創薬スクリーニング装置
【課題】薬の候補になる試料を見逃してしまうことのない創薬スクリーニング装置を提供する。
【解決手段】ウエルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料からの蛍光信号に基づいて画像処理を行って創薬酢クリーニングを行う装置であって、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像を取り出して試料からの戻り光を分離する戻り光分離手段を備えた光学画像分離装置において、前記励起光とは異なる光源からの光に基づく画像結合光路を設けたことを特徴とする。
【解決手段】ウエルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料からの蛍光信号に基づいて画像処理を行って創薬酢クリーニングを行う装置であって、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像を取り出して試料からの戻り光を分離する戻り光分離手段を備えた光学画像分離装置において、前記励起光とは異なる光源からの光に基づく画像結合光路を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点顕微観察系において、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像取り出しポートを用いた創薬スクリーニング装置に関し、共焦点画像を確実に取得するすることが可能な創薬スクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
創薬スクリーニング装置ではウェルプレートにあるアレイ状のウェル（穴）に並べられた試料に特定の波長の光を照射して励起し、励起された試料から出る蛍光像を顕微鏡システムで拡大し、拡大像をカメラで取り込んでいる。その場合、全ウェルから蛍光画像を取得するため、ＸＹステージでウェルプレートを移動する。
【０００３】
次に、カメラで取得した画像に対して画像処理をし、その結果を元に薬の候補になる試料を見出している。画像の画質を高めるため、顕微鏡とカメラの間に共焦点スキャナが設置される。
このような共焦点スキャナを用いた光学画像分離装置の先行技術としては下記のような特許文献が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０６２４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−０９５０１２号公報
【特許文献３】特開２００５−０９８７２２号公報
【０００５】
図２は上記特許文献１に記載された従来の光学画像分離装置の技術を示す構成図である。
図２において、共焦点スキャナ２６は顕微鏡５に接続されており、例えば、第１の蛍光波長λ１＝５３２ｎｍと第２の波長λ２＝６４７ｎｍを含む照明用平行励起光束１（一点鎖線）はマイクロレンズアレイディスク（ＭＬディスクという）２により個別の光束に集光される。
【０００６】
分光特性を持つ平板ミラーからなる第１のダイクロイックミラー（ＤＭという）３を透過後、ニポウディスク４の個々のピンホールを通過し、顕微鏡の対物レンズ６により、ウエルプレート７に載置されたサンプル８の各試料に集光され蛍光試薬を励起する。ＭＬディスク２とニポウディスク４は支軸２５を中心として回転する。
【０００７】
また、図２において、２０は共焦点スキャナ２６の共焦点画像取り出しポート１０に接続された分光光学ユニットである。この分光光学ユニット２０は、戻り光分離手段として平板ミラーからなる第２のＤＭ２３、迷光除去手段として分光特性を持つバンドパスフィルタ２４ａ,２５ｂを備えている。
【０００８】
サンプル８の各試料は例えば蛍光試薬ＣＹ３及びＣＹ５を付加されており、各々の蛍光試薬が発した蛍光信号１２は再び対物レンズ５を通り、ニポウディスク４の個々のピンホール上に集光される。個々のピンホールを通過した蛍光信号１２はＤＭ３で反射され、リレーレンズ９，レンズ２１ａ、バンドパスフィルタ２４ａ,２４ｂを介して、それぞれ選択された波長の共焦点光学像がカメラ２２ａ，２２ｂに結像される。
【０００９】
上述の構成では、ニポウディスク４のピンホールが並んでいる平面と、サンプル８上の被観察平面と、カメラ２０ａ，２０ｂの受光面とは互いに光学的に共役な関係に配置してあるので、カメラ２０ａ，２０ｂにはサンプル８の光学的断面像、すなわち共焦点画像が結像される。したがって、サンプル８の共焦点画像をカメラ２０ａ，２０ｂの受光面上に同時に形成することができるため、多数の被検査試料をマトリックス上に並べたサンプル８を顕微鏡と共焦点スキャナに対して相対的に移動させることにより、試料全数の任意の波長選択分離をした共焦点画像を高速に取り込むことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述の従来例においては、画像を取得する際、おおよそウェルプレート７にある個々のウェルの中心に対物レンズ６が来るように、ウェルプレート７をＸＹステージ（図示省略）で移動し、個々のウェルにある試料８の画像を取り込んでいる。
【００１１】
しかし、一般的に、試料（細胞）は必ずしもウェルの中央に集まるとは限らない。特に対物レンズ６の倍率が高くなると、レンズの視野が狭くなり、ウェルの中心から多少離れた場所にある細胞はカメラ２０ａ，２０ｂに映らなくなる。このような場合、画像処理に用いられる有効な画像が取れなくなり、薬の候補になる試料を見逃してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、創薬スクリーニング装置において、ウェル内の試料（細胞）の大よその分布状況を明視野画像で撮るためのカメラを設け、その分布状況から、共焦点画像を撮る試料（細胞）の範囲を決め、薬の候補になる試料を見逃してしまうことのない創薬スクリーニング装置を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の創薬スクリーニング装置は、請求項１においては、
ウエルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料からの蛍光信号に基づいて画像処理を行って創薬酢クリーニングを行う装置であって、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像を取り出して試料からの戻り光を分離する戻り光分離手段を備えた光学画像分離装置において、前記励起光とは異なる光源からの光に基づく画像結合光路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２においては、請求項１に記載の創薬スクリーニング装置において、
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は前記励起光を照射する側とは逆方向から前記試料を照射することを特徴とする。
【００１５】
請求項３においては、請求項１または２に記載の創薬スクリーニング装置において、
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は試料を透過した後ダイクロイックミラーで分岐されて変倍レンズを介してカメラに入射するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項４においては、請求項３に記載の創薬スクリーニング装置において、
前記変倍レンズ倍率は縮小系をとることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の創薬スクリーニング装置によれば、共焦点光学系とは別の明視野光学系を設け、共焦点光学系よりも視野の広い明視野像を元に、試料が適切に存在する場所を特定し、その場所を共焦点光学系で撮像することができる。その結果、失敗の無い共焦点画像が得られ、創薬スクリーニングの解析精度を高め、薬の候補を確実に捉えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１を参照して、本発明による創薬スクリーニング装置の一実施形態について説明する。
【００１９】
図１において図２に示す従来例と同一要素には同一符号を付している。従来例と異なる点は励起光束が照射される反対側に明視野照明を設け、この明視野照明が試料を透過した光を観察して試料の分布状況を把握するようにした点にある。
【００２０】
図１に示すように、ウェルプレート７にあるアレイ状のウェル（穴）の１つにある試料８に対して、ハロゲンランプ（図示省略）から出る明視野照明光３３を用いて照射する。照射された試料８は顕微鏡５の対物レンズ６によって明視野像を結ぶ。この像をレンズホルダに配置された変倍レンズ３４で再度カメラ２２ｃに結像させる。
【００２１】
変倍レンズ３４の倍率は縮小系をとる。これによってカメラ２２ｃは、試料の広い範囲を撮像した明視野像となる。
後述の共焦点画像の光路と分けるため、光路に配置された連結部材３７内のダイクロイックミラー３６を用いて、明視野像の光路を反射させる。ダイクロイックミラー３６の波長特性としては、長波長の光を反射し、短波長の光を透過する特性が望ましい。
【００２２】
一例として、波長６８０ｎｍ以上の光を反射するダイクロイックミラーを用いれば、試料８からの蛍光信号は失われることなく、ダイクロイックミラー３６を透過し、共焦点スキャナ１３及び分光光学ユニット２０で構成される共焦点の光学系に到達する。
【００２３】
一方、共焦点画像を得る光路では、特定の波長を持つ励起光束１で励起すると、試料８から励起光よりも波長の長い蛍光信号１２を発する。この蛍光信号は、対物レンズ６を有する顕微鏡５で集光され、共焦点スキャナ２６及び分光光学ユニット２０を介して、カメラ２２ａとカメラ２２ｂに像を結ぶ。分光光学ユニット２０は多波長の像を得るのに使用する機器で、蛍光信号が単波長の場合は不必要である。
【００２４】
本発明では、上記明視野像をもとに、試料（細胞）が適切な数量で存在する場所を特定して、共焦点光学系のカメラでこれらの試料を撮像できるようにウェルプレート１の位置を微調整する。
【００２５】
以上説明したように、本発明の創薬スクリーニング装置によれば、共焦点光学系とは別の明視野光学系を設け、共焦点光学系よりも視野の広い明視野像を元に、試料が適切に存在する場所を特定することができる。その結果、失敗の無い共焦点画像が得られ、創薬スクリーニングの解析精度を高め、薬の候補を確実に捉えることができる。
【００２６】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の創薬スクリーニング装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の創薬スクリーニング装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 励起光束
２ マイクロレンズアレイディスク
３，２３，３６ ダイクロイックミラー
４ ピンホールアレイディスク
５ 顕微鏡
６ 対物レンズ
７ ウェルプレート
８ 試料
９ リレーレンズ
１０ 共焦点画像取り出しポート
１２ 蛍光信号
１６ レンズアクチュエータ
２０ 分光光学ユニット
２１ レンズ
２２ カメラ
２３ ハーフミラー
２４ バンドパスフィルタ
２５ 支軸
２６ 共焦点スキャナ
３３ 明視野照明
３４ 変倍レンズ
３５ レンズホルダ
３７ 連結部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点顕微観察系において、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像取り出しポートを用いた創薬スクリーニング装置に関し、共焦点画像を確実に取得するすることが可能な創薬スクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
創薬スクリーニング装置ではウェルプレートにあるアレイ状のウェル（穴）に並べられた試料に特定の波長の光を照射して励起し、励起された試料から出る蛍光像を顕微鏡システムで拡大し、拡大像をカメラで取り込んでいる。その場合、全ウェルから蛍光画像を取得するため、ＸＹステージでウェルプレートを移動する。
【０００３】
次に、カメラで取得した画像に対して画像処理をし、その結果を元に薬の候補になる試料を見出している。画像の画質を高めるため、顕微鏡とカメラの間に共焦点スキャナが設置される。
このような共焦点スキャナを用いた光学画像分離装置の先行技術としては下記のような特許文献が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０６２４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−０９５０１２号公報
【特許文献３】特開２００５−０９８７２２号公報
【０００５】
図２は上記特許文献１に記載された従来の光学画像分離装置の技術を示す構成図である。
図２において、共焦点スキャナ２６は顕微鏡５に接続されており、例えば、第１の蛍光波長λ１＝５３２ｎｍと第２の波長λ２＝６４７ｎｍを含む照明用平行励起光束１（一点鎖線）はマイクロレンズアレイディスク（ＭＬディスクという）２により個別の光束に集光される。
【０００６】
分光特性を持つ平板ミラーからなる第１のダイクロイックミラー（ＤＭという）３を透過後、ニポウディスク４の個々のピンホールを通過し、顕微鏡の対物レンズ６により、ウエルプレート７に載置されたサンプル８の各試料に集光され蛍光試薬を励起する。ＭＬディスク２とニポウディスク４は支軸２５を中心として回転する。
【０００７】
また、図２において、２０は共焦点スキャナ２６の共焦点画像取り出しポート１０に接続された分光光学ユニットである。この分光光学ユニット２０は、戻り光分離手段として平板ミラーからなる第２のＤＭ２３、迷光除去手段として分光特性を持つバンドパスフィルタ２４ａ,２５ｂを備えている。
【０００８】
サンプル８の各試料は例えば蛍光試薬ＣＹ３及びＣＹ５を付加されており、各々の蛍光試薬が発した蛍光信号１２は再び対物レンズ５を通り、ニポウディスク４の個々のピンホール上に集光される。個々のピンホールを通過した蛍光信号１２はＤＭ３で反射され、リレーレンズ９，レンズ２１ａ、バンドパスフィルタ２４ａ,２４ｂを介して、それぞれ選択された波長の共焦点光学像がカメラ２２ａ，２２ｂに結像される。
【０００９】
上述の構成では、ニポウディスク４のピンホールが並んでいる平面と、サンプル８上の被観察平面と、カメラ２０ａ，２０ｂの受光面とは互いに光学的に共役な関係に配置してあるので、カメラ２０ａ，２０ｂにはサンプル８の光学的断面像、すなわち共焦点画像が結像される。したがって、サンプル８の共焦点画像をカメラ２０ａ，２０ｂの受光面上に同時に形成することができるため、多数の被検査試料をマトリックス上に並べたサンプル８を顕微鏡と共焦点スキャナに対して相対的に移動させることにより、試料全数の任意の波長選択分離をした共焦点画像を高速に取り込むことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述の従来例においては、画像を取得する際、おおよそウェルプレート７にある個々のウェルの中心に対物レンズ６が来るように、ウェルプレート７をＸＹステージ（図示省略）で移動し、個々のウェルにある試料８の画像を取り込んでいる。
【００１１】
しかし、一般的に、試料（細胞）は必ずしもウェルの中央に集まるとは限らない。特に対物レンズ６の倍率が高くなると、レンズの視野が狭くなり、ウェルの中心から多少離れた場所にある細胞はカメラ２０ａ，２０ｂに映らなくなる。このような場合、画像処理に用いられる有効な画像が取れなくなり、薬の候補になる試料を見逃してしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、創薬スクリーニング装置において、ウェル内の試料（細胞）の大よその分布状況を明視野画像で撮るためのカメラを設け、その分布状況から、共焦点画像を撮る試料（細胞）の範囲を決め、薬の候補になる試料を見逃してしまうことのない創薬スクリーニング装置を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の創薬スクリーニング装置は、請求項１においては、
ウエルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料からの蛍光信号に基づいて画像処理を行って創薬酢クリーニングを行う装置であって、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像を取り出して試料からの戻り光を分離する戻り光分離手段を備えた光学画像分離装置において、前記励起光とは異なる光源からの光に基づく画像結合光路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２においては、請求項１に記載の創薬スクリーニング装置において、
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は前記励起光を照射する側とは逆方向から前記試料を照射することを特徴とする。
【００１５】
請求項３においては、請求項１または２に記載の創薬スクリーニング装置において、
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は試料を透過した後ダイクロイックミラーで分岐されて変倍レンズを介してカメラに入射するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項４においては、請求項３に記載の創薬スクリーニング装置において、
前記変倍レンズ倍率は縮小系をとることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の創薬スクリーニング装置によれば、共焦点光学系とは別の明視野光学系を設け、共焦点光学系よりも視野の広い明視野像を元に、試料が適切に存在する場所を特定し、その場所を共焦点光学系で撮像することができる。その結果、失敗の無い共焦点画像が得られ、創薬スクリーニングの解析精度を高め、薬の候補を確実に捉えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１を参照して、本発明による創薬スクリーニング装置の一実施形態について説明する。
【００１９】
図１において図２に示す従来例と同一要素には同一符号を付している。従来例と異なる点は励起光束が照射される反対側に明視野照明を設け、この明視野照明が試料を透過した光を観察して試料の分布状況を把握するようにした点にある。
【００２０】
図１に示すように、ウェルプレート７にあるアレイ状のウェル（穴）の１つにある試料８に対して、ハロゲンランプ（図示省略）から出る明視野照明光３３を用いて照射する。照射された試料８は顕微鏡５の対物レンズ６によって明視野像を結ぶ。この像をレンズホルダに配置された変倍レンズ３４で再度カメラ２２ｃに結像させる。
【００２１】
変倍レンズ３４の倍率は縮小系をとる。これによってカメラ２２ｃは、試料の広い範囲を撮像した明視野像となる。
後述の共焦点画像の光路と分けるため、光路に配置された連結部材３７内のダイクロイックミラー３６を用いて、明視野像の光路を反射させる。ダイクロイックミラー３６の波長特性としては、長波長の光を反射し、短波長の光を透過する特性が望ましい。
【００２２】
一例として、波長６８０ｎｍ以上の光を反射するダイクロイックミラーを用いれば、試料８からの蛍光信号は失われることなく、ダイクロイックミラー３６を透過し、共焦点スキャナ１３及び分光光学ユニット２０で構成される共焦点の光学系に到達する。
【００２３】
一方、共焦点画像を得る光路では、特定の波長を持つ励起光束１で励起すると、試料８から励起光よりも波長の長い蛍光信号１２を発する。この蛍光信号は、対物レンズ６を有する顕微鏡５で集光され、共焦点スキャナ２６及び分光光学ユニット２０を介して、カメラ２２ａとカメラ２２ｂに像を結ぶ。分光光学ユニット２０は多波長の像を得るのに使用する機器で、蛍光信号が単波長の場合は不必要である。
【００２４】
本発明では、上記明視野像をもとに、試料（細胞）が適切な数量で存在する場所を特定して、共焦点光学系のカメラでこれらの試料を撮像できるようにウェルプレート１の位置を微調整する。
【００２５】
以上説明したように、本発明の創薬スクリーニング装置によれば、共焦点光学系とは別の明視野光学系を設け、共焦点光学系よりも視野の広い明視野像を元に、試料が適切に存在する場所を特定することができる。その結果、失敗の無い共焦点画像が得られ、創薬スクリーニングの解析精度を高め、薬の候補を確実に捉えることができる。
【００２６】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の創薬スクリーニング装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の創薬スクリーニング装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 励起光束
２ マイクロレンズアレイディスク
３，２３，３６ ダイクロイックミラー
４ ピンホールアレイディスク
５ 顕微鏡
６ 対物レンズ
７ ウェルプレート
８ 試料
９ リレーレンズ
１０ 共焦点画像取り出しポート
１２ 蛍光信号
１６ レンズアクチュエータ
２０ 分光光学ユニット
２１ レンズ
２２ カメラ
２３ ハーフミラー
２４ バンドパスフィルタ
２５ 支軸
２６ 共焦点スキャナ
３３ 明視野照明
３４ 変倍レンズ
３５ レンズホルダ
３７ 連結部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料からの蛍光信号に基づいて画像処理を行って創薬酢クリーニングを行う装置であって、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像を取り出して試料からの戻り光を分離する戻り光分離手段を備えた光学画像分離装置において、前記励起光とは異なる光源からの光に基づく画像結合光路を設けたことを特徴とする創薬スクリーニング装置。
【請求項２】
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は前記励起光を照射する側とは逆方向から前記試料を照射することを特徴とする請求項１に記載の創薬スクリーニング装置。
【請求項３】
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は試料を透過した後ダイクロイックミラーで分岐されて変倍レンズを介してカメラに入射するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の創薬スクリーニング装置。
【請求項４】
前記変倍レンズ倍率は縮小系をとることを特徴とする請求項３に記載の創薬スクリーニング装置。
【請求項１】
ウエルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料からの蛍光信号に基づいて画像処理を行って創薬酢クリーニングを行う装置であって、ニポウディスク方式共焦点スキャナの共焦点画像を取り出して試料からの戻り光を分離する戻り光分離手段を備えた光学画像分離装置において、前記励起光とは異なる光源からの光に基づく画像結合光路を設けたことを特徴とする創薬スクリーニング装置。
【請求項２】
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は前記励起光を照射する側とは逆方向から前記試料を照射することを特徴とする請求項１に記載の創薬スクリーニング装置。
【請求項３】
前記画像結合光路に入射する異なる光源からの光は試料を透過した後ダイクロイックミラーで分岐されて変倍レンズを介してカメラに入射するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の創薬スクリーニング装置。
【請求項４】
前記変倍レンズ倍率は縮小系をとることを特徴とする請求項３に記載の創薬スクリーニング装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−４５９８２（Ｐ２００８−４５９８２Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２１４４１（Ｐ２００６−２２１４４１）
【出願日】平成１８年８月１５日（２００６．８．１５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１５日（２００６．８．１５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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