JP4452850B2 - Method and apparatus configuration for optically grasping characteristic characteristic values depending on wavelength of illuminated sample - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光顕微鏡法、特にレーザ走査型顕微鏡法、蛍光相関分光法および走査型近視野顕微鏡法における、主として生物学上の試料、プレパラートおよび付属する構成成分を検査するための方法および装置構成に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus configuration for examining mainly biological samples, preparations and associated components in fluorescence microscopy, in particular laser scanning microscopy, fluorescence correlation spectroscopy and scanning near-field microscopy. It is about.

それと共に、作用物質を検査するための蛍光検出に基づく方法(ハイ・スループット・スクリーニング)も含まれる。
少数の広域スペクトル色素帯の検出から完全なスペクトルの同時記録へと移行することにより、空間的部分構造または動力学的過程に関連して殆どが分析面又は機能面からなされる試料特性の確認、分離、分類において新たな可能性が開けてくる。
Along with that, a method based on fluorescence detection (high throughput screening) for examining agents is also included.
Confirmation of sample properties, mostly from the analytical or functional side, in relation to spatial substructures or kinetic processes, by moving from the detection of a small number of broad-spectrum dye bands to the simultaneous recording of complete spectra; Open up new possibilities in separation and classification.

それにより、オーバーラップ部分を持つ蛍光スペクトルの場合では、多重蛍光団を含む試料の同時検査が、厚い試料の空間構造においても可能となる。加えて、色素の放射スペクトル帯域の部分的なずれを検出し、空間構造を分類することも可能である。データ記録率は本装置構成によって低下するということはない。   Thereby, in the case of a fluorescence spectrum having an overlapping portion, simultaneous inspection of a sample containing multiple fluorophores is possible even in a thick sample spatial structure. In addition, it is also possible to classify spatial structures by detecting partial shifts in the emission spectral band of the dye. The data recording rate is not reduced by this apparatus configuration.

生物プレパラートを検査するための光学顕微鏡の古典的利用分野の一つに蛍光顕微鏡法(文献:ポーリー「生物共焦点顕微鏡法ハンドブック」、プレーナム・プレス1955年)がある。この場合では特定の色素が細胞部分への特殊標識付けのために使用される。   One of the classic fields of application of optical microscopes for examining biological preparations is fluorescence microscopy (reference: Pauly "Biological Confocal Microscopy Handbook", Planum Press 1955). In this case, specific dyes are used for special labeling of cell parts.

色素分子は、入射した一定エネルギーを持つ光子1個の吸収により光子基底状態から励起状態へ励起される。この励起は一般に一光子吸収と称される(図1a)。色素分子は、このように励起された状態からさまざまな方法で基底状態に戻ることができる。蛍光顕微鏡法では蛍光光子の放射下での移行が最も重要である。放射される光子の波長はストークス変位のため励起放射に比較して原則的に赤側にずれる。すなわち長波長側である。ストークス変位が蛍光光線の励起光線からの分離を可能にする。   The dye molecule is excited from the photon ground state to the excited state by absorption of one incident photon having constant energy. This excitation is commonly referred to as one-photon absorption (FIG. 1a). The dye molecule can return to the ground state from the excited state in various ways. In fluorescence microscopy, the transfer of fluorescent photons under emission is most important. The wavelength of the emitted photon is essentially shifted to the red side compared to the excitation radiation due to Stokes displacement. That is, on the long wavelength side. Stokes displacement allows separation of fluorescent light from excitation light.

蛍光は、ブロックフィルタと組み合わせた適当なダイクロイック・ビームスプリッタによって励起放射から分離し別途観察する。そうすることによって、さまざまな色素で着色された個々の細胞部分の描写が可能である。しかし原則的には、プレパラートのいくつかの部分を、独特な堆積の仕方をするさまざまな色素で同時に着色することもできる(多重蛍光)。個々の色素から送出される蛍光信号を区別するために、ここでも特殊なダイクロイック・ビームスプリッタを使用する。   The fluorescence is separated from the excitation radiation by a suitable dichroic beam splitter in combination with a block filter and separately observed. By doing so, it is possible to depict individual cell parts colored with different dyes. In principle, however, several parts of the preparation can also be colored simultaneously with different dyes that have a unique deposition method (multiple fluorescence). Again, a special dichroic beam splitter is used to distinguish the fluorescence signals emitted from the individual dyes.

高いエネルギーを持つ一光子による色素分子の励起(一光子吸収)のほかに、より小さいエネルギーを持つ複数の光子による励起も可能である(図1b)。この場合、個々の光子のエネルギー総和は高エネルギー光子の何倍にも相当する。この種の色素励起は多光子吸収と称される(文献:コリー、キノ;「共焦点走査型光学顕微鏡法と関連画像システム」;アカデミー・プレス1996年)。しかし、色素放射はこの種の励起によっては影響されない。すなわち、多光子吸収の場合、放射スペクトルは負のストークス・シフトを起すため、励起放射に比較するとその波長は短い。励起光線を放射光線から分離するのは一光子吸収の場合と同じ方法で行う。   In addition to excitation of dye molecules by one photon having high energy (one-photon absorption), excitation by a plurality of photons having lower energy is also possible (FIG. 1b). In this case, the total energy of individual photons corresponds to many times that of high energy photons. This type of dye excitation is referred to as multiphoton absorption (literature: Collie, Kino; “Confocal scanning optical microscopy and related imaging systems”; Academy Press 1996). However, dye emission is not affected by this type of excitation. That is, in the case of multiphoton absorption, the emission spectrum causes a negative Stokes shift, so its wavelength is short compared to the excitation radiation. The excitation light is separated from the emitted light in the same way as in the case of one-photon absorption.

以下に公知技術を共焦点レーザ走査型顕微鏡(LSM)の例で説明する(図2[L1])。
LSMは大きく分けて次の4モジュールから成っている: 光源、走査モジュール、検出ユニット、顕微鏡。これらのモジュールは以下により詳しく説明する。それに加え、DE19702753A1も参考になる。
A known technique will be described below using an example of a confocal laser scanning microscope (LSM) (FIG. 2 [L1]).
The LSM is roughly divided into the following four modules: light source, scanning module, detection unit, and microscope. These modules are described in more detail below. In addition, DE 19702753A1 is also helpful.

プレパラート中にあるさまざまな色素の個別励起には、さまざまな波長のレーザをLSM内で使用する。励起波長の選択は検査対象色素の吸収特性に従って行う。励起光線は光源モジュール内で生成される。この場合さまざまなレーザ(アルゴン、アルゴン・クリプトン、TiSaレーザ)が使用の対象になる。そのほか、光源モジュールでは波長の選択および必要な励起波長の強度調整を、たとえば音響光学結晶の使用により行う。それに続き、レーザビームはファイバまたは適当なミラー装置を通じて走査モジュール内に導かれる。   Lasers of different wavelengths are used in the LSM for individual excitation of the various dyes in the preparation. The excitation wavelength is selected according to the absorption characteristics of the dye to be examined. Excitation light is generated in the light source module. In this case, various lasers (argon, argon krypton, TiSa laser) are used. In addition, the light source module performs wavelength selection and necessary excitation wavelength intensity adjustment by using, for example, an acousto-optic crystal. Subsequently, the laser beam is directed into the scanning module through a fiber or suitable mirror device.

光源で生成されたレーザビームは、対物レンズ(2)を通り、回折の抑制下でスキャナ、走査レンズ系、円筒レンズを経由してプレパラート内へ集束される。試料に焦点を当てx−y方向にドット走査する。試料走査における画素上滞留時間は、多くの場合マイクロ秒未満ないし数秒の範囲とする。   The laser beam generated by the light source passes through the objective lens (2), and is focused into the preparation via the scanner, the scanning lens system, and the cylindrical lens under the suppression of diffraction. Focus on the sample and perform dot scanning in the xy direction. In many cases, the residence time on the pixel in the sample scan is in the range of less than microseconds to several seconds.

蛍光の共焦点検出(デスキャン検出)の場合、焦平面(試料)およびその上・下にある平面から放射された光は、スキャナを通じてダイクロイック・ビームスプリッタ(MDB)に達する。MDBは蛍光を励起光から分離する。続いて蛍光は、正確に焦平面と共役な平面内にある絞り(共焦点絞り/ピンホール)で焦点を結ぶ。これによって焦点外の蛍光成分が遮断される。絞りの寸法をさまざまに変化させることによって、顕微鏡の光学解像度を調節することが可能である。絞りの後ろに別のダイクロイック・ブロックフィルタ(EF)があり、これが再度励起ビームを差し止める。蛍光は、ブロックフィルタを通過した後、点像検出器(PMT)によって測定される。   In the case of fluorescence confocal detection (descan detection), light emitted from the focal plane (sample) and the plane above and below it reaches the dichroic beam splitter (MDB) through the scanner. MDB separates fluorescence from excitation light. Subsequently, the fluorescence is focused with a stop (confocal stop / pinhole) that is exactly in the plane conjugate with the focal plane. This blocks out-of-focus fluorescent components. It is possible to adjust the optical resolution of the microscope by varying the dimensions of the stop. There is another dichroic block filter (EF) behind the stop, which again stops the excitation beam. Fluorescence is measured by a point image detector (PMT) after passing through the block filter.

多光子吸収を利用した場合、色素蛍光の励起は励起強度が特に強い小ボリューム部分に起こる。この領域は、共焦点装置を使用した場合の検出領域より極僅かに大きいだけである。したがって共焦点絞りの使用は省くことができ、検出は対物レンズの直後で行うことができる(ノンデスキャン検出)。   When multiphoton absorption is utilized, excitation of dye fluorescence occurs in a small volume where the excitation intensity is particularly high. This area is only slightly larger than the detection area when the confocal device is used. Therefore, the use of a confocal stop can be omitted, and detection can be performed immediately after the objective lens (non-descan detection).

多光子吸収によって励起される色素蛍光を検出するための別の装置構成では、さらに一つのデスキャン検出が行われるが、しかしこの場合では対物レンズのひとみは検出ユニット内へ結像する(非共焦点デスキャン検出)。   In another apparatus configuration for detecting dye fluorescence excited by multiphoton absorption, an additional descan detection is performed, but in this case the objective pupil is imaged into the detection unit (non-confocal). Descan detection).

3次元照明による像のうち、対応の一光子吸収もしくは多光子吸収と接続している二検出器の装置構成によって、対物レンズの焦平面内に存在する平面(光学的断面)のみが再現される。それに続いて、試料のさまざまな深さzにおけるx−y平面内のいくつかの光学的断面の描画により、コンピュータでサポートされた試料3次元像が生み出される。   Of the three-dimensional illumination image, only the plane (optical cross section) existing in the focal plane of the objective lens is reproduced by the device configuration of the two detectors connected to the corresponding one-photon absorption or multi-photon absorption. . Subsequent drawing of several optical cross sections in the xy plane at various depths z of the sample produces a computer supported 3D image of the sample.

したがって、LSMは厚いプレパラートを検査するのに適している。励起波長は使用色素の固有吸収特性で決定される。色素の放射特性に合せたダイクロイックフィルタにより、それぞれの色素から送出される蛍光のみが確実に点像検出器で測定されることになる。   Therefore, LSM is suitable for inspecting thick preparations. The excitation wavelength is determined by the intrinsic absorption characteristics of the dye used. With the dichroic filter that matches the radiation characteristics of the dye, only the fluorescence emitted from each dye is reliably measured by the point image detector.

生医学応用においては、目下のところいくつかのさまざまな細胞領域がさまざまな色素で同時に標識付けされている(多重蛍光)。現状技術では、個々の色素はさまざまな吸収特性に基づき、又は放射特性(スペクトル)に基づき、別々に検出されている。その場合、複数色素の蛍光に対する追加分割が副ビームスプリッタ(DBS)によって行われ、個々の色素放射検出が別々の点像検出器(PMTx)内で行われる。   In biomedical applications, several different cell regions are currently labeled simultaneously with different dyes (multiple fluorescence). In the state of the art, individual dyes are detected separately on the basis of various absorption characteristics or on the basis of radiation characteristics (spectrum). In that case, additional splitting of the fluorescence of multiple dyes is performed by a sub-beam splitter (DBS), and individual dye radiation detection is performed in separate point image detectors (PMTx).

当装置構成では検出及び励起の際、新たな色素特性に対してフレキシブルに適応することが利用者にとって可能でない。従って、それぞれの(新しい)色素について、新しいダイクロイック・ビームスプリッタおよびブロックフィルタが用意されねばならない。DE……に基づく装置構成では、蛍光は1基のプリズムによってスペクトル分割される。本方法はダイクロイック・フィルタを有する前記装置構成とは、使用フィルタの特性曲線を調節できる点が異なるだけであるが、しかしそのほか、点像検出器当たり1色素の放射帯域が記録されるというのも好ましいことである。   With this arrangement, it is not possible for the user to adapt flexibly to new dye properties during detection and excitation. Therefore, for each (new) dye, a new dichroic beam splitter and block filter must be provided. In a device configuration based on DE ..., the fluorescence is spectrally divided by a single prism. This method is different from the above apparatus configuration having a dichroic filter only in that the characteristic curve of the filter used can be adjusted, but in addition, the emission band of one dye per point image detector is recorded. This is preferable.

2つの色素の放射スペクトルが重なり合うと、従来の検出装置では限界がある。2つの色素の間で重ね書きを避けるため、スペクトル検出領域を制限しなければならない。両色素が重なり合う領域はこのため単純に切除され、検出されない。これによって検出ユニットの効率が悪化する。同じ信号対雑音比は励起電力を高めることでしか得られず、それによってプレパラートを損なうこととなる。それゆえ、今日では最大で6種の色素探子が同時に使用されている。そうでないと、放射帯域が強く重なり合っているために色素分離できないからである。   If the emission spectra of two dyes overlap, there is a limit in conventional detection devices. In order to avoid overwriting between the two dyes, the spectral detection region must be limited. The area where both dyes overlap is thus simply excised and not detected. This deteriorates the efficiency of the detection unit. The same signal-to-noise ratio can only be obtained by increasing the excitation power, thereby compromising the preparation. Therefore, up to six types of dye probes are used at the same time today. Otherwise, the emission bands cannot be separated because the emission bands are strongly overlapped.

これまで色素は、その吸収特性またはその放射特性が互いに異なるように変形されてきた。
図3a)はさまざまな典型的色素の放射スペクトルを示したものである。放射信号が波長の関数で描かれている。1ないし4とナンバリングされた色素間で放射スペクトルの位置および形が異なっているのが認められる。しかし、これらの色素は多くの場合生体プレパラートにとって有毒である。したがって、生体プレパラート内における合胞体の進化については検査不可能である。90年代末には、天然界の色素である、いわゆる蛍光蛋白質(GFP、YFP、CFP、TOPAS、GFT、RFP)が発見された(クローンテク社、米国)。
In the past, dyes have been modified so that their absorption characteristics or their emission characteristics differ from each other.
FIG. 3a) shows the emission spectra of various typical dyes. The radiation signal is depicted as a function of wavelength. It can be seen that the position and shape of the emission spectrum differ between 1 to 4 and the numbered dyes. However, these dyes are often toxic to biological preparations. Therefore, it is impossible to examine the evolution of syncytia within the biological preparation. At the end of the 90s, so-called fluorescent proteins (GFP, YFP, CFP, TOPAS, GFT, RFP), which are natural pigments, were discovered (Clontech, USA).

これらの色素は試料への影響の少ないことで際立っている。したがって、それらは生体プレパラート内の細胞領域への標識付けに特に適している。しかし、色素の放射特性がごく僅かしか異なっていないという欠点がある。   These dyes stand out because they have little effect on the sample. They are therefore particularly suitable for labeling cell regions within biological preparations. However, it has the disadvantage that the emission properties of the dyes differ only slightly.

図3b)は波長に依存する放射信号を色素GFP、トパーズ、GFTおよびシアンFPについて示したものである。
従来の方法では、CFPおよびRFPだけが変化した吸収特性に基づき他のものと効果的に区別し得よう。つまり逐次撮像の場合である。色素GFPおよびGFTの分離は従来手段ではまったく不可能であろう。
FIG. 3b) shows the wavelength dependent radiation signal for the dyes GFP, Topaz, GFT and Cyan FP.
In conventional methods, only CFP and RFP could be effectively distinguished from others based on the changed absorption characteristics. That is, this is a case of sequential imaging. Separation of the dyes GFP and GFT would not be possible at all by conventional means.

2つの蛋白質の位置決定をするためのさらに別な方法では、両蛋白質は異なった色素で標識付けされる。但し、第1色素の放射スペクトルは第2色素の吸収スペクトルと重り合うものとする。続いて第1の色素は然るべき波長によって励起され、蛍光を発する。双方の分子が互いに非常に近くに(<10nm)ある場合、第1色素の放射ビームは第2色素に吸収されて、そのため第1色素は放射されず、続いて第2色素が放射される。   In yet another method for locating the two proteins, both proteins are labeled with different dyes. However, the emission spectrum of the first dye overlaps with the absorption spectrum of the second dye. Subsequently, the first dye is excited by the appropriate wavelength and emits fluorescence. If both molecules are very close to each other (<10 nm), the radiation beam of the first dye is absorbed by the second dye, so that the first dye is not emitted and the second dye is subsequently emitted.

図3d)は、文献に蛍光共鳴エネルギー伝送(FRET)と称されているこの経過のエネルギー準位図を示している(文献:ファンほか;生物物理学雑誌、V76、1999年5月、24122420ページ)。この方法で両色素の放射ビームを検出し、両検出器信号の比を決定すると、両分子相互間の距離を決定することができる。   FIG. 3d) shows the energy level diagram of this process, referred to in the literature as Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) (literature: Fan et al .; Biophysical Journal, V76, May 1999, page 24122420). ). By detecting the radiation beams of both dyes in this way and determining the ratio of both detector signals, the distance between the two molecules can be determined.

さらに、生物プレパラート中に存在する色素の放射スペクトルが色素キュベット内で測定された放射スペクトルと区別できることが公知になっている。
図3c)は、色素の放射スペクトルが色素の置かれている環境に依存することを示している。図には、放射信号が波長の関数で描かれている。
Furthermore, it is known that the emission spectrum of the dye present in the biological preparation can be distinguished from the emission spectrum measured in the dye cuvette.
FIG. 3c) shows that the emission spectrum of the dye depends on the environment in which the dye is placed. In the figure, the radiation signal is depicted as a function of wavelength.

波長のずれは数10nmにもなることがある。この波長ずれの環境への依存性に関しては、より詳しい検査はこれまで知られていない。それは、この種の検査が現状技術の方法では、できるにしても困難だからである。   The wavelength shift may be several tens of nm. As for the dependence of this wavelength shift on the environment, no more detailed examination has been known so far. This is because this type of inspection is difficult if possible with the state of the art methods.

確かに、今日では分光計がLSMと結合した形でも使用されている。この場合、点像検出器の代わりとして、従来型で殆どが高解像度を持つ分光計が使用されている(特許ディクソンほかUS 5,192,980)。しかし、これらは放射スペクトルを逐一記録するか、ある領域について平均した形で記録するだけである。すなわち、これは一種の分光分析である。   Indeed, today, spectrometers are also used in combination with LSM. In this case, instead of a point image detector, a conventional and mostly high-resolution spectrometer is used (Patent Dixon et al., US Pat. No. 5,192,980). However, they only record the emission spectrum one by one or in an averaged form over a certain area. That is, this is a kind of spectroscopic analysis.

別の装置構成では色素蛍光の寿命が測定される。ここでもまた、問題は環境の如何ということに結論づけられるが、完全な像を記録するには、長いデータ受信時間を要することになる。それゆえ、この方法は生プレパラートの検査には、制限された形でしか使用できない。   In another apparatus configuration, the lifetime of dye fluorescence is measured. Again, it can be concluded that the problem is in the environment, but it takes a long data reception time to record a complete image. This method can therefore only be used in a limited way for the examination of raw preparations.

蛍光顕微鏡法のまた別な適用例では、特に生物プレパラート中のイオン濃度(たとえばCa、K、Mg2+、Zn、…)の測定に用いられている。それには、特別な色素や、またはイオン濃度に依存してスペクトルのずれる色素配合(たとえば、フラ、インド、フルオ;モレキュラー・プローブズ社)が使用される。 In another application of fluorescence microscopy, it is used in particular for the measurement of ion concentrations in biological preparations (for example Ca + , K + , Mg 2+ , Zn + ,. For this purpose, special dyes or dye combinations with spectral shifts depending on the ion concentration (for example, Hula, India, Fluo; Molecular Probes) are used.

図4a)はカルシウムイオンの濃度に依存するインド1の放射スペクトルを示している。
図4b)はフルオ3とフラ赤色素との組み合わせの場合で、カルシウムイオン濃度に依存する放射スペクトルの例を示している。これらの特殊色素は放射率識別色素と称される。
FIG. 4a) shows the emission spectrum of India 1 depending on the concentration of calcium ions.
FIG. 4 b) shows an example of a radiation spectrum depending on the calcium ion concentration in the case of a combination of Fluoro 3 and the Hula red pigment. These special dyes are called emissivity discrimination dyes.

図4a)に示した二つの蛍光領域を検出して、両強度の比率を出すと、対応のイオン濃度を導き出すことができる。多くの場合この測定によって生命プレパラート中のイオン濃度の動的変化が分析されるが、それには1ミリ秒以内の時間分割が要求される。   By detecting the two fluorescent regions shown in FIG. 4a) and calculating the ratio of both intensities, the corresponding ion concentration can be derived. In many cases, this measurement analyzes dynamic changes in ion concentration in the life preparation, which requires a time division within 1 millisecond.

以上より、本発明の対象とするのは、フレキシブルでプログラミング自由な新しい検出方法ということになる。これらの方法は、解析的顕微鏡法システムと同様に像作成システムでも使用できなければならない。それゆえ、これらの方法を使用する際にはデータ採用率が悪化してはならない。   From the above, the object of the present invention is a new detection method that is flexible and free of programming. These methods should be usable with imaging systems as well as analytical microscopy systems. Therefore, the data adoption rate must not deteriorate when using these methods.

顕微鏡システムとしては、生物プレパラートを200nmまでの光学解像度で3次元検査するためのレーザ走査型顕微鏡や、表面を解像度10nmまでの高解像度で検査するための走査型近視野顕微鏡のような像作成システムがある。
分子濃度の定量測定用、および分子拡散測定用の蛍光相関顕微鏡もある。さらに、蛍光検出に基づく色素検査の方法も含まれる。
As a microscope system, an image creation system such as a laser scanning microscope for three-dimensional inspection of biological preparations with an optical resolution up to 200 nm and a scanning near-field microscope for inspection of a surface with high resolution up to 10 nm. There is.
There are also fluorescence correlation microscopes for quantitative measurement of molecular concentration and for molecular diffusion measurement. Furthermore, a method of dye inspection based on fluorescence detection is also included.

上記システムではいずれも、プレパラートに特殊な標識付けをするために蛍光色素が使用される。これらの設定目標は特許請求項に基づく方法および装置構成により解決される。   In all of the above systems, fluorescent dyes are used to specially label the preparation. These set goals are solved by the method and apparatus configuration according to the claims.

本発明によれば、部分的に、または完全に重なり合う色素でさえも分離させることが可能であり、しかも従来技術の上記短所、制約が回避もしくは克服される。それにより、自然界の蛍光蛋白質を使用した多重蛍光記録が可能である。さらに、この方法によれば、検査対象であるプレパラート中の環境偏差に基づく波長のずれが極めて効率的に測定できる。   In accordance with the present invention, it is possible to separate even partially or even overlapping dyes, while avoiding or overcoming the disadvantages and limitations of the prior art. Thereby, multiple fluorescence recording using a fluorescent protein in nature is possible. Furthermore, according to this method, the wavelength shift based on the environmental deviation in the preparation to be inspected can be measured very efficiently.

フレキシブルな検出方法の背景には、スペクトル分割された蛍光検出がある。その場合では、放射光を走査モジュール内または顕微鏡内(多光子吸収の場合)でメインカラー・スプリッタ(MDB)により励起光から分割する。   The background of flexible detection methods is spectrally divided fluorescence detection. In that case, the emitted light is split from the excitation light by the main color splitter (MDB) in the scanning module or in the microscope (in the case of multiphoton absorption).

それに続いて配置されている検出器ユニットの構成図を図5に示してある。
試料から出た光は、共焦点検出の場合では、結像レンズ系PO、さらには絞り(ピンホール)PHを通って焦点を結び、それによって焦点外に生じる蛍光が遮断される。ノンデスキャン検出の場合には絞りは不要である。
A block diagram of the detector unit arranged subsequently is shown in FIG.
In the case of confocal detection, the light emitted from the sample is focused through the imaging lens system PO and further through the aperture (pinhole) PH, thereby blocking the fluorescence generated outside the focus. No aperture is required for non-descan detection.

この場合では光は角分散素子DIによってそのスペクトル成分へ分解される。角分散素子としてはプリズム、格子および音響光学素子が使用される。分散素子によってそのスペクトル成分へ分割された光は、続いてライン検出器DE上へ結像される。つまり、このライン検出器DEは波長に依存する放射信号を測定し、これを電気信号S( )へ変換する。加えて、検出ユニットには励起波長を抑制するための線型フィルタを直列接続することもできる。   In this case, the light is decomposed into its spectral components by the angular dispersive element DI. As the angular dispersion element, a prism, a grating, and an acousto-optic element are used. The light split into its spectral components by the dispersive element is subsequently imaged onto the line detector DE. That is, the line detector DE measures a radiation signal depending on the wavelength and converts it into an electrical signal S (). In addition, a linear filter for suppressing the excitation wavelength can be connected in series to the detection unit.

図5にブロック接続図で示した検出器ユニットを光学的ビーム光路として用いた場合の考え得る実施態様を図6に示している。
本構造は本質的にはサーニー・ターナー構造に基づくものである。共焦点検出の場合、試料からの光Lは、ピンホールレンズ系POにより共焦点絞りPHを通り集束される。ノンデスキャン検出で多光子吸収の場合には、この絞りは不要である。
FIG. 6 shows a possible embodiment when the detector unit shown in the block connection diagram of FIG. 5 is used as an optical beam path.
This structure is essentially based on the Sirnie-Turner structure. In the case of confocal detection, the light L from the sample is focused through the confocal stop PH by the pinhole lens system PO. In the case of non-descan detection and multiphoton absorption, this diaphragm is not necessary.

第1の結像鏡S1は蛍光を視準する。続いて光は線形格子G、たとえばミリ当たり線数651本を有する格子上に当たる。格子は光をその波長に応じてさまざまな方向に偏向させる。第2の結像鏡S2はスペクトル分割された個々の波長成分を、対応ライン検出器DEのチャネル上へ集束させる。   The first imaging mirror S1 collimates the fluorescence. The light then strikes a linear grating G, for example a grating having 651 lines per millimeter. The grating deflects light in various directions depending on its wavelength. The second imaging mirror S2 focuses the spectrally divided individual wavelength components onto the channel of the corresponding line detector DE.

浜松製作所のH7260ライン二次電子増倍管を使用するのが特に好ましい。当検出器は32チャネル型で高感度を有する。上記実施態様の自由なスペクトル領域は約350nmである。自由なスペクトル領域はこの装置構成ではライン検出器の32チャネルに均等に配分されるので、光学的解像度は約10nmとなる。したがって、この装置構成は分光測定には限定的にしか適さない。しかしながら、これを結像システムに使用するのは有利である。これは、検出スペクトル帯域が相対的に広く、検出チャネルごとの信号が比較的大きいからである。自由なスペクトル領域の移動は、加えて、たとえば格子をねじることによっても行なえる。   It is particularly preferable to use Hamamatsu H7260 line secondary electron multiplier. This detector is a 32-channel type and has high sensitivity. The free spectral region of the above embodiment is about 350 nm. Since the free spectral range is evenly distributed over the 32 channels of the line detector in this arrangement, the optical resolution is about 10 nm. Therefore, this apparatus configuration is only suitable for spectroscopic measurements. However, it is advantageous to use it in an imaging system. This is because the detection spectrum band is relatively wide and the signal for each detection channel is relatively large. In addition, the movement of the free spectral region can also be performed, for example, by twisting the grating.

また別な実施態様として、マトリクス検出器(たとえばCCD、…)の使用を伴う例もある。この場合、ある座標において、分散素子によりさまざまな波長成分へ分割が行われる。マトリクス検出器上に留まっている方向に、走査像の完全なライン(または隙間)が結像さる。この実施態様は、ライン・スキャナ(文献:コリー、キノ;「共焦点光学顕微鏡法と関連画像システム」;アカデミック・プレス1996年)の構成時には特に有利である。   In another embodiment, there is an example involving the use of a matrix detector (eg, CCD,...). In this case, division into various wavelength components is performed by a dispersive element at a certain coordinate. A complete line (or gap) of the scanned image is imaged in the direction that remains on the matrix detector. This embodiment is particularly advantageous when constructing a line scanner (literature: Corey, Kino; “Confocal Optical Microscopy and Related Imaging Systems”; Academic Press 1996).

構造原理は本質的には図2記載のLSMに準じている。但し、点焦点でなくて1本の線を焦点に結像させ、検査試料を1方向にのみ走査する。このような構造の場合、共焦点絞りとしては、孔絞りの代りにスリット絞りを用いる。多格子吸収を利用するノンデスキャン検出もこの装置構成によって行われる。ここでも共焦点絞りは省くことができる。   The structure principle essentially conforms to the LSM described in FIG. However, an image is formed at a focal point instead of a point focal point, and the inspection sample is scanned only in one direction. In the case of such a structure, a slit diaphragm is used as the confocal diaphragm instead of the hole diaphragm. Non-descanned detection using multi-grating absorption is also performed by this apparatus configuration. Again, the confocal stop can be omitted.

以下に、図6に示した装置構成における、すなわち点スキャナにおける測定アルゴリズムについて記述する。但し、本アルゴリズムはラインスキャナの装置構成に対して制限なく適用できる。   The measurement algorithm in the apparatus configuration shown in FIG. 6, that is, the point scanner will be described below. However, this algorithm can be applied to the line scanner apparatus configuration without any limitation.

図3および図4から明らかなように、個々の色素は放射スペクトルの位置および形が異なっている。アルゴリズム(図7)は像ポイントごとに重心位置もしくは像ポイントで検出される放射信号の最大値を決定する。   As is apparent from FIGS. 3 and 4, the individual dyes differ in the position and shape of the emission spectrum. The algorithm (FIG. 7) determines the maximum value of the radiation signal detected at the centroid position or image point for each image point.

以下に、有利であり実施可能な重心決定法をより詳しく記述する。たとえば補間適合法等、重心もしくは最大値の別な決定法は、無条件に本発明の一部である。その場合、ライン検出器によって検出されるチャネルごとの信号(左のダイヤグラム)に、較正関数(右のダイヤグラム)を掛け合わせる。すなわちどのチャネルもある一定の加重を持つことになる。   In the following, an advantageous and feasible centroid determination method is described in more detail. Other methods of determining the center of gravity or maximum value, such as the interpolation fitting method, are unconditionally part of the invention. In that case, the signal for each channel (left diagram) detected by the line detector is multiplied by the calibration function (right diagram). That is, every channel has a certain weight.

図7の左のダイヤグラムは測定された放射信号を、信号の検出されたチャネルの番号毎に表わしている。右のダイヤグラムには当該加重関数例が、個別チャネルについてチャネル番号別に挙げてある。   The left diagram of FIG. 7 represents the measured radiated signal by the number of the detected channel of the signal. The right diagram shows an example of the weighting function for each channel by channel number.

加重されたチャネルあたりの個別信号を合算し、加重されていない個別信号の総和(総合信号)で割る。それによって、放射スペクトルひいては励起色素の重心位置を表わす特徴量としての信号が得られる(図8a)。この信号は以下位置信号と呼ぶ。   The weighted individual signals per channel are added together and divided by the sum of the unweighted individual signals (total signal). As a result, a signal is obtained as a feature amount representing the radiation spectrum and hence the center of gravity of the excitation dye (FIG. 8a). This signal is hereinafter referred to as a position signal.

図8aは検出された放射スペクトルの重心位置もしくは最大値の位置に依存する位置信号を示している。
位置信号を測定することによって、さまざまな色素をそれらの放射スペクトルの位置および種類に基づいて区別することができる。さらに、たとえばある色素を使用すれば、環境に依存している放射スペクトルの波長ずれを測定することができる。
FIG. 8a shows a position signal depending on the position of the center of gravity or the position of the maximum value of the detected radiation spectrum.
By measuring the position signal, the various dyes can be distinguished based on their radiation spectrum position and type. Further, for example, when a certain dye is used, it is possible to measure the wavelength shift of the emission spectrum depending on the environment.

像ポイントに同時にいくつかの色素が存在するならば、ある色素と他の色素との相対濃度に応じて次式で表わされる重心位置の一次連結関係が成り立つ:
位置=ΣPos
ここでPosは色素の特徴的な重心位置、Cは色素濃度、nは当該像点で同時励起されている色素数である。したがって、本アルゴリズムはイオン濃度も決定でき、FRET信号の検出に使用できる。加えて、2つ以上の色素の部分的重なりを分析することも可能である(コロカリゼーション測定)。
If several dyes are present at the same time at the image point, a linear connection relationship of the center of gravity expressed by the following equation is established according to the relative density of one dye and another:
Position = n Σ k Pos k C k
Here, Pos k is the characteristic barycentric position of the dye, C k is the dye concentration, and n is the number of dyes simultaneously excited at the image point. Thus, the algorithm can also determine the ion concentration and can be used to detect the FRET signal. In addition, it is possible to analyze the partial overlap of two or more dyes (colocalization measurement).

図8bには、2色素(たとえばフルオ3とフラ赤、モレキュラー・プローブズ社)または2つの特徴的放射帯域を有する1色素(たとえばインド、モレキュラー・プローブズ社)使用時のイオン濃度に依存する信号が描かれている。それはイオン濃度に依存した位置信号を表わすものである。   FIG. 8b shows a signal that depends on the ion concentration when using two dyes (eg Fluo 3 and Hula Red, Molecular Probes) or one dye with two characteristic emission bands (eg India, Molecular Probes). It is drawn. It represents a position signal that depends on the ion concentration.

すでに言及したように、位置信号は、放射スペクトルの重心位置の位置尺度である。すなわち、カラーコード化された強度像を計算するためのマスクとしても利用することができる。   As already mentioned, the position signal is a position measure of the centroid position of the emission spectrum. That is, it can be used as a mask for calculating a color-coded intensity image.

本アルゴリズムは図9に図示されている。その場合、第1段階としてマスク(すなわち位置信号)を対応のルックアップ・データと掛け合わせる。ルックアップ・データは放射スペクトル重心位置の別になされた色分類を含んでいる。続いて、この乗算の結果を強度値(総合信号)と掛け合わせ、つまり色の明度を実際の蛍光強度に適合させる。ルックアップ・データの選択によってはそれぞれ、色マスクされた強度像(離散的色分布)を、すなわち画素ごとに1つの色素が存在する強度像を作り出すことも、または個別像ポイントの合成による混合色の強度像を1つの像として作り出すこともできる。   This algorithm is illustrated in FIG. In that case, as a first step, the mask (ie, the position signal) is multiplied with the corresponding lookup data. The look-up data includes color classifications made separately for the position of the center of gravity of the emission spectrum. Subsequently, the result of this multiplication is multiplied by an intensity value (total signal), that is, the color brightness is adapted to the actual fluorescence intensity. Depending on the choice of look-up data, each color masked intensity image (discrete color distribution) can be created, i.e. an intensity image with one dye per pixel, or a mixed color by combining individual image points It is also possible to create a single intensity image.

本方法の決定的な長所は、どの色素も蛍光全体(総合信号)が放射スペクトルの重なり度に依存せず検出でき、それにもかかわらず色素がなお(位置信号によって)分離した状態のまま表示できるという点にある。したがって、強く重なり合っている色素(図3c)を特に効果的に検出することができる。   The decisive advantage of this method is that any dye can detect the entire fluorescence (total signal) independent of the degree of overlap of the emission spectra, yet the dye can still be displayed as separated (by position signal). It is in that point. Accordingly, strongly overlapping dyes (FIG. 3c) can be detected particularly effectively.

図6の構成によるアルゴリズムの実施はデジタルでもアナログでも行うことができる。両方の装置構成を以下に詳細に記述する。総合信号および位置信号をデジタルで計算するための装置構成は図10に図示されている。この場合、多チャネルPMTの陽極に流れる電流は、それぞれ第1増幅器A(電流/電圧変換器として接続されている)によって電圧に変換され、増幅される。電圧は積分器Iに導かれ、そこで当該時間(たとえば画素上滞留時間)だけ信号が積分される。   Implementation of the algorithm with the configuration of FIG. 6 can be performed either digitally or analogly. Both device configurations are described in detail below. An apparatus configuration for digitally calculating the total signal and the position signal is shown in FIG. In this case, the current flowing through the anode of the multichannel PMT is converted into a voltage and amplified by the first amplifier A (connected as a current / voltage converter). The voltage is guided to an integrator I, where the signal is integrated for that time (for example, the residence time on the pixel).

迅速に値を求めるため、積分器Iの後に、単純な比較器として次のようなスイッチング閾値を有す比較器Kを、即ち閾値を超えたときにデジタル出力信号を発するか、またはウィンドウ比較器として形成されていて、入力信号がスイッチング閾値の上限と下限との間にあるか、または入力信号がスイッチング閾値の外(下または上)にあれば、デジタル出力信号を発するという比較器Kを配置させることができる。比較器もしくはウィンドウ比較器の装置構成は、積分器の前にすることも後にすることもできる。積分器なしの接続装置構成(いわゆる増幅モード)も同様に考え得る。   In order to obtain the value quickly, after integrator I, a comparator K having the following switching threshold as a simple comparator, ie a digital output signal when the threshold is exceeded, or a window comparator And a comparator K that emits a digital output signal if the input signal is between the upper and lower limits of the switching threshold, or if the input signal is outside (below or above) the switching threshold. Can be made. The configuration of the comparator or window comparator can be before or after the integrator. A connection device configuration without an integrator (so-called amplification mode) can also be considered.

増幅器モードでの装置構成の場合、比較器Kは然るべき基準に適合させて装置構成する。比較器Kの出力は直接アクティブなチャネルに接続する(オンライン)スイッチ・レジスタRegの制御信号として用いられるか、またはアクティブなチャネルを個別選択するために(オフライン)、その時の状態が付属連結器Vを通じてコンピュータに伝えられる。積分器Iの出力信号は後続のA/D変換のため、レベル適合用の別な増幅器A1へ直接導かれる。AD変換された値は適当なデータ伝送装置を通じて、図7および9に従って位置信号および総合信号の計算を実行するコンピュータPC(またはデジタル信号プロセッサDSP)へ伝送される。   In the case of the device configuration in the amplifier mode, the comparator K configures the device in conformity with an appropriate standard. The output of the comparator K is used as a control signal for the switch register Reg which is directly connected to the active channel (online), or to select the active channel individually (offline), the current state is the associated coupler V To the computer. The output signal of the integrator I is directly led to another amplifier A1 for level adaptation for subsequent A / D conversion. The A / D converted value is transmitted through a suitable data transmission device to a computer PC (or digital signal processor DSP) which performs the calculation of the position signal and the total signal according to FIGS.

図11には、図10の装置構成と等価のアナログデータ処理に基づく装置構成が描かれている。この場合、個々のチャネルの信号は増幅器によって電圧信号に変換される。続いて、個々の電圧信号は積分器I内で画素上滞留時間だけ積分される。   FIG. 11 shows a device configuration based on analog data processing equivalent to the device configuration of FIG. In this case, the signals of the individual channels are converted into voltage signals by the amplifier. Subsequently, the individual voltage signals are integrated in the integrator I for the residence time on the pixels.

積分器の後に、積分された信号と基準信号との比較を行なう比較器Kが設置されている。
積分された信号が比較器閾値より小さい場合、当該個別チャネル内では蛍光信号は測定されていないか、または測定された信号があまりにも小さくなりすぎる。このような場合では、個別チャネルの信号加工は続行すべきでない。当チャネルが総信号に寄与しているのは雑音成分だけだからである。比較器はこのような場合Regを通じてスイッチSを操作し、個別チャネルは実測されている画素に対して遮断される。すなわち比較器とスイッチとの組み合わせによって、実測像ポイントにとって重要なスペクトル領域が自動的に選択される。
A comparator K for comparing the integrated signal with the reference signal is installed after the integrator.
If the integrated signal is less than the comparator threshold, no fluorescence signal is measured in the individual channel, or the measured signal is too small. In such a case, signal processing of the individual channel should not continue. This is because this channel only contributes to the total signal. In such a case, the comparator operates the switch S through the Reg, and the individual channel is cut off for the actually measured pixel. That is, the spectral region important for the measured image point is automatically selected by the combination of the comparator and the switch.

続いて、積分された電圧信号はここでも抵抗Rを介して電流に変換される。したがって、どの個別チャネルでも、個別チャネルに到来する蛍光の強度に依存して電流を生成する。それに続く位置では、互いに隣接した個別チャネルはすべて、それらの間にある別の抵抗R1に接続されている。   Subsequently, the integrated voltage signal is again converted into a current via a resistor R. Therefore, any individual channel generates a current depending on the intensity of fluorescence arriving at the individual channel. In subsequent positions, all individual channels adjacent to each other are connected to another resistor R1 between them.

検出器の列の上端および下端に発生する全電流も、やはり電流/電圧変換器A1によって電圧に変換される。上端および下端での電圧EoおよびEuは、逆方向の直線で加重された個別チャネルの信号の総和に相当する。上端および下端での両信号は、続いて加算増幅器SVによって合計される。このようにして生じた信号は、全測定蛍光の総合信号に相当する。この総合信号および上端における信号または下端における信号(破線で表示)はアナログ除算器に導かれ、位置信号を出力する。   The total current generated at the top and bottom of the detector row is also converted to voltage by the current / voltage converter A1. The voltages Eo and Eu at the upper and lower ends correspond to the sum of the signals of the individual channels weighted by the reverse straight line. Both signals at the top and bottom are then summed by the summing amplifier SV. The signal thus generated corresponds to the total signal of all measured fluorescence. The total signal and the signal at the upper end or the signal at the lower end (indicated by a broken line) are led to an analog divider to output a position signal.

総合信号および位置信号は、続いてそれぞれ1基のアナログ・デジタル変換器によってデジタル信号に変換され、コンピュータまたはDSPによって追処理される。但しその場合、上および下の信号は何の制限もなく変換でき、コンピュータ処理することもできる。この場合では、コンピュータが総合信号および位置信号を決定することになる。どちらの場合も図9のアルゴリズムをコンピュータで実行する。   The total signal and the position signal are each subsequently converted into a digital signal by a single analog-to-digital converter and further processed by a computer or DSP. In that case, however, the upper and lower signals can be converted without any limitation and can be processed by a computer. In this case, the computer determines the total signal and the position signal. In either case, the algorithm of FIG. 9 is executed by a computer.

しかし、図9のアルゴリズムを図11の接続で実施することもできる。これについては、以下に3つの可能性をより詳しく説明する。
第1の装置構成では、隣接する個々の検出チャネル間に存在する抵抗(R1)を変更させ、ルックアップ・データを用いて乗算を行う。残りの接続は当初の設定のままとする。
However, the algorithm of FIG. 9 can also be implemented with the connections of FIG. In this regard, the three possibilities are described in more detail below.
In the first device configuration, the resistance (R1) existing between adjacent individual detection channels is changed, and multiplication is performed using the lookup data. The remaining connections are left at their original settings.

第2の装置構成では、増幅器A1内でルックアップ・データにより乗算する。その場合、増幅器A1を可変の非線型特性曲線を用いて作動させる。第3の装置構成(デジタル検出(図10に従う)およびアナログ検出(図11に従う))では、個別検出チャネルの入力信号は、以下によって操作し、もしくは歪ませる:
それは、(A)における増幅の変更、(I)における積分時間の変更、積分器の前の付加オフセット入力および・または光子計数装置によって計数される光子によるデジタルな影響の付与である。3方法はすべて任意相互に組み合わせることもできる。
In the second device configuration, multiplication is performed by the look-up data in the amplifier A1. In that case, the amplifier A1 is operated using a variable non-linear characteristic curve. In the third device configuration (digital detection (according to FIG. 10) and analog detection (according to FIG. 11)), the input signal of the individual detection channel is manipulated or distorted by:
It is a change in amplification in (A), a change in integration time in (I), an additional offset input in front of the integrator and / or a digital influence by photons counted by the photon counter. All three methods can be arbitrarily combined with each other.

人工産物を避けるため、蛍光測定の際には、試料から後方散乱する励起光を抑制するか、または少なくとも、放射の最大より小さいかまたは同じ系列量になるように弱める必要がある。それには、上記の付加線形フィルタまたは然るべく最適化したメインカラー・スプリッタ(MDB)を、光学的減衰用として使用することができる。励起レーザビームのスペクトル帯域は個別チャネルによって検出される帯域幅よりはるかに狭いから、後方散乱した、もしくは反射した励起ビームも、対応の個別チャネルを図11のスイッチによって所期設定どおり遮断することができる。   In order to avoid artifacts, the fluorescence measurement needs to suppress the excitation light backscattered from the sample, or at least weaken it so that it is less than or equal to the maximum of the radiation. For this purpose, the above-described additional linear filter or a suitably optimized main color splitter (MDB) can be used for optical attenuation. Since the spectral bandwidth of the excitation laser beam is much narrower than the bandwidth detected by the individual channel, the backscattered or reflected excitation beam can also block the corresponding individual channel as intended by the switch of FIG. it can.

図11の装置構成は図10の装置構成に対していくつかの長所を持つ。最も目立つ長所は、単に2チャネルのみをデジタルデータに変換してコンピュータに送り込むだけでよいことである。これにより、コンピュータによって処理すべきデータ率は最小化される。このことは、極めて迅速に経過する動力学的過程が記録できるように、たとえば50画像以上を512×512画素および12ビット画素階調で検出する実時間顕微鏡法に本方法を適用した場合に特に重要である。また、この方法を利用すれば、使用されるライン検出器(マトリクス検出器)の個別チャネル数、従ってまた、検出可能なスペクトル領域の広さおよび・またはスペクトルセンサの分光分解能に関しては制限がない。   The apparatus configuration of FIG. 11 has several advantages over the apparatus configuration of FIG. The most prominent advantage is that only two channels need to be converted into digital data and sent to the computer. This minimizes the data rate to be processed by the computer. This is particularly true when the method is applied to real-time microscopy, which detects, for example, 50 images or more with 512 × 512 pixel and 12-bit pixel tones, so that dynamic processes can be recorded very quickly. is important. In addition, if this method is used, there is no restriction on the number of individual channels of the line detector (matrix detector) used, and therefore on the width of the detectable spectral region and / or the spectral resolution of the spectral sensor.

さらに、図10に示された装置では、変換可能な信号レベルは遥かに低い。それにより、信号対雑音比の想定値は小さくなる。
上記の評価アルゴリズム転換のための両装置構成では、個別チャネル信号の検出に積分器スイッチングが使用された。また、光子計数も個別チャネル内で制限を受けることなく行うことができる。しかし、図10に示された装置構成は、画像追加加工のために、位置信号のほかに完全なスペクトル情報さえ提供できるという長所を持っている。本発明はそれゆえ両装置構成の組み合せをも含んでいる。
Furthermore, in the apparatus shown in FIG. 10, the signal level that can be converted is much lower. Thereby, the assumed value of the signal-to-noise ratio is reduced.
In both apparatus configurations for the above evaluation algorithm conversion, integrator switching was used to detect individual channel signals. Also, photon counting can be performed within the individual channel without any restrictions. However, the apparatus configuration shown in FIG. 10 has an advantage that it can provide even complete spectrum information in addition to the position signal for additional image processing. The present invention therefore also includes a combination of both device configurations.

図12は、図10および図11に示された装置構成による測定結果である。
図12aには分光計で測定した使用色素GFP、CFPおよびDIの放射スペクトルが描かれている。色素の励起は波長488nmを有するアルゴンレーザにより行なった。これらの色素は以下では、特に生物プレパラートの特定領域に持ち込んだ。
FIG. 12 shows measurement results obtained by the apparatus configuration shown in FIGS. 10 and 11.
FIG. 12a shows the emission spectra of the used dyes GFP, CFP and DI measured with a spectrometer. The dye was excited by an argon laser having a wavelength of 488 nm. In the following, these dyes were brought in particular areas of the biological preparation.

図12bは全3色素が存在する試料片上を走査した際の位置信号のヒストグラムを示している。3色素がそれらの特徴的な位置信号を持つ、3つの最大値がヒストグラムに明瞭に認め得る。3色素の位置関係は次表に掲げた通りである。   FIG. 12b shows a histogram of the position signal when scanning over a sample piece where all three dyes are present. Three maxima can clearly be seen in the histogram, with the three dyes having their characteristic position signals. The positional relationship of the three dyes is as shown in the following table.

色素 CFP GFP DI
位置信号(相対的波長シフト) 14 30 80
従って、色素は本発明に基づく装置構成により簡単に分離できるはずである。加えて、色素内のさまざまな局部的環境に基づく局部的波長ずれが認められる。これはヒストグラムでは個別色素の最大値幅に表われる。
Dye CFP GFP DI
Position signal (relative wavelength shift) 14 30 80
Therefore, the dye should be easily separated by the apparatus configuration according to the present invention. In addition, local wavelength shifts based on various local environments within the dye are observed. This appears in the histogram in the maximum value width of the individual dye.

図13aは総合信号から形成された強度像を示している。
図13bには、位置信号から形成された対応像が描かれている。
この像は放射スペクトルの対応する重心を表わしている。さまざまに染められた細胞核(一部はGFPで、一部はCFPで着色されている)およびDIで着色された細胞枠組みが明瞭に区別できる。
FIG. 13a shows an intensity image formed from the total signal.
FIG. 13b shows the corresponding image formed from the position signal.
This image represents the corresponding centroid of the emission spectrum. Differently stained cell nuclei (partially colored with GFP and partly colored with CFP) and cell frameworks colored with DI are clearly distinguishable.

図13cは、図9のアルゴリズムに対応して計算及びカラーコード化された強度像を示している。さまざまな色素が付加した個別領域が、カラーコード化により分離されている。分離は、像を3つのRGBチャネル中で表示することによって明瞭化する。   FIG. 13c shows an intensity image calculated and color-coded corresponding to the algorithm of FIG. The individual areas to which the various dyes are added are separated by color coding. Separation is clarified by displaying the image in three RGB channels.

比較のため、現状技術に基づく検出によって測定した像も図13dに示している。この場合異なる色素の蛍光信号が互いに重ね書きされるのを避けるため、検出は極端に狭いスペクトル帯域内でしか行わなかった。   For comparison, an image measured by detection based on the state of the art is also shown in FIG. 13d. In this case, the detection was performed only in an extremely narrow spectral band in order to avoid overwriting the fluorescence signals of the different dyes with each other.

このように検出帯域が非常に狭隘化したことによって、試料から放射される蛍光信号のほんの一部分しか測定できなかった。像をできる限り同じ信号対雑音比に保つには、励起電力を何倍にも大きくしなければならない。   Since the detection band was thus narrowed, only a part of the fluorescence signal emitted from the sample could be measured. To keep the image as close as possible to the same signal-to-noise ratio, the excitation power must be increased many times.

このことから、本発明に基づく装置構成は現状技術に基づく装置構成に比べ高い効率を持っているのが明らかである。そのほか、CFPもしくはGFPが堆積する領域は、両色素の放射スペクトルが重り合っているので分離し得ないということもある。このことは、この細胞領域が黄色に着色されていることに、もしくは2つの画像チャネル(RおよびG)内領域における二重現象に現れている。   From this, it is clear that the device configuration based on the present invention has higher efficiency than the device configuration based on the current technology. In addition, the region where CFP or GFP is deposited may not be separated because the emission spectra of both dyes overlap. This is manifested in the cell region being colored yellow or in a double phenomenon in the regions within the two image channels (R and G).

a)一光子吸収、b)多光子吸収a) One-photon absorption, b) Multiphoton absorption 公知のLSM構築Known LSM construction 典型的なスペクトルa)色素、b)蛍光蛋白質、c)波長のずれ・環境に依存、d) FRETTypical spectrum a) Dye, b) Fluorescent protein, c) Wavelength shift / environment dependent, d) FRET 比率測定のための典型的なスペクトル、a)1色素と放射率、b)2色素とイオンに依存する信号Typical spectrum for ratio measurement, a) 1 dye and emissivity, b) 2 dye and ion dependent signal 検出器ユニット/光学系のブロック構成図Block diagram of detector unit / optical system 検出器ユニット/光学系の構成例Example of detector unit / optical system configuration 放射スペクトルの位置を決定するためのアルゴリズムAn algorithm for determining the position of the emission spectrum. 位置信号の典型的な経過、a)放射スペクトルの位置に依存する、b)イオン濃度に依存するTypical course of the position signal, a) dependent on the position of the emission spectrum, b) dependent on the ion concentration いくつかの色素を使用したときのカラーコード化された強度像を作り出すためのアルゴリズムAlgorithm for creating color-coded intensity images when using several dyes デジタル測定するためのエレクトロニクス構成例Example of electronics configuration for digital measurement アナログ信号測定するためのエレクトロニクス構成例Electronics configuration example for measuring analog signals a)色素スペクトル、b) a)の放射スペクトルシフトのヒストグラムa) Dye spectrum, b) Histogram of emission spectrum shift of a) 色素を分離するための実験、a)総合強度像、b)波長シフトの像、c)展開強度像、d)現状技術に基づく従来型検出器による強度像Experiments for separating dyes, a) total intensity image, b) wavelength shift image, c) developed intensity image, d) intensity image with conventional detector based on current technology

符号の説明Explanation of symbols

PO 結像レンズ系
DI 角分散素子
DE ライン検出器
S( ) 電気信号
PH 共焦点絞り
A 第1増幅器
I 積分器
K 比較器
V 付属連結器
Reg スイッチ・レジスタ
DSP デジタル信号プロセッサ
PC コンピュータ
S スイッチ
A 電流/電圧変換器
SV 加算増幅器
S1 第1の結像鏡
G 線形格子
S2 第2の結像鏡
PO Imaging lens system DI Angular dispersion element DE Line detector S () Electrical signal PH Confocal stop A First amplifier I Integrator K Comparator V Attached coupler Reg Switch register DSP Digital signal processor PC Computer S Switch A Current / Voltage converter SV Summing amplifier S1 First imaging mirror G Linear grating S2 Second imaging mirror

Claims (87)

照射試料が持つ波長依存性の特徴的な特性値、主として蛍光、ルミネセンス、りん光、酵素で活性化した光の放射、及び酵素で活性化した蛍光のいずれか1つについての特に放射及び吸収のいずれかに関する特性値の光学的把握方法において、
放射光線又は吸収光線のいずれかについてスペクトル重心及び最大値のうちの少なくとも一つの位置を測定し、前記スペクトル重心及び前記最大値のうちの少なくとも一つの位置と、前記スペクトル重心及び最大値のうちの少なくとも一つの位置に対応する色分類を含むデータとを合成し、複数の検出チャネルの加算信号を生成し、合成結果と前記加算信号とを乗算して強度画像を生成する、照射試料が持つ波長依存性の特徴的な特性値の光学的把握方法。
Characteristic wavelength-dependent characteristic values of the irradiated sample, mainly emission and absorption for any one of fluorescence, luminescence, phosphorescence, emission of light activated by enzyme, and fluorescence activated by enzyme In the optical grasping method of the characteristic value regarding any of
Measuring at least one position of the spectral centroid and the maximum value with the one of the radiation beam or absorption light, and at least one position of said spectral centroid and the maximum value among the spectral centroid and a maximum value The irradiation sample has a combination of data including color classification corresponding to at least one of the positions, generates an addition signal of a plurality of detection channels, and multiplies the combination result and the addition signal to generate an intensity image. Optical grasping method for characteristic values of wavelength dependence.
さまざまな色素の区別のため、及び複数色素の同時使用の場合に画像点における局部的色素組成の測定のため、及び色素の結合している局部周辺に依存する放射スペクトルの局部シフトの測定のため、及び放射率識別色素に基づくイオン濃度測定のためのいずれか1つのために、蛍光クロム放射光線の重心及び最大値の測定のいずれかを行なう、請求項1に記載の方法。   For differentiating different dyes, for measuring the local dye composition at the image point in the case of simultaneous use of multiple dyes, and for measuring the local shift of the emission spectrum depending on the local area where the dye is bound And a centroid and maximum measurement of the fluorescent chromium radiation for any one of the measurements for ion concentration based on the emissivity-identifying dye. さまざまな色素の区別のため、及び複数色素の同時使用の場合に画像点における局部的色素組成の測定のため、及び色素の結合している局部周辺に依存する吸収スペクトルの局部シフトの測定のため、及び色素吸収比に基づくイオン濃度測定のためのうちいずれか1つのために、反射又は透過された蛍光クロム励起光線の重心及び最大値の測定のいずれかを行なう、請求項1に記載の方法。   For differentiating different dyes, for measuring the local dye composition at the image point in the case of simultaneous use of multiple dyes, and for measuring the local shift of the absorption spectrum depending on the local periphery to which the dye is bound And measuring the center of gravity and the maximum of the reflected or transmitted fluorescent chromium excitation beam for any one of the measurements for ion concentration based on the dye absorption ratio. . 試料の放射光線を分散素子により分割し、少なくとも一つの方向において場所的分解を伴った検出を行なう、請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the radiation beam of the sample is divided by a dispersive element and detection is performed with local decomposition in at least one direction. 吸収度測定のため、試料から反射した、又は試料を透過した光線を分散素子によって分割し、少なくとも一つの方向において場所的分解を伴った検出を行なう、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the light beam reflected from the sample or transmitted through the sample is divided by a dispersive element, and detection with local decomposition is performed in at least one direction for measuring the absorbance. 前記複数の検出チャネル間のスペクトル加重計算、複数検出チャネルにおける検出チャネル信号の総和計算及び検出チャネルの総和計算を行なう、請求項5に記載の方法。 Wherein the plurality of spectral weighting calculation between detection channels, performs the sum calculation and the summation calculation of detection channels of the detecting channel signals in a plurality detection channels, The method of claim 5. 検出チャネルと前記加重計算で用いられる加重曲線とを掛け合わせることによって検出チャネルの信号を加重計算し、対象チャネルの総和計算によって総合信号を算出し、加重信号の総和を総合信号で割ることによって位置信号を算出する、請求項6に記載の方法。   Positioning is performed by weighting the detection channel signal by multiplying the detection channel and the weighting curve used in the weight calculation, calculating the total signal by the sum calculation of the target channel, and dividing the sum of the weight signal by the total signal. The method of claim 6, wherein the signal is calculated. 加重曲線が直線である、請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the weighting curve is a straight line. 検出チャネルの信号を変換してデジタルで読み出しさせ、加重及び総和計算をコンピュータによりデジタルで行なう、請求項8に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the detection channel signal is converted and read out digitally, and the weighting and summation calculations are performed digitally by a computer. アナログデータの加工による加重計算及び総和計算を抵抗縦続により行なう、請求項9に記載の方法。   The method according to claim 9, wherein the weighted calculation and the total calculation by analog data processing are performed by resistance cascade. 抵抗の調整が可能である、請求項10に記載の方法。   The method of claim 10, wherein the resistance can be adjusted. 加重曲線が調整可能である、請求項11に記載の方法。   The method of claim 11, wherein the weighting curve is adjustable. 検出チャネルの信号が入力信号の非直線性歪みによって影響される、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the detection channel signal is affected by nonlinear distortion of the input signal. 積分パラメータに影響を与える、請求項13に記載の方法。   The method of claim 13, wherein the method affects the integration parameter. 増幅器の特性線に影響を与える、請求項14に記載の方法。   The method of claim 14, wherein the method affects the characteristic line of the amplifier. 位置信号及び総合信号をアナログで求め、変換してデジタルで読み出しする、請求項15に記載の方法。   The method according to claim 15, wherein the position signal and the total signal are obtained in analog, converted and read out digitally. 加重方向が逆向きの加重曲線で加重計算した個別チャネルの信号総和に相当する上方信号と下方信号を読み出し、デジタル変換してコンピュータに送り込む、請求項16に記載の方法。 The method according to claim 16, wherein an upper signal and a lower signal corresponding to a sum of signals of individual channels calculated by weighting with a weighting curve having a reverse weighting direction are read out, digitally converted, and sent to a computer. 画像の形成に位置信号と総合信号が使用される、請求項17に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the position signal and the total signal are used to form an image. カラーコード化された蛍光画像が形成される、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, wherein a color-coded fluorescent image is formed. 別な画像によりオーバーラップが行なわれる、請求項19に記載の方法。   The method of claim 19, wherein the overlap is performed by another image. 位置信号及び総合信号がルックアップ・データと組み合される、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the position signal and the overall signal are combined with lookup data. ルックアップ・データによってさまざまな色素の表示、及び形成画像の展開表示のいずれかがなされる、請求項21に記載の方法。   The method of claim 21, wherein the look-up data provides either a display of various dyes and a developed display of the formed image. 検出チャネル内の比較器を通じて測定信号と基準信号との比較を行ない、基準信号以下、及び基準信号超過の場合のいずれかの場合には作動指示器の変更を行なう、請求項22に記載の方法。   23. The method according to claim 22, wherein the measurement signal is compared with the reference signal through a comparator in the detection channel, and the operation indicator is changed in any of the cases below the reference signal and when the reference signal is exceeded. . 必要に応じ、それぞれの検出チャネルの遮断、及び無応答化のいずれかを行なう、請求項23に記載の方法。   24. The method according to claim 23, wherein each detection channel is blocked or made unresponsive as required. それによってスペクトル領域の分析対象幅を狭隘化させる、請求項24に記載の方法。   25. The method of claim 24, thereby narrowing the analysis width of the spectral region. 検出チャネルの信号をそれぞれ少なくとも一つの積分器の接続によって発生させる、請求項25に記載の方法。   26. The method according to claim 25, wherein each detection channel signal is generated by a connection of at least one integrator. 検出チャネルの信号を光子計数及び続いてのデジタル/アナログ変換によって発生させる、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the detection channel signal is generated by photon counting and subsequent digital / analog conversion. 光子計数を時間の関数で行なう、請求項27に記載の方法。   28. The method of claim 27, wherein the photon counting is performed as a function of time. 単一の蛍光、複数の光子蛍光、及び錯綜光子によって励起された蛍光のいずれかを把握するための、請求項28に記載の方法。   29. The method of claim 28, for grasping any of single fluorescence, multiple photon fluorescence, and fluorescence excited by complex photons. 試料が、好ましくは微量滴定プレートであって、特に作用物質の検査において照射と検出が平行になされる、請求項29に記載の方法。   30. A method according to claim 29, wherein the sample is preferably a microtiter plate, wherein irradiation and detection are in parallel, especially in the examination of the active substance. 走査型近接場顕微鏡での検出のための、請求項30に記載の方法。   The method according to claim 30, for detection with a scanning near-field microscope. 蛍光と相関させた分光器における単一光子、及び多光子の色素蛍光検出のいずれかのための、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31 for either single-photon and multi-photon dye fluorescence detection in a spectrometer correlated with fluorescence. 共焦点型検出による、請求項32に記載の方法。   35. The method of claim 32, by confocal detection. 走査装置を有する、請求項33に記載の方法。   34. A method according to claim 33, comprising a scanning device. 照射においてX/Yスキャナを用いる、請求項34に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein an X / Y scanner is used for irradiation. X/Y走査テーブルを有する、請求項35に記載の方法。   36. The method of claim 35, comprising an X / Y scan table. 非共焦点型検出による、請求項32に記載の方法。   35. The method of claim 32, by non-confocal detection. 走査装置を有する、請求項37に記載の方法。   38. The method of claim 37, comprising a scanning device. デスキャン検出による、請求項32に記載の方法。   35. The method of claim 32, by descan detection. ブライトフィールド結像による、請求項39に記載の方法。   40. The method of claim 39, by bright field imaging. 点結像による、請求項32に記載の方法。   The method of claim 32, by point imaging. ノンデスキャン検出による、請求項32に記載の方法。   35. The method of claim 32, with non-descan detection. ブライトフィールド結像による、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, by bright field imaging. 非走査、共焦点又は非共焦点での検出及び点結像又はブライトフィールド結像による、請求項32に記載の方法。   33. The method of claim 32, by non-scanning, confocal or non-confocal detection and point imaging or bright field imaging. X/Y走査テーブルによる、請求項44に記載の方法。   45. The method of claim 44, according to an X / Y scan table. 照射試料が持つ波長依存性の特徴的な特性値、主として蛍光、ルミネセンス、りん光、酵素で活性化した光の放射、及び酵素で活性化した蛍光のうち少なくともいずれか1つについての特に放射及び吸収のいずれかに関する特性値の光学的把握のための装置構成において、
放射光線又は吸収光線のいずれかについてスペクトル重心及び最大値のうちの少なくとも一つの位置を測定し、前記スペクトル重心及び最大値のうちの少なくとも一つの位置と、前記スペクトル重心及び前記最大値のうちの少なくとも一つの位置に対応する色分類を含むデータとを合成し、複数の検出チャネルの加算信号を生成し、合成結果と前記加算信号とを乗算して強度画像を生成するための手段が備えられている、照射試料が持つ波長依存性の特徴的な特性値の光学的把握のための装置構成。
Characteristic wavelength-dependent characteristic values of the irradiated sample, mainly emission of at least one of fluorescence, luminescence, phosphorescence, emission of light activated by enzyme, and fluorescence activated by enzyme In the device configuration for optical grasping of the characteristic value related to either
Measuring at least one position of a spectral centroid and a maximum value for either the emitted or absorbed light, and measuring at least one position of the spectral centroid and a maximum value of the spectral centroid and the maximum value. Means are provided for synthesizing data including color classification corresponding to at least one position, generating an addition signal of a plurality of detection channels, and multiplying the synthesis result and the addition signal to generate an intensity image. A device configuration for optically grasping characteristic characteristic values of wavelength dependency of irradiated samples.
試料の放射光線を分散素子によって分割し、少なくとも一つの方向において場所的分解を伴った検出を行なう、請求項46に記載の装置構成。   The apparatus configuration according to claim 46, wherein the radiation beam of the sample is divided by a dispersive element and detection is performed with local decomposition in at least one direction. 蛍光光線の分割を行なう、請求項47に記載の装置構成。   48. The apparatus configuration according to claim 47, wherein fluorescent light is split. 吸収度測定のため、試料から反射した、又は試料を透過した光線を分散素子によって分割し、少なくとも一つの方向において場所的分解を伴った検出を行なう、請求項48に記載の装置構成。   49. The apparatus configuration according to claim 48, wherein the light beam reflected from the sample or transmitted through the sample is divided by a dispersive element to perform detection with local decomposition in at least one direction for the absorbance measurement. 前記複数の検出チャネル間のスペクトル加重計算、複数検出チャネルにおける検出チャネル信号の総和計算及び検出チャネルの総和計算を行なう、請求項49に記載の装置構成。 The spectral weighting calculation between a plurality of detection channels, performs the sum calculation and the summation calculation of detection channels of the detecting channel signals in a plurality detection channels, device structure of claim 49. 検出チャネルと前記加重計算で用いられる加重曲線とを掛け合わせることによって検出チャネルの信号を加重計算し、対象チャネルの総和計算によって総合信号を算出し、加重信号の総和を総合信号で割ることによって位置信号を算出する、請求項50項に記載の装置構成。   Positioning is performed by weighting the detection channel signal by multiplying the detection channel and the weighting curve used in the weight calculation, calculating the total signal by the sum calculation of the target channel, and dividing the sum of the weight signal by the total signal. The apparatus configuration according to claim 50, wherein the apparatus calculates a signal. 加重曲線が直線である、請求項51に記載の装置構成。   52. The apparatus configuration of claim 51, wherein the weighting curve is a straight line. 検出チャネルの信号を変換してデジタルで読み出しさせ、加重及び総和計算をコンピュータによりデジタルで行なう、請求項52に記載の装置構成。   53. The apparatus configuration according to claim 52, wherein the signal of the detection channel is converted and read out digitally, and weighting and summation calculation are performed digitally by a computer. アナログデータの加工による加重計算及び総和計算を抵抗カスケードにより行なう、請求項53に記載の装置構成。   54. The apparatus configuration according to claim 53, wherein the weight calculation and the sum calculation by the processing of analog data are performed by a resistance cascade. 抵抗の調整が可能である、請求項54に記載の装置構成。   55. The device configuration of claim 54, wherein the resistance can be adjusted. 加重曲線が調整可能である、請求項55に記載の装置構成。   56. The apparatus configuration of claim 55, wherein the weighting curve is adjustable. 位置信号及び総合信号をアナログで求め、変換してデジタルで読み出しする、請求項56に記載の装置構成。   57. The apparatus configuration according to claim 56, wherein the position signal and the total signal are obtained in analog, converted and read out digitally. 加重方向が逆向きの加重曲線で加重計算した個別チャネルの信号総和に相当する上方信号と下方信号を読み出し、デジタル変換してコンピュータに送り込む、請求項57に記載の装置構成。 58. The apparatus configuration according to claim 57, wherein an upper signal and a lower signal corresponding to a sum of signals of individual channels calculated by weighting with a weighting curve having a reverse weighting direction are read out, digitally converted, and sent to a computer. 画像の形成に位置信号と総合信号が使用される、請求項58に記載の装置構成。   59. Apparatus arrangement according to claim 58, wherein position signals and total signals are used to form an image. カラーコード化された蛍光画像が形成される、請求項59に記載の装置構成。   60. The apparatus configuration of claim 59, wherein a color-coded fluorescent image is formed. 別な画像によりオーバーラップが行なわれる、請求項60に記載の装置構成。   61. Apparatus arrangement according to claim 60, wherein the overlap is performed by another image. 位置信号及び総合信号がルックアップ・データと組み合される、請求項61に記載の装置構成。   62. The apparatus configuration of claim 61, wherein the position signal and the overall signal are combined with the lookup data. ルックアップ・データによってさまざまな色素の表示、及び形成画像の展開表示のうち少なくともいずれかがなされる、請求項62に記載の装置構成。   64. The apparatus configuration according to claim 62, wherein at least one of display of various dyes and development display of a formed image is made by look-up data. 検出チャネル内の比較器を通じて測定信号と基準信号との比較を行ない、基準信号以下、又は基準信号超過の場合に作動指示器の変更を行なう、請求項63に記載の装置構成。   64. The apparatus configuration according to claim 63, wherein the measurement signal and the reference signal are compared through a comparator in the detection channel, and the operation indicator is changed when the reference signal is equal to or lower than the reference signal or when the reference signal is exceeded. 必要に応じ、それぞれの検出チャネルの遮断、及び無応答化のいずれかを行なう、請求項64に記載の装置構成。   The apparatus configuration according to claim 64, wherein each of the detection channels is blocked or made unresponsive as necessary. スペクトル領域の分析対象幅を狭隘化させることによる、請求項65に記載の装置構成。   The apparatus configuration according to claim 65, wherein the analysis target width in the spectral region is narrowed. 検出チャネルの信号をそれぞれ少なくとも一つの積分器の接続によって発生させる、請求項66に記載の装置構成。   68. The apparatus arrangement of claim 66, wherein each detection channel signal is generated by a connection of at least one integrator. 検出チャネルの信号を光子計数及び続いてのデジタル/アナログ変換によって発生させる、請求項67に記載の装置構成   68. Apparatus arrangement according to claim 67, wherein the detection channel signal is generated by photon counting and subsequent digital / analog conversion. 光子計数を時間の関数で行なう、請求項68に記載の装置構成。   69. The apparatus configuration of claim 68, wherein photon counting is performed as a function of time. 単一の光子蛍光、複数の光子蛍光、及び錯綜光子によって励起された蛍光のうち少なくともいずれかを把握するための、請求項69に記載の装置構成。   70. The apparatus configuration according to claim 69, for grasping at least one of single photon fluorescence, multiple photon fluorescence, and fluorescence excited by complex photons. 試料が、好ましくは微量滴定プレートであって、特に作用物質の検査において照射と検出が平行になされる、請求項70に記載の装置構成。   71. Apparatus arrangement according to claim 70, wherein the sample is preferably a microtiter plate, and irradiation and detection are performed in parallel, especially in the examination of the active substance. 顕微鏡内で用いられる、請求項71に記載の装置構成。   72. Apparatus configuration according to claim 71 used in a microscope. 走査型近接場顕微鏡での検出のための、請求項72に記載の装置構成。   73. Apparatus arrangement according to claim 72 for detection with a scanning near-field microscope. 蛍光と相関させた分光器における単一光子、及び多光子の少なくともいずれかの色素蛍光検出のための、請求項73に記載の装置構成。   74. The apparatus configuration of claim 73 for detecting dye fluorescence of at least one of single photons and multiphotons in a spectrometer correlated with fluorescence. 共焦点型検出による、請求項74に記載の装置構成。   75. A device configuration according to claim 74 by confocal detection. 走査装置による、請求項75に記載の装置構成。   76. A device configuration according to claim 75, according to a scanning device. 照射においてX/Yスキャナを用いる、請求項76に記載の装置構成。   77. The apparatus configuration according to claim 76, wherein an X / Y scanner is used for irradiation. X/Y走査テーブルによる、請求項77に記載の装置構成。   78. Apparatus configuration according to claim 77, based on an X / Y scan table. 非共焦点型検出による、請求項74に記載の装置構成。   75. The device configuration of claim 74, with non-confocal detection. 走査装置による、請求項79に記載の装置構成。   80. Apparatus configuration according to claim 79, according to a scanning device. デスキャン検出による、請求項74に記載の装置構成。   75. Apparatus configuration according to claim 74, based on descan detection. ブライトフィールド結像による、請求項81に記載の装置構成。   82. Apparatus configuration according to claim 81, by bright field imaging. 点結像による、請求項74に記載の装置構成。   75. A device configuration according to claim 74, by point imaging. ノンデスキャン検出による、請求項74に記載の装置構成。   75. The apparatus configuration of claim 74, with non-descan detection. ブライトフィールド結像による、請求項84に記載の装置構成。   85. Apparatus arrangement according to claim 84, by bright field imaging. 非走査、共焦点又は非共焦点での検出及び点結像又はブライトフィールド結像による、請求項74に記載の装置構成。   75. Apparatus arrangement according to claim 74 by non-scanning, confocal or non-confocal detection and point imaging or bright field imaging. X/Y走査テーブルによる、請求項86に記載の装置構成。   90. The apparatus configuration according to claim 86, according to an X / Y scan table.
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