荧光图像检测装置以及荧光图像检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种荧光图像检测装置以及荧光图像检测方法，为了降低与荧光图像检测装置的检测能力有关的漏光，将荧光侧滤波器部的干涉滤波器和吸收滤波器串行配置在荧光的行进方向上。在此所使用的干涉滤波器和吸收滤波器使相当于荧光的波长频带的光充分透过并且遮蔽相当于照射到试样的激励光的波长频带的光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用荧光检测的生物光学成像(bioluminescence imaging)技术。
技术介绍
对生物体中、细胞中的分子种(molecular species)如何分布进行成像的方法是医学、生物学的重要研究方法。在细胞等级广泛应用着如下方法使用显微镜，利用附着有荧光色素的分子探针、使用基因发现分子探针来将分子种进行图像化。另外，要求如下一种装置针对比细胞等级更大的脏器、甚至动物个体，在仍存活的状态下观察所关注的分子种分布的样子。例如如下技术通过使荧光探针与小鼠等个体中的癌细胞相结合来将所关注的癌细胞增殖的样子进行图像化，观察每天或者每周的随时间变化。在以往的用于细胞等级的测量装置中，为了观察动物个体内部的癌细胞的增殖，通过杀死动物对规定的部分染色或者附着荧光体来进行观察，但是这样就无法对一个个体长时间地观察细胞的随时间增殖。 由于该原因，期望开发一种能够在个体仍存活的状态下观察小动物个体的内部信息的分子种的装置。
技术实现思路
专利技术要解决的问题附图说明图10是表示典型的荧光图像检测装置的一例的图。该装置是如下装置将来自光源16的光中的由激励侧滤波器Il(Fex)选择的波长的光作为激励光照射到生物体试样，利用荧光侧滤波器12 (Fm)取出来自该生物体试样的散射光中的荧光成分，利用成像透镜32在作为二维检测器的CXD照相机38上成像，由此得到试样的荧光图像。在这样的装置中，在对试样照射激励光时，从所关注的荧光分子发射波长与激励光不同的、通常波长比激励光长的光，因此，如果安装完全遮断激励光的波长成分的滤波器作为从试样至二维检测器38之间的荧光侧滤波器12，则能够以高灵敏度地检测荧光波长成分。但是，实际上，照射到试样的激励光的光谱中往往包含较少波长与荧光成分相同的光(还称为杂散光)，该杂散光在试样上进行反射而与从试样发出的荧光重叠，从而使荧光的检测边界恶化。另外，相反如果照射到试样的激励光完全不包含杂散光，荧光侧滤波器的能力不足而也没有完全去除激励光的波长成分，则在试样上反射的激励光成分的一部分透过荧光侧滤波器而与来自试样的荧光成分重叠，从而使荧光的检测边界恶化。当荧光的检测边界较差时微弱的荧光被噪声掩盖，从而无法清楚地捕捉图像。在生物体试样的关注部分附着荧光色素而观察的情况下，当关注部分处于生物体试样的中心附近即从表面远离的位置时，相应地从生物体试样的表面捕捉到的荧光的强度变弱。当荧光的检测边界较差时，无法清楚地捕捉这样微弱的荧光成分。因此，本专利技术的目的在于提供一种荧光图像检测装置，提高荧光的检测边界而也能够高灵敏度地检测微弱的荧光。用于解决问题的方案图11是表示在图10的荧光图像检测装置中试样所包含的荧光色素的激励光谱 45和荧光光谱46以及与这些激励光谱45和荧光光谱46相对应地选择的激励侧滤波器 11 (Fex)的透过特性41和荧光侧滤波器12 (Feffl)的透过特性42的图。将激励侧滤波器11的透过波长频带选择为被包含于表示激励光谱45较强的强度的波长范围内。因为荧光光谱 46移位到波长比激励光谱45长的波长侧，所以与之相对应地选择荧光侧滤波器12的透过特性42以使其移位到波长比激励侧滤波器11长的波长侧。图12是表示激励侧滤波器Frai、荧光侧滤波器Fm的具体透过特性的一例的图表。 在该图表中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示透过率(对数)。纵轴的透过率是指1(表示为 1.E+00)最大、即100%的透过。作为激励侧滤波器Fra、荧光侧滤波器Fail而使用的滤波器一般为多层膜干涉滤波器。多层膜干涉滤波器为如下滤波器通过在透明的支承体上交替层叠几十层折射率不同的两种电介质薄膜的多层膜结构，从而仅使期望波长的光通过而遮挡(反射)剩余波长的光。在图12中，激励侧滤波器Fex为在630nm 690nm中具有透过波长频带的带通滤波器(透过波长频带的宽度Δ λ )。如果针对该激励侧滤波器Frai观察透过波长频带的透过率，则能够达到90%左右而足够高，不存在问题；但是在要遮挡光的波长域中也存在 2X10_6(将X10_6表示为E-06)左右的透过率，即在透过波长频带以外的波长域中存在漏光。将该激励侧滤波器Fra的漏透过率设为“tra”。另一方面，荧光侧滤波器Fem为在730nm 780nm中具有透过波长频带的带通滤波器(透过波长频带的宽度Δ λΜ)。如果针对该荧光侧滤波观察透过波长频带的透过率，则能够达到90%左右而足够高，不存在问题；但是在要遮挡光的波长域中也存在 IX 10_5左右的透过率，即在透过波长频带以外的波长域中存在漏光。将该荧光侧滤波器Fm 的漏透过率设为“tem”。参照图13研究在图10的例子中使用图12的滤波器Fex(透过特性41)、Fem(透过特性4 并使用碘钨灯那样的连续波长光源作为光源16的情况。如图13的(a)所示，将来自光源16的光强度假设为在整个波长上均勻的I (mW/ nm)。如果为了简化而将Frai的透过波长频带的透过率视作1 (100% )，则从激励侧滤波器Fra 的透过波长频带透过的激励光强度在图中相当于面积，因此该强度为I · Δ λ ex (mff)。当假设试样是完全不发出荧光而使激励光原样散射的白色散射体时，投向荧光侧滤波器Fm的散射光的强度为I · Δ λ ex · kk为投向荧光侧滤波器Fem的散射光的比例。如果将漏光相对于入射到荧光侧滤波器Fem的散射光的比例设为总漏率LF (LF =Leak Factor)，则到达二维检测器38的漏光的强度为I · Δ λ p . k · LF由于假设试样不发出荧光，因此如果LF = 0则CXD照相机38拍摄全黑的图像。由于k是固定的，因此为了估计LF，等同于如下情况如图13的(b)所示，在来自光源16的光的行进方向上串行排列激励侧滤波器11和荧光侧滤波器12，评价被包含于荧光侧滤波器12的透过光中的漏光的比例。即，考虑设为k = 1即可。在图13的(b)的配置中，当测量来自荧光侧滤波器12的漏光的光谱时，检测出图 13的(c)的两个波长成分的山形Sex、Sem。图左侧的成分Sex是相当于激励光的波长的光由于荧光侧滤波器12的能力不足没有被完全遮挡而漏掉的成分，如果使用荧光侧滤波器12 的漏率tM则形成如下公式Sex = I · Δ λ · tem图右侧的成分Sem可以说是由于激励侧滤波器11(漏率=tex)的能力不足而有 I · tex的强度的光到达荧光侧滤波器12，而其中处于荧光侧滤波器12的透过波长频带 Δ Aem内的波长的光是原样透过(由于设定为透过波长频带的透过率=1)荧光侧滤波器 12的成分。因而，形成以下公式Sem = I · Δ λ em · tex入射到二维检测器38的最终漏光的强度为上述激励波长中的Sex与荧光检测波长中的Sem之和。因而，总漏率LF为漏光相对于入射到荧光侧滤波器Fem的散射光的比例，因此能够定义为如下公式LF= (Sem+Sex)/(I · Δ λεχ)= (tem· Δ Xex+tex· Δ λ )/Δ λεχ (1)如果激励侧滤波器11与荧光侧滤波器12的透过波长频带的宽度Δ λ 与Δ λ Μ 大致相同，则形成如下公式。LF = teffl+texS卩，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种荧光图像检测装置，具备：激励光源，其激励试样的荧光；二维检测器，其用于检测从上述试样发出的荧光；激励侧滤波器，其被配置在上述光源与试样之间；以及荧光侧滤波器部，其被配置在上述试样与二维检测器之间，用于取出从试样发出的荧光而引导到上述二维检测器，上述激励侧滤波器具有阻止上述荧光侧滤波器部的透过波长域的光的透过波长频带，上述荧光侧滤波器部包括干涉滤波器和吸收滤波器，上述干涉滤波器和吸收滤波器被串行配置在上述荧光的行进方向上，上述干涉滤波器和吸收滤波器被组合成：在它们组合得到的透过波长域中包含荧光波长的至少一部分波长并且不包含上述激励侧滤波器的透过波长频带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种荧光图像检测装置，具备 激励光源，其激励试样的荧光；二维检测器，其用于检测从上述试样发出的荧光； 激励侧滤波器，其被配置在上述光源与试样之间；以及荧光侧滤波器部，其被配置在上述试样与二维检测器之间，用于取出从试样发出的荧光而引导到上述二维检测器，上述激励侧滤波器具有阻止上述荧光侧滤波器部的透过波长域的光的透过波长频带， 上述荧光侧滤波器部包括干涉滤波器和吸收滤波器，上述干涉滤波器和吸收滤波器被串行配置在上述荧光的行进方向上，上述干涉滤波器和吸收滤波器被组合成在它们组合得到的透过波长域中包含荧光波长的至少一部分波长并且不包含上述激励侧滤波器的透过波长频带。2.根据权利要求1所述的荧光图像检测装置，其特征在于，上述吸收滤波器在上述激励侧滤波器的透过波长频带中的透过率为10%以下。3.一种荧光图像检测装置， 上述激励光源为单色激励光源，上述激励侧滤波器的透过波长频带使上述单色激励光源的主波长的光透过， 构成上述荧光侧滤波器部的吸收滤波器在上述单色激励光源的主波长的波长域中具有10%以下的低透过率。4.根据权利要求3所述的荧光图像检测装置，其特征在于，上述光源为发射以785nm士 IOnm为峰值波长的光的半导体激光器，上述吸收滤波器的 50%透过波长在800nm 860nm的范围内。5.根据权利要求3所述的荧光图像检测装置，其特征在于，上述光源为发射以690nm士 IOnm为峰值波长的光的半导体激光器，上述吸收滤波器的 50%透过波长在720nm 780nm的范围内。6.根据权利要求3所述的荧光图像检测装置，其特征在于，上述光源为发射以658nm士 IOnm为峰值波长的光的半导体激光器，上述吸收滤波器的 50%透过波长在690nm 740nm的范围内。7.根据权利要求3所述的荧光图像检测装置，其特征在于，上述光源为发射以808nm士 IOnm为峰值波长的光的半导体激光器，上述吸收滤波器的 50%透过波长在820nm 870nm的范围内。8.一种荧光图像检测方法，利用荧光图像检测装置来检测荧光图像，该荧光图像检测装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢岛敦，小田一郎，樋爪健太郎，纲泽义夫，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：JP