JP2907571B2 - Laser scanning fluorescence microscope - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種の蛍光色素を標識
として含む生物試料等の蛍光像を蛍光色素ごとに表示可
能なレーザ走査型蛍光顕微鏡に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser scanning fluorescent microscope capable of displaying a fluorescent image of a biological sample or the like containing various fluorescent dyes as labels for each fluorescent dye.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5に示すように、生物試料の標識用に
使われる蛍光色素の発光スペクトルは、比較的狭い発光
波長域と単一の発光ピークとを持つものが多い。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, the emission spectrum of a fluorescent dye used for labeling a biological sample often has a relatively narrow emission wavelength range and a single emission peak.
【0003】図6は、このような多種類の蛍光色素によ
り標識した試料につき、そのそれぞれの蛍光発光像を得
るための装置をしめす。図示のように落射蛍光顕微鏡1
01を用い、バンドパスフィルタ102及びダイクロイ
ックビームスプリッタ103を組み合わせたブロックを
蛍光色素の種類に合わせて交換していた。つまり、光源
105からの光をダイクロイックビームスプリッタ10
3によって試料106上に導くとともに試料106から
の蛍光を前述のブロックをとおしてカメラ104で観察
する。カメラ104で得られた複数の画像は後に重ね合
わされる。FIG. 6 shows an apparatus for obtaining a fluorescence emission image of each sample labeled with such various kinds of fluorescent dyes. Epi-fluorescence microscope 1 as shown
01, the block in which the bandpass filter 102 and the dichroic beam splitter 103 are combined is exchanged according to the type of the fluorescent dye. That is, the light from the light source 105 is transmitted to the dichroic beam splitter 10.
The light is guided onto the sample 106 by 3 and the fluorescence from the sample 106 is observed by the camera 104 through the above-described block. A plurality of images obtained by the camera 104 are superimposed later.
【0004】図7は、各蛍光色素ごとの蛍光発光像を得
るための別の装置を示す。このような装置では、バンド
パスフィルタ202a、202b及びダイクロイックビ
ームスプリッタ203a、203bを組み合わせること
により、各蛍光色素の発光スペクトルのピークに対応さ
せて光束を分割することとしている。分割された各光束
は、複数のビデオカメラ204a、204bのそれぞれ
で蛍光像に変換される。これにより、蛍光色素の種類ご
とに同時に蛍光像を撮ることができ、これを重ね合わせ
るならば、試料のどの部分がその蛍光色素で標識された
か知ることができる。FIG. 7 shows another apparatus for obtaining a fluorescence emission image for each fluorescent dye. In such an apparatus, by combining the bandpass filters 202a and 202b and the dichroic beam splitters 203a and 203b, the luminous flux is split according to the peak of the emission spectrum of each fluorescent dye. Each of the split light beams is converted into a fluorescent image by each of the plurality of video cameras 204a and 204b. Thereby, a fluorescent image can be simultaneously taken for each type of fluorescent dye, and if these are superimposed, it is possible to know which part of the sample is labeled with the fluorescent dye.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6のような
装置では、一般に蛍光像の発光輝度が低いことに起因し
て、一枚の画像を撮るのに比較的長い時間(数十秒〜数
分間)を要する(SCIENC, VOL. 230, DEC 1985, pp1401
-1403 等参照)。したがって、時間的に変動する試料の
画像を蛍光色素の種類と同じ枚数だけ撮る場合、撮影時
の試料の変形に起因して画像が変動し、これらを完全に
重ね合わせることができないといった問題があった。However, in the apparatus as shown in FIG. 6, the emission luminance of a fluorescent image is generally low, so that it takes a relatively long time (several tens of seconds to take a single image). (Several minutes) (SCIENC, VOL. 230, DEC 1985, pp1401)
-1403 etc.). Therefore, when the same number of images of a sample that fluctuates over time are taken as many as the types of fluorescent dyes, the image fluctuates due to deformation of the sample at the time of imaging, and there is a problem that these cannot be completely superimposed. Was.
【0006】また、図7のような装置では、蛍光色素の
種類と同一台数のビデオカメラが必要となり、ビデオカ
メラ相互の位置、倍率等を光学的に完全に一致させるこ
とは困難である。特に、ビデオカメラの感度を上げるた
めイメージイメージインインテンシファイアを介在させ
た場合には、個々のイメージイメージインインテンシフ
ァイアの非直線的な歪みが重畳するため、完全な画合せ
は望むべくもないといった問題があった。Further, in the apparatus as shown in FIG. 7, the same number of video cameras as the types of fluorescent dyes are required, and it is difficult to completely optically match the positions, magnifications, etc. between the video cameras. In particular, when an image image intensifier is interposed to increase the sensitivity of a video camera, perfect image matching cannot be expected because non-linear distortion of each image image intensifier is superimposed. There was a problem.
【0007】更に、図6及び図7の装置に共通する問題
として、多重蛍光スペクトルを完全に分離するために各
蛍光スペクトルがオーバーラップしない波長のみを選択
して撮像する必要があり、各光束の光路に対し非常に狭
い波長域のみを通す特性を持たせなければならなず、光
束の利用効率が低いという問題があった。Further, as a problem common to the apparatuses shown in FIGS. 6 and 7, in order to completely separate multiple fluorescence spectra, it is necessary to select only wavelengths at which the fluorescence spectra do not overlap, and to take an image. The optical path must have a characteristic of passing only a very narrow wavelength range, and there is a problem that the utilization efficiency of the light beam is low.
【0008】そこで、本発明は、多種類の蛍光色素を含
む試料からの発光画像を、時間的ずれなく高いS/N比
で、蛍光色素ごとに分離識別可能なレーザ走査型蛍光顕
微鏡を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention provides a laser scanning fluorescence microscope capable of separating and identifying emission images from a sample containing various types of fluorescent dyes with high S / N ratio without time lag for each fluorescent dye. The purpose is to:
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るレーザ走査型蛍光顕微鏡は、集光され
た光スポットを試料上で走査する走査手段と、試料から
発生した蛍光を検出し電気信号に変換する光検出手段
と、走査手段に同期して検出手段からの電気信号を読み
出す制御手段とを備える。ここに、光検出手段は、総合
分光感度特性が所定のスペクトル波長域で単調増加する
第1の光検出器と、総合分光感度特性が前記所定のスペ
クトル波長域で単調減少する第2の光検出器と、試料か
らの蛍光を前記第1及び第2の光検出器に個別に導く光
学手段とを含む。また、制御手段は、第1及び第2の光
検出器からの電気信号の強度比に基づいて、試料からの
蛍光がどの種類の蛍光色素によるものかを判別する判別
手段を備える。なお、総合分光感度特性とは、光検出器
及び光学手段を結合した系の全体的な分光感度特性をい
い、例えば光検出器の分光感度特性、各光検出部分の前
に置かれる分波鏡その他の分光分波特性、フィルタその
他の分光透過率特性等の組み合わせによって決定される
ものである。In order to solve the above-mentioned problems, a laser scanning fluorescence microscope according to the present invention comprises scanning means for scanning a condensed light spot on a sample, and detecting fluorescence generated from the sample. And a control unit for reading out the electric signal from the detection unit in synchronization with the scanning unit. Here, the light detecting means includes a first photodetector whose total spectral sensitivity characteristic monotonically increases in a predetermined spectral wavelength range, and a second photodetector whose total spectral sensitivity characteristic monotonously decreases in the predetermined spectral wavelength range. And an optical means for individually guiding the fluorescence from the sample to the first and second photodetectors. Further, the control means includes a discriminating means for discriminating which kind of fluorescent dye the fluorescence from the sample is based on the intensity ratio of the electric signal from the first and second photodetectors. The overall spectral sensitivity characteristic refers to the overall spectral sensitivity characteristic of a system in which a photodetector and optical means are combined, such as the spectral sensitivity characteristic of a photodetector, and a demultiplexer placed in front of each light detection part. It is determined by a combination of other spectral demultiplexing characteristics, filters and other spectral transmittance characteristics, and the like.
【0010】[0010]
【作用】上記レーザ走査型蛍光顕微鏡によれば、第1の
光検出器の総合分光感度特性は所定のスペクトル波長域
で単調増加し、第2の光検出器の総合分光感度特性は同
スペクトル波長域で単調減少する。したがって、第1及
び第2の光検出器からの電気信号の強度比に基づいて発
光の中心波長を特定することができ、複数種の蛍光色素
のそれぞれの発光スペクトルが比較的狭い発光波長域と
単一の発光ピークとを持つものと仮定するならば、これ
らの蛍光色素の種類を特定又は判別することができる。
このような蛍光色素の判別を走査手段に同期して行え
ば、蛍光色素の種類ごとにその強度に応じた蛍光画像を
時間的ずれなく得ることができる。According to the above laser scanning fluorescence microscope, the total spectral sensitivity characteristic of the first photodetector monotonically increases in a predetermined spectral wavelength range, and the total spectral sensitivity characteristic of the second photodetector is the same spectral wavelength. Monotonically decreases in the range. Therefore, the center wavelength of light emission can be specified based on the intensity ratio of the electric signals from the first and second photodetectors, and the emission spectrum of each of a plurality of types of fluorescent dyes is relatively narrow. Assuming that the fluorescent dye has a single emission peak, the type of these fluorescent dyes can be specified or determined.
If such determination of the fluorescent dye is performed in synchronization with the scanning means, a fluorescent image corresponding to the intensity of each type of fluorescent dye can be obtained without a time lag.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面を参照し
つつ説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0012】図1は、実施例のレーザ走査型蛍光顕微鏡
の光学系を示した概略図である。図示のように、連続発
振レーザ光源1からの励起用のレーザ光束は、結像レン
ズ7、ピンホール8、コリメータ9及ダイクロイックミ
ラー10を直進して、第1のスキャナ2に設けられたガ
ルバノメータミラーに入射する。この第1のスキャナ2
で偏向されたレーザ光束は、リレーレンズ34、35を
へて第2のスキャナ3に設けられたガルバノメータミラ
ーに入射し、再び偏向される。第2のスキャナ3の出射
側には、接眼レンズ36を介して対物レンズ15が配置
されており、これらによって試料6上にレーザスポット
光が形成される。このレーザスポット光は、走査手段で
ある第1及び第2のスキャナ2、3によって、試料上を
それぞれX方向及びY方向に走査される。FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a laser scanning fluorescence microscope of an embodiment. As shown, a laser beam for excitation from a continuous wave laser light source 1 travels straight through an imaging lens 7, a pinhole 8, a collimator 9 and a dichroic mirror 10, and a galvanometer mirror provided in the first scanner 2. Incident on. This first scanner 2
The laser beam deflected by the above enters the galvanometer mirror provided in the second scanner 3 via the relay lenses 34 and 35, and is deflected again. On the emission side of the second scanner 3, the objective lens 15 is arranged via an eyepiece 36, and these form a laser spot light on the sample 6. The laser spot light is scanned on the sample in the X and Y directions by the first and second scanners 2 and 3 as scanning means, respectively.
【0013】試料6から出射した蛍光は、第2のスキャ
ナ3及び第1のスキャナ2で順次偏向された後、ダイク
ロイックミラー10に入射する。このダイクロイックミ
ラー10は、レーザ光束の波長よりも長波長域の光束の
みを反射するので、レーザ光束の波長よりも長い波長を
有する蛍光はダイクロイックミラー10で反射されて、
結像レンズ11及びピンホール12を介してダイクロイ
ックミラー13に入射する。このダイクロイックミラー
13で2分割された蛍光は、それぞれフィルタ14、1
6を経てフォトマルチプライア等からなる第1及び第2
の光検出器15、17に入射し、それぞれが同時に電気
信号に変換される。第1の光検出器15側の光路の総合
分光感度特性は、第1の光検出器15自体の分光感度特
性のみならず、フィルタ14の分光透過率特性、ダイク
ロイックミラー13の分光分波特性等の組み合わせによ
って与えられる。また、第2の光検出器17側の光路の
総合分光感度特性も、光検出器17、フィルタ16、ダ
イクロイックミラー13等の分光特性の組み合わせによ
って与えられる。以下に詳細は説明するが、第1の光検
出器15側の光路の総合分光感度特性は、所定のスペク
トル波長域で波長とともに単調増加し、第2の光検出器
17側の光路の総合分光感度特性は、同波長領域で波長
とともに単調減少する。The fluorescence emitted from the sample 6 is sequentially deflected by the second scanner 3 and the first scanner 2, and then enters the dichroic mirror 10. Since the dichroic mirror 10 reflects only a light beam in a wavelength region longer than the wavelength of the laser light beam, fluorescence having a wavelength longer than the wavelength of the laser light beam is reflected by the dichroic mirror 10,
The light enters a dichroic mirror 13 via an imaging lens 11 and a pinhole 12. The fluorescence split by the dichroic mirror 13 is divided into filters 14 and 1 respectively.
6. First and second photomultipliers etc.
And is converted into an electric signal at the same time. The overall spectral sensitivity characteristics of the optical path on the first photodetector 15 side include not only the spectral sensitivity characteristics of the first photodetector 15 itself, but also the spectral transmittance characteristics of the filter 14 and the spectral demultiplexing characteristics of the dichroic mirror 13. And so on. The overall spectral sensitivity characteristic of the optical path on the second photodetector 17 side is also given by a combination of the spectral characteristics of the photodetector 17, the filter 16, the dichroic mirror 13, and the like. Although described in detail below, the overall spectral sensitivity characteristic of the optical path on the first photodetector 15 side monotonically increases with wavelength in a predetermined spectral wavelength range, and the overall spectral sensitivity characteristic of the optical path on the second photodetector 17 side. The sensitivity characteristic monotonically decreases with wavelength in the same wavelength region.
【0014】図2は、実施例のレーザ走査型蛍光顕微鏡
の制御系を示した概略図である。光検出器15、17か
らの電気信号は、A/Dコンバータ21、23によって
ディジタル信号に変換された上で、スキャナ2、3の駆
動信号に同期させて一対の画像メモリー25、27の同
一番地の画素に順次書き込まれ、画像信号として保存さ
れる。判別手段である制御解析装置30は各画像メモリ
ー25、27に保存された一対のデータに基づいて蛍光
色素の種類を各画素ごとに判別する。各画素ごとに得ら
れた蛍光色素の種類に関するデータは、画像としてまと
められ、例えば特定種類の蛍光色素の濃度分布としてデ
ィスプレイ32に表示される。FIG. 2 is a schematic diagram showing a control system of the laser scanning fluorescence microscope of the embodiment. The electric signals from the photodetectors 15 and 17 are converted into digital signals by the A / D converters 21 and 23, and then synchronized with the drive signals of the scanners 2 and 3, and the same addresses of the pair of image memories 25 and 27 are synchronized. Are sequentially written to the pixels and stored as image signals. The control analyzer 30 as a discriminating unit discriminates the type of the fluorescent dye for each pixel based on a pair of data stored in each of the image memories 25 and 27. Data relating to the type of fluorescent dye obtained for each pixel is compiled into an image and displayed on the display 32 as, for example, a concentration distribution of a specific type of fluorescent dye.
【0015】以下、実施例のレーザ走査型蛍光顕微鏡の
動作について説明する。第1及び第2のスキャナ2、3
は、制御解析装置30からの駆動信号に基づいて試料6
上に照射されたレーザスポット光を走査する。試料6か
らは、試料作成に使用された蛍光色素の分布に応じた蛍
光が発生する。この蛍光は、第1及び第2の光検出器1
5、17で同時に検出されるが、そのピーク波長の位置
に応じて各光検出器15、17の出力比が異なったもの
となる。The operation of the laser scanning fluorescence microscope of the embodiment will be described below. First and second scanners 2, 3
Is based on the drive signal from the control analyzer 30.
The laser spot light irradiated above is scanned. From the sample 6, fluorescence is generated in accordance with the distribution of the fluorescent dye used for preparing the sample. This fluorescence is transmitted to the first and second photodetectors 1.
5 and 17 are detected simultaneously, but the output ratio of each of the photodetectors 15 and 17 differs depending on the position of the peak wavelength.
【0016】図3は、各光検出器15、17の光路の総
合分光感度特性と蛍光色素の発光スペクトルとを対比し
たものである。第1の光検出器15側の総合分光感度特
性は、適当なスペクトル波長域λ1 〜λ2 をカバーし、
かつ、その感度が波長とともに短調に増加する(図3
(a)の一点鎖線)。一方、第2の光検出器17側の総
合分光感度特性は、スペクトル波長域λ1〜λ2 をカバ
ーし、かつ、その感度が波長とともに短調に減少する
(図3(a)の実線)。蛍光色素としては、予め発光ス
ペクトル分布の分かったものを使用する。つまり、上記
スペクトル波長域λ1 〜λ2 内の適当な領域をカバー
し、かつ、異なるピーク波長を有する3種の蛍光色素を
使用する(図3(b))。FIG. 3 compares the total spectral sensitivity characteristic of the optical path of each of the photodetectors 15 and 17 with the emission spectrum of the fluorescent dye. The overall spectral sensitivity characteristic of the first photodetector 15 covers an appropriate spectral wavelength range λ 1 to λ 2 ,
And the sensitivity increases in a minor manner with the wavelength (see FIG. 3).
(A) chain line). On the other hand, the overall spectral sensitivity characteristic of the second photodetector 17 covers the spectral wavelength range λ 1 to λ 2 , and its sensitivity decreases in a minor tone with wavelength (solid line in FIG. 3A). As the fluorescent dye, a dye whose emission spectrum distribution is known in advance is used. That is, three kinds of fluorescent dyes that cover an appropriate region within the above-mentioned spectral wavelength range λ 1 to λ 2 and have different peak wavelengths are used (FIG. 3B).
【0017】図3(b)に示すような蛍光色素を試料の
作成に用いた場合、図3(a)の特性を有する各光検出
器15、17の出力比は、検出された蛍光色素の種類ご
とにほぼ一定の値を示し、その蛍光強度の絶対値にほと
んど依存しない。具体的には、図3(b)に示す3つの
蛍光色素について各光検出器15、17で得られる出力
比は、第1の色素で約1:4となり、第2の色素で約
1:1となり、第3の色素で約4:1となる。When a fluorescent dye as shown in FIG. 3B is used for preparing a sample, the output ratio of each of the photodetectors 15 and 17 having the characteristics shown in FIG. It shows an almost constant value for each type and hardly depends on the absolute value of the fluorescence intensity. Specifically, the output ratios obtained by the photodetectors 15 and 17 for the three fluorescent dyes shown in FIG. 3B are about 1: 4 for the first dye and about 1: 4 for the second dye. 1 and about 4: 1 for the third dye.
【0018】したがって、2つの画素メモリ25、27
に蓄積された画像信号について各画素ごとに比をとれ
ば、2組の光検出系を用いるだけで多数の蛍光色素の発
光像を分離識別することができる。また、総合分光感度
特性に基づいて、各画素における蛍光色素の種類とその
蛍光強度とを検出することができるので、各蛍光色素ご
との蛍光強度の分布を得ることもできる。さらに、これ
らを各画素ごとに重ね合せるならば、試料の全体像を再
現することができる。制御解析装置30は、画像信号の
強度比、蛍光色素の種類等を解析し、試料の蛍光強度分
布、蛍光色素の識別等をディスプレイ32に表示する。Therefore, the two pixel memories 25 and 27
By taking the ratio of the image signals stored in each pixel for each pixel, the emission images of a large number of fluorescent dyes can be separated and identified only by using two sets of photodetection systems. Further, since the type of the fluorescent dye and the fluorescence intensity of each pixel can be detected based on the overall spectral sensitivity characteristics, the distribution of the fluorescence intensity for each fluorescent dye can be obtained. Furthermore, if these are superimposed on each pixel, the whole image of the sample can be reproduced. The control analyzer 30 analyzes the intensity ratio of the image signal, the type of the fluorescent dye, and the like, and displays the fluorescent intensity distribution of the sample, the identification of the fluorescent dye, and the like on the display 32.
【0019】以上の説明から明らかなように、実施例の
装置では、試料からの光路を2系統に分けるだけでそれ
ぞれの画像信号から多種類の蛍光色素の発光画像を分離
識別することができる。また、多種類の蛍光色素の多波
長蛍光画像が同時に全く画像ずれなく分離識別できる。
さらに、蛍光光束を無駄なく利用できるので、短時間で
S/N比の良い画像を得ることができる。As is clear from the above description, in the apparatus of the embodiment, it is possible to separate and identify the emission images of various types of fluorescent dyes from each image signal only by dividing the optical path from the sample into two systems. Also, multi-wavelength fluorescent images of various types of fluorescent dyes can be simultaneously separated and identified without any image shift.
Furthermore, since the fluorescent light beam can be used without waste, an image having a good S / N ratio can be obtained in a short time.
【0020】本発明は上記実施例に限られるものではな
い。図1のピンホール12を用いていわゆるコンフォー
カルモードのレーザ走査型蛍光顕微鏡とすることで、試
料の蛍光像を3次元的に分解することもできる。この場
合、ピンホール12の径及び位置を調整し、蛍光の光ス
ポットの中心部のみを透過するように配置する。試料6
の位置を光軸方向に上下することにより、Z軸方向の蛍
光分布を求めることができる。これにより、2次元的に
観察していた状態では重なり合っていた蛍光が重なり合
うことなく識別できるので、蛍光色素の種類の識別がよ
り確実かつ容易になる。なお、2次元的観察のみ行う場
合には、ピンホール12を省略することができる。The present invention is not limited to the above embodiment. By using a so-called confocal mode laser scanning fluorescence microscope using the pinhole 12 in FIG. 1, a fluorescence image of the sample can be three-dimensionally decomposed. In this case, the diameter and position of the pinhole 12 are adjusted, and the pinhole 12 is arranged so as to transmit only the center of the fluorescent light spot. Sample 6
Is moved up and down in the optical axis direction, the fluorescence distribution in the Z axis direction can be obtained. Accordingly, the fluorescent light that has been overlapped in the state observed two-dimensionally can be identified without overlapping, and the type of the fluorescent dye can be more reliably and easily identified. When only two-dimensional observation is performed, the pinhole 12 can be omitted.
【0021】また、A/Dコンバータ21、23の一方
を省略し、残りのA/Dコンバータの入出力をスイッチ
し、2つの画像メモリー25、27内の同一番地に交互
に画像信号を保存すれば、試料の変形に起因するずれの
効果が半画素分の走査時間に対応するものとなり、実用
上の問題が発生しない。Also, one of the A / D converters 21 and 23 is omitted, the input and output of the remaining A / D converters are switched, and the image signals are alternately stored at the same address in the two image memories 25 and 27. For example, the effect of the displacement due to the deformation of the sample corresponds to the scanning time for half a pixel, and does not cause a practical problem.
【0022】さらに、画像メモリー25、27の一方を
省略し、A/Dコンバータ21、23と残りの画像メモ
リーとの間に割算回路、判別回路、加算回路等を設け、
画像メモリーに入力する画像信号として蛍光強度のデー
タに蛍光色素の識別ビットを付加してもよい。識別され
た蛍光色素の発光色に応じて疑似カラーを着けて提示す
れば、肉眼で観察したものとかわらない画像を再現する
ことができる。Further, one of the image memories 25 and 27 is omitted, and a division circuit, a discrimination circuit, an addition circuit and the like are provided between the A / D converters 21 and 23 and the remaining image memories.
A fluorescent dye identification bit may be added to the fluorescence intensity data as an image signal input to the image memory. If a pseudo color is presented according to the emission color of the identified fluorescent dye, an image that does not differ from that observed with the naked eye can be reproduced.
【0023】また、3つ以上の光検出器を準備してもよ
い。3の光検出器を設けた場合、検出されるべきスペク
トル波長域における各光検出器の総合分光感度特性を図
4のようなものとすることができる。各光検出器からの
3つの電気信号を比較することで、蛍光色素の種類検出
の確度をより高くすることができる。Further, three or more photodetectors may be prepared. When three photodetectors are provided, the overall spectral sensitivity characteristics of each photodetector in the spectral wavelength range to be detected can be as shown in FIG. By comparing three electrical signals from each photodetector, the accuracy of detecting the type of fluorescent dye can be increased.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のように、本発明のレーザ走査型蛍
光顕微鏡によれば、第1及び第2の光検出器の総合分光
感度特性がそれぞれ単調増加及び単調減少しているの
で、各光検出器からの電気信号の強度比に基づいて発光
波長を特定することができ、さらには蛍光色素の種類を
特定することができる。よって、多種類の蛍光色素を含
む試料からの発光画像を、時間的ずれなく高いS/N比
で、蛍光色素ごとに判別することができる。As described above, according to the laser scanning fluorescence microscope of the present invention, the total spectral sensitivity characteristics of the first and second photodetectors monotonically increase and decrease, respectively. The emission wavelength can be specified based on the intensity ratio of the electric signal from the detector, and further, the type of the fluorescent dye can be specified. Therefore, emission images from a sample containing various types of fluorescent dyes can be determined for each fluorescent dye at a high S / N ratio without a time lag.
【図1】実施例のレーザ走査型蛍光顕微鏡の光学系の構
成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system of a laser scanning fluorescence microscope according to an embodiment.
【図2】実施例のレーザ走査型蛍光顕微鏡の制御系の構
成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the laser scanning fluorescence microscope of the embodiment.
【図3】図1及び図2の光検出噐の総合分光感度特性
と、試料作成に用いた蛍光色素の蛍光強度分布との関係
を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the overall spectral sensitivity characteristics of the photodetectors of FIGS. 1 and 2 and the fluorescence intensity distribution of the fluorescent dye used for preparing the sample.
【図4】3つの光検出噐を用いた場合の総合分光感度特
性を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the overall spectral sensitivity characteristics when three photodetectors are used.
【図5】蛍光色素の一般的な蛍光強度分布を示した図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a general fluorescence intensity distribution of a fluorescent dye.
【図6】多種類の蛍光色素により標識した試料の蛍光発
光像を個別に検出するための従来装置をしめす。FIG. 6 shows a conventional apparatus for individually detecting fluorescence emission images of a sample labeled with various kinds of fluorescent dyes.
【図7】蛍光発光像を検出するための別の従来装置をし
めす。FIG. 7 shows another conventional apparatus for detecting a fluorescence image.
2、3…走査手段 10、13、14、15、16、17…光検出手段 21、23、25、27、30…制御手段 17…第1の光検出器 15…第2の光検出器 13…光学手段 30…判別手段 2, 3, ... scanning means 10, 13, 14, 15, 16, 17 ... light detecting means 21, 23, 25, 27, 30 ... control means 17 ... first light detector 15 ... second light detector 13 ... Optical means 30 ... Discriminating means
Claims (4)
走査手段と、試料から発生した蛍光を検出し電気信号に
変換する光検出手段と、前記走査手段に同期して前記光
検出手段からの電気信号を読み出す制御手段とを備える
レーザ走査型蛍光顕微鏡であって、前記光検出手段は、
総合分光感度特性が所定のスペクトル波長域で単調増加
する第1の光検出器と、総合分光感度特性が前記所定の
スペクトル波長域で単調減少する第2の光検出器と、試
料からの蛍光を前記第1及び第2の光検出器に個別に導
く光学手段とを含み、前記制御手段は、前記第1及び第
2の光検出器からの電気信号の強度比に基づいて、試料
からの蛍光がどの種類の蛍光色素によるものかを判別す
る判別手段を備えることを特徴とするレーザ走査型蛍光
顕微鏡。A scanning means for scanning a condensed light spot on a sample; a light detecting means for detecting fluorescence generated from the sample and converting the fluorescence into an electric signal; and the light detecting means in synchronization with the scanning means. Control means for reading an electrical signal from a laser scanning fluorescence microscope, wherein the light detection means,
A first photodetector having an overall spectral sensitivity characteristic monotonically increasing in a predetermined spectral wavelength region, a second photodetector having an overall spectral sensitivity characteristic monotonically decreasing in the predetermined spectral wavelength region, and a fluorescent light from the sample. Optical means for individually guiding the light to the first and second light detectors, wherein the control means controls the fluorescence from the sample based on the intensity ratio of the electric signals from the first and second light detectors. 1. A laser scanning fluorescence microscope, comprising: a discriminating means for discriminating which kind of fluorescent dye is used.
を偏向する偏向光装置と、該レーザ光束を試料上に光ス
ポットとして集光する対物レンズとを備えることを特徴
とする請求項1記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。2. The scanning device according to claim 1, wherein the scanning unit includes a deflecting device for deflecting a laser beam from a light source, and an objective lens for condensing the laser beam as a light spot on a sample. Laser scanning fluorescence microscope.
査情報と前記判別手段による蛍光色素の種類に関する情
報とに基づいて、試料中の蛍光色素の分布をその種類ご
とに2次元的に表示する表示装置をさらに備えることを
特徴とする請求項1記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。3. A display for two-dimensionally displaying the distribution of the fluorescent dye in the sample for each type based on the scanning information of the light spot by the scanning unit and the information on the type of the fluorescent dye by the determining unit. The laser scanning fluorescence microscope according to claim 1, further comprising a device.
前記所定のスペクトル波長域よりも長波長側に隣接する
別のスペクトル波長域で単調増加する第3の光検出器を
備え、前記第1の光検出器は、その総合分光感度特性が
前記別のスペクトル波長域で単調減少することを特徴と
する請求項1記載のレーザ走査型蛍光顕微鏡。4. The photodetector includes a third photodetector having a total spectral sensitivity characteristic monotonically increasing in another spectral wavelength region adjacent to a longer wavelength side than the predetermined spectral wavelength region. 2. A laser scanning fluorescence microscope according to claim 1, wherein said one photodetector has its total spectral sensitivity characteristic monotonously decreasing in said another spectral wavelength range.
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