JPH0212060A - 細胞の状態のモニター方法及びその装置 - Google Patents

細胞の状態のモニター方法及びその装置

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JPH0212060A
JPH0212060A JP16286088A JP16286088A JPH0212060A JP H0212060 A JPH0212060 A JP H0212060A JP 16286088 A JP16286088 A JP 16286088A JP 16286088 A JP16286088 A JP 16286088A JP H0212060 A JPH0212060 A JP H0212060A
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JP
Japan
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image
cell
cells
fluorescence
bright field
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JP16286088A
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Fumihiko Yonemori
米森 文彦
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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、蛍光もくしは発光色素にて染色した細胞の状
態をモニターする方法及びその装置に関する。
[従来の技術] 蛍光もくしは発光色素を用いた細胞の観察や測定として
、たとえばr’DΔ(I;’ 1uorescein 
 diaeetate)やQuinII(フィン2)な
どの細胞内物質と反応して蛍光を発する物質により細胞
の機能を測定する場合や、ローダミン、 FI T C
(F tuoresceinisothiocyana
te)など色結合した抗体を用いて細胞表面、内部の抗
原物質の同定を行う場合などがあり、多くの生理活性を
調べるための用途があ[発明が解決しようとする課題] 従来、これらの測定においては、蛍光顕微鏡やフローサ
イトメトリー等を用いて蛍光強度もくしは、蛍光強度の
分布状態や位置同定が行われるのみであった。しかるに
、昨今、培養細胞を用いた薬剤試験や、生理活性物質を
用いた細胞培養等が行われるようになり、この効果を調
べるためには、単に、測定した蛍光強度から細胞の機能
を測定するばかりでなく、効果を顕している細胞の形状
や細胞と細胞との接触、生死の判別といった情報をも同
時に必要となってきている。
このような情報を得るためには、蛍光像だけの測定だけ
でなく、明視野における細胞像も同時に必要となるが、
従来の顕微鏡による目視測定や、フローサイトメトリー
にある粒度測定では、明視野の細胞像を得るのが困難で
あった。
本発明は、明視野における細胞像をも同時に得ることの
できる細胞の状態のモニター方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の細胞の状態のモニター方法は、細胞の像を画像
信号に変える撮像手段及び該撮像手段よりの画像信号を
二値化処理して記憶する画像メモリを有する画像処理回
路を用い、明視野における細胞と、特定の蛍光もしくは
発光色素にて染色した前記細胞とに対して得た画像メモ
リの両画像データを論理処理することにより、蛍光もし
くは発光色素により表される細胞の状態の特徴量にて、
全細胞中より特定の細胞群を抽出し、その細胞群の明視
nJfにおける細胞の像の特徴量を抽出もくしは観測す
ることを特徴とする。
[実施例] 本発明の細胞の状態のモニター方法を実施するのに適し
た装置の一例を第1図に示している。
! a、 I b、 1 c及びldはそれぞれ顕1!
l:mlを構成する、明視野用の光源、細胞試料Xを載
置するステージ及び、対物レンズ、蛍光用光源である。
S。
及びS、は、光源1a及びldの前に設けられたシャッ
ターであり、Mは、顕微miの光路に設けられたグイク
ロイックミラーであり、pt&びF、はそれぞれ励起用
フィルタ及び吸収フィルタである。2は、対物レンズ1
cを通した細胞試料Xの像を画像信号に変換するテレビ
カメラである。3は、テレビカメラ2よりのアナログの
画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換器であり
、4は、A/D変換されたデジタル信号を、適当なしき
い値を境として二値化する二値化回路である。5.6及
び7は二値化回路4よりの画像データを記憶する画像メ
モリであり、細胞試料Xとして特定の蛍光らくしは発光
色素にて染色したものを用いたと1の蛍光(発光)像や
前記細胞試料Xと同一の細胞群でかつ同一位置に対する
明視野等の像をそれぞれ個別に記憶する。
蛍光物質には、たとえば、生細胞だけが蛍光を発するF
’DA、cl;’DAやカルシウムの存在により蛍光を
発するQuin[I、 FraIl、細胞内の核酸の存
在により蛍光を発するエチジウム・ブロマイドなどの他
にローダミン、r’lTc、PEなどを結合させた抗体
などを用いることができる。特にローダミン、FITC
,PEなどを結合させたモノクローナル抗体は、細胞表
面や内部の抗原に特異的に結合するため、細胞の分化や
亜群の識別に有効である。尚、蛍光波長の選択は染色し
た色素の特性に合わせればよい。
8は、画像メモリ5.6及び7にメモリされた蛍光(発
光)像と、明視野の像との画像データを論理処理ケる画
像処理回路であり、具体的には、画像メモリ5.6及び
7の画像データで対応する画素Ds、Da及びD7毎に
論理積即ち、Da・Da”Dvを取る。又、この画像処
理回路8では、各画素毎のデータD s 、 D s及
びり、を加減算することらでき、論理積だけでなく、論
理和、排他的論理和、ノット等の処理が行える。9は画
像処理回路8よりの処理データに基づき、クラスターの
数(細胞数)や各細胞の大きさ、直径、扁平度、細胞内
構造物の有無及びその分布m等の形状データを演算する
特徴量出力回路である。
上記装置における動作を説明する。
蛍光色素等で染色した細胞試料XをステージIb上に載
置し、既述したように、明視野像を観察するときは、シ
ャッターS、のみを開放して明視野用の光源1aよりの
白色光を細胞試料Xに照射する。又、蛍光像の観察のと
きは、シャッターS。
のみを開放し、蛍光用光源1dよりの蛍光を励起用フィ
ルタFl及びグイクロイックミラーMを介して細胞試料
Xに照射する。又、発光測定のときはシャッターS l
 t S Rの双方を閉じて不要な光が試料Xに入射し
ないようにする。細胞試料Xの明視野像あるいは蛍光像
は、対物レンズICで拡大され、グイクロイックミラー
M及び吸収フィルタF、を介してテレビカメラ2で画像
信号に変換される。変換された画像信号はΔ/D変換器
3でアナログ信号からデジタル信号に変換され、更に、
二値化回路4によって二値化信号にされる。二値化回路
4より出力される二値化信号は、細胞試料Xに用いた蛍
光色素の種類によっであるいは明視野における像によっ
て画像メモリ5あるいは画像メモリ6あるいは画像メモ
リ7にそれぞれ個別に記憶される。各画像メモリ5,6
.7に記憶された画像データは次に続み出され、画像処
理回路8にて、既述したように、各画像データで対応す
る画素毎に論理積がとられ、この論理積に基づき、特徴
n1出力回路9において、蛍光色素の表現する細胞の特
徴をらとに、全細胞中より特定の細胞群を抽出できる。
又、画像処理回路8で例えば論理差をとれば、細胞の生
死について測定することもでき、蛍光像については、そ
の蛍光強度により、さらに機能を細別し、抽出、観測す
ることができる。
また、蛍光もしくは発光波長の異なる染色物質で2重染
色、3重染色したものについても取り込み回数をふやす
だけで同様に可能である。この場合、抽出もしくは観測
できる特徴飛を増や仕るため、より詳しい細胞の状態と
同時に知ることができる。
以下、上記装置による測定例を説明する。
測定例1 マウス(c57BL/6)の婢臓よりリンパ球を抽出し
、アンチマウスモノクローナル抗体にて染色した。モノ
クローナル抗体は、 ■ローダミン結合anti Thy t 、 2■FI
TC結合anti Lyt2 を用いた。
上記■■を用いて2重染色(double 5tain
)を行つた。この2重染色を行った細胞を■のローダミ
ン結合を調べるために、励起用フィルタF1及び吸収フ
ィルタFtにそれぞれ、励起波長が510ないし560
nm及び吸収波長が59Or+a以下のG(グリーン)
フィルタを用い、■のPI’rC結合を調べるために、
励起用フィルタF、及び吸収フィルタF、にそれぞれ、
励起波長が420ないし490nm及び吸収波長が52
On11以下のB(ブルー)フィルタを用い、それぞれ
の像と、明視野における像との計38iの像を取り込み
、それぞれ画像メモリ5.6.7に記憶さ仕た。そ]2
て、画像処理回路8にて画像メモリ5,6.7からの3
つの画像信号の論理積をとることにより、クラスターの
数、大きさ、偏平度の測定を行った。これらの測定結果
により、マウス牌臓細胞中のキラー/サプレッサ′r細
胞の比率、形状データについて測定できた。
測定例2 マウス(c5713L/6)の牌臓より比重遠心法にて
リンパ球を分離し、これに、マイトジェンであるCon
A(コンカナバリンA)を添加した培養液IN P M
 +−川用40中にて2日間培養した。培養開始前と2
日後にそれぞれFDA(生細胞のみ蛍光を発する)にて
染色し、Bフィルタを用いた蛍光像と、明視野像とを取
り込み、それぞれ画像メモリ5.6に記憶さけた。
そして、画像処理回路8における論理積後の画像につい
て形状データ(太ささ、偏平度等)を測定した。これよ
り、ConA刺激前後において生細胞の面積及び偏平度
の分布に差を測定でき、Co n A刺激したリンパ球
の生細胞の幼若化を判定できた。
第2図(A)及び第2図(Ll)は、ConAによる刺
激前と刺激後とにおける細胞の大きさを表しており、又
、第3図(A)及び第3図(El)は、ConAによる
刺激前と刺激後とにおける細胞の偏平度を表している。
尚、偏平度は下式より求めた。
下表は、6グラフにおける観測された細胞数N。
面積あるいは偏平度の平均値M、標命偏差s、d値をま
とめている。
表 N     M     s 、 d 第2図(A)    76  100.8  24.5
第2図(B)    90  172.2  5.98
第3図(A)    ?5  1.04.4  3.1
第3図(n)   75  107.1  3.5又、
」二足論理積後の画像データを画像メモリ6の明視野像
より減算することにより、死細胞についてら抽出、測定
することができた。
[発明の効果] 本発明は、特定の蛍光もしくは発光色素にて染色した細
胞を、その蛍光像と明視野像との両方の像の論理処理に
より、蛍光もしくは発光色素の表現する細胞の特徴にて
、特定の細胞群をhlJ出し、その細胞1tTの明視9
+F像より得られる細胞の特徴を抽出し、観測すること
ができる。また、蛍光色素を選択することにより、種々
の細胞の特徴(機能)を形状データ等ととらに得ること
ができる。その結果、細胞の状態についてより詳しいモ
ニターができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の細胞の状態のモニター方法の実施に適
した装置の一列を示すブロック図、第2図(Δ)及び第
2図(I〕)は、ConAによる刺激+iiTと刺激後
とにおける細胞の大きさを表すグラフ、第3図(A)及
び第3図(i3)は、ConAによる刺激前と刺激後と
にお()る細胞の偏平度を表すグラフである。 ト・・顕微鏡、2・・・テレビカメラ、3・・・A/]
〕変換器、4・・二値化回路、5,6.7・・・画像メ
モリ、8・・・画像処理回路、9・・・特徴量出力回路
、X・・・細胞試料。 特許出願人  住友電気工業株式会社 代理人 弁理士  前出 葆 外I名 Fg胞技〔%〕 〜 ω MIF4巳数A%) 細計榎%〕 ω 、1 #E肥放 (%)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)細胞の像を画像信号に変える撮像手段及び該撮像
    手段よりの画像信号を二値化処理して記憶する画像メモ
    リを有する画像処理回路を用い、明視野における細胞と
    、特定の蛍光もしくは発光色素にて染色した前記細胞と
    に対して得た画像メモリの両画像データを論理処理する
    ことにより、蛍光もしくは発光色素により表される細胞
    の状態の特徴量にて、全細胞中より特定の細胞群を抽出
    し、その細胞群の明視野における細胞の像の特徴量を抽
    出もくしは観測することを特徴とする細胞の状態のモニ
    ター方法。
  2. (2)細胞の像を画像信号に変える撮像手段及び該撮像
    手段よりの画像信号を二値化処理して記憶する画像メモ
    リを有する画像処理回路を用い、明視野における細胞と
    、特定の蛍光もしくは発光色素にて染色した前記細胞と
    に対して得た画像メモリの両画像データを論理処理する
    ことにより、蛍光もしくは発光色素により表される細胞
    の状態の特徴量にて、全細胞中より特定の細胞群を抽出
    し、その細胞群の明視野における細胞の像の特徴量を抽
    出もくしは観測することを特徴とする細胞の状態のモニ
    ター装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2651321A1 (fr) * 1989-08-24 1991-03-01 Olympus Optical Co Procede de formation d'une image de la distribution bidimensionnelle de la concentration ionique dans une cellule vivante.
JP2002544531A (ja) * 1999-05-13 2002-12-24 リソリューション サイエンシーズ コーポレーション デジタル画像の変換
WO2016093090A1 (ja) * 2014-12-09 2016-06-16 コニカミノルタ株式会社 画像処理装置及び画像処理プログラム
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