JP7379853B2 - Microscope and how to set it up - Google Patents

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Description

本発明は、顕微鏡、及び、顕微鏡の設定方法に関する。 The present invention relates to a microscope and a method of setting the microscope .

細胞の塊を観察することが知られている。例えば、特許文献1もしくは特許文献2が知られている。 It is known to observe clusters of cells. For example, Patent Document 1 or Patent Document 2 is known.

US201113315794AUS201113315794A US201213364928AUS201213364928A

本実施形態の第1の態様に従えば、対物レンズを含み、によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を2次元走査して、2次元画像を取得する際、前過程として、前記複数の位置それぞれの画像取得条件を決定するために画像取得をすることなく、前記2次元画像を取得する過程において、前記細胞塊の第1の位置で取得された2次元画像に基づき、細胞の構造体の密度の情報、前記細胞の構造体の周囲長の情報、及び前記細胞の構造体の輝度と前記細胞の構造体以外の部分の輝度との比率情報のうち、少なくとも1つの情報を特定し、前記特定された情報に基づき、前記光軸方向に沿って、前記第1の位置とは異なる第2の位置における画像取得条件を決定する微鏡が提供される。 According to a first aspect of the present embodiment, an illumination optical system includes an objective lens, and scans and irradiates a cell mass in a plane intersecting the optical axis direction of the objective lens via a scanning unit. a detection optical system that collects light from the cell mass onto a light receiving section via the scanning section; and a control section, the control section configured to move the light from the cell mass to a plurality of different positions along the optical axis direction. In each, when the illumination light is two-dimensionally scanned by the scanning unit to obtain a two-dimensional image, as a pre-process, without performing image acquisition to determine image acquisition conditions for each of the plurality of positions, In the process of acquiring the two-dimensional image, based on the two-dimensional image acquired at the first position of the cell mass, information on the density of the cell structure, information on the circumference of the cell structure, and the At least one piece of information is specified among the ratio information of the brightness of the cell structure and the brightness of the part other than the cell structure, and based on the specified information , the A microscope is provided that determines image acquisition conditions at a second location different from the first location.

本実施形態の第2の態様に従えば、対物レンズを含み、光源からの照明光によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、を備える顕微鏡において、前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を2次元走査して、2次元画像を取得する際、前過程として、前記複数の位置それぞれの画像取得条件を決定するために画像取得をすることなく、前記2次元画像を取得する過程において、前記細胞塊の第1の位置で取得された2次元画像に基づき、細胞の構造体の密度の情報、前記細胞の構造体の周囲長の情報、及び前記細胞の構造体の輝度と前記細胞の構造体以外の部分の輝度との比率情報のうち、少なくとも1つの情報を特定することと、前記特定された情報に基づき、前記光軸方向に沿って、前記第1の位置とは異なる第2の位置における画像取得条件を決定することと、を備える顕微鏡の設定方法が提供される。 According to the second aspect of the present embodiment, the cell cluster includes an objective lens, and a cell mass is scanned in a plane intersecting the optical axis direction of the objective lens through a scanning unit using illumination light from a light source. In a microscope comprising an illumination optical system for illuminating light, and a detection optical system for focusing light from the cell mass onto a light receiving part via the scanning part, at each of a plurality of different positions along the optical axis direction. , when the illumination light is two-dimensionally scanned by the scanning unit to obtain a two-dimensional image, as a pre-process, the above-mentioned two In the process of acquiring a dimensional image, based on the two-dimensional image acquired at the first position of the cell mass, information on the density of the cell structure, information on the perimeter of the cell structure, and information on the perimeter of the cell structure are obtained. specifying at least one piece of information among ratio information between the brightness of the structure and the brightness of a portion of the cell other than the structure; and based on the specified information , A method for setting up a microscope is provided, comprising: determining image acquisition conditions at a second position different from the first position.

図1は、ウェルプレートWPのウェルWに配置された細胞の塊を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a cell mass placed in a well W of a well plate WP. 図2は、本実施形態にかかる計数装置1の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the counting device 1 according to this embodiment. 図3は、細胞の塊に含まれる細胞の数を計数する方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a method for counting the number of cells contained in a cell cluster. 図4は、初期値決定処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the initial value determination process. 図5は、細胞の塊にレーザ光を照射したときの様子を示す概略図と、基準面における、レーザ強度Iと核のカウント数との相関を示す図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a state when a cell mass is irradiated with a laser beam, and a diagram showing the correlation between the laser intensity I and the number of nuclei counts on a reference plane. 図6は、Zスタック実行処理を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the Z stack execution process. 図7は、内部に血管を含んだ細胞の塊を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a cell mass containing blood vessels inside. 図8は、複数の樹状突起スパインを含む神経細胞を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a neuron containing multiple dendritic spines.

以下の記載においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系に基づいて位置関係を説明している(図2参照)。Z軸方向は、例えば鉛直方向に設定され、X軸方向及びY軸方向は、例えば、水平方向に平行で互いに直交する方向に設定される。 In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship is explained based on this XYZ orthogonal coordinate system (see FIG. 2). The Z-axis direction is set, for example, in the vertical direction, and the X-axis direction and the Y-axis direction are set, for example, in directions parallel to the horizontal direction and orthogonal to each other.

本明細書において、図1に示す通り、複数の細胞が3次元的に凝集したものを細胞の塊と呼んでいる。細胞の塊の例としては、組織切片、細胞スフェロイド、オルガノイド等が挙げられる。なお、細胞スフェロイドとは、3次元培養された細胞の3次元的な塊であり、オルガノイドとは、臓器の特色の一部を備えている、小さくて単純化された細胞の集まりである。オルガノイドは、例えば、iPS細胞やES細胞などの多能性幹細胞を原料として、細胞培養の条件を制御しつつ細胞を分化させることにより、3次元的に試験管内(in vitro)で作製することができる。また、細胞の塊には、2次元的に広がった細胞の層が2層以上にわたって積層されたもの(例えば、細胞シート)も含まれる。細胞シートは単層でもよいし、積層された複数の層であるものでも構わない。 In this specification, as shown in FIG. 1, a three-dimensional aggregate of a plurality of cells is referred to as a cell cluster. Examples of cell clusters include tissue sections, cell spheroids, organoids, and the like. Note that a cell spheroid is a three-dimensional mass of three-dimensionally cultured cells, and an organoid is a collection of small and simplified cells that have some of the characteristics of an organ. Organoids can be produced three-dimensionally in vitro by, for example, using pluripotent stem cells such as iPS cells and ES cells as raw materials and differentiating the cells while controlling cell culture conditions. can. Cell clusters also include those in which two or more two-dimensionally spread cell layers are stacked (for example, cell sheets). The cell sheet may be a single layer or a plurality of laminated layers.

3次元培養は2次元培養と比較して、立体構造を持ったより複雑な系を構築することが可能であり、より生体内に類似した環境を構築することが可能である。細胞スフェロイドやオルガノイドのような3次元培養された細胞の塊や、組織切片のような細胞の塊を、基礎研究、創薬研究、再生医療などの分野において応用する際において、細胞の塊の中に含まれる細胞の数を正確に知りたいという要求がある。例えば、細胞の塊に薬剤を注入し、その薬剤が細胞の塊の中に含まれる細胞にどのくらい吸収されたかを調べる場合において、細胞の塊の中に含まれる細胞の数を正確に知ることにより、各細胞に吸収された薬剤の量を正しく評価することができる。 Compared to two-dimensional culture, three-dimensional culture allows the construction of a more complex system with a three-dimensional structure, and it is possible to construct an environment more similar to that in a living body. When applying three-dimensionally cultured cell clusters such as cell spheroids and organoids, or cell clusters such as tissue sections, in fields such as basic research, drug discovery research, and regenerative medicine, it is necessary to There is a need to accurately know the number of cells contained in a cell. For example, when injecting a drug into a cell mass and examining how much of the drug is absorbed by the cells contained within the cell mass, it is possible to accurately determine the number of cells contained within the cell mass. , the amount of drug absorbed by each cell can be accurately evaluated.

図2を参照しつつ、本実施形態に係る、細胞の塊の内部に含まれる細胞の数を計数するための計数装置1について説明する。計数装置1は、顕微鏡装置10と、制御部20と、表示部30と、入力部40とを主に備えている。なお、細胞の数は、細胞情報の一例である。また、本実施形態においては、細胞に含まれる核の数を、細胞の数とすることができる。この場合に、例えば、細胞分裂中の細胞においては、細胞に複数の核が含まれる場合がある。この場合には、細胞の核の面積と細胞の面積に基づいて、計数する細胞の数を変更しても構わない。もちろん、細胞の数を計数する方法は、細胞の核の数の計数に限られない。例えば、細胞の輪郭情報から細胞の面積を算出し、算出された細胞の面積から細胞の数を計数しても構わない。また、細胞の核は、細胞の内部の構造の一例である。また、細胞の輪郭情報による細胞の外形構造は、細胞の構造体の一例である。 With reference to FIG. 2, a counting device 1 for counting the number of cells contained inside a cell mass according to the present embodiment will be described. The counting device 1 mainly includes a microscope device 10, a control section 20, a display section 30, and an input section 40. Note that the number of cells is an example of cell information. Moreover, in this embodiment, the number of nuclei contained in a cell can be taken as the number of cells. In this case, for example, in a cell undergoing cell division, the cell may contain a plurality of nuclei. In this case, the number of cells to be counted may be changed based on the area of the nucleus of the cell and the area of the cell. Of course, the method for counting the number of cells is not limited to counting the number of cell nuclei. For example, the area of the cell may be calculated from the contour information of the cell, and the number of cells may be counted from the calculated area of the cell. Further, the nucleus of a cell is an example of the internal structure of a cell. Furthermore, the external structure of a cell based on cell outline information is an example of a cell structure.

顕微鏡装置10は、照明部100と、光学系120と、受光部140と、試料Sが置かれる可動ステージ160とを主に備えている。本実施形態の顕微鏡装置10は、いわゆる共焦点レーザ顕微鏡と呼ばれる顕微鏡装置である。なお、顕微鏡装置10は、光学検出装置の一例である。 The microscope apparatus 10 mainly includes an illumination section 100, an optical system 120, a light receiving section 140, and a movable stage 160 on which a sample S is placed. The microscope device 10 of this embodiment is a so-called confocal laser microscope. Note that the microscope device 10 is an example of an optical detection device.

図2に示されるように、照明部100は、3つのCWレーザ102と、音響光学可変フィルタ103(Acousto-Optics Tunable Filter、以下AOTF103と呼ぶ)とを有している。CWレーザ102は、それぞれ、波長405nm、488nm、561nmの連続波レーザであり、本実施形態では半導体レーザが用いられている。AOTF103は、電気的に制御可能な透過型のバンドパスフィルタであり、オン/オフ変調による高速スイッチング、及び、変調レベルの調整によるレーザ強度のコントロールが可能である。本実施形態の照明部100においては、AOTF103により3つのCWレーザ102のオン/オフ制御及びレーザ強度の制御を行うことができる。なお、AOTF103に代えて、例えば音響光学変調器(AOM)を用いることもできる。 As shown in FIG. 2, the illumination unit 100 includes three CW lasers 102 and an acousto-optics tunable filter 103 (hereinafter referred to as AOTF 103). The CW lasers 102 are continuous wave lasers with wavelengths of 405 nm, 488 nm, and 561 nm, respectively, and in this embodiment, a semiconductor laser is used. The AOTF 103 is an electrically controllable transmission type bandpass filter, and is capable of high-speed switching by on/off modulation and control of laser intensity by adjusting the modulation level. In the illumination unit 100 of this embodiment, the AOTF 103 can perform on/off control of the three CW lasers 102 and control the laser intensity. Note that instead of the AOTF 103, for example, an acousto-optic modulator (AOM) can be used.

光学系120は、4つのレンズL1~L4と、ダイクロイックミラーDMと、ガルバノミラーGMと、2つのピンホールPH1、PH2と、瞳投影レンズ122と、結像レンズ124と、対物レンズ126とを備える。なお、対物レンズ126には、駆動機構128が設けられており、対物レンズ126のZ方向の位置を調整することができる。 The optical system 120 includes four lenses L1 to L4, a dichroic mirror DM, a galvano mirror GM, two pinholes PH1 and PH2, a pupil projection lens 122, an imaging lens 124, and an objective lens 126. . Note that the objective lens 126 is provided with a drive mechanism 128, and the position of the objective lens 126 in the Z direction can be adjusted.

受光部140は、光電子増倍管PMTを有し、試料Sに含まれる細胞から発せられる蛍光の強度を計測する。 The light receiving unit 140 includes a photomultiplier tube PMT, and measures the intensity of fluorescence emitted from cells included in the sample S.

可動ステージ160は、図2のXY平面に平行な上面161Uを有するステージ161と、ステージ161をX方向及びY方向に移動させる移動機構162とを備えている。ステージ161の上面161Uには、試料Sが入ったウェルプレートWPが配置される。ウェルプレートWPは、透明な板状の部材であり、その表面には複数のくぼみ(ウェルW)が2次元的に配置されている。それぞれのウェルWは、試験管またはシャーレとして利用することができる。移動機構162は、制御部20の制御のもとで、ステージ161のX方向の位置、Y方向の位置をそれぞれ調整することができる。これにより、ステージ161の上面161Uに置かれたウェルプレートWPの位置を調整することができ、ウェルプレートWP内の所望のウェルWに入れられた試料Sに対してレーザ光を照射することができる。 The movable stage 160 includes a stage 161 having an upper surface 161U parallel to the XY plane in FIG. 2, and a moving mechanism 162 that moves the stage 161 in the X direction and the Y direction. On the upper surface 161U of the stage 161, a well plate WP containing the sample S is arranged. The well plate WP is a transparent plate-like member, and a plurality of depressions (wells W) are two-dimensionally arranged on its surface. Each well W can be used as a test tube or a petri dish. The moving mechanism 162 can adjust the position of the stage 161 in the X direction and the Y direction under the control of the control unit 20. Thereby, the position of the well plate WP placed on the upper surface 161U of the stage 161 can be adjusted, and the sample S placed in a desired well W in the well plate WP can be irradiated with laser light. .

制御部20は、顕微鏡装置10の各部(照明部100、光学系120、受光部140、可動ステージ160)の動作を制御するための設定信号(調整信号)を顕微鏡装置10に出力する調整部21と、受光部140からの信号に基づいて後述の2次元画像を作製し、2次元画像に基づいて細胞の塊に含まれる細胞の数などの細胞情報を取得する取得部22とを有する。後述の説明では、受光部140からの信号に基づく2次元画像を適宜、2次元マッピング画像と言い換えることができる。また、制御部20は、入力部40を通じて顕微鏡装置10の各部に対する設定及び指示を受け付ける。制御部20は顕微鏡装置10の各部に対する設定及び指示を受け付けるための設定画面を表示部30に表示させる。入力部40は、各種指示情報を入力する不図示のマウス、キーボード、ジョイスティック、タッチパネルなどを有する。なお、入力部40は、測定者による入力に限定されない。例えば、不図示の記憶部に入力部40に入力する情報を記憶させておき、適宜記憶部の情報を各種指示情報として入力しても構わない。例えば、前回の基準位置での測定条件を記憶部に記憶させておき、適宜記憶部から調整部21に入力するデータを作成させる構成が入力部40にあっても構わない。したがって、マウスなどの指示情報を入力する構成も入力部40に含まれるが記憶部も入力部40に含まれても構わない。表示部30は設定画面、指示画面、計測画面、計測結果などを表示する表示画面を有する。本実施形態において、入力部40と、調整部21を含む制御部20とが協働して、顕微鏡装置10の測定条件を設定する測定条件設定装置として機能する。 The control unit 20 includes an adjustment unit 21 that outputs a setting signal (adjustment signal) to the microscope apparatus 10 for controlling the operation of each part of the microscope apparatus 10 (illumination unit 100, optical system 120, light receiving unit 140, movable stage 160). and an acquisition unit 22 that creates a two-dimensional image (described later) based on a signal from the light receiving unit 140 and acquires cell information such as the number of cells included in a cell cluster based on the two-dimensional image. In the following description, the two-dimensional image based on the signal from the light receiving unit 140 can be appropriately referred to as a two-dimensional mapping image. Further, the control unit 20 receives settings and instructions for each part of the microscope apparatus 10 through the input unit 40. The control unit 20 causes the display unit 30 to display a setting screen for receiving settings and instructions for each part of the microscope device 10. The input unit 40 includes a mouse, keyboard, joystick, touch panel, etc. (not shown) for inputting various instruction information. Note that the input unit 40 is not limited to input by the measurer. For example, the information to be input to the input unit 40 may be stored in a storage unit (not shown), and the information in the storage unit may be input as various instruction information as appropriate. For example, the input section 40 may have a configuration in which the measurement conditions at the previous reference position are stored in the storage section and data to be input to the adjustment section 21 is created from the storage section as appropriate. Therefore, although the input unit 40 includes a configuration for inputting instruction information such as a mouse, the input unit 40 may also include a storage unit. The display unit 30 has a setting screen, an instruction screen, a measurement screen, a display screen that displays measurement results, and the like. In this embodiment, the input section 40 and the control section 20 including the adjustment section 21 function together as a measurement condition setting device that sets measurement conditions for the microscope device 10.

制御部20は、専用のハードウェアにより形成されていてもよく、パーソナルコンピュータに所定のプログラムを実装することにより形成されていてもよい。制御部20と顕微鏡装置10とは、必ずしも一体の装置として形成されていなくてもよい。例えば、制御部20は、有線又は無線により顕微鏡装置10に通信可能に接続されたコンピュータであってもよい。 The control unit 20 may be formed by dedicated hardware, or may be formed by installing a predetermined program in a personal computer. The control unit 20 and the microscope device 10 do not necessarily have to be formed as an integrated device. For example, the control unit 20 may be a computer communicatively connected to the microscope apparatus 10 by wire or wirelessly.

次に、顕微鏡装置10のレーザ光の光路を説明する。3つのCWレーザ102から照射されたレーザ光は、いずれもAOTF103に入射する。AOTF103は、所望の波長のレーザ光を選択的に透過させる。また、AOTF103は、レーザ光の強度(単に、レーザ強度ともいう)を調整する。AOTF103から照射されたレーザ光は、レンズL1に向かって直進する。レンズL1の焦点位置にはピンホールPH1が配置されている。レンズL1及びピンホールPH1を通過したレーザ光は、レンズL2を通った後、ダイクロイックミラーDMに入射する。ダイクロイックミラーDMは、CWレーザ102からのレーザ光の波長帯域の光を反射し、それ以外の光を透過させる特性を有する。そのため、レーザ光はダイクロイックミラーDMで反射されて、ガルバノミラーGMに入射する。ガルバノミラーGMは、往復瑶動可能な走査ミラーであり、制御部20により制御される。ガルバノミラーGMは、レーザ光を所定の1方向(例えば、X方向)に走査することができる。なお、図2においては、1つのガルバノミラーGMだけが図示されているが、2つのガルバノミラーを用いて、レーザ光を2方向(例えば、X-Y方向)に走査することができる。また、ガルバノミラーに代えて、レゾナントスキャナを用いることもできる。 Next, the optical path of the laser beam of the microscope device 10 will be explained. The laser beams emitted from the three CW lasers 102 all enter the AOTF 103. AOTF 103 selectively transmits laser light of a desired wavelength. Further, the AOTF 103 adjusts the intensity of laser light (also simply referred to as laser intensity). The laser light emitted from the AOTF 103 travels straight toward the lens L1. A pinhole PH1 is placed at the focal point of the lens L1. The laser beam that has passed through the lens L1 and pinhole PH1 enters the dichroic mirror DM after passing through the lens L2. The dichroic mirror DM has a characteristic of reflecting light in the wavelength band of the laser light from the CW laser 102 and transmitting light other than that. Therefore, the laser beam is reflected by the dichroic mirror DM and enters the galvanometer mirror GM. The galvanometer mirror GM is a scanning mirror that can swing back and forth, and is controlled by the control unit 20. The galvanometer mirror GM can scan the laser beam in one predetermined direction (for example, the X direction). Although only one galvano mirror GM is illustrated in FIG. 2, two galvano mirrors can be used to scan the laser beam in two directions (for example, the XY direction). Moreover, a resonant scanner can also be used in place of the galvanometer mirror.

ガルバノミラーGMを出たレーザ光は、瞳投影レンズ122、結像レンズ124を通った後、対物レンズ126に入射する。なお、ガルバノミラーGMは、対物レンズ126の瞳位置(出射瞳位置)と共役に配置される。対物レンズ126を出たレーザ光は可動ステージ160の上に置かれた試料Sに照射される。上述のように、試料Sは細胞の塊を含んでいる。試料Sに含まれる各細胞の核は、予め染料で染色されており、レーザ光が照射されることにより蛍光を発する。本実施形態においては、4’,6-diamidino-2-phenylindole(DAPI)により染色されている。なお、染色は細胞の核のみが染色されていても構わないし、細胞の核とそれ以外の構造が染色されていても構わない。また、細胞は染色されていない状態でも構わない。細胞が染色されていない状態では、例えば、細胞の内部の構造からの自家蛍光でも構わない。 The laser beam exiting the galvanometer mirror GM passes through the pupil projection lens 122 and the imaging lens 124, and then enters the objective lens 126. Note that the galvanometer mirror GM is arranged to be conjugate with the pupil position (exit pupil position) of the objective lens 126. The laser beam exiting the objective lens 126 is irradiated onto the sample S placed on the movable stage 160. As mentioned above, the sample S contains a mass of cells. The nucleus of each cell included in the sample S is stained with a dye in advance, and emits fluorescence when irradiated with laser light. In this embodiment, it is stained with 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI). Note that the staining may be performed by staining only the nucleus of the cell, or by staining the nucleus of the cell and other structures. Moreover, the cells may be in an unstained state. When cells are not stained, for example, autofluorescence from internal structures of cells may be used.

試料Sから戻ってきた蛍光は、対物レンズ126、結像レンズ124、瞳投影レンズ122、ガルバノミラーGMを逆にたどってダイクロイックミラーDMに入る。蛍光はダイクロイックミラーDMを透過して直進し、レンズL3に入射する。レンズL3の焦点位置にはピンホールPH2が配置されている。ピンホールPH2を通過した蛍光はレンズL4を通った後、受光部140に入って検出される。ここで、ピンホールPH1、PH2は、対物レンズ126の焦点位置と共役の位置に配置されている。これにより、ピンホールPH2は、対物レンズ126の焦点位置からの光(蛍光、散乱光)のみを選択的に透過させることができる。これにより、ボケ像の原因となる光を遮断することができ、焦点位置からの光だけを検出することができる。 The fluorescence that has returned from the sample S follows the objective lens 126, the imaging lens 124, the pupil projection lens 122, and the galvano mirror GM in the reverse direction and enters the dichroic mirror DM. The fluorescent light passes through the dichroic mirror DM, travels straight, and enters the lens L3. A pinhole PH2 is arranged at the focal point of the lens L3. After passing through the pinhole PH2, the fluorescence passes through the lens L4, enters the light receiving section 140, and is detected. Here, the pinholes PH1 and PH2 are arranged at positions conjugate with the focal position of the objective lens 126. Thereby, the pinhole PH2 can selectively transmit only the light (fluorescence, scattered light) from the focal position of the objective lens 126. Thereby, it is possible to block the light that causes the blurred image, and it is possible to detect only the light from the focal position.

制御部20は、ガルバノミラーGMの駆動を制御することによってレーザ光の照射位置(焦点位置)をX-Y方向に走査することができる。これにより、制御部20は、レーザ光をX-Y平面での各位置に照射したときに、各位置で受光部140で蛍光の強度を受光する。このため、X-Y平面の強度分布を取得することができ、X-Y平面の強度分布を2次元画像として取得することができる。さらに、制御部20は、対物レンズ126に設けられた駆動機構128を制御することによって、対物レンズ126のZ方向の位置を調整することができる。言い換えると、制御部20は、レーザ光の焦点面のZ方向の位置(以下、単にZ位置という)を調整することができる。これにより、制御部20は、レーザ光の焦点面のZ位置を調整しつつ、各Z位置において、X-Y平面の蛍光の強度分布の2次元マッピングを取得することができる。以下の説明において、レーザ光の焦点面のZ位置を設定し、そのZ位置において、X-Y平面の蛍光の強度分布の2次元マッピング画像を取得することを、Zスライスを実行すると呼ぶ。後述の説明においては、各Z位置におけるX-Y平面の2次元画像を、Zスライス画像と呼ぶ。また、レーザ光の焦点面のZ位置を所定の範囲にわたって移動させつつ、複数のZ位置においてZスライスを実行することを、Zスタックを実行すると呼ぶ。したがって、Zスタックを実行すると、Z位置の異なる複数枚のZスライス画像を取得することができる。 The control unit 20 can scan the laser beam irradiation position (focal position) in the XY direction by controlling the drive of the galvano mirror GM. Thereby, when the control unit 20 irradiates each position on the XY plane with the laser beam, the light receiving unit 140 receives the intensity of fluorescence at each position. Therefore, the intensity distribution on the XY plane can be obtained, and the intensity distribution on the XY plane can be obtained as a two-dimensional image. Furthermore, the control unit 20 can adjust the position of the objective lens 126 in the Z direction by controlling a drive mechanism 128 provided in the objective lens 126. In other words, the control unit 20 can adjust the position of the focal plane of the laser beam in the Z direction (hereinafter simply referred to as the Z position). Thereby, the control unit 20 can obtain a two-dimensional mapping of the fluorescence intensity distribution on the XY plane at each Z position while adjusting the Z position of the focal plane of the laser beam. In the following description, setting the Z position of the focal plane of the laser beam and acquiring a two-dimensional mapping image of the fluorescence intensity distribution on the XY plane at the Z position is referred to as executing a Z slice. In the following description, a two-dimensional image on the XY plane at each Z position will be referred to as a Z slice image. Further, executing Z slices at a plurality of Z positions while moving the Z position of the focal plane of the laser beam over a predetermined range is called executing Z stack. Therefore, by performing Z stacking, it is possible to obtain a plurality of Z slice images at different Z positions.

Z方向において、細胞の塊全体をカバーするようにZスタックを実行し、得られた複数枚のZスライス画像から、後述のように、細胞の塊に含まれる細胞の数を計数することができる。各Z位置におけるZスライス画像から、細胞の数を正確に計数するためには、得られたZスライス画像が各細胞の核を弁別できる程度に鮮明でなければならない。細胞の塊の内部において、入射する光の散乱が細胞の塊のZ位置に応じて異なるために、Z位置ごとに設定パラメータを調整していた。例えば、Zスライス画像を鮮明にするために、ユーザが各Zスライスを実行する毎に、レーザ強度、光電子増倍管PMTのゲインなどの顕微鏡装置10の設定パラメータを調整していた。設定パラメータの詳細については後述する。しかしながら、各Zスライスを実行する毎に設定パラメータの調整を行うのは時間がかかる。また、Zスライス画像を調整する場合に、調整するための指標がないことから、ユーザの熟練度の差によっては、得られるZスライス画像の鮮明さが大きく異なることがあり、解析結果の定量性が担保されないという問題があった。 Z stacking is performed to cover the entire cell cluster in the Z direction, and from the obtained multiple Z slice images, the number of cells included in the cell cluster can be counted as described below. . In order to accurately count the number of cells from a Z slice image at each Z position, the obtained Z slice image must be clear enough to distinguish the nucleus of each cell. Inside a cell mass, the scattering of incident light differs depending on the Z position of the cell mass, so the setting parameters were adjusted for each Z position. For example, in order to make the Z-slice image clearer, the user adjusts the setting parameters of the microscope apparatus 10, such as the laser intensity and the gain of the photomultiplier tube PMT, each time the user executes each Z-slice. Details of the setting parameters will be described later. However, it is time consuming to adjust the configuration parameters each time each Z slice is executed. In addition, when adjusting the Z-slice image, since there is no index for adjustment, the sharpness of the Z-slice image obtained may vary greatly depending on the difference in the skill level of the user, and the quantitative nature of the analysis result may be affected. The problem was that it was not guaranteed.

これに対して、本実施形態における計数装置1は、調整部21及び取得部22を有する制御部20を備えているため、以下に示されるように、顕微鏡装置10の設定パラメータを自動的に設定することができる。 On the other hand, since the counting device 1 according to the present embodiment includes a control section 20 having an adjustment section 21 and an acquisition section 22, the setting parameters of the microscope device 10 are automatically set as shown below. can do.

次に、計数装置1を用いて、細胞の塊に含まれる細胞の数を計数する方法について図3を参照しつつ説明する。ウェルWに細胞の塊を入れたウェルプレートWPを、ステージ161に配置する(S101)。変数iを1に設定し(S102)、i番目のウェルWに入れられた細胞の塊を測定できるように、ステージ161のX位置及びY位置を調整する(S103)。変数iが1である場合(S104:Yes)、レーザ光の焦点面が以下に説明する基準面BPと同じになるように、対物レンズ126のZ位置を調整する(S105)。 Next, a method for counting the number of cells included in a cell mass using the counting device 1 will be described with reference to FIG. 3. The well plate WP containing the cell mass in the well W is placed on the stage 161 (S101). A variable i is set to 1 (S102), and the X and Y positions of the stage 161 are adjusted so that the mass of cells placed in the i-th well W can be measured (S103). When the variable i is 1 (S104: Yes), the Z position of the objective lens 126 is adjusted so that the focal plane of the laser beam is the same as the reference plane BP described below (S105).

なお、図1に示されるように、細胞の塊のウェルWと接触する部分は、ウェルWに沿って外側に広がってしまう。そのため、細胞の塊は、ウェルWと接触する部分よりも少し上側においてくびれた形状となる。本実施形態においては、後述のように、基準面BPにおいて顕微鏡装置10の可変パラメータPvの初期値を決定している。レーザ光の強度を確保する観点からは、対物レンズ126から最も近い位置である、細胞の塊のウェルWと接触する部分に基準面BPを設定することが考えられる。しかしながら、細胞の塊の、ウェルWと接触する部分に含まれる細胞は、他の部分に含まれる細胞と比べて、細胞の状態が変わっている恐れがある。そこで、本実施形態においては、細胞の塊の、ウェルWと接触する部分よりも少し上側の、くびれた形状の部分を通るように基準面BPを設定する。基準面BPは細胞の塊のウェルWと接触する部分から例えば10μmより下側のZ位置に設定される。基準面のZ位置は10μmより下側に限られず、レーザ光の強度が確保できれば、それ以外のZ位置でも構わない。また、基準面BPは細胞の塊のウェルWと接触する部分から例えば5μmより離れた上側のZ位置に設定される。また、細胞の塊のウェルWと接触する部分の細部が他の部分に含まれる細胞の状態と変わっていない場合には、細胞の塊のウェルと接触する部分を基準面BPとして設定しても構わない。また、細胞の核がより多く撮像できる位置を基準面BPとして設定しても構わない。 Note that, as shown in FIG. 1, the portion of the cell mass that contacts the well W spreads outward along the well W. Therefore, the cell mass has a constricted shape slightly above the portion that contacts the well W. In this embodiment, as will be described later, the initial value of the variable parameter Pv of the microscope device 10 is determined at the reference plane BP. From the viewpoint of ensuring the intensity of the laser beam, it is conceivable to set the reference plane BP at a position closest to the objective lens 126 and in contact with the well W of the cell mass. However, the state of the cells contained in the portion of the cell mass that contacts the well W may be changed compared to the cells contained in other portions. Therefore, in this embodiment, the reference plane BP is set to pass through a constricted part of the cell mass slightly above the part that contacts the well W. The reference plane BP is set at a Z position below, for example, 10 μm from the portion of the cell mass that contacts the well W. The Z position of the reference plane is not limited to below 10 μm, and other Z positions may be used as long as the intensity of the laser beam can be ensured. Further, the reference plane BP is set at an upper Z position that is, for example, more than 5 μm away from the part of the cell mass that contacts the well W. In addition, if the details of the part of the cell mass that contacts the well W are not different from the state of cells contained in other parts, the part of the cell mass that contacts the well W may be set as the reference plane BP. I do not care. Alternatively, a position where more cell nuclei can be imaged may be set as the reference plane BP.

なお、基準面BPを設定する際に、適宜の設定パラメータで、Zスタックを実行して、各Z位置における細胞の塊の輪郭を取得し、細胞の塊の外形を求めてもよい。この場合においては、各Z位置における細胞の塊の輪郭が取得できればよいため、必ずしも各細胞に含まれる核を弁別できる程度の鮮明なZスライス画像が取得できなくても問題ない。また、測定できている輪郭から細胞の塊を推定し、その推定した細胞の塊から、細胞の基準面BPを推定しても構わない。細胞の塊の輪郭は一部測定ができない場合があっても構わない。 Note that when setting the reference plane BP, the outline of the cell mass at each Z position may be obtained by executing Z stacking with appropriate setting parameters to determine the outer shape of the cell mass. In this case, since it is sufficient to obtain the outline of a cluster of cells at each Z position, there is no problem even if it is not possible to obtain a Z slice image clear enough to distinguish the nuclei contained in each cell. Alternatively, the cell mass may be estimated from the measured contour, and the cell reference plane BP may be estimated from the estimated cell mass. It does not matter if part of the outline of a cell cluster cannot be measured.

レーザ光の焦点面が基準面BPと同じになるように、対物レンズ126のZ位置を調整した後、後述の手順により顕微鏡装置10の可変パラメータPvの初期値を決定する(S106)。次に、レーザ光の焦点面のZ位置をZスタックの開始位置に設定し(S107)、後述の手順により、i番目のウェルWに入れられた細胞の塊に対してZスタックを実行する(S108)。Zスタックが終了したら、直前のZスタックが最後のウェルWに対して行われたかどうかを判定する(S109)。最後のウェルWに対するZスタックが終了していない場合には(S109:No)、変数iをインクリメントしてステップS103に戻る。なお、ステップS104において、変数iが1ではない場合には、ステップS105、S106を省略してステップS107に進む。ステップS109において、最後のウェルWに対するZスタックが終了したと判断された場合には(S109:Yes)、測定を終了する。 After adjusting the Z position of the objective lens 126 so that the focal plane of the laser beam is the same as the reference plane BP, the initial value of the variable parameter Pv of the microscope device 10 is determined by the procedure described below (S106). Next, the Z position of the focal plane of the laser beam is set to the start position of the Z stack (S107), and the Z stack is performed on the cell mass placed in the i-th well W by the procedure described below ( S108). When the Z-stack is completed, it is determined whether the previous Z-stack was performed on the last well W (S109). If the Z stack for the last well W has not been completed (S109: No), the variable i is incremented and the process returns to step S103. Note that if the variable i is not 1 in step S104, steps S105 and S106 are omitted and the process proceeds to step S107. In step S109, if it is determined that the Z stack for the last well W has been completed (S109: Yes), the measurement is ended.

次に、上述のステップS106の処理、すなわち、顕微鏡装置10の可変パラメータPvの初期値を決定するための処理(以下、初期値決定処理という)について、図4、5を参照しつつ説明する。 Next, the process of step S106 described above, that is, the process for determining the initial value of the variable parameter Pv of the microscope apparatus 10 (hereinafter referred to as initial value determination process) will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

顕微鏡装置10の設定パラメータとして、例えば、レーザ強度、撮影速度、アベレージ回数、ゲインなどが挙げられる。レーザ強度は、照明部100から照射されるレーザ光の強度であり、上述のようにAOTF103を用いて調整できる。レーザ強度を高くするほど蛍光が明るくなるため、得られるZスライス画像が鮮明になる。しかしながら、レーザ強度を高く設定しすぎるとレーザ光を照射される細胞の塊に損傷を与える恐れがある。撮影速度は、ガルバノミラーGMの走査速度に対応する。ガルバノミラーGMの走査速度が低い場合には、所定の測定時間に光電子増倍管PMTに入射する光子の数(フォトン数)が多くなるため、得られるZスライス画像が鮮明になる。しかしながら、撮影速度を低くすると、Zスライス(及びZスタック)の実行にかかる時間が長くなってしまう。アベレージ回数は、1つのZスライスにおいて平均化処理されるZスライス画像の枚数である。アベレージ回数分のZスライス画像を平均化処理することにより、得られるZスライス画像を鮮明にすることができる。アベレージ回数を多くしすぎた場合にも、Zスライス(及びZスタック)の実行にかかる時間が長くなってしまう。ゲインは光電子増倍管PMTの感度であり、光電子増倍管PMTに印加する印加電圧によって調整できる。ゲインを高くすれば蛍光強度が弱い場合(フォトン数が少ない時)であっても検出できるようになり、ゲインを低くすれば蛍光強度が強い場合であっても輝度の飽和を防ぐことができる。これらの設定パラメータは、調整部21により設定される。なお、これらの設定パラメータの全てが調整部21により設定されてもよく、これらの設定パラメータのうち、少なくとも1つが調整部21により設定されてもよい。 Setting parameters of the microscope device 10 include, for example, laser intensity, imaging speed, number of averaging, and gain. The laser intensity is the intensity of the laser light emitted from the illumination unit 100, and can be adjusted using the AOTF 103 as described above. The higher the laser intensity, the brighter the fluorescence, and the clearer the resulting Z-slice image. However, if the laser intensity is set too high, there is a risk of damaging the cell mass irradiated with the laser light. The photographing speed corresponds to the scanning speed of the galvanometer mirror GM. When the scanning speed of the galvanometer mirror GM is low, the number of photons (photon number) that enters the photomultiplier tube PMT during a predetermined measurement time increases, so that the obtained Z slice image becomes clearer. However, if the imaging speed is lowered, the time required to execute Z slices (and Z stacks) becomes longer. The number of averages is the number of Z slice images that are averaged in one Z slice. By averaging the Z slice images for the number of times of averaging, the resulting Z slice image can be made clearer. If the number of times of averaging is too large, the time required to execute Z slice (and Z stack) will also become longer. The gain is the sensitivity of the photomultiplier tube PMT, and can be adjusted by the applied voltage applied to the photomultiplier tube PMT. By increasing the gain, it becomes possible to detect even when the fluorescence intensity is weak (when the number of photons is small), and by decreasing the gain, it is possible to prevent brightness saturation even when the fluorescence intensity is strong. These setting parameters are set by the adjustment section 21. Note that all of these setting parameters may be set by the adjustment section 21, or at least one of these setting parameters may be set by the adjustment section 21.

図4に示されるように、初期値決定処理においては、まず、調整部21は、上述の設定パラメータの中から、可変パラメータPvを選択する(S201)。選択した可変パラメータPv以外の設定パラメータについては、固定パラメータとし、適宜の値に設定する。以下の説明においては、可変パラメータPvとしてレーザ強度Iが選択されたものとする。 As shown in FIG. 4, in the initial value determination process, the adjustment unit 21 first selects the variable parameter Pv from the above-mentioned setting parameters (S201). Setting parameters other than the selected variable parameter Pv are fixed parameters and set to appropriate values. In the following description, it is assumed that the laser intensity I is selected as the variable parameter Pv.

次に、調整部21は、選択された可変パラメータPvについて、その上限値、下限値及び変化幅Δを決定し(S202)、可変パラメータPvの値を下限値に設定する(S203)。ここで、調整部21は、制御部20の不図示のメモリに記憶されたテーブルに基づいて、選択された可変パラメータPvの上限値、下限値、変化幅Δを決定してもよい。あるいは、調整部21は、入力部40を通じて、ユーザが入力した値に基づいて、選択された可変パラメータPvの上限値、下限値、変化幅Δを決定してもよい。次に、調整部21が顕微鏡装置10にZスライスを実行させて、取得部22が基準面BPにおけるZスライス画像を取得する(S204)。そして、取得部22は、取得したZスライス画像に基づいて核の数をカウントする(S205)。例えば、取得部22は、Zスライス画像において、輝度の等高線を作製し、一定の輝度以上の部分が核に対応すると判断することができ、核に対応する部分(以下、単に核部分と呼ぶ)の数を計数することで核の数をカウントすることができる。 Next, the adjustment unit 21 determines the upper limit value, lower limit value, and change width Δ for the selected variable parameter Pv (S202), and sets the value of the variable parameter Pv to the lower limit value (S203). Here, the adjustment unit 21 may determine the upper limit value, lower limit value, and variation width Δ of the selected variable parameter Pv based on a table stored in a memory (not shown) of the control unit 20. Alternatively, the adjustment unit 21 may determine the upper limit value, lower limit value, and variation range Δ of the selected variable parameter Pv based on values input by the user through the input unit 40. Next, the adjustment unit 21 causes the microscope device 10 to perform a Z slice, and the acquisition unit 22 acquires a Z slice image on the reference plane BP (S204). The acquisition unit 22 then counts the number of nuclei based on the acquired Z slice image (S205). For example, the acquisition unit 22 can create contour lines of brightness in the Z slice image and determine that a portion with a certain brightness or higher corresponds to a nucleus, and the portion corresponding to the nucleus (hereinafter simply referred to as a nuclear portion) The number of nuclei can be counted by counting the number of .

次に調整部21は、可変パラメータPvの値を、変化幅Δだけ変化させて(S206)、可変パラメータPvの値が上限値以下であるかどうかを判定する(S207)。可変パラメータの値が上限値以下である場合(S207:YES)には、調整部21は、ステップS206において変化幅Δだけ変化させた可変パラメータPvの値を用いて、顕微鏡装置10にZスライスを実行させ、取得部22は基準面BPにおけるZスライス画像を再度取得する(S208)。そして、取得部22は、取得したZスライス画像に基づいて核の数をカウントする(S209)。次に、取得部22は、前回のZスライスに基づいて算出された核の数と、今回のZスライスに基づいて算出された核の数とを比較して、これらの変化がゼロであるかどうかを判定する(S210)。なお、ユーザが別の方法により、予め核の数をカウントしている場合には、ステップS210の処理において、取得部22は、ユーザがカウントした核の数と、今回のZスタックに基づいて算出された核の数とが同じであるかどうかを判断してもよい。 Next, the adjustment unit 21 changes the value of the variable parameter Pv by the change width Δ (S206), and determines whether the value of the variable parameter Pv is less than or equal to the upper limit value (S207). If the value of the variable parameter is less than or equal to the upper limit value (S207: YES), the adjustment unit 21 causes the microscope device 10 to perform a Z slice using the value of the variable parameter Pv changed by the change width Δ in step S206. The acquisition unit 22 acquires the Z slice image on the reference plane BP again (S208). The acquisition unit 22 then counts the number of nuclei based on the acquired Z slice image (S209). Next, the acquisition unit 22 compares the number of nuclei calculated based on the previous Z slice and the number of nuclei calculated based on the current Z slice, and determines whether these changes are zero. It is determined whether or not (S210). Note that if the user has previously counted the number of nuclei using another method, in the process of step S210, the acquisition unit 22 calculates the number of nuclei based on the number of nuclei counted by the user and the current Z stack. It may also be determined whether the number of nuclei obtained is the same.

上述のように、ステップS201において、調整部21はレーザ強度Iを可変パラメータPvとして選択している。この場合には、図5に示されるように、レーザ強度Iを増やしていくと、それに伴って、Zスライスに基づいて算出される核の数は一定値に収束する。これは、レーザ強度Iを増加させることによって、Zスライスによって取得されるZスライス画像が鮮明になり、核の検出精度が上がるからである。しかしながら、レーザ強度Iが、Zスライス画像に含まれる全ての細胞の核が検出できる程度に強くなると、それ以上レーザ強度Iを増加させてもZスライス画像において検出される核の数は一定となる。なお、必要以上に強いレーザ強度のレーザ光を細胞の塊に照射すると、細胞の塊に含まれる細胞が損傷する恐れがある。そこで、前回のZスライスに基づいて算出された核の数と、今回のZスライスに基づいて算出された核の数とを比較して、これらの変化がゼロである場合(S210:YES)には、調整部21は前回のZスライスを実行する際に用いた可変パラメータPvの値を、可変パラメータPvの初期値に決定して(S211)、初期値決定処理を終了する。 As described above, in step S201, the adjustment unit 21 selects the laser intensity I as the variable parameter Pv. In this case, as shown in FIG. 5, as the laser intensity I is increased, the number of nuclei calculated based on the Z slice converges to a constant value. This is because by increasing the laser intensity I, the Z slice image acquired by the Z slice becomes clearer, and the accuracy of nuclear detection increases. However, once the laser intensity I becomes strong enough to detect the nuclei of all cells included in the Z slice image, the number of nuclei detected in the Z slice image remains constant even if the laser intensity I is increased further. . Note that if a cell mass is irradiated with a laser beam with an unnecessarily strong laser intensity, the cells contained in the cell mass may be damaged. Therefore, the number of nuclei calculated based on the previous Z slice and the number of nuclei calculated based on the current Z slice are compared, and if these changes are zero (S210: YES), Then, the adjustment unit 21 determines the value of the variable parameter Pv used when executing the previous Z slice as the initial value of the variable parameter Pv (S211), and ends the initial value determination process.

なお、前回のZスライスに基づいて算出された核の数と、今回のZスライスに基づいて算出された核の数とを比較して、これらの変化がゼロでない場合(S210:NO)には、ステップS206の処理に戻り、調整部21は可変パラメータPvの値を、変化幅Δだけ変化させる(S206)。そして、調整部21は可変パラメータPvの値が上限値以下であるかどうかを再度判定する(S207)。可変パラメータの値が上限値を超える場合(S207:NO)には、ステップS211の処理に進み、調整部21は前回の(最後の)Zスライスを実行する際に用いた可変パラメータPvの値を、可変パラメータPvの初期値に決定して(S211)、初期値決定処理を終了する。または、よりカウントの精度を上げるためには、ステップS202で決めた上限、下限、変化幅Δでパラメータを変化させて、複数枚画像を撮影して、図5下図の様なレーザ強度と核カウントの関係図を実際に作成して、そこから核カウント個数が一定になる最小のレーザ強度Iを初期値に決定して、初期値決定処理を終了してもよい。レーザ強度と核カウントの関係図を表示してユーザがレーザ強度を指定してもよい。 Note that the number of nuclei calculated based on the previous Z slice and the number of nuclei calculated based on the current Z slice are compared, and if these changes are not zero (S210: NO), , returning to the process of step S206, the adjustment unit 21 changes the value of the variable parameter Pv by the change width Δ (S206). Then, the adjustment unit 21 determines again whether the value of the variable parameter Pv is less than or equal to the upper limit value (S207). If the value of the variable parameter exceeds the upper limit (S207: NO), the process proceeds to step S211, and the adjustment unit 21 adjusts the value of the variable parameter Pv used when executing the previous (last) Z slice. , the initial value of the variable parameter Pv is determined (S211), and the initial value determination process ends. Alternatively, to further improve the counting accuracy, change the parameters by the upper limit, lower limit, and change width Δ determined in step S202, take multiple images, and set the laser intensity and nucleus count as shown in the lower diagram of FIG. The initial value determination process may be completed by actually creating a relationship diagram, determining the minimum laser intensity I at which the number of nuclear counts becomes constant from the relationship diagram as the initial value. The user may specify the laser intensity by displaying a diagram of the relationship between the laser intensity and the nuclear count.

このような初期値決定処理を実行することにより、ユーザの熟練度の差にかかわらず、可変パラメータPvの初期値が自動的に決定される。最後に、Pvパラメータの初期値にて撮影したBP面のZスライス画像から、基準の核密度を計算する。核密度とは、Zスライス画像から算出した核の個数を同じZスライス画像から算出した細胞の塊の断面積で割った数値である。一般的なスフェロイド、オルガノイドは核密度は場所に依らず一定であるので、基準の核密度から大きくズレた場合は、適切な画像が撮影できていないと判定をすることができる。S108に進む前に、核密度の適正範囲を決めておく。 By executing such an initial value determination process, the initial value of the variable parameter Pv is automatically determined regardless of the difference in skill level of the users. Finally, the standard nuclear density is calculated from the Z slice image of the BP plane taken with the initial value of the Pv parameter. Nuclear density is a value obtained by dividing the number of nuclei calculated from a Z slice image by the cross-sectional area of a cell mass calculated from the same Z slice image. Since the nuclear density of general spheroids and organoids is constant regardless of location, if the nuclear density deviates significantly from the standard nuclear density, it can be determined that an appropriate image has not been captured. Before proceeding to S108, an appropriate range of nuclear density is determined.

次に、上述のステップS108の処理(以下、Zスタック実行処理という)について、図6を参照しつつ説明する。まず、焦点面の位置がZスタックの開始位置となるように、調整部21は対物レンズ126のZ位置を調整する(S301)。なお、Zスタックが実行される際には、調整部21は、細胞の塊とウェルWとの境界面(ウェルWの上面)から離れる向きに焦点面のZ位置をずらしていくので、調整部21は、Zスタックの開始位置を、細胞の塊とウェルWとの境界面近傍に設定する。 Next, the process of step S108 described above (hereinafter referred to as Z stack execution process) will be explained with reference to FIG. First, the adjustment unit 21 adjusts the Z position of the objective lens 126 so that the focal plane position becomes the Z stack start position (S301). Note that when the Z stack is executed, the adjustment unit 21 shifts the Z position of the focal plane in a direction away from the interface between the cell mass and the well W (the upper surface of the well W). 21 sets the starting position of the Z stack near the interface between the cell mass and the well W.

次に、調整部21が顕微鏡装置10にZスライスを実行させ、取得部22は設定されたZ位置におけるZスライス画像を取得する(S302)。取得部22は、取得されたZスライス画像において輝度の等高線を作製して、核部分を弁別するとともに、核部分の輝度の平均値を算出する(S303)。調整部21は、算出された核部分の輝度の平均値に基づいて、次のZスライスにおけるレーザ強度Iを決定する(S304)。上述のように、可変パラメータPvの初期値は、細胞の塊とウェルWとの境界面から大きく離れていない基準面BPにおいて決定されている。1回目のZスライスは、基準面BPにおいて決定された可変パラメータPvの初期値を用いて実行されているので、得られたZスライス画像における核部分の輝度の平均値は十分な大きさとなる。そこで、調整部21は、2回目のZスライスにおけるレーザ強度Iを、1回目のZスライスにおけるレーザ強度Iと同じ値に設定する。 Next, the adjustment unit 21 causes the microscope apparatus 10 to perform a Z slice, and the acquisition unit 22 acquires a Z slice image at the set Z position (S302). The acquisition unit 22 creates brightness contour lines in the acquired Z slice image, discriminates the core portion, and calculates the average value of the brightness of the core portion (S303). The adjustment unit 21 determines the laser intensity I in the next Z slice based on the calculated average value of the luminance of the core portion (S304). As described above, the initial value of the variable parameter Pv is determined at the reference plane BP that is not far away from the interface between the cell mass and the well W. Since the first Z slice is executed using the initial value of the variable parameter Pv determined on the reference plane BP, the average value of the brightness of the core portion in the obtained Z slice image is sufficiently large. Therefore, the adjustment unit 21 sets the laser intensity I in the second Z slice to the same value as the laser intensity I in the first Z slice.

次に、取得部22は、取得されたZスライス画像に基づいて、核密度を算出し、算出された核密度が適正範囲内にあるかどうかを判定する(S305)。ここでも、1回目のZスライスは、基準面BPにおいて決定された可変パラメータPvの初期値を用いて実行されているので、算出された核密度は適正範囲内にある。算出された核密度が適正範囲内にある場合に(S305:YES)には、調整部21は、前回行われたZスライスが最後のZ位置に対応するかどうかを判断する(S306)。前回行われたZスライスが最後のZ位置でない場合(S306:No)には、上述のステップS301に戻って、調整部21は、次のZ位置になるように対物レンズ126のZ位置を調整する。そして、再び、調整部21が顕微鏡装置10にZスライスを実行させ、取得部22は設定されたZ位置におけるZスライス画像を取得する(S302)。そして、上述のように、取得部22は、取得されたZスライス画像において輝度の等高線を作製して、核部分を弁別するとともに、核部分の輝度の平均値を算出する(S303)。そして、調整部21は、算出された核部分の輝度の平均値に基づいて、次のZスライスにおけるレーザ強度Iを決定する(S304)。 Next, the acquisition unit 22 calculates the nuclear density based on the acquired Z slice image, and determines whether the calculated nuclear density is within an appropriate range (S305). Here, too, the first Z slice is executed using the initial value of the variable parameter Pv determined on the reference plane BP, so the calculated nuclear density is within the appropriate range. If the calculated nuclear density is within the appropriate range (S305: YES), the adjustment unit 21 determines whether the previously performed Z slice corresponds to the last Z position (S306). If the last Z slice is not the last Z position (S306: No), the adjustment unit 21 returns to step S301 described above and adjusts the Z position of the objective lens 126 to the next Z position. do. Then, the adjustment unit 21 causes the microscope device 10 to execute the Z slice again, and the acquisition unit 22 acquires a Z slice image at the set Z position (S302). Then, as described above, the acquisition unit 22 creates brightness contour lines in the acquired Z slice image, discriminates the core portion, and calculates the average value of the brightness of the core portion (S303). Then, the adjustment unit 21 determines the laser intensity I in the next Z slice based on the calculated average value of the luminance of the core portion (S304).

なお、図5において点線で示されるように、焦点面のZ位置が細胞の塊とウェルWとの境界面(ウェルWの上面)から離れるにつれて、徐々に焦点面までレーザ光が届きにくくなり、それにつれて蛍光の輝度が小さくなる。そのため、取得されたZスライス画像において、核部分の輝度の平均値が小さくなることがある。そこで、ステップS304の処理において、核部分の輝度の平均値が前回のZスタックにおける核部分の輝度の平均値よりも一定割合以上小さくなっている場合には、調整部21は、次のZスライスにおけるレーザ強度Iを前回のZスライスにおけるレーザ強度Iよりも大きくすることができる。ここで、制御部20は、核部分の輝度の平均値とレーザ強度Iとの相関に関する情報を、テーブルとして不図示のメモリに保持していてもよい。調整部21は、制御部20の不図示のメモリに記憶されたテーブルを参照して、核部分の輝度の平均値の落ち込みに基づいて、次のZスライスにおけるレーザ強度Iを決定してもよい。あるいは、調整部21は、入力部40を通じて、ユーザが入力した値に基づいて、次のZスライスにおけるレーザ強度Iを決定してもよい。 Note that, as shown by the dotted line in FIG. 5, as the Z position of the focal plane moves away from the interface between the cell mass and the well W (the upper surface of the well W), it gradually becomes difficult for the laser light to reach the focal plane. The brightness of the fluorescence decreases accordingly. Therefore, in the acquired Z slice image, the average value of the brightness of the core portion may become small. Therefore, in the process of step S304, if the average value of the brightness of the core part is smaller than the average value of the brightness of the core part in the previous Z stack by a certain percentage or more, the adjustment unit 21 adjusts the brightness of the next Z slice. The laser intensity I in the previous Z slice can be made larger than the laser intensity I in the previous Z slice. Here, the control unit 20 may hold information regarding the correlation between the average brightness of the core portion and the laser intensity I as a table in a memory (not shown). The adjustment unit 21 may refer to a table stored in a memory (not shown) of the control unit 20 and determine the laser intensity I in the next Z slice based on the drop in the average value of the brightness of the core part. . Alternatively, the adjustment unit 21 may determine the laser intensity I in the next Z slice based on the value input by the user through the input unit 40.

そして、上述のように、取得部22は、取得されたZスライス画像に基づいて、核密度を算出し、算出された核密度が適正範囲内にあるかどうかを判定する(S305)。取得部22は、算出された核密度が適正範囲内にある場合(S305:YES)には、取得されたZスライス画像において、正常に核部分を弁別できていると判断して、上述のようにステップS306に進む。なお、取得部22は、算出された核密度が適正範囲内にあると判断していても、ステップS303、S304において、調整部21が、次のZスライスにおけるレーザ強度Iを前回のZスライスにおけるレーザ強度Iよりも大きくするように判断していることがある。この場合には、調整部21は、レーザ強度Iを前回のZスライスにおけるレーザ強度Iよりも大きくして、顕微鏡装置10に次のZスライスを実行させる。これにより、次のZスライスにおいて、Zスライス画像における核部分の輝度の平均値を大きくすることができる。 Then, as described above, the acquisition unit 22 calculates the nuclear density based on the acquired Z slice image, and determines whether the calculated nuclear density is within an appropriate range (S305). If the calculated nuclear density is within the appropriate range (S305: YES), the acquisition unit 22 determines that the nuclear part has been successfully discriminated in the acquired Z slice image, and performs the above-mentioned process. The process then proceeds to step S306. Note that even if the acquisition unit 22 determines that the calculated nuclear density is within the appropriate range, in steps S303 and S304, the adjustment unit 21 adjusts the laser intensity I in the next Z slice to that in the previous Z slice. In some cases, the laser intensity is determined to be greater than the laser intensity I. In this case, the adjustment unit 21 makes the laser intensity I larger than the laser intensity I in the previous Z slice, and causes the microscope apparatus 10 to execute the next Z slice. Thereby, in the next Z slice, it is possible to increase the average value of the brightness of the core portion in the Z slice image.

なお、Zスライス画像における核部分の輝度の平均値が十分でなく、正常に核部分を弁別することできなくなった場合には、算出される核密度の値が適正範囲から外れて、異常な値になってしまう。そこで、取得部22が、算出された核密度が適正範囲内に無いと判断した場合(S305:No)には、調整部21は、レーザ強度Iを次のZスライスで設定する予定であるレーザ強度Iまで強くして、顕微鏡装置10にZスライスを再度実行させる。これにより、再度実行するZスライスにおいて、Zスライス画像における核部分の輝度の平均値を大きくすることができる。 In addition, if the average brightness value of the nuclear part in the Z slice image is not sufficient and the nuclear part cannot be discriminated normally, the calculated nuclear density value will be out of the appropriate range and will be an abnormal value. Become. Therefore, when the acquisition unit 22 determines that the calculated nuclear density is not within the appropriate range (S305: No), the adjustment unit 21 adjusts the laser intensity I to the laser that is scheduled to be set in the next Z slice. The intensity is increased to I, and the microscope device 10 is made to perform the Z slice again. Thereby, in the Z slice executed again, it is possible to increase the average value of the brightness of the core portion in the Z slice image.

上記実施形態にかかる計数装置1において、調整部21及び取得部22が初期値決定処理を実行するができる。これにより、ユーザの熟練度の差にかかわらず、可変パラメータPvの初期値を自動的に決定することができる。 In the counting device 1 according to the embodiment described above, the adjustment section 21 and the acquisition section 22 can execute the initial value determination process. Thereby, the initial value of the variable parameter Pv can be automatically determined regardless of the difference in user skill level.

以上説明した実施形態は、あくまでも例示であって、請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、上記の実施形態の中で説明された特徴の組み合わせの全てが必須であるとは限らない。また、上記実施形態には種々の変更を加えることが可能である。以下に、実施形態の変更形態について説明する。 The embodiments described above are merely examples and do not limit the scope of the claimed invention. Furthermore, not all of the combinations of features described in the above embodiments are essential. Moreover, various changes can be made to the above embodiment. Modifications of the embodiment will be described below.

上記説明においては、細胞の塊の、ウェルWと接触する部分よりも少し上側の、くびれた形状の部分を通るように基準面BPを設定していた。しかしながら本実施形態はそのような態様には限られず、核を弁別可能なZスライス画像が得られる限りにおいて、基準面BPを任意のZ位置に設定しうる。 In the above description, the reference plane BP was set to pass through a constricted part of the cell mass slightly above the part that contacts the well W. However, the present embodiment is not limited to such an aspect, and the reference plane BP can be set at any Z position as long as a Z slice image in which the nucleus can be discriminated can be obtained.

以上の説明において、調整部21は、可変パラメータPvとしてレーザ強度Iを選択していたが、他の設定パラメータを選択することもできる。例えば、アベレージ回数を可変パラメータPvとして設定した場合には、取得部22は、1つのZスライスにおいて、1、2、4、8、16、32回などの回数で取得したZスライス画像をそれぞれ平均化処理し、各回数で取得された平均化処理されたZスライス画像に基づいて核の数をカウントする(S204、S205)。そして、調整部21は、核の数のカウントが一定となるアベレージ回数を取得することにより、可変パラメータPvの初期値を所得することができる(S210、S211)。 In the above explanation, the adjustment unit 21 selected the laser intensity I as the variable parameter Pv, but it is also possible to select other setting parameters. For example, when the number of averages is set as the variable parameter Pv, the acquisition unit 22 averages the Z slice images acquired 1, 2, 4, 8, 16, 32 times, etc. in one Z slice. The number of nuclei is counted based on the averaged Z slice images acquired each time (S204, S205). Then, the adjustment unit 21 can obtain the initial value of the variable parameter Pv by obtaining the average number of times at which the count of the number of nuclei becomes constant (S210, S211).

上記説明において、照明部100は、波長405nm、488nm、561nmの3つのCWレーザ102を備えていたが、CWレーザの数、及び波長は上記実施形態の例には限られず、任意に設定しうる。また、顕微鏡装置10は、光源としてレーザ光源を備えた共焦点レーザ顕微鏡であったが、本実施形態はこのような形態には限られず、例えば、多光子励起顕微鏡であってもよく、薄いシート状に成形した励起光を試料側面から照射する光シート顕微鏡であってもよい。また、例えば、OCT(Optical Coherence Tomography:光干渉断層撮影)でも構わない。 In the above description, the illumination unit 100 was equipped with three CW lasers 102 with wavelengths of 405 nm, 488 nm, and 561 nm, but the number of CW lasers and wavelengths are not limited to the example of the above embodiment, and can be set arbitrarily. . Further, although the microscope device 10 is a confocal laser microscope equipped with a laser light source as a light source, the present embodiment is not limited to such a configuration. For example, it may be a multiphoton excitation microscope, and a thin sheet It may also be a light sheet microscope that irradiates excitation light shaped into a shape from the side of the sample. Alternatively, for example, OCT (Optical Coherence Tomography) may be used.

上記説明においては、Zスタック実行処理において、取得部22は、取得されたZスライス画像に基づいて、核密度を算出し、算出された核密度が適正範囲内にあるかどうかを判定していた。しかしながら、必ずしも核密度に基づいてステップS305の判断を行う必要はない。例えば、取得部22は、核の周囲長の分布を算出し、その分布が想定される範囲を超えて異常な分布になっていないかどうかを判定してもよい。あるいは、核部分の輝度と、核以外の部分の輝度の比を算出し、輝度の比が一定値以上であるかどうかを判断してもよい。
さらに、上記の説明においては、細胞の構造体として細胞の核を例に挙げて説明してきたが、細胞の構造体は核に限られない。例えば、リソソーム、ゴルジ体、ミトコンドリアなどの細胞小器官(オルガネラ)や、タンパク質、セカンドメッセンジャー、mRNA、遺伝子などでも構わない。
In the above description, in the Z stack execution process, the acquisition unit 22 calculates the nuclear density based on the acquired Z slice image, and determines whether the calculated nuclear density is within an appropriate range. . However, it is not always necessary to make the determination in step S305 based on the nuclear density. For example, the acquisition unit 22 may calculate the distribution of the circumference of the nucleus and determine whether the distribution exceeds an expected range and becomes an abnormal distribution. Alternatively, the ratio between the brightness of the core portion and the brightness of the portion other than the nucleus may be calculated, and it may be determined whether the brightness ratio is equal to or greater than a certain value.
Further, in the above description, the nucleus of the cell has been used as an example of the cell structure, but the cell structure is not limited to the nucleus. For example, cell organelles such as lysosomes, Golgi bodies, and mitochondria, proteins, second messengers, mRNAs, genes, etc. may be used.

上記説明においては、細胞の塊のZ軸方向において、異なる位置における顕微鏡装置100の設定パラメータを調整したが、これに限られない。例えば、細胞の塊のX軸方向において、異なる位置における顕微鏡装置100の設定パラメータを調整しても構わない。また、例えば、細胞の塊のY軸方向において、異なる位置における顕微鏡装置100の設定パラメータを調整しても構わない。もちろん、これらのX軸方向、Y軸方向、Z軸方向を単独の軸方向において、設定パラメータを調整しても構わないし、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向のそれぞれを適宜組み合わせても構わない。例えば、細胞塊の同じZ位置のXY平面の所定位置における設定パラメータを用い、所定位置とは異なる位置での設定パラメータの設定に用いても構わない。 In the above description, the setting parameters of the microscope device 100 are adjusted at different positions in the Z-axis direction of the cell mass, but the present invention is not limited thereto. For example, the setting parameters of the microscope device 100 may be adjusted at different positions in the X-axis direction of the cell mass. Further, for example, the setting parameters of the microscope device 100 at different positions in the Y-axis direction of the cell mass may be adjusted. Of course, you can adjust the setting parameters for each of these X-axis, Y-axis, and Z-axis directions individually, or you can combine the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions as appropriate. I do not care. For example, the setting parameters at a predetermined position on the XY plane at the same Z position of the cell mass may be used to set the setting parameters at a position different from the predetermined position.

上記説明においては、試料Sとして、細胞が一様に分布した細胞の塊(図1参照)を例に挙げて説明してきたが、本実施形態において、測定対象となる試料は、細胞が一様に分布した細胞の塊には限られない。例えば、図7に示されるように、試料Sが、内部に血管を含んだ細胞の塊であってもよい。この場合においても、Zスタック実行処理において、取得部22は、必ずしも核密度に基づいてステップS305の判断を行う必要はない。血管の分布に応じて、核密度が一定にはならないからである。そこで、取得部22は、上述のように、核の周囲長の分布を算出し、その分布が想定される範囲を超えて異常な分布になっていないかどうかを判定してもよい。あるいは、核部分の輝度と、核以外の部分の輝度の比を算出し、輝度の比が一定値以上であるかどうかを判断してもよい。 In the above explanation, the sample S is a mass of cells (see FIG. 1) in which the cells are uniformly distributed. However, in this embodiment, the sample to be measured is It is not limited to clusters of cells distributed in For example, as shown in FIG. 7, the sample S may be a mass of cells containing blood vessels inside. Even in this case, in the Z stack execution process, the acquisition unit 22 does not necessarily need to make the determination in step S305 based on the nuclear density. This is because the nuclear density is not constant depending on the distribution of blood vessels. Therefore, the acquisition unit 22 may calculate the distribution of the circumference of the nucleus, as described above, and determine whether the distribution exceeds the expected range and becomes an abnormal distribution. Alternatively, the ratio between the brightness of the core portion and the brightness of the portion other than the nucleus may be calculated, and it may be determined whether the brightness ratio is equal to or greater than a certain value.

また、さらに、上記の説明においては、細胞の構造体として、細胞の内部の構造を例に挙げて説明したがこれに限られない。例えば、細胞情報の一例として、図8に示されているような、神経細胞における、細胞表面の細胞の構造体である樹状突起スパインの数が挙げられる。本実施形態にかかる計数装置1は、図8に示されているような、複数の樹状突起スパインを含む神経細胞を試料Sとして、樹状突起スパインの数をカウントすることにも適用することができる。なお、樹状突起スパインは、予め適当な染料により染色されている。この場合には、Zスタック実行処理において、取得部22は、必ずしも樹状突起スパインの密度に基づいてステップS305の判断を行う必要はない。樹状突起スパインの、密度は必ずしも一定であるとは限らないからである。そこで、取得部22は、上述の場合と同様に、樹状突起スパインの周囲長の分布を算出し、その分布が想定される範囲を超えて異常な分布になっていないかどうかを判定してもよい。あるいは、樹状突起スパインの輝度と、それ以外の部分の輝度の比を算出し、輝度の比が一定値以上であるかどうかを判断してもよい。 Furthermore, in the above description, the internal structure of a cell was exemplified as the cell structure, but the structure is not limited to this. For example, an example of cell information is the number of dendritic spines, which are cell structures on the cell surface, in a neuron, as shown in FIG. The counting device 1 according to the present embodiment can also be applied to counting the number of dendritic spines using a sample S of nerve cells including a plurality of dendritic spines as shown in FIG. I can do it. Note that the dendritic spines are stained in advance with an appropriate dye. In this case, in the Z-stack execution process, the acquisition unit 22 does not necessarily need to make the determination in step S305 based on the density of dendritic spines. This is because the density of dendritic spines is not necessarily constant. Therefore, as in the case described above, the acquisition unit 22 calculates the distribution of the circumference of dendritic spines and determines whether the distribution exceeds the expected range and becomes an abnormal distribution. Good too. Alternatively, the ratio of the brightness of the dendritic spine to the brightness of the other parts may be calculated, and it may be determined whether the brightness ratio is equal to or higher than a certain value.

なお、画像を測定する目的は、細胞の塊の中の細胞の数を測定する目的に限られない。細胞の塊の中の所定位置の画像を鮮明に取得する目的でも構わない。例えば、細胞の塊の中に所定の細胞の画像を解析することで、細胞の塊の中の細胞の状態を調べる場合において、細胞の塊の状態を適切に評価することできる。例えば、細胞の塊に注入された薬剤の、細胞の塊の内部での薬剤の細胞に対する効果を正しく評価することができる。 Note that the purpose of measuring images is not limited to measuring the number of cells in a cell cluster. The purpose may also be to obtain a clear image of a predetermined position within a cell mass. For example, by analyzing an image of a predetermined cell in a cell cluster, when examining the state of the cells in the cell cluster, the state of the cell cluster can be appropriately evaluated. For example, it is possible to accurately evaluate the effect of a drug injected into a cell mass on the cells inside the cell mass.

上述の実施形態において、顕微鏡装置10の各構成要素(照明部100、光学系120、受光部140、可動ステージ160)の構造、配置等は適宜変更しうる。例えば、上記実施形態においては、光学系120について具体的な光学素子を示しつつ説明したが、本教示はこのような形態には限られず、光学系120を構成する光学素子の数、種類、配置等を適宜変更しうる。また、上記実施形態において、計数装置1は、顕微鏡装置10と、顕微鏡装置10の測定条件を設定する測定条件設定装置として機能する調整部21及び入力部40とを備えていた。そのため、上記実施形態においては、調整部21及び入力部40は、同じ計数装置1に含まれる顕微鏡装置10の測定条件を設定する測定条件設定装置として機能していたが、そのような態様には限られない。例えば、調整部21及び入力部40が、独立に設けられた別の顕微鏡装置の測定条件を設定するように構成されていてもよい。 In the embodiment described above, the structure, arrangement, etc. of each component of the microscope apparatus 10 (illumination section 100, optical system 120, light receiving section 140, movable stage 160) can be changed as appropriate. For example, in the above embodiment, the optical system 120 has been explained while showing specific optical elements, but the present teachings are not limited to such a form, and the number, type, and arrangement of the optical elements constituting the optical system 120 are explained. etc. may be changed as appropriate. Further, in the embodiment described above, the counting device 1 includes the microscope device 10, the adjustment section 21 and the input section 40 that function as a measurement condition setting device for setting measurement conditions of the microscope device 10. Therefore, in the embodiment described above, the adjustment section 21 and the input section 40 functioned as a measurement condition setting device that sets the measurement conditions of the microscope device 10 included in the same counting device 1. Not limited. For example, the adjustment section 21 and the input section 40 may be configured to set measurement conditions for another independently provided microscope device.

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態や変形例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。前述の実施形態の各構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令が許容される限りにおいて、前述の各実施形態及び変形例などに関するすべての公開広報および米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。前述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本実施形態の範囲に含まれる。 Although preferred embodiments and modified examples of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to these examples. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above example are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention. The components of the embodiments described above can be combined as appropriate. Furthermore, some components may not be used. In addition, to the extent permitted by law, all public announcements and US patent disclosures regarding each of the above-described embodiments and modifications are incorporated herein by reference. All other embodiments, operational techniques, etc. made by those skilled in the art based on the embodiment described above are included in the scope of the present embodiment.

1 計数装置
10 顕微鏡装置
20 制御部
30 表示部
40 入力部
100 照明部
120 光学系
140 受光部
160 可動ステージ
1 Counting device 10 Microscope device 20 Control section 30 Display section 40 Input section 100 Illumination section 120 Optical system 140 Light receiving section 160 Movable stage

Claims (12)

対物レンズを含み、光源からの照明光によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、
前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を2次元走査して、2次元画像を取得する際、前過程として、前記複数の位置それぞれの画像取得条件を決定するために画像取得をすることなく、前記2次元画像を取得する過程において、前記細胞塊の第1の位置で取得された2次元画像に基づき、細胞の構造体の密度の情報、前記細胞の構造体の周囲長の情報、及び前記細胞の構造体の輝度と前記細胞の構造体以外の部分の輝度との比率情報のうち、少なくとも1つの情報を特定し、前記特定された情報に基づき、前記光軸方向に沿って、前記第1の位置とは異なる第2の位置における画像取得条件を決定する微鏡。
an illumination optical system that includes an objective lens and scans and irradiates the cell mass with illumination light from a light source in a plane intersecting the optical axis direction of the objective lens through a scanning unit ;
a detection optical system that focuses light from the cell mass onto a light receiving unit via the scanning unit;
comprising a control unit;
When the scanning unit two-dimensionally scans the illumination light at each of the plurality of different positions along the optical axis direction to obtain a two-dimensional image, the control unit controls the control unit to control the illumination light at each of the plurality of positions as a pre-process. In the process of acquiring the two-dimensional image, the density of the cell structure is determined based on the two-dimensional image acquired at the first position of the cell mass without performing image acquisition to determine the image acquisition conditions of , information on the perimeter of the cell structure, and ratio information between the brightness of the cell structure and the brightness of a portion other than the cell structure, and The microscope determines image acquisition conditions at a second position, which is different from the first position, along the optical axis direction based on the information obtained.
前記制御部は、前記特定された情報が、適正範囲に収まるまで前記第2の位置の前記画像取得条件を変更する請求項1に記載の顕微鏡。 The microscope according to claim 1, wherein the control unit changes the image acquisition conditions at the second position until the specified information falls within an appropriate range. 前記細胞の構造体は、前記細胞の内部の構造又は前記細胞の表面の構造である請求項1又は2に記載の顕微鏡。 3. The microscope according to claim 1, wherein the cell structure is an internal structure of the cell or a surface structure of the cell. 前記細胞の内部の構造は、前記細胞の核である請求項3に記載の顕微鏡。 4. The microscope according to claim 3, wherein the internal structure of the cell is the nucleus of the cell. 前記細胞の表面の構造は、表面突起である請求項3に記載の顕微鏡。 4. The microscope according to claim 3, wherein the structure on the surface of the cell is a surface protrusion. 前記画像取得条件は、前記照明光の強度、前記走査部の走査速度、前記受光部への印加電圧、及び、前記第2の位置で取得される2次元画像のアベレージ回数の少なくとも1つを含む請求項1~5のいずれか一項に記載の顕微鏡。 The image acquisition conditions include at least one of the intensity of the illumination light, the scanning speed of the scanning unit, the voltage applied to the light receiving unit, and the number of times the two-dimensional image is averaged at the second position. The microscope according to any one of claims 1 to 5. 前記制御部は、前記第1の位置で取得された2次元画像に含まれる前記細胞の構造体の密度が適正範囲に入るように前記画像取得条件を変更する請求項1~6のいずれか一項に記載の顕微鏡。 Any one of claims 1 to 6, wherein the control unit changes the image acquisition conditions so that the density of the cell structures included in the two-dimensional image acquired at the first position falls within an appropriate range. The microscope described in section. 前記制御部は、前記第1の位置で取得される2次元画像に含まれる前記細胞の構造体の周囲長の分布が適正範囲に入るように前記画像取得条件を変更する請求項1~7のいずれか一項に記載の顕微鏡。 The control unit changes the image acquisition conditions so that a distribution of perimeters of the cell structures included in the two-dimensional image acquired at the first position falls within an appropriate range. The microscope according to any one of the items. 前記細胞塊は、保持部材に配置され、 The cell mass is placed on a holding member,
前記第1の位置は、前記細胞塊と前記保持部材とが接する位置とは前記光軸方向に沿って異なる位置に設定される請求項1~8のいずれか一項に記載の顕微鏡。 The microscope according to any one of claims 1 to 8, wherein the first position is set at a different position along the optical axis direction from a position where the cell mass and the holding member are in contact with each other.
前記第1の位置は、前記細胞塊と前記保持部材とが接する位置から前記光軸方向に沿って10μm以内の位置に設定される、請求項9に記載の顕微鏡。 The microscope according to claim 9, wherein the first position is set within 10 μm along the optical axis direction from a position where the cell mass and the holding member are in contact with each other. 前記細胞塊は、組織切片を含む請求項1~10のいずれか一項に記載の顕微鏡。 The microscope according to any one of claims 1 to 10, wherein the cell mass includes a tissue section. 対物レンズを含み、光源からの照明光によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、 an illumination optical system that includes an objective lens and scans and irradiates the cell mass with illumination light from a light source in a plane intersecting the optical axis direction of the objective lens through a scanning unit;
前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、 a detection optical system that focuses light from the cell mass onto a light receiving unit via the scanning unit;
を備える顕微鏡において、In a microscope equipped with
前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を2次元走査して、2次元画像を取得する際、前過程として、前記複数の位置それぞれの画像取得条件を決定するために画像取得をすることなく、前記2次元画像を取得する過程において、前記細胞塊の第1の位置で取得された2次元画像に基づき、細胞の構造体の密度の情報、前記細胞の構造体の周囲長の情報、及び前記細胞の構造体の輝度と前記細胞の構造体以外の部分の輝度との比率情報のうち、少なくとも1つの情報を特定することと、 When acquiring a two-dimensional image by two-dimensionally scanning the illumination light with the scanning unit at each of a plurality of different positions along the optical axis direction, as a pre-process, image acquisition conditions for each of the plurality of positions are determined. In the process of acquiring the two-dimensional image, information on the density of the cell structure, information on the density of the cell structure, based on the two-dimensional image acquired at the first position of the cell mass, without image acquisition for determining identifying at least one of information on the perimeter of the structure of the cell, and information on a ratio between the brightness of the cell structure and the brightness of a portion other than the cell structure;
前記特定された情報に基づき、前記光軸方向に沿って、前記第1の位置とは異なる第2の位置における画像取得条件を決定することと、を備える顕微鏡の設定方法。 A method for setting a microscope, comprising: determining image acquisition conditions at a second position different from the first position along the optical axis direction based on the specified information.
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