JP6735207B2 - 細胞の撮像方法 - Google Patents
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Description
図1A及び図1Bは、細胞移動装置Sの全体構成を概略的に示す図である。ここでは、細胞Cを3つの容器間で移動させる細胞移動装置Sを例示している。細胞移動装置Sは、分注容器100、ディッシュ10を備えた選別容器1、マイクロプレート4、カメラユニット5(撮像装置)、及び分注チップ60又はチップ6が搭載されるヘッドユニット61を備えている。大略的に細胞移動装置Sは、分注容器100から細胞Cを多数含む細胞懸濁液LCを吸引し、該細胞懸濁液LCを選別容器1のディッシュ10上に撒き、本発明に係る細胞の撮像方法を適用して使用可能な細胞Cを選別し、ディッシュ10から使用可能な細胞Cを吸引すると共にこれをマイクロプレート4に吐出する装置である。図1Aは、細胞移動装置Sの分注容器100及び選別容器1の部分を、図1Bは、選別容器1及びマイクロプレート4の部分をそれぞれ図示している。
図2は、選別容器1の斜視図、図3は、ディッシュ10の上面図、図4は、図3のIV−IV線断面図である。選別容器1は、底皿11、外周壁12、内周壁13及び天壁14を備える。底皿11は、選別容器1の底部を構成する上面開口の円柱型の皿部材である。外周壁12、内周壁13及び天壁14は、底皿11に被せられる蓋部材を構成している。外周壁12は底皿11の側周壁よりも径大の部分、内周壁13は、外周壁12の内部に配置された角筒状の部分である。天壁14は、選別容器1の上面側において、上部開口1H以外の領域を覆う板部材である。
図6は、本実施形態に係る細胞Cの撮像方法の手順を示す図である。細胞Cの撮像方法は、順次実行される、ディッシュ10を準備しこれを所定位置への配置する第1ステップ#1、ディッシュ10の稜線部35(形状特徴部)の高さ位置を認識する第2ステップ#2、細胞Cをディッシュ10の保持凹部3に収容させる第3ステップ#3、細胞Cを保持しているディッシュ10をカメラユニット5で撮像する第4ステップ#4、及び、前記撮像により得られた画像に基づいて細胞Cの形状を特定(評価)する第5ステップ#5を含んでいる。以下、各ステップについて説明する。なお、第2ステップ#2よりも先に第3ステップ#3を実行する態様としても良い。
第1ステップ#1では、細胞Cの選別及び撮像に好適な保持凹部3を備えるディッシュ10が準備される。図7は、本実施形態で用いられるディッシュ10の詳細を説明するための断面図である。上述の通りディッシュ10は、上面21と下面22とを有するディッシュ本体2と、上面21に開口部31を有し上面21から下面22に向けて延びる保持凹部3とを備える。図7には、保持凹部3の孔芯位置に上面21及び下面22と直交する垂直線Vが描かれている。保持凹部3が延びる方向は、垂直線Vが延びる垂直方向である。
第2ステップ#2では、第1ステップ#1で所定位置に据え付けられたディッシュ10の高さ位置のキャリブレーションが行われる。具体的には、カメラユニット5でディッシュ10を撮像し、予め定められたディッシュ10の所定の形状特徴部の高さ位置を認識する処理が行われる。本実施形態では、認識される前記形状特徴部が、ディッシュ10の上面21に形成された稜線部35である例を示す。稜線部35は一例であり、前記形状特徴部はディッシュ10の他の部位であっても良く、例えば孔部34の下端エッジであっても良い。
第3ステップ#3は、細胞Cをディッシュ10の保持凹部3に収容させるステップである。図1Aに基づき説明した通り、ディッシュ10が選別容器1内の培地L(液体)中に浸漬された状態で、上面21の側から細胞Cを含む細胞懸濁液LCが撒かれる。細胞Cは、重力により第1部分P1(開口部31)を通して保持凹部3内へ導かれる。さらに当該細胞Cは、第2部分P2(筒状の壁面33)に沿って沈降され、第3部分P3(底部32)に接地する。
第4ステップ#4では、細胞Cが保持凹部3に保持された状態のディッシュ10の画像の撮像動作が、カメラユニット5にて行われる。図11は、ディッシュ10が撮像されている状態を示す断面図である。カメラユニット5は、光像を光電変換する撮像素子53と、撮像光学系としてのカメラレンズ51及び絞り54とを含む。図略の照明系によってディッシュ10が照明された状態で、ディッシュ本体2の下面22の側からカメラユニット5により細胞C1、C2を保持するディッシュ10の画像が撮像される。
第5ステップ#5では、前記撮像動作により得られたディッシュ10の画像データに基づき、細胞Cの形状や色合いを特定する。例えば、第4ステップ#4で得られた画像データに画像処理を施し、細胞Cの存在を画像上で認識する処理、認識された細胞Cの形状を認識する処理などが実行される。さらに、特定された形状や色合いに基づき、当該細胞Cが実験や検査に用いることができる健全な細胞であるか否かの評価がなされる。
図23は、細胞移動装置Sの電気的構成を示すブロック図である。細胞移動装置Sは、ヘッドユニット61(図1A及び図1B)の移動、ヘッド63の位置決め及び昇降、ヘッド63による細胞Cの吸引及び吐出動作、並びにカメラユニット5の移動及び撮像動作を制御する制御部7を備える。また、細胞移動装置Sは、カメラユニット5を水平移動させる機構としてカメラ軸駆動部55、ヘッドユニット61を水平移動させる機構としてヘッドユニット軸駆動部64、ヘッド63を昇降させる機構並びに吸引及び吐出動作を行わせる機構としてヘッド駆動部65、及び表示部66を備えている。
続いて、本実施形態の細胞移動装置Sによる細胞Cの撮像動作のフローについて説明する。図14は、前記撮像動作の全体フローを示すフローチャート、図15は、稜線検出処理の詳細フローチャート、図16は、細胞撮像処理の詳細フローチャートである。ここででは、図5に例示したように、4枚のディッシュ10(ディッシュ番号N=1〜4)が選別容器1に配置されているケースの撮像動作例を示す。図14のフローが開始されるのは、図6に示した第1ステップ#1におけるディッシュ10の準備及び選別容器1への配置が完了した後である。
図15を参照して、稜線検出処理の詳細を説明する。先ず制御部7は、ディッシュ番号N=1に設定し、稜線検出処理対象とする1枚目のディッシュ10を指定する(ステップS11)。図5の例では、例えば小ディッシュ10Aが処理対象に指定される。これを受けてカメラ移動制御部711は、カメラ軸駆動部55を制御して、カメラユニット5をN番目のディッシュ10の直下へ移動させる(ステップS12)。
図16を参照して、細胞撮像処理の詳細を説明する。先ず制御部7は、ディッシュ番号N=1に設定し、稜線検出処理対象とする1枚目のディッシュ10を指定する(ステップS31)。これを受けてカメラ移動制御部711は、カメラ軸駆動部55を制御して、カメラユニット5をN番目のディッシュ10の直下へ移動させる(ステップS32)。
以上説明した本実施形態に係る細胞移動装置Sによれば、ディッシュ10が備える保持凹部3の第1部分P1に稜線部35と、垂直方向に対して比較的小さい傾きを持つ開口テーパ部31Tが存在するので、第3ステップ#3において細胞懸濁液LCが撒かれたとき、細胞Cはディッシュ10の上面21に滞留することなく、確実に保持凹部3内に導かれる。また、第2部分P2は、鉛直方向に延びる筒状部分からなる筒状の壁面33にて構成されるので、細胞Cは抵抗を受けることなく自重でそのまま沈降できる。
LC 細胞懸濁液
S 細胞移動装置
P1 第1部分
P2 第2部分
P3 第3部分
P4 第4部分
1 選別容器
10、10A〜10D ディッシュ
2 ディッシュ本体
21 上面
22 下面
3 保持凹部
31 開口部
31T 開口テーパ部
32 底部
33 筒状の壁面
34 孔部(排出孔)
35 稜線部(形状特徴部)
5 カメラユニット(撮像装置)
Claims (5)
- 透光性部材によって形成され上面と下面とを有する平板からなる本体と、前記本体の上面から下面に向けて垂直方向に延び細胞を保持する複数の保持凹部と、を有するディッシュであって、前記保持凹部は、
前記垂直方向に対して25°〜55°の範囲から選ばれる第1の傾きを持ち、下方に向けて開口面積が徐々に小さくなるテーパ面からなる第1部分と、
前記垂直方向に対して実質的に平行な内壁面を持つ筒状部分からなり、細胞を収容する空間を区画する共に、収容された細胞の水平方向の移動を規制する第2部分と、
前記垂直方向に対して55°〜80°の範囲から選ばれ、且つ前記第1の傾きよりも大きい第2の傾きを持ち、下方に向けて開口面積が徐々に小さくなるテーパ面であって細胞の接地面となる第3部分と、
保持対象の細胞が通過できないサイズの排出孔を有する底板からなる第4部分と、を備え、
前記上面から前記下面へ向けて、前記第1部分から前記第4部分が順次連設されることによって構成されている前記ディッシュを、所定位置に水平に配置する第1ステップと、
撮像装置を前記下面の側に配置して前記ディッシュの画像の撮像動作を実行すると共に、前記撮像動作の際のフォーカス情報に基づいて、前記ディッシュの所定の形状特徴部の高さ位置を認識する第2ステップと、
前記ディッシュが液体中に浸漬された状態で、前記上面の側から細胞を含む細胞懸濁液を撒き、重力により前記第1部分を通して前記細胞を前記保持凹部内へ導くと共に、当該細胞を前記第2部分に沿って沈降させて前記第3部分に接地させる第3ステップと、
前記下面の側に配置した前記撮像装置で、前記形状特徴部の高さ位置を基準位置として、前記細胞が前記保持凹部に保持された状態の前記ディッシュの画像の撮像動作を実行する第4ステップと、
前記撮像動作により得られた前記ディッシュの画像データに基づき、前記細胞の形状を特定する第5ステップと、を含む細胞の撮像方法。 - 透光性部材によって形成され上面と下面とを有する平板からなる本体と、前記本体の上面から下面に向けて垂直方向に延び細胞を保持する複数の保持凹部と、を有するディッシュであって、前記保持凹部は、
前記垂直方向に対して第1の傾きを持つテーパ部からなる第1部分と、
前記垂直方向に対して実質的に平行な内壁面を持つ筒状部分からなり、細胞を収容する空間を区画する共に、収容された細胞の水平方向の移動を規制する第2部分と、
前記垂直方向に対して前記第1の傾きよりも大きい第2の傾きを持ち、細胞の接地面となるテーパ部からなる第3部分と、
保持対象の細胞が通過できないサイズの排出孔を有する底板からなる第4部分と、を備え、
前記上面から前記下面へ向けて、前記第1部分から前記第4部分が順次連設されることによって構成されている前記ディッシュを、所定位置に水平に配置する第1ステップと、
撮像装置を前記下面の側に配置して前記ディッシュの画像の撮像動作を実行すると共に、前記撮像動作の際のフォーカス情報に基づいて、前記ディッシュの所定の形状特徴部の高さ位置を認識する第2ステップと、
前記ディッシュが液体中に浸漬された状態で、前記上面の側から細胞を含む細胞懸濁液を撒き、重力により前記第1部分を通して前記細胞を前記保持凹部内へ導くと共に、当該細胞を前記第2部分に沿って沈降させて前記第3部分に接地させる第3ステップと、
前記下面の側に配置した前記撮像装置で、前記形状特徴部の高さ位置を基準位置として、前記細胞が前記保持凹部に保持された状態の前記ディッシュの画像の撮像動作を実行する第4ステップと、
前記撮像動作により得られた前記ディッシュの画像データに基づき、前記細胞の形状を特定する第5ステップと、を含む細胞の撮像方法において、
前記ディッシュは、一の前記保持凹部の前記第1部分の頂部が他の前記保持凹部の前記第1部分の頂部と隣接することで、前記上面に稜線部が形成されており、
前記第2ステップにおいて認識される前記形状特徴部が、前記ディッシュの前記上面に形成された前記稜線部である、細胞の撮像方法。 - 請求項2に記載の細胞の撮像方法において、
前記ディッシュの前記本体が四角形の平板であり、
前記第2ステップにおいて、少なくとも前記本体の四隅付近における前記稜線部と、前記四隅の対角線の交点付近における前記稜線部との高さ位置が認識され、
前記第4ステップにおいて、撮像の対象となる任意の前記保持凹部の稜線部の高さ位置が、前記四隅付近及び前記交点付近の前記稜線部の高さ位置に基づいて算出され、算出された高さ位置が前記基準位置として用いられる、細胞の撮像方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の細胞の撮像方法において、
前記ディッシュとして、前記保持凹部を構成する前記第1〜第4部分の中で、前記垂直方向の厚さにおいて前記第4部分が最も薄い形状を有するディッシュが用いられる、細胞の撮像方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の細胞の撮像方法において、
前記ディッシュとして、前記第4部分の前記排出孔が、前記下面の側から見た平面視で多角形の形状を有するディッシュが用いられる、細胞の撮像方法。
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