JPH10104079A - Depolarization imaging device - Google Patents

Depolarization imaging device

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Publication number
JPH10104079A
JPH10104079A JP27416296A JP27416296A JPH10104079A JP H10104079 A JPH10104079 A JP H10104079A JP 27416296 A JP27416296 A JP 27416296A JP 27416296 A JP27416296 A JP 27416296A JP H10104079 A JPH10104079 A JP H10104079A
Authority
JP
Japan
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fluorescence
polarization
sample
excitation light
depolarization
Prior art date
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Pending
Application number
JP27416296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuji Toyonaga
修司 豊永
Masahisa Shiroshita
昌久 城下
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BUNSHI BIO PHOTONICS KENKYUSHO
Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
Original Assignee
BUNSHI BIO PHOTONICS KENKYUSHO
Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
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Filing date
Publication date
Application filed by BUNSHI BIO PHOTONICS KENKYUSHO, Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK filed Critical BUNSHI BIO PHOTONICS KENKYUSHO
Priority to JP27416296A priority Critical patent/JPH10104079A/en
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provided a depolarization imaging device with the capability of high correctly specifying a position where a target having a combination of fluorescence probes exists by detecting under a microscope depolarization two-dimensional images of fluorescence generated through the irradiation of excitation light to a specimen. SOLUTION: Pulse excitation light of linear polarization outputted from a pulse excitation light source is allowed to be in a predetermined polarization direction by a 1/2 wavelength plate 2 to then be irradiated on a spacemen 7. Fluorescence emitted from the specimen is permitted to branch in respective linear polarization components of (p)-polarization and (s)-polarization by a polarization beam splitter 10 to subsequently be image-picked up by image intensifiers 13, 14. Anisotropic two-dimensional images of fluorescence is obtained by being corrected in its polarization response based on the picked up images.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光標識された試
料に励起光が照射されて発生する蛍光の偏光解消を検出
する偏光解消イメージング技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a depolarization imaging technique for detecting the depolarization of fluorescence generated when a fluorescently labeled sample is irradiated with excitation light.

【0002】[0002]

【従来の技術】蛍光標識された試料に直線偏光の励起光
が照射されると、その蛍光プローブから蛍光が発生す
る。その蛍光の偏光状態は、励起光照射当初は直線偏光
であるが、蛍光プローブがブラウン運動により不規則な
回転を行うと、励起された蛍光プローブの分子軸が乱
れ、そのために、時間の経過とともに蛍光の偏光状態は
解消され、遂には無偏光状態となる。この蛍光の偏光解
消の度合いの2次元像を検出することができれば、蛍光
プローブが結合したターゲットが存在する位置を特定す
ることができ、また、試料中のターゲットの挙動等を解
析することができるので、例えば、細胞における諸機能
の解明に貢献し得るものとして期待されている。しかし
ながら、蛍光の偏光解消の2次元像を時間分解能を有す
る2次元検出器で一度に検出し、蛍光プローブが結合し
たターゲットが存在する位置を特定する装置は未だ知ら
れていない。
2. Description of the Related Art When a fluorescently labeled sample is irradiated with linearly polarized excitation light, fluorescence is generated from the fluorescent probe. The polarization state of the fluorescence is linearly polarized at the beginning of the excitation light irradiation.However, when the fluorescent probe rotates irregularly due to Brownian motion, the molecular axis of the excited fluorescent probe is disturbed. The polarization state of the fluorescence is cancelled, and finally the fluorescence state becomes unpolarized. If a two-dimensional image of the degree of fluorescence depolarization can be detected, it is possible to specify the position where the target to which the fluorescent probe is bound is present, and to analyze the behavior of the target in the sample. Therefore, it is expected to contribute to elucidation of various functions in cells, for example. However, an apparatus for detecting a two-dimensional image of depolarized fluorescence at a time with a two-dimensional detector having a time resolution and specifying a position where a target to which a fluorescent probe is bonded is present has not yet been known.

【0003】ところで、従来より、蛍光標識された試料
に励起光が照射されて発生する蛍光の強度や偏光状態の
2次元像を検出する技術が知られている。
By the way, conventionally, there is known a technique for detecting a two-dimensional image of the intensity and polarization state of fluorescence generated by irradiating a fluorescently labeled sample with excitation light.

【0004】まず、蛍光の強度の2次元像を高感度に検
出する方法として、時間分解蛍光顕微鏡がある。この時
間分解蛍光顕微鏡は、試料や光学系から発生する自家蛍
光(背景光)の蛍光寿命が蛍光プローブから発生する蛍
光(信号光)の蛍光寿命と異なることを利用することに
より、S/B比(信号光強度/背景光強度)の向上を図
るものである。例えば、図27に示すように、試料や光
学系から発生する自家蛍光の蛍光寿命より長い蛍光寿命
を有する蛍光プローブを用い、自家蛍光が充分に減衰し
た時点で蛍光強度を測定することにより、蛍光プローブ
から発生した蛍光の強度のみを測定するものである。
First, there is a time-resolved fluorescence microscope as a method for detecting a two-dimensional image of fluorescence intensity with high sensitivity. This time-resolved fluorescence microscope uses the fact that the fluorescence lifetime of autofluorescence (background light) generated from a sample or an optical system is different from the fluorescence lifetime of fluorescence (signal light) generated from a fluorescent probe, and thus the S / B ratio is improved. (Signal light intensity / background light intensity). For example, as shown in FIG. 27, by using a fluorescent probe having a fluorescence lifetime longer than the fluorescence lifetime of auto-fluorescence generated from a sample or an optical system, and measuring the fluorescence intensity when the auto-fluorescence is sufficiently attenuated, Only the intensity of the fluorescence generated from the probe is measured.

【0005】また、蛍光の偏光状態の2次元像を観察す
る技術が、D.Axelrod, "Carbocyanine Dye Orientation
in Red Cell Membrane studied by Microscopic Fluor
escence Polarization", Biophys.J., Vol.26, pp.557-
574 (1979) および K.Suzuki, et al, "Spatiotemporal
Relationships Among Early Events of Fertilization
in Sea Urchin Eggs Revealed by Multiview Microsco
py", Biophys.J., Vol.68, pp.739-748 (1995) に記載
されている。
A technique for observing a two-dimensional image of the polarization state of fluorescence is disclosed in D. Axelrod, "Carbocyanine Dye Orientation.
in Red Cell Membrane studied by Microscopic Fluor
escence Polarization ", Biophys.J., Vol.26, pp.557-
574 (1979) and K. Suzuki, et al, "Spatiotemporal
Relationships Among Early Events of Fertilization
in Sea Urchin Eggs Revealed by Multiview Microsco
py ", Biophys. J., Vol. 68, pp. 739-748 (1995).

【0006】D.Axelrod の論文に記載されている技術
は、顕微鏡下で定常光(偏光した励起光)照射により発
生した蛍光の偏光状態を測定することにより、生体膜に
導入された蛍光色素の配向および運動性を調べるもので
ある。ここで用いられている光検出器は光電子増倍管で
あり、蛍光像面上の絞りを走査することにより2次元的
な蛍光偏光像を得ている。このような蛍光の偏光を測定
するに際して、異なる偏光方位に対して光学系および光
検出器が異なった応答を示すことにより測定誤差が生じ
るが、この論文に記載の技術では、全くの非偏光の光を
受光光学系(試料から光検出器までの光学系)および光
検出器に通すことにより、その測定誤差を補正(偏光応
答補正)している。
[0006] The technique described in D. Axelrod's paper is based on the measurement of the polarization state of fluorescence generated by the irradiation of stationary light (polarized excitation light) under a microscope, whereby the fluorescent dye introduced into a biological membrane is measured. It examines orientation and mobility. The photodetector used here is a photomultiplier tube, and obtains a two-dimensional fluorescence polarization image by scanning a stop on a fluorescence image plane. In measuring the polarization of such fluorescence, measurement errors may occur due to different responses of the optical system and the photodetector to different polarization orientations. The measurement error is corrected (polarization response correction) by passing the light through a light receiving optical system (optical system from the sample to the photodetector) and the photodetector.

【0007】K.Suzukiの論文に記載されている技術は、
試料から発生した蛍光を偏光ビームスプリッタにより互
いに直交する直線偏光成分それぞれに分岐し、その2分
岐された蛍光の像それぞれを単一のカメラにより撮像す
ることにより、試料の定常的な分子配向を解析するもの
である。この論文に記載の技術では、均質な試料を非偏
光の励起光で励起し、その試料から発生する蛍光が全く
無偏光であることを利用して偏光応答補正を行ってい
る。
The technology described in the paper of K. Suzuki is:
Analyzing the steady-state molecular orientation of the sample by splitting the fluorescence generated from the sample into linearly polarized light components orthogonal to each other by a polarizing beam splitter, and capturing each of the two split images of the fluorescence with a single camera Is what you do. In the technique described in this paper, a homogeneous sample is excited with non-polarized excitation light, and polarization response correction is performed using the fact that the fluorescence generated from the sample is completely unpolarized.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
時間分解蛍光顕微鏡では、信号光と背景光とを分離する
には有効なものであるが、分離して得られた信号光の偏
光状態の検出については何等行っていないので、偏光解
消の検出をすることはできない。それ故、ターゲットに
結合した蛍光プローブから発生した蛍光であるか、フリ
ーな蛍光プローブから発生した蛍光であるかを検出する
ことができない。
However, the time-resolved fluorescence microscope described above is effective for separating the signal light from the background light, but detects the polarization state of the separated signal light. Is not performed, so that depolarization cannot be detected. Therefore, it is impossible to detect whether the fluorescence is generated from the fluorescent probe bound to the target or from the free fluorescent probe.

【0009】また、D.Axelrod の論文や K.Suzuki の論
文に記載されている技術では、蛍光の偏光状態を2次元
的に検出することができるものの、 K.Suzuki の論文に
記載されている技術では、蛍光の偏光解消度を検出する
ことはできず、したがって、ターゲットに結合した蛍光
プローブから発生した蛍光とフリーな蛍光プローブから
発生した蛍光とを識別することはできない。また、D.Ax
elrod の論文に記載されている技術では、定常光を励起
光としているために偏光解消度の検出感度が低く、した
がって、ターゲットに結合した蛍光プローブから発生し
た蛍光とフリーな蛍光プローブから発生した蛍光とを識
別する能力が低い。
In the technique described in D. Axelrod's paper and K. Suzuki's paper, although the polarization state of fluorescence can be detected two-dimensionally, it is described in K. Suzuki's paper. The technique cannot detect the degree of depolarization of the fluorescence, and therefore cannot distinguish between the fluorescence generated from the fluorescent probe bound to the target and the fluorescence generated from the free fluorescent probe. Also, D.Ax
The technique described in elrod's paper has low sensitivity to detect depolarization due to the use of stationary light as excitation light, and therefore, fluorescence generated from the fluorescent probe bound to the target and fluorescent light generated from the free fluorescent probe. And the ability to identify

【0010】さらに、D.Axelrod の論文や K.Suzuki の
論文に記載されている技術では、非偏光の光を用いて偏
光応答補正を行っているが、この非偏光の光は本来観察
すべき蛍光とは異なるため補正精度は低い。また、理想
的な非偏光の光を作成するのは困難である。
Further, in the techniques described in the papers of D. Axelrod and K. Suzuki, polarization response correction is performed using unpolarized light, but this unpolarized light should be observed originally. Correction accuracy is low because it is different from fluorescence. Also, it is difficult to create ideal non-polarized light.

【0011】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、蛍光標識された試料に励起光が照射さ
れて発生した蛍光の偏光解消の2次元像を顕微鏡下で検
出して、蛍光プローブが結合したターゲットが存在する
位置を高精度に特定することができる偏光解消イメージ
ング装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to detect a two-dimensional image of depolarized fluorescence generated by irradiating a fluorescently labeled sample with excitation light under a microscope. It is another object of the present invention to provide a depolarization imaging apparatus capable of specifying, with high accuracy, a position where a target to which a fluorescent probe is bound is present.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る偏光解消イ
メージング装置は、(1) 試料を励起する直線偏光のパル
ス励起光を出力するパルス励起光源部と、(2) パルス励
起光源部から出力されたパルス励起光の偏光方位を回転
させる偏光方位回転手段と、(3) 偏光方位回転手段から
出力されたパルス励起光を所定方向から試料に照射する
照射光学系と、(4) パルス励起光が試料に照射されて発
生した蛍光を所定方向と略同じ方向から入力し、互いに
直交する第1および第2の偏光方位それぞれの直線偏光
成分に分岐して互いに異なる第1および第2の結像面そ
れぞれに結像する受光光学系と、(5) 第1の結像面に結
像された蛍光の第1の偏光方位の直線偏光成分を撮像す
る第1の撮像手段と、(6) 第2の結像面に結像された蛍
光の第2の偏光方位の直線偏光成分を撮像する第2の撮
像手段と、(7) 第1および第2の撮像手段それぞれの撮
像タイミングを制御する制御手段と、(8) 第1および第
2の撮像手段それぞれにより撮像された蛍光の第1およ
び第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像に基づい
て、試料から発生した蛍光の偏光解消の2次元像を求め
る画像演算手段と、を備えることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a depolarization imaging apparatus comprising: (1) a pulse excitation light source for outputting a linearly polarized pulse excitation light for exciting a sample; and (2) an output from the pulse excitation light source. (3) an irradiation optical system for irradiating the sample from a predetermined direction with the pulse excitation light output from the polarization azimuth rotation means, and (4) a pulse excitation light. Inputs the fluorescence generated by irradiating the sample from a direction substantially the same as a predetermined direction, branches into linear polarization components of first and second polarization directions orthogonal to each other, and separates first and second images from each other. (5) first imaging means for imaging a linearly polarized light component of the first polarization direction of the fluorescence imaged on the first imaging plane; Line of the second polarization direction of the fluorescence imaged on the image plane No. 2 A second imaging means for imaging the light component; (7) a control means for controlling the imaging timing of each of the first and second imaging means; and (8) an image taken by each of the first and second imaging means. Image calculation means for obtaining a two-dimensional image of depolarization of the fluorescence generated from the sample based on the images of the linear polarization components of the first and second polarization directions of the fluorescence.

【0013】この偏光解消イメージング装置によれば、
試料を励起する直線偏光のパルス励起光は、パルス励起
光源部から出力され、偏光方位回転手段により偏光方位
が回転されて所定の偏光方位とされ、照射光学系により
所定方向から試料に照射される。パルス励起光が試料に
照射されて発生した蛍光は、受光光学系により、所定方
向と略同じ方向から入力され、互いに直交する第1およ
び第2の偏光方位(p偏光およびs偏光)それぞれの直
線偏光成分に分岐されて、互いに異なる第1および第2
の結像面それぞれに結像され、制御手段により撮像タイ
ミングが制御された第1および第2の撮像手段それぞれ
により撮像される。そして、試料から発生した蛍光の偏
光解消の2次元像は、画像演算手段により、第1および
第2の撮像手段それぞれにより撮像された蛍光の第1お
よび第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像に基づ
いて求められる。
According to the depolarized imaging apparatus,
The linearly polarized pulse excitation light for exciting the sample is output from the pulse excitation light source unit, the polarization direction is rotated by the polarization direction rotating means to a predetermined polarization direction, and the sample is irradiated from the predetermined direction by the irradiation optical system. . Fluorescence generated by irradiating the sample with the pulsed excitation light is input by the light receiving optical system from a direction substantially the same as a predetermined direction, and is linearly intersected at first and second polarization directions (p-polarized light and s-polarized light). The first and second light beams are split into polarized light components and different from each other.
Are imaged on each of the image forming planes, and the image is taken by each of the first and second image pickup means whose image pickup timing is controlled by the control means. Then, the two-dimensional image of the depolarization of the fluorescence generated from the sample is converted by the image calculation means into the linear polarization components of the first and second polarization directions of the fluorescence imaged by the first and second imaging means, respectively. Determined based on the image.

【0014】ここで、演算手段は、第1の偏光方位とさ
れたパルス励起光が試料に照射されたときに撮像された
蛍光の第1および第2の偏光方位それぞれの直線偏光成
分の像、および、第2の偏光方位とされたパルス励起光
が試料に照射されたときに撮像された蛍光の第1および
第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像に基づい
て、偏光応答補正を行って蛍光の偏光解消の2次元像を
求めることとしてもよい。このようにすることにより、
試料中の蛍光プローブの分子軸が配向しておらず全くラ
ンダムに分布している場合に偏光応答補正を好適に行う
ことができ、蛍光の偏光解消の2次元像を高精度に求め
ることができる。
In this case, the calculating means includes an image of the linearly polarized light component of each of the first and second polarization directions of the fluorescence imaged when the sample is irradiated with the pulsed excitation light having the first polarization direction; Further, the polarization response correction is performed based on the images of the linearly polarized light components of the first and second polarization directions of the fluorescence imaged when the sample is irradiated with the pulsed excitation light having the second polarization direction. To obtain a two-dimensional image of the depolarization of the fluorescence. By doing this,
When the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are not oriented and are distributed at random, the polarization response can be corrected appropriately, and a two-dimensional image of the depolarized fluorescence can be obtained with high accuracy. .

【0015】また、演算手段は、所定方向を中心軸とす
る所定回転角度位置にある試料に対して第1の偏光方位
とされたパルス励起光が照射されたときに撮像された蛍
光の第1および第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分
の像、および、中心軸について所定回転角度位置とは9
0度異なる回転角度位置にある試料に対して第2の偏光
方位とされたパルス励起光が照射されたときに撮像され
た蛍光の第1および第2の偏光方位それぞれの直線偏光
成分の像に基づいて、偏光応答補正を行って蛍光の偏光
解消の2次元像を求めることとしてもよい。このように
することにより、試料中の蛍光プローブの分子軸が配向
して分布している場合に偏光応答補正を好適に行うこと
ができ、蛍光の偏光解消の2次元像を高精度に求めるこ
とができる。
[0015] The calculating means may be configured to irradiate the sample located at a predetermined rotation angle position about a predetermined direction with a pulsed excitation light having a first polarization direction to a first rotation of the fluorescence. The image of the linearly polarized light component in each of the second polarization direction and the predetermined rotation angle position with respect to the central axis is 9
When the sample at the rotation angle position different by 0 degrees is irradiated with the pulsed excitation light having the second polarization direction, the images of the linearly polarized light components of the first and second polarization directions of the fluorescence imaged are obtained. Based on this, a two-dimensional image of the depolarization of fluorescence may be obtained by performing polarization response correction. In this way, when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are oriented and distributed, the polarization response can be corrected appropriately, and a two-dimensional image of the depolarization of the fluorescence can be obtained with high accuracy. Can be.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0017】先ず、本発明に係る偏光解消イメージング
装置の構成の説明に先立って、本発明に係る偏光解消イ
メージング装置が採用する蛍光偏光解消法について説明
する。蛍光偏光解消法は、蛍光プローブまたは蛍光プロ
ーブにより標識されたターゲット(例えば、蛋白など)
の運動を知る上で有効な手段である。すなわち、励起光
により励起された蛍光プローブが蛍光を発生するまでの
励起寿命中に蛍光プローブがブラウン運動により不規則
な回転を行うと、その励起された蛍光プローブの分子軸
が乱れ、発生する蛍光の偏光性が解消される。
First, prior to the description of the configuration of the depolarization imaging apparatus according to the present invention, the fluorescence depolarization method employed by the depolarization imaging apparatus according to the present invention will be described. Fluorescence depolarization is a method of using a fluorescent probe or a target (for example, a protein) labeled with the fluorescent probe.
It is an effective means for knowing the exercise of a person. That is, if the fluorescent probe rotates irregularly due to Brownian motion during the excitation lifetime until the fluorescent probe excited by the excitation light generates fluorescence, the molecular axis of the excited fluorescent probe is disturbed, and the generated fluorescent light is disturbed. Is eliminated.

【0018】この蛍光偏光解消の度合いは、蛍光プロー
ブまたは蛍光プローブにより標識されたターゲットのブ
ラウン運動の速さによって決まるので、蛍光プローブの
励起寿命つまり蛍光寿命を時間基準(時間ウィンドウ)
として蛍光プローブまたは蛍光プローブにより標識され
たターゲットの運動を知ることができる。すなわち、フ
リーな蛍光プローブは、ターゲットに結合した蛍光プロ
ーブより速いブラウン運動を行うので、偏光解消も速
い。したがって、蛍光偏光解消法により、ターゲットに
結合した蛍光プローブとフリーな蛍光プローブとの識別
が可能となる。
The degree of the fluorescence depolarization is determined by the speed of the Brownian motion of the fluorescent probe or the target labeled by the fluorescent probe.
As a result, the movement of the fluorescent probe or the target labeled with the fluorescent probe can be known. That is, a free fluorescent probe performs Brownian motion faster than a fluorescent probe bound to a target, so that depolarization is faster. Therefore, the fluorescence depolarization method makes it possible to distinguish between a fluorescent probe bound to a target and a free fluorescent probe.

【0019】この蛍光偏光解消法の考え方に基づいて、
定常光(CW光)励起により発生した蛍光の偏光解消を
測定することで蛍光プローブがターゲットに結合してい
るか否かを識別することも考えられるが、フリーな蛍光
プローブの数がターゲットに結合した蛍光プローブの数
に比べて圧倒的に多い場合(これは極めて一般的な場合
である)には、検出感度は非常に悪い。
Based on the concept of the fluorescence depolarization method,
It is conceivable to determine whether or not the fluorescent probe is bound to the target by measuring the depolarization of the fluorescence generated by the excitation of the constant light (CW light). However, the number of free fluorescent probes bound to the target can be considered. If the number is extremely large compared to the number of fluorescent probes (this is a very common case), the detection sensitivity is very poor.

【0020】そこで、本発明に係る偏光解消イメージン
グ装置では、図1に示すように、フリーな蛍光プローブ
がターゲットに結合した蛍光プローブより速く偏光解消
を起こすことを利用して、パルス励起光を照射して発生
した蛍光のうち偏光解消の速い成分を時間ゲート法によ
り取り除いて光検出器により撮像することにより、フリ
ーな蛍光プローブの数がターゲットに結合した蛍光プロ
ーブの数に比べて圧倒的に多い場合であっても、ターゲ
ットに結合した蛍光プローブの存在する試料中の位置を
検出するものである。
Therefore, in the depolarization imaging apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1, the pulse excitation light is irradiated by utilizing the fact that the free fluorescent probe depolarizes faster than the fluorescent probe bound to the target. The number of free fluorescent probes is overwhelmingly larger than the number of fluorescent probes bound to the target by removing the fast depolarized component of the generated fluorescence by the time gate method and imaging with the photodetector. Even in this case, the position in the sample where the fluorescent probe bound to the target exists is detected.

【0021】次に、本発明に係る偏光解消イメージング
装置が採用する偏光応答補正について説明する。偏光解
消測定に際して、測定誤差の大きな要因の1つとなるの
が、受光光学系(試料から光検出器までの光学系)およ
び光検出器の偏光特性である。受光光学系および光検出
器は、理想的には、異なる偏光に対しても等しく応答す
べきであるが、実際には、偏光方向によって異なる応答
をする。したがって、真の蛍光の偏光性を求めるには、
偏光応答を補正する必要がある。
Next, the polarization response correction employed by the depolarization imaging apparatus according to the present invention will be described. One of the major factors in the measurement error in the depolarization measurement is the polarization characteristics of the light receiving optical system (the optical system from the sample to the photodetector) and the photodetector. Ideally, the receiving optics and photodetector should respond equally to different polarizations, but in practice respond differently depending on the polarization direction. Therefore, to determine the polarization of true fluorescence,
The polarization response needs to be corrected.

【0022】この偏光応答の補正量は、通常、G因子と
呼ばれ、従来の0次元(ポイント)の偏光解消測定装置
においては、以下のように定義されている。図2は、従
来の偏光解消測定装置におけるG因子の求め方の説明図
である。p方位に偏光した直線偏光の励起光を試料に入
射し蛍光を発生させる。この入射方向に対して直交する
方向から、偏光子を用いてp方位(励起光のp方位と平
行な方位)およびs方位(励起光のp方位に垂直な方
位)それぞれの直線偏光成分の蛍光を測定し、それぞれ
の強度をIppおよびIpsとする。そして、蛍光の偏光度
合いを特徴付ける量として、蛍光異方性比rが、
This correction amount of the polarization response is usually called a G factor, and is defined as follows in a conventional zero-dimensional (point) depolarization measuring apparatus. FIG. 2 is an explanatory diagram of how to obtain a G factor in a conventional depolarization measuring device. Linearly polarized excitation light polarized in the p-direction is incident on the sample to generate fluorescence. Fluorescence of linearly polarized light components in each of the p direction (direction parallel to the p direction of the excitation light) and the s direction (direction perpendicular to the p direction of the excitation light) using a polarizer from a direction orthogonal to the incident direction. Are measured, and their intensities are defined as I pp and I ps . Then, as an amount characterizing the degree of polarization of fluorescence, the fluorescence anisotropy ratio r is

【数1】 で定義されている。(Equation 1) Is defined in

【0023】しかし、実際に測定される蛍光強度は、受
光光学系および光検出器を経て得られるため、それらの
異方性を反映したものとなる。すなわち、受光光学系お
よび光検出器のp偏光に対する応答をTp とし、s偏光
に対する応答をTs とすると、実際に測定される蛍光強
度Ipp' およびIps' それぞれは、真の蛍光強度Ipp
よびIpsそれぞれとの間に、
However, since the actually measured fluorescence intensity is obtained through the light receiving optical system and the photodetector, it reflects the anisotropy thereof. That is, assuming that the response of the light receiving optical system and the photodetector to p-polarized light is T p and the response to s-polarized light is T s , the actual measured fluorescence intensities I pp ′ and I ps ′ are the true fluorescence intensities, respectively. Between I pp and I ps respectively

【数2】 なる関係がある。したがって、蛍光異方性比rと実測蛍
光強度Ipp' ,Ips' との間の関係は、(2)式を
(1)式に代入して、
(Equation 2) There is a relationship. Therefore, the relationship between the fluorescence anisotropy ratio r and the measured fluorescence intensities I pp ′, I ps ′ is obtained by substituting equation (2) into equation (1).

【数3】 なる関係式で表される。蛍光の偏光解消は、この蛍光異
方性比rの値から求めることができる。
(Equation 3) It is expressed by the following relational expression. The depolarization of the fluorescence can be determined from the value of the fluorescence anisotropy ratio r.

【0024】ところで、この(3)式に現れるp偏光に
対する応答Tp とs偏光に対する応答Ts との比
Incidentally, the ratio of the response T p to p- polarized light and the response T s to s-polarized light, which appears in equation (3),

【数4】 がG因子と呼ばれる補正量である。このG因子は、以下
のようにして求める。s偏光の励起光を試料に照射し
て、発生した蛍光のp偏光およびs偏光それぞれの直線
偏光成分の蛍光を測定し、それぞれの強度をIsp' およ
びIss' とし、これらは真の蛍光強度IspおよびIss
れぞれとの間に、(2)式と同様に
(Equation 4) Is a correction amount called a G factor. This G factor is obtained as follows. The sample is irradiated with s-polarized excitation light, and the fluorescence of the linearly polarized light components of the p-polarized light and s-polarized light of the generated fluorescence is measured. The respective intensities are defined as I sp ′ and I ss ′. Between each of the intensities I sp and I ss , as in equation (2),

【数5】 なる関係がある。そして、s偏光の励起光に対してp偏
光の蛍光の強度Ispとs偏光の蛍光の強度Issとは相等
しいと考えられるので、(5)式から、
(Equation 5) There is a relationship. Since it is considered that the intensity I sp of the p-polarized fluorescence and the intensity I ss of the s-polarized fluorescence are equal to each other with respect to the s-polarized excitation light, from the equation (5),

【数6】 が得られ、したがって、(4)式で表されるG因子は、
実測蛍光強度Isp' およびIss' を用いて、
(Equation 6) Therefore, the G factor represented by the equation (4) is
Using the measured fluorescence intensities I sp ′ and I ss ′,

【数7】 で求められる。すなわち、蛍光の偏光解消は、このG因
子による偏光応答補正を蛍光異方性比rについて行うこ
とにより高精度に求めることができる。
(Equation 7) Is required. That is, the depolarization of the fluorescence can be obtained with high accuracy by performing the polarization response correction by the G factor on the fluorescence anisotropy ratio r.

【0025】以上に述べた偏光応答補正は、従来の0次
元(ポイント)の偏光解消測定装置についてのものであ
るが、本発明に係る偏光解消イメージング装置では、試
料に対して励起光を照射する方向と蛍光を観察する方向
とが同一であるので、偏光応答補正を以下のようにして
行う。図3は、本発明に係る偏光解消イメージング装置
におけるG因子の求め方の説明図である。
The polarization response correction described above is for a conventional zero-dimensional (point) depolarization measuring apparatus. In the depolarization imaging apparatus according to the present invention, the sample is irradiated with excitation light. Since the direction and the direction of observing the fluorescence are the same, the polarization response correction is performed as follows. FIG. 3 is an explanatory diagram of how to obtain the G factor in the depolarization imaging apparatus according to the present invention.

【0026】p偏光の励起光をダイクロイックミラーで
反射させて試料に入射して蛍光を発生させ、試料で発生
しダイクロイックミラーを透過した蛍光のうちのp偏光
およびs偏光それぞれの強度IppおよびIpsを測定す
る。蛍光異方性比rは、
The p-polarized excitation light is reflected by the dichroic mirror and is incident on the sample to generate fluorescence, and the intensities I pp and I p of the p-polarized light and the s-polarized light of the fluorescence generated by the sample and transmitted through the dichroic mirror, respectively. Measure ps . The fluorescence anisotropy ratio r is

【数8】 で表される。(Equation 8) It is represented by

【0027】しかし、本発明に係る偏光解消イメージン
グ装置の場合でも、実際に測定される蛍光強度は、受光
光学系および光検出器を経て得られるため、それらの異
方性を反映したものとなる。すなわち、受光光学系およ
び光検出器のp偏光に対する応答をTp とし、s偏光に
対する応答をTs とすると、実際に測定される蛍光強度
pp' およびIps' それぞれは、真の蛍光強度Ippおよ
びIpsそれぞれとの間に、
However, even in the case of the depolarization imaging apparatus according to the present invention, the actually measured fluorescence intensity is obtained through the light receiving optical system and the photodetector, and therefore reflects the anisotropy thereof. . That is, assuming that the response of the light receiving optical system and the photodetector to p-polarized light is T p and the response to s-polarized light is T s , the actual measured fluorescence intensities I pp ′ and I ps ′ are the true fluorescence intensities, respectively. Between I pp and I ps respectively

【数9】 なる関係がある。したがって、蛍光異方性比rと実測蛍
光強度Ipp' ,Ips' との間の関係は、
(Equation 9) There is a relationship. Therefore, the relationship between the fluorescence anisotropy ratio r and the measured fluorescence intensities I pp ′, I ps ′ is

【数10】 なる関係式で表され、蛍光の偏光解消は、この蛍光異方
性比rの値から求めることができる。ここで、G因子
は、
(Equation 10) The depolarization of the fluorescence can be obtained from the value of the fluorescence anisotropy ratio r. Here, G factor is

【数11】 で表される。[Equation 11] It is represented by

【0028】このG因子を求める方法として、蛍光撮像
方向とは垂直な方向から蛍光撮像方向と平行な方位の直
線偏光の励起光で試料を励起して、従来の0次元の偏光
解消測定装置と同様にして求める方法も考えられる。し
かし、励起光を試料に対してこのような方向から入射さ
せることは、試料セルや試料ステージ等の制約を受ける
ため困難である。そこで、本発明に係る偏光解消イメー
ジング装置においては、以下のようにしてG因子を求め
る。なお、以下では、G因子の求め方を、試料中の蛍光
プローブの分子軸が配向しておらず全くランダムに分布
している場合と、試料中の蛍光プローブの分子軸が配向
して分布している場合とに分けて説明する。
As a method of obtaining the G factor, a sample is excited by excitation light of linearly polarized light having a direction parallel to the fluorescence imaging direction from a direction perpendicular to the fluorescence imaging direction. A method of obtaining the same is also conceivable. However, it is difficult for the excitation light to be incident on the sample from such a direction because of restrictions of a sample cell, a sample stage, and the like. Therefore, in the depolarization imaging apparatus according to the present invention, the G factor is obtained as follows. In the following, the factor G is determined in two ways: the case where the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are not oriented and are distributed at random, and the case where the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are oriented and distributed. Are described separately.

【0029】先ず、試料中の蛍光プローブの分子軸が配
向しておらず全くランダムに分布している場合における
G因子の求め方について説明する。
First, a method of obtaining the G factor when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are not oriented and are distributed at random will be described.

【0030】p偏光の励起光の試料照射により発生した
蛍光のp偏光成分およびs偏光成分それぞれの強度(真
値)をIpp,Ipsとし、実測値をIpp' ,Ips' とす
る。また、s偏光の励起光の試料照射により発生した蛍
光のp偏光成分およびs偏光成分それぞれの強度(真
値)をIsp,Issとし、実測値をIsp' ,Iss' とす
る。このとき、これらの量と、受光光学系および光検出
器のp偏光に対する応答Tpと、s偏光に対する応答Ts
と間には、
The intensities (true values) of the p-polarized component and the s-polarized component of the fluorescence generated by the irradiation of the sample with the p-polarized excitation light are I pp and I ps , and the measured values are I pp ′ and I ps ′. . Also, the intensities (true values) of the p-polarized component and the s-polarized component of the fluorescence generated by irradiating the sample with the s-polarized excitation light are I sp and I ss , and the measured values are I sp ′ and I ss ′. At this time, these quantities, the response T p to the p-polarized light of the light receiving optical system and the photodetector, and the response T s to the s-polarized light
In between

【数12】 (Equation 12)

【数13】 なる関係がある。(Equation 13) There is a relationship.

【0031】また、p偏光の励起光の照射について得ら
れる蛍光異方性比rp は、
Further, the fluorescence anisotropy ratio r p obtained by irradiation with p-polarized excitation light is

【数14】 なる式で表され、s偏光の励起光の照射について得られ
る蛍光異方性比rs は、
[Equation 14] The fluorescence anisotropy ratio r s obtained by irradiation with s-polarized excitation light is represented by the following formula:

【数15】 なる式で表される。また、G因子は、(Equation 15) It is represented by the following formula. G factor is

【数16】 なる式で表されるから、(14)式および(15)式そ
れぞれは、
(Equation 16) Equations (14) and (15) can be expressed as

【数17】 [Equation 17]

【数18】 で表される。(Equation 18) It is represented by

【0032】試料中の蛍光プローブの分子軸が全くラン
ダムに分布している場合には、p偏光の励起光の照射に
ついて得られる蛍光異方性比rp と、s偏光の励起光の
照射について得られる蛍光異方性比rs とは相等しく、
[0032] When the molecular axis of the fluorescent probes in the sample is completely randomly distributed is the fluorescence anisotropy ratio r p obtained for irradiation of the p-polarized light of the excitation light, the irradiation of the s-polarized light of the excitation light The resulting fluorescence anisotropy ratio r s is equal,

【数19】 となる。この(19)式に(17)式および(18)式
を代入することにより、G因子は、
[Equation 19] Becomes By substituting the expressions (17) and (18) into the expression (19), the G factor becomes

【数20】 で与えられることになる。すなわち、試料中の蛍光プロ
ーブの分子軸が配向しておらず全くランダムに分布して
いる場合におけるG因子は、p偏光およびs偏光それぞ
れの励起光の試料照射により発生する蛍光のp偏光強度
およびs偏光強度を測定し、これらの強度に基づいて
(20)式により求められる。そして、蛍光の偏光解消
は、このようにして得られたG因子による偏光応答補正
を蛍光異方性比rpおよびrsについて行うことにより高
精度に求めることができる。
(Equation 20) Will be given by That is, when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are not oriented and are distributed at random, the G factor is the p-polarized light intensity and the p-polarized light intensity of the fluorescence generated by the sample irradiation of the p-polarized light and the s-polarized light. The s-polarized light intensity is measured, and based on these intensities, it can be determined by equation (20). The depolarization of the fluorescence can be determined with high precision by performing the polarization response correction by factor G obtained in this way for fluorescence anisotropy ratio r p and r s.

【0033】次に、試料中の蛍光プローブの分子軸が配
向して分布している場合におけるG因子の求め方につい
て説明する。なお、細胞膜等、実際の測定対象はこのよ
うな系に近い場合が多い。
Next, a method of obtaining the G factor when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are oriented and distributed will be described. Note that an actual measurement target such as a cell membrane is often close to such a system.

【0034】この場合において、前述の試料中の蛍光プ
ローブの分子軸が配向しておらず全くランダムに分布し
ている場合におけるG因子の求め方を適用すると、受光
光学系や光検出器が偏光について異方性を有していない
場合であっても、あたかも異方性を有しているかのよう
に蛍光が測定されることになる。したがって、試料中の
蛍光プローブの分子軸が配向して分布している場合に
は、(19)式の仮定は成り立たず、p偏光の励起光の
照射について得られる蛍光異方性比rp と、s偏光の励
起光の照射について得られる蛍光異方性比rs とは一般
には異なり、
In this case, if the above-described method of determining the G factor when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are not oriented and are distributed at random is applied, the light receiving optical system and the photodetector become polarized. Even if it does not have anisotropy, the fluorescence is measured as if it had anisotropy. Therefore, when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are oriented and distributed, the assumption of equation (19) does not hold, and the fluorescence anisotropy ratio r p obtained for irradiation of p-polarized excitation light is , Is generally different from the fluorescence anisotropy ratio r s obtained for irradiation with s-polarized excitation light,

【数21】 である。(Equation 21) It is.

【0035】すなわち、p偏光の励起光の照射により試
料から発生する蛍光のうちのp偏光成分およびs偏光成
分それぞれの強度をIppおよびIpsとし、s偏光の励起
光の照射により試料から発生する蛍光のうちのp偏光成
分およびs偏光成分それぞれの強度をIspおよびIss
すると、試料中の蛍光プローブの分子軸が全くランダム
に分布している場合には、
That is, the intensity of each of the p-polarized component and the s-polarized component of the fluorescence generated from the sample by the irradiation of the p-polarized excitation light is defined as I pp and I ps , and the intensity of the fluorescence generated from the sample by the irradiation of the s-polarized excitation light. Assuming that the intensities of the p-polarized component and the s-polarized component of the fluorescent light are Isp and Isss , respectively, when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are completely randomly distributed,

【数22】 であるが、蛍光プローブの分子軸が配向して分布してい
る場合には、
(Equation 22) However, when the molecular axis of the fluorescent probe is oriented and distributed,

【数23】 である。(Equation 23) It is.

【0036】そこで、蛍光プローブの分子軸が配向して
分布している場合には、G因子を以下のようにして求め
る。すなわち、s偏光の励起光の照射により試料から発
生する蛍光のうちのp偏光成分およびs偏光成分それぞ
れの強度(真値)をIsp(0)およびIss(0) とし、実測
値をIsp(0)'およびIss(0)'とする。また、図4に示す
ように励起光照射方向を中心軸として試料を90度回転
した後において、p偏光の励起光の照射により試料から
発生する蛍光のうちのp偏光成分およびs偏光成分それ
ぞれの強度(真値)をIpp(90)およびIps(90)とし、実
測値をIpp(90)' およびIps(90)' とする。このとき、
これらの量と、受光光学系および光検出器のp偏光に対
する応答Tp と、s偏光に対する応答Ts と間には、
Therefore, when the molecular axis of the fluorescent probe is oriented and distributed, the factor G is obtained as follows. That is, the intensity (true value) of each of the p-polarized component and the s-polarized component of the fluorescence generated from the sample by the irradiation of the s-polarized excitation light is defined as I sp (0) and I ss (0), and the measured value is defined as I sp (0). sp (0) 'and I ss (0)'. Further, as shown in FIG. 4, after rotating the sample by 90 degrees with the excitation light irradiation direction as the central axis, each of the p-polarized component and the s-polarized component of the fluorescence generated from the sample by the irradiation of the p-polarized excitation light. The intensities (true values) are I pp (90) and I ps (90), and the measured values are I pp (90) ′ and I ps (90) ′. At this time,
Between these quantities, the response T p of the receiving optical system and the photodetector to p-polarized light, and the response T s to s-polarized light,

【数24】 (Equation 24)

【数25】 なる関係がある。(Equation 25) There is a relationship.

【0037】また、試料を回転する前における蛍光異方
性比rs(0)は、
The fluorescence anisotropy ratio r s (0) before rotating the sample is

【数26】 なる式で表され、試料を90度回転した後における蛍光
異方性比rp(90) は、
(Equation 26) Where the fluorescence anisotropy ratio r p (90) after rotating the sample by 90 degrees is

【数27】 なる式で表される。ここで、(16)式で表されるG因
子を用いると、(26)式および(27)式それぞれ
は、
[Equation 27] It is represented by the following formula. Here, using the G factor represented by the equation (16), the equations (26) and (27) are respectively

【数28】 [Equation 28]

【数29】 で表される。(Equation 29) It is represented by

【0038】試料中の蛍光プローブの分子軸が配向して
分布している場合には、励起光照射方向を中心軸として
試料を90度回転した後においてp偏光の励起光の照射
について得られる蛍光異方性比rp(90) は、試料を回転
する前においてs偏光の励起光の照射について得られる
蛍光異方性比rs(0)と相等しい。すなわち、
When the molecular axis of the fluorescent probe in the sample is oriented and distributed, the fluorescence obtained by the irradiation of the p-polarized excitation light after rotating the sample by 90 degrees around the excitation light irradiation direction as the central axis. The anisotropy ratio r p (90) is equal to the fluorescence anisotropy ratio r s (0) obtained for s-polarized excitation light irradiation before rotating the sample. That is,

【数30】 である。したがって、(28)式と(29)式とを(3
0)式に代入して、
[Equation 30] It is. Therefore, Equations (28) and (29) are replaced by (3
0)

【数31】 が得られ、これを解いて、G因子を表す式として、(Equation 31) Is obtained, and this is solved, and as an expression representing the G factor,

【数32】 が得られる。すなわち、試料中の蛍光プローブの分子軸
が配向して分布している場合におけるG因子は、励起光
照射方向を中心軸とする試料の回転角度をp偏光および
s偏光それぞれの励起光の試料照射時で互いに90度異
なるものとし、これらp偏光およびs偏光それぞれの励
起光の試料照射により発生する蛍光のp偏光強度および
s偏光強度を測定し、これらの強度に基づいて(32)
式により求められる。そして、蛍光の偏光解消は、この
ようにして得られたG因子による偏光応答補正を蛍光異
方性比rp(90)およびrs(0) について行うことにより高
精度に求めることができる。
(Equation 32) Is obtained. That is, when the molecular axis of the fluorescent probe in the sample is oriented and distributed, the G factor is obtained by irradiating the sample with the excitation light of each of the p-polarized light and the s-polarized light with respect to the rotation angle of the sample with the excitation light irradiation direction as the central axis. The intensity of the p-polarized light and the intensity of the s-polarized light of the fluorescent light generated by irradiating the sample with the excitation light of the p-polarized light and the s-polarized light are measured based on these intensities.
It is obtained by the formula. The depolarization of the fluorescence can be obtained with high accuracy by correcting the polarization response by the G factor obtained in this way for the fluorescence anisotropy ratios r p (90) and r s (0).

【0039】次に、本発明に係る偏光解消イメージング
装置の構成について説明する。図5は、本発明に係る偏
光解消イメージング装置の構成図である。
Next, the configuration of the depolarization imaging apparatus according to the present invention will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of the depolarization imaging apparatus according to the present invention.

【0040】パルス励起光源1は、試料7中の蛍光プロ
ーブを励起するパルス励起光を出力するものである。パ
ルス励起光源1から出力されたパルス励起光は、偏光子
2により直線偏光とされた後に、1/2波長板(偏光方
位回転手段)3に入射して、ダイクロイックミラー5に
関してp偏光方位およびs偏光方位の何れかに回転させ
られる。そして、p偏光またはs偏光とされたパルス励
起光は、照射光学系により試料7に照射される。すなわ
ち、パルス励起光は、励起光導入光学系4により所定の
光束径および形状にされ、ダイクロイックミラー5によ
り反射され、対物レンズ6により集光されて、試料ステ
ージ8に置かれた試料7上の観察領域に照射される。こ
の試料ステージ8は、試料7に入射するパルス励起光の
光軸を中心として試料7を回転させることができるもの
である。
The pulse excitation light source 1 outputs pulse excitation light for exciting a fluorescent probe in the sample 7. The pulsed excitation light output from the pulsed excitation light source 1 is converted into linearly polarized light by the polarizer 2, and then enters a half-wave plate (polarization direction rotating means) 3. Rotated to any of the polarization orientations. The sample 7 is irradiated with the p-polarized or s-polarized pulsed excitation light by the irradiation optical system. That is, the pulsed excitation light has a predetermined light beam diameter and shape by the excitation light introducing optical system 4, is reflected by the dichroic mirror 5, is condensed by the objective lens 6, and is on the sample 7 placed on the sample stage 8. The observation area is irradiated. The sample stage 8 can rotate the sample 7 about the optical axis of the pulsed excitation light incident on the sample 7.

【0041】試料7にパルス励起光が照射されると、試
料7中の蛍光プローブから蛍光が発生する。その蛍光
は、受光光学系により、励起光照射方向と同じ方向に出
たものがp偏光とs偏光とに分離されて結像される。す
なわち、試料7から発した蛍光のうち対物レンズ6に入
射した光束は、対物レンズ6を通過し、ダイクロイック
ミラー5を透過し、バンドパスフィルタ9を透過し、偏
光ビームスプリッタ10によりp偏光成分とs偏光成分
とに2分岐され、そのp偏光成分およびs偏光成分それ
ぞれの蛍光偏光画像が結像レンズ11および12それぞ
れによりゲート機能付イメージインテンシファイア(撮
像手段)13および14それぞれの撮像面(結像面)に
結像される。
When the sample 7 is irradiated with the pulse excitation light, fluorescence is generated from the fluorescent probe in the sample 7. The fluorescence emitted by the light receiving optical system in the same direction as the excitation light irradiation direction is separated into p-polarized light and s-polarized light to form an image. That is, of the fluorescent light emitted from the sample 7, the light beam incident on the objective lens 6 passes through the objective lens 6, passes through the dichroic mirror 5, passes through the band-pass filter 9, and is converted into a p-polarized component by the polarizing beam splitter 10. The s-polarized light component is divided into two, and the p-polarized light component and the s-polarized light component are respectively polarized by the imaging lenses 11 and 12, respectively. (Imaging plane).

【0042】ここで、バンドパスフィルタ9は、蛍光を
透過させるものであるが、試料7で生じたパルス励起光
の散乱光を吸収するものであり、偏光ビームスプリッタ
10は、蛍光のp偏光成分を透過させ、s偏光成分を反
射させるものである。ゲート機能付イメージインテンシ
ファイア13および14それぞれは、ゲートコントロー
ラ(制御手段)15から出力されたゲート信号に基づい
てゲートを開閉し、ゲートが開いているときに撮像面に
結像された蛍光偏光画像を撮像するものである。また、
ゲートコントローラ15は、パルス励起光源1からパル
ス励起光が出力されるタイミングを基準時刻として、時
刻t0 から時間Δtの間だけゲート機能付イメージイン
テンシファイア13および14それぞれのゲートを開く
よう指示するゲート信号を出力する。
Here, the band-pass filter 9 transmits the fluorescent light, but absorbs the scattered light of the pulse excitation light generated in the sample 7, and the polarizing beam splitter 10 controls the p-polarized light component of the fluorescent light. Is transmitted, and the s-polarized light component is reflected. Each of the image intensifiers 13 and 14 with a gate function opens and closes the gate based on the gate signal output from the gate controller (control means) 15, and the fluorescence polarization imaged on the imaging surface when the gate is open This is for capturing an image. Also,
The gate controller 15 instructs the timing of the pulsed pump light is output from the pulsed excitation light source 1 as a reference time, the time t 0 from the time Δt image intensifier 13 and 14 with only the gate function between to open the respective gate Outputs a gate signal.

【0043】ゲート機能付イメージインテンシファイア
13および14それぞれにより撮像されたp偏光成分お
よびs偏光成分それぞれの蛍光偏光画像は、画像演算部
16に入力される。画像演算部16は、これらの蛍光偏
光画像に基づいて、蛍光異方性比の2次元像を求め、さ
らに偏光応答補正を行う。
The fluorescence polarization images of the p-polarized light component and the s-polarized light component captured by the image intensifiers 13 and 14 with the gate function, respectively, are input to the image calculation unit 16. The image calculation unit 16 obtains a two-dimensional image of the fluorescence anisotropy ratio based on these fluorescence polarization images, and further performs polarization response correction.

【0044】次に、この偏光解消イメージング装置を用
いて偏光応答補正のなされた蛍光異方性比の2次元像を
取得する方法について説明する。この偏光応答補正およ
び蛍光異方性比の2次元像は、画像演算部16における
演算によって求められるものである。なお、以下では、
試料7中の蛍光プローブの分子軸が配向しておらず全く
ランダムに分布している場合と、試料7中の蛍光プロー
ブの分子軸が配向して分布している場合とに分けて説明
する。
Next, a method for obtaining a two-dimensional image of the fluorescence anisotropy ratio corrected for the polarization response using the depolarization imaging apparatus will be described. The two-dimensional image of the polarization response correction and the fluorescence anisotropy ratio is obtained by calculation in the image calculation unit 16. In the following,
The case where the molecular axes of the fluorescent probes in the sample 7 are not oriented and are randomly distributed and the case where the molecular axes of the fluorescent probes in the sample 7 are oriented and distributed will be described separately.

【0045】試料7中の蛍光プローブの分子軸が配向し
ておらず全くランダムに分布している場合には、偏光解
消の2次元像は以下のようにして取得される。
If the molecular axes of the fluorescent probes in the sample 7 are not oriented and are distributed at random, a two-dimensional image of depolarized light is obtained as follows.

【0046】この場合、1/2波長板3の光学軸を適切
に設定して、パルス励起光源1から出力されたパルス励
起光をp偏光として試料7に照射する。このとき、ゲー
トコントローラ15からのゲート信号の指示により、時
刻t0 から時間Δtの間にゲート機能付イメージインテ
ンシファイア13および14それぞれにより撮像された
p偏光およびs偏光それぞれの蛍光画像を、Ipp(t0
Δt)およびIps(t0,Δt)とする。この時刻t0 は、
フリーな蛍光プローブから発生した蛍光の偏光が充分に
解消した後であって、ターゲットに結合した蛍光プロー
ブから発生した蛍光が測定可能な強度であるような時刻
である。
In this case, the optical axis of the half-wave plate 3 is appropriately set, and the sample 7 is irradiated with the pulse excitation light output from the pulse excitation light source 1 as p-polarized light. In this case, the instruction of the gate signal from the gate controller 15, the p-polarized light and s polarized light, respectively fluorescence image captured by the image intensifier 13 and 14 respectively with gate function during the period from the time t 0 time Delta] t, I pp (t 0 ,
Δt) and I ps (t 0 , Δt). This time t 0 is
This is a time after the polarization of the fluorescence generated from the free fluorescent probe is sufficiently resolved and the fluorescence generated from the fluorescent probe bound to the target has a measurable intensity.

【0047】同様にして、1/2波長板3の光学軸を適
切に設定して、パルス励起光源1から出力されたパルス
励起光をs偏光として試料7に照射する。このとき、ゲ
ートコントローラ15からのゲート信号の指示により、
ゲート機能付イメージインテンシファイア13および1
4それぞれにより撮像されたp偏光およびs偏光それぞ
れの蛍光画像を、Isp(t0,Δt)およびIss(t0,Δ
t)とする。
Similarly, the optical axis of the half-wave plate 3 is appropriately set, and the sample 7 is irradiated with the pulse excitation light output from the pulse excitation light source 1 as s-polarized light. At this time, according to the instruction of the gate signal from the gate controller 15,
Image intensifiers 13 and 1 with gate function
4 p-polarized light and s polarized light, respectively fluorescence images captured by the respective, I sp (t 0, Δt ) and I ss (t 0, Δ
t).

【0048】そして、偏光応答補正に関するG因子を、Then, the G factor relating to the polarization response correction is

【数33】 で求め、蛍光異方性比r(t0,Δt)を、[Equation 33] And the fluorescence anisotropy ratio r (t 0 , Δt) is calculated as

【数34】 で求める。なお、蛍光画像Ipp(t0,Δt) ,I
ps(t0,Δt) ,Isp(t0,Δt) およびIss(t0,Δ
t) 、G因子ならびに蛍光異方性比r(t0,Δt) は、
全て、試料7に照射されるパルス励起光の光軸に垂直な
面上の座標(x,y)の関数である。このようにして、
ターゲットに結合した蛍光プローブから発生した蛍光の
みの偏光解消の2次元像を高精度に検出することができ
る。
(Equation 34) Ask for. Note that the fluorescence images I pp (t 0 , Δt), I
ps (t 0 , Δt), I sp (t 0 , Δt) and I ss (t 0 , Δ
t), G factor and fluorescence anisotropy ratio r (t 0 , Δt)
All are functions of coordinates (x, y) on a plane perpendicular to the optical axis of the pulsed excitation light applied to the sample 7. In this way,
A two-dimensional depolarized image of only the fluorescence generated from the fluorescent probe bound to the target can be detected with high accuracy.

【0049】試料7中の蛍光プローブの分子軸が配向し
て分布している場合には、偏光解消の2次元像は以下の
ようにして取得される。
When the molecular axes of the fluorescent probes in the sample 7 are oriented and distributed, a two-dimensional depolarized image is obtained as follows.

【0050】この場合、1/2波長板3の光学軸を適切
に設定して、パルス励起光源1から出力されたパルス励
起光をs偏光として試料7に照射する。このとき、ゲー
トコントローラ15からのゲート信号の指示により、時
刻t0 から時間Δtの間にゲート機能付イメージインテ
ンシファイア13および14それぞれにより撮像された
p偏光およびs偏光それぞれの蛍光画像を、Isp(0
゜,t0,Δt)およびIs s(0゜,t0,Δt)とする。
この時刻t0 は、フリーな蛍光プローブから発生した蛍
光の偏光が充分に解消した後であって、ターゲットに結
合した蛍光プローブから発生した蛍光が測定可能な強度
であるような時刻である。
In this case, the sample 7 is irradiated with the pulse excitation light output from the pulse excitation light source 1 as s-polarized light by appropriately setting the optical axis of the half-wave plate 3. In this case, the instruction of the gate signal from the gate controller 15, the p-polarized light and s polarized light, respectively fluorescence image captured by the image intensifier 13 and 14 respectively with gate function during the period from the time t 0 time Delta] t, I sp (0
°, t 0, Δt) and I s s (0 °, t 0, Δt) to.
The time t 0 is a time after the polarization of the fluorescence generated from the free fluorescent probe has been sufficiently eliminated and the fluorescence generated from the fluorescent probe bound to the target has a measurable intensity.

【0051】続いて、試料ステージ8の回転により試料
7を90度回転させた後、同様にして、1/2波長板3
の光学軸を適切に設定して、パルス励起光源1から出力
されたパルス励起光をp偏光として試料7に照射する。
このとき、ゲートコントローラ15からのゲート信号の
指示により、ゲート機能付イメージインテンシファイア
13および14それぞれにより撮像されたp偏光および
s偏光それぞれの蛍光画像を、Ipp(90゜,t0,Δ
t) および Ips(90゜,t0,Δt)とする。
Subsequently, after rotating the sample 7 by 90 degrees by rotating the sample stage 8, the half-wave plate 3
Is set appropriately, and the sample 7 is irradiated with the pulsed excitation light output from the pulsed excitation light source 1 as p-polarized light.
At this time, according to the instruction of the gate signal from the gate controller 15, the fluorescence images of the p-polarized light and the s-polarized light captured by the image intensifiers 13 and 14 with the gate function are respectively converted into I pp (90 °, t 0 , Δ).
t) and I ps (90 °, t 0 , Δt).

【0052】そして、偏光応答補正に関するG因子を、Then, the G factor relating to the polarization response correction is

【数35】 で求め、s偏光の励起光の試料照射時における蛍光異方
性比rs(t0,Δt)を、
(Equation 35) And the fluorescence anisotropy ratio r s (t 0 , Δt) when the sample is irradiated with the s-polarized excitation light,

【数36】 で求める。なお、蛍光画像Isp(0゜,t0,Δt) ,I
ss(0゜,t0,Δt) 、Ipp(90゜,t0,Δt) およ
びIps(90゜,t0,Δt) ,G因子ならびに蛍光異方
性比rs(t0,Δt)は、全て、試料7に照射されるパル
ス励起光の光軸に垂直な面上の座標(x,y)の関数で
ある。このようにして、ターゲットに結合した蛍光プロ
ーブから発生した蛍光のみの偏光解消の2次元像を高精
度に検出することができる。
[Equation 36] Ask for. Note that the fluorescence images I sp (0 ゜, t 0 , Δt), I
ss (0 °, t 0 , Δt), I pp (90 °, t 0 , Δt) and I ps (90 °, t 0 , Δt), G factor, and fluorescence anisotropy ratio r s (t 0 , Δt) ) Are all functions of coordinates (x, y) on a plane perpendicular to the optical axis of the pulsed excitation light applied to the sample 7. In this manner, a two-dimensional image of only the fluorescence generated from the fluorescent probe bound to the target can be detected with high accuracy.

【0053】次に、本発明に係る偏光解消イメージング
装置における偏光応答補正について行った実験の結果に
ついて説明する。ここで用いた偏光解消イメージング装
置の具体的な構成は以下のとおりである。パルス励起光
源1は、モード同期チタンサファイアレーザ光源であ
り、試料7に照射されるパルス励起光としては、これか
ら出力される第2高調波(波長400nm、パルス幅2
00フェムト秒、繰り返し周波数100kHz)を用い
た。偏光子2は、グランレーザプリズムであり、1/2
波長板3は、フレネルロム1/2波長板である。なお、
ゲート機能付イメージインテンシファイア13および1
4それぞれに替えて、ここでは、マイクロチャンネルプ
レート内蔵型光電子増倍管を用いて、時間相関光子計数
法(TCPC法)により蛍光強度を測定した。試料7と
して、5’FITCで標識された17merDNAを用
いた。この試料7中では、蛍光プローブの分子軸は配向
しておらず全くランダムに分布している。したがって、
G因子を(20)式で求め、蛍光異方性比rを(17)
式で求めた。
Next, a description will be given of the results of an experiment performed on polarization response correction in the depolarization imaging apparatus according to the present invention. The specific configuration of the depolarized imaging apparatus used here is as follows. The pulse excitation light source 1 is a mode-locked titanium sapphire laser light source, and the pulse excitation light applied to the sample 7 is a second harmonic (wavelength 400 nm, pulse width 2
00 femtoseconds and a repetition frequency of 100 kHz). The polarizer 2 is a Glan laser prism,
The wave plate 3 is a Fresnel rhomb 1/2 wave plate. In addition,
Image intensifiers 13 and 1 with gate function
Here, instead of each of the above, fluorescence intensity was measured by a time-correlated photon counting method (TCPC method) using a photomultiplier tube with a built-in microchannel plate. As sample 7, 17-mer DNA labeled with 5 ′ FITC was used. In this sample 7, the molecular axes of the fluorescent probes are not oriented and are distributed at random. Therefore,
Factor G is determined by equation (20), and fluorescence anisotropy ratio r is determined by equation (17).
It was found by the formula.

【0054】図6は、試料から発生した蛍光の強度を無
偏光のまま測定したときの減衰曲線(太線)と、顕微鏡
下での装置の応答関数(細線)とを示すグラフである。
図7は、p偏光のパルス励起光で励起したときに試料7
から発生した蛍光のp偏光成分(太線)およびs偏光成
分(細線)それぞれの減衰曲線を示すグラフである。な
お、この図7では、s偏光成分(細線)の減衰曲線は、
実測値にG因子を掛けた値で表示されている。
FIG. 6 is a graph showing an attenuation curve (thick line) when the intensity of the fluorescence generated from the sample is measured without polarization, and a response function (thin line) of the apparatus under a microscope.
FIG. 7 shows the sample 7 when excited with p-polarized pulsed excitation light.
5 is a graph showing the respective attenuation curves of the p-polarized light component (thick line) and the s-polarized light component (thin line) of the fluorescence generated from FIG. In FIG. 7, the attenuation curve of the s-polarized light component (fine line) is
It is displayed as a value obtained by multiplying the actually measured value by the G factor.

【0055】図8は、G因子による偏光応答補正を行っ
て得られた蛍光異方性比の減衰曲線(太線)と、偏光応
答補正を行わないで得られた蛍光異方性比の減衰曲線
(細線)とを示すグラフである。すなわち、太線は、p
偏光およびs偏光それぞれのパルス励起光で励起したと
きに試料7から発生した蛍光の偏光測定の結果に基づい
てG因子を求め、p偏光のパルス励起光で励起したとき
に試料7から発生した蛍光のp偏光成分およびs偏光成
分それぞれの強度の測定値についてG因子による偏光応
答補正を行って得られた蛍光異方性比の減衰曲線を示し
ている。一方、細線は、実測値が真値であるとの仮定の
下に、G因子による偏光応答補正を行うことなく求めた
蛍光異方性比の減衰曲線を示している。G因子の値は、
1.076 であった。なお、この装置において、ダイクロイ
ックミラーがG因子に主に寄与しているものと考えられ
る。
FIG. 8 shows the decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained by performing the polarization response correction using the factor G (thick line), and the decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained without performing the polarization response correction. (Thin line). That is, the bold line represents p
The G factor is determined based on the result of the polarization measurement of the fluorescence generated from the sample 7 when excited with the pulsed excitation light of the polarized light and the s-polarized light, and the fluorescence generated from the sample 7 when excited with the pulsed excitation light of the p-polarization. 4 shows the decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained by performing the polarization response correction by the G factor for the measured values of the intensities of the p-polarized component and the s-polarized component of FIG. On the other hand, the thin line shows the decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained without performing the polarization response correction by the G factor under the assumption that the actually measured value is a true value. The value of the G factor is
1.076. In this device, it is considered that the dichroic mirror mainly contributes to the G factor.

【0056】図9は、本発明に係る偏光解消イメージン
グ装置のような顕微鏡下(図3の構成)において偏光応
答補正を行って得られた蛍光異方性比の減衰曲線(太
線)と、従来構成の偏光解消測定装置(図2の構成)に
おいて偏光応答補正を行って得られた蛍光異方性比の減
衰曲線(細線)とを示すグラフである。この図に示すよ
うに、両者は良い一致を示している。すなわち、本発明
に係る偏光解消イメージング装置のような顕微鏡下にお
いても偏光応答補正を行うことにより正確な蛍光異方性
比を測定することできることが確認できた。
FIG. 9 shows the decay curve (thick line) of the fluorescence anisotropy ratio obtained by performing polarization response correction under a microscope (the configuration of FIG. 3) such as a depolarization imaging apparatus according to the present invention, and 3 is a graph showing a fluorescence anisotropy ratio decay curve (thin line) obtained by performing polarization response correction in the depolarization measuring device having the configuration (the configuration in FIG. 2). As shown in this figure, both show good agreement. That is, it was confirmed that accurate fluorescence anisotropy ratio can be measured by performing polarization response correction even under a microscope such as a depolarization imaging apparatus according to the present invention.

【0057】次に、本発明に係る偏光解消イメージング
装置を用いた蛍光偏光解消の測定結果について説明す
る。ここで用いた偏光解消イメージング装置の具体的な
構成は以下のとおりである。パルス励起光源1は、モー
ド同期チタンサファイアレーザ光源であり、試料7に照
射されるパルス励起光としては、これから出力される第
2高調波(波長400nm、パルス幅200フェムト
秒、繰り返し周波数100kHz)を用いた。偏光子2
は、グランレーザプリズムであり、1/2波長板3は、
フレネルロム1/2波長板である。
Next, the results of measurement of fluorescence depolarization using the depolarization imaging apparatus according to the present invention will be described. The specific configuration of the depolarized imaging apparatus used here is as follows. The pulse excitation light source 1 is a mode-locked titanium sapphire laser light source, and the second harmonic (wavelength: 400 nm, pulse width: 200 femtoseconds, repetition frequency: 100 kHz) outputted from the sample 7 is used as pulse excitation light. Using. Polarizer 2
Is a Glan laser prism, and the half-wave plate 3 is
This is a Fresnel rhomb half-wave plate.

【0058】ゲート機能付イメージインテンシファイア
13および14それぞれは、100kHzのトリガ信号
を間引いて繰り返し周波数2kHzでアナログ測定を行
った。これらゲート機能付イメージインテンシファイア
13および14それぞれのゲートは、フリーな蛍光プロ
ーブから発生した蛍光の偏光が充分に解消した後であっ
てターゲットに結合した蛍光プローブから発生した蛍光
が測定可能な強度であるような時刻t0 から一定時間Δ
tだけ開くようゲートコントローラ15により制御し
た。
Each of the image intensifiers 13 and 14 with a gate function was subjected to analog measurement at a repetition frequency of 2 kHz by thinning out a 100 kHz trigger signal. The gate of each of the image intensifiers 13 and 14 having a gate function has an intensity at which the fluorescence generated from the fluorescent probe bound to the target can be measured after the polarization of the fluorescence generated from the free fluorescent probe is sufficiently eliminated. A fixed time Δ from time t 0 such that
The gate controller 15 controlled the opening by t.

【0059】試料7は、NG細胞(神経様細胞)であ
り、蛍光プローブは、細胞膜に特異的に結合するHDA
F(5-(N-hexadecanoyl)aminofluorescein)であり、染
色濃度は10μMであり、染色時間は30分であった。
この試料7中では、蛍光プローブの分子軸は配向してお
らず全くランダムに分布している。したがって、G因子
を(20)式で求め、蛍光異方性比rを(17)式で求
めた。
Sample 7 is an NG cell (nerve-like cell), and the fluorescent probe is HDA that specifically binds to the cell membrane.
F (5- (N-hexadecanoyl) aminofluorescein), the staining concentration was 10 μM, and the staining time was 30 minutes.
In this sample 7, the molecular axes of the fluorescent probes are not oriented and are distributed at random. Therefore, the G factor was determined by equation (20), and the fluorescence anisotropy ratio r was determined by equation (17).

【0060】図10は、p偏光のパルス励起光でフリー
な蛍光プローブ(HDAF溶液)を励起したときに発生
した蛍光のp偏光成分(太線)およびs偏光成分(細
線)それぞれの減衰曲線を示すグラフである。なお、こ
の図で、s偏光成分(細線)の減衰曲線は、実測値にG
因子を掛けた値で表示されている。図11は、p偏光の
パルス励起光でターゲットに結合した蛍光プローブ(H
DAF染色NG細胞)を励起したときに発生した蛍光の
p偏光成分(太線)およびs偏光成分(細線)それぞれ
の減衰曲線を示すグラフである。なお、この図でも、s
偏光成分(細線)の減衰曲線は、実測値にG因子を掛け
た値で表示されている。
FIG. 10 shows the respective decay curves of the p-polarized component (thick line) and the s-polarized component (thin line) of the fluorescence generated when the free fluorescent probe (HDAF solution) was excited by the p-polarized pulsed excitation light. It is a graph. In this figure, the attenuation curve of the s-polarized light component (thin line) is represented by G
It is displayed as a value multiplied by a factor. FIG. 11 shows a fluorescent probe (H) bound to a target with p-polarized pulsed excitation light.
It is a graph which shows the attenuation curve of each of the p-polarized component (thick line) and the s-polarized component (fine line) of the fluorescence generated when exciting DAF-stained NG cells). In this figure, s
The attenuation curve of the polarization component (thin line) is indicated by a value obtained by multiplying the actually measured value by the G factor.

【0061】図12は、HDAF溶液(細線)およびH
DAF染色NG細胞(太線)を励起したときに発生した
蛍光についてG因子による偏光応答補正を行って得られ
た蛍光異方性比の減衰曲線を示すグラフである。すなわ
ち、細線は、蛍光プローブがフリーな状態であるときの
蛍光異方性比の減衰曲線であり、太線は、蛍光プローブ
がターゲットに結合している状態であるときの蛍光異方
性比の減衰曲線である。
FIG. 12 shows the HDAF solution (thin line) and H
It is a graph which shows the decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained by performing the polarization response correction by G factor about the fluorescence generated when exciting DAF-stained NG cells (thick line). That is, the thin line is a decay curve of the fluorescence anisotropy ratio when the fluorescent probe is in a free state, and the thick line is the decay of the fluorescence anisotropy ratio when the fluorescent probe is bound to the target. It is a curve.

【0062】図13は、図12に示した測定結果に基づ
いて時間ゲート法により蛍光異方性比rをシミュレーシ
ョン計算した結果を示すグラフである。細線は、蛍光プ
ローブがフリーな状態(HDAF溶液)であるときの蛍
光異方性比の減衰曲線であり、太線は、蛍光プローブが
ターゲットに結合している状態(HDAF染色NG細
胞)であるときの蛍光異方性比の減衰曲線である。この
シミュレーションは、充分な受光量を得るために、図1
2に示した測定値を時刻t0 から無限大の時刻(蛍光が
充分に減衰する時刻)まで積算し、時刻t0 をパラメー
タとしてグラフで示した。
FIG. 13 is a graph showing the results of simulation calculation of the fluorescence anisotropy ratio r by the time gate method based on the measurement results shown in FIG. The thin line is the decay curve of the fluorescence anisotropy ratio when the fluorescent probe is in a free state (HDAF solution), and the thick line is when the fluorescent probe is bound to the target (HDAF-stained NG cells). 5 is a decay curve of the fluorescence anisotropy ratio of FIG. In this simulation, in order to obtain a sufficient amount of received light, FIG.
The measured values shown in FIG. 2 were integrated from time t 0 to infinite time (the time when the fluorescence was sufficiently attenuated), and the time t 0 was used as a parameter to show a graph.

【0063】図14は、フリーな蛍光プローブ(HDA
F溶液)とターゲットに結合した蛍光プローブ(HDA
F染色NG細胞)との間の偏光解消測定における分離能
を蛍光異方性比rのコントラスト値で定義して、図13
に示したシミュレーション結果に基づいてこのコントラ
スト値を求めた結果を示すグラフである。このグラフか
ら判るように、ゲートON時刻t0 を遅らせるほど分離
能は良くなっている。これは、フリーな蛍光プローブ
(HDAF溶液)から発生した蛍光の偏光の方が速く解
消するので、この蛍光プローブからの蛍光の偏光が充分
に解消した後に偏光解消測定を行うことで、フリーな蛍
光プローブとターゲットに結合した蛍光プローブとの間
で充分な分離能が得られることを示している。
FIG. 14 shows a free fluorescent probe (HDA).
F solution) and a fluorescent probe (HDA) bound to the target
The resolution in the depolarization measurement between F-stained NG cells) was defined by the contrast value of the fluorescence anisotropy ratio r.
6 is a graph showing the result of obtaining this contrast value based on the simulation result shown in FIG. As can be seen from this graph, the later the gate-on time t 0 , the better the resolution. This is because the polarization of the fluorescence generated from the free fluorescent probe (HDAF solution) is resolved faster, so that the depolarization measurement is performed after the polarization of the fluorescence from the fluorescent probe has been sufficiently resolved, so that the free fluorescence can be measured. This shows that sufficient resolving power can be obtained between the probe and the fluorescent probe bound to the target.

【0064】次に、本発明に係る偏光解消イメージング
装置を用いた蛍光偏光解消のイメージング写真を図15
乃至図25に示す。ここで用いた偏光解消イメージング
装置の具体的な構成は上述と同様であり、また、試料7
および蛍光プローブも同様である。
Next, an imaging photograph of fluorescence depolarization using the depolarization imaging apparatus according to the present invention is shown in FIG.
25 to FIG. The specific configuration of the depolarization imaging apparatus used here is the same as described above.
The same applies to the fluorescent probe.

【0065】図15は、ターゲットに結合した蛍光プロ
ーブ(HDAF染色NG細胞)から発生した蛍光の無偏
光の光像をディスプレイ上に表示した中間調画像の写真
である。この蛍光像を取得するに際して、ゲート機能付
イメージインテンシファイアのゲートON時刻t0 を1
nsとし、ゲートが開いている時間Δtを13nsとし
た。
FIG. 15 is a photograph of a halftone image in which a non-polarized light image of fluorescence generated from a fluorescent probe (HDAF-stained NG cell) bound to a target is displayed on a display. When acquiring this fluorescent image, the gate ON time t 0 of the image intensifier with a gate function is set to 1
ns, and the time Δt during which the gate is open was 13 ns.

【0066】図16乃至図18それぞれは、フリーな蛍
光プローブ(HDAF溶液)およびターゲットに結合し
た蛍光プローブ(HDAF染色NG細胞)それぞれから
発生した蛍光について、蛍光異方性比のイメージングを
ディスプレイ上に表示した中間調画像の写真である。ゲ
ートON時刻t0 は、図16では0nsであり、図17
では1nsであり、図18では2nsである。ゲート時
間幅Δtは、図16乃至図18の何れも13nsであ
る。各図において、フリーな蛍光プローブ(HDAF溶
液)の蛍光異方性比イメージングを右側に、ターゲット
に結合した蛍光プローブ(HDAF染色NG細胞)の蛍
光異方性比イメージングを左側に、それぞれ示す。
FIGS. 16 to 18 show images of the fluorescence anisotropy ratio of the fluorescence generated from each of the free fluorescent probe (HDAF solution) and the fluorescent probe bound to the target (HDAF-stained NG cells). It is a photograph of the displayed halftone image. The gate ON time t 0 is 0 ns in FIG.
Is 1 ns, and in FIG. 18, it is 2 ns. The gate time width Δt is 13 ns in each of FIGS. In each figure, the fluorescence anisotropy ratio imaging of a free fluorescent probe (HDAF solution) is shown on the right, and the fluorescence anisotropy ratio imaging of a fluorescent probe (HDAF-stained NG cells) bound to the target is shown on the left.

【0067】図19は、図16乃至図18それぞれに示
す蛍光異方性比イメージングに基づいて蛍光異方性比の
平均値および標準偏差を求め、フリーな蛍光プローブと
ターゲットに結合した蛍光プローブとが共存する場合の
偏光解消測定における分離能(コントラスト値)につい
てシミュレーション計算した結果を示す図表である。こ
の図表から判るように、フリーな蛍光プローブ(HDA
F溶液)から発生した蛍光の偏光の方が速く解消するの
で、ゲートON時刻t0 を遅らせるほど分離能(コント
ラスト値)は良くなっている。
FIG. 19 shows the average value and the standard deviation of the fluorescence anisotropy ratio based on the fluorescence anisotropy ratio imaging shown in FIGS. 16 to 18, respectively. 9 is a table showing the results of a simulation calculation of the separation power (contrast value) in depolarization measurement when coexistence is present. As can be seen from this chart, a free fluorescent probe (HDA
Since the polarization of the fluorescence generated from the (F solution) is eliminated earlier, the resolution (contrast value) is improved as the gate ON time t 0 is delayed.

【0068】図20は、HDAF染色液に浸されたHD
AF染色NG細胞の位相差像をディスプレイ上に表示し
た中間調画像の写真である。図21は、HDAF染色液
に浸されたHDAF染色NG細胞の無偏光の蛍光像をデ
ィスプレイ上に表示した中間調画像の写真である。ゲー
トON時刻t0 は2nsであり、ゲート時間幅Δtは約
46nsである。
FIG. 20 shows the HD immersed in the HDAF staining solution.
5 is a photograph of a halftone image in which a phase contrast image of AF-stained NG cells is displayed on a display. FIG. 21 is a photograph of a halftone image in which a non-polarized fluorescent image of HDAF-stained NG cells immersed in an HDAF staining solution is displayed on a display. The gate ON time t 0 is 2 ns, and the gate time width Δt is about 46 ns.

【0069】図22および図23は、定常光で励起した
場合におけるHDAF染色液に浸されたHDAF染色N
G細胞の蛍光異方性比のイメージングをディスプレイ上
に表示した中間調画像の写真である。図22では、偏光
応答補正がなされているが、図23では、なされていな
い。
FIGS. 22 and 23 show HDAF stained N immersed in HDAF stain when excited by steady light.
It is the photograph of the halftone image which displayed imaging of the fluorescence anisotropy ratio of G cell on the display. In FIG. 22, the polarization response correction is performed, but in FIG. 23, the correction is not performed.

【0070】図24および図25は、時間ゲート法によ
る場合におけるHDAF染色液に浸されたHDAF染色
NG細胞の蛍光異方性比のイメージングをディスプレイ
上に表示した中間調画像の写真である。ゲートON時刻
0 は2nsであり、ゲート時間幅Δtは約46nsで
ある。図24では、偏光応答補正がなされているが、図
25では、なされていない。
FIG. 24 and FIG. 25 are photographs of halftone images showing on a display the imaging of the fluorescence anisotropy ratio of HDAF-stained NG cells immersed in the HDAF staining solution in the case of the time gate method. The gate ON time t 0 is 2 ns, and the gate time width Δt is about 46 ns. In FIG. 24, the polarization response correction is performed, but in FIG. 25, the correction is not performed.

【0071】図26は、図22乃至図25それぞれの蛍
光異方性比のイメージングのデータに基づいて求めたフ
リーな蛍光プローブ(HDAF溶液)およびターゲット
に結合した蛍光プローブ(HDAF染色NG細胞)それ
ぞれの領域における蛍光異方性比の平均値、標準偏差お
よびコントラスト値を示す図表である。この図表から判
るように、定常光励起の場合よりも、時間ゲート法によ
る方が、コントラスト値は大きく、また、偏光応答補正
を行わない場合よりも、偏光応答補正を行った場合の方
が、コントラスト値は大きい。
FIG. 26 shows a free fluorescent probe (HDAF solution) and a fluorescent probe bound to the target (HDAF-stained NG cells) obtained based on the fluorescence anisotropy ratio imaging data shown in FIGS. 22 to 25, respectively. 5 is a table showing the average value, the standard deviation, and the contrast value of the fluorescence anisotropy ratio in the region of FIG. As can be seen from this chart, the contrast value is larger when the time-gated method is used than when the steady-state light excitation is used, and when the polarization response correction is performed than when the polarization response correction is not performed. The value is large.

【0072】以上のように、本発明に係る偏光解消イメ
ージング装置によれば、蛍光プローブで標識された試料
から発生した蛍光の偏光解消の2次元像を顕微鏡下で得
ることができる。しかも、本発明に係る偏光解消イメー
ジング装置のような顕微鏡下であっても、偏光応答補正
を行うことで、高精度な偏光解消測定を行うことができ
る。
As described above, according to the depolarization imaging apparatus according to the present invention, a two-dimensional image of depolarization of fluorescence generated from a sample labeled with a fluorescent probe can be obtained under a microscope. Moreover, even under a microscope such as the depolarization imaging apparatus according to the present invention, highly accurate depolarization measurement can be performed by performing polarization response correction.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり本発明によ
れば、試料を励起する直線偏光のパルス励起光は、パル
ス励起光源部から出力され、偏光方位回転手段により偏
光方位が回転されて所定の偏光方位とされ、照射光学系
により所定方向から試料に照射される。パルス励起光が
試料に照射されて発生した蛍光は、受光光学系により、
所定方向と略同じ方向から入力され、互いに直交する第
1および第2の偏光方位(p偏光およびs偏光)それぞ
れの直線偏光成分に分岐されて、互いに異なる第1およ
び第2の結像面それぞれに結像され、制御手段により撮
像タイミングが制御された第1および第2の撮像手段そ
れぞれにより撮像される。そして、試料から発生した蛍
光の異方性の2次元像は、画像演算手段により、第1お
よび第2の撮像手段それぞれにより撮像された蛍光の第
1および第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像に
基づいて求められる。
As described above in detail, according to the present invention, the linearly polarized pulse excitation light for exciting the sample is output from the pulse excitation light source unit, and the polarization direction is rotated by the polarization direction rotating means, and the predetermined direction is rotated. And the irradiation optical system irradiates the sample from a predetermined direction. The fluorescence generated by irradiating the sample with the pulsed excitation light is
The first and second imaging planes which are input from substantially the same direction as the predetermined direction, are branched into first and second linear polarization components (p-polarized light and s-polarized light) orthogonal to each other, and are respectively different from each other. The image is formed by the first and second imaging units whose imaging timing is controlled by the control unit. Then, the two-dimensional image of the anisotropy of the fluorescence generated from the sample is converted into a linearly polarized light component of each of the first and second polarization directions of the fluorescence captured by the first and second imaging units by the image calculation unit. Is determined based on the image of

【0074】このような構成としたので、蛍光標識され
た試料に励起光が照射されて発生した蛍光の偏光解消の
2次元像を顕微鏡下で検出することができ、蛍光プロー
ブが結合したターゲットが存在する位置を高精度に特定
することができる。したがって、試料中のターゲットの
挙動等を解析することができるので、例えば細胞におけ
る諸機能の解明に貢献し得るものである。
With this configuration, a two-dimensional image of the depolarization of the fluorescence generated by irradiating the fluorescently labeled sample with the excitation light can be detected under a microscope, and the target to which the fluorescent probe is bound can be detected. The existing position can be specified with high accuracy. Therefore, the behavior of the target in the sample can be analyzed, which can contribute to elucidation of various functions in cells, for example.

【0075】特に、第1の偏光方位とされたパルス励起
光が試料に照射されたときに撮像された蛍光の第1およ
び第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像、およ
び、第2の偏光方位とされたパルス励起光が試料に照射
されたときに撮像された蛍光の第1および第2の偏光方
位それぞれの直線偏光成分の像に基づいて、偏光応答補
正を行って蛍光の異方性の2次元像を求めることによ
り、試料中の蛍光プローブの分子軸が配向しておらず全
くランダムに分布している場合に偏光応答補正を好適に
行うことができ、蛍光の異方性の2次元像を高精度に求
めることができる。
In particular, the images of the linearly polarized light components of the first and second polarization directions of the fluorescence imaged when the sample is irradiated with the pulsed excitation light having the first polarization direction, and the second Polarization response correction is performed based on the images of the linearly polarized light components of the first and second polarization directions of the fluorescence imaged when the sample is irradiated with the pulsed excitation light having the polarization direction, and the anisotropy of the fluorescence is obtained. By obtaining a two-dimensional image of the properties, when the molecular axes of the fluorescent probes in the sample are not oriented and are totally randomly distributed, the polarization response can be corrected appropriately, and the anisotropy of fluorescence can be improved. A two-dimensional image can be obtained with high accuracy.

【0076】また、所定方向を中心軸とする所定回転角
度位置にある試料に対して第1の偏光方位とされたパル
ス励起光が照射されたときに撮像された蛍光の第1およ
び第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像、およ
び、中心軸について所定回転角度位置とは90度異なる
回転角度位置にある試料に対して第2の偏光方位とされ
たパルス励起光が照射されたときに撮像された蛍光の第
1および第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像に
基づいて、偏光応答補正を行って蛍光の異方性の2次元
像を求めることにより、試料中の蛍光プローブの分子軸
が配向して分布している場合に偏光応答補正を好適に行
うことができ、蛍光の異方性の2次元像を高精度に求め
ることができる。
Also, the first and second fluorescences captured when the sample at the predetermined rotation angle position with the predetermined direction as the center axis is irradiated with the pulsed excitation light having the first polarization direction. When the image of the linear polarization component of each polarization direction and the sample at the rotation angle position different from the predetermined rotation angle position by 90 degrees with respect to the center axis are irradiated with the pulse excitation light having the second polarization direction. By obtaining a two-dimensional image of fluorescence anisotropy by performing polarization response correction on the basis of the captured images of the linearly polarized light components of the first and second polarization directions of the fluorescence, the fluorescence probe in the sample can be obtained. When the molecular axes are oriented and distributed, polarization response correction can be suitably performed, and a two-dimensional image of fluorescence anisotropy can be obtained with high accuracy.

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

【図1】フリーな蛍光標識およびターゲットに結合した
蛍光標識それぞれの偏光解消の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of depolarization of a free fluorescent label and a fluorescent label bound to a target.

【図2】従来の偏光解消測定装置におけるG因子の求め
方の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of obtaining a G factor in a conventional depolarization measuring device.

【図3】本発明に係る偏光解消イメージング装置におけ
るG因子の求め方の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of how to obtain a G factor in the depolarization imaging apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に係る偏光解消イメージング装置におい
て試料中の蛍光標識の分子軸が配向して分布している場
合のG因子の求め方の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of how to determine the G factor when the molecular axes of the fluorescent labels in the sample are oriented and distributed in the depolarization imaging apparatus according to the present invention.

【図5】本発明に係る偏光解消イメージング装置の構成
図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a depolarization imaging apparatus according to the present invention.

【図6】試料から発生した蛍光の強度を無偏光のまま測
定したときの減衰曲線(太線)と、顕微鏡下での装置の
応答関数(細線)とを示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an attenuation curve (thick line) when the intensity of fluorescence generated from a sample is measured without polarization, and a response function (thin line) of the device under a microscope.

【図7】p偏光のパルス励起光で励起したときに発生し
た蛍光のp偏光成分(太線)およびs偏光成分(細線)
それぞれの減衰曲線を示すグラフである。
FIG. 7 shows a p-polarized component (thick line) and an s-polarized component (thin line) of fluorescence generated when excited by p-polarized pulsed excitation light.
It is a graph which shows each attenuation curve.

【図8】G因子による偏光応答補正を行って得られた蛍
光異方性比の減衰曲線(太線)と、偏光応答補正を行わ
ないで得られた蛍光異方性比の減衰曲線(細線)とを示
すグラフである。
FIG. 8 shows a decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained by performing the polarization response correction using the factor G (thick line), and a decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained without performing the polarization response correction (thin line). FIG.

【図9】本発明に係る偏光解消イメージング装置におい
て偏光応答補正を行って得られた蛍光異方性比の減衰曲
線(太線)と、従来構成の偏光解消測定装置において偏
光応答補正を行って得られた蛍光異方性比の減衰曲線
(細線)とを示すグラフである。
FIG. 9 shows the decay curve (thick line) of the fluorescence anisotropy ratio obtained by performing the polarization response correction in the depolarization imaging apparatus according to the present invention and the polarization response correction obtained by performing the polarization response correction in the conventional depolarization measurement apparatus. 4 is a graph showing the obtained fluorescence anisotropy ratio decay curve (thin line).

【図10】p偏光のパルス励起光でHDAF溶液を励起
したときに発生した蛍光のp偏光成分(太線)およびs
偏光成分(細線)それぞれの減衰曲線を示すグラフであ
る。
FIG. 10 shows the p-polarized component (thick line) and s of the fluorescence generated when the HDAF solution was excited with the p-polarized pulsed excitation light.
It is a graph which shows the attenuation curve of each polarization component (thin line).

【図11】p偏光のパルス励起光でHDAF染色NG細
胞を励起したときに発生した蛍光のp偏光成分(太線)
およびs偏光成分(細線)それぞれの減衰曲線を示すグ
ラフである。
FIG. 11 shows a p-polarized component of fluorescence generated when exciting HDAF-stained NG cells with p-polarized pulsed excitation light (thick line).
It is a graph which shows the attenuation curve of each of a s-polarized light component (small line).

【図12】HDAF溶液(細線)およびHDAF染色N
G細胞(太線)を励起したときに発生した蛍光について
G因子による偏光応答補正を行って得られた蛍光異方性
比の減衰曲線を示すグラフである。
FIG. 12: HDAF solution (thin line) and HDAF stained N
It is a graph which shows the decay curve of the fluorescence anisotropy ratio obtained by performing polarization response correction by G factor about the fluorescence generated when G cells (thick line) were excited.

【図13】時間ゲート法により蛍光異方性比rをシミュ
レーション計算した結果を、HDAF溶液(細線)およ
びHDAF染色NG細胞(太線)それぞれについて示す
グラフである。
FIG. 13 is a graph showing the results of simulation calculation of the fluorescence anisotropy ratio r by the time gate method for the HDAF solution (thin line) and the HDAF-stained NG cells (thick line).

【図14】フリーな蛍光プローブとターゲットに結合し
た蛍光プローブとの間の偏光解消測定における分離能を
蛍光異方性比rのコントラスト値として求めた結果を示
すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the results obtained as the contrast value of the fluorescence anisotropy ratio r in the depolarization measurement between a free fluorescent probe and a fluorescent probe bound to a target.

【図15】ターゲットに結合した蛍光プローブ(HDA
F染色NG細胞)から発生した蛍光の無偏光の光像をデ
ィスプレイ上に表示した中間調画像の写真である。
FIG. 15 shows a fluorescent probe (HDA bound to a target)
5 is a photograph of a halftone image in which a non-polarized light image of fluorescence generated from F-stained NG cells is displayed on a display.

【図16】フリーな蛍光プローブ(HDAF溶液)およ
びターゲットに結合した蛍光プローブ(HDAF染色N
G細胞)それぞれから発生した蛍光について、蛍光異方
性比のイメージング(ゲートON時刻:0ns)をディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。
FIG. 16 shows a free fluorescent probe (HDAF solution) and a fluorescent probe bound to a target (HDAF stain N
5 is a photograph of a halftone image in which imaging of a fluorescence anisotropy ratio (gate ON time: 0 ns) is displayed on a display for fluorescence generated from each of the (G cells).

【図17】フリーな蛍光プローブ(HDAF溶液)およ
びターゲットに結合した蛍光プローブ(HDAF染色N
G細胞)それぞれから発生した蛍光について、蛍光異方
性比のイメージング(ゲートON時刻:1ns)をディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。
FIG. 17 shows a free fluorescent probe (HDAF solution) and a fluorescent probe bound to a target (HDAF stain N
5 is a photograph of a halftone image in which imaging of a fluorescence anisotropy ratio (gate ON time: 1 ns) is displayed on a display for fluorescence generated from each of the (G cells).

【図18】フリーな蛍光プローブ(HDAF溶液)およ
びターゲットに結合した蛍光プローブ(HDAF染色N
G細胞)それぞれから発生した蛍光について、蛍光異方
性比のイメージング(ゲートON時刻:2ns)をディ
スプレイ上に表示した中間調画像の写真である。
FIG. 18 shows a free fluorescent probe (HDAF solution) and a fluorescent probe bound to a target (HDAF stain N
5C is a photograph of a halftone image in which fluorescence anisotropy ratio imaging (gate ON time: 2 ns) is displayed on a display for fluorescence generated from each of the G cells.

【図19】フリーな蛍光プローブとターゲットに結合し
た蛍光プローブとが共存する場合の偏光解消測定におけ
る分離能(コントラスト値)についてシミュレーション
計算した結果を示す図表である。
FIG. 19 is a table showing the results of a simulation calculation of the separation ability (contrast value) in depolarization measurement when a free fluorescent probe and a fluorescent probe bound to a target coexist.

【図20】HDAF染色液に浸されたHDAF染色NG
細胞の位相差像をディスプレイ上に表示した中間調画像
の写真である。
FIG. 20: HDAF stained NG immersed in HDAF staining solution
It is a photograph of the halftone image which displayed the phase contrast image of the cell on the display.

【図21】HDAF染色液に浸されたHDAF染色NG
細胞の無偏光の蛍光像をディスプレイ上に表示した中間
調画像の写真である。
FIG. 21: HDAF stained NG immersed in HDAF stain solution
It is the photograph of the halftone image which displayed the unpolarized fluorescence image of the cell on the display.

【図22】定常光で励起した場合におけるHDAF染色
液に浸されたHDAF染色NG細胞の蛍光異方性比のイ
メージングを偏光応答補正してディスプレイ上に表示し
た中間調画像の写真である。
FIG. 22 is a photograph of a halftone image displayed on a display after correcting the fluorescence anisotropy ratio of the fluorescence anisotropy ratio of the HDAF-stained NG cells immersed in the HDAF staining solution when excited by the steady light.

【図23】定常光で励起した場合におけるHDAF染色
液に浸されたHDAF染色NG細胞の蛍光異方性比のイ
メージングを偏光応答補正せずにディスプレイ上に表示
した中間調画像の写真である。
FIG. 23 is a photograph of a halftone image displayed on a display without correcting polarization anisotropy imaging of the fluorescence anisotropy ratio of HDAF-stained NG cells immersed in an HDAF staining solution when excited by steady light.

【図24】時間ゲート法による場合におけるHDAF染
色液に浸されたHDAF染色NG細胞の蛍光異方性比の
イメージングを偏光応答補正してディスプレイ上に表示
した中間調画像の写真である。
FIG. 24 is a photograph of a halftone image displayed on a display after correcting the polarization anisotropy of the fluorescence anisotropy ratio of the HDAF-stained NG cells immersed in the HDAF staining solution in the case of the time gate method.

【図25】時間ゲート法による場合におけるHDAF染
色液に浸されたHDAF染色NG細胞の蛍光異方性比の
イメージングを偏光応答補正せずにディスプレイ上に表
示した中間調画像の写真である。
FIG. 25 is a photograph of a halftone image displayed on a display without correcting the polarization response of the imaging of the fluorescence anisotropy ratio of the HDAF-stained NG cells immersed in the HDAF staining solution in the case of the time gate method.

【図26】フリーな蛍光プローブ(HDAF溶液)およ
びターゲットに結合した蛍光プローブ(HDAF染色N
G細胞)それぞれの領域における蛍光異方性比の平均値
標準偏差およびコントラスト値を示す図表である。
FIG. 26 shows a free fluorescent probe (HDAF solution) and a fluorescent probe bound to a target (HDAF stain N
(G cell) is a table showing the average standard deviation and the contrast value of the fluorescence anisotropy ratio in each region.

【図27】時間分解蛍光顕微鏡における自家蛍光除去の
説明図である。
FIG. 27 is an explanatory diagram of auto-fluorescence removal in a time-resolved fluorescence microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…パルス励起光源、2…偏光子、3…1/2波長板、
4…励起光導入光学系、5…ダイクロイックミラー、6
…対物レンズ、7…試料、8…試料ステージ、9…バン
ドパスフィルタ、10…偏光ビームスプリッタ、11,
12…結像レンズ、13,14…ゲート機能付イメージ
インテンシファイア、15…ゲートコントローラ、16
…画像演算部。
1: pulse excitation light source, 2: polarizer, 3: half-wave plate,
4 ... Excitation light introduction optical system, 5 ... Dichroic mirror, 6
... Objective lens, 7 ... Sample, 8 ... Sample stage, 9 ... Band pass filter, 10 ... Polarizing beam splitter, 11,
12: imaging lens, 13, 14: image intensifier with gate function, 15: gate controller, 16
... Image operation unit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料を励起する直線偏光のパルス励起光
を出力するパルス励起光源部と、 前記パルス励起光源部から出力された前記パルス励起光
の偏光方位を回転させる偏光方位回転手段と、 前記偏光方位回転手段から出力された前記パルス励起光
を所定方向から前記試料に照射する照射光学系と、 前記パルス励起光が前記試料に照射されて発生した蛍光
を前記所定方向と略同じ方向から入力し、互いに直交す
る第1および第2の偏光方位それぞれの直線偏光成分に
分岐して互いに異なる第1および第2の結像面それぞれ
に結像する受光光学系と、 前記第1の結像面に結像された前記蛍光の前記第1の偏
光方位の直線偏光成分を撮像する第1の撮像手段と、 前記第2の結像面に結像された前記蛍光の前記第2の偏
光方位の直線偏光成分を撮像する第2の撮像手段と、 前記第1および前記第2の撮像手段それぞれの撮像タイ
ミングを制御する制御手段と、 前記第1および前記第2の撮像手段それぞれにより撮像
された前記蛍光の前記第1および前記第2の偏光方位そ
れぞれの直線偏光成分の像に基づいて、前記試料から発
生した前記蛍光の偏光解消の2次元像を求める画像演算
手段と、 を備えることを特徴とする偏光解消イメージング装置。
A pulse excitation light source for outputting a linearly polarized pulse excitation light for exciting a sample; a polarization direction rotating means for rotating a polarization direction of the pulse excitation light output from the pulse excitation light source; An irradiation optical system for irradiating the sample with the pulse excitation light output from the polarization direction rotating unit from a predetermined direction; and inputting the fluorescence generated by irradiating the sample with the pulse excitation light from a direction substantially the same as the predetermined direction. A light receiving optical system that splits into linear polarization components of first and second polarization directions orthogonal to each other and forms images on first and second image planes different from each other, and the first image plane A first imaging unit that captures a linear polarization component of the first polarization direction of the fluorescence imaged on the second imaging direction; and a second polarization direction of the fluorescence imaged on the second imaging surface. Captures linear polarization component A second imaging unit that controls imaging timing of each of the first and second imaging units; and a first unit of the fluorescence imaged by each of the first and second imaging units. And an image calculation means for obtaining a two-dimensional image of the depolarization of the fluorescence generated from the sample based on the image of the linearly polarized light component of each of the second polarization directions. .
【請求項2】 前記演算手段は、前記第1の偏光方位と
された前記パルス励起光が前記試料に照射されたときに
撮像された前記蛍光の前記第1および前記第2の偏光方
位それぞれの直線偏光成分の像、および、前記第2の偏
光方位とされた前記パルス励起光が前記試料に照射され
たときに撮像された前記蛍光の前記第1および前記第2
の偏光方位それぞれの直線偏光成分の像に基づいて、偏
光応答補正を行って前記蛍光の偏光解消の2次元像を求
める、ことを特徴とする請求項1記載の偏光解消イメー
ジング装置。
2. The method according to claim 1, wherein the calculating unit is configured to calculate the first and second polarization directions of the fluorescence imaged when the sample is irradiated with the pulsed excitation light having the first polarization direction. An image of a linearly polarized light component, and the first and second fluorescence images captured when the sample is irradiated with the pulsed excitation light having the second polarization direction.
2. The depolarization imaging apparatus according to claim 1, wherein a polarization response correction is performed based on the image of the linearly polarized light component of each polarization direction to obtain a two-dimensional image of the depolarization of the fluorescence.
【請求項3】 前記演算手段は、前記所定方向を中心軸
とする所定回転角度位置にある前記試料に対して前記第
1の偏光方位とされた前記パルス励起光が照射されたと
きに撮像された前記蛍光の前記第1および前記第2の偏
光方位それぞれの直線偏光成分の像、および、前記中心
軸について前記所定回転角度位置とは90度異なる回転
角度位置にある前記試料に対して前記第2の偏光方位と
された前記パルス励起光が照射されたときに撮像された
前記蛍光の前記第1および前記第2の偏光方位それぞれ
の直線偏光成分の像に基づいて、偏光応答補正を行って
前記蛍光の偏光解消の2次元像を求める、ことを特徴と
する請求項1記載の偏光解消イメージング装置。
3. The imaging means is imaged when the pulse excitation light having the first polarization direction is irradiated on the sample at a predetermined rotation angle position about the predetermined direction as a central axis. The image of the linearly polarized light component of each of the first and second polarization directions of the fluorescence and the sample at a rotation angle position different from the predetermined rotation angle position by 90 degrees with respect to the central axis. And performing polarization response correction based on images of the linearly polarized light components of the first and second polarization directions of the fluorescence imaged when the pulsed excitation light having the two polarization directions is irradiated. The depolarization imaging apparatus according to claim 1, wherein a two-dimensional image of the depolarization of the fluorescence is obtained.
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