CN106461558A - 光学分析装置 - Google Patents

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Abstract

抑制数据量而高速地取得试样的CARS光谱等的光谱数据。在聚光于试样而照射的照射光扫描中，维持对从试样产生的光进行分光的分光器的检测部的曝光状态，取得通过将在试样内的多个位置产生的光谱进行累积而得到的光谱数据。

Description

光学分析装置
技术领域
本发明涉及光学分析装置的高性能化。
背景技术
显然，光学显微镜是在自然科学、工学、工业领域中不可缺少的观察工具。特别是近年来，使用了激光作为照明光源的更高功能的显微镜在尖端技术开发中正成为必需。其代表例是荧光共聚焦显微镜，作为通过与荧光试剂进行组合而观察生物体试样中的特定物质的分布的机构，在医学、生物学的领域中正广泛地普及。进一步，伴随着近年来高性能的短脉冲激光光源的出现，使用了非线性光学效应的非线性光学显微镜的技术发展以及在医学、生物学领域中的需求显著提高。作为非线性光学显微镜(或者非线性显微镜)的例子，已知双光子荧光显微镜(非专利文献1)、SHG显微镜(非专利文献2)、相干反斯托克斯拉曼散射(Coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)显微镜(非专利文献3)、受激拉曼散射(Stimulated Raman scattering,SRS)显微镜(非专利文献4)等。例如在双光子荧光显微镜中，可选择试样的吸收小的波长区域作为照射试样的激光，与以往的荧光共聚焦显微镜相比能够实现深部的成像。SHG显微镜是观察源自试样的第二高次谐波的显微镜，可选择性地检测胶原蛋白等的纤维结构、细胞膜等的特定结构体。CARS显微镜是：对试样照射激发光与斯托克斯光这2种激光，这些光的差频(Difference Frequency)与试样分子的固有振动进行共振，结果产生反斯托克斯光，对该反斯托克斯光进行观测的显微镜。可根据反斯托克斯(anti-Stokes)光的波长、强度分布而观测试样中的特定物质的分布，作为代替荧光显微镜的无标记、非侵入的显微镜而受到了关注。SRS显微镜是：与CARS显微镜同样地对试样照射激发光、斯托克斯光，以上述2种光的强度变化的形式观测物质的固有振动的显微镜，与CARS显微镜同样地是非侵入的显微镜。这样，非线性光学显微镜提供在以往的显微镜中不能实现的各种各样的高功能的观察单元。
此处对CARS显微镜的工作原理进行说明。CARS是由三维极化引起的发光，为了产生CARS，需要激发光、斯托克斯光、探测光。一般而言，为了减少光源的数量，探测光由激发光代替。该情况下，诱发的三维极化由下式表示。
(式1)
PAS (3)(ωAS)＝|χr (3)(ωAS)+χnr (3)|EP 2(ωP)E* S(ωS)
此处，χr (3)(ωAS)是三维电极化率的分子振动的共振项，χnr (3)为非共振项。另外，激发光以及探测光的电场由EP表示，斯托克斯光的电场由ES表示。非共振项没有频率依存性。式(1)的ES的上角所附的星号表示复共轭。CARS光的强度如下表示。
(式2)
ICARS(ωAS)∝|PAS (3)(ωAS)|2
使用图13所示的分子的能级图，说明产生CARS光的机理。图13显示了共振项的过程(process)。1401表示分子的振动基态，1402表示振动激发态。同时地照射频率ωP的激发光与频率ωS的斯托克斯光。此时分子介由虚能级1403，被激发到1402的某个振动激发能级。对于处于此激发态的分子照射频率ωP的探测光时，介由虚能级1404而产生频率ωAS的CARS光，同时分子回到振动基态。此时的CARS光的频率表示为ωAS＝2·ωP－ωS。
关于该共振CARS光，根据图13可知，仅在激发光与斯托克斯光的频率之差ωP－ωS与观测试样的某个振动激发态一致的情况下产生。其中，此处采用了普朗克单位体系，普朗克常数设为1。因此，在使用了广频带的光源作为斯托克斯光的情况下，产生的CARS光也成为宽频带的光，但具备在对应于振动激发态的波长时具有尖锐的峰的光谱。该光谱被称为拉曼光谱，反映了试样中的分子的振动激发态的分布，可用于鉴定分子种类。
图14为表示与式(1)的非共振项相关的一个过程的图。成为斯托克斯光的频率并非振动激发态，而是介由虚能级1405的过程。利用频率ωP的激发光与频率ω’P的探测光的同时照射而激发电子等参与的虚能级1405，进一步利用频率ω’S的斯托克斯光，介由虚能级1406而产生频率ωAS的非共振的CARS光。该非共振的CARS光与振动激发态无关地产生，因而在使用了宽频带的斯托克斯光的情况下，产生不具有强度的波长依存性的宽频带的非共振CARS光。这些共振CARS光与非共振CARS光是彼此相干的，发生干涉。实际上试样的分子种类鉴定所必需的是共振CARS光的光谱、即拉曼光谱，因而需要从所取得的CARS光的光谱取得拉曼光谱的信号处理。对于该信号处理，已知几种方法(参照非专利文献5)，例如，通过从强度光谱恢复相位光谱的方法即最大熵法(maximum entropy method)，进行数学计算，求出共振项的复数部分。
予以说明的是，激发光、斯托克斯光、CARS光的频率的关系如图15所图示。具有预定频率的激发光与处于比其小的频率区域的斯托克斯光向试样入射，在比激发光大的频率区域产生CARS光。
关于CARS显微镜，对于如上述那样操作而求出的拉曼光谱，改变将激发光、斯托克斯光进行聚光的位置而进行多次测定，结果取得每个分子种类的空间分布的图像。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：W.Denk等，“Two-Photon Laser Scanning FluorescenceMicroscopy”,Science,Volume 248,Issue 4951,pp.73-76(1990)
非专利文献2：P.J.Campagnola等，“Second-harmonic imaging microscopy forvisualizing biomolecular arrays in cells,tissues and organisms”,NatureBiotechnology 21,1356-1360(2003)
非专利文献3：M.Okuno等，“Quantitative CARS Molecular finger printing oflivingCells”,Angewandte Chemie International Edition 49,6773-6777(2010)
非专利文献4：B.G.Saar等，“Video-Rate Molecular Imaging in Vivo withStimulated Raman Scattering”,Science Vol.330 1368(2010)
非专利文献5：J.P.R.Day,K.F.Domke,G.Rago,H.Kano,H.Hamaguchi,E.M.Vartiainen,and M.Bonn,“Quantitative Coherent Anti-Stokes Scattering(CARS)Microscopy”,J.Phys.Chem.B,Vol.115,7713-7725(2011)
发明内容
发明想要解决的课题
在以上描述的CARS显微镜中对细胞等试样进行分析的情况下，对试样内的各点照射激光并由分光器测定CARS光的光谱，在二维或者三维的整个区域的不同位置分别取得CARS光的光谱数据，根据这些数据，结果获得试样的光谱信息与空间信息(图像信息)。但是，在此情况下，由于分光器的检测部的数据转送速率的制约，从而在数据的取得方面需要较长时间，因而不易根据情况在现实的时间内测定试样。特别是在对许多细胞进行解析的用途(单一细胞解析)中使用CARS显微镜的情况下，数据取得速度慢成为致命性缺点，将现状的CARS显微镜应用于单一细胞解析实质上是困难的。进一步，在取得光谱信息与空间信息的以往方法中，存在数据量本身变得巨大、测定后的数据不易保存、数据解析时间变长等课题。例如使用上述最大熵法等进行的数据解析时间变长，这使得试样分析的实质性的转换速率(slew rate)降低，因而在应用CARS显微镜作为分析技术的情况下成为大的问题。此前所述的问题是在试样的各点取得光谱的测定方法(超光谱成像)的共通问题，除了CARS显微镜之外，在利用拉曼显微镜、荧光共聚焦显微镜而取得荧光光谱的情况下也同样地适用。
鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种可高速地进行试样分析的光学分析装置。
用于解决问题的方案
以往的CARS显微镜等的超光谱成像基于如下的观点：从试样取得尽可能多的信息(光谱信息与空间信息)，从而容易进行分析。然而实际上，取得数据中的全部信息常常不是必需的，例如有时只要知道细胞内的一部分或者全体的某个物质的含量等就够了。因此在本发明中，不是从试样的全部空间点取得光谱，而是通过取得一部分或者全体区域内的光谱的累积值，从而进行问题的解决。具体使用了以下的方案。
(1)具备：短脉冲激光等光源、保持试样的试样保持部、将光源发出的光束聚光于保持在试样保持部的试样而进行照射的照射光学系统、对通过光照射而从试样产生的光进行分光的分光部、对利用分光部进行了分光的光进行检测的包含线路传感器和/或区域传感器等检测器阵列的检测部、以及对照射光学系统对于试样的光照射位置进行控制的照射控制部；
关于检测部，在由照射控制部进行控制的对于试样的多个光照射位置上都维持曝光状态，输出将从各光照射位置产生的光谱进行累积而得到的光谱。
由此，可实现数据取得时间的缩短与数据量的削减。
(2)在(1)中，检测部输出多个进行累积而得到的光谱，将多个输出的光谱进行平均。
由此，即使在测定的光强度强的情况下也可避免分光器的饱和，另外通过取多个光谱之和、平均从而相对地减低噪音，可提高光谱信号的S/N比。
(3)在(1)中，具备取得保持在试样保持部的试样的图像数据的图像数据取得部、以及以取得的图像数据为基础而识别试样形状的形状识别部；关于照射控制部，基于由形状识别部识别出的试样形状，将光源发出的光束聚光于试样的特定区域而进行照射。
由此，可实现测定时间的缩短。另外，可从试样的各个部分取得光谱信号，可更详细地解析试样。
(4)在(1)中，作为光谱，检测CARS光谱。
由此，可实现无染色且高速的试样解析。
(5)在(1)中，照射控制部包含扫描镜，扫描镜的控制方向为与检测部的分光方向垂直的方向。
由此，扫描变得更高速，可进行高速的测定。
(6)在(1)中，照射控制部将试样进行二维扫描。
由此，可对较薄的样品进行高速测定。
(7)在(1)中，照射控制部将试样进行三维扫描。
由此，对于较厚的样品，可取得可靠性高的测定值。
(8)具备：光源、保持作为试样的多个细胞的试样保持部、观察保持在试样保持部的细胞的观察部、将光源发出的光束聚光于保持在试样保持部的细胞而进行照射的照射光学系统、对通过光照射而从细胞产生的光进行分光的分光部、将利用分光部进行了分光的光进行检测的检测部、对照射光学系统对于细胞的光照射位置进行控制的照射控制部、对保持在试样保持部的细胞进行破坏的细胞破坏单元、以及将通过破坏而从细胞放出的细胞中的生物体分子进行捕捉的生物体分子捕捉设备；关于检测部，在由照射控制部进行控制的对细胞的多个光照射位置上都维持曝光状态，输出将从各光照射位置产生的光谱进行累积而得到的光谱。
由此，可进行生物体试样的高速解析。
发明的效果
根据本发明，可提供与以往相比抑制了数据量的高速的光学分析装置。
关于上述以外的课题、构成以及效果，通过以下的实施方式的说明而明确。
附图说明
图1为表示光学分析装置的结构例的示意图。
图2是CCD摄像机的受光部的示意图。
图3是数据取得动作的时序图。
图4是使用扫描镜时的结构图。
图5是检测CARS光的反散射的光学分析装置的结构图。
图6为表示光学分析装置的结构例的示意图。
图7为表示光学分析装置的结构例的示意图。
图8为表示生物体分子解析装置的结构例的示意图。
图9是示出生物体分子采样系统的结构例的试样的周围细节图。
图10是细孔阵列片的俯视图。
图11是说明生物体分子解析装置的动作的流程图。
图12是示出主因子分析的结果的图。
图13是表示共振CARS过程的能级图。
图14是表示非共振CARS过程的能级图。
图15是表示激发光、斯托克斯光、CARS光的频率关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
实施例1
图1为表示本发明的光学分析装置的基本结构例的示意图。以下，按照图1说明本实施例的动作。
从根据来自计算机11的指示并通过驱动器10进行发光控制的光源即短脉冲激光光源101(中心波长1064nm、脉冲宽度900ps、重复频率30kHz、平均输出功率200mW)出射的激光，通过分束器(beamsplitter)102而被二分为作为激发光的透射光与反射光。反射光通过聚光透镜103而结合于光子晶体光纤104，在光纤内部生成宽频带的超连续谱光(supercontinuum light)。所生成的超连续谱光通过准直透镜(collimator lens)105而变成平行光，然后入射于长通滤波器(long-pass filter)106，短脉冲激光光源的波长与短于其的波长的成分被阻断。通过了长通滤波器106的波长长于激发光的成分即斯托克斯光，与上述激发光通过双向分色镜(dichroic mirror)108而合波。此处，双向分色镜108具有如下的性质：反射激发光的波长与短于其的波长区域的光，将比激发光长的波长区域的光透射。因此，激发光发生反射，斯托克斯光发生透射，结果被合波。
关于该合波光束，通过构成将光源发出的光束聚光于试样而进行照射的照射光学系统的物镜109(NA0.9、倍率40倍)而聚光于试样110的一点，生成反映了在试样的聚光部位存在的分子的共振振动的CARS光。CARS光通过聚光镜111(NA0.65)而变成平行光，通过短通滤波器112将作为同轴成分的激发光与斯托克斯光阻断后，入射于分光器113，通过分光部114而进行分光，通过检测部115而对每个波长分别地检测，以检测信号的形式输出光谱。
此处，对分光器113的检测动作进行说明。分光器113包含：利用衍射光栅使入射的光在对于每个波长而言不同的方向进行衍射的分光部114、以及利用一维或者二维的检测器阵列(CCD摄像机、CMOS摄像机等)检测通过分光部114而进行了衍射的光的检测部115。在本实施例中使用了CCD摄像机作为检测部115，其受光部201中，如图2所示二维地排列了像素202。由分光部114进行了分光的光以横幅的光束203形式入射于受光部，波长根据横向的位置而不同。此处，检测部115的CCD摄像机通过源自外部的控制而在预定时间期间变成曝光状态、即各像素被入射的光进行曝光并且将入射光转化为电荷而蓄积电荷的状态。而且，曝光结束后，蓄积于纵向排列的像素列的总电荷量被转送至缓冲器(buffer)204(fullvertical binning)，缓冲器204的电荷以串行信号(serial signal)的方式被输出至外部。因此输出信号变成与入射光的每个波长的强度成比例的信号、即入射光的光谱信号。
此处在本实施例中，检测部115在曝光状态期间，驱动保持了试样110的XYZ工作台12，在激发光以及斯托克斯光对试样的聚光位置对试样进行三维或者二维的扫描。更具体而言，以一定的速度扫描预先指定的例如长方体区域或者长方形区域。由此，在一次试样测定中获得1种光谱信号。这1种光谱相当于将从处于扫描线上的试样的各位置产生的光谱进行累积而得到的光谱。数据数是CCD摄像机的横向的像素数。之后，将该取得信号称为CARS光谱。予以说明的是，在以往的方法中，为了在每次改变激发光与斯托克斯光的聚光位置时取得CARS光谱，以数据的形式取得多个CARS光谱。
对于由本实施例获得的CARS光谱，实施最大熵法等信号处理而转化为拉曼光谱。此处所获得的拉曼光谱表示试样中的各种化学种类的含量。由本实施例获得的CARS光谱是通过对激发光·斯托克斯光的位置进行扫描而获得的信号，因而可从该信号知晓试样整体的(扫描区域内的)各化学种类的总含量。
使用图3说明本实施例的数据取得的时序。图3(a)表示以往方法的时序，按照数据点数重复进行曝光、数据转送、位置移动的动作。予以说明的是，数据转送与位置移动的顺序可以是相反的，也可同时地进行。与此相对，本实施例的时序如图3(b)那样，重复进行曝光、位置移动直到试样的扫描结束，最后进行数据转送。予以说明的是，在图3(b)中串行地进行曝光、位置移动、数据转送，但是也可在位置移动期间维持紧前的曝光动作，也可将数据转送与紧前的位置移动同时进行。
关于本实施例与以往方法，对数据取得时间与数据量进行比较。以往方法的数据取得时间为，使1次光谱测定的曝光时间、移动时间、光谱数据的转送时间之和乘以测定点数(试样空间上进行测定的位置的数量)而得到的。与此相对，本实施例的数据取得时间为：大体将数据转送时间视为0的情况下的以往方法的数据取得时间。因此在上述曝光时间与数据转送时间为同程度或者更小的情况下，可缩短数据取得时间。关于数据量，以往方法的数据量为本实施例的数据量乘以测定点数所得的值。通常，为了取得图像，测定点数设为数万点至数百万点，因而根据本实施例，将数据量削减为数百万分之一至数万分之一程度。
本实施例中的试样位置的扫描可以是如下情况中的任一个：离散的情况即在每个测定点固定曝光中的位置并在曝光结束后移动到别的位置的情况、以及连续的情况即以预定的速度使试样位置连续性地变化的情况。在连续扫描的情况下，在检测部的曝光时间中对试样中的光点进行连续扫描，在扫描结束的时间点结束检测部的曝光而进行数据转送。予以说明的是，在连续扫描的情况下，以往方法中的1个测定点相当于激发光与斯托克斯光在试样中的聚光光点尺寸的空间区域，可与离散的情况同等地处理。即，连续扫描大致同等于如下的离散扫描：将位置移动量设为聚光光点尺寸、将每1测定点的曝光时间设为像素驻留时间(pixel dwell time)时的离散扫描。予以说明的是，像素驻留时间定义为(聚光光点尺寸)÷(试样的扫描速度)。
在本实施例中，使用XYZ工作台12作为对照射光学系统对于试样的光照射位置进行控制的照射控制部，为了进行测定点的扫描而对试样位置进行了扫描，但是基于照射控制部的光照射位置的控制方法不受此限。例如，作为照射控制部，可使用通过外部控制对激发光·斯托克斯光对试样的入射角度进行扫描的电流镜(galvano mirror)、MEMS镜等扫描镜，也可对物镜109的位置进行扫描。或者也可以是上述方法的组合。
特别地，使用图4来说明使用电流镜扫描单轴的情况的例子。在此情况下形成如下的结构：在双向分色镜108与物镜109之间插入电流镜1601，激发光·斯托克斯光发生反射之后入射至物镜109。此处，电流镜1601通过源自计算机11的外部控制而控制设置角度，由此可控制激发光·斯托克斯光的光束角度。利用电流镜1601使角度发生了变化的激发光·斯托克斯光聚光于试样110中与角度变化前不同的位置，在CCD摄像机的受光面上也产生的CARS光入射于不同的位置。此处，将电流镜1601的角度扫描方向按照在CCD摄像机的受光面上CARS光的位置变化为图2的垂直方向(与分光的方向大致垂直的方向)的方式设定。在此情况下，CARS光的光束203在垂直方向移动，但是如上述那样在数据取得时输出在垂直方向进行累积而得到的数据，因而即使在光束的位置发生变化也对输出信号没有影响。其它的轴使用XYZ工作台12进行扫描。该动作即使使用MEMS镜等其它的扫描镜也同样。这些扫描镜通常与XYZ工作台等相比是高速地动作，因而可通过适用它们而进行高速的测定。
另外，本实施例中分光器配置于激发光·斯托克斯光对试样的入射侧的相反一侧，但是也可配置于相同侧，利用物镜109使源自试样的反散射光变成平行光并由分光器检测。在此情况下，如图5的示意图所示，由于激发光·斯托克斯光与CARS光为同轴，因而需要使用分束器(beam splitter)301等将CARS光与激发光·斯托克斯光进行分离。
在本实施例中设想CCD摄像机作为检测器，但是检测器不受此限，使用了COMS摄像机、作为一维检测器阵列的线路传感器的情况下也可获得同样的效果。
虽然叙述了本实施例的扫描可以是二维也可以是三维，但是关于较厚的(大致为聚光于试样的激发光、斯托克斯光的焦点深度以上)试样，可通过使用三维扫描而精度良好地取得源自试样整体的信号累积量，因而有效。相反地，关于薄的(聚光于试样的激发光、斯托克斯光的焦点深度以下)试样，可通过进行二维扫描而在短时间内精度良好地取得信号的累积量。
实施例2
本实施例是在试样的测定中进行多次曝光动作的实施例。本实施例的光学分析装置的结构例与实施例1相同。
将本实施例的数据取得的时间时序示于图3(c)。基本方法与实施例1是同等的，但在本实施例中并未在试样的扫描整体上维持检测部115的曝光状态，而是在途中中断检测部115的曝光状态而进行数据转送，其后再次设为曝光状态，将这样的操作重复进行。而且，数据取得结束后，将多个获得的光谱数据的平均值设为最终的取得数据，与实施例1同样地进行信号处理等。即，在本实施例中，将利用激发光与斯托克斯光在试样的所希望的区域整体上进行的扫描分割为多个扫描，对于分割的各部分扫描，分光器113的检测部115与实施例1同样地将在各个部分扫描期间进行累积而得到的光谱进行输出。这般获得与部分扫描的数量为相同数量的累积光谱，将其进行平均而得到的平均值设为最终的光谱数据。
在此情况下，由于与实施例1相比一次曝光时间变短，因而可避免受光部饱和而不能正常地进行数据输出。另外，通过取多个数据的平均，将对每个一次光谱数据的输出进行加法运算的噪声(主要在将电荷转化为电压的增幅器中产生)进行平均化，从而与实施例1相比可提高S/N比。
予以说明的是，显然，本实施例的一次检测部的曝光需要在试样的多个位置都进行。换言之，需要使检测部的曝光时间比像素驻留时间长。以往方法相当于曝光时间与像素驻留时间相等的情况。
实施例3
本实施例是从试样的特定区域取得数据的实施例。图6为表示本实施例的光学分析装置的结构例的示意图。本实施例的光学分析装置除了实施例1的光学分析装置的结构以外，还具备可利用微分干涉显微镜观察试样的结构。
在本实施例中，首先，使源自照明401(卤素灯)的照明光通过渥拉斯顿棱镜402之后，由双向分色镜403反射而通过聚光镜111聚光于试样110，使用物镜109、双向分色镜404、渥拉斯顿棱镜405、偏光器(polarizer)406、成像透镜407将试样110的微分干涉像在CCD摄像机408等摄像装置上进行成像而取得试样的图像。此结构与熟知的微分干涉显微镜的结构是相同的。予以说明的是，双向分色镜403、404按照照明401的可见光区域的波长(400-700nm)进行反射，使激发光、斯托克斯光、CARS光(均具有700nm以上的近红外域的波长)透射的方式设计，不对CARS信号的生成、检测造成影响。
此处，通过CCD摄像机408取得的图像被送入计算机11，在识别试样形状、结构的形状识别部进行了提取试样(细胞等)轮廓的图像数据解析后，计算机11对工作台12发送仅仅扫描轮廓范围内的命令，在此扫描时间中分光器113的检测部115维持曝光状态并取得通过累积而得到的CARS光谱。此时，光点的扫描范围限定于测定试样，因而与实施例1相比可缩短数据取得时间。另外，扫描范围未必限定为试样整体，也可仅从一部分区域、例如细胞的核部分取得CARS光谱。在此情况下也同样地取得微分干涉像，由计算机11进行核部分的轮廓提取之后仅仅对核部分进行扫描即可。进一步，例如也可从相同试样的多个部位(例如细胞的核与核以外)分别取得CARS光谱。
在本实施例中使用了微分干涉显微镜作为试样的观察设备，但只要可取得能够提取试样轮廓的图像数据即可，也可将微分干涉显微镜置换为例如通常的明视野显微镜(相当于去除了渥拉斯顿棱镜402、405、偏光器406的结构)、相位差显微镜等图像数据取得部，或者也可使用它们的组合。
实施例4
本实施例是取得自发拉曼光谱、荧光光谱来替代CARS光谱的实施例。
图7为表示本实施例的光学分析装置的结构例的示意图。本实施例的光学分析装置变成从实施例1所示的光学分析装置中省略斯托克斯光的生成部而得到的形态。即，从激光器101出射的激发光直接入射于物镜109。另外，分光器113中的光谱取得范围与CARS不同，设定在相比于激发光的长波长侧。该设定通过设定在分光器113中的分光部114设置的衍射光栅的角度而进行。
本实施例中，在动作上也与实施例1、实施例2同样，按照图3(b)或者图3(c)所示的时序取得反映了试样中的化学种类或者荧光标签的含量的光谱。即使在从聚光的激光器取得自发拉曼光谱、荧光光谱的情况下，为了进行试样整体的解析，以往也对每个聚光部位取得了光谱数据，但是根据本实施例可进行数据取得速度的高速化与数据量的削减。
实施例5
本实施例是在单一细胞解析中适用本发明的光学分析装置的生物体分子解析装置的实施例，是取得CARS光谱作为细胞解析的一个形态的实施例。
图8、图9为表示本实施例的生物体分子解析装置的结构例的示意图。图8为表示本装置的光学系统部分的概略图，图9是示出生物体分子采样系统的结构例的试样的周围细节图。在图9中，为了进行遗传基因表达解析而包含有捕捉作为试样的细胞的mRNA的生物体分子采样系统2。光学系统部分以及生物体分子采样系统通过计算机11进行控制，另外还进行数据的取得。
(光学系统部分的说明)
图8所示的装置的光学系统部分除了实施例3的图6所示的结构以外，还具备细胞破坏用激光器5(波长355nm、平均输出功率2W、重复频率5kHz的脉冲激光器)以及驱动器602、用于使源自激光器5的出射光与激发光为同轴的双向分色镜603。在光学系统部分，包含(1)微分干涉显微镜像的取得、(2)CARS光谱的取得、(3)细胞的破坏、这3个功能。(1)以及(2)的功能如实施例3所述。(3)的功能是：利用物镜109将源自细胞破坏用激光器5的出射光聚光于观测对象的细胞，将细胞破坏而将细胞内部的mRNA等生物体分子放出至外部。对于放出的mRNA，如后述那样利用生物体分子采样系统2进行捕捉·解析。
(生物体分子采样系统的说明)
图9所示的生物体分子采样系统2具备阵列设备，所述阵列设备排列有用于对从细胞放出的mRNA等生物体分子进行捕捉的区域。例如，针对每个单一细胞，可在阵列设备的多个区域捕捉mRNA，可在阵列设备中通过进行逆转录反应而构建cDNA文库。在本实施例中，阵列设备由面上垂直地形成有许多贯通孔的透明多孔质膜构建，以下将其称为细孔阵列片30。另外，将在细孔阵列片30上形成有cDNA文库者称为cDNA文库细孔阵列片。
在本实施例中，作为细孔阵列片30，使用了通过阳极氧化而形成了许多直径0.2μm的贯通孔的、厚度80μm、尺寸2mm×2mm的氧化铝制多孔质膜。在细孔阵列片30中，为了将捕捉生物体分子的区域彼此进行分离，可形成分离壁31。关于该分离壁31，例如，可通过使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)，利用半导体工艺而形成，可以以厚度80μm左右密合于细孔阵列片30。
图10为细孔阵列片30的俯视图。在细孔阵列片30(尺寸2mm×2mm、厚度80μm)上，形成用于捕捉许多生物体分子例如mRNA的区域300。关于区域300的尺寸，此处，将单边设为100μm，将间隔设为80μm(以180μm的周期进行配置)。关于区域300的尺寸，可根据成为捕捉对象的生物体分子的量、在面内的扩散容易度(分子的尺寸)而自由地设计为1μm左右至10mm左右。
作为阵列设备，除了包含通过对铝进行阳极氧化而形成的多孔质膜的细孔阵列片30之外，也可使用通过对硅等材料进行阳极氧化而形成了许多贯通孔的阵列设备。进一步，也可通过使用半导体工艺，在硅氧化物、硅氮化物薄膜中设置许多贯通孔，从而构建阵列设备。
如图9所示，作为通过电泳将从细胞放出的生物体分子引导至细孔阵列片30的特定区域的方法，将环(loop)状的铂电极32接合于屏蔽线33的前端。铂电极32的线材的直径为30μm，将线材对折，将引线接合部分进行扭绞而变成一根，然后将环(loop)侧加工为直径100μm的圆形。制作2个这样的电极，按照夹持细孔阵列片30的方式配置，通过电源35而施加直流1.5V。放出的mRNA36具有负电荷，因而将上侧的铂电极32设为正极。其中，设置银-氯化银的参照电极39，对下侧的铂电极32施加0.2V。通过这样的操作，可利用电泳将mRNA36诱导至捕捉生物体分子的区域300的内部。另外，为了更加提高生物体分子的捕捉效率，为了利用横向的电泳而实现mRNA的浓缩，也可将上侧的铂电极32的环(loop)的直径设为50μm。在此情况下，线材的直径设为10μm。
(动作流程的说明)
接着，对本实施例的生物体分子解析装置的动作流程进行说明。图11示出流程图的一个例子。
起先将包含粘接系培养细胞21、22、23的试样置于培养皿20。在该实施例中，由于测定对象是培养细胞，因而事先使用培养皿20进行培养，使测定对象的细胞粘接于底面。在试样为冷冻切片的情况下，将其置于培养皿20上。或者，也可在凝胶中三维地配置多个细胞，制成试样。接着，使用者使用显微镜系统，取得成为对象的细胞群的微分干涉图像，确定要采取、测定生物体分子的对象细胞。接着，计算机11从使用者接受与成为测定对象的细胞或细胞的部分相关联的信息的输入。一般而言，使用者常常以多个细胞为测定对象。在该情况下，计算机11确定要捕捉生物体分子的细胞的顺序，首先，按照将最先成为对象的细胞配置于视野中心的方式驱动XYZ工作台12。此处，利用在实施例3中叙述的方法而取得配置于视野中心的细胞的CARS光谱，将数据保存于计算机11。
接着，计算机11使用XYZ工作台34，使细孔阵列片30的特定区域(例如，(1,1)处的区域300)接近取得了CARS光谱的细胞附近(在图9的例子中为细胞的正上方)。在本实施例中，细孔阵列片30的下表面与培养皿20之间的距离设定为300μm，但该距离可根据采取的生物体分子的种类、电极结构而变化。例如，优选为1μm至10mm程度。对于基于XYZ工作台34的细孔阵列片30的移动，计算机11按照事先的程序而自动进行。计算机11确认移动完结之后，在对电泳用的铂电极32施加电压的同时，为了破坏成为测定对象的细胞的细胞膜，对细胞照射来自细胞破坏用激光光源5的激光。此处，可将照射时间例如设为10秒，电泳驱动时间设为60秒。
一个细胞的破坏与该细胞中的生物体分子的捕捉结束之后，计算机11驱动XYZ工作台12使登记的第2个对象细胞位于视野中心。其后，取得第2个细胞的CARS光谱，将数据保存于计算机11。接着，计算机11驱动XYZ工作台34，使细孔阵列片30的特定区域(例如，(1,2)处的区域300)接近第2个对象细胞的附近(在图9的结构例中为细胞的正上方)。而后，向在计算机11中登记的第2个细胞照射来自细胞破坏用激光器5的激光。此时，与前述同样地，同时对铂电极32施加电压。其后，依次对指定细胞进行上述的CARS光谱取得，破坏细胞，从而将该细胞中的生物体分子捕捉于细孔阵列片30的特定区域300，然后实行用于测定所捕捉到的生物体分子的处理。最后，将微分干涉图像中与被破坏的细胞相当的部分与细孔阵列片30中捕捉了生物体分子的区域300、所取得的CARS光谱相关联，提示给使用者。
此处，将破坏的细胞设为1个细胞，但是在想取得更大的分解能力的数据的情况下，也可针对阵列设备上的一个区域300，对将多个细胞破坏时放出并进行电泳的mRNA进行捕捉。此时的破坏可以将多个细胞同时破坏，也可在不移动阵列设备的状态下将每1个细胞依次破坏。另外，在本实施例中，设为针对不同细胞依次进行CARS光谱的取得与生物体分子的捕捉的流程，但也可以是例如如下流程，即：在取得试样的微分干涉图像之后，将成为对象的细胞的CARS光谱全部测定后，依次破坏各细胞而捕捉生物体分子。
根据本实施例，可针对各个细胞而取得CARS光谱与遗传基因表达数据。利用此功能，能够以高精度确认细胞的动态特性。为了实行这样的解析，首先取得CARS光谱。在想确认所取得的CARS光谱与细胞的详细状态的对应的时候，对于使用者所选择的细胞，将细胞破坏，将该细胞内的生物体分子捕捉于阵列设备上，并计量其量。通过将该生物体分子进行定量而鉴定详细的细胞状态、种类，取得与CARS光谱的对应，从而可高精度地进行CARS光谱与细胞状态、种类的相关联。关于CARS光谱，从与通常在单一细胞的解析中应用的荧光共聚焦显微镜相比可取得拉曼光谱这样的观点考虑，可针对测定对象的化学种类而获得更多信息，可进行这样的高精度解析。
接着，示出利用CARS光谱进行细胞分类的方法。取得CARS光谱后，进行例如180个细胞的20个遗传基因表达解析，进行主因子分析，对于前2个主因子进行绘图并将得到的图示于图12。图中的PC是principal component的简称，PC1是指第一主因子，PC2是指第二主因子。各个点对应于1个细胞的遗传基因表达数据。在很多情况下根据细胞的状态、种类而划分为多个簇(此例子中为6个簇)。在图12中，由于一个一个点对应于细胞，因而即使无法仅通过CARS光谱而判定哪个细胞是哪种细胞，也可基于遗传基因表达解析数据来关联。利用此关联，可使计算机系统进行在获得了何种CARS光谱时判定为何种细胞状态、种类那样的机械学习，学习结束之后可仅通过CARS光谱的取得而将细胞的状态、种类进行分类。
予以说明的是，在此例子中，在基于细胞的遗传基因表达的聚类(clustering)中使用了主因子分析，但是可适用阶段聚类、k-means法等各种方法。另外，作为机械学习的方法，已知支持向量机(support vector machine)等在数据挖掘(data mining)中应用的各种方法，可使用它们中的任一个。
另外，在本实施例中，使用CARS光谱作为从试样获得的分光光谱进行了说明，但是即使使用自发拉曼光谱、荧光光谱来替代CARS光谱，也可获得同样的效果。
予以说明的是，本发明不受限于上述实施例，包含各种各样的变形例。例如，上述实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的实施例，不必受限于具备已经说明的全部构成的实施例。另外，可将某一实施例的构成的一部分置换为其它实施例的构成，另外，也可在某一实施例的构成中加入其它实施例的构成。另外，可对各实施例的构成的一部分进行其它构成的追加·删除·置换。
产业上的可利用性
根据本发明，可提供能够从大量试样高速地取得信息的分析装置，可加速医疗、制药领域中的研究开发。
附图标记说明
2：生物体分子采样系统、5：细胞破坏用激光器、11：计算机、21、22、23：粘接系培养细胞、30：细孔阵列片、32：铂电极、101：短脉冲激光光源、104：光子晶体光纤、109：物镜、110：试样、113：分光器、114：分光部、115：检测部、201：CCD摄像机受光部、401：照明、407：成像透镜、408：CCD摄像机。

Claims (9)

1.一种光学分析装置，其特征在于，具备：
光源、
保持试样的试样保持部、
将所述光源发出的光束聚光于保持在所述试样保持部的试样而进行照射的照射光学系统、
对通过光照射而从试样产生的光进行分光的分光部、
对通过所述分光部进行了分光的光进行检测的检测部、以及
对所述照射光学系统对于试样的光照射位置进行控制的照射控制部；
关于所述检测部，在由所述照射控制部进行控制的对于试样的多个光照射位置上都维持曝光状态，输出将从各光照射位置产生的光谱进行累积而得到的光谱。
2.根据权利要求1所述的光学分析装置，其特征在于，所述检测部输出多个所述进行累积而得到的光谱，对输出的多个所述光谱进行平均。
3.根据权利要求1所述的光学分析装置，其特征在于，具备：
取得保持在所述试样保持部的试样的图像数据的图像数据取得部、以及
以取得的图像数据为基础而识别试样形状的形状识别部；
所述照射控制部基于由所述形状识别部所识别出的试样形状，将所述光源发出的光束聚光于试样的特定区域而进行照射。
4.根据权利要求1所述的光学分析装置，其特征在于，所述光谱为CARS光谱。
5.根据权利要求1所述的光学分析装置，其特征在于，
所述照射控制部包含扫描镜，
所述扫描镜的控制方向是与所述检测部的分光方向大致垂直的方向。
6.根据权利要求1所述的光学分析装置，其特征在于，所述照射控制部对所述试样进行二维扫描。
7.根据权利要求1所述的光学分析装置，其特征在于，所述照射控制部对所述试样进行三维扫描。
8.一种生物体分子解析装置，其特征在于，具备：
光源、
保持作为试样的多个细胞的试样保持部、
观察保持在所述试样保持部的细胞的观察部、
将所述光源发出的光束聚光于保持在所述试样保持部的细胞而进行照射的照射光学系统、
对通过光照射而从细胞产生的光进行分光的分光部、
对通过所述分光部进行了分光的光进行检测的检测部、
对所述照射光学系统对于细胞的光照射位置进行控制的照射控制部、
破坏保持在所述试样保持部的细胞的细胞破坏单元、
对通过破坏而从细胞放出的细胞中的生物体分子进行捕捉的生物体分子捕捉设备；
关于所述检测部，在由所述照射控制部进行控制的对细胞的多个光照射位置上都维持曝光状态，输出将从各光照射位置产生的光谱进行累积而得到的光谱。
9.根据权利要求8所述的生物体分子解析装置，其特征在于，所述细胞破坏单元利用激光照射而破坏细胞。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020007326A1 (zh) * 2018-07-06 2020-01-09 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 基于单细胞检测的高通量并行拉曼光谱仪
CN111239044A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 静宜大学 细胞检测方法、装置与系统
CN111630373A (zh) * 2018-01-23 2020-09-04 浜松光子学株式会社 光测定装置及光测定方法
CN112771432A (zh) * 2018-07-13 2021-05-07 国立大学法人东京大学 图像生成装置及图像生成方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201503911D0 (en) * 2015-03-09 2015-04-22 Renishaw Plc Transmission raman spectroscopy
KR101674018B1 (ko) * 2016-05-16 2016-11-08 (주)글로리바이오텍 Cd4, cd8 세포 정보를 이용한 hiv 진단 방법
JP2019035669A (ja) * 2017-08-16 2019-03-07 株式会社ニコン 観察装置および観察方法
US11788967B2 (en) * 2018-01-23 2023-10-17 Danmarks Tekniske Universitet Apparatus for carrying out Raman spectroscopy
CN109272030A (zh) * 2018-09-03 2019-01-25 贵阳学院 基于光纤光谱技术的苹果表面早期损伤快速无损识别方法
US11067511B2 (en) * 2018-09-19 2021-07-20 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Methods and devices for real-time detection of fouling chemistry
JP2022049724A (ja) * 2019-02-08 2022-03-30 国立大学法人 筑波大学 細胞種の推定方法、細胞種の推定装置、細胞の製造方法、細胞の製造装置、観察方法、観察装置、学習済モデルの製造方法、および学習済モデルの製造装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156576A (en) * 1998-03-06 2000-12-05 The Regents Of The University Of California Fast controllable laser lysis of cells for analysis
JP2002107301A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Univ Osaka コヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡
CN1556861A (zh) * 2001-09-24 2004-12-22 ض� 通过分子解构的拉曼监测实施的核酸测序
JP2005062155A (ja) * 2003-07-25 2005-03-10 Olympus Corp コヒーレントラマン散乱顕微鏡
CN1712942A (zh) * 2005-07-15 2005-12-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 高灵敏度光镊拉曼光谱仪
JP2007192552A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Jasco Corp 分光測定装置
CN101589297A (zh) * 2007-01-25 2009-11-25 瑞尼斯豪公司 分光装置和分光方法
CN102639716A (zh) * 2009-12-04 2012-08-15 株式会社日立制作所 使用二维cDNA文库的基因表达解析方法
US20130250088A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-26 Molecular Devices, Llc Multi-color confocal microscope and imaging methods
WO2014061147A1 (ja) * 2012-10-19 2014-04-24 株式会社日立製作所 Cars顕微鏡

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9386241B2 (en) * 2003-07-02 2016-07-05 Verity Instruments, Inc. Apparatus and method for enhancing dynamic range of charge coupled device-based spectrograph
GB0708582D0 (en) * 2007-05-03 2007-06-13 Renishaw Plc Spectroscope apparatus and methods
JP5092104B2 (ja) * 2010-08-30 2012-12-05 ナノフォトン株式会社 分光測定装置、及び分光測定方法
JP2013003204A (ja) * 2011-06-13 2013-01-07 Olympus Corp レーザ顕微鏡装置
JP2013061175A (ja) * 2011-09-12 2013-04-04 Ricoh Co Ltd 分光特性取得装置及び分光特性取得方法、画像評価装置、並びに画像形成装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6156576A (en) * 1998-03-06 2000-12-05 The Regents Of The University Of California Fast controllable laser lysis of cells for analysis
JP2002107301A (ja) * 2000-10-03 2002-04-10 Univ Osaka コヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡
CN1556861A (zh) * 2001-09-24 2004-12-22 ض� 通过分子解构的拉曼监测实施的核酸测序
JP2005062155A (ja) * 2003-07-25 2005-03-10 Olympus Corp コヒーレントラマン散乱顕微鏡
CN1712942A (zh) * 2005-07-15 2005-12-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 高灵敏度光镊拉曼光谱仪
JP2007192552A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Jasco Corp 分光測定装置
CN101589297A (zh) * 2007-01-25 2009-11-25 瑞尼斯豪公司 分光装置和分光方法
CN102639716A (zh) * 2009-12-04 2012-08-15 株式会社日立制作所 使用二维cDNA文库的基因表达解析方法
US20130250088A1 (en) * 2012-03-22 2013-09-26 Molecular Devices, Llc Multi-color confocal microscope and imaging methods
WO2014061147A1 (ja) * 2012-10-19 2014-04-24 株式会社日立製作所 Cars顕微鏡

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111630373A (zh) * 2018-01-23 2020-09-04 浜松光子学株式会社 光测定装置及光测定方法
CN111630373B (zh) * 2018-01-23 2023-05-05 浜松光子学株式会社 光测定装置及光测定方法
US11703389B2 (en) 2018-01-23 2023-07-18 Hamamatsu Photonics K.K. Light measurement device and light measurement method
WO2020007326A1 (zh) * 2018-07-06 2020-01-09 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 基于单细胞检测的高通量并行拉曼光谱仪
CN112771432A (zh) * 2018-07-13 2021-05-07 国立大学法人东京大学 图像生成装置及图像生成方法
CN111239044A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 静宜大学 细胞检测方法、装置与系统

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