JPS6051814A - 脳の神経繊維の配線構造を記録解析しうる顕微鏡検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 千数百グラムの人間の脳は直径８０μ程度の脳細胞（神
経細胞体）から各々数本の神経繊維が出、各神経繊維は
数百本、数千本、あるいはそれ以上に枝分れし、他の神
経繊維や脳細胞につらなつている、という極めて複雑な
配線構造をしており、人間が顕微鏡を直接見たり、顕微
鏡写真を見たりして解析しようとしても、その全望を、
つかむことは不可能に近い。本発明はその問題を解決す
ることを目的としたものである。以下実施例に従い説明
する。

（１）はコンピユーター、制御回路、モーターなどを内
蔵した本体で、（２）以下のものは本体に直接、間接に
つながつている。

（２）は動作切り換えスイツチ。（３）は四角形の筒か
らなり、本体（１）に着脱しうる標本のホルダー。（４
）はその幅におさめられたセロイジン包■を行つた１５
ｃｍ立方の切断前の人脳標本で、内部にはヒロイジンが
、浸みこんで適度に硬化した脳（５）が入つており右面
以外の表面は極薄いプラスチツク膜で包まれている。

（６）は標本（４）を押す加圧板。（７）はそれについ
たナツト。（８）はそれにはめこまれたネジ。（９）は
モーター。（１０）は本体（１）中の駆動装置につらな
るオイルレスメタル製のカツター。（１１）はカツタ（
１０）が上下移動するための、本体（１）につけた切り
込み。（１２）は厚さ５０μ、前後幅２０ｃｍ、全長４
５３ｍの透明なポリエステルフイルム。（１３）は本体
（１）中のモーターにつらなり、フイルム（１２）のは
しを入れる切り込みのある軸。（１４）は本体（１）中
の駆動装置につらなる可動板。

（１５）はその左面についた半硬質ウレタ■フオームな
どからなるクツシヨン。（１６）はその■面について、
上向は右方に曲つた金属、硬質ゴム、その他からなる、
フイルム（１２）の加圧板。（１７）は可動板（１４）
が移動するための、本体（１）につけた切り込み。（１
８）〜（２６）はそれぞれ本体（１）中のモーターにつ
らなる前後幅２ｃｍの、フイルム（１２）の後縁に接す
るローラー。

それらローラーと対称の位置に、■数のローラーが実際
にはあり、フイルム（１２）の前縁に接しているが、そ
の内のローラー（２７）以外は図に表れない。

（２８）（２９）は本体（１）中のモーターにつらなり
、切り込みを有する軸。（３０）は本体（１）中の制御
回路につらなり、フイルム（１２）の後縁に切片番号を
インクでプリントするプリンター。（３１）はそのコー
ドと反射光でよみとる光電式コードリーダー。（３２）
はフイルム（１２）についている切片中の１ｍｍ角の範
囲を拡大し、１０００×１０００コの画素からなる画像
信号に変換する顕微鏡付きテレビカメラで、本体（１）
中の駆動機構につらなる、前後に可動は取りつけ台にと
りつけられている。

（３３）はカメラ（３２）と連動するとりつけ台にとり
つけられたマルチストロボ。（３４）は切片中の神経繊
維などを染色する染色液の入つた水そう。（３５）は温
風を出すドライヤー。

（３６）（３７）はフイルム（１２）にはりつけられた
切片。（３８）（３９）はその切片番号。

（４０）はテレビカメラ（３２）がとらえ、モニターに
写した画像。（４１）はその画像番号である。

次にこの動作を説明する。

スイツチ（３）をオフから第１動作に切りかえると次の
一連の動作が本体（１）中の制御回路の作用で行われ、
結果的に軸（２８）の切りこみ中に入つている始端から
２ｍの部分に始り、標本（４）を切断しく得に、厚さ５
０μ、１５×１５ｃｍの切片が、連■■１−３０００枚
はりつけられたフイルム（１２）が、■によりにまきつ
いられることになる。

まずモーター（９）が回り、軸（８）も回り、加圧板（
６）が右進し、標本（４）がホルダー（３）から右に５
０μ出た時、モーター（９）は止まる。

次いで可動板（１４）が左進し、フイルム（１２）を標
本（４）に、１０ｇ／ｃｍ２程度の力で押しあてる。標
本（４）に含まれるセロイジンはニトロセルロースをエ
タノールとエーテルの混夜にとかしたものであるが、接
着性があり標本（４）の右面はフイルム（１２）に接着
される。

次いで、カツター（１０）が５０ＨＺ、振幅１ｍｍ程度
の前後運動をしつつ、下降し、標本（４）の右端を厚さ
５０μの切片にそいでいく。その際、可動板（１４）は
カツター（１０）と等速度で下降し、カツター（１０）
で切りながされた切片の部分はフイルム（１２）と共に
、加圧板（１６）の屈曲部にそつて曲がるため、カツタ
ー（１０）が標本中にむりに押しこまれることはない。

カツター（１０）が下降しきつて、切片を切り離して後
、可動板（１４）は右進し、次いで可動板（１４）とカ
ツター（１０）は上昇し、復帰する。

次いでローラー（１８）（１９）が回り、フイルム（１
２）を１５ｃｍ引き下げる。

次いでプリンター（３０）が働き、第３図（３８）（３
９）のように、フイルム（１０）の後縁に、多数の点の
有無からなる、その切片の番号を黒インクでプリントす
る。

これで一枚目の切片を切り出す関連動作が完了し、次い
でモーター（９）が回り、標本（４）は更に５０μ右進
し、以下、前と同じ動作が繰り返され、一番目の切片の
すぐ上に二枚目の切片がはりつけられ、フイルム（１２
）は１５ｃｍ下降し、番号がプリントされる。

このようにして標本（４）は３０００枚の切片になり、
フイルム（１２）にはりつけられる。

ローラー（１８）（１９）は断続的に回るが、平均すれ
ば、１５ｍｍ／秒の速度でフイルム（１２）を送る。

他のローラー（２０）〜（２７）はすべて■速回転をし
、フイルム（１２）を１５ｍｍ／秒の速度で送り、軸（
２５）にフイルム（１２）は巻なれていくが、その間、
■そう（３４）中の染色液に切片が接し、脳細胞や神経
繊維は染色され、カメラ（３２）に写りやすくなる。

ぬれた切片はドライヤー（３５）から出る温風で乾燥す
る。

マルーチストロボ（３３）はカメラ（３２）のフレーム
走査と同期し、毎秒３０回、１０−５秒のパルス光を発
射し、その光はフイルム（１２）と切片を通り、顕微鏡
■テレビカメラ（３２）に入り、カメラから出る画像信
号は本体（１）中のビデオレコーダーに記録される。

その際、コードリーダー（３１）はカメラ（３２）が■
している切片の番号を読み取り、本体（１）内のコンピ
ユーターに送り込む、コンピユーターはストロボ（３３
）の発光回数を計数し、さらにカメラ（３２）のとりつ
け台を動かすネジと連動するパルス発生器からのパルス
も受け、とりつけ台の位置情報をとり、カメラ（３２）
がビデオレコーダーに送る１コマの画像の隅に、第４図
（４１）のような、切片番号と、その切片中における、
その画像の位置を示す番地とよりなる、画像番号を送り
こむ。

フイルム（１２）にはりつけられた全切片が、最初カメ
ラ（３２）上を通過する時、カメラ（３２）は各切片の
後縁の第１トラツクを写しているが、フイルム（１２）
が０．５ｍｍ移動するごとに、１ｍｍ角の切片の像をと
り、全切片がひと通り通過する間に、合計３×１０４秒
を要し、９×１０５コマの像をビデオレコーダーに記録
する。（必要により多数本のビデオテープに収録するこ
ともある） ３０００枚目の切片がカメラ（３２）に読みおえられた
時フイルム（１２）の終端はローラー（２２）（２３）
を通過している。

スイツチ（２）をオフに戻し、フイルム（１２）の終端
を軸（２９）の切り込みにはめこみ、スイツチ（２）を
第２動作にセツトすると、ローラー（２４）（２５）（
２６）は逆回転し、フイルム（１２）を１５ｍｍ／秒の
速度で左方に送り、軸（２９）がフイルム（１２）を巻
きとつていく。

又、逆転の開始と連動し、カメラ（３２）とストロボ（
３３）のとりつけ台は共に０．５ｍｍ前進し、切片の第
２トラツクの撮影が開始される。

これも９×１０５コマのビデオテープへの記録が終ると
、コードリーダー（３１）から入る情報をもとにして判
断する、本体（１）中のコンピユーターからの指令によ
り、各ローラーの駆動モーターの接続がかわり、フイル
ム（１２）の送り方向を再び右に変え、カメラ（３２）
とストロボ（３３）をさらに０．５ｍｍ前進させる。

このようにしてフイルム（１２）の送り方向を合計３０
０回変え、０．５ｍｍずつカメラ（３２）と、ストロボ
を前進させ、合計２．７×１０８コマの記録をすれば、
全切片の全面の撮影が終る。

このように、０．５ｍｍずつずらせながら、１ｍｍ角の
範囲を撮影した結果、切片中の任意の部位は、合計４枚
の記録像中にあることとなる。

この４枚の像は同じ対象を４ケ所からとつた立体写真に
相当し、地図作成用の航空写真とも類似する。

切片中には多数の神経繊維が見られるが、各神経繊維の
走行方向を走行経路を立体的に、すなわち三次元座標を
用いて表現しうるようにしなければならない。

それにはまず、画像分析の可能なプログラムを組み込ん
だコンピユーターに一枚の記録像を入れ多数の点（画素
）の集合からなる各神経繊維の映像、すなわち走行経路
をその画像の一隅を原点とした２次元座標の集合として
表わす。

次いで他の画像についてもみな同じように、それぞれの
座標糸により神経繊維の走行経路を表現する。

次いで、それらの座標を切片全体の一隅を原点とした共
通な座標糸で表現するよう座標変換を行う。（始めから
共通座標で表わしてもよい）４枚の画像に表われる同じ
神経繊維の同じ部位を、共通座標で表わしても、一致し
ない場合が多い。そのずれは撮影時のカメラの位置が異
なるため、視差ができ、生ずるものであるが、そのずれ
をパラメーターにし、三角法を用い、計算すれば切片の
一隅を原点とした三次元座標で、その部位の位置を表現
しうることになる。

連続した■■繊維の４枚の画像上の任意の共通部位につ
いて、次々に三次元的な位置をめてゆけば、一本ごとの
神経繊維を構成する各点（画素）の位置、それらの総合
である走行経路、並びに走行方向が知られることになる
。

隣接する切片の同一部位の４枚の画像についても同様の
解析を行い、各神経繊維の走行経路と走行方向をめてゆ
き、もともとつながつていた神経繊維どうしを見つけ出
し、神経繊維の走行状態をより詳しく明らかにする。

次々と隣接する切片について同様のことを行い神経繊維
の走行をたどつていくことができる。

統計処理により、複雑すぎる神経繊維の走行に関する情
報を整理してみるようにしてもよい。

これらの解析の際、コンピユーターは各画像の画像番号
を読み取り、隣接画像の選択などを行うことができる。

切片の裏面からの撮影像も参考にしてよい。

標本（４）の作り方、切片の厚さ、染色法などを任意に
変えたり、切片に蚕光抗体をつけたり、ラジオオートグ
ラフイーの乳剤管とはりつけるはどしてもよい。

なお上記の実施例は種々の変形が可能である。

以下その概要を記す。

フイルム（１２）に切片をついる動作、染色、顕微鏡カ
メラによる撮影を３台の装置で順次、分けて行つてもよ
い。

その場合、フイルム（１２）の移動速度を非常に小さく
し、カメラ（３２）とストロボ（３３）の前後移動を早
く行い、１つの切片ごとに記録を完了していくようにて
もよい。

同一円周上に４台のテレビカメラを配置し、それらを回
転させ、フイルム（１２）の短輪方向に動くカメラによ
り、像を記録するようにしてしよい。

テレビカメラ（３２）の代りに、光学カメラを用いても
よい。

厚さ２０μ程度の非常に長いリボン状アモルフアスメタ
ルの両端をリールに巻きこみ、リボンの縁に刄をつけ、
カツター（１０）の代りにその■を標本にあて、リール
を一方向に回し、リホンを走らせつて、下降させるなど
してもよい。

フイルム（１２）にパーフオレーシヨンをつけたり、フ
イルム（１２）の裏面にパラフインなど、巻きこんだ際
に切片が付着することを防ぐ物質を塗つたり、フイルム
（１２）にはりつけた切片の染色乾燥を終えたのち、透
明な保護フイルムをかぶせたり、標本（４）の右面に接
する部に、即乾性の接着剤を塗布あるいは噴霧した後、
標本におしあてるようにしたり有機溶媒や水を含んだ標
本に接すると接着性を示す物質をフイルム（１２）の表
面全体にあらかじめ塗つておくなどしてもよい。

染色や水洗のための水そうを多数用いてもよい。

カツター（１０）が下降し、切片の上端が垂れ下がる位
置に、右進するフイルム（１２）の水平面がくるように
し、切片が切り離された時、フイルム（１２）上にのる
ようにし、加圧ロールを通し、切片をフイルム面に付着
させてもよい。

標本（４）の切り口が上に向くよう、装置を設計しても
よい。

フイルム（１２）及び切片の厚さを小さくし、電子顕微
鏡内に入れ、各切片を多数枚の映像にし、切片番号と切
片内の番地もコンピユーターを利用して付し、ビデオレ
コーダーに記録してもよい。

実施例で示したサイズその他の数値は適宜変更しうる。

脳組織の検査以外に用いてもよい。

標本（４）の上下幅が小さい場合、切りかえつ■みを回
せば、カツター（１０）の一動作に伴うフイルム（１２
）の送りキヨリが小さくなるようにしてもよい。

本発明を実施すれば、複雑な人脳の神経繊維の立体的な
配線構造を全部解明するために要な顕微鏡画像情報をほ
ぼ自動的に記録しうる装置がえられるなどの利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した顕微鏡検査装置の左側面図。 第２図はその縦断正面図。第３図は切片を取りつけたフ
イルム（１２）の一部平面図。第４図は本体（１）中の
ビデオレコーダーに記録された画像の再現図である。 藤村明宏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定、包■などの処理を行つた人脳その他の標本を連続
   的に薄層に切断する装置を設け、切り離された切片を順
   番に並べてはりつけるための、長く連続した透明可撓性
   合成樹脂フイルム及びそのフイルムの断続駆動装置を設
   け、各切片のそばのフイルム面にその切片の番号をしる
   すコードプリンターを設け、そのコードを読むためのコ
   ードリーダーを設け、フイルムを長軸方向に連続駆動す
   る装置を設け、各切片中の小範囲を拡大撮影するための
   顕微鏡付きカメラを設け、フイルム面と平行な、フイル
   ムの長軸と直交する方向にカメラを駆動する装置を設け
   、カメラがとらえた画像に、それが所属する切片番号と
   、その切片中における対応部分の位置を示す番地とより
   なる画像番号のついた、画像を記録する画像記録装置を
   設けてなる、顕微鏡検査装置。