JPS63233392A - 周期的に形状を変える物体の変形周期測定法 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は周期的に形状を変える物体の変形周期をΔＰ１
定する方法に関し、特に、心筋細胞等のような周期的に
形を変える細胞の変形周期測定方法に関する。

［従来の技術］ 従来、心筋細胞等の細胞に対する薬の効果を調べたい場
合等にこれらの細胞の周期的な形状の変化（鼓動）を捕
え、その変化の周期を測定したい場合があった。そして
、このような形状の変化の周期測定は、観察者が顕微鏡
により細胞を観察しながら目視で細胞の形状変化を確認
し、ストップウォッチ等によりその変化の周期を測定し
ているのが実情であった。また、この周期の測定を自動
で行なう場合には、このような形状の変化を認識する機
能を有する高価な画像処理装置を使用していた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが３、上記のような目視による測定は手間がかか
り面倒であって、また測定精度も観察者の熟練によるた
め常に一定の精度を保つことができず、精度もある一定
のレベル以上に高くすることができなかった。一方、自
動で測定する方法において使用する画像処理装置は非常
に高価であるという不都合があった。

本発明の目的は、上述の従来形の問題点に鑑み、心筋細
胞等を初めとして周期的に形状が変化する物体の変形周
期を測定するに際し、自動で簡単に変形周期を測定する
ことができ、人が目視で測定するより精度もよく、また
そのための測定装置も高価なものを必要としない周期的
に形状を変える物体の変形周期測定法を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段および作用コ上記の目的
を達成するため、本発明の変形周期測定法は、周期的に
形状を変える物体を撮像し、撮像画面中より１つ以上の
測定点を指定し、連続的に上記測定点の輝度を同時計測
し、その計測値より上記物体の変形周期を測定すること
を特徴とする。

本発明で変形周期を測定する物体は、心筋細胞等の周期
的に形状を変える物体である。これら細胞等の鼓動（周
期は約０．５秒前後）が、それ自身輝度変化を伴うもの
であれば、その変化を直接追うことにより測定する。ま
た、輝度変化がなくとも細胞等の内部に明暗の差がある
限り、指定された測定点の輝度は細胞等が揺れ動くに従
い明暗の差だけ変化するので、これにより変形周期を測
定することができる。

この場合、測定点は細胞等の上の明暗の境界上に置くほ
うが結果が得られやすい。より良い測定点にて測定を行
なうため、本発明においては、−態様として測定点の指
定の後にその測定点の輝度データを計測し、当該ＤＩ定
点が輝度データの取得に適当な位置であるかどうかを確
認し、適当でなければ測定点を移動する等の前処理を行
なうと良い。

このように本発明は、形状の変化を明るさの変化として
捕えるという構想に基づき、容易に物体の形状の変形周
期を測定することを可能とする方法である。すなわち、
従来技術において細胞等の形状を変化する物体の周期を
測定するにあたり形状の変化をそのまま捕えて周期を測
定しようとしているのと比較し、本発明の方法はこの形
状の変化を明るさの変化として捕えるという特徴を有し
ている。

また、本発明によれば、画面を見ながら任意の細胞ある
いは測定点を選ぶことができ、さらに複数点を同時処理
できるので系全体の平均的変化とは別に個々の動きを追
うことができる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る周期測定法を適用し
た周期測定装置の概要を示す。

同図において、１は顕微鏡、２は顕微鏡１の観察試料台
であり、試料台２には変形周期を測定すべき細胞３が置
かれている。４はテレビカメラで、顕微鏡１で拡大した
細胞３の像を電気信号に変換する。この画像信号（ビデ
オ信号）はケーブル５を介しモニターテレビ６に写し出
される。なお、テレビカメラ４で写した画面をビデオテ
ープレコーダ（ＶＴＲ）に録画し、その後ＶＴＲのビデ
オデータをモニタテレビ６に写し出してΔ−ｊ定するこ
ともできる。

１１は心筋細胞拍動解析装置であり、テレビカメラ４で
撮影しモニターテレビ６上に写し出された任意の心筋細
胞等を光ファイバー（７石英ガラスファイバー）７を通
してとらえ、これを光電子倍増管を用いて増幅し解析す
る。この解析装置１１は、ローパス・フィルターを備え
ており、これにより入力信号に重畳するノイズを効果的
に除去でき、常に安定した測定結果を得ることができる
。

モニターテレビ６は、２５６Ｘ　２５Ｂドツトについて
６４階調の明るさレベルを記憶できる画像メモリを有す
る。この各ドツトの輝度データから、後述するように指
定された測定点の位置の輝度データが、光ファイバー７
、心筋細胞拍動解析装置１１およびケーブル１０を介し
パソコン９に入力される。

また、ケーブルＩＯは制御信号の授受にも使用される。

記録計１３は解析装置１１に取込んだ輝度データをケー
ブル１２を介して入力し、これらのデータをグラフにし
て記録できる。そして、拍動数およびインターバル時間
を連続して長時間自動記録することができる。

次に上記構成の装置の動作を具体的に説明する。

まず、顕微１ａ１の試料台２に前処理された細胞３を載
せる。そして、モニターテレビ６を見ながら位置・ピン
ト等を適切に合せて、細胞３の動きがよく捕えられるよ
うに顕微ｍｌを調整する。

次に、モニターテレビ６のブラウン管上で細胞３の変化
が捕え易い位置（測定点）をきめ、その位置に石英ファ
イバー７の先端を当てかう。石英ファイバー７は同時に
測定すべき測定点の数だけ用意し、それぞれ細胞３の変
化がよく捕えられる位置を決めて、石英ファイバー７の
先端を固定具８で固定する。石英ファイバー７の他の端
はそれぞれ光電子倍増管を組み込んだ解析装置１１に接
続しである。

光電子倍増管で捕えられたデータを解析装置１１により
デジタル信号化し、ケーブルｌＯを介してパーソナルコ
ンピュータ９に送る。パーソナルコンピュータ９では、
このデジタル信号を内部のメモリに記憶する。これを指
定したすべての測定点について行なう。以上により、あ
る時点における測定点の輝度データが得られたこととな
る。

輝度データ取込み回数は予め定めた一定の値でもよいし
、外部から入力できるようにしてもよい。

各測定点の輝度データをそれぞれ指定回数または指定時
間だけ記憶する。この輝度データにより、各測定点にお
ける輝度の変化が分り、その変化の周期が分ることとな
る。

なお、上記実施例では、テレビカメラ４でモニタテレビ
６上に写し出した細胞３の像から輝度データを得ている
が、顕微鏡その他の光学的な手段によって細胞３の像を
拡大し、その光学的投影像から測定することもできる。

第２図は、顕微鏡１で拡大した細胞３の像を適当な光学
手段２１によりスクリーン２２に投影し、その投影像か
ら輝度データを得る例を示す。同図の装置においては、
スクリーン２２に投影された細胞３の光学的投影像を光
ファイバー等の導光手段で解析装置１１に導き、その内
部の光電子倍増管２３で受光する。それ以外の動作は上
述した第１図の装置と同様である。

第３図は、上記実施例の装置で細胞中の１測定点におけ
る輝度変化のデータを得、これをプロットした結果を示
す。横軸は時間を縦軸は明暗の度合を表わし、この図の
谷（山）の間隔時間が輝度の変化周期、すなわちここで
は細胞の拍動間隔時間を表わしている。

ここで、輝度の変化周期を求める。

まず、輝度データを取込む時間を計測し、その計測時間
をその間の輝度データの取込み回数で割って算出するこ
とにより、各輝度データ間の時間間隔を求めることがで
きる。すなわち、パソコン９のタイマ割込機能等を使用
し所定時間を計測し、その時間内の輝度データ取込み回
数を数えて、その時間を取込み数で割ればよい。

次に、暗の状態の谷から谷までまたは明の状態の＋１＋
から山までの輝度データの数を数え、輝度データ間の時
間間隔との積を取れば当該７＃１定点における輝度の変
化周期を求めることができる。

ここでは、輝度データを約１分間とって調べた。

その結果、１２４個の輝度データの時間間隔がデータと
して得られ、また輝度の変化周期すなわち細胞の拍動間
隔の平均値は０．４８５秒、標準偏差は０．００７３［
ｉ秒、最大値は０．４９７秒、最小値は０．４６４秒で
あった。

第４図は、上記で得られた細胞の拍動間隔時間のヒスト
グラムである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、周期的に形状を
変える物体を撮像した画面中からいくつかの測定点を指
定して、その測定点における輝度変化を計測することに
より物体の変形周期を求めているので、自動で簡単に物
体の変形周期を求めることができ、人が目視で測定する
よりも高い精度を常に保持することができ、またｎｊ定
装置も廉価に構成可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る周期測定法を適用し
た周期測定装置の概略構成図、第２図は、顕微鏡で拡大
した細胞の像をスクリーンに投影しその投影像から輝度
データを得る実施例を示す図、 第３図は、上記実施例の装置で細胞中の１７１１１定点
における輝度変化をプロットしたグラフ、第４図は、上
記実施例の装置で細胞中の１測定点における輝度変化周
期のヒストグラムを示すグラフである。 １・・・顕微鏡、　　　２・・・試料台、３・・・細胞
、　　　　　４・・・テレビカメラ、６・・・モニタテ
レビ、７・・・石英ガラスファイバー、８・・・石英ガ
ラスファイバー固定具、９・・・パソコン、　　１１・
・・心筋細胞拍動解析装置、１３・・・記録計、　　　
２１・・・光学手段、２２・・・スクリーン、　２３・
・・光電子倍増管、５、１０．１２・・・ケーブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周期的に形状を変える物体を撮像し、撮像画面中よ
   り１つ以上の測定点を指定し、連続的に上記測定点の輝
   度を計測し、その計測値より上記物体の変形周期を測定
   することを特徴とする周期的に形状を変える物体の変形
   周期測定法。 ２、前記撮像画面が、テレビ画像または光学的投影像の
   いずれかである特許請求の範囲第１項記載の周期的に形
   状を変える物体の変形周期測定法。 ３、前記輝度の計測が、前記測定点の光を光ファイバー
   を通して所定の光検知器に導入することにより行なわれ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の周期的に形
   状を変える物体の変形周期測定法。 ４、前記周期的に形状を変える物体が、生物体の細胞で
   ある特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   周期的に形状を変える物体の変形周期測定法。