ウェルプレートとそれを用いた蛍光イメージングシステム
【課題】ウェルプレートの試料や試薬などの撮影位置を管理できる蛍光イメージングシステムを実現すること。
【解決手段】蛍光物質により形成された位置決め基準部を有する複数のウェル１２が形成されたウェルプレート１０を用いて、複数のウェルに収容された試料に励起光を照射し、観察位置を調整して各ウェル内の蛍光画像を取得し試料の反応を観察する蛍光イメージングシステムにおいて、各ウェルの開口部を各マス目で囲むように蛍光物質１７により碁盤の目状に形成された位置決め基準部を備えたウェルプレートと、取得した前記位置決め基準部の所定領域における蛍光画像に基づき、対物レンズを移動させて焦点位置を把握し、当該所定領域におけるＸ座標、Ｙ座標および前記焦点位置であるＺ座標を含む三次元座標を記憶し、この三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、前記各ウェルにおける前記焦点位置を補間計算して算出することを特徴とする。
【解決手段】蛍光物質により形成された位置決め基準部を有する複数のウェル１２が形成されたウェルプレート１０を用いて、複数のウェルに収容された試料に励起光を照射し、観察位置を調整して各ウェル内の蛍光画像を取得し試料の反応を観察する蛍光イメージングシステムにおいて、各ウェルの開口部を各マス目で囲むように蛍光物質１７により碁盤の目状に形成された位置決め基準部を備えたウェルプレートと、取得した前記位置決め基準部の所定領域における蛍光画像に基づき、対物レンズを移動させて焦点位置を把握し、当該所定領域におけるＸ座標、Ｙ座標および前記焦点位置であるＺ座標を含む三次元座標を記憶し、この三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、前記各ウェルにおける前記焦点位置を補間計算して算出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、創薬装置などで用いられるウェルプレートとそれを用いた蛍光イメージングシステムに関し、特に、ウェルプレートを観察するときの位置決めの効率化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バイオテクノロジーやメディカル分野では、細胞などを観察するための装置として、その一面にサンプルを収容するためのウェルといわれる複数の窪みがマトリクス状に形成されたウェルプレートが用いられることが多い。
【０００３】
このウェルプレートは、たとえば蛍光イメージングシステムで用いられる。蛍光イメージングシステムでは、各ウェルに収容されているあらかじめ培養した細胞の培養液などの試料（たとえばＣａイオンを含む細胞など）および蛍光指示薬を含む特定の試薬に特定波長の光を照射して励起し、励起した試料から発生される蛍光を顕微鏡や共焦点スキャナなどで検出して蛍光像を読み取り、拡大蛍光画像を得る。
【０００４】
また蛍光イメージングシステムは、ウェルプレート上の所定数のウェルまたは全ウェルからそれぞれ拡大蛍光画像を取得するため、ＸＹステージ装置を制御してウェルプレートを移動させて観察対象を顕微鏡などの視野領域に入れ、アクチュエータを制御して対物レンズを移動させて焦点位置を調整し、各ウェルの試料および試薬が発生する蛍光をそれぞれ検出する。
【０００５】
このようにして各ウェルから得られた拡大画像に対して必要な画像処理を施して経時変化を解析することにより、試料と試薬との反応の過程を把握する。これらの画像解析結果に基づいて、たとえば薬の候補になる試料を見出すことができる。
【０００６】
このようなウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−０６１４３６号公報
【０００８】
図５は従来のウェルプレートの一例を示す構成図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図５において、ウェルプレート１０は、マトリクス状に複数（８×１２の９６個）の微小孔ｈが形成された第１の基板１１と、この第１の基板１１の一方の面に貼り合わされる第２の基板１２とから構成されている。
【０００９】
これら基板１１、１２は、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの透明なプラスチックや光学ガラスなどにより形成される。
【００１０】
第１の基板１１の微小孔ｈは、図５（Ｂ）に示すように上面の開口径が底面の開口径よりも大きい円錐状に形成されている。この第１の基板１１の一角には、ウェルプレート１０の方向を示すために傾斜角４５度の斜辺よりなる切りかき１３が形成されている。
【００１１】
これら基板１１と基板１２を貼り合わせることにより、試料（観測対象）が収容される複数（８×１２の９６個）のウェル１４を有するウェルプレート１０が形成される。
【００１２】
また、ウェルプレート１０のウェル１４は、切りかき１３からＸ方向に「１〜１２」、Ｙ方向に「Ａ〜Ｈ」などの記号を組み合わせた「ウェル識別情報」（たとえば「Ａ−１」〜「Ｈ−１２」）を用いて識別される。
【００１３】
図６は、従来のウェルプレート１０を用いた蛍光イメージングシステムの一例を示す構成ブロック図である。蛍光イメージングシステム１００は、各ウェル１４に試料や試薬などを収容するウェルプレート１０、上面にウェルプレート１０が載置されＸＹ方向に移動するＸＹステージ装置２０、各ウェル１４における試料および試薬の反応を撮像する倒立式蛍光顕微鏡３０（以下、顕微鏡という）、顕微鏡３０が撮像した画像に基づいてウェルプレート１０の設置位置などの補正や焦点の調整などを行い、各ウェル１４に収容された試料と試薬との反応の過程を把握する制御装置４０から構成される。
【００１４】
ＸＹステージ装置２０は、ウェルプレート１０が載置される可動ステージ（図示せず）と、この可動ステージをＸ軸に沿って移動させるＸステージと、この可動ステージをＹ軸に沿って移動させるＹステージと、可動ステージの所定の基準点からの移動量を検出してＸ方向およびＹ方向の移動量を制御装置４０に出力する移動量検出部などから構成されている。
【００１５】
顕微鏡３０は、ウェルプレート１０と対向して設けられた対物レンズ３１、光軸に沿って対物レンズ３１の位置を調整するアクチュエータ３２などで構成される。なお、顕微鏡３０には、各ウェル１４に収容される試料および試薬に励起光として所定の波長の光を照射する光源や、光源からの励起光によって励起された試料が発生する蛍光像を撮像し拡大画像を取得するＣＣＤカメラなども設けられるが図示しない。
【００１６】
図７は、図６の制御装置４０の機能ブロック図である。制御装置４０は、各部の動作を制御する演算制御部４１（たとえばＣＰＵ）、各種情報を格納する記憶部４２、外部機器とデータ通信する通信部４３から構成される。
【００１７】
演算制御部４１には、所定のウェル１４の中心位置が顕微鏡３０の視野の中心または視野領域に入るようにＸＹステージ装置２０の可動ステージの位置を調整するＸＹステージ位置制御部４１ａ、ウェル１４の位置と対物レンズ３１の焦点位置とのずれを把握し対物レンズ３１の位置を調整する自動焦点制御部４１ｂ、顕微鏡３０の撮像画像に基づき画像解析を行いウェル１４内の経時変化を解析する画像解析部４１ｃ、ウェルプレート座標系における各ウェル１４の中心点の位置（ＸＹ座標）を算出する位置情報取得部４１ｄなどが設けられている。
【００１８】
記憶部４２は、たとえば「Ａ−１」〜「Ｈ−１２」で表わされるウェル識別情報、たとえばウェル１４の直径、Ｘ方向の配置間隔、Ｙ方向の配置間隔などのウェル配置情報、たとえばＸＹ座標で表わされる位置情報、たとえば濃度、量、種類などのサンプル情報、画像データ、画像解析結果情報などの各種情報を格納する。
【００１９】
ところで、２００４年にThe Society for Biomolecular Screening(以下、ＳＢＳという)を中心にウェルプレートの寸法の規格が定められたことにより徐々に統一されつつあるものの、ウェルプレートの材料がプラスチックであり、寸法精度にさほどこだわらない方法で使用されていたために、ウェルプレートの寸法精度管理はＳＢＳ規格である０．２５ｍｍ程度でしか管理されていなかった。つまり、ウェルプレートごとに寸法のばらつきがあった。
【００２０】
一方、薬効評価や化合物評価を行う場合には、再現性や試験の確かさを確認するため、以前行った試験と同じ位置のウェルに収容された試料や試薬の反応を何度か繰り返して観察することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、ウェルプレートごとに寸法のばらつきがあるので、ＸＹステージ装置はウェルプレートごとに位置調整を行わなくてはならず、長時間かかってしまうといった問題点があった。
【００２２】
また、ウェルプレートの底面はたわんでいるので、顕微鏡などのオートフォーカスを行う場合でも、ウェルごとに焦点を合わせなければならず、全てまたは所定のウェルを観察するためには長時間かかってしまうといった問題点があった。
【００２３】
本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、ウェルプレートの試料や試薬などの撮影位置を管理できる蛍光イメージングシステムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
前記各ウェルは蛍光物質により形成された位置決め基準部を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項２記載の発明は、
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
第１の基板と、
碁盤の目状に形成された溝を有するフィルムと、
前記フィルムが底面に貼着され、前記フィルムを介し前記第１の基板と貼合されて複数のウェルを構成する複数の微小孔が形成される第２の基板とから構成され、
前記フィルムは、
前記溝で形成される各マス目が前記微小孔の開口部を囲むように前記第２の基板に貼着されることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明は、
請求項２記載のウェルプレートにおいて、
前記フィルムは、
前記溝に蛍光物質が塗布されることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明は、
観測対象を収容する複数のウェルが形成されたウェルプレートを用いて、複数のウェルに収容された試料に励起光を照射し、観察位置を調整して各ウェル内の蛍光画像を取得し試料の反応を観察する蛍光イメージングシステムにおいて、
各ウェルの開口部を各マス目で囲むように蛍光物質により碁盤の目状に形成された位置決め基準部を備えたウェルプレートと、
取得した前記位置決め基準部の所定領域における蛍光画像に基づき、対物レンズを移動させて焦点位置を把握し、当該所定領域におけるＸ座標、Ｙ座標および前記焦点位置であるＺ座標を含む三次元座標を記憶し、この三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、前記各ウェルにおける前記焦点位置を補間計算して算出することを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明は、
請求項４記載の蛍光イメージングシステムにおいて、
前記試料および前記位置決め基準部からの蛍光画像を撮像する顕微鏡と、
前記ウェルプレートを平面方向に移動させ、前記位置決め基準部の所定領域および前記各ウェルを前記顕微鏡の視野領域に入れ、前記ウェルプレートの移動量を出力するＸＹステージ装置とを備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項６記載の発明は、
請求項４または請求項５記載の蛍光イメージングシステムにおいて、
前記制御装置は、
過去に観察した際に取得した前記位置決め基準部の所定領域における三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、現在観察中の位置決め基準部の所定領域における三次元座標および各ウェル１４のＸＹ座標を補正することを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の発明は、
請求項４〜請求項６いずれかに記載の蛍光イメージングシステムにおいて、
前記制御装置は、
前記顕微鏡で撮像された蛍光画像に基づいて、画像解析を行い経時変化を解析し、前記各ウェルに収容された試料の反応過程を把握し、解析結果を記憶することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ウェルプレートとそれを用いた蛍光イメージングシステムは、ウェルプレートの試料や試薬などの撮影位置を管理できる。
【００３２】
また、ウェルプレートの底面がたわんでいる場合であっても、蛍光イメージングシステムは、ウェルプレートの溝を観察時の位置決めの基準として利用し、溝の三次元情報に基づいて各ウェルの三次元情報を算出することにより、従来よりも短時間で各ウェルを観察することができる。
【００３３】
また、蛍光イメージングシステムは、過去に取得した溝および各ウェルの三次元情報と改めて取得した三次元情報とを比較して画像取得位置を補正することにより、ウェルプレートの位置ずれやウェルプレートの変形があったとしても、従来よりも短時間で過去の観察と同じ位置の観察対象の画像取得を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は本発明に係るウェルプレートの構成図であり、図５と共通する部分には同一の符号を付けている。図１の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図５との相違点は、図１では、ウェルプレート１０を形成する基板１１の底面にフィルム１５が貼着されていることである。図２はウェルプレート１０とフィルム１５との関係を示した斜視図である。
【００３５】
図１において、フィルム１５の一方の面には基板１１にマトリクス状に形成されている複数の微小孔ｈをそれぞれマス目で囲うように碁盤の目状に複数の溝１６が形成され、一角には十字溝１７が形成されている。そして、これら溝１６および十字溝１７には蛍光物質１８が塗布されている。
【００３６】
なお、蛍光物質１８は、紫外線（ＵＶ（ultraviolet））から赤外線までの広い励起波長に対して蛍光を発する物質でも良いし、ある特定の波長近傍でもっとも蛍光を発する物質でも良い。
【００３７】
フィルム１５は、ウェルプレート１０に形成された切りかき部１４の斜辺が十字溝１７の対角線として位置し、蛍光物質１８が塗布された溝１６の開口部がウェルプレート１０を形成する基板１１の底面によって覆われるように基板１１の底面に貼り付けられる。
【００３８】
このような構成において、ウェル１４に励起光を照射すると、ウェル１４内の試料が励起されて発光するとともに、溝１６に塗布された蛍光物質１８が反応してウェル１４を囲むようにマス目状に蛍光発光することになる。
【００３９】
このようなウェルプレート１０を蛍光イメージングシステムで用いることにより、ウェル１４の開口部をそれぞれ個別にマス目で囲むように碁盤の目状に形成されて蛍光物質１８が塗布されたウェルプレート１０の溝１６を観察時の位置決めの基準として利用することができ、従来よりも短時間で各ウェル１４を観察することができる。すなわち、ウェルプレート１０は、各ウェル１４が個別に位置決め基準部を備えていることになる。
【００４０】
また特に図示しないが、各ウェルプレートの側面には、多数のウェルプレートを個別に識別するためのバーコードが印刷されたシールが貼着されている。
【００４１】
図３は、本発明に係るウェルプレート１０を用いた蛍光イメージングシステムの構成ブロック図であり、図６と共通する部分には同一の符号を付けている。図６との相違点は、図３では制御装置４０がウェルプレート１０の溝１６の位置情報（ＸＹ座標）を取得して各位置における対物レンズ３１の焦点位置（Ｚ位置）を取得することと、ウェルプレート１０の側面に貼着されているシールに印刷されたバーコードを読み取るバーコード読み取り部５０を設けていることである。
【００４２】
図３において、バーコード読み取り部５０は制御装置４０に接続され、ウェルプレート１０に貼着されているシールに印刷されたバーコードを読み取ってウェルプレートの識別情報を取得し、制御装置４０に出力する。
【００４３】
図４は、図３の制御装置４０の機能ブロック図であり、図７と共通する部分には同一の符号を付けている。図７との相違点は、図４では、位置情報取得部４１ｄが溝１６の位置情報（ＸＹ座標）および対物レンズ３１の焦点位置（Ｚ座標）を取得し、各ウェル１４における焦点位置（Ｚ座標）を溝１６の位置情報と各ウェル１４の位置情報（ＸＹ座標）から補間計算によって算出することである。
【００４４】
演算制御部４１は、主に各部を統合的に制御する機能を有し、記憶部４２に格納されているＯＳなどを起動して、このＯＳ上で格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置４０全体を制御し、制御装置４０固有の動作を行う。たとえば記憶部４２のＲＡＭ（図示せず）は、その動作の際に作業領域として使用される。
【００４５】
記憶部４２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラ
ッシュメモリ、ハードディスクなどであって、主にＯＳや制御装置として動作するためのプログラムや、ウェル識別情報（たとえば「Ａ−１」〜「Ｈ−１２」）、ウェル配置情報（たとえばウェル１４の直径、Ｘ方向の配置間隔、Ｙ方向の配置間隔など）、溝１６や対物レンズ３１の焦点位置などの位置情報、サンプル情報、画像データ、画像解析結果情報などの各種情報を格納する。
【００４６】
また、記憶部４２は、ウェルプレート１０ごとにウェル識別情報に対応づけて、溝１６の位置情報（たとえばＸＹ座標など）および溝１６の各位置における対物レンズ３１の焦点位置（たとえばＺ座標）を記憶する「位置情報記憶機能」、各ウェル１４に収容される試料および試薬に関するサンプル情報（たとえば、濃度、量、種類など）を記憶する「サンプル情報記憶機能」、各ウェル１４に収容される試料および試薬の蛍光画像の解析結果を記憶する「解析結果記憶機能」を有する。
【００４７】
通信部４３は、主にケーブルや通信ネットワークなどを介して外部機器とデータ通信するインターフェースであって、具体的には、顕微鏡３０に設けられるＣＣＤ（図示せず）などから撮像データを受信し、焦点を調整するための制御信号、または、ウェルプレート１０の位置を調整するための制御信号を送信する処理を行う。
【００４８】
以下、本発明に係るウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムの動作について説明する。なお、従来例の動作と共通する動作については適宜省略する。
【００４９】
バーコード読み取り部５０は、ウェルプレート１０に貼着されているシールに印刷されたバーコードを読み取って、ウェルプレート１０の識別情報（たとえばウェルプレート名：ＷＰ−１００など）を取得し制御装置４０に出力する。
【００５０】
制御装置４０の記憶部４２は、バーコード読み取り部５０からの出力情報に基づきウェルプレート１０の識別情報を記憶する。
【００５１】
ウェルプレート１０の各ウェル１４には、適量の試料および蛍光指示薬を含んだ濃度や量、種類の異なる試薬が収容され、ＸＹステージ装置２０の可動プレートの上面に載置される。
【００５２】
ＸＹステージ装置２０は、顕微鏡３０の視野領域にウェルプレート１０の十字溝１７が入るように、ウェルプレート１０を移動させる。
【００５３】
光源からウェルプレート１０に向かって励起光が発射される。光源からの励起光によって、試料および溝１６に塗布された蛍光物質１８が発光する。試料および溝１６からの蛍光は対物レンズ３１を介して顕微鏡３０に入力され、ＣＣＤカメラなどのカメラ（図示せず）に取り込まれる。
【００５４】
このとき、ウェルプレート１０の大きさは０．２５ｍｍのばらつきを持っていることが大まかにわかっているため、十字溝１７があると推測できる位置が顕微鏡３０の視野領域に入るようにウェルプレート１０を移動させて、十字溝１７からの蛍光画像を取得するものでもよい。
【００５５】
制御装置４０の自動焦点制御部４３は、顕微鏡３０が撮像した画像に基づき、ウェル１４の位置と対物レンズ３１の焦点位置とのずれを把握し、焦点が合うように対物レンズ３１を移動させるための制御信号を送信する。
【００５６】
具体的には自動焦点制御部４３は、蛍光画像に基づき、焦点を合わせるためにアクチュエータ３２を制御してＺ軸モータ（図示せず）などにより光軸方向に沿って対物レンズ３１を移動させる。対物レンズ３１の焦点位置は、たとえば画像のコントラストが最も高い画像を取得した高さ（Ｚ座標）が焦点位置となる。
【００５７】
演算制御部４１は、ウェルプレート１０の識別情報（たとえばウェルプレート名：ＷＰ−１００など）に対応づけて、ウェルプレート１０の十字溝１７における合焦位置（Ｚ座標）を記憶部４２に記憶する。
【００５８】
次に、制御装置４０の演算制御部４１は、十字溝１７における合焦位置を原点としてＸＹステージ位置制御部４２を制御し、ＸＹステージ装置２０によりウェルプレート１０の位置を移動させて、溝１６の所定領域における蛍光画像を取得する。なお溝１６からの蛍光画像はすべて取得する必要はなく、所定領域（主要なポイント）だけであっても構わない。
【００５９】
演算制御部４の自動焦点制御部４３は、各位置における溝１６からの蛍光画像に基づいて対物レンズ３１の焦点を合わせるようにアクチュエータ３２を制御し、Ｚ軸モータ（図示せず）などにより光軸方向に沿って対物レンズ３１を移動させる。なお、焦点位置は、画像のコントラストが最も高い画像を取得した位置（Ｚ座標）とする。
【００６０】
このとき、ＸＹステージ装置２０の移動量検出部は、ＸＹステージ装置２０の移動量（たとえば、ｘ、ｙ）を取得して制御装置４０に出力する。制御装置４０の位置情報取得部４１ｄは、この移動量および十字溝１７における合焦位置（原点）に基づいて、顕微鏡３０の現在の観察対象領域がスライドプレート上のどの領域に存在しているかを把握する。
【００６１】
具体的には位置情報取得部４１ｄは、移動量検出部が取得した移動量に基づき、原点を十字溝１７における合焦位置としてウェルプレート座標系における現在の観察領域の中心にある点の座標を算出し、記憶部４２に位置情報として記憶する。
【００６２】
演算制御部４１は、ウェルプレート１０の識別情報に対応づけて、ウェルプレート１０の溝１６の位置（ＸＹ座標）およびその地点における合焦位置（Ｚ座標）を記憶部４２に記憶する。
【００６３】
これにより、制御装置４０は、ウェルプレート１０の溝１６の位置（ＸＹ座標）およびその合焦位置（Ｚ座標）の三次元情報（ＸＹＺ座標）を取得できる。
【００６４】
また、制御装置４０は、ウェルプレート１０内の所望のウェル１４に収容された試料の合焦位置（Ｚ座標）を、溝１６の三次元情報および試料が収容されているウェル１４のＸＹ座標に基づいて補間計算を行うことにより算出し、ウェル識別情報（たとえばＡ−１〜Ｈ−１２）に対応づけて、各ウェル１４の位置（ＸＹ座標）およびその合焦位置（Ｚ座標）を記憶部４２に記憶する。
【００６５】
制御装置４０のＸＹステージ位置制御部４２は、これらの三次元情報に基づき、所望のウェル１４（たとえばＡ−２ウェル）に収容された試料からの蛍光を検出するため、ＸＹステージ装置２０を制御して、顕微鏡３０の視野領域にウェル１４（たとえばＡ−２ウェル）の中心（またはその近傍）が入るように、ウェルプレート１０を移動させる。
【００６６】
画像解析部４４は所望のウェル１４からの蛍光画像に基づいて、画像解析を行って経時変化を解析することにより所望のウェル１４に収容された試料と試薬との反応の過程を把握する。
【００６７】
そして、制御装置４０は、上述の手順に従って三次元情報に基づき各ウェル１４における蛍光画像を取得し、画像解析を行って経時変化を解析することにより、各ウェル１４に収容された試料と試薬との反応の過程を把握する。
【００６８】
演算制御部４１は、ウェルプレート１０の識別情報（たとえばウェルプレート名：ＷＰ−１００など）およびサンプル情報に対応づけて、位置情報（ＸＹＺ座標）および画像解析結果を記憶部４２に記憶する。
【００６９】
これにより、ウェルプレート１０の底面がたわんでいる場合であっても、蛍光イメージングシステムはウェルプレート１０の溝１６を観察時の位置決めの基準として利用して溝１６の三次元情報に基づいて各ウェル１４の三次元情報を算出することにより、従来よりも短時間で各ウェル１４を観察することができる。
【００７０】
また、顕微鏡などのオートフォーカスを行う際には、ウェルごとに焦点を合わす必要はなく、従来よりも短時間で各ウェルを観察することができる。
【００７１】
ところで、ウェルプレート１０の観察が一通り終わった後に、ウェルプレート１０を一旦インキュベータや冷蔵庫に保管しておき、保管後に再度ウェルプレート１０を観察することがある。
【００７２】
このような場合、従来の構成では、再度ＸＹステージ２上にウェルプレート１０を載置する際の位置ずれや、ウェルプレート１０の変形などによって、現在のウェルプレート座標系は過去に観察したときのウェルプレート座標系からずれてしまい、過去に観察したときと同じＸＹ座標にある試料の画像を取得することは困難であった。
【００７３】
これに対し、本発明の蛍光イメージングシステムは、過去に取得した溝１６および各ウェル１４の三次元情報と改めて取得した三次元情報とを比較してウェルプレート座標系を補正することにより、過去に観察したときと同じ位置における試料の画像取得を行うことができる。
【００７４】
たとえば再び観察するのにあたり、ウェルプレート１０のＸＹステージ２０上への載置位置がずれてしまった場合には、制御装置４０は改めて十字溝１７と溝１６の位置情報（ＸＹ座標）および焦点位置（Ｚ座標）を取得して、変形後のウェルプレート１０における溝１６の三次元情報（ＸＹＺ座標）を取得する。
【００７５】
また、制御装置４０は、バーコード読み取り部５０によりバーコード（図示せず）からウェルプレート１０の識別情報を取得して、当該識別情報に基づいて、ウェルプレート１０の溝１６の三次元情報（ＸＹＺ座標）と画像解析結果情報を記憶部４２から読み出す。いいかえれば、過去に観察した際のウェルプレート１０における溝１６の三次元情報（ＸＹＺ座標）を読み出すことになる。
【００７６】
そして、制御装置４０の位置情報取得部４１ｄは、過去に観察した溝１６の三次元情報と現在観察中の三次元情報とを比較し、溝の位置情報の補正を行うとともに過去に観察した試料の位置情報の補正を行い、記憶部４２に記憶する。
【００７７】
つまり、位置情報取得部４１ｄは、ウェルプレート１０の載置位置ずれを踏まえて溝１６の位置情報および過去に観察した試料の位置情報を補正する。
【００７８】
このような操作を行った上で、制御装置４０は所望の位置にある試料の蛍光画像を取得すべくＸＹステージ装置２０を制御してウェルプレート１０の位置を調整し、得られた蛍光画像に基づいて画像解析を行って経時変化を解析する。
【００７９】
この結果、蛍光イメージングシステムは、ウェルプレート１０の溝１６を観察時の位置決めの基準として利用し、過去に取得した溝１６および各ウェル１４の三次元情報と改めて取得した三次元情報とを比較してウェルプレート座標系を補正することにより、ウェルプレート１０の位置ずれがあったとしても、過去の観察と同じ位置における試料の画像を取得することができる。
【００８０】
なお、ウェルプレート１０の載置位置がずれてしまうケースを例にして説明したが、ウェルプレート１０が変形してしまった場合も、上記と同様の動作により過去に観察した位置と同じ位置の観察対象の画像取得を行うことができる。
【００８１】
また、上記実施例では、自動焦点制御部４３は、画像のコントラストが最も高い画像を取得した高さを焦点位置として溝１６などのＺ座標を取得しているが、特にこれに限定するものはなく、レーザ照射による共焦点方式によるオートフォーカス機構や、シリンドリカルレンズと４分割受光素子などを用いたオートフォーカス機構などを備えて焦点の調整をして、Ｚ座標を取得するものであってもよい。
【００８２】
また、上記実施例では、蛍光イメージングシステムは倒立式蛍光顕微鏡を利用するものとしているが、倒立式蛍光顕微鏡は共焦点機能を有するものでもよい。
【００８３】
また、上記実施例では、蛍光イメージングシステムは倒立式蛍光顕微鏡を利用しているが、蛍光顕微鏡に限定するものではなく、蛍光物質を励起して蛍光を発する蛍光励起機構を別途有していれば、透過光でウェル１４内の試料を観察するような透過型顕微鏡を利用するものであってもよい。
【００８４】
また、上記実施例では、ＸＹステージ装置２０は、自動でウェルプレート１０の位置を移動調整し、移動量検出部がＸＹステージ装置２０の移動量（たとえば、ｘ、ｙ）を取得して溝１６やウェル１４などの位置情報（ＸＹ座標）を把握しているが、溝１６やウェル１４の位置情報を算出できるものであれば手動でウェルプレート１０の位置を移動調整させるものでもよい。
【００８５】
また、上記実施例の蛍光イメージングシステムにおけるＺ軸モータ（図示せず）は、光軸方向に沿って対物レンズ３１を移動させるものとしているが、Ｚ軸方向（光軸方向）に対物レンズ３１を上下に移動させる構造を有するものであればよく、圧電素子を用いたものであっても、圧電素子と回転式電磁モータとボールねじからなる単軸モータを組み合わせたものであってもよい。
【００８６】
以上説明したように、本発明によれば、ウェルプレートの試料や試薬などの撮影位置を管理できる蛍光イメージングシステムを実現することができ、バイオテクノロジーやメディカル分野における研究開発の効率化への寄与が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係るウェルプレートの構成図である。
【図２】ウェルプレート１０とフィルム１５との関係を示した斜視図である。
【図３】本発明に係るウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムの構成ブロック図である。
【図４】図３の制御装置４０の機能ブロック図である。
【図５】従来のウェルプレートの構成図である。
【図６】従来のウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムの構成ブロック図である。
【図７】図６の制御装置４０の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０ ウェルプレート
２０ ＸＹステージ装置
３０ 顕微鏡
４０ 制御装置
１１ 第１の基板
１２ ウェル
１３ 第２の基板
１４ 切りかき部
１５ フィルム
１６ 溝
１７ 蛍光物質
１８ 十字溝
３１ 対物レンズ
３２ アクチュエータ
４１ 演算制御部
４１ａ ＸＹステージ位置制御部
４１ｂ 自動焦点制御部
４１ｃ 画像解析部
４１ｄ 位置情報取得部
４２ 記憶部
４３ 通信部
１００ 蛍光イメージングシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、創薬装置などで用いられるウェルプレートとそれを用いた蛍光イメージングシステムに関し、特に、ウェルプレートを観察するときの位置決めの効率化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バイオテクノロジーやメディカル分野では、細胞などを観察するための装置として、その一面にサンプルを収容するためのウェルといわれる複数の窪みがマトリクス状に形成されたウェルプレートが用いられることが多い。
【０００３】
このウェルプレートは、たとえば蛍光イメージングシステムで用いられる。蛍光イメージングシステムでは、各ウェルに収容されているあらかじめ培養した細胞の培養液などの試料（たとえばＣａイオンを含む細胞など）および蛍光指示薬を含む特定の試薬に特定波長の光を照射して励起し、励起した試料から発生される蛍光を顕微鏡や共焦点スキャナなどで検出して蛍光像を読み取り、拡大蛍光画像を得る。
【０００４】
また蛍光イメージングシステムは、ウェルプレート上の所定数のウェルまたは全ウェルからそれぞれ拡大蛍光画像を取得するため、ＸＹステージ装置を制御してウェルプレートを移動させて観察対象を顕微鏡などの視野領域に入れ、アクチュエータを制御して対物レンズを移動させて焦点位置を調整し、各ウェルの試料および試薬が発生する蛍光をそれぞれ検出する。
【０００５】
このようにして各ウェルから得られた拡大画像に対して必要な画像処理を施して経時変化を解析することにより、試料と試薬との反応の過程を把握する。これらの画像解析結果に基づいて、たとえば薬の候補になる試料を見出すことができる。
【０００６】
このようなウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−０６１４３６号公報
【０００８】
図５は従来のウェルプレートの一例を示す構成図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図５において、ウェルプレート１０は、マトリクス状に複数（８×１２の９６個）の微小孔ｈが形成された第１の基板１１と、この第１の基板１１の一方の面に貼り合わされる第２の基板１２とから構成されている。
【０００９】
これら基板１１、１２は、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの透明なプラスチックや光学ガラスなどにより形成される。
【００１０】
第１の基板１１の微小孔ｈは、図５（Ｂ）に示すように上面の開口径が底面の開口径よりも大きい円錐状に形成されている。この第１の基板１１の一角には、ウェルプレート１０の方向を示すために傾斜角４５度の斜辺よりなる切りかき１３が形成されている。
【００１１】
これら基板１１と基板１２を貼り合わせることにより、試料（観測対象）が収容される複数（８×１２の９６個）のウェル１４を有するウェルプレート１０が形成される。
【００１２】
また、ウェルプレート１０のウェル１４は、切りかき１３からＸ方向に「１〜１２」、Ｙ方向に「Ａ〜Ｈ」などの記号を組み合わせた「ウェル識別情報」（たとえば「Ａ−１」〜「Ｈ−１２」）を用いて識別される。
【００１３】
図６は、従来のウェルプレート１０を用いた蛍光イメージングシステムの一例を示す構成ブロック図である。蛍光イメージングシステム１００は、各ウェル１４に試料や試薬などを収容するウェルプレート１０、上面にウェルプレート１０が載置されＸＹ方向に移動するＸＹステージ装置２０、各ウェル１４における試料および試薬の反応を撮像する倒立式蛍光顕微鏡３０（以下、顕微鏡という）、顕微鏡３０が撮像した画像に基づいてウェルプレート１０の設置位置などの補正や焦点の調整などを行い、各ウェル１４に収容された試料と試薬との反応の過程を把握する制御装置４０から構成される。
【００１４】
ＸＹステージ装置２０は、ウェルプレート１０が載置される可動ステージ（図示せず）と、この可動ステージをＸ軸に沿って移動させるＸステージと、この可動ステージをＹ軸に沿って移動させるＹステージと、可動ステージの所定の基準点からの移動量を検出してＸ方向およびＹ方向の移動量を制御装置４０に出力する移動量検出部などから構成されている。
【００１５】
顕微鏡３０は、ウェルプレート１０と対向して設けられた対物レンズ３１、光軸に沿って対物レンズ３１の位置を調整するアクチュエータ３２などで構成される。なお、顕微鏡３０には、各ウェル１４に収容される試料および試薬に励起光として所定の波長の光を照射する光源や、光源からの励起光によって励起された試料が発生する蛍光像を撮像し拡大画像を取得するＣＣＤカメラなども設けられるが図示しない。
【００１６】
図７は、図６の制御装置４０の機能ブロック図である。制御装置４０は、各部の動作を制御する演算制御部４１（たとえばＣＰＵ）、各種情報を格納する記憶部４２、外部機器とデータ通信する通信部４３から構成される。
【００１７】
演算制御部４１には、所定のウェル１４の中心位置が顕微鏡３０の視野の中心または視野領域に入るようにＸＹステージ装置２０の可動ステージの位置を調整するＸＹステージ位置制御部４１ａ、ウェル１４の位置と対物レンズ３１の焦点位置とのずれを把握し対物レンズ３１の位置を調整する自動焦点制御部４１ｂ、顕微鏡３０の撮像画像に基づき画像解析を行いウェル１４内の経時変化を解析する画像解析部４１ｃ、ウェルプレート座標系における各ウェル１４の中心点の位置（ＸＹ座標）を算出する位置情報取得部４１ｄなどが設けられている。
【００１８】
記憶部４２は、たとえば「Ａ−１」〜「Ｈ−１２」で表わされるウェル識別情報、たとえばウェル１４の直径、Ｘ方向の配置間隔、Ｙ方向の配置間隔などのウェル配置情報、たとえばＸＹ座標で表わされる位置情報、たとえば濃度、量、種類などのサンプル情報、画像データ、画像解析結果情報などの各種情報を格納する。
【００１９】
ところで、２００４年にThe Society for Biomolecular Screening(以下、ＳＢＳという)を中心にウェルプレートの寸法の規格が定められたことにより徐々に統一されつつあるものの、ウェルプレートの材料がプラスチックであり、寸法精度にさほどこだわらない方法で使用されていたために、ウェルプレートの寸法精度管理はＳＢＳ規格である０．２５ｍｍ程度でしか管理されていなかった。つまり、ウェルプレートごとに寸法のばらつきがあった。
【００２０】
一方、薬効評価や化合物評価を行う場合には、再現性や試験の確かさを確認するため、以前行った試験と同じ位置のウェルに収容された試料や試薬の反応を何度か繰り返して観察することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、ウェルプレートごとに寸法のばらつきがあるので、ＸＹステージ装置はウェルプレートごとに位置調整を行わなくてはならず、長時間かかってしまうといった問題点があった。
【００２２】
また、ウェルプレートの底面はたわんでいるので、顕微鏡などのオートフォーカスを行う場合でも、ウェルごとに焦点を合わせなければならず、全てまたは所定のウェルを観察するためには長時間かかってしまうといった問題点があった。
【００２３】
本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、ウェルプレートの試料や試薬などの撮影位置を管理できる蛍光イメージングシステムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
前記各ウェルは蛍光物質により形成された位置決め基準部を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項２記載の発明は、
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
第１の基板と、
碁盤の目状に形成された溝を有するフィルムと、
前記フィルムが底面に貼着され、前記フィルムを介し前記第１の基板と貼合されて複数のウェルを構成する複数の微小孔が形成される第２の基板とから構成され、
前記フィルムは、
前記溝で形成される各マス目が前記微小孔の開口部を囲むように前記第２の基板に貼着されることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明は、
請求項２記載のウェルプレートにおいて、
前記フィルムは、
前記溝に蛍光物質が塗布されることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明は、
観測対象を収容する複数のウェルが形成されたウェルプレートを用いて、複数のウェルに収容された試料に励起光を照射し、観察位置を調整して各ウェル内の蛍光画像を取得し試料の反応を観察する蛍光イメージングシステムにおいて、
各ウェルの開口部を各マス目で囲むように蛍光物質により碁盤の目状に形成された位置決め基準部を備えたウェルプレートと、
取得した前記位置決め基準部の所定領域における蛍光画像に基づき、対物レンズを移動させて焦点位置を把握し、当該所定領域におけるＸ座標、Ｙ座標および前記焦点位置であるＺ座標を含む三次元座標を記憶し、この三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、前記各ウェルにおける前記焦点位置を補間計算して算出することを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明は、
請求項４記載の蛍光イメージングシステムにおいて、
前記試料および前記位置決め基準部からの蛍光画像を撮像する顕微鏡と、
前記ウェルプレートを平面方向に移動させ、前記位置決め基準部の所定領域および前記各ウェルを前記顕微鏡の視野領域に入れ、前記ウェルプレートの移動量を出力するＸＹステージ装置とを備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項６記載の発明は、
請求項４または請求項５記載の蛍光イメージングシステムにおいて、
前記制御装置は、
過去に観察した際に取得した前記位置決め基準部の所定領域における三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、現在観察中の位置決め基準部の所定領域における三次元座標および各ウェル１４のＸＹ座標を補正することを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の発明は、
請求項４〜請求項６いずれかに記載の蛍光イメージングシステムにおいて、
前記制御装置は、
前記顕微鏡で撮像された蛍光画像に基づいて、画像解析を行い経時変化を解析し、前記各ウェルに収容された試料の反応過程を把握し、解析結果を記憶することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ウェルプレートとそれを用いた蛍光イメージングシステムは、ウェルプレートの試料や試薬などの撮影位置を管理できる。
【００３２】
また、ウェルプレートの底面がたわんでいる場合であっても、蛍光イメージングシステムは、ウェルプレートの溝を観察時の位置決めの基準として利用し、溝の三次元情報に基づいて各ウェルの三次元情報を算出することにより、従来よりも短時間で各ウェルを観察することができる。
【００３３】
また、蛍光イメージングシステムは、過去に取得した溝および各ウェルの三次元情報と改めて取得した三次元情報とを比較して画像取得位置を補正することにより、ウェルプレートの位置ずれやウェルプレートの変形があったとしても、従来よりも短時間で過去の観察と同じ位置の観察対象の画像取得を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は本発明に係るウェルプレートの構成図であり、図５と共通する部分には同一の符号を付けている。図１の（Ａ）は上面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図５との相違点は、図１では、ウェルプレート１０を形成する基板１１の底面にフィルム１５が貼着されていることである。図２はウェルプレート１０とフィルム１５との関係を示した斜視図である。
【００３５】
図１において、フィルム１５の一方の面には基板１１にマトリクス状に形成されている複数の微小孔ｈをそれぞれマス目で囲うように碁盤の目状に複数の溝１６が形成され、一角には十字溝１７が形成されている。そして、これら溝１６および十字溝１７には蛍光物質１８が塗布されている。
【００３６】
なお、蛍光物質１８は、紫外線（ＵＶ（ultraviolet））から赤外線までの広い励起波長に対して蛍光を発する物質でも良いし、ある特定の波長近傍でもっとも蛍光を発する物質でも良い。
【００３７】
フィルム１５は、ウェルプレート１０に形成された切りかき部１４の斜辺が十字溝１７の対角線として位置し、蛍光物質１８が塗布された溝１６の開口部がウェルプレート１０を形成する基板１１の底面によって覆われるように基板１１の底面に貼り付けられる。
【００３８】
このような構成において、ウェル１４に励起光を照射すると、ウェル１４内の試料が励起されて発光するとともに、溝１６に塗布された蛍光物質１８が反応してウェル１４を囲むようにマス目状に蛍光発光することになる。
【００３９】
このようなウェルプレート１０を蛍光イメージングシステムで用いることにより、ウェル１４の開口部をそれぞれ個別にマス目で囲むように碁盤の目状に形成されて蛍光物質１８が塗布されたウェルプレート１０の溝１６を観察時の位置決めの基準として利用することができ、従来よりも短時間で各ウェル１４を観察することができる。すなわち、ウェルプレート１０は、各ウェル１４が個別に位置決め基準部を備えていることになる。
【００４０】
また特に図示しないが、各ウェルプレートの側面には、多数のウェルプレートを個別に識別するためのバーコードが印刷されたシールが貼着されている。
【００４１】
図３は、本発明に係るウェルプレート１０を用いた蛍光イメージングシステムの構成ブロック図であり、図６と共通する部分には同一の符号を付けている。図６との相違点は、図３では制御装置４０がウェルプレート１０の溝１６の位置情報（ＸＹ座標）を取得して各位置における対物レンズ３１の焦点位置（Ｚ位置）を取得することと、ウェルプレート１０の側面に貼着されているシールに印刷されたバーコードを読み取るバーコード読み取り部５０を設けていることである。
【００４２】
図３において、バーコード読み取り部５０は制御装置４０に接続され、ウェルプレート１０に貼着されているシールに印刷されたバーコードを読み取ってウェルプレートの識別情報を取得し、制御装置４０に出力する。
【００４３】
図４は、図３の制御装置４０の機能ブロック図であり、図７と共通する部分には同一の符号を付けている。図７との相違点は、図４では、位置情報取得部４１ｄが溝１６の位置情報（ＸＹ座標）および対物レンズ３１の焦点位置（Ｚ座標）を取得し、各ウェル１４における焦点位置（Ｚ座標）を溝１６の位置情報と各ウェル１４の位置情報（ＸＹ座標）から補間計算によって算出することである。
【００４４】
演算制御部４１は、主に各部を統合的に制御する機能を有し、記憶部４２に格納されているＯＳなどを起動して、このＯＳ上で格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置４０全体を制御し、制御装置４０固有の動作を行う。たとえば記憶部４２のＲＡＭ（図示せず）は、その動作の際に作業領域として使用される。
【００４５】
記憶部４２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラ
ッシュメモリ、ハードディスクなどであって、主にＯＳや制御装置として動作するためのプログラムや、ウェル識別情報（たとえば「Ａ−１」〜「Ｈ−１２」）、ウェル配置情報（たとえばウェル１４の直径、Ｘ方向の配置間隔、Ｙ方向の配置間隔など）、溝１６や対物レンズ３１の焦点位置などの位置情報、サンプル情報、画像データ、画像解析結果情報などの各種情報を格納する。
【００４６】
また、記憶部４２は、ウェルプレート１０ごとにウェル識別情報に対応づけて、溝１６の位置情報（たとえばＸＹ座標など）および溝１６の各位置における対物レンズ３１の焦点位置（たとえばＺ座標）を記憶する「位置情報記憶機能」、各ウェル１４に収容される試料および試薬に関するサンプル情報（たとえば、濃度、量、種類など）を記憶する「サンプル情報記憶機能」、各ウェル１４に収容される試料および試薬の蛍光画像の解析結果を記憶する「解析結果記憶機能」を有する。
【００４７】
通信部４３は、主にケーブルや通信ネットワークなどを介して外部機器とデータ通信するインターフェースであって、具体的には、顕微鏡３０に設けられるＣＣＤ（図示せず）などから撮像データを受信し、焦点を調整するための制御信号、または、ウェルプレート１０の位置を調整するための制御信号を送信する処理を行う。
【００４８】
以下、本発明に係るウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムの動作について説明する。なお、従来例の動作と共通する動作については適宜省略する。
【００４９】
バーコード読み取り部５０は、ウェルプレート１０に貼着されているシールに印刷されたバーコードを読み取って、ウェルプレート１０の識別情報（たとえばウェルプレート名：ＷＰ−１００など）を取得し制御装置４０に出力する。
【００５０】
制御装置４０の記憶部４２は、バーコード読み取り部５０からの出力情報に基づきウェルプレート１０の識別情報を記憶する。
【００５１】
ウェルプレート１０の各ウェル１４には、適量の試料および蛍光指示薬を含んだ濃度や量、種類の異なる試薬が収容され、ＸＹステージ装置２０の可動プレートの上面に載置される。
【００５２】
ＸＹステージ装置２０は、顕微鏡３０の視野領域にウェルプレート１０の十字溝１７が入るように、ウェルプレート１０を移動させる。
【００５３】
光源からウェルプレート１０に向かって励起光が発射される。光源からの励起光によって、試料および溝１６に塗布された蛍光物質１８が発光する。試料および溝１６からの蛍光は対物レンズ３１を介して顕微鏡３０に入力され、ＣＣＤカメラなどのカメラ（図示せず）に取り込まれる。
【００５４】
このとき、ウェルプレート１０の大きさは０．２５ｍｍのばらつきを持っていることが大まかにわかっているため、十字溝１７があると推測できる位置が顕微鏡３０の視野領域に入るようにウェルプレート１０を移動させて、十字溝１７からの蛍光画像を取得するものでもよい。
【００５５】
制御装置４０の自動焦点制御部４３は、顕微鏡３０が撮像した画像に基づき、ウェル１４の位置と対物レンズ３１の焦点位置とのずれを把握し、焦点が合うように対物レンズ３１を移動させるための制御信号を送信する。
【００５６】
具体的には自動焦点制御部４３は、蛍光画像に基づき、焦点を合わせるためにアクチュエータ３２を制御してＺ軸モータ（図示せず）などにより光軸方向に沿って対物レンズ３１を移動させる。対物レンズ３１の焦点位置は、たとえば画像のコントラストが最も高い画像を取得した高さ（Ｚ座標）が焦点位置となる。
【００５７】
演算制御部４１は、ウェルプレート１０の識別情報（たとえばウェルプレート名：ＷＰ−１００など）に対応づけて、ウェルプレート１０の十字溝１７における合焦位置（Ｚ座標）を記憶部４２に記憶する。
【００５８】
次に、制御装置４０の演算制御部４１は、十字溝１７における合焦位置を原点としてＸＹステージ位置制御部４２を制御し、ＸＹステージ装置２０によりウェルプレート１０の位置を移動させて、溝１６の所定領域における蛍光画像を取得する。なお溝１６からの蛍光画像はすべて取得する必要はなく、所定領域（主要なポイント）だけであっても構わない。
【００５９】
演算制御部４の自動焦点制御部４３は、各位置における溝１６からの蛍光画像に基づいて対物レンズ３１の焦点を合わせるようにアクチュエータ３２を制御し、Ｚ軸モータ（図示せず）などにより光軸方向に沿って対物レンズ３１を移動させる。なお、焦点位置は、画像のコントラストが最も高い画像を取得した位置（Ｚ座標）とする。
【００６０】
このとき、ＸＹステージ装置２０の移動量検出部は、ＸＹステージ装置２０の移動量（たとえば、ｘ、ｙ）を取得して制御装置４０に出力する。制御装置４０の位置情報取得部４１ｄは、この移動量および十字溝１７における合焦位置（原点）に基づいて、顕微鏡３０の現在の観察対象領域がスライドプレート上のどの領域に存在しているかを把握する。
【００６１】
具体的には位置情報取得部４１ｄは、移動量検出部が取得した移動量に基づき、原点を十字溝１７における合焦位置としてウェルプレート座標系における現在の観察領域の中心にある点の座標を算出し、記憶部４２に位置情報として記憶する。
【００６２】
演算制御部４１は、ウェルプレート１０の識別情報に対応づけて、ウェルプレート１０の溝１６の位置（ＸＹ座標）およびその地点における合焦位置（Ｚ座標）を記憶部４２に記憶する。
【００６３】
これにより、制御装置４０は、ウェルプレート１０の溝１６の位置（ＸＹ座標）およびその合焦位置（Ｚ座標）の三次元情報（ＸＹＺ座標）を取得できる。
【００６４】
また、制御装置４０は、ウェルプレート１０内の所望のウェル１４に収容された試料の合焦位置（Ｚ座標）を、溝１６の三次元情報および試料が収容されているウェル１４のＸＹ座標に基づいて補間計算を行うことにより算出し、ウェル識別情報（たとえばＡ−１〜Ｈ−１２）に対応づけて、各ウェル１４の位置（ＸＹ座標）およびその合焦位置（Ｚ座標）を記憶部４２に記憶する。
【００６５】
制御装置４０のＸＹステージ位置制御部４２は、これらの三次元情報に基づき、所望のウェル１４（たとえばＡ−２ウェル）に収容された試料からの蛍光を検出するため、ＸＹステージ装置２０を制御して、顕微鏡３０の視野領域にウェル１４（たとえばＡ−２ウェル）の中心（またはその近傍）が入るように、ウェルプレート１０を移動させる。
【００６６】
画像解析部４４は所望のウェル１４からの蛍光画像に基づいて、画像解析を行って経時変化を解析することにより所望のウェル１４に収容された試料と試薬との反応の過程を把握する。
【００６７】
そして、制御装置４０は、上述の手順に従って三次元情報に基づき各ウェル１４における蛍光画像を取得し、画像解析を行って経時変化を解析することにより、各ウェル１４に収容された試料と試薬との反応の過程を把握する。
【００６８】
演算制御部４１は、ウェルプレート１０の識別情報（たとえばウェルプレート名：ＷＰ−１００など）およびサンプル情報に対応づけて、位置情報（ＸＹＺ座標）および画像解析結果を記憶部４２に記憶する。
【００６９】
これにより、ウェルプレート１０の底面がたわんでいる場合であっても、蛍光イメージングシステムはウェルプレート１０の溝１６を観察時の位置決めの基準として利用して溝１６の三次元情報に基づいて各ウェル１４の三次元情報を算出することにより、従来よりも短時間で各ウェル１４を観察することができる。
【００７０】
また、顕微鏡などのオートフォーカスを行う際には、ウェルごとに焦点を合わす必要はなく、従来よりも短時間で各ウェルを観察することができる。
【００７１】
ところで、ウェルプレート１０の観察が一通り終わった後に、ウェルプレート１０を一旦インキュベータや冷蔵庫に保管しておき、保管後に再度ウェルプレート１０を観察することがある。
【００７２】
このような場合、従来の構成では、再度ＸＹステージ２上にウェルプレート１０を載置する際の位置ずれや、ウェルプレート１０の変形などによって、現在のウェルプレート座標系は過去に観察したときのウェルプレート座標系からずれてしまい、過去に観察したときと同じＸＹ座標にある試料の画像を取得することは困難であった。
【００７３】
これに対し、本発明の蛍光イメージングシステムは、過去に取得した溝１６および各ウェル１４の三次元情報と改めて取得した三次元情報とを比較してウェルプレート座標系を補正することにより、過去に観察したときと同じ位置における試料の画像取得を行うことができる。
【００７４】
たとえば再び観察するのにあたり、ウェルプレート１０のＸＹステージ２０上への載置位置がずれてしまった場合には、制御装置４０は改めて十字溝１７と溝１６の位置情報（ＸＹ座標）および焦点位置（Ｚ座標）を取得して、変形後のウェルプレート１０における溝１６の三次元情報（ＸＹＺ座標）を取得する。
【００７５】
また、制御装置４０は、バーコード読み取り部５０によりバーコード（図示せず）からウェルプレート１０の識別情報を取得して、当該識別情報に基づいて、ウェルプレート１０の溝１６の三次元情報（ＸＹＺ座標）と画像解析結果情報を記憶部４２から読み出す。いいかえれば、過去に観察した際のウェルプレート１０における溝１６の三次元情報（ＸＹＺ座標）を読み出すことになる。
【００７６】
そして、制御装置４０の位置情報取得部４１ｄは、過去に観察した溝１６の三次元情報と現在観察中の三次元情報とを比較し、溝の位置情報の補正を行うとともに過去に観察した試料の位置情報の補正を行い、記憶部４２に記憶する。
【００７７】
つまり、位置情報取得部４１ｄは、ウェルプレート１０の載置位置ずれを踏まえて溝１６の位置情報および過去に観察した試料の位置情報を補正する。
【００７８】
このような操作を行った上で、制御装置４０は所望の位置にある試料の蛍光画像を取得すべくＸＹステージ装置２０を制御してウェルプレート１０の位置を調整し、得られた蛍光画像に基づいて画像解析を行って経時変化を解析する。
【００７９】
この結果、蛍光イメージングシステムは、ウェルプレート１０の溝１６を観察時の位置決めの基準として利用し、過去に取得した溝１６および各ウェル１４の三次元情報と改めて取得した三次元情報とを比較してウェルプレート座標系を補正することにより、ウェルプレート１０の位置ずれがあったとしても、過去の観察と同じ位置における試料の画像を取得することができる。
【００８０】
なお、ウェルプレート１０の載置位置がずれてしまうケースを例にして説明したが、ウェルプレート１０が変形してしまった場合も、上記と同様の動作により過去に観察した位置と同じ位置の観察対象の画像取得を行うことができる。
【００８１】
また、上記実施例では、自動焦点制御部４３は、画像のコントラストが最も高い画像を取得した高さを焦点位置として溝１６などのＺ座標を取得しているが、特にこれに限定するものはなく、レーザ照射による共焦点方式によるオートフォーカス機構や、シリンドリカルレンズと４分割受光素子などを用いたオートフォーカス機構などを備えて焦点の調整をして、Ｚ座標を取得するものであってもよい。
【００８２】
また、上記実施例では、蛍光イメージングシステムは倒立式蛍光顕微鏡を利用するものとしているが、倒立式蛍光顕微鏡は共焦点機能を有するものでもよい。
【００８３】
また、上記実施例では、蛍光イメージングシステムは倒立式蛍光顕微鏡を利用しているが、蛍光顕微鏡に限定するものではなく、蛍光物質を励起して蛍光を発する蛍光励起機構を別途有していれば、透過光でウェル１４内の試料を観察するような透過型顕微鏡を利用するものであってもよい。
【００８４】
また、上記実施例では、ＸＹステージ装置２０は、自動でウェルプレート１０の位置を移動調整し、移動量検出部がＸＹステージ装置２０の移動量（たとえば、ｘ、ｙ）を取得して溝１６やウェル１４などの位置情報（ＸＹ座標）を把握しているが、溝１６やウェル１４の位置情報を算出できるものであれば手動でウェルプレート１０の位置を移動調整させるものでもよい。
【００８５】
また、上記実施例の蛍光イメージングシステムにおけるＺ軸モータ（図示せず）は、光軸方向に沿って対物レンズ３１を移動させるものとしているが、Ｚ軸方向（光軸方向）に対物レンズ３１を上下に移動させる構造を有するものであればよく、圧電素子を用いたものであっても、圧電素子と回転式電磁モータとボールねじからなる単軸モータを組み合わせたものであってもよい。
【００８６】
以上説明したように、本発明によれば、ウェルプレートの試料や試薬などの撮影位置を管理できる蛍光イメージングシステムを実現することができ、バイオテクノロジーやメディカル分野における研究開発の効率化への寄与が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係るウェルプレートの構成図である。
【図２】ウェルプレート１０とフィルム１５との関係を示した斜視図である。
【図３】本発明に係るウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムの構成ブロック図である。
【図４】図３の制御装置４０の機能ブロック図である。
【図５】従来のウェルプレートの構成図である。
【図６】従来のウェルプレートを用いた蛍光イメージングシステムの構成ブロック図である。
【図７】図６の制御装置４０の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０ ウェルプレート
２０ ＸＹステージ装置
３０ 顕微鏡
４０ 制御装置
１１ 第１の基板
１２ ウェル
１３ 第２の基板
１４ 切りかき部
１５ フィルム
１６ 溝
１７ 蛍光物質
１８ 十字溝
３１ 対物レンズ
３２ アクチュエータ
４１ 演算制御部
４１ａ ＸＹステージ位置制御部
４１ｂ 自動焦点制御部
４１ｃ 画像解析部
４１ｄ 位置情報取得部
４２ 記憶部
４３ 通信部
１００ 蛍光イメージングシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
前記各ウェルは蛍光物質により形成された位置決め基準部を有することを特徴とするウェルプレート。
【請求項２】
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
第１の基板と、
碁盤の目状に形成された溝を有するフィルムと、
前記フィルムが底面に貼着され、前記フィルムを介し前記第１の基板と貼合されて複数のウェルを構成する複数の微小孔が形成される第２の基板とから構成され、
前記フィルムは、
前記溝で形成される各マス目が前記微小孔の開口部を囲むように前記第２の基板に貼着されることを特徴とするウェルプレート。
【請求項３】
前記フィルムは、
前記溝に蛍光物質が塗布されることを特徴とする
請求項２記載のウェルプレート。
【請求項４】
観測対象を収容する複数のウェルが形成されたウェルプレートを用いて、複数のウェルに収容された試料に励起光を照射し、観察位置を調整して各ウェル内の蛍光画像を取得し試料の反応を観察する蛍光イメージングシステムにおいて、
各ウェルの開口部を各マス目で囲むように蛍光物質により碁盤の目状に形成された位置決め基準部を備えたウェルプレートと、
取得した前記位置決め基準部の所定領域における蛍光画像に基づき、対物レンズを移動させて焦点位置を把握し、当該所定領域におけるＸ座標、Ｙ座標および前記焦点位置であるＺ座標を含む三次元座標を記憶し、この三次元座標および前記各ウェル１４のＸＹ座標に基づき、前記各ウェルにおける前記焦点位置を補間計算して算出することを特徴とする蛍光イメージングシステム。
【請求項５】
前記試料および前記位置決め基準部からの蛍光画像を撮像する顕微鏡と、
前記ウェルプレートを平面方向に移動させ、前記位置決め基準部の所定領域および前記各ウェルを前記顕微鏡の視野領域に入れ、前記ウェルプレートの移動量を出力するＸＹステージ装置とを備えることを特徴とする
請求項４記載の蛍光イメージングシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、
過去に観察した際に取得した前記位置決め基準部の所定領域における三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、現在観察中の位置決め基準部の所定領域における三次元座標および各ウェルのＸＹ座標を補正することを特徴とする
請求項４または請求項５記載の蛍光イメージングシステム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記顕微鏡で撮像された蛍光画像に基づいて、画像解析を行い経時変化を解析し、前記各ウェルに収容された試料の反応過程を把握し、解析結果を記憶することを特徴とする
請求項４〜請求項６いずれかに記載の蛍光イメージングシステム。
【請求項１】
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
前記各ウェルは蛍光物質により形成された位置決め基準部を有することを特徴とするウェルプレート。
【請求項２】
複数のウェルが形成されるウェルプレートにおいて、
第１の基板と、
碁盤の目状に形成された溝を有するフィルムと、
前記フィルムが底面に貼着され、前記フィルムを介し前記第１の基板と貼合されて複数のウェルを構成する複数の微小孔が形成される第２の基板とから構成され、
前記フィルムは、
前記溝で形成される各マス目が前記微小孔の開口部を囲むように前記第２の基板に貼着されることを特徴とするウェルプレート。
【請求項３】
前記フィルムは、
前記溝に蛍光物質が塗布されることを特徴とする
請求項２記載のウェルプレート。
【請求項４】
観測対象を収容する複数のウェルが形成されたウェルプレートを用いて、複数のウェルに収容された試料に励起光を照射し、観察位置を調整して各ウェル内の蛍光画像を取得し試料の反応を観察する蛍光イメージングシステムにおいて、
各ウェルの開口部を各マス目で囲むように蛍光物質により碁盤の目状に形成された位置決め基準部を備えたウェルプレートと、
取得した前記位置決め基準部の所定領域における蛍光画像に基づき、対物レンズを移動させて焦点位置を把握し、当該所定領域におけるＸ座標、Ｙ座標および前記焦点位置であるＺ座標を含む三次元座標を記憶し、この三次元座標および前記各ウェル１４のＸＹ座標に基づき、前記各ウェルにおける前記焦点位置を補間計算して算出することを特徴とする蛍光イメージングシステム。
【請求項５】
前記試料および前記位置決め基準部からの蛍光画像を撮像する顕微鏡と、
前記ウェルプレートを平面方向に移動させ、前記位置決め基準部の所定領域および前記各ウェルを前記顕微鏡の視野領域に入れ、前記ウェルプレートの移動量を出力するＸＹステージ装置とを備えることを特徴とする
請求項４記載の蛍光イメージングシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、
過去に観察した際に取得した前記位置決め基準部の所定領域における三次元座標および前記各ウェルのＸＹ座標に基づき、現在観察中の位置決め基準部の所定領域における三次元座標および各ウェルのＸＹ座標を補正することを特徴とする
請求項４または請求項５記載の蛍光イメージングシステム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記顕微鏡で撮像された蛍光画像に基づいて、画像解析を行い経時変化を解析し、前記各ウェルに収容された試料の反応過程を把握し、解析結果を記憶することを特徴とする
請求項４〜請求項６いずれかに記載の蛍光イメージングシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２０４４５１（Ｐ２００９−２０４４５１Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４７０７２（Ｐ２００８−４７０７２）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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