JP2005180932A - Light source unit and fluorescence measuring apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の波長成分からなる照明光を出力する光源ユニット及びこの照明光を励起光として得られる蛍光を測定する蛍光測定装置に関する。 The present invention relates to a light source unit that outputs illumination light having a predetermined wavelength component and a fluorescence measurement device that measures fluorescence obtained using the illumination light as excitation light.
例えば、生化学分野では、癌細胞等の生体組織を蛍光色素で染色し、その蛍光色素を含む測定対象物に励起光を照射することで得られる蛍光を測定することにより、生体組織の状態を調べる蛍光測光法が知られている。 For example, in the biochemical field, a biological tissue such as a cancer cell is stained with a fluorescent dye, and the fluorescence obtained by irradiating a measurement target containing the fluorescent dye with excitation light is measured to thereby change the state of the biological tissue. Fluorometric photometry is known.
この場合、蛍光色素には、励起光の波長に対する吸光度(吸収特性)及び出力される蛍光の波長に対する蛍光強度(発光特性)が異なる多数の種類がある。図9及び図10は、5種類の蛍光色素a1〜a5の吸光度及び蛍光強度を、蛍光色素a1の吸光度及び蛍光強度を100に標準化して相対的に表したものである。例えば、蛍光色素a1は、380nm近傍で最大の吸光度を示すため、この波長近傍の励起光を蛍光色素a1に照射することで、蛍光を最も効率的に得ることができる。 In this case, there are many types of fluorescent dyes having different absorbances (absorption characteristics) with respect to the wavelength of the excitation light and fluorescence intensities (luminescence characteristics) with respect to the wavelength of the output fluorescence. 9 and 10 show the relative absorbances and fluorescence intensities of the five types of fluorescent dyes a1 to a5 by standardizing the absorbance and fluorescent intensity of the fluorescent dye a1 to 100. FIG. For example, since the fluorescent dye a1 exhibits the maximum absorbance near 380 nm, the fluorescence can be most efficiently obtained by irradiating the fluorescent dye a1 with excitation light in the vicinity of this wavelength.
一方、特性の異なる複数の蛍光色素を用いて生体組織を染め分け、各蛍光色素から得られる波長の異なる蛍光を測定することにより、生体組織の状態を一層詳細に調べることが可能である。この場合、各蛍光色素から得られる蛍光は、図10に示すように、波長範囲が相互に重畳している部分があるため、蛍光色素別に生体組織を観察するためには、各蛍光色素からの蛍光を分離する必要がある。 On the other hand, it is possible to examine the state of the biological tissue in more detail by dyeing the biological tissue using a plurality of fluorescent dyes having different characteristics and measuring the fluorescence having different wavelengths obtained from the fluorescent dyes. In this case, as shown in FIG. 10, the fluorescence obtained from each fluorescent dye has a portion in which the wavelength ranges are superimposed on each other. It is necessary to separate the fluorescence.
そこで、蛍光を分離する一般的な方法として、吸光度に対する蛍光強度が蛍光色素によって異なる点に着目し、所望の蛍光色素の最大吸光度近傍の波長からなる励起光のみを透過する光学フィルタを励起光の光源側に配設し、この光学フィルタを蛍光色素に応じて切り替えるようにした方法がある(特許文献1参照)。 Therefore, as a general method for separating fluorescence, paying attention to the fact that the fluorescence intensity with respect to absorbance differs depending on the fluorescent dye, an optical filter that transmits only excitation light having a wavelength near the maximum absorbance of the desired fluorescent dye is used. There is a method in which the optical filter is arranged on the light source side and switched according to the fluorescent dye (see Patent Document 1).
しかしながら、各蛍光色素の吸光度の特性に対応した透過特性からなる光学フィルタを製造することは極めて困難である。特に、新しい蛍光色素を使用する場合、それに対応した光学フィルタを開発するために多大な労力が必要となる。また、蛍光色素の種類を変更した場合、その特性に対応した光学フィルタを即座に提供できないおそれもある。 However, it is extremely difficult to manufacture an optical filter having transmission characteristics corresponding to the absorbance characteristics of each fluorescent dye. In particular, when a new fluorescent dye is used, much labor is required to develop an optical filter corresponding to the new fluorescent dye. Further, when the type of fluorescent dye is changed, there is a possibility that an optical filter corresponding to the characteristic cannot be immediately provided.
さらに、使用する全ての蛍光色素の吸光度の特性を満足する1つの光学フィルタを提供することは現実的に不可能であるため、各蛍光色素に応じて光学フィルタを切り替えて測定を行うことになり、その分、作業が繁雑となる不具合が発生する。 Furthermore, since it is practically impossible to provide one optical filter that satisfies the absorbance characteristics of all the fluorescent dyes used, measurement is performed by switching the optical filter according to each fluorescent dye. As a result, the trouble that the work becomes complicated occurs.
本発明は、前記の不具合に鑑みなされたものであり、任意の波長成分からなる照明光を極めて容易に供給することのできる光源ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light source unit capable of supplying illumination light having an arbitrary wavelength component very easily.
また、本発明は、蛍光色素の特性に対応した波長からなる励起光を容易に生成して測定対象物に照射し、前記蛍光色素から得られる蛍光を極めて高精度に測定することのできる蛍光測定装置を提供することを目的とする。 In addition, the present invention provides a fluorescence measurement that can easily generate excitation light having a wavelength corresponding to the characteristics of the fluorescent dye, irradiate the measurement object, and measure the fluorescence obtained from the fluorescent dye with extremely high accuracy. An object is to provide an apparatus.
本発明の光源ユニットは、照明光を出力する光源と、
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
を備えることを特徴とする(請求項1記載の発明)。
The light source unit of the present invention includes a light source that outputs illumination light,
A spectroscopic means for splitting the illumination light according to a wavelength;
A selection means for selecting wavelength light of a desired wavelength from the illumination light that has been split;
A multiplexing means for multiplexing the selected wavelength light;
(Invention of Claim 1).
この場合、照明光が分光手段により波長毎に分光されているため、分光された照明光から選択手段により所望の波長の波長光を選択した後、その波長光を合波手段で合波することにより、所望の波長成分のみからなる照明光を得ることができる。 In this case, since the illumination light is separated for each wavelength by the spectroscopic means, the wavelength light having a desired wavelength is selected by the selection means from the split illumination light, and then the wavelength light is multiplexed by the multiplexing means. Thus, illumination light consisting only of a desired wavelength component can be obtained.
なお、分光された波長光の光路中に選択手段としてのアパーチャ部材を配設し、アパーチャ部材の所望の波長の位置に形成した開口部を介して波長光を通過させることにより、任意の波長成分の波長光を得ることができる(請求項2記載の発明)。また、波長位置に対応して開口部を複数形成することにより、複数の波長成分を含む波長光を得ることができる(請求項3記載の発明)。 An arbitrary wavelength component can be obtained by disposing an aperture member as a selection means in the optical path of the dispersed wavelength light and allowing the wavelength light to pass through an opening formed at a desired wavelength position of the aperture member. (2nd aspect of the invention). Moreover, wavelength light containing a plurality of wavelength components can be obtained by forming a plurality of openings corresponding to the wavelength positions (the invention according to claim 3).
照明光を分光する分光手段及び波長光を合波する合波手段としては、分光器を用いることができる(請求項4記載の発明)。なお、合波手段を構成する分光器は、通過する光の進行方向を合波手段の分光器と逆に設定することで、分光手段を構成する分光器と同一構成とすることができる。 A spectroscope can be used as the spectroscopic means for splitting the illumination light and the multiplexing means for multiplexing the wavelength light (the invention according to claim 4). Note that the spectroscope constituting the multiplexing means can have the same configuration as the spectroscope constituting the spectroscopic means by setting the traveling direction of the light passing therethrough opposite to the spectroscope of the multiplexing means.
また、本発明の蛍光測定装置は、所定の蛍光色素で染色された測定対象物に対して励起光を照射し、前記蛍光色素から得られた蛍光を測定する蛍光測定装置において、
照明光を出力する光源と、
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
合波された前記波長光を前記励起光として前記測定対象物に導く光学系と、
前記励起光が照射されることで前記蛍光色素から得られる前記蛍光を測定する蛍光測定手段と、
を備えることを特徴とする(請求項5記載の発明)。
Further, the fluorescence measurement device of the present invention is a fluorescence measurement device that irradiates a measurement object stained with a predetermined fluorescent dye with excitation light and measures the fluorescence obtained from the fluorescent dye.
A light source that outputs illumination light;
A spectroscopic means for splitting the illumination light according to a wavelength;
A selection means for selecting wavelength light of a desired wavelength from the illumination light that has been split;
A multiplexing means for multiplexing the selected wavelength light;
An optical system for guiding the combined wavelength light to the measurement object as the excitation light;
Fluorescence measuring means for measuring the fluorescence obtained from the fluorescent dye by being irradiated with the excitation light;
(Invention of Claim 5).
この場合、照明光は、分光手段により分光された後、選択手段により蛍光色素に対応した波長成分が選択され、次いで、合波手段により合波され、光学系を介して励起光として測定対象物に照射される。そして、励起光が照射された蛍光色素から出力された蛍光を蛍光測定手段により測定することで、所望の蛍光色素に基づく測定対象物の状態を測定することができる。 In this case, the illumination light is separated by the spectroscopic means, the wavelength component corresponding to the fluorescent dye is selected by the selection means, and then combined by the multiplexing means, and the measurement object as excitation light via the optical system. Is irradiated. And the state of the measuring object based on a desired fluorescent pigment | dye can be measured by measuring the fluorescence output from the fluorescent pigment | dye irradiated with excitation light with a fluorescence measurement means.
なお、蛍光色素の特性に応じた波長位置に形成した開口部を介して照明光を通過させることにより、当該蛍光色素に対応した波長成分からなる励起光を得ることができる(請求項6記載の発明)。また、この開口部を複数形成することにより、特性の異なる複数の蛍光色素に対応した励起光を同時に得ることができる(請求項7記載の発明)。 In addition, by passing illumination light through an opening formed at a wavelength position corresponding to the characteristics of the fluorescent dye, excitation light composed of a wavelength component corresponding to the fluorescent dye can be obtained (claim 6). invention). In addition, by forming a plurality of openings, excitation light corresponding to a plurality of fluorescent dyes having different characteristics can be obtained simultaneously (the invention according to claim 7).
照明光を分光する分光手段及び波長光を合波する合波手段としては、分光器を用いることができる(請求項8記載の発明)。 A spectroscope can be used as the spectroscopic means for splitting the illumination light and the multiplexing means for multiplexing the wavelength light (the invention according to claim 8).
また、合波された励起光をスリット部材によりスリット光とし、光学系を介して測定対象物に導き、次いで、測定対象物の蛍光色素から得られた蛍光を分光器により分光して蛍光測定手段に導くことにより、測定対象物の分光情報を取得する(請求項9記載の発明)。この場合、走査手段によりスリット光を測定対象物に沿って走査させることにより、測定対象物の二次元画像情報及び二次元分光情報を得ることができる。 The combined excitation light is converted into slit light by a slit member and guided to a measurement object through an optical system, and then fluorescence obtained from the fluorescent dye of the measurement object is spectroscopically dispersed by a spectroscope. To obtain the spectral information of the measurement object (the invention according to claim 9). In this case, two-dimensional image information and two-dimensional spectroscopic information of the measurement object can be obtained by scanning the slit light along the measurement object by the scanning unit.
なお、光学系を構成する結像レンズを走査手段として移動させることにより、測定対象物を固定した状態で二次元画像情報及び二次元分光情報を取得することができる(請求項10記載の発明)。 By moving the imaging lens constituting the optical system as scanning means, it is possible to acquire two-dimensional image information and two-dimensional spectroscopic information with the measurement object fixed (the invention according to claim 10). .
本発明の光源ユニットによれば、光源から出力された照明光から任意の波長成分の照明光を極めて容易に生成して供給することができる。 According to the light source unit of the present invention, illumination light having an arbitrary wavelength component can be generated and supplied very easily from illumination light output from a light source.
また、本発明の蛍光測定装置によれば、蛍光色素の特性に応じた波長成分からなる励起光を極めて容易に生成して測定対象物に供給することができる。そして、蛍光色素から得られた蛍光に基づき、測定対象物の状態を極めて高精度に測定することができる。 Moreover, according to the fluorescence measuring apparatus of the present invention, excitation light composed of wavelength components corresponding to the characteristics of the fluorescent dye can be generated very easily and supplied to the measurement object. And based on the fluorescence obtained from the fluorescent dye, the state of the measurement object can be measured with extremely high accuracy.
図1は、本発明の光源ユニット及びそれを用いた蛍光測定装置が適用される分光処理装置10の構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a
分光処理装置10は、生体組織等の測定対象物12を染色している蛍光色素を励起するための励起光14を出力する光源ユニット16と、励起光14を測定対象物12に導き、測定対象物12の拡大された蛍光像を得るための顕微鏡光学系20と、蛍光像を構成する蛍光18を所望の波長範囲に分光するポリクロメータ22(分光器)と、励起光14を測定対象物12に導く一方、蛍光18をポリクロメータ22に導く光学系24と、二次元状に配列された複数の光電変換部を有し、ポリクロメータ22により分光された蛍光18を受光して電気信号に変換するCCDセンサ26と、ポリクロメータ22及び光学系24を制御するとともに、CCDセンサ26からの電気信号に従って分光情報を処理する情報処理部28とを備える。
The
図2は、光源ユニット16の構成を示す。光源ユニット16は、照明光11を出力するキセノンランプ等からなる光源13を備えた光源部15と、光源部15からの照明光11を分光して波長別の波長光17を得る前置分光器19(分光手段)と、前置分光器19からの波長光17を合波して励起光14を得る後置分光器21(合波手段)と、後置分光器21からの励起光14を光学系24に導く導光ケーブル23とを備える。
FIG. 2 shows the configuration of the
光源部15及び前置分光器19は、スリット部材25を介して接続される。前置分光器19は、スリット部材25を介して光源部15から供給された照明光11を反射する反射ミラー27と、反射ミラー27により反射された照明光11をコリメートする第1凹面鏡29と、第1凹面鏡29により反射された照明光11を分光して波長別の波長光17とする回折格子31と、波長光17を集光する第2凹面鏡33とを備える。
The
前置分光器19及び後置分光器21は、アパーチャ部材35(選択手段)を介して接続される。アパーチャ部材35には、図3に示すように、前置分光器19からの波長光17の分光方向(矢印Z方向)の所定位置に開口部35a〜35eが形成されている。すなわち、開口部35a〜35eは、測定対象物12を染色している各蛍光色素の吸光度が最大となる波長(図9参照)を中心とする波長光17の波長位置に形成される。
The
後置分光器21は、分光された波長光17を合波して励起光14とするもので、前置分光器19と機能は逆であるが構成は同一である。すなわち、後置分光器21は、開口部35a〜35eを介して前置分光器19から供給された波長光17をコリメートする第1凹面鏡37と、第1凹面鏡37により反射された波長光17を合波して励起光14とする回折格子39と、励起光14を集光する第2凹面鏡41と、第2凹面鏡41により集光された励起光14を反射して導光ケーブル23に導く反射ミラー43とを備える。
The post-spectrometer 21 combines the
なお、前置分光器19を構成する回折格子31及び後置分光器21を構成する回折格子39は、照明光11を分光し、あるいは、波長光17を合波するものであればよく、例えば、回折格子31及び39に代えてプリズムを使用してもよい。
Note that the
後置分光器21と導光ケーブル23とは、スリット部材45を介して接続される。導光ケーブル23は、複数の光ファイバーを収納した可撓性ケーブルからなり、導光ケーブル23の両端部のコネクタ部23a、23bでは、図4に示すように、光ファイバーの入射端47a及び出射端47bがスリット部材45及び後述するスリット部材34に対応して直線状に構成される。この場合、後置分光器21から光学系24に対して、導光ケーブル23を介して励起光14を効率的に伝送することができる。なお、出射端47bとスリット部材34との間に集光レンズを配設してもよい。
The post-spectrometer 21 and the
光学系24は、導光ケーブル23を介して光源ユニット16から供給された励起光14をスリット光とするスリット部材34と、スリット部材34のスリット36を通過した励起光14を反射して顕微鏡光学系20に導く一方、顕微鏡光学系20から導入される蛍光18をポリクロメータ22に導くビームスプリッタ42と、ビームスプリッタ42により反射された励起光14をコリメートする結像レンズ44とを備える。
The
スリット部材34のスリット36は、図5に示すように、測定対象物12上に矢印Y方向に長尺となる励起光14のスリット像38を形成するように設定される。ビームスプリッタ42は、励起光14を反射する一方、蛍光18を透過させるダイクロイックミラーを用いると好適である。
As shown in FIG. 5, the
結像レンズ44(走査手段)は、移動ステージ46に載置されている。移動ステージ46は、モータ48によって回転するボールねじ等を介して矢印N方向に移動可能に構成される。なお、矢印N方向は、図5に示す測定対象物12の矢印Y方向と直交する方向に対応して設定されているものとする。
The imaging lens 44 (scanning means) is placed on the moving
顕微鏡光学系20は、光学系24から導かれた励起光14を反射するプリズム50と、プリズム50により反射された励起光14を測定対象物12に集光する対物レンズ52と、プリズム50を図1に示す点線の位置に退避させた状態で、測定対象物12からの蛍光18を観察者54に導く接眼レンズ56とを備える。
The microscope
ポリクロメータ22は、光学系24から導かれた蛍光18のスリット像38が結像されるスリット部材58と、スリット部材58のスリット60を通過した蛍光18を反射する反射ミラー62と、反射ミラー62により反射された蛍光18をコリメートする第1凹面鏡64と、第1凹面鏡64により反射された蛍光18を分光する回折格子66と、分光された蛍光18をCCDセンサ26に集光させる第2凹面鏡68とを備える。なお、図5に示すように、スリット部材58のスリット60及び回折格子66の格子65は、スリット像38と同一方向に長尺となるように設定されているものとする。
The
回折格子66は、モータ70によって回転する回転ステージ72に載置されており、蛍光18の回折格子66に対する入射角を調整することで、CCDセンサ26に0次回折光(正反射光)又はn次回折光(n:1以上の整数)を導くことができるように構成されている。
The
情報処理部28(蛍光測定手段)は、制御部74によって分光処理装置10の制御を行うもので、例えば、パーソナルコンピュータにより構成することができる。制御部74は、測定対象物12から得られた蛍光18に基づき、測定対象物12の分光情報及び蛍光画像情報の処理を行う。
The information processing unit 28 (fluorescence measurement means) controls the
制御部74には、測定のための設定条件の入力や測定結果を表示するための指示を行う入力部76と、設定画面を表示するとともに測定対象物12の分光情報及び蛍光画像情報を表示する表示部78と、光学系24を構成する結像レンズ44を移動させるための結像レンズ駆動部80と、ポリクロメータ22を構成する回折格子66を回転させるための回折格子駆動部82と、CCDセンサ26から供給された電気信号の処理を行う信号処理部84と、測定対象物12の分光情報及び蛍光画像情報を記憶する分光画像情報記憶部86とが接続される。
The
本実施形態の分光処理装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、分光処理装置10を用いた測定対象物12の分光処理方法について説明する。
The
先ず、図6に示すフローチャートに従って準備処理を説明する。 First, the preparation process will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
生体組織等からなる測定対象物12を所定の蛍光色素により染色し(ステップS1)、顕微鏡光学系20を構成する対物レンズ52の焦点位置に配置する一方、測定対象物12に使用した蛍光色素の特性に対応したアパーチャ部材35を選択し(ステップS2)、光源ユニット16の前置分光器19及び後置分光器21間に設置する。
The
例えば、測定対象物12を図9及び図10に示す特性からなる5種類の蛍光色素a1〜a5によって染色する場合、各蛍光色素a1〜a5の吸光度が最大となる波長に対応した位置を中心に開口部35a〜35eが形成されたアパーチャ部材35を選択して光源ユニット16に設置する。この場合、各開口部35a〜35eの分光方向(矢印Z方向)の幅は、選択する波長成分の必要な範囲に応じて設定することができる。
For example, when the
次いで、観察者54は、プリズム50を図1の点線で示す位置に移動させた後、接眼レンズ56を介して測定対象物12を観察しながら、顕微鏡光学系20の位置を調整して測定対象物12の位置合わせを行う(ステップS3)。
Next, the
次に、プリズム50を実線で示す位置に移動させ、光学系24のスリット部材34及びポリクロメータ22のスリット部材58を全開状態に設定するとともに(ステップS4)、回折格子駆動部82によりモータ70を駆動して回転ステージ72を回転させ、回折格子66が蛍光18の0次回折光をCCDセンサ26に導く状態に設定する(ステップS5)。なお、スリット部材34及び58を全開状態に設定する代わりに、これらを取り外してもよい。
Next, the
分光処理装置10を以上のように設定した後、光源ユニット16を駆動し、励起光14を測定対象物12に照射する(ステップS6)。
After setting the
図2において、光源部15の光源13から出力された照明光11は、スリット部材25を介して前置分光器19に入射し、反射ミラー27で反射された後、第1凹面鏡29によってコリメートされて回折格子31に導かれる。回折格子31は、照明光11を分光して波長光17とし、波長光17を第2凹面鏡33によって反射してアパーチャ部材35に導く。
In FIG. 2, the illumination light 11 output from the
アパーチャ部材35には、図3に示すように、測定対象物12を染色している各蛍光色素a1〜a5の吸光度が最大となる波長の近傍に対応する波長光17の分光方向(矢印Z方向)の所定位置に開口部35a〜35eが形成されている。従って、アパーチャ部材35に導かれた波長光17は、蛍光色素a1〜a5の吸光度が最大となる波長近傍の波長光17のみが開口部35a〜35eを通過して後置分光器21に導入される。しかも、アパーチャ部材35の開口部35a〜35eは、透過率を制御した光学フィルタと異なり、所望の波長光17を完全に通過させるため、波長光17を効率的に後置分光器21に導入することができる。
As shown in FIG. 3, the
後置分光器21に導入された波長光17は、第1凹面鏡37、回折格子39及び第2凹面鏡41を通過することにより、前置分光器19の場合と逆の作用によって合波され、各蛍光色素a1〜a5の吸光度が最大となる波長近傍の波長のみからなる励起光14が生成される。この励起光14は、反射ミラー43及びスリット部材45を介して、コネクタ部23aから導光ケーブル23の光ファイバーに導入される。
The
導光ケーブル23に導入された励起光14は、コネクタ部23bから光学系24の全開状態のスリット部材34を通過し、ビームスプリッタ42に導かれる。ビームスプリッタ42によって反射された励起光14は、結像レンズ44、プリズム50及び対物レンズ52を介して測定対象物12に照射される。
The
励起光14が照射された測定対象物12の蛍光色素a1〜a5は、励起光14によって励起されることで、蛍光18を出力する。この場合、励起光14は、各蛍光色素a1〜a5の吸光度が最大となる波長近傍の波長のみから構成されているため、蛍光色素a1〜a5毎に好適に分離された蛍光18が得られる。
The fluorescent dyes a1 to a5 of the
測定対象物12から出力された蛍光18は、対物レンズ52、プリズム50、結像レンズ44及びビームスプリッタ42を介してポリクロメータ22に導かれる。次いで、蛍光18は、全開状態のスリット部材58を通過した後、反射ミラー62、第1凹面鏡64、回折格子66及び第2凹面鏡68を介してCCDセンサ26に集光される。この場合、回折格子66は、蛍光18を全反射する状態に設定されているため、CCDセンサ26には、蛍光18からなる測定対象物12の蛍光画像が結像される。
The
そこで、制御部74は、CCDセンサ26に導かれた蛍光18を信号処理部84により電気信号に変換した後、測定対象物12の蛍光画像を表示部78に表示する(ステップS7)。オペレータは、表示部78に表示された測定対象物12の蛍光画像を確認しながら顕微鏡光学系20を調整し、CCDセンサ26に対する測定対象物12の焦点合わせを行う(ステップS8)。
Therefore, the
ここで、焦点合わせを行う間、測定対象物12の全体に励起光14が照射されているが、焦点合わせに要する時間が短時間であるため、励起光14によって蛍光色素が退色することは殆ど問題にならない。なお、光源ユニット16から出力される励起光14を焦点合わせに必要な必要最小限の光量に調整するとさらに好適である。
Here, during the focusing, the
焦点合わせが完了した後、光学系24のスリット部材34及びポリクロメータ22のスリット部材58を所定のスリット幅に設定する(ステップS9)。このとき、光源ユニット16から出力された励起光14は、スリット部材34のスリット36によって絞られ、測定対象物12上に励起光14からなるスリット像38が形成される(図5参照)。
After the focusing is completed, the
スリット像38の形成位置に対応して測定対象物12から得られた蛍光画像は、ポリクロメータ22の入口に設けられたスリット部材58のスリット60の位置に結像される。次いで、スリット部材58を通過した蛍光18は、反射ミラー62、第1凹面鏡64、回折格子66及び第2凹面鏡68を介してCCDセンサ26に結像する。制御部74は、このスリット状の蛍光画像(スリット画像)を表示部78に表示する(ステップS10)。
The fluorescent image obtained from the
この状態において、制御部74が結像レンズ駆動部80によりモータ48を駆動し、移動ステージ46を介して結像レンズ44を矢印N方向に移動させると、測定対象物12上に形成されたスリット像38が矢印N方向に移動するため、表示部78に表示されているスリット画像も移動する。
In this state, when the
そこで、オペレータは、表示部78に表示されているスリット画像の位置を確認しながら、測定対象物12の矢印N方向に対する計測範囲を設定する(ステップS11)。なお、ステップS7で焦点合わせのために表示した測定対象物12の全体の蛍光画像と、ステップS10のスリット画像とを重ねて表示すれば、計測範囲の設定を一層容易に行うことができる。
Therefore, the operator sets the measurement range in the direction of the arrow N of the
以上の準備処理が終了した後、測定対象物12の分光計測処理を開始する。その処理について、図7に示すフローチャートに従って説明する。
After the above preparation process is completed, the spectroscopic measurement process of the
先ず、回折格子駆動部82によりモータ70を駆動して回転ステージ72を回転させ、回折格子66が入射した蛍光18を分光してその1次回折光を第2凹面鏡68に導く状態に設定する(ステップS12)。
First, the
次いで、結像レンズ駆動部80によりモータ48を駆動して移動ステージ46を移動させ、結像レンズ44をステップS11で設定した計測範囲の初期位置に位置決めする(ステップS13)。
Next, the imaging
前記の状態において、光源ユニット16から出力された励起光14を光学系24のスリット部材34を介して測定対象物12に導くことにより、結像レンズ44の初期位置に対応した測定対象物12の部位に励起光14からなるスリット像38が形成される。この励起光14によって測定対象物12の蛍光色素a1〜a5から出力された蛍光18は、顕微鏡光学系20及び光学系24を介してポリクロメータ22に導かれ、回折格子66によって分光された後、第2凹面鏡68を介してCCDセンサ26に分光画像として結像する(ステップS14)。なお、この分光画像は、図5に示す矢印X方向に対しては、測定対象物12のスリット像38から得られる蛍光18の波長情報を表し、矢印Y方向に対しては、スリット像38から得られる蛍光18の画像情報を表す。
In the state described above, the
波長情報及び画像情報を含む分光された蛍光18は、CCDセンサ26を構成する各光電変換部によって電気信号に変換され、信号処理部84で信号処理された後、分光画像情報として分光画像情報記憶部86に記憶される(ステップS15)。
The spectrally divided
次に、結像レンズ駆動部80によりモータ48を駆動して移動ステージ46を矢印N方向に微小距離だけ移動させる(ステップS16)。そして、結像レンズ44の位置がステップS11で設定した計測範囲の終端位置に到達するまで、ステップS14及びS15の処理を繰り返す(ステップS17)。これにより、測定対象物12の分光画像情報が取得されて分光画像情報記憶部86に記憶される。
Next, the imaging
さらに、測定対象物12の経時的状態を計測する必要があり、次の分光画像情報を取得する場合(ステップS18)、ステップS13からの処理を繰り返す。すなわち、結像レンズ44を再び初期位置まで戻した後、矢印N方向に微小距離移動させながら各スリット像38の分光画像情報を取得して分光画像情報記憶部86に記憶させる。
Furthermore, it is necessary to measure the time-dependent state of the
以上のようにして、分光画像情報記憶部86には、測定対象物12の全体の分光画像情報が所定の計測時間毎に記憶される。
As described above, the spectral image
本実施形態では、光源ユニット16におけるアパーチャ部材35を用いて、測定対象物12を染色している蛍光色素a1〜a5の吸光度が最大となる波長近傍の波長成分のみからなる励起光14を生成して測定対象物12に照射しているため、各蛍光色素a1〜a5から得られる蛍光18を良好に分離して測定することができる。従って、アパーチャ部材35を交換することなく、複数の蛍光色素a1〜a5から得られる蛍光18を同時に測定して効率的な分析を行うことができる。
In the present embodiment, the
また、測定対象物12を染色する蛍光色素a1〜a5の変更に対しては、アパーチャ部材35の交換によって容易に対応することができる。さらに、アパーチャ部材35の開口部35a〜35eの位置を変更することで、励起光14の波長成分を極めて容易に調整することができるため、新たな蛍光色素に対しても極めて容易に対応することができる。なお、アパーチャ部材35の開口部35a〜35eを1つだけとし、各蛍光色素a1〜a5毎にアパーチャ部材35を交換して対応するようにしてもよい。
Further, the change of the fluorescent dyes a1 to a5 that stain the
さらにまた、本実施形態では、測定対象物12の全体の分光画像情報を取得する際、測定対象物12の全体に励起光14を照射するのではなく、スリット像38としての励起光14を測定対象物12に照射して蛍光18を得るようにしているため、測定に関与しない部位に励起光14が照射されることがなく、その分、蛍光色素a1〜a5の励起光14による退色が抑制される。従って、所定の計測時間毎に励起光14を測定対象物12に照射して分光情報を得る場合であっても、蛍光色素a1〜a5の退色が大幅に軽減されるため、分光画像情報を極めて高精度に取得することができる。
Furthermore, in this embodiment, when acquiring the spectral image information of the
また、測定対象物12にスリット像38としての励起光14を照射するために、測定対象物12を移動させるのではなく、結像レンズ44を移動させているため、例えば、外力が付与されることで状態が変化するおそれのある生体組織のような測定対象物12であっても、その状態に影響を与えることなく分光画像情報を取得することができる。
Moreover, since the
この場合、例えば、時刻Tにおいて、励起光14が測定対象物12の矢印N方向の位置Nを照射しているとき、CCDセンサ26のX列、Y行目の光電変換部によって取得した分光画像情報をP(X,Y,N,T)とすると(図8参照)、この分光画像情報Pは、時刻Tにおける測定対象物12の座標(N,Y)での座標Xに対応する波長の蛍光出力値を表している。従って、この分光画像情報Pに基づき、表示部78に対して、測定対象物12の任意の座標(N,Y)の任意の時刻Tにおける分光情報を表示させ、また、測定対象物12の任意の時刻Tにおける全体の画像情報を表示させることができる。
In this case, for example, when the
10…分光処理装置 12…測定対象物
13…光源 14…励起光
15…光源部 16…光源ユニット
19…前置分光器 20…顕微鏡光学系
21…後置分光器 22…ポリクロメータ
23…導光ケーブル 24…光学系
26…CCDセンサ 28…情報処理部
35…アパーチャ部材 35a〜35e…開口部
44…結像レンズ 46…移動ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
を備えることを特徴とする光源ユニット。 A light source that outputs illumination light;
A spectroscopic means for splitting the illumination light according to a wavelength;
A selection means for selecting wavelength light of a desired wavelength from the illumination light that has been split;
A multiplexing means for multiplexing the selected wavelength light;
A light source unit comprising:
前記選択手段は、所望の前記波長光に対応する位置に開口部が形成されたアパーチャ部材から構成されることを特徴とする光源ユニット。 The unit of claim 1, wherein
The light source unit according to claim 1, wherein the selection unit includes an aperture member having an opening formed at a position corresponding to the desired wavelength light.
前記アパーチャ部材は、波長の異なる複数の前記波長光に対応する位置に形成される複数の前記開口部を有することを特徴とする光源ユニット。 The unit of claim 2, wherein
The aperture member has a plurality of openings formed at positions corresponding to the plurality of light beams having different wavelengths.
前記分光手段及び前記合波手段は、分光器から構成されることを特徴とする光源ユニット。 The unit of claim 1, wherein
The light source unit, wherein the spectroscopic means and the multiplexing means are constituted by a spectroscope.
照明光を出力する光源と、
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
合波された前記波長光を前記励起光として前記測定対象物に導く光学系と、
前記励起光が照射されることで前記蛍光色素から得られる前記蛍光を測定する蛍光測定手段と、
を備えることを特徴とする蛍光測定装置。 In a fluorescence measuring apparatus that irradiates a measurement object stained with a predetermined fluorescent dye with excitation light and measures the fluorescence obtained from the fluorescent dye,
A light source that outputs illumination light;
A spectroscopic means for splitting the illumination light according to a wavelength;
A selection means for selecting wavelength light of a desired wavelength from the illumination light that has been split;
A multiplexing means for multiplexing the selected wavelength light;
An optical system for guiding the combined wavelength light to the measurement object as the excitation light;
Fluorescence measuring means for measuring the fluorescence obtained from the fluorescent dye by being irradiated with the excitation light;
A fluorescence measuring apparatus comprising:
前記選択手段は、所望の前記波長光に対応する位置に開口部が形成されたアパーチャ部材から構成されることを特徴とする蛍光測定装置。 The apparatus of claim 5.
The fluorescence measuring apparatus according to claim 1, wherein the selection unit includes an aperture member having an opening formed at a position corresponding to the desired wavelength light.
前記アパーチャ部材は、波長の異なる複数の前記波長光に対応する位置に形成される複数の前記開口部を有することを特徴とする蛍光測定装置。 The apparatus of claim 6.
The fluorescence measurement apparatus, wherein the aperture member has a plurality of openings formed at positions corresponding to the plurality of light beams having different wavelengths.
前記分光手段及び前記合波手段は、分光器から構成されることを特徴とする蛍光測定装置。 The apparatus of claim 5.
The fluorescence measuring apparatus, wherein the spectroscopic means and the multiplexing means are constituted by a spectroscope.
合波された前記励起光をスリット光に変換する開口部が形成されたスリット部材と、
前記スリット部材に形成された前記開口部の長手方向と直交する方向に前記スリット光を移動させて前記測定対象物を走査する走査手段と、
前記スリット光が照射されることで前記蛍光色素から得られた蛍光を分光し、前記蛍光測定手段に導く分光器と、
を備えることを特徴とする蛍光測定装置。 The apparatus of claim 5.
A slit member in which an opening for converting the combined excitation light into slit light is formed;
Scanning means for scanning the measurement object by moving the slit light in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening formed in the slit member;
A spectroscope that splits the fluorescence obtained from the fluorescent dye by being irradiated with the slit light, and guides the fluorescence to the fluorescence measuring means;
A fluorescence measuring apparatus comprising:
前記走査手段は、前記光学系を構成し、光軸と直交する方向に移動することで前記スリット光を前記測定対象物に沿って移動させる結像レンズからなることを特徴とする蛍光測定装置。
The apparatus of claim 9.
The fluorescence measurement apparatus according to claim 1, wherein the scanning unit includes an imaging lens that constitutes the optical system and moves the slit light along the measurement object by moving in a direction orthogonal to the optical axis.
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---|---|---|---|
JP2003417520A JP2005180932A (en) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | Light source unit and fluorescence measuring apparatus using the same |
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-
2003
- 2003-12-16 JP JP2003417520A patent/JP2005180932A/en active Pending
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