[發明專利]細胞觀察裝置

有效

• 申請號: 201780087947.2
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN110383045B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 山川倫譽;山本周平
• 申請（專利權）人: 株式會社島津制作所
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41;C12M1/34;G02B21/00;G03H1/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

在顯微觀察部(10)中，在通過移動部(15)使光源部(11)等移動并獲取細胞培養板(13)上的各測定位置的全息圖數據時，測定時圖像生成部(24)在每次獲得關于一個測定位置的數據時，都生成將基于原始數據(光強度的二維分布)的全息圖像縮小了的縮略圖圖像，顯示處理部(25)通過粘貼所得到的縮略圖圖像來依次完成顯示于顯示部(27)的板整體的全息圖像。當測定者在測定執行中觀看全息圖像并判斷為測定不適當時，按下測定停止按鈕來立即中止測定。由此，在試樣中混入有異物等存在測定的不良的情況下，能夠在全部測定結束后在服務器中基于全息圖數據來重構相位圖像、強度圖像之前使測定中止，從而能夠避免無用的測定浪費時間。

技術領域

本發明涉及一種用于觀察細胞的狀態的細胞觀察裝置，更詳細地說，涉及一種在利用全息顯微鏡來獲取記錄有物體波與參考波的干涉條紋的全息圖并基于該全息圖數據來計算相位信息、強度信息之后生成相位圖像、強度圖像等的細胞觀察裝置。

背景技術

近年來，在再生醫療領域中盛行使用iPS細胞、ES細胞等多能干細胞進行研究。一般來說，細胞是透明的，通過通常的光學顯微鏡難以進行觀察，因此以往廣泛地利用相差顯微鏡來觀察細胞。然而，關于相差顯微鏡，在拍攝顯微圖像時需要進行對焦，因此在獲取關于將廣泛的觀察對象區域精細劃分得到的各個小區域的顯微圖像那樣的情況下，存在測定過于費時的問題。為了解決這個問題，近年來開發出使用數字全息技術的數字全息顯微鏡并投入實際使用(參照專利文獻1、2等)。

在數字全息顯微鏡中，獲取來自光源的光在物體表面反射或透過后的物體光與從同一光源直接到達的參考光在圖像傳感器等的檢測面形成的干涉條紋(全息圖)，基于該全息圖實施光波的反向傳播運算處理等，由此獲取相位信息、振幅(強度)信息，并生成強度圖像、相位圖像來作為重構圖像。在這樣的數字全息顯微鏡中，能夠在獲取到全息圖之后的運算處理的階段獲得任意距離處的相位信息等，因此存在不需要在拍攝時逐一地進行對焦的優點。

關于數字全息顯微鏡，存在同軸(in-line)型、離軸(off-axis)型、相移型等方式的數字全息顯微鏡。在這些各方式中，主要的不同之處是用于獲取全息圖的光學系統的結構。在離軸型中，通常將從激光光源射出的光分離為參考光和向物體照射的照射光，使參考光以及該照射光透過物體后的物體光以互不相同的入射角射入圖像傳感器。另一方面，在同軸型中，將從激光光源射出的光以不分離的方式照射至物體，使透過物體后的物體光和在該物體的附近通過的不透過物體的參考光大致垂直于圖像傳感器地射入圖像傳感器。另外，在相移型中，通過使使用相移干涉儀分離出的參考光的光路長度以多個等級發生變化，來獲取相位按多個等級而不同的全息圖。

無論是哪種方式，在數字全息顯微鏡中都需要利用計算機來進行以下處理：基于獲取到的全息圖數據來計算光波的相位信息和振幅信息，并將這些信息圖像化。例如在專利文獻1、非專利文獻1等中提出有基于利用同軸型數字全息顯微鏡獲取到的關于多個波長光的全息圖來進行光波傳播的迭代計算的相位恢復方法，但是這樣的計算非常復雜而且計算量也大。

在用于觀察正在培養的生物體細胞的細胞觀察裝置中，需要關于細胞培養板整體或形成于該板的井整體的廣泛的范圍生成能夠詳細地觀察各細胞的程度的分辨率高的圖像。在使用數字全息顯微鏡的細胞觀察裝置中，為了獲得這樣的相位圖像、強度圖像，需要關于將觀察對象區域(例如細胞培養板整體)精細地劃分得到的大量的小區域分別獲取全息圖，基于該全息圖進行運算處理來求出每個小區域的相位信息、振幅信息的二維分布，將大量的小區域的這種二維分布進行合成來重構關于觀察對象區域的圖像。

如上述那樣，相位信息等的計算、圖像的重構處理的計算量本來就大，因此在針對大量的小區域中的每個小區域進行這樣的計算的情況下，其計算量變得相當龐大。因此，即使使用在某種程度上性能高的計算機，從開始測定起至使關于觀察對象區域的相位圖像再現為止也很費時。