JP2016099370A - 顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】高解像度のマップ画像を取得するとともに、取得されたマップ画像において選択された小領域について、蛍光画像を短時間で簡易に取得する。
【解決手段】第１のステージ４に搭載された標本Ａのバーチャルスライド画像を取得するバーチャルスライド顕微鏡２と、第２のステージ１２に搭載された標本Ａの蛍光画像を取得する蛍光顕微鏡３とを備え、バーチャルスライド顕微鏡２が、表示部１０と、表示されたバーチャルスライド画像上において蛍光顕微鏡３による蛍光画像の取得位置を含む撮影条件を設定する撮影条件設定部１１とを備え、蛍光顕微鏡３が、第１のステージ４に固定される標本Ａの座標と、第２のステージ１２に固定される標本Ａの座標との間の座標変換データを記憶する記憶部２３と、撮影条件が入力される条件入力部２２と、撮影条件と座標変換データとに基づいて駆動条件を設定する駆動条件設定部２４とを備える顕微鏡システム１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡システムに関するものである。

従来、標本の広い視野範囲にわたるマップ画像を取得するＣＣＤと、標本のより狭い範囲の蛍光画像を取得するレーザ走査型の撮影ユニットとを備える顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−２８６５６５号公報

しかしながら、マップ画像の解像度を向上する場合、標本の狭い領域についてＣＣＤにより多数の画像を取得して貼り合わせることによりマップ画像を作成する必要があり、処理に多大な時間がかかるという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、高解像度のマップ画像を取得するとともに、取得されたマップ画像において選択された小領域について、蛍光画像を短時間で簡易に取得することができる顕微鏡システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、第１のステージに搭載された標本を移動して標本の部分領域を順次撮影した画像を貼り合わせてなるバーチャルスライド画像を取得するバーチャルスライド顕微鏡と、第２のステージに搭載された標本に励起光を照射して蛍光画像を取得する蛍光鏡微鏡とを備え、前記バーチャルスライド顕微鏡が、取得された前記バーチャルスライド画像を表示する表示部と、該表示部に表示された前記バーチャルスライド画像上において前記蛍光顕微鏡による蛍光画像の取得位置を含む撮影条件を設定する撮影条件設定部とを備え、前記蛍光顕微鏡が、前記第１のステージに固定される標本の座標と、前記第２のステージに固定される標本の座標との間の座標変換データを記憶する記憶部と、前記撮影条件設定部により設定された撮影条件が入力される条件入力部と、該条件入力部に入力された撮影条件と前記記憶部に記憶されている座標変換データとに基づいて該蛍光顕微鏡の駆動条件を設定する駆動条件設定部とを備える顕微鏡システムを提供する。

本態様によれば、バーチャルスライド顕微鏡の第１のステージに標本を搭載して、標本を移動させながら部分領域を順次撮影した画像を貼り合わせることによりバーチャルスライド画像が取得されると、取得されたバーチャルスライド画像が表示部に表示される。観察者は、撮影条件設定部により、表示部に表示されたバーチャルスライド画像において蛍光画像の取得位置を含む撮影条件を設定することができる。バーチャルスライド顕微鏡を蛍光顕微鏡と分けることにより、専用のバーチャルスライド顕微鏡を採用することができ、高解像かつ広範囲にわたるバーチャルスライド画像を高速に短時間で取得することができる。

この後に、第１のステージ上の標本を第２のステージ上に移載し、撮影条件設定部において設定された撮影条件が蛍光顕微鏡の条件入力部から入力されると、入力された撮影条件と記憶部に記憶されている座標変換データとに基づいて、駆動条件設定部において蛍光顕微鏡の駆動条件が設定される。すなわち、２つの顕微鏡のステージ間で標本を移動することにより変動する座標が座標変換データによって変換されるので、バーチャルスライド画像上で指定した蛍光画像の取得位置を含む撮影条件を条件入力部から入力するだけで、指定された取得位置に配置される小領域の蛍光画像を蛍光顕微鏡によって簡易に精度よく取得することができる。

上記態様においては、前記撮影条件設定部が、撮影条件として蛍光画像の取得位置と解像度とを設定してもよい。
このようにすることで、撮影条件設定部により第１のステージ上の標本の座標において設定された蛍光画像の取得位置が、駆動条件設定部において記憶部に記憶されている座標変換データにより第２のステージ上の標本の座標に変換される。また、設定された解像度によって、蛍光顕微鏡により取得される蛍光画像の範囲が設定される。したがって、変換後の取得位置の座標と、設定された蛍光画像の範囲とに基づいて蛍光顕微鏡を駆動することにより、バーチャルスライド画像において指定された位置の蛍光画像を簡易に取得することができる。

また、上記態様においては、前記蛍光顕微鏡が、励起光を発生するレーザ光源と、蛍光を検出する蛍光検出器とを備え、前記撮影条件設定部が、撮影条件として、前記レーザ光源から標本に照射されるレーザ光の強度と蛍光検出器の感度とを設定してもよい。
このようにすることで、バーチャルスライド画像において蛍光画像の取得位置を設定する際に、併せてレーザ光の強度および蛍光検出器の感度を設定することができ、蛍光顕微鏡での設定の手間を無くして、より簡易に蛍光画像を取得することができる。

また、上記態様においては、前記撮影条件設定部が、前記撮影条件を前記バーチャルスライド画像に対応づけて設定し、前記条件入力部は、前記撮影条件が対応づけられたバーチャルスライド画像が入力されてもよい。
このようにすることで、条件入力部に入力されたバーチャルスライド画像を蛍光顕微鏡側でも観察することが可能となる。

また、上記態様においては、前記バーチャルスライド顕微鏡が、異なる解像度の複数階層の画像群からなるピラミッド構造のバーチャルスライド画像を生成し、前記蛍光顕微鏡が、取得された蛍光画像を、前記バーチャルスライド画像の階層毎の解像度に一致する解像度に変換して、前記撮影条件設定部により設定された取得位置に埋め込んだバーチャルスライド画像を生成してもよい。
このようにすることで、蛍光顕微鏡側で観察するバーチャルスライド画像に、取得された蛍光画像が重ね合わせられ、解像度を異ならせて観察する場合においても、バーチャルスライド画像に重ねられた蛍光画像を確認することができる。

また、上記態様においては、前記条件入力部が、前記撮影条件を伝送するネットワークを介して前記バーチャルスライド顕微鏡に接続されていてもよい。
このようにすることで、撮影条件設定部において設定された撮影条件が、ネットワークを介して条件入力部に入力されるので、データの受け渡しにおいても手作業を無くして、さらに容易に蛍光画像を取得することができる。

本発明によれば、高解像度のマップ画像を取得するとともに、取得されたマップ画像において選択された小領域について、蛍光画像を短時間で簡易に取得することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムを示す全体構成図である。 図１の顕微鏡システムにおいて取得されたバーチャルスライド画像とその上に表示されたカーソルとを示す図である。 図１の顕微鏡システムの変形例において取得され、各階層に蛍光画像が埋め込まれたピラミッド構造のバーチャルスライド画像を示す図である。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡システム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム１は、図１に示されるように、標本Ａのバーチャルスライド画像を取得するバーチャルスライド顕微鏡２と、標本Ａの蛍光画像を取得するレーザ走査型顕微鏡（蛍光顕微鏡）３とを備えている。

バーチャルスライド顕微鏡２は、バーチャルスライド画像を取得するための専用の顕微鏡であって、標本Ａを搭載するステージ（第１のステージ）４およびステージ駆動部５と、標本Ａからの光を撮影する光学系６および撮像素子７と、該撮像素子７により取得された画像を貼り合わせてバーチャルスライド画像を生成する画像処理部８と、ステージ駆動部５、撮像素子（例えば、ＣＣＤ）７および画像処理部８を制御する制御部９とを備えている。ステージ４には標本Ａを位置決め状態に固定する固定機構（図示略）が設けられている。

ここで、画像処理部８および制御部９は、例えば、ＣＰＵ（中央処理演算装置）を含むパーソナルコンピュータにより構成されている。
また、バーチャルスライド顕微鏡２は、画像処理部８により生成されたバーチャルスライド画像を表示する表示部（例えば、モニタ）１０と、該表示部１０に表示されたバーチャルスライド画像において、蛍光画像を取得したい取得位置を含む撮影条件を設定する撮影条件設定部１１とを備えている。
撮影条件設定部１１においては、観察者が、キーボードやマウス等を用いて表示部１０に表示されたバーチャルスライド画像を移動させつつ、蛍光画像を取得したい領域を特定するようになっている。

領域の特定の仕方は、例えば、蛍光画像の解像度を指定することにより、図２に示されるように、指定された解像度に合わせた大きさの四角形のカーソルＣを表示部１０に表示し、そのカーソルＣをバーチャルスライド画像上で移動させて、蛍光画像を取得したい領域に合わせることにより、そのカーソルＣの中心位置Ｐの座標を取得するようになっている。これにより、バーチャルスライド顕微鏡２のステージ４上に固定されている標本Ａにおいて蛍光画像を取得したい領域の位置座標と解像度とが撮影条件として設定されるようになっている。

レーザ走査型顕微鏡３は、蛍光画像を取得するための専用の顕微鏡であって、標本Ａを搭載するステージ（第２のステージ）１２およびステージ駆動部１３と、標本Ａに対し励起光を走査する照明光学系１４と、該照明光学系１４により励起光が照射された標本Ａの各位置において発生した蛍光を検出する検出光学系１５と、ステージ駆動部１３、照明光学系１４および検出光学系１５を制御し、検出された蛍光および励起光の走査位置とから蛍光画像を生成する制御部１６とを備えている。レーザ走査型顕微鏡３のステージ１２にも標本Ａを位置決め状態に固定する固定機構（図示略）が設けられている。

照明光学系１４は、励起光源（レーザ光源）１７からの励起光を２次元的に走査するガルバノミラー等のスキャナ１８と、スキャナ１８により走査された励起光を標本Ａに集光する対物レンズ１９とを備えている。検出光学系１５は、対物レンズ１９により集光された蛍光を検出する光電子増倍管（ＰＭＴ）等の光検出器（蛍光検出器）２０を備えている。検出光学系１５は、スキャナ１８を介して戻る蛍光を、共焦点ピンホール２１を介した後に光検出器２０により検出する方式でもよいし、標本Ａにおいて発生した多光子蛍光を対物レンズ１９の直後で分岐して光検出器２０により検出する方式のいずれでもよい。

また、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡３は、バーチャルスライド顕微鏡２において設定された撮影条件を入力する入力部（条件入力部）２２と、バーチャルスライド顕微鏡２のステージ４に固定された状態の標本Ａの座標と、レーザ走査型顕微鏡３のステージ１２に固定された状態の標本Ａの座標との間の座標変換データを記憶する記憶部２３と、入力部２２から入力された撮影条件と記憶部２３に記憶されている座標変換データとに基づいて、制御部１６によるステージ駆動部１３、照明光学系１４および検出光学系１５の駆動条件を設定する駆動条件設定部２４とを備えている。

記憶部２３に記憶されている座標変換データは、バーチャルスライド顕微鏡２のステージ４に標本Ａを固定したときの標本Ａの原点位置の座標系と、レーザ走査型顕微鏡３のステージ１２に同じ標本Ａを固定したときの標本Ａの原点位置の座標系とを予め測定しておき、原点位置のシフト量（Δｘ，Δｙ）と、ｚ軸回りの回転量θとを算出したものである。

駆動条件設定部２４は、入力部２２から入力された蛍光画像の取得位置のバーチャルスライド顕微鏡２の座標系での座標（ｘ，ｙ，ｚ）を、記憶部２３に記憶されている座標変換データとから、レーザ走査型顕微鏡３での座標に変換するようになっている。また、バーチャルスライド顕微鏡２において撮影条件として設定された解像度Ｂが入力部２２から入力されると、駆動条件設定部２４において、入力された解像度Ｂを達成するための対物レンズ１９の倍率およびスキャナ１８による走査範囲が設定されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、観察者は、まず、標本Ａをバーチャルスライド顕微鏡２のステージ４に搭載してバーチャルスライド顕微鏡２を作動させる。バーチャルスライド顕微鏡２においては、制御部９がステージ駆動部５を制御して、ステージ４を光学系６の対物レンズの光軸（Ｚ軸）に対して垂直な２方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動させながら撮像素子７によって撮影することにより、標本Ａの複数の部分領域について画像が取得され、取得された画像が画像処理部８において貼り合わせられることにより、バーチャルスライド画像が生成される。

次いで、観察者は、バーチャルスライド顕微鏡２の表示部１０に、生成されたバーチャルスライド画像を表示させ、表示部１０上において、撮影条件設定部１１により、蛍光画像を取得したい位置および解像度Ｂを設定する。取得位置および解像度Ｂの設定は、観察者が、解像度を撮影条件設定部１１において設定することにより、図２に示されるように、表示部１０上に表示されているバーチャルスライド画像上に解像度に応じた大きさの四角形のカーソルＣを表示させ、バーチャルスライド画像上においてカーソルＣを移動させ、蛍光画像を取得したい位置に合わせることにより行われる。これにより、取得位置としては、カーソルＣの中心位置Ｐの座標が設定される。

この状態で、観察者は、バーチャルスライド顕微鏡２のステージ４上から標本Ａを取り外し、レーザ走査型顕微鏡３のステージ１２上に固定する。そして、バーチャルスライド顕微鏡２において設定された撮影条件である解像度Ｂおよび蛍光画像の取得位置のデータを入力部２２から入力する。データは、ＩＣメモリ等の記憶媒体を用いて移動したり、ネットワーク経由で移動したりすることによりレーザ走査型顕微鏡３の入力部２２に入力される。

レーザ走査型顕微鏡３においては、駆動条件設定部２４により、入力されてきた蛍光画像の取得位置の座標が、記憶部２３に記憶されている座標変換データを用いて座標変換され、入力されてきた解像度に基づいて、対物レンズ１９の選定やスキャナ１８による励起光の走査範囲が設定される。そして、制御部１６は、駆動条件設定部２４により設定された駆動条件を用いて、ステージ駆動部１３、照明光学系１４および検出光学系１５を制御して、所望の蛍光画像を取得することができる。

このように、本実施形態に係る顕微鏡システム１によれば、バーチャルスライド顕微鏡２とレーザ走査型顕微鏡３とを切り離すことにより、バーチャルスライド顕微鏡２として専用装置を採用することができ、高解像度かつ標本Ａの広範囲にわたるバーチャルスライド画像を短時間で取得することができるという利点がある。そして、バーチャルスライド顕微鏡２とレーザ走査型顕微鏡３とを分離することにより、標本Ａの移載作業が必要となるが、標本Ａを移載しても記憶部２３に記憶されている座標変換データによって座標が変換されることにより、バーチャルスライド顕微鏡２において設定した取得位置の蛍光画像をレーザ走査型顕微鏡３によって精度よく取得することができる。

すなわち、バーチャルスライド画像を取得するバーチャルスライド顕微鏡２において、蛍光画像の取得位置を含むレーザ走査型顕微鏡３における撮影条件を設定するので、膨大なバーチャルスライド画像データを移動することなく、簡易に撮影条件を設定することができる。
なお、本実施形態においては、蛍光画像の取得位置および解像度を撮影条件として設定することとしたが、これに加えて、レーザ光源１７から射出される励起光の強度や波長、光電子増倍管の感度等の他の撮影条件をバーチャルスライド顕微鏡２において設定することにしてもよい。これにより、レーザ走査型顕微鏡３側において行う設定作業を低減して、簡易に蛍光画像を取得することができる。

また、本実施形態においては、蛍光顕微鏡としてレーザ走査型顕微鏡３を例示したが、これに代えて、他の形式の蛍光顕微鏡を採用してもよい。
また、本実施形態においては、バーチャルスライド画像自体はレーザ走査型顕微鏡３に入力することなく、撮影条件のみを入力することとしたが、これに代えて、バーチャルスライド画像を撮影条件とともにレーザ走査型顕微鏡３に入力し、レーザ走査型顕微鏡３側に、バーチャルスライド画像および蛍光画像を表示する表示部（図示略）を設けてもよい。

また、バーチャルスライド顕微鏡２において生成されるバーチャルスライド画像が、図３に示されるように、異なる解像度の複数階層の画像群からなるピラミッド構造のバーチャルスライド画像であってもよい。このようにすることで、バーチャルスライド画像を表示部１０に表示する際に、縮小拡大を高速に行うことができ、蛍光画像の取得位置の設定作業を容易にすることができる。

そして、このようなピラミッド構造のバーチャルスライド画像がレーザ走査型顕微鏡３に入力される場合に、取得された蛍光画像の解像度を、バーチャルスライド画像の階層毎の解像度に一致する解像度に、ダウンサイジングすることにより変換して、撮影条件設定部１１により設定された取得位置に埋め込んだバーチャルスライド画像を生成することにしてもよい。
このようにすることで、レーザ走査型顕微鏡３においてバーチャルスライド画像および蛍光画像を観察する際にも、縮小拡大を高速に行うことができるという利点がある。

１ 顕微鏡システム
２ バーチャルスライド顕微鏡
３ レーザ走査型顕微鏡（蛍光顕微鏡）
４ ステージ（第１のステージ）
１０ 表示部
１１ 撮影条件設定部
１２ ステージ（第２のステージ）
１７ 励起光源（レーザ光源）
２０ 光検出器（蛍光検出器）
２２ 入力部（条件入力部）
２３ 記憶部
２４ 駆動条件設定部
Ａ 標本

Claims (6)

1. 第１のステージに搭載された標本を移動して標本の部分領域を順次撮影した画像を貼り合わせてなるバーチャルスライド画像を取得するバーチャルスライド顕微鏡と、
   第２のステージに搭載された標本に励起光を照射して蛍光画像を取得する蛍光顕微鏡とを備え、
   前記バーチャルスライド顕微鏡が、取得された前記バーチャルスライド画像を表示する表示部と、該表示部に表示された前記バーチャルスライド画像上において前記蛍光顕微鏡による蛍光画像の取得位置を含む撮影条件を設定する撮影条件設定部とを備え、
   前記蛍光顕微鏡が、前記第１のステージに固定される標本の座標と、前記第２のステージに固定される標本の座標との間の座標変換データを記憶する記憶部と、前記撮影条件設定部により設定された撮影条件が入力される条件入力部と、該条件入力部に入力された撮影条件と前記記憶部に記憶されている座標変換データとに基づいて該蛍光顕微鏡の駆動条件を設定する駆動条件設定部とを備える顕微鏡システム。
2. 前記撮影条件設定部が、撮影条件として蛍光画像の取得位置と解像度とを設定する請求項１に記載の顕微鏡システム。
3. 前記蛍光顕微鏡が、励起光を発生するレーザ光源と、蛍光を検出する蛍光検出器とを備え、
   前記撮影条件設定部が、撮影条件として、前記レーザ光源から標本に照射される励起光の強度と蛍光検出器の感度とを設定する請求項２に記載の顕微鏡システム。
4. 前記撮影条件設定部が、前記撮影条件を前記バーチャルスライド画像に対応づけて設定し、
   前記条件入力部は、前記撮影条件が対応づけられたバーチャルスライド画像が入力される請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡システム。
5. 前記バーチャルスライド顕微鏡が、異なる解像度の複数階層の画像群からなるピラミッド構造のバーチャルスライド画像を生成し、
   前記蛍光顕微鏡が、取得された蛍光画像を、前記バーチャルスライド画像の階層毎の解像度に一致する解像度に変換して、前記撮影条件設定部により設定された取得位置に埋め込んだバーチャルスライド画像を生成する請求項４に記載の顕微鏡システム。
6. 前記条件入力部が、前記撮影条件を伝送するネットワークを介して前記バーチャルスライド顕微鏡に接続されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の顕微鏡システム。

Images