JP2004347561A

JP2004347561A - 測定装置

Info

Publication number: JP2004347561A
Application number: JP2003147682A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Sawada; 龍治澤田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】光検出装置の数を増やすことなく、受光量が様々に異なる測定に対応して蛍光信号を統計解析することのできる測定装置を提供する。
【解決手段】試料（１０）からの蛍光を検出して該蛍光の強度を示す光強度情報を出力する光検出装置（６）と、光強度情報を統計解析する統計解析装置（７）と、光検出装置の受光感度を設定するための受光感度設定情報を出力する受光感度設定装置（９）とを備え、光検出装置は、受光感度設定情報に基づいて受光感度を切り替える手段を有する測定装置である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光信号を統計解析する測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光強度を統計解析する技術として、蛍光相関分光法が知られている。蛍光相関分光法は、蛍光標識した担体粒子等の蛍光強度のゆらぎを測定し、これを解析して自己相関関数を求め、対象とする粒子の拡散時間、濃度、大きさなどを推測する技術である。この蛍光相関分光法を実現するための装置である蛍光相関分光装置に関しては、例えば、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２に論じられている。
【０００３】
従来の蛍光相関分光装置の構成の一例を図４に示す。蛍光相関分光装置は、光源装置５１、分光装置５２、集光装置５３、試料保持装置５４、光検出装置５５及び統計解析装置５６を備えている。
【０００４】
光源装置５１からは励起光が照射される。励起光は分光装置５２、集光装置５３を経由して、試料５７に照射される。励起光の照射により、試料５７は蛍光を発し、その蛍光は集光装置５３、分光装置５２を経て光検出装置５５に入射する。光検出装置５５は蛍光の強度を示す光強度値を出力し、統計解析装置５６は、この光強度値に基づいて統計解析を行い、その結果である光強度統計解析値を出力する。従来はこのようにして蛍光の統計解析が行われていた。
【０００５】
【特許文献１】
特表平１１−５０２６０８号公報
【０００６】
【非特許文献１】
”Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ’ Ｒ．Ｒｉｇｌｅｒ，Ｅ．Ｓ．Ｅｌｓｏｎ（ｅｄｓ．）Ｓｐｒｉｍｇｅｒ（Ｂｅｒｌｉｎ）
【０００７】
【非特許文献１】
金城政孝「蛋白質核酸酵素」（１９９９）Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．９，ｐ１４３１−１４３７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
蛍光相関分光法による蛍光の測定に際し、光検出装置５５の受光量に対応させて光検出装置５５の感度を変化させることが出来ると、測定精度の向上、光検出装置５５の保護などの効果が期待できる。
【０００９】
また、蛍光相関分光法による蛍光の測定に際し、試料５７の蛍光像を参照しつつ試料５７の測定位置を特定の位置に合わせることが出来ると便利である。このためには、蛍光相関測定と試料像の取得とを同一の光検出装置５５で行うことが望ましい。
【００１０】
しかしながら、蛍光相関測定時には、蛍光像取得時に比べ、光検出装置５５に入る光量は極端に少ない。それゆえ、蛍光像取得用に光検出装置５５の感度を最適化すると、蛍光相関測定のための感度が不足し信号の質が低下する。一方、蛍光相関測定用に光検出装置５５の感度を最適化すると、蛍光像取得時においては感度が高すぎるため、十分な信号強度のダイナミックレンジが得られないばかりでなく、場合によっては受光器が故障してしまう恐れさえある。
【００１１】
このように従来技術では、１つの光検出装置５５における受光光量の多寡について考慮されていないため、光検出装置５５の数を増やすことなく、受光量が様々に異なる測定に対応することが出来ない。
【００１２】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、光検出装置の数を増やすことなく、受光量が様々に異なる測定に対応して蛍光信号を統計解析することのできる測定装置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】
上記課題を解決するための本発明は、試料からの蛍光を検出して該蛍光の強度を示す光強度情報を出力する光検出装置と、光強度情報を統計解析する統計解析装置と、光検出装置の受光感度を設定するための受光感度設定情報を出力する受光感度設定装置とを備え、光検出装置は、受光感度設定情報に基づいて受光感度を切り替える手段を有する測定装置である。
【００１４】
また本発明は上記記載の発明である測定装置において、受光感度設定装置は、光強度情報に基づいて受光感度設定情報を生成する受光感度設定情報生成手段を有する測定装置である。
【００１５】
また本発明は上記記載の発明である測定装置において、試料中の励起光の照射位置である測定位置を走査しつつ測定位置情報を出力する測定点移動装置と、測定位置情報と光強度情報とから蛍光像を作成する画像処理装置とを備えた測定装置である。
【００１６】
また本発明は上記記載の発明である測定装置において、画像処理装置は、受光感度設定情報に基づいて光強度情報を補正する補正手段を有する測定装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る測定装置の第１の実施の形態を示す図である。第１の実施の形態の測定装置は、光源装置１、分光装置２、測定点移動装置３、集光装置４、試料保持装置５、光検出装置６、統計解析装置７、画像処理装置８及び受光感度設定装置９を備えている。
【００１８】
本第１の実施の形態の測定装置は、具体的には以下に例示する装置を用いて構成することができる。例えば、光源装置１には発振波長４８８ｎｍのアルゴンレーザー、分光装置２には波長５００ｎｍ以下の光を反射し５００ｎｍ以上の光を透過するダイクロイックミラー、測定点移動装置３にはガルバノスキャナー、集光装置４には倍率４０倍で開口数１．２の対物レンズ、試料保持装置５には顕微鏡用試料ステージ、光検出装置６には光電子増倍管、統計解析装置７には相関関数解析ボード、画像処理装置８及び受光感度設定装置９にはパーソナルコンピューターを用いることができる。
【００１９】
本実施の形態において細胞を観察する場合は、例えば細胞内部はローダミングリーン色素で、細胞膜は炭素数１８程度のアルキル鎖で修飾されたローダミングリーンで標識するとよい。光路上にはレンズ、ピンホール、ミラー等の光学部品を適宜用いる。また、本光学系は共焦点光学系であることが望ましい。
【００２０】
尚、本発明は、上述の構成例に限定されるものではなく、観察される試料の種類、必要とされる測定精度に応じて適切な構成部品、構成装置等を組合わせれば良い。
【００２１】
次に、第１の実施の形態の測定装置の動作を説明する。
光源装置１からは励起光が照射される。励起光は分光装置２、測定点移動装置３、集光装置４を経由して、試料１０に照射される。測定点移動装置３は、試料１０の照射位置、即ち測定点の位置を制御する。
【００２２】
励起光の照射により、試料１０は蛍光を発し、その蛍光は集光装置４、測定点移動装置３、分光装置２を経て光検出装置６に入射する。ここで、測定点移動装置３の位置を分光装置２と集光装置４の中間に配することにより、励起光路と蛍光光路の両光路を一つの測定点移動装置３で一致させて試料１０の測定点を移動させることが出来る。
【００２３】
光検出装置６は、試料１０からの蛍光の強度を示す光強度値を出力する。この光強度値は、統計解析装置７に送られると同時に画像処理装置８にも送られる。統計解析装置７は、この光強度値に基づいて統計解析を行い、その結果である光強度統計解析値を出力する。
【００２４】
受光感度設定装置９は受光感度設定値を出力し、この受光感度設定値により光検出装置６の感度が設定される。画像処理装置８は、測定点移動装置３より出力される測定点の位置を示す測定点位置データと、光強度値とに基づいて試料１０の蛍光像を形成し、この蛍光像を外部へ出力する。
【００２５】
本第１の実施の形態の測定装置を適用する具体例として、試料が細胞であり、細胞膜の流動性を測定する場合の動作を説明する。
【００２６】
始めに試料１０の蛍光像を取得する。そしてこの蛍光像から細胞膜の位置を特定し、その位置で蛍光相関測定を行う。このとき受光感度設定装置９から出力される受光感度設定値により、光検出装置６の感度は蛍光像測定に適したものに設定される。画像処理装置８では、光強度値と、測定点位置データに基づいて蛍光像を形成する。この蛍光像より細胞膜の位置を特定することが出来る。
【００２７】
次に、受光感度設定装置９が受光感度設定値を蛍光相関測定に適した値に切り替えると、特定された細胞膜の位置で蛍光相関測定を行うことができる。以上の動作により、細胞膜の流動性を求めることが出来る。
【００２８】
第１の実施形態を適用すれば、蛍光発光量が試料内あるいは試料間で異なる場合においても、受光感度を切り替えることによって試料の蛍光相関測定を行うことができる。
【００２９】
なお、この発明の実施の形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。例えば、受光感度設定装置９へ様々な装置からのデータや各種の設定条件を入力し、それらに基づいて受光感度設定値を出力しても良く、他の手段から測定点位置データを得るように構成しても良い。
【００３０】
また測定点移動装置３に代えて可動式の試料保持装置５を用いて構成しても良く、測定点移動装置３の設置位置を適宜変更して構成しても良い。また、励起光路と検出光路の重なる領域が無いように構成すれば、分光装置２を省略することが出来る。試料１０が十分な蛍光を発する場合には、光源装置９及び分光装置２を用いなくてもよい。さらに、本測定装置と複数の励起光学系や複数の検出光学系で構成したり、検出された信号を様々に処理したりして、特殊な効果を得るように構成しても良い。
【００３１】
第１の実施の形態によれば、光検出装置６の感度を任意に設定できるため、光検出装置６の数を増やすことなく、受光量が様々に異なる測定に対応して蛍光信号を統計解析することのできる測定装置を提供できる。
【００３２】
なお、本実施の形態では受光感度の変更にフィルターなどを使用しないため、光学調整に影響を与えることがないという利点を有している。
【００３３】
図２は、本発明に係る測定装置の第２の実施の形態を示す図である。第１の実施の形態と同様の機能を有する部分には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００３４】
第２の実施の形態の測定装置は、第１の実施の形態の測定装置において、光検出装置６から受光感度設定装置９に光強度値を出力するように構成している点が異なっている。
【００３５】
即ち、光検出装置６からは、試料１０からの蛍光の強度を示す光強度値が出力されるが、この光強度値は、統計解析装置７に送られると同時に画像処理装置８と受光感度設定装置９にも送られる。受光感度設定装置９では、この光強度値に基づいて受光感度設定値を決定し、その受光感度設定値を光検出装置６に出力する。そして光検出装置６の感度が、受光感度設定値により設定される。
【００３６】
本第２の実施の形態によれば、受光感度設定装置９は光強度値が最適な値となるように受光感度設定値をフィードバックして制御するため、光検出装置６の感度を自動的に最適化することができる。
【００３７】
本実施例の形態によれば、第１の実施の形態で述べた利点に加えて、光検出装置６の感度を自動で調節でき、光検出装置６の数を増やすことなく受光量が様々に異なる測定に対応して蛍光信号を統計解析することのできる測定装置を提供できる。
【００３８】
図３は、本発明に係る測定装置の第３の実施の形態を示す図である。第２の実施の形態と同様の機能を有する部分には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００３９】
第３の実施の形態の測定装置は、第２の実施の形態の測定装置において、受光感度設定装置９から画像処理装置８に受光感度設定値を出力するように構成している点が異なっている。
【００４０】
即ち、受光感度設定装置９では、光強度値に基づいて受光感度設定値を決定して、この受光感度設定値を光検出装置６に出力すると共に画像解析装置８にも出力する。画像処理装置８では、この受光感度設定値を用いて補正した光強度値と、測定点位置データとにより蛍光像を形成し、この蛍光像を外部へ出力する。
【００４１】
従って、本実施の形態によれば、第１、第２の実施の形態に述べた利点に加え、受光感度設定値により補正された蛍光像を得ることがでる。即ち、受光感度設定値の異なる蛍光像を統一された受光感度設定値での蛍光像に補正できるため、蛍光像相互間の比較を容易に行うことが出来る。そして、光検出装置６の感度を自動で調節でき、光検出装置６の数を増やすことなく、受光量が様々に異なる測定に対応して蛍光信号を統計解析することのできる測定装置を提供することができる。
【００４２】
尚、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれているため、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明を抽出することができる。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の測定装置を用いれば、光検出装置の数を増やすことなく、受光量が様々に異なる測定に対応して蛍光信号を統計解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る測定装置の第１の実施の形態を示す図。
【図２】本発明に係る測定装置の他の実施の形態を示す図。
【図３】本発明に係る測定装置の他の実施の形態を示す図。
【図４】従来の蛍光相関分光装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１…光源装置、２…分光装置、３…測定点移動装置、４…集光装置、５…試料保持装置、６…光検出装置、７…統計解析装置、８…画像処理装置、９…受光感度設定装置、１０…試料。

Claims

試料からの蛍光を検出して該蛍光の強度を示す光強度情報を出力する光検出装置と、
前記光強度情報を統計解析する統計解析装置と、
前記光検出装置の受光感度を設定するための受光感度設定情報を出力する受光感度設定装置とを備え、
前記光検出装置は、前記受光感度設定情報に基づいて受光感度を切り替える手段を有することを特徴とする測定装置。
前記受光感度設定装置は、前記光強度情報に基づいて前記受光感度設定情報を生成する受光感度設定情報生成手段を有することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記試料中の励起光の照射位置である測定位置を走査しつつ、該測定位置情報を出力する測定点移動装置と、
前記測定位置情報と前記光強度情報とから蛍光像を作成する画像処理装置と
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
前記画像処理装置は、前記受光感度設定情報に基づいて前記光強度情報を補正する補正手段を有することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。