JP4163301B2 - Scanning cytometer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光で標本を二次元的に走査し、細胞を測定する走査型サイトメータに関する。
【0002】
【従来の技術】
スライドグラス上の細胞集団をレーザ(レーザビーム)を収束させたスポットで走査し、該細胞集団の個々の細胞が発する蛍光を検出し、走査画像データを画像処理して個々の細胞データを抽出して測定する「生物標本の複数の光学的特性を測定する方法および装置」(「レーザ走査型サイトメータ(LSC:Laser Scanning Cytometer)」)が、特開平3−255365に開示されている。
【0003】
レーザ走査型サイトメータ(以下、「走査型サイトメータ」と呼称する)(LSC)は、固定されたレーザ及び該レーザビームを収束させたスポットに対して、単離細胞浮遊液標本の細胞集団を、超音波振動で毎秒数万個の水滴に分断させてジェット水流としてレーザスポット上を流して通過させて、各細胞を測定するフローサイトメータとは異なり、スライドグラス上に静置された細胞集団に対して、レーザスポットを光学的および機械的に走査させて、各細胞を測定する点で、基本構成に差がある。しかし、走査型サイトメータ(LSC)は、蛍光色素で生化学的に標識された細胞集団に対してレーザスポットを照射・励起し、個々の細胞の発する蛍光を測光して高速に測定し、細胞集団の免疫学的特性、遺伝学的特性、細胞増殖性等を表す統計的なデータとして測定結果を提示することを目的としている点においては、フローサイトメータと同じである。
【0004】
さらに走査型サイトメータ(LSC)は、スライドグラス上の各細胞の座標位置を記録し、かつ、走査ステージによる座標位置の再現が可能である。これにより、統計データのうち特定の部分集合に相当する測光値を示した個々の細胞を顕微鏡視野内に移動させて顕微鏡観察することができる。すなわち、サイトメータ(LSC)はフローサイトメータに比べて、顕微鏡観察像と細胞データとを対応付けることができるという点で優れている。細胞集団標本を測定した後に、個々の細胞を顕微鏡下へ順次位置再現して顕微形態観察する機能を、以下、走査型サイトメータ(LSC)の「リコール観察機能」と呼称する。
【0005】
走査型サイトメータ(LSC)の典型的な医学生物学的研究用途として、がん腫瘍の細胞周期解析が挙げられる。がん腫瘍においては特に「増殖性」という性質が重要になるが、これは細胞一個一個を顕微鏡観察しても何ら知見は得られるものでなく、腫瘍組織を構成する数百から数千個の細胞のうち、細胞分裂周期の安定期・DNA合成期・分裂期に属する細胞個数比率によって統計的な数値指標として客観的に表現することができる。走査型サイトメータ(LSC)は、このような統計的数値指標を提供する一方、細胞分裂周期内の特定の期(例えば、分裂中期)に属する細胞データを指定して個々の細胞を顕微鏡視野内に順次呼び出すリコール観察機能により、形態的な検討を顕微鏡下で行うことができる。
【0006】
一方、蛍光標識した細胞構造を観察する装置として、共焦点レーザ走査型顕微鏡(以下、「CLSM:Conforcal Laser Scanning Microscope 」と呼称する)が近年普及してきている。CLSMは、従来の蛍光顕微鏡に対し高解像に光学的切断面観察することができ、光軸(Z)方向の移動手段および光軸(Z)方向の光学的切断画像データ列を取得して三次元画像を構築し表示する画像処理手段と組み合わせて、細胞構造を立体的に観察し形態解析できるという特長を有する。
【0007】
前述した走査型サイトメータ(LSC)による細胞周期の解析事例において、特に細胞分裂期における前記・中期・後期における染色体の挙動を立体的に形態解析することは重要な用途であり、前述したCLSMのリコール観察機能との共用が期待されるところである。また、装置構成技術の観点から見た場合には、レーザの照射、二次元走査、蛍光検出、走査画像データの取り込みといった機能項目は、走査型サイトメータ(LSC)とCLSMとの間で共通していると言える。
【0008】
一方、装置の目的と達成すべき性能の違いにより、走査型サイトメータ(LSC)とCLSMとの共通機能項目の仕様は異なっており、従来、走査型サイトメータ(LSC)の機能とCLSMとの機能を兼備した装置は提供されていない。
【0009】
もし、ユーザが共用を必要とする場合には、走査型サイトメータ(LSC)に備えられている走査ステージと同じ物をCLSMに搭載し、走査型サイトメータ(LSC)とは別のシステムとしてリコール観察用にCLSMを使用することで、二つのシステム商品の併用としては実現の可能性がある。
【0010】
しかしながら、ユーザは、顕微鏡、走査ステージ、レーザ光源、走査装置、蛍光検出器、画像取り込み用コンピュータなどの装置構成ユニットを二系統保有し使用せねばならなくなり、購入費用・維持費用などのコスト負担が増大し、実験室などで装置が占めるスペースが大きくなるという欠点がある。また、ユーザは、二つの装置を別々に操作しなければならず、使い勝手が悪いという不便を生じる。
【0011】
このため、前述した医学生物学的用途における走査型サイトメータ(LSC)とCLSMとの共用にはメリットがあるにも関わらず、走査型サイトメータ(LSC)とCLSMとの併用はほとんど行われていないのが実状である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術として走査型サイトメータ(LSC)とCLSMの共用を謳ったものはないが、走査型サイトメータ(LSC)およびCLSMの先行出願に基いて、技術的な問題点を説明する。
【0013】
特開平3−255365は、冒頭で述べたように走査型サイトメータ(LSC)のアイディアを示したものである。ここでは、標本に照射し二次元走査するレーザのスポットサイズを「細胞サイズと同等(同じ桁の大きさ以内)」としているが、蛍光検出系に関しては共焦点系とも非共焦点系とも説明されていない。スポットサイズに関しては、細胞集団標本をより高速に走査するため、との説明が記されている。
【0014】
一方、特開平7−209187によれば、測光用の走査と同時に形態観察用の「高分解能画像」を取得するため、共焦点検出開口(「結像位置に配置した開口」)として、大きさが異なる開口径を2個以上用意するとしている。この発明によれば、測光と同時に形態観察用の「高分解能画像」を予め取得するため、走査型サイトメータ(LSC)のリコール観察時には標本を位置再現せずに、取り込んだ「高分解能画像」を呼び出すだけよい。
【0015】
しかしなから、数千から数万個の細胞集団の「高分解能画像」を細胞集団標本の一個一個の細胞測定毎にデータとして保存しておくことは、膨大なデータ記憶容量を必要とする。このため、システム規模が増大してコストか上がると同時に、データの保存・呼び出し時間が長くなって、システムとしてのスループットが低下する。
【0016】
また、「高分解能画像」を取得する場合には、光学的な焦点深度が浅くなることから、高分解能画像の取得時には、標本走査時の焦点ズレを補正するため、焦点合わせを繰り返し行わねばならなくなる。
【0017】
さらに、光軸(Z)方向の移動手段および光軸(Z)方向の光学的切断画像データ列を取得して三次元画像を構築し表示する画像処理手段と組み合わせて、個々の細胞構造を立体的に観察し形態解析できるというCLSMの特長を生かそうとする場合、「高分解能画像」列の取得に、より一層の時間とデータ記憶容量が必要となる。
【0018】
また、ここで達せられる「高分解能画像」は、スポットサイズの比較的大きな(「細胞サイズと同等」)測光用のレーザスポットを照射しながら、蛍光検出側の開口だけを小さくしているため、面内方向・光軸方向ともCLSMの理論的な分解能限界を達成することは不可能である。つまり、特開平7−209187で得られる「高分解能画像」は分解能・光学切断性能とも、CLSMとしては不満足であり、前述した走査型サイトメータ(LSC)とCLSMの共用用途での目的を果たすことができないという欠点がある。
本発明は、ユーザの装置費用の負担や占有面積の増大を抑えながら、CLSMの機能を併せ持つ走査型サイトメータを提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の走査型サイトメータは、レーザ光を出射するレーザ光源と、標本上に前記レーザ光源からのレーザ光を集束する対物レンズと、前記レーザ光源から前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳を満たすように広げることにより、前記標本上に対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を照射する第1の状態と、前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳より十分小さくしてサイトメータとしての測定を行う第2の状態とに切換可能な光束径切換手段と、第1の状態か第2の状態かに関わらず前記レーザ光源からのレーザ光で標本を走査する走査手段と、前記標本からの光を共焦点検出器の光路と非共焦点検出用の光路とに切換可能な光路切換手段と、前記標本からの光を検出する検出器とを備え、前記光束径切換手段により前記レーザ光を回折限界サイズ相当のスポット径で照射する第1の状態に切換えた場合に前記共焦点検出器の光路を選択する。
また本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、標本上に前記レーザ光源からのレーザ光を収束する対物レンズと、前記レーザ光源から前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を切換えることにより、前記光束径が前記瞳を満たして前記標本上に集光するスポット径が対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当になる第1の状態と、前記光束径が前記瞳より十分に小さくして前記標本上に集光するスポット径が細胞サイズと同等になる第2の状態とに切換可能な光束切換手段と、第1の状態か第2の状態かに関わらず前記レーザ光源からのレーザ光で標本を走査する走査手段と、前記標本からの光を検出する検出器とを備え、前記標本からの光を共焦点検出する手段と非共焦点検出する手段を切換えるようにし、前記第1の状態の時には前記共焦点検出する手段に切換えて光学的断面画像を取得し、前記第2の状態の時には前記非共焦点検出する手段に切換えて細胞測定を行うことを特徴とする走査型細胞測定装置である。
また本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源と、標本上に前記レーザ光源からのレーザ光を集束する対物レンズと、前記レーザ光源から前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳を満たすように広げることにより、対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を前記標本に照射する第1の状態と、前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳より十分小さくしてサイトメータとしての測定を行う第2の状態とに切換可能な光束径切換手段と、第1の状態か第2の状態かに関わらず前記レーザ光源からのレーザ光で標本を走査する走査手段と、前記標本からの光を検出する検出器とを備え、前記標本からの光を共焦点検出する手段と非共焦点検出する手段を切換えるようにし、前記レーザ光を回折限界サイズ相当のスポット径で照射する第1の状態の時には前記共焦点検出する手段に切換えて光学的断面画像を取得し、走査型サイトメータの測定を行う第2の状態に切り換えた場合には前記非共焦点検出する手段に切換えることを特徴とする走査型サイトメータである。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による走査型サイトメータの構成を図1に示す。
走査型サイトメータ(LSC)10は、CLSMの機能を備えており、LSC測定とCLSM測定のいずれかを選択的に行なえる。
【0021】
同装置10は、励起光を射出する励起光導入部100と、励起光と蛍光を分離するダイクロイックミラー12と、励起光を二次元的に走査する光偏向器20と、瞳投影レンズ32と、対物レンズ34と、蛍光検出部200とを有している。
【0022】
励起光導入部100と蛍光検出部200は、それぞれ、LSC測定用の光学系とCLSM測定用の光学系の二系統を備えている。
励起光導入部100は、励起光としてのレーザ光束を射出するレーザ光源102と、LSC測定のためのスポット投影レンズ104とを備えている。
【0023】
さらに、励起光導入部100は、CLSMのために、ビームエクスパンダを構成する二枚の凸レンズ118と120と、光をビームエクスパンダに通過させるための四枚の光路折り曲げミラー106と114と116と110を備えている。
【0024】
二枚の光路折り曲げミラー106と110は、それぞれ、レーザ光源102とスポット投影レンズ104の間、スポット投影レンズ104とダイクロイックミラー12の間において、光路上に選択的に挿脱自在に配置される。つまり、二枚の光路折り曲げミラー106と110は、それぞれ、スライド機構108と112(光束径切換手段)によって、測定の種類に応じて、実線で示されるように光路中に挿入されたり、想像線で示されるように光路から外されるように構成されている。
【0025】
光偏向器20は、駆動方向が90°異なる二枚のガルバノミラーを有しており、それぞれの反射面の方向を変えることで、光束を互いに直交するXY方向に偏向可能に構成する。図には、説明の都合上、ガルバノミラーをひとつだけ図示する。
【0026】
蛍光検出部200は、LSC測定のためのコレクタレンズ204と、蛍光を検出する光検出器たとえば光電子増倍管202を有している。
蛍光検出部200は、CLSMのために、蛍光を集光させる凸レンズ218と、その焦点位置に配置された共焦点ピンホール222と、共焦点ピンホール222を通過した蛍光を平行光束に変えるための凸レンズ220と、蛍光を共焦点ピンホール222に導くと共にその通過光を光電子増倍管202に導くための四枚の光路折り曲げミラー206と214と216と210を備えている。
【0027】
二枚の光路折り曲げミラー206と210は、それぞれ、ダイクロイックミラー12とコレクタレンズ204の間、コレクタレンズ204と光電子増倍管202の間において、光路上に選択的に挿脱自在に配置される。つまり、二枚の光路折り曲げミラー206と210は、それぞれ、スライド機構208と212(光路切換手段)によって、測定の種類に応じて、実線で示されるように光路中に挿入されたり、想像線で示されるように光路から外されるように構成される。
【0028】
装置10は、さらに、標本40が載置されるステージ50と、各部を制御するコントローラ60と、必要な情報を入力するための外部入力装置62と、測定結果等を表示するためのモニタ64を有している。
【0029】
ステージ50は互いに直交する方向に移動可能な二つのテーブルを含み、載置された標本40を互いに直交するXY方向に移動させることができる。
コントローラ60は、光偏向器20、ステージ50、四つのスライド機構108,112,208,212を制御すると共に、光電子増倍管202から得られる測定データを処理し、処理結果や必要な情報をモニタ64に表示させる。
【0030】
LSC測定においては、四枚の光路折り曲げミラー106と110と206と210は、それぞれ四つのスライド機構108と112と208と212によって想像線で示される位置に移動され、共に光路から外される。
【0031】
レーザ光源102から射出されたレーザは、スポット投影レンズ104を経て、ダイクロイックミラー12で反射され、光偏向器20、瞳投影レンズ32を経て対物レンズ34に入射し、標本40面上に集光される。
【0032】
レーザ光源102から射出されるレーザは、概ね平行光束であるが、厳密にはレーザ管内の光束から徐々に広がりながら進行する。スポット投影レンズ104は、この広がりを抑える弱い凸レンズであり、レーザ管内の光束を、標本40面上に正しく結像させる。
【0033】
従って、レーザは、対物レンズ34の瞳の開口径よりも十分に小さい光束径をもって、対物レンズ34の瞳位置に入射する。
LSC測定では広範囲を走査するため、光偏向器20は一方のガルバノミラー22、例えば光束をX方向に走査するガルバノミラー22のみを駆動し、これに対応して、標本40をガルバノミラー22による光束の走査方向に直交する方向(Y方向)にステージ50を移動させる。
【0034】
このように、光偏向器20による高速だが狭い範囲に限られるスポットの移動と、ステージ50による低速だが広い範囲にわたる標本40の移動とを組み合わせることにより、標本面に形成されるスポットは標本上の広い範囲にわたって走査される。
【0035】
標本40から発せらる蛍光は、対物レンズ34で集められ、瞳投影レンズ32、光偏向器20を経た後、ダイクロイックミラー12を透過し、コレクタレンズ204を経て、ヘッドオン型の光電子増倍管202に入射し、光電変換される。
【0036】
光偏向器20から光電子増倍管202へ向かう蛍光は、概ね平行光束であるが、厳密には標本が対物レンズに近づく方向にデフォーカスする場合には若干発散する。コレクタレンズ204は、これを収束に向かわせるための凸レンズであり、光電子増倍管202の受光面を光偏向器20にほぼ結像関係に繋いでいる。対物レンズ34の瞳面と光偏向器20は瞳投影レンズ32で結像関係に繋がれているので、対物レンズ34の瞳面と光電子増倍管202の受光面は結像関係に繋がれている。これにより、瞳面測光によって受光面の光量分布が光偏向器20による走査や標本の厚さや位置のバラツキによるデフォーカスに対しても、測光量は変化し難い。
【0037】
標本40からの蛍光は対物レンズ34の瞳開口の全面から射出するため、コレクタレンズ204の開口径は、使用する対物レンズ34の最大瞳径と、標本40が対物レンズに近づく場合の最悪デフォーカス条件とを考慮して決定される。
【0038】
光電子倍管202の出力はコントローラ60に入力される。コントローラ60は、光電子倍管202からの光電信号に基づく走査画像データを処理して標本内の各細胞の細胞内成分量を定量測光する。コントローラ60は、さらに、標本内の各細胞の座標位置データを記録し、個々の細胞の測光値を統計的に解析し、特定の部分集合に属する個々の細胞の座標位置データに基づいて、ステージ50により標本40の位置を制御し、所望の細胞を顕微鏡視野内に再配置し、これにより装置10はリコール観察機能を実現し得る。
【0039】
CLSM測定においては、四枚の光路折り曲げミラー106と110と206と210を、それぞれ四つのスライド機構108と112と208と212によって実線で示される位置に移動し、共に光路上に配置させる。
【0040】
レーザ光源102から射出されたレーザは、二枚の光路折り曲げミラー106と114で反射され、焦点距離の異なる二枚の凸レンズ118と120より成るビームエクスパンダを経て、二枚の光路折り曲げミラー116と110で反射された後、ダイクロイックミラー12で反射され、光偏向器20、瞳投影レンズ32を経て対物レンズ34に入射し、標本面40上に集光される。
【0041】
レーザ光は、ビームエクスパンダによって、光束径が凸レンズ120の焦点距離/凸レンズ118の焦点距離で決まる拡大倍率で拡大される。その結果、レーザは、対物レンズ34の瞳の開口径よりも大きい光束径をもって、対物レンズ34の瞳位置に入射する。
【0042】
CLSM測定では、スポットは高い位置精度をもって移動されるため、標本40上のスポットによる走査は、高速かつ高い位置制御性を持つ光偏向器20の二つのガルバノミラーを用いて行なわれる。
【0043】
標本40から発せらる蛍光は、対物レンズ34で集められ、瞳投影レンズ32、光偏向器20を経た後、ダイクロイックミラー12を透過し、二枚の光路折り曲げミラー206と214で反射された後、凸レンズ218によって集光され、共焦点スポットを結ぶ。共焦点ピンホール222を通過した光は、凸レンズ220で概略コリメートされ、二枚の光路折り曲げミラー216と210で反射された後、ヘッドオン型の光電子増倍管202に入射し、光電変換される。
【0044】
凸レンズ218は、回折限界径の共焦点スポットを結ぶように設計されている。また、共焦点ピンホール222は、コントローラ60により、共焦点スポットサイズに適合して正確に配置されるように、位置調整およびターレット(図示せず)による開口サイズの選択が可能に構成されていることが好ましい。
【0045】
一般に、CLSM測定はLSC測定に続いて行なわれる。例えば、LSC測定で標本の全体的な傾向を把握した後、ユーザの気を引く部分に対してCLSM測定が行なわれるのが一般的である。
【0046】
前述したように、標本内の各細胞の座標位置データはLSC測定の際に既に取得されるため、CLSM測定では、コントローラ60は、外部入力装置62から入力された情報、例えば、ユーザが観察を希望する箇所に応じて、装置10はステージ50を移動させ、標本40内の特定の細胞を光軸上に配置する。
【0047】
ステージ50は、好ましくは、標本40を光軸方向つまりZ方向に沿って移動させる機能を有しており、これにより装置10は共焦点光学系の特長を活かした光学的断面画像を取得し得る。さらに装置10は、コントローラ60により標本40のZ方向位置を制御しつつ、光学的切断画像データ列を取得することにより、三次元画像を構築し得る。
【0048】
これまでの説明から分かるように、装置10は、励起光導入部100と蛍光検出部200の内部の光路折り曲げミラー106と110と206と210の位置を制御することにより、走査型サイトメータ(LSC)とCLSMの機能とが切り換えることができる。
【0049】
この切り換えは、好ましくは、外部入力装置62に専用のGUI(Graphical User Interface)を用意し、コントローラ60でスライド機構108と112と208と212を制御するとともに、光偏向器20とステージ50を制御することにより行なわれる。これにより、ユーザは特に意識することなく、走査型サイトメータ(LSC)とCLSMの切り換えが行なえる。
【0050】
従って、走査型サイトメータ(LSC)でのリコール観察時に、CLSMによる高解像の3次元形態観察を適用ことができる。
本実施の形態では、レーザ光源102と光電子増倍管202をひとつずつ持つ装置を例に挙げたが、もちろん、本発明は、例えば、複数の蛍光試薬で多重染色した標本に対して、波長の異なる複数の蛍光を同時測定するために、一つまたは複数のレーザ光源と複数の光電子増倍管を備えた装置にも適用できる。
【0051】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。例えば、本実施の形態のように一つのレーザ光源を用いる場合でも、光路を切り換えて夫々の光路で光束径を切り換えるようにする以外に、光路系を切り換える構成として、例えば、レーザ光源の光路上にアフォーカルズームを行なえるレンズを介し、光路上でレンズを移動させることで光束径を切換可能にしたり、焦点距離の異なるレンズを、例えばスライド機構に複数け、本実施の形態で用いた光束径拡大光路中に所望の焦点距離のレンズを切り換えるようにすることで光束径を切換可能にすることもできる。
【0052】
本発明は以下の各項に例示する実施を含む。
1.細胞集団標本上でレーザを顕微鏡対物レンズで集光して二次元走査し、該レーザによって励起された細胞からの蛍光を検出器で検出し、該検出器で検出した光電信号によって形成された走査画像データをコンピュータに取り込み、該走査画像データに対する画像処理によって該細胞集団標本内の各細胞の細胞内成分量を定量測光すると共に該細胞集団標本内の各細胞の座標位置データを記録し、個々の細胞の測光値を統計的に解析し、特定の部分集合に属する個々の細胞の該座標位置データをもとにステージを制御して顕微鏡視野内に各細胞を移動させて顕微鏡観察する走査型サイトメータにおいて、対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を標本に照射し二次元走査する手段およびこの二次元走査によって生じた蛍光を共焦点蛍光検出する手段を有することを特徴とする。
2.第1項記載の装置において、対物レンズの開口数決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を標本に照射し二次元走査する手段およびこの二次元走査によって生じた蛍光を共焦点蛍光検出する手段、のうち、少なくとも一つの構成要素が少なくとも部分的に、該走査型サイトメータと共有されていることを特徴とする。
3.第2項記載の装置において、光軸(Z)方向の移動手段および光軸(Z)方向の光学的切断画像データ列を取得して三次元画像を構築し表示する画像処理手段を備えていることを特徴とする。
4.第2項記載の装置において、対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を標本に照射し二次元走査する手段のうち少なくともレーザと光偏向器が該走査型細胞測測定装置と共有されており、レーザの光束径変換手段を備えていることを特徴とする。
5.第2項記載の装置において、共焦点蛍光検出する手段のうち少なくとも蛍光検出器が該走査型サイトメータと共有されており、蛍光集光レンズ切換手段と共焦点ピンホール挿脱切換手段のうち少なくとも一方を備えていることを特徴とする。
6.第2項記載の装置において、対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を標本に照射し二次元走査する手段およびこの二次元走査によって生じた蛍光を共焦点蛍光検出する手段が、マルチピンホールディスクスキャナーと撮像素子により構成されていることを特徴とする。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、ユーザの経済的負担や占有面積の増大を抑えながら、CLSMの機能を併せ持つ走査型サイトメータが提供される。これにより、走査型サイトメータ(LSC)のリコール観察時にCLSMを適用することができ、より好ましい形態観察が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による走査型サイトメータの構成を示している。
【符号の説明】
20 光偏向器
34 対物レンズ
100 励起光導入部
118 凸レンズ
120 凸レンズ
200 蛍光検出部
202 光電子倍管
218 凸レンズ
222 共焦点ピンホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning cytometer that measures a cell by two-dimensionally scanning a specimen with a laser beam.
[0002]
[Prior art]
The cell population on the slide glass is scanned with a spot focused by a laser (laser beam), the fluorescence emitted by individual cells of the cell population is detected, and the scanned image data is processed to extract individual cell data. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-255365 discloses a “method and apparatus for measuring a plurality of optical characteristics of a biological specimen” (“Laser Scanning Cytometer (LSC)”).
[0003]
A laser scanning cytometer (hereinafter referred to as a “scanning cytometer”) (LSC) is a method for measuring a cell population of an isolated cell suspension sample with respect to a fixed laser and a spot on which the laser beam is focused. Unlike a flow cytometer that measures each cell by dividing it into several tens of thousands of water droplets per second by ultrasonic vibration and flowing it over a laser spot as a jet water stream, the cell population placed on a slide glass On the other hand, there is a difference in the basic configuration in that each cell is measured by optically and mechanically scanning the laser spot. However, a scanning cytometer (LSC) irradiates and excites a laser spot to a cell population biochemically labeled with a fluorescent dye, and measures the fluorescence emitted by each cell at high speed. The flow cytometer is the same as the flow cytometer in that the measurement result is presented as statistical data representing the immunological characteristics, genetic characteristics, cell proliferation, etc. of the population.
[0004]
Further, the scanning cytometer (LSC) records the coordinate position of each cell on the slide glass and can reproduce the coordinate position by the scanning stage. Thereby, individual cells showing photometric values corresponding to a specific subset of the statistical data can be moved into the microscope field and observed with a microscope. That is, the cytometer (LSC) is superior to the flow cytometer in that the microscope observation image can be associated with the cell data. The function of observing the microscopic morphology by sequentially reconstructing the position of individual cells under the microscope after measuring the cell population specimen is hereinafter referred to as “recall observation function” of a scanning cytometer (LSC).
[0005]
A typical medical biological research application of a scanning cytometer (LSC) is cell cycle analysis of cancer tumors. In cancer tumors, the property of “proliferation” is particularly important, but this does not give any knowledge even when microscopically observing each cell, and the hundreds to thousands of cells that make up the tumor tissue. Among the cells, it can be objectively expressed as a statistical numerical index by the ratio of the number of cells belonging to the stable phase of the cell division cycle, the DNA synthesis phase, and the division phase. Scanning cytometers (LSCs) provide such statistical numerical indicators, while specifying cell data belonging to a specific phase within the cell division cycle (eg, metaphase) to bring individual cells into the microscopic field. With the recall observation function, which is called sequentially, morphological examination can be performed under a microscope.
[0006]
On the other hand, a confocal laser scanning microscope (hereinafter referred to as “CLSM: Conforcal Laser Scanning Microscope”) has recently become widespread as an apparatus for observing a fluorescently labeled cell structure. The CLSM is capable of observing the optical cut surface at a high resolution compared to the conventional fluorescence microscope, acquiring the moving means in the optical axis (Z) direction and the optical cut image data string in the optical axis (Z) direction. In combination with image processing means for constructing and displaying a three-dimensional image, the cell structure can be observed three-dimensionally and analyzed.
[0007]
In the case of analysis of the cell cycle by the above-mentioned scanning cytometer (LSC), it is an important use to analyze the behavior of chromosomes in the middle, late and late phases especially at the cell division stage. Sharing with the recall observation function is expected. Further, from the viewpoint of the apparatus configuration technology, functional items such as laser irradiation, two-dimensional scanning, fluorescence detection, and scanning image data capture are common between the scanning cytometer (LSC) and the CLSM. It can be said that.
[0008]
On the other hand, the specifications of the common function items of the scanning cytometer (LSC) and the CLSM differ depending on the purpose of the apparatus and the performance to be achieved. Conventionally, the functions of the scanning cytometer (LSC) and the CLSM are different. No device with a function is provided.
[0009]
If the user needs sharing, the same scanning stage as the scanning cytometer (LSC) is installed in the CLSM and recalled as a system separate from the scanning cytometer (LSC). By using CLSM for observation, there is a possibility of realization as a combination of two system products.
[0010]
However, the user must own and use two system configuration units such as a microscope, a scanning stage, a laser light source, a scanning device, a fluorescence detector, and an image capturing computer, and there is a cost burden such as purchase cost and maintenance cost. There is a drawback that the space occupied by the apparatus in a laboratory or the like increases. In addition, the user must operate the two devices separately, resulting in inconvenience that the user experience is poor.
[0011]
For this reason, the scanning cytometer (LSC) and CLSM are mostly used in spite of the advantages of sharing the scanning cytometer (LSC) and CLSM in the medical and biological applications described above. There is no actual situation.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
Although there is no prior art that shares the use of the scanning cytometer (LSC) and CLSM, the technical problems will be described based on the prior applications of the scanning cytometer (LSC) and CLSM.
[0013]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-255365 shows the idea of a scanning cytometer (LSC) as described at the beginning. Here, the spot size of the laser that irradiates the sample and scans two-dimensionally is assumed to be “equivalent to the cell size (within the same order of magnitude)”, but the fluorescence detection system is described as both a confocal system and a non-confocal system. Not. Regarding the spot size, an explanation is given for scanning the cell population specimen at a higher speed.
[0014]
On the other hand, according to Japanese Patent Laid-Open No. 7-209187, in order to acquire a “high resolution image” for morphological observation at the same time as scanning for photometry, it is sized as a confocal detection aperture (“aperture arranged at the imaging position”). Two or more different aperture diameters are prepared. According to the present invention, since a “high-resolution image” for morphological observation is acquired in advance at the same time as photometry, the captured “high-resolution image” is not reproduced during the recall observation of the scanning cytometer (LSC). Just call so Good.
[0015]
However, storing “high-resolution images” of thousands to tens of thousands of cell populations as data for each cell measurement of each cell population specimen requires enormous data storage capacity. For this reason, the system scale increases and the cost increases, and at the same time, the data storage / recall time becomes longer, and the throughput of the system decreases.
[0016]
In addition, when acquiring a “high resolution image”, the optical depth of focus becomes shallow. Therefore, when acquiring a high resolution image, it is necessary to perform focusing repeatedly in order to correct the focus shift during sample scanning. Disappear.
[0017]
Further, each cell structure is three-dimensionally combined with a moving means in the optical axis (Z) direction and an image processing means for acquiring an optically cut image data sequence in the optical axis (Z) direction to construct and display a three-dimensional image. When taking advantage of the features of CLSM that can be observed and analyzed morphologically, more time and data storage capacity are required to acquire the “high resolution image” sequence.
[0018]
In addition, the “high resolution image” that can be achieved here is because the spot size is relatively large (“equivalent to the cell size”) while irradiating a laser spot for photometry, and only the aperture on the fluorescence detection side is made small. It is impossible to achieve the CLSM theoretical resolution limit in both the in-plane direction and the optical axis direction. In other words, the “high resolution image” obtained in Japanese Patent Laid-Open No. 7-209187 is unsatisfactory as CLSM in terms of resolution and optical cutting performance, and fulfills the purpose of the above-mentioned common use of the scanning cytometer (LSC) and CLSM. There is a disadvantage that can not be.
An object of the present invention is to provide a scanning cytometer having a CLSM function while suppressing an increase in user equipment cost and an increase in occupied area.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A scanning cytometer according to the present invention includes a laser light source that emits laser light, an objective lens that focuses the laser light from the laser light source on a specimen, and the laser light source to the pupil of the objective lens. As a parallel beam The beam diameter of the incident laser beam To fill that pupil By spreading, the sample is irradiated with laser light having a spot diameter corresponding to the diffraction limit size determined by the numerical aperture of the objective lens. A first state and a second state in which measurement as a cytometer is performed by making the beam diameter of laser light incident as a parallel beam into the pupil of the objective lens sufficiently smaller than the pupil. Luminous flux diameter switching means switchable to, Whether in the first state or the second state Scanning means for scanning the specimen with laser light from the laser light source; optical path switching means capable of switching light from the specimen to an optical path of a confocal detector and an optical path for non-confocal detection; and A detector for detecting light, and the beam diameter switching means irradiates the laser beam with a spot diameter corresponding to a diffraction limit size. First state When switching to, the optical path of the confocal detector is selected.
Also The present invention provides a laser light source that emits laser light, an objective lens that converges the laser light from the laser light source onto a specimen, and the laser light source to the pupil of the objective lens. As a parallel beam By switching the beam diameter of the incident laser light, The luminous flux diameter fills the pupil A first state in which a spot diameter focused on the specimen corresponds to a diffraction limit size determined by a numerical aperture of an objective lens; The diameter of the light beam is sufficiently smaller than the pupil and is condensed on the specimen. Luminous flux switching means switchable to a second state equivalent to the cell size; Whether in the first state or the second state A scanning means for scanning the specimen with laser light from the laser light source and a detector for detecting light from the specimen, and switching means for confocal detection of light from the specimen and means for non-confocal detection are switched. In the first state, the optical cross-sectional image is acquired by switching to the confocal detection means, and in the second state, the cell measurement is performed by switching to the non-confocal detection means. This is a characteristic scanning cell measuring apparatus.
Also The present invention includes a laser light source that emits laser light, an objective lens that focuses the laser light from the laser light source on a specimen, and the laser light source to the pupil of the objective lens. As a parallel beam The beam diameter of the incident laser beam To fill that pupil By spreading, the sample is irradiated with a laser beam having a spot diameter corresponding to the diffraction limit size determined by the numerical aperture of the objective lens. A first state and a second state in which measurement as a cytometer is performed by making the beam diameter of laser light incident as a parallel beam into the pupil of the objective lens sufficiently smaller than the pupil. Luminous flux diameter switching means switchable to, Whether in the first state or the second state A scanning means for scanning the specimen with laser light from the laser light source and a detector for detecting light from the specimen, and switching means for confocal detection of light from the specimen and means for non-confocal detection are switched. The laser beam is irradiated with a spot diameter corresponding to the diffraction limit size. In the first state Sometimes switching to the confocal detection means to acquire an optical cross-sectional image and measure with a scanning cytometer Switched to the second state In this case, the scanning cytometer is switched to the non-confocal detection means.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration of a scanning cytometer according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
The scanning cytometer (LSC) 10 has a CLSM function, and can selectively perform either LSC measurement or CLSM measurement.
[0021]
The apparatus 10 includes an excitation light introducing unit 100 that emits excitation light, a dichroic mirror 12 that separates excitation light and fluorescence, an optical deflector 20 that two-dimensionally scans excitation light, a pupil projection lens 32, The objective lens 34 and the fluorescence detection unit 200 are included.
[0022]
Each of the excitation light introducing unit 100 and the fluorescence detecting unit 200 includes two systems of an optical system for LSC measurement and an optical system for CLSM measurement.
The excitation light introducing unit 100 includes a laser light source 102 that emits a laser beam as excitation light, and a spot projection lens 104 for LSC measurement.
[0023]
Further, for CLSM, the excitation light introducing unit 100 includes two convex lenses 118 and 120 constituting a beam expander, and four optical path bending mirrors 106, 114, and 116 for allowing light to pass through the beam expander. And 110 are provided.
[0024]
The two optical path bending mirrors 106 and 110 are selectively detachably disposed on the optical path between the laser light source 102 and the spot projection lens 104, and between the spot projection lens 104 and the dichroic mirror 12, respectively. In other words, the two optical path bending mirrors 106 and 110 are inserted into the optical path as indicated by the solid line, depending on the type of measurement, by the slide mechanisms 108 and 112 (light beam diameter switching means), respectively, It is comprised so that it may remove | deviate from an optical path as shown by.
[0025]
The optical deflector 20 includes two galvanometer mirrors whose driving directions are different by 90 °, and is configured to be able to deflect light beams in XY directions orthogonal to each other by changing the directions of the respective reflecting surfaces. Only one galvanometer mirror is shown in the figure for convenience of explanation.
[0026]
The fluorescence detection unit 200 includes a collector lens 204 for LSC measurement and a photodetector for detecting fluorescence, such as a photomultiplier tube 202.
For CLSM, the fluorescence detection unit 200 converts the convex lens 218 that condenses the fluorescence, the confocal pinhole 222 disposed at the focal position thereof, and the fluorescence that has passed through the confocal pinhole 222 into a parallel light beam. A convex lens 220 and four optical path bending mirrors 206, 214, 216, and 210 for guiding the fluorescence to the confocal pinhole 222 and guiding the passing light to the photomultiplier tube 202 are provided.
[0027]
The two optical path bending mirrors 206 and 210 are selectively detachably disposed on the optical path between the dichroic mirror 12 and the collector lens 204 and between the collector lens 204 and the photomultiplier tube 202, respectively. In other words, the two optical path bending mirrors 206 and 210 are inserted into the optical path as indicated by the solid line or are imaginary by the slide mechanisms 208 and 212 (optical path switching means), depending on the type of measurement. It is configured to be removed from the optical path as shown.
[0028]
The apparatus 10 further includes a stage 50 on which the specimen 40 is placed, a controller 60 that controls each part, an external input device 62 for inputting necessary information, and a monitor 64 for displaying measurement results and the like. Have.
[0029]
The stage 50 includes two tables that can move in directions orthogonal to each other, and the placed specimen 40 can be moved in XY directions orthogonal to each other.
The controller 60 controls the optical deflector 20, the stage 50, and the four slide mechanisms 108, 112, 208, and 212, processes measurement data obtained from the photomultiplier tube 202, and monitors processing results and necessary information. 64.
[0030]
In the LSC measurement, the four optical path bending mirrors 106, 110, 206, and 210 are moved to positions indicated by imaginary lines by the four slide mechanisms 108, 112, 208, and 212, respectively, and are removed from the optical path.
[0031]
The laser emitted from the laser light source 102 is reflected by the dichroic mirror 12 through the spot projection lens 104, enters the objective lens 34 through the optical deflector 20 and the pupil projection lens 32, and is condensed on the surface of the specimen 40. The
[0032]
The laser emitted from the laser light source 102 is a substantially parallel light beam, but strictly speaking, it proceeds while gradually spreading from the light beam in the laser tube. The spot projection lens 104 is a weak convex lens that suppresses this spread, and correctly forms a light beam in the laser tube on the surface of the specimen 40.
[0033]
Therefore, the laser is incident on the pupil position of the objective lens 34 with a light beam diameter sufficiently smaller than the aperture diameter of the pupil of the objective lens 34.
In order to scan a wide range in the LSC measurement, the optical deflector 20 drives only one galvanometer mirror 22, for example, the galvanometer mirror 22 that scans the light beam in the X direction. The stage 50 is moved in a direction (Y direction) orthogonal to the scanning direction.
[0034]
In this way, by combining the movement of the spot limited to a narrow range by the optical deflector 20 and the movement of the specimen 40 by the stage 50 at a low speed but a wide range, the spot formed on the specimen surface is on the specimen. Scanned over a wide range.
[0035]
From sample 40 This The fluorescent light collected by the objective lens 34 passes through the pupil projection lens 32 and the optical deflector 20, then passes through the dichroic mirror 12, passes through the collector lens 204, and enters the head-on photomultiplier tube 202. It is photoelectrically converted.
[0036]
The fluorescence from the optical deflector 20 toward the photomultiplier 202 is a substantially parallel light beam, but strictly speaking, it is slightly diverged when the specimen is defocused in the direction approaching the objective lens. The collector lens 204 is a convex lens for making it converge, and the light receiving surface of the photomultiplier tube 202 is connected to the optical deflector 20 in a substantially imaging relationship. Since the pupil plane of the objective lens 34 and the optical deflector 20 are connected to the imaging relationship by the pupil projection lens 32, the pupil plane of the objective lens 34 and the light receiving surface of the photomultiplier tube 202 are connected to the imaging relationship. Yes. As a result, the photometric quantity does not easily change even when the light quantity distribution on the light receiving surface is defocused due to the scanning by the optical deflector 20 or the variation in the thickness or position of the specimen by pupil plane photometry.
[0037]
Since the fluorescence from the specimen 40 is emitted from the entire surface of the pupil aperture of the objective lens 34, the aperture diameter of the collector lens 204 is the maximum defocus diameter of the objective lens 34 to be used and the worst defocus when the specimen 40 approaches the objective lens. It is determined in consideration of the conditions.
[0038]
Photoelectron Increase The output of the double tube 202 is input to the controller 60. The controller 60 is an optoelectronic Increase Scanning image data based on the photoelectric signal from the double tube 202 is processed to quantitatively measure the amount of intracellular components of each cell in the sample. The controller 60 further records the coordinate position data of each cell in the specimen, statistically analyzes the photometric value of each individual cell, and based on the coordinate position data of each individual cell belonging to a specific subset, The position of the specimen 40 is controlled by 50, and a desired cell is rearranged in the microscope visual field, so that the apparatus 10 can realize a recall observation function.
[0039]
In the CLSM measurement, the four optical path bending mirrors 106, 110, 206, and 210 are moved to positions indicated by solid lines by the four slide mechanisms 108, 112, 208, and 212, respectively, and are arranged on the optical path.
[0040]
The laser emitted from the laser light source 102 is reflected by the two optical path bending mirrors 106 and 114, passes through the beam expander composed of the two convex lenses 118 and 120 having different focal lengths, and then the two optical path bending mirrors 116 and After being reflected by 110, it is reflected by the dichroic mirror 12, enters the objective lens 34 through the optical deflector 20 and the pupil projection lens 32, and is collected on the specimen surface 40.
[0041]
The laser beam is magnified by a beam expander at a magnification that determines the beam diameter by the focal length of the convex lens 120 / the focal length of the convex lens 118. As a result, the laser is incident on the pupil position of the objective lens 34 with a light beam diameter larger than the aperture diameter of the pupil of the objective lens 34.
[0042]
In the CLSM measurement, since the spot is moved with high position accuracy, scanning with the spot on the specimen 40 is performed using two galvanometer mirrors of the optical deflector 20 having high speed and high position controllability.
[0043]
From sample 40 This The fluorescent light collected by the objective lens 34 passes through the pupil projection lens 32 and the optical deflector 20, passes through the dichroic mirror 12, is reflected by the two optical path folding mirrors 206 and 214, and then collected by the convex lens 218. The light is shining and connects the confocal spots. The light that has passed through the confocal pinhole 222 is approximately collimated by the convex lens 220, reflected by the two optical path bending mirrors 216 and 210, and then incident on the head-on type photomultiplier tube 202 and subjected to photoelectric conversion. .
[0044]
The convex lens 218 is designed to form a confocal spot having a diffraction limit diameter. Further, the confocal pinhole 222 is configured such that the controller 60 can adjust the position and select an opening size by a turret (not shown) so that the confocal pinhole 222 is accurately arranged in conformity with the confocal spot size. It is preferable.
[0045]
In general, the CLSM measurement is performed following the LSC measurement. For example, after grasping the overall tendency of a sample by LSC measurement, CLSM measurement is generally performed on a portion that attracts the user's attention.
[0046]
As described above, since the coordinate position data of each cell in the specimen is already acquired at the time of the LSC measurement, in the CLSM measurement, the controller 60 observes information input from the external input device 62, for example, the user observes. Depending on the desired location, the apparatus 10 moves the stage 50 and places specific cells in the specimen 40 on the optical axis.
[0047]
The stage 50 preferably has a function of moving the specimen 40 along the optical axis direction, that is, the Z direction, so that the apparatus 10 can acquire an optical cross-sectional image utilizing the features of the confocal optical system. . Furthermore, the apparatus 10 can construct a three-dimensional image by acquiring the optically cut image data sequence while controlling the position of the specimen 40 in the Z direction by the controller 60.
[0048]
As can be seen from the above description, the apparatus 10 controls the position of the optical path bending mirrors 106, 110, 206, and 210 inside the excitation light introducing unit 100 and the fluorescence detection unit 200, thereby scanning the cytometer (LSC). ) And CLSM functions can be switched.
[0049]
This switching is preferably performed by preparing a dedicated GUI (Graphical User Interface) for the external input device 62, controlling the slide mechanisms 108, 112, 208, and 212 by the controller 60, and controlling the optical deflector 20 and the stage 50. It is done by doing. As a result, the user can switch between the scanning cytometer (LSC) and the CLSM without any particular awareness.
[0050]
Therefore, high-resolution three-dimensional morphology observation by CLSM can be applied during recall observation with a scanning cytometer (LSC).
In the present embodiment, an apparatus having one laser light source 102 and one photomultiplier tube 202 has been described as an example. However, of course, the present invention can be applied to a sample that is multiple-stained with a plurality of fluorescent reagents. In order to simultaneously measure a plurality of different fluorescences, the present invention can be applied to an apparatus having one or a plurality of laser light sources and a plurality of photomultiplier tubes.
[0051]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes all implementations that are performed without departing from the scope of the invention. For example, even when one laser light source is used as in the present embodiment, the optical path system is switched in addition to switching the optical path and switching the light beam diameter in each optical path, for example, on the optical path of the laser light source. It is possible to switch the light beam diameter by moving the lens on the optical path via a lens that can perform afocal zoom, and multiple lenses with different focal lengths, for example, on the slide mechanism Setting Therefore, the beam diameter can be switched by switching the lens having a desired focal length in the beam diameter expanding optical path used in the present embodiment.
[0052]
The invention includes implementations illustrated in the following sections.
1. A laser beam is focused on a cell population sample by a microscope objective lens and scanned two-dimensionally. Fluorescence from a cell excited by the laser is detected by a detector, and a scan formed by a photoelectric signal detected by the detector. Image data is taken into a computer, the amount of intracellular components of each cell in the cell population specimen is quantitatively measured by image processing on the scanned image data, and the coordinate position data of each cell in the cell population specimen is recorded. Scanning type that statistically analyzes the photometric values of the cells of each cell, and controls the stage based on the coordinate position data of individual cells belonging to a specific subset to move each cell within the microscope field of view In the cytometer, it is equivalent to the diffraction limit size determined by the numerical aperture of the objective lens. Spot diameter laser light Means for irradiating a specimen with two-dimensional scanning and The fluorescence generated by this two-dimensional scan It has a means to detect confocal fluorescence.
2. The apparatus according to claim 1, wherein the objective is lens Numerical aperture so Equivalent to the diffraction limit size to be determined Spot diameter laser light Means for irradiating a specimen with two-dimensional scanning and The fluorescence generated by this two-dimensional scan Of the means for detecting confocal fluorescence, at least one component is at least partially shared with the scanning cytometer.
3. 2. The apparatus according to claim 2, further comprising image processing means for acquiring a moving means in the optical axis (Z) direction and an optically cut image data sequence in the optical axis (Z) direction to construct and display a three-dimensional image. It is characterized by that.
4). In the apparatus according to item 2, the diffraction limit size is determined by the numerical aperture of the objective lens. Spot diameter laser light Among the means for irradiating a specimen with two-dimensional scanning, at least a laser and an optical deflector are provided with the scanning Measurement It is shared with the apparatus, and includes a laser beam diameter conversion means.
5. 2. The apparatus according to claim 2, wherein at least the fluorescence detector of the means for detecting confocal fluorescence is shared with the scanning cytometer, and at least of the fluorescence focusing lens switching means and the confocal pinhole insertion / extraction switching means. It is characterized by having one side.
6). In the apparatus according to item 2, the diffraction limit size is determined by the numerical aperture of the objective lens. Spot diameter laser light Means for irradiating a specimen with two-dimensional scanning and The fluorescence generated by this two-dimensional scan The means for detecting confocal fluorescence comprises a multi-pinhole disk scanner and an image sensor.
[0053]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the scanning cytometer which has the function of CLSM is provided, suppressing the economical burden of a user, and the increase in an occupation area. Thereby, CLSM can be applied at the time of recall observation of a scanning cytometer (LSC), and more preferable form observation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration of a scanning cytometer according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
20 Optical deflector
34 Objective lens
100 Excitation light introduction part
118 Convex lens
120 Convex lens
200 Fluorescence detector
202 photoelectrons Increase Double pipe
218 Convex lens
222 Confocal pinhole

Claims (3)

レーザ光を出射するレーザ光源と、
標本上に前記レーザ光源からのレーザ光を集束する対物レンズと、
前記レーザ光源から前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳を満たすように広げることにより、対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を前記標本に照射する第1の状態と、前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳より十分小さくしてサイトメータとしての測定を行う第2の状態とに切換可能な光束径切換手段と、
第1の状態か第2の状態かに関わらず前記レーザ光源からのレーザ光で前記標本を走査する走査手段と、
前記標本からの光を共焦点検出器の光路と非共焦点検出用の光路とに切換可能な光路切換手段と、
前記標本からの光を検出する検出器とを備え、前記光束径切換手段により前記レーザ光を回折限界サイズ相当のスポット径で照射する第1の状態に切換えた場合に前記共焦点検出器の光路を選択することを特徴とした走査型サイトメータ。
A laser light source for emitting laser light;
An objective lens for focusing the laser light from the laser light source on the specimen;
A laser beam having a spot diameter corresponding to the diffraction limit size determined by the numerical aperture of the objective lens by expanding the beam diameter of the laser beam incident as a parallel beam from the laser light source to the pupil of the objective lens so as to fill the pupil. Is switched between a first state in which the specimen is irradiated and a second state in which the diameter of the laser beam incident as a parallel beam on the pupil of the objective lens is made sufficiently smaller than the pupil to perform measurement as a cytometer. Possible beam diameter switching means;
Scanning means for scanning the specimen with laser light from the laser light source regardless of whether the first state or the second state ;
An optical path switching means capable of switching light from the specimen to an optical path of a confocal detector and an optical path for non-confocal detection;
A detector for detecting light from the specimen, and the optical path of the confocal detector when the laser beam is switched to the first state in which the laser beam is irradiated with a spot diameter corresponding to the diffraction limit size by the beam diameter switching means. A scanning cytometer characterized by the selection.
レーザ光を出射するレーザ光源と、
標本上に前記レーザ光源からのレーザ光を収束する対物レンズと、
前記レーザ光源から前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を切換えることにより、前記光束径が前記瞳を満たして前記標本上に集光するスポット径が対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当になる第1の状態と、前記光束径が前記瞳より十分に小さくして前記標本上に集光するスポット径が細胞サイズと同等になる第2の状態とに切換可能な光束切換手段と、
第1の状態か第2の状態かに関わらず前記レーザ光源からのレーザ光で前記標本を走査する走査手段と、
前記標本からの光を検出する検出器とを備え、
前記標本からの光を共焦点検出する手段と非共焦点検出する手段を切換えるようにし、前記第1の状態の時には前記共焦点検出する手段に切換えて光学的断面画像を取得し、前記第2の状態の時には前記非共焦点検出する手段に切換えて細胞測定を行うことを特徴とする走査型細胞測定装置。
A laser light source for emitting laser light;
An objective lens for converging the laser light from the laser light source on the specimen;
By switching the light beam diameter of the laser light incident as a parallel beam from the laser light source to the pupil of the objective lens, the spot diameter that the light beam diameter fills the pupil and condenses on the specimen is the numerical aperture of the objective lens. Switching between the first state corresponding to the determined diffraction limit size and the second state where the beam diameter is sufficiently smaller than the pupil and the spot diameter focused on the specimen is equal to the cell size. Possible luminous flux switching means;
Scanning means for scanning the specimen with laser light from the laser light source regardless of whether the first state or the second state ;
A detector for detecting light from the specimen,
The means for detecting confocal light and the means for detecting non-confocal light are switched between the specimens, and in the first state, the means is switched to the means for detecting confocals to obtain an optical cross-sectional image, and the second In this state, the scanning cell measuring apparatus is characterized in that the cell measurement is performed by switching to the non-confocal detection means.
レーザ光を出射するレーザ光源と、
標本上に前記レーザ光源からのレーザ光を集束する対物レンズと、
前記レーザ光源から前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳を満たすように広げることにより、対物レンズの開口数で決定される回折限界サイズ相当のスポット径のレーザ光を前記標本に照射する第1の状態と、前記対物レンズの瞳へ平行ビームとして入射するレーザ光の光束径を当該瞳より十分小さくしてサイトメータとしての測定を行う第2の状態とに切換可能な光束径切換手段と、
第1の状態か第2の状態かに関わらず前記レーザ光源からのレーザ光で標本を走査する走査手段と、
前記標本からの光を検出する検出器とを備え、
前記標本からの光を共焦点検出する手段と非共焦点検出する手段を切換えるようにし、
前記レーザ光を回折限界サイズ相当のスポット径で照射する第1の状態の時には前記共焦点検出する手段に切換えて光学的断面画像を取得し、走査型サイトメータの測定を行う第2の状態に切り換えた場合には前記非共焦点検出する手段に切換えることを特徴とする走査型サイトメータ。
A laser light source for emitting laser light;
An objective lens for focusing the laser light from the laser light source on the specimen;
A laser beam having a spot diameter corresponding to the diffraction limit size determined by the numerical aperture of the objective lens by expanding the beam diameter of the laser beam incident as a parallel beam from the laser light source to the pupil of the objective lens so as to fill the pupil. Is switched between a first state in which the specimen is irradiated and a second state in which the diameter of the laser beam incident as a parallel beam on the pupil of the objective lens is made sufficiently smaller than the pupil to perform measurement as a cytometer. Possible beam diameter switching means;
Scanning means for scanning a specimen with laser light from the laser light source regardless of whether the first state or the second state ;
A detector for detecting light from the specimen,
The means for confocal detection of light from the specimen and the means for non-confocal detection are switched,
Get the optical cross-sectional image by switching the unit at times the confocal detection of the first state of irradiating the laser beam at the diffraction limit equivalent to the size of the spot diameter, to a second state for measuring the scanning cytometer scanning cytometer when switched, characterized in that the switching to a means for detecting the non-confocal.
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