JP2021504748A - 無接触有向流体力学流の同時的撮像兼遂行装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
xmin=λ/(n*sinφ)
に従い調整することができる。
本好適実施形態に係る装置30は光源1、好ましくはレーザ光源を備えている。その光源と顕微鏡25との間には幾つかの器具、とりわけ参照符号2〜11、33及び34付の器具を設けることができる。ここで述べた参照符号付きの器具は、規定ビーム直径を有するコヒーレント平行輻射をもたらすように設計することができる。何らかの付加的、補充的又は代替的装置を同手段向けに又は代えて設けてもよい。
手段2〜11のうち何れかによる光ビームの操作の後段には、試料24の撮像及び操作双方のため顕微鏡25が設けられている。その光ビームを顕微鏡25の光路a)内に結合させるため、少なくとも1個の素子12が設けられている。この素子12は、光ビームを好適に反射させるが蛍光撮像に用いられる可視波長レジームでは透過させる、ダイクロイックミラーとするのが、望ましい。即ち、顕微鏡25に入る光ビームを素子12により方向転換させつつも、試料を撮像するのに必要な輻射がその素子12内を通過し顕微鏡25の対物系16に達するように、することができよう。
流体力学流の実際の動きは、その流体の流れで以て運ばれる粒子の運動により観測すればよい。本発明に係る流体の流動速度は、その流れにおける粒子の移動速度とすればよい。好ましいことに、その流れの方向が光ビーム移動の軌跡とは逆になる。
Claims (37)
- 試料(24)内の無接触有向流体力学流の同時的撮像兼遂行装置(30)であって、
上記試料(24)の内部及び/又は表面を動的に加熱するよう工夫された少なくとも1個の光源(1)例えばレーザ光源と、
上記試料(24)のうち少なくとも一部分を撮像するよう、且つ上記光源(1)の光ビーム(26)例えばレーザビームをその試料(24)内及び/又は上へと案内すること例えば集束させることで上記試料(24)のうち少なくとも1個の指定個所を加熱するよう、工夫された対物系(16)付の顕微鏡(25)と、
上記指定個所を操作する手段(8)と、
撮像輻射(27)及び上記光ビーム(26)によるアクセスが可能でありそれにより上記対物系(16)を介した標本の同時的撮像兼操作を行える上記試料(24)用の標本チャンバ(17)と、
を有する装置。 - 請求項1に係る装置(30)であって、
上記光ビーム(26)の焦点体積の操作手段例えば可変光ビームエクスパンダ(7)が、光ビーム路の平行光区間(28)にて上記光源(1)・上記顕微鏡(26)間に設けられたことを特徴とする装置。 - 請求項1及び2のうち一方に係る装置(30)であって、
上記指定個所操作手段(8)がスキャナ、例えば音響光デフレクタ、或いはガルバノメトリックスキャナ、例えば準静的ガルバノメトリックスキャナであることを特徴とする装置。 - 請求項1〜3のうち一項に係る装置(30)であって、
シャッタ手段(11)が、上記顕微鏡(25)の光路内への上記光ビーム(28)の結合を遮断しうるよう設けられ工夫されたことを特徴とする装置。 - 請求項1〜4のうち一項に係る装置(30)であって、
上記顕微鏡(25)が、共焦点顕微鏡、蛍光レーザ走査顕微鏡、広視野光顕微鏡及び/又は2光子蛍光顕微鏡のうち、少なくとも一つであることを特徴とする装置。 - 請求項1〜5のうち一項に係る装置(30)であって、
上記対物系(16)が、少なくとも0.5、好ましくは0.95、より好ましくは1.2、最も好ましくは1.4なる高い数値開口を有することを特徴とする装置。 - 請求項1〜6のうち一項に係る装置(30)であって、
空気又は浸漬対物系が設けられており、後者の場合はその対物系と上記標本との間に好ましくはシリコンオイル又は重水が準備されることを特徴とする装置。 - 請求項1〜7のうち一項に係る装置(30)であって、
上記標本チャンバ(17)が、第1標本チャンバ閉じ込め面を伴う試料ホルダ、好ましくはカバースリップと、その試料ホルダ上にあり規定標本厚をもたらす少なくとも1個のスペーサと、第2チャンバ閉じ込め面を伴う冷却装置(18)と、を備え、そのスペーサがそれら第1及び第2閉じ込め面間に設けられたことを特徴とする装置。 - 請求項8に係る装置(30)であって、
上記試料ホルダ及び/又は上記第2チャンバ閉じ込め面が少なくとも30μmの厚みを有することを特徴とする装置。 - 請求項8に係る装置(30)であって、
上記冷却装置の第2チャンバ閉じ込め面に伝熱性透明素材、好ましくはサファイア又はダイアモンドが備わることを特徴とする装置。 - 請求項8に係る装置(30)であって、
上記冷却装置(18)が、更に、上記伝熱性素材を冷却するよう工夫された少なくとも1個の冷却素子(31)、好ましくはペルチエ素子を備えることを特徴とする装置。 - 請求項8又は11に係る装置(30)であって、
上記冷却装置(18)が、上記冷却素子(31)から除熱するよう工夫された熱管理システム(32)を備えることを特徴とする装置。 - 請求項1〜12のうち一項に係る装置(30)であって、
上記顕微鏡(25)の対物系(16)を介した上記被操作試料(24)の直接又は間接検査をサポートする明又は暗視野照明(19)が設けられたことを特徴とする装置。 - 請求項1〜13のうち一項に係る装置(30)であって、
データ処理装置(20)が設けられ上記冷却装置(18)、上記顕微鏡(25)、上記シャッタ(11)及び上記光源(1)に接続されており、それによって、その冷却装置(18)の冷却強度及び上記光ビーム(26,28)の強度を、相互依存的に及び/又は上記被照射試料(24)の撮像情報に応じ設定できることを特徴とする装置。 - 請求項14に係る装置(30)であって、
上記データ処理装置(20)が、更に、上記光ビーム(26)の上記指定個所操作手段に接続されており、それにより上記試料(24)内を通る光ビーム(26)の制御下運動がもたらされることを特徴とする装置。 - 請求項1〜15のうち一項に係る装置(30)であって、
上記指定個所操作手段が少なくとも1個の空間光変調器を有することを特徴とする装置。 - 請求項1〜16のうち一項に係る装置であって、
上記光源が赤外光源例えば赤外レーザであり、その波長が700nm〜1mmの域内、好ましくは1000nm〜0.1mmの域内、より好ましくは1300nm〜0.05mmの域内であることを特徴とする装置。 - 請求項1〜17のうち一項に係る装置であって、
上記光ビーム(12)を上記顕微鏡の光路内に結合させる手段が存することを特徴とする装置。 - 請求項1〜18のうち一項に係る装置であって、
上記光ビーム(12)の上記結合手段が上記指定個所操作手段(8)の下流に配置されたことを特徴とする装置。 - 試料(24)内の無接触有向流体力学流の同時的撮像兼遂行方法であって、
少なくとも1個の光源(1)例えばレーザにより、光ビーム(26)例えばレーザビームの働きで上記試料(24)の内部及び/又は表面を動的に加熱し、
上記少なくとも1個の光源(1)のビーム(26)を、顕微鏡(25)の対物系(16)を介し上記試料(24)に差し向け、
上記光ビーム(26)を上記試料(24)の指定個所へと可変的に案内すること例えば集束させることでその試料(24)内に流体力学流を引き起こし、且つ
上記光ビーム(26)の導入に用いられたのと同じ対物系(16)を介し上記試料(24)を撮像する方法。 - 請求項20に係る方法であって、
上記対物系(16)を、上記試料の撮像と、上記光ビーム(26)によるその試料の加熱とに、同時に用いることを特徴とする方法。 - 請求項20及び21のうち一方に係る方法であって、
上記光ビーム(26)の焦点体積を、音響光デフレクタ又はガルバノメータスキャナ、例えば準静的ガルバノメータスキャナ又は共鳴ガルバノメータスキャナ、或いは空間光変調器によって、上記試料(24)にてある経路沿いに動かすことを特徴とする方法。 - 請求項20〜22のうち一項に係る方法であって、
上記光ビーム(26)の上記経路上にあるシャッタ手段(11)を閉ざすことで上記試料(24)の加熱を中断させ、ある明確規定温度にて流体力学流を好ましくは蛍光撮像により観測することを特徴とする方法。 - 請求項20〜23のうち一項に係る方法であって、
上記指定個所を、上記光ビーム(26)によりある経路又は軌跡に沿い反復的に動かすことを特徴とする方法。 - 請求項20〜24のうち一項に係る方法であって、
上記少なくとも1個の光源(1)で、上記試料(24)、伝熱粒子例えば金粒子、染料、及び/又は、その試料(24)内又は上の吸熱層例えば炭素層のうち、少なくとも一つを加熱することを特徴とする方法。 - 請求項20〜25のうち一項に係る方法であって、
固体プローブ粒子をプローブとして用いず上記試料を加熱することを特徴とする方法。 - 請求項20〜26のうち一項に係る方法であって、
流れ付勢刺激例えば単独、反復若しくは周期又は掃引刺激に対する上記試料の応答を記録し、例えば標本の物質特性及び/又は現象学的応答係数でありその標本の分類を助けうるものを推論しうるようにすることを、特徴とする方法。 - 請求項20〜27のうち一項に係る方法であって、
基準マーカの追跡により粒子追跡を実行し、例えばその後にその基準マーカの軌跡をフーリエ解析することを特徴とする方法。 - 請求項28に係る方法であって、
基準マーカとして、蛍光蛋白質複合体例えばμNSトレーサ粒子か、その他の細胞小器官例えば小顆粒か、を用いることを特徴とする方法。 - 請求項20〜29のうち一項に係る方法であって、
上記試料(24)を一連の流れ場に供し、それにより例えばその試料内の1個又は複数個の粒子を特定の行先に行かせることを特徴とする方法。 - 請求項20〜30のうち一項に係る方法であって、
一通り又は複数通りの粒子位置の相対変化を、流れ場の各回適用後に求めることを特徴とする方法。 - 請求項20〜31のうち一項に係る方法であって、
一通り又は複数通りの粒子位置の相対変化を、後に適用される他の好適な流れ場の決定に用いることを特徴とする方法。 - 請求項20〜32のうち一項に係る方法であって、
流れ場を適用することで、少なくとも、上記試料内の粒子の密度、間隔及び/又は密集度を変化させることを特徴とする方法。 - 請求項20〜33のうち一項に係る方法であって、
流れ場を適用することで、部分的又は全面的に位置特定された粒子に関し、空間的行先を連続的に又は離散的な時間ステップにて変化させることを特徴とする方法。 - 請求項20〜34のうち一項に係る方法であって、
流れ場を計算し適用することで、少なくとも1個の粒子を所望経路に沿い動かすことを特徴とする方法。 - 命令群が備わるコンピュータプログラム製品であって、
そのプログラムがコンピュータによって実行されたときに、そのコンピュータが、
加熱対象試料(24)の指定個所を操作する手段(8)を、その指定個所の所定軌跡に従い制御するステップと、
冷却装置(18)上での温度読出し値を受け取るステップと、
顕微鏡(25)から撮像データを受け取るステップと、
光源からパワー出力データを受け取るステップと、
上記冷却装置(18)の冷却強度及び光ビーム(26,28)の強度を、相互依存的に及び/又は被照射試料(24)の撮像情報に応じ制御するステップと、
を有する方法を実行することとなるコンピュータプログラム製品。 - 命令群が備わるコンピュータ可読格納媒体であって、コンピュータによって実行されたときに、そのコンピュータが、
加熱対象試料(24)の指定個所を操作する手段(8)を、その指定個所の所定軌跡に従い制御するステップと、
冷却装置(18)上での温度読出し値を受け取るステップと、
顕微鏡(25)から撮像データを受け取るステップと、
光源からパワー出力データを受け取るステップと、
上記冷却装置(18)の冷却強度及び光ビーム(26,28)の強度を、相互依存的に及び/又は被照射試料(24)の撮像情報に応じ制御するステップと、
を有する方法を実行することとなるコンピュータ可読格納媒体。
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