の光路長を変更し、印加した前記電圧に基づいて前記光路長変化量を計測する、ことを特徴とする細胞識別装置であってもよい。計測した前記光路長変化量に基づいて、前記細胞の外形及び屈折率差若しくは位相差に対応する画像を生成する画像生成部と、生成した前記画像を表示する出力部とを更に有する、ことを特徴とする細胞識別装置であってもよい。   According to another aspect of the present invention, there is provided a cell identification device for identifying a cell using an optical path length change amount measured when the cell is irradiated with light, wherein the light is transmitted through the cell. Measuring means for measuring the amount of change in optical path length based on the intensity of the light, and analysis means for identifying the cells using a threshold value calculated based on the amount of change in optical path length of normal cells. In the cell identification device, the analysis unit extracts a predetermined number of optical path length variation amounts from the larger one of the plurality of optical path length variation amounts of the normal cells, An identification device is provided. The measurement means changes the optical path length of the light applied to the cell by applying a voltage to the piezo element so as to be the same as the intensity of the light that does not pass through the cell, and changes the applied voltage to the applied voltage. The cell identification device may be characterized in that the optical path length change amount is measured on the basis thereof. An image generation unit that generates an image corresponding to the outer shape and refractive index difference or phase difference of the cell based on the measured change amount of the optical path length, and an output unit that displays the generated image. The cell identification device may be a feature.

本発明のその他の態様によれば、複数の細胞に光を夫々照射して、複数の光路長変化量を計測する計測ステップと、正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、前記複数の細胞を夫々識別する識別ステップとを含むことを特徴とする細胞識別方法が提供される。前記識別ステップは、前記正常細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量を抽出し、抽出した前記複数の光路長変化量の平均値を算出し、算出した前記平均値を前記閾値とする、ことを特徴とする細胞識別方法であってもよい。前記識別ステップは、前記正常細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量を抽出し、抽出した前記複数の光路長変化量について複数の平均値を算出し、算出した前記複数の平均値においてエラーレートに基づいて前記閾値を設定する、ことを特徴とする細胞識別方法であってもよい。前記計測ステップは、前記細胞に照射する前記光の光路長を変更する変更ステップと、前記細胞を透過しない場合の前記光の強度と同一となるように、該細胞に照射する該光の光路長を変更するフィードバック制御ステップと、を含む、ことを特徴とする、細胞識別方法であってもよい。上記細胞識別方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、又は、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。   According to another aspect of the present invention, using a measurement step of irradiating a plurality of cells with light and measuring a plurality of optical path length changes, and a threshold calculated based on the optical path length change of normal cells And a step of identifying each of the plurality of cells. The identifying step extracts a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions of the normal cells, calculates an average value of the extracted optical path length changes, and uses the calculated average value as the threshold value. It may be a cell identification method characterized by that. The identifying step extracts a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions of the normal cells, calculates a plurality of average values for the extracted optical path length changes, and calculates the plurality of average values In the cell identification method, the threshold may be set based on an error rate. The measuring step includes a changing step of changing an optical path length of the light applied to the cell, and an optical path length of the light applied to the cell so as to be the same as the intensity of the light when not passing through the cell. And a feedback control step that changes the frequency of the cell identification method. The program for making a computer perform the said cell identification method, or the computer-readable recording medium which recorded the said program may be sufficient.

本発明の細胞識別装置又は細胞識別方法によれば、正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、細胞に光を照射したときに計測される光路長変化量に基づいて、細胞を識別することができる。   According to the cell identification device or the cell identification method of the present invention, using the threshold value calculated based on the optical path length change amount of normal cells, based on the optical path length change amount measured when the cells are irradiated with light, Cells can be identified.

本発明の実施形態に係る細胞識別装置の一例を説明する概略構成図である。It is a schematic block diagram explaining an example of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の光学系の一例を説明する概略システム図である。1 is a schematic system diagram illustrating an example of an optical system of a cell identification device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の細胞の配置(接着型のサンプル配置の例)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the arrangement | positioning (example of adhesion type sample arrangement | positioning) of the cell of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 細胞を透過した光の強度(光路長変化量、位相差)を計測する動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement which measures the intensity | strength (optical path length variation | change_quantity, phase difference) of the light which permeate | transmitted the cell. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の計測手段(電圧検出部)の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement of the measurement means (voltage detection part) of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. その他の細胞識別装置の位相差を計測する動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation | movement which measures the phase difference of another cell identification apparatus. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の機能の一例を説明する概略機能ブロック図である。It is a schematic functional block diagram explaining an example of the function of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の解析手段の動作の一例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining an example of operation | movement of the analysis means of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の解析手段の動作の一例(位相差画像の例)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example (example of a phase difference image) of the operation | movement of the analysis means of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の解析手段の動作の一例(特徴量の抽出の例)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example (example of extraction of a feature-value) of operation | movement of the analysis means of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の解析手段の動作の一例(エラーレートの例)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example (example of an error rate) of operation | movement of the analysis means of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の解析手段の動作の一例(抽出する特徴量の決定の一例)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example (an example of determination of the feature-value to extract) of operation | movement of the analysis means of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞識別装置の解析手段の動作の一例(抽出する特徴量の決定の他の例)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example (other example of determination of the feature-value to extract) of operation | movement of the analysis means of the cell identification device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例1に係る細胞識別装置の動作の一例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining an example of operation of the cell discernment device concerning Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る細胞識別装置の細胞の配置(接着型のサンプル配置)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the arrangement | positioning (adhesion type sample arrangement | positioning) of the cell of the cell identification device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る細胞識別装置の計測結果(位相差画像)及び解析結果(光路長変化量画像)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the measurement result (phase difference image) and analysis result (optical path length variation | change_quantity image) of the cell identification device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る細胞識別装置の計測結果(光路長変化量)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the measurement result (optical path length variation | change_quantity) of the cell identification device which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した識別結果(解析結果)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the identification result (analysis result) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on Example 1 of this invention identified the cell. 本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(1%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (1% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on the modification 1 of Example 1 of this invention identified the cell. 本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(2%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (2% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on the modification 1 of Example 1 of this invention identified the cell. 本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(3%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (3% average) which the cell identification device (analysis means) which concerns on the modification 1 of Example 1 of this invention identified the cell. 本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(4%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (4% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on the modification 1 of Example 1 of this invention identified the cell. 本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(5%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (5% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on the modification 1 of Example 1 of this invention identified the cell. 本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(6%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (6% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on the modification 1 of Example 1 of this invention identified the cell. 本発明の実施例1の変形例2に係る細胞識別装置の動作の一例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining an example of operation | movement of the cell identification device which concerns on the modification 2 of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る細胞識別装置の光学系の一例を説明する概略システム図である。It is a schematic system diagram explaining an example of the optical system of the cell identification device according to Example 2 of the present invention. 本発明の実施例2に係る細胞識別装置の動作の一例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining an example of operation | movement of the cell identification device which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る細胞識別装置の計測結果の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the measurement result of the cell identification device which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置の細胞の配置(単離系のサンプル配置)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the arrangement | positioning (isolation type sample arrangement | positioning) of the cell of the cell identification device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置の単離系の細胞を配置した例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the example which has arrange | positioned the cell of the isolation system of the cell identification device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置の動作の一例を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining an example of operation | movement of the cell identification device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置の計測結果(位相差画像)及び解析結果(光路長変化量画像)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the measurement result (phase difference image) and analysis result (optical path length variation | change_quantity image) of the cell identification device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(2%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (2% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on Example 3 of this invention identified the cell. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(4%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (4% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on Example 3 of this invention identified the cell. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(6%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (6% average) which the cell identification apparatus (analysis means) based on Example 3 of this invention identified the cell. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(8%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (8% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on Example 3 of this invention identified the cell. 本発明の実施例3に係る細胞識別装置(解析手段)が細胞を識別した結果(10%平均)を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the result (10% average) which the cell identification apparatus (analysis means) which concerns on Example 3 of this invention identified the cell.

添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、図面の中の具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。更に、本発明は、以後に説明する実施形態以外でも、細胞に光を照射したときの光路長変化量を計測し、計測した光路長変化量に基づいて細胞の状態を解析(分析、識別、評価)するものであれば、いずれのものにも用いることができる。   Non-limiting exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of all attached drawings, the same or corresponding members or parts are denoted by the same or corresponding reference numerals, and redundant description is omitted. Also, the drawings are not intended to show the relative ratio between members or parts. Accordingly, specific dimensions in the drawings can be determined by one skilled in the art in light of the following non-limiting embodiments. Furthermore, the present invention also measures the optical path length change amount when the cell is irradiated with light other than the embodiments described below, and analyzes the state of the cell based on the measured optical path length change amount (analysis, identification, Any device can be used as long as it is evaluated.

本発明の一実施形態に係る細胞識別装置を用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。   The present invention will be described in the following order using a cell identification device according to an embodiment of the present invention.

1.細胞識別装置の構成
2.細胞識別装置の機能
3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)
4.プログラム及び記録媒体
5.実施例1(接着型のサンプル配置による識別の例)
6.実施例2(デジタルホログラフィ技術を用いた識別の例)
7.実施例3(単離系のサンプル配置による識別の例)
1. 1. Configuration of cell identification device 2. Functions of the cell identification device Example of analysis means operation (data extraction and threshold setting)
4). 4. Program and recording medium Example 1 (Example of identification by adhesive sample arrangement)
6). Example 2 (Example of identification using digital holography technology)
7). Example 3 (Example of identification by sample arrangement of isolation system)

[1.細胞識別装置の構成]
本発明の実施形態に係る細胞識別装置100の概略構成図を図1に示す。
[1. Configuration of cell identification device]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a cell identification device 100 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態に係る細胞識別装置100は、細胞の物性を計測し、計測した物性に基づいて細胞状態を解析(識別)する装置である。なお、本発明で細胞状態を解析することができる部位(細胞)は、以後に説明する乳がん細胞、皮膚がん細胞及び白血病細胞などの異常細胞に限定されるものではない。すなわち、本発明は、任意の部位の任意の細胞状態を解析する装置に用いることができる。   As shown in FIG. 1, a cell identification device 100 according to the present embodiment is a device that measures physical properties of cells and analyzes (identifies) a cell state based on the measured physical properties. In addition, the site | part (cell) which can analyze a cell state by this invention is not limited to abnormal cells, such as a breast cancer cell, a skin cancer cell, and a leukemia cell demonstrated hereafter. That is, the present invention can be used for an apparatus for analyzing an arbitrary cell state at an arbitrary site.

細胞識別装置100は、細胞識別装置100各構成の動作を制御する制御手段10と、細胞に光を照射して光路長変化量を計測する計測手段20と、計測した光路長変化量に基づいて細胞を解析する解析手段30と、を有する。また、細胞識別装置100は、計測手段20の計測結果及び解析手段30の解析結果などを記憶する記憶手段40と、計測手段20の計測条件などを細胞識別装置100外部から細胞識別装置100に入力し、細胞識別装置100外部に解析結果などを出力するI/F手段(インターフェース手段)50と、を有する。   The cell identification device 100 is based on the control unit 10 that controls the operation of each component of the cell identification device 100, the measurement unit 20 that measures the optical path length change amount by irradiating the cell with light, and the measured optical path length change amount. Analyzing means 30 for analyzing cells. The cell identification device 100 also inputs the storage unit 40 that stores the measurement result of the measurement unit 20 and the analysis result of the analysis unit 30 and the measurement conditions of the measurement unit 20 from the outside of the cell identification device 100 to the cell identification device 100. And an I / F means (interface means) 50 for outputting an analysis result or the like to the outside of the cell identification device 100.

制御手段10は、細胞識別装置100の各構成(後述する計測手段20など)に動作を指示し、各構成の動作を制御する手段である。制御手段10は、本実施形態では、I/F手段50(後述)により入力された計測条件等に基づいて、計測手段20を制御する。また、制御手段10は、I/F手段50(後述する入力部51)により入力された算出条件及び解析条件に基づいて、解析手段30(後述)を制御する。更に、制御手段10は、計測結果、算出結果及び解析結果などをI/F手段50(後述する出力部52)に出力する。なお、制御手段10は、予め記憶手段40に記憶されているプログラム(制御プログラム、アプリケーション等)を用いて、細胞識別装置100の各構成の動作を制御してもよい。   The control means 10 is a means for instructing each component (such as a measuring unit 20 described later) of the cell identification device 100 to control the operation of each component. In this embodiment, the control means 10 controls the measurement means 20 based on the measurement conditions and the like input by the I / F means 50 (described later). Further, the control means 10 controls the analysis means 30 (described later) based on the calculation conditions and analysis conditions input by the I / F means 50 (input section 51 described later). Furthermore, the control means 10 outputs a measurement result, a calculation result, an analysis result, etc. to the I / F means 50 (the output part 52 mentioned later). The control unit 10 may control the operation of each component of the cell identification device 100 using a program (control program, application, etc.) stored in advance in the storage unit 40.

計測手段20は、細胞に光を照射する場合に、細胞を透過する光の光路長(Optical Path Length)の変化量(以下、「光路長変化量ΔOPL」という。)を計測する手段である。計測手段20は、本実施形態では、複数の細胞を夫々透過した光の複数の光路長変化量を夫々計測する。また、計測手段20は、細胞を透過しない場合の光(干渉光)の強度(位相)と略同一となるように、細胞に照射する光の光路長を変更する(以下、「フィードバック制御する」という。)。これにより、計測手段20は、変更した光路長の変更量を光路長変化量ΔOPLとして計測することができる。更に、計測手段20は、計測結果を解析手段30及び記憶手段40に出力する。   The measuring means 20 is a means for measuring the amount of change in the optical path length (hereinafter referred to as “optical path length change amount ΔOPL”) of the light passing through the cell when the cell is irradiated with light. In this embodiment, the measuring unit 20 measures a plurality of optical path length change amounts of light respectively transmitted through a plurality of cells. Further, the measuring means 20 changes the optical path length of the light applied to the cell so as to be substantially the same as the intensity (phase) of the light (interference light) that does not pass through the cell (hereinafter “feedback control”). That said.) Thereby, the measuring means 20 can measure the change amount of the changed optical path length as the optical path length change amount ΔOPL. Further, the measurement unit 20 outputs the measurement result to the analysis unit 30 and the storage unit 40.

計測手段20は、本実施形態では、細胞に光を照射する光学系21と、照射する光の光路長を制御するフィードバック制御部22と、光路長を制御したときの電圧を検出する電圧検出部23と、検出した電圧を光路長変化量ΔOPLに変換する光路長変換部24と、を備える。   In this embodiment, the measuring means 20 is an optical system 21 that irradiates light to a cell, a feedback control unit 22 that controls the optical path length of the irradiated light, and a voltage detection unit that detects a voltage when the optical path length is controlled. And an optical path length conversion unit 24 that converts the detected voltage into an optical path length change amount ΔOPL.

光学系21(図1)は、識別(診断)する細胞に光を照射するものである。光学系21は、本実施形態では、光源、ミラー及び対物レンズ等を備える。   The optical system 21 (FIG. 1) irradiates light to a cell to be identified (diagnosed). In this embodiment, the optical system 21 includes a light source, a mirror, an objective lens, and the like.

具体的には、図2に示すように、光学系21は、光源(He−Ne Laser)から発した光を波長板(WP)及びスプリッタ(PBS)を用いて、2つの光(物体光及び参照光)に分割する。また、光学系21は、位置を移動することができるミラー(MPZT)を介して、物体光を細胞(Sample)に照射する。次いで、光学系21は、スプリッタ(BS)を用いて、物体光と参照光とを合成する。その後、光学系21は、フォトディテクタ(PD)を用いて、干渉光(物体光と参照光との合成光)の強度(位相)を検出する。 Specifically, as shown in FIG. 2, the optical system 21 uses a wave plate (WP) and a splitter (PBS) to emit light emitted from a light source (He-Ne Laser) and use two lights (object light and object light). (Reference light). In addition, the optical system 21 irradiates the cell (Sample) with object light via a mirror (M PZT ) capable of moving the position. Next, the optical system 21 combines the object light and the reference light using a splitter (BS). Thereafter, the optical system 21 detects the intensity (phase) of the interference light (the combined light of the object light and the reference light) using a photodetector (PD).

ここで、本実施形態に係る細胞識別装置100の計測手段20は、光学系21の光源として、コヒーレントなレーザー(振幅及び位相に一定の関係があり、干渉縞を作ることができる光)を用いることができる。また、計測手段20は、波長が短い光を使用することによって、レンズを用いてビーム直径を小さくすることができる。これにより、計測手段20は、光学系21の空間分解能を高めることができる。計測手段20は、光学系21の光源として、例えば、波長λが632.8nmのHe−Neレーザーを用いることができる。なお、計測手段20は、光源として、細胞を透過することができるその他の波長の光を用いてもよい。   Here, the measuring means 20 of the cell identification device 100 according to the present embodiment uses a coherent laser (light that has a certain relationship in amplitude and phase and can generate interference fringes) as the light source of the optical system 21. be able to. Further, the measuring means 20 can reduce the beam diameter by using a lens by using light having a short wavelength. Thereby, the measuring means 20 can increase the spatial resolution of the optical system 21. The measuring means 20 can use, for example, a He—Ne laser having a wavelength λ of 632.8 nm as the light source of the optical system 21. The measuring means 20 may use light of other wavelengths that can pass through the cells as the light source.

計測手段20は、光学系21の波長板(WP)として、二分の一波長板(λ/2)を用いることができる。ここで、二分の一波長板は、スプリッタによって分割される物体光及び参照光の光量を同じにすることができる。すなわち、二分の一波長板は、光軸を中心として回転されることで、光源から照射された光のP偏光成分とS偏光成分の比率を調整することができる。   The measuring means 20 can use a half-wave plate (λ / 2) as the wave plate (WP) of the optical system 21. Here, the half-wave plate can make the light amounts of the object light and the reference light divided by the splitter the same. That is, the half-wave plate can be rotated about the optical axis, thereby adjusting the ratio of the P-polarized component and the S-polarized component of the light emitted from the light source.

計測手段20は、光学系21のスプリッタ(PBS)として、偏光ビームスプリッタを用いることができる。ここで、偏光ビームスプリッタは、直交する偏光方向の一方(例えばP偏光成分)を透過し、他方(例えばS偏光成分)を反射するものである。これにより、計測手段20は、偏光ビームスプリッタを用いて、光源から照射された光を物体光と参照光とに分割して、2つの光(2つの光路)を生成することができる。   The measuring means 20 can use a polarization beam splitter as the splitter (PBS) of the optical system 21. Here, the polarization beam splitter transmits one of the orthogonal polarization directions (for example, P polarization component) and reflects the other (for example, S polarization component). Thereby, the measurement means 20 can generate | occur | produce two light (two optical paths) by dividing | segmenting the light irradiated from the light source into object light and reference light using a polarization beam splitter.

なお、物体光は、図2に示すように、偏光ビームスプリッタPBSによって反射され、識別する細胞Sampleなどを経て、ビームスプリッタBSに至る。参照光は、偏光ビームスプリッタPBSを透過して、平面鏡M等を経て、ビームスプリッタBSに至る。   As shown in FIG. 2, the object light is reflected by the polarization beam splitter PBS, reaches the beam splitter BS via a cell sample to be identified, and the like. The reference light passes through the polarization beam splitter PBS, reaches the beam splitter BS via the plane mirror M and the like.

計測手段20は、光学系21のミラー(MPZT)の位置を移動することによって、物体光の光路長を変更することができる。計測手段20は、光学系21のミラー(MPZT)として、例えばピエゾ素子(PZT)に取り付けられた平面鏡、電磁的な可動装置(スピーカーなど)に取り付けられた平面鏡、又は、電気光学素子(ポッケルスセル)に取り付けられた平面鏡等を用いることができる。 The measuring means 20 can change the optical path length of the object light by moving the position of the mirror (M PZT ) of the optical system 21. The measuring means 20 is a mirror (M PZT ) of the optical system 21, for example, a plane mirror attached to a piezo element (PZT), a plane mirror attached to an electromagnetic movable device (speaker or the like), or an electro-optic element (Pockels). A plane mirror or the like attached to the cell) can be used.

計測手段20は、本実施形態では、ピエゾ素子PZT(図2)に取り付けられた平面鏡(ミラーMPZT)を用いる。ここで、計測手段20は、ピエゾ素子PZTに電圧を印加することによって、物体光の光軸に対して45度の方向にミラーMPZTを移動することができる。なお、ミラーMPZTは、物体光の光路(図2のPBSからBSまでの間の光路)のいずれかの位置に配置することができる。 In the present embodiment, the measuring means 20 uses a plane mirror (mirror M PZT ) attached to the piezo element PZT (FIG. 2). Here, the measuring means 20 can move the mirror MPZT in a direction of 45 degrees with respect to the optical axis of the object light by applying a voltage to the piezo element PZT. The mirror M PZT can be arranged at any position in the optical path of the object light (the optical path between the PBS and the BS in FIG. 2).

図3に、本実施形態に係る細胞識別装置100の細胞の配置(プレパラート)を示す。ここで、図3(b)では接着型の細胞TCの配置(サンプル配置)の例を示すが、本発明に係る細胞識別装置100では後述する単離系のサンプル配置(例えば図29、図30)を用いてもよい。   FIG. 3 shows a cell arrangement (preparation) of the cell identification device 100 according to the present embodiment. Here, FIG. 3B shows an example of the arrangement (sample arrangement) of the adhesion-type cells TC. However, in the cell identification device 100 according to the present invention, an isolation-type sample arrangement described later (for example, FIGS. 29 and 30). ) May be used.

図3(a)に示すように、計測手段20は、一対のガラス板21g(図3(b)のガラス板21gu、ガラス板21gd)の間隙に細胞TCを配置する。ここで、細胞TCは、本実施形態では、乾燥を防止するために生理食塩水Wnを滴下されている。また、計測手段20は、スペーサ(例えばシムリング)21Sを用いて、一対のガラス板21gの間隔を変更し、一定に保つことができる。更に、計測手段20は、一対の対物レンズ21La、21Lbを用いて、配置した細胞TCの微小領域に光を照射することができる。なお、ガラス板21gu及びガラス板21gdは厚さ500μmのものでもよい。また、スペーサ21Sは厚さ50μmのものでもよい。   As shown in FIG. 3A, the measuring means 20 arranges the cell TC in the gap between the pair of glass plates 21g (the glass plate 21gu and the glass plate 21gd in FIG. 3B). Here, in this embodiment, the cell TC is dripped with physiological saline Wn in order to prevent drying. Moreover, the measurement means 20 can change the space | interval of a pair of glass plate 21g using the spacer (for example, shim ring) 21S, and can keep it constant. Furthermore, the measurement means 20 can irradiate light to the micro area | region of the arrange | positioned cell TC using a pair of objective lenses 21La and 21Lb. The glass plate 21gu and the glass plate 21gd may have a thickness of 500 μm. Further, the spacer 21S may have a thickness of 50 μm.

具体的には、計測手段20は、第1のレンズ21Laを用いて、光軸にほぼ平行な物体光を集光し、集光した光(物体光)の焦点を細胞TC内に結ぶ。その後、計測手段20は、第2のレンズ21Lbを用いて、細胞TCを透過した光(物体光)を平行光にする。   Specifically, the measuring means 20 uses the first lens 21La to collect object light substantially parallel to the optical axis, and focus the collected light (object light) into the cell TC. Thereafter, the measuring means 20 uses the second lens 21Lb to convert the light (object light) transmitted through the cell TC into parallel light.

更に、計測手段20は、図3(c)に示すように、細胞TCを配置した一対のガラス板21g(21gu、21gd)を移動することによって、x軸方向及びy軸方向の2次元平面(以下、「xy平面」という。)に分布する光路長変化量ΔOPLを計測することができる。なお、計測手段20は、z軸方向(光軸方向)にガラス板21gu等を更に移動することによって、光路長変化量ΔOPL(又は、位相若しくは屈折率の変化量)の三次元分布を計測してもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 3C, the measuring means 20 moves a pair of glass plates 21g (21gu, 21gd) on which the cells TC are arranged, thereby moving the two-dimensional plane in the x-axis direction and the y-axis direction ( Hereinafter, the optical path length variation ΔOPL distributed in the “xy plane”) can be measured. The measuring means 20 measures the three-dimensional distribution of the optical path length change amount ΔOPL (or phase or refractive index change amount) by further moving the glass plate 21 gu or the like in the z-axis direction (optical axis direction). May be.

計測手段20は、光学系21のフォトディテクタ(PD)として、2次元で検出できるCMOSセンサ若しくはCCDセンサ、安価で小型な半導体検出器(例えばフォトダイオードやピンフォトダイオード)、又は、光電子倍増管(photomultiplier tube(PMT))、アバランシェフォトダイオード(Avalanche Photo Diode)などの光検出素子等を用いることができる。   The measuring means 20 is a photo sensor (PD) of the optical system 21, a CMOS sensor or CCD sensor capable of two-dimensional detection, an inexpensive and small semiconductor detector (for example, a photodiode or a pin photodiode), or a photomultiplier (photomultiplier). For example, a light detection element such as a tube (PMT)) or an avalanche photodiode (Avalanche Photo Diode) can be used.

フィードバック制御部22(図1)は、照射する光の光路長を制御するものである。フィードバック制御部22は、本実施形態では、細胞TCを透過しない場合の光(干渉光)の強度(位相)と略同一となるように、物体光の光路長を変更する。すなわち、フィードバック制御部22は、フォトディテクタPD(図2)で検出される干渉光の強度が所定の範囲内となるように、物体光の光路長の長さをフィードバック制御する。   The feedback control unit 22 (FIG. 1) controls the optical path length of the irradiated light. In this embodiment, the feedback control unit 22 changes the optical path length of the object light so as to be substantially the same as the intensity (phase) of the light (interference light) that does not pass through the cell TC. That is, the feedback control unit 22 feedback-controls the length of the optical path length of the object light so that the intensity of the interference light detected by the photodetector PD (FIG. 2) is within a predetermined range.

具体的には、図4(a)に示すように、フィードバック制御部22は、フォトディテクタPDで検出される細胞TCを透過した光Lt(物体光)の位相が細胞TCを透過しない場合の光Lr(参照光)の位相と略同一となるように、ミラーMPZT(図2)を用いて、物体光の光路長を変更量ΔLだけ変更する。これにより、計測手段20は、光路長変化量ΔOPLとして、光路長を変更した変更量ΔLを検出(計測)することができる。 Specifically, as shown in FIG. 4A, the feedback control unit 22 uses the light Lr when the phase of the light Lt (object light) transmitted through the cell TC detected by the photodetector PD does not pass through the cell TC. Using the mirror M PZT (FIG. 2), the optical path length of the object light is changed by the change amount ΔL so as to be substantially the same as the phase of (reference light). Thereby, the measuring means 20 can detect (measure) the change amount ΔL obtained by changing the optical path length as the optical path length change amount ΔOPL.

電圧検出部23(図1)は、フィードバック制御部22が光路長を変更するときの印加電圧を検出するものである。電圧検出部23は、本実施形態では、フィードバック制御部22が光路長を変更するときに、ミラーMPZTを駆動するピエゾ素子PZT(図2)に印加した印加電圧を検出する。電圧検出部23は、例えば図5に示すような印加電圧VPZTを検出することができる。 The voltage detector 23 (FIG. 1) detects an applied voltage when the feedback controller 22 changes the optical path length. In the present embodiment, the voltage detector 23 detects an applied voltage applied to the piezo element PZT (FIG. 2) that drives the mirror M PZT when the feedback controller 22 changes the optical path length. The voltage detector 23 can detect an applied voltage V PZT as shown in FIG. 5, for example.

光路長変換部24(図1)は、電圧検出部23が検出した印加電圧VPZTを光路長変化量ΔOPLに変換するものである。光路長変換部24は、本実施形態では、ピエゾ素子PZT(図2)に印加した印加電圧VPZTと光路長変化量ΔOPLとが比例すると仮定し、下記の数1を用いて、印加電圧VPZTから光路長変化量ΔOPLを算出する。 Optical path length conversion unit 24 (FIG. 1) is to convert the applied voltage V PZT of the voltage detection unit 23 detects the optical path length change amount DerutaOPL. In this embodiment, the optical path length conversion unit 24 assumes that the applied voltage V PZT applied to the piezo element PZT (FIG. 2) is proportional to the optical path length change amount ΔOPL, and uses the following formula 1 to apply the applied voltage V An optical path length change amount ΔOPL is calculated from PZT .

ここで、Vλは、例えば図5に示すように、計測に使用した光の1波長(例えば633nm)に相当する印加電圧VPZTの変化量である。 Here, V λ is a change amount of the applied voltage V PZT corresponding to one wavelength (for example, 633 nm) of the light used for measurement, as shown in FIG. 5, for example.

また、光路長変換部24は、算出した光路長変化量ΔOPLを用いて、位相差Δφを算出することができる。具体的には、光路長変換部24は、数2を用いて、数1で算出した光路長変化量ΔOPLから位相差Δφを算出することができる。すなわち、光路長変換部24は、位相unwrapping処理(後述)を施すことなしに、計測した光路長変化量ΔOPLから位相差Δφを算出することができる。   Further, the optical path length conversion unit 24 can calculate the phase difference Δφ using the calculated optical path length change amount ΔOPL. Specifically, the optical path length conversion unit 24 can calculate the phase difference Δφ from the optical path length change amount ΔOPL calculated in Equation 1 using Equation 2. That is, the optical path length conversion unit 24 can calculate the phase difference Δφ from the measured optical path length change amount ΔOPL without performing phase unwrapping processing (described later).

更に、計測手段20(光路長変換部24)は、予め計測していた細胞の厚さ等を用いて、位相差Δφから細胞の屈折率(屈折率差)を算出してもよい。また、計測手段20(光路長変換部24)は、予め計測していた細胞の厚さ、透過率又は屈折率等を用いて、計測結果(例えばフォトディテクタPDが検出した干渉光の強度)を補正してもよい。 Furthermore, the measuring means 20 (optical path length conversion unit 24) may calculate the refractive index (refractive index difference) of the cell from the phase difference Δφ using the cell thickness or the like that has been measured in advance. The measuring means 20 (the optical path length conversion unit 24) corrects the measurement result (for example, the intensity of the interference light detected by the photodetector PD) using the cell thickness, transmittance, refractive index, or the like that has been measured in advance. May be.

解析手段30(図1)は、細胞状態を解析する手段である。解析手段30は、本実施形態では、計測手段20が計測した光路長変化量ΔOPLを用いて、細胞状態を解析(細胞を識別)することができる。解析手段30は、細胞を例えば正常細胞(例えば白血球細胞、ヒトの乳腺細胞、正常ヒト真皮由来線維芽細胞など)又は異常細胞(例えば癌細胞(ヒトの乳がん細胞、皮膚がん細胞)、白血病細胞など)に識別することができる。また、解析手段30は、癌細胞を例えば転移性癌細胞又は非転移性癌細胞に更に識別することができる。   The analysis means 30 (FIG. 1) is a means for analyzing a cell state. In this embodiment, the analysis unit 30 can analyze the cell state (identify the cell) using the optical path length change amount ΔOPL measured by the measurement unit 20. The analysis means 30 may be a normal cell (eg, white blood cell, human breast cell, normal human dermis-derived fibroblast) or abnormal cell (eg, cancer cell (human breast cancer cell, skin cancer cell), leukemia cell) Etc.). Moreover, the analysis means 30 can further distinguish cancer cells into, for example, metastatic cancer cells or non-metastatic cancer cells.

解析手段30は、本実施形態では、図1に示すように、細胞の複数の光路長変化量ΔOPLを用いて画像を生成する画像生成部31と、細胞の複数の光路長変化量ΔOPLから特定の光路長変化量を抽出するデータ抽出部32と、抽出した特定の光路長変化量に基づいて閾値を算出する閾値算出部33と、算出した閾値を用いてその他の細胞を識別する細胞識別部34と、を有する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the analysis means 30 is identified from an image generation unit 31 that generates an image using a plurality of optical path length variation ΔOPL of the cell, and a plurality of optical path length variation ΔOPL of the cell. Data extraction unit 32 that extracts the optical path length change amount, threshold calculation unit 33 that calculates a threshold value based on the extracted specific optical path length change amount, and a cell identification unit that identifies other cells using the calculated threshold value 34.

画像生成部31(図1)は、計測手段20が計測した光路長変化量ΔOPLを用いて、画像(光路長変化量分布、位相差分布、屈折率分布など)を生成するものである。また、画像生成部31は、計測手段20が光路長変化量の分布を計測した場合に、計測結果に基づいて三次元画像(三次元光路長変化量分布など)を生成してもよい。   The image generation unit 31 (FIG. 1) generates an image (optical path length variation distribution, phase difference distribution, refractive index distribution, etc.) using the optical path length variation ΔOPL measured by the measuring means 20. In addition, when the measurement unit 20 measures the distribution of the optical path length variation, the image generation unit 31 may generate a three-dimensional image (such as a three-dimensional optical path length variation distribution) based on the measurement result.

データ抽出部32(図1)は、細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量ΔOPLから特定の光路長変化量を抽出するものである。データ抽出部32は、本実施形態では、複数の光路長変化量のうちの値が大きい方から所定の数の光路長変化量を抽出する。   The data extraction unit 32 (FIG. 1) extracts a specific optical path length change amount from a plurality of optical path length change amounts ΔOPL corresponding to a plurality of positions of the cell. In this embodiment, the data extraction unit 32 extracts a predetermined number of optical path length variation amounts from the larger one of the plurality of optical path length variation amounts.

ここで、所定の数とは、解析(識別)する細胞の種類及び細胞状態に対応する数とすることができる。また、所定の数は、複数の光路長変化量ΔOPLの数に特定の割合を乗算して得られる数とすることができる。更に、所定の数は、実験又は数値計算等によって予め定められる数とすることができる。なお、データ抽出部32が所定の数を設定する動作の具体例は、後述する[3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)]で説明する。   Here, the predetermined number can be a number corresponding to the type and cell state of the cell to be analyzed (identified). Further, the predetermined number can be a number obtained by multiplying the number of the plurality of optical path length variation amounts ΔOPL by a specific ratio. Furthermore, the predetermined number can be a number determined in advance by experiment or numerical calculation. A specific example of the operation in which the data extraction unit 32 sets a predetermined number will be described later [3. An example of the operation of the analysis means (data extraction and threshold setting)] will be described.

閾値算出部33(図1)は、細胞状態を識別するために用いる光路長変化量の閾値を算出するものである。閾値算出部33は、データ抽出部32が抽出した複数の光路長変化量(例えば正常細胞の所定の数の光路長変化量)に基づいて、光路長変化量の閾値を算出する。閾値算出部33は、データ抽出部32が抽出した複数の光路長変化量ΔOPLの例えば平均値を閾値として算出することができる。   The threshold value calculation unit 33 (FIG. 1) calculates a threshold value of the optical path length change amount used for identifying the cell state. The threshold value calculation unit 33 calculates a threshold value for the optical path length change amount based on a plurality of optical path length change amounts extracted by the data extraction unit 32 (for example, a predetermined number of optical path length change amounts of normal cells). The threshold calculation unit 33 can calculate, for example, an average value of the plurality of optical path length change amounts ΔOPL extracted by the data extraction unit 32 as a threshold.

閾値算出部33は、本実施形態では、細胞が正常な細胞(正常細胞)であるか又は異常な細胞(例えば癌細胞)であるかを識別するための閾値THを算出する。また、閾値算出部33は、異常な細胞として癌細胞が転移性癌細胞であるか又は非転移性癌細胞であるかを識別するための第2の閾値TH2を更に算出してもよい。なお、閾値算出部33が閾値を算出(設定)する動作の具体例は、後述する[3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)]で説明する。   In this embodiment, the threshold calculation unit 33 calculates a threshold TH for identifying whether a cell is a normal cell (normal cell) or an abnormal cell (for example, a cancer cell). Moreover, the threshold value calculation unit 33 may further calculate a second threshold value TH2 for identifying whether the cancer cell is a metastatic cancer cell or a non-metastatic cancer cell as an abnormal cell. A specific example of the operation in which the threshold calculation unit 33 calculates (sets) the threshold will be described later [3. An example of the operation of the analysis means (data extraction and threshold setting)] will be described.

細胞識別部34(図1)は、閾値算出部33が算出した閾値THを用いて、細胞を識別するものである。すなわち、細胞識別部34は、異常な細胞を識別する場合に、算出した閾値TH以下の光路長変化量ΔOPLの細胞を正常な細胞(正常細胞)とし、閾値THを越える光路長変化量ΔOPLの細胞を異常な細胞(例えば癌細胞)とすることができる。   The cell identification unit 34 (FIG. 1) identifies cells using the threshold value TH calculated by the threshold value calculation unit 33. That is, when identifying an abnormal cell, the cell identification unit 34 sets a cell having an optical path length variation ΔOPL equal to or less than the calculated threshold TH as a normal cell (normal cell), and an optical path length variation ΔOPL exceeding the threshold TH. The cell can be an abnormal cell (eg, a cancer cell).

また、細胞識別部34は、閾値算出部33が算出した第2の閾値TH2を用いて、細胞を識別してもよい。すなわち、細胞識別部34は、異常な細胞として癌細胞を識別する場合に(例えば実施例1の変形例2、実施例3)、算出した閾値THを越え且つ第2の閾値TH2以下の光路長変化量ΔOPLの癌細胞を転移性癌細胞とし、第2の閾値TH2を越える光路長変化量ΔOPLの癌細胞を非転移性癌細胞とすることができる。   In addition, the cell identification unit 34 may identify a cell using the second threshold TH2 calculated by the threshold calculation unit 33. That is, when identifying a cancer cell as an abnormal cell (for example, Modification 2 or Example 3 of Example 1), the cell identification unit 34 exceeds the calculated threshold TH and is equal to or less than the second threshold TH2. A cancer cell having a change amount ΔOPL can be a metastatic cancer cell, and a cancer cell having an optical path length change amount ΔOPL exceeding the second threshold TH2 can be a non-metastatic cancer cell.

記憶手段40(図1)は、細胞識別装置100に関する情報(例えば動作条件又は動作結果)などを記憶する手段である。記憶手段40は、例えば計測手段20が計測した計測結果及び解析手段30が解析した解析結果などを記憶することができる。ここで、記憶手段40は、公知技術(ハードディスク、メモリ、ROM、RAMなど)を用いることができる。   The storage means 40 (FIG. 1) is means for storing information related to the cell identification device 100 (for example, operation conditions or operation results). The storage unit 40 can store, for example, a measurement result measured by the measurement unit 20 and an analysis result analyzed by the analysis unit 30. Here, the storage means 40 can use known techniques (hard disk, memory, ROM, RAM, etc.).

I/F手段50(図1)は、細胞識別装置100と細胞識別装置100外部とで情報(例えば電気信号)の入出力を行う手段である。I/F手段50は、例えば細胞識別装置100に関する情報などを外部装置(PCなど)から入力することができる。また、I/F手段50は、細胞識別装置100に関する情報などを外部装置(PCなど)に出力することができる。   The I / F unit 50 (FIG. 1) is a unit that inputs and outputs information (for example, electric signals) between the cell identification device 100 and the outside of the cell identification device 100. The I / F unit 50 can input information on the cell identification device 100 from an external device (such as a PC), for example. Further, the I / F unit 50 can output information about the cell identification device 100 to an external device (such as a PC).

I/F手段50は、本実施形態では、ユーザー(診断医、装置操作者、装置管理者など)によって、細胞識別装置100外部から細胞識別装置100に所定の情報(例えば計測条件、操作条件、出力条件など)を入力される入力部51を含む。また、I/F手段50は、細胞識別装置100外部に情報を出力する出力部52を含む。   In the present embodiment, the I / F unit 50 is configured so that a user (diagnostic doctor, device operator, device manager, etc.) sends predetermined information (for example, measurement conditions, operation conditions, An input unit 51 for inputting output conditions and the like. Further, the I / F unit 50 includes an output unit 52 that outputs information to the outside of the cell identification device 100.

入力部51(図1)は、本実施形態では、識別する細胞に関する情報、例えば細胞の種類、厚さ及びその他の物性に関する情報を入力されることができる。出力部52(図1)は、例えば計測手段20が計測した計測結果又は解析手段30が解析した解析結果に関する情報を出力(例えば表示)することができる。   In the present embodiment, the input unit 51 (FIG. 1) can be input with information regarding the cell to be identified, for example, information regarding the cell type, thickness, and other physical properties. The output unit 52 (FIG. 1) can output (for example, display) information related to the measurement result measured by the measurement unit 20 or the analysis result analyzed by the analysis unit 30.

なお、その他の細胞識別装置の位相差を計測する動作を図4(b)及び図6に示す。   In addition, the operation | movement which measures the phase difference of another cell identification apparatus is shown in FIG.4 (b) and FIG.

その他の細胞識別装置は、位相差を干渉光の強度から直接測定する。具体的には、その他の細胞識別装置は、先ず、図4(b)に示すように、位相差Δφを測定するために、数3で表される干渉光(図4(b)の物体光Ltと参照光Lrの干渉光)の出力光強度I(x,y)を測定する。   Other cell identification devices directly measure the phase difference from the intensity of the interference light. Specifically, as shown in FIG. 4 (b), other cell identification devices first measure the interference light expressed by Equation 3 (object light of FIG. 4 (b)) in order to measure the phase difference Δφ. The output light intensity I (x, y) of the interference light of Lt and reference light Lr is measured.

ここで、Iは物体光Lt及び参照光Lrの強度(光強度)の和である。 Here, IO is the sum of the intensity (light intensity) of the object light Lt and the reference light Lr.

次いで、その他の細胞識別装置は、測定した出力光強度I(x,y)を数4に代入し、位相差Δφ(x,y)を算出する。すなわち、その他の細胞識別装置は、逆関数arccosを用いて、位相差Δφ(x,y)を算出する。   Next, the other cell identification device substitutes the measured output light intensity I (x, y) into Equation 4 to calculate the phase difference Δφ (x, y). That is, other cell identification devices calculate the phase difference Δφ (x, y) using the inverse function arccos.

次に、その他の細胞識別装置は、算出した位相差Δφ(x,y)に2π以上の位相差がある場合に位相変化の折り返しが生じる(図6(a)のLa)ため、位相unwrapping処理を行う。具体的には、その他の細胞識別装置は、数4を用いて算出した複数の候補となる値(位相差)に基づいて、近傍の値と滑らかにつながるように近似(選択)する。ここで、その他の細胞識別装置は、例えば図6(a)に示す位相差Laを算出した場合に、図6(b)に示す位相分布線Lbに近似することができる。 Next, other cell identification devices cause phase change wrapping when the calculated phase difference Δφ (x, y) has a phase difference of 2π or more (La in FIG. 6A). I do. Specifically, the other cell identification devices approximate (select) so as to be smoothly connected to neighboring values based on a plurality of candidate values (phase differences) calculated using Equation 4. Here, other cell identification devices can approximate the phase distribution line Lb shown in FIG. 6B when, for example, the phase difference La shown in FIG. 6A is calculated.

このため、その他の細胞識別装置では、数4が非線形及び多価関数であるため、位相差Δφの値を単一に定めることができない場合がある。また、その他の細胞識別装置では、干渉光のノイズ又は細胞の形状等の影響で、位相unwrapping処理の接続部分で、精度が低下する場合がある。   For this reason, in other cell identification devices, since Equation 4 is a non-linear and multivalent function, the value of the phase difference Δφ may not be determined as a single value. In other cell identification devices, the accuracy may decrease at the connection part of the phase unwrapping process due to the influence of interference light noise or cell shape.

[2.細胞識別装置の機能]
図7に、本発明の実施形態に係る細胞識別装置100の機能ブロック図を示す。なお、本発明を用いることができる細胞識別装置100の機能は、図7に示すものに限定されない。
[2. Functions of cell identification device]
FIG. 7 shows a functional block diagram of the cell identification device 100 according to the embodiment of the present invention. In addition, the function of the cell identification apparatus 100 which can use this invention is not limited to what is shown in FIG.

図7に示すように、細胞識別装置100(図1)は、本実施形態では、I/F手段50を用いて取得した(入力された)細胞識別装置100の動作に関する情報(以下、「識別指示」という。)を制御手段10に出力する(図中のブロックB01)。なお、本実施形態に係る細胞識別装置100は、計測手段20に搭載したセンサ、又は、I/F手段50の入力部51(若しくは出力部52のタッチパネルなど)を用いて、識別指示を入力されてもよい。   As shown in FIG. 7, in this embodiment, the cell identification device 100 (FIG. 1) is information (hereinafter referred to as “identification”) about the operation of the cell identification device 100 acquired (input) using the I / F means 50. Command ") is output to the control means 10 (block B01 in the figure). The cell identification device 100 according to the present embodiment receives an identification instruction using a sensor mounted on the measurement unit 20 or the input unit 51 (or the touch panel of the output unit 52) of the I / F unit 50. May be.

制御手段10は、入力された識別指示に基づいて、細胞識別装置100の動作を制御する(ブロックB02)。具体的には、制御手段10は、識別指示に基づいて、計測指示を計測手段20に出力する。また、制御手段10は、識別指示に基づいて、解析指示を解析手段30に出力する。なお、制御手段10又はI/F手段50は、識別指示等を記憶手段40に更に出力してもよい。   The control means 10 controls the operation of the cell identification device 100 based on the input identification instruction (block B02). Specifically, the control unit 10 outputs a measurement instruction to the measurement unit 20 based on the identification instruction. Further, the control means 10 outputs an analysis instruction to the analysis means 30 based on the identification instruction. Note that the control unit 10 or the I / F unit 50 may further output an identification instruction or the like to the storage unit 40.

計測手段20は、入力された計測指示に基づいて、細胞の光路長変化量ΔOPLを計測する(ブロックB03〜ブロックB06)。   The measuring means 20 measures the optical path length change amount ΔOPL of the cell based on the input measurement instruction (block B03 to block B06).

具体的には、計測手段20は、フィードバック制御部22を用いて、入力された計測指示に基づいて、光学系21の動作(ブロックB04)をフィードバック制御する(ブロックB03)。また、計測手段20(フィードバック制御部22)は、検出指示を電圧検出部23に出力する。更に、計測手段20(光学系21)は、測定データ(例えば光強度画像)を光路長変換部24(後述するブロックB06)に出力する。   Specifically, the measurement means 20 uses the feedback control unit 22 to feedback control the operation (block B04) of the optical system 21 based on the input measurement instruction (block B03). Further, the measuring means 20 (feedback control unit 22) outputs a detection instruction to the voltage detection unit 23. Furthermore, the measuring means 20 (optical system 21) outputs measurement data (for example, a light intensity image) to the optical path length conversion unit 24 (block B06 described later).

次に、計測手段20(電圧検出部23)は、本実施形態では、フィードバック制御部22のフィードバック制御に用いたピエゾ素子PZT(図2)に印加した印加電圧を検出する(ブロックB05)。また、計測手段20(電圧検出部23)は、検出データ(印加電圧など)を光路長変換部24に出力する。   Next, the measuring means 20 (voltage detection unit 23) detects an applied voltage applied to the piezo element PZT (FIG. 2) used for feedback control of the feedback control unit 22 in this embodiment (block B05). The measuring means 20 (voltage detection unit 23) outputs detection data (applied voltage or the like) to the optical path length conversion unit 24.

次いで、計測手段20(光路長変換部24)は、入力された検出データを細胞の光路長変化量ΔOPLに変換する(ブロックB06)。また、計測手段20(光路長変換部24)は、変換データ(光路長変化量ΔOPL)をデータ抽出部32に出力する。更に、光路長変換部24は、変換データを画像生成部31に更に出力する。   Next, the measuring means 20 (optical path length conversion unit 24) converts the input detection data into an optical path length change amount ΔOPL of the cell (block B06). Further, the measuring means 20 (optical path length conversion unit 24) outputs the conversion data (optical path length change amount ΔOPL) to the data extraction unit 32. Further, the optical path length conversion unit 24 further outputs the converted data to the image generation unit 31.

解析手段30は、入力された変換データ(光路長変化量ΔOPL)に基づいて、細胞を識別する(ブロックB07〜ブロックB10)。   The analysis unit 30 identifies cells based on the input conversion data (optical path length change amount ΔOPL) (block B07 to block B10).

具体的には、解析手段30は、データ抽出部32を用いて、入力された変換データ(正常細胞の複数の位置の複数の光路長変化量ΔOPL)から、所定の数の光路長変化量ΔOPLを抽出する(ブロックB07)。また、解析手段30(データ抽出部32)は、抽出した抽出データ(所定の数の光路長変化量ΔOPL)を閾値算出部33に出力する。   Specifically, the analysis unit 30 uses the data extraction unit 32 to calculate a predetermined number of optical path length variation ΔOPL from the input conversion data (a plurality of optical path length variations ΔOPL at a plurality of positions of normal cells). Is extracted (block B07). The analysis unit 30 (data extraction unit 32) outputs the extracted data (a predetermined number of optical path length change amounts ΔOPL) to the threshold value calculation unit 33.

次に、解析手段30(閾値算出部33)は、入力された抽出データに基づいて、閾値を算出する(ブロックB08)。また、解析手段30(閾値算出部33)は、算出した閾値を細胞識別部34に出力する。なお、閾値算出部33が閾値を算出(設定)する動作の具体例は、後述する[3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)]で説明する。   Next, the analysis unit 30 (threshold value calculation unit 33) calculates a threshold value based on the input extracted data (block B08). The analysis unit 30 (threshold value calculation unit 33) outputs the calculated threshold value to the cell identification unit 34. A specific example of the operation in which the threshold calculation unit 33 calculates (sets) the threshold will be described later [3. An example of the operation of the analysis means (data extraction and threshold setting)] will be described.

次いで、解析手段30(細胞識別部34)は、入力された閾値及び光路長変化量ΔOPLを用いて、細胞を識別する(ブロックB09)。また、解析手段30(細胞識別部34)は、識別データ(識別した結果)を記憶手段40に出力する。   Next, the analysis unit 30 (cell identification unit 34) identifies a cell using the input threshold value and optical path length change amount ΔOPL (block B09). The analysis unit 30 (cell identification unit 34) outputs identification data (identification result) to the storage unit 40.

また、解析手段30(画像生成部31)は、光路長変化量ΔOPL(変換データ)を用いて、画像データ(光路長変化量ΔOPL、位相差及び/又は屈折率差の分布を示す画像)を生成する(ブロックB10)。また、解析手段30(画像生成部31)は、生成した画像データを記憶手段40に出力する。なお、画像生成部31及び細胞識別部34は、生成した画像データ若しくは識別データを相互に入出力する機能を有してもよい。   The analysis unit 30 (image generation unit 31) uses the optical path length change amount ΔOPL (conversion data) to generate image data (an image showing the optical path length change amount ΔOPL, phase difference and / or refractive index difference distribution). Generate (block B10). Further, the analysis unit 30 (image generation unit 31) outputs the generated image data to the storage unit 40. The image generation unit 31 and the cell identification unit 34 may have a function of inputting / outputting the generated image data or identification data.

記憶手段40は、計測手段20の計測結果、解析手段30の解析結果及び細胞識別装置100の動作に関する情報等を記憶する(ブロックB11)。また、記憶手段40は、I/F手段50(例えば出力部52)を用いて、記憶している情報を出力(表示)することができる。   The storage unit 40 stores the measurement result of the measurement unit 20, the analysis result of the analysis unit 30, information regarding the operation of the cell identification device 100, and the like (block B11). The storage unit 40 can output (display) stored information using the I / F unit 50 (for example, the output unit 52).

[3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)]
図8乃至図13を用いて、本発明の実施形態に係る細胞識別装置100(解析手段30)がデータを抽出する動作及び閾値を設定する動作を説明する。ここで、図8は、本発明の実施形態に係る細胞識別装置100の解析手段30の動作の一例を説明するフローチャート図である。図9は、解析手段30が解析する光路長変化量ΔOPLの例を説明する説明図である。図10は、解析手段30のデータ抽出部32が抽出する特徴量の例を説明する説明図である。図11は、解析手段30の閾値算出部33が算出するエラーレートの例を説明する説明図である。図12は、解析手段30の閾値算出部33が選択する特徴量(所定の数)の一例を説明する説明図である。図13は、解析手段30の閾値算出部33が選択する特徴量(所定の数)の他の例を説明する説明図である。
[3. Example of operation of analysis means (data extraction and threshold setting)]
The operation for extracting data and setting the threshold value by the cell identification device 100 (analyzing means 30) according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 8 is a flowchart explaining an example of the operation of the analysis unit 30 of the cell identification device 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining an example of the optical path length change amount ΔOPL analyzed by the analysis unit 30. FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of the feature amount extracted by the data extraction unit 32 of the analysis unit 30. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an example of an error rate calculated by the threshold value calculation unit 33 of the analysis unit 30. FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an example of the feature amount (predetermined number) selected by the threshold calculation unit 33 of the analysis unit 30. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining another example of the feature amount (predetermined number) selected by the threshold calculation unit 33 of the analysis unit 30.

図8に示すように、細胞識別装置100は、先ず、ステップS801において、計測手段20を用いて光路長変化量ΔOPLを測定し、画像生成部31を用いて光路長変化量の分布画像(OPDI(Optical Path−length Difference Image)、以下、「光路長変化量画像」という。)を生成する。   As shown in FIG. 8, the cell identification device 100 first measures the optical path length variation ΔOPL using the measuring means 20 in step S801, and uses the image generation unit 31 to distribute the optical path length variation distribution image (OPDI). (Optical Path-length Difference Image), hereinafter referred to as “optical path length change amount image”).

具体的には、細胞識別装置100は、複数のサンプル(正常細胞及び異常細胞)について、図9(a)に示すように光路長変化量画像Img1を夫々生成する。ここで、図9(a)に示す光路長変化量画像Img1は、図9(b)に示すように100pixel×100pixelの分解能の光路長変化量画像Img2である。本実施形態では、複数のサンプルとして、予め識別している正常細胞と異常細胞(例えば癌細胞)とを用いて、正常細胞及び異常細胞の夫々の光路長変化量画像を生成する。   Specifically, the cell identification device 100 generates an optical path length change amount image Img1 for each of a plurality of samples (normal cells and abnormal cells) as shown in FIG. 9A. Here, the optical path length change amount image Img1 shown in FIG. 9A is an optical path length change amount image Img2 having a resolution of 100 pixels × 100 pixels as shown in FIG. 9B. In this embodiment, normal cells and abnormal cells (for example, cancer cells) identified in advance are used as a plurality of samples, and optical path length change amount images of normal cells and abnormal cells are generated.

その後、細胞識別装置100は、ステップS802に進む。   Thereafter, the cell identification device 100 proceeds to step S802.

ステップS802において、細胞識別装置100の解析手段30は、データ抽出部32及び閾値算出部33を用いて、光路長変化量の平均値AOPDを算出する。   In step S <b> 802, the analysis unit 30 of the cell identification device 100 uses the data extraction unit 32 and the threshold calculation unit 33 to calculate the average value AOPD of the optical path length change amount.

具体的には、先ず、データ抽出部32は、ステップS801で生成した光路長変化量画像の10000pixel(100pixel×100pixel)について、図10に示すように光路長変化量の値が大きいものから順(図のX(1)からX(10000))に並び換える。次に、データ抽出部32は、並び換えた光路長変化量の値の上位(図のX(1))からnth個(所定の数)を特徴量として抽出する。次いで、閾値算出部33は、次式を用いて、抽出した複数の特徴量(nth個の光路長変化量(X))の平均値AOPDを算出する。すなわち、本実施形態では、正常細胞及び異常細胞について、複数の平均値AOPDを夫々算出する。 Specifically, first, the data extraction unit 32, in order of 10000 pixels (100 pixels × 100 pixels) of the optical path length change amount image generated in step S801, in descending order of the value of the optical path length change amount as shown in FIG. Rearrange from X (1) to X (10000) in the figure. Next, the data extraction unit 32 extracts n th (predetermined number) as feature amounts from the higher order (X (1) in the figure) of the rearranged optical path length variation values. Next, the threshold value calculation unit 33 calculates an average value AOPD of the plurality of extracted feature values (n th optical path length change amounts (X i )) using the following equation. That is, in this embodiment, a plurality of average values AOPD are calculated for normal cells and abnormal cells, respectively.

ここで、データ抽出部32(細胞識別装置100)は、nth(所定の数)として、例えば10000pixelの上位1%である100個、2%である200個、3%である300個、4%である400個、5%である500個、6%である600個などのように上位から複数の数を抽出し、夫々の平均値を算出する。 Here, the data extraction unit 32 (cell identification device 100) uses, as n th (predetermined number), for example, the top 1% of 10000 pixels is 100, 2% is 200, 3% is 300, 4 A plurality of numbers are extracted from the top, such as 400, which is%, 500, which is 5%, 600 which is 6%, and the average value of each is calculated.

その後、細胞識別装置100は、ステップS803に進む。   Thereafter, the cell identification device 100 proceeds to step S803.

ステップS803において、解析手段30は、閾値算出部33を用いて、ステップS802で算出した複数の平均値AOPDから、エラーレートERを算出する。   In step S803, the analysis unit 30 calculates the error rate ER from the plurality of average values AOPD calculated in step S802 using the threshold value calculation unit 33.

ここで、エラーレートERとは、正常細胞及び異常細胞について算出した平均値AOPDの重なり合いの度合いを示す値である。エラーレートERは、正常細胞について算出した平均値AOPDと異常細胞について算出した平均値AOPDとがすべて重なり合わない場合に0(以下、「イコールエラーレートEER」という。)となる。また、エラーレートERは、正常細胞について算出した平均値AOPDと異常細胞について算出した平均値AOPDとがすべて重なり合う場合に1となる。   Here, the error rate ER is a value indicating the degree of overlap of the average value AOPD calculated for normal cells and abnormal cells. The error rate ER is 0 (hereinafter referred to as “equal error rate EER”) when the average value AOPD calculated for normal cells and the average value AOPD calculated for abnormal cells do not all overlap. The error rate ER is 1 when the average value AOPD calculated for normal cells and the average value AOPD calculated for abnormal cells all overlap.

本実施形態では、例えば図11に示すように、nth(所定の数)を200個(上位から2%)、300個(上位から3%)、400個(上位から4%)及び500個(上位から5%)としたときに、エラーレートERが0(イコールエラーレートEER)となった。 In this embodiment, for example, as shown in FIG. 11, n th (predetermined number) is 200 (2% from the top), 300 (3% from the top), 400 (4% from the top), and 500 The error rate ER was 0 (equal error rate EER) when (5% from the top).

その後、細胞識別装置100は、算出したエラーレートERが0となるものがある場合にステップS804に進む。それ以外の場合には、細胞識別装置100は、ステップS806に進む。   After that, the cell identification device 100 proceeds to step S804 when there is one in which the calculated error rate ER is zero. In other cases, the cell identification device 100 proceeds to step S806.

ステップS804において、解析手段30は、閾値算出部33を用いて、ステップS802で算出した複数の平均値AOPDから、閾値幅Dthを算出し、閾値幅Dthが最大となるnth(所定の数)を選択する。 In step S804, the analysis unit 30 uses the threshold calculation unit 33 to calculate the threshold width Dth from the plurality of average values AOPD calculated in step S802, and n th (predetermined number) that maximizes the threshold width Dth. Select.

ここで、閾値幅Dthとは、正常細胞について算出した平均値AOPDと異常細胞について算出した平均値AOPDとの差分の値をいう。閾値幅Dthは、例えば正常細胞のΔOPLの最大値と異常細胞(例えばがん細胞)のΔOPLの最小値との差分である。   Here, the threshold width Dth refers to the value of the difference between the average value AOPD calculated for normal cells and the average value AOPD calculated for abnormal cells. The threshold width Dth is, for example, the difference between the maximum value of ΔOPL of normal cells and the minimum value of ΔOPL of abnormal cells (for example, cancer cells).

本実施形態では、図11に示すように、300個(上位から3%)の閾値幅Dth2、400個(上位から4%)の閾値幅Dth3及び500個(上位から5%)の閾値幅Dth4と比較して、nth(所定の数)が200個(上位から2%)のときの閾値幅Dth1が最大となった。すなわち、解析手段30の閾値算出部33は、nth(所定の数)として200個(上位から2%)を選択する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 11, 300 (3% from the top) threshold width Dth2, 400 (4% from the top) threshold width Dth3, and 500 (5% from the top) threshold width Dth4 The threshold width Dth1 when n th (predetermined number) is 200 (2% from the top) is the maximum. That is, the threshold value calculation unit 33 of the analysis unit 30 selects 200 (2% from the top) as n th (predetermined number).

その後、細胞識別装置100は、ステップS805に進む。   Thereafter, the cell identification device 100 proceeds to step S805.

ステップS805において、解析手段30は、閾値算出部33を用いて、閾値を設定する。ここで、閾値算出部33は、ステップS804で選択した最大の閾値幅Dth(図11のDth1)の中間値を閾値として設定することができる。なお、閾値算出部33は、ステップS804で選択した閾値幅Dthに含まれるいずれかの値を閾値としてもよい。   In step S <b> 805, the analysis unit 30 sets a threshold value using the threshold value calculation unit 33. Here, the threshold value calculation unit 33 can set an intermediate value of the maximum threshold value width Dth (Dth1 in FIG. 11) selected in step S804 as the threshold value. Note that the threshold value calculation unit 33 may use any value included in the threshold value width Dth selected in step S804 as the threshold value.

その後、細胞識別装置100は、図中のENDに進み、細胞識別装置100(解析手段30)がデータを抽出する動作及び閾値を設定する動作を終了する。   Thereafter, the cell identification device 100 proceeds to END in the figure, and ends the operation of the cell identification device 100 (analysis means 30) extracting data and setting the threshold value.

一方、ステップS806において、解析手段30は、閾値算出部33を用いて、ステップS803で算出したエラーレートERから最小値のエラーレートERを特定し、特定した最小値のエラーレートERに対応するnth(所定の数)を選択する。 On the other hand, in step S806, the analysis unit 30 uses the threshold value calculation unit 33 to identify the minimum error rate ER from the error rate ER calculated in step S803, and n corresponding to the identified minimum value error rate ER. Select th (predetermined number).

図12に、解析手段30の閾値算出部33が選択する特徴量の数の一例を説明する説明図を示す。図13に、解析手段30の閾値算出部33が選択する特徴量の数の他の例を説明する説明図を示す。ここで、図12及び図13の横軸はnth個の値であり、縦軸はエラ‐レートERの値である。図12のLc1及び図13のLd1は正常細胞の拒否率(異常細胞のΔOPLの最小値以上の正常細胞の割合)である。図12のLc2及び図13のLd2は異常細胞の受け入れ率(正常細胞のΔOPLの最大値以下の異常細胞の割合)である。 FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an example of the number of feature amounts selected by the threshold value calculation unit 33 of the analysis unit 30. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining another example of the number of feature amounts selected by the threshold value calculation unit 33 of the analysis unit 30. Here, the horizontal axis of FIG. 12 and FIG. 13 is n th values, and the vertical axis is the error rate ER value. Lc1 in FIG. 12 and Ld1 in FIG. 13 are rejection ratios of normal cells (ratio of normal cells having a minimum value of ΔOPL of abnormal cells). Lc2 in FIG. 12 and Ld2 in FIG. 13 are acceptance rates of abnormal cells (ratio of abnormal cells below the maximum value of ΔOPL of normal cells).

図12では、nth個の値が1個〜600個の場合に、Lc1とLc2の合算のLc3のエラーレートERが最小となる。また、図13では、nth個の値が1個〜700個の場合に、Ld1とLd2の合算のLd3のエラーレートERが最小となる。すなわち、解析手段30の閾値算出部33は、nth(所定の数)として、最小値のエラーレートERに対応する600個(図12)又は700個(図13)を選択することができる。 In FIG. 12, when n th values are 1 to 600, the error rate ER of Lc3, which is the sum of Lc1 and Lc2, is minimized. Further, in FIG. 13, if n th number of values of pieces 1 to 700, the error rate ER of Ld3 summation of Ld1 and Ld2 is minimized. That is, the threshold value calculation unit 33 of the analysis unit 30 can select 600 (FIG. 12) or 700 (FIG. 13) corresponding to the minimum error rate ER as n th (predetermined number).

その後、細胞識別装置100は、ステップS807に進む。   Thereafter, the cell identification device 100 proceeds to step S807.

ステップS807において、解析手段30は、閾値算出部33を用いて、閾値を設定する。ここで、閾値算出部33は、ステップS806で選択した最小値のエラーレートERに対応するnth(所定の数)を用いて算出した平均値AOPD(ステップS802)を閾値として設定することができる。 In step S807, the analysis unit 30 sets a threshold value using the threshold value calculation unit 33. Here, the threshold value calculation unit 33 can set the average value AOPD (step S802) calculated using n th (predetermined number) corresponding to the minimum error rate ER selected in step S806 as the threshold value. .

その後、細胞識別装置100は、図中のENDに進み、細胞識別装置100(解析手段30)がデータを抽出する動作及び閾値を設定する動作を終了する。   Thereafter, the cell identification device 100 proceeds to END in the figure, and ends the operation of the cell identification device 100 (analysis means 30) extracting data and setting the threshold value.

[4.細胞識別方法のプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体]
本発明の実施形態に係る細胞識別方法のプログラムPrによれば、複数の細胞に光を夫々照射して、複数の光路長変化量を計測する計測ステップと、正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、前記複数の細胞を夫々識別する識別ステップとを含むことを特徴とする細胞識別方法を実行する。前記識別ステップは、前記正常細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量を抽出し、抽出した前記複数の光路長変化量の平均値を算出し、算出した前記平均値を前記閾値とする、ことを特徴とする細胞識別方法を実行してもよい。前記識別ステップは、前記正常細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量を抽出し、抽出した前記複数の光路長変化量について複数の平均値を算出し、算出した前記複数の平均値においてエラーレートに基づいて前記閾値を設定する、ことを特徴とする細胞識別方法を実行してもよい。前記計測ステップは、前記細胞に照射する前記光の光路長を変更する変更ステップと、前記細胞を透過しない場合の前記光の強度と同一となるように、該細胞に照射する該光の光路長を変更するフィードバック制御ステップとを含む、ことを特徴とする細胞識別方法を実行してもよい。これらの構成によれば、本発明の実施形態に係る細胞識別装置100と同等の効果が得られる。
[4. Cell identification method program and recording medium recording the program]
According to the program Pr of the cell identification method according to the embodiment of the present invention, a measurement step of irradiating a plurality of cells with light and measuring a plurality of optical path length variations, and an optical path length variation of a normal cell. And a step of identifying each of the plurality of cells using the threshold value calculated in this way. The identifying step extracts a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions of the normal cells, calculates an average value of the extracted optical path length changes, and uses the calculated average value as the threshold value. A cell identification method characterized by the above may be executed. The identifying step extracts a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions of the normal cells, calculates a plurality of average values for the extracted optical path length changes, and calculates the plurality of average values The cell identification method characterized in that the threshold value is set based on an error rate. The measuring step includes a changing step of changing an optical path length of the light applied to the cell, and an optical path length of the light applied to the cell so as to be the same as the intensity of the light when not passing through the cell. A cell identification method characterized by including a feedback control step of changing the frequency. According to these configurations, an effect equivalent to that of the cell identification device 100 according to the embodiment of the present invention can be obtained.

また、本発明は、プログラムPrを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体Mdとしてもよい。プログラムPrを記録した記録媒体Mdは、フレキシブルディスク、CD−ROM、メモリーカード及びその他コンピュータ読み取り可能な媒体を用いることができる。   Further, the present invention may be a recording medium Md that can be read by a computer in which the program Pr is recorded. As the recording medium Md on which the program Pr is recorded, a flexible disk, a CD-ROM, a memory card, and other computer-readable media can be used.

以上により、本発明の実施形態に係る細胞識別装置100によれば、正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値THを用いて、細胞TCに光を照射したときに計測される光路長変化量ΔOPLに基づいて、細胞を識別することができる。また、本実施形態に係る細胞識別装置100によれば、細胞TCに光を照射したときに計測される光路長変化量ΔOPLに基づいて細胞を識別することができるので、細胞の位相差を測定することなく、且つ、複雑な処理(例えば位相unwrapping処理、フーリエ変換処理)を行うことなく、簡易に細胞を識別することができる。更に、本実施形態に係る細胞識別装置100によれば、細胞TCに光を照射したときに計測される光路長変化量ΔOPLに基づいて細胞を識別することができるので、識別結果を表示することでユーザー(診断医など)に容易に癌細胞などの異常細胞を認識させることができる。すなわち、本実施形態に係る細胞識別装置100によれば、計測した光路長変化量ΔOPLに基づいて、精度よく、細胞を識別することができる。   As described above, according to the cell identification device 100 according to the embodiment of the present invention, the optical path length measured when the cell TC is irradiated with light using the threshold value TH calculated based on the optical path length change amount of the normal cell. Based on the change amount ΔOPL, the cells can be identified. In addition, according to the cell identification device 100 according to the present embodiment, since the cell can be identified based on the optical path length change amount ΔOPL measured when the cell TC is irradiated with light, the phase difference of the cell is measured. The cells can be easily identified without performing complicated processing (for example, phase unwrapping processing or Fourier transform processing). Furthermore, according to the cell identification device 100 according to the present embodiment, since the cell can be identified based on the optical path length change amount ΔOPL measured when the cell TC is irradiated with light, the identification result is displayed. Thus, it is possible for a user (diagnostic doctor, etc.) to easily recognize abnormal cells such as cancer cells. That is, according to the cell identification device 100 according to the present embodiment, it is possible to identify cells with high accuracy based on the measured optical path length change amount ΔOPL.

実施形態に係る細胞識別装置100を含む実施例を用いて、本発明を説明する。   The present invention will be described using examples including the cell identification device 100 according to the embodiment.

[実施例1]
本発明の実施例1に係る細胞識別装置100Eを用いて、本発明を説明する。
[Example 1]
The present invention will be described using the cell identification device 100E according to Example 1 of the present invention.

[細胞識別装置の構成]、[細胞識別装置の機能]及び[解析手段の動作の例]
本実施例に係る細胞識別装置100Eの構成等を図1〜図13に示す。ここで、細胞識別装置100Eの構成等は、実施形態に係る細胞識別装置100の構成等と同様のため、説明を省略する。
[Configuration of cell identification device], [Function of cell identification device] and [Example of operation of analysis means]
A configuration and the like of a cell identification device 100E according to the present embodiment are shown in FIGS. Here, the configuration and the like of the cell identification device 100E are the same as the configuration and the like of the cell identification device 100 according to the embodiment, and thus description thereof is omitted.

なお、本実施例に係る細胞識別装置100Eの仕様は、表1に示すように、非接触(及び非破壊)の計測、最大計測エリア100×100μm、測定波長(光源波長)632.8nmのレーザー、光路長分解能0.3nm、測定速度1〜100μm/s、空間分解能0.97μm(波長632.8nmで20倍の対物レンズを用いた場合)である。また、細胞識別装置100Eは、幅320mm、奥行き180mm、高さ290mmであり、可搬性に優れる。更に、細胞識別装置100Eは、細胞に照射する光の光路を鉛直方向とすることで、識別する細胞において重力の影響を低減することができる。 In addition, as shown in Table 1, the specification of the cell identification device 100E according to this example is a non-contact (and non-destructive) measurement, a maximum measurement area of 100 × 100 μm 2 , and a measurement wavelength (light source wavelength) of 632.8 nm. Laser, optical path length resolution 0.3 nm, measurement speed 1 to 100 μm / s, spatial resolution 0.97 μm (when a 20 × objective lens is used at a wavelength of 632.8 nm). The cell identification device 100E has a width of 320 mm, a depth of 180 mm, and a height of 290 mm, and is excellent in portability. Furthermore, the cell identification device 100E can reduce the influence of gravity on the cells to be identified by setting the optical path of the light applied to the cells in the vertical direction.

[細胞状態を解析する動作]
本実施例に係る細胞識別装置100Eが細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を、図14〜図18を用いて説明する。なお、細胞識別装置100Eは、複数の細胞を識別するために、後述する図14のステップS1401〜ステップS1404の動作を夫々の細胞に対して夫々実施する。
[Operation to analyze cell state]
The operation | movement which the cell identification apparatus 100E which concerns on a present Example analyzes a cell state (cell identification) is demonstrated using FIGS. 14-18. Note that the cell identification device 100E performs the operations of Step S1401 to Step S1404 in FIG. 14 described later on each cell in order to identify a plurality of cells.

図14に示すように、本実施例に係る細胞識別装置100Eは、先ず、ステップS1401において、ユーザーによって、光学系21の一対のガラス板の間隙(図3(b)のガラス板21guとガラス板21gdとの間隙)に識別する細胞TCを配置される。その後、細胞識別装置100Eは、ステップS1402に進む。   As shown in FIG. 14, in step S1401, the cell identification device 100E according to the present embodiment first performs a gap between the pair of glass plates of the optical system 21 (the glass plate 21gu and the glass plate in FIG. 3B). The cell TC to be identified is placed in a gap (with a gap of 21 gd). Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to step S1402.

細胞識別装置100Eは、本実施例では、接着型の配置方法で細胞TCを配置する。具体的には、図15に示すように、細胞識別装置100Eは、先ず、ガラス板21gd上に細胞TCを接着される(図15(a))。次に、細胞識別装置100Eは、ガラス板21gd上にスペーサ21S(本実施例では厚みが50μmのシムリング)を配置される(図15(b))。次いで、細胞識別装置100Eは、ガラス板21gd上に細胞TCが乾燥することを防止するために、生理食塩水Wnを滴下される(図15(c))。その後、細胞識別装置100Eは、スペーサ21S(ガラス板21gd)上にガラス板21guを配置される(図15(d))。これにより、細胞識別装置100Eは、接着型の配置方法(例えば図3(b))で細胞TCを配置することができる。   In this embodiment, the cell identification device 100E arranges the cells TC by an adhesion type arrangement method. Specifically, as shown in FIG. 15, in the cell identification device 100E, first, the cell TC is adhered on the glass plate 21gd (FIG. 15 (a)). Next, in the cell identification device 100E, a spacer 21S (a shim ring having a thickness of 50 μm in this embodiment) is disposed on the glass plate 21gd (FIG. 15B). Next, in the cell identification device 100E, physiological saline Wn is dropped onto the glass plate 21gd in order to prevent the cell TC from drying (FIG. 15 (c)). Thereafter, in the cell identification device 100E, the glass plate 21gu is disposed on the spacer 21S (glass plate 21gd) (FIG. 15 (d)). Thereby, the cell identification apparatus 100E can arrange | position the cell TC by the adhesion type arrangement | positioning method (for example, FIG.3 (b)).

次に、ステップS1402において、細胞識別装置100Eは、計測手段20の光学系21及びフィードバック制御部22(図1)を用いて、配置した細胞に照射する光(物体光)の光路長をフィードバック制御する。本実施例に係る細胞識別装置100Eがフィードバック制御する動作は、実施形態に係る細胞識別装置100の動作と同様のため、説明を省略する。その後、細胞識別装置100Eは、ステップS1403に進む。   Next, in step S1402, the cell identification device 100E uses the optical system 21 and the feedback control unit 22 (FIG. 1) of the measuring unit 20 to perform feedback control of the optical path length of light (object light) irradiated to the arranged cells. To do. The operation of feedback control by the cell identification device 100E according to the present example is the same as the operation of the cell identification device 100 according to the embodiment, and thus the description thereof is omitted. Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to step S1403.

次いで、ステップS1403において、細胞識別装置100Eは、計測手段20の電圧検出部23(図1)を用いて、フィードバック制御部22が光路長を変更したときの(ステップS1402)、ミラーMPZTを駆動するピエゾ素子PZT(図2)に印加した印加電圧VPZTを検出する。その後、細胞識別装置100Eは、ステップS1404に進む。 Next, in step S1403, the cell identification device 100E drives the mirror M PZT when the feedback control unit 22 changes the optical path length using the voltage detection unit 23 (FIG. 1) of the measuring unit 20 (step S1402). The applied voltage V PZT applied to the piezo element PZT (FIG. 2) is detected. Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to step S1404.

ステップS1404において、細胞識別装置100Eは、計測手段20の光路長変換部24(図1)を用いて、実施形態に係る細胞識別装置100と同様に、電圧検出部23が検出した印加電圧VPZT(ステップS1403)を光路長変化量ΔOPLに変換する。その後、細胞識別装置100Eは、ステップS1405に進む。 In step S <b> 1404, the cell identification device 100 </ b> E uses the optical path length conversion unit 24 (FIG. 1) of the measuring unit 20 to apply the applied voltage V PZT detected by the voltage detection unit 23 as in the cell identification device 100 according to the embodiment. (Step S1403) is converted into an optical path length change amount ΔOPL. Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to step S1405.

図17に、細胞識別装置100Eが計測した光路長変化量ΔOPLの例を示す。ここで、図17(a)は、正常細胞の場合の光路長変化量ΔOPL(横軸)に対するピクセル数Np(縦軸)である。図17(b)は、転移性癌細胞の場合の光路長変化量ΔOPL(横軸)に対するピクセル数Np(縦軸)である。図17(c)は、非転移性癌細胞の場合の光路長変化量ΔOPL(横軸)に対するピクセル数Np(縦軸)である。また、図17は、細胞をxy平面(図3(c))で計測したときの1万個の光路長変化量ΔOPLの分布(ヒストグラム)を示す。すなわち、図17は、1pixel×1pixelに対応する光路長変化量ΔOPLを100pixel×100pixel(1万個)の範囲で計測した結果である。   FIG. 17 shows an example of the optical path length change amount ΔOPL measured by the cell identification device 100E. Here, FIG. 17A shows the number of pixels Np (vertical axis) with respect to the optical path length variation ΔOPL (horizontal axis) in the case of normal cells. FIG. 17B is the number of pixels Np (vertical axis) with respect to the optical path length change amount ΔOPL (horizontal axis) in the case of metastatic cancer cells. FIG. 17C shows the number of pixels Np (vertical axis) with respect to the optical path length variation ΔOPL (horizontal axis) in the case of non-metastatic cancer cells. FIG. 17 shows a distribution (histogram) of 10,000 optical path length variations ΔOPL when the cells are measured on the xy plane (FIG. 3C). That is, FIG. 17 shows the result of measuring the optical path length variation ΔOPL corresponding to 1 pixel × 1 pixel in the range of 100 pixels × 100 pixels (10,000).

次に、ステップS1405において、細胞識別装置100Eは、解析手段30の画像生成部31(図1)を用いて、光路長変換部24で変換された光路長変化量ΔOPLに基づいて画像を生成する。その後、細胞識別装置100Eは、ステップS1406に進む。なお、細胞識別装置100Eは、ステップS1405を実施しないで、ステップS1406に進んでもよい。   Next, in step S1405, the cell identification device 100E generates an image based on the optical path length change amount ΔOPL converted by the optical path length conversion unit 24 using the image generation unit 31 (FIG. 1) of the analysis unit 30. . Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to step S1406. Note that the cell identification device 100E may proceed to step S1406 without performing step S1405.

次に、ステップS1406において、細胞識別装置100Eは、解析手段30のデータ抽出部32(図1)を用いて、計測手段20が計測した複数の光路長変化量ΔOPL(ステップS1401〜ステップS1404)から特定の光路長変化量を抽出する。   Next, in step S1406, the cell identification device 100E uses the data extraction unit 32 (FIG. 1) of the analysis unit 30 to calculate a plurality of optical path length change amounts ΔOPL (steps S1401 to S1404) measured by the measurement unit 20. A specific optical path length change amount is extracted.

具体的には、細胞識別装置100E(データ抽出部32)は、細胞が正常細胞であるか又は癌細胞であるかを識別するために、正常細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量ΔOPLから所定の数の光路長変化量を抽出する。ここで、細胞識別装置100E(データ抽出部32)は、本実施例では、正常細胞の複数の光路長変化量ΔOPL(図17(a))のうちの値が大きい方から所定の数(例えば上位5%の500個)の光路長変化量を抽出することができる。なお、データ抽出部32が所定の数の光路長変化量を抽出する動作は、前述の[3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)]で説明した動作(図8のステップS802及びステップS803)と同様のため、説明を省略する。   Specifically, the cell identification device 100E (data extraction unit 32) determines a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions of normal cells in order to identify whether the cells are normal cells or cancer cells. A predetermined number of optical path length variation amounts are extracted from the amount ΔOPL. Here, in this embodiment, the cell identification device 100E (data extraction unit 32) determines a predetermined number (for example, from the larger value of the plurality of optical path length change amounts ΔOPL (FIG. 17A) of normal cells (for example, It is possible to extract the optical path length change amount of the top 5% (500 pieces). The operation in which the data extraction unit 32 extracts a predetermined number of optical path length variation amounts is described in [3. This is the same as the operation (step S802 and step S803 in FIG. 8) described in the example of the operation of the analysis unit (data extraction and threshold setting), and thus the description thereof is omitted.

その後、細胞識別装置100Eは、ステップS1407に進む。   Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to step S1407.

ステップS1407において、細胞識別装置100Eは、解析手段30の閾値算出部33(図1)を用いて、データ抽出部32が抽出した所定の数の光路長変化量ΔOPLに基づいて、細胞を識別する閾値を算出する。具体的には、細胞識別装置100E(閾値算出部33)は、本実施例では、閾値THとして、データ抽出部32が抽出した複数の光路長変化量ΔOPLの平均値を算出することができる。なお、閾値算出部33が閾値を算出(設定)する動作は、前述する[3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)]で説明した動作(図8のステップS804及びステップS805)と同様のため、説明を省略する。   In step S1407, the cell identification device 100E identifies the cell based on the predetermined number of optical path length variation ΔOPL extracted by the data extraction unit 32 using the threshold value calculation unit 33 (FIG. 1) of the analysis unit 30. Calculate the threshold. Specifically, in this embodiment, the cell identification device 100E (threshold value calculation unit 33) can calculate an average value of a plurality of optical path length change amounts ΔOPL extracted by the data extraction unit 32 as the threshold value TH. The operation in which the threshold calculation unit 33 calculates (sets) the threshold is described in [3. This is the same as the operation (step S804 and step S805 in FIG. 8) described in the example of the operation of the analysis unit (data extraction and threshold setting), and thus the description thereof is omitted.

その後、細胞識別装置100Eは、ステップS1408に進む。   Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to step S1408.

具体的には、細胞識別装置100E(画像生成部31)は、本実施例では、光路長変化量の分布画像(光路長変化量画像)を生成することができる。すなわち、細胞識別装置100E(画像生成部31)は、正常細胞又は癌細胞を強調する画像を生成することができる。   Specifically, the cell identification device 100E (image generation unit 31) can generate an optical path length variation distribution image (optical path length variation image) in this embodiment. That is, the cell identification device 100E (image generation unit 31) can generate an image that emphasizes normal cells or cancer cells.

図16に、本実施例に係る細胞識別装置100E(例えば、位相差顕微鏡装置(IX71、DP71(オリンパス株式会社))など)の計測結果(位相差画像)及び細胞識別装置100Eの解析結果(光路長変化量画像)の一例を示す。ここで、図16(a)は、乳腺(正常細胞)の位相差画像である。図16(b)は、乳腺(正常細胞)の光路長変化量画像である。図16(c)は、乳がん細胞(異常細胞、癌細胞)の位相差画像である。図16(d)は、乳がん細胞(異常細胞、癌細胞)の光路長変化量画像である。図16(e)は、皮膚細胞(正常細胞)の位相差画像である。図16(f)は、皮膚細胞(正常細胞)の光路長変化量画像である。図16(g)は、皮膚がん細胞(異常細胞、癌細胞)の位相差画像である。図16(h)は、皮膚がん細胞(異常細胞、癌細胞)の光路長変化量画像である。   FIG. 16 shows a measurement result (phase difference image) of the cell identification apparatus 100E (for example, a phase contrast microscope apparatus (IX71, DP71 (Olympus Corporation)) according to the present embodiment and an analysis result (optical path) of the cell identification apparatus 100E. An example of a long variation image) is shown. Here, FIG. 16A is a phase difference image of a mammary gland (normal cell). FIG. 16B is an optical path length change amount image of the mammary gland (normal cells). FIG. 16C is a phase difference image of breast cancer cells (abnormal cells, cancer cells). FIG. 16D is an optical path length change amount image of breast cancer cells (abnormal cells, cancer cells). FIG. 16E is a phase difference image of skin cells (normal cells). FIG. 16F is an optical path length change amount image of skin cells (normal cells). FIG. 16G is a phase difference image of skin cancer cells (abnormal cells, cancer cells). FIG. 16 (h) is an optical path length change amount image of skin cancer cells (abnormal cells, cancer cells).

細胞識別装置100E(画像生成部31)は、正常細胞又は癌細胞を強調する光路長変化量画像(例えば図16(b)、(d)、(f)及び(h))を生成することができる。画像生成部31は、例えば図16(a)及び図16(c)に示すように、正常細胞及びがん細胞の大きさがほぼ同じ場合で、識別が困難なときでも、光路長変化量ΔOPLが高い値の部分を強調する(図16(d))ことによって、正常細胞と乳がん細胞とを容易に識別することができる。また、画像生成部31は、例えば図16(e)及び図16(g)に示すように、形状では識別困難な皮膚がん細胞の場合でも、光路長変化量ΔOPLが高い値の部分を強調する(図16(h))ことによって、正常細胞と皮膚がん細胞とを容易に識別することができる。   The cell identification device 100E (image generation unit 31) may generate an optical path length change amount image (for example, FIGS. 16B, 16D, 16F, and 11H) that emphasizes normal cells or cancer cells. it can. For example, as shown in FIG. 16A and FIG. 16C, the image generation unit 31 has an optical path length change amount ΔOPL even when normal cells and cancer cells are approximately the same size and difficult to identify. By emphasizing the high value part (FIG. 16D), normal cells and breast cancer cells can be easily distinguished. Further, as shown in FIGS. 16 (e) and 16 (g), for example, the image generation unit 31 emphasizes a portion where the optical path length variation ΔOPL is high even in the case of skin cancer cells that are difficult to identify by shape. By doing (FIG. 16 (h)), normal cells and skin cancer cells can be easily identified.

これにより、細胞識別装置100Eは、生成した画像を表示部(図1の出力部52)に表示することによって、表示部を見たユーザー(診断医など)に容易に癌細胞を認識させることができる。また、細胞識別装置100E(画像生成部31)は、ユーザーに光路長変化量画像の分布を確認させることで、正常細胞とがん細胞との違いを明確に、定量的に確認することができる。   Thus, the cell identification device 100E displays the generated image on the display unit (the output unit 52 in FIG. 1), thereby allowing a user (diagnostic doctor or the like) who has viewed the display unit to easily recognize cancer cells. it can. In addition, the cell identification device 100E (image generation unit 31) can clearly and quantitatively confirm the difference between normal cells and cancer cells by allowing the user to check the distribution of the optical path length variation image. .

ステップS1408において、細胞識別装置100Eは、解析手段30の細胞識別部34(図1)を用いて、閾値算出部33が算出した閾値THに基づいて、複数の細胞を識別する。   In step S1408, the cell identification device 100E identifies a plurality of cells based on the threshold value TH calculated by the threshold value calculation unit 33 using the cell identification unit 34 (FIG. 1) of the analysis unit 30.

具体的には、細胞識別装置100E(細胞識別部34)は、本実施例では、例えば図18に示すように、閾値THとして光路長変化量245nmを算出された場合に(ステップS1407)、閾値THを境に、複数の細胞の正常細胞Cr及びがん細胞Ccに識別することができる。ここで、図18の横軸は、光路長変化量ΔOPLである。また、図18の縦軸は、該当する細胞の数Nsである。   Specifically, in this embodiment, the cell identification device 100E (cell identification unit 34), for example, as shown in FIG. 18, when the optical path length change amount 245nm is calculated as the threshold TH (step S1407), It is possible to distinguish between normal cells Cr and cancer cells Cc of a plurality of cells with TH as a boundary. Here, the horizontal axis of FIG. 18 represents the optical path length change amount ΔOPL. Moreover, the vertical axis | shaft of FIG. 18 is the number Ns of applicable cells.

細胞識別装置100E(細胞識別部34)は、ステップS1406及びステップS1407の動作と同様に、細胞の複数の位置の複数の光路長変化量ΔOPLにおいて、値が大きい方から所定の数(例えば本実施例では上位5%)の光路長変化量を抽出し、抽出した所定の数の光路長変化量ΔOPLの平均値を細胞の光路長変化量ΔOPLとして用いることができる。なお、所定の数は、閾値を算出したときの所定の数と同様の数を用いることができる。   Similar to the operations in step S1406 and step S1407, the cell identification device 100E (cell identification unit 34) has a predetermined number (for example, the present embodiment) in the plurality of optical path length change amounts ΔOPL at a plurality of cell positions. In the example, the optical path length variation amount of the top 5%) is extracted, and the average value of the extracted predetermined number of optical path length variation amounts ΔOPL can be used as the optical path length variation amount ΔOPL of the cell. The predetermined number can be the same as the predetermined number when the threshold is calculated.

その後、細胞識別装置100Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   Thereafter, the cell identification device 100E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

以上により、本発明の実施例1に係る細胞識別装置100Eによれば、実施形態に係る細胞識別装置100と同様の効果を得ることができる。   As described above, according to the cell identification device 100E according to Example 1 of the present invention, the same effects as those of the cell identification device 100 according to the embodiment can be obtained.

[実施例1の変形例1]
本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置110Eを用いて、本発明を説明する。
[Modification 1 of Example 1]
The present invention will be described using the cell identification device 110E according to the first modification of the first embodiment of the present invention.

[細胞識別装置の構成]、[細胞識別装置の機能]及び[解析手段の動作の例]
本変形例に係る細胞識別装置110Eの構成等を図1等に示す。
[Configuration of cell identification device], [Function of cell identification device] and [Example of operation of analysis means]
The configuration and the like of the cell identification device 110E according to this modification are shown in FIG.

図1等に示すように、本変形例に係る細胞識別装置110Eの構成等は、前述の実施例1に係る細胞識別装置100Eの構成等と同様のため、説明を省略する。   As shown in FIG. 1 and the like, the configuration and the like of the cell identification device 110E according to the present modification are the same as the configuration and the like of the cell identification device 100E according to Example 1 described above, and thus the description thereof is omitted.

[細胞状態を解析する動作]
本変形例に係る細胞識別装置110Eが細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を、図14〜図17及び図19〜図24を用いて説明する。ここで、図19〜図24の横軸は、光路長変化量ΔOPLである。また、図19〜図24の縦軸は、該当する細胞の数Nsである。なお、本変形例に係る細胞識別装置110Eが細胞状態を解析する動作は、前述の実施例1に係る細胞識別装置100Eの動作と基本的に同様のため、異なる部分を主に説明する。
[Operation to analyze cell state]
The operation | movement which the cell identification apparatus 110E which concerns on this modification analyzes a cell state (cell identification) is demonstrated using FIGS. 14-17 and FIGS. 19-24. Here, the horizontal axis of FIGS. 19 to 24 represents the optical path length change amount ΔOPL. Moreover, the vertical axis | shaft of FIGS. 19-24 is the number Ns of applicable cells. The operation of analyzing the cell state by the cell identification device 110E according to the present modification is basically the same as the operation of the cell identification device 100E according to the above-described first embodiment, and thus different parts will be mainly described.

図14に示すように、本変形例に係る細胞識別装置110Eは、実施例1に係る細胞識別装置100Eと同様に、ステップS1401〜S1404において、計測手段20の光路長変換部24等を用いて、電圧検出部23が検出した印加電圧VPZTを光路長変化量ΔOPLに変換する。その後、細胞識別装置110Eは、ステップS1405に進む。 As illustrated in FIG. 14, the cell identification device 110E according to this modification example uses the optical path length conversion unit 24 of the measurement unit 20 and the like in steps S1401 to S1404 in the same manner as the cell identification device 100E according to the first embodiment. The applied voltage V PZT detected by the voltage detector 23 is converted into an optical path length change amount ΔOPL. Thereafter, the cell identification device 110E proceeds to step S1405.

ステップS1405において、細胞識別装置110Eは、解析手段30の画像生成部31(図1)を用いて、光路長変換部24で変換された光路長変化量ΔOPLに基づいて画像を生成する。その後、細胞識別装置110Eは、ステップS1406に進む。なお、細胞識別装置110Eは、ステップS1405を実施しないで、ステップS1406に進んでもよい。   In step S1405, the cell identification device 110E generates an image based on the optical path length change amount ΔOPL converted by the optical path length conversion unit 24 using the image generation unit 31 (FIG. 1) of the analysis unit 30. Thereafter, the cell identification device 110E proceeds to step S1406. Note that the cell identification device 110E may proceed to step S1406 without performing step S1405.

ステップS1406において、細胞識別装置110Eは、本変形例では、解析手段30のデータ抽出部32等を用いて、計測手段20が計測した複数の光路長変化量ΔOPLから複数の光路長変化量の群を抽出する。   In step S1406, in this modification, the cell identification device 110E uses a data extraction unit 32 of the analysis unit 30 or the like to group a plurality of optical path length variation amounts from a plurality of optical path length variation amounts ΔOPL measured by the measuring unit 20. To extract.

具体的には、細胞識別装置110E(データ抽出部32)は、算出する閾値(ステップS1407)の精度を高めるために、正常細胞の複数の光路長変化量ΔOPL(図17(a))のうちの値が大きい方から複数の割合の光路長変化量の群(例えば上位1%、2%、3%、4%、5%及び6%)を抽出する。細胞識別装置110E(データ抽出部32)は、例えば上位1%、2%、3%、4%、5%及び6%に対応する複数の割合の光路長変化量の群として、図19(上位1%の場合)、図20(上位2%の場合)、図21(上位3%の場合)、図22(上位4%の場合)、図23(上位5%の場合)、図24(上位6%の場合)の光路長変化量の群を夫々抽出することができる。   Specifically, the cell identification device 110E (data extraction unit 32) includes a plurality of optical path length change amounts ΔOPL (FIG. 17A) of normal cells in order to increase the accuracy of the threshold value to be calculated (step S1407). A group of optical path length change amounts (for example, the top 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, and 6%) of a plurality of ratios is extracted from the larger value of. The cell identification device 110E (data extraction unit 32) is configured as a group of optical path length change amounts at a plurality of ratios corresponding to, for example, upper 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, and 6% as shown in FIG. 1 (for 1%), FIG. 20 (for the top 2%), FIG. 21 (for the top 3%), FIG. 22 (for the top 4%), FIG. 23 (for the top 5%), FIG. 6%) can be extracted.

その後、細胞識別装置110Eは、ステップS1407に進む。   Thereafter, the cell identification device 110E proceeds to step S1407.

ステップS1407において、細胞識別装置110Eは、解析手段30の閾値算出部33(図1)を用いて、複数の割合の光路長変化量の群に対応する複数の閾値領域を算出する。   In step S1407, the cell identification device 110E calculates a plurality of threshold regions corresponding to a group of optical path length change amounts at a plurality of ratios, using the threshold calculation unit 33 (FIG. 1) of the analysis unit 30.

具体的には、細胞識別装置110E(閾値算出部33)は、本変形例では、先ず、上位1%、2%、3%、4%、5%及び6%に対応する割合の光路長変化量の群に対応する閾値領域として、図20〜図23に示すように、閾値領域Rth2、Rth3、Rth4及びRth5を算出する。なお、図19及び図24の上位1%及び6%の場合では、閾値領域が存在しない。次いで、細胞識別装置110E(閾値算出部33)は、算出した閾値領域Rth2等から絶対値の一番大きい閾値領域に対応する光路長変化量の群の閾値を、細胞を識別する閾値THとして選択(算出)する。ここで、細胞識別装置110E(閾値算出部33)は、2%又は3%の閾値(例えば閾値領域Rth2又はRth3の中間値)を閾値THとして選択することができる。   Specifically, in this modification, the cell identification device 110E (threshold value calculation unit 33) first changes the optical path length at a ratio corresponding to the top 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, and 6%. As threshold regions corresponding to groups of amounts, threshold regions Rth2, Rth3, Rth4, and Rth5 are calculated as shown in FIGS. In the upper 1% and 6% cases in FIGS. 19 and 24, there is no threshold region. Next, the cell identification device 110E (threshold value calculation unit 33) selects, from the calculated threshold value region Rth2 and the like, the threshold value of the optical path length change amount corresponding to the threshold value region having the largest absolute value as the threshold value TH for identifying the cell. (calculate. Here, the cell identification device 110E (threshold value calculation unit 33) can select a threshold value of 2% or 3% (for example, an intermediate value of the threshold region Rth2 or Rth3) as the threshold value TH.

その後、細胞識別装置110Eは、ステップS1408に進む。   Thereafter, the cell identification device 110E proceeds to step S1408.

本変形例に係る細胞識別装置110Eのその他の動作は、前述の実施例1に係る細胞識別装置100Eの動作と基本的に同様のため、説明を省略する。   The other operations of the cell identification device 110E according to the present modification are basically the same as the operations of the cell identification device 100E according to Example 1 described above, and thus the description thereof is omitted.

以上により、本発明の実施例1の変形例1に係る細胞識別装置110Eによれば、実施例1に係る細胞識別装置100Eと同様の効果を得ることができる。また、本変形例に係る細胞識別装置110Eによれば、閾値算出部33を用いて複数の割合の光路長変化量の群に対応する複数の閾値領域を算出することができるので、算出した複数の閾値領域で領域の幅が広い閾値領域に対応する光路長変化量の群を用いて閾値を算出(選択)することができる。更に、本変形例に係る細胞識別装置110Eによれば、複数の割合の光路長変化量の群に対応する複数の閾値から閾値領域の幅が広い閾値領域に対応する閾値を選択することができるので、選択した閾値を用いて細胞を識別する精度を向上することができる。   As described above, according to the cell identification device 110E according to the first modification of the first embodiment of the present invention, the same effects as those of the cell identification device 100E according to the first embodiment can be obtained. In addition, according to the cell identification device 110E according to the present modification, a plurality of threshold regions corresponding to a group of optical path length change amounts at a plurality of ratios can be calculated using the threshold calculation unit 33. The threshold value can be calculated (selected) by using a group of optical path length variation amounts corresponding to the threshold region having a wide area in the threshold region. Furthermore, according to the cell identification device 110E according to the present modification, it is possible to select a threshold corresponding to a threshold region having a wide threshold region from a plurality of thresholds corresponding to a group of optical path length change amounts at a plurality of ratios. Therefore, it is possible to improve the accuracy of identifying the cell using the selected threshold value.

[実施例1の変形例2]
本発明の実施例1の変形例2に係る細胞識別装置120Eを用いて、本発明を説明する。
[Modification 2 of Embodiment 1]
This invention is demonstrated using the cell identification apparatus 120E which concerns on the modification 2 of Example 1 of this invention.

[細胞識別装置の構成]、[細胞識別装置の機能]及び[解析手段の動作の例]
本変形例に係る細胞識別装置120Eの構成等を図1等に示す。
[Configuration of cell identification device], [Function of cell identification device] and [Example of operation of analysis means]
A configuration or the like of a cell identification device 120E according to this modification is shown in FIG.

図1等に示すように、本変形例に係る細胞識別装置120Eの構成等は、前述の実施例1に係る細胞識別装置100Eの構成等と同様のため、説明を省略する。   As shown in FIG. 1 and the like, the configuration and the like of the cell identification device 120E according to this modification are the same as the configuration and the like of the cell identification device 100E according to Example 1 described above, and thus the description thereof is omitted.

[細胞状態を解析する動作]
本変形例に係る細胞識別装置120Eが細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を、図14〜図17及び図25を用いて説明する。なお、本変形例に係る細胞識別装置120Eが細胞状態を解析する動作は、前述の実施例1に係る細胞識別装置100Eの動作と基本的に同様のため、異なる部分を主に説明する。
[Operation to analyze cell state]
The operation | movement which the cell identification apparatus 120E which concerns on this modification analyzes a cell state (cell identification) is demonstrated using FIGS. 14-17 and FIG. The operation of analyzing the cell state by the cell identification device 120E according to the present modification is basically the same as the operation of the cell identification device 100E according to Example 1 described above, and therefore, different parts will be mainly described.

図14に示すように、本変形例に係る細胞識別装置120Eは、実施例1に係る細胞識別装置100Eと同様に、ステップS1401〜S1404において、計測手段20の光路長変換部24等を用いて、電圧検出部23が検出した印加電圧VPZTを光路長変化量ΔOPLに変換する。その後、細胞識別装置120Eは、ステップS1405に進む。 As illustrated in FIG. 14, the cell identification device 120E according to the present modification example uses the optical path length conversion unit 24 of the measuring unit 20 in steps S1401 to S1404 in the same manner as the cell identification device 100E according to the first embodiment. The applied voltage V PZT detected by the voltage detector 23 is converted into an optical path length change amount ΔOPL. Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to step S1405.

ステップS1405において、細胞識別装置120Eは、解析手段30の画像生成部31(図1)を用いて、光路長変換部24で変換された光路長変化量ΔOPLに基づいて画像を生成する。その後、細胞識別装置120Eは、ステップS1406に進む。なお、細胞識別装置120Eは、ステップS1405を実施しないで、ステップS1406に進んでもよい。   In step S1405, the cell identification device 120E generates an image based on the optical path length change ΔOPL converted by the optical path length conversion unit 24 using the image generation unit 31 (FIG. 1) of the analysis unit 30. Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to step S1406. Note that the cell identification device 120E may proceed to step S1406 without performing step S1405.

次に、ステップS1406において、細胞識別装置120Eは、解析手段30のデータ抽出部32(図1)を用いて、計測手段20が計測した複数の光路長変化量ΔOPL(ステップS1401〜ステップS1404)から特定の光路長変化量を抽出する。   Next, in step S1406, the cell identification device 120E uses a plurality of optical path length change amounts ΔOPL (steps S1401 to S1404) measured by the measurement unit 20 using the data extraction unit 32 (FIG. 1) of the analysis unit 30. A specific optical path length change amount is extracted.

具体的には、細胞識別装置120E(データ抽出部32)は、本変形例では、癌細胞が転移性癌細胞であるか又は非転移性癌細胞であるかを識別するために、正常細胞の場合と同様に、転移性癌細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量ΔOPL(図17(b))から所定の数の光路長変化量を更に抽出する。   Specifically, in the present modification, the cell identification device 120E (data extraction unit 32) uses a normal cell in order to identify whether the cancer cell is a metastatic cancer cell or a non-metastatic cancer cell. Similarly to the case, a predetermined number of optical path length variation amounts are further extracted from a plurality of optical path length variation amounts ΔOPL (FIG. 17B) corresponding to a plurality of positions of metastatic cancer cells.

その後、細胞識別装置120Eは、ステップS1407に進む。   Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to step S1407.

ステップS1407において、細胞識別装置120Eは、解析手段30の閾値算出部33(図1)を用いて、データ抽出部32が抽出した所定の数の光路長変化量ΔOPLに基づいて、細胞を識別する閾値及び第2の閾値を算出する。具体的には、細胞識別装置120E(閾値算出部33)は、本変形例では、閾値THとして、データ抽出部32が抽出した正常細胞の複数の光路長変化量ΔOPLの平均値を算出することができる。また、細胞識別装置120E(閾値算出部33)は、第2の閾値TH2として、データ抽出部32が抽出した転移性癌細胞の複数の光路長変化量ΔOPLの平均値を算出することができる。   In step S1407, the cell identification device 120E identifies a cell based on the predetermined number of optical path length variation ΔOPL extracted by the data extraction unit 32 using the threshold value calculation unit 33 (FIG. 1) of the analysis unit 30. A threshold value and a second threshold value are calculated. Specifically, in this modification, the cell identification device 120E (threshold value calculation unit 33) calculates, as the threshold value TH, an average value of a plurality of optical path length change amounts ΔOPL of normal cells extracted by the data extraction unit 32. Can do. Further, the cell identification device 120E (threshold value calculation unit 33) can calculate an average value of the plurality of optical path length change amounts ΔOPL of the metastatic cancer cells extracted by the data extraction unit 32 as the second threshold value TH2.

その後、細胞識別装置120Eは、ステップS1408に進む。   Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to step S1408.

ステップS1408において、細胞識別装置120Eは、解析手段30の細胞識別部34(図1)を用いて、閾値算出部33が算出した閾値TH及び第2の閾値TH2を用いて、複数の細胞を識別する。その後、細胞識別装置120Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   In step S1408, the cell identification device 120E identifies a plurality of cells using the threshold TH calculated by the threshold calculation unit 33 and the second threshold TH2 using the cell identification unit 34 (FIG. 1) of the analysis unit 30. To do. Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

図25に、本変形例に係る細胞識別装置120E(細胞識別部34)が閾値TH及び第2の閾値TH2を用いて複数の細胞を識別する動作を具体的に示す。   FIG. 25 specifically shows an operation in which the cell identification device 120E (cell identification unit 34) according to the present modification identifies a plurality of cells using the threshold value TH and the second threshold value TH2.

図25に示すように、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、本変形例では、ステップS2501において、識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが閾値TH以下か否かを判断する。識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが閾値TH以下の場合には、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、ステップS2502に進む。それ以外の場合には、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、ステップS2503に進む。   As shown in FIG. 25, in the present modification, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) determines whether or not the optical path length variation ΔOPL of the identified cell is equal to or less than a threshold value TH in step S2501. If the optical path length variation ΔOPL of the cell to be identified is equal to or less than the threshold value TH, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) proceeds to step S2502. In other cases, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) proceeds to step S2503.

ステップS2502において、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、細胞を正常細胞と識別する。この後、細胞識別装置120Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   In step S2502, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) identifies the cell as a normal cell. Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

ステップS2503において、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが第2の閾値TH2以下か否かを判断する。識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが第2の閾値TH2以下の場合には、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、ステップS2504に進む。それ以外の場合には、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、ステップS2505に進む。   In step S2503, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) determines whether or not the optical path length change amount ΔOPL of the cell to be identified is equal to or less than the second threshold value TH2. When the optical path length variation ΔOPL of the cell to be identified is equal to or smaller than the second threshold TH2, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) proceeds to step S2504. In other cases, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) proceeds to step S2505.

ステップS2504において、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、細胞を転移性癌細胞と識別する。この後、細胞識別装置120Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   In step S2504, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) identifies the cell as a metastatic cancer cell. Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

一方、ステップS2505において、細胞識別装置120E(細胞識別部34)は、細胞を非転移性癌細胞と識別する。この後、細胞識別装置120Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   On the other hand, in step S2505, the cell identification device 120E (cell identification unit 34) identifies the cell as a non-metastatic cancer cell. Thereafter, the cell identification device 120E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

以上により、本発明の実施例1の変形例2に係る細胞識別装置120Eによれば、実施例1に係る細胞識別装置100Eと同様の効果を得ることができる。また、本変形例に係る細胞識別装置120Eによれば、閾値算出部33を用いて第2の閾値TH2を算出することができるので、算出した閾値TH及び第2の閾値TH2を用いて、細胞が正常細胞、転移性癌細胞又は非転移性癌細胞であるかを識別することができる。また、本変形例に係る細胞識別装置120Eによれば、閾値算出部33が算出した閾値TH及び第2の閾値TH2を用いて、細胞が正常細胞、転移性癌細胞又は非転移性癌細胞であるかを識別することができるので、ユーザー(診断医など)が肉眼では判断できない細胞(例えば転移性癌細胞又は非転移性癌細胞)を容易にユーザーに認識させることができる。また、本変形例に係る細胞識別装置120Eによれば、ユーザーが光路長変化量画像の分布を確認することで、正常細胞とがん細胞との違いを明確に、定量的に確認することができる。   As described above, according to the cell identification device 120E according to the second modification of the first embodiment of the present invention, the same effects as those of the cell identification device 100E according to the first embodiment can be obtained. In addition, according to the cell identification device 120E according to the present modification, the second threshold value TH2 can be calculated using the threshold value calculation unit 33, and thus the cell is calculated using the calculated threshold value TH and the second threshold value TH2. Can be identified as normal cells, metastatic cancer cells or non-metastatic cancer cells. Further, according to the cell identification device 120E according to the present modification, the cells are normal cells, metastatic cancer cells, or non-metastatic cancer cells using the threshold TH and the second threshold TH2 calculated by the threshold calculation unit 33. Since it can be identified, the user (diagnostic doctor, etc.) can easily allow the user to recognize cells (for example, metastatic cancer cells or non-metastatic cancer cells) that cannot be determined with the naked eye. Further, according to the cell identification device 120E according to this modification, the user can clearly and quantitatively confirm the difference between the normal cell and the cancer cell by confirming the distribution of the optical path length variation image. it can.

[実施例2]
本発明の実施例2に係る細胞識別装置200Eを用いて、本発明を説明する。
[Example 2]
The present invention will be described using a cell identification device 200E according to Example 2 of the present invention.

[細胞識別装置の構成]
本実施例に係る細胞識別装置200Eの構成等を図1等及び図26に示す。細胞識別装置200Eの構成等は、実施形態に係る細胞識別装置100の構成と基本的に同様のため、異なる部分を主に説明する。
[Configuration of cell identification device]
The configuration and the like of the cell identification device 200E according to the present embodiment are shown in FIGS. 1 and 26 and FIG. Since the configuration and the like of the cell identification device 200E are basically the same as the configuration of the cell identification device 100 according to the embodiment, different portions will be mainly described.

本実施例に係る細胞識別装置200Eは、デジタルホログラフィ技術を用いて、識別する細胞の位相情報(及び振幅)を計測する。   The cell identification device 200E according to the present embodiment measures phase information (and amplitude) of a cell to be identified using a digital holography technique.

具体的には、細胞識別装置200Eは、図26に示すように、細胞(Sample)のフレネル回折光Ldと参照光Lrの干渉縞をビームスプリッタBSで生成し、ホログラム(干渉縞画像)としてイメージセンサCCDで取得する。次に、細胞識別装置200Eは、コンピュータPC等を用いて、取得したホログラムの像再生を行なう。これにより、細胞識別装置200Eは、細胞の位相情報(及び振幅)を取得することができる。   Specifically, as shown in FIG. 26, the cell identification device 200E generates an interference fringe of the Fresnel diffracted light Ld of the cell (Sample) and the reference light Lr by the beam splitter BS, and forms an image as a hologram (interference fringe image). Obtained with sensor CCD. Next, the cell identification device 200E performs image reproduction of the acquired hologram using a computer PC or the like. Thereby, the cell identification device 200E can acquire cell phase information (and amplitude).

なお、細胞識別装置200Eの光学系21等は、図26に示すものに限定されない。すなわち、細胞識別装置200Eは、デジタルホログラフィに関する公知の技術を用いて,識別する細胞の位相情報を計測することができる構成を用いることができる。   Note that the optical system 21 and the like of the cell identification device 200E are not limited to those shown in FIG. That is, the cell identification device 200E can use a configuration that can measure phase information of a cell to be identified using a known technique related to digital holography.

[細胞状態を解析する動作]
本実施例に係る細胞識別装置200Eが細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を、図27及び図28を用いて説明する。
[Operation to analyze cell state]
The operation of the cell identification device 200E according to the present embodiment analyzing the cell state (identifying the cell) will be described with reference to FIGS.

図27に示すように、本実施例に係る細胞識別装置200Eは、先ず、ステップS2701において、ユーザーによって、光学系21の一対のガラス板の間隙(例えば図3(b)のガラス板21guとガラス板21gdとの間隙)に識別する細胞TCを配置される。その後、細胞識別装置200Eは、ステップS2702に進む。   As shown in FIG. 27, the cell identification device 200E according to the present embodiment first, in step S2701, by the user, a gap between a pair of glass plates of the optical system 21 (for example, the glass plate 21gu and the glass plate 21gu in FIG. A cell TC to be identified is arranged in a gap with the plate 21gd. Thereafter, the cell identification device 200E proceeds to step S2702.

次に、ステップS2702において、細胞識別装置200Eは、光学系(図26)を用いて、細胞のフレネル回折光Ldと参照光Lrのホログラム(干渉縞画像)をイメージセンサCCDで取得する。その後、細胞識別装置200Eは、ステップS2703に進む。   Next, in step S2702, the cell identification device 200E acquires the hologram (interference fringe image) of the Fresnel diffracted light Ld of the cell and the reference light Lr using the optical system (FIG. 26) by the image sensor CCD. Thereafter, the cell identification device 200E proceeds to step S2703.

次いで、ステップS2703において、細胞識別装置200Eは、デジタルホログラフィ技術を用いて、取得したホログラムに基づいて、細胞の位相情報(及び振幅)を取得(算出)する。また、細胞識別装置200Eは、取得した位相情報を用いて、位相差画像を生成する。なお、細胞識別装置200Eは、取得した位相情報を数2に代入することによって光路長変化量ΔOPLを算出し、算出した光路長変化量ΔOPLを用いて光路長変化量画像を生成してもよい。   Next, in step S2703, the cell identification device 200E acquires (calculates) phase information (and amplitude) of the cell based on the acquired hologram using the digital holography technique. Further, the cell identification device 200E generates a phase difference image using the acquired phase information. The cell identification device 200E may calculate the optical path length change amount ΔOPL by substituting the acquired phase information into Equation 2, and generate an optical path length change amount image using the calculated optical path length change amount ΔOPL. .

その後、細胞識別装置200Eは、ステップS2704に進む。   Thereafter, the cell identification device 200E proceeds to step S2704.

図28に、本実施例に係る細胞識別装置200Eが生成した位相差画像の一例を示す。ここで、図28(a)は、4mm×4mmの領域内の複数の細胞の位相差画像である。図28(b)は、図28(a)の領域内における一つの細胞Rbを抽出して拡大した拡大図である。   FIG. 28 shows an example of a phase difference image generated by the cell identification device 200E according to the present embodiment. Here, FIG. 28A is a phase difference image of a plurality of cells in a 4 mm × 4 mm region. FIG. 28B is an enlarged view in which one cell Rb in the region of FIG. 28A is extracted and enlarged.

本実施例に係る細胞識別装置200Eは、複数の細胞を同時に撮像し、デジタルホログラフィ技術を用いて、複数の細胞の位相情報を一回の動作で取得することができる。このため、本実施例に係る細胞識別装置200Eは、識別する細胞が複数である場合に、細胞の位相情報(光路長変化量ΔOPL)を取得する動作に要する時間を短縮することができる。   The cell identification device 200E according to the present embodiment can simultaneously image a plurality of cells and acquire phase information of the plurality of cells in one operation using digital holography technology. For this reason, when there are a plurality of cells to be identified, the cell identification device 200E according to the present embodiment can reduce the time required for the operation of acquiring the cell phase information (optical path length change amount ΔOPL).

次に、ステップS2704において、細胞識別装置200Eは、生成した画像(位相差画像又は光路長変化量画像)から、識別する細胞に対応する画像を抽出する(図28(b))。その後、細胞識別装置200Eは、ステップS2705に進む。   Next, in step S2704, the cell identification device 200E extracts an image corresponding to the cell to be identified from the generated image (phase difference image or optical path length change amount image) (FIG. 28 (b)). Thereafter, the cell identification device 200E proceeds to step S2705.

ステップS2705において、細胞識別装置200Eは、解析手段30の細胞識別部34(図1)を用いて、閾値算出部33が算出した閾値TH(及び第2の閾値TH2)を用いて、抽出した細胞を識別する。その後、細胞識別装置200Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   In step S2705, the cell identification device 200E uses the threshold TH (and the second threshold TH2) calculated by the threshold calculation unit 33 using the cell identification unit 34 (FIG. 1) of the analysis unit 30. Identify Thereafter, the cell identification device 200E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

ここで、細胞識別装置200Eは、実施形態に係る細胞識別装置100又は実施例1に係る細胞識別装置100E等と同様に(例えば図14のステップS1408)、抽出した画像における細胞の光路長変化量ΔOPL(又は位相差)に基づいて、細胞を識別することができる。   Here, the cell identification device 200E is similar to the cell identification device 100 according to the embodiment or the cell identification device 100E according to Example 1 (for example, step S1408 in FIG. 14), and the optical path length change amount of the cell in the extracted image. Cells can be identified based on ΔOPL (or phase difference).

以上により、本発明の実施例2に係る細胞識別装置200Eによれば、デジタルホログラフィ技術を用いて、複数の細胞の位相情報(又は光路長変化量ΔOPL)を一回の動作で取得することができるので、複数の細胞の位相情報(光路長変化量ΔOPL)を取得する動作に要する時間を短縮することができる。また、本実施例に係る細胞識別装置200Eによれば、複数の細胞の位相情報(光路長変化量ΔOPL)を一回の動作で取得することができるので、例えばCTC検査に本発明を用いた場合に、検査に要する時間を短縮することができる。すなわち、本実施例に係る細胞識別装置200Eによれば、血液10ml当たり数個から数十個の血中循環がん細胞(CTC)を検出する場合に、短時間で多数の細胞を識別することができるため、CTC検査において特に有利な効果を有する。   As described above, according to the cell identification device 200E according to the second embodiment of the present invention, it is possible to acquire phase information (or optical path length variation ΔOPL) of a plurality of cells in one operation using the digital holography technology. Therefore, it is possible to shorten the time required for the operation of acquiring the phase information (optical path length change amount ΔOPL) of a plurality of cells. Further, according to the cell identification device 200E according to the present embodiment, the phase information (optical path length change amount ΔOPL) of a plurality of cells can be acquired by one operation, and thus the present invention is used for, for example, a CTC examination. In some cases, the time required for the inspection can be shortened. That is, according to the cell identification device 200E according to the present embodiment, when several to several tens of circulating cancer cells (CTC) are detected per 10 ml of blood, a large number of cells are identified in a short time. Therefore, it has a particularly advantageous effect in the CTC examination.

また、本発明の実施例2に係る細胞識別装置200Eによれば、実施形態に係る細胞識別装置100と同様の効果を得ることができる。   Moreover, according to the cell identification device 200E according to Example 2 of the present invention, the same effects as those of the cell identification device 100 according to the embodiment can be obtained.

[実施例3]
本発明の実施例3に係る細胞識別装置300Eを用いて、本発明を説明する。
[Example 3]
The present invention will be described using a cell identification device 300E according to Example 3 of the present invention.

[細胞識別装置の構成]、[細胞識別装置の機能]及び[解析手段の動作の例]
本実施例に係る細胞識別装置300Eの構成等を図1等に示す。細胞識別装置300Eの構成等は、実施形態に係る細胞識別装置100の構成等と基本的に同様のため、説明を省略する。なお、細胞識別装置300Eは、本実施例では、正常細胞として白血球細胞、異常細胞として白血病細胞、乳がん細胞(非転移性乳がん細胞、転移性乳がん細胞)を識別する。
[Configuration of cell identification device], [Function of cell identification device] and [Example of operation of analysis means]
The configuration and the like of the cell identification device 300E according to the present example are shown in FIG. The configuration of the cell identification device 300E is basically the same as the configuration of the cell identification device 100 according to the embodiment, and a description thereof will be omitted. In this embodiment, the cell identification device 300E identifies white blood cells as normal cells, leukemia cells and breast cancer cells (non-metastatic breast cancer cells, metastatic breast cancer cells) as abnormal cells.

[細胞状態を解析する動作]
本実施例に係る細胞識別装置300Eが細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を、図14及び図29〜図37を用いて説明する。
[Operation to analyze cell state]
An operation in which the cell identification device 300E according to the present embodiment analyzes a cell state (identifies a cell) will be described with reference to FIGS. 14 and 29 to 37. FIG.

図14に示すように、本実施例に係る細胞識別装置300Eは、先ず、ステップS1401において、ユーザーによって、光学系21の一対のガラス板の間隙に識別する細胞TCを配置される。その後、細胞識別装置300Eは、ステップS1402に進む。   As shown in FIG. 14, in the cell identification device 300E according to the present embodiment, first, in step S1401, the user places a cell TC to be identified in the gap between the pair of glass plates of the optical system 21. Thereafter, the cell identification device 300E proceeds to step S1402.

細胞識別装置300Eは、本実施例では、単離系の細胞TCを配置する。具体的には、図29に示すように、細胞識別装置300Eは、先ず、ピペットPpを用いて、液体Ln中に浮遊している細胞TC(図29(a))をガラス板21gd上に滴下される(図29(b))。次に、細胞識別装置300Eは、ガラス板21gd上にスペーサ21S(本実施例では厚みが50μmのシムリング)を配置される(図29(c))。次いで、細胞識別装置300Eは、スペーサ21S(ガラス板21gd)上にガラス板21guを配置される(図29(d))。これにより、細胞識別装置300Eは、単離系の細胞TCを配置することができる(図30)。   In this embodiment, the cell identification device 300E places an isolation cell TC. Specifically, as shown in FIG. 29, the cell identification device 300E first drops a cell TC floating in the liquid Ln (FIG. 29A) onto the glass plate 21gd using the pipette Pp. (FIG. 29B). Next, in the cell identification device 300E, a spacer 21S (a shim ring having a thickness of 50 μm in this embodiment) is disposed on the glass plate 21gd (FIG. 29C). Next, in the cell identification device 300E, the glass plate 21gu is disposed on the spacer 21S (glass plate 21gd) (FIG. 29 (d)). Thereby, the cell identification apparatus 300E can arrange | position the cell TC of an isolation system (FIG. 30).

次に、ステップS1402〜ステップS1404において、細胞識別装置300Eは、実施例1に係る細胞識別装置100Eの動作と同様に、光路長変化量ΔOPLに計測する。その後、細胞識別装置300Eは、実施例1に係る細胞識別装置100Eの動作と同様に、ステップS1405又はステップS1406に進み、次にステップS1407に進む。なお、データ抽出部32が所定の数の光路長変化量を抽出する動作は、前述の[3.解析手段の動作の例(データの抽出及び閾値の設定)]で説明した動作と同様である。   Next, in steps S1402 to S1404, the cell identification device 300E measures the optical path length change amount ΔOPL in the same manner as the operation of the cell identification device 100E according to the first embodiment. Thereafter, similarly to the operation of the cell identification device 100E according to the first embodiment, the cell identification device 300E proceeds to step S1405 or step S1406, and then proceeds to step S1407. The operation in which the data extraction unit 32 extracts a predetermined number of optical path length variation amounts is described in [3. This is the same as the operation described in “Example of operation of analysis unit (data extraction and threshold setting)”.

ステップS1407において、細胞識別装置300Eは、解析手段30の閾値算出部33(図1)を用いて、データ抽出部32が抽出した所定の数の光路長変化量ΔOPLに基づいて、細胞を識別する閾値を算出する。具体的には、細胞識別装置300E(閾値算出部33)は、本実施例では、最小値のエラーレートERに対応するnth(所定の数)を選択し、選択したnth(所定の数)を用いて算出した平均値AOPDを閾値として設定する(図8のステップS806及びステップS807)。 In step S1407, the cell identification device 300E identifies a cell based on the predetermined number of optical path length variation ΔOPL extracted by the data extraction unit 32 using the threshold value calculation unit 33 (FIG. 1) of the analysis unit 30. Calculate the threshold. Specifically, in this embodiment, the cell identification device 300E (threshold calculation unit 33) selects n th (predetermined number) corresponding to the minimum error rate ER, and selects the selected n th (predetermined number). ) Is set as a threshold value (steps S806 and S807 in FIG. 8).

ここで、細胞識別装置300E(閾値算出部33)は、本実施例では、正常細胞(白血球細胞)と異常細胞(白血病細胞など)を識別する閾値THとしてデータ抽出部32が抽出した正常細胞の複数の光路長変化量ΔOPLの平均値を算出するとともに、白血病細胞と乳がん細胞とを識別する第2の閾値TH2として白血病細胞の複数の光路長変化量ΔOPLの平均値を更に算出する。   Here, in this embodiment, the cell identification device 300E (threshold value calculation unit 33) is the normal cell extracted by the data extraction unit 32 as the threshold value TH for identifying normal cells (white blood cells) and abnormal cells (leukemia cells, etc.). The average value of the plurality of optical path length variations ΔOPL is calculated, and the average value of the plurality of optical path length variations ΔOPL of the leukemia cells is further calculated as a second threshold TH2 for distinguishing between leukemia cells and breast cancer cells.

その後、細胞識別装置300Eは、ステップS1408に進む。   Thereafter, the cell identification device 300E proceeds to step S1408.

図32に、本実施例に係る細胞識別装置300E(例えば、位相差顕微鏡装置(IX71、DP71(オリンパス株式会社))など)の計測結果(位相差画像)及び細胞識別装置300Eの解析結果(光路長変化量画像)の一例を示す。ここで、図32(a)は、正常細胞(白血球細胞)の位相差画像である。図32(b)は、正常細胞(白血球細胞)の光路長変化量画像である。図32(c)は、異常細胞(白血病細胞)の位相差画像である。図32(d)は、異常細胞(白血病細胞)の光路長変化量画像である。図32(e)は、異常細胞(非転移性乳がん細胞)の位相差画像である。図32(f)は、異常細胞(非転移性乳がん細胞)の光路長変化量画像である。図32(g)は、異常細胞(転移性乳がん細胞)の位相差画像である。図32(h)は、異常細胞(転移性乳がん細胞)の光路長変化量画像である。   FIG. 32 shows a measurement result (phase difference image) of the cell identification device 300E (for example, a phase contrast microscope device (IX71, DP71 (Olympus Corporation)) and the like and an analysis result (optical path) of the cell identification device 300E according to the present embodiment. An example of a long variation image) is shown. Here, FIG. 32A is a phase difference image of normal cells (white blood cells). FIG. 32B is an optical path length change amount image of normal cells (white blood cells). FIG. 32C is a phase difference image of an abnormal cell (leukemia cell). FIG. 32 (d) is an optical path length variation image of abnormal cells (leukemia cells). FIG. 32 (e) is a phase difference image of abnormal cells (non-metastatic breast cancer cells). FIG. 32F is an optical path length change amount image of abnormal cells (non-metastatic breast cancer cells). FIG. 32 (g) is a phase difference image of abnormal cells (metastatic breast cancer cells). FIG. 32 (h) is an optical path length change amount image of abnormal cells (metastatic breast cancer cells).

細胞識別装置300E(画像生成部31)は、光路長変化量ΔOPLを用いて、正常細胞又は異常細胞を強調する光路長変化量画像(例えば図32(b)、(d)、(f)及び(h))を生成する。画像生成部31は、例えば図32(a)及び図32(c)に示すように、正常細胞及び異常細胞の大きさがほぼ同じ場合で、識別が困難なときでも、光路長変化量ΔOPLが高い値の部分を強調する(図32(d))ことによって、正常細胞(白血球細胞)と異常細胞(白血病細胞)とを容易に識別することができる。また、画像生成部31は、例えば図32(e)及び図32(g)に示すように、形状では識別困難な非転移性乳がん細胞と転移性乳がん細胞とを、光路長変化量ΔOPLが高い値の部分を強調する(図32(f))ことによって容易に識別することができる。   The cell identification device 300E (image generation unit 31) uses the optical path length change amount ΔOPL to emphasize an optical path length change amount image (for example, FIGS. 32B, 32D, 32F, and 32F) that emphasizes normal cells or abnormal cells. (H)) is generated. For example, as shown in FIGS. 32 (a) and 32 (c), the image generation unit 31 has the optical path length variation ΔOPL even when the normal cells and the abnormal cells are approximately the same size and difficult to identify. By emphasizing the high value portion (FIG. 32 (d)), normal cells (white blood cells) and abnormal cells (leukemia cells) can be easily distinguished. In addition, as shown in FIGS. 32 (e) and 32 (g), for example, the image generation unit 31 has a high optical path length change amount ΔOPL for non-metastatic breast cancer cells and metastatic breast cancer cells that are difficult to identify by shape. It can be easily identified by emphasizing the value portion (FIG. 32 (f)).

ステップS1408において、細胞識別装置300Eは、解析手段30の細胞識別部34(図1)を用いて、閾値算出部33が算出した閾値TH及び第2の閾値TH2に基づいて、複数の細胞を識別する。その後、細胞識別装置300Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   In step S1408, the cell identification device 300E identifies a plurality of cells based on the threshold value TH and the second threshold value TH2 calculated by the threshold value calculation unit 33 using the cell identification unit 34 (FIG. 1) of the analysis unit 30. To do. Thereafter, the cell identification device 300E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

図31に、本実施例に係る細胞識別装置300E(細胞識別部34)が閾値TH及び第2の閾値TH2を用いて複数の細胞を識別する動作を具体的に示す。   FIG. 31 specifically shows an operation in which the cell identification device 300E (cell identification unit 34) according to the present embodiment identifies a plurality of cells using the threshold value TH and the second threshold value TH2.

図31に示すように、細胞識別装置300E(細胞識別部34)は、ステップS3101において、識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが閾値TH以下か否かを判断する。識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが閾値TH以下の場合には、細胞識別装置300Eは、ステップS3102に進む。それ以外の場合には、細胞識別装置300Eは、ステップS3103に進む。   As shown in FIG. 31, in step S3101, the cell identification device 300E (cell identification unit 34) determines whether or not the optical path length change amount ΔOPL of the cell to be identified is equal to or less than a threshold value TH. If the optical path length variation ΔOPL of the cell to be identified is equal to or less than the threshold value TH, the cell identification device 300E proceeds to step S3102. In other cases, the cell identification device 300E proceeds to step S3103.

ステップS3102において、細胞識別装置300Eは、細胞を正常細胞(白血球細胞)と識別する。この後、細胞識別装置300Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   In step S3102, the cell identification device 300E identifies the cell as a normal cell (white blood cell). Thereafter, the cell identification device 300E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

一方、ステップS3103において、細胞識別装置300E(細胞識別部34)は、識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが第2の閾値TH2以下か否かを判断する。識別する細胞の光路長変化量ΔOPLが第2の閾値TH2以下の場合には、細胞識別装置300Eは、ステップS3104に進む。それ以外の場合には、細胞識別装置300Eは、ステップS3105に進む。   On the other hand, in step S3103, the cell identification device 300E (cell identification unit 34) determines whether or not the optical path length variation ΔOPL of the cell to be identified is equal to or less than the second threshold value TH2. If the optical path length variation ΔOPL of the cell to be identified is equal to or smaller than the second threshold value TH2, the cell identification device 300E proceeds to step S3104. In other cases, the cell identification device 300E proceeds to step S3105.

ステップS3104において、細胞識別装置300E(細胞識別部34)は、細胞を異常細胞(白血病細胞)と識別する。この後、細胞識別装置300Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。   In step S3104, the cell identification device 300E (cell identification unit 34) identifies the cell as an abnormal cell (leukemia cell). Thereafter, the cell identification device 300E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell).

また、ステップS3105において、細胞識別装置300E(細胞識別部34)は、細胞を異常細胞(乳がん細胞)と識別する。この後、細胞識別装置300Eは、図中のENDに進み、細胞状態を解析(細胞を識別)する動作を終了する。なお、細胞識別装置300Eは、乳がん細胞において非転移性乳がん細胞と転移性乳がん細胞とを識別する第3の閾値を更に用いて、非転移性乳がん細胞と転移性乳がん細胞とを識別してもよい。   In step S3105, the cell identification device 300E (cell identification unit 34) identifies the cells as abnormal cells (breast cancer cells). Thereafter, the cell identification device 300E proceeds to END in the figure, and ends the operation of analyzing the cell state (identifying the cell). Note that the cell identification device 300E further uses a third threshold value for identifying non-metastatic breast cancer cells and metastatic breast cancer cells in the breast cancer cells to identify the non-metastatic breast cancer cells and the metastatic breast cancer cells. Good.

以上により、本発明の実施例3に係る細胞識別装置300Eによれば、実施例1に係る細胞識別装置100Eと同様の効果を得ることができる。また、本実施例に係る細胞識別装置300Eによれば、算出した閾値TH及び第2の閾値TH2を用いて、細胞が正常細胞(白血球細胞)又は異常細胞(白血病細胞、非転移性乳がん細胞、転移性乳がん細胞)であるかを識別することができる。更に、本実施例に係る細胞識別装置300Eによれば、閾値TH及び第2の閾値TH2を用いて、細胞が正常細胞又は異常細胞であるかを識別することができるので、ユーザー(診断医など)が肉眼では判断できない細胞を容易にユーザーに認識させることができるとともに、光路長変化量画像の分布を確認することで正常細胞と異常細胞との違いを明確に定量的に確認することができる。   As described above, according to the cell identification device 300E according to the third embodiment of the present invention, the same effects as those of the cell identification device 100E according to the first embodiment can be obtained. In addition, according to the cell identification device 300E according to the present embodiment, using the calculated threshold value TH and the second threshold value TH2, the cells are normal cells (white blood cells) or abnormal cells (leukemia cells, non-metastatic breast cancer cells, Metastatic breast cancer cells). Furthermore, according to the cell identification device 300E according to the present embodiment, it is possible to identify whether a cell is a normal cell or an abnormal cell using the threshold value TH and the second threshold value TH2. ) Makes it easy for users to recognize cells that cannot be judged with the naked eye, and the difference between normal and abnormal cells can be clearly and quantitatively confirmed by checking the distribution of the optical path length variation image. .

また、本発明の実施例3に係る細胞識別装置300Eによれば、単離系の複数の細胞TCの位相情報(光路長変化量ΔOPL)を取得することができるので、例えばCTC検査に本発明を用いた場合に検査に要する時間を短縮することができる。すなわち、本実施例に係る細胞識別装置300Eによれば、血液10ml当たり数個から数十個の血中循環がん細胞(CTC)を検出する場合に、短時間で多数の細胞を識別することができるため、CTC検査において特に有利な効果を有する。   Further, according to the cell identification device 300E according to the third embodiment of the present invention, the phase information (optical path length variation ΔOPL) of a plurality of isolated cells TC can be acquired. The time required for the inspection can be shortened when using. That is, according to the cell identification device 300E according to the present embodiment, when several to several tens of circulating cancer cells (CTC) are detected per 10 ml of blood, a large number of cells can be identified in a short time. Therefore, it has a particularly advantageous effect in the CTC examination.

[実験結果]
図33〜図37に、正常細胞(白血球細胞Crを20サンプル)及び異常細胞(白血病細胞Leを15サンプル、乳がん細胞Bcを5サンプル)について、本実施例に係る細胞識別装置300Eが計測した光路長変化量ΔOPLの実験結果を示す。ここで、図33は、上位2%の平均の光路長変化量ΔOPLの実験結果である。図34は、上位4%の平均の光路長変化量ΔOPLの実験結果である。図35は、上位6%の平均の光路長変化量ΔOPLの実験結果である。図36は、上位8%の平均の光路長変化量ΔOPLの実験結果である。図37は、上位10%の平均の光路長変化量ΔOPLの実験結果である。
[Experimental result]
33 to 37, optical paths measured by the cell identification device 300E according to the present example for normal cells (20 samples of white blood cells Cr) and abnormal cells (15 samples of leukemia cells Le and 5 samples of breast cancer cells Bc). The experimental result of long variation | change_quantity (DELTA) OPL is shown. Here, FIG. 33 shows an experimental result of the average optical path length variation ΔOPL in the top 2%. FIG. 34 shows the experimental results of the average optical path length variation ΔOPL in the top 4%. FIG. 35 shows the experimental results of the average optical path length variation ΔOPL in the top 6%. FIG. 36 shows the experimental results of the average optical path length variation ΔOPL in the top 8%. FIG. 37 shows the experimental results of the average optical path length variation ΔOPL in the top 10%.

図33(上位2%)に示すように、細胞識別装置300Eは、閾値(横軸の光路長変化量ΔOPL)を160〜200nmの範囲内の値にすることによって、白血球細胞Cr(正常細胞)と白血病細胞Le(異常細胞)とを識別することができる。なお、図34(上位4%)〜図37(上位10%)では、細胞識別装置300E(解析手段30)は閾値を設定することは困難である。すなわち、細胞識別装置300E(解析手段30)は正常細胞と異常細胞とを識別することは困難である。   As shown in FIG. 33 (upper 2%), the cell identification device 300E sets the threshold value (the optical path length variation ΔOPL on the horizontal axis) to a value within the range of 160 to 200 nm, thereby enabling the white blood cell Cr (normal cell). And leukemia cells Le (abnormal cells). In FIG. 34 (upper 4%) to FIG. 37 (upper 10%), it is difficult for the cell identification device 300E (analyzing means 30) to set a threshold value. That is, it is difficult for the cell identification device 300E (analysis means 30) to distinguish between normal cells and abnormal cells.

図37(上位10%)に示すように、細胞識別装置300Eは、第2の閾値(横軸の光路長変化量ΔOPL)を270nmの値にすることによって、白血病細胞Le(異常細胞)と乳がん細胞Bc(異常細胞)とを識別することができる。なお、図33(上位2%)〜図36(上位8%)では、細胞識別装置300E(解析手段30)は第2の閾値を設定することは困難である。すなわち、細胞識別装置300E(解析手段30)は異常細胞の種類(白血病細胞Le、乳がん細胞Bc)を識別することは困難である。   As shown in FIG. 37 (top 10%), the cell identification device 300E sets the second threshold value (the optical path length change amount ΔOPL on the horizontal axis) to a value of 270 nm, whereby leukemia cells Le (abnormal cells) and breast cancer Cells Bc (abnormal cells) can be distinguished. In FIG. 33 (upper 2%) to FIG. 36 (upper 8%), it is difficult for the cell identification device 300E (analyzing means 30) to set the second threshold. That is, it is difficult for the cell identification device 300E (analysis means 30) to identify the type of abnormal cell (leukemia cell Le, breast cancer cell Bc).

本発明は、前述した細胞識別装置以外でも、例えば、工業、医療、バイオ、農業、セキュリティ又は情報通信・エレクトロニクスなどにおいて、物体に光を照射して光路長変化量を測定し、測定した光路長変化量を用いて物体の性質を解析(識別など)するものに用いることができる。   In addition to the above-described cell identification device, the present invention measures the optical path length change amount by irradiating an object with light in, for example, industrial, medical, bio, agricultural, security or information communication / electronics, and the measured optical path length It can be used for an object that analyzes (identifies, etc.) the properties of an object using a change amount.

100,100E,110E,120E,200E,300E : 細胞識別装置
10 : 制御手段
20 : 計測手段
21 : 光学系
22 : フィードバック制御部
23 : 電圧検出部
24 : 光路長変換部
30 : 解析手段
31 : 画像生成部
32 : データ抽出部
33 : 閾値算出部
34 : 細胞識別部
40 : 記憶手段
50 : I/F手段
51 : 入力部
52 : 出力部(表示部など)
Pr : プログラム
Md : 記憶媒体
TH : 閾値
TH2: 第2の閾値
Rth2〜Rth5: 閾値領域
100, 100E, 110E, 120E, 200E, 300E: Cell identification device 10: Control unit 20: Measuring unit 21: Optical system 22: Feedback control unit 23: Voltage detection unit 24: Optical path length conversion unit 30: Analysis unit 31: Image Generation unit 32: Data extraction unit 33: Threshold calculation unit 34: Cell identification unit 40: Storage unit 50: I / F unit 51: Input unit 52: Output unit (display unit, etc.)
Pr: Program Md: Storage medium TH: Threshold value TH2: Second threshold value Rth2 to Rth5: Threshold area

Claims (10)

細胞に光を照射したときに計測される光路長変化量を用いて、前記細胞が正常な細胞か異常な細胞かを識別する細胞識別装置であって、
前記細胞を透過したときの前記光の強度に基づいて、前記光路長変化量を計測する計測手段と、
正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、前記細胞が正常な細胞か異常な細胞かを識別する解析手段と
を有し、
前記解析手段は、正常細胞と異常細胞の各々について複数の位置に対応する複数の光路長変化量を複数通りのグループで抽出し、前記正常細胞と前記異常細胞の前記複数通りのグループの各々で光路長変化量の平均値を算出し、前記正常細胞について算出された複数の平均値と前記異常細胞について算出された複数の平均値の間に重なり合いがない場合に、前記異常細胞の平均値と前記正常細胞の平均値の差が最も大きいグループを選択し、選択された前記グループの前記異常細胞の平均値と前記正常細胞の平均値の中間値を前記閾値として決定し、前記正常細胞について算出された複数の平均値と前記異常細胞について算出された複数の平均値の間に重なり合いがある場合に、エラーレートが最も小さくなるグループの前記正常細胞の平均値を前記閾値として決定することを特徴とする細胞識別装置。
A cell identification device that identifies whether the cell is a normal cell or an abnormal cell by using an optical path length change amount measured when the cell is irradiated with light,
Measuring means for measuring the amount of change in the optical path length based on the intensity of the light when transmitted through the cell;
Using a threshold value calculated based on the amount of change in the optical path length of a normal cell, and an analysis means for identifying whether the cell is a normal cell or an abnormal cell,
The analysis means extracts a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions for each of normal cells and abnormal cells in a plurality of groups, and each of the plurality of groups of normal cells and abnormal cells. When the average value of the optical path length change amount is calculated, and there is no overlap between the plurality of average values calculated for the normal cells and the plurality of average values calculated for the abnormal cells, the average value of the abnormal cells and Select the group having the largest difference in average value of the normal cells, determine an average value of the average value of the abnormal cells and the average value of the normal cells of the selected group as the threshold value, and calculate the normal cells The average of the normal cells of the group with the smallest error rate when there is an overlap between the average values calculated and the average values calculated for the abnormal cells Cells identification apparatus and determines as the threshold value.
前記解析手段は、前記閾値以下の前記光路長変化量の前記細胞を正常な細胞とし、該閾値を越える該光路長変化量の該細胞を異常な細胞とする、ことを特徴とする、請求項1に記載の細胞識別装置。   2. The analysis unit according to claim 1, wherein the cell having the optical path length change amount equal to or less than the threshold is a normal cell, and the cell having the optical path length change amount exceeding the threshold is an abnormal cell. 2. The cell identification device according to 1. 前記解析手段は、癌細胞の転移性癌細胞の複数の位置に対応する複数の光路長変化量に基づいて算出される第2の閾値を用いて、前記閾値を越え且つ前記第2の閾値以下の光路長変化量の癌細胞を転移性癌細胞とし、該第2の閾値を越える光路長変化量の癌細胞を非転移性癌細胞とする、ことを特徴とする、請求項に記載の細胞識別装置。 The analysis means uses a second threshold value calculated based on a plurality of optical path length changes corresponding to a plurality of positions of metastatic cancer cells of the cancer cell, and exceeds the threshold value and is equal to or less than the second threshold value. of the optical path length change amount in cancer cells and metastatic cancer cells, the optical path length change amount of cancer cells beyond the threshold of the second and non-metastatic cancer cells, characterized in that, according to claim 2 Cell identification device. 前記解析手段は、前記正常細胞の複数の光路長変化量のうちの値が大きい方から所定の数の光路長変化量を抽出する、ことを特徴とする、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の細胞識別装置。 Said analyzing means, said extracts a normal multiple optical path length change amount from the larger values of the predetermined number of the optical path length change amount of the cells, characterized in that, any of claims 1 to 3 The cell identification device according to claim 1. 前記計測手段は、前記細胞を透過しない場合の前記光の強度と同一となるように、ピエゾ素子に電圧を印加して該細胞に照射する該光の光路長を変更し、印加した前記電圧に基づいて前記光路長変化量を計測する、ことを特徴とする、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の細胞識別装置。 The measurement means changes the optical path length of the light applied to the cell by applying a voltage to the piezo element so as to be the same as the intensity of the light that does not pass through the cell, and changes the applied voltage to the applied voltage. The cell identification device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the optical path length change amount is measured based on the measurement result. 計測した前記光路長変化量に基づいて、前記細胞の外形及び屈折率差若しくは位相差に対応する画像を生成する画像生成部と、生成した前記画像を表示する出力部とを更に有する、ことを特徴とする、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の細胞識別装置。 An image generation unit that generates an image corresponding to the outer shape and refractive index difference or phase difference of the cell based on the measured change amount of the optical path length, and an output unit that displays the generated image. The cell identification device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the cell identification device is characterized. 複数の細胞に光を夫々照射して、複数の光路長変化量を計測する計測ステップと、
正常細胞の光路長変化量に基づいて算出した閾値を用いて、前記複数の細胞の夫々について正常な細胞であるか異常な細胞であるかを識別する識別ステップと
を含み、
前記識別ステップは、正常細胞と異常細胞の各々について複数の位置に対応する複数の光路長変化量を複数通りのグループで抽出し、前記正常細胞と前記異常細胞の前記複数通りのグループの各々で光路長変化量の平均値を算出し、前記正常細胞について算出された複数の平均値と前記異常細胞について算出された複数の平均値の間に重なり合いがない場合に、前記異常細胞の平均値と前記正常細胞の平均値の差が最も大きいグループを選択し、選択された前記グループの前記異常細胞の平均値と前記正常細胞の平均値の中間値を前記閾値として決定し、前記正常細胞について算出された複数の平均値と前記異常細胞について算出された複数の平均値の間に重なり合いがある場合に、エラーレートが最も小さくなるグループの前記正常細胞の平均値を前記閾値として決定する工程を含むことを特徴とする細胞識別方法。
A measurement step of irradiating a plurality of cells with light and measuring a plurality of optical path length changes,
An identification step for identifying whether each of the plurality of cells is a normal cell or an abnormal cell using a threshold value calculated based on an optical path length change amount of a normal cell, and
The identifying step extracts a plurality of optical path length change amounts corresponding to a plurality of positions for each of the normal cells and the abnormal cells in a plurality of groups, and each of the plurality of groups of the normal cells and the abnormal cells. When the average value of the optical path length change amount is calculated, and there is no overlap between the plurality of average values calculated for the normal cells and the plurality of average values calculated for the abnormal cells, the average value of the abnormal cells and Select the group having the largest difference in average value of the normal cells, determine an average value of the average value of the abnormal cells and the average value of the normal cells of the selected group as the threshold value, and calculate the normal cells When there is an overlap between a plurality of average values calculated and a plurality of average values calculated for the abnormal cells, the normal cells of the group with the smallest error rate Cells identification method which comprises the step of determining the average value as the threshold value.
前記計測ステップは、前記細胞に照射する前記光の光路長を変更する変更ステップと、前記細胞を透過しない場合の前記光の強度と同一となるように、該細胞に照射する該光の光路長を変更するフィードバック制御ステップとを含む、ことを特徴とする、請求項に記載の細胞識別方法。 The measuring step includes a changing step of changing an optical path length of the light applied to the cell, and an optical path length of the light applied to the cell so as to be the same as the intensity of the light when not passing through the cell. The cell identification method according to claim 7 , further comprising: a feedback control step of changing. 請求項7または8に記載の細胞識別方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 The program for making a computer perform the cell identification method of Claim 7 or 8 . 請求項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the program according to claim 9 is recorded.
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