(57)【要約】分子撮像のための蛍光フィルタリングに用いることができる光学システムを開示する。一つの好ましい態様では、蛍光物質の吸収帯内の波長の光を通すように設計された第1のフィルタセットと光源とを含む、光源サブシステムを開示する。光検出器、撮像光学系、蛍光物質の発光帯内の波長の光を通すように設計された第2のフィルタセット、および撮像光学系の前焦点面に置かれたアパーチャを含む、検出器サブシステムもまた開示する。複数の被写域点からの軸光線が互いに平行に、かつ第2のフィルタセットに垂直に撮像光学系から出射するように、光検出器と撮像光学系の間にテレセントリックスペースが作製される。2009526993.tif 000006
2009526993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源；および
蛍光物質の吸収帯内の波長の光を通すように設計された第1のフィルタセット
を含む光源サブシステム、ならびに
光検出器；
撮像光学系(imaging optics)；
蛍光物質の発光帯内の波長の光を通すように設計され、かつ光検出器と撮像光学系の間に配置された第2のフィルタセット；および
撮像光学系の前焦点面に置かれたアパーチャ
を含み、複数の被写域点(field point)からの軸光線が互いに平行に、かつ第2のフィルタセットに垂直に撮像光学系から出射するように、光検出器と撮像光学系の間にテレセントリックスペースが作製される、検出器サブシステム
を含む、蛍光フィルタリングシステム。
【請求項２】
第3のフィルタセットをさらに含むシステムであって、撮像光学系の一方側に第2のフィルタセットが置かれ、撮像光学系の反対側に第3のフィルタセットが置かれている、請求項1記載のシステム。
【請求項３】
第3のフィルタセットがダイクロイックフィルタを含む、請求項2記載のシステム。
【請求項４】
少なくとも一つの追加のフィルタセットを含むフィルタホイールに、第3のフィルタセットが置かれている、請求項2記載のシステム。
【請求項５】
第1のフィルタセットの排除性能が第2のフィルタセットの排除性能と一致している、請求項1記載のシステム。
【請求項６】
光源と検出器の間にダイクロイックスプリッタをさらに含むシステムであって、光源からの光が標的を照射し、かつ標的から発せられた光が検出器に達するように、ダイクロイックスプリッタが配置されている、請求項1記載のシステム。
【請求項７】
一つまたは複数の追加の光源をさらに含む、請求項1記載のシステム。
【請求項８】
光検出器；
撮像光学系；
光検出器と撮像光学系間に配置されたフィルタセット；および
撮像光学系の前焦点面に置かれたアパーチャ
を含み、複数の被写域点からの軸光線が互いに平行に、かつフィルタセットに垂直に撮像光学系から出射するように、光検出器と撮像光学系の間にテレセントリックスペースが作製される、検出器システム。
【請求項９】
第2のフィルタセットをさらに含む検出器システムであって、撮像光学系の一方側にフィルタセットが置かれ、撮像光学系の反対側に第2のフィルタセットが置かれている、請求項8記載の検出器システム。
【請求項１０】
第2のフィルタセットがダイクロイックフィルタを含む、請求項9記載の検出器システム。
【請求項１１】
少なくとも一つの追加のフィルタセットを含むフィルタホイールに、第2のフィルタセットが置かれている、請求項9記載の検出器システム。
【請求項１２】
フィルタセットが、蛍光物質の発光帯内の波長の光を通すように設計されている、請求項8記載の検出器システム。
【請求項１３】
(a) 吸収帯内の光の吸収に応答して蛍光物質の発光帯内の光を発する蛍光物質を含む標的を、蛍光物質の吸収帯内の光で照射する工程；
(b) 標的中の複数の被写域点からの光ビームの軸光線を、互いに平行に、かつ発光帯内の波長の光を通すように設計されたフィルタセットに垂直に、撮像光学系から出射させる工程；および
(c) フィルタセットを通過した光を検出する工程
を含む、蛍光フィルタリングのための方法。
【請求項１４】
吸収帯内の光を通すように設計されたフィルタセットに、光源からの光を通す工程を、工程(a)の前にさらに含む、請求項13記載の方法。
【請求項１５】
発光帯内の波長の光を通すように設計されたフィルタセットの排除性能が、吸収帯内の波長の光を通すように設計されたフィルタセットの排除性能と一致する、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
発光帯内の波長の光を通すように設計された第2のフィルタセットに、蛍光物質から発せられた光を通す工程を、工程(a)と工程(b)の間にさらに含む、請求項13記載の方法。
【請求項１７】
第2のフィルタセットがダイクロイックフィルタを含む、請求項16記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも一つの追加のフィルタセットを含むフィルタホイールに、第2のフィルタセットが置かれている、請求項16の方法。
【請求項１９】
工程(a)が単一の光源によって行なわれる、請求項13記載の方法。
【請求項２０】
工程(a)が二つまたはそれ以上の光源によって行なわれる、請求項13記載の方法。
【請求項２１】
光源サブシステムが一つまたは複数の追加のフィルタセットを含む、請求項1記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
蛍光光学システムは、波長成分が吸収帯内の範囲にある光で蛍光色素分子標識化標的を照射し、かつ波長成分が発光帯内にある光を収集する。検出器の前に設置された発光フィルタが、発光帯には無い光をフィルタリングする。発光フィルタについての一つの難題は、望ましくない光子の排除が、光がフィルタを通過する角度に依存するということである。具体的には、入射角が増加するにつれて、フィルタの透過／反射が、低波長へシフトする。したがって、被写域(field of view)が、0度の角度で軸光線を与える単一点である場合さえも、同じ光ビームの他の光線は0度でない角度でフィルタを通過し、したがって、種々の量のフィルタリングを受けることになると考えられる。
【０００２】
この状況は、Hwang et al., "The influence of improved interference filter performance for molecular imaging using frequency domain photon migration measurements," Optical Tomography and Spectroscopy of Tissue VI, SPIE vol. 5693, pp. 503-512(非特許文献1)中に記載されている。Hwangらは、撮像光学系(imaging optics)と発光フィルタの間にコリメータを設置した光学システムについて記述している。コリメータは、画像域のある1点から始まる光ビーム中のすべての光線が0度の角度でフィルタを通過して、したがって、同じ型のフィルタリングを受けることを保証する。しかし、比較的大きな被写域を用いれば、被写域の端から出る光ビームは、平行にはなるが、ある角度でフィルタを通過することになると考えられる。この結果、被写域全体に亘って異なる量の励起漏れ(excitation leakage)が生じる。
【０００３】
したがって、この問題を克服する蛍光フィルタリングの方法およびシステムが必要である。
【０００４】
【非特許文献１】Hwang et al., "The influence of improved interference filter performance for molecular imaging using frequency domain photon migration measurements," Optical Tomography and Spectroscopy of Tissue VI, SPIE vol. 5693, pp. 503-512
【発明の開示】
【０００５】
概要
本発明は特許請求の範囲によって規定され、この章の何れの事項も特許請求の範囲に対する限定であると受け取るべきではない。
【０００６】
前置きとして、本明細書に記述する好ましい態様は、分子撮像(molecular imaging)のための蛍光フィルタリングに用いることができる光学システムに関する。一つの好ましい態様では、蛍光物質の吸収帯内の波長の光を通すように設計された第1のフィルタセットと光源とを含む、光源サブシステムを開示する。光検出器、撮像光学系、蛍光物質の発光帯内の波長の光を通すように設計された第2のフィルタセット、および撮像光学系の前焦点面に置かれたアパーチャを含む、検出器サブシステムもまた開示する。複数の被写域点(field point)からの軸光線が互いに平行に、かつ第2のフィルタセットに垂直に撮像光学系から出射するように、光検出器と撮像光学系の間にテレセントリックスペースが作製される。他の好ましい態様も提供する。本明細書に記述する好ましい態様の各々を単独で、または互いに組み合せて用いることができる。
【０００７】
好ましい態様を、これより添付の図面を参照して記載する。
【０００８】
現在好ましい態様の詳細な説明
蛍光検出は分子撮像のための手段である。それによって、研究者は生細胞中などの複雑な生体分子集合体の特定の構成要素を検出することができる。蛍光は、蛍光色素分子または蛍光染料と呼ばれる一定の分子と光との相互作用を含む、光物理学的プロセスである。それは、そのような分子による適当な波長の光エネルギーの吸収およびそれに続くより長い波長の他の光子の放射から成る。蛍光分子が吸収しかつ発光することができる波長範囲を、それぞれ吸収帯および発光帯と呼ぶ。
【０００９】
蛍光光学システムは、波長成分が吸収帯内の範囲にある光で蛍光色素分子標識化標的を照射し、かつ波長成分が発光帯内にある光を集める。システムの照明部を生成する光源および光学系を「励起光学系」と呼び、ならびに蛍光発光を収集する光学系を「発光光学系」と呼ぶ。すべての蛍光色素分子吸収帯と正確に一致するスペクトル成分(すなわち波長範囲)を有する光源を見つけることは殆ど不可能であるので、特別の光学フィルタ(通常バンドパスフィルタ)を光源と共に用いて、照明波長の範囲を吸収帯内の波長範囲に限定し、発光帯内の波長範囲を含まないようにする。それと同時に、他のフィルタを発光経路中で用いて発光帯内の波長を有する光のみが検出器に達することができるようにする。
【００１０】
蛍光光学システムを設計する上での課題は、確実に、吸収帯内の波長を有する光子のみが標的に達し、発光帯内の波長を有する光子のみが検出器に達するようにすることである。そうしなければ、光源からの光子を誤って蛍光であると考え、したがって蛍光色素量の測定を誤る結果となる。これは、発せられる蛍光の量が、標的面によって散乱される(即ち吸収されずに)励起光の量よりはるかに少ない場合には、困難な課題になり得る。これは通常、小動物内の撮像などのインビボ撮像に当てはまる。それは、小動物の内部深くの蛍光標的を撮像する場合に、良好な信号対雑音性能を達成するためには、多くの難題が存在するからである。
【００１１】
一つの難題は、動物の内部に達する励起光の量が、様々な身体の部分(皮膚、筋肉、脂肪、骨など)によって引き起こされる著しい吸収および散乱のために、通常は極めて低いということである。例えば、「剃毛した皮膚＋脂肪層＋肋骨郭全体＋腹壁」を通過する透過はほぼ10-6程度であり、それらの部分の各々の厚さおよび組成に応じて変化する。発せられた蛍光は、後方の、検出システムまでの同程度の組織経路を横断しなければならないと考えられる。したがって、蛍光のレベルは、励起信号のレベルの<<10-12倍である。したがって、例えば、1mW/cm2の光ビーム密度がマウスまたは他の小動物の外部を照射する場合は、ナノワット以下の光信号のみが実際に腹の内部の色素標識化細胞に到達し、そして次に、フェムトワット以下の蛍光信号のみが検出器に到達する。発せられた低量の蛍光は、それが検出器へ向かって出て行く経路を辿る間に、吸収および散乱によってさらに減少する。これは、動物の外側部分で生じる励起光の散乱が、蛍光信号自体よりはるかに高いレベルの信号を引き起こし得ることを意味する。その際、既存の光学フィルタ技術(例えばマルチキャビティ設計などの薄膜発光フィルタ)は、望ましくない光子を、せいぜい、ほぼOD6 (10-6)程度で排除することができるのみである。したがって、標準の蛍光法は、高い非蛍光性のバックグラウンドレベルを許すことになり、その結果、低い信号対バックグラウンド比(SBR)および信号対雑音比(SNR)をもたらすことになると考えられる。
【００１２】
別の難題は、光学薄膜フィルタのスペクトル特性が光の入射角に応じて変化するので、望ましくない光子の排除もまた、光がフィルタを通過する角度に依存するということである。具体的には、入射角が増大するにつれて、フィルタの透過／反射が、より低い波長にシフトする(「ブルーシフト」)。このシフトは、下記式によって記述することができる：
2009526993.tif 000003
式中、θは、フィルタへの垂直線からの角度のずれであり、
2009526993.tif 000004
は、薄膜の有効屈折率である。
2009526993.tif 000005
の値は、通常1.5〜2.5の範囲であり、分極によって変化する。
【００１３】
図1Aおよび1Bは、変化する入射角(0度、10度および20度)によるバンドパスフィルタの波長シフトを示すグラフ(それぞれ、透過率および透過率(dB))である。これらのグラフに示されるように、集光された光のフィルタの垂直線に対する角度が増加すると、有効透過帯は低い波長にシフトし、したがって透過後の(transmitted)蛍光およびバックグラウンド信号の量が変化する。小動物の撮像の場合のように比較的大きな被写域を撮像するときは、標的からの光は被写域の有意な角度範囲に及ぶ。したがって、比較的大きな被写域を撮像する小動物の撮像においては、得られた発光のフィルタリング(すなわち透過後のSBR)は、画像全体に亘って一定ではない。したがって、被写域全体に亘る非蛍光光の排除を改善するために(すなわち、種々の角度で集光される場合に)、特別なスペクトルフィルタリングの解決策を用いることが望まれる。
【００１４】
多くの現在の領域蛍光撮像技術は、顕微鏡および走査システムのために設計されたものと同一の励起および発光フィルタを用い、そして発光フィルタ5を、撮像光学系10の前に(図2のように)、またはその後方に設置する(図3のように、ここでは、発光フィルタ5は撮像光学系10と検出器15 (ここではCCD)の間にある)配置を用いる。(本明細書のこれらの図および他の図中の発光をもたらす水平線は、マウスまたは他の小動物などの標的を表す)。これらのフィルタは典型的には、励起帯内での最大排除および発光帯内での最大透過のために最適化された、マルチキャビティ干渉フィルタである。先に考察したように、そのようなフィルタのスペクトル特性は、光の入射角に応じて変化する。図2では、光ビーム25の軸光線20(即ち光ビームの「主要」または中心光線)がフィルタ5に対して0度の角度であり、一方で光ビーム35の軸光線30はフィルタ5に対して約45度の角度であるので、フィルタ5は軸光線20および30について異なる光子排除特性を提供することになると考えられる。これはまた、図3の配置にも当てはまる。図3では、フィルタ5は撮像光学系10の後方にある。瞳平面(すなわち全ての光ビームの軸光線が交差する平面)が撮像光学系10の中心にあるので、軸光線は方向を変えずに撮像光学系10を通過する。したがって、図3のフィルタ5は、図2のフィルタ5と同様に、軸光線20および30について異なる光子排除特性を提供することになると考えられる。したがって、両方の配置でフィルタ5の角度のスペクトル依存性は有意な量の励起漏れをもたらす。励起漏れは、達成可能なSBRを制限し、かつ励起漏れは、画像全体に亘って一定ではない。
【００１５】
軸光線20がフィルタ5を0度の角度で通過する例においてさえも、光ビーム25の他の光線は、フィルタ5を0度でない角度で通過することに留意するべきである。したがって、被写域が0度の角度の軸光線を提供する単一点である場合でも、同じ光ビームの他の光線は、フィルタ5を0度でない角度で通過し、したがってスペクトルの角度依存性問題のためにフィルタ5によって異なる量のフィルタリングを受ける可能性がある。
【００１６】
この状況は、Hwang et al., "The influence of improved interference filter performance for molecular imaging using frequency domain photon migration measurements," Optical Tomography and Spectroscopy of Tissue VI, SPIE vol. 5693, pp. 503-512中に記載されている。図4は、Hwangらにより開示された配置の説明図である。図4に示すように、コリメータ40を、撮像光学系45とバンドパスおよびホログラフィックフィルタ50、55との間に設置する。(Hwang は、バンドパスフィルタ50の排除能力を増強するために、ホログラフィックノッチフィルタ55を用いることを提唱している。) レンズ60は、フィルタ50および55を通過する光ビームをCCD検出器65上に集中させる。コリメータ40は、各々の光ビームの光線を、互いに平行にコリメータ40から出るようにする。その結果、上述の状況と異なり、被写域が0度の角度でフィルタ50および55を通過する軸光線70を提供する単一の点である場合には、同じ光ビーム75の他の光線もまた、コリメータ40の効果によって、0度の角度でフィルタ50および55を通過することになると考えられる。しかし図4に示すように、比較的大きな被写域を用いる場合、被写域の端から出る光ビーム80は、平行にはなるが、ある角度でフィルタ50および55を通過する。これは、瞳平面が撮像光学系45の中心にあり、光ビーム80の軸光線85が、方向を変えずに撮像光学系45を通過するからである。したがって、被写域の異なる点から出る光は、異なる角度でフィルタ50および55に入り、したがってその結果、被写域全体に亘って異なる量の励起漏れが生じる。
【００１７】
図5は、被写域依存性を最小化し、かつスペクトルフィルタリングの信号対バックグラウンド比(SBR)性能を最大化する、好ましい態様の検出器システム100の説明図である。検出器システム100は、光検出器105 (CCDなど)、等価焦点距離Fを有する撮像光学系110、光検出器105と撮像光学系110の間に置かれたフィルタセット115、および撮像光学系110の前焦点面に置かれたアパーチャ120を含む。本明細書に用いられる用語「撮像光学系」とは、CCDカメラなどの検出器(例えばセンサアレイ)上に画面を投射することを全体的機能とする、一つまたは複数の光学素子を指す。単一のレンズの設置が所与の画面の画像を検出器に投射することを可能にする場合は、撮像光学系は単一レンズを含みうる。撮像光学系はまた、二つまたはそれ以上のレンズを、すべてが同じ機能(即ち、検出器上に画面の画像を投射する機能)を作り出すために一緒に働くように含んでもよい。用語「撮像光学系」を、用語「撮像レンズ」および「撮像レンズ集合体」と交換可能に用いることができる。さらに、撮像光学系は、レンズ以外の構成要素(例えば鏡)を含みうる。さらに本明細書に用いられる「セット」は、一つまたは複数のメンバーを含みうる。したがって、フィルタセットは、例えば、単一のフィルタまたは複数のフィルタを含みうる。このように一つまたは複数のフィルタを積み重ねて、所望のバックグラウンド排除を達成してもよい。
【００１８】
アパーチャ120を撮像光学系110の前に置くことによって、瞳平面(即ち、すべての光ビームの軸光線が交差する平面)が、撮像光学系110の中心ではなくなるため、0度でない角度で撮像光学系110に達した軸光線は、撮像光学系110を出るときには、方向を変化させることになる。さらに、瞳アパーチャ120が撮像光学系110の前焦点面に置かれているので、瞳平面は撮像光学系110の前焦点面にあり、撮像光学系110と光検出器105の間にテレセントリックスペースが作製される。これにより、複数の被写域点(即ち撮像される標的中の位置)からの軸光線が、撮像光学系110から、互いに平行に、かつフィルタセット115に垂直に(すなわち0度で)出射する。(フィルタセット115が複数のフィルタを含む場合、テレセントリックなアプローチはまた、本来なら避けられないゴースト像を排除する。) その結果、軸光線の各々がフィルタセット115によって同じフィルタリングを受けることになる。一方各光ビームの非軸光線は、0度でない角度でフィルタセット115に達し、したがって、角依存性問題のために変化するフィルタリング効果を受けることになるが、各光ビームのそのような光線は、同じ効果を受けることになると考えられる。言いかえれば、テレセントリックスペースでは、全ての被写域点(画像の種々の部分から出る光)はすべて同じ方式で、0度の角度を中心にしてフィルタセット115を通過する。これが、被写域全体に亘る角度変化、したがってその結果生じるスペクトルフィルタリングの変化を最小化する。したがって、図4の光学的配置と異なり、種々の被写域点から種々の角度でフィルタセット115に入力する光が、被写域全体に亘って実質的に同じ量の励起漏れをもたらすことになると考えられる。
【００１９】
図6は、別の好ましい態様の検出器システム200の説明図である。このシステム200は、図5のシステム100に似ており、共通の構成要素には同一の標識を付している。しかし、図6のシステム200は、撮像光学系110の前に追加のフィルタセット210を有する。好ましくは、フィルタセット210は一つまたは複数のダイクロイックフィルタを含む。このシステム200は、撮像光学系の前に設置されたフィルタを大きな角度で通過する光線が、撮像光学系の後方に設置されたフィルタをより小さな角度で通過し、その逆も成り立つという事実を利用する。これが、任意の残存漏出を相殺し、被写域を平らにする効果がある。したがって、撮像光学系110の前に追加のフィルタセット210を置くことによって、第1のフィルタセット115からの角度効果が被写域全体に亘ってより均一に相殺される。必須ではないが、この態様中で追加のフィルタセット210を、少なくとも一つの追加のフィルタセット(図示せず)を含むフィルタホイール230に置く。同様にフィルタセット115を、少なくとも一つの追加のフィルタセット(図示せず)を含むフィルタホイール240に設置することができる。これにより、種々の「色」のフィルタによって種々の標識を撮像することが可能になる。
【００２０】
再び図面に戻ると、図7は、別の好ましい態様の蛍光フィルタリングシステム300の説明図である。このシステム300は、二つの光源320、330を含む光源サブシステム310を含み、各光源320、330は、蛍光物質の吸収帯内の波長の光を通すように設計されたフィルタセット340、350を備える。(先に考察したように、フィルタは他の帯域の波長の光を漏らす可能性がある。)システム300はまた、図6の検出器システム200と同一である検出器サブシステム360(構成要素には同じ標識を付している)を含む。好ましくは、励起経路中の励起フィルタセット340、350の排除性能は、発光フィルタセット115の排除性能と一致する。検出器105は、励起帯および発光帯を通過する全ての光子に応答するので、励起および発光の両方のフィルタセット、115、340、350による排除が好ましくは一致し、その結果、励起フィルタセット340および350からの発光帯内での漏出は、発光フィルタセット115からの励起帯内での漏出と比較して同じ効果を有すると考えられる。図7は二つの光源320、330を示すが、三つまたはそれ以上の光源を用いてもよいことに注意するべきである。さらに、光源の数はフィルタセットの数と一致させる必要はない。例えば、一つのフィルタセットを有する一つの光源を用い、次に出力を分割して、別々の光源のように働かせてもよい。または、出力を複数のポートへ分割して、各ポートの前にフィルタセットを置いてもよい。
【００２１】
図8は、単一の光源410をダイクロイックスプリッタ420と共に用いる、代替のシステム400の説明図である。ダイクロイックスプリッタ420を配置することにより、光源410からの光は標的を照射し、標的から発せられた光は検出器430に達する。ダイクロイックスプリッタ420はまた、図6および7のフィルタセット210のようなフィルタリング特性を有する。しかし、図6および7でフィルタセット210を用いる長所は、それらが集光光学系へのいかなる可能性のある鏡面反射の入射をも防止するということである。
【００２２】
図7に示すシステム300の一つの現在好ましい態様では、検出器は Hamamatsu ORCA_AG検出器、撮像光学系110は Canon 50mm/F2.0レンズ、発光フィルタセット115は Omega 822DF20フィルタ、および第2のフィルタセット210は、公称0度の入射角で作動するSemrock 800LPフィルタである。励起光源は好ましくは、光源320、300としての、ファイバー接続され対称的な位置に置かれた二つの同一のレーザーダイオード光源(782nm)、およびレーザー320、330それぞれの前の二つの励起フィルタ340、350のセットからなる。励起および発光フィルタの両方とも、それぞれ約OD6の排除性能を有する。
【００２３】
再び図面に戻ると、図9は、励起および発光フィルタの透過曲線を示すグラフである。図10は、排除レベルをより良好に評価できるように、同じデータを対数スケールで示す。励起および発光フィルタの(2、2)の構成を有するセットによる排除が、(1、1)、(1、2)および(2、1)の構成よりも良好であることを確認するために、テストを行なった。もちろん、もしさらに排除が必要であれば、(3、3)、(4、4)などを使用することができる。図11は、図7に示したフィルタリング構成からの残存漏出の減少を示すグラフである。図10と図11の比較は、励起および発光フィルタの両方の排除能力を2倍にすることにより達成されうる、バックグラウンド漏出の減少の理論的なレベルを示す。
【００２４】
図12〜15は、上述のプロトタイプシステムで得られた画像の水平断面を示す。標的は、IRDye (登録商標) 800で標識化された五つの蛍光スポットを有するニトロセルロースメンブレンである。このメンブレンは、励起レーザーから有意な量の散乱を産生するので、そのためフィルタの排除能力の程度および残存バックグラウンドの平坦さの程度を得るために用いられる。横断面を任意に選んで、画像の中心近くにある蛍光スポットを通過させる。そのような蛍光スポットを用いて、蛍光透過効率を測定する。このようにして、容易に信号対バックグラウンド比(SBR)の程度を得ることができる。各図では、バックグラウンドレベルを強調するために、グラフを対数スケールで表示する。
【００２５】
図12および13では、一つのみの発光フィルタを、それぞれレンズの前面と後面に設置した。これは、ほとんどの従来の小動物の撮像ソリューションで行われることと同様である。これはまた、両図の平坦でないバックグラウンドが互いに補い合うこと、したがってレンズの両側にフィルタを置くことによって、よりバランスのとれた排除が行われることを示す。図14および15は、図7の好ましい態様によって構成されたフィルタによる画像を示す。図15では、任意の残存バックグラウンド漏出の検出を促進するために、露光時間を120秒に増加する。画像から明らかなように、たとえ蛍光シグナルが飽和よりはるかに高くても、漏出は依然として水平であり、有意ではない。この場合のSBRの改良は、〜30倍であると推定される。
【００２６】
これらの態様に用いることができるいくつかの選択肢が存在する。例えば、蛍光フィルタリングの分子撮像への応用に関して好ましい態様を上に図示してきたが、これらの態様を適当な応用において用いることができる。したがってフィルタは、必ずしも蛍光物質の吸収帯および発光帯内の波長の光を通過させるように設計する必要はない。さらにまた、これらの態様をマウスなどの小動物の撮像について図示したが、それらを他の標的を撮像するために用いることができる。追加して、任意の適当な光源、検出器、フィルタ、撮像光学系、およびアパーチャを用いることができる。さらに、本明細書に開示した任意の態様を、単独で、または本明細書に開示した任意の他の態様と組み合わせて、用いることができる。最後に、励起フィルタセットの各々は、複数の励起帯内の波長を通すことができ、かつ発光フィルタセットは、複数の発光帯内の波長を通すことができる。さらに、本明細書に開示された任意のフィルタセットをフィルタホイールに設置することができる。
【００２７】
上述した詳細な説明は、本発明が採用しうる選択された形態の説明として理解されるべきであり、本発明の定義として理解されるべきではない。本発明の範囲を定義するものは、全ての等価物を含む特許請求の範囲のみである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図1Aおよび1Bは、入射角の変化によるバンドパスフィルタの波長シフトを示すグラフである。
【図２】撮像光学系の前に発光フィルタを設置する光学的配置の説明図である。
【図３】撮像光学系と検出器の間に発光フィルタを設置する光学的配置の説明図である。
【図４】コリメータを用いる光学的配置の説明図である
【図５】好ましい態様の検出器システムの説明図である。
【図６】好ましい態様のフィルタホイールを有する検出器システムの説明図である。
【図７】好ましい態様の蛍光フィルタリングシステムの説明図である。
【図８】別の好ましい態様の蛍光フィルタリングシステムの説明図である。
【図９】好ましい態様の励起および発光フィルタの透過曲線のグラフである。
【図１０】図9と同一のデータであるが対数スケールで示すグラフである。
【図１１】図7に示すフィルタリング構成を用いた、残存漏出の減少を示すグラフである。
【図１２】レンズの前に設置した1枚のバンドパスフィルタを有する好ましい態様のプロトタイプシステムによりT=5秒において得られた蛍光画像からの水平断面を示すグラフである。
【図１３】レンズの後方に設置した1枚のバンドパスフィルタを有する好ましい態様のプロトタイプシステムによりT=5秒において得られた蛍光画像からの水平断面を示すグラフである。
【図１４】好ましい態様のプロトタイプシステムによりT=5秒において得られた蛍光画像からの水平断面を示すグラフである。
【図１５】好ましい態様のプロトタイプシステムによりT=120秒において得られた蛍光画像からの水平断面を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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