JP6422616B1 - データ作成方法及びデータ使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を模式的に示す図である。同図に示す顕微鏡システム1は、共焦点レーザスキャン顕微鏡100により取得された画像データに基づいて、画像中に写り込んだ対象の種別、例えば微生物の微生物種の同定を行って、その同定結果や取得した画像の表示を行うシステムである。この顕微鏡システム1は、図1に示すように、レーザ光を照射して検体の自家蛍光又は反射光を取得する共焦点レーザスキャン顕微鏡100と、顕微鏡システム1を統括的に制御する制御装置200と、共焦点レーザスキャン顕微鏡100が取得した光に基づく画像データ等の各種データを生成する画像処理装置300と、画像処理装置300が生成した表示用の画像データに基づく画像を表示する表示装置400とを備える。ここで、微生物は、細菌、菌類、ウイルス、微細藻類、及び原生動物等を含んでいる。なお、本実施の形態において、撮像対象となる試料は、動物細胞、植物細胞、酵母細胞、真菌類細胞、微細藻類細胞、細菌類、古細菌類、ウイルス、ファージのいずれか、及びそれらが産生する胞子、芽胞、膜小胞のいずれかである。
次に、上述した実施の形態の変形例1について、図34を参照して説明する。なお、本変形例1に係る顕微鏡システムの構成は、上述した顕微鏡システム1の構成と同じであるため、説明を省略する。上述した実施の形態では、予め記録されている蛍光スペクトルのパターンに基づいて種類や状態を特定するものとして説明したが、本変形例1では、予め記録されている蛍光スペクトルのパターンから機械学習により既知試料を特徴付けし、異なる種別又は状態の試料間の境界を設定することによって、検体の種類の特定や、状態の評価を行う。
次に、上述した実施の形態の変形例2について、図39を参照して説明する。なお、本変形例2に係る顕微鏡システムの構成は、上述した顕微鏡システム1の構成と同じであるため、説明を省略する。上述した実施の形態では、走査領域全体をスキャンして自家蛍光データを取得するものとして説明したが、本変形例2では、反射光データから、自家蛍光を取得すべき位置を特定し、特定した位置にのみ励起光の照射を行う。
100 共焦点レーザスキャン顕微鏡
101 ステージ
102 対物レンズ
103 レーザ光源
104 レンズ
105 コリメートレンズ
106 ビームスプリッター
107 結像レンズ
108 コンフォーカルピンホール
109 検出器
110 走査ミラー
200 制御装置
201 制御部
202 入力部
203 レーザ制御部
204 走査制御部
300 画像処理装置
301 検出信号受信部
302 データ生成部
302a 自家蛍光データ生成部
302b 反射光データ生成部
302c 対応データ生成部
303 二次元画像生成部
304 三次元画像生成部
305 データ解析部
306 色相重畳部
307 記録部
308 解析情報記録部
400 表示装置
Claims (17)
- 共焦点顕微鏡を用いて試料を同定又は評価するためのデータを作成するデータ作成方法において、
前記共焦点顕微鏡の光学系を経由して出射される所定の波長の励起光の焦点を、前記共焦点顕微鏡によって走査する三次元空間における所定の平面上の1つの座標に配置して、該座標に位置する試料に前記励起光を照射することによって、該励起光を照射した座標における試料由来の自家蛍光を取得する処理を、前記所定の平面上の互いに異なる複数の座標において実施して、該所定の平面における各座標の自家蛍光の強度データ及び/又はスペクトルデータを含む自家蛍光データを生成する自家蛍光データ生成ステップと、
前記所定の平面上の1つの座標に、前記共焦点顕微鏡の光学系を経由して出射される照射光を照射することによって、該照射光を照射した座標において前記試料が散乱させた反射光を取得する処理を、前記所定の平面上の互いに異なる複数の座標において実施し、該所定の平面における各座標の反射光の強度データを生成する反射光データ生成ステップと、
前記所定の平面上の各座標における前記自家蛍光データと、前記反射光の強度データとを対応付けた対応データを作成する対応データ作成ステップと、
互いに異なる平面において、前記自家蛍光データ生成ステップ、前記反射光データ生成ステップ、及び前記対応データ作成ステップを繰り返す繰り返しステップとを含む、
データ作成方法。 - 前記自家蛍光データ生成ステップにおいて、波長の異なる複数の励起光の照射を実施し、該複数の励起光により得られた各自家蛍光の前記スペクトルデータにより構成されるスペクトルプロファイルデータを含む前記自家蛍光データを作成する、
請求項1に記載のデータ作成方法。 - 前記反射光データ生成ステップは、前記波長の異なる複数の励起光のいずれかの励起光を用いて前記反射光を取得する、
請求項2に記載のデータ作成方法。 - 前記反射光データ生成ステップは、前記波長の異なる複数の励起光のすべての励起光を用いて前記反射光を取得する、
請求項2に記載のデータ作成方法。 - 前記自家蛍光データ生成ステップは、前記反射光データ生成ステップにおいて所定の強度以上の反射光が得られた座標においてのみ実施する、
請求項1〜4のいずれかに記載のデータ作成方法。 - 前記自家蛍光データ生成ステップは、前記反射光データ生成ステップにおいて所定の強度以上の反射光が得られた複数の座標と、該複数の座標によって取り囲まれる領域であって、前記試料の内部に相当する領域の内部に位置する一つ又は複数の座標とにおいて実施する、
請求項1〜4のいずれかに記載のデータ作成方法。 - 前記励起光及び前記照射光は、少なくとも一方がレーザ光である、
請求項1〜6のいずれかに記載のデータ作成方法。 - 請求項1〜7のいずれかに記載のデータ作成方法によって前記対応データを生成し、複数の試料の自家蛍光データを比較することによって、試料の状態との相関を見出すデータ使用方法。
- 機械学習により前記相関が見出されるものである、請求項8に記載のデータ使用方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のデータ作成方法によって前記対応データを生成し、既知試料の自家蛍光データと未知試料の自家蛍光データとを比較することによって、未知試料の同定又は評価を行うデータ使用方法。
- 機械学習により既知試料の特徴付けが行われるものである、請求項10に記載のデータ使用方法。
- 試料が、動物細胞、植物細胞、酵母細胞、真菌類細胞、微細藻類細胞、細菌類、古細菌類、ウイルス、ファージのいずれか及びそれらが産生する胞子、芽胞、膜小胞のいずれかである請求項8〜11のいずれかに記載のデータ使用方法。
- 前記試料の状態が、試料の代謝状態又は生理状態に関するものである請求項8又は9に記載のデータ使用方法。
- 前記未知試料の同定が、生物学上の分類、菌の病原型又は菌の抗原型を同定するものである請求項10又は11に記載のデータ使用方法。
- 前記未知試料の同定が、微生物学上の株又は亜株である請求項10又は11に記載のデータ使用方法。
- 前記未知試料の評価が、代謝状態又は生理状態に関するものである請求項10又は11に記載のデータ使用方法。
- 共焦点顕微鏡を用いて試料を同定又は評価するために作成されたデータを使用するデータ使用方法において、
前記共焦点顕微鏡の光学系を経由して出射される所定の波長の励起光の焦点を、前記共焦点顕微鏡によって走査する三次元空間における所定の平面上の1つの座標に配置して、該座標に位置する試料に前記励起光を照射することによって、該励起光を照射した座標における試料由来の自家蛍光を取得する処理を、前記所定の平面上の互いに異なる複数の座標において実施して、該所定の平面における各座標の自家蛍光の強度データ及び/又はスペクトルデータを含む自家蛍光データを生成する自家蛍光データ生成ステップと、
前記所定の平面上の1つの座標に、前記共焦点顕微鏡の光学系を経由して出射される照射光を照射することによって、該照射光を照射した座標において前記試料が散乱させた反射光を取得する処理を、前記所定の平面上の互いに異なる複数の座標において実施し、該所定の平面における各座標の反射光の強度データを生成する反射光データ生成ステップと、
前記所定の平面上の各座標における前記自家蛍光データと、前記反射光の強度データとを対応付けた対応データを作成する対応データ作成ステップと、
前記自家蛍光データ生成ステップ、反射光データ生成ステップ、及び対応データ作成ステップを互いに異なる複数の平面において繰り返す繰り返しステップと、
前記繰り返しステップにより得られた前記対応データを用いて、所定の特性を有する集団を抽出する抽出ステップとを含む、
データ使用方法。
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吉村正俊他: "蛍光指紋分光法とPLS判別分析による菌種判別の試み", 平成28年度公益社団法人日本分光学会年次講演会, JPN6018010909, 7 June 2016 (2016-06-07), pages 52, ISSN: 0003810952 * |
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