JP5362666B2 - 細胞観察装置および細胞観察方法 - Google Patents
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Description
細胞を顕微鏡観察する光学顕微鏡系(optical microscope system)と、
上記光源部からの光を上記顕微鏡系に導入する光学系(optical system)と、
上記光学顕微鏡系から出力された光学イメージを撮像する光学カメラを含む撮像部(imaging member)と、
上記撮像された画像を記録するための記録部(storage member)と、
単一の撮像フレームに単一の上記単色パルス光の光学イメージが収まるように上記光学カメラの撮像フレームレートと上記単色パルス光源の発光タイミングとを同期させて上記撮像部により撮像した画像を上記記録部に記録するように制御する制御部(controller)と、
を備える、細胞観察装置(cell observation device)。
(2)上記撮像フレームの各々に識別子が付与され、発光させた上記単色光の色と上記撮像フレームの識別子とが対応して上記記録部に記録され、所望の単色光に対応する画像を選択的に再現できるように制御されている、上記(1)に記載の細胞観察装置。
(3)上記画像を表示するためのディスプレイをさらに備える、上記(1)または(2)に記載の細胞観察装置。
(4)上記単色パルス光源として、LED単色光光源を用いる、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の細胞観察装置。
(5)上記光源部が、各色について複数の同色の単色パルス光源を含む複数の異なる単色パルス光源を周期的に2次元に配置して平行光の光源としたものである、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の細胞観察装置。
(6)上記光源部が、各色について複数の同色の単色パルス光源を含む複数の異なる単色パルス光源を周期的に回転対称となるように2次元に配置し、上記回転対称軸を中心に上記複数の単色パルス光源を回転させる機構をさらに備え、
各単色パルス光源が上記光学顕微鏡系の適切な光源位置に来た時に上記光学カメラの1撮像フレームの時間範囲内でパルス光が発生するように上記機構および上記各部の動作が制御されている、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の細胞観察装置。
(7)上記単色パルス光源の光源強度の比が、上記光学系、上記光学顕微鏡系および上記光学カメラの波長吸収、損失、および光電子変換特性に合わせて調整され、同程度の吸収に対して同程度の明るさの画像が取得されるように構成されており、各波長の単色パルス光源について撮像された画像に基づいた細胞の局所の吸収波長特性が解析可能とされた、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の細胞観察装置。
(8)上記光源部が、各単色光光源がそれぞれ異なる一定の波長の幅の単色光を発光し、複数の前記単色光光源を組み合わせるとスペクトロスコピーとして利用可能となるように前記複数の単色光光源が均等に分布されている、上記(1)〜(7)のいずれかに記載の細胞観察装置。
(9)上記単色パルス光源が、各単色光光源が一定の波長の幅で均等に分布するように光源とフィルターを組み合わせた光源を用いたものである、上記(1)〜(8)のいずれかに記載の細胞観察装置。
(10)上記光学顕微鏡系が位相差あるいは微分干渉などの複屈折計測手段を備える、上記(1)〜(9)のいずれかに記載の細胞観察装置。
(11)各々異なる波長特性を有する単色パルス光を発生させることができる複数の単色パルス光源を含む光源部からの単色光を細胞試料に照射する工程、
単一の撮像フレームに単一の上記単色光に関連する光学イメージが収まるように光学カメラの撮像フレームレートと上記単色パルス光源の発光タイミングとを同期させて、上記単色光を照射された上記細胞試料の光学イメージを上記光学カメラで撮像する工程、および
撮像した画像を記録する工程、
を含む、細胞観察方法。
(12)上記撮像する工程において、上記光学イメージをデジタル画像として撮像し、
上記撮像した画像を記録する工程において、上記デジタル光学イメージを電子的記録媒体(electronic storage media)に記録する、上記(11)に記載の細胞観察方法。
(13)上記撮像フレームの各々に識別子を付与し、発光させた上記単色光の色と上記撮像フレームの識別子とを対応させて上記記録部に記録し、所望の単色光に対応する画像を選択的に再現できるようにすることを含む、上記(12)に記載の細胞観察方法。
(14)上記撮像した画像をディスプレイに表示することを含む、上記(11)〜(13)のいずれかに記載の細胞観察方法。
(15)上記単色パルス光源として、LED単色光光源を用いる、上記(11)〜(14)のいずれかに記載の細胞観察方法。
(16)上記単色パルス光源の光源強度の比を、上記光学系、上記光学顕微鏡系および上記光学カメラの波長吸収、損失、および光電子変換特性に合わせて調整し、同程度の吸収に対して同程度の明るさの画像を取得すること、および
各波長の単色パルス光源について撮像された画像に基づいて細胞の局所の吸収波長特性を解析することを含む、上記(11)〜(15)のいずれかに記載の細胞観察方法。
(17)各単色光光源としてそれぞれ異なる一定の波長の幅の単色光を発光する光源を使用し、複数の前記単色光光源を組み合わせるとスペクトロスコピーとして利用可能となるように前記複数の単色光光源を均等に分布させた単色パルス光源を使用することを含む、上記(11)〜(16)のいずれかに記載の細胞観察方法。
図1は、本発明の細胞観察装置1の基本構成の一例を模式的に図示したものである。本発明の細胞観察装置1は、典型的には、単色光光源アレイ101を含む光源部、全反射ミラー102を含む光学系、集光レンズ103、観察用の細胞試料104、それを載せるための試料ステージ105を含む光学顕微鏡系、ビデオカメラ等から構成される高速カメラ106を含む撮像部、撮像した画像を記録するための記録部、ならびに上記各部の動作を制御するための制御部を備える。上記記録部および制御部は一体化した記録・制御部としてもよい。また、図示していないが、撮像した画像を表示するディスプレイをさらに備えていてもよい。以下、本発明についてより具体的に説明する。
この実施例では、可視領域をほぼカバーできるように異なる波長特性を持ったLED光源などの単色光光源素子201〜210の光を集光レンズ103によって、光ファイバー601、602、603に導入し、これらの光ファイバーを束ねた他端部を点光源部として用いるものである。
この実施例では、可視領域をほぼカバーできるように異なる波長特性を持ったLED光源などの単色光光源素子201〜210の光を半透過ミラー701、702によって出力光源光の光路700に誘導して光源と用いるものである。この場合、各単色光源によって、半透過ミラーを通過する回数が異なるため、その通過によって起こる減衰を補正するために、各単色光光源の強度を調整し、出力光源光の各単色光の強度を等しくすることができる。
101 単色光光源アレイ
102 ミラー
103 集光レンズ
104 観察用試料
105 試料ステージ
106 高速ビデオカメラ
107 制御・記録モジュール
200 基板
201〜210 異なる波長の単色光光源素子
211 単色光光源アレイの1セット
301〜310 異なる波長の単色光光源の発光スペクトル
401,402 高速カメラの各撮像フレーム
411,412 光源の発光時間
501 基板
502 回転軸
503 回転方向の矢印
504 発光部位
601,602,603 光ファイバー
700 出力光源光
701,702 半透過ミラー
Claims (11)
- 各々異なる波長特性を有する単色パルス光を発生させることができる複数の単色パルス光源の組み合わせを含む光源部と、
細胞を顕微鏡観察する光学顕微鏡系と、
前記光源部からの光を前記顕微鏡系に導入する光学系と、
前記光学顕微鏡系から出力された光学イメージを撮像する光学カメラを含む撮像部と、
前記撮像された画像を記録するための記録部と、
単一の撮像フレームに単一の前記単色パルス光の光学イメージが収まるように前記光学カメラの撮像フレームレートと前記単色パルス光源の発光タイミングとを同期させて前記撮像部により撮像した画像を前記記録部に記録するように制御する制御部と、
を備える、細胞観察装置。 - 前記撮像フレームの各々に識別子が付与され、発光させた前記単色光の色と前記各撮像フレームの識別子とが対応して前記記録部に記録され、所望の単色光に対応する画像を選択的に再現できるように制御されている、請求項1に記載の細胞観察装置。
- 前記画像を表示するためのディスプレイをさらに備える、請求項1または2に記載の細胞観察装置。
- 前記単色パルス光源として、LED単色光光源を用いる、請求項1〜3のいずれかに記載の細胞観察装置。
- 前記光源部が、各色について複数の同色の単色パルス光源を含む複数の異なる単色パルス光源を周期的に2次元に配置して平行光の光源としたものである、請求項1〜4のいずれかに記載の細胞観察装置。
- 前記光源部が、各色について複数の同色の単色パルス光源を含む複数の異なる単色パルス光源を周期的に回転対称となるように2次元に配置し、前記回転対称軸を中心に前記複数の単色パルス光源を回転させる機構をさらに備え、
各単色パルス光源が前記光学顕微鏡系の適切な光源位置に来た時に前記光学カメラの1撮像フレームの時間範囲内でパルス光が発生するように前記機構および前記各部の動作が制御されている、請求項1〜4のいずれかに記載の細胞観察装置。 - 前記単色パルス光源の光源強度の比が、前記光学系、前記光学顕微鏡系および前記光学カメラの波長吸収、損失、および光電子変換特性に合わせて調整され、同程度の吸収に対して同程度の明るさの画像が取得されるように構成されており、各波長の単色パルス光源について撮像された画像に基づいた細胞の局所の吸収波長特性が解析可能とされた、請求項1〜6のいずれかに記載の細胞観察装置。
- 前記光源部が、各単色光光源がそれぞれ異なる一定の波長の幅の単色光を発光し、複数の前記単色光光源を組み合わせるとスペクトロスコピーとして利用可能となるように前記複数の単色光光源が均等に分布されている、請求項1〜7のいずれかに記載の細胞観察装置。
- 前記単色パルス光源が、各単色光光源が一定の波長の幅で均等に分布するように光源とフィルターを組み合わせた光源を用いたものである、請求項1〜8のいずれかに記載の細胞観察装置。
- 前記光学顕微鏡系が位相差あるいは微分干渉などの複屈折計測手段を備える、請求項1〜9のいずれかに記載の細胞観察装置。
- 各々異なる波長特性を有する単色パルス光を発生させることができる複数の単色パルス光源を含む光源部からの単色光を細胞試料に照射する工程、
単一の撮像フレームに単一の前記単色パルス光に関連する光学イメージが収まるように光学カメラの撮像フレームレートと前記単色パルス光源の発光タイミングとを同期させて、前記照射された単色パルス光に関連する前記細胞試料の光学イメージを前記光学カメラで撮像する工程、および
撮像した画像を記録する工程、
を含む、細胞観察方法。
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