JP2011002254A - Fluorescence observation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform time-lapse fluorescence observation for a long time without missing quick motion of a cell, while reducing a damage inflicted on the cell.SOLUTION: This fluorescence observation device 1 includes a light source 2 for irradiating a living cell A with excitation light, an image acquisition part 3 for acquiring an image by photographing fluorescence generated from the living cell A as a result of irradiation of the excitation light emitted from the light source 2, a cell state detection part 4 for detecting a state of the living cell A, and a period switching means 5 for switching an irradiation period of the excitation light from the light source 2 and an image acquisition period by the image acquisition part 3 based on the state of the living cell A detected by the cell state detection part 4.

Description

本発明は、蛍光観察装置に関するものである。   The present invention relates to a fluorescence observation apparatus.

従来、細胞の観察において、特定の生理現象を検出したり、光や薬剤等の外部刺激に対する反応を観察することが行われている(例えば、特許文献1〜特許文献3参照。)。これらの場合に、特定の生理現象の発生や反応の発生を逃すことなく観察するために、当該生理現象や反応の発生前から長時間にわたって観察し続ける必要がある。
そして、細胞の反応、形態の変化には速度の大小、および変化の大小が存在する。また、細胞の生理現象は3次元的に進行する場合が多い。
Conventionally, in cell observation, a specific physiological phenomenon is detected, or a reaction to an external stimulus such as light or a drug is observed (for example, see Patent Documents 1 to 3). In these cases, in order to observe without missing the occurrence of a specific physiological phenomenon or reaction, it is necessary to continue observation for a long time before the occurrence of the physiological phenomenon or reaction.
And, there are magnitudes of speed and magnitudes of changes in cell responses and morphological changes. In addition, the physiological phenomenon of cells often proceeds three-dimensionally.

これらの変化を記録するためには、例えば、速い動きであれば短い撮影周期にて細胞を観察し続ける必要があるし、変化を詳細に捉えるためには、高解像度で細胞を観察し続ける必要がある。加えて、3次元的な反応を捕らえるためには、細胞の断面像の光軸方向への観察を繰り返し行う必要がある。   In order to record these changes, for example, it is necessary to continue to observe the cells in a short imaging cycle if the movement is fast, and to observe the cells at a high resolution in order to capture the changes in detail. There is. In addition, in order to capture a three-dimensional reaction, it is necessary to repeatedly observe the cross-sectional image of the cell in the optical axis direction.

特開2007−309776号公報JP 2007-309776 A 特開2005−230202号公報JP-A-2005-230202 特開2005−128086号公報JP 2005-128086 A

しかしながら、このような観察方法を採用する場合、動作の速い動きは逃すことなく撮影できるものの、不必要に細胞に励起光を照射しなければならず、細胞にダメージが与えられてしまうという不都合がある。また、このような観察方法を採用する場合、細胞の変化を高精細に、立体的に捉えることができるものの、前記同様、不必要に細胞に励起光を照射しなければならず、細胞にダメージを与えてしまうという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞に与えるダメージを低減しつつ、細胞の変化を逃すことなく、長時間にわたるタイムラプス蛍光観察を行うことができる蛍光観察装置を提供することを目的としている。
However, when such an observation method is adopted, although the fast movement can be taken without missing, there is a disadvantage that the cell must be irradiated with excitation light unnecessarily, and the cell is damaged. is there. In addition, when such an observation method is adopted, the change in the cell can be captured in high definition and three-dimensionally, but as described above, the cell must be irradiated with excitation light unnecessarily, resulting in damage to the cell. There is an inconvenience of giving.
The present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a fluorescence observation apparatus capable of performing time-lapse fluorescence observation over a long period of time without losing changes in cells while reducing damage to cells. The purpose is that.

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、生細胞に対して励起光を照射する光源と、該光源から発せられた励起光が照射された結果、生細胞から発生する蛍光を撮影して画像を取得する画像取得部と、生細胞の状態を検出する細胞状態検出部と、該細胞状態検出部により検出された生細胞の状態に基づいて、前記光源による励起光の照射周期および前記画像取得部による画像取得周期を切り替える周期切替手段、取得する画像の解像度を切り替える解像度切替手段、または、観察する次元を切り替える次元切替手段とを備える蛍光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 light source that irradiates live cells with excitation light, and an image acquisition unit that acquires images by photographing fluorescence generated from live cells as a result of irradiation with excitation light emitted from the light sources; A cell state detection unit for detecting a state of a living cell, and a cycle for switching an irradiation period of excitation light by the light source and an image acquisition period by the image acquisition unit based on the state of the living cell detected by the cell state detection unit Provided is a fluorescence observation apparatus comprising switching means, resolution switching means for switching the resolution of an image to be acquired, or dimension switching means for switching a dimension to be observed.

本発明によれば、光源から発せられた励起光が生細胞に対して照射されると、生細胞内に存在する蛍光物質が励起されて蛍光が発生し、発生した蛍光が画像取得部によって撮影されて、蛍光画像が取得される。この場合において、細胞状態検出部が、生細胞の状態を検出し、周期切替手段が、生細胞の状態に基づいて励起光の照射周期および画像取得周期を切り替え、または、解像度切替手段が細胞の状態に基づいて取得解像度を切り替え、または、次元切替手段が細胞の状態に基づいて次元数を切り替えることにより、生細胞の状態に合わせた画像取得周期、解像度または次元数で蛍光画像を取得することができる。   According to the present invention, when the excitation light emitted from the light source is irradiated to the living cell, the fluorescent substance existing in the living cell is excited to generate fluorescence, and the generated fluorescence is photographed by the image acquisition unit. Thus, a fluorescent image is acquired. In this case, the cell state detection unit detects the state of the living cell, and the cycle switching unit switches the excitation light irradiation cycle and the image acquisition cycle based on the state of the living cell, or the resolution switching unit Switching the acquisition resolution based on the state, or switching the number of dimensions based on the state of the cell by the dimension switching means, thereby acquiring a fluorescence image with an image acquisition period, resolution or number of dimensions according to the state of the living cell Can do.

ここで、生細胞の状態としては、細胞分裂で生じた娘細胞が再び母細胞となって細胞分裂を行い、新しい娘細胞となるまでの細胞周期(G1期、S期、G2期、M期)における各過程や分子の結合等の状態を挙げることができる。
これにより、例えば、細胞周期のS期、G2期、M期を検出したい場合に、そこに至るまでの生細胞の状態の変化はゆっくりと進行するので、比較的長い画像取得周期で撮影を行い、S期、G2期、M期が検出された時点で画像取得周期を短く切り替えることで、S期、G2期、M期における細胞の迅速な変化についても逃すことなく撮影することができる。したがって、細胞の形態変化がゆっくりと進行する場合に、光源からの励起光を過度に生細胞に照射しなくて済み、生細胞に与えるダメージを低減することができる。
Here, the state of a living cell is a cell cycle (G1, S, G2, M, and M phases) until a daughter cell generated by cell division becomes a mother cell again to undergo cell division and become a new daughter cell. ) And states of each process and molecular bonding.
Thus, for example, when it is desired to detect the S phase, G2 phase, and M phase of the cell cycle, the change in the state of the living cells up to that time progresses slowly, so imaging is performed with a relatively long image acquisition cycle. By switching the image acquisition cycle shortly when the S phase, the G2 phase, and the M phase are detected, it is possible to take a picture without missing the rapid change of the cells in the S phase, the G2 phase, and the M phase. Therefore, when the morphological change of cells proceeds slowly, it is not necessary to excessively irradiate the living cells with the excitation light from the light source, and damage to the living cells can be reduced.

上記発明においては、前記周期切替手段が、前記画像取得部によるフレームレートを切り替えることとしてもよい。
このようにすることで、生細胞の状態の変化の速度に合わせてフレームレートを切り替えて、不必要な励起光の照射防止と、必要な頻度での蛍光画像の取得とを図ることができる。
In the above invention, the period switching unit may switch a frame rate by the image acquisition unit.
In this way, it is possible to switch the frame rate in accordance with the speed of change of the state of the living cell, to prevent unnecessary excitation light irradiation and to acquire a fluorescence image at a necessary frequency.

また、上記発明においては、前記画像取得部が、画像取得周期の異なる複数種の撮像部を備え、前記周期切替手段が、前記細胞状態検出部より検出された生細胞の状態に基づいて前記画像取得部を構成する撮像部を切り替えてもよい。
このようにすることで、生細胞の状態の変化の速度に合わせて撮像部を切り替えて、不必要な励起光の照射防止と、必要な頻度での蛍光画像の取得とを図ることができる。
Moreover, in the said invention, the said image acquisition part is provided with multiple types of imaging part from which an image acquisition period differs, and the said period switching means is based on the state of the living cell detected by the said cell state detection part. You may switch the imaging part which comprises an acquisition part.
By doing in this way, an imaging part can be switched according to the speed of change of the state of a living cell, and irradiation of unnecessary excitation light can be prevented and a fluorescent image can be acquired at a necessary frequency.

前記画像取得部は、前記周期切替手段によって画像取得周期が短くなるように切り替えられたときに、細胞の変化を高精細に捉えるために、取得する画像の解像度を増大させることにしてもよい。
前記画像取得部は、前記次元切替手段によって画像取得周期が短くなるように切り替えられたときに、反応を3次元空間で捕らえるために、取得する画像の次元数を増大させることにしてもよい。
The image acquisition unit may increase the resolution of an image to be acquired in order to capture cell changes with high definition when the cycle switching unit switches the image acquisition cycle to be shorter.
The image acquisition unit may increase the number of dimensions of an image to be acquired in order to capture a reaction in a three-dimensional space when the dimension switching unit is switched to shorten the image acquisition cycle.

このようにすることで、生細胞の状態の変化の速度が高くなり、画像取得周期が短くなるように切り替えられたときに、取得する画像の解像度を増大させることによって、より高精細な画像を取得することができる。また、取得する画像の次元数を増大させることによって、3次元空間で細胞の反応を捉えることができる。これにより、生細胞の重要な動作を鮮明に、立体的に観察することができる。   In this way, when the speed of change of the state of the living cell is increased and the image acquisition cycle is switched to be shortened, by increasing the resolution of the image to be acquired, a higher-definition image can be obtained. Can be acquired. Further, by increasing the number of dimensions of the acquired image, it is possible to capture the cell reaction in a three-dimensional space. Thereby, the important operation | movement of a living cell can be observed three-dimensionally clearly.

本発明によれば、細胞に与えるダメージを低減しつつ、細胞の変化を逃すことなく、長時間にわたるタイムラプス蛍光観察を行う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 time-lapse fluorescence observation over a long period of time without reducing changes in cells while reducing damage to cells.

本発明の一実施形態に係る蛍光観察装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fluorescence observation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の蛍光観察装置の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the fluorescence observation apparatus of FIG. 図1の蛍光観察装置の他の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other modification of the fluorescence observation apparatus of FIG.

本発明の一実施形態に係る蛍光観察装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置1は、図1に示されるように、励起光を発生する光源2と、該光源2から発せられた励起光が生細胞Aに照射されることにより生細胞Aから発生する蛍光を撮影する画像取得部3と、生細胞Aの状態を検出する細胞状態検出部4と、該細胞状態検出部4により検出された生細胞Aの状態に基づいて、光源2および画像取得部3を制御する制御部5とを備えている。
A fluorescence observation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the fluorescence observation apparatus 1 according to this embodiment includes a light source 2 that generates excitation light, and a living cell A that is irradiated with excitation light emitted from the light source 2. Based on the state of the living cell A detected by the cell state detecting unit 4, the cell state detecting unit 4 that detects the state of the living cell A, the image acquisition unit 3 that captures fluorescence generated from the light source 2 and And a control unit 5 that controls the image acquisition unit 3.

光源2は制御部5からの指令信号に応じて、所定の時間にわたって、所定の波長帯域の励起光を所定の強度で出力するようになっている。
画像取得部3は、光源2から発せられた励起光を2次元的に走査するスキャナ6と、スキャナ6により走査された励起光を生細胞Aに対して照射し、生細胞Aにおいて発生した蛍光を集光する対物レンズ7と、該対物レンズ7により集光された蛍光を検出する光検出器8と、スキャナ6による走査位置と光検出器8により検出された蛍光の強度とに基づいて生細胞Aの2次元画像を生成する画像生成部9とを備えている。図中、符号10は励起光を通過し、蛍光を反射するダイクロイックミラー、符号11は、画像生成部9において生成された画像を記憶する記憶部である。
The light source 2 outputs excitation light of a predetermined wavelength band with a predetermined intensity over a predetermined time according to a command signal from the control unit 5.
The image acquisition unit 3 irradiates the living cells A with the scanner 6 that two-dimensionally scans the excitation light emitted from the light source 2 and the excitation light scanned by the scanner 6, and the fluorescence generated in the living cells A Based on the objective lens 7 for condensing light, the photodetector 8 for detecting the fluorescence condensed by the objective lens 7, the scanning position by the scanner 6 and the intensity of the fluorescence detected by the photodetector 8. And an image generation unit 9 that generates a two-dimensional image of the cell A. In the figure, reference numeral 10 denotes a dichroic mirror that passes excitation light and reflects fluorescence, and reference numeral 11 denotes a storage unit that stores an image generated by the image generation unit 9.

スキャナ6は、制御部5からの指令信号に応じて、光源2からの励起光が出力されている時間範囲にわたって作動させられるようになっている。
細胞状態検出部4は、画像生成部9により生成された画像から、生細胞Aに投与された、細胞周期進行を可視化するための蛍光プローブ(Fucci:Fluorescent, ubiquitination-based cell cycle indicator)の色を監視することにより、細胞周期(G1期、S期、G2期、M期)における分化過程を検出するようになっている。
The scanner 6 is operated over a time range in which excitation light from the light source 2 is output in response to a command signal from the control unit 5.
The cell state detection unit 4 is a color of a fluorescent probe (Fucci: Fluorescent, ubiquitination-based cell cycle indicator) that is administered to the living cell A from the image generated by the image generation unit 9 and visualizes the cell cycle progression. Is monitored to detect the differentiation process in the cell cycle (G1 phase, S phase, G2 phase, M phase).

制御部(周期切替手段)5は、細胞状態検出部4により、細胞周期の内のG1期が検出されているとき、すなわち、生細胞Aに投与されている蛍光プローブの色が赤色であるときには、光源2および画像取得部3に対して比較的長い画像取得周期、例えば、30分を指令するようになっている。また、細胞状態検出部4により、細胞周期の内のS期、G2期、M期が検出されたとき、すなわち、生細胞Aに投与されている蛍光プローブの色が赤色から緑色へと変化したときには、光源2および画像取得部3に対して比較的短い画像取得周期、例えば、30秒を指令するようになっている。   When the cell state detection unit 4 detects the G1 phase of the cell cycle, that is, when the color of the fluorescent probe administered to the living cell A is red, the control unit (cycle switching means) 5 A relatively long image acquisition cycle, for example, 30 minutes is commanded to the light source 2 and the image acquisition unit 3. In addition, when the cell state detection unit 4 detects the S phase, the G2 phase, and the M phase in the cell cycle, that is, the color of the fluorescent probe administered to the living cell A has changed from red to green. In some cases, the light source 2 and the image acquisition unit 3 are instructed to have a relatively short image acquisition cycle, for example, 30 seconds.

また、制御部5は、細胞状態検出部4により、細胞周期の内のS期、G2期、M期が検出されたときには、スキャナ6の動作を遅くして、同じ画像取得範囲において蛍光強度を取得する数、すなわち解像度を増大させるように制御するようになっている。
また、制御部5は、細胞状態検出部4により、細胞周期の内のS期、G2期、M期が検出されたときには、細胞のXY平面画像を取得するたびに、顕微鏡のステージ、もしくは対物レンズを光軸方向に移動し、細胞の断面像を取得する、すなわち、次元数を増大させるように制御するようになっている。
In addition, when the cell state detection unit 4 detects the S phase, the G2 phase, and the M phase in the cell cycle, the control unit 5 delays the operation of the scanner 6 to increase the fluorescence intensity in the same image acquisition range. The number to be acquired, that is, the resolution is controlled to increase.
In addition, when the cell state detection unit 4 detects the S phase, the G2 phase, and the M phase in the cell cycle, the control unit 5 performs a microscope stage or objective every time an XY plane image of the cell is acquired. The lens is moved in the direction of the optical axis, and a cross-sectional image of the cell is acquired, that is, control is performed to increase the number of dimensions.

このように構成された本実施形態に係る蛍光観察装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置1を用いて生細胞Aの長期間にわたるタイムラプス観察を行うには、生細胞AにFucci等の蛍光プローブを投与した状態で、光源2から励起光を出射させ、画像取得部3によって生細胞Aの蛍光画像を取得する。
The operation of the fluorescence observation apparatus 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
In order to perform time-lapse observation of living cells A over a long period of time using the fluorescence observation apparatus 1 according to this embodiment, excitation light is emitted from the light source 2 in a state in which a fluorescent probe such as Fucci is administered to the living cells A, A fluorescence image of the living cell A is acquired by the image acquisition unit 3.

光源2から発せられた励起光は、スキャナ6によって走査され、対物レンズ7によって生細胞Aに照射される。生細胞A内には蛍光プローブの他に蛍光物質が存在しているので、その蛍光物質が励起光によって励起されることにより、蛍光が発生する。発生した蛍光は対物レンズ7によって集光され、光検出器8によって検出される。スキャナ6による励起光の走査位置と、光検出器8によって検出された蛍光の強度とを対応づけて記憶することにより、画像生成部9によって2次元的な画像を生成することができる。   Excitation light emitted from the light source 2 is scanned by the scanner 6 and irradiated to the living cells A by the objective lens 7. Since a fluorescent substance is present in the living cell A in addition to the fluorescent probe, fluorescence is generated when the fluorescent substance is excited by excitation light. The generated fluorescence is collected by the objective lens 7 and detected by the photodetector 8. By storing the scanning position of the excitation light by the scanner 6 and the intensity of the fluorescence detected by the light detector 8 in association with each other, a two-dimensional image can be generated by the image generation unit 9.

画像生成部9において生成された画像は、細胞状態検出部4に送られ、そこで蛍光プローブの色が監視される。蛍光プローブの色が赤色である場合には、生細胞Aの状態は、細胞周期の内のG1期にあると考えられ、それらの過程においては、生細胞Aの動作は比較的緩慢である。そして、この状態では、制御部5は画像取得部3による画像取得周期を比較的長く設定するので、光源2およびスキャナ6による生細胞Aへの励起光の照射頻度が低減され、励起光の過度の照射が防止される、これにより、生細胞Aに過大なダメージが受けることが防止される。すなわち、生細胞Aを健全な状態に維持しながら、長期間にわたるタイムラプス観察を行うことができる。   The image generated in the image generation unit 9 is sent to the cell state detection unit 4 where the color of the fluorescent probe is monitored. When the color of the fluorescent probe is red, the state of the living cell A is considered to be in the G1 phase of the cell cycle, and the operation of the living cell A is relatively slow in those processes. And in this state, since the control part 5 sets the image acquisition period by the image acquisition part 3 comparatively long, the irradiation frequency of the excitation light to the living cell A by the light source 2 and the scanner 6 is reduced, and excessive excitation light This prevents the living cells A from being excessively damaged. That is, it is possible to perform time-lapse observation over a long period while maintaining the living cells A in a healthy state.

また、細胞状態検出部4により検出された蛍光プローブの色が赤色から緑色に変化した場合には、生細胞Aの状態は、細胞周期の内のS期、G2期、M期にあると考えられ、この過程においては、生細胞Aの動作は比較的俊敏である。そして、この状態では、制御部5は画像取得部3による画像取得周期を比較的短く設定するので、多くの蛍光画像を取得することができる。これにより、生細胞Aの細胞分裂等の俊敏な動きを逃すことなく観察することができる。   Further, when the color of the fluorescent probe detected by the cell state detection unit 4 changes from red to green, the state of the living cell A is considered to be in the S phase, G2 phase, and M phase of the cell cycle. In this process, the operation of the living cell A is relatively agile. And in this state, since the control part 5 sets the image acquisition period by the image acquisition part 3 comparatively short, many fluorescence images can be acquired. Thereby, it is possible to observe without missing agile movement such as cell division of the living cell A.

さらに、本実施形態においては、上述したように、生細胞Aの状態が細胞状態検出部4により細胞周期の内のS期、G2期、M期にあると考えられるときには、制御部5は、スキャナ6を制御して画像取得部3により取得される蛍光画像の解像度を増大させる。これにより、詳細な観察が必要とされるS期、G2期、M期において、高解像度の蛍光画像を取得することができる。   Furthermore, in the present embodiment, as described above, when the state of the living cell A is considered to be in the S phase, G2 phase, or M phase of the cell cycle by the cell state detection unit 4, the control unit 5 The scanner 6 is controlled to increase the resolution of the fluorescent image acquired by the image acquisition unit 3. Thereby, a high-resolution fluorescent image can be acquired in the S period, the G2 period, and the M period where detailed observation is required.

例えば、同じ視野を512×512画素で画像取得していたものを、生細胞Aの状態変化の検出後に1024×1024画素に切り替えると、1画素の蛍光測光時間はほぼ同じなので、画素数が4倍になるとレーザ照射時間も4倍になるが、常時1024×1024画素で画像取得する場合と比較して生細胞Aに与えるダメージを低減することができる。   For example, if an image obtained with 512 × 512 pixels in the same field of view is switched to 1024 × 1024 pixels after detection of a change in the state of living cells A, the number of pixels is 4 because the fluorescence photometric time of one pixel is almost the same. When the magnification is doubled, the laser irradiation time is also quadrupled, but damage to the living cells A can be reduced as compared with the case where images are always acquired with 1024 × 1024 pixels.

さらに、本実施形態においては、上述したように、生細胞Aの状態が細胞状態検出部4により細胞周期の内のS期、G2期、M期にあると考えられるときには、制御部5は、次元数を増加させる。これにより、詳細な観察が必要とされるS期、G2期、M期において、その変化を3次元的に捉えることができる。   Furthermore, in the present embodiment, as described above, when the state of the living cell A is considered to be in the S phase, G2 phase, or M phase of the cell cycle by the cell state detection unit 4, the control unit 5 Increase the number of dimensions. Thereby, the change can be captured three-dimensionally in the S period, the G2 period, and the M period where detailed observation is required.

例えば、特定のZ方向位置でXY平面画像を取得していたものを、生細胞Aの状態変化の検出後に標本の3次元的な変化の様子を観察するためにXYZ画像取得に切り替えると、同一領域に対してZ方向に複数枚画像を取得することになるのでレーザ照射時間が増えるが、常時XYZ画像取得し続ける場合と比較すると生細胞Aに与えるダメージを低減することができる。   For example, when an XY plane image is acquired at a specific Z-direction position, when switching to XYZ image acquisition in order to observe the state of a three-dimensional change of a specimen after detecting a change in the state of a living cell A, the same Since a plurality of images are acquired in the Z direction with respect to the region, the laser irradiation time is increased, but damage to the living cells A can be reduced as compared with the case where the XYZ images are continuously acquired.

このように、本実施形態に係る蛍光観察装置1によれば、画像取得部3により取得された蛍光画像に基づいて、生細胞Aの状態に応じて画像取得周期が調節されるので、ユーザが常に蛍光観察装置1の前に待機しなくても、目的とするS期、G2期、M期において生細胞Aに発生する現象を逃すことなく高精細に、かつ立体的に観察することができるという利点がある。
また、本実施形態に係る蛍光観察装置1によれば、生細胞Aの動作がゆっくりとしている細胞周期の内のG1期においては、長い画像取得周期でXY平面画像を取得するので、取得する画像数が少なくて済み、重要性の低い期間におけるデータ量を低減することができる。
As described above, according to the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, the image acquisition cycle is adjusted according to the state of the living cell A based on the fluorescence image acquired by the image acquisition unit 3. Even without always waiting in front of the fluorescence observation apparatus 1, high-definition and three-dimensional observation can be performed without missing the phenomenon that occurs in the living cells A in the target S phase, G2 phase, and M phase. There is an advantage.
Moreover, according to the fluorescence observation apparatus 1 according to the present embodiment, an XY plane image is acquired with a long image acquisition cycle in the G1 phase of the cell cycle in which the operation of the living cell A is slow, and thus an image to be acquired The number of data can be reduced, and the amount of data in a less important period can be reduced.

なお、本実施形態においては、画像取得部3として、単一のスキャナ6を有する場合について説明したが、これに代えて、図2に示されるように、動作速度の異なる2以上のスキャナ6,6’を設け、生細胞Aの状態に応じてスキャナ6,6’を切り替えることにしてもよい。図中、符号12,13はミラーである。   In the present embodiment, the case where the image acquisition unit 3 includes the single scanner 6 has been described. Instead, as illustrated in FIG. 6 ′ may be provided, and the scanners 6 and 6 ′ may be switched according to the state of the living cell A. In the figure, reference numerals 12 and 13 denote mirrors.

また、図3に示されるように、スキャナとは別の光路上に、面照明光源14とCCD15のような撮像手段を併設することによって、動きの速いS期、G2期、M期における生細胞Aについては、CCD15によって瞬時に画像を取得するように切り替えることにしてもよい。図中、符号16はダイクロイックミラー、符号17はミラーである。   Further, as shown in FIG. 3, by providing an imaging means such as a surface illumination light source 14 and a CCD 15 on an optical path different from that of the scanner, living cells in the S phase, G2 phase, and M phase, which move quickly, are provided. A may be switched so that an image is acquired instantaneously by the CCD 15. In the figure, reference numeral 16 denotes a dichroic mirror, and reference numeral 17 denotes a mirror.

また、生細胞Aに投与した蛍光プローブから発生する蛍光の色を監視することによって細胞周期を検出することとしたが、これに代えて、蛍光画像における生細胞Aの輝度、生細胞Aの形状、生細胞Aの動態、生細胞Aから発生する蛍光の波長あるいは生細胞Aの速度を監視して生細胞Aの状態を検出することにしてもよい。   In addition, the cell cycle is detected by monitoring the color of the fluorescence generated from the fluorescent probe administered to the living cell A. Instead, the brightness of the living cell A and the shape of the living cell A in the fluorescence image are detected. The state of the living cell A may be detected by monitoring the dynamics of the living cell A, the wavelength of the fluorescence generated from the living cell A, or the speed of the living cell A.

また、生細胞AがS期、G2期、M期にあるときに蛍光画像を取得する周期を変化させる、もしくは取得する蛍光画像の解像度を増大させることとしたが、これに代えて、取得する蛍光画像の位置や範囲を切り替えることにしてもよい。   In addition, when the living cell A is in the S phase, the G2 phase, or the M phase, the period for acquiring the fluorescent image is changed or the resolution of the acquired fluorescent image is increased. The position and range of the fluorescent image may be switched.

また、本実施形態においては、細胞周期を検出して、画像取得周期を切り替えることとしたが、これに代えて、フレームレートを切り替えることにしてもよい。すなわち、重要性の低い期間においては、低いフレームレートで画像を取得し、重要性の高い期間においてはビデオレートのように高いフレームレートで画像を取得することにすればよい。   In the present embodiment, the cell cycle is detected and the image acquisition cycle is switched. Alternatively, the frame rate may be switched. That is, an image is acquired at a low frame rate during a period of low importance, and an image is acquired at a high frame rate like the video rate during a period of high importance.

さらに、細胞周期を検出して画像取得周期を切り替えることに代えて、他のイベント、例えば、分子の結合を検出して画像取得周期を切り替えることにしてもよい。観察対象である生細胞Aに分子が結合することにより、誘発されるCa2+の濃度変化を監視し、Ca2+濃度変化が発生したときには、ビデオレートのような高いフレームレートで画像を取得することにすればよい。これにより、分子の移動やCa2+の濃度変化のような異なる反応速度に対応して生細胞Aを観察することができるという利点がある。 Furthermore, instead of detecting the cell cycle and switching the image acquisition cycle, other events, for example, binding of molecules may be detected to switch the image acquisition cycle. Monitoring the concentration change of Ca 2+ induced by the binding of molecules to the living cell A to be observed, and acquiring an image at a high frame rate such as a video rate when the Ca 2+ concentration change occurs. You can do it. Thereby, there exists an advantage that the living cell A can be observed corresponding to different reaction rates, such as a movement of a molecule | numerator, and a Ca2 + density | concentration change.

また、スキャナ6を介して戻る蛍光を検出することによりディスキャン画像を生成することとしたが、これに代えて、光源をフェムト秒パルスレーザ光により構成する場合には、スキャナ6と対物レンズ7との間から分岐した蛍光を検出してノンディスキャン画像を生成することにしてもよい。
また、撮像素子としては、CCD15に代えて、CMOSを採用してもよい。
In addition, the scan image is generated by detecting the fluorescence returning through the scanner 6, but instead, when the light source is composed of femtosecond pulse laser light, the scanner 6 and the objective lens 7 are used. Alternatively, the non-scanned image may be generated by detecting the fluorescence branched from between the two.
Further, as the imaging device, a CMOS may be employed instead of the CCD 15.

また、本実施形態においては、制御部5が、画像取得の時間間隔の短縮、取得する画像の解像度の増大および取得する画像の次元数の増大を行うこととしたが、これに代えて、これらのいずれか1つまたは2つのみを行うことにしてもよい。   In the present embodiment, the control unit 5 shortens the time interval for image acquisition, increases the resolution of the acquired image, and increases the number of dimensions of the acquired image. Only one or two of these may be performed.

A 生細胞
1 蛍光観察装置
2 光源
3 画像取得部
4 細胞状態検出部
5 制御部(周期切替手段)
8 光検出器(撮像部)
15 CCD(撮像部)
A Live cell 1 Fluorescence observation apparatus 2 Light source 3 Image acquisition part 4 Cell state detection part 5 Control part (period switching means)
8 Photodetector (imaging part)
15 CCD (imaging part)

Claims (6)

生細胞に対して励起光を照射する光源と、
該光源から発せられた励起光が照射された結果、生細胞から発生する蛍光を撮影して画像を取得する画像取得部と、
生細胞の状態を検出する細胞状態検出部と、
該細胞状態検出部により検出された生細胞の状態に基づいて前記画像取得部による画像取得周期を切り替える周期切替手段とを備える蛍光観察装置。
A light source that irradiates live cells with excitation light;
As a result of irradiating the excitation light emitted from the light source, an image acquisition unit for capturing an image by capturing fluorescence generated from living cells;
A cell state detection unit for detecting a state of a living cell;
A fluorescence observation apparatus comprising: cycle switching means for switching an image acquisition cycle by the image acquisition unit based on a state of a living cell detected by the cell state detection unit.
生細胞に対して励起光を照射する光源と、
該光源から発せられた励起光が照射された結果、生細胞から発生する蛍光を撮影して画像を取得する画像取得部と、
生細胞の状態を検出する細胞状態検出部と、
該細胞状態検出部により検出された生細胞の状態に基づいて前記画像取得部により取得される画像の解像度を切り替える解像度切替手段とを備える蛍光観察装置。
A light source that irradiates live cells with excitation light;
As a result of irradiating the excitation light emitted from the light source, an image acquisition unit for capturing an image by capturing fluorescence generated from living cells;
A cell state detection unit for detecting a state of a living cell;
A fluorescence observation apparatus comprising: a resolution switching unit that switches a resolution of an image acquired by the image acquisition unit based on a state of a living cell detected by the cell state detection unit.
生細胞に対して励起光を照射する光源と、
該光源から発せられた励起光が照射された結果、生細胞から発生する蛍光を撮影して画像を取得する画像取得部と、
生細胞の状態を検出する細胞状態検出部と、
該細胞状態検出部により検出された生細胞の状態に基づいて前記画像取得部により取得される画像の次元数を切り替える次元数切替手段とを備える蛍光観察装置。
A light source that irradiates live cells with excitation light;
As a result of irradiating the excitation light emitted from the light source, an image acquisition unit for capturing an image by capturing fluorescence generated from living cells;
A cell state detection unit for detecting a state of a living cell;
A fluorescence observation apparatus comprising: a dimension number switching unit that switches a dimension number of an image acquired by the image acquisition unit based on a state of a living cell detected by the cell state detection unit.
前記周期切替手段が、前記画像取得部によるフレームレートを切り替える請求項1に記載の蛍光観察装置。   The fluorescence observation apparatus according to claim 1, wherein the cycle switching unit switches a frame rate by the image acquisition unit. 前記画像取得部が、画像取得周期の異なる複数種の撮像部を備え、
前記周期切替手段が、前記細胞状態検出部より検出された生細胞の状態に基づいて前記画像取得部を構成する撮像部を切り替える請求項1に記載の蛍光観察装置。
The image acquisition unit includes a plurality of types of imaging units having different image acquisition cycles,
The fluorescence observation apparatus according to claim 1, wherein the cycle switching unit switches an imaging unit configuring the image acquisition unit based on a state of a living cell detected by the cell state detection unit.
前記画像取得部は、前記周期切替手段によって画像取得周期が短くなるように切り替えられたときに、取得する画像の解像度を増大させる請求項1、請求項4または請求項5のいずれかに記載の蛍光観察装置。   The said image acquisition part increases the resolution of the image to acquire, when it switches so that an image acquisition period may become short by the said period switching means. Fluorescence observation device.
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