JP2011141311A - Multi-photon microscope - Google Patents
Multi-photon microscope Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011141311A JP2011141311A JP2010000346A JP2010000346A JP2011141311A JP 2011141311 A JP2011141311 A JP 2011141311A JP 2010000346 A JP2010000346 A JP 2010000346A JP 2010000346 A JP2010000346 A JP 2010000346A JP 2011141311 A JP2011141311 A JP 2011141311A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluorescence
- sample
- dyes
- light
- types
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、多光子顕微鏡に関する。 The present invention relates to a multiphoton microscope.
通常、2光子励起蛍光顕微鏡では、試料を色素で染色して、近赤外線のパルス状のレーザ(パルス光)で色素を2光子吸収により励起し、発生する蛍光を検出することで、画像化が行われる(例えば、特許文献1参照)。このとき、励起光の焦点近傍からのみ蛍光が発生するため、線形共焦点顕微鏡と異なり、検出器前にピンホールを配置しなくても3次元分解能力をもつという特徴がある。 Usually, in a two-photon excitation fluorescence microscope, imaging is performed by staining a sample with a dye, exciting the dye with a near-infrared pulsed laser (pulse light) by two-photon absorption, and detecting the generated fluorescence. (For example, refer to Patent Document 1). At this time, since fluorescence is generated only from the vicinity of the focal point of the excitation light, unlike the linear confocal microscope, there is a feature that it has a three-dimensional resolution ability even if a pinhole is not arranged in front of the detector.
このような2光子励起蛍光顕微鏡では、しばしば複数種類の色素で試料を染色し、それぞれの色素の2光子吸収効率の高い波長の光で励起することで、各色素から発生する波長の異なる蛍光を検出し、色素ごとに画像化することが行われる。 In such a two-photon excitation fluorescence microscope, a sample is often stained with a plurality of types of dyes, and excited with light having a wavelength that has a high two-photon absorption efficiency of each dye, fluorescence having different wavelengths generated from the respective dyes can be obtained. Detection and imaging for each dye is performed.
2光子励起蛍光顕微鏡において、各色素の画像を得る場合には、複数の波長に可変可能な波長可変光源により波長を変えるか、あるいは波長の異なる複数の光源を用意して、順次励起波長を変えてレーザ走査をすることで画像を取得するのが、一般的である。 When obtaining images of each dye in a two-photon excitation fluorescence microscope, change the wavelength with a variable wavelength light source that can be changed to multiple wavelengths, or prepare multiple light sources with different wavelengths and change the excitation wavelength sequentially. In general, an image is acquired by laser scanning.
しかしながら、画像を取得するに際して、上記の方法によりレーザ走査を行う場合、ガルバノミラーなどの走査手段が要因となり試料の同一の場所を走査しても、走査範囲が例えば、1回目と2回目とで完全には一致せず、多少ずれるのが普通である。そのため、取得した各画像には互いにずれが生じることとなり、この画像のずれを起こさない方法が要求されていた。 However, when laser scanning is performed by the above method when acquiring an image, the scanning range is, for example, the first time and the second time even if the same location of the sample is scanned due to scanning means such as a galvanometer mirror. It is normal that they do not match completely and are slightly shifted. Therefore, the acquired images are shifted from each other, and a method that does not cause the shift of the images has been required.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複数種類の色素で染色した試料について、各色素から発生する蛍光を検出して画像化する際にして、各画像が互いにずれないようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation. When a sample stained with a plurality of types of dyes is detected and imaged with fluorescence generated from the dyes, the images are not shifted from each other. It is to make.
本発明の多光子顕微鏡は、中心波長が互いに異なるに固定されたパルス光を射出する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源からそれぞれ射出される複数のパルス光を2次元的に走査する走査手段と、前記複数のパルス光を複数種類の色素で染色された試料に集光する対物レンズとを有する照明光学系と、前記走査手段によって走査し、前記対物レンズで集光する前記試料上の各集光位置ごとに、前記中心波長が互いに異なる前記複数のパルス光が順次照射されるように、前記複数のパルス光が前記試料へ向かうタイミングを調整する調整手段と、前記中心波長が互いに異なる前記複数のパルス光に応じて励起された前記試料の複数種類の色素からそれぞれ発生する複数の蛍光を、前記対物レンズを介して検出する検出手段とを備えることを特徴とする。 The multi-photon microscope according to the present invention includes a plurality of laser light sources that emit pulsed light whose center wavelengths are fixed to be different from each other, and a scanning that two-dimensionally scans the plurality of pulsed light emitted from each of the plurality of laser light sources. And an illumination optical system having an objective lens for condensing the plurality of pulsed lights on a sample stained with a plurality of types of dyes, and on the sample scanned by the scanning unit and condensed by the objective lens The central wavelength is different from the adjustment means for adjusting the timing at which the plurality of pulse lights are directed to the sample so that the plurality of pulse lights having different center wavelengths are sequentially irradiated for each condensing position. Detecting means for detecting, via the objective lens, a plurality of fluorescences respectively generated from a plurality of types of dyes of the sample excited in response to the plurality of pulsed lights. The features.
本発明によれば、画像のずれを防止できる。 According to the present invention, image shift can be prevented.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態である2光子励起蛍光顕微鏡の構成の例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a two-photon excitation fluorescence microscope according to the first embodiment of the present invention.
2光子励起蛍光顕微鏡1は、2光子吸収の原理を利用して、試料Sに対して単光子励起の場合の励起光の2倍の波長を有する光子を同時に2光子照射することにより、試料Sからの蛍光を観察する多光子顕微鏡である。 The two-photon excitation fluorescence microscope 1 uses the principle of two-photon absorption to simultaneously irradiate a sample S with two photons having a wavelength twice that of excitation light in the case of single-photon excitation. It is a multiphoton microscope which observes the fluorescence from.
2光子励起蛍光顕微鏡1は、レーザ光源111ないし113、遅延回路121及び122、ダイクロイックミラー13、14、16、21、及び24、ミラー15、レーザ走査部17、走査レンズ18、第2対物レンズ19、対物レンズ20、結像レンズ221ないし223、並びに光検出部231ないし233を含むようにして構成される。
The two-photon excitation fluorescence microscope 1 includes a
レーザ光源111ないし113としては、例えば、超小型レーザが用いられる。この超小型レーザは、パルス幅がフェムト秒単位の(例えば100フェムト秒の)超短パルス光を射出する超短パルスレーザにより構成される。より具体的には、超小型レーザは、例えば、多層膜ミラーにより構成される負分散ミラー、レーザ結晶、過飽和吸収ミラー(SESAM)、及び、SESAMと組み合わせたイットリビウム(Yb)ベースの固体レーザなどにより構成され、ソリトンモードロッキング(ソリトン型モード同期)技術を用いることにより、共振器長を数cmと短くしても、モードロッキング状態を安定して維持することが可能な小型の超短パルスレーザにより構成される。このような小型超短パルスレーザの詳細については、例えば、「山添省吾,加藤雅紀,笠松直史、“小型超短パルスレーザ”、富士フイルム研究報告No.54、2009年、P.43-46」(以下、非特許文献1という)などに記載されている。
As the
非特許文献1に記載されている小型超短パルスレーザは、超短パルス光の波長が固定されているため、波長を変更するための可動部を設ける必要がなく、超短パルス光の射出角度が安定しており、さらに上述した技術的特徴により、従来の波長が可変の超短パルスレーザと比較して非常に小さくすることができる。また、この小型超短パルスレーザは、共振器長が短いため、従来の超短パルスレーザと比較して、超短パルス光の繰り返し周波数を大幅に高く設定することができる。例えば、非特許文献1には、共振器長を5cm未満とし、超短パルス光の最大繰り返し周波数を2.9GHzに設定できることが記載されている。 Since the wavelength of the ultrashort pulse light is fixed in the small ultrashort pulse laser described in Non-Patent Document 1, it is not necessary to provide a movable part for changing the wavelength, and the emission angle of the ultrashort pulse light In addition, the above-described technical features make it possible to make the laser diode very small as compared with a conventional ultrashort pulse laser with a variable wavelength. In addition, since this small ultrashort pulse laser has a short resonator length, the repetition frequency of ultrashort pulse light can be set significantly higher than that of a conventional ultrashort pulse laser. For example, Non-Patent Document 1 describes that the resonator length can be set to less than 5 cm and the maximum repetition frequency of ultrashort pulse light can be set to 2.9 GHz.
以上のように構成されるレーザ光源111,112,113は、異なる中心波長(波長λ1,λ2,λ3)に固定された超短パルス光L1,L2,L3をそれぞれ射出する。なお、本実施の形態では、試料Sは、3種類の色素で染色されているものとし、それらの色素の2光子吸収効率の高い波長の光として、超短パルス光L1,L2,L3が用いられているものとする。
The
レーザ光源111から射出された超短パルス光L1(波長λ1)は、ダイクロイックミラー13及び14を透過して、ミラー15に到達する。
The
レーザ光源112から射出された超短パルス光L2(波長λ2)は、遅延回路121により所定の時間だけ遅延された後、ダイクロイックミラー13によりダイクロイックミラー14の方向に反射され、ダイクロイックミラー14を透過して、ミラー15に到達する。
The
レーザ光源113から射出された超短パルス光L3(波長λ3)は、遅延回路122により所定の時間だけ遅延された後、ダイクロイックミラー13によりミラー15の方向に反射され、ミラー15に到達する。
The
すなわち、遅延回路121及び122によって、超短パルス光L1に対して超短パルス光L2,L3をそれぞれ所定の時間だけ遅延させて、ダイクロイックミラー13及び14により混合することで、図中の励起パルス列Aに示すように、3種類の超短パルス光L1,L2,L3が等間隔で順番に繰り返されるようにタイミングを調整する。例えば、励起パルス列Aでは、図中右側から左側を時間の方向として、超短パルス光L1,L2,L3,L1,L2,L3,・・・が異なる中心波長ごとに順番に繰り返されている。以下、調整された超短パルス光L1,L2,L3を、超短パルス光Lとも称して説明する。
That is, the delay circuits 12 1 and 12 2 respectively delay the ultrashort pulse lights L 2 and L 3 by a predetermined time with respect to the ultrashort pulse light L 1 and mix them by the
超短パルス光Lは、ミラー15によりダイクロイックミラー16の方向に反射された後、ダイクロイックミラー16を透過して、例えばガルバノミラーにより構成されるレーザ走査部17に入射する。
The ultrashort pulse light L is reflected in the direction of the
レーザ走査部17は、ダイクロイックミラー16からの超短パルス光Lを、3種類の色素で染色されている試料SのX−Y平面(試料Sに照射される超短パルス光Lの光軸に対し直交する平面)で走査させる。すなわち、レーザ走査部17による2次元的な走査によって、超短パルス光Lは、走査レンズ18及び第2対物レンズ19を経て対物レンズ20により集光され、試料S上にスポットを形成する。
The
これにより、3種類の色素で染色された試料Sでは、超短パルス光Lのスポットが形成された領域(集光位置)ごとに、中心波長が異なる3種類の超短パルス光L1,L2,L3により順番に励起されて、各色素からスペクトル(波長)の異なる蛍光が発せられることになる。すなわち、レーザ走査部17によって、試料S上のある一点(集光位置)に対して、中心波長が異なる3種類の超短パルス光L1,L2,L3が順番に照射され、ある一点についての照射が終了すると、次の点以降の点についても同様に照射が繰り返される。
Thus, the sample S is dyed with three dyes, ultra-short pulse to pulse light L of the spot is formed a region (condensing position), 3 kinds of ultra-short pulse light L 1 which center wavelengths are different, L 2 and L 3 are sequentially excited, and fluorescences having different spectra (wavelengths) are emitted from the respective dyes. That is, the
このようにして励起された色素から発生する蛍光(3種類の異なるスペクトルを有する蛍光)は、観察光となって、対物レンズ20、第2対物レンズ19、及び走査レンズ18を経てレーザ走査部17に入射する。レーザ走査部17は、試料Sに照射した超短パルス光Lを走査したときと同様の角度で試料Sからの蛍光を反射することで、その蛍光をデスキャンしてダイクロイックミラー16に入射する。
Fluorescence (fluorescence having three different spectra) generated from the dye thus excited becomes observation light, passes through the
ダイクロイックミラー16は、レーザ走査部17から入射した、試料Sの励起された色素から発生する3種類の異なるスペクトルを有する蛍光を、ダイクロイックミラー21の方向に反射させて、ダイクロイックミラー21及び24により、その蛍光の強度を分離させる。すなわち、ダイクロイックミラー21は、ダイクロイックミラー16から入射された蛍光のうち、超短パルス光L1により励起されて発生した蛍光を透過し、それ以外の蛍光をダイクロイックミラー24の方向に反射させる。
The
ダイクロイックミラー21により透過された蛍光は、結像レンズ221を通過して、光検出部231に入射する。光検出部231は、例えばPMT(photo mltiplier tube:光電子増倍管)などにより構成され、結像レンズ221により光検出部231の受光面において結像した蛍光を受光し、その蛍光の強度に応じた電気信号を出力する。
Fluorescence transmitted by the
ダイクロイックミラー24は、ダイクロイックミラー21により反射された蛍光のうち、超短パルス光L2により励起されて発生した蛍光を結像レンズ222の方向に反射し、それ以外の超短パルス光L3により励起されて発生した蛍光を透過する。
The
ダイクロイックミラー24により反射された蛍光は、結像レンズ222を通過して、例えばPMTなどにより構成される光検出部232に入射され、その蛍光の強度に応じた電気信号として出力される。一方、ダイクロイックミラー24により透過された蛍光は、結像レンズ223を通過して、例えばPMTなどにより構成される光検出部233に入射され、その蛍光の強度に応じた電気信号として出力される。
Fluorescence reflected by the
光検出部231ないし233から出力された電気信号は、パーソナルコンピュータ2Aに入力される。これらの電気信号は、それぞれ超短パルス光L1ないしL3により励起されて発生した蛍光の強度に応じたものとなるので、光検出部231ないし233から同時に出力される電気信号は、同一の集光位置における色素から発生した蛍光の強度となる。従って、パーソナルコンピュータ2Aは、光検出部231ないし233から同時に出力される電気信号に対して所定の画像処理を施すことで、観察画像として、各色素から発生する蛍光画像を生成することができる。パーソナルコンピュータ2Aは、生成した蛍光画像をモニタ2Bに表示したり、蛍光画像のデータを記録したりする。なお、この蛍光画像であるが、試料S上のある一点において、3種類の超短パルス光Lにより色素が励起されれば3種類の色素から発生する蛍光が検出され、3種類のうちの2種類の超短パルス光Lにより色素が励起されれば2種類の色素から発生する蛍光が検出され、3種類のうちの1種類の超短パルス光Lにより色素が励起されれば1種類の色素から発生する蛍光が検出されるので、それらの検出された電気信号に対応する画像となる。また、3種類の超短パルス光Lをあてても発現しない試料S上の点からは、蛍光が検出されないことになる。
The electrical signals output from the
そして、この蛍光画像は、試料S上のある一点に対する走査を複数回行わずに、1回の走査により取得したものであるため、複数回の走査により走査範囲が一致しないといったことは起こらない。これにより、3種類の色素で染色した試料Sについて、各色素から発生する蛍光を検出して画像化するに際して、各画像が互いにずれることを防止できる。 Since this fluorescence image is obtained by one scan without scanning a certain point on the sample S a plurality of times, it does not occur that the scanning range does not match by a plurality of scans. Accordingly, when the fluorescence generated from each dye is detected and imaged for the sample S stained with three kinds of dyes, the images can be prevented from shifting from each other.
以上のように、図1の2光子励起蛍光顕微鏡1においては、レーザ光源111ないし113から射出された異なる中心波長(波長λ1,λ2,λ3)を有する同一繰り返しの3種類の超短パルス光L1,L2,L3が、ダイクロイックミラー13及び14により混合され、遅延回路121及び122により3種類の超短パルス光L1,L2,L3が順番に等間隔に並ぶように調整される。そして、超短パルス光L1,L2,L3が、3種類の色素で染色された試料S上に集光されて2次元的に走査され、それにより励起された色素から発生する3種類の異なるスペクトルを有する蛍光の強度が、ダイクロイックミラー21及び24により分離され、スペクトルが異なる蛍光ごとに、3つの光検出部231ないし233により同時に検出される。これにより、1回の励起光焦点走査で、同時に各色素から発生する蛍光に対応する蛍光画像が取得される。
As described above, in the two-photon excitation fluorescence microscope 1 of FIG. 1, the
このように、第1の実施の形態である2光子励起蛍光顕微鏡1では、複数種類の色素で染色した試料Sを超短パルス光Lで励起して、各色素から発生する蛍光を検出して画像化するに際して、各画像の測定範囲が一致するので、画像のずれを防止することができる。 As described above, in the two-photon excitation fluorescence microscope 1 according to the first embodiment, the sample S stained with a plurality of types of dyes is excited with the ultrashort pulse light L, and the fluorescence generated from each dye is detected. At the time of imaging, since the measurement ranges of the images match, it is possible to prevent image displacement.
また、2光子励起蛍光顕微鏡1では、レーザ光源111ないし113として、従来と比べて共振器長が短く、超短パルス光の繰り返し周波数を大幅に高く設定することが可能な小型超短パルスレーザを用いるため、波長が固定された小型超短パルスレーザを複数用意する必要があるが、高価な波長可変光源を用いる場合と比べて、安価に構成することができる。
Further, in the two-photon excitation fluorescence microscope 1, as the
なお、レーザ光源111ないし113から射出される超短パルス光L1,L2,L3であるが、図1の励起パルス列に示したように、完全に等間隔である必要はなく、それらのパルス列が重ならない程度に遅延回路121及び122により遅延量を調整すればよい。この場合、試料S上の一点あたり、3種類のパルスが同数入射するように、レーザ走査部17を構成するガルバノミラーと光検出部231ないし233を同期させる制御を行うことになる。ただし、超短パルス光Lは、高繰り返しのパルスレーザであるため、仮に同期をとらず連続的にガルバノミラーでレーザ走査したとしても、たかだかパルス1つ分の誤差しかのらないので、大きな問題にはならない。
The ultrashort pulse lights L 1 , L 2 , and L 3 emitted from the
また、第1の実施の形態では、3つのレーザ光源111ないし113により、中心波長の異なる3種類の超短パルス光L1,L2,L3を試料Sに照射して、それにより得られる蛍光を、3つの光検出部231ないし233により検出する例について説明したが、超短パルス光Lの数は3種類に限られるものではない。すなわち、3種類の超短パルス光Lは一例であって、中心波長の異なる複数種類の超短パルス光Lを試料Sに照射できればよく、2光子励起蛍光顕微鏡1では、超短パルス光Lの種類に応じたレーザ光源11、遅延回路12、及び光検出部23、並びにその他の光学部材が配置されることになる。その場合、試料Sは、複数種類の超短パルス光Lに対応した複数種類の色素で染色されることになる。
In the first embodiment, the sample S is irradiated with three types of ultrashort pulse lights L 1 , L 2 , and L 3 having different center wavelengths by the three
図2は、本発明の第2の実施の形態である2光子励起蛍光顕微鏡の構成の例を示すブロック図である。なお、図中、図1と対応する部分については同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a two-photon excitation fluorescence microscope according to the second embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図2の2光子励起蛍光顕微鏡51は、図1の2光子励起蛍光顕微鏡1と比較して、遅延回路121及び122の代わりに、レーザ光源111ないし113から射出される超短パルス光L1,L2,L3の順番を調整するためのシャッタ621ないし623と、それらのシャッタ621ないし623を制御するためのコントローラ61が設けられる点が異なる。また、光検出部23の数が、3つから1つに減少し、それに伴って結像レンズ22も1つになり、さらに、光検出部23だけに蛍光を結像させればよいため、ダイクロイックミラー21,24が取り除かれている点も異なる。
Compared with the two-photon excitation fluorescence microscope 1 of FIG. 1, the two-photon
シャッタ621ないし623は、例えば、AOM(音響光学素子)やAOFT(音響光学可変フィルタ)等の高速シャッタ素子であり、コントローラ61の制御にしたがって、レーザ光源111ないし113から射出された超短パルス光L1ないしL3による試料Sの照射を、それぞれオン/オフにより調整する。
The
すなわち、シャッタ621ないし623は、レーザ光源111ないし113から射出される超短パルス光L1ないしL3をそれぞれ順番に透過させることで、ダイクロイックミラー13及び14で混合させたとき、図中の励起パルス列Bに示すように、3種類の超短パルス光L1,L2,L3が、所定の個数ずつ順番に繰り返されるようにタイミングを調整する。例えば、励起パルス列Bでは、図中右側から左側を時間の方向として、超短パルス光L1,L1,L2,L2,L3,L3,・・・のように、超短パルス光L1,L2,L3が2個ずつ順番に繰り返されている。なお、各超短パルス光Lの繰り返し個数の単位は任意であり、さらにその単位が各超短パルス光ごとに必ずしも一致することを要しない。なぜなら、例えば、超短パルス光L1,L2,L3がそれぞれ、10個、10個、11個ずつの単位で繰り返されたとしても、たかだかパルス1つ分の誤差しかのらないため、特に観察には影響は及ぼさないからである。
That is, the
レーザ走査部17には、図中の励起パルス列Bに示す順番で3種類の超短パルス光L1,L2,L3が入射される。レーザ走査部17は、それらの超短パルス光Lを、3種類の色素で染色された試料Sに集光し、2次元的に走査を行う。すなわち、試料S上のある一点(集光位置)に対して、中心波長が異なる3種類の超短パルス光Lが所定の単位で繰り返し照射され、ある一点についての3種類の超短パルス光Lの照射が終了すると、次の点以降についても同様の照射が繰り返される。そうすると、先に述べたように、試料Sでは励起された色素から蛍光が発せられ、その蛍光は、レーザ走査部17によりデスキャンされた後、ダイクロイックミラー16に入射される。
Three types of ultrashort pulse lights L 1 , L 2 , and L 3 are incident on the
ダイクロイックミラー16は、レーザ走査部17から入射した蛍光を、結像レンズ22の方向に反射させることで、光検出部23の受光面には、結像レンズ22において結像した蛍光が受光される。この蛍光は、3種類の超短パルス光Lが所定の単位で繰り返し照射されることで、励起された色素から発生する蛍光であり、照射された各超短パルス光Lに応じて3種類の異なるスペクトル(波長)を有するものとなる。光検出部23は、受光した蛍光の強度に応じた電気信号をパーソナルコンピュータ2Aに出力する。
The
パーソナルコンピュータ2Aには、光検出部23からの電気信号とともに、コントローラ61から、超短パルス光Lをどの順番で照射しているかを通知するための信号(以下、通知信号という)が入力される。すなわち、コントローラ61は、シャッタ621ないし623を制御することで、レーザ光源111ないし113から射出される超短パルス光L1,L2,L3の順番の調整を行っており、この順番を示す通知信号をパーソナルコンピュータ2Aに出力することで、パーソナルコンピュータ2Aは、光検出部23から時系列で出力される電気信号の示す蛍光の強度を、シャッタ621ないし623の制御、つまり、試料Sに照射している超短パルス光Lに関する情報である通知信号に同期させて順番に取得することができる。
The personal computer 2 </ b> A is supplied with a signal (hereinafter referred to as a notification signal) for notifying in what order the ultrashort pulsed light L is emitted from the
具体的には、コントローラ61によるシャッタ621ないし623の制御により、例えば、図中の励起パルス列Bに示すように、超短パルス光L1,L2,L3が2個ずつ順番に繰り返される場合、パーソナルコンピュータ2Aには、それらの超短パルス光Lの順番を示す通知信号と、それらの超短パルス光Lにより順番に励起されて発生した蛍光の強度に応じた電気信号が同期して入力されることになる。パーソナルコンピュータ2Aは、コントローラ61からの通知信号に基づいて、光検出部23から入力された電気信号に対して所定の画像処理を施すことで、各色素から発生する蛍光に応じた蛍光画像を生成できる。
Specifically, under the control of the
そして、この蛍光画像は、試料S上のある一点に対する走査を複数回行わずに、1回の走査により取得したものであるため、複数回の走査により走査範囲が一致しないといったことは起こらない。これにより、3種類の色素で染色した試料Sについて、各色素から発生する蛍光を検出して画像化するに際して、各画像が互いにずれることを防止できる。 Since this fluorescence image is obtained by one scan without scanning a certain point on the sample S a plurality of times, it does not occur that the scanning range does not match by a plurality of scans. Accordingly, when the fluorescence generated from each dye is detected and imaged for the sample S stained with three kinds of dyes, the images can be prevented from shifting from each other.
以上のように、図2の2光子励起蛍光顕微鏡51においては、レーザ光源111ないし113から射出された異なる中心波長(波長λ1,λ2,λ3)を有する同一繰り返しの3種類の超短パルス光L1,L2,L3が、シャッタ621ないし623を順番に透過するように、コントローラ61により調整され、ダイクロイックミラー13及び14により混合される。そして、所定の個数ずつ順番に繰り返される超短パルス光L1,L2,L3が、3種類の色素で染色された試料S上に集光されて2次元的に走査され、それにより励起された色素から発生する3種類の異なるスペクトルを有する蛍光の強度が、コントローラ61によるシャッタ621ないし623の制御、つまり、試料Sに照射している超短パルス光Lに関する情報である通知信号(超短パルス光Lの透過のタイミング)に同期して順番に検出される。これにより、1回の励起光焦点走査で、測定範囲の一致した3種類の色素から発生する蛍光に対応する蛍光画像が同時に取得される。
As described above, in the two-photon
このように、第2の実施の形態である2光子励起蛍光顕微鏡51では、複数種類の色素で染色した試料Sを超短パルス光Lで励起して、各色素から発生する蛍光を検出して画像化するに際して、各画像の測定範囲が一致するので、画像のずれを防止することができる。
As described above, in the two-photon
なお、第2の実施の形態では、3つのレーザ光源111ないし113により、中心波長の異なる3種類の超短パルス光L1,L2,L3を試料Sに照射して、それにより得られる蛍光を、1つの光検出部23により検出する例について説明したが、超短パルス光Lの数は3種類に限られるものではない。すなわち、3種類の超短パルス光Lは一例であって、中心波長の異なる複数種類の超短パルス光Lが試料Sに照射できればよく、2光子励起蛍光顕微鏡51では、コントローラ61により試料Sに照射している超短パルス光Lに関する情報を取得して光検出部23から出力される電気信号と同期させることができるので、光検出部23は1つのまま、超短パルス光Lの種類に応じたレーザ光源11及びシャッタ62、並びにその他の光学部材が配置されることになる。その場合、試料Sは、複数種類の超短パルス光Lに対応する複数種類の色素で染色されることになる。
In the second embodiment, the three
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1,51 2光子励起蛍光顕微鏡, 2A パーソナルコンピュータ, 2B モニタ, 111,112,113 レーザ光源, 121,122 遅延回路, 13,14,16,21,24 ダイクロイックミラー, 15 ミラー, 17 レーザ走査部, 18 走査レンズ, 19 第2対物レンズ, 20 対物レンズ, 22,221,222,223 結像レンズ, 23,231,232,233 光検出部, 61 コントローラ, 621,622,623 シャッタ, L1,L2,L3 超短パルス光
1, 51 two-photon excitation fluorescence microscope, 2A personal computer, 2B monitor, 11 1 , 11 2 , 11 3 laser light source, 12 1 , 12 2 delay circuit, 13, 14, 16, 21, 24 dichroic mirror, 15 mirror, 17 laser scanning unit, 18 scanning lens, 19 second objective lens, 20 objective lens, 22 and 22 1, 22 2, 22 3
Claims (4)
前記複数のレーザ光源からそれぞれ射出される複数のパルス光を2次元的に走査する走査手段と、前記複数のパルス光を複数種類の色素で染色された試料に集光する対物レンズとを有する照明光学系と、
前記走査手段によって走査し、前記対物レンズで集光する前記試料上の各集光位置ごとに、前記中心波長が互いに異なる前記複数のパルス光が順次照射されるように、前記複数のパルス光が前記試料へ向かうタイミングを調整する調整手段と、
前記中心波長が互いに異なる前記複数のパルス光に応じて励起された前記試料の複数種類の色素からそれぞれ発生する複数の蛍光を、前記対物レンズを介して検出する検出手段と
を備えることを特徴とする多光子顕微鏡。 A plurality of laser light sources that emit pulsed light whose center wavelengths are fixed to be different from each other;
Illumination having scanning means for two-dimensionally scanning a plurality of pulse lights respectively emitted from the plurality of laser light sources, and an objective lens for condensing the plurality of pulse lights on a sample stained with a plurality of types of dyes Optical system,
The plurality of pulse lights are irradiated so that the plurality of pulse lights having different center wavelengths are sequentially irradiated for each condensing position on the sample that is scanned by the scanning unit and collected by the objective lens. Adjusting means for adjusting the timing toward the sample;
Detecting means for detecting, via the objective lens, a plurality of fluorescences respectively generated from a plurality of types of dyes of the sample excited according to the plurality of pulse lights having different center wavelengths. Multiphoton microscope.
前記検出手段は、前記試料の複数種類の色素から発生した複数の異なるスペクトルを有する蛍光を、異なるスペクトルを有する蛍光ごとに同時に検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の多光子顕微鏡。 The adjusting means delays another pulsed light with respect to a reference pulsed light among the plurality of pulsed lights respectively emitted from the plurality of laser light sources, and the plurality of pulsed lights are different for different central wavelengths. Adjust it so that it is repeated in turn,
The multi-photon microscope according to claim 1, wherein the detection unit simultaneously detects fluorescence having a plurality of different spectra generated from a plurality of types of dyes of the sample for each fluorescence having a different spectrum.
前記検出手段は、前記試料の複数種類の色素から発生した複数の異なるスペクトルを有する蛍光を、前記調整手段による透過のタイミングに同期させて順番に検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の多光子顕微鏡。 The adjusting means transmits a plurality of pulse lights respectively emitted from the plurality of laser light sources at a predetermined timing, and the plurality of pulse lights are sequentially repeated in units of a predetermined number for each different center wavelength. Adjust so that
2. The detection unit according to claim 1, wherein fluorescence having a plurality of different spectra generated from a plurality of types of dyes of the sample is sequentially detected in synchronization with a transmission timing by the adjustment unit. Multiphoton microscope.
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載の多光子顕微鏡。 The multi-photon microscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser light source is an ultrashort pulse laser light source having a short resonator length and emitting ultrashort pulse light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010000346A JP2011141311A (en) | 2010-01-05 | 2010-01-05 | Multi-photon microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010000346A JP2011141311A (en) | 2010-01-05 | 2010-01-05 | Multi-photon microscope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011141311A true JP2011141311A (en) | 2011-07-21 |
JP2011141311A5 JP2011141311A5 (en) | 2013-02-28 |
Family
ID=44457220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010000346A Pending JP2011141311A (en) | 2010-01-05 | 2010-01-05 | Multi-photon microscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011141311A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015511312A (en) * | 2012-02-02 | 2015-04-16 | エコール ポリテクニック | Multicolor excitation module for multiphoton imaging system and related method and system |
CN114981702A (en) * | 2019-12-04 | 2022-08-30 | 孙启光 | Large angle optical raster scanning system for deep tissue imaging |
CN115575374A (en) * | 2022-11-18 | 2023-01-06 | 北京超维景生物科技有限公司 | Optical instrument for miniature multi-photon microscope, imaging system and imaging method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002267934A (en) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Olympus Optical Co Ltd | Laser microscope |
JP2003294627A (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Shimadzu Corp | Method and apparatus for observing fluorescent sample using multiphoton excitation |
JP2009031285A (en) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | High Q Laser Production Gmbh | Method and device for detecting and avoiding multiple pulse state in ultrashort pulse |
JP2009115891A (en) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Univ Of Tokyo | Scanning microscope and sample image acquisition method |
JP2009223033A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Olympus Corp | Optical pulse multiplexing unit, lighting system having the same, and microscope |
JP2009229715A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Olympus Corp | Microscope |
-
2010
- 2010-01-05 JP JP2010000346A patent/JP2011141311A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002267934A (en) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Olympus Optical Co Ltd | Laser microscope |
JP2003294627A (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-15 | Shimadzu Corp | Method and apparatus for observing fluorescent sample using multiphoton excitation |
JP2009031285A (en) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | High Q Laser Production Gmbh | Method and device for detecting and avoiding multiple pulse state in ultrashort pulse |
JP2009115891A (en) * | 2007-11-02 | 2009-05-28 | Univ Of Tokyo | Scanning microscope and sample image acquisition method |
JP2009223033A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Olympus Corp | Optical pulse multiplexing unit, lighting system having the same, and microscope |
JP2009229715A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Olympus Corp | Microscope |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015511312A (en) * | 2012-02-02 | 2015-04-16 | エコール ポリテクニック | Multicolor excitation module for multiphoton imaging system and related method and system |
CN114981702A (en) * | 2019-12-04 | 2022-08-30 | 孙启光 | Large angle optical raster scanning system for deep tissue imaging |
JP2022545587A (en) * | 2019-12-04 | 2022-10-28 | 孫啓光 | A Large Angle Optical Raster Scanning System for Deep Tissue Imaging |
JP7332195B2 (en) | 2019-12-04 | 2023-08-23 | 國立台灣大學 | A Large Angle Optical Raster Scanning System for Deep Tissue Imaging |
CN115575374A (en) * | 2022-11-18 | 2023-01-06 | 北京超维景生物科技有限公司 | Optical instrument for miniature multi-photon microscope, imaging system and imaging method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4869734B2 (en) | Multi-photon excitation scanning laser microscope | |
US7394063B2 (en) | Microscope for investigating the lifetime of excited states in a sample | |
DE102006056429B3 (en) | Microscope-type imaging device for examining biological and medical test samples, has spatially separating beam splitter for partly separating coherent detection light from incoherent light | |
CN105467572B (en) | Single wavelength realizes multi-photon pulses STED-SPIM microscopic systems | |
US10209502B2 (en) | Microscope and microscopy method | |
JP6254096B2 (en) | Multicolor excitation module for multiphoton imaging system and related method and system | |
JP2010506203A (en) | Method and apparatus for parallel microscopic imaging | |
JP2008216996A (en) | Scanning laser microscope and observation method | |
JP2010085826A (en) | Laser microscope apparatus | |
JP2010262176A (en) | Laser scanning microscope | |
US8154796B2 (en) | Microscope apparatus | |
US11194142B2 (en) | Microscope having three-dimensional imaging capability and three-dimensional microscopic imaging method | |
JP2007233370A (en) | Method and microscope for high spatial resolution examination of sample | |
EP2047312A1 (en) | Apparatus for real-time three-dimensional laser scanning microscopy, with detection of single- and multi-photon fluorescence and of higher order harmonics | |
JP2006227301A (en) | Fluorescence observation device | |
JP5926966B2 (en) | Fluorescence observation equipment | |
US8816302B2 (en) | Optical arrangement and method for examining or processing an object | |
JP2011141311A (en) | Multi-photon microscope | |
JP2009293994A (en) | Optical microscope and observation method | |
JP6069613B2 (en) | Method for separating detection signals in the optical path of an optical device | |
JP2009288321A (en) | Microscope | |
JP6257156B2 (en) | Microscope equipment | |
JP6393451B2 (en) | Method and apparatus for illumination and detection in RESOLFT microscopy | |
JP2004233351A (en) | Method of detecting fluorescence | |
JP2007232713A (en) | Method of sample by high spatial resolution |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121228 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130111 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140221 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140522 |