JPH01102342A - Fluoro-microscopic spectral method and apparatus - Google Patents

Fluoro-microscopic spectral method and apparatus

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JPH01102342A
JPH01102342A JP26081987A JP26081987A JPH01102342A JP H01102342 A JPH01102342 A JP H01102342A JP 26081987 A JP26081987 A JP 26081987A JP 26081987 A JP26081987 A JP 26081987A JP H01102342 A JPH01102342 A JP H01102342A
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light
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塚越 幹郎
Keiko Kasuya
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Abstract

PURPOSE:To enable the measurement of the quantity of a fluorescent material in a unit volume, by scanning a sample two-dimensionally by a converged laser light. CONSTITUTION:In an optical system, a laser light oscillated from a laser light source 1 is introduced into a modulation element 3. In a detecting system, the laser light is subjected to amplitude modulation by a photoacoustic deflector in the element 3 so as to measure the intensity of fluorescence from a sample 10. A scanner mirror 6 receives a signal from CPU 18 by a driving power source 8 and projects same onto a condenser lens 9 while executing a two-dimensional scanning, so as to irradiate the surface of the sample 10 two-dimensionally by a micro-spot light. Moreover, a sample stage 7 is provided with a rough two-dimensional drive system, which enables the search of the sample 10 in the visual field of a microscope by a driving power source 11 in linkage to the CPU 18. On the other side, the detecting system is provided with photomultiplier tubes 16a-16c, whereby the intensity of a fluorescent light separated into its components by BPF 15a and 15b is converted into an electric signal, amplified 17 and introduced into the CPU 18. Besides, a control-processing system subjects a pulse generated from the CPU 18 to A/D conversion, giving a signal to the power source 8 for two-dimensional scanning.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、極微小、極微量物質を光学的・分光学的に検
出するレーザー顕微分光法および装置に係わり、特に、
細胞等の各種試料の微小部分に偏在する螢光物質を高速
・高感度で特定し、検出するのに好適な多波長分析型螢
光顕微分光法および装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a laser microspectroscopy method and apparatus for optically and spectroscopically detecting extremely small and trace amounts of substances, and in particular,
The present invention relates to a multi-wavelength analysis type fluorescence microspectroscopy and apparatus suitable for identifying and detecting fluorescent substances unevenly distributed in minute parts of various samples such as cells at high speed and with high sensitivity.

(従来の技術) 光感受性螢光体色素で染色された物質は、外部から照射
された光を吸収してより波長の長い螢光を発生する。こ
のような性質に基づいて、従来、光源にレーザー光を用
いて螢光体色素で染色した試料に点照射し、放出された
螢光を光検出器で検出して、試料内の微小部分に偏在す
る螢光の強度分布から試料内の物質の大きさ、形状、位
置、分布等を観測する走査型レーザー螢光顕微鏡〔文献
Ana1.Chem、Acta 163 231(19
84)、G、J、Brakenhaffほか〕や試料か
ら放出される螢光を分光器と光電子増倍管を組み合わせ
、もしくはポリクロメーターとSTr検出器を組み合わ
せ、そのスペクトルや強度分布を検出し、試料白物質を
定量測定する型の定量用螢光顕微鏡などの各種螢光顕微
分光装置が開発されている。
(Prior Art) A substance dyed with a light-sensitive fluorescent dye absorbs light irradiated from the outside and generates fluorescent light with a longer wavelength. Based on these properties, conventionally, a laser beam is used as a light source to point-irradiate a sample stained with a phosphor dye, and the emitted fluorescence is detected by a photodetector, allowing it to be detected in minute parts within the sample. A scanning laser fluorescence microscope that observes the size, shape, position, distribution, etc. of substances within a sample from the intensity distribution of unevenly distributed fluorescent light [Reference Ana1. Chem, Acta 163 231 (19
84), G., J., Brakenhaff et al.], the fluorescence emitted from the sample is detected by combining a spectrometer and a photomultiplier tube, or by combining a polychromator and an STr detector to detect the spectrum and intensity distribution of the sample. Various types of fluorescence microspectroscopy devices have been developed, such as quantitative fluorescence microscopes that quantitatively measure substances.

以下、これら従来の螢光顕微鏡分光法を簡単に説明する
Below, these conventional fluorescence microscopy spectroscopy methods will be briefly explained.

第5図は、走査型レーザー螢光顕微鏡の構成を示す図で
ある。レーザー光源51からレーザー光を対物レンズ5
2で微小スポットにしぼり、螢光色素で染色した試料5
3に点照射する。試料から発生した螢光を集光レンズ5
4で集光し、光電子増倍管等の光検出器55に導き、検
出された光電信号を試料のXY走査と同期させたデイス
プレィ56に画面表示させる。この装置は、試料面を中
心とする対物レンズ52と集光レンズ54とが等距離に
配置された共焦点型を構成しており、試料が両レンズの
焦点位置に配置されることによって発生した螢光の強度
を鮮明に検出することができる。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a scanning laser fluorescence microscope. The laser light from the laser light source 51 is passed through the objective lens 5.
Sample 5, which was squeezed into a minute spot in Step 2 and stained with a fluorescent dye
3. Point irradiation. The fluorescent light generated from the sample is collected by a condensing lens 5.
4, the light is focused and guided to a photodetector 55 such as a photomultiplier tube, and the detected photoelectric signal is displayed on a display 56 synchronized with the XY scanning of the sample. This device has a confocal type in which an objective lens 52 and a condensing lens 54 are placed equidistantly from each other, with the sample surface at the center, and when the sample is placed at the focal position of both lenses, the The intensity of fluorescent light can be clearly detected.

また、第4図は定量用螢光顕微鏡の構成図である。アル
ゴンレーザーを光源41に用いて、顕微鏡光学系に対し
て水平方向からビームスプリッタ−42を介して導入し
、ビームの進行方向を垂直方向に変換して対物レンズ4
3で螢光染色した試料44面上に点照射する。試料から
の螢光や反射光を顕微鏡光学系に導入し、ビーム経路に
設けた反射鏡45を回転させて、前段に設けた各レンズ
46で集光させた後、分光器47あるいはポリクロメー
ター48に導入する。螢光を分光器に導入した場合には
、分光器内に設けたグレーティングを回転させて螢光を
スペクトルに分け、その各々のスペクトル強度を後方に
配置した光電子増倍管49で検出する。他方、ポリクロ
メーターに導入した、場合には、内蔵するグレーティン
グで螢光をスペクトル全体に分け、後方のSIT検出器
50内に設けられた多数個の光感受素子からなるダイオ
ード・アレーあるいはTVカメラヘッドでそのスペクト
ル全体を同時に検出するものである。
Moreover, FIG. 4 is a configuration diagram of a quantitative fluorescence microscope. Using an argon laser as a light source 41, it is introduced horizontally into the microscope optical system via a beam splitter 42, and the direction of the beam is converted to the vertical direction, and the beam is introduced into the optical system through the objective lens 41.
Spot irradiation is performed on the 44th surface of the sample stained with fluorescent light in step 3. Fluorescent light or reflected light from the sample is introduced into the microscope optical system, a reflecting mirror 45 provided in the beam path is rotated, and the light is focused by each lens 46 provided at the front stage, and then the spectroscope 47 or polychromator 48 to be introduced. When fluorescent light is introduced into the spectrometer, a grating provided in the spectrometer is rotated to separate the fluorescent light into spectra, and the intensity of each spectrum is detected by a photomultiplier tube 49 placed at the rear. On the other hand, if the fluorescent light is divided into the entire spectrum by a built-in grating introduced into the polychromator, a diode array consisting of a large number of light-sensitive elements or a TV camera head installed in the rear SIT detector 50 is used. The entire spectrum is detected simultaneously.

(発明が解決しようとする問題点) 生細胞から生体全体の病的状態を検査したり、あるいは
細胞手術を高効率化するためには、細胞内の組織、物質
、イオン等の形状、分布、量等を明確にしなければなら
ない。例えば、生細胞内のカルシウムはその濃度に応じ
て外部刺激を仲介する重要な役割を担っており、このよ
うな生細胞内で高速に変動する微量物質からの微弱な螢
光を確実に検出するため、上述した従来の装置は、試料
から放出される螢光の強度、単一スペクトルの強度もし
くはスペクトル全体を限定して測定するものであり、試
料内に存在する物質からの部分的な情報や大まかな情報
として測定するものであって、しかも生細胞内の物質の
時間的変動に即応できないという問題点があった。従っ
て、従来の装置では、細胞内に分布する物質の精密な量
、すなわち絶対濃度の測定には不向きであった。また、
多くの場合、顕微鏡下の物質の形状は一様でないため、
複雑な表面屈折によって、レーザー・スポット光が変形
する。こうした励起光密度の変化は螢光物質、量の測定
の際に誤差を生じるという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In order to examine the pathological condition of the whole organism from living cells or to improve the efficiency of cell surgery, it is necessary to The amount etc. must be clarified. For example, calcium within living cells plays an important role in mediating external stimuli depending on its concentration, and it is possible to reliably detect weak fluorescence from trace substances that fluctuate rapidly within such living cells. Therefore, the above-mentioned conventional devices measure only the intensity of the fluorescent light emitted from the sample, the intensity of a single spectrum, or the entire spectrum, and only measure partial information from the substances present in the sample. This method measures rough information, and there is a problem in that it cannot immediately respond to temporal changes in substances within living cells. Therefore, conventional devices are not suitable for measuring precise amounts of substances distributed within cells, that is, measuring absolute concentrations. Also,
In many cases, the shape of materials under a microscope is not uniform;
Complex surface refraction deforms the laser spot light. There is a problem in that such changes in excitation light density cause errors when measuring the amount of fluorescent substance.

本発明は、レーザー励起による螢光の強度のみならずそ
のスペクトル情報も取り込むことにより、螢光物質の濃
度、つまり単位体積内の螢光物質の情を測定することを
目的とする。
An object of the present invention is to measure the concentration of a fluorescent substance, that is, the state of the fluorescent substance within a unit volume, by capturing not only the intensity of fluorescent light due to laser excitation but also its spectrum information.

(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するため、本発明は収束されたレーザ
ー光を試料に2次元的走査し、この走査により得られる
相異なる波長の螢光強度を測定するようにした。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention scans a sample two-dimensionally with a focused laser beam, and measures the fluorescent light intensities of different wavelengths obtained by this scanning. I did it like that.

具体的には、レーザー光発生手段、このレーザー光発生
手段から発生されたレーザー光を試料に2次元走査する
光走査手段、この試料に対するレーザー光の走査により
発生する相異なる波長の螢光強度を検出する少なくとも
2つの光強度検出手段を備える螢光顕微鏡分光装置によ
り実現できる。
Specifically, it includes a laser beam generating means, a light scanning means for two-dimensionally scanning a sample with the laser beam generated from the laser beam generating means, and a fluorescent light intensity of different wavelengths generated by scanning the sample with the laser beam. This can be realized by a fluorescence microscope spectrometer equipped with at least two light intensity detection means.

(作 用) 相異なる波長の内一方を観測しようとする物質の存在に
依存する波長として、他方を観測する物質の存在に依存
しない波長とし、これら波長の螢光強度に基づいて演算
処理することにより、測定状態の変動に影響されること
なく観測しようとする物質の濃度の絶対測定を行うこと
ができる。このようにして得られた測定データは励起レ
ーザー光の2次元走査位置と関連して表示することがで
き、測定物質の分布情報を詳細に得ることができる。
(Function) One of the different wavelengths is determined as a wavelength that depends on the existence of the substance to be observed, and the other is determined as a wavelength that does not depend on the existence of the substance to be observed, and calculation processing is performed based on the fluorescence intensity of these wavelengths. This allows absolute measurement of the concentration of the substance to be observed without being affected by fluctuations in the measurement state. The measurement data thus obtained can be displayed in relation to the two-dimensional scanning position of the excitation laser beam, and detailed distribution information of the substance to be measured can be obtained.

(発明の効果) 本発明によると、測定状態によらず、微小・微量物質の
分布を高精度・高感度で測定することができる。比較的
弱い励起光を用いても測定を行うことができるので、強
い光の照射を受けると状態が変化するような物質の測定
を行うことができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the distribution of minute and trace substances can be measured with high accuracy and sensitivity regardless of the measurement conditions. Since measurements can be performed even with relatively weak excitation light, it is possible to measure substances whose state changes when irradiated with strong light.

そのような物質には生細胞白物質(カルシウムイオン、
水素イオン、タンパク等)が含まれる。また、低温にお
ける物質測定、特に、光吸収の熱効果で状態変化する場
合には効果がある。これには超電導物質の光学的測定が
含まれる。
Such substances include living cell white matter (calcium ions,
(hydrogen ions, proteins, etc.). It is also effective for measuring substances at low temperatures, especially when the state changes due to the thermal effect of light absorption. This includes optical measurements of superconducting materials.

(実施例) 以下、本発明の実施例について第1図のシステム構成図
を用いて説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described using the system configuration diagram shown in FIG.

本装置は、(1)レーザー・マイクロスポットを試料に
照射する光学系、(2)試料から放射される螢光を電気
信号に変換する検出系、(3)光学系を制御し、検出信
号を処理しるコンピュータとエレクトロニクスからなる
制御・処理系の3つの部分から構成されている。
This device consists of (1) an optical system that irradiates the sample with a laser microspot, (2) a detection system that converts the fluorescent light emitted from the sample into an electrical signal, and (3) a detection system that controls the optical system and generates the detection signal. It consists of three parts: a control/processing system consisting of a processing computer and electronics.

(1)の光学系において、レーザー光源1から発振され
たレーザー光2を変調素子3に導入する。(2)の検出
系では、試料からの螢光強度を測定するため、検出した
信号のうらから変調成分を検出する位相敏感検出法を用
いる。このため変調素子3内の光音響偏向器によってレ
ーザー光を振幅変調する。変調素子は、その駆動電源4
が光学系制御ピユータ−18と連動しているため、コン
ピューターからの信号を受けて自動的に変調処理される
In the optical system (1), laser light 2 oscillated from a laser light source 1 is introduced into a modulation element 3. In the detection system (2), in order to measure the fluorescence intensity from the sample, a phase-sensitive detection method is used to detect the modulation component from the back of the detected signal. For this purpose, the laser beam is amplitude-modulated by a photoacoustic deflector in the modulation element 3. The modulation element is powered by its driving power source 4
Since it is linked to the optical system control computer 18, the signal from the computer is automatically modulated.

変調処理には、一定の周波数による通常変調と不規則な
周波数によるランダム変調があり適宜選択できる。振幅
変調されたレーザー光は、シャッター5で矩形波に処理
され、x、y軸の2個のスキャナー・ミラー6で反射し
た後、試料台7の下方から螢光顕微鏡の光軸と平行に導
入される。スキャナー・ミラーは、光学系制御コンピュ
ーターからの信号を駆動電源8で受け、2次元走査しな
がら集光レンズ9に投射して、マイクロ・スポット光で
、顕微鏡下の螢光染色した生細胞等の試料IOの面上を
2次元的に照射する。試料台7には、粗い2次元駆動系
を備え、コンピューターと連動する駆動電源11によっ
て、試料を顕微鏡の視野内に容易に探索できる。試料か
ら放出される螢光は微弱なため、その螢光を有効に対物
レンズ12によって集光する。集光レンズ9と対物レン
ズ12は試料面に対して共焦点型に配置することによっ
て、効率的な集光が可能となる。この集光した螢光は、
レーザー光の紫外線も同時に取り込むため、光路上に配
置した紫外線遮断フィルター13で除去する。螢光は光
軸上を進み、光軸上に設けられた第1、第2の部分反射
鏡14a、14bで分岐されて、それぞれのバンドパス
・フィルター15を通過した後、第1、第2の検出器1
6a。
Modulation processing includes normal modulation using a fixed frequency and random modulation using irregular frequencies, and can be selected as appropriate. The amplitude-modulated laser beam is processed into a rectangular wave by a shutter 5, reflected by two scanner mirrors 6 on the x and y axes, and then introduced from below the sample stage 7 parallel to the optical axis of the fluorescence microscope. be done. The scanner mirror receives a signal from the optical system control computer with a drive power supply 8, projects it onto a condenser lens 9 while scanning in two dimensions, and uses a micro spot light to collect fluorescently stained live cells under a microscope. The surface of the sample IO is irradiated two-dimensionally. The sample stage 7 is equipped with a rough two-dimensional drive system, and the sample can be easily searched within the field of view of the microscope by a drive power source 11 that is linked to a computer. Since the fluorescent light emitted from the sample is weak, the fluorescent light is effectively focused by the objective lens 12. By arranging the condensing lens 9 and the objective lens 12 in a confocal manner with respect to the sample surface, efficient light condensation becomes possible. This concentrated fluorescent light is
Since the ultraviolet rays of the laser beam are also taken in at the same time, they are removed by an ultraviolet blocking filter 13 placed on the optical path. The fluorescent light travels on the optical axis, is split by first and second partial reflection mirrors 14a and 14b provided on the optical axis, passes through each bandpass filter 15, and then splits into first and second partial reflection mirrors 14a and 14b. Detector 1
6a.

16bに導かれ、更に、前記2つの部分反射鏡14bを
透過した螢光は、光路の最終端に用意された第3の検出
器16Cに入射する。2個のバンドパス・フィルター1
5a、15t)は、各々螢光の特定波長のみを透過する
ので上記3個の検出器を配置することにより複数のスペ
クトル成分に分解して検出するのと同一の構成となる。
16b and further transmitted through the two partial reflecting mirrors 14b, the fluorescent light enters a third detector 16C provided at the final end of the optical path. 2 bandpass filters 1
5a and 15t) each transmit only a specific wavelength of fluorescent light, so by arranging the three detectors described above, the configuration is the same as that of separating into a plurality of spectral components and detecting them.

(2〕の検出系には、3個の高感度・低雑音の光電子増
倍塵16a、、16b、16cを配置して、バンドパス
・フィルター15a、15bで分光された螢光の強度を
電気信号に変換し、増幅器17で増幅してコンピュータ
ー18に導入する。
In the detection system (2), three high-sensitivity, low-noise photomultiplier dusts 16a, , 16b, and 16c are arranged, and the intensity of the fluorescent light separated by the bandpass filters 15a and 15b is electrically detected. The signal is converted into a signal, amplified by an amplifier 17, and introduced into a computer 18.

(3)の制御・処理系は、コンピューターから発生する
パルスをD/A変換し、スキャナー・ミラー駆動電源に
信号を与え2次元走査する。更に、ミラーの回転に対応
する電圧は座標として記憶する。
The control/processing system (3) performs D/A conversion of pulses generated by the computer and provides signals to the scanner mirror drive power source for two-dimensional scanning. Furthermore, voltages corresponding to the rotation of the mirror are stored as coordinates.

また、光電子増倍塵から得られた変調成分の信号または
変調周波数の大きさを座標と組にしてコンピューター記
憶する。記憶された座標とそれらの各点における螢光強
度はコンピューターで再構成し、TVモニター19上に
画像化される。画像化には光強度の高低により濃度、ま
たは、疑似から−で2次元に表示する方法と強度を2軸
、照射位置をx−y平面による3次元表示がある。
Further, the signal of the modulation component obtained from the photomultiplier dust or the magnitude of the modulation frequency is stored in a computer in combination with the coordinates. The stored coordinates and the fluorescence intensity at each of these points are reconstructed by a computer and imaged on the TV monitor 19. Imaging methods include a two-dimensional display method based on density or pseudo to - based on the level of light intensity, and a three-dimensional display method using two axes of intensity and an x-y plane for the irradiation position.

これらの画像は、各スペクトル成分について作成するが
、その他、複数のスペクトル成分の画像を計算し合成す
ることができる。例えば、螢光スペクトルが物質内に偏
在するイオン(例えば細胞内自由カルシウムイオン)の
濃度によって形をかえる場合、各スペクトル成分の例え
ば2成分の強度に四則演算を施して、その濃度分布を画
像化することができる。
These images are created for each spectral component, but it is also possible to calculate and synthesize images of multiple spectral components. For example, when a fluorescence spectrum changes shape depending on the concentration of ions unevenly distributed within a substance (for example, intracellular free calcium ions), four arithmetic operations are performed on the intensities of, for example, two components of each spectrum component, and the concentration distribution is imaged. can do.

このように構成された螢光顕微分光装置は例えば第2図
に示される流れ図に従って作動される。
The fluorescence microspectroscopy apparatus constructed in this manner is operated, for example, according to the flowchart shown in FIG.

先ず、(a)光電子増倍管の数(スペクトルの特徴を取
り出すために必要な数)を入力する。(ハ)データを採
る領域の大きさを指定する。(C)光強度変調するする
かどうかを決める。変調しないならば、スキャナーを動
かしながら螢光データを取り込む。
First, (a) input the number of photomultiplier tubes (the number required to extract the spectral characteristics). (c) Specify the size of the area to collect data. (C) Decide whether to modulate the light intensity. If not modulated, capture fluorescence data while moving the scanner.

(山変調する場合は、光音響偏向子のパラメーターを決
める。(e)先ず、変調方法を「通常変調」か「ランダ
ム変調」か選択し、(f)、(母選択した変調法のパラ
メーターを入力する。(5)スキャナーミラーを駆動し
、レーザー光照射位置を決める。(i)変調したレーザ
ー光を照射しながら、0)螢光強度を計算機に取り込み
、計算処理して、照射点における螢光強度を測定する。
(For mountain modulation, decide the parameters of the photoacoustic deflector. (e) First, select the modulation method as "normal modulation" or "random modulation", (f), (set the parameters of the selected modulation method) (5) Drive the scanner mirror to determine the laser beam irradiation position.(i) While irradiating the modulated laser beam, 0) Input the fluorescence intensity into the computer and process it to determine the fluorescence at the irradiation point. Measure light intensity.

次に、(5)に戻り、照射点を移動する。これらを繰り
返し、データを採る領域全体を走査し、測定を完了する
Next, return to (5) and move the irradiation point. Repeat these steps to scan the entire data area and complete the measurement.

非変調の場合も変調の場合と同様にしてレーザー光のス
キャニングおよびデータ採取が行われる。
In the case of non-modulation, laser beam scanning and data collection are performed in the same manner as in the case of modulation.

第3A図から第3C図に本発明による測定結果を示す。Figures 3A to 3C show measurement results according to the present invention.

この実験はにんじん培養細胞(プロトプラスト)内に含
まれるカルシウムの濃度分布を゛測定するために行われ
たものである。
This experiment was conducted to measure the concentration distribution of calcium contained in cultured carrot cells (protoplasts).

一般にカルシウムイオンと結合した色素から放出された
螢光を特徴づける波長をλ1、色素だけに固有の螢光を
特徴づける波長をλ2とする。ここ、で、波長λ、と波
長λ2における螢光強度比Rとする。この螢光強度比R
を用いると、次の式により、溶液中のカルシウムイオン
の濃度を求められる。
In general, the wavelength that characterizes the fluorescence emitted from a dye combined with calcium ions is λ1, and the wavelength that characterizes the fluorescence unique only to the dye is λ2. Here, let R be the fluorescence intensity ratio at wavelength λ and wavelength λ2. This fluorescence intensity ratio R
Using the following formula, the concentration of calcium ions in the solution can be determined.

この式の中で、R1,、は溶液中のカルシウムイオンが
ないときの、また、R□8はカルシウムイオンが飽和す
るときの螢光強度比Rの値である。
In this equation, R1, is the value of the fluorescence intensity ratio R when there are no calcium ions in the solution, and R□8 is the value of the fluorescence intensity ratio R when calcium ions are saturated.

Cは実験的に求められる係数である。C is a coefficient determined experimentally.

第3A図はカルシウムイオンと結合した色素1ndo−
1から放出される螢光を特徴づける波長λ、である42
1nmの螢光強度分布を示す図であり、第3B図は色素
だけに固有な螢光を特徴づける波長λ2である467n
mの螢光強度分布を示す図である。なお、螢光励起用の
レーザー光の波長としては325nmが用いられた。こ
のようにして得られた相異なる波長の螢光強度を上式に
代入すると第3C図に示すカルシウムの濃度分布が得ら
れた。第3C図を第3A図と比較すると、本発明が極め
て高感度に微量物質の測定が行えることがわかる。
Figure 3A shows the dye 1ndo- bound to calcium ions.
The wavelength λ, which characterizes the fluorescent light emitted from 1, is 42
This is a diagram showing the fluorescence intensity distribution at 1 nm, and Figure 3B shows the wavelength λ2 of 467 nm, which characterizes the fluorescence unique to pigments.
FIG. 3 is a diagram showing the fluorescence intensity distribution of m. Note that 325 nm was used as the wavelength of the laser light for fluorescence excitation. By substituting the fluorescence intensities of different wavelengths thus obtained into the above equation, the calcium concentration distribution shown in FIG. 3C was obtained. Comparing FIG. 3C with FIG. 3A, it can be seen that the present invention can measure trace substances with extremely high sensitivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を実現するためのシステム構成図、 第2図は、第1図のシステムを作動させるために用いら
れる計算機のフローチャート、第3A図および第3B図
は、ニンジンの培蚕細抱に対して行われた相異なる波長
に対する螢光強度分布の測定結果を示す図、 第3C図は、第3A図および第3B図に示される螢光強
度分布を演算処理して得られたカルシウム濃度分布を示
す図、 第4図は従来の定量用螢光顕微鏡の構°成図、第5図は
従来の走査型レーザー螢光顕微分光装置の概略図。 (符号の説明) 1.51.41・・・・・・レーザー光源、12.52
.43・・・・・・対物レンズ、10.53.44・・
・・・・試料、 55・・・・・・光検出器、 56・・・・・・デイスプレィ、 42・・・・・・ビームスプリッタ−145・・・・・
・ポリクロメーター、 16a、16b、16c、49−・・・・光電子増倍管
、50・・・・・・SIT検出器、 2・・・・・・レーザー光、 3・・・・・・変調素子、 4・・・・・・変調素子駆動電源、 5・・・・・・シャッター、 6・・・・・・スキャナー・ミラー、 7・・・・・・試料台、 8・・・・・・スキャナー・ミラー駆動電源、9・・・
・・・集光レンズ、 11・・・・・・試料台駆動電源、 13・・・・・・紫外光a[rフィルター、14・・・
・・・部分反射鏡、 15a、15b・・・・・・バンドパス・フィルター、
17・・・・・・増幅器、 18・・・・・・コンピュタ−1 19・・・・・・TVモニター 第2図 手続補正書(方式) 63.2.15 昭和  年  月  日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿         Q
l、事件の表示   昭和62年特許願第260819
号2、発明の名称  螢光顕微分光法および装置3、補
正をする者 事件との関係  出願人 名称 (679)理化学研究所 4、代理人 5、補正命令の日付  昭和63年1月26日7、補正
の内容    別紙のとふり
Fig. 1 is a system configuration diagram for realizing the present invention, Fig. 2 is a flowchart of a computer used to operate the system shown in Fig. 1, and Figs. 3A and 3B are illustrations of carrot silk cultivation. Figure 3C is a diagram showing the measurement results of the fluorescence intensity distribution for different wavelengths carried out on the specimen, and was obtained by calculating the fluorescence intensity distribution shown in Figures 3A and 3B. Figure 4 is a diagram showing the calcium concentration distribution, Figure 4 is a block diagram of a conventional quantitative fluorescence microscope, and Figure 5 is a schematic diagram of a conventional scanning laser fluorescence microscope spectrometer. (Explanation of symbols) 1.51.41... Laser light source, 12.52
.. 43...Objective lens, 10.53.44...
...Sample, 55...Photodetector, 56...Display, 42...Beam splitter-145...
・Polychromator, 16a, 16b, 16c, 49-...Photomultiplier tube, 50...SIT detector, 2...Laser light, 3...Modulation Element, 4... Modulation element drive power supply, 5... Shutter, 6... Scanner mirror, 7... Sample stage, 8...・Scanner mirror drive power supply, 9...
... Condensing lens, 11 ... Sample stage driving power supply, 13 ... Ultraviolet light a [r filter, 14 ...
...partial reflecting mirror, 15a, 15b...bandpass filter,
17...Amplifier, 18...Computer 1 19...TV Monitor Figure 2 Procedural Amendment (Method) 63.2.15 Showa Year Month Date Commissioner of the Japan Patent Office Small Mr. Kunio Kawa Q
l.Indication of the case 1988 Patent Application No. 260819
No. 2, Title of the invention Fluorescence microspectroscopy and apparatus 3, Relationship with the person making the amendment Applicant name (679) RIKEN 4, Agent 5, Date of amendment order January 26, 1988 7 , Contents of correction Attachment of Tofuri

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)収束されたレーザー光を試料に2次元走査照明し
、この走査により得られる相異なる波長の螢光強度を測
定する螢光顕微分光法。
(1) Fluorescence microspectroscopy, in which a sample is illuminated with a focused laser beam in a two-dimensional scanning manner, and the fluorescence intensity of different wavelengths obtained by this scanning is measured.
(2)測定された相異なる波長の螢光強度を演算処理す
ることを特徴とする特許請求の範囲(1)項記載の螢光
顕微分光法。
(2) The fluorescence microspectroscopy method according to claim (1), characterized in that the measured fluorescence intensities of different wavelengths are subjected to arithmetic processing.
(3)前記レーザー光が変調されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の螢光顕微分光法。
(3) The fluorescence microspectroscopy method according to claim (1), wherein the laser light is modulated.
(4)前記演算処理することにより得られた信号強度を
前記レーザー光の走査位置に対応して2次元的に表示す
ることを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の螢
光顕微分光法。
(4) A fluorescence microscope according to claim (2), characterized in that the signal intensity obtained by the arithmetic processing is displayed two-dimensionally in correspondence with the scanning position of the laser beam. Spectroscopy.
(5)前記表示が信号強度に応じた色により行われるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の特許請
求の範囲第(2)項記載の螢光顕微分光法。
(5) The fluorescence microspectroscopy method according to claim 2, wherein the display is performed using a color depending on the signal intensity.
(6)レーザー光発生手段、このレーザー光発生手段か
ら発生されたレーザー光を試料に2次元走査する光走査
手段、この試料に対するレーザー光の走査により発生す
る相異なる波長の螢光強度を検出する少なくとも2つの
光強度検出手段を備える螢光顕微分光装置。
(6) Laser light generation means, light scanning means for two-dimensionally scanning the sample with the laser light generated from the laser light generation means, and detecting fluorescence intensities of different wavelengths generated by scanning the sample with the laser light. A fluorescence microspectroscopy device comprising at least two light intensity detection means.
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