JPS6269162A - 染色体自動分析装置 - 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】 （（イ）産業上の利用分野 この発明は、末しよう血リンパ球や羊水浮Ｊη創胞等の
染色体分析に用いられる染色体自動分析装置の、メタフ
ェーズ像検出の手段に関する。

（ロ）従来の技術 まず、従来技術の説明に先立ちメタフェーズ像説明する
。細胞の有糸核分裂の第二段階として。

染色体が紡垂体の赤道面に並び核板金つくっている状態
ラメタフニーズ（中期）という。この染色体像に基づく
染色体の形と数を核ヤ１といい、これを分析することを
抜型分析という。核ＡＩＪ分析をｒ〒うには、標本より
メタフェーズ状α七の細胞核と探索し、その像を撮像し
記録する必要がある。

このための装置としては、以下に記４ｊＱす乙（：Ｉｌ
成のものが知られている。

（ａ）標本。

■）標本を載置するステージ。

（ｃ）このステージを垂直方向又は水平方向に移動する
移動機構。

（ｄ）この移動機構の制御手段。

（ｅ）ステージの位置の記憶手段。

（［）前記標本の拡大像を得るための光学的拡大手段。

（ｇ）この拡大像を撮像する撮像装置。

０１）この撮像装置の画像信号に基いてメタフェーズ像
を検出するメタフェーズ像検出手段。

（ｉ）前記拡大像を記録する記録手段。

次に、この装置の動作を以下に説明すると、ステージが
制御手段の指令により移動機構によって移動せられ、標
本がスキャンされる。このスキャン中に、メタフェーズ
像がメタフェーズ像検出手段により検出された時には、
ステージを上下動し焦点を再調整し、ステージの位置を
記憶手段に記憶させる。

標本のスキャンが終了すると、使用者の入力する指令に
基づいであるいは記憶した１頂番に、制御手段は記憶手
段に記憶さｈだ位置にス戸−ジを移動させて、その拡大
像を使用者が１１″ｉ″接内服で観察（又は装置に１・
１−設されたテレビ七二夕に写し出された像を観察）（
−２抜型分析に適したメタフェーズ像であるか判断し、
１又は数個の最も適したと考えられるメタフェーズ像を
選択し、写真撮像装置等の記録手段によつ゛Ｃ記録する
。使用音は、その後この記録されたメタフェーズ像に基
づいて抜型分析を行うか、あるいは画像矯理装置によっ
て自動的に抜型分析′ｆ：行わせる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかるに上記従来の装置では、検出されたメタフェーズ
像が、抜型分析に適したものであるか否かを使用者が判
定する必要があり、面倒であると共に、この判定につい
て：ｉある程度の熟練が必要であった。

まだ、メタフェーズ像検出にあたり撮像装置は。

拡大像の全体を走査するため、検出処理の時間が長くな
り、メ、り゛７エーズ像の選択を使用者がしなければな
らないことと相まって抜型分析に使用できるメタフェー
ズ像を得るのに長時間が必要であった。

この発明は、上記不都合に鑑みなされたもので。

未熟練者でも容易かつ迅速に抜型分析に適Ｉ−たメタフ
ェーズ像を得るここのできる染色体自動分析装置を提供
することを目的としている。

に）問題点を解決するための手段 」ユ記不都合を解決するために、この発明の染色体自動
分析装置は、標本と、この標本を載置するステージと、
このステージを垂直及び水平方向に移動させる移動機構
と、この移動機構全制御する制御手段と、前記標本の拡
大像を得るための光学的拡大手段と、この光学的拡大手
段に付設され標本の拡大像全走査するラインセンサと、
このラインセンサの出力信号に基づいてメタフェーズ像
を検出するメタフェーズ像検出手段と、前記光学的拡大
手段に付設され標本の拡大像を撮像する撮像装置と、こ
の撮像装置の画像信号に基づいてメタフェーズ像を判別
するメタフェーズ像判別手段ト。

このメタフェーズ像判別手段の４’＋１別結果に基づい
て標本の拡大像全記録する拡友像記録装置全備えてなる
ものである。

（ホ）作用 この染色体自動分析装置ではｉｌｌ記制御Ｔ段が移動機
構を制御し、ステージを水′ｖ、而内面移動させ標本を
スキャンする。この時、光学的拡大手段により得られた
拡大像を横切るように２インセンサカ走査し、メタフェ
ーズ像検出手段がメタフェーズ像を検出すると、　７Ｒ
，ステージと静ＩＪ：、させる。

次に、メタフェーズ像判別手段によって、メタフェーズ
像についてのパラメータ（直径２面積。

真円度、明度、染色度）が決定され、ぐれに基いてこの
メタフェーズ像が抜型分析に適切なものかを判断し、適
切なものであると判定された時には。

記録装置が拡大像を記録する。記録が終了すると標本ノ
スキャンが再び続行される。標本のスキャン終了後、こ
のように記録されたメタフェーズ像の任意の１を用いて
抜型分析が行われる。

上述の−うに、メタフェーズ像の検出はラインセンサに
よって行われるため、検出処理が高速となシ標本のスキ
ャン速度を上げることができる。

また、検出されたメタフェーズ像が核型分析に適したも
のか否かを、メタフェーズ像判別手段が判別し、適した
もののみが記録されるため、使用者がその判別を行う必
要がない。

（へ）実施例 この発明の一実施例を第１図ないし第６図および第７図
（、）〜（ｅ）に基づいて以下に説明する。

第１図は、この染色体自動分析装置の外観を示す。１は
、光学的拡大手段としての顕微鏡部である。顕微鏡部１
ば、光源２１を内蔵した基台２上に腕部３を立設し、こ
の腕部５上端部にはプリズム収納部４が設けられ、その
下面には複数個の対物部６・・６を取着したレボルバ５
が回転自在に設けられている。また、プリズム収納部４
前而には。

１又は２の接眼部７が斜上方に向けて設けられている。

さらに、プリズム収納部４」二には主鏡筒８が載置され
ている。主鏡筒８の上端には、アタッチメント９を介し
て写真撮影装置１０が取付けられている。写真撮影装置
１０は、市販の一眼レフカメラにモータドライブユニッ
トを取着したものである。

一方、主鏡筒８の側部中央には、Ｔ字型の副鏡筒１１が
取付けられ、この副鏡筒１１の他端には固体撮像素子４
０等を含む撮ｆ象装置１２が取付けられ、他の−の開口
部にはラインセンサ部１３が取付けられている。

前記腕部６には、ステージ移動機構１４が設けられ、ス
テージ１５を移動可能に支持する。この移動機構１４中
には図示しないが、ステージ１５を前後・左右・上下に
駆動する３Ｍｉのモータとその減速機構が設けられ、数
十μｍ単位の精度でステージ１５を位置決めすることが
できノブ１６によって手動制御することもできる。ステ
ージ１５には、標本Ｓが図示しないクランプ等で固定さ
れる。

１７は制御部であり、コンピュータ１８とテレビモニタ
１９とからなっている。さきの、ｉ項蛍鏡部１とコンピ
ュータ１８はコード２０で接、続されている。

次に、顕微鏡部１の光学系を第２図を参照しながら説明
する。

基台後部２後端内部には、白熱電球、ハロゲン電球等よ
シなる光源２１が設けられている。光源２１よシの光は
、集光レンズ２°２を通過し、基台２内を水平方向前方
へ進み、標本Ｓ直下に設けられたミラー２３で上方に向
きを変えられ、基台２上面に設けられた集光レンズ２４
．ステージ１５下面に設けられた集光レンズ２５を透過
し集光される。この光はステージ１５に穿設された貫通
孔（図示せず）を通過し、標本Ｓに〒る。標本Ｓ全透過
した光は、対物部６の対物レンズ２６にはいり、三角プ
リズム２７下面より入射する。三角プ’）ＸＬ２７斜辺
上には他の三角プリズム２８が当接しており、三角プリ
ズム２７下面より入射した光は２両プリズム２７・２Ｂ
この境界面２９でその一部が反射し、その反射光は再度
三角プリズム２７の下面で斜上方へ反射し、接眼部７の
接眼レンズ３０に入り、肉眼に達する。

一方、前記境界面２９及び三角プリズム２８を透過した
光は、主鏡筒８内を上方へ進み、直角プリズム５１に入
射し、一部はプリズム５１を透過し主鏡筒８内をさらに
上方へ進む。一方、プリズム５１内で反射された一部は
副鏡筒１１内に入射する。

主鏡筒８内を上方て進んだ光は、結像レンズ５２を通過
し、写真撮影装置１０内のフィルム３３上に、標本Ｓの
拡大像を結ぶ。

副鏡筒１１内に進んだ光は、結像レンズ６４を透過し、
ハーフミラ−３５で一部はＩ：方に反射され、さらに結
像レンズ３６を通過し、ラインセンサ部１３に入ｐ、Ｃ
ＣＤ−ＭＯ８等よりなるラインセンサ６７上に、標本Ｓ
の拡大像を結ぶ。ハーフミラ−′５５を透過した光は結
像レンズ５Ｂ・５９を通過し、撮像装置１２内に入り、
固体撮像素子４０上に標本Ｓの拡大像を結ぶ。

次に、第３図を参照しながらこの回路の概略を説明する
と、前記写真撮影装置１０．撮像装置１２゜ラインセン
サ３７及びステージ１機構１４ｄ。

制御装置４１に接続されており、この制御装置４１ばＣ
ＰＵ４２に撮像装置１２の画像信号及び”２インセンサ
６７の出力信号をデジタル信号に変換し。

取り込ませると共に、ＣＰＵ４２の指令に基づいて、写
真撮影装置１０を作動させステージ移動機構１４を制御
する。撮像装置１２で撮像された拡大像及び動作状態を
示す表示等はテレビモニタ１９に表示させる。また、使
用者の命令はキーボード１８ａより入力されＣＰＵ４２
に取り込まれる。

一方、光源２１１′ｉ前記制御装置４１に接続され。

ＣＰＵ４２の指令に基づいて、印加される電圧が調整さ
れるようになっている。

次に、この実施例染色体自動分析装置の動作を第４図な
いし第６図、及び第７図（ａ）〜（、）を参照しながら
説明する。

まず、標本Ｓを作成するがこれは第５図に示すように、
スライドガラスＳ１中夫に染色された細胞をのせ、カバ
ーカ゛ラスＳ２で被覆してなる通常のものである。この
標本Ｓをステージ１５に乗せ９図示しないクランプ等で
固定する。それからレボルバ５を回転させ、適切な倍率
が得られる対物部６を選択する。次に、使用者はキーボ
ード１８ａよシスキャン開始命令を入力する〔ステップ
（以下ＳＴという）１〕。

Ｓｒ２では、撮像装置１２よりの画像信号に基づいて、
ステージ１５を上下させて焦点を合わす。

次のＳｒ１では、ステージ１５を前後・左右に移動させ
て標本Ｓのスキャンが行われるが、その様子は第５図に
示すような（実際はもつと細いが）ジグザグ方向Ｂであ
る。

次のＳｒ１では、メタフェーズ（第４図中ではＭＰと略
記）像が検出されたか否かを判断する。

ラインセンサろ７上に結ばれる拡大像は第６図に示すよ
うなものであり、ラインセンサ３７はスキャン方向Ｂに
対して直角となる直径Ａ１上を走査する。なお　Ａ２．
Ａ３は過去の走査を示すものである。Ａ３においては、
何も検出されていないためラインセンサ３７の出力信号
は第７図（ａ）に示すようになる。Ａ２では２分袋中で
はない細胞核Ｎを横切っているため、ラインセンサ５７
の出力信号は第７図（ｂ）に示すように細胞核Ｎに封じ
する部分では大きく出力レベルが低下する。Ａ１では。

メタフェーズＭＰ上を走査しており、この時のラインセ
ンサ３７の出力信号は、第７図（Ｃ）に示すように、細
い間隔でレベルの低下が生じる。

実際に、ＣＰＵ４２がメタフェーズ像が検出されたか否
かを判断する対象とする信号は、ＡＩ又はＡ２の出力信
号より何も検出されていないＡ５の出力信号を減じたも
ので、Ａ２に対しては第７図（ｄ）、　Ａ　１に対して
は第７図（６）に示すような信号である。

ＣＰＵ４２は、第７図（（１）に示す出力信号のように
大きなレベル低下がある場合又は、全くレベル低下がな
い場合はメタフェーズＭＰがないと判断する。一方、第
７図（ｅ）に示すような出方信号のように、小さなレベ
ルの低下が連続した場合には。

メタフェーズＭＰが検出されたと判断する。

Ｓｒ１でメタフェーズ像が検出されたと判断す最良にす
るため、光源２１の明かるさを調整する（’５Ｔ６）。

Ｓ／Ｎ比が小さくなる場合とけ、拡大像中に細胞核Ｎや
メタフェーズＭＰが多く写り。

拡大像全体が暗くなる場合を指し、この場合光源２１を
明るくｉ−２画像信号のＳ／Ｎ比を向上させる。

Ｓｒ１では、再びステージ１５と上下させて焦点を再調
整し、ＣＰＵ４２は撮像装置１２よりの画像信号を制御
装置・１１を通して取り込む（ＳＴ８〕。

以下ＳＴ９〜１３では、メタフェーズ像についてのパラ
メータについて判定し、核型分析に適したメタフェーズ
像であるか盃か判断を下す。まず。

Ｓｒ１で、メタフェーズ像の直径が所定範囲にあるか否
かを判定する。次の５Ｔ１０では、メタフェーズ像の面
積が所定範囲にあるか否かを判定する。

さらに１次の５Ｔ１１では、メタフェーズ像の真円度が
所定値以上であるか否かを判定する。上記６つのパラメ
ータについて判定することにより２分袋中の細胞核であ
って、メタフェーズの前後の時期のものや、メタフェー
ズであってもその赤道而法線より傾いた方向より見た像
を排除することができる。

次に、　５Ｔ１２ではメタフェーズ像の明るさが所定範
囲にあるか否か判定する。これは、メタフェーズ像が他
の細胞核や異物の像と重なっている場合を排除するため
である。

最後に、５ＴＬ５ではメタフェーズ像の染色度が所定範
囲にあるか否か判定する。これは、メタフェーズ像とし
て誤って検出されるものの内に、細胞核が狭い範囲に集
中して存在する場合の像があるが、このものは染色度が
大きいので、上述のようにすれば容易に排除することが
できる。

上記ＳＴ９〜５Ｔ１３で、どれか一つの条件でも満たさ
なかった場合は、ラインセンサ３７によって検出された
ものは、核型分析だ適したメタフェーズ像でないとして
、５Ｔ１５へ進み、スキャンを再開する。

丑た。上記ＳＴ９〜５Ｔ１３で、すべての条件を満たし
た場合には、ＣＰＵ４２の指令に基づいて制御袋＠４１
が写真撮影装置１ｏを作動させ、メタフェーズ像を含む
拡大像をフィルム５３上に記録する。

このようにして、標本Ｓのスキャンを行い、スキャンが
終了すると（ＳＴ１６）、標本を新しいものと取りかえ
次の分析を行う。分析操作が終了後。

写真撮影装置１０よシフイμム５５を取シ出し。

現像しそれに基づいて核型分析を行う。

なお、コンピュータ１８には、磁気ディスク等の外部記
憶装置等を設けて１分析時のデータを記憶させることも
でき、入力もキーボード１８ａｉ／（限らずライトベン
又はマウス等によシ行なうこともできる。また１分析時
のデータを出力するラインプリンタ等を設けてもよい。

また１本実施例においては、市販の光学顕微鏡を改造し
、撮像装置１２．ラインセンサ部１３等を付設するよう
に構成されているが、これに限定されるものではなく、
従来この種の分析装置の如くキャビネット型とすること
もでき適宜変更可能である。

さらに、写真撮影装置１０に代えて、ビデオカメラとビ
デオテープレコーダ（ＶＴＲ）を用いて。

拡大像を記憶するようにすると、ＶＴＲに記憶された画
像信号よシ、直接画像処理装置によって自動的に核型分
析を行うことができる。

加えて、標本供給装置を付設して大量の標本の分析を効
率よく行うことができるＪこの発明に適用できる標本供
給装置としては２本願出願人が出願した標本自動供給装
置（特開昭５７−５４８５８号）が挙げられる。

（ト）発明の効果 この発明の染色体自動分析装置は、標本と、この標本を
載置するステージと、このステージを垂直及び水平方向
に移動させる移動機構と、この移動機構を制御する制御
手段と、前記標本の拡大像を得るための光学的拡大手段
と、この光学的拡大手段に付設され拡大像を走査するラ
インセンサと。

このラインセンサの出力信号に基づいてメタフェーズ像
を検出するメタフェーズ像検出手段と、前記光学的拡大
手段に付設され拡大像を撮像する撮像装置と、この撮像
装置の画像信号に基づいてメタフェーズ像を判別するメ
タフェーズ像判別手段と、このメタフェーズ像判別手段
の判別結果に基づいて前記拡大像を記録する拡大像記録
装置を設けてなるものであるから、メタフェーズ像検出
処理が速く、また使用者がそのメタフェーズ像が核型分
析に適したものか否かを判定する必要がないため、誰に
でも容易にかつ迅速に核型分析に適したメタフェーズ像
を得ることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る染色体自動分析装
置の外観図、第２図は、同染色体自動分析装置の光学系
を余す図、第３図は、同染色体自動分析装置の回路のブ
ロック図、第４図は、同染色体自動分析装置のｉ作を説
明するフロー図、第５図は、標本の平面図、第６図は、
標本の拡大像を示す図、第７図（ａ）、第７図（ｂ）、
第７図（Ｃ）、第７図（ｄ）及び第７図（ｅ）は、ライ
ンセンサの出力信号を示す図である。 Ｓ：標本、　１：顕微鏡部、　　１０：写真撮影装置、
　１２：撮像装置、　　１４：移動機構。 １５：ステージ、　　１８：コンピュータ。 ５７：ラインセンサ。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 第４図 第５因 第６図 第７因（（１） ＄７図Ｒ）） ′Ｉ４７図（Ｃ） 第７図（（１） 第７図（ｅ） Ｉ−Ａ３

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）標本と、この標本を載置するステージと、このス
   テージを垂直及び水平方向に移動させる移動機構と、こ
   の移動機構を制御する制御手段と、前記標本の拡大像を
   得るための光学的拡大手段と、この光学的拡大手段に付
   設され標本の拡大像を走査するラインセンサと、このラ
   インセンサの出力信号に基づいてメタフェーズ像を検出
   するメタフェーズ像検出手段と、前記光学的拡大手段に
   付設され標本の拡大像を撮像する撮像装置と、この撮像
   装置の画像信号に基づいてメタフェーズ像を判別するメ
   タフェーズ像判別手段と、このメタフェーズ像判別手段
   の判別結果に基づいて標本の拡大像を記録する拡大像記
   録装置を備えたことを特徴とする染色体自動分析装置。
2. （２）前記拡大像記録装置が写真撮像装置である特許請
   求の範囲第１項記載の染色体自動分析装置。
3. （３）前記拡大像記録装置がビデオカメラ及びビデオテ
   ープレコーダである特許請求の範囲第１項記載の染色体
   自動分析装置。