JPH0618415A - Spectral microscope - Google Patents

Spectral microscope

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JPH0618415A
JPH0618415A JP20057392A JP20057392A JPH0618415A JP H0618415 A JPH0618415 A JP H0618415A JP 20057392 A JP20057392 A JP 20057392A JP 20057392 A JP20057392 A JP 20057392A JP H0618415 A JPH0618415 A JP H0618415A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
wavelength
image
ion concentration
ccd camera
Prior art date
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Pending
Application number
JP20057392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taichi Tsujii
太一 辻井
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.)
Mutual Corp
Original Assignee
Mutual Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mutual Corp filed Critical Mutual Corp
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Publication of JPH0618415A publication Critical patent/JPH0618415A/en
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

PURPOSE:To cast a specified wavelength light to a subject of bacteria or cells as well as to observe a structure of the subject from an excitation light thereby. CONSTITUTION:A light out of a light source is separated into two-wavelength ones, irradiating a subject, and ion concentration is measured from the intensity of fluorescence excited. Two wavelength lights are incessantly switched at a fixed time interval for irradiation, synchronizing a rising signal for the switch, and a video signal is inputted and photographed by a CCD camera 2. The intensity of the fluorescence excited by the two-wavelength lights is measured by a photomultiplier tube 3. In addition, this microscope is provided with a concentration operation storage circuit 22 which operates and stores the extent of ion concentration from the ratio of this intensity.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は特定波長の光を細菌また
は細胞等の検体に照射し、それによる励起光(蛍光)か
ら検体の組織を観察するための分光顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectroscopic microscope for irradiating a specimen such as bacteria or cells with light of a specific wavelength and observing the tissue of the specimen from the excitation light (fluorescence) produced by the irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常顕微鏡により細菌または細胞を観察
するとき、その生体にカルシウムイオン等の特定イオン
を投与し、イオンの移行を経時的に観察する方法があ
る。この場合、イオンをそのままでは観察できないので
蛍光性試薬を細胞等に取り込ませ、この細胞に試薬特有
の励起波長の光を照射するとイオンと結合または解離し
て照射光とは別の特有波長の光(以下単に蛍光という)
を出す。この発生した蛍光の強さからイオン濃度、分布
変化状況を観察するため、一般に分光ランプにより所要
波長の光を照射し、分光顕微鏡により観測し、CCDカ
メラにより撮影する手段が試みられている。
2. Description of the Related Art Usually, when observing bacteria or cells with a microscope, there is a method of administering specific ions such as calcium ions to the living body and observing the migration of the ions over time. In this case, since the ions cannot be observed as they are, a fluorescent reagent is taken into cells and the like, and when the cells are irradiated with light having an excitation wavelength peculiar to the reagent, they are combined with or dissociated from the ions to emit light having a peculiar wavelength different from the irradiation light. (Hereinafter simply referred to as fluorescence)
Give out. In order to observe the ion concentration and the distribution change state from the intensity of the generated fluorescence, a means of irradiating light of a required wavelength with a spectroscopic lamp, observing with a spectroscopic microscope, and photographing with a CCD camera is generally tried.

【0003】しかし、上記蛍光は通常微弱であり、CC
Dカメラにて撮影するためには分光用ランプは相当強力
であることが必要であると共に、それでもS/N比が悪
く、ノイズが大きく実用的でなかった。また、波長のセ
ットは手動であり、迅速かつ正確な切り換えが困難であ
る。特に分光分析に際し波長の異なる照射光を照射し、
これにより発生する性質の異なる蛍光から分析すること
が好ましいが、従来方式では分光器の波長の高速切り換
えは困難である。
However, the above-mentioned fluorescence is usually weak, and CC
In order to take a picture with a D camera, the spectroscopic lamp needs to be considerably powerful, and the S / N ratio is still poor, and noise is large and it is not practical. Moreover, the wavelength setting is manual, and it is difficult to switch the wavelength quickly and accurately. Irradiation light with different wavelengths is used for spectroscopic analysis,
It is preferable to analyze the fluorescence generated by this, which has different properties, but it is difficult to switch the wavelength of the spectroscope at high speed in the conventional method.

【0004】本発明者は、上記問題点を解決するため、
微量蛍光の測定を可能とすると共に、自動制御を行う分
光顕微鏡を提案した(特平1ー214521号参照)。
その概要を図6に示す。この分光顕微鏡50は資料台X
Y上の検体Wに対し上方から照射する第1光源51と、
下面から照射する第2光源52と、目視用接眼レンズ5
3と撮影用CCDカメラ54並びに光電子増倍管55を
備える。
In order to solve the above problems, the present inventor has
We proposed a spectroscopic microscope that enables automatic measurement of minute amounts of fluorescence (see Japanese Patent Publication No. 1-214521).
The outline is shown in FIG. This spectroscopic microscope 50 is a table X
A first light source 51 for irradiating a specimen W on Y from above,
The second light source 52 that illuminates from the lower surface and the eyepiece 5 for visual observation
3, a CCD camera 54 for photographing, and a photomultiplier tube 55.

【0005】第1光源51は、対物レンズによる目視の
ためのものである。また第2光源52からの光は回析格
子G1により分光され、所定波長の光はレンズ群56及
びソレノイドシャッタ57を介してダイクロイックミラ
ーDMにより反射し、対物レンズ58を通過して検体W
を下方から照射する。検体Wからの反射光は対物レンズ
58、ダイクロイックミラーDMを通過し、光軸上に配
備した第1のソレノイドロータリーハーフミラー59に
至る。このミラー59がOFF(鎖線位置)のとき、上
記反射光は第2のソレノイドロータリーハーフミラー6
0に至り、該ミラー60がONのとき、反射光はレンズ
群61、光量増幅器(イメージインデンシファイアー)
62を介してCCDカメラ54に至る。
The first light source 51 is for visual observation with an objective lens. The light from the second light source 52 is dispersed by the diffraction grating G1, and the light having a predetermined wavelength is reflected by the dichroic mirror DM via the lens group 56 and the solenoid shutter 57, passes through the objective lens 58, and passes through the sample W.
Is irradiated from below. The reflected light from the specimen W passes through the objective lens 58 and the dichroic mirror DM, and reaches the first solenoid rotary half mirror 59 arranged on the optical axis. When the mirror 59 is OFF (chain line position), the reflected light is the second solenoid rotary half mirror 6
When the mirror 60 reaches 0, the reflected light is reflected by the lens group 61 and the light amount amplifier (image indensifier).
The CCD camera 54 is reached via 62.

【0007】上記ロータリーハーフミラー59の下方に
は全反射ミラー63を配し、上記ミラー60のソレノイ
ドがOFFのとき反射光は全反射ミラー63に至り、反
射されてレンズ群64を経てフィルタ65、光量増幅器
66を経て光電子増倍管55に投光される。測定に際し
ては、第2光源52からの光を解析格子G1により特定
波長の光に分光し、シヤツタ57を経て対物レンズ58
で収束し検体Wを照射する。この場合、検体に試薬を投
与することにより、検体Wからは励起光(蛍光)を発
し、ハーフミラー60により反射されてレンズ群61で
拡大され、光増幅器62により増幅されCCDカメラ5
4に至る。これにより、S/N比を向上し、CCDカメ
ラによる撮影を可能とすると共に、光電子増倍管55に
よる測定に際しては、ソレノイドロータリハーフミラー
60をOFF位置とし、これにより上記励起光はフイル
タ65により波長選択後、光増幅器66により増幅され
て光電子増倍管55に入る。
A total reflection mirror 63 is arranged below the rotary half mirror 59, and when the solenoid of the mirror 60 is OFF, the reflected light reaches the total reflection mirror 63, is reflected and passes through a lens group 64, and a filter 65, The light is projected onto the photomultiplier tube 55 via the light quantity amplifier 66. At the time of measurement, the light from the second light source 52 is split into light of a specific wavelength by the analysis grating G1, and the objective lens 58 is passed through the shutter 57.
And the specimen W is irradiated. In this case, when a reagent is administered to the sample, excitation light (fluorescence) is emitted from the sample W, reflected by the half mirror 60, enlarged by the lens group 61, amplified by the optical amplifier 62, and amplified by the CCD camera 5.
Up to 4. As a result, the S / N ratio is improved, and the CCD camera can be used for photographing. At the time of measurement by the photomultiplier tube 55, the solenoid rotary half mirror 60 is set to the OFF position, whereby the excitation light is filtered by the filter 65. After the wavelength is selected, it is amplified by the optical amplifier 66 and enters the photomultiplier tube 55.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式にお
いてもCCDカメラによる撮影に際し、VD信号と複数
波長の光の投射のタイミングが採りにくい欠点がある。
またイオン濃度の計算を行うことが出来ない。また、ビ
デオレコーダ画像とイオン濃度計算値のタイミングを合
致させることが出来ない。更にまた、ビデオの画像にお
いて検体(細胞)の輪郭が明瞭でない等の問題がある。
本発明はこれらの問題点の解決を計ることを目的とす
る。
However, even in this system, there is a drawback in that it is difficult to set the timing of projecting the VD signal and the light of a plurality of wavelengths when photographing with the CCD camera.
In addition, the ion concentration cannot be calculated. Also, the timing of the video recorder image and the calculated ion concentration value cannot be matched. Furthermore, there is a problem that the contour of the specimen (cell) is not clear in the video image.
The present invention aims to solve these problems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の分光顕微鏡は、光源からの光を2つの波長の
光に分光して検体に照射し、励起された蛍光の強さから
イオン濃度を測定する分光顕微鏡において、2波長の光
を一定の時間間隔で絶えず切り換えて照射し、切り換え
の為の立ち上がり信号に同期してVD信号を入力してC
CDカメラで撮像すると共に、2波長の光で励起された
蛍光の強さを光電子増倍管で測定し、この強さの比から
イオン濃度を演算し記憶する濃度演算記憶回路を備えた
ものである
The spectroscopic microscope of the present invention for achieving the above-mentioned object splits the light from the light source into light of two wavelengths and irradiates the sample with the intensity of the excited fluorescence. In a spectroscopic microscope that measures ion concentration, two wavelengths of light are constantly switched and irradiated at fixed time intervals, and a VD signal is input in synchronization with a rising signal for switching C
It is equipped with a concentration calculation memory circuit that captures an image with a CD camera, measures the intensity of fluorescence excited by two wavelengths of light with a photomultiplier, and calculates and stores the ion concentration from the ratio of these intensities. is there

【0010】また第2の発明は、撮像された画像をビデ
オレコーダにインプツトした後再生する場合に、画像の
出力時間に同期してイオン濃度を出力し、表示回路に画
像と共にイオン濃度を表示する表示回路を備えたもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, when a captured image is imprinted on a video recorder and then reproduced, the ion concentration is output in synchronization with the image output time, and the ion concentration is displayed on the display circuit together with the image. It is provided with a display circuit.

【0011】さらに第3の発明は、励起される波長とは
異なる波長光を照射し、CCDカメラの前に該波長光と
干渉する微分干渉フイルターを置くことにより画像の輪
郭を強調するようにしたものである。
Further, in the third aspect of the present invention, light having a wavelength different from the wavelength to be excited is irradiated, and a differential interference filter that interferes with the wavelength light is placed in front of the CCD camera to emphasize the contour of the image. It is a thing.

【0012】[0012]

【作用】2波長の光によりそれぞれ励起された蛍光はC
CDカメラにより撮像され、それと同期してその光の強
さを光電子増倍管で測定しその出力の比を求める。これ
らは経時的に知ることが出来る。
[Function] The fluorescence excited by the light of two wavelengths is C
An image is picked up by a CD camera, and the intensity of the light is measured by a photomultiplier tube in synchronism with it, and the ratio of the outputs is obtained. These can be known over time.

【0013】[0013]

【実施例】図1乃至図5は本発明の実施例を示す。図1
は本発明の分光顕微鏡の概略を示すもので、この分光顕
微鏡1は、資料台XY上の検体Wに対し上方から照射す
る照明用の第1光源LP1と、下面から照射する分光用
の第2光源LP2と、特定波長光により照射するための
第3の光源LP3と、目視用接眼レンズL8と、撮影用
CCDカメラ2及び光電子増倍管3並びに画像処理回路
20とを備える。第1光源LP1、第2光源LP2は例
えばハロゲンランプを用いる。但しこれら各光源は従来
の管タイプは、ランプ取り替え時に光軸が狂う欠点があ
り、このため中心位置に放電部aを形成する球タイプの
ものが好ましい。
1 to 5 show an embodiment of the present invention. Figure 1
Shows an outline of a spectroscopic microscope of the present invention. The spectroscopic microscope 1 includes a first light source LP1 for illumination that irradiates a sample W on a sample table XY from above, and a second light source LP1 that illuminates from below. A light source LP2, a third light source LP3 for irradiating light with a specific wavelength, an eyepiece L8 for visual observation, a CCD camera 2 for photography, a photomultiplier tube 3, and an image processing circuit 20 are provided. A halogen lamp, for example, is used for the first light source LP1 and the second light source LP2. However, the conventional tube type of each of these light sources has a drawback that the optical axis is deviated when the lamp is replaced. Therefore, the spherical type of which the discharge part a is formed at the center position is preferable.

【0014】第1光源LP1からの光は全反射ミラーA
TM1による反射され、コンデンサレンズL6により平
行光線となり、検体Wを照射する。また第2光源LP2
からの光は回析格子G1により分光され、所定波長の光
はレンズ群L5及びソレノイドシャッタRS1を介して
ダイクロイックミラーDMにより反射し、対物レンズL
7を通過して検体Wを下方から照射する。検体Wからの
反射光は対物レンズL7、ダイクロイックミラーDMを
通過し、光軸上に配備した第1のソレノイドロータリー
ハーフミラーRS2に至る。このミラーRS2がOFF
(鎖線位置)のとき、上記反射光は固定ハーフミラーS
HMに至り、光の一部はレンズ群L2、光量増幅器(イ
メージインデンシファイアー)Int1、フイルターF
2(このフイルターの作用については後述する)を介し
てCCDカメラ2に至る。
The light from the first light source LP1 is a total reflection mirror A.
The light is reflected by TM1, becomes parallel rays by the condenser lens L6, and illuminates the sample W. The second light source LP2
The light from is dispersed by the diffraction grating G1, and the light of a predetermined wavelength is reflected by the dichroic mirror DM through the lens group L5 and the solenoid shutter RS1, and the objective lens L
After passing through 7, the sample W is irradiated from below. The reflected light from the sample W passes through the objective lens L7 and the dichroic mirror DM and reaches the first solenoid rotary half mirror RS2 arranged on the optical axis. This mirror RS2 is OFF
At the (chain line position), the reflected light is the fixed half mirror S.
Upon reaching the HM, part of the light is a lens group L2, a light amount amplifier (image indensifier) Int1, a filter F.
2 (the action of this filter will be described later) to reach the CCD camera 2.

【0015】上記固定ハーフミラーSHMの下方には全
反射ミラーATM3を配し、上記固定ハーフミラーSH
Mにより反射した光の残部は全反射ミラーATM3に至
り、反射されてレンズ群L3を経て全反射ミラーATM
4に至り、反射されて光量増幅器Int2を経て光電子
増倍管3に投光される。
A total reflection mirror ATM3 is disposed below the fixed half mirror SHM, and the fixed half mirror SH is provided.
The rest of the light reflected by M reaches the total reflection mirror ATM3, is reflected, passes through the lens group L3, and is transmitted through the total reflection mirror ATM.
4, the light is reflected, passes through the light amount amplifier Int2, and is projected onto the photomultiplier tube 3.

【0016】図2及び図3は第2光源LP2側の回析格
子G1を取り付ける鏡胴の一例を示す。この鏡胴4は第
2光源LP2に連結される連結筒5とコンデンサレンズ
6と全反射ミラー7とを同一光軸上に配し、全反射ミラ
ー7による反射光は回析格子G1を照射する。この回析
格子G1は反射形とし、グレーティング8とこれの回転
用ステッピングモータM1及びフォトセンサS1とを備
える。図はフォトセンサS1は1個のみを示したが、後
述する如く2種類の励起波長光を選択して発するために
は2個のフォトセンサを設ける。
2 and 3 show an example of a lens barrel to which the diffraction grating G1 on the second light source LP2 side is attached. In this lens barrel 4, a connecting tube 5 connected to the second light source LP2, a condenser lens 6, and a total reflection mirror 7 are arranged on the same optical axis, and the light reflected by the total reflection mirror 7 irradiates a diffraction grating G1. . The diffraction grating G1 is of a reflection type and includes a grating 8, a stepping motor M1 for rotating the grating 8 and a photo sensor S1. Although only one photosensor S1 is shown in the figure, two photosensors are provided to select and emit two types of excitation wavelength light as described later.

【0017】この回析格子G1の反射光軸には前述のソ
レノイドシャッタRS1及びレンズ群L5を備える(但
し本鏡胴は図1とはソレノイドシャッタとレンズとの配
置が逆になっている)。ソレノイドシャッタRS1はド
ラム9と駆動用ロータリソレノイド10と両者を連結す
る連結ロッド11とからなり、ドラム9には十字形に透
孔12を穿孔する。13は一方の透孔に必要により取り
付けたUVフィルタである。これによりドラム9を45
゜回転する毎に回析格子G1からの光をON,OFFす
る。図中V1は光量絞り、V11は視野絞りである。な
お、図1におけるV12も同様に視野絞りである。ま
た、上記各レンズ、ハーフミラーの材質は好ましくは使
用波長光の吸収の小さいガラスを使用する。例えば紫外
光に対しては合成フューズドシリカが好ましい。
The above-mentioned solenoid shutter RS1 and lens group L5 are provided on the reflection optical axis of this diffraction grating G1 (however, in this lens barrel, the arrangement of the solenoid shutter and the lens is reversed). The solenoid shutter RS1 includes a drum 9, a driving rotary solenoid 10, and a connecting rod 11 that connects the two, and a through hole 12 is formed in the drum 9 in a cross shape. Reference numeral 13 is a UV filter attached to one of the through holes as necessary. This will set the drum 9 to 45
The light from the diffraction grating G1 is turned on and off each time it rotates. In the figure, V1 is a light amount diaphragm, and V11 is a field diaphragm. Note that V12 in FIG. 1 is also a field stop. Further, as the material of each of the above-mentioned lenses and half mirror, it is preferable to use glass which has a small absorption of the light having the used wavelength. For example, synthetic fused silica is preferred for ultraviolet light.

【0018】上記画像測定回路20は、CCDカメラ2
に接続されるビデオレコーダ21と、光電子増倍管3に
接続される濃度演算記憶回路22及びこれらビデオレコ
ーダ21、濃度演算記憶回路22からの出力信号を同期
させて画像と共に濃度を表示する表示回路23とを備え
る。
The image measuring circuit 20 is the CCD camera 2
And a density calculation storage circuit 22 connected to the photomultiplier tube 3, and a display circuit for synchronizing the output signals from the video recorder 21 and the density calculation storage circuit 22 and displaying the density together with the image. And 23.

【0019】上記ビデオレコーダ21は、CCDカメラ
2からの出力を経時的に記憶する。また濃度演算記憶回
路22は光電子増倍管3からの画像の光量(濃度)を数
値に換算し、同様に経時的に記憶する。表示回路23は
ビデオレコーダ21からの映像信号と濃度記憶回路22
からの濃度信号とを受信し、これを表示しするものであ
る。
The video recorder 21 stores the output from the CCD camera 2 over time. Further, the density calculation storage circuit 22 converts the light amount (density) of the image from the photomultiplier tube 3 into a numerical value, and similarly stores it over time. The display circuit 23 includes a video signal from the video recorder 21 and a density storage circuit 22.
It receives the concentration signal from and displays it.

【0020】つぎに測定に先立ち、検体Wに測定のため
励起光(蛍光)を発生させるための試薬を添加する。本
例は細胞に対しCaイオンの取り込みを検出する例を示
す。なお、分光分析に際し、検体から発する蛍光は微弱
であり、このため試薬特有の特質の異なる(例えば一方
はイオンと結合、他方は解離)2種の励起波長光を照射
し、両波長光による異なる蛍光を測定し、両者の比較に
よりイオン濃度を測定する。本例は試薬の1例として、
340nMの波長光(以下第1波長光という)ではCa
イオンと結合する試薬は例えば510nMの励起光を発
し、またCaイオンとは解離する試薬は380nMの波
長光(以下第2波長光という)にて同様の510nMの
励起光を発するものとする。この両者の比較によりイオ
ン濃度変化、分布状態を測定する。但し、これら両波長
光のみでは細胞自体の構造は確認できず、この細胞の構
造を知るために、試薬及びCaイオンが励起光を発しな
い波長の光を同時に照射する。前記第3光源LP3はこ
のために設けられたもので、フイルタF1により特定波
長光を投光する。この波長としては、CCDカメラ2の
前方に設けたフイルタF2と共同してホフマン干渉によ
り細胞の輪郭を強調させるに好適な波長、例えば640
nMの波長光(以下第3波長光という)を利用する。
Next, prior to the measurement, a reagent for generating excitation light (fluorescence) for the measurement is added to the sample W. This example shows an example of detecting uptake of Ca ions in cells. It should be noted that upon spectroscopic analysis, the fluorescence emitted from the sample is weak, and therefore two types of excitation wavelength light having different characteristics peculiar to the reagent (for example, one is an ion and the other is a dissociation) are irradiated, and the two wavelengths differ. The fluorescence is measured, and the ion concentration is measured by comparing the two. This example is an example of a reagent
Ca at 340 nM wavelength light (hereinafter referred to as first wavelength light)
A reagent that binds to ions emits excitation light of 510 nM, for example, and a reagent that dissociates from Ca ions emits the same excitation light of 510 nM with light having a wavelength of 380 nM (hereinafter referred to as second wavelength light). By comparing the two, the ion concentration change and distribution state are measured. However, the structure of the cell itself cannot be confirmed only with light of both wavelengths, and in order to know the structure of the cell, light of a wavelength at which the reagent and Ca ions do not emit excitation light is simultaneously irradiated. The third light source LP3 is provided for this purpose and projects light of a specific wavelength by the filter F1. As this wavelength, a wavelength suitable for enhancing the contour of the cell by Hoffman interference in cooperation with the filter F2 provided in front of the CCD camera 2, for example, 640.
Light having a wavelength of nM (hereinafter referred to as third wavelength light) is used.

【0021】次に上記分光顕微鏡による測定要領を説明
する。先ず、第1光源LP1を点灯し、コンデンサレン
ズL6で収束されて資料台XY上の検体Wを照射する。
対物レンズL7により得られる検体像はダイクロイック
ミラーDMを通過し、ハーフミラーRS2をONするこ
とにより反射され、レンズ群L1で拡大され、全反射ミ
ラーATM2で反射後接眼レンズL8に至る。これによ
り検体W中の測定物(例えば細胞)を所定位置にセット
する。
Next, the procedure of measurement by the above-mentioned spectroscopic microscope will be described. First, the first light source LP1 is turned on, and it is converged by the condenser lens L6 to irradiate the sample W on the sample table XY.
The sample image obtained by the objective lens L7 passes through the dichroic mirror DM, is reflected by turning on the half mirror RS2, is enlarged by the lens group L1, and is reflected by the total reflection mirror ATM2 to reach the eyepiece L8 after reflection. As a result, the measurement object (eg, cell) in the sample W is set at a predetermined position.

【0022】次いで、予め投与した試薬特有の励起波長
光の照射による測定に移る。先ず第2光源LP2からの
光を回析格子G1で第1波長光及び第2波長光に一定間
隔で交互に分光し、光量絞りV1、視野絞りV11を通
り、レンズL5で収束し、シャッタRS1を経てダイク
ロイックミラーDMで反射し、対物レンズL7で更に収
束されて検体Wを照射する。これにより検体Wから反射
する第1波長光、第2波長光のそれぞれによる励起され
る蛍光は交互に対物レンズL7で拡大され、ハーフミラ
ーRS2をOFFすることにより、ハーフミラーSHM
に至り、該ミラーにより光量の約1/2はレンズ群L2
に至り、拡大されて光量増幅器Int1で増幅されてC
CDカメラ2に入る。
Next, the measurement is started by irradiating the excitation wavelength light peculiar to the previously administered reagent. First, the light from the second light source LP2 is alternately split into the first wavelength light and the second wavelength light by the diffraction grating G1 at regular intervals, passes through the light quantity diaphragm V1 and the field diaphragm V11, and is converged by the lens L5, and the shutter RS1. Then, the light is reflected by the dichroic mirror DM and further converged by the objective lens L7 to irradiate the sample W. As a result, the fluorescence excited by each of the first wavelength light and the second wavelength light reflected from the sample W is alternately magnified by the objective lens L7, and the half mirror RS2 is turned off.
Approximately 1/2 of the amount of light is reached by the mirror L2.
And expanded and amplified by the light amount amplifier Int1 to C
Enter the CD camera 2.

【0023】この場合、上記第1波長光ではCCDカメ
ラ2には、試薬と結合し励起光を発するCaイオンのみ
が写り、第2波長光ではCaイオンとは遊離する試薬に
よる励起光が発せられる。しかし、測定のためには細胞
のどの位置にCaイオンが取り込まれているかを知る必
要があり、このため励起光を発しない波長の切り換える
必要がある。このため上記第3の光源LP3を設けたで
ので、上記第1、第2光源の切り換え要領と共に第3光
源による照射要領を図4に示す。
In this case, with the above-mentioned first-wavelength light, only the Ca ions, which combine with the reagent and emit the excitation light, are reflected in the CCD camera 2, and with the second-wavelength light, the excitation light is emitted from the reagent, which is separated from the Ca ions. . However, for measurement, it is necessary to know at which position in the cell the Ca ions are taken up, and therefore it is necessary to switch the wavelength at which the excitation light is not emitted. Therefore, since the third light source LP3 is provided, the procedure for switching between the first and second light sources and the procedure for irradiation by the third light source are shown in FIG.

【0024】図において、(A)は前記解析格子G1に
おける第1波長光と第2波長光との切り換え、即ち解析
格子G1の波長切り換えのための立ち上がり信号を示
す。図は5mS毎に切り換えを行う状態を示す。また
(B)はこれにより第1波長光と第2波長光との切り換
え要領を示し、上記5mSの間の照射と切り換え時間
(図において斜線で示す)との比を示す。同図(C)は
各波長光の照射時間を示す。(D)はCCDカメラに加
わるVD信号を示し、周知の如くODDフイールドとE
VNフイールドとにより1フレームが形成される。な
お、第3波長光(640nM)は細胞の全容を知るた
め、測定に際しては、常時照射すべく第3ソレノイドロ
ータリーミラーRS3をONの位置に移動し上記第1、
第2波長光による測定の間は常時検体を照射する。これ
によりCCDカメラ2には、細胞の全容と、Caイオン
の位置即ち及び分布状態と、Caイオンと解離する試薬
とが映し出され、これはビデオテープレコーダ21に記
録される。
In the figure, (A) shows a rising signal for switching between the first wavelength light and the second wavelength light in the analysis grating G1, that is, for switching the wavelength of the analysis grating G1. The figure shows a state in which switching is performed every 5 mS. Further, (B) shows the outline of switching between the first wavelength light and the second wavelength light by this, and shows the ratio between the irradiation for 5 mS and the switching time (shown by hatching in the figure). FIG. 6C shows the irradiation time of each wavelength light. (D) shows the VD signal applied to the CCD camera, and as is well known, the ODD field and E
One frame is formed by the VN field. In addition, since the third wavelength light (640 nM) knows the whole volume of the cell, the third solenoid rotary mirror RS3 is moved to the ON position so as to be constantly irradiated during the measurement, and the first,
The specimen is constantly illuminated during the measurement with the second wavelength light. As a result, the entire volume of cells, the position or distribution state of Ca ions, and the reagent that dissociates with Ca ions are displayed on the CCD camera 2, which is recorded on the video tape recorder 21.

【0025】なお分光分析に際し、検体から発する蛍光
は微弱であり、その光の強弱から直接イオン濃度の強弱
を判断することは困難である。このためCaイオンと結
合した第1波長光と、解離した試薬による第2波長光に
よる2種の励起波長光を上記光電子増倍管3を用い、両
者の比較によりイオン濃度変化を測定するようにしたも
ので、上記ハーフミラーSHMは約1/2の光量が通過
し、全反射ミラーATM3に至り、反射された光はレン
ズ群L3で収束され、全反射ミラーATM4で反射さ
れ、光量増幅器Int2で増幅されて光電子増倍管3に
入る。光電子増倍管3は、第1波長光と第2波長光のそ
れぞれによる励起光(例えば510nM)を交互にその
光量を検出し、この光量は濃度記憶回路3により数値に
変換され、かつ両波長光の比(380/340)を算出
し記憶する。
In the spectroscopic analysis, the fluorescence emitted from the sample is weak, and it is difficult to directly judge the strength of the ion concentration from the strength of the light. For this reason, the first wavelength light combined with Ca ions and the two kinds of excitation wavelength light by the second wavelength light by the dissociated reagent are measured by the photomultiplier tube 3 and the change in ion concentration is measured by comparing the two. About half of the light amount passes through the half mirror SHM, reaches the total reflection mirror ATM3, the reflected light is converged by the lens group L3, reflected by the total reflection mirror ATM4, and is reflected by the light amount amplifier Int2. It is amplified and enters the photomultiplier tube 3. The photomultiplier tube 3 alternately detects the amount of excitation light (for example, 510 nM) by each of the first wavelength light and the second wavelength light, and this amount of light is converted into a numerical value by the concentration storage circuit 3 and both wavelengths are detected. The ratio of light (380/340) is calculated and stored.

【0026】上記ビデオレコーダ21及び濃度記憶回路
22からの出力は表示回路23に同期して印加され、画
面上に映し出される。その状態を図5に示す。図におい
てAは画面、bは細胞膜、cはその核、dはCaイオ
ン、またeは濃度表示数字を示す。この場合、Caイオ
ンは細胞内に吸収されるまでの濃度と吸収された後の濃
度とは差を生ずる。これはビデオレコーダ2と濃度記憶
回路3とを利用することにより、時間の経過と共にCa
イオンの位置の変化と、吸収される位置と濃度の変化を
知ることが出来る。
The outputs from the video recorder 21 and the density storage circuit 22 are applied in synchronization with the display circuit 23 and displayed on the screen. The state is shown in FIG. In the figure, A is a screen, b is a cell membrane, c is its nucleus, d is Ca ion, and e is a concentration display number. In this case, Ca ion causes a difference between the concentration before being absorbed into the cell and the concentration after being absorbed. By using the video recorder 2 and the density storage circuit 3, the Ca
It is possible to know the change of the position of the ion and the change of the absorbed position and the concentration.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によるときは、検体に対し2つの
波長の光を一定の時間間隔で切り換えて照射、励起され
た光をCCDカメラにより撮像すると共に光電子増倍管
によりその光量を測定し、濃度演算記憶回路により両波
長による励起光の比を測定するようにしたから、該CC
Dカメラにより全体像を知ることが出来ると共に、イオ
ン濃度を知ることが出来る。又、CCDカメラにより撮
像された画像をビデオテープレコーダにインプツトする
と同時に、光電子増倍管により検知するイオン濃度を上
記記憶回路に経時的に記憶することにより、前者のビデ
オテープレコーダの出力時間と同調して後者の記憶しし
たイオン濃度を出力し、表示回路に同時に表示すること
により、検体の状態変化及びこれに伴うイオン濃度変化
を経時的に観察することが出来る。またCCDカメラの
前に微分干渉フイルタを配し所定波長の光で照射するこ
とにより、ホフマン干渉により検体の例えば細胞の輪郭
を強調させることができる。従って前記2種類の波長の
光により発生する励起光と重合することにより、例えば
Caイオンの移動、あるいはどの部分に集中するかを明
確に観察することが出来る。
According to the present invention, light of two wavelengths is radiated to a specimen while being switched at fixed time intervals, the excited light is imaged by a CCD camera, and the amount of light is measured by a photomultiplier tube. Since the ratio of the excitation lights of both wavelengths is measured by the concentration calculation storage circuit, the CC
With the D camera, the entire image can be known and the ion concentration can be known. Further, the image taken by the CCD camera is impressed on the video tape recorder, and at the same time, the ion concentration detected by the photomultiplier is stored in the storage circuit over time, so that the output time of the former video tape recorder is synchronized. Then, the latter stored ion concentration is output and simultaneously displayed on the display circuit, so that the state change of the sample and the accompanying ion concentration change can be observed with time. Further, by arranging a differential interference filter in front of the CCD camera and irradiating with light of a predetermined wavelength, it is possible to emphasize the contour of, for example, a cell of the sample by Hoffman interference. Therefore, by superimposing with the excitation light generated by the light of the two kinds of wavelengths, it is possible to clearly observe, for example, the movement of Ca ions or where the Ca ions are concentrated.

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

【図1】本発明の分光顕微鏡の概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a spectroscopic microscope of the present invention.

【図2】回析格子を取り付ける鏡胴の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of a lens barrel to which a diffraction grating is attached.

【図3】図2における右側面図である。FIG. 3 is a right side view of FIG.

【図4】VD信号、2波長光の切り換え時期、CCDカ
メラ及び光電子増倍管への信号印加時期の関係グラフを
示す。
FIG. 4 shows a relationship graph of VD signal, switching timing of two-wavelength light, timing of signal application to the CCD camera and photomultiplier tube.

【図5】従来の分光顕微鏡の概略説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory view of a conventional spectroscopic microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 分光顕微鏡、 2 CCDカメラ、 3 光電子増倍管 20 画像測定回路 21 ビデオテープレコーダ 22 濃度演算記憶回路 23 表示回路 LP1 光源 LP2 光源 LP3 光源 G1 回析格子 1 spectroscopic microscope, 2 CCD camera, 3 photomultiplier tube 20 image measurement circuit 21 video tape recorder 22 density calculation memory circuit 23 display circuit LP1 light source LP2 light source LP3 light source G1 diffraction grating

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年2月19日[Submission date] February 19, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

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

【図1】本発明の分光顕微鏡の概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of a spectroscopic microscope of the present invention.

【図2】回析格子を取り付ける鏡胴の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of a lens barrel to which a diffraction grating is attached.

【図3】図2における右側面図である。FIG. 3 is a right side view of FIG.

【図4】VD信号、2波長光の切り換え時期、CCDカ
メラ及び光電子増倍管への信号印加時期の関係グラフを
示す。
FIG. 4 shows a relationship graph of VD signal, switching timing of two-wavelength light, timing of signal application to the CCD camera and photomultiplier tube.

【図5】画面上に表示した状態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a state displayed on the screen.

【図6】従来の分光顕微鏡の概略説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory view of a conventional spectroscopic microscope.

【符号の説明】 1 分光顕微鏡、 2 CCDカメラ、 3 光電子増倍管 20 画像測定回路 21 ビデオテープレコーダ 22 濃度演算記憶回路 23 表示回路 LP1 光源 LP2 光源 LP3 光源 G1 回析格子[Explanation of reference numerals] 1 spectroscopic microscope, 2 CCD camera, 3 photomultiplier tube 20 image measurement circuit 21 video tape recorder 22 concentration calculation memory circuit 23 display circuit LP1 light source LP2 light source LP3 light source G1 diffraction grating

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を2つの波長の光に分光し
て検体に照射し、励起された蛍光の強さからイオン濃度
を測定する分光顕微鏡において、2波長の光を一定の時
間間隔で絶えず切り換えて照射し、切り換えの為の立ち
上がり信号に同期してVD信号を入力してCCDカメラ
で撮像すると共に、2波長の光で励起された蛍光の強さ
を光電子増倍管で測定しこの強さの比からイオン濃度を
演算し記憶する濃度演算記憶回路を備えたことを特徴と
する分光顕微鏡。
1. A spectroscopic microscope for measuring the ion concentration from the intensity of excited fluorescence by irradiating a specimen by splitting light from a light source into light of two wavelengths, and dividing light of two wavelengths at fixed time intervals. , The VD signal is input in synchronism with the rising signal for switching, the CCD camera takes an image, and the fluorescence intensity excited by the light of two wavelengths is measured by the photomultiplier tube. A spectroscopic microscope characterized by comprising a concentration calculation storage circuit for calculating and storing the ion concentration from the strength ratio.
【請求項2】 撮像された画像をビデオレコーダにイン
プツトした後再生する場合に、画像の出力時間に同期し
てイオン濃度を出力し、表示回路に画像と共にイオン濃
度を表示する表示回路を備えたことを特徴とする請求項
1記載の分光顕微鏡。
2. A display circuit is provided which outputs the ion concentration in synchronization with the output time of the image and reproduces the ion concentration together with the image in the case where the imaged image is replayed after being inserted into a video recorder. The spectroscopic microscope according to claim 1, wherein:
【請求項3】 励起される波長とは異なる波長光を照射
し、CCDカメラの前に該波長光と干渉する微分干渉フ
イルターを置くことにより画像の輪郭を強調することを
特徴とする請求項1記載の分光顕微鏡。
3. The outline of an image is enhanced by irradiating a light having a wavelength different from that of the excited wavelength and placing a differential interference filter which interferes with the light having the wavelength in front of the CCD camera. The spectroscopic microscope described.
JP20057392A 1992-07-03 1992-07-03 Spectral microscope Pending JPH0618415A (en)

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