生体サンプル解析方法、生体サンプル解析装置及び生体サンプル解析プログラム
【課題】診断までの時間を短縮させ得る生体サンプル解析方法、サンプル解析装置及び生体サンプル解析プログラムを提案する。
【解決手段】スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得し、そのスペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出し、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する。一方、スライドに配される生体サンプルの像を取得し、この像と、当該画像とを見比べ可能な状態で表示させる。
【解決手段】スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得し、そのスペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出し、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する。一方、スライドに配される生体サンプルの像を取得し、この像と、当該画像とを見比べ可能な状態で表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、おおよそ０．１×１０１２［Hz］〜１００×１０１２［Hz］帯域の電磁波（テラヘルツ波）を用いる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、テラヘルツ波を発生又は検出するものとして、テラヘルツ時間領域分光法（THz-TDS：Terahertz Time-Domain Spectoroscopy）がある。このテラヘルツ時間領域分光法は、工業、医療、バイオ、農業又はセキュリティなどの様々な技術分野において注目されている。
【０００３】
このテラヘルツ時間領域分光法では、超短レーザー光源から１００フェトム秒程度のパルス光がポンプ光及びプローブ光に分割され、ポンプ光はテラヘルツ波発生素子に集光される。これによりテラヘルツ波発生素子ではサブピコ秒程度の電流が生成され、当該時間微分に比例したテラヘルツ波が発生する。
【０００４】
このテラヘルツ波はサンプルを経由してテラヘルツ波検出素子に与えられ、このときにテラヘルツ波検出素子に対してプローブ光が照射されるとキャリアが生成され、テラヘルツ波の電場によって加速されて電気信号となる。
【０００５】
プローブ光がテラヘルツ波検出素子に到達するタイミングをずらすことによって、テラヘルツ波の振幅電場の時間波形を測定し、該時間波形をフーリエ変換することによってテラヘルツ波のスペクトルを得ることができる。
【０００６】
ところで、空港の税関などの荷物、あるいは人間の衣服や体内にある禁止薬物等を検査するため、テラヘルツ時間領域分光法を用いたイメージングが検討されている。また、サンプルが非破壊の状態で検査可能となるため、病理診への応用が検討されている。
【０００７】
一般に、病理診では、生体サンプルにおける細胞の形態や色調などの形態学的な観点から、該生体サンプルに対する良悪が判定される。この生体サンプルの作製は、一般に、専門技術者の経験や技量に応じて差異が生じるものであり、この差異によって、生体サンプルの判定が困難となるという問題がある。
【０００８】
この問題を解決する１つの手法として、血球サンプル像における細胞種の色差を明瞭化するといった画像処理手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１５２８６８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この特許文献１では、細胞種の色差が不明瞭であることよる診断者の判定のバラツキが低減されるものの、血球サンプル像における形態学的な一つの要素を強調したに過ぎない。したがって、細胞種の色差が明瞭であっても、その細胞種の同定が困難となる場合あるいは細胞の良悪が判定し難い場合がある。
【００１１】
このような場合、一般には、蛍光染色を施した別のサンプルを用いて、分子生物学的な観点から細胞種の同定、悪性腫瘍の有無又は進行度などが２次的に判定される。しかしながらこの場合、別のサンプルの作製期間が必要となるのみならず、最初のサンプルと完全に一致するものではないため、診断までに過大な時間を要することになる。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、診断までの時間を短縮させ得る生体サンプル解析方法、生体サンプル解析装置及び生体サンプル解析プログラムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するため本発明は、生体サンプル解析方法であって、スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得ステップと、スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得ステップと、スペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出ステップと、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成ステップと、像と画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御ステップとを有する。
【００１４】
また本発明は、生体サンプル解析装置であって、スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得手段と、スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得手段と、スペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出手段と、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成手段と、像と画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御手段とを有する。
【００１５】
また本発明は、生体サンプル解析プログラムであって、コンピュータに対して、スライドに配される生体サンプルの像を取得すること、スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得すること、スペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出すること、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成すること、像と画像とを見比べ可能な状態で表示させることを実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、生体サンプルの可視像の他に屈折率という物性科学的な観点の情報によって生体サンプルが分類され、しかも、可視像の位置関係と同じ位置関係のもとで分類される。このため、別のプレパラートの作製を要することなく、既知である形態学的な側面と、物性科学的な側面からの生体サンプルの状態を同時に把握させることができる。
かくして、診断までの時間を短縮させ得る生体サンプル解析方法、サンプル解析装置及び生体サンプル解析プログラムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】サンプル解析システムの構成を示す概略図である。
【図２】テラヘルツ波のサンプリングの説明に供する概略図である。
【図３】サンプル解析装置の構成を示す概略図である。
【図４】テラヘルツ波形の計測の説明に供する概略図である。
【図５】ＴＨｚ波形の理論上の屈折率を算出する際のモデルを示す概略図である。
【図６】屈折率像を示す写真である。
【図７】実験結果を示す写真及びグラフである。
【図８】染色と屈折率との関係を示すグラフである。
【図９】細胞の種類と屈折率の関係を示すグラフである。
【図１０】解析処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】非晶質膜が形成された場合と非形成の場合との屈折率像を示す写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための一実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序とする。
＜１．一実施の形態＞
［１−１．サンプル解析システムの構成］
［１−２．テラヘルツ波分光装置の構成］
［１−３．サンプル撮像装置の構成］
［１−４．サンプル解析装置の構成］
［１−５．解析処理の内容］
［１−６．解析処理手順］
［１−７．効果等］
＜２．他の実施の形態＞
【００１９】
＜１．一実施の形態＞
［１−１．サンプル解析システムの構成］
図１において、サンプル解析システム１の構成を示す。このサンプル解析システム１は、テラヘルツ波分光装置１０と、サンプル撮像装置２０と、サンプル解析装置３０とによって構成される。
【００２０】
［１−２．テラヘルツ波分光装置の構成］
テラヘルツ波分光装置１０は、超短レーザー１１、ビームスプリッタ１２、光学遅延部１３、テラヘルツ波発生素子１４、プレパラートステージ１５及びテラヘルツ波検出素子１６を含む構成とされる。
【００２１】
超短レーザー１１は、例えば、１００［fs］程度のパルス幅、数十［MHz］程度の繰り返し周期、７８０［nm］程度の中心波長をもつパルス光を出射する。具体的な超短レーザー１１として、例えば、フェトム秒パルスレーザーチタンやサファイアレーザーなどがある。
【００２２】
ビームスプリッタ１２は、超短レーザー１１から出射されるパルス光をポンプ光と、プローブ光とに分離する。
【００２３】
光学遅延部１３は、ビームスプリッタ１２から到来するプローブ光を反射鏡ＲＯＰに導く鏡１３Ａを有する。光学遅延部１３は、この鏡１３Ａを、ビームスプリッタ１２，反射鏡ＲＯＰに対して近づく方向又は離れる方向に、サンプル解析装置３０によって指定される速度で移動させる。この結果、テラヘルツ波検出素子１６に対するプローブ光の光路長が可変され、到達タイミングが遅延される。
【００２４】
テラヘルツ波発生素子１４は、ビームスプリッタ１２を介して到来するポンプ光により励起されるキャリア（電子と正孔）に基づいてテラヘルツ波を発生する。具体的なテラヘルツ波発生素子１４として、例えば、光伝導アンテナやＺｎＴｅ等の非線形光学結晶などがある。
【００２５】
ちなみに光伝導アンテナは、半絶縁性ガリウム砒素等でなる半導体基板と、半導体基板の一方の面に配される電極と、その電極に形成されるギャップ間に電圧を印加する印加部とを構成要素とするものである。この光伝導アンテナでは、ポンプ光の照射により半導体基板に生成されるキャリアがギャップ間電圧で加速され、このときギャップ間に電流が流れることでテラヘルツ波が発生する。
【００２６】
テラヘルツ波発生素子１４から放射されるテラヘルツ波は、プレパラートステージ１５においてプレパラートＰＲＴが配される面（以下、これをプレパラート配置面とも呼ぶ）１５Ａの裏面１５Ｂ側に配される集光光学系ＯＰ１によって、該裏面１５Ｂに対して鋭角な入射角となる状態で集められる。
【００２７】
集光光学系ＯＰ１には例えば半球レンズや、半球レンズと放物面鏡の組み合わせなどが用いられる。半球レンズが用いられた場合、その非球面はテラヘルツ波発生素子１４の構成要素である半導体基板の一面（パルス光が集光される面とは逆側の面）に対向される。
【００２８】
プレパラートステージ１５は、プレパラート配置面の方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）と、該プレパラート配置面の法線方向（ｚ軸方向）に移動可能とされる。プレパラートステージ１５は、サンプル解析装置３０の制御にしたがって、テラヘルツ波の焦点がプレパラートＰＲＴの特定部位に位置される。
【００２９】
プレパラートＰＲＴは、結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片ＴＲを、ガラス材でなるスライドＳＤに固定したものであり、該組織切片には必要に応じて染色が施される。この染色には、ＨＥ（ヘマトキシリン・エオジン）染色、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色と呼ばれる染色のみならず、ＦＩＳＨ(Fluorescence In-Situ Hybridization)や酵素抗体法等の特殊染色と呼ばれる染色が含まれる。
【００３０】
プレパラートＰＲＴにおいて反射するテラヘルツ波は、集光光学系ＯＰ２によって平行な光線の束としてテラヘルツ波検出素子１６に導かれる。集光光学系ＯＰ２は、集光光学系ＯＰ１と同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
【００３１】
テラヘルツ波検出素子１６は、図２に示すように、光学遅延部１３によって可変されるプローブ光の到達タイミングをサンプリング点として、テラヘルツ波の振動電場の強度を検出する。
【００３２】
具体的なテラヘルツ波検出素子１６として、テラヘルツ波発生素子１４と同様に、光伝導アンテナやＺｎＴｅ等の非線形光学結晶等がある。ただし、テラヘルツ波検出素子１６として採用される光伝導アンテナの場合、上述の印加部が電流計に変更される。
【００３３】
なお、このテラヘルツ波分光装置１０では信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させるため、ポンプ光に対して光チョッパーで変調を施し、参照信号をロックインアンプに入力することで同期検波が行われる。
【００３４】
［１−３．サンプル撮像装置の構成］
サンプル撮像装置２０は、光源２１、偏光ビームスプリッタ２２、１／４波長板２３、撮像レンズ２４及び撮像素子２５を含む構成とされる。
【００３５】
光源２１は、無染色の組織切片ＴＲ又は一般染色が施された組織切片ＴＲを照明する光（以下、これを明視野照明光とも呼ぶ）と、特殊染色が施された組織切片ＴＲを照明する光（以下、これを暗視野照明光とも呼ぶ）とを切り換えて照射可能なものとされる。
【００３６】
ただし、明視野照明光又は暗視野照射光のいずれか一方だけが照射可能なものであってもよい。なお、明視野照明光は一般に可視光とされ、暗視野照明光は特殊染色で用いられる蛍光マーカを励起する波長を含む光とされる。また暗視野照明光では蛍光マーカに対する背景部分はカットアウトされる。
【００３７】
偏光ビームスプリッタ２２は照明光源２１の後方に配され、光源２１から入射する光を透過し、偏光ビームスプリッタ２２における透過側の後方に配される１／４波長板２３から入射する光を反射する。
【００３８】
１／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２から入射する直線偏光の光を円偏光とし、１／４波長板２３の後方に配される撮影レンズ２４から入射する円偏光（楕円偏光も含む）を直線偏光とする。
【００３９】
撮像レンズ２４は、１／４波長板２３から入射する光をプレパラートステージ１５におけるプレパラート配置面に集め、該プレパラート配置面に配されるプレパラートＰＲＴで反射する光を平行な光線の束として１／４波長板２３に導く。なお、この撮像レンズ２４は、倍率の異なる複数の撮像レンズのなかからレンズ切換機構又は手動により選択される。
【００４０】
撮像素子２５は、偏光ビームスプリッタ２２における反射側の後方に、撮像レンズ２４のレンズ面に結像される像の投影先として予定される面を撮像面として配される。この撮像面には、撮像レンズ２４によって集光される集光部分の拡大像が投影される。撮像素子２５は、撮像面に投影される像をデータ（以下、これを撮像データとも呼ぶ）として生成する。
【００４１】
［１−４．サンプル解析装置の構成］
サンプル解析装置３０は、図３に示すように、制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)３１に対して各種ハードウェアを接続することにより構成される。
【００４２】
具体的にはＲＯＭ(Read Only Memory)３２、ＣＰＵ３１のワークメモリとなるＲＡＭ(Random Access Memory)３３、ユーザの操作に応じた命令を入力する操作入力部３４、インターフェイス部３５、表示部３６及び記憶部３７がバス３８を介して接続される。
【００４３】
ＲＯＭ３２には、各種の処理を実行するためのプログラムが格納される。インターフェイス部３５は、超短レーザー１１と、光学遅延部１３と、プレパラートステージ１５と、テラヘルツ検出素子１６と、撮像素子２５とにそれぞれ伝送路を介して接続される。
【００４４】
表示部３６には、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ又はプラズマディスプレイ等が適用される。また記憶部３７には、ＨＤ（Hard Disk）に代表される磁気ディスクもしくは半導体メモリ又は光ディスク等が適用される。ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＣＦ（Compact Flash）メモリ等のように可搬型メモリが適用されてもよい。
【００４５】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納される複数のプログラムのうち、操作入力部３４から与えられる命令に対応するプログラムをＲＡＭ３３に展開し、該展開したプログラムにしたがって、表示部３６及び記憶部３７を適宜制御する。
【００４６】
またＣＰＵ３１は、展開したプログラムにしたがって、インターフェイス部３５を介して超短レーザー１１、光学遅延部１３、プレパラートステージ１５、テラヘルツ検出素子１６又は撮像素子２５を適宜制御するようになっている。
【００４７】
［１−５．解析処理の内容］
ＣＰＵ３１は、解析処理の実行命令を操作入力部３４から受けた場合、当該実行命令に対応付けられるプログラムをＲＡＭ３３に展開する。
【００４８】
この場合、ＣＰＵ３１は、プログラムにしたがって、図３に示したように、識別子割当部４１、界面走査部４２、時間波形取得部４３、スペクトル波形取得部４４、屈折率算出部４５、屈折率像生成部４６、サンプル像生成部４７、提示部４８及び判定部４９として機能する。
【００４９】
識別子割当部４１は、プレパラートステージ１５のプレパラート配置面に配されるプレパラートＰＲＴに対して、例えば番号などのような固有の識別子を割り当てる。また識別子割当部４１は、プレパラートＰＲＴにおける組織切片ＴＲに関する個人情報を取得し、この個人情報を、該プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５０】
なお、個人情報は、例えば、組織切片の被採取者（患者）の名もしくは割当番号、性別、年齢、採取日付等といった情報である。また個人情報の取得手法には、例えば、表示部３６に入力画面を表示し、操作入力部３４から入力させて取得する手法や、プレパラートＰＲＴに貼り付けられるバーコードから取得する手法などが適用可能である。
【００５１】
界面走査部４２は、テラヘルツ波の媒質とスライドＳＤとの界面（以下、これを基準界面とも呼ぶ）を走査する。具体的にはプレパラートステージ１５が、テラヘルツ波を計測すべき領域（以下、これを計測点とも呼ぶ）を単位として、初期位置からプレパラート配置面の方向（ｘ軸方向又はｙ軸方向）に所定の順序で走査される。この結果、基準界面に計測点が配分される。
【００５２】
時間波形取得部４３は、界面走査部４２によって計測対象とされる計測点に走査されるたびに、テラヘルツ波の振動電場の強度における時間波形（以下、これをＴｚ波形とも呼ぶ）を、テラヘルツ波検出素子１６を用いて計測する。
【００５３】
図４に示すように、プレパラートＰＲＴはスライドＳＤに組織切片ＴＲを配した構造である（図４（Ａ））。このため、基準界面Ｂ１で反射するＴｚ波形（以下、これをＲｆ−Ｔｚ波形とも呼ぶ）ＲＥＦと、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの界面Ｂ２で反射するＴｚ波形（以下、これをＳｍ−Ｔｚ波形とも呼ぶ）ＳＡＭとが、十分分離可能な時間差を隔てて計測される（図４（Ｂ））。
【００５４】
なお、図４（Ｂ）では、Ｒｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦは実線で、Ｓｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭは破線でそれぞれ示され、便宜上、Ｓｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭはＲｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦから上側にシフトさせた状態で示している。また「Cut point」はＲｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦとＳｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭとの分割点である。
【００５５】
時間波形取得部４３は、計測対象とされる計測点のＴｚ波形からＲｆ−Ｔｚ波形と、Ｓｍ−Ｔｚ波形とを抽出する。そして時間波形取得部４３は、抽出した各Ｔｚ波形と計測点の位置情報とを、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５６】
スペクトル波形取得部４４は、計測対象とされる計測点のＲｆ−Ｔｚ波形が抽出された場合、そのＲｆ−Ｔｚ波形に対してフーリエ変換処理を施し、該Ｒｆ−Ｔｚ波形における各周波数の位相スペクトルとパワースペクトル（以下、これをＲｆ−スペクトルとも呼ぶ）を取得する。そしてスペクトル波形取得部４４は、このＲｆ−スペクトルを、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５７】
一方、スペクトル波形取得部４４は、計測対象とされる計測点のＳｍ−Ｔｚ波形が抽出された場合、そのＳｍ−Ｔｚ波形に対してフーリエ変換処理を施し、該Ｓｍ−Ｔｚ波形における各周波数の位相スペクトルとパワースペクトル（以下、これをＳｍ−スペクトルとも呼ぶ）を取得する。そしてスペクトル波形取得部４４は、このＳｍ−スペクトルを、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５８】
またスペクトル波形取得部４４は、計測対象とされる計測点におけるＴｚ波形のＲｆ−スペクトルとＳｍ−スペクトルの双方を取得した場合、これらスペクトルの比（以下、これをスペクトル比とも呼ぶ）を算出する。そしてスペクトル波形取得部４４は、このスペクトル比を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５９】
屈折率算出部４５は、計測対象とされる計測点におけるＴｚ波形のＲｆ−スペクトルとＳｍ−スペクトルが算出された場合、第１段階として、Ｒｆ−スペクトルに応じた、テラヘルツ波検出素子１６に導かれるＴｚ波形の理論上のスペクトル（以下、これをモデルスペクトルとも呼ぶ）を算出する。
【００６０】
具体的には、周波数を「ｆ」とし、当該周波数での複素振幅を「Ｅ（ｆ）」として例えば以下の演算が行われる。すなわち、Ｒｆ−スペクトル（図５における「Ｅｅｘref.detector」）を用いて、プレパラートＰＲＴに入射されるテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅemitter(f)」）が次式
【００６１】
【数１】
【００６２】
によって算出される。この（１）式における「θ０」は入射角を意味する。また（１）式における「ｒＳ」はＳ偏光成分の反射率、「ｒＰ」はＰ偏光成分の反射率であり、次式
【００６３】
【数２】
【００６４】
として定義される。この（２）式における「ｉ」と「ｔ」は反射が起こる界面を挟む層を意味し、「θｉ」と「θｔ」は各層での入射角を意味する。また（２）式における「ｎ〜」は、当該層での屈折率の複素部（虚部とも呼ばれる）を意味する。
【００６５】
（１）式の算出結果を用いて、プレパラートＰＲＴに入射されるテラヘルツ波の周波数スペクトルにおけるＳ偏光成分と、Ｐ偏光成分（図５における「Ｅimput(f)」）が、次式
【００６６】
【数３】
【００６７】
によって算出される。
【００６８】
（３）式の算出結果を用いて、第１層の第１界面を透過するテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅｔｈinputsam(f)」）が、次式
【００６９】
【数４】
【００７０】
によって算出される。この（４）式における「Ｐ（）」は次式
【００７１】
【数５】
【００７２】
として定義される。「ｎ〜」は当該層での屈折率の複素部を意味し、「ｎ」は当該層での屈折率の実部を意味する。また「ｋ」は減衰係数を意味し、「ｄ」は層の厚さを意味し、「ｃ」は真空での光の速度を意味する。これらパラメータは予め設定される。なお、「ｔ」は空気と第１層との界面における透過係数で、（７）式で与えられる。
【００７３】
（４）式の算出結果を用いて、第１層の第２界面を反射するテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅｔｈoutputsam(f)」）が、次式
【００７４】
【数６】
【００７５】
によって算出される。この（６）式における「ｒ1-2」は、第１界面から第２界面に導かれるＳ偏光成分の反射率とＰ偏光成分の反射率である。また「ｔ1-2」は、第１界面から第２界面に導かれるＳ偏光成分の透過率とＰ偏光成分の透過率であり、「ｔ2-1」は、第２界面から第１界面に導かれるＳ偏光成分の透過率とＰ偏光成分の透過率である。Ｓ偏光成分の透過率とＰ偏光成分の透過率は次式
【００７６】
【数７】
【００７７】
として定義される。また（６）式における「ＦＰ（ｆ，２）」は、周波数ｆ及び第２層（すなわち組織切片ＴＲに相当する層）に対するファブリー・ペロー反射係数を意味し、次式
【００７８】
【数８】
【００７９】
として定義される。
【００８０】
（６）式の算出結果を用いて、第１層の第１界面から出射するテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅｔｈsam(f)」）が、次式
【００８１】
【数９】
【００８２】
によって算出される。
【００８３】
（９）式の算出結果を用いて、モデルスペクトル（図５における「Ｅｔｈsam.detector(f)」）が、次式
【００８４】
【数１０】
【００８５】
によって算出される。
【００８６】
このように屈折率算出部４５は、テラヘルツ波検出素子１６に導かれるＴｚ波形のＰ偏光及びＳ偏光を考慮し、Ｒｆ−スペクトルに応じたモデルスペクトルを算出するようになっている。
【００８７】
屈折率算出部４５は、モデルスペクトルを算出した場合、第２段階として、モデルスペクトルと、Ｓｍ−スペクトルとの比較結果から、計測対象とされる計測点における屈折率（実部、複素部及びそれら双方）を算出する。
【００８８】
具体的には、スペクトル波形取得部４４が取得したＳｍ−スペクトルを「Ｅｅｘsam.detector(f)」とし、モデルスペクトルを「Ｅｔｈsam.detector(f)」とすると、次式
【００８９】
【数１１】
【００９０】
のように、Ｓｍ−スペクトルとモデルスペクトルの比の絶対値と、偏角比の二乗値との和が最小となるときの屈折率が周波数ごとに算出される。ちなみに「ａｂｓ」は絶対値を表し、「ａｒｇ」は偏角を意味するものである。なお、Ｓｍ−スペクトルとモデルスペクトルとの差を最小にすることで周波数ごとの屈折率を算出するための最適化関数Ｍは、（１１）式に限定されるものではない。
【００９１】
このように屈折率算出部４５は、界面走査部４２によって走査される各計測点に対して、試料がもたらす減衰及び位相遅れを周波数ごとに検出して屈折率（実部、複素部及びそれら双方）を算出するようになっている。
【００９２】
屈折率像生成部４６は、各計測点での周波数ごとの屈折率が屈折率算出部４５によって算出された場合、当該屈折率（実部と、複素部と、それら双方）を示す像（以下、これを屈折率像とも呼ぶ）を生成する。
【００９３】
具体的には、各計測点での特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均が、設定される複数の段階（階調）によって色で分類され、当該計測点の位置関係で示される。なお、特定周波数又は特定周波数帯域と、階調数と、当該階調に対応付けるべき色と、屈折率像として表現すべき解像度とは操作入力部３４を介して設定され、必要に応じて変更可能とされる。
【００９４】
屈折率像生成部４６は、屈折率像を生成し終えた場合、該屈折率像を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００９５】
この屈折率像生成部４６には、指定位置を基準として屈折率像を再分類すべき再分類命令が必要に応じて操作入力部３４から与えられるなっている。指定位置は、操作入力部３４の操作に応じて屈折率像を移動可能なポインタ等によって指定される。
【００９６】
屈折率像生成部４６は、この再分類命令が与えられた場合、指定位置を基準として他の位置との屈折率の差を示す像（以下、これを屈折率相関像とも呼ぶ）を生成する。
【００９７】
具体的には、図６（Ａ）に示すように、指定位置に対応するピクセルの屈折率に対する、該指定位置以外のピクセルに対応する屈折率の自己相関係数の差が、設定される複数の段階（階調）によって色で分類され、当該計測点の位置関係で示される。なお、階調数と、当該階調に対応付けるべき色と、屈折率相関像として表現すべき解像度とは操作入力部３４を介して設定され、必要に応じて変更可能とされる。
【００９８】
屈折率像生成部４６は、屈折率相関像を生成し終えた場合、該屈折率相関像を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００９９】
またこの屈折率像生成部４６には、特定周波数帯域の屈折率として入力される値を基準として屈折率像を再分類すべき再分類命令が必要に応じて操作入力部３４から与えられるなっている。
【０１００】
屈折率像生成部４６は、この再分類命令が与えられた場合、特定周波数帯域の屈折率の類似性に基づいたクラスター分析を実行する。そして屈折率像生成部４６は、図６（Ｂ）に示すような屈折率像を生成する。具体的には例えば、指定される値に対する各計測点での屈折率の差が、設定される複数の段階（階調）によって色で分類し各計測点の位置関係で示される。屈折率像生成部４６は、この屈折率相関像を生成し終えた場合にも、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【０１０１】
ちなみに図６では、１０[μｍ]の厚みでなる組織切片が用いられ、０．８−１．２[ＴＨｚ]が対象とされている。
【０１０２】
サンプル像生成部４７は、界面走査部４２によって走査される計測点ごとに撮像素子２５を制御し、該撮像素子２５の撮像面に投影されるプレパラート部位の拡大像（以下、これをＰＴ部位拡大像とも呼ぶ）を取得する。
【０１０３】
サンプル像生成部４７は、各計測点に対応するＰＴ部位拡大像を取得した場合、これらＰＴ部位拡大像を連結し、その連結像から組織切片（以下、これを組織サンプル像とも呼ぶ）を抽出する。そしてサンプル像生成部４７は、組織サンプル像を複数の解像度ごとに生成し、これら各解像度の組織サンプル像を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【０１０４】
なお、サンプル像生成部４７は、組織サンプル像を抽出した場合、その組織サンプル像から選択用の縮小像（以下、これをサムネイル像とも呼ぶ）を生成し、これをプレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶するようにもなっている。このサムネイル像は、複数の識別子に関連付けられる屈折率像又は組織サンプル像から、特定の識別子に関連付けられる屈折率像又は組織サンプル像を表示させる場合に用いられる。
【０１０５】
提示部４８は、屈折率像と組織サンプル像が生成された場合、初期設定され又は操作入力部３４で指定される解像度に対応する屈折率像と組織サンプル像を、見比べ可能な状態で表示部３６に表示する。なお、表示すべき屈折率像は、実部の屈折率、複素部の屈折率又はこれら双方の屈折率に基づく像のいずれかであり、操作入力部３４によって適宜設定することができる。
【０１０６】
また提示部４８は、屈折率相関像が生成された場合、該屈折率相関像を、屈折率像及び組織サンプル像と見比べ可能な状態で表示部３６に表示する。
【０１０７】
ここで、実験結果を図７に示す。図７（Ａ）は、銀染色が施された肺組織の切片の顕微鏡像（可視像）を示す写真である。図７（Ｂ）は屈折率の実部の屈折率像、図７（Ｄ）は屈折率の複素部の屈折率像、図７（Ｆ）は屈折率の実部及び複素部の双方から得られる屈折率像を示す写真である。また図７（Ｃ）は正規化された屈折率の実部、図７（Ｅ）は正規化された屈折率の複素部を示している。なおこの図７では、図６と同様に１０[μｍ]の厚みでなる組織切片が用いられ、０．８−１．２[ＴＨｚ]が対象とされている。
【０１０８】
この図７から分かるように、形態学的アプローチとは異なる、屈折率というアプローチから組織切片ＴＲが分類され表現される。図８に示す実験結果から分かるように、屈折率は染色の違いや有無にかかわらず同等の値として得られ、当該染色の違いや有無によって特別なデータ処理を施すことなく屈折率像が取得可能となるため便宜である。
【０１０９】
判定部４９は、屈折率像提示部４６によって屈折率像が生成された場合、屈折率像を所定の探索範囲ごとに特徴部分となるか否かを判定する。
【０１１０】
具体的には、データベースとして管理される複数の屈折率パターンとマッチングされ、屈折率パターンとの類似度に対して設定される閾値よりも大きいマッチング結果となる特徴部分が屈折率像のなかから探索される。
【０１１１】
一般に、テラヘルツ波は水分に吸収されるものであるため、屈折率は無細胞部分では低く、細胞の密集度が大きいほど高くなる。また例えば図９に示すように、細胞の種類や悪性度等の細胞の状態に応じて屈折率が異なることが知られている。したがってこの実施の形態における記憶部３７では、細胞の種類や悪性度等の細胞の状態と、屈折率パターンとの対応付けがデータベースとして記憶され管理される。
【０１１２】
ちなみに図９の上段に示される写真は可視像であり、中段に示される写真は特定周波数帯域の屈折率の類似性に基づいたクラスター分析により得られる像である。また図９の下段に示されるグラフは、左から２番目の肺組織切片に関して、屈折率の類似性に基づいたクラスター分析結果である。
【０１１３】
判定部４９は、閾値よりも大きいマッチング結果となる特徴部分が探索された場合、表示部３６に表示される屈折率像と組織サンプル像に対して、該特徴部分を他の部分と区別する処理を施す。具体的には例えば、屈折率像と組織サンプル像に対して、特徴部分に対応する領域を単一色の枠により囲む処理が施される。そして判定部４９は、特徴部分と類似度が閾値以上となる屈折率パターンに対応付けられた細胞の状態を、表示部３６に表示する等して通知する。
【０１１４】
また判定部４９は、屈折率像のうち、屈折率パターンとして登録すべき特徴部分が指定された場合、その特徴部分の細胞の種類や悪性度等の細胞の状態の入力画面を提示する。この入力画面を介して入力される細胞の状態が入力されると、判定部４９は、該細胞の状態と指定対象の特徴部分とを対応付けて記憶部３７に記憶し、データベースを更新する。
【０１１５】
このように判定部４９は、屈折率像提示部４６によって生成される屈折率像に特徴的な屈折率パターンを呈する部分がある場合にはその部分を通知し、また屈折率パターンとしてデータベースに未登録である部分がある場合にはその部分を登録できるようになっている。
【０１１６】
［１−６．解析処理手順］
次に、解析処理手順について図１０に示すフローチャートを用いて説明する。すなわちＣＰＵ３１は、例えば操作入力部３４から解析処理の実行命令を受けた場合、この解析処理手順を開始し、ステップＳＰ１に進む。
【０１１７】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ１では、プレパラートステージ１５のプレパラート配置面に配されるプレパラートＰＲＴに対して固有の識別子を割り当てて、ステップＳＰ２に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ２では、テラヘルツ波の媒体との界面のうち対象とすべき部分に計測点が位置するようプレパラートステージ１５を走査し、ステップＳＰ３に進む。
【０１１８】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ３では、計測点におけるプレパラート部位の拡大像（ＰＴ部位拡大像）を取得し、ステップＳＰ４に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ４では、Ｔｚ波形の計測を開始してＲｆ−Ｔｚ波形と、Ｓｍ−Ｔｚ波形とを抽出し（図４）、これらＴｚ波形のスペクトル（Ｒｆ−スペクトルＳｍ−スペクトル）と、そのスペクトル比を算出し、ステップＳＰ５に進む。
【０１１９】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ５では、ステップＳＰ４で算出したＲｆ−Ｔｚ波形及びＳｍ−Ｔｚ波形と、上述の（１）式〜（１１）式を用いて屈折率を算出し、ステップＳＰ６に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ６では、テラヘルツ波の媒体との界面全体に計測点が配分されたか否かを判定し、否定結果を得た場合にはステップＳＰ２に戻って上述の処理を繰り返す。
【０１２０】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ２〜ステップＳＰ６の処理ループを経ることで、テラヘルツ波の媒体との界面全体に計測点が配分されるとステップＳＰ７に進んで、各計測点の屈折率を用いて屈折率像（図６）を生成する。またＣＰＵ３１は、各計測点のＰＴ部位拡大像を用いて組織サンプル像を生成し、ステップＳＰ８に進む。
【０１２１】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ８では、ステップＳＰ７で生成される屈折率像と、組織サンプル像とを見比べ可能な状態で表示部３６に表示し、ステップＳＰ９に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ９では、ステップＳＰ７で生成される屈折率像に特徴部分が含まれているか否か判定する。
【０１２２】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ９で特徴部分が屈折率像に含まれると判定したときには、ステップＳＰ１０に進んで、ステップＳＰ８で表示した屈折率像と組織サンプル像に対して所定の処理を施して特徴部分を強調表示した後、この解析処理手順を終了する。
【０１２３】
一方、ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ９で特徴部分が屈折率像に含まれていないと判定したときには、ステップＳＰ１０における強調表示処理を施すことなく、この解析処理手順を終了する。
【０１２４】
［１−７．効果等］
以上の構成において、このサンプル解析装置３０は、スライドＳＤとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するＴｚ波形のスペクトルを取得する。
【０１２５】
そしてサンプル解析装置３０は、このスペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出し、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、該計測点の位置関係で示す画像（屈折率像）を生成する。
【０１２６】
またサンプル解析装置３０は、スライドＳＤに配される組織切片ＴＲの拡大像（組織サンプル像）を取得し、この組織サンプル像と屈折率像とを見比べ可能な状態で表示部３６に表示させる。
【０１２７】
したがってこのサンプル解析装置３０では、可視像の他に屈折率という物性科学的な観点の情報によって組織切片ＴＲが分類され、しかも、可視像の位置関係と同じ位置関係のもとで分類される。このため、別のプレパラートＰＲＴの作製を要することなく、既知である形態学的な側面と、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を、同時に把握させることができる。
【０１２８】
この実施の形態におけるＴｚ波形のスペクトルは、基準界面Ｂ１で反射するＲｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦ（図４）のスペクトル（Ｒｆ−スペクトル）と、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの界面Ｂ２で反射するＳｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭ（図４）のスペクトル（Ｓｍ−スペクトル）として取得される。
【０１２９】
そしてＲｆ−スペクトルに応じたモデルスペクトルが、テラヘルツ波検出素子１６に導かれるＴｚ波形のＰ偏光及びＳ偏光を考慮して算出され（（１）式〜（１０）式）、このモデルスペクトルとＳｍ−スペクトルとを用いて屈折率が算出される（（１１）式）。
【０１３０】
したがってこのサンプル解析装置３０は、より一段と真値に近い屈折率を得ることができるため、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を示す屈折率像を精細に示すことができる。
【０１３１】
またこの実施の形態における屈折率像は、特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、設定される複数の段階（階調）によって色として分類され、当該計測点の位置関係で示される。したがって、例えば棒グラフによって示す場合に比べて、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を細かく分類することができ、またその分類能の変更も可能となる。
【０１３２】
またこのサンプル解析装置３０は、屈折率像におけるある位置の屈折率が指定された場合、指定位置の屈折率に対する指定位置以外の屈折質の自己相関の差を、設定される複数の段階（階調）によって色として分類し、当該計測点の位置関係で示す像（屈折率相関像）を生成する。そしてサンプル解析装置３０は、この屈折率相関像を、組織サンプル像及び屈折率像と見比べ可能な状態で表示部３６に表示させる。
【０１３３】
したがってこのサンプル解析装置３０では、例えば、着目すべき悪性細胞を基準として、その悪性細胞に対する悪性度の高い又は低い細胞が存在する分布を把握させる等のように、屈折率の観点から組織切片ＴＲにおける細胞分布を把握させることができる。
【０１３４】
以上の構成によれば、別のプレパラートＰＲＴの作製を要することなく、既知である形態学的な側面と、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を同時に把握させることができるようにしたことにより、診断までの時間を短縮させ得るサンプル解析装置３０が実現される。
【０１３５】
＜２．他の実施の形態＞
上述の実施の形態では、生体サンプルとして組織切片ＴＲが適用された。しかしながら生体サンプルはこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、塗抹細胞や染色体等が適用でき、この例示以外の種々の生物体における全部又は一部を生体サンプルとして幅広く適用できる。
【０１３６】
上述の実施の形態では、ガラス材のスライドＳＤが用いられた。しかしながらスライドの材質は、テラヘルツ帯に対して光学的な影響度が小さいものであれば、ガラス材以外のものを適用できる。
【０１３７】
なお、ガラス材は疎水性が高いため、スライドＳＤ表面と組織切片ＴＲとの間に隙間が生じ易く接着性が悪い。したがって一般に、スライドＳＤ表面には、親水性の高いシランがコーティングされ、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの接着性が高められている。
【０１３８】
しかし、シランコーティングはプレパラートＰＲＴの洗浄により比較的に容易にはがれてしまうので、プレパラートＰＲＴの使用は、事実上、一度きりとなる。近年では、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの接着性が高められ、かつ、複数回使用可能となる条件を満たすコーティング手法が求められている。
【０１３９】
この点、ダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）の双方が混在する非晶質膜をコーティングしたスライドＳＤが、かかる条件を満たしながらもテラヘルツ帯に透明となることが本発明者らにより確認されている。
【０１４０】
この非晶質膜は、アモルファスカーボンあるいはＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等と呼ばれ、はがれ難い、平滑な膜として得ることができる、親水性が高いなどといった性質をもつ。したがって、上述の実施の形態のように、生体サンプルが配される面とは逆の面から照射されるテラヘルツ波の反射強度の時間波形を計測する場合あるいはテラヘルツ波強度の時間波形から屈折率を算出する場合、非晶質膜をコーティングしたスライドＳＤを用いることが特に好ましい。
【０１４１】
ここで、図１１において、非コーティング（破線の上側）と、非晶質膜をコーティングした場合（破線の下側）における１[ＴＨｚ]の屈折率像の写真を示す。この図１１では、３[ｍｍ]の厚みでなるスライドＳＤに対して、１０[μｍ]の厚みでなる組織切片ＴＲが配され、５００[μｍ]の厚みでなる封入材を介して、２[ｍｍ]の厚みでなるカバーガラスが配されるプレパラートＰＲＴが用いられた。この図１１から、非晶質膜のコーティングの有無にかかわらず屈折率像が同等であり、この結果、非晶質膜がテレヘルツ帯に非影響であることが分かる。
【０１４２】
なお、非晶質膜は、プラズマＣＶＴ（Chemical Vapor Deposition）を用いて形成することができる。ちなみに、図１１に示す実験におけるプラズマＣＶＴのコーティング過程では１−プロパノール（CH3 CH2 CH2 OH）がソースとして採用され、ソースの流速は１０[SCCM]、ソース圧は１０[Pa]、ＲＦ powerは１０[W]、コーティング時間は１８０[sec]とされている。またプラズマ処理過程では酸素がソースとして採用され、ソースの流速は３０[SCCM]、ソース圧は２０[Pa]、ＲＦ powerは１００[W]、プラズマ処理時間は３０[sec]とされている。
【０１４３】
上述の実施の形態では、スライドＳＤのうち組織切片ＴＲが固定される界面側の媒体ＭＤ（図４（Ａ））が空気とされた。しかしながらこの媒体ＭＤは空気に限定されるものではない。媒体ＭＤとしては、溶液層、あるいは蒸着された金属層など、組織切片ＴＲと媒体ＭＤとの間の界面においてテラヘルツ波の強い反射を引き起こす物質が適用可能である。この物質を適用した場合、反射波ＳＡＭの振幅が増強されるため、生体サンプルが配される面とは逆の面から照射されるテラヘルツ波における反射強度の時間波形に対する再現性が大幅に向上する。
【０１４４】
一般に、媒体ＭＤは空気、もしくは空気中の水分によるテラヘルツ波の吸収を防ぐために窒素、アルゴン等の不活性ガスで置換された雰囲気であることが多い。また一般に用いられるスライドＳＤは平坦性、平行性が十分ではない。このため、得られるテラヘルツ像に組織切片ＴＲに起因しない間違った像コントラストを生じてしまうことが確認されている。また、組織切片ＴＲを作製する際に、厚みの不均一性を避けることができない。さらに、スライドガラスがテラヘルツ波を吸収してしまい、反射波ＳＡＭの振幅が小さくなってしまうことも確認されている。
【０１４５】
スライドＳＤの平坦性、平行性に関しては、例えば光学実験等に用いられる高品質の石英板等をスライドＳＤに用い、その上に組織切片ＴＲを固定することで改善される。あるいは、通常のスライドガラスに組織切片ＴＲを固定し、組織切片ＴＲの側をスライドＳＤである石英板に圧着する方法もある。この場合、媒体ＭＤはスライドガラスになる。
【０１４６】
組織切片ＴＲの厚みの誤差、反射波ＳＡＭの振幅の問題は、次のように同時に解決できる。スライドＳＤ上に組織切片ＴＲを固定し、媒体ＭＤは水、その他溶媒（細胞培養液、グリセロール、各種アルコール、油脂等）を用いる。媒体ＭＤと組織切片ＴＲのテラヘルツ領域での屈折率が大きく異なることが重要である。媒体ＭＤは、溶液だけでなく、金などの金属を蒸着した層を用いても同様の効果が得られる。要は、上述したように、組織切片ＴＲと媒体ＭＤとの間の界面においてテラヘルツ波の強い反射を引き起こす物質が好ましい。
【０１４７】
組織切片ＴＲとしては、パラフィン包埋された組織切片、パラフィンを融解し、染色を施した組織切片のどちらも用いることができる。パラフィン包埋組織切片ＴＲの場合、媒体ＭＤとの屈折率差が大きいため、反射波ＳＡＭの振幅が著しく増強される。一方、染色を施した組織切片ＴＲの場合、媒体ＭＤとの屈折率差が小さいため、反射波ＳＡＭの振幅の増強は期待されない。しかし、厚みの不均一性に起因する誤差が減少し、測定の再現性が大幅に向上する。いずれにしても、テラヘルツ用の病理標本として特別な処理を施すことなく、一般に広く採用されている病理標本の作製過程で得られる標本を用いることができるため、診断までの時間を短縮させる観点では有用である。
【０１４８】
上述の実施の形態では、テラヘルツ分光装置１０における計測結果からＲｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形、Ｒｆ−スペクトル、Ｓｍ−スペクトル及びスペクトル比が取得された。しかしながら取得手法はこの実施の形態に限定されるものではない。
【０１４９】
例えば、Ｒｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形、Ｒｆ−スペクトル、Ｓｍ−スペクトル及びスペクトル比の全部又は一部が予め記憶されたＲＯＭ３２、記憶部３７又は他の装置の記憶媒体から伝送路を介して取得する手法が適用可能である。
【０１５０】
上述の実施の形態では（１）式から（１１）式を用いて屈折率が算出された。しかしながら屈折率の算出手法はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、Ｒｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形から、Kramers-Kronig変換を用いて屈折率が算出されてもよい。なお、操作入力部３７から生体サンプルの種類を入力させ、当該種類と屈折率とを対応付けたデータベースから参照することにより取得してもよく、操作入力部３７から屈折率を入力させるようにしてもよい。
【０１５１】
上述の実施の形態では、屈折率像が、各計測点の位置関係で、当該計測点での特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、設定される複数の段階（階調）によって色として分類して示すものとされた。しかしながら屈折率像としての示し方はこの実施の形態に限定されるものではない。
【０１５２】
例えば、特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、棒グラフにより計測点の位置関係で示す屈折率像が適用されてもよい。要は、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、該計測点の位置関係で示す像であればよい。
【０１５３】
なお、特定周波数帯域の屈折率は、平均に限らず、例えば分散等のように所定の統計学的手法により得られる値（統計値）であればよい。
【０１５４】
上述の実施の形態では、各計測点での周波数ごとの屈折率像が表示用として用いられた。これに加えて、ゲイン調整用のパラメータとして用いることもできる。
【０１５５】
上述の実施の形態における解析処理では、屈折率像と組織サンプル像（可視像）とが見比べ可能な状態で表示された。屈折率像に対して、見比べ可能な状態で表示すべき情報は、組織サンプル像（可視像）に限定されるものではない。
【０１５６】
例えば、Ｒｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形、Ｒｆ−スペクトル、Ｓｍ−スペクトル及びスペクトル比の全部又は一部を、組織サンプル像（可視像）とともに表示する形態が適用されてもよい。この形態を適用すれば、生体サンプルの状態をより一段と詳細に把握させることができる。
【０１５７】
上述の実施の形態ではプレパラートステージ１５の移動によって焦点位置が可変された。しかしながら焦点可変手法は、この実施の形態に限定されるものではない。例えば、集光光学系ＯＰ１又は撮像レンズ２４に対するステージの移動によって焦点位置を可変する焦点可変手法が適用可能である。別例として、プレパラートステージ１５と集光光学系ＯＰ１又は撮像レンズ２４に対するステージとの双方の移動によって焦点位置を可変する焦点可変手法が適用可能である。
【０１５８】
ちなみにステージの駆動手段は、電磁方式のリニアモータ，ステッピングモータや、ピエゾアクチュエータ，ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などがある。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、工業、医療、バイオ、農業、セキュリティ又は情報通信・エレクトロニクスなどの産業上において利用可能である。
【符号の説明】
【０１６０】
１……サンプル解析システム、１０……テラヘルツ波分光装置、１１……超短レーザー、１２……ビームスプリッタ、１３……光学遅延部、１４……テラヘルツ波発生素子、１５……プレパラートステージ、１６……テラヘルツ波検出素子、２０……サンプル撮像装置、２１……光源、２２……偏光ビームスプリッタ、２３……１／４波長板、２４……撮像レンズ、２５……撮像素子、３０……サンプル解析装置、３１……ＣＰＵ、３２……ＲＯＭ、３３……ＲＡＭ、３４……操作入力部、３５……インターフェイス部、３６……表示部、３７……記憶部、４１……識別子割当部、４２……界面走査部、４３……時間波形部、４４……スペクトル波形取得部、４５……屈折率算出部、４６……屈折率像生成部、４７……サンプル像生成部、４８……提示部、４９……判定部、ＯＰ１，ＯＰ２……集光光学系、ＰＲＴ……プレパラート、ＳＤ……スライド、ＴＲ……組織切片。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、おおよそ０．１×１０１２［Hz］〜１００×１０１２［Hz］帯域の電磁波（テラヘルツ波）を用いる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、テラヘルツ波を発生又は検出するものとして、テラヘルツ時間領域分光法（THz-TDS：Terahertz Time-Domain Spectoroscopy）がある。このテラヘルツ時間領域分光法は、工業、医療、バイオ、農業又はセキュリティなどの様々な技術分野において注目されている。
【０００３】
このテラヘルツ時間領域分光法では、超短レーザー光源から１００フェトム秒程度のパルス光がポンプ光及びプローブ光に分割され、ポンプ光はテラヘルツ波発生素子に集光される。これによりテラヘルツ波発生素子ではサブピコ秒程度の電流が生成され、当該時間微分に比例したテラヘルツ波が発生する。
【０００４】
このテラヘルツ波はサンプルを経由してテラヘルツ波検出素子に与えられ、このときにテラヘルツ波検出素子に対してプローブ光が照射されるとキャリアが生成され、テラヘルツ波の電場によって加速されて電気信号となる。
【０００５】
プローブ光がテラヘルツ波検出素子に到達するタイミングをずらすことによって、テラヘルツ波の振幅電場の時間波形を測定し、該時間波形をフーリエ変換することによってテラヘルツ波のスペクトルを得ることができる。
【０００６】
ところで、空港の税関などの荷物、あるいは人間の衣服や体内にある禁止薬物等を検査するため、テラヘルツ時間領域分光法を用いたイメージングが検討されている。また、サンプルが非破壊の状態で検査可能となるため、病理診への応用が検討されている。
【０００７】
一般に、病理診では、生体サンプルにおける細胞の形態や色調などの形態学的な観点から、該生体サンプルに対する良悪が判定される。この生体サンプルの作製は、一般に、専門技術者の経験や技量に応じて差異が生じるものであり、この差異によって、生体サンプルの判定が困難となるという問題がある。
【０００８】
この問題を解決する１つの手法として、血球サンプル像における細胞種の色差を明瞭化するといった画像処理手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１５２８６８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この特許文献１では、細胞種の色差が不明瞭であることよる診断者の判定のバラツキが低減されるものの、血球サンプル像における形態学的な一つの要素を強調したに過ぎない。したがって、細胞種の色差が明瞭であっても、その細胞種の同定が困難となる場合あるいは細胞の良悪が判定し難い場合がある。
【００１１】
このような場合、一般には、蛍光染色を施した別のサンプルを用いて、分子生物学的な観点から細胞種の同定、悪性腫瘍の有無又は進行度などが２次的に判定される。しかしながらこの場合、別のサンプルの作製期間が必要となるのみならず、最初のサンプルと完全に一致するものではないため、診断までに過大な時間を要することになる。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、診断までの時間を短縮させ得る生体サンプル解析方法、生体サンプル解析装置及び生体サンプル解析プログラムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するため本発明は、生体サンプル解析方法であって、スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得ステップと、スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得ステップと、スペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出ステップと、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成ステップと、像と画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御ステップとを有する。
【００１４】
また本発明は、生体サンプル解析装置であって、スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得手段と、スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得手段と、スペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出手段と、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成手段と、像と画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御手段とを有する。
【００１５】
また本発明は、生体サンプル解析プログラムであって、コンピュータに対して、スライドに配される生体サンプルの像を取得すること、スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得すること、スペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出すること、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成すること、像と画像とを見比べ可能な状態で表示させることを実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、生体サンプルの可視像の他に屈折率という物性科学的な観点の情報によって生体サンプルが分類され、しかも、可視像の位置関係と同じ位置関係のもとで分類される。このため、別のプレパラートの作製を要することなく、既知である形態学的な側面と、物性科学的な側面からの生体サンプルの状態を同時に把握させることができる。
かくして、診断までの時間を短縮させ得る生体サンプル解析方法、サンプル解析装置及び生体サンプル解析プログラムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】サンプル解析システムの構成を示す概略図である。
【図２】テラヘルツ波のサンプリングの説明に供する概略図である。
【図３】サンプル解析装置の構成を示す概略図である。
【図４】テラヘルツ波形の計測の説明に供する概略図である。
【図５】ＴＨｚ波形の理論上の屈折率を算出する際のモデルを示す概略図である。
【図６】屈折率像を示す写真である。
【図７】実験結果を示す写真及びグラフである。
【図８】染色と屈折率との関係を示すグラフである。
【図９】細胞の種類と屈折率の関係を示すグラフである。
【図１０】解析処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】非晶質膜が形成された場合と非形成の場合との屈折率像を示す写真である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための一実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序とする。
＜１．一実施の形態＞
［１−１．サンプル解析システムの構成］
［１−２．テラヘルツ波分光装置の構成］
［１−３．サンプル撮像装置の構成］
［１−４．サンプル解析装置の構成］
［１−５．解析処理の内容］
［１−６．解析処理手順］
［１−７．効果等］
＜２．他の実施の形態＞
【００１９】
＜１．一実施の形態＞
［１−１．サンプル解析システムの構成］
図１において、サンプル解析システム１の構成を示す。このサンプル解析システム１は、テラヘルツ波分光装置１０と、サンプル撮像装置２０と、サンプル解析装置３０とによって構成される。
【００２０】
［１−２．テラヘルツ波分光装置の構成］
テラヘルツ波分光装置１０は、超短レーザー１１、ビームスプリッタ１２、光学遅延部１３、テラヘルツ波発生素子１４、プレパラートステージ１５及びテラヘルツ波検出素子１６を含む構成とされる。
【００２１】
超短レーザー１１は、例えば、１００［fs］程度のパルス幅、数十［MHz］程度の繰り返し周期、７８０［nm］程度の中心波長をもつパルス光を出射する。具体的な超短レーザー１１として、例えば、フェトム秒パルスレーザーチタンやサファイアレーザーなどがある。
【００２２】
ビームスプリッタ１２は、超短レーザー１１から出射されるパルス光をポンプ光と、プローブ光とに分離する。
【００２３】
光学遅延部１３は、ビームスプリッタ１２から到来するプローブ光を反射鏡ＲＯＰに導く鏡１３Ａを有する。光学遅延部１３は、この鏡１３Ａを、ビームスプリッタ１２，反射鏡ＲＯＰに対して近づく方向又は離れる方向に、サンプル解析装置３０によって指定される速度で移動させる。この結果、テラヘルツ波検出素子１６に対するプローブ光の光路長が可変され、到達タイミングが遅延される。
【００２４】
テラヘルツ波発生素子１４は、ビームスプリッタ１２を介して到来するポンプ光により励起されるキャリア（電子と正孔）に基づいてテラヘルツ波を発生する。具体的なテラヘルツ波発生素子１４として、例えば、光伝導アンテナやＺｎＴｅ等の非線形光学結晶などがある。
【００２５】
ちなみに光伝導アンテナは、半絶縁性ガリウム砒素等でなる半導体基板と、半導体基板の一方の面に配される電極と、その電極に形成されるギャップ間に電圧を印加する印加部とを構成要素とするものである。この光伝導アンテナでは、ポンプ光の照射により半導体基板に生成されるキャリアがギャップ間電圧で加速され、このときギャップ間に電流が流れることでテラヘルツ波が発生する。
【００２６】
テラヘルツ波発生素子１４から放射されるテラヘルツ波は、プレパラートステージ１５においてプレパラートＰＲＴが配される面（以下、これをプレパラート配置面とも呼ぶ）１５Ａの裏面１５Ｂ側に配される集光光学系ＯＰ１によって、該裏面１５Ｂに対して鋭角な入射角となる状態で集められる。
【００２７】
集光光学系ＯＰ１には例えば半球レンズや、半球レンズと放物面鏡の組み合わせなどが用いられる。半球レンズが用いられた場合、その非球面はテラヘルツ波発生素子１４の構成要素である半導体基板の一面（パルス光が集光される面とは逆側の面）に対向される。
【００２８】
プレパラートステージ１５は、プレパラート配置面の方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）と、該プレパラート配置面の法線方向（ｚ軸方向）に移動可能とされる。プレパラートステージ１５は、サンプル解析装置３０の制御にしたがって、テラヘルツ波の焦点がプレパラートＰＲＴの特定部位に位置される。
【００２９】
プレパラートＰＲＴは、結合組織、上皮組織又はそれらの双方の組織などの組織切片ＴＲを、ガラス材でなるスライドＳＤに固定したものであり、該組織切片には必要に応じて染色が施される。この染色には、ＨＥ（ヘマトキシリン・エオジン）染色、ギムザ染色又はパパニコロウ染色等に代表される一般染色と呼ばれる染色のみならず、ＦＩＳＨ(Fluorescence In-Situ Hybridization)や酵素抗体法等の特殊染色と呼ばれる染色が含まれる。
【００３０】
プレパラートＰＲＴにおいて反射するテラヘルツ波は、集光光学系ＯＰ２によって平行な光線の束としてテラヘルツ波検出素子１６に導かれる。集光光学系ＯＰ２は、集光光学系ＯＰ１と同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
【００３１】
テラヘルツ波検出素子１６は、図２に示すように、光学遅延部１３によって可変されるプローブ光の到達タイミングをサンプリング点として、テラヘルツ波の振動電場の強度を検出する。
【００３２】
具体的なテラヘルツ波検出素子１６として、テラヘルツ波発生素子１４と同様に、光伝導アンテナやＺｎＴｅ等の非線形光学結晶等がある。ただし、テラヘルツ波検出素子１６として採用される光伝導アンテナの場合、上述の印加部が電流計に変更される。
【００３３】
なお、このテラヘルツ波分光装置１０では信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させるため、ポンプ光に対して光チョッパーで変調を施し、参照信号をロックインアンプに入力することで同期検波が行われる。
【００３４】
［１−３．サンプル撮像装置の構成］
サンプル撮像装置２０は、光源２１、偏光ビームスプリッタ２２、１／４波長板２３、撮像レンズ２４及び撮像素子２５を含む構成とされる。
【００３５】
光源２１は、無染色の組織切片ＴＲ又は一般染色が施された組織切片ＴＲを照明する光（以下、これを明視野照明光とも呼ぶ）と、特殊染色が施された組織切片ＴＲを照明する光（以下、これを暗視野照明光とも呼ぶ）とを切り換えて照射可能なものとされる。
【００３６】
ただし、明視野照明光又は暗視野照射光のいずれか一方だけが照射可能なものであってもよい。なお、明視野照明光は一般に可視光とされ、暗視野照明光は特殊染色で用いられる蛍光マーカを励起する波長を含む光とされる。また暗視野照明光では蛍光マーカに対する背景部分はカットアウトされる。
【００３７】
偏光ビームスプリッタ２２は照明光源２１の後方に配され、光源２１から入射する光を透過し、偏光ビームスプリッタ２２における透過側の後方に配される１／４波長板２３から入射する光を反射する。
【００３８】
１／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２から入射する直線偏光の光を円偏光とし、１／４波長板２３の後方に配される撮影レンズ２４から入射する円偏光（楕円偏光も含む）を直線偏光とする。
【００３９】
撮像レンズ２４は、１／４波長板２３から入射する光をプレパラートステージ１５におけるプレパラート配置面に集め、該プレパラート配置面に配されるプレパラートＰＲＴで反射する光を平行な光線の束として１／４波長板２３に導く。なお、この撮像レンズ２４は、倍率の異なる複数の撮像レンズのなかからレンズ切換機構又は手動により選択される。
【００４０】
撮像素子２５は、偏光ビームスプリッタ２２における反射側の後方に、撮像レンズ２４のレンズ面に結像される像の投影先として予定される面を撮像面として配される。この撮像面には、撮像レンズ２４によって集光される集光部分の拡大像が投影される。撮像素子２５は、撮像面に投影される像をデータ（以下、これを撮像データとも呼ぶ）として生成する。
【００４１】
［１−４．サンプル解析装置の構成］
サンプル解析装置３０は、図３に示すように、制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)３１に対して各種ハードウェアを接続することにより構成される。
【００４２】
具体的にはＲＯＭ(Read Only Memory)３２、ＣＰＵ３１のワークメモリとなるＲＡＭ(Random Access Memory)３３、ユーザの操作に応じた命令を入力する操作入力部３４、インターフェイス部３５、表示部３６及び記憶部３７がバス３８を介して接続される。
【００４３】
ＲＯＭ３２には、各種の処理を実行するためのプログラムが格納される。インターフェイス部３５は、超短レーザー１１と、光学遅延部１３と、プレパラートステージ１５と、テラヘルツ検出素子１６と、撮像素子２５とにそれぞれ伝送路を介して接続される。
【００４４】
表示部３６には、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ又はプラズマディスプレイ等が適用される。また記憶部３７には、ＨＤ（Hard Disk）に代表される磁気ディスクもしくは半導体メモリ又は光ディスク等が適用される。ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＣＦ（Compact Flash）メモリ等のように可搬型メモリが適用されてもよい。
【００４５】
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納される複数のプログラムのうち、操作入力部３４から与えられる命令に対応するプログラムをＲＡＭ３３に展開し、該展開したプログラムにしたがって、表示部３６及び記憶部３７を適宜制御する。
【００４６】
またＣＰＵ３１は、展開したプログラムにしたがって、インターフェイス部３５を介して超短レーザー１１、光学遅延部１３、プレパラートステージ１５、テラヘルツ検出素子１６又は撮像素子２５を適宜制御するようになっている。
【００４７】
［１−５．解析処理の内容］
ＣＰＵ３１は、解析処理の実行命令を操作入力部３４から受けた場合、当該実行命令に対応付けられるプログラムをＲＡＭ３３に展開する。
【００４８】
この場合、ＣＰＵ３１は、プログラムにしたがって、図３に示したように、識別子割当部４１、界面走査部４２、時間波形取得部４３、スペクトル波形取得部４４、屈折率算出部４５、屈折率像生成部４６、サンプル像生成部４７、提示部４８及び判定部４９として機能する。
【００４９】
識別子割当部４１は、プレパラートステージ１５のプレパラート配置面に配されるプレパラートＰＲＴに対して、例えば番号などのような固有の識別子を割り当てる。また識別子割当部４１は、プレパラートＰＲＴにおける組織切片ＴＲに関する個人情報を取得し、この個人情報を、該プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５０】
なお、個人情報は、例えば、組織切片の被採取者（患者）の名もしくは割当番号、性別、年齢、採取日付等といった情報である。また個人情報の取得手法には、例えば、表示部３６に入力画面を表示し、操作入力部３４から入力させて取得する手法や、プレパラートＰＲＴに貼り付けられるバーコードから取得する手法などが適用可能である。
【００５１】
界面走査部４２は、テラヘルツ波の媒質とスライドＳＤとの界面（以下、これを基準界面とも呼ぶ）を走査する。具体的にはプレパラートステージ１５が、テラヘルツ波を計測すべき領域（以下、これを計測点とも呼ぶ）を単位として、初期位置からプレパラート配置面の方向（ｘ軸方向又はｙ軸方向）に所定の順序で走査される。この結果、基準界面に計測点が配分される。
【００５２】
時間波形取得部４３は、界面走査部４２によって計測対象とされる計測点に走査されるたびに、テラヘルツ波の振動電場の強度における時間波形（以下、これをＴｚ波形とも呼ぶ）を、テラヘルツ波検出素子１６を用いて計測する。
【００５３】
図４に示すように、プレパラートＰＲＴはスライドＳＤに組織切片ＴＲを配した構造である（図４（Ａ））。このため、基準界面Ｂ１で反射するＴｚ波形（以下、これをＲｆ−Ｔｚ波形とも呼ぶ）ＲＥＦと、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの界面Ｂ２で反射するＴｚ波形（以下、これをＳｍ−Ｔｚ波形とも呼ぶ）ＳＡＭとが、十分分離可能な時間差を隔てて計測される（図４（Ｂ））。
【００５４】
なお、図４（Ｂ）では、Ｒｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦは実線で、Ｓｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭは破線でそれぞれ示され、便宜上、Ｓｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭはＲｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦから上側にシフトさせた状態で示している。また「Cut point」はＲｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦとＳｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭとの分割点である。
【００５５】
時間波形取得部４３は、計測対象とされる計測点のＴｚ波形からＲｆ−Ｔｚ波形と、Ｓｍ−Ｔｚ波形とを抽出する。そして時間波形取得部４３は、抽出した各Ｔｚ波形と計測点の位置情報とを、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５６】
スペクトル波形取得部４４は、計測対象とされる計測点のＲｆ−Ｔｚ波形が抽出された場合、そのＲｆ−Ｔｚ波形に対してフーリエ変換処理を施し、該Ｒｆ−Ｔｚ波形における各周波数の位相スペクトルとパワースペクトル（以下、これをＲｆ−スペクトルとも呼ぶ）を取得する。そしてスペクトル波形取得部４４は、このＲｆ−スペクトルを、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５７】
一方、スペクトル波形取得部４４は、計測対象とされる計測点のＳｍ−Ｔｚ波形が抽出された場合、そのＳｍ−Ｔｚ波形に対してフーリエ変換処理を施し、該Ｓｍ−Ｔｚ波形における各周波数の位相スペクトルとパワースペクトル（以下、これをＳｍ−スペクトルとも呼ぶ）を取得する。そしてスペクトル波形取得部４４は、このＳｍ−スペクトルを、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５８】
またスペクトル波形取得部４４は、計測対象とされる計測点におけるＴｚ波形のＲｆ−スペクトルとＳｍ−スペクトルの双方を取得した場合、これらスペクトルの比（以下、これをスペクトル比とも呼ぶ）を算出する。そしてスペクトル波形取得部４４は、このスペクトル比を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００５９】
屈折率算出部４５は、計測対象とされる計測点におけるＴｚ波形のＲｆ−スペクトルとＳｍ−スペクトルが算出された場合、第１段階として、Ｒｆ−スペクトルに応じた、テラヘルツ波検出素子１６に導かれるＴｚ波形の理論上のスペクトル（以下、これをモデルスペクトルとも呼ぶ）を算出する。
【００６０】
具体的には、周波数を「ｆ」とし、当該周波数での複素振幅を「Ｅ（ｆ）」として例えば以下の演算が行われる。すなわち、Ｒｆ−スペクトル（図５における「Ｅｅｘref.detector」）を用いて、プレパラートＰＲＴに入射されるテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅemitter(f)」）が次式
【００６１】
【数１】
【００６２】
によって算出される。この（１）式における「θ０」は入射角を意味する。また（１）式における「ｒＳ」はＳ偏光成分の反射率、「ｒＰ」はＰ偏光成分の反射率であり、次式
【００６３】
【数２】
【００６４】
として定義される。この（２）式における「ｉ」と「ｔ」は反射が起こる界面を挟む層を意味し、「θｉ」と「θｔ」は各層での入射角を意味する。また（２）式における「ｎ〜」は、当該層での屈折率の複素部（虚部とも呼ばれる）を意味する。
【００６５】
（１）式の算出結果を用いて、プレパラートＰＲＴに入射されるテラヘルツ波の周波数スペクトルにおけるＳ偏光成分と、Ｐ偏光成分（図５における「Ｅimput(f)」）が、次式
【００６６】
【数３】
【００６７】
によって算出される。
【００６８】
（３）式の算出結果を用いて、第１層の第１界面を透過するテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅｔｈinputsam(f)」）が、次式
【００６９】
【数４】
【００７０】
によって算出される。この（４）式における「Ｐ（）」は次式
【００７１】
【数５】
【００７２】
として定義される。「ｎ〜」は当該層での屈折率の複素部を意味し、「ｎ」は当該層での屈折率の実部を意味する。また「ｋ」は減衰係数を意味し、「ｄ」は層の厚さを意味し、「ｃ」は真空での光の速度を意味する。これらパラメータは予め設定される。なお、「ｔ」は空気と第１層との界面における透過係数で、（７）式で与えられる。
【００７３】
（４）式の算出結果を用いて、第１層の第２界面を反射するテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅｔｈoutputsam(f)」）が、次式
【００７４】
【数６】
【００７５】
によって算出される。この（６）式における「ｒ1-2」は、第１界面から第２界面に導かれるＳ偏光成分の反射率とＰ偏光成分の反射率である。また「ｔ1-2」は、第１界面から第２界面に導かれるＳ偏光成分の透過率とＰ偏光成分の透過率であり、「ｔ2-1」は、第２界面から第１界面に導かれるＳ偏光成分の透過率とＰ偏光成分の透過率である。Ｓ偏光成分の透過率とＰ偏光成分の透過率は次式
【００７６】
【数７】
【００７７】
として定義される。また（６）式における「ＦＰ（ｆ，２）」は、周波数ｆ及び第２層（すなわち組織切片ＴＲに相当する層）に対するファブリー・ペロー反射係数を意味し、次式
【００７８】
【数８】
【００７９】
として定義される。
【００８０】
（６）式の算出結果を用いて、第１層の第１界面から出射するテラヘルツ波の周波数スペクトル（図５における「Ｅｔｈsam(f)」）が、次式
【００８１】
【数９】
【００８２】
によって算出される。
【００８３】
（９）式の算出結果を用いて、モデルスペクトル（図５における「Ｅｔｈsam.detector(f)」）が、次式
【００８４】
【数１０】
【００８５】
によって算出される。
【００８６】
このように屈折率算出部４５は、テラヘルツ波検出素子１６に導かれるＴｚ波形のＰ偏光及びＳ偏光を考慮し、Ｒｆ−スペクトルに応じたモデルスペクトルを算出するようになっている。
【００８７】
屈折率算出部４５は、モデルスペクトルを算出した場合、第２段階として、モデルスペクトルと、Ｓｍ−スペクトルとの比較結果から、計測対象とされる計測点における屈折率（実部、複素部及びそれら双方）を算出する。
【００８８】
具体的には、スペクトル波形取得部４４が取得したＳｍ−スペクトルを「Ｅｅｘsam.detector(f)」とし、モデルスペクトルを「Ｅｔｈsam.detector(f)」とすると、次式
【００８９】
【数１１】
【００９０】
のように、Ｓｍ−スペクトルとモデルスペクトルの比の絶対値と、偏角比の二乗値との和が最小となるときの屈折率が周波数ごとに算出される。ちなみに「ａｂｓ」は絶対値を表し、「ａｒｇ」は偏角を意味するものである。なお、Ｓｍ−スペクトルとモデルスペクトルとの差を最小にすることで周波数ごとの屈折率を算出するための最適化関数Ｍは、（１１）式に限定されるものではない。
【００９１】
このように屈折率算出部４５は、界面走査部４２によって走査される各計測点に対して、試料がもたらす減衰及び位相遅れを周波数ごとに検出して屈折率（実部、複素部及びそれら双方）を算出するようになっている。
【００９２】
屈折率像生成部４６は、各計測点での周波数ごとの屈折率が屈折率算出部４５によって算出された場合、当該屈折率（実部と、複素部と、それら双方）を示す像（以下、これを屈折率像とも呼ぶ）を生成する。
【００９３】
具体的には、各計測点での特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均が、設定される複数の段階（階調）によって色で分類され、当該計測点の位置関係で示される。なお、特定周波数又は特定周波数帯域と、階調数と、当該階調に対応付けるべき色と、屈折率像として表現すべき解像度とは操作入力部３４を介して設定され、必要に応じて変更可能とされる。
【００９４】
屈折率像生成部４６は、屈折率像を生成し終えた場合、該屈折率像を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００９５】
この屈折率像生成部４６には、指定位置を基準として屈折率像を再分類すべき再分類命令が必要に応じて操作入力部３４から与えられるなっている。指定位置は、操作入力部３４の操作に応じて屈折率像を移動可能なポインタ等によって指定される。
【００９６】
屈折率像生成部４６は、この再分類命令が与えられた場合、指定位置を基準として他の位置との屈折率の差を示す像（以下、これを屈折率相関像とも呼ぶ）を生成する。
【００９７】
具体的には、図６（Ａ）に示すように、指定位置に対応するピクセルの屈折率に対する、該指定位置以外のピクセルに対応する屈折率の自己相関係数の差が、設定される複数の段階（階調）によって色で分類され、当該計測点の位置関係で示される。なお、階調数と、当該階調に対応付けるべき色と、屈折率相関像として表現すべき解像度とは操作入力部３４を介して設定され、必要に応じて変更可能とされる。
【００９８】
屈折率像生成部４６は、屈折率相関像を生成し終えた場合、該屈折率相関像を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【００９９】
またこの屈折率像生成部４６には、特定周波数帯域の屈折率として入力される値を基準として屈折率像を再分類すべき再分類命令が必要に応じて操作入力部３４から与えられるなっている。
【０１００】
屈折率像生成部４６は、この再分類命令が与えられた場合、特定周波数帯域の屈折率の類似性に基づいたクラスター分析を実行する。そして屈折率像生成部４６は、図６（Ｂ）に示すような屈折率像を生成する。具体的には例えば、指定される値に対する各計測点での屈折率の差が、設定される複数の段階（階調）によって色で分類し各計測点の位置関係で示される。屈折率像生成部４６は、この屈折率相関像を生成し終えた場合にも、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【０１０１】
ちなみに図６では、１０[μｍ]の厚みでなる組織切片が用いられ、０．８−１．２[ＴＨｚ]が対象とされている。
【０１０２】
サンプル像生成部４７は、界面走査部４２によって走査される計測点ごとに撮像素子２５を制御し、該撮像素子２５の撮像面に投影されるプレパラート部位の拡大像（以下、これをＰＴ部位拡大像とも呼ぶ）を取得する。
【０１０３】
サンプル像生成部４７は、各計測点に対応するＰＴ部位拡大像を取得した場合、これらＰＴ部位拡大像を連結し、その連結像から組織切片（以下、これを組織サンプル像とも呼ぶ）を抽出する。そしてサンプル像生成部４７は、組織サンプル像を複数の解像度ごとに生成し、これら各解像度の組織サンプル像を、プレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶する。
【０１０４】
なお、サンプル像生成部４７は、組織サンプル像を抽出した場合、その組織サンプル像から選択用の縮小像（以下、これをサムネイル像とも呼ぶ）を生成し、これをプレパラートＰＲＴに割り当てられる識別子に関連付けて記憶部３７に記憶するようにもなっている。このサムネイル像は、複数の識別子に関連付けられる屈折率像又は組織サンプル像から、特定の識別子に関連付けられる屈折率像又は組織サンプル像を表示させる場合に用いられる。
【０１０５】
提示部４８は、屈折率像と組織サンプル像が生成された場合、初期設定され又は操作入力部３４で指定される解像度に対応する屈折率像と組織サンプル像を、見比べ可能な状態で表示部３６に表示する。なお、表示すべき屈折率像は、実部の屈折率、複素部の屈折率又はこれら双方の屈折率に基づく像のいずれかであり、操作入力部３４によって適宜設定することができる。
【０１０６】
また提示部４８は、屈折率相関像が生成された場合、該屈折率相関像を、屈折率像及び組織サンプル像と見比べ可能な状態で表示部３６に表示する。
【０１０７】
ここで、実験結果を図７に示す。図７（Ａ）は、銀染色が施された肺組織の切片の顕微鏡像（可視像）を示す写真である。図７（Ｂ）は屈折率の実部の屈折率像、図７（Ｄ）は屈折率の複素部の屈折率像、図７（Ｆ）は屈折率の実部及び複素部の双方から得られる屈折率像を示す写真である。また図７（Ｃ）は正規化された屈折率の実部、図７（Ｅ）は正規化された屈折率の複素部を示している。なおこの図７では、図６と同様に１０[μｍ]の厚みでなる組織切片が用いられ、０．８−１．２[ＴＨｚ]が対象とされている。
【０１０８】
この図７から分かるように、形態学的アプローチとは異なる、屈折率というアプローチから組織切片ＴＲが分類され表現される。図８に示す実験結果から分かるように、屈折率は染色の違いや有無にかかわらず同等の値として得られ、当該染色の違いや有無によって特別なデータ処理を施すことなく屈折率像が取得可能となるため便宜である。
【０１０９】
判定部４９は、屈折率像提示部４６によって屈折率像が生成された場合、屈折率像を所定の探索範囲ごとに特徴部分となるか否かを判定する。
【０１１０】
具体的には、データベースとして管理される複数の屈折率パターンとマッチングされ、屈折率パターンとの類似度に対して設定される閾値よりも大きいマッチング結果となる特徴部分が屈折率像のなかから探索される。
【０１１１】
一般に、テラヘルツ波は水分に吸収されるものであるため、屈折率は無細胞部分では低く、細胞の密集度が大きいほど高くなる。また例えば図９に示すように、細胞の種類や悪性度等の細胞の状態に応じて屈折率が異なることが知られている。したがってこの実施の形態における記憶部３７では、細胞の種類や悪性度等の細胞の状態と、屈折率パターンとの対応付けがデータベースとして記憶され管理される。
【０１１２】
ちなみに図９の上段に示される写真は可視像であり、中段に示される写真は特定周波数帯域の屈折率の類似性に基づいたクラスター分析により得られる像である。また図９の下段に示されるグラフは、左から２番目の肺組織切片に関して、屈折率の類似性に基づいたクラスター分析結果である。
【０１１３】
判定部４９は、閾値よりも大きいマッチング結果となる特徴部分が探索された場合、表示部３６に表示される屈折率像と組織サンプル像に対して、該特徴部分を他の部分と区別する処理を施す。具体的には例えば、屈折率像と組織サンプル像に対して、特徴部分に対応する領域を単一色の枠により囲む処理が施される。そして判定部４９は、特徴部分と類似度が閾値以上となる屈折率パターンに対応付けられた細胞の状態を、表示部３６に表示する等して通知する。
【０１１４】
また判定部４９は、屈折率像のうち、屈折率パターンとして登録すべき特徴部分が指定された場合、その特徴部分の細胞の種類や悪性度等の細胞の状態の入力画面を提示する。この入力画面を介して入力される細胞の状態が入力されると、判定部４９は、該細胞の状態と指定対象の特徴部分とを対応付けて記憶部３７に記憶し、データベースを更新する。
【０１１５】
このように判定部４９は、屈折率像提示部４６によって生成される屈折率像に特徴的な屈折率パターンを呈する部分がある場合にはその部分を通知し、また屈折率パターンとしてデータベースに未登録である部分がある場合にはその部分を登録できるようになっている。
【０１１６】
［１−６．解析処理手順］
次に、解析処理手順について図１０に示すフローチャートを用いて説明する。すなわちＣＰＵ３１は、例えば操作入力部３４から解析処理の実行命令を受けた場合、この解析処理手順を開始し、ステップＳＰ１に進む。
【０１１７】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ１では、プレパラートステージ１５のプレパラート配置面に配されるプレパラートＰＲＴに対して固有の識別子を割り当てて、ステップＳＰ２に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ２では、テラヘルツ波の媒体との界面のうち対象とすべき部分に計測点が位置するようプレパラートステージ１５を走査し、ステップＳＰ３に進む。
【０１１８】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ３では、計測点におけるプレパラート部位の拡大像（ＰＴ部位拡大像）を取得し、ステップＳＰ４に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ４では、Ｔｚ波形の計測を開始してＲｆ−Ｔｚ波形と、Ｓｍ−Ｔｚ波形とを抽出し（図４）、これらＴｚ波形のスペクトル（Ｒｆ−スペクトルＳｍ−スペクトル）と、そのスペクトル比を算出し、ステップＳＰ５に進む。
【０１１９】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ５では、ステップＳＰ４で算出したＲｆ−Ｔｚ波形及びＳｍ−Ｔｚ波形と、上述の（１）式〜（１１）式を用いて屈折率を算出し、ステップＳＰ６に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ６では、テラヘルツ波の媒体との界面全体に計測点が配分されたか否かを判定し、否定結果を得た場合にはステップＳＰ２に戻って上述の処理を繰り返す。
【０１２０】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ２〜ステップＳＰ６の処理ループを経ることで、テラヘルツ波の媒体との界面全体に計測点が配分されるとステップＳＰ７に進んで、各計測点の屈折率を用いて屈折率像（図６）を生成する。またＣＰＵ３１は、各計測点のＰＴ部位拡大像を用いて組織サンプル像を生成し、ステップＳＰ８に進む。
【０１２１】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ８では、ステップＳＰ７で生成される屈折率像と、組織サンプル像とを見比べ可能な状態で表示部３６に表示し、ステップＳＰ９に進む。ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ９では、ステップＳＰ７で生成される屈折率像に特徴部分が含まれているか否か判定する。
【０１２２】
ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ９で特徴部分が屈折率像に含まれると判定したときには、ステップＳＰ１０に進んで、ステップＳＰ８で表示した屈折率像と組織サンプル像に対して所定の処理を施して特徴部分を強調表示した後、この解析処理手順を終了する。
【０１２３】
一方、ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ９で特徴部分が屈折率像に含まれていないと判定したときには、ステップＳＰ１０における強調表示処理を施すことなく、この解析処理手順を終了する。
【０１２４】
［１−７．効果等］
以上の構成において、このサンプル解析装置３０は、スライドＳＤとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するＴｚ波形のスペクトルを取得する。
【０１２５】
そしてサンプル解析装置３０は、このスペクトルを用いて、各計測点における周波数ごとの屈折率を算出し、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、該計測点の位置関係で示す画像（屈折率像）を生成する。
【０１２６】
またサンプル解析装置３０は、スライドＳＤに配される組織切片ＴＲの拡大像（組織サンプル像）を取得し、この組織サンプル像と屈折率像とを見比べ可能な状態で表示部３６に表示させる。
【０１２７】
したがってこのサンプル解析装置３０では、可視像の他に屈折率という物性科学的な観点の情報によって組織切片ＴＲが分類され、しかも、可視像の位置関係と同じ位置関係のもとで分類される。このため、別のプレパラートＰＲＴの作製を要することなく、既知である形態学的な側面と、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を、同時に把握させることができる。
【０１２８】
この実施の形態におけるＴｚ波形のスペクトルは、基準界面Ｂ１で反射するＲｆ−Ｔｚ波形ＲＥＦ（図４）のスペクトル（Ｒｆ−スペクトル）と、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの界面Ｂ２で反射するＳｍ−Ｔｚ波形ＳＡＭ（図４）のスペクトル（Ｓｍ−スペクトル）として取得される。
【０１２９】
そしてＲｆ−スペクトルに応じたモデルスペクトルが、テラヘルツ波検出素子１６に導かれるＴｚ波形のＰ偏光及びＳ偏光を考慮して算出され（（１）式〜（１０）式）、このモデルスペクトルとＳｍ−スペクトルとを用いて屈折率が算出される（（１１）式）。
【０１３０】
したがってこのサンプル解析装置３０は、より一段と真値に近い屈折率を得ることができるため、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を示す屈折率像を精細に示すことができる。
【０１３１】
またこの実施の形態における屈折率像は、特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、設定される複数の段階（階調）によって色として分類され、当該計測点の位置関係で示される。したがって、例えば棒グラフによって示す場合に比べて、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を細かく分類することができ、またその分類能の変更も可能となる。
【０１３２】
またこのサンプル解析装置３０は、屈折率像におけるある位置の屈折率が指定された場合、指定位置の屈折率に対する指定位置以外の屈折質の自己相関の差を、設定される複数の段階（階調）によって色として分類し、当該計測点の位置関係で示す像（屈折率相関像）を生成する。そしてサンプル解析装置３０は、この屈折率相関像を、組織サンプル像及び屈折率像と見比べ可能な状態で表示部３６に表示させる。
【０１３３】
したがってこのサンプル解析装置３０では、例えば、着目すべき悪性細胞を基準として、その悪性細胞に対する悪性度の高い又は低い細胞が存在する分布を把握させる等のように、屈折率の観点から組織切片ＴＲにおける細胞分布を把握させることができる。
【０１３４】
以上の構成によれば、別のプレパラートＰＲＴの作製を要することなく、既知である形態学的な側面と、物性科学的な側面からの組織切片ＴＲの状態を同時に把握させることができるようにしたことにより、診断までの時間を短縮させ得るサンプル解析装置３０が実現される。
【０１３５】
＜２．他の実施の形態＞
上述の実施の形態では、生体サンプルとして組織切片ＴＲが適用された。しかしながら生体サンプルはこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、塗抹細胞や染色体等が適用でき、この例示以外の種々の生物体における全部又は一部を生体サンプルとして幅広く適用できる。
【０１３６】
上述の実施の形態では、ガラス材のスライドＳＤが用いられた。しかしながらスライドの材質は、テラヘルツ帯に対して光学的な影響度が小さいものであれば、ガラス材以外のものを適用できる。
【０１３７】
なお、ガラス材は疎水性が高いため、スライドＳＤ表面と組織切片ＴＲとの間に隙間が生じ易く接着性が悪い。したがって一般に、スライドＳＤ表面には、親水性の高いシランがコーティングされ、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの接着性が高められている。
【０１３８】
しかし、シランコーティングはプレパラートＰＲＴの洗浄により比較的に容易にはがれてしまうので、プレパラートＰＲＴの使用は、事実上、一度きりとなる。近年では、スライドＳＤと組織切片ＴＲとの接着性が高められ、かつ、複数回使用可能となる条件を満たすコーティング手法が求められている。
【０１３９】
この点、ダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）の双方が混在する非晶質膜をコーティングしたスライドＳＤが、かかる条件を満たしながらもテラヘルツ帯に透明となることが本発明者らにより確認されている。
【０１４０】
この非晶質膜は、アモルファスカーボンあるいはＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等と呼ばれ、はがれ難い、平滑な膜として得ることができる、親水性が高いなどといった性質をもつ。したがって、上述の実施の形態のように、生体サンプルが配される面とは逆の面から照射されるテラヘルツ波の反射強度の時間波形を計測する場合あるいはテラヘルツ波強度の時間波形から屈折率を算出する場合、非晶質膜をコーティングしたスライドＳＤを用いることが特に好ましい。
【０１４１】
ここで、図１１において、非コーティング（破線の上側）と、非晶質膜をコーティングした場合（破線の下側）における１[ＴＨｚ]の屈折率像の写真を示す。この図１１では、３[ｍｍ]の厚みでなるスライドＳＤに対して、１０[μｍ]の厚みでなる組織切片ＴＲが配され、５００[μｍ]の厚みでなる封入材を介して、２[ｍｍ]の厚みでなるカバーガラスが配されるプレパラートＰＲＴが用いられた。この図１１から、非晶質膜のコーティングの有無にかかわらず屈折率像が同等であり、この結果、非晶質膜がテレヘルツ帯に非影響であることが分かる。
【０１４２】
なお、非晶質膜は、プラズマＣＶＴ（Chemical Vapor Deposition）を用いて形成することができる。ちなみに、図１１に示す実験におけるプラズマＣＶＴのコーティング過程では１−プロパノール（CH3 CH2 CH2 OH）がソースとして採用され、ソースの流速は１０[SCCM]、ソース圧は１０[Pa]、ＲＦ powerは１０[W]、コーティング時間は１８０[sec]とされている。またプラズマ処理過程では酸素がソースとして採用され、ソースの流速は３０[SCCM]、ソース圧は２０[Pa]、ＲＦ powerは１００[W]、プラズマ処理時間は３０[sec]とされている。
【０１４３】
上述の実施の形態では、スライドＳＤのうち組織切片ＴＲが固定される界面側の媒体ＭＤ（図４（Ａ））が空気とされた。しかしながらこの媒体ＭＤは空気に限定されるものではない。媒体ＭＤとしては、溶液層、あるいは蒸着された金属層など、組織切片ＴＲと媒体ＭＤとの間の界面においてテラヘルツ波の強い反射を引き起こす物質が適用可能である。この物質を適用した場合、反射波ＳＡＭの振幅が増強されるため、生体サンプルが配される面とは逆の面から照射されるテラヘルツ波における反射強度の時間波形に対する再現性が大幅に向上する。
【０１４４】
一般に、媒体ＭＤは空気、もしくは空気中の水分によるテラヘルツ波の吸収を防ぐために窒素、アルゴン等の不活性ガスで置換された雰囲気であることが多い。また一般に用いられるスライドＳＤは平坦性、平行性が十分ではない。このため、得られるテラヘルツ像に組織切片ＴＲに起因しない間違った像コントラストを生じてしまうことが確認されている。また、組織切片ＴＲを作製する際に、厚みの不均一性を避けることができない。さらに、スライドガラスがテラヘルツ波を吸収してしまい、反射波ＳＡＭの振幅が小さくなってしまうことも確認されている。
【０１４５】
スライドＳＤの平坦性、平行性に関しては、例えば光学実験等に用いられる高品質の石英板等をスライドＳＤに用い、その上に組織切片ＴＲを固定することで改善される。あるいは、通常のスライドガラスに組織切片ＴＲを固定し、組織切片ＴＲの側をスライドＳＤである石英板に圧着する方法もある。この場合、媒体ＭＤはスライドガラスになる。
【０１４６】
組織切片ＴＲの厚みの誤差、反射波ＳＡＭの振幅の問題は、次のように同時に解決できる。スライドＳＤ上に組織切片ＴＲを固定し、媒体ＭＤは水、その他溶媒（細胞培養液、グリセロール、各種アルコール、油脂等）を用いる。媒体ＭＤと組織切片ＴＲのテラヘルツ領域での屈折率が大きく異なることが重要である。媒体ＭＤは、溶液だけでなく、金などの金属を蒸着した層を用いても同様の効果が得られる。要は、上述したように、組織切片ＴＲと媒体ＭＤとの間の界面においてテラヘルツ波の強い反射を引き起こす物質が好ましい。
【０１４７】
組織切片ＴＲとしては、パラフィン包埋された組織切片、パラフィンを融解し、染色を施した組織切片のどちらも用いることができる。パラフィン包埋組織切片ＴＲの場合、媒体ＭＤとの屈折率差が大きいため、反射波ＳＡＭの振幅が著しく増強される。一方、染色を施した組織切片ＴＲの場合、媒体ＭＤとの屈折率差が小さいため、反射波ＳＡＭの振幅の増強は期待されない。しかし、厚みの不均一性に起因する誤差が減少し、測定の再現性が大幅に向上する。いずれにしても、テラヘルツ用の病理標本として特別な処理を施すことなく、一般に広く採用されている病理標本の作製過程で得られる標本を用いることができるため、診断までの時間を短縮させる観点では有用である。
【０１４８】
上述の実施の形態では、テラヘルツ分光装置１０における計測結果からＲｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形、Ｒｆ−スペクトル、Ｓｍ−スペクトル及びスペクトル比が取得された。しかしながら取得手法はこの実施の形態に限定されるものではない。
【０１４９】
例えば、Ｒｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形、Ｒｆ−スペクトル、Ｓｍ−スペクトル及びスペクトル比の全部又は一部が予め記憶されたＲＯＭ３２、記憶部３７又は他の装置の記憶媒体から伝送路を介して取得する手法が適用可能である。
【０１５０】
上述の実施の形態では（１）式から（１１）式を用いて屈折率が算出された。しかしながら屈折率の算出手法はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、Ｒｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形から、Kramers-Kronig変換を用いて屈折率が算出されてもよい。なお、操作入力部３７から生体サンプルの種類を入力させ、当該種類と屈折率とを対応付けたデータベースから参照することにより取得してもよく、操作入力部３７から屈折率を入力させるようにしてもよい。
【０１５１】
上述の実施の形態では、屈折率像が、各計測点の位置関係で、当該計測点での特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、設定される複数の段階（階調）によって色として分類して示すものとされた。しかしながら屈折率像としての示し方はこの実施の形態に限定されるものではない。
【０１５２】
例えば、特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、棒グラフにより計測点の位置関係で示す屈折率像が適用されてもよい。要は、各計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の平均を、該計測点の位置関係で示す像であればよい。
【０１５３】
なお、特定周波数帯域の屈折率は、平均に限らず、例えば分散等のように所定の統計学的手法により得られる値（統計値）であればよい。
【０１５４】
上述の実施の形態では、各計測点での周波数ごとの屈折率像が表示用として用いられた。これに加えて、ゲイン調整用のパラメータとして用いることもできる。
【０１５５】
上述の実施の形態における解析処理では、屈折率像と組織サンプル像（可視像）とが見比べ可能な状態で表示された。屈折率像に対して、見比べ可能な状態で表示すべき情報は、組織サンプル像（可視像）に限定されるものではない。
【０１５６】
例えば、Ｒｆ−Ｔｚ波形、Ｓｍ−Ｔｚ波形、Ｒｆ−スペクトル、Ｓｍ−スペクトル及びスペクトル比の全部又は一部を、組織サンプル像（可視像）とともに表示する形態が適用されてもよい。この形態を適用すれば、生体サンプルの状態をより一段と詳細に把握させることができる。
【０１５７】
上述の実施の形態ではプレパラートステージ１５の移動によって焦点位置が可変された。しかしながら焦点可変手法は、この実施の形態に限定されるものではない。例えば、集光光学系ＯＰ１又は撮像レンズ２４に対するステージの移動によって焦点位置を可変する焦点可変手法が適用可能である。別例として、プレパラートステージ１５と集光光学系ＯＰ１又は撮像レンズ２４に対するステージとの双方の移動によって焦点位置を可変する焦点可変手法が適用可能である。
【０１５８】
ちなみにステージの駆動手段は、電磁方式のリニアモータ，ステッピングモータや、ピエゾアクチュエータ，ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などがある。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、工業、医療、バイオ、農業、セキュリティ又は情報通信・エレクトロニクスなどの産業上において利用可能である。
【符号の説明】
【０１６０】
１……サンプル解析システム、１０……テラヘルツ波分光装置、１１……超短レーザー、１２……ビームスプリッタ、１３……光学遅延部、１４……テラヘルツ波発生素子、１５……プレパラートステージ、１６……テラヘルツ波検出素子、２０……サンプル撮像装置、２１……光源、２２……偏光ビームスプリッタ、２３……１／４波長板、２４……撮像レンズ、２５……撮像素子、３０……サンプル解析装置、３１……ＣＰＵ、３２……ＲＯＭ、３３……ＲＡＭ、３４……操作入力部、３５……インターフェイス部、３６……表示部、３７……記憶部、４１……識別子割当部、４２……界面走査部、４３……時間波形部、４４……スペクトル波形取得部、４５……屈折率算出部、４６……屈折率像生成部、４７……サンプル像生成部、４８……提示部、４９……判定部、ＯＰ１，ＯＰ２……集光光学系、ＰＲＴ……プレパラート、ＳＤ……スライド、ＴＲ……組織切片。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得ステップと、
上記スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得ステップと、
上記スペクトルを用いて、各上記計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出ステップと、
各上記計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成ステップと、
上記像と上記画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御ステップと
を有する生体サンプル解析方法。
【請求項２】
上記生成ステップでは、
上記画像における屈折率が指定された場合、その指定された屈折率に対する、指定外の屈折質の差を、上記計測点の位置関係で示す相関像を生成し、
上記表示制御ステップでは、
上記相関像を、上記画像に代えて又は上記像と上記画像と見比べ可能な状態で、表示させる
請求項１に記載の生体サンプル解析方法。
【請求項３】
スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得手段と、
上記スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得手段と、
上記スペクトルを用いて、各上記計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出手段と、
各上記計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成手段と、
上記像と上記画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御手段と
を有する生体サンプル解析装置。
【請求項４】
コンピュータに対して、
スライドに配される生体サンプルの像を取得すること、
上記スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得すること、
上記スペクトルを用いて、各上記計測点における周波数ごとの屈折率を算出すること、
各上記計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成すること、
上記像と上記画像とを見比べ可能な状態で表示させること
を実行させる生体サンプル解析プログラム。
【請求項１】
スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得ステップと、
上記スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得ステップと、
上記スペクトルを用いて、各上記計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出ステップと、
各上記計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成ステップと、
上記像と上記画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御ステップと
を有する生体サンプル解析方法。
【請求項２】
上記生成ステップでは、
上記画像における屈折率が指定された場合、その指定された屈折率に対する、指定外の屈折質の差を、上記計測点の位置関係で示す相関像を生成し、
上記表示制御ステップでは、
上記相関像を、上記画像に代えて又は上記像と上記画像と見比べ可能な状態で、表示させる
請求項１に記載の生体サンプル解析方法。
【請求項３】
スライドに配される生体サンプルの像を取得する取得手段と、
上記スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得するスペクトル取得手段と、
上記スペクトルを用いて、各上記計測点における周波数ごとの屈折率を算出する算出手段と、
各上記計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成する生成手段と、
上記像と上記画像とを見比べ可能な状態で表示させる表示制御手段と
を有する生体サンプル解析装置。
【請求項４】
コンピュータに対して、
スライドに配される生体サンプルの像を取得すること、
上記スライドとテラヘルツ波の媒質との界面に割り当てられる各計測点にそれぞれ照射され、該界面から出射するテラヘルツ波強度の時間波形のスペクトルを取得すること、
上記スペクトルを用いて、各上記計測点における周波数ごとの屈折率を算出すること、
各上記計測点における特定周波数の屈折率又は特定周波数帯域の屈折率の統計値を、該計測点の位置関係で示す画像を生成すること、
上記像と上記画像とを見比べ可能な状態で表示させること
を実行させる生体サンプル解析プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１２５４８（Ｐ２０１１−１１２５４８Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７０２６０（Ｐ２００９−２７０２６０）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＦＬＡＳＨ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（５０４１７９２５５）国立大学法人 東京医科歯科大学 (228)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＦＬＡＳＨ
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（５０４１７９２５５）国立大学法人 東京医科歯科大学 (228)
【Ｆターム（参考）】
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