JP2014134812A - 紫外放射を用いた生細胞の3次元画像化 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光断層撮影システム(11)内の生体(1)の3次元画像化方法であって、顕微鏡対物レンズ(18)に対して生体(1)を動かして、変動する画角を提示することと、150nmと390nmの間の波長に制限されたスペクトル・バンド幅を有する放射を前記生体(1)に照射することと、前記生体(1)および前記顕微鏡対物レンズ(18)を透過した放射を紫外カメラ(48)で感知することと、前記感知された放射から前記生体(1)の複数の疑似投影画像を形成することと、前記複数の疑似投影画像を再構成して3次元画像を形成することとを含む、方法。
【選択図】図1
Description
全体として本明細書では、光顕微鏡プロセスの文脈で使用されるとき、以下の用語は以下の意味を有する。
「毛細管」は、その一般に受け入れられている意味を有し、内径が通常500ミクロン以下である透過性の微小毛細管および等価物を含むものとする。
「被写界深度」は、指定の特徴に対して受け入れがたい画像ぼけが生じないように焦点面をその範囲内で移動できる光軸に沿った長さである。
「物体」は、個々の細胞、物品、もの、または他の実体を意味する。
「疑似投影図」は、光学系の固有の被写界深度より大きなサンプル体積を表す単一の画像を含む。疑似投影図の概念は、Fauver‘744に教示されている。
「試験片」は、個々の患者からの単一の試験または手順から得られる完全な生成物を意味する(たとえば、分析用に提出された唾液、生検、または鼻腔スワブ)。試験片は、1つまたは複数の物体から構成されることがある。試験片診断の結果は、症例診断の一部になる。
「サンプル」は、アリコットまたは試験片のすべてまたは一部を含む、分析の準備ができた完成した細胞標本を意味する。
生細胞の画像化に関して、本開示では、(1)光放射の波長を赤外線より高い周波数(近赤外波長以下、1000nm未満)に制限する核内のクロマチン構造には、ミクロン以下の等角の分解能が必要とされること、(2)個々の細胞が画像化、または場合によっては分析され、それにより複数の観点での回折測定を可能にできること、そして(3)画像化後の細胞の採集は細胞の損傷を最小にして行うことが望ましいことといういくつかの仮定がなされる。
Claims (64)
- 光断層撮影システム(11)内の生体(1)の3次元画像化方法であって、
顕微鏡対物レンズ(18)に対して生体(1)を動かして、変動する画角を提示することと、
150nmと390nmの間の波長に制限されたスペクトル・バンド幅を有する放射を前記生体(1)に照射することと、
前記生体(1)および前記顕微鏡対物レンズ(18)を透過した放射を紫外カメラ(48)で感知することと、
前記感知された放射から前記生体(1)の複数の疑似投影画像を形成することと、
前記複数の疑似投影画像を再構成して3次元画像を形成することとを含む、方法。 - 前記スペクトル・バンド幅が、240nmと300nmの間にさらに制限された波長を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記スペクトル・バンド幅が、260nmと265nmの間にさらに制限された波長を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記スペクトル・バンド幅が、280nmと285nmの間にさらに制限された波長を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記生体(1)が、細胞、細胞器官、染色体、生細胞、固定細胞、非固定細胞、凍結細胞、解凍細胞、乾燥細胞、クローン細胞、細胞核、細胞小器官、移動細胞、固定化細胞、デオキシリボ核酸(DNA)、および蛋白質からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記放射が、前記生体(1)からの固有蛍光を刺激し、前記刺激された蛍光を測定することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記再構成された3次元画像のボクセルの寸法が知られており、1ボクセル当たりの吸収度を測定することによって前記放射を吸収する分子の濃度を測定することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生体(1)が水性環境(2)内に含まれる、請求項1に記載の方法。
- 前記水性環境(2)が生理緩衝食塩水を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記生体(1)が生細胞を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記感知された放射が、DNAから出る画像化信号を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記感知された放射が、蛋白質から出る画像化信号を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記感知された放射が、親水性表面から出る画像化信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生体(1)に照射することが、複数の波長を照射することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記細胞(1)の複数の疑似投影画像を形成することが、レシオ・イメージングを使用して画像を処理することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記レシオ・イメージングが、260nmから285nmの範囲の波長から形成された画像を含む、請求項15に記載の方法。
- 細胞を採集することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生体(1)が、微小毛細管(22)内に保持される、請求項1に記載の方法。
- 前記生体(1)が、画像化領域(116)を通って細胞を再循環させるように構成された管(22)内にある、請求項1に記載の方法。
- 前記放射が、DNAおよび蛋白質のうちの少なくとも1つによる自然放射吸収度を高めるように選択された少なくとも第1および第2の波長を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記放射が、時系列でパルス化された少なくとも2つの選択された波長を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記放射が、少なくとも2つの選択された波長を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生体(1)を透過した前記放射を少なくとも2つの選択された波長に分割することを含む、請求項1に記載の方法。
- 第1の波長に反応する第1の光検出器(10)および第2の波長に反応する第2の光検出器(14)を使用して、前記少なくとも2つの選択された波長を感知することをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 放射を分割することが、ビームスプリッタ(15)を通って前記放射を誘導することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記ビームスプリッタ(15)が、偏光ビーム・スプリッタ、ウォラストン・プリズム、複屈折素子、半透鏡、50/50強度ビームスプリッタ、誘電体で光学的に被覆されたミラー、ペリクル膜、およびダイクロイック・ミラー・プリズムからなる群から選択される、請求項25に記載の方法。
- 前記放射を前記顕微鏡対物レンズ(18)へ誘導するように適応ミラー(54)を位置決めすることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 適応光学制御装置(201)で前記適応ミラー(54)を制御することによって、深さに依存する画像収差を低減させることをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 前記適応ミラー(54)が、無通電適応ミラー、および一定の波面補償プロファイルで通電された適応ミラーからなる群から選択される、請求項27に記載の方法。
- 3次元画像を取得する光断層撮影システム(11)であって、
波長が150nmと390nmの間のスペクトル・バンド幅を有する光を生成する少なくとも1つの光照射源(29)と、
被写界深度を有し、前記光を受け取るように配置された対物レンズ(18)と、
前記被写界深度を延ばすために、走査範囲を通って前記対物レンズ(18)を平行移動させるように結合された軸方向の平行移動機構(34)と、
前記走査範囲内に存在するとき、試験片の複数の異なる見え方を提示するように適合された輸送手段と、
前記対物レンズ(18)を透過した光を感知する紫外センサと、
前記センサからデータを受け取るように結合された画像処理装置(40)と、
前記画像処理装置(40)に結合され、前記データを処理して前記細胞の3次元画像を形成する再構成モジュール(42)とを含む、システム(11)。 - 前記軸方向の平行移動機構(34)が圧電変換器を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの放射源(29)が、コンピュータ制御型の光源と集光レンズのアセンブリ(56)を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記輸送手段が微小毛細管(22)を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- コンピュータ(41)が、前記圧電変換器を制御するようにリンクされ、前記圧電変換器が、前記対物レンズ(18)の前記被写界深度を延ばすように前記対物レンズ(18)を軸方向に動かす、請求項31に記載のシステム(11)。
- 前記スペクトル・バンド幅が、240nmと300nmの間にさらに制限された波長を有する、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記スペクトル・バンド幅が、260nmと265nmの間にさらに制限された波長を有する、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記スペクトル・バンド幅が、280nmと285nmの間にさらに制限された波長を有する、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記生体(1)が、細胞、細胞器官、染色体、生細胞、固定細胞、非固定細胞、凍結細胞、解凍細胞、乾燥細胞、クローン細胞、細胞核、細胞小器官、移動細胞、固定化細胞、DNA、および蛋白質からなる群から選択される、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記光が、前記生体(1)からの固有蛍光を刺激する、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記再構成された3次元画像のボクセルの寸法が知られており、1ボクセル当たりの吸収度を測定することによって前記放射を吸収する分子の濃度を測定する手段をさらに含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記輸送手段が、水性環境(2)内の生体(1)を含む試験片を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記水性環境(2)が生理緩衝食塩水を含む、請求項41に記載のシステム(11)。
- 前記生体(1)が生細胞を含む、請求項41に記載のシステム(11)。
- 前記感知された放射が、DNAから出る画像化信号を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記感知された光が、蛋白質から出る画像化信号を含む、請求項30に記載のシステム。
- 前記感知された光が、親水性表面から出る画像化信号を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの光照射源(29)が、複数の波長を有する光を生成する、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記再構成モジュール(42)が、レシオ・イメージング・プロセスを含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記レシオ・イメージング・プロセスが、260nmから280nmの範囲の波長から形成された画像を含む、請求項47に記載のシステム(11)。
- 前記輸送手段が、2つ以上のチャネルからなるまっすぐな管(22)を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記紫外センサ(10)が紫外画素アレイ検出器である、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記スペクトル・バンド幅が、蛋白質による自然放射吸収度を高めるように選択された波長に制限される、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの光照射源(29)が、少なくとも2つの選択された波長を伝送する複数の源(30)を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記輸送手段が、細胞、細胞器官、染色体、生細胞、固定細胞、非固定細胞、凍結細胞、解凍細胞、乾燥細胞、クローン細胞、細胞核、細胞小器官、DNA、および蛋白質からなる群から選択される生体(1)を含む試験片を保持するように適合される、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記紫外センサが、
第1の波長を有する光に反応し、前記顕微鏡対物レンズ(18)を通過した光を感知するように位置決めされた第1の光検出器(10)と、
第2の波長を有する光に反応し、前記顕微鏡対物レンズ(18)を通過した光を感知するように位置決めされた第2の光検出器(14)とを含み、前記第1の光検出器(10)および前記第2の光検出器(14)が、交差する光路に沿って位置決めされる、請求項30に記載のシステム(11)。 - 前記第1および第2の波長のうちの少なくとも1つが、DNAによる自然放射吸収度を高めるように選択される、請求項55に記載のシステム(11)。
- 前記生体(1)を透過した放射を、前記第1の光検出器(10)および前記第2の光検出器(14)へ別々に伝送される少なくとも2つの選択された波長に分割するように位置決めされたビームスプリッタ(15)をさらに含む、請求項55に記載のシステム。
- さらに、前記第1の光検出器(10)がCCDセンサを含む、請求項55に記載のシステム(11)。
- 前記第1の光検出器(10)が、ヒトDNAの自然吸収度に整合する波長を有する放射に反応する、請求項55に記載のシステム(11)。
- 前記第2の光検出器が、蛋白質の自然吸収度に整合する波長を有する放射に反応する、請求項55に記載のシステム。
- 前記第1の光検出器(10)が、親水性表面から出る画像化信号を含む波長を有する放射に反応する、請求項55に記載のシステム(11)。
- 前記ビームスプリッタ(15)が、偏光ビーム・スプリッタ、ウォラストン・プリズム、複屈折素子、半透鏡、50/50強度ビームスプリッタ、誘電体で光学的に被覆されたミラー、ペリクル膜、およびダイクロイック・ミラー・プリズムからなる群から選択される、請求項57に記載のシステム(11)。
- 前記紫外センサと前記透過された放射の間に置かれた少なくとも1つのフィルタ(12A)をさらに含む、請求項30に記載のシステム(11)。
- 前記少なくとも1つの放射源(29)が、異なる波長を生成する1組のUV光源(30)を含む、請求項30に記載のシステム(11)。
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