JP6578928B2 - Focus position specifying system of fluorescent image, focus position specifying method, and focus position specifying program - Google Patents

Focus position specifying system of fluorescent image, focus position specifying method, and focus position specifying program Download PDF

Info

Publication number
JP6578928B2
JP6578928B2 JP2015244807A JP2015244807A JP6578928B2 JP 6578928 B2 JP6578928 B2 JP 6578928B2 JP 2015244807 A JP2015244807 A JP 2015244807A JP 2015244807 A JP2015244807 A JP 2015244807A JP 6578928 B2 JP6578928 B2 JP 6578928B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorescent
fluorescent image
focus position
image
histogram
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015244807A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017110986A (en
Inventor
紘明 剣持
紘明 剣持
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2015244807A priority Critical patent/JP6578928B2/en
Publication of JP2017110986A publication Critical patent/JP2017110986A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6578928B2 publication Critical patent/JP6578928B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

本発明は蛍光画像の合焦位置特定システム、合焦位置特定方法および合焦位置特定プログラムに関する。   The present invention relates to a focus position specifying system for a fluorescent image, a focus position specifying method, and a focus position specifying program.

従来から、がん診断方法として組織標本中の抗原を検出する免疫染色法が知られている。免疫染色法のなかでも、近年では酵素抗体法に代えて蛍光抗体法が使用されることが多くなってきている。「蛍光抗体法」とは、抗体に蛍光体を標識しておき、組織標本の染色(抗原抗体反応)後にその組織標本に励起光を照射し蛍光発光させ、これを蛍光顕微鏡で観察する手法である。
特許文献1には蛍光抗体法を用いた例が開示されている。特に特許文献1では、生体物質に結合した蛍光体の蛍光輝点数および蛍光強度を蛍光顕微鏡で計測し、生体物質の発現レベルを評価する手法が提案されている。
Conventionally, an immunostaining method for detecting an antigen in a tissue specimen is known as a cancer diagnosis method. Among immunostaining methods, in recent years, the fluorescent antibody method is increasingly used in place of the enzyme antibody method. The “fluorescent antibody method” is a technique in which a fluorescent substance is labeled on an antibody, and after staining a tissue specimen (antigen-antibody reaction), the tissue specimen is irradiated with excitation light to emit fluorescence, and this is observed with a fluorescence microscope. is there.
Patent Document 1 discloses an example using a fluorescent antibody method. In particular, Patent Document 1 proposes a method of measuring the number of fluorescent bright spots and fluorescence intensity of a phosphor bonded to a biological material with a fluorescence microscope to evaluate the expression level of the biological material.

ところで上記蛍光輝点数および蛍光強度を計測するには、高い倍率と開口数(NA)を有する光学系が必要となる。光学系の倍率や開口数が高くなると焦点深度が狭くなってしまうため、合焦位置の調整が重要になる。「合焦」とはいわゆるピント合わせのことである。合焦ずれが発生すると、蛍光輝点を含む顕微鏡画像(蛍光画像)において、蛍光輝点を見失う可能性があり、見失うことがなくても蛍光輝点の輝度が低下するためにS/Nが低くなり、バックグランドノイズの影響を受けやすくなる、といった問題が発生する。   Incidentally, in order to measure the number of fluorescent bright spots and the fluorescent intensity, an optical system having a high magnification and a numerical aperture (NA) is required. When the magnification and numerical aperture of the optical system are increased, the depth of focus is reduced, so that the adjustment of the focus position is important. “Focus” is so-called focusing. When a focus shift occurs, in a microscope image (fluorescence image) including a fluorescent luminescent spot, there is a possibility that the fluorescent luminescent spot may be missed. There arises a problem that it becomes low and easily affected by background noise.

この点、蛍光画像の合焦位置の特定方法が特許文献2に開示されている。
特許文献2では、撮影範囲をZ軸方向に複数に分割し、分割撮影範囲ごとに、ステージ(11)を、Z軸方向に下から上に等速移動させるとともにXY平面において等速円移動させ、蛍光マーカ(55)による円形状の蛍光像を撮像する(段落0048〜0064、図6〜図9参照)。
その後、複数の蛍光像に対して周波数解析を実行し、最大周波数成分が最も高い蛍光像を選択する。その後、選択した蛍光像について蛍光マーカの軌跡の像を解析し、その解析結果に基づき複数の蛍光マーカの分布情報を算出する(段落0065〜0086、図10〜図11)。
特許文献2では、蛍光マーカの分布情報からヒストグラム形式のデータを生成し、そのヒストグラムから合焦位置を特定している(段落0087〜0096、図12〜図14参照)。
In this regard, Patent Document 2 discloses a method for specifying a focus position of a fluorescent image.
In Patent Document 2, the imaging range is divided into a plurality of parts in the Z-axis direction, and for each divided imaging range, the stage (11) is moved from the bottom in the Z-axis direction at a constant speed and is moved at a constant speed in the XY plane. Then, a circular fluorescent image is captured by the fluorescent marker (55) (see paragraphs 0048 to 0064 and FIGS. 6 to 9).
Thereafter, frequency analysis is performed on the plurality of fluorescent images, and a fluorescent image having the highest maximum frequency component is selected. Thereafter, the locus image of the fluorescent marker is analyzed for the selected fluorescent image, and distribution information of the plurality of fluorescent markers is calculated based on the analysis result (paragraphs 0065 to 0086, FIGS. 10 to 11).
In Patent Document 2, histogram format data is generated from the distribution information of fluorescent markers, and the in-focus position is specified from the histogram (see paragraphs 0087 to 0096, FIGS. 12 to 14).

特開2013−57631号公報JP 2013-57631 A 特開2013−114042号公報JP 2013-114042 A

特許文献2の技術では、ヒストグラムから合焦位置を特定する際に、一例として、最も蛍光マーカの数が多い位置Aを合焦位置としている(段落0091、図12参照)。ただ、複数の蛍光像に対する周波数解析と蛍光マーカの軌跡の像解析とを実行しているといっても、位置Aの蛍光には、ゴミなどのノイズの蛍光や、組織標本中の細胞の自家蛍光を含むバックグラウンドの蛍光も含まれる、と考えられる。蛍光画像から合焦位置を定量的に特定する方法には、ノイズやバックグラウンドの影響をも考慮する、という面でまだ改善の余地がある。
したがって本発明の主な目的は、ノイズやバックグラウンドの影響を抑制しながら、蛍光画像から合焦位置を定量的に特定することができる合焦位置特定システム、合焦位置特定方法および合焦位置特定プログラムを提供することにある。
In the technique of Patent Document 2, when an in-focus position is specified from a histogram, as an example, the position A with the largest number of fluorescent markers is set as the in-focus position (see paragraph 0091, FIG. 12). However, even though frequency analysis and image analysis of the locus of the fluorescent marker are performed for a plurality of fluorescent images, the fluorescence at position A includes the fluorescence of noise such as dust, and the home of cells in the tissue specimen. It is believed that background fluorescence, including fluorescence, is also included. There is still room for improvement in the method of quantitatively specifying the in-focus position from the fluorescence image in view of the influence of noise and background.
Therefore, a main object of the present invention is to provide a focus position specifying system, a focus position specifying method, and a focus position that can quantitatively specify a focus position from a fluorescent image while suppressing the influence of noise and background. To provide a specific program.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様によれば、
少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像する蛍光顕微鏡と、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する生成手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する作成手段と、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する特定手段と、
を備え
前記特定手段は、前記ヒストグラムの形状に基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定システムが提供される。
本発明の第2の態様によれば、
少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像する蛍光顕微鏡と、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する生成手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する作成手段と、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する特定手段と、
を備え、
前記特定手段が、
前記ヒストグラムが互いに交錯する場合には、
前記ヒストグラムに基づき近似曲線を作成し、前記近似曲線から一定の近似曲線を基準曲線と特定し、前記基準曲線とその他の前記近似曲線との前記蛍光マーカの発生頻度の差を算出し、
前記基準曲線の特定元となった前記蛍光画像の焦点位置と、前記蛍光マーカの発生頻度の差が一定の閾値以内の前記近似曲線の作成元となった前記蛍光画像の焦点位置とを、前記蛍光画像の合焦位置と特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定システムが提供される。
In order to solve the above problems, according to the first aspect of the present invention,
A fluorescence microscope that captures a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while stepwise switching the focal position over at least three stages;
Generating means for generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating means for creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
Specifying means for specifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
Equipped with a,
The specifying means specifies a focus position of the fluorescent image based on the shape of the histogram, and provides a focus position specifying system for the fluorescent image.
According to a second aspect of the invention,
A fluorescence microscope that captures a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while stepwise switching the focal position over at least three stages;
Generating means for generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating means for creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
Specifying means for specifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
With
The specifying means is
If the histograms cross each other,
Create an approximate curve based on the histogram, identify a certain approximate curve from the approximate curve as a reference curve, calculate a difference in the occurrence frequency of the fluorescent marker between the reference curve and the other approximate curves,
The focal position of the fluorescent image, which is the identification source of the reference curve, and the focal position of the fluorescent image, which is the creation source of the approximate curve within which a difference in the occurrence frequency of the fluorescent marker is within a certain threshold, A system for specifying a focus position of a fluorescent image characterized by specifying the focus position of a fluorescent image is provided.

本発明の第の態様によれば、
少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像する工程と、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する工程と、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する工程と、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する工程と、
を備え
前記特定する工程では、前記ヒストグラムの形状に基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定方法が提供される。
According to a third aspect of the invention,
Imaging a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while switching the focal position in stages over at least three stages;
Generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
Identifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
Equipped with a,
In the specifying step, a focus position specifying method for a fluorescent image is provided, wherein the focus position of the fluorescent image is specified based on the shape of the histogram .

本発明の第の態様によれば、
コンピュータ
蛍光顕微鏡を制御して、少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えさせながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像させる撮像制御手段、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する生成手段、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する作成手段、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する特定手段、
として機能させ
前記特定手段は、前記ヒストグラムの形状に基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定プログラムが提供される。
According to a fourth aspect of the invention,
The computer,
An imaging control means for controlling the fluorescence microscope to capture a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while gradually switching the focal position over at least three stages,
Generating means for generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating means for creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
A specifying means for specifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
To function as,
The specifying means specifies a focus position of the fluorescent image based on the shape of the histogram, and provides a focus position specifying program for the fluorescent image.

本発明によれば、ノイズやバックグラウンドの影響を抑制しながら、蛍光画像から合焦位置を定量的に特定することができる。   According to the present invention, it is possible to quantitatively specify a focus position from a fluorescent image while suppressing the influence of noise and background.

蛍光画像の合焦位置特定システムの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the focusing position specific system of a fluorescence image. 蛍光画像の合焦位置特定方法(合焦位置特定処理)を概略的に説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating schematically the focus position specific method (focus position specific process) of a fluorescence image. 蛍光画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a fluorescence image. ヒストグラムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a histogram. 第2の実施形態にかかる蛍光画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the fluorescence image concerning 2nd Embodiment. 第2の実施形態にかかるヒストグラムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the histogram concerning 2nd Embodiment. 図6中、1段階目、3段階目、5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムである。FIG. 6 is a histogram created from fluorescent images at the first, third, and fifth stages in FIG. 焦点位置の切替えとヒストグラムの作成との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between switching of a focus position and creation of a histogram.

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
[蛍光画像の合焦位置特定システム]
図1に示すとおり、蛍光画像の合焦位置特定システム1は蛍光顕微鏡10、制御装置60および表示装置70を備えている。
蛍光顕微鏡10はステージ12、対物レンズ14、鏡筒16、接眼レンズ18および撮像素子20を備えている。ステージ12には免疫染色後の組織標本30が設置される。組織標本30は生体サンプルの一例である。鏡筒16にはランプ40および蛍光キューブ50が内蔵されている。蛍光キューブ50は励起フィルター52、ダイクロイックミラー54および吸収フィルター56を備えている。
ランプ40は励起光を出射するランプである。励起フィルター52は励起光だけを透過するフィルターである。ダイクロイックミラー54は所定波長の光を境界として反射または透過するミラーであって、ここでは励起光を反射し蛍光を透過するものである。吸収フィルター56は励起光を遮断し蛍光だけを透過するフィルターである。
蛍光顕微鏡10では、ランプ40が点灯すると、励起光が励起フィルター52を透過しダイクロイックミラー54で反射され、対物レンズ14を通過し組織標本30に照射される。その結果組織標本30で蛍光が発光され、蛍光は対物レンズ14で集光されダイクロイックミラー54および吸収フィルター56を透過する。その後、蛍光は蛍光像として接眼レンズ18を介して観察されるとともに、撮像素子20に撮像される。
[First Embodiment]
[Fluorescence image focusing position identification system]
As shown in FIG. 1, the fluorescence image focus position specifying system 1 includes a fluorescence microscope 10, a control device 60, and a display device 70.
The fluorescence microscope 10 includes a stage 12, an objective lens 14, a lens barrel 16, an eyepiece lens 18, and an image sensor 20. The stage 12 is provided with a tissue specimen 30 after immunostaining. The tissue specimen 30 is an example of a biological sample. The lens barrel 16 incorporates a lamp 40 and a fluorescent cube 50. The fluorescent cube 50 includes an excitation filter 52, a dichroic mirror 54, and an absorption filter 56.
The lamp 40 is a lamp that emits excitation light. The excitation filter 52 is a filter that transmits only excitation light. The dichroic mirror 54 is a mirror that reflects or transmits light having a predetermined wavelength as a boundary. Here, the dichroic mirror 54 reflects excitation light and transmits fluorescence. The absorption filter 56 is a filter that blocks excitation light and transmits only fluorescence.
In the fluorescent microscope 10, when the lamp 40 is turned on, excitation light passes through the excitation filter 52, is reflected by the dichroic mirror 54, passes through the objective lens 14, and is irradiated onto the tissue specimen 30. As a result, the tissue specimen 30 emits fluorescence, and the fluorescence is collected by the objective lens 14 and passes through the dichroic mirror 54 and the absorption filter 56. Thereafter, the fluorescence is observed as a fluorescent image through the eyepiece 18 and is imaged on the image sensor 20.

蛍光顕微鏡10にはこれらを制御する制御装置60が接続されている。
制御装置60は制御部62および記憶部64を備えている。
制御部62はステージ12と接続され、ステージ12の昇降を制御しステージ12に設置される組織標本30の焦点位置(高さ位置)を制御しうる。制御部62は撮像素子20と接続され、撮像素子20を制御し蛍光像を撮像させ、その蛍光像を受け蛍光画像を生成しうる。制御部62はランプ40と接続され、ランプ40の点灯および消灯を制御しうる。記憶部64には図2の合焦位置特定処理を実行するための蛍光画像の合焦位置特定プログラムが記憶されている。
制御装置60には表示装置70が接続され、表示装置70には制御装置60による算出結果などが表示される。
A control device 60 for controlling these is connected to the fluorescence microscope 10.
The control device 60 includes a control unit 62 and a storage unit 64.
The control unit 62 is connected to the stage 12 and can control the raising and lowering of the stage 12 to control the focal position (height position) of the tissue specimen 30 placed on the stage 12. The control unit 62 is connected to the image sensor 20 and can control the image sensor 20 to capture a fluorescent image and receive the fluorescent image to generate a fluorescent image. The control unit 62 is connected to the lamp 40 and can control lighting and extinguishing of the lamp 40. The storage unit 64 stores a fluorescent image focus position specifying program for executing the focus position specifying process of FIG.
A display device 70 is connected to the control device 60, and a calculation result by the control device 60 is displayed on the display device 70.

[組織標本]
続いて、組織標本30について説明する。
組織標本30は目的生体物質を含む組織切片であって免疫染色剤で染色され、染色後の組織標本30が蛍光顕微鏡10のステージ12に設置される。
[Tissue specimen]
Subsequently, the tissue specimen 30 will be described.
The tissue specimen 30 is a tissue section containing a target biological material and is stained with an immunostaining agent. The stained tissue specimen 30 is placed on the stage 12 of the fluorescence microscope 10.

(1)目的生体物質
目的生体物質とは、主に病理診断の観点からの検出または定量のために、蛍光標識体を用いた免疫染色の対象とするものをいい、組織切片に発現している生体物質、特にタンパク質(抗原)である。
典型的な目的生体物質としては、各種の癌組織の細胞膜で発現しており、バイオマーカとして利用することができる生体物質が挙げられる。
(1) Target biological substance The target biological substance is a target of immunostaining using a fluorescent label for detection or quantification mainly from the viewpoint of pathological diagnosis, and is expressed in tissue sections. Biological substances, especially proteins (antigens).
Typical target biological materials include biological materials that are expressed in cell membranes of various cancer tissues and can be used as biomarkers.

(2)免疫染色剤(抗体−蛍光ナノ粒子の結合体)
免疫染色剤としては、蛍光標識の効率を向上させて蛍光の劣化につながる時間経過をなるべく抑えるために、一次抗体および蛍光ナノ粒子が間接的に、つまり抗原抗体反応などを利用した、共有結合以外の結合によって連結される複合体を用いることが好ましい。染色操作を簡便にするため、免疫染色剤として、一次抗体または二次抗体に蛍光ナノ粒子が直結している複合体を用いることもできる。
(2) Immunostaining agent (antibody-fluorescent nanoparticle conjugate)
As an immunostaining agent, in order to improve the efficiency of fluorescent labeling and suppress the time lapse leading to the deterioration of fluorescence as much as possible, primary antibodies and fluorescent nanoparticles are used indirectly, that is, other than covalent bonds using antigen-antibody reactions. It is preferable to use a complex linked by these bonds. In order to simplify the staining operation, a complex in which fluorescent nanoparticles are directly bound to a primary antibody or a secondary antibody can also be used as an immunostaining agent.

免疫染色剤の一例として、[目的生体物質に対する一次抗体]…[一次抗体に対する抗体(二次抗体)]〜[蛍光ナノ粒子]が挙げられる。
“…”は抗原抗体反応により結合していることを表し、“〜”が示す結合の態様としては特に限定されず、たとえば、共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合、抗原抗体結合、ビオチンアビジン反応、物理吸着、化学吸着などが挙げられ、必要に応じてリンカー分子を介していてもよい。
As an example of the immunostaining agent, [primary antibody against the target biological substance]... [Antibody against primary antibody (secondary antibody)] to [fluorescent nanoparticles] can be mentioned.
“...” represents binding by an antigen-antibody reaction, and the mode of binding indicated by “˜” is not particularly limited. Examples include biotin avidin reaction, physical adsorption, chemical adsorption, and the like, and a linker molecule may be used as necessary.

(3)抗体
一次抗体には、目的生体物質としてのタンパク質を抗原として特異的に認識して結合する抗体(IgG)を用いることができる。たとえば、HER2を目的生体物質とする場合は抗HER2抗体を、HER3を目的生体物質とする場合は抗HER3抗体を、それぞれ用いることができる。
二次抗体には、一次抗体を抗原として特異的に認識して結合する抗体(IgG)を用いることができる。
一次抗体および二次抗体はいずれも、ポリクローナル抗体であってもよいが、定量の安定性の観点から、モノクローナル抗体が好ましい。抗体を産生する動物(免疫動物)の種類は特に限定されるものではなく、従来と同様、マウス、ラット、モルモット、ウサギ、ヤギ、ヒツジなどから選択すればよい。
(3) Antibody As the primary antibody, an antibody (IgG) that specifically recognizes and binds a protein as a target biological substance as an antigen can be used. For example, when HER2 is the target biological material, an anti-HER2 antibody can be used, and when HER3 is the target biological material, an anti-HER3 antibody can be used.
As the secondary antibody, an antibody (IgG) that specifically recognizes and binds to the primary antibody as an antigen can be used.
Both the primary antibody and the secondary antibody may be polyclonal antibodies, but from the viewpoint of quantitative stability, monoclonal antibodies are preferred. The type of animal that produces the antibody (immunized animal) is not particularly limited, and may be selected from mice, rats, guinea pigs, rabbits, goats, sheep, and the like as in the past.

(4)蛍光ナノ粒子
蛍光ナノ粒子とは、励起光の照射を受けて蛍光発光するナノサイズの粒子であって、目的生体物質を1分子ずつ輝点として表すのに十分な強度の蛍光を発光しうる粒子である。
蛍光ナノ粒子として、好ましくは量子ドット(半導体ナノ粒子)、蛍光物質集積ナノ粒子が使用される。
(4) Fluorescent nanoparticles Fluorescent nanoparticles are nano-sized particles that emit fluorescence when irradiated with excitation light, and emit fluorescent light with sufficient intensity to represent the target biological substance as a bright spot one molecule at a time. Possible particles.
As the fluorescent nanoparticles, preferably, quantum dots (semiconductor nanoparticles) and fluorescent substance integrated nanoparticles are used.

(4.1)量子ドット
量子ドットとしては、II−VI族化合物、III−V族化合物またはIV族元素を含有する半導体ナノ粒子が使用される。たとえば、CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、ZnTe、InP、InN、InAs、InGaP、GaP、GaAs、Si、Geなどが挙げられる。
(4.1) Quantum dot As a quantum dot, the semiconductor nanoparticle containing a II-VI group compound, a III-V group compound, or a IV group element is used. Examples thereof include CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, ZnS, ZnTe, InP, InN, InAs, InGaP, GaP, GaAs, Si, and Ge.

(4.2)蛍光物質集積ナノ粒子
蛍光物質集積ナノ粒子は、有機物または無機物でできた粒子を母体とし、複数の蛍光物質(たとえば、上記量子ドット、蛍光色素など)がその中に内包されているおよび/またはその表面に吸着している構造を有する、ナノサイズの粒子である。
蛍光物質集積ナノ粒子としては、母体と蛍光物質とが、互いに反対の電荷を有する置換基または部位を有し、静電的相互作用が働くものであることが好適である。
蛍光物質集積ナノ粒子としては、量子ドット集積ナノ粒子、蛍光色素集積ナノ粒子などが使用される。
(4.2) Fluorescent substance integrated nanoparticles Fluorescent substance integrated nanoparticles are based on organic or inorganic particles, and a plurality of fluorescent substances (for example, the above quantum dots and fluorescent dyes) are encapsulated therein. Nano-sized particles having a structure that is adsorbed and / or adsorbed on its surface.
As the fluorescent substance-integrated nanoparticles, it is preferable that the matrix and the fluorescent substance have substituents or sites having opposite charges, and an electrostatic interaction works.
As the fluorescent substance integrated nanoparticles, quantum dot integrated nanoparticles, fluorescent dye integrated nanoparticles, and the like are used.

(4.2.1)母体
母体のうち、有機物としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、グアナミン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂など、一般的に熱硬化性樹脂に分類される樹脂;スチレン樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、AS樹脂(アクリロニトリル−スチレン共重合体)、ASA樹脂(アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸メチル共重合体)など、一般的に熱可塑性樹脂に分類される樹脂;ポリ乳酸等のその他の樹脂;多糖を例示することができる。
母体のうち、無機物としては、シリカ、ガラスなどを例示することができる。
(4.2.1) Base material Among the base materials, as organic substances, resins generally classified as thermosetting resins such as melamine resin, urea resin, aniline resin, guanamine resin, phenol resin, xylene resin, furan resin, etc. Resins generally classified as thermoplastic resins such as styrene resins, acrylic resins, acrylonitrile resins, AS resins (acrylonitrile-styrene copolymers), ASA resins (acrylonitrile-styrene-methyl acrylate copolymers); Examples of other resins such as lactic acid; polysaccharides.
Of the matrix, examples of the inorganic substance include silica and glass.

(4.2.2)量子ドット集積ナノ粒子
量子ドット集積ナノ粒子とは、上記量子ドットが、上記母体の中に内包されている、および/またはその表面に吸着している構造を有する。
量子ドットが母体に内包されている場合、量子ドットは母体内部に分散されていればよく、母体自体と化学的に結合していてもよいし、していなくてもよい。
(4.2.2) Quantum dot integrated nanoparticle The quantum dot integrated nanoparticle has a structure in which the quantum dot is included in the matrix and / or adsorbed on the surface thereof.
When the quantum dots are encapsulated in the matrix, the quantum dots may be dispersed inside the matrix and may or may not be chemically bonded to the matrix itself.

(4.2.3)蛍光色素集積ナノ粒子
蛍光色素集積ナノ粒子とは、蛍光色素が、上記母体の中に内包されている、および/またはその表面に吸着している構造を有する。
蛍光色素としては、ローダミン系色素分子、スクアリリウム系色素分子、シアニン系色素分子、芳香環系色素分子、オキサジン系色素分子、カルボピロニン系色素分子、ピロメセン系色素分子などを例示することができる。
蛍光色素としては、Alexa Fluor(登録商標、インビトロジェン社製)系色素分子、BODIPY(登録商標、インビトロジェン社製)系色素分子、Cy(登録商標、GEヘルスケア社製)系色素分子、HiLyte(登録商標、アナスペック社製)系色素分子、DyLight(登録商標、サーモサイエンティフィック社製)系色素分子、ATTO(登録商標、ATTO−TEC社製)系色素分子、MFP(登録商標、Mobitec社製)系色素分子、CF(登録商標、Biotium社製)系色素分子、DY(登録商標、DYOMICS社製)系色素分子、CAL(登録商標、BioSearch Technologies社製)系色素分子などを用いることができる。
なお、蛍光色素が母体に内包されている場合、蛍光色素は母体内部に分散されていればよく、母体自体と化学的に結合していてもよいし、していなくてもよい。
(4.2.3) Fluorescent dye integrated nanoparticle The fluorescent dye integrated nanoparticle has a structure in which a fluorescent dye is included in the matrix and / or adsorbed on the surface thereof.
Examples of fluorescent dyes include rhodamine dye molecules, squarylium dye molecules, cyanine dye molecules, aromatic ring dye molecules, oxazine dye molecules, carbopyronine dye molecules, and pyromesene dye molecules.
As fluorescent dyes, Alexa Fluor (registered trademark, manufactured by Invitrogen) -based dye molecule, BODIPY (registered trademark, manufactured by Invitrogen) -based dye molecule, Cy (registered trademark, manufactured by GE Healthcare) -based dye molecule, HiLite (registered) Trademark, manufactured by Anaspec) dye molecule, DyLight (registered trademark, manufactured by Thermo Scientific) dye molecule, ATTO (registered trademark, manufactured by ATTO-TEC) dye molecule, MFP (registered trademark, manufactured by Mobitec) ) Dye molecules, CF (registered trademark, manufactured by Biotium) dye molecules, DY (registered trademark, manufactured by DYOMICICS) dye molecules, CAL (registered trademark, manufactured by BioSearch Technologies) dye molecules, and the like can be used. .
Note that when the fluorescent dye is included in the matrix, the fluorescent dye may be dispersed inside the matrix and may or may not be chemically bonded to the matrix itself.

(5)組織切片の染色方法
染色方法の一例について説明する。
この染色方法が適用できる組織切片(単に「切片」ともいい、病理切片などの切片も含まれる。)の作製法は特に限定されず、公知の手順により作製されたものを用いることができる。
(5) Staining method of tissue section An example of a staining method will be described.
A method for preparing a tissue section to which this staining method can be applied (also simply referred to as “section”, including a section such as a pathological section) is not particularly limited, and a section prepared by a known procedure can be used.

(5.1)標本作製工程
(5.1.1)脱パラフィン処理
キシレンを入れた容器に、切片を浸漬させ、パラフィン除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中でキシレンを交換してもよい。
(5.1) Specimen preparation step (5.1.1) Deparaffinization treatment The section is immersed in a container containing xylene to remove paraffin. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, xylene may be exchanged during the immersion.

次いでエタノールを入れた容器に切片を浸漬させ、キシレン除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中でエタノールを交換してもよい。   Next, the section is immersed in a container containing ethanol to remove xylene. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, ethanol may be exchanged during the immersion.

水を入れた容器に、切片を浸漬させ、エタノール除去する。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中で水を交換してもよい。   Immerse the sections in a container containing water and remove the ethanol. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, water may be exchanged during the immersion.

(5.1.2)賦活化処理
公知の方法に倣い、目的生体物質の賦活化処理を行う。賦活化条件に特に定めはないが、賦活液としては、0.01Mのクエン酸緩衝液(pH6.0)、1mMのEDTA溶液(pH8.0)、5%尿素、0.1Mのトリス塩酸緩衝液などを用いることができる。
pH条件は用いる組織切片に応じてpH2.0〜13.0の範囲から、シグナルが出て、組織の荒れがシグナルを評価できる程度となる条件で行う。通常はpH6.0〜8.0で行うが、特殊な組織切片ではたとえばpH3.0でも行う。
加熱機器はオートクレーブ、マイクロウェーブ、圧力鍋、ウォーターバスなどを用いることができる。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。温度は50〜130℃、時間は5〜30分で行うことができる。
(5.1.2) Activation process The activation process of the target biological material is performed according to a known method. The activation conditions are not particularly defined, but as the activation liquid, 0.01 M citrate buffer (pH 6.0), 1 mM EDTA solution (pH 8.0), 5% urea, 0.1 M Tris-HCl buffer A liquid etc. can be used.
The pH condition is such that a signal is output from the range of pH 2.0 to 13.0 depending on the tissue slice to be used, and the roughness of the tissue is such that the signal can be evaluated. Usually, the pH is 6.0 to 8.0, but for special tissue sections, for example, pH 3.0.
As the heating device, an autoclave, a microwave, a pressure cooker, a water bath, or the like can be used. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The temperature can be 50 to 130 ° C. and the time can be 5 to 30 minutes.

次いでPBSを入れた容器に、賦活処理後の切片を浸漬させ、洗浄を行う。温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。浸漬時間は、3分以上30分以下であることが好ましい。また必要により浸漬途中でPBSを交換してもよい。   Next, the section after the activation treatment is immersed in a container containing PBS and washed. The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The immersion time is preferably 3 minutes or longer and 30 minutes or shorter. If necessary, PBS may be replaced during the immersion.

(5.2)免疫染色工程
免疫染色工程では、目的生体物質を染色するために、目的生体物質に直接的または間接的に結合しうる部位を有する蛍光ナノ粒子を含む免疫染色剤の溶液を、切片に乗せ、目的生体物質との反応を行う。免疫染色工程に用いる免疫染色剤の溶液については、この工程の前にあらかじめ調製しておけばよい。
(5.2) Immunostaining step In the immunostaining step, in order to stain the target biological material, an immunostaining solution containing fluorescent nanoparticles having sites that can bind directly or indirectly to the target biological material, Place on section and react with target biological material. The immunostaining agent solution used in the immunostaining step may be prepared in advance before this step.

免疫染色工程を行う上での条件、すなわち免疫染色剤の溶液に組織標本を浸漬する際の温度および浸漬時間は、従来の免疫染色法に準じて、適切なシグナルが得られるよう適宜調整することができる。
温度は特に限定されるものではないが、室温で行うことができる。反応時間は、30分以上24時間以下であることが好ましい。
上述したような処理を行う前に、BSA含有PBSなど公知のブロッキング剤やTween20などの界面活性剤を滴下することが好ましい。
The conditions for performing the immunostaining step, that is, the temperature and immersion time when the tissue specimen is immersed in the immunostaining solution, should be adjusted as appropriate so that an appropriate signal can be obtained according to the conventional immunostaining method. Can do.
The temperature is not particularly limited, but can be performed at room temperature. The reaction time is preferably 30 minutes or more and 24 hours or less.
Before performing the above-described treatment, it is preferable to add a known blocking agent such as BSA-containing PBS or a surfactant such as Tween 20 dropwise.

(5.3)標本後処理工程
免疫染色工程を終えた組織標本は、観察に適したものとなるよう、固定化・脱水、透徹、封入などの処理を行うことが好ましい。
(5.3) Specimen post-treatment process The tissue specimen after the immunostaining process is preferably subjected to treatment such as immobilization / dehydration, penetration, and encapsulation so as to be suitable for observation.

固定化・脱水処理は、組織標本を固定処理液(ホルマリン、パラホルムアルデヒド、グルタールアルデヒド、アセトン、エタノール、メタノールなどの架橋剤)に浸漬すればよい。透徹処理は、固定化・脱水処理を終えた組織標本を透徹液(キシレンなど)に浸漬すればよい。封入処理は、透徹処理を終えた組織標本を封入液に浸漬すればよい。
これらの処理を行う上での条件、たとえば組織標本を所定の処理液に浸漬する際の温度および浸漬時間は、従来の免疫染色法に準じて、適切なシグナルが得られるよう適宜調整することができる。
The immobilization / dehydration treatment may be performed by immersing the tissue specimen in a fixation treatment solution (crosslinking agent such as formalin, paraformaldehyde, glutaraldehyde, acetone, ethanol, methanol). In the penetration process, the tissue specimen after the fixation / dehydration process may be immersed in a penetration liquid (xylene or the like). The encapsulating process may be performed by immersing the tissue specimen that has undergone the penetration process in the encapsulating liquid.
The conditions for performing these treatments, for example, the temperature and immersion time when the tissue specimen is immersed in a predetermined treatment solution, can be adjusted as appropriate in accordance with conventional immunostaining methods so as to obtain an appropriate signal. it can.

(5.4)形態観察染色工程
免疫染色工程とは別に、明視野において細胞、組織、臓器などの形態を観察することができるようにするための、形態観察染色を行ってもよい。
形態観察染色工程は、常法に従って行うことができる。
組織標本の形態観察に関しては、細胞質・間質・各種線維・赤血球・角化細胞が赤〜濃赤色に染色される、エオジンを用いた染色が標準的に用いられている。細胞核・石灰部・軟骨組織・細菌・粘液が青藍色〜淡青色に染色される、ヘマトキシリンを用いた染色も標準的に用いられている(これら2つの染色を同時に行う方法はヘマトキシリン・エオジン染色(HE染色)として知られている)。
形態観察染色工程を含める場合は、免疫染色工程の後に行うようにしてもよいし、免疫染色工程の前に行うようにしてもよい。
(5.4) Morphological Observation Staining Step Apart from the immunostaining step, morphological observation staining may be performed so that the morphology of cells, tissues, organs, etc. can be observed in the bright field.
The morphological observation staining step can be performed according to a conventional method.
For morphological observation of tissue specimens, staining using eosin, in which cytoplasm, stroma, various fibers, erythrocytes, and keratinocytes are stained from red to dark red, is typically used. Staining using hematoxylin, in which cell nuclei, lime, cartilage tissue, bacteria, and mucus are stained blue-blue to light blue, is also used as a standard (the method of performing these two stainings simultaneously is hematoxylin and eosin staining). (Known as HE staining)).
When the morphological observation staining step is included, it may be performed after the immunostaining step or may be performed before the immunostaining step.

[蛍光画像の合焦位置特定方法]
続いて、蛍光画像の合焦位置特定方法について説明する。
かかる方法は、蛍光画像の合焦位置特定システム1を用いて、免疫染色後の組織標本30から目的生体物質を検出する際に行われる方法である。
[Method for specifying focus position of fluorescent image]
Next, a method for specifying the focus position of the fluorescent image will be described.
Such a method is a method performed when a target biological substance is detected from the tissue specimen 30 after immunostaining using the in-focus position specifying system 1 for fluorescent images.

はじめに、免疫染色後の組織標本30を蛍光顕微鏡10のステージ12に設置する。その後、制御装置60を用いて、組織標本30から蛍光画像を生成しこれを画像処理して最適な合焦位置を特定する処理(合焦位置特定処理)を実行する。   First, the tissue specimen 30 after immunostaining is placed on the stage 12 of the fluorescence microscope 10. Thereafter, the control device 60 is used to generate a fluorescent image from the tissue specimen 30 and perform image processing to specify an optimum in-focus position (in-focus position specifying process).

当該合焦位置特定処理は、制御部62と記憶部64に記憶されているプログラムとの協働により実行され、制御部62はそのプログラムにしたがって下記の処理を実行する。かかるプログラムとしては、たとえば「ImageJ」(オープンソース)が挙げられる。かかる画像処理ソフトウエアを利用することにより、蛍光画像から所定の波長(色)の蛍光輝点を抽出し、輝点領域の輝度値や蛍光ナノ粒子数を算出する処理などを、半自動的に迅速に行いうる。   The in-focus position specifying process is executed in cooperation with the control unit 62 and a program stored in the storage unit 64, and the control unit 62 executes the following process according to the program. An example of such a program is “ImageJ” (open source). By using such image processing software, the process of extracting fluorescent luminescent spots of a predetermined wavelength (color) from the fluorescent image and calculating the luminance value of the luminescent spot area and the number of fluorescent nanoparticles is semi-automatically performed quickly. Can be done.

図2に示すとおり、制御部62は、蛍光顕微鏡10のステージ12を制御して、少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えさせながら、段階を切り替えるごとに、組織標本30の蛍光像を撮像させ、少なくとも3枚以上の蛍光画像を撮像させる(ステップS1)。
蛍光像を撮像させる場合、制御部62は、ランプ40を点灯させ励起光を組織標本30に照射する。すると、組織標本30の蛍光ナノ粒子が蛍光発光し、蛍光輝点が出現する。制御部62はその蛍光像を撮像素子20に撮像させる。
As shown in FIG. 2, the control unit 62 controls the stage 12 of the fluorescence microscope 10 to switch the focal position in stages over at least three stages, and each time the stage is switched, the fluorescence image of the tissue specimen 30 is displayed. Capture at least three fluorescent images (step S1).
When capturing a fluorescent image, the control unit 62 turns on the lamp 40 and irradiates the tissue specimen 30 with excitation light. Then, the fluorescent nanoparticles of the tissue specimen 30 emit fluorescent light, and a fluorescent bright spot appears. The controller 62 causes the image sensor 20 to capture the fluorescent image.

その後、制御部62は、撮像素子20の撮像結果に基づき、蛍光像から蛍光画像を生成する(ステップS2)。
図3は、蛍光像から生成した蛍光画像の例を示している。
ここでは、組織標本30としてスライドガラス上に蛍光ナノ粒子(直径150nm程度)を散布したサンプルを準備し、そのサンプルから上記ImageJを用いて8bitの蛍光画像を生成した。5段階にわたり焦点位置を1.0μmずつ段階的に切り替え、段階を切り替えるごとに、蛍光像を撮像し、計5枚の蛍光画像を生成した。
Thereafter, the control unit 62 generates a fluorescent image from the fluorescent image based on the imaging result of the imaging device 20 (step S2).
FIG. 3 shows an example of a fluorescence image generated from the fluorescence image.
Here, a sample in which fluorescent nanoparticles (about 150 nm in diameter) were dispersed on a slide glass as a tissue specimen 30 was prepared, and an 8-bit fluorescent image was generated from the sample using the ImageJ. The focal position was switched in steps of 1.0 μm over 5 stages, and each time the stage was switched, a fluorescent image was captured to generate a total of 5 fluorescent images.

その後、制御部62は、生成した蛍光画像ごとに、蛍光画像からヒストグラムを作成する(ステップS3)。
「ヒストグラム」とは、蛍光画像中の蛍光マーカの発生頻度を表す。たとえば、ヒストグラムとしては、蛍光画像を画素ごとに観察し、ある輝度値を有する画素がどのくらいの頻度で発生しているかを表すものなどがある。
Thereafter, the control unit 62 creates a histogram from the fluorescent image for each generated fluorescent image (step S3).
“Histogram” represents the frequency of occurrence of fluorescent markers in a fluorescent image. For example, as a histogram, a fluorescence image is observed for each pixel and indicates how often a pixel having a certain luminance value is generated.

図4は、図3の5枚の蛍光画像から作成したヒストグラムの例を示している。
図4中、横軸は画素単位での輝度値(階調値)を表し、縦軸はその輝度値を有する画素数(頻度)を表している。図4では蛍光ナノ粒子の発生頻度が表されている。
図4に示すとおり、3段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムは、輝度値が全体的に高く、高輝度側にシフトした緩やかな曲線となっている。
他方、1段階目、2段階目、4段階目、5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムは、低輝度側の傾斜の大きい曲線となっており、特に1段階目、5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムでその傾向が顕著となっている。
FIG. 4 shows an example of a histogram created from the five fluorescent images shown in FIG.
In FIG. 4, the horizontal axis represents the luminance value (gradation value) in units of pixels, and the vertical axis represents the number of pixels having the luminance value (frequency). FIG. 4 shows the frequency of occurrence of fluorescent nanoparticles.
As shown in FIG. 4, the histogram created from the fluorescence image at the third stage has a generally high luminance value and a gentle curve shifted to the high luminance side.
On the other hand, the histogram created from the first-stage, second-stage, fourth-stage, and fifth-stage fluorescence images is a curve with a large slope on the low luminance side, particularly the first-stage and fifth-stage fluorescence images. The tendency is remarkable in the histogram created from

その後、制御部62は、作成したヒストグラムに基づき蛍光画像の合焦位置を特定する(ステップS4)。
たとえば、制御部62は、作成したヒストグラムの形状を比較し、その比較結果から蛍光画像の合焦位置を特定する。
図4の例では、1〜5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムの形状を比較する。その結果、3段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムが、1段階目、2段階目、4段階目、5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムより、輝度値が全体的に高く、曲線の傾斜も明らかに緩やかとなっている。そのため、輝度値が最も高い3段階目の蛍光画像を得た焦点位置を、蛍光画像の合焦位置と特定する。
実際に、1〜5段階目の蛍光画像を目視で観察してみても(図3参照)、3段階目の蛍光画像でピントがあっており、焦点位置が±1.0μm、±2.0μmと増えるにつれてピントがぼけた画像となっていることがわかる。
なお、ステップS4では、制御部62がヒストグラムの形状比較および合焦位置の特定を自動で行うのに加えてまたは代えて、制御部62が作成したヒストグラムを表示装置70に表示させ、オペレーター自身がヒストグラムの形状比較および合焦位置の特定を目視で行ってもよい。
Thereafter, the control unit 62 specifies the in-focus position of the fluorescent image based on the created histogram (step S4).
For example, the control unit 62 compares the shapes of the created histograms and specifies the focus position of the fluorescent image from the comparison result.
In the example of FIG. 4, the shapes of histograms created from the first to fifth stages of fluorescence images are compared. As a result, the histogram created from the fluorescence image at the third stage has a generally higher luminance value than the histogram created from the fluorescence images at the first stage, the second stage, the fourth stage, and the fifth stage, and the slope of the curve. Obviously it has become moderate. Therefore, the focal position where the third-level fluorescence image having the highest luminance value is obtained is identified as the in-focus position of the fluorescence image.
Actually, even if the fluorescent images in the first to fifth stages are visually observed (see FIG. 3), the third stage fluorescent image is in focus and the focal positions are ± 1.0 μm and ± 2.0 μm. It can be seen that the image becomes blurred as it increases.
In step S4, in addition to or instead of the control unit 62 automatically comparing the shape of the histogram and specifying the focus position, the histogram created by the control unit 62 is displayed on the display device 70, so that the operator himself The comparison of the shape of the histogram and the identification of the in-focus position may be performed visually.

そして最終的に、制御部62は、蛍光顕微鏡10のステージ12を制御して、焦点位置を、ステップS4で特定した蛍光画像の合焦位置に移動させる。   Finally, the control unit 62 controls the stage 12 of the fluorescent microscope 10 to move the focal position to the in-focus position of the fluorescent image specified in step S4.

以上の第1の実施形態によれば、焦点位置を段階的に切り替えながら蛍光画像の生成およびヒストグラムの作成を行い、ヒストグラム同士の形状を比較してその比較結果から蛍光画像の合焦位置を特定している。
かかる場合、ゴミなどのノイズの蛍光がある画素に反映されても、その画素数が数画素程度であれば、ヒストグラムはほとんど影響を受けない。仮にノイズの蛍光がある画素に強く反映されても、ヒストグラム全体の形状はほとんど変わらないため、ヒストグラム同士の形状を比較するうえでも、その比較結果にはほとんど影響がない。図4のような、蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムでは、ある輝度値に対しその輝度値を有する画素数(頻度)を算出しているため、ヒストグラムはバックグラウンドのような微弱なシグナルにも影響を受けにくい。
以上から、ノイズやバックグラウンドの影響を抑制しながら、蛍光画像から合焦位置を定量的に特定することができる。
According to the first embodiment described above, the fluorescent image is generated and the histogram is generated while the focal position is switched stepwise, the shapes of the histograms are compared, and the in-focus position of the fluorescent image is specified from the comparison result. is doing.
In this case, even if the fluorescence of noise such as dust is reflected on a pixel, if the number of pixels is about several pixels, the histogram is hardly affected. Even if the fluorescence of noise is strongly reflected in a pixel having a noise, the shape of the whole histogram is hardly changed. Therefore, the comparison result is hardly affected in comparing the shapes of the histograms. In the histogram representing the occurrence frequency of the fluorescent marker as shown in FIG. 4, since the number (frequency) of pixels having the luminance value is calculated for a certain luminance value, the histogram is also applied to a weak signal such as the background. Not easily affected.
From the above, the in-focus position can be quantitatively specified from the fluorescence image while suppressing the influence of noise and background.

[第2の実施形態]
第2の実施形態は下記の点で第1の実施形態と異なっており、それ以外は同様となっている。
[Second Embodiment]
The second embodiment is different from the first embodiment in the following points, and is otherwise the same.

ステップS1、S2では、第1の実施形態と同様に、制御部62は、焦点位置を段階的に切り替えさせながら、段階を切り替えるごとに、組織標本30の蛍光像を撮像させ蛍光画像を生成する。   In steps S <b> 1 and S <b> 2, as in the first embodiment, the control unit 62 captures a fluorescent image of the tissue specimen 30 and generates a fluorescent image each time the stage is switched while switching the focal position in stages. .

図5は、蛍光像から生成した蛍光画像の例を示している。
ここでは、蛍光ナノ粒子aとしてCy5内包シリカナノ粒子を作製し、蛍光ナノ粒子aに対して抗HER2抗体を結合させた免疫染色剤Aを作製した。その後、免疫染色剤Aを用いてヒト乳房組織の組織切片に対し免疫染色を行い、免疫染色後の組織標本を組織標本30(サンプル)として準備し、そのサンプルから上記ImageJを用いて8bitの蛍光画像を生成した。5段階にわたり焦点位置を1.0μmずつ段階的に切り替え、段階を切り替えるごとに、蛍光像を撮像し、計5枚の蛍光画像を生成した。
FIG. 5 shows an example of a fluorescence image generated from the fluorescence image.
Here, Cy5-encapsulated silica nanoparticles were prepared as the fluorescent nanoparticles a, and an immunostaining agent A in which an anti-HER2 antibody was bound to the fluorescent nanoparticles a was prepared. Thereafter, immunostaining is performed on a tissue section of human breast tissue using immunostaining agent A, and the tissue specimen after immunostaining is prepared as a tissue specimen 30 (sample), and 8-bit fluorescence is prepared from the sample using ImageJ described above. An image was generated. The focal position was switched in steps of 1.0 μm over 5 stages, and each time the stage was switched, a fluorescent image was captured to generate a total of 5 fluorescent images.

ステップS3でも、第1の実施形態と同様に、制御部62は、生成した蛍光画像ごとに、蛍光画像からヒストグラムを作成する。   Also in step S3, as in the first embodiment, the control unit 62 creates a histogram from the fluorescence image for each generated fluorescence image.

図6は、図5の5枚の蛍光画像から作成したヒストグラムの例を示している。
図6中、横軸は画素単位での輝度値(階調値)を表し、縦軸はその輝度値を有する画素数(頻度)を表している。図6では蛍光ナノ粒子の発生頻度が表されている。
図6に示すとおり、2〜4段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムは、輝度値が全体的に高く、高輝度側にシフトした緩やかな曲線となっており、ほとんど相違がない。
他方、1段階目、5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムは、低輝度側の傾斜の大きい曲線となっている。
FIG. 6 shows an example of a histogram created from the five fluorescent images shown in FIG.
In FIG. 6, the horizontal axis represents the luminance value (gradation value) in units of pixels, and the vertical axis represents the number of pixels having the luminance value (frequency). FIG. 6 shows the frequency of occurrence of fluorescent nanoparticles.
As shown in FIG. 6, the histogram created from the fluorescent images in the second to fourth stages has a generally high luminance value and is a gentle curve shifted to the high luminance side, and there is almost no difference.
On the other hand, the histogram created from the first-stage and fifth-stage fluorescence images is a curve with a large slope on the low luminance side.

ステップS4でも、基本的には第1の実施形態と同様に、制御部62は、作成したヒストグラムに基づき蛍光画像の合焦位置を特定する。
図6の例では、1〜5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムの形状を比較する。その結果、2〜4段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムが、1段階目、5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムより、輝度値が全体的に高く、曲線の傾斜も明らかに緩やかとなっている。ただ、2〜4段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムは互いに交錯している。
Also in step S4, basically, as in the first embodiment, the control unit 62 specifies the in-focus position of the fluorescent image based on the created histogram.
In the example of FIG. 6, the shapes of histograms created from the first to fifth stages of fluorescence images are compared. As a result, the histogram created from the fluorescent images at the 2nd to 4th stages has an overall higher brightness value and the slope of the curve is clearly gentler than the histogram created from the 1st and 5th stage fluorescent images. ing. However, the histograms created from the fluorescence images in the second to fourth stages are interlaced with each other.

かかる場合、第2の実施形態にかかるステップS4では、はじめに、制御部62は、作成したヒストグラムを指数関数で近似して近似曲線を作成する。
図6の例では、1〜5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムを指数関数で近似して近似曲線101〜105を作成する。近似曲線101は1段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムを指数関数で近似した近似曲線である。近似曲線102〜105は2〜5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムを指数関数で近似した近似曲線である。
図6の横軸の輝度値をxと、図6の縦軸の頻度をyとすると、近似曲線101〜105は下記の指数関数で表現される。
近似曲線101;y=25743e−0.032x
近似曲線102;y=14794e−0.024x
近似曲線103;y=12343e−0.022x
近似曲線104;y=13923e−0.023x
近似曲線105;y=19842e−0.028x
In such a case, in step S4 according to the second embodiment, first, the control unit 62 creates an approximate curve by approximating the created histogram with an exponential function.
In the example of FIG. 6, approximate curves 101 to 105 are created by approximating a histogram created from the first to fifth stages of fluorescence images with an exponential function. The approximate curve 101 is an approximate curve obtained by approximating a histogram created from the first-stage fluorescence image with an exponential function. The approximate curves 102 to 105 are approximate curves obtained by approximating a histogram created from the fluorescence images in the second to fifth stages with an exponential function.
When the luminance value on the horizontal axis in FIG. 6 is x and the frequency on the vertical axis in FIG. 6 is y, the approximate curves 101 to 105 are expressed by the following exponential functions.
Approximate curve 101; y = 25743e− 0.032x
Approximate curve 102; y = 14794e -0.024x
Approximate curve 103; y = 12343e -0.022x
Approximate curve 104; y = 13923e -0.023x
Approximate curve 105; y = 19842e -0.028x

その後、制御部62は、近似曲線同士を比較して一定の近似曲線を基準曲線と特定し、基準曲線とその他の近似曲線との頻度の差を算出する。
図6の例では、近似曲線101〜105を比較して、高輝度側の傾斜が最も緩やかな近似曲線103を基準曲線110と特定する。その後、基準曲線110とその他の近似曲線101〜102、104〜105とを比較して頻度の差を算出する。たとえば、近似曲線101〜105について、一定の輝度(階調)ごとに、その輝度値に対応する頻度を算出する。その後、基準曲線110の頻度に対する近似曲線101〜102、104〜105の頻度の差を算出する。頻度の差は計算式(1)で算出される。
頻度の差[%]=((近似曲線の頻度y)−(基準曲線の頻度y))/(基準曲線の頻度y)×100 … (1)
表1は、近似曲線101〜105について、50階調ごとに(輝度値x=50、100、150、200、250の計5点で)頻度を算出したものである。
表2は、基準曲線110(近似曲線103)の頻度に対する近似曲線101〜012、104〜105の頻度の差を算出したものである。
Thereafter, the control unit 62 compares the approximate curves with each other to identify a certain approximate curve as a reference curve, and calculates a frequency difference between the reference curve and other approximate curves.
In the example of FIG. 6, the approximate curves 101 to 105 are compared, and the approximate curve 103 with the gradual slope on the high luminance side is specified as the reference curve 110. Thereafter, the reference curve 110 is compared with the other approximate curves 101 to 102 and 104 to 105 to calculate a frequency difference. For example, for the approximate curves 101 to 105, the frequency corresponding to the luminance value is calculated for each constant luminance (gradation). Thereafter, the frequency difference between the approximate curves 101 to 102 and 104 to 105 with respect to the frequency of the reference curve 110 is calculated. The frequency difference is calculated by the calculation formula (1).
Difference in frequency [%] = ((frequency y of approximate curve) − (frequency y of reference curve)) / (frequency y of reference curve) × 100 (1)
Table 1 shows the frequency of the approximate curves 101 to 105 calculated for every 50 gradations (in a total of 5 points of luminance values x = 50, 100, 150, 200, and 250).
Table 2 shows the difference between the frequencies of the approximate curves 101 to 012 and 104 to 105 with respect to the frequency of the reference curve 110 (approximate curve 103).

その後、制御部62は、算出した頻度の差が一定の閾値以内であるかどうかを判定し、基準曲線の特定元となった蛍光画像の焦点位置と、算出した頻度の差が一定の閾値以内の近似曲線の作成元となった蛍光画像の焦点位置とを、同等とみなして、これら蛍光画像の焦点位置を蛍光画像の合焦位置と特定する。
表2の例では、たとえば、基準曲線110の頻度に対する近似曲線101〜012、104〜105の頻度の差が30%以内であるかどうかを判定する。
ここでは、基準曲線110の頻度に対する近似曲線101、105の頻度の差が30%を超えているのに対し、基準曲線110の頻度に対する近似曲線102、104の頻度の差は30%以内となっている(太枠部参照)。
そのため、基準曲線110(近似曲線103)の特定元となった蛍光画像の焦点位置と、近似曲線102、104の作成元となった蛍光画像の焦点位置とを、同等とみなして、これら蛍光画像の焦点位置を蛍光画像の合焦位置と特定する。
すなわち、図6の例では、2〜4段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムの作成元となった2〜4段階目の蛍光画像の焦点位置を、同等とみなして蛍光画像の合焦位置と特定する。
図7は、図6中、2〜4段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムを同等とみなしたヒストグラムであって、具体的には1段階目、3段階目、5段階目の蛍光画像から作成したヒストグラムである。
実際に、1〜5段階目の蛍光画像を目視で観察してみても(図5参照)、2〜4段階目の蛍光画像でピントがあっており、焦点位置が±2.0μmの蛍光画像ではピントがぼけた画像となっていることがわかる。
Thereafter, the control unit 62 determines whether or not the calculated frequency difference is within a certain threshold, and the focal position of the fluorescent image that is the identification source of the reference curve and the calculated frequency difference is within the certain threshold. The focal positions of the fluorescent images from which the approximate curve is created are regarded as equivalent, and the focal positions of these fluorescent images are identified as the focal positions of the fluorescent images.
In the example of Table 2, for example, it is determined whether or not the difference between the frequencies of the approximate curves 101 to 012 and 104 to 105 with respect to the frequency of the reference curve 110 is within 30%.
Here, the difference between the frequencies of the approximate curves 101 and 105 with respect to the frequency of the reference curve 110 exceeds 30%, whereas the difference between the frequencies of the approximate curves 102 and 104 with respect to the frequency of the reference curve 110 is within 30%. (Refer to the thick frame).
Therefore, it is considered that the focal position of the fluorescent image from which the reference curve 110 (approximate curve 103) is specified and the focal position of the fluorescent image from which the approximate curves 102 and 104 are created are equivalent, and these fluorescent images. Is determined as the in-focus position of the fluorescent image.
In other words, in the example of FIG. 6, the focal position of the 2nd to 4th stage fluorescence images, which is the origin of the histogram created from the 2nd to 4th stage fluorescence images, is regarded as equivalent, and the focus position of the fluorescence image Identify.
FIG. 7 is a histogram in which the histograms created from the fluorescence images at the 2nd to 4th stages in FIG. 6 are regarded as equivalent. Specifically, the histograms are created from the fluorescence images at the 1st, 3rd and 5th stages. This is a histogram.
Actually, even if the fluorescent images in the first to fifth stages are visually observed (see FIG. 5), the fluorescent images in the second to fourth stages are in focus and the focal position is ± 2.0 μm. Now you can see that the image is out of focus.

第2の実施形態にかかるステップS4では、頻度の差を算出する際(表1および表2を算出する際)、階調の変化は、50階調ごとである必要はなく適宜変更可能であり、たとえば10階調ごと(輝度値x=10〜250の計25点)であってもよい。
頻度の差が一定の閾値以内であるかどうかを判定する際も、閾値は、30%である必要はなく適宜変更可能であり、たとえば20%であってもよい。
すべての階調で頻度の差が一定の閾値以内であるかどうかを判定する必要もなく、たとえば、10階調ごとに計25点で頻度の差を算出した場合、そのうちの20点以上で頻度の差が20%以内であるかどうかを判定してもよい。
すなわち、頻度の差を算出する際の階調の変化数、頻度の差の判定の際の閾値および頻度の差の判定の際の対象点数は、特定しようとする蛍光画像の合焦位置の精度に応じて適宜変更可能である。
In step S4 according to the second embodiment, when calculating the frequency difference (when calculating Table 1 and Table 2), the change in gradation need not be every 50 gradations and can be changed as appropriate. For example, it may be every 10 gradations (total 25 points of luminance value x = 10 to 250).
When determining whether or not the difference in frequency is within a certain threshold value, the threshold value need not be 30% and can be changed as appropriate. For example, the threshold value may be 20%.
It is not necessary to determine whether or not the frequency difference is within a certain threshold value for all gradations. For example, when the frequency difference is calculated with a total of 25 points for every 10 gradations, the frequency is calculated with 20 or more of them. It may be determined whether the difference is within 20%.
That is, the number of gradation changes when calculating the frequency difference, the threshold value when determining the frequency difference, and the number of target points when determining the frequency difference are the accuracy of the in-focus position of the fluorescent image to be specified. It can be appropriately changed depending on the situation.

以上の第2の実施形態によれば、ヒストグラム同士の形状を比較した場合にヒストグラムが互いに交錯するときは、近似曲線の作成、基準曲線の特定および頻度の差の算出を行い、基準曲線の特定元となった蛍光画像の焦点位置と、頻度の差が一定の閾値以内の基準曲線の作成元となった蛍光画像の焦点位置とを、蛍光画像の合焦位置と特定している。
そのため、蛍光マーカが組織標本30の表面(同一面)に存在する場合のみならず、組織内部で互いに異なる高さ位置に存在するような場合でも、蛍光画像の合焦位置をある程度の幅をもって特定することができる。
According to the second embodiment described above, when the histograms cross each other when the shapes of the histograms are compared, the approximate curves are created, the reference curves are specified, and the frequency difference is calculated, and the reference curves are specified. The focus position of the fluorescence image and the focus position of the fluorescence image from which the reference curve whose frequency difference is within a certain threshold are created are identified as the focus position of the fluorescence image.
Therefore, not only when the fluorescent marker exists on the surface (same surface) of the tissue specimen 30, but also when the fluorescent marker exists at different height positions inside the tissue, the in-focus position of the fluorescent image is specified with a certain width. can do.

なお、第1および第2の実施形態を含む本実施形態は適宜改良されてもよい。
図8に示すとおり、組織標本30はスライドガラス80に載置されカバーガラス82で被覆される。本実施形態では、少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替え、その都度蛍光像を撮像し、焦点位置の切り替え回数に応じた複数の蛍光画像を生成している。図3、図5の例では、組織標本30の厚さ方向に沿って1.0μm間隔で5段階にわたり焦点位置を段階的に切り替え、その都度蛍光像を撮像し、計5枚の蛍光画像を生成している。
In addition, this embodiment including the 1st and 2nd embodiment may be improved suitably.
As shown in FIG. 8, the tissue specimen 30 is placed on a slide glass 80 and covered with a cover glass 82. In the present embodiment, the focal position is switched stepwise in at least three stages, a fluorescent image is captured each time, and a plurality of fluorescent images corresponding to the number of focal position switching are generated. In the example of FIGS. 3 and 5, the focal position is switched stepwise in five steps at 1.0 μm intervals along the thickness direction of the tissue specimen 30, and a fluorescent image is captured each time, and a total of five fluorescent images are obtained. Is generated.

本実施形態では、焦点位置を、組織標本30の厚さ方向に沿って少なくとも3段階以上にわたり切り替え、(i)上記のとおり、1段階ごとにその都度蛍光像を撮像して蛍光画像を生成しヒストグラムを生成してもよいし、またはこれに代えて(ii)3段階ごとに蛍光像を撮像して蛍光画像を生成しヒストグラムを生成し、そこで合焦位置があるかないかを判定し、合焦位置がないと判断したら次の3段階で同じ処理を実行し、このような処理を3段階ごとに繰り返し実行してもよい。焦点位置を少なくとも3段階以上にわたり切り替える、すなわち少なくとも3枚以上の蛍光像を撮像するのは、蛍光画像の合焦位置を特定するのに、少なくとも3本のヒストグラムを作成し比較する必要があるからである。   In the present embodiment, the focus position is switched over at least three or more stages along the thickness direction of the tissue specimen 30. (i) As described above, a fluorescence image is captured for each stage to generate a fluorescence image. Alternatively, a histogram may be generated. Alternatively, (ii) a fluorescent image is taken every three stages to generate a fluorescent image, and a histogram is generated. If it is determined that there is no focal position, the same processing may be executed in the next three steps, and such processing may be repeatedly executed every three steps. The focus position is switched in at least three stages, that is, at least three fluorescent images are captured because it is necessary to create and compare at least three histograms in order to specify the focus position of the fluorescent image. It is.

本実施形態では、汎用の蛍光顕微鏡10(図1参照)を用いて蛍光画像の合焦位置を特定している。蛍光顕微鏡10に代えて公知のホールスライドスキャナを用いてもよい。ホールスライドスキャナによれば、組織標本30の厚さ方向(Z方向)に自動でピントを合わせるだけでなく、組織標本30の長さおよび幅方向(X−Y方向)にもステージ移動が可能であり、広範囲の蛍光画像を生成することができる。ホールスライドスキャナでも、蛍光画像の合焦位置を特定した後は、焦点位置を、その特定した蛍光画像の合焦位置に自動で移動させうる。   In the present embodiment, the in-focus position of the fluorescent image is specified using a general-purpose fluorescent microscope 10 (see FIG. 1). A known hole slide scanner may be used in place of the fluorescence microscope 10. According to the hole slide scanner, not only is the focus automatically adjusted in the thickness direction (Z direction) of the tissue specimen 30, but also the stage can be moved in the length and width directions (XY directions) of the tissue specimen 30. Yes, a wide range of fluorescent images can be generated. Even in the hall slide scanner, after the in-focus position of the fluorescent image is specified, the focal position can be automatically moved to the in-focus position of the specified fluorescent image.

本実施形態では、生体サンプルとして組織切片を対象とし、蛍光マーカとして蛍光ナノ粒子を含む免疫染色剤で組織標本30を染色し、蛍光画像の合焦位置を特定している。生体サンプルの対象は培養細胞であってもよいし、遺伝子(DNA)でもよい。生体サンプルの対象が遺伝子である場合には蛍光マーカとして蛍光色素を用いることができる。蛍光ナノ粒子も蛍光色素も蛍光マーカの一例であり、その他の公知の蛍光マーカが使用されてもよい。   In the present embodiment, a tissue section is targeted as a biological sample, and the tissue specimen 30 is stained with an immunostaining agent containing fluorescent nanoparticles as a fluorescent marker, and the in-focus position of the fluorescent image is specified. The subject of the biological sample may be a cultured cell or a gene (DNA). When the target of the biological sample is a gene, a fluorescent dye can be used as a fluorescent marker. Both fluorescent nanoparticles and fluorescent dyes are examples of fluorescent markers, and other known fluorescent markers may be used.

1 蛍光画像の合焦位置特定システム
10 蛍光顕微鏡
12 ステージ
14 対物レンズ
16 鏡筒
18 接眼レンズ
20 撮像素子
30 組織標本
40 ランプ
50 蛍光キューブ
52 励起フィルター
54 ダイクロイックミラー
56 吸収フィルター
60 制御装置
62 制御部
64 記憶部
70 表示装置
101〜105 近似曲線
110 基準曲線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluorescence image focusing position specification system 10 Fluorescence microscope 12 Stage 14 Objective lens 16 Lens tube 18 Eyepiece 20 Imaging element 30 Tissue specimen 40 Lamp 50 Fluorescence cube 52 Excitation filter 54 Dichroic mirror 56 Absorption filter 60 Controller 62 Control part 64 Storage unit 70 Display device 101 to 105 Approximate curve 110 Reference curve

Claims (7)

少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像する蛍光顕微鏡と、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する生成手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する作成手段と、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する特定手段と、
を備え
前記特定手段は、前記ヒストグラムの形状に基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定システム。
A fluorescence microscope that captures a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while stepwise switching the focal position over at least three stages;
Generating means for generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating means for creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
Specifying means for specifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
Equipped with a,
The said specifying means specifies the focus position of the said fluorescence image based on the shape of the said histogram, The focus position specification system of the fluorescence image characterized by the above-mentioned .
前記特定手段は、前記作成手段により作成された複数の前記ヒストグラムの形状を比較することにより前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする請求項1に記載の蛍光画像の合焦位置特定システム。2. The in-focus position of the fluorescent image according to claim 1, wherein the specifying unit specifies an in-focus position of the fluorescent image by comparing a plurality of shapes of the histograms generated by the generating unit. Specific system. 少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像する蛍光顕微鏡と、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する生成手段と、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する作成手段と、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する特定手段と、
を備え、
前記特定手段が、
前記ヒストグラムが互いに交錯する場合には、
前記ヒストグラムに基づき近似曲線を作成し、前記近似曲線から一定の近似曲線を基準曲線と特定し、前記基準曲線とその他の前記近似曲線との前記蛍光マーカの発生頻度の差を算出し、
前記基準曲線の特定元となった前記蛍光画像の焦点位置と、前記蛍光マーカの発生頻度の差が一定の閾値以内の前記近似曲線の作成元となった前記蛍光画像の焦点位置とを、前記蛍光画像の合焦位置と特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定システム。
A fluorescence microscope that captures a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while stepwise switching the focal position over at least three stages;
Generating means for generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating means for creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
Specifying means for specifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
With
The specifying means is
If the histograms cross each other,
Create an approximate curve based on the histogram, identify a certain approximate curve from the approximate curve as a reference curve, calculate a difference in the occurrence frequency of the fluorescent marker between the reference curve and the other approximate curves,
The focal position of the fluorescent image, which is the identification source of the reference curve, and the focal position of the fluorescent image, which is the creation source of the approximate curve within which a difference in the occurrence frequency of the fluorescent marker is within a certain threshold, An in-focus position specifying system for a fluorescent image, characterized by specifying the in-focus position of the fluorescent image.
少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像する工程と、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する工程と、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する工程と、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する工程と、
を備え
前記特定する工程では、前記ヒストグラムの形状に基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定方法。
Imaging a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while switching the focal position in stages over at least three stages;
Generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
Identifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
Equipped with a,
In the specifying step, the in-focus position of the fluorescent image is specified based on the shape of the histogram .
前記特定する工程では、前記作成する工程により作成された複数の前記ヒストグラムの形状を比較することにより前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする請求項4に記載の蛍光画像の合焦位置特定方法。5. The alignment of the fluorescent image according to claim 4, wherein in the specifying step, the in-focus position of the fluorescent image is specified by comparing the shapes of the plurality of histograms created in the creating step. Focus position identification method. コンピュータ
蛍光顕微鏡を制御して、少なくとも3段階以上にわたり焦点位置を段階的に切り替えさせながら、蛍光マーカを含む染色剤で染色した生体サンプルの蛍光像を撮像させる撮像制御手段、
前記蛍光像から蛍光画像を生成する生成手段、
前記蛍光画像から前記蛍光マーカの発生頻度を表すヒストグラムを作成する作成手段、
前記ヒストグラムに基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定する特定手段、
として機能させ
前記特定手段は、前記ヒストグラムの形状に基づき前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする蛍光画像の合焦位置特定プログラム。
The computer,
An imaging control means for controlling the fluorescence microscope to capture a fluorescent image of a biological sample stained with a staining agent containing a fluorescent marker while gradually switching the focal position over at least three stages,
Generating means for generating a fluorescent image from the fluorescent image;
Creating means for creating a histogram representing the frequency of occurrence of the fluorescent marker from the fluorescent image;
A specifying means for specifying a focus position of the fluorescent image based on the histogram;
To function as,
The fluorescent image in-focus position specifying program characterized in that the specifying means specifies the in-focus position of the fluorescent image based on the shape of the histogram .
前記特定手段は、前記作成手段により作成された複数の前記ヒストグラムの形状を比較することにより前記蛍光画像の合焦位置を特定することを特徴とする請求項6に記載の蛍光画像の合焦位置特定プログラム。The in-focus position of the fluorescent image according to claim 6, wherein the specifying unit specifies an in-focus position of the fluorescent image by comparing shapes of the plurality of histograms generated by the generating unit. Specific program.
JP2015244807A 2015-12-16 2015-12-16 Focus position specifying system of fluorescent image, focus position specifying method, and focus position specifying program Active JP6578928B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015244807A JP6578928B2 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Focus position specifying system of fluorescent image, focus position specifying method, and focus position specifying program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015244807A JP6578928B2 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Focus position specifying system of fluorescent image, focus position specifying method, and focus position specifying program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017110986A JP2017110986A (en) 2017-06-22
JP6578928B2 true JP6578928B2 (en) 2019-09-25

Family

ID=59079528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015244807A Active JP6578928B2 (en) 2015-12-16 2015-12-16 Focus position specifying system of fluorescent image, focus position specifying method, and focus position specifying program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6578928B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3702779A4 (en) * 2017-10-26 2021-01-06 Konica Minolta, Inc. Image processing device, in-focus position specifying method, and in-focus position specifying program
JPWO2022059312A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-24

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62273432A (en) * 1986-05-22 1987-11-27 Kurita Water Ind Ltd Counter for number of fine particles in fluid
JPH06138119A (en) * 1992-04-08 1994-05-20 Kagaku Gijutsucho Hoshasen Igaku Sogo Kenkyusho Automatic cell classifying and analyzing apparatus
JPH10502466A (en) * 1994-07-01 1998-03-03 ジェフレイ エイチ. プライス, Autofocus system for scanning microscopy
US8271251B2 (en) * 2004-02-09 2012-09-18 Wisconsin Alumni Research Foundation Automated imaging system for single molecules
CN102483802B (en) * 2009-06-01 2014-12-31 生物辐射实验室股份有限公司 Calibration of imaging device for biological/chemical samples
JP5887823B2 (en) * 2011-10-19 2016-03-16 コニカミノルタ株式会社 Organization evaluation method
JP5928308B2 (en) * 2012-11-13 2016-06-01 ソニー株式会社 Image acquisition apparatus and image acquisition method
WO2015002082A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 コニカミノルタ株式会社 Image processing device, pathological diagnosis support system, image processing program, and pathological diagnosis support method
EP3086110A4 (en) * 2013-12-18 2017-06-21 Konica Minolta, Inc. Image processing device, pathological diagnosis support system, image processing program, and image processing method
WO2015146938A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 コニカミノルタ株式会社 Tissue evaluation method, image processing device, pathological diagnosis support system, and program
JP6504160B2 (en) * 2014-04-21 2019-04-24 コニカミノルタ株式会社 Method for quantifying biological material, image processing apparatus, pathological diagnosis support system, and image processing program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017110986A (en) 2017-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200249459A1 (en) Determining a staining-quality parameter of a blood sample
JP6547424B2 (en) Fluorescent image focusing system, focusing method and focusing program
JP5906623B2 (en) Biological substance expression level evaluation system
JP6687018B2 (en) Target biological material detection method and detection system
JP6911855B2 (en) Biomaterial quantification method, image processing device, pathological diagnosis support system and program
JP2016512345A (en) Digitally enhanced microscope for multiplexed tissue
KR20120079080A (en) System and method for generating a brightfield image using fluorescent images
US20170016911A1 (en) Method for quantifying biological material based on multiple immunostaining
JP2020173204A (en) Image processing system, method for processing image, and program
US10746740B2 (en) Biological substance quantitation method, pathological diagnosis support system, and recording medium storing computer readable program
JP7173034B2 (en) Image processing device, focus position specifying method and focus position specifying program
JP6578928B2 (en) Focus position specifying system of fluorescent image, focus position specifying method, and focus position specifying program
WO2017014196A1 (en) Target biological substance analysis method and analysis system
US11423533B2 (en) Image processing method and image processing system
JPWO2017175523A1 (en) Fluorescent immunostaining
WO2021192910A1 (en) Image generation method, image generation device, and program
JP7160047B2 (en) Biological substance quantification method, image processing device and program
JP6583011B2 (en) Method for washing immunostained slides using acidic aqueous solution
US11600020B2 (en) Biological substance quantification method, image processing device, pathological diagnosis support system, and recording medium storing computer readable program
WO2020209217A1 (en) Image processing system, image processing method, and program
WO2020262117A1 (en) Image processing system, image processing method, and program
WO2021124866A1 (en) Image processing method, image processing system, and program
WO2022059312A1 (en) Focused image selection method, focused image selection device, and focused image selection program
JP2023126996A (en) Immunostaining method and preparation method of immunostained tissue specimen

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190424

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190624

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190730

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190812

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6578928

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150