JPH0670614B2 - 細胞内イオンの測定方法 - Google Patents
細胞内イオンの測定方法Info
- Publication number
- JPH0670614B2 JPH0670614B2 JP13332089A JP13332089A JPH0670614B2 JP H0670614 B2 JPH0670614 B2 JP H0670614B2 JP 13332089 A JP13332089 A JP 13332089A JP 13332089 A JP13332089 A JP 13332089A JP H0670614 B2 JPH0670614 B2 JP H0670614B2
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- Japan
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- imaged
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は標準走査方式のTVカメラを用いて標準のサンプ
リング時間に比し数倍の速度でサンプリングを可能にし
た細胞内のイオン測定方法に関するものである。
リング時間に比し数倍の速度でサンプリングを可能にし
た細胞内のイオン測定方法に関するものである。
「従来の技術」 従来より細胞内のカルシウムイオン（Ca2+）濃度は、高
感度TVカメラと蛍光顕微鏡とを組合せて、波長の異なる
２つの励起光で交互に励起し、得られた画像の蛍光強度
の比を画像処理装置で算出することにより測定してい
た。この場合、TVカメラは標準走査方式のため、サンプ
リング時間は１／60secまたは１／30secであった。
感度TVカメラと蛍光顕微鏡とを組合せて、波長の異なる
２つの励起光で交互に励起し、得られた画像の蛍光強度
の比を画像処理装置で算出することにより測定してい
た。この場合、TVカメラは標準走査方式のため、サンプ
リング時間は１／60secまたは１／30secであった。
また、それ以上の高速の現象をとらえるには高速ビデオ
方式とかフォトダイオードアレイによる画素毎の並列処
理方式などが提案されている。
方式とかフォトダイオードアレイによる画素毎の並列処
理方式などが提案されている。
「発明が解決しようとする課題」 標準走査方式のTVカメラを用いた場合、サンプリング時
間は１／60secまたは１／30secが限界であるため、例え
ば心筋細胞等のように比較的速い動きの現象をとらえる
には不充分であった。
間は１／60secまたは１／30secが限界であるため、例え
ば心筋細胞等のように比較的速い動きの現象をとらえる
には不充分であった。
前記高速ビデオ方式は高速度の動きはとらえられるが、
標準の記録装置が使用でできないこと、感度不足である
ことの２点から細胞内カルシウムイオンに代表される細
胞機能の解析には不向きであり、また、フォトダイオー
ド方式は画素数を増やすのが困難であること、並列処理
のため処理回路が極めて複雑で大型になることなどの問
題があった。
標準の記録装置が使用でできないこと、感度不足である
ことの２点から細胞内カルシウムイオンに代表される細
胞機能の解析には不向きであり、また、フォトダイオー
ド方式は画素数を増やすのが困難であること、並列処理
のため処理回路が極めて複雑で大型になることなどの問
題があった。
本発明は標準走査方式のTVカメラを用いて標準より数倍
の速度の現象をとらえることのできる測定方法を得るこ
とを目的とするものである。
の速度の現象をとらえることのできる測定方法を得るこ
とを目的とするものである。
「課題を解決するための手段」 本発明は、細胞内のイオンに蛍光試薬を注入し、外部か
らの異なる波長の励起光により発生した異なる蛍光現象
を、顕微鏡を介して高感度TVカメラで撮像し、この撮像
信号に基いて表示および解析を行なうようにした測定方
法において、前記高感度TVカメラの垂直走査信号の周波
数を標準のｎ倍にして入射面視野の１／ｎを撮像し、こ
の１／ｎの視野の画像をモニタTV画面をｎ分割して表示
するとともに、フレームメモリをｎ個に区分して順次記
録するようにした方法である。
らの異なる波長の励起光により発生した異なる蛍光現象
を、顕微鏡を介して高感度TVカメラで撮像し、この撮像
信号に基いて表示および解析を行なうようにした測定方
法において、前記高感度TVカメラの垂直走査信号の周波
数を標準のｎ倍にして入射面視野の１／ｎを撮像し、こ
の１／ｎの視野の画像をモニタTV画面をｎ分割して表示
するとともに、フレームメモリをｎ個に区分して順次記
録するようにした方法である。
「作用」 細胞内に蛍光試薬を注入すると、内在するカルボキシル
基によりCa2+と結合する。これに外部から異なる波長の
励起光を与えると異なる強度の蛍光現象を起こす。
基によりCa2+と結合する。これに外部から異なる波長の
励起光を与えると異なる強度の蛍光現象を起こす。
この現象を高感度TVカメラで撮像する。一般に蛍光像は
画面一杯にあらわれず、局部的である場合が多い。
画面一杯にあらわれず、局部的である場合が多い。
そこで、例えば画面を水平に４等分した部分の蛍光像を
とらえるものとすると、TVカメラの垂直走査信号の周波
数を標準の４倍にしてその部分だけを繰返えし撮像す
る。従来の１フレーム時間内に、４フレーム分の撮像デ
ータが得られるので標準の１フレーム分のメモリに４分
割して記録され、またモニタTV画面には４分割して４つ
の画像が同時に表示される。細胞に動きがなければ４つ
の画像が同一となる。動きの速い細胞の場合にはそれぞ
れ異なるデータがメモリに記録されるのでこれらのデー
タに基いて解析される。
とらえるものとすると、TVカメラの垂直走査信号の周波
数を標準の４倍にしてその部分だけを繰返えし撮像す
る。従来の１フレーム時間内に、４フレーム分の撮像デ
ータが得られるので標準の１フレーム分のメモリに４分
割して記録され、またモニタTV画面には４分割して４つ
の画像が同時に表示される。細胞に動きがなければ４つ
の画像が同一となる。動きの速い細胞の場合にはそれぞ
れ異なるデータがメモリに記録されるのでこれらのデー
タに基いて解析される。
「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基き説明する。
第１図において、（１）は蛍光顕微鏡で、この蛍光顕微
鏡（１）の対物レンズ（２）側には、被写体（３）とし
て蛍光試薬の注入された細胞がセットされる。また、こ
の被写体（３）に異なる波長（例えば340nmと360nmまた
は340nmと380nm）の励起光と照射するための励起光発生
装置（４）が設けられる。前記蛍光顕微鏡（１）の出力
側には高感度TVカメラ（５）が設けられる。この高感度
TVカメラ（５）の出力側にはイメージプロセッサなどの
CPU（６）が結合され、このCPU（６）には、処理、解析
指示、データの打ち込みなどのキーボード（７）、画
像、解析メニュー、データの表示を行なうカラーモニタ
TV（８）、画像データなどの一時的蓄積を行なうRAM
（９）、データ解析処理、読出、記録などのプログラム
を蓄積するROM（10）、画像、データなどの記録を行な
うハードディスクメモリからなるフレームメモリ（1
1）、計測データの記録を行なうプリンタ（12）、TVカ
メラ制御用コントローラ（13）などが結合されている。
また、前記コントローラ（13）には処理、解析メニュー
の選択などを行なうマウス（14）が結合されている。
鏡（１）の対物レンズ（２）側には、被写体（３）とし
て蛍光試薬の注入された細胞がセットされる。また、こ
の被写体（３）に異なる波長（例えば340nmと360nmまた
は340nmと380nm）の励起光と照射するための励起光発生
装置（４）が設けられる。前記蛍光顕微鏡（１）の出力
側には高感度TVカメラ（５）が設けられる。この高感度
TVカメラ（５）の出力側にはイメージプロセッサなどの
CPU（６）が結合され、このCPU（６）には、処理、解析
指示、データの打ち込みなどのキーボード（７）、画
像、解析メニュー、データの表示を行なうカラーモニタ
TV（８）、画像データなどの一時的蓄積を行なうRAM
（９）、データ解析処理、読出、記録などのプログラム
を蓄積するROM（10）、画像、データなどの記録を行な
うハードディスクメモリからなるフレームメモリ（1
1）、計測データの記録を行なうプリンタ（12）、TVカ
メラ制御用コントローラ（13）などが結合されている。
また、前記コントローラ（13）には処理、解析メニュー
の選択などを行なうマウス（14）が結合されている。
以上のような構成において、細胞（３）内に蛍光試薬を
注入すると、この蛍光試薬に内在するカルボキシル基に
よりCa2+と結合する。これに、励起光発生装置（４）か
ら異なる波長例えば340nmと360nmまたは340nmと380nmの
励起光を与える。すると、波長により異なる蛍光強度を
もった蛍光像が発生する。この蛍光像を高感度TVカメラ
（15）で撮像する。ここで、例えば第２図に示すような
蛍光像（15）であるとし、入射面視野全体を水平に分割
した１／４の視野にあらわれているものとする。そこ
で、コントローラ（13）からの指令によって、TVカメラ
（５）の垂直同期信号の周波数を４倍にするとともに、
蛍光像（15）がTVカメラ（５）の水平に４分割した視野
内に入るように調整する。この結果、標準走査では１フ
レームに１／60sec≒16.7msecかかっていたサンプル時
間が本発明では１／240sec≒4.2msecとなって繰返えし
撮像する。このTVカメラ（５）での撮像信号はCPU
（６）を介してカラーモニタTV（８）に送られて１つの
画面に４つの画像が表示される。同時に、RAM（９）お
よびフレームメモリ（11）に記録される。このフレーム
メモリ（11）には、１フレーム分だけが記録されるべき
ところ、１つのフレームメモリ（１）につきそれぞれ４
つに区分（t1）（t2）（t3）（t4）してそれぞれに１／
４の視野の蛍光像データ分ずつ記録される。すなわち、
従来はフレームにつき１／60sec毎の画像データが記録
されていたものが、１／240sec毎の画像データが各区分
（t1）（t2）（t3）（t4）、…に順次記録される。
注入すると、この蛍光試薬に内在するカルボキシル基に
よりCa2+と結合する。これに、励起光発生装置（４）か
ら異なる波長例えば340nmと360nmまたは340nmと380nmの
励起光を与える。すると、波長により異なる蛍光強度を
もった蛍光像が発生する。この蛍光像を高感度TVカメラ
（15）で撮像する。ここで、例えば第２図に示すような
蛍光像（15）であるとし、入射面視野全体を水平に分割
した１／４の視野にあらわれているものとする。そこ
で、コントローラ（13）からの指令によって、TVカメラ
（５）の垂直同期信号の周波数を４倍にするとともに、
蛍光像（15）がTVカメラ（５）の水平に４分割した視野
内に入るように調整する。この結果、標準走査では１フ
レームに１／60sec≒16.7msecかかっていたサンプル時
間が本発明では１／240sec≒4.2msecとなって繰返えし
撮像する。このTVカメラ（５）での撮像信号はCPU
（６）を介してカラーモニタTV（８）に送られて１つの
画面に４つの画像が表示される。同時に、RAM（９）お
よびフレームメモリ（11）に記録される。このフレーム
メモリ（11）には、１フレーム分だけが記録されるべき
ところ、１つのフレームメモリ（１）につきそれぞれ４
つに区分（t1）（t2）（t3）（t4）してそれぞれに１／
４の視野の蛍光像データ分ずつ記録される。すなわち、
従来はフレームにつき１／60sec毎の画像データが記録
されていたものが、１／240sec毎の画像データが各区分
（t1）（t2）（t3）（t4）、…に順次記録される。
なお、蛍光像（15）がTVカメラ（５）の受像面を水平に
等分したとき、約１／２であるときには、垂直走査の周
波数を60×２＝120Hzとし、同様に１／３のときは60×
３＝180Hz、１／５のときは60×５＝300Hz、…とするこ
とによって蛍光像（15）の大きさに応じた速度で現象が
検出される。
等分したとき、約１／２であるときには、垂直走査の周
波数を60×２＝120Hzとし、同様に１／３のときは60×
３＝180Hz、１／５のときは60×５＝300Hz、…とするこ
とによって蛍光像（15）の大きさに応じた速度で現象が
検出される。
このようにしてフレームメモリ（11）に300枚程度の画
像データを記録し、このデータをCPU（６）で呼出しROM
（10）のプログラムによって解析する。具体的にはCa2+
濃度は蛍光比とCa2+濃度の関係を示す相関グラフを用い
て算出される。この相関グラフは予めCa2+濃度の判って
いる試料をいくつか用い、これをROM（10）に予め記録
しておき、蛍光試薬と２つの励起光を用いた蛍光強度の
データからCPU（６）によって測定値を得る。
像データを記録し、このデータをCPU（６）で呼出しROM
（10）のプログラムによって解析する。具体的にはCa2+
濃度は蛍光比とCa2+濃度の関係を示す相関グラフを用い
て算出される。この相関グラフは予めCa2+濃度の判って
いる試料をいくつか用い、これをROM（10）に予め記録
しておき、蛍光試薬と２つの励起光を用いた蛍光強度の
データからCPU（６）によって測定値を得る。
「発明の効果」 本発明は上述のような方法を採用したので、標準の記録
媒体を使用してこれまでより数倍高速の現象をとらえる
ことができる。特に、心筋細胞のような速い動きの細胞
内のカルシウムイオンの計測ができる。しかも、従来と
同一装置を使用するので、コストが高くなることもな
い。
媒体を使用してこれまでより数倍高速の現象をとらえる
ことができる。特に、心筋細胞のような速い動きの細胞
内のカルシウムイオンの計測ができる。しかも、従来と
同一装置を使用するので、コストが高くなることもな
い。
第１図は本発明の方法を実現するための測定装置のブロ
ック図、第２図はTVカメラによる蛍光像の説明図、第３
図はフレームメモリの説明図である。 （１）……蛍光顕微鏡、（２）……対物レンズ、（３）
……被写体（試料）、（４）……励起光発生装置、
（５）……高感度TVカメラ、（６）……CPU、（７）…
…キーボード、（８）……カラーモニタTV、（９）……
RAM、（10）……ROM、（11）……フレームメモリ、（1
2）……プリンタ、（13）……コントローラ、（14）…
…マウス、（15）……蛍光像。
ック図、第２図はTVカメラによる蛍光像の説明図、第３
図はフレームメモリの説明図である。 （１）……蛍光顕微鏡、（２）……対物レンズ、（３）
……被写体（試料）、（４）……励起光発生装置、
（５）……高感度TVカメラ、（６）……CPU、（７）…
…キーボード、（８）……カラーモニタTV、（９）……
RAM、（10）……ROM、（11）……フレームメモリ、（1
2）……プリンタ、（13）……コントローラ、（14）…
…マウス、（15）……蛍光像。
Claims (1)
- 【請求項１】細胞内のイオンに蛍光試薬を注入し、外部
からの異なる波長の励起光により発生した異なる蛍光現
象を、顕微鏡を介して高感度TVカメラで撮像し、この撮
像信号に基いて表示および解析を行なうようにした測定
方法において、前記高感度TVカメラの垂直走査信号の周
波数を標準のｎ倍にして入射面視野の１／ｎを撮像し、
この１／ｎの視野の画像をモニタTV画面をｎ分割して表
示するとともに、フレームメモリをｎ個に区分して順次
記録するようにしたことを特徴とする細胞内イオンの測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13332089A JPH0670614B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 細胞内イオンの測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13332089A JPH0670614B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 細胞内イオンの測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02310448A JPH02310448A (ja) | 1990-12-26 |
| JPH0670614B2 true JPH0670614B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=15101944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13332089A Expired - Lifetime JPH0670614B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 細胞内イオンの測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670614B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3015830U (ja) * | 1995-03-15 | 1995-09-12 | 株式会社アーク・マルショウ | 耳飾り |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986271A (en) * | 1997-07-03 | 1999-11-16 | Lazarev; Victor | Fluorescence imaging system |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP13332089A patent/JPH0670614B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3015830U (ja) * | 1995-03-15 | 1995-09-12 | 株式会社アーク・マルショウ | 耳飾り |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02310448A (ja) | 1990-12-26 |
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