專利名稱：圖像獲取裝置、圖像獲取方法以及圖像獲取程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及使用顯微鏡獲取圖像的圖像獲取裝置、圖像獲取方法以及圖像獲取程序。
背景技術(shù)：
作為將諸如生物組織的微細(xì)顆粒進(jìn)行分析和分類的方法，流式細(xì)胞分析術(shù)是已知的。流式細(xì)胞分析術(shù)裝置(流式細(xì)胞儀)能夠從諸如細(xì)胞的各個顆粒高速獲取形狀信息和熒光信息。形狀信息包括尺寸等。熒光信息是有關(guān)DNA/RNA熒光染色以及有關(guān)以熒光抗體染色的蛋白質(zhì)等的信息。流式細(xì)胞分析術(shù)裝置(流式細(xì)胞儀)能夠分析其相互關(guān)系并且能夠從顆粒中分類目標(biāo)細(xì)胞組。此外，作為基于細(xì)胞的熒光圖像來實(shí)施血細(xì)胞計(jì)數(shù)的方法，成像細(xì)胞分析術(shù)是已知的。在成像細(xì)胞分析術(shù)中，將載玻片上或培養(yǎng)皿中的生物樣本的熒光圖像進(jìn)行放大并且拍照。關(guān)于熒光圖像中的各個細(xì)胞的信息被數(shù)字化和量化。例如，該信息包括標(biāo)記了細(xì)胞的亮點(diǎn)的強(qiáng)度(亮度)、尺寸等。此外，分析細(xì)胞周期，并實(shí)施其他處理。在獲取熒光染色的生物樣本的熒光圖像的情況下，在生物樣本的厚度方向上以預(yù)定距離移動焦點(diǎn)。產(chǎn)生多個焦點(diǎn)處的各個熒光圖像作為圖像數(shù)據(jù)。因此，可以可靠地獲取標(biāo)記目標(biāo)細(xì)胞的所有亮點(diǎn)。然而，在這種情況下，針對一個生物樣本的熒光圖像的數(shù)量是極其巨大的。此外，用于一個生物樣本的處理負(fù)荷和數(shù)據(jù)量存在增加的趨勢。如果使得焦點(diǎn)位置之間的距離更大，則減少了針對一個生物樣本的熒光圖像的數(shù)量。然而，在這種情況下，不能獲取標(biāo)記目標(biāo)細(xì)胞的某些亮點(diǎn)。因此，降低了分析精度。此夕卜，將討論以下情況。即，通過降低物鏡的NA或通過其他方法來增加物鏡的焦點(diǎn)深度。然而，在這種情況下，一律地降低了所有熒光圖像的分辨率。因此，畢竟降低了分析精度。與以上所提到的情況相關(guān)，例如，日本專利申請公開第2011-017982號公開了獲取熒光圖像的如下方法。根據(jù)此方法，熒光圖像獲取單元在Z軸方向(光軸方向)上移動可移動載臺，并在采樣點(diǎn)的厚度方向上移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)。從可移動載臺在Z軸方向上開始移動時(shí)的時(shí)間點(diǎn)到可移動載臺完成移動時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，熒光圖像獲取單元對圖像傳感器進(jìn)行曝光。熒光圖像獲取單元從圖像傳感器獲取采樣點(diǎn)的熒光圖像。熒光圖像是作為曝光結(jié)果所獲取的、并在最終時(shí)間點(diǎn)所獲取的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)日本專利申請公開第2011-017982號的技術(shù)，可以通過合并作為成像對象的整個生物樣本在生物樣本的厚度方向上的多個焦點(diǎn)位置處的圖像來取得一個圖像。因此，獲取了所有亮點(diǎn)的圖像。亮點(diǎn)存在于整個生物樣本的厚度方向上。然而，亮點(diǎn)的圖像是模糊的。如上所述，當(dāng)在整個生物樣本的厚度方向上移動焦點(diǎn)位置的同時(shí)，通過連續(xù)地曝光圖像傳感器來獲取圖像。然而，事實(shí)上，在該圖像中，存在于生物樣本的厚度方向的兩端的亮點(diǎn)與存在于中心部分的亮點(diǎn)相比，其尺寸較大而亮度較低。因此，會降低亮點(diǎn)的測量亮度、尺寸等的精度。鑒于以上所提到的情況，期望提供一種可以提高熒光標(biāo)記的檢測精度的圖像獲取裝置、圖像獲取方法以及圖像獲取程序。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式，提供了一種圖像獲取裝置，包括:光源，被配置為以激發(fā)光照射具有熒光標(biāo)記的生物樣本，該激發(fā)光激發(fā)熒光標(biāo)記；包括物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，該物鏡被配置為放大生物樣本的成像對象；圖像傳感器，被配置為形成物鏡所放大的成像對象的圖像；移動控制器，被配置為在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，該延長范圍是通過在成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端增加預(yù)定邊界所獲取的；以及曝光控制器，被配置為在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置的同時(shí)，對圖像傳感器進(jìn)行曝光。在該圖像獲取裝置中，優(yōu)選地，成像對象的厚度方向上的兩端的預(yù)定邊界相同。該圖像獲取裝置還可包括:光源，被配置為以激發(fā)光照射熒光標(biāo)記。曝光控制器可被配置為當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置在延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)對圖像傳感器進(jìn)行曝光，由此獲取成像對象的熒光圖像。該圖像獲取裝置還可包括分析器，被配置為檢測來自所獲取的熒光圖像的熒光標(biāo)記，并獲取熒光標(biāo)記的亮度和尺寸。根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施方式，提供了一種圖像獲取方法，包括:以激發(fā)光照射具有熒光標(biāo)記的生物樣本，該激發(fā)光激發(fā)熒光標(biāo)記；在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，通過在成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端增加預(yù)定邊界來獲取該延長范圍，光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡，該物鏡被配置為放大成像對象；以及光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置在該延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)，對圖像傳感器進(jìn)行曝光。根據(jù)本技術(shù)的另一實(shí)施方式，提供了一種圖像獲取程序，被配置為使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟:以來自光源的激發(fā)光照射具有突光標(biāo)記的生物樣本，該激發(fā)光激發(fā)突光標(biāo)記；在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，該延長范圍是通過在成像對象的厚度方向的兩端增加預(yù)定邊界所獲取的，該光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡，該物鏡被配置為放大成像對象；以及當(dāng)在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置的同時(shí)，曝光圖像傳感器。如上所述，根據(jù)本技術(shù)，可提高熒光標(biāo)記的檢測精度。如附圖中所說明，根據(jù)下列最佳模式實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本公開的這些和其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯。


圖1是示出了根據(jù)本技術(shù)第一實(shí)施方式的圖像獲取裝置的示意示圖；圖2是示出了作為對象的、其圖像由圖1的圖像獲取裝置所獲取的生物樣本的示圖；圖3是示出了圖1的圖像獲取裝置的數(shù)據(jù)處理單元的硬件構(gòu)造的框圖；圖4是用于解釋通過典型的圖像獲取裝置來獲取生物樣本圖像的處理的示圖；圖5是示出了通過典型的圖像獲取裝置來獲取生物樣本圖像的實(shí)例的示圖；圖6是用于解釋通過圖1的圖像獲取裝置來獲取生物樣本圖像的處理的示圖7是示出了通過圖1的圖像獲取裝置所獲取的生物樣本圖像的實(shí)例的示圖；圖8是示出了通過圖1的圖像獲取裝置來獲取生物樣本圖像的處理的功能框圖；圖9是示出了通過圖1的圖像獲取裝置所成像的成像對象區(qū)域的示圖；圖10是通過圖1的圖像獲取裝置來檢測熒光標(biāo)記物的結(jié)果的記錄實(shí)例；圖11是示出了生物樣本實(shí)例的示圖,該生物樣本對應(yīng)于圖10中所示突光標(biāo)記物的檢測結(jié)果的記錄實(shí)例；以及圖12是示出了通過圖11的生物樣本所獲取的生物樣本圖像的示圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖描述本公開的實(shí)施方式。<第一實(shí)施方式>[圖像獲取裝置的結(jié)構(gòu)]圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像獲取裝置100的示意圖。如圖1所示，該實(shí)施方式的圖像獲取裝置100包括顯微鏡10和數(shù)據(jù)處理單元20。[顯微鏡的結(jié)構(gòu)]顯微鏡10包括載臺11、光學(xué)系統(tǒng)12、光源13以及圖像傳感器14。載臺11具有安裝面。生物樣本SPL放置在該安裝面上。生物樣本SPL的實(shí)例包括組織切片、細(xì)胞、諸如染色體的生物高聚物等。載臺11能夠在相對于安裝面的水平方向(X-Y面方向)上以及垂直方向(Z軸方向)上移動。圖2是示出了放置在上述載臺11上的生物樣本SPL的示圖。圖2示出了從載臺11 一側(cè)方向的生物樣本SPL。如圖2所示，例如，生物樣本SPL在Z方向上具有幾iim到幾十Pm的厚度。生物樣本SPL夾在載玻片SG和蓋玻片CG之間，并通過預(yù)定的固定方法進(jìn)行固定。生物樣本SPL由熒光染料試劑染色。熒光染料試劑是以來自相同光源的激發(fā)光所照射的染料，從而發(fā)出熒光。例如，可使用DAPI (4’，6_ 二脒-2-苯基吲哚)、SpAqua、SpGreen等作為熒光染料試劑。再次參照圖1，光學(xué)系統(tǒng)12設(shè)置在載臺11上方。光學(xué)系統(tǒng)12包括物鏡12A、成像透鏡12B、二向色鏡12C、發(fā)射濾色鏡12D以及激發(fā)濾色片(excitation filter)12E。例如，光源13是諸如汞燈的電燈泡、LED (發(fā)光二極管)等。以來自光源13的激發(fā)光來照射生物樣本中的熒光標(biāo)記。在獲取生物樣本SPL的熒光圖像的情況下，激發(fā)濾色片12E僅使光源13所發(fā)出的光中的具有激發(fā)熒光染色的激發(fā)波長的光通過，由此產(chǎn)生激發(fā)光。已透過激發(fā)濾色片并進(jìn)入二向色鏡12C的激發(fā)光被二向色鏡12C反射，并被引導(dǎo)至物鏡12A。物鏡12A在生物樣本SPL上匯聚激發(fā)光。接著，物鏡12A和成像透鏡12B以預(yù)定倍率放大生物樣本SPL的圖像，并在圖像傳感器14的成像區(qū)域中形成經(jīng)放大的圖像。在以激發(fā)光照射生物樣本SPL時(shí)，染料發(fā)出熒光。該染料結(jié)合至生物樣本SPL的各個組織。該熒光經(jīng)由物鏡12A通過二向色鏡12C，并經(jīng)由發(fā)射濾色鏡12D到達(dá)成像透鏡12B。發(fā)射濾色鏡12D吸收由以上所提到的物鏡12A所放大的并已通過激發(fā)濾色片12E的光。部分彩色光透過發(fā)射濾色鏡12D。如上所述，成像透鏡12B對從中損失了外部光的彩色光的圖像進(jìn)行放大。該成像透鏡12B在圖像傳感器14上形成圖像。
例如，CXD (電荷耦合器件)、CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器等被用作圖像傳感器14。圖像傳感器14具有光電轉(zhuǎn)換元件，其單獨(dú)地接收RGB (紅、綠、藍(lán))顏色并將該顏色轉(zhuǎn)換成電信號。圖像傳感器14是基于入射光獲取彩色圖像的彩色成像器。數(shù)據(jù)處理單元20驅(qū)動光源13。通過使用圖像傳感器14，數(shù)據(jù)處理單元20獲取生物樣本SPL的熒光圖像。數(shù)據(jù)處理單元20存儲熒光圖像作為樣本數(shù)據(jù)。[數(shù)據(jù)處理單元的構(gòu)造]圖3示出了數(shù)據(jù)處理單元20的硬件構(gòu)造的框圖。例如，數(shù)據(jù)處理單元20由PC (個人計(jì)算機(jī))配置而成。例如，數(shù)據(jù)處理單元20將從圖像傳感器14所獲取的生物樣本SPL的熒光圖像存儲為諸如JPG (聯(lián)合圖像專家組)的任意格式的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。如圖3中所示，數(shù)據(jù)處理單元20包括CPU (中央處理單元)21、ROM (只讀存儲器)22,RAM (隨機(jī)存取存儲器)23、操作輸入單元24、接口單元25、顯示單元26以及存儲器27。那些方框經(jīng)由總線28彼此連接。ROM 22是用于存儲數(shù)據(jù)和多個程序(諸如執(zhí)行各種處理的固件)的固定存儲器。RAM 23用作CPU 21的工作區(qū)，并暫時(shí)存儲操作系統(tǒng)(OS)、正被執(zhí)行的各種應(yīng)用程序以及正被處理的各種數(shù)據(jù)。例如，存儲器27是諸如HDD (硬盤驅(qū)動器)、閃速存儲器或其他固態(tài)存儲器的非易失性存儲器。OS、各種應(yīng)用程序以及各種數(shù)據(jù)存儲在存儲器27中。具體地說，在該實(shí)施方式中，在存儲器27中存儲由圖像傳感器14捕獲的熒光圖像數(shù)據(jù)以及用于處理熒光圖像數(shù)據(jù)的圖像處理應(yīng)用程序。接口單元25連接至包括載臺驅(qū)動器15、光源驅(qū)動器單元16以及圖像傳感器控制器17的控制板。載臺驅(qū)動器15驅(qū)動顯微鏡10的載臺11。光源驅(qū)動器單元16驅(qū)動顯微鏡10的光源13。圖像傳感器控制器17驅(qū)動顯微鏡10的圖像傳感器14。根據(jù)預(yù)定的通信標(biāo)準(zhǔn)，接口單元25將信號發(fā)送至控制板和數(shù)據(jù)處理單元20，并接收來自控制板和數(shù)據(jù)處理單兀的信號。CPU 21在RAM 23擴(kuò)展ROM 22或存儲器27中所存儲的多個程序中對應(yīng)于從操作輸入單元24所接收的指令的程序。CPU 21根據(jù)擴(kuò)展程序任意地控制顯示單元26和存儲器27。操作輸入單元24是操作裝置，諸如定點(diǎn)裝置(例如鼠標(biāo))、鍵盤或觸摸板。顯示單元26 (例如)是液晶顯示器、EL (電致發(fā)光)顯示器、等離子體顯示器、CRT(陰極射線管)顯示器等。顯示單元26可內(nèi)置于數(shù)據(jù)處理單元20，或可外接至數(shù)據(jù)處理單元20。[獲取生物樣本圖像的典型處理]在描述由本實(shí)施方式的圖像獲取裝置100獲取生物樣本圖像的處理之前，將描述獲取生物樣本圖像的典型處理及其問題。圖4是用于描述通過典型的圖像獲取裝置獲取生物樣本圖像的處理的示圖。在生物樣本SPL的厚度方向上(在圖4中的垂直方向上)，典型的圖像獲取裝置在生物樣本SPL的厚度范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置。同時(shí)，從焦點(diǎn)位置移動的初始時(shí)間點(diǎn)到移動的最終時(shí)間點(diǎn)，典型圖像獲取裝置對圖像傳感器進(jìn)行曝光。典型的圖像獲取裝置在最終時(shí)間點(diǎn)從圖像傳感器捕獲像素?cái)?shù)據(jù)。最后，獲取了一個熒光圖像。在該一個熒光圖像中，在生物樣本SPL的厚度方向上，合并了遍布在整個生物樣本SPL的各個焦點(diǎn)位置處的圖像。以此方式，焦點(diǎn)位置在整個生物樣本的厚度方向上移動的同時(shí)，對圖像傳感器進(jìn)行曝光，借此獲取熒光圖像。然而，實(shí)際上，位于生物樣本的厚度方向兩端的、用于標(biāo)記對象的亮點(diǎn)(在下文中，稱為“熒光標(biāo)記物”)圖像，在尺寸上大于中心部分的熒光標(biāo)記物的圖像。此外，位于兩端部的熒光標(biāo)記物的亮度低于中心部分的熒光標(biāo)記物的亮度。因此，在基于尺寸和亮度來檢測熒光標(biāo)記物的情況下以及其他情況下，檢測精度降低。圖4中，將描述在厚度方向上位于生物樣本SPL的中心部分的熒光標(biāo)記物P1。焦點(diǎn)位置逐漸靠近熒光標(biāo)記物P1，熒光標(biāo)記物Pl進(jìn)入焦點(diǎn)一次，然后焦點(diǎn)位置逐漸遠(yuǎn)離熒光標(biāo)記物P1。即，熒光標(biāo)記物Pl的圖像從大而模糊的狀態(tài)逐漸變成小而清晰的狀態(tài)，此后，變成大而模糊的狀態(tài)。接著，將描述位于生物樣本SPL上部的熒光標(biāo)記物P2。從遠(yuǎn)于熒光標(biāo)記物Pl情況下的位置，焦點(diǎn)位置靠近熒光標(biāo)記物P2。因此，如圖5中所示，生物樣本SPL上部的熒光標(biāo)記物P2的圖像比中心部分中的熒光標(biāo)記物Pl的圖像更模糊并且更大。將描述位于生物樣本SPL下部的突光標(biāo)記物P3。同樣,突光標(biāo)記物P3進(jìn)入焦點(diǎn)一次,然后，焦點(diǎn)位置離開得比熒光標(biāo)記物Pl的情況下更遠(yuǎn)。因此，熒光標(biāo)記物P3的圖像比中心部分的熒光標(biāo)記物P2的圖像更模糊并且更大。因此，在基于熒光標(biāo)記物的尺寸和亮度來檢測熒光標(biāo)記物的情況下以及其他情況下，檢測精度可能降低。為了解決以上提到的問題，如圖6中所示，本實(shí)施方式的圖像獲取裝置100在延長范圍(即，在生物樣本SPL厚度范圍的兩端增加預(yù)定邊界D)內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)12的焦點(diǎn)位置。結(jié)果，如圖7中所示，可獲取所有熒光標(biāo)記Pl到P4的圖像被近似均勻地模糊的生物樣本圖像。因?yàn)楂@取了所有熒光標(biāo)記Pl到P4的圖像被近似均勻地模糊的生物樣本圖像，所以(例如)可提聞檢測突光標(biāo)記物的精度，可提聞測量突光標(biāo)記物的売度和尺寸的精度等。[獲取生物樣本圖像的具體處理]數(shù)據(jù)處理單元20的CPU 21在RAM 23中擴(kuò)展ROM 22或存儲器27中所存儲的多個程序中的對應(yīng)于從操作輸入單元24中所接收的指令的程序。CPU 21基于擴(kuò)展后的程序(圖像獲取程序)來執(zhí)行獲取生物樣本圖像的處理。圖8示出了用于獲取生物樣本圖像的處理的功能框圖。在圖8中，載臺控制器31 (移動控制器)順序地移動載臺11，以便生物樣本SPL的對象點(diǎn)(在下文中，也稱為“采樣點(diǎn)”)處于成像區(qū)域中。例如，如圖9中所示，載臺控制器31(移動控制器)將生物樣本SPL分配至成像區(qū)域AR。注意，在圖9中，生物樣本SPL的被分配至成像區(qū)域AR的區(qū)域彼此不重疊?？商鎿Q地，區(qū)域的一部分可與鄰近區(qū)域的一部分重疊。此外，載臺控制器31每次在Z軸方向上(物鏡12A的光軸方向)移動載臺11，對象采樣點(diǎn)移動至成像區(qū)域AR。載臺控制器31進(jìn)行控制，從而在厚度方向上使焦點(diǎn)在采樣點(diǎn)上移動。在這里，如圖6中所示，載臺控制器31在Z軸方向上移動載臺11，以便焦點(diǎn)位置在第一位置Zl和第二位置Z2 (延長范圍)之間移動。在下部方向中，第一位置Zl與生物樣本SPL厚度范圍的下部端相距預(yù)定邊界D。在上部方向中，第二位置Z2與生物樣本SPL厚度范圍的上部端相距預(yù)定邊界D。每次載臺控制器31將對象采樣點(diǎn)移動至成像區(qū)域AR，圖像獲取單元32 (曝光控制器)向圖像傳感器控制器17發(fā)送指令。該指令是從載臺11在Z軸方向上移動的初始時(shí)間點(diǎn)到最終時(shí)間點(diǎn)用于將圖像傳感器14進(jìn)行曝光。當(dāng)載臺11在Z軸方向上移動的最終時(shí)間點(diǎn)，圖像獲取單元32經(jīng)由圖像傳感器控制器17獲得來自圖像傳感器14的圖像。該圖像是通過在移動的最終時(shí)間點(diǎn)與移動的初始時(shí)間點(diǎn)之間進(jìn)行曝光所獲取的采樣點(diǎn)的圖像。接著，通過使用預(yù)定的整合算法，圖像獲取單元32將分配至成像區(qū)域AR的采樣點(diǎn)圖像分別組合，以由此產(chǎn)生整個生物樣本圖像。熒光標(biāo)記物分析器33 (分析器)從圖像獲取單元32所產(chǎn)生的生物樣本圖像中檢測熒光標(biāo)記物，該熒光標(biāo)記物(在下文中，稱為“對象標(biāo)記物”)標(biāo)記對象活體組織。對于熒光標(biāo)記物分析器33設(shè)定設(shè)置信息。例如，該設(shè)置信息包括對象標(biāo)記物的顏色(在下文中，稱為“對象標(biāo)記物顏色”)以及熒光標(biāo)記物的顏色(在下文中，稱為“核標(biāo)記物顏色”)。熒光標(biāo)記物(在下文中，稱為“核標(biāo)記物”)標(biāo)記細(xì)胞核。此外，在使用標(biāo)記控制基因(在下文中，稱為“控制標(biāo)記物”)的熒光標(biāo)記物情況下，設(shè)定了正常細(xì)胞核中的控制基因的數(shù)量。此外，在此情況下，也設(shè)定了用于標(biāo)記控制基因的熒光標(biāo)記物(在下文中，稱為“控制標(biāo)記物”)的顏色(在下文中，稱為“控制標(biāo)記物顏色”)。根據(jù)使用條件(諸如用于熒光染色的探針的制造商以及熒光標(biāo)記物的種類)，該設(shè)置信息是唯一確定的。具體地說，例如，在HER-2探針套件(Abbott日本有限公司)的情況下，“紅色”被設(shè)定為ffiR-2基因的對象標(biāo)記物顏色，“藍(lán)色”被設(shè)定為核標(biāo)記物顏色。此外，在此情況下，控制基因是與染色體中ffiR-2基因相鄰的基因。“綠色”被設(shè)定為控制基因的控制標(biāo)記物顏色。通常，“2”被設(shè)置為數(shù)量。接著，將描述由熒光標(biāo)記物分析器33檢測熒光標(biāo)記物的方法。熒光標(biāo)記物分析器33從圖像獲取單元32產(chǎn)生的生物樣本圖像中檢測細(xì)胞核。細(xì)胞核是相鄰于以下像素的區(qū)域，即，該像素中的每一個都對應(yīng)于被設(shè)置為細(xì)胞核顏色的核標(biāo)記物顏色并具有等于或超過閥值的亮度。隨后，在檢測到的細(xì)胞核中，熒光標(biāo)記物分析器33檢測對象標(biāo)記物和控制標(biāo)記物。這里，焦點(diǎn)位置在生物樣本SPL的厚度方向上的延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)，通過曝光圖像傳感器14來獲取生物樣本圖像。因此，對象標(biāo)記物和控制標(biāo)記物在生物樣本圖像中被標(biāo)記為近似圓形的模糊亮點(diǎn)。此外，如圖6中所示，通過焦點(diǎn)位置從第一位置Zl移動到第二位置Z2的同時(shí)曝光圖像傳感器14來獲取生物樣本圖像。在下部方向中，第一位置Zl與生物樣本SPL厚度范圍的下部端相距預(yù)定邊界D。在上部方向中，第二位置Z2與生物樣本SPL厚度范圍的上部端相距預(yù)定邊界D。結(jié)果，所有對象標(biāo)記物和所有控制標(biāo)記物在生物樣本圖像中被近似均勻地模糊。熒光標(biāo)記物分析器33將滿足下列條件的區(qū)域(亮點(diǎn))檢測為對象標(biāo)記物。即，呈現(xiàn)出針對對象標(biāo)記物設(shè)定的標(biāo)記物顏色并且亮度等于或超過閥值的預(yù)定數(shù)量(面積)或更多的像素彼此鄰近，以由此形成近似圓形的形狀。同樣，熒光標(biāo)記物分析器33檢測滿足下列條件的區(qū)域(亮點(diǎn))作為控制標(biāo)記物。即，呈現(xiàn)出針對控制標(biāo)記物設(shè)定的標(biāo)記物顏色并且亮度等于或超過閥值的預(yù)定數(shù)量(面積)或更多的像素彼此鄰近，以由此形成近似圓形的形狀。在這里，除了所呈現(xiàn)的標(biāo)記物顏色，用于確定對象標(biāo)記物的條件可能與用于確定控制標(biāo)記物的條件相同或不同。如上所述，滿足了具有等于或超過閥值亮度的預(yù)定數(shù)量(面積)或更多的像素彼此鄰近的條件的區(qū)域(亮點(diǎn))被檢測為對象標(biāo)記物或控制標(biāo)記物。結(jié)果，熒光標(biāo)記物分析器33完整地檢測了生物樣本圖像中被標(biāo)記為近似均勻地模糊的亮點(diǎn)的所有對象標(biāo)記物和控制標(biāo)記物。此外，熒光標(biāo)記物分析器33測量表明檢測的對象標(biāo)記物面積的像素?cái)?shù)量以及亮度平均值。熒光標(biāo)記物分析器33測量表明檢測的控制標(biāo)記物的像素?cái)?shù)量以及亮度平均值。同時(shí)，數(shù)據(jù)記錄單元34組合由圖像獲取單元32所產(chǎn)生的各個采樣點(diǎn)的生物樣本圖像，以由此產(chǎn)生一個生物樣本圖像。數(shù)據(jù)記錄單元34編碼該一個生物樣本圖像，以由此獲取諸如JPEG (聯(lián)合圖像專家組)的預(yù)定壓縮格式的樣本數(shù)據(jù)，并將該樣本數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)存儲器35中。該處理可在熒光標(biāo)記物分析器33檢測熒光標(biāo)記物之前執(zhí)行。數(shù)據(jù)記錄單元34從熒光標(biāo)記物分析器33接收熒光標(biāo)記物的測量結(jié)果。接著，數(shù)據(jù)記錄單元34將測量結(jié)果數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)存儲35中，與樣本數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。圖10示出了來自熒光標(biāo)記物分析器33所測量的生物樣本圖像(圖12)的熒光標(biāo)記物的測量結(jié)果的記錄實(shí)例。圖12是通過此實(shí)施方式的圖像獲取裝置100、從如圖11中所示的生物樣本所獲取的生物樣本圖像。在此實(shí)例中，檢測了兩個細(xì)胞核Cl、C2。在一個細(xì)胞核Cl中，檢測出兩個對象標(biāo)記物R11、R12以及兩個控制標(biāo)記物G11、G12。在另一細(xì)胞核C2中，檢測出兩個對象標(biāo)記物R21、R22以及兩個控制標(biāo)記物G21、G22。用于在各個細(xì)胞核中標(biāo)識各個對象標(biāo)記物的一系列數(shù)字被賦予各個細(xì)胞核C1、C2中被檢測的各個對象標(biāo)記物。用于在各個細(xì)胞核中標(biāo)識控制標(biāo)記物的一系列數(shù)字被賦予各個細(xì)胞核Cl、C2中被檢測的各個控制標(biāo)記物。注意，以顏色來標(biāo)識標(biāo)記物的種類。此外，表示標(biāo)記物面積的像素?cái)?shù)量和亮度平均值被記錄在數(shù)據(jù)存儲器35中，與各個對象標(biāo)記物和各個控制標(biāo)記物相關(guān)。注意，除了圖10中所示的信息以外，例如，將關(guān)于患者名字、患者性別、患者年齡、生物樣本SPL獲取日期等的信息賦予由熒光標(biāo)記物分析器33所測量的熒光標(biāo)記物的測量結(jié)果的記錄數(shù)據(jù)。如上所述，根據(jù)此實(shí)施方式的構(gòu)造，通過在將焦點(diǎn)位置從第一位置Zl移動到第二位置Z2的同時(shí)曝光圖像傳感器14，圖像獲取單元32獲取生物樣本圖像。在下部方向中，第一位置Zl與生物樣本SPL厚度范圍的下部端相距預(yù)定邊界D。在上部方向中，第二位置Z2與生物樣本SPL厚度范圍的上部端相距預(yù)定邊界D。如上所述，在所獲取的生物樣本圖像中，所有對象標(biāo)記物和所有控制標(biāo)記物被近似均勻地模糊。因此，熒光標(biāo)記物分析器33將滿足亮度等于或超過閥值的預(yù)定數(shù)量(面積)或更多的像素彼此鄰近的條件的區(qū)域(亮點(diǎn))檢測為對象標(biāo)記物或控制標(biāo)記物。在此情況下，熒光標(biāo)記物分析器33完整地檢測了所有對象標(biāo)記物和控制標(biāo)記物。此外，熒光標(biāo)記物分析器33可準(zhǔn)確地測量表明檢測出的對象標(biāo)記物的面積的像素?cái)?shù)量以及亮度平均值。熒光標(biāo)記物分析器33測量檢測出的控制標(biāo)記物的像素?cái)?shù)量以及亮度平均值。將描述邊界D的值。生物樣本SPL厚度范圍的下部端和焦點(diǎn)位置的下部端之間的距離稱為D1。相同范圍的上部端和焦點(diǎn)位置的上部端之間的距離稱為D2。Dl不必等于D2。然而，因?yàn)樯飿颖維PL厚度范圍的上部的熒光標(biāo)記的模糊盡可能地與下部的熒光標(biāo)記的模糊相同，所以優(yōu)選Dl等于D2。此外，如果邊界D太小，則不能足夠地減小生物樣本厚度范圍的中心部分的熒光標(biāo)記物與相同范圍的兩端的熒光標(biāo)記物之間的亮度差異以及面積大小的差異。同時(shí)，如果邊界D太大，所有熒光標(biāo)記物的亮度太低。結(jié)果，難以檢測熒光標(biāo)記物。邊界D優(yōu)選的具體值或范圍取決于各種條件，諸如生物樣本SPL的厚度以及光學(xué)系統(tǒng)12的物鏡12A的數(shù)值孔徑NA (焦點(diǎn)深度)。例如，鑒于此，有一種方法來改變各種條件，以找到最優(yōu)選的值。例如，根據(jù)此方法，按照與數(shù)值孔徑NA為0.8以及邊界為3 u m的情況下的相同水平來模糊熒光標(biāo)記物。注意，在以上提到的實(shí)施方式的顯微鏡10的結(jié)構(gòu)中，物鏡12A可以是目鏡透鏡。此外，在以上提到的實(shí)施方式中，移動載臺11從而移動焦點(diǎn)位置?？商鎿Q地，可以移動光學(xué)系統(tǒng)12的物鏡12A。在以上提到的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理單元20包括數(shù)據(jù)存儲器35。生物樣本圖像和熒光標(biāo)記物的檢測結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)存儲器35中?？商鎿Q地，其可記錄在外部存儲器中。顯微鏡10可以通過有線或無線傳輸媒介(諸如局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或數(shù)字衛(wèi)星廣播)而非總線傳輸路徑來連接至數(shù)據(jù)處理單元20。注意，本技術(shù)可采用下列構(gòu)造。(I) 一種圖像獲取裝置，包括:光源，被配置為以激發(fā)光照射具有熒光標(biāo)記的生物樣本，所述激發(fā)光激發(fā)所述熒光標(biāo)記；包括物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述物鏡被配置為放大所述生物樣本的成像對象；圖像傳感器，被配置為形成由所述物鏡放大的所述成像對象的圖像；移動控制器，被配置為在延長范圍內(nèi)移動所述光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，所述延長范圍是通過在所述成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端增加預(yù)定邊界來獲得的；以及曝光控制器，被配置為在所述光學(xué)系統(tǒng)的所述焦點(diǎn)位置在所述延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)曝光所述圖像傳感器。(2)根據(jù)(I)所述的圖像獲取裝置，其中:所述成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端的所述預(yù)定邊界相同。( 3 )根據(jù)(I)或(2 )所述的圖像獲取裝置，還包括:光源，被配置為以激發(fā)光照射熒光標(biāo)記，其中所述曝光控制器被配置為通過在所述光學(xué)系統(tǒng)的所述焦點(diǎn)位置在所述延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)曝光所述圖像傳感器，從而獲取所述成像對象的熒光圖像。( 4 )根據(jù)(I)至(3 )中任一項(xiàng)所述的圖像獲取裝置，還包括:分析器，被配置為:從所獲取的所述熒光圖像中檢測所述熒光標(biāo)記，以及獲取所述熒光標(biāo)記的亮度和大小。本公開包含于2011年11月15日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP2011-249866中所公開的主題，將其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變形，只要它們在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像獲取裝置，包括: 光源，被配置為以激發(fā)光照射具有熒光標(biāo)記的生物樣本，所述激發(fā)光激發(fā)所述熒光標(biāo)記； 包括物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，所述物鏡被配置為放大所述生物樣本的成像對象； 圖像傳感器，被配置為形成由所述物鏡放大的所述成像對象的圖像； 移動控制器，被配置為在延長范圍內(nèi)移動所述光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，所述延長范圍是通過在所述成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端增加預(yù)定邊界來獲得的；以及 曝光控制器，被配置為在所述光學(xué)系統(tǒng)的所述焦點(diǎn)位置在所述延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)曝光所述圖像傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像獲取裝置，其中: 所述成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端的所述預(yù)定邊界相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像獲取裝置，還包括: 光源，被配置為以激發(fā)光照射熒光標(biāo)記，其中 所述曝光控制器被配置為通過在所述光學(xué)系統(tǒng)的所述焦點(diǎn)位置在所述延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)曝光所述圖像傳感器，從而獲取所述成像對象的熒光圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像獲取裝置，還包括: 分析器，被配置為: 從所獲取的所述熒光圖像中檢測所述熒光標(biāo)記，以及 獲取所述突光標(biāo)記的売度和大小。
5.一種圖像獲取方法，包括: 以激發(fā)光照射具有熒光標(biāo)記的生物樣本，所述激發(fā)光激發(fā)所述熒光標(biāo)記； 在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，所述延長范圍是通過在所述生物樣本的成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端增加預(yù)定邊界來獲得的，所述光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡，所述物鏡被配置為放大所述成像對象；以及 當(dāng)所述光學(xué)系統(tǒng)的所述焦點(diǎn)位置在所述延長范圍內(nèi)移動時(shí)，對圖像傳感器進(jìn)行曝光。
6.一種圖像獲取程序，被配置為使計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟: 以來自光源的激發(fā)光照射具有熒光標(biāo)記的生物樣本，所述激發(fā)光激發(fā)所述熒光標(biāo)記；在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，所述延長范圍是通過在所述生物樣本的成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端增加預(yù)定邊界來獲取的，所述光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡，所述物鏡被配置為放大所述成像對象；以及 當(dāng)所述光學(xué)系統(tǒng)的所述焦點(diǎn)位置在所述延長范圍內(nèi)移動時(shí)，對圖像傳感器進(jìn)行曝光。
全文摘要
本申請公開了一種圖像獲取裝置、圖像獲取方法以及圖像獲取程序。其中，該圖像獲取裝置包括光源，被配置為以激發(fā)光照射具有熒光標(biāo)記的生物樣本，該激發(fā)光激發(fā)該熒光標(biāo)記；包括物鏡的光學(xué)系統(tǒng)，該物鏡被配置為放大生物樣本的成像對象；圖像傳感器，被配置為形成由物鏡放大的成像對象的圖像；移動控制器，被配置為在延長范圍內(nèi)移動光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，該延長范圍是通過在成像對象的厚度范圍內(nèi)的兩端增加預(yù)定邊界來獲得的；以及曝光控制器，被配置為在光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置在延長范圍內(nèi)移動的同時(shí)曝光圖像傳感器。
文檔編號G01N21/64GK103105381SQ201210445119
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
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