JPH07244239A - 蛍光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法 - Google Patents
蛍光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法Info
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- JPH07244239A JPH07244239A JP3270194A JP3270194A JPH07244239A JP H07244239 A JPH07244239 A JP H07244239A JP 3270194 A JP3270194 A JP 3270194A JP 3270194 A JP3270194 A JP 3270194A JP H07244239 A JPH07244239 A JP H07244239A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 蛍光微分顕微鏡装置の改善に関し、試料の蛍
光画像情報のデータ処理を工夫して、その蛍光微分画像
情報を生成し、人間の感覚として細胞内外の微細構造を
凹凸にするような陰影像として観察する。 【構成】 試料１４の蛍光像を取得する画像取得手段１
１と、蛍光像を微分処理して蛍光微分データＤOUT を出
力する微分演算手段１２と、蛍光微分データＤOUT に基
づいて試料１４の蛍光画像を表示する表示手段１３とを
備える。画像取得手段１１には、蛍光顕微鏡又は共焦点
レーザ顕微鏡が用いられ、微分演算手段１２は、試料１
４の蛍光像取得信号ＳINをＡ／Ｄ変換して蛍光像取得デ
ータＤINに変換する信号処理部12Ａと、蛍光像取得デー
タＤINを平滑化するデータ平滑部12Ｂと、平滑化された
蛍光像取得データＤINを二次微分して蛍光微分データＤ
OUTを出力する微分演算部12Ｃとを有する。
光画像情報のデータ処理を工夫して、その蛍光微分画像
情報を生成し、人間の感覚として細胞内外の微細構造を
凹凸にするような陰影像として観察する。 【構成】 試料１４の蛍光像を取得する画像取得手段１
１と、蛍光像を微分処理して蛍光微分データＤOUT を出
力する微分演算手段１２と、蛍光微分データＤOUT に基
づいて試料１４の蛍光画像を表示する表示手段１３とを
備える。画像取得手段１１には、蛍光顕微鏡又は共焦点
レーザ顕微鏡が用いられ、微分演算手段１２は、試料１
４の蛍光像取得信号ＳINをＡ／Ｄ変換して蛍光像取得デ
ータＤINに変換する信号処理部12Ａと、蛍光像取得デー
タＤINを平滑化するデータ平滑部12Ｂと、平滑化された
蛍光像取得データＤINを二次微分して蛍光微分データＤ
OUTを出力する微分演算部12Ｃとを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蛍光微分顕微鏡装置及
び蛍光像取得方法に関するものであり、更に詳しく言え
ば、蛍光色素で染色した試料、又は、自家蛍光を有する
生物試料の蛍光像を取得して、その凹凸画像を表示する
装置及びその方法の改善に関するものである。
び蛍光像取得方法に関するものであり、更に詳しく言え
ば、蛍光色素で染色した試料、又は、自家蛍光を有する
生物試料の蛍光像を取得して、その凹凸画像を表示する
装置及びその方法の改善に関するものである。
【０００２】近年，生物の神経細胞を観察するために蛍
光顕微鏡又は共焦点レーザ顕微鏡が使用されつつある。
例えば、試料を蛍光色素で染色し、その蛍光像を共焦点
レーザ顕微鏡等により取得し、その蛍光像取得情報をパ
ーソナルコンピュータにより画像処理し、それをモニタ
に表示している。しかし、蛍光色素で染色された細胞、
又は、自家蛍光を有する細胞内外の微細構造が人間の感
覚として単なる濃淡画像や平面像としてとらえらてしま
う。
光顕微鏡又は共焦点レーザ顕微鏡が使用されつつある。
例えば、試料を蛍光色素で染色し、その蛍光像を共焦点
レーザ顕微鏡等により取得し、その蛍光像取得情報をパ
ーソナルコンピュータにより画像処理し、それをモニタ
に表示している。しかし、蛍光色素で染色された細胞、
又は、自家蛍光を有する細胞内外の微細構造が人間の感
覚として単なる濃淡画像や平面像としてとらえらてしま
う。
【０００３】そこで、試料の蛍光画像情報のデータ処理
を工夫して、その蛍光微分画像情報を生成し、人間の感
覚として細胞内外の微細構造を凹凸にるような陰影像と
して観察することができる装置及び方法が望まれてい
る。
を工夫して、その蛍光微分画像情報を生成し、人間の感
覚として細胞内外の微細構造を凹凸にるような陰影像と
して観察することができる装置及び方法が望まれてい
る。
【０００４】
【従来の技術】図９は、従来例に係る蛍光顕微鏡システ
ムの構成図を示している。例えば、試料１４の蛍光像を
取得してその蛍光画像を表示するシステムは、図９に示
すように、蛍光顕微鏡１，モニタ２及びパーソナルコン
ピュータ（以下パソコンという）３を有する。
ムの構成図を示している。例えば、試料１４の蛍光像を
取得してその蛍光画像を表示するシステムは、図９に示
すように、蛍光顕微鏡１，モニタ２及びパーソナルコン
ピュータ（以下パソコンという）３を有する。
【０００５】当該システムの機能は、例えば、蛍光顕微
鏡１により試料１４の蛍光像が取得されると、その蛍光
像取得信号ＳINがパソコン３に出力される。信号ＳINは
パソコン３内で信号処理されて蛍光像取得データに変換
される。また、当該データがパソコン３によりモニタ２
を駆動する画像表示信号に変換される。これにより、モ
ニタ２に試料１４の蛍光像が表示される。
鏡１により試料１４の蛍光像が取得されると、その蛍光
像取得信号ＳINがパソコン３に出力される。信号ＳINは
パソコン３内で信号処理されて蛍光像取得データに変換
される。また、当該データがパソコン３によりモニタ２
を駆動する画像表示信号に変換される。これにより、モ
ニタ２に試料１４の蛍光像が表示される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の蛍
光像取得方法によれば、神経細胞等の試料１４に蛍光色
素で染色し、その蛍光像を蛍光顕微鏡１により取得し、
その蛍光像取得信号ＳINをパソコン３により画像処理
し、それをモニタ２に表示している。通常の光学顕微鏡
により、染色無しで細胞を観察すると、そのコントラス
トが低い。コントラストを増加するためには、種々の染
色方法が考案されているが、染色方法の多くは、細胞を
殺してしまう。
光像取得方法によれば、神経細胞等の試料１４に蛍光色
素で染色し、その蛍光像を蛍光顕微鏡１により取得し、
その蛍光像取得信号ＳINをパソコン３により画像処理
し、それをモニタ２に表示している。通常の光学顕微鏡
により、染色無しで細胞を観察すると、そのコントラス
トが低い。コントラストを増加するためには、種々の染
色方法が考案されているが、染色方法の多くは、細胞を
殺してしまう。
【０００７】そこで、光学顕微鏡では困難であった染色
像の観察に、共焦点レーザ顕微鏡や蛍光顕微鏡（以下画
像取得手段という）が用いられる。また、生体染色用の
種々の色素が開発され、このような色素の中には、細胞
内の特定の微小器官（オルガネラ）を選択的に染色でき
るようなものもある。これにより、細胞内のイオン濃度
動態や、細胞電位の測定を生きた状態の細胞により観察
されつつある。このような観察には、通常染色した色素
からの蛍光が用いられる。
像の観察に、共焦点レーザ顕微鏡や蛍光顕微鏡（以下画
像取得手段という）が用いられる。また、生体染色用の
種々の色素が開発され、このような色素の中には、細胞
内の特定の微小器官（オルガネラ）を選択的に染色でき
るようなものもある。これにより、細胞内のイオン濃度
動態や、細胞電位の測定を生きた状態の細胞により観察
されつつある。このような観察には、通常染色した色素
からの蛍光が用いられる。
【０００８】しかし、蛍光像取得信号ＳINをパソコン３
により画像処理した場合には、蛍光染色された細胞、又
は、自家蛍光を有する細胞内外の微細構造が人間の感覚
として単なる濃淡画像としてしか捉えることができない
という問題がある。なお、試料１４に染色をすることな
く、透過光路上の位相差をコントラスト又は、凹凸像と
して検出する位相差検鏡法や微分干渉検鏡法も開発され
ている。これらの検鏡方法は、細胞内の組織構造に染色
することなく、細胞の観察が可能である。しかしなが
ら、これらの検鏡法を実行するシステムには、比較的強
い透過光が必要であり、強力な照明光源や収束レンズ等
の光学系を追加する必要がある。
により画像処理した場合には、蛍光染色された細胞、又
は、自家蛍光を有する細胞内外の微細構造が人間の感覚
として単なる濃淡画像としてしか捉えることができない
という問題がある。なお、試料１４に染色をすることな
く、透過光路上の位相差をコントラスト又は、凹凸像と
して検出する位相差検鏡法や微分干渉検鏡法も開発され
ている。これらの検鏡方法は、細胞内の組織構造に染色
することなく、細胞の観察が可能である。しかしなが
ら、これらの検鏡法を実行するシステムには、比較的強
い透過光が必要であり、強力な照明光源や収束レンズ等
の光学系を追加する必要がある。
【０００９】本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創
作されたものであり、試料の蛍光画像情報のデータ処理
を工夫して、その蛍光微分画像情報を生成し、人間の感
覚として細胞内外の微細構造が凹凸を有するような陰影
像として観察することが可能となる蛍光微分顕微鏡装置
及び画像取得方法の提供を目的とする。
作されたものであり、試料の蛍光画像情報のデータ処理
を工夫して、その蛍光微分画像情報を生成し、人間の感
覚として細胞内外の微細構造が凹凸を有するような陰影
像として観察することが可能となる蛍光微分顕微鏡装置
及び画像取得方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明に係る蛍
光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法の原理図を示して
いる。本発明の蛍光微分顕微鏡装置は、図１に示すよう
に、試料１４の蛍光像を取得する画像取得手段１１と、
前記蛍光像を微分処理して蛍光微分データＤOUT を出力
する微分演算手段１２と、前記蛍光微分データＤOUT に
基づいて試料１４の蛍光画像を表示する表示手段１３と
を備えることを特徴とする。
光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法の原理図を示して
いる。本発明の蛍光微分顕微鏡装置は、図１に示すよう
に、試料１４の蛍光像を取得する画像取得手段１１と、
前記蛍光像を微分処理して蛍光微分データＤOUT を出力
する微分演算手段１２と、前記蛍光微分データＤOUT に
基づいて試料１４の蛍光画像を表示する表示手段１３と
を備えることを特徴とする。
【００１１】本発明の蛍光微分顕微鏡装置において、画
像取得手段１１には、蛍光顕微鏡又は共焦点レーザ顕微
鏡を用いることを特徴とする。本発明の蛍光微分顕微鏡
装置において、微分演算手段１２は、試料１４の蛍光像
取得信号ＳINをＡ／Ｄ変換して蛍光像取得データＤINに
変換する信号処理部12Ａと、前記蛍光像取得データＤIN
を平滑化するデータ平滑部12Ｂと、平滑化された前記蛍
光像取得データＤINを二次微分して蛍光微分データＤOU
T を出力する微分演算部12Ｃとを有することを特徴とす
る。
像取得手段１１には、蛍光顕微鏡又は共焦点レーザ顕微
鏡を用いることを特徴とする。本発明の蛍光微分顕微鏡
装置において、微分演算手段１２は、試料１４の蛍光像
取得信号ＳINをＡ／Ｄ変換して蛍光像取得データＤINに
変換する信号処理部12Ａと、前記蛍光像取得データＤIN
を平滑化するデータ平滑部12Ｂと、平滑化された前記蛍
光像取得データＤINを二次微分して蛍光微分データＤOU
T を出力する微分演算部12Ｃとを有することを特徴とす
る。
【００１２】本発明の蛍光像取得方法は、蛍光色素で染
色した試料１４、又は、自家蛍光を有する試料の蛍光像
を取得し、前記蛍光像を微分演算処理をすることを特徴
とする。本発明の蛍光像取得方法において、前記微分演
算処理は、ゾーベル、プルーイット、又は、ロバーツの
微分オペレータを使用することを特徴とし、上記目的を
達成する。
色した試料１４、又は、自家蛍光を有する試料の蛍光像
を取得し、前記蛍光像を微分演算処理をすることを特徴
とする。本発明の蛍光像取得方法において、前記微分演
算処理は、ゾーベル、プルーイット、又は、ロバーツの
微分オペレータを使用することを特徴とし、上記目的を
達成する。
【００１３】
【作 用】本発明の蛍光微分顕微鏡装置の動作を説明す
る。例えば、蛍光顕微鏡又は共焦点レーザ顕微鏡等の画
像取得手段１１により試料１４の蛍光像が取得される
と、その蛍光像取得信号ＳINが微分演算手段１２に出力
される。微分演算手段１２では蛍光像がゾーベル、プル
ーイット、又は、ロバーツのいずれか１つの微分オペレ
ータにより微分演算処理される。例えば、微分演算手段
１２の信号処理部12Ａにより、試料１４の蛍光像取得信
号ＳINがＡ／Ｄ変換されて蛍光像取得データＤINに変換
される。Ａ／Ｄ変換された蛍光像取得データＤINは、デ
ータ平滑部12Ｂにより平滑化される。この平滑化された
蛍光像取得データＤINが微分演算部12Ｃにより二次微分
されて蛍光微分データＤOUT が微分演算部12Ｃから表示
手段１３に出力される。これにより、蛍光微分データＤ
OUT に基づく試料１４の蛍光画像が表示手段１３に表示
される。
る。例えば、蛍光顕微鏡又は共焦点レーザ顕微鏡等の画
像取得手段１１により試料１４の蛍光像が取得される
と、その蛍光像取得信号ＳINが微分演算手段１２に出力
される。微分演算手段１２では蛍光像がゾーベル、プル
ーイット、又は、ロバーツのいずれか１つの微分オペレ
ータにより微分演算処理される。例えば、微分演算手段
１２の信号処理部12Ａにより、試料１４の蛍光像取得信
号ＳINがＡ／Ｄ変換されて蛍光像取得データＤINに変換
される。Ａ／Ｄ変換された蛍光像取得データＤINは、デ
ータ平滑部12Ｂにより平滑化される。この平滑化された
蛍光像取得データＤINが微分演算部12Ｃにより二次微分
されて蛍光微分データＤOUT が微分演算部12Ｃから表示
手段１３に出力される。これにより、蛍光微分データＤ
OUT に基づく試料１４の蛍光画像が表示手段１３に表示
される。
【００１４】このため、表示手段１３には、試料１４の
微細構造を浮き立たせるような陰影像が表示される。こ
こに表示される蛍光画像は、蛍光染色された細胞、又
は、自家蛍光を有する細胞内外の微分構造を人間の感覚
として、従来例のような単なる濃淡画像に比べて、より
凹凸部の差を顕著に捉えることができる。これにより、
従来では困難であった蛍光微分画像を容易に観測するこ
とが可能となる。また、細胞内のイオン濃度動態や、細
胞電位の測定を生きた状態の細胞により観察することが
可能となる。
微細構造を浮き立たせるような陰影像が表示される。こ
こに表示される蛍光画像は、蛍光染色された細胞、又
は、自家蛍光を有する細胞内外の微分構造を人間の感覚
として、従来例のような単なる濃淡画像に比べて、より
凹凸部の差を顕著に捉えることができる。これにより、
従来では困難であった蛍光微分画像を容易に観測するこ
とが可能となる。また、細胞内のイオン濃度動態や、細
胞電位の測定を生きた状態の細胞により観察することが
可能となる。
【００１５】本発明の蛍光像取得方法によれば、蛍光色
素で染色した試料１４、又は、自家蛍光を有する試料１
４の蛍光像を取得し、蛍光像がゾーベル、プルーイッ
ト、又は、ロバーツのいずれか１つの微分オペレータに
より微分演算処理される。このため、新規な蛍光色素を
細胞内の特定の微小器官に選択的に染色し、その蛍光像
を微分演算処理すると、細胞内外の微細構造の凹凸面を
浮き立たせるような陰影像として、多くの細胞情報を選
択的に観察することが可能となる。
素で染色した試料１４、又は、自家蛍光を有する試料１
４の蛍光像を取得し、蛍光像がゾーベル、プルーイッ
ト、又は、ロバーツのいずれか１つの微分オペレータに
より微分演算処理される。このため、新規な蛍光色素を
細胞内の特定の微小器官に選択的に染色し、その蛍光像
を微分演算処理すると、細胞内外の微細構造の凹凸面を
浮き立たせるような陰影像として、多くの細胞情報を選
択的に観察することが可能となる。
【００１６】これにより、蛍光顕微鏡又は共焦点レーザ
顕微鏡等の性能向上に寄与するところが大きい。
顕微鏡等の性能向上に寄与するところが大きい。
【００１７】
【実施例】次に、図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明をする。図２〜８は、本発明の実施例に係る蛍
光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法を説明する図であ
る。図２は、本発明の実施例に係る蛍光微分顕微鏡装置
の構成図であり、図３は、その微分演算器の構成図であ
る。図４は、プルーイットの微分オペレータの説明図で
あり、図５はその微分動作の説明図である。図６は、ゾ
ーベルの微分オペレータの説明図であり、図７は、ロバ
ーツの微分オペレータの説明図である。図８（Ａ），
（Ｂ）はミミズ神経節の背側像及びその腹側像の写真
（蛍光画像）をそれぞれ示している。
いて説明をする。図２〜８は、本発明の実施例に係る蛍
光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法を説明する図であ
る。図２は、本発明の実施例に係る蛍光微分顕微鏡装置
の構成図であり、図３は、その微分演算器の構成図であ
る。図４は、プルーイットの微分オペレータの説明図で
あり、図５はその微分動作の説明図である。図６は、ゾ
ーベルの微分オペレータの説明図であり、図７は、ロバ
ーツの微分オペレータの説明図である。図８（Ａ），
（Ｂ）はミミズ神経節の背側像及びその腹側像の写真
（蛍光画像）をそれぞれ示している。
【００１８】例えば、試料（生物）１４の蛍光像を取得
してその蛍光画像を表示する装置は、図２に示すよう
に、落射蛍光顕微鏡２１，微分演算器２２及びモニタ２
３を備える。すなわち、落射蛍光顕微鏡２１は画像取得
手段１１の一例であり、試料１４の蛍光像を取得する。
落射蛍光顕微鏡２１（カールツアィス社製）は、キセノ
ンランプ201 ，ハーフミラー202 ，フィルタ203 ，ＣＣ
Ｄカメラ204 及びフィルタ205 を有する。
してその蛍光画像を表示する装置は、図２に示すよう
に、落射蛍光顕微鏡２１，微分演算器２２及びモニタ２
３を備える。すなわち、落射蛍光顕微鏡２１は画像取得
手段１１の一例であり、試料１４の蛍光像を取得する。
落射蛍光顕微鏡２１（カールツアィス社製）は、キセノ
ンランプ201 ，ハーフミラー202 ，フィルタ203 ，ＣＣ
Ｄカメラ204 及びフィルタ205 を有する。
【００１９】キセノンランプ201 及びフィルタ205 とは
波長５４６ｎｍの励起光を発生する光源である。ハーフ
ミラー202 は励起光を試料１４に照射したり、試料１４
からの波長６１０ｎｍ以上の蛍光をＣＣＤカメラ204 に
入射する光学系である。フィルタ203 は波長６１０ｎｍ
以上の蛍光を通過させる光学系である。ＣＣＤカメラ20
4 は、試料１４からの蛍光を取得して蛍光像取得信号Ｓ
INを微分演算器２２に出力するものである。なお、画像
取得手段１１には、落射蛍光顕微鏡の他に共焦点レーザ
顕微鏡を用いても良い。
波長５４６ｎｍの励起光を発生する光源である。ハーフ
ミラー202 は励起光を試料１４に照射したり、試料１４
からの波長６１０ｎｍ以上の蛍光をＣＣＤカメラ204 に
入射する光学系である。フィルタ203 は波長６１０ｎｍ
以上の蛍光を通過させる光学系である。ＣＣＤカメラ20
4 は、試料１４からの蛍光を取得して蛍光像取得信号Ｓ
INを微分演算器２２に出力するものである。なお、画像
取得手段１１には、落射蛍光顕微鏡の他に共焦点レーザ
顕微鏡を用いても良い。
【００２０】微分演算器２２は微分演算手段１２の一例
であり、図３に示すようにＡ／Ｄ変換回路22Ａと、平滑
化回路22Ｂと、二次微分演算回路22Ｃ及びフレームメモ
リ22Ｄを有する。Ａ／Ｄ変換回路22ＡはＡ／Ｄ変換部12
Ａの一例であり、蛍光像取得信号ＳINをＡ／Ｄ変換し
て、それを蛍光像取得データＤINに変換する回路であ
る。例えば、Ａ／Ｄ変換回路22Ａは信号ＳINをＡ／Ｄ変
換して、８ビットのデータにする。平滑化回路22Ｂはデ
ータ平滑部12Ｂの一例であり、蛍光像取得データＤINを
平滑化する回路である。例えば、平滑化回路22Ｂは、照
明のちらつき、背景ノイズ，外部環境等のノイズ成分を
除去する。
であり、図３に示すようにＡ／Ｄ変換回路22Ａと、平滑
化回路22Ｂと、二次微分演算回路22Ｃ及びフレームメモ
リ22Ｄを有する。Ａ／Ｄ変換回路22ＡはＡ／Ｄ変換部12
Ａの一例であり、蛍光像取得信号ＳINをＡ／Ｄ変換し
て、それを蛍光像取得データＤINに変換する回路であ
る。例えば、Ａ／Ｄ変換回路22Ａは信号ＳINをＡ／Ｄ変
換して、８ビットのデータにする。平滑化回路22Ｂはデ
ータ平滑部12Ｂの一例であり、蛍光像取得データＤINを
平滑化する回路である。例えば、平滑化回路22Ｂは、照
明のちらつき、背景ノイズ，外部環境等のノイズ成分を
除去する。
【００２１】二次微分演算回路22Ｃは微分演算部12Ｃの
一例であり、平滑化された蛍光像取得データＤINを二次
微分して蛍光微分データＤOUT を出力する回路である。
微分演算部12Ｃの微分オペレータには図４〜７に示すよ
うなゾーベル、プルーイット、又は、ロバーツを適用す
る。なお、エッジ検出に有効なラプラシアンは蛍光微分
の画像処理には不適当である。この３つのオペレータを
適用したのは、試料１４の凹凸面に一方向から光を照射
した場合に、人間の感覚により陰影像として蛍光の強弱
を捉えることができ、蛍光像の観察に有効となるからで
ある。
一例であり、平滑化された蛍光像取得データＤINを二次
微分して蛍光微分データＤOUT を出力する回路である。
微分演算部12Ｃの微分オペレータには図４〜７に示すよ
うなゾーベル、プルーイット、又は、ロバーツを適用す
る。なお、エッジ検出に有効なラプラシアンは蛍光微分
の画像処理には不適当である。この３つのオペレータを
適用したのは、試料１４の凹凸面に一方向から光を照射
した場合に、人間の感覚により陰影像として蛍光の強弱
を捉えることができ、蛍光像の観察に有効となるからで
ある。
【００２２】フレームメモリ22ＤはＡ／Ｄ変換された蛍
光像取得データＤIN、平滑化された蛍光像取得データＤ
IN及び二次微分された蛍光微分データＤOUT を一時記憶
する。フレームメモリ22Ｄには磁気ディスク及び光磁気
ディスク等を用いる。これにより、微分演算器２２から
モニタ２３に蛍光微分データＤOUT を出力することがで
きる。
光像取得データＤIN、平滑化された蛍光像取得データＤ
IN及び二次微分された蛍光微分データＤOUT を一時記憶
する。フレームメモリ22Ｄには磁気ディスク及び光磁気
ディスク等を用いる。これにより、微分演算器２２から
モニタ２３に蛍光微分データＤOUT を出力することがで
きる。
【００２３】モニタ２３は表示手段１３の一例であり、
蛍光微分データＤOUT に基づいて試料１４の蛍光画像を
表示するものである。例えば、モニタ２３には図８
（Ａ），（Ｂ）に示すような蛍光画像が表示される。こ
こで、微分演算部12Ｃに適用する微分オペレータについ
て説明する。ゾーベルの微分オペレータは、図４に示す
ように、ｍ行×ｎ列＝３×３画素の中心画素の濃淡レベ
ル値を演算する演算子である。入力画像のターゲット画
素をＦｍ，ｎとすると、その周辺の８つの画素〔Ｆｍ−
１，ｎ−１〕，〔Ｆｍ−１，ｎ〕，〔Ｆｍ−１，ｎ＋
１〕，〔Ｆｍ，ｎ−１〕，〔Ｆｍ，ｎ＋１〕，〔Ｆｍ＋
１，ｎ−１〕，〔Ｆｍ＋１，ｎ〕及び〔Ｆｍ＋１，ｎ＋
１〕が演算の対象となる。
蛍光微分データＤOUT に基づいて試料１４の蛍光画像を
表示するものである。例えば、モニタ２３には図８
（Ａ），（Ｂ）に示すような蛍光画像が表示される。こ
こで、微分演算部12Ｃに適用する微分オペレータについ
て説明する。ゾーベルの微分オペレータは、図４に示す
ように、ｍ行×ｎ列＝３×３画素の中心画素の濃淡レベ
ル値を演算する演算子である。入力画像のターゲット画
素をＦｍ，ｎとすると、その周辺の８つの画素〔Ｆｍ−
１，ｎ−１〕，〔Ｆｍ−１，ｎ〕，〔Ｆｍ−１，ｎ＋
１〕，〔Ｆｍ，ｎ−１〕，〔Ｆｍ，ｎ＋１〕，〔Ｆｍ＋
１，ｎ−１〕，〔Ｆｍ＋１，ｎ〕及び〔Ｆｍ＋１，ｎ＋
１〕が演算の対象となる。
【００２４】また、入力画像のターゲット画素Ｆｍ，ｎ
に対する出力画像は（１）式により演算される。
に対する出力画像は（１）式により演算される。
【００２５】
【数１】
【００２６】但し、ａijは（１）式の第１項目（マスク
１）の積算乗数であり、ｉ行×ｊ列＝３×３画素の場
合、ａ11＝１，ａ12＝０，ａ13＝−１，ａ21＝２，ａ22
＝０，ａ23＝−２，ａ31＝１，ａ32＝０，ａ33＝−１で
ある。同様に、ｂijは（１）式の第２項目（マスク２）
の積算乗数であり、ｉ行×ｊ列＝３×３画素の場合、ｂ
11＝１，ｂ12＝２，ｂ13＝１，ｂ21＝０，ｂ22＝０，ｂ
23＝０，ｂ31＝−１，ｂ32＝−２，ｂ33＝−１である。
１）の積算乗数であり、ｉ行×ｊ列＝３×３画素の場
合、ａ11＝１，ａ12＝０，ａ13＝−１，ａ21＝２，ａ22
＝０，ａ23＝−２，ａ31＝１，ａ32＝０，ａ33＝−１で
ある。同様に、ｂijは（１）式の第２項目（マスク２）
の積算乗数であり、ｉ行×ｊ列＝３×３画素の場合、ｂ
11＝１，ｂ12＝２，ｂ13＝１，ｂ21＝０，ｂ22＝０，ｂ
23＝０，ｂ31＝−１，ｂ32＝−２，ｂ33＝−１である。
【００２７】プルーイットの微分オペレータは、図６に
示すように、ｍ行×ｎ列＝３×３画素の濃淡レベル値を
演算する演算子である。ゾーベルの微分オペレータに対
して演算式は同じであるが、積算乗数ａij，ｂijが異な
る。すなわち、積算乗数ａijはａ11＝１，ａ12＝０，ａ
13＝−１，ａ21＝１，ａ22＝０，ａ23＝−１，ａ31＝
１，ａ32＝０，ａ33＝−１である。同様に、ｂijはｂ11
＝１，ｂ12＝１，ｂ13＝１，ｂ21＝０，ｂ22＝０，ｂ23
＝０，ｂ31＝−１，ｂ32＝−１，ｂ33＝−１である。
示すように、ｍ行×ｎ列＝３×３画素の濃淡レベル値を
演算する演算子である。ゾーベルの微分オペレータに対
して演算式は同じであるが、積算乗数ａij，ｂijが異な
る。すなわち、積算乗数ａijはａ11＝１，ａ12＝０，ａ
13＝−１，ａ21＝１，ａ22＝０，ａ23＝−１，ａ31＝
１，ａ32＝０，ａ33＝−１である。同様に、ｂijはｂ11
＝１，ｂ12＝１，ｂ13＝１，ｂ21＝０，ｂ22＝０，ｂ23
＝０，ｂ31＝−１，ｂ32＝−１，ｂ33＝−１である。
【００２８】ロバーツの微分オペレータは、図７に示す
ように、ｍ行×ｎ列＝２×２画素の濃淡レベル値を演算
する微分オペレータである。入力画像のターゲット画素
をＦｍ，ｎとすると、その下部，右横及び斜め右下の３
つの画素〔Ｆｍ，ｎ＋１〕，〔Ｆｍ＋１，ｎ〕及び〔Ｆ
ｍ＋１，ｎ＋１〕が演算の対象となる。また、入力画像
のターゲット画素Ｆｍ，ｎに対する出力画像は（２）式
により演算される。
ように、ｍ行×ｎ列＝２×２画素の濃淡レベル値を演算
する微分オペレータである。入力画像のターゲット画素
をＦｍ，ｎとすると、その下部，右横及び斜め右下の３
つの画素〔Ｆｍ，ｎ＋１〕，〔Ｆｍ＋１，ｎ〕及び〔Ｆ
ｍ＋１，ｎ＋１〕が演算の対象となる。また、入力画像
のターゲット画素Ｆｍ，ｎに対する出力画像は（２）式
により演算される。
【００２９】
【数２】
【００３０】次に、本発明の実施例に係る蛍光像取得方
法について、当該装置の動作を補足説明図しながら説明
する。例えば、ミミズ腹髄神経節に蛍光色素で染色した
試料１４の画像を取得し、その蛍光像をゾーベルの微分
オペレータにより微分演算処理をする場合について説明
する。まず、アカミミズより腹髄神経節を摘出し、酵素
処理を行って、神経節表面を覆っている結合組織を除
く。次に、膜電位感受性色素と知られているＲＨ４１４
（モレキュラープローブ社製）を含むミミズリンゲル中
で３時間染色（最終色素濃度は４０μＭ）する。この色
素は細胞膜を選択的に染色することが知られている。な
お、染色した神経節の過剰な色素は洗浄する。
法について、当該装置の動作を補足説明図しながら説明
する。例えば、ミミズ腹髄神経節に蛍光色素で染色した
試料１４の画像を取得し、その蛍光像をゾーベルの微分
オペレータにより微分演算処理をする場合について説明
する。まず、アカミミズより腹髄神経節を摘出し、酵素
処理を行って、神経節表面を覆っている結合組織を除
く。次に、膜電位感受性色素と知られているＲＨ４１４
（モレキュラープローブ社製）を含むミミズリンゲル中
で３時間染色（最終色素濃度は４０μＭ）する。この色
素は細胞膜を選択的に染色することが知られている。な
お、染色した神経節の過剰な色素は洗浄する。
【００３１】その後、試料１４を落射蛍光顕微鏡２１に
セットし、その蛍光像を観察する。ここで、落射蛍光顕
微鏡２１では、キセノンランプ201 及びフィルタ205 か
ら波長５４６ｎｍの励起光が試料１４に照射される。試
料１４からの蛍光はフィルタ203 を通過（波長６１０ｎ
ｍ以上）し、ＣＣＤカメラ204 に入射する。また、ＣＣ
Ｄカメラ204 により試料１４の蛍光像が取得されると、
その蛍光像取得信号ＳINが微分演算器２２に出力され
る。まず、微分演算器２２のＡ／Ｄ変換回路22Ａによ
り、試料１４の蛍光像取得信号ＳINがＡ／Ｄ変換されて
蛍光像取得データＤINにされる。Ａ／Ｄ変換された蛍光
像取得データＤINは、平滑化回路22Ｂにより平滑化され
る。この平滑化された蛍光像取得データＤINが二次微分
演算回路22Ｃにより二次微分される。微分演算部22Ｃで
は蛍光像が図４に示すようなゾーベルの微分オペレータ
により微分演算処理される。
セットし、その蛍光像を観察する。ここで、落射蛍光顕
微鏡２１では、キセノンランプ201 及びフィルタ205 か
ら波長５４６ｎｍの励起光が試料１４に照射される。試
料１４からの蛍光はフィルタ203 を通過（波長６１０ｎ
ｍ以上）し、ＣＣＤカメラ204 に入射する。また、ＣＣ
Ｄカメラ204 により試料１４の蛍光像が取得されると、
その蛍光像取得信号ＳINが微分演算器２２に出力され
る。まず、微分演算器２２のＡ／Ｄ変換回路22Ａによ
り、試料１４の蛍光像取得信号ＳINがＡ／Ｄ変換されて
蛍光像取得データＤINにされる。Ａ／Ｄ変換された蛍光
像取得データＤINは、平滑化回路22Ｂにより平滑化され
る。この平滑化された蛍光像取得データＤINが二次微分
演算回路22Ｃにより二次微分される。微分演算部22Ｃで
は蛍光像が図４に示すようなゾーベルの微分オペレータ
により微分演算処理される。
【００３２】具体的には、図５に示すように、ｍ行×ｎ
列＝３×３画素の中心画素を濃淡レベル値をゾーベルの
微分オペレータにより演算する。入力画像のターゲット
画素Ｆｍ，ｎに対する出力画像Ｇｍ，ｎの濃淡レベル値
は（１）式により演算する。すなわち、マスク１の乗数
ａijについて積和演算した結果と、マスク２の乗数ｂij
について積和演算した結果とを加算する。この加算結果
が１画素の蛍光微分データＤOUT を構成する。
列＝３×３画素の中心画素を濃淡レベル値をゾーベルの
微分オペレータにより演算する。入力画像のターゲット
画素Ｆｍ，ｎに対する出力画像Ｇｍ，ｎの濃淡レベル値
は（１）式により演算する。すなわち、マスク１の乗数
ａijについて積和演算した結果と、マスク２の乗数ｂij
について積和演算した結果とを加算する。この加算結果
が１画素の蛍光微分データＤOUT を構成する。
【００３３】ここで微分演算処理された蛍光微分データ
ＤOUT は、当該演算回路22Ｃからモニタ２３に出力され
る。これにより、蛍光微分データＤOUT に基づく試料１
４の蛍光画像がモニタ２３に表示される。このようにし
て、本発明の実施例に係る蛍光微分顕微鏡装置によれ
ば、図２に示すように、落射蛍光顕微鏡２１、微分演算
器２２及びモニタ２３を備える。
ＤOUT は、当該演算回路22Ｃからモニタ２３に出力され
る。これにより、蛍光微分データＤOUT に基づく試料１
４の蛍光画像がモニタ２３に表示される。このようにし
て、本発明の実施例に係る蛍光微分顕微鏡装置によれ
ば、図２に示すように、落射蛍光顕微鏡２１、微分演算
器２２及びモニタ２３を備える。
【００３４】このため、微分演算器２２からモニタ２３
に蛍光微分データＤOUT が出力されることにより、当該
データＤOUT に基づく試料１４の蛍光画像がモニタ２３
に表示される。モニタ２３には、図８（Ａ），（Ｂ）に
示すような細胞内外の微細構造の凹凸面を浮き立たせる
ような陰影像として蛍光画像が表示される。ここに表示
される蛍光画像は、蛍光染色された細胞、又は、自家蛍
光を有する細胞内外の微細構造を人間の感覚として、従
来例のような単なる濃淡画像に比べて、凹凸部の差とし
て顕著に捉えることができる。なお、図８（Ａ）はミミ
ズ神経節の背側の蛍光画像の写真であり、図８（Ｂ）は
ミミズ神経節の腹側の蛍光画像の写真おそれぞれ示して
いる。
に蛍光微分データＤOUT が出力されることにより、当該
データＤOUT に基づく試料１４の蛍光画像がモニタ２３
に表示される。モニタ２３には、図８（Ａ），（Ｂ）に
示すような細胞内外の微細構造の凹凸面を浮き立たせる
ような陰影像として蛍光画像が表示される。ここに表示
される蛍光画像は、蛍光染色された細胞、又は、自家蛍
光を有する細胞内外の微細構造を人間の感覚として、従
来例のような単なる濃淡画像に比べて、凹凸部の差とし
て顕著に捉えることができる。なお、図８（Ａ）はミミ
ズ神経節の背側の蛍光画像の写真であり、図８（Ｂ）は
ミミズ神経節の腹側の蛍光画像の写真おそれぞれ示して
いる。
【００３５】これにより、従来では困難であった蛍光微
分画像を容易に観測することが可能となる。例えば、微
分処理後の蛍光像，すなわち、ゾーベルの微分オペレー
タにより微分演算処理した図８（Ａ）に示すようなミミ
ズ神経節の背側像や、同様に処理した図８（Ｂ）に示す
ようなミミズ神経節の腹側像を観測することができる。
分画像を容易に観測することが可能となる。例えば、微
分処理後の蛍光像，すなわち、ゾーベルの微分オペレー
タにより微分演算処理した図８（Ａ）に示すようなミミ
ズ神経節の背側像や、同様に処理した図８（Ｂ）に示す
ようなミミズ神経節の腹側像を観測することができる。
【００３６】この２つの図から神経節背側の神経細胞体
細胞膜が凸像として確認された。また、神経節腹側では
腹髄を縦走している３本の巨大軸索を観察することが可
能となった。なお、細胞内のイオン濃度動態や、細胞電
位の測定を生きた状態の細胞により観察することが可能
となる。また、本発明の蛍光像取得方法によれば、蛍光
色素で染色した試料１４、又は、自家蛍光を有する試料
１４の蛍光像を取得し、蛍光像がプルーイット，ゾーベ
ル又はロバーツの微分オペレータにより微分演算処理さ
れる。
細胞膜が凸像として確認された。また、神経節腹側では
腹髄を縦走している３本の巨大軸索を観察することが可
能となった。なお、細胞内のイオン濃度動態や、細胞電
位の測定を生きた状態の細胞により観察することが可能
となる。また、本発明の蛍光像取得方法によれば、蛍光
色素で染色した試料１４、又は、自家蛍光を有する試料
１４の蛍光像を取得し、蛍光像がプルーイット，ゾーベ
ル又はロバーツの微分オペレータにより微分演算処理さ
れる。
【００３７】このため、自家蛍光を発する特異的なミド
リコンドリア，葉緑体等の細胞内器官や、特異的な蛍光
色素で染色できる膜構造（例えば、膜電位感受性色素で
染色できる細胞膜等）、細胞内外で発現している特定タ
ンパク質の蛍光抗体像（例えば、ニューロフィラメント
等をＦＩＴＣ結合した免疫抗体で染色する場合等）を、
人間の視覚感覚に対して、凹凸画像として与えることが
できる。このような凹凸（微分）画像を蛍光像から再現
することが可能となる。これにより、従来例のような蛍
光像では明らかではなかった強度差、又は、微細な構造
について知見を容易に得ることが可能となる。
リコンドリア，葉緑体等の細胞内器官や、特異的な蛍光
色素で染色できる膜構造（例えば、膜電位感受性色素で
染色できる細胞膜等）、細胞内外で発現している特定タ
ンパク質の蛍光抗体像（例えば、ニューロフィラメント
等をＦＩＴＣ結合した免疫抗体で染色する場合等）を、
人間の視覚感覚に対して、凹凸画像として与えることが
できる。このような凹凸（微分）画像を蛍光像から再現
することが可能となる。これにより、従来例のような蛍
光像では明らかではなかった強度差、又は、微細な構造
について知見を容易に得ることが可能となる。
【００３８】このことから、落射蛍光顕微鏡又は共焦点
レーザ顕微鏡等の性能向上に寄与するところが大きい。
なお、本発明の実施例では、ハードウエアにより構成す
る場合について説明したが、微分演算は、ソフトウエア
としてデータ処理しても良い。
レーザ顕微鏡等の性能向上に寄与するところが大きい。
なお、本発明の実施例では、ハードウエアにより構成す
る場合について説明したが、微分演算は、ソフトウエア
としてデータ処理しても良い。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光微分
顕微鏡装置によれば、画像取得手段、微分演算手段及び
表示手段を備える。このため、画像取得された蛍光像が
微分演算処理されることにより、蛍光微分データに基づ
いて、試料の微細構造を浮き立たせるような陰影像を表
示することが可能となる。
顕微鏡装置によれば、画像取得手段、微分演算手段及び
表示手段を備える。このため、画像取得された蛍光像が
微分演算処理されることにより、蛍光微分データに基づ
いて、試料の微細構造を浮き立たせるような陰影像を表
示することが可能となる。
【００４０】また、本発明の蛍光像取得方法によれば、
蛍光色素で染色した試料、又は、自家蛍光を有する試料
の蛍光像を取得し、蛍光像がゾーベル、プルーイット、
又は、ロバーツのいずれか１つの微分オペレータにより
微分演算処理される。このため、蛍光染色された細胞、
又は、自家蛍光を有する細胞内外の微分構造を人間の感
覚として、従来例のような単なる濃淡画像に比べて、凹
凸部の差として顕著に捉えることができる。
蛍光色素で染色した試料、又は、自家蛍光を有する試料
の蛍光像を取得し、蛍光像がゾーベル、プルーイット、
又は、ロバーツのいずれか１つの微分オペレータにより
微分演算処理される。このため、蛍光染色された細胞、
又は、自家蛍光を有する細胞内外の微分構造を人間の感
覚として、従来例のような単なる濃淡画像に比べて、凹
凸部の差として顕著に捉えることができる。
【００４１】これにより、蛍光微分画像を容易に観測す
ること、また、細胞内のイオン濃度動態や、細胞電位の
測定を生きた状態により観察することが可能となる。こ
のことから、高機能かつ高性能の蛍光微分顕微鏡や共焦
点レーザ顕微鏡等の提供に寄与するところが大きい。
ること、また、細胞内のイオン濃度動態や、細胞電位の
測定を生きた状態により観察することが可能となる。こ
のことから、高機能かつ高性能の蛍光微分顕微鏡や共焦
点レーザ顕微鏡等の提供に寄与するところが大きい。
【図１】本発明に係る蛍光微分顕微鏡装置及び蛍光像取
得方法の原理図である。
得方法の原理図である。
【図２】本発明の実施例に係る蛍光微分顕微鏡システム
の構成図である。
の構成図である。
【図３】本発明の実施例に係る微分演算器の内部構成図
である。
である。
【図４】本発明の実施例に係るゾーベルの微分オペレー
タの説明図である。
タの説明図である。
【図５】本発明の実施例に係るゾーベルの微分動作の説
明図である。
明図である。
【図６】本発明の実施例に係るプルーイットの微分オペ
レータの説明図である。
レータの説明図である。
【図７】本発明の実施例に係るロバーツの微分オペレー
タの説明図である。
タの説明図である。
【図８】本発明の実施例に係る生物状態を表す写真であ
る。
る。
【図９】従来例に係る蛍光顕微鏡システムの構成図であ
る。
る。
１１…画像取得手段、 １２…微分演算手段、 １３…表示手段、 12Ａ…信号処理部、 12Ｂ…データ平滑部、 12Ｃ…微分演算部、 ＳIN…蛍光像取得信号、 ＤIN…蛍光像取得データ、 ＤOUT …蛍光微分データ。
Claims (5)
- 【請求項１】 試料（１４）の蛍光像を取得する画像取
得手段（１１）と、前記蛍光像を微分処理して蛍光微分
データ（ＤOUT ）を出力する微分演算手段（１２）と、
前記蛍光微分データ（ＤOUT ）に基づいて試料（１４）
の蛍光画像を表示する表示手段（１３）とを備えること
を特徴とする蛍光微分顕微鏡装置。 - 【請求項２】 画像取得手段（１１）には、蛍光顕微鏡
又は共焦点レーザ顕微鏡を用いることを特徴とする請求
項１記載の蛍光微分顕微鏡装置。 - 【請求項３】 微分演算手段（１２）は、試料（１４）
の蛍光像取得信号（ＳIN）を信号処理して蛍光像取得デ
ータ（ＤIN）に変換する信号処理部（12Ａ）と、前記蛍
光像取得データ（ＤIN）を平滑化するデータ平滑部（12
Ｂ）と、平滑化された前記蛍光像取得データ（ＤIN）を
二次微分して蛍光微分データ（ＤOUT ）を出力する微分
演算部（12Ｃ）とを有することを特徴とする請求項１記
載の蛍光微分顕微鏡。 - 【請求項４】 蛍光色素で染色した試料（１４）、又
は、自家蛍光を有する試料（１４）の蛍光像を取得し、
前記蛍光像を微分演算処理をすることを特徴とする蛍光
像取得方法。 - 【請求項５】 前記微分演算処理は、ゾーベル、プルー
イット、又は、ロバーツのいずれか１つの微分オペレー
タを使用することを特徴とする請求項４記載の蛍光像取
得方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270194A JPH07244239A (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 蛍光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270194A JPH07244239A (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 蛍光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244239A true JPH07244239A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12366162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3270194A Withdrawn JPH07244239A (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 蛍光微分顕微鏡装置及び蛍光像取得方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07244239A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012524276A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-11 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | 生体組織をマルチモーダルにイメージングするための方法及び装置 |
-
1994
- 1994-03-02 JP JP3270194A patent/JPH07244239A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012524276A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-11 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション | 生体組織をマルチモーダルにイメージングするための方法及び装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010508 |