JP2009008739A - Living body observation apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、生体観察装置に関するものである。 The present invention relates to a living body observation apparatus.
従来、複数の蛍光色素で染色した標本や複数の蛍光タンパク質を発現させた標本を観察する観察装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この観察装置は、標本に複数の波長の光を同時に照射して、標本から戻る光を対物レンズにより集光し、かつ、結像レンズによって結像される途中でダイクロイックミラーにより波長毎に分岐し、複数の撮像手段によって撮像するようになっている。
Conventionally, an observation apparatus for observing a sample stained with a plurality of fluorescent dyes or a sample expressing a plurality of fluorescent proteins is known (see, for example, Patent Document 1).
This observation device irradiates a sample with light of a plurality of wavelengths at the same time, collects light returning from the sample with an objective lens, and branches by wavelength by a dichroic mirror while being imaged by an imaging lens. The image is picked up by a plurality of image pickup means.
しかしながら、特許文献1に開示された観察装置は、対物レンズにより集光した標本からの戻り光を結像レンズと撮像手段との間で分離しているが、生体観察装置のように低倍率の縮小光学系が必要な場合には、結像レンズと撮像手段との間のスペースを大きく確保することが困難であり、同様の機構を構成することができないという不都合がある。 However, although the observation apparatus disclosed in Patent Document 1 separates the return light from the sample collected by the objective lens between the imaging lens and the imaging means, it has a low magnification like a living body observation apparatus. When a reduction optical system is required, it is difficult to secure a large space between the imaging lens and the imaging means, and there is a disadvantage that a similar mechanism cannot be configured.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、低倍率での観察を可能とし、かつ、同一の試料からの戻り光を複数の撮像手段により撮影することができる生体観察装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a living body observation apparatus that enables observation at a low magnification and can capture return light from the same sample by a plurality of imaging means. It is intended to provide.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、試料を搭載するステージと、該ステージに搭載された試料に対して照射する照明光を発生する照明光源と、試料からの戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光された戻り光を複数に分岐するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分岐された戻り光をそれぞれ結像させる複数の結像レンズと、各結像レンズにより結像された試料の観察像を撮影する複数の撮像手段とを備える生体観察装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a stage on which a sample is mounted, an illumination light source that generates illumination light for irradiating the sample mounted on the stage, an objective lens that collects return light from the sample, and a collection by the objective lens. A beam splitter that divides the returned light into a plurality of beams, a plurality of imaging lenses that respectively image the return light branched by the beam splitter, and an observation image of the sample imaged by each imaging lens A living body observation apparatus including a plurality of imaging means is provided.
本発明によれば、照明光源から発せられた照明光がステージに搭載された試料に照射されると、試料からの戻り光が対物レンズにより集光され、集光された戻り光がビームスプリッタにより複数の光路の分岐される。分岐された各戻り光は、別個の結像レンズにより結像された後、複数の撮像手段により撮影される。これにより、複数の観察像を取得することができる。この場合において、結像レンズを分けて設けているので、倍率の異なる観察像を取得する場合に、結像レンズによる戻り光の結像に必要な距離を異ならせることができる。そして、結像レンズと撮像手段との間で分岐する従来の装置とは異なり、結像レンズの手前でビームスプリッタにより分岐するので、低倍率の観察像を取得する場合には、結像レンズと撮像手段との間隔を短く設定することができる。 According to the present invention, when the illumination light emitted from the illumination light source is irradiated onto the sample mounted on the stage, the return light from the sample is collected by the objective lens, and the collected return light is collected by the beam splitter. A plurality of optical paths are branched. Each branched return light is imaged by a separate imaging lens and then photographed by a plurality of imaging means. Thereby, a plurality of observation images can be acquired. In this case, since the imaging lens is provided separately, the distance required for imaging the return light by the imaging lens can be made different when acquiring observation images with different magnifications. And unlike the conventional device that branches between the imaging lens and the imaging means, it branches by the beam splitter in front of the imaging lens, so when acquiring a low magnification observation image, The interval between the imaging means can be set short.
上記発明においては、前記照明光源が、励起光を含む照明光を発生し、前記ビームスプリッタと前記複数の撮像手段との間に、試料における反射光、蛍光または発光のいずれかを透過するフィルタが配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、フィルタによって試料における反射光、蛍光または発光のいずれかを選択して各撮像手段により撮影することができる。そして、別々に得られた反射光画像と蛍光画像または発光画像のいずれかとを重ねて表示することにより、試料のどの部位から蛍光または発光が出射されているのかを一目で確認することができる。また、撮像手段を切り替えることなく、リアルタイムに観察することができる。
In the above invention, the illumination light source generates illumination light including excitation light, and a filter that transmits one of reflected light, fluorescence, and light emission from the sample is provided between the beam splitter and the plurality of imaging units. It may be arranged.
By doing so, it is possible to select one of reflected light, fluorescence, and light emission from the sample with the filter and take an image with each imaging means. Then, by displaying the reflected light image obtained separately and either the fluorescence image or the luminescence image in an overlapping manner, it is possible to confirm at a glance from which part of the sample the fluorescence or luminescence is emitted. Moreover, it is possible to observe in real time without switching the imaging means.
また、上記発明においては、前記複数の撮像手段が、モノクロ画像を取得可能な撮像手段およびカラー画像を取得可能な撮像手段であることとしてもよい。
このようにすることで、用途に応じてカラー画像またはモノクロ画像を取得することができる。すなわち、カラー画像は観察像を視認し易い利点があり、モノクロ画像は輝度解析を容易にすることができるという利点があるので、両方備えることで、種々の用途に適用することができる。
In the above invention, the plurality of imaging means may be imaging means capable of acquiring a monochrome image and imaging means capable of acquiring a color image.
By doing in this way, a color image or a monochrome image can be acquired according to a use. That is, a color image has an advantage that an observation image can be easily seen, and a monochrome image has an advantage that luminance analysis can be facilitated. Therefore, by providing both, it can be applied to various applications.
また、上記発明においては、前記複数の結像レンズが異なる焦点距離を有していることとしてもよい。
このようにすることで、各結像レンズと各撮像手段との間の距離を異ならせ、異なる倍率の観察像を同時に観察することができる。
In the invention described above, the plurality of imaging lenses may have different focal lengths.
By doing in this way, the distance between each imaging lens and each imaging means can be varied, and observation images with different magnifications can be observed simultaneously.
本発明によれば、低倍率での観察を可能とし、かつ、同一の試料からの戻り光を複数の撮像手段により撮影することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to perform observation at a low magnification, and it is possible to capture the return light from the same sample with a plurality of imaging means.
以下、本発明の一実施形態に係る生体観察装置1について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係る生体観察装置1は、マウス等の実験小動物のような生体を試料Aとして観察するための装置である。
Hereinafter, a living body observation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The living body observation apparatus 1 according to this embodiment is an apparatus for observing a living body such as a small experimental animal such as a mouse as the sample A.
本実施形態に係る生体観察装置1は、図1に示されるように、実験小動物等の試料Aを搭載するステージ2と、該ステージ2に搭載された試料Aに対して照射する照明光を発生する照明光源3と、該照明光源3からの照明光を試料Aに照射する一方、試料Aからの戻り光を集光する対物レンズ4と、該対物レンズ4により集光された戻り光を2つに分岐する第1のビームスプリッタ5と、該第1のビームスプリッタ5により分岐された戻り光をそれぞれ導光する2つの観察光学系6、7と、各観察光学系6,7により導光された戻り光の一部を選択的に透過させるフィルタ8,9と、該フィルタ8,9を透過した戻り光を撮影する2つの撮像手段10,11とを備えている。
As shown in FIG. 1, the living body observation apparatus 1 according to the present embodiment generates a
また、各撮像手段10,11からの出力は、画像処理装置12に接続され、画像処理装置12はモニタ13に接続されている。
図中、符号14は、複数の対物レンズ4を切替可能に保持する対物ターレット、符号19は、観察光学系6,7、第1のビームスプリッタ15、対物レンズ4、フィルタ8,9および試料Aを搭載したステージ2を取り囲み、外光の入射を遮断する暗箱装置である。
Outputs from the
In the figure,
照明光源3は、試料A内に含有される蛍光物質を励起することができる励起波長を含む比較的広い波長帯域の照明光を発生するようになっている。
前記照明光源3と対物レンズ4との間には第2のビームスプリッタ15が配置され、照明光源3からの照明光の一部を反射して対物レンズ4側に指向させる一方、試料Aからの戻り光をの一部を透過して第1のビームスプリッタ5に指向させるようになっている。
前記第1、第2のビームスプリッタ5,15は、例えば、ハーフミラーである。
The illumination light source 3 generates illumination light in a relatively wide wavelength band including an excitation wavelength that can excite the fluorescent substance contained in the sample A.
A
The first and
前記2つの観察光学系6,7は、図示しないレンズ等の光学系を備えているとともに、それぞれ戻り光を集光する結像レンズ16,17を備えている。各結像レンズ16,17は、集光した戻り光を、それぞれ、撮像手段10,11の撮像面に結像させるようになっている。図中、符号18はミラーである。
The two observation
前記フィルタ8,9は、試料Aから戻る光の内、照明光と同一の波長帯域の光の通過を許容し、それ以外の光の通過を禁止するフィルタ8と、照明光と同一の波長帯域の光の通過を禁止し、それ以外の光の通過を許容するフィルタ9とが別々の光路に配置されている。
The
撮像手段10,11は、それぞれCCDカメラである。
これにより、一方の撮像手段10によっては、試料Aからの戻り光としての反射光を撮影して反射光画像が取得され、他方の撮像手段11によっては、試料Aからの戻り光としての蛍光を撮影して蛍光画像が取得されるようになっている。
The imaging means 10 and 11 are CCD cameras, respectively.
Thereby, the reflected light as the return light from the sample A is photographed by one imaging means 10 to obtain a reflected light image, and the fluorescence as the return light from the sample A is obtained by the other imaging means 11. A fluorescent image is acquired by photographing.
画像処理装置12は、2つの撮像手段10,11により取得された反射光画像と蛍光画像とを重ね合わせ処理するようになっている。モニタ13は、画像処理装置12により重ね合わせられた反射光画像と蛍光画像とを同時に表示するようになっている。
The
このように構成された本実施形態に係る生体観察装置1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置1を用いて、実験小動物等の試料Aの観察を行うには、試料Aに対して癌等の腫瘍組織に特異的に集積する蛍光薬剤を投与あるいは注射した状態で、麻酔によって睡眠状態とした試料Aをステージ2に固定し、照明光源3を作動させて、照明光を出射させる。
照明光源3から出射された照明光は、ハーフミラーからなる第2のビームスプリッタ15によってその一部が対物レンズ4に指向され、対物レンズ4によって集光されてステージ2上の試料Aに照射される。
The operation of the biological observation apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
In order to observe the sample A such as an experimental small animal using the living body observation apparatus 1 according to the present embodiment, the sample A is administered or injected with a fluorescent agent that specifically accumulates in a tumor tissue such as cancer. Then, the sample A that has been put into a sleep state by anesthesia is fixed to the
A part of the illumination light emitted from the illumination light source 3 is directed to the objective lens 4 by the
照明光には励起波長の光が含まれているので、照射された励起波長の光によって、試料A内に含有されている蛍光薬剤が励起され、所定の波長の蛍光が発生する。また、照射された照明光の内の一部は、試料Aの表面において反射される。
したがって、試料Aから発生した蛍光および試料Aの表面における反射光が、戻り光として対物レンズ4により集光され、その一部が第2のビームスプリッタ15を透過して、第1のビームスプリッタ5に指向され、第1のビームスプリッタ5によって2つの光路に分岐される。
Since the illumination light includes light having an excitation wavelength, the fluorescent agent contained in the sample A is excited by the irradiated light having the excitation wavelength, and fluorescence having a predetermined wavelength is generated. A part of the irradiated illumination light is reflected on the surface of the sample A.
Therefore, the fluorescence generated from the sample A and the reflected light on the surface of the sample A are collected as return light by the objective lens 4, and a part of the light passes through the
各光路には観察光学系6,7が配置され、該観察光学系6,7に含まれる結像レンズ16,17によって、それぞれの光が集光される。結像レンズ16,17によって集光された光は、それぞれフィルタ8,9を透過させられることにより、所定の波長成分のみの通過を許容され、他の波長成分の通過を禁止される。
Observation
一方の光路のフィルタ9は、蛍光のみを通過させ、他の波長帯域の光の通過を禁止するので、通過した蛍光が撮像手段11の撮像面に結像されることにより、蛍光画像が取得される。他方の光路のフィルタ8は、蛍光の透過を禁止し、他の波長帯域の光の通過を許容するので、通過した反射光が撮像手段10の撮像面に結像されることにより、反射光画像が取得される。
Since the
そして、各撮像手段10,11によって取得された蛍光画像および反射光画像は、画像処理装置12において重ね合わせられた後に、モニタ13に同時に表示される。
これにより、観察者は、蛍光画像と反射光画像との重ね合わせられた画像をモニタ13上において同時に観察することができ、反射光画像によって表示される試料Aの外観を見ながら、蛍光画像によって表示される腫瘍等の位置および大きさを容易に確認することができる。特に、蛍光画像と反射光画像とを重ね合わせて表示することにより、両画像をリアルタイムに同時に観察することができるという利点がある。
Then, the fluorescence image and the reflected light image acquired by each of the
Thereby, the observer can observe the superimposed image of the fluorescent image and the reflected light image on the
この場合において、本実施形態に係る生体観察装置1によれば、試料Aからの戻り光を結像レンズ16,17の前段において分岐するので、観察光学系6,7として低倍率の縮小光学系を採用し、結像レンズ16,17と撮像手段10,11との間隔を大きくできない場合においても、蛍光画像と反射光画像とを別個に同時に観察することができる。
In this case, according to the living body observation apparatus 1 according to the present embodiment, the return light from the sample A is branched at the front stage of the
なお、本実施形態においては、ハーフミラーからなる第1のビームスプリッタ5により戻り光を分岐することとしたが、これに代えて、ダイクロイックミラーを採用してもよい。例えば、励起光の波長を460〜490nmとし、発生する蛍光の波長が510nm以上である場合に、505nmを境界として分岐するダイクロイックミラーを採用することにより、戻り光を無駄なく分岐して、明るい蛍光画像および反射光画像を取得することができる。
In the present embodiment, the return light is branched by the
また、本実施形態においては、図2に示されるように、ハーフミラーからなるビームスプリッタ5を対物レンズ4により集光された戻り光の光路に挿脱可能に設けることとしてもよい。このようにすることで、全ての戻り光を一方の撮像手段10によって撮影可能として、明るい蛍光画像を取得することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a
また、本実施形態においては、2つの観察光学系6,7に備えられる結像レンズ16,17の焦点距離を異ならせることにしてもよい。このようにすることで、2つの撮像手段10,11により得られる蛍光画像および反射光画像の倍率を異ならせることができる。この場合には、画像処理装置12は、2つの画像を重ね合わせることなく、モニタ13上の別個のウィンドウで同時に表示するように画像処理することとすればよい。
In the present embodiment, the focal lengths of the
また、結像レンズ16,17を光軸方向に沿って移動可能に設けることにしてもよい。このようにすることで、結像レンズ16,17による結像位置を光軸方向に調節して、焦点合わせを行うことができる。
The
また、複数の結像レンズ16,17を切替可能に保持するターレット(図示略)を有することにしてもよい。これにより、ターレットを回転させて結像レンズ16,17を入れ替えることにより観察倍率を容易に変更することができる。
Moreover, you may decide to have the turret (not shown) which hold | maintains the
また、撮像手段10,11として、カラー画像を取得するものと、モノクロ画像を取得するものとを採用することにしてもよい。カラー画像によれば、可視的に観察像を認識することが容易であり、モノクロ画像によれば輝度解析を容易に行うことができるという利点がある。 Further, as the imaging means 10 and 11, one that acquires a color image and one that acquires a monochrome image may be adopted. According to a color image, it is easy to visually recognize an observation image, and according to a monochrome image, there is an advantage that luminance analysis can be easily performed.
また、これまで述べた実施形態では、蛍光像と反射像を取得する場合について説明したが、ルシフェラーゼ等の発光遺伝子を用いて発光画像と反射画像とを別個に同時に観察することとしてもよい。また蛍光画像と発光画像とを別個に同時に観察してもよい。この場合、蛍光画像で局在性を確認し、発光画像で定量性を確認するのが好ましい。 In the embodiments described so far, the case where a fluorescent image and a reflected image are acquired has been described. However, a luminescent image and a reflected image may be separately observed simultaneously using a luminescent gene such as luciferase. Moreover, you may observe a fluorescence image and a light emission image separately separately. In this case, it is preferable to confirm the localization with the fluorescence image and to confirm the quantitativeness with the emission image.
A 試料
1 生体観察装置
2 ステージ
3 照明光源
4 対物レンズ
5 第1のビームスプリッタ(ビームスプリッタ)
8,9 フィルタ
10,11 撮像手段
16,17 結像レンズ
A Sample 1 Living
8, 9
Claims (4)
該ステージに搭載された試料に対して照射する照明光を発生する照明光源と、
試料からの戻り光を集光する対物レンズと、
該対物レンズにより集光された戻り光を複数に分岐するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタにより分岐された戻り光をそれぞれ結像させる複数の結像レンズと、
各結像レンズにより結像された試料の観察像を撮影する複数の撮像手段とを備える生体観察装置。 A stage on which the sample is mounted;
An illumination light source that generates illumination light for irradiating a sample mounted on the stage;
An objective lens that collects the return light from the sample;
A beam splitter for branching the return light collected by the objective lens into a plurality of parts,
A plurality of imaging lenses that respectively image the return light branched by the beam splitter;
A biological observation apparatus comprising: a plurality of imaging units that capture observation images of a sample imaged by each imaging lens.
前記ビームスプリッタと前記複数の撮像手段との間に、試料における反射光、蛍光または発光のいずれかを透過するフィルタが配置されている請求項1に記載の生体観察装置。 The illumination light source generates illumination light including excitation light;
The living body observation apparatus according to claim 1, wherein a filter that transmits one of reflected light, fluorescence, and luminescence of the sample is disposed between the beam splitter and the plurality of imaging units.
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