JP7371345B2 - 顕微鏡、及び、顕微鏡の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡、及び、顕微鏡の測定方法に関する。

細胞の塊を観察することが知られている。例えば、特許文献１もしくは特許文献２が知られている。

ＵＳ２０１１１３３１５７９４Ａ ＵＳ２０１２１３３６４９２８Ａ

本実施形態の第１の態様に従えば、対物レンズを含み、光源からの照明光によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を２次元走査して、２次元画像を取得する過程において、前記細胞塊の第１の位置で取得される前記２次元画像から特定された前記細胞塊を構成する細胞の構造体に関する情報と、予め設定された前記細胞の構造体に関する情報に対する閾値とを比較し、前記比較した結果に基づいて、前記光軸方向に沿って、前記第１の位置とは異なる第２の位置での２次元画像の取得の中止又は続行を指示する顕微鏡が提供される。

本実施形態の第２の態様に従えば、対物レンズを含み、光源からの照明光によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、を備える顕微鏡において、前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を２次元走査して、２次元画像を取得する過程において、前記細胞塊の第１の位置で取得される前記２次元画像から特定された前記細胞塊を構成する細胞の構造体に関する情報と、予め設定された前記細胞の構造体に関する情報に対する閾値とを比較することと、前記比較した結果に基づいて、前記光軸方向に沿って、前記第１の位置とは異なる第２の位置での２次元画像の取得の中止又は続行を指示することとを含む顕微鏡の測定方法が提供される。

図１は、ウェルプレートＷＰのウェルＷに配置された細胞の塊を示す概略図である。 図２は、本実施形態にかかる計数装置１の概略図である。 図３は、細胞の塊に含まれる細胞の数を計数する方法を示すフローチャートである。 図４は、初期値決定処理を示すフローチャートである。 図５は、細胞の塊にレーザ光を照射したときの様子を示す概略図と、基準面における、レーザ強度Ｉと核のカウント数との相関を示す図である。 図６は、Ｚスタック実行処理を示すフローチャートである。 図７は、変更実施形態にかかるＺスタック実行処理を示すフローチャートである。 図８（ａ）は、細胞の塊にレーザ光を照射したときの様子を示す概略図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の（Ａ）面における２次元マッピング画像の概略図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）の（Ｂ）面における２次元マッピング画像の概略図である。 図９は、内部に血管を含んだ細胞の塊を示す概略図である。 図１０は、複数の樹状突起スパインを含む神経細胞を示す概略図である。

以下の記載においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を用いて位置関係を説明している（図１参照）。Ｚ軸方向は、例えば鉛直方向に設定され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、例えば、水平方向に平行で互いに直交する方向に設定される。

本明細書において、複数の細胞が３次元的に凝集したものを細胞の塊と呼んでいる。細胞の塊の例としては、組織切片、細胞スフェロイド、オルガノイド等が挙げられる。なお、細胞スフェロイドとは、３次元培養された細胞の３次元的な塊であり、オルガノイドとは、臓器の特色の一部を備えている、小さくて単純化された細胞の集まりである。オルガノイドは、例えば、ｉＰＳ細胞やＥＳ細胞などの多能性幹細胞を原料として、細胞培養の条件を制御しつつ細胞を分化させることにより、３次元的に試験管内（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）で作製することができる。また、細胞の塊には、２次元的に広がった細胞の層が２層以上にわたって積層されたもの（例えば、細胞シート）も含まれる。細胞シートは単層でもよいし、積層された複数の層であるものでも構わない。

３次元培養は２次元培養と比較して、立体構造を持ったより複雑な系を構築することが可能であり、より生体内に類似した環境を構築することが可能である。細胞スフェロイドやオルガノイドのような３次元培養された細胞の塊や、組織切片のような細胞の塊を、基礎研究、創薬研究、再生医療などの分野において応用する際において、細胞の塊の中に含まれる細胞の数を正確に知りたいという要求がある。例えば、細胞の塊に薬剤を注入し、その薬剤が細胞の塊の中に含まれる細胞にどのくらい吸収されたかを調べる場合において、細胞の塊の中に含まれる細胞の数を正確に知ることにより、各細胞に吸収された薬剤の量を正しく評価することができる。

図２を参照しつつ、本実施形態に係る、細胞の塊の内部に含まれる細胞の数を計数するための計数装置１について説明する。計数装置１は、顕微鏡装置１０と、制御部２０と、表示部３０と、入力部４０とを主に備えている。なお、細胞の数は、細胞情報の一例である。また、細胞の核は、細胞の構造体及び細胞の内部の構造の一例である。また、本実施形態においては、細胞に含まれる核の数を、細胞の数とすることができる。この場合に、例えば、細胞***中の細胞においては、細胞に複数の核が含まれる場合がある。この場合には、細胞の核の面積と細胞の面積に基づいて、計数する細胞の数を変更しても構わない。もちろん、細胞の数を計数する方法は、細胞の核の数の計数に限られない。例えば、細胞の輪郭情報から細胞の面積を算出し、算出された細胞の面積から細胞の数を計数しても構わない。また、細胞の核は、細胞の内部の構造の一例である。また、細胞の輪郭情報による細胞の外形構造は、細胞の構造体の一例である。

顕微鏡装置１０は、照明部１００と、光学系１２０と、受光部１４０と、試料Ｓが置かれる可動ステージ１６０とを主に備えている。本実施形態の顕微鏡装置１０は、いわゆる共焦点レーザ顕微鏡と呼ばれる顕微鏡装置である。なお、顕微鏡装置１０は、光学検出装置の一例である。

図１に示されるように、照明部１００は、３つのＣＷレーザ１０２と、音響光学可変フィルタ１０３（Ａｃｏｕｓｔｏ－Ｏｐｔｉｃｓ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ、以下ＡＯＴＦ１０３と呼ぶ）とを有している。ＣＷレーザ１０２は、それぞれ、波長４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５６１ｎｍの連続波レーザであり、本実施形態では半導体レーザが用いられている。ＡＯＴＦ１０３は、電気的に制御可能な透過型のバンドパスフィルタであり、オン／オフ変調による高速スイッチング、及び、変調レベルの調整によるレーザ強度のコントロールが可能である。本実施形態の照明部１００においては、ＡＯＴＦ１０３により３つのＣＷレーザ１０２のオン／オフ制御及びレーザ強度の制御を行うことができる。なお、ＡＯＴＦ１０３に代えて、例えば音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いることもできる。

光学系１２０は、４つのレンズＬ１～Ｌ４と、ダイクロイックミラーＤＭと、ガルバノミラーＧＭと、２つのピンホールＰＨ１、ＰＨ２と、瞳投影レンズ１２２と、結像レンズ１２４と、対物レンズ１２６とを備える。なお、対物レンズ１２６には、駆動機構１２８が設けられており、対物レンズ１２６のＺ方向の位置を調整することができる。

受光部１４０は、光電子増倍管ＰＭＴを有し、試料Ｓに含まれる細胞から発せられる蛍光の強度を計測する。

可動ステージ１６０は、図１のＸＹ平面に平行な上面１６１Ｕを有するステージ１６１と、ステージ１６１をＸ方向及びＹ方向に移動させる移動機構１６２とを備えている。ステージ１６１の上面１６１Ｕには、試料Ｓが入ったウェルプレートＷＰが配置される。ウェルプレートＷＰは、透明な板状の部材であり、その表面には複数のくぼみ（ウェルＷ）が２次元的に配置されている。それぞれのウェルＷは、試験管またはシャーレとして利用することができる。なお、ウェルプレートＷＰ及びウェルＷは、本開示に係る保持部材の一例である。移動機構１６２は、制御部２０の制御のもとで、ステージ１６１のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置をそれぞれ調整することができる。これにより、ステージ１６１の上面１６１Ｕに置かれたウェルプレートＷＰの位置を調整することができ、ウェルプレートＷＰ内の所望のウェルＷに入れられた試料Ｓに対してレーザ光を照射することができる。

制御部２０は、調整部２１と、取得部２２と、算出部２３と、比較部２４と、指示部２５とを有する。調整部２１は、顕微鏡装置１０の各部（照明部１００、光学系１２０、受光部１４０、可動ステージ１６０）の動作を制御するための設定信号（調整信号）を顕微鏡装置１０に出力する。取得部２２は、受光部１４０からの信号を用いて後述の２次元画像を作製し、２次元画像を用いて細胞の塊に含まれる細胞の数などの細胞情報を取得する。後述の説明では、受光部１４０からの信号に基づく２次元画像を適宜、２次元マッピング画像を言い換えることができる。算出部２３は、後述のように細胞の塊の体積を算出する。比較部２４は、後述のように、基準位置で取得される細胞情報と、測定位置で取得される細胞情報とを比較する。指示部２５は、後述のように、細胞情報の取得の中止の指示、細胞の塊の外形形状の測定の指示などを行う。また、制御部２０は、入力部４０を通じて顕微鏡装置１０の各部に対する設定及び指示を受け付ける。制御部２０は顕微鏡装置１０の各部に対する設定及び指示を受け付けるための設定画面を表示部３０に表示させる。なお、本実施形態において、比較部２４及び指示部２５を有する制御部２０が、顕微鏡装置１０に指示を与える測定指示装置として機能している。

入力部４０は、各種指示情報を入力する不図示のマウス、キーボード、ジョイスティック、タッチパネルなどを有する。なお、入力部４０は、測定者による入力に限定されない。例えば、不図示の記憶部に入力部４０に入力する情報を記憶させておき、適宜記憶部の情報を各種指示情報として入力しても構わない。例えば、前回の基準位置での測定条件を記憶部に記憶させておき、適宜記憶部から調整部２１に入力するデータを作成させる構成が入力部４０にあっても構わない。したがって、マウスなどの指示情報を入力する構成も入力部４０に含まれるが記憶部も入力部４０に含まれても構わない。表示部３０は設定画面、指示画面、計測画面、計測結果などを表示する表示画面を有する。

なお、制御部２０は、専用のハードウェアにより形成されていてもよく、パーソナルコンピュータに所定のプログラムを実装することにより形成されていてもよい。制御部２０と顕微鏡装置１０とは、必ずしも一体の装置として形成されていなくてもよい。例えば、制御部２０は、有線又は無線により顕微鏡装置１０に通信可能に接続されたコンピュータであってもよい。

次に、顕微鏡装置１０のレーザ光の光路を説明する。３つのＣＷレーザ１０２から照射されたレーザ光は、いずれもＡＯＴＦ１０３に入射する。ＡＯＴＦ１０３は、所望の波長のレーザ光を選択的に透過させる。また、ＡＯＴＦ１０３は、レーザ光の強度（単に、レーザ強度ともいう）を調整する。ＡＯＴＦ１０３から照射されたレーザ光は、レンズＬ１に向かって直進する。レンズＬ１の焦点位置にはピンホールＰＨ１が配置されている。レンズＬ１及びピンホールＰＨ１を通過したレーザ光は、レンズＬ２を通った後、ダイクロイックミラーＤＭに入射する。ダイクロイックミラーＤＭは、ＣＷレーザ１０２からのレーザ光の波長帯域の光を反射し、それ以外の光を透過させる特性を有する。そのため、レーザ光はダイクロイックミラーＤＭで反射されて、ガルバノミラーＧＭに入射する。ガルバノミラーＧＭは、往復瑶動可能な走査ミラーであり、制御部２０により制御される。ガルバノミラーＧＭは、レーザ光を所定の１方向（例えば、Ｘ方向）に走査することができる。なお、図１においては、１つのガルバノミラーＧＭだけが図示されているが、２つのガルバノミラーを用いて、レーザ光を２方向（例えば、Ｘ－Ｙ方向）に走査することができる。また、ガルバノミラーに代えて、レゾナントスキャナを用いることもできる。

ガルバノミラーＧＭを出たレーザ光は、瞳投影レンズ１２２、結像レンズ１２４を通った後、対物レンズ１２６に入射する。なお、ガルバノミラーＧＭは、対物レンズ１２６の瞳位置（出射瞳位置）と共役に配置される。対物レンズ１２６を出たレーザ光は可動ステージ１６０の上に置かれた試料Ｓに照射される。上述のように、試料Ｓは細胞の塊を含んでいる。試料Ｓに含まれる各細胞の核は、予め染料で染色されており、レーザ光が照射されることにより蛍光を発する。本実施形態においては、４’，６－ｄｉａｍｉｄｉｎｏ－２－ｐｈｅｎｙｌｉｎｄｏｌｅ（ＤＡＰＩ）により染色されている。なお、染色は細胞の核のみが染色されていても構わないし、細胞の核とそれ以外の構造が染色されていても構わない。また、細胞は染色されていない状態でも構わない。細胞が染色されていない状態では、例えば、細胞の内部の構造からの自家蛍光でも構わない。

試料Ｓから戻ってきた蛍光は、対物レンズ１２６、結像レンズ１２４、瞳投影レンズ１２２、ガルバノミラーＧＭを逆にたどってダイクロイックミラーＤＭに入る。蛍光はダイクロイックミラーＤＭを透過して直進し、レンズＬ３に入射する。レンズＬ３の焦点位置にはピンホールＰＨ２が配置されている。ピンホールＰＨ２を通過した蛍光はレンズＬ４を通った後、受光部１４０に入って検出される。ここで、ピンホールＰＨ１、ＰＨ２は、対物レンズ１２６の焦点位置と共役の位置に配置されている。これにより、ピンホールＰＨ２は、対物レンズ１２６の焦点位置からの光（蛍光、散乱光）のみを選択的に透過させることができる。これにより、ボケ像の原因となる光を遮断することができ、焦点位置からの光だけを検出することができる。

調整部２１は、ガルバノミラーＧＭの駆動を制御することによってレーザ光の照射位置（焦点位置）をＸ－Ｙ方向に走査することができる。これにより、制御部２０は、レーザ光をＸ－Ｙ平面での各位置に照射したときに、各位置で受光部１４０で蛍光の強度を受光する。このため、Ｘ－Ｙ平面の強度分布を取得することができ、Ｘ－Ｙ平面の強度分布を２次元画像として取得することができる。さらに、調整部２１は、対物レンズ１２６に設けられた駆動機構１２８を制御することによって、対物レンズ１２６のＺ方向の位置を調整することができる。言い換えると、調整部２１は、レーザ光の焦点面のＺ方向の位置（以下、単にＺ位置という）を調整することができる。これにより、制御部２０（調整部２１及び取得部２２）は、レーザ光の焦点面のＺ位置を調整しつつ、各Ｚ位置において、Ｘ－Ｙ平面の蛍光の強度分布の２次元マッピングを取得することができる。以下の説明において、レーザ光の焦点面のＺ位置を設定し、そのＺ位置において、Ｘ－Ｙ平面の蛍光の強度分布の２次元マッピング画像を取得することを、Ｚスライスを実行すると呼ぶ。後述の説明においては、各Ｚ位置におけるＸ－Ｙ平面に２次元画像を、Ｚスライス画像と呼ぶ。また、レーザ光の焦点面のＺ位置を所定の範囲にわたって移動させつつ、複数のＺ位置においてＺスライスを実行することを、Ｚスタックを実行すると呼ぶ。したがって、Ｚスタックを実行すると、Ｚ位置の異なる複数枚のＺスライス画像を取得することができる。

Ｚ方向において、細胞の塊全体をカバーするようにＺスタックを実行し、得られた複数枚のＺスライス画像から、後述のように、細胞の塊に含まれる細胞の数を計数することができる。各Ｚ位置におけるＺスライス画像から、細胞の数を正確に計数するためには、得られたＺスライス画像が各細胞の核を弁別できる程度に鮮明でなければならない。細胞の塊の内部において、入射する光の散乱が細胞の塊のＺ位置に応じて異なるために、Ｚ位置ごとに設定パラメータを調整していた。例えば、Ｚスライス画像を鮮明にするために、ユーザが各Ｚスライスを実行する毎に、レーザ強度、光電子増倍管ＰＭＴのゲインなどの顕微鏡装置１０の設定パラメータを調整していた。設定パラメータの詳細については後述する。しかしながら、各Ｚスライスを実行する毎に設定パラメータの調整を行うのは時間がかかる。また、Ｚスライス画像を調整する場合に、調整するための指標がないことから、ユーザの熟練度の差によっては、得られるＺスライス画像の鮮明さが大きく異なることがあり、解析結果の定量性が担保されないという問題があった。

これに対して、本実施形態における計数装置１は、調整部２１及び取得部２２などを有する制御部２０を備えているため、以下に示されるように、顕微鏡装置１０の設定パラメータを自動的に設定することができる。

次に、計数装置１を用いて、細胞の塊に含まれる細胞の数を計数する方法について図３を参照しつつ説明する。ユーザは、ウェルＷに細胞の塊を入れたウェルプレートＷＰを、ステージ１６１に配置する（Ｓ１０１）。制御部２０は、変数ｉを１に設定し（Ｓ１０２）、調整部２１はｉ番目のウェルＷに入れられた細胞の塊を測定できるように、ステージ１６１のＸ位置及びＹ位置を調整する（Ｓ１０３）。変数ｉが１である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、調整部２１はレーザ光の焦点面が以下に説明する基準面ＢＰと同じになるように、対物レンズ１２６のＺ位置を調整する（Ｓ１０５）。

なお、図２に示されるように、細胞の塊のウェルＷと接触する部分は、ウェルＷに沿って外側に広がってしまう。そのため、細胞の塊は、ウェルＷと接触する部分よりも少し上側においてくびれた形状となる。本実施形態においては、後述のように、基準面ＢＰにおいて顕微鏡装置１０の可変パラメータＰｖの初期値が決定される。レーザ光の強度を確保する観点からは、対物レンズ１２６から最も近い位置である、細胞の塊のウェルＷと接触する部分に基準面ＢＰを設定することが考えられる。しかしながら、細胞の塊の、ウェルＷと接触する部分に含まれる細胞は、他の部分に含まれる細胞と比べて、細胞の状態が変わっている恐れがある。そこで、本実施形態においては、細胞の塊の、ウェルＷと接触する部分よりも少し上側であって、細胞の塊の重心よりも下側の、くびれた形状の部分を通るように基準面ＢＰが設定される。基準面ＢＰは細胞の塊のウェルＷと接触する部分から例えば１０μｍより下側のＺ位置に設定される。基準面のＺ位置は１０μｍより下側に限られず、レーザ光の強度が確保できれば、それ以外のＺ位置でも構わない。また、基準面ＢＰは細胞の塊のウェルＷと接触する部分から例えば５μｍより離れた上側のＺ位置に設定される。また、細胞の塊のウェルＷと接触する部分の細部が他の部分に含まれる細胞の状態と変わっていない場合には、細胞の塊のウェルと接触する部分を基準面ＢＰとして設定しても構わない。また細胞の核がより多く撮像できる位置を基準面ＢＰとして設定しても構わない。

なお、基準面ＢＰを設定する際に、取得部２２は、適宜の設定パラメータで、Ｚスタックを実行して、各Ｚ位置における細胞の塊の輪郭を取得し、細胞の塊の外形を求めてもよい。この場合においては、各Ｚ位置における細胞の塊の輪郭が取得できればよいため、必ずしも各細胞に含まれる核を弁別できる程度の鮮明なＺスライス画像が取得できなくても問題ない。また、測定できている輪郭から細胞の塊を推定し、その推定した細胞の塊から、細胞の基準面ＢＰを推定しても構わない。細胞の塊の輪郭は一部測定ができない場合があっても構わない。

調整部２１がレーザ光の焦点面が基準面ＢＰと同じになるように、対物レンズ１２６のＺ位置を調整した後、後述の手順により顕微鏡装置１０の可変パラメータＰｖの初期値を決定する（Ｓ１０６）。次に、調整部２１はレーザ光の焦点面のＺ位置をＺスタックの開始位置に設定し（Ｓ１０７）、後述の手順により、ｉ番目のウェルＷに入れられた細胞の塊に対してＺスタックを実行する（Ｓ１０８）。制御部２０は、Ｚスタックが終了したら、直前のＺスタックが最後のウェルＷに対して行われたかどうかを判定する（Ｓ１０９）。最後のウェルＷに対するＺスタックが終了していない場合には（Ｓ１０９：Ｎｏ）、変数ｉをインクリメントしてステップＳ１０３に戻る。なお、ステップＳ１０４において、変数ｉが１ではない場合には、ステップＳ１０５、Ｓ１０６を省略してステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０９において、最後のウェルＷに対するＺスタックが終了したと判断された場合には（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、測定を終了する。

次に、上述のステップＳ１０６の処理、すなわち、顕微鏡装置１０の可変パラメータＰｖの初期値を決定するための処理（以下、初期値決定処理という）について、図４、５を参照しつつ説明する。

顕微鏡装置１０の設定パラメータとして、例えば、レーザ強度、撮影速度、アベレージ回数、ゲインなどが挙げられる。レーザ強度は、照明部１００から照射されるレーザ光の強度であり、上述のようにＡＯＴＦ１０３を用いて調整できる。レーザ強度を高くするほど蛍光が明るくなるため、得られるＺスライス画像が鮮明になる。しかしながら、レーザ強度を高く設定しすぎるとレーザ光を照射される細胞の塊に損傷を与える恐れがある。撮影速度は、ガルバノミラーＧＭの走査速度に対応する。ガルバノミラーＧＭの走査速度が低い場合には、所定の測定時間に光電子増倍管ＰＭＴに入射する光子の数（フォトン数）が多くなるため、得られるＺスライス画像が鮮明になる。しかしながら、撮影速度を低くすると、Ｚスライス（及びＺスタック）の実行にかかる時間が長くなってしまう。アベレージ回数は、１つのＺスライスにおいて平均化処理で使用されるＺスライス画像の枚数である。アベレージ回数分のＺスライス画像を平均化処理することにより、得られるＺスライス画像を鮮明にすることができる。アベレージ回数を多くしすぎた場合にも、Ｚスライス（及びＺスタック）の実行にかかる時間が長くなってしまう。ゲインは光電子増倍管ＰＭＴの感度であり、光電子増倍管ＰＭＴに印加する印加電圧によって調整できる。ゲインを高くすれば蛍光強度が弱い場合（フォトン数が少ない蛍光）であっても検出できるようになり、、ゲインを低くすれば蛍光強度が強い場合であっても輝度の飽和を防ぐことができる。これらの設定パラメータは、調整部２１により設定される。なお、これらの設定パラメータの全てが調整部２１により設定されてもよく、これらの設定パラメータのうち、少なくとも１つが調整部２１により設定されてもよい。

図４に示されるように、初期値決定処理においては、まず、調整部２１は、上述の設定パラメータの中から、可変パラメータＰｖを選択する（Ｓ２０１）。選択した可変パラメータＰｖ以外の設定パラメータについては、固定パラメータとし、適宜の値に設定する。以下の説明においては、可変パラメータＰｖとしてレーザ強度Ｉが選択されたものとする。

次に、調整部２１は、選択された可変パラメータＰｖについて、その上限値、下限値及び変化幅Δを決定し（Ｓ２０２）、可変パラメータＰｖの値を下限値に設定する（Ｓ２０３）。ここで、調整部２１は、制御部２０の不図示のメモリに記憶されたテーブルを用いて、選択された可変パラメータＰｖの上限値、下限値、変化幅Δを決定してもよい。あるいは、調整部２１は、入力部４０を通じて、ユーザが入力した値を用いて、選択された可変パラメータＰｖの上限値、下限値、変化幅Δを決定してもよい。次に、調整部２１が顕微鏡装置１０にＺスライスを実行させて、取得部２２が基準面ＢＰにおけるＺスライス画像を取得する（Ｓ２０４）。そして、取得部２２は、取得したＺスライス画像を用いて核の数をカウントする（Ｓ２０５）。例えば、取得部２２は、Ｚスライス画像において、輝度の等高線を作製し、一定の輝度以上の部分が核に対応すると判断することができ、核に対応する部分（以下、単に核部分と呼ぶ）の数を計数することで核の数をカウントすることができる。

次に調整部２１は、可変パラメータＰｖの値を、変化幅Δだけ変化させて（Ｓ２０６）、可変パラメータＰｖの値が上限値以下であるかどうかを判定する（Ｓ２０７）。可変パラメータの値が上限値以下である場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）には、調整部２１は、ステップＳ２０６において変化幅Δだけ変化させた可変パラメータＰｖの値を用いて、顕微鏡装置１０にＺスライスを実行させ、取得部２２は基準面ＢＰにおけるＺスライス画像を再度取得する（Ｓ２０８）。そして、取得部２２は、取得したＺスライス画像を用いて核の数をカウントする（Ｓ２０９）。次に、比較部２４は、前回のＺスライスを用いて算出された核の数と、今回のＺスライスを用いて算出された核の数とを比較して、これらの変化がゼロであるかどうかを判定する（Ｓ２１０）。なお、ユーザが別の方法により、予め核の数をカウントしている場合には、ステップＳ２１０の処理において、比較部２４は、ユーザがカウントした核の数と、今回のＺスライスを用いて算出された核の数とが同じであるかどうかを判断してもよい。

上述のように、ステップＳ２０１において、調整部２１はレーザ強度Ｉを可変パラメータＰｖとして選択している。この場合には、図５に示されるように、レーザ強度Ｉを増やしていくと、それに伴って、Ｚスライスを用いて算出される核の数は一定値に収束する。これは、レーザ強度Ｉを増加させることによって、Ｚスライスによって取得されるＺスライス画像が鮮明になり、核の検出精度が上がるからである。しかしながら、レーザ強度Ｉが、Ｚスライス画像に含まれる全ての細胞の核が検出できる程度に強くなると、それ以上レーザ強度Ｉを増加させてもＺスライス画像において検出される核の数は一定となる。なお、必要以上に強いレーザ強度のレーザ光を細胞の塊に照射すると、細胞の塊に含まれる細胞が損傷する恐れがある。そこで、前回のＺスライスを用いて算出された核の数と、今回のＺスライスを用いて算出された核の数とを比較して、これらの変化がゼロである場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）には、調整部２１は前回のＺスライスを実行する際に用いた可変パラメータＰｖの値を、可変パラメータＰｖの初期値に決定して（Ｓ２１１）、初期値決定処理を終了する。

なお、前回のＺスライスを用いて算出された核の数と、今回のＺスライスを用いて算出された核の数とを比較して、これらの変化がゼロでない場合（Ｓ２１０：ＮＯ）には、ステップＳ２０６の処理に戻り、調整部２１は可変パラメータＰｖの値を、変化幅Δだけ変化させる（Ｓ２０６）。そして、調整部２１は可変パラメータＰｖの値が上限値以下であるかどうかを再度判定する（Ｓ２０７）。可変パラメータの値が上限値を超える場合（Ｓ２０７：ＮＯ）には、ステップＳ２１１の処理に進み、調整部２１は前回の（最後の）Ｚスライスを実行する際に用いた可変パラメータＰｖの値を、可変パラメータＰｖの初期値に決定して（Ｓ２１１）、初期値決定処理を終了する。または、よりカウントの精度を上げるためには、ステップＳ２０２で決めた上限、下限、変化幅Δでパラメータを変化させて、複数枚画像を撮影して、図５下図の様なレーザ強度と核カウントの関係図を実際に作成して、そこから核カウント個数が一定になる最小のレーザ強度Ｉを初期値に決定して、初期値決定処理を終了してもよい。レーザ強度と核カウントの関係図を表示してユーザがレーザ強度を指定してもよい。

このような初期値決定処理を実行することにより、ユーザの熟練度の差にかかわらず、可変パラメータＰｖの初期値が自動的に決定される。最後に、Ｐｖパラメータの初期値にて撮影したＢＰ面のＺスライス画像から、基準の核密度を計算する。核密度とは、Ｚスライス画像から算出した核の個数を同じＺスライス画像から算出した細胞の塊のＸＹ断面積で割った数値である。一般的なスフェロイド、オルガノイドは核密度は場所に依らず一定であるので、基準の核密度から大きくずれた場合は、適切な画像が撮影できていないと判定をすることができる。Ｓ１０８に進む前に、核密度の適正範囲を決めておく。

次に、上述のステップＳ１０８の処理（以下、Ｚスタック実行処理という）について、図６を参照しつつ説明する。まず、焦点面の位置がＺスタックの開始位置となるように、調整部２１は対物レンズ１２６のＺ位置を調整する（Ｓ３０１）。なお、Ｚスタックが実行される際には、調整部２１は、細胞の塊とウェルＷとの境界面（ウェルＷの上面）から離れる向きに焦点面のＺ位置をずらしていくので、調整部２１は、Ｚスタックの開始位置を、細胞の塊とウェルＷとの境界面近傍に設定する。

次に、調整部２１が顕微鏡装置１０にＺスライスを実行させ、取得部２２は設定されたＺ位置におけるＺスライス画像を取得する（Ｓ３０２）。取得部２２は、取得されたＺスライス画像において輝度の等高線を作製して、核部分を弁別するとともに、核部分の輝度の平均値を算出する（Ｓ３０３）。調整部２１は、算出された核部分の輝度の平均値を用いて、次のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉを決定する（Ｓ３０４）。上述のように、可変パラメータＰｖの初期値は、細胞の塊とウェルＷとの境界面から大きく離れていない基準面ＢＰにおいて決定されている。１回目のＺスライスは、基準面ＢＰにおいて決定された可変パラメータＰｖの初期値を用いて実行されているので、得られたＺスイス画像における核部分の輝度の平均値は十分な大きさとなる。そこで、調整部２１は、２回目のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉを、１回目のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉと同じ値に設定する。

次に、取得部２２は、取得されたＺスライス画像を用いて、核密度を算出し、算出された核密度が適正範囲内にあるかどうかを判定する（Ｓ３０５）。仮に、Ｚスライス画像における核部分の輝度の平均値が十分でなく、正常に核部分を弁別することできない場合には、算出される核密度の値が適正範囲から外れて、異常な値になってしまう。そこで、取得部２２は、算出された核密度が適正範囲内にあるかどうかを判定して、取得されたＺスライス画像において正常に核部分が弁別できているかどうかを判断する。なお、１回目のＺスライスは、基準面ＢＰにおいて決定された可変パラメータＰｖの初期値を用いて実行されているので、算出された核密度は適正範囲内にある。算出された核密度が適正範囲内にある場合に（Ｓ３０５：ＹＥＳ）には、調整部２１は、前回行われたＺスライスが最後のＺ位置に対応するかどうかを判断する（Ｓ３０６）。前回行われたＺスライスが最後のＺ位置でない場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）には、上述のステップＳ３０１に戻って、調整部２１は、次のＺ位置になるように対物レンズ１２６のＺ位置を調整する。そして、再び、調整部２１が顕微鏡装置１０にＺスライスを実行させ、取得部２２は設定されたＺ位置におけるＺスライス画像を取得する（Ｓ３０２）。そして、上述のように、取得部２２は、取得されたＺスライス画像において輝度の等高線を作製して、核部分を弁別するとともに、核部分の輝度の平均値を算出する。比較部２４は、新たに取得されたＺスライス画像における核部分の輝度の平均値と、基準面において取得されたＺスライス画像における核部分の輝度の平均値とを比較して、核部分の輝度の平均値の落ち込みをチェックする（Ｓ３０３）。そして、調整部２１は、算出された核部分の輝度の平均値の落ち込みに基づいて、次のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉを決定する（Ｓ３０４）。なお、比較部２４は、新たに取得されたＺスライス画像における核部分の輝度の平均値と、直前のＺスライスで取得されたＺスライス画像における核部分の輝度の平均値とを比較してもよい。

なお、図５において点線で示されるように、焦点面のＺ位置が細胞の塊とウェルＷとの境界面（ウェルＷの上面）から離れるにつれて、徐々に焦点面までレーザ光が届きにくくなり、それにつれて蛍光の輝度が小さくなる。そのため、焦点面のＺ位置が細胞の塊とウェルＷとの境界面（ウェルＷの上面）から離れるにつれて、取得されたＺスライス画像において、核部分の輝度の平均値が小さくなることがある。そこで、ステップＳ３０４の処理において、比較部２４が、核部分の輝度の平均値が基準面における核部分の輝度の平均値よりも一定割合以上小さくなっていると判断した場合には、調整部２１は、次のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉを前回のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉよりも大きくすることができる。ここで、制御部２０は、核部分の輝度の平均値とレーザ強度Ｉとの相関に関する情報を、テーブルとして不図示のメモリに保持していてもよい。調整部２１は、制御部２０の不図示のメモリに記憶されたテーブルを参照して、核部分の輝度の平均値の落ち込みに基づいて、次のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉを決定してもよい。あるいは、調整部２１は、入力部４０を通じて、ユーザが入力した値を用いて、次のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉを決定してもよい。

上述のように、取得部２２は、取得されたＺスライス画像を用いて、核密度を算出する。そして、比較部２４は、算出された核密度が適正範囲内にあるかどうかを判定する（Ｓ３０５）。算出された核密度が適正範囲内にある場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）には、比較部２４は、直前のＺスライスにより取得されたＺスライス画像において、正常に核部分を弁別できていると判断して、上述のようにステップＳ３０６に進む。算出された核密度が適正範囲内にない場合（Ｓ３０５：ＮＯ）には、比較部２４は、直前のＺスライスにより取得されたＺスライス画像において、正常に核部分を弁別できていないと判断して、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７において、比較部２４は、算出された核密度が所定の閾値を下回っているかどうかを判断する（Ｓ３０７）。算出された核密度が所定の閾値を下回っている場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）には、指示部２５は、仮にレーザ強度Ｉを調整したとしても、正常に核部分を弁別することができるＺスライス画像を取得することは不可能であると判断し、Ｚスタックの測定の終了を指示する。そして、取得部２２はこれまでに取得されたＺスタック画像を用いて、細胞の塊の、これまでに測定された領域に含まれる細胞の数を算出する。なお、算出部２３が、これまでに取得されたＺスライス画像における細胞の塊の外形（輪郭）に基づいて、現在のＺ位置までの細胞の塊の体積を算出してもよい。そして、算出部２３は、細胞の塊が略球形であると仮定して、現在のＺ位置よりも上の領域（Ｚスタック撮影できなかった領域）の細胞の塊の体積を推定することにより、細胞の塊全体の体積を推定してもよい。これに基づいて、取得部２２は、これまでに測定された領域に含まれる細胞の数を算出するだけでなく、細胞の塊全体に含まれる細胞の数を推定してもよい。

なお、算出された核密度が所定の閾値を下回っていない場合（Ｓ３０７：ＮＯ）には、指示部２５は、レーザ強度Ｉを調整することにより、核部分を正常に弁別することができる可能性があると判断し、上記のステップＳ３０２に戻る。ステップＳ３０２において、調整部２１は顕微鏡装置１０に直前のＺスライスと同じＺ位置で再度Ｚスライスを実行させ、取得部２２がＺスライス画像を取得する。このとき、調整部２１は、ステップＳ３０４において決定されたレーザ強度Ｉで、顕微鏡装置１０にＺスライスを再実行させる。なお、比較部２４は、直前のステップＳ３０５において、算出された核密度が適正範囲内に無いと判断している。そこで、調整部２１は、レーザ強度Ｉを次のＺスライスで設定する予定であるレーザ強度Ｉまで強くして、顕微鏡装置１０にＺスライスを再度実行させる。これにより、再度行われるＺスライスにおいて、Ｚスライス画像における核部分の輝度の平均値を大きくすることができる。

上記実施形態にかかる計数装置１において、調整部２１及び取得部２２が初期値決定処理を実行することができる。これにより、ユーザの熟練度の差にかかわらず、可変パラメータＰｖの初期値を自動的に決定することができる。

上記実施形態にかかる計数装置１において、指示部２５は、算出された核密度が所定の閾値を下回っている場合には、仮にレーザ強度Ｉを調整したとしても、正常に核部分を弁別することができるＺスライス画像を取得することは不可能であると判断している。そして、指示部２５は、その判断に基づいて計数装置１に対して、Ｚスタックの測定の終了を指示している。これにより、測定時間が不必要に長引くことを抑制することができる。

上記実施形態にかかる計数装置１において、指示部２５は、算出された核密度が所定の閾値を下回っていない場合には、レーザ強度Ｉを調整することにより、核部分を正常に弁別することができる可能性があると判断している。そして、その判断に基づいて、調整部２１は、レーザ強度Ｉを次のＺスライスで設定する予定であるレーザ強度Ｉまで強くしている。これにより、再度行われるＺスライスにおいて、Ｚスライス画像における核部分の輝度の平均値を大きくすることができるため、核部分を正常に分別できる可能性を向上させることができる。

以上説明した実施形態は、あくまでも例示であって、請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、上記の実施形態の中で説明された特徴の組み合わせの全てが必須であるとは限らない。また、上記実施形態には種々の変更を加えることが可能である。以下に、実施形態の変更形態について説明する。

＜変更形態＞
上記実施形態においては、指示部２５は、算出された核密度が所定の閾値を下回っている場合には、仮にレーザ強度Ｉを調整したとしても、正常に核部分を弁別することができるＺスライス画像を取得することは不可能であると判断し、Ｚスタックの測定の終了を指示していた。しかしながら、算出された核密度が所定の閾値を下回っていたとしても、必ずしもＺスタックの測定を終了させる必要はない。例えば、図７に示されるように、算出された核密度が所定の閾値を下回っている場合には、それ以降の測定を、核の数を計数するための測定ではなく、細胞の塊の外形（輪郭）を求めるための測定に切り替えることができる。

図７において、ステップＳ３０１～Ｓ３０７の処理は、図６のフローチャートに示されているステップＳ３０１～Ｓ３０７の処理と同様であるので、説明を省略する。図７において、算出された核密度が所定の閾値を下回っている場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）には、指示部２５は、細胞の塊の外形（輪郭）を求めるための測定の開始を指示する。そして、調整部２１は次のＺ位置になるように対物レンズ１２６のＺ位置を調整する（Ｓ３０８）。なお、調整部２１は、ステップＳ３０８において、ステップＳ３０１で次のＺ位置を調整した場合と比べて、次のＺ位置までの間隔を粗く設定することができる。

次に、設定されたＺ位置において、調整部２１は顕微鏡装置１０にＺスライスを実行させ、取得部２２は設定されたＺ位置におけるＺスライス画像を取得する（Ｓ３０９）。なお、上述のステップＳ３０２においても、取得部２２はＺスライス画像を取得していたが、ステップＳ３０２では、取得部２２は、核部分を弁別して核の数を計数するためにＺスライス画像を取得していた。このときに取得されたＺスライス画像の一例を図８（ｃ）に示す。図８（ｃ）に示されるように、取得されたＺスライス画像においては、核部分の輝度が十分高く、正常に核部分を弁別できる。これに対して、ステップＳ３０９で取得されるＺスライス画像は、図８（ｂ）に示されるように、核部分の輝度が高くなく、正常に核部分を弁別することができない。しかしながら、細胞の塊の外形（輪郭）は明瞭であるので、取得部２２は、細胞の塊の外形（輪郭）を取得することができる。

なお、図８（ａ）に示されるように、焦点面のＺ位置が細胞の塊とウェルＷとの境界面から離れるにつれて、徐々に焦点面までレーザ光が届きにくくなるため、染色された核から発せられる蛍光の輝度が小さくなる。上述のように、核部分を正常に弁別するためには、核部分の輝度を一定程度まで高める必要があるので、調整部２１は、核部分の輝度を高めるために必要に応じてレーザ強度Ｉを強めるように調整していた（Ｓ３０４参照）。しかしながら、ステップＳ３０９で取得されるＺスライス画像は、核部分を弁別するためではなく、細胞の塊の外縁部分を識別するために用いられる。細胞の塊の外縁部分を識別するためであれば、レーザ強度Ｉをあまり高くする必要はない。そのため、ステップＳ３０９においては、調整部２１は、レーザ強度を直前のＺスタックを実行したときのレーザ強度Ｉと同じになるように調整することができる。あるいは、調整部２１は、レーザ強度Ｉを、１回目のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉと同じ値に調整することもできる。本実施形態においては、上述の初期値決定処理において可変パラメータＰｖとしてレーザ強度Ｉが選択されていた。そのため、１回目のＺスライスにおけるレーザ強度Ｉは、初期値決定処理で決定されたレーザ強度Ｉと同じである。上述のように、初期値決定処理においては、細胞の塊の、ウェルＷと当接する部分に近い基準面ＢＰにおいて、Ｚスライス画像が鮮明になる程度にレーザ強度Ｉが調整されている。初期値決定処理において調整されたレーザ強度Ｉは、細胞の塊に含まれる細胞が損傷する恐れはないが、細胞の塊の外縁部分を識別するためには十分なレーザ強度である。

また、ステップＳ３０９においてＺスライス画像を取得する場合には、ステップＳ３０２においてＺスライス画像を取得する場合と比べて、撮影速度、アベレージ回数、ゲインなどの顕微鏡装置１０の設定パラメータの少なくとも１つを変更してもよい。例えば、撮影速度を上げる、及び／又は、アベレージ回数を減らすことにより、Ｚスライス画像を取得するのに要する時間を短くすることができる。

取得部２２は、設定されたＺ位置におけるＺスライス画像を取得した後、調整部２１は、直前のＺスライスが最後のＺ位置に対応するかどうかを判断する（Ｓ３１０）。直前のＺスライスが最後のＺ位置でない場合（Ｓ３１０：ＮＯ）には、上述のステップＳ３０８に戻って、調整部２１は、次のＺ位置になるように対物レンズ１２６のＺ位置を調整する。そして、再び、調整部２１が顕微鏡装置１０にＺスライスを実行させ、取得部２２は設定されたＺ位置における２次元マッピング画像を取得する（Ｓ３０９）。直前のＺスライスが最後のＺ位置である場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）には、Ｚスタックの測定を終了する。

上記変更形態においても、取得部２２は、算出された核密度が所定の閾値を下回っている場合には、仮にレーザ強度Ｉを調整したとしても、正常に核部分を弁別することができるＺスライス画像を取得することは不可能であると判断している。そして、取得部２２は、その判断に基づいて、正常に核部分を弁別することができるＺスライス画像を取得するためのＺスタックの測定を終了している。そして、それ以降は、核部分を弁別するためではなく、細胞の塊の外縁部分を識別するために用いられるＺスライス画像を取得するためのＺスタックの測定を行っている。この場合には、Ｚスライス画像を取得するためのＺスライスの測定と比べて、レーザ強度Ｉを低く設定できるため、細胞の塊に含まれる細胞が損傷する恐れを小さくすることができる。また、Ｚスライス画像を取得するのに要する時間を短くするために、撮影速度を上げたり、アベレージ回数を減らしたりすることができる。これにより、測定時間を大幅に短縮することができる。

取得部２２は、上述のステップＳ３０２で実行されたＺスライスで取得されたＺスライス画像を用いて、細胞の塊の、ウェルＷとの境界面からステップＳ３０２が最後に実行されたＺ位置までの領域（以下、第１領域という）に含まれる細胞の数を算出することができる。さらに、算出部２３は、上述のステップＳ３０２で実行されたＺスライスで取得されたＺスライス画像を用いて、第１領域の体積を算出することができる。また、算出部２３は、上述のステップＳ３０９で実行されたＺスライスで取得されたＺスライス画像を用いて、細胞の塊の、第１領域以外の領域（以下、第２領域という）の体積を算出することができる。取得部２２は、第１領域の体積及び第１領域に含まれる細胞の数を用いて、第１領域における細胞の密度を算出することができる。細胞の塊の中に、細胞が一様に分布していると考えられる場合には、第２領域における細胞の密度は、第１領域における細胞の密度と同程度であると見積もることができる。そして、取得部２２は、第２領域の体積と、第２領域における細胞の密度を用いて、第２領域に含まれる細胞の数を推定することができる。これにより、取得部２２は、細胞の塊全体に含まれる細胞の数を取得することができる。

上記変更形態においては、Ｚ位置を粗く変更したＺスライスで取得されたＺスライス画像を用いて、算出部２３が第２領域の体積を取得し、これにより、細胞の塊の全体の体積を取得していた。しかしながら、本発明はそのような態様には限られない。例えば、定量位相差顕微鏡を用いて細胞の塊の高さ分布を測定して、細胞の塊の全体の体積を取得することもできる。この場合には、定量位相差顕微鏡が本開示の算出部の一例となる。

なお、上記実施形態及び変更形態においては、調整部２１は、細胞の塊の、ウェルＷと当接する部分よりも少し上側であって、細胞の塊の重心より下側の、くびれた形状の部分を通るように基準面ＢＰを設定していた。しかしながら本発明はそのような態様には限られず、調整部２１は、核を弁別可能なＺスライスが得られる限りにおいて、基準面ＢＰを任意のＺ位置に設定しうる。

上記実施形態及び変更形態において、調整部２１は、可変パラメータＰｖとしてレーザ強度Ｉを選択していたが、他の設定パラメータを選択することもできる。例えば、アベレージ回数を可変パラメータＰｖとして設定した場合には、取得部２２は、１つのＺスライスにおいて、１、２、４、８、１６、３２回などの回数で取得したＺスライス画像をそれぞれ平均化処理し、各回数で取得された平均化処理されたＺスライス画像を用いて核の数をカウントする（Ｓ２０４、Ｓ２０５）。そして、調整部２１は、核の数のカウントが一定となるアベレージ回数を取得することにより、可変パラメータＰｖの初期値を所得することができる（Ｓ２１０、Ｓ２１１）。

上記実施形態及び変更形態において、照明部１００は、波長４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、５６１ｎｍの３つのＣＷレーザ１０２を備えていたが、ＣＷレーザの数、及び波長は上記の例には限られず、任意に設定しうる。また、顕微鏡装置１０は、光源としてレーザ光源を備えた共焦点レーザ顕微鏡であったが、本実施形態はこのような形態には限られず、例えば、多光子励起顕微鏡であってもよく、薄いシート状に成形した励起光を試料側面から照射する光シート顕微鏡であってもよい。また、例えば、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：光干渉断層撮影）でも構わない。

上記実施形態及び変更形態においては、Ｚスタック実行処理において、取得部２２は、取得されたＺスライス画像を用いて核密度を算出し、比較部２４は、算出された核密度が適正範囲内にあるかどうかを判定していた。しかしながら、必ずしも核密度を用いてステップＳ３０５の判断を行う必要はない。例えば、取得部２２は、核の周囲長の分布を算出し、比較部２４はその分布が想定される範囲を超えて異常な分布になっていないかどうかを判定してもよい。あるいは、取得部２２は、核部分の輝度と、核以外の部分の輝度の比を算出し、比較部２４はこれらの輝度の比が一定値以上であるかどうかを判断してもよい。
さらに、上記の説明においては、細胞の構造体として細胞の核を例に挙げて説明してきたが、細胞の構造体は核に限られない。例えば、リソソーム、ゴルジ体、ミトコンドリアなどの細胞小器官（オルガネラ）や、タンパク質、セカンドメッセンジャー、ｍＲＮＡ、遺伝子などでも構わない。

上記説明においては、細胞の塊のＺ軸方向において、異なる位置における顕微鏡装置１００の設定パラメータを調整したが、これに限られない。例えば、細胞の塊のＸ軸方向において、異なる位置における顕微鏡装置１００の設定パラメータを調整しても構わない。また、例えば、細胞の塊のＹ軸方向において、異なる位置における顕微鏡装置１００の設定パラメータを調整しても構わない。もちろん、これらのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を単独の軸方向において、設定パラメータを調整しても構わないし、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれを適宜組み合わせても構わない。例えば、細胞塊の同じＺ位置のＸＹ平面の所定位置における設定パラメータを用い、所定位置とは異なる位置での設定パラメータの設定に用いても構わない。

上記実施形態及び変更形態においては、試料Ｓとして、細胞が一様に分布した細胞の塊（図２参照）を例に挙げて説明してきたが、本実施形態において、測定対象となる試料は、細胞が一様に分布した細胞の塊には限られない。例えば、図９に示されるように、試料Ｓが、内部に血管を含んだ細胞の塊であってもよい。この場合においても、Ｚスタック実行処理において、取得部２２は、必ずしも核密度を用いてステップＳ３０５の判断を行う必要はない。血管の分布に応じて、核密度が一定にはならないからである。そこで、取得部２２は、上述のように、核の周囲長の分布を算出し、比較部２４はその分布が想定される範囲を超えて異常な分布になっていないかどうかを判定してもよい。あるいは、取得部２２は、核部分の輝度と、核以外の部分の輝度の比を算出し、比較部２４は、これらの輝度の比が一定値以上であるかどうかを判断してもよい。

なお、図９に示されるような、試料Ｓが、内部に血管を含んだ細胞の塊である場合においては、細胞の密度の分布が均一ではなく、血管からの距離に依存して変化している場合がある。そのような場合には、以下のようにして、細胞の塊の第２領域に含まれる細胞の数を推定することができる。まず、細胞の塊の第２領域における血管の分布が、第１領域における血管の分布とほぼ同じであると仮定する。また、第１領域における血管の距離と細胞の密度との関係と、第２領域における血管の距離と細胞の密度との関係がほぼ同じであると仮定する。そして、取得部２２は、推定された第２領域の血管の分布を用いて、第２領域における血管の周りの細胞の密度分布を推定し、第２領域に含まれる細胞の数を推定する。なお、細胞の塊において、細胞の密度の大きさが細胞の縁からの距離に依存していることもある。その場合においても、第１領域における細胞の塊の縁からの距離と細胞の密度との関係と、第２領域における細胞の塊の縁からの距離と細胞の密度との関係がほぼ同じであると仮定して、取得部２２は、第２領域における細胞の密度分布を推定して、第２領域に含まれる細胞の数を推定することができる。

また、さらに、上記の説明においては、細胞の構造体として、細胞の内部の構造を例に挙げて説明したがこれに限られない。例えば、細胞情報の一例として、図１０に示されているような、神経細胞における、細胞表面の細胞の構造体である樹状突起スパインの数が挙げられる。本実施形態にかかる計数装置１は、図１０に示されているような、複数の樹状突起スパインを含む神経細胞を試料Ｓとして、樹状突起スパインの数をカウントすることにも適用することができる。なお、樹状突起スパインは、予め適当な染料により染色されている。この場合には、Ｚスタック実行処理において、比較部２４は、必ずしも樹状突起スパインの密度を用いてステップＳ３０５の判断を行う必要はない。樹状突起スパインの、密度は必ずしも一定であるとは限らないからである。そこで、取得部２２は、上述の場合と同様に、樹状突起スパインの周囲長の分布を算出し、比較部２４は、その分布が想定される範囲を超えて異常な分布になっていないかどうかを判定してもよい。あるいは、取得部２２が樹状突起スパインの輝度と、それ以外の部分の輝度の比を算出し、比較部２４は、これらの輝度の比が一定値以上であるかどうかを判断してもよい。

なお、画像を測定する目的は、細胞の塊の中の細胞の数を測定する目的に限られない。細胞の塊の中の所定位置の画像を鮮明に取得する目的でも構わない。例えば、細胞の塊の中に所定の細胞の画像を解析することで、細胞の塊の中の細胞の状態を調べる場合において、細胞の塊の状態を適切に評価することできる。例えば、細胞の塊に注入された薬剤の、細胞の塊の内部での薬剤の細胞に対する効果を正しく評価することができる。

上述の実施形態及び変更形態において、顕微鏡装置１０の各構成要素（照明部１００、光学系１２０、受光部１４０、可動ステージ１６０）の構造、配置等は適宜変更しうる。例えば、上記実施形態においては、光学系１２０について具体的な光学素子を示しつつ説明したが、本教示はこのような形態には限られず、光学系１２０を構成する光学素子の数、種類、配置等を適宜変更しうる。また、上記実施形態において、計数装置１は、顕微鏡装置１０と、比較部２４及び指示部２５を有する制御部２０とを備えていた。そして、上記実施形態においては、比較部２４及び指示部２５を有する制御部２０が、同じ計数装置１に含まれる顕微鏡装置１０に測定に関する指示を与える測定指示装置として機能していた。しかしながら本発明はそのような態様には限られない。例えば、比較部２４及び指示部２５を有する制御部２０が、独立に設けられた別の顕微鏡装置に対して測定に関する指示を与えるように構成されていてもよい。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態や変形例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。前述の実施形態の各構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令が許容される限りにおいて、前述の各実施形態及び変形例などに関するすべての公開広報および米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。前述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本実施形態の範囲に含まれる。

１ 計数装置
１０ 顕微鏡装置
２０ 制御部
３０ 表示部
４０ 入力部
１００ 照明部
１２０ 光学系
１４０ 受光部
１６０ 可動ステージ

Claims (16)

1. 対物レンズを含み、光源からの照明光によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、
   前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を２次元走査して、２次元画像を取得する過程において、
   前記細胞塊の第１の位置で取得される前記２次元画像から特定された前記細胞塊を構成する細胞の構造体に関する情報と、予め設定された前記細胞の構造体に関する情報に対する閾値とを比較し、
   前記比較した結果に基づいて、前記光軸方向に沿って、前記第１の位置とは異なる第２の位置での２次元画像の取得の中止又は続行を指示する顕微鏡。
2. 前記制御部は、前記中止の指示に代えて、前記細胞塊の外形を求めるための画像取得を指示する請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記制御部は、前記細胞塊の外形を求めるために取得した画像から特定した前記細胞塊の外形に基づいて、前記細胞塊の体積を算出する請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記制御部は、前記細胞塊の外形と、前記外形を求めるための画像取得の指示より前に取得した２次元画像から特定された前記細胞の構造体に関する情報とに基づいて、前記細胞塊の体積を算出する請求項３に記載の顕微鏡。
5. 前記制御部は、前記第１の位置と前記第２の位置との間隔よりも広い間隔で、前記光軸方向に沿って、前記外形を求めるための画像取得位置を設定する、請求項２～４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
6. 前記制御部は、前記中止指示の前に取得した２次元画像から特定された前記細胞の構造体に関する情報に基づいて、前記細胞塊の体積を算出する請求項１に記載の顕微鏡。
7. 前記細胞の構造体に関する情報は、前記細胞の構造体の密度、前記細胞の構造体の周囲長、及び前記細胞の構造体の輝度と前記構造体以外の部分の輝度との比率の少なくとも１つである請求項１に記載の顕微鏡。
8. 前記細胞の構造体は、前記細胞の内部の構造、又は前記細胞の表面構造である請求項１又は７に記載の顕微鏡。
9. 前記細胞の内部の構造は、細胞の核である請求項８に記載の顕微鏡。
10. 前記細胞の表面の構造は、表面突起である請求項８に記載の顕微鏡。
11. 前記閾値は、前記細胞の構造体の密度の適正範囲、前記細胞の構造体の周囲長の分布の適正範囲、及び前記細胞の構造体の輝度と前記構造体以外の部分の輝度との比率の適正範囲の少なくとも１つである請求項７～１０のいずれか一項に記載の顕微鏡。
12. 前記細胞塊は、保持部材に配置され、
    前記第１の位置は、前記細胞塊と前記保持部材とが接する位置とは、前記光軸方向に沿って異なる位置に設定される請求項１～１１のいずれか一項に記載の顕微鏡。
13. 前記細胞塊が前記保持部材と接触する位置より前記光軸方向に沿って上側であって、前記細胞塊の前記光軸方向に直交する断面のうち、最も小さい断面積となる位置を前記第１の位置に設定する請求項１２に記載の顕微鏡。
14. 前記第１の位置は、前記細胞塊と前記保持部材とが接する位置から前記光軸方向に沿って１０μｍ以内の位置に設定される請求項１２または１３に記載の顕微鏡。
15. 前記細胞塊は、組織切片を含む請求項１～１４のいずれか一項に記載の顕微鏡。
16. 対物レンズを含み、光源からの照明光によって、走査部を介して、前記対物レンズの光軸方向に交差する面内において、細胞塊を走査して照射する照明光学系と、
    前記細胞塊からの光を、前記走査部を介して受光部へ集光する検出光学系と、
    を備える顕微鏡において、
    前記光軸方向に沿って異なる複数の位置それぞれで、前記走査部により前記照明光を２次元走査して、２次元画像を取得する過程において、
    前記細胞塊の第１の位置で取得される前記２次元画像から特定された前記細胞塊を構成する細胞の構造体に関する情報と、予め設定された前記細胞の構造体に関する情報に対する閾値とを比較することと、
    前記比較した結果に基づいて、前記光軸方向に沿って、前記第１の位置とは異なる第２の位置での２次元画像の取得の中止又は続行を指示することとを含む顕微鏡の測定方法。

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