JP4974060B2 - 創薬スクリーニング方法 - Google Patents
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Description
図4において、創薬スクリーニング装置1は、観察光学系10および焦点誤差検出光学系20からなる光学系を備えている。
ウェルプレート5で反射された焦点誤差検出光は、対物レンズ11を介してダイクロイックミラー12に戻り、ここで分岐してハーフミラー23を通過して、シリンドリカルレンズ27を通過し、4分割フォトダイオード25で受光される。ダイクロイックミラー12を透過した焦点誤差検出光は顕微鏡13に入射し、顕微鏡13においてウェルプレート5に載置された試料の観察像が得られる。
図4においては、フィルタ28において観察光を遮断し、フィルタ28を経由した焦点誤差検出光のみが4分割フォトダイオード25に入射する。
おり、図5(a)は合焦時の形状、図5(b)は焦点が遠い場合の形状、図5(c)は焦
点が近い場合の形状をそれぞれ示している。フォトダイオード25の領域25aの出力
レベルを「A」、領域25bの出力レベルを「B」、領域25cの出力レベルを「C」、
領域25dの出力レベルを「D」とすると、「(A+C)−(B+D)」を演算すること
で、焦点誤差(フォーカスエラー)検出信号を得ることができる。
図6(a)において、まず1番目のウェル穴で従来技術と同様に、対物レンズをZ軸方向にスキャンさせ、S字状の焦点誤差信号を検出し、合焦位置に合わせる。
図6(c)において、焦点誤差信号の変位量より、ウェル底面の変位量を計算し、その変位量の分だけ、対物レンズを駆動させ、合焦とする。
特開2005−102629
これに対して、下面の境界は空気とガラスという、屈折率差の大きいものであるため、焦点誤差信号は大きいものとなる。
焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1)ウェルプレートの外周付近と中央付近の複数箇所において前記ウェルプレートの底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出される位置に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを予測する工程、
3)観察試料が収納された複数のウェルの一つ目の撮影点において、前記観察対象の観測点の最適な撮影が行える撮影位置を探索する工程、
4)前記予測したプロファイルに前記探索した撮影位置を加えフィードフォワード制御を行って前記観察対象の合焦を行う工程。
焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1) 観察光学系を構成する対物レンズを任意駆動によりウェルプレートの底面ガラスの下面の焦点誤差信号が得られる範囲内に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記対物レンズをサーボ駆動に切り替え、前記焦点誤差信号に基づくフィードバック制御を行うことによってウェルプレート全体をスキャンして実測し、各ウェルにおける対物レンズの絶対位置を取得し、それを元にウェルプレートのたわみプロファイルを作成する工程、
3)観察試料が収納されたウェルの一つ目の撮影点において、最適な撮影が行える位置を探索する工程、
4)前記作成したたわみプロファイルに前記探索した撮影位置を加えフィードフォワード制御を行って前記観察対象の合焦を行う工程。
焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1)ウェルプレートの外周付近と中央付近の複数箇所において前記ウェルプレートの底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出される位置に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを予測する工程、
3)観察光学系を構成する対物レンズを任意駆動により焦点誤差信号の範囲内に移動させる工程、
4)アクチュエータを前記予測プロファイルをフィードフォワード要素としたフィードバック制御によるサーボ駆動に切り替える工程、
5)サーボ位置が決定した後、そのときのアクチュエータの絶対位置を記憶し、任意駆動に切り替える工程、
6)前記観察対象の観測点の最適な撮影が行える撮影位置までアクチュエータを駆動させ撮影する工程。
7)撮影後、焦点誤差信号が得られる範囲内にアクチュエータを戻し、サーボ駆動に切り替える工程。
焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1)ウェルプレートの外周付近と中央付近の複数箇所において前記ウェルプレートの底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出される位置に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを予測する工程、
3)観察光学系を構成する対物レンズを任意駆動により焦点誤差信号の範囲内に移動させる工程、
4)対物レンズをサーボ駆動に切り替え、前記予測プロファイルをフィードフォワード要素としたフィードバック制御によりウェルプレート全体をスキャンする工程、
5)各測定ウェルにおける、対物レンズの絶対位置を取得し、それを元にウェルプレートのたわみプロファイルを実測する工程、
6)一つ目の撮影点において、最適な撮影が行える位置を探索する工程、
7)前記実測プロファイルに前記最適な撮影が行える位置を加えた位置をもとにフィードフォワード制御を行う工程。
この実施例では、ウェルプレートの四隅と4辺の中間および中央部において、対物レンズのZ軸方向のスキャンを行い、合焦位置におけるアクチュエータのZ軸駆動量から、ウェルのその点におけるZ軸座標を求める。この9点のZ軸座標を元にウェルの曲面を求め、マッピングを行う。観察時には、このマッピングされた座標に基づいて、対物レンズを動かしながら撮影を行う。
11は対物レンズ、16はアクチュエータ、35はメモリであり、ウェルプレートのたわみが推定されたプロファイルが書き込まれている。
上述のような構成によりフィードフォワード制御が行われる。
1)ウェルプレート5のスクリーニング動作前に、そのウェルプレートの複数の箇所において、ウェルプレート5の底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出されるZ位置(図7におけるZ0の位置)を測定する。
2)Z位置の測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを最小二乗法などにより予測する。
4)スクリーニング動作時には、上記2)で作成した予測プロファイルにZosを加えた位置にフィードフォワード制御を行う。
1)対物レンズ11を任意駆動により図2(b)に示すウェルプレート5の焦点誤差信号のs字範囲内に移動させる。
2)対物レンズ11をサーボ駆動に切り替え、図2(c)に示すように矢印イ方向に移動させてウェルプレート全体をスキャンし、各測定ウェルにおける、対物レンズ11の絶対位置を取得し、それを元にウェルプレートのたわみプロファイルを作成する。
4)スクリーニング動作時には、上記2)で作成した実測プロファイルにZosを加えた位置に図1に示すようなシステムにより、フィードフォワード制御を行う。
ただし、基本的に底面ガラスの下面を追従するような制御のため、撮影時にはサーボを切って、図7に示すZosだけオフセット動作をする必要がある。
1)ウェルプレート5のスクリーニング動作前に、そのウェルプレートの複数の箇所において、ウェルプレート5の底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出されるZ位置(図7におけるZ0の位置)を測定する。
2)Z位置の測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを最小二乗法などにより予測する。
4)アクチュエータ11をサーボ駆動に切り替える。以後のサーボ駆動は、上記の図3に示すような、フィードバック制御とフィードフォワード制御を組み合わせたものである。
6)撮影後、上述の5)の位置までアクチュエータを戻し、サーボ駆動に切り替える。
7)次の撮影ウェルまで移動させる(このとき対物レンズはウェルの底面を追従する)
8)以下、5)〜7)を繰り返す。
この実施例は2段階でたわみプロファイルを取得して、それを元にフィードフォワード制御を行うものである。
1)ウェルプレートのスクリーニング動作前に、そのウェルプレート5の複数の箇所において、ウェルプレートのたわみ量を測定する。
具体的には、ウェルプレート底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出されるZ位置を測定する、
2)上記1)の測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを最小二乗法などにより予測する。
3)対物レンズ11を任意駆動により図2(b)に示す焦点誤差信号のs字範囲内に移動させる。
4)対物レンズをサーボ駆動に切り替え、ウェルプレート全体をスキャンし、各測定ウェルにおける、対物レンズの絶対位置を取得し、それを元にウェルプレートのたわみプロファイルを実測する。このときのサーボ駆動は、2)により取得した予測プロファイルをフィードフォワード要素としたフィードバック制御動作である。
5)一つ目の撮影点において、画像処理を用いるなどをして、最適な撮影が行えるZ位置を探索する。その撮影Z位置と上記2)で求めたプロファイルとのZ位置の差をZosとする(図7参照)
6)スクリーニング動作時には、上記4)で実測した実測プロファイルにZosを加えた位置に図1に示すようなシステムにより、フィードフォワード制御を行う。
図3において、サーボアンプ34には焦点誤差目標値と焦点誤差光学系20で検出した誤差信号が入力される。サーボアンプ34の出力にはメモリ35のたわみプロファイルの推定値が入力され、その出力信号がアクチュエータ16に入力され、アクチュエータ16により対物レンズ11が駆動される。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
4 焦点調整部(焦点調整手段)
5 ウェルプレート
10 観察光学系
11 対物レンズ
12 ダイクロイックミラー
16 レンズアクチュエータ
20 焦点誤差検出光学系(合焦手段)
21 レーザダイオード
22 レンズ群
23 ハーフミラー
25 4分割フォトダイオード(焦点誤差信号生成手段)
27 シリンドリカルレンズ
28 フィルタ
34 サーボアンプ
35 メモリ
40 カメラ
40a 共焦点スキャナ
Claims (4)
- 焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1)ウェルプレートの外周付近と中央付近の複数箇所において前記ウェルプレートの底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出される位置に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを予測する工程、
3)観察試料が収納された複数のウェルの一つ目の撮影点において、前記観察対象の観測点の最適な撮影が行える撮影位置を探索する工程、
4)前記予測したプロファイルに前記探索した撮影位置を加えフィードフォワード制御を行って前記観察対象の合焦を行う工程。 - 焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1)観察光学系を構成する対物レンズを任意駆動によりウェルプレートの底面ガラスの下面の焦点誤差信号が得られる範囲内に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記対物レンズをサーボ駆動に切り替え、前記焦点誤差信号に基づくフィードバック制御を行うことによってウェルプレート全体をスキャンして実測し、各ウェルにおける対物レンズの絶対位置を取得し、それを元にウェルプレートのたわみプロファイルを作成する工程、
3)観察試料が収納されたウェルの一つ目の撮影点において、最適な撮影が行える位置を探索する工程、
4)前記作成したたわみプロファイルに前記探索した撮影位置を加えフィードフォワード制御を行って前記観察対象の合焦を行う工程。 - 焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1)ウェルプレートの外周付近と中央付近の複数箇所において前記ウェルプレートの底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出される位置に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを予測する工程、
3)観察光学系を構成する対物レンズを任意駆動により焦点誤差信号の範囲内に移動させる工程、
4)アクチュエータを前記予測プロファイルをフィードフォワード要素としたフィードバック制御によるサーボ駆動に切り替える工程、
5)サーボ位置が決定した後、そのときのアクチュエータの絶対位置を記憶し、任意駆動に切り替える工程、
6)前記観察対象の観測点の最適な撮影が行える撮影位置までアクチュエータを駆動させ撮影する工程。
7)撮影後、焦点誤差信号が得られる範囲内にアクチュエータを戻し、サーボ駆動に切り替える工程。 - 焦点誤差検出光学系により得られる焦点誤差信号を用いて観察光学系の合焦を行う顕微鏡を備えた創薬スクリーニング方法において、下記の工程を含むことを特徴とする創薬スクリーニング方法。
記
1)ウェルプレートの外周付近と中央付近の複数箇所において前記ウェルプレートの底面ガラスの下面からの焦点誤差信号が検出される位置に移動させその底面の位置を測定する工程、
2)前記測定結果より、ウェルプレート全体におけるたわみのプロファイルを予測する工程、
3)観察光学系を構成する対物レンズを任意駆動により焦点誤差信号の範囲内に移動させる工程、
4)対物レンズをサーボ駆動に切り替え、前記予測プロファイルをフィードフォワード要素としたフィードバック制御によりウェルプレート全体をスキャンする工程、
5)各測定ウェルにおける、対物レンズの絶対位置を取得し、それを元にウェルプレートのたわみプロファイルを実測する工程、
6)一つ目の撮影点において、最適な撮影が行える位置を探索する工程、
7)前記実測プロファイルに前記最適な撮影が行える位置を加えた位置をもとにフィードフォワード制御を行う工程。
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