JP2001133694A - 微粒子を三次元的に撮像するための、貫流システムを有する装置 - Google Patents
微粒子を三次元的に撮像するための、貫流システムを有する装置Info
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- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 貫流システムを有する、共焦点式に撮像する
ための装置で、高解像能力の共焦点式撮像を行うことが
できるようなものを提供する。 【解決手段】 貫流キュベット３００が撮像系の焦点面
１３ｆに関連して傾斜して配置されていて、それによる
懸濁液流の運動によって、検査しようとする微粒子３０
９が種々異なる焦点位置に自動的にもたらされるように
なっている。
ための装置で、高解像能力の共焦点式撮像を行うことが
できるようなものを提供する。 【解決手段】 貫流キュベット３００が撮像系の焦点面
１３ｆに関連して傾斜して配置されていて、それによる
懸濁液流の運動によって、検査しようとする微粒子３０
９が種々異なる焦点位置に自動的にもたらされるように
なっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、貫流システムを有
する共焦点式に撮像するための装置に関する。
する共焦点式に撮像するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の撮像装置は、ドイツ連
邦共和国特許出願第１９９１８６８９．８号明細書に記
載されている。この公知の明細書に記載されているよう
に、カラー使用向けに利用可能なマトリクス受光器を用
いることによって共焦点画像が撮像される。これによっ
て、短時間で多数の微粒子、例えば医学的な使用におい
ては組織細胞を、蛍光発生及び／又は着色された箇所が
三次元的に種々異なるスペクトル範囲内で同時にスキャ
ンすることができる。この公知の明細書によれば、細胞
の必要なｚ−運動（フォーカシング）のために、細胞が
対象物支持体上に配置されていて、対象物支持体が機械
的な手段によって光学軸線方向（ｚ−方向）で移動せし
められるようになっている。従って、試料（典型的な場
合には細胞核を備えた細胞、細胞質その他）の平面が光
線受光器上に相次いでフォーカシング若しくは焦点化さ
れて結像する。
邦共和国特許出願第１９９１８６８９．８号明細書に記
載されている。この公知の明細書に記載されているよう
に、カラー使用向けに利用可能なマトリクス受光器を用
いることによって共焦点画像が撮像される。これによっ
て、短時間で多数の微粒子、例えば医学的な使用におい
ては組織細胞を、蛍光発生及び／又は着色された箇所が
三次元的に種々異なるスペクトル範囲内で同時にスキャ
ンすることができる。この公知の明細書によれば、細胞
の必要なｚ−運動（フォーカシング）のために、細胞が
対象物支持体上に配置されていて、対象物支持体が機械
的な手段によって光学軸線方向（ｚ−方向）で移動せし
められるようになっている。従って、試料（典型的な場
合には細胞核を備えた細胞、細胞質その他）の平面が光
線受光器上に相次いでフォーカシング若しくは焦点化さ
れて結像する。
【０００３】多くの医学的な診断方法では貫流システム
が用いられる。貫流システムの器具に細胞が懸濁液の形
で供給される。懸濁液としての細胞は、光学的なビーム
路内に位置している貫流キュベット（しばしばカニュー
レ又は毛管と称呼される）によって汲み上げられる。適
当な照明によって、試料の、例えば蛍光特性、吸収特性
及び分散特性(Streueigenschaft)が自動的に検出され
る。一人の患者の非常に多くの細胞が、公知の器具によ
って短時間で検査され、細胞の光学的な特性の統計が自
動的に得られる。しかしながらこのような貫流システム
は、細胞の画像が撮影できないという欠点がある。
が用いられる。貫流システムの器具に細胞が懸濁液の形
で供給される。懸濁液としての細胞は、光学的なビーム
路内に位置している貫流キュベット（しばしばカニュー
レ又は毛管と称呼される）によって汲み上げられる。適
当な照明によって、試料の、例えば蛍光特性、吸収特性
及び分散特性(Streueigenschaft)が自動的に検出され
る。一人の患者の非常に多くの細胞が、公知の器具によ
って短時間で検査され、細胞の光学的な特性の統計が自
動的に得られる。しかしながらこのような貫流システム
は、細胞の画像が撮影できないという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、上記のような貫流システムで、高解像能力の共焦点
式撮像を行うことができるようなものを提供することで
ある。
は、上記のような貫流システムで、高解像能力の共焦点
式撮像を行うことができるようなものを提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明によれば、貫流キュベットが撮像系の焦点面に関連し
て傾斜して配置されていて、それによる懸濁液流の運動
によって、検査しようとする微粒子が種々異なる焦点位
置に自動的にもたらされるようになっている。
明によれば、貫流キュベットが撮像系の焦点面に関連し
て傾斜して配置されていて、それによる懸濁液流の運動
によって、検査しようとする微粒子が種々異なる焦点位
置に自動的にもたらされるようになっている。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、貫流キュベット（又は
毛管又はカニューレ）が任意の系のビーム路内で焦点面
に対して傾斜して配置されている。それによって、細胞
は液体流によって自動的に、光学系の種々異なる焦点面
にもたらされるようになっている。
毛管又はカニューレ）が任意の系のビーム路内で焦点面
に対して傾斜して配置されている。それによって、細胞
は液体流によって自動的に、光学系の種々異なる焦点面
にもたらされるようになっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を、図面
に示した実施例を用いて具体的に説明する。
に示した実施例を用いて具体的に説明する。
【０００８】図１のａには、貫流キュベット(Durchflus
skuevette)の断面した側面図、図１のｂには貫流キュベ
ットの平面図が示されている。キュベットは透明な２つ
の側壁３０１，３０２を有しており、これらの側壁は、
これらの側壁間を懸濁液の形で流れる微粒子を観察する
ことができるよう良好な光学特性を有している。懸濁液
は、流入開口３０３を介して供給され、キュベット壁に
よって安定化された層流として流出開口３０４に向かっ
て流れる。液体流の層厚は、キュベットの内側の壁間隔
によって、並びに壁安定化された層流の法則性(Gesetzm
asessigkeit）によって規定される。懸濁液をキュベッ
ト内にガイドし、キュベットから導出するために必要な
小管及び接続部材は図示されていない。
skuevette)の断面した側面図、図１のｂには貫流キュベ
ットの平面図が示されている。キュベットは透明な２つ
の側壁３０１，３０２を有しており、これらの側壁は、
これらの側壁間を懸濁液の形で流れる微粒子を観察する
ことができるよう良好な光学特性を有している。懸濁液
は、流入開口３０３を介して供給され、キュベット壁に
よって安定化された層流として流出開口３０４に向かっ
て流れる。液体流の層厚は、キュベットの内側の壁間隔
によって、並びに壁安定化された層流の法則性(Gesetzm
asessigkeit）によって規定される。懸濁液をキュベッ
ト内にガイドし、キュベットから導出するために必要な
小管及び接続部材は図示されていない。
【０００９】図２には、本発明に従って焦点面１３ｆに
対して傾斜した配置されたキュベット３００が示されて
いる。撮像系の焦点面１３ｆは、キュベット３００の側
壁３０１の内側表面に対して角度アルファ(alpha）を形
成している。
対して傾斜した配置されたキュベット３００が示されて
いる。撮像系の焦点面１３ｆは、キュベット３００の側
壁３０１の内側表面に対して角度アルファ(alpha）を形
成している。
【００１０】典型的な場合では、画像形成系(bildegebe
ndes System)のビーム路に対するキュベット表面の傾斜
は、撮影光学系の視野の全長に亘って、懸濁液中で流れ
るすべての細胞が完全に検出されるように選択されてい
る。それに応じて傾斜角度アルファと、懸濁液の層厚
と、提供可能な視野の大きさとが、互いに調節される。
ndes System)のビーム路に対するキュベット表面の傾斜
は、撮影光学系の視野の全長に亘って、懸濁液中で流れ
るすべての細胞が完全に検出されるように選択されてい
る。それに応じて傾斜角度アルファと、懸濁液の層厚
と、提供可能な視野の大きさとが、互いに調節される。
【００１１】照明のために、有利な形式でＣＣＤ受光器
のフレーム(fareme)の読み取り過程に対して時間的にず
らして、及び同期的にフラッシュ(Lichtblitz)が使用さ
れる。例えば１つの細胞が光学系の視野内に侵入してか
ら視野を通り過ぎるまでの運動中に６回のフラッシュが
発光されるように、懸濁液の流れ速度が選定されていれ
ば、流れる容積の種々異なる６つのｚ平面が共焦点式に
撮影される。
のフレーム(fareme)の読み取り過程に対して時間的にず
らして、及び同期的にフラッシュ(Lichtblitz)が使用さ
れる。例えば１つの細胞が光学系の視野内に侵入してか
ら視野を通り過ぎるまでの運動中に６回のフラッシュが
発光されるように、懸濁液の流れ速度が選定されていれ
ば、流れる容積の種々異なる６つのｚ平面が共焦点式に
撮影される。
【００１２】図３には別の実施例によるキュベットが示
されている。このキュベットは、光学的に透明な材料よ
り成る直方体として製造されており、このキュベット内
に、直方体の縦軸線３０７に対して傾斜した流れ通路が
形成されている。
されている。このキュベットは、光学的に透明な材料よ
り成る直方体として製造されており、このキュベット内
に、直方体の縦軸線３０７に対して傾斜した流れ通路が
形成されている。
【００１３】図面から分かるように、本発明の考えを実
施するために、懸濁液の流れ方向３０５は、画像を形成
する系の焦点面１３ｆに対して斜めになるようになって
いる。
施するために、懸濁液の流れ方向３０５は、画像を形成
する系の焦点面１３ｆに対して斜めになるようになって
いる。
【００１４】このような効果を得るための別の手段も、
本発明による装置のために使用することができる。同様
に、多数の傾斜を生ぜしめる手段を同時に用いることも
できる。
本発明による装置のために使用することができる。同様
に、多数の傾斜を生ぜしめる手段を同時に用いることも
できる。
【００１５】図３に示された線（焦点面）１３ｆの長さ
は、光学系の必要な視野の寸法的な大きさを示してい
る。この線の長さは流れ通路の内壁までほぼ達してい
る。これは有利である。何故ならば、壁のすぐ近くには
流れの運動がまったく存在しないかまたはわずかしか存
在しないからである。
は、光学系の必要な視野の寸法的な大きさを示してい
る。この線の長さは流れ通路の内壁までほぼ達してい
る。これは有利である。何故ならば、壁のすぐ近くには
流れの運動がまったく存在しないかまたはわずかしか存
在しないからである。
【００１６】必要とされる画質に応じて、特にマイクロ
スコープ対物レンズによって大きく拡大する際に、ビー
ム路内の光学的な幅を視野全体に亘って一定に保ち、光
学的に有効な傾斜面を避ける必要がある。この必要性
は、図３に示した直方体状のキュベットの形状によって
満たされる。この場合、キュベットのための材料を、キ
ュベットの破壊力(Brechkraft)が懸濁液の破壊力と同じ
がほぼ同じとなるように選択すれば有利である。それに
よって、光は全視野内でほぼ同じ光学経路だけ進むこと
になる。
スコープ対物レンズによって大きく拡大する際に、ビー
ム路内の光学的な幅を視野全体に亘って一定に保ち、光
学的に有効な傾斜面を避ける必要がある。この必要性
は、図３に示した直方体状のキュベットの形状によって
満たされる。この場合、キュベットのための材料を、キ
ュベットの破壊力(Brechkraft)が懸濁液の破壊力と同じ
がほぼ同じとなるように選択すれば有利である。それに
よって、光は全視野内でほぼ同じ光学経路だけ進むこと
になる。
【００１７】図４には、流れ通路の一部の拡大図が示さ
れている。細胞３０９は、相次いで占めることになる６
つの異なる位置で示されている。
れている。細胞３０９は、相次いで占めることになる６
つの異なる位置で示されている。
【００１８】符号３０９１で示された位置では、細胞の
下部が焦点面に接している。細胞がこの符号３０９１で
示した位置にある瞬間に、照明のためのフラッシュ及び
それに続くマトリクス受光器(Matrixempfaenger)による
画像読み取りが行われる。次いで、細胞が図面では詳し
く示されていない次の位置を占めるまで、暗い状態が保
たれる。次いで、フラッシュが再び発光されて、画像が
コンピュータに伝達される。同様の形式で、細胞の次の
位置における別の画像が撮影される。
下部が焦点面に接している。細胞がこの符号３０９１で
示した位置にある瞬間に、照明のためのフラッシュ及び
それに続くマトリクス受光器(Matrixempfaenger)による
画像読み取りが行われる。次いで、細胞が図面では詳し
く示されていない次の位置を占めるまで、暗い状態が保
たれる。次いで、フラッシュが再び発光されて、画像が
コンピュータに伝達される。同様の形式で、細胞の次の
位置における別の画像が撮影される。
【００１９】図面には例えば細胞の６つの面の撮影が示
されており、そのうちの１つの面では細胞の下部が焦点
面１３ｆに接していて（符号３０９１）、その後の４つ
の細胞を相次いで横断し、最後の細胞の上部に接して
（符号３０９６）延びている。フラッシュ周波数及び撮
像周波数及び流れ速度を適当に選択することによって、
細胞の任意の数の面を撮影できることが分かる。また当
業者には、詳しく説明しなくても、同じ細胞を撮像系の
視野内で種々異なる位置で相次いで撮影できることが分
かる。従来技術に属する公知の適当なソフトウエアによ
って、コンピュータ内で同じ細胞の複数の画像が互いに
対応分類される。
されており、そのうちの１つの面では細胞の下部が焦点
面１３ｆに接していて（符号３０９１）、その後の４つ
の細胞を相次いで横断し、最後の細胞の上部に接して
（符号３０９６）延びている。フラッシュ周波数及び撮
像周波数及び流れ速度を適当に選択することによって、
細胞の任意の数の面を撮影できることが分かる。また当
業者には、詳しく説明しなくても、同じ細胞を撮像系の
視野内で種々異なる位置で相次いで撮影できることが分
かる。従来技術に属する公知の適当なソフトウエアによ
って、コンピュータ内で同じ細胞の複数の画像が互いに
対応分類される。
【００２０】また多くの細胞が同じ画像面（フレーム;F
rame）内で同時に撮影することもできる。流れの運動を
考慮することによって、細胞の部分画像がコンピュータ
によって互いに明確に対応分類される。
rame）内で同時に撮影することもできる。流れの運動を
考慮することによって、細胞の部分画像がコンピュータ
によって互いに明確に対応分類される。
【００２１】本発明によれば、貫流内でマイクロスコー
プ式の細胞の画像をキュベットによって共焦点式に撮影
することができる。また本発明によれば、撮像を高速で
行うことができるという利点が得られる。例えば、現在
提供可能であるマトリクス受光器及び前記公知の明細書
により構成によって、１秒間に種々異なる４つのスペク
トル範囲でそれぞれ３百万画素(Farpixel)を共焦点式に
撮影することができる。
プ式の細胞の画像をキュベットによって共焦点式に撮影
することができる。また本発明によれば、撮像を高速で
行うことができるという利点が得られる。例えば、現在
提供可能であるマトリクス受光器及び前記公知の明細書
により構成によって、１秒間に種々異なる４つのスペク
トル範囲でそれぞれ３百万画素(Farpixel)を共焦点式に
撮影することができる。
【図１】本発明の１実施例による貫流キュベットの原理
を示す、（ａ）は概略的な断面した側面図、（ｂ）は概
略的な平面図である。
を示す、（ａ）は概略的な断面した側面図、（ｂ）は概
略的な平面図である。
【図２】本発明に従って焦点面に対して斜めに配置した
キュベットを示す概略図である。
キュベットを示す概略図である。
【図３】流れ通路が直方体の軸線に対して斜めに形成さ
れている、光学的に透明な材料より成る直方体として構
成されたキュベットの概略図である。
れている、光学的に透明な材料より成る直方体として構
成されたキュベットの概略図である。
【図４】流れ通路の一部の概略的な拡大図である。
１３ｆ 焦点面、 ３００ 貫流キュベット、 ３０
１，３０２ 透明な側壁、 ３０３ 流入開口、 ３０
４ 流出開口、 ３０５ 流れ方向、 ３０７縦軸線、
３０９ 検査しようとする細胞、 ３０９１ 検査段
階開始時の細胞の位置、 ３０９６ 検査段階終了時の
細胞の位置、 alpha 焦点面に対する流れ通路の傾斜
角度
１，３０２ 透明な側壁、 ３０３ 流入開口、 ３０
４ 流出開口、 ３０５ 流れ方向、 ３０７縦軸線、
３０９ 検査しようとする細胞、 ３０９１ 検査段
階開始時の細胞の位置、 ３０９６ 検査段階終了時の
細胞の位置、 alpha 焦点面に対する流れ通路の傾斜
角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ１２Ｍ 1/34 Ｃ１２Ｍ 1/34 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 貫流システムを有する、共焦点式に撮像
するための装置において、 貫流キュベット（３００）が撮像系の焦点面（１３ｆ）
に関連して傾斜して配置されていて、それによる懸濁液
流の運動によって、検査しようとする微粒子（３０９）
が種々異なる焦点位置に自動的にもたらされるようにな
っていることを特徴とする、微粒子を三次元的に撮像す
るための、貫流システムを有する装置。 - 【請求項２】 懸濁液流の照明がフラッシュによって行
われる、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 フラッシュが、マトリクス受光器の撮影
段階中に同期的に、またマトリクス受光器の読み取り段
階に対して時間的にずらして実施される、請求項２記載
の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999145031 DE19945031B4 (de) | 1999-04-23 | 1999-09-10 | Anordnung zur dreidimensionalen Bildaufnahme von Partikeln mit Durchflußssystemen |
| DE19945031.5 | 1999-09-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001133694A true JP2001133694A (ja) | 2001-05-18 |
Family
ID=7922651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000272069A Pending JP2001133694A (ja) | 1999-09-10 | 2000-09-07 | 微粒子を三次元的に撮像するための、貫流システムを有する装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6414321B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001133694A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013520198A (ja) * | 2010-02-26 | 2013-06-06 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 脊椎生物幼体（ｌａｒｖａｅ）を対象としたサブ細胞分解能生体内（インビーボ）スクリーニング用の高スループットプラットフォーム |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004028682A2 (en) * | 2002-09-27 | 2004-04-08 | Carlsberg A/S | Spatially encoded polymer matrix |
| EP1867999B1 (en) * | 2005-03-14 | 2012-05-23 | Federalnoe Gosudarstvennoe Unitarnoe Predprijatie Central Aerohydrodynamic Institute (FGUP TSAGI) Named after Prof. N.E. Zhukovsky | Method for visualising a gas or liquid flow on an object surface |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4338024A (en) | 1980-05-02 | 1982-07-06 | International Remote Imaging Systems, Inc. | Flow analyzer and system for analysis of fluids with particles |
| US4612614A (en) | 1980-09-12 | 1986-09-16 | International Remote Imaging Systems, Inc. | Method of analyzing particles in a fluid sample |
| US5003165A (en) | 1989-05-25 | 1991-03-26 | International Remote Imaging Systems, Inc. | Method and an apparatus for selecting the best focal position from a plurality of focal positions |
| GB2262985B (en) * | 1991-06-07 | 1995-03-22 | Reiner Weichert | Measuring device and method for the determination of particle size distributions by scattered light measurements |
| JP3052665B2 (ja) * | 1993-01-26 | 2000-06-19 | 株式会社日立製作所 | フローセル装置 |
-
2000
- 2000-08-18 US US09/641,994 patent/US6414321B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-09-07 JP JP2000272069A patent/JP2001133694A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013520198A (ja) * | 2010-02-26 | 2013-06-06 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 脊椎生物幼体（ｌａｒｖａｅ）を対象としたサブ細胞分解能生体内（インビーボ）スクリーニング用の高スループットプラットフォーム |
| US9506912B2 (en) | 2010-02-26 | 2016-11-29 | Massachusetts Institute Of Technology | High-throughput platform for in-vivo sub-cellular screens on vertebrate larvae |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6414321B1 (en) | 2002-07-02 |
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