JP2002039943A - 多光子励起蛍光寿命画像化システム - Google Patents
多光子励起蛍光寿命画像化システムInfo
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- JP2002039943A JP2002039943A JP2000226758A JP2000226758A JP2002039943A JP 2002039943 A JP2002039943 A JP 2002039943A JP 2000226758 A JP2000226758 A JP 2000226758A JP 2000226758 A JP2000226758 A JP 2000226758A JP 2002039943 A JP2002039943 A JP 2002039943A
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超短光パルスレーザーと、レーザースキャン
型蛍光顕微鏡と、高速ゲーティング装置とを組み合わせ
ることにより、安価でかつ容易に使用できる深部断層蛍
光寿命画像化を実現する多光子励起蛍光寿命画像化シス
テムを提供する。 【解決手段】 多光子励起蛍光寿命画像化システムにお
いて、極短光パルスレーザー発生装置１と、レーザース
キャン型蛍光顕微鏡４と、このレーザースキャン型蛍光
顕微鏡４の蛍光検出器１０，１２の前に配置される高速
ゲーティング装置９，１１とを備え、前記極短光パルス
レーザー発生装置１からの励起用光パルスと同期して前
記高速ゲーティング装置９，１１の超高速シャッターを
切るようにし、蛍光を時間分解を行ってから前記蛍光検
出器１０，１２に導入する。
型蛍光顕微鏡と、高速ゲーティング装置とを組み合わせ
ることにより、安価でかつ容易に使用できる深部断層蛍
光寿命画像化を実現する多光子励起蛍光寿命画像化シス
テムを提供する。 【解決手段】 多光子励起蛍光寿命画像化システムにお
いて、極短光パルスレーザー発生装置１と、レーザース
キャン型蛍光顕微鏡４と、このレーザースキャン型蛍光
顕微鏡４の蛍光検出器１０，１２の前に配置される高速
ゲーティング装置９，１１とを備え、前記極短光パルス
レーザー発生装置１からの励起用光パルスと同期して前
記高速ゲーティング装置９，１１の超高速シャッターを
切るようにし、蛍光を時間分解を行ってから前記蛍光検
出器１０，１２に導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体組織等の深部
断層多光子励起蛍光寿命画像化システムに関するもので
ある。
断層多光子励起蛍光寿命画像化システムに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図３はかかる従来の多光子顕微鏡システ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
【０００３】この図において、１０１は光パルスレーザ
ー、１０２は光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡であ
り、スキャンニング・ミラー１０３、レーザースキャン
装置１０４、対物レンズ１０５、ハーフミラー１０６、
ハーフミラー１０６を透過する蛍光を検出する第１の蛍
光検出器１０７、ハーフミラー１０６で反射する蛍光を
検出する第２の蛍光検出器１０８を有する。１０９は第
１の蛍光検出器１０７と第２の蛍光検出器１０８からの
出力信号を取り込む制御装置、１１０は制御装置に接続
され、データを処理するコンピュータ、Ｓは試料であ
る。
ー、１０２は光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡であ
り、スキャンニング・ミラー１０３、レーザースキャン
装置１０４、対物レンズ１０５、ハーフミラー１０６、
ハーフミラー１０６を透過する蛍光を検出する第１の蛍
光検出器１０７、ハーフミラー１０６で反射する蛍光を
検出する第２の蛍光検出器１０８を有する。１０９は第
１の蛍光検出器１０７と第２の蛍光検出器１０８からの
出力信号を取り込む制御装置、１１０は制御装置に接続
され、データを処理するコンピュータ、Ｓは試料であ
る。
【０００４】上記した多光子顕微鏡は、光パルスレーザ
ー１０１と光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡１０２か
らなり、生体組織等標本深部の断層像を高い分解能で取
得できるという特徴を持っている。
ー１０１と光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡１０２か
らなり、生体組織等標本深部の断層像を高い分解能で取
得できるという特徴を持っている。
【０００５】図４はかかる従来の蛍光寿命イメージング
システムの構成図である。
システムの構成図である。
【０００６】この図において、２０１はパルス化した励
起光源、２０２はハーフミラー、２０３は顕微鏡であ
り、スキャンニング・ミラー２０４、レーザースキャン
装置２０５を有している。また、２０６は対物レンズ、
Ｓは試料、２０７はハーフミラー２０２から反射した光
を検出する光検出器、２０８は高速ゲーティング装置で
あり、高速ゲーティング装置２０８からの出力信号は、
ＣＣＤカメラ２１０、情報処理部２１１とディスプレイ
２１２からなるカメラ付きデジタル情報処理装置２０９
で蛍光寿命の可視化が試みられている。
起光源、２０２はハーフミラー、２０３は顕微鏡であ
り、スキャンニング・ミラー２０４、レーザースキャン
装置２０５を有している。また、２０６は対物レンズ、
Ｓは試料、２０７はハーフミラー２０２から反射した光
を検出する光検出器、２０８は高速ゲーティング装置で
あり、高速ゲーティング装置２０８からの出力信号は、
ＣＣＤカメラ２１０、情報処理部２１１とディスプレイ
２１２からなるカメラ付きデジタル情報処理装置２０９
で蛍光寿命の可視化が試みられている。
【０００７】このように、普通の蛍光顕微鏡で蛍光寿命
の可視化は試みられているが、空間分解能は高くはなか
った。
の可視化は試みられているが、空間分解能は高くはなか
った。
【０００８】図５はかかる従来の多光子励起寿命断層イ
メージングシステムの構成図である。
メージングシステムの構成図である。
【０００９】この図において、３０１は超短光パルスレ
ーザー、３０２は超短光レーザースキャン型の蛍光顕微
鏡であり、スキャンニング・ミラー３０３、レーザース
キャン装置３０４、対物レンズ３０５、スキャンニング
・ミラー３０３から反射される蛍光を検出する蛍光検出
器３０６を有している。この蛍光検出器３０６の出力信
号は、外部電子装置である特殊な蛍光時間分解計数装置
３０８、情報処理装置３０９及びディスプレイ３１０か
らなる特別な処理専用の電子計算機３０７に入力され、
情報が処理され、表示される。なお、Ｓは試料である。
ーザー、３０２は超短光レーザースキャン型の蛍光顕微
鏡であり、スキャンニング・ミラー３０３、レーザース
キャン装置３０４、対物レンズ３０５、スキャンニング
・ミラー３０３から反射される蛍光を検出する蛍光検出
器３０６を有している。この蛍光検出器３０６の出力信
号は、外部電子装置である特殊な蛍光時間分解計数装置
３０８、情報処理装置３０９及びディスプレイ３１０か
らなる特別な処理専用の電子計算機３０７に入力され、
情報が処理され、表示される。なお、Ｓは試料である。
【００１０】このように、多光子励起寿命断層イメージ
ングシステムによれば、多光子励起の蛍光寿命画像化も
試みられているものの、蛍光検出後に大がかりな外部電
子装置を用いて時間分解をしており、画像解析の際にも
特別に処理専用の電子計算機が必要であった。
ングシステムによれば、多光子励起の蛍光寿命画像化も
試みられているものの、蛍光検出後に大がかりな外部電
子装置を用いて時間分解をしており、画像解析の際にも
特別に処理専用の電子計算機が必要であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の蛍光顕微鏡は、種々の問題を有しており、技術的に満
足のいくものではなかった。
の蛍光顕微鏡は、種々の問題を有しており、技術的に満
足のいくものではなかった。
【００１２】本発明は、上記状況に鑑みて、超短光パル
スレーザーと、レーザースキャン型蛍光顕微鏡と、高速
ゲーティング装置とを組み合わせることにより、安価で
かつ容易に使用できる深部断層蛍光寿命画像化を実現す
る多光子励起蛍光寿命画像化システムを提供することを
目的とする。
スレーザーと、レーザースキャン型蛍光顕微鏡と、高速
ゲーティング装置とを組み合わせることにより、安価で
かつ容易に使用できる深部断層蛍光寿命画像化を実現す
る多光子励起蛍光寿命画像化システムを提供することを
目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、〔１〕多光子励起蛍光寿命画像化システ
ムにおいて、超短光パルスレーザー発生装置（１）と、
レーザースキャン型蛍光顕微鏡（４）と、このレーザー
スキャン型蛍光顕微鏡（４）の蛍光検出器（１０，１
２）の前に配置される高速ゲーティング装置（９，１
１）とを備え、前記極短光パルスレーザー発生装置
（１）からの励起用光パルスと同期して前記高速ゲーテ
ィング装置（９，１１）の超高速シャッターを切るよう
にし、蛍光を時間分解を行ってから前記蛍光検出器（１
０，１２）に導入するようにしたことを特徴とする。
成するために、〔１〕多光子励起蛍光寿命画像化システ
ムにおいて、超短光パルスレーザー発生装置（１）と、
レーザースキャン型蛍光顕微鏡（４）と、このレーザー
スキャン型蛍光顕微鏡（４）の蛍光検出器（１０，１
２）の前に配置される高速ゲーティング装置（９，１
１）とを備え、前記極短光パルスレーザー発生装置
（１）からの励起用光パルスと同期して前記高速ゲーテ
ィング装置（９，１１）の超高速シャッターを切るよう
にし、蛍光を時間分解を行ってから前記蛍光検出器（１
０，１２）に導入するようにしたことを特徴とする。
【００１４】〔２〕上記〔１〕記載の多光子励起蛍光寿
命画像化システムにおいて、前記超短光パルスはピコ乃
至フェムト秒パルスであることを特徴とする。
命画像化システムにおいて、前記超短光パルスはピコ乃
至フェムト秒パルスであることを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、蛍光顕微鏡装置の光検出
器の前に高速ゲーティング装置を設置することにより、
励起用光パルスと同期して超高速シャッターを切るよう
にし、蛍光を時間分解を行ってから蛍光検出器に導入す
るようにした。
器の前に高速ゲーティング装置を設置することにより、
励起用光パルスと同期して超高速シャッターを切るよう
にし、蛍光を時間分解を行ってから蛍光検出器に導入す
るようにした。
【００１６】本発明は、既存の多光子蛍光寿命イメージ
ング手法と比べると、既存の装置やソフトウェアが流用
できるので、必要となる時間、コストの面でも著しく改
善される上に、操作性、利便性も改善される。
ング手法と比べると、既存の装置やソフトウェアが流用
できるので、必要となる時間、コストの面でも著しく改
善される上に、操作性、利便性も改善される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。
を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】図１は本発明の実施例を示す多光子励起蛍
光寿命画像化システムの構成図である。
光寿命画像化システムの構成図である。
【００１９】この図において、１は超短光パルス〔ピコ
乃至フェムト秒（ｐｓ乃至ｆｓ）パルス〕レーザー、２
は第１のハーフミラー、３は励起光パルスの光検出器、
４は超短光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡であり、ス
キャンニング・ミラー５、レーザースキャン装置６、対
物レンズ７、第２のハーフミラー８、第１の高速ゲーテ
ィング装置９、第１の蛍光検出器１０、第２の高速ゲー
ティング装置１１、第２の蛍光検出器１２、制御装置１
４とディスプレイ１５からなるパーソナルコンピュータ
１３を備えている。なお、Ｓは試料である。
乃至フェムト秒（ｐｓ乃至ｆｓ）パルス〕レーザー、２
は第１のハーフミラー、３は励起光パルスの光検出器、
４は超短光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡であり、ス
キャンニング・ミラー５、レーザースキャン装置６、対
物レンズ７、第２のハーフミラー８、第１の高速ゲーテ
ィング装置９、第１の蛍光検出器１０、第２の高速ゲー
ティング装置１１、第２の蛍光検出器１２、制御装置１
４とディスプレイ１５からなるパーソナルコンピュータ
１３を備えている。なお、Ｓは試料である。
【００２０】この実施例によれば、蛍光顕微鏡４の第
１，第２の蛍光検出器１０，１２の前に第１，第２の高
速ゲーティング装置９，１１を設置することにより、励
起用光パルスと同期して超高速シャッターを切るように
し、蛍光を時間分解を行ってから第１，第２の蛍光検出
器１０，１２に導入するようにした。すなわち、励起光
のフェムト秒パルスの光検出器３からの出力電圧をゲー
トトリガーの基準信号とした。これにより、試料Ｓ中の
蛍光分子が励起される時刻から、ある遅延と幅でゲート
された蛍光成分を蛍光検出器に導入することができるよ
うになった。
１，第２の蛍光検出器１０，１２の前に第１，第２の高
速ゲーティング装置９，１１を設置することにより、励
起用光パルスと同期して超高速シャッターを切るように
し、蛍光を時間分解を行ってから第１，第２の蛍光検出
器１０，１２に導入するようにした。すなわち、励起光
のフェムト秒パルスの光検出器３からの出力電圧をゲー
トトリガーの基準信号とした。これにより、試料Ｓ中の
蛍光分子が励起される時刻から、ある遅延と幅でゲート
された蛍光成分を蛍光検出器に導入することができるよ
うになった。
【００２１】本発明の多光子励起蛍光寿命画像化システ
ムは、既存の多光子蛍光寿命イメージングシステムと比
べると、既存の装置やソフトウェアが流用できるので、
必要となる時間、コストの面でも著しく改善される上
に、操作性、利便性も改善される。
ムは、既存の多光子蛍光寿命イメージングシステムと比
べると、既存の装置やソフトウェアが流用できるので、
必要となる時間、コストの面でも著しく改善される上
に、操作性、利便性も改善される。
【００２２】本発明の多光子励起蛍光寿命画像化システ
ムを用いて測定された蛍光寿命の例を表１に示す。
ムを用いて測定された蛍光寿命の例を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】上段に本発明による実測値、下段に他の研
究者がかって測定した文献値が示されている。この表１
から明らかなように、上段と下段の２つの値は非常によ
く一致しており、本発明の多光子励起蛍光寿命画像化シ
ステムは、間違いなく蛍光寿命を計測することができ
る。
究者がかって測定した文献値が示されている。この表１
から明らかなように、上段と下段の２つの値は非常によ
く一致しており、本発明の多光子励起蛍光寿命画像化シ
ステムは、間違いなく蛍光寿命を計測することができ
る。
【００２５】図２は本発明の多光子励起蛍光寿命画像化
システムによる蛍光寿命の測定例を示す図である。
システムによる蛍光寿命の測定例を示す図である。
【００２６】この図において、横軸は時間（ｎｓ）、縦
軸は蛍光強度（ａ．ｕ：相対単位）を示しており、■は
フルオレセイン、◆はスルフォローダミン、●ＹＧ蛍光
ビーズの蛍光減衰曲線を示している。
軸は蛍光強度（ａ．ｕ：相対単位）を示しており、■は
フルオレセイン、◆はスルフォローダミン、●ＹＧ蛍光
ビーズの蛍光減衰曲線を示している。
【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２９】（１）生体等深部の断層像の取得と蛍光寿
命分布の可視化を同時に容易に実現することができる。
命分布の可視化を同時に容易に実現することができる。
【００３０】よって、蛍光スペクトラム変化の無い分子
の測定でも蛍光比画像を取得でき、観察の障害となる色
素濃度変動や励起光強度の変動等の要因を排除できる。
の測定でも蛍光比画像を取得でき、観察の障害となる色
素濃度変動や励起光強度の変動等の要因を排除できる。
【００３１】従って、生体深部での生理活性物質の分
布、活性を高精度で測定することができる。
布、活性を高精度で測定することができる。
【００３２】（２）特に、生体サンプル中でドラッグス
クリーニングや光記憶媒体の読み出し検査等、医学から
産業まで広い分野での利用が期待される。
クリーニングや光記憶媒体の読み出し検査等、医学から
産業まで広い分野での利用が期待される。
【図１】本発明の実施例を示す多光子励起蛍光寿命画像
化システムの構成図である。
化システムの構成図である。
【図２】本発明の多光子励起蛍光寿命画像化システムに
よる蛍光寿命の測定例を示す図である。
よる蛍光寿命の測定例を示す図である。
【図３】従来の多光子顕微鏡システムの構成図である。
【図４】従来の蛍光寿命イメージングシステムの構成図
である。
である。
【図５】従来の多光子励起寿命断層イメージングシステ
ムの構成図である。
ムの構成図である。
１ 超短光パルス（ピコ乃至フェムト秒パルス）レー
ザー ２ 第１のハーフミラー ３ 励起光パルスの光検出器 ４ 超短光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡 ５ スキャンニング・ミラー ６ レーザースキャン装置 ７ 対物レンズ ８ 第２のハーフミラー ９ 第１の高速ゲーティング装置 １０ 第１の蛍光検出器 １１ 第２の高速ゲーティング装置 １２ 第２の蛍光検出器 １３ パーソナルコンピュータ １４ 制御装置 １５ ディスプレイ Ｓ 試料
ザー ２ 第１のハーフミラー ３ 励起光パルスの光検出器 ４ 超短光レーザースキャン型の蛍光顕微鏡 ５ スキャンニング・ミラー ６ レーザースキャン装置 ７ 対物レンズ ８ 第２のハーフミラー ９ 第１の高速ゲーティング装置 １０ 第１の蛍光検出器 １１ 第２の高速ゲーティング装置 １２ 第２の蛍光検出器 １３ パーソナルコンピュータ １４ 制御装置 １５ ディスプレイ Ｓ 試料
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G020 AA04 BA02 BA20 CA01 CB23 CB43 CD22 2G043 AA06 BA16 EA01 FA03 GA02 GA08 GB19 GB21 HA02 HA09 HA11 KA08 KA09 LA01 LA03 NA05
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ）超短光パルスレーザー発生装置と、
（ｂ）レーザースキャン型蛍光顕微鏡と、（ｃ）該レー
ザースキャン型蛍光顕微鏡の蛍光検出器の前に配置され
る高速ゲーティング装置とを備え、（ｄ）前記極短光パ
ルスレーザー発生装置からの励起用光パルスと同期して
前記高速ゲーティング装置の超高速シャッターを切るよ
うにし、蛍光を時間分解を行ってから前記蛍光検出器に
導入するようにしたことを特徴とする多光子励起蛍光寿
命画像化システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の多光子励起蛍光寿命画像
化システムにおいて、前記超短光パルスはピコ乃至フェ
ムト秒パルスであることを特徴とする多光子励起蛍光寿
命画像化システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000226758A JP4593739B2 (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 多光子励起蛍光寿命画像化システム |
| PCT/JP2001/005445 WO2002010727A1 (fr) | 2000-07-27 | 2001-06-26 | Systeme d'imagerie de temps de vie de fluroescence a pompage multiphotonique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000226758A JP4593739B2 (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 多光子励起蛍光寿命画像化システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002039943A true JP2002039943A (ja) | 2002-02-06 |
| JP4593739B2 JP4593739B2 (ja) | 2010-12-08 |
Family
ID=18720318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000226758A Expired - Fee Related JP4593739B2 (ja) | 2000-07-27 | 2000-07-27 | 多光子励起蛍光寿命画像化システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4593739B2 (ja) |
| WO (1) | WO2002010727A1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2011185842A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Fujifilm Corp | 光誘起自家蛍光の時間分解測定による生物試料の低酸素領域分析方法とその装置 |
| CN103063637A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-24 | 华南师范大学 | 一种用散焦图像判断单个金纳米棒三维空间取向的方法 |
| CN106053400A (zh) * | 2015-04-09 | 2016-10-26 | 韩国电子通信研究院 | 用于测量荧光寿命的装置 |
| CN108152252A (zh) * | 2016-12-05 | 2018-06-12 | 中科院大连化学物理研究所张家港产业技术研究院有限公司 | 一种积分式飞秒时间分辨荧光寿命测量光谱仪 |
| WO2021187536A1 (ja) * | 2020-03-17 | 2021-09-23 | 国立大学法人東京大学 | 状態特定装置、状態特定方法、および状態特定プログラム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4074136B2 (ja) * | 2002-05-29 | 2008-04-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 蛍光寿命分布画像測定装置およびその測定方法 |
| CN105510290A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-20 | 浙江大学 | 光子重组的非线性超分辨显微方法及装置 |
| CN110095258B (zh) * | 2019-05-26 | 2021-04-27 | 天津大学 | 一种有源光纤中稀土离子能级寿命测量装置及测量方法 |
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| JPH0943147A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-14 | Bunshi Bio Photonics Kenkyusho:Kk | 暗視野落射蛍光顕微鏡装置 |
| JPH11281893A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-15 | Nikon Corp | レーザ走査型顕微鏡 |
| JPH11326208A (ja) * | 1998-05-21 | 1999-11-26 | Bunshi Bio Photonics Kenkyusho:Kk | 解析方法および解析装置 |
-
2000
- 2000-07-27 JP JP2000226758A patent/JP4593739B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-06-26 WO PCT/JP2001/005445 patent/WO2002010727A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
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