JPH05126746A - Ion concentration quantification method and quantification device - Google Patents

Ion concentration quantification method and quantification device

Info

Publication number
JPH05126746A
JPH05126746A JP3291720A JP29172091A JPH05126746A JP H05126746 A JPH05126746 A JP H05126746A JP 3291720 A JP3291720 A JP 3291720A JP 29172091 A JP29172091 A JP 29172091A JP H05126746 A JPH05126746 A JP H05126746A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion concentration
fluorescence intensity
intensity signals
tissue
digital data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3291720A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3139085B2 (en
Inventor
Yoshinori Kuroiwa
義典 黒岩
Akira Takahashi
顕 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP03291720A priority Critical patent/JP3139085B2/en
Publication of JPH05126746A publication Critical patent/JPH05126746A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3139085B2 publication Critical patent/JP3139085B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enable speedily and exactly obtaining the ratio value indicating ion concentration and accurately obtaining the quantity of ion concentration of calsium and the like in the organ of biocell and the like. CONSTITUTION:A fluorescent reagent reacting with a specific chemical in organ of biocell and the like is added to an organ to detect two fluorescence intensity signals and ion concentration is detected with a processed value of the two fluorescence intensity signals. Provided are A/D converters 23, 25 to convert the two fluorescence intensity signals to digital data and a memory means 26 for addressing the two digital data converted in the A/D converter 23, 25, and storing as a lookup table, the value indicating the ion concentration calculated in advance. And provided is a scanning detection means to scan an inspection body of organ and detect the fluorescence intensity signals by turns.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、生態細胞等の組織内の
特定の化学物質を対象とするイオン濃度の定量装置なら
びに定量方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion concentration quantifying apparatus and a quantifying method for a specific chemical substance in a tissue such as an ecological cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】生態細胞内の特定の化学物質、例えばカ
ルシウムを対象とするイオン濃度の定量は、細胞を研究
するうえで重要な技術である。
2. Description of the Related Art Quantification of ion concentration of a specific chemical substance such as calcium in an ecological cell is an important technique for studying cells.

【0003】すなわち、細胞の刺激応答反応は、細胞内
に存在する無機イオンの濃度勾配を利用した機構によっ
て営まれており、中でもカルシウムイオンは、生態細胞
の組織内の情報伝達物質の一つで、細胞活動を制御する
ためには、カルシウムイオン濃度を調節することが必要
であるといわれている。言い換えれば、カルシウムイオ
ン等のイオン濃度の定量は生理機能解明の一助となる重
要な研究手段である。
That is, the stimulus-response reaction of cells is carried out by a mechanism utilizing the concentration gradient of inorganic ions existing in the cells. Among them, calcium ions are one of the information transmitters in the tissues of ecological cells. It is said that it is necessary to regulate calcium ion concentration in order to control cell activity. In other words, quantification of the concentration of ions such as calcium ions is an important research tool that helps clarify physiological functions.

【0004】イオンの励起濃度の定量は、一般に蛍光試
薬を組織に添加し、発する蛍光を解析することにより行
なうのが一般的である。例えばカルシウムイオン濃度の
定量は、Indo-1あるいはFura-2と呼ばれる蛍光試薬が用
いられる。Indo-1の場合、紫外(UV)の1波長光励起によ
り発した蛍光を2つの異なった蛍光波長で強度検出す
る。Fura-2の場合、UVの2つの異なった波長光励起によ
り発した蛍光を各々の励起波長について強度検出する。
それぞれの場合において、検出した2つの蛍光強度信号
のレシオ値は励起光量や蛍光試薬による褪色の影響を受
けずカルシウムイオン濃度に比例しており、カルシウム
イオン濃度の定量が可能となる。
Quantitation of the excited concentration of ions is generally carried out by adding a fluorescent reagent to the tissue and analyzing the emitted fluorescence. For example, a fluorescent reagent called Indo-1 or Fura-2 is used to quantify the calcium ion concentration. In the case of Indo-1, fluorescence emitted by one-wavelength ultraviolet (UV) light excitation is intensity-detected at two different fluorescence wavelengths. In the case of Fura-2, the fluorescence emitted by two different wavelengths of UV excitation is detected for each excitation wavelength.
In each case, the ratio values of the two detected fluorescence intensity signals are not affected by the amount of excitation light or the fading caused by the fluorescent reagent and are proportional to the calcium ion concentration, and the calcium ion concentration can be quantified.

【0005】従来、前記のような2つの蛍光強度信号か
らレシオ値を取る場合、アナログ割り算器によりハード
的に実行するか、A/D変換した後にマイクロコンピュ
ータによりソフト的に割り算を実行し、カルシウムイオ
ン濃度の定量値を得ていた。
Conventionally, when the ratio value is obtained from the two fluorescence intensity signals as described above, it is executed by an analog divider in a hardware manner, or after A / D conversion, a microcomputer executes a software division to calculate calcium. The quantitative value of the ion concentration was obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術では、アナログ割り算器によりハード的
にレシオ値を算出する前者では、分母にある電圧範囲の
制限や周波数特性のために高精度を望めず、また、動態
を得るために必要な10MHz以上でレシオ演算をするこ
とも困難で、精度と速度とで性能が不足する場合があ
り、また、ソフト的にレシオ値を算出する後者では、高
精度の演算は可能であるが、演算時間がかかり、演算速
度は極端に遅い。
However, in such a conventional technique, in the former case where the ratio value is calculated in a hardware manner by the analog divider, high accuracy is required due to the limitation of the voltage range in the denominator and the frequency characteristic. It is difficult to calculate, and it is difficult to calculate the ratio at 10 MHz or more, which is necessary to obtain the dynamics, and the performance may be insufficient in terms of accuracy and speed. In the latter, which calculates the ratio value by software, High-precision computation is possible, but it takes computation time and the computation speed is extremely slow.

【0007】近年、生物,医学界では、組織内のカルシ
ウムイオン濃度分布の変化をリアルタイムで画像として
とらえたいという要望が高まっており、そのためにはレ
シオ演算を数MHz〜数十MHzで演算処理しなければなら
ず、前記のごときイオン濃度の求め方では、このような
要望に応えることができないという問題点があった。
In recent years, there has been an increasing demand in the biological and medical fields to capture changes in calcium ion concentration distribution in tissues as images in real time. For that purpose, ratio calculation is performed at several MHz to several tens of MHz. Therefore, there is a problem in that the above-described method for obtaining the ion concentration cannot meet such a demand.

【0008】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に着目してなされたもので、イオン濃度をあらわ
すレシオ値を高速かつ正確に求め、生態細胞等の組織内
のカルシウム等のイオン濃度の定量を数十MHzでも高精
度に求めることができるようにして上記問題点を解決し
たイオン濃度の定量装置および定量方法を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made by paying attention to the problems of the prior art as described above. The ratio value representing the ion concentration is quickly and accurately obtained, and ions such as calcium in tissues such as biological cells are found. It is an object of the present invention to provide an ion concentration quantification device and a quantification method that solve the above problems by enabling the concentration to be determined with high accuracy even at several tens of MHz.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、 1 組織内の特定の化学物質を対象とし、当該化学物質
に反応して2つの蛍光強度信号を検出する蛍光試薬を組
織に添加し、該2つの蛍光強度信号からの演算処理値に
よりイオン濃度を検出するイオン濃度の定量装置であっ
て、前記2つの蛍光強度信号をそれぞれデジタルデータ
(D1,D2)に変換するA/D変換器(23,25)
と、該A/D変換器(23,25)で変換された2つの
デジタルデータ(D1,D2)をアドレスとし、あらか
じめ演算して算出されたイオン濃度を表わす値をルック
アップテーブルとして記憶する記憶手段(26)と、を
備えたことを特徴とするイオン濃度の定量装置。
The gist of the present invention for achieving the above object is to: 1 target a specific chemical substance in a tissue, and to detect two fluorescence intensity signals in response to the chemical substance. A quantification device for ion concentration, wherein a fluorescence reagent to be detected is added to a tissue, and an ion concentration is detected by a calculation processing value from the two fluorescence intensity signals, wherein the two fluorescence intensity signals are respectively digital data (D1, D2). ) A / D converter (23, 25)
And a memory for storing, as a look-up table, a value representing an ion concentration calculated in advance by using two digital data (D1, D2) converted by the A / D converter (23, 25) as an address. An ion concentration quantifying device, comprising: a means (26);

【0010】2 組織の被検体を走査して次々に蛍光強
度信号を検出する走査検出手段(6,8)を備えたこと
を特徴とする項1記載のイオン濃度の定量装置。
(2) The ion concentration quantifying device according to item (1), further comprising scanning detection means (6, 8) for scanning an object in a tissue to detect fluorescence intensity signals one after another.

【0011】3 組織内の特定の化学物質を対象とする
イオン濃度の定量方法であって、対象とする化学物質に
反応して2つの蛍光強度信号を検出する蛍光試薬を組織
に添加し、前記2つの蛍光強度信号に対応して所定の計
算式で演算されたイオン濃度を表わす値をルックアップ
テーブルとしてあらかじめ記憶手段(26)に記憶し、
組織から検出した2つの蛍光強度信号をアドレスとして
前記記憶手段(26)からイオン濃度を読み出すように
したことを特徴とするイオン濃度の定量方法に存する。
3 A method for quantifying an ion concentration of a specific chemical substance in a tissue, wherein a fluorescent reagent that reacts with the chemical substance of interest and detects two fluorescence intensity signals is added to the tissue, A value representing the ion concentration calculated by a predetermined calculation formula corresponding to the two fluorescence intensity signals is stored in advance in the storage means (26) as a lookup table,
A method for quantifying ion concentration is characterized in that the ion concentration is read from the storage means (26) using two fluorescence intensity signals detected from the tissue as addresses.

【0012】[0012]

【作用】蛍光試薬を生態細胞等の組織に添加すると蛍光
試薬は組織内の特定の化学物質と反応し、2つの蛍光強
度信号を検出することができる。この2つの蛍光強度信
号から次のようにして演算処理することによりイオン濃
度を検出することができる。
When the fluorescent reagent is added to a tissue such as an ecological cell, the fluorescent reagent reacts with a specific chemical substance in the tissue and two fluorescence intensity signals can be detected. The ion concentration can be detected from the two fluorescence intensity signals by the following arithmetic processing.

【0013】2つの蛍光強度信号はアナログ値であるの
で、A/D変換器(23,25)によりそれぞれデジタ
ルデータに変換される。A/D変換器(23,25)で
変換された2つのデジタルデータは記憶手段(26)の
アドレス信号となり、記憶手段(26)にはあらかじめ
演算して算出されたイオン濃度を表わす値がルックアッ
プテーブルとして記憶されているので、2つのデジタル
データにより定まるアドレスの記憶値を読み出せばその
ときの組織のイオン濃度を知ることができる。
Since the two fluorescence intensity signals are analog values, they are converted into digital data by the A / D converters (23, 25). The two digital data converted by the A / D converters (23, 25) become an address signal of the storage means (26), and the storage means (26) is looked up by a value representing an ion concentration calculated in advance. Since it is stored as an up table, the ion concentration of the tissue at that time can be known by reading the stored value of the address determined by the two digital data.

【0014】アドレス信号によりルックアップテーブル
の記憶値を読み出すだけなので、動作速度は早く、か
つ、記憶値はあらかじめもとめてあるのできわめて正確
なものにすることができる。
Since only the stored value in the look-up table is read out by the address signal, the operating speed is fast and the stored value is obtained in advance, so that it can be made extremely accurate.

【0015】走査検出手段(6,8)により組織の被検
体を走査すれば、走査に従い高速で次々に蛍光強度信号
を検出し、組織内のカルシウム等のイオン濃度の定量を
数十MHzでも高精度に求めることができ、組織内のカル
シウムイオン濃度分布の変化をリアルタイムで画像とし
てとらえたいという要望に応えることができる。
By scanning the subject of the tissue by the scanning detection means (6, 8), the fluorescence intensity signals are detected one after another at high speed in accordance with the scanning, and the quantification of the ion concentration of calcium or the like in the tissue is enhanced even at several tens of MHz. It can be calculated with accuracy, and it is possible to meet the demand for capturing a change in calcium ion concentration distribution in a tissue as an image in real time.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明
する。図1および図2は本発明の一実施例を示してい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment of the present invention.

【0017】イオン濃度の定量装置は、照明光学系1A
と、対物系1Bと、データ処理系1Cとを有しており、
組織内の特定の化学物質であるカルシウムを対象とし、
カルシウムイオンに反応して2つの蛍光強度信号を検出
する蛍光試薬としてIndo-1あるいはFura-2を組織に添加
し、この2つの蛍光強度信号からの演算処理値によりイ
オン濃度を検出するものである。以下では、説明の便宜
上Indo-1を用いたものとし、また、被検体を走査して画
面に表示するものを説明する。
The ion concentration quantifying device is an illumination optical system 1A.
And an objective system 1B and a data processing system 1C,
Targeting calcium, a specific chemical substance in tissues,
Indo-1 or Fura-2 is added to the tissue as a fluorescent reagent that detects two fluorescence intensity signals in response to calcium ions, and the ion concentration is detected by the arithmetic processing value from these two fluorescence intensity signals. .. In the following, for convenience of explanation, Indo-1 is used, and what scans the subject and displays it on the screen will be described.

【0018】照明光学系1Aは、照明光源2、集光レン
ズ3および励起フィルター4を備えて成る。照明光源2
は水銀,キセノン,UVレーザ等から成り、集光レンズ
3は照明光源2の焦点調節のために光軸方向に移動可能
に設けられている。励起フィルター4は蛍光試薬のIndo
-1の励起波長である360〜380nmの光のみを通過さ
せる特性を有している。ただし、UVレーザの場合は集
光レンズ3に代えてビームエキスパンダを用いる。
The illumination optical system 1A comprises an illumination light source 2, a condenser lens 3 and an excitation filter 4. Illumination light source 2
Is composed of mercury, xenon, UV laser, etc., and the condenser lens 3 is provided so as to be movable in the optical axis direction for focus adjustment of the illumination light source 2. Excitation filter 4 is the fluorescent reagent Indo
It has a characteristic of passing only light having a wavelength of 360 to 380 nm which is an excitation wavelength of -1. However, in the case of UV laser, a beam expander is used instead of the condenser lens 3.

【0019】対物系1Bとデータ処理系1Cとの間にダ
イクロイックミラー5が配設され、照明光学系1Aから
のUV励起照明光aはダイクロイックミラー5に入射し
ている。ダイクロイックミラー5は、400nmより短波
長の光を反射させる特性を有するものである。
A dichroic mirror 5 is arranged between the objective system 1B and the data processing system 1C, and the UV excitation illumination light a from the illumination optical system 1A is incident on the dichroic mirror 5. The dichroic mirror 5 has a characteristic of reflecting light having a wavelength shorter than 400 nm.

【0020】対物系1Bは、ダイクロイックミラー5で
反射した光を受ける水平走査器6から順次、第1のリレ
ーレンズ7,垂直走査器8,第2のリレーレンズ9,対
物レンズ10を配置して成る。対物レンズ10は組織被
検体の標本11を臨んでいる。
In the objective system 1B, a first relay lens 7, a vertical scanner 8, a second relay lens 9 and an objective lens 10 are sequentially arranged from the horizontal scanner 6 which receives the light reflected by the dichroic mirror 5. Become. The objective lens 10 faces the specimen 11 of the tissue subject.

【0021】水平走査器6は、例えば振動型ミラーある
いは多面回転ミラーのようなもので、UV励起照明光a
を水平方向に高速で走査するものである。垂直走査器8
は、一画面で一走査するだけなので水平走査器6に比し
て低速走査で済み、例えば振動型ミラーを用いてUV励
起照明光aをさらに垂直方向に走査することにより、2
次元的に走査されたUV励起光bとするものである。ま
た、水平走査器6と垂直走査器8とは同期制御回路21
により同期が取れて走査を繰り返すようになっている。
The horizontal scanner 6 is, for example, an oscillating mirror or a multi-faceted rotating mirror, and has UV excitation illumination light a.
Is to be horizontally scanned at high speed. Vertical scanner 8
Requires only one scan on one screen, so that scanning is slower than that of the horizontal scanner 6. For example, the UV excitation illumination light a is further scanned in the vertical direction by using a vibrating mirror.
The UV excitation light b is dimensionally scanned. Further, the horizontal scanning device 6 and the vertical scanning device 8 are provided with a synchronization control circuit 21.
By doing so, the scanning is repeated in synchronization.

【0022】第1のリレーレンズ7,第2のリレーレン
ズ9は、対物レンズ10により標本11上に2次元走査
するようスポットが結像されるので、対物レンズ10の
瞳を水平走査器6,垂直走査器8の偏向中心位置にリレ
ーするものであり、走査角が狭い場合などは省略可能で
ある。
In the first relay lens 7 and the second relay lens 9, a spot is formed by the objective lens 10 so that the sample 11 is two-dimensionally scanned, so that the pupil of the objective lens 10 is scanned by the horizontal scanners 6, 6. It relays to the deflection center position of the vertical scanner 8, and can be omitted when the scanning angle is narrow.

【0023】ダイクロイックミラー5を間にして対物系
1Bの反対側にデータ処理系1Cの光学系が配設されて
いる。該光学系は、標本11で発生した蛍光強度信号が
ダイクロイックミラー5を通過するのを受け、波長選択
性を有していて蛍光強度信号の波長に応じて通過方向と
反射方向との2方向に蛍光を分岐させるダイクロイック
ミラー12と、反射方向と通過方向とにそれぞれ配設さ
れたバンドパスフィルタ13,結像レンズ14,光検出
器15の組および、バンドパスフィルタ16,結像レン
ズ17,光検出器18の組より成る。
The optical system of the data processing system 1C is arranged on the opposite side of the objective system 1B with the dichroic mirror 5 in between. The optical system receives the fluorescence intensity signal generated in the sample 11 through the dichroic mirror 5 and has wavelength selectivity, and has two directions, a passage direction and a reflection direction, depending on the wavelength of the fluorescence intensity signal. A set of a dichroic mirror 12 for branching fluorescence, a bandpass filter 13, an imaging lens 14, and a photodetector 15 respectively arranged in a reflection direction and a passing direction, and a bandpass filter 16, an imaging lens 17, and a light. It consists of a set of detectors 18.

【0024】バンドパスフィルタ13は、ダイクロイッ
クミラー12よりさらに波長選択性の巾が狭く、波長λ
1(例えば405nm)を選択し、バンドパスフィルタ1
6は波長λ2(例えば485nm)を選択するよう設定さ
れている。バンドパスフィルタ13,16で選択された
光を受けて検出する光検出器15,18の後に、演算増
幅器22およびA/D変換器23の組および、演算増幅
器24およびA/D変換器25の組が設けられている。
A/D変換器23,25には同期制御回路21が接続
し、水平走査器6,垂直走査器8に同期したデジタルデ
ータD1,D2が出力するようになっている。
The bandpass filter 13 has a narrower wavelength selectivity than the dichroic mirror 12 and has a wavelength λ.
1 (for example, 405 nm) is selected and band pass filter 1
6 is set to select the wavelength λ2 (for example, 485 nm). After the photodetectors 15 and 18 that receive and detect the light selected by the bandpass filters 13 and 16, the set of the operational amplifier 22 and the A / D converter 23 and the set of the operational amplifier 24 and the A / D converter 25 are included. Sets are provided.
A synchronization control circuit 21 is connected to the A / D converters 23 and 25, and digital data D1 and D2 synchronized with the horizontal scanner 6 and the vertical scanner 8 are output.

【0025】A/D変換器23,25の後に記憶手段と
してメモリ26が設けられている。デジタルデータD
1,D2は、メモリ26の上位,下位のアドレスとなる
よう設定されている。メモリ26は、あらかじめ所定の
計算式で演算されたイオン濃度を表わす値をルックアッ
プテーブルとして記憶している。
A memory 26 is provided as a storage means after the A / D converters 23 and 25. Digital data D
1 and D2 are set to be the upper and lower addresses of the memory 26. The memory 26 stores, as a lookup table, a value representing the ion concentration calculated in advance by a predetermined calculation formula.

【0026】すなわち、メモリ26はROMまたはRA
Mであり、デジタルデータD1,D2によりアクセスさ
れるメモリ空間に、デジタルデータD1,D2の値に応
じた2つの蛍光強度信号のレシオ値が記憶されている。
ROMの場合はROM自体の差し替えによって記憶値を
変えるしかないが、RAMの場合は、ディスク等から読
み込ませることにより被検体に応じ、あるいは蛍光試薬
に応じた値に容易に変更することができる。
That is, the memory 26 is a ROM or RA.
The ratio value of two fluorescence intensity signals corresponding to the values of the digital data D1 and D2 is stored in the memory space which is M and is accessed by the digital data D1 and D2.
In the case of the ROM, the stored value can only be changed by replacing the ROM itself, but in the case of the RAM, the value can be easily changed by reading from a disk or the like depending on the subject or the fluorescent reagent.

【0027】メモリ26の後には、メモリ26で読み出
したレシオ値を一旦記憶するフレームメモリ27が設け
られ、さらに、モニタ30でデータ処理画像を観察でき
るようD/A変換器28とビデオ信号変換回路29とが
設けられている。
A frame memory 27 for temporarily storing the ratio value read by the memory 26 is provided after the memory 26, and further, a D / A converter 28 and a video signal conversion circuit so that the monitor 30 can observe the data-processed image. And 29 are provided.

【0028】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0029】蛍光試薬としてIndo-1を生態細胞等の組織
に添加すると蛍光試薬は組織内の特定の化学物質である
カルシウムのイオンと反応し、2つの蛍光強度信号を発
生させる。この2つの蛍光強度信号からイオン濃度を検
出する。
When Indo-1 is added as a fluorescent reagent to a tissue such as an ecological cell, the fluorescent reagent reacts with a calcium ion which is a specific chemical substance in the tissue to generate two fluorescence intensity signals. The ion concentration is detected from these two fluorescence intensity signals.

【0030】照明光学系1Aにおいて照明光源2で発光
した光は集光レンズ3を移動させて調節することで適切
に焦点調節されて励起フィルター4に入り、励起フィル
ター4は蛍光試薬のIndo-1の励起波長である360〜3
80nmの光のみを通過させてUV励起照明光aをダイク
ロイックミラー5に放射する。
In the illumination optical system 1A, the light emitted from the illumination light source 2 is appropriately focused by moving the condenser lens 3 to be adjusted and enters the excitation filter 4, and the excitation filter 4 is the fluorescent reagent Indo-1. Excitation wavelength of 360 to 3
Only the 80 nm light is transmitted and the UV excitation illumination light a is emitted to the dichroic mirror 5.

【0031】ダイクロイックミラー5は、400nmより
短波長の光を反射させるので、UV励起照明光aを対物
系1B側に反射される。対物系1Bでは、水平走査器6
でUV励起照明光aを水平方向に高速で走査し、第1の
リレーレンズ7を通して垂直走査器8でUV励起照明光
aが垂直に走査されてUV励起光bとなり、UV励起光
bは第2のリレーレンズ9を通して対物レンズ10から
2次元走査されるスポットとして生態細胞被検体の標本
11に結像する。対物レンズ10の瞳は、第1のリレー
レンズ7,第2のリレーレンズ9により水平走査器6,
垂直走査器8の偏向中心位置に案内されている。水平走
査器6と垂直走査器8とは同期制御回路21により同期
が取れて走査を繰り返す。
Since the dichroic mirror 5 reflects light having a wavelength shorter than 400 nm, the UV excitation illumination light a is reflected to the objective system 1B side. In the objective system 1B, the horizontal scanner 6
The UV excitation illumination light a is horizontally scanned at a high speed in the horizontal direction, and the vertical scanner 8 vertically scans the UV excitation illumination light a through the first relay lens 7 to become the UV excitation light b. An image is formed on the specimen 11 of the biological cell subject as a spot which is two-dimensionally scanned from the objective lens 10 through the two relay lenses 9. The pupil of the objective lens 10 is composed of the first relay lens 7 and the second relay lens 9 for horizontal scanning 6,
It is guided to the deflection center position of the vertical scanner 8. The horizontal scanning device 6 and the vertical scanning device 8 are synchronized by the synchronization control circuit 21 and repeat scanning.

【0032】標本11からは、UV励起光bの照射を受
けて蛍光が励起され、励起された蛍光cは、対物レンズ
10,第2のリレーレンズ9,第1のリレーレンズ7,
水平走査器6を通り、ダイクロイックミラー5を透過
し、ダイクロイックミラー5を間にして対物系1Bの反
対側に配設されているデータ処理系1Cの光学系に入射
する。標本11で発生した蛍光強度信号がダイクロイッ
クミラー5を通過するとダイクロイックミラー12に入
り、波長選択性を有しているダイクロイックミラー12
は蛍光強度信号の波長に応じて通過方向と反射方向との
2方向に蛍光を分岐させる。
Fluorescence is excited from the sample 11 by irradiation with the UV excitation light b, and the excited fluorescence c is converted into the objective lens 10, the second relay lens 9, the first relay lens 7,
The light passes through the horizontal scanner 6, passes through the dichroic mirror 5, and enters the optical system of the data processing system 1C arranged on the opposite side of the objective system 1B with the dichroic mirror 5 in between. When the fluorescence intensity signal generated in the sample 11 passes through the dichroic mirror 5, it enters the dichroic mirror 12, and the dichroic mirror 12 having wavelength selectivity.
Divides the fluorescence into two directions, a passing direction and a reflecting direction, according to the wavelength of the fluorescence intensity signal.

【0033】反射側のバンドパスフィルタ13は、ダイ
クロイックミラー12よりさらに波長選択性の巾を狭め
て波長λ1(例えば405nm)が選択され、選択された
光は結像レンズ14を通して光検出器15に結像して光
電変換され、同様に透過側のバンドパスフィルタ16に
より波長λ2(例えば485nm)を選択され、選択され
た光は結像レンズ17により光検出器18に結像して光
電変換される。
The bandpass filter 13 on the reflection side further narrows the width of wavelength selectivity by the dichroic mirror 12 to select the wavelength λ1 (for example, 405 nm), and the selected light is passed through the imaging lens 14 to the photodetector 15. An image is formed and photoelectrically converted. Similarly, a wavelength λ2 (for example, 485 nm) is selected by the bandpass filter 16 on the transmission side, and the selected light is imaged on the photodetector 18 by the imaging lens 17 and photoelectrically converted. It

【0034】光検出器15,18の後では、演算増幅器
22が光電アナログ信号を後段のA/D変換器23の入
力範囲にあった電圧レベルに増幅し、A/D変換器23
はこの光電アナログ信号を同期制御回路21により水平
走査器6,垂直走査器8による2次元走査に同期したク
ロック信号によりデジタルデータD1に変換して出力す
る。同様に、演算増幅器24が光電アナログ信号を後段
のA/D変換器25の入力範囲にあった電圧レベルに増
幅し、A/D変換器25はこの光電アナログ信号を同期
制御回路21により2次元走査に同期したクロック信号
によりデジタルデータD2に変換して出力する。
After the photodetectors 15 and 18, the operational amplifier 22 amplifies the photoelectric analog signal to a voltage level within the input range of the A / D converter 23 in the subsequent stage, and the A / D converter 23.
The synchronous control circuit 21 converts this photoelectric analog signal into digital data D1 by a clock signal synchronized with the two-dimensional scanning by the horizontal scanner 6 and the vertical scanner 8 and outputs it. Similarly, the operational amplifier 24 amplifies the photoelectric analog signal to a voltage level within the input range of the A / D converter 25 at the subsequent stage, and the A / D converter 25 uses the synchronous control circuit 21 to two-dimensionally amplify the photoelectric analog signal. It is converted into digital data D2 by a clock signal synchronized with scanning and output.

【0035】デジタルデータD1はメモリ26の上位の
アドレスを示し、デジタルデータD2はメモリ26の下
位のアドレスとなるよう設定されているので、メモリ2
6が構成するルックアップテーブルのアドレス信号であ
るデジタルデータD1,D2で定まるアドレス位置のメ
モリ値はあらかじめ所定の計算式で演算されたイオン濃
度を表わしている。
Since the digital data D1 is set to the upper address of the memory 26 and the digital data D2 is set to the lower address of the memory 26, the memory 2 is set.
The memory value at the address position determined by the digital data D1 and D2, which is the address signal of the look-up table constituted by 6, represents the ion concentration calculated in advance by a predetermined calculation formula.

【0036】すなわち、メモリ26のアドレス位置のメ
モリ値は、例えば蛍光波長λ1の蛍光強度信号と蛍光波
長λ2の蛍光強度信号とのレシオ値を示しており、この
演算結果だけが記憶されているので、逐次的な演算を要
することなく、デジタルデータD1,D2でアドレッシ
ングするだけであたかも割り算をしたかのようなレシオ
値が精度よく求められる。メモリ26の記憶内容はルッ
クアップテーブルとして認識することができ、レシオ演
算時間は、A/D変換時間にメモリアクセス時間を加え
たものに極端に短くなり、繰り返しサンプリングに要す
る20MHz程度のサンプリング周期を容易に得ること
ができる。
That is, the memory value at the address position of the memory 26 indicates, for example, the ratio value between the fluorescence intensity signal of the fluorescence wavelength λ1 and the fluorescence intensity signal of the fluorescence wavelength λ2, and only the calculation result is stored. It is possible to accurately calculate the ratio value as if the address data is only addressed by the digital data D1 and D2, as if the division was performed, without the need for the sequential calculation. The stored contents of the memory 26 can be recognized as a look-up table, and the ratio calculation time becomes extremely short as the sum of the A / D conversion time and the memory access time, and the sampling cycle of about 20 MHz required for repeated sampling is reduced. Can be easily obtained.

【0037】メモリ26で読み出されたレシオ値はフレ
ームメモリ27に一旦記憶され、D/A変換器28によ
りアナログ信号に変換され、該アナログ信号はビデオ信
号変換回路29で画像信号に変換され、当該画像信号に
基づきモニタ30がデータ処理画像を観察可能に表示す
る。これにより視覚的に組織のカルシウムイオン濃度を
知ることができる。
The ratio value read by the memory 26 is temporarily stored in the frame memory 27, converted into an analog signal by the D / A converter 28, and the analog signal is converted into an image signal by the video signal conversion circuit 29. Based on the image signal, the monitor 30 observably displays the data-processed image. Thereby, the calcium ion concentration of the tissue can be visually known.

【0038】20MHz程度のサンプリング周期を容易
に得ることができるので、動的にカルシウムイオン濃度
を観察することにより組織の実体を仔細に観察して研究
開発に貢献する。
Since a sampling cycle of about 20 MHz can be easily obtained, the substance of the tissue is closely observed by dynamically observing the calcium ion concentration, which contributes to research and development.

【0039】走査検出手段により組織の被検体を走査す
れば、走査に従い高速で次々に蛍光強度信号を検出し、
20MHz程度のサンプリング周期を容易に得ることが
できるので、動的にカルシウムイオン濃度の定量を数十
MHzでも高精度に求めることができ、組織内のカルシウ
ムイオン濃度分布の変化をリアルタイムで画像としてと
らえたいという要望に応えることができる。
When the subject of the tissue is scanned by the scanning detection means, the fluorescence intensity signals are detected one after another at high speed in accordance with the scanning,
Since a sampling cycle of about 20 MHz can be easily obtained, the quantitative determination of the calcium ion concentration can be dynamically obtained with high accuracy even at several tens of MHz, and the changes in the calcium ion concentration distribution in the tissue can be captured as an image in real time. We can respond to the desire.

【0040】なお、前記実施例においては、蛍光試薬と
してIndo-1を用いたものを示したが、2つの蛍光強度信
号を得てそれからイオン濃度を算出するような場合一般
に応用できることはいうまでもない。イオンとしては近
来研究対象としてカルシウムイオンが注目されていると
ころであるが、他の化学物質のイオンとそれを検出する
蛍光試薬がある場合にも一般的に適用することができる
のも当然である。
Although Indo-1 was used as the fluorescent reagent in the above-mentioned embodiment, it is needless to say that it can be generally applied to the case where two fluorescence intensity signals are obtained and the ion concentration is calculated from them. Absent. As an ion, calcium ion has recently been attracting attention as a research target, but it is also naturally applicable to an ion of another chemical substance and a fluorescent reagent for detecting the ion.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明に係るイオン濃度の定量装置およ
び定量方法によれば、イオン濃度をあらわすレシオ値を
高速かつ正確に求め、生態細胞等の組織内のカルシウム
等のイオン濃度の定量を数十MHzでも高精度に求めるこ
とができるようにしたので、迅速かつ正確にイオン濃度
を知ることができる。
According to the ion concentration quantifying apparatus and the quantifying method of the present invention, the ratio value representing the ion concentration is quickly and accurately determined, and the quantification of the ion concentration of calcium or the like in the tissue of the ecological cell can be performed. Since it is possible to obtain the ion concentration with high accuracy even at 10 MHz, it is possible to know the ion concentration quickly and accurately.

【0042】組織の被検体を走査して次々に蛍光強度信
号を検出する走査検出手段を備えれば、組織内のカルシ
ウムイオン等の濃度分布の変化をリアルタイムで画像と
して把握することが可能になり、生物,医学界の研究開
発に貢献することができる。
If the scanning detection means for scanning the subject of the tissue and detecting the fluorescence intensity signal one after another is provided, it becomes possible to grasp the change in the concentration distribution of calcium ions in the tissue as an image in real time. , Can contribute to the research and development of the biological and medical fields.

【0043】[0043]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るイオン濃度の定量装置
の部分ブロック図である。
FIG. 1 is a partial block diagram of an ion concentration quantification device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係るイオン濃度の定量装置
の部分ブロック図である。
FIG. 2 is a partial block diagram of an ion concentration quantification device according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A…照明光学系 1B…対物系 6…水平走査器 8…垂直走査器 10…対物レンズ 11…標本 1C…データ処理系 13,16…バンドパスフィルタ 15,18…光検出器 21…同期制御回路 23,25…A/D変換器 26…メモリ 27…フレームメモリ 28…D/A変換器 29…ビデオ信号変換回路 30…モニタ 1A ... Illumination optical system 1B ... Objective system 6 ... Horizontal scanner 8 ... Vertical scanner 10 ... Objective lens 11 ... Sample 1C ... Data processing system 13, 16 ... Bandpass filter 15, 18 ... Photodetector 21 ... Synchronous control circuit 23, 25 ... A / D converter 26 ... Memory 27 ... Frame memory 28 ... D / A converter 29 ... Video signal conversion circuit 30 ... Monitor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】組織内の特定の化学物質を対象とし、当該
化学物質に反応して2つの蛍光強度信号を検出する蛍光
試薬を組織に添加し、該2つの蛍光強度信号からの演算
処理値によりイオン濃度を検出するイオン濃度の定量装
置であって、 前記2つの蛍光強度信号をそれぞれデジタルデータに変
換するA/D変換器と、該A/D変換器で変換された2
つのデジタルデータをアドレスとし、あらかじめ演算し
て算出されたイオン濃度を表わす値をルックアップテー
ブルとして記憶する記憶手段と、を備えたことを特徴と
するイオン濃度の定量装置。
1. A target value for a specific chemical substance in a tissue, a fluorescent reagent which reacts to the chemical substance and detects two fluorescence intensity signals is added to the tissue, and an arithmetic processing value from the two fluorescence intensity signals is added. An ion concentration quantification device for detecting ion concentration by means of an A / D converter for converting each of the two fluorescence intensity signals into digital data, and 2 for conversion by the A / D converter.
An ion concentration quantification device, comprising: storage means for storing, as a look-up table, a value representing an ion concentration calculated in advance by using one digital data as an address.
【請求項2】組織の被検体を走査して次々に蛍光強度信
号を検出する走査検出手段を備えたことを特徴とする請
求項1記載のイオン濃度の定量装置。
2. The ion concentration quantification device according to claim 1, further comprising scanning detection means for scanning a subject of tissue to detect fluorescence intensity signals one after another.
【請求項3】組織内の特定の化学物質を対象とするイオ
ン濃度の定量方法であって、 対象とする化学物質に反応して2つの蛍光強度信号を検
出する蛍光試薬を組織に添加し、 前記2つの蛍光強度信号に対応して所定の計算式で演算
されたイオン濃度を表わす値をルックアップテーブルと
してあらかじめ記憶手段に記憶し、 組織から検出した2つの蛍光強度信号をアドレスとして
前記記憶手段からイオン濃度を読み出すようにしたこと
を特徴とするイオン濃度の定量方法。
3. A method for quantifying an ion concentration of a specific chemical substance in a tissue, comprising adding a fluorescent reagent which reacts to the chemical substance of interest and detects two fluorescence intensity signals to the tissue, A value representing the ion concentration calculated by a predetermined calculation formula corresponding to the two fluorescence intensity signals is stored in advance in a storage means as a lookup table, and the two fluorescence intensity signals detected from the tissue are used as addresses in the storage means. The method for quantifying ion concentration is characterized in that the ion concentration is read out from.
JP03291720A 1991-11-07 1991-11-07 Apparatus and method for determining ion concentration Expired - Fee Related JP3139085B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03291720A JP3139085B2 (en) 1991-11-07 1991-11-07 Apparatus and method for determining ion concentration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03291720A JP3139085B2 (en) 1991-11-07 1991-11-07 Apparatus and method for determining ion concentration

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05126746A true JPH05126746A (en) 1993-05-21
JP3139085B2 JP3139085B2 (en) 2001-02-26

Family

ID=17772524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03291720A Expired - Fee Related JP3139085B2 (en) 1991-11-07 1991-11-07 Apparatus and method for determining ion concentration

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3139085B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502669A (en) * 1999-06-23 2003-01-21 ティッシュインフォマティクス,インコーポレイティド Method of profiling and classifying an organization using a database containing indices representing the population of the organization
CN113252630A (en) * 2021-05-13 2021-08-13 西湖大学 Method and system for detecting concentration of predetermined ions in cells

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502669A (en) * 1999-06-23 2003-01-21 ティッシュインフォマティクス,インコーポレイティド Method of profiling and classifying an organization using a database containing indices representing the population of the organization
CN113252630A (en) * 2021-05-13 2021-08-13 西湖大学 Method and system for detecting concentration of predetermined ions in cells

Also Published As

Publication number Publication date
JP3139085B2 (en) 2001-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8179432B2 (en) Predictive autofocusing
JP4826586B2 (en) Spectral image processing method, computer-executable spectral image processing program, and spectral imaging system
WO2004036284A1 (en) Cofocal microscope, fluorescence measuring method and polarized light measuring metod using cofocal microscope
JPWO2007097171A1 (en) Spectral image processing method, spectral image processing program, and spectral imaging system
JP2004354348A (en) Spectroscopic analyzer
JP2011504594A (en) Optical illumination apparatus and method
JP4526988B2 (en) Minute height measuring method, minute height measuring apparatus and displacement unit used therefor
JP2007322389A (en) Spectrum observation technique and spectrum observation system
US20130250088A1 (en) Multi-color confocal microscope and imaging methods
JP2006317261A (en) Image processing method and device of scanning cytometer
JP2003057554A (en) Laser microscope
JP4725967B2 (en) Minute height measuring device and displacement meter unit
JP2003043369A (en) Laser scanning microscope
JP2005140981A (en) Microscope
JP2001194303A (en) Device for analyzing diffusion motion of fluorescent molecule
JP4448471B2 (en) High time resolution imaging method and apparatus, and total reflection fluorescence microscope
JP3139085B2 (en) Apparatus and method for determining ion concentration
US7158294B2 (en) Laser scanning confocal microscope apparatus, image recording method, and recording medium
JP2020086204A (en) Optical image measurement device and optical image measurement method
JP2004354346A (en) Measuring device
JPH07318806A (en) Phase-contrast microscope device
JPH10260132A (en) Scanning optical measuring apparatus
JP2006276840A (en) Microscope apparatus, control unit thereof, and program
JP2004184379A (en) Method of reading microarray
JP2001041821A (en) Slit image detecting apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees