三维发光图像的生成方法和摄像系统技术方案

三维发光图像的生成方法包括以下步骤：针对包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样(300)，根据三维试样中的发光的局部存在，设定取得具有相互不同的合焦面的多个二维图像时的多个二维图像相互的间隔(S502)。三维发光图像的生成方法还包括以下步骤：通过在非照明条件下对三维试样进行拍摄，取得包含与所设定的间隔对应的多个二维图像的二维图像组(S504)；以及对二维图像组中包含的多个二维图像进行合成，生成三维发光图像(S505)。

Method for generating three-dimensional luminous image and image pickup system

Method of generating 3D light image includes the following steps: to contain 3D specimens with 3D shape modulation into multiple cells of the light (300), according to local light 3D in the sample set, made with the interval of a plurality of two-dimensional images focus the different multiple two dimensional images of each other the (S502). The three-dimensional light generation method comprises the following steps: image captured by the 3D samples in non lighting conditions, to obtain two-dimensional image group multiple 2D image interval contains with the set of the corresponding (S504); and the synthesis of multiple 2D image contains a two-dimensional image group, 3D image (light S505).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维发光图像的生成方法和摄像系统
本专利技术涉及三维发光图像的生成方法和三维发光图像生成用的摄像系统。
技术介绍
近年来，来自iPS细胞或ES细胞这样的干细胞的拟胚体或球体这样的组织体作为新的研究材料而受到关注，使用它们进行研究。一般情况下，来自干细胞的拟胚体或球体是在非接触状态下培养的干细胞集中凝集而构筑球状立体构造而得到的细胞群。拟胚体或球体中包含的细胞具有根据培养条件而变化成各种细胞的分化能力。例如，在以脏器等的再生为目的的再生医疗、或评价新药对人体的药效/毒性的新药研发的研究中，与此前使用的平面状培养的细胞相比，优选使用具有更加接近体内环境的立体构造的细胞。因此，特别是在近年来的再生医疗或新药研发领域的研究中，来自干细胞的拟胚体或球体作为研究材料而受到关注。在现有的二维培养细胞的评价中，作为细胞中引起的变化的检测方法，公知利用发光蛋白质或荧光蛋白质标识细胞来检测发光或荧光的方法(例如日本特开2014-89193号公报、日本特开2006-320335号公报)。在使用具有立体构造的拟胚体等进行研究时，优选采用能够高精度掌握分化程度这样的拟胚体等的状态的观察方法。这里，优选立体观察拟胚体等的内部的变化。例如在日本特许第5424528号公报中公开了如下的解析方法和解析系统。即，该方法和系统将产生微弱光、并且具有多个应该测定的部位的具有厚度的作为活样本的胚或组织设为对象。在该方法和系统中，按照每个测定部位而从不同的位置取得微弱光信号，根据该信号进行解析。并且，例如在日本特开2014-119762号公报中公开了使对焦位置变化来拍摄亮视野图像和发光图像或荧光图像的显微镜系统。并且，在立体的三维试样的内部的解析中，例如以一定间隔使焦点位置偏移并进行拍摄，由此取得焦平面不同的多个二维图像，通过基于这些二维图像的重构处理，能够构筑三维图像。公知通过这种三维图像的构筑，能够对立体样本的内部构造及其变化进行解析(例如日本特开2012-122829号公报、日本特表2010-532487号公报)。该情况下，例如使用由发光蛋白质或荧光蛋白质标识的细胞，能够针对活状态的细胞取得各种信息。例如，在利用以往使用的荧光观察法进行拟胚体内部的基因表达的解析的情况下，可能产生存在激励光的光毒性或自身荧光、以及当拟胚体大到某种程度时激励光无法到达内部这样的不期望的事项。与此相对，如果采用使用发光蛋白质的发光观察法，则不会受到激励光的光毒性或自身荧光的影响，能够观察到拟胚体这样的具有厚度的样本的内部。但是，一般情况下，发光蛋白质的发光强度比荧光蛋白质的荧光强度弱，在一次拍摄中需要进行长时间的曝光。因此，在通过重构以一定间隔使焦点位置偏移并拍摄的发光图像从而构筑发光三维图像的方法中，图像构筑需要时间。并且，在得到多个二维图像时，如果缩短焦点位置的拍摄间隔，则三维图像的信息量增多，成为高精细的图像。另一方面，拍摄所需要的时间变长，数据尺寸也变大。相反，如果延长焦点位置的拍摄间隔，则数据尺寸减小，但是，三维图像中包含的信息量减少，分辨率降低。例如，在使用拟胚体调查新药的药效/毒性的情况下，根据希望评价的化合物的不同，有时在拟胚体中引起反应需要时间，并且，所引起的反应有时长时间变化。因此，需要进行长时间的观察。并且，在对拟胚体分化成心肌或肝细胞等各种细胞的分化过程进行监视的情况下，有时也需要进行长时间的观察。
技术实现思路
例如，在使用拟胚体这样的三维试样的解析中，通过进行按照规定时间间隔取得上述三维重构图像的三维缩时观察，能够对基于时间经过的三维试样的变化进行解析。在这种解析中，所得到的数据的数据量可能成为庞大的量。并且，为了得到庞大的数据，需要较多的时间。另一方面，解析所需要的数据是一部分。并且，在活的试样中，解析所需要的数据可能随着时间经过而变化。进而，不仅来自干细胞的拟胚体或球体，构成这些组织体的各个细胞有时示出不同的基因表达量。本专利技术的目的在于，提供如下的三维发光图像的生成方法和摄像系统：在包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样的观察中，能够取得充分必要的数据。根据本专利技术的一个方式，三维发光图像的生成方法包括以下步骤：针对包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样，根据所述三维试样中的发光的局部存在，设定取得具有相互不同的合焦面的多个二维图像时的所述多个二维图像相互的间隔；通过在非照明条件下对所述三维试样进行拍摄，取得包含与所设定的所述间隔对应的所述多个二维图像的二维图像组；以及对所述二维图像组中包含的所述多个二维图像进行合成，生成三维发光图像。根据本专利技术的一个方式，摄像系统具有：物镜光学系统；驱动部，其使所述物镜光学系统的合焦位置在光轴方向上移动；摄像部，其经由所述物镜光学系统对包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样的发光图像进行摄像；间隔设定部，其根据所述三维试样中的发光的局部存在，设定取得具有相互不同的合焦面的多个二维图像时的所述多个二维图像相互的间隔；摄像控制部，其在非照明条件下对所述驱动部的动作进行控制，并且使所述摄像部拍摄所述三维试样，由此取得包含与所设定的所述间隔对应的所述多个二维图像的二维图像组；以及图像合成部，其对所述二维图像组中包含的所述多个二维图像进行合成，生成三维发光图像。根据本专利技术，能够提供如下的三维发光图像的生成方法和摄像系统：在包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样的观察中，能够取得充分必要的数据。附图说明图1是示出本专利技术的一个实施方式的摄像系统的结构例的概略的框图。图2是示出本专利技术的第1实施方式的三维发光图像的生成方法的一例的流程图。图3是示出本专利技术的第1实施方式的图像取得处理的一例的流程图。图4是示出本专利技术的第1实施方式的条件调整处理的一例的流程图。图5是示出本专利技术的第1实施方式的自动组合处理的一例的流程图。图6是示出通过本专利技术的一个实施例取得的三维发光图像的一例的图。图7是示出通过本专利技术的一个实施例取得的三维发光图像的一例的图。图8是示出通过本专利技术的一个实施例取得的三维发光图像的一例的图。图9是用于说明第2实施方式中的三维试样的图像取得的示意图，是示出摄影面的间隔比物镜光学系统的焦深宽的情况的图。图10是用于说明第2实施方式中得到的三维图像的示意图。图11是用于说明第2实施方式中的三维试样的图像取得的示意图，是示出摄影面的间隔比物镜光学系统的焦深窄的情况的图。图12是用于说明第2实施方式中得到的三维图像的示意图。图13是用于说明第2实施方式中得到的三维图像的示意图。图14是用于说明第2实施方式的摄像系统的动作的概略的示意图。图15是示出第2实施方式的图像取得处理的一例的流程图。图16是示出第2实施方式的摄影面设定处理的一例的流程图。图17是用于说明第2实施方式中将摄影面的间隔设定为较窄的条件的示意图。图18是用于说明第2实施方式中将摄影面的间隔设定为较窄的条件的示意图。图19是用于说明第2实施方式中的摄影面的间隔的设定的示意图。图20是用于说明第2实施方式中的摄影面的间隔的设定的示意图。图21是示出第2实施方式的二维图像取得处理的一例的流程图。图22是示出第2实施方式的第1变形例的摄影面设定处理的一例的流程图。具体实施方式[第1实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维发光图像的生成方法，其包括以下步骤：针对包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样，根据所述三维试样中的发光的局部存在，设定取得具有相互不同的合焦面的多个二维图像时的所述多个二维图像相互的间隔；通过在非照明条件下对所述三维试样进行拍摄，取得包含与所设定的所述间隔对应的所述多个二维图像的二维图像组；以及对所述二维图像组中包含的所述多个二维图像进行合成，生成三维发光图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.22 JP PCT/JP2015/0516981.一种三维发光图像的生成方法，其包括以下步骤：针对包含被调制成进行发光的多个细胞的具有三维形状的三维试样，根据所述三维试样中的发光的局部存在，设定取得具有相互不同的合焦面的多个二维图像时的所述多个二维图像相互的间隔；通过在非照明条件下对所述三维试样进行拍摄，取得包含与所设定的所述间隔对应的所述多个二维图像的二维图像组；以及对所述二维图像组中包含的所述多个二维图像进行合成，生成三维发光图像。2.根据权利要求1所述的三维发光图像的生成方法，其中，在设所述二维图像组中包含的所述多个二维图像中的、被检测到满足规定条件的所述发光的二维图像为第1二维图像，设所述第1二维图像以外的图像为第2二维图像时，所述二维图像的所述间隔被设定为，所述第1二维图像和与该第1二维图像相邻的二维图像之间的第1间隔比所述第2二维图像和与该第2二维图像相邻的第2二维图像之间的第2间隔窄。3.根据权利要求2所述的三维发光图像的生成方法，其中，所述规定条件是所述二维图像中的表示所述发光的亮度值为规定值以上。4.根据权利要求2所述的三维发光图像的生成方法，其中，所述规定条件是所述二维图像中的表示所述发光的区域的面积值为规定值以上。5.根据权利要求2所述的三维发光图像的生成方法，其中，所述规定条件是所述二维图像的预先决定的区域中表示所述发光的亮度值的变化为规定值以上。6.根据权利要求2所述的三维发光图像的生成方法，其中，所述生成方法还包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：林太朗，大桥阳子，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP