JPS62195278A - Laser processing of live sample - Google Patents
Laser processing of live sampleInfo
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、生細胞あるいは微生物等の生試料に対し、レ
ーザ光を用いて加工を行う生試料のレーザ加工方法に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for laser processing a raw sample such as a living cell or a microorganism using laser light.
レーザ光を用いて試料の加工を行うことは、種々の分野
で広く行われている。このうち、ｆ！ＩＩ物や植物の生
細胞にレーザ光を照射し、レーザ光による生細胞の加工
を行うこともよく知られている。Processing samples using laser light is widely practiced in various fields. Of these, f! It is also well known to irradiate living cells of plants and plants with laser light and process the living cells with laser light.
なお、本明細書において、加工とは、切断、穿孔。Note that in this specification, processing refers to cutting and drilling.
手術、その他の改変等をいう。Refers to surgery, other modifications, etc.
レーザ光を用いて、細胞等を加工する技術は、例えば１
９７４年１１月に発行された技術誌「サイエンスＶｏ１
．１８６ Ｊ （８ＣＩＢＮＣＥ Ｖｏｌ。Techniques for processing cells, etc. using laser light include, for example, 1.
The technical magazine “Science Vol. 1” published in November 1974
．． 186 J (8CIBNCE Vol.
１８６）のＰ７００〜Ｐ７０５や、１９８１年７月３１
日に発行された技術誌「サイエンス Ｖｏｌ。186) P700-P705 and July 31, 1981
The technical magazine “Science Vol.
２１３Ｊ （８ＣＩＥＮＣ）３ Ｖｏｌ、 ２１３
）のＰ５０５〜Ｐ５１３等に開示されている。213J (8CIENC) 3 Vol, 213
), P505 to P513, etc.
生試料（生細胞や微生物等）にレーザ光を照射して必要
な加工を行う場合、照射す、るレーザ光の照射量を最適
に制御することは、非常に重要なことである。例えば、
特開昭６０−８３５８３号あるいは特開昭６０−８３５
８４号に記載された末法によると、生細胞に遺伝子等の
物質を移入するために細胞にレーザ光を照射し、その照
射部分の表面状態を改変して物質を取込める状態に加工
し、その状態で物質の移入を行っている。この場合、レ
ーザ加工および物質移入後の生細胞が生きていることが
重要である。なぜなら、物質移入後の生細胞をその後培
養して、有用物を生産する用途に用いられるからである
。容易に想像できるように、生細胞に対して強大なレー
ザ光を照射すると、あるいはさほど強大でなくても長時
間レーザ光を照射すると、生細胞は死滅してしまう。こ
れでは、生細胞を死滅させる用途に対しては有効であっ
たとしても、加工後の生細胞を培養する用途に対しては
利用できない。When performing necessary processing by irradiating a raw sample (living cells, microorganisms, etc.) with laser light, it is extremely important to optimally control the amount of laser light irradiated. for example,
JP-A-60-83583 or JP-A-60-835
According to the method described in No. 84, in order to transfer substances such as genes into living cells, cells are irradiated with laser light, and the surface condition of the irradiated area is modified to allow the substance to be absorbed. Materials are being transferred in the state. In this case, it is important that the living cells remain alive after laser processing and material transfer. This is because the living cells after the substance transfer are subsequently cultured and used for producing useful substances. As can be easily imagined, if living cells are irradiated with intense laser light, or even if they are not so intense but are irradiated with long-term laser light, the living cells will die. Even if this method is effective for killing living cells, it cannot be used for culturing living cells after processing.
本発明の目的は、レーザ加工後の生試料を生き長らえさ
せる峨こ好適なレーザ光照射を実現することのできる生
試料のレーザ加工方法を提供することである。An object of the present invention is to provide a method for laser processing a raw sample, which can realize laser beam irradiation suitable for preserving the life of the raw sample after laser processing.
生試料にレーザ光を照射すると、照射された部分の屈折
率の変化等により黒いスポットが観察できる。このスポ
ットは、生試料が生きている場合には、生試料の有する
修復機能により、短時間のうちに消滅する。しかし、生
試料がレーザ光照射により死滅した場合には、このスポ
ット光は消滅しない。また、レーザ光の出力が大きすぎ
た場合、出力パルス幅が大き過ぎた（長時間照射）場合
には、生試料の萎縮、破裂等が観察できる。つまり、ザ
。When a raw sample is irradiated with laser light, a black spot can be observed due to changes in the refractive index of the irradiated area. If the raw sample is alive, this spot will disappear in a short time due to the repair function of the raw sample. However, if the live sample is killed by laser beam irradiation, this spot light will not disappear. Furthermore, if the output of the laser beam is too large or the output pulse width is too large (irradiation for a long time), atrophy, rupture, etc. of the raw sample can be observed. In other words, the.
生試料が生きている場合にはレーザ照射前の形状に戻る
けれども、生試料が死滅した場合にはレーザ照射前の形
状とは異なる状態が続４゜本発明は、このことを利用し
、上記目的を達成しようとするものである。すなわち、
本発明は、生試料の状態を撮像し、この撮像された生試
料に照
関し、レーザ光照射前の形状とレーザ光港射後の形状と
を比較し、レーザ光照射後の形状がレーザ光照射前の形
状に修復しない場合、レーザ光の照射量を小さくする方
向の調節を行うことを特徴とする。If the live sample is alive, it returns to the shape it had before laser irradiation, but if the live sample dies, it remains in a state different from the shape it had before laser irradiation. It is an attempt to achieve a goal. That is,
The present invention images the state of a raw sample, compares the imaged raw sample with the shape before laser beam irradiation and the shape after laser beam irradiation, and compares the shape after laser beam irradiation with the laser beam. If the shape is not restored to the shape before irradiation, the laser beam irradiation amount is adjusted to be smaller.
以下、本発明を具体的実施例に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on specific examples.
第１図は、本発明の一実施例を示すシステム構成図であ
る。この因において、レーザ光源１は加工用のレーザ光
（例えば、ＹＡＧレーザ）を発生する。なお、レーザ光
の強度を調節する強度調節手段は図では省略している。FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In this case, the laser light source 1 generates a processing laser light (for example, a YAG laser). Note that the intensity adjusting means for adjusting the intensity of the laser beam is omitted in the figure.
シャッタ２は、レーザ光を試料に照射する時間を調節す
る。顕微装置３は、試料の像を拡大した可視像を提供す
る。ｍは集光レンズ、諺はミラー、おは接眼レンズであ
る。４は試料ケースであり、この中に加工すべき生試料
を入れる。５はＸＹステージ、であり、図示しない駆動
部によつて、生試料なＸＹ平面方向に移動させる。６は
レンズ、７は照明ランプである。The shutter 2 adjusts the time during which the sample is irradiated with laser light. The microscope device 3 provides a visible image that is an enlarged image of the sample. m is a condensing lens, the proverb is a mirror, and o is an eyepiece. 4 is a sample case, into which a raw sample to be processed is placed. Reference numeral 5 denotes an XY stage, which moves the raw sample in the XY plane direction by a drive unit (not shown). 6 is a lens, and 7 is an illumination lamp.
ＴＶカメラ８は、顕微袋［３で拡大された可視像を撮像
する。モニタＴＶ９は、ＴＶカメラ８が撮像した画像信
号を入力し、ディスプレイ面に可視像を映出する。計算
機１０は、入出力制御を行う入出力インターフェース１
１と、画像信号を記憶する画像メモリッと、中央処理部
口と、メモリ１４とで構成されている。計算機ｌＯは、
少な畷ともＴＶカメラ８の撮像した画像信号を入出力イ
ンターフェースＵを介してディジタル化し、画像メモリ
セに記憶する機能と、画像メモリに記憶したデータ（画
像信号）を用いて、レーザ光照射前の生試料の形状とレ
ーザ光照射後の形状とを比較する機能と、該比較結果に
基づき、適切なレーザ光の照射量を演算し、調節手段に
指令信号を出力する機能とを有する。このような機能を
実現するためのプログラムは、メモリ１４内に記憶して
おく。この結果、中央処理部化は、このプログラムに従
つて処理を実行する。The TV camera 8 captures a visible image magnified by the microscopic bag [3. The monitor TV 9 inputs the image signal captured by the TV camera 8 and projects a visible image on the display surface. The computer 10 has an input/output interface 1 that performs input/output control.
1, an image memory for storing image signals, a central processing section, and a memory 14. The computer lO is
At the very least, the image signal captured by the TV camera 8 is digitized via the input/output interface U and stored in the image memory, and the data (image signal) stored in the image memory is used to digitize the image signal before laser beam irradiation. It has a function of comparing the shape of the sample with the shape after laser beam irradiation, and a function of calculating an appropriate laser beam irradiation amount based on the comparison result and outputting a command signal to the adjustment means. A program for realizing such a function is stored in the memory 14. As a result, the central processing unit executes processing according to this program.
次に、３３１図に示すシステムの動作を第２図を利用し
て説明する。第２図は、第１図に示すシステムの動作フ
ロー（特に、計算機の動作フロー）を示す。まず、加工
すべき生試料の入つたケース４をステージＳ上にセット
する。二のセット・こ際して、生試料の存在領域がＴＶ
カメラ８の視野内に入るように、手動調節または計算！
ｌ１１０の自動制御によりステー９５を動作させる。な
お、この部分の制御または調節に関する詳細は省略する
。二の生試料のセットが完了（第２図のステップＦ５）
すると、ステップＦＩＯに進む。二のステップでは、過
去の実績に基づき、加工に適切と考えられるレーザ強度
になるようにレーザ光源１の調節手段（図示せず）を調
節する。これにより、レーザ光源１の発するレーザ光の
強度は、概略適切な値となる。また、レーザ光の照射時
間（シャッタ２の開時間）についても、過去の実線に基
づき、適切と考えられる値をセットする。このような、
初期設定は、生試料に対する２Ｊ１回目のレーザ加工に
適用する。次に、ステップＦ１５では、ＴＶ右カメラで
撮像した画像信号を画像メモリ校に記憶する。この時点
においては、生試料に対するレーザ加工は行われていな
いので、レーザ光照射前の生試料の状態が画像メモリν
に記憶されたことになろ。ステップＦ２０では、この画
像信号を画像メモリ稔から続出し、この信号に対して空
間フィルタリング、論理フィルタリング、ヒストグラム
計算、領域番号付け、７′−タ変換、座標変換等の必要
な画像処理を実行する。そして、照射前における生試料
の特徴パターン人を抽出する。なお、上述した画像処理
は、公知の画像処理専用のプロセッサな別に設置して、
そのプロセッサによって画像処理を実行し、その結果（
特徴パターン）を受取るようにしても良い。ステップＦ
２１では、二の照射前における生試料の特徴パターン人
をメモリ１４（または画像メモリ１２）に記憶する。な
お、ＴＶ右カメラで撮像した視野内に複数個の生試料が
存在する場合（通常、このような場合が多い。）、各生
試料の存在位ｉｉ！（座標）およびラベル付けを行って
それらを識別できるようにして、それぞれの特徴パター
ン人を記憶する。次に、ステップＦ２５では、加工対象
となる生試料を選択し、この特徴パターン人を用いてレ
ーザ光を照射すべき位置を求め、この位置にレーザ光が
照射できるよう曇こ位置決めを行う。この位置決めはテ
ーブル５をＸＹ平面移動させることで行う。もつとも、
位置決めは、オペレータがモニタ９に映出された生試料
をライトペンで指示することによって行っても艮い。こ
の位置決めが完了すると、ステップＦ３０に進み、今回
のレーザ光照射が最初の加工かどうかの判断がなされる
。これは、例えばレーザ光照射毎にカウントアツプする
内部カウンタの内容をチェックすることで確認できる。Next, the operation of the system shown in FIG. 331 will be explained using FIG. 2. FIG. 2 shows the operational flow of the system shown in FIG. 1 (particularly the operational flow of the computer). First, the case 4 containing the raw sample to be processed is set on the stage S. Second set: At this time, the area where the raw sample exists is
Manual adjustment or calculation to be within the field of view of camera 8!
The stay 95 is operated by automatic control of l110. Note that details regarding control or adjustment of this portion will be omitted. The setting of the second raw sample is completed (Step F5 in Figure 2)
Then, the process advances to step FIO. In the second step, the adjusting means (not shown) of the laser light source 1 is adjusted based on past performance to obtain a laser intensity that is considered appropriate for processing. Thereby, the intensity of the laser light emitted by the laser light source 1 becomes approximately an appropriate value. Furthermore, the laser beam irradiation time (shutter 2 open time) is also set to a value that is considered appropriate based on the past solid line. like this,
The initial settings are applied to the first laser processing of 2J on a raw sample. Next, in step F15, the image signal captured by the TV right camera is stored in the image memory. At this point, no laser processing is being performed on the raw sample, so the state of the raw sample before laser beam irradiation is stored in the image memory ν.
It must have been remembered by. In step F20, this image signal is sequentially output from the image memory, and necessary image processing such as spatial filtering, logical filtering, histogram calculation, area numbering, 7'-ta transformation, and coordinate transformation is performed on this signal. . Then, the characteristic pattern of the raw sample before irradiation is extracted. Note that the image processing described above is performed by installing a separate processor such as a known processor dedicated to image processing.
Image processing is performed by that processor, and the result (
It is also possible to receive a characteristic pattern). Step F
In step 21, the characteristic pattern of the raw sample before the second irradiation is stored in the memory 14 (or image memory 12). In addition, if there are multiple raw samples within the field of view captured by the TV right camera (which is usually the case), the location of each raw sample ii! (coordinates) and labels so that they can be identified, and each characteristic pattern person is memorized. Next, in step F25, a raw sample to be processed is selected, a position to be irradiated with laser light is determined using this characteristic pattern, and positioning is performed so that this position can be irradiated with laser light. This positioning is performed by moving the table 5 in the XY plane. However,
Positioning may also be performed by the operator pointing at the raw sample displayed on the monitor 9 with a light pen. When this positioning is completed, the process proceeds to step F30, where it is determined whether the current laser beam irradiation is the first processing. This can be confirmed, for example, by checking the contents of an internal counter that counts up every time the laser beam is irradiated.
１回目（最初）の照射の場合にはステップＦ３５に進み
、そうでない場合にはステップＦ４０に進む。ステップ
Ｐ３５では、初期設定したレーザ光照射時間となるよう
なシャツタ開指令（パルス状出力）をシャッタ２に出力
する。ステップＦ４０では、前回のレーザ光照射後に設
定したレーザ光照射時間となるようなシャツタ開指令を
シャッタ２に出力する↓いずれにしても、このシャツタ
開指令によつで、予め調節された強度のレーザ光がシャ
ッタ２．ミラー！、レンズ阻を介して目的生試料に照射
される。二のレーザ光照射後、生試料がその修復機能に
よつて元の状態に回復する時間に見合う一定時間経過し
たかどうかのチェックを行う（ステップＦ４５）。 も
ちろん、この一定時間内において、次の生試料に対する
レーザ光照射を行う方が効率的であり、実際には次の生
試料に対する加工が実行される。ここでは、簡単のため
一つの生試料に対する加工について説明する。一定時間
経過後、ステップＦ５０に進み、レーザ光照射後の生試
料の状態をＴＶ右カメラで撮像し、画像メモリνに記憶
する。ステップＦ５５では、ステップＦ２０と同様の手
法によって、レーザ光照射後における生試料の特徴パタ
ーンＢを抽出する。この処理の後、ステップＦ６０に進
み、照射前の特徴パターン人と照射後の特徴パターンＢ
との比較が行われ、類似度Ｃを演算する。この演算で得
られた類似度Ｃが許容範囲内かどうかを判断（ステップ
Ｆ６５）し、許容範囲内にある場合にはステップＦ７０
に進み、そうでない場合にはステップＦ７５に進む。In the case of the first (initial) irradiation, the process proceeds to step F35; otherwise, the process proceeds to step F40. In step P35, a shutter open command (pulsed output) is output to the shutter 2 so as to achieve the initially set laser beam irradiation time. In step F40, a shutter open command is output to the shutter 2 such that the laser beam irradiation time set after the previous laser beam irradiation is reached. The laser light is the shutter 2. mirror! The target raw sample is irradiated through the lens. After the second laser beam irradiation, a check is made to see if a certain period of time has elapsed to allow the raw sample to recover to its original state by its repair function (step F45). Of course, it is more efficient to irradiate the next raw sample with the laser light within this certain period of time, and the next raw sample is actually processed. Here, for the sake of simplicity, processing on one raw sample will be explained. After a certain period of time has elapsed, the process proceeds to step F50, where the state of the raw sample after laser beam irradiation is imaged by the TV right camera and stored in the image memory ν. In step F55, a characteristic pattern B of the raw sample after laser beam irradiation is extracted using a method similar to step F20. After this process, the process proceeds to step F60, where the characteristic pattern before irradiation and the characteristic pattern B after irradiation are
The similarity C is calculated. It is determined whether the similarity C obtained by this calculation is within the allowable range (step F65), and if it is within the allowable range, step F70 is performed.
If not, the process advances to step F75.
ステップＦ７０に進む場合には、今回のレーザ光照射が
適切である（少なくとも加工後の生試料が生きている。When proceeding to step F70, the current laser beam irradiation is appropriate (at least the raw sample after processing is alive).
）ということなので、今回のレーザ光照射条件（レーザ
光強度、レーザ光照射間開）を次の生試料に対する加工
のためにセットする。) Therefore, the current laser light irradiation conditions (laser light intensity, laser light irradiation interval) are set for processing the next raw sample.
ステップＦ７５に進んだ場合には、今回のレーザ光照射
が不適切である（少なくとも加工後に生試料が死滅した
）ということなので、今回のレーザ光照射条件を変更す
る。すなわち、今回のレーザ光の強度を弱くする方向に
調節するか、または今回のレーザ光照射時間を短くする
方向に変更する。If the process proceeds to step F75, this means that the current laser beam irradiation is inappropriate (at least the raw sample died after processing), so the current laser beam irradiation conditions are changed. That is, the intensity of the current laser beam is adjusted to be weaker, or the current laser beam irradiation time is changed to be shortened.
この変更後の条件を、次の生試料の加工のためにセット
する。この変更によって、今回の生試料に対するレーザ
光の照射量よりも次回加工する生試料に対するレーザ光
の照射量の方が小さくなる。These changed conditions are set for processing the next raw sample. With this change, the amount of laser light irradiated to the raw sample to be processed next time is smaller than the amount of laser light irradiated to the raw sample this time.
このような、変更を啜り返すことにより、徐々に適切な
照射量に調節される。ステップＦ８０では、加工すべき
生試料の有無をチェックし、加工すべき生試料が有る場
合（加工すべきすべての生試料に対する加工が終了して
いない場合）には、ステップＦ１５に戻る。そして、ス
テップＰ１５〜ステップＦ８０までの処理をくり返す。By repeating such changes, the irradiation amount is gradually adjusted to an appropriate level. In step F80, the presence or absence of a raw sample to be processed is checked, and if there is a raw sample to be processed (if processing has not been completed for all raw samples to be processed), the process returns to step F15. Then, the processing from step P15 to step F80 is repeated.
このような実施例によれば、生試料（生細胞または微生
物等）に対する加工を自動的に行うことができ、生産性
が向上する。また、この加工によって死滅する生試料の
数を大幅に減らすことができ、歩留りが大幅に向上する
。According to such an embodiment, it is possible to automatically process a raw sample (such as a living cell or a microorganism), thereby improving productivity. Additionally, this processing can significantly reduce the number of raw samples that die, greatly increasing yield.
以上説明したことで明らかなように、本発明によれば、
レーザ加工後の生試料を生き長らえさせるに好適なレー
ザ光照射を実現することができる。As is clear from the above explanation, according to the present invention,
Laser light irradiation suitable for preserving the life of raw samples after laser processing can be realized.
Ｗｉ１図は本発明の一実施例におけるシステム構成図％
第２図は第１図のシステムにおける動作フロー図である
。Figure Wi1 is a system configuration diagram in an embodiment of the present invention%
FIG. 2 is an operational flow diagram of the system of FIG. 1.
Claims (1)
る生試料のレーザ加工方法において、前記生試料の状態
を撮像し、該撮像された生試料に関し、レーザ光照射前
の形状とレーザ光照射後の形状とを比較し、レーザ光照
射後の形状がレーザ光照射前の形状に修復しない場合、
レーザ光の照射量を小さくするように調節することを特
徴とする生試料のレーザ加工方法。1. In a raw sample laser processing method in which a raw sample is irradiated with a laser beam and the raw sample is processed, the state of the raw sample is imaged, and the shape of the imaged raw sample is compared to the shape before the laser beam irradiation. Compare the shape after laser light irradiation, and if the shape after laser light irradiation does not recover to the shape before laser light irradiation,
A method for laser processing a raw sample, characterized by adjusting the amount of laser light irradiation to be small.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61032985A JPH0644867B2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | Laser processing method for raw samples |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61032985A JPH0644867B2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | Laser processing method for raw samples |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62195278A true JPS62195278A (en) | 1987-08-28 |
| JPH0644867B2 JPH0644867B2 (en) | 1994-06-15 |
Family
ID=12374167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61032985A Expired - Lifetime JPH0644867B2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | Laser processing method for raw samples |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644867B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291581A (en) * | 1987-03-26 | 1988-11-29 | ケミラ・オユ | Method for cutting plant |
-
1986
- 1986-02-19 JP JP61032985A patent/JPH0644867B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63291581A (en) * | 1987-03-26 | 1988-11-29 | ケミラ・オユ | Method for cutting plant |
| JPH0446089B2 (en) * | 1987-03-26 | 1992-07-28 | Kemira Oy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0644867B2 (en) | 1994-06-15 |
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